DE1248422B - Vorrichtung zum elektrostatischen Aufbringen von Porzellanemailschlickern auf Werkstuecke - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

D EBTS CHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C23d

Deutsche Kl.: 48 c-5/04

Nummer: 1 248 422

Aktenzeichen: R18232 VIb/48c

Anmeldetag: 31. Januar 1956

Auslegetag: 24. August 1967

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum elektrostatischen Aufbringen von Porzellanemailschlickern auf Werkstücke mittels einer umlaufenden Zerstäuberscheibe, über welche die zu zerstäubende Flüssigkeit in dünner Schicht fließt.

PorzellenemaiJüberzüge werden auf den Werkstücken in der Regel durch Überziehen derselben mit einer feingemahlenen Fritte und Brennen des überzogenen Gegenstandes bei Temperaturen in der Größenordnung von 550° C und mehr hergestellt. Das Aufbringen von Porzellanemail auf Werkstücke durch Preßluftspritzpistolen ist bekannt. Dieses Verfahren hat jedoch den wesentlichen Nachteil, daß nur ein relativ geringer Teil des in Form eines Schlickers aufgebrachten Porzellanemails tatsächlich auf die Werkstücke aufgebracht wird, während ein großer Anteil des Schlickers beim Aufspritzen verlorengeht.

Gegenüber diesem Verfahren und auch gegenüber anderen Verfahren zum Aufbringen von Überzügen ao durch Zerstäubung eines flüssigen Uberzugsmaterials mit Hilfe elektrostatischer Kräfte hat sich das Arbeiten mit einer Vorrichtung der eingangs umrissenen Art als wesentlich überlegen erwiesen. Derartige Vorrichtungen mit umlaufenden Zerstäuberscheiben «5 zeichnen sich durch. gute Zerstäuberleistung und gleichmäßige Aufbringung eines Uberzugsfilms auf die Werkstücke aus. Sie eignen sich besonders gut für das serienmäßige Arbeiten in voll mechanisierten, die Werkstücke automatisch an den Zerstäubereinrichtungen vorbeiführenden Überzugsanlagen.

Praktische Versuche haben jedoch gezeigt, daß sich diese bekannten Zerstäubervorrichtungen nicht zur Zerstäubung und Aufbringung von Porzellanemailschlickern eignen. Der Grund hierfür liegt einmal darin, daß die bisher üblichen Porzellanemailschlicker relativ grob sind. Diese Schwierigkeit läßt sich dadurch beseitigen, daß man den Porzellanemailschlicker aus sehr fein vermahlenem Porzellanemail herstellt. Hier hat sich ein solcher mit einer mittleren Korngröße von 0,06 mm und weniger als geeignet erwiesen. Die feine Vermahlung kann allerdings dazu führen, daß beim Brennen des Emailüberzuges in diesem Risse entstehen. Dies kann jedoch durch Anwendung entsprechender Zusatzstoffe, wie Natriumnitrit, Natriumpyrophosphat oder Harnstoff, vermieden werden.

Auch diese feinen Emailschlicker weisen jedoch noch den Nachteil auf, daß sie sehr schwer zu zerstäuben sind. So reichen die bei den Vorrichtungen der eingangs angeführten Art üblichen etwa 900 UpM nicht aus, um eine einwandfreie Zerstäubung zu Vorrichtung zum elektrostatischen
Aufbringen von Porzellanemailschlickern auf
Werkstücke

Anmelder:

Harper J. Ransburg Company,

Indianapolis, Ind. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. W. J. Berg, %ρί.λ-* _f

Patentanwalt, München 2, Hilblestr. 20 "

Als Erfinder benannt:
James William Juvinall,
Indianapolis, Ind. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 7. Februar 1955

(486 638),

vom 12. Oktober 1955

(539 999)

gewährleisten. Diese läßt sich, jedoch erreichen, wenn man der rotierenden Zerstäub.erscheibe eine Umfangsgeschwindigkeit von etwa 3300 m pro Minute oder mehr gibt. Eine derart hohe Umfangsgeschwindigkeit der Zerstäuberscheibe führt jedoch wiederum dazu, daß eine verhältnismäßig starke Luftbewegung erzeugt wird, welche einen so starken Einfluß auf den zerstäubten Porzellanemailschjicker hat, daß der Luftstrom die elektrostatischen Kräfte überwindet und die zerstäubten Partikelchen von den Werkstücken hinwegführt.

Die Erfindung löst die oben dargelegte Aufgabe dadurch, daß eine Vorrichtung der eingangs definierten Art durch nahe den Oberflächen der Zerstäuberscheibe angeordnete Abschirmelemente, welche die von der Scheibe erzeugte Luftbewegung abbremsen, zum Aufbringen von PorzellanemaiJschlicker ausgebildet wird. Dadurch wird eine hohe Umfangsgeschwindigkeit der Zerstäuberscheibe ermöglicht, ohne daß störende übermäßige Luftbewegungen im Bereich der Werkstücke auftreten würden.

Die Abschirmelemente bestehen vorteilhaft aus dielektrischem Material und werden von der Zerstäuberscheibe in radialer Richtung überragt.

709 638/288

Nachfolgend ist an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zur näheren Erläuterung beschrieben.

Pig. 1. zeigt die Aufsicht auf eine Anlage gemäß der Erfindung;

Fig. 2 zeigt die Seitenansicht einer mit Abschirmelementen versehenen Zerstäubungsscheibe;

F i g. 3 zeigt eine vergrößerte Teilansicht der Kanten der Abschirmung und der Zerstäubungsscheibe.

Die in der dargestellten Anlage zu spritzenden Werkstücke 10 bis 20 werden durch ein entsprechendes Förderband in einer Schleife um eine umlaufende Sprühvorrichtung in Form einer Zerstäubungsscheibe 21 geführt. Diese besprüht die Werkstücke in voller Höhe. Wenn die Werkstücke relativ hoch sind, kann die Zerstäuberscheibe auf- und niederbewegt werden,' sie kann aber auch schräggestellt werden. Die Zerstäuberscheibe 21, deren Durchmesser im gezeigten Ausführungsbeispiel 500 mm beträgt, wird so von den Werkstücken umlaufen, daß die zu besprühenden Oberflächen der Werkstücke einen Abstand von etwa 610 mm von der Umfangskante der Scheibe haben. Der Scheibe wird das Überzugsmaterial in Form eines Porzellanemailschlickers zugeführt. Die Drehzahl der Scheibe beträgt etwa 3600 UpM. Dies entspricht einer Umfangsgeschwindigkeit der Scheibe von etwa 6200 m pro Minute. Die zu überziehenden Werkstücke sind durch das sie tragende Förderband geerdet. Zwischen den geerdeten Werkstücken und dem rotierenden Sprühkopf wird eine hohe Potentialdifferenz aufrechterhalten. Die Spannung soll normalerweise 100 000 Volt betragen. Sie soll so gewählt werden, daß unter allen Umständen ein Potentialgradient von mehreren tausend Volt pro Zentimeter im elektrostatischen Feld zwischen Sprühkopf und Werkstück aufrechterhalten wird.

Ein für die dargestellte Vorrichtung geeigneter Porzellanemailschlicker hat folgende Zusammensetzung:

100 kg Fritte,
3,5 kg Ton,
0,250 kg Bentonit,
0,190 kg Natriumnitrit,
0,190 kg Natriumchlorid,
0,060 kg Natriumaluminat,
0,013 kg Tragantgummi.

Pro Liter Schlicker werden dann 29 g Harnstoff zugesetzt. Der Wasserzusatz zum Schlicker ist so groß, daß das spezifische Gewicht desselben 1,65 beträgt.

Der Schlicker wird in einer Kugelmühle bis zu einer Feinheit gemahlen, welche einer mittleren Korngröße von höchstens 0,06 mm entspricht. Der Schlicker wird aus einem nicht dargestellten Behälter mit Hilfe einer Verdrängerpumpe durch das Rohr 28 auf die Mitte des Scheibe 21 aufgebracht, und zwar in einer Menge von etwa 250 cm³ pro Minute.

Der Schlicker verteilt sich über die Scheibe und wird von der Scheibenkante in einer befriedigenden Feinheit abgeschleudert und zerstäubt. Die zerstäubten Porzellanemailteilchen werden hierbei elektrisch aufgeladen und wandern unter dem Einfluß des elektrostatischen Feldes zwischen der Scheibenkante und den geerdeten Werkstücken 10 bis 20 zu letzteren, wo sie ebenfalls unter dem Einfluß des elektrostatischen Feldes niedergeschlagen werden.

Wie bereits weiter oben dargelegt, soll die Luft in der Umgebung der Werkstücke im wesentlichen ruhig sein. Dies bedeutet nicht, daß die Luft vollständig still und unbeweglich gehalten werden soll. Sie soll jedoch ruhig in dem Sinne sein, daß keine starken Luftströmungen vorhanden sind, die eine wesentliche ■ Anzahl von Sprühteilchen wegführen. Würde man bei der bisher beschriebenen Vorrichtung ohne Abschirmungen arbeiten, so würde eine Luftgeschwindigkeit in der Größenordnung von 115 m pro Minute im Bereich der Werkstücke entstehen, welche den Niederschlag der Sprühteilchen auf den Werkstücken wesentlich beeinträchtigen würde.

Zu diesem Zweck ist, wie aus F i g. 2 ersichtlich,

i5' gemäß der Erfindung oberhalb der Scheibe 21, die von der Welle 23 eines Motors getragen ist, der in einem Gehäuse 22a auf der Säule 22 ruht,, ein Schirmelement 26 aus dielektrischem und nichtleitendem Material angeordnet. Das Schirmelement wird

so von einem Deckenträger 24 und einer an diesem befestigten Stütze 25 getragen. Unmittelbar unterhalb der Scheibe 21 und getragen vom Gehäuse 22a befindet sich ein weiteres Schirmelement 27. Während des Betriebes wird das flüssige Überzugsmaterial

as durch die Leitung 28 der Scheibe 21 zugeführt. Zur Verminderung des Überspritzens bzw. zur Verminderung des Verlustes von Sprühteilchen, welche zwischen den aufeinanderfolgenden Werkstücken hindurchgehen, ist ein zusätzliches äußeres Elektrodensystem vorgesehen, welches aus einem Paar kreisförmig gebogener Elektroden 29 und 30 besteht, welche die Werkstücke in der Bandschleife einschließen. Diese kreisförmig gebogenen Elektroden, die vorzugsweise aus einem Metallrohr von etwa 10 mm gebogen sind, werden durch isolierende Stützen 31 getragen. Die Elektroden 29 und 30 sind, wie ersichtlich, über und unter der Ebene der Scheibe angeordnet, und zwar 100 mm über und 200 mm unter der Scheibe. Beide sind elektrisch an die Hochspannungsanlage angeschlossen. Die Tendenz von Sprühteilchen, sich an der Rückseite der Werkstücke niederzuschlagen, wird dadurch vermindert.

Wie aus F i g. 3 ersichtlich, erstreckt sich die Abschirmscheibe 27 von unten so^ nah wie möglich an die Zerstäuberscheibe 21. Ihr Abstand beträgt etwa 3 mm. Um den Fluß des Schlickers auf der Oberfläche der Scheibe 21 nicht zu stören, ist der Oberschirm 26 vorteilhaft etwas weiter von der Scheibe angeordnet, nämlich in einem Abstand von etwa 6 mm. Obwohl die Abschirmscheiben 26 und 27 aus dielektrischem oder nichtleitendem Material hergestellt sind, ist eine optimale Konzentration des elektrostatischen Feldes an der Zerstäubungskante erzielbar, wenn die zerstäubungsscheibenseitigen Kanten der Abschirmscheiben etwas innerhalb des Zerstäubungsrandes liegen. Hier hat sich ein Abstand von etwa 6 mm als vorteilhaft erwiesen. Die Abschirmplatten 26 und 27 sind vollständig eben und geschlossen. Eine derartige Konstruktion bewirkt eine wesentliehe Herabsetzung der sonst entstehenden Luftgeschwindigkeiten, und zwar ohne daß der Strom der Flüssigkeit auf der Scheibe gestört würde oder die gewünschte Konzentration des elektrischen Feldes an der Kante des rotierenden Zerstäubers beeinträchtigt würde. Die Luftgeschwindigkeit im Bereich des Scheibenumfangs wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung auf etwa 1 % und einen noch geringeren Anteil der Scheibenumfangsgeschwindig-

keit reduziert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wurde die Luftgeschwindigkeit an der Oberfläche der zu spritzenden Werkstücke auf weniger als die Hälfte herabgesetzt. Sie betrug nur 33 m pro Minute. Setzt rhan die Umfangsgeschwindigkeit der Zerstäuberscheibe auf etwa 4300 m pro Minute herab, so wird die Luftgeschwindigkeit im Bereich der Werkstückoberfläche von 33 m pro Minute noch weiter auf 13 m pro Minute herabgesetzt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum elektrostatischen Aufbringen von Porzellanemail^lickenTäufWerkTtucke mittels einer umlaufenden Zerstäubefscheibe, über welche die zu zerstäubencfe Scmickerflüssigkeit in dünner Schicht fließt, dadurch g e kennzeichnet, daß die Vorrichtung durch nahe den Oberflächen der Zerstäuberscheibe angeordnete Abschirmelemente (26, 27), welche die von der Scheibe erzeugfe-Luf-tbewegung abbremsen, ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmelemente (26, 27) aus dielektrischem Material bestehen und von der Zerstäuberscheibe in radialer Richtung überragt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 388 902, 634 177,
328;

französische Patentschrift Nr. 982 327;
USA.-Patentschrift Nr. 2 658009;
Petzold, »Email« (1955), S. 190.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen