专利名称:模具喷涂设备的制作方法
本发明涉及模制产品的喷涂，更准确地说是涉及在使用模具将模制产品成形之前向模具的内表面上进行粉末涂层的喷涂。
目前对片料吹膜化合物-一般经常称为“SMC”，的模制，通常作法是在加压模具内进行。这类制件通常是采用带有非常大量纤维含量的松散树脂材料制造的。这种模制技术被广泛应用于大型塑料制件的大批量生产。但是由片料吹膜化合物模制的制件的特点是其表面质量很差。为了改善表面质量，曾经有人提出采用一种粉末涂层涂覆在模具的内表面上，以便当模具在这之后填充以片料吹膜化合物并对该化合物进行固化时，在最终产品上形成一个表面涂层。
该粉末涂层是一种粉末状热固性树脂，它一般是在模具填充之前喷涂在已加热的模具内表面上。模具的温度一般为250°F至350°F，将粉末熔化，以造成它流动然后进行部分地固化。当片料吹膜化合物或松散的树脂在随后加入模具时，而模具是已加热的以便固化松散的树脂，涂层的树脂，以及松散的树脂固化，以便使两种树脂相互作用，形成一个具有光滑的美观的外表面的整体产品。
这种模制片料吹膜化合物和向最终产品表面涂敷一种粉末涂层表皮的方法和技术在美国专利4，205，028号文件中已介绍过。实施这种方法的设备在美国专利4，472，451号文件中已经公开。
在粉末涂层材料的喷涂中，发生的一个问题如何将喷涂的粉末限制在模腔内并防止粉末在模腔外面的模具热表面上聚集。这类模具一般在其阳模和阴模的交界面处具有剪切边缘，而且就是这些剪切边缘特别容易交成喷涂粉末材料涂层堆积的部位。在上面所提美国专利4，472，451号文件中公开了用于保护模具的剪切边缘免受喷涂而将粉末涂料引向模具的内表面的设备。该设备包括一个带有一个放置在非常靠近模具的剪切边缘而又离开一点距离的刃边的屏蔽形式的防护罩。该刃边和一个与刃边隔有一定间隔的柔性密封装置和连同一个在其上安装着柔性密封装置刃边的表面，形成一个导管，通过该导管将空气导入在模具的剪切边缘和屏蔽的刃边之间形成的一个槽内。此气流用以保护模具的剪切边缘以免使其成为带涂层表面并防止在模具剪切边缘上出现不希望有的粉末涂层的堆积。
在采用上面所提美国专利4，472，451号文件公开的设备时需要在模具和防护罩之间加一个密封装置，以便有效地防止模具的剪切边缘不会被喷涂过多的粉末。当不设密封装置时发生空气泄漏，则一股气流就不能以足够的速度导向剪切边缘。这样就会导致粉末堆积在剪切边缘上。这种粉末堆积物就会造成模具不能正确地关闭和密封。
因此本发明的一个目的是提供一种改进的设备用于保护模具表面的剪切边缘，使导向模具内表面的喷涂粉末不会喷涂到该边缘上。
本发明的另一个目的是提供改进的用于向模具内表面喷涂粉末的设备，能够使其在喷涂有粉末涂层的模具内表面和模具的不带粉末涂层的剪切边缘之间保持一个严格的分界线，以便保持模具的剪切边缘。
这次申请的本发明已实现了这些目的，它包括一个以空气传输导管形式的防护罩，该导管在位于非常靠近模具的剪切边缘处带有一个开口。在导管上安装有一对具有在它们之间形成气流间隙两相对的边缘的可调整空气流量控制元件。传输的空气通过导管到此间隙被引导至模具的剪切边缘上。因为空气流量控制元件相对于导管以及相对于它们之间是可调整的，这就可以根据特定的应用要求来修改间隙的构形。此外，形成可调整空气流量控制元件的间隙可以是各种形状的，诸如平的或刃边形的，以及图形或曲线形的，用以在模具的剪切边缘上产生一个特定要求的气流特性，以便保持剪切边缘完全不受喷向模具内表面的粉末涂层的沾污。此外，通过一个在其顶部安装有密封装置的导管将空气流传输至间隙处，则空气流可以更牢靠地保持着，而且整个结构与在美国专利4，472，451号文件所公开的设备，也就是本发明所改进的设备的基础设备相比其结构更为完善。
本发明的主要优点是提供了一种改进的设备，以便保持模具的剪切边缘完全不受喷向模具内表面的粉末的沾污。该设备的设计使其不会将喷涂粉末堆积在设备上，并因此模具的剪切边缘也就不需要定期地清理。
利用本发明的设备采用片料吹膜化合物方法以外的其它模制方法，例如注塑模法，压缩模制法，旋转模制法，浇注模制法等，都属于本发明范围之内。采用本设备由一个喷涂表面，无论此表面是加热表面或是模具的一部分来屏蔽其它粉末，例如金属，陶瓷，非金属，热塑性树脂，以及热固性树脂及其组合物，都也属于本发明范围内。本发明的这些和其它目的和优点都将通过下面对各附图的描述成为一目了然，其中图1是显示与这次申请的本发明的设备相配合使用的模制片料吹膜化物的设备局部截面剖示示意图。
图2是由图1中2-2线环绕起来的设备的一部分的截面放大图。
图3是由图1中3-3线环绕起来的设备的一部分的截面放大图。
首先参看图1，图中显示与本发明的新型粉末喷涂设备12配合使用的模制设备10的局部示意图。模制设备10通常是用于模制一种片料吹膜化合物。它包括与一个模制系统或模胎16(第二模具元件)相配合、在它们之间形成一个模腔的模座14(第一模具元件)。在使用中，将片料吹膜化合物放置在模座上并将模胎相对于模座合拢以便在它们之间产生一个模胎腔。模具和模座分别由设在模座和模胎内常规的电阻式加热器18，20进行加热，以便将放置在模胎腔内的化合物进行固化。一般地，模加热温度为250°至350°F，以便有效地对片料吹膜化合物进行固化。
在所描述的实施例中，模具或模胎16相对于模座的运动是通过模顶22朝着模座的运动或者通过在模顶内的油缸24推动模胎16朝着模座运动而实现的。无论是通过油缸24推动模胎运动，或者通过模顶的运动推动模胎都是对这次申请的本发明无关紧要的，因为模具和模胎都是常规的，而且它们本身不属于这次申请的本发明的组成部分。
这次申请的本发明是涉及一种采用树脂粉末涂层由喷枪32喷到模具系统或模胎16的内表面30上的设备。人们已经知道在模具合拢之前，将一种树脂粉末材料以粉末喷涂在模具的内表面30上，在片料吹膜化合物制品上所产生的效果是优于不采用树脂粉末所产生的表面。如在上面所提到的美国专利4，472，451号文件中所阐述的，这种粉末应用于模具的内表面已经存在一个问题，这是由于喷涂过量的粉末接触和堆积在模腔外面的模具表面上，此问题在模具的剪切边缘34上特别突出。剪切边缘是模具或模胎接触模座的一个配合表面以便将模腔合拢和密封的部位。喷涂材料堆积在剪切边缘上对模具的合拢起一个阻挡作用，这样会导致模制产品产生不正确的大小形状等。
为了将粉末涂敷于模具的内表面，设备10设置有可调整地安装在一个往复运动的喷枪支持臂36上的多个喷枪32，这些粉末喷枪都是通过空气携带的粉末由喷枪朝着模具的表面30喷涂。在所描述的实施例中，设置有多个喷枪以便对模具的内表面实现完全的表面覆盖。该喷枪32都是常规的静电喷枪，利用常规的可调整的支撑38安装在支持臂36上。在使用这种常规的喷枪过程中，将非常细的颗粒状粉末材料由喷枪中喷出，并在通过喷枪的过程中，有一个静电荷施加在它上面。要涂敷粉末的模具或模胎是接地，以便使粉末中的静电荷导致粉末接触并粘合在模具上。当粉末与已加热的模具接触之后就熔化或熔融并作为一种涂层覆盖在模具的内表面上进行部分地固化。
