PL184906B1 - Sposób i urządzenie do pokrywania proszkowego - Google Patents

Abstract

1 . Sposób pokryw ania proszkow ego, zwlaszcza przedm iotu w razliwego na cieplo, w którym przygotowuje sie proszek do pokryw ania majacy niska temperature topnienia i mieknienia, zwlaszcza ponizej 100°C, zawierajacy polim er z ukladem inicjujacym utw ardzanie polimeru pod wplywem prom ie- niowania elektrom agnetycznego, oraz przygotowuje sie przedm iot do tym - czasow ego przytrzym ania proszku na jego powierzchni po nalozeniu, a nastepnie naklada sie proszek na przedm iot poprzez napylanie warstw na pow ierzchnie i podgrzew a sie warstwe proszku utrzym yw ana na powierzchni przedm iotu do jego tem peratury topienia i utworzenia jednorodnej warstwy, po czym utw ardza sie w arstw e poddajac j a dzialaniu promieniowania ele- ktrom agnetycznego, znam ienny tym , ze przygotowujac przedm iot do napy- lania, przed nalozeniem proszku nagrzewa sie co najmniej pow ierzchnie i przedm iotu do tem peratury, przy której nalozony proszek przyjm uje stan lep- ki 1 przylega do powierzchni bedac w stanie niestopionym, przy czym co naj- mniej jedno nagrzewanie powierzchni przedmiotu (2) i warstwy proszku prow a- dzi sie za pomoca promieniowania podczerwonego zjednoczesnym przeplywem ogrzanego powietrza 3 Urzadzenie do pokryw ania proszkowego, zwlaszcza przedmiotu w ra- zliw ego na cieplo, zawierajace tunel, w którym jest usytuowany przenosnik podwieszony, rozciagajacy sie od pierwszego konca tunelu do jego drugiego konca, i który je st podzielony na usytuowane kolejno komory, z których kaz- da jest w yposazona w odpowiedni zespól obróbczy, znam ienne tym , ze od pierwszego konca tunelu (1) jest usytuowana komora nagrzewania (5), w któ- rej um ieszczony jest zespól grzewczy, a za nia jest usytuowana komora napy- lania (9), w której sa rozm ieszczone pistolety rozpylajace (10) do nakladania proszku na przedm iot (2), a za kom ora napylania (9) jest usytuowana kom ora wyzarzania (16) wyposazona w zespól grzewczy, a za nia, przy drugim koncu tunelu ( 1),je st usytuow ana kom ora utwardzania (18), w której sa rozm iesz- czone promienniki (19) prom ieniow ania elekromagnetycznego, zwlaszcza prom ieniow ania ultrafioletow ego, przy czym co najmniej jedna z komory na- grzew ania (5) i komory wyzarzania (16) m a umieszczone w niej promienniki (6) prom ieniow ania podczerwonego oraz otwory wlotowe (7, 17) PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do pokrywania proszkowego, zwłaszcza przedmiotu wrażliwego na ciepło.

Znany sposób pokrywania proszkowego, służący do nanoszenia powłok na przedmioty, polega na przygotowywaniu sproszkowanego materiału pokryciowego, który następnie ładuje się elektrycznie i rozpyla na powierzchnię przedmiotu, i który ostatecznie osadza się i przeprowadza w stan stały przy nagrzaniu do jego temperatury topnienia. Ponieważ proszek zawiera tworzywo sztuczne, które przy nagrzewaniu ulega utwardzeniu, to wymaga on nagrzewania do stosunkowo wysokiej temperatury, do zakresu 200°C.

Ten sposób pokrywania nadaje się do pokrywania przedmiotów o dobrej wytrzymałości na ciepło i z powierzchniąprzewodzącą. Jeżeli powierzchniajest nieprzewodząca, co powoduje, że przedmiot nie może być uziemiony ani zasilany ładunkiem o znaku przeciwnym do ładunku pro184 906 szku, to występują trudności w spowodowaniu przyklejenia się proszku w okresie czasu miedzy rozpylaniem a nagrzaniem do temperatury topnienia.

Ta konieczność ogrzewania proszku do jego stopienia i utwardzenia i przez to także ogrzewania co najmniej obszaru powierzchni do tak wysokiej temperatury, co najmniej 200C, powoduje, że ten bardzo korzystny sposób malowania jest ograniczony do przedmiotów metalowych. W celu umożliwienia pokrywania proszkowego także przedmiotów, które są wrażliwe na ciepło, stosuje się nowy rodzaj proszku. Ten proszek ma skład zapewniający niskątemperaturę topnienia w obszarze 100C i zawiera układ inicjatora mającego na celu doprowadzenie polimeru proszku do utwardzenia pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego jako promieniowania ultrafioletowego, które może być realizowane w niskiej temperaturze. Takie kompozycje proszkowe są znane miedzy innymi z DE-A-2164254, US-A-3974303, EP-A-0636669.

Trudności w osiągnięciu różnicy polaryzacji miedzy proszkiem a przedmiotem w przypadku powierzchni nieprzewodzących rozwiązywano w niektórych znanych wariantach sposobu albo przez pokrywanie przedmiotu lakierem przewodzącym, albo przez poddawanie działaniu wody w takim stanie, że na powierzchni powstaje warstwa przewodzącej wilgoci. Te sposoby jednak zyskały tylko ograniczone zastosowanie z powodu wad, na przykład takiej, że pokrywanie obejmuje dodatkową operację, to znaczy wprowadzanie dodatkowego materiału, i może również dać w efekcie adhezję słabą w porównaniu z pokryciem proszkowym na powierzchni czystej, a ponadto może powodować zmianę zabarwienia przy stosowaniu lakierów przezroczystych.

Wprowadzanie wody ze swojej strony może oddziaływać na adhezję pokrycia proszkowego i spowodować uszkodzenie przedmiotu przez zamknięcie wody wprowadzonej za pokrycie.

Inny sposób powodowania adhezji proszku do powierzchni przedmiotu nieprzewodzącego przedstawiono w opisie DE Al 3 211 282. W tym dokumencie przedmiot o dobrej odporności na ciepło i będący, jak wspomniano, przedmiotem szklanym, nagrzewa się do temperatury 400-900C. Powoduje to, że granulki proszku, które uderzają w przedmiot, ulegała stopieniu i oblepiająjego powierzchnię, umożliwiając dokonanie konwersji w stan jednolitego ciała stałego.

Powyższy sposób realizuje się w znanym urządzeniu, które zawiera tunel, w którym jest usytuowany przenośnik do podwieszania obrabianych przedmiotów, rozciągający się od pierwszego końca tunelu do jego drugiego końca. Tunel jest podzielony na usytuowane kolejno komory, z których każda jest wyposażona w odpowiedni zespół obróbczy stanowiąc tym samym stanowiska do kolejno prowadzonych etapów obróbki.

Przedmioty, które już w niższej temperaturze stwarzają ryzyko odkształcenia lub jakiejkolwiek innej zmiany, nie mogą być poddawane obróbce przy wysokiej temperaturze wymaganej przez tę metodę. Zatem omawiany sposób nie może mieć zastosowania na przykład do przedmiotów wykonanych z drewna lub tworzywa sztucznego.

Według wynalazku, sposób pokrywania proszkowego, zwłaszcza przedmiotu wrażliwego na ciepło, polega na tym, że przygotowuje się proszek do pokrywania mający niską temperaturę topnienia i mięknienia, zwłaszcza poniżej 100C, zawierający polimer z układem inicjującym utwardzanie polimeru pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego, oraz przygotowuje się przedmiot do tymczasowego przytrzymania proszku najego powierzchni po nałożeniu. Następnie nakłada się proszek na przedmiot poprzez napylanie warstw na powierzchnię i podgrzewa się warstwę proszku utrzymywaną na powierzchni przedmiotu do jego temperatury topnienia i utworzenia jednorodnej warstwy, po czym utwardza się warstwę poddając ją działaniu promieniowania elektromagnetycznego.

Według wynalazku, sposób pokrywania proszkowego, zwłaszcza przedmiotu wrażliwego na ciepło charakteryzuje się tym, że przygotowując przedmiot do napylania, przed nałożeniem proszku nagrzewa się co najmniej powierzchnię przedmiotu do temperatury, przy której nałożony proszek przyjmuje stan lepki i przylega do powierzchni będąc w stanie niestopionym, przy czym co najmniej jedno nagrzewanie powierzchni przedmiotu i warstwy proszku prowadzi się za pomocą promieniowania podczerwonego z jednoczesnym przepływem ogrzanego powietrza.

184 906

Po nagrzaniu warstwy proszku do temperatury jego topnienia, poddaje się przedmioty z warstwą proszku wyżarzaniu w temperaturze nie przewyższającej temperatury topnienia proszku, po czym utwardza się warstwę.

Urządzenie do pokrywania proszkowego, zwłaszcza przedmiotu wrażliwego na ciepło, według wynalazku, zawierające tunel, w którym jest usytuowany przenośnik podwieszony, rozciągający się od pierwszego końca tunelu do jego drugiego końca, i który jest podzielony na usytuowane kolejno komory, z których każda jest wyposażona w odpowiedni zespół obróbczy, charakteryzuje się tym, że od pierwszego końca tunelu jest usytuowana komora nagrzewania, w której umieszczony jest zespół grzewczy, a za niąjest usytuowana komora napylania, w której są rozmieszczone pistolety rozpylające do nakładania proszku na przedmiot. Za komorą napylania jest usytuowana komora wyżarzania wyposażona w zespół grzewczy, a za nią, przy drugim końcu tunelu, j est usytuowana komora utwardzania, w której sąrozmieszczone promienniki promieniowania elekromagnetycznego, zwłaszcza promieniowania ultrafioletowego. Co najmniej jedna z komory nagrzewania i komory wyżarzania ma umieszczone w niej promienniki promieniowania podczerwonego oraz otwory wlotowe połączono ze źródłem ogrzanego powietrza.

Korzystnie, w komorze utwardzania jest usytuowany zespół chłodzący do regulowania temperatury warstwy proszku.

Z powyższego jasno wynika, że sposób można realizować bez wytwarzaniajakiejkolwiek przeciwnej polaryzacji miedzy naładowanym elektrostatycznie proszkiem a przedmiotom. Taka różnica polaryzacji może jednak powstać i jest korzystna dla spowodowania równomiernego rozprowadzenia proszku po wszystkich powierzchniach przedmiotu, zwłaszcza jeżeli mają skomplikowane ukształtowanie. Zatem sposób nie wymaga, ale też i nie wyklucza, jakiejkolwiek formy ładowania lub rozładowania przedmiotu, na przykład kiedy chodzi o przedmiot wykonany z materiału nieprzewodzącego, na przykład przez zastosowanie przedstawionego we wprowadzeniu pokrywania lakierem przewodzącym lub nawilżania. Ponadto, w niektórych przypadkach podczas nagrzewania powstaje ładunek elektryczny, zjawisko, które w niektórych okolicznościach można wykorzystać.

