DE3618630A1 - Verfahren und vorrichtung fuer das beschichten mit kunststoffpulver - Google Patents
Verfahren und vorrichtung fuer das beschichten mit kunststoffpulverInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
- B05D1/02—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying
- B05D1/04—Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying involving the use of an electrostatic field
- B05D1/06—Applying particulate materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
- B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
- B05B5/047—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns using tribo-charging
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Description
Insbesondere aus der DPS 22 03 351 ist ein System bekannt, nach welchem
Epoxypulver durch Reibung an PTFE-Oberflächen sich besonders gut auf
laden lassen, jedoch auch andere Materialpaarungen möglich sind.
Des weiteren sind Verbesserungen der o.g. Methode bewährt, so z.B. eine
besondere Ausführung der Begrenzungsflächen des Strömungskanals
oder eine Vergrößerung desselben durch Auflösung in mehrere kleinere
Kanäle, ferner durch Hinzufügung von Erdungsflächen oder -nadeln bzw.
Anordnung von Elektroden, an denen eine Hochspannung angelegt wird.
Zweck dieser Verbesserungen ist es, die bei Vergrößerung des Pulveraus
stoßes in relativer Hinsicht sich beträchtlich verschlechternde Aufladung
zu verstärken (siehe hierzu Literaturhinweise).
Diese im Verhältnis zur elektrostatischen Aufladung unter ausschließlicher
Verwendung von HS-Generatoren und ohne Reibungsaufladung ungenügende
Leistung ist der Grund, weshalb sich das Beschichten mittels Reibungs
ladung trotz seiner unbestreitbaren Vorteile hinsichtlich des Eindringvermögens
in Engstellen (sog. Faraday′scher Käfige) bei weitem nicht in so hohem
Maße in die Praxis einführen ließ, wie es aufgrund des geringen apparativen
Aufwandes zu erwarten gewesen wäre.
Eine Untersuchung des Strömungsverhaltens des Pulver-/Gasgemisches
im Aufladekanal zeigt, daß auch bei turbulenter Strömung längst nicht
alle Teilchen mit der Wand in Berührung kommen und somit viele völlig
ohne Ladungsaufnahme ausgestoßen werden. Ohnehin ist die durch Reibung
der Teilchen untereinander erzielte Aufladung sehr gering.
Beide Bestandteile der Reibungsaufladung, nämlich die an der Kanalinnen
wand und die der Teilchen untereinander, ließen sich verbessern, wenn
es gelänge, das Pulver-/Gasgemisch stärker zu verwirbeln.
Die Kanäle müssen jedoch glattflächig ausgeführt sein, um Anbackungen
von Pulver an evtl. Aufprallstellen zu vermeiden. Aus diesem Grund
verbietet sich der Einbau von Strömungsstörgliedern wie z.B. Prallflächen
oder sonstigen Unebenheiten. Die Anbackungen wären insbesondere deshalb
nachteilig, weil sie in fortschreitendem Ausmaß zu einer Verstopfung
dieser Kanäle oder - sofern sie sich in kompakter Form ablösen - zu Ungleich
mäßigkeiten der Beschichtung des betreffenden Gegenstandes führen
würden.
Obwohl die Pulverteilchen nur einige Mikron Durchmesser aufweisen,
besitzen sie dennoch im Verhältnis zu den sie umgebenden Gas- bzw.
Luftteilchen eine erheblich größere Masse. Versetzt man nun die Luft
strömung in rasche Pulsation, so führt dies zu einer Turbulenz, bei der
die Pulverteilchen nicht nur in eine Richtung, sondern durch die rasch
sich wiederholende Verdichtung und Ausdehnung der zwischen den Pulver
teilchen sich befindenden Gas- bzw. Luftanteile in verschiedenste Rich
tungen hin beschleunigt werden. Dadurch kommen auch diejenigen in
Berührung mit der Wand, die ansonsten nur im mittleren Bereich der
Gas- bzw. Luftströmung mitgetragen würden.
Da jedes Teilchen nur eine im Verhältnis zu seiner jeweiligen Ober
fläche stehende Maximalladung aufnimmt, schadet es nichts, daß andere
bereits an der Wand entlang strömende Pulverpartikel durch diese Ver
wirbelung früher von dieser entfernt werden, als wenn sie ungestört
weiter transportiert würden.
Wichtiger hingegen ist es, daß überhaupt alle Pulverpartikel eine Ladung
erhalten, weil ungeladene Teilchen sonst auf waagrechten Flächenteilen
- insbesondere auf solchen in Vertiefungen der Werkstücke - liegenbleiben
und eine unerwünscht dicke Schicht dort bilden, von wo sie, wenn sie
eine ausreichende Ladung hätten, nach Erreichen einer bestimmten Schicht
dicke weggestoßen würden.
