CN104703715A - 用于通过静电喷涂机生产结构的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种系统，包括静电喷涂系统，该静电喷涂系统包括静电工具和表面光洁度大于或等于4级的目标，该静电工具配制成喷涂具有静电荷的材料，该目标配制成接收由静电工具喷涂的材料。

Description

用于通过静电喷涂机生产结构的系统和方法

相关申请的参见引用

本申请要求享有2013年10月4日提交的标题为“SYSTEM AND METHODFOR PRODUCING A STRUCTURE WITH AN ELECTROSTATIC SPRAY”的美国非临时专利申请号14/046,838的优先权和权益，兹以参见的方式将其全部内容并入，该美国非临时申请要求享有2012年10月11日提交的标题为“SYSTEMAND METHOD FOR PRODUCING A STRUCTURE WITH AN ELECTROSTATIC SPRAY”的美国临时专利申请号61/712,764的优先权和权益，兹以参见的方式将其全部内容并入。

背景技术

本发明总体上涉及使用静电工具的系统和方法。

静电工具喷涂带电材料以更有效地涂覆物体。例如，静电工具可以用于涂刷物体。在操作中，接地目标吸引从静电工具喷涂的带电材料。当带电材料接触接地目标时，材料失去电荷。不同的材料以不同的速率失去电荷。因此，一些材料可以在更多的带电材料接触目标以前不失去它们的电荷。这些滞留的电荷可能干扰整体涂层和产品光洁度。

发明内容

下面概括了在范围上与原本要求保护的发明相称的某些实施例。这些实施例不旨在限制要求保护的发明的范围，而是这些实施例仅旨在提供本发明的可能形式的简要概括。实际上，本发明可覆盖各种可以类似于或不同于下面阐述的实施例的形式。

在一个实施例中，系统包括静电喷涂系统，该静电喷涂系统包括静电工具和表面光洁度大于或等于4级镜面光洁度的目标，该静电工具配置成喷涂具有静电荷的材料，该目标配置成接收由静电工具喷涂的材料。

在另一实施例中，系统包括静电喷涂系统控制器，该静电喷涂系统控制器配置成改变静电喷涂系统的操作参数，该静电喷涂系统将具有慢的电荷衰减速率的带电材料放电。

在另一实施例中，用于通过静电喷涂系统生产部件的方法包括：制备涂层材料；制备用于接收涂层材料的目标；调节静电喷涂系统的参数；将涂层材料静电喷涂在目标上以生成壁层；部分地固化涂层材料的层；确定壁的厚度是否等于或大于阈值；如果厚度小于阈值的话，则施加另一层涂层材料；固化涂层材料；以及将壁从目标移除。

附图说明

当参照附图阅读以下具体实施方式时，本发明的这些和其他特征、方面及优点将更好地理解，整个附图中相同的标记表示相同的部件，其中：

图1是静电喷涂系统的示意图；

图2是使用图1的静电喷涂系统的示例性方法的流程图；

图3是使用图1的静电喷涂系统的示例性方法的流程图；

图4是使用图1的静电喷涂系统的示例性方法的流程图；

图5是使用图1的静电喷涂系统的示例性方法的流程图；

图6是使用图1的静电喷涂系统的示例性方法的流程图；

图7是用于静电生产部件的示例性方法的流程图；

图8是用于形成芯轴的示例性方法的流程图；

图9是用于形成具有涂层的芯轴的示例性方法的流程图；

图10是用于形成具有涂层的芯轴的示例性方法的流程图；

图11是在用于静电生产部件的方法中用于调节参数的示例性方法的流程图；

图12是具有未抛光涂层的芯轴的剖视图；

图13是具有抛光涂层的芯轴的剖视图；

图14是具有抛光涂层和静电喷涂部件的芯轴的剖视图；以及

图15是具有与静电喷涂部件分开的抛光涂层的芯轴的剖视图。

具体实施方式

以下将介绍本公开的一个或更多个具体实施例。为了致力于提供这些实施例的简要介绍，在说明书中可以不描述实际实施方式的所有特征。应当意识到在开发任何这样的实际实施方式时，例如在任何的工程或设计项目中，都必须做出大量的实施方式专用决策，以实现开发者的特定目标，例如符合与系统相关和业务相关的约束条件，而这些特定目标在不同的实施方式中可能有所不同。而且，应该意识到尽管这样的开发工作可能是复杂且耗时的，但对受益于本公开的本领域普通技术人员来说这仍然是一种从事设计、制造和加工的常规手段。

在介绍本公开的不同实施例的要素时，词语“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在指存在一个或多个所述的要素。术语“包括”、“包含”和“具有”旨在是包含性的并意味着除了所列举的要素之外还可以有另外的要素。操作参数和/或环境条件的任何示例并不排除所公开的实施例之外的其他参数/条件。

