DE2247088A1

DE2247088A1 - Verfahren und vorrichtung zum auftragen von partikeln

Info

Publication number: DE2247088A1
Application number: DE19722247088
Authority: DE
Inventors: Senichi Masuda
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-09-29
Filing date: 1972-09-26
Publication date: 1973-04-05
Also published as: FR2250291A5; SE384328B; IT967918B; JPS5442017B2; JPS4842028A; NL7213174A; US3841264A; GB1398888A; BE789321A; CH576289A5; CA983789A

Description

SA 2257

SENICHI MASUDA
Tokyo / Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Auftragen von Partikeln

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Auftragen von Partikeln, insbesondere Farbstoffpartikeln unter Verwendung eines elektrischen Kontaktfeldvorhangs sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Strahlfystem mit einem Koronaentladeteil verwendet wird, an das eine Gleichhochspannung am Auslaßende angelegt wird, um Partikel auf Objekte aufzubringen. Hierbei werden die Partikel in einem Luftstrom durch ein Isolierrohr von einem geeigneten Partikelbehälter zu dem Einlaßteil im unteren Abschnitt des Strahlsystems transportiert. Die Partikel werden in den Luftraum abgegeben, wobei sie durch Ionen

3098U/0860

stark geladen werden, die in dem Augenblick erzeugt werden, wenn die Partikel das Auslaßende verlassen. Die geladenen Partikel werden dann von einem elektrischen Feld, das an dem Auslaßende erzeugt wird, angetrieben und bilden auf der Oberfläche des geerdeten Objekte durch ein geeignetes Verfahren wie z.B. durch Erhitzung einen fest aufgebrachten Film. Bei diesem Verfahren wird ein erheblicher Teil der geladenen Partikel, die aus dem Auslaßende austreten, notwendigerweise durch den Luftstrom zerstreut, so daß der Auftragungevorgang notwendigerweise in einem Beb!lter durchgeführt werden sollte, der mit einer Absaugeinrichtung und einer Sairanel- und Aufnähme-einrichtung der Partikel versehen sein sollte. Dies stellt bei der Verwendung einen großen Nachteil dar. Die aus dem Auelaßende ausgetretenen Partikel werden, nachdem sie in die freie Luft zerstreut wurden, durch ein elektrostatisches Feld zu dem Objekt getrieben und dann auf einen schmalen besonderen Bereich auf dem Objekt begrenzt. Dies ist z.B. sehr schwierig und nahezu unmöglich,wenn z.B. Zeichen oder Muster durch Partikel mit verschiedenen Farben dargestellt werden sollen oder wenn das Objekt einen Teil mit einem Hohlraum hat oder ein schmales Rohr ist. In solchen Fällen ist es nahezu unmöglich, den Innenraum mit Partikeln zu versehen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, nämlich die Beseitigung der zuvor erwähnten Nachteile, wird gemäß der Erfindung durch Anwendung eines elektrischen Kontaktfeldvorhangs und eine diesen anwendenden Vorrichtung erreicht. Hierbei werden die Partikel zu einer bestimmten Stelle des Objekts transportiert, ohne daß ein Luftstrom verwendet wird, werden auf

diesen Teil aufgebracht, oder wenn die Partikel in einem begrenzten Raum völlig eingeschlossen werden

3098U/0860

sollen» werden sie im Inneren des Objekts aufgebracht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Figuren 1 bis 9 erläutert. Es zeigt:

Figur 1

bis 4 Zeichnungen zur Erläuterung des Prinzips des elektrischen Kontaktfeldvorhangs, der bei der Erfindung verwendet wird, und

Figur 5

bis 9 schematische Diagramme, aus denen der Aufbau von Ausführungsformen der Erfindung hervorgeht.

Es wird zunächst kurz das Prinzip des elektrischen Kontaktfeldvorhangs erläutert.

Wie Figur 1 zeigt, wird, wenn Staubpartikel 1 einen geeigneten Festkörper 3 berühren, der aus einem Leiter, einem Halbleiter oder einem Isolator besteht, im allgemeinen ein Teil hiervon positiv und der andere negativ geladen. Bei dem in der Figur gezeigten Beispiel wird der Staub 1 negativ und der Festkörper 2 positiv geladen. Der Festkörper kann als "Erreger" bezeichnet werden, der die Eigenschaft hat, eine intensive Kontaktelektrisierung für einen besonderen Staub zu er-

309814/0860

regen. Die Kontaktelektrisierung durch Staub, wird, wie Figur 2 zeigt, nicht nur zwischen dem Staub 1 und dem Festkörper 2 gebildet, sondern auch zwischen gegenseitig positiv oder negativ geladenen Teilen« da trotz des gleichen Aufbaus der Staubpartikel 1 und 3 ein Unterschied in dem Oberflächenzustand besteht. Die obigen Ausführungen erläutern die Kontaktelektrieierung und die Kombination der Staubladung, die dadurch erreicht wird, und das elektrische Feld in Form eines "Vorhangs" ist das elektrische Kontaktfeld in Form eines "Vorhangs" zur Erläuterung des Grundprinzips in den Figuren 3 und 4. In Figur 3 ist gezeigt, daß, wenn eine Einphasen-Wechselspannung über Anschlüsse 8, 8* an zwei Elektrodengruppen 5, 5¹, ... und 6, 6', ... angelegt wird, die durch abwechselnde Verbindung von Elektroden-gruppen 5, 6, 5', 6', ... geeigneter Form (in diesem Falle zylindrischer Form) erhalten wird, wobei die Elektrodengruppen geeigneter Form wie zylindrischer Form, Plattenform oder irgendeiner anderen geeigneten Form durch gegenseitige Isolierung, benachbarte, parallele und abstandstleiche Anordnung und Anordnung an oder nahe an einem plattenförmigen Erreger 4 gebildet werden, der aus einem Isolator oder einem Halbleiter besteht, dann wird eine Reihe von ungleichmäßigen bzw. inhomogenen Wechselfeldern gebildet, die elektrische Kraftlinien haben, wie sie durch gestrichelte Linien 9, 9¹, ... in dem Raum zwischen den Elektroden 5, 6, 5¹, 6¹, ... gezeigt sind. Es wurde festgestellt, daß diese inhomogenen elektrischen Wechselfelder eine starke elektrodynamische Rückstoßkraft haben, die die geladenen Partikel von den Elektroden 5, 6, 5', 6', ... unabhängig von der jeweiligen positiven oder negativen Ladung abstoßen. Dies wird als elektrisches Feld in Form eines

