DE3026241C2

DE3026241C2 - Handgerät zum elektrostatischen Beflocken von Gegenständen

Info

Publication number: DE3026241C2
Application number: DE19803026241
Authority: DE
Inventors: Werner Kaselitz; Paul Dr. Petrick; hans-Peter 8300 Landshut Schwedler
Original assignee: Ernst Roederstein Spezialfabrik fur Kondensatoren 8300 Landshut De GmbH; Ernst Roederstein Spezialfabrik Fuer Kondensatoren 8300 Landshut GmbH
Current assignee: Roederstein Spezialfabriken fur Bauelemente Der E
Priority date: 1980-07-10
Filing date: 1980-07-10
Publication date: 1985-03-21
Also published as: DE3026241A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Handgerät zum elektronischen Beflocken von Gegenständen, insbesondere zum Aufbringen kurzer Textilfasern auf mit Kleber versehene Oberflächen, mit einem zur Aufnahme des Flockmaterials bestimmten becherförmig ausgebildeten Applikator mit bodenseitig angeordneter Hochspannungselektrode und einem Hochspannungsgenerator, der in einem gleichzeitig als Träger für den Applikator dienenden Kunststoffgehäuse angeordnet und aus einer Gleichstromquelle gespeist ist.

Beim elektrostatischen Befiocken werden kurze Fasern, insbesondere Textilfasern unter Ausbildung einer samtartigen Oberfläche auf einen beliebigen Untergrund aufgebracht, wobei die Verbindung von Flockmaterial und Untergrund durch einen vorher aufgetragenen, elektrisch leitenden Kleber dauerhaft gewährleistet wird.

Die Klebematerialien können dabei durch Streichen, Spritzen, Siebdrucken und dergleichen aufgebracht werden und besteben je nach Anforderung aus Ein- oder Zweikomponenten-Systemen. Die Flockmaterialien bestehen üblicherweise aus Viskose, Polyamid, Polyester oder Baumwolle, wobei die Länge der einzelnen Fasern etwa im Bereich von 0,5 mm bis 3 mm liegt

Bekannte Beflockungsgeräte arbeiten im allgemeinen mit direkter Aufladung des Flockmaterials auf eine rela-

tiv hohe, beispielsweise über 10 kV liegende Spannung, wobei dann die elektrostatisch aufgeladenen Fasern des Flockmaterials zu dem zu beflockenden Gegenstand durch die elektrostatische Anziehung der geladenen Teilchen durch die geerdete Oberfläche des zu beflokkenden Gegenstandes transportiert werden.

Die Aufladung des Flockmaterials kann beispielsweise mit Gleichspannung oder impulsförmiger Hochspannung erfolgen. Bekannte Geräte, die auf der Basis dieser Auf ladungsprinT'.pien arbeiten, erfordern die Zuführung einer von der Netzspannung hochtransformierten gleichgerichteten Hochspannung oder Impulsspannung zum Beflockungsgerät, wobei aufwendige, voluminöse und störanfällige Netzgeräte benötigt und besondere Sicherheitsmaßnahmen erfordernde Hochspannungsleitungen verwendet werden müssen.

Ein Handgerät der eingangs angegebenen Art ist aus der GB-PS 20 10 126 bekannt. Im Kunststoffgehäuse dieses bekannten Handgerätes ist entweder ein piezoelektrisch arbeitender Hochspannungsgenerator oder eine Hochspannungseinheit mit batteriegespeistem Oszillator, ein Kondensator-Entladekreis oder eine Induktionsspuleneinheit vorgesehen. Die im Hinblick auf die auftretenden hohen Spannungen besonders wichtige Spannungsverteilung über die Gerätelänge ist bei diesem bekannten Gerät aufgrund der Ausgestaltung des Gehäuses sowie der Anordnung und Verteilung der Hochspannungskomponenten im Gehäuse unbefriedigend. Die Anordnung des Applikators in unmittelbarer Nähe der Griffstellen für die Bedienungsperson ist insbesondere deshalb gefährlich, weil keine Maßnahmen vorgesehen sind, um Aufladungen des Kunststoffgehäuses zu verhindern.

