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Verfahren und Vorrichtung zum Überziehen von Gegenständen mit pulverförmigen Stoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überziehen von Gegenständen mit pulverförmigen Stoffen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Der Anwendungsbereich der Erfindung er- streckt sich vor allem auf die Schaffung von Überzügen aus Kunststoffen und keramischen Materialien, und der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, einen zusammenhängenden, kontinuierlichen Überzug des betreffenden Werkstoffes auf der Oberfläche der zu überziehenden Gegenstände bilden zu kön- nen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren erfindungsgemäss das Pulver mechanisch heftig aufgerührt und dabei in die Nähe einer oder mehrerer, auf einem gegenüber den zu überziehenden Gegenständen unterschiedlichen Potential gehaltener Ladeelektroden zerstreut, die die zer- stäubten Pulverteilchen elektrostatisch aufladen, so dass letztere in an sich bekannter Weise von den zu beschichtenden Gegenständen angezogen werden.
Gemäss einem weiteren Merkmal des hier vorgeschlagenen Verfahrens wird die auf die Gegenstände aufgebrachte Pulverschicht an sich in bekannter Weise durch Erwärmung in einen zusammenhängenden Überzug umgewandelt, indem die an dem betreffenden Gegenstand anhaftenden Pulverteilchen hiebei ge- schmolzen oder verfestigt werden.
Die ebenfalls mit der Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen
Verfahrens besteht im wesentlichen aus einem die zerstäubende Pulvermasse aufnehmenden Behälter und einer oder mehreren auf einem Gleichstrompotential gehaltenen, mit Spitzen oder scharfen Kanten ver- sehenen Ladeelektroden, die erfindungsgemäss mit der Pulvermasse in Berührung stehen. Die Bewegung der
Pulverteilchen führt hiebei dazu, dass sie durch die Elektrode in den Raum oberhalb der Pulvermasse ge- schleudert werden. Die Spitzen oder scharfen Kanten der Ladeelektrode erzeugen eine hohe Ladedichte, die ausreicht, dass die Pulverteilchen, zumindest in ihrem überwiegenden Teil, zu den zu überziehenden
Gegenständen gelangen.
Die vorzugsweise als Schaufelräder ausgebildeten Ladeelektroden brechen durch ihre mechanische
Wirkung beim Umlauf die Klumpen oder sonstigen Zusammenballungen der Pulvermasse auf und führen dazu, dass letztere in einzelne Pulverteilchen zerteilt wird und diese aufgeladen und in Richtung auf den zu überziehenden Gegenstand angezogen werden.
Der zu überziehende Gegenstand, der elektrisch leitend sein kann, wird vorzugsweise über der Pulvermasse in Lage gebracht und auf Erdpotential gehalten, um zwischen ihm und den Ladeelektroden ein elektrisches Feld zu schaffen, durch das die aufgeladenen Teilchen zu dem Gegenstand hin gelenkt und auf ihm abgesetzt werden.
Weitere Merkmale der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Vorrichtung und durch sie erzielte Vorteile gehen aus der nachstehenden Beschreibung der Zeichnung hervor, die eine Vorrichtung der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Art in mehreren beispielsweise gewählten Ausführungsformen schematisch veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt in einem schematisch gehaltenen Schnitt eine Vorrichtung gemäss der Erfindung. Fig. 2 stellt drei Ausführungsformen von Schaufeln dar, mit denen die Läufer der Ladeelektroden der Vorrichtung gemäss Fig. 1 ausgestattet sein können. Fig. 3 lässt in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung eine abge-
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wandelte Ausführungsform der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Vorrichtung erkennen. Fig. 4 bringt in einer schematisch gehaltenen schaubildlichen Darstellung eine Ausführungsformdes Läufers der Ladeelektrode zum mechanischen Aufbrechen und Laden des Pulvers. Fig. 5 schliesslich ist ein Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung sind in einer vorzugsweise aus einem nichtleitenden Werkstoff gefertigten Wanne 1 ein oder mehrere nachArtvonSchaufelrädernausgebildeteLäufer2 angeordnet.
Diese Wanne 1 ist mit ausreichend Pulver 3 gefüllt, das die Läufer 2 teilweise oder vollständig bedeckt, so dass die Läufer das Pulver in den Raum oberhalb seines gewöhnlichen Niveaus schleudern, u. zw. in einem Ausmass, das von vielen Faktoren, insbesonderedenteilcheiiabmessungen und der Umlaufgeschwindigkeit der Läufer abhängt. Die Läufer 2 sind in entsprechender Weise auseinem gut leitenden Werkstoff gefertigt und an eine Hochspannungsquelle 10 angeschlossen. Die Läufer 2 sind derart ausgebildet, dass an ihren äusseren Kanten ein Bereich maximaler Ladedichte gebildet wird ; dies wird dadurch erzielt, dass diese äusseren Kanten in Form von Messern oder Nägeln ausgebildet sind, da bekanntlich die Ladedichte an spitzen oder scharfen Kanten am grössten ist.