为使喷枪垂直地对着模腔表面30的下部，喷枪支持臂36安装在一个可进行水平和垂直方向调整的托架40上。此托架40又固定在一个可移动的基座44的液压油缸45上。油缸45可以为实现喷枪安装托架40相对于可移动的基座44进行垂直运动。可移动的基座44安装在一个轨道58上以便朝着和离开模座运动。安装在可移动的基座44上的是一个粉末供给器46，用以由一个容纳在供给器内的容器(未显示)供应携带粉末的空气，经过一个粉末供给软管48通向喷枪32。粉末供给器46和用于向喷枪供应携带粉末的空气的供给软管都是在粉末喷涂技术方面是常规的和众所周知的，因此在本申请书中没有进行详细地描述。
可移动的基座44和在固定在它上面的粉末供给器都可以在轨道58上在图1的实线所示的一个内部位置上，(在该位置上喷枪与模腔是垂直方向对正的)和图1中的点划线所示的外部位置(在该位置喷枪已经下降并缩回并与模腔不处于垂直对正状态，这样则模具系统16可以合拢而不受喷枪和粉末喷涂系统12的干扰)之间进行移动。
在此之前所描述的设备全部都是常规的，而且它本身不属于这次申请书中本发明的组成部分。本发明的设备的绝大部分都已在上面所提到的美国专利4，472，451号文件中进行充分描述了。
此申请的本发明是涉及设备的防止粉末堆积在模具的剪切边缘34上的部分和涉及捕集喷涂过剩的粉末和防止过剩的粉末逃逸到大气中去的装置部分。为了防止粉末与模具系统16的剪切边缘34相接触的目的，围绕着喷枪32设置一个防护罩60。此防护罩60是安装在粉末箱62的顶部边缘上，该粉末箱又安装在托架40上。其连结情况是当托架40通过液压油缸或马达45相对于基座向上运动时，则粉末箱62和防护罩60也与它一起运动。
参看图2和图3，从图中可以看出防护罩60包括一个一般为矩形截面的并在其一个角上带有开口66的空气流导管64。此开口66与模具系统16的剪切边缘34靠近，但又稍离开一点。如在图1中可以看得最清楚，此导管或空气流管路64是完全绕着模具系统16的剪切边缘延伸的并基本符合于该剪切边缘构形的形状。导管64安装在粉末箱62的边缘62a上。
安装在基本上为矩形截面的导管或空气流管路64的靠近的侧面上的是一对可调整的空气流控制元件68，70。这些空气流控制元件都安装在矩形导管64的靠近的两侧面上而且其一部分伸出开口66。这些元件68，70在非常靠近的位置还具有两对面的边缘72，74并在它们之间形成一个空气流间隙76，通过该间隙将空气导向模具剪切边缘34上。
在所描述的最佳实施例中，空气流控制元件68具有一个钝的或平的边缘72，而另一个空气流控制元件70具有一个刃边74。已经发现这样两个边缘的组合对形成间隙76是非常有效的，通过该间隙将空气由导管64导向剪切边缘34上。但是，边缘的其它构形;例如圆的或曲线型边缘，可以用来产生特定的空气流型，具有保护特殊的模具剪切边缘表面构形的特性。
两个空气流控制元件68，70上都带有形成的槽78和80。机器螺线通过这些槽并拧入导管64的螺纹孔82，84中，以便将空气流控制元件68，70可调整地固定在导管上。这种将空气流控制元件可调整地固定在导管上，以便使两个元件68、78的对面的边缘间的间隙76可以进行调整和准确地定位，这样以便获得一个理想的气流模型用以保持模具16的剪切边缘34不受粉末的沾污。
参看图3，图中可以看出在一个最佳实施例中，有一个柔性密封装置90安装在导管64的顶部。此密封装置可以与模具系统16的下端相啮合，以便当托架40，粉末箱62和导管64都向上运动进入模具的相对位置时，该密封装置就压向模具表面并压缩。该柔性密封装置90已从图2中省略掉，因为在某些情况下不需要设置这种密封装置。
在使用中，粉末喷涂系统10由图1中点划线所示撤出位置上移动至与模具系统16对正的位置上。在粉末喷涂系统移动至与模胎对正的位置上之后，喷枪32，粉末箱62和在它上面安装着的防护罩60都通过一个往复运动机构45向上运动至使喷枪32位于接近模腔并埃近模具系统16的表面30的位置上。在将防护罩60向上移动的过程中，固定在导管64上的空气流控制元件68，70的两对面的边缘以其在这两个经定位的边缘之间形成的间隙76向着埃近模具16的剪切边缘移动，以便将来自导管的空气流导向剪切边缘上。对喷枪和防护罩这样定位以后，将高于大气压力的压力空气通过一个空气管路92(图1)向着导管64的内部供给。这种高压空气产生一般气流由导管内部通过由两个空气流控制元件68和70的边缘所形成的间隙76导向模具系统16的剪切边缘34上，通过该间隙流动的压力空气流保持一股足够的空气流足以防止在模腔内携带粉末的空气的运动经过沟槽与模具系统16的剪切边缘34相接触。
在向着导管64供给高压空气的同时，通过一个管道94将粉末箱62的内部抽或真空。当此真空状态建立之后，将喷枪启动并进行往复运动，以便引导携带粉末的空气流朝着模腔的内表面喷射。这时模具或模胎的温度要在200°F以上而且最好是达到300°F。在此温度下，粉末由喷枪中喷出并运动与模具表面相接触。绝大多数粉末熔化了并牢固地贴合在模具表面上。
并非所有由喷枪32喷出的粉末都直接向着模具或模胎16的表面30运动。其中某些粉末成为携带在喷枪周围空气中的形成粉末箱62内部的鏖埃。这些不能成为粘结在模具表面上的涂层的鏖埃通过粉末箱和真空管道94传输至一个粉末回收系统或一个滤清器98，如最佳实施例中所示。滤清器98包括一个喷水部分以便将粉末由空气中击落进入一个收集容器中，由该容器中通过一个撇沫装置除掉。
当模具或模胎的表面30已完全以喷涂粉末施加涂层之后，由喷枪32进行粉末的喷射就终止，而且一旦喷涂箱的过剩的粉末已经撤离，则防护罩和真空空气都被关闭。喷枪32，防护罩60和粉末箱62就下降并在轨道58上向外移动至不与模具系统或模胎16对正的一个位置上。此后，模具就填充以片料吹膜化合物并将模胎闭合。然后包含在片料吹膜化合物的树脂就通过加热模具被固化。在片料吹膜化合物的固化过程中，包含在模腔内的粉末涂层中的树脂与片料吹膜化合物中的树脂相互作用以形成一个整体模制产品。
我们已描述了只是本发明的一个最佳实施例，对于熟习这项专业技术的人们将能在不违背本发明的精神情况下，提出各种改进型和交化型，因此，除了由以下所附权利要求
的范围之外，不打算进行限制。
权利要求
1.一种用于模制产品涂层的设备，它包括一个第一模具元件，一个第二模具元件，它可移动与上述第一模具元件相啮合，上述模具元件中的一个是可以由另一个模具元件处缩回，并可移动至与另一个模具元件相啮合，上述两个模具元件具有当该两模具元件相互啮合时形成一个模腔的端面壁部分，该模具元件具有剪切边缘，当上述两模具移动至相互啮合时该剪切边缘可以相互啮合，一种设备用于至少对着上述一个模具元件上由端壁部分形成的模腔沉积粉末材料，上述粉末沉积设备包括一个喷枪和一个从喷枪喷出粉末的装置，一个可移动的托架，上述喷枪是安装在上述可移动的托架上，一种装置用于移动上述托架，以便使上述喷枪与上述第一模具元件的端壁部分形成的模腔相对正和不对正，一种装置用于将上述第一模具元件的剪切边缘与上述第一模具元件的端壁部分形成的模腔屏蔽开，上述防护装置安装在上述可移动的托架上，上述防护装置包括一个空气流导管，该导管具有一个开口位于靠近上述第一模具的上述剪切边缘处，第一和第二空气控制元件安装在上述导管上，该控制元件具有隔有一定距离的两个对面的边缘，以便在它们之间形成一个气流间隙，该气流间隙可以用于将空气流由上述导管导向上述第一模具元件的剪切边缘上，以便有效地防护上述剪切边缘不受喷向上述第一模具元件的端壁部分所形成的模腔上的粉末的沾污。
2.如权利要求
1所述设备，其中至少有一个上述空气流控制元件的安装是用于在上述导管上进行调整的，这样可以使上述第一和第二空气流控制元件的两个对面的边缘之间的间隙能够进行调整和改变。
3.如权利要求
2所述设备，其中所述第一和第二空气流控制元件都是可调整地安装在空气流导管上。
4.如权利要求
1所述设备，它进一步包括一个安装在上述导管的，柔性密封元件，该柔性密封元件可以在相对于上述第一模具元件的密封啮合部位在上述托架上移出和移进。
5.如权利要求
1所述设备，它进一步包括一个安装在上述喷枪下的可移动托架上的喷涂箱，该喷涂箱为了与上述第一模具元件的端壁部位进行有选择地对正，可以相对于托架移进和移出，该喷涂箱可以用于接受来自上述喷枪的过剩的粉末。
6.如权利要求
5所述设备，它进一步包括一种真空装置用于抽出来自上述喷涂箱的携带过剩粉末的空气。
7.如权利要求
6所述设备，它进一步包括一种滤清装置用于从上述粉末箱中抽出的携带有过剩粉末的空气中将过剩粉末进行回收。
8.一种设备用于保护模具的剪切边缘，使其免受喷向模具的内腔表面上的粉末沾污，该设备包括一种用于将模具的剪切边缘由模具的内腔表面屏蔽起来的装置，该防护装置包括一个空气流导管，该导管具有一个，位于靠近上述模具的剪切边缘的开口，第一和第二空气流控制元件安装在上述导管上，该空气流控制元件具有两个对面的具有一定间隔的边缘，以便在它们之间形成一个间隙，上述空气流间隙可以用于将空气流由上述导管导向上述模具的剪切边缘上，以便有效地防护该剪切边缘免受喷向模具内腔表面的粉末沾污。
9.如权利要求
8所述设备，其中至少有一个空气流控制元件的安装在上述导管上是用于调整的，这样以便使第一和第二空气流控制元件之两对面的边缘之间的间隙能够进行调整和改变。
10.如权利要求
9所述设备，其中第一和第二空气流控制元件都是可调整地安装在上述空气流导管上。
专利摘要
一种防护罩用于提供和保护模具的剪切边缘使其不与喷向模腔端壁上的过剩粉末相接触。该防护罩包括一个位于靠近模具的剪切边缘的带开口的空气流导管。第一和第二空气流控制元件都是可调整地安装在导管上的靠近空气流开口处。该第一和第二空气流控制元件具有两对面的并有一定间隔的边缘以便在它们之间形成一个气流间隙，该气流间隙用于将空气流由上述导管导向模具的剪切边缘上，以便有效地防护剪切边缘免受喷向由模具端壁部分形成的模腔上的粉末的沾污。
文档编号B29C37/00GK87107520SQ87107520
公开日1988年7月6日 申请日期1987年12月22日
发明者理查德·J·齐默尔曼, 菲利普·R·巴尼特, 拉理·苏特 申请人:诺德森公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan