用于非导电元件且特别是制动衬块的粉末涂覆(静电喷涂)方法和设备的制造方法
用于非导电元件且特别是制动衬块的粉末涂覆(静电喷涂)方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于对非导电元件且特别是制动衬块进行粉末涂覆的方法和工艺，所述制动衬块是用NAO( “非石棉有机物”，即不含石棉的有机摩擦)摩擦材料制成。
【背景技术】
[0002]用作鼓式制动器的鼓式制动蹄片中和汽车盘式制动器中的制动衬块中和其它装置(例如在离合器片中)的衬片的摩擦材料是用包含纤维状或纤维材料、有机粘结剂(通常是苯酚合成树脂)和增量剂或“填充剂”的化合物(混合物)制造。其它有机和无机材料的混合物代替石棉(它作为对环境有害的物质已在法律上被禁止)被用作纤维材料，如矿石棉、芳族聚酰胺和碳纤维、金属纤维或粉末如铜、锡、铁、铝，和其它金属或金属合金如青铜或黄铜。以EP1227262为例，它指出使用了一种上述类型的摩擦材料，其含有大约10体积％的铜纤维、0.1至15体积％的锡和/或硫化锡，和4至9体积％的青铜纤维。
[0003]NAO化合物由于它们的组成而具有不足以确保其良好喷涂的电导率；如果去除铜的话，情况甚至更糟(由于环境问题，越来越多地要求不含铜的化合物)。
[0004]尽管在制动衬块中，所述化合物作为装配在金属片上的饰板或衬块来制造以形成实际的制动衬块，但喷涂由非导电材料制成的制动衬块存在许多问题。具体来说，现有的为涂覆/喷涂导电的制动衬块而制造的粉末涂覆设备是不可用的。
[0005]更普遍地，还已知为了粉末涂覆(一种需要使用静电荷的喷涂技术)非导电元件(例如用塑料聚合物制造的机械组件)，在待喷涂的非导电元件的表面上涂布有导电底漆。然而，导电底漆是基于对环境有毒和有害的有机溶剂。
[0006]对于用非导电化合物制成的制动衬块进行粉末涂覆的尝试至今仍未成功；这是因为，在所有可能情况下，(多亏在非导电化合物中存在用于饰板的金属基底支撑件)，制备、光洁度和厚度不令人满意:使用此方法制造的制动衬块因此不能通过标准腐蚀测试。
[0007]因此，可利用的仅有的替代方案是使用其它涂覆技术，然而这更为昂贵并且需要大型的特别设计的设备，考虑到当前的制造体积，所述设备所需要的投资不可接受。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种用于非导电元件且特别是NAO制动衬块的粉末涂覆方法和工艺，相比现有的、被设计用于处理由含金属化合物制造的导电制动衬块的设备可实现的效果，所述方法和工艺将达到最佳的涂布、覆盖度和表面光洁度；实现这一切的同时，在最小改动和不使用导电底漆的条件下利用了现有的设备。
[0009]本发明因此涉及一种用于非导电元件、特别是制动衬块的粉末涂覆方法，如权利要求I中所限定。本发明还涉及一种根据权利要求8所述的用于处理非导电元件、特别是制动衬块的粉末涂覆设备。
[0010]根据本发明的一个主要方面，静电喷涂粉末涂覆/沉积站以及用于熔融和聚合涂覆粉末从而在非导电元件的待涂覆表面上形成涂层的烘烤站的上游，存在预处理站，它通过至少在待涂覆的上述表面上利用一定量(所述量足以使非导电元件产生可测量的重量增加)水(优选地低矿化水)吸附和/或沉积来均匀地润湿所述待涂覆的元件从而使其暂时导电，这将使所述元件变得导电。随后在烘烤站内除去吸附和/或沉积的水。
[0011 ] 在本发明的范围内，“低矿化水”或“低矿物含量水”应被理解为缺乏将可能与铁化合物发生化学反应的离子并且具有与瓶装水在数值上相当的干燥残余物和电导率的水。
[0012]具体来说，根据本发明的一个方面，根据本发明方法和其实施设备所利用的水必须具有缺乏离子的化学组成，所述离子将可能与铁化合物发生化学反应，因此所述水具有在20°C下测量的在I与5，000 μ S/cm之间且优选在10与700 μ S/cm之间的比电导率值[在公制中，“S”是西门子(Siemens)的符号]。
[0013]此外，根据申请者的技术人员的发现，水必须以将使每个非导电元件重量增加在0.15%与0.30%之间的量吸附和/或沉积在有待变得导电的每个非导电元件上。
[0014]以这种方式，用无石棉有机摩擦化合物制造的制动衬块的电阻从预处理之前的1，000，000MΩ (兆欧)的数量级变化到预处理之后的约0.011ΜΩ的值，然后在烘烤期结束时回到预处理值，烘烤通常在隧道形烘箱中进行。因此，预处理的制动衬块可由传统的粉末涂覆方法，以与由导电化合物制造的制动衬块相同的步骤，通过静电沉积涂覆粉末来涂覆。
[0015]根据本发明的其它方面，用于实施本发明方法的设备可根据两个单独的实施方案实现。
[0016]在第一实施方案中，预处理站包括以低矿物含量水(例如井水)操作的过热蒸汽发生器；多个输送喷嘴，其用于将过热蒸汽输送至非导电元件；空气/蒸汽混合装置，其适于当非导电元件位于静电粉末涂覆站上游的传送机构上时，针对所述非导电元件产生空气蒸汽比率为15至30m3/kg的空气/蒸汽流；和冷却装置，其中所述非导电元件是由所述空气/蒸汽混合装置下游且紧邻静电粉末涂覆站上游的传送机构来驱动。
[0017]在第二优选实施方案中，预处理站包括电动辊导轨，其用于整齐地传送非导电元件；多个喷嘴，其用于向非导电元件输送低矿物含量水的高压射流，所述喷嘴适合于在所述非导电元件周围产生水雾；用于所述喷嘴的至少一个供给泵；和面向所述喷嘴的排气罩。
[0018]根据此实施方案，整个预处理站沿着其纵轴、也就是说在有待涂覆的制动衬块前进的方向上布局，总体仅占据45mm的区段(等于电动辊导轨的长度)，实施预处理期仅花费10秒，并且功率消耗可忽略不计(约1KW)。
[0019]具体来说，这些结果是借助于两种建设性特征获得:一方面，喷嘴在电动辊导轨下面彼此排成一直线，以使得它们的射流从下向上以距离电动辊导轨预定的垂直距离对准，而在导轨与喷嘴之间留下或许可调节的空白空间；另一方面，排气罩由设置在与喷嘴本身相同的排列方向上，面向喷嘴的直线收集狭缝的管状元件限定。实际上，已发现当这两个建设性特征同时存在时，它们具有协同效应，这容许调节沉积在制动衬块上的低矿化水的量，并且润湿有待以极高的精度处理的化合物。这是在不过度浸泡制动衬块的同时实现所期望的电导率的关键。
[0020]根据本发明的系统的另一个优点是它能够通过简单地关闭预处理站来涂覆NAO无石棉有机制动衬块和低碳钢金属制动衬块两者。因此，可能在同一生产线上从一种类型的化合物切换成另一种，而无需进行任何改动。
[0021]最终，本发明的设备和方法是完全环保的。
【附图说明】
[0022]本发明的其它特征和优点在以下对其两个非限制性实施方案的描述中将是显而易见的，所述实施方案给出的附图仅作为示例，其中:
[0023]-图1描绘根据本发明实施的粉末涂覆设备的部分纵向截面的示意性侧视图；
[0024]-图2描绘图1设备中的一个组件的横截面的放大比例的示意图；
[0025]-图3描绘图1设备的第二组件的放大比例的透视图；
[0026]-图4描绘根据本发明实施的粉末涂覆设备的第二实施方案的部分纵向截面的示意性侧视图；和
[0027]-图5和图6描绘显示根据本发明方法处理的无石棉有机摩擦化合物制动衬块的重量和电导率变化的两个图表。
【具体实施方式】
[0028]参看图1，描绘一 种粉末涂覆设备，总体上用附图标记I表示，它是用于喷涂非导电元件2、特别是用无石棉有机摩擦化合物制造的制动衬块，所述元件在本领域中是已知的并且因此未详细示出而仅以方块表示。
[0029]所述类型的制动衬块是通过如下制造:最初在130至200°C的温度下模制化合物以产生饰板或衬块，随后通过热处理进行固化，装配到铁金属支撑件上，并且最后与所述支撑件一起被喂'涂。
[0030]然而，使用先前存在的技术，以这种方式获得的NAO制动衬块化合物不能进行粉末涂覆，而只能喷雾喷涂，这意味着包括环境保护在内的所有相关问题。
[0031]根据本发明，相反地，使用粉末涂覆设备1，其一般包括预处理站3，其中非导电元件2以将在下文中描述的方式变得暂时导电并且因此“转化”为导电元件2b ;站4，其具有本领域中已知的类型并且因此仅示意性地说明，其中涂覆粉末5以静电方式涂布到元件2b上；用于涂覆粉末5的熔融和聚合站6，优选地由本领域中已知并且因此为简明起见仅示意性地说明的隧道型烘箱限定；和至少一个传送机构7，其适于整齐地传送有待涂覆的非导电元件2，所述传送机构沿站3、4和6串联地布置以便横穿这些站并且最终产生具有至少一个待涂覆表面8的非导电元件2 (这可扩展至元件2的整个外表面或视情况而定仅其一部分)，由涂覆粉末5制成的涂层9，所述涂覆粉末5在烘箱6中在粉末涂覆工艺常用的温度(一般约200-220 °C )下熔融和聚合。
[0032]在所述非限制性实施例中，设备I包括横穿站4和6的传送装置7，并且所述传送装置将已涂覆元件2放置在平台10上；和将元件2供应给站3的第二装置7，其位于站4和6的上游。
[0033]在下文中，术语“上游”和“下游”应当理解为关于非导电元件2沿着设备I并且更具体地说站3、4及6前进的方向D，在图1中由箭头指示。
[0034]根据本发明，预处理站3包括装置11，其用于沉积和/或吸附低矿化水到非导电元件2的有待涂覆的至少所述表面8上并且优选地每个整个非导电元件2上，以造成非导电元件2的可测量的重量增加，对应于保持在所述非导电元件(至少对应于表面8)上的低矿物含量水的量，由此使所述元件2暂时导电，将“所述元件2转化”成元件2b。
[0035]如先前所述，“低矿化水”应被理解为具有缺乏将可能与铁化合物(其构成制动衬块2的无石棉有机摩擦化合物的支撑件)发生化学反应的离子且因此缺乏离子如Cl_，并且具有与瓶装水在数值上相当的干燥残余物的量和电导率的水。尽管如此，可用于本发明的设备I中的低矿化水仍必须具有使得其具有在20°C下测量的在I与5，000 μ S/cm之间并且优选在10与700 μ S/cm之间的比电导率的化学组成。
[0036]此外，还根据本发明，用于涂覆粉末5的熔融和聚合站6必须不仅适于熔融和聚合粉末5，而且适于消除先前吸附和或沉积到非导电元件2上的至少一部分(实际上基本上所有)的水。考虑到站6包括其中达到在200°C范围内的温度的本领域已知的隧道形烘箱，这种最后特征是内置式的。尽管如此，所述特征在本发明范围内是必需的，并且因此当还不能确定消除了元件2上/内所保持的水分时，避免使用熔融和聚合站。
[0037]根据图1中所示的实施方案，设备I的预处理站3以组合形式包括:导轨12，其包括多个、例如四个电动辊13，在非导电元件2在加工期间整齐地以直线传送所沿着的方向D上各自彼此移位；多个喷嘴14，其向见于导轨12上的非导电元件2供给低矿化水(如先前所定义，例如井水)的高压射流15 ;至少一个泵16，其向喷嘴14供给(在大于6MPa(60巴)且优选等于7MPa(70巴)的压力下)低矿物含量水(容纳于为简明起见未示出的水槽中或从井或其它天然来源直接获得)；和面向供给喷嘴14并设置有吸风机18的排气罩17，其收集环境空气以及由喷嘴14供给的大部分水，以防止水在射流15穿过导轨12 (穿过辊13之间的间隔)之后滴落在元件2上并且“润湿”辊13上所见的元件2。
[0038]具体来说，喷嘴14供应射流15，由于喷嘴处的压降致使所述射流15以锥状扩展以将水分散在空气中，从而在该过程中在横穿辊13的非导电元件2四周、辊13本身周围以及一般说来喷嘴14与罩17之间的整个体积周围产生水雾(水微滴在空气中的极细均匀分散体)，这使导电薄膜润湿并沉积到元件2的绝缘表面上，并且其中过量水分随后通过罩17借助于吸风机18吸出，从而迫使水进入排放管19中。作为水与空气的简单混合物，通过罩17吸出的水雾可直接排入环境中，或被处理以使水至少部分地再循环。
[0039]根据所示优选实施方案，供给喷嘴14(参见图3)沿着方向L(图3)、垂直于非导电元件2 —般沿着设备I的传送方向D并且具体来说在导轨12的电动辊13上排列和间隔。具体来说，方向L垂直于方向D。
[0040]在所示实施例中，喷嘴14被安置在导轨12的电动辊13下面，以便从下向上对准射流15 ;此外，根据本发明的一个重要方面，喷嘴14距离导轨12的电动辊13垂直间隔开一定距离，即预定距离T，以便在电动辊13的导轨12与喷嘴14之间存在空白空间，在图3中由字母S指示。
[0041]优选地，设备I中的站3还包括用于以可调节的方式改变预定距离T的装置20，其在图3中仅作为孔20b和作为液压或气动活塞20c (任何其它类型的致动器也是适合的)示意性地示出。根据图3中的非限制性图示，辊13各自连接至齿轮21，齿轮21借助于由为所有四个辊13共用的马达24驱动的齿轮传动23旋转，由此这些辊同步地旋转。辊13、传动23和马达24连同所有其余的导轨12部件一起由框架25支撑，框架25是设备I的支撑结构的一部分，为简明起见未不出。
[0042]框架25还包括最终设置有孔20b的竖立支撑件26，孔20b在垂直方向上彼此间隔开；举例来说，C截面横梁27在竖立支撑件26 (为简明起见在图3中仅示出其中一个，然而，很明显至少两个是必需的，导轨12的两侧各一个)上滑动。横梁27为沿着方向L布局的管28提供支撑，管28还向上带有喷嘴14。喷嘴14在也连接到横梁27的一对隔板29内布置成一直线，所述隔板的上边界限定喷嘴14到辊13的距离T。横梁27可由致动装置20c自动激活，或在系统I没有工作时手动移位，并且通过将特别设计的固定销或楔(本领域中已知的且为简明起见未示出)插入孔20b中而固定在新的位置中。
[0043]尽管具有上述特征，但排气罩17不是仅如图1中示意性说明来构建，而是替代地作为图2中所描绘的排气罩17b来实施。
[0044]排气罩17b由面向下面的喷嘴14的管状元件30来限定，管状元件30设置有沿着喷嘴14的方向L延伸的直线纵向吸气狭缝31。所述直线狭缝31沿其长度由向后弯折到管状元件30中以限定内部的两个V形弯曲边缘/凸缘32限定并且在所述管状元件的底部存在集水吸捕器33，所收集的水随后通过吸风机18借助于抽吸从吸捕器33中除去(由此阻止水向下落到元件2上)。为此目的，吸风机18被布置到狭缝31的正对面。
[0045]以这种方式，由于在喷嘴14与辊13之间的空白空间S而由喷嘴14产生的水雾(其中射流15可以准确地分散形成所提到的水雾)通过罩17b经由狭缝31被抽出，从而使其围绕元件2和导轨12行进。随后，悬浮在空气中以形成所述水雾的水滴通过罩17b和它们所悬浮的空气一起被抽出；大部分水直接进入排放口 19中；不进入排放口 19的水滴在管 30 (其以旋风器形式操作)内失去速度，并且被收集到吸捕器33中，而没有落到元件2上，这也归功于弯曲边缘32的存在。
[0046]因此，在导轨12上传送的元件2接受其能够共价地保持的受控制量的水，因此稍微增加其重量。系统I且特别是包括站3的元件的尺寸被调整以使得横穿站3的元件2的重量增加在0.15%与0.30%之间。
