CN104321269A - 涂层滑轮 - Google Patents

Abstract

一种施加涂层到基材的方法，其包括获得氟化聚合物化合物，其中氟是化学或共价键合到聚合物分子；和用所述氟化聚合物化合物涂覆所述基材的表面。

Description

涂层滑轮

技术领域

本文公开的主题一般涉及涂层滑轮，如用于电梯系统的滑轮，且更具体地说，涉及涂覆有氟化聚合物化合物的滑轮。

发明背景

牵引电梯系统采用吊装带或绳索，它们可操作地连接到电梯轿厢，并按路线跨过一个或多个滑轮，以沿井道推动电梯。具体来说，涂层带或绳索可包括护套材料内的一条或多条帘线。帘线可以由任何合适的材料形成，例如钢或合成纤维，并且可以包括多条布置成一条或多条绳股且然后布置成一条或多条帘线的线。

出于若干原因，这些电梯系统依赖由电梯推进装置驱动的滑轮(也称为牵引或驱动滑轮)和带之间的足够的牵引。首先，足够的牵引确保在牵引滑轮的旋转过程中带沿牵引滑轮移动，以实现电梯轿厢和/或配重的所需移动。第二，足够的牵引确保在牵引滑轮不旋转时带不相对于牵引滑轮移动，以保持电梯轿厢在所需位置，诸如例如，当电梯轿厢处在层站时。这些电梯系统还可以包括一个或多个其它滑轮，例如空转滑轮，它帮助引导围绕所述电梯系统的各种组件的带呈所需布置。随着时间的推移，这些带可改变其表面性质并改变带和滑轮之间的相互作用。在某些情况下，带可以相对于滑轮滑移。此滑移情况可能会导致不期望的噪声。不期望的噪声可以穿越井道内的空气传播或振动能沿带传到电梯系统的其它部件。

先前减轻噪声的尝试集中在减少皮带和空转滑轮表面之间的摩擦系数(COF)。然而，通过限制COF来减轻噪声是不切实际的，因为COF可以因带的表面化学和带的年龄而变化。此外，因摩擦的少量的带和滑轮之间的相互作用是期望的，使得摩擦力产生转向力以引导滑轮上的带。用于电梯空转滑轮的一现有涂层公开在国际专利公开W02007075163中，其以Perron之名并转让给本申请的同一受让人。Perron公开了一种加入含氟聚合物的金属涂层，以建立期望的摩擦系数。

发明概要

根据本发明的一个方面，一种施加涂层到基材的方法包括：获得氟化聚合物化合物，其中氟是化学或共价键合到聚合物分子；和用所述氟化聚合物化合物涂覆所述基材的表面。

此外或可选地，所述方法包括在涂覆所述表面后使所述组件的所述表面接受后处理工艺。

此外或可选地，所述后处理工艺包括在包括一定温度和相对湿度的环境中干燥所述组件。

此外或可选地，所述干燥环境的温度是在约10摄氏度到约32摄氏度的范围内。

此外或可选地，所述干燥环境的相对湿度小于85％。

此外或可选地，所述方法包括在涂覆前使所述组件的所述表面接受表面预处理工艺以提供预处理表面。

此外或可选地，所述预处理工艺包括用磨料使所述表面粗糙化。

此外或可选地，所述粗糙化还包括使用SSPC-SP 6或SSPC-SP 10标准的工业喷砂清洗。

此外或可选地，所述预处理工艺还包括用磷酸基溶液蚀刻所述表面。

此外或可选地，所述方法包括用酸催化的乙烯基蚀洗用底漆溶液清洗所述预处理表面。

此外或可选地，所述方法包括施加底漆到所述预处理表面。

根据本发明的一个方面，一种滑轮包括：基材，其包括表面；和氟化聚合物化合物，所述氟化聚合物化合物包括化学或共价键合到聚合物分子的氟；其中所述表面涂覆有所述氟化聚合物化合物。

