專利名稱：把涂料涂敷到細長材料上的方法及設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及用以把涂料涂敷到細長材料上的方法和設備。
塑料絕緣導線(例如，用于通訊的塑料絕緣導線)通常是通過把塑料絕緣層擠壓在移動著的導線外表的周圍而制成的。為了在使用過程中識別的目的，絕緣壓出物通常含有顏料，為了變換顏色，擠壓設備在使用具有不同顏料的塑料前必須加以清潔。顯然，這需要很多時間，而且浪費很多原料。此外，用于這種目的顏料通常是金屬基顏料，這會導致成品不合格的數量增加。
如果所有生產的導線可用例如為一種透明塑料的中性絕緣材料制成，然后再上色，那就簡便得多。在沿生產線設置于擠壓機后的標記裝置里變換顏色，成本就比擠壓機里變換顏色低得多，而且會使質量和性能都有所改善。
把顏料涂敷到移動著的導線上可以用若干種方法的任何一種去完成。舉例說，可用接觸式裝置例如滾輪來涂顏料，或者借助噴咀，以噴霧或噴流來涂顏料。
在將不同顏色的條紋涂到絕緣導線上的工藝中，公知的是采用含有一對設置于沿預定路徑縱向前進的導線相對兩側的空心圓盤的裝置，各圓盤設有一排沿周緣間隔的徑向取向的小孔，當圓盤轉動時，使輸送到圓盤上的彩色流體，即涂料，以噴流形式向外流過這些小孔。從這對圓盤的其中一個噴出的涂料噴流加到向前移動的導線上，把彩色標記以規定的間隔涂在導線的一側上。這對圓盤中縱向偏離上述圓盤的另一圓盤把同一種顏色的標記與上述一個圓盤所涂的標記對正地涂到導線的相對一側，從而在導線上形成有規律間距的環形條紋。參閱美國專利No.3，176，650。人們已經發現這種裝置不適用于要將顏料基本上涂到塑料絕緣導線的全部表面上。
在將顏料涂到塑料絕緣導線上時，遇到的困難是如何控制塑料絕緣導線上的彩色標記的形狀和不透明度。在想要或必需使絕緣導線以高速率前進的情況下已經受到困難。由于液體顏料通常是以與絕緣導線的移動路徑成90°角而噴到絕緣導線上的，液體顏料可以即刻被加速直至導線的速度，因而引起高導線速度下的強烈撞擊。液體可能會濺離導線，引起較差的不透明度。
所尋求的用以把顏料涂到塑料絕緣導線基本上全部圓周表面上的裝置最好是非接觸式的。其一個原因與構成加于導線上的壓出物的塑料的種類有關。在當今世界上，人們發現含氟聚合物具有一些理想的特性。因此，它們的用途激增。可是與某些聚烯烴(例如聚氯乙烯)不同，這些聚烯烴是稍微多孔的，因而允許任何顏料在上述材料冷卻前或冷卻后涂于其上，含氟聚合物通常是無孔的，必須在它處于擠壓后但是冷卻前的熱狀態下把顏料涂于其上。如果在導線包復上壓出物后立即采用接觸式裝置，就會導致塑料產生廣布的變形。
更重要的是需要穩定住移動著的導線而克服波動。不然的話，著色可能是不均勻的。有害的波動可能會使移動著的彩色導線討厭地牽連引線輪或其它設備。
用于對具有較大的直徑-介電比(diameter-over-dielectric)的絕緣導線和與擠壓機相符合的電纜的表面上色的設備已經可在市場上買到，但只允許擠壓帶一種基色的塑料。這種系統含有一個高壓涂料泵，以及三個裝在一圓環上并沿其圓周分布開的噴咀，待涂色的細長材料從此環中通過去。
人們所需要而先有技術中未提供的是允許細長材料以較高速率移動，而把顏料涂到垂直于其縱向軸線的橫截面很小的該細長材料上的方法及設備。所尋求的方法及設備應能與用于塑性絕緣材料的擠壓機相配合地涂敷顏料。在絕緣層表面上涂敷顏料，應使得顏料基本涂敷在全部表面上。
來用本發明的方法和設備已經克服了上述的問題。在使細長材料上色的方法中，使細長材料和顏料源之間沿細長材料的縱軸方向產生相對運動。顏料以基本上涂敷到細長材料的全部表面面積的方式，以多種噴霧圖形(pattern)噴向細長材料。第一組噴霧圖形是要使其每個噴霧只占據一個平面范圍，且與細長材料的軸線成一預定角度，同時，第一組噴霧圖形是配置在顏料輸送頭和接收卷線盤之間的。第二組噴霧圖形可設置于顏料輸送頭和放線裝置之間。第二組的各噴霧圖形完全呈圓錐形。第一組和第二噴霧圖形是沿細長材料的縱向軸線布置及隔開的。
使塑料絕緣層上色的設備包括用以使被塑料絕緣層所包復的媒質裝置沿移動路徑而移動的裝置。各個噴咀是沿移動路徑隔開分布的，將這些噴咀分布設置成使得能把來自顏料源的顏料以噴霧圖形噴到塑料絕緣層上，從而使塑料絕緣層的全部表面面積都基本上涂蓋有顏料。第一組噴咀使各噴咀噴出的顏料噴霧圖形分布在單一平面范圍內。第二組噴咀使得各噴咀噴出的噴霧圖形成圓錐形。各組噴咀沿移動路徑相間隔，且沿不同的徑向方向朝向絕緣層。第一組噴咀被配置在顏料輸送頭和接收卷線盤之間，而第二組噴咀被配置在顏料輸送頭和把塑料絕緣層包復到導線上的擠壓機之間。這樣，有利的是第一組噴咀互相之間的配合以及它們沿縱向和圓周方向的分布間隔能使得基本上移動住穩定著的被塑料絕緣的媒質裝置，克服有害的波動。
圖1是對移動著的導線上的塑料絕緣層進行上色的一種生產線的總體示意圖;
圖2是一種作為舉例的已經包復有塑性絕緣材料的金屬導線的橫剖視圖;
圖3是圖1的生產線的其中一部分的透視圖，示出了一組用來把顏料涂到塑料絕緣層上的噴咀;
圖4是圖3中的其中一個噴咀放大后的視圖;
圖5是一種用來將圖3中的噴咀移近或移離導線的裝置的透視圖;
圖6和圖7是圖5中的用以將噴咀移近移離導線的裝置其中一部分的正視圖;
圖8是一個含有第一組和第二組噴霧咀的優選實施例的透視圖;
圖9是用來變換顏色的轉換管的視圖;
圖10是裝容過量的涂料用的罩殼的透視圖。
現在參閱圖1，圖中示出了需要提供塑料絕緣的導線21(見圖2)，然后對塑料進行上色的生產線20的總體示意圖。后文的描述涉及對金屬導線的絕緣及其后的上色，但是應該了解的是本發明的方法和設備也可用來對例如已包復在移動著的細長材料(如光纖)上的塑料絕緣層進行上色。
金屬導線22離開輸送卷線盤24后，向前穿過拉延裝置25，導線的直徑在該拉延裝置內被縮小。其后，將導線在退火裝置26內退火，然后冷卻且再加熱到所需的溫度，此后把導線移入并經過擠壓機28。
在擠壓機28中，塑料絕緣材料被施加到移動著的導體上，將其包復起來。需要的話，絕緣材料可以是諸如含氟聚合物或聚氯乙烯(pvc)的鮮明顏色或不鮮明顏色的塑料。關于拉延裝置、退火裝置和擠壓機的詳細結構在本技術領域中是眾所周知的，就不必在本文中詳加說明。然后，塑料絕緣導線由牽引盤33移過冷卻槽31而移到接收卷線盤35上。傳統的標記裝置32可被用來將條紋標記加到絕緣層上。
顏料在擠壓機28和接收卷線盤35之間被涂到塑料絕緣導線上。沿生產線20涂敷顏料的位置取決于構成作為壓出物的塑料的種類。如果壓出物是一種聚氯乙烯，可在絕緣導線離開冷卻槽31后，或進入冷卻槽31前涂敷顏料。聚氯乙烯呈現出多孔性，即使它已被冷卻，顏料也會穿過細孔滲入絕緣層，因而絕緣層具有永久的彩色。另一方面，如果壓出物是由無孔的含氟聚合物組成的，則在擠壓機28和冷卻槽31之間的位置涂敷顏料。
顏料涂敷裝置40不管其位置如何，總是包括在生產線20中，且有效地把顏料涂敷到移動著的絕緣導線21的大體上整個表面面積上。顏料涂敷裝置40是一種非接觸的裝置則比較好。顏料最好是例如市場上可買到的馬薩諸塞州西漢諾威GEMGravure公司生產的No.3616型涂料。
如可以從圖3中清楚地看到的那樣，裝置40含有一個與顏料輸送源(未示出)相連接的總管頭42。總管頭42具有圓環形狀，以允許塑料絕緣導線穿過其中向前移動。一組管狀支撐構件44-44從總管頭42的一側伸出，它們通過該總管頭而與顏料輸送源相連接。各管狀構件44上裝有一個噴咀46，噴咀46有一個與穿過相關的管狀構件的通道相連通的入口端。
各噴咀46適合于提供特定的顏料噴霧圖形。噴咀46最好在單一平面或單層45內噴射出顏料(見圖3和圖4)。
此外，各噴咀46被定位在其相關的管狀構件上，使其射出的噴霧處在二個與塑料絕緣導線的移動路徑成特定的角α(見圖4)的平面內。角α使得噴霧具有一個平行于絕緣導線的移動路徑但沿絕緣導線移動方向的反方向的分量。角α最好處在大約在135°的范圍內。由于噴霧圖形的方向，速度分量勢必對涂料起到平滑的作用，從而防止過量的聚集。其結果是絕緣層表面上具有基本均勻的涂層。
還應該注意的是，除了配置噴咀的預定角度外，有關噴咀位置還有其余一些因素也是很重要的(參閱圖3和圖4)。第一，這些噴咀是沿著塑料絕緣導線的移動路徑互相交錯地排列的。這種交錯的布置防止了噴霧圖形之間的相互影響。第二，這些噴咀通常是在塑料絕緣導線的周圍等角度地隔開的。第三，各噴咀與絕緣導線的移動路徑相隔大約半英寸。已經發現當間距增加而超過半英寸時，就會出現塑料絕緣層的涂料復蓋厚度不夠的情況。
用圖5至圖7中所示的裝置可以實現噴咀向著或離開絕緣導線21的移動。在圖5至圖7中所示的裝置中，總管頭42可以包括一個與顏料源相連接的固定的環形構件41和一個可轉動構件43。可轉動構件43毗連固定構件41而配置，且含有若干個弧形凸輪槽47-47。每個管狀構件44貫穿可繞樞軸而運動的密封構件49上的開口48，以及通過其中一個槽47-47。通過可轉動構件43，使各管狀構件沿著構件43上其相關的槽47移動，從而使噴咀移近或移離絕緣導線21。通過觀察圖6和圖7表示的順序，就可以見到噴咀向著絕緣導線移動路徑的移動情況。各個按樞軸方式配置的密封構件是由一塊密封材料和一塊底板材料組成的疊片，因此構件49形成了緊貼其移動管子的可轉動構件43的密封墊。此外，可轉動構件43還沿著重疊固定構件41的圓周邊緣表面被密封。
從另一種觀點看，噴咀46-46也是很有利的，對于塑料絕緣層獲得均勻的涂層來說，重要的是當導線經過涂敷裝置向前移動時，需要克服有害的波動，從而有良好的穩定性。已經發現，由于從噴咀46-46所射出噴霧圖形，塑料絕緣導線基本上不出現對于所規定路徑的任何波動。
從這些附圖中還應注意到噴咀46-46是配置在總管頭42和接收卷線盤之間的。已經發現，通過在總管頭42和擠壓機28之間配置第二組噴咀51(見圖8)可以加強上色操作。
不同于噴咀46-46，各噴咀50-50提供了顏料濃密的錐形噴霧圖形53。各噴咀50提供中等至較大微滴的均勻噴霧。這種噴咀例如是市場上可買到的依利諾斯州惠頓的噴霧系統公司生產的牌號Full Jet 噴咀。噴霧圖形外表面上的相對母線之間噴霧角可以處在從大約40°至大約110°的范圍內。
此外如在圖8中可以看見的，各噴咀50是由從總管頭42伸出的管狀構件52支撐的。供給總管頭42的顏料流過各管狀構件52-52，而流到噴咀50-50。
各噴咀50-50的配置方式，能使得減少噴霧圖形之間的互相影響以及增強顏料在塑料絕緣導線表面上的復蓋厚度。如在圖8中可以看到的，噴咀是沿著塑料絕緣導線的移動路徑互相交錯排列的，從而使得噴霧圖形互相隔開。此外，噴咀50-50是圍繞絕緣導線的移動路徑布置的，各噴咀圍繞導線按不同的徑向取向，最好使得它們繞移動著的導線等角度地相間隔。
雖然噴咀50-50增強了塑料絕緣層表面積的復蓋厚度，但是它們也往往會引起移動著的絕緣導線的波動。可是，這種作用可由各自提供層狀噴霧的噴咀46-46而減弱。
上述裝置的另一個優點是它能夠在例如范圍約為2109公斤/平方米的較低壓力下提供顏料。這種低壓系統不僅比帶有高壓的系統廉價，而且避免了過量地霧化或呈煙霧狀。如果顏料被過分霧化或呈煙霧狀，它們就不得不進行冷凝及重新循環，這就需要額外的投資。
本發明的系統還包括在絕緣導線連續不停地沿移動路徑移動時將一種顏料換成另一種顏料的輔助裝置。配置了與總管頭42相同的，且具有第一和第二組噴咀的第二總管頭58(見圖9)。其次，例如介于兩個總管頭之間放置一個用于通過氣缸62而作往復移動的管套60。總管頭58的作用是要把顏料輸送到其相關的噴咀，以涂敷導線的絕緣層。當想要改變顏色時，開始使顏料流到現時不用的總管頭42上，控制氣缸，使管套移到如圖9中所見到的右方，以使移動著的絕緣導線與總管頭58的噴咀46-46和50-50相隔開。管套已從總管頭42移開后，流到總管頭42的顏料由其相關的噴咀噴射到移動著的絕緣導線上。其后不久，流向總管頭58的顏料就被切斷。
管套裝置可以有利地方便清洗設備。當總管頭42或58之一不用時，且其噴咀與移動著的絕緣導線21隔開時，使清洗液流過不用的總管頭的管狀構件和噴咀，將它們清洗干凈。
本發明的系統還可以包括防止不用的顏料濺回到絕緣導線上的裝置。如從圖10中見到的，總管道42可被封裝在罩殼70內，排液口72從罩殼70的底部伸出。罩殼內配置了一個由電動機76驅動的離心風扇74。
風扇的轉動有利地使從噴咀噴出的涂料的未被利用的部分向外流動，與罩殼的內表面相接觸。未被利用的涂料沿罩殼壁流向排液口，然后流向再循環裝置，再次使用。這種布置防止涂料從罩反濺回來，再進入涂敷區域而到導線上去，這會導致涂層不均勻。此外，通過風扇反轉，可使清洗介質保持在風扇內以及噴咀和總管頭的周圍，徹底地清洗設備的這些部分。
要理解的是，上述的裝置僅僅是有關本發明的一個說明。本領域的技術人員可以設計出體現本發明的原理，且屬于本發明的實質范圍內的其它裝置。
權利要求
1.一種將涂料涂敷到細長材料外表面上的方法，所述方法包括使該細長材料和涂料源之間產生沿該細長材料縱軸線方向的移動路徑的相對運動的步驟，所述方法的特征在于使該涂料的噴霧圖形以這樣的方式噴向該細長材料，即是使一組所述噴霧圖形至少各自只占據一個平面范圍，以及使所述一組噴霧圖形各自的方向與該移動路徑成預定的角度，所述一組噴霧圖形是沿該移動路徑交錯排列的，圍繞該移動路徑一般為等角度地間隔開，且互相配合，從而在所述相對運動發生時防止所述細長材料出現不希望的波動。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于，沿該移動路徑布置第一組和第二組噴霧圖形，各組所述噴霧圖形沿該移動路徑相隔開，所述第一組噴霧圖形各自處于單個平面內，且與該移動路徑成一預定的角度，所述第二組噴霧圖形各自具有濃密的圓錐形狀。
3.根據權利要求1的方法，其特征在于，使所述細長材料沿該移動路徑移動，所述預定角度是要使所述噴霧圖形的方向具有一個沿所述細長材料的移動方向的反方向的水平分量。
4.根據權利要求1的方法，其特征在于，使顏料從一顏料源流入一總管，且分配到一組噴咀中的每一個，所述方法還包括以下諸步驟將一條管子放置在該細長材料和該總管的各噴咀之間，然后使顏料從另一總管射出，射向所述細長材料。
5.根據權利要求1的方法，其特征在于，所述涂敷涂料的步驟包括與將塑料施加到所述細長材料上相配合地將顏料涂敷到該塑料上的步驟，該塑料是一種含氟聚合物的塑性絕緣材料。
6.一種制造塑性絕緣材料內包復有媒質裝置的絕緣導線的方法，其特征在于，所述方法包括以下諸步驟把一種塑性絕緣材料加到該媒質裝置上，根據權利要求1的步驟把一種顏料涂到該塑性絕緣材料上，以及收卷該上色的絕緣的媒質裝置。
7.一種用于把顏料涂敷到包復細長材料的塑性絕緣材料上的設備，所述設備包括沿移動路徑而連續推進包復有塑性絕緣材料的細長材料長度的傳動裝置，以及一顏料源，所述設備的特征在于噴霧裝置與所述顏料源相連接，用以使該顏料的一組噴霧圖形噴向并依附于該塑料絕緣層上，這些噴霧圖形是沿該移動路徑交錯排列的，且沿不同的徑向方向噴向該移動路徑，這些噴霧圖形的至少其中一些各自只布置在單個平面內，并且有效地穩定該細長材料，以防止在將顏料涂到該塑料絕緣層上時該細長材料長度連續增加情況下的波動。
8.根據權利要求7的設備，其特征在于，所述一組噴霧圖形是由第一組噴咀和第二組噴咀噴涂的，所述第二組的各噴咀適合于大體上以濃密的圓錐形噴涂所述顏料。
9.根據權利要求8的設備，其特征在于，所述第一組噴咀各自將顏料與移動路徑成預定角度，以及沿著與該細長材料前進方向相反而有一水平分量的方向有效地把顏料涂敷到該細長材料長度連續增加時的該塑性絕緣材料上，所述一組噴咀各自沿該移動路徑交錯排列，而且圍繞所述移動著的細長材料一般為等角度地隔開。
10.根據權利要求8的設備，其特征在于，所述噴霧裝置含有一個與所述顏料源相連接的，以及與所述第一和第二組噴咀相連接的第一總管，所述噴咀以這樣的方式被裝在附裝于所述總管的裝置上，即是可使所述噴咀移近或移離所述移動路徑，所述設備還含有一個與顏料源相連接的，以及與第一組和第二組噴咀相連接的第二總管，這些噴咀是與連接到所述第一總管上的所述第一組和第二組噴咀相同的，所述設備還含有一個管狀構件，所述管狀構件適合于選擇性地配置在該細長材料和所述第一個總管的噴咀之間，或者該細長材料和所述第二個總管的噴咀之間，以阻止來自所述總管之一的顏料噴到該塑性絕緣材料上，以便于來自另一個總管的顏料涂敷到該細長材料的絕緣材料上，所述設備還含有圍繞所述噴霧裝置而配置的罩殼裝置，以及配置在所述罩殼裝置內的裝置，用以使過量的顏料從該塑性絕緣材料向外流動與所述罩殼裝置相接觸，所述設備還含有與所述罩殼裝置相連接的再循環裝置，用以積儲未被利用的顏料，使之再循環到所述噴霧裝置。
全文摘要
將顏料涂敷到以一種任意速度移動的導線、光纖等細長材料外的塑料絕緣材料表面的方法和裝置。多個噴嘴沿移動路徑交錯排列，沿不同徑向方向噴涂。第一組噴嘴(46-46)各自形成一平面范圍的噴霧圖形(45)，這些噴嘴有利地互相配合，使導線穩定，防止在移動路徑中波動。第二組噴嘴(50-50)使顏料呈濃密的圓錐形(53)。兩組噴嘴使導線長度連續增加時全部表面上有效地基本都涂上顏料。
文檔編號B05D1/10GK1036153SQ8910100
公開日1989年10月11日 申請日期1989年2月25日 優先權日1988年2月26日
發明者拉里·林·布萊奇, 瓊尼·安·羅伯特斯, 斯蒂芬·泰勒·澤布斯 申請人:美國電話電報公司