DE1577738A1

DE1577738A1 - Einrichtung zur elektrostatischen Spritzbeschichtung

Info

Publication number: DE1577738A1
Application number: DE19661577738
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl-Phys Dr Ferrant
Original assignee: Ransburg Corp
Current assignee: Ransburg Corp
Priority date: 1966-04-28
Filing date: 1966-04-28
Publication date: 1972-05-04
Also published as: AT285773B; US3606972A; DE1577739B2; NL7015815A; GB1188682A; DE1577737A1; NL133488C; SE322453B; CH462680A; NL6705989A; DE1577739A1; DE1577737B2

Description

'@ Einrichtung zur elektrostatischen Spritzbeschichtung"

-I . Zusatzanmeldung zu "Verfahren und Einrichtung zur elektrostati-

scheu Spritzbeschichtung11

Beschreibung;

iYTt der 1.Zusatzanmeldung "Einrichtung zur elektrostatischen -

Spritzbeschichtung" gemäß @a.tent. ... . .. o .. (Anmeldung. . . . . : . .

wird das Ziel verfolgt den Gegenstand: "Verfahren und Einrichtung

zur elektrostatischen Spritzbeschichtung" zu: verbessern.

Beim üblichen Spritzverfahren wird, zwischen Spritzpistole und -

dem zu spritzenden Gut,ein dienlicher Abstand ungefähr ecgehal-

ten,der erfabrungsgemäß bei dem herrschenden Bedingungen (Druck,

Art des Anstrichstoffes,Düsenquerschnitt) zu gleichmäßigen,-mög-

lichst begrenzten Farbauftrag- führt.Zn diesem Falle ist das Ver-

fahren und die Einrichtung der Hauptanmeldung ohne Umstände an-

- _

wendbar.

Gelegentlich wird beim Spritzen von Hand ein größerer :Abstand

o.ls dur dienliche #"ew,.hl t,um , vorübergehend eino größere Fläche

zu urL":ts2E:n..1ach "Verfahren und. -Einrichtung zur elektrostatischen

-.hritzbe@clic@-Guzi.@@ ent;5lrecj:@enc (1(3t- HauptamiielcLung darZ ein:

werden,weil darüber hinaus die Abscheidung der geladenen Tröpfchen "-

durch das elektrische Feld der Raumladung nichtmehr stattfinden

kann,dies,weil bei allzugroßen Abständen der Spritzpistole,die

Geschwindigkeit der iLuer zuui Spritzstrahl zuströmenden Luft

zu klein wird und sich der Qpritzstrahl allzusehr verbreitert.

Diesem Mangel des Verfährehs fand Einrichtung gemäß der Haupts=

anmeldung,der sich nur beim Spritzen von Hand gelegentlich bemerk-

bar macht, soll mit der Zusatzanmeldung abgeholfen werden..

Außerdem wird nach der-Zusatzanmeldung,ebne Erhöhung des absche-

denden elektrischen Feldes an dem zu spritzenden Gut und eine

Verbreiterung desselben erhalten. l

Wie bei der Hauptarmieldung ist auch bei der Zusatzaniiieldung

"Einrichtung zur OI,ektrostatischen Spritzbeschichtung" die Spritz-

pistole mit ihrem Gehäuse 1 ,Abb. 1 ,geerdet, dies,durch das

metallische Geflecht 90 und den Erdungsdraht 91,auchdas zu.

spritzende Gut 2: ist geerdet 92Der Leiter 11 führt der .

richtung die erforderliche Spannung von einigen: hundert bis zu

wenigen -tausend Volt zu.Wie bei allen elektrostatischen Spritzver-

fahren braucht das zu spritzende Gut nur im elektrosta-cischen Srne

:geerdet zu sein,da der durch-den Spritzstrahl :@@etr<Lgerie Strom st:lir

gering ist,es genügt z.:@. Auflegen auf holz:,Yäpier,Auhän@en an

lacken irii 1vIduerwerk u. s.w. .. . .

7 und 8 bezeichnen die Anschlüsse für die Druckluft ulid äeii zu

verspritzenden Stoff.

Nach der Zusatzanmeldung ist zwischen der-geerdeten Spritzpistole und ihrem Gehäuse und dem zu spritzenden Gut eine Antriebselekt-rade 5 angeordnet,die durch den Isolator 6 gegen Erde isoliert und mechanisch mit der Spritzpistole verbunden: ist. '

Der Isolator 6 enthält Öffnungeiie' der quer turn Spritzstrahl

zuströmenden Lufteinen nahezu ungestörten Zustrom ermöglichen. Durch diese Maßnalzie wird die Ausbildung eines Wirbels verhindert, der Tröpfchen mitführen und den Isolator verschmutzen würde.

Aus dem gleichen Grund ist die langgestreckte Ausführungsform der Antriebselektr:ude 5 metallisch verlängert. durch 51 ,in Abb.2, ebenfalls rüit Öffnungen versehen 15.Die übrigen Teile der Abb.2 haben die gleichen Bezeichnungen und Aufgaben wie in Abb.1.
Die Antriebselektrode 5, 51 ,umgeben den Spritzstrahl ringsum ähnlich einen Faraday Zylinder,der jedoch nicht vollständig geschlossen ist,sondern eine Ein- und eine Austrittsstelle für den Spritzstrahl offen lä13t.Mt der. Atriebselektrode sind ionisierende Mittel 4 leitend verbunden z.B: Koronaspitzen oder Alphastrahlquellen.
Urei die Wirkungsweise der Antriebselektrode zu beschreiben,seien die ionisierenden Mittel In diesem Falle werden von der Raumladung des Spritzstrahles an der Innen-und der Außenseite der Antrieb elektrode entgegengesetzt gleiche Ladungen inlu- . enzürt.Die an der Innenseite influenzierte Ladung hebt die Wirkung der Raumladung nach Außen hin auf,deßhalb bleibt die Wirkung der auf der Außenseite influenzierten durch ihr elektrisches Feld außerhalb der Antriebselektrode wirksam.Das Vorhandensein der Antriebselektrode allein hat die Verhältnisse im Wese-itlichen nicht geändert:-ganz ohne Antriebselektroae,muß ein geladenes Tröpfchen -zunächst gegen das Feld der Raumladuiiö arilaufen,nach Überschreiten des Potentialhöchstwertes,wird es -vom Feld der Raumladung angetrieben.Mit der Antriebselektrode allein,wird das geladene -Tröpfchen zunächst gegen das Feld der Antriebselektrode anlaufen müssen,uni dann,nach dem Austritt aus der Antriebselektrode,von ihrem Feld angetrieben zu werden.
Im zweiten Fall seien die ionisierenden Mittel vorhanden,die so stark wirken sollen,daß die in die Antriebselektrode eintredenden geladenen Tröpfchen ganz: entladen werden,in diesem Falle .treten die Tröpfchen völlig entladen aus der Antriebselektrode aus.Der Antrieb in Richtung auf das zu spritzende Gut zu ist null, weil in dem Produkt,das den Antrieb ausmacht,Feldstärke mal Ladung, die Ladung null ist.Dabel nimmt die Ladung der Antriebselektrode, damit ihre, Spannung und ihr elektrisches Feld ständig zu,weil voui Spritzstrakl fortwährend neue Ladungen an die Antriebselektrode abgegeben werden,dies durch Ionensti#öme. Wesentlich anders,als bei den angeführten Extreinfällen,verhält es sich mit der Ladung und Spannung der Antriebselektrode, wenn erfindungsgemäß die ionisierenden Mittel z.B.Koronaspitzen oder Alphastrahlquellen,so bemessen oder eingestellt sind,daß sie möglichst wenig Strom liefern um damit die geladenen Tröpfchen der Raumladung.möglichst wenig zu entladen.Die Folge ist,daß die Aritriebselektrode immer stärker aufgeladen wird,zugleich verlassendie Tröpfchen die Antriebselektrode nur wenig entladen. Der der Raumladung -entnoiiuiiene Stroui könnte fast null sein,indessen kommen zwei weitere Bedingungen hinzü,.welche - den Strom nach unten begrenzenaEs muß der durch die ionisierenden Mittel aufrecht erhaltene Strom so bemessen sein,oder eingestellt sein,daß er ausreicnt die Isolationsverluste der Antriebselektrode zu ersetzen,und diese in annehmbarer Zeit auf eine hohe Spannung aufzuladen.
Die Iorlisationsverluste lassen sich,durch Verwendung geeigneter Isolierstofre,Abrunden aller Außen-und Randteile der trode klein hälten,aber gerade hier spielen Nebenumstände eine Holle, sodaß die ionisierenden 'Mittel einstellbar eingerichtet werden müßen.
Eine Ausführungsform einer einstellbaren Koronaspitze stellt Abb.> vergröbert dar,hierbei ist das Maß in dem die Spitze aus der-Antriebselektrode hervorragt einstellbar,zuöleich damit ist aas raaß der elektroLatischen Abschirmung einstellbar.Ist die ;@crlx#dube 1-6,die clen Widerstand 15 und die Spitze 14 trägt,ganz, herunterges'chraubt,so ist die Spitze durch. die Büchse 17 elektrostatisch abgeschirmt;die Koronaentladunf löscht bei geringem Strom.Wird die Schraube 16 in der Büchse 17 in der Richtung 18 geschraubt,so ragt die Spitze zunehmend aus der Büchse herfor. Durch Schrauben der ganzen Büchse 17 in der Büchse 19,iri Richtung 20 ,kann das Maß des Hervorragens weiterhin vergrößert werden.
Die Stromergiebigkeit wird,vermöge der Abnahme der Abschirmung und der Vergrößerung des Hervorragens,weil es mit einer Annäherung zur Raumladung verknüpft ist,vergrößert.
Eine andere Ausführungsform eines ionisierenden Mittels zeigt vergrößert die Abb.4 ; hier ist eine Alphastrahleaduelle benutzt. Befindet sich die Schraube 21 ,welche die Alphastrahlen quelle 2L trägt links, so wird die, an sich in den halben Räumwinkel ausgestrahlte Alphastrahlung, zu« größten Teil durch die Buchse "19 schirmt,außerdem liegt die Reichweite der Alphastrahlung zum größten Teiloder ganz,,innerhalb der Büchse 1 9.las Letztere hat zur Polge,daß die ionisierende Wirkung der Alphastrahlung nur zum Teil oder garrii'cht wirksam wird,weil nur außerhalb -der Büchse eia elektrisches Feld besteht aas die Ladungen (Ionen) fortführt.Wird die Schraube 21 nach rechts geschraubt,so wird ein immer größerer Raumwinkel der Alphastrahlung freigeLeben und zugleich wird ein zunehmender Anteil der Alphastrahlanreichwvte wirksam.Mithin nimmt die Stromergiebigkeit zu.
Um die,an sich kleingehaltene entladende Wirkung des Ioaeusaroees gleichmäßig auf die geladenen Tröpfchen des Spritzst rahles zu verteilen, ist nicht eine einzige sondern zwei oder mehrere ionisierende Mittel um den Spritzstrahl herum angeöret,sodaß die Ionen-von allen Seiten her in den Spritsstrahl eindingen,und die Tröpfchen gleichmäßig verteilt und wenig entladen. -Die Abstandsgebundenheit des Verfahrens und der Einrichtung der Hauptammeldung wird durch-die 1. Zusatzanmeldung: "Einrichtung zur eleIrtrostatischen Spritzbeschichtung" aufgehoben,weil zwischen der, auf eine hohe Spannung aufgeladenen Antriebse1sktröde und dem zu spritzenden Gutbei jedem Abstand ein elektrisches Feld besteht, das die geladenen Tröpfchen in Richtung auf das zu spritzende Gut treibt.
t der Verstärkung des elektrostatisch abscheidenden Feldes ist alluh eine Verbreiterung desselben. verbundeng-weil ein großer Teil deß elektrostatisch abscheidenden Feldes von der Antriebselektrode ausgehtund diese einen größeren Durmhmeszer hat als der SpritzstrahloNach der Hauptanmeldung ging das Feld ausschleßlich von der Raumladung im Bereich des Sprzßtrahles- aus,der einen kleineren Durchmesser hatte.
Bef unsachgemäßer Bedienung der Einrichtung zur Ausübung* des elektrostatischen Sprtzbeschichtungsverfahrens kann der Fall eintreten,daß der-Raumladung ein zu großer Strom entzogen wird ,in diesem Falle wird die Spannung an der Antriebselektrode zu hoch ansteigen, zu erhöhten Isolationsverlusten führen,damit wäre auch eine unnötige hohe Entladung der Tröpfchen verknüpft. . Um die unsachgemäße Bedienung kenntlich zu machen, und eine Neueinstellurig der -ionisierenden Mittel nahezulegen',karin eine Enladungsstrecke,der ein Widerstand vorgeschaltet ist,zwischen der Antriebselektrode und Eide vorgesehen werden;sie spricht an, sobald die Spannung an der Antriebselektrode zu hoch wird,so.bemerkt man,daß eine Neueinstellung der ionisierenden Mittel notwendig ist. Der Widerstand,der mit der Entladungsstrecke in Reihe geschaltet ist,wird so ausgelegt,daß nur ein kleiner Bruchteil der Ladung der Antriebselektrode entladen wird,somit fällt auch die Spannung an der Antriebselektröde nur um--einen Bruchteil unter die Sollspannung. Der Fortschritt den die Zusataivneldung gegenüber der Hauptanmeldung kringt,beeteht vor allem in ihrer Abstandsunabhängigkeit gegenüber dem abstandsabhängigen Verfahren der Hauptaiii.:eldung, was eine freiere Handhabung mitsichbringt.Außerdem ist in der .Verstärkung und Ausdehnung des Feldes ein Fortsc#ritt zu erblickexi,wE weil, sowohl die Verstärkung als auch. die Ausdehnung des abscheidungswirksamen Feldes eine Erhöhuilg der Ersparnis an j eieni Stoff zur Folge hat,mit dem Spritzbeschichtet wird. -

Claims

Fatentanslrüche,' -

DEiinrichtu-iig zur " elehtrostatisclen Spritzbeschichtung, gemäß `'- Paterit, (@Arirüelduig. . : .-, . . . )` . " .. dacLurch gekeniizeichnet,daiz' ' zwischän'd:er,iiiit ihrem Gehäuse- '' - "- - geerdeten Spritzpistole und: dein ebenfalls geerdeten zu spritzen- denGuteine begezi Er de solerte Antriebselektrode,die - lceinerle metallische Verbindung mit einer besonderen Spännungsquelle - " hätadie auch durch Wizbslbildung nicht stören soll,-:aiigeordnet ist,zrid,dalaii dieser Antriebselektrode eiri,besser inelirere;vor- @zugsweise eiiistellbare,der' Raumladung Sbroni entziehende Mittel leitend aai@;ebräclt sind,und,daß diese derart bemessen oder " ` enstel:f@är s-daa@i sie der Rauiüladuizg so wenig wie möglich @`firorü entziehezi;*des,-wii .die Trölii chen mögliche t wenig zu en;- " lädei,wocIürch sieelht,.-o, 4a-tiseli 'abscleidbär blei.heli,a'ber rauch soviel Strorli die Aritrietiselektred-e,trot

auch der .L olatiolloverlüste,Lcul eiij hohe ,aber nicht zzl hohe ;:1rarci:ui@J .<rs ;e-i i;de,@.tu1':;saaclt:ri wird.

2.Eir@ichtün:g zur elektrostatischen Spritzbeschichtung,nach Anspruck 1 dadurch ,gekennzeichnet,daß die Atri:ebselektrod.e den Spritz- strahl rings umgibt,und,daß ein Isolator die Antriebselektrode mit der Spritzpistole mit ihrem Gehäuse mechanisch verbindet; >.Einrichtung zur elektrostatischen spritzbeschichtung,nach Anspruch 1 , dadurzh gekennzeichnet, daß die Antriebselektrode und der sie haltende Isolator -Öffnungen enthält,di.e,der quer zum Spritzstrahl zuströmenden Lufteinen ungestörten Weg öffnen. 4-Einrichtung zur -elektrostatischen Spritzbeschichtuilg,nach Anspruch 1,dadurch gekennze.chnet,d,aß ionisierende Einrichtungen,z.E. an sich bekannte Koronaspitzen mit Widerständen in Reihe geschal- tet,oder an sieh -bekannte Alphästrahlquellerl,raumladurWseitd#g an der Antriebselektrode angebracht und so bemessen,oder enLe- stellt- sind,daß sie der Rauuiladuilö einen geringstmöglichen Strom, jedoch einen zur Aufladuag der Antriebselektrode auf eine hin- reichende Spannung in angemessener Zeitbei Ausgleich vier Isola- tionsverlust e,ausreichenden Strom entziehen. 5.Einrichtung zur elektrostatischen Spr-Lzbeschich-tu.rLg,nach Anspruch 1 und 2 dadurch gel@eiulzeichiiet,cialcxie iöilisierenden Einrichtuü@en durch geeignete Mittel iü ihrer eins te11ta1 -LLUSge führt sind,da13 bei Verwendung

von. Koronaspitzen mit ihren: Widerständen,ihr Hervorragen aus der Antriebselektrode einstellbar oder/und die elektrostatische Abschirmung der Spitzen einstellbar ausgeführt st,oder,alls @Alphastrahlquellen benutzt werden,diese mehr oder weniger ab-= schirmbar eingerichtet,öaer/ur:d durch Verschieben der Alphastrahl- quellex. ein größerer `oder geringerer Bereich der Reichweite der Alphastrahlung einstellbar ist,also zur Ionisation herangezogen wird.