[0047]参看图4，其中与先前描述的那些类似或相同的细节为简明起见用相同的附图标记表示，设备Ib对应于先前描述的根据本发明的设备I的可能的变型来描绘。
[0048]设备Ib与设备I的不同之处在于预处理站3由预处理站3b代替，这也是为了通过吸附和/或沉积以不同的方式共价地保持在元件2上的低矿化水以受控制的方式均匀地润湿至少待涂覆的所述表面8，并且优选地每个整个非导电元件2。
[0049]预处理站3b包括:过热蒸汽发生器35，其接收如先前所限定的低矿物含量水流F，并且将所述水流加热以产生在大约200°C下的蒸汽流V ;多个喷嘴38，其将这种蒸汽供应给非导电元件2 ;和蒸汽/空气混合装置37，其适于当非导电元件2位于传送装置7上时，针对所述非导电元件产生蒸汽比率为15至30m3/kg的空气/蒸汽流。
[0050]根据所示非限制性实施例，设备Ib包括三个独立的传送装置7，第一装置将元件2加载到站3b中，第二装置7作为站3b的整体组件包括在内，当受到空气/蒸汽流的冲击时元件2见于所述第二装置上，并且第三装置7横穿站4和6以将涂覆元件2摆放到平台10上。喷嘴38 (和所有的站3b情况一样)明显位于涂覆粉末5的静电涂布站4上游，并且以与喷嘴14类似的方案布置，但被定位以便在元件2上方和传送机构7上方工作，其中元件2整齐安置在所述传送机构7上，例如在连续地横穿站3b时。
[0051]站3b还包括用于紧邻粉末涂覆站4上游定位的元件2b的冷却装置40。元件2b仅仅是保持由所述受控制的空气/蒸汽流供给的低矿化水且因此在元件2正上方形成共价键(同样对于先前描述的系统I)的非导电元件2，元件2由此变为导电元件2b。
[0052]在所描述的非限制性实施方案中，空气/蒸汽混合装置37和冷却装置40由以距离传送机构7预定距离T2布置在包括在站3b中的传送机构7上方的隧道罩39的两个邻近区段390和391以及装配在隧道罩39上的吸风机/吸气器392限定，所述吸风机/吸气器392将空气从环境中通过由在传送机构7的安置元件2/2b的顶面与隧道罩39的下边界之间的距离或空白空间T2所限定的狭缝或间隙393吸入到隧道罩39中；所述空气和大部分由喷嘴38供给的蒸汽一起借助于排放口 394被除去，所述喷嘴38被布置在涂覆站4远端的区段390中的隧道罩39内部。相反的，隧道罩39的区段391紧挨着站4并且其紧邻喷嘴38的下游并紧邻静电粉末涂料5涂布站4的上游。
[0053]在区段390内，由喷嘴38供给的蒸汽V与经由罩39内的间隙393吸出的一部分环境空气混合，其中以这种方式形成的空气/蒸汽流朝向吸风机392并且撞击元件2，沉积一定量的低矿化水到元件2上，低矿化水借助于共价键粘附到表面8上，从而将非导电元件2 “转化”为导电元件2b。在区段391中，通过吸风机392吸入隧道罩39中的剩余环境空气撞击导电元件2b，由此消除可能过量的水并且将其冷却(元件2/2b实际上在区段390中被加热，这是由于蒸汽V的热含量达到不适宜进行静电粉末涂料5沉积的温度)。
[0054]基于以上描述，很显然设备I和Ib都适合于实施对非导电元件、特别是制动衬块进行粉末涂覆的方法，其包括:预处理期，其中使得非导电元件2在其至少一个待涂覆的表面8上导电，产生暂时导电元件2b ;沉积期，其中借助于静电场将涂覆/喷涂粉末5涂布到有待涂覆的表面8上；和烘烤期，其中先前涂布在元件2b上的涂覆粉末5熔融并聚合以在有待涂覆的表面8上产生涂层9。
[0055]根据本发明，不像现有技术中一样使用溶剂和导电底漆通过喷雾进行沉积，所述预处理期包括:通过吸附和/或沉积水、优选地如先前所定义的低矿化水来均匀地润湿至少有待涂覆的表面8并且优选每个整个非导电元件2，以在非导电元件2中产生可测量的重量增加，这使得所述元件2暂时导电，从而产生元件2b。
[0056]由非导电元件2保持以产生元件2b的水随后在烘烤期至少部分地消除(优选基本上完全除去)，确切地说，元件2b不同于元件2是因为存在水、优选低矿物含量水，其借助于共价键粘附到至少表面8上。
[0057]在预处理期内借助于共价键由元件2所保持的低矿化水必须具有使得这种水在20°C下测量的比电导率在I与5，000 μ S/CM之间并且优选在10与700 μ S/CM之间的化学组成。此外，进行预处理期以便每个非导电元件2保持使得每个非导电元件2的重量增加在0.15%与0.30%之间的水分含量(吸附和/或沉积的)。
[0058]通过设备lb，进行预处理期，从所述低矿化水开始产生至少200°C的过热蒸汽，将所述过热蒸汽流V与至少一部分的从外部吸入隧道罩39内的空气流A混合以在容纳于隧道罩39的区段390中的喷嘴38处产生比率为15至30m3/kg的空气/蒸汽流，并且借助于位于隧道罩39的区段391中的吸风机392来导引所述蒸汽/空气流，并且因此紧挨着喷嘴38下游的涂覆站4安置在非导电元件2上，非导电元件2在传送带(机构7)上整齐地布置成例如一直线。所述预处理期后紧接着是非导电元件2的冷却期并且由于用共价键所保持的低矿化水而使非导电元件2导电(元件2b)。所述冷却期是在沉积喷涂粉末5之前在隧道罩39的区段391中进行，区段391被布置在安置喷嘴38的区段390的下游。
[0059]另一方面，借助于设备I，通过将高压低矿化水射流15喷雾到非导电元件2上从而在所述元件周围产生水雾，同时经由排气罩17/17b抽出所述水雾来进行预处理期。
[0060]在这种情况下，当元件2在电动辊导轨12上移动时，所述低矿化水的射流15从下面对准非导电元件2，其中排气罩17位于电动辊导轨12的上方。
[0061]根据本发明所述的预处理方法的效果在一组样品中以实验方式得到了测试。产生了多个本领域中已知类型的制动衬块，不过，使用的是无石棉有机摩擦化合物。
[0062]一些制动衬块借助于上述站3b用蒸汽/空气混合物来处理且随后冷却，在以下时间点测量它们的重量:处理之前，在隧道罩39的区段390中与空气/蒸汽混合物接触(润湿衬块)之后，在隧道罩39的区段391中冷却之后，并且在隧道形烘箱6中在用于传统喷涂衬块的相同温度下烘烤之后。由样品得到的结果展现在图5中。可立即看出，描绘各种样品重量变化的图表保持完全一致的趋势，并且显示湿润衬块的重量增加，这在冷却期之后减弱，并且在烘烤期结束时基本上消失，从而证明在蒸汽/空气混合物供给之后由制动衬块所保持的水分在粉末涂覆(喷涂)衬块中被除去。类似地，连续线图表显示涂覆衬块的重量变化趋势:可以看出，在冷却之后衬块的重量保持恒定，因为失去的水分重量等于在站4和6中沉积和烘烤的涂层(涂覆粉末5)的重量。
[0063]此外，制动衬块在先前描述的站3中被处理，显示出相同的重量变化趋势。
[0064]最后，显示了在水处理之前、处理之后、在隧道罩39的出口处和在烘箱6的出口处“空白”(未涂覆)制动衬块的重量增加/减少测量结构和电阻的平均值。获得的结果显示于图6的图表 中。可以看出，非导电制动衬块在“湿润”状态下变得导电，显示出在0.01与0.02兆欧之间的平均电阻值，相对于非处理的衬块(未湿润)和在烘箱6中烘烤之后的平均电阻值是大约1，000, 000兆欧。
[0065]因为站4和6与用于处理由导电化合物(含有金属)获得的制动衬块而设计的传统粉末涂覆设备相同，所以很显然设备I和Ib可来源于现有设备，仅仅通过串联地添加站3/3bo此外，仅仅通过激活/停用站3和3b，设备I和Ib适于处理从导电化合物和非导电化合物获得的制动衬块。
[0066]因此，本发明的目标完全得到了满足。
【主权项】
1.一种用于对非导电元件(2)、特别是制动衬块进行粉末涂覆的方法，其包括以下步骤:预处理步骤，其中使所述非导电元件(2)在其至少一个有待喷涂的表面(8)上导电；将喷涂粉末(5)静电沉积在所述有待喷涂的表面上的步骤；和烘烤步骤，其中熔融和聚合所述喷涂粉末(5)以在所述有待喷涂的表面上形成涂层(9);其特征在于所述预处理步骤包括通过共价保持水、优选地低矿物含量水来均匀地润湿至少所述有待喷涂的表面(8)并且优选地每个整个非导电元件(2)，程度为使所述非导电元件(2)产生可测量的重量增加，以使这些元件导电(2b);随后在所述烘烤步骤期间至少部分地除去在所述非导电元件上所保持的水。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在所述预处理步骤期间被保持的水必须具有使得在20°C下测量的比电导率在I μ S/cm与5，OOO μ S/cm之间并且优选在10 μ S/cm与700 μ S/cm之间的化学组成。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于在所述预处理步骤期间，一定量的水被保持在每个非导电元件(2)上以使得每个非导电元件产生在0.15%与0.30%之间的重量增加。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于所述预处理步骤是通过如下进行:从低矿物含量水开始产生至少200°C的过热蒸汽，将所述过热蒸汽流(V)与空气流⑷混合以产生具有15m3/kg至30m3/kg的空气/蒸汽比率的空气/蒸汽流，并且将所述蒸汽/空气流施加于整齐地连续布置在传送机装置(7)上的所述非导电元件上；所述预处理步骤之后是所述非导电元件的冷却步骤，所述非导电元件已通过共价保持低矿物含量水而变得导电(2b)。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述预处理步骤是通过借助于容纳在紧邻所述传送机装置(7)上方布置的隧道形罩(39)的第一部分(390)内的多个喷嘴(38)输送所述蒸汽流(V)并且通过同时借助于布置在所述隧道形罩(39)的位于所述第一部分(390)下游的第二部分(391)处的吸风机(392)抽吸所述隧道形罩(39)内的环境空气来进行；所述非导电元件的冷却步骤是在所述隧道形罩(39)的所述第二部分(391)中借助于抽吸所述隧道形罩(39)内的环境空气来进行。6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于所述预处理步骤是通过将所述水的高压射流(15)喷雾到所述导电元件(2)上以在它们四周产生水雾并且同时借助于抽吸罩(17 ; 17b)吸出所述水雾来进行。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于在所述元件(2)在具有动力辊(13)的导轨(12)上移动时，所述水的射流(15)从底部向上施加于所述非导电元件(2)上，所述抽吸罩(17 ;17b)被布置在所述导轨(12)上。8.—种用于对非导电元件(2)、特别是制动衬块进行粉末涂覆的设备(I ;lb)，所述设备包括预处理站(3 ;3b)，其中使得所述非导电元件暂时导电(2b);用于静电喷涂粉末(5)的涂覆站(4);用于熔融和聚合所述喷涂粉末(5)的站￠)，优选地由隧道形烘箱限定；和至少一个传送机装置(7)，所述传送机装置适于使有待喷涂的所述非导电元件(2)沿着所述站(3 ;3b，4，6)移动；其特征在于所述预处理站(3 ;3b)包括装置(11)，其使水、优选地低矿物含量水共价地保持在所述非导电元件的至少一个有待喷涂的表面(8)上并且优选地在每个所述整个非导电元件上，程度为使所述非导电元件产生可测量的重量增加，从而使得这些元件导电(2b);所述喷涂粉末熔融和聚合站(6)还适于通过蒸发除去至少一部分先前保持在所述非导电元件(2)上的水。9.根据权利要求8所述的设备(Ib)，其特征在于所述预处理站(3b)以组合形式包括:过热蒸汽发生器(35)，从所述低矿物含量水开始；多个输送喷嘴(38)，其用于将所述过热蒸汽流(V)输送至所述非导电元件；空气/蒸汽混合装置(37)，其适于当所述非导电元件(2)被放置在所述至少一个传送机装置(7)上时，针对所述非导电元件(2)产生空气/蒸汽比率为15至30m3/kg的空气/蒸汽流；和冷却装置(391 ;392)，所述非导电元件通过所述至少一个传送机装置(7)引导穿过所述冷却装置，所述传送机装置在所述空气/蒸汽混合装置(37)下游且紧邻所述喷涂粉末涂覆站(4)上游。10.根据权利要求8所述的设备(I)，其特征在于所述预处理站以组合形式包括:具有动力辊(13)的导轨(12)，所述非导电元件⑵在其上整齐地运送；多个喷嘴(14)，其用于向所述非导电元件(2)供给所述水的高压射流(15)，所述喷嘴(14)适于在所述非导电元件四周产生水雾；用于所述喷嘴的至少一个进料泵(16);和抽吸罩(17;17b)，其面向所述喷嘴(14)布置。11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于以下组合: i)_所述喷嘴(14)与在所述动力辊导轨(12)上的所述非导电元件前进方向(D)横交的排列方向(L)并排布置； ii)_所述供给喷嘴(14)和所述至少一个进料泵(16)适于产生在至少6MPa(60巴)压力下的所述加压水射流(15); iii)_所述喷嘴(14)布置在所述动力辊导轨(12)下，以使得所述射流(15)从底部向上以距离所述动力辊导轨(12)预定的垂直间隙来施加，以便空白空间(S)界定在所述导轨与所述喷嘴之间； iv)_所述抽吸罩(17b)是由朝向所述喷嘴设置的管状元件(30)限定，其中直线通过以平行于所述喷嘴的排列方向(L)来布置的抽吸狭槽(31)。12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于它包括用于可调节地改变所述预定垂直间隙(T)的装置(20);并且特征在于所述直线狭槽(31)通过朝向所述管状元件内部的一对V形折叠边缘(32)来纵向界定以便界定在同样的集水吸捕器(33)之内和之下。
【专利摘要】本发明涉及用于对非导电元件(2)、优选制动衬块进行粉末涂覆的方法和系统(1)，其中在静电粉末涂料(5)沉积站(4)和用于熔融和聚合所述粉末涂料以在有待涂覆的表面上形成涂层(9)的烘烤站(6)的上游，存在预处理站(3)，所述预处理站使得有待涂覆的元件通过以下操作来导电：借助于在至少一个有待涂覆的表面(8)上以旨在使非导电元件(2)产生可测量的重量增加的量生成低矿化水共价键来均匀地润湿所述元件，然后这将使得它们导电；随后在烘烤站(6)内除去吸附和/或沉积的水。
【IPC分类】F16D65/02, B05D1/04
【公开号】CN104903008
【申请号】CN201380059160
【发明人】皮埃尔·路易吉·塔拉斯科, 弗朗切斯科·劳雷里
【申请人】意大利Itt有限责任公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年11月13日
【公告号】EP2919919A1, WO2014076647A1
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于对非导电元件且特别是制动衬块进行粉末涂覆的方法和工艺，所述制动衬块是用NAO( “非石棉有机物”，即不含石棉的有机摩擦)摩擦材料制成。
【背景技术】
[0002]用作鼓式制动器的鼓式制动蹄片中和汽车盘式制动器中的制动衬块中和其它装置(例如在离合器片中)的衬片的摩擦材料是用包含纤维状或纤维材料、有机粘结剂(通常是苯酚合成树脂)和增量剂或“填充剂”的化合物(混合物)制造。其它有机和无机材料的混合物代替石棉(它作为对环境有害的物质已在法律上被禁止)被用作纤维材料，如矿石棉、芳族聚酰胺和碳纤维、金属纤维或粉末如铜、锡、铁、铝，和其它金属或金属合金如青铜或黄铜。以EP1227262为例，它指出使用了一种上述类型的摩擦材料，其含有大约10体积％的铜纤维、0.1至15体积％的锡和/或硫化锡，和4至9体积％的青铜纤维。
[0003]NAO化合物由于它们的组成而具有不足以确保其良好喷涂的电导率；如果去除铜的话，情况甚至更糟(由于环境问题，越来越多地要求不含铜的化合物)。
[0004]尽管在制动衬块中，所述化合物作为装配在金属片上的饰板或衬块来制造以形成实际的制动衬块，但喷涂由非导电材料制成的制动衬块存在许多问题。具体来说，现有的为涂覆/喷涂导电的制动衬块而制造的粉末涂覆设备是不可用的。
[0005]更普遍地，还已知为了粉末涂覆(一种需要使用静电荷的喷涂技术)非导电元件(例如用塑料聚合物制造的机械组件)，在待喷涂的非导电元件的表面上涂布有导电底漆。然而，导电底漆是基于对环境有毒和有害的有机溶剂。
[0006]对于用非导电化合物制成的制动衬块进行粉末涂覆的尝试至今仍未成功；这是因为，在所有可能情况下，(多亏在非导电化合物中存在用于饰板的金属基底支撑件)，制备、光洁度和厚度不令人满意:使用此方法制造的制动衬块因此不能通过标准腐蚀测试。
[0007]因此，可利用的仅有的替代方案是使用其它涂覆技术，然而这更为昂贵并且需要大型的特别设计的设备，考虑到当前的制造体积，所述设备所需要的投资不可接受。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种用于非导电元件且特别是NAO制动衬块的粉末涂覆方法和工艺，相比现有的、被设计用于处理由含金属化合物制造的导电制动衬块的设备可实现的效果，所述方法和工艺将达到最佳的涂布、覆盖度和表面光洁度；实现这一切的同时，在最小改动和不使用导电底漆的条件下利用了现有的设备。
[0009]本发明因此涉及一种用于非导电元件、特别是制动衬块的粉末涂覆方法，如权利要求I中所限定。本发明还涉及一种根据权利要求8所述的用于处理非导电元件、特别是制动衬块的粉末涂覆设备。
[0010]根据本发明的一个主要方面，静电喷涂粉末涂覆/沉积站以及用于熔融和聚合涂覆粉末从而在非导电元件的待涂覆表面上形成涂层的烘烤站的上游，存在预处理站，它通过至少在待涂覆的上述表面上利用一定量(所述量足以使非导电元件产生可测量的重量增加)水(优选地低矿化水)吸附和/或沉积来均匀地润湿所述待涂覆的元件从而使其暂时导电，这将使所述元件变得导电。随后在烘烤站内除去吸附和/或沉积的水。
[0011 ] 在本发明的范围内，“低矿化水”或“低矿物含量水”应被理解为缺乏将可能与铁化合物发生化学反应的离子并且具有与瓶装水在数值上相当的干燥残余物和电导率的水。
[0012]具体来说，根据本发明的一个方面，根据本发明方法和其实施设备所利用的水必须具有缺乏离子的化学组成，所述离子将可能与铁化合物发生化学反应，因此所述水具有在20°C下测量的在I与5，000 μ S/cm之间且优选在10与700 μ S/cm之间的比电导率值[在公制中，“S”是西门子(Siemens)的符号]。
[0013]此外，根据申请者的技术人员的发现，水必须以将使每个非导电元件重量增加在0.15%与0.30%之间的量吸附和/或沉积在有待变得导电的每个非导电元件上。
[0014]以这种方式，用无石棉有机摩擦化合物制造的制动衬块的电阻从预处理之前的1，000，000MΩ (兆欧)的数量级变化到预处理之后的约0.011ΜΩ的值，然后在烘烤期结束时回到预处理值，烘烤通常在隧道形烘箱中进行。因此，预处理的制动衬块可由传统的粉末涂覆方法，以与由导电化合物制造的制动衬块相同的步骤，通过静电沉积涂覆粉末来涂覆。
[0015]根据本发明的其它方面，用于实施本发明方法的设备可根据两个单独的实施方案实现。
[0016]在第一实施方案中，预处理站包括以低矿物含量水(例如井水)操作的过热蒸汽发生器；多个输送喷嘴，其用于将过热蒸汽输送至非导电元件；空气/蒸汽混合装置，其适于当非导电元件位于静电粉末涂覆站上游的传送机构上时，针对所述非导电元件产生空气蒸汽比率为15至30m3/kg的空气/蒸汽流；和冷却装置，其中所述非导电元件是由所述空气/蒸汽混合装置下游且紧邻静电粉末涂覆站上游的传送机构来驱动。
[0017]在第二优选实施方案中，预处理站包括电动辊导轨，其用于整齐地传送非导电元件；多个喷嘴，其用于向非导电元件输送低矿物含量水的高压射流，所述喷嘴适合于在所述非导电元件周围产生水雾；用于所述喷嘴的至少一个供给泵；和面向所述喷嘴的排气罩。
[0018]根据此实施方案，整个预处理站沿着其纵轴、也就是说在有待涂覆的制动衬块前进的方向上布局，总体仅占据45mm的区段(等于电动辊导轨的长度)，实施预处理期仅花费10秒，并且功率消耗可忽略不计(约1KW)。
[0019]具体来说，这些结果是借助于两种建设性特征获得:一方面，喷嘴在电动辊导轨下面彼此排成一直线，以使得它们的射流从下向上以距离电动辊导轨预定的垂直距离对准，而在导轨与喷嘴之间留下或许可调节的空白空间；另一方面，排气罩由设置在与喷嘴本身相同的排列方向上，面向喷嘴的直线收集狭缝的管状元件限定。实际上，已发现当这两个建设性特征同时存在时，它们具有协同效应，这容许调节沉积在制动衬块上的低矿化水的量，并且润湿有待以极高的精度处理的化合物。这是在不过度浸泡制动衬块的同时实现所期望的电导率的关键。
[0020]根据本发明的系统的另一个优点是它能够通过简单地关闭预处理站来涂覆NAO无石棉有机制动衬块和低碳钢金属制动衬块两者。因此，可能在同一生产线上从一种类型的化合物切换成另一种，而无需进行任何改动。
[0021]最终，本发明的设备和方法是完全环保的。
【附图说明】
[0022]本发明的其它特征和优点在以下对其两个非限制性实施方案的描述中将是显而易见的，所述实施方案给出的附图仅作为示例，其中:
[0023]-图1描绘根据本发明实施的粉末涂覆设备的部分纵向截面的示意性侧视图；
[0024]-图2描绘图1设备中的一个组件的横截面的放大比例的示意图；
[0025]-图3描绘图1设备的第二组件的放大比例的透视图；
[0026]-图4描绘根据本发明实施的粉末涂覆设备的第二实施方案的部分纵向截面的示意性侧视图；和
[0027]-图5和图6描绘显示根据本发明方法处理的无石棉有机摩擦化合物制动衬块的重量和电导率变化的两个图表。
【具体实施方式】
[0028]参看图1，描绘一 种粉末涂覆设备，总体上用附图标记I表示，它是用于喷涂非导电元件2、特别是用无石棉有机摩擦化合物制造的制动衬块，所述元件在本领域中是已知的并且因此未详细示出而仅以方块表示。
