Устройство для нанесения полимерных покрытий

 

Изобретение используется для нанесения полимерных покрытий на диэлектрические поверхности в различных отраслях промышленности, в частности при изготовлении мебели. В изобретении обеспечивается повышение экономичности, надежности и удобства в обслуживании устройства при одновременном расширении его функциональных возможностей. Устройство для нанесения полимерных покрытий содержит блок оплавления полимерного порошка, снабженный источником тепловой энергии, и камеру электростатического нанесения полимерного порошка, в которой установлено металлическое основание для заготовок и блок распылителей. Предлагается блок оплавления полимерного порошка разместить в камере электростатического нанесения полимерного порошка, основание для заготовок выполнить в виде решетки, снабженной теплоизоляционной оболочкой, выполненной из материала, обладающего противоадгезивными свойствами. При этом источник тепловой энергии блока оплавления полимерного порошка выполнен с возможностью регулирования его положения по меньшей мере в одном из следующих направлений: по высоте относительно плоскости поверхности заготовок, в продольном направлении в плоскости, параллельной плоскости поверхности заготовок, в поперечном направлении в плоскости параллельной плоскости поверхности заготовок. 6 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области нанесения порошковых полимерных материалов на диэлектрические поверхности и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в частности при изготовлении мебели для нанесения защитных декоративных покрытий.

Известно устройство для нанесения штриховых и контурных полимерных покрытий на диэлектрическую поверхность согласно авторскому свидетельству СССР N 829198, кл. МПК 6 В 05 В 5/08, опубл. 15.05.81, бюл. N 18. Устройство содержит камеру электростатического нанесения полимерного порошка с установленным в ней распылителем, камеру оплавления порошкообразного полимера, источник высокого напряжения и приспособление для перемещения из камеры в камеру заготовок, закрепленных на изоляционной подвеске. Однако такое устройство предназначено для изготовления печатных плат и не может быть использовано для получения полимерных покрытий в мебельной промышленности, где заготовки имеют значительно большие по сравнению с печатными платами массогабаритные показатели. Кроме того, наличие двух камер усложняет и удорожает устройство.

Известно наиболее близкое к предлагаемому устройство для нанесение полимерных покрытий согласно авторскому свидетельству СССР N 612710, кл. МПК 6 В 05 В 5/08, опубл. 30.06.78, бюл. N 24. Устройство содержит камеру электростатического нанесения полимерного порошка, в которой размещен распылитель, камеру оплавления полимерного порошка, в которой размещен источник тепловой энергии, сменное основание для заготовок, перемещаемое из камеры электростатического нанесения полимерного порошка в камеру оплавления полимерного порошка, и маску для заготовок, выполненную из теплоизолирующего материала.

Устройство имеет ряд недостатков. Во-первых, при транспортировке сменного основания с установленными на нем заготовками из камеры в камеру может происходить осыпание порошка с заготовок, что приводит к ухудшению качества покрытия, кроме того, наличие двух камер усложняет и удорожает устройство. Во-вторых, выполнение сменного основания цельнометаллическим приводит к неудобству в работе с плоскими деталями и затрудняет сбор излишков порошка после операции напыления. В-третьих, жесткое крепление источника тепловой энергии относительно заготовки не позволяет обеспечивать оптимальный режим термообработки заготовок, который определяется оптимальной конфигурацией источника тепловой энергии, что также приводит к снижению качества получаемых покрытий, особенно в случае обработки заготовок различных размеров и формы.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи повышения экономичности, надежности и удобства обслуживания устройства при одновременном расширении функциональных возможностей устройства за счет повышения качества полимерных покрытий, наносимых на диэлектрические поверхности заготовок, имеющих различные размеры и форму.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для нанесения полимерных покрытий, содержащем блок оплавления полимерного порошка, снабженный источником тепловой энергии, и камеру электростатического нанесения полимерного порошка, в которой установлено металлическое основание для заготовок и блок распылителей, предлагается блок оплавления полимерного порошка разместить в камере электростатического нанесения полимерного порошка, основание для заготовок выполнить в виде решетки, снабженной теплоизоляционной оболочкой, выполненной из материала, обладающего противоагдезивными свойствами, а источник тепловой энергии блока оплавления полимерного порошка выполнить с возможностью регулирования его положения по меньшей мере в одном направлении. В качестве материала, обладающего противоагдезивными свойствами, может быть использован фторопласт.

Источник тепловой энергии блока оплавления полимерного порошка может быть выполнен с возможностью регулирования положения по одному или нескольким из следующих направлений; по высоте относительно плоскости поверхности заготовок, в продольном направлении в плоскости, параллельной плоскости поверхности заготовок, в поперечном направлении в плоскости, параллельной плоскости поверхности заготовок.

Блок оплавления полимерного порошка может содержать расположенные вдоль основания для заготовок направляющие, на которых установлена подвижная тележка с источником тепловой энергии.

Источник тепловой энергии блока оплавления может быть снабжен средством регулировки положения по высоте относительно плоскости поверхности заготовок.

Источник тепловой энергии блока оплавления может быть выполнен в виде набора ламп, установленных параллельными рядами в плоскости параллельной плоскости поверхности заготовок.

Устройство может содержать блок вытяжки и блок рекуперации полимерного порошка.

В предлагаемом устройстве размещение блока оплавления полимерного порошка в одной и той же камере электростатического нанесения полимерного порошка обеспечивает повышение качества получаемых покрытий за счет уменьшения осыпания порошка с заготовок, а также повышение экономичности устройства за счет повышения удобства обслуживания и снижения временных затрат на нанесение покрытия.

Выполнение основания для заготовок в виде металлической решетки повышает удобство в работе с плоскими заготовками, упрощает процесс сбора излишков порошка, снижает расход материала на изготовление основания. Наличие теплоизоляционной оболочки, выполненной из материала, обладающего противоагдезивными свойствами, в частности из фторопласта, предотвращает запекание порошка на прутьях металлической решетки под воздействием потока тепловой энергии.

Выполнение блока оплавления полимерного порошка с возможностью регулировки положения по высоте, а также в продольном и/или поперечном направлении относительно заготовок обеспечивает возможность выбора оптимального режима термообработки заготовок в зависимости от формы и размеров последних, что позволяет расширить ассортимент обрабатываемых заготовок и, следовательно, функциональные возможности устройства.

Выполнение блока оплавления полимерного порошка так, что он содержит расположенные вдоль основания для заготовок направляющие, на которых установлена подвижная тележка с источником тепловой энергии, позволяет реализовать возможность регулировки положения источника тепловой энергии относительно заготовок в продольном направлении.

Выполнение источника тепловой энергии блока оплавления так, что он снабжен средством регулировки положения по высоте относительно плоскости поверхности заготовок позволяет реализовать возможность регулировки положения источника тепловой энергии по высоте.

Выполнение источника тепловой энергии в виде набора ламп, установленных параллельными рядами в плоскости параллельной плоскости поверхности заготовок, обеспечивает возможность регулировки положения источника тепловой энергии в поперечном направлении и дополнительную возможность регулировки положения в продольном направлении.

Введение в устройство блока вытяжки и блока рекуперации полимерного порошка способствует улучшению эксплуатационных характеристик устройства, таких как экологичность, техника безопасности, удобство работы, а также способствует сокращению расхода полимерного порошка.

На фиг. 1 приведен общий вид устройства для нанесения полимерных покрытий. На фиг. 2 приведен вид по стрелке А на фиг. 1 Устройство для нанесения полимерных покрытий монтируется в камере 1 электростатического нанесения полимерного порошка, оснащенной блоком 2 вытяжки и блоком 3 рекуперации порошка. На рабочем столе 4 установлено основание 5 для размещения заготовок 6. Основание 5 выполнено в виде металлической решетки и служит столешней стола 4. Блок распылителей содержит источник 7 электростатического поля и распылители 8 порошка (на фигурах показан один распылитель), подключенные к баку 9 для псевдоожижения порошка, который соединен с компрессором 10. Источник 7 электростатического поля соединен положительной шиной с металлическим решетчатым основанием 5, а отрицательной шиной соединен с наконечником распылителя 8. Прутья металлической решетки основания 5 снабжены теплоизоляционной оболочкой 11. Блок оплавления полимерного порошка включает в себя направляющие 12, закрепленные на рабочем столе 4 вдоль основания 5, тележку 13, снабженную редуктором 14 и установленную на колесных парах 15 с возможностью перемещения по направляющим 12. Размещенный на тележке 13 источник тепловой энергии выполнен в виде набора установленных параллельными рядами ламп 16 и жестко связанного с ним отражателя 17. Лампы 16 имеют стержневидную форму и установлены в плоскости параллельной плоскости поверхности заготовки 6. Источник тепловой энергии снабжен средством регулировки положения по высоте относительно заготовки 6, которое выполнено на основе винта 18 и подвижной гайки 19. Блок 20 управления режимом оплавления полимерного порошка соединен с лампами 16 и редуктором 14.

