CN101443127B - 用于旋转喷雾器的涂覆元件和所属的工作方法 - Google Patents

用于旋转喷雾器的涂覆元件和所属的工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种涂覆元件(1)，用于旋转喷雾器，该涂覆元件尤其是呈钟形碟或旋转盘的形式，该涂覆元件具有一个过流面(8)，该过流面在涂层工作中随着该涂覆元件(1)旋转并且被待涂覆的涂层介质流过，该涂覆元件具有一个处于该过流面(8)上的表面层，在该表面层上在工作中形成一个具有确定的膜厚度的薄的涂层介质膜，其中，在该涂层介质膜与该表面层之间存在边界面摩擦。本发明提出，该表面层减小该涂层介质膜与该过流面(8)之间的边界面摩擦。另外，本发明包括所属的工作方法。

Description

用于旋转喷雾器的涂覆元件和所属的工作方法
技术领域
本发明涉及一种涂覆元件以及所属的工作方法，该涂覆元件用于旋转喷雾器，该涂覆元件尤其是呈钟形碟或旋转盘的形式。
背景技术
为了对构件、例如机动车车体进行系列涂装，众所周知地使用高速旋转喷雾器，这种高速旋转喷雾器具有快速旋转的钟形碟作为涂覆元件。待涂覆的漆通常通过中心的颜料管输送给旋转的钟形碟，然后在钟形碟上经由过流面流动到处于外部并且环状地环绕的喷射棱边，在那里，漆由于离心力而甩出。
由EP 0 951 942 A2公知了这样一种钟形碟，该钟形碟专门设置用于美饰漆的涂装，所述美饰漆包含固态的美饰微粒，这种美饰微粒也被称为美饰色素或“絮片(Flakes)”。
但在使用传统钟形碟来涂覆美饰漆时，与经典的压力空气喷雾相比在色调方面以及在色调效果方面产生不期望的偏差，这种不期望的偏差通过在喷雾过程中材料处理不同而造成。尤其是在过流面的区域中膜形成和漆膜流动期间产生高的摩擦力和剪切力，这种摩擦力和剪切力可损害漆混合物的反射光的美饰微粒。在白车身(例如表面缺陷或基底缺陷)的表面加工过程(例如污物夹入，表面缺陷)期间以及在进一步的加工步骤、例如最终装配期间，在被涂层好的车身上可产生损坏或这些损坏在加工过程中被识别出。这些损坏必须排除。这种事后的、局部的、手工修补通常借助于空气喷雾器来进行。因此，在借助于高速旋转喷雾器自动涂装与借助于空气喷雾器手工修补的组合中，尽管涂覆技术不同，但视觉形象对于两种涂敷方法必须等值。
这种混合工作的原因在于，存在的漆(配制品)不应变化。另外，在涂装线中(在自动化的单元/区之间)还存在手工的涂装范围，在那里，例如内部涂装借助于空气喷雾器来实施。此外，当前的涂装线的改装或自动化逐步地进行，由此又产生混合工作。
因此，为了预防性地避免通过不同涂覆技术引起的色调偏差，所使用的漆材料预先在其配方方面这样适配，使得在这些漆材料被不同地处理之后也存在等值的结果。由此所需的预先的色素校正成为材料和组织方面的显著的附加投入。尤其是色调适配能力在供应漆的批次变换时必须得到控制。此外，手工修补所需的修复漆是具有有限耐久性的最低量并且是难于计算的需求量，由此，每升的成本明显高于通过高速旋转喷雾器正常自动涂敷漆的材料成本。另外，手工修补的需求不可从通常的生产环形管路取出，由此，对于全部生产漆而言相应的修复漆必须随时准备好并且为了混合而通过搅拌装置保持运动。
根据EP 0 951 942 A2的在前面所述的钟形碟的缺点在于，一方面，期望的色调通过高转速实现，该高转速对效率起消极作用。另一方面，在此获得提高的转向空气值(Lenkluftwert)。
另外，由DE 101 12 854 A1公知了一种用于高速旋转喷雾器的传统钟形碟，在该钟形碟中，过流面被涂层以表面层，以便改善过流面的磨损特性并且由此改善钟形碟的寿命。但具有被涂层的过流面的所述公知钟形碟在涂覆美饰漆时也具有前面所述的缺点。
另外，由JP 08155348公知了一种钟形碟，该钟形碟的过流面被涂层以用氟树脂制成的表面层，该表面层应改善冲刷特性。但该钟形碟在涂覆美饰漆时也具有前面所述的缺点。
另外，例如由DE 93 15 890 U1公知了旋转喷雾器，在这种旋转喷雾器中，待涂覆的涂层粉末通过在塑料表面上摩擦而摩擦带电地充电。为此，钟形碟的过流面具有用聚四氟乙烯(PTFE)制成的表面层，该表面层由于一方面流过过流面的涂层粉末与另一方面用PTFE制成的表面层之间的摩擦而负责使涂层粉末良好地摩擦带电地充电。但所述公知的钟形碟也仅仅有限地适用于涂覆美饰漆，因为在此产生前面所述的缺点。
由DE 44 39 924 A1公知，涂装钟被罩上抗磨损且低摩擦的含碳涂层，该含碳涂层也改善涂装外观，因为涂装钟的表面的可润湿性得到改善。但这种被涂层的涂装钟在涂覆美饰漆时也表现出前面所述的问题。
最后，EP 0 087 836 A1也公知，固态的表面上的表面摩擦通过降低摩擦的涂层来减小，这种降低摩擦的涂层例如具有鳞片状晶体结构或包含氮化物。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种钟形碟，该钟形碟尽可能良好地适用于对于美饰微粒低损害地涂覆美饰漆。
为此，本发明提出了一种涂覆元件，用于旋转喷雾器，该涂覆元件具有：
a)一个过流面，该过流面在涂层工作中随着该涂覆元件旋转并且被待涂覆的涂层介质流过，以及
b)一个处于该过流面上的表面层，在该表面层上在工作中形成一个具有确定的膜厚度的薄的涂层介质膜，其中，在该涂层介质膜与该表面层之间存在边界面摩擦并且该表面层减小该涂层介质膜与该过流面之间的边界面摩擦，
c)其中，该涂层介质是漆，该漆包含具有确定的微粒长度的扁平的、固态的漆微粒并且在该表面层上形成漆膜，
其特征在于：
该漆膜在该过流面的表面层上具有膜厚度，该膜厚度小于所述漆微粒的微粒长度。
本发明基于新获得的技术知识：前面所述的问题在涂覆美饰漆时通过一方面钟形碟的过流面上的漆膜与另一方面过流面之间的边界面摩擦造成。
一方面，发明人首次认识到，漆膜与过流面之间的边界面摩擦导致漆膜中的大的摩擦力和剪切力，这种摩擦力和剪切力使美饰漆的薄的、扁平的美饰微粒变形并且损坏其表面，这导致前面描述的干扰性色调偏差。
另一方面，漆膜与过流面之间的边界面摩擦导致漆膜相对厚，由此，薄的、扁平的美饰微粒(英语为“Flakes”)在漆膜内部聚集。另外，边界面摩擦也可导致美饰微粒尤其是在长度为例如100μm以及厚度为约1μm时运动。在此，美饰微粒可由于表面磨损和破裂而损坏，这损害期望的色调(所涂覆的漆的视觉效果)。而根据本发明降低漆膜与过流面之间的边界面摩擦可防止美饰微粒的由摩擦和剪切引起的损坏。
因此，与现有技术中的开头所述的被涂层的钟形碟不同，表面涂层在本发明中有目的地使得边界面摩擦降低，而表面涂层在公知钟形碟中仅要提高磨损强度或对于摩擦带电的充电是必需的。
在本发明的一个变型中，漆膜与过流面之间的边界面摩擦这样来减小：过流面上的表面层的表面粗糙度减小。优选过流面的表面层的表面粗糙度在此小于涂层介质膜的膜厚度。过流面的表面层的表面粗糙度例如可小于200μm、100μm、50μm、10μm或甚至5μm。
在本发明的另一个变型中，一方面漆膜与另一方面过流面的表面层之间的边界面摩擦这样来减小：过流面具有降低摩擦的构造，其中，例如可涉及所谓的肋条结构或所谓的人造鲨鱼皮，所述人造鲨鱼皮本身已经公知，因此不必详细描述。这种降低摩擦的鲨鱼皮薄膜例如可从3M公司以名称“Scotchcal Marine Drag Reduction Tape”购得。
前面已经提到，涂层介质(待被喷雾的材料)是美饰漆，该美饰漆包含具有确定的微粒长度的扁平的、固态的美饰微粒(英语为“Flakes”)并且在过流面的表面层上形成漆膜，其中，边界面摩擦这种程度地减小，使得漆膜具有膜厚度，该膜厚度小于美饰微粒的微粒长度。这提供优点：美饰漆的各个美饰微粒在漆膜内部不可聚集，因此以有序的空间取向流过过流面。过流面上的漆膜因此在工作中具有膜厚度，该膜厚度优选小于200μm、100μm、50μm、10μm或甚至5μm。
优选过流面上的表面层至少部分地由氮化物构成，其中，例如钛-氮化物、铬-氮化物、钛-碳-氮化物、锆-氮化物、钨-碳-氮化物和铝-钛-氮化物适合作为用于过流面的表面层的材料。但在本发明的范围内也存在可能性：过流面上的表面层至少部分地由玻璃、陶瓷、金属或所谓的纳米微粒构成。但原则上化学上中性、机械上稳定且附着性的全部物质适合作为用于降低摩擦的表面层的材料。
另外要提到的是，降低摩擦的表面层优选局部受限制地施加在整个过流面上和/或其它漆流动面上。但作为替换方案存在可能性：降低摩擦的表面层限制到过流面的这样的区域，这些区域在工作中经受高的离心力。另外存在可能性：整个旋转的涂覆元件被涂层以降低摩擦的表面层。
另外，过流面的表面层优选比未被涂层的过流面更抗磨损和/或更硬，以便改善过流面的磨损特性并且由此改善涂覆元件的寿命。过流面的表面层因此优选具有大于500HV、1000HV、1500HV、2000HV或甚至大于3000HV的维氏硬度。
另外要提到的是，过流面的表面层优选由与处于该表面层下面的过流面不同的材料构成。
但作为替换方案也存在可能性：过流面的表面层由与处于该表面层下面的过流面相同的材料构成。在该变型中，边界面摩擦例如可通过表面层的合适的表面构造来减小。
过流面的表面层例如可由施加在该过流面上的薄膜构成，其中，例如可涉及所谓的鲨鱼皮薄膜，该鲨鱼皮薄膜在飞机制造业中用于降低摩擦阻力并且在前面已经提到。
从前面的说明中已经可看出，根据本发明的涂覆元件优选涉及用于高速旋转喷雾器的钟形碟。但本发明在涂覆元件的类型方面不局限于钟形碟，而是例如也包括用于盘形喷雾器的所谓旋转盘。这种旋转盘和所属的盘形喷雾器例如已由Vincentz出版社2003年出版的、Pavel Svejda的“现代涂装技术、工艺和涂覆方法”的第75页及下页公知。
此外，本发明不仅包括作为单个构件的前面所描述的根据本发明的涂覆元件，而且包括具有这种涂覆元件的旋转喷雾器和具有这种旋转喷雾器的涂装机、尤其是多轴涂装机器人。
最后，本发明也包括用于这种旋转喷雾器的相应的工作方法，该旋转喷雾器具有一个旋转的涂覆元件，在该工作方法中，涂层介质流过该旋转的涂覆元件上的过流面并且在该过流面上形成具有确定的膜厚度的涂层介质膜，其中，该涂层介质膜与该过流面之间的边界面摩擦通过该过流面上的降低摩擦的表面层来减小，而该涂层介质是漆，该漆包含具有确定的微粒长度的固态的、扁平的漆微粒并且在该过流面的表面层上形成具有确定的膜厚度的漆膜，其特征在于：该过流面的表面层与该漆膜之间的边界面摩擦这样小，使得该漆膜的膜厚度小于所述漆微粒的微粒长度。
优选边界面摩擦在根据本发明的工作方法中这种程度地减小，使得在过流面上漆膜的厚度这种程度地降低，使得膜厚度小于美饰微粒(所谓的“Flakes”，为了与色素区别)的微粒长度，由此，美饰微粒在漆层内部不可聚集。
因此，本发明提供优点，美饰漆可自动地由旋转喷雾器涂敷，而不需要专用漆，不使效率变差，不使空气消耗由于提高的转向空气值而提高，由此，色调结果在漆材料相同时在无需校正漆配方的情况下可适配于压力空气喷雾的质量。
附图说明
本发明的其它有利的进一步构型由下面借助于附图对本发明优选实施例的说明详细描述。附图表示：
图1根据本发明的用于涂覆美饰漆的钟形碟的横剖面视图，以及
图2图1中的钟形碟的过流面的极其放大的横剖面视图。
具体实施方式
附图的图1中示出了用于高速旋转喷雾器的钟形碟1，该高速旋转喷雾器用于涂覆美饰漆。钟形碟1的结构和工作方式在很大程度上是传统的并且在EP 0 951 942 A2中已经描述，因此，该公开文献的内容在钟形碟1的结构和工作方式方面应全部归入本说明书。
为了使钟形碟1固定在高速旋转喷雾器的钟形碟轴上，钟形碟1具有一个固定轮毂2，固定轮毂设置有外螺纹，该外螺纹旋入到钟形碟轴的相应适配的内螺纹中。
在此通过固定轮毂2和钟形碟1中的中间孔3进行美饰漆到钟形碟1的输送。
在中间孔3的端面侧的输出嘴部上存在一个偏转件4，该偏转件具有一个设置在中心并且在径向上延伸的背面5和一个外部的锥状地延伸的背面6。偏转件4的两个背面5、6形成间隙的一个边界面，该间隙在对置侧上由在其它处锥状地延伸的过流面8的一个区域7形成。过流面8与钟形碟1的端面夹有一个几乎恒定的角度α并且通到一个环状地环绕的喷射棱边9。
美饰漆因此通过固定轮毂2在轴向上输送给钟形碟1，然后穿过钟形碟1中的中间孔3。偏转件4然后使美饰漆在径向方向上转向，由此，美饰漆流过过流面8并且最后在喷射棱边9上甩出。
从图2中的横剖面视图中可看到钟形碟1的根据本发明的特点，该横剖面视图示出了过流面8，该过流面带有一个处于其上的漆膜10和一个处于它们之间的降低摩擦的表面层11。另外，从该横剖面视图可看到，漆膜10具有多个长的、扁平的美饰微粒12，所述美饰微粒具有确定的微粒长度LPARTIKEL。
过流面8上的降低摩擦的表面层11在此这种程度地减小漆膜10与表面层11或过流面8之间的边界面摩擦，使得防止美饰微粒的通过磨损现象和破裂现象引起的损坏，以便与其它喷雾方法相比防止由此造成的色调偏差并且避免所需的适配花费。
另外，从该横剖面视图可看到，降低摩擦的表面层11具有层厚度dSCHICHT，该层厚度dSCHICHT明显小于漆层10的膜厚度dLACK。
例如微粒大小LPARTIKEL可处于LPARTIKEL＝10...40μm的范围内，而膜厚度dLACK例如可处于dLACK＝5...20μm的范围内。降低摩擦的表面层11的层厚度dSCHICHT在此可处于dSCHICHT＝1...4μm的范围内。但本发明不局限于上述值，而是也可通过微粒大小LPARTIKEL、膜厚度dLACK和层厚度dSCHICHT的其它值来实现。
另外要提到的是，降低摩擦的表面层11在该实施例中由钛-氮化物构成，漆层10与过流面8之间的边界面摩擦减小了因子4。
本发明不局限于前面描述的优选实施例。而是可进行多种变型和变化，这些变型和变化也利用本发明构思，因此落入保护范围内。
参考标号清单
1    钟形碟
2    固定轮毂
3    中间孔
4    偏转件
5    偏转件的径向的背面
6    偏转件的锥状的背面
7    过流面的区域
8    过流面
9    喷射棱边
10   漆层
11   表面层
12   美饰微粒

Claims (26)

1.涂覆元件（1），用于旋转喷雾器，该涂覆元件具有：
a)一个过流面（8），该过流面在涂层工作中随着该涂覆元件（1）旋转并且被待涂覆的涂层介质流过，以及
b)一个处于该过流面（8）上的表面层（11），在该表面层上在工作中形成一个具有确定的膜厚度（dLACK）的薄的涂层介质膜（10），其中，在该涂层介质膜（10）与该表面层（11）之间存在边界面摩擦并且该表面层（11）减小该涂层介质膜（10）与该过流面（8）之间的边界面摩擦，
c)其中，该涂层介质是漆，该漆包含具有确定的微粒长度（LPARTIKEL）的扁平的、固态的漆微粒（12）并且在该表面层（11）上形成漆膜（10），
其特征在于：
d)该过流面（8）的表面层（11）的表面粗糙度小于该涂层介质膜（10）的膜厚度（dLACK），或者该过流面（8）的表面层（11）具有降低摩擦的构造，因此，该漆膜（10）在该过流面（8）的表面层（11）上具有膜厚度（dLACK），该膜厚度小于所述漆微粒（12）的微粒长度（LPARTIKEL）。
2.根据权利要求1的涂覆元件（1），其特征在于：该过流面（8）的表面层（11）的表面粗糙度小于200μm。
3.根据权利要求1或2的涂覆元件（1），其特征在于：该表面层（11）至少部分地由氮化物构成。
4.根据权利要求3的涂覆元件（1），其特征在于：该表面层（11）至少部分地由下列材料之一构成：
a)钛-氮化物，
b)铬-氮化物，
c)钛-碳-氮化物，
d)锆-氮化物，
e)钨-碳-氮化物，
f)铝-钛-氮化物。
5.根据权利要求1或2的涂覆元件（1），其特征在于：该表面层（11）至少部分地由下列材料之一构成：
a)玻璃，
b)陶瓷，
c)金属，
d)纳米微粒。
6.根据权利要求1或2的涂覆元件（1），其特征在于：该过流面（8）的表面层（11）比未被涂覆的过流面（8）更抗磨损和/或更硬。
7.根据权利要求1或2的涂覆元件（1），其特征在于：该表面层（11）具有大于1000HV的维氏硬度。
8.根据权利要求1或2的涂覆元件（1），其特征在于：该过流面（8）的表面层（11）由与处于该表面层下面的过流面（8）不同的材料构成。
9.根据权利要求1或2的涂覆元件（1），其特征在于：该过流面（8）的表面层（11）由与处于该表面层下面的过流面（8）相同的材料构成。
10.根据权利要求1或2的涂覆元件（1），其特征在于：该过流面（8）的表面层（11）是施加在该过流面（8）上的薄膜。
11.根据权利要求1或2的涂覆元件（1），其特征在于：该涂覆元件是呈钟形碟或旋转盘的形式。
12.根据权利要求1或2的涂覆元件（1），其特征在于：该涂层介质是美饰漆。
13.根据权利要求1的涂覆元件（1），其特征在于：所述降低摩擦的构造是肋条结构。
14.根据权利要求1或2的涂覆元件（1），其特征在于：该过流面（8）的表面层（11）的表面粗糙度小于50μm。
15.根据权利要求1或2的涂覆元件（1），其特征在于：该过流面（8）的表面层（11）的表面粗糙度小于10μm。
16.根据权利要求1或2的涂覆元件（1），其特征在于：该过流面（8）的表面层（11）的表面粗糙度小于5μm。
17.根据权利要求1或2的涂覆元件（1），其特征在于：该表面层（11）具有大于1500HV的维氏硬度。
18.根据权利要求1或2的涂覆元件（1），其特征在于：该表面层（11）具有大于2000HV的维氏硬度。
19.根据权利要求1至12中一项的涂覆元件（1）的应用，该涂覆元件用于涂覆美饰漆，该美饰漆包含固态的、扁平的漆微粒（12）。
20.旋转喷雾器，具有根据上述权利要求中一项的涂覆元件（1）。
21.涂装机，具有根据权利要求20的旋转喷雾器。
22.根据权利要求21的涂装机，该涂装机是涂装机器人。
23.用于旋转喷雾器的工作方法，该旋转喷雾器具有一个旋转的涂覆元件（1），在该工作方法中，涂层介质流过该旋转的涂覆元件（1）上的过流面（8）并且在该过流面（8）上形成具有确定的膜厚度（dLACK）的涂层介质膜（10），其中，该涂层介质膜（10）与该过流面（8）之间的边界面摩擦通过该过流面（8）上的降低摩擦的表面层（11）来减小，而该涂层介质是漆，该漆包含具有确定的微粒长度（LPARTIKEL）的固态的、扁平的漆微粒（12）并且在该过流面（8）的表面层（11）上形成具有确定的膜厚度（dLACK）的漆膜（10），其特征在于：该过流面（8）的表面层（11）与该漆膜（10）之间的边界面摩擦这样小，使得该漆膜（10）的膜厚度（dLACK）小于所述漆微粒（12）的微粒长度（LPARTIKEL）。
24.根据权利要求23的工作方法，其特征在于：
a)用该旋转喷雾器涂覆美饰漆，该美饰漆包含固态的、扁平的漆微粒（12），以及
b)在涂覆该美饰漆之后通过该旋转喷雾器不进行所涂敷的美饰漆的手工的或机器的修补。
25.根据权利要求23或24的工作方法，其特征在于：
a)用该旋转喷雾器涂覆美饰漆，该美饰漆包含固态的、扁平的漆微粒（12），以及
b)该美饰漆借助于旋转喷雾器的涂覆可与其它喷雾方法这样组合，使得在色调和色调效果方面获得等值的结果而无需适配漆材料。
26.根据权利要求23或24的工作方法，其特征在于：该旋转的涂覆元件（1）是钟形碟或旋转盘。
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