CN1219894A - 电绝缘或弱导电材料工件的上色方法和装置及其所用电极 - Google Patents

Abstract

一种电绝缘或弱导电材料工件(16)的上色方法,它采用了一种设有一腔室的色料喷涂装置(13),该腔室与一色料出口相连和一色料储罐(46)相连。它通过机械方式将至少一个电极(17)与上色工件(16)进行电气连接,以便在该电极(17)和色料喷涂装置(13)之间产生一静电场,使色料从色料储罐(46)经腔室推进到色料出口,该色料带电,并被喷涂到上色工件(16)上。电极在其外表面上至少设有一个角形区域,用来与上色工件进行接触。

Description

电绝缘或弱导电材料工件的 上色方法和装置及其所用电极

本发明涉及一种电绝缘或弱导电材料工件的上色方法，一种用于电绝缘或弱导电材料工件静电上色装置的电极，以及一种电绝缘或弱导电材料工件的上色装置。

本发明特别应用于木材业和室内装饰业。

目前公知的木材上色方法是，打磨一木材板料；用填充底色料涂覆板料，让填充底色料干燥，去除底色料浮粒；然后施涂液体色料，让液体色料干燥，多次重复该三项操作，直到重复次数为7。板料的侧面单独地进行处理，两面应处理多次。整个过程因而需要两天半时间(简单的上光)到四天时间(带有线脚，洞孔和凹槽的复杂形状)。再者，液体色料在稳定性上的质量保证期不能多于一年，更不用说几年了。色泽的范围必须是很有限的。最后，色料的层数应当体现出平衡，即在各板料的两平面上层数应当基本一致，做不到这点，所述板料就会变形。

其它精处理木材板料的方法是，在木材板料的面上贴附一层密胺纸(papier méaminé)或一层层压材料，或一层自然质的贴面。复杂的形状因而就很难通过生产过程本身来实现，甚至是不可能的。覆盖层及其与木材体的连接提供了抗冲击的机械强度，一般这种强度是有限的。

最后，还有一种方法是，在一个面上和四个侧面上热压地贴上一层具有不同颜色和结构的塑料膜。这种方法称之为热成形法。这种方法不能在一次单独作业中覆盖住整个板料。另外，木板贴面的棱边使热压膜显露出来。在这里色泽的选择同样受到限制。

本发明的目的是要克服这些缺点，提供一种在电绝缘或弱导电材料工件上，特别是在木材上进行上色的方法，一种利用所述方法在这些材料上进行上色的电极和装置。

本发明所述的方法是一种电绝缘或弱导电材料工件上色的方法，在该方法中采用了一种设有一腔室的色料喷涂装置，该腔室一方面与一色料出口相连，另一方面与一色料储罐相连。该方法的特征在于它通过机械连接方式至少将一个电极与上色工件进行电气连接，以便通过在这个电极和另一安置在喷涂装置腔室中电极之间施加一电位差，从而在该电极和色料喷涂装置之间产生一静电场，使色料从储罐经腔室推进到色料出口，使该色料带电，然后使该色料喷涂到上色工件(16)上。

最好采用一种粉末形的固体色料。例如采用聚酯基的粉末色料。

根据另一特征，本上色方法在于在工件中引入电极。这种设置可以使整个工件外表面上色。

在一方案中，本上色方法是将电极贴放在上色工件外表面的至少一个面上。这种操作方式使工件上色限制在未被电极覆盖着的面上。

根据本发明的电极，它用在电绝缘或弱导电材料工件静电上色装置上，与上色工件接触，并与装备所述装置的电压源两个电极中的一个连接，其特征在于所述电极在其外表面上至少设有一个角形区域，用来与上色工件进行接触，所述角形区域就是所谓尖端静电效应的场所。

下面结合附图对本发明作说明，以便对本发明优点，目的和特征有更好的理解，附图只是解释性的，而非限制性的。

图1概要地展示出本发明方法的操作顺序；

图2为一示意图，展示出设有一本发明电极的、用来实施本发明方法的上色装置；

图3为本发明电极第一实施例的剖视图；

图4为图3所示电极的正面图；

图5为本发明电极第二实施例的剖视图；

图6为图5所示电极的正面图；

图7为本发明电极所产生电场的断面图；

图8为本发明电极另一实施例的立体图；

图9为一俯视示意图，展示出本发明上色装置的烘烤炉。

在图1中，本发明的方法应用在一个具体的实例上，即室内装饰的木材上。该室内装饰的木板料可以是中密度纤维板(M.D.F)，也就是说，是由大压力下压缩成形的柑桔类(agrumes)纤维制成。这种板料也可以是胶合板(aggloméré)，以及一般任何一种室内装饰业中采用的天然木料或重组(recomposé)木料。上色工件，特别如图2所示，可以是一外形呈多边形的板块，例如是长方形的或方形的。

在图1中展示出了以下的工序：切割成形1，钻孔2，侧边的打磨和防护3，整个工件打磨4，钩挂电极5，在电极上施加电压6，在色料上施加电压7，喷涂色料8，低流量烘烤9，高流量烘烤10，切边11以及上清漆12。

切割成形1工序的操作是公知的。它既包括切成长方形，也可以使侧边倒圆，并且例如还可能包括穿洞和开槽。该工序在于使工件得到其确定的形状。其它操作涉及的是该工件的表面状况。所采用的木料最好应含有8％至12％的湿度。

钻孔2工序的操作在于在工件上制备出第一孔，以便使电极的安置不会爆裂工件。该钻孔最好是盲孔，在上色工件是由板料组成的情况下，它应制备得使其对称中轴垂直于板料的两个重要面。

电极的钻孔2既可在随后要加工的部位进行，也可在切边操作中被去掉的部分进行，电极的钻孔最好随后被加工掉，以便例如安置双袖合页或铰链，或者任何其它参与家具板料组装的机械组件。在电极安放贴附在工件上的情况下，就不需要进行钻孔。如果电极的形状使其能在压力下插入工件中，而且不会使后者爆裂，在这种情况下也不需要进行钻孔。

对板料的侧边进行防护操作3是本发明的特征操作。木材工件的侧边需要进行打磨，例如对于中密度板用400号磨粒打磨，对胶合板用220号磨粒进行打磨，然后涂覆一种填塞浆料，例如由钡基木浆组成的浆料或由聚胺酯基清漆组成的浆料。这项操作因此是用来堵塞木料的孔洞，或者还填充木料的凹凸不平处。这项侧边防护操作3还包括一干燥期，该干燥期持续若干小时。它使木料工件能经受随后的加热，即高温烘烤。

打磨工序4也是本发明的特征操作。打磨是在应用产品之前要进行的预备作业。打磨使表面上的纤维，杂质，油迹，划痕得以消除。这个打磨是根据本发明的方法使用一种高于300号的磨粒进行的，最好是400号。由于所采用的磨粒的细度，该磨粒对应于一种特别的打磨操作，称之为去浮粒(égrenage)。打磨在工件所有要上色的表面上进行。磨粒的细度应使得木料的纤维不会裂开，以便使木料在进行烘烤操作9和10时，不会因为加热而引起大量的脱气。这样，上色的表面状况就不会变坏。在木料为板块情况下，需要在板料的所有面上进行打磨。

钩挂电极工序5是通过机械方法将电极固定到上色工件上，从而也在电气上将两者连接起来。根据本发明最佳实施例，电极最好在压力下引入在钻孔过程中形成的孔中。钩挂操作可以通过插入来进行，或者通过螺纹旋拧来进行。电极设有直形凸起，或弯曲形凸起，或锐角形凸起。因此电极带有凹部。这项操作是本发明的主要特征，因为电极的构形有利于当电极与电压源连接时在电极周围形成一球形电场或扁平形电场。

在电极上施加电压的工序6是将电极与一电压源进行电气连接。一般使用更愿意这个电压为零。电极最好用一电缆或一金属支撑件连接到所述的电压源上。

在色料上施加电压的工序7也是一种公知的技术。该工序是使一种固体色料粉末，例如聚酯粉末带电，其带电符号与工件带电的符号相反，所述电压是由与电极连接的电压源输给的。

这样，在工件中就分布着等电位线，电位线中之一实际上就等于工件的量。值得注意的是，尖端效应适用于工件，结果是，边缘尖角处的上色情况即使不比工件其余部位好，也与其余部位一样。

喷涂色料工序8是一种公知技术，一般是用色料静电喷枪来进行的。正是推进的气体，以及在电极和喷枪之间产生的静电和电场使色料粉末向上色工件转移。该色料静电喷枪与电压源连接，用来使色料带电，不管极性是正的还是负的。

色料的喷涂是通过冲吹来进行的，但贴附在工件上的粉状色料只有一层。

低流量烘烤工序9是在一烘炉中的第一部分进行的，在这一部分中输入已上色的工件。来自烘炉底部的热空气流量由一机械防护组件控制。这样，热冲击就会受到限制，同样，空气的搅动也会受到限制，空气的搅动会破坏色料贴附的均匀性。这种限制是在2～4分钟的极短时间内进行的，在这段时间内色料开始粘附在支撑件上。

高流量烘烤工序10是一种公知技术。它在烘炉的其余部分进行。这两种烘烤例如可以在煤气炉中进行，当然不用说，也可以采用任何一种其它适用于这种操作的炉子。

最后，在工件以板料形式出售情况下，切边工序11既可以使工件获得所需要的尺寸，同时又可以消除掉电极的钻孔2。

上清漆工序12是一种公知技术，例如帘幕式(rideau)，滚筒式，手动或自动喷枪喷涂。

从图1的说明中可以理解到，本发明各特征阶段是依重要性递减的顺序安排的。

-使用一种电极，它设有直形凸起，或弯曲形凸起，或锐角形凸起，因而有利于当电极与电压源连接时在电极周围形成一球形电场或扁平形电场。

-用高于300号的磨粒，最好400号的磨粒进行打磨，该打磨也相当于一种称之为去浮粒(égrenage)的操作。打磨会改善表明粗糙度，而不会开启烘烤时出气泡的通路。

-侧面防护3是用可稀释的木浆或聚胺酯清漆进行涂覆。这项操作因此是用来堵塞木料的孔洞，或者还填充木料的凹凸不平处。这项侧边防护还包括一干燥期，该干燥期持续若干小时。

在图1中，本发明方法是应用到一具体实例上，即室内装饰的木料上。但是，也可以应用到其它实例上，例如应用到石膏上，泥质材料上，砖材上，P.V.C上，瓦材上，以及更一般地应用到所有弱导电材料上。

本发明的方法还可以应用到纸板制品上，这种制品是由切碎的产品混以甲醛尿素基胶液，然后在热压下成形制备的。切碎的产品可以是加有一层铝薄片的纸板箱。

应该注意到，上色可以是具有金属光泽的和/或在工件上实现金属镀层，或实现任何其它表面效果，就如粒状效果，锻造效果，有组织状效果以及光滑效果。

根据本发明方法制备的产品成功地经受了以下的试验：用110克小球进行的抗冲击试验，在清漆或生漆上进行的每一方格的粘结性试验，以便鉴定生漆色料和清漆色料的质量，进行的抗划痕试验，抗烟卷灼伤的试验，抗家用食品污渍的试验。

根据第一方案，本方法包括一个涂覆无色清漆用紫外线干燥的上光阶段，具有的光泽度在25％至100％之间变化，依据不在支撑件上进行去浮粒情况下使用者的选择而定。每平方米的克数最好达90克至160克，其精确度和均匀度为10克。

根据第二方案，本方法包括一个涂覆清漆用传统方法干燥的，或涂覆稀释木浆用传统方法干燥的上光阶段。

根据这两个方案，涂覆方法可以用机器人，用帘幕，用喷枪喷涂或用手工来进行。

图2示意地展示了本发明的上色装置。

在图2中展示出一喷枪13，一上色工件16，一电极17，一电极支撑件18，和一电压源19，色料20，色料喷流21，一压缩器45，以及一构成色料20储存器的粉剂槽46。

喷枪13应调整得使带电的色料喷流朝向工件16。这是公知技术。喷枪13设有一安置在喷射套筒内的内腔室，该腔室一方面与设置在套筒端部的色料喷出口连接，另一方面通过导管与色料储罐46连接。呈粉末状的色料由压缩空气推进从色料储罐46出来，穿过腔室，朝色料喷出口流动。喷枪的腔室中设有一电极，该电极通过喷枪的电子级联与电压源19的正极进行电气连接。电压源19的另一极则与电极17进行电气连接，或者直接连接在电极17上，或者通过支撑件18间接地连接在电极17上。于是在电极17和喷枪电极之间就建立起一个静电场，该静电场根据所选择的电子级联可以是负的，或者是正的。当色料通过腔室而接近或接触上喷枪的电极时，它就带电了。电压源最好在其端子之间设有一数十千瓦的电位差。

上色工件16处于图1所述方法中的色料喷涂操作8阶段。因此，该工件是已经用标号高于300的磨粒打磨过了，而且其侧边上的凹凸不平也通过填塞处理平了。

压缩器45依据公知技术将压缩空气吹送进粉剂槽46中，以便使容装在该槽中的色料流态化。流态化的色料随后输送到喷枪处。

电极支撑件18做成能机械地支撑电极17和工件18，并使电压源19的电接头之一与电极17进行电气连接。

电极17当它与电压源连接时能便利地在其周围形成球形电场或扁平形电场分布。电极17是导电的，设有角形区域，例如直形凸起，或弯曲凸起，或锐角凸起。这样，电极17就带有了凹下的部分。电极17与一带电体和工件16进行电气连接。这个带电体将连接到电压源19的负极上。它也作为工件16的支撑件。

电极可能设有的各凸起，沿一个垂直于所述电极表面的平面，都能呈现出一个直三角形部分，或梯形部分，或其它任何一种能在离开所述表面一段距离处展现出大曲率区域的形状。

各凸起可以形成一尖锤，或呈长形，在后一种情况下，所述凸起可以沿电极表面直线式地扩展，或者曲线式地扩展，例如呈螺旋圈式或其它曲线式扩展。

电极可以设有心部，凸起安置在心部的外表面上，可以相对于后者作径向扩展。带有心部的电极是用来插入上色工件上预置的孔中。

当这种电极与一外形呈多边形的板形工件进行机械和电气连接，且其所有外表面都要进行上色时，这种电极最好在板料的厚度方向上引入该板料中。电极心部的纵轴线因而垂直于板料的两个主要面。

心部可以设有一多边直形部，但该心部的直形部最好是圆形的。该心部是圆柱状的，或者是圆锥状的。一个带有圆柱状或圆锥状心部的电极的凸起，每一个都能沿该心部的圆柱面或圆锥面的一母线扩展，或者沿这个外表面上的曲线扩展，例如沿螺旋线，或沿环形线，或其它曲线扩展。带有圆柱状或圆锥状心部的电极的凸起也可以由尖锤构成，该尖锤相对于心部作径向扩展。

图3展示出本发明电极一最佳实施例的剖视图。图4展示出同一电极实施例的正视图。这个由圆柱状心部组成的电极设有一外螺纹以及至少一纵向槽部，该槽部沿心部一母线穿螺纹而伸展。

在图3和图4中展示出一工件16，一带有心部的电极17，它设有外螺纹22,23,24,25，至少一槽部，一凹孔28，一内螺纹29，一前端面30和一杆件32。电极最好在径向上相对设置有两个槽部26，27。电极可以设置数量更多的槽部，这些槽部以规则间距互相间隔。此外，要明确指出电极的长度应与上色工件的厚度相适配。

工件16钻有一孔，其直径基本等于外螺纹22,23,24,25的螺纹底部直径，而其深度基本等于或大于电极进入板料的长度。

外螺纹22,23,24,25，以及两个槽部26,27是在单一的螺纹上形成的，其螺距的范围为毫米级的。外螺纹22,23,24,25的每一螺纹部分因而都是基本相等的，但小于一螺旋线在槽部26,27断开处的半螺距。因此电极就包含有了弯曲的、螺旋形的、锐角形的凸起。

圆柱状凹孔28沿电极心部的中轴线穿通该电极。

在图3中的这种电极并没有设有肩台部，但作为一种改变，它可设有一肩台部，以限制插入工件16的深度。

内螺纹或攻螺纹29是在凹孔的全长上进行的。

金属杆件32通过其几何形状能使电极17在压力下进入杆件16，并且使其电接头与电极17连接。杆件32最好是圆柱形的，并在其端部设有一段螺纹，以便通过这个端部使杆件拧配进电极17的螺纹29中。该杆件32确保了电极与电极的支撑件18有电气的和机械的连接。该杆件也可以构成电极的支撑。