此外或可选地，在施加所述氟化聚合物化合物前所述表面具有约25微米到约50微米范围内的平均粗糙度值(R_a)。

此外或可选地，所述表面具有小于约45度的表面张力接触角θ。

此外或可选地，所述氟化聚合物化合物具有约30微米到约100微米范围内的厚度。

此外或可选地，所述滑轮是空转滑轮。

此外或可选地，所述基材为金属合金、陶瓷、聚合物、聚合物复合材料、或涂覆有陶瓷或基质聚合物的金属芯中的一种。

本发明的其它方面、特征以及技术将从与附图结合的以下说明中变得显而易见。

附图简述

特别指出被视为本发明的主题并清楚地要求在说明书结尾处的权利要求书中。本发明的前述和其它特征和优点从与附图相结合的以下详细描述中显而易见，其中：

图1示意性地示出根据本发明的一个实施方案的示例电梯系统的选定部分，所述示例电梯系统包括至少一个滑轮；

图2是根据本发明的一个实施方案的示例空转滑轮的透视图；和

图3示出根据本发明的一个实施方案的用于涂覆滑轮的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出一示例电梯系统10，包括电梯轿厢12，其耦合到一条或多条吊装和/或助悬带或绳索，在本文中一般称为带16。在本发明的实施方案中，带16可以是涂层钢带。电梯轿厢12利用带16悬浮或支承在井道14中。带16通过与牵引滑轮18和空转滑轮20、22、24相互作用按路线绕过电梯系统10的各种组件。带16也可以连接到配重26，它是用来帮助平衡电梯系统10和减少操作过程中牵引滑轮18两侧的带张力差。带16以已知方式支承轿厢12和配重26的重量。

牵引滑轮18是由机器28驱动。牵引滑轮18通过机器28的移动会驱动、移动和/或推动(通过牵引)带16来移动轿厢12。空转滑轮20、22、24不由机器28驱动，但帮助引导皮带16绕电梯系统10的各种部件。空转滑轮20、22、24中的一个或多个可以具有沿其旋转轴线的凸起的形状或冠以协助保持皮带16在中心，或者在沿空转滑轮20、22、24的所需的位置上。

空转滑轮20、22、24中的一个或多个可以具有促进与带16的低粘附功的表面化学。粘附功是两个表面之间的吸引力的量度，它是基于表面的表面能。换句话说，它是当两个不同材料被分离时创建两个新的表面所需要的功。在实施方案中，粘附功是带16和滑轮20、22、24的表面能的函数。如果粘附功变得太大，噪声和/或振动可能引入电梯系统中。空转滑轮20、22、24上的低表面能允许带16上的宽范围的表面能而不引入不期望的噪声/振动。在空转滑轮20、22、24的一些摩擦可以是期望的，以帮助保持带16居中在空转滑轮上。

图2示出根据本发明的一个实施方案的滑轮的实例，诸如空转滑轮20。空转滑轮20包括具有一个或多个空转接触表面30、32、34的基材，所述空转接触表面被构造成用于接收一条或多条涂层钢带16。接触表面30、32、34可以是实质上彼此类似。在所示的实例中，多个表面30、32、34具有凸起的形状以保持一条或多条带16居中或在期望的位置。在一些实例中，带16可以是新的或用过的经聚氨酯涂覆的钢带。

图3示出涂覆空转滑轮的表面，诸如例如，空转滑轮20的接触表面30、32、34中的一个或多个，以提供改善的表面特性，诸如降低表面能的示例性方法40。所述示例性方法40参照由低碳钢制成的空转滑轮20进行说明。由其它金属合金，诸如例如铝合金制成的空转滑轮可以在不脱离本发明的范围下使用。由其它材料，诸如陶瓷、聚合物、聚合物复合材料、以及涂覆有陶瓷或基质聚合物的金属芯制成的滑轮可以使用本文所描述的方法进行涂覆。此外，本文中所描述的涂层可以并与牵引滑轮或导向轮使用，且实施方案不限于空转滑轮。

方法40开始于表面预处理42，在此期间，表面30经受处理，得到适合聚合物材料的随后涂覆的表面。应理解，针对表面30的处理也可以适用于表面32和34。根据一个示例性方法，表面30的预处理包括使用通过使用磨料的工业喷砂清洗使表面30机械粗糙化，得到约1.5密耳到约2密耳(约25微米到约50微米)的平均表面粗糙度Ra。在一个实施方案中，利用使用由防护涂料协会指定的SSPC-SP 6标准的工业喷砂清洗，虽然在另一个实施方案中，使用SSPC-SP 10标准进行了近白喷砂清洗。表面预处理42可去除所有可见的油、油脂、灰尘、污垢、氧化皮、锈、涂层、氧化物、腐蚀产物和/或其它异物。此后，可通过合适的技术，例如溶剂冲洗、溶剂乳液冲洗或类似技术来除去任何油脂、金属颗粒和/或污染物。在一个示例性实施方案中，对于铝合金空转滑轮，在机械粗糙化后，表面30是另外用磷酸基清洗溶液进行蚀刻。

表面预处理42后，可进行化学清洗46，以提高聚合物涂层与表面30的粘附。在一个实施方案中，可用酸催化的乙烯基蚀洗用底漆溶液，诸如例如，符合美国国防部军事标准DOD-P-13582D，F-117的底漆溶液，诸如，由Sherwin制造的E90G4(58％2-丙醇、20％1-丁醇、和8％氧化铬锌)或V93VC2(65％2-丙醇、16％磷酸)，进行化学清洗46。出于评估化学清洗46的目的，可以基于具有高润湿性的接触角的测量(θ)来计算底漆表面的表面能。接触角θ可以用测角仪，例如，ramé-hart表面能测角仪500来测量，使用环氧基底漆溶液作为液相进行测定。可重复化学清洗46直到接触角θ小于约45度。在一个实施方案中，将环氧聚酰胺底漆，诸如例如，由21^stCentury Coatings，Incorporated制造的21EP150或等效底漆喷洒在整个表面30上，接着化学清洗。

一旦表面30已经历化学清洗46，其在随后进行用具有氟化学的聚合物的表面涂覆48。在一个示例性实施方案中，应用氟化聚氨酯。一种示例性氟化聚氨酯是在来自美国海军研究实验室的许可证下由21^st Century Coatings，Incorporated制造的氟化聚氨酯(FPU^TM)的WCTM系列，其包括通过聚合物掺合、接枝或共聚并入聚氨酯聚合物材料的氟化学。在实施方案中，氟化聚氨酯是通过喷涂、刷涂、浇铸等施加。在另一个示例性实施方案中，氟化聚氨酯可呈其液体或干粉形式施加。在示例性实施方案中，涂层的厚度范围可为约30微米到约100微米。

氟化聚氨酯是一种示例性涂料。在一般情况下，在本发明的实施方案中，涂料包括在侧链化学或共价键合到聚合物分子的氟。这与现有涂料相反，现有涂料中氟是通过与聚合物基质物理混合/掺合添加的。实施方案可以包括两个部分的可固化材料和可成形热塑性材料，诸如聚氨酯、环氧树脂、聚酯、聚脲、聚酰胺、聚酰亚胺或聚硅氧烷，连同在聚合物分子的侧链中的氟。在一个示例性实施方案中，应用氟化环氧树脂。一示例性氟化环氧树脂是由Coatings West Inc制造的氟化环氧树脂的CoraflonADS^TM系列。

使用具有键合的氟结构的聚合物提供优于使用氟填料颗粒的优点，诸如1)更均匀的降低表面能2)更大的可使用聚合物基质范围3)降低转印材料到带的趋势和4)在产品的使用寿命内更大的坚固性和耐久性。

