DD251510A1

DD251510A1 - Einrichtung zum elektrostatischen beschichten von werkstuecken

Info

Publication number: DD251510A1
Application number: DD29297486A
Authority: DD
Inventors: Peter Dressler
Original assignee: Verkehrswesen Hochschule
Priority date: 1986-07-29
Filing date: 1986-07-29
Publication date: 1987-11-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Werkstuecken mit Pulverteilen in einer Pulverwolke, bei der die Pulverteilchen aus einer Wirbelschicht austreten und von einem Aufladeraum durch die halbleitenden Aufladeelektroden, die einen elektrischen Widerstand von 108 bis 1010 Ohm haben, in den Beschichtungsraum gelangen. Durch die Trennung von Aufladeraum und Beschichtungsraum in Verbindung mit der Aufladung der Pulverteilchen durch Glimmentladung auf den halbleitenden Aufladeelektroden wird eine Aufladung der Pulverteilchen ohne zusaetzliche Luftionen erreicht und die Explosionsgefahr der Pulverwolke beseitigt. Durch die sehr starke Aufladung der Pulverteilchen kann die Aufladespannung auf 20 kV begrenzt und auch Pulver mit Teilchengroessen 400 m eingesetzt werden.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Werkstücken mit Pulverteilchen in einer Pulverwolke.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die elektrisch geladenen Pulverteilchen werden entweder mittels Pulversprühpistolen versprüht, in einem Tauchbecken aufgewirbelt, wo sie über der Wirbelschicht eine Pulverwolke bilden, oder aus Sprühpistolen in einen Behälter geblasen, um auch dort eine Pulverwolke zu bilden. Die bekannten technischen Lösungen zur Herstellung einer geladenen Pulverwolke zum Zweck der Werkstückbeschichtung haben die Nachteile, daß zum Versprühen mit Sprühpistolen der Pulverdurchsatz bei großen Luftmengen zu klein ist und daß nur Pulver kleiner Korngrößen versprüht werden können.

Ein weiterer Nachteil ist bei lonisationsaufladung der Pulverteilchen die Entzündungsgefahr der Pulverwolke durch Funken vom Sprühorgan zum Werkstück bei Verwendung hoher Aufladespannungen, wie z.B. 40 bis 90 kV.

Weitere Nachteile sind die Verstopfung der Sprühorgane und der hohe benötigte Luftdruck bei Sprühpistolen mit Injektoren.

Bei Verwendung von Koronaeletroden sind auch die ionenreiche Pulverwolke und das elektrische Feld zum Werkstück sehr nachteilig, da beide z.B. ein Eindringen der geladenen Pulverteilchen in Hohlräume verhindern und eine Schichtdickenbegrenzung auf dem Werkstück durch Rücksprühen herbeiführen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Werkstücken unter Verwendung einer Pulverwolke zu entwickeln, bei der ('ie beschriebenen Nachteile weitestgehend vermieden werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Werkstücken mit Pulverteilchen in einer Pulverwolke zu entwickeln, bei der die aufgeladenen Pulverteilchen mit hoher Gleichmäßigkeit auf den Werkstücken abgeschieden werden und selbst Hohlräume mit einer ausreichenden Beschichtung versehen werden können.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß in an sich bekannter Weise eine Wirbelschicht der Pulverteilchen über einem porösen Anströmboden angeordnet ist. Über der Wirbelschicht sind rohrförmige halbleitende Aufladeelektroden angeordnet, die mit rohrförmigen Isolierstücken in einer isolierplatte gehaltert sind. In den rohrförmigen halbleitenden Aufladeelektroden, die an Hochspannung liegen, sind weitere geerdete Elektroden zentrisch angebracht. Die geerdeten Elektroden sind oben und unten verschlossen. Beide Elektrodenarten bestehen aus einem elektrisch nichtleitenden Elastomer mit eingelagerten leitfähigen Partikeln, z.B. Kautschuk mit <20% Anteil Ruß C 1250 der Schüttdichte 220g/l und einem aktiven Füllstoff Kaolin 60, dessen Siebrückstand bei Prüfsiebung über 63^m maximal 1 % beträgt, wobei der Oberflächenwiderstand der halbleitenden Aufladeelektroden R₀ = 10⁸ bis 10¹⁰Ohm und der der geerdeten Elektroden R₀ = 10⁶ bis 10⁸Ohm betragen (gemessen mit der Schneidenelektrode nach TGL 15347). Die rohrförmigen halbleitenden Aufladeelektroden können auch auf dem Anströmboden aufliegen. Dadurch wird dieser zu einer zusätzlichen Aufladeelektrode, die die Aufladung der Pulverteilchen noch verstärkt. Die rohrförmigen halbleitenden Aufladeelektroden müssen zu diesem Zweck seitliche Öffnungen für den Pulverdurchtritt haben, und die geerdeten Elektroden dürfen auf dem Anströmboden nicht aufsitzen.

Durch die Anordnung wird zwischen dem Anströmboden und der Isolierplatte ein Aufladeraum gebildet. Über dem Aufladeraum schließt sich ein Beschichtungsraum an, in dem die zu beschichtenden Werkstücke angeordnet sind.

