本發(fā)明屬于工件涂裝技術領域，具體涉及一種3D工件的表面涂裝方法。
背景技術：
表面涂裝是在工件表面形成一層具有保護性、功能性或裝飾性作用的涂層，現(xiàn)有的涂裝方法包括空氣噴涂、無氣噴涂、靜電噴涂、粉末噴涂、電泳涂裝、淋涂、浸漬等，分別適用于不同的涂裝對象?，F(xiàn)有工藝中，在進行一些具有一定立體結構的3D工件的表面涂裝時，如手機的曲面屏幕，常采用絲網印刷和噴涂的方式，其中絲網印刷難以適應3D工件的凹陷部的涂層印制，導致涂層質量難以控制，噴涂則容易造成涂層厚度不均，尤其是一些具有棱邊的工件，兩個面上的涂層容易在棱邊位置造成重合，導致棱邊位置的涂層厚度較大，影響噴涂效果；傳統(tǒng)的淋涂和浸漬對涂料的流平性要求較高，若涂料的粘度過高，則容易出現(xiàn)涂層難以流平，粘度過低則容易出現(xiàn)流掛現(xiàn)象，僅適用于平面板狀工件的表面涂裝，若用于3D工件的涂裝，則也會出現(xiàn)彎曲處或棱邊處涂層厚度不均的問題，且在一些凹凸性較大的表面難以流平。
技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有3D工件的表面涂裝方法存在涂層厚度不均勻，生產效率低的問題，本發(fā)明提供了一種3D工件的表面涂裝方法，該涂裝方法能夠有效保證涂層厚度的一致性，提高涂裝效果和涂裝效率，尤其適用于表面不平整的3D工件。
本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案如下：
提供一種3D工件的表面涂裝方法，包括以下工序：
涂料施加：將涂料施加于3D工件的表面上；
涂料整平：利用高壓氣流從多個方向對3D工件表面的涂料進行吹掃，形成涂層；
涂層表干：利用高壓高溫氣流從多個方向對3D工件表面的涂層進行吹掃，使涂層表干；
涂層固化：對表干后的涂層進行干膜操作，使涂層固化成型。
進一步的，所述涂料施加工序中，將涂料施加于3D工件的表面上的方法如下：通過多個噴頭將涂料呈簾幕狀噴出，通過掩模遮蓋3D工件不需涂覆涂料的表面，將3D工件從涂料中穿過，涂料淋涂于3D工件的表面。
進一步的，所述涂料施加工序中，將涂料施加于3D工件的表面上的方法如下：通過掩模遮蓋3D工件不需涂覆涂料的表面，將3D工件浸漬于涂料的液面以下，使涂料完全覆蓋3D工件表面，浸漬完后將工件取出。
進一步的，所述涂料施加工序之前，還包括對3D工件的表面進行前處理，所述前處理包括堿洗、酸洗、水洗及表面機械處理中的一種或多種。
進一步的，所述涂料整平工序中包括：設置有第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀；其中，所述第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀呈“門”字形排列，第一整平風刀位于頂部，第二整平風刀和第三整平風刀分別位于第一整平風刀的底部兩側，第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀噴射氣簾的氣流壓力為0.03～0.80Mpa，流速為5～100m/s；
移動3D工件，使其從第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀的內部穿過，第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀形成的多方向氣簾對3D工件表面的涂料進行吹掃，形成涂層。
進一步的，所述第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀噴射氣簾的方向與3D工件的移動方向之間的夾角為120°～180°，且第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀與3D工件表面的距離為0.5～15.0mm。
進一步的，所述涂層表干工序中包括：設置第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀，所述第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀呈“門”字形排列，第一熱風刀位于頂部，第二熱風刀和第三熱風刀分別位于第一熱風刀的底部兩側，第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀噴射氣簾的氣流壓力為0.03～0.50Mpa，流速為5～100m/s，氣流溫度大于或等于40℃；
移動3D工件，使其從第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀的內部穿過，第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀形成的多方向氣簾對3D工件表面的涂料進行吹掃加熱，使涂層表干。
進一步的，所述第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀噴射氣簾的方向與3D工件的移動方向之間的夾角為100°～180°，且第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀與3D工件表面的距離為1.0～25.0mm。
進一步的，所述第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀的數(shù)量均為多個，單個第一熱風刀、第二熱風刀及第三熱風刀成組設置。
進一步的，所述涂料為紫外光固化漆；
所述涂層固化工序包括：