本公开内容总体上涉及一种静电系统以及使用该静电系统的方法。具体地，该静电系统可以使用具有慢的电荷衰减的材料(即一旦带电就不容易失去电荷的材料)来制造产品和涂覆物体。当材料开始自我排斥时，慢的电荷衰减可能干扰适当的产品光洁度和公差。下面描述的方法/工艺有利地使静电系统使用具有慢的电荷衰减的材料以适当的公差和特征来制造产品和涂覆物体。例如，下面描述的一些实施例可以随时间改变添加到喷涂材料的电荷的量(即周期性地增加和减少电荷)。这可以通过在时间周期内添加很少的电荷或不添加电荷来有利地允许材料失去电荷。在其他实施例中，静电系统可以改变喷涂材料的量，因此通过向涂层或产品添加较少的总电荷使材料有更多的时间失去电荷。在另外一些实施例中，本公开提供了用于制备芯轴或目标的方法，该方法能够使生产的产品具有适当的特征。例如，芯轴的制备可以提高产品的净度/透明度。公开的实施例还描述了调节使生产的产品在特定公差范围内的各参数。这些参数可包括贝尔速度、成形空气、喷涂器和芯轴(即，目标)之间的距离、芯轴或静电喷涂器的旋转百分比、静电喷涂器的角度、涂层材料的部分固化时间(即，闪光时间)、喷涂涂层材料的时间的量、涂层的数量以及施加到材料的电压。

图1是静电喷涂系统10的示意图，该静电喷涂系统10可以使用不同的工艺用具有慢的电荷衰减速率的聚合物材料(硅、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚乙烯薄膜等)来涂覆或生产产品(可植入医疗装置、注射器针、支架、导丝、导管等)。遗憾的是，在这些聚合物材料中，液态硅可以具有慢的电荷衰减速率，这会造成差的光洁度，因为材料保留此后可能排斥附加材料的电荷。有利地，静电喷涂系统10可以在一段时间内改变所喷涂的材料上的电荷(例如，周期性地添加较少的电荷，去除所有电荷)。电荷的改变允许材料在一段时间内失去电荷(即，电荷衰减)。系统10还可以改变喷涂多少带电材料。即，通过在一段时间内喷涂较少的材料，总体添加的电荷较少，从而允许材料失去电荷。改变电荷和改变喷涂材料的量的能力使系统10能够生产具有适当的光洁度和公差的医疗产品。因此，根据所描述的实施例，静电喷涂系统可有利地使用不同工艺用具有慢的电荷衰减速率的材料来生产具有适当的光洁度和公差的产品(例如医疗产品)。静电喷涂系统10包括静电工具12、电源14、电压倍增器16、控制器18和用户界面20。在操作中，静电喷涂系统10配置成电气充电并喷涂来自材料源22的材料。材料喷涂到接地目标24(例如心轴)上，该接地目标24由于电荷而电吸引带电材料。随着材料在目标24上的收集，其可以形成产品/部件26或涂层。

在操作中，静电喷涂系统10使用电源14给静电工具12供电。静电工具12可以是能够提供粒径较小的10、15、20、25、50、75、100、150、200或250微米(例如，约在1至20微米之间、3至18微米之间、5至15微米之间)的颗粒的旋转雾化器或空气雾化器。在操作中，静电工具12对来自材料源22的材料电气充电、雾化和喷涂。材料可以是用于医疗产品的材料(例如聚合物、液态硅)或具有慢的电荷衰减的另一种材料。

在示出的示例中，静电喷涂系统10使用电压倍增器16向静电工具12内的材料电气充电。电压倍增器16接收来自电源14的电力。电源14可以包括外置电源或内置电源，例如发电机。电压倍增器16接收来自电源14的电力并将电力转换成施加到静电工具12中的材料的更高电压。更具体地，电压倍增器16可以用约5kV和100kV之间的电压或更高的电压向材料施加电力。例如，电力可以是至少约15、25、35、45、55、65、75、85、95、100kV。如将要理解的，电压倍增器16可以是可移除的并且可以包括二极管和电容器。在某些实施例中，电压倍增器16还可以包括改变正负电压之间的电力的开关电路。

如图1所示，静电喷涂系统10包括控制器18和用户界面20，该控制器18和用户界面20中的每一个均可以由电源14供电。如图所示，控制器18包括处理器22和存储器24。存储器24可以存储可由处理器22执行的指令(即软件代码)，以控制静电喷涂系统10的操作。控制器18可联接到电压倍增器16和静电工具12以监测各操作参数和条件。例如，控制器18可以执行指令以监测和控制来自电压倍增器16的电压。类似地，控制器18可以执行指令以监测和控制来自电源14的电力。此外，控制器18可以执行指令以监测和控制施加到静电工具12中的材料的实际电压。

用户界面20连接到控制器18并接收来自控制器18的信息。在某些实施例中，用户界面20可以配置成允许用户基于由控制器18所收集的信息调整各种设置和操作参数。具体地，用户可以用一系列联接到用户界面20的按钮或旋钮26来调整设置或参数。在某些实施例中，用户界面34可以包括既能使用户输入又能显示关于静电喷涂系统10的信息的触摸屏。例如，用户界面20可以使用户使用用户界面34上的旋钮、刻度盘、按钮或菜单来调整由电压倍增器16提供的电压、接通/切断电压以及调整由工具12喷涂的材料的量。此外，用户界面34可包括用于静电喷涂系统10的预编程的操作模式。这些模式可以是改变一段时间内添加到喷涂材料的电荷或改变由静电系统10喷涂的材料的量的过程。这些模式可以包括周期性地添加电荷和从喷涂材料完全去除电荷；逐渐增加和减少喷涂材料上的电荷；在喷涂周期的端部将所有电荷从材料去除；逐渐将喷涂材料上的电荷减少到没有；或者改变喷涂的带电材料的量。操作员可以使用用户界面34上的按钮、旋钮、刻度盘或菜单26来激活一个或多个模式。这些预编程的模式可以是用于制造产品的特定工艺、工艺中的特定步骤，或者可以对应于用于静电喷涂系统10的操作参数(例如电压电平、材料放电速率、时间)。

图2是使用或操作图1的静电喷涂系统的示例性方法或工艺40的流程图。该工艺40可以有利地在喷涂工艺的端部从喷涂材料去除电荷以允许电荷消散。因此能够使用具有慢的电荷衰减速率的材料制造具有适当的光洁度和公差的产品(例如医疗产品)。工艺40通过开启静电系统10而开始。一旦静电系统10开启，用户可以与用户界面20互动以选取用于系统10的特定操作模式或操作参数。例如，用户可以选取运行用于制造医疗产品或涂覆涂层的工艺40的模式。用户还可以选取用于工艺40的特定操作参数(例如电压电平、要喷涂的材料的量、施加电压的时间周期等)。控制器18接收来自用户界面20的该信息并且使用该信息来操作系统10。具体地，控制器18使用处理器22执行包含在存储器24中的指令。

在接收来自控制器18的指令之后，静电工具12向来自材料源22的材料施加电荷，由步骤44表示。电荷将特定于模式(即正或负电荷并约在5至100kV之间)。在接下来的步骤中，静电工具12开始在目标(例如心轴)处喷涂带电材料，由步骤46表示。如上所述，一些材料一旦带电就不会很快失去电荷；也就是说，它们具有慢的电荷衰减速率。因此，已经在目标24上的材料可能排斥新近喷涂的带电材料，从而造成差的光洁度或不适当的公差。

有利地，工艺40允许过多的电荷消散。具体地，静电工具12可以在继续喷涂时停止向材料充电，由步骤48表示。因此工艺步骤48在心轴24上的带电材料的顶部喷涂电中性的材料。通过喷涂电中性的材料，心轴24上的带电材料有机会失去其电荷的部分或全部。电荷可以通过穿过心轴行进到地面、消散到新近喷涂的电中性的材料内和/或穿过空气行进到接地的静电工具12而衰减。电荷的衰减降低已经在目标上的材料排斥新近喷涂的材料的能力，因此生产具有适当的光洁度和公差的产品和涂层。此外，根据材料失去电荷的快慢，执行步骤48中的步骤的时间周期可以改变。例如，步骤48可以持续约1秒到100秒或更长时间(例如1-5、3-10、5-15、10-100秒)。基于流经目标(例如心轴)的电荷反馈，时间周期可以是用户可调的或自动可调的。然后工艺40可以停止喷涂材料，由步骤50表示。根据产品或涂层，工艺40可以在特定时间周期(例如闪光周期或部分固化周期)后自我重复。例如，工艺40可以在生产最终的产品或涂层之前重复多次(例如1、2、3、4、5、10、15、20次或更多次)。此外，工艺40的每次重复都可以首先施加带电材料(方框46)，随后通过施加不带电荷的材料以提高涂层的顶部光洁度。

图3是使用图1的静电喷涂系统10的示例性方法或工艺60的流程图。工艺60可以在喷涂时有利地逐渐减少电荷至零，以允许电荷消散。因而能够使用具有慢的电荷衰减速率的材料制造具有适当的光洁度和公差的产品(例如医疗产品)。工艺60通过开启静电系统10而开始，由步骤62表示。然后用户使用界面20选取运行工艺60的特定操作模式和相关操作参数(例如电压电平、要喷涂的材料的量、电压将施加多久等)。控制器18接收来自用户界面20的该信息并且使用该信息来操作系统10。具体地，控制器18使用处理器22执行包含在存储器24中的指令。

在接收来自控制器18的指令之后，静电工具12向来自材料源22的材料施加电荷，由步骤64表示。电荷可以特定于模式(即正或负电荷并约在5至100kV之间)。电荷可以是依赖于模式由用户调节的，和/或自动可调的。然后工艺60开始使用静电工具12喷涂带电材料，由步骤66表示。如上所述，一些材料一旦带电就不会很快失去电荷；也就是说，它们具有慢的电荷衰减速率。因此，已经在目标24上的材料可能排斥新近喷涂的带电材料，从而造成差的光洁度或不适当的公差。

有利地，工艺60允许过多的电荷消散。具体地，静电工具12可以在一时间周期内逐渐将施加到材料的电荷减少至零，由步骤68表示。静电工具12改变电荷的速率取决于材料失去电荷的能力。例如，如果喷涂的材料需要长时间失去电荷，则静电工具可以迅速减少传递给材料的电荷的量。对于可以更快地消散电荷的材料，该速率可以更慢(即，静电工具12可以慢慢减少添加到被喷涂的材料的电荷的量)。因此工艺步骤68通过随时间降低附加的电荷的量，使材料失去电荷。因此电荷的衰减可以降低所施加的材料排斥附加的材料的能力，由此改进光洁度和/或公差。如上所述，电荷可以通过穿过心轴行进到地面、消散到新近喷涂的包含较少电荷的材料内和/或穿过空气行进到接地的静电工具12而衰减。然后工艺60可以停止喷涂材料，由步骤70表示。根据产品或涂层，工艺60可以在特定时间周期(例如闪光周期或部分固化周期)后重复。例如，工艺60可以在生产最终的产品或涂层之前重复多次(例如1、2、3、4、5、10、15、20次或更多次)。

图4是使用图1的静电喷涂系统10的示例性方法80的流程图。该工艺80可以有利地逐渐喷涂较少的带电材料，以允许电荷消散。因此能够使用具有慢的电荷衰减速率的材料制造具有适当的光洁度和公差的产品(例如医疗产品)。工艺80通过开启静电系统10而开始，由步骤82表示。然后用户使用界面20选取运行工艺80的特定操作模式和相关操作参数(例如电压电平、要喷涂的材料的量、电压将施加多久等)。控制器18接收来自用户界面20的该信息并且随后执行存储在存储器24中的指令来操作系统10。

在接收来自控制器18的指令之后，静电工具12向来自材料源22的材料施加电荷，由步骤84表示。电荷将特定于模式(即正/负电荷并约在5至100kV之间)。然后工艺80使用静电工具12开始喷涂带电材料，由步骤86表示。如上所述，一些材料一旦带电就不会很快失去电荷，并且会排斥新近喷涂的带电材料，从而造成差的光洁度或不适当的公差。有利地，工艺80在添加有限量的附加电荷时允许电荷消散。具体地，在工艺80的步骤88中，系统10随时间逐渐减少喷涂的材料的量，同时保持被喷涂的材料上的电荷。因此，通过喷涂较少的材料，随时间添加较少的电荷，因此使电荷衰减。随着电荷衰减，所施加的材料不太可能排斥附加的材料，并且因此生产改进的光洁度和/或公差。然后工艺80可以停止喷涂材料，由步骤90表示。根据产品或涂层，工艺80可在特定时间周期(例如闪光周期或部分固化周期)后重复。例如，工艺80可以在生产最终的产品或涂层之前重复多次(例如1、2、3、4、5、10、15、20次或更多次)。

图5是使用图1的静电喷涂系统10的示例性方法100的流程图。该工艺100可以有利地增加和减少喷涂材料上的电荷，从而允许材料在喷涂材料具有较少的电荷期间失去电荷。因此能够使用具有慢的电荷衰减速率的材料制造具有适当的光洁度和公差的产品(例如医疗产品)。工艺100通过开启静电系统10而开始，由步骤102表示。然后用户使用界面20选取运行工艺100的特定操作模式和相关操作参数(例如电压电平、要喷涂的材料的量、电压将施加多久、电压将多快增加或减少等)。控制器18接收来自用户界面20的该信息并且随后执行存储在存储器24中的指令来操作系统10。

在接收来自控制器18的指令之后，当静电工具12喷涂材料时，其向材料添加电荷。电荷将特定于模式(即正/负电荷并约在5至100kV之间)。更具体地，静电工具12将逐渐增加和逐渐减少喷涂材料上的电荷，由步骤104表示。例如，控制器18可以指示静电工具12在一段时间内(例如1、2、3、4、5、10、15、20、25、30秒或更多秒)将材料上的电压从5kV增加到100kV，并且然后在另一段时间内(例如1、2、3、4、5、10、15、20、25、30秒或更多秒)将电压从100kV降低到5kV。基于流经目标(例如心轴)的电荷反馈，时间周期可以是用户可调的或自动可调的。此外，控制器18可以指示静电工具12重复该步骤104多次(例如1、2、3、4、5、10、20、30次或更多次)。如上所述，当材料保留电荷时，其通过排斥新近喷涂的材料对最终涂层或产品的光洁度或公差产生负面影响。有利地，工艺100在静电工具112向喷涂材料施加较少的电荷期间允许电荷消散。因此，通过交替地或周期性地增加和减少喷涂材料上的电荷，材料上的电荷能够衰减，使得所施加的材料不排斥附加的材料，由此改进光洁度和/或公差。然后工艺100可停止喷涂材料，由步骤106表示。根据产品或涂层，工艺100可以在特定时间周期(例如闪光周期或部分固化周期)后重复。例如，工艺100可在生产最终的产品或涂层之前自我重复多次(例如1、2、3、4、5、10、15、20次或更多次)。

