專利名稱：涂料涂布或漆涂布可卷繞金屬片材的設(shè)備和方法
涂料涂布或漆涂布可巻繞金屬片材的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1或2的用于用涂料或漆涂布可巻繞、類 似無端的金屬表面部件的裝置，以及根據(jù)權(quán)利要求11的相應(yīng)方法。
類似無端的涂布的金屬片材，尤其是鋼板和鋁板，大量加工用于汽 車工業(yè)和制造家用電器(所謂的"白色家電")，還用于制造航空和水運(yùn) 交通工具以及建筑物板材。鋼板主要是金屬棵露的、鍍鋅的或鍍鎳的片 材，其厚度值為十分之幾毫米到超過一毫米。作為用于隨后漆涂布或塑 料涂布的預(yù)處理，已經(jīng)對這種巻繞片材("巻材")施涂了防腐蝕涂層和/或底漆。
這種涂層大多數(shù)在液態(tài)下涂布，偶爾也作為粉末涂層施涂，并且必 須在施涂后以合理的方式干燥或交聯(lián)以獲得固體涂層。為此目的，已知
的是將片材感應(yīng)加熱至約250"C或大于250"C的溫度，由此所述涂層也 被加熱至200r以上并因此干燥或交聯(lián)。
這種方法需要大量能量，因為不僅主要的實(shí)際加工對象，即所施涂 的涂層被加熱，而且根本不需要加熱的片材本身也被加熱。相反地，片 材的加熱在某些情況下甚至不利，因為其可能改變在先前步驟中經(jīng)過謹(jǐn) 慎調(diào)整的熱工藝而設(shè)定的片材的特定物理性質(zhì)。就非常多噸的以這種方 式干燥的已涂布片材而言，對金屬片材的不必要加熱造成的能量損失在 國民經(jīng)濟(jì)中已經(jīng)占相當(dāng)比重。
已知方法的另一值得考慮的缺點(diǎn)在于，感應(yīng)加熱段的高生產(chǎn)成本。 總的來說，前述缺點(diǎn)導(dǎo)致如今利用所謂"巻材涂布"法加工的片材價格 仍相對較高，這在對汽車工業(yè)和消費(fèi)品工業(yè)供應(yīng)商增加的成本壓力方面 的不利表現(xiàn)得日益明顯。
已知的巻材涂布法在單位時間內(nèi)供應(yīng)高生產(chǎn)量的高質(zhì)量產(chǎn)品。然 而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在重新巻繞具有已硬化涂層的已涂布片材時，會出現(xiàn)某些 表面缺陷，比如細(xì)小裂紋和小的缺陷，這在某些情況下會嚴(yán)重?fù)p害其在 隨后使用過程中的有效性。具有這種缺陷的條帶段在進(jìn)一步加工時會產(chǎn) 生質(zhì)量差的產(chǎn)品，在某些情況下甚至不得不報廢。
申請人為此以前已經(jīng)提出過，干燥或交聯(lián)步驟在所謂的輻射干燥器
中通過利用高功率密度的近紅外范圍的電磁輻射照射表面部件的已涂
布表面來實(shí)現(xiàn)，所述電磁輻射的基本有效部分在0.8~1.5 um的波長范 圍內(nèi)；參見DE 101 06 890 Al。由DE 100 27 444 Al已知類似的方法和 合適的粉漿。
至于它們的顯著優(yōu)點(diǎn)，這種使用NIR⑧-干燥器的巻材涂布法已經(jīng)同 時廣泛應(yīng)用于大規(guī)模的工業(yè)鋼鐵處理。
已知采用感應(yīng)或輻射干燥的大規(guī)模工業(yè)巻材涂布法的基本缺點(diǎn)在 于，工藝控制和車間結(jié)構(gòu)要適應(yīng)巨大的生產(chǎn)量。對應(yīng)的高功率裝置占據(jù) 空間，并且成本昂貴，而且只有在使用率較高時才更有效。對于應(yīng)消費(fèi) 者特定要求的小定單不能利用這種方法和裝置合理實(shí)現(xiàn)，因為在起動階 段直到達(dá)到穩(wěn)定的工藝控制期間，以及在關(guān)閉裝置這段時間，產(chǎn)生大量 片材廢料。由于批量很小，這更增加了本來已經(jīng)很高的生產(chǎn)成本。
因此，本發(fā)明的目的是，提供基本改善了對小批量的適宜性的符合 其類型的設(shè)備和符合其類型的方法，尤其是還可以直接在所述已涂布片 材的消費(fèi)者的住所處使用。
所述目的從設(shè)備角度，通過具有權(quán)利要求1和2的技術(shù)特征的設(shè)備 實(shí)現(xiàn)，從方法角度，通過具有權(quán)利要求7的技術(shù)特征的方法來實(shí)現(xiàn)。相 應(yīng)從屬權(quán)利要求的主題是本發(fā)明構(gòu)思的有利改進(jìn)。
本發(fā)明的基本考慮是使用結(jié)構(gòu)和操作原理根據(jù)小批量加工進(jìn)行調(diào) 整的巻材涂布設(shè)備，尤其是在消費(fèi)者住所處現(xiàn)場使用的設(shè)備。因此，根 據(jù)本發(fā)明的基本觀點(diǎn)提供結(jié)構(gòu)緊湊的且輕便的裝置，其不用長時間的起 動或關(guān)閉階段(在該階段不輸送有用產(chǎn)品)。
釆用這種方案，即使少量的使用不同涂層材料的、不同顏色的表面 部件也可以低成本地、以較快的施涂順序、低的廢品率和(由于所建議裝置的相對低的制造成本導(dǎo)致的)低成本生產(chǎn)。例如，加工大約為20m 巻材長度的定單，產(chǎn)生5 m或更少的廢巻材長度(達(dá)到工藝參數(shù)穩(wěn)定的 產(chǎn)量)。
根據(jù)本發(fā)明的第一個獨(dú)立方面，在巻軸座上正好提供一個驅(qū)動器， 并且實(shí)際上完全省去了影響操作性能的其它裝置(幅面張力調(diào)節(jié)器等)， 這使得結(jié)構(gòu)緊湊。如果所述系統(tǒng)在輸出端具有巻軸座，那么優(yōu)選將所述 驅(qū)動器分配給它。
根據(jù)本發(fā)明的其它基本的、相對獨(dú)立的方面，所述系統(tǒng)作為相關(guān)聯(lián)
的可吊運(yùn)組件(crane-capable block)構(gòu)造在同一個承重結(jié)構(gòu)上。因此， 保證了快速和容易地將已涂布的片材或其它表面部件(格柵、網(wǎng)等)提
供給消費(fèi)者。
所述組件的外部尺寸優(yōu)選為最大等于30英尺至50英尺的標(biāo)準(zhǔn)容器 的外部尺寸。這確保了通過公路或鐵路在相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)容器中的"整體" 運(yùn)送能力，以及在使用地點(diǎn)節(jié)約空間的裝配。
所述緊湊結(jié)構(gòu)基本上可以如下實(shí)現(xiàn)輻射干燥器具有多個輻射體， 其主要的有效部分在近紅外或UV范圍內(nèi)，并且其尺寸在任何情況下在 表面部件運(yùn)送方向上小于5 m，優(yōu)選為500 ~ 2000 mm，尤其是700 ~ 1500 mm。另外的優(yōu)點(diǎn)(結(jié)合適當(dāng)?shù)牟僮鞣绞?是，隨后安置的冷卻段 的特別緊湊的設(shè)計，尤其是高效率的水冷卻段。
輻射干燥器的特別緊湊的結(jié)構(gòu)基本上也可以如下實(shí)現(xiàn)所述輻射干 燥器在有效的水或空氣冷卻的整體反射器外殼內(nèi)包含在2卯0 K或更高 的輻射器溫度下工作的離素?zé)艚z燈和/或UV中壓或高壓燈。因此，合適 的是使安置內(nèi)部冷卻流體通道的實(shí)心金屬反射器的水冷卻以適當(dāng)方式 與置于后面冷卻段中的水冷卻連接。與此組合，或者作為替代在特定操 作條件下，可以采用空氣進(jìn)行反射器和輻射源(或尤其燈的末端)的冷 卻。還可以如此設(shè)計這種空氣供給，使得其同時也用于排出涂層的溶劑 組分。
特別有利的是，(根據(jù)本發(fā)明的其它相對獨(dú)立方面)所述裝置包含 正好的一個用于操作能量和介質(zhì)的介質(zhì)接口，尤其是正好的一個電源電 壓接口和正好的一個清水(freshwater)接口。尤其是在可吊運(yùn)容器設(shè) 計的情況下，根據(jù)空間條件，在預(yù)期的操作位置，可以在容器壁上安置 能量接口和介質(zhì)接口，當(dāng)然也可以釆取其它構(gòu)造。就此而論，要點(diǎn)是向 所述設(shè)備內(nèi)各個施用點(diǎn)的供給通過一個中心分配器進(jìn)行，以便盡可能在 操作位置只需要一個接口。
所提出的構(gòu)造靈活適應(yīng)不同的使用條件和要求，并且可以容易地以 模塊方式引入其它組分或替代組分。因此，對于需要迅速改變涂料種類 或顏色的應(yīng)用，可以提供第二涂布器，或者可以提供底漆涂布裝置或其 它預(yù)處理裝置?？梢栽谳敵龆思捎糜谒鲆淹坎己透稍锏钠牡暮筇?理裝置和/或不同類型的收集裝置。
根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于涂布和干燥步驟的控制，其在表面部件輸送開始和結(jié)束的時間制度方面明顯不同于大規(guī)模工程巻材涂布法