3098 U /0860

"Vorhangs", insbesondere vom stationären Wellentyp definiert, wenn wie im Falle der vorliegenden Figur eine Reihe von inhomogenen elektrischen Wechselfeldern durch Anlegen einer Einphasen-Wechselspannung erzeugt wird. Wenn in dem in der vorliegenden Figur gezeigten Fall, bei dem der oben erwähnte Erreger 4 aus einem Isolator oder einem Halbleiter in dem Wirkungsraum der inhomogenen elektrischen Wechselfelder besteht, die Relaxationszeit als das Produkt des spezifischen Widerstandesgund der Dielektrizitätskonstante £ als X. - ' &$ und dieses ausreichend größer als die Periode T der Wechselspannung ist, dann dringen die elektrischen Wechselfelder in den Bereich 11 gegenüber den Elektroden 5, 6, 5 ·, 6' , ... durch den Erreger 4 und es werden inhomogene elektrische Wechselfelder in diesem Teil gebildet, wie durch die elektrischen Kraftlinien 12, 12·, ... gezeigt ist. Es wurde daher festgestellt, daß die Staubpartikel 14, die durch Kontakt mit der Oberfläche 13 des Erregers 4 geladen wurden j, durch die oben erwähnte elektrodynamische Rückstoßkraft intensiv in Richtung des Pfeils 10 in den Raum abgestoßen wurden, nachdem sie von der Oberfläche 13 des Erregers 4 gelöst wurden, bzw. es tritt eine intensive Störbewegung auf der Oberfläche 13 des Erregers 4 auf, wie gezeigt ist. Insbesondere wurde als elektrisches Feld in Form eines Vorhangs des Kontakttyps der Fall definiert, in dem ein Erreger zur Erregung einer Kontaktladung vorgesehen ist, der an oder nahe an einer Gruppe von Elektroden zur Bildung des elektrischen Vorhangs in der obigen Weise angeordnet wird. Hierdurch wird, wie oben beschrieben wurde, eine starke Rückstoßwirkung bzw. Wirbelwirkurag auf leichte Körper wie Staub, Folienο Fasern und dergleichen ausgeübt, die den Erreger berühren»

309 8 14/0860

Wenn bei dem Beispiel der Figur 4 eine Gruppe von Elektroden (bei dem Beispiel der vorliegenden Figur handelt es sich um eine Gruppe zylindrischer Elektroden) 15, 16, 17, 15', 16¹, 17«, ... zu je zwei Elektroden durch Leiter 18, 19, 20 unterteilt in drei Gruppen 15, 15*, ..., 16, 16', ... 17, 17', ... verbunden und jede Gruppe mit den Ausgangsanschlüssen U, V, K einer Dreiphasen-Wechselspannungsquelle (nicht gezeigt) über Anschlüsse 21, 22, 23 verbunden wird, wird ein inhomogenes elektrisches Wechselfeld des Wanderwellentyps zu einem Zeitpunkt zwischen den Elektrodengruppen erzeugt, wie durch die elektrischen Kraftlinien 25, 26, 27, 25', 26¹, 27' , ... gezeigt ist, und dieses wandert in der ordnungsgemäßen Richtung, d.h. in Richtung des Pfeils 28. Es wurde festgestellt, daß das inhomogene elektrische Wechselfeld des Wanderwellentyps eine starke Rückstoßkraft hat, die die geladenen Partikel von der Elektrodengruppe wegstößt, d.h. in Richtung des Pfeils 29, ebenso wie eine Antriebskraft, die sie in Richtung der wandernden Welle transportiert, d.h. in Richtung des Pfeils 28. Dies wird als elektrischer Feldvorhand des Wanderwellentyps bezeichnet. Im Falle der vorliegenden Figur dringt, wenn die oben erwähnte Relaxations zeit f = ασ ausreichend größer als die Periode T der Dreiphasen-Wechselspannung ist, das inhomogene Wechselfeld des Wanderwellentyps in den Raum 11 an der gegenüberliegenden Seite bezüglich der Elektroden 15, 16, 17, 15', 16', 17', ... durch den Erreger 4 und bildet elektrische Kraftlinien dieses Feldes in diesem Bereich. Daher wird der Teil des Staubes 14, der durch die Berührung mit der Oberfläche 13 des Erregers geladen wird, durch die Rückstoßwirkung in Richtung des Pfeils 29 aufgrund der oben erwähnten elektrodynamischen Rückstoßkraft unabhängig von der positiven oder negativen Ladung abgelöst bzw. erhält eine intensive Wirbelwirkung wenigstens auf der Oberfläche 13. Diese Erscheinung wird als

3098U/0860

elektrischer Kontaktfeldvorhang des Wanderwellentyps bezeichnet. Hierbei tritt, wie oben beschrieben wurde, eine starke Rückstoßwirkung, eine Transportwirkung und eine Törbelddaing an leichten Körpern wie Staub, Folien, Fasern und dergleichen auf, die den Erreger berühren.

