CN1933953A - 表面涂覆装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于生产和涂覆制品(21)的系统和方法，包括制造机和制品处理装置。所述制品处理装置包括喷涂工位(30)，其带有向所述制品(21)的表面涂覆涂料的涂覆装置，至少一个处理所述制品(21)的另一工位(31，32)，以及使所述制品(21)在所述工位(30，31，32)之间移动的带式传送带(23)。所述制品处理装置具有封闭空间(22)，在所述封闭空间(22)内具有产生受控环境的装置(25，26，27)。所述制造机位于所述封闭空间(22)的外部。

Description

表面涂覆装置

技术领域

本发明涉及用于生产和涂覆制品的系统，其包括制造机和制品处理装置，其中，所述制品处理装置包括喷涂工位，其带有用于向所述制品的表面涂覆涂料的涂覆装置，至少一个处理所述制品的另一工位，以及使所述制品在所述工位之间移动的传送器。另外，本发明还涉及用于生产和涂覆成型制品的方法，包括：在制造机中生产所述制品；将所述制品移动到制品处理装置，所述制品处理装置包括喷涂工位和至少一个处理所述制品的其它工位；在所述喷涂工位中将涂料涂覆到所述制品的表面以及将所述制品从所述喷涂工位移动到所述其它工位。

背景技术

塑料部件和制品通常采用几个步骤来制造。第一步包括通过已知的注塑成型方法成型塑料制品。第二步包括通过已知方法在制品上涂漆。第三步包括现有的印刷方法。

通常，塑料制品在一开口的喷洒系统、浸蘸系统、模内贴标或模内装饰成型系统中涂漆。这些系统开口通向大气。在喷洒涂漆过程中，会发生喷涂过度现象。这种喷涂过度现象会产生环境问题，从而需要附加的设备来防止环境污染以及保持系统本身清洁以便不会被喷涂过度现象污染。

在WO03/049929中公开了用于注塑成型和对制品喷涂的单个工具。在注塑成型工位中，制品在可转动模具部件和固定模具部件之间成型。带制品的可转动模具部件相对于对制品喷涂的另一工位转动90度，制品仍然放置在可转动模具部件中。在附加工位中，涂覆到制品上的颜料通过紫外线硬化(UV hardened)，然后制品从可转动模具部件中排出。最后，可转动模具部件旋转回注塑成型工位以便再次开始循环。

上述系统的优点是生产塑料制品并对其喷涂只需要一个机器，而不需要将制品从注塑成型机输送到喷涂机。但是，注塑成型步骤总体比喷涂和硬化步骤快。因此通过使用这种组合式注塑成型和喷涂机，增加了循环时间，生产率降低。另外，可转动模具部件可能被漆污染，从而必须经常清洁以避免在注塑成型步骤中损坏制品。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有高生产率、高产出率但成本低的、对注塑成型制品涂覆涂料的系统和方法。另外使环境问题和受损情况最小化。并且提高了涂覆质量，尤其是提高了耐磨性、装饰性。

上述目的通过一种用于生产和涂覆制品的系统实现，所述系统包括：制造机和制品处理装置，其中，所述制品处理装置包括喷涂工位，其带有向所述制品的表面涂覆涂料的涂覆装置，至少一个处理所述制品的另一工位，以及使所述制品在所述工位之间移动的传送器，其特征在于，所述制品处理装置位于封闭空间内，所述封闭空间包括在所述封闭空间内产生受控环境的装置，并且所述制造机位于所述封闭空间的外部。

根据本发明的用于生产和涂覆成型制品的方法包括以下步骤：

-在制造机中生产所述制品；

-将所述制品移动到制品处理装置，所述制品处理装置包括喷涂工位和至少一个处理所述制品的其它工位；

-在所述喷涂工位中向所述制品的表面涂覆涂料；

-将所述制品从所述喷涂工位移动到所述其它工位，

其特征在于，所述制品处理装置位于封闭空间内，并且所述制品在受控环境中涂覆和处理，所述制造步骤在所述封闭空间的外部执行。

本发明尤其涉及制造塑料制品。所述制品优选由注塑成型机，挤出成型机，轧钢机或金属浇注机生产。

本发明的制品处理装置与制品的制造机为一体或分开。在所有情况下，制品的制造都在将制品处理装置和其它不同的工位封闭起来的封闭空间的外部进行。优选地，制造工艺不直接与随后的涂覆和处理步骤相连。也就是说制造步骤和涂覆/处理步骤都不受限于其它步骤。

已经发现，在自然环境中处理制品，后续工艺以及对不同工位的污染都会产生很多缺陷。因此，本发明的制品处理装置具有封闭空间，并且至少在制造步骤之后，制品在受控环境中被处理。

另外，本发明也意味着一或多个制造机可为表面涂覆装置供给一或多个不同设计的制品。优选地，制品处理装置可移动，并可被传送到不同的制造源和/或地点。

制品的耐磨性优选通过在受控环境下的UV固化而增加。另外，漆的特性和质量条件影响耐磨性。耐磨性与硬度相关，根据本发明，其可以实现比硬度为8.0或更高的铅笔高的硬度。受控气体环境还影响漆的性能以及与制品相关的表面硬度、脆性以及装饰性。

优选地，所述制品在下述环境中被涂覆和处理，即每立方英尺的总体灰尘含量少于1000个大于15微米的颗粒，优选每立方英尺少于150个颗粒。

优选地，所述制品在制造后被放入干净空间条件中，并在被传送到制品处理装置的过程中保持在干净空间条件下。例如，制品可被装入盒子中，然后盒子本身被放入干净空间环境中。因此，由于损坏而必须被丢掉的制品的数量明显减少。

在一优选实施例中，制品被包装和传送以及在制品处理装置的几个工位进行处理，而不进行任何手动操作。将制品从制造机上卸载、传送到制品处理装置、在制品处理装置内处理、将制品从制品处理装置中取出以及最后包装制品都是自动进行。

根据本发明，制品利用传送器在处理装置的不同工位之间移动，所述传送器优选是传送带或可转动工具。因此，在定位制品过程中不会污染制品处理装置中的环境。在现有技术中，工具或普通传送器可能会被漆污染，从而产生灰尘问题。因此，传送带优选为消费品，在使用之后需要处理。传送带优选由PET和/或PE基材料制成。

特别地，当使用UV照射硬化涂覆在制品上的涂料时，优选提供具有低氧气含量的环境，所述氧气含量优选少于500ppm，更优选少于180ppm。环境中低氧含量的重要性在于利用漆中光引发剂的浓度和/或将一定的漆与一定浓度的光引发剂混和达到一定的UV照射和氧气含量。因此，可以在UV固化制品后得到完全一样的性能和硬度。

根据本发明，在封闭的空间内产生受控环境。受控环境可以是预先清洁后的空气的环境或优选是惰性气体环境。在一些情况下，更有利的是在所述封闭的空间内，不同工位具有不同的环境。例如，通常，在制品处理装置的装载工位和卸载工位内具有干净空气的环境就足够，而在喷漆工位和UV固化工位优选具有惰性气体环境。因此，有利的是提供一或多个带附加封闭空间的不同工位。因此，在不同处理步骤中可以具有不同的环境，而从一个工位到另一工位的传送发生在覆盖整个制品处理装置的封闭空间内。

将涂料涂覆到制品上的工位优选配备有用于供给漆、颜料或将涂覆到制品上的其它物质的供给设备。在说明书中，表述“漆”、“颜料”和“涂料”是同样的意思。

在一优选实施例中，利用气体，优选为氮气或二氧化碳将漆从漆供给设备推动到喷洒头，然后由喷洒头喷洒到制品上。氮气或二氧化碳应具有足够的纯度，优选为99.996％或更高。优选地，在雾化后漆的压力应低于1巴或者甚至低于0.5巴(相对于在喷漆工位的压力)以便推进漆和喷洒漆并以非常精确的方式涂覆制品。气体将漆雾化成小的液滴。这样，可将小体积的漆涂覆到制品上，优选为每平方厘米0.001至0.005克。这些情况使得为喷漆工位提供限定体积的封闭空间，该体积优选低于30公升。在该体积内，实现了控制良好的薄层流动，从而可获得非常低的过度喷洒情况。

在一优选实施例中，喷洒头或喷漆是可移动的。喷洒头的移动根据制品的几何形状来设计。喷洒头的运动使得可以为大面积和/或多个制品提供相同厚度的均匀涂覆。喷枪或喷洒头的移动能力使其可遵循二维或三维制品表面和形状。尤其改善了三维表面的涂漆。另外，通过根据制品的尺寸移动喷洒头，可以使所有的过度喷洒最小化，也就是说使未涂覆到制品上的漆的体积减小。

为了防止喷漆工位的污染，有利的是根据制品的几何形状或制品部件的几何形状为制品提供带界面设计的金属适配器(adapter)。制品被该适配器罩住，只有制品要被涂覆的那些部分喷洒上漆。喷洒头的移动优选通过机械和/或气动机构实现。

在喷漆工位内的受控环境和漆的受控流确保漆被精确涂覆到期望的位置。减少了漆的所有过度喷洒，实现了溶剂和漆的完全环境控制。

在一优选实施例中，制品被放置在带式传送带上。传送设计使得同时进行不同几何形状的涂覆，意味着可以涂覆不止一个几何形状。传送带被控制进入制品处理装置的不同工位。因此，制品处理装置可用于处理具有不同设计和形状的制品。

在一可替换实施例中，要被涂覆的制品放置在可转动工具上的保持器中。可转动工具被控制进入到涂覆装置的不同工位。优选为所述可转动工具提供可相互变化的保持器。因此，涂覆装置可用于处理具有不同设计和形状的制品。保持器优选设计为保持4-8个制品，它们可同时被涂覆和处理。

除了喷漆工位，涂覆装置优选包括带有UV照射源的UV处理工位。进行UV固化的UV处理工位具有UV照射源以及反射UV射线的冷光镜(cold mirror)。UV光设备被封闭起来。UV射线在氧气含量极低的环境中发射到制品上。UV处理工位配备有氧气监测系统。环境中低氧含量的重要性在于利用漆中光引发剂的浓度。受控气体环境影响漆的性能以及与制品相关的表面硬度、脆性以及装饰性。

UV处理单元的设计以下述方式进行控制，即，可同时处理几个不同制品，并在硬度和耐磨性方面表现为相同的特性。

另一有利的方式是使用IR工位以便在涂漆之前和/或之后影响制品的表面。

根据另一实施例，制品处理装置包括印刷工位，在该印刷工位，至少一个制品表面可被印刷。特别地，印刷工位被设计成和配备有Tampo印刷设备。

根据另一实施例，根据制品的不同设计，制品处理装置还包括磨削装置。根据需要磨削装置完成不同的磨削任务/设计。一个例子是在镜头或显示窗中形成边。另一例子是在下一步骤中安装的旋钮中形成孔。

本发明特别用于塑料或金属制品的生产和涂覆，所述制品是一体的或非一体的部件，例如镜头、显示器玻璃、灯、保护玻璃、钟表、家电、电子消费产品以及医疗设备。

附图说明

本发明的详细情况以及优选实施例通过下面的描述和附图被清楚地公开：

图1是本发明的涂覆装置的示意图；

图2是运送被涂覆制品的盒子；

图3示出喷涂工位和UV处理工位的细节；

图4示出本发明的另一实施例。

具体实施方式

图1示出根据本发明用于对移动电话或其它电子消费产品的显示窗涂漆的装置。在这些部件中，对一些塑料部件的表面涂上一层漆是公知的。涂漆可以是用于美观和/或保护目的。例如，未处理的塑料表面可通过利用漆改善其外观，并且，塑料零件可通过在其表面提供保护性的漆层以改善耐磨性以及对化学制品的耐受性。上述处理的另一示例是汽车的前灯，其玻璃用聚碳酸酯替代。这些玻璃也具有光学性能。另一示例是移动电话的显示器玻璃。

在第一步骤中，制品在现有的塑料注塑成型机或金属浇注机中制造。整个机器放置在干净空间的环境中。制品从注塑成型机放入盒子1中(见图2)。盒子1可装入几个制品。盒子1被设计有挠性肋2，使得可装入不同尺寸的制品。肋2使得在操作和运送过程中制品不移动。

盒子1被装在箱子中，箱子仍放在干净空间的环境中以避免灰尘和损坏。内部装有盒子1的箱子在包装之前具有高压惰性气体或过滤后的气体以确保其不受灰尘和颗粒的污染。

然后带有盒子1的箱子被运送到本发明的涂覆装置。

该涂覆装置包括封闭的气密性的空间3，在该空间3中安装可转动的圆盘4或传送器或用于制品保持器5的其它配件。制品6放置在保持器5中。通过可转动圆盘4，制品6被转动进入不同的工位7，8，9，10，11，12，这些工位都安装到封闭和气密性的空间3中。

气密性的空间3是一干净空间区域，过滤后的气体13通过过滤等级是50000的Hepa过滤器13吹入空间3中。

在第一操作步骤中-在装载工位7-带有制品6的盒子1被移动到干净空间3中，并被自动定位在可转动的圆盘4处。将四个制品6同时从盒子1中取出并放置到制品保持件5中。

在下一工位8中，制品6被红外线加热到随后的涂漆过程所需要的一定温度。在进入涂漆过程之前进行抗静电处理。

在喷涂工位8中，在制品的选择区域涂覆漆层。漆被惰性气体16(优选采用二氧化碳或氮气)雾化15。漆通过精确涂施方法和低压喷洒或涂覆以避免紊流。

漆优选是可UV固化漆，其通过将漆在UV处理工位9暴露于由UV灯17发出的UV光而固化。UV灯17被放置在封闭的空间18中，空间18具有低氧含量的环境。这通过向封闭的空间18输入19惰性气体例如氮气或二氧化碳而实现，从而形成稳定气体环境。环境影响漆的性能，例如形式为硬度和脆性的耐磨性。

本发明的涂覆装置还配备有加工工位10，11，在所述加工工位处进行去毛刺(deflashing)和印刷/涂漆。印刷基于现有涂漆方法在现有Tampo印刷单元中通过红外线照射固化或者可UV固化的漆进行，通过将漆暴露于UV光而固化。

印刷工位11被设计成在同一操作中在制品6的两侧进行印刷/涂漆。制品保持器5是一种在其边缘处保持制品6的框架。因此，制品6的顶面和底面可被同时印刷。

最后，可转动圆盘4被旋转以便将制品6定位在再装载工位12，在该处制品6被自动从保持器5中排出。

该示例显示了表面涂覆8、硬化9、印刷11、装饰和包装过程。对于本领域技术人员，很明显可对涂覆装置添加附加的加工工位。例如可包括组装工位以便将其它材料组装到被涂覆和处理的制品6。例如移动电话的窗口被以上述的方式涂覆，UV硬化以及印刷，然后组装移动电话的外壳，所述外壳也被引入该装置的组装工位。

图4示出本发明的一可替换实施例，其也用于对移动电话的显示器窗口或其它如上所述的电子消费产品涂漆。

首先，制品21以现有方式生产，例如在塑料注塑成型机或金属浇注机(图中未示出)中生产。整个机器放置在干净的空间环境中。然后，制品21被传送到本发明的制品处理装置。在该传送过程中，制品可被包装在盒子中，盒子中具有干净的空间环境。制品还可以被传送到涂覆装置，其被包装成卷绕在卷轴上的带。另外，制造机可与制品处理装置直接形成为一体。

制品处理装置包括封闭的空间22。带式传送器或传送带23被安装在空间22中，制品21被放置在传送带上。利用带传送器23将制品21传送到不同的工位29，30，31，32，它们都安装在封闭的空间22中。

封闭的空间22是干净的空间区域，过滤后的空气24通过Hepa过滤器25被吹到空间3中。废气和污染物由配备有金属和碳过滤器的系统26，27排出。

在装载工位28中，制品21被移动到干净区域22中，并被自动定位在带式传送带23处。

如图1-3所示，在下一工位29中，制品21被离子化的气体处理，被紫外线加热到一定温度和表面状态，并进行抗静电处理。

喷涂工位30被大致设计成图3所示的喷涂工位8。喷涂由低压喷洒系统在受控环境下进行。可实现最少量的喷洒。

然后由IR-单元31来使在制品表面上的涂漆稳定。IR-加热保证了装饰表面和强迫溶剂从漆中发生脱气过程。

在下一步骤中，被涂漆的制品被传送到带有UV灯33的UV固化单元32，其类似于图1-3所示的UV处理工位10。

本发明的制品处理装置还配备有封闭的加工工位以印刷和磨削。磨削由程序根据制品的不同几何形状在高速磨削单元中进行。印刷工位没有在图中示出。

最后，最终的制品21从干净的空间区域22取出。

Claims (15)

1.用于生产和涂覆制品(5，21)的系统，包括：制造机和制品处理装置，其中，所述制品处理装置包括：喷涂工位(8，30)，其带有向所述制品的表面涂覆涂料的涂覆装置；至少一个处理所述制品的另一工位(9，10，11，12，31，32)；以及使所述制品(5，21)在所述工位(7，8，9，10，11，12，29，30，31，32)之间移动的传送器(4，23)，其特征在于，所述制品处理装置位于封闭空间(3，22)内，所述封闭空间(3，22)包括在所述封闭空间(3，22)内产生受控环境的装置(24，25)，并且所述制造机位于所述封闭空间(3，22)的外部。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制造机是注塑成型机，挤出成型机，轧钢机或金属浇注机。

3.根据权利要求1至2中任一所述的系统，其特征在于，所述传送器包括传送带(23)或可转动工具(4)。

4.根据权利要求1至3任一所述的系统，其特征在于，向所述制品(21)的表面涂覆涂料的所述涂覆装置包括可移动喷洒头。

5.根据权利要求1至4任一所述的系统，其特征在于，所述制品处理装置还包括带有UV照射源(14)的UV处理工位(10，32)，磨削工位(34)，印刷工位和组装工位中的至少一个工位。

6.根据权利要求1至5任一所述的系统，其特征在于，向所述制品的表面涂覆涂料的所述涂覆装置包括喷枪或者Tampo印刷机或者转换器，所述喷枪优选为可移动喷枪。

7.用于生产和涂覆成型制品(5，21)的方法，包括以下步骤：

在制造机中生产所述制品(5，21)；

将所述制品(5，21)移动到制品处理装置，所述制品处理装置包括喷涂工位(8，30)和至少一个处理所述制品的其它工位(9，10，11，12，31，32)；

在所述喷涂工位(8，30)中向所述制品的表面涂覆漆；

将所述制品(5，21)从所述喷涂工位(8，30)移动到所述其它工位(9，10，11，12，31，32)，

其特征在于，所述制品处理装置位于封闭空间(3，22)内，并且所述制品(5，21)在受控环境中涂覆和处理，所述制造步骤在所述封闭空间(3，22)的外部执行。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述制品由注塑成型机，挤出成型机，轧钢机或金属浇注机生产。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述被涂覆的制品(5，21)是在惰性气体环境中进行UV处理，优选在氮和/或二氧化碳环境中进行。

10.根据权利要求7至9中任一所述的方法，其特征在于，所述制品(5，21)是在下述环境中被涂覆和处理，即每立方英尺的总体灰尘含量少于1000个大于0.5微米的颗粒，优选每立方英尺少于150个颗粒。

11.根据权利要求7至10中任一所述的方法，其特征在于，涂覆和处理所述制品的所述步骤中的至少一个步骤在具有低的和受控氧气含量的环境中被执行，所述氧气含量优选少于500ppm，更优选少于100ppm。

12.根据权利要求7至11中任一所述的方法，其特征在于，所述制品(5)在所述涂覆步骤之前具有罩。

13.根据权利要求7至12中任一所述的方法，其特征在于，在所述涂覆步骤中，利用惰性气体(16)将漆或颜料雾化并喷洒到所述制品(5，21)上。

14.根据权利要求7至13中任一所述的方法，其特征在于，所述制品(5，21)利用传送器从所述喷涂工位(8，30)移动到所述其它工位(9，10，11，12，31，32)，所述传送器优选是传送带(23)或可转动工具(4)。

15.根据权利要求7至14中任一所述的方法，其特征在于，具有不同几何形状的制品(5，21)从所述喷涂工位(8，30)移动到所述其它工位(9，10，11，12，31，32)。

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