TWI568499B - 粉體塗裝的裝置和方法 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種在真空狀態的塗裝腔內,在所配置的基材上塗裝粉體的裝置和方法,係將所吸入的大氣壓狀態下的吸入氣體和由氣體供給裝置所供給的供給氣體一併作為粉體的輸送氣體來使用的粉體塗裝裝置和方法。
在真空狀態下將粉體塗裝在基材上的傳統方法有真空等離子塗裝法(VPS;vacuum plasma spray)、真空冷塗裝法(vacuum cold spray)、氣膠沉積法(AD;aerosol deposition)等等。上述習知方法是將一定量的粉體,連續供向輸送管,並進行噴射,其操作系統存在較大的難點,難以構成具有均一厚度的塗裝薄膜或塗裝後膜,更難於形成三次元形狀基材的均一塗裝膜。
在呈真空狀態下噴射粉體,並將其塗裝在基材上的技術中,為了實現均一品質的塗裝層,必須在輸送管中供入一定量的粉體,需要持續維持這種定量供給的狀態。
圖6是US 7,153,567專利的圖1,如圖6所示,習知的氣膠沉積法(AD)(US 7,153,567(composite structure and method and apparatus for forming the same),以下簡稱“習知技術1”)是在放有粉體的腔內部供給壓縮氣體,進行氣膠沉積,將氣膠沉積的粉體供入到輸送管,依據此方法,粉體藉由壓縮氣體
不規則的飛散,無法實現定量供入輸送管。
為瞭解決上述習知技術1所存在的粉體非定量供給的問題,韓國專利授權10-1228004號中公開了“複合結構形成方法,調配粒子及複合結構物形成系統”(PCT/JP2009/054344;EP 2 264 222,以下簡稱“習知技術2”),該專利中公開了將調配粒子收容在收容器具中,進行氣膠沉積,並供入輸送管的改良方法。
但是,參照上述習知技術2的專利說明書中的附圖21至30,放有調配粒子的收容器具及定量供給器具自身可定量供給粉體,但在該說明書的圖16中可見,其與習知技術1一樣,將粉體供向氣膠沉積器具,結果還是會導致粉體的不規則及非定量輸送。圖7是EP 2 264 222專利的附圖16。
將上述習知技術1和習知技術2用於在真空狀態下在基材上塗裝粉體的裝置上時,啟動塗裝裝置時,收容粉體的腔或收容器具會呈真空狀態,使粉體被不規則的吸入輸送管,難以實現粉體定量供入輸送管。
圖8是US 6,759,085專利的附圖1,如圖8所示,美國授權專利US 6,759,085("Method and apparatus for low pressure cold spraying";以下簡稱“習知技術3”)所公開的技術也是在塗裝裝置啟動時,粉體供給機自身呈真空狀態,難以實現將粉體定量地供向輸送管,進一步也難以實現在基材上達到塗裝厚度一致,尤其是更難以調節微小單位的厚度。
圖9是US2011/0104369專利的附圖2,如圖9所示,US 2011/0104369 "Apparatus and method for continuous powder coating",以下簡稱“習知技術4”,其特徵在於,在塗裝裝置中,粉體供給部一側在大氣壓中開放,與上述習知技術1至習知技術3所提供的粉體供給方式相比,可以相對實現定量及規則性供給。
