專利名稱：圖形薄片制備方法及裝置與造型的制作方法
本方法及裝置屬靜電造型工藝中，圖形薄片的制備方法及裝置，順便提及相應(yīng)的造型方法。
在本人的專利申請94119705.0中，提出了一種以空氣電離后，附著在電場板(表面有絕緣層)上的電離子層，將這電離子層分別附著在薄片的兩個表面上，再用圖形電場切割薄片的方法，制備圖形薄片。
但在空氣中，由于受到空氣擊穿場強(約35kv/cm)的限制，電場板上的電離子密度最高只能達到3×10-5庫侖/米。而薄片在電場作用下，其表面的極化電荷面密度，卻是空氣電離子分布密度的數(shù)倍(薄片的ε＞空氣的ε介電常數(shù))。薄片表面的極化電荷與電場板內(nèi)的感應(yīng)電荷之間的靜電作用力，大于電場對薄片表面電離子的作用力。圖形電場難以薄片表面分布的空氣電離子的電場作用力，來切割薄片。
本方法的目的在于利用圖形電場對薄片內(nèi)圖形區(qū)域內(nèi)的靜電吸附力，來制備圖形薄片。
本方法的目的是這樣實現(xiàn)的，先將粉粒料滾壓成薄片(或分布成粉層)，再將薄片(或粉層)放入圖形分布的電場區(qū)域內(nèi)，薄片(或粉層)貼合在電場內(nèi)的吸附薄片(或粉層)的載體，利用電介質(zhì)的薄片(或粉層)在電場中會被極化，薄片(或粉層)中相應(yīng)圖形內(nèi)的兩個表面會有極化電荷；吸附薄片(或粉層)的載體內(nèi)也會產(chǎn)生相應(yīng)圖形的感應(yīng)電荷(或極化電荷)，該電荷對薄片上緊貼載體的異性的極化電荷，具有異性相吸的靜電作用力，圖形區(qū)域之外的薄片中無極化電荷，而其上作用了與靜電力方向相反的重力或其它力，從整片薄片中分離(切割)出所需圖形的薄片。
優(yōu)點和積極效果薄片作為電介質(zhì)只要放入電場中，就立即被極化，會產(chǎn)生極化電荷，同時與載體之間產(chǎn)生靜電力。圖形電場吸附力來源簡單，不需要再用電離空氣的方法及裝置，減少了中間過程；作為電場的兩個電極，只需一個圖形電極是點陣狀分布成圖形的電極，而另一個可以是簡單結(jié)構(gòu)的電極。


圖1.靜電切割薄片的方法。圖2.靜電分離粉層的方法。圖3.薄片的靜電切割及移送裝置。圖4.粉層的靜電分離及移送裝置。圖5.利用粉末噴涂裝置的粉層靜電分離及移送裝置。
實施例方法一，見圖1。圖形吸附電極1，另一電極2，薄片3，在電極1與電極2之間施加的電壓4，在電極1與電極2.之間形成電場。先將電極1設(shè)在上面，電極2設(shè)在下面。粉粒滾壓成薄片3，放入電場內(nèi)，并將薄片3放在電極1上。電場可使薄片(電介質(zhì))極化，圖形電極1可使薄片3中相應(yīng)的圖形區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生極化電荷，薄片3的上表面產(chǎn)生(呈顯)負性電荷；下表面呈顯正的極化電荷。電極(由金屬導(dǎo)體制成)表面在電場中產(chǎn)生感應(yīng)電荷，電極1表面感應(yīng)出正的電荷；電極2表面感應(yīng)出負的電荷。電極1表面正的感應(yīng)電荷與薄片的上表面負的極化電荷，異性相吸。然后，將整個裝置顛倒設(shè)置，電極1放上面，電極2放下面。
圖形電極1只對薄片3中相應(yīng)圖形區(qū)域內(nèi)作用了相上的電場力，并大于該區(qū)域內(nèi)薄片的向下的重力(或振動力，甚至兩種力相加)，該區(qū)域內(nèi)的薄片始終被吸附在電極1上；而薄片中該圖形區(qū)域之外的薄片部分上，只有向下的重力，只能落下到回收帶上。薄片被分離(切割)成不同形狀的兩片。
留在圖形電極1上的所需的圖形的薄片，可被移至成型處，疊片成型體。
方法2，見圖2.先將圖形電極1與電極2，如圖2放置，將粉粒(電介質(zhì))撒落(或用粉末噴涂方式-----采用粉末噴涂裝置，將粉末噴涂)到圖形電極1上。與上例原理相同，電極1上圖形區(qū)域內(nèi)的感應(yīng)電荷，可吸附相同區(qū)域內(nèi)的粉粒。而后，將電極1與電極2的電場，完整地倒置，電極1在上方，電極2在下。粉層中圖形電極1區(qū)域外的粉粒，因只有向下的重力作用而落下。圖形區(qū)域內(nèi)的粉層仍然吸附在電極1上，將板5伸進電極1下，消除電源，除掉電場，圖形粉層受到重力(或振動力)作用而落在板5上。重復(fù)幾次這樣的過程，可在板5上，將幾層圖形粉層，疊放(對齊位置)成較厚的圖形薄片。
根據(jù)方法一，可設(shè)計出相應(yīng)的滾壓＋切割(分離)薄片的裝置。如圖3所示。
裝置的機構(gòu)特征本裝置由料斗1，滾壓筒對(滾筒2和滾筒3)，伴壓帶4，驅(qū)動輪5，驅(qū)動輪6，導(dǎo)向滾筒7，外電極8，振動器9，滾筒10，電極11，回收料斗12，電極13，圖形吸附電極14，電極15，移送帶16，振動器17，驅(qū)動輪18，回收帶19，電位線20，絕緣層21，等等組成。
料斗1設(shè)在滾壓筒對的上方，出料口對著移送帶16。滾筒2和滾筒3組成滾壓筒對，但外面分別各包繞移送帶16和伴壓帶4。移送帶16與滾壓帶4之間留有間隙，間隙正好是薄片的厚度。移送帶16和伴壓帶4的運行線速度相同。
伴壓帶4是一條很薄的帶，環(huán)繞滾筒3、驅(qū)動輪5運行，由驅(qū)動輪5驅(qū)動，這三件組成伴壓機構(gòu)。振動器17設(shè)在伴壓帶4環(huán)內(nèi)的下方，A點處。
移送帶16是一條很薄的帶，環(huán)繞滾筒2、驅(qū)動輪6、滾筒7運行，由驅(qū)動輪6驅(qū)動，滾筒7本身是個可充電的電極。電極13和圖形吸附電極16及電極15，設(shè)在移送帶16內(nèi)的下方。
回收機構(gòu)設(shè)在整個裝置的最下方，由回收帶19環(huán)繞滾筒10和滾筒18運行而構(gòu)成。電極11設(shè)在回收帶17環(huán)內(nèi)的上邊緣。回收帶19上表面與移送帶16之間有超過薄片厚度的間隙。回收料斗12設(shè)在回收機構(gòu)的左端的下方。
外電極8設(shè)在滾筒電極7的外圍。
電場分布特征給電極7、電極15、電極13、圖形吸附電極14(其中所需的圖形區(qū)域)，都充上相同電極性的電位；給予外電極8、電極11、電極20，都充相反電極性的電位。因而，圖中從B點到C點是由電極7和外電極8形成的電場區(qū)域；而從D點到E點是由電極15和電極11形成的電場區(qū)域；而從E點到F點是由圖形電極14與電極11(電極11中的與圖形電極14對稱的中段部位，也可以改成圖形電極，兩個對稱的圖形電極所形成的圖形電場，精度更高)所形成的圖形電場區(qū)域；而從F點到G點是由電極13與電極11形成的電場區(qū)域。處在移送帶16內(nèi)的電極7、電極15、電極13、圖形吸附電極14，都是緊貼著移送帶16的表面；而設(shè)在移送帶16外面的電極11、外電極8、電極20，都與移送帶16及其上的薄片有一定的距離(薄片與處在其外圍的電極之間有空氣間隙)。
圖形吸附電極14是由很多根電位線以縱橫排列成點陣狀的陣列來組成，每根為一根電位線20，外涂絕緣層21，每根電位線20具有自己獨有的電位。從圖形吸附電極14的端面上看，某個圖形區(qū)域范圍內(nèi)的電位線都充上一定的電位，而該圖形區(qū)域之外的電位線無電位(或零電位)。從而，在電極14端面上組成一個圖形狀的電位分布區(qū)域---簡稱圖形電場。
整個裝置的工作過程料斗1中的粉粒料放落到移送帶16上，經(jīng)過滾壓筒對(滾筒2和滾筒3)的滾壓薄片，并直接滾壓在移送帶16上。由移送帶16和伴壓帶4(可能會有少量的粉粒粘在伴壓帶4上)一起載著薄片經(jīng)過H點。此時由伴壓帶4內(nèi)的振動器17，給予伴壓帶4微微的振動，將薄片全部振落到移送帶16上。薄片隨移送帶16向前移動，進入B點到C點的電場區(qū)域。在該區(qū)域內(nèi)的電場作用下，移送帶16的外表面分布有電荷(如果是金屬材料將是感應(yīng)出的電荷；而如果是絕緣材料會是極化的電荷)，而在薄片表面上也產(chǎn)生極化電荷。移送帶16與薄片是緊貼在一起的，在貼合面上，移送帶16表面上的電荷與薄片表面的電荷極性相反，而產(chǎn)生異性相吸的靜電作用力，將薄片吸附在移送帶16上；電極8與薄片之間有間隙，雖然間隙內(nèi)的空氣也會被極化成極化電荷，但是空氣的極化電荷面密度很小，其對薄片中電荷的作用力可忽略不計。
同理，薄片隨著移送帶16繼續(xù)前移，在D點到E點區(qū)段的電極15與電極11的電場作用下，仍然吸附在移送帶16上。
薄片附在移送帶16上經(jīng)過E點到F點的區(qū)段，將經(jīng)過圖形電極14與電極11的圖形電場的作用。薄片經(jīng)過圖形電極14時，因電極14上由點陣狀排列電位線組成的圖形電極，其上每根電位線分別由電子計算機控制其電位。并令其上圖形區(qū)域隨移送帶16一起向左方前移，并且圖形區(qū)域的移動速度與移送帶16相同。圖形區(qū)域經(jīng)過的電位線都取相同的電位值f。這樣，意味著該圖形吸附電場是以移送帶16的相同速度向左移動。對薄片而言圖形電極(電場)是相對靜止不動的。
薄片經(jīng)過圖形電極14時，在圖形電極14與電極11的電場作用下，圖形區(qū)域內(nèi)的薄片仍吸附在移送帶16上。而圖形區(qū)域外的薄片，因其上是無電場力的，主要由向下的重力。如果圖形電場區(qū)域之外的薄片僅靠其自身的重力，或因其上仍有殘余的靜電力，不能全部落下。可利用設(shè)在圖形電極14上的振動器9，傳過電極14和移送帶16給予薄片微微的振動，振落余料薄片。在圖形電極14的下方，分離(切割)下來的余料薄片，作為余料落下到回收帶19上，由回收帶19移運到K點附近，由重力作用(或由刮板)落到回收料斗12內(nèi)。
所需的圖形薄片仍然吸附在移送帶16上，在F點到G點的區(qū)段，由電極13與電極11的電場作用，繼續(xù)吸附在移送帶16上。以后，薄片可由延伸的移送帶16直接移至并放置到布置形體的平臺上；或轉(zhuǎn)移到其它移送帶上，與其它材料的圖形薄片拼合成大的薄片后，再放置在平臺上，疊片成形體。
薄片隨移送帶10向左方前移，電極5和電極8的電場作用，繼續(xù)吸附在移送帶10上。
薄片經(jīng)過圖形電極12時，因電極12上由點陣狀排列電位線組成的圖形電極，其上每根電位線分別由電子計算機控制其電位。并令其上圖形區(qū)域隨移送帶10一起向左方前移，并且圖形區(qū)域的移動速度與移送帶10相同。圖形區(qū)域經(jīng)過的電位線都取相同的電位值f。這樣，意味著該圖形吸附電場是以移送帶10的相同速度向左移動。對薄片而言圖形電極(電場)是相對靜止不動的。
薄片經(jīng)過圖形電極12時，在圖形電極12與電極8的電場作用下，圖形區(qū)域內(nèi)的薄片仍吸附在移送帶10上。而圖形區(qū)域外的薄片，因其上是無電場力的，主要由向下的重力(或給予整個裝置一點振動力)作用，落到下面的回收帶11上。并隨回收帶11一起向左走，最后落到回收料斗15內(nèi)。
所需圖形區(qū)域內(nèi)的圖形狀薄片，仍吸附在移送帶10上(吸附薄片的電場先后由電極5和電極8提供)，與移送帶10向前移。
以后，圖形薄片可直接放落到布置形體的平臺上，或與其它材料的圖形薄片拼合成大的薄片后，再放落在平臺上，疊片成形體。
根據(jù)方法二設(shè)計出另一種裝置，見圖4或圖5。整個裝置主要由料斗30(或粉末噴涂裝置31)，移送帶32，外電極34，圖形吸附電極22，電極23，電極24，滾筒25，驅(qū)動輪26疊層帶27，滾筒28，滾筒29，回收料斗35，電極36，振動器37，振動器38，等等組成。
料斗30設(shè)在移送帶32的左上方，移送帶32環(huán)繞著滾筒25和滾筒26運行，由驅(qū)動輪26驅(qū)動，外電極33是個半圓弧形狀后又一段直線段的形狀，設(shè)在滾筒25的外圍，滾筒25本身是可以充電的電極；電極23是個薄板形的電極，設(shè)在滾筒25的旁邊，位置從R點到S點的區(qū)段；圖形電極22緊跟在電極23后，位置從S點到T點的區(qū)段；電極23也是個薄板形的電極，緊跟在圖形電極22后，位置從T點到U點的區(qū)段；電極36是格柵狀的電極，設(shè)在移送帶32的下方、圖形電極22的正下方，位置從S點到T點的區(qū)段；電極40是板狀的電極，設(shè)在移送帶32的下方，位置從T點到U點的區(qū)段，并在疊層帶27的上方；電極41是板狀的電極，位置設(shè)在疊層帶27內(nèi)的上邊緣。設(shè)在移送帶32內(nèi)的電極23，電極25，圖形電極22，電極24，電極39都與移送帶32緊貼；而設(shè)在移送帶32外的電極34，電極36，電極40，電極41都應(yīng)與移送帶32上的薄片有足夠的間隙。
裝置的電場分布特征給予滾筒電極25、電極23、電極24、電極39、及圖形電極22上的圖形區(qū)域內(nèi)都充上同樣電極性的電位；給予移送帶32外面的電極33、電極34、電極36、電極40和電極41都充上相反電極性的電位。
這樣，在整個裝置上，從P點到R點的區(qū)段，具有由電極25與電極34產(chǎn)生的電場區(qū)域；而從R點到S點，具有由電極23與電極34產(chǎn)生的電場區(qū)域；而從S點到T點的區(qū)段，具有由圖形電極22與電極36產(chǎn)生的電場區(qū)域；而從T點到U點的區(qū)段，具有由電極24與電極40(加可充電的滾筒電極)產(chǎn)生的電場區(qū)域；而從U點到V點的區(qū)段，具有由圖形電極39與電極41產(chǎn)生的電場區(qū)域。
圖形電極22的結(jié)構(gòu)及圖形電場的形成原理，與上例裝置(見圖3)的相同。
裝置的工作過程料斗30內(nèi)的粉粒撒落(或粉粒噴嘴)到移送帶32上，形成一層粉層，粉層隨移送帶32前移經(jīng)過點到點的區(qū)段，由電極25與電極34的電場作用，繼續(xù)吸附在移送帶32上；移經(jīng)過點到點的區(qū)段，由電極23與電極34的電場作用，仍附在移送帶32上；移經(jīng)過點到點的區(qū)段，由圖形電極22與電極36的電場作用，與上例的圖形電場相同，所需圖形內(nèi)的粉層，仍吸附在移送帶32上；粉粒余料下落到回收料斗內(nèi)、或電極36上，電極36微微振動，抖落到料斗內(nèi)。
圖形薄片附在移送帶32上，移經(jīng)T點到U點區(qū)段，由電極24由電極40的作用；最后，到U點到V點的區(qū)段，由電極39吸附。此時，移送帶32停止，消除電極39和電極41上的電位，振動器39振動移送帶32，將粉層抖落到疊層帶27上。重復(fù)上述這樣的過程，可將幾層粉層疊加在疊層帶27上，疊成為一片有一定厚度的圖形薄片。
而圖5所示的是將上述的機構(gòu)中的料斗改換成粉末噴涂(或靜電粉末噴涂)裝置及噴嘴，構(gòu)成另外一種裝置。
圖形薄片組合成形體的方法可參見專利申請94119705.0所記載的方法。即是以上述方法制得兩大類材料的很多有所需幾何圖形的薄片形體材料的薄片和填空材料的薄片。然后，將每片有所需幾何圖形的薄片，按照其各自指定的方向及其各自指定的位置，先后布置在某個空間內(nèi)。該布置使得所有的形體材料薄片，正好組合成為所需形狀的形體；而所有的填空材料薄片，恰好填補在該空間內(nèi)除形體外的所有空腔。而具體的布置過程，是從該空間的底層開始逐層疊層布置先挑揀出底層相應(yīng)的薄片布置好，再布置上一層的薄片。在該空間內(nèi)逐層疊加，完成所有薄片的布置。本方法中薄片是干法制備，可布置過程中，每布置一層，往形體材料薄片上注入液態(tài)粘結(jié)劑，使液態(tài)粘結(jié)劑滲透進形體材料內(nèi)，使所有的形體材料都滲透有液態(tài)粘結(jié)劑，最后能相互粘結(jié)成一體，固結(jié)后成為堅固的形體。
權(quán)利要求
1.一種靜電制備圖形薄片的方法，其特征在于先將粉料壓成薄片，然后用圖形吸附電極與另一電極組成的電場，以吸附電極對被極化的薄片的靜電力，吸附出薄片中的圖形區(qū)域部分，其余部分由其它力分離出。
2.一種靜電制備圖形薄片的裝置，其特征在于由料斗(噴涂裝置)、滾壓筒對、電極、圖形吸附電極、移送帶等等組成。
全文摘要
本案屬靜電造型工藝的圖形薄片的制備方法及裝置，在專利申請94119705.0中，本人提供的空氣電離后的電離子分布在薄片兩個表面上，而后用圖形電場切割薄片的方法，很容易受薄片極化電荷的影響，切割薄片難以控制，本方法采用圖形吸附電極與薄片中極化電荷的靜電作用力，來制備圖形薄片，方法簡單，機構(gòu)簡化。
文檔編號B03C9/00GK1149509SQ95109600
公開日1997年5月14日 申請日期1995年11月8日 優(yōu)先權(quán)日1995年11月8日
發(fā)明者高波 申請人:高波