向連續移動的金屬帶上供給固體塗料塊的裝置和方法
2023-07-30 11:04:16
專利名稱：向連續移動的金屬帶上供給固體塗料塊的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及金屬表面的噴塗，特別是涉及帶有裝飾和/或保護塗層的移動金屬帶襯底上的大規模的連續噴塗，該塗層包括薄膜成型，有機的、聚合的材料。
一般在建築包層板和其它的金屬板產品的生產中，可以在一鋼板精軋機中產生預先噴塗的鋼帶。在這樣的噴塗過程中，固態的基本上不溶解的塗料組合物通過與熱的噴塗帶相接觸或靠近熱的噴塗帶而熔化成液體，從而被噴塗到熱的襯底帶上。在該說明書中，術語「液體」包括高粘度係數的液體，其形式接近於柔軟的塑性固體的液態及容易流動的液體。
上述向熱的襯底上塗覆液體材料的方式被稱作「熔化噴塗」，而且所噴塗的液體通常被稱作熔化塗層，下文中也將如此命名。
以前，通過控制固體塗料和襯底帶之間的接觸壓力而保持影響塗層速率的所有其它的參數為恆定不變，來確定熔化塗層的噴塗速率，在Dettling的美國專利No.3,630,802中描述了這樣的一個過程。
在使用Dettling形式的壓力控制熔化噴塗過程時所出現的問題是要精確地控制影響噴塗速率的所有參數，進而使獲得產生厚度均勻的薄的塗層所需要的低而且恆定的噴塗速率非常困難。這一問題使得人們在實踐中用澳大利亞專利No.667716中所描述的熔化噴塗技術來代替上述的過程。
簡言之，澳大利亞專利No.667716公開了通過將金屬帶加熱到一高於組合物的玻璃化溫度的溫度並朝向該金屬帶以預定的速度移動組合物的固體塊料，從而將一種聚合體塗料組合物以一恆定的速率噴塗到移動的金屬帶襯底的一側面上。除了塊料移動速度之外，其它的操作參數僅需要保持在較寬的運行值範圍內即可。因此要以精確控制的噴塗速率向帶上噴塗熔化塗層，僅需要控制塊料的移動速度，而不需要精確地控制其它的運行參數。
在澳大利亞專利No.667716中還公開了藉助於一壓力輥使不連續的薄的熔化塗層在帶的表面上伸展開，從而在帶上得到光滑的液體塗層。在帶上壓力輥的上遊端產生液體塗層的小珠，可以根據小珠的尺寸調節塊料進給的速度。而後如果需要將所得到的帶移動通過一加熱處理室，再將其進行冷卻完成整個過程。
本發明涉及一種向移動帶供給塗料組合物固體塊料的裝置和方法。本發明提供了一個用於在一熔化噴塗工作站中供給塊料的裝置，包括一傳送裝置，所述傳送裝置包括一大體成平面的條板(flight)，用於傳送固體塗料組合物，還包括轉向裝置，該裝置在靠近要被噴塗的熱移動帶的一個表面處結束所述條板的一端而使其轉向，所述傳送裝置還包括該傳送裝置的驅動裝置，該驅動裝置使所述條板朝向該條板的所述一端以預定的速度連續運動。
傳送裝置可以是包括一環形帶的環狀傳送帶，該環形帶具有大體成平面的條板，用於傳送固體塗料組合物，傳送裝置也可以是一列滾柱，這些滾柱的共同切線構成了大體成平面的條板。
通過控制驅動裝置，進而控制條板的速度，從而使本發明裝置能夠以一預定的控制速率朝該條板的一末端向前運送一個或多個固體塗料組合物。而後在該條板的所述末端根據所述條板向前移動的速度以一定速率使固體塗料組合物與要被噴塗的熱的移動帶相接觸。
在本發明的一個最佳形式中，轉向裝置使所述條板的末端距離所述帶的表面1mm至30mm，並且環狀傳送帶上的帶是耐熱的。轉向裝置使所述條板的末端和所述帶的表面之間的距離大約在3mm至7mm之間則更好。
固體塗料組合物可以是一種基本上不溶解的塗料組合物固體塊料。
在本發明的另一方面中，提供了一種在熔化噴塗工作站中供給固體塗料組合物的方法，包括如下步驟將至少一塊固體塗料組合物放置在一環狀傳送帶裝置上，所述傳送裝置具有一大體成平面的條板，所述傳送裝置還具有一轉向裝置，該裝置在靠近要被噴塗的熱移動帶的一個表面處結束所述條板的一端使其轉向，而且以一預定速度朝向所述條板的末端，在所述條板上連續地傳送所述固體塗料組合物並使之通過所述條板的末端。
考慮到平的條板末端和噴塗帶之間間隔較近，最好轉向裝置使傳送帶能夠從條板的平面產生比常規的傳送帶轉向裝置所產生的角度偏轉更急劇的角度偏轉，常規的傳送帶轉向裝置如直徑足夠大的主動皮帶輪和導輪能夠使皮帶輪跨越帶的整個寬度，而沒有過度的偏轉。偏轉使得帶在一至少平行於噴塗帶的表面的方向上移動，但最好是在一與所述噴塗帶的表面相偏離的方向上移動。
因此在本發明的最佳實施例中，轉向裝置可包括一跨越帶的寬度的固定的導向件，帶在其上滑動。在帶從平麵條板的末端產生偏轉時，該帶從該固定導向件上繞過，該固定導向件為帶提供了半徑很小的角度。
從下面的對本發明的最佳實施例和附圖描述中可以更清楚地看到本發明的特性和優點，附圖包括
圖1是一個不按比例的示意性側視圖，示出了包含有本發明的塊料供給裝置的連續帶熔化噴塗裝置；圖2是圖1中的序號2所指的那部分的放大詳圖；圖3是本發明的第二實施例，示出了一垂直布置的塊料供給裝置和一水平布置的被噴塗的移動帶；圖4和圖5示出了多於一個塊料的供給裝置的低效率應用；圖6和圖7示出了高效率的多向供給布置。
所示出的噴塗裝置包括轉動輥3和4，一要被噴塗的帶5由其引導通過一熔化噴塗工作站。該裝置還包括一帶預熱爐6，帶5被該爐加熱到高於要被噴塗到帶5上的固體塗料組合物熔化的玻璃化溫度。該裝置還包括一用於使塗料擴展開和平整的部件，它包括一彈性滾筒7和一用於在塗料組合物是熱固性材料時使用的固化爐8。
在上述附圖中示出的裝置與前述的澳大利亞專利No.667716中提出的發明是相適應的，其全文在此作為參考，而且前述的裝置可以與任何已知的用於在噴塗工作站向帶上噴塗熔化的噴塗液體塗料組合物的塊料供給裝置一同使用。
然而，根據本發明，塊料供給裝置包括一傳送裝置，即所示的具有一帶10的環形傳送裝置9，它包括一大體為平的條板11，帶10繞過一主動皮帶輪12並圍繞包含有一固定的導向件13和一惰輪14的轉向裝置。
主動皮帶輪12由一電機和變速裝置(未示)來驅動，以便可以在一定範圍內精確地將主動皮帶輪的轉動速度設置在任一所需的值。
帶的條板11用於支撐至少兩個基本上不溶解的塗料組合物塊料15。條板11可以在一支撐工作檯上滑動到該末端，在該情形下，轉向裝置的固定導向件僅僅是該工作檯的邊緣。
在該實施例中，導向件13是一標準的具有矩形橫斷面的中空橫梁，該橫梁跨越帶的整個寬度。由此它給出了一半徑很小的角度16，帶10通過該角度在端部17脫離開條板11的平面。轉過之後，該帶在一方向上繼續向前，該方向或平行於要被噴塗的帶的表面或偏離要被噴塗的帶的表面。
主動皮帶輪12的表面最好鋪有高磨擦係數的材料，如天然橡膠。它最好被固定在一可滑動的座架上或類似物上，該座架或類似物由一可調節的負荷彈簧或類似物連續地推動，離開轉向裝置。這些布置方式提供了主動皮帶輪12和帶10之間的無滑移傳動，使得條板11由主動皮帶輪的轉速帶動，能夠以一預定的速度朝向帶5移動。在其它的實施例中，帶10與主動皮帶輪接觸的表面可以是橫向地布置有肋狀物或齒狀物，進而皮帶輪的表面相應地具有凹槽以在其間提供良好的驅動連接關係。
帶10由柔韌的耐熱且耐久的材料製成，例如，它可以是由如玻璃纖維等的紡織品強化的氟化聚合物。帶10的與塊料15接觸的表面最好是光滑的。
塊狀的熱固性的塗料組合物易於粘附在大多數的表面上，上述的帶10的材料正是提供了這樣一種表面。其結果是在帶10和塊料15之間提供了高磨擦係數的接觸，使得帶速度的控制轉換成塊料速度的控制，這是進行熔化噴塗速率的控制所需要的。然而，在研製本發明的實驗中，發現塊料和帶之間粘附的產生需要一定的時間。出現該現象的原因是塊料的表面與帶的表面充分地適應以在其間建立所必需的相互貼近程度需要一些時間。
要設置帶的速度以產生所需要的塊料的移動速度，該速度是由塊料15的橫斷面尺寸、帶5的寬度和速度及噴塗產品所需要的噴塗厚度來決定的。因此，帶的速度在任一特定的噴塗操作中是一個不可變化的參數。所以，本發明的一個重要特點是傳送裝置9足夠長，使得塊料有足夠的滯留時間，加到傳送裝置的主動皮帶輪端部的塊料量，在到達轉向端部之前與帶之間產生足夠的粘附，在噴塗發生時防止塊料在帶上滑動。
傳送裝置最好足夠長以提供1至30分鐘的滯留時間。滯留時間最好在3分鐘到20分鐘的範圍內，大約10分鐘則更好。
滯留時間還能夠使塊料堆中的前部的塊料與其後面的塊料粘附在一起，當兩塊料的接觸面到達條板11的終端17但還沒有到達帶5上時，形成於前部塊料尾部的薄片不會與後面的塊料相分離。
熔化噴塗技術的一種主要的優點是可以快速而簡便地在所噴塗的產品上產生顏色的變化。為了有效地利用該優點，必須在塊料支撐條板11的末端清除帶10上的塊料15的「脫皮」。這種需要是與上述塊料和帶之間的良好粘附需求相背離的。在研製本發明的實驗中發現，如果未熔化的塊料伸出到支撐條板的末端之外，即超過帶從條板的平面開始分離的線是較短的時，可以得到這樣的一「脫皮」。反過來，這需要帶從條板平面的分離是比較突然的。
在所示的實施例中，帶5和條板11的末端17之間的距離「D」為1至30mm之間，最好在大約3mm至7mm的範圍內，以便帶10和移動的帶5之間的最小間隙「G」在2mm至5mm的範圍內。
可以通過在條板11的端部冷卻該帶而使塊料15從帶10上完全釋放開變得更為方便。利用分離冷卻氣體供給噴嘴指向條板的端部邊緣的下側，或最好，將一定壓力的冷卻氣體供給到中空的具有矩形剖面的導向件13的內部，通過其內的由帶覆蓋的孔排出，而實現上述冷卻。這不僅冷卻了帶上的相關部分，還降低了帶上支配的磨擦阻力。冷卻的程度最好要保證帶的被冷卻的部分的溫度低於塗料組合物的玻璃化溫度。
小尺寸的「D」和「G」產生了所需要的較短的未支撐塊料的伸出。它還降低了在離開被冷卻的帶的條板11之後塊料接受帶5輻射熱量的時間。進而可以降低不希望出現的塊料的滴落。
在塗料組合物是熱塑性材料的情形下，塊料的重量可能不足以在塊料和帶之間產生充分的粘附以保證兩者之間沒有滑動。這就需要通過加壓的方法，在塊料暴露的表面上施加，以增加塊料的重量，例如，利用壓輥，或是第二種方案利用一方向相反的傳送裝置，該傳送裝置具有一壓在這些塊料表面上的帶的條板。如果塊料是在一大體垂直的方向上朝向一基本上水平的移動的帶上進給，則需要這樣的一種布置方式。
在所示出的布置類型中，在例如如下的情形下，即當帶的溫度下降到小於其最佳值，並且需要防止塊料由向上移動的帶的作用而被提起，進而離開傳送帶，因而需要這樣的一個輪輥壓在靠近條板11末端的前部的塊料上。
在圖1所示的實施例中，值得注意的是帶通過傳送裝置的移動路徑不是完全垂直的。它可以相對於垂直方向傾斜大約5度。這用來保證如果出現液體塗料的滴落，則它將被滴落在即將被拉上來的靠近擴展裝置7的帶的部分上。
還將注意到塊料15的傳送裝置朝向帶5的移動路徑或方向也不是與其完全垂直的。移動路徑可以向下傾斜地朝向帶5，傾斜的角度相對於垂直線大約為10度左右，最好是從大約3度到大約7度。這保證了塊料和帶之間的接觸表面相對於塊料移動的方向是有一定角度的，使得僅在塊料在傳送裝置上被施加向後的力的作用時才會出現端部接觸中的塊料上升，而塊料和傳送帶之間的粘附可以有效地阻止這樣的向後移動。因此可以防止任何由噴塗帶的作用而引起的塊料上升。
在圖3所示的實施例中，示出了一種垂直的供給裝置20，將塗料組合物的塊料供給到一水平布置的移動的噴塗帶21上。為了控制塊料朝向移動帶移動的速度，塗料組合物的塊料在一對傳送裝置如圖所示的環狀傳送帶22和23之間經過。塗料組合物的塊料朝向移動帶21移動的速度由環狀傳送帶22和23的速度來決定，為此目的，最好控制帶式傳送裝置22和23使其以相同的速度移動，進而避免使噴塗塊料24受到剪切作用。環狀傳送帶22包括一帶25，該帶25具有基本上平的條板26，該條板繞過主動皮帶輪27和一個包含有一固定導向件28和一惰輪29的轉向裝置。與圖1所示的實施例相同，主動皮帶輪27由一電機和變速裝置(未示出)來驅動，並且主動皮帶輪的轉動速度可以在一範圍內被精確地設置成任一所需要的值，進而控制塊料朝向移動帶21移動的速度。環狀傳送帶23包括一帶30，該帶30繞過一主動皮帶輪31和一固定導向件32及惰輪33。環狀傳送帶23的轉動方向與傳送裝置22的轉動方向相反，而且如上所述，帶式傳送裝置23的轉動速度與帶式傳送裝置22的轉動速度相同。
當所示的雙重傳送裝置系統朝向一水平移動的帶相對於垂直方向供給一塊料時，本領域的技術人員可以理解，雙重傳送裝置系統可以採用任一進給角度，以使出現故障的概率最小化，控制塊料供給的漸進速度，並提供塊料供給速度的更有效的控制或提供任意的進給角度。
在圖1和3所示的實施例中，傳送裝置可以是如圖所示的環狀傳送帶10、22、23，或者它們也可以由一列滾柱來代替，這些滾柱的共同切線構成了大體成平面的條板，塊料沿該條板向移動帶逐步進給。在此傳送裝置的替換實施例中，塊料的進給速度通過控制滾柱的轉動速度來控制。而兩個環狀傳送帶22和23可以由滾柱的傳送帶(未示出)來替換，最好僅一個傳送裝置是一列滾柱，並且在圖3所示的結構中，最好環狀傳送帶23由一列壓力滾柱來替代，控制壓力滾柱的速度使其表面與這些壓力滾柱相接觸的塊料的進給速度與環狀傳送帶22向帶21傳送塊料的速度相同。如上所述，雙重傳送裝置可以以介於水平和垂直之間的任一進給角度來布置。
在附圖中所示的實施例的變化形式中，本發明可以包括一串聯的塊料進給裝置，藉助於該進給裝置，兩個或更多的塊料支撐條板一個位於另一個之上，其間由一大於噴塗塊料的厚度的距離分隔開，或者橫跨移動帶的寬度並排地布置。兩個或多個條板將可以一同操作(即在一共同的支撐工作檯上一同滑動)並在相同的時間內操作。當傳送裝置是一環狀傳送帶時，每一個條板的主動皮帶輪將能夠獨立於其它的而自行操作，以便使傳送帶的轉動速度可以是相同的，也可以是變化的。條板在支撐工作檯上獨立地滑動也是合乎需要的。
串聯塊料進給裝置的另一優點是它可以採用單一的標準尺寸塊料實現對任意寬度的噴塗帶的噴塗。在沒有串聯塊料進給裝置的情況下，噴塗的帶的寬度可以僅是接近塊料尺寸的倍數(例如，兩個300mm寬的塊料能夠噴塗一620mm寬的帶，三個塊料能夠噴塗一920mm寬的帶，但是要想噴塗一800mm寬的帶則相當困難)。這一問題在附圖中的圖4和5中示出，其中圖4示出了一移動帶40，該帶的寬度對於兩個塊料並排噴塗來講則太寬而不能被噴塗，而對於圖5中所示的三個塊料並排布置來說又不夠寬，不能有效使用。採用串聯塊料進給布置方式後，如圖6所示，塊料41相互重疊布置，使得塊料覆蓋的寬度可以降低到與帶40的寬度一致。
如果塊料41在其上移動的條板能夠彼此獨立地滑動，則圖7中所示的頂部條板可以移入並噴塗一種顏色，而在底部條板加載第二中顏色，當不再需要第一種顏色時，噴塗第二種顏色。由此當底部條板進入噴塗位置開始噴塗時，頂部條板可以被縮回，進而增加噴塗速度，而且可以改變噴塗到帶上的顏色。
權利要求
1.一種用於在一熔化噴塗工作站中供給塊料的裝置，包括一傳送裝置，所述傳送裝置包括一個大體成平面的條板，用於傳送固體塗料組合物，還包括轉向裝置，該裝置用於在靠近要被噴塗的熱移動帶的一個表面處結束所述條板的一端而使其轉向，所述傳送裝置還包括該傳送裝置的驅動裝置，該驅動裝置使所述條板朝向該條板的所述一端以預定的速度連續運動。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述傳送裝置包括一環狀傳送帶，所述環狀傳送帶具有一環形帶，該環形帶具有大體成平面的條板，所述條板的移動速度由所述驅動裝置來控制。
3.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述傳送裝置包括一列滾柱，所述大體成平面的條板是這些滾柱的共同切線，所述滾柱的轉動速度由所述驅動裝置來控制。
4.如權利要求1，2或3所述的裝置，其特徵在於提供了兩個傳送裝置，至少一個傳送裝置具有一大體成平面的條板，所述固體塗料組合物與兩個傳送裝置相接觸，並朝向靠近所述條板的末端的熱的移動帶的表面移動。
5.如權利要求4所述的裝置，其特徵在於所述至少一個傳送裝置是一包括一環形帶的環狀傳送帶。
6.如權利要求1，4或5所述的裝置，其特徵在於所述轉向裝置使所述條板的末端與所述帶的表面之間的距離大約1mm至30mm。
7.如權利要求1，4或5所述的裝置，其特徵在於所述轉向裝置使所述條板的末端和所述帶的表面之間的距離在大約3mm至7mm之間。
8.如權利要求2或5所述的裝置，其特徵在於所述環狀傳送帶是耐熱性的。
9.如權利要求1至8中的任一項所述的裝置，其特徵在於所述固體塗料組合物是一種基本上不溶解的塗料組合物固體塊料。
10.如權利要求2，3，6或7所述的裝置，其特徵在於所述轉向裝置使帶在所述條板的所述一末端產生一急劇的角度偏轉。
11.如權利要求10所述的裝置，其特徵在於所述帶從平麵條板偏轉，使所述帶在一方向上移動，該方向或與所述噴塗帶的表面相平行，或與所述噴塗帶的表面相偏離。
12.如權利要求11所述的裝置，其特徵在於所述轉向裝置包括一跨越帶的寬度的固定的導向件，該固定導向件在所述帶的條板的一端為所述帶提供了半徑很小的弧角，在所述帶從所述平麵條板產生偏轉時，所述帶從該固定導向件上滑過。
13.如權利要求10所述的裝置，其特徵在於所述平麵條板向下傾斜地朝向所述噴塗帶。
14.如權利要求10所述的裝置，其特徵在於所述平麵條板向下傾斜地朝向所述噴塗帶，傾斜的角度相對於垂直線在大約3度到7度的範圍內。
15.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於沿要被噴塗的移動帶包括多個串聯布置的所述傳送裝置。
16.如權利要求15所述的裝置，其特徵在於包括一第一中心傳送裝置，該中心傳送裝置的寬度與延伸到所述噴塗帶的邊緣的外部串聯傳送裝置的邊緣重疊。
17.如權利要求15所述的裝置，其特徵在於包括至少兩列串聯的傳送裝置延伸跨過所述噴塗帶的寬度，一列上加載有一種顏色的固體塗料組合物，另一列上加載有另一種顏色的固體塗料組合物，每一列都可以獨立於另一列自行運行。
18.一種在熔化噴塗工作站中供給固體塗料組合物的方法，包括如下步驟將至少一塊固體塗料組合物放置在一傳送裝置上，所述傳送裝置具有一大體成平面的條板，所述傳送裝置還具有一轉向裝置，該裝置在靠近要被噴塗的熱的移動帶的一個表面處結束所述條板的一端而使其轉向，而且在所述條板上傳送所述固體塗料組合物，並以預定的速度連續地朝向所述條板的一端，使所述固體與所述移動帶相接觸。
19.如權利要求18所述的方法，其特徵在於所述傳送裝置包括一環狀傳送帶，所述環狀傳送帶具有一環形帶，所述條板的移動速度由所述傳送帶的驅動裝置來控制。
20.如權利要求18或19所述的方法，其特徵在於所述固體塗料組合物與兩個傳送裝置相接觸，由這兩個傳送裝置將其朝向所述一末端傳送，至少一個傳送裝置具有一大體成平面的條板。
21.如權利要求18，19或20所述的方法，其特徵在於所述轉向裝置使所述條板的末端與所述噴塗帶的表面之間的距離在大約1mm至30mm的範圍內。
22.如權利要求18，19或20所述的方法，其特徵在於所述轉向裝置使所述條板的末端與所述噴塗帶的表面之間的距離在大約3mm至7mm的範圍內。
23.如權利要求18至22中的任一項所述的方法，其特徵在於所述轉向裝置使所述帶從所述條板產生一急劇的偏轉，偏轉到一方向上，該方向或與所述噴塗帶的表面相平行，或偏離所述噴塗帶的表面。
24.如權利要求18至23中的任一項所述的方法，其特徵在於所述固體塊料的傳送方向向下傾斜地朝向所述噴塗帶。
25.如權利要求18至23中的任一項所述的方法，其特徵在於所述固體塊料的傳送方向向下傾斜地朝向所述噴塗帶，傾斜的角度相對於垂直線在大約3度到7度的範圍內。
26.如權利要求18至25中的任一項所述的方法，其特徵在於所述固體塗料組合物是一種基本上不溶解的塗料組合物固體塊料。
全文摘要
如已知的熔化噴塗那樣,通過將不溶解的熔化液體噴塗到一熱的鋼帶襯底上,在一鋼板精軋機中生產出預先噴塗的鋼帶。將影響噴塗生產率的所有其它參數保持不變,讓熔化噴塗生產率由控制固體塗料和熱的鋼帶襯底之間的接觸壓力來控制。精確地控制所有的這些參數是很困難的,這一困難使得在生產厚度均勻的薄塗層的噴塗產品時實現低的且恆定不變的噴塗率也是困難的。這一問題通過向環狀傳送帶(9)上供給固體塗料來解決,該環狀傳送帶(9)具有一大體成平面的帶條板(11)、一主動皮帶輪(12)及與塗料塊(15)和移動鋼帶(5)的接觸點相鄰的轉向裝置,它包括一固定導向件(13)和一惰輪(14)。轉向裝置的結構使得帶在轉向之後移動的方向至少是平行於連續移動的帶(5)的方向,但最好是與其成一定角度。主動皮帶輪(12)最好包覆有一種高摩擦係數的材料,如天然橡膠。平面的帶條板(11)能夠支撐至少一塊最好兩塊不溶解的塗料組合物的料塊(15),該塗料組合物粘附在柔韌的耐久且耐熱的傳送帶上。在其最簡單的形式中,條板(11)可以在一支撐工作檯上滑動,使轉向的固定導向件作為工作檯的邊緣。另一種方式是,塗料塊(15)在兩個以相反方向移動的傳送帶之間垂直地向下進給。
文檔編號B05D1/28GK1232415SQ97197470
公開日1999年10月20日 申請日期1997年8月28日 優先權日1996年8月30日
發明者鳥多·沃爾夫岡·比埃謝, 特雷弗·詹姆斯·霍頓 申請人:Bhp鋼鐵(Jla)有限公司