CN1451924A - 复合结构热水器内胆的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合结构热水器内胆的制造方法，该复合结构为金属+粘合剂+塑料。其主要过程包括：1.内胆制备→2.内胆前处理→3.内胆投料(粘合剂)→4.内胆滚塑→5.内胆投料(塑料)→6.内胆滚塑→7.内胆旋转冷却→8.内胆拆卸。采用本发明制造的内胆可以获得防腐塑料与金属内胆壳体结合紧密的防腐复合结构内胆涂层，从而得到耐腐蚀，寿命长的内胆。
Description
本发明公开一种开口敞开式或封闭式热水器复合结构内胆的制造方法。
采用金属板材制作的热水器内胆使用时，由于内胆内表面直接与介质水接触，易被腐蚀，所以必须作必要地防腐处理，方能保持长久寿命。目前，厂家通常采取的方法有：(1)采用搪瓷工艺制作搪瓷内胆；(2)采用搪瓷内胆镀钛工艺制作钛金搪瓷内胆；(3)采用镀锌工艺制作镀锌内胆；(4)采用喷涂工艺制作涂漆内胆；(5)采用不锈钢材料焊接制作不锈钢内胆；(6)采用金属内胆直接内衬塑料制作钢塑内胆。以上工艺虽有其优点，但仍存在缺陷：搪瓷内胆易脱瓷，存在针孔锈蚀现象；钛金搪瓷内胆无法根本克服搪瓷内胆缺陷，并且增加了成本；镀锌内胆耐腐蚀性差；涂漆内胆耐腐蚀性有限，使用寿命短；不锈钢内胆存在焊缝锈蚀现象，并且成本高。因而以上原因均可能缩短内胆的安全使用寿命。
本发明的目的在于提供一个制造复合结构热水器内胆的方法，使钢质储水内胆壳体的内壁可以获得均匀致密、无任何接缝，并保证防腐塑料与金属内胆壳体结合紧密的防腐复合结构内胆涂层，进而提高内胆的安全使用寿命。
本发明采用了多层滚塑成型方法，在滚塑成型时，先后成型粘合剂涂层和防腐塑料涂层，形成金属+粘合剂+塑料复合结构内胆。运用多层滚塑成型方法和采用用于粘接金属和塑料的(金属+塑料)粘合剂是本发明的重要特征，在热水器内胆的制造技术中，在国内外均未见报道。
滚塑成型设备通常有两种：1，烘炉式滚塑设备：特点是具有封闭的加热温区，通过油，气，电加热方式提高加热温区温度，通过加热温区加热滚动、摇摆的模具，使得模具内的塑料熔化，均匀涂覆到模具上，经冷却成型，制得滚塑制品。2，直火式滚塑成型设备：通过油，气燃烧的火焰直接加热滚动、摇摆的模具，使得模具内的塑料熔化，均匀涂覆到模具上，经冷却成型，制得滚塑制品，该设备加热温区即为模具本身。对于本发明中模具为热水器内胆本身。
为实现上述目的，本发明采用的加工方法包括以下步骤：
a：内胆制备，用焊接或铆接法将金属板材制备成储水容器内胆，并将内胆内壁进行表面处理；
b：内胆投料(粘合剂)，将一工艺孔作为投料工艺孔，将(金属+塑料)粘合剂从该孔投入其内，内胆上所开的工艺孔留一个气孔，其余工艺孔均应封住；
c：加热滚塑，用夹具将内胆夹持住并置于加热温区内，加热温区的温度设置到(金属+塑料)粘合剂熔化、流化的温度，内胆在加热温区内翻滚，粘合剂粉末熔化、流动，并在胆体内壁上均匀涂覆，形成涂层；
d：内胆投料(塑料)，将内胆移出加热温区，打开投料工艺口将塑料粉末投入其中，将投料工艺口再封住；
e：加热滚塑，用夹具将内胆夹持住并置于加热温区中，加热温区的温度设置到将塑料熔化并良好流化的温度，内胆在加热温区中翻滚，塑料粉末流化并在胆体内壁上均匀涂覆，形成塑料涂层；
f：内胆旋转冷却，将夹具连同内胆从加热温区中取出，并在空气中冷却或用水喷淋冷却，冷却过程中保持内胆的持续翻滚，直至冷却到室温；
g：从夹具上取下内胆。
b-e步骤可重复多次，制成多重复合结构。
由上述技术方案可知，本发明是通过在金属内胆投入(金属+塑料)粘合剂粉末，在滚塑设备加热温区的加热环境里使粘合剂熔化、流动，在滚型设备加热温区中内胆不停要翻动时，在内胆内壁覆一层厚度均匀、致密的粘合剂涂层；然后再将塑料粉末投入到内胆中，重复滚塑步骤，此塑料粉末加热后熔化、流动，由于该塑料良好的流动性，在内胆的粘合剂层上将再涂覆上厚度均匀、致密的塑料涂层。这样，内胆内壁上将不会出现针孔、露底等缺陷，同时焊缝也被覆盖。由于采用了粘合剂，也就保证了金属与塑料的紧密粘接，不会随环境变化，产生金属与塑料脱层，塑料层开裂，断裂，以致于渗水，有效地避免了金属材料直接与水接触而发生锈蚀现象。采用具有一定强度的金属板材，可内胆获得良好的耐压性能，从而提高内胆的安全使用寿命。
图1是制造方法工艺流程图。
图2-5为翻滚状态示意图。
以下结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
复合结构内胆滚塑的制造工艺流程是：内胆制备 内胆前处理内胆投料(粘合剂) 内胆滚塑 内胆投料(塑料) 内胆滚塑 内胆旋转 内胆拆卸。
a：内胆焊接是内胆制造的第一步。考虑到耐压因素，内胆选用厚度为0.8～5.0mm的金属板材，通常选用1.0～2.5mm的低碳钢板材，采用低碳钢材料可降低成本，并也可获得良好的耐压强度。板材冲压(剪)下料应按储水量的大小确定坯料的尺寸，将盖和筒体对接，采用Co2、氩气混合填丝保护焊的方法，焊成内胆容器壳体。其上设置有加热装置安置孔、进、出水管孔等的工艺孔。厚壁内胆宜采用焊接的方法成形，如果是小容积内胆，板材较薄时也可以采用专用设备进行滚铆扣接成型。
金属材料焊制内胆不可避免地会含有油、锈及其它污物。滚塑前必须采用浸泡、喷淋等方法将内胆内壁进行处理，清理干净后方能获得良好的内涂层。前处理步骤包括：脱脂 表调 磷化 纯水洗烘干。脱脂的目的是为了除去金属内胆内表面的油污。采用碱性脱脂剂，在50℃～80℃，控制脱脂液点数，总碱度)15；表调的目的是活化钢铁表面以便后序磷化处理，采用胶体磷酸钛等表调剂；磷化目的是为获得致密的磷化膜，以期暂时防腐和增强在内壁涂层上的附着力。本发明中采用铁系磷化液进行金属内胆的磷化，也可以采用锌系、锌钙系、锰系磷化液进行内胆磷化。最后用纯水洗净内胆并放置于烘道烘干待用。烘道温度高于100℃，温度过低影响烘干速度。
b：内胆投料(粘合剂)：内胆经前述工序处理后，放置于滚塑设备上，由夹具夹持。在投料工位量取一定重量的(金属+塑料)粘合剂粉末，由内胆投料工艺孔位置投入内胆内，之后，将其它工艺孔封住，只留一排气孔。(金属+塑料)粘合剂可用热熔胶，也可用环氧树脂、聚氨指、丙烯酸酯、有机硅树脂粘合剂中的一种或几种的组合，粘合剂的要求熔融指数为MI：1.5～10.0g/10min(压力：2.16kg)，颗粒细度为20目以上粉末。选用粘合剂时应考虑其粘接强度、流动性、无毒等性能。
c：旋转滚塑：将装有内胆的小车或旋转夹具推入或转入加热温区。采用燃油、气或电加热的方式迅速将加热温区温度升至140℃～400℃左右，同时小车或旋臂开始油主轴，副轴方向在90°～360°范围内旋转或晃动式翻滚，使粘合剂粉末料在内胆内壁均匀涂覆并形成均匀涂层。主、副轴转动频率由变频电机控制，在一定范围内可调，(其旋转滚塑的轨迹如图2-5所示)，应尽量使内胆在三维空间内翻滚，以便使涂层各处均匀。
d：内胆投料(塑料)：当内胆在滚塑加热温区内旋转到一定时间后，内胆内粘合剂被均匀熔化、涂覆，将装有内胆的小车或旋壁推出或转出加热温区。在投料工位量取一定重量的塑料粉末，由内胆投料工艺位置投入胆内，之后，将其它工艺孔封住，只留一排气孔。塑料可用改性聚乙烯，也可用聚丙烯、尼龙、聚碳酸脂、聚酯及氟塑料。塑料的熔融指数为MI；1.5～10.0g/10min(压力：2.16kg)，颗粒细度为20目以上粉末。选用塑料时应考虑其耐温、无毒等性能。
e：旋转滚塑：将装内胆的小车或旋转夹具再次推入或转入加热温区。设定加热温区温度在140℃～400℃左右，同时小车或旋臂开始沿主轴，副轴方向在90°～360°范围内旋转或晃动式翻滚，使塑料粉末料在内胆内壁均匀涂覆并形成均匀涂层。主、副轴转动频率由变频电机控制，在一定范围内可调，(其旋转滚塑的轨迹图2-5所示)，应尽量使其在三维空间内翻滚，使涂层各处均匀。
f：内胆旋转冷却：当内胆在滚塑加热温区内旋转到一定时间后，将装有内胆小车或旋壁推出或转出加热温区，在室温下空气冷却或水冷却，同时小车或悬臂保持晃动或转动直至内胆冷却至室温，停止晃动或转动。
g：内胆拆下：冷却结束后，即可将成品内胆从滚塑设备固定夹具上取下，留持下道装配工序。至此，复合结构热水器内胆的加工过程完成。用本发明制造的热水器的技术检测数据如表1所示。
表一
| 涂膜的机械性能 | 该试验采用厚度为1.0mm冷轧磷化板、涂膜厚度50～60μm | ||||||
| 测试项目 | 测试标准 | 测试结果 | |||||
| 附着力 | 划圈法 | GB1720-79 | 1级通过 | ||||
| 划格法 | GB9286-88 | 0级通过 | |||||
| 柔韧性 (轴棒法) | GB1731-79 | ＜1mm | |||||
| 抗冲击性 | GB1732-93 | ＞50kg.cm | |||||
| 弯曲性 | GB6742-86 | ＜2mm通过 | |||||
| 耐腐蚀性 | 盐雾试验(GB1771-91)＞1000h无锈蚀 | 样板(样棒)经磷化处理、涂层厚1mm以上 | |||||
| 耐水性 | 自来水沸煮(GB1733-79)＞2000h无变化 | ||||||
| 耐温特性 | 企业标准(高低温试验法)3℃～100℃5003次循环无变化0 | ||||||
| 涂层耐化学性 | 序号 | 试验介质、条件 | 试验结果 | ||||
| 1 | 10％FeCl3、6H2O溶液90℃ | ＞800h无锈蚀 | |||||
| 2 | 人造海水(70℃～100℃) | ＞800h无变化 | |||||
| 内胆寿命实验 | 1 | 自来水(70℃～100℃) | ＞2000h | 45L、60L、80L、100L内胆涂层1mm以上 | |||
| 2 | 10％FeCl3、6H2O溶液(70℃～100℃) | ＞2000h | |||||
| 3 | 硬水(70℃～100℃) | ＞2000h | |||||
| 整机寿命实验 | 模拟整机实际使用条件，室温～70℃，每15分钟一次9000次通过 | ||||||
Claims (10)
1、一种热水器复合内胆的制造方法，它包括以下步骤：
a：内胆制备，用焊接或铆接法将金属板材制备成储水容器内胆，并将内胆内壁进行表面处理；
b：内胆投料(粘合剂)，将一工艺孔作为投料工艺孔，将(金属+塑料)粘合剂从该孔投入其内，内胆上所开的工艺孔留一个气孔，其余工艺孔均应封住；
c：加热滚塑，用夹具将内胆夹持住并置于加热温区内，加热温区的温度设置到(金属+塑料)粘合剂熔化、流化的温度，内胆在加热温区内翻滚，粘合剂粉末熔化、流动，并在胆体内壁上均匀涂覆，形成涂层；
d：内胆投料(塑料)，将内胆移出加热温区，打开投料工艺口将塑料粉末投入其中，将投料工艺口再封住；
e：加热滚塑，用夹具将内胆夹持住并置于加热温区中，加热温区的温度设置到将塑料熔化并良好流化的温度，内胆在加热温区中翻滚，塑料粉末流化并在胆体内壁上均匀涂覆，形成塑料涂层；
f：内胆旋转冷却，将夹具连同内胆从加热温区中取出，并在空气中冷却或用水喷淋冷却，冷却过程中保持内胆的持续翻滚，直至冷却到室温；
g：从夹具上取下内胆。
2、根据权利要求1所述的复合结构热水器内胆的制造方法，其特征在于步骤b-e可以是一次，也可以重复多次，制成多重复合结构。
3、根据权利要求1和2所述的复合结构热水器内胆的制造方法，其特征在于所述(金属+塑料)粘合剂指热熔胶、环氧树脂、丙烯酸酯、聚氨酯、有机硅树脂中的一种或几种组合。
4、根据权利要求3所述的复合结构热水器内胆的制造方法，其特征在于所述粘合剂的加工温度在140℃～400℃之间，粘合剂涂层的厚度为0.1～3mm。
5、根据权利要求4所述的复合结构热水器内胆的制造方法，其特征在于所述的塑料材料是聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚酯、尼龙、氟塑料中的一种或几种的组合。
6、根据权利要求5所述的复合结构热水器内胆的制造方法，其特征在于所述的塑料材料是加工温度在140℃～400℃之间，塑料涂层的厚度为1～10mm。
7、根据权力要求6所述的复合结构热水器内胆的制造方法，其特征在于所述的粘合剂和塑料，均以粉末状加入烘炉中，粉末的细度均在20目以上。
8、根据权力要求7所述的复合结构热水器内胆的制造方法，其特征在于所述的粘合剂和塑料的流动性加工要求为：熔融指数在1.5～10g/10min(压力2.16kg)之间。
9、根据权力要求8所述的复合结构热水器内胆的制造方法，其特征为加热方式可以是烘炉式的封闭加热方式，也可以是直火式的开放加热方式。可以采用油、气、电作为加热能源。
10、根据权力要求9所述的复合结构热水器内胆的制造方法，其特征为的内胆转动、滚动角度为相互垂直的两个轴方向在90°～360°范围内旋转滚动。
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