TW201422314A - 以靜電噴塗生產結構的系統及方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種系統，該系統包含靜電噴塗系統，且該靜電噴塗系統包括：配置用來噴塗帶靜電材料的靜電工具及表面光滑度大於或等於4號鏡面拋光度的標的物，該標的物係配置用來接收該靜電工具所噴出的材料。

Description

以靜電噴塗生產結構的系統及方法 【相關申請案之交插引用】

此申請案主張享有2013年10月4號申請且發明名稱為「以靜電噴塗生產結構的系統及方法(SYSTEM AND METHOD FOR PRODUCING A STRUCTURE WITH AN ELECTROSTATIC SPRAY)」之正式美國專利申請案第14/046,838號的優先權，該案內容以引用方式全文併入本案，且該案主張享有2012年10月11號申請且發明名稱為「以靜電噴塗生產結構的系統及方法(SYSTEM AND METHOD FOR PRODUCING A STRUCTURE WITH AN ELECTROSTATIC SPRAY)」之美國專利臨時申請案第61/712,764號的優先權，該臨時申請案之內容以引用方式全文併入本案。

本發明大體上是關於使用靜電工具的系統和方法。

用靜電工具噴塗帶電材料可更有效率地塗佈物品。例如，靜電工具可用來替物品上漆。操作時，接地的標的物會吸引從靜電工具噴出的帶電材料。當該帶電材料接觸該接 地的標的物時，該材料失去電荷。不同材料會以不同的速率失去電荷。因此，在更多帶電材料接觸該標的物之前，某些材料可能不會失去電荷。這些殘留電荷可能干擾整體塗層和產品的光滑度。

以下概述對應原請求之本發明範圍的一些實施例。此等實施例並非意欲限制所請發明的範圍，反之，此等實施例僅欲用以扼要概述本發明的可能形態。甚至，本發明可能涵蓋與下列實施例相似或不同的諸多形態。

在一個實施例中揭示一種系統，該系統包括靜電噴塗系統，且該靜電噴塗系統包含：配置成可用來噴塗帶靜電材料的靜電工具，及表面光滑度大於或等於4號鏡面拋光度的標的物，該標的物係配置用於接收該靜電工具所噴出的材料。

在另一實施例中揭示一種包含靜電噴塗系統控制器的系統，該靜電噴塗系統控制器配置用於改變靜電噴塗系統的操作參數，且該靜電噴塗系統可使帶電材料以緩慢的電荷衰減速率釋放電荷。

在另一實施例中，揭示一種以靜電噴塗系統生產零件(part)的方法，該方法包括：製備塗佈材料；製備用來接受該塗佈材料的標的物；調整該靜電噴塗系統的參數；將塗佈材料靜電噴塗在該標的物上以形成壁層；部分硬化該塗佈材料層；判斷該壁層的厚度是否等於或大於閾值(threshold)；若該厚度小於該閾值，塗佈另一層的該塗佈材料；硬化該塗佈 材料；及從該標的物上移除該壁層。

10‧‧‧靜電噴塗系統

12‧‧‧靜電工具

14‧‧‧電源

16‧‧‧電壓倍增器

18‧‧‧控制器

20‧‧‧使用者介面

22‧‧‧材料來源/處理器

24‧‧‧標的物/記憶體/心軸/物品

26‧‧‧按鈕/旋鈕/轉盤/選單

34‧‧‧使用者介面

40‧‧‧方法/製程

42、44、46、48、50‧‧‧步驟

60‧‧‧方法/製程

62、64、66、68、70‧‧‧步驟

80‧‧‧方法/製程

82、84、86、88、90‧‧‧步驟

100‧‧‧方法/製程

102、104、106‧‧‧步驟

120‧‧‧方法/製程

122、124、126‧‧‧步驟

130‧‧‧方法

132、134、136、138、140、142、144、146‧‧‧步驟

150‧‧‧方法

152、154、156、158‧‧‧步驟

160‧‧‧方法

162、164、166、168、170‧‧‧步驟

180‧‧‧方法

182、184、186、188、190、192、194‧‧‧步驟

200‧‧‧方法

202、204、206、208、210‧‧‧步驟

212、214、216、218‧‧‧步驟

230‧‧‧心軸

232‧‧‧未研磨塗層

234‧‧‧靜電噴塗零件

236‧‧‧內部表面

當參閱附圖閱讀以下詳細說明時，將可更佳地理解本發明之文中所述及其他的特徵、態樣及優點，在該等圖式中，相同元件符號表示該等圖式中的相同元件，其中：第1圖是靜電噴塗系統的概要圖；第2圖是使用第1圖之靜電噴塗系統的示例方法流程圖；第3圖是使用第1圖之靜電噴塗系統的示例方法流程圖；第4圖是使用第1圖之靜電噴塗系統的示例方法流程圖；第5圖是使用第1圖之靜電噴塗系統的示例方法流程圖；第6圖是使用第1圖之靜電噴塗系統的示例方法流程圖；第7圖是以靜電方式生產零件的示例方法流程圖；第8圖是形成心軸的示例方法流程圖；第9圖是形成具有塗層之心軸的示例方法流程圖；第10圖是形成具有塗層之心軸的示例方法流程圖；第11圖是在以靜電方式生產零件之方法中，用於調整該等參數之示例方法的流程圖；第12圖是具有未研磨塗層的心軸剖面圖；第13圖是具有已研磨塗層的心軸剖面圖； 第14圖是具有已研磨塗層和靜電噴塗零件的心軸之剖面圖；及第15圖是靜電噴塗零件與已研磨塗層分離的心軸剖面圖。

以下將描述本發明的一個或更多個具體實施例。為求能簡潔扼要地描述此等實施例，說明書中可能未描述實際實施方案的所有特徵。應瞭解到，在任何此實際實施方案的開發過程中，例如在工程計劃或設計項目中，可能需要做出諸多與實施相關的具體決定以達成開發人員的特定目的，例如需符合系統上或商業上的相關限制規範，而這些限制規範可能隨實施方案的個案而有所不同。此外，應瞭解此種開發工作可能複雜又耗時，但儘管如此，這些工作對於可得益於本發明之具有通常技藝者而言可能是設計、生產和製造上的常規任務。

當介紹本發明各種實施例的元件時，冠詞「一」、「一個」、「該」及「所述」意指具有一個或更多個元件。「包括」、「包含」及「具有」等用語欲表達包含在內之意且意指除了所列示的元件之外，可能還有附加元件。操作參數及/或環境條件的任何實例不排除所揭示實施例的其他參數/條件。

本發明大體上關於一種靜電系統及使用該靜電系統的方法。明確言之，該靜電系統可使用具有緩慢電荷衰減作用的材料(即，一旦帶電後就不容易失去電荷的材料)來製造產 品與塗層物品。該緩慢電荷衰減作用可能會因該材料開始自我排斥而有礙於得到適當的產品光滑度和公差(tolerances)。以下所述方法/製程有利於使靜電系統能夠使用具有緩慢電荷衰減作用的材料製造出具有適當公差和特性的產品及塗層物品。例如，下述實施例中的某些實施例可隨時間而改變施加在噴塗材料上的電荷量(即，週期性地增加和減少電荷)。此舉可能利於藉著在一段時間內添加極少電荷或不添加電荷而使該材料失去電荷。在其他實施例中，該靜電系統可改變噴塗的材料量，因而可藉著添加較少的總電荷改該塗層或產品而給予該材料更多時間失去電荷。在另一些其他實施例中，本發明提供製備心軸或標的物的方法，該心軸或標的物能夠製造具有適當特性的產品。例如，該心軸的製備方法可增進產品的澄清度/透明度。所揭示的實施例亦描述調整各種參數的方法而能夠製造在特定公差範圍(tolerance)內的產品。此等參數可包括鐘形杯(bell)的速度、成形空氣、噴塗器與心軸(即，標的物)之間的距離、該心軸或該靜電噴塗器的旋轉百分比、該靜電噴塗器的角度、該塗佈材料的部分硬化時間(即，短暫靜置時間(flash time))、該塗佈材料的噴塗時間、塗層數目及施加於該帶電材料的電壓。

第1圖是靜電噴塗系統10的概要圖，該靜電噴塗系統10可使用不同製程以具有緩慢電荷衰減速率的聚合物材料(矽、聚乙烯對苯二甲酯(polyethylene terephtalate，PET)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚乙烯膜，等等)來塗佈或生產產品(可植入醫療裝置、注射針頭、支架、引導線、導管，等等)。不幸 地，液態矽及其他聚合物材料可能具有低的電荷衰減速率，但由於該材料會留住電荷而可能排斥附加的材料，從而導致光滑度不佳。有利的是，該靜電噴塗系統10可在一段時間內改變所噴塗之材料上的電荷(例如，可週期性地添加較少電荷，去除所有電荷)。電荷的變化讓該材料可在一段時間內失去電荷(即，電荷衰減)。系統10亦可改變要噴出多少帶電材料。也就是藉著在一段時間內噴出較少的材料，使得整體上添加較少電荷而允許該材料失去電荷。改變電荷及改變噴塗材料量的能力使系統10能夠生產具有適當光滑度和公差的醫療產品。因此，根據本案所討論的實施例，該靜電噴塗系統可有利地利用不同製程使用具有低電荷衰減速率的材料製造出具有適當光滑度和公差的產品(例如，醫療產品)。該靜電噴塗系統10包含靜電工具12、電源14、電壓倍增器16、控制器18及使用者介面20。操作時，該靜電噴塗系統10配置用於使來自材料來源22的材料帶電並噴塗該材料。此材料噴塗在已接地的標的物24(例如，心軸)上，且電荷造成該心軸會電性吸引該帶電材料。由於該材料累積在該標的物24上，該材料可形成產品/零件26或塗層。

操作時，該靜電噴塗系統10利用電源14供電給靜 電工具12。靜電工具12可為旋轉霧化器或空氣霧化器，該等霧化器能夠提供小於10、15、20、25、50、75、100、150、200或250微米(例如，約介於1~20微米、3~18微米、5~15微米之間)的粒子尺寸。操作時，靜電工具12使來自材料來源22的材料帶電、使該材料霧化並噴塗該材料。該材料可 能是用於醫療產品中的材料(例如，聚合物、液態矽)或其他具有緩慢電荷衰減作用的材料種類。

在所示實例中，靜電噴塗系統10利用電壓倍增器 16使該靜電工具12內的該材料帶電。該電壓倍增器16接收來自電源14的電力。電源14可包括外部電源或內部電源，例如發電機。電壓倍增器16接收來自電源14的電力並將該電力轉換成較高的電壓以施加於該靜電工具12內的材料。更明確言之，電壓倍增器16可使用介於約5千伏特(kV)至100千伏特之間或更高的電壓供電給該材料。例如，該電力可至少約15、25、35、45、55、65、75、85、95、100千伏特。 將能理解到，該電壓倍增器16是可卸除的且可包含二極體和電容器。在某些實施例中，電壓倍增器16亦可包含開關電路(switching circuit)，該開關電路可在正電壓與負電壓之間切換電力。

如第1圖所示，靜電噴塗系統10包含控制器18及 使用者介面20，並可利用電源14供電個別供電給控制器18及使用者介面20。如圖所示，控制器18包含處理器22及記憶體24。記憶體24可儲存指令(即，軟體編碼)，可利用處理器22執行該等指令以控制靜電噴塗系統10的操作作業。控制器18可連接至該電壓倍增器16和靜電工具12以監視各種操作參數及條件。例如，控制器18可執行指令以監視並控制來自電壓倍增器16的電壓。同樣地，控制器18可執行指令以監視並控制來自電源14的電力。再者，控制器18可執行指令以監視並控制施加在該靜電工具12中之材料上的實際電 壓。