图3和图4所示的电极17形状最好能用螺纹旋拧进入板料。由于设有槽部，本实施形式的电极是自动攻丝的，其螺纹在孔中就攻出了孔的螺纹。因此，这个电极所具有的呈螺纹状的凸起整个地深入到板料的材料中去，从而与工件有着紧密的接触，这既在电气上也在机械上改善了与工件的连接。

最好，电极17插入工件16上钻制出的孔的深度明显大于工件16厚度的一半，而小于所述的厚度。

图5展示了本发明电极第二实施例的剖视图。

图6展示了图5所示电极的正面视图。

在图5和图6中展示了一工件16，一带有心部的电极17，该心部的圆柱状表面上设有纵向外直形凸起33，各凸起由纵向凹部34分隔开，还设有一凹孔35，一肩台部31，以及一杆件32。该电极设有一圆柱形心部。

纵向外直形凸起33及纵向凹部34形成一多棱柱体，例如星形体。凹孔35穿通电极，并沿电极心部纵轴线设置。肩台部31和在端部设有螺纹部的杆件32，其特征和功用与图3和4中所示的相同。

图5和图6中所示的电极17形状最好在压力下进入板料上预置的孔中。因此，电极设有直形的和锐角形的凸起。

采用其它形状的电极，例如木螺钉形，螺纹杆形，或任何其它组件也是与本发明的精神相符合的。

电极也可以做成例如多边薄板形，凸起至少设置在所述薄板的一个面上。这种电极可以在压力下插入木板料中，而不需要在木板料上预置孔口，或者可以插入用来安置该电极的预置孔口中，或者可以贴加在工件的一个面上。为这种薄板形电极所设置的凸起可以是长形的凸起尖锤形，或者其它形状。这些凸起的每一个都设有一呈三角形的直形部分，梯形的直形部分，以及其它能形成所谓尖端静电效应的形状部分。

这个薄板可以形成一组接续的凸起和凹部，因此该薄板将是波浪形的。该薄板的波浪可以呈三角形。波浪的主要面可以是光滑的，或者可以设置如前述那样的凸起。

图7所示为一由本发明装置所产生的呈剖视的电场。

在图7中展示了等电位线36,37,38，这些等电位线是由电极插入部分在电压作用下在空气中产生的。

这些等电位线36,37,38是椭圆形的，在空间中其外面是椭圆体上的椭圆面。

应该看到，当电极17插入工件16时，电场的形状将呈更扁平形状，而且这些电场线中之一基本与工件16的形状相同。这是由于构成工件16的材料的介电性能所致，或者由于其弱导电性所致。

图8所示为本发明上色烘烤炉。

在图8中展示了一烘炉39，一工件进入区域40，一工件出口区域41，一高流量加热区域42，一配置有防护件44的热空气进口43。

烘炉39设有一工件进入区域40和一工件出口区域41，区域40例如可以设置在烘炉的一端，而区域41则可以设置在烘炉的另一端。在这两个区域之间是一中间区域42。在该烘炉中，加热或烘烤的第一阶段是在空气流动速度比随后的加热或烘烤阶段小的情况下进行的，以便在工件进入空气强烈流动的区域之前色料能够胶凝。加热的第一阶段是在空气进入区域进行的，而随后的阶段是在烘炉的其余部分进行的，即在区域42和41进行的。这里需要注意的是，在整个烘炉的容积内温度是均匀的。高流量加热区域包括区域42和41。根据一最佳实施例，烘炉在其整个面积上都设置了空气进入孔。空气是从底部进来的，而进入孔则分布在区域40,41和42中。为了减小空气进入区域中的空气流动，该区域在区域40底部安置了一由可动壁板构成的隔热板44,以便遮盖这个区域中的空气进入孔。根据这种加热的方法和装置，工件16首先所进行的烘烤既没有热冲击也不产生空气搅动，而这后两者能降低在工件16表面上已进行了上色的质量，因为此时贴附在工件16表面上的色料还处在固体粉末状态下。

应该看到，烘烤的温度和时间是由所采用的粉末色料来确定的，因为木材一旦其侧面和穿洞用木浆保护后是能经受高温烘烤的而，不会产生热膨胀。

在本发明中所述的方法和装置也可以应用到下列材料工件的上色上：胶合板，压缩板，附有光滑或仿真聚乙烯，例如P.V.C的胶合板，粗制中密度板，光滑中密度板，附有光滑或仿真P.V.C的中密度板，以及附有仿真镶层的中密度板。