Na załączonym rysunku przedstawiono schemat przykładu wykonania urządzenia do pokrywania proszkowego służącego do realizacji sposobu według niniejszego wynalazku w widoku z boku.

Sposób pokrywania proszkowego według niniejszego wynalazku obejmuje pewną liczbę etapów głównych. Zostaną one opisane bardziej szczegółowo dla wybranego przykładu wykonania. W tym przykładzie wykonania etapy główne uzupełniono pewną liczbą podetapów, w celu dostosowania sposobu do specjalnych wymagań dla tej odmiany wykonania.

Pierwszy etap sposobu polega na sporządzaniu proszku. Proszek sporządza się z polimeru i może być pigmentowany lub niepigmentowany, w przypadku pokrycia przezroczystego, zachowującego widoczność powierzchni znajdującej się pod spodem, co jest często celem, kiedy chodzi o przedmioty drewniane. Zasadniczym wymaganiem jest to, że proszek powinien mieć temperaturę topnienia niższą od temperatury, do której będą nagrzane pokrywane przedmioty. Ta granica temperatury określona jest częściowo właściwościami materiału przedmiotu, ponieważ struktura niektórych materiałów zmienia się przy stosunkowo niskiej temperaturze, nawet poniżej 100C dla niektórych tworzyw termoplastycznych. Wspomniana granica temperatury określona jest w części wrażliwością przedmiotu w odniesieniu do odkształceń przy nagrzewaniu. Ta wrażliwość zależy od struktury przedmiotu. Przedmiot o zwartym kształcie nie odkształca się łatwo, jak przedmioty o kształcie tarczowym lub podłużnym wysmukłym. Również zależy od jednorodności materiału przedmiotu, ponieważ pewne gatunki drewna są bardzo podatne na odkształcanie przy nagrzewaniu. Jako zasadniczy zakres temperatury topnienia lub temperatury mięknienia można wymienić 60-100C.

Nie jest konieczne skrośne nagrzewanie przedmiotu do temperatury topnienia proszku, lecz tylko jego powierzchni, jednak do takiej głębokości, aby temperatura była rozłożona w przedmiocie dostatecznie równomiernie, i w taki sposób, aby temperatura utrzymywała się aż do naniesienia proszku na tę powierzchnię. Wyrażenie “temperatura topnienia proszku” nie ma

184 906 oznaczać, że materiał proszku ma przejść w postać płynną, lecz w wielu przypadkach wystarcza, aby osiągnął taki stopień miękkości, że lepi się do powierzchni przeznaczonej do pokrycia.

Fakt, że nagrzania wymaga tylko powierzchnia, i że temperatura może być utrzymywana na niskim poziomie, jest korzystny, kiedy proszkowe pokrywane są przedmioty, które mogą wytrzymywać wprawdzie wyższą temperaturę, lecz dla których niekorzystne jest nagrzewanie do wyższej temperatury. Jest tak zwłaszcza na przykład w przypadku przedmiotów z materiału przewodzącego, w których ciepło ulega szybkiemu rozproszeniu wewnętrznemu. Dla przykładu można wymienić masywne przedmioty żeliwne, które wymagają znacznego czasu nagrzewania przy dużym zużyciu energii,jeżeli wykorzystywane sąsposoby inne, niż według niniejszego wynalazku.

Inną zasadniczą właściwością którą powinien posiadać materiał proszkowy jest możliwość inicjowania utwardzania promieniowaniem elektromagnetycznym. Według obecnego stanu wiedzy, zwłaszcza w odniesieniu do produkcji przemysłowej, okazuje się najkorzystniejszym zastosowanie promieniowania ultrafioletowego i dobranie do tego proszku polimerowego. W niniejszym opisie przykładu wykonania zakłada się zatem stosowanie promieniowania ultrafioletowego. To j ednak nie wyklucza wykorzystania według wynalazku innego promieniowania elektromagnetycznego. Poza tym użyteczne mogą być kombinacje różnych rodzajów promieniowania.

Dobre wyrównanie przy niskiej temperaturze topnienia można osiągnąć dzięki temu, że proszek przynajmniej częściowo składa się z polimerów, na przykład poliestru, w połączeniu ze środkami topnikowymi.

Utwardzanie za pomocą promieniowania ultrafioletowego w zakresie długości fali 350-400 nm można osiągnąć przy zmieszaniu w znany sposób polimerów z inicjatorami.

Są to tylko przykłady sposobu osiągnięcia wspomnianych właściwości i istnieją również inne kompozycje proszkowe, które mogą zapewnić pożądane właściwości. Warstwę przezroczystą, która nie kryje znajdującej się pod mąpowierzchni otrzymuje się po utwardzeniu z proszku polimerowego, bez pigmentacji lub innego barwienia. Jeżeli pożądana jest warstwa nieprzezroczysta, na przykład zmętniona, biała, czarna lub barwiona, dodaje się pigmentów lub · innych barwników.

Istnieje również możliwość sterowania za pomocą pewnych dodatków połyskiem pokrywanej powierzchni. Jeżeli dodatki, powodują zmiany w odniesieniu do wymienionych wymaganych właściwości, niskiej temperatury topnienia i możliwości utwardzania ultrafioletowego, to trzeba to uwzględnić przy sporządzaniu proszku i w miarę możliwości podczas implementowania sposobu.

Przygotowanie przedmiotu w taki sposób, że proszek jest zatrzymywany na jego powierzchni aż do osiągnięcia trwałego przylepienia dzięki stopieniu i utwardzeniu proszkujest osiągane na różne sposoby, zależnie od materiału i konstrukcji przedmiotu.

Na przykład nagrzewa się przedmiot do temperatury topnienia proszku, tak że granulki proszku przy stapianiu przylepiają się do powierzchni. Można to realizować niezależnie od tego, czy przedmiot ma powierzchnię przewodzącą, czy nie, i stosować proszek o składzie według niniejszego wynalazku przy niskiej temperaturze.

Korzystnie też rozpyla się proszek w atmosferze nagrzanej do tego stopnia, że osiąga on swoją temperaturę topnienia, i w stanie nagrzanym przynajmniej do temperatury lepkości, przykleja się do powierzchni przedmiotu.

Przytrzymuje się także proszek siłami elektrostatycznymi, z nadaniem proszkowi pewnego potencjału elektrycznego a przedmiotowi potencjału elektrycznego o przeciwnej biegunowości. Stosuje się to w przypadku przedmiotów mających powierzchnię przewodzącą.

W przypadku przedmiotów maj ących powierzchnię nieprzewodzącą, powierzchnię korzystnie pokrywa się lakierem lub wodą przewodzącymi ładunki elektryczne. Nadawanie przedmiotowi przeciwnej biegunowości może być realizowane także innymi sposobami.

Szczególnie korzystnie, przygotowanie przedmiotu dla zatrzymywania proszku na jego powierzchni polega według wynalazku na nagrzewaniu przedmiotu przeznaczonego do pokrywania. Stosuje się to przy pokrywaniu przedmiotu, który ma ograniczoną odporność na ciepło. Zwykle takimi są przedmioty drewniane, przedmioty prasowane, jak na przykład karton z włókien drzewnych lub przedmioty plastykowe, jak również przedmioty wykonane ze zbrojonego tworzy6

184 906 wa sztucznego i/lub przedmioty o dużym dodatku wypełniacza. Fakt, że pewien materiał ma małą odporność na ciepło, jak w przypadku drewna i większości tworzyw sztucznych, ogólnie pociąga za sobą również to, że jest nieprzewodzący. Materiały o dużej odporności na ciepło są zwykle metalami konstrukcyjnymi, które są przewodzące. Przy konwencjonalnym pokrywaniu proszkowym ogólnie zakłada się, że przedmioty mają przewodzącą powierzchnię, jakkolwiek niniejszy wynalazek nie ogranicza się to takich przedmiotów lecz może mieć, korzystnie, zastosowanie również w przypadku powierzchni nieprzewo-dzących, bez żadnej obróbki wstępnej dla otrzymania właściwości przewodzenia. Powoduje to, że sposób jest szczególnie wartościowy. Jednakowoż niniejszy sposób może również, jak wspomniano uprzednio, znaleźć zastosowanie, korzystnie, do przedmiotów masywnych, na przykład brył żeliwa, w celu zmniejszenia zużycia energii na nagrzewanie. Ogrzewanie może się odbywać różnymi sposobami: przez konwekcję za pomocą strumienia gorącego powietrza, przez napromieniowanie podczerwienią, lub w przypadkach wyjątkowych, kiedy chodzi na przykład o płyty przeznaczone do pokrycia tylko po jednej stronie, przez nagrzewanie w wyniku przewodzenia od nagrzanych powierzchni. Szczególnie użyteczny jest sposób, w którym jednocześnie występuje nagrzewanie konwekcją i za pomocą promieniowania podczerwonego. Promieniowanie podczerwone daje szybkie i stosunkowo głębokie nagrzewanie powierzchni, na które działa, a strumień powietrza daje w wyniku bardzo równomierny rozkład temperatury na powierzchniach przedmiotu, również kiedy przedmioty mają bardzo skomplikowany kształt zewnętrzny i również, kiedy promieniowanie podczerwone nie dociera do wszystkich wycinków powierzchni. Nagrzewanie korzystnie prowadzi się w komorze w instalacji, w której przedmioty przeznaczone do pokrywania są przenoszone między różnymi stanowiskami roboczymi, przeznaczonymi do realizacji poszczególnych etapów sposobu.

Bezpośrednio po nagrzaniu przedmioty transportuj e się do miej sca, w którym prowadzi się nakładanie proszku. Nakłada się proszek, korzystnie przez rozpylanie, przy takim naładowaniu elektrostatycznym cząstek proszku, że są dobrze rozprowadzane w przestrzeni. Nie uniemożliwia to jednak nakładania innymi sposobami, na przykład przez zanurzanie w proszkowej kąpieli fluidyzacyjnej.

Korzystnie proszek napyla się według wynalazku za pomocą pistoletów rozpylających rozmieszczonych tak, że pokrywane powierzchnie mogą być uderzane przez proszek. W związku z tym korzystne jest, jeżeli pistolety są dostosowane konstrukcyjnie do ładowania proszku ładunkiem elektrycznym. Znane jest stosowanie zasilanego wysokim napięciem urządzenia ładującego, lub wykorzystanie ładowania się proszku w wyniku tarcia o ścianki z materiału dobranego do tego celu, podczas przechodzenia proszku przez sprzęt rozpylający. Ładunek powoduje, że granulki proszku odpychają się wzajemnie, w wyniku czego tworzą otaczające przedmiot chmury cząstek.

