CN1496783A - 片层压铝质型材的制造方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种在其上整体层压树脂片材的铝质型材的制造方法和一种用于该方法的设备。经涂层的铝质型材(1)经受了通过电晕放电处理单元(10)进行的表面修整。更好的是，铝质型材上一个将要在其上层压片材一个边缘部分的表面部分进一步经受了通过一个局部放电处理单元(20)进行的局部放电处理。然后，一种片材(41)连续地层压在多个传送中的铝质型材上，接着通过一个放电切割装置(51)在铝质型材之间的一个位置对片材进行切割以形成片层压铝质型材(1a)。

Description

片层压铝质型材的制造方法和设备

                                技术领域

本发明涉及一种将铝质型材和片材结合的技术，尤其涉及一种覆有层压在其上的树脂片材的铝质型材的制造方法和为其所使用的设备。“铝质型材”这个术语在这里表示用铝和铝合金制成的有一定形状或剖面的材料。

                                背景技术

这种覆盖一种层压在其表面的树脂片材、由铝或铝合金制成的片层压铝质型材，因其轻便，良好的耐久性、强度，外观等优点，被广泛使用于各个技术领域。

通常，用于建筑材料等的铝质型材表面都在涂覆上一种阳极氧化膜或者一种阳极氧化膜涂膜的复合涂层的状态下使用，用来美观和抗腐蚀。另外，为了加强设计效果，在阳极氧化膜或者阳极氧化膜涂膜的复合涂层上再层压上绘有颗粒图形、几何图形或其他图形的树脂装饰性片材，这种型材也得到实际的应用(例如，日本专利公开公报特开平10-157006，特开昭61-19337，和特开昭59-123656)。

迄今为止，在片层压铝质型材的制造过程中，一种片材连续地层压在传送中的多个铝质型材上，铝质型材之间的一部分片材用一种切割装置切割，诸如旋转式切割锯片，裁切机和圆盘式转割机，以形成片层压铝质型材。

在这种情况下，当一种片材连续地层压在传送中的，连续的长度之间无空间的型材上时，切割型材端部和片材要同时进行，因为仅仅切割片材很难实现。

另一方面，当片材连续地层压在传送中的相互之间留有间隔的型材上时，要以充分的精度非常精确地正好在型材一个端面处仅仅切割片材也是不太可能的。结果，片材的未切除的残端留在型材端部处，型材的切割端显得参差不齐。因此，在这种情况下，必须用一种自动切割机器切割型材两端。

在以上提到的两种情况中，型材两端部的切割因此就变得必须，而产量因此也降低。此外，还存在一个问题，产品和生产线被切割产生的基材切屑(切割尘)污染。而且，当片材两次或多次层压在型材上时，例如层压在型材的正面和反面，存在另一个问题，切屑会黏附在最先层压好的片材上，从而阻碍了片层压型材的制造。

                                发明内容

因此，本发明的一个目的是开发一种技术，该技术在多个传送中的铝质型材上连续层压片材制造片层压铝质型材的过程中，能相对简便且高精度地仅切割片材，而不切割型材，因此也提供了一种方法和设备来低成本高生产率地制造一种表面整体层压有树脂片材的片层压铝质型材，而不会产生诸如切屑和次品等问题。

本发明的另一个目的是开发一种技术，能加强型材和树脂片材之间的粘性，以及通过相对简便和低成本的工艺连续准确地只切割片材，因此也提供一种方法和设备，能低成本高生产率地制造一种包括能快速互相结合成一体的型材和树脂片材的片层压铝质型材，而不会产生诸如切屑和次品等问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种制造片层压铝质型材的方法。其中一项基本实施例的特征在于包括以下步骤，连续层压片材于多个铝质型材上，在上述铝质型材之间的一个位置处通过放电切割手段来切割片材以形成片层压铝质型材。

在一项优选实施例中，在片材通过放电切割手段切割时，在施加张力于待切割的片材部分上时实施切割。执行该操作的一项具体实施例中，在进行通过放电切割手段切割片材的这一步骤时，以一定比率设置切割前后铝质型材的传送速度，铝质型材处于下游侧时的传送速度设置得比处于上游侧时的传送速度高。