涂覆工艺48后，表面30可以接受后处理工艺50，以固化氟化聚氨酯涂层，以获得具有所期望的表面特性的最终涂层。这包括在受控制的温度和相对湿度的环境中干燥所述表面达一段预定的固化时间。示例性的后处理环境包括温度约50华氏度(10摄氏度)到约90华氏度(32摄氏度)，小于约85％的相对湿度，和约24小时到约48小时的固化时间。示例性氟化聚氨酯(FPU^TM)涂层提供了具有极低表面能、是极其稳定的(化学惰性)、柔性、耐磨损、并且不透氧气和水的外涂层。此外，所述涂层的不透性保护表面30免受腐蚀和磨损。所述涂料定义表面30的预定表面能，这保持粘附功Wa低于预定的最大阈值。

示例性实施方案的技术效果和优点包括一种涂覆空转滑轮的方法，涉及表面预处理、化学清洗、用氟化聚合物的表面涂覆，接着后表面后处理。所述方法得到具有优异的表面特性，包括低表面能、与新和老化的带的低粘附功、不透氧气和水、柔性和化学和热稳定的空转滑轮表面。

本文所用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，并不意在限制本发明。虽然已出于说明和描述的目的呈现本发明的描述，但它并非意在穷举或限制本发明于所公开的形式。没有附上描述的许多修改、变化、变更、替换、或等效布置对于那些本领域的普通技术人员不脱离本发明的范围和精神实质下将是显而易见的。另外，虽然本发明的各种实施方案已进行了描述，但应理解，本发明的方面可仅包括一些所描述的实施方案。因此，本发明不应被视为局限于前面的描述，而是仅受所附的权利要求的范围限制。

Claims (19)

1.一种施加涂层到基材的方法，其包括：

获得氟化聚合物化合物，其中氟是化学或共价键合到聚合物分子；和

用所述氟化聚合物化合物涂覆所述基材的表面。

2.根据权利要求1所述的方法，其还包括在涂覆所述表面后使所述基材的所述表面接受后处理工艺。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述后处理工艺包括在包括一定温度和相对湿度的环境中干燥所述基材。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述环境的温度是在约10摄氏度到约32摄氏度的范围内。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述环境的相对湿度小于85％。

6.根据权利要求1所述的方法，其还包括在涂覆前使所述基材的所述表面接受预处理工艺以提供预处理表面。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述预处理工艺包括用磨料使所述表面粗糙化。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述粗糙化还包括使用SSPC-SP 6或SSPC-SP 10标准的工业喷砂清洗。

9.根据权利要求6所述的方法，其中所述预处理工艺还包括用磷酸基溶液蚀刻所述表面。

10.根据权利要求6所述的方法，其还包括用酸催化的乙烯基蚀洗用底漆溶液清洗所述预处理表面。

11.根据权利要求10所述的方法，其还包括施加底漆到所述预处理表面。

12.一种滑轮，其包括：

基材，其包括表面；和

氟化聚合物化合物，所述氟化聚合物化合物包括化学或共价键合到聚合物分子的氟；

其中所述表面涂覆有所述氟化聚合物化合物。

13.根据权利要求12所述的滑轮，其中在施加所述氟化聚合物化合物前，所述表面具有约25微米到约50微米范围内的平均粗糙度值(R_a)。

14.根据权利要求12所述的滑轮，其中所述表面具有小于约45度的表面张力接触角θ。

15.根据权利要求12所述的滑轮，其中所述氟化聚合物化合物具有约30微米到约100微米范围内的厚度。

16.根据权利要求12所述的滑轮，其中所述滑轮为空转滑轮。

17.根据权利要求12所述的滑轮，其中所述滑轮为曳引轮。

18.根据权利要求12所述的滑轮，其中所述滑轮为导向轮。

19.根据权利要求12所述的滑轮，其中所述基材为金属合金、陶瓷、聚合物、聚合物复合材料、或涂覆有陶瓷或基质聚合物的金属芯中的一种。