使用者介面20連接控制器18且接收來自控制器18 的資訊。在某些實施例中，可配置該使用者介面20以允許使用者可根據控制器18所收集的資訊來調整各種設定和操作參數。特別是，使用者可使用與該使用者介面20連接的一系列按鈕或旋鈕26調整設定或參數。在某些實施例中，使用者介面34可包含觸控螢幕，該觸控螢幕能讓使用者進行輸入及顯示該靜電噴塗系統10的相關資訊。例如，使用者介面20讓使用者能夠利用該使用者介面34上的旋鈕、轉盤、按鈕或選單來調整該電壓倍增器16所供應的電壓、開啟/關閉該電壓及調整該工具12所噴出的材料量。此外，該使用者介面34可包含靜電噴塗系統10的預先編寫操作模式。此等模式可為多種製程，該等製程可在一段時間內改變施加於噴塗材料的電荷或改變該靜電系統10所噴出的材料量。該等模式可包括：週期性地添加電荷給所噴塗的材料或完全去除所噴塗材料上的電荷；逐漸地增加或減少所噴塗材料上的電荷；在噴塗循環的尾聲階段(end portion)去除材料上的所有電荷；使所噴塗之材料上的電荷逐漸地減少至零；或改變所噴塗的帶電材料量。操作者可使用該使用者介面34上的按鈕、旋鈕、轉盤或選單26啟動一個或更多個模式。此等已預先編寫的模式可以是製造產品的特定製程、製程中的特定步驟或可對應於該靜電噴塗系統10的操作參數(例如，電壓大小、材料放電速率、時間)。

第2圖是使用或操作第1圖之靜電噴塗系統的示例 方法或製程40的流程圖。此製程40可有利於在該噴塗製程的尾聲階段中去除噴塗材料的電荷，藉以允許驅散電荷。因此能夠使用具有低電荷衰減速率的材料製造出具有適當光滑度和公差的產品(例如，醫療產品)。啟動該靜電系統10以開始進行該製程40。一旦該靜電系統10啟動後，使用者可與使用者介面20進行互動以為該系統10選擇特定的操作模式或操作參數。例如，使用者可選擇一種模式以執行製造醫療產品或塗佈塗層的製程40。該使用者亦可選擇製程40的特定操作參數(例如，電壓大小、欲噴塗的材料量、施加電壓的時間，等等)。控制器18接收來自使用者介面20的此資訊並利用該資訊操作該系統10。特別是，控制器18可使用處理器22執行記憶體24中所儲存的指令。

接收到來自控制器18的指令後，靜電工具12對來 自材料來源22的材料施加電荷(如步驟44所示)。該電荷將針對該模式而特別設定(即，正電或負電且大約介於5~100千伏特之間)。下個步驟中，靜電工具12開始在標的物(例如，心軸)上噴塗該帶電材料，如步驟46所示。如以上說明，某些材料一旦帶電後就不會很快地失去電荷；也就是該等材料具有慢的電荷衰減速率。因此，已噴塗在該物品24上的材料可能會排斥新噴塗的帶電材料，因而導致光滑度不佳或不當的公差。

有利的是，該製程40允許驅散過多的電荷。特別 是，靜電工具12可停止供電給材料且同時繼續噴塗，如步驟48所示。該製程步驟48因此可在心軸24上的帶電材料上噴 塗電中性材料。在心軸24上的帶電材料上噴塗電中性材料可能使該帶電材料損失一部分或所有的電荷。藉著使電荷經由該心軸而前往地面、消散在新噴塗的電中性材料中及/或經由空氣而前往接地的靜電工具12可使電荷衰減。電荷的衰減會降低已噴塗在該標的物上之材料排斥新塗佈材料的能力，從而生產出具有適當光滑度和公差的產品或塗層。再者，可根據該材料失去電荷的速度有多快來改變執行步驟48之步驟的時間長度。例如，步驟48可持續大約1秒至100秒或持續更多秒(例如，1~5、3~10、5~15、10~100秒)。可由使用者調整該時間長度，或根據流經該標的物(例如，心軸)之電荷的反饋訊息而自動調整該時間長度。該製程40可隨後停止噴塗材料，如步驟50所示。視該產品或塗層而定，在經過特定時間之後(例如，短暫靜置時間或部分硬化時間)可重複進行製程40本身。例如，在生產出完成的產品或塗層之前，該製程40可重複進行多次(例如，1次、2次、3次、4次、5次、10次、15次、20次或更多次)。同樣地，該製程40的每個循環可先塗佈帶電材料(見方塊46)，隨後塗佈不帶電的材料以增進該(等)塗層的表層光滑度(top finish)。

第3圖是使用第1圖之靜電噴塗系統10的示例方法 或製程60的流程圖。製程60可利於在噴塗的同時逐漸使電荷降到零，藉以驅散電荷。從而能夠使用具有低電荷衰減速率的材料製造出具有適當光滑度和公差的產品(例如，醫療產品)。啟動該靜電系統10以開始進行該製程60，如步驟62所示。隨後使用者利用該介面20選擇進行該製程60的特定操 作模式及相關的操作參數(例如，電壓大小、欲噴塗的材料量、施加電壓的時間有多長，等等)。控制器18接收來自使用者介面20的此資訊並利用該資訊操作該系統10。特別是，控制器18利用處理器22執行記憶體24中所儲存的指令。

收到來自控制器18的指令後，靜電工具12對來自 材料來源22的材料施加電荷(如步驟64所示)。該電荷可針對該模式而特別設定(即，正電或負電且大約介於5~100千伏特之間)。可由使用者調整與該模式綁定的電荷，及/或該電荷可自動調整。該製程60隨後使用靜電工具12開始噴塗該帶電材料，如步驟66所示。如以上說明，某些材料一旦帶電後就不會很快地失去電荷；也就是該等材料具有緩慢的電荷衰減速率。因此，先噴塗在該標的物24上的材料可能會排斥新噴塗的帶電材料，因而產生較差的光滑度或不當的公差。

