粉末涂層裝置和粉末涂層方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于對物體涂層的粉末涂層裝置，帶有涂布裝置，該涂布裝置被構(gòu)造用于將粉末漆涂布在物體的待涂層區(qū)域上；以及帶有輻照裝置，該輻照裝置具有至少一個電磁輻射源，所述至少一個電磁輻射源被構(gòu)造用于使電磁輻射對準(zhǔn)物體的被粉末漆涂層的區(qū)域并且由此使所述粉末漆在被涂層的區(qū)域上交聯(lián)。此外，本發(fā)明還涉及用于借助本發(fā)明粉末涂層裝置對物體涂層的粉末涂層方法。
【專利說明】粉末涂層裝置和粉末涂層方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于對物體進(jìn)行涂層的粉末涂層裝置。此外本發(fā)明涉及一種用于借助本發(fā)明的粉末涂層裝置對物體進(jìn)行涂層的粉末涂層方法。

【背景技術(shù)】
[0002]涂層在制造技術(shù)中被理解為一組制造方法，這些制造方法用于將由無定形的物質(zhì)構(gòu)成的附著層施加到物體表面上。涂層方法通過在化學(xué)的、機(jī)械的、熱學(xué)的和熱力機(jī)械學(xué)的方法中的層施加方式而進(jìn)行區(qū)分。
[0003]粉末涂層或粉末涂裝是這樣一種涂層方法，在該涂層方法中，用粉末漆對能導(dǎo)電的物體涂層。一種典型的涂層設(shè)備具有表面預(yù)處理裝置、中間干燥裝置、靜電涂層裝置和干燥器裝置。
[0004]在涂層裝置(被稱為涂布裝置)中，待涂層的粉末例如借助噴槍而被涂敷到物體上。
[0005]隨后大約借助爐子進(jìn)行粉末漆的交聯(lián)。用于粉末漆的交聯(lián)的溫度在110° C和250° C之間。爐溫和逗留時間的精確調(diào)整與所使用的粉末漆有關(guān)。爐子的加熱通常通過對流來進(jìn)行。為此使用熱空氣流，該熱空氣流在工件上冷卻，并且因此將熱傳遞到該工件上，以便使得粉末漆微粒彼此交聯(lián)。此外至粉末微粒的熱傳遞可以通過紅外輻射來實(shí)現(xiàn)。
[0006]在DE 101 1 6 720 Al中描述了一種用于激光粉末涂層的儀器，該儀器具有激光源和與該激光源光學(xué)連接的儀器頭部。激光束對準(zhǔn)待涂層的部件面，并且同時粉末狀存在的焊接填充料與激光束混合。借助激光輻射，不僅粉末而且部件表面的最小部分也被熔化，并且所輸入的焊接填充料與部件材料表面以冶金方式連接。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種具有權(quán)利要求1的特征的、用于對物體涂層的粉末涂層裝置和一種具有權(quán)利要求8的特征的、用于對物體涂層的粉末涂層方法。
[0008]相應(yīng)地規(guī)定:
一種用于對物體涂層的粉末涂層裝置，該粉末涂層裝置帶有涂布裝置，該涂布裝置被構(gòu)造用于將粉末漆涂布到物體的待涂層區(qū)域上；并且?guī)в休椪昭b置，該輻照裝置具有至少一個電磁輻射源，該電磁輻射源被構(gòu)造用于將電磁輻射對準(zhǔn)物體的用粉末漆涂層的區(qū)域，并且由此使得被涂層的區(qū)域上的粉末漆交聯(lián)。
[0009]此外，用于借助本發(fā)明的粉末涂層裝置對物體涂層的粉末涂層方法設(shè)置有如下方法步驟:
(a)提供物體；
(b)借助涂布裝置將粉末漆涂布在物體的待涂層區(qū)域上，并且 (C)借助由輻照裝置產(chǎn)生的電磁輻射使得粉末漆交聯(lián)。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明所基于的思想是，借助電磁輻射來實(shí)現(xiàn)粉末涂層的交聯(lián)，從而僅僅在粉末層中達(dá)到所需溫度，而不需將整個部件加熱。
[0011]通過這種方式，可以借助粉末涂層來對特別是溫度敏感的材料、例如電池單元的薄膜涂層。此外通過本發(fā)明減少了能量消耗，因?yàn)榭梢允褂梅浅８咝У碾姶泡椛湓础?br> [0012]基于電磁輻射，得到粉末層更好的交聯(lián)，從而粉末層具有更高的強(qiáng)度和硬度。于是涂層的使用壽命可被提聞。
[0013]有利的擴(kuò)展方案和改進(jìn)方案由其他的從屬權(quán)利要求以及由參照附圖的圖的描述得出。
