DE2749400C3

DE2749400C3 - Elektrostatische Spritzeinrichtung mit Schutzgasummantelung

Info

Publication number: DE2749400C3
Application number: DE19772749400
Authority: DE
Inventors: James Edward Glenshaw Pa. Sickles
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1976-11-16
Filing date: 1977-11-04
Publication date: 1981-03-19
Also published as: DE2749400A1; DE2749400B2

Description

Die Erfindung richtet sich auf eine elektrostatische Spritzvorrichtung zum Auftrag von Beschichtungsmaterialien in Form einer Vielzahl flüssiger Beschichtungsmischungen auf Werkstücke.

Die Vorzüge des Spritzauftrages von klaren und pigmentierten Beschtchtungsmaterialien wie öl- und wasserhaltigen Grundiermassen auf Acrylatbasis, Farben, Lacken, Glasuren und Firnissen auf verschiedenste Substrate Kt gut bekannt. Für guten Spritzauftrag kennzeichnend sind Filme einheitlicher Dicke ■nd Glanzes ohne erwünschte Streifen, Absacken oder Kraterbildung, die meistens beim Auftragen durch Bürsten, Walzen oder Tauchen auftreten. Andererseits sind für den Spritzauftrag teurere Einrichtungen erforderlich, und bei deren Gebrauch sind tinige kritische Gesichtspunkte zu berücksichtigen. Zum Beispiel ist für ein erfolgreiches Ablagern vnn Beschichtungsmaterial auf Werkstücken zunächst dessen Zerstäubung erforderlich, d. h. die Bildung diskreter Tropfen Beschichtungsmaterials und das Erzeugen eines Stromes möglichst feinverteilter Teilchen des Beschichtungsmaterials, wobei die Schwankungsbreite der Teilchendurchmesser so eng wie möglich sein sollte. Zweitens, erfolgreiches Ablagern von Filmen einheitlichen Glanzes und einheitlicher Dicke hängt ab vom wirksamen Übergang und der Haftung des festen Materials, das durch die Spritz

tropfen auf das Werkstück gebracht wird.

Es ist gut bekannt, daß die Effektivität des Überganges und die der Filmbildung durch die relative Luftfeuchtigkeit und die Temperatur der Atmo-

Sphäre, die der Strom der Spritztropfen passieren muß, stark beeinflußt wird. Das rührt daher, daß ein großer Anteil des Beschichtungsmaterials aus flüchtigen Komponenten besteht, die von den verbleibenden festen Beschichtungsteilchen entfernt werden müssen

ίο ehe eine wirksame Haftung eintritt. Erwünscht ist deshalb eine gesteuerte teilweise Verdampfung der flüchtigen Komponenten während des Transportes der Teilchen auf das Werkstück. Insbesondere beim Spritzauftrag von wasserhaltigen Beschichtungsmas-

r» sen wird eine solche teilweise Verdampfung durch hohe relative Luftfeuchtigkeit der Umgebungsatmosphäre behindert. Hinderlich sein können ferner zu niedrige oder zu hohe Umgebungstemperatur. Andererseits wird auch durch Übertrocknung der Tropfen

2(i die Effektivität der Ablagerung verringert. Wenn die Feuchtigkeit in der Umgebung zu hoch ist, tritt die teilweise Verdampfung nur in einem solchen Umfang ein, daß der abgelagerte Film Flecken, Krater oder schlecht verlaufene Tropfen aufweist. Ist andererseits

2i die Feuchtigkeit in der Umgebung zu niedrig, tritt eine so starke teilweii·: Verdampfung ein, daß die Effektivität des Überganges gering ist und die Filmoberfläche körnig wird.

Infolgedessen war die erfolgreiche Anwendung der

s» Beschichtung mittels Spritzauftrag bisher auf solche Beschichtungssysteme beschränkt, die auf flüchtigen organischen Lösungsmitteln basierten und die durch hohe relative Feuchtigkeiten wenig beeinflußt werden. Bei Anwendung wäßriger Beschichtungssysteme

i» war es erforderlich. Temperatur und Feuchtigkeit in der Umgebung zu steuern. Die Konditionierung von Luft bezüglich Temperatur und Feuchtigkeit, in der sich die zu beschichtenden Werkstücke befinden, verursacht hohe Kosten, insbesondere wenn es sich um

4Ii industrielle groß-technische Anwendung, Fahrzeugkarosserien oder sogar Gebäude handelt. Deshalb wurden bisher die Beschichtungssysteme auf der Basis organischer Lösungsmittel gegenüber solchen auf wäßriger Basi*- bevorzugt.

i-, Das Zurvcrfügungstehen von Spritzauf tragsei η-richtungen mit elektrostatischen Ladungscinrichtungcn. mit deren Hilfe elektrische Ladungen auf die Spritzpartikel entweder durch Beschießen der Teilchen mit durch Korona-Hntladung erzeugten Ionen

.ο oder durch direktes induktives Aufladen, aufgebrach? wird, hat die Einheitlichkeit und Feinheit der Spritzteilchendurchmesser ebenso wie die Effektivität der Übertragung und die Ablagerung auf den Werkstükken verbessert. Die elektrostatische Technik allein ist

,ι jedoch nicht ausreichend, um die bei wäßrigen Bcschichtungssystcmen in einer Umgebung mit relativ hoher Feuchtigkeit auftretenden Probleme zu lösen. Das Zusammenwirken verschiedener Faktoren wie restriktive Bchördenauflagen bei der Verwendung

Wt flüchtiger organischer Lösungsmittel, die Notwendigkeit, die Emission solcher Lösungsmittel in die Atmosphäre zu minimisieren und die steigenden Kosten für die auf petrochemischcr .Basis erzeugten Stoffe wie Xylol, Toluol, Methylenchlorid, die üblicherweise als

h-, Lösungsmittel für Beschichtungssysteme verwendet wurden, machen es erforderlich, wäßrige Beschichtungssysteme in einem weiten Bereich unterschiedlichster Feuchtigkeit zu benutzen.

Aus DB-OS 2446022 und US-PS 3589607 sind Spritzvorrichtungen bekannt, bei denen die Aufladung der zerstäubten Teilchen mittels Koronaentladung erfolgt und die Elektroden Einrichtungen zur Gasspülung aufweisen, um unmittelbaren Kontakt von Beschichtungsmaterial mit den Elektroden zu vermeiden. Diese Vorrichtungen sind damit zwar für das Aufbringen wäßriger Beschichtungssysteme geeignet, wenn die Umweltbedingungen die Koronaentladungauchzulassen,d. h. keine zu hohe Feuchtigkeit vorhanden ist. Außerdem verlangt die bei Koronaentladung notwendige hohe Spannung besondere Vorkehrungen zur Sicherung des Bedienungspersonals.

Ein Versuch, die zuvor erwähnten Probleme zu lösen, ist in dem am 31. 12. 1974 an T. S. Govindan erteilten US-Patent 3857511 beschrieben. Dieses richtet sich auf ein Verfahren zum Aufbringen wäßriger acrylathaltiger Anstrichmittel durch eine konventionelle, Luft als Zerstäubungsmedium verwendende Spritzpistole, bei der ein Trichter nder ein Mantel aus feuchtigkeits- und temperaturkonditionierter Luft um den Strom der Farbteilchen gebildet wird. Durch diese, einen Luftmantel erzeugende Konstruktion von Govindan werden die Probleme beim Spritzauftrag wäßriger Beschichtungssysteme im Falle relativ hoher Umgebungsfeuchte gelöst. Es stellte sich jedoch heraus, daß Spritzeinrichtungen die Einrichtungen zum Erzeugen einer Lufthülle nach Govindan, insbesondere für die Anwendung in Verbindung mit elektrostatischen Ladungseinrichtungen unbrauchbar ist, weil die schräg ausgerichtete Lufthülle Turbulenzen erzeugt, so daß die Ablagerung von Beschichtungsteilchen auf den Elektroden nicht erschwert, sondern erhöht wird.

Spritzverfahren werden auch bei der Herstellung anderer Erzeugnisse verwendet, zum Beispiel zum Aufbringen von Stoffen auf Glas, um dieses zu tönen, zu verspiegeln oder zu laminieren. Wenn Glas als Trägermaterial heiß ist, oder wenn eine sehr dünne Schicht von Beschichtungsmaterial auf die Glasoberfläche aufgebracht werden muß, ist der Spritzauftrag die einzig praktikable Methode, um ein homogen beschichtetes Substrat zu erhalten. FaIK schnell oxidierbare Beschichtungsmaterialien auf Glas als Träger aufgespritzt werden sollen, ist es häufig erforderlich, den atmosphärischen Sauerstoff oder die Feuchtigkeit von dem Raum, den die Teilchen passieren, fernzuhalten, um ungewollte Reaktionen von Teilkomponenten mit der umgebenden Atmosphäre vor der einwandfreien Ablagerung auf dem Substrat zu vermeiden. Beispielsweise vorzeitige Oxidation oder Hydrolyse. Im Falle eines elektrostatischen Spritzauftrages auf nicht-leitende Träger, wie Holz, Kunststoff oder Glas kann es erforderlich sein, eine ausreichende Leitfähigkeit des Werkstückes durch Steuerung der Obcrflächenfeuchtc sicherzustellen, um den Ladungsüberschuß der abgelagerten Teilchen in die Atmosphäre abzuleiten.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es. eine elektrostatische Spritzeinrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der der Sprühstrahl auf dem Wege von der Dispergiereinrichtung zum Werkstück von einer Schutzgashülle umgeben und darin eingeschlossen ist, ohne daß es zu einer Vermischung mit dem Sprühstrahl kommt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine elektrostatische Spritzeinrichlang zum Aufbringen von Beschichtungsmaterial auf ein Werkstück mit Disper-

II)

l'i giereinrichtungen zum Dispergieren eines Stromes von Beschichtungsmaterial in Spritzteilchen, Elektroden, die den Dispergiereinrichtungen zugeordnet sind und bei angelegtem elektrischen Poten*ial ein elektrisches Feld aufbauen, in dem die Teilchen elektrostatische Ladung aufnehmen und Einrichtungen zur Gasspülung der Elektrodeneinrichtungen.

Das Kennzeichnende der Erfindung besteht darin, daß

a) die Elektroden (49, 50) porös sind,

b) die Einrichtungen zur Gasspülung der Elektrode (49, 50) mindestens eine Kammer (45, 46) mit Einlaßeinrichtungen (39, 51, 52, 53, 54, 145, 146) für einen Gasstrom aufweisen und in einem Teil der Kammerwand eine öffnung (47, 48) vorgesehen ist, in der die Elektrodeneinrichtungen (49, 50) angeordnet sind,

c) die Dispergiereinrichtungen zusätzliche Einrichtungen in Form einer die Dispergiereinrichtun gen umschließenden Kam <.r (42) mit einem Gaseinlaß (39, 139) und ciav>n gctiennt angeordnete die Dispergiereinrichtung teilweise umschließende öffnungen (57, 58, 59, 60) aufweisen.

Dv bevorzugten Ausführungsformen der eriindungsgemäßen Vorrichtung sind die porösen Elektroden (49, 50) als Drahtgitter oder als feste plattenförmige Teile mit einzelnen Löchern ausgebildet

Die die erfindungsgemäße Vorrichtung kennzeichnenden Merkmale können konstruktiv auch als ein Zusatzteil zu den bekannten Dispergiereinrichtungen ausgebildet werden und so ein Nach- bzw.. Umrüsten dieser Einrichtungen in die erfindungsgemäße Vorrichtung ermögüchen. In diesem Falle sind die zum Aufbringender Einrichtungen zur Gasumhüllung und Gasspülung der Elektroden erforderlichen Befestigungselemente zusätzlich vorhanden.

Die Elektroden werden porös ausgebildet um den Austritt von Gas aus der Kammer zu ermögüchen. so daß dadurch geladene Beschichtungsteilchen von oen Elektroden abgehalten werden. Dieser Gasstrom trägt dazu bei, den Strom der Beschichtungsteilchen in seiner Form zu stabilisieren und so das Einhüllen mit einem Gasstrom zu erleichtern, oder bei entsprechender Ausbildungund Anordnung selbst als einhüllender Gasstrom zu wirken.

Die die Dispergiereinrichtungen umschließende Kammer dient dazu, einen Gasstrom zu erzeugen, der den aus den Dispergiereinrichtungen austretenden Strom der Spritzteilchen im wesentlichen umhüllt und einschließt. Der über die Gaseinlässe (39. 139) zugeführte Gasstrom tritt dann aus der Kammer entweder di"xh die porösen Elektroden (40. 49, 50) oder durch die davon getrennt angeordneten, die Dispergieieinrichtungen teilv'-.'isc umschließenden Offnungen (57. 58, 59, 60) aus

Die neue Spritzeinrichtung enthält eine Kammer, die üblicherweise zylindrische Form aufweist. In tier Nähe eines ofLnen Kammerendes ist die Dispergiereinrichtung angeordnet, mit deren Hilfe das flüssige oder feste Beschichtungsmaterial in einen Strom diskreter Tröpfchen oder Teilchen, dei am offenen Ende der Kammer austritt, verwandelt wird.

Die Dispergiereinrichtungen können vom derartigen Typ sein, bei dem das Beschichtungsmaterial zerstäubt wird nachdem die unter Druck stehende Flüssigkeit aus einer engen öffnung in einen Luftstrom hoher Geschwindigkeit ausgetreten ist. Derartige

Luftzerstäubungsspritzeinrichtungen sind gut bekannt und werden im aligemeinen dadurch charakterisiert, daß die Mischdüse vom inneren oder äußeren Typ ist. Diese Unterscheidung basiert darauf, ob die Zerstäubung der Beschichtung innerhalb des Bereiches vom Düsendurchgang, der die Luft- und Flüssigkeitsöffnungen austritt erfolgt oder ob die Zerstäubung in einem Bereich außerhalb der Düse erfolgt. In der US-Patentschrift 3698635 von J. E. Sickles ist eine Luftzerstäubungsspritzeinrichtung des inneren Mischtyps beschrieben und in der US-Patentanmeldung von Sickles, Aktenzeichen 634386, eingereicht am 24. November 1975. ist eine Einrichtung des äußeren Mischtyps beschrieben Im Rahmen der Erfindung können auch verschiedene andere, gut bekannte Zerstäubungscinrichtungen für flüssiges Beschichtungsmaterial verwendet werden, z. B. vom Siphon- oder Hüssigkeitsverdampfungstyp und hydraulische Spritzeinrichtungen, bei denen die Zerstäubung dadurch **rfo!⁰¹ «laß/la« fliissiap np«rhirhtiinDsmntrrial unter hohem Druck aus einer engen Spritzöffnung austritt, ohne daß der dispergierende Effekt eines Luftstromes vor Geschwindigkeit vorhanden ist.

Die erfindungsgemäße Spritzvorrichtung kann zum Aufbringen einer Vielzahl von Beschichtungsmateruilien unter unterschiedlichsten atmosphärischen Bedingungen, d. h relativer Feuchte und Temperaturen verwendet werden. Dies wird durch eine Kammer mit unter Überdruck stehendem Gas ermöglicht, die einen Teil der Spritzeinrichtungen umschließt, um eine gasförmige Schutzhülle zu bilden, die sich im wesentlichen parallel /u dem austretenden Strom der Spritzpartikel bewegt und dabei den Strahl mit einer künstlichen Atmosphäre konditionierter Luft vorbestimmter Werte relativer Feuchte und Temperaturen umhüllt Weil die Temperatur und die Feuchte der Gashülle genau geregelt werden können, ist es möglich, den kritischen Zeitraum der Anfangstrocknung des Bcschichtungsmaterials, insbesondere auf dem Wege bis zur Ablagerung auf dem Werkstück an die Lösungsmittel des Beschichtungsmaterials und an die Natur des als Träger fungierenden Werkstückes anzupassen. Die Schutzgashülle wird aus einer Quelle gepi"iuci. die unabhängig voniiei Uiiigebuiigsictiiyciaiui sein kann. Deshalb ist es auch möglich, eine Vielzahl von Beschichtungsmaterialien. insbesondere wäßrige Beschichtungssysteme optimal auf Werkstücke aufzubringen, unabhängig von den Bedingungen in der Umgebung. Zusätzlich ergibt die Verwendung einer Schutzgashülle aus Stickstoff oder anderem inerten Gas eine schützende Atmosphäre für sauerstoffempfindliche Beschichtungen während des Überganges der Materialien auf das Substrat.

Die Erfindung bietet besondere Vorteile beim Aufbringen von trockenen oder breiförmigen Pulverbeschichtungen. Wenn bei Trockenpulverbeschichtungen in einer Atmosphäre mit niedriger Feuchtigkeit und einem Hochspannungsfeld gearbeitet wird, können Funken das Pulver-Luftgemisch entzünden und gefährliche Brände oder Explosionen auslösen. Durch die Möglichkeit, den Strom des Beschirfrtungspulvers mit befeuchteter Luft oder inertem Gas zu umhüllen, kann praktisch jede Entzündung des Pulvers ausgeschlossen werden.

Die erfindungsgemäße Ausbildung eignet sich ganz besonders für Spritzeinrichtungen mit elektrostatischen Aufladungseinrichtungen. Bei den konventionellen elektrostatischen Spritzpistolen lagern sich meistens geladene dispcrgierte Beschichtungsteilchen auf den Elektroden ab. Das Problem der Teilchenablagerung auf den Elektroden tritt insbesondere bei den elektrostatischen Spritzeinrichtungen auf, bei denen ■' das Verfahren der induktiven Aufladung angewandt wird und die Polarität der ladenden Elektroden der Polarität des Teilcheristromes entgegengesetzt ist. Obwohl derartige Ablagerungen im allgemeinen weder die Intensität noch die Form des von den Elektroden erzeugten elektrischen Feldes beeinflussen, kann sich das Beschichtungsmaterial auf den Elektroden aufbauen und dann von den Elektroden in Form von großen würfelförmigen Agglomeraten partiell getrockneten Materials abbrechen, die üblicherweise ■ dann vom Spritzstrahl auf das Werkstück übertragen werden und auf diesem die Bildung eines glatten und ebenen Filmes verhindern. Dieses Klumpenphänomen wird durch die vorliegende Erfindung dadurch verhindert, daß die Elektroden in einen Teilstrom ." umhüllenden Gases angeordnet werden, so daß die Spritzpartikel von den speziell ausgebildeten Elektroden abgehalten werden.

Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele der

Erfindungen, konstruiert für die praktische Anwen-

' dung dieses Prinzips und optimalen Vcrfahrensablauf.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Spritzpistolenkombination anderer Bauart mit Flcktrodeneinrichtungen;

Fig. 2 zeigt im Schnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 1 von der Seite eine Teilansicht des Gerätes:

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform, bei der die Spritzpistolenkammer gemäß Fig. 1 mit abschirmenden Elektrodeneinrichtungen versehen ist;

Fig. 4 zeigt im Schnitt entlang der Linie 6-6 der Fig. 3, von oben eine Teilansicht von Fig. 3;

Fig. 5 zeigt von oben einen Teilschnitt entlang der Linie 6-6 der Fig. 3 mit einem alternativen Aufbau, um den Lufstrom oder den Strom gasförmiger Stoffe .' durch die der Pistole angeschlossene Kammer zu leiten:

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Kombination einer Spritz-

J)ISUM^, Ulli UIItCt 1-vcllttiit^i uii«J ui'^ii>i»>v.._Uv.. ·_^._ .„

:·. trodeneinrichtungen gemäß Fig. 3, mit einem zweiten Gaseinlaß in die das Gas umschließende Formkammer;

Fig. 7 zeigt von oben einen Teilschnitt entlang der Linie 9-9 der Fig. 6;

,(ι Fig. 8 ist eine Seitenansicht der Kammer zum Fördern von Gas oder Luft durch eine am Mund der Kammer befestigte Elektrode;

Fig. 9 zeigt die Stirnwand der Kammer gemäß Fig. 8 von der Seite;

-. > Fig. IO und 11 sind perspektivische Darstellungen der porösen plattenförmigen Elektrodenteile, die an der Kammer gemäß Fig. 8 angebracht werden.

Die Zeichnungen, insbesondere Fi g. 1 und 2 zeigen eine übliche, in der Hand zu haltende Luft zerstäu-

M) bende Spritzeinrichtung 10 mit einem Handgriff 12, einer Büchse 13, einer Abzugsvorrichtung 14 und einem Düseneinsatz 15, der von vorn in das Büchsenende einschraubbar ist. Flüssiges Beschichrungsmaterial und zerstäubende Luft oder anderes Gas werden

hi aus nicht gezeigten Quellen durch getrennte Verbindungsschläuche, die mit den Anschlüssen 16 und 17 verbunden sind, zugeführt. Diese Anschlüsse befinden sich am Handgriff 12. Übliche Ventileinrichtungen

(nicht gezeigt) zur Dosierung des Fliissigkcits- und Gasstromes sind mit der Abzugseinrichtung 14 funktionell verbunden, um das unter Druck stehende flüssige Beschichtungsmaterial über eine innere Verbindungsleitung dem Diiseneinsatz 15 dosiert zuzuführen.

Der Düseneinsatz ist einer vom üblichen Außen-Misch-Typ mit einer Belüftungskappe, mit vollständig ausbildeten Lufteintrittsstutzen 19. Bei Ausführungen von Spritzpistolen, die mit Elektrodeneinrichtungen zum elektrostatischen Aufladen des Spritzstrahles ausgestattet sind, bestehen die Belüftuiigskappc 18 und andere Teile des Düscnaufbaus aus dielektrischen oder elektrischen nicht-leitenden Materialien, zum Beispiel Acetalharzen. Epoxyharzen, glasverstärkten Epoxyharzen, glasverstärktem Nylon und dergleichen. DüseneinrichUingen aus dielektrischen Materialien werden bei Elektroden enthaltenden Spritzeinrichtungen, bei denen die Aufladung mittels !riuükiiCifi cTiOigt, gäilZ wcmm'iucTs i'icVOfiügi.

An der Stirnseite 20 des Düseneinsatzes 15 befindet sich eine zentrisch angeordnete Austrittsöffnung für Flüssigkeit 21 mit einer dazu konzentrisch angeordneten ringförmig ausgebildeten Austrittsöffnung 22 für Zerstäubungsluft. Das gleichzeitige Austreten von Flüssigkeit und Druckluft aus diesen Öffnungen erzeugt einen Strom von feinverteilten Tröpfchen oder Teilchen des Beschichtungsmaterials, der sich von der Stirnseite 20 der Düse weg bewegt. Der Strom des versprühten Beschichtungsmaterials wird anfänglich durch Luftströme mit relativ hoher Geschwindigkeit aus imgebenden Öffnungen 23, 24 auf ein kleines Volumen komprimiert. Aus Öffnungen 25 in den außerhalb vorgesehenen Luftaustrittstutzen 19 kommen weitere Luftströme, mit deren Hilfe der Strom der Tröpfchen des Beschichtungsmaterials zu ein<;m Fächer geformt wird, wie es für die meisten Spritzaufträge erwünscht ist.

Innerhalb des Düseneinsatzes 15, wie in Fig. 2 gezeigt, gibt es einen zentralen Durchgangsweg 26 für flüssiges Beschichtungsmaterial vom Anschluß 16 durch die Büchse 13 zur Austrittsöffnung 21. Der Durchgangsweg26 ist von Durchlässen 27,28,29 umgeben, durch die Zerstäubungsluft zu den Offnungen 22,23, 24 und den Öffnungen 25 in den Lufteintrittsstutzen gelangt.

In der Spritzeinrichtung 10 sind auf der Büchse 13 Trägereinrichtungen für eine rohrförmige Kammer 30 vorgesehen. Zur Befestigung dient die Begrenzungswand 31 an der Öffnung 32. Ein elastischer Dichtungsring 33 kann zur Abdichtung zwischen Büchse 13 und Begrenzungswand 31 verwendet werden. Die Kammer 30 kann auf Büchsen 13 von Spritzeinrichtungen mittels jeder üblichen Einrichtung befestigt werden und kann, falls erwünscht, auch bei der Herstellung der Spritzeinrichtung als ein Teilstück der Büchse selbst ausgebildet werden oder kann als separates Zusatzstück für verschiedene Durchmesser und Typen der Spritzpistolen gefertigt werden. Die gezeigten Befestigungseinrichtungen erlauben es, die Trägereinrichtung auf der Büchse zu verschieben, um eine schnelle und präzise Justierung der Kammer in Beziehung zum Düseneinsatz zu ermöglichen. Durch diese Befestigungsart kann nach Entfernen der üblichen einschraubbaren Düseneinsätze auch die Kammer zu Reinigungszwecken leicht abgenommen werden. Die rohrförmige Kammer 30 ist normalerweise auf der Büchse 13 so angeordnet, daß das vordere

Ende der Kammer 30 den axial angeordneten Düseneinsatz 15 im wesentlichen vollständig umfaßt.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 weist die Kammer 30 eine aufgepreßte Endkappe 34 mit einer im allgemeinen kreisförmigen Öffnung 35 auf, durch die Luftcintrittsstutzen 19 herausragen. Die Umfangsbegrenzungskante 36 der Öffnung 35 bewirkt zusammen mit den konzentrisch angeordneten Oberflächenteilen des an der Büchse befestigten Düseneinsatzes die Bildung eines gewölbten Raumes 37 am vorderen Ende der Spritzeinrichtung. An der Seite der Wand 38 befindet sich ein Hinlaß 39 für einen unter Überdruck stehenden Gasstrom. Als Quelle kann die gleiche Preßluft verwendet werden, die auch zur Zerstäubung des Bcschichtungsmaterials dient Diese Preßluft hat normalerweise einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt. Der Druckluftquelle können F.rwärmungs-, Kühl-, Entfeuchtungs- oder Befeuchtungseinrichtungen nachgeschaltet sein, um Luft mit den gewünschten Eigenseimfieii /u ei hauen. L> können atier üucii andere Gase in die Kammer geleitet werden, um eine künstliche Atmosphäre um den Spritzstrahl zu erzeugen, im Falle besonderer Kombinationen von Beschichtungsmaterial, umgebender Atmosphäre und Substrat. Zum Beispiel sind einige Beschichtungsmaterialien stark sauerstoffempfindlich und die Härtungsreaktion beginnt, ehe das Material sein Ziel erreicht hat. Eine Umhüllung mit einem Inertgas wie Stickstoff schirmt den atmosphärischen Sauerstoff für die Zeit ab, die für die Teilchen erforderlich ist, um von der Pistole auf das Substrat zu gelangen. Andererseits können einige Stoffe einen Überschuß von Sauerstoff oder Katalysator während des Transportes der Beschichtungsteilchen zum Substrat benötigen, zur Beschleunigungder Härtung, in diesem Falle kann der Katalysator oder Sauerstoffüberschuß dem Beschichtungsmaterial zugeführt werden, aus einer Gashülle, die den Partikelstrom umgibt.

Wie bereits erwähnt, ist die Kammer 30 auf der Büchse 13 mit der Begrenzungswand 31 befestigt, so daß im wesentlichen die gesamte konditionierte Luft oder das Gas, das durch den Einlaß 39 eingebracht wird, durch die Öffnung 35 der Endkappe 34 ausströmt. Da der Düseneinsatz 15 in der Öffnung 35 axial angeordnet ist, entsteht ein gekrümmter Weg. Der Gasstrom verläßt den Durchgang deshalb mit einem wulstförmigen Querschnitt unter Bildung einer Gasumhüllung, die den Strom des Beschichtungsmaterials ganz oder teilweise umschließt. Dieser Strom geht von den zentral und konzentrisch angeordneten Austrittsöffnungen 21 und 22 für Flüssigkeit und Luft aus. Dadurch entsteht eine steuerbare Zone zwischen der Spritzpistole und der Aufnahmefläche des Werkstückes. Zum Beispiel um das teilweise Verdampfen von Wasser aus den Beschichrungstropfen während des Übergangs bei allen relativen Feuchten der umgebenden Atmosphäre zu bewirken. Jeder der Parameter, Spritzfächeranordnung, ringförmiger Querschnitt, Beschichtungsgeschwindigkeit, Geschwindigkeit der Zerstäubungsluft und des umhüllenden Gases kann leicht eingestellt werden, entweder durch Wechsel von Düsen mit unterschiedlicher Anordnung der Löcher und/oder durch Verändern der Stellung der auf der Büchse verschiebbaren Kammer und/oder durch Veränderung der Drücke von Gas und Beschichtungsmaterial.

Fig. ! bis 7 zeigen zwei Ausführungsformen mit unterschiedlicher Anordnung der Kammer zur BiI-

dung einer Gashülle, bei denen induktiv wirkende Ladungselektroden mit üblichen, in der Hand zu haltenden Spritzpistolen kombiniert sind. Die rohrförmige Kammer 30 der Fig. 1 und 2 weist eine aufgepreßte Endkappe 34 aus dielektrischem Material auf. Eine Elektrode 40 ist am inneren Umfangsrand 36 befestigt und erstreckt sich von der Umfangsbegrenzungskante nach innen turn Rand der Belüftungskappe 18. Die Elektrode besteht aus einem Drahtsiebgewebe oder Gitter in Becherform und endet konzentrisch an dem am weitesten innen gelegenen Rand des Düseneinsatzes 15. Ein Wulst 41 aus dielektrischem Material versteift das Siebgewebe und unterdrückt Koronaentladungen an den inneren Kanten und scharfen Enden der Drähte des Siebgitters.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Kammer 30 der Spritzpistole weist Gaseinlaßeinrichtungen 39 auf, durch die gasförmige Stoffe mit erwünschten Eigenschaften in die Kammpt einopfiihrt wprHpn ICnHnPn_- um pinp hpwegliche Umhüllung des Spritzstromes des Beschichtungsmaterials zu bilden. Bei dieser Ausführungsform besteht das Gas aus Luft, die bezüglich Temperatur und Feuchtigkeit konditioniert ist und kontinuierlich durch die öffnungen des Elektrodengitters 40 strömt, um die Ablagerung von Beschichtungsmaterial auf dem Elektrodengitter zu verhindern. Einen wichtigen Fortschritt stellt gleichzeitig das Freihalten der Elektroden von abgelagerten Spritzteilchen dar. Daneben ist das zuvor erwähnte, ebenso störende Problem der Verzögerung praktisch dadurch eliminiert, daß die Bildung von Agglomeraten verhindert ist.

Die Fig. 3 bis 7 zeigen Ausführungsformen der Einrichtungen zum Ausbilden einer gasförmigen Hülle und Einrichtungen zum Inkontaktbringen eines Gasstromes mit einer Elektrodenanordnung in einer Spritzpistole der erfindungsgemäßen Bauweise. Bei dieser Ausführungsform ist anstelle einer am vorderen Ende der Kammer befestigten Endkappe das zylindrische Endstück der rohrförmigen Kammer 42 anders ausgebildet. Es endet in einer Ebene mit dem Rand der Belüftungskappe 18 der Düseneinrichtung. Das vordere Ende der Kammer geht in zwei sich gegenüber Siegende bogenförmige Fiügei 43 und 44 über, die sich im wesentlichen von den Lufteintrittsstutzen 19 der Düseneinrichtung nach vorwärts erstrecken. Die Flügel 43 und 44 erstrecken sich im allgemeinen gewölbt entlang an Teilen des Umfanges am Ende der rohrförmigen Kammer derart, daß sie den Düseneinsatz 15 teilweise einschließen. Von einem gemeinsamen Ausgangspunkt mit den Flügeln 43 und 44 und von der Ebene der Belüftungskappe 18 der Düseneinrichtung aus, nach vorwärts, erstrecken sich ein Paar von Kammern 45, 46. Diese Kammern haben gewölbte Außenwände, die im allgemeinen konzentrisch zu den Flügeln 43 und 44 angeordnet sind. Die Hohlräume der Kammern 45 und 46 weisen rechteckig geformte Mündungen 47 und 48 auf, die einander gegenüber liegen und auf den Düseneinsatz 15 gerichtet sind.

In den Kammermündungen 47 und 48 sind übereinstimmend rechtwinklig ausgebildete siebartige Gitterelektroden 49 und 50 angeordnet. In Fig. 6 werden Kammern 45 und 46 gezeigt, die vorzugsweise aus dielektrischem Material bestehen und Eingänge 51, 52 zum Einführen von Gas aufweisen. Durch die Leitungen 53 und 54 sind die Kammern 45 und 46 über den Gaseinlaßstutzen 39 mit üblichen Gasquellen verbunden. In gleicher Weise wird auch die Kammer 42 über die Leitungen 153 und 154 mit Gas versorgt, um die ringförmige Gashülle für den zuvor beschriebenen Zweck zu bilden. Entlang des Randes der in den Kammern 45 und 46 angebrachten Gitterelektroden ist jeweils ein Randwulst 55, 56 vorgesehen, durch den die Elektroden in den Mündungen der Kammern befestigt sind und durch die Koronaentladungen und die Bildung von Koronaionen verhindert werden. Während des Betriebes der Spritzpistole wird ständig ein Gasstrom oder konditionierte Luft in die Kammern 45 und 46 geleitet, der durch die Poren der in den Mündungen befestigten Gitterelektroden austritt und über den Elektrodenoberflächen eine schützende Gashülle erzeugt. Die aerodynamischen Kräfte des durch die Elektroden austretenden Gasstromes müssen stärker sein als die elektrostatischen Anziehungskräfte auf Teilchen, so daß Ablagerungen auf den Elektroden verhindert werden. Alternativ kann der Gasstrom auch quer über die Elektrodeiioherflächen anstelle durch Hie Elektroden gerichtet werden, um geladene Teilchen von den Elektroden zu fegen.

Zusätzlich zu den Gasvorhängen, die die Elektroden reinigen, tritt, in diesem Falle spaltförmig, aus der Kammer 42 ein Gasstrom oder Strom konditionierter Luft aus und hüllt den Spritzstrom säulenförmig ein. Ein erster Satz, einander gegenüberliegender Schlitze 57, 58 wird gebildet durch die konzentrisch angeordneten vorderen Enden der äußeren Wand der Büchse 13 und den dazu benachbarten inneren Wandteilen der Kammer 42. Zwischen benachbarter, gewölbten Wänden der Flügel 43 und 44 und denen der Kammern 45 und 46 entsteht ein zweiter Satz von Schlitzen 59 und 60. Diese Schlitze arbeiten zusammen und kanalisieren das durch den Einlaß 39 in die Kammer 42 eingebrachte und aus den Poren der Elektroden 49 und 50 austretende Gas zu einer Säulenform, die den Spritzstrahl umhüllt.

Fig. 5 zeigt eine Spritzpistole mit der gleichen, die Gasumhüllung bildenden Kammer wie Fig. 4. Unterschiede bestehen jedoch in der Zuführung des Gasstromes oder Stromes konditionierter Luft zu den Elektroden, die sich in den Kammern zwischen den Flügeln UiIu uci DusciiiciiM iciiiuMg ucfiiiucii. Bei dieser alternativen Ausführung werden die konditionierte Luft oder das Gas direkt in die Kammer 42 geleitet, anstelle durch Abzweigungen in den inneren Leitungen der Spritzpistole wie nach Fig. 4. Die Kammern 45 und 46 weisen verlängerte Kanäle 145 und 146 auf, die sich nach hinten von den Mündungen

ι 47 und 48, in denen die Elektroden montiert sind, aus erstrecken. Die gleichen Kammerwände, die die Kanäle 145 und 146 bilden, wirken zusammen mit den inneren Wänden der Kammer 42 und bilden gekrümmte schlitzartige Kanäle 59 und 60, wie in Fig. 4 gezeigt. Die Mündungen der Kanäle 59, 60,145,146 haben annähernd gleichen Querschnitt, so daß Gas oder konditionierte Luft in jeweils gleichen Mengen durch alle Kanäle aus der Kammer 42 austritt. Analog Fig. 4 strömt Gas durch die porösen Elektroden in

ι den Mündungen der Kammer 45 und 46, um die Elektroden frei von abgeschiedenen Teilchen zu halten, während ein Gasstrom durch die gebogenen spaltartigen Kanäle 59 und 60 und durch die Kanäle 57 und 58 (nach Fig. 3) geleitet wird, um durch Kombination der Ströme eine Gashülle um den Spritzstrahi zu bilden. Dadurch werden die Beschichtungsteilchen von unerwünschten Reaktionen mit der Atmosphäre abgeschirmt, oder die Härtungsreaktionen der Be-

schichtung werden nicht katalysiert, oder die Verdampfungsgeschwindigkeit des Lösungsmittels aus den Bescnichtungsteilchen kann gesteuert werden.

Die F i g. 6 und 7 zeigen ähnliche Ausführungen der Spritzpistole wie Fig. 3, 4 und 5, weisen aber unterschiedlichen Aufbau der Leitungen, durch die ein Gasstrom oder konditionierte Luft zu den Durchlaufelektroden geleitet wird, auf, die in den Kammern zwischen den äußeren Flügeln und dem Düseneinsatz angebracht sind. Diese Strömungen sollen einen Schutzgasstrom um die Teilchen des Spritzstrahles erzeugen. Hinter dem Einlaßstutzen 39 an der Seite 38 der Kammer 42 befindet sich ein zweiter Einlaßstutzen 139 für einen Gasstrom unter Überdruck. Wie in Fig. 9 gezeigt, dient der Einlaß 139 dazu, einen Durchgang für Gas in die Kammer 42 zu ermöglichen, der unabhängig ist von dem Gasstrom durch den ersten Einlaßstutzen 39. Das durch den Stutzen 39 eintretend'? G&s wird durch die Leitungen 53 \it\u 54 in Kontakt miv den porösen Elektroden 49,50 gebracht, die in den Kammermündungen 47 und 48 montiert sind bzw. wie vorher detailliert beschrieben worden ist. Ein zweiter Gasstrom durch den Einlaßstutzen 139 füllt die Kammer 42 und tritt durch die Schlitze 57, 58,59 und 60 aus, in Form einer Hülle um den Strom von Spritzteilchen aus dem Düseneinsatz 15.

Sinn und Zweck des Aufbaus, der in Fig. 6 und 7 gezeigt wird, ist es, Einrichtungen für die Zuführung eines Gasstromes zu den Elektroden vorzusehen, der getrennt ist vom Gasstrom, der die Schutzgashülle um die Teilchen des Spritzstrahles bildet. Auch dadurch werden die Vorteile des Freihaltens der Ladungselektroden von Beschichtungsmaterial und das Errichten einer Schutzgashülle um den Spritzstrahl erreicht. Die Trennung der Gasströme zum Reinhalten der Elektroden, von denen die die Schutzhülle bilden, hat jedoch noch weitere Vorteile. Zum Beispiel ist es erwünscht, daß das aus den porösen Elektroden austretende Gas eine solche Strömungsgeschwindigkeit aufweist, die ausreichend ist, um die Elektroden von Spritzteilchen freizuhalten, jedoch nicht so hoch ist, daß es Mischungen mit dem kreuzenden Spritzstrahi zwischen der Düse und dem Substrat kommt. Andererseits muß der aus den Schlitzen 57, 58, 59 und 60 austretende, die Schutzhülle um den Spritzstrahl bildende Gasstrom eine solche Geschwindigkeit aufweisen, daß die Schutzhülle über einen wesentlichen Weg von der Spritzpistole aus aufrechterhalten bleibt. Weil die Geschwindigkeiten, und besonders die Drücke zur Erhaltung der Geschwindigkeit der zwei Gasströme unterschiedlich sind, ist es von Vorteil, wenn die Spritzpistole separate Eingänge und Durchgangsleitungen für die Gasströme zur Eiektrodenkammer und zur Gashülle bildenden Kammer aufweist.

Separate Gasstromeinrichtungen haben noch andere Vorteile. Zum Beispiel ist es häufig erwünscht, daß das Gas, welches aus den Elektrodenkammern austritt, eine höhere Temperatur und niedrigere Luftfeuchtigkeit hat als dasjenige, das die Schutzhülle bildet. Dadurch wird eine teilweise Trocknung der Spritzteilchen unmittelbar nach Verlassen des Düseneinsatzes ermöglicht. Auf diese Weise erhöht sich der Prozentsatz an Trockensubstanz der Teilchen auf ein solches Niveau, daß eine schnelle Trocknung der Beschichtung auf dem Substrat eintritt, so daß nicht-einwandfreies Verlaufen und Absacken des Beschichtungsmaterials auf der Substratoberfläche vermieden wird. Die Kombination mehrerer Gasströme mit unterschiedlicher Feuchte und Temperatur ermöglicht eine genaue Steuerung des Trocknungsgrades der Teilchen sofort nach deren Bildung und während des Transportes dadurch, daß man das Verhältnis der verschiedenen Ströme relativ zueinander und die Mischungen ändert. Ferner ermöglicht das Entfernen von flüchtigen Komponenten aus den Spritzteilchen durch schnelle Anfangstrocknung nach Beginn de^ Überganges von der Spritzpistole auf Substrate es, die Masse der Teilchen zu erniedrigen und so zu einer höheren spezifischen elektrischen Ladung zu kommen. Höhere elektrische Ladung der Teilchen ergibt verbesserte Abscheidung und Bildung der Beschichtung auf einem Substrat

Weiterhin ermöglichen die gelrennten GasförJereinrichtungen die gleichzeitige Verwendung unterschiedlicher Gase während des Spritzens. Zum Beicr»jöj j^orii-i gc efwiiiischt sei" die Eiektrcdenlcärnrner mit temperierter, befeuchteter Luft zu beschicken, um erhöhte Anfangstrocknung der Teilchen zu erreichen, gleichzeitig jedoch Stickstoff oder Inertgase den die Umhüllung bildenden Kammern zuzuführen, um die teilweise getrockneten Teilchen vor weiterer Reaktion mit der umgebenden Atmosphäre zu schützen.

Es erweist sich als vorteilhaft, d?n gezeigten zweiten Gaseinlaßstutzen 139 neben dem ersten Einlaßstutzen 39 anzuordnen, weil das das Anbringen und das Handhaben separater Gasverbindungsschläuche erieichtert. Der Stutzen 139 kann jedoch auch an jeder beliebigen anderen geeigneten Stelle der Kammer 42 angebracht werden, vorausgesetzt, diese ist auch ausreichend weit von den Schlitzen 57, 58, 59 und 60 entfernt, um Turbulenz und örtliche Druckunterschiede des Gases in der Kammer zu minimisieren, während das Gas zur Schutzgashülle geformt wird.

Eine ganz besonders geeignete Art und Weise, bei der die elektrische Ladung des Spritzstrahls durch Induktion erfolgt, wird im Detail in der gleichzeitig eingereichten US-Anmeldung mit der Serial No. 634386 vom 24. November 1975 beschrieben. Induktive Ladung erfolgt durch angeschlossene Potential aufbringende fcinrichtutigen, zum Beispiel ^pannungsquel-Ien,die Potentiale im Bereich zwischen 6 Kik/.olt und 20 Kilovolt auf den becherförmigen und den gekrümmten Elektroden gemäß den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 7, entwickeln. Praktisch werden die Einrichtungen zum Verbinden der Elektroden mit den Potential aufbringenden Einrichtungen an den gleichen Punkten der Gitter in der Nähe der dielektrischen Belüftungskappe 18 der Düse angebracht. Stromführende Kabel erstrecken sich üblicherweise in oder entlang der Kammer 13 und dem Handgriff 12 bis zu einer separat angeordneten Hochspannungsquelle. Eine Seite wird auf niedrigerem Potential gehalten, bevorzugt geerdet. Die Zuführung des flüssigen Beschichtungsmaterials (nicht gezeigt) wird aus Gründen der Sicherheit und Bequemlichkeit ebenfalls bevorzugt geerdet. Die Erdung des flüssigen Beschichtungsmaterials kann erreicht werden entweder durch direkten elektrischen Kontakt mit elektrisch leitfähigen Zuführungen oder durch einen Erdanschluß 61 in der Begrenzungswand an der Zuleitung 26, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Aus Sicherheitsgründen und zur Optimierung der Ladungseinrichtung stellen Erdungsleitungen62 eine zusätzliche elektrische Verbindung zwischen dem Erdanschluß 61 und dem auf Erdpotential gehaltenen zugeführten Beschichtungs-

material her. Das Anlegen einer Spant.ungsdifferenz zwischen den isolierten Elektroden unc dem geerdeten Flüssigkeitsstrom, der aus der Austrittsöffnung 21 ausströmt, ergibt eine Ladungszone, in der sich die Spritzteilchen bilden. Die Trennung der Elektroden von den die Sprczteilchen erzeugenden Einrichtungen ist insofern kritisch, weil die Spritzpartikel im wesentlichen vollständig durch eine Ladungszone gelangen müssen, die von den Elektroden getrennt zu halten ist. so daß keine Spritzteilchen in Berührung mit den Elektroden gelangen. In Fig. 3 bis 7 wird gezeigt, daß sich wesentliche Teile jedes Gitters nach vorne und hinter die Stirnseite des Düseneinsatzes erstrecken. Die Stellung der, den Düseneinsatz oder den die Spritzteilchen dispergierenden Einrichtungen benachbarten Elektroden kann in der Richtung verändert werden, um den radialen und axialen Abstand zu der Düseneinrichtung zu verändern zwecks Anpassung an die l^adungseigenschaften des zu spritzenden Beschichtungsmaterials.

Die Größenordnung der Spannung, die erforderlich ist. um eine optimale Aufladung zu erreichen, hängt vom Krümmungsradius der becherförmigen Flektroden (Fig. 1 und 2) oder vom radialen Abstand zwischen den Oberflächen der rechteckigen Flügelelektroden (Fig. 3 bis 7) zur Achse des Flüssigkeitsstromes, der longitudmalen oder axialen Stellung der Elektroden im Vergleich zur Ebene der Stirnseite des Düseneinsatzes ebenso ab. wie Min der Geschwindigkeit der Spritzluft und des Flüssigkeitsstromes aus der Düse und dergleichen. Deshalb sind, wenn die induktiven Ladungselektroden radial \on der Achse des Flüssigkeitsstromes nach außen bewegt werden, höhere Spannungen erforderlich, um eine optimale Ladungsausbeutc zu erreichen. Obwohl es nachteilig für den Betrieb der Ladungselektroden ist. wenn diese genügend klein oder spitz sind, oder die Spannung ausreichend hoch ist. um Koronaentladungen zu erzeugen, ist die genaue Zahl der Elektroden, ihre Form. Krümmung und Anordnung nicht kritisch. F.s wurde gefunden, daß optimale Lrgebnisse erzielt werden, wenn das mittlere Spannungsgefälle in der Ladungszone zwischen den l.adungselcktrodcn und der Flüssigkeitsdüse zwischen etwa 1.97 Kilovolt pro cm und etwa 7.S7 KiKnolt pro cm. bevorzugt zwischen etwa 3.44 und elwa 5.M Kilovolt pro cm beträgt.

Die elektrische Spannung kann auch auf den flüssigen Trager aufgebracht werden durch Umkehrung der Richtung des in der Ladungszonc aufgebauten elektrischen Feldes, wobei die Elektroden auf Erdpotential gehalten werden. Diese Verfahrensweise hat jedoch den Nachteil, daß das flüssige Trägermaterial auf einem hohen Spannungsniveau gehalten werden muß.

In der schon erwähnten schwebenden US-Anmeldung mit der Seriennummer 634386 und in der US-Patentschrift 3698635 von J. E. Sickles ist das Verspritzen des flussigen Beschichtungsmaterials und das gleichzeitige Vorhandensein elektrischer Ladungseiiirichtungen detailliert beschrieben. Mit diesen Einrichtungen wird ein Strom elektrisch geladener Beschichtungsteilchen aus der die Spritzteilchen hervorbringenden Einrichtungerzeugt. Bei der vorliegenden Erfindung erzeugen Hochspannungselektroden, wie sie in den Fig. 1 bis 7 mit den Kennziffern 40, 49 oder 50 wiedergegeben sind, ein elektrisches Feld zwischen der Elektrode und dem geerdeten Flüssigkeitsstrom im Düseneinsatz. Der aus der Öffnung 21 des Düseneinsatzes IS austretende Strom flüssigen Beschichtungsmaterials gelangt in Kontakt mit einem Luftstrahl aus einer konzentrisch angeordneten Öffnung 22, der auf den Flüssigkeitsstrom auftrifft und die Neigung hat, den Strom in eine ungleichmäßige Form mit örtlichen Unterbrechungen der Oberfläche zu zerstören. Andere Methoden zum Unterbrechen von Flüssigkeitsströmen zur Teilchenbildung sind die Anwendung hydrostatischen Druckes, Siphon- und Ansaug-Flüssigkeitszerstäubung. Die Bildung von kuppenähnlichen Flüssigkeitsstromunterbrechungen oder Flüssigkeitsspitzen erfolgt mit Hilfe des hoch intensiven elektrischen Feldes zwischen den Hochspannungselektroden und dem geerdeten Flüssigkeitsstrom. Die elektrischen Feldlinien haben die Neigung, sich an spitzen Punkten der Flüssigkeitsgrenzen zu konzentrieren und eine Orientierung elektrischer Ladung in dem Teilchenstrom zu induzieren, wobei Ladung, die der der Hochspannungselektroden entgegengesetzt ist. in die extrem spitzen Endteile der Flüssigkeitsspitzen wandert. Durch die gegenüber den Elektroden entgegengesetzte Ladang der Flüssigkeitsspitzen entstehen elektrische Zugkräfte, die mit dem mechanischen Druck durch den Luftstrahl zusammenwirken, um Flüssigkeitströpfchen unter Bildung von elektrischer Ladung tragende Beschichtungsmaterialteilchen zu bilden.

Aus der vorangegangenen Erläuterung geht hervor, daß die beschriebenen Elektrodeneinrichtungen und die Potential eräugenden Einrichtungen der vorliegenden Erfindung zusammenwirken und eine Zone innerhalb des elektrischen Feldes erzeugen, in der durch Induktion geladene Spritzpartikel durch Aufladung von Teilchen entstehen, die aas den Flüssigkeitsspritzeinrichtungen kommen.

Die in Fig. 3 bis 7 gezeigten Spritzpistolen mit elektrischer Aufladung des Gasstromes weisen Erdungsschutz auf, wie sie in der schon erwähnten US-Anmeldung 634 386 beschrieben sind. Die Erdanschlüssc können wahlweise, wie in Fig. 3 bis 7 auf den äußeren dielektrischen Oberflächen der sich nach vorwärts erstreckenden flügel 43 und 44 angebracht sein. An dieser Stelle sind sie jedoch erwünscht, weil sie dazu beitragen, die Ablagerung von Spritzteilchen an den äußeren Oberflächen der Flügel zu vermeiden. . Vermieden wird dadurch auch zufällige Funkenbildung oder elektrischer Überschlag zwischen abgelagerten Teilchen auf den Flügeln und dem geerdeten Objekt, zum Beispiel einer damit arbeitenden Bedienungsperson

ι Fig 3 bis 7 zeigen Hrdanschlüsse 63, 64 in Form leitfähiger Folien, die auf den äußeren Ol>crflächcn der Flügel 43 und 44 befestigt sind Randwülste 65 befestigen den Rand der leitfähigen Schutzschildc an den entsprechenden Flügeln und helfen zusätzlich -. Koronaentladungen zu unterdrücken. Obwohl die Schutzschildc 63. 64 sich üblicherweise innerhalb der Randwülste 65 ausdehnen, werden die besten Ergebnisse meistens mit Schutzelcktrodcn erzielt, die Ober flächenausschnitte 66. 67 aufweisen, die das dielektri-Ii sehe Material der tragenden Flügel frei machen. Die Schutzschildc 63. 64 werden auf dem gleichen F.rdpotcntial gehalten wie der Flüssigkeitsstrom. Dies ist in Fig. 4,5 und ft schematisch gezeigt. Zu diesem Zweck dienen nicht-gezeigte leitende Verbindungen zwi-, sehen den Folien und dem Erdanschluß 61 oder dem flüssigen Trägermaterial. In den Aussparungen befinden sich zentrisch angeordnete dielektrische Schrauben 68 und 69. die in den Figuren als Nylonschrauben

16

wiedergegeben sind und die sich d'irch die Flügel 43, 44 erstrecken und in Druckkontakt mit den inneren leitfähigen Oberflächen der in den Mündungen der Kammern 45 und 46 angeordneten Elektroden stehen. Die Schrauben sollen eine durchgehende dielek- ■> trische Verbindung zwischen den Elektroden 49, 50 und den Flügeln 43, 44, die die Schutzfolien 63 und 64 tragen, herstellen, die eine dielektrische Konstante hat, die größer ist als die der Luft zwischen den Elektroden.

Die eben beschriebenen Schutzeinrichtungen der Flügel sind besonders vorteilhaft für Spritzpistoleneinrichtungen mit Flügeln, die eine Gasumhüllung bildende Kammer 42 und axial angeordnete gebogene SchUtze aufweisen, die konditionierte Luft zu einem rohrförmigen Strom kanalisieren. Weil etwas Gas durch die gebogenen Schlitze 57, 58 in axialem Abstand hinter der Stirnseite 20 des Düseneinsatzes austritt und die gleiche Menge durch die gebogenen Gasausgangsschlitze 59, 60 vor der Düse austritt, resultiert daraus einige Turbulenz, wenn sich die Gasströme am vorderen Ende der Spritzpistole mischen. Durch diese Turbulenz könnten Teilchen am Saum des Flüssigkeitsspritzstromes abgelenkt und auf den Flügeln 43 und 44 abgelagert werden. Durch die Schutzelektroden 63 und 64 werden diese Teilchen abgelenkt von den Flügeln in Richtung der Auffanganode.

Es können auch andere Ausbildungen der in Flügel e Jibaubaren durchlässigen Elektroden für Verfahren der induktiven Ladung der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Zum Beispiel zeigen Fig. 8 und 9 eip« ausbaubare Kammer für Elektroden 70 aus dielektrischem Material, die vergleichbar ist mit dem in Fig. 4 und 6 gezeigten Aufbau zur Ausbildung der Schutzgashülle. Die Kammer weist einen Hohlraum 71 mit Mündung 72 und einen Trägerlufteinlaß 73 auf. Einbaubar in die Mündungsöffnung 72 ist ein entsprechend geformtes plattenförmiges Elektrodenteil

74 mit eine Reihe von Löchern oder Durchlässen 75, die durch die Elektroden zwischen den sich gegenüberliegenden Oberflächen reichen, wie es in Fig. 10 wiedergegeben ist. Die Elektrodenplatte 74 kann aus jedem leitfähigen Material hergestellt werden. Es wurde gefunden, daß sich für die Erfindung Elektrodenplatteti, die aus gepreßtem oder gesintertem Stahlpulver oder aus elektrisch leitfähigem Kunststoff hergestellt sind, besonders eignen. Alternativ können die Elektrodenteile auch aus Platten nicht-leitfähigen Materials hergestellt werden, auf das Sann ein Metallfilm aufgedampft wird. Nicht poröse Elektrodenplatten werden mit Löchern versehen, zum Beispiel den Durchlässen 75 in Fig. 12, die annähernd einen Durchmesser von 0,254 mm bis 0,762 mm aufweisen und in einem Abstand zwischen 1,59 mm bis 4,76 mm voneinander angeordnet sind. Alternativ zeigt Fig. 11 eine Elektrode aus gepreßtem oder gesintertem Stahl pulver von einer solchen Dichte, daß eine ausreichende Porosität vorhanden ist, um Luft durchzulassen, ohne daß direkte Löcher ajs Durchgänge durch die Platte gebohrt sind. Wenn ausbaubare Kammern mit plattenförmigen porösen Elektrodenteilen an Spritzpistolen des Flügeltyps nach Fig. 4 und 6 angebracht und verdrahtet werden, strömt Gas durch den Kammereinlaß 73 ein und tritt aus den Durchgängen

75 aus, um einen Gasvorhang an der Oberfläche der

porösen Platte zu bilden, so daß die Elektroden frei von streuenden BeschicbtungsteUchen bleibt, wie es schon früher beschrieben wurde. Mit leicht ausbaubaren Elektrodenkammern können die erfindungsgemäßen elektrostatischen Spritzpistolen schnell an jede praktisch vorkommende Kombination von Beschichtungsmaterialien und Spritzbedingungen angepaßt werden.

Der Durchschnittsfachmann kann leicht erkennen, daß auch noch andere, als die hier speziell beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung möglich sind.

50

55

14 15 16,17

19 20 21 22 23,24 25 26 27,28,29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 139 40 41 42 43,44 45,46 47,48 49,50 51,52 53,54 153,154 55,56 57, 58, 59,60 145,146 61 62 63.64 65 66.67 68.69 70 71 72 73 74 75

Bezugszeichenliste Spritzeinrichtung

Handgriff

Büchse

Abzugsvorrichtung Düseneinsatz Schlauchanschlüsse Beiüf rungs kappe Lufteintrittsstutzen Stirnseite des Düseneinsatzes Austrittsöffnung für Flüssigkeit Austrittsöffnung für Luft

seitliche Offnungen

Offnungen

Durchgangsweg Durchlässe

rohrf örmige Kammer

Begrenzungswand

Öffnung

elastischer Dichtungsring

Endkappe

kreisförmige Öffnung

Umfangsbegrenzuiigskante

gewölbter Raum

Wand

Einlaßstutzen Gaseinlaßstutzen

Elektrode

Wulst

rohrförmige Kammer

Flügel

Kammern

Mündungen der Kammern 45,46 Gitterelektroden Gaseinlässe, Gaseingänge Anschlußleitungen Anschlußleitungen Randwülste

Schlitze

Kanäle

Erdanschluß Erdungsleitungen ErdanschlUsse, Schutzschilde

Randwulst

Oberflächenausschnitte Gewindeschrauben Elektroden aufnehmende Kammer Kammerhohlraum Mündungsöffnung Lufteinlaß, Einlaßstutzen

Elektrode

Löcher

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrostatische Spritzvorrichtung zum Aufbringen von Beschichtungsmaterial auf ein Werkstück mit Dispergiereinrichtungen zum Dispergieren eines Stromes von Beschichtungsmaterial in Spritzteilchen, Elektroden, die den Dispergiereinrichtungen zugeordnet sind und bei angelegtem elektrischen Potential ein elektrisches Feld aufbauen, in dem die Teilchen elektrostatische Ladung aufnehmen und Einrichtungen zur Gasspülung der Elektrodeneinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Elektroden (49, 50) porös sind,

b) die Einrichtungen zur Gasspülung der Elektrode (49, SO) mindestens eine Kammer (45, 46) mit Einlaßeinrichtungen (39, Sl, 52,53, Si, 145,146) für einen Gasstrom aufweisen und in einem Teil der Kammerwand eine öffnung (47, 48) vorgesehen ist, in der die Elektroden (49, 50) angeordnet sind,

c) die Dispergiereinrichtungen zusätzliche Einrichtungen in Form einer die Dispergiereinrichtungen umschließenden Kammer (42) mit einem Gaseinlaß (39,139) und davon getrennt angeordnete, die Dispergiereinrichtungteilweise umschließende öffnungen (57, 58, 59, 60) aufweisen.

2. VoTichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen Elektroden (49, 50) ein Drahtgitter sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die poi sen Elektroden (49, 50) feste plattenförmige Teile mit einzelnen Löchern sind