DE951499C - Verfahren und Vorrichtung zur elektrostatischen Spritzlackierung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrostatischen Spritzlackieren, bei dem das Überzugsmaterial durch ein elektrisches Entladungsfeld hindurchgesprüht wird.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art bilden das Werkstück und die Spritzpistole Elektroden eines elektrostatischen Feldes. Bei einem anderen bekannten Verfahren bildet sich zwischen den als Elektroden verwendeten Werkstücken und einem außenliegenden Pol ein elektrostatisches Feld, in welches das Überzugsmaterial hineingesprüht wird.

Es ist ferner bekannt, die Werkstücke durch ein elektrostatisches Feld hindurchzuführen, welches sich zwischen der Sprüheinrichtung als dem einen Pol und einer hinter dem Werkstück angeordneten Elektrode als Gegenpol ausbildet.

Schließlich hat man für den Überzug körniger Werkstücke bereits vorgeschlagen, diese über eine auf Erdpotential gehaltene Sammelelektrode zu führen, wobei zwischen dieser Sammelelektrode und einer parallel hierzu angeordneten Entladungselektrode ein elektrostatisches Feld aufrechterhalten wird. In dieses Feld wird mit einer geeigneten Sprüheinrichtung das Überzugsmaterial hineingespritzt, welches sich dann auf der Sammelelektrode bzw. den über diese geführten Werkstücken niederschlägt.

Bei dem Verfahren, bei dem das elektrostatische Feld zwischen dem als Elektrode geschalteten Werkstück und der Spritzpistole als Gegenpol ausgebildet ist, hat man bereits vorgeschlagen, zwei Werkstücke gleichzeitig zu bespritzen. Der Eintritt des Farbnebels erfolgt hierbei senkrecht zur

Vorschubrichtung der Werkstücke von der Seite aus.

Bei den bekannten Verfahren treten beim Spritzlackieren von Werkstücken, die scharfe Kanten besitzen, Schwierigkeiten auf. Diese Kanten rufen elektrische Entladungen hervor und begünstigen die damit in Verbindung stehenden Erscheinungen. Hierdurch wird in der Nähe scharfer Kanten eine schlechte Lackierung hervorgerufen. Weiter bilden die elektrischen Entladungen innerhalb des elektrostatischen Feldes, die von den scharfen Kanten ausgehen, beim Verspritzen leicht entzündlicher Lacke bzw. feuergefährlicher Verdünnungen eine ernste Feuersgefahr.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zu schaffen, welches die- vorstehend aufgeführten Nachteile der bekannten Verfahren beseitigt bzw. vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch

ao gelöst, daß die zu überziehenden Gegenstände selbst ungeladen sind und außerhalb des elektrischen Feldes liegen, wobei sie auf Erdpotential gehalten werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet besonders wirtschaftlich beim gleichzeitigen Spritzen von jeweils zwei einander gegenüber angeordneten Gegenständen. Hierbei ist die Einrichtung zum Versprühen und Aufladen des Überzugsmaterials zwischen den beiden die Gegenstände, tragenden Transportbändern so angeordnet, daß die geladenen Partikelchen in einer der Laufrichtung der Transportbänder entgegengesetzten Richtung geschleudert werden.

Eine besonders geeignete Sprühvorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüse direkt in eine düsenförmige Stromsammeielektrode übergeht, die konzentrisch zu der genannten Sprühdüse liegt und beispielsweise durch einen Ring aus Isoliermaterial gegen eine Reihe von einwärts gerichteten Punktelektroden isoliert ist, die relativ zum Weg der genannten Partikelchen, die aus der Sprühdüse austreten, radial angeordnet sind und in der Nähe der Austrittsöffnung der Vorrichtung liegen.

In der folgenden Beschreibung ist an Hand der Zeichnungen die Erfindung im einzelnen beispielsweise erläutert, deren Schutzumfang anschließend durch die Ansprüche definiert ist. In den Zeichnungen stellt

Fig. ι einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht in Höhe der Linie 2-2 in Fig. i,

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 der Fig.i,

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer an-. deren Ausführungsform der Erfindung, Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Fig. 6, Fig. 6 eine Ansicht aus der Linie 6-6 der Fig. 5, Fig. 7 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform des Elektrodensystems, Fig. 8 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und

Fig. 9 einen Querschnitt längs der Linie 9-9 der Fig. 8 dar.

In den Fig. 1, 2 und 3 besitzt eine aus Isoliermaterial hergestellte Sprühkammer 2 an einem Ende ihrer Oberseite Öffnungen 4 und 6, durch die die zu lackierenden Werkstücke in die Kammer eintreten. Am anderen Ende befinden sich ähnliche öffnungen 8 und 10, durch die die Werkstücke wieder austreten. Die zu lackierenden Werkstücke 16 werden in die Sprühkammer durch diese Öffnungen vermittels zweier eingleisiger Transportbänder 12 und 14 üblicher Bauart ein- und ausgeführt. Die eine Reihe der Werkstücke 16 tritt durch die öffnung 4 ein und durch die öffnung 8 wieder aus. Die zweite Reihe tritt durch die Öffnung 6 ein und durch die Öffnung 10 wieder aus. Beide Transportbänder werden auf Erdpotential gehalten.

Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Sprühkammer mit einem inerten Gas, z. B. Kohlendioxyd, gefüllt wird, um die Feuersgefahr herabzusetzen und das Trocknen und Oxydieren der Farbe vor ihrem Niederschlag auf die Werkstücke 16 und 18 einzuschränken. Vorzugsweise wird Kohlendioxyd verwendet, da es schwerer als Luft ist. Aus diesem Grund sind auch die Eintrittsöffnungen 4 und 6 und die Austrittsöffnungen 8 und 10 vorteilhaft an der Oberseite der Sprühkammer angebracht, die so gleichsam als Behälter für das inerte Gas dient. Wenn keine inerte Gasfüllung verwendet wird, können sich die öffnungen auch an den beiden Enden der Sprühkammer befinden.

An einem Ende der Sprühkammer (links in Fig. 1) befinden sich die Lacksprühvorrichtungen 20 und 22. Wenn kein inertes Gas verwendet wird, können übliche Spritzpistolen zur Anwendung kommen, bei denen der Lack durch Druckluft od. dgl. versprüht wird. Ist die Sprühkammer jedoch mit inertem Gas gefüllt, so werden für die Sprühvorrichtungen 20 und 22 besser Spritzpistolen verwendet, die in der Weise arbeiten, daß sie ohne Benutzung eines Zerstäubergases den Lack oder ähnliches Material unter einen sehr hohen Druck setzen, um ihn zu versprühen und in den Raum zu schleudern. Für eine solche Zerstäubung können die üblichen Einspritzdüsen von Dieselmaschinen Verwendung finden.

Direkt vor jedem dieser Versprüher sind Lack-Lade-Elektrodensysteme 24 und 26 angebracht, die in Verbindung mit den Fig. 5, 6 und 7 noch im einzelnen beschrieben werden. Der Lack oder sonstiges Überzugsmaterial wird bei dieser Ausführungsform der Erfindung in eine Richtung gesprüht, die ungefähr parallel oder in einem spitzen Winkel zur Wanderrichtung der Werkstücke 16 und 18 liegt. Der überschüssige Sprühnebel ist in einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung weit geringer als gewöhnlich, und um diesen überschüssigen Sprühnebel aufzufangen, wird ein Wasservorhang 28 mit einem Einlaß 30 und einem

Auslaß 32 vorgesehen. Dieser Wasservorhang wird auf Erdpotential gehalten und zieht daher die geladenen Farbtröpfchen des überschüssigen Sprühnebels an.

.'Um bei Verwendung von inertem Gas Verluste möglichst klein zu halten, sind die Schlitze, durch die die Halter 38 und 40 hindurchgehen, mit biegsamen Gummidichtungen 34 und 36 abgedeckt. Ein Gasvorratsbehälter 42 mit einem Ventil 44 füllt, wenn nötig, das inerte Gas in der Sprühkammer auf. ■ --

Bei normalen Arbeitsbedingungen wird der Gasspiegel so hoch gehalten, daß wenigstens die Elektroden 24 und 26 in einer nicht entflammbaren Atmosphäre liegen, vorzugsweise aber auch die Werkstücke 16 und 18 noch darin eintauchen, d. h. daß der Gasspiegel etwa bei der Linie 46 (Fig. 1) liegt.

Bei dem Betrieb der in den Fig.-i, 2 und"3 dargestellten Vorrichtung wird die Sprühkammer 2 mit Kohlendioxyd oder einem anderen schweren inerten Gas aus dem Behälter 42 gefüllt. Die Werkstücke 16 und 18 werden an Haltern 38 und 40 an den Transportbändern 12 und 14 aufgehängt und an einem Ende der Sprühkammer ein- und am anderen Ende in parallelen Bahnen zueinander herausgeführt.

Das Lackiermittel wird aus den Sprühpistolen 20 und 22 durch die Ladeelektrodensysteme 24 und 26 hindurchgesprüht, so daß die Farbteilchen eine elektrostatische Ladung aufnehmen, die dieselbe Polarität hat wie die spitzen Elektroden des Systems. Sie wandern von dort in den Raum, der von den Werkstücken 16-und 18 durchquert wird.

Die elektrostatischen Kräfte zwischen den geladenen Teilchen und den. geerdeten-Werkstücken 16 und 18 ziehen die Teilchen an die Werkstücke heran. Die Lackiermittelteilchen, die nicht auf" den Werkstücken 16 und 18 landen, wandern weiter durch die Sprühkammer zu dem Wasservorhang 28, der Erdpotential führt, so daß die überflüssigen Lacknebel von ihm abgeführt werden.

Die Verwendung von inertem Gas verringert die Neigung zur Funkenbildung an den Entladesystemen 24 und 26 und, wie vorher schon angedeutet, setzt sie die Zersetzung der Teilchen während ihrer Wanderung von den Sprühvorrichtungen 20 und 22 nach den zu lackierenden Werkstücken herab.

Für ein einzelnes Transportband, wie es auch oft gewünscht wird, kann die Anordnung nach Fig. 4 zur Anwendung gelangen.

Hier wird der von der Sprühvorrichtung 48 kommende Sprühnebel von der Ladeelektrode 52 positiv geladen, und die zu lackierenden Werkstücke 56 hängen an den Haken 58 nur eines Transportbandes und werden längs eines Weges geführt, der im allgemeinen parallel zur Sprührichtung der Sprühvorrichtung 48 verläuft.

Die von der Sprühvorrichtung kommende Sprüh wolke, die positiv geladen ist, baut zwischen sich und den Werkstücken 56 ein elektrostatisches Feld auf. Die elektrostatische Anziehung läßt die Lackteilchen auf die Werkstücke zuwandern und sich auf ihnen absetzen.

Die Form der Ladeelektrode ist in den Fig. 5 und 6 dargestellt. In einem aus leitendem Material hergestellten Ring 60 sind radial spitze Entladeelektroden 62 angeordnet. Eine zweite, düsenförmig ausgebildete Elektrode 64 aus leitendem Material wird auf Erdpotential gehalten und wirkt als Sammelelektrode, da sie nur eine geringfügige Koronaentladung hat. Die beiden Elektroden 60 und 64 sind in einem Teil vereinigt, aber durch den Isolator 66 getrennt. Die Sprühpistole 68 ist vor der engen Endöffnung' der Elektrode 64 angeordnet. Eine andere Ausführungsform des elektrischen Entladesystems zeigt Fig. 7, in der die Stromsammelelektrode 70 mechanisch mit dem Elektrodenring 74 verbunden, aber elektrisch von ihm durch den Isolator 72 getrennt ist. Der Ring 74 ist mit einer Reihe nach innen gerichteter spitzer Elektroden 76 ausgerüstet. Der Unterschied in dieser Konstruktion besteht darin, daß die Strom führende Elektrode 70 mechanisch und elektrisch mit der Sprühpistole 78 verbunden ist, so daß sie mit dieser einen Teil bildet.

Die Größen der elektrischen Entladung in einem solchen System ist eine direkte Funktion des Potentials an der Elektrode und umgekehrt proportional dem Krümmungsradius am Ende der Elektrode. Spitze Elektroden haben den kleinsten Krümmungsradius, der möglich ist, und durch die kreisförmige Anordnung der Elektroden wird "die Entladung in einer engen Zone konzentriert.

Die zugehörigen Sammelelektroden 64, 70 müssen einen sehr großen Krümmungsradius haben, um elektrische Entladungen, die von entgegengesetzter Polarität sein würden als die der Entladeelektroden, auf ein Minimum zu beschränken, da sie die Wirkung der Vorrichtung zunichte machen würden.

Da die kleinen Lackteilchen von den Sprühvorrichtungen 68 und 78 durch eine Zone elektrischer Entladungen geschleudert werden, erhalten sie eine elektrostatische Ladung derselben Polarität, mit der die spitzen Elektroden geladen sind.

Die Farbteilchen gelangen dann zu der Niederschlagszone und schlagen sich auf den wandernden Werkstücken nieder, die auf Erdpotential gehalten werden.

Die in den Fig. 8 und 9 gezeigte Ausführungsform ist eine Vorrichtung zum Spritzlackieren von Werkstücken mit sehr großen Oberflächen, in diesem Fall Wagenkästen für Automobile. Die Sprühkammer besteht aus einem Tunnel 82 aus nichtleitendem Material, der ein Transportband 94 zum Führen von Transportkarren 96 enthält, die die Wagenkasten 80 tragen. Die Transportkarren 96 laufen auf elektrisch geerdeten Stahlschienen 98 und 100, um die Wagenkästen 80 auf Erdpotential zu halten. Die Sprühpistolen 84 und die Ladeelektroden 86 sind kreisförmig im Tunnel angeordnet. Das hier dargestellte System dieser Einrichtungen ist das gleiche, wie das in Fig. 7 veranschaulichte.

In dem Tunnel befinden sich außerdem Infrarottrockenlampen üblicher Bauart und ein Abzugsventilator 90 mit einer Auslaßleitung 92, um die Farbdämpfe aus der Sprühkammer abzusaugen.

Die verschiedenen Systeme 86 von Entladeelektroden sind hier mit einem hohen negativen Potential dargestellt, ein positives Potential kann aber ebensogut verwendet werden. Die Sprühpistolen 84 schleudern Lackiermaterial im rechten Winkel zur Bahn der Wagenkästen 80. Dieser Winkel kann aber auch, wenn nötig, geändert werden, und die Sprührichtung kann sogar parallel zur Bahn der Wagenkasten verlaufen.

Die Wagenkästen 80 auf den Transportkarren 96, die auf Erdpotential gehalten sind, werden, wie das aus Fig. 8 hervorgeht, von rechts in den Tunnel eingefahren. Wenn sie in die Nähe der Sprühpistolen 84 und der Elektrodensysteme 86 gelangen, treffen sie auf eine Wolke geladener Farbteilchen, die von der Oberfläche der Wagenkästen angezogen werden, so daß sie diese vollständig bedecken. Der Abzugsventilator läßt dauernd einen Luftstrom an den Sprühpistolen vorbei nach dem rechten Ende des Tunnels ziehen. Nachdem sie die Lackierzone verlassen haben, treten die Wagenkästen in eine Zone zwischen den Systemen von Entladeelektroden 86 und den Trockenlampen 88, in der die Farbe sich gleichmäßig über die lackierte Oberfläche verteilen kann. Die Wagenkasten gelangen dann in die Trockenzone, die von den Infrarotlampen 88 gebildet wird, und werden in üblicher Weise getrocknet.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zum elektostatischen Spritzlackieren, bei dem das Überzugsmaterial durch ein elektrisches Entladungsfeld hindurchgesprüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die zu überziehenden elektrisch leitenden Gegenstände ungeladen und geerdet außerhalb des Entladungsfeldes angeordnet werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 für das gleichzeitige Überziehen von zwei Reihen von Gegenständen auf einem Transportband, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (24,26) zum Versprühen und Aufladen des Überzugsmaterials zwischen zwei Transportbändern 12, 38; 14,40) so angeordnet sind, daß die geladenen Partikelchen der Vorschubrichtung der Transportbänder entgegengesetzt in den Raum versprüht werden.
3. 3. Sprühvorrichtung für das Überziehen von Gegenständen nach dem Verfahren nach Anspruch ι oder 2 mit einer Sprühdüse, um die Partikelchen des Überzugsmaterials zu versprühen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüse (68, 78) direkt in eine düsenförmige Stromsammelelektrode (64,70) übergeht, die konzentrisch zu der genannten Sprühdüse liegt und beispielsweise durch einen Ring (66,72) aus Isoliermaterial gegen eine Reihe von einwärts gerichteten Punktelektroden (62, 76) isoliert ist, die relativ zum Weg der genannten Partikelchen, die aus der Sprühdüse austreten, radial angeordnet sind und in der Nähe der Austrittsöffnung der Vorrichtung liegen.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschriften Nr. 1 855 869, 2 097 233, 152 077, 2 173 032, 2 174 328, 2 221 338,

   222 539, 2 224 391, 2 247 963, ι 958 406,

   270 341;

   deutsche Patentschrift Nr. 358 437;

   Auszüge deutscher Patentanmeldungen, VoI.

   Nr. 8, Chemie, Bd. Ill (K 171903 IVc/75c).

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

   © 609 668 10.56