[0014]在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，電磁輻射被選擇為，使得電磁輻射選擇性地相對于被涂層的物體加熱粉末漆，以便使粉末漆交聯(lián)。例如電磁輻射的波長被選擇為，使得該波長處于粉末漆材料的吸收區(qū)域中、而不是處于待涂層物體的吸收區(qū)域中。通過這種方式，至物體的熱傳遞被最小化，從而溫度非常敏感的以及薄壁的部分也可被涂層。
[0015]在另一實(shí)施方式中，輻射源是激光器，尤其是二極管激光器。二極管激光器極好地適于應(yīng)用在本發(fā)明的粉末涂層裝置中，因?yàn)槎O管激光器具有非常緊湊的結(jié)構(gòu)形式并且可以以簡單的方式借助電流而被抽送(gepumpt)。此外二極管激光器具有非常高的效率，從而用于對物體涂層的能量消耗可以顯著地降低。此外，二極管激光器所需的維護(hù)非常少，并且具有非常高的使用壽命。借助二極管激光器，電磁輻射的耦合輸入和傳輸也非常簡單。
[0016]然而對于本發(fā)明也可以使用其他激光器種類，例如染料激光器Nd:YAD激光器、氬離子激光器、二氧化碳或氮?dú)饧す馄?。此外也可以使用微波激射器。本發(fā)明也沒有被設(shè)定于確定的電磁輻射波長。為了將能量傳遞至粉末漆，可使用從紫外至遠(yuǎn)紅外區(qū)域中的波長。微波也可被使用。根據(jù)粉末漆的構(gòu)成，可調(diào)整至粉末漆上的波長。
[0017]在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中設(shè)置有控制裝置，該控制裝置與輻射源和溫度傳感器耦合，該溫度傳感器布置在待涂層物體上，其中輻射源的輻射功率可根據(jù)由溫度傳感器檢測的溫度被控制與調(diào)節(jié)。溫度傳感器可以例如設(shè)置在物體的待涂層面的背面。于是電磁輻射源的輻射功率可以根據(jù)物體的溫度而被改變。通過這種方式可能的是:待涂層物體的材料不被損壞，并且仍然發(fā)生粉末漆的良好交聯(lián)。輻射源的輻射功率例如可以通過電磁輻射源的脈沖式運(yùn)行或者通過波長的改變而被控制或調(diào)節(jié)。同樣可以在輻照裝置中設(shè)置有大量電磁輻射源，其中活動的電磁輻射源的數(shù)量可被改變，以便改變輻照裝置的輻射功率。
[0018]在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，設(shè)置有轉(zhuǎn)向裝置，其被設(shè)計(jì)用于將輻射源的電磁輻射轉(zhuǎn)向到物體的待涂層區(qū)域上。例如，轉(zhuǎn)向裝置以所謂的掃描器的形式構(gòu)造，該掃描器使電磁輻射以行與列的形式對準(zhǔn)物體的待涂層區(qū)域。通過轉(zhuǎn)向裝置也可以以簡單的方式控制從電磁輻射源傳遞至物體待涂層區(qū)域的總能量。
[0019]在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，輻射源的波長可借助控制裝置而被調(diào)整。通過這種方式可以實(shí)現(xiàn)粉末漆的最佳交聯(lián)。
[0020]在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，設(shè)置有過程氣體裝置，其被構(gòu)造用于將過程氣體輸入至粉末涂層裝置中。通過這種方式，可以實(shí)現(xiàn)部件的非常均勻的涂層。例如使用惰性氣體作為過程氣體。根據(jù)待涂層物體的使用和應(yīng)用，可以將通風(fēng)器、脫氫設(shè)備等等與所述過程氣體裝置組合。
[0021]本發(fā)明尤其適于對溫度敏感的部件涂層。本發(fā)明同樣也尤其適于對白色家電、例如對洗碗機(jī)、衣物烘干機(jī)、洗衣機(jī)、冰箱等等的部件涂層。所述粉末涂層裝置和粉末涂層方法同樣非常好地適于用于防腐蝕保護(hù)的金屬涂層。
[0022]上述擴(kuò)展方案和改進(jìn)方案只要是有意義的就可以隨意彼此組合。本發(fā)明的其他可能的擴(kuò)展方案、改進(jìn)方案和實(shí)施方式也包括先前或在下文中關(guān)于實(shí)施例所描述的本發(fā)明特征的未明確提及的組合。尤其是，技術(shù)人員在此也加入單個方面作為對本發(fā)明的相應(yīng)基本形式的改進(jìn)或補(bǔ)充。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]接下來借助在附圖的示意圖中說明的實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。在此:
