Spritzbeschichtungsverfahren und Gerät zur Durchführung des Verfahrens Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spritzbe- schichtungsverfahren und ein Gerät zur Durchführung des Verfahrens.
Das erfindungsgemässe Spritzbeschichtungsverfah- ren ist von der Art, in welcher ein feinkörniges Material in solcher Weise auf einen Gegenstand auf gespritzt wird, dass es daran haften bleibt und eine Deckschicht bildet, wobei zunächst eine zumindest im unteren Teil gegenüber der Aussenatmosphäre unter Überdruck stehend:
-. durchgarte Masse des feinkörnigen Beschichtungsmaterials in einem Durch- gasungsgefäss hergestellt wird, und der Grad der Durchgasung höchstens dem entspricht, der in einer Wirbelschicht erreichbar ist, und ein mit Gas durch- setzter Strom des feinkörnigen Materials mit einstell barer Geschwindigkeit aus dem Durchgasungsgefäss einer Spritzmündung zugeführt wird, und das Ver fahren ist dadurch gekennzeichnet,
dass das Material an einer unterhailb der Oberfläche des durchgarten Materials liegenden Stelle ausschliesslich mittels des im Durchgasungsgefäss an der Austrittsstelle herrschen- den Überdrucks, entzogen wird, und der in dichter Phase austretende Materialstrom Mitteln zugeführt wird, die zur Weiterführung und Aufspritzung des feinkörnigen Materials auf den zu beschichtenden Gegenstand ausgebildet sind.
Insbesondere kann das Verfahren so durchgeführt werden, dass das feinkörnige Material in dem Durch- gasungsgefäss in einen echten Wirbelschichtzustand oder vorzugsweise in einen mittleren durchgasten Zu stand versetzt wird, der zwischen dem einer echten, durch turbulente Teilchenbewegung gekennzeichneten Wirbelschicht und dem Zustand der normalen, losen Schüttung liegt, wobei das statische Acrat in diesem Zwischenzustand einen hohen Beweglichkeitsgrad besitzt, im Gegensatz zur Wirbelschicht jedoch einen Schüttwinkel aufweist,
der allerdingsi kleiner ist als der Schüttwinkel des undurchgasten Materials und wobei in diesem durchgarten Zustand im Gegensatz zur Wirbelschicht wenig oder gar keine Relativbe wegung zwischen benachbarten Teilchen herrscht, so lange die Masse ungestört bleibt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsweise des Ver fahrens wird das dem Durchgasungsgefäss entzogene durchgarte Material ausschliesslich mittels des ge nannten Drucks bis zur Aussprühstehe weitertrans portiert, an welcher lediglich der Restdruck für den Spritzbetrieb verwendet wird. Der Druck im Durch- gasungsgefäss beträgt beispielsweise zwischen 0,5 und 7,0 atü.
Die Form und Qualität des Sprühstrahls wird bei spielsweise mittels entsprechender Deflektoren ein gestellt, die sich im Weg des bereits aus der Aus- spritzstelle getretenen freien Strahles befinden, wobei die Querschnittsfläche an der Ausspritzstelle im Ver gleich zur Querschnittsfläche der Rohrleitung nicht verengt wird.
Anderseits ist es auch möglich, bei niederem Druck zu arbeiten und das entzogene Material, z. B. in der weiter unten beschriebenen Weise mit einem Fördergas zu vermischen.
Das Verfahren lässt sich so durchführen, dass ein thermoplastisches Kunststoffpulver, z. B. Po yäthylen, Polyamid, Polyvinylharz oder dergleichen auf den vorerhitzten Gegenstand aufgespritzt wird, wobei die bevorzugte Teilchengrösse zwischen etwa 75 und 400 Mikron, z. B. zwischen 150 und 400 Mikron beträgt und die einzelnen Teilchen möglichst frei von Vorsprüngen sind. Dabei hat es sich als vorteil haft erwiesen, wenn das Pulver auf eine Temperatur unterhalb der Temperatur, bei welscher es klebrig wird, vorerhitzt wird, z.
B. durch Erhitzung des Durchgasungsgefässes als solches oder durch Ver wendung eines heissen Durchgasungsmittels, beispiels weise eines gegenüber dem Kunststoff inerten Gases, z. B. Stickstoff Kohlenstoffdioxyd oder Industrieab- gas@ mit einem geringen Sauerstoffgehalt und ohne Be standteile, die chemisch mit dem Pulver reagieren.
Anderseits ist es auch möglich, feste Teilchen, z. B. Glasper?en, Sand oder dergleichen auf eine klebrige Oberfläche aufzuspritzen, auf der sie bei Berührung festkleben.
Falls zumindest für einen Teil der Beschichtung ein thermoplastisches Kunststoffpulver Verwendung findet, kann der zu beschichtende Gegenstand erhitzt werden, indem er unter eine oben und seitlich ge schlossene Haube gebracht, die Haub-, mit heissem Gas gefüllt und danach die Haube relativ zum Ge genstand aufwärts bewegt wird, um den Gegenstand für die weitere Behandlung zugänglich zu machen, wozu die Haube vorzugsweise mit Gegengewichten versehen ist, wobei die Beheizung vorzugsweise mit tels einer oder mehrerer unter die Haube gerichteter Gasflammen erfolgt.
Das erfindungsgemässe Gerät zur Durchführung des Verfahrens. besitzt ein Durchgasungsgefäss mit einer Austrittsöffnung für das durchgaste Material in Bodennähe des Gefässes, und ist dadurch gekenn zeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um das frei und in dichter Phase aus der Austrittsöffnung aus strömende, feinkörnige Material aufzugreifen, weiter- zutransportieren und auf den zu beschichtenden Gegenstand aufzuspritzen, wobei die Grösse der Aus trittsöffnung vorzugsweise verstellbar ist.
Bei einer bevorzugten Ausführung ist unterhalb der Austrittsöffnung des Durchgasungsgefässes ein nach oben hin offener, an der Oberseite unter Atmo sphärendruck stehender Trichter so ausserhalb des Durchgasungsgefässes angebracht, dass das frei aus der Austrittsöffnung fliessende feinkörnige Material in den Trichter hineinfällt, wobei der Trichter gleich zeitig den Eingangsstutzen einer Fördereinrichtung bildet, wodurch das in den Trichter gefallene, fein körnige Material gemeinsam mit einem Fördergas angesogen wird. Das Fördergas wird gegebenenfalls vorerhitzt.
Bei einer anderen Ausführung weist das Durch- gasungsgefäss zum Betrieb unter Druck oberhalb der Füllhöhe des durchgasten Materials eine verengte Gasöffnung auf und ist die Austrittsöffnung in der Durchgasungszone direkt mit einer Ausspritzöffnung, von der aus das Material, auf den zu beschichtenden Gegenstand aufgespritzt wird, mittels einer Leitung verbunden oder verbindbar.
Die Verbindung zwischen der Austritts- und der Ausspritzöffnung wird beispielsweise von einem ver hältnismässig kurzen Rohr bzw. Schlauch mit 0,8 bis 3,5 mm Innendurchmesser, vorzugsweise von der Grössenordnung von 1,2 mm, oder einem längeren Rohr bzw. Schlauch, z. B. von etwa 10 m Länge, mit einem Innendurchmesser zwischen beispielsweise etwa 3 und 13 mm bewerkstelligt, wobei ein dün ner Draht im Innern des Rohres bzw. Schlauches vorgesehen sein kann, womit man Verstopfungen ent gegenwirken kann, sofern diese eintreten. Ferner werden Verengungen am eigentlichen Aussprühende vermieden.
Vorzugsweise ist am Ausspritzungspunkt des Gerätes ein geeignetes Mundstück vorgesehen, z. B. als ein oder mehrere Deflektoren ausgebildet, die vorzugsweise verstellbar oder austauschbar sind, da mit man verschiedene Formen des Sprühstrahles er zeugen kann.
Es hat sich als günstig erwiesen, mindestens zwei Durchgasungsgefässe vorzusehen, und zwar so, dass jedes Durchgasungsgefäss eine eigene Austritts öffnung für das durchgaste Material aufweist, und dass die Grössen sämtlicher Austrittsöffnungen ver stellbar sind, um die Zufuhr von durchgastem Mate rial aus den verschiedenen Durchgasungsgefässen nach einer einzigen Leitung bzw. einem einzigen Mund stück in vorbestimmten Mengenverhältnissen einstel len zu können.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die folgenden Beispiele und Zeichnung hinge wiesen, die zwei Ausführungsformen des erfindungs gemässen Gerätes darstellen. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform, Fig.2 eine Seitenansicht eines Gerätes zum Be trieb mit höherem überdruck, Fig.3 und 4 zwei verschiedene Mündungsan sätze, Fig. 5 eine graphische Darstellung der Pulver- strömungsgeschwindigkeiten durch Schläuche ver schiedener Innendurchmesser bei Verwendung ver schiedener Drücke.
<I>Beispiel 1</I> Betrieb mit Fördergebläse Gemäss Fig. 1 besteht das Gerät aus einer Gas kammer 1 mit einer Gaszufuhr 2. über der Gas kammer und von ihr mittels eines Filters 3 abge trennt sind zwei Durchgasungsgefässe 4 und 5 vor gesehen. Die Oberseiten der Durchgasurigsgefässe sind mit einem Filtertuchdeckel 6 verschossen.
Das Filtertuch 6 dient dazu, dass Entweichen vom mit geschlepptem Pulver zu verhindern und erzeugt gleichzeitig einen Gegendruck in den Durchgasungs- gefässen. Jedes Durchgasungsgefäss ist mit einem Schlitz 7 etwas oberhalb des Filters 3 versehen. Diese Schlitze kann man in gewünschtem Masse mittels eines Schiebers 8 öffnen oder schliessen. In dieser Weise ist es möglich, die Geschwindigkeit einzustel len, mit welcher das durchgaste Pulver aus dem Durchgasungsgefäss in den Trichter 9 des Förder- gebläses 10 ausströmt.
Die Austrittsöffnung des- För- dergebläses ist mit dem Schlauch 11 verbunden, des sen äusserstes Ende mit einem geeigneten Mündungs ansatz verbunden werden kann, von dem zwei Bei spiele in Fig. 3 und 4 gezeigt sind. Der Mündungsansatz 12 gemäss Fig. 3 erzeugt einen una.bgelenkten kegelförmigen Sprühstrahl, wäh rend der Mündungsansatz 13 gemäss Fig. 4 mit einem winkelförmigen Ablenkblech 14 versehen ist, das eine fächerförmige Zerstäubung zustande bringt.
In der Praxis kann das Gefäss 4 mit einem Pul ver gefüllt werden, das sich besonders zur Grun dierung eignet und das Gefäss 5 mit einem Pulver für die Oberschicht. Luft oder ein anderes Gas unter geringem Überdruck wird in die Gaskammer 1 durch die Gaszufuhr 2 eingeführt. Das Gas bläst durch das Filter 3 und durchgast die Pulver in den Ge fässen 4 und 5 im gewünschten Masse.
Je nach den Fliesseigenschaften des Pulvers kann man die Pul ver entweder in einen Wirbelzustand versetzen, oder in den obengenannten Zwischenzustand des statischen Aerats. Mittlerweile erhitzt man den zu beschich tenden Gegenstand auf eine Temperatur, bei welcher das Kunststoffpulver mühelos zerfliesst, ohne über mässige Zersetzung oder Oxydation. Bei der Ver wendung von Polyäthylenpulver liegt die Tempera tur gewöhnlich etwa zwischen 180 und 200 C. Das Fördergebläse wird dann eingeschaltet und der Schieber 8 des Gefässes 4 im gewünschten Masse geöffnet.
Der durch die Mündung 12 oder 13 ausge- spritze Sprühstrahl wird dann auf den zu beschich tenden Gegenstand gerichtet, vorzugsweise etwa in rechtem Winkel auf die zu beschichtende Ober fläche. Ein Teil des Pulvers haftet an dem erhitz ten Gegenstand und bildet eine Deckschicht. Nach dem eine Grundierschicht der gewünschten Dicke aufgebaut ist, wird der Schieber 8 des: Gefässes 4 geschlossen und der entsprechende Schieber des. Gefässes 5 geöffnet und das Spritzverfahren fort gesetzt, bis eine Deckschicht der gewünschten Dicke und Qualität aufgebaut ist. Der Ansatz 12 oder 13 kann auch durch einen Flemmenspritzansatz ersetzt werden.
In diesem Fall muss man sehr darauf achten, dass eine unerwünschte Oxydation und Zersetzung des Kunststoffpulvers vermieden wird. Man kann diese Schwierigkeit weitgehend vermeiden, wenn man Stickstoff oder Kohlendioxydgas in den Trichter des Gefässes 'leitet. Diese Verfahrensweise ist besonders dann wirtschaftlich, wenn Industrieabgase verfügbar sind, die das Kunststoffpulver bei den herrschenden Temperaturbedingungen nicht angreifen.
<I>Beispiel 2</I> Vorerhitzen des Sprühstrahles Das gleiche Gerät wie im Beispiel 1 kann ver wendet werden. Abzuggas mit einer Temperatur von etwa. 85 C wird in die Gaskammer eingeleitet, wo durch das Polpäthylenpulver in dem Durchgasungs- gefäss vorgeheizt wird. Das Pulver wird dann in der im vorigen Beispiel beschriebenen Weise auf den vorerhitzten Gegenstand aufgespritzt, und man stellt eine merkliche verbesserte Haftung des Pulvers an der beschichteten Oberfläche fest.
Wenn zusätzlich heisses Abzugsgas von 85 C in den Trichter des Gebläses geleitet wird, wird der Anteil des Pulvers, der an dem Werkstück haften bleibt, annähernd verdoppelt.
<I>Beispiel 3</I> Betrieb mit Druckdurchgasungsgefäss Die Apparatur gemäss Fig. 2 ist ausgebildet, um zumindest Überdrücken von 7 atü standzuhalten. Wiederum besteht das Gerät aus einer Gaskammer 15 mit einer mit Ventil versehenen Gaszufuhr 16 und einem Durchgasungsgefäss 17 oberhalb der Gas kammer, das von ihr mittels eines Filters. 18 abge trennt ist, das ein sehr dicht gewebtes synthetisches Filtertuch enthält. Das Durch,gasungsgefäss ist mit einem Deckel 19 verschlossen, der mit einem Mano meter 20 und einem Ausgangsventil 21 versehen ist, mittels dessen man den erwünschten Druck im Durchgasungsgefäss einstellen kann.
Ein Filtertuch 22 ist zwischen dem Durchgasungsgefäss und dem Deckel 19 vorgesehen, um jede Möglichkeit des Ein trittes von Pulver in dass Manometer 20 oder das Ventil 21 auszuschliessen. Zwei Austrittsventile 23 sind am unteren Ende der Durchgasungskammer vor gesehen, um die Zufuhr des, durchgasten feinkörni gen Materials durch die Schläuche 24 zu regeln.
Die Enden der Schläuche 24 können wiederum mit Mündungssätzen wie in Fig. 3 oder 4 versehen sein. Vorteilhafterweise sind diese jedoch für die Arbeitsweise unter Druck so ausgebildet, dass am Mündungsende des Schlauches keine Verengung statt findet.
Ein Umlenkblech 25 ist innerhalb des Durch- gasungsgefässes vorgesehen, um die Austrittsventile 23 abzuschirmen und ein vorzeitiges Ausströmen des Gases durch die Ventile zu vermeiden.
Mit diesem Gerät gelang es am Ende eines ein Meter langen Schlauches mit 1,2 mm Innendurch messer einen ein Meter langen Sprühstrahl zu er zeugen, bei einem Überdruck im Durchgasungsgefäss von etwa 1,4 atü. Durch Änderung des Druckes und/oder der Verengung zwischen der Austrittsstelle und dem Schlauch gelang es, den Durchsatz des Kunststoffpulvers zwischen etwa 2,2 und 45 kg/Std. ohne Schwierigkeiten zu variieren. Bei 1,8 atü in einer Wirbelschicht wurden 23 kg/Std. durchgesetzt.
Es fand ein Polyäthylenpulver mit einer Teilchen grösse zwischen etwa 300 und 50 Mikron in diesem Versuch Verwendung.
Die obengenannten Ergebnisse liessen sich mit einem Pulver erzeugen, welches sich in dem Durch- gasungsgefäss 17 in einem echten Wirbelschichtzu- stand befand. Eine Verstopfung des Schlauches 24 fand praktisch nicht statt, und etwaige Verstopfun gen liessen sich ohne weiteres durch leichtes Bewe gen eines dünnen im Schlauch 24 angebrachten Drah tes beseitigen.
Das Gerät funktionierte jedoch am besten beim Betrieb mit dem obengenannten Zwischenzustand. Dabei ergaben sich die Vorteile eines erheblich ver ringerten Verbrauches an Durchgasungsmittel, einer praktisch vollständigen Ausschaltung von Verstop- fungen, so dass man auf den Draht im Schlauch 24 verzichten konnte, und eines noch konzentrierteren und regelmässigeren Kunststoffpulvertransportes durch den Schlauch 24.
Im Falle von Polyäthylenpulver erwies sich dee Telchengrössenbdreich von 400 bis 150 Mikron als am vorteilhaftesten. Beim Be trieb mit kurzen Rohrlängen 24 ist es vorteilhaft, sehr kleine Innendurchmesser zu verwenden, um einen schnellen Durchfluss durch den Schlauch zu erhalten. Bei längeren Schläuchen ist es besser, Schläuche mit etwas grösserem Innendurchmesser, z. B. zwischen etwa 3 und 13 mm zu verwenden.
Vorerhitzen des Durchgasungsmittels und/oder des Durchgasungsgefässes kann auch in dieser Betriebs weise mit Vorteil angewendet werden.
<I>Beispiel 4</I> Strömungsgeschwindigkeiten durch Rohre mit verschiedenen Durchmessern Schlauchabschnitte von 9,14 m Länge und mit verschiedenen Innendurchmessern wurden an den Ventilen 23 des im vorigen Beispiel beschriebenen Gerätes angeschlossen. Die Apparatur wurde mit einem Polyäthylenpulver hoher Dichte gefüllt, mit einer Teilchengrösse zwischen 400 und 150 Mikron. Es wurde die Zeit in Sekunden gemessen, die benö tigt wurde, um 227 g des Kunststoffpulvers mittels verschiedener Luftdrücke durch die Schläuche zu för dern. Die Ergebnisse sind in Fig. 5 aufgezeichnet.
Obwohl Drücke zwischen 0,5 und 7 atü befrie digende Ergebnisse zeigten, besteht kein ernster Grund, warum man nicht auch höhere Drücke anwenden kann; nur führen höhere Drücke zu einer grösseren Verdünnung des: Pulvers mit Durchr gasungsmittel in dem sich ergebenden Sprühstrahl.
Die Ergebnisse der Fig. 5 wurden mit dem Pul ver im Zwischenzustand des statischen Aerats er halten. Der Begriff des statischen Aerates und die Herstellung dieses Zustandes wird ausführlich in der österreichischen Patentschrift Nr. 231594 beschrieben.
Zu den Beispielen 1 bis 3 sei noch zu erwähnen, dass zur Vorerhitzung der zu beschichtenden Gegen stände Aluminiumhauben Verwendung fanden, in denen die Gegenstände aufgehängt bzw. aufgestellt wurden, worauf die Atmosphäre unter den Hauben mittels Gasbrennern erhitzt wurde. Es standen zu diesem Zwecke verschiedene Ausführungsformen der Haube zur Verfügung.
Eines dieser Geräte für klei niere Arbeiten bestand aus einem rechteckigen Kasten aus poliertem Aluminiumblech mit offenem Boden, der über einem Tisch an einem Kabel auf gehängt war, das über eine Rolle zu einem Fuss hebel lief, womit die Haube von dem Tisch abge hoben werden konnte. Auf dem Tisch war ein Gas brenner angebracht, der im angezündeten Zustand unter die Haube durch den offenen Boden desselben blies, zu welchem Zweck eine kleine Lücke zwischen dem Tisch und der Haube eingehalten wurde. Diese gestatteten auch das Entweichen der Gase aus der Haube. Für grössere Beschichtungsarbeiten standen auch grössere Hauben zur Verfügung, die direkt über dem Fussboden der Werkhalle aufgehängt waren.
Eine solche Ausführungsform war aus standardisierten Tafeln zusammengebaut, aus welchen man Hauben der jeweils benötigten Grösse zusammenstellen kann.
In einer weiteren Ausführungsform war um die erste Haube ein Aussenmantel angebracht, dessen Bodenkante tiefer als die Bodenkante der Innen haube war und dessen Oberende mit einem Abzug versehen war. Bei dieser Vorrichtung entweichen die Rauchgase unter der Bodenkante der Innenhaube und ziehen dann zwischen Innenhaube und Mantel aufwärts. Diese Vorrichtung liefert eine beheizte Isolierung der Haube und hilft somit, Brennstoff zu sparen. Die Abführung der Rauchgase macht keine Schwierigkeiten.
Man fand, dass die Temperatur innerhalb der Haube im wesentlichen gleichmässig ist, und dass das Haubeninnere sehr schnell auf die benötigte Tem peratur gebracht werden kann. Falls erwünscht, kann im Innern der Haube ein Ventilator angebracht werden.
Um Gegenstände mit Kunststoff zu beschichten, werden erstere einzeln oder zusammen unter die Haube gebracht, im gewünschten Masse vorerhitzt und dann zur Weiterbearbeitung entfernt, nachdem man die Haube hochgehoben hat. Die Hauptvorteile dieser Arbeitsweise sind in der leichten Zugänglich keit der Gegenstände zu suchen und in der Brenn stoffersparnis, da beim Heben und Senken der Haube sehr wenig heisses Gas verlorengeht, im Vergleich mit den sehr viel grösseren Verlusten, die beim Öff nen und Schliessen einer Ofentür entstehen und in der besseren Erhaltung einer inerten Gasatmosphäre.
Offensichtlich kann man die gleiche relative Be wegung wie beim Heben und Senken der Haube auch dadurch erhalten, dass man den Tisch unter einer feststehenden Haube hebt oder senkt.
Diese Verfahrensweise ist auch besonders zur Beschichtung grosser Gegenstände geeignet, die nicht leicht beweglich sind. In diesem Falle wird eine ent sprechend aufgehängte leichte Aluminiumhaube über dem Gegenstand aufgebaut, worauf die Gasflammen in die Haube gerichtet werden. Die Haube wird hochgehoben, um das Bespritzen des Gegenstandes zu gestatten, und von Zeit zu Zeit gesenkt, um den Gegenstand im gewünschten Temperaturbereich für das Spritzverfahren zu halten.
Die Herstellung dieser Hauben kostet einen klei nen Bruchteil der Kosten eines üblichen Heizofens, wie sie bisher in Kunststoffbeschichtungsanlagen Ver wendung fanden.
Bei der Verfahrensweise gemäss Beispiel 3 ergibt sich ein weiterer Vorteil von entscheidender Bedeu tung.
In dieser Art Spritzverfahren verl'ässt das Pulver den Ausspritzpunkt in einer sehr konzentrierten Form, verhältnismässig wenig verdünnt mit Durchgasungs- mittel. Ein zusätzliches Fördergas ist überflüssig. So- mit kann das Pulver tatsächlich mehr als 280mal konzentrierter sein als in der üblichen Verfahrens weise. Die üblichen Verfahren verwenden einen sehr verdünnten Pulverstrahl mit einem hohen Anteil an Fördergas.
Dies erweist sich manchmal als schwer wiegender Nachteil, besonders wenn es gilt, schwer zugängliche Ecken zu beschichten, da das Gas dazu neigt, die Teilchen von dem zu beschichtenden Ge genstand abzublasen, bevor die Verklebung statt finden kann. Das Gas kann auch eine nachteilige Kühlwirkung haben. Bei der Erzeugung solcher Luft- oder Gasströme wird ferner Energie vergeudet.