在另一个制造表现出经增强的型材和树脂片材之间的粘结力的片层压铝质型材的优选实施例中，上述铝质型材是一种经涂层的铝质型材，经受了通过放电处理进行的表面修整然后再经过片材层压。更好的是，上述铝质型材的表面通过放电处理进行表面修整，铝质型材上的一个将要在其上层压片材一个边缘部分的表面部分经受了局部放电处理，然后再将片材层压在上面。

有效地使用于这种方法的型材可以是一种具有在铝或铝合金型材的表面用涂覆处理形成的涂膜型材，通常是一种挤压型型材，或者一种在其上形成包括阳极氧化膜，有色氧化膜，或者化学转化膜和叠加在其上的涂膜的复合膜的型材。这样，表面带有一种涂膜的型材总是适用于上述的方法。这里提及的涂层处理可以通过任何迄今已知的方法进行，例如，电淀积涂覆层，化学沉浸涂覆层和静电涂覆层。

根据本发明的第二方面，提供一种制造片层压铝质型材的设备。其中一个基本实施例的特征在于包括一种传送铝质型材的传送装置，一种连续提供片材给多个传送中的铝质型材的片材提供装置，一种将片材层压在铝质型材表面上的装置，一种在铝质型材之间的位置上切割层压在多个铝质型材上的片材的放电切割装置。

根据一项优选实施例，上述的传送装置包括分别设置在放电切割装置之前和之后的一个上游侧传送装置和一个下游侧传送装置，同时该传送装置能够将下游侧传送装置的传送速度调节得比上游侧传送装置的传送速度高。

在制造片层压铝质型材并能增强型材和树脂片材之间粘性力的设备的另一个优选实施例中，上述的传送装置还包括一种设置在片材提供装置上游侧，用来提供型材的传送装置，以及一个用于对经涂层的铝质型材进行表面修整的放电处理单元设置在提供型材传送装置的一条传递线上方。更好的是，修整经涂层的铝质型材表面的放电处理单元包括一个用来修整经涂层的铝质型材的表面的放电表面处理单元，和一个用来修整经涂层的铝质型材上片材边缘部分将要层压在其上的一个表面部分的局部放电处理单元。

                                附图说明

本发明其它的目的，特点和优点将接合以下的附图做进一步介绍，其中：

图1是一个侧面示意图，显示了根据本发明的制造片层压铝质型材的设备的一个实施例的示意性结构；

图2是一个局部示意透视图，说明了如图1所示的制造片层压铝质型材的设备的一个基本部分；

图3是一个局部示意透视图，说明了通过放电切割设备切割片层压铝质型材的片材之后的状态；

图4是一个电路图，显示了一个电晕放电处理装置的一个实施例的示意性结构；

图5是一个示意说明图，说明了放电处理对经涂层铝质型材的表面修整过程；

图6是一个横截面示意图，说明了放电片材切割机的一个例子；

图7是一个示意说明图，说明了通过放电切割处理对片层压铝质型材的片材进行切割的过程；

图8是一个横截面示意图，说明了片层压铝质型材的一个例子。

                              具体实施方式

如上所述，根据本发明，片层压铝质型材的制造的特征包括以下步骤，连续在多个铝质型材上层压片材，通过放电切割处理在上述铝质型材之间的位置切割片材来形成片层压铝质型材。

尤其是，片材依靠放电切割处理产生的热能来切割，而不是用传统方法里所用的机械切割装置。结果，得到以下功能和效果：

(1)只切割片材，不会损害铝质型材和层压在其表面上的片材。

(2)即使型材之间没有间隙，也可以只切割片材。

(3)由于只有片材依靠热能切割，因此不会产生切屑，也不会污染产品和生产线。即使当片材层压在型材上两次或更多次，后继的片材的叠层也不会被影响，因为没有切屑会粘附到先期被层压的片材上去。

(4)因为切割操作可以通过在铝质型材之间设定小间隔来进行，在后继的将铝质型材切割成一定的大小的步骤中，切割线几乎不会偏离基准线。

(5)因为没有使用利器，即使片材呈三维立体状被层压在大型的型材上或者一个曲面上，这样的片材也可以被切割。

(6)因为一系列步骤可以自动化，所以减少了劳动力，也降低了生产成本。

在一个优选实施例中，片材通过放电切割处理进行切割，同时施加张力于待切割的片材的一部分上，该切割过程可以在短时间内完成而不会对片材造成热影响。这样，当片材通过放电切割处理以这样一种方式进行切割时，将铝质型材在切割前后的传送速度设置成下游侧的传送速度比上游侧的传送速度高，片材的切割可以在连续传送型材中进行。这个特点是有利于生产率的提高。

此外，在另一个制造片层压铝质型材方法的优选实施例中，该铝质型材表现出经增强的型材和树脂片材之间的粘结力，是一种经涂层的铝质型材，而且该铝质型材通过放电处理经受了表面修整，然后再进行片材的层压。

如上所述，通过在片材层压之前对经涂层的铝质型材进行放电处理，形成型材表面上涂膜的树脂分子之间的化学键被放电能量或释放的电子等截断，从而产生自由的亲水性功能团，如-OH，-COOH，＝NH，-NH₂，-SH，-SOH或者-NHCO-，这取决于所使用涂膜材料的种类，结果，涂膜表面的树脂会变得更加湿润，树脂片材和型材之间的粘结力大大地增强。

在又一个优选实施例中，上述铝质型材的表面通过放电处理经受了表面修整，铝质型材上片材边缘部分将要层压在其上的一个表面部分经受了局部放电处理，然后再将片材层压在上面。通过对铝质型材上片材边缘部分将要层压在其上的一个表面部分进行局部放电处理，原本容易脱落的片材边缘部分可以牢牢地层压在型材上。

当进行上述的表面修整处理时，有必要使用已经经受了涂膜处理的铝质型材。但是如果不进行表面修整处理的话，没有涂膜的铝质型材和经涂膜的铝质型材都可以使用。当进行表面修整处理时，铝质型材表面上的涂膜只需要通过放电处理能形成如上所述的亲水性功能团就可以了。符合该描述的涂膜的具体例子可以被一一列举，它们是通过如电淀积涂覆，化学浸没法涂覆或静电法涂覆等方法，采用丙烯酸树脂涂覆材料，丙烯三聚氰胺树脂涂覆材料，聚脂树脂涂覆材料，聚氨基甲酸乙酯树脂涂覆材料，三聚氰胺树脂涂覆材料，丙稀硅树脂涂覆材料(含有两个或多个氟原子结合在硅烷上)等材料来制得。

对经涂层的铝质型材进行放电处理的表面修整的方法的具体例子可以列举如下，(1)在常压，室温条件下对指定的涂膜进行电晕放电，从而实现涂膜的表面处理(电晕放电处理)，(2)在一个真空装置中对指定的涂膜进行辉光放电，从而处理涂膜的表面(离子处理)，(3)在一个含有微量单体和惰性气体的真空装置中对指定的涂膜进行辉光处理，从而实现涂膜的表面修整(等离子体处理)。这些方法都能通过电能来修整型材上涂膜的表面。在上述的其他方法中，在常温常压下进行相当简便的电晕放电处理成本低，被证明是特别有利。现有的电晕放电处理所用的处理装置主要认为有三种类型，如火花隙系统，真空管系统和固态系统。对于本发明预期的放电处理来说，上述任何一个系统都能被有效地采用。

放电处理的条件最好被设定成，被放电处理的型材上涂膜表面的表面张力不要低于45dyn/cm，或使5μl大小的水滴泼在其表面，使散开面积直径不低于3.5cm，最好不低于3.7cm。这些条件可以通过例如适当地设定型材的传送速度或放电电压大小或其他放电条件来调节。

接下来，通过解释附图中的优选实施例，对本发明做更具体的介绍。

图1到图3显示了制造片层压铝质型材的一个设备的示意性结构，该设备可以进行一系列的操作步骤，包括经涂层的铝质型材的表面修整，将片材层压在型材上，通过放电切割处理自动切割片材以及产品的卸载。

首先，粗略地介绍一下操作流程。在型材提供传送器2上运行的一个铝质型材1进入一个电晕放电处理单元10中进行涂膜的表面修整。然后，铝质型材上片材边缘部分将层压在其上的侧面经受一次由局部放电处理单元20进行的局部放电处理。

经历了如上所述的表面修整的铝质型材1接下来传送到一个层压单元30，在其中的一个加热部件31里先加热到一个适合层压片材的温度。加热温度根据待层压片材或者粘合剂的品种相应地调节。另一方面，由片材提供装置40上的片材辊42提供的片材41通过一个粘合剂容器43时被涂上粘合剂，并被提供给片材成形部分32，采用的粘合剂呈现适当粘性。该状态下的片材41提供给片材成形部分32，在铝质型材经过成形部分32的过程中将片材层压在铝质型材1上，由排列在成形部分32里的上压辊35和侧压辊36施压下成形，使得片材41可以紧密粘附在铝质型材1上。然后，片材41在排列在一个压力粘合部分33中的上热压辊37和一对侧热压辊38施压下加热，以实现铝质型材1上的层压过程(见图2)。图中虽然显示上压辊35与铝质型材1具有相同的宽度，但是由于接着要通过侧压辊36将片材41层压在铝质型材1的侧部和边缘部分，所以上压辊35的宽度最好比铝质型材1宽，辊表面应该有弹性。

然后，片材41通过放电切割处理，依靠自动片材切割单元50(见图3)中的放电片材切割器51在铝质型材之间的一个位置处进行切割，来形成片层压铝质型材1a。

在上述的步骤中，铝质型材下游侧的传送是由一个下游侧传送装置的产品卸载传输器3的传送辊4进行的，而上游侧的传送是由设置在放电切割处理的上游侧和排列在层压单元30里的传送装置传送辊34进行的，铝质型材下游侧的传送速度比上游侧传送速度快。当片材在这样的一种方式中进行切割时，在待切割的片材41部分施加张力，并且切割在短时间内完成因而不会对片材产生热影响。如果铝质型材1之间的距离是几毫米或者更小，片材在型材的端面处的切割会有足够的精确度。但即使距离超过一个这样的定值，切割后从型材端部伸出的不超过3mm长度的片材的剩余部分也不会引起任何问题。通常，如果片材可以在型材一个端部高精确地切割就是可以接受的。铝质型材之间的最优距离约为1mm。

接下来，参考附图介绍上述制造片层压铝质型材的优选实施例中的主要步骤。

图4显示了对运行在辊传送器类型的型材提供传送器2上的铝质型材1进行表面修整处理的电晕放电处理单元10。

电极11包括多股捆扎的电线，通过一个瓷绝缘子12中间体安装在一个升起的板13上，电极11的外围用一种合成树脂制成的电极罩14封好，该电极罩也安装在升起的板13上。参考数字15表示一个调节电极11前端和铝质型材1之间的距离的电极间隙调节器。所设置的型材提供传送器2的一部分直接处在电极11下方，金属驱动辊16a表面涂覆电介质材料，金属驱动辊轮16连接在高频振荡器17的接地侧。电极11通过高压导线中间体连接在高压变压器18上。当利用电极11和与金属驱动辊16接触的铝质型材1之间的高压进行电晕放电时，在运行于型材提供传送器上的铝质型材1表面上可以连续进行电晕放电处理。另一个用于型材提供传送器的传送辊16b用橡胶衬垫。型材的传送速度可以适当地调节。电晕放电的高频能源的频率通常在8,000-35,000Hz范围内，最好低于10,000Hz，其电压希望不低于0.5KV不超过3KV。