中涂布和干燥步驟的控制在傳統(tǒng)方法中，當(dāng)片材基本達(dá)到預(yù)定的標(biāo)稱 速度時才開始實(shí)施涂布和干燥步驟，而在根據(jù)本發(fā)明的方法中已經(jīng)預(yù)先 進(jìn)行了涂布和干燥步驟，尤其是在達(dá)到標(biāo)稱速度的預(yù)定分率時自動進(jìn) 行。
一個優(yōu)選的工藝控制的特征在于，將標(biāo)稱速度設(shè)定為3~30 m/min， 尤其是5 20m/min。這種運(yùn)送速度大大低于工業(yè)裝置的速度，然而， 對于本發(fā)明的方案所針對的相對小的定單量來說足夠了。低速度有助于 使得可以進(jìn)行不同的(和簡化的)工藝，并且使得未涂布的或錯誤涂布 的片材的廢品率非常低。
一個優(yōu)選的變化方案中，涂料涂布或漆涂布和干燥在過程開始后10 秒內(nèi)、優(yōu)選5秒內(nèi)起動。此外有利的是，在所提出的方案中，同時起動 或停止涂料涂布或漆涂布和干燥，和/或在起動和停止之間在涂料或漆 涂布工藝和干燥過程中沒有其它主要的控制干擾。然而，在工業(yè)裝置中， 相應(yīng)的控制命令通常由有資格和有經(jīng)驗的操作人員發(fā)出，所提出方法的 簡化控制還可以由不太有資格操作者來實(shí)現(xiàn)，并且操作者還能夠同時完 成其它任務(wù)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)用性另外在從屬權(quán)利要求中和后面參照附圖對 兩個優(yōu)選變化方案的描述中給出。在

圖1和2中，分別以縱向剖面的方 式示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備實(shí)施方案的原理草圖。
圖1示出巻材涂布設(shè)備100，在同一個載板101上包括用于待涂 布板106的輸入端巻105的第一輸入端巻軸座103;輥式涂布器107; NIR干燥器109;水冷卻單元111;以及用于已涂布片材的巻115的輸 出端持有物的第二輸出端巻軸座113，和分配給第二巻軸座113的用于 運(yùn)送片材的驅(qū)動器(未顯示)。總體上，所述設(shè)備是便攜的，因為所有 部件共同安裝在載板101上。第一巻軸座103和第二巻軸座113之間的 軸距1約10 m,具體而言這通過NIR干燥器109的短的干燥器長度1T 實(shí)現(xiàn)，總體上使得所述設(shè)備可以完整地安裝在40英尺的標(biāo)準(zhǔn)容器中并 通過鐵路或公路運(yùn)送到使用地點(diǎn)。
圖1A示意性示出設(shè)備100的這種容器的變型，其中在此沒有標(biāo)出 上面已提到的設(shè)備部件并且不再進(jìn)行說明。設(shè)備100置于容器117中， 在圖中示出了底面117a，后壁117b，頂部封閉墻(頂篷)117c以及前門117d和后門117e。底面或安裝板117a在部分長度上作為容納介質(zhì)基 礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的假底117f。
在面對操作者的一側(cè)(在圖中為前側(cè))，在涂布器107以及NIR干 燥器109區(qū)域中設(shè)置觀察窗119a或119b。在設(shè)備的相應(yīng)區(qū)域上方，設(shè) 置進(jìn)氣和出氣處理單元121a、 121b，它們通過進(jìn)氣和出氣口 (沒有單 獨(dú)標(biāo)出)與大氣連接。所有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)接口都可以經(jīng)過中央連接單元，所 述中央連接單元連接至容器外部，例如在其后壁上，不能從圖中辨別出 來。另外，可以在平臺上作為額外的單元設(shè)置用于指定的廢氣處理單元 的電源和/或氣體源以及廢氣處理單元本身。
圖2示出另一結(jié)構(gòu)緊湊的巻材涂布系統(tǒng)200，它具有與圖1中系統(tǒng) IOO類似的結(jié)構(gòu)。 一致的部分基于圖1的附圖標(biāo)記標(biāo)明并且不再進(jìn)行說 明。主要區(qū)別在于，此處出口端沒有(第二)巻軸座，而是具有轉(zhuǎn)向單 元214(只象征性地示出)，隨后是片材剪切器216和用來容納切割成尺 寸206'的片材的堆放單元218。這些部件沒有安置在同一個載板201 上，而是在現(xiàn)場額外配置給所述裝置。這使得基于上述尺寸，甚至可以 在30英尺容器內(nèi)容納安置在載板201上的部件。
