EP0192099B1 - Verfahren zum Beschichten von Gegenständen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

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EP0192099B1
EP0192099B1 EP86101252A EP86101252A EP0192099B1 EP 0192099 B1 EP0192099 B1 EP 0192099B1 EP 86101252 A EP86101252 A EP 86101252A EP 86101252 A EP86101252 A EP 86101252A EP 0192099 B1 EP0192099 B1 EP 0192099B1
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EP
European Patent Office
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air
nozzle
air nozzle
jet
air jet
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP86101252A
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English (en)
French (fr)
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EP0192099A3 (en
EP0192099A2 (de
Inventor
Helmut Kurz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Graco Verfahrenstechnik GmbH
Original Assignee
Graco Verfahrenstechnik GmbH
Boellhoff Verbindungstechnik GmbH
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Publication date
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Publication of EP0192099A3 publication Critical patent/EP0192099A3/de
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Publication of EP0192099B1 publication Critical patent/EP0192099B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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
    • B05B5/04—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces
    • B05B5/0403—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces characterised by the rotating member
    • B05B5/0407—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces characterised by the rotating member with a spraying edge, e.g. like a cup or a bell
    • 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
    • B05B5/04—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns characterised by having rotary outlet or deflecting elements, i.e. spraying being also effected by centrifugal forces
    • B05B5/0426—Means for supplying shaping gas

Definitions

  • the invention relates to a method for coating objects with a coating material, which is spread out in or on a rotating body as a film and is thrown off the edge thereof to form electrostatically charged droplets, air being also supplied, and a device for carrying it out Procedures, for example DE-A-1 933 147.
  • the coating material can be directed to the object to be coated without great losses, even if it has rough edges.
  • rotary atomizers only smooth or very uniform structures (semi-structures) can be produced.
  • an air atomization can also be used to achieve a surface structure with a certain speckle effect.
  • a corresponding choice of air pressure, viscosity of the coating material, nozzle arrangement and the like results in very coarse and very fine structures.
  • the invention is based on the object of specifying a method of the type described at the outset which makes it possible to achieve a surface structure with a speckle effect even in the case of rotary atomization.
  • At least one air jet partially acts on the still closed or already dividing film.
  • the application takes place either directly or - if the air jet is directed at the surface of the rotating body opposite the film-carrying surface - after deflection on this surface.
  • All liquid materials previously used for rotary atomization are considered as coating material, in particular paints and varnishes, but also adhesives, release agents, preservatives (such as oils and fats) and others.
  • adjacent air jets should act so far apart that they influence the formation of droplets essentially independently of one another. In this way, the greatest possible speckling effect results with several air jets.
  • the air jet advantageously has a circular cross section. This results in the smallest surface for a certain air flow and therefore the highest energy at the point of impact.
  • the air jet can also be a flat jet. This is an advantage if you want to work on a somewhat larger area of the film.
  • the air jet In order to influence the droplet size, the air jet should have a flow component in the circumferential direction of the rotation, be it with or against the direction of rotation. If this component is directed against the direction of rotation, larger droplets and a coarser structure result; The stronger the component runs in the direction of travel, the smaller the drops and the finer the structure.
  • the appropriate point of attack of the air jet on the film depends on the shear strength of the material and the desired drop shape. The greatest effectiveness results when the air jet is directed towards the film in the area of the edge. If it hits the detachment point on the edge, this results in elongated flat sheets, which can be safely separated even when the material is very resistant to shear. Further out there are drops of oval to round shape.
  • the air jet is pressed broadly by hitting the rotating body. The material is influenced over a larger area. The droplets thrown off have a lower energy. The depth effect on the workpiece is therefore less.
  • the speed of the air of the air jet can preferably be changed. In this way, the energy at the point of impact can be adapted to the respective conditions.
  • the at least one air jet can act in the interior of an air shower veil enclosing the coating material being thrown off.
  • the well-known air shower veil can therefore also be used when producing a structured surface.
  • the coating structure is selected such that it is approximately the same as that of an air atomizing system used for the pretreatment and / or aftertreatment. Due to the fact that the surface structure achieved by the rotary atomization can be made similar to that of an air atomization, there is the possibility that the air atomization is used both in the manufacture and during a later repair in order to coat poorly accessible or repaired areas without the transition zones catch the eye.
  • a device for carrying out the method with a rotating body, which has a surface having a radial component and an edge for throwing off the coating material, and with an air supply device is characterized according to the invention in that at least one air nozzle at one point is directed within a droplet control zone extending to both sides of the edge. Within this droplet influencing zone, exposure to the air jet emitted by the nozzle leads to a change in the droplet spectrum and thus to the desired speckle effect.
