PL69114Y1 - Urządzenie wywiewne dla maszyny do powlekania - Google Patents

Description

Opis wzoru

Przedmiotem wzoru użytkowego jest urządzenie wywiewne dla maszyny do powlekania. Maszyna do powlekania może być używana do nakładania powłoki na podłoże.

Maszyny do powlekania są powszechnie znane i stosowane w procesach powlekania przemysłowego. Maszyny do powlekania obejmują na przykład powlekarki natryskowe, powlekarki szczelinowe, powlekarki zanurzeniowe, powlekarki aerozolowe oraz powlekarki walcowe. Powlekarki walcowe są powszechnie używane do nakładania cieczy na powierzchnię części. Powlekarki walcowe mogą być stosowane do nakładania ciekłych klejów, farb, olejów oraz powłok takich jak lakier lub wierzchnia powłoka bezbarwna. Powlekarki walcowe mogą przybierać wiele form, od prostych walców do malowania, do złożonych maszyn do powlekania z wieloma walcami. Powlekarka walcowa działa na zasadzie przenoszenia warstwy powlekania z powierzchni walca na powierzchnię podłoża.

Na przykład, powlekarka walcowa może być stosowana do nakładania warstwy antyrefleksyjnej (AR) na przeźroczyste podłoże. Materiał stosowany do formowania warstwy występuje często w formie płynnej kompozycji powłoki obejmującej co najmniej jeden rozpuszczalnik, oraz komponenty, które będą tworzyły powłokę, a po nałożeniu kompozycji powłoki na podłoże, nałożona warstwa powłoki jest suszona i utwardzana.

Podłoża pokrywane antyrefleksyjnie (AR) znajdują zastosowanie w wielu różnych aplikacjach, takich jak powłoki do ram obrazów i fotografii, ekrany telewizorów oraz innych wyświetlaczy, oświetlenia, szkła architektoniczne i ogrodnicze, powłoki dla paneli solarnych itp. W procesie nakładania warstwy antyrefleksyjnej na podłoże generalnie nakładane są mieszanki powłoki, które mają bardzo małą lepkość i zawierają tylko niewielkie ilości komponentów, które będą tworzyć końcową powłokę stałą, np. z zawartością ciał stałych do około 10% masy. To oznacza, że w procesie przygotowania końcowej powłoki należy usunąć znaczne ilości cieczy (rozpuszczalnika) przed, podczas lub po utwardzaniu powłoki, której usuwanie może prowadzić do różnych problemów, łącznie z przedwczesnym parowaniem. Częstokroć wymagana jest obróbka termiczna w wyższych temperaturach, aby można było usunąć pozostałości rozpuszczalnika (na bazie wody lub organicznej) oraz innych organicznych substancji lotnych.

Większość płynnych powłok AR są to systemy na bazie alkoholi i kwasów, wymagających kontrolowania temperatury i wilgotności w pomieszczeniu powlekania. Wywiew nie może więc mieć na to wpływu i jest zazwyczaj ograniczony do maksymalnie 1000 m3/h. Jednak w wyniku parowania, alkohol i kwasy gromadzą się w powietrzu otoczenia w pomieszczeniu powlekania, co może stwarzać zagrożenie dla środowiska (pracy). W opisie patentowym US2008/0241373A1 ujawniono proces wykonywania powłoki AR na podłożu, obejmujący etapy: a) sporządzenia ciekłej mieszanki powłoki zawierającej prekursor krzemionkowy, glikol polimerowy jako środek tworzący pory, oraz co najmniej dwa alkohole o różnych punktach wrzenia; b) nakładanie mieszanki powłoki na podłoże; c) odparowanie alkoholi z nakładanej warstwy; oraz d) utwardzanie cieplne warstwy powłoki. Zaznacza się, że przez zastosowanie mieszanki alkoholi o różnych punktach wrzenia, można lepiej kontrolować parowanie rozpuszczalnika, co prowadzi do poprawy procesu spójności produktu. W opisie WO2012/107392 przedstawiono proces nakładania warstwy AR na przeźroczyste, płaskie podłoże, gdzie podczas powlekania następuje przepływ gazu do podłoża z prędkością przepływu od 0,2 do 6 m/s do zredukowania stopnia widocznych defektów w obszarach krawędzi powlekanego podłoża.

Obie techniki powlekania oraz skład powłoki można dokładnie dopasować do zmniejszenia wad powierzchni oraz innych wad, a w rezultacie tego do uzyskania jednorodnej warstwy o równomiernej grubości i właściwościach.

Powlekarki walcowe są zazwyczaj w pomieszczeniu powlekania, gdzie takie pomieszczenie może zawierać wiele powlekarek walcowych. Dla wielu powłok, w szczególności takich, jak powłoki AR, istnieje konieczność kontrolowania temperatury i wilgotności powietrza w otoczeniu, aby zapewnić dobre właściwości wysuszonej warstwy, dlatego też pomieszczenia powlekania są normalnie zamknięte, przy jedynie ograniczonym przepływie powietrza. Jednak gdy rozpuszczalniki parują i tworzą się „spaliny”, może powstać wiele problemów.

Na przykład, gdy alkohol izopropylowy (IPA) jest używany jako rozpuszczalnik, poziom IPA w powietrzu otoczenia może łatwo osiągnąć wartość 1200 ppm podczas produkcji. Wysokie poziomy spalin są szkodliwe dla zdrowia operatora i mogą powodować korozję powlekarki oraz występuje zwiększone ryzyko pożaru. Dlatego też istnieje konieczność bezpiecznego usuwania wyparowanego rozpuszczalnika w sposób, który nie wpływa na kontrolę temperatury i wilgotności i nie wpływa na jakość powstałej powłoki. Standardowe bezpieczne limity zależą od zastosowanego rozpuszczalnika. W przypadku stosowania IPA system wywiewny jest wówczas korzystnie zdolny do zapewnienia poziomów <500 ppm IPA w powietrzu otoczenia wokół powlekarki, bardziej korzystnie <300 ppm, a najbardziej korzystnie <200 ppm IPA w powietrzu otoczenia wokół powlekarki.

Podczas procesu powlekania walcami, zapewniony jest przepływ gazu do nakładanej warstwy powłoki ze specyficzną prędkością przepływu. Minimalna prędkość przepływu na poziomie około 0,2 m/s spowodowała widoczną poprawę, jednak za duży przepływ gazu powoduje inne wady optyczne lub nierównomierność powierzchni. Korzystnie, gaz jest doprowadzany w formie laminarnego przepływu gazu, to znaczy nie gwałtownego przepływu uwarstwionego z względnie stabilną prędkością w warstwach równoległych. Z tego powodu, średnia prędkość przepływu gazu wynosi korzystnie około 0,3; 0,5; 0,7; 0,9 lub 1,0 m/s, lecz najwyżej około 5,5; 5; 4,5; 4; 3,5 lub 3 m/s. Taki przepływ gazu może zostać wygenerowany albo przez prowadzenie gazu poprzez odpowiednie wloty (takie jak kanały i/lub dysze) i/lub poprzez zasysanie gazu przez wyloty.

Urządzenie wywiewne dla maszyny do powlekania, według wzoru użytkowego, charakteryzuje się tym, że zawiera ramę z co najmniej dwiema ściankami i z co najmniej jednym otworem wylotu powietrza oraz co najmniej jednym otworem wlotu powietrza usytuowanych na przeciwległych końcach ramy. Otwór wlotu powietrza ma kołnierz, zaś górna część ramy jest zamknięta. Urządzenie jest wykonane z komponentów modularnych zawierających przednią pokrywę i tylną pokrywę. Na przedniej pokrywie jest usytuowany co najmniej jeden otwór wylotu powietrza. Przednia pokrywa zawiera co najmniej jedną płytę do rozłącznego mocowania przedniej pokrywy do powlekarki. Tylna pokrywa zawiera co najmniej dwa komponenty modularne, składające się z komponentu modularnego wylotu powietrza i komponentu modularnego wlotu powietrza. Tylna pokrywa zawiera komponent modularny ramy. Komponent wylotu powietrza zawiera płytę z otworami.

Stosując rozwiązanie według wzoru użytkowego, można zapewnić przepływ gazu na całej powierzchni przekroju podłoża, lecz gaz powinien specyficznie przepływać co najmniej wzdłuż krawędzi i w obszarze sąsiednim do zredukowania defektów krawędziowych. Korzystnie gaz przepływa co najmniej nad obszarem około 25, 20, lub 15 mm od krawędzi podłoża. W korzystny sposób eksploatacji procesu według wynalazku, przepływy gazu są wytwarzane co najmniej lokalnie na krawędziach. Bardziej korzystnie, taki przepływ lokalny jest łączony z przepływem obejmującym powierzchnię na całej szerokości podłoża, co powoduje gradient przepływu przy zwiększonej prędkości przepływu na obszarach krawędzi, lecz we wskazanych granicach. Typowo w takim procesie podłoże jest przesuwane lub transportowane z prędkością znacznie mniejszą, niż prędkość przepływu gazu. W procesie powlekania walcami, taki przepływ gazu następuje również w sposób ciągły, korzystnie względnie blisko i równolegle do aplikatora walcowego.

Dodatkowy przepływ gazu można zapewnić za pomocą wentylatora lub noża powietrznego i może być on równoległy, współbieżny lub przeciwbieżny do ruchu podłoża i/lub prostopadły lub ustawiony pod kątem w stosunku do ruchu podłoża. Noże powietrzne są efektywną i pozwalającą zaoszczędzić energię metodą podawania sprężonego powietrza dla dużych rozwiązań suszenia. Stosowanie systemu wywiewnego według wzoru użytkowego umożliwia laminarny przepływ powietrza bez blokowania powietrza wewnątrz pokrywy powietrza. Blokowanie powietrza może powodować turbulencje, które mogą z kolei powodować usterki na powlekanej powierzchni. W procesie stosującym rozwiązanie według wzoru użytkowego, wykorzystywany jest gaz obojętny chemicznie względem mieszanki powlekania, który został przefiltrowany celem usunięcia cząsteczek, które mogą wpływać negatywnie na jakość powłoki. Przepływ gazu ma na celu głównie kontrolowanie parowania rozpuszczalnika (rozpuszczalników) z nakładanej warstwy powłoki.

Można stosować wszystkie odpowiednie kompozycje gazu znane znawcy. Przykłady obejmują takie gazy, jak azot lub mieszanki zawierające azot. Korzystnie, gaz jest powietrzem o wilgotności względnej najwyżej 70%, bardziej korzystnie najwyżej 60, 50, 40, 30 lub 20%. Niewielka wilgotność przepływającego powietrza korzystnie przyczynia się do kontrolowania parowania rozpuszczalnika, łącznie z wodą, z powlekanego podłoża, dodatkowo zmniejszając defekty krawędziowe.

Temperatura gazu nie jest specyficznie krytyczna, dopóki jest ona stała, aby można było zapewnić stałe i powtarzalne suszenie powłoki.

Na przykład kompozycja płynnej powłoki jest nakładana na przeźroczyste, płaskie podłoże. Odpowiednie podłoża obejmują szkła organiczne (np. szkło borokrzemowe, szkło sodowo-wapniowe, ceramikę szklaną, szkło glinowo-krzemowe), polimery (np. uzyskiwane z politereftalanu etylenu, poliwęglanu, celulozy trójacetylowej, polimetakrylanu metylu, poliestru, polipropylenu, polichlorku winylu i polistyrenu) oraz materiały kompozytowe, jak laminaty.

Kompozycja płynnej powłoki zawiera co najmniej jeden rozpuszczalnik. Poprzez rozpuszczalnik należy rozumieć komponent płynny, który zawiera inne komponenty powlekania w nim rozpuszczone lub zawieszone, lub w formie emulsji, lub w stanie koloidalnym i może być zatem również określany jako rozcieńczalnik.

Przykłady rozpuszczalników obejmują te, które mogą być mieszane z wodą lub które mogą co najmniej rozcieńczać pewną ilość wody. Przykłady obejmują rozpuszczalniki organiczne, takie jak ketony, estry, etery, alkohole i ich mieszanki. Korzystnie, rozpuszczalnikiem jest alkohol, bardziej korzystnie niższy alkohol alifatyczny jak metanol, etanol, propanol, alkohol izopropylowy (izopropanol) lub butanol. Etanol i izopropanol są szczególnie korzystnymi rozpuszczalnikami.

Przedmiot wzoru użytkowego jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia jednoskładnikowe urządzenie wywiewne, fig. 2 przedstawia przykład urządzenia wywiewnego w innej postaci zawierającej przednią pokrywę i tylną pokrywę, fig. 3 przedstawia komponenty modularne dla innej postaci wzoru użytkowego, fig. 4 przedstawia postać urządzenia zawierającego płytę kierującą przepływem powietrza. W pierwszej postaci wykonania według fig. 1, urządzenie wywiewne A powietrza dla maszyny powlekającej B zawiera ramę 1 z trzema ściankami 2 i dwoma otworami wylotu powietrza 3 oraz ma jeden otwór wlotu powietrza 4, usytuowane na przeciwległych końcach ramy 1. Rama 1 jest prostokątna, ponieważ umożliwia to bardziej elastyczny projekt na bazie modularnej, lecz możliwe są również inne kształty ramy, jak na przykład wieloboczny lub w kształcie motyla. Urządzenie wywiewne może być wykonane z materiału obejmującego metal, powlekany metal i polimery. Urządzenie wywiewne jest wykonane z polimerów, które sprawiają, że jest ono lekkie i odporne na korozję. Podczas stosowania, otwory wylotu powietrza 3 są połączone z rurami i umożliwiają bezpieczne usuwanie wywiewanego powietrza z pomieszczenia. (Nie pokazano na figurach).

Otwór wlotu 4 powietrza może mieć takie same wymiary jak rama, lub w innej postaci otwór wlotu powietrza posiada kołnierz 5, jak pokazano na fig. 1, celem umożliwienia bardziej kontrolowanego przepływu powietrza, jeżeli wykorzystywany jest nóż powietrzny. Rama 1 jest wykonana z otwartą górną częścią 6 ramy. To sprawia, że rama 1 jest bardzo lekka, co oznacza, że jeden operator może umieścić ramę na powlekarce walcowej. Jeżeli rama ma otwartą górną część 6, wówczas, po umieszczeniu urządzenia wywiewnego na powlekarce, otwarta górna część 6 ramy jest zamykana. Można to na przykład zrealizować za pomocą pokrywy z tworzywa lub metalu, lub arkusza z tworzywa sztucznego.

Dalsza zaleta stosowania ramy z otwartą górną częścią jest taka, że ramę 1 można połączyć z pokrywą na przykład przedziału walców B powlekarki, a usunięcie pokrywy umożliwia dostęp do walców B oraz wnętrza ramy 1 bez konieczności demontażu urządzenia wywiewnego.

Zazwyczaj występuje niewielka szczelina w zakresie od 5 cm do 2 mm pomiędzy ściankami 2 i powierzchnią powlekarki, umożliwiająca łatwy ruch podłoża przez powlekarkę. Tę szczelinę można regulować zależnie od potrzeby, poprzez na przykład zastosowanie taśmy do kontrolowania szczeliny. W postaci przedstawionej na fig. 2 urządzenie wywiewne A dla maszyny do powlekania B wykonane jest z komponentów modularnych zawierających przednią pokrywę 7 i tylną pokrywę 8. Komponenty modularne zostały również przedstawione na fig. 3.

Przednia pokrywa 7 przedstawiona na fig. 2 i fig. 3 obejmuje co najmniej dwa otwory wylotu 3 powietrza. W zależności od wielkości powlekarki, może być korzystne występowanie od 1 do 10, korzystnie od 2 do 6 otworów wylotu 3 powietrza. Więcej wylotów o mniejszych rozmiarach umożliwia bardziej równomierny przepływ powierza. Znawca może zaprojektować ilość i rozmiary otworów wylotu 3 powietrza tak, aby uzyskać wydajność przepływu powietrza na poziomie >200 m3/godzinę, a bardziej korzystnie >500 m3/godzinę. Maksymalna wydajność przepływu powietrza zależy od wielkości powlekarki, składu powłoki oraz grubości powłoki i wynosi typowo <5000 m3/godzinę, a bardziej korzystnie <2500 m3/godzinę, aby zapewnić równowagę pomiędzy powietrzem wpływającym do i opuszczającym urządzenie wywiewne.

Przednia pokrywa 7, przedstawiona na fig. 3, zawiera dwie płyty 9 do mocowania przedniej pokrywy 7, w sposób umożliwiający odłączenie od powlekarki. Przednia pokrywa 7 może obejmować

tylko jedną płytę lub więcej, niż dwie płyty 9 do mocowania do powlekarki przedniej pokrywy 7, w sposób umożliwiający ich odłączenie. Tylna pokrywa 8 zawiera dwa lub więcej komponenty modularne obejmujące komponent wylotu 10 powietrza oraz komponent wlotu 11 powietrza. Tylna pokrywa 8 może również obejmować komponent 12 ramy. Komponenty modularne mogą być łatwo łączone poprzez na przykład oparcie komponentów 0 siebie, sklejenie komponentów ze sobą, lub użycie suwaka i szczeliny do połączenia ich ze sobą. Komponenty modularne umożliwiają łatwą integrację urządzenia wywiewnego z powlekarką. W innej postaci pokazanej na fig. 4 komponent wylotu 10 powietrza tylnej pokrywy 8 obejmuje dodatkową płytę 13 zawierającą wiele otworów 14 umożliwiających przepływ powietrza. Płyta 13 może być wykonana z dowolnego materiału, łącznie z metalem, powlekanym metalem i polimerami. Płyta może zawierać wiele regularnie rozmieszczonych otworów. Średnica otworu mieści się w zakresie od 1 do 10 mm, lub od 1,5 do 8 mm, albo od 2 do 7 mm, przy czym od 20 do 50%, lub od 25 do 35% obszaru powierzchni na płycie jest otwarta.

Claims (9)

Zastrzeżenia ochronne

1. Urządzenie wywiewne (A) dla maszyny do powlekania (B), znamienne tym, że zawiera ramę (1) z co najmniej dwiema ściankami (2) i z co najmniej jednym otworem wylotu (3) powietrza oraz co najmniej jednym otworem wlotu (4) powietrza usytuowanych na przeciwległych końcach ramy (1).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że otwór wlotu (4) powietrza ma kołnierz (5).

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że rama (1) ma górną część (6), która jest zamknięta.

4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że jest uformowane z komponentów modularnych zawierających przednią pokrywę (7) i tylną pokrywę (8).

5. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że na przedniej pokrywie (7) jest usytuowany co najmniej jeden otwór wylotu (3) powietrza.

6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że przednia pokrywa (7) zawiera co najmniej jedną płytę (9) rozłącznego mocowania przedniej pokrywy (7) do powlekarki (B).

7. Urządzenie według zastrz. 4, znamienne tym, że tylna pokrywa (8) zawiera co najmniej dwa komponenty modularne, zawierające komponent modularny wylotu (10) powietrza i komponent modularny wlotu (11) powietrza.

8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że tylna pokrywa (8) zawiera komponent (12) modularny ramy.

9. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że komponent modularny wylotu powietrza (10) zawiera płytę z otworami (13).