有利的是，該製程60允許驅散過多的電荷。特別 是，靜電工具12可在一段時間內將所施加在該材料上的電荷逐漸降到零，如步驟68所示。該靜電工具12改變電荷的速度取決於該材料失去電荷的能力。例如，若所噴塗的材料要花費長時間來失去電荷，則該靜電工具可快速減少授與該材料的電荷量。對於可較快驅散電荷的材料而言，該速率可能較慢(即，該靜電工具12可緩慢地減少施加於正在噴塗之材料上的電荷量)。因此該製程步驟68能藉著隨時間減少添加的電荷量而使該材料失去電荷。因此，電荷的衰減可降低已塗佈之材料排斥附加材料的能力，從而增進光滑度及/或改善公差。如以上說明，藉著使電荷經由該心軸而前往地面、消散 在含有較少電荷的新噴塗材料中及/或經由空氣而前往接地的靜電工具12可使電荷衰減。該製程60隨後可停止噴塗材料，如步驟70所示。視該產品或塗層而定，在經過特定時間之後(例如，短暫靜置時間或部分硬化時間)可重複進行製程60。 例如，在生產完成的產品或塗層之前，該製程60可重複進行多次(例如，1次、2次、3次、4次、5次、10次、15次、20次或更多次)。

第4圖是使用第1圖之靜電噴塗系統10的示例方法 80的流程圖。此製程80可利於噴塗逐漸較少的帶電材料，藉以驅散電荷。故而能夠使用具有低電荷衰減速率的材料製造出具有適當光滑度和公差的產品(例如，醫療產品)。啟動該靜電系統10以開始進行該製程80，如步驟82所示。隨後使用者利用該介面20選擇進行該製程80的特定操作模式及相關的操作參數(例如，電壓大小、欲噴塗的材料量、施加電壓的時間有多長，等等)。控制器18接收來自使用者介面20的此資訊且隨後執行儲存在記憶體24中的指令以操作該系統10。

收到來自控制器18的指令後，靜電工具12對來自 材料來源22的材料施加電荷(如步驟84所示)。該電荷將針對該模式而特別設定(即，正電/負電且大約介於5~100千伏特之間)。該製程80隨後使用靜電工具12開始噴塗該帶電材料，如步驟86所示。如以上說明，某些材料一旦帶電後就不會很快地失去電荷，且該等材料可能排斥新噴塗的帶電材料，因而產生較差的光滑度或不當的公差。有利的是，該製程80允許驅散過多的電荷且同時添加有限量的附加電荷。特別是， 在製程80的步驟88中，系統10隨時間逐漸減少噴塗的材料量，同時保持正在噴塗中之材料上的電荷。因此，藉著隨時間噴塗較少的材料而添加較少的電荷，從而能使該電荷衰減。當電荷衰減時，已塗佈的材料較不會排斥附加的材料，從而可產生改善的光滑度及/或公差。該製程80隨後可停止噴塗材料，如步驟90所示。視該產品或塗層而定，在經過特定時間之後(例如，短暫靜置時間或部分硬化時間)可重複進行製程80。例如，在生產已完成的產品或塗層之前，該製程80可重複進行多次(例如，1次、2次、3次、4次、5次、10次、15次、20次或更多次)。

第5圖是使用第1圖之靜電噴塗系統10的示例方法 100的流程圖。此製程100可利於增加或減少該噴塗材料上的電荷，藉以在所噴塗之材料具有較少電荷的期間內允許該材料失去電荷。故而能夠使用具有低電荷衰減速率的材料製造出具有適當光滑度和公差的產品(例如，醫療產品)。啟動該靜電系統10以開始進行該製程100，如步驟102所示。隨後使用者利用該介面20選擇運行該製程100的特定操作模式及相關的操作參數(例如，電壓大小、欲噴塗的材料量、施加電壓的時間有多長、該電壓升高或降低的速度有多快，等等)。控制器18接收來自使用者介面20的此資訊且隨後執行儲存在記憶體24中的指令以操作該系統10。

收到來自控制器18的指令後，靜電工具12在噴塗 材料的時候對該材料施加電荷。該電荷將針對該模式而特別設定(即，正電/負電且大約介於5~100千伏特之間)。更明確 言之，該靜電工具12將逐漸升高及逐漸降低所噴塗之材料上的電荷，如步驟104所示。例如，控制器18可指揮該靜電工具12在一段時間內(例如，1秒、2秒、3秒、4秒、5秒、10秒、15秒、20秒、25秒、30秒或更多秒的時間內)使該材料上的電壓從5千伏特升高至100千伏特，且隨後在另一段時間內(例如，1秒、2秒、3秒、4秒、5秒、10秒、15秒、20秒、25秒、30秒或更多秒的時間內)使該電壓從100千伏特下降至5千伏特。可由使用者調整該時間長度，或根據流經該標的物(例如，心軸)之電荷的反饋訊息而自動調整該時間長度。再者，控制器18可指揮該靜電工具12重複進行此步驟104多次(例如，1次、2次、3次、4次、5次、10次、20次、30次或更多次)。如以上說明，當該材料保有電荷時，會因排斥新噴塗的材料而對最終塗層或產品的光滑度或公差造成不良影響。有利的是，該製程100允許在該靜電工具112對所噴塗之材料施加較少電荷的期間內驅散該電荷。因此，藉著交替或週期性地升高或降低所噴塗之材料上的電荷，能使該材料上的電荷衰減，從而使已塗佈的材料不會排斥附加的材料，進而增進光滑度及/或公差。該製程100隨後可停止噴塗材料，如步驟106所示。視該產品或塗層而定，在經過特定時間之後(例如，短暫靜置時間或部分硬化時間)可重複進行製程100。例如，在生產已完成的產品或塗層之前，該製程100本身可重複進行多次(例如，1次、2次、3次、4次、5次、10次、15次、20次或更多次)。

第6圖是使用第1圖之靜電噴塗系統10的示例方法 120的流程圖。此製程120可利於在噴塗製程期間內去除所有的電荷且隨後添加電荷，以允許驅散該電荷。故而能夠使用具有低電荷衰減速率的材料製造出具有適當光滑度和公差的產品(例如，醫療產品)。啟動該靜電系統10以開始進行該製程120，如步驟122所示。隨後使用者利用該介面20選擇運行該製程120的特定操作模式及相關的操作參數(例如，電壓大小、欲噴塗的材料量、施加電壓的時間有多長，等等)。控制器18接收來自使用者介面20的此資訊且隨後執行儲存在記憶體24中的指令以操作該系統10。

收到來自控制器18的指令後，靜電工具12在噴塗 材料的時候對該材料施加電荷。該電荷將針對該模式而特別設定(即，正電/負電且大約介於5~100千伏特之間)。更明確言之，該靜電工具12將在對所噴塗材料施加電荷及去除所噴塗材料上之所有電荷的步驟之間循環交替進行，如步驟124所示。例如，控制器18可執行指令以指揮該靜電工具12對所噴塗的材料施加介於5~100千伏特之間的電壓持續一特定段時間(例如，1秒、2秒、3秒、4秒、5秒、10秒、15秒、20秒、25秒、30秒或更多秒)，且隨後去除所噴塗之材料上的所有電荷持續另一段時間(例如，1秒、2秒、3秒、4秒、5秒、10秒、15秒、20秒、25秒、30秒或更多秒的時間內)。 可由使用者調整該時間長度，或根據流經該標的物(例如，心軸)之電荷的反饋訊息而自動調整該時間長度。取決於實施例，噴塗帶電材料的時間可能短於或長於噴塗不帶電材料的時間。如以上說明，若該材料無法快速度失去所增加的電荷， 則殘餘的電荷可能會因排斥新噴塗的材料而對最終塗層或產品的光滑度或公差造成不良影響。有利的是，該製程120允許循環進行噴塗帶電材料且隨後噴塗不帶電材料的步驟而驅散該電荷，藉以生產出具有較佳光滑度及/或公差的塗層或產品。該製程120隨後可停止噴塗材料，如步驟126所示。視該產品或塗層而定，在經過特定時間之後(例如，短暫靜置時間或部分硬化時間)，製程120本身可重複進行。例如，在生產已完成的產品或塗層之前，該製程120可重複進行多次(例如，1次、2次、3次、4次、5次、10次、15次、20次或更多次)。

第7圖是以靜電方式生產零件之示例方法130的流 程圖。例如，該零件可為彈性殼、套或外殼，例如彈性袋、囊或容器。在某些實施例中，該零件可包含設置在內部空腔周圍的彈性壁，該內部空腔可用來儲存或容納物質。實例可包括醫療袋或手術植入物。方法130能製造出具有適當光滑度和公差的零件(例如，醫療產品或零件)。製備塗層材料(方塊132)以開始進行該方法130。如以上討論般，該塗佈材料可為具有緩慢電荷衰減速率的聚合物材料(矽(silicon)、聚乙烯對苯二甲酯(polyethylene terephtalate，PET)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚乙烯膜，等等)。塗佈材料的製備可涉及在該聚合物中添加溶劑，例如二甲苯、庚烷、己烷或異丙醇溶液，藉以達到適當黏度。更明確言之，製備該塗佈材料的步驟可涉及調整該材料的黏度以達到介於20~400厘泊(centipoise)之間的黏度，從而使該塗佈材料與該心軸24接觸後能夠適當地 流動。為了生產具有適當澄清度/透明度的零件，製備該心軸以接收該塗佈材料(方塊134)。如第8~10圖中額外詳細討論般，可採各種方式製備該心軸，以使該零件能達到適當的澄清度/透明度。例如，可研磨該心軸24及/或低磨擦塗層以提供平滑的表面光滑度。特別是，該心軸24平滑的表面光滑度可減少該零件表面中的瑕疵而可增進澄清度/透明度(即，降低光折射作用)。方法130中的下一個步驟涉及調整該靜電噴塗系統的參數(方塊136)。可採各種方式調整該靜電噴塗系統10以生產具有適當公差的零件。如第11圖中額外詳細討論般，可調整的參數包括鐘形杯速度、成形空氣、噴塗器與心軸24(即，標的物)之間的距離、該心軸或該靜電噴塗器的旋轉百分比或旋轉度、該靜電噴塗器相對於該心軸24的角度、該等塗層之間的塗佈材料部分硬化時間(即，短暫靜置時間(flash time))、噴塗該塗佈材料的時間長度、塗層數目及施加於該材料的電壓。調整該靜電噴塗系統10的參數之後，使用者可選擇以上第2~6圖中所述製程中的其中一個製程以在該心軸24上靜電噴塗該塗佈材料而形成壁層(即，塗層)，見方塊138。該方法130隨後能使該已噴塗的材料部分硬化持續一段時間(即，短暫靜置)，見方塊140。如以上說明，該硬化時間是可利用該方法130在調整靜電噴塗系統參數之步驟(方塊136)中進行調整的參數之一。在部分硬化之後，方法130判斷該壁層/塗層是否夠厚(方塊142)。若該塗層不夠厚，該方法130回到步驟138並在該心軸上靜電噴塗另一塗佈材料以形成另一壁層。該方法130重複進行該方法中的此部分直到該 塗層/壁層達到所要求的厚度(即，達到容許公差)。可在決定點(decision point)處測量該壁的厚度，或根據預先的計算而預先判斷該壁的厚度(即，若已知達到適當厚度所需要的壁層或塗層數目)。若該壁夠厚(即，符合公差)，則該方法130能使該壁層的塗佈材料進行額外的硬化步驟(方塊144)。一旦該壁(即，零件)硬化，從該心軸上移除該壁(方塊146)。

第8圖是如第7圖之方塊134所示般製備心軸(即， 標的物)之示例方法150的流程圖。如以上說明，零件表面中的缺陷會影響澄清度/透明度，該心軸平滑的表面光滑度能減少該零件表面中的缺陷。特別是，減少零件的表面缺陷可增進澄清度/透明度(即，減低光折射作用)。因此，方法150製造的心軸能夠生產具有適當澄清度/透明度之零件。以導電材料(例如，不鏽鋼、P20鋼、鋁、鈦，等等)形成心軸(方塊152)以開始進行該方法150。隨後研磨該心軸表面以增進該表面光滑度，使該表面光滑度介於四號鏡面拋光度至八號鏡面拋光度之間(例如，可為四號、五號、六號、七號或八號鏡面拋光度)。可使用各種方法(例如，帶式研磨機、研磨輪、研磨專用的無油化合物、不織布研磨帶/墊、微纖維研磨織物，等等)研磨該心軸表面。研磨該心軸之後，方法150判斷該表面光滑度是否足夠(方塊156)。若該表面光滑度不足，則方法150重複進行研磨該心軸表面的步驟以增進表面光滑度(方塊154)。若該表面光滑度已可接受，則停止方法150(方塊158)。 在此階段中，可使用所製備的心軸(方塊134)如第7圖之步驟136至步驟146所示般生產零件(例如，壁層)。

第9圖是如第7圖之方塊134所示般製備具有塗層 之心軸的示例方法160之流程圖。如以上說明，零件表面中的缺陷會影響澄清度/透明度，而該心軸平滑的表面光滑度能減少該零件表面中的缺陷。因此，方法160製造具有塗層的心軸能夠生產具有適當澄清度/透明度之零件，同時亦可輕易地從該心軸上移除該零件。以導電材料(例如，不鏽鋼、P20鋼、鋁、鈦，等等)形成心軸(方塊162)以開始進行該方法160。 隨後在該心軸的表面塗佈低磨擦塗層(方塊164)。該低摩擦塗層可為聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)、氟化乙烯丙烯(四氟乙烯)(fluorinated ethylene propylene(tetrafluoroethylene))、六氟丙烯(hexafluoropropylene，FEP)、全氟烷氧(perfluoroalkoxy，PFA)，等等。在完成該壁層的所有膜層之後，該塗層的低磨擦作用可使該零件簡單或輕易地從該心軸上移除。此外，該塗層的低磨擦作用可在從該心軸上移除該零件的過程中減少例如因該等膜層黏在心軸上或撕扯動作所產生的缺陷。同樣地，減少表面缺陷可提高該零件的澄清度/透明度。隨後研磨該塗層以增進表面光滑度，使該表面光滑度介於四號鏡面拋光度至八號鏡面拋光度之間(例如，可為四號、五號、六號、七號或八號鏡面拋光度)，見方塊166。可使用各種方法(例如，帶式研磨機、研磨輪、研磨專用的無油化合物、不織布研磨帶/墊、微纖維研磨織物，等等)研磨該塗層。研磨該低磨擦塗層之後，方法160判斷該表面光滑度是否足夠(方塊168)。若該表面光滑度不足，方法160重複進行研磨該低磨擦塗層表面的步驟以增進表面光滑度(方 塊166)。若該表面光滑度已可接受，則停止方法150(方塊170)。在此階段，可使用所製備的心軸(方塊134)如第7圖之步驟136至步驟146所示般生產零件(例如，壁層)。

第10圖是如第7圖之方塊134所示般製備具有低磨 擦塗層之心軸的示例方法180之流程圖。如以上說明，零件表面中的缺陷會影響澄清度/透明度，而該心軸平滑的表面光滑度能減少該零件表面中的缺陷。特別是，減少該零件的表面缺陷可增進澄清度/透明度(即，減低光折射作用)。以導電材料(例如，不鏽鋼、P20鋼、鋁、鈦，等等)形成心軸(方塊182)以開始進行該方法180。隨後研磨該心軸以增進表面光滑度(方塊184)。可使用各種方法(例如，帶式研磨機、研磨輪、研磨專用的無油化合物、不織布研磨帶/墊、微纖維研磨織物，等等)研磨該心軸。研磨該心軸之後，該方法判斷該表面光滑度是否足以用來塗佈低磨擦塗層(方塊186)。若該表面光滑度不合適，則方法180重複進行研磨該心軸表面的步驟以增進表面光滑度(方塊184)。若該表面光滑度已可接受，則下個步驟是在該心軸表面塗佈低磨擦塗層(方塊188)。該低摩擦塗層可為聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯(四氟乙烯)、六氟丙烯(FEP)、全氟烷氧(PFA)，等等。在完成該壁層的所有膜層之後，該塗層的低磨擦作用可使該零件簡單或輕易地從該心軸上移除。此外，該塗層的低磨擦作用可在從該心軸上移除該零件的過程中減少，例如因該等膜層黏在心軸上或撕扯動作所產生的缺陷。同樣地，減少表面缺陷可提高該零件的澄清度/透明度。隨後研磨該塗層以增進表面光滑度，使該表面光 滑度介於四號鏡面拋光度至八號鏡面拋光度之間(例如，可為四號、五號、六號、七號或八號鏡面拋光度)，見方塊190。 可使用各種方法(例如，帶式研磨機、研磨輪、研磨專用的無油化合物、不織布研磨帶/墊、微纖維研磨織物，等等)研磨該塗層。研磨該塗層之後，方法180判斷該表面光滑度是否足夠(方塊192)。若該表面光滑度不足，則方法180重複進行研磨該塗層表面的步驟以增進表面光滑度(方塊190)。若該表面光滑度已可接受，則停止方法180(方塊194)。在此階段，可使用所製備的心軸(方塊134)如第7圖之步驟136至步驟146所示般生產零件(例如，壁層)。

第11圖是調整方法130之參數(方塊136)的示例方法200之流程圖，以如第7圖所示般以靜電方式生產零件。如上述，靜電系統10包含使用者介面20。使用者介面20能讓使用者調整操作參數以生產適當規格範圍內的零件。特別是，使用者可根據心軸的類型(包含心軸塗層)、塗層材料或公差的變化來調整參數。例如，具有減少摩擦塗層的心軸可提高塗佈材料的流動，而不具有減少摩擦塗層(即，低磨擦塗層)的心軸則可能降低塗層材料的流動。因此，使用者可調整該靜電噴塗系統的參數，藉以針對零件公差上的變化、心軸類型、心軸塗層等因素進行調整。

該方法200始於步驟202，該步驟202是調整旋轉霧化器的鐘形杯速度(bell speed)。該鐘形杯速度直接控制粒子尺寸(即，藉著在鐘形杯的邊緣處剪切流體而控制粒子尺寸)。當鐘形杯速度提高，該鐘形杯藉由打碎塗佈材料而形成 較細的粒子。較細的粒子較容易帶電且從而有助於均勻地塗佈該心軸。可調整該鐘形杯速度，使該鐘形杯速度介於15~60 kRPM、25~55 kRPM、35~55 kRPM或45~55 kRPM。在步驟204中，方法200調整該成形空氣的速度、流率、壓力或以上參數之任意組合。該成形空氣將該塗佈材料從該噴塗器輸送至該心軸並會影響該塗佈材料的圖案尺寸(pattern size)。更明確言之，提高該成形空氣的速度會降低該材料散佈的能力，而降低該速度則有助於使該塗佈材料散開。在方法200中，可調整該成形空氣，使該成形空氣介於1~20 PSI、2~10 PSI或2~5 PSI之間以調整該成形空氣的速度。在步驟206中，方法200調整該心軸與該靜電噴塗器之間的距離。噴塗器與心軸之間的距離會影響圖案尺寸、電荷的損失及塗佈材料的乾燥作用。更明確言之，心軸與噴塗器之間較大的距離會提高該材料的散射作用、造成較多的電荷散失在環境中及可能造成該材料在與心軸接觸之前就先部分硬化。此外，較小的距離會降低散射作用、增加電荷滯留及防止該塗佈材料部分硬化。該方法可調整該距離，使該距離介於3~12英吋、5~10英吋或6~9英吋之間。在步驟208中，方法200調整該心軸及/或該靜電噴塗器的旋轉百分比/旋轉度，藉以能夠適當地塗佈該心軸(即，塗佈在該心軸的周圍)。例如，在某些實施例中，該心軸可繞著該心軸的軸心旋轉，同時該靜電噴塗器從固定位置處噴塗材料。在其他實施例中，該靜電噴塗器可繞著該心軸而旋轉，同時該心軸保持固定。可調整該靜電噴塗器或心軸的旋轉動作，使該靜電噴塗器或該心軸繞 著本身各自的軸心旋轉5~100度、50~90度或65~85度。在步驟210中，可調整該噴塗器相對於該心軸的角度。特別是，該噴塗器在該心軸水平位置以下的角度可介於20~70度、30~60度、40~50度之間。在步驟212中，方法200調整該塗佈材料的部份硬化時間。在某些實施例中，可噴塗該塗佈材料而成為一系列的塗層並在該等塗層之間具有部分硬化步驟(partial cure)。當施加多個塗層時，該等部分硬化步驟可防止塗佈材料過度流動。該部分硬化時間可調整在0~180秒、5~100秒、10~60秒或20~40秒之間。該方法200隨後可根據塗層的厚度或數目而調整步驟214中的噴塗時間。該噴塗時間可調整在1~90秒、2~15秒或3~8秒之間。在步驟216中，該方法200能夠調整材料塗層的數目。如上述，可採一系列塗層的方式噴塗該材料，並藉著使每個塗層部分硬化而防止材料過度流動。因此，步驟216能讓使用者調整塗層的數目，藉以達到適當的公差(即，厚度)。例如，該產品可能塗佈了1層、2層、3層、4層、5層、6層、7層、8層、9層、10層或更多塗層。最後，在步驟218中，方法200能夠調整所施加的電壓。如第2~6圖中所說明般，由於緩慢的電荷衰減作用可能產生干擾而使該材料開始自我排斥，故該電壓可在約5千伏特至100千伏特之間做變化以增進適當的產品光滑度和公差。

例如在一個實施例中，方法200可使用以下參數生產零件：鐘形杯速度為35~55 kRPM、成形空氣為2~10 PSI、噴塗器與心軸24之間的距離為5~10英吋、心軸或靜電噴塗 器的旋轉百分比或旋轉度為50~90度、靜電噴塗器相對於心軸24的角度為30~60度、塗層之間的塗佈材料部分硬化時間為10~60度、噴塗該塗佈材料的時間量為2~15秒、塗層的數目為5層及施加於該材料的電壓為50千伏特(kV)。在另一實施例中，該方法200可使用以下參數生產零件：鐘形杯速度為45~55 kRPM、成形空氣為2~5 PSI、噴塗器與心軸24之間的距離為6~9英吋、心軸或靜電噴塗器的旋轉百分比或旋轉度為65~85度、靜電噴塗器相對於心軸24的角度為40~50度、塗層之間的塗佈材料部分硬化時間為20~40度、噴塗該塗佈材料的時間量為3~8秒、塗層的數目為3及施加於該材料的電壓為75千伏特(kV)。

第12圖是具有未研磨塗層232之心軸230的剖面 圖。如以上說明般，心軸230可包含低磨擦塗層232(例如，聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯(四氟乙烯)、六氟丙烯(FEP)或全氟烷氧(PFA)，等等)。該低摩擦塗層有助於在噴塗之後移除該零件。此外，該低摩擦塗層亦能減少形成額外的缺陷、撕裂處或諸如此類者，從而有助於增進澄清度。然而，該塗層232是未經研磨的粗糙表面，該粗糙表面可能會增加塗佈材料的缺陷。如上述，該等缺陷會提高該零件中的光折射作用，且從而降低該零件的澄清度/透明度。

第13圖是具有已研磨塗層232之心軸230的剖面 圖。可利用方法160或方法180研磨該塗層232以形成介於四號鏡面拋光度至八號鏡面拋光度之間的表面光滑度(例如，可為四號、五號、六號、七號或八號鏡面拋光度)。如以上說 明，心軸塗層232改善的表面光滑度能使該塗佈材料平滑地塗佈在該心軸塗層232上以減少缺陷，且從而增進該塗佈材料的澄清度/透明度。

第14圖是具有已研磨塗層232和靜電噴塗零件234 之心軸230的剖面圖。如上述，使用製程130靜電噴塗該零件234。該製程130結合第2~6圖及第8~11圖中所述的子製程有助於生產具有適當公差和品質(例如，澄清度/透明度、材料類型，等等)的零件234。更明確言之，製程130能藉著調整參數(包括鐘形杯速度、形成空氣、噴塗器與心軸(即，標的物)之間的距離、心軸或靜電噴塗器的旋轉百分比、靜電噴塗器的角度、塗佈材料的部分硬化時間(即，短暫靜置時間(flash time))、噴塗該塗佈材料的時間、塗層數目及施加於該材料的電壓)而生產具有適當公差和品質的零件234。

第15圖是靜電噴塗零件234與已研磨塗層232分離 的心軸230之剖面圖。如上述，在噴塗後，該已研磨的低磨擦塗層可幫助移除該零件及增進該零件234的澄清度/透明度。更明確言之，該已研磨塗層232減少該零件234之內部表面236上的缺陷，從而減低該零件234的光折射作用並提高該零件234的澄清度/透明度。

儘管本案中僅圖示和描述本發明的必要特徵，但所屬技術領域中熟悉該項技藝者可思及諸多修改和變化。故可瞭解到，後附申請專利範圍欲涵蓋落入本發明真正精神範圍內的所有修改和變化。

10‧‧‧靜電噴塗系統

12‧‧‧靜電工具

14‧‧‧電源

16‧‧‧電壓倍增器

18‧‧‧控制器

20‧‧‧使用者介面

22‧‧‧材料來源/處理器

24‧‧‧標的物/記憶體/心軸/物品

26‧‧‧按鈕/旋鈕/轉盤/選單

Claims (20)

1. 一種系統，該系統包括：一靜電噴塗系統，該靜電噴塗系統包括：一靜電工具，該靜電工具係配置用於噴塗一帶有一靜電的材料；及一標的物，該標的物具有一大於或等於一4號鏡面拋光度的表面光滑度，且該標的物係配置用於接收該靜電工具所噴出的一材料。
2. 如請求項1所述之系統，其中該標的物包含一減少摩擦塗層。
3. 如請求項2所述之系統，其中該減少摩擦塗層具有介於一4號鏡面拋光度至一8號鏡面拋光度之間的一表面光滑度。
4. 如請求項3所述之系統，其中該減少摩擦塗層包括：聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙烯丙烯(四氟乙烯)、六氟丙烯(FEP)或全氟烷氧(PFA)。
5. 如請求項1所述之系統，其中該標的物是一心軸。
6. 如請求項5所述之系統，其中該心軸是由一導電材料製成。
7. 如請求項6所述之系統，其中該導電材料包括不鏽鋼。
8. 如請求項1所述之系統，其中該靜電工具包括一旋轉霧化器。
9. 一種系統，包括：一靜電噴塗系統控制器，該靜電噴塗系統控制器係配置用於改變一靜電噴塗系統的操作參數，且該靜電噴塗系統使帶電材料以緩慢的電荷衰減速率釋放電荷。
10. 如請求項9所述之系統，其中該靜電噴塗系統包含一靜電工具，該靜電工具是配置用於在一標的物上噴塗該帶電材料。
11. 如請求項10所述之系統，其中該控制器包含一處理器。
12. 如請求項11所述之系統，其中該控制器包含一記憶體，該記憶體具備用於該處理器的多個指令，及其中該等指令改變該靜電噴塗系統的參數。
13. 如請求項12所述之系統，其中該等參數包括該靜電工具的一鐘形杯速度、一成形空氣速度、該靜電工具與該標的物之間的一距離、該標的物或該靜電工具的一旋轉百分比、該靜電工具的一角度、該帶電材料的一部分硬化時間、該帶電 材料的一噴塗持續時間、一塗層數目及施加於該帶電材料的一電壓。
14. 如請求項9所述之系統，其中該控制器配置成用於在該靜電工具噴塗該材料時去除該材料的一電荷。
15. 一種生產供一靜電噴塗系統使用之一標的物的方法，包括以下步驟：使用導電材料形成一標的物；及研磨該標的物的一標的物表面。
16. 如請求項15所述之方法，其中研磨該標的物表面的步驟包括研磨達到一至少四號鏡面拋光度。
17. 如請求項15所述之方法，包括以下步驟：於該標的物表面塗佈一低磨擦塗層。
18. 如請求項17所述之方法，包括以下步驟：研磨該低摩擦塗層以達到至少一四號鏡面拋光度。
19. 一種生產供一靜電噴塗系統使用之一標的物的方法，包括以下步驟：使用一導電材料形成一標的物；於該標的物的一表面塗佈一低磨擦塗層；及 研磨該低磨擦塗層以達到至少一四號鏡面拋光度。
20. 一種以一靜電噴塗系統生產一零件的方法，包括以下步驟：製備一塗佈材料；製備一用於接收該塗佈材料的標的物；調整該靜電噴塗系統的參數；將一塗佈材料靜電噴塗在該標的物上以形成一壁層；部分硬化該塗佈材料層；判斷該壁層的一厚度是否等於或大於一閾值；若該厚度小於該閾值，則塗佈另一層的該塗佈材料；硬化該塗佈材料；及從該標的物上移除該壁層。