DE2804633C2

DE2804633C2 - Vorrichtung zum Beschichten von Werkstücken mit einem rotierenden Zerstäuberglied

Info

Publication number: DE2804633C2
Application number: DE2804633A
Authority: DE
Inventors: Michio Kawasaki Kanagawa Mitsui; Yoshinori Chigasaki Kanagawa Tada
Original assignee: Ransburg Japan Ltd
Current assignee: Carlisle Fluid Technologies Ransburg Japan KK
Priority date: 1977-02-07
Filing date: 1978-02-03
Publication date: 1982-06-24
Also published as: CH621495A5; SE7801354L; GB1581192A; CA1121664A; IT1111441B; AU3231778A; IT7867187A0; FR2384552B1; USRE31590E; US4148932A; SE441898B; DE2804633A1; FR2384552A1; AU517923B2

Description

F i g. 9 zeigt die Verteilung der Tröpfchengröße nach der Erfindung bei I und nach dem Stand der Technik bei II.

Ein wichtiger Grund für die Schaumbildung auf Farbschichten ist nach Ansicht der Anmelderin der physikalische Zustand der flüssigen Farbe während deren Strömung über die Oberfläche des Zerstäuberglieds zum kreisförmigen Austrittsrand derselben und bei ihrem Austritt am Austrittsrand. Aufgrund dieser Annahme und in der Absicht, die zur Schaumbildung führenden Faktoren klarzustellen, wurde eine Anzahl von stroboskopischen Aufnahmen der flüssigen Farbschicht auf der Oberfläche der rotierenden Zerstäubereinrichtung unter Bedingungen, unter denen die Farbe letztlich zerstäubt wird, angefertigt

Dabei stellte sich heraus, daß die flüssige Farbe bei einer herkömmlichen elektrostatischen rotierenden Zerstäubereinrichtung, sofern diese glockenförmig ist, in Axiairichtung und, sofern diese scheibenförmig ist, in Radialrichtung dem in einer scharfen Kante auslaufenden kreisförmigen Austrittsrand zuströmt und dort eine Vielzahl von Tropfnasen bildet. Unter der Wirkung des zwischen dem Austrittsrand und dem zu besr bichlenden Gegenstand erzeugten elektrostatischen Gleichspannungsfelds wird dann die flüssige Farbe zerstäubt, indem an den Spitzen der einzelnen Tropfnasen kleinste Mengen der flüssigen Farbe abgerissen und zu feinen Tröpfchen geformt werden.

Bei einer sehr hohen Drehzahl der Zerstäubereinrichtung ist eine Zerstäubung der Farbe durch Abreißen von kleinsten Mengen derselben an den Spitzen der zahlreichen entlang dem gesamten Umfangsrand gebildeten Tropfnasen jedoch nicht erzielbar, so da£ sich in der auf einen Gegenstand aufgebrachten Farbschicht viele Bläschen bilden. Unter den genannten Bedingungen bildet die flüssige Farbschicht 3, wie in F i g. 1 dargestellt, eine Anzahl von unregelmäßig geformten Dreiecken von beträchtlicher Breite, welche über den gesamten Umfang über den kreisförmigen Austrittsrand 2 der Zerstäubereinrichtung 1 hervorstehen. Die ä-ßere Umfangsfläche 4 der Farbschicht 3 ist äußerst instabil und wird aufgrund der hohen Drehzahl der Zerstäubereinrichtung übermäßig stark von der umgebenden Luft beeinflußt

Dadurch wird die Schicht 3 unter Aufnahme von Luft eingerollt und in sich verzogen, während die Flüssigkeit an der Umfangsfläche 4 untt; Einwirkung des elektrostatischen Feldes abgerissen wird und sicii kugelförmig zusammenzieht wobei eine Anzahl von Farbtröpfchen 5 mit darin eingeschlossenen kleinen Luftmengen entsteht Derartige Lufteinschlüsse aufweisende Tröpfchen 5 werden vermischt mit normalen Farbtröpfchen 6 freigesetzt

Die Schaumbildung in der Farbschicht auf der Oberfläche eines unter Verwendung einer mit hoher Drehzahl rotierenden Zerstäubereinrichtung elektrostatisch beschichteten Gegenstandes beruht daher wahrscheinlich in erster Linie darauf, daß eine Anzahl von Lufteinschlüsse aufweisenden Tröpfchen 5 unter Einwirkung des elektrostatischen Felaes von dem zu beschichtenden Gegenstand angezogen werden und an seiner Oberfläche haften bleiben, so daß eine Lufteinschlüsse aufweisende Farbschicht entsteht

Die Anmelderin führte ausgedehnte Untersuchungen ■us, um ein Verfahren zu finden, welches die Bildung der unregelmäßigen Flüssigkeitsschichten am kreisförmigen Austrittsrand einer mit hoher Drehzahl rotierenden Zerstäubereinrichtürig end damit die Schaumbildung in der aufgetragenen Farbschicht zu verhindern vermag. Dabei entwickelte die Anmelderin eine elektrostatisch geladene, rotierende Zerstäubereinrichtung, bei welcher die flüssige Farbe in einer dünnen Schicht über eine Oberfläche des Zerstäubergliedes, beispielsweise die Innenfläche eines glockenförmigen Zerstäubergliedes oder eine Oberfläche eines scheibenförmigen Zerstäubergliedes, strömt und in eine Vielzahl von in Umfangsrichtung der rotierenden Zerstäubereinrichtung 1 voneinander getrennte, schmale Einzelströme unterteilt wird, wie schematisch in F i g. 2 dargestellt

Die auf diese Weise in Form einer Vielzahl von schmalen Einzelströmen dem Austrittsrand 2 zugeführte flüssige Farbe bildet dabei keine sich über den Austrittsrand hinaus erstreckende Flüssigkeitsschicht wie sie in F i g. 1 dargestellt ist sondern jeder der Teilströme bildet eine feine Tropfnase oder einen Flüssigkeitsfaden 7, welche bzw. welcher über den Austrittsrand 2 hervorsteht An der Spitze der Tropfnasen 7 wird die Farbe zerstäubt so daß von Lufteinschlüssen freie kleine Tröpfchen 6 entstehen. Die Tröpfchen werden dann elektrosuHisch von dem zu beschichtenden Gegenstand angezogen. Auf diese Weise läßt sich die Schaumbildung in der auf den Gegenstand aufgetragenen Farbschicht sicher •.•ermeiden.

Die über eine Oberfläche der rotierenden Zerstäubereinrichtung strömende, geschlossene dünne Farbschicht wird gemäß der Erfindung in eine Anzahl von schmaler: Einzelströmen unterteilt, indem in der Oberfläche, über weiche die flüssige Farbe in Form eines geschlossenen dünnen Films hinwegströmt, also beispielsweise in der Innenfläche eines glockenförmigen oder eines scheibenförmigen Zerstäubergliedes zahlreiche kleine Rillen von beispielsweise dreieckiger Form gebildet werden, welche sich im wesentlichen in der Strömungsrichtung der Farbe, d. h. also bei einem glockenförmigen Zerstäuber in Axialrichlung und bei einem scheibenförmigen Zerstäuber in Radialrichtung, zum Austrittsrand erstrecken.

Bei einem mit Drehzahlen zwischen 4000 und I^ 000 U/min rotierenden Zerstäuberglied ist die Schicht der über die eine Oberfläche strömenden Farbe bei Zufuhrmengen zwischen etwa 50 und 500 cmVmin gewöhnlich etwa einige hundertstel Millimeter dick, jedoch nicht dicker als etwa ein zehntel Millin,eter. Bei einer Tiefe der Rillen 8 von etwa 0,2 bis 0,4 mm wird die Strömungsschicht der flüssigen Farbe durch die Rillen in eine entsprechende Anzahl von in gegenseitigen Umfangsabständen fließenden Einzelströmen unterteilt. Die Länge der einzelnen Rillen 8 kann dabei etwa 1,5 bis ca. 4 mm betragen.

In F i g. 3 ist ein Zerstäuber gezeigt Dieser sitzt mit einer Nabe 12 auf dem freien Ende einer von einem Antrieb, beispielsweise einem pneumatischen Motor, mit einer Drehzahl von etwa 10 000 bis 16 000 U/min antreibbaren Welle 1. Am vorderen Ende trägt die Nabe 12 eine damit koaxiale Scheibe 13, von welcher eine damit koaxiale zylindrische Buchse 14 rückwärts hervorsteht Der aus den genannten Teilen gebildete Nabenkörner 16 ist mittels einer Haltemutter 15 auf der Welle !befestigt

Ein glockenförmiges Zerstäuberglied 2to mit einem einseitig offenen Innenraum 17 Von kreisförmigem Querschnitt und einem scharf zulaufenden, kreisförmigen Austrittsrand *& am vorderen Ende ist koaxial auf die Buchse 14 des Nabenkörpers 16 aufgesetzt und mittels einer Klemmschraube 19 befestigt

Die flüssige Farbe wird dem Zwischenraum zwischen der Nabe 12 und der Buchse 14 des Nabenkörpers 16 von einer (nicht gezeigten) Zufuhrquelle über ein Röhrchen 21 zugeführt und tritt aufgrund der hohen Drehzahl der Einrichtung durch eine Anzahl von radialen Öffnungen 22 im vorderen Teil der Buchse 14 in das hintere Teil des Innenraums 17, von wo aus sie dann in Form einer dünnen, etwa 0,1 mm dicken Schicht entlang der inneren Umfangswand 23 des Innenraums strömt.

Im vorderen Teil des Innenraums Yl hat die Umfangswand eine Anzahl von Rillen 8, welche etwa 1,5 mm lang sind und am Austrittsrand 18 eine größte Tiefe von ca. 0,2 bis 03 mm haben. Die Rillen 8 können mittels eines Rändelwerkzeugs geformt sein.

Die Rillen 8 unterteilen die Farbschicht in der vorstehend beschriebenen Weise, so daß die Farbe am Austrittsrand 18 unter der Wirkung des durch Anlegen einer Gleichspannung von beispielsweise 80 bis 120 kV an den Austrittsrand 18 und einen (nicht gezeigten) zu beschichtenden Gegenstand erzeugten elektrostatischen Felds zerstäubt und elektrostatisch auf der Oberfläche des Gegenstandes niedergeschlagen wird.

Wird ein Zerstäuberglied der vorstehenden Art. welches am kreisförmigen Austrittsrand einen Durchmesser von 73 cm aufweist, mit einer hohen Drehzahl von beispielsweise 16 000 U/min angetrieben und dabei eine flüssige Farbe mit einer Viskosität von 30 see (nach Zahn, Nr. 2) in einer Menge von etwa 150 bis ca. 500cmVmin zugeführt, so ist eine Schaumbildung vollständig ausgeschlossen und man erhält eine hochwertige Beschichtung.

Um den Einfluß der Rillen 8 auf den Dunkelstrom zu untersuchen, wurden Versuche zur Messung des Dunkelstroms an einer herkömmlichen und einer erfindungsgemäßen rotierenden Zerstäubereinrichtung durchgeführt Die für die Versuche verwendete Einrichtung hatte den in Fig.3 gezeigten Aufbau mit einer großen Anzahl von Rillen mit einer Länge von ca. 1,5 mm und einer größten Tiefe von ca. 0,2 bis 0,3 mm. Die in den Versuchen verwendete herkömmliche Zerstäubereinrichtung hatte ebenfalls den in F i g. 3 dargestellten Aufbau bei gleichen Abmessungen, war jedoch nicht mit den Rillen 8 versehen.

Beim Zerstäuben von flüssiger Farbe zu kleinsten Tröpfchen und Aufsprühen derselben auf einen Gegenstand ist die Qualität der auf diesen entstehenden Farbschicht weitgehend abhängig vom größten sowie vom mittleren Durchmesser der Farbtröpfchen. Tröpfchen mit sehr großem Höchstdurchmesser verschlechtern die Qualität der aufgetragenen Farbschicht, wie aus der folgenden, empirisch aufgestellten Beziehung zwischen größtem Tröpfchendurchmesser und Güte der Farbschicht hervorgeht:

CiroUtcr [röpfchciiilurchincsscr

(iiilc der l-arhschivhl

Größter Tröpfchendurchmesser

Gute der Farbschicht

0.3 bis 0.45 mm
über Ö.45 mm

Ziemlich schlecht
Schlecht

0.1 bis 0.2
0.2 bis 0,3

mm
mm

Sehr gut
Gut

Für die Ausbildung einer Farbschicht von hervorra-

K) gender Güte sollen die Farbtröpfchen möglichst kleine Höchst- und Durchschnittsdurchrhesser haben. Andererseits ist eine sehr große Anzahl von zerstäubten Farbtröpfchen mit übermäßig kleinem Durchmesser jedoch auch nicht vorteilhaft, da das Lösungsmittel der Farbe aus den sehr kleinen Tröpfchen während deren Bewegung zum zu beschichtenden Gegenstand sehr schnell verdunstet Der dadurch im wesentlichen verfestigte Anteil der Farbe an Kunstharz und Pigmenten beeinträchtigt die Güte der Farbschicht Es ist daher anzustreben, daß die gröSien Durchmesser der zerstäubten Farbtröpfchen in dem vorstehend angegebenen Bereich von etwa 0.1 bis 0,2 mm liegen und insbesondere, daß ein möglichst großer Anteil der Farbtröpfchen in diesem Bereich liegende Durchmesser hat

Beim elektrostatischen Beschichten mit einer herkömmlichen rotierenden Zerstäubereinrichtung können die Durchmesser der zerstäubten Farbtröpfchen je nach Art dei> in der Farbe enthaltenen Harzes, der Art des

jo Lösungsmittels, der Art des Pigments, der Viskosität der Farbe zum Zeitpunkt des Gebrauchs, dem elektrischen Widerstand und der Entladungageschwindigkeit der Farbe, dem Durchmesser und der Drehzahl der Zerstäubereinrichtung und der zwischen der Zerstäubereinrichtung und dem zu beschichtenden Gegenstand angelegten Gleichspannung in einem weiten Bereich variieren.

Im Falle von Wasserfarben und den zur Verringerung der Umweltbelastung in zunehmendem Maße verwen-

•w deten Farben mit sehr niedrigem Lösungsmittelgehalt ist es häufig schwierig oder unmöglich, Farbtröpfchen mit den wünschenswerten Durchmessern zu erhalten. Selbst bei den verschiedenartigen, für die verschiedensten Zwecke verwendeten gewöhnlichen synthetischen Farben ist es manchmal unmöglich, beim Zerstäuben Farbtröpfchen mit den wünschenswerten Durchmessern zu erhalten.

Die Tröpfchendurchmesser einer zum elektrostatischen Beschichten mittels einer rotierenden Zerstäubereinrichtung zerstäubten flüssigen Farbe sind bestimmt durch die Anzahl und die Dicke der am Austrittsrand der Zerstäubereinrichtung gebildeten Tropfnastir. Bei einer kleineren Anzahl von relativ dicken Tropfnasen ergibt sich ein großer Tröpfchendurchmesser, während eine große Anzahl von relativ dünnen Tropfnasen Tröpfchen mit kleinem Durchmesser ergibt Die Dicke der Tropfnasen ist weitgehend abhängig von der Dicke der Farbschicht am Austrittsrand, welche sich durch die folgende Beziehung ausdrücken läßt:

60

Dicke der Farbschicht

Zufuhrmenge x Viskosität

Durchmesser des Rotationskörpers x Drehzahl

Die Erzielung der erwünschten größten und mittleren Durchmesser der Farbtröpfchen ist gemäß der Erfindung dadurch erleichtert, daß der Aiisiritismncl des rotierenden Zerstäuberglieds nicht wie in herkömmlichen Ausführungsformen in einer Schneide ausläuft «der abgerundet ist, sondern eine schmale Endfläche

von gleichmäßiger Breite aufweist, welche lotrecht zu der von der Farbe überströmten Fläche verläuft. Die von der Farbe überströmte Fläche weist nahe dem Umfang vorzugsweise eine Vielzahl von Rillen mit stetig zunehmender Tiefe auf. Bei einer solchen, in verschiedenen Ausfühfungsfofmeh in Fig.4 bis 8 dargestellten Anordnung ist die Länge der Umfangsfläche nahe dem Austrittsrand gegenüber herkömmlichen Ausführungen beträchtlich verlängert. Dementsprechend ist auch die Umfangslänge der Farbschicht bei Erreichen des Austrittsrands beträchtlich vergrößert und ihre Dicke dadurch verringert. Daraus ergibt sich eine vergrößerte Anzahl von Tropfnasen mit kleincrem Durchmesser. Dies führt wiederum dazu, daß entlang dem gesamten Umfang des Austrittsrands Farbtröpfchen mit einem kleinen Höchstdufchmesser und mit einer sehr geringen Durchmcsserslreuung freigesetzt werden, wodurch sich die Güte der auf einem Gegenstand deponierten Farbschicht wesentlich verbessert.
Zur Messung des Dunkelslroms an den beiden

% Zerstäubereinrichtungen wurde eine plallenförmige bzw. eine nadeiförmige Gegenelektrode, letztere mit einem Durchmesser von 0,7 ihm verwendet und der Abstand D zwischen der Zerstäubereinrichtung und der Gegenelektrode sowie die an die Zersläubereiririchlung

in gelegte Gleichspannung V variiert, wobei jedoch keine Farbe zugeführt wurde, da der Dunkelstrorri hierbei größer ist als bei Zufuhr von Farbe. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle dargestellt. Daraus ist zu erkennen, daß die durch die Rillen bewirkte Zunahme des Dunkelstroms äußerst gering ist, so daß sich daraus keine Gefahr in der Verwendung ergibt.

ι rgcnnissc tier [siinKcisironinii.'ssunj!

Spinnning I	Nhsiiind /)	<>!> kV	licrk	i:okV	hcrk
I Icktrnilcnsirnin	20 cm	dem.iß		(ieiiuilt
	25 cm	1 rliml.		I rlmd
	30 cm		20OuA		420 ti A
Plattenelektrode	20 cm	2IDuA	IW)IiA	440 ti Λ	310 U Λ
	25 cm	170 ιιΛ	120 ti Λ	320 ti Λ	270 U Λ
	30 cm	12» (ΐΛ	230 ιιΑ	280 ιιΛ	700 ti A
Nadelelektrode	250 ιιΛ	UiOuA	700 u A	420 ti A
	17OuA	12(HiA	420 ιιΛ	31OuA
	120 ιιΛ	320 ti A

Bei der in Fig.4 gezeigten Vorrichtung sitzt ein Nabenkörper 36 mit einer Innennabe 32 auf dem vorderen Teil einer von einem Antrieb, beispielsweise einem pneumatischen Motor mit einer hohen Drehzahl von beispielsweise 10 000 bis 18 000 U/min antreibbaren Welle 31, auf welcher er mittels einer Mutter 35 befestigt ist, und hat ferner eine am vorderen Ende der Innennabe 32 koaxial an dieser sitzende Scheibe 33 und eine rückwärts an dieser hervorstehende, damit koaxiale Nabenbuchse 34. Eine Zerstäuberglocke 39 von kreisförmigem Querschnitt und relativ kleinem Durchmesser hat einen am vorderen Ende offenen Hohlraum 37 mit einem das offene Ende desselben umgebenden, kreisförmigen Austrittsrand 38 und ist mit den hinteren Ende koaxial auf die Buchse 34 des Nabenkörpers 36 aufgesetzt und mittels einer Klemmschraube 40 daran befestigt. Eine von einem (nicht gezeigten) Vorrat her über ein Röhrchen 41 zugeführte flüssige Farbe gelangt in eine zwischen der Innennabe 32 und der Buchse 34 des Nabenkörpers 36 gebildete, ringförmige Kammer 42 und tritt unter dem Einfluß der hohen Drehzahl der Welle 3! durch eine Anzahl von radialen Öffnungen 43 in der Wandung der Buchse 34 in das hintere Teil des Hohlraums 37 der Zerstäuberglocke 39, von wo aus sie in Form einer dünnen Schicht, deren Dicke gewöhnlich kleiner als ca. 0,1 mm ist, über die Innenfläche 44 des Hohlraums 37 dem Austrittsrand 38 zuströmt Die dem Austrittsrand 38 zuströmende Farbschicht wird unter der Einwirkung eines durch Anlegen einer hohen Gleichspannung von beispielsweise 80- bis 120 kV zwischen der Zerstäuberglocke 39 und dem zu beschichtenden Gegenstand zwischen diesem und dem Austrittsrand 38 erzeugten elektrischen Felds zerstäubt und elektrostatisch auf der Oberfläche des Gegenstands deponiert.

Der kreisförmige Austrittsrand 38 hat eine schmale Endfläche 45 von gleichmäßiger Breite, welche im Wesentlichen lotrecht zum vorderen Teil der Innenfläche 44 des Hohlraums 37 verläuft (F i g. 5). Das vordere Teil der Innenfläche 44 hat eine Vielzahl von sich in der Strömungsrichtung der Farbe über die Innenfläche erstreckenden, im wesentlichen in gleichen Umfangsabständen geformten Rillen 46, welche mit ihren äußeren Enden in der Endfläche 45 des Austrittsrands ausmünden. Die Rillen 46 haben in der Draufsicht eine beliebige, langgestreckte Form, vorzugsweise von in der Strömungsrichtung der Farbe stetig zunehmender Breite

so und Tiefe, beispielsweise eine gestreckte V-Form (Fig.7a), eine gestreckte U-Form (Fig.7b) oder eine gestreckte V-Form mit gekrümmter Mittellinie (Fig.7c). Der Querschnitt der Rillen 46 kann, wie in F i g. 8a bis 8d dargestellt. V-förmig, U-förmig öder auch trapezförmig sein. Die Rillen 46 können durchgehend gleich tief sein, haben jedoch vorzugsweise eine vom inneren zum äußeren Ende stetig zunehmende Tiefe.

Der in F i g. 6 gezeigte Austrittsrand eines scheibenförmigen Zerstäuberglieds hat ebenfalls eine rechtwink-Hg zur von der flüssigen Farbe überströmten Oberfläche 48 angeordnete, schmale Endfläche 45 von gleichmäßiger Breite. Im Umfangsbereich der Oberfläche 48 ist eine Vielzahl von nahe nebeneinander in gleichen Umfangsabständen im wesentlichen in Radialrichtung verlaufenden Rillen 46 geformt, welche mit den äußeren Enden in der Endfläche 45 ausmünden. In den nachstehenden Beispielen sind die Breite b der Endfläche 45 des Austrittsrands, die Tiefe </der Rillen 46

an ihrer Ausmündung in der Endfläche 45, der Umfangsabstand P zwischen den Mittellinien der Rillen 46 und die Länge / der Rillen für verschiedene Ausführungsfofmen des erfindungsgemäßen Zerstäuberglieds angegeben.

Beispiel I

Kleine Zerstäuberglocke mit einem Durchmesser von 4 bis IO cm.

Breite öder Endfläche 45

Tiefe c/der Rillen an der

Mündung

Absland Pder Rillen

Länge /der Rillen

Beispiel 2

Glocken- oder scheibenförmige Zerstäübereinrichhino mit einem Durchmesser von 10 bis 64 cm:

Breite 6der Endfläche

Tiefe t/der Rillen an der

Mündung

Abstand Pder Rillen

Länge /der Rillen

In den vorstehenden Beispielen ist die entlang der Innen- bzw. Oberfläche des Zerstäuberglieds dem Austrittsrand desselben zuströmende Farbschicht gewöhnlich einige hundertstel Millimeter dick, jedoch nicht dicker als ein zehntel Millimeter.

Für Versuche wurde eine rotierende Zefstäübefglökke 39 der in Fig.4 gezeigten Ausführung mit einem Durchmesser von ca. 7,3 cm (2V₈ Zoll) mit einer 0,1 mm breiten Endfläche 45 verwendet. Die Rillen 46 hatten die In Fig.7a und 8a in Draufsicht Und Schnittansicht gezeigte Form mi einer Tiefe d von 0.1 bis 0.4 mm. einem gegenseitigen Abstand P von 1,0 mm und einer Länge von I (/is 5 rnm.

Zwischen den Austrittsrand 38 und den zu beschichtenden Gegenstand wurde eine Spannung von 90 kV gelegt und die Glocke 39 wurde mit veränderlicher Drehzahl zwischen 7000 und 18 000 U/min angetrieben. In Mengen von 50 bis 700cmVmin zugeführte, verschiedenartige Farben mit Viskositäten von 15 bis ίο 50 see (nach Zahn, Nr. 2) bei 20°C wurden zu feinen

0,2—1,0 mm Tröpfchen zerstäubt, deren größter Durchmesser

kleiner als 0,2 mm war und welche eine sehr geringe

0,1 —0,4 mm Durchmesserstreuung hatten, d. h. also im wesentlichen

0,2—1,0 mm gleiche Durchmesser aufwiesen.

1,0— iömm 15 Die Kurve I in Fig.9 zeigt die Verteilung der Tröpfchengrößen beim Zerstäuben einer in einer Menge von 450 cmVrnin zugeführten Farbe mit einer Viskosität von 25 see (nach Zahn, Nr. 2) bei 20⁰C mittels der vorstehend beschriebenen, mit einer Drehzahl von 16 000 U/min angetriebenen Zerstäuberglocke 39. Die Kurve ! zeigt einen mittleren Tröpfchendurchmesser von ca. 0,1 mm mit einer Streuung der Tröpfchengröße von etwa 0,02 mm.

Die Kurve II zeigt einen mittleren Tröpfchendurchmesser von ca. 0,15 mm mit einer Streuung der TröpfchengröDe von etwa 0,06 mm. Eine solche Verteilung der Tröpfchengrößen ergibt sich beim Zerstäuben einer Farbe unter den vorstehend genannten Bedingungen mittels einer herkömmlichen rolierenjo den Zerstäuberglocke gleichen Durchmessers, welche einen scharf zulaufenden ringförmigen Austrittsrand und an der Innenfläche keine Rillen aufweist. Ein Vergleich der beiden Kurven 1 und II läßt erkennen, daß die Erfindung eine wesentliche Verbessening gegenüber einer herkömmlichen rotierenden Zerstäubungseinrichtung erbringt.

0,2—4 mm

0,1—3 mm
0,2—3 mm
1,0—15 mm

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Beschichten von Werkstücken mit einer flüssigen Farbe mit einem elektrostatisch geladenen, mit mehr als 4000 Upm rotierenden Zerstäuberglied, das gegenüber dem zu beschichtenden Gegenstand auf Hochspannungspotential liegt und einen kreisförmigen Austrittsrand aufweist welchem von innen her zugeführte flüssige Farbe aufgrund der Rotation des Gliedes in einer geschlosse/ien dünnen Schient zuströmt wobei im Umfangbereich der von der flüssigen Farbe überströmten Fläche des Zt Stäubergliedes eine Reihe von radialen Rillen gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Rillen (46) in der Strömungsrichtung der Farbe zunimmt und daß die Rillen (46) am Austrittsrand (38) der Zerstäubereinrichtung ausmünden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die von der flüssigen Farbe überströmte Oberfläche (44) am kreisförmigen Austrittsrand (38) in eine im wesentlichen lotrecht zu ihr verlaufende, schmale ebene Endfläche (45) übergeht in welche die Rillen (46) ausmünden.

3. Zerstäubereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Zerstäuberglied in Form einer Glocke, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen (46) jeweils im wesentlichen parallel zur Achse der Glocke verlaufen. >

4. Zerstäubereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Zerstäuberglied in Form einer Scheibe, dadurch gekennzeichnet daß die Rillen jeweils im wesentlichen in Radialrichtung verlaufen.

5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Breite und Tiefe der Rillen in Richtung auf den kreisförmigen Austrittsrand stetig zunehmen.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1» <

Das Zerstäuberglied ist bei solchen Vorrichtungen in der Regel scheiben·» oder glockenförmig wie das z. B, aus der DE-PS 9 75 380 bekannt ist.

Ferner ist aus der DE-OS 16 52 390 eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei welcher das zu versprühende Farbmaterial in einem Radialspalt zwischen zwei mit mehr als 4000 Upm rotierenden Scheiben nach außen fließt Ein kurzes Stück innerhalb der Außenränder dieser Scheiben befindet sich an den jeweils einander zugekehrten Seiten der Scheiben eine Ringrippe. Die beiden Ringrippiin lassen zwischen sich einen Spalt frei, durch ίο den die Farbe nach außen strömt An den radialen Außenkanten der Ringrippen wird die Farbe nach außen abgeschleudert Die Scheiben stehen auf hohem Potential, so daß ihre Außenkante als elektrostatische Sprühkanten wirken. Dadurch wird die zerstäubte Farbe beim Durchtritt 7 zwischen diesen Außenkanten elektrostatisch aufgeladen. In den einander zugekehrten Flächen der Ringrippen sind radiale Nuten oder Riffelungen zur Verbesserung der Verteilung der Farbe und der Zerstäubung vorgesehen.

Die Erfindung löst die Aufgabe, das beim elektrostatischen Beschichten mit Vorrichtungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vielfach auftretende Schäumen oder Bläschen-Bildung der Farbe auf den Werkstücken zu verhindern. Das wird überraschenderweise durch die Weiterbildung gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 erreicht und zwar insbesondere auch dann, wenn die Farbe eine hohe Viskosität aufweist

Schon seit einiger Zeit besteht das Bestreben, flüssige Farbe mit einem geringen Gehalt an Lösungsmitteln und damit von relativ hoher Viskosität zu verwenden, um auf diese Weise die Umweltverschmutzung zu vermindern. Um bei Verwendung eines rotierenden Zerstäubergliedes eine relativ zählflüssige Farbe befriedigend zu zerstäuben, sind jedoch sehr hohe Drehzahlen desselben notwendig.

Durch die Erfindung treten in der auf einen Gegenstand aufgebrachten Farbschicht keine Schaumbildung oder sonstige Fehler auf. so daß unabhängig von der Drehzahl der Zerstäuberein r; :htung, der Art der verwendeten Farbe, der pro Zeiteinheit zugeführten Farbmenge usw, eine hochwertige Beschichtung erzielbar ist

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Nachfolgend ist die Erfindung in Form von Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung näher erläutert

F i g. 1 zeigt schematisch den Zerstäubungsvorgang an einer glatten Abschleuderkante,

F i g. 2 zeigt schematisch den Zerstäubungsvorgang an einem Zerstäubungsglied nach der Erfindung,

Fig.3 zeigt eine Axialschnittansicht einer glockenförmigen Zerstäubereinrichtung in einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig.4 zeigt eine Axialschnittansicht einer rotierenden Zerstäubereinrichtung in einer Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 5 zeigt den Ausschnitt A aus F i g. 4,

F i g. 6 zeigt eine Radialschnittansicht des Randbereiches einer Zerstäuberscheibe in einer Ausführungsform der Erfindung.

P i g. 7 A bis 7C zeigen verschiedene Rillenformen in der Darstellung gemäß dem Ausschnitt Baus F i g, 4,

Fig.8A bis 8C zeigen jeweils die Ansichten von rechts auf die F ig. 7A bis 7C,

F i g. 8D zeigt eine weitere Möglichkeit der Ausführung des Rilienprofils in der gleichen Darstellung wie Fig.8Abis8C,