Aus der DD-PS 59 991 ist ein elektrostatisches Auftragsgerät für faserförmige Teilchen bekannt, bei dem zwar der Applikator durch Verwendung eines Abstandsrohres weiter vom Handgriff für die Bedienungsperson entfernt ist, aber bei diesem bekannten Gerät muß die Hochspannungszuführung über ein Kabel erfolgen, d. h. es liegt kein selbständiges Handgerät vor und es müssen dabei all diejenigen Nachteile und Gefahren in Kauf genommen werden, die sich aus dem Vorhandensein des Hochspannungs-Zuführungskabels und evtl. Beschädigungen dieses Hochspannungskabels ergeben.

Aus der DE-OS 28 51 006 ist eine elektrostatische Beschichtungfpistole mit einem in der Pistole selbst ausgebildeten, parallel zum Pistolenlauf verlaufenden Kammer angeordneten Hochspannungsgenerator bekannt. Der Hochspannungsgenerator umfaßt dabei einen Oszillator, einen Transformator und eine Spannungsvervielfachcrkaskade, wobei der Oszillator und der Transformator d:irch je einen Modul und die Spannungsvervielfacherkaskade durch mehrere Module gebildet sind, welche dieselbe Querschnittsform aufweisen und mittels Steckverbindungen unter Ausbildung einer Säule elektrisch miteinander verbunden sind. Die Speisespannungszuführung zu dieser nicht zum elektrostatischen Beflocken, sondern zum Beschichten von Gegenständen unter Zuhilfenahme eines Trägergases dienenden Pistole erfolgt wiederum über ein Kabel.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Handgerät der eingangs angegebenen Art zu schaffen, das die erforderliche hohe Sicherheit für die jeweilige Bedienungsperson erbringt, eine günstige, die Handhabung stark erleichternde Gewichtsverteilung aufweist, eine besonders günstige Spannungsverteilung über die Gerätelänge gewährleistet und ein Arbeiten mit äußerst geringen Verlusten sicherstellt

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Kunststoffgehäuse stabförmig ausgebildet und mit einem ebenfalls stabförmigen, metallischen odei metallisierten Gehäuse verbunden ist, daß das metallische oder metallisierte Gehäuse eine Aufnahme für als Gleichstromquelle vorgesehene Batterien bildet und einen Erdungsanschluß aufweist, und daß im stabförmigen Kunststoffgehäuse ausgehend von der Gleichspannungsseite als Hochspannungsgenerator aufeinanderfolgend ein Oszillator, ein Transformator und eine Kaskadenschaltung mit Schutzwiderstand angeordnet ist

Durch die Anordnung sämtlicher zur Hochspannungserzeugung benötigter Komponenten im Handgerät und die sich bei der Handhabung des Gerätes zwangsläufig ergebende Erdung der Bedienungsperson wird eine besonders hohe Sicherheit erzielt, die noch dadurch begünstigt wird, daß innerhalb des stabförmigen Geräteteils der Aufbau der Hochspannung mit zunehmender Entfernung vom metallischen oder metallisierten Harrfigriff erfolgt

Bevorzugt ist das die Batterien aufnehmende stabförmige Gehäuse zumindest im wesentlichem mit gleichem Durchmesser wie das Kunststoffgehäuse ausgebildet und mit diesem koppelbar. Auf diese Weise entsteht ein eine günstige Gewichtsverteilung aufweisendes, kompaktes und bequem zu handhabendes Beflockungsgerät, das außerdem günstig zu fertigen ist.
Zwischen den Batterien und dem Hochspannungsgenerator ist nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ein Schalter, insbesondere ein Einschaltetaster angeordnet und in der Wandung des Kunststoffgehäuses gehaltert. Diese Ausgestaltung fördert die Betriebssicherheit und stellt außerdem sicher, daß die Bedienungsperson das Gerät stets korrekt, d. h. im metallischen bzw. metallisierten Bureich ergreift, da nur dann eine bequeme Betätigung des Tasters möglich ist.

Von besonderem Vorteil ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, daß die am Boden des becherförmigen Applikators angeordnete Hociispannungselektrode vorstehende Spitzen aufweist und über einen Steck- oder Schraubstift mit dem Ausgang des Hochspannungsgenerators verbunden ist. Die Hochspannungselektrode kann dabei aus einer rechteckigen Platte mit zur Ausbildung von spitzen, hochgebogenen Ecken bestehen.

Zum einen wird auf diese Weise ein problemfreies und schnelles Auswechseln von Applikatoren möglich, und zum anderen ergibt sich durch die Verwendung

so hochgebogener Ecken von plattenförmig ausgebildeten Hochspannungselektroden ein überraschend wirksamer und gleichmäßiger Aufladungseffekt, der eine hohe Beschichtungsqualität sicherstellt.

Zur Erzielung einer hohen Beschichtungsleistung ist es ferner von Vorteil, wenn der an Gleichspannung von beispielsweise 4,5 V anschließbare Oszillator im Hochfrequenzbereich von etwa 8 bis 50 kHz arbeitet.

Die Hochspannungserzeugung und ihre Verteilung im stabförmigen Gehäuse ist dann besonders günstig, wenn der Trunsi'cmator einen zylindrischen Ferrit-Stabkern aufweist, auf dem die aus wenigen Windungen bestehende Primärwicklung angeordnet ist, während die Sekundärwicklung in Kammern eines zylindrischen Kunststoffträgers untergebracht und die Kaskadenschaltung aus einem Stapel von Keramikkondensatoren mit Si-Dioden oder aus achsparallel angeordneten, in Serie geschalteten Kunststoffolien-Kondensatoren mit dazwischenliegenden Si-Dioden aufgebaut ist.

Bevorzugt sind dabei die Bestandteile des Hochspannungsgenerators im Kunststoffrohr lunkerfrei mit einem hochspannungsfesten Material vergossen.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Längsschnittansicht einer Ausführungsform eines Handbeflockungsgeräts nach der Erfindung,

F i g. 2 eine schematische Vorderansicht des Appükators des Geräts nach Fig. 1.

F i g. 3 eine schematische Schnittansichi des im Gerät nach Fig. I vorgesehenen Hochspannungstransformators, und

Fig.4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Hochspannungskaskade, wie sie beim Gerät nach F i g. I eingesetzt werden kann.

Bei dem in K i g. 1 gezeigten Handbefiockungsgerat ist in einem stab- bzw. rohrförmigen Kunststoffgehäuse 16 ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen 1 gekennzeichneter Hochspannungsgenerator angeordnet, der aus einem Oszillator 3, einem Transformator 4 und einer Hochspannungskaskade 5 mit Abschluß- bzw. Schutzwiderstand 6 besteht. Die einzelnen Stufen dieses Hochspannungsgenerators 1 werden noch erläutert.

Die Speisung des Hochspannungsgenerators 1 erfolgt aus einer Gleichstromquelle, die gebildet wird von drei in Reihe geschalteten, zylindrischen Batterien 13, welche in einem Mc;;illrohr 15 angeordnet sind, das im wesentlichen gleichen Durchmesser wie das Kunststoffrohr 16 besitzt und mit diesem entweder fest oder lösbar verbunden ist. Endseitig ist das Metallrohr 15 mittels einer Schraubkappe verschließbar, wie sie beispielsweise bei Stabtaschenlampen üblich sind. An diesem Metallgehäuse 15 ist ferner ein Erdungsanschluß 14 für eine

Citung zur Verbindung mit dem eü befleckenden Gegenstand vorgesehen. In die elektrischen Verbindungsleitungen von der Gleichstromquelle 13 zum Oszillator 3 ist ein Tastschalter 2 eingeschaltet.

Der Ausgang des Hochspannungsgenerators ist mit einer Hochspannungselektrode 7 verbunden, die am Boden eines becherförmigen Applikators 8 angeordnet ist. Die Verbindung erfolgt zweckmäßigerweise über eine Stecker-Buchsen-Anordnung 25,26, so daß jederzeit ein bequemes Trennen von Applikator und Hochspannungsgenerator möglich ist und demgemäß auf einfache Weise unterschiedliche Applikatoren zum Einsatz gebracht werden können.

Der Applikator 8 besteht aus zwei ineinandergesteckten Kunststoffbechern 22,23, wobei der äußere Becher 22 mit einem als Gitter ausgebildeten Deckel 9 verschließbar ist, so daß ein Aufnahmeraum für das Flockmaterial 10 festgelegt ist

Der innenliegende Becher 23, dessen Höhe deutlich geringer ist als die Höhe des außenliegenden Bechers 22, ist mit diesem fest verbunden, und zwar beispielsweise an einem Klebsteilenbereich 24.

