УСТАНОВКА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОРОШКОВОГО ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Полезная модель относится к устройствам для нанесения порошкового покрытия.
Как правило, установки нанесения порошкового полимерного покрытия предназначены для работы одним инструментом или одним устройством.
Для нанесения порошка на значительные площади применяют несколько устройств, перемещаемых над обрабатываемой поверхностью роботами - манипуляторами. Это приводит к большим материальным затратам.
Известны устройства для электростатического окрашивания диэлектрических материалов, не требующие предварительного нагрева изделия для закрепления на поверхности изделия порошкового материала, посредством предварительного покрытия диэлектрического материала изделия проводящим покрытием, а затем электростатическое окрашивание покрытого изделия.
Особенностью окраски в электрическом поле диэлектриков является малая поверхностная электропроводимость, что вызывает необходимость применения специальных токопроводящих грунтовок или применение других приемов, обеспечивающих создание оптимальной поверхностной электропроводности. Большое распространение получил способ повышения электропроводности путем нанесения электропроводящей грунтовки.
Еще одним решением проблемы электростатического окрашивания пластиков является предварительное покрытие полимерного предмета проводящим покрытием, и затем электростатическое окрашивание покрытого предмета. Например, патент США 5071593 на имя Такахаши и др., рассматривает покрытие проблематичных пластиков, таких как полиацеталь и полиэфиры, проводящим агентом до электростатического окрашивания. Однако покрытие предмета проводящим агентом может быть неэффективным. Оно требует капиталозатрат на дополнительное окрасочное оборудование, дополнительное время обработки для нанесения проводящего агента с сушкой (отверждением) и затраты на стоимость проводящего агента.
Для электростатического окрашивания предмета между окрашиваемым предметом и наносимой на предмет краски создается электростатический зарядный потенциал. Если предмет является непроводящим, либо имеет очень низкую проводимость, он не может быть эффективно электростатически заряжен и поэтому не может быть эффективно электростатически окрашен.
Известно устройство для нанесения порошкового покрытия (RU 2182854 С2, МКИ 7 B05D 3/06, В05В 5/08). Устройство содержит блок нагрева поверхности объектов до температуры размягчения порошка, блок нанесения порошка на объект, блок нагревания до температуры плавления порошка и блок, снабженный излучателями для отверждения порошкового слоя.
К общим недостаткам всех известных решений можно отнести невозможность или сложность получать многослойные покрытия, а так же, в случае создания электротехнических изделий - уменьшение сопротивления электрической изоляции.
В основу полезной модели положены задачи:
- уменьшить материальные затраты, связанные с нанесением электропроводящего слоя, и энергитические затраты, необходимые для его сушки, а в случае создания электротехнических изделий - получить высокое сопротивление электрической изоляции.
-получить порошковые полимерные покрытия, не допуская нагрева диэлектрического материала изделия до недопустимой температуры.
- получать многослойные порошковые полимерные покрытия.
Технический результат заключается в создании устройства для полимеризации упрощенной конструкции, позволяющего получить качественное полимерное покрытие.
Технический результат от применения полезной модели также заключается в разработке устройства для нанесения порошковых покрытий на непроводящую основу, применение которой позволяет:
- отказаться от предварительной обработки поверхности с целью изменения электропроводности;
- получать порошковые полимерные покрытия, не допуская нагрева диэлектрического материала изделия до недопустимой температуры.
- получать многослойные порошковые полимерные покрытия.
- изменять толщину покрытия на разных участках изделия за счет изменения расстояния между насадками;
- отказаться от роботов при нанесении покрытия;
и при этом его конструкция проста и, как следствие подлежит автоматизации.
Поставленная задача с достижением указанного технического результата достигается тем, что установка для нанесения порошкового полимерного покрытия на диэлектрические материалы, включающая в себя несколько рабочих блоков (постов), в которых заготовки последовательно подвергают различным технологическим операциям нанесения порошкового покрытия, по меньшей мере, первый блок, выполненный с возможностью обеспечивать предварительный подогрев поверхности заготовки, по меньшей мере, второй блок, выполненный с возможностью обеспечивать нанесение порошка при помощи распыляющего оборудования, причем порошок, нанесенный таким образом, удерживается объектами вследствие указанного явления электростатического заряда и прилипает к поверхности заготовки, по меньшей мере, третий блок, выполненный с возможностью обеспечивать нагревание порошка, удерживаемого объектами, до такой температуры, при которой порошок плавится и образует указанный однородный слой, и, по меньшей мере, блок, снабженный излучателями электромагнитного излучения для оплавления указанного порошкового слоя до твердого состояния, согласно полезной модели, содержит установленные над конструкцией рольгангового транспортера и прикрепленные к конструкции транспортного устройства, по меньшей мере, первый блок, выполненный в виде терморадиационного модуля, предназначенного для генерации теплового излучения, такого, как, например, инфракрасное излучение, регулируемого по мощности, для прогрева исходного диэлектрического материала до температуры окружающей среды, по меньшей мере, второй блок, который составляет камера напыления, выполненная с возможностью обеспечивать транспортировку порошка полимерного и равномерную укладку его на поверхность обрабатываемой заготовки при помощи многоканальных инжекторов. При этом камера включает нижний электрод, который индуцирует на обрабатываемой поверхности заготовки равномерно распределенный по длине электрода поверхностный электростатический заряд, соответствующей полярности, верхний электрод, заряжающий порошок электростатическим зарядом другой полярности. В результате взаимодействия электрически заряженного порошка и обрабатываемой заготовки происходит равномерное прочное укрытие всей поверхности. Для различных материалов полярности электродов различны. Перемещение заготовки позволяет нанести порошок на всей площади. Таким образом, получен первый слой нанесенного порошкового материала.
Устройство содержит, по меньшей мере, третий блок, выполненный в виде терморадиационного модуля, снабженного излучателями электромагнитного излучения такого, как, например, инфракрасное излучение, для оплавления и полимеризации первого слоя нанесенного порошкового материала, по меньшей мере, четвертый блок, который составляет камера напыления, выполненная с возможностью обеспечивать транспортировку порошка полимерного и равномерную укладку его на поверхность обрабатываемой заготовки посредством многоканального инжектора. При этом устройство включает нижний электрод, индуцирующий на обрабатываемой поверхности заготовки равномерно распределенный по длине электрода поверхностный электростатический заряд соответствующей полярности, верхний электрод, который заряжает порошок электростатическим зарядом другой полярности. В результате взаимодействия электрически заряженного порошка и обрабатываемой заготовки происходит равномерное прочное укрытие всей поверхности. Для различных материалов полярности электродов различны. Перемещение заготовки позволяет нанести порошок на всей площади. Таким образом, получен второй слой нанесенного порошкового материала.
Устройство содержит, по меньшей мере, блок, выполненный в виде терморадиационного модуля, снабженного излучателями электромагнитного излучения такого, как инфракрасное излучение, для оплавления и полимеризации второго слоя нанесенного порошкового материала.
Кроме этого устройство содержит фильтра - вентиляционное устройство (ФВУ), установленное после каждой камеры напыления. Фильтра - вентиляционное устройство предназначено для отсасывания не осажденного порошкового материала из камеры, обеспечивая экологически чистую среду. Его функции заключаются в сборе не осажденного порошкового материала для рекуперации, с целью возвращения его в технологический процесс напыления.
Отличительные особенности установки для нанесения порошкового полимерного покрытия на диэлектрические материалы:
- позволяет отказаться от предварительной обработки поверхности с целью изменения электропроводности;
- позволяет изменять толщину покрытия на разных участках изделия за счет изменения расстояния между насадками;
- позволяет отказаться от роботов при нанесении покрытия;
- простота конструкции и как следствие автоматизации.
- позволяет получать порошковые полимерные покрытия, не допуская нагрева диэлектрического материала изделия до недопустимой температуры.
- позволяет получать многослойные порошковые полимерные покрытия.
На фиг.1 - установка для нанесения порошкового полимерного покрытия на диэлектрические материалы, общий вид.
На фиг.2 - устройство для нанесения порошкового полимерного материала на диэлектрические материалы, общий вид.
На фиг.3 - многоканальный инжектор, общий вид.
На фиг.4 - терморадиационный модуль, общий вид.
Позиции обозначают: 1 - транспортное устройство, состоящее из рольгангового транспортера; 2 - камера напыления диэлектрическая; 3 - коробка с порошком; 4 - порошок полимерный; 5 - многоканальный инжектор; 6 - вибростол; 7 - держатель многоканального инжектора; 8 - диэлектрический материал; 9 - источник высокого напряжения; 10 - нижний электрод высокого напряжения; 11- верхний электрод высокого напряжения; 12 - опора диэлектрическая; 13 - насадка; 14- провод высокого напряжения; 15 - шайба дросселирующая; 16 - верхний корпус; 17 - нижний корпус; 18 - транспортирующие трубки; 19 - трубка подачи сжатого воздуха; 20 - сопло инжектора; 21 - ось; 22 - гайка специальная; 23 - гайка; 24 - шайба; 25 - терморадиационный модуль, 26 - каркас; 27 - регулировочные винты; 28 - лампа кварцевая галогенная; 29 - соединительная коробка; 30 - кронштейн; 31 - керамический патрон; 32 - кожух; 33 - наружный кожух; 34 - внутренний кожух; 35 -отражатель; фильтра - вентиляционное устройство - 36.
Установка для нанесения порошкового полимерного покрытия на диэлектрические материалы выполнена следующим образом.
Основу конструкции установки изображенной на фигуре 1 составляют установленные над конструкцией рольгангового транспортера и прикрепленные к конструкции транспортного устройства 1 соответственно: терморадиационный модуль 25, за ним камера напыления 2 с многоканальным инжектором 5, терморадиационный модуль 25, камера напыления 2 с многоканальным инжектором 5, терморадиационный модуль 25. Камера напыления 2 прямоугольной формы, размеры которой согласованы с размерами обрабатываемой заготовки 8. Камера изготовлена из диэлектрического материала и является основой для размещения на ней всех узлов. На концах камеры 2 установлены вибростолы 6. На вибростолы установлены коробки 3 с порошком 4. Внутри коробки 3 установлен многоканальный инжектор 5.
Многоканальный инжектор 5 поддерживается держателем 7. Обрабатываемая заготовка 8 проходит внутри камеры 2 по рольгангу транспортного устройства 1. Внутри камеры 2 устанавливается верхний электрод 11, соединенный с полюсом источника высокого напряжения 9 проводом 14. Под обрабатываемой заготовкой 8 устанавливается нижний электрод 10 высокого напряжения соединенного с другим полюсом источника 9 другим проводом 14. В верхней части камеры 2 установлены равнорасположенные по длине насадки 13.
Основу конструкции многоканального инжектора, изображенного на фигуре 3, составляет, шайба 24, шайба дросселирующая 15, верхний корпус 16, нижний корпус 17, ось 21. Перечисленные детали скреплены осью 21, гайкой 23 и специальной гайкой 22. В нижний корпус 17 установлено нужное количество сопел 20 инжектора 5. В верхний корпус 16 установлено соответствующее количество транспортирующих трубок 18. Через верхний корпус 16 и нижний корпус 17 смонтирована трубка подачи сжатого воздуха 19.
Основу конструкции терморадиационного модуля 25, изображенного на фигуре 4, составляет прямоугольный каркас 26, на стойках которого имеются регулировочные винты 27, для регулировки расстояния до облучаемой поверхности от ламп 28, по краям каркаса расположены соединительные коробки 29 для электромонтажа. Во внутренней части каркаса закреплены с помощью специального кронштейна 30 керамические патроны 31, в которые вставлены кварцевые галогенные лампы 28, к внутреннему кожуху 33 прикреплен отражатель34, состоящий из нескольких сегментов.
Особенность терморадиационного модуля заключается в том, что для получения равномерного теплового потока лампы расположены неравномерно под углом друг к другу, таким образом, что проекция на плоскость заготовки начала спирали предыдущей лампы совпадает с концом спирали последующей.
Для изменения плотности потока облучения модуль выполнен с возможностью производить регулировку расстояния от ламп до поверхности материала.
Установка работает следующим образом.
Предполагается, что предварительный подогрев заготовки 8 до температуры окружающей среды осуществляют в терморадиационном модуле 25, созданном для этой цели, в устройстве, в котором заготовки 8, на которые надлежит нанести покрытие, могут транспортироваться между различными рабочими позициями.
Сразу после предварительного подогрева соответствующие заготовки 8 транспортируют на участок, где установлена камера напыления порошка, включающая многоканальный инжектор 5.
Камера напыления 2 работает следующим образом:
Подача высокого напряжения, сжатого воздуха, включение вибростолов 6 и транспортирующего устройства 1 происходит одновременно. Задача многоканального инжектора 5 состоит в транспортировке порошка полимерного 4 из коробки 3 и равномерной укладки его на поверхность обрабатываемой заготовки 8. Для стабильной работы инжектора 5 порошок 4 постоянно подвергается вибрированию на вибростоле 6, конструкция которого известна. Шайба дросселирующая 15 выполняет функцию распределения сжатого воздуха по ее толщине и поверхности, и воздух смешивается с прилегающими слоями порошкового материала, тем самым происходит псевдоожижение и барботаж материала. Между дросселирующей шайбой 15 и нижним корпусом 17 инжектора 5 установлена шайба 24, образующая камеру. Эта камера служит полостью для выравнивания давления воздуха, который, вытекая из сопел 20, попадает в трубки, транспортирующие 18, при этом происходит снижение давления на входе трубок, псевдоожиженная масса порошкового материала забирается и транспортируется по трубкам к точкам распыления.
При поступлении сжатого воздуха, происходит его вытекание через сопла 20, при этом происходит снижение давления, порошок подсасывается на входе транспортирующей трубки 18, поступает в камеру напыления 2, проходя насадки 13.
Насадка 13 формирует плоский конусообразный факел порошка. Распределение насадок по длине камеры и их расположение по высоте обеспечивают равномерность напыляемого слоя. Нижний электрод 10 индуцирует на обрабатываемой поверхности заготовки 8 равномерно распределенный по длине электрода поверхностный электростатический заряд соответствующей полярности. Верхний электрод 11 заряжает порошок электростатическим зарядом другой полярности. В результате взаимодействия электрически заряженного порошка 4 и обрабатываемой заготовки 8 происходит равномерное прочное укрытие всей поверхности. Для различных материалов полярности электродов различны. Перемещение заготовки по рольгангу позволяет нанести порошок на всей площади. Таким образом, получен первый слой нанесенного покрытия.
Далее производят оплавление и полимеризацию под действием инфракрасного излучения.
Для нанесения второго слоя, соответствующие заготовки 8 транспортируют на участок, где расположена камера напыления 2, в которой можно производить повторное напыление порошка.
Используют интенсивный быстродействующий нагрев после каждого напыления.
Поставленная задача достигается разработанной конструкцией терморадиационного модуля, назначение которого - генерация мощного теплового излучения, способного быстро нагреть слой порошкового покрытия и тонкий слой поверхности изделия за малое время. При этом время воздействия такого излучения определяется скоростью перемещения заготовки в зоне его действия и интенсивностью теплового излучения.