DD242353A1

DD242353A1 - DEVICE FOR ELECTROSTATIC COATING OF OBJECTS IN A TUB

Info

Publication number: DD242353A1
Application number: DD28244085A
Authority: DD
Inventors: Peter Dressler; Hubert Kuhnert; Karl-Heinz Mueller
Original assignee: Verkehrswesen Hochschule
Priority date: 1985-11-05
Filing date: 1985-11-05
Publication date: 1987-01-28
Also published as: DD242353B5

Abstract

Das Ziel der Erfindung besteht darin, dass von der Aufladeelektrode kein Zuendfunken zum zu beschichtenden Gegenstand ausgeht, dass damit eine Entzuendungsgefahr der Pulverschicht beseitigt wird, dass auch Spannungen groesser 20 kV angewendet werden koennen, dass eine starke elektrostatische Aufladung der Wirbelschicht erfolgt und dass die Wirbelbewegung nicht behindert wird. Ein elektrisch nichtleitendes Elastomer mit eingelagerten Kohlenstoffteilchen als Aufladeelektrode hat einen elektrischen Oberflaechenwiderstand von 108 bis 1010 Ohm. Die Aufladeelektrode wird auf einen Nichtleiter aufgebracht. Durch zusaetzliche Ladungen auf dem Nichtleiter wird die effektive Oberflaeche der Aufladeelektrode stark vergroessert. Als Elastomer wird Gummi verwendet. Die im Gummi enthaltenen Kohlenstoffteilchen stellen Ladungszentren mit hoher Ladungsdichte dar. Insgesamt wird die Teilchenaufladung stark erhoeht. Da Aufladeelektrode und Nichtleiter glatte Oberflaechen haben, erstirbt die Wirbelbewegung in ihrer Naehe nicht. Anwendungsgebiete sind die Beschichtung von Drahtwaren, Profilen und Kleinteilen.The object of the invention is that the charging electrode does not emit spark to the object to be coated, that a risk of ignition of the powder layer is eliminated, that also voltages greater than 20 kV can be applied, that a strong electrostatic charge of the fluidized bed takes place and that the vortex movement not hindered. An electrically non-conductive elastomer with embedded carbon particles as a charging electrode has an electrical surface resistance of 108 to 1010 ohms. The charging electrode is applied to a non-conductor. Additional charges on the nonconductor greatly increase the effective surface area of the charging electrode. The elastomer used is rubber. The carbon particles contained in the rubber represent charge centers with high charge density. Overall, the particle charge is greatly increased. Since the charging electrode and non-conductor have smooth surfaces, the whirling motion does not die near them. Areas of application are the coating of wire products, profiles and small parts.

Description

U = (lgR₀/ohm-6)-10kVU = (IgR ₀ / ohm-6) -10kV

beträgt.is.

3. Vorrichtung nach Pkt. 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Aufladeelektroden (2) bei einer Hochspannung von ±20 kV einen elektrischen Oberflächenwiderstand von R₀ - 10¹⁰Ohm und bei ±40kV von R₀ = 10⁸Ohm haben.3. A device according to point 1 and 2, characterized in that the charging electrodes (2) at a high voltage of ± 20 kV a surface electrical resistance of R ₀ -. Have 10 ¹⁰ Ohm and at ± 40kV of R ₀ = 10 ⁸ ohms.

4. Vorrichtung nach Pkt. 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das als Material für die Aufladeelektroden (2) eingesetzte Elastomer mit eingelagerten leitfähigen Partikeln einen Oberflächenwiderstand Ro kleiner 10⁸Ohm hat und innerhalb des Tauchbeckens mechanisch so weit gedehnt angeordnet ist, daß der Oberflächenwiderstand der als Aufladeelektrode dienenden Fläche R₀ = 10⁸...1O¹⁰ Ohm beträgt. ·4. Device according to Pkt. 1 to 3, characterized in that the material used for the charging electrodes (2) elastomer with embedded conductive particles has a surface resistance Ro less than 10 ⁸ ohms and is mechanically stretched so far within the dip tank that the Surface resistance of serving as a charging electrode surface R ₀ = 10 ⁸ ... 10 ¹⁰ ohms. ·