Durch den Boden des außenliegender. Behälters 22 erstreckt sich das stabförmige Kunststoffgehäuse 16. Auf diese Weise wird eine Führung und sichere Halterung des Applikators 8 bezüglich des stabförmigen Gehäuses 16 erreicht

Sowohl am Boden des innenliegenden Bechers 23 als auch am Boden des außeniieger.den Bechers 22 sind mehrere, vorzugsweise gleichmäßig verteilte Zuglöcher 11 vorgesehen, die mittels eines feinmaschigen Gitters 12 abgedeckt sind. Die Zuglöcher 11 des innenliegenden Bechers 23 liegen im Randbereich zwischen Elektrode 7 und Becherseitenwandung und versetzt gegen die Zuglöcher 11 des äußeren Bechers 22.

Der Applikator 8 sowie auch das stabförmige Gehäuse 16, in dem sich der Hochspannungsgenerator 1 befindet, können aus PE-Material bestehen.

Zum Beflocken wird der Applikator 8 etwa zur Hälfte mit Flockmaterial 10 gefüllt und im Abstand von etwa

ίο 10 bis 20 cm an das mit elektrisch leitendem Kleber versehene und mit einer Erdungsleitung kontaktierte Beflockungsobjeki 27 geführt. Beim Einschalten der Hochspannung werden die Flockteilchen negativ, z. B. auf etwa 30— 100 kV aufgeladen und fliegen unterstützt von dem sich ausbildenden Elektronenwind auf das geerdete Objekt 27 zu. Dabei richten sich die Teilchen ähnlich Pfeilen aus und dringen aufgrund ihrer kinetischen Energie in den Kleber ein, wo sie bei Aushärten des Klebers dauerhaft verankert werden.

Fig. 2 zeigt den aus zwei ineinandergesteckten Bechern 22, 23 bestehenden Applikator 8 nach F i g. 1 in Vorderansicht. Dabei ist zu sehen, daß die Hochspannungselektrode 7 im wesentlichen quadratisch ausgebildet ist, wobei die hochgebogenen Ecken Spitzen bilden, die zu einer Erhöhung der Korona führen. In den Eckbereichen des in diesem Fall im Querschnitt rechteckig bzw. quadratisch ausgebildeten Applikators sind die Zuglöcher 11 angebracht, die mit einem feinmaschigen Gitter *2 bedeckt sind.

Gestrichelt angedeutet sind die entsprechend versetzt angeordneten Zuglöcher U des außenliegenden Bechers 22.

Anstelle eines im Querschnitt rechteckigen oder quadratischen Applikators kann auch ein im Querschnitt kreisförmiger Applikator Verwendung finden, wobei sich hinsichtlich der Funktion keine Unterschiede ergeben.

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spannungsgenerator 1 verwendbaren Transformators, der aus einem Ferritstab 17 besteht, auf dem die aus relativ wenigen Windungen bestehende Primärwicklung 28und gegebenenfalls eine Rückkopplungswicklung angebracht und beispielsweise mittels eines beidseitig klebenden Tesafilms fixiert ist. Die Sekundärwicklung 19 ist in einem mit Kammern versehenen Spulenkern 18 untergebracht und besitzt eine relativ hohe Windungszahl. Die Windungszahl der Sekundärwicklung liegt zweckmäßigerweise im Bereich von 5000 bis 10 000 Windungen.

so Die Ausgangsspannung des Transformators wird einer Hochspannungskaskade zugeführt, wie sie beispielsweise in F i g. 4 gezeigt ist. Diese Kaskadenschaltung ist vorzugsweise ebenfalls stabförmig ausgebildet und aus Kondensatoren 20 und Dioden 21 aufgebaut Die Kondensatoren können als Keramikkondensatoren oder Kunststoffolien-Kondensatoren ausgeführt sein.