Die erfindungsgemäße Einrichtung hat eine Reihe entscheidender Vorteile bei der Beschichtung von Werkstücken. Die aus der Wirbelschicht austretenden Pulverteilchen werden durch die in den rohrförmigen halbleitenden Aufladeelektroden herrschende Glimmentladung, die durch die hohe elektrische Feldstärke zwischen den halbleitenden Aufladeelektroden und den geerdeten Elektroden an der Innenfläche der Aufladeelektroden entsteht, elektrostatisch aufgeladen und gelangen durch die rohrförmigen Isolierstücke in den potentialfreien Beschichtungsraum. Durch diese räumliche Trennung von Aufladeraum und Beschichtungsraum kann sich die ionenarme Pulverwolke bzw. ihre Pulverteilchen ohne Vorhandensein eines elektrischen Feldes auf den Werkstücken niederschlagen, und damit wird eine Schichtdickenbegrenzung durch Rücksprühen von den Werkstücken vermieden und das Eindringen der Pulverteilchen in Hohlräume ermöglicht.

Weiterhin wird eine Explosionsgefahr des aufgeladenen Pulvers vermieden, da es nicht zur Ausbildung von Zündfunken zwischen den halbleitenden Aufladeelektroden und den Werkstücken bzw. zwischen den halbleitenden Aufladeelektroden und den geerdeten Elektroden, die beide den hohen Oberflächenwiderstand zwischen 10⁶ und TO¹⁰ Ohm haben, kommen kann. Infolge der hohen elektrostatischen Aufladung der Pulverteilchen in den rohrförmigen halbleitenden Aufladeelektroden können auch Pulver mit einem Korndurchmesser von <400μΓη aufgetragen werden.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung bestehen darin, daß ein hoher Pulverdurchsatz und damit eine hohe Beschichtungsrate bei gleichzeitig geringem Luftverbrauch in der Wirbelschicht erreicht und daß selbst bei grobkörnigen Pulvern Aufladespannungen von 20 kV und weniger verwendet werden können. Pulverteilchen, die sich nicht auf dem Werkstück niederschlagen und zurückfallen, gelangen durch den Elektrodenzwischenraum, der einen Ringspalt bildet, wieder in den Aufladebereich.

Ausführungsbeispiel

Anhand eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Einrichtung zum elektrostatischen Beschichten.

Die gesamte Beschickungseinrichtung ist in einem Behälter 1 untergebracht. Im unteren Teil befindet sich eine Anströmkammer 15, die mit einem porösen Anströmboden 4 abgeschlossen ist, auf dem sich die Pulver- bzw. Wirbelschicht 2 befindet. Über eine Luftzuführung 3 wird die erforderliche Luft zur Erzeugung der Wirbelschicht 2 zugeführt. Die aus der Wirbelschicht 2 austretenden Pulverteilchen bilden eine Pulverwolke 6. Über der Wirbelschicht 2 in der Pulverwolke 6 sind rohrförmige halbleitende Aufladeelektroden 8 angeordnet, die an eine gemeinsame Hochspannungsquelle 7 angeschlossen sind. Gehalten werden die halbleitenden Aufladeelektroden 8 über rohrförmige Isolierstücke 9 in einer Isolierplatte 13. Damit wird zwischen dem Anströmboden 4 und der Isolierplatte 13 ein Aufladeraum 5 gebildet. Die Pulverteilchen aus der Pulverwolke 6 werden in den rohrförmigen halbleitenden Aufladeelektroden 8, auf denen eine Glimmentladung herrscht, aufgeladen und gelangen durch die rohrförmigen Isolierstücke 9 in den über der Isolierplatte 13 befindlichen Beschichtungsraum 10. Dort bilden siedie geladene Pulverwolke 11, die sich auf den am Erdpotential befindlichen Werkstücken 12 niederschlägt und die gewünschte Schicht erzeugt. Das verbrauchte Pulver wird über eine Pulvernachfülleinrichtung 14 ergänzt. In den rohrförmigen halbleitenden Aufladeelektroden 8 sind zentrisch rohrförmige und geerdete Elektroden 16, die oben und unten verschlossen sind, angeordnet.

Claims

1. Einrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anströmraum (5) von einem Beschichtungsraum (10), in dem die zu beschichtenden Werkstücke (12) angeordnet sind, durch eine Isolierplatte (13) getrennt ist, in die rohrförmige Isolierstücke (9) eingreifen, die in den Aufladeraum (5) hineinragen und durch rohrförmige halbleitende Aufladeelektroden (8) verlängert sind und daß unterhalb der Aufladeelektroden (8) über einem porösen Anströmboden (4) in an sich bekannter Weise eine Wirbelschicht (2) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Ringspaltes in den rohrförmigen halbleitenden Aufladeelektroden (8) zentrisch geerdete rohrförmige, oben und unten verschlossene Elektroden (16) angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die halbleitenden Aufladeelektroden (8) und die zentrisch angeordneten rohrförmigen Elektroden (16) aus einem elektrisch nichtleitenden Elastomer mit eingelagerten leitfähigen Partikeln, z. B. Kautschuk mit < 20% Anteil Ruß C 1250 der Schüttdichte 220g/l und einem aktiven Füllstoff Kaolin 60, dessen Siebrückstand bei Prüfsiebung über 63μηη maximal 1 % beträgt, bestehen und daß der Oberflächenwiderstand der halbleitenden Aufladeelektroden (8) auf R₀ = 10⁸ bis 10¹⁰ Ohm und der der geerdeten Elektroden (16) auf R₀ = TO⁶ bis 10⁸ Ohm, gemessen nach TGL 15347, eingestellt sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die halbleitenden Aufladeelektroden (8) auf dem Anströmboden (4) aufsitzen und zur Aufnahme des Pulvers an ihrem Mantel mit Bohrungen versehen sind.