設置掩模覆蓋3D工件表面不需涂層固化的位置；
將覆蓋掩模后的3D工件置于紫外光下，未覆蓋掩模的涂層固化成型；
將掩模與3D工件分離，將未固化的涂層清洗消除，完成涂裝方法。
在本發(fā)明提供的3D工件的表面涂裝方法中，將先將流體涂料施加于3D工件的表面，通過在3D工件的不同方向設置高壓氣流，從而在3D工件的外部形成風幕，對3D工件上不同表面的涂料進行風力吹掃，進而促進流體涂料在3D工件表面的流平效果，防止流體涂料在3D工件的凹陷部聚集，同時保證棱邊突出處的涂層厚度與其他位置一致，改善了涂裝效果；本技術方案在涂料整平工序之后還加入了涂層表干工序，在涂料整平后通過高溫高壓的氣體促進涂料的表干，使得涂層從液態(tài)轉化為不易流動的狀態(tài)且表面開始結膜，避免出現(xiàn)3D工件表面的流掛現(xiàn)象，加快涂層干燥速度，提高涂裝效率。
具體實施方式
為了使本發(fā)明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
實施例1
本實施例提供了一種3D工件的表面涂裝方法，包括以下工序：
涂料施加：將涂料施加于3D工件的表面上；
涂料整平：利用高壓氣流從多個方向對3D工件表面的涂料進行吹掃，形成涂層；
涂層表干：利用高壓高溫氣流從多個方向對3D工件表面的涂層進行吹掃，使涂層表干；
涂層固化：對表干后的涂層進行干膜操作，使涂層固化成型。
在本實施例中，所述3D工件指代的是具有一定立體結構的工件，3D工件需要涂裝涂料的表面為非平面結構，且本發(fā)明并不限定3D工件的具體結構，現(xiàn)有結構，如手機的曲面屏幕、管狀產品等，均可采用本實施例提供的方法進行表面涂料涂裝。
所述涂料為流體涂料，是以樹脂、或油、或乳液為主，添加或不添加顏料、填料，添加相應助劑，用有機溶劑或水配制而成的粘稠液體可以用不同的施工工藝涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定強度、連續(xù)的固態(tài)薄膜。形成的膜通稱涂膜，又稱漆膜或涂層。
在本實施例中，為了使涂料與3D工件的表面形成更好的結合效果，所述涂料施加工序之前，還包括根據(jù)3D工件的表面狀況可選擇性地對3D工件的表面進行前處理，所述前處理包括堿洗、酸洗、水洗、表面機械處理中的一種或多種，用以消除3D工件表面的各種油污和塵埃，或改變3D工件表面的物化性質。
針對金屬材質的3D工件，通過“預脫脂--水清洗--中和--表調--磷化--水清洗--烘干”的工藝進行表面油脂、氧化物的清除，其中的磷化工藝是在3D工件表面形成一層穩(wěn)定的不溶性磷酸鹽膜層，磷酸鹽膜層可提高金屬表面與涂料的親和性，為良好的涂裝基底，有利于提高金屬類3D工件與涂料之間的結合力；
對于木質的3D工件，應先對3D工件表面進行去木毛，清除表面粗糙的木質纖維，再通過堿洗和水洗除去表面樹脂和油脂，對局部位置進行修整，包括對顏色較深位置進行漂白，對蟲眼和裂縫進行嵌補。
對于塑料材質的3D工件，同樣需要表面脫脂處理，進一步優(yōu)選對3D工件的表面進行極化處理，增強表面極性，增加表面張力，有利于后續(xù)涂料的擴展流平效果。
本涂裝方法所應用的涂裝面不限于上述應用范圍，同樣工藝也可用于陶瓷、皮革、建筑等涂裝領域，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
所述涂料施加工序中，采用淋涂的方式在3D工件的表面進行涂料施加，包括以下步驟：通過多個噴頭將涂料呈簾幕狀噴出，3D工件不需涂覆涂料的表面通過掩模遮蓋，同時將3D工件固定于輸送裝置上，所述掩膜與輸送裝置可為一體設置，輸送裝置帶動3D工件從簾幕狀的涂料底部穿過，涂料淋涂于3D工件的表面，在所述噴頭的底部設置涂料回收槽，收集涂料并重復利用。
傳統(tǒng)淋涂對于涂料的流平性要求較高，應用于3D工件時容易在一些凹陷部位產生涂料殘留，以及在一些棱邊突出位置形成涂料聚集，影響涂層效果，本實施例針對該問題增加了涂料整平工序，通過在3D工件的不同方向設置高壓氣流，從而在3D工件的外部形成風幕，對3D工件上不同表面的涂料進行風力吹掃，進而促進流體涂料在3D工件表面的流平效果，防止流體涂料在3D工件的凹陷部聚集，同時保證棱邊突出處的涂層厚度與其他位置一致，改善了涂裝效果。
具體的，所述涂料整平工序中包括：設置有第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀，所述第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀呈“門”字形排列，第一整平風刀位于頂部且朝斜下方噴射氣簾，第二整平風刀和第三整平風刀分別位于第一整平風刀的底部兩側，且第二整平風刀和第三整平風刀相向偏斜方向噴射氣簾，第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀噴射氣簾的氣流壓力為0.03～0.80Mpa，流速為5～100m/s，通過控制氣流壓力和流速的大小能夠控制涂層的形成厚度，所述第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀的氣流壓力和流速一致，以保證3D工件在不同方向表面的涂層厚度一致。
通過輸送裝置移動3D工件，使其從第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀的內部穿過，第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀吹出的氣簾分別對應3D工件的頂面和兩個側面，第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀形成的多方向氣簾對3D工件表面的涂料進行吹掃，形成涂層。
所述第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀噴射氣簾的方向與3D工件的移動方向之間均呈120°～180°設置，使得所述第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀斜向吹掃3D工件的表面，3D工件往氣流方向移動，氣流接觸到3D工件的表面后往外擴散，在3D工件的表面下形成空氣流動層，從而推動3D工件表面的涂料往背離3D工件移動的方向流動，促進涂料流平效果，多余涂料被吹離3D工件的表面，進入回收槽中重復利用，且第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀與3D工件表面的距離為0.5～15.0mm。
還包括有涂層表干工序，在涂料整平后通過高溫高壓的氣體促進涂料的表干，使得涂層從液態(tài)轉化為不易流動的狀態(tài)且表面開始結膜，避免3D工件表面出現(xiàn)流掛現(xiàn)象，加快涂層干燥速度，提高涂裝效率。
具體的，所述涂層表干工序中包括：設置第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀，所述第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀呈“門”字形排列，第一熱風刀位于頂部且朝斜下方噴射氣簾，第二熱風刀和第三熱風刀分別位于第一熱風刀的底部兩側，且第二熱風刀和第三熱風刀相向偏斜方向噴射氣簾，第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀噴射氣簾的氣流壓力為0.03～0.50Mpa，流速為5～100m/s，氣流溫度大于或等于40℃，氣流溫度可根據(jù)不同的涂料性質進行調整，加快涂層表面的成膜速度，防止發(fā)生流掛。
通過輸送裝置移動3D工件，使其從第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀的內部穿過，第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀吹出的氣簾分別對應3D工件的頂面和兩個側面，第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀形成的多方向氣簾對3D工件表面的涂料進行吹掃加熱，使涂層表干。
所述第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀噴射氣簾的方向與3D工件的移動方向之間均呈100°～180°設置，使得所述第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀斜向吹掃3D工件的表面，3D工件往氣流方向移動，氣流接觸到3D工件的表面后往外擴散，在3D工件的表面下形成空氣流動層，且第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀與3D工件表面的距離為1.0～25.0mm。
所述第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀的數(shù)量均為多個，單個第一熱風刀、第二熱風刀及第三熱風刀成組設置，各組中第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀均呈“門”字形排列，優(yōu)選設置為2組，且3D工件移動時依次穿過其組成的風簾，以加快表干效果。
在本實施例中，所述涂料為紫外光固化漆；相應的，所述涂層固化工序包括：
在3D工件表面不需涂層固化的位置設置掩模覆蓋；
將覆蓋掩模后的3D工件置于紫外光下，未覆蓋掩模的涂層固化成型；
將掩模與3D工件分離，將未固化的涂層清洗消除，完成涂裝方法。
實施例2
本實施例公開了一種3D工件的表面涂裝方法，包括實施例1中的大部分技術特征，其不同之處在于：
所述涂料施加工序中，采用浸漬的方式在3D工件的表面進行涂料施加，包括以下步驟：3D工件不需涂覆涂料的表面通過掩模遮蓋，將3D工件浸漬于涂料的液面以下，使涂料完全覆蓋3D工件表面，浸漬時間控制在3～240s，保證流體涂料對3D工件表面的充分潤濕，浸漬時間應根據(jù)所需涂層的厚度和所用涂料的性質進行調整，需在流體涂料液面成膜前將工件取出，防止漆膜粘附在被涂裝表面影響涂裝膜的質量，浸漬完后將工件取出進入下一步涂料整平工序。
實施例3
本實施例公開了一種3D工件的表面涂裝方法。
本實施例采用手機的曲面屏幕進行實施效果分析，具體包括以下步驟：
S1：將曲面屏幕倒置并固定于輸送裝置上，輸送裝置遮蔽曲面屏幕的底部，曲面屏幕的頂面為凹陷面；通過多個噴頭將紫外光固化油墨呈簾幕狀噴出，輸送裝置帶動曲面屏幕沿水平方向穿過所述噴頭底部，紫外光固化油墨覆蓋曲面屏幕的頂面，需要說明的是，所述曲面屏幕的頂面僅是針對本工藝而言，此處曲面屏幕的頂面指的是曲面屏幕安裝于手機上時朝向手機內部的面；
S2：：設置有第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀，所述第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀呈“門”字形排列，第一整平風刀位于頂部且朝斜下方噴射氣簾，第二整平風刀和第三整平風刀分別位于第一整平風刀的底部兩側，且第二整平風刀和第三整平風刀相向偏斜方向噴射氣簾，第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀噴射氣簾的氣流壓力為0.06Mpa，流速為10m/s。
