專利名稱：粉末涂層的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過涂層粉末，特別是通過一種粉狀漆對導電工件進行粉末涂層的方法和裝置。
粉末涂層的方法和裝置多年來已從實踐中獲知。粉末涂層基本上屬于表面處理的范圍，即以環境保護的方式通過熱效應在工件的表面進行涂層。與習用的以含有溶劑的漆進行涂漆的方法所不同的是，此法是將粉末涂層或一種粉狀漆涂布于待涂層的表面，涂層粉末通過熱效應而熔融，直至在表面形成一均勻的涂層。粉末涂層的關鍵問題是涂層粉末在待涂層表面所絕對必要的粘附性。在涂層產生熱處理效應之前這一絕對必要的粘附性，從技術水平來看，是通過已知的帶靜電的粉末涂層而達到的。這是基于這樣的事實，即帶電的微粒相互吸引，因此此處僅適宜于用導電性的或熱穩定性的固體物作粉末涂層。至今一些家用機器、辦公室家具、庭園家具、汽車附件、機械配件、線材制品、型材、護面構件等等都是用這種方法進行涂層的。
至今已知的方法，是將干燥的涂層粉末充入一儲器內，使其流態化或攪拌之，并通過壓縮空氣將其輸入一噴槍內。在噴槍內按照級聯源理由大約10伏低電壓形成高電壓，并且在噴射時由一個或多個電極用60至100千伏對粉末充壓。在噴槍和接地的工件之間形成一電場。粉末粒子跟著其場力線并且基于剩余電荷而粘附在待涂層的物件上。用這種方式處理過的工件可以用手工方式或自動控制將其輸送至一連接于其后的干燥器內，在干燥器內全部由塑料組成的涂層粉末在200℃高溫下融熔成平整的薄膜，然后再進行硬化。如果用瓷粉作涂層粉末則需要大約800℃高溫。
作為涂層粉末首先可考慮用熱塑性塑料和熱固性塑料，如果想生成一種涂漆層，原則上所用的涂層粉末其融點要低于待涂層工件的融點，以往實踐證實特別可采用聚酯樹脂粉和聚氨酯粉末以及環氧樹脂粉末。已知的粉末涂層方法指出一個共同的問題，即不管用什么方式必需將用作涂層的粉末涂覆到待涂層的工件上，為此所需要的措施和使用的方法其設備費相當昂貴，同時還需使用所謂粘附媒介體，這不僅對涂層本身有損害，就是從環境保護的觀點看也是令人憂慮的。
此外，已知的粉末涂層的方法和裝置還進一步指出了一個問題，即待涂層的工件經常是在熔爐、爐室或類似裝置中進行加熱的，以便粘附在表面的涂層粉末能夠熔化成一均勻的涂層，因此，溫度是從外部對工件產生作用的，這樣根據加熱的持續時間而顯示出一個向內部定向的溫度梯度。因此，在進行過去所熟知的粉末涂層的方法時，由于常常需處理大尺寸的工件，例如長的管子之類，此時，進行涂層就需要用大型工業爐，這樣由于需要較多的能量而顯得特別不經濟實用。
最后，按照已知的方法對管子的內表面進行有效的涂層顯得特別困難，尤其是從外部作用的熱量不能均勻地進入到內壁，對整個工件的加熱有時需要一個很長的預熱階段，這是一種補救措施，然而費用確實是太昂貴了。
本發明任務在于提供一種粉末涂層的裝置和方法，按照本發明可以用簡單的方法將用于涂層的粉末涂覆到待涂層的工件上，并且可毫無困難地涂覆到空心體的內壁上，例如管子的內壁或類似物件。
按照本發明的方法用一種涂層粉末，特別是一種粉狀漆對導電的工件進行粉末涂層，這是以權利要求1所表示的特征來解決前述任務的。
本發明的按照下列的工藝步驟來實施的，首先將待涂層的工件(在需要的情況下進行一次凈化和/或表面處理)通過感應加熱到涂層粉末的處理溫度和融熔或軟化溫度;接著在加熱后的即刻通過一噴射裝置將涂層粉末涂布到經感應加熱的工件上，基于工件已處于加熱狀態，所以就不需要另外的粘附劑，因為涂層粉末一落到工件表面就立刻熔化并粘附在工件上。對工件表面感應加熱達到的溫度進行調節，使涂層粉末不僅能熔化并且基于通過調整表面張力而形成一光滑且均勻的表面層。
按照本發明必需認識到以下二個問題一方面是粉末涂層粘附到待涂層的工件上，另一方面是待涂層工件外部的定向加熱，尤其要考慮特別大型的工業爐，使其能在一定速度上解決操作過程，同時要將工件在涂層之前感應加熱，并且在加熱后立刻，即還處于熱的狀態用涂層粉末進行噴涂。按照本發明的方法既不需要費用昂貴的工藝和設備將涂層粉末粘附到工件上，也不需要昂貴的大型工業爐進行涂層粉末的熔化。更確切地說在這種特定的操作過程中，粘附和熔化都是在事先獨立過程中完成的，也就是說，經過加熱接著涂覆，此時在加熱和涂覆之間僅產生極短的時間間隔。二者互相的融合過程是在一個地方進行的，因此就可免去從一個加工站搬運到另一處的運輸時間和費用。
如果通過感應器在預先的加熱階段之后就開始進行涂層粉末的噴涂，然后邊加熱邊噴射一起進行，則這種方式的涂覆過程就顯得特別具有優點，涂覆過程結束感應器就中斷工作，并將余下的范圍完全地噴灑到。
如果待噴涂的工件是長形的部件，例如是軸或管子，則當這類工件進行感應加熱和噴涂時，基于其旋轉對稱的構造最好通過一夾緊裝置令其圍繞縱軸旋轉。感應器和噴涂裝置是固定安裝的，因此長形工件或管子在感應器和噴射裝置的有效范圍內轉動，以使其達到全面而均勻的涂層。
此外，此法還有其優點，當工件進行感應加熱和噴涂時，工件是相對于感應器和噴射裝置轉動的，或者是感應器和噴射裝置對著工件轉動。這一相對運動可能是朝著工件的縱向轉動，因此，通過夾緊裝置引起的工件的轉動，以及所提到的既可能是工件也可能是感應器連同其噴射裝置的縱向運動，構成了相互補充，從而使工件例如管子的整個長度都能達到有效的涂覆。
對于待涂層的管子其優點在于，當管壁感應加熱時，特別是通過調節感應器電流的頻率來加熱，可以作如下設計，即要進行達到管壁內部和內表面的完全加熱，使得管子能借助一噴射裝置而達到其內部的噴射和涂層。按照本發明作如此的設計就可能具有很大的優點，使管子通過感應方式從外部(區域性地)進行加熱，再達到內部加熱。一個連接在感應器上的噴射裝置就可通過裝在管子外部和內部的噴頭將涂層粉末進行管子內外涂層，這樣涂層粉末在噴涂后即刻粘附到表面上。
其次還考慮，管子不僅從外部而從內部，最好是同時通過單獨的感應器進行加熱，并通過相應的噴射裝置進行噴射和涂層。進入管子的感應器要設計成探針式的，最好是棒形的，這樣，二個感應器互相完全是獨立的，可以在不同的位置產生效應。這樣，不論管子的外部或內部的分批涂層均可順利進行。
用特別有利的方式調節感應器和噴射裝置的推進速度以使達到一定的涂層厚度;此外，工件的轉速及感應器的加熱速度影響到涂層的厚度。
另一個有利的方法是，將已噴射過涂層粉末的工件表面再經過一個感應器加熱，這樣可以使已部分熔化的涂層粉末基于其表面張力原因，而處于融熔流動的或軟化的狀態粘附在表面上而顯得平整光滑。只要在第一二段能達到使涂層粉末產生粘附作用，則再次加熱時可視作一種后處理。無論如何在繼續加熱時可調整規定的涂層表面粗糙度和光滑度。
涂層粉末噴射到感應加熱的工件上時最好粉末不要成射線狀或點狀地落到工件上，而是要呈噴霧狀，也就是說要具有一定的分散寬度噴射到工件上。因此，朝著工件方向噴射的粉末粒遠比工件能夠吸收的更多，這是不可避免的。為了避免污染和由于涂層粉末而造成的環境惡化，也為了避免粉末再次損耗及降低成本，最好將噴在工件表面未熔化的粉末微粒通過一特殊的吸取裝置吸出，然后可以將吸出的粉末微粒再輸入噴射裝置里繼續噴射，這些從吸取裝置出來的粉末先送回到收集器或儲槽內，然后再輸送到噴射裝置。
本發明的內容還涉及到按照本發明的裝置，這一與裝置有關的任務是通過權利要求12的特征來解決的。使用涂層粉末，特別是粉狀漆進行導電工件噴涂的裝置(最好使用前述的按照本發明的工藝)其特征在于，至少具備一用于工件感應加熱的感應器和至少具有一用涂層粉末涂覆已加熱工件的噴涂裝置。按照本發明的感應器和噴涂裝置的聯合裝置可以抵消至今已知的粉末噴涂裝置和工藝方面出現的一些缺點。
感應器最好是連接在一反應換流器上，并且可供給可變頻率的交流電。為了調制通過感應器在工件內產生感應渦流的透入深度，感應器頻率最好是無級調節的。第一級有一個規定值用于調節各個不同的頻率這是完全可能的。
如果要噴涂的工件是長形的，最好是管子，則作這樣的設計，即感應器至少是部分地以可良好調節的間距包住工件，因而感應器設計應使它與工件之間無相對運動，并且設置一個相當大的工藝范圍。最佳方式是感應器為略呈半圓形的，如果待噴涂的工件是管狀的也可考慮環形的，感應器將工件從空的一邊經過管子帶過來。也可將感應器設計成鉗狀的，每邊的鉗子又可活動的，在感應器的中間部位(一半處)包圍住待噴涂的工件而不使其損傷，在該處封閉成似環形的感應器。
為支持住待噴涂工件更為有利的是安裝一具有一只，最好是二只夾具的夾緊裝置。用于支住工件的夾具從工件的正面將其夾持住。
另一個特點是夾緊裝置或夾緊裝置的夾具均是旋轉傳動的，因此夾緊的工件置于可轉動的位置。待噴涂的工件能旋轉運動這就具有很大的優點，在不移動感應器，例如一些造型為半圓形的感應器時，即可以將工件進行全面的加熱噴涂。
為了達到使工件的整個表面形成均勻的涂層，夾緊裝置可以沿著工件的縱向移動，這樣再加上工件的旋轉運動，從而使其不僅在整個圓周范圍并且也在整個長度上均能受到加熱及進行涂層。夾緊裝置的安裝和工件夾緊的方式按下列形式實現，即工件呈水平位置邊延伸邊可以夾緊。也可以考慮向垂直方向延伸夾緊工件，此時感應器在各個方向的定位，工件夾緊時的程序安排和其轉動的可能性都必須配合好。
也可以設想感應器沿工件成直線運動，這樣對于工件的轉動夾緊裝置也必須有一個旋轉運動。不僅感應器而且工件都可能沿縱向移動的，這樣，不僅感應器而且夾緊裝置只需各行走一半路程，感應器和夾緊裝置的最大行程可能就性明顯減少了。
不僅感應器的移動而且夾緊裝置皆為直線式的運動，其速度可以改變，通過它們速度的改變就可以有效地影響涂層過程。
如果待涂層的工件是管子則還必須安裝一噴射裝置，用于噴射和涂覆管子的內壁。最好是通過一支架和一噴管子或繩索使噴射裝置進入管子內，但是此時必須保證對管子從外部進行感應加熱的設計，應考慮到由熱量引起的渦流進入管子有足夠深度。這樣，實際上也是對管子的內表面進行足夠的加熱。其后第二個噴射裝置就可能與外部正在操作的第一個噴射裝置平行地在管子的內部進行涂層，這樣兩個噴射裝置幾乎是在同一高度操作并且是以相同的推移速度沿著管子移動。由此引進的管子的轉動可確保全方位的涂層。
面對前述設計可能性的選擇還需要裝備另一個感應器用于加熱管子的內壁，最好是通過一支架和一噴管或一繩索使該感應器進入管子。第二個感應器可以補充外部作用的感應器的熱效應，因此可以全面地均勻地對內壁進行加熱。
對于噴射裝置作這樣的安裝就具有很大的優點，如將噴射裝置裝到感應器后面，這樣在感應器推移方向，位于感應器之后的工件感應加熱的范圍，就可用涂層粉末進行噴涂。因此，由于工件已加熱，粉末就能粘附其上，并在其上熔化及均勻地分布。噴涂裝置可以牢固地附加在感應器上，例如，與感應器一起裝配在一框架內，在此，在感應器向前推移時，也可以看到它始終位于感應器后邊在工件感應加熱區就可用涂層粉末噴涂，這樣感應器的運動總時引起噴射裝置的一致運動。感應器與噴射裝置之間的距離可以調節，通過調節使其間保持一定距離，至少在涂層時不得改變。
