DE2347491C3

DE2347491C3 - Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen Beschichten mit pulverförmigen Stoffen

Info

Publication number: DE2347491C3
Application number: DE19732347491
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr.-Ing. Ddr 8045 Dresden Auerbach; Helmut Dr.-Ing. Ddr 8010 Dresden Bauch; Peter Dipl.-Ing. Budapest Hornung; Wolfgang Dr.-Ing. Ddr 8051 Dresden Kleber
Original assignee: VEB INFRAROT-ANLAGEN ORANIENBURG DDR 1400 ORANIENBURG
Current assignee: VEB INFRAROT-ANLAGEN ORANIENBURG DDR 1400 ORANIENBURG
Priority date: 1972-10-13
Filing date: 1973-09-21
Publication date: 1980-01-17
Also published as: DD106308A1; DE2347491B2; CS175020B1; DE2347491A1; HU171123B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen mit pulverförmigen Stoffen, insbesondere zur Erzielung von Plastüberzügen auf vorzugsweise metallischem Untergrund.

Es sind bereits zahlreiche elektrostatische Verfahren bekannt, deren gemeinsames Prinzip darin besteht, daß die zur Beschichtung dienenden Materialteilchen durch Anlagerung von Ionen elektrisch aufgeladen und in einem elektrischen Feld, das zwischen Sprühgerät und geerdetem Beschichtungsgegenstand wirkt, überwiegend durch die elektrischen Feldkräfte auf die Beschichtungsfläche transportiert werden und dort auf Grund ihrer Ladung haften.

Bei den bekannten Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens dienen an Hochspannung liegende Spitzen oder Kanten in Nähe der Austrittsöffnung des Pulver-Gasstromes als Aufladeelektrode. Die zur Erzeugung der Ionen dienende Spannung wird einem Hochspannungsgenerator entnommen, dessen Ausgangsspannung mindestens 30 kV, in der Regel 60 ... kV beträgt. Die Aufladeelektroden sind meist gleichzeitig Feldelektroden und bewirken den elektrischen Transport der geladenen Teilchen zur Werkstückoberfläche.

Diese Verfahren und die der Durchführung des Verfahrens dienenden Vorrichtungen weisen eine Reihe von Nachteilen auf. So ist besonders der notwendige Einsatz von Hochspannungserzeugern nachteilig, weil neben den erheblichen Kosten für dieselben noch Berührungsgefährlichkeit, Explosionsgefahr bei Funkenentladungen und erschwerte manuelle Handhabung der Vorrichtungen infolge der steifen und schweren Hochspannungskabel zu verzeichnen sind. Des weiteren tritt der Nachteil auf, daß an den Aufladeelektroden sich Pulverteilchen anlagern und dadurch infolge der Schwächung der Koronaentladung eine ungleichmäßige

ίο Aufladung des Pulvers entsteht Die an der Aufladeelektrode abgesetzten Pulverteilchen werden dann von Zeit zu Zeit als Zusammenlagerung auf die Beschichtungsfläche geschleudert und stören dort die Gleichmäßigkeit 1er Schicht

In den Fällen, wo die Aufladeelektroden gleichzeitig als Feldelektroden zur Erzeugung des äußeren Feldes zwischen Sprühgerät und geerdetem Beschichtungsgegenstand ausgenutzt werden, tritt der weitere Nachteil auf, daß elektrisch abgeschirmte Zonen der Beschichtungsfläche, wie hinterzogene Kanten, Vertiefungen und ähnliches von dem überwiegend durch elektrische Feldkräfte transportierten Pulver nur ungenügend erreicht werden.

Ferner ist es bekannt, zur Aufladung der für die Beschichtung eingesetzten Materialteilchen Vorrichtungen anzuwenden, die nach dem Prinzip der elektrodynamischen Spannungserzeugung oder nach dem Prinzip des elektrischen Staubgenerators (DE-OS 18 14 820) arbeiten. Zur Verbesserung der für eine verfahrenstechnische Nutzung notwendigen Aufladung wurden eine Reihe weiterer Maßnahmen vorgeschlagen, wie die zusätzliche Anordnung eines Aufsprühgenerators, die Anordnung mehrerer Reibungsflächen hintereinander, die zusätzliche Anordnung einer Elektrisiermaschine und die Beimischung unterschiedlicher Zusätze zu dem Pulver-Gasstrom (DE-OS 19 56 739).

Offenbar ist die erreichbare Aufladung durch die einfache Anordnung von lsolierstofffeilen im Partikelstrom für eine effektive verfahrenstechnische Nutzung noch unzureichend. Das gilt auch für die elektro-gasdynamische Spannungserzeugung bzw. die Aufladung durch Aufwirbelung im Vorratsbehälter, zumal ein Teil der Ladung während des pneumatischen Transports zum Sprühgerät über die Schlauchleitung abfließt.

Weiterhin neigen geladene Pulverteilchen beim Transport durch Schiauchleitungen zur Zusammenballung und zur Anlagerung an den Gefäßwänden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur elektrostatischen Aufladung von pulvcrförmigen Stoffen in einem Isolierstoffrohr eines Sprühgerätes anzugeben, das eine für eine verfahrenstechnische Nutzung ausreichende Aufladung der Pulverteilchen ermöglicht, damit sowohl ein besonderer Hochspannungserzeuger als auch der Nachteil der Zusammenballung der Teilchen im Schlauchsystem entfallen. Des weiteren soll das Verfahren zu einer gleichmäßigen Schicht auf der Beschichtungsfläche führen, auch wenn die Beschichtungsfläche Vertiefungen oder hinterzogene Kanten aufweist bzw. die Innenwandung eines Hohlkörpers ist. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen anzugeben, die die Durchführung des Verfahrens gestatten bzw. die förderlich sind, es auszuführen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst.

daß der Pulver Gasstrom zur elektrokinetischen Aufladung einen Isolierstoffkanal, der vorzugsweise unmittelbar im Sprühgerät angeordnet ist, turbulent durchströmt und dabei innerhalb des Isolierstoffkanals durch

einen weiteren Pulver-Gasstrom oder einen Gasstrom aufgewirbelt wird und/oder daß zur Erhöhung der Aufladung der pulverförmigen Stoffe innerhalb des Isolierstoffkanals eine ständige Kompensation der Oberflächenladung auf der Berührungsfläche des Isolierstoffkanals durch Ionisation mittels einer Koronaentladung an geerdeten Elektroden erfolgt.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Kompensation der Oberflächenladung besteht darin, daß diese Ladung durch Influenz eine hohe Feldstärke an einer oder mehreren geerdeten Elektroden innerhalb des Isolierstoffkanals hervorruft, die zu einer Koronaentladung führt, deren freie Ladungsträger sowohl eine teilweise Kompensation der Oberflächenladung auf der Berührungsfläche des Isolierstoffkanals bewirken als auch durch Anlagerung an die Pulverteilchen deren Ladung mehrfach erhöhen.

Es wurde gefunden, daß die Höhe der Pulverladung durch eine Änderung der Anordnung der Elektroden oder des Materials der Innenwand des isolierstoffkanals beeinflußbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren trägt der zur Verwirbelung eingesetzte weitere Pulver-Gasstrom oder der Gasstrom gleichzeitig zur pneumatischen Förderung des Pulvers bei. Hierdurch wird eine Mehrstufenförderung erreicht, die den Durchsatz des Pulvers erhöht. Durch Variation der Gasmenge und des Druckes ist eine Steuerung des Durchsatzes und der Aufladung des Pulvers in einfacher Weise möglich.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht erfindungsgemäß aus einem Isolierstoffkanal als Teil eines Sprühgerätes, wobei eine oder mehrere geerdete Korona-Elektroden innerhalb des Isolierstoffkanals angeordnet sind.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist zwei Zuführungskanäle auf, wovon ein Kanal der Zuführung des Pulver-Gasstromes und der andere Kanal der Zuführung eines Gases bzw. ebenfalls eires Pulver-Gdsstromes dient, und beide Kanäle im oder am Anfang des Isolierstoffkanals zusammentreffen.

Als besonders zweckmäßig hat sich eine Ausführung der Erfindung erwiesen, bei der eine nadeiförmige Korona-Elektrode in der Achse des Isolierstoffkanals fest oder zur Steuerung der Aufladung der pulverförmigen Stoffe verstellbar angeordnet ist. Die Kompensation der Oberflächenladung kann in einer weiteren Ausbildung der Erfindung auch dadurch erfolgen, daß der Isolierstoffkanal als erne poröse Isolierstoff- oder eine halbleitende Schicht ausgebildet und mit einer Umhüllung aus einem elektrisch leitfähigen Material umgeben ist.

An Hand von Ausführungsbeispiclen wird der Gegenstand der Erfindung im folgenden eingehend erörtert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1: die Schnittdarstellung einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

F i g. 2: die Schnittdarstellung eines Isolierrohres mit einer ringförmigen Elektrode,

F i g. 3: die Schnittdarstellung eines Isolierrohres aus porösem bzw. aus halbleitendem Material mit einem leitfähigen Belag,

F i g. 4 und 5: verschiedene Schnittdarstellungen eines Isolierrohres mit nadeiförmig ausgebildeten Elektroden, die das Isolierrohr radial durchdringen,

F i g. 6: die Gesamtansicht einer Vorrichtung (teilweise geschnitten) mil einer im Zentrum einer Düse angeordneten nadeiförmigen Elektrode.
Ausgehend von der Fig. 1 wird zunächst das erfindungsgemäße Verfahren erläutert.

Die Schnittdarstellung zeigt ein Zuführungsrohr 1, das dazu dient, ein Pulver-Gasgemisch aus einem Vorratsbehälter einem Isolierrohr 3 zuzuführen. Mittels einer Düse 2 wird ein Gasstrom zugeführt, der das Pulver-Gasgemisch zusätzlich ansaugt und intensiv im Isolierrohr 3 verwirbelt. Das isolierrohr 3 ist dabei ein Teil der Vorrichtung, die unmittelbar der Beschichtung dient Infolge der intensiven Verwirbelung des Pulvers im Isolierrohr 3 werden die Pulverteilchen an einer Berührungsfläche 4 des Isolierrohres 3 elektrokinetisch sehr hoch aufgeladen. Im Ergebnis Jer Ladungstrennung im Bereich der Berührungsfläche 4 entsteht an der Oberfläche des Isolierrohres 3 aber ständig ein Ladungsträgerdefizit. Deshalb wer,'.:n gemäß einer Weiterbildung der Erfindung Elektroden it! Bereich des Isolierrohres 3 vorgesehen, die an Erdpotential angeschlossen sind und so durch eine influenzierte Koronaentladung für einen Ladungsträgcrausgleich im Bereich der Berührungsfläche 4 sorgen. Diese Elektroden verstärken also noch den erreichten Effekt der Aufladung der Pulverpartikel, zumal sie bei zweckdienlicher Anordnung nicht nur den Ladungsausgleich an den Berührungsflächen, sondern noch eine zusätzliche Aufladung der Partikel durch Anlagerung freier Ladungsträger bewirken.

In Fig.5 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Elektrode 5 gezeigt, die die Gestalt eines Ringes hat und mit dem Isolierrohr 5 eine bauliche Einheit bildet. Dagegen zeigt die F i g. 3 eine andere Möglichkeit, das Ladungsträgerdefizit, das während des Betriebes ständig erzeugt wird, auszugleichen. Hier übernimmt ein leitfähiger Belag 7, der ebenfa.'ls an Erdpotential liegt, diese Funktion. An Stelle des Isolierrohres 3 wird der Kanal, in dessen Bereich die Aufladung der Pulverteilchen erfolgt, von einer porösen Isolierstoffschicht bzw. einer aus halbleitendem Material bestehenden Schicht 6 gebildet, so daß ein Ladungsträgerausgleich zwischen der Berührungsfläche 4 und dem leitfähigen Belag 7 möglich ist.

Die Fig.4 und 5 zeigen demgegenüber eine Anordnung mit nadeiförmigen Elektroden 8, die das Isolierrohr 3 radial durchdringen und in den Bereich des verwirbelten Pulver-Gasstromes hineinragen.

Sie lösen hier infolge der Potentialdifferenz zwischen der Berührungsfläche 4 und den Elektroden 8 eine Gasentladung aus, die ihrerseits die Aufladung der Pulverteilchen noch verstärkt.

In K i g. 6 ist eine weitere Möglichkeit der Anordnung einer nadeiförmigen Elektrode gezeigt. Hier wird eine verschiebbar angeordnete Elektrode 9 im Zentrum der Düse 2 angeordnet, die der Zuführung des Gasstromes dient. Mittels einer Stellschraube 10 kann nach Entfernen einer Verschlußschraube 11 die Elektrode in der Düse axial verschoben und damit die Höhe der elektrischen Pulveraufiadung eingestellt werden. An Stelle eines Gasstromes kann der Düse 2 auch ein Pulver-Gasgemisch zugeführt werden, so daß die Verwirbelung des einen Pulver-Gasstromes durch einen zweiten Pulver-Gassi.'om erfolgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum elektrostatischen Beschichten eines Gegenstandes mit pulverförmigen Stoffen, wobei diese in Form eines Pulver-Gasstromes einen Isolierstoffkanal turbulent durchströmen und dabei elektrokinetisch aufgeladen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulver-Gasstrom innerhalb des Isolierstoffkanals durch einen weiteren Pulver-Gasstrom oder einen Gasstrom aufgewirbelt wird und/oder daß zur Erhöhung der Aufladung der pulverförmigen Stoffe innerhalb des Isolierstoffkanals eine ständige Kompensation der Oberflächenladung auf der Berührungsfläche des Isoiierstoffkanals durch Ionisation mittels einer Koronaentladung an geerdeten Elektroden erfolgt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Pulver-Gasstrom oder der Gasstrom gleichzeitig zur pneumatischen Förderung beiträgt

.3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Isolierstoffkanal als Teil eines Sprühgerätes, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere geerdete Korona-Elektroden (5, 8, 9) innerhalb des Isolierstoffkanals (3) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine nadelfönr.ige Korona-Elektrode (9) in der Achse des Isolierstoffkanals (3) fest oder zur Steuerung der Aufladung der pulverförmigen Stoffe verstellbar angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Ansprucii 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliersiof/kanal (3) als eine poröse Isolierstoff- oder halbleitende Sc- icht (6) ausgebildet und mit einer Umhüllung (7) aus einem elektrisch leiifähigen Material umgeben ist.