камера полимеризации порошковых покрытий

Формула изобретения

Камера полимеризации порошковых покрытий, содержащая теплоизолированный корпус, внутри которого расположена рабочая камера, в которой размещаются окрашиваемые изделия, датчик температуры, который подсоединен к блоку управления, соединенному с нагревателем, который нагревает воздух в рабочей камере до заданной температуры полимеризации, введенной в терморегулятор, отличающийся тем, что в рабочей камере установлен дополнительный датчик температуры, который измеряет температуру поверхности окрашиваемого изделия и который соединен с температурно-пороговым устройством, выход которого подсоединен ко входу таймера, соединенного с блоком управления и задающего время полимеризации.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое устройство относится к технике нанесения полимерных порошковых покрытий, которые широко используются в различных отраслях производства.

Эта технология основана на использовании полимерных порошковых красок, которые наносятся на поверхность окрашиваемого изделия за счёт придания электростатического заряда частицам порошковой краски и их удержания за счёт этого заряда на изделии. Для окончательного формирования покрытия изделие с нанесённой порошковой краской должно быть установлено в термокамеру, где под действием заданной температуры (120-200°С) происходит оплавление и полимеризация порошковой краски. Для получения высококачественного покрытия необходимо, чтобы температура прилегающих к изделию слоев краски была равна заданной для данного типа краски температуре полимеризации и время полимеризации было также равно заданному времени полимеризации для этой краски. Только при выполнении этих условий возможно получение высококачественного полимерного порошкового покрытия, обладающего высокой адгезией, высокой стойкостью к внешним воздействиям и высокой декоративностью.

В настоящее время процесс полимеризации порошкового покрытия изделий производится в термокамерах, температура воздуха в которых контролируется термодатчиком (термопарой, пирометром и другими). При достижении температуры воздуха, равной температуре полимеризации порошковой краски, начинается отсчёт времени полимеризации. Такой метод полимеризации покрытия нередко приводит к снижению качества полимерного порошкового покрытия, а в отдельных случаях к полному браку покрытия. Это обусловлено тем, что нагрев воздуха в термокамере значительно опережает нагрев окрашиваемого изделия, а следовательно, и температуры порошковой краски, расположенной тонким слоем на окрашиваемом изделии. Отставание нагрева окрашиваемого изделия будет непосредственно зависеть от массы и теплоёмкости материала изделия. Но так как отсчёт времени полимеризации в настоящее время производится от времени достижения температуры полимеризации воздухом в термокамере, а окрашиваемое изделие и нанесённая на него порошковая краска к этому времени ещё не достигли температуры полимеризации, то процесс полимеризации проводится с нарушением временного интервала, а часто и с нарушением требуемой температуры.

В результате этого ухудшается адгезия и другие эксплуатационные свойства порошкового покрытия: снижаются стойкость покрытия к механическим воздействиям, противокоррозионная стойкость и т.д.

Известна термокамера (патент США 4788775, МКИ F 26 B 19/00, 06.12.1988). Термокамера состоит из термоизолированного корпуса, датчика температуры, измеряющего температуру воздуха в камере, терморегулятора, управляющего работой нагревателей и таймера, с помощью которого оператор задаёт время нагрева. Регулирование температуры состоит в том, что устройство для циркуляции воздуха включается в момент, когда в камере достигается минимальный уровень температуры, и работает в течение времени, выбранного оператором. Нагреватели отключаются только тогда, когда температура становится близкой к заданной максимальной температуре или превышает её.

В такой термокамере начало отсчёта времени технологического процесса нагрева производится по данным датчика, контролирующего температуру не самого изделия, а температуру воздуха в рабочем объёме термокамеры, то есть объёме, где размещены нагреваемые изделия, но время нагрева воздуха для заданной температуры может значительно отличаться от времени нагрева изделия, поэтому время технологического процесса нагрева изделия в этой термокамере определяется и устанавливается недостаточно точно, что не может обеспечить высокого качества технологического процесса нагрева полимерного порошкового покрытия изделия.

Известна термокамера по патенту США № 4587743, МКИ F 26 B 21/10. В камере задают температуру, по сигналу датчика, установленного в камере и измеряющего температуру воздуха в камере, регулируют подачу тепла в камеру от источника нагрева. Когда температура воздуха в камере, зарегистрированная датчиком, не укладывается в заданный температурный диапазон и изменение температуры в единицу времени равно или ниже заданного значения, включают подачу тепла от источника нагрева. Длительность подачи тепла определяют в соответствии с величиной погрешности между эталонным сигналом, соответствующим заданному температурному диапазону, и сигналом датчика. Когда в следующий период времени регулируемая датчиком температура воздуха в камере не укладывается в заданный температурный диапазон, а изменение температуры в единицу времени выше заданного значения, подачу тепла отключают.

В этом аналоге не учитывается температура изделия, нагреваемого в камере. Поэтому аналог не может обеспечить высокого качества выполнения порошкового покрытия.

Известны термокамеры по патентам: США № 5235757, МКИ F 26 B 7/00, 1995; № 5377428, МКИ F 26 B 3/00, 1996; № 5655312, МКИ F 26 B 3/34, 1999; Канада № 2170708, МКИ F 27 B 9/00, 2000; ФРГ № 4330675, МКИ F 26 B 11/04, 1997; Япония № 61-23469, МКИ F 26 B 17/14, 1986; Россия № 1059387, МКИ F 26 B 21/10, 1984; № 1118839, МКИ F 26 B 21/06, 1984; № 1142713, МКИ F 26 B 25/22, 1985; № 1281848, МКИ F 26 B 21/10, 1987; № 1576819, МКИ F 26 B 1/25, 1990; № 1615507, МКИ F 26 В 21/00, 1990; № 2116595, МКИ F 26 B 25/12, 1999.

В известных аналогах производится только регистрация температуры воздуха в термокамере.

Из известных термокамер наиболее близкой является камера полимеризации порошковых покрытий (GB 1488749, кл. F 26 B 21/10, 12.10.1977), содержащая теплоизолированный корпус, внутри которого расположена рабочая камера, в которой размещаются окрашиваемые изделия, датчик температуры, который подсоединен к блоку управления, соединенному с нагревателем, который нагревает воздух в рабочей камере до заданной температуры полимеризации, введенной в терморегулятор.

Недостатком известной камеры полимеризации порошковых покрытий является то, что в ней не учитывается фактическая температура нагреваемого изделия.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является устранение указанных недостатков и создание камеры, позволяющей получить качественное порошковое покрытие.

Технический результат достигается тем, что в камере полимеризации порошковых покрытий, содержащей теплоизолированный корпус, внутри которого расположена рабочая камера, в которой размещаются окрашиваемые изделия, датчик температуры, который подсоединен к блоку управления, соединенному с нагревателем, который нагревает воздух в рабочей камере до заданной температуры полимеризации, введенной в терморегулятор, установлен дополнительный датчик температуры, который измеряет температуру поверхности окрашиваемого изделия и который соединен с температурно-пороговым устройством, выход которого подсоединен ко входу таймера, соединенного с блоком управления и задающего время полимеризации.

Камера полимеризации порошковых покрытий, как показано на фиг. 1, содержит рабочую камеру 1, в которой располагаются для полимеризации окрашиваемые изделия. Рабочая камера покрыта теплоизоляцией 2. Теплоизоляция закрыта наружным корпусом 3. Рабочая камера закрыта дверью (на фиг. 1 не показана). Вентилятор 4 продувает воздух через нагреватели 5. Далее воздух, проходя по каналам 6, обдувает окрашиваемое изделие 7, которое заведено в термокамеру по транспортной системе 8. Внутри рабочей камеры 1 установлен датчик температуры 9, создающий электрический сигнал, пропорциональный температуре воздуха в рабочей камере. Этот датчик температуры подсоединён ко входу терморегулятора 10. В терморегулятор вводится значение температуры, равное заданной температуре полимеризации порошковой краски. В терморегуляторе производится сравнение электрического сигнала, пропорционального текущей температуре воздуха в термокамере, снимаемого с датчика 9, и сигнала, пропорционального заданной температуре полимеризации, заведённой в терморегулятор. Выход терморегулятора соединён со входом блока управления нагревателями. Выход блока управления нагревателями непосредственно соединён с нагревателями 5, которые нагревают воздух, циркулирующий в рабочей камере.

В рабочей камере имеется дополнительный датчик температуры 12, который подсоединяется непосредственно к поверхности окрашиваемого изделия 7 и который вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный температуре поверхности окрашиваемого изделия. Место подсоединения датчика 12 должно быть свободно от порошковой краски. Датчик 12 подсоединён к температурно-пороговому устройству 13. Выход температурно-порогового устройства соединён со входом таймера 14 (реле времени). В таймер вводится заданное время полимеризации порошковой краски. Выход таймера соединён со вторым входом блока управления нагревателями 11.