圖10是US 2013/0192519專利的附圖1,如圖10所示,韓國專利授權10-1065271之“粉體塗裝裝置”(PCT/KR2010/006889;US 2013/0192519;以下簡稱“習知技術5”)中,輸送管的一側在大氣壓狀態下開放,與上述習知技術4相比可進一步實現定量及規則性的粉體供給。但是,在啟動塗裝裝置時,不規則的粉體吸入量問題尚待改善。此外,上述習知技術5並不是供入壓縮氣體輸送粉體的,其空氣吸入部與粉體供給部是連通的,所吸入的空氣和粉體在混合狀態下供入輸送管,將塗裝腔與輸送管連通,輸送及塗裝粉體。上述習知技術5是根據任意的空氣吸入流量、噴嘴的橫截面、塗裝腔的真空壓力及阻流條件,來決定流入輸送管的輸送氣體的流量,從而決定輸送管的壓力,藉由噴嘴將粉體噴射在真空腔內的技術。但是,上述習知技術5會發生無法僅僅靠所吸入的空氣流量來控制最終輸送氣體的噴射速度條件的情況。可見,其很難僅靠所吸入的空氣流量來控制噴射速度條件,尚需可實現上述技術特徵的手段和方法。
也就是說,如前述,需要研究開發出可在輸送管內定量供入粉體,進行連續供入並微量調節的同時,任意的噴嘴橫截面與塗裝腔內的壓力對應,噴至塗裝腔內的輸送氣體的速度實現亞音速至超音速,並可根據粉體所需的噴射速度條件來調節輸送氣體的速度,按照粉體及基材的種類特性,可維持一定的塗裝品質,實現一定厚度的塗裝厚度的粉體塗裝裝置和方法。
本發明正是為了解決上述習知技術的問題而提出的,本發明的目的在於提供一種一定量的粉體與吸入氣體一併被順利輸送,同時與藉由氣體供
給裝置供給輸送管內的供給氣體並用,可按照任意的噴射速度條件來調節輸送管內的壓力,即使在僅靠吸入氣體的流量無法控制最終輸送氣體噴射速度條件的情況下,也可以調節輸送氣體噴射速度的粉體塗裝裝置及方法。
為了實現本發明的目的,本發明提供的粉體塗裝裝置,其特徵在於,包括:提供粉體4輸送通路的輸送管10;作為自氣體供給裝置20供給的供給氣體流道的氣體供給管15;結合在所述輸送管10或氣體供給管15末端的噴嘴30;收容所述噴嘴30的塗裝腔40;在維持大氣壓狀態的環境下,將所收容的粉體4供向所述輸送管10的粉體供給部(未圖示)及調節所述塗裝腔40內部壓力的壓力調節裝置50。藉由因所述壓力調節裝置50的驅動而形成的所述塗裝腔40的負壓,在大氣壓狀態的氣體被吸入所述輸送管10,吸入氣體1和供給氣體2一併作為粉體4的輸送氣體3,所述輸送管10和氣體供給管15分別依次由第一區間10a、15a、第二區間10b、15b及第三區間10c、15c連續構成,所述第一區間10a、15a至所述第三區間10c、15c的直徑條件要符合1)條件(第一區間=第二區間=第三區間)、2)條件(第一區間第三區間第二區間)及3)條件(第三區間第一區間第二區間)中任意一個條件。
此外,本發明還提供一種粉體塗裝方法,是一種利用依次連續的第一區間10a、15a、第二區間10b、15b及第三區間10c、15c的直徑條件要符合1)條件(第一區間=第二區間=第三區間)、2)條件(第一區間第三區間第二區間)及3)條件(第三區間第一區間第二區間)中任意一個條件而構成,且包括相互連通的輸送管10和氣體供給管15,以及可收容在所述輸送管10或所述氣體供給管15末端結合的噴嘴30的塗裝腔40的粉體塗裝裝置的方法,其特徵在於,使所述塗裝腔內部發生負壓,將自輸送管10吸入的吸入氣體1和自氣體供給裝置20供向其氣體供給管15的供給氣體2混合而成的輸送氣
體3,在維持大氣壓狀態的環境下,輸送向輸送管10內流入的粉體4,並藉由噴嘴30噴射,所噴射的粉體4塗裝在真空狀態的塗裝腔40內部所配置的基材上。
本發明的有益效果如下。依據本發明,在真空狀態下的基材上噴塗塗裝粉體,可解決習知技術中的各種問題和缺點。
具體來說,第一,本發明易於控制供給氣體流量、塗裝腔的壓力、輸送管的壓力及溫度,可實現僅靠吸入氣體流量而無法實現的粉體噴射速度條件。
第二,在維持大氣壓狀態的環境下所收容的粉體流入輸送管,可定量細微調節粉體供給量,在習知技術所無法實現的大面積基材(如長2米,寬2米的大面積基材)上也可以精密的確定塗裝厚度,在三次元基材上也可以依據形狀表面形成一定塗裝厚度的塗裝膜(可實現塗裝厚度偏差±500nm水準的精密塗裝)。
第三,並用吸入氣體和供給氣體,藉由噴嘴使輸送氣體的噴射速度與任一噴嘴的橫截面對應,可實現亞音速至超音速。
第四,不僅可以一次供給輸送管內的兩種以上的混合粉體,還可以精確的、定量的提供兩種以上的粉體,並將其塗裝在基材上。
1‧‧‧吸入氣體
2‧‧‧供給氣體
3‧‧‧輸送氣體
4‧‧‧粉體
5‧‧‧基材
10‧‧‧輸送管
10a‧‧‧輸送管的第一區間
10b‧‧‧輸送管的第二區間
10c‧‧‧輸送管的第三區間
10d‧‧‧輸送管變剖面區間
15‧‧‧氣體供給管
15a‧‧‧氣體供給管的第一區間
15b‧‧‧氣體供給管的第二區間
15c‧‧‧氣體供給管的第三區間
15d‧‧‧氣體供給管的變剖面區間
20‧‧‧氣體供給裝置
25‧‧‧供給氣體流量調節裝置
30‧‧‧噴嘴
40‧‧‧塗裝腔
50‧‧‧壓力調節裝置
60‧‧‧基材支撐台
70‧‧‧位置控制手段
80‧‧‧壓力溫度測定裝置
[圖1]為噴嘴結合在輸送管末端的粉體塗裝裝置的第一實施方式之模式圖;[圖2]為噴嘴結合在輸送管末端的粉體塗裝裝置的第二實施方式之模式圖;[圖3]為以輸送管及氣體供給管進行供給氣體及粉體輸送的示例模式圖;[圖4]為輸送管直徑變化示例模式圖;
[圖5]為氣體供給管直徑變化示例模式圖;[圖6]為US 7,153,567(習知技術1)的Figure 1(附圖符號刪除);[圖7]為EP 2 264 222(習知技術2)的Figure 16(附圖符號刪除);[圖8]為US 6,759,085(習知技術3)的Figure 1(附圖符號刪除);[圖9]為US 2011/0104369(習知技術4)的Figure 2(附圖符號刪除);[圖10]為US 2013/0192519(習知技術5)的Figure 1(附圖符號刪除)。
本發明之粉體塗裝裝置的最佳實施方式如下。
本發明的粉體塗裝裝置包括:提供粉體4輸送通路的輸送管10;作為自氣體供給裝置20供給的供給氣體流道的氣體供給管15;結合在所述輸送管10或氣體供給管20末端的噴嘴30;收容所述噴嘴30的塗裝腔40;在維持大氣壓狀態的環境下,將所收容的粉體4供向所述輸送管10的粉體供給部(未圖示)及調節所述塗裝腔40內部壓力的壓力調節裝置50。藉由因所述壓力調節裝置50的驅動而形成的所述塗裝腔40的負壓,在大氣壓狀態的氣體被吸入所述輸送管10,吸入氣體1和供給氣體2一併作為粉體4的輸送氣體3,所述輸送管10和氣體供給管15分別依次由第一區間10a、15a、第二區間10b、15b及第三區間10c、15c連續構成,所述第一區間10a、15a至所述第三區間10c、15c的直徑條件要符合1)條件(第一區間=第二區間=第三區間)、2)條件(第一區間第三區間第二區間)及3)條件(第三區間第一區間第二區間)中任意一個條件。
接下來,結合參附的附圖對本發明的粉體塗裝裝置及方法進行詳細說明。
1.粉體塗裝裝置
本發明的粉體塗裝裝置,包括:提供粉體4輸送通路的輸送管10;作為自氣體供給裝置20供給的供給氣體流道的氣體供給管15;結合在輸送管10或氣體供給管15末端的噴嘴30;收容噴嘴30的塗裝腔40;在維持大氣壓狀態的環境下,將所收容的粉體4供向輸送管10的粉體供給部(未圖示)及調節塗裝
腔40內部壓力的壓力調節裝置50。藉由因壓力調節裝置50的驅動而形成的塗裝腔40的負壓,在大氣壓狀態的氣體被吸入輸送管10,吸入氣體1和供給氣體2一併作為粉體4的輸送氣體3,輸送管10和氣體供給管15分別依次由第一區間10a、15a、第二區間10b、15b及第三區間10c、15c連續構成,第一區間10a、15a至第三區間10c、15c的直徑條件要符合1)條件(第一區間=第二區間=第三區間)、2)條件(第一區間第三區間第二區間)及3)條件(第三區間第一區間第二區間)中任意一個條件。
在本說明書中,“吸入氣體1”是指在大氣壓狀態下,藉由輸送管10的一側上的負壓(不足大氣壓的壓力),被吸入輸送管10的氣體。
“供給氣體2”是指藉由氣體供給裝置20,供入氣體供給管15的氣體。
“輸送氣體3”是指輸送粉體4的氣體,是吸入氣體1和供給氣體2的混合氣體。
噴嘴30結合在輸送管10或氣體供給管20的末端。
噴嘴30結合在輸送管10的末端時,輸送管10成為吸入氣體1及輸送氣體3移動的管道。此時,粉體4如圖1所示,流入輸送管10,隨著吸入氣體1的流動移動,然後隨著自氣體供給管20供向輸送管10的供給氣體2所混合的輸送氣體3的流動,移向輸送管10末端的噴嘴30側。
噴嘴30結合在氣體供給管15末端上時,氣體供給管15成為供給氣體2及輸送氣體3的移動管道。此時,粉體4如圖2所示,流入輸送管10,隨著吸入氣體1的流動而移動,在供給氣體2合流的狀態下(即,隨著輸送氣體3的流動)移向氣體供給管15末端的噴嘴30側。
輸送管10與氣體供給管15相互連通,噴嘴30結合在輸送管10末端時,或是結合在氣體供給管15末端上時,都受到塗裝腔40的壓力狀態的影響。也就是說,輸送管10的一側在大氣壓下呈開放狀態形成,藉由因壓力調節裝置50的驅動而形成的塗裝腔40的負壓,大氣壓狀態的氣體從輸送管10的開放一側被吸入。
在氣體供給裝置20中,可向氣體供給管15供給氧、氮、氬、氦、氫、空氣中任意一種,也可以供給上述列舉的氣體中兩種以上的混合氣體。此外,氣體供給裝置20中供向氣體供給管15的供給氣體2的溫度調節在0攝氏度至600攝氏度的範圍內,從而可調節最終噴射的輸送氣體3的速度和溫度。
本發明所提供的粉體塗裝裝置可包括一個或兩個以上的向輸送
管10提供粉體的粉體供給部(未圖示)。粉體供給部在維持大氣壓狀態的環境下,供給粉體4,藉由輸送管10一側的負壓,吸入大氣壓狀態下的氣體,吸入氣體和粉體4一併流入輸送管10。在粉體供給部上可具備粉體定量供給機,以此來調節單位時間內所供給的粉體的量。
在輸送管10的末端或氣體供給管15的末端上結合的噴嘴30,可將混有輸送氣體3的粉體4噴射在真空狀態的塗裝腔40內,並塗裝在基材5上。
噴嘴30可將粉體4以超出塗裝臨界速度(critical velocity)且不足侵蝕速度(erosion velocity)的速度進行噴射,從而實現塗裝效率最大化。依據粉體4的種類和大小,可使用亞音速(subsonic;馬赫數(M)<1)噴嘴、或音速(sonic;馬赫數(M)=1)噴嘴、或超音速(upersonic;馬赫數(M)>1)噴嘴。前述亞音速噴嘴又叫噴孔(orifice),具有噴孔出口縮小的剖面形狀。在亞音速噴嘴出口可實現的最高的氣體噴射速度的馬赫數(M)不可超過1(音速)。此外,超音速噴嘴具有在超音速噴嘴入口具有超音速噴嘴頸部的剖面越來越小,經過超音速噴嘴頸部向超音速噴嘴出口的剖面越來越大的形狀,其一般被稱為縮擴噴嘴(laval)。這種超音速噴嘴是1897年瑞典的Gustaf de Laval開發而成的,被用於蒸汽渦輪機,之後Robert Goddard將其原理應用於引擎。前述超音速噴嘴可依據壓力、溫度、剖面面積比來決定馬赫數(M)。依據塗裝的粉體4的種類、大小、比重,侵蝕速度有所不同,因此依據不同的粉體4可選擇適合的噴嘴。在本發明中,噴嘴30可使用圓形噴嘴(亞音速噴嘴或超音速噴嘴),也可以使用寬度大於長度的狹縫噴嘴(亞音速噴嘴或超音速噴嘴)。使用狹縫噴嘴時,可在大面積的基材上實現均一塗裝。