  • the air nozzle In order for the air jet to strike the film with sufficient energy, the air nozzle should not have a greater distance in its axial direction from the surface or its extension than 30 times the smallest width of its cross section. With a nozzle diameter of 1 mm, the distance should therefore not be greater than 30 mm.
  • the air nozzle is expediently adjustable in its axial direction. In this way, depending on the toughness or viscosity of the coating material, its solids content, and the like. make an adjustment. With increasing viscosity and density of the material, the nozzle should be moved closer so that it is more effective. With a larger distance, not only does the effectiveness decrease but also the air consumption increases, which affects the economy.
  • the angle between the axis of the air nozzle and the circumferential direction of the rotating body should be adjustable.
  • the droplet size can be influenced in this way.
  • the angle between the axis of the air nozzle and its intersection with the surface or its extension can be adjusted. This angle influences the pushing together of the film or its breaking up into more or less large pies or drops.
  • the air nozzle should be adjustable in the radial direction. This can influence the exact point of impact of the air jet with reference to the edge and thus also the shape of the drop.
  • an air nozzle with a circular cross section is used.
  • An air nozzle with a slit-shaped cross section is used to generate a flat jet.
  • a pressure control or setting device is expediently assigned to the air nozzle.
  • the effectiveness of the air jet on the film can also be changed by changing the air pressure.
  • a pulse air generator can be assigned to the air nozzle so that individual air pulses can be emitted at intervals.
  • a nozzle ring is provided to form an air shower.
  • the air nozzle and nozzle ring can be supplied with different pressures so that both systems can work optimally.
  • Fig. 1 an atomizing device 1 is illustrated, the housing 2 is held by a support arm 3 via a joint 4. Located inside the housing 2 there is an air-powered motor 5, on the invisible shaft of which a rotating body 6 is seated. This is driven at a speed that depends on the application and the coating material and can be between 900 and 60,000 revolutions per minute.
  • connection 7 is supplied with interference air from a common air supply line 8 via an adjustable pressure control device 9, which is emitted as an air jet 10 via an air nozzle 11 arranged outside the rotary body 6.
  • Air is supplied to the connection 12 from the compressed air line 8 via a pressure control device 13, which is emitted as an air curtain 14 from a nozzle ring 15 of an air shower 16.
  • the connection 17 is supplied with coating material, for example liquid paint, from a line 18 via a switching valve 19 and passed via an application pipe 20 to the inner surface 21 of the rotating body 6.
  • the switching valve 19 is actuated by means of a control line 22 by an auxiliary person, for example pneumatically or electrically.
  • Compressed air is supplied to the connection 23 via a line 24 with a switching valve 25, which is also provided with a control line 26, in order to drive the motor 5.
  • the exhaust air flows out via the connection 27 and an exhaust air line 28.
  • a high-voltage cable 29 is guided through the support arm 3 and is connected in an electrically conductive manner to the rotary body 6, so that the coating material that is thrown off is charged electrostatically.
  • the rotating body 6 rotates and coating material is guided from the application tube 20 onto the surface 21, this coating material spreads out as a film and becomes on the edge 30 thrown off, so that there is also a film surface 31 in the extension of the surface 21, which, however, continues to tear open and finally dissolves into a large number of small droplets.
  • the spray jet 32 thus formed is used to coat objects which are kept at earth potential.
  • the nozzles of the nozzle ring for example forty nozzles arranged uniformly distributed, generate an air curtain 14 with a ring cross section.
  • the air curtain 14 envelops the spray jet 32, but has practically no energy in order to influence the atomization process.
  • a hinge bracket 33 for the air nozzle 11 is illustrated, which is shown in Fig. 2 in detail.
  • the nozzle tube 11 is held frictionally in the bore 34 of a ball 35 and can therefore be adjusted axially in the direction of arrow A.
  • the ball is pressed by resilient arms 36 of a sheet metal support 37 against a hole 38 in this support.
  • the air nozzle 11 can be pivoted on all sides (arrow B).
  • the carrier 37 is in turn held in the radial direction and in the circumferential direction on the housing 2 (arrow C).
  • the air nozzle 11 can therefore have any position with respect to the surface 21 of the rotating body 6.
  • the air nozzle 61 is directed so that the air jet emerging from it has a component in the running direction. This results in smaller droplets and a finer structure when the droplet formation is disturbed.
  • the air nozzle 61b is directed so that the exiting air jet has a component against the direction of travel. This leads to larger drops and a larger structure.
  • two air nozzles 61c and 61d are arranged at mutually opposite positions of the rotating body 56. They are so far apart that they also only partially act on the film and do not influence each other in the formation of droplets.
  • the air nozzle 61f stands, which can be displaced radially in the direction of the arrow C, so that its axis only acts on the flung film 31 beyond the edge 80. This leads to droplets with an oval to round shape.
  • the air nozzle 61g arranged in an axial plane is approximately tangential to the surface 71 of the rotating body 56.
  • the film material is entrained in the spraying direction.
  • the droplet formation is disturbed, but at the same time the droplets are given additional kinetic energy so that they can also penetrate into depressions on the surface of the object to be coated.
  • the pressure control device 13 is designed to emit air pulses, for example ten pulses per second. The pauses between the individual air pulses are not sufficient for the film, which is disturbed in its uniform spread, to return to its original shape. Despite the interruptions, the droplet formation is therefore continuously disturbed.
  • the mouth of the air nozzle can be placed very close to the surface 21 or its extension (represented by the dividing film 31).
  • the distance a (cf. FIG. 11) should expediently not be greater than 20 times the smallest width b of the air nozzle 11.
  • the rotary body 6 in FIG. 1 has the shape of a cone
  • the rotary body 56 in FIGS. 3 to 14 has the shape of a shell.
  • the rotating body can also have the shape of a disk, a bell or any other shape. While in the exemplary embodiments the coating material is spread out as a film on an inner surface, this can also be done on an outer surface of a rotating body.
  • the air nozzles do not have to be arranged facing away from the film-carrying surface, but can also face them.
  • the axis of rotation is usually horizontal, in special cases, e.g. when using several panes, also arranged vertically.
  • the pressure of the supplied air can be set to any value with the aid of the control device 13. In some cases, it is advisable to also adjust the pressure of the air for the air curtain 14 using the control device 13. In the presence of several air nozzles 11, one control device 9 can also be provided for each of these air nozzles or for groups of such air nozzles.

Landscapes

  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beschichten von Gegenständen mit einem Beschichtungsmaterial, das in bzw. auf einem Rotationskörper als Film ausgebreitet und von dessen Kante unter Bildung elektrostatisch geladener Tröpfchen abgeschleudert wird, wobei außerdem Luft zugeführt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, siche z.B. die DE-A-1 933 147.
  • Es sind elektrostatisch arbeitende Rotations- und Hochrotations-Sprühsysteme bekannt, bei denen ein Rotationskörper in der Form einer Scheibe, Glocke o.dgl. mit hoher Drehzahl, beispielsweise 900 bis 40000 Umdrehungen pro Minute, angetrieben wird (Modell MRE 7-048 der Anmelderin). Das über ein Zuführungsrohr auf die Oberfläche aufgetragene Beschichtungsmaterial wird durch die Zentrifugalkraft als Film ausgebreitet und ergibt nach dem Abschleudern von der Kante feine gleichmäßige Tröpfchen. In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, konzentrisch zur Rotationsachse hinter dem Rotationskörper eine Luftbrause, bestehend aus einem Düsenkranz mit beispielsweise 40 gleichmäßig verteilten Luftdüsen, vorzusehen, welche einen das abgesprühte Beschichtungsmaterial umhüllenden und führenden Luftschleier bildet. Mit Hilfe dieser Luftbrause oder der elektrostatischen Einrichtung und erst recht mit beiden zusammen läßt sich das Beschichtungsmaterial ohne große Verluste auf den zu beschichtenden Gegenstand lenken, auch wenn dieser Ecken und Kanten aufweist. Mit solchen bekannten Rotationszerstäubern können nur glatte oder sehr gleichmäßige Strukturen (Semistrukturen) erzeugt werden.
  • Im Gegensatz hierzu läßt sich mit einer Luftzerstäubung auch eine Oberflächenstruktur mit einem gewissen Sprenkeleffekt erzielen. Durch eine entsprechende Wahl von Luftdruck, Viskosität des Beschichtungsmaterials, Düsenanordnung u.dgl., erhält man sehr grobe und sehr feine Strukturen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art anzugeben, das es erlaubt, auch bei einer Rotationszerstäubung eine Oberflächenstruktur mit Sprenkeleffekt zu erzielen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Störung der gleichmäßigen Tröpfchenbildung mindestens ein Luftstrahl den noch geschlossenen oder sich bereits zerteilenden Film partiell beaufschlagt.
  • Die Beaufschlagung erfolgt entweder direkt oder - wenn der Luftstrahl auf die der filmtragenden Oberfläche gegenüberliegenden Oberfläche des Rotationskörpers gerichtet ist - nach Umlenkung auf dieser Oberfläche.
  • Durch die Störung ergibt sich eine Veränderung der Tröpfchengröße und Tröpfchenform. Insgesamt werden Tröpfchen mit einem größeren Durchmesserspektrum erzeugt, was die gewünschte Oberflächenstruktur mit Sprenkeleffekt hervorruft.
  • Wie nachstehend näher erläutert wird, gibt es zahlreiche Möglichkeiten, die Struktur gezielt zu beeinflussen, so daß sich beliebige gewünschte Strukturen erzielen lassen. Die Verwendung von mehr als einem Luftstrahl empfiehlt sich vor allem dort, wo unterschiedliche Teile des Zerstäubungsstrahls unterschiedlichen Bereichen des Gegenstandes, insbesondere über Kanten miteinander verbundene Flächen, zugeordnet sind.
  • Als Beschichtungsgut kommen alle bisher für die Rotationszerstäubung verwendeten flüssigen Materialien in Betracht, also insbesondere Farben und Lacke, aber auch Kleber, Trennmittel, Konservierungsstoffe (wie Öle und Fette) und andere.
  • Wenn mehrere Luftstrahlen vorgesehen sind, sollten benachbarte Luftstrahlen in einem so großen Abstand voneinander wirken, daß sie die Tröpfchenbildung im wesentlichen unabhängig voneinander beeinflussen. Auf diese Weise ergibt sich bei mehreren Luftstrahlen der größtmögliche Sprenkeleffekt.
  • Damit ein solcher ausreichender Abstand vorgesehen werden kann, werden maximal acht und vorzugsweise zwei bis vier Luftstrahlen angewendet.
  • Mit Vorteil besitzt der Luftstrahl einen kreisförmigen Querschnitt. Dies ergibt für einen bestimmten Luftdurchfluß die kleinste Oberfläche und daher die höchste Energie an der Auftreffstelle.
  • Der Luftstrahl kann aber auch ein Flachstrahl sein. Dies ist dann von Vorteil, wenn auf eine etwas größere Fläche des Films eingewirkt werden soll.
  • Zur Beeinflussung der Tröpfchengröße sollte der Luftstrahl eine Strömungskomponente in Umfangsrichtung der Rotation, sei es mit oder gegen die Laufrichtung, haben. Ist diese Komponente gegen die Laufrichtung gerichtet, ergeben sich größere Tröpfchen und eine gröbere Struktur; je stärker die Komponente in Laufrichtung verläuft, umso kleiner sind die Tropfen und umso feiner ist die Struktur.
  • Die zweckmäßige Angriffstelle des Luftstrahls am Film hängt von der Scherfestigkeit des Materials und von der gewünschten Tropfenform ab. Die größte Wirksamkeit ergibt sich, wenn der Luftstrahl auf den Film etwa im Bereich der Kante gerichtet ist. Trifft er nämlich auf die Ablösungsstelle an der Kante, so ergeben sich längliche Fladen, die auch bei einer großen Scherfestigkeit des Materials sicher abgetrennt werden. Weiter außerhalb ergeben sich Tropfen von ovaler bis runder Form. Innerhalb der Kante wird der Luftstrahl durch das Auftreffen auf den Rotationskörper breit gedrückt. Es ergibt sich über einen größeren Bereich eine Beeinflussung des Materials. Die abgeschleuderten Tröpfchen haben eine geringere Energie. Die Tiefenwirkung am Werkstück ist daher geringer.
  • Mit Vorzug ist die Geschwindigkeit der Luft des Luftstrahls änderbar. Hierdurch läßt sich die Energie auf der Auftreffstelle den jeweiligen Verhältnissen anpassen.
  • Es kann erheblich an Energie gespart werden, wenn der Luftstrahl impulsmäßig erzeugt wird, beispielsweise mit 5 bis 50 Impulsen pro Sekunde. Die durch jeden Impuls hervorgerufene Störung hat eine Nachwirkung, so daß der Struktureffekt auch in den Impulspausen bleibt. Man kann verhältnismäßig hohe Luftdrücke anwenden, so daß auch viskoses Material beeinflußt werden kann. Durch Wahl der Intervallzeiten und der jeweiligen Impulsdauer läßt sich der Anteil der Grobstruktur im Spektrum steuern. Im Gegensatz dazu steht ein Betrieb mit Dauerluft. Will man hierbei nicht zuviel Luft verbrauchen, muß der Druck gesenkt werden, so daß sich diese Betriebsart nur für weniger zähe Materialien eignet. Die Dauerluft führt zu einer starken Streuung der Tropfengrößen und zu einer ungleichmäßigen Struktur mit mehr Grobanteilen.
  • Der mindestens eine Luftstrahl kann im Innern eines das abgeschleuderte Beschichtungsgut umschließenden Luftbrausen-Schleiers wirken. Auch im Rahmen der Erzeugung einer strukturierten Oberfläche läßt sich daher der bekannte Luftbrausen-Schleier anwenden.
  • Mit besonderem Vorteil ist dafür gesorgt, daß die Beschichtungsstruktur so gewählt wird, daß sie derjenigen eines für die Vor- und/oder Nachbehandlung eingesetzten luftzerstäubenden Systems etwa gleicht. Aufgrund der Tatsache, daß die durch die Rotationszerstäubung erzielte Oberflächenstruktur derjenigen einer Luftzerstäubung ähnlich gemacht werden kann, besteht die Möglichkeit, daß man sowohl bei der Fabrikation als auch bei einer späteren Reparatur die Luftzerstäubung anwendet, um schlecht zugängliche oder reparierte Stellen zu beschichten, ohne daß die Übergangszonen störend ins Auge fallen.
  • Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Rotationskörper, der eine eine radiale Komponente aufweisende Oberfläche und eine Kante zum Abschleudern des Beschichtungsguts aufweist, und mit einer Luftzuführvorrichtung, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Luftdüse auf eine Stelle innerhalb einer sich zu beiden Seiten der Kante erstreckenden Tröpfchenbeeinflussungszone gerichtet ist. Innerhalb dieser Tröpfchenbeeinflussungszone führt eine Beaufschlagung durch den von der Düse abgegebenen Luftstrahl zu einer Änderung des Tröpfchenspektrums und damit zu dem gewünschten Sprenkeleffekt.
  • Damit der Luftstrahl mit ausreichend großer Energie auf den Film auftrifft, sollte die Luftdüse in ihrer Axialrichtung keinen größeren Abstand von der Oberfläche oder ihrer Verlängerung haben als die 30-fache kleinste Weite ihres Querschnitts. Bei einem Düsendurchmesser von 1 mm sollte daher der Abstand nicht größer als 30 mm sein.
  • Zweckmäßigerweise ist die Luftdüse in ihrer Axialrichtung einstellbar. Auf diese Weise kann man in Abhängigkeit von der Zähigkeit oder Viskosität des Beschichtungsmaterials, seines Feststoffgehalts, u.dgl. eine Anpassung vornehmen. Mit zunehmender Zähigkeit und Dichte des Materials sollte die Düse näher herangerückt werden, damit sich eine größere Wirksamkeit ergibt. Mit größeren Abstand wird nicht nur die Wirksamkeit geringer sondern auch der Luftverbrauch größer, was die Wirtschaftlichkeit beeinflußt.
  • Des weiteren sollte der Winkel zwischen der Achse der Luftdüse und der Umfangsrichtung des Rotationskörpers einstellbar sein. Auf diese Weise läßt sich die Tröpfchengröße beeinflussen.
  • Günstig ist es auch, wenn der Winkel zwischen der Achse der Luftdüse und ihrem Schnittpunkt mit der Oberläche oder ihrer Verlängerung einstellbar ist. Dieser Winkel beeinflußt das Zusammenschieben des Films bzw. dessen Aufbrechen in mehr oder weniger große Fladen oder Tropfen.
  • Des weiteren sollte die Luftdüse in Radialrichtung einstellbar sein. Hiermit läßt sich der genaue Auftreffpunkt des Luftstrahls mit Bezug auf die Kante und damit ebenfalls die Tropfenform beeinflussen.
  • Zur Erzielung eines Luftstrahls mit kreisförmigem Querschnitt verwendet man eine Luftdüse mit kreisrundem Querschnitt. Zur Erzeugung eines Flachstrahls verwendet man eine Luftdüse mit schlitzförmigem Querschnitt.
  • Zweckmäßigerweise ist der Luftdüse eine Druckregel- oder -einstellvorrichtung zugeordnet. Durch Änderung des Luftdrucks läßt sich ebenfalls die Wirksamkeit des Luftstrahls auf dem Film ändern.
  • Beim Vorhandensein mehrerer Luftdüsen sollten diese einzeln oder gruppenweise mit unterschiedlichem Druck versorgbar sein. Auch hiermit läßt sich der Sprenkeleffekt an unterschiedlichen Stellen des zu beschichtenden Gegenstandes individuell einstellen.
  • Des weiteren kann der Luftdüse ein Impulsluftgeber zugeordnet sein, damit in Intervallen einzelne Luftimpulse abgegeben werden können.
  • Günstig ist es auch, wenn zusätzlich zu der mindestens einen Luftdüse ein Düsenkranz zur Bildung einer Luftbrause vorgesehen ist. Hierbei ist es jedoch von Vorteil, wenn Luftdüse und Düsenkranz mit unterschiedlichem Druck versorgbar sind, damit beide Systeme optimal arbeiten können.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, teilweise im Schnitt,
    • Fig. 2 in vergrößerter Darstellung die Halterung für eine Luftdüse,
    • Fig. 3 die Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform,
    • Fig. 4 die Vorderansicht dieser Ausführungsform,
    • Fig. 5 die Seitenansicht einer dritten Ausführungsform,
    • Fig. 6 die Vorderansicht dieser Ausführungsform,
    • Fig. 7 die Seitenansicht einer vierten Ausführungsform,
    • Fig. 8 die Vorderansicht dieser Ausführungsform,
    • Fig. 9 die Seitenansicht einer fünften Ausführungsform,
    • Fig.10 die Vorderansicht dieser Ausführungsform,
    • Fig.11 die Seitenansicht einer sechsten Ausführungsform,
    • Fig.12 die Vorderansicht dieser Ausführungsform,
    • Fig.13 die Seitenansicht einer siebenten Ausführungsform und
    • Fig.14 die Seitenansicht einer achten Ausführungsform.
  • In Fig. 1 ist eine Zerstäubungsvorrichtung 1 veranschaulicht, deren Gehäuse 2 von einem Tragarm 3 über ein Gelenk 4 gehalten ist. Im Innern des Gehäuses 2 befindet sich ein luftbetriebener Motor 5, auf dessen nicht sichtbarer Welle ein Rotationskörper 6 sitzt. Dieser wird mit einer Drehzahl angetrieben, die vom Anwendungszweck und vom Beschichtungsmaterial abhängt und zwischen 900 und 60000 Umdrehungen pro Minute liegen kann.
  • An der Rückseite des Gehäuses 2 befinden sich fünf Anschlüsse. Dem Anschluß 7 wird von einer gemeinsamen Luftzuleitung 8 über eine einstellbare Druckregelvorrichtung 9 Störluft zugeführt, die als Luftstrahl 10 über eine außerhalb des Rotationskörpers 6 angeordneten Luftdüse 11 abgegeben wird. Dem Anschluß 12 wird Luft von der Druckluftleitung 8 über eine Druckregelvorrichtung 13 zugeführt, die als Luftschleier 14 von einem Düsenkranz 15 einer Luftbrause 16 abgegeben wird. Dem Anschluß 17 wird Beschichtungsmaterial, beispielsweise flüssiger Lack, von einer Leitung 18 über ein Schaltventil 19 zugeführt und über ein Auftragsrohr 20 auf die innere Oberfläche 21 des Rotationskörpers 6 geleitet. Das Schaltventil 19 wird mittels einer Steuerleitung 22 durch eine Hilfskraft, beispielsweise pneumatisch oder elektrisch, betätigt. Dem Anschluß 23 wird Druckluft über eine Leitung 24 mit einem Schaltventil 25, das ebenfalls mit einer Steuerleitung 26 versehen ist, zugeführt, um den Motor 5 anzutreiben. Die Abluft strömt über den Anschluß 27 und eine Abluftleitung 28 ab. Durch den Tragarm 3 ist ein Hochspannungskabel 29 geführt, das elektrisch leitend mit dem Rotationskörper 6 in Verbindung steht, so daß das abgeschleuderte Beschichtungsmaterial elektrostatisch aufgeladen wird.
  • Wenn im Betrieb der Rotationskörper 6 umläuft und Beschichtungsmaterial aus dem Auftrags-Rohr 20 auf die Oberfläche 21 geleitet wird, breitet sich dieses Beschichtungsmaterial als Film aus und wird an der Kante 30 abgeschleudert, so daß sich auch in Verlängerung der Oberfläche 21 eine Filmfläche 31 ergibt, die jedoch immer weiter aufreißt und sich schließlich in eine Vielzahl von kleinen Tröpfchen auflöst. Der so gebildete Sprühstrahl 32 dient zum Beschichten von Gegenständen, die auf Erdpotential gehalten sind.
  • Die Düsen des Düsenkranzes 15, beispielsweise vierzig gleichmäßig verteilt angeordnete Düsen, erzeugen einen Luftschleier 14 mit Ringquerschnitt. Der Luftschleier 14 hüllt den Sprühstrahl 32 ein, hat aber praktisch keine Energie, um Einfluß auf den Zerstäubungsvorgang zu nehmen.
  • Der aus der Luftdüse 11 austretende Luftstrahl 10 dagegen trifft mit ausreichender Energie - direkt oder nach Umlenkung auf der äußeren Oberfläche 21' des Rotationskörpers 6 - auf den Film des Beschichtungsmaterials auf, um diesen partiell zu stören. Hierdurch wird die Tröpfchenbildung derart beeinflußt, daß die Beschichtung eine strukturierte Oberfläche mit Sprenkeleffekt erhält. Es hat sich gezeigt, daß es eine Tröpfchenbeeinflussungszone Z gibt, die sich zu beiden Seiten der Kante 30 des Rotationskörpers 6 erstreckt. Wenn der Luftstrahl 10 innerhalb dieser Zone Z auftrifft, wird die Tröpfchenbildung im Sinne einer Strukturierung der beschichteten Oberfläche gestört.
  • In Fig. 1 ist eine Gelenkhalterung 33 für die Luftdüse 11 veranschaulicht, die in Fig. 2 im einzelnen dargestellt ist. Das Düsenrohr 11 ist reibungsschlüssig in der Bohrung 34 einer Kugel 35 gehalten und kann daher axial in Richtung des Pfeiles A verstellt werden. Die Kugel wird durch federnde Arme 36 eines Blechträgers 37 gegen ein Loch 38 in diesen Träger gedrückt. Die Luftdüse 11 kann allseits verschwenkt werden (Pfeil B). Der Träger 37 ist seinerseits in Radialrichtung und in Umfangsrichtung verstellbar am Gehäuse 2 gehalten (Pfeil C). Die Luftdüse 11 kann daher jede beliebige Lage mit Bezug auf die Oberfläche 21 des Rotationskörpers 6 erhalten.
  • In den nachstehenden Figuren werden um 50 gegenüber den Fig. 1 und 2 erhöhte Bezugszeichen für entsprechende Teile verwendet. Es wird angenommen, daß der Rotationskörper sich in Richtung des Pfeiles D dreht.
  • In den Fig. 3 und 4 ist die Luftdüse 61 so gerichtet, daß der aus ihr austretende Luftstrahl eine Komponente in Laufrichtung hat. Dies ergibt bei der Störung der Tröpfchenbildung kleinere Tropfen und eine feinere Struktur.
  • Ist dagegen die Luftdüse 61a, wie in den Fig. 5 und 6 veranschaulicht, radial gerichtet, ergeben sich mittlere Tröpfchen und eine mittlere Struktur.
  • Bei der Ausführungsform der Fig. 7 und 8 ist die Luftdüse 61b so gerichtet, daß der austretende Luftstrahl eine Komponente entgegen der Laufrichtung hat. Dies führt zu größeren Tropfen und einer größeren Struktur.
  • Bei der Ausführungsform nach den Fig. 9 und 10 sind zwei Luftdüsen 61c und 61d an einander gegenüberliegenden Stellen des Rotationskörpers 56 angeordnet. Sie haben einen so großen Abstand voneinander, daß sie ebenfalls nur partiell auf den Film einwirken und sich gegenseitig nicht bei der Tröpfchenbildung beeinflussen.
  • Aus der Ausführungsform der Fig. 11 und 12 ist zu ersehen, daß die Luftdüse 61e nahezu senkrecht auf die Oberfläche 71 des Rotationskörpers 56 gerichtet werden kann. In diesem Fall ergibt sich eine Luftstauung am Rotationskörper und eine große Angriffsfläche des Luftstrahls, wenn dieser an der Kante 30 auf den Film trifft. Dies führt zu Tröpfchen mit geringerer Bewegungsenergie, was insbesondere für ebene Oberflächen geeignet ist.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 13 steht die Luftdüse 61f, die radial in Richtung des Pfeiles C verlagert werden kann, so, daß ihre Achse den abgeschleuderten Film 31 erst jenseits der Kante 80 beaufschlagt. Dies führt zu Tröpfchen mit ovaler bis runder Form.
  • Bei der Ausführungsform nach Fig. 14 steht die in einer Axialebene angeordnete Luftdüse 61g etwa tangential zur Oberfläche 71 des Rotationskörpers 56. Hierdurch wird das Filmmaterial in Absprührichtung mitgerissen. Die Tröpfchenbildung wird zwar gestört, gleichzeitig den Tröpfchen aber eine zusätzliche Bewegungsenergie verliehen, so daß sie auch in Vertiefungen an der Oberfläche des zu beschichtenden Gegenstandes eindringen können.
  • Die Druckregelvorrichtung 13 ist zur Abgabe von Luft impulsen, beispielsweise zehn Impulse pro Sekunde, ausgelegt. Die Pausen zwischen den einzelnen Luftimpulsen reichen nicht aus, damit der in seiner gleichmäßigen Ausbreitung gestörte Film wieder die Ursprungsform annimmt. Trotz der Unterbrechungen ist daher die Tröpfchenbildung durchgehend gestört.
  • Wie die Ausführungsbeispiele zeigen, kann die Mündung der Luftdüse sehr dicht an der Oberfläche 21 oder ihrer Verlängerung (dargestellt durch den sich zerteilenden Film 31) plaziert werden. Zweckmäßigerweise sollte der Abstand a (vgl. Fig. 11) nicht größer sein als das 20-fache der kleinsten Weite b der Luftdüse 11.
  • Der Rotationskörper 6 in Fig. 1 hat die Form eines Konus, der Rotationskörper 56 in den Fig. 3 bis 14 hat die Form einer Schale. Der Rotationskörper kann aber auch die Form einer Scheibe, einer Glocke oder eine beliebige andere Form haben. Während in den Ausführungsbeispielen das Beschichtungsmaterial an einer inneren Oberfläche als Film ausgebreitet wird, kann dies auch an einer äußeren Oberfläche eines Rotationskörpers geschehen. Die Luftdüsen müssen der filmtragenden Oberfläche nicht abgewandt angeordnet sein, sondern können ihr auch zugewandt sein. Die Rotationsachse ist in der Regel waagerecht, in besonderen, Fällen, z.B. bei Verwendung mehrerer Scheiben, auch vertikal angeordnet.
  • Zur optimalen Anpassung an die verwendeten Materialien und den zu beschichtenden Gegenstand kann man nicht nur die Luftdüse 11, 61 in eine wählbare Stellung bringen. Man kann gleichzeitig oder zusätzlich auch den Druck der zugeführten Luft mit Hilfe der Regelvorrichtung 13 auf einen beliebigen Wert einstellen. In manchen Fällen empfiehlt es sich, auch den Druck der Luft für den Luftschleier 14 mit Hilfe der Regelvorrichtung 13 anzupassen. Beim Vorhandensein von mehreren Luftdüsen 11 kann man auch für jede dieser Luftdüsen oder für Gruppen von solchen Luftdüsen je eine Regelvorrichtung 9 vorsehen.

Claims (24)

  1. Verfahren zum Beschichten von Gegenständen mit einem Beschichtungsmaterial, das in bzw. auf einem Rotationskörper als Film ausgebreitet und von dessen Kante unter Bildung elektrostatisch geladener Tröpfchen abgeschleudert wird, wobei außerdem Luft zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Störung der gleichmäßigen Tröpfchenbildung mindestens ein Luftstrahl den noch geschlossenen oder sich bereits zerteilenden Film partiell beaufschlagt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Luftstrahlen in einem so großen Abstand voneinander wirken, daß sie die Tröpfchenbildung im wesentlichen unabhängig voneinander beeinflussen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß maximal acht und vorzugsweise zwei bis vier Luftstrahlen angewendet werden.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrahl einen kreisförmigen Querschnitt hat.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrahl ein Flachstrahl ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrahl eine Strömungskomponente in Umfangsrichtung der Rotation hat.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrahl auf den Film etwa im Bereich der Kante gerichtet ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Luft des Luftstrahls änderbar ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrahl impulsmäßig erzeugt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Luftstrahl im Inneren eines das abgeschleuderte Beschichtungsmaterial umschließenden Luftbrausen-Schleier wirkt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungsstruktur so gewählt wird, daß sie derjenigen eines für die Vor- und/oder Nachbehandlung eingesetzten luftzerstäubenden Systems etwa gleicht.
  12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einem Rotationskörper, der eine eine radiale Komponente aufweisende Oberfläche und eine Kante zum Abschleudern des Beschichtungsmaterials aufweist, und mit einer Luftzufuhrvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Luftdüse (11; 61) auf eine Stelle innerhalb einer sich zu beiden Seiten der Kante (30; 80) erstreckenden Tröpfchenbeeinflussungszone (Z) gerichtet ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdüse (11; 61) in ihrer Axialrichtung keinen größeren Abstand (a) von der Oberfläche oder ihrer Verlängerung hat als die 30-fache kleinste Weite (b) ihres Querschnitts.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdüse (11) in ihrer Axialrichtung einstellbar ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Achse der Luftdüse (11) und der Umfangsrichtung der Rotationskörper (6) einstellbar ist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen der Achse der Luftdüse (11) und ihrem Schnittpunkt mit der Oberfläche (21) oder ihrer Verlängerung einstellbar ist.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdüse (11) in Radialrichtung (C) einstellbar ist.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdüse (11) einen kreisrunden Querschnitt hat.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdüse einen schlitzförmigen Querschnitt hat.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdüse (11) eine Druckregel- oder -einstellvorrichtung (9) zugeordnet ist.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorhandensein mehrerer Luftdüsen (61c, 61d) diese einzeln oder gruppenweise mit unterschiedlichem Druck versorgbar sind.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftdüse (11) ein Impulsluftgeber zugeordnet ist.
  23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu der mindestens einen Luftdüse (11) ein Düsenkranz (15) zur Bildung einer Luftbrause (16) vorgesehen ist.
  24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß Luftdüse (11) und Düsenkranz (15) mit unterschiedlichem Druck versorgbar sind.
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