In Fig. 2 sind drei Ausführungsformen der Läuferschaufeln in Form von Messern 4a oder 4c oder spitzen Nägeln 4b in seitlichen Ansichten veranschaulicht.
Der zu. überziehende Gegenstand 5, beispielsweise ein Draht oder Streifen, wird über die Wanne 1 geführt und auf Erdpotential gehalten, so dass zwischen den auf einem hohen positiven oder. negativen Po- tential liegenden Läufern und dem auf Erdpotential gehaltenen Gegenstand ein elektrisches Feld geschaf- fen wird. Die Pulvermasse 3 wird durch die Läufer 2 mechanisch in Teilchen zerstreut, und diese mechanische Wirkung der Läufer führt dazu, dass die Pulvermasse in ihrer Gesamtheit oder zumindest in ihrem überwiegenden Anteil in denEntladungs-oderCoronaraum an den Schaufelkanten der Läufer gebracht wird und somit die durch die Läufer zerstreutenPulverteilchen aufgeladen werden.
Die elektrostatisch aufgela- denen Pulverteilchen werden dann an den zu überziehenden Gegenstand angezogen. Eine gewisse Pulvermenge wird hiebei über den Gegenstand hinaus fliegen und an einer entfernteren Stelle seiner Oberfläche haften bleiben. Wenn der Gegenstand ein Draht oder ein Netz oder ein sonstwie offener Aufbau ist, werden beide Seiten gleichzeitig mitpulverteilchen überzogen, wenn der betreffende Gegenstand kontinuier- lich über die Pulverwanne 1 hinweggeführt, wird. Die Gleichförmigkeit des Überzugs kann durch sanftes Schütteln des Gegenstandes erhöht werden, um überschüssige Pulvermasse zu entfernen, die sich auf sei- nen Oberflächen absetzen kann.
Das aufgeladene Pulver ist genügendhaftfähig, um den Gegenstand handhaben und ihn in einen Ofen einbringen zu können, in dem das aufgebrachte Pulver geschmolzen oder gesintert wird, um so einen kontinuierlichen Überzug zu erzeugen.
Bei der in Fig. l dargestellten Vorrichtung können die Läufer in beliebiger Richtung umlaufen und werden vorzugsweise durch aus elektrisch isolierendem Material gefertigte Zahnräder angetrieben und syn- chronisiert, um sicherzustellen, dass die Hochspannung an den Kanten der Läuferschaufeln konzentriert wird, an denen maximale Entladung gefordert wird, und nicht an den Enden der Läufer oder deren Wellen oder sonstigen Antriebsorganen der Läufer verlustig wird.
Das Pulverniveau über die gesamte Wanne 1 hinweg sollte möglichst gleichmässig verlaufen, was durch Schütteln oder sonstige'Massnahmen bei dem Einfüllen des Pulvers in die Wanne erzielt werden kann. Fig.
3 zeigt beispielsweise ein Verfahren, wie Pulver an entgegengesetzten Seiten der Wanne 1 unterhalb aus einem Isolierstoff bestehender Schilde 11 eingebracht werden kann.
Nach einer weiteren Ausführungsform der hier vorgeschlagenen Vorrichtung kann das Aufbrechen oder Zerstreuen der Pulvermasse durch eine Anzahl von Entladungsquellen bildenden Spitzen oder Kanten erreicht werden, die in die Pulvermasse hineintauchen und sie bewegen lassen. Fig. 4 zeigt einen entsprechenden Läufer beispielsweise, bei dem eine Anzahl von Kämmen 12 und zwei Gabelrahmen 13 in der Weise angeordnet ist, dass sie sich in entgegengesetzten Richtungen in der Pulvermasse bewegen können, so dass diese Åaufgebrochen und geladen wird. Jedoch ist diese Methode insofern nicht ganz vollkommen, als in der Pulvermasse sich Kanäle bilden und Teile des Pulvers nicht geladen werden können.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform können die Läufer über einem stationären Pulverbad bewegt oder alternativ ein Pulverbad, beispielsweise auf einem Förderband, unterhalb der stationär gehaltenen umlaufenden Läufer bewegt werden. Stattdessen können auch bewegte Läufer und bewegte Pulverbäder in Kombination verwendet werden. Auch hier kann eine Vibration des Pulvers seine Bewegung undZerstreu-
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Bei der in Fig. 5 dargestellten weiteren Ausführungsform ist in einer zylindrischen Trommel 6 eine gewisse Pulvermenge 3 enthalten, die bei Umlauf der Trommel um den Gegenstand 5 herum bewegt wird.