為了避免環境負擔和污染以及為了盡可能地減少涂層粉末的材料損耗，最好在噴射裝置上安裝一吸塵器，用于吸除工件表面未熔化的粉末微粒。
吸取裝置可以是呈漏斗形的吸取罩，它圍繞在噴射裝置四周至少局部可以延伸，即至少形成稍微包在工件的四周成環形或者是彎形的。在此要考慮吸取罩必須適合待涂層工件的形狀，這樣才能保證絕對有效地吸取和收集剩余的涂層粉末。
吸取裝置將吸出的粉末輸送到一儲集槽內，吸取裝置與噴射裝置的貯槽流通連結，如此可將吸出的涂層粉末重新直接輸至噴射裝置。
針對工件的幾何形狀，并且為了避免大量吸出的涂層粉末落到待涂層工件上，噴射裝置的噴頭是可以調整的，可以更換噴射裝置的噴頭，這樣可以通過各種不同的噴頭形狀和噴射裝置及感應器的推移速度再調節各種涂層厚度。
存在各種可能性以最佳方式進一步擴展本發明的原理。為此，一方面可參閱對權利要求1和12提出的要求;另一方面可借助于簡圖參閱本發明的實施例的說明。借助簡圖結合本發明有特征的實施例的說明就可以擴展和進一步建立本發明的原理。
在插圖中以示意方框圖形式表示出按照本發明的以涂層粉末對導電工件進行涂層的裝置之實施例，同時表示出還裝有一感應器和二個噴射裝置。
唯一的插圖表示在按本發明的裝置對導電工件進行粉末涂層的實施例，工件是管子1，所用涂層粉末是粉狀漆，在圖中未表示出，將它在管子1的表面涂層形成漆層。
按照本發明的方法，感應器2用于感應加熱管子1，通過一噴射裝置3用涂層粉末對加熱的工件，即管子1進行噴涂。
其次，在唯一的插圖中還表示出，感應器2是連接在反用換流器4上的，感應器2是采用可以變頻率的交流電。感應器2頻率的可調性用于調整通過感應器2在管子上產生感應渦流的進入深度，最好是無級調節的。
在圖中還表示感應器2是局部地包住管子1的，管子1和感應器2之間的間距是可調的。此外，感應器2設計成如半圓形的，在此，環形造型以及帶有二個感應部件的鉗狀感應器也是可行的。
夾持裝置5用于夾持管子1，以2個夾具6、7將管子1夾持住。夾持裝置5及其2個夾具6、7是旋轉驅動的，這樣，通過夾持裝置5帶動管子1旋轉。
夾緊裝置5及感應器2都是沿管子1的縱向運行的，因而管子1在移動中其整個管子均能有效地得到涂層。
在此所提及的實施例中，夾持裝置5的安裝方式是，工件，即管子1處于夾緊狀態垂直延伸。感應器2沿著工件，即管子1成直線運行，感應器2的運動速度是可變的及可調的。
圖中還表示出除了噴射裝置3之外再裝一噴射裝置8用于管子1的內壁噴涂，噴射裝置8通過一支架9和一噴管10可以進入管子1內，管子1是通過上部的夾具6進入管內的。
朝感應器2進給方向看過去，噴射裝置3、8是置于感應器2之后的，因而，在感應器2的推移方向，位于感應器2后面的管子1的感應加熱范圍可用涂層粉末進行噴涂。此外，噴射裝置3在同一框架，即支架11上牢固地裝在感應器2上，這樣噴射裝置3就強制性地跟著感應器2移動。
在噴射裝置3、8上各安裝一吸取裝置12、13，用于吸取在工件，即管子1表面未熔化的粉末粒子。吸取裝置12、13實際上是呈漏斗狀的吸取罩14、15。吸取罩14、15是對準管子1的方向的，它在與噴射裝置相對的一邊完全包圍住噴射裝置3、8的噴頭。
在管子1的下端另外裝一吸取裝置20，它將管子1的開口一并吸出，吸取裝置20裝在下面的夾具7上，是下面夾具7的整個組成部分。