应该看到，电极可能是最终产品的一个组件，因此不会从板料中取出。在这种情况下电极构成一镶嵌件，最终可以用来作为板料的钩挂点。

Claims (19)

1．一种电绝缘或弱导电材料工件(16)的上色方法，在该方法中采用了一种设有一腔室的色料喷涂装置(13)，该腔室一方面与一色料出口相连，另一方面与一色料储罐(46)相连，其特征在于它通过机械连接方式至少将一个电极(17)与上色工件(16)进行电气连接，以便通过在这个电极(17)和另一安置在喷涂装置(13)腔室中电极之间施加一电位差，从而在该电极(17)和色料喷涂装置(13)之间产生一静电场，使色料从色料储罐(46)经腔室推进到色料出口，使该色料(20)带电，然后使该色料(20)喷涂到上色工件(16)上。

2．根据权利要求1所述的上色方法，其特征在于所述方法采用一种粉末状的固体色料。

3．根据权利要求1或2所述的上色方法，其特征在于所述方法将电极(17)引入工件(16)中。

4．根据权利要求1或2所述的上色方法，其特征在于所述方法将电极(17)贴加在待上色工件(16)的至少一个外面上。

5．根据前述权利要求中任一个所述的上色方法，其特征在于在贴附色料之前工件要上色的表面需去浮粒。

6．根据权利要求5所述的上色方法，其特征在于所述工件的侧面和穿洞在喷涂固体色料之前，其凹凸不平需应用堵塞浆料进行腻平处理。

7．根据前述权利要求中任一个所述的上色方法，其特征在于在烘炉(39)中设有一通路，在所述烘炉中第一加热阶段以空气流动速度小于随后加热阶段的方式进行。

8．一种用在电绝缘或弱导电材料工件静电上色装置上的电极(17)，该电极与上色工件(16)接触，并与装备所述装置的电压源(19)两个电极中的一个连接，所述装置包括一喷枪(13)，该喷枪在色料经过的部分中设有一与所述电压源(19)的另一电极相连接的电极，所述喷枪(13)用来使色料带电，并使色料喷涂到待上色工件上，其特征在于所述电极在其外表面上至少设有一个角形区域，用来与上色工件进行接触，所述角形区域就是所谓尖端静电效应的场所。

9．根据权利要求8所述的电极(17)，其特征在于所述角形区域是由凸起(22),(23),(24),(25),(33)构成的。

10．根据权利要求9所述的电极(17)，其特征在于所述电极包含有一心部，一个和多个凸起(22),(23),(24),(25),(33)设置在所述心部的外表面上。

11．根据权利要求10所述的电极(17)，其特征在于各凸起(33)是长形的，并且以直线方式扩展。

12．根据权利要求9至11中之一所述的电极(17)，其特征在于所述电极设有一具有圆形直部的长形心部，一个和多个凸起(22),(23),(24),(25)在所述心部的外面上作螺旋形扩展。

13．根据权利要求12所述的电极(17)，其特征在于所述电极由一圆柱形心部组成，该心部设有外螺纹(22),(23),(24),(25),以及至少一个纵向槽部(26),(27)，该槽部沿所述心部的一条母线穿过所述螺纹伸展。

14．根据权利要求8所述的电极(17)，其特征在于所述电极呈板形，一个和多个凸起设置在所述板形电极至少一个面上。

15．根据权利要求8所述的电极(17)，其特征在于所述电极是由一波浪形板组成的。

16．根据权利要求15所述的电极(17)，其特征在于所述板的波浪是三角形的。

17．根据权利要求16或9所述的电极(17)，其特征在于所述板在其至少一个面上设有凸起。

18．一种电绝缘或弱导电材料工件(16)的上色装置，该装置用来实施权利要求1至7中之一所述的方法，其特征在于所述装置至少配备有一根据权利要求8至17中之一所述的电极。

19．根据权利要求18所述的上色装置，其特征在于所述装置设有一烘炉(39)，在该烘炉中第一阶段的加热是以空气流动速度小于随后加热阶段的方式进行的。

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