5. Vorrichtung nach Pkt. 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Aufladeelektroden (2) aus rußpigmentiertem Gummi mit einem Oberflächenwiderstand von R₀ = 10⁸...10¹⁰Ohm bestehen.5. Device according to Pkt. 1 to 4, characterized in that the charging electrodes (2) made of soot-pigmented rubber with a surface resistance of R ₀ = 10 ⁸ ... 10 ¹⁰ ohms.

6. Vorrichtung nach Pkt. 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Aufladeelektroden (2) flächenhaft ausgebildet und auf den elektrisch nichtleitenden Tauchbeckenwänden (5) und/oder Elektrodenträgern befestigt sind.6. Apparatus according to item 1 to 5, characterized in that the charging electrodes (2) formed areally and on the electrically non-conductive immersion basin walls (5) and / or electrode carriers are attached.

7. Vorrichtung nach Pkt. 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Aufladeelektroden (2) band-oder rohrförmig ausgebildet und mit einem Ende an die Hochspannung angeschlossen sind und das andere Ende an Erdpotential liegt.7. Device according to Pkt. 1 to 6, characterized in that the charging electrodes (2) are band-shaped or tubular and connected at one end to the high voltage and the other end is at ground potential.

8. Vorrichtung nach Pkt. 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Aufladeelektroden (2) in ihrer Form dem jeweiligen Gegenstand (9) angepaßt und/oder an unterschiedliche Hochspannung im Bereich ±15kVbis ±60kV angeschlossen sind.8. Device according to Pkt. 1 to 7, characterized in that the charging electrodes (2) adapted in shape to the respective object (9) and / or connected to different high voltage in the range ± 15kV to ± 60kV.

9. Vorrichtung nach Pkt. 1 bis 8, gekennzeichnet dadurch, daß die Aufladeelektroden (2) und die Nichtleiter (1), auf denen sie befestigt sind, glatte Oberflächen haben.9. Device according to Pkt. 1 to 8, characterized in that the charging electrodes (2) and the non-conductors (1) on which they are fixed, have smooth surfaces.

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen in einem Tauchbecken mit pulverförmigen Teilchen zur Herstellung eines Pulverüberzuges, der danach eingeschmolzen wird.The invention relates to a device for the electrostatic coating of objects in a dip tank with powdery particles for producing a powder coating, which is then melted down.

Characteristic of the known technical solutions

Die elektrostatische Aufladung der Teilchen in der Wirbelschicht wird bei den bekannten Vorrichtungen durch Aufladeelektroden, die in der Wirbelschicht angeordnet sind (DD-WP 123644 und DD-WP 126791), erreicht. Die Aufladung der Wirbelschicht verbessert sich beim Einsatz von Fluidisierungselektroden. Den Fluidisierungselektroden wird die Luft über Rohre von außerhalb (DD-WP 126791) oder über ein Rohrsystem (DD-WP 232142) oder direkt (DD-WP 241562) aus der Wirbelschicht zugeführt.The electrostatic charging of the particles in the fluidized bed is achieved in the known devices by charging electrodes, which are arranged in the fluidized bed (DD-WP 123644 and DD-WP 126791). The charging of the fluidized bed improves with the use of fluidizing electrodes. The air is supplied to the fluidization electrodes via pipes from outside (DD-WP 126791) or via a pipe system (DD-WP 232142) or directly (DD-WP 241562) from the fluidized bed.

Die Aufladung der Teilchen kann auch durch nadel- oder drahtförmig ausgebildete Aufladeelektroden, die im Anströmraum oder Anströmboden angeordnet sind, erfolgen (DD-AP 47696, DD-AP 46793, DD-WP 47697, DD-WP 40676). Ist der Anströmboden aus Sintermetall oder aus einem Halbleiter aufgebaut, dient dieser als Aufladeelektrode (DD-AP 47696). Die bekannten technischen Lösungen zum elektrostatischen Aufladen der Teilchen haben den Nachteil, daß beim Einsatz der Hochspannung zur Erzeugung einer hinreichenden Aufladung der Teilchen elektrische Funken zwischen Gegenstand und Aufladeelektrode entstehen und die Wirbelschicht oder deren Umgebung entzünden können. Ein weiterer Nachteil besteht bei den Fluidisierungselektroden, wenn für die Luftzuführung Schläuche oder Rohre benötigt werden, die in der Wirbelschicht untergebracht sind und die Wirbelbewegung beeinflussen sowie die Aufladefläche einschränken. Ein dritter Nachteil entsteht durch Fluidisierungselektroden, die an der Oberfläche rauh sind, da an ihnen die Wirbelbewegung erstirbt.The charging of the particles can also be done by needle or wire-shaped charging electrodes, which are arranged in the Anströmraum or distributor plate (DD-AP 47696, DD-AP 46793, DD-WP 47697, DD-WP 40676). If the distributor plate is made of sintered metal or of a semiconductor, it serves as a charging electrode (DD-AP 47696). The known technical solutions for the electrostatic charging of the particles have the disadvantage that when using the high voltage to generate a sufficient charge of the particles, electrical sparks between the object and charging electrode arise and can ignite the fluidized bed or its surroundings. Another disadvantage is the fluidization electrodes, if the air supply hoses or pipes are required, which are housed in the fluidized bed and affect the swirling motion and restrict the Aufladefläche. A third disadvantage arises from fluidizing electrodes, which are rough on the surface, since the vortexing dies from them.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Unterbindung des Zündfunkens zwischen Aufladeelektrode und Gegenstand und damit in einer Erhöhung der Sicherheit der Beschichtungsanlage, der Vergrößerung der wirksamen Aufladefläche und der Beseitigung der Rauhigkeit der Elektrodenoberfläche zur Verbesserung der Wirbelbewegung und der elektrostatischen Aufladung der Pulverteilchen, wodurch die Gegenstände besser beschichtet werden.The object of the invention is to prevent sparking between the charging electrode and the object, thereby increasing the safety of the coating equipment, increasing the effective charging area and eliminating the roughness of the electrode surface to improve the swirling motion and the electrostatic charging of the powder particles be coated better.

Explanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die selbst bei Verwendung hoher Aufladespannungen, wie z.B. über 2OkV, die Entstehung von Zündfunken und elektrischen Überschlagen in der Wirbelschicht vermeidet unter gleichzeitiger Erreichung einer maximalen Aufladung der Wirbelschicht und optimaler Beschichtung der zu beschichtenden Gegenstände. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß zur Aufladung der Pulverteilchen in der Wirbelschicht eine Aufladeelektrode verwendet wird, die aus einem Nichtleiter mit eingelagerten elektrisch leitfähigen Partikeln besteht. Als Nichtleiter eignet sich ein Elastomer, z. B. rußpigmentierter Gummi mit einem elektrischen Oberflächenwiderstand von Ro = 10⁸...10¹⁰ Ohm (gemessen mit der Schneidenelektrode nach TGL 15347). Diese Aufladeelektrode ist mechanisch stark dehnbar, wovon der elektrische Oberflächenwiderstand abhängig ist. Die Aufladeelektrode kann so weit gedehnt werden, bis der elektrische Oberflächenwiderstand im Bereich R₀ = 10⁸...10¹⁰ Ohm liegt, der für die Aufladung der Pulverteilchen besonders günstig ist. Der Oberflächenwiderstand der Aufladeelektrode aus rußpigmentiertem Gummi ist auch sehr spannungsabhängig. Hat erz. B. bei ±20 kV einen Oberflächenwiderstand von 10¹⁰ Ohm, so sinkt dieser bei ±40 kV auf R₀ = 10⁸ Ohm. Das heißt mit der Höhe der Aufladespannung ist auch eine Optimierung der Aufladung möglich. Diese Aufladeelektrode kann allein zur Aufladung der Pulverteilchen eingesetzt oder zusätzlich auf einen Nichtleiter aufgebracht werden, wobei auf dem Nichtleiter zusätzliche Ladungen entstehen und somit die effektive Oberfläche der Aufladeelektrode stark vergrößert wird. Damit die Wirbelbewegung in der Nähe der Aufladeelektrode und des Nichtleiters nicht erstirbt, werden beide mit glatter Oberfläche eingesetzt. Die im Gummi enthaltenen Kohlenstoffteilchen stellen Ladungszentren mit hoher Ladungsdichte dar und führen zu einer Glimmentladung auf der Oberfläche der Aufladeelektrode, wenn diese von dem Pulverluftgemisch der Wirbelschicht bedeckt wird. Es wurde entdeckt, daß diese Glimmentladung die Aufladung der Pulverteilchen bewirkt.The object of the invention is to provide a device which avoids the formation of sparks and electric flashover in the fluidized bed even with the use of high charging voltages, such as over 2OkV while achieving maximum charging of the fluidized bed and optimal coating of the objects to be coated. The object is achieved in that according to the invention for charging the powder in the fluidized bed a charging electrode is used, which consists of a non-conductor with embedded electrically conductive particles. As a non-conductor is an elastomer, for. B. soot-pigmented rubber having a surface electrical resistance of Ro = 10 ⁸ ... 10 ¹⁰ ohms (measured with the cutting edge electrode according to TGL 15347). This charging electrode is mechanically strong extensible, on which the surface electrical resistance is dependent. The charging electrode can be stretched until the surface electrical resistance in the range R ₀ = 10 ⁸ ... 10 ¹⁰ ohm, which is particularly favorable for the charging of the powder particles. The surface resistance of the charging pigment of soot-pigmented rubber is also very voltage-dependent. Has ore. B. at ± 20 kV, a surface resistance of 10 ¹⁰ ohms, it drops at ± 40 kV to R ₀ = 10 ⁸ ohms. That is, with the height of the charging voltage is also an optimization of the charge possible. This charging electrode can be used alone for charging the powder particles or additionally applied to a nonconductor, resulting in additional charges on the nonconductor and thus greatly increasing the effective surface area of the charging electrode. To prevent swirling near the charging electrode and the nonconductor, both are used with a smooth surface. The carbon particles contained in the rubber constitute high-charge-density charge centers and cause a glow discharge on the surface of the charging electrode when it is covered by the powder-air mixture of the fluidized bed. It has been discovered that this glow discharge causes the charging of the powder particles.

Durch diese Maßnahme ist auch die Verwendung höherer Aufladespannungen als 20 kV möglich. Die Aufladespannung wird dabei nach der Gleichung U = (Ig Ro/ohm — 6) · 1OkV berechnet.By this measure, the use of higher charging voltages than 20 kV is possible. The charging voltage is calculated according to the equation U = (Ig Ro / ohm - 6) · 1OkV.

Zur Verbesserung der Gleichmäßigkeit der Beschichtung ist es zweckmäßig, mehrere Aufladeelektroden im Tauchbecken anzuordnen und diese gegebenenfalls an unterschiedlich hohe Aufladespannungen anzuschließen.To improve the uniformity of the coating, it is expedient to arrange a plurality of charging electrodes in the dip tank and, if appropriate, to connect these to charging voltages of different levels.

Die Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladeelektrode innerhalb des Tauchbeckens auf einem entsprechend geformten Nichtleiter angeordnet und mit der Hochspannungsquelle verbunden ist. Zur Anpassung an die zu beschichtenden Gegenstände kann die Aufladeelektrode im Tauch becken auch quer zur Wirbelschicht angeordnet werden. Es ist auch möglich, die Aufladeelektrode auf die nichtleitende Wandung des Tauchbeckens anzuordnen.The device according to the invention is characterized in that the charging electrode is disposed within the dip tank on a correspondingly shaped dielectric and connected to the high voltage source. To adapt to the objects to be coated, the charging electrode in the immersion basin can also be arranged transversely to the fluidized bed. It is also possible to arrange the charging electrode on the non-conductive wall of the dip tank.

Die Aufladeelektrode kann auch an einem Ende an Hochspannung und am anderen an Erdpotential liegen. Dadurch ist eine Potentialsteuerung längs der Aufladeelektrode möglich, wodurch eine gezielte Aufladung der Wirbelschicht und eine optimale Beschichtung der Gegenstände erreicht wird.The charging electrode may also be at high voltage at one end and at ground potential at the other. As a result, a potential control along the charging electrode is possible, whereby a targeted charging of the fluidized bed and an optimal coating of the objects is achieved.

embodiments

Anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen:Reference to exemplary embodiments and the drawing, the invention will be explained in more detail. In the drawing show:

Fig. 1: eine erfindungsgemäße Aufladeelektrode,1 shows a charging electrode according to the invention,

Fig. 2: ein Tauchbecken entsprechend der Erfindung,2: a dip tank according to the invention,

Fig. 3: ebenfalls ein Tauchbecken wie ih Fig. 2 jedoch mit der Anordnung mehrerer Aufladeelektroden.Fig. 3: also a dip tank as in Fig. 2 but with the arrangement of several charging electrodes.

Eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufladeelektrode ist in Fig. 1 wiedergegeben. Auf einem Nichtleiter 1 ist die Aufladeelektrode 2 angebracht, z. B. geklebt, und mit der Hochspannungsquelle 3 verbunden. Gemäß Fig. 2 ist ein Schnitt durch ein Tauchbecken zur elektrostatischen Beschichtung dargestellt. Die Aufladeelektrode 2 ist seitlich mit dem Nichtleiter 1 als Paar gegenüberstehend angeordnet. Zwischen beiden Aufladeelektroden bildet sich eine Wirbelschicht 4 aus, die durch den in der Wand 5 des Tauchbeckens eingesetzten Anströmboden 6, die Luftzuführung 7 und den Anströmraum 8 hervorgerufen wird. Der zu beschichtende Gegenstand 9 ragt in die Wirbelschicht 4 hinein und ist elektrisch an Erdpotential angeschlossen. In Fig. 3 ist die Wirbelschicht 4 durch weitere eingebrachte Aufladeelektroden 2 unterteilt, um für die zu beschichtenden Gegenstände 9 angepaßte Aufladungsverhältnisse zu erreichen.A possible embodiment of the charging electrode according to the invention is shown in FIG. On a nonconductor 1, the charging electrode 2 is attached, for. B. glued, and connected to the high voltage source 3. 2, a section through a dip tank for electrostatic coating is shown. The charging electrode 2 is disposed laterally with the dielectric 1 as a pair opposed to each other. Between the two charging electrodes, a fluidized bed 4 is formed, which is caused by the inflow base 6, the air feed 7 and the inflow space 8, which are inserted in the wall 5 of the immersion basin. The object to be coated 9 protrudes into the fluidized bed 4 and is electrically connected to ground potential. In Fig. 3, the fluidized bed 4 is divided by further introduced charging electrodes 2 in order to achieve for the objects to be coated 9 adapted charging ratios.

Claims

Invention claim:

1. A device for electrostatic coating of objects in a dip tank with a porous distributor plate (6) for fluidizing the powdery coating material and one or more connected to high voltage planar charging electrodes (2) within and / or above the fluidized powder layer, characterized in that the charging electrodes (2) consist of an electrically non-conductive elastomer with embedded conductive particles and the surface resistance of the charging electrodes R ₀ = 10 ⁸ ... 10 ¹⁰ ohms and the potential of the applied high voltage is adapted to the surface resistance.

2. Device according Pkt.!, Characterized in that the potential of the applied high voltage