為了實現超音速至亞音速噴射速度,噴嘴30可使用具有噴孔出口縮小的剖面形狀的噴孔或具有在超音速噴嘴入口具有超音速噴嘴頸部的剖面越來越小,經過超音速噴嘴頸部向超音速噴嘴出口的剖面越來越大的形狀的縮擴噴嘴。也就是說,依據使用目的,前述噴孔可實現亞音速或音速的輸送氣體噴射速度,前述狹縫噴嘴可實現亞音速或超音速的輸送氣體噴射速度。
在噴嘴30上結合有可控制其相對位置的位置控製手段70,可將噴嘴30以空間上的特定坐標(x、y、z)進行移動。位置控制手段70藉由噴嘴30向空間任意位置上的1至3次元形狀的物體進行噴塗,是非常有用的手段。位置控制手段70與噴嘴30結合,由可進行直線運動、曲線運動、旋轉運動等的可動臂構成。
前述塗裝腔40收容噴嘴30,在其內部提供可在配置的平面基材或
三次元形狀的基材上進行塗裝粉體4的空間。在塗裝腔40內部,在噴嘴30噴射粉體4的地方設置有基材支撐台60,藉由調整基材支撐台60的高低,來調節噴嘴30的相對位置。此外,基材支撐台60可與可作直線運動、曲線運動、旋轉運動等的可動臂結合。為了不受粉體4噴射的反作用力的影響,在基材支撐台60上設置真空夾盤(vacuum chuck),可吸住基材5對其進行固定。在設置這種真空夾盤時,可抑制粉體噴射導致的基材搖動。
本發明的塗裝腔40具有其他實施方式,在該實施方式中,不受基材種類的影響,也可以塗裝粉體4。但是,為了在由玻璃、金屬等硬質材料的基材上塗裝粉體,基材移送裝置為配置型(具有所定面積的基材藉由移送裝置移動,並進行塗裝工程的結構)裝置。當然,類似於聚合物膠片和鋁箔等柔軟材質的基材,也可以使用前述的配置型裝置進行移送及噴塗,但是上述基材移送裝置也可以使用卷對卷式(roll-to-roll)形態的生產線裝置來取代。這種卷對卷式裝置可使用如韓國授權專利第100991723號之“粉體連續沉積卷對卷裝置”。上述基材移送裝置根據基材的材質可組裝、拆解及替換。此外,上述基材移送裝置可調節基材的移送速度及往返次數等。
塗裝腔40內部即使是真空狀態,也可以充分的阻抗外部的壓力,優選為使用耐久性良好的不銹鋼、鋼材、鋁合金等材料構成,也可以使用可以觀察到塗裝腔內部的透明材料來製成。此外,在塗裝腔的一側可設置門,可使基材自動或手動的位於真空腔的內部,或是有助於順利清潔塗裝腔內部。
壓力調節裝置50是用於使塗裝腔40內部維持在大氣壓未滿的負壓狀態的裝置。藉由壓力調節裝置50,使塗裝腔40內的壓力設定到未滿大氣壓的負壓時,大氣壓狀態下的氣體被吸入輸送管10。輸送管10與噴嘴30與塗裝腔40連通,可起到上述作用。
壓力調節裝置50為了使塗裝腔40內部維持真空狀態,可與排氣閥連接。排氣閥上還可以包括將塗裝腔40內殘留的粉體進行集塵的集塵裝置。
此外,輸送管10或氣體供給管15及塗裝腔40上設置壓力溫度測定裝置80,可即時確認溫度及壓力。
本發明最好具有可連動控制噴嘴30前端的壓力、塗裝腔內部的壓力、氣體供給裝置所供給的供給氣體的流量、粉體供給部的粉體供給量的系統控制部,可使上述構成要素有機的連動在一起。
另外,如圖4所示,輸送管10依次由第一區間10a、第二區間10b及第三區間10c連續構成,第一區間10a至第三區間10c的直徑條件屬於下
列1)至3)中任意一個條件。
1)條件:第一區間=第二區間=第三區間
2)條件:第一區間第三區間第二區間
3)條件:第三區間第一區間第二區間
此外,如圖5所示,氣體供給管15依次由第一區間15a、第二區間15b及第三區間15c連續構成,第一區間15a至第三區間15c的直徑條件屬於下列1)至3)中任意一個條件。
1)條件:第一區間=第二區間=第三區間
2)條件:第一區間第三區間第二區間
3)條件:第三區間第一區間第二區間