Камера полимеризации работает следующим образом.

В рабочую камеру 1 по транспортной системе 8 загружаются окрашиваемые изделия 7 с напыленной порошковой краской Датчик температуры 12 подсоединяется к этой части окрашиваемого изделия, которая не покрыта порошковой краской. Если окрашиваемое изделие не имеет поверхности, на которую не нанесена порошковая краска, то возможно завести в рабочую камеру еще одно неокрашенное изделие и к нему присоединить дополнительный датчик. Закрывается дверь камеры полимеризации. В терморегулятор 10 и температурно-пороговое устройство 13 заводится заданная температура полимеризации порошковой краски Тп, напыленной на окрашиваемое изделие. Подаётся электропитание на блоки 11, 12, 14 и 15, а также на вентилятор 5, который создаёт циркуляцию воздуха в рабочей камере. На фиг. 2 показаны кривые изменения температуры воздуха в термокамере (кривая 1) и температуры окрашиваемого изделия с нанесённой на него порошковой краской (кривая 2). Пока температура воздуха в рабочей камере (Тв) меньше температуры полимеризации (Тп), заведённой в терморегулятор 11, с выхода терморегулятора будет поступать электрический сигнал на вход блока управления 11, который обеспечит подачу питания на нагреватели 5.

Воздух, циркулирующий в рабочей камере, будет нагреваться от нагревателей до тех пор, пока через время t1 (см. кривую 1 на фиг. 2) его температура не станет равной заданной температуре полимеризации (Тп). При ТвТп прекращается подача сигнала с терморегулятора на блок управления. В результате этого прекращается подача тока питания на нагреватели 6 и приостанавливается нагревание воздуха и его температура начинает медленно уменьшаться. Однако при ТвТп с выхода терморегулятора 11 возобновится поступление электрического сигнала на вход блока управления 12, который подаёт питание на нагреватели 6. Таким образом в рабочей камере поддерживается температура воздуха, равная температуре полимеризации Тв=Тп.

Температура нагрева окрашиваемого изделия (кривая 2 на фиг. 2) до времени Т2 будет отставать от температуры нагрева воздуха Тв в рабочей камере за счёт большей теплоёмкости материала окрашиваемого изделия и большей его массы по сравнению с воздухом. Температура окрашиваемого изделия достигнет температуры полимеризации только через время t2, при этом с выхода порогового устройства подаётся электрический сигнал на вход таймера, который начинает отсчёт времени полимеризации. Через время t3 таймер зафиксирует время, равное введённому в него времени полимеризации tп, и с выхода таймера поступит электрический сигнал на вход блока управления нагрева. В результате этого отключится ток, поступивший от блока управления на нагреватели, и процесс полимеризации порошковой краски на окрашиваемом изделии прекращается.

Таким образом, в предложенной камере полимеризация порошковой краски, наносимой на окрашиваемое изделие, будет происходить строго в течение времени, требуемого для применяемой порошковой краски и задаваемого на таймере. Весь этот период времени температура поверхности окрашиваемого изделия и нанесённой на нее порошковой краски будет иметь температуру, равную температуре полимеризации. Следовательно, будет выполнено условие получения полимеризационного покрытия с повышенной стойкостью к внешним воздействиям.

Благодаря этому предложенная камера полимеризации обеспечивает получение высококачественного порошкового покрытия в отличие от прототипа и аналогов, в которых время полимеризации начинает отсчитываться от времени t1, то есть от времени нагрева воздуха до температуры полимеризации Тп. При этом в аналогах ни в момент времени t1, ни через время, соответствующее времени полимеризации tп (точка t4), температура окрашиваемого изделия с нанесённой на него порошковой краской может быть равна соответственно Т1 и Т2, что ниже температуры полимеризации. Поэтому только в предложенной термокамере на качество покрытия не оказывают влияния ни масса, ни теплоемкость, ни конфигурация окрашиваемого изделия, поскольку камера автоматически адаптируется по отношению к этим параметрам окрашиваемого изделия за счёт контроля температуры поверхности окрашиваемого изделия и отсчёта начала времени полимеризации от времени достижения заданной температуры полимеризации на окрашиваемом изделии.