An der Innenseite der Trommel 6 sind Entladungsschneiden oder-spitzen 7 angeordnet, die auf einem hohen Potential gehalten sind und jeweils eine gewisse Pulvermenge mitnehmen, um es in den Entladungs-
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raum fallen und von dem Gegenstand 5 anziehen zu lassen. Hiebei kann irgendeine beliebige selbsttätige Schaltvorrichtung verwendet werden, die dafür sorgt, dass nur die zwei oder drei Schaufeln, die gerade Pulver mit sich führen, auf das betreffende Potential aufgeladen werden.
Das hier vorgeschlagene Verfahren lässt sich hinsichtlich der Werkstoffwahl der zum Überzug bestimmten Pulver für thermoplastische und duroplastische Kunststoffe, Glas oder keramische Materialien oder sonstige Stoffe verwenden, die sich in einen pulverförmigen Zustand umformen und innerhalb eines Temperaturbereichs unterhalb des Schmelzpunktes des zu überziehenden Gegenstands schmelzen oder sintern lassen. Beispiele solcher gebräuchlicher Kunststoffpulver sind Polyäthylen, Polyvinylchlorid, Polyamide, Celluloseharze und Epoxyharze. Andere Pulver wie Klebstoffe, Insektizide, Fungizide usw. zum Besprühen von Pflanzen zur Schädlingsbekämpfung, Schleifmittel und Flocken zum Überziehen von Textilien und Papieren können ebenfalls bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren Anwendung finden.
Wenn die benutzten Pulvermaterialien elektrisch nichtleitend sind, wird die Ladung dadurcp gebildet, dass auf der Oberfläche der Pulverteilchen geladene Ionen abgesetzt werden, die bei der Entladung der betreffenden Hochspannungsquelle erzeugt werden. Um dies zu erreichen, muss das Pulver die Ladeelektrode berühren und den Entladungsraum passieren und genügend zerstreut sein, damit jedes Teilchen aufgeladen wird. Wenn dagegen ein Klumpen oder eine sonstige Zusammenballung von Pulver den Entladungsraum durchquert, ist es ganz unwahrscheinlich, dass die in der Mitte der Zusammenballung befindlichen Teilchen an ihrer Oberfläche abgesetzte Ionen erhalten.
Das Aufbrechen oder Zerstreuen der Pulvermasse zu Pulverteilchen in genügendem Ausmass zu gleicher Zeit, wenn sie den Entladungsraum durchlaufen, ist daher für ein ausreichendes Aufladen der Teilchen von Wichtigkeit.
Die Hochspannung kann durch einen elektrostatischen Generator erzeugt werden.
Der zu überziehende Gegenstand sollte ein genügend guter Leiter sein, um ihn erden zu können.
Selbstverständlich sind Metalle besonders geeignet, aber auch andere Werkstoffe wie beispielsweise Ton- waren und Faserstoffe wie Wolle, Asbest, Gewebe usw., die gewöhnlich genügend Feuchtigkeit enthalten, um einen ausreichenden Erdschluss zu bilden, können nach dem hier vorgeschlagenen Verfahren mit einem elektrostatisch aufgeladenen Pulver überzogen werden.
Das hier vorgeschlagene Verfahren lässt sich mannigfaltig abwandeln. Beispielsweise können die zu überziehenden Gegenstände erwärmt werden, bevor sie über das Pulverbad geleitet werden, so dass die auf sie angezogenen und auf ihnen abgesetzten Pulverteilchen teilweise oder vollständig durch die Hitze des
Gegenstandes geschmolzen werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Überziehen von Gegenständen mit pulverförmigen Stoffen, dadurch gekennzeich- net, dass das Pulver mechanisch heftig aufgerührt und dabei in die Nähe einer oder mehrerer, auf einem gegenüber den zu überziehenden Gegenständen unterschiedlichen Potential gehaltener Ladeelektroden zer- streut wird, die die zerstäubten Pulverteilchen elektrostatisch aufladen, und letztere dadurch in an sich bekannter Weise von den zu beschichtenden Gegenständen angezogen werden.