CN102712005B - 具有表面涂层的涂装系统部件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涂装系统部件，尤其是用于旋转雾化器的旋杯(1)，包括一个基体(1)和一个至少在基体(1)的一部分表面上的表面层(8)。按照本发明所述，表面层(8)可减小涂装系统部件的污染倾向，和/或可改善涂装系统部件的清洁性能。

Description

具有表面涂层的涂装系统部件

技术领域

本发明涉及涂装系统部件，尤其是用于旋转雾化器的旋杯，本发明还包括相应的制造方法。

背景技术

通常将具有一个旋杯作为施涂元件的旋转雾化器用来对汽车车身部件进行涂装。问题是在涂装作业过程中，已施涂的油漆不仅会严重污染旋杯的外表面(例如壳面)，而且也会污染其内表面(例如过流面)，部分油漆会非常严重地附着在旋杯表面上。因此在更换涂料时必须使用大量的清洗剂来去除附着在旋杯上的残留旧涂料，为此也需要相当多的时间。对于各个涂覆对象(例如汽车车身)的涂装期间进行的短时间冲洗而言也是如此。污染倾向和清洁性能不佳是传统型旋杯的缺点。

除此之外，传统型旋杯的表面尤其是过流面还会因为腐蚀和/或磨蚀作用而磨损，从而提高表面粗糙度，进而提高对旋杯进行清洁的要求。

按照DE10112854A1所述，对这种旋杯进行涂层处理，从而提高耐磨强度并且以此减小磨损。但是这些已知的表面涂层方法并不能解决旋杯的污染倾向或者缺乏清洁性能的问题。

发明内容

因此本发明的目的在于减小旋杯的污染倾向和/或改善旋杯的清洁性能。

采用本发明所述的旋杯，即可实现该目的。

按照本发明所述，涂装系统部件(例如旋杯)具有能够减小污染倾向和/或改善清洁性能的表面层。

按照本发明所述，基体本身可以例如由铝或者铝合金、钛、钢、不锈钢、有色金属(铜及其合金)、陶瓷、塑料构成，或者由这些材料组合而成。

按照本发明所述，表面层可以包含氧化物、氮化物和/或碳化物，例如硼、钼、钽、铌、钒、锆、碳、镍和氟化合物均适合作为表面层的(基础)材料。

在本发明的一个首选实施例中，构成表面层的是基于Si-O、Si-OH或者硅有机化合物的一种材料，尤其是纳米层形式的材料，如以下还将详细描述的一样。

除此之外，表面层还适宜含有金属氧化物、金属氮化物或者金属有机化合物。

此外还提及表面层可以选择由一种有机材料尤其是金属有机材料构成，或者由一种无机材料构成。

视所使用的涂料而定，表面层要么亲水或者疏水。亲水表面层的特征在于对水接触角小于90°、45°、20°、10°、8°或者甚至小于6°。除此之外，表面层甚至还可以超亲水，这种表面层的特征在于对水接触角小于5°、3°、2°或者甚至小于1°。而疏水表面层的对水接触角则适宜大于90°、110°、130°或150°。按照本发明所述，表面层甚至甚至可以超疏水，其对水接触角大于160°、180°、200°或者甚至大于220°。

按照本发明所述，表面层还可以是纳米层。此类纳米层是现有技术中众所周知的，因此不必予以赘述。在此仅提及纳米层通常由尺寸小于100nm的纳米颗粒构成，这些纳米颗粒沉积在表面凹凸不平之处将表面封闭，从而使得表面粗糙度大大减小。利用这种纳米层也可以实现部件表面的荷叶效应，从而形成自清洁的部件表面。本发明所使用的纳米层概念适宜基于含有纳米尺度颗粒的表面层。但是也可以使得纳米层具有纳米范围之内的层厚度。

按照本发明所述，表面层还可以具有用以减小污染倾向的微结构。例如WO96/04123A1公开了一种将微结构与疏水涂层相结合从而实现自清洁效应的自清洁部件表面，因此将该专利申请的内容全部列入本说明部分。

除此之外，本发明所述的表面层还可以发挥另一种技术供能，例如使得表面层具有减小磨损的作用，正如开头部分引用的专利申请书DE10112854A1所公开的一样。

按照本发明的一个改变的实施方案，基体和表面层由同一种原材料构成，有针对性地改变了表面层的材料特性，以便减小涂装系统部件的污染倾向和/或改善清洁性能。例如可利用射流技术(例如喷水，陶瓷喷丸，玻璃喷丸等等)喷射基体的表面，以便相应改变表面特性。还可以选用以激光照射基体表面的方式来形成所需的材料特性。此外按照本发明的这种变型方案所述，还可以采用等离子法，例如采用等离子体电解氧化(PEO技术)产生表面层。

本发明的另一种变型方案则相反，基体和表面层由不同的原材料构成，将表面层作为表面涂层涂覆到基体上。例如可以采用物理气相沉积法(PVD：PhysicalVaporDeposition)或者采用其它方法涂覆表面层。

其它可用来涂覆或产生表面层的方法是化学气相沉积(CVD：ChemicalVaporDeposition)、蚀刻、激光照射、离子注入、射流技术(例如喷水，陶瓷喷丸，玻璃喷丸等等)以及传统的涂层方法，例如尤其是可用来涂覆有机表面层的喷涂、浸涂、喷雾、刷涂方法。

为了实现特殊的表面层，可以按照本发明所述，涂覆具有不同材料特性的多个叠置分层，例如所述叠置分层的延性、摩擦力、湿润性、粗糙度、耐腐蚀性或者耐磨强度可以有所区别。

按照本发明所述，表面层还可以具有相互分开并且具有不同特性的多个区域。例如在机械负荷很强的区域中，可以将表面层朝向尽可能大的耐磨强度方向优化，而良好的清洁性能在此类部位上则有比较小的优先级。在遭受大量油漆污染并且还很难接近的表面区域中，可以将表面层朝向污染倾向尽可能小的方向优化，而这些区域中的耐磨强度则只有比较小的优先级。

此外表面层还可以由一种具有较高、中等或较低界面摩擦力的材料构成。

同理也适用于表面层的湿润性，表面层可以选择由一种具有极好、良好或者较少/交差湿润性的材料构成。

按照本发明所述，还可以根据用途选择不同的延性。例如表面层可以由一种具有较高延性、尤其是具有大于5％或10％断裂伸长率的材料构成。但是表面层也可以由一种具有中等延性、尤其是具有0.5～5％断裂伸长率的材料构成。此外表面层也可以由一种具有较小延性、尤其是具有小于0.5％、0.3％或0.1％断裂伸长率的材料构成。

除此之外，表面层还可以由一种具有较大粗糙度(例如Rz>50μm)、中等粗糙度(例如Rz＝10μm–50μm)或者较小粗糙度(例如Rz<10μm)的材料构成。

也可以有不同的耐磨强度，使得表面层可以选择由一种具有较高、中等或者较小耐磨强度的材料构成。

此外视用途而定，还可以有不同的表面层耐腐蚀性，使得表面层可以选择由一种具有较大、中等或者较小耐腐蚀性的材料构成。

如果涂装系统部件(例如旋杯)由有色金属(铜及其合金)构成，则耐腐蚀性特别重要，因为有色金属与全脱盐水(去离子水)结合也会腐蚀。这很重要，因为去离子水包含在水基漆和水冲洗剂之中，从而必须给有色金属制成的旋杯涂上耐腐蚀的表面层。

也可以有的放矢地将上述材料特性相互结合，以便实现特定的特性。

例如若要使涂料的雾化尽可能细，适宜将以下的表面层材料特性相互结合：较小的界面摩擦力，较小的湿润性，较高的延性，较小的粗糙度，较大的耐磨强度以及较小的耐腐蚀性。

而若要实现尽可能好的清洁性能，则适宜将以下的材料特性相互结合：中等界面摩擦力，较高的湿润性，中等延性，较小的粗糙度，较小的耐磨强度以及非常好的耐腐蚀性。

若要实现铝的防腐，则适宜将以下的材料特性相互结合：中等界面摩擦力，较小的湿润性，较高的延性，较小的粗糙度，较小的耐磨强度以及非常好的耐腐蚀性。

按照本发明的一个改变的实施方案，具有清洁优化作用的表面层覆盖基体的整个表面。

按照本发明的另一个改变的实施方案，具有清洁优化作用的表面层仅覆盖基体的外表面，然后适宜用表面层覆盖旋杯基体的壳面和/或背面。

按照本发明的另一个改变的实施方案，仅仅用表面层覆盖基体的内表面，例如可以覆盖旋杯的过流面()。

按照本发明的另一个改变的实施方案，表面层仅仅在需要优化清洁性能的部分区域覆盖基体的表面，例如可以覆盖与喷雾边缘直接邻接的壳面和过流面区域。

本发明所述的污染倾向或清洁性能优化原理并非仅仅适合于旋转雾化器的旋杯，而且也适合于其它输送尤其是的部件，例如阀壳或者阀针。除此之外，本发明也适合用来改进在工作过程中与涂料接触的其它涂装系统部件，例如雾化器(例如旋转雾化器)、机器人手转动轴、机器人操作臂或者法兰。本发明普遍适合用来改进涂装机器人或搬运机器人部件(例如开门器，护罩打开装置)的清洁性能或污染倾向。最后本发明也适合用来减小涂装室部件(例如盖板、格栅、输送机、窗玻璃、墙构件或者排风通道)的污染倾向或者改进清洁性能。

除此之外，本发明并非仅限于优化其污染倾向或清洁性能的单个涂装系统部件(例如旋杯)，而是本发明也包括一种具有按照本发明所述经过优化的旋杯的旋转雾化器以及具有这种旋转雾化器的完整涂装机器人。

最后本发明也包括一种用来制造按照本发明所述经过优化的涂装系统部件(例如旋杯)的制造方法，正如以上说明部分中所强调的一样。

以下将结合根据附图对本发明首选实施例的说明进行详细解释。

附图说明

图1所示为旋转雾化器上的一种本发明所述旋杯的横断面视图，

图2所示为一种本发明所述旋杯的横断面视图，表面层仅遮盖旋杯的一部分，

图3所示为一种本发明所述旋杯的横断面视图，表面层覆盖旋杯的外壳面和背面，

图4所示为另一种本发明所述旋杯的横断面视图，表面层覆盖整个旋杯，以及

图5所示为一种本发明所述旋杯的横断面视图，表面层仅覆盖旋杯的内表面和过流面。

具体实施方式

图1所示为用于旋转雾化器2的一种传统型旋杯1，旋杯1在工作过程中围绕旋转轴3旋转。

待施涂的油漆经由涂料管供应给旋杯1，然后在轴向射向挡盘4，挡盘使得油漆偏向径向。

然后油漆沿着过流面5流向环形的喷雾边缘6，在喷雾边缘上喷出油漆。

除此之外，旋杯1在其外侧还有一个锥形壳面7，这同样也是现有技术中众所周知的。

现在按照本发明所述，在旋杯1的表面上涂覆一层可减小污染倾向并且可改善清洁性能的表面层。将该表面层涂覆在旋杯1的过流面5和输送油漆的内表面上，除此之外，该表面层也越过整个壳面7延伸。但是也可以按照本发明所述，利用表面涂层封闭旋杯1的整个表面。

本发明所述的表面层在本实施例中包含能实现荷叶效应的纳米层，从而使得旋杯1有自清洁作用，并且必要时需要短时间清洁。

图2所示的实施例与上述实施例基本一致，为了避免重复，可参阅以上说明，对于相应的细节部分均使用相同的附图标记。

该实施例的特征在于，旋杯1仅在其喷雾边缘6区域中具有表面层8，且表面层8不仅位于过流面5上，而且也位于外侧壳面7上。

除此之外，在旋杯1的内表面上也有一个区域9涂覆了能减小污染倾向并且可改善清洁性能的表面层。

图3所示的实施例也与上述实施例基本一致，为了避免重复，可参阅以上说明，对于相应的细节部分均使用相同的附图标记。

该实施例的特征在于，表面层仅覆盖旋杯1的外壳面7和背面，而旋杯1的过流面5和内表面则保持无涂层。

图4所示的实施例基本上与上述实施例一致，为了避免重复，可参阅以上说明。

该实施例的特征在于，旋杯1被表面层8完全封闭。这意味着旋杯1的整个表面层均被表面层8所覆盖。

图5所示的实施例基本上也与上述实施例一致，为了避免重复，可参阅以上说明。

该实施例的特征在于，仅仅旋杯的过流面5和内表面涂有表面层。

本发明并非仅限于上述实施例，而是可以有许多同样也运用的本发明思想的变型方案和改进实施方式，因此也纳入保护范围。

附图标记

1旋杯(Glockenteller)

2旋转雾化器

3旋转轴

4挡盘

5过流面

6喷雾边缘

7壳面

8表面层

9涂层区域

Claims (10)

1.涂装系统部件，包括

a)基体(1)，及

b)至少在基体(1)的一部分表面上的表面层(8)，

c)其中，表面层(8)减小涂装系统部件的污染倾向，和/或改善涂装系统部件的清洁性能，

其特征在于，

d)表面层(8)包括以下材料中的至少一种：

d1)钽，

d2)铌，

d3)钒。

2.根据权利要求1的涂装系统部件，其特征在于

c)表面层(8)是疏水的，其对水的接触角大于90°、110°、130°或150°，或者

d)表面层(8)是超疏水的，其对水的接触角大于160°、180°、200°或220°。

3.根据权利要求1的涂装系统部件，其特征在于

a)表面层(8)是含有粒径在纳米范围内的颗粒的纳米层，和

b)表面层(8)是层厚度在纳米范围内的纳米层，

c)表面层(8)具有微结构，和

d)表面层(8)具有减小磨损的作用。

4.根据权利要求1的涂装系统部件，其特征在于，通过以下方法之一产生表面层(8)：

a)等离子法，

b)喷射技术，

c)激光照射，

d)蚀刻，

e)离子注入，

f)物理气相沉积，

g)化学气相沉积，

h)喷涂，

i)浸涂，

j)雾化，

k)刷涂。

5.根据权利要求1的涂装系统部件，其特征在于

a)表面层(8)包括多个彼此上下排列的具有不同特性的部分层，和/或

b)表面层(8)包括多个彼此分离的具有不同特性的区域。

6.根据权利要求1的涂装系统部件，其特征在于

a)表面层(8)由具有高的延性且断裂伸长率大于5％的材料组成，或者

b)表面层(8)由具有中等延性且断裂伸长率在0.5％与5％之间的材料组成，或者

c)表面层(8)由具有低的延性且断裂伸长率小于0.5％的材料组成。

7.根据权利要求1的涂装系统部件，其特征在于

a)表面层(8)由具有大的粗糙度且粗糙度大于50μm的材料组成，或者

b)表面层(8)由具有中等粗糙度且粗糙度在10μm与50μm之间的材料组成，或者

c)表面层(8)由具有低的粗糙度且粗糙度小于10μm的材料组成。

8.根据权利要求1的涂装系统部件，其特征在于

a)表面层(8)覆盖基体(1)的整个表面，或者

b)表面层(8)仅覆盖基体(1)的外表面，其中其覆盖基体(1)的壳面和/或背面，或者

c)表面层(8)仅覆盖基体(1)的内表面，其中其覆盖过流面，或者

d)表面层(8)仅在部分区域覆盖基体(1)的表面。

9.根据权利要求1的涂装系统部件，其特征在于，该涂装系统部件是以下部件之一：

a)旋转雾化器的旋杯，

b)阀壳或阀针，

c)在工作过程中与涂料接触的部件，

d)涂装机器人或搬运机器人的部件，

e)涂装室的部件。

10.涂装系统部件的制造方法，包括以下步骤：

a)制备基体(1)，

b)至少在基体(1)的一部分表面上产生表面层(8)，

c)其中，表面层(8)减小涂装系统部件的污染倾向，和/或改善清洁性能，

其特征在于，

d)表面层(8)包括以下材料中的至少一种：

d1)钽，

d2)铌，

d3)钒。