Als Hochspannüngsabschlußwiderstand 6 wird vorzugsweise ein Widerstand auf Cernet-Basis verwendet, der auch als Schutzwiderstandskette in Form mehrerer Widerstände ausgebildet sein kann und den Kurzschlußstrom in der notwendigen Weise begrenzt

Das beschriebene Handbefiockungsgerat ist aufgrund des gewählten Aufbaus besonders kompakt und aufgrund des geringen Gewichts bequem zu handhaben, so daß es äußerst vielseitig eingesetzt werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Handgerät zum elektrostatischen Beflocken von Gegenständen, insbesondere zum Aufbringen kurzer Textilfasern auf mit Kleber versehene Oberflächen, mit einem zur Aufnahme des Flockmaterials bestimmten, becherförmig ausgebildeten Applikator mit bodenseitig angeordneter Hochspannungselektrode und einem Hochspannungsgenerator, der in einem gleichzeitig als Träger für den Applikator dienenden Kunststoffgehäuse angeordnet und aus einer Gleichstromquelle gespeist ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffgehäuse (16) stabförmig ausgebildet und mit einem ebenfalls stabförmigen, metallischen oder metallisierten Gehäuse (15) verbunden ist, daß das metallische oder metallisierte Gehäuse (15) eine Aufnahme für als Gleichstromquelle vorgesehene Batterien (13) bildet und einen Erdungsanschluß (14) aufweist, und da3 im stabförmige Kunststoffgehäuse (16) ausgehend von der Gleichäpanr.ungsseite als Hochspannungsgenerator (1) aufeinanderfolgend ein Oszillator (3), ein Transformator (4) und eine Kaskadenschaltung (5) mit Schutzwiderstand (6) angeordnet sind.

2. Handgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Batterien (13) aufnehmende stabförmige Gehäuse (15) zumindest im wesentlichen mit gleichem Durchmesser wie das Kunststoffgehäuse (16) ausgebildet und mit diesem kuppelbar ist.

3. Handg'fät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Batterien (13) und dem Hochspannungsgenerator (i)-ein Schalter, insbesondere ein Einschahtaster (2) angeordnet und in der Wandung des Kunststoffgehäuse (16) gehaltert ist.

4. Handgerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die am Boden des becherförmigen Applikators (8) angeordnete Hochspannungselektrode (7) vorstehende Spitzen aufweist und über einen Steckoder Schraubstift (25) mit dem Ausgang des Hochspannungsgenerators (1) verbunden ist.

5. Handgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochspannungselektrode (7) aus einer rechteckigen Platte mit zur Ausbildung von Spitzen hochgebogenen Ecken besteht.

6. Handgerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden des becherförmigen Applikators (8) mehrere Zuglöcher (11) vorgesehen sind.

7. Handgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuglöcher (11) mit einer feinmaschigen, insbesondere aus einem Gewebe bestehenden Abdeckung (12) versehen sind.

8. Handgerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Applikator (8) aus wenigstens zwei ineinandergesteckten und relativ zueinander fixierten Kunststoffbechern (22, 23) besteht, wobei sich das stabförmige, den Hochspannungsgenerator (1) enthaltende Kunststoffgehäuse (16) durch die äußeren Becherböden bis zum Boden des die Hochspannungselektrode (7) aufweisenden und zur Aufnahme des Flockmaterials (10) dienenden Bechers (23) erstreckt.

9. Handgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Böden der ineinander gesteckten Becher (22,23) einen Abstand im Bereich von 5 bis 80 mm aufweisen.

10. Handgerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in allen Böden der ineinandergesteckten Becher Zuglöcher (11) vorgesehen und insbesondere gegeneinander versetzt angeordnet sind.

11. Handgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der an Gleichspannung von beispielsweise 4,5 Volt anschließbare Oszillator (3) iu; Hochfrequenzbereich von etwa 8—50 kHz arbeitet

12. Handgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (4) einen zylindrischen Ferrit-Stabkern (17) aufweist, auf dem die aus wenigen Windungen bestehende Primärwicklung (28) angeordnet ist, während die Sekundärwicklung (19) in Kammern (18) eines zylindrischen Kunststoffträgers untergebracht ist.

13. Handgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator als Topf- oder Ringkerntransformator ausgebildet ist

!4. Handgerät nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaskadenschaltung (5) aus einem Stapel von Keramikkondensatoren (20) mit Si-Dioden (21) aufgebaut ist

15. Handgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kaskadenschaltung (5) aus achsparallel angeordrfiten, in Serie geschalteten Kunststoffolien-Kondensatoren und >n Gitterform dazwischenliegenden Si-Dioden aufgebaut ist.

16. Handgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Hochspannungsabschlußwiderstand bildende Schutzwiderstand (6) aus einem Widerstand auf Cermetbasis besteht.

17. Handgerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile des Hochspannungsgenerators (1) im Kunststoffrohr (16) lunkerfrei mit einem hochspannungsfesten Material vergossen sind.