DE10202076B4 - Powder spray device and powder spray process - Google Patents
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Abstract
Pulversprühvorrichtung (1) zum Beschichten einer Oberfläche eines Gegenstandes mit einem Pulver aus schüttfähigen Stoffen mit einem Pulverkanal (4) zum Transport des Pulvers in Form eines zu versprühenden Pulver-Gas-Gemisches (10) aus dem Pulver und einem Gas, wobei der Pulverkanal (4) in eine Düsenöffnung (9) zur Verteilung des Pulver-Gas-Gemisches (10) in eine Pulverwolke mündet und wobei der Pulverkanal (4) zumindest bereichsweise eine triboelektrisch wirksame Oberfläche (5) aufweist, durch die das gesamte, auf die Oberfläche des Gegenstandes aufzutragende und durch den Pulverkanal (4) durchströmende Pulver (10) triboelektrisch in einer ersten Polarität aufladbar ist und im Strömungsweg des Pulvers (10) in Strömungsrichtung vor oder nach der triboelektrisch wirksamen Oberfläche (5) mindestens eine Korona-Elektrode (3) angeordnet ist, mit der das gesamte, auf die Oberfläche des Gegenstandes aufzutragende Pulver (10) in einer zweiten Polarität elektrisch aufladbar ist, wobei die zweite Polarität der Aufladung des Pulvers (10) durch die Koronaelektrode (3) umgekehrt zur ersten Polarität der Aufladung...powder spray (1) for coating a surface an article with a powder of pourable substances with a powder channel (4) for transporting the powder in the form of a powder-gas mixture to be sprayed (10) from the powder and a gas, wherein the powder channel (4) in a nozzle opening (9) for the distribution of the powder-gas mixture (10) in a powder cloud ends and wherein the powder channel (4) at least partially a triboelectric effective surface (5), through which the whole, on the surface of the Object to be applied and through the powder channel (4) flowing through powder (10) is triboelectrically chargeable in a first polarity and in the flow path of the powder (10) in the flow direction before or after the triboelectrically active surface (5) at least one corona electrode (3) is arranged, with which the entire, to the surface of the article to be applied powder (10) in a second polarity electrically is rechargeable, with the second polarity of the charge of the powder (10) through the corona electrode (3) inversely to the first polarity of the charge ...
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pulversprühvorrichtung und ein Pulversprühverfahren. Derartige Vorrichtungen und Verfahren werden bei der Beschichtung von Gegenständen mit schüttgutförmigen Stoffen, insbesondere aber im Pulverlackierbereich zur Ausbildung von Pulverlackschichten angewandt. Im folgenden werden daher mit "Pulver" sämtliche derart auftragbaren schüttgutförmigen Stoffe, insbesondere auch die im eigentlichen Sinne Pulver genannten Materialien, bezeichnet.The The present invention relates to a powder spray device and a powder spray method. Such devices and methods are used in the coating of objects with bulk material, but especially in the Powder coating area for the formation of powder coating layers applied. In the following, therefore, with "powder" all such formable bulk material, in particular also the materials mentioned in the actual sense powder, designated.
Pulverlacke haben gegenüber den konventionellen Nasslacksystemen den Vorteil, dass sie keine Lösemittel enthalten und dass das Overspraypulver nahezu vollständig zurückgewonnen werden kann. Trotzdem werden die Pulverlacke erst bei ca. der Hälfte aller potentiellen Anwendungen eingesetzt. Dies liegt zu einem erheblichen Teil an der nicht ausreichenden Produktionssicherheit; vor allem die häufig ungenaue Reproduzierbarkeit der Pulverausbringung führt zu Schichtdickenschwankungen und zu einer geringen Beschichtungsqualität und einem hohen Pulverlackverbrauch.powder coatings have opposite the conventional wet paint systems the advantage that they no solvent contained and that the overspray powder recovered almost completely can be. Nevertheless, the powder coatings are only about half of all used in potential applications. This is a considerable Part of insufficient production safety; especially the common Inaccurate reproducibility of powder application leads to layer thickness fluctuations and to a low coating quality and a high powder coating consumption.
Die Aufladung des Pulverlackmaterials erfolgt im Pulverlackebereich in der Regel durch eine hochspannungsführende Korona- (elektrostatisches Feld mit Luftionen) oder durch Tribo-Aufladung (Reibung der Pulverpartikel in einem Strömungskanal).The Charging of the powder coating material takes place in the powder coating area usually by a high-voltage corona (electrostatic field with air ions) or by tribo-charging (friction of the powder particles in a flow channel).
Bei der reinen Korona-Aufladung liegt zwischen einer, an Hochspannung (0 – 100 kV) gelegten, Elektrode an der Pulverpistole und einem geerdetem Werkstück ein elektrisches Feld an. Um die Pulverpistole herum bilden sich Luftionen, die die Pulverpartikel aufladen. Bei der reinen Korona-Aufladung besteht die Gefahr das der Luftionenstrom zu stark wird und das elektrische Feld verzerrt. Ungenaue Pulverausbringung ist die Folge. Bei der Korona-Aufladung neigen die abgeschiedenen Partikel ab einer gewissen Schichtstärke zudem (Aufgrund der gleichnamigen Ladung der Pulverschicht) zur gegenseitigen Abstoßung (Rücksprürer). Bedingt durch das elektrische Feld kann bei einigen Werkstücken der Faraday-Effekt auftreten (z.B. bei Vertiefungen, Hohlräume usw.), wobei dort wenig oder kein Pulver abgeschieden werden kann.at the pure corona charging lies between one, at high voltage (0 - 100 kV), electrode on the powder gun and a grounded workpiece an electric field. Form around the powder gun Air ions that charge the powder particles. For pure corona charging there is a risk that the air ion current is too strong and that electric field distorted. Inaccurate powder application is the result. When corona charging, the deposited particles tend from one certain layer thickness Moreover (due to the charge of the same name of the powder layer) for mutual repulsion (Rücksprürer). conditioned The electric field can cause the Faraday effect on some workpieces occur (e.g., depressions, cavities, etc.), with little there or no powder can be deposited.
Bei der reinen Tribo-Aufladung werden die Pulverpartikel in der Regel bei der Durchströmung eines in der Pulverpistole befindlichen Rohrkanals durch Berührung aufgeladen, je nach Reibmaterial bedingt, positiv oder negativ. Die Pulveraufladung ist besonders bei feinen Pulvermaterialien und bei hohen Pulvermassenströmen (> 150 g/min) jedoch schlecht.at The pure tribo-charging the powder particles are usually in the flow of a pipe channel located in the powder gun charged by contact, depending on the friction material conditional, positive or negative. The powder charge However, especially with fine powder materials and at high powder mass flows (> 150 g / min) is poor.
Die US 6,003,779 A offenbart eine Tribopistole mit optionaler Korona-Nachladung. Dabei erfolgt zuerst eine erste Aufladung mittels Triboelektrizität. Das das Strömungsrohr durchströmende Pulver wird dabei nicht einheitlich aufgeladen, sondern in zwei Teilströme aufgeteilt, die jeweils triboelektrisch auf verschiedene Polaritäten aufgeladen werden. Beide Teilströme werden vor dem Austritt aus der Düse der Tribopistole wieder zusammengeführt. Der zusammengeführte Pulverstrom kann anschließend optional mittels Koronaentladung nachgeladen werden.The US 6,003,779 A discloses a tribopistole with optional corona recharge. In this case, a first charging by means of triboelectricity takes place first. The the flow tube flowing through Powder is not uniformly charged, but divided into two streams, each charged triboelectrically to different polarities become. Both partial flows be before exiting the nozzle of Tribopistole again merged. The merged Powder flow can subsequently optionally recharged by corona discharge.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine verbesserte Pulversprühvorrichtung und ein verbessertes Pulversprühverfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem Rücksprüh- und Faradayeffekte bzw. schlechte Aufladung bei hohen Pulvermasseströmen und feinen Pulvermaterialien vermieden werden können.task The present invention is now an improved powder spray device and an improved powder spraying process to disposal with the re-spray and Faraday effects or poor charging at high powder mass flows and fine powder materials can be avoided.
Diese Aufgabe wird durch die Pulversprühvorrichtung nach Anspruch 1 und das Pulversprühverfahren nach Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen gegeben.These Task is by the Pulversprühvorrichtung according to claim 1 and the powder spraying process according to claim 12 solved. Advantageous developments of the device according to the invention and of the method according to the invention are in the respective dependent claims given.
Erfindungsgemäß wird das
Pulver, das aufgetragen werden soll, zuerst triboelektrisch aufgeladen
und anschließend
durch eine Korona-Entladung auf entgegengesetzte Ladung umgeladen.
Die Reihenfolge kann auch derart gestaltet werden, daß zuerst
eine Korona-Aufladung
und anschließend
eine triboelektrische Umladung stattfindet. Aus der
In
gleicher Weise zeigt die
Im Gegensatz zu diesem Stand der Technik schlägt nun jedoch die folgende Erfindung überraschender Weise vor, zuerst die Pulverpartikel in einer ersten Polarität aufzuladen und anschließend über ein anderes Ladeverfahren mit entgegengesetzter Polarität zu laden. Bei der vorliegenden Erfindung ist folglich die Polarität des Korona-Ladesystems umgekehrt zur Polarität des Tribosystems. Die Stärke der Tribo-Aufladung bzw. die Stärke der Korona-Aufladung der Partikel kann dabei variiert werden. überraschender Weise führt dieses Verfahren und eine derartige Pulversprühvorrichtung in der Praxis zu besseren Auftragswirkungsgraden, zu geringerer Partikelseparierung im Beschichtungsprozess und zu geringeren Schichtdickenschwankungen, d.h. besserer Beschichtungsqualität und geringerem Lackverbrauch. Durch die reduzierten Schichtdickenschwankungen wird nunmehr auch der Einsatz von "Dünnschichtpulver", d.h. Pulverlack, mit dem geringe Schichtdicken bis zu 40-50 μm erzeugt werden können, möglich. Dadurch wird bei der Pulverbeschichtung Lackmaterial eingespart. Mit der vorliegenden Erfindung wird zudem der oft bei komplizierten Werkstücken, die beispielsweise Vertiefungen der Hohlräume aufweisen, auftretenden "Faradayeffekt" reduziert werden. Gleichzeitig ist es möglich, feine Pulverpartikel mit einem Durchmesser D(v, 0,5) ≤ 20 μm und bei hohen Pulvermasseströmen ohne die Nachteile der reinen Tribo-Aufladung einzusetzen. Die bei der reinen Korona-Aufladung auftretenden Faradayeffekte werden ebenfalls verringert, so daß auch Vertiefungen und Hohlräume beschichtet werden können.However, in contrast to this prior art, the present invention surprisingly proposes first charging the powder particles in a first polarity and then charging them via another charging method of opposite polarity. In the present invention, therefore, the polarity of the corona charging system is reversed returns to the polarity of the tribosystem. The strength of the tribocharging or the strength of the corona charging of the particles can be varied. Surprisingly, this method and such a powder spray device leads in practice to better order efficiencies, to lower particle separation in the coating process and to lower layer thickness variations, ie better coating quality and lower paint consumption. Due to the reduced layer thickness fluctuations now the use of "thin film powder", ie powder coating, can be produced with the small layer thicknesses up to 40-50 microns, possible. As a result, paint material is saved in the powder coating. With the present invention, moreover, the "Faraday effect" which often occurs in complicated workpieces, which, for example, have depressions of the cavities, is reduced. At the same time, it is possible to use fine powder particles with a diameter D (v, 0.5) ≦ 20 μm and at high powder mass flows without the disadvantages of pure tribo charging. The Faradayeffects occurring in the pure corona charging are also reduced, so that wells and cavities can be coated.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
läßt sich folglich
so zusammenfassen:
Beim vorliegenden Pulverapplikator wird
das Pulver sowohl durch Tribo- (Reibung) als auch durch Korona-Aufladung in einem
System nacheinander aufgeladen. Die Polarität der Tribo-Aufladung ist umgekehrt
zur Polarität
der Korona-Aufladung. Die Höhe der
Tribo- und Korona-Aufladung
ist variierbar. Die Reihenfolge der Aufladungsart ist variabel.
In der Regel wird das Pulver bei der Tribo-Aufladung durch Berührung der
Pulverpartikel beim Durchströmen
eines Teflonrohrs positiv aufgeladen. In dem Fall muß das Pulver
durch das Korona-System negativ geladen werden. Das heißt die Pulverpartikel
werden über
ein Teflonrohr in der Pistole zunächst durch Reibung positiv
aufgeladen. Beim Austritt aus der Pulverpistole werden die Partikel
an der Pistolendüse
durch die negative Hochspannung an der Koronaelektrode wieder umgeladen.The process according to the invention can thus be summarized as follows:
In the case of the present powder applicator, the powder is charged in succession both by tribo (friction) and by corona charging in one system. The polarity of the Tribo charging is inverse to the polarity of the corona charging. The height of the tribo and corona charging is variable. The order of the charging mode is variable. In general, the powder is positively charged in the Tribo charging by touching the powder particles as it flows through a Teflon tube. In that case, the powder must be negatively charged by the corona system. This means that the powder particles are first positively charged by friction via a Teflon tube in the gun. When exiting the powder gun, the particles at the gun nozzle are reloaded by the negative high voltage at the corona electrode.
Im folgenden werden einige Beispiele erfindungsgemäßer Pulversprühvorrichtungen und Verfahren dargestellt. Es zeigenin the The following are some examples of powder spray devices according to the invention and method illustrated. Show it
Die
an die Koronaelektrode
Weitere Änderungen
der Tribo-Aufladung können
durch die Verwendung unterschiedlicher Beschichtungsmaterialien
bzw. Rohrmaterialien oder unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten der Pulverpartikel
in dem Pulverkanal
Die
in
In
In
diesem Beispiel besteht das Tribo-Reibrohr
Sowohl
in
Auch
diese Pulversprühpistole
gemäß
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DE2002102076 DE10202076B4 (en) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | Powder spray device and powder spray process |
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DE2002102076 DE10202076B4 (en) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | Powder spray device and powder spray process |
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Publication Number | Publication Date |
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DE10202076A1 DE10202076A1 (en) | 2003-07-31 |
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DE (1) | DE10202076B4 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6003779A (en) * | 1997-10-23 | 1999-12-21 | The Eastwood Company | Powder coating application gun and method for using same |
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- 2002-01-18 DE DE2002102076 patent/DE10202076B4/en not_active Expired - Fee Related
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