ES2209427T3 - Metodo y aparato para controlar electricamente un flujo de material. - Google Patents

Abstract

Un método para controlar eléctricamente un flujo de material, en el cual un material de uno o múltiples componentes esencialmente basado en un polímero, tal como plástico, elastómero o similar, se carga eléctricamente y se rocía en un campo eléctrico (E) en un molde tridimensional caracterizado porque el método utiliza el molde conectado a una fuente de alimentación eléctrica, que está provisto de dos o más bloques de tratamiento (Li) que deben conectarse a niveles de voltaje diferentes entre sí, en especial para coordinar las direcciones de las partículas de material rociado y el campo eléctrico (E) que las afecta, de tal manera que una capa de material de un grosor deseado se forme en cada sección/área de la superficie del molde/objetivo en el ciclo de rociado.

Description

Método y aparato para controlar eléctricamente un flujo de material.

La presente invención se refiere a un método y un aparato para controlar eléctricamente un flujo de material, en el cual un componente múltiple o simple, esencialmente basado en material polímero, tal como plástico, elastómero o similar, es cargado eléctricamente y se rocía en un campo eléctrico sobre un molde/objetivo tridimensional.

En la actualidad, se utilizan convencionalmente los llamados revestimientos electrostáticos, por ejemplo para pintar automóviles. Esta aplicación se realiza generalmente utilizando materiales de revestimiento con base metálica, cuya carga eléctrica y rociado en un campo eléctrico puede realizarse en la aplicación en cuestión de una manera suficientemente homogénea de modo que la totalidad del automóvil quede recubierto con una capa de pintura suficientemente espesa. No obstante, dicho tipo de procedimiento no es adecuado para ser llevado a cabo en la práctica con suficiente fiabilidad, en especial cuando se utiliza en relación con materiales con base de plástico debido a la deficiente aplicabilidad de este tipo de materiales al procedimiento en cuestión. Por otro lado, es perfectamente conocido que se proporciona en los plásticos a rociar una carga eléctrica cuando se utilizan materiales reguladores de resistividad/polaridad adecuados, tales como materiales con base de cloro/glicol o similares. Pese a ello, no obstante, este tipo de tratamiento eléctrico de un material plástico no se ha podido realizar hasta ahora con suficiente fiabilidad, es por esto que se deben seguir utilizando artículos corrientes con, por ejemplo, paredes delgadas tales como guantes, condones o similares utilizando un procedimiento de inmersión tradicional.

Por otro lado, la publicación de la patente internacional WO 94/22594 describe un procedimiento para el revestimiento en especial de objetos con diversas formas, que se basa en el hecho de que se aplica electrostáticamente un material de múltiples componentes, uno que comprenda un endurecimiento en frío e inerte, por ejemplo resina sin disolvente, en la superficie de un objeto, sobre el cual a continuación se rocía al menos un fluido en la resina antes de que se endurezca.

La citada publicación no presenta ninguna solución concreta para la realización de la mencionada tarea, ya que principalmente describe varios principios de trabajo alternativo para proporcionar un revestimiento. Sobre la base de la tecnología descrita en la citada publicación, en la práctica no es posible estar seguros que al aplicar un flujo de material eléctricamente tratable, basado en una resina, en particular en un artículo configurado en dimensiones múltiples, se proporcione a cada área/punto del artículo un grosor de material deseado, por lo que persiste el problema central, en especial cuando se trata de materiales con base de plástico o de resina tratados eléctricamente.

Un objeto de la presente invención es proporcionar una solución decisiva a los problemas antes descritos y con ello mejorar notablemente la técnica anterior. Para lograr este objetivo, un método de la invención se caracteriza principalmente porque el método utiliza un molde/objetivo conectados a una fuente de alimentación eléctrica, que está provisto de dos o más bloques de tratamiento que deben conectarse a niveles de voltaje diferentes entre sí, en especial para coordinar las direcciones de las partículas de material rociado y el campo eléctrico que las afecta, de tal manera que se forme una capa de material de un grosor deseado en cada sección/área de la superficie del molde/objetivo en un ciclo de rociado II.

El método de la invención ofrece algunas ventajas importantes, incluyendo, por ejemplo, su funcionabilidad y aplicabilidad técnicas en virtud de las cuales prácticamente por primera vez, es posible obtener un resultado suficientemente fiable en las más diversas aplicaciones, incluso cuando se utilice un material fabricado a base de plástico en relación con el antes mencionado tratamiento eléctrico. La utilidad del método se basa en que un molde de la invención, en virtud de niveles de voltaje desiguales determinados matemáticamente en los bloques tratados de la presente, permite una determinación precisa del grosor del material de tal modo que el resultado final del tratamiento sea exactamente el que se desee. El método de la invención hace igualmente posible que se trate un objetivo, tal como un objeto a revestir o un artículo a fabricar con el mismo, que tenga voluntariamente unas áreas en las que se desee grosores de pared substancialmente desiguales. Asimismo, es básicamente posible aplicar el método de forma tradicional, por ejemplo, electrostáticamente, de modo que los niveles de voltaje predeterminados en los diversos bloques de tratamiento de un molde se mantengan esencialmente constantes a través de todo el ciclo de rociado. Por otra parte, es posible también, en este contexto, utilizar un procedimiento de rociado dinámicamente controlado de tal manera que se cambien uno o varios parámetros del procedimiento, de forma continua o periódica durante un ciclo de rociado.

Las reivindicaciones dependientes describen aplicaciones preferidas del método de la invención con relación a un método.

La invención se refiere igualmente a un aparato que funciona de conformidad con el método que se define más detalladamente en el preámbulo de la reivindicación independiente dirigida al mismo. Las particularidades principalmente caracterizantes del aparato figuran en la parte de caracterización de dicha reivindicación.

Las ventajas más importantes que ofrece el aparato de la invención incluyen la fiabilidad técnica de su funcionamiento y función al igual que su utilidad para las más diversas aplicaciones. En primer lugar, el concepto fundamental del aparato de la invención descansa en el hecho de que la unidad de control comprendida en la misma permite conectar bloques de tratamiento separados comprendidos en un molde, por ejemplo, a niveles de voltaje matemáticamente predeterminados, de modo que el procedimiento de rociado sea capaz de producir un flujo de material absolutamente controlado sobre cada superficie/pared del molde/objetivo a tratar/fabricar a un momento dado. Dependiendo de la naturaleza del tratamiento, es posible disponer la unidad de control, por ejemplo, según un planteamiento básicamente tradicional, para que funcione electrostáticamente de modo que los niveles de voltaje predeterminados de los bloques de tratamiento separados de un molde sean substancialmente constantes a través de todo el ciclo de rociado. Por otra parte, es igualmente posible hacer que la unidad de control sea dinámica de modo que algunos parámetros de tratamiento sean cambiados de forma continuada o según el principio de conexión/desconexión durante la fase de rociado. Otra ventaja esencial que se obtiene con el aparato de la invención es que incluso cuando se trata un material de múltiples componentes, es posible utilizar un solo ciclo de rociado para lograr un resultado final totalmente acabado que, de este modo, no requiera necesariamente ningún tipo de operación de acabado al utilizar materiales de tratamiento adecuadamente combinados en lo referente, por ejemplo a color u otras características mecánicas/físicas, tales como tensión de superficie, resistencia de superficie o similar.

Modos de realización preferidos del aparato de la invención figuran en las reivindicaciones dependientes referidas a un aparato.

En la siguiente descripción, se describirá más detalladamente la invención con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

La Fig. 1 representa el principio de funcionamiento de un método y un aparato e la invención, y

La Fig. 2 representa a modo de ejemplo un molde útil en relación con un método y un aparato de la invención.

La invención se refiere a un método para controlar eléctricamente un flujo de material, en el cual un material 1 de un solo o múltiples componentes, esencialmente basado en polímero, tales como plástico, elastómero o similar, es cargado eléctricamente I y rociado II en un campo eléctrico E en un molde2/objetivo3 tridimensional. El método de la invención utiliza el molde 2/objetivo 3 conectado a una fuente de suministro eléctrico, que está provisto de dos o más bloques de tratamiento Li a conectar a niveles de voltaje diferentes entre sí, en especial para coordinar las direcciones de las partículas de material rociado y el campo eléctrico E que las afecta, de tal manera que una capa de material de un grosor deseado se forme en cada sección/área de la superficie del molde/objetivo en el ciclo de rociado II.

En primer lugar, el método de la invención se basa en el hecho de que se trata un objetivo determinado a tratar, por ejemplo, un guante, tal como se representa en la Fig. 2, previamente modelado y se utiliza como base para determinar los niveles de voltaje óptimo tabulados o calculados, para cada punto/área de un objetivo, de modo que los niveles de voltaje desiguales establecidos en estas áreas sirvan para elevar o suprimir el campo eléctrico durante el rociado efectivo II para una gestión controlada de los flujos de material. Dichas particularidades pueden ser simplemente recopiladas en cada bloque de tratamiento por medio de cables dispuestos de forma adecuada o superficies electroconductoras similares.

En un modo de realización preferido del método, se lleva a cabo el tratamiento en un campo eléctrico estático de modo que se mantengan substancialmente constantes los niveles de voltaje desiguales predeterminados de los bloques de tratamiento separados Li_{1} - Li_{7}, en el molde 2/objetivo 3 durante la totalidad del ciclo de rociado.

Asimismo, en una aplicación alternativa preferida, el tratamiento se lleva a cabo en un campo eléctrico dinámico cambiando, durante la fase de rociado II, uno o varios parámetros del tratamiento, tal como el volumen, flujo, viscosidad y/o similar de un flujo de material a rociar. En la práctica, no obstante, el planteamiento más fácil es probablemente cambiar el campo eléctrico E, tal como la carga de un material a rociar y/o los niveles de voltaje del molde 2/objetivo 3. Asimismo, es posible cambiar el nivel de voltaje de los bloques de tratamiento Li durante la fase de rociado II dinámicamente dentro de los límites de los niveles de voltaje máxima y mínima. De este modo, en este contexto, es posible cambiar, por ejemplo, el nivel de voltaje de un bloque de tratamiento determinado Li en el molde continuamente durante la fase de rociado o bien según un principio de conexión/desconexión únicamente. En un modo de realización preferido adicional del método, es posible lograr el control de las partículas de material a rociar utilizando controles mecánicos, tales como delgados chorros de aire, flujos o similar, para intensificar la acción deseada, si fuera necesario.

Asimismo, en particular, en referencia al principio de funcionamiento ilustrado en la Fig. 1, por ejemplo, ingredientes de componentes múltiples 1a, 1b comprimidos mediante cilindros S son calentados primeramente con una unidad calefactora 01, a continuación dichos materiales son mezclados 02 entre sí por medio de una unidad de rociado 4, tal como una campana de rociado o similar, cargada eléctricamente 1 y distribuida como un rociado de material II.

A diferencia de las soluciones de la técnica anterior, el aparato que funciona de conformidad con el método anteriormente descrito comprende un molde 2/objetivo 3 para ser particularmente conectado a una fuente de suministro eléctrico y provisto, por ejemplo, según el principio representado en la Fig. 2 de varios bloques de tratamiento Li a conectar a los niveles de voltaje diferentes entre sí. Asimismo, en un modo de realización preferido, el aparato comprende, según el esquema básico 1, una unidad de control C para cambiar los niveles de voltaje de uno o más parámetros del tratamiento, tales como el flujo del volumen de un material a rociar, su viscosidad y/o similar y/o un campo eléctrico E, tal como la carga de un material a rociar y/o niveles de voltaje de un molde 2/objetivo 3.

Es posible adaptar la unidad de control C para que funcione estáticamente, como se ha descrito anteriormente, o, por otra parte, dinámicamente, por ejemplo de modo que el nivel de voltaje de un bloque/bloques Li de tratamiento determinados en el molde 2/objetivo 3 cambie de forma continuada con niveles de voltaje mínimo y máximo predeterminados durante la fase de rociado II.

En particular con referencia al esquema de funcionamiento básico representado en la Fig. 1, el aparato comprende una unidad calefactora 01 destinada a calentar los ingredientes básicos de calefacción 1a, 1b comprimidos por medio de cilindros S y una unidad de tratamiento 4, tal como una campana de rociado o similar, para mezclar 02 dichos materiales entre sí, para cargarlos eléctricamente I y para producir un rociado de material II a partir del material preparado de fabricación 1.

Es evidente que la invención no se limita a las aplicaciones anteriormente descritas o explicadas, sino que puede estar sujeta a modificaciones importantes dentro del ámbito definido por las reivindicaciones adjuntas. De este modo, queda naturalmente claro que se puede utilizar el método de la invención, por ejemplo, en el acabado de superficies o en la fabricación de algún tipo de piezas de modo que, directamente después del ciclo de rociado, la pieza constituye un producto final acabado después de retirarlo/separarlo del molde. En especial, con vistas a este tipo de aplicaciones, la presente invención es particularmente aplicable a un tipo de operaciones descrito en la solicitud de patente igualmente pendiente del mismo solicitante "Método y aparato para fabricar artículos con paredes finas". Asimismo es evidente que se pueden utilizar el método y aparato de la invención para fabricar productos/revestimientos tridimensionales rígidos al igual, por supuesto que productos elásticos similares. En el tratamiento práctico, se puede elegir el nivel de voltaje del aparato para que sirva para un propósito determinado, del mejor modo posible, pero, en principio, el tipo de equipo probado por el solicitante con un voltaje máximo de unos 100 kV es capaz de alcanzar un resultado final suficientemente bueno en muchos tratamientos diferentes. Por supuesto que es igualmente posible llevar a cabo un tratamiento utilizando dos o más unidades de rociado, por ejemplo, enfrentándolas y/o desplazando el molde de forma continua o periódica durante el ciclo de rociado.

Claims (10)

1. Un método para controlar eléctricamente un flujo de material, en el cual un material (1) de uno o múltiples componentes esencialmente basado en un polímero, tal como plástico, elastómero o similar, se carga eléctricamente (I) y se rocía (II) en un campo eléctrico (E) en un molde (2)/objetivo (3) tridimensional caracterizado porque el método utiliza el molde (2)/objetivo (3) conectado a una fuente de alimentación eléctrica, que está provisto de dos o más bloques de tratamiento (Li) que deben conectarse a niveles de voltaje diferentes entre sí, en especial para coordinar las direcciones de las partículas de material rociado y el campo eléctrico (E) que las afecta, de tal manera que una capa de material de un grosor deseado se forme en cada sección/área de la superficie del molde/objetivo en el ciclo de rociado (II).

2. Un método según la reivindicación 1, caracterizado porque el tratamiento se lleva a cabo en un campo eléctrico estático, de tal modo que se mantengan substancialmente constantes los niveles de voltaje desiguales predeterminados en los bloques de tratamiento separados (Li) del molde (2)/objetivo (3) a través de todo el ciclo de rociado (II).

3. Un método según la reivindicación 1 ó 2 caracterizado porque se realiza el tratamiento en un campo eléctrico dinámico cambiando durante la fase de rociado (II) uno o más parámetros del tratamiento, tal como el volumen del flujo de un material a rociar, su viscosidad y/o similar y/o el campo eléctrico E, tal como la carga de un material a rociar y/o niveles de voltaje de un molde 2/objetivo 3.

4. Un método según la reivindicación 3, caracterizado porque el tratamiento se lleva a cabo dinámicamente de tal manera que el nivel de voltaje de uno o más bloques de tratamiento (Li) del molde (2)/objetivo (3) cambie durante la fase de rociado (II) dentro de los límites de niveles de voltaje mínimo y máximo predeterminados.

5. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-4, caracterizado porque se realiza el control sobre las partículas de material a rociar utilizando un control mecánico, tal como unos chorros de aire, unos delgados flujos o similar.

6. Un método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1-5, caracterizado porque se calienta el material de fabricación (1) por medio de una unidad calefactora (01) tras lo cual se mezclan entre sí (02) los ingredientes (1a, 1b) del material de fabricación de componentes múltiples, se carga eléctricamente (I) el material de fabricación (1) y se produce bajo la forma de un rociado de material (II) por medio de una unidad de tratamiento (4) tal como una campana de rociado o similar.

7. Un aparato para controlar eléctricamente un flujo de material, que comprende medios para cargar eléctricamente (I) un material esencialmente basado en polímero, de un solo o múltiples componentes, tales como plásticos, elastómeros o similar y para rociarlo (II) en un campo eléctrico (E) en un molde (2)/objetivo (3) tridimensional, caracterizado porque el aparato comprende el molde (2)/objetivo(3) a conectar a una fuente de suministro eléctrico, que está provisto de dos o más bloques de tratamiento (Li) que pueden ser conectados a niveles de voltaje diferentes entre sí, en especial para coordinar las direcciones de partículas de material rociado y el campo eléctrico (E) que las afecta.

8. Un aparato según la reivindicación 7, caracterizado porque dicho aparato incluye una unidad de control (C) para cambiar uno o más parámetros del tratamiento, tal como el volumen del flujo de un material a rociar, su viscosidad y/o similar y/o el campo eléctrico (E), tal como la carga de un material a rociar y/o niveles de voltaje de los bloques de tratamiento (Li) del molde 2/objetivo 3.

9. Un aparato según la reivindicación 8, caracterizado porque la unidad de control (C) es apta para cambiar el nivel de voltaje en uno o más bloques de tratamiento (Li) del molde(2)/objetivo (3) durante la fase de rociado (II) dentro de los límites de niveles de voltaje mínimo y máximo predeterminados.

10. Un aparato según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 7-9, caracterizado porque dicho aparato incluye una unidad calefactora (01) para calentar el material de fabricación (1) y una unidad de tratamiento (4) tal como una campana de rociado o similar para mezclar entre sí (02) los componentes (1a, 1b) del material de fabricación de componentes múltiples para cargar eléctricamente (I) el material de fabricación (1) y para producir un rociado (II) con dicho material.