[0029]所述类型的制动衬块是通过如下制造:最初在130至200°C的温度下模制化合物以产生饰板或衬块，随后通过热处理进行固化，装配到铁金属支撑件上，并且最后与所述支撑件一起被喂'涂。
[0030]然而，使用先前存在的技术，以这种方式获得的NAO制动衬块化合物不能进行粉末涂覆，而只能喷雾喷涂，这意味着包括环境保护在内的所有相关问题。
[0031]根据本发明，相反地，使用粉末涂覆设备1，其一般包括预处理站3，其中非导电元件2以将在下文中描述的方式变得暂时导电并且因此“转化”为导电元件2b ;站4，其具有本领域中已知的类型并且因此仅示意性地说明，其中涂覆粉末5以静电方式涂布到元件2b上；用于涂覆粉末5的熔融和聚合站6，优选地由本领域中已知并且因此为简明起见仅示意性地说明的隧道型烘箱限定；和至少一个传送机构7，其适于整齐地传送有待涂覆的非导电元件2，所述传送机构沿站3、4和6串联地布置以便横穿这些站并且最终产生具有至少一个待涂覆表面8的非导电元件2 (这可扩展至元件2的整个外表面或视情况而定仅其一部分)，由涂覆粉末5制成的涂层9，所述涂覆粉末5在烘箱6中在粉末涂覆工艺常用的温度(一般约200-220 °C )下熔融和聚合。
[0032]在所述非限制性实施例中，设备I包括横穿站4和6的传送装置7，并且所述传送装置将已涂覆元件2放置在平台10上；和将元件2供应给站3的第二装置7，其位于站4和6的上游。
[0033]在下文中，术语“上游”和“下游”应当理解为关于非导电元件2沿着设备I并且更具体地说站3、4及6前进的方向D，在图1中由箭头指示。
[0034]根据本发明，预处理站3包括装置11，其用于沉积和/或吸附低矿化水到非导电元件2的有待涂覆的至少所述表面8上并且优选地每个整个非导电元件2上，以造成非导电元件2的可测量的重量增加，对应于保持在所述非导电元件(至少对应于表面8)上的低矿物含量水的量，由此使所述元件2暂时导电，将“所述元件2转化”成元件2b。
[0035]如先前所述，“低矿化水”应被理解为具有缺乏将可能与铁化合物(其构成制动衬块2的无石棉有机摩擦化合物的支撑件)发生化学反应的离子且因此缺乏离子如Cl_，并且具有与瓶装水在数值上相当的干燥残余物的量和电导率的水。尽管如此，可用于本发明的设备I中的低矿化水仍必须具有使得其具有在20°C下测量的在I与5，000 μ S/cm之间并且优选在10与700 μ S/cm之间的比电导率的化学组成。
[0036]此外，还根据本发明，用于涂覆粉末5的熔融和聚合站6必须不仅适于熔融和聚合粉末5，而且适于消除先前吸附和或沉积到非导电元件2上的至少一部分(实际上基本上所有)的水。考虑到站6包括其中达到在200°C范围内的温度的本领域已知的隧道形烘箱，这种最后特征是内置式的。尽管如此，所述特征在本发明范围内是必需的，并且因此当还不能确定消除了元件2上/内所保持的水分时，避免使用熔融和聚合站。
[0037]根据图1中所示的实施方案，设备I的预处理站3以组合形式包括:导轨12，其包括多个、例如四个电动辊13，在非导电元件2在加工期间整齐地以直线传送所沿着的方向D上各自彼此移位；多个喷嘴14，其向见于导轨12上的非导电元件2供给低矿化水(如先前所定义，例如井水)的高压射流15 ;至少一个泵16，其向喷嘴14供给(在大于6MPa(60巴)且优选等于7MPa(70巴)的压力下)低矿物含量水(容纳于为简明起见未示出的水槽中或从井或其它天然来源直接获得)；和面向供给喷嘴14并设置有吸风机18的排气罩17，其收集环境空气以及由喷嘴14供给的大部分水，以防止水在射流15穿过导轨12 (穿过辊13之间的间隔)之后滴落在元件2上并且“润湿”辊13上所见的元件2。
[0038]具体来说，喷嘴14供应射流15，由于喷嘴处的压降致使所述射流15以锥状扩展以将水分散在空气中，从而在该过程中在横穿辊13的非导电元件2四周、辊13本身周围以及一般说来喷嘴14与罩17之间的整个体积周围产生水雾(水微滴在空气中的极细均匀分散体)，这使导电薄膜润湿并沉积到元件2的绝缘表面上，并且其中过量水分随后通过罩17借助于吸风机18吸出，从而迫使水进入排放管19中。作为水与空气的简单混合物，通过罩17吸出的水雾可直接排入环境中，或被处理以使水至少部分地再循环。
[0039]根据所示优选实施方案，供给喷嘴14(参见图3)沿着方向L(图3)、垂直于非导电元件2 —般沿着设备I的传送方向D并且具体来说在导轨12的电动辊13上排列和间隔。具体来说，方向L垂直于方向D。
[0040]在所示实施例中，喷嘴14被安置在导轨12的电动辊13下面，以便从下向上对准射流15 ;此外，根据本发明的一个重要方面，喷嘴14距离导轨12的电动辊13垂直间隔开一定距离，即预定距离T，以便在电动辊13的导轨12与喷嘴14之间存在空白空间，在图3中由字母S指示。
[0041]优选地，设备I中的站3还包括用于以可调节的方式改变预定距离T的装置20，其在图3中仅作为孔20b和作为液压或气动活塞20c (任何其它类型的致动器也是适合的)示意性地示出。根据图3中的非限制性图示，辊13各自连接至齿轮21，齿轮21借助于由为所有四个辊13共用的马达24驱动的齿轮传动23旋转，由此这些辊同步地旋转。辊13、传动23和马达24连同所有其余的导轨12部件一起由框架25支撑，框架25是设备I的支撑结构的一部分，为简明起见未不出。
[0042]框架25还包括最终设置有孔20b的竖立支撑件26，孔20b在垂直方向上彼此间隔开；举例来说，C截面横梁27在竖立支撑件26 (为简明起见在图3中仅示出其中一个，然而，很明显至少两个是必需的，导轨12的两侧各一个)上滑动。横梁27为沿着方向L布局的管28提供支撑，管28还向上带有喷嘴14。喷嘴14在也连接到横梁27的一对隔板29内布置成一直线，所述隔板的上边界限定喷嘴14到辊13的距离T。横梁27可由致动装置20c自动激活，或在系统I没有工作时手动移位，并且通过将特别设计的固定销或楔(本领域中已知的且为简明起见未示出)插入孔20b中而固定在新的位置中。
[0043]尽管具有上述特征，但排气罩17不是仅如图1中示意性说明来构建，而是替代地作为图2中所描绘的排气罩17b来实施。
[0044]排气罩17b由面向下面的喷嘴14的管状元件30来限定，管状元件30设置有沿着喷嘴14的方向L延伸的直线纵向吸气狭缝31。所述直线狭缝31沿其长度由向后弯折到管状元件30中以限定内部的两个V形弯曲边缘/凸缘32限定并且在所述管状元件的底部存在集水吸捕器33，所收集的水随后通过吸风机18借助于抽吸从吸捕器33中除去(由此阻止水向下落到元件2上)。为此目的，吸风机18被布置到狭缝31的正对面。
[0045]以这种方式，由于在喷嘴14与辊13之间的空白空间S而由喷嘴14产生的水雾(其中射流15可以准确地分散形成所提到的水雾)通过罩17b经由狭缝31被抽出，从而使其围绕元件2和导轨12行进。随后，悬浮在空气中以形成所述水雾的水滴通过罩17b和它们所悬浮的空气一起被抽出；大部分水直接进入排放口 19中；不进入排放口 19的水滴在管 30 (其以旋风器形式操作)内失去速度，并且被收集到吸捕器33中，而没有落到元件2上，这也归功于弯曲边缘32的存在。
[0046]因此，在导轨12上传送的元件2接受其能够共价地保持的受控制量的水，因此稍微增加其重量。系统I且特别是包括站3的元件的尺寸被调整以使得横穿站3的元件2的重量增加在0.15%与0.30%之间。
[0047]参看图4，其中与先前描述的那些类似或相同的细节为简明起见用相同的附图标记表示，设备Ib对应于先前描述的根据本发明的设备I的可能的变型来描绘。
[0048]设备Ib与设备I的不同之处在于预处理站3由预处理站3b代替，这也是为了通过吸附和/或沉积以不同的方式共价地保持在元件2上的低矿化水以受控制的方式均匀地润湿至少待涂覆的所述表面8，并且优选地每个整个非导电元件2。
[0049]预处理站3b包括:过热蒸汽发生器35，其接收如先前所限定的低矿物含量水流F，并且将所述水流加热以产生在大约200°C下的蒸汽流V ;多个喷嘴38，其将这种蒸汽供应给非导电元件2 ;和蒸汽/空气混合装置37，其适于当非导电元件2位于传送装置7上时，针对所述非导电元件产生蒸汽比率为15至30m3/kg的空气/蒸汽流。
[0050]根据所示非限制性实施例，设备Ib包括三个独立的传送装置7，第一装置将元件2加载到站3b中，第二装置7作为站3b的整体组件包括在内，当受到空气/蒸汽流的冲击时元件2见于所述第二装置上，并且第三装置7横穿站4和6以将涂覆元件2摆放到平台10上。喷嘴38 (和所有的站3b情况一样)明显位于涂覆粉末5的静电涂布站4上游，并且以与喷嘴14类似的方案布置，但被定位以便在元件2上方和传送机构7上方工作，其中元件2整齐安置在所述传送机构7上，例如在连续地横穿站3b时。
[0051]站3b还包括用于紧邻粉末涂覆站4上游定位的元件2b的冷却装置40。元件2b仅仅是保持由所述受控制的空气/蒸汽流供给的低矿化水且因此在元件2正上方形成共价键(同样对于先前描述的系统I)的非导电元件2，元件2由此变为导电元件2b。
[0052]在所描述的非限制性实施方案中，空气/蒸汽混合装置37和冷却装置40由以距离传送机构7预定距离T2布置在包括在站3b中的传送机构7上方的隧道罩39的两个邻近区段390和391以及装配在隧道罩39上的吸风机/吸气器392限定，所述吸风机/吸气器392将空气从环境中通过由在传送机构7的安置元件2/2b的顶面与隧道罩39的下边界之间的距离或空白空间T2所限定的狭缝或间隙393吸入到隧道罩39中；所述空气和大部分由喷嘴38供给的蒸汽一起借助于排放口 394被除去，所述喷嘴38被布置在涂覆站4远端的区段390中的隧道罩39内部。相反的，隧道罩39的区段391紧挨着站4并且其紧邻喷嘴38的下游并紧邻静电粉末涂料5涂布站4的上游。
[0053]在区段390内，由喷嘴38供给的蒸汽V与经由罩39内的间隙393吸出的一部分环境空气混合，其中以这种方式形成的空气/蒸汽流朝向吸风机392并且撞击元件2，沉积一定量的低矿化水到元件2上，低矿化水借助于共价键粘附到表面8上，从而将非导电元件2 “转化”为导电元件2b。在区段391中，通过吸风机392吸入隧道罩39中的剩余环境空气撞击导电元件2b，由此消除可能过量的水并且将其冷却(元件2/2b实际上在区段390中被加热，这是由于蒸汽V的热含量达到不适宜进行静电粉末涂料5沉积的温度)。
[0054]基于以上描述，很显然设备I和Ib都适合于实施对非导电元件、特别是制动衬块进行粉末涂覆的方法，其包括:预处理期，其中使得非导电元件2在其至少一个待涂覆的表面8上导电，产生暂时导电元件2b ;沉积期，其中借助于静电场将涂覆/喷涂粉末5涂布到有待涂覆的表面8上；和烘烤期，其中先前涂布在元件2b上的涂覆粉末5熔融并聚合以在有待涂覆的表面8上产生涂层9。
[0055]根据本发明，不像现有技术中一样使用溶剂和导电底漆通过喷雾进行沉积，所述预处理期包括:通过吸附和/或沉积水、优选地如先前所定义的低矿化水来均匀地润湿至少有待涂覆的表面8并且优选每个整个非导电元件2，以在非导电元件2中产生可测量的重量增加，这使得所述元件2暂时导电，从而产生元件2b。
[0056]由非导电元件2保持以产生元件2b的水随后在烘烤期至少部分地消除(优选基本上完全除去)，确切地说，元件2b不同于元件2是因为存在水、优选低矿物含量水，其借助于共价键粘附到至少表面8上。
[0057]在预处理期内借助于共价键由元件2所保持的低矿化水必须具有使得这种水在20°C下测量的比电导率在I与5，000 μ S/CM之间并且优选在10与700 μ S/CM之间的化学组成。此外，进行预处理期以便每个非导电元件2保持使得每个非导电元件2的重量增加在0.15%与0.30%之间的水分含量(吸附和/或沉积的)。
[0058]通过设备lb，进行预处理期，从所述低矿化水开始产生至少200°C的过热蒸汽，将所述过热蒸汽流V与至少一部分的从外部吸入隧道罩39内的空气流A混合以在容纳于隧道罩39的区段390中的喷嘴38处产生比率为15至30m3/kg的空气/蒸汽流，并且借助于位于隧道罩39的区段391中的吸风机392来导引所述蒸汽/空气流，并且因此紧挨着喷嘴38下游的涂覆站4安置在非导电元件2上，非导电元件2在传送带(机构7)上整齐地布置成例如一直线。所述预处理期后紧接着是非导电元件2的冷却期并且由于用共价键所保持的低矿化水而使非导电元件2导电(元件2b)。所述冷却期是在沉积喷涂粉末5之前在隧道罩39的区段391中进行，区段391被布置在安置喷嘴38的区段390的下游。
[0059]另一方面，借助于设备I，通过将高压低矿化水射流15喷雾到非导电元件2上从而在所述元件周围产生水雾，同时经由排气罩17/17b抽出所述水雾来进行预处理期。
[0060]在这种情况下，当元件2在电动辊导轨12上移动时，所述低矿化水的射流15从下面对准非导电元件2，其中排气罩17位于电动辊导轨12的上方。
[0061]根据本发明所述的预处理方法的效果在一组样品中以实验方式得到了测试。产生了多个本领域中已知类型的制动衬块，不过，使用的是无石棉有机摩擦化合物。
[0062]一些制动衬块借助于上述站3b用蒸汽/空气混合物来处理且随后冷却，在以下时间点测量它们的重量:处理之前，在隧道罩39的区段390中与空气/蒸汽混合物接触(润湿衬块)之后，在隧道罩39的区段391中冷却之后，并且在隧道形烘箱6中在用于传统喷涂衬块的相同温度下烘烤之后。由样品得到的结果展现在图5中。可立即看出，描绘各种样品重量变化的图表保持完全一致的趋势，并且显示湿润衬块的重量增加，这在冷却期之后减弱，并且在烘烤期结束时基本上消失，从而证明在蒸汽/空气混合物供给之后由制动衬块所保持的水分在粉末涂覆(喷涂)衬块中被除去。类似地，连续线图表显示涂覆衬块的重量变化趋势:可以看出，在冷却之后衬块的重量保持恒定，因为失去的水分重量等于在站4和6中沉积和烘烤的涂层(涂覆粉末5)的重量。
[0063]此外，制动衬块在先前描述的站3中被处理，显示出相同的重量变化趋势。
[0064]最后，显示了在水处理之前、处理之后、在隧道罩39的出口处和在烘箱6的出口处“空白”(未涂覆)制动衬块的重量增加/减少测量结构和电阻的平均值。获得的结果显示于图6的图表 中。可以看出，非导电制动衬块在“湿润”状态下变得导电，显示出在0.01与0.02兆欧之间的平均电阻值，相对于非处理的衬块(未湿润)和在烘箱6中烘烤之后的平均电阻值是大约1，000, 000兆欧。
[0065]因为站4和6与用于处理由导电化合物(含有金属)获得的制动衬块而设计的传统粉末涂覆设备相同，所以很显然设备I和Ib可来源于现有设备，仅仅通过串联地添加站3/3bo此外，仅仅通过激活/停用站3和3b，设备I和Ib适于处理从导电化合物和非导电化合物获得的制动衬块。
