DE1725006A1

DE1725006A1 - Vorrichtung zur beschichtung eines gegenstandes mit pulverteilchen

Info

Publication number: DE1725006A1
Application number: DE19671725006
Authority: DE
Inventors: Stephen Joseph Smith; Lester Laszlo Spiller
Original assignee: Ransburg Corp
Current assignee: Ransburg Corp
Priority date: 1966-02-28
Filing date: 1967-01-19
Publication date: 1975-01-09
Also published as: FR1511810A; GB1169455A; DE1512391A1; BE694766A; NL6702066A; CH461321A; SE340490B

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SAMDMAlR

PATENTANWÄLTE 179ROOR

8 MÜNCHEN 86, POSTFACH 86 02 45

Anwaltsakte: 24 75^ _{oo T}

2. -^Tar.uar 13

Teilanmeldung zu:
P 15 12 391.8 - 31

Anwaltsakte: l4 68l

Ransburg Electro-Coating Corp. Indianapolis, Indiana/ U.S.A.

Vorrichtung zur Beschichtung eines Gegenstandes mit Pulverteilchen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beschichtung eines Gegenstandes mit Pulverteilchen, die eine Kammer, eine luftdurchlässige, in der Kammer angeordnete Platte zur Aufnahme der Teilchen in der Kammer, eine Elektroden-

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r (0811) 98 82 72 8 München 80. MaüerkircherstraBe 45 Banken: Bayerische Vereinsbank München 453 100

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anordnung in der Kammer , eine Befestigungseinrichtung , um den Gegenstand über der Elektrodenanordnung zu haltern und auf einem die. Teilchen anziehenden Potential zu halten, eine Einrichtung, um ein Gas durch die Platte zu drücken, so daß sich die Teilchen nach oben in Richtung auf den Gegenstand und in die Nähe der Elektrodenanordnung bewegen, und eine Einrichtung zum Aufbau eines elektrostatischen Feldes zwischen der Elektrodenanordnung und den " Gegenstand aufweist, um die Teilchen aufzuladen und ihre Ablagerung auf dem Gegenstand zu bewirken.

Es sind Vorrichtungen zur Beschichtung von Gegenständen, insbesondere von Bildröhren für Fernsehgeräte bekannt, bei denen Leuchtstoffe entweder als trockenes Pulver oder als Niederschlag wässriger Suspensionen zu einer festanhaftenden Schicht auf dem Gegenstand aufgebractt werden. Dabei muß jedoch zunächst ein Bindemittel eingesetzt werden, das die anschliessend in trockenem Zustand über die Fläche des Gegenstandes gestäubten Teilchen aufnimmt und festhält. Derartige Vorrichtungen sind jedoch im Betrieb außerordentlich kostspielig, da das Zerstäuben der Teilchen über dem Gegenstand zeitraubend ist und niedrige Produktionsraten zur Folge hat. Weiterhin muß bei derartigen von Hand ausgeführten Arbeitsgängen eine große Zahl von Gegenständen wegen ungleichmässiger Beschichtung ausgeschieden werden. Da schließlich die auf-

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gebrachten Materialien relativ teuer in der Herstellung sind, ergeben sich bei dem hohen Anfall an Ausschuß auch große Herstellungskosten.

Aus der FR-PS 1 121 286 ist ein Verfahren bekannt, um Leuchtstoffe punktförmig auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre, wie sie z.B. für Farbfernsehgeräte verwendet wird, anzuordnen. Dabei werden Pulverpartikel zu oszillierenden Bewegungen zwischen zwei aufgeladenen Platten veranlasst. Eine der geladenen Platten ist mit einer Gruppierung von Löchern atisgebildet, um auf dem Glasschirm eine entsprechende, punktförmige Gruppierung der Leuchtstoffpartikel zu erzeugen. Die Teilchen bewegen sich oszillierend zwischen den beiden Platten, bis sie durch die Löcher in der mit Öffnungen versehenen geladenen Platte dringen. Einige dieser Partikel werden durch ihre Bewegungsenergie vorwärts getrieben und treffen auf die klebrige Oberfläche der Glasrohre auf. In diesem Fall erfolgt also die Ablagerung nur aufgrund der Bewegungsenergie der Partikel, wenn sie die Löcher in der leitenden, blattförmigen Platte passieren. Die Partikel erhalten ihre kinetische Energie durch die Beschleunigungskräfte, die durch die Anziehungskraft in Richtung a\if das mit Löchern versehene, geladene Blatt ausgeübt werden; beim Durchgang durch die Löcher nimmt jedoch die Beschleunigung wieder ab und die Ge-

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schwindigkeit verringert sich. Dadurch wirkt also die elektrostatische Anziehungskraft in Richtung von der zu beschichtenden Glasröhrenfläche weg· Dieses Verfahren erfordert jedoch einen sehr komplizierten Aufbau, da die beiden geladenen Platten zueinander bzw· zu der Fläche der Glasröhre ausgerichtet werden müssen· Weiterhin kann mit diesem Verfahren keine gleichmässige Schicht aufgebracht werden, da die Löcherplatte als Elektrode vorge-" sehen ist, so daß sich immer eine punktförmige Gruppierung der Leuchtstoffe ergibt. Schließlich läßt sich auch die Ablagerung der Partikel auf der Glasfläche nicht steuern, da die Partikel nur aufgrund des ihnen vorher erteilten Impulses niedergeschlagen werden.

Weiterhin ist aus der FR-PS 1 13o 176 eine aufwendige Vorrichtung bekannt, bei der besondere Elektroden verwendet werden, die hinter der Oberfläche angeordnet sind, auf der bei der Herstellung der Kathodenstrahlröhren der Leuchtstoff abgelagert wird. Dabei werden die phosphoreszierenden Materialien auf einer Glasplatte niedergeschlagen, die am oberen Ende einer evakuierten Behandlungskammer angeordnet ist. Die Elektroden befinden sich hinter der Oberfläche und werden alternierend angeschaltet, um die Ablagerung der jeweiligen Leuchtstoffe gegenüber den jeweils den Leuchtstoffen zugeordneten Elektroden zu steuern und auszurichten. Diese Vorrichtung ist

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jedoch speziell für die Beschichtung von Fernsehbildröhren ausgelegt, so daß sie nicht zur Herstellung einer gleichmässigen Schicht aus einem Material geeignet ist. Weiterhin ist sie aufgrund der sehr genau einzustellenden Anordnung der Elektroden hinter der zu beschichtenden Fläche sehr kostspielig in der Herstellung und im Betrieb, und schließlich läßt sie sich nicht bei größeren Gegenständen anwenden, da aufgrund ihrer Abschirmwirkung die vorgeschlagene Anordnung der Elektroden hinter dem Gegenstand nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der die oben zusammengestellten Nachteile nicht auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Befestigungseinrichtung für den Gegenstand drehbar ist, daß Mittel vorgesehen sind, um die drehbare Befestigungseinrichtung zu drehen, und daß in der Nähe der Kammer Einrichtungen angeordnet sind, um die Pulverteilchen abzupumpen, die nicht auf dem eich drehenden Gegenstand niedergeschlagen sind, und sie zu einem Sammelbehälter zu fördern·

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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß sehr gleichmässige, dünne Beschichtungen auf dem Gegenstand aufgebracht werden, der eine beliebige Form haben kann, da aufgrund seiner Drehung jeder Bereich des Gegenstandes in ausreichender Weise den aufzubringenden Teilchen ausgesetzt wird. Weiterhin können sich die nicht abgelagerten Teilchen nicht auf dem Gegenstand oder den Wänden der Kammer niederschlagen, da sie abgepumpt und zu einem Sammelbehälter gefördert werden, der ihre Wiederverwendung ermöglicht. Schließlich lassen sich auch unregelmässig geformte , nicht leitende Gegenstände auf diese Weise mit einem Überzug versehen, da man zunächst eine Beschichtung aus einem leitenden Stoff aufbringen kann, so daß der Gegenstand auch in diesem Fall auf einem die Teilchen anziehenden Potential gehalten werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei-ψ spielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert.

Bs zeigen:

Figur 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung } und

Figur 2 eine Draufsicht auf die Elektrodenbaugruppe, die in Fig. 1 dargestellt ist.

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Im folgenden soll die Anwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Herstellung von Bildröhren für Farbfernsehgeräte beschrieben werden. Selbstverständlich können jedoch andere, beliebig geformte Gegenstände in einer solchen Vorrichtung mit einer Beschichtung versehen werden.

Bei der Herstellung von Bildröhren für Farbfernsehgeräte wird eine Beschichtung aus Leuchtstoffen oder Phosphoren auf die Röhren aufgebracht. Diese Beschichtung, die im wesentlichen nur Teilchendicke hat, wird aus Leuchtstoffen gebildet, bei denen die Teilchengröße ungefähr 3 Mikron beträgt und die unter Elektronenbeschuß sichtbare rote, blaue und grüne Leuchtstoffe erzeugen.

Zur Herstellung einer derartigen Beschichtung wird eine Röhrenfläche 10 gereinigt und entweder durch Sprühen,Bürsten oder mit einem ähnlichen Verfahren eine polare Bindemittellösung, die ein wasserlösliches licht-aktivierbares Sensibiliesiermittel enthält, darauf aufgebracht. Vorzugsweise enthält diese Lösung ungefähr 3% Polyvinylalkohol und ungefähr i/2.% eines Chromsalzes, wie Ammoniumdichroma t, welches in Isopropylalkohol und Wasser im Verhältnis 1:1 gelöst ist. Der Polyvinylalkohol dient als Bindemittel für die aufzubringenden Leuchtstoffe. Das Chrom-

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salz , das zusätzlich Lichtempfindlichkeit gibt, wirkt mit den polaren Lösungsmitteln, Isopropylalkohol und Wasser zusammen, um die Leitfähigkeit der Lösung zu erhöhen und dabei der zu beschichtenden Oberfläche einen Oberflächenwiderstand in der Größenordnung zwischen ca

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10 bis 10 Ohm pro Quadrat zu geben. Nachdem die Lösung auf die Innenfläche der Röhre aufgebracht wurde, kann sie trocknen, bis ein klebriger Zustand erreicht ist. Die Röhrenfläche ist dann bereit für die Aufbringung des ersten Leuchtstoffes und wird in das Beschich tungsgerat, siehe Fig. 1, eingesetzt.

Das Beschichtungsgerät wiest eine Kammer 11, die aus elektrischem Isoliermaterial besteht, und eine Vielzahl von miteinander verbundenen Seitenwänden 12 auf, die von einer unteren Wand 13 nach oben ragen. Ein Mantel l4_t der aus elektrischem Isoliermaterial besteht und auf einer Vielzahl von Füßen 15 aufliegt, erstreckt sich um die Kammer 11. Ein Paar Arme l6 erstreckt sich über den Mantel lA, um die Kammer 11 im Abstand zum Mantel zu halten. Der Mantel fängt dabei jeglichen Leuchtstoff auf, der über den Rand der Kammer gerät. Das obere Ende des Mantels lk ist etwas unterhalb der oberen Enden der Kammerwände 12 im Abstand angeordnet. Zum Sammeln des Pulvers im Mantel weist das untere Ende 17 des

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eine !kegelstumpf förmige Gestalt auf. Zur Beförderung des nicht aufgebrachten Pulvers vom Mantel zu einem Sammelbehälter 19 ist vorzugsweise eine Vakuumpumpe l8 am Boden des Mantels angebracht.

Ein Paar Arme 20 ragt vom Mantel lk nach oben und erstreckt sich quer über die Kammer 11. Diese Arme halten einen Antriebsmotor 21, an dem ein Aufhängebügel 22 abnehmbar angebracht ist. Der Aufhängebügel besitzt nach außen ragende Arme 23, die an ihren äusseren Enden mit der oberen Fläche eines Rings 2k verbunden sind. Dieser Ring weist an seinem Innenumfang eine nach oben gebogene Lippe 25 auf, die mit der sich auf der Röhrenfläche Io befindlichen leitfähigen Schicht des Bindemittels in Berührung steht. Dadurch wird die Röhrenfläche in erhöhter Stellung über dem oberen Ende der Kammer 11 gehalten. Ein ringförmiger Schild 26 aus elektrischem Isoliermaterial ist mit der unteren Fläche des Ringes 2k verbunden und ragt seitlich nach außen über die Kammer 11 so« wie den Mantel lk hinaus. Der Aufhängebügel 22, der Ring 2k und die Arme bestehen aus elektrisch leitfähigem Material und sind geerdet, wie bei 27 gezeigt , um dabei die sensibilisierte Bindemittelschicht auf der Röhrenfläche 10 zu erden. Dadurch wird nach Einschalten des Motors 21 die geerdete Röhrenfläche 10 in Bezug auf die Kammer 11 gedreht.

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Eine luftdurchlässige Platte 28 aus elektrischem Isoliermaterial ist über der unteren Wand 13 in der Kammer 11 befestigt und trägt die Leuchtstoffteilchen 3o, die aufzubringen sind. Durch einen Lufteinlaß 33t der mit einer Druckluftquelle Jk verbunden ist, wird Luft in den Raum 32 zwischen der unteren Wand 13 und der Platte 28 eingelassen.Die Luft bewegt sich nach oben vom Raum 32 aus durch die Platte 28, um die Leuchtstoffteilchen in geringem Abstand über der Platte zu halten und dabei eine Wirbelschicht aus Teilchen zu erzeugen. Durch Erhöhen der ara Einlaß 33 einströmenden Menge strömen die Teilchen von der Schicht im Raum nach oben zur Röhrenfläche 10 und bilden dabei eine Wolke mit einer Teilchendichte_t die wesentlich geringer ist als die der Schicht. Die Bewegung der Wolke hängt von der Einflußmenge am Einlaß 33 ab.

Eine Elektrodenbaugruppe ist auf der Platte 28 angebracht, die einen Fuß 36 besitzt, welcher eine nach oben ragende Spindel 37 trägt. Das obere Ende der Spindel ist mit einem Aufladekopf 38 verbunden, der vorzugsweise die gleiche Form und Abmessung aufweist wie die zu beschichtende Oberfläche und eine Vielzahl von Ringkörpern 39 besitzt, die miteinander durch ein Drahtgitter 40 verbunden sind· Eine Vielzahl von Elektrodenpunkten k2 ragt vom Kopf 38 nach oben zur Röhrenfläche, wobei deren Enden in im wesentlichen gleichen Abständen von dieser Fläche angeordnet sind. Eine

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Vielzahl von Bolzen 43 kann vorzugsweise auch in der Platte 28 angebracht sein, um darüber hinaus in die in Bewegung gehaltene Pulverschicht zu ragen. Die ^lektrodenbaugruppe und die Bolzen 43 sind, sofern letztere verwendet werden, aus elektrisch leitfähigem Material hergestellt und an eine Hochspannungsquelle 44 angeschlossen, damit die Leuchtstoffteilchen elektrostatisch aufgeladen werden.

Sobald die Wolke aus Leuchtstoffteilchen um den Elektrodenkopf über den Punkten 42 schwebt, wird die Röhrenfläche 10 gedreht und der Kopf unter Spannung gesetzt, wobei die Spannung vorzugsweise zweimal aufeinanderfolgend unterbrochen wird. Die Spannung ist negativ und liefert zwischen den Punkten 42 und der Röhrenfläche ein durchschnittliches Spannungsgefälle von mindestens 2 Kilovolt pro cm. Nachdem die Röhrenfläche geerdet und die Elektrode aufgeladen ist, werden die von der den Kopf umgebenden Schicht und in dem sich zwischen dem Kopf und der Röhrenfläche erstreckenden Feld nach oben geschleuderten Leuchtstoffteilchen elektrostatisch atif ge laden und dadurch von der Röhrenfläche angezogen und darauf niedergeschlagen. Sofern die Bolzen 43 verwendet werden, laden diose die sie umgebenden Teilchen in der Schicht auf und tragen dazu bei, die Teilchen zur Röhrenfläche zu leiten; dadurch wird eine gleichmässige Beschichtung gewährleistet. Wenn sich der Kopf dreht, wird ein

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stetiges Spannungsgefälle zwischen dem Kopf und der Röhrenfläche gebildet, um eine gleichmässige Aufbringung von Leuchtstoffteilchen auf die Röhrenfläche zu gewährleisten. Jedes der nach oben geschleuderten, nicht aufgebrachten Leuchtstoffteilchen strömt in den Raum zwischen der Kammer 11 und dem Mantel Ik und kann im Behälter 19 wieder verwendet werden. Auf den nichtleitenden Schild 26 werden keine Teilchen ^ aufgebracht. Er dient dazu, die nicht aufgebrachten Teilchen in den Raum zwischen Kammer und Mantel zu leiten.

Diese Vorrichtung ermöglicht es auch, nacheinander mehrere Schichten auf eine Fläche aufzubringen, wie es z.B. bei der Herstellung von Farbfernsehbildröhren erforderlich ist, bei der drei verschiedene Leuchtstoffe in einem bestimmten Muster aufgebracht werden müssen. Hierzu muß nur jeweils eine andere Substanz verwendet werden. Andererseits braucht z.B. bei der Herstellung von Bildröhren für Schwarz-Veiß- W Empfänger nur ein leuchtstoff verwendet zu werden, der in einer gleichmässigen dünnen Beschichtung auf die Röhrenfläche aufgebracht wird.

Gemäß der Beschreibung soll sich die als Beispiel für einen Gegenstand dienende Fernsehröhre in Bezug auf das festangebrachte Elektrodenbauteil drehen; selbstverständlich kann jedoch auch der egenstand festangebracht und das Elektrodenbauteil in Bezug auf den Gegenstand gedreht werden.

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Bei einigen Anwendungsfällen hat es sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt, sowohl den Gegenstand als auch das Elekt-rodenbauteil -während des Aufbringvorgangs stationär zu halten.

Zur Vereinfachung der Darstellung wurde in der Beschreibung von Pulverteilchen gesprochen, die in Luft in Schwebe gehalten werden, also suspendiert sind. Diese Teilchen können jedoch auch in anderen gasförmigen Substanzen suspendiert werden, so daßder Begriff "Luft" auch andere geeignete Gase umfasst.

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Claims

Patentansprüche

1h Vorrichtung zur Beschichtung eines Gegenstandes mit Pulverteilchen, die eine Kammer, eine luftdurchlässige, in der Kammer angeordnete Platte zur Aufnahme der Teilchen in der Kannner, eine Elektrodenanordnung in der Kammer, eine Befestigungseinrichtung, um den Gegenstand über der Elektroden-

^ anordnung zu haltern und auf einem die Teilchen anziehenden Potential zu halten, eine Einrichtung, um ein Gas durch die Platte zu drücken, so daß sich die Teilchen nach oben in Richtung auf den Gegenstand und in die Nähe der Elektroden anordnung bewegen, und eine Einrichtung zum Aufbau eines elektrostatischen Feldes zwischen der Elektrodenanordnung und dem Gegenstand aufweist, um die Teilchen aufzuladen und ihre Ablagerung auf dem Gegenstand zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung ( 22, 23t 24, 25 ) für den Gegenstand ( 10 ) drehbar ist, dass Mittel

P vorgesehen sind, um die drehbare Befestigungseinrichtung ( 22, 23« 24, 25 ) zu drehen, und daß in der Nähe der Kammer ( 11 ) Einrichtungen ( 17, l8 ) angeordnet sind, um die Pulverteilchen ( 30 ) abzupumpen, die nicht auf dem sich drehenden Gegenstand ( 10 ) niedergeschlagen sind, und sie zu einem Sammelbehälter ( 19 ) zu fördern.
2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer ( 11 ) ein oberes offenes Ende hat, und daß die Einrichtungen ( 17, l8 ) in der Nähe der Kammer ( 11 )

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zum Abpumpen der nicht niedergeschlagenen Teilchen ( 30 ) einen Mantel ( lk ) in der Nähe der Kammer ( 11 ) im Abstand dazu, um nicht niedergeschlagene , die Kammer ( 11 ) verlassende Teilchen ( 30 ) zu sammeln, und eine am Boden des Mantels ( Ik ) befestigte Vakuumpumpe ( l8 ) aufweist.
3) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumpumpe ( l8 ) mit dem Sammelbehälter ( 19 ) verbunden ist.

k) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung ( 22, 23,24, 25 ) betriebsmässig mit der Kammer ( 11 ) zwischenverbunden ist und einen Aufhängebügel ( 22 ) mit einer Vielzahl von Armen ( 23 ) » die mit einem Ring (2^) verbunden sind, um mit dem Gegenstand ( 10 ) in Eingriff zu kommen und ihn zu halten, sowie einen ringförmigen Schild ( 26 ) aufweist, der an dem Ring ( 2k ) befestigt ist und nach außen über die Kammer ( 11 ) hinausragt, wobei der Aufhängebügel ( 22 ) und der Ring ( 2^ ) aus elektrisch-leitendem Material und der Schild ( 26 ) aus elektrisch-isolierendem Material gebildet sind.

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Leersei