圖1示出粉末涂層裝置的示意性視圖；
圖2示出輻照裝置的示意性視圖；
圖3示出粉末涂層裝置的示意性視圖；以及圖4示出粉末涂層方法的示意性流程圖。
[0024]附圖應(yīng)當(dāng)介紹本發(fā)明的實(shí)施方式的進(jìn)一步理解。所描繪的實(shí)施方式與說明書結(jié)合地用于解釋本發(fā)明的原理和概念。其他的實(shí)施方式和多個提及的優(yōu)點(diǎn)關(guān)于附圖而得出。附圖的元件不必要相對彼此合乎比例地被示出。
[0025]附圖的圖示中，相同的、功能相同的和同等作用的元件、特征和組成部分(只要沒有被另外說明)各自設(shè)置有相同的附圖標(biāo)記。

【具體實(shí)施方式】
[0026]圖1示出了用于對物體11涂層的粉末涂層裝置I的示意性視圖。在圖1左側(cè)描繪了涂布裝置2，其被構(gòu)造用于將粉末漆涂布在物體11的待涂層區(qū)域上。涂布裝置2具有室18，室18與環(huán)境相隔離。在室18中設(shè)置有承載體12，在該承載體上設(shè)置有全面圍繞物體11的噴槍9。物體11例如被保持在平臺(未示出)上。承載體12可移動地安置在涂布裝置內(nèi)，從而物體11可以被全面地提供粉末漆。
[0027]在圖1右側(cè)描繪了輻照裝置3。同樣在輻照裝置3中設(shè)置有大量承載體12，這些承載體可以可移動地布置在輻照裝置3內(nèi)。在承載體12上設(shè)置有大量的電磁輻射源4。電磁輻射源4被構(gòu)造用于使電磁輻射10對準(zhǔn)物體11的用粉末漆涂層的區(qū)域?；谟奢椛湓?發(fā)出的電磁輻射的輻射能量，粉末漆的微粒彼此交聯(lián)，并且構(gòu)成均勻的粉末漆層。電磁輻射在此被選擇為，使得其僅僅被粉末漆微粒吸收，而不被物體11的材料吸收。通過這種方式，物體11在粉末漆微粒交聯(lián)期間僅僅被最小地加熱。通過這種方式，對溫度非常敏感的部件(尤其是非常薄壁的部件)也同樣可被粉末漆涂層。
[0028]圖2示出了輻照裝置3的示意性視圖。在輻照裝置3的該實(shí)施例中，在承載體12上設(shè)置有轉(zhuǎn)向裝置7，該轉(zhuǎn)向裝置被設(shè)計(jì)用于使輻射源4的電磁輻射轉(zhuǎn)向到物體11的待涂層區(qū)域上。電磁輻射源4發(fā)出電磁輻射10，電磁輻射10被引導(dǎo)至轉(zhuǎn)向裝置7。轉(zhuǎn)向裝置7于是例如借助設(shè)置有執(zhí)行機(jī)構(gòu)的反射器將電磁輻射10偏轉(zhuǎn)到物體11的待涂層區(qū)域上。通過這種方式，可以減少在輻照裝置3中電磁輻射源4的數(shù)量。
[0029]此外，圖2中所示的輻照裝置3具有控制裝置5。控制裝置5與電磁輻射源4和溫度傳感器6耦合，溫度傳感器6布置在物體11上?？刂蒲b置5從溫度傳感器6獲得物體11的溫度的測量值，并且根據(jù)所檢測的物體11的溫度控制電磁輻射源4的輻射功率。如果檢測到高于預(yù)先給定溫度值的測量值，則控制裝置5關(guān)斷電磁輻射源4。當(dāng)?shù)陀陬A(yù)先給定的溫度時，控制裝置5重新接通電磁輻射源4。通過這種方式，可以非常準(zhǔn)確地調(diào)整用于使粉末漆微粒交聯(lián)的功率。
[0030]當(dāng)然也可以代替一次控制而使用連續(xù)的調(diào)節(jié)。為此使用PID調(diào)節(jié)回路，該調(diào)節(jié)回路可以連續(xù)適配電磁輻射源4的輻射功率。
[0031]溫度傳感器6例如可以布置在待涂層薄膜的背面上。作為溫度傳感器6，例如可以使用半導(dǎo)體溫度傳感器、熱敏電阻、正溫度系數(shù)熱敏電阻或熱電偶或石英振蕩器。
[0032]此外，在圖2中，過程氣體裝置8設(shè)置在輻照裝置3的室18內(nèi)。過程氣體裝置8可以向室18輸入例如氬氣或氮?dú)獾倪^程氣體。通過這種方式，可以在物體11上構(gòu)造非常均勻的粉末漆涂層。在輻照裝置3中還可以額外地設(shè)置其他用于通風(fēng)、脫氫或換氣的裝置。