Z powodu wspomnianego powyżej dopasowania temperatury nagrzewania proszku do temperatury nagrzania przedmiotu, cząstki, docierają w stanie lepkim i osiadająna powierzchni przedmiotu. W ten sposób na odpowiednich przedmiotach powstaje pokrywająca, ale nie utwardzoną, warstwa materiału pokrywającego na bazie polimerowej.

Nagrzewanie do temperatury topnienia proszku realizuje się razem z nanoszeniem proszku. Nagrzewanie powoduje stopienie cząstek proszku w gładką warstwę i przylepianie się ich do powierzchni przedmiotu. Związanie proszku z powierzchnią przedmiotu można osiągnąć przez nagrzanie przedmiotu, lub otaczającej atmosfery, dokonując nakładania proszku i nagrzewania w tej samej operacji, w związku z czym nie jest niezbędne specjalne nagrzewanie po nałożeniu proszku.

Utwardzanie promieniowaniem ultrafioletowym stosuje się w celu otrzymania gotowego pokrycia. Przynajmniej w niektórych przypadkach jest jednak korzystne regulowanie stanu nałożonej, lepkiej warstwy pokrywającej. Taka regulacja w warstwie dokonuje się przez zmianę temperatury, albo chłodzenie, albo nagrzewanie.

, W niektórych przypadkach pojawia się ryzyko, że warstwa, w stanie częściowo rozpuszczonym, lepkim, i wskutek nagrzewania ciągłego na zasadzie przewodnictwa cieplnego nagrzanego przedmiotu, osiąga stan na tyle płynny, że występuje niebezpieczeństwo spływania i tworzenia kropel na występujących krawędziach. Aby temu zapobiec, można podjąć schładza184 906 nie obniżając w ten sposób temperaturę od temperatury niezbędnej do stopienia cząstek proszku do temperatury, przy której kształtowana warstwa osiąga stan bardziej stały.

Ewentualnie, jeżeli nagrzewanie przedmiotu do temperatury, której wymaga użyty proszek do odpowiedniego stopienia jest niekorzystne, to nagrzewanie po napylaniu jest korzystnym w celu obniżenia lepkości. Dzięki temu niecałkowicie stopione granulki proszku można doprowadzić do zlania się z ukształtowaniem równomiernej warstwy. Jeżeli utrzymywana jest niska temperatura przedmiotu, gdy nie należy go wystawiać na działanie wyższej temperatury-, zachodzi potrzeba dokonania takiego następnego nagrzewania w taki sposób aby nagrzewana była głównie tylko nałożona warstwa, a nie znajdujący się pod spodem przedmiot. Tak wiec, nagrzewanie można zrealizować z zastosowaniem procesu szybkiego, wykorzystującego promieniowanie podczerwone, korzystnie w połączeniu z przepływem gorącego powietrza w krótkim procesie.

W wielu przypadkach w ogóle nie występuje potrzeba takiego pośredniego wyżarzania temperatury i w takim przypadku ten etap się pomija.

W przypadku konwencjonalnego pokrycia proszkowego, jak wspomniano wcześniej, polimeryzacja materiału proszkowego odbywa się przez ogrzewanie, z reguły w piecu konwekcyjnym. Nagrzewanie przy tym powoduje najpierw stapianie materiału, przy czym granulki proszku przytrzymywane są początkowo siłami elektrostatycznymi. Następnie następuje utwardzanie, które inicjowane jest nagrzewaniem.

Celem niniejszego sposobu jest realizacja procesu przy na tyle niskiej temperaturze, że w wyniku ogrzewania nie można osiągnąć utwardzania, czyli w dowolnym przypadku potrzebny byłby tak długi czas od inicjacji, że byłoby to nie zrealizowane w procesie przemysłowym.

Odpowiednio do tego, utwardzanie musi się odbywać w inny sposób: przez inicjowanie procesu utwardzania promieniowaniem ultrafioletowym. W opisie etap I przedstawiono sposób preparowania materiału proszkowego do takiego utwardzania.

Utwardzanie promieniowaniem ultrafioletowym odbywa się w specjalnie dostosowanej komorze, do której wprowadza się przedmioty po napylaniu proszku i ewentualnym pośrednim wyżarzaniu. W komorze rozmieszczona jest pewna liczba promienników ultrafioletowych z których promieniowanie powinno dochodzić do wszystkich pokrywanych powierzchni przedmiotu. W przypadku niektórych przedmiotów mających kształt skomplikowany, kiedy chodzi o pokrywanie go z różnych stron, może być konieczna konstrukcja specjalna. Tak więc, może być konieczne rozmieszczenie dużej liczby promienników ultrafioletowych ustawionych w różnych kierunkach i mogą one być uzupełnione zwierciadłami, kierującymi występujące promieniowanie pod innymi kątami. Może być stosowane również kierowanie promieni wokół odpowiednich przedmiotów. Ewentualnie możliwe jest również obracanie lub przemieszczanie w inny sposób przedmiotów przed źródłami promieniowania.

Kiedy promieniowanie pada na warstwę pokrywającą, zespół inicjatora zapoczątkowuje polimeryzację. Jest przy tym możliwe bardzo szybkie, przeprowadzanie tego - możliwe są wartości czasu poniżej 2 sekund. Krótki czas obróbki w stosunku do czasu utwardzania cieplnego daje ważne korzyści, w przypadku produkcji przemysłowej. Osiąga się z jednej strony szybszy przepływ elementów obrabianych, a z drugiej strony możliwość zredukowania długości instalacji w stosunku do wymaganej w przypadku pieca do utwardzania.

Wspomniane powyżej pośrednie wyżarzanie, zwłaszcza schładzanie, może odbywać się równocześnie z napromieniowywaniem ultrafioletowym. Dzięki stosowaniu odpowiednio dostosowanego schładzania można uniemożliwić osiągnięcie przez temperaturę niekorzystnie wysokich wartości, spowodowane dopływem ciepła od szeregu nagrzanych przedmiotów i promieniowania ultrafioletowego. Takie schładzanie podczas napromieniowywania ultrafioletowego przewiduje się według niniejszego wynalazku, patrz również opis urządzenia.

Po etapie utwardzania, proces kończy się, a przedmioty mają utwardzone okrycie. Zatem osiągnięto wszystkie korzyści, które związane sąz pokrywaniem proszkowym, mianowicie możliwość osiągnięcia większej grubości warstwy i wyższej wytrzymałości mechanicznej w porównaniu z lakierowaniem na mokro. Sposób jest również bardzo przyjazny dla środowiska. Jest

184 906 tak, ponieważ nie ma potrzeby stosowania żadnych rozpuszczalników a proszek, który⁷ w p^r^ocesie napylania nie trafia na przedmiot, może być zbierany w komorze napylania w celu ponownego wykorzystania.

Na załączonym rysunku przedstawiono instalacje, w której, w racjonalnym procesie przemysłowym, można realizować różne etapy sposobu.

Przedstawiona na rysunku instalacja zawiera tunel 1, nadający się do przenoszenia przezeń przeznaczonych do obróbki przedmiotów 2 za pomocą przenośnika podwieszonego 3, którego część transportowa przemieszcza się w kierunku według rysunku z lewa na prawo. Na rysunku tunel 1 przedstawiono w stanie otwarcia w przekroju wzdłużnym. Widać zatem wyraźnie, że jest on podzielony na cztery komory, z których każda jest dostosowana do realizacji jednego z kolejnych etapów: przygotowania przedmiotu do pokrycia, napylania proszku, ogrzewania do temperatury topnienia proszku, ewentualnego pośredniego wyżarzania i utwardzania. Sporządzania proszku, nie dokonuje się w instalacji. Zakłada się, że proszek wprowadza się spreparowany, gotowy do zastosowania w instalacji.

Na początku tunelu 1 znajduje się komora nagrzewania 5. W komorze nagrzewania 5 są rozmieszczone promienniki 6 światła ultrafioletowego, jak również otwory wlotowe 7 dla powietrza nagrzanego, połączone z zespołem nagrzewająco-nadmuchowym.

Za komorą nagrzewania 5 jest usytuowana komora napylania 9. Wewnątrz niej umieszczona jest pewna liczba pistoletów rozpylających 10, które za pośrednictwem przewodów 12 połączono sąz zasobnikiem proszku 13. Jak pokazano, pistolety rozpylające 10 korzystnie sąwyposażone w kilka dysz rozpylających 15. Za pomocą układu napędzanego sprężonym powietrzem, nie przedstawionego bardziej szczegółowo, proszek jest zasysany z zasobnika 13 w górę przez przewód 12 do odpowiedniego pistoletu rozpylającego 10 w celu rozpylania na zewnątrz za pomocą dysz 15. Przy tym, wewnątrz pistoletów rozpylających 10 znajdują się kanały wykonane z materiału, na przykład policzterofluoroetylenu, które na zasadzie tarcia miedzy ściankami a proszkiem nadajątemu ostatniemu ładunek elektryczny. Opcjonalnie, lub dodatkowo, pistolety rozpylające 10 sązaopatrzone w powierzchnie ładujące, zasilane prądem elektrycznym wysokiego napięcia.

Za komorą napylania 9 jest usytuowana komora wyżarzania 16, która służy do ewentualnego pośredniego wyżarzania. Wyposażona jest ona w otwory wlotowe 17 dla powietrza zarówno nagrzanego, jak i schłodzonego, i korzystnie jest zaopatrzona również w promienniki podczerwone dla nagrzewania uzupełniającego. Komorę wyżarzania można pominąć, jeżeli w omawianym procesie nie zakłada się pośredniego wyżarzania.

Na końcu jest usytuowana komora utwardzania 18. W komorze utwardzania 18 rozmieszczona jest pewna liczba promienników 19 dla promieniowania ultrafioletowego. Jak wspomniano wcześniej, korzystnie mogąw niej znajdować się również zwierciadła, i korzystne jest, jeżeli ścianki komory są odbijające.

W celu umożliwienia utrzymania stałości temperatury lub nawet osiągnięcia schładzania w komorze utwardzania 18, ma ona otwory wlotowe 22 dla powietrza. Powietrze to może być częściowo zbierane z przewodu powrotnego 23 od komory utwardzania 18, a częściowo z wlotu 24 od źródła powietrza o temperaturze odpowiadaj ącej niższej, lub najniższej przewidywanej potrzebnej temperaturze powietrza w otworach wlotowych 22. Tym źródłem może być albo atmosfera otaczająca, jeżeli dostatecznie niska jest temperatura otoczenia, albo powietrze z chłodziarki. Ponadto występuje wylot 25 dla powietrza z otworu wylotowego 26, w przypadku, kiedy powietrze wylotowe nie jest zawracane całkowicie, przez otwory wlotowe 22, lecz jest całkowicie lub częściowo zastępowane powietrzem z wlotu 24. Proporcje powietrza zawracanego podawanego przez otwory wlotowe 22 i świeżego powietrza z wlotu 25 reguluje sterowana termostatem przepustnica 27, w celu utrzymywania stałej temperatury wewnątrz komory odpowiadającej temperaturze najbardziej właściwej dla procesu.

Najczęściej nie można uniknąć kumulowania się ciepła podczas ciągłego procesu pokrywania, powodującego wzrost nagrzewania, który trzeba poddać regulacji, ponieważ wprowadzane nagrzane przedmioty wnoszą ciągle pewne ilości ciepła, a równocześniejest nie do uniknięcia

184 906 emitowanie przez promienniki 19 pewnej ilości odpadowej, tak że samo promieniowanie ultrafioletowe ma swój udział energetyczny. Może to w związku z tym odbywać się za pomocą opisanego układu chłodzenia.

Przy realizacji sposobu w opisanej instalacji, przedmioty kolejno zawieszane są na części ruchomej przenośnika podwieszonego 3. Na początku przedmioty wprowadzane są kolejno do komory nagrzewania 5. Przenośnik podwieszony 3 porusza się z prędkością dobraną do długości potrzebnego w etapie obróbki czasu przebywania w odpowiednich komorach. W komorze nagrzewania 5 przedmioty omywane są nagrzanym powietrzem, wdmuchiwanym przez otwory 7 równomiernym strumieniem, i są wystawiane na działanie promieniowania podczerwonego z promienników 6. Powoduje to równomierne nagrzewanie powierzchni przedmiotów, które prowadzone sądostatecznie daleko dla umożliwienia zatrzymania ciepła potrzebnego do następnego etapu.

W komorze napylania 9 realizowany jest następny etap, napylanie proszku. Z poprzedniego opisu wynika w sposób oczywisty, jak to się realizuje za pomocąpistoletów rozpylających 10. Ogólnie biorąc powinny one być dostosowane do położeń danego przedmiotu i często również do jego konstrukcji, jak na przykład pod względem liczby dysz. W niektórych przypadkach może być konieczne zawieszenie pistoletów rozpylających 10 w sposób ruchomy, nadaj ąc im podoczas napylania ruch po określonym torze.

W razie potrzeby, w komorze wyżarzania 16 odbywa się uzupełniająca obróbka cieplna, albo chłodzenie w celu ustabilizowania warstwy na nagrzanych przedmiotach, albo nagrzewanie w celu osiągnięcia lepszego wyrównania warstwy oblepiającej przedmioty.

W komorze utwardzania 18 na koniec za pomocąpromieniowania z promienników 19, korzystnie promieniowania ultrafioletowego, następuje zainicjowanie utwardzania. Po napromieniowaniu lub w połączeniu z nim, może być konieczny pewien czas, i korzystne jest, jeżeli komora utwardzania 18 jest na tyle długa, że podczas przebywania przedmiotów w komorze następuje stabilizowanie warstwy. W ten sposób można zróżnicować napromieniowywanie wzdłuż komory utwardzania, na przykład przez bardziej intensywne napromieniowywanie przy wlotowym końcu komory utwardzania, niż przy końcu wylotowym.

Jak widać z opisu komory utwardzania 18, podczas ciągłego procesu produkcyjnego może być konieczna regulacja temperatury przez chłodzenie. Sposób realizacji tego wynika w sposób oczywisty z powyższego opisu.

Sposób, jak również kompozycję proszku, można dostosowywać na wiele różnych sposobów do rzeczywistych potrzeb i typów przedmiotów przeznaczonych do obróbki, i do ich materiałów. Wspólne dla wszystkich odmian wykonania jest to, że stosuje się stapianie proszku topniejącego w niskiej temperaturze powodując utworzenie warstwy polimerowej na powierzchni odpowiednich przedmiotów przeznaczonych do pokrywania, po czym odbywa się proces utwardzania za pomocąpromieniowania bez istotnego wzrostu temperatury. W ciągu całego procesu utrzymywana jest zatem temperatura, która jest znacznie niższa, niż stosowana poprzednio w tej dziedzinie.

Sposób i urządzenie według wynalazku sąprzydatne do zastosowania do proszkowego pokrywania przedmiotów, które nie nadają się do nagrzewania do wysokiej temperatury, a mogą być nagrzewane do około 100C a nawet poniżej. Tym sposobem można pokrywać przedmioty mające powierzchnie nieprzewodzące, bez potrzeby użycia jakiegokolwiek lakieru przewodzącego, ani wprowadzania wilgoci. Sposób zatem ma zastosowanie do nakładania powłok na przedmioty drewniane, takie jak meble, i na przedmioty wykonane z tworzywa sztucznego, które na przykład ze względu na wytrzymałość lub koszt dobrane są spośród typów zapewniających gotowemu przedmiotowi powierzchnię o wyglądzie różniącym się od wyglądu samego tworzywa. Kiedy chodzi o przedmioty drewniane, pokryciem może być przezroczysty lakier, który zapewnia odpowiednią odporność struktury drewna.

Przykład

Zastosowano sposób pokrywania proszkowego do produktów z płyty MDF o średniej gęstości. Produkty z płyty przeprowadzano przez kolejne komory w tunelu urządzenia do pokrywania proszkowego.