Wie oben beschrieben wurde, wird, da der als Grundelement des elektrischen Kontaktfeldvorhangs verwendete Erreger einen spezifischen Widerstand ^SL^> T im Falle der Konstruktion der Figuren 3 und 4 haben muß, und wenn die Frequenz der Energiequelle 50 Hz beträgt und die spezifische Dielektrizitätskonstante <£<. = 5, T/£

= 4 χ 10 Ohm-cm. In diesem Falle muß daher g notwendigerweise etwa größer als 10 Ohm-cm sein. Dagegen ist es notwendig, um zu erreichen, daß die auf dem Erreger durch Kontaktelektrisierung angesammelte Ladung abströmt, die Größe von ο innerhalb der obigen Grenzen so klein wie möglich zu machen oder der Oberfläche des Erregers eine geeignete Oberflächenleitfähigkeit zu verleihen. Experimente haben gezeigt, daß der elektrische Kontaktfeldvorhang in der Lage ist, solch eine Wirkung nicht nur bei einem Isolator oder einem Halbleiter hervorzurufen, sondern auch bei einem leitenden Staub wie Ruß, Metallpulver oder dergleichen. In diesem Falle ist es möglich, dem Erreger 4 eine geeignete Bewegung zuverleihen und hierdurch wird der Effekt infolge der Verbesserung der Art der Berührung des Staubes an der Oberfläche 13 weiter verbessert.

Weiterhin wird die Wirkung des elektrischen Kontaktfeldvorhangs im allgemeinen stärker, wenn die Staubpartikel und der Erreger völlig oder bis zu einem bestimmten Grad trocken sind. Die verschiedenen Faktoren, die die Wirkungen des elektrischen Kontaktfeldvorhangs steuern, wie die Größe der Kontaktelektrisierung, die Adhäsionskraft zwischen dem Staub und dem Erreger, die Koagulierungsart der Staubpartikel und die mäßige Abströmung der

30981 A/0860

angesammelten Ladung auf der Oberfläche des Erregers werden sehr empfindlich und kompliziert durch dae Vorhandensein bzw. den Grad des Vorhandenseins von Feuchtigkeit beeinflußt, die an den Oberflächen der Staubpartikel und des Erregers adsorbiert ist. Wenn die adsorbierte Wassermenge zu groß ist, dann nimmt die Größe der Kontaktelektrisierung ab und zugleich das Adhäsionsvermögen zwischen den Staubpartikeln und den Erregern zu. Wenn dagegen die Menge der adsorbierten Feuchtigkeit zu klein ist, dann kann die Abströmung der auf der Oberfläche des Erregers angesammelten Ladung gestört werden. Alle diese Erscheinungen beeinträchtigen die obigen Wirkungen des elektrischen Kontaktfeldvorhangs. Wenn daher die Staubpartikel oder der Erreger oder beide völlig trocken gehalten werden oder einen geeigneten Trockengrad aufweisen, wird die Wirkung des elektrischen Kontaktfeldvorhangs weiter erhöht. Je nach den Umständen ist es möglich, den Staub vorher mittels einer Koronaentladung oder dergleichen zu laden, wodurch die Wirkung des elektrischen Feldvorhangs weiter erhöht wird. Durch Verwendung eines Luftstroms ist es möglich, den Transporteffekt zu begünstigen. Wenn man den Erreger 4 als Rutsche aus einer porösen Substanz ausbildet und den Luftstrom unter Druck auf die Seite des Staubes durch ihn richtet, wird die Wirkung, den Staub als strömende Schicht auszubilden, begünstigt und dadurch wird der oben erwähnte Wirbel- und Transporteffekt weiter erhöht. Die in den Figuren 3 und 4 gezeigte Elektrodengruppe kann außerdem auf der gleichen Seite wie der Staub bezüglich des Erregers 4 angeordnet werden; der Effekt wird hierdurch in keiner Weise geändert. Wenn ein Raum von dem elektrischen Kontaktfeldvorhang der Figuren 3 und 4 umgeben wird und wenn eine Vorrichtung zur Zuführung von Farbstoffpartikeln und eine geeignete Ladevorrichtung für die Partikel mit dem Raum kombiniert werden, dann ist es unter Begrenzung der Farbstoffpartikel

309814/0860

. auf das Innere dieses Raumes möglich, die Partikel frei und kontinuierlich zu einer vorgeschriebenen Stelle auf der Vorderseite eines mit Farbe zu versehenden Objekts zu transportieren, wobei eine Streuung verhindert wird. Hierbei wird kein Luftstrom auf einem Weg mit willkürlicher Länge und Querschnitt benötigt. Dies wird im Falle des elektrischen Kontaktfeld-vorhangs des stationären Wellentyps durch die Schwer- und Zentrifugalkraft erreicht, die auf die Partikel aufgrund der Wirbelbildung einwirken, die sich aus der elektrodynamischen Abstoßung von der Oberfläche des Erregers ergibt, und im Falle des elektrischen Kontaktfeldvorhangs des Wanderwe11entyps aufgrund der elektrodynamischen Rückstoßkraft anstelle der oben erwähnten Kräfte erreicht. Dadurch ist es möglich, die Substanz auf eine vorbestimmte Stelle innerhalb und außerhalb des mit Farbstoff zu versehenden Objekts aufzubringen. In Abhängigkeit von den Umständen ist es wiederum möglich, die Farbauftragung in dem Raum dadurch durchzuführen, daß das mit Farbstoff zu versehende Objekt in den Raum gebracht wird, der von dem elektrischen Kontaktfeldvorhang umgeben ist. Dies ist die kennzeichnende Eigenschaft des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung. Es ist selbstverständlich auch in diesem Falle möglich, einen Luftstrom als,zusätzliche Transporteinrichtung zu verwenden'.'

Der oben erwähnte Transporteffekt kann dadurch begünstigt werden, daß die aufzubringenden Partikel bis zu einem gewissen Grad durch Erhitzung, Vakuumtrocknung, völlige Trocknung oder durch Einströmen eines in geeigneter Weise trockenen Gases oder im Falle des Erregers selbst durch Zuführung trockenen Gases oder eines Gases, dessen relative Feuchtigkeit kontinuierlich oder Intermittierend vermindert wird, in den von dem Erreger um gebenen Raum an der Seite, die die Partikel berühren,

309-814/0860-

oder durch Erhitzung des Erregers selbst mittels eines geeigneten Verfahrens zu begünstigen. Diese Merkmale bilden eine weitere charakteristische Eigenschaft des. Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Es folgt nun eine detaillierte Erläuterung der Erfindung anhand von Zeichnungen und Ausführungsbeispielen.

Figur 5 zeigt eine Vorrichtung zum Auftragen von Farbpartikeln gemäß der Erfindung unter Anwendung dee elektrischen Kontaktfeldvorhangs vom stationären Wellentyp. Es ist eine Gruppe ringförmiger Elektroden 33, 34, 33', 34', ... gezeigt, die mit Leitern 31, 32 mit der •Sekundärseite eines Einphasen-Transformators 30 verbunden sind. Die ringförmigen Elektroden sind koaxial und abstandsgleich angeordnet und abwechselnd durch Leiter 7 und 7' verbunden, die isoliert angeordnet sind. Die Elektroden sind in den Wänden eines Erregerzylinders 35 angeordnet, der aus Isoliermaterial besteht. Ein elektrischer Kontaktfeldvorhang wird an der Innenseite des Zylinders erzeugt. Ein Kontaktstift 38 ragt in das Innere des Zylinders 35 von einer ringförmigen Elektrode 34 "" am Auslaßende, die mit dem Anschluß 37 an der Sekundärseite des Transformators 30 verbunden ist, der an die negative Seite einer veränderbaren Gleichhochspannungsquelle 36, die gegenüber Erde negativ ist, über die Leiter 7', 32 angeschlossen ist. Von dem Kontaktstift wird eine nadeiförmige negative Koronaelektrode

39 getragen, die von dem axialen Teil des Auelaßendes

40 des Zylinders 35 nach außen vorsteht. Die Lage der Nadelspitze kann jedoch in axialer Richtung ebenso wie in radialer Richtung frei eingestellt werden. Die Madeiförmige negative Koronaelektrode 39, an die eine negative Hochspannung mittels der negativen (jjleichhochspannungsquelle 36 angelegt wird, erzeugt eine negative Koronaentladung gegenüber der geerdeten Substanz 41, die gegenüber der Koronaelektrode mit Farbe versehen

3098U/0860

werden soll. Die aufzutragenden Partikel 44, d^Le zu dem oberen Ende 43 des geneigten Zylinders 35 von dem Partikel zuführrohr 42 zugeführt werden, werden nach Berührung der Innenseite des Zylinders 34 durch die intensive Rückstoß- und Wirbelwirkung des elektrischen Kontaktfeldvorhangs vom stationären Wellentyp veranlaßt, längs der Innenseite des Zylinders zu strömen, wie bereits beschrieben wurde. Nachdem sie durch die Komponente der Schwerkraft in axialer Richtung zu dem Auslaß bewegt wurden, werden sie in diesem Teil durch die Wirkung der negativen Koronaentladung intensiv negativ aufgeladen und von dem elektrischen Feld zwischen der Elektrode 39 und dem mit Farbe zu versehenden Objekt. 41 auf die Oberfläche aufgebracht. Das Rohr 45 ist ein Luftrohr für die Zuführung einer geringen Menge zusätzlicher Luft, die für den Transport der Partikel verwendet wird, wenn dies erforderlich ist.

Figur 6 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung zum Auftragen von Farbpartikeln unter Verwendung des elektrischen Kontaktfeldvorhangs des stationären Wellentyps gemäß der Erfindung, bei der drei Streifen folienartiger-Elektroen.46, 47, 48 in der Wand des Erregerzylinders 35 eingebettet sind, der horizontal angeordnet ist. Die Elektroden sind spiralförmig gegenüber der Achse geneigt und parallel zueinander angeordnet und mit den Anschlüssen U, V, W an der Sekundärseite eines Dreiphasen-Transformators 52 über Leiter 49, 50, 51 verbunden. Hierdurch wird an der Innenseite des Zylinders 30 ein inhomogenes elektrisches Wechselfeld erzeugt, das zu dem Auslaß 40 längs der axialen Richtung der Innenseite wandert und einen elektrischen Kontaktfeldvorhang des Wanderwellentyps bildet. Die Elektrode 48 ist mit einer nadeiförmigen negativen Koronaentladeelektrode 39 verbünden, die sich von dem axialen Teil nach außen erstreckt und von der Halterung 38 getragen wird, die sich nahe dem Auslaß 40 nach innen erstreckt. Die Elektrode 48 ist außerdem

3098U/0860

mit einer veränderbaren negativen Gleichhochspannungsquelle 36 verbunden, die zwischen Erde und den Anschluß W der Sekundärseite des Dreiphasen-Transformatore Über Leiter 51, 53, geschaltet ist. Dadurch wird eine negative Koronaentladung in Richtung auf das geerdete Objekt 41, das mit Farbe zu versehen ist und das an der Vorderseite angeordnet ist« ausgehend von dem spitzen Ende der Ko* ronaentladeelektrode 39 erzeugt. Die aufzutragenden Partikel 44, die dem Stromaufwartigen Ende 43 des Zylinders 35 von einem Partikelzuftihrrohr 42 zugeführt werden, werden nach Berührung der Innenseite des Zylinders 35 kontinuierlich und schnell zum Auslaß 40 transportiert, wobei sie einer intensiven Rückstoß- und Wirbelwirkung aufgrund des zuvor erwähnten elektrischen Kontaktfeldvorhangs vom Wanderwellentyp unterliegen. Nachdem sie durch die Wirkung der negativen Koronaentladung, die durch die negative Koronaentladeelektrode 39 erzeugt wird, intensiv negativ geladen wurden, werden sie auf die Oberfläche des mit Farbe zu versehenden Objekte 41 durch das elektrische Feld aufgebracht, das zwischen der negativen Entladeelektrode 39 und dem geerdeten Objekt 41 liegt. In diesem Falle muß die Lage des spitzen Endes der nadeiförmigen Elektrode 39 in axialer und radialer Richtung frei regulierbar sein und erforderlichenfalls ist es möglich, eine geringe zusätzlicher Luft in das Innere des Zylinders 35 von einem Luftrohr 45 einzubringen, um die Transportwirkung zu unterstützen.

Bei der Farbpartikelauftragvorrichtung gemäß der Erfindung der Figuren 5 und 6 kann erforderlichenfalls die Partikelaufladung statt durch eine nadeiförmige positive oder negative Koronaentladeelektrode 39 durch eine positive oder negative ringförmige Koronaentladeelektrode erreicht werden, die aus einem zylindrischen oder ringförmigen Leiter oder eine leitende Blende besteht, die Vorrichtung arbeitet jedoch auch einwandfrei,

3098U/0860

wenn sie mit einer negativen Koronaentladeelektrode kombiniert wird. Erforderlichenfalls kann es wiederum möglich sein, nur die Ladung der Partikel durch Kontaktelektrisierung ohne die Koronaentladeelektrode zu erreichen. Die Form des Querschnittes des Auslasses 40 kann nicht nur einfach zylindrisch sein, sondern irgendeine Form und Abmessung entsprechend einer beliebigen Form haben und hierdurch kann irgendeine Partikelfigur beliebiger Form auf einer beliebig bestimmten Stelle auf der Oberfläche des Objekts "41 gebildet werden. Wenn in diesem Falle mehrere Vorrichtungen gemäß der Erfindung zusammen verwendet und Partikel mit unterschiedlichen Farben und aus unterschiedlichen Materialien zugeführt werden, dann kann eine Farbfigur mit unterschiedlicher Farbtönung auf der Oberfläche des Objekts exakt gebildet werden. In diesem Falle kann auch die Zu- und Abnahme bzw. die Unterbrechung der Zufuhrmenge der Partikel durch Änderung bzw. Abschaltung der Spannung der Energiequelle erreicht werden oder es ist möglich, durch Umkehr der Phasenrichtung eine völlige Unterbrechung zu erreichen, indem man den Anschluß im Falle einer mehrphasigen elektrischen Energiequelle ändert. Die Länge des Zylinders 35 kann vergrößert und sein Außenradius verkleinert werden und der Zylinder kann auch flexibel ausgebildet werden. Dadurch ist es möglich, Partikel in dem schmalen Inneren von Teilen wie einem gegebenenfalls gebogenen Rohr komplexer Form aufzubringen. Wenn man die Form des Auslasses entsprechend den verschiedenen Figuren komplex macht, ist es besser eine Koronaentladeelektrode zu verwenden, die durch den zuvor erwähnten Leiter oder eine leitende Blende an dem gesamten Umfang oder einem Teil der Innenseite des Erregers gebildet wird. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann nicht nur zum Auftragen von Farbstoffpartikeln, sondern auch zur Herstellung von Haarfrisuren aus faserförmigen Substanzen und Substan-

3098U/0860

zan in Folien-, Band- und Fadenform verwendet werden. Auch kann der Körper 41 mit Farbstoffpartikeln an einem Teil versehen werden, der in das Innere des Zylinders 35 eingesetzt wird. Auch ist es möglich, den Farbauftrageffekt dadurch zu begünstigen, daß der Erregerzylinder 35 aus einem porösen Körper gebildet und eine Strömungsschicht von Partikeln erzeugt wird, indem Druckluft in den Zylinder eingeführt wird, oder außerdem kann der Farbauftrageffekt an dem Objekt 41 im Inneren des Zylinders 35 dadurch begünstigt werden, daß die Partikel dadurch elektrisiert werden, daß an der Innenseite mehrere nadeiförmige Koronaentladeelektroden aus der Gruppe der Elektroden für die Bildung des elektrischen Feldvorhangs angeordnet werden. Der Erreger 35 ist außerdem nicht auf die zylindrische Form beschränkt, sondern kann kugelförmig, als rechteckiges Parallelpipedon oder in anderer beliebiger Form ausgebildet sein. Die Polarität der Gleichhochspannungsquelle kann positiv oder negativ sein und es kann eine beliebige Elektrode oder eine Gruppe von Elektroden und ein neutraler Punkt verwendet werden. Auch kann die Anordnungsstelle hiervon frei gewählt werden. Außerdem kann eine Einphasen-,Dreiphasenoder Mehrphasen-Wechselspannungsquelle verwendet werden, deren Frequenz nicht auf die übliche Frequenz beschränkt ist, sondern es kann ein beliebiger Wert zwischen 5 und 500 Hz gewählt werden.

Außerdem sollten die Farbstoffpartikel bis zu einem geeigneten Grad durch ein geeignetes Verfahren getrocknet werden, wie bereits beschrieben wurde, und die Innenwand des inneren Rohrs des Erregers 35 sollte ebenfalls bis zu einem geeigneten Grad durch Erhitzung des Zylinders 35 oder durch kontinuierliche oder intermittierende Zuführung eines erhitzten oder bis zu einem geeigneten Grad trockenen Gases getrocknet werden.

3098U/0860

Figur 7 zeigt eine Ausfuhrungsform, bei der die Erfindung durch Verwendung des elektrischen Kontaktfeldvorhangs vom Wanderwellentyp zur Auftragung von Farbstoffpartikeln auf die Innenseite eines Rohres verwirklicht ist. Wie in Figur 6 sind drei folienartige Elektroden 46, 47, 48 in der Wand des Erreger zylinder 35 eingebettet, der mit einem Einfülltrichter 54 ähnlich wie in Figur 6 versehen ist. Die Elektroden sind an die Sekundäranschltisse U, V, W des Dreiphasen-Transformators 52 angeschlossen. Die Sekundärwicklung 55, die einen Anschluß W hat, ist mit vielen Mittelabgriffen 56 versehen und zwischen einem dieser Abgriffe und dem Anschluß W ist eine Gleichspannungsquelle 59 durch Leiter 60, 61 angeschlossen, die aus einem Gleichrichter 57 und einem Kondensator 58 besteht. Der Leiter 61 ist geerdet. Daher erhalten der Anschluß W und die mit ihm geerdete Elektrode eine negative Gleichspannung, die je nach der Lage des Anschlusses des Abgriffs 56 gegenüber Erde veränderbar ist» Die Elektrode 48 hat eine nadeiförmige negative Koronaelektrode 39 mit einer. Isolierschicht 62, die mit dem axialen Teil nach außen gerichtet ist und von einer leitenden Halterung 38 getragen wird und sich nahe dem Auslaß 40 des Zylinders 35 nach außen erstreckt. Diese Elektrode erhält über die Elektrode 48 und den Leiter 51 eine negative Hochspannung. Der Zylinder 35 ist mittels einer Aufhängevorrichtung 64 an einem Tragkörper 63 aufgehängt, der geerdet ist, wie in der Figur gezeigt ist, und wenn Partikel 44 über ein Rohr 42 von einer Partikelvorratsvorrichtung 46 zugeführt werden, die an dem oberen Teil des Einfülltrichters 54 vorgesehen ist, indem der Zylinder von oben in das Innere des mit Farbstoff zu versehenden, zylindrischen, vertikal angeordneten Objekts eingeführt wird, werden die Partikel, nachdem sie die Innenseite des Einfülltrichters 54 des Erregers berührt haben, sehr glatt und gleichmäßig in dem Zylinder nach unten transportiert, ohne daß irgendein Gasstrom verwendet wird, selbst wenn der Außendurchmesser des Zylinders

309 81-4/0860

klein ist und etwa 10 bis 15 mm beträgt. Hierbei tritt eine intensive Wirbel- und Transport-wirkung des elektrischen Kontaktfeldvorhangs des WanderweIlentype auf, der aus einem längs der Innenseite des Einfülltrichters 54 und dee Erregers 35 nach unten wandernden inhomogenen elektrischen Wechselfeldes besteht. Außerdem wirkt auf die Partikel die Schwerkraft ein und sie erhalten eine intensive negative Ladung durch die Wirkung der negativen Koronaentladung, die gegenüber der geerdeten Innenseite des zylindrischen Objekts 65 nahe dem Auslaß 40 erzeugt wird. Die Partikel werden dann auf der Innenseite fest aufgebracht, wobei sie von dem elektrischen Feld, das zwischen der Elektrode 39 und der Innenseite dee Objekte 65 erzeugt wird, angetrieben werden. Wenn daher der Zylinder 35 während des oben erwähnten Vorgange nach oben verschoben wird, wird eine gleichmäßig aufgebrachte Schicht von Partikeln auf der Innenseite des zylindrischen Objekts gebildet. Da hierbei kein Luftstrom verwendet wird und die zugeführte Menge gleichmäßig ist, ist eine wesentliche Eigenschaft der Erfindung darin zu sehen, daß die aufgetragene Schicht sehr gleichmäßig und sicher gebildet wird, ohne daß die Gefahr besteht, daß sie durch einen Gasstrom gelöst wird. An dem Teil, der unter der negativen Koronaentladeelektrode 39 liegt, ist bei der gezeigten Ausführungsform eine Heizspule zur Erhitzung durch Hochfreguenzinduktion, die das Äußere des zylindrischen Objekts 65 umgibt, an der Partikelvorratsvorrichtung befestigt und wird zugleich an ihrem unteren Ende an der vertikalen zylindrischen Halterung 69 getragen, die fest an dem oberen zylindrischen Einfülltrichter 54 des Zylinders 35 mittels eines hori-

zontalen Arms 68 befestigt ist. Außerdem ist die Spule mit den AusgangsanschlUssen 73, 74 einer Hochfrequenzenergiequelle 72 über Leiter 70, 71 verbünde, so daß der Teil 75 des Zylinders 65 an der Innenseite infolge der Heizwirkung der Hochfrequenzinduktion erhitzt wird. Dadurch werden die Partikel geschmolzen. Dies führt zur

3098U/0860

Bildung einer Schicht an der Innenseite des Objekts 65» Die Heizspule 67 ist an dem Zylinder 35 befestigt und wird zugleich mit diesem (in Richtung des Pfeils 76) nach oben verschoben. Hierdurch wird die durch geschmolzene Partikel gebildete Schicht stets sukzessiv an. der Innenseite des zylindrischen Objekts S5 kontinuierlich gebildet, während der AusIaB 40 von dem unteren Ende 77.' des Objekts 65 zu dem oberen Ende 78 verschoben wird. Hierdurch wird durch Schmelzen eine vollkommene und gleichmäßige Schicht an der Innenseite gebildete Um Hierbei die Abwärtsbewegung der Partikel längs der Innenseite des Zylinders 35 zu beschleunigen, ist es möglich, die Partikelzuführ durch Verwendung einer Gleichspannungskoronaentladung mittels einer Koronaentladeelektrode 82 zu laden, die an eine Hochspannungsquelle 81 mittels eines Leiters 79 und eines Schalters 80 angeschlossen und im Inneren des Partikelsuführrohrs 42 angeordnet ist.

Figur 8 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Erfindung durch Verwendung eines elektrischen Kontaktfeldvorhangs des stationären Typs verwirklicht ist, um in der gleichen Weise Partikel auf der Innenseite eines Rohrs aufzubringen. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind zwei spiralförmige, folienartige Elektroden 83> 84 abstandsgleich in der Wand des Erregerzylinders 35 angeordnet, der einen Einfülltrichter 54 an dem oberen Teil hat. Diese Elektroden sind an die Sekundärseite eines Einphasen-Transformators 33 über Leiter 31, 32 verbunden. Ein inhomogenes elektrisches Wechselfeld des stationären Wellentyps und ein elektrischer Feldvorhang des stationären Typs, der von dem Erreger 35 erzeugt wird, werden an der Innenseite des Einfülltrichters 54 und des Erregerzylinders 35 gebildet. Eine leitende Halterung 38 der Elektrode 83 erstreckt sich nahe dem Auslaß 40 nach innen und trägt eine isolierende Hülle 62, die an dessern axialen Teil angeordnet ist. Die Halterung ist mit einer

3098U/0860

negativen Koronaentladeelektrode 39, die axial nach außen vorsteht, über einen Gleichrichter 82 im Inneren verbunden. Die übrige Anordnung ist die gleiche wie in Figur 7 und die Teile 30 bis 32 sind die gleichen wie in den Figuren 5 und 7. Die Partikel 44, die dem Einfülltrichter 54 von der Vorratsvorrichtung 66 über das Rohr 42 zugeführt werden, strömen _y nachdem sie die Innenseite des Einfülltrichters 54 berührt haben, indem sie einer intensiven Rückstoß- und Wirbelwirkung infolge des Einflusses des elektrischen Kontaktfeldes des stationären Wellentyps unterliegen. Sie bewegen sich hierbei in dem Zylinder 35 glatt, gleichmäßig und kontinuierlich nur infolge der Wirkung der Schwerkraft und ohne Verwendung einer Gasströmung nach unten und werden durch die negative Koronaentladung der Elektrode 39 intensiv negativ geladen, die aufgrund der negativen Hochspannung durch die Halbweggleichrichtung mittels des Gleichrichters von dem Auslaß 40 zu der Innenseite des geerdeten zylindrischen Objekts 65 eine negative Koronaentladung bewirkt. Außerdem werden die Partikel von dem elektrischen Feld, das zwischen der Elektrode 39 und der Innenseite des Objekts 65 gebildet ist, auf die Innenseite des Objekts gleichmäßig und fest aufgebracht. Der SchmelzVorgang und andere Vorgänge sind die gleichen wie/Figur 7 und werden daher nicht erläutert.

Figur 9 zeigt ein Beispiel der Erfindung unter Anwendung eines elektrischen Kontaktvorhangs des stationären Wellentyps, bei dem ein Objekt im Inneren des elektrischen Kontaktfeldvorhangs mit Partikeln zu versehen ist. Zwei folienartige Elektroden 83, 84 sind spiralförmig und abstandsgleich im Inneren des Erregerzylinders 35 angeordnet, der einen Einfülltrichter 54 im oberen Teil hat. Die Elektroden sind mit einem Einphasentransformator 30 verbunden, so daß ein elektrischer Kontaktfeldvorhang des stationären Wellentyps an der Innenseite des Trichters 54 und des Zylinders 35

3098U/Q860

gebildet wird. Bei dem vorliegenden Beispiel ist das zylindrische Objekt 65 vertikal angeordnet, indem es koaxial an einem geerdeten Tragkörper durch eine Tragvorrichtung 64 aufgehängt ist. An die Elektrode 84 ist eine geerdete, negative Gleiehhochspannungsqaelle über einen Leiter 32 angeschlossen»· Im unteren Teil des Auslasses 40 des Erregerzylinders 35 ist ein leitender-Ring 87 angeordnet, der das Objekt 65 koaxial. sum. ZyHn-" der 35 umgibt und von einer Halterung 86 getragen.wird. Der Ring ist an die Elektrode 84 über einen Leiter 88 angeschlossen. In dem Ring 87 ist eine Gruppe nadel·-- förmiger Elektroden 39 für eine negative Koronaentladung sich nach innen" erstreckend angeordnet ₉ so daß eine negative Koronaentladung in Richtung auf das geerdete Objekt 65 erzeugt wird» Wenn nun die Partikel 44 der Innenseite des Trichters 54-von der Vorratsvorrichtung 66 (nicht geseigt) über das Rohr 42 zugeführt werden, dann bewegen sie sich" aufgrund der Wirkung des elektrischen Peldvorhangs, der" an der- Innenseite des Erregersylinders gebildet wird, gleichmäßig und kontinuierlich in dem Raum swisehen der Innenseite des Zylinders 35 und der Außenseite des Objekts ohne Verwendung einer Gasströmung nach unten und werden so gleichmäßig und fest auf die Außenseite des Objekts aufgebracht, wobei sie durch die negative Koronaentladung intensiv negativ geladen werden,, die durch die Nadelelektroden 39 in dem unteren Teil des Auslasses erzeugt wird. Der Schmelzvorgang und andere Vorgänge sind die gleichen wie in Figur 7 und werden daher nicht weiter erläutert. Die Teile 30 bis 84 sind die gleichen wie in den Figuren 5, 7 und 8 und haben die gleichen Funktionen. Die Vorratsvorrichtung 66 und die Hochfrequenzenergiequelle 72 sind weggelassen.

Außerdem kann die Auftragung durch Schmelzen der Partikel bei der vorliegenden Erfindung ausgehend von den

309814/0860

Ausführungsformen der Figuren 7, 8 und 9 mit Ausnahme der Erhitzung durch Hochfrequenzinduktion, die Erhitzung durch ein Feuergas oder ein Gas hoher Temperatur, die Erhitzung durch elektrische Erwärmung, die Erhitzung durch Infrarotstrahlen, die Erhitzung durch einen Elektronenstrahl oder durch irgendein anderes geeignetes Verfahren angewandt werden kanu.

Durch die Erfindung wird es ermöglicht, Partikel gleichmäßig, fest und sehr wirksam selbst an sehr begrenzten Teilen außen und innen aufzubringen, ohne daß die Partikel in einem Gasstrom zerstreut werden, indem nan die Partikelladevorrichtung, den elektrischen Kontaktvorhang des stationären oder des Wanderwellentype und die Vorratsvorrichtung kombiniert.

30981 A/0860

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Auftragen von Partikeln mittels eines elektrischen Kontaktfeldvorhangs, dadurch gekenn= zeichnet, daß ein Kontakterreger mit einer einen Teil eines Raumes oder den gesamten Raum umgebenden Form im Wirkungsbereich eines elektrischen Feldvorhangs vom stationären Wellentyp oder vom Wanderwellentyp angeordnet wird, daß die aufzutragenden Partikel an der Innen- oder Außenseite des Erregerraums angeordnet werden und daß die aufzutragenden Partikel, die dem Erreger zugeführt werden, längs der Oberfläche des elektrischen Feldvothangs transportiert und zugleich auf der Oberfläche eines mit den Partikeln zu versehenden Gegenstandes abgelagert werden.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel und/oder der Erreger durch Erhitzung, Vakuumtrocknung, Umwälzung eines trockenen Gases oder dergleichen getrocknet werden.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Erreger geeigneter Form aus einem Isolator oder einem Halbleiter, eine Gruppe von Elnphasen- oder Mehrphasenelektroden, die parallel und abstandsgleich nahe dem Erreger diesen berührend oder in diesen eingebettet angeordnet sind, die mit einer Ein- oder Mehrphasen-Wechselspannungsquelle verbunden sind, und eine Einrichtung, um Luft auf den Erreger zu blasen und die Partikel unter Anwendung des freien Falls infolge der Schwerkraft zuzuführen, sowie durch eine Vorrichtung, in der ein mit den Partikeln zu versehendes Objekt an einer geeigneten Stelle innerhalb oder außerhalb des Erregers angeordnet wird.

309814/0860

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aufzutragenden Partikel und die eine oder andere Seite des Erregers durch Erwärmung, Vaküumerhitzung, Umwälzung eines Gases oder dergleichen* getrocknet werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine nadeiförmige Elektrode für die Zuführung von Gleichspannung vorgesehen ist, um die Partikel auf die Oberfläche des Objekts zu bewegen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Koronaentladeelektrode, um der Kontaktladung der Partikel infolge des Erregers eine weitere Ladung zu überlagern.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Erreger zylindrisch ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Gruppe von spiralförmigen Elektroden, an die eine Ein- oder Mehrphasenspannung gegenüber dem Erreger angelegt wird, und eine Entladeelektrode nahe dem Auslaß des Erregers, die über eine der Elektroden an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder des Erregers vertikal angeordnet und im oberen Teil als Einfülltrichter ausgebildet ist, und daß der zylindrische Teil des Erregers in den zylindrischen Körper eines an seinem Innenumfang mit Partikeln zu versehenden Objekts angeordnet ist, wobei das Objekt auf- und abwärts verschiebbar ist.

3098U/0860

10. Vorrichtung nach Anspruch B, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder des" Erregers vertikal angeordnet und der obere Teil als Einfülltrichter ausgebildet ist, und daß das an seinem Außenumfang mit Partikeln zn versehende zylindrische Objekt in dem Erregerzylinder auf- und abwärts verschiebbar angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch'gekennzeichnet, daß eine HF-Heizspule gegenüber dem Objekt angeordnet ist,

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis H₁, da= durch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform der Auslaßöffnung des Erregers entsprechend dem gewünschten Muster der aufzutragenden Partikel ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daB mehrere Einaelyorrich- tungeh entsprechend mehreren Farben wnd_: unterschiedlichen Partikelsubstanzen nebeneinander angeordnet sind.

3098U/086Q-