Spray coating method and device for carrying out the method The present invention relates to a spray coating method and a device for carrying out the method.
The spray coating process according to the invention is of the type in which a fine-grained material is sprayed onto an object in such a way that it adheres to it and forms a cover layer, with one initially at least in the lower part being under excess pressure compared to the outside atmosphere:
-. A fully fermented mass of the fine-grained coating material is produced in a gas-injection vessel, and the degree of gas-flow corresponds at most to that which can be achieved in a fluidized bed, and a gas-permeated flow of the fine-grain material is fed from the gas-flow vessel to an injection mouth at an adjustable speed and the procedure is characterized by
that the material at a point below the surface of the through-garden material is withdrawn exclusively by means of the overpressure prevailing in the through-gassing vessel at the outlet point, and the material flow emerging in a dense phase is supplied with means that are used to continue and spray the fine-grained material onto the object to be coated are formed.
In particular, the method can be carried out in such a way that the fine-grained material in the gassing vessel is placed in a real fluidized bed state or, preferably, in a middle gassed state, which is between the real fluidized bed characterized by turbulent particle movement and the normal, loose state The static acrate has a high degree of mobility in this intermediate state, but in contrast to the fluidized bed has an angle of repose,
which, however, is smaller than the angle of repose of the impervious material and, in contrast to the fluidized bed, there is little or no relative movement between neighboring particles as long as the mass remains undisturbed.
In a preferred embodiment of the method, the fully cooked material withdrawn from the aeration vessel is transported onward exclusively by means of the pressure mentioned to the spraying stand, where only the residual pressure is used for spraying operation. The pressure in the gassing vessel is, for example, between 0.5 and 7.0 atmospheres.
The shape and quality of the spray jet is set, for example, by means of appropriate deflectors which are in the path of the free jet that has already emerged from the injection point, the cross-sectional area at the injection point not being narrowed compared to the cross-sectional area of the pipeline.
On the other hand, it is also possible to work at low pressure and the withdrawn material, for. B. to mix in the manner described below with a conveying gas.
The method can be carried out so that a thermoplastic plastic powder, e.g. B. Po yethylene, polyamide, polyvinyl resin or the like is sprayed onto the preheated object, the preferred particle size between about 75 and 400 microns, e.g. B. is between 150 and 400 microns and the individual particles are as free of protrusions as possible. It has proven to be advantageous if the powder is preheated to a temperature below the temperature at which it becomes sticky, e.g.
B. by heating the gassing vessel as such or by using a hot gassing agent Ver, for example a gas inert to the plastic, for. B. nitrogen, carbon dioxide or industrial waste @ with a low oxygen content and no components that chemically react with the powder.
On the other hand, it is also possible to use solid particles, e.g. B. To spray glass beads, sand or the like onto a sticky surface, on which they stick when touched.
If a thermoplastic plastic powder is used for at least part of the coating, the object to be coated can be heated by bringing it under a hood closed at the top and sides, the hood filled with hot gas and then the hood relative to the object upwards is moved in order to make the object accessible for further treatment, for which purpose the hood is preferably provided with counterweights, the heating preferably taking place with means of one or more gas flames directed under the hood.
The device according to the invention for carrying out the method. has a through-gassing vessel with an outlet opening for the through-gassed material near the bottom of the vessel, and is characterized in that means are provided to pick up the fine-grained material flowing freely and in a dense phase from the outlet opening, to transport it on and to it to be sprayed on to be coated, the size of the outlet opening is preferably adjustable.
In a preferred embodiment, a funnel, which is open at the top and is under atmospheric pressure at the top, is attached below the outlet opening of the gassing vessel so outside the gassing vessel that the fine-grained material flowing freely from the outlet opening falls into the funnel, with the funnel simultaneously the Forms inlet port of a conveyor, whereby the fine-grained material that has fallen into the funnel is sucked in together with a conveyor gas. The conveying gas is preheated if necessary.
In another embodiment, the gassing vessel has a narrowed gas opening for operation under pressure above the fill level of the gassed material and the outlet opening in the gassing zone is directly connected to an injection opening from which the material is sprayed onto the object to be coated by means of connected or connectable to a line.
The connection between the outlet and the injection opening is, for example, a relatively short pipe or hose ver with 0.8 to 3.5 mm inner diameter, preferably of the order of 1.2 mm, or a longer pipe or hose, z . B. of about 10 m in length, accomplished with an inner diameter between, for example, about 3 and 13 mm, with a thin wire inside the tube or hose can be provided, which can counter clogging ent if they occur. Furthermore, constrictions at the actual end of the spray are avoided.
A suitable mouthpiece is preferably provided at the injection point of the device, e.g. B. designed as one or more deflectors, which are preferably adjustable or replaceable, since with one different shapes of the spray he can testify.
It has proven to be beneficial to provide at least two gassing vessels in such a way that each gassing vessel has its own outlet opening for the gassed material and that the sizes of all outlet openings can be adjusted in order to allow the supply of gassed material from the various gassing vessels after a single line or a single mouthpiece to be able to adjust len in predetermined proportions.
To further explain the invention, reference is made to the following examples and drawings, which represent two embodiments of the device according to the invention. The figures show: FIG. 1 a perspective view of a first embodiment, FIG. 2 a side view of a device for operation with higher overpressure, FIGS. 3 and 4 two different mouth attachments, FIG. 5 a graphical representation of the powder flow rates through hoses Different inside diameters when using different pressures.
<I> Example 1 </I> Operation with a conveyor fan According to FIG. 1, the device consists of a gas chamber 1 with a gas supply 2. Above the gas chamber and separated from it by means of a filter 3, two gassing vessels 4 and 5 are seen before . The tops of the gas flow vessels are sealed with a filter cloth cover 6.
The filter cloth 6 serves to prevent the powder that has been dragged from escaping and at the same time creates a counterpressure in the gas-flow vessels. Each gassing vessel is provided with a slot 7 slightly above the filter 3. These slots can be opened or closed to the desired extent by means of a slide 8. In this way it is possible to set the speed at which the aerated powder flows out of the aerated vessel into the funnel 9 of the conveyor blower 10.
The outlet opening of the conveying fan is connected to the hose 11, the outermost end of which can be connected to a suitable orifice extension, two examples of which are shown in FIGS. 3 and 4. The orifice extension 12 according to FIG. 3 generates an una deflected, conical spray jet, while the orifice extension 13 according to FIG. 4 is provided with an angular deflector 14 which brings about a fan-shaped atomization.
In practice, the vessel 4 can be filled with a powder which is particularly suitable for priming, and the vessel 5 with a powder for the top layer. Air or another gas under a slight overpressure is introduced into the gas chamber 1 through the gas supply 2. The gas blows through the filter 3 and gasses through the powder in the Ge vessels 4 and 5 in the desired mass.
Depending on the flow properties of the powder, the powder can either be put in a vortex state or in the above-mentioned intermediate state of static aerate. In the meantime, the object to be coated is heated to a temperature at which the plastic powder dissolves easily without excessive decomposition or oxidation. When using polyethylene powder, the temperature is usually between 180 and 200 C. The conveyor fan is then switched on and the slide 8 of the vessel 4 is opened to the desired extent.
The spray jet ejected through the mouth 12 or 13 is then directed onto the object to be coated, preferably at approximately a right angle onto the surface to be coated. Part of the powder adheres to the heated object and forms a top layer. After a primer layer of the desired thickness has been built up, the slide 8 of the vessel 4 is closed and the corresponding slide of the vessel 5 is opened and the spraying process is continued until a top layer of the desired thickness and quality is built up. The approach 12 or 13 can also be replaced by a flame spray approach.
In this case, great care must be taken to avoid unwanted oxidation and decomposition of the plastic powder. This difficulty can largely be avoided by introducing nitrogen or carbon dioxide gas into the funnel of the vessel. This procedure is particularly economical when industrial exhaust gases are available that do not attack the plastic powder under the prevailing temperature conditions.
<I> Example 2 </I> Preheating the spray jet The same device as in example 1 can be used. Flue gas with a temperature of about. 85 C is introduced into the gas chamber, where the Polpäthylenpulver is preheated in the gassing vessel. The powder is then sprayed onto the preheated object in the manner described in the previous example, and a markedly improved adhesion of the powder to the coated surface is observed.
If hot exhaust gas at 85 C is also fed into the funnel of the fan, the proportion of powder that adheres to the workpiece is almost doubled.
<I> Example 3 </I> Operation with a pressurized gas circulation vessel The apparatus according to FIG. 2 is designed to withstand overpressures of at least 7 atmospheres. Again, the device consists of a gas chamber 15 with a valve provided gas supply 16 and a gas flow vessel 17 above the gas chamber, which is by her means of a filter. 18 is separated, which contains a very tightly woven synthetic filter cloth. The through, gassing vessel is closed with a cover 19, which is provided with a manometer 20 and an outlet valve 21, by means of which you can set the desired pressure in the gas flow vessel.
A filter cloth 22 is provided between the aeration vessel and the cover 19 in order to rule out any possibility of powder entering the pressure gauge 20 or the valve 21. Two outlet valves 23 are seen at the lower end of the gassing chamber in order to regulate the supply of the gassed fine grain material through the hoses 24.
The ends of the tubes 24 can in turn be provided with sets of mouths as in FIG. 3 or 4. For operation under pressure, however, these are advantageously designed in such a way that there is no constriction at the mouth end of the hose.
A baffle plate 25 is provided inside the gassing vessel in order to shield the outlet valves 23 and to prevent the gas from flowing out prematurely through the valves.
With this device, it was possible to generate a one-meter-long spray jet at the end of a one-meter-long hose with an internal diameter of 1.2 mm, at an overpressure in the gas-flow vessel of around 1.4 atmospheres. By changing the pressure and / or the constriction between the exit point and the hose, it was possible to increase the throughput of the plastic powder between about 2.2 and 45 kg / hour. to vary without difficulty. At 1.8 atmospheres in a fluidized bed, 23 kg / h. enforced.
A polyethylene powder with a particle size between about 300 and 50 microns was used in this experiment.
The above-mentioned results could be produced with a powder which was in a real fluidized bed state in the aeration vessel 17. There was practically no clogging of the hose 24, and any clogging conditions could easily be eliminated by gently moving a thin wire attached to the hose 24.
However, the device worked best when operated with the above intermediate state. This resulted in the advantages of a considerably reduced consumption of fumigant, a practically complete elimination of blockages so that the wire in the hose 24 could be dispensed with, and an even more concentrated and regular transport of plastic powder through the hose 24.
In the case of polyethylene powder, the particle size range of 400 to 150 microns was found to be most advantageous. When operating with short pipe lengths 24, it is advantageous to use very small inner diameters in order to obtain a rapid flow through the hose. With longer hoses, it is better to use hoses with a slightly larger inner diameter, e.g. B. to use between about 3 and 13 mm.
Preheating of the gassing agent and / or the gassing vessel can also be used with advantage in this mode of operation.
<I> Example 4 </I> Flow velocities through pipes with different diameters Hose sections 9.14 m long and with different internal diameters were connected to the valves 23 of the device described in the previous example. The apparatus was filled with a high density polyethylene powder with a particle size between 400 and 150 microns. The time, in seconds, was measured that was required to convey 227 g of the plastic powder through the hoses using various air pressures. The results are recorded in FIG.
Although pressures between 0.5 and 7 atmospheres gave satisfactory results, there is no serious reason why higher pressures cannot be used; only higher pressures lead to a greater dilution of the: powder with a gassing agent in the resulting spray jet.
The results of FIG. 5 were obtained with the powder in the intermediate state of the static aerat. The concept of static aerates and the creation of this state is described in detail in Austrian patent specification No. 231594.
For Examples 1 to 3 it should also be mentioned that aluminum hoods were used to preheat the objects to be coated, in which the objects were hung or set up, whereupon the atmosphere under the hoods was heated by means of gas burners. Various designs of the hood were available for this purpose.
One of these devices for small work consisted of a rectangular box made of polished aluminum sheet with an open bottom, which was hung above a table on a cable that ran over a pulley to a foot lever, with which the hood could be lifted off the table . On the table was a gas burner which, when lit, blew under the hood through the open floor of the hood, for which purpose a small gap was kept between the table and the hood. These also allowed the gases to escape from the hood. For larger coating work, larger hoods were also available, which were hung directly above the floor of the workshop.
Such an embodiment was assembled from standardized panels from which hoods of the required size can be assembled.
In a further embodiment, an outer jacket was attached around the first hood, the bottom edge of which was deeper than the bottom edge of the inner hood and the top end of which was provided with a trigger. With this device, the smoke gases escape under the bottom edge of the inner hood and then pull up between the inner hood and jacket. This device provides heated insulation for the hood and thus helps to save fuel. The removal of the smoke does not cause any difficulties.
It was found that the temperature inside the hood is essentially uniform and that the inside of the hood can be brought to the required temperature very quickly. If desired, a fan can be installed inside the hood.
In order to coat objects with plastic, the former are brought under the hood individually or together, preheated to the desired extent and then removed for further processing after the hood has been lifted. The main advantages of this way of working are the easy accessibility of the objects and the fuel savings, since very little hot gas is lost when the hood is raised and lowered, compared with the much greater losses that occur when opening and closing an oven door arise and in the better maintenance of an inert gas atmosphere.
Obviously, the same relative movement as when raising and lowering the hood can also be obtained by raising or lowering the table under a fixed hood.
This procedure is also particularly suitable for coating large objects that are not easily movable. In this case, a light aluminum hood suspended accordingly is built over the object, whereupon the gas flames are directed into the hood. The hood is raised to allow the article to be sprayed and lowered from time to time to keep the article in the desired temperature range for the spraying process.
The production of these hoods costs a small fraction of the cost of a conventional heating furnace, as previously found in plastic coating plants.
In the procedure according to Example 3, there is a further advantage of decisive importance.
In this type of spraying process, the powder leaves the spray point in a very concentrated form, relatively little diluted with fumigant. An additional conveying gas is superfluous. Thus the powder can actually be more than 280 times more concentrated than in the usual process. The usual methods use a very dilute powder jet with a high proportion of conveying gas.
This sometimes proves to be a serious disadvantage, especially when it comes to coating hard-to-reach corners, since the gas tends to blow the particles off the object to be coated before the gluing can take place. The gas can also have an adverse cooling effect. Energy is also wasted in generating such air or gas flows.