上述輸送管10和氣體供給管15的第一區間10a、15a至第三區間10c、15c依次連接時,為了使各個區間之間輸送氣體3和粉體4順利流動,在第一區間10a、15a和第二區間10b、15b的連接部或第二區間10b、15b和第三區間10c、15c的連接部中,可在連接小口徑管和大口徑管的部位之全部或一部上,形成縮小或擴大的變剖面區間10d、15d。
在輸送管10末端結合噴嘴30時,氣體供給管15可連接在輸送管的第一區間10a至第三區間10c上,也可以連接在變剖面區間10d上。此時,氣體供給管15的直徑D和輸送管10的第一區間10a至第三區間10c的直徑可依據伯努力定理Bernoulli's theorem和輸送氣體噴射速度條件來決定。
此外,在氣體供給管15末端結合噴嘴30時,輸送管10可連接在氣體供給管的第一區間15a至第三區間15c上,也可以連接在變剖面區間15d上。此時,輸送管10的直徑D和氣體供給管15的第一區間15a至第三區間15c的直徑也可依據伯努力定理Bernoulli's theorem和輸送氣體噴射速度條件來決定。
在本發明中,依據吸入氣體1、供給氣體2及粉體4的移動路徑,輸送管10、氣體供給管15及粉體供給部(未圖示)的相互配置可進行多種變更,接下來,結合附圖圖式對實施方式進行詳細說明。
[實施範例1]
在圖3的(a)所示的實施範例1中,粉體4與吸入氣體1一併流入輸送管10,供給氣體2藉由在輸送管10的一側連通的氣體供給管15被供給,此時,吸入氣體1經過的路徑上供入粉體4,粉體4在與吸入氣體1混合的狀態下,流入輸送管10,再與供給氣體2混合,移至噴嘴30。
[實施範例2]
在圖3的(b)所示的實施範例2中,粉體4與吸入氣體1一併流入輸送管10,供給氣體2供向輸送管10一側,只有吸入氣體1的流道被附加構成。
[實施範例3]
在圖3的(c)所示的實施範例3中,具有兩個粉體供給部,在兩個粉體供給部上,粉體4與吸入氣體1一併流入輸送管10,供給氣體2藉由連通在輸送管10一側的氣體供給管15被供給,從而可實現兩種粉體混合後塗裝在基材上。
[實施範例4]
在圖3的(d)所示的實施範例4中,藉由供給氣體2流經的氣體供給管15一側所連通的輸送管10,吸入氣體1和粉體4流入,在供給氣體2中混入吸入氣體1的輸送氣體3移向噴嘴30方向。
以上實施例僅為本發明之一較佳實施例而已,當不能以之限定本發明實施之範圍;即大凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾,皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
2.粉體塗裝方法
本發明還提供一種粉體塗裝方法,是一種利用依次連續的第一區間10a、15a、第二區間10b、15b及第三區間10c、15c的直徑條件要符合1)條件(第一區間=第二區間=第三區間)、2)條件(第一區間第三區間第二區間)及3)條件(第三區間第一區間第二區間)中任意一個條件而構成,且包括相互連通的輸送管10和氣體供給管15,以及可收容在輸送管10或氣體供給管15末端結合的噴嘴30的塗裝腔40的粉體塗裝裝置的方法,其特徵在於,使塗裝腔內部發生負壓,將自輸送管10吸入的吸入氣體1和自氣體供給裝置20供向其氣體供給管15的供給氣體2混合而成的輸送氣體3,在維持大氣壓狀態的環境下,輸送向輸送管10內流入的粉體4,並藉由噴嘴30噴射,所噴射的粉體4塗裝在真空狀態的塗裝腔40內部所配置的基材上。
上述粉體塗裝方法利用本發明的粉體塗裝裝置來實現,依據塗裝腔40內部壓力調節,可同時或按照特定順序進行氣體的吸入和供給、粉體的流入(吸入或供給)。上述粉體塗裝方法的改造式如下所示。
a)調節塗裝腔的內部壓力
b)輸送管內流入吸入氣體(吸入)
c)輸送管內流入供給氣體(供給)
d)輸送管內流入粉體(流入或供給)
e)噴射及塗裝粉體
上述五個過程中,e)過程是最後一步,但是a)至d)過程可以按照下列多種順序來調整組合,以下的“→”是指階段性循序,“/”是指同時進行。
①a)→b)/c)/d)
②a)→b)→c)→d)
③a)→b)/d)→c)
④c)→a)→b)→d)
⑤d)→a)→b)→c)
除了上述順序以外,在可以實現本發明目的的範圍內,a)至d)過程可進行多種多樣的組合。
此外,在本發明中,還可以包括藉由供給氣體流量調節裝置25對供給氣體2的流量進行調節的過程,以及使輸送管10和塗裝腔40內部的溫度和壓力符合輸送氣體3的噴射速度條件的調節過程。此時,為使供給氣體2的溫度符合輸送氣體3的噴射速度條件,可將其調節至0至600攝氏度。輸送氣體3的噴射速度條件以壓縮性或非壓縮性流體行跡為基礎。
前述吸入氣體1可為在大氣壓狀態下的氧、氮、氬、氦、氫、空氣中任意一種,也可以為上述列舉的氣體中兩種以上的混合氣體;前述供給氣體2可為在大氣壓狀態下的氧、氮、氬、氦、氫、空氣中任意一種,也可以為上述列舉的氣體中兩種以上的混合氣體;依據本發明,可定量及連續地在大氣壓狀態下呈開放的輸送管的一側調節供入粉體,解決了習知技術的粉體非定量供給問題,吸入氣體和供給氣體可以並用,可使輸送氣體的噴射速度實現超音速。這種發明可廣泛的應用於半導體及電子機器領域。
1‧‧‧吸入氣體
2‧‧‧供給氣體
3‧‧‧輸送氣體
4‧‧‧粉體
5‧‧‧基材
10‧‧‧輸送管
15‧‧‧氣體供給管
20‧‧‧氣體供給裝置
25‧‧‧供給氣體流量調節裝置
30‧‧‧噴嘴
40‧‧‧塗裝腔
50‧‧‧壓力調節裝置
60‧‧‧基材支撐台
70‧‧‧位置控制手段
80‧‧‧壓力溫度測定裝置
Claims (21)
- 一種粉體塗裝的裝置,包括:提供粉體(4)輸送通路的輸送管(10);作為自氣體供給裝置(20)供給的供給氣體流道的氣體供給管(15);結合在所述輸送管(10)或氣體供給管(15)末端的噴嘴(30);收容所述噴嘴(30)的塗裝腔(40);在維持大氣壓狀態的環境下,將所收容的粉體(4)供向所述輸送管(10)的粉體供給部及調節所述塗裝腔(40)內部壓力的壓力調節裝置(50);藉由因所述壓力調節裝置(50)的驅動而形成的所述塗裝腔(40)的負壓,在大氣壓狀態的氣體被吸入所述輸送管(10),吸入氣體(1)和供給氣體(2)一併作為粉體(4)的輸送氣體(3),所述輸送管(10)和氣體供給管(15)分別依次由第一區間(10a)、(15a)、第二區間(10b)、(15b)及第三區間(10c)、(15c)連續構成,所述第一區間1(10a)、(15a)至所述第三區間(10c)、(15c)的直徑條件要符合1)條件(第一區間=第二區間=第三區間)、2)條件(第一區間第三區間第二區間)及3)條件(第三區間第一區間第二區間)中任意一個條件。
- 如申請專利範圍第1項所述之粉體塗裝裝置,所述輸送管(10)的一側在大氣壓狀態下呈開放形成,藉由因所述壓力調節裝置(50)的驅動而形成的所述塗裝腔(40)的負壓,大氣壓狀態的氣體被吸入所述輸送管(10)的開放的一側。
- 如申請專利範圍第1項所述之粉體塗裝裝置,還包括一個或兩個以上在所述輸送管(10)上供給粉體(4)的粉體供給部。
- 如申請專利範圍第3項所述之粉體塗裝裝置,所述粉體供給部使大氣壓狀態下所儲存的粉體(4)與吸入氣體(1)一併流入所述輸送管(10)。
- 如申請專利範圍第1項所述之粉體塗裝裝置,還包括調節所述供給氣體(2)流量的供給氣體流量調節裝置(25)。
- 如申請專利範圍第1項所述之粉體塗裝裝置,還包括調節所述供給氣體(2)溫度的供給氣體溫度調節裝置。