從圖上可以看出，吸取裝置12、13、20是通過壓縮空氣管16、17、21與噴射裝置3、8的儲器18流通相接的，因此可將吸取的涂層粉末重新輸送至噴射裝置3、8上。通過壓力容器19所提供的壓縮空氣將涂層粉末通過另外的壓縮空氣管22、23再輸送至噴射裝置3、8上。
前述實施例可供更好地理解本發明的原理，這原理不受實施例限制。
權利要求
1.用涂層粉末，最好是粉狀漆對導電工件(1)進行涂層的方法，其特征在于，可實施下列的工藝步驟凈化的和/或表面處理過的工件(1)在涂層粉末的加工溫度及融熔溫度或軟化溫度下進行感應加熱；通過一噴射裝置(3)將涂層粉末噴涂到感應加熱的工件(1)上。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于，涂層粉末的噴涂是在感應器(2)預先進行加熱階段之后開始的，然后其噴涂與加熱同步進行。
3.根據權利要求1或2的方法，待涂層的工件(1)為一長形的部件，最好是管子，其特征在于，工件(1)在進行感應加熱和噴涂時最好是通過一夾緊裝置(5)圍繞著它的縱軸轉動。
4.根據權利要求1-3中之一，其特征在于，當感應加熱和噴涂時，工件(1)是相對于感應器(2)和噴涂裝置(3)轉動的，或者是感應器(2)和噴涂裝置(3)相對于工件(1)轉動的。
5.根據權利要求4的方法，其特征在于，對著工件(1)的相對運動是縱向進行的。
6.權利權利要求1-5中之一的方法，如工件是管子(1)，其特征在于，管壁的感應加熱(特別是通過感應器電流的頻率)作如下的設計，即要直至管子內壁完全熱透，管子(1)的內部是通過另一噴射裝置(8)進行噴射涂層的。
7.根據權利要求1-6中之一的方法，其特征在于，管子(1)的外部和內壁最好是同時各通過一感應器(2)進行加熱，并通過噴射裝置(3，8)進行噴射和涂層。
8.根據權利要求1-7中之一的方法，其特征在于，涂層厚度通過感應器(2)和噴射裝置(3、8)的推移速度和/或通過工件(1)的轉動速度和/或通過加熱速度來進行調節。
9.根據權利要求1-8中之一的方法，其特征在于，已用涂層粉末噴涂過的工件(1)的表面通過感應器(2)再次加熱，這樣，至少部分已熔化的涂層粉末，由于特殊的表面張力作用而成融熔流動狀或軟化狀態可以平滑地貼附在表面。
10.根據權利要求1-9中之一的方法，其特征在于，噴射在工件(1)上未熔化的粉末微粒通過一吸取裝置(12、13)吸收。
11.根據權利要求10的方法，其特征在于，吸取的粉末微粒再輸至噴射裝置(3、8)用于下一步的噴涂。
12.用涂層粉末，最好是一種粉狀漆對導電工件(1)進行粉末涂層的裝置最好用根據權利要求1-11中之一的工藝方法，其特征在于，至少用一個感應器(2)進行工件(1)的感應加熱，并且至少用一個噴射裝置(3)用涂層粉末噴涂已加熱的工件(1)。
13.根據權利要求12的裝置，其特征在于，感應器(2)是聯接在一反用換流器(4)上的，并且供給可變頻率的交流電。
14.根據權利要求13的裝置，其特征在于，感應器(2)的頻率用于調整通過感應器(2)在工件(1)內部產生感應渦流的透入深度，其頻率是無級調節的。
15.根據權利要求12-14中之一的裝置，工件(1)是長形的，最好是管子形狀，其特征在于，感應器(2)以可調的間距至少局部地包住工件(1)。
16.根據權利要求15的裝置，其特征在于，感應器(2)是略呈半圓形的。
17.根據權利要求15的裝置，其特征在于，感應器(2)成環形地包住管子(1)，在需要情況下設計成兩半形的。
18.根據權利要求15的裝置，其特征在于，感應器(2)設計為類似鉗狀形式。
19.根據權利要求1-18中中之一的裝置，其特征在于，夾持裝置(5)最好裝有2只夾具(6、7)用于夾持工件(1)。
20.根據權利要求19的裝置，其特征在于，夾持裝置(5)以及夾持裝置(5)的夾具(6、7)是旋轉驅動的，這樣就可帶動夾持的工件(1)轉動。
21.根據權利要求19或20的裝置，其特征在于，夾持裝置(5)可向工件(1)的縱向運行。
22.根據權利要求19-21中之一的裝置，其特征在于，夾持裝置(5)按如下的方式安裝，即工件(1)在水平方向邊延伸邊可夾持。
23.根據權利要求19-21中之一的裝置，其特征在于，夾持裝置(5)的安裝方式是，工件(1)是垂直方向邊延伸邊夾持。
24.根據權利要求12-22中之一的裝置，其特征在于，感應器(2)沿著工件(1)成直線形地運行。
25.根據權利要求23的裝置，其特征在于，感應器(2)以可變的速度移動。
26.根據權利要求12-24中中之一的裝置，當工件為管子(1)時，其特征在于，安裝另外一個噴射裝置(8)用于噴射或涂覆管子(1)的內壁，最好是通過一支架(9)和一噴管(10)或一繩索進入管子(1)。
27.根據權利要求12-25中中之一的裝置，當工件是管子(1)時，其特征在于，安裝另外一個感應器用于加熱管子(1)的內壁，最好是通過一支架(9)和一噴管(10)或一繩索進入管子(1)。
28.根據權利要求12-26中之一的裝置，其特征在于，噴射裝置(3、8)是裝在感應器(2)后面的，因此朝感應器(2)的推移方向看過去，位于感應器(2)后面始終是經感應加過熱的，從而可以用涂層粉末進行噴涂的區域。
29.根據權利要求12-27中之一的裝置，其特征在于，噴射裝置(3)附加安裝在感應器(2)上，因此從感應器(2)的推移方向看過去，位于感應器(2)后面的感應加熱的區域可用涂層粉末進行噴涂。
30.根據權利要求12-28中之一的裝置，其特征在于，在噴射裝置(3、8)上安裝一吸取裝置(12、13)，用于吸取工件(1)表面未熔化的粉末粒子。
31.根據權利要求29的裝置，其特征在于，吸取裝置(12，13)基本上是呈漏斗狀的吸取罩(14、15)。
32.根據權利要求30的裝置，其特征在于，吸取罩(14、15)最少可以局部地圍繞著噴射裝置而擴大。
33.根據權利要求25以及在某種情況下根據權利要求26-31中之一的裝置，其特征在于，在管子下端另外安裝一吸取裝置(20)，將管子(1)的開口一并吸出。
34.根據權利要求32的裝置，其特征在于，吸取裝置(20)安裝在下面的夾具(7)上。
35.根據權利要求32的裝置，其特征在于，吸取裝置(20)是下面夾具(7)的整個組成部分。
36.根據權利要求30-34中之一的裝置，其特征在于，吸取裝置(12、13、20)是與噴射裝置(3、8)的貯器(18)流通相接的，因此吸取的涂層粉末可重新輸送至噴射裝置(3、8)。
37.根據權利要求12-35中之一的裝置，其特征在于，噴射裝置(3、8)的噴頭是可以更換的，因此可通過噴頭的形狀和噴射裝置(3、8)以及感應器(2)的推移速度調節涂層厚度。
全文摘要
用涂層粉末，最好是粉狀漆進行導電工件的涂層的方法，其工藝步驟如下先將已凈化的和/或表面處理過的工件通過一感應器對涂層粉末的處理溫度及熔融溫度或軟化溫度進行感應加熱，然后通過一噴射裝置將涂層粉末噴射到感應加熱過的工件上，這樣涂層粉末通過感應加熱的工件而在其上熔化。
文檔編號B05D3/02GK1083127SQ93106508
公開日1994年3月2日 申請日期1993年5月29日 優先權日1992年5月29日
發明者維爾納·哈尼施, 霍斯特·雷滕邁爾 申請人:Ema電機舒爾策有限公司和兩合公司