Da der eigentliche Ladungsvorgang sich in der Grenzschicht abspielt,
müssen die Bestrebungen jeglicher Verbesserung darauf abzielen, möglichst
sämtliche sich im Pulver-/Gasgemisch befindlichen Pulverteilchen mindestens
einmal durch diese Grenzschicht bis zur Wandung des Aufladekanals zu
bringen. Bekanntlich verhält sich die Grenzschicht insbesondere einer
turbulenten Strömung jedoch als eine die Aufladung behindernde Zwischen
schicht, da ihre Geschwindigkeit umso niedriger ist, je näher an der
Wand die Gasteilchen sich bewegen und verringert hierbei die Auftreffwucht
annähernd parallel zur Kanalinnenwand anströmender feiner Pulverteilchen.
Dadurch wird die Aufladung beträchtlich geringer. So erklärt es sich,
daß bei erhöhter Strömungsgeschwindigkeit und gleichzeitig erhöhter
Pulverkonzentration die spezifische Aufladung nicht etwa steigt sondern
im Gegenteil sogar stark abfällt, wie z.B. in Veröffentlichungen der
Hochschule für Verkehrswesen "Friedrich List", Dresden, anhand von Dia
grammen bestätigt wird.
Die dadurch bedingte relativ geringere Flächenbeschichtungsleistung
sog. Reibungsladungspistolen hat dazu geführt, durch eine Art Bündelung
von z.B. 7 bzw. 13 runden Sprühkanälen ein Sprühorgan mit insgesamt
ausreichender Flächenleistung zu schaffen. Dieser Weg verteuert jedoch
das Sprühsystem beträchtlich, weil es sich ja im Grunde genommen um
7 oder 13 Sprühsysteme handelt.
So hat das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur den Vorteil, die Auf
ladung und damit die Leistungsfähigkeit des jeweiligen Sprühorgans zu
verbessern, sondern gleichzeitig durch zu geringe Aufladung verursachte
Nachteile zu verringern bzw. zu vermeiden.
Grundsätzlich ist es hier weitgehend unerheblich, wie die Pulsation erzeugt
wird. Wird jedoch ein Pulsationserzeuger direkt in den das Pulver-/Gas-
bzw. Luftgemisch führenden Kanal eingebaut, ist ein verstärkter Nieder
schlag von Pulver auf dessen Oberfläche bzw. in dessen Umgebung zu
beobachten. Als besonders vorteilhaft hat es sich daher erwiesen, einen
zusätzlichen Gas- bzw. Luftstrom, der keine Pulverteilchen enthält,
vor der Beimischung zu dem Gemisch in Pulsation zu versetzen, wodurch
dieser Nachteil vermieden wird. Frequenz und Intensität der Pulsation
werden dabei den jeweiligen baulichen Gegebenheiten des Sprühorgans
bzw. den unterschiedlichen Eigenschaften des Pulvers entsprechend gewählt.
Vorzugsweise wählt man die Frequenz so, daß jedes Partikel auf seinem
Weg vom Beginn des Aufladekanals, in dessen Nähe der Zusatz-Luftstrom
eingeleitet wird, bis zu dessen Ende mehrmals von Druckstößen erreicht
wird, bevor es entsprechend seiner Strömungsgeschwindigkeit den Kanal
verläßt.
Als Pulsationserzeuger stehen an sich bekannte Elemente zur Verfügung.
Am einfachsten ist es, den Zusatz-Gasstrom selbst als Betätigungsenergie
des Pulsationserzeugers mitzuverwenden. Von diesem mitgerissen, verschließt
ein Absperrorgan (federbelastetes Plattenventil oder Schwingzunge) die
Austrittsöffnung einer Pulsationserzeugerkammer und federt dann zurück,
wobei die Austrittsöffnung wieder frei wird und der Vorgang von neuem
beginnt. Diese Art eines Strömungsunterbrechers ist jedoch in ihrer
Frequenz durch die Strömungsgeschwindigkeit des Zusatz-Gasstromes
nur wenig zu beeinflussen, es sei denn durch Verstellen der Rückstell
feder.
Andere bekannte Mittel zur Frequenzänderung sind z.B. je nach Strö
mungsgeschwindigkeit vollkommenere oder unvollkommenere Abdeckung
der Austrittsöffnung und dergleichen.
Ein anderer Weg ist die Erzeugung von Pulsation mittels Fremdenergie,
z.B. eine von einem elektrischen Schwinganker angetriebene Membran
oder ein sich drehender oder ein hin-und herbewegter Kolben mit umlaufen
den oder Längsschlitzen, der je nach Stellung Verbindungsöffnungen
freigibt und wieder verschließt.
Von den genannten Elementen sind nur jene im Pulver-/Gasgemisch direkt
einsetzbar, die nicht zur Verstopfung neigen, wie z.B. die Schwingmembran.
Andere kommen nur für den Zusatz-Gasstrom infrage.
Die Schemadarstellung eines erfindungsgemäßen Sprühorgans in bevorzugter
jedoch nicht ausschließlicher Ausführung zeigt dieses im Längsschnitt.
In einem hohlen Schaft (1.0) befindet sich der das Pulver-/Gasgemisch (2.1)
führende Strömungskanal (1.1), welcher von der zur Aufladung der Pulver
partikel dienenden Wand (1.2) begrenzt wird.
Dieser Kanal (1.1) führt von der Zerstäuberkammer (1.3) zur Mündung (1.4)
des Sprühorgans. ln die Zerstäuberkammer (1.3) münden der Zufuhrkanal (1.5)
für das noch ohne Zusatzgas ankommende Pulver-/Gasgemisch (2.0) und die
Düse (1.6). Ein Zusatzgasstrom (3.0) wird durch das am Schaft (1.0) angeschlos
sene Rohr (1.7) einer Kammer (1.8) zugeführt, von der es an einer zusammen
mit der Verengung (1.9) ein Nadelventil bildenden Dosierschraube (6.0) mit
Spitze (6.1) vorbei als regulierter Strom (3.1) in die Kammer (1.10) eintritt,
in der ein Ventilteller (5.0) zusammen mit einer Rückstellfeder (5.1) und der
Düse (1.6) ein oszillierendes Ventil bildet. Von diesem wird der bis zu jener
Stelle gleichförmig fließende Zusatzgasstrom (3.1) bei (3.2) in einzelne Druck
luftstöße (3.3) umgewandelt, die durch die Düse (1.6) in die Zerstäuberkammer
(1.3) eintreten. Diese Stöße (3.3) bewirken eine Pulsation des Pulver-/Gas
gemisches in dem Strömungskanal (1.1), was zu einer starken Verwirbelung
führt.
Durch den an der Mündung (1.4) angeordneten Prallkörper (4.0), befestigt
an einer Stange (4.1), die von Querstiften (4.2) im Strömungskanal (1.1)
gehaltert ist, wird das Pulver-Gasgemisch (2.1) zu einem kegelförmigen
Strahl (2.2) aufgespalten.
Claims (5)
1. Verfahren und Vorrichtung für das Beschichten mit Kunststoffpulver,
welches durch Reibung an einer dielektrischen Fläche aufgeladen wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das das Sprühorgan durchströmende Pulver-/
Gas- bzw. Luftgemisch in Pulsation versetzt wird.
2. Verfahren und Vorrichtung für das Beschichten mit Kunststoffpulver
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem das Sprühorgan durch
strömenden Pulver-/Gas- bzw. Luftgemisch am Eintritt in die Reibungs
ladungsstrecke ein pulsierender Gas- bzw. Luft-Zusatzstrom zugeführt
wird, welcher seinerseits das Pulver-/Gas- bzw. Luftgemisch in Pulsation
versetzt.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Zufuhrleitung des Zusatz-Gasstromes
ein die Pulsation bewirkendes Glied angeordnet ist.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1-3,
dadurch gekennzeichnet, daß als die Pulsation bewirkendes Glied ein
an sich bekanntes Element, z.B. ein Flatterventil, ein rotierender Schie
ber, ein oszillierender Kolben, eine Vibrationsmembran oder ein ähnliches
Bauteil verwendet wird, welches durch den Zusatz-Gasstrom selbst in
schwingende Bewegung versetzt wird.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß als die Pulsation bewirkendes Glied ein
Element verwendet wird, welches durch eine gesondert zugeführte Ener
gie, z.B. eine durch Elektrizität angetriebene Schwingankermembran
oder ein von einem elektrischen oder pneumatischen Motor angetriebener
Schlitzschieber, bewegt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863618630 DE3618630A1 (de) | 1986-06-03 | 1986-06-03 | Verfahren und vorrichtung fuer das beschichten mit kunststoffpulver |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863618630 DE3618630A1 (de) | 1986-06-03 | 1986-06-03 | Verfahren und vorrichtung fuer das beschichten mit kunststoffpulver |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3618630A1 true DE3618630A1 (de) | 1987-12-10 |
Family
ID=6302177
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863618630 Withdrawn DE3618630A1 (de) | 1986-06-03 | 1986-06-03 | Verfahren und vorrichtung fuer das beschichten mit kunststoffpulver |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3618630A1 (de) |
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-
1986
- 1986-06-03 DE DE19863618630 patent/DE3618630A1/de not_active Withdrawn
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