DE2514117C3 - Vorrichtung zum elektrostatischen Aufsprühen von Überzugsmassen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindurg betrifft eine Vorrichtung zum elektrostatischen Aufsprüher von Überzugsmassen.

Es sind verschiedenartige Systeme zum Aufsprühen oder Aufspritzen von Überzugsmassen bekannt, die das elektrostatische Prinzip anwenden, um es bei der Ablagerung von flüssigen Teilchen auf einem zu überziehenden Gegenstand auszunützen. Diese Systeme unterscheiden sich voneinander in vielerlei Hinsicht, einschließlich der Mittel und der Verfahrensweisen, dit angewandt werden, um zu zerstäuben und die Flüssigkeit elektrostatisch aufzuladen. In manchen Systemen wird zumindest ein Teil des zu überziehenden Materials innerhalb der Sprüheinrichtung aufgeladen. In anderen Systemen ist eine Ladungselektrode außerhalb des Gerätes angeordnet, wobei ein Teil des Gerätes als Erdpotential verwendet wird, um ein lokalisiertes elektrisches Feld zwischen dem Gerät und der Elektrode zu schaffen.

So beschreibt DE-PS 9 62 590 eine Einrichtung zur Herstellung von Überzügen unter Verwendung eines elektrostatischen Feldes, bei der eine Zwischenelektrode vorgesehen ist, die auf einem zwischen den Potentialen der beiden anderen Elektroden (Düsenkopf und zu überziehender Gegenstand) liegenden Potential gehalten wird.

AT-OS 2 85 773 offenbart eine elektrostatische Spritzpistole mit Eintrittsöffnungen am Außengehäuse, um der unerwünschten Zerteilung des Flüssigkeitsstrahles aufgrund der gegenseitigen Abstoßung geladener Teilchen entgegenzuwirken.

Aus DE-OS 22 07 310 ist eine elektrostatische Sprüheinrichtung bekannt, die eine in unmittelbarer Nähe zu den Flüssigkeilsenden angeordnete Elektrodeneinrichtung aufweist und bei der die Zerstäubung der Flüssigkeit bereits innerhalb der Flüssigkeitsdurchgangsöffnung erfolgt

Viele der bekannten Geräte verwenden relativ hohe Spannungen und unterscheiden sich sowohl hinsichtlich der Größe der Ladung, die den flüssigen Teilchen erteilt werden, als auch hinsichtlich der verschiedenen Arten von Flüssigkeiten, welche in wirkungsvoller Weise aufgesprüht oder aufgespritzt werden können. Aufgrand der vielfältigen Unterschiede sowohl hinsichtlich des Aufbaus als auch hinsichtlich der Anwendung dieser Geräte oder Vorrichtungen, ist ihre Verwendung im allgemeinen auf bestimmte Arten von Flüssigkeiten und auf bestimmte Bereiche der angelegten Spannung

v> beschränkt

Es ist nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum elektrostatischen Aufsprühen oder Aufspritzen von Überzugsmassen zur Verfügung zu stellen, mit der eine große Anzahl verschierfenartigster Flüssigkeiten aufgesprüht oder aufgespritzt werden können, wobei der Aufbau der Vorrichtung relativ einfach isi und die Vorrichtung insgesamt über einen breiten Bereich angelegter Spannungen verwendet werden kann.

2s Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zum elektrostatischen Aufsprühen von Überzugsmassen mit einer elektrisch nicht leitfähigen oder nicht geerdeten Sprühdüse mit einer Luft- und einer Flüssigkeitsauslaßöffnung und mit Elektroden zur

in elektrischen Aufladung der Überzugsmassen gelöst.

Das Kennzeichnende der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die Elektrode zur elektrostatischen Aufladung der zu versprühenden Überzugsmasse radial um die die Fiüssigkeitsöffnung umgebende

» Luftauslaßöffnung angeordnet und an ihren Kanten und Ecken abgerundet sind und daß zur Erzeugung einer Aufladungszone mit einem Potentialgradienten von 2 bis 8 kV pro cm zwischen Flüssigkeitsstrahl und Elektrode eine Hochspannungsquelle vorgesehen ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann über einen breiten Bereich angelegter Spannungen verwendet werden, wobei eine große Fülle verschiedenartigster Flüssigkeiten zum Einsatz kommen kann. Zusätzlich kann die erfindungsgemaße Vorrichtung, die im

**> nachhinein noch näher erläutert wird, in einfacher Weise und in ökonomisch vorteilhaftem Sinne dazu verwendet werden, um nicht-elektrostatische Sprüheinrichtungen in elektrostatische Sprühgeräte umzuwandeln, indem man die erfindungsgemäßen Mittel zur elektrostatischen Aufladung an den nicht-elektrostatischen Sprüheinrichtungen anbringt. Weiterhin kann in vorteilhafter Weise die erfindungsgemäße Vorrichtung dazu verwendet werden, um die bekannten mit Hochspannung arbeitenden Systeme in sicherere

^ Niederspannungssysteme umzubauen, die wirtschaftlicher arbeiten. Dabei werden lediglich die Mittel zum Aufladen, welche in derartigen Hochspannungssystemen verwendet werden, durch die Mittel zum elektrostatischen Aufladen der erfindungsgeniäßen Vorrichtung ersetzt.

Die Vorrichtung zum elektrostatischen Aufsprühen der Erfindung enthält eine elektrisch nicht-leitende Sprühdüse mit einer oder mehreren Luftauslaßöffnungen und mit einer oder mehreren Flüssigkeitsauslaßöffnungen, Elektroden zur elektrostatischen Aufladung oder einer Ladungselektrode, die außerhalb der genannten Öffnungen angeordnet und an die Sprühdüse angeschlossen sind, und mit Mitteln zum Anlegen eines

elektrischen Potentials an die Mittel zur elektrostatischen Aufladung. Die Sprühdüse selbst ist von üblicher Bauweise, die allgemein in den bekannten luftzerstäubenden Sprüheinricht^ngen Verwendung Findet, und ist mit üblichen Mitteln ausgerüstet, um unter Druck stehende Luft und Flüssigkeit zu den Auslaßöffnungen zuzuleiten. Mit »außerhalb der genannten Öffnungen angeordnet« ist gemeint, daß die Elektrode zur elektrostatischen Aufladung sich in Nachbarschaft zu dieser befindet und diese umgibt und radial außerhalb der Durchgänge angeordnet ist, durch welche die Luft und die Flüssigkeit hindurchgelangen.

Die Elektroden zur elektrostatischen Aufladung schaffen eine Ladungszone, wobei sie vorzugsweise so angeordnet sind, daß Außenluft mit der Preßluft und der Flüssigkeit gemischt wird, die durch die entsprechenden Auslaßöffnungen gelangen. In der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Elektrode zur elektrostatischen Aufladung aus einer zylindrischen, dielektrischen Röhre mit einer dünnen leitfähigen Schicht, beispielsweise einer Metallschicht ©der eine Metallfolie, einer leitfähigen Knnostoff<.chi.~ht oder dergleichen, die auf ihrer Innenfläche -ufgekiebt ist, wobei diese Röhre die Luft- und FlüssigkeitsauslaßoTfnungen ummantelt.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Elektrode an ihrem äußeren Rande mit einem dielektrischen Schutzring versehen. Vorzugsweise weist die Elektrode Schlitze zur Außenluft auf. um die Mischung aus zerstäubten Teilchen und Luft zu steigern.

In der Regel wird die angelegte Spannung geringer Als 20 Kilovolt sein, obwohl höhere Sipannungen verwendet werden können, wenn es erwünscht ist. Um besonders gute Ergebnisse zu erzielen, ist es im allgemeinen wünschenswert, daß der durchschnittliche Spannungsgradient innerhalb der Aufladungszone zwischen 2 und 8 Kilovolt pro cm liegt und besonders bevorzugt in einem Bereich von 3,1 bis 4,7 Kilovolt pro cm. Der beste durchschnittliche Spannungsgradient wird natürlich von verschiedenen Faktorer abhängen, einschließlich der Drücke der Luft und der Flüssigkeit, der Größe und des Bereiches der Ladungselektrode und der axialen Anordnung der Ladungselektrode bezüglich der Luft- und Flüssigkeitsauslaßöffnungen.

Die Erfindung wird nunmehr anhand der Figuren noch näher erläutert.

Fig. I irt eine Schnittansicht eint- üblichen, luft/erttäubenden Düseneinrichtung, die mit einer Elektrode tür elektrostatischen Aufladung gemäß der vorliegen den Erfindung versehen ist.

F i g. 2 ist eine Schnitti.'vsicht entlang der Linie 2-2 der Fig. 1, wobei des weiteren das elektrische System der Elektrode zur elektrostat^;schen Aufladung gemiiß der vorliegenden Erfindung gezeigt wird.

F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Elektrode zur elektrostatischen Aufladung gemiiß der Erfindung.

F i g. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 der Fig. 3.

F i g. 5 und 6 zeigen weitere Ausführungsformen der Elektrode zur elektrostatischen Aufladung gemäß der Erfindung.

F i g. 7 ist die Endansicht der Elektrode zur elektrostatischen Aufladung, wobei eine Einrichtung gezeigt wird, die diese Elektrode mit der Sprühdüse verbindet.

Fig.8 bis 10 veranschaulichen verschiedenartige Typen von Sprühdiisen, die in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

F i g. Π zeigt eine Sprüh- oder Spritzpistole üblicher Bauart, in der die Elektrode zur elektrostatischen Aufladung der Erfindung verwendet werden kann.

In allen Figuren haben die jeweils wiederkehrenden Einzelteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung gleiche Bezugszeichen.

In Fig.1 wird eine Luftzerstäubungseinrichtung 1 üblicher Bauart mit Mitteln zur elektrostatischen Aufladung 13 gezeigt, die an diese Einrichtung

lu angeschlossen sind. Die Einrichtung 1 steht mit Mitteln bekannter Bauart in Verbindung, die unter Druck stehende Luft und Flüssigkeiten heranschaffen. Flüssigkeiten, welche verwendet werden können, können im wesentlichen jede elektrisch leitfähige Flüssigkeit (das

\ϊ heißt eine Flüssigkeit mit einer Leitfähigkeit von größer als 0) sein, wobei zweckmäßigerweise Flüssigkeiten mit inbegriffen sind, die in der Lage sind, zerstäubt oder versprüht zu werden, beispielsweise Farbstoffe, Lacke, Glasuren, Polituren, Emulsionen oder dergleichen.

wobei diese Flüssigkeiten, wenn nötig, mit einem geeigneten leitfähigen Lösungsmitt°' oder mit einer !.osungsmi'telmischung verdiinni wrden. die Hie<.<> Flüssigkeiten sprühfähig machen.

An dem vorderen Ende der Einrichtung 1 befindet

2) sich eine elektrisch nicht-leitfähige, das heißt dielektrische oder nicht geerdete Düse 2, die aus e.ner FlüssigKeitsdüse 3 und aus einer Belüftungskappe 4 mit einem Paar zueinander angeordneter Lufteintnttsstutzen 5 besteht. Die Flüssigkeitsdüse 3 kommt über ein

ii> Schraubgewinde 11 .nit der ZerstäuLungseinrichtung 1 zum Eingriff. Die ge>amte Düse 2 wird auf die äußere Oberfläche der Einrichtung 1 unter Verwendung e.ner ringförmigen Überwurfmutter 12 aufgeschraubt. Die Düse 2 ist aus einem dielektrischen oder elektrisch

j) nicht-leitfähigen Material konstruiert, um einen ausrei chenden Ladungs-Wirkungsgrad sicherzustellen, was im nachhinein noch näher erläutert wird. Die Düse 2 kann aus jedem gee'gneten dielektrischen Material herge stellt sein, das in der Lage ist. den Beanspruchungen in Verbindung rnit den höchsten Spannungen zu widerstehen, die durch eine Spannungsquelle 17 geliefert wenden, ohne daß ein Totalausfall oder eine teilweise Zerstörung des Materials auftritt. Geeignete Materialien sind beispielsweise Acetalharze. Epoxiharze, glasfaserverstärkte Epoxiharze, giasfaserversta, kte Polyamide und dergleichen. Währenduesse- es besonders wünschenswert ist, daß die Düse insgesamt aus dielektrischen Materialien hergestellt wird, wurde festgestellt, daß Teile der Düse aus leitfähigem Material

w hergestellt sein können oder an ein derartiges Material anhaften bzw. ankleben können, solange dieses leitfähige Material nicht geerdet ist. Es wurde nämlich festgestellt, daß. sobald Metallteile, die verwende; werden, geerdet sind, der Ladungswirkungsgrad in

« einem beträchtlichen Ausmaße absinkt, in manchen Fällen bis nahezu 75%.

Die Flüssigkeit, welche durch den Durchgang 6 gefördert und durch die Öffnung 7 der Flüssigkeitsdüse 3 ausgelassen wird, wird mit Luft zerstäubt, die über den Durchgang 8 durr-h die Luftausiaßöffnung 9 hindurch, die die Auslaßöffnung 7 umgibt, und, wenn gewünscht, durch benachbarte Aüsläßöffnungen hindurch (siehe F i g. 8 bis 10) in Hinblick auf die Luftkapps 4 gefördert wird. Die Luftstutzen oder Lufthutzen 5 haben in ihren nach innen gerichteten Flächen sowohl nach innen als auch nach außen abgeschrägte bzw. geneigte öffnungen 10, um einen die Zerstäubung bildenden Strahl zu fördern. Obwohl bisher ein ganz spezifischer Düsentyp

aufgezeigt wurde, ist es selbstverständlich, daß praktisch jede luftzerstäubende Sprühdüse innerhalb der vorliegenden Erfindung verwendungsfähig ist, vorausgesetzt, daß alle Teile der Düse dielektrisch sind, das heißt, entweder elektrisch nicht-leitfähig oder nicht-geerdet. Andere bekannte Sprühdüsen werden beispielsweise in folgenden US-Patentschriften beschrieben: 3169 882, 35 87 967, 35 91080, 36 92 241, 37 46 253, 37 47 850, 37 64 068 und 37 64 069.

Die F i g. 1 zeigt zusammen mit der F i g. 2 das Gerät m in Kombination mit der Elektrode zur elektrostatischen Aufladung oder der Ladungselektrode 13 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Elektrode zur elektrostatischen Aufladung 13 besteht bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aus einer zylindrischen r> Röhre 14 aus nicht-leitendem Material, die auf ihrer Innenfläche eine laminierte, leitfähige Schicht 15 besitzt. Die zylindrische Röhre ist im wesentlichen aus jedem geeigneten dielektrischen Material konstruiert, einschließlich der Acetalharze, der Epoxiharze, der :n glasfaserverstärkten Epoxiharze oder der glaslaserverstärkten Polyamide. Die leitfähige Schicht oder der leitfähige Film 15 ist aus einem leitfähigen Material, zum Beispiel aus Aluminium, Kupfer, Messing, rostfreiem Stahl, leitfähigen Kunststoffen und dergleichen herge- r< stellt. Die leitfähige Schicht, die in der Form eines Films oder einer Folie vorliegt, kann auf die Röhre in jeder üblichen Art und Weise laminiert oder aufgezogen werden, zum Beispiel unter Verwendung eines Epoxiklebstoffes oder durch Spritz- bzw. Sprühauftrag oder ι« durch Abscheidung unter Vakuum.

Die Röhre 14 steht mit der Düse 2 über dielektrische Abstandshalter 16 in Verbindung. Diese Abstandshalter, siehe auch F i g. 7, sind mit der Innenfläche der Röhre 14 verklebt oder unter der Verwendung von dielektrischen >"> Bolzen oder Schrauben 21 verbunden und bilden eine Aufladungs- oder Ladungszone 13« im Inneren der Röhre 14. Die dielektrischen Abstandshalter 16 halten die Röhre 14 an einer Stelle über der Düse 2 kraftschlüssig durch Reibung fest. Sofern erwünscht, J" kann die Röhre 14 auch permanent mit der Sprüheinrichtung gekuppelt sein. Die Mittel zur elektrostatischen Aufladung 13 stehen vorzugsweise mit der Sprühdüse 2 in d°r Art iinH Wpicp in VprhinrlunCT HaR AiiPUnlijft 20 mit der Luft und der Flüssigkeit gemischt wird, die durch '"> die Auslaßöffnungen innerhalb der Aufladungszone 13a austreten.

Die resultierende Saugwirkung schafft eine geringer turbulente Luftströmung um die Belüftungskappe 4 und bringt infolgedessen eine geringere Tendenz mit sich, >" zerstäubte Teilchen auf der Oberfläche der Belüftungskappe 4 und auf den Mitteln zur induktiven Aufladung 13 abzulagern. Zusätzlich ist eine derartige Luft vergleichsweise sauber, da sie vorwiegend aus der Rückraumzone der Sprühdüse angesaugt wird.

Es wird ein elektrostatisches Feld innerhalb der Aufladungszone 13a und auf der Sprühstrecke geschaffen, indem ein elektrisches Potential von einer Spannungs- oder Kraftquelle 17, vorzugsweise einer Gleichstromquelle, zwischen dem leitfähigen Film oder *o der leitfähigen Schicht 15 und einem Erdungspunkt angelegt wird In Abhängigkeit von der Innenkonstruktion der Sprühvorrichtung 1 wird der Flüssigkeitsstrom entweder durch eine Erdungsstelle 18 in einer Aussparung im Inneren des Durchgangs 6, die mit dem Flüssigkeitsstrom in Verbindung steht, oder durch eine Erdung des Flüssigkeitsspeichers geerdet

Sofern erwünscht kann die Schicht 15 über einen nicht gezeigten Strombegrenzungswiderstand einer geeigneten Widerstandsgröße mit der Stromspannungsquelle gekoppelt sein. Diese Widerstandsgröße des Strombegrenzungswiderstandes variiert in Abhängigkeit von der Größe der Spannung, die an dem Ausgangsanschluß der Spannungsquelle entsteht, und liegt in der Regel zwischen etwa 10 und etwa 1000 Mega-Ohm. Die Spannungsquelle 17 kann innerhalb oder nahe bei der Sprühvorrichtung angeordnet sein oder sie kann tragbar bzw. beweglich ausgestaltet sein und von einer Person des Bedienungspersonals der Sprühvorrichtung getragen werden.

Die angelegte Spannung kann über einen weiten Bereich variieren, jedoch ist es vorteilhaft, daß sie weniger als etwa 20 Kilovolt ausmacht. Die Spannung, die zum Erreichen eines optimalen Ladungswirkungsgrades angelegt wird, hängt von der radialen Anordnung der Elektrode zur elektrostatischen Aufladung bezüglich der Hauptrichtungsachse der Flüssigkeitsströmung ab. Da die Elektroden zur elektrostatischen Aufladung radial nach auüen von der Hauptrichtungsachse der Flüssigkeitsströmung (oder mit anderen Worten, gemäß der Ausführungsformen nach den Fig. I und 2. da der Durchmesser der Röhre 14 bezüglich der Hauptrichtungsachse der Flüssigkeitsströmung ansteigt) werden höhere Spannungen benötigt, um einen optimalen Ladungswirkungsgrad zu erzielen. Obwohl es schädlich für die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung wäre, wenn die Ladungselektroden ausreichend wumal oder kurz wären und die Spannungen ausreichend groß, daß eine Glimmentladung induziert werden könnte, werden in Hinblick auf die Größe oder die Gestalt der Miuel zur elektrostatischen Aufladung optimale Ergebnisse erhalten, wenn der durchschnittliche Spannungsgradient innerhalb der Aufladungszone 13a zwischen 2 und 8 Kilovolt pro cm und vorzugsweise zwischen 3,1 und 4,7 Kilovolt pro cm liegt.

Es ist augenscheinlich so, daß die flüssigen Teilchen, die von der Flüssigkeitsauslaßöffnung 7 gebildet werden, in einer Zone einer relativ hohen elektrischen Feldstärke erzeugt werden. Da die verwendeten Flüssigkeiten leitfähig sind, verursacht das angelegte elektrische Feld einen Stromfluß, der in einer Säule 7PrStUHhIPr nHpr apcnrühtpr FlfiQsiolrpit 711 Hpn 7nnpn

strömt, wo die Teilchen gebildet werden. Eine Ladung, die der Polarität der Ladungselektrode entgegengesetzt gerichtet ist, tendiert sodann dazu, sich auf der Oberfläche des flüssigen Teilchens anzusammeln. Dadurch besitzen die flüssigen Teilchen eine oberflächeninduzierte Ladung, das heißt eine Ladung auf den Oberflächen der einzelnen Flüssigkeitsteilchen. Aufgrund dessen, daß die für die Düse 2 verwendeten Materialien dielektrisch sind, tendieren die elektrischen Feldlinien dazu, sich an den scharfen Durchflußkanten der Flüssigkeit zu konzentrieren, die während der Zerstäubung oder Versprühung innerhalb der Ladungszone 13a erzeugt werden, wodurch eine sehr wirksame Ladung der flüssigen Teilchen geschaffen wird. Wenn die Materialien der Düse 2 nicht dielektrisch sind, das heißt wenn sie leitfähig sind und ein Erdpotential besitzen, wird man eine wenig wirksame Ladung erhalten, und eine mögliche Funkenbildung kann zu einem Problem werden.

Die hoch aufgeladenen Flüssigk'?itsteilchen, die aus der Ladungszone 13a herausgetragen werden, werden auf den nicht gezeigten Oberflächen der Gegenstände oder Objekte angezogen, die bei einem die geladenen Teilchen anziehenden Potential vorzugsweise bei einem

Eid- oder Grundpotential, gehallen werden.

In den F i g. 3 und 4 wird eine weitere Ausfiihrungsform der Elektrode zur elektrostatischen Aufladung der vorliegenden Erfindung gezeigt. In dieser Ausführungsform ist die Fleklrode zur elektrostatischen Aufladung • 3' mit einem daran befestigten oder angeklebten lcitfähigen Film 15' mit den Luftstutzen 5' über die Schrauben 21 aus dielektrischem Material verbunden. Wi'; aus den Zeichnungen /u ersehen, ist die Elektrode zur elektrostatischen Aufladung 13' etwas kurzer in ihrer Längsausdehnung als die zuvor gezeigten und ist axial weiter unterhalb der Ebene der A.uslaüöffnungen angeordnet. An der Innenfläche der Röhre 14' sind dielektrische Abslandshalter 16' geschichtet angeordnet, wobei in letzlcrem Schrauben 21 plaziert sind. Die Elektrode /ur elektrostatischen Aufladung 13' ist wiederum in Hinblick auf die Auslaßöffnungen 7/9 in der Weise angeordnet, daß Außenluft mit der unter Druck stehenden Luft und der Flüssigkeit innerhalb der l.iidungs/one gemischt wird, wobei die Zerstäubung und das Aufsprühen der Flüssigkeit optimiert werden.

Wie in Fig. 5 zu sehen, bestehen die Elektroden zur elektrostatischen Aufladung 13" aus einer dielektrischen Röhre 14" mit einem auf ihrer Innenseite befestigten oder angeklebten leitfähigen Film und dielektrischen Abstandshalterungen 16" und sind mit öffnungen 22 ausgerüstet, damit die gewünschte Ansaugwirkung weiter gesteigert wird.

Die Elektrode zur elektrostatischen Aufladung 13'" in F i g. 6. die ebenfalls aus einer dielektrischen Röhre 14'" mit einem auf der Innenfläche angehefteten oder angeklebten leitfähigen Film und aus dielektrischen Abstandshalterungen 16'" bestehen, sind mit Öffnungen 22'" und mit Schlitzen 23 ausgerüstet, wodurch die Ansaugwirkung der Elektrode zur elektrostatischen Aufladung (wie in Fig. 5) noch weiter gesteigert werden. Diese Elektrode ist außerdem mit einer dielektrischen Schutzperle oder mit einem dielektrischen Schutzring 24 rund um ihr vorderes Ende versehen, um gegen eine mögliche Funkenbildung zu schützen, wobei eine derartige Schutzeinrichtung das Anziehen der geladenen flüssigen Teilchen auf das vordere Ende der Röhre 14'" verhindert.

chenzone der Elektroden zur elektrostatischen Aufladung für jede geplante Anordnung besonders geeignet. Der Wirkungsgrad jeder besonderen Ausgestaltungsform der Oberflächenzone hängt von dem durchschnittlichen Spannungsgradienten innerhalb der Ladungszone 13a ab, wobei die bevorzugten Gradienten weiter vorne genannt wurden.

Die axiale Anordnung der Elektrode zur elektrostatischen Ladung bezüglich der Sprühdüse ist nicht kritisch. Dennoch sollte diese Elektrode in der Regel außerhalb der Auslaßöffnungen 7/9 angeordnet sein. Wie in den verschiedenen Zeichnungen gezeigt, sind die Elektroden zur elektrostatischen Aufladung vorzugsweise in der Weise angeordnet, daß zumindest ein Teil von ihnen sich außerhalb der Ebene der Luft- und Flüssigkeitsauslaßöffnungen erstreckt. Sofern erwünscht, kann sich die Gesamtlänge dieser Elektrode andererseits nach vorn in die Ebene dieser Auslaßöffnungen erstrecken. In der Regel ist dennoch dieser besondere Platz nicht erwünscht, da dort eine Tendenz besteht, daß die flüssigen oder gasförmigen Teilchen aul den Mitteln zur induktiven Aufladung angesammelt werden. Alternativ kann das vordere Ende dieser Elektrode auch in der Ebene der Auslaßöffnungen liegen. Obwohl auch nutzbare Ergebnisse erhalten werden, wenn das vordere Ende dieser Mittel ein wenig hinter der Ebene der Auslaßöffnungen angeordnet ist, ist eine derartige Position nicht erwünscht, da in der Regel damit keine optimalen Ergebnisse erzielt werden.

In ähnlicher Weise ist auch weder die Größe noch die radiale Anordnung der Mittel zur induktiven Aufladung bezüglich der Luft- und Flüssigkeitsauslaßöffnungen kritisch. Die jeweilige Größe und radiale Anordnung hängt im allgemeinen von der Größe der zum Einsatz kommenden Sprühvorrichtung ab. Beispielsweise haben die gezeigten Elektroden zur elektrostatischen Aufladung einen äußeren Durchmesser von etwa 38.1 mm bis über 63.5 mm, mit einer Länge, die im Bereich von etwa 19,05 mm bis über 76,2 mm reicht. Andererseits können diese Größen auch über einen weiten Bereich variiert werden. Da die Elektrode zur elektrostatischen Aufladung radial außerhalb der Achse der Flüssigkeitsströmung bewegt werden, werden, wie zuvor beschriekon in

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unter anderem in der Weise beschrieben und gezeigt, daß eine bestimmte Belüftungs- oder Luftkappe 4 in der Regel verwendet wird. Andererseits können auch andere derartige Kappen in verschiedenartigster Ausgestaltung Verwendung finden. Beispielsweise werden derartige Luft- oder Belüftungskappen 4' bis 4'" in den F i g. 8 bis 10 gezeigt. Obwohl die bisher gezeigten Kappen in der Regel mit Luftstutzen oder Lufthutzen 5 versehen sind, können derartige Kappen auch ohne derartige Stutzen verwendet werden.

Bisher wurden die Elektroden zur elektrostatischen Aufladung in der Weise beschrieben, daß sie die Gestalt einer zylindrischen Röhre besitzen. Dennoch ist es klar, daß derartige Elektroden keine kontinuierliche Oberfläche benötigen. Beispielsweise können derartige Elektroden zur elektrostatischen Aufladung aus leitfähigen Filmen oder Folien bestehen, die auf der Innenfläche der Luftstutzen angeklebt sind, wobei sie entweder direkt an diesen Stutzen oder in einem geringen Abstand von diesen befestigt sind. Bezüglich der gewählten Gesamtform sind alle Ecken und Kanten der Elektrode zur elektrostatischen Aufladung abgerundet, um eine mögliche Glimmentladung oder eine mögliche Funkenbildung zu vermeiden. Vorzugsweise ist die Oberflä-4--> deren Ladungswirkungsgrad zu optimieren.

Der Druck der Luft, die durch die Luftauslaßöffnungen gefördert wird, ist nicht unangemessen kritisch und kann entsprechend dem besonderen Grad der Zerstäubung und der gewünschten Teilchengröße variiert

-μ werden. Wie dem auch sei, steigt der Gesamtteilchenstrom zu einem Bodenziel und damit der Ladungswirkungsgrad in der Regel bei jeder gegebenen Gasströmungsgeschwindigkeit und bei jeder Anordnung der Ladungselektrode mit dem ansteigenden Druck der Luft, die zum Zerstäuben dient. Im allgemeinen werden die Luftdrücke an dem Lufteinlaß der Sprühvorrichtung gemessen und liegen zwischen etwa 3,1 kg pro cm² und etwa 5,9 kg pro cm². In gleicher Weise variiert die Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit mit dem Grad

w) der Zerstäubung und der gewünschten Teilchengröße und liegt in der Regel zwischen etwa 100 ml/min und etwa 500 ml/min.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in verschiedenartigsten Sprühgeräten verwendet werden. F i g. 11

t>5 zeigt eine übliche Spritz- oder Sprühpistole 25, die mit der Elektrode zur elektrostatischen Aufladung nach der Erfindung verbunden werden kann. Alternativ können die Elektroden zur elektrostatischen Aufladung nach

der Erfindung auch zusammen mit einem automatischen Sprühgerät verwendet werden, oder es kann ein Sprühgerät unter Verwendung der konstruktiven Merkmale der erfin'Jungsgemäßen Vorrichtung aufgebaut werden. Obwohl die Elektroden zur elektrostatischen Aufladung in der Weise erläutert wurden, daß sie wieder lösbar mit der Sprühvorrichtung verbunden sind, können diese Elektroden in gleicher Weise auch permanent mit der/' Sprühgerät verbunden sein.

Es ist klar, daß zusätzlich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch dazu verwendet werden kann, um nicht-elektrostatische Sprühgeräte zu elektrostatischen Sprühgeräten umzuwandeln, wobei die Elektroden zur elektrostatischen Aufladung gemäß der Erfindung verwendet werden. Alternativ können auch sehr leicht elektrostatische Hochspannungs-Sprühsysteme in solche Systeme mit niederer Spannung umgewandelt werden, wobei lediglich die Elektroden zur elektrostatischen Aufladung der Erfindung mit den entsprechenden, in derartigen Hochspannungssvstcmen verwendeten Mitteln ausgetauscht werden.

Die Erfindung wird nunmehr noch näher in Verbindung mit dem folgenden Beispiel erläutert. Alle Teile und Prozentangaben dieses Beispiels sind auf das Gewicht bezogen, sofern es nicht anders angegeben wird.

Beispiel

Eine nach der Erfindung hergestellte Sprühvorrichtung wurde dazu verwendet, um zwei Farbstofflösungen auf ein geerdetes Aluminiumsubstrat aufzutragen. Die Elektrode zur elektrostatischen Aufladung bestand aus einer Röhre aus Epoxid mit einem Außendurchmesser von 41,3 mm. Diese Röhre hatte eine Wandstärke von 15.9 mm und war 19,05 mm lang. Diese Röhre besaß eine 38,1 Mikron dicke Aluminiumfolie, die auf ihrer Innenfläche aufgeklebt war. Alle Kanten waren abgerundet, und ein Epoxiring oder -perle wurde

·-, entlang den Kanten der Metallfolie verwendet. Die Röhre wurde sodann in einer üblichen Düse aus dielektrischem Material in der Weise angeordnet, daß die Röhrenlänge ein wenig mehr als zur Hälfte über die Ebene der Auslaßöffnungen hinausragte. Die Strom-Spannungsquelle wurde mit den Mitteln zur induktiven Aufladung über einen 100-Mega-Ohm-Widerstand gekoppelt. Die angelegte Spannung war annähernd + 8,5 Kilovolt, wobei der mittlere Spannungsgradient in der Ladungszone etwa 4 Kilovoll pro cm betrug. Der

ι-, Luftdruck zur Zerstäubung betrug etwa 5,2 kg/cm² und die Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit lag etwa bei 180 g/min.

Die erste Farbstofflösung bestand aus 54.4 Gewichtsteilen Farbträgerlösung, aus 31,9 Gewichtstcilcn Iso-

Xi phoron und aus 13.7 Gewichtstcilcn Methanol, wobei der gesamte Feststoffgehalt etwa 23 Gew.-% betrug. Die Farbstofflösung hatte eine elektrische Leitfähigkeit von etwa 3,6 umho/cm.

Die zweite Farbstofflösung enthielt 33,1 Gew.-%

_>-, Feststoffe einer Mischung aus einem Acrylpolymeren und einem Mclarninhar/. in einer Lösungsmittelmischung.

In beiden Fällen wurden gleichmäßige Farbstoffilmc hergestellt, wobei kfine Bildung von Glimmentladung

jo beobachtet wurde, und wobei sich nur eine geringfügige oder gar keine Ansammlung von Teilchen auf der Düse und der Ladungselektrode zeigte. Der Stromfluß von dem Substrat zu der Bodenerdung betrug in beiden Fällen etwa — 12 Mikroampere.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum elektrostatischen Aufsprühen von Oberzugsmassen mit einer elektrisch nicht leitfähigen oder nicht geerdeten Sprühdüse mit einer Luft- und einer Flüssigkeitsauslaßöffnung, mit Elektroden zur elektrischen Aufladung der Überzugsmassen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Elektrode (13) zur elektrostatischen Aufladung der zu versprühenden Oberzugsmasse radial um die die Flüssigkeitsöffnung (7) umgebende Luftauslaßöffnung (9) angeordnet und an ihren Kanten und Ecken abgerundet sind und

daß zur Erzeugung einer Aufladungszone (13a,} mit einem Potentialgradienten von 2 bis 8 Kilovolt pro cm zwischen Flüssigkeitsstrahl und Elektrode (13) eine Hochspannungsquelle (17) vorgesehen ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (13) zur elektrostatischen Aufladung ein Rohr (14) aus nicht-leitendem Material mit einer auf seiner Innenfläche aufgeklebten leitfähigän Schicht (15) besitzt

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (13) an ihrem äußeren Rande mit einem dielektrischen Schutzring (24) versehen ist

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet daß tiie Elektrode (13) zum Steigern der Mischung aus zerstäubten Teilchen und Luft Schlitze (23) zur Außenluft aufweist