图6是使用图1的静电喷涂系统10的示例性方法120的流程图。该工艺120可以有利地去除所有电荷，并且随后在喷涂工艺过程中添加电荷以允许电荷消散。因此能够使用具有慢的电荷衰减速率的材料制造具有适当的光洁度和公差的产品(例如医疗产品)。工艺120通过开启静电系统10而开始，由步骤122表示。然后用户使用界面20选择运行工艺120的特定操作模式和相关操作参数(例如电压电平、待喷涂的材料的量、电压将施加多久等)。控制器18接收来自用户界面20的该信息并且随后执行存储在存储器24中的指令来操作系统10。

在接收来自控制器18的指令之后，当静电工具12喷涂材料时，其向材料添加电荷。电荷将特定于模式(即正/负电荷并且约在5至100kV之间)。更具体地，静电工具12将在添加电荷和从喷涂材料去除所有电荷之间循环，由步骤124表示。例如，控制器18可以执行指令，该指令指示静电工具12在一段特定时间内(例如1、2、3、4、5、10、15、20、25、30秒或更多秒)向喷涂材料添加5至100kV之间的电压，并且然后在另一段时间内(例如1、2、3、4、5、10、15、20、25、30秒或更多秒)去除喷涂材料上的所有电荷。基于流经目标(例如心轴)的电荷反馈，时间周期可以是用户可调的或自动可调的。根据实施例，喷涂带电材料的时间周期可以比喷涂不带电材料的时间周期更短或更长。如上所述，如果材料不会很快地失去所添加的电荷，则滞留的电荷可以通过排斥新近喷涂的材料对最终涂层或产品的光洁度或公差产生负面影响。有利地，为了生产具有适当的光洁度和/或公差的涂层或产品，工艺120通过在喷涂带电材料然后喷涂不带电材料之间循环来允许电荷消散。然后工艺120可停止喷涂材料，由步骤126表示。根据产品或涂层，工艺120可在特定时间周期(例如闪光周期或部分固化周期)之后自我重复。例如，工艺120可在生产最终的产品或涂层之前重复多次(例如1、2、3、4、5、10、15、20次或更多次)。

图7是用于静电生产部件的示例性方法130的流程图。例如，部件可以是弹性壳、外壳或外罩，例如弹性包、袋或容器。在某些实施例中，部件可以包括围绕内部腔体布置的弹性壁，该内部腔体可用于存储或容纳物质。示例包括药包或外科植入物。方法130能够制造具有适当的光洁度和公差的部件(例如药品或部件)。方法130通过制备涂层材料而开始(方框132)。如上所述，涂层材料可以是具有慢的电荷衰减速率的聚合物材料(硅、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚乙烯薄膜等)。涂层材料的制备可涉及将诸如二甲苯、庚烷、己烷或异丙醇溶液等溶剂添加到聚合物中，以获得适当的黏度。更具体地，制备涂层材料可涉及调节材料的黏度，以实现在20-400厘泊的黏度，因此使涂层材料在接触芯轴24之后能够适当地流动。为了生产具有适当的净度/透明度的部件，制备用于接收涂层材料的芯轴(方框134)。如将在图8至图10中另外详细描述的那样，芯轴24可以各种方式制备，使得部件能够获得适当的净度/透明度。例如，可以对芯轴24和/或低摩擦涂层进行抛光以提供光滑的表面光洁度。具体地，芯轴24的光滑的表面光洁度减少在部件的表面中的缺陷，这提高了净度/透明度|(例如，降低了光的折射)。在方法130中的下一步骤涉及调节静电喷涂系统的参数(方框136)。静电喷涂系统10可以各种方式进行调节，以便产生具有适当公差的部件。如将在图11中另外详细描述的那样，调节参数包括贝尔速度、成形空气、喷涂器和芯轴24(即，目标)之间的距离、芯轴或静电喷涂器的旋转百分比或旋转程度、静电喷涂器相对于芯轴24的角度、涂层之间的涂层材料的部分固化时间(即，闪光时间)、喷涂涂层材料的时间的量、涂层的数量以及施加到材料的电压。在调节静电喷涂系统10的参数之后，用户可选择在图2至图6中的上述工艺之一，用于将涂层材料静电喷涂到芯轴24上，以产生壁层(即，涂层)(方框138)。然后方法130使喷涂材料(即，材料层)能够部分地固化一段时间(即，闪光)(方框140)。如上所述，固化时间是在调节静电喷涂系统的参数的步骤中(方框136)由方法130调节的参数之一。在部分地固化之后，方法130确定壁/涂层是否足够厚(方框142)。如果涂层不足够厚，则工艺130返回到方框138并且将另一涂层材料静电喷涂到芯轴上以生成另一壁层。方法130重复该方法的这个部分，直到壁的涂层/层满足需要的厚度(即，公差)。壁的厚度可以在确定点处测量或者可以基于先前的计算预先确定(即，如果已知获得适当的厚度所需要的壁层或涂层的数量)。如果壁足够厚(即，满足公差)的话，则方法130使壁的涂层材料附加地固化(方框144)。一旦壁(即，部件)固化，则将壁从芯轴移除(方框146)。

图8是用于制备如由图7的方框134所指示的芯轴(即，目标)的示例性方法150的流程图。如上所述，芯轴的光滑的表面光洁度减少了在部件的表面中能够影响净度/透明度的缺陷。尤其是，部件的表面缺陷的减少提高了净度/透明度(即，减少了光的折射)。因此，方法150生产这样的芯轴，该芯轴能够生产具有适当的净度/透明度的部件。方法150通过由导电材料(例如，不锈钢、P20钢、铝、钛等)形成芯轴而开始(方框152)。然后将芯轴表面抛光以将表面光洁度提高到四级和八级镜面光洁度之间(例如，四级、五级、六级、七级或八级镜面光洁度)。可以使用各种方法例如带式磨床、抛光轮、研磨特定的无油化合物、非编织砂带/垫、超细纤维抛光织物等对芯轴表面进行抛光。在对芯轴抛光之后，方法150确定表面光洁度是否足够(方框156)。如果表面光洁度不足，则方法150重复抛光芯轴表面的步骤，以提高表面光洁度(方框154)。如果表面光洁度是可接受的，则方法150结束(方框158)。在该阶段，所制备的芯轴(方框134)可按照图7的步骤136至146列出的那样用于生产部件(例如，壁)。

图9是用于制备如图7的方框134所指示的具有涂层的芯轴的示例性方法160的流程图。如上所述，芯轴的光滑的表面光洁度减少了部件中能够影响净度/透明度的缺陷。因此，方法160生产具有涂层的以下芯轴，该芯轴能够生产具有适当的净度/透明度的部件，同时还易于将部件从芯轴移除。方法160通过由导电材料(例如，不锈钢、P20钢、铝、钛等)形成芯轴而开始(方框162)。然后将低摩擦涂层施加到芯轴的表面(方框164)。低摩擦涂层可以是聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯(四氟乙烯)、六氟丙烯(FEP)、全氟烷氧基(PFA)等。涂层的低摩擦可以在所有壁的层完成之后简化或易于从芯轴移除部件。此外，涂层的低摩擦可减少在从芯轴移除部件的过程中生成缺陷，例如由于层粘结到芯轴上以及撕裂。再者，表面缺陷的减少提高了部件的净度/透明度。然后将涂层进行抛光以将表面光洁度提高到四级和八级镜面光洁度之间(例如，四级、五级、六级、七级或八级镜面光洁度)(方框166)。可以使用各种方法例如带式磨床、抛光轮、研磨特定的无油化合物、非编织砂带/垫、超细纤维抛光织物等对涂层进行抛光。在对低摩擦涂层抛光之后，方法160确定表面光洁度是否足够(方框168)。如果表面光洁度不足，则方法160重复抛光低摩擦涂层的表面的步骤，以提高表面光洁度(方框166)。如果表面光洁度是可接受的，则方法150结束(方框170)。在该阶段，所制备的芯轴(方框134)可按照图7的步骤136至146列出的那样用于生产部件(例如，壁)。

图10是用于制备如图7的方框134所指示的具有低摩擦涂层的芯轴的示例性方法180的流程图。如上所述，芯轴的光滑的表面光洁度减少了部件的表面中影响净度/透明度的缺陷。尤其是，部件的表面缺陷的减少提高了净度/透明度(例如，减少了光的折射)。方法180通过由导电材料(例如，不锈钢、P20钢、铝、钛等)形成芯轴而开始(方框182)。然后将芯轴进行抛光，以提高表面光洁度(方框184)。可以使用各种方法例如带式磨床、抛光轮、研磨特定的无油化合物、非编织砂带/垫、超细纤维抛光织物等对芯轴进行抛光。在对芯轴抛光之后，该方法确定表面光洁度对于施加低摩擦涂层是否是满意的(方框186)。如果表面光洁度不够，则方法180重复抛光芯轴表面的步骤，以提高表面光洁度(方框184)。如果表面光洁度是可接受的，则下一个步骤是将低摩擦涂层施加到芯轴表面(方框188)。低摩擦涂层可以是聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯(四氟乙烯)、六氟丙烯(FEP)、全氟烷氧基(PFA)等。涂层的低摩擦可以在所有壁的层完成之后简化或易于从芯轴移除部件。此外，涂层的低摩擦可减少在从芯轴移除部件的过程中生成缺陷，例如由于层粘结到芯轴上以及撕裂。再者，表面缺陷的减少提高了部件的净度/透明度。然后将涂层进行抛光以将表面光洁度提高到四级和八级镜面光洁度之间(例如，四级、五级、六级、七级或八级表面光洁度)(方框190)。可以使用各种方法例如带式磨床、抛光轮、研磨特定的无油化合物、非编织砂带/垫、超细纤维抛光织物等对涂层进行抛光。在对涂层抛光之后，方法180确定表面光洁度是否足够(方框192)。如果表面光洁度不够，则方法180重复抛光涂层表面的步骤，以提高表面光洁度(方框190)。如果表面光洁度是可接受的，则方法180结束(方框194)。在该阶段，所制备的芯轴(框134)可按照图7的步骤136至146列出的那样用于生产部件(例如，壁)。

图11是用于调节在图7所示的用于静电生产部件的方法130中的参数(方框136)的示例性方法200的流程图。如上所述，静电系统10包括用户界面20。用户界面20使用户能够调节操作参数，以便生产在适当规格内的部件。具体地，用户可基于芯轴(包括芯轴涂层)的类型、涂层材料或公差变化来调节参数。例如，具有摩擦减少涂层的芯轴可增加涂层材料的流动，而不具有摩擦减少涂层(即，低摩擦涂层)的芯轴可以降低涂层材料流动。因此，用户可调节静电喷涂系统的参数，以调节在部件公差、芯轴类型、芯轴涂层等方面的变化。

方法200通过调节旋转雾化器的贝尔速度的步骤202而开始。贝尔速度直接控制颗粒尺寸(即，通过在钟状物的边缘处剪切流体)。当贝尔速度增加时，其通过粉碎涂层材料来生成更细微的颗粒。更细微的颗粒更加容易带电并因此提高芯轴涂层的均匀性。贝尔速度可以在15至60kRPM、25至55kRPM、35至55kRPM或45至55kRPM之间进行调节。在步骤204中，方法200调节成形空气的速度、流动速率、压力或其任意组合。成形空气将涂层材料从喷涂机传送到芯轴并影响涂层材料的图案尺寸。更具体地，增加成形空气的速度降低了材料的散布能力，而降低速度便于涂层材料的分散。在方法200中，成形空气可在1至20PSI、2至10PSI、或2至5PSI之间调节，以调节成形空气的速度。在步骤206中，方法200调节芯轴和静电喷涂器之间的距离。喷涂器和芯轴之间的距离影响涂层材料的图案尺寸，电荷的丢失以及干燥。更具体地，芯轴和喷涂器之间的较大距离增加材料的分散，造成更多电荷丢失到环境中，并且可造成材料在接触芯轴之前就部分固化。此外，较小距离降低分散，增加电荷滞留并防止涂层材料部分地固化。该方法可在3至12英寸、5至10英寸或6至9英寸之间调节该距离。在步骤208中，方法200调节芯轴和/或静电喷涂器的旋转百分比/旋转程度，以便于使芯轴的涂层充足(即，围绕芯轴的外周)。例如，在一些实施例中，芯轴可围绕其轴线旋转，而静电喷涂器从固定位置喷涂材料。在其它实施例中，静电喷涂器可以围绕芯轴旋转，而芯轴保持固定。静电喷涂器或芯轴的旋转可围绕其各自的轴线在5至100度、50至90度或65至85度之间调节。在步骤210中，喷涂器的角度可相对于芯轴进行调节。具体地，喷涂器的角度可以在芯轴的水平位置下方在20至70度、30至60度、40至50度之间调节。在步骤212中，方法200调节涂层材料的部分固化时间。在一些实施例中，涂层材料可以以一系列在涂层之间部分固化的涂层施加。当增加多个涂层时，部分固化阻挡涂层材料的过量流动。部分固化时间可以在0至180秒、5至100秒、10至60秒或20至40秒之间进行调节。然后方法200可在步骤214中根据涂层的厚度或数量调节喷涂时间。喷涂时间可以在1至90秒、2至15秒或3至8秒之间进行调节。在步骤216中，方法200能够调节材料涂层的数量。如上所述，可将材料以一系列涂层的方式喷涂从而通过部分固化每层来阻挡过量的材料流动。因此，步骤216使用户调节涂层的数量以达到适当的公差(即，厚度)。例如，产品可用1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多涂层进行涂覆。最后，在步骤218中，方法200能够调节所施加的电压。如在图2至6中上述的那样，电压可以在约5kV和100kV之间变化，以便改进适当的产品光洁度和公差，因为当材料开始自我排斥时慢的电荷衰减可能会介入。

例如，在一个实施例中，方法200可使用下列参数生产部件：贝尔速度35至55kRPM、成形空气2至10PSI、喷涂器和芯轴24之间的距离5至10英寸、芯轴或静电喷涂器的旋转百分比或旋转程度50至90度、静电喷涂器相对于芯轴24的角度30至60度、在涂层之间的涂层材料的部分固化时间10至60度、喷涂涂层材料的时间的量2至15秒、涂层的数量5以及施加到材料的电压50kV。在另一实施例中，方法200可使用下列参数生产部件：贝尔速度45至55kRPM、成形空气2至5PSI、喷涂器和芯轴24之间的距离6至9英寸、芯轴或静电喷涂器的旋转百分比或旋转程度65至85度、静电喷涂器相对于芯轴24的角度40至50度、在涂层之间的涂层材料的部分固化时间20至40度、喷涂涂层材料的时间的量3至8秒、涂层的数量3以及施加到材料的电压75kV。

图12是具有未抛光涂层232的芯轴230的剖视图。如上所述，芯轴230可包括低摩擦涂层232(例如聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯(四氟乙烯)、六氟丙烯(FEP)或全氟烷氧基(PFA)等)。低摩擦涂层便于在喷涂后移除部件。此外，低摩擦涂层还降低其他缺陷、撕裂等的形成，这又有助于提高净度。然而，涂层232是未抛光的粗糙表面，这些未抛光的粗糙表面可增加涂层材料的缺陷。如上所述，缺陷增加了光的折射并因此降低了部件的净度/透明度。

图13示出具有抛光涂层232的芯轴230的剖视图。可使用方法160或180对涂层232进行抛光以生成在四级和八级镜面光洁度之间(例如，四级、五级、六级、七级或八级镜面光洁度)的表面光洁度。如上所述，芯轴涂层232的提高的表面光洁度使涂层材料平滑地涂覆在芯轴涂层232的顶部上，从而减少缺陷并因此改进涂层材料的净度/透明度。

图14是具有抛光涂层232和静电喷涂部件234的芯轴230的剖视图。如上所述，部件234通过工艺130静电喷涂。与图2至图6和图8至图11中所讨论的子工艺结合的工艺130便于生产具有适当公差和质量(例如，净度/透明度、材料类型等)的部件134。更具体地，工艺130能够通过调整参数来生产具有适当公差和质量的部件134，这些参数包括贝尔速度、成形空气、喷涂器和芯轴(即，目标)之间的距离、芯轴或静电喷涂器的旋转百分比、静电喷涂器的角度、涂层材料的部分固化时间(即，闪光时间)、喷涂涂层材料的时间的量、涂层的数量以及施加到材料的电压。

图15是具有与静电喷涂部件234分开的抛光涂层232的芯轴230的剖视图。如上所述，抛光的低摩擦涂层可便于在喷涂后移除部件，以及提高部件234的净度/透明度。更具体地，抛光涂层232减少了部件234的内表面236上的缺陷，因此降低了光的折射并提高了部件234的净度/透明度。

虽然本文仅示出和描述了本发明的某些特征，但是对本领域技术人员来说可以进行许多改进和变更。因此，应当理解的是，所附权利要求旨在覆盖落入本发明真实精神内的所有这种修改和变更。

Claims (20)

1.一种系统，包括：

静电喷涂系统，包括：

静电工具，该静电工具配制成喷涂具有静电荷的材料；以及

镜面光洁度大于或等于4级的目标，该目标配制成接收由静电工具喷涂的材料。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，目标包括摩擦减少涂层。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，摩擦减少涂层具有在四级和八级镜面光洁度之间的表面光洁度。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，摩擦减少涂层包括聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯(四氟乙烯)、六氟丙烯(FEP)或全氟烷氧基(PFA)。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，目标是芯轴。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，芯轴由导电材料制成。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，导电材料包括不锈钢。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，静电工具包括旋转雾化器。

9.一种系统，包括：

静电喷涂系统控制器，该静电喷涂系统控制器配置成改变静电喷涂系统的操作参数，该静电喷涂系统将具有慢的电荷衰减速率的带电材料放电。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，静电喷涂系统包括静电工具，该静电工具配置成在目标处喷涂带电材料。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，控制器包括处理器。

12.根据权利要求11所述的系统，其中，控制器包括具有用于处理器的指令的存储器，并且其中指令改变静电喷涂系统的参数。

13.根据权利要求12所述的系统，其中，参数包括静电工具的贝尔速度、成形空气的速度、静电工具和目标之间的距离、目标或静电工具的旋转百分比、静电工具的角度、带电材料的部分固化时间、带电材料的喷涂持续时间、涂层的数量以及施加到带电材料的电压。

14.根据权利要求9所述的系统，其中，控制器配置成当静电工具正在喷涂材料时从材料移除电荷。

15.一种用于产生用于静电喷涂系统的目标的方法，包括：

利用导电材料形成目标；以及

将目标的目标表面抛光。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，将目标表面抛光包括抛光到至少四级镜面光洁度。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，包括将低摩擦涂层施加到目标表面。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，包括将低摩擦涂层抛光到至少四级镜面光洁度。

19.一种用于生产用于静电喷涂系统的目标的方法，包括：

利用导电材料形成目标；

将低摩擦涂层施加到目标的表面；

将低摩擦涂层抛光到至少四级镜面光洁度。

20.一种通过静电喷涂系统生产部件的方法，包括：

制备涂层材料；

制备用于接收涂层材料的目标；

调节静电喷涂系统的参数；

将涂层材料静电喷涂到目标上，以生成壁层；

将涂层材料的层部分地固化；

确定壁的厚度是否等于或大于阈值；

如果厚度小于阈值，则施加另一层涂层材料；

将涂层材料固化；以及

将壁从目标移除。