Блок 2 вытяжки, размещенный над рабочим столом 4, представляет собой вытяжной шкаф и предназначен для удаления продуктов испарения, образующихся при полимеризации порошка во время термической обработки. Блок 3 рекуперации порошка представляет собой циклон, соединенный с контейнером для сбора порошка.

Рабочий стол 4 выполнен из металлических стоек прутья металлической решетки основания 5 снабжены оболочкой 11 из теплоизоляционного материала, выполненной, например, в виде фторопластовых шайб, одеваемых на прутья решетки. Ячейки решетки основания 5 не превышают размеров заготовки 6.

Источник 7 электростатического поля представляет собой источник высокого напряжения 50 кВ, положительная шина которого подключена к решетке основания 5, образующей положительный электрод, а отрицательная шина - к наконечнику распылителя 8, образующему отрицательный электрод. Распылитель 8 может представлять собой, например, ручной распылитель пистолетного типа.

Лампы 16 могут, например, представлять собой кварцевые галогенные лампы типа КГМ. Лампы 16 крепятся на панели (на фигурах не показана) параллельными рядами, что позволяет формировать необходимую пространственную конфигурацию источника тепловой энергии. Лампы 16 снабжены установленными на панели автоматическими выключателями (на фигурах не показаны), с помощью которых регулируется число и место положение включенных ламп, а значит и конфигурация излучающей поверхности источника тепловой энергии, а также регулируется мощность теплового излучения в пределах от 0,5 до 350 кВт. Отражатель 17 выполнен в виде экрана из жести или нержавеющей стали.

Блок 20 управления режимом оплавления полимерного порошка питается от источника напряжения промышленной частоты (на фигурах не показан) и включает в себя не показанные на фигурах аварийный выключатель ламп 16, и коммутатор ламп 16, выполненный, например, на реле, задающем длительность режима оплавления. Блок 20 также содержит не показанные на фигурах узел управления редуктором 14, концевые выключатели тележки 13, переключатель хода тележки 13 вперед-назад и регулятор скорости тележки 13.

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от вида наносимого полимерного покрытия (типа краски и т. п. ), вида диэлектрического материала заготовки, на которую наносится покрытие (древесностружечная плита, оргалит, фанера, дерево и т.п.), габаритов и формы заготовки, а также параметров покрытия (толщина, число слоев) выбирают рабочие параметры и режимы работы устройства, а именно пространственную конфигурацию источника тепловой энергии и мощность теплового излучения, определяемые числом и местоположением включенных ламп 16, и высотой положения ламп 16 относительно плоскости поверхности заготовки, время термической обработки, скорость перемещения тележки 13, напряженность электростатического поля, определяемую величиной выходного напряжения источника 7, время и интенсивность напыления.

После установки рабочих параметров устройства и размещения заготовки 6 на основании 5 по включении кнопки "Пуск" от источника 7 подается высокое напряжение на положительный и отрицательный электроды, включается распылитель 8 и блок 3 рекуперации. Сжатый воздух из компрессора 10 поступает в бак 9 для псевдоожижения порошка, где образуется воздушно-порошковая смесь, которая с помощью распылителя 8 наносится на диэлектрическую поверхность заготовки 6 равномерным слоем под воздействием электростатического поля.

Во время напыления излишки порошка через отверстия решетки основания 5 попадают в блок 3 рекуперации порошка. После напыления источник 7 высокого напряжения и блок 3 рекуперации выключаются. Производится визуальная оценка качества напыления, после чего устройство переключается в режим тепловой обработки. При этом включается блок 2 вытяжки и по команде блока 20 управления режимом оплавления порошка тележка 13 с заданной скоростью начинает перемещаться по направляющим 12 вперед-назад, регулируя тем самым положение источника теплового излучения в продольном направлении. В результате воздействия тепловой энергии галогенных ламп 16 температура порошкового покрытия достигает 200^oC, что достаточно для протекания процесса полимеризации и агдезии порошка. Во время режима оплавления остатки порошка, попавшего на решетку основания 5 при напылении, не припекаются к прутьям решетки за счет того, что не происходит агдезии порошка во фторопластовую теплоизоляционную оболочку 11. Выделяющиеся при полимеризации порошка вредные вещества удаляются с помощью блока 2 вытяжки. По истечении заданного времени лампы 16 выключаются и тележка 13 останавливается. При необходимости процессы напыления и полимеризации повторяются заданное число раз до получения покрытия с необходимыми свойствами и характеристиками. Готовые детали убираются с основания 5, а необработанные заготовки 6 располагаются на решетке основания 5 и вышеописанные процессы повторяются.

Таким образом, в предлагаемом устройстве исключается необходимость транспортировки заготовок или основания с установленными на нем заготовками из камеры напыления в камеру оплавления, в процессе которой может происходить осыпание порошка с заготовок, приводящее к ухудшению качества покрытия, кроме того, использование камеры электростатического напыления порошка одновременно и для процесса оплавления порошка упрощает устройство, снижает временные затраты, повышает экономичность устройства. К тому же в устройстве упрощается сбор излишков порошка после операции напыления и повышается удобство работы с плоскими деталями, а также обеспечивается оптимальный режим термообработки заготовок, который определяется оптимальной конфигурацией источника тепловой энергии, что приводит к повышению качества получаемых покрытий, особенно в случае обработки заготовок различных размеров и формы.

Формула изобретения

1. Устройство для нанесения полимерных покрытий, содержащее блок оплавления полимерного порошка, снабженный источником тепловой энергии, и камеру электростатического нанесения полимерного порошка, в которой установлены металлическое основание для заготовок и блок распылителей, отличающееся тем, что блок оплавления полимерного порошка размещен в камере электростатического нанесения полимерного порошка, основание для заготовок выполнено в виде решетки, снабженной теплоизоляционной оболочкой, выполненной из материала, обладающего противоадгезивными свойствами, а источник тепловой энергии блока оплавления полимерного порошка выполнен с возможностью регулирования его положения по меньшей мере в одном направлении относительно плоскости поверхности заготовок.

2. Устройство для нанесения полимерных покрытий по п.1, отличающееся тем, что источник тепловой энергии блока оплавления полимерного порошка выполнен с возможностью регулирования положения по одному или нескольким из следующих направлений: по высоте относительно плоскости поверхности заготовок, в продольном направлении в плоскости, параллельной плоскости поверхности заготовок, в поперечном направлении в плоскости, параллельной плоскости поверхности заготовок.

3. Устройство для нанесения полимерных покрытий по п.2, отличающееся тем, что блок оплавления полимерного порошка содержит расположенные вдоль основания для заготовок направляющие, на которых установлена подвижная тележка с источником тепловой энергии.

4. Устройство для нанесения полимерных покрытий по пп.2 и 3, отличающееся тем, что источник тепловой энергии блока оплавления снабжен средством регулировки положения по высоте относительно плоскости поверхности заготовок.

5. Устройство для нанесения полимерных покрытий по пп.1 - 4, отличающееся тем, что источник тепловой энергии блока оплавления выполнен в виде набора ламп, установленных параллельными рядами в плоскости, параллельной плоскости поверхности заготовок.

6. Устройство для нанесения полимерных покрытий по п.1, отличающееся тем, что оно содержит блок вытяжки и блок рекуперации полимерного порошка.

7. Устройство для нанесения полимерных покрытий по п.1, отличающееся тем, что в качестве материала, обладающего противоадгезивными свойствами, использован фторопласт.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2