所提出的設(shè)備在垂直方向上的擴(kuò)展不僅可以像圖2中所示的變化方 案那樣，包括凹進(jìn)到底面的額外設(shè)備，而且可以采用雙層設(shè)計，這在實(shí) 踐中可以通過將一個容器放在另一個容器上面來實(shí)現(xiàn)，每個容器包含整 體設(shè)備的一部分，例如第一個容器包含輸入端巻軸座、第一涂布器(例 如用于底漆的)和第一干燥段，第二個容器包含第二涂布器(例如用于 面漆的)、指定的第二干燥段和輸出端巻軸座或具有板儲槽的切割單元 等。
另外，在所述設(shè)備的基本構(gòu)造中，可以故意安置可能以后插入的額 外部件，例如額外的UV干燥器或用于(未涂布或已涂布的)巻材的機(jī) 械加工單元。
應(yīng)該注意，在本發(fā)明范圍內(nèi)，可以對上述實(shí)施例和方法方面做出各種 修改，而不偏離本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用涂料或漆涂布可卷繞、類似無端的表面部件，尤其是金屬片材的設(shè)備，所述設(shè)備包括第一卷軸座，用于使第一所述表面部件的卷的輸入端持有物轉(zhuǎn)動，位于所述第一卷軸座下游的涂布器，用于將所述涂料或漆施涂于所述表面部件上，位于所述涂布器下游的輻射干燥器，用于在所述表面部件通過時干燥所述涂層，位于所述輻射干燥器下游的第二卷軸座，用于使具有所述經(jīng)干燥的涂料或漆涂層的第二所述表面部件的卷的輸出端持有物轉(zhuǎn)動，或者切割和堆放單元，用于切割和堆放具有經(jīng)干燥的涂料或漆涂層的所述表面部件，和至少一個驅(qū)動器，用于將所述表面部件以預(yù)定速度運(yùn)送通過所述設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備正好包含一個就其效果而言分配給所述第一或第二卷軸座的驅(qū)動器，其中基本上沒有設(shè)置其它影響所述表面部件操作性能的裝置。
2. —種用涂料或漆涂布可巻繞、類似無端的表面部件，尤其金屬 片材的設(shè)備，所述設(shè)備包括第一巻軸座，用于使第一所述表面部件的巻的輸入端持有物轉(zhuǎn)動，位于所述第一巻軸座下游的涂布器，用于將所述涂料或漆施涂于所 述表面部件上，位于所述涂布器下游的輻射干燥器，用于在所述表面部件通過時干 燥所述涂層，位于所述輻射干燥器下游的第二巻軸座，用于使具有所述經(jīng)干燥的 涂料或漆涂層的第二所述表面部件的巻的輸出端持有物轉(zhuǎn)動，或者切割 和堆放單元，用于切割和堆放具有經(jīng)干燥的涂料或漆涂層的所述表面部 件，和至少一個驅(qū)動器，用于將所述表面部件以預(yù)定速度運(yùn)送通過所述設(shè)備，其特征在于，所述組成部分的至少大多數(shù)作為相關(guān)聯(lián)的可吊運(yùn)組件 構(gòu)造在同一個承重結(jié)構(gòu)上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征在于，所述組件的外部尺寸最 大等于50英尺標(biāo)準(zhǔn)容器、尤其是30英尺標(biāo)準(zhǔn)容器的外部尺寸。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的設(shè)備，其特征在于，所述輻射干燥 器具有許多輻射體，其主要的有效輻射部分位于近紅外或UV范圍內(nèi)， 并且其在所述表面部件的所述運(yùn)送方向上的尺寸為500 ~ 2000 mm，尤 其是700 ~ 1500 mm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，其特征在于，所述輻射干燥器在有效 的水或空氣冷卻的整體反射器外殼內(nèi)包含發(fā)射近紅外范圍內(nèi)的射線的 發(fā)射器，尤其是在2卯0 K或更高的輻射器溫度下工作的卣素?zé)艚z燈， 和/或發(fā)射UV范圍內(nèi)的射線的發(fā)射器，尤其是UV中壓或高壓燈。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的設(shè)備，其特征在于，正好有一個介 質(zhì)接口用于操作能量和介質(zhì)，尤其是正好有一個電源電壓接口以及正好有一個清水接口。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的設(shè)備，其特征在于，雙層結(jié)構(gòu)具有 用于將所述巻從第 一層運(yùn)送到第二層的轉(zhuǎn)向單元，尤其是用于使所述運(yùn) 送方向反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)向單元。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的設(shè)備，其特征在于，兩個或多個前 后排列的可選擇性操作的涂布器，可以選擇性地與單個輻射干燥器一起 工作。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求任一項的設(shè)備，其特征在于，兩個或多個涂 布器/輻射干燥器組合在所述運(yùn)送方向上至少間接連續(xù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征在于，所述輻射干燥器中至少 一個裝配有發(fā)射近紅外范圍射線的發(fā)射器，并且其它的裝配有發(fā)射UV 范圍射線的發(fā)射器。
11. 一種用于用涂料或漆涂布可巻繞、類似無端的表面部件，尤其 是金屬片材的方法，其中所述表面部件從第一個巻上抽出，并巻繞到第 二個巻上或者被送到切割和堆放單元，其間，在所述表面部件通行過程 中，為所述表面部件提供涂料或漆涂層并通過電磁輻射干燥，其特征在于，在所述表面部件達(dá)到預(yù)定的恒定標(biāo)稱速度之前，開始所述方法，起動涂料或漆的涂布和干燥，和/或在驅(qū)動器已關(guān)閉并且所述表面部件的所述速度已降至所述標(biāo)稱速 度以下之后，結(jié)束所述方法，停止涂料或漆的涂布和干燥。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll的方法，其特征在于，在所述方法已開始之后10秒內(nèi)、優(yōu)選5秒內(nèi)起動涂料或漆的涂布和干燥。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12的方法，其特征在于，同時起動或停止 涂料或漆的涂布和干燥。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其特征在于，在起動和停止之間，在 涂料或漆的涂布和干燥中沒有其它主要的控制干擾。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11~14任一項的方法，其特征在于，涂料或漆的 涂布和干燥響應(yīng)于對所述表面部件的所述實(shí)際速度達(dá)到其標(biāo)稱速度的 預(yù)定分率的檢測而自動起動。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11~15任一項的方法，其特征在于，標(biāo)稱速度設(shè) 定為3 30m/min,尤其是5 ~ 20 m/min。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11~16任一項的方法，其特征在于，通過分別的 涂布器，將多種任選涂層中的一種選擇性施涂到所述表面部件上，其中 所有任選的涂層在同一干燥區(qū)域內(nèi)干燥。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11~17任一項的方法，其特征在于，在所述表面 部件上相繼施涂至少兩種涂層，并且其中每種涂層利用根據(jù)所述涂層材 料的性質(zhì)調(diào)整的干燥參數(shù)、尤其是利用經(jīng)過調(diào)整的輻射波長來干燥或硬 化。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其特征在于，所述涂層中的一種利用 近紅外范圍內(nèi)的射線干燥或硬化，而其它涂層利用UV范圍內(nèi)的射線干 燥或硬化。
全文摘要
公開了一種涂料涂布或漆涂布可卷繞金屬片材(106)的設(shè)備。所述設(shè)備正好包含一個有效地分配給第二卷軸座的驅(qū)動單元，基本上沒有其它影響金屬片材操作性能的裝置。
文檔編號B05C3/12GK101203328SQ200680020025
公開日2008年6月18日 申請日期2006年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月6日
發(fā)明者凱·K·O·巴爾 申請人:先進(jìn)光學(xué)技術(shù)股份有限公司