ITMI20000286A1

ITMI20000286A1 - APPARATUS AND PROCEDURE FOR THE ELECTROSTATIC APPLICATION OF SYNTHETIC POWDERS

Info

Publication number: ITMI20000286A1
Application number: IT2000MI000286A
Authority: IT
Inventors: Mauro Soli; Ambrogio Pogliani; Orlando Pasotti; Alessandro Abbiatici
Original assignee: Mