CN1142831C - 制造薄壁制品的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造薄壁制品的方法，其中单或多组分的基本上聚合物基的材料(1)、例如塑料、弹性体等以带电状态在电场(E)中被喷涂。通过喷涂(II)带电的材料使之与被设在一定电位下的模具(2)相接触来在电场(E)中制造薄壁制品，在该喷涂周期(II)以后，在将该制品从模具(2)中脱模/剥离后，该制品至少在其外观上而言就是一个成品。本发明还涉及一种按照该方法操作的设备。

Description

制造薄壁制品的方法和设备
本发明涉及一种制造薄壁制品的方法，其中单或多组分(基本上聚合物基的)材料例如塑料、弹性体等以带电状态在电场中被喷涂。
目前，通常例如在汽车的喷漆中采用所谓的静电涂覆。这种涂覆通常是利用金属基的涂覆材料实现的，其电荷和在一电场中的喷涂在所讨论的涂覆中可以足够均质的方式获得，从而车辆整体可以具有足够厚的漆层。然而，上述类型的处理不便于在实践中以足够的可靠性加以实施，特别是当采用塑料基的材料时，因为这种材料在上述处理中的可涂覆性较差。另一方面，众所周知，通过采用合适的极性/电阻率调节材料例如氯/乙二醇基材料等为待喷涂的塑料提供电荷。然而，尽管如此，塑料材料的这种电处理迄今还不能以足够的可靠性进行，这就是为何例如常规的薄壁普通制品例如手套、避孕套等还必须用传统的浸渍方法大量制造的原因。
另一方面，在国际专利公告WO94/22594中公开了一种用于涂覆特别是其形状变化的制品的方法，它是基于将其中一种为冷却固化剂、另一种为惰性成分的多组分材料例如无溶剂的树脂静电涂覆到一个物品的表面上，之后，在树脂固化之前将至少一种流体材料喷涂到该树脂上。
所引证的公开文献并没有展示任何实现上述任务的具体技术方案，其主要公开了各种可替换的用以提供涂层的工作原理。在所引证的公开文献中所描述的技术基础上，实际上不可能确保尤其使树脂基的可电处理的材料流特别是涂覆于一个多维形状的制品上，而使得喷涂的直接结果为在将制品从模具中取出之后就是一个最终产品或者制品的每个区域/点将被提供有精确所需的材料厚度，由此，特别是在电处理塑料基材料方面这仍旧是一个中心问题。
本发明的目的是提供一种对上述问题的决定性的补救方法，并因此显著改善可获得的现有技术。
为了实现这个目的，本发明提供了一种制造薄壁制品的方法，其中单或多组分的聚合物基的材料以带电状态在电场中被喷涂。本方法的主要特征在于，通过将带电的材料喷射到与设定在一定电位下的模具相接触来在电场中制造出薄壁制品，在这个喷涂以后，在将该制品从所述模具中取出/分离出后至少在其外观上就是一个成品。
本发明的方法具有某些主要优点，包括例如：其技术上的可操作性和可应用性，借此，实际上其首次就可以提供一种在大多数的各种应用中足够可靠的结果，即使对上述类型的电处理采用塑料基的制造材料时也是如此。本发明的实用性基于下述事实，即：在原理上，一个单独的喷涂即使对于制造一个完好的成品而言也是足够的，当采用在例如颜色或如表面张力、表面强度、颜色等其它机械/物理特性方面适当混合好的处理材料时，其不一定需要任何精处理操作。当以优选方式采用本发明的方法时，还可以有意制成其在某些区域的壁厚不同于其它区域壁厚的制品。另外，本发明的方法可以以一种常规的方式实施，例如以所谓的静电方式，使得根据在此方法中优选采用的实施方案，模具中所包括的各个处理块中的预定电位在整个喷涂内能基本上保持恒定。另一方面，对此还可以利用动态控制的喷涂工艺，使得在喷涂中可以连续或周期性地改变一个或多个工艺参数和/或移动模具。
本发明还涉及一种根据本方法操作的设备，该设备用于将单或多组分的基本上聚合物基的材料以带电状态在电场中喷涂，所述设备包括一个被设定在一定电位下的模具，该模具可以从在将带电材料流喷涂到其中之后所形成的制品上取下/分离开，并且该制品是一个成品。
本发明的设备所提供的最重要的优点包括其操作和功能上的技术可靠性。本发明设备所提供的另一个优点是其中所包括的模具可以制造大多数的各种各样的产品，该模具能从所制造出的制品上取下/分离，并且取决于待制造的给定制品而为阴模或阳模。在本设备的优选实施方案中，还可以采用模具中包含的处理块，并将各处理块的电位设定成彼此不同，在实际的喷涂工艺中，这种以数学方式预定的电位能够使得完全控制的材料流喷向被处理/制造的给定靶的壁，以便例如实现材料厚度的上述变化。取决于所处理的制品，还可以将设备设有控制单元，该控制单元原则上例如按照传统的、即例如以所谓的静电方式操作，从而在模具中各处理块的预定电位在整个喷涂中基本上保持恒定。另一方面，还可以使所述控制单元动态化，使得在喷涂中某些工艺参数可以连续或以有/无(on/off)原则改变。
在下面的说明书中，将参考附图更加详细地描述本发明，其中
图1示出本发明的方法和设备的操作原理，以及
图2借助于例子示出在本发明的方法和设备中采用的模具。
本发明涉及一种制造薄壁制品的方法，其中单或多组分(基本上聚合物基)的材料1例如塑料、弹性体等以带电状态在电场E中被喷涂。通过喷涂II带电I的材料使之与被设在一定电位下的模具2相接触来在电场E中制造薄壁制品，在该喷涂II以后，在将该制品从模具2中取出/分离后，该制品至少在其外观上而言就是一个成品。
在本发明的另一种优选实施中，通过在电场E中将制造材料喷涂到一个被设定在一定电位下的开口模具2中来制造出一个三维薄壁制品。在本方法的另一种优选的实施方案中，利用调节表面张力的表面活性剂对所述模具2的表面进行处理，该表面活性剂例如为硅酮基、聚烯烃基和/或相应的媒剂，特别是易于将成品从模具2中取出/分离出。在另一种优选的实施方案中，待喷涂材料的表面张力相对于模具的表面张力被调整到一个能够产生均匀的薄材料厚度的水平。
另外，在本发明的优选实施方案中，所述方法用于通过在电场E中将制造材料1喷涂II到被设定在一定电位下的开口模具2中来制造一种弹性制品，例如服装、避孕套、或例如图2所示的手套。
在特别是参照图1所示操作原理的本方法的另一种优选实施方案中，通过加热单元01加热制造材料1，此后，通过处理单元4例如喷涂罩等的操作，使多组分制造材料的成分1a、1b混合成02，使制造材料1带电I和被喷涂II。
在一优选的实施方案中，通过使模具2设有两个或多个处理块Li，可在任意给定点获得待制造制品的所需壁厚，其中该各个处理块可被设定成彼此明显不同的电位，例如通过采用图2所示的原理。
在本方法的另一种优选实施方案中，通过采用两个或多个基本上面对面设置的处理单元4，通过在喷涂状态II下移动模具2，和/或通过在喷涂II中改变一个或多个工艺参数例如制造材料或其组分的体积流量、粘度等，和/或改变电场E、例如在模具中的一个或多个处理决Li的电位，来制造出制品。
首先，本方法的上述实施方案基于以下事实，即：待处理的一个给定靶、例如图2中所示的一个手套预先被制成模型，并且被用作用以确定一个靶的各关键点/区域的所计算的或所谓表列最佳电位的基础，使得在这些区域所建立的不同电位用以在实际喷涂II时加强或抑制电场以对材料流进行控制。通过在每个处理块中使用金属丝或适当包含的类似导电表面，所讨论的模具可以被相当简单地组装出来。
按照上述方法操作的设备并不象传统的技术方案那样，而是特别包括一个可以被设定在一定电位的模具2，并且该模具2可从将带电材料流喷涂II到模具2之后形成的制品上取下/分离开，该制品至少在其外观上而言是一个成品。
尤其是参照图1所示的基本操作简图，该设备包括一个加热单元01、拟用来加热通过筒体S压缩的基本成分1a、1b，并且还包括例如为喷射罩等的处理单元4、用于混合02所述成分，使所述成分带电I，并由制备的制造材料1产生材料喷涂II。
在一个优选的实施方案中，所述设备包括一个其内具有两个或多个处理块Li的模具2和/或一个控制单元C，该处理块Li的电位可被设定成基本上彼此不同，该控制单元C用于在喷涂II中改变一个或多个工艺参数，例如制造材料或其组分的体积流量、粘度等，和/或改变电场E、例如模具2中一个或多个处理块Li的电位。
显然本发明并不限于上述或所说明的实施方案，而是可以在本发明的基本构思范围内进行较多的改进。因此，显而易见，本发明的方法可以应用于在本申请人的共同未决专利申请“电力控制材料流的方法和设备”中更加详细讨论的那种操作。而且，显而易见，本发明的方法和设备可以用于制造刚性的三维制品，也可以制造类似的弹性制品。在实际处理中，本设备的电位可以被选择成用来以最佳可能方式达到任何给定的目的，但是原则上由申请人测定的最大电压约为100kV的那种设备能够在各种处理中达到足够好的最终结果。

Claims (18)

1.一种制造薄壁制品的方法，其中单或多组分的聚合物基的材料(1)以带电状态在电场(E)中被喷涂，其特征在于，通过喷涂(II)带电的材料使之与被设在一定电位下的模具(2)相接触来在电场(E)中制造薄壁制品，在该喷涂(II)以后，在将该制品从模具(2)中脱模/剥离后，该制品是一个成品。
2.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在电场(E)中将制造材料(1)喷涂(II)到一个被设定在一定电位下的开口模具(2)中来制造出一个三维薄壁制品。
3.一种如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用调节表面张力的表面活性剂对所述模具(2)的表面进行处理，该表面活性剂易于将成品从模具(2)中脱模/剥离出，和/或将待喷涂材料(1)的表面张力相对于模具的表面张力调整到一个能够产生均匀的薄材料厚度的水平。
4.一种如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过在电场(E)中将制造材料(1)喷涂(II)到被设定在一定电位下的开口模具(2)来制造一种弹性制品。
5.一种如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过加热单元(01)的操作来加热制造材料(1)，此后，通过处理单元(4)的操作，使多组分制造材料的成分(1a、1b)被混合(02)，使制造材料(1)带电(I)和被喷涂(II)。
6.一种如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过使模具(2)设有两个或多个处理块(Li)来在任意给定点获得待制造制品的所需壁厚，其中该各个处理块可被设定成彼此明显不同的电位。
7.一种如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述制品如下所述被制造出，即：通过采用两个或多个面对面设置的处理单元(4)，通过在喷涂状态(II)下移动模具(2)，和/或通过在喷涂(II)中改变一个或多个工艺参数和/或改变电场(E)。
8.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单或多组分的聚合物基的材料(1)为塑料或弹性体。
9.一种如权利要求3所述的方法，其特征在于，该调节表面张力的表面活性剂为硅酮基、聚烯烃基和/或相应的媒剂。
10.一种如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述弹性制品为服装、手套或避孕套。
11.一种如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述处理单元(4)为喷涂罩。
12.一种如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述工艺参数为制造材料或其组分的体积流量或粘度，所述电场(E)为在模具(2)中的一个或多个处理块(Li)的电位。
13.一种制造薄壁制品的设备，该设备用于将单或多组分的聚合物基的材料(1)以带电状态在电场(E)中喷涂，其特征在于，所述设备包括一个被设定在一定电位下的模具(2)，该模具(2)可以从在将带电材料流喷涂(II)到其中之后所形成的制品上取下/分离开，并且该制品是一个成品。
14.一种如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述设备包括一个加热单元(01)和一个处理单元(4)，该加热单元(01)用于加热制造材料(1)，该处理单元用于将多组分制造材料的成分(1a、1b)混合(02)，用于使制造材料(1)带电(I)和由其产生材料喷涂(II)。
15.一种如权利要求13或14所述的设备，其特征在于，所述设备包括一个其内具有至少两个处理块(Li)的模具(2)和/或一个控制单元(C)，该处理块(Li)的电位可被设定成彼此不同，该控制单元(C)用于在喷涂(II)中改变一个或多个工艺参数和/或改变电场(E)。
16.一种如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述单或多组分的聚合物基的材料(1)为塑料或弹性体。
17.一种如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述处理单元(4)为喷涂罩。
18.一种如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述工艺参数为制造材料或其组分的体积流量或粘度，所述电场(E)为在模具(2)中的一个或多个处理块(Li)的电位。
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