[0066]因此，本发明的目标完全得到了满足。
【主权项】
1.一种用于对非导电元件(2)、特别是制动衬块进行粉末涂覆的方法，其包括以下步骤:预处理步骤，其中使所述非导电元件(2)在其至少一个有待喷涂的表面(8)上导电；将喷涂粉末(5)静电沉积在所述有待喷涂的表面上的步骤；和烘烤步骤，其中熔融和聚合所述喷涂粉末(5)以在所述有待喷涂的表面上形成涂层(9);其特征在于所述预处理步骤包括通过共价保持水、优选地低矿物含量水来均匀地润湿至少所述有待喷涂的表面(8)并且优选地每个整个非导电元件(2)，程度为使所述非导电元件(2)产生可测量的重量增加，以使这些元件导电(2b);随后在所述烘烤步骤期间至少部分地除去在所述非导电元件上所保持的水。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在所述预处理步骤期间被保持的水必须具有使得在20°C下测量的比电导率在I μ S/cm与5，OOO μ S/cm之间并且优选在10 μ S/cm与700 μ S/cm之间的化学组成。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于在所述预处理步骤期间，一定量的水被保持在每个非导电元件(2)上以使得每个非导电元件产生在0.15%与0.30%之间的重量增加。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于所述预处理步骤是通过如下进行:从低矿物含量水开始产生至少200°C的过热蒸汽，将所述过热蒸汽流(V)与空气流⑷混合以产生具有15m3/kg至30m3/kg的空气/蒸汽比率的空气/蒸汽流，并且将所述蒸汽/空气流施加于整齐地连续布置在传送机装置(7)上的所述非导电元件上；所述预处理步骤之后是所述非导电元件的冷却步骤，所述非导电元件已通过共价保持低矿物含量水而变得导电(2b)。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述预处理步骤是通过借助于容纳在紧邻所述传送机装置(7)上方布置的隧道形罩(39)的第一部分(390)内的多个喷嘴(38)输送所述蒸汽流(V)并且通过同时借助于布置在所述隧道形罩(39)的位于所述第一部分(390)下游的第二部分(391)处的吸风机(392)抽吸所述隧道形罩(39)内的环境空气来进行；所述非导电元件的冷却步骤是在所述隧道形罩(39)的所述第二部分(391)中借助于抽吸所述隧道形罩(39)内的环境空气来进行。6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于所述预处理步骤是通过将所述水的高压射流(15)喷雾到所述导电元件(2)上以在它们四周产生水雾并且同时借助于抽吸罩(17 ; 17b)吸出所述水雾来进行。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于在所述元件(2)在具有动力辊(13)的导轨(12)上移动时，所述水的射流(15)从底部向上施加于所述非导电元件(2)上，所述抽吸罩(17 ;17b)被布置在所述导轨(12)上。8.—种用于对非导电元件(2)、特别是制动衬块进行粉末涂覆的设备(I ;lb)，所述设备包括预处理站(3 ;3b)，其中使得所述非导电元件暂时导电(2b);用于静电喷涂粉末(5)的涂覆站(4);用于熔融和聚合所述喷涂粉末(5)的站￠)，优选地由隧道形烘箱限定；和至少一个传送机装置(7)，所述传送机装置适于使有待喷涂的所述非导电元件(2)沿着所述站(3 ;3b，4，6)移动；其特征在于所述预处理站(3 ;3b)包括装置(11)，其使水、优选地低矿物含量水共价地保持在所述非导电元件的至少一个有待喷涂的表面(8)上并且优选地在每个所述整个非导电元件上，程度为使所述非导电元件产生可测量的重量增加，从而使得这些元件导电(2b);所述喷涂粉末熔融和聚合站(6)还适于通过蒸发除去至少一部分先前保持在所述非导电元件(2)上的水。9.根据权利要求8所述的设备(Ib)，其特征在于所述预处理站(3b)以组合形式包括:过热蒸汽发生器(35)，从所述低矿物含量水开始；多个输送喷嘴(38)，其用于将所述过热蒸汽流(V)输送至所述非导电元件；空气/蒸汽混合装置(37)，其适于当所述非导电元件(2)被放置在所述至少一个传送机装置(7)上时，针对所述非导电元件(2)产生空气/蒸汽比率为15至30m3/kg的空气/蒸汽流；和冷却装置(391 ;392)，所述非导电元件通过所述至少一个传送机装置(7)引导穿过所述冷却装置，所述传送机装置在所述空气/蒸汽混合装置(37)下游且紧邻所述喷涂粉末涂覆站(4)上游。10.根据权利要求8所述的设备(I)，其特征在于所述预处理站以组合形式包括:具有动力辊(13)的导轨(12)，所述非导电元件⑵在其上整齐地运送；多个喷嘴(14)，其用于向所述非导电元件(2)供给所述水的高压射流(15)，所述喷嘴(14)适于在所述非导电元件四周产生水雾；用于所述喷嘴的至少一个进料泵(16);和抽吸罩(17;17b)，其面向所述喷嘴(14)布置。11.根据权利要求10所述的设备，其特征在于以下组合: i)_所述喷嘴(14)与在所述动力辊导轨(12)上的所述非导电元件前进方向(D)横交的排列方向(L)并排布置； ii)_所述供给喷嘴(14)和所述至少一个进料泵(16)适于产生在至少6MPa(60巴)压力下的所述加压水射流(15); iii)_所述喷嘴(14)布置在所述动力辊导轨(12)下，以使得所述射流(15)从底部向上以距离所述动力辊导轨(12)预定的垂直间隙来施加，以便空白空间(S)界定在所述导轨与所述喷嘴之间； iv)_所述抽吸罩(17b)是由朝向所述喷嘴设置的管状元件(30)限定，其中直线通过以平行于所述喷嘴的排列方向(L)来布置的抽吸狭槽(31)。12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于它包括用于可调节地改变所述预定垂直间隙(T)的装置(20);并且特征在于所述直线狭槽(31)通过朝向所述管状元件内部的一对V形折叠边缘(32)来纵向界定以便界定在同样的集水吸捕器(33)之内和之下。
【专利摘要】本发明涉及用于对非导电元件(2)、优选制动衬块进行粉末涂覆的方法和系统(1)，其中在静电粉末涂料(5)沉积站(4)和用于熔融和聚合所述粉末涂料以在有待涂覆的表面上形成涂层(9)的烘烤站(6)的上游，存在预处理站(3)，所述预处理站使得有待涂覆的元件通过以下操作来导电：借助于在至少一个有待涂覆的表面(8)上以旨在使非导电元件(2)产生可测量的重量增加的量生成低矿化水共价键来均匀地润湿所述元件，然后这将使得它们导电；随后在烘烤站(6)内除去吸附和/或沉积的水。
【IPC分类】F16D65/02, B05D1/04
【公开号】CN104903008
【申请号】CN201380059160
【发明人】皮埃尔·路易吉·塔拉斯科, 弗朗切斯科·劳雷里
【申请人】意大利Itt有限责任公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2013年11月13日
【公告号】EP2919919A1, WO2014076647A1
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