CN1149130C - 电力控制材料流的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电力控制材料流的方法，其中单或多组分的基本上聚合物基的材料(1)例如塑料、弹性体等被带电(I)和在电场(E)中喷涂(II)到一个三维的模具(2)/靶(3)上。本发明的方法采用了被设定在一定电位下的模具(2)/靶(3)，其设有被设定成彼此电位不同的两个或多个处理块(Li)，特别是用于使被喷涂的材料流与对其产生作用的电场(E)相协调，使得在喷涂周期(II)中模具/靶的表面的每个部分/区域形成所需厚度的材料层。本发明还涉及一种按照该方法操作的设备。
Description
本发明涉及一种电力控制材料流的方法和设备，其中单或多组分(基本上聚合物基的)材料例如塑料、弹性体等被带电和在电场中喷涂到一个三维的模具/靶上。
目前，通常例如在汽车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，在国际专利公开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制品的每个区域/点将被精确提供有所需的材料厚度，由此，特别是在电处理树脂基或塑料基的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，本发明提供了一种电力控制材料流的方法，其中单或多组分的聚合物基的材料被带电和在电场中被喷涂到一个三维的模具/靶上。本方法的主要特征在于，该方法利用被设定在一定电位下的一个模具/靶，其设有被设定成电位彼此不同的两个或多个处理块，特别是用于使被喷涂的材料粒子流与对其产生作用的电场相协调，而使得在喷涂II中，模具/靶的表面的每个部分/区域形成所需厚度的材料层。
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。本发明的应用性基于下述事实，即本发明的模具借助于其中所包含的各处理块的以数学方式确定的不同电位能够精确地确定材料的厚度，而使得实际处理的最终结果将如所需要地一样精确。本发明的方法还能够使待处理的靶、例如一个待涂覆的物体或一个由其制造的制品以明显不同的壁厚被有意地设置在所需的区域。另外，基本上可以以传统方式例如以静电方式实施该方法，使得在整个喷涂中，模具中各个处理块的预定电位被基本上保持恒定。另一方面，对此还可以利用可动态控制的喷涂工艺，这样可以在喷涂中连续或周期性地改变一个或几个工艺参数。
本发明还涉及一种根据本方法操作的设备，其用于使单或多组分的聚合物基的材料带电和在电场中喷涂到一个三维的模具/靶上。本设备包括被设定在一定电位下的模具/靶，其设有被设定成彼此电位不同的两个或多个处理块，用于使被喷涂的材料流与对其产生作用的电场相协调，使得在喷涂中，模具/靶的表面的每个部分/区域形成所需厚度的材料层。
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以及在大多数各种应用中的实用性。首先，本发明设备的基本构思在于以下事实：其中所包含的控制单元能够将模具中所包含的各个处理块设定在例如以数学方式预定的电位上，使得实际的喷涂工艺能够在给定时间内产生射向待处理/制造的模具/靶的各表面/壁的绝对受控的材料流。根据工艺的性质，可以将控制单元例如按照基本上传统的方法设置以进行所谓静电式的操作，而使得在整个喷涂中，模具中各个处理块的预定电位被基本上保持恒定。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。本发明设备的另一个基本优点在于，即使在处理多组分材料时也可以仅使用一个喷涂来获得一个完好的成品，因此，当采用例如在颜色或其它机械/物理特性如表面张力、表面强度等方面适当混合的处理材料时，它不一定需要任何类型的精处理操作，
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。
本发明涉及一种电力控制材料流的方法，其中单或多组分(基本上聚合物基)的材料1例如塑料、弹性体等被带电I和在电场E中喷涂II到一个三维的模具2/靶3上。本发明的方法采用了被设定在一定电位下的模具2/靶3，其设有被设定成彼此电位不同的两个或多个处理块Li，特别是用于使被喷涂的材料粒子流与对其产生作用的电场E相协调，这样使得在喷涂II中，模具/靶的表面的每个部分/区域形成所需厚度的材料层。
首先，本发明的方法基于以下事实，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。通过适当设置的金属丝或类似导电表面，在每个处理块中可以相当简单地实现上述结构。
在本发明的另一种优选实施方案中，在静电场中进行处理，使得在整个喷涂中模具2/靶3中各个处理块Li1-Li7预定的不同电位基本上被保持恒定。
另外，在一个优选的替换性实施方案中，通过在喷涂II中改变一个或几个工艺参数例如被喷涂材料流的体积流量、粘度等来在动态电场中进行处理。然而，在实践中，最简单的方法可能是改变电场E、例如待喷涂材料的电荷和/或模具2/靶3的电位。另外，可以在喷涂II中将处理块Li的电位在预定最小和最大电位的限度内动态地改变。因此，在这一方面，可以在喷涂中连续地改变例如模具中给定处理块Li的电位，或者仅以有/无(on/off)原则改变。在本方法的另一个优选实施方案中，可以通过采用机械控制例如窄的空气射流等来控制被喷涂的材料颗粒，以便根据需要增强所需的作用。
另外，特别是参照图1所示的操作原理，例如用筒体S压缩的多组分成分1a、1b首先用加热单元01加热，此后这些材料通过例如为喷涂罩等的处理单元4而被混合02在一起，使其带电I并且作为材料喷射流II被输送。
按照上述方法操作的设备并不象现有技术的技术方案那样，而是包括一个特别是被设定在一定电位下的模具2/靶3，并且例如按照图2所示的原理设有几个被设定成电位彼此不同的处理块Li。另外，在一个优选的实施方案中，该设备按照基本简图1包括一个控制单元C，用以改变一个或多个工艺参数，例如被喷涂材料的体积流量、其粘性等，和/或改变电场E、例如被喷涂材料的电荷和/或模具2/靶3的电位。
可以采用控制单元C以如上所述静态操作，或者另一方面还可动态操作，例如使得在喷涂II中，模具2/靶3中的给定处理块/各块Li的电位在预定的最小和最大电位范围内连续地改变。
特别是参照图1所示的基本操作简图，该设备包括一个加热单元01以及一个例如为喷涂罩等的处理单元4，该加热单元拟用于加热由筒体S压缩的基本成分1a、1b，该处理单元用于将所述材料混合02在一起，用于使其带电I，并且用于由所制备的制造材料1产生材料喷涂II。
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例如表面精整或某些类型的部件制造中，使得在喷涂以后将该部件从模具中取出/分离出后，该部件就构成一个最终的产品。特别是在这种类型的应用中，本发明特别适用于在本申请人的共同未决的专利申请“制造薄壁制品的方法和设备”中公开的那种操作。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/涂层，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。当然，也可以通过采用两个或多个彼此面对面的喷涂单元和/或通过在喷涂中连续或周期性地移动模具来实施上述处理。
Claims (17)
1.一种电力控制材料流的方法，其中单或多组分的聚合物基的材料(1)被带电(I)和在电场(E)中被喷涂(II)到一个三维的模具(2)/靶(3)上，其特征在于，本方法采用了被设定在一定电位下的模具(2)/靶(3)，其设有被设定成彼此电位不同的两个或多个处理块(Li)，用于使被喷涂的材料流与对其产生作用的电场(E)相协调，而使得在喷涂(II)中模具/靶的表面的每个部分/区域形成所需厚度的材料层。
2.一种如权利要求1所述的方法，其特征在于，在静电场中进行处理，使得在整个喷涂(II)中模具(2)/靶(3)中各个处理块(Li)的预定不同电位被保持恒定。
3.一种如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过在喷涂(II)中改变一个或几个工艺参数，和/或改变电场(E)来在动态电场中进行所述处理。
4.一种如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述工艺参数为被喷涂材料流的体积流量或粘度，所述电场(E)为被喷涂材料的电荷和/或模具(2)/靶(3)中处理块(Li)的电位。
5.一种如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述处理以动态方式实施而使得在喷涂(II)过程中模具(2)/靶(3)中一个或多个处理块(Li)的电位在预定最小和最大电位限度内变化。
6.一种如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过采用机械控制实现对被喷涂材料颗粒的控制。
7.一种如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过加热单元(01)对制造材料(1)进行加热，之后通过处理单元(4)使多组分制造材料的成分(1a、1b)相互混合(02)，使该制造材料(1)带电(I)，并且形成材料喷涂(II)。
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6所述的方法，其特征在于，所述机械控制为窄的空气射流。
10.一种如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述处理单元(4)为喷涂罩。
11.一种电力控制材料流的设备，其用于使单或多组分的聚合物基的材料(1)带电(I)和在电场(E)中喷涂(II)到一个三维的模具(2)/靶(3)上，其特征在于，本设备包括被设定在一定电位下的模具(2)/靶(3)，其设有被设定成彼此电位不同的两个或多个处理块(Li)，用于使被喷涂的材料流与对其产生作用的电场(E)相协调，使得在喷涂(II)中，模具/靶的表面的每个部分/区域形成所需厚度的材料层。
12.一种如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述设备包括一个控制单元(C)，用以改变一个或多个工艺参数，和/或改变电场(E)。
13.一种如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述工艺参数为被喷涂材料的体积流量或粘性，所述电场(E)为被喷涂材料的电荷和/或模具(2)/靶(3)中各处理块(Li)的电位。
14.一种如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述控制单元(C)包括在喷涂(II)过程中使得模具(2)/靶(3)中一个或多个处理块(Li)的电位在预定的最小和最大电位限度内变化的装置。
15.一种如权利要求11-14中任一项所述的设备，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)对制造材料(1)进行加热，该处理单元(4)将多组分制造材料的成分(1a、1b)相互混合(02)，使该制造材料(1)带电(I)，并且由其产生材料喷涂(II)。
16.一种如权利要求11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15所述的设备，其特征在于，所述处理单元(4)为喷涂罩。
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