通過輸送裝置移動曲面屏幕，使其從第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀的內部穿過，第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀吹出的氣簾分別對應曲面屏幕的頂面和兩個側面，第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀形成的多方向氣簾對曲面屏幕的紫外光固化油墨進行吹掃，形成涂層。
所述第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀噴射氣簾的方向與曲面屏幕的移動方向之間均呈150°設置，且第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀與曲面屏幕表面的距離為5mm。
S3：設置第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀，所述第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀呈“門”字形排列，第一熱風刀位于頂部且朝斜下方噴射氣簾，第二熱風刀和第三熱風刀分別位于第一熱風刀的底部兩側，且第二熱風刀和第三熱風刀相向偏斜方向噴射氣簾，第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀噴射氣簾的氣流壓力為0.06Mpa，流速為10m/s，氣流溫度為60℃。
所述第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀設置有兩組，每組均包括獨立的所述第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀。
通過輸送裝置移動3D工件，使其從第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀的內部穿過，第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀吹出的氣簾分別對應3D工件的頂面和兩個側面，第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀形成的多方向氣簾對3D工件表面的涂層進行吹掃加熱，使涂層表干。
所述第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀噴射氣簾的方向與3D工件的移動方向之間均呈120°設置，且第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀與3D工件表面的距離為3mm。
S4：在曲面屏幕的頂面中心設置掩模覆蓋；掩膜外的涂層外露，將覆蓋掩模后的曲面屏幕置于紫外光下，未覆蓋掩模的涂層固化成型；將掩模與曲面屏幕分離，根據(jù)所采用紫外光固化油墨的類型，將未固化的涂層通過清水或有機溶劑清洗消除，保留曲面屏幕頂部已固化的油墨涂層，得到樣本1。
實施例4
本實施例公開了一種3D工件的表面涂裝方法。
本實施例的大部分實施步驟與實施例3一致，具體區(qū)別在于：
本實施例采用截面為凹槽形的槽鋼和自然干燥的涂料進行實施效果分析。
步驟S2中，第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀噴射氣簾的氣流壓力為0.2Mpa，流速為30m/s。
所述第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀噴射氣簾的方向與曲面屏幕的移動方向之間均呈170°設置，且第一整平風刀、第二整平風刀和第三整平風刀與曲面屏幕表面的距離為10mm。
步驟S4中：將槽鋼放置，涂層風干固化
得到樣本2。
實施例5
本實施例公開了一種3D工件的表面涂裝方法。
本實施例的大部分實施步驟與實施例3一致，具體區(qū)別在于：
步驟S3中，第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀噴射氣簾的氣流壓力為0.2Mpa，流速為30m/s，氣流溫度為50℃。
所述第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀噴射氣簾的方向與3D工件的移動方向之間均呈140°設置，且第一熱風刀、第二熱風刀和第三熱風刀與3D工件表面的距離為5mm。
得到樣本3。
將實施例3～5中得到的樣本1～3與現(xiàn)有技術淋涂樣本進行比對，采用涂層測厚儀進行涂層厚度和各點平整度測試，采用光澤儀進行樣本表面光澤度測試，同時進行目測觀察，確定是否出現(xiàn)流掛現(xiàn)象，記錄其表干時間和實干時間。
得到測試結果：通過本發(fā)明提供的表面涂裝方法對3D工件進行處理，樣本1～3與現(xiàn)有技術淋涂樣本相比，其涂層厚度較薄，且表面各位置，包括凹陷位置和突出位置的涂層厚度一致，表面光澤度高，經過目測樣本1～3的表面無流掛現(xiàn)象，同時其表干時間和實干時間與現(xiàn)有技術淋涂樣本相比得到了明顯的縮短，提高了生產效率。經測試，本發(fā)明提供的3D工件的表面涂裝方法尤其適用于表面不規(guī)則的3D工件涂裝。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。