- 如申請專利範圍第1項所述之粉體塗裝裝置,還包括設置在所述輸送管(10)或所述氣體供給管(15)及所述塗裝腔(40)上,可即時測定壓力和溫度的壓力溫度測定裝置(80)。
- 如申請專利範圍第1項所述之粉體塗裝裝置,還包括與所述噴嘴(30)結合,調節與配置在所述塗裝腔(40)內基材的相對位置的位置控製手段(70)。
- 如申請專利範圍第8項所述之粉體塗裝裝置,所述位置控制手段(70)由與所述噴嘴(30)結合,可作直線運動、曲線運動、旋轉運動等的可動臂構成。
- 如申請專利範圍第1項所述之粉體塗裝裝置,還包括在所述塗裝腔(40)內具備,調節與所述噴嘴(30)的相對位置的基材支撐台(60)。
- 如申請專利範圍第10項所述之粉體塗裝裝置,所述基材支撐台(60)與可作直線運動、曲線運動、旋轉運動等的可動臂結合。
- 如申請專利範圍第1項所述之粉體塗裝裝置,還包括調節所述塗裝腔(40)內部溫度的塗裝腔溫度調節裝置。
- 如申請專利範圍第1項所述之粉體塗裝裝置,還包括集塵裝置,在所述塗裝腔(40)內噴射後,對所述塗裝腔(40)內所殘留的粉體(4)進行集塵。
- 如申請專利範圍第1項所述之粉體塗裝裝置,在所述輸送管(10)的第一區間(10a)和第二區間(10b)的連接部或在所述第二區間(10b)和第三區間(10c)的連接部中,在小口徑管和大口徑管連接的部位之全部或一部上形成縮小或擴大的變剖面區間(10d)。
- 如申請專利範圍第1項所述之粉體塗裝裝置,在所述氣體供給管(15)的第一區間(15a)和第二區間(15b)的連接部或在所述第二區間(15b)和第三區間(15c)的連接部中,在小口徑管和大口徑管連接的部位之全部或一部上形成縮小或擴大的變剖面區間(15d)。
- 一種粉體塗裝方法,是一種利用依次連續的第一區間(10a)、(15a)、第二區間(10b)、(15b)及第三區間(10c)、(15c)的直徑條件要符合1)條件(第一區間=第二區間=第三區間)、2)條件(第一區間第三區間第二區間)及3)條件(第三區間第一區間第二區間)中任意一個條件而構成,且包括相互連通的輸送管(10)和氣體供給管(15),以及可收容在所述輸送管(10)或所述氣體供給管(15)末端結合的噴嘴(30)的塗裝腔(40)的粉體塗裝裝置的方法,其特徵在於,使所述塗裝腔內部發生負壓,將自輸送管(10)吸入的吸入氣體(1)和自氣體供給裝置(20)供向其氣體供給管(15)的供給氣體(2)混合而成的輸送氣體(3),在維持大氣壓狀態的環境下,輸送向輸送管(10)內流入的粉體(4),並藉由噴嘴(30)噴射,所噴射的粉體(4)塗裝在真空狀態的塗裝腔(40)內部所配置的基材上。
- 如申請專利範圍第16項所述之粉體塗裝方法,還可以包括藉由氣體供給裝置(20)供給的供給氣體(2)的流量調節,來調節所述輸送管(10)或所述氣體供給管(15)的內部壓力,使其符合所述輸送氣體(3)的噴射速度條件的過程。
- 如申請專利範圍第17項所述之粉體塗裝方法,所述供給氣體(2)的溫度為0至600攝氏度。
- 如申請專利範圍第16項所述之粉體塗裝方法,還包括調節所述輸送管(10)或氣體供給管(15)內的輸送氣體(3)的溫度,使其符合所述輸送氣體(3)的噴射速度條件的過程。
- 如申請專利範圍第16至19項中任一項所述之粉體塗裝方法,所述吸入氣體(1)為大氣壓狀態下的氧、氮、氬、氦、氫、空氣中任意一種或兩種以上混合而成。
- 如申請專利範圍第16至19項中任一項所述之粉體塗裝方法,所述供給氣體(2)為氧、氮、氬、氦、氫、空氣中任意一種或兩種以上混合而成。
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