顺便提一句，电晕放电处理是在高频高压下进行的。当与人体接近时，高压部分可能会发出火花，灼烧人体肌肤。为了防止这种情况发生，电极11和金属驱动辊轮16a都用防护罩包围，为了节省空间这一点在图中省略了。当电晕放电在空气中进行时，它会放射出O₃和NOx，这会对操作者的健康产生负面影响。因此，处理在内进行的操作房间里必须配备通风管道19一直延伸到房间外面以使房间里的空气一直保持干净。或者上述的防护罩可以用更适合房间通风的防护箱来替代。

尽管在放电处理过程中使用的电极11可以做成不同的形状，但是最好在电极上端由多股捆扎的电线构成，如图4中显示。由上述的多股捆扎电线构成电极11，放电过程中电极易在其前端(边缘部分)放电。因此，这种电极在扩大放电面积，防止放电集中于角部和边缘部，保证改善涂膜的表面修整效果方面有显著效果。电线的个体直径，数量和前端的位置可以根据要经受放电处理的型材其横截面形状，大小等来进行适当的调节。对于标准铝质型材，电线的个体直径最好不要超过1mm，最好在0.1-0.7mm的范围内，数量不要超过100。作为选项，芯线可以通过缠结更细的电线来形成。这样，由于电线的前端部裂开，使得许多更细电线的前部终端暴露出来，就使其很容易发生放电。还有，由于芯线是有弹性的，当在进行时它们以弯曲的形状在型材表面滑动的放电处理结束后，这些芯线就具有完全回复初始形状的优点。

作为电极的材料，如铝，不锈钢，铁，铜等等，可以以不加涂覆的形式使用，或可以衬以与硅橡胶这样的电介质材料使用。

如图5所示，在铝质型材的实际表面修整中，在型材的横向方向上按照型材宽度等因素以预定的间隔排列多个电极11，因此可以进行铝质型材整体表面的修整。

已经经过如上所述的电晕放电处理进行表面修整的铝质型材，如图5所示，然后经过一次通过一对左右局部放电处理装置20，在铝质型材的片材的边缘部分将层压在其上的两个侧面进行的局部放电处理。这些局部放电处理装置20与上面所述的电晕放电处理装置不同，局部放电处理装置与下文将要介绍的放电片材切割器具有相同的结构，用于增加表面修整效果的目的。然而，等离子束的集中程度可以被调整。

然后，如上所述具有在其上层压的片材41的铝质型材1被送到自动片材切割单元50，然后片材41在铝质型材1之间的位置由放电切割器51进行放电切割处理，从而形成片层压铝质型材1a。图6所示为放电片材切割器51的结构示意图。

放电片材切割器51具有一个杯状的塑料外壳52，在其一个侧面配备一个用来提供例如空气或者氩气的工作气体的工作气体引导管53。一个陶瓷的喷嘴管54同轴固定地安装在外壳52的开口位置。外壳52的中央上部位置设置了一个由例如铜的导体金属制成的销电极55。销电极55的尖端突出到喷嘴管54内。一个具有开口57的由导体材料制成的环电极56附接在喷嘴管54的低端。环电极56接地，并且通过一个高频发生器58在环电极56和销电极55之间施加约5-30Hz的例如20Hz的高频电压。

因为工作气体引导管53是偏心地附接在容器52中，所以工作气流是螺旋地流过喷嘴管54，并被作为一个低端出口的开口57所收集。因此就形成了一个稳定的涡流，而且涡流的中心沿着喷嘴管54的轴线延伸。

由此，当约有0-30KV的高频高压加在环电极56和销电极55之间时，从销电极55到环电极56之间的电弧被点燃。当空气作为工作气体时，发射蓝光的电弧“A”就产生了。电弧沿着喷嘴管54的轴线从销电极55的尖端延伸到大约开口57的中心位置，并在该点沿径向方向分支延伸到环电极56。在电弧“A”的分支点，当空气被用作工作气体时，就形成发射微弱金光的火焰源，同时产生由带电粒子组成的被称为等离子束的“B”，那些粒子为例如电子和正负离子，中性原子，分子团，发射出来的光子等等。

在这种方法中，等离子体弧“A”从销电极55的尖端基本上沿着喷嘴管54的轴线方向即平行于工作气流延伸到环电极56。因此，强方向性的相对急剧会聚的等离子体束“B”从环电极56的开口57向外发射。通过合适地设置销电极55的尖端和环电极56的开口57之间的距离，等离子束的会聚程度可以按照需要调整。本方法的另一个优点是能进行实际上不产生臭氧的放电处理过程。

如图7所示，以上所述的放电片材切割器51是成对使用的，分别从在其上层压片材41的铝质型材的上部向左向右移动，这样整个片材就可以通过等离子束照射而被横向的切割。

当片材41如上所述被层压在铝质型材1的一个表面上后，如果需要的话，片材41还可以再次按照以上工艺层压在铝质型材的另一个表面，然后在型材之间的位置进行片材的放电切割。通过这种方法，在铝质型材1的整个表面层压片材41的片层压铝质型材1a就可以生产出来。

尽管以上叙述了本发明的最佳实施例，但是本发明并不局限于以上实施例。例如，尽管上述制造片层压铝质型材的方法参考了一个优选实施例进行了叙述，该实施例可以连续进行一系列步骤，如经涂层的铝质型材的表面修整，片材的层压，通过放电切割处理实现片材的自动切割，产品的卸载，经受过阳极氧化处理或进一步的阳极氧化膜的密封的铝质型材可以直接经过片材层压步骤，而不经受由上述放电处理进行的表面修整。所述的实施例是用来作各个方面的说明性的例子而非用以限制，本发明的保护范围应以后面所附的权利要求而不是前面的说明为准，在权利要求的等同物的范围和意义内所作的所有改变，应包括在权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种制造片层压铝质型材的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

在多个铝质型材上连续层压片材，和

在上述铝质型材之间的一个位置通过放电切割处理切割上述的片材以形成片层压铝质型材。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在施加张力于待切割的片材部分上时，用上述放电切割处理装置对上述片材进行切割。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在用所述放电切割处理装置切割所述片材的所述步骤中，铝质型材在切割前后的传送速度设置成一定比率，铝质型材下游侧的传送速度要比上游侧快。

4.如权利要求1到3中任何一项所述的方法，其特征在于，所述铝质型材是一种经涂层的型材，所述方法还包括一个在将所述片材层压在所述铝质型材上之前，使所述铝质型材经受通过放电处理进行的表面修整的步骤。

5.如权利要求1到3中任何一项所述的方法，所述铝质型材是一种经涂层的型材，上述方法还包括一个在将所述片材层压在所述铝质型材上之前，使所述铝质型材经受通过放电处理进行的表面修整，以及使所述铝质型材的一个将要在其上层压所述片材的一个边缘部分的表面部分经受局部放电处理的步骤。

6.一种制造片层压铝质型材的设备，其特征在于，该设备包括：

一个传送铝质型材(1)的传送装置(2，3，34)，

一个连续提供片材(41)给多个传送中的铝质型材(1)的片材提供装置(40)，

一个在所述铝质型材表面上层压所述片材的装置(30，31，32，33)，和

一个在所述铝质型材之间的一个位置上切割层压在所述多个铝质型材上的所述片材的放电切割装置(51)。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述传送装置包括分别设置在所述放电切割装置(51)的前后的一个上游侧传送装置(2，34)和一个下游侧传送装置(3)，并能够将所述下游侧传送装置的传送速度调节得比所述上游侧传送装置的传送速度快。

8.如权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述传送装置还包括，一个设置在所述片材提供装置(40)上游侧的提供型材的传送装置(2)，所述设备还包括一个对经涂层的铝质型材进行表面修整的放电处理单元(10)，所述放电处理单元设置在所述提供型材的传送装置的一条传递线的上方。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述的对涂层铝质型材进行表面修整的放电处理单元包括，一个对经涂层的铝质型材的一个表面进行修整的放电表面处理单元(10)和一个对经涂层的铝质型材的在其上将要层压片材一个边缘部分的表面部分进行修整的局部放电处理单元(20)。

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