184 906

W pierwszej komorze nagrzewania ogrzewano wstępnie produkty do osiągnięcia na ich powierzchni temperatury 50-60°C. Ogrzewanie realizowano za pomocą promieniowania podczerwonego, dzięki czemu osiągano szybkie nagrzewanie. Promieniowanie podczerwone było wspomagane ogrzewaniem za pomocąprzepływu ciepłego powietrza, w celu wyrównania temperatury pomiędzy bardziej grubymi i cieńszymi lub wystającymi częściami produktów. Produkty następnie wprowadzano do komory napylania, w której były one napylane polimerowym proszkiem pokrywającym. Cząstki proszku były naładowane ładunkiem elektrostatycznym i tworzyły chmurę wokół odpowiednich produktów. Cząstki były przytrzymywane na powierzchni produktów wskutek ich wstępnemu nagrzewaniu. W następnej komorze wyżarzania ogrzewano produkty do temperatury powierzchni około 100°C, w której proszek był bliski topnieniu i tworzył wskutek tego ciągłą warstwę polimerową na powierzchni produktu. Ogrzewanie realizowano za pomocą promieniowania podczerwonego i przepływu gorącego powietrza. Promieniowanie podczerwone powodowało szybkie nagrzewanie, zaś ogrzane powietrze wyrównywało temperaturę wszystkich części warstwy proszkowej tak, że wszystkie części zostały wystarczająco nagrzane, ale nie były przegrzane, co mogło doprowadzić do ryzyka tworzenia się kropli i zacieków.

Następnie, produkty wprowadzano do komory utwardzania, w której poddawano je promieniowaniu ultrafioletowemu. Temperatura w komorze utwardzania była regulowana za pomocą wentylacji i nie przewyższała 20-30C, w celu ustabilizowania proszkowej warstwy pokrywającej dopóki nie zostanie ona utwardzona. Utwardzano warstwę w czasie około 15 sekund i potem odpowiednie produkty usuwano z urządzenia jako gotowe.

Przedstawiony niniejszym sposób i instalacja zostały opisane jedynie w charakterze korzystnej odmiany wykonania. Jednak w zakresie załączonych zastrzeżeń mogą znaleźć się inne odmiany wykonania. Zatrzymywanie proszku naniesionego na powierzchnię przedmiotu można zrealizować innymi znanymi sposobami, niż przez wstępne nagrzewanie przedmiotów. W tych przypadkach, gdzie chodzi o przedmioty mające powierzchnię przewodzącą, oblepianie proszkiem przedmiotów może, korzystnie, odbywać się za pomocą sił elektrostatycznych, podczas gdy stapianie proszku, które jest niezbędne w przypadku tego procesu odbywa się za pomocą nagrzewania końcowego, bez potrzeby wstępnego nagrzewania przedmiotów.

Nanoszenie proszku można realizować również różnymi, sposobami, z których jego napylanie jest sposobem najbardziej korzystnym, i dlatego zostało wybrane do zalecanej odmiany wykonania.

184 906

184 906

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób pokrywania proszkowego, zwłaszcza przedmiotu wrażliwego na ciepło, w którym przygotowuje się proszek do pokrywania mający niską temperaturę topnienia i mięknienia, zwłaszcza poniżej 100°C, zawierający polimer z układem inicjującym utwardzanie polimeru pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego, oraz przygotowuje się przedmiot do tymczasowego przytrzymania proszku na jego powierzchni po nałożeniu, a następnie nakłada się proszek na przedmiot poprzez napylanie warstw na powierzchnię i podgrzewa się warstwę proszku utrzymywaną na powierzchni przedmiotu do jego temperatury topienia i utworzeniajednorodnej warstwy, po czym utwardza się warstwę poddając ją działaniu promieniowania elektromagnetycznego, znamienny tym, że przygotowując przedmiot do napylania, przed nałożeniem proszku nagrzewa się co najmniej powierzchnię przedmiotu do temperatury, przy której nałożony proszek przyjmuje stan lepki i przylega do powierzchni będąc w stanie niestopionym, przy czym co najmniej jedno nagrzewanie powierzchni przedmiotu (2) i warstwy proszku prowadzi się za pomocą promieniowania podczerwonego z jednoczesnym przepływem ogrzanego powietrza.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po nagrzaniu warstwy proszku do temperatury jego topnienia, poddaje się przedmioty (2) z warstwą proszku wyżarzaniu w temperaturze nie przewyższającej temperatury topnienia proszku, po czym utwardza się warstwę.
3. 3. Urządzenie do pokrywania proszkowego, zwłaszcza przedmiotu wrażliwego na ciepło, zawierające tunel, w którymjest usytuowany przenośnik podwieszony, rozciągający się od pierwszego końca tunelu do jego drugiego końca, i który jest podzielony na usytuowane kolejno komory, z których każda jest wyposażona w odpowiedni zespół obróbczy, znamienne tym, że od pierwszego końca tunelu (1) jest usytuowana komora nagrzewania (5), w której umieszczony jest zespół grzewczy, a za niąjest usytuowana komora napylania (9), w której są rozmieszczone pistolety rozpylające (10) do nakładania proszku na przedmiot (2), a za komorą napylania (9) jest usytuowana komora wyżarzania (16) wyposażona w zespół grzewczy, a za nią, przy drugim końcu tunelu (1), jest usytuowana komora utwardzania (18), w której są rozmieszczone promienniki (19) promieniowania elekromagnetycznego, zwłaszcza promieniowania ultrafioletowego, przy czym co najmniej jedna z komory nagrzewania (5) i komory wyżarzania (16) ma umieszczone w niej promienniki (6) promieniowania podczerwonego oraz otwory wlotowe (7, 17) połączone ze źródłem ogrzanego powietrza.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że w komorze utwardzania (18) jest usytuowany zespół chłodzący do regulowania temperatury warstwy proszku.