用于涂覆物体的系统和方法技术方案

公开了均匀地涂覆物体的涂覆设备和方法。所述系统包括预处理单元、第一加工单元、第一后处理单元和一个或多个各自配置为与物体接合和围或绕两个或更多个轴旋转所述物体的涂覆设备。在所述系统中使用的涂覆设备包括：第一万向节，其连接到第一机构以围或绕第一轴旋转所述第一万向节；第二万向节，其连接到所述第一万向节以允许围或绕第二轴旋转；第三万向节，其连接到所述第二万向节以允许围或绕第三轴旋转。第二机构连接到所述第二万向节以围或绕所述第二轴旋转所述第二万向节，且第三机构连接到所述第三万向节以围或绕所述第三轴旋转所述第三万向节。物体支架连接到所述第三万向节。其中所述物体支架可围或绕所述垂直、第二和第三轴旋转。当物体存在于所述物体支架中时，其可被浸没在涂覆液中以形成涂覆的物体。然后使所述涂覆的物体围或绕两个或三个轴旋转，其一起产生多向离心力，所述多向离心力与重力一起产生三维张量力，所述张量力导致所述涂覆溶液均匀地分散在物体或物体的复杂表面的全部或部分上从而产生均匀薄膜。还公开了包含物体与共价附着到所述物体或所述物体的复杂表面的至少全部或部分上的薄膜涂层的复合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求2011年5月26日提交的，标题为涂覆物体的方法和设备(Method andApparatus for Coating an Object)的美国临时申请序列号61/490，434的优先权,将公开内容明确地结合到本文中。
公开了能够均匀地涂覆具有复杂表面的物体的系统和方法。还公开了包含物体和共价附着到所述物体的薄膜的复合物。
技术介绍
通常通过方法，如浸涂、旋涂和浸-旋涂，实施圆盘涂覆。在浸涂中，将圆盘浸入涂覆液中然后取出以允许过剩材料从圆盘上流走。在旋涂中，将圆盘在水平面内放在可旋转主轴上。向自旋的圆盘的上表面施加涂覆液，其然后通过虚拟的离心力分散遍布在所述圆盘的表面。在浸-旋涂中，将物体在水平面内浸入涂覆液中然后取出并在水平面内旋转以去除过剩液体。改进的浸-旋涂布机使用了在垂直面内旋转圆盘的主轴。在该方法中，将圆盘的边缘浸入涂覆液中并旋转以涂覆所述圆盘的两面的最外部分。然后从所述涂覆液中取出圆盘并在垂直面内旋转以去除过剩涂覆液。参见美国专利公开2004/0202793。主要使用辊涂机涂覆平坦的表面。在上述每个中，薄膜具有与物体的平坦表面共面的平坦表面。这些现有技术的涂布机都没有专门设计用于均匀地涂覆比典型的圆盘或平坦表面更复杂的物体的表面。因此，本专利技术的一个目的为提供能够涂覆具有复杂表面的物体的涂覆系统和方法。
技术实现思路
在一个优选的实施方案中，用于涂覆物体的系统包括四个部件:(I)预处理单元；(2)第一加工单元；(3)第一后处理单元和(4) 一个或多个各自配置为与物体接合并使其围或绕两个或更多个轴旋转的涂覆设备。配置所述系统以便可以在所述预处理单元与所述第一加工单元之间和在所述第一加工单元与所述第一后处理单元之间传输所述涂覆设备。所述系统和/或单元优选是封装的以便可以控制所述系统或单元内的温度或气氛。可以在所述各个单元之上将轨道结构结合到所述单元中。所述轨道结构包括轨道和适当的驱动和控制机构以在所述涂覆设备穿过轨道时传输所述涂覆设备和将所述涂覆设备停在所述处理和加工单元中的适当位置。所述系统优选地具有入口，其在所述预处理单元之前或上游使得可将待涂覆物体连接到所述涂覆设备。更优选将所述物体连接到位于所述系统的封装部分之外的涂覆设备。在后一情况下，所述轨道系统优选从封装的系统向外延伸并支撑所述涂覆设备。此后，可以经由轨道系统传输所述涂覆设备通过入口并进入所述预处理和其他必要的单元。在涂覆和处理所述物体之后，所述系统逆转涂覆设备的运动以便可以在入口移除所述物体。在一个优选的实施方案中，所述系统包括在所述后处理单元之后的出口。这样的配置允许连续操作所述系统，其中第一个涂覆设备可以在预处理单元处进入所述系统，移动至所述加工单元进行涂覆，移动至所述后处理单元进行辐照并经由出口离开。当第一个涂覆设备离开所述系统时，第二个涂覆设备可以在预处理单元处进入所述系统。这允许多个涂覆设备存在于所述系统中，由此增加了所述系统的运行效率。所述涂覆设备包括第一万向节，其连接到第一机构以围或绕第一轴旋转所述第一万向节；第二万向节，其连接到所述第一万向节以允许围或绕第二轴旋转；第二机构，其连接到所述第二万向节以围或绕所述第二轴旋转所述第二万向节；和连接到所述第二万向节的物体支架。当这样配置时，所述物体支架和在所述物体支架中的物体可围或绕第一和第二轴旋转。在另一个实施方案中，所述涂覆设备包括第一万向节，其连接到第一机构以围或绕第一轴旋转所述第一万向节；第二万向节，其连接到所述第一万向节以允许围或绕第二轴旋转；第三万向节，其连接到所述第二万向节以允许围或绕第三轴旋转；第二机构，其连接到所述第二万向节以围或绕所述第二轴旋转所述第二万向节；第三机构，其连接到所述第三万向节以围或绕所述第三轴旋转所述第三万向节；和连接到所述第三万向节的物体支架。该配置使得能够围或绕所述第一、第二和第三轴旋转所述支架和物体。所述系统还可以包括第二加工单元和第二后处理单元。所述第二加工单元被配置为从第一后处理单元接收涂覆设备和第二后处理单元被配置为从第二加工单元接收涂覆设备。在一些实施方案中，所述第一加工单元被配置为从第二后处理单元接收涂覆设备以形成所述涂覆设备的传输回路。在一个优选的实施方案中，所述预处理单元包含等离子体头。所述等离子头可以产生，例如，接触待涂覆物体的表面的大气等离子体或氧等离子体。优选的等离子体头为六轴等离子体头，其能够暴露全部或部分物体表面。物体的表面的预处理激活了所述表面，其进而增加了在所述物体的表面与所述薄膜之间形成的共价键的数量。该预处理导致薄膜比如果不进行等离子体预处理更强地粘附到所述表面。对所述薄膜表面的等离子体处理也可用来增加第二薄膜对第一薄膜的粘附力。在该实施方案中，将所述涂覆设备传输至预处理单元进行等离子体处理然后用相同的或不同的涂覆液涂覆。对于随后的薄膜可以重复使用该使用等离子体预处理薄膜表面的方法。涂覆物体的方法包括预处理物体的一个或多个表面，将全部或部分物体沿第一垂直轴浸没到涂覆液中，任选地当浸没在涂覆液中时围或绕第一垂直轴旋转物体，任选地当浸没在涂覆液中时围第二轴旋转物体，从涂覆液中取出所述物体以形成涂覆的物体，在所述取出之后围或绕所述垂直轴旋转所述涂覆的物体，在所述取出之后围或绕所述第二轴旋转所述涂覆的物体，和后处理所述涂覆的物体。该方法还可以包括围或绕第三轴旋转所述物体。所述预处理可以包括将所述物体的全部或部分表面暴露于等离子体中。所述后处理可包括将所述涂覆的物体的全部或部分表面暴露于紫外线(UV)辐射、可见光辐射和红外线(IR)辐射中的至少一种。可以变化暴露的波长、强度和持续时间。所述后处理也可以利用紫外线(UV)辐射、可见光辐射和红外线(IR)辐射中的两种或更多种和在一些情况下通过使用包括微波在内的全电磁波谱，以及高能辐射来实现。该后处理也可以包括单一频率的单色激光。复合物包含物体和共价附着到所述物体的一个或多个表面的全部或部分上的薄层。当通过ASTMD3359十字刻划(cross-hatch)粘附力测试测量时，所述薄膜具有大于38的粘附力值。所述薄膜可以为具有在一些实施方案中变化不超过所述薄膜的总厚度尺寸的10%的均匀厚度的延伸薄膜。在一些实施方案中，所述薄膜的表面比所述物体的涂覆的表面更光滑。在一些情况下，所述物体具有复杂表面，其中所述薄膜覆盖了所述复杂表面的全部或部分。复杂表面包括(a)非平面表面，(b)以非90度的角相接的两个或更多个平面表面；(C)至少一个与所述物体的表面相关的三维内部或外部特征；或(d)其组合。在一些情况下，所述三维特征是微观的。在一些实施方案中，用共形薄膜涂覆所述三维微观特征的全部或部分。所述复合物也可以包含三维纳米观特征。在一些实施方案中，用共形薄膜涂覆所述三维纳米观特征的全部或部分。所述复合物还可以包含多层薄膜，其中第二薄膜覆盖了附着到所述物体表面的薄膜的全部或部分。在一些实施方案中，当通过ASTM D3359十字刻划粘附力测试测量时，该第二薄膜对第一薄膜具有大于38的粘附力值。【附图说明】图1描绘了在平坦表面上具有涂层的方形平坦物体和所述物体的最大二维区域。图2为具有覆盖了整个表面的薄膜涂层的球体的横截面。图3为具有覆盖了球体的一半的薄本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于涂覆物体的系统，包括：(a) 预处理单元；(b) 第一加工单元；(c) 第一后处理单元；和(d) 一个或多个各自配置为与物体接合和使所述物体围或绕两个或更多个轴旋转的涂覆设备；其中将所述一个或多个涂覆设备配置为在所述预处理单元与所述第一 加工单元之间和在所述第一加工单元与所述第一后处理单元之间传输。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.26 US 61/4904341.用于涂覆物体的系统，包括: (a)预处理单元； (b)第一加工单元； (C)第一后处理单元；和 (d)—个或多个各自配置为与物体接合和使所述物体围或绕两个或更多个轴旋转的涂覆设备； 其中将所述一个或多个涂覆设备配置为在所述预处理单元与所述第一加工单元之间和在所述第一加工单元与所述第一后处理单元之间传输。2.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括轨道结构，所述轨道结构配置为在所述预处理单元与所述第一后处理单元之间传输所述涂覆设备。3.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括位于所述预处理单元与所述第一加工单元之间的第一转移单元和位于所述第一加工单元和所述第一后处理单元之间的第二转移单元。4.根据权利要求3所述的系统，其进一步包括被配置为在所述预处理单元与所述第一后处理单元之间传输一个或多个涂覆设备的轨道结构。5.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括位于所述预处理单元之前以接收所述一个或多个涂覆设备的入口 。6.根据权利要求5所述的系统，其进一步包括位于所述后处理单元之后的出口。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述预处理单元包含等离子体头。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述等离子体头包含六轴等离子体枪.根据权利要求1所述的系统，其中所述加工单元包含第一涂覆容器.根据权利要求5所述的系统，其中所述第一涂覆容器配置为当所述涂覆设备中的一个在所述第一容器上方时垂直向上和向下平移.根据权利要求5所述的系统，其中所述涂覆设备配置为当所述涂覆设备在所述第一容器上方时垂直向下和向上平移.根据权利要求5所述的系统，进一步包括与所述第一涂覆容器流体连通的第一流体存储容器。9.根据权利要求8所述的系统，进一步包括第二流体存储容器。10.根据权利要求9所述的系统，进一步包括配置为赋予超声能到所述第一流体涂覆容器、所述第一流体存储容器、所述第二流体存储容器或所述第一涂覆容器与所述存储容器之间的所述流体连通装置中的一个或多个超声换能器。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述后处理单元包括UV、可见光和IR子单元中的至少一个。12.根据权利要求11所述的系统，其中可以改变至少一个所述子单元中的光照的波长、强度和持续时间中的至少一个。13.根据权利要求1所述的系统，其中所述涂覆设备包括: 第一万向节，其连接到第一机构以围或绕第一轴旋转所述第一万向节； 第二万向节，其连接到所述第一万向节以允许围或绕第二轴旋转； 第二机构，其连接到所述第二万向节以围或绕所述第二轴旋转所述第二万向节；和连接到所述第二万向节的物体支架，其中所述物体支架可围或绕所述第一轴和所述第二轴旋转。14.根据权利要求1所述的系统，其中所述涂覆设备包括: 第一万向节，其连接到第一机构以围或绕第一轴旋转所述第一万向节； 第二万向节，其 连接到所述第一万向节以允许围或绕第二轴旋转； 第三万向节，其连接到所述第二万向节以允许围或绕第三轴旋转； 第二机构，其连接到所述第二万向节以围或绕所述第二轴旋转所述第二万向节； 第三机构，其连接到所述第三万向节以围或绕所述第三轴旋转所述第三万向节；和连接到所述第三万向节的物体支架，其中所述物体支架可围或绕所述第一、第二和第三轴旋转。15.根据权利要求1所述的系统，进一步包括: (e)第二加工单元；和 (f)第二后处理单元； 其中所述第二加工单元被配置为从所述第一后处...

【专利技术属性】
技术研发人员：E里亚博瓦，
申请(专利权)人：阿德文尼拉企业有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US