[0033]圖3示出了粉末涂層裝置I的示意性視圖。在設(shè)置有附圖標(biāo)記18的區(qū)域內(nèi)，尚未被涂層的部件被拾取到裝置I中。在區(qū)域13內(nèi)，待涂層物體11被預(yù)處理。例如將粗糙雜質(zhì)從物體11的表面清洗干凈并且借助溶劑對表面脫脂。物體在區(qū)域14中被中間干燥。在區(qū)域14旁右側(cè)描繪的是涂布裝置2。在涂布裝置2中，粉末漆被涂布在物體11的待涂層區(qū)域上。為此，在涂布裝置2中設(shè)置有噴槍9。接著，物體11被輸入輻照裝置3中。在輻照裝置3中，粉末漆在物體的待涂層區(qū)域上被借助電磁輻射源交聯(lián)，所述電磁輻射源被構(gòu)造用于使電磁輻射對準(zhǔn)物體的被粉末漆涂層的區(qū)域。
[0034]在區(qū)域15中，例如進(jìn)行物體11的后處理。例如粉末漆在區(qū)域15內(nèi)被二次淬火。在區(qū)域17中，被涂層的物體11可以從過程鏈中被取出。
[0035]圖4示出了粉末涂層方法的示意性流程圖。在步驟SI中，提供待涂層物體。在步驟S2中，將粉末漆涂布在物體的待涂層區(qū)域上。在步驟S3中，借助電磁輻射對粉末漆進(jìn)行交聯(lián)。
[0036]盡管根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例在前面充分地描述了本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于此，而是可以以多種形式與方法被更改。
【權(quán)利要求】
1.用于對物體(11)涂層的粉末涂層裝置(1)， 帶有涂布裝置(2)，該涂布裝置被構(gòu)造用于將粉末漆涂布在物體(11)的待涂層區(qū)域上；以及 帶有輻照裝置(3)，該輻照裝置具有至少一個電磁輻射源(4)，所述至少一個電磁輻射源(4)被構(gòu)造用于使電磁輻射(10)對準(zhǔn)物體(11)的被粉末漆涂層的區(qū)域并且由此使所述粉末漆在被涂層的區(qū)域上交聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粉末涂層裝置(1)，其中所述電磁輻射被選擇為使得其選擇性地相對于被涂層的物體加熱所述粉末漆，以便使所述粉末漆交聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的粉末涂層裝置(I)，其中輻射源(4)是激光器，尤其是二極管激光器。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的粉末涂層裝置(1)，其中設(shè)置有控制裝置(5)，該控制裝置與輻射源(4)和溫度傳感器(6)耦合，所述溫度傳感器被布置在待涂層的物體(11)上，其中輻射源(10)的輻 射功率能夠根據(jù)由溫度傳感器(6)所檢測的溫度被控制和被調(diào)節(jié)。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的粉末涂層裝置(1)，其中設(shè)置有轉(zhuǎn)向裝置(7)，該轉(zhuǎn)向裝置被設(shè)計(jì)用于使輻射源(4)的電磁輻射(10)轉(zhuǎn)向到物體(11)的待涂層區(qū)域上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5之一所述的粉末涂層裝置(I)，其中所述輻射源(4)的波長能夠借助控制裝置(5)加以調(diào)整。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的粉末涂層裝置(I)，其中設(shè)置有過程氣體裝置(8)，該過程氣體裝置被構(gòu)造用于將過程氣體輸入粉末涂層裝置(I)中。
8.借助根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的粉末涂層裝置(I)對物體(11)涂層的粉末涂層方法，具有如下步驟: (a)提供物體(11)； (b)借助所述涂布裝置(2)將粉末漆涂布在物體的待涂層區(qū)域上；并且 (c)借助由輻照裝置(3)所提供的電磁輻射(10)使粉末漆交聯(lián)。
【文檔編號】C09D5/36GK104169454SQ201380013814
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月15日
【發(fā)明者】S.杜齊亞克, T.克雷奇馬爾, A.克隆欽斯基, J.克尼希 申請人:羅伯特·博世有限公司