DE1571158C3 - Verfahren zum elektrostatischen Überziehen von Gegenständen mit isolierenden, pulverförmigen Stoffen - Google Patents

Description

chanischen Rühreinrichtung hat gegenüber der Anwendung von Druckluft zur Erzeugung einer Pulversuspension den weiteren Vorteil, daß ein Überdruck in dem Vorratsbehälter vermieden wird, so daß Absaug- und Filteranlagen entfallen und gegebenenfalls S mit einer das Explosionsrisiko mindernden Schutzgasatmosphäre gearbeitet werden kann. Schließlich ist mit dem Verfahren nach der Erfindung eine besonders hohe Ausbeute an geladenen Pulverteilchen erzielbar, weil die abgeschleuderten, bereits geladenen Pulverteilchen, soweit sie sich nicht auf dem zu überziehenden Gegenstand absetzen, sich auf Grund ihrer gleichnamigen Ladung gegenseitig abstoßen und daher in dem Behälter oberhalb der Rühreinrichtung homogen verteilen, während abgeschleuderte, noch nicht geladene Pulverteilchen stets wieder auf den Behälterboden zurückfallen und daher von neuem von der mechanischen Rühreinrichtung erfaßt werden.

Das Verfahren nach der Erfindung wird nachfolgend an Hand der — beispielsweise gewählte Ausführungsformen von Vorrichtungen zu seiner Durchführung veranschaulichenden — Zeichnung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine schematisch vereinfacht dargestellte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung,

F i g. 2 drei Ausführungsformen der mechanischen Rühreinrichtung,

F i g. 3 einen Schnitt durch eine schematisch dargestellte Weiterbildung der Vorrichtung nach F i g. 1 und

F i g. 4 eine weitere Ausführungsform der mechanischen Rühreinrichtung.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung sind in einer vorzugsweise aus einem nichtleitenden Werkstoff gefertigten Wanne 1 ein oder mehrere — vorzugsweise zwei gegenläufig rotierende —, als Läufer oder Schaufelräder 2 ausgebildete Rühreinrichtungen angeordnet. Diese Wanne 1 ist mit ausreichend Pulver 3 gefüllt, das die Schaufelräder 2 teilweise oder vollständig bedeckt, so daß diese das Pulver in den Raum oberhalb seines gewöhnlichen Niveaus schleudern, und zwar in einem Ausmaß, welches von vielen Faktoren, insbesondere den Teilchenabmessungen und der Drehzahl der Schaufelräder abhängt. Die Schaufelräder 2 sind in entsprechender Weise aus einem gut leitenden Werkstoff gefertigt und an eine Hochspannungsquelle 10 angeschlossen. Die Schaufelräder 2 sind derart ausgebildet, daß an ihren äußeren Kanten ein Bereich maximaler Ladedichte gebildet wird; dies wird dadurch erzielt, daß diese äußeren Kanten in Form von Messern oder Spitzen ausgebildet sind, da bekanntlich die Ladedichte an spitzen oder scharfen Kanten am größten ist.

In F i g. 2 sind drei Ausführungsformen der Läuferschaufeln in Form von Messern 4 α oder 4 c oder spitzen Nägeln 4 b in seitlichen Ansichten veranschaulicht.

Der zu überziehende Gegenstands, beispielsweise ein Draht oder ein Streifen, wird über die Wanne 1 geführt und auf Erdpotential gehalten, so daß zwischen der auf einem hohen positiven oder negativen Potential liegenden Rühreinrichtung und dem auf Erdpotential gehaltenen Gegenstand ein elektrisches Feld geschaffen wird. Die Pulvermasse 3 wird durch die Schaufelräder 2 mechanisch dispergiert, und diese mechanische Einwirkung der Rühreinrichtung führt dazu, daß die Pulvermasse in ihrer Gesamtheit oder zumindest in ihrem überwiegenden Anteil in den Entladungs- oder Coronaraum, z. B. an den Schaufelkanten der Schaufelräder, gebracht wird und somit die durch die Läufer dispergierten Pulverteilchen aufgeladen werden. Diese elektrostatisch aufgeladenen Pulverteilchen werden dann von dem zu überziehenden Gegenstand angezogen. Eine gewisse Pulvermenge wird hierbei über den Gegenstand hinausfliegen und an seiner oberen Fläche haftenbleiben. Wenn der Gegenstand ein Draht oder Netz oder ein sonstwie offener Aufbau ist, werden beide Seiten gleichzeitig mit Pulverteilchen überzogen, wenn der betreffende Gegenstand kontinuierlich über die Pulverwanne i hinweggeführt wird. Die Gleichförmigkeit des Überzugs kann durch sanftes Schütteln des Gegenstandes erhöht werden, um überschüssige Pulvermasse zu entfernen, welche sich auf seinen Oberflächen absetzen kann. Das aufgeladene Pulver ist genügend haftfähig, um den Gegenstand handhaben und ihn in einen Ofen einbringen zu können, in welchem das aufgebrachte Pulver geschmolzen oder gesintert wird, um so einen gleichmäßigen Überzug zu erzeugen.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung können die Schaufelräder in beliebiger — vorzugsweise gegenläufiger — Richtung umlaufen und werden vorzugsweise durch aus elektrisch isolierendem Material gefertigte Zahnräder angetrieben und synchronisiert, um sicherzustellen, daß die Hochspannung an den Kanten der Läuferschaufeln konzentriert wird, an denen maximale Entladung gefordert wird, und nicht an den Enden der Schaufelräder oder deren Wellen oder sonstigen Antriebsorganen verlorengeht.

Das Pulverniveau über die gesamte Wanne 1 hinweg sollte möglichst gleichmäßig verlaufen, was durch Schütteln oder sonstige Maßnahmen bei dem Einfüllen des Pulvers in die Wanne erzielt werden kann. F i g. 3 zeigt beispielsweise eine Ausführungsform, bei der das Pulver an entgegengesetzten Seiten der Wanne 1 unterhalb von aus einem Isolierstoff bestehenden Schildern 11 eingebracht werden kann.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Rühreinrichtung kann das Aufbrechen oder Zerstreuen der Pulvermasse durch eine Anzahl von Entladungsquellen bildenden Spitzen oder Kanten erreicht werden, die in die Pulvermasse hineintauchen und sie bewegen lassen. Fig.4 zeigt eine entsprechende Rühreinrichtung, bei der eine Anzahl von Kämmen 12 an zwei Gabelrahmen 13 in der Weise angeordnet ist, daß sie sich in entgegengesetzten Richtungen in der Pulvermasse bewegen können, so daß diese aufgebrochen und geladen wird. Jedoch ist diese Methode insofern nicht ganz vollkommen, als in der Pulvermasse sich Kanäle bilden und Teile des Pulvers nicht geladen werden können.

Gemäß weiteren möglichen Ausführungsformen können Rühreinrichtungen über ein feststehendes Pulverbad bewegt werden oder ein Pulverbad, beispielsweise auf einem Förderband, kann unterhalb der ortsfest rotierenden Rühreinrichtung bewegt werden. Statt dessen können auch bewegte Rühreinrichtungen und bewegte Pulverbäder in Kombination verwendet werden. Auch hier kann eine Vibration des Pulvers seine Bewegung und Zerstreuung begünstigen.

Das Verfahren nach der Erfindung läßt sich für Pulver aus thermoplastischen und duroplastischen

Kunststoffen, aus Glas oder keramischen Materialien oder sonstigen Stoffen verwenden, die sich in einen pulverförmigen Zustand umformen und innerhalb eines Temperaturbereichs unterhalb des Schmelzpunkts des zu überziehenden Gegenstands schmelzen oder sintern lassen. Beispiele solcher gebräuchlicher Kunststoffpulver sind Polyäthylen, Polyvinylchlorid, Polyamide, Celluloseharze und Epoxyharze. Andere Pulver wie Klebstoffe, Insektizide, Fungizide usw. zum Besprühen von Pflanzen zur Schädlingsbekämpfung, Schleifmittel und Flocken zum Überziehen von Textilien und Papieren können ebenfalls bei dem hier vorgeschlagenen Verfahren Anwendung finden. Wenn die benutzten Pulvermaterialien elektrisch nichtleitend sind, wird die Ladung dadurch gebildet, daß auf der Oberfläche der Pulverteilchen geladene Ionen abgesetzt werden, welche bei der Entladung der betreffenden Hochspannungsquelle erzeugt werden. Um dies zu erreichen, muß das Pulver die Ladeelektrode berühren und den Entladungsraum pas- ao sieren und genügend zerstreut sein, damit jedes Teilchen aufgeladen wird. Wenn dagegen ein Klumpen oder eine sonstige Zusammenballung von Pulver den Entladungsraum durchquert, ist es ganz unwahrscheinlich, daß die in der Mitte der Zusammenballung befindlichen Teilchen an ihrer Oberfläche abgesetzte Ionen erhalten. Das Aufbrechen oder Zerstreuen der Pulvermasse zu Pulverteilchen in genügendem Ausmaß zu gleicher Zeit, wenn sie den Entladungsraum durchlaufen, ist daher für ein ausreichendes Aufladen der Teilchen von Wichtigkeit.

Die Hochspannung kann durch einen elektrostatischen Generator erzeugt werden.

Der zu überziehende Gegenstand sollte zweckmäßig ein genügend guter Leiter sein, um ihn erden zu können. Selbstverständlich sind Metalle besonders geeignet, aber auch andere Werkstoffe, wie beispielsweise Tonwaren und Faserstoffe, wie Wolle, Asbest, Gewebe usw., welche gewöhnlich genügend Feuchtigkeit enthalten, um einen ausreichenden Erdschluß zu bilden, können nach dem hier vorgeschlagenen Verfahren mit einem elektrostatisch aufgeladenen Pulver überzogen werden. Die zu überziehenden Gegenstände können auch erwärmt werden, bevor sie über das Pulverbad geführt werden, so daß die von ihnen angezogenen und auf ihnen sich absetzenden Pulverteilchen teilweise oder vollständig durch die Hitze des Gegenstandes geschmolzen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum elektrostatischen Überziehen von Gegenständen mit isolierenden, pulverförmigen Stoffen durch Auflockerung und Aufladung der in einem Vorratsbehälter befindlichen Pulverteilchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver mittels einer mechanischen Rühreinrichtung unter gleichzeitiger Erzeugung einer ionisierenden Entladung an derselben abgeschleudert wird.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrostatischen Überziehen von Gegenständen mit isolierenden, pulverförmigen Stoffen durch Auflockerung und Aufladung der in einem Vorratsbehälter befindlichen Pulverteilchen.

   Ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung sind aus der britischen Patentschrift 746 179 bekannt. Dort werden die Pulverteilchen im Vorratsbehälter durch einen von unten eingeleiteten Luftstrahl, der gegen eine Prallplatte gerichtet ist, in Suspension gebracht. Ein Teil des suspendierten Pulvers gelangt mit der durch öffnungen in der Prallplatte entweichenden Luft in den oberen Teil des Vorratsbehälters, der nach oben offen ist und durch den ,der zu überziehende Gegenstand, beispielsweise ein Kabel, hindurchgeführt wird. Der metallische Behälter liegt an dem einen Pol einer Hoch-Spannungsquelle, deren anderer Pol mit dem Kabel verbunden ist. Im oberen Teil des Behälters entsteht an einigen Stellen, nämlich dort, wo die elektrische Feldstärke im Bereich von Spitzen oder Kanten genügend hohe Werte annimmt, eine elektrische Entladung. Diejenigen Pulverteilchen, die in den Entladungsbereich gelangen, vermögen eine elektrische Ladung aufzunehmen und wandern dann längs der elektrischen Feldlinien auf das Kabel, auf dem sie wegen dessen ^entgegengesetzter Polarität haftenbleiben. Nachteilig ist hieran, daß nur ein verhältnismäßig geringer Teil der Pulverteilchen, nämlich derjenige, der zufällig unmittelbar in den Entladungsbereich gelangt, eine genügend hohe Ladung aufnimmt und daher auf dem Kabel haftenzubleiben vermag. Daher ist die Überzugs- und Niederschlagsausbeute gering, so daß einerseits zur Erzielung eines Überzuges ausreichender Dicke die Transportgeschwindig^ keit des Kabels niedrig sein muß und andererseits hohe Pulververlüste entstehen. Ein weiterer erheblieher Mangel der bekannten Vorrichtung besteht darin, daß durch das Einblasen von Luft in dem Vorratsbehälter ein Überdruck entsteht, der bewirkt, daß der erhebliche Teil des Pulvers, der nicht auf dem Kabel haftenbleibt, aus dem Behälter herausgeblasen wird und daher durch teure, aufwendige und viel Raum beanspruchende Absauganlagen mit entsprechenden Filtern aufgefangen werden muß. Dies zieht wiederum nach sich, daß nicht mit einer Schutzgasatmosphäre gearbeitet werden kann, so daß dieses Mittel als Schutz gegen die bei einer dispergierten Pulversuspension in Luft bestehende Explosionsgefahr ausfällt.

   Ferner sind aus der deutschen Auslegeschrift i 009 539 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrostatischen Lackieren bekannt, bei dem bzw. bei der die Farbflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter mittels eines sich langsam drehenden Schaufelrades in Form eines dünnen Filmes herausgezogen wird und an den Kanten des gegenüber dem zu überziehenden Gegenstand an Hochspannung liegenden Schaufelrades zerstäubt und aufgeladen wird. Eine entsprechende Vorrichtung ist für die elektrostatische Bepulverung aus mehreren Gründen nicht brauchbar. Einerseits erfolgt nämlich die Aufladung bei den durchweg mehr oder weniger gut leitenden Farbflüssigkeiten unmittelbar durch elektrische Leitung, während bei isolierenden, pulverförmigen Stoffen eine Aufladung durch elektrische Leitung ausgeschlossen ist und daher nur durch Anlagerung von Ladungsträgern an die Pulverteilchen stattfinden kann, was wiederum das Vorhandensein einer entsprechenden ionisierenden Entladung voraussetzt. Eine ionisierende Entladung allein, die für den elektrostatischen Auftrag von Farbflüssigkeiten überflüssig oder sogar störend ist, genügt zur Aufladung der Pulverteilchen nicht; vielmehr können letztere eine ausreichend hohe Ladung nur im Bereich der ionisierenden Entladung aufnehmen, d. h. in einer Entfernung von den entsprechenden Spitzen oder Kanten, die kaum mehr als einige 10 μ erreicht. Bei der aus der genannten Auslegeschrift bekannten Vorrichtung ist dies ausgeschlossen, weil eine etwaige Entladung stets nur an der jeweils dem zu überziehenden Gegenstand gegenüberstehenden Kante der entsprechenden Schaufel des Schaufelrades stattfinden könnte und an dem Schaufelrad (im Gegensatz zu einem Flüssigkeitsfilm) kein Pulver haftenbleibt, sondern stets entweder in den Behälter zurückfällt oder sich in dem achsnahen Bereich des Schaufelrades, d. h. dem Raum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schaufeln, absetzt.' Eine entsprechende Steigerung der Drehzahl des Schaufelrades, die diesen Effekt vermeiden würde, würde aus einem anderen Grund kein günstigeres Ergebnis liefern. Das Schaufelrad würde dann nämlich wie eine Pumpe wirken und in Kürze sämtliches Pulver aus dem Behälter herausschleudern, wobei nur ein ganz verschwindender Prozentsatz-aruPulverteilchen, nämlich derjenige, der zufällig in den Bereich der jeweils dem zu überziehenden Gegenstand gegenüberstehenden Kante des Schaufelrades gelangt ist, sich elektrisch aufladen würde.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der einleitend angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem bzw. bei der die Pulverteilchen gleichmäßig eine hohe elektrische Ladung aufnehmen und Pulververluste vermieden werden.

   Diese Aufgabe ist bei dem Verfahren der einleitend angegebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Pulver mittels einer mechanischen Rühreinrichtung unter gleichzeitiger Erzeugung einer ionisierenden Entladung an derselben abgeschleudert wird.

   Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine räumlich und zeitlich zusammenfallende Durchmischung des Pulvers zur Beseitigung von Agglomeraten und eine hohe Aufladung der Pulverteilchen durch deren Abschleudern von der Rühreinrichtung, wodurch die Teilchen zwangsläufig durch den sich an den Kanten der Rühreinrichtung ausbildenden Entladungsbereich geführt werden, erreicht. Die Verwendung einer me-