塗有粉末塗料的綑紮帶條及其製造方法
2023-04-29 14:36:41
專利名稱：塗有粉末塗料的綑紮帶條及其製造方法
技術領域：
本發明是針對快速塗敷的扁平捲軸材料。更特別地是有關本發明和其上塗有粉末塗料的金屬綑紮條帶材料及其製造方法。
背景技術：
本技術中的綑紮條帶材料(strapping material)已為眾所周知。這樣的材料用於包裝，即綑紮貨物，例如把貨物綑紮到一個載運託盤上，以便運輸、貯存等。由於綑紮條帶材料的使用數量如此之大而且只使用一次後即被拋棄，因而必須採用普通的材料以高效率、低成本的流程來製造。
如熟練本技術的那些人士將認識到的，儲存或綑紮到一個基座，例如一個綑紮在載貨託盤上運輸的貨物，常常可能要經受某些比較惡劣的環境條件。當貨物被運往海外，例如用貨船來運往海外時，尤為如此。因此，這些惡劣的環境條件可能包括暴露在海水和含鹽分的空氣中。
此外，即使不是在十分惡劣的條件下，但貨物可能長時間貯存。因此，儘管綑紮條帶可以不經受一些含鹽分空氣的惡劣的環境條件，但它們仍要經受溼度比較高的一些環境。
已經發現，普通鋼的綑紮條帶可能很快被鏽蝕。即綑紮條帶幾乎剛一經受某些溼度比較高的環境就已經觀察到它開始氧化。氧化，即鏽蝕也會損壞條帶的完善性。此外，還已發現鐵鏽會沾汙或損壞「被綑紮」貨物的外觀。這對於外觀敏感的貨物是特別成問題的。一些塗料已經被用來防止或減慢綑紮條帶的鏽蝕。一種型式的防鏽蝕塗料是與油漆非常相類似的水基塗料。雖然這些塗料在一定程度上可以使用，但已發現塗敷綑紮條帶材料的流程會造成均勻性不佳的塗層或覆蓋層，從而可能很容易觀察到一些局部範圍的鏽蝕。此外，還已發現，無論塗層的厚度如何，上過塗料的綑紮條帶在一些長期或長時間暴露的情況下，仍然可能發生鏽蝕。熟練本技術的那些人士還將認識到，有各色各樣質量的液體塗料可利用，而且它們的抗鏽蝕特性各異。儘管如此，它們的工作特性仍存在有一些缺點和局限性。
傳統知識告知粉末塗料在約350到約450°F的溫度下經歷約5到10分鐘時間被固化。但由於在典型生產線的生產速度(約為180到220英尺/分)下需要數百英尺長的固化加熱爐，從而阻礙了這些條帶粉末塗料的使用。
此外，在鋼質綑紮條帶的製造中，條帶的邊緣是鋒利的，並可能造成人身傷害。通常，條帶是繞在或跨在一些輪緣開V型槽的帶輪上來輸送，而該輪緣開V型槽的帶輪會把條帶位於邊緣處的材料磨削掉而造成鋒利的邊緣。另外，因為位於那些邊緣處的塗料被磨削掉，故對於塗層的防護性能也會有所損害。
還曾發現，條帶常常需要加某一種額外的或後繼的化學劑，例如蠟，來增加已完工的條帶的「滑動」值(「slip」value)。所謂的滑動值，即當條帶被用在綑紮機內加以張緊時所需要的力，也就是當條帶的一端被固定而在其相反的另一端繞被綑紮物把條帶拉緊或張緊時所施加的力。可靠地張緊條帶所需要的滑動值約小於15牛頓-米。這樣的綑紮機的使用和操作，在頒發給鮑勃倫(Bobren)的美國第5,097,874號專利中揭示得比較充分，於此對該專利一併提出以供參考。
因此，對綑紮條帶材料提供一種可有效地防止鏽蝕的塗料存在需要。合乎理想的是這樣一種塗料，它的成本效果好並可應用在高效率製造過程中，而且該高效率製造過程應能與現有的要求高製造速度(亦即線速度)的金屬條帶製造過程相兼容。最合乎理想的是，採用這樣一種塗料可在條帶材料上形成一層厚度相當均勻的塗料，並且如果需要，還可在綑紮條帶的那些邊緣處塗有額外多的塗料。
發明內容
抗鏽蝕的條帶是用一種窄長的裸鋼質帶材製成。該鋼質帶材具有某一寬度和某一厚度，並界定出第一和第二面以及一對邊緣區域。塗料即施加和固化在該鋼質帶材上。作為一種選擇，亦可使塗料在那一對邊緣區域的整個範圍內以及在第一和第二面鄰近那一對邊緣區域處具有較大的厚度，界定出一個像「餵狗吃的骨頭」樣的斷面(dog-boneprofile)。
為了進行當前的描述和下面的權利要求的闡明，將對裸條帶、已施加塗料的條帶以及塗料已固化的條帶加以注釋以供參考。裸條帶是指施加塗料前的基底材料。它基本上是指由傳統條帶製造流程所製成的未施加塗料的帶材。已施加塗料的條帶，是指其上已施加有塗料、在該塗料固化或硬化前的條帶。最後，塗料已固化的條帶，是指其上施加有塗料，而且該塗料已被固化或硬化的條帶。
如此處所提供的一種按照本發明所製成的條帶，業已證明它在各種各樣的模擬環境下皆顯示出一些比市場上所能購到、塗有液體塗料的條帶遠為優越的防鏽蝕性能。在某些情況下，這些防鏽蝕性能比那些已知產品的防鏽蝕性能增加十倍，甚至二十倍。
最好，塗料是一種可被熔化和固化在條帶基底上的粉末。目前通行的粉末塗料是一種環氧樹脂材料(epoxy material)。其它可考慮採用的一些粉末塗料包括某些聚酯(polyster)、尿烷(urethane)、雜化物(hybrid)等。
一種用來製造塗料已固化條帶的方法，其步驟包括提供具有第一和第二面以及一對相對邊緣的裸條帶。該裸條帶由一個條帶源供應，並從該條帶源被輸送到一個塗敷裝置。在該方法中，其塗敷操作或者說製造流程和傳統的條帶製造流程可完全合併為一個整體，「條帶源」可以是條帶製造操作的輸出。
該裸條帶或者說基底材料被引導使之穿過塗敷裝置。在本發明的一種方法中，塗敷裝置是垂直布置，因此裸條帶、已施加塗料的條帶以及塗料已固化的條帶上行穿過塗敷裝置。但該塗敷裝置亦可為水平布置，或任何傾斜的布置。
把一種粉末塗料施加到條帶的第一面上，使之把第一面和那一對相對邊緣覆蓋起來。同樣，把該粉末塗料施加到條帶的第二面上，使之把第二面和那一對相對邊緣覆蓋起來。該方法還可以包括當把粉末塗料施加到條帶的第一面上時，還可把緊密鄰近那一對相對邊緣的第二面部分加以覆蓋，並且當把粉末塗料施加到條帶的第二面上時，還可把緊密鄰近那一對相對邊緣的第一面部分加以覆蓋。於是，對與正在被覆蓋的面相反的那個面具有裝框的效果(framing effect)。結果使得裸條帶上的塗料具有像「餵狗吃的骨頭」樣的斷面。
該粉末塗料被熔化為覆蓋裸條帶的可流動材料。該可流動材料被固化在條帶上，再把塗料已固化的條帶加以冷卻。然後把塗料已固化的條帶卷到捲軸件上。當採用垂直的塗敷方法時，最好在條帶垂直上行時從一個最高點支承條帶。這可以防止損壞或損害新施加上去的塗料。
該粉末塗料應用靜電塗敷的方法來施加。最好，該粉末塗料首先施加到條帶的第一面上，隨後再將粉末塗料施加到條帶的第二面上。當該條帶穿過塗敷裝置時已施加塗料的條帶連同其上的粉末塗料被加熱。
在一種方法中，配置一臺加熱爐用來把已施加塗料的條帶上的塗料固化。最好在該加熱爐的許多不同的加熱區內進行加熱。該方法包括將條帶冷卻到約低於130°F的溫度，最好冷卻到約為70°F；然後把粉末塗料施加到條帶的第一和第二面；最後再把已施加塗料的條帶輸送通過該加熱爐使粉末塗料熔化和固化在條帶上，從而形成塗料已固化的條帶。
在另一種方法中，用傳統的裸條帶製造流程剛剛製成的條帶，即將粉末塗料施加到該條帶上。傳統的裸條帶製造流程所製成的條帶剛一出來時，該條帶約處於800°F的溫度，在條帶中提供了餘熱，該餘熱可被用來熔化粉末塗料以形成可流動的材料。
在採用垂直法時，條帶被引導垂直上行經過足夠的距離以便冷卻該條帶。在一種通行的方法中，條帶被向上輸送約100英尺的距離。該條帶然後被反向引導以便緊卷到捲軸件上。反向引導該條帶時，每一根條帶至少要使用一個帶拱形輪緣的帶輪(crown pulley)。作為一種選擇，例如可利用水噴霧來對條帶進行冷卻。在垂直法中，這種水噴霧冷卻可在該條帶垂直上行時進行，也可在垂直下行時進行，或是在垂直上行和垂直下行這兩種情況都進行。水噴霧冷卻可以縮短冷卻塗料已固化的條帶所需要移行的距離。
如熟練此種技術的那些人士所將認識到的，在傳統的條帶製造流程中，可並行製造多根條帶，即軋制的帶材從坯料的主軋輥出來後即被切割或者說縱切成多根條帶。為此，本發明的塗敷流程亦可採用並行流程來實現，同時對多根條帶進行塗敷和固化。
用於由在流水線式條帶製造設備中所制的裸條帶製成施加塗料的一種裝置包括一條輸送路徑。該路徑包括一個具有一些靜電噴粉槍的噴粉區，用來把一種粉末塗料施加到裸條帶的第一和第二面的每一個面，以及那一對邊緣區域上。在噴粉區之後設置一個加熱區。該加熱區具有充分的長度，以便熔化已施加塗料的條帶上的塗料使之把裸條帶覆蓋起來。該加熱區可以含有一臺加熱爐，例如紅外線加熱爐。最好，該加熱爐能提供一些用來對已施加塗料的條帶實施熔化和固化步驟的區。
一個固化區設置在加熱區之後。該固化區具有足以固化已熔化的粉塗料的預定長度。在固化區之後設置一個冷卻區。該冷卻區可以含有一套液體噴霧設備。該冷卻區所具有的長度，足夠對塗料已固化的條帶進行冷卻並使塗料硬化，從而防止在緊卷條帶時損傷或損壞塗料層。
在一種通行的裝置中，輸送路徑從噴粉區一直到固化區都是垂向布置。在這種裝置中，冷卻區的長度約為100英尺。可是，熟練此種技術的那些人士將會認識到，冷卻區的長度會根據所要求的卷繞之前已固化條帶的溫度而變化，並且一套特殊的冷卻方案(例如，採用水噴霧)也已被採用。已經肯定，利用冷卻噴霧設備，即使冷卻區的長度短到約為25到30英尺，也可以提供所需要的冷卻。
根據以下的詳細說明，並聯繫所附的那些權利要求，本發明的這些以及其它的一些特點和優點將是顯然的。
圖1為按照本發明一些原理製造的具有粉末塗料塗層條帶的示範性流程的示意圖，該示範性流程為冷條帶製造流程(cold-strapprocess)；圖2為按照本發明的一些原理製造具有粉末塗料塗層條帶的另一示範性流程的示意圖，該範性流程為熱條帶的製造流程(hot-strapprocess)；圖3為圖2的熱條帶製造流程的示意圖，條帶沿水平方向輸送；圖4a到4b為其上具有粉末塗料塗層的條帶材料的剖面圖，圖4a說明厚度基本恆定的塗層，圖4b說明本流程的「餵狗吃的骨頭」效果；圖5說明在製造本發明條帶裝置中用的帶拱形輪緣的帶輪；圖6和6a說明在眾所周知的條帶製造流程中共同採用的輪緣開V型槽的帶輪，和因而造成的冷流效果(cold-flow effect)；圖7說明一個製造本發明條帶用的示範性噴粉室。
具體實施例方式
雖然本發明容許有不同形式的實施例，但示於那些附圖中並與以後將加以敘述的本發明的一些優選實施例，應理解為當前所揭示的內容被認為是本發明的一些範例，並無意圖把本發明僅局限在所說明和敘述的那些特定的實施例。
現參閱附圖，特別是參閱圖4a和4b，該兩圖中示有體現本發明原理的塗料已固化的條帶10的剖面。該塗料已固化的條帶是由一種比較普通的鋼質裸帶材或基底帶材12製成，並且以熟練本技術的那些人士所知曉的一些方法製成。一些條帶製造流程的範例被揭示在頒發給克勞斯(Krauss)等人的美國第4,793,869號和4,793,870號專利中，該兩專利於此一併提出以供參考。
如果已經塗敷，裸帶材12上具有一層通常用號碼14來標明的塗料，與裸帶材12以及其他一些所知的塗敷技術相比，施加了該層塗料就會使防鏽性能提高。在圖4a所說明的實施例中，塗層14被施加得使裸條帶12被均勻地覆蓋使具有比較均勻的剖面，或者說比較均勻的塗層14的厚度。在另一如圖4b所示的實施例中，塗料14被施加成像「餵狗吃的骨頭」樣的剖面或斷面。「餵狗吃的骨頭」樣剖面，和關於製造本發明塗料已固化的條帶10的方法將在下面作較全面地敘述。
如以下還將較全面述及的，塗料14作為一種粉末被施加到裸帶材12上。於是，當塗料14(像粉末)被施加到帶材12的第一面16上時，和粘到第一面上一樣它也粘到裸帶材12的那一對邊緣20上。同樣地，當塗料14(像粉末)被施加到裸帶材12的第二面18上時，它也粘到裸條帶12的那一對邊緣20上。
在如圖4b中所示的像「餵狗吃的骨頭」樣的斷面中，當塗料14(像粉末)被施加到裸條帶12的第一面16上時，它即粘到該帶材的面16上並繞過去擴展粘到帶材12的第二面18的一部分上。同樣地，當塗料14(像粉末)被施加到帶材12的第二面18上時，雖然粉末塗料粘到第二面18上，但它還繞到該帶材的第一面16上。這樣，由於塗料在繞著該帶材兩個面的邊緣20而擴展，因此邊緣20處粘到的塗料略有增加或增厚，產生額外的塗料，或產生像「餵狗吃的骨頭」樣的斷面效果。
在一種製造條帶的傳統或常規的方法中，基底材料是從料源，例如一卷帶鋼S來供料，並於切條機25處被剪成所需數目的具有所需寬度的條帶。然後該已切長條在用號碼28所標明地方被加熱到約為1800°F的溫度。然後對裸條帶12，在例如化鉛池30內進行處理，把條帶的溫度降低到預定的水平，最好低於800°F。條帶12從鉛池30取出並被引導經過一個活性炭管40，以便把可能殘留在條帶12上的所有鉛去掉。在前述頒發給克勞斯的那些專利中，提供了該條帶製造流程的詳細討論。該傳統流程的一些步驟示於圖1到3中用號碼27所標明的方框內。本發明的塗敷塗料的方法在這時可與傳統的條帶製造流程合併成為一個整體。
當帶材14沿輸送路徑移動時，粉末塗料在一個噴粉室32內施加到裸帶材12上。在一種通行的方法中，塗料的施加和塗料的固化是沿著一條垂直輸送路徑來實現。因此，裸條帶12以垂直方式被向上輸送，如在圖1到2中用號碼34所標明的。當已施加塗料的條帶沿垂直方向上升時被加熱。然後進一步沿路徑輸送已施加塗料的條帶以便使條帶10冷卻和使粉末塗料固化和硬化。然後塗料已固化的條帶10被卷到一個貯存設備36，例如卷到一個卷盤或捲筒上。
一個示範性流程，如在圖2中所見，是眾所周知的熱式條帶流程。在這個流程中，當裸條帶12離開活性炭管40後，它的溫度約為450到500°F。該裸條帶12進入噴粉室32，粉末塗料即於該處施加於其上。
在一個優選的施加塗料流程中，當基底材料12移行經過靜電噴粉槍42時，由噴粉槍42按順序把粉末塗料先施加到基底材料12的第一面16上，隨後再施加到基底材料12的第二面18上。於此時刻，當採用垂直法時，條帶是以垂直向上的方式移動。已經發現，在裸條帶12(離開化鉛池30和活性炭管40後)中餘熱足夠熔化粉末塗料，隨後把該塗料固化在綑紮條帶材料上。在該流程的進一步垂直向上移動的階段中，還可在如用號碼44和46所標明處把水噴到塗料已固化的條帶上，用來冷卻塗料14及其下面的綑紮條帶材料12。在冷卻後，塗料已固化的條帶10被反向引向大概朝下的方向，如用號碼48所標明的方向，並被卷到捲筒36上。
在熱條帶製造方法中，已預先考慮到它能適合於更嚴格控制條帶溫度的情況，例如在進行多條帶塗敷的流程中。為此，溫度控制，例如可以利用某些鼓筒式加熱器或輔助加熱器(booster heater)來實施，在圖2和3中它們通常用號碼55來標明。在塗敷多條帶的流程中，它可能有如此的情況，某些條帶，例如位於條帶組兩外側的那些條帶，需要加入額外的能量(熱)，而某些條帶，例如位於條帶組中間的條帶需要去掉部分能量(熱)。
在圖1所示意表示的、被稱之為冷式條帶製造流程的第二個示範性製造流程中，裸條帶12從傳統流程的化鉛池30和活性炭管40取出後，裸條帶12的溫度還要藉助把裸條帶12引導通過一個液體淬冷櫃50來進一步降低。在液體淬冷後的條帶的溫度約低於130°F，最好約為70°F。雖然圖1示意說明了冷式條帶製造流程是沿垂直方向來進行的，但熟練本技術的那些人士將可了解，該製造流程亦能沿著水平方向，或沿著介於垂直和水平方向之間的任何傾斜方向來進行。
在水淬冷步驟之後，可將裸條帶12進行乾燥，例如利用乾燥的空氣，或是藉助機械設施，例如利用由號碼52所標明的擦乾器、橡皮刮板等，來消除尚殘餘在帶材12上的水分。然後利用一些靜電噴粉槍42在噴粉室32把粉末塗料施加到裸條帶12的第一面16和第二面18上。已施加塗料的綑紮條帶(如用號碼12b所標明的)再被輸送經過一臺紅外線加熱爐54來使粉末塗料熔化和固化。從紅外線加熱爐54出來後，塗料已固化的條帶10進一步被輸送經過一個冷卻區56來使條帶10冷卻。然後塗料已固化並已冷卻的條帶被卷到一個捲筒或卷盤36上備用。條帶10可以用如號碼44和46所標明的水噴霧來進一步協助條帶10冷卻下來。
當採用一種沿垂直取向塗敷的流程時，一些噴粉槍和加熱爐位於輸送路徑的垂直部分，因此已施加塗料而且塗料已固化的條帶垂直上行流過該流程。冷卻區56可以設置在鄰近加熱爐54處且位於其上方，或者在卷繞之前部分地把冷卻區56設置成使流程下行，只要冷卻區的長度足夠使塗料硬化即可。
在熱式條帶製造和冷式條帶製造這兩種方法中已經發現，塗料的施加最好用靜電噴塗工藝來進行。在一個現行流程中塗料是一種環氧樹脂材料。冷式條帶製造方法中所採用的一種塗料可從莫頓公司(Morton corporation)購到，例如器材號或材料號為10-7017的塗料。熱式條帶製造方法中所採用的一種塗料可從設在印第安那州印第安那波裡的莉莉工業品公司(Lilly Industries of Indianapolis，Indiana)購到。塗料應施加成約為0.2至5.0密耳的厚度，較為可取的是約為0.6至1.2密耳，而最為可取的是約為0.8密耳。已經發現，這種厚度可提供足夠的抗鏽蝕塗層，並能施加得在基底材料上保證有一層相當均勻的塗料，而無損於抗鏽蝕能力。
已經發現，在熱條帶製造和冷條帶製造這兩種方法中，粉末塗料的施加和固化大體上經歷三種相。於第一相中，在剛施加塗料之後，粉末塗料就開始熔化並流動，在綑紮條帶材料上形成一層塗層。進一步熔化，造成塗料的進一步流動，從而在綑紮條帶材料上形成一層比較光滑、相當均勻的薄膜。在流程的這個階段，塗料的交聯(cross-linking)開始發生，已熔塗料的流動變得緩慢。於此時刻，綑紮條帶材料相當完全地為塗料所覆蓋。在流程的最後階段時，已熔的塗料開始硬化或固化，即使該流動尚未完全停止也基本停止流動。
在熱式條帶製造流程中，這些相是通過利用裸條帶12從化鉛池30和活性炭管40出來後的餘熱來實現。於此情況，條帶基底材料12從活性炭管40出來後的溫度約為450至500°F，粉末塗料可迅速地熔化而塗在帶材12上。優選粉末塗料應具有適當的化學性質和流變性質(rheological property)，使它一熔化就能流動並形成薄膜，並在固化之前在已塗敷的條帶上建立一層均勻的薄膜。
在冷式條帶製造方法中，這些相是在紅外線加熱爐內的多個分離的段或區56，58，60中產生的。在第一區或段56中，加熱比較適中，此時粉末塗料開始熔化並流散而把條帶12覆蓋。在加熱爐54的第二區58進一步加熱，從而完成粉末塗料的流動，直到基本上完成粉末塗料的交聯。在第三區60中，固化非常快，此時塗料14硬化，從而形成塗料已固化的條帶10。在冷條帶製造流程中，當綑紮條帶材料移行經過分區的加熱爐54時，固化約在6到8秒鐘內完成。
在一個優選的熱式條帶或冷式條帶製造流程中，當施加粉末塗料期間以及在其後的熔化、流動-覆蓋和冷卻該塗料並進一步使條帶10進行冷卻的期間，如號碼34所標明的，裸條帶10以垂直方式向上輸送。這使塗料14硬化在條帶10上。於此時刻，可對條帶10在用號碼44和46所標明處進行噴水，以進一步協助條帶10冷卻下來。該冷卻工作可以在條帶10繼續垂直向上的移動34中進行，也可以在條帶10以後被反向引導作向下的移動58中進行，或者在該兩移動中進行。
已經發現，本發明的一些方法可以用而且最好用流水線式流程，或作為流水線式流程的組成部分來實現，從而容許保持綑紮條帶製造流水線的整體運行速度。有利的是在本發明的那些方法中，塗料已固化的條帶10以約高達180到220英尺/分(fpm＝feet per minute)的流水線速度來進行製造，而且固化時間也比較短(約為6到8秒鐘)。這提供了比其它一些已知流程極為優越的優點。那些已知的流程，也許由於需要而必須以極其緩慢的條帶生產線速度來實現，或是必須在一些後繼過程中來實現。
如熟練本技術的那些人士所將容易了解的，採用已有的那些已知技術，要求在降低生產線速度或包含一些後續塗敷流程之間作出選擇。又如將知道的，這兩個選擇中的任一個的成本都是高得驚人的，因而是不能接受的。
在本發明的一些優選的方法中，已施加塗料的條帶10以垂直上行的方式輸送一段預先確定的距離。由於該垂直距離，在一個示範性方法中約為100英尺，故可通過改變線速度來適應所需要的固化時間。儘管如此，在提供一層防鏽蝕性能優越的塗料14的同時線速度對於整體的條帶製造線速度(亦即流程效率)不會沒有一點損失。如熟練本技術的那些人士所還將知道的，條帶10的固化時間或移行的時間一般會根據條帶的厚度而有所變化。已經發現，當採用熱/冷式條帶製造方法時，可以以180英尺/分的速率塗敷厚度約為0.020英寸、寬度約1/2英寸的條帶。雖然該示範性方法具有的垂直距離約為100英尺，但是根據溫度達到130°F所需要的時間(於該溫度，塗料可被充分地硬化)，以及在採用噴水冷卻和線速度約為180英尺/分的條件下，所需要的距離已被確定為約25到30英尺。
下面表1示出用熱式條帶和冷式條帶製造方法來製造本發明的那些已施加塗料而且塗料已固化的條帶的一些操作條件的摘要。該表中示有粉末塗料品種，以及條帶尺寸(寬度和厚度)、條帶可被塗上塗料而且使塗料固化所需的線速度和製造條帶的方法(熱式條帶或冷式條帶製造方法)。
表1-條帶製造的一些操作條件的摘要
如從表1所見，可察覺到很大範圍尺寸的條帶可以相當大的條帶製造線速度進行製造，因此不會對整體的條帶製造操作帶來不利的影響。
在本發明的冷式條帶製造流程的實施例中，分區的紅外線加熱爐54為ITW BGK公司的一種採用一些鎢絲石英元件和一些自潔陶瓷反射器的高強度紅外線加熱系統，它可從設在(美國)明尼蘇達州明尼亞波裡(Minneapolis，Minnesota)的ITW BGK公司購到。該系統能夠以高達200英尺/分的線速度，對那些厚度約在0.017到0.05英寸範圍內的鋼質綑紮條帶進行處理。該加熱爐把綑紮條帶材料從在加熱爐入口處約為80°F的溫度增加到在加熱爐出口為約475到約500°F的溫度。加熱爐54配備三個獨立區一個預熱區56，一個塗料流動區58和一個塗料固化區60。加熱爐的功率約為100kW。
在一種通行的製造方法中，那些靜電噴粉槍42為可羅拉型(coronatype)PG2-A自動噴粉槍，可從設在(美國)印第安拉州印第安拉波裡的ITW GEMA公司購到。這些噴粉槍可以應用在冷式條帶和熱式條帶兩個流程中。一個示範性的噴粉室32表示在圖7中。噴粉室32界定出引導條帶12的部分路徑。該噴粉室含有一個下開口33和一個上開口35，條帶12(12b)即通過該兩開口移行。噴粉槍(圖7中未示出)位於噴粉室32內，用來把粉末塗料施加到那些條帶12上。
噴粉室32含有上、下料鬥37，39，它們構造得能收集未曾粘到條帶12(12b)上的粉末塗料。管道41或其他輸送裝置用來把未粘附的粉末塗料輸回到噴粉槍，供再利用。這樣，在施加塗料程中未粘附到那些條帶上的粉末塗料可以再循環和再利用，因此對那些塗敷塗料的流程提供了較高的經濟效益。噴粉室32還可含有，例如一些觀察窗43和/或進出門45，以便觀察噴粉工序和/或對封閉在噴粉室內的那些噴粉槍進行維修保養。
在流程中還已發現，利用一些例如像圖5中所示的帶拱形輪緣的帶輪72使已施加塗料的條帶10進行引導是最合乎理想的。已知的條帶製造流程則利用一些例如像圖6和6a中所示的輪緣開V型槽的帶輪。已經發現使用這些輪緣開V型槽的帶輪，在條帶的邊緣造成材料的磨削，在條帶邊緣形成一個凹陷(如在圖6a中所見)。如以上所論及的，這些邊緣的削薄造成鋒利的邊緣因而造成人身傷害。採用了帶拱形輪緣的帶輪與塗料14相結合的本方法大大減少、甚至消除了因削薄、鋒利的邊緣而發生的人身傷害。
如熟練本技術的那些人士對附圖和以上敘述進行研究所能知道的，本發明的流水線式條帶塗敷流程比已知的那些塗敷流程可提供很多的優點。首先，條帶上粉末塗料的噴塗和固化，可在綑紮條帶材料上提供一層相當均勻的塗料(帶有或不帶有邊緣的塗料超額塗敷)，從而大大地減少了條帶發生鏽蝕的機會。其次，本發明的方法能夠在一些典型的條帶製造線速度情況下實現，根本不需要再作第二或第三級處理即可實現對條帶塗敷塗料。這大大地減少了從基底材料或初始材料一直到製造出最終用戶產品的條帶所需的成本和時間。此外，本流程成本效果好，對所施加的塗料厚度的控制，提供了實現塗敷塗料流程所需要粉末塗料用量的控制，從而對製造成本提供了附加控制。
已經發現如果需要，本粉末塗料所塗敷的綑紮條帶材料10，尚可提供結合添加劑的能力，使完工的條帶上達到某些所需要的滑動值。如以上所論及的，客戶使用時為了可靠張緊需要約小於15牛頓-米的滑動值。由於摩擦力降低，該滑動值容許條帶在其自身上移動，因此條帶可利用綑紮機恰當地進行張緊。與一些已知的、可能要求額外步驟來把蠟或類似品施加到條帶上的條帶製造流程不同，本方法容許為了達到所要求的滑動值在粉末塗料中使用添加劑。
在一些條帶材料試樣的試驗中，試樣包括施加塗料的和未施加塗料的兩種，已經觀察到鏽蝕幾乎總是在條帶的邊緣處開始。可以相信，這是由於條帶跨在那些輪緣開V型槽的帶輪上，並且在條帶整體上，特別是在那些邊緣處缺乏一層合格的塗料所引起的。已經發現，與本塗敷方法結合在一起使用的帶拱形輪緣的帶輪72，可防止條帶10的邊緣的損壞，從而提高了條帶抗鏽蝕的能力。
對照已知的塗有塗料的條帶和裸條帶的一些試樣對塗料已固化的條帶的一些試樣進行了評價，以便確定在抗鏽蝕能力方面的增進。在這些評價的每一個中，當人眼可見到一個針孔大的紅鏽斑時即認為已損壞。在每一評價中均發現，本塗料已固化的條帶的抗鏽蝕能力比那些已知的、市場上可購到而且商業上已使用的產品中的任何一種皆遠為優越。
曾進行了四種評價。在這些評價的每一評價中，均把條帶切斷成一些試樣，並將那些切斷端覆蓋起來以防止在切斷位置上開始鏽蝕。按照本發明的熱式條帶製造方法和本發明的冷式條帶製造方法所製備的一些條帶試樣，與具有一種市場上可購到的、工業標準液體塗料的一些條帶(塗敷標準液體塗料的條帶)試樣和具有市場上可購到的、工業優質液體塗料的一些條帶(塗敷優質液體塗料的條帶)試樣作了對比。
在第一種評價中，按照美國材料檢驗學會(ASTM)標準B117進行了鹽霧試驗。在該評價中，配製了重量濃度為5％的氯化鈉NaCl(其純度為99.99％)溶液。條帶試樣放置在一個小室內，一股連續的、由5％濃度的氯化鈉NaCl溶液所形成的細密霧被噴入該小室中。該項評價的一些結果被示於下表2中。
表2-鹽霧評價
從表2中的那些結果可見，按照熱式條帶和冷式條帶製造方法這兩種方法所製備的一些條帶對鹽霧的抗鏽蝕能力，皆遠遠超過塗敷標準塗料和塗敷優質塗料的條帶。事實上，本發明的那些條帶的對鹽霧的抗鏽蝕能力，顯示出比塗敷標準塗料的條帶增加大於15倍，比塗敷標準的塗料的條帶增加大於10倍。
在第二種稱之為凱斯特爾尼希試驗(Kestemich Test)的評價中，條帶的一些試樣是經受一些模擬的酸雨條件。該評價是按照德國標準研究所(DIN)的標準50018來進行。在該標準中，把條帶的一些試樣放置到一個加熱到104°F的小室內，並在含水-二氧化硫SO2的大氣中經歷8個小時。水和二氧化硫SO2反應產生硫酸H2SO4而凝聚在條帶上。這些條帶然後再經歷16個小時的漂洗和乾燥。每次在含水-二氧化硫SO2的大氣中暴露8個小時以及漂洗和乾燥16個小時的循環，被規定稱為一個凱斯特爾尼希循環(Kesternich Cycle)。下面的表3示出由凱斯特爾尼希試驗所得到的一些結果。
表3-凱斯特爾尼希循環的評價
在稱之為粘附力評價(prohesion evaluation)的第三種評價中，使條帶的一些試樣經受模擬的中等腐蝕性工業環境。在這樣一種評價中，試樣經受若干次浸溼和乾燥的循環以便評價塗料層的伸長和收縮。該項評價是按照ASTM標準G85進行的。條帶的一些試樣被放置在一個小室內，並經受含0.35％硫酸氨(NH4)2SO4和0.05％氯化鈉NaCl的水溶液的霧化「霧」一個小時，然後再使空氣經過小室流通一個小時。這樣就構成一個粘附力循環(prohesion cycle)。下面表4示出一些粘附力評價的結果。
表4-粘附力循環的評價
最後一個評價是按ASTM標準D4587所進行的紫外線試驗。在該項評價中，使條帶的一些試樣經受在紫外線和溼氣中循環暴露的考驗。這些試樣被放置在一個用來評價條帶抵抗目光中紫外線成分能力的裝置中。每一循環包括於50℃溫度下在UV-B 313納米(nm＝nanometer＝10-9米)波長的紫外線中暴露4個小時，隨後於50℃溫度下在凝聚的溼氣中暴露4個小時。下面表5中的結果表明在紫外線和凝聚的溼氣中暴露的總時數。
表5-紫外線評價
從上表2到5所示的那些結果可見，本發明的已施加塗料並且塗料已固化的條帶的抗鏽蝕性能，遠遠超過塗敷標準塗料的條帶和塗敷優質塗料的條帶的抗鏽蝕性能。這些抗鏽蝕性能，連同在傳統的條帶製造流程中製造本條帶的能力，便能提供一種性能有所改進、成本效果好、在任何條帶應用中皆可使用的條帶。
雖然以上敘述只提及一種環氧樹脂噴塗材料，但也預先考慮到採用其它一些具有所需化學、流變和機械性質，將起良好功效的材料來作為塗料。例如，仔細考慮過採用某些聚酯、尿烷、雜化物(hybrid)等將是有良好功效的塗料。所有的這樣一些其它材料皆包括在本發明範圍和精神實質內。
另外，雖然上面所揭示的僅僅提及和論及條帶，但熟練本技術的那些人士將會認識和理解，其它的型材，例如線材、管材、梁狀橫斷面、空心金屬等皆可按照此處所揭示的一些方法和裝置來塗敷塗料。所有這樣的其它一些型材均皆包括在本發明範圍和精神實質內。
從前面所述可觀察到在不脫離本發明的一些新穎概念的實際精神實質和範圍的情況下，還可進行許多修改和改變。應當理解，關於那些曾經說明過的特定實施例，並無意圖亦不可被推斷為限制於它們。而是根據所附的那些權利要求來把所有權利要求範圍內的修改皆包羅在內。
權利要求
1.一種用來製造塗有塗料的條帶的方法，它所包含的一些步驟為提供一種具有第一和第二面，以及一對相對的邊緣的金屬條帶；沿一條輸送路徑輸送所述的條帶使之通過一個塗敷裝置；在所述條帶的所述第一面上施加一種粉末塗料，該粉末塗料被施加到所述的條帶的該第一面和該一對相對的邊緣上；在所述條帶的第二面施加一種粉末塗料，該粉末塗料被施加到所述的條帶的所述的第二面和所述的一對相對的邊緣上；把所述粉末塗料熔化成可流動的材料，該可流動材料把所述條帶覆蓋起來；把所述條帶上的所述的可流動的材料固化；把所述條帶冷卻；把所述條帶卷到一個捲軸件上。
2.按照權利要求1的用來製造塗有塗料的條帶的方法，它包括沿垂直方向把所述條帶向上輸送使之通過一個塗敷塗料裝置的步驟。
3.按照權利要求2的用來製造塗有塗料的條帶的方法，它包括在所述條帶沿垂直上行時僅從一個最高點處把所述的條帶支承起來的步驟。
4.按照權利要求1的用來製造塗有塗料的條帶的方法，其中，其粉末塗料是利用一種靜電施加流程來施加。
5.按照權利要求4的用來製造塗有塗料的條帶的方法，它包括首先把粉末塗料施加到所述條帶的該第一面上，隨後再把粉末塗料施加到所述條帶的所述第二面上的步驟。
6.按照權利要求1的用來製造塗有塗料的條帶的方法，其中，將粉末塗料施加到所述條帶的所述第一面上的步驟，包括把粉末塗料施加到鄰近所述的一對相對邊緣處的所述條帶的所述第二面上；其中，將粉末塗料施加到所述條帶的所述第二面上的步驟，包括把粉末塗料施加到鄰近所述的一對相對邊緣處的所述條帶的所述第一面上。
7.按照權利要求1的用來製造塗有塗料的條帶的方法，它包括把所述條帶連同其上的粉末塗料進行加熱的步驟。
8.按照權利要求7的用來製造塗有塗料的條帶的方法，它包括配備一種用來加熱所述條帶的加熱爐。
9.按照權利要求8的用來製造塗有塗料的條帶的方法，它包括在所述加熱爐內的許多不同加熱區內加熱所述條帶。
10.按照權利要求7的用來製造塗有塗料的條帶的方法，它包括在所述條帶施加粉末塗料之前把所述條帶在淬冷池內進行冷卻的步驟。
11.按照權利要求10的用來製造塗有塗料的條帶的方法，其中，冷卻步驟把所述條帶的溫度降低到約為130°F。
12.按照權利要求1的用來製造塗有塗料的條帶的方法，它包括在所述條帶中提供餘熱，並利用所述條帶的所述餘熱來把所述粉末塗料熔化成為可流動的材料。
13.按照權利要求2的用來製造塗有塗料的條帶的方法，它包括為了冷卻把所述條帶沿垂直向上的方向引導使之移行約30英尺的步驟。
14.按照權利要求13的用來製造塗有塗料的條帶的方法，它包括在把所述條帶卷到捲軸件上之前，把所述條帶從沿垂直方向上行反向引導成沿大概向下的方向移行。
15.按照權利要求14的用來製造塗有塗料的條帶的方法，它至少利用一個帶拱形輪緣的帶輪來對該條帶進行反向引導。
全文摘要
一種用窄長的金屬條帶基底件所製成的抗鏽蝕條帶,該金屬條帶基底件具有某一寬度和某一厚度,並界定出第一和第二面以及一對相對的邊緣。一層塗料被施加和固化在該基底件上。該塗料層在第一和第二面上以及在那些邊緣的周圍的區域上皆具有相當均勻的厚度。一種製造塗有塗料的條帶的方法,它包括提供一根金屬條帶,並把該金屬條帶輸送通過一種塗敷塗料裝置。利用靜電作用把一種粉末塗料施加到該金屬條帶的第一面上,用這種粉末塗料把該第一面和那一對相對的邊緣覆蓋起來。再把這種粉末塗料施加到該金屬條帶的第二面上,使之把該第二面和那一對相對的邊緣覆蓋起來。該粉末塗料被熔化成為可流動的材料,並固化在該金屬條帶上。塗敷塗料的方法是以一種流水線生產流程來實現的。
文檔編號B05D7/14GK1339388SQ0112353
公開日2002年3月13日 申請日期2001年7月30日 優先權日2000年8月7日
發明者戴夫·弗雷德裡克森, 阿爾·索皮斯, 吉姆·納爾遜, 馬克斯·津比奇, 克里斯多福·梅裡特, 丹尼斯·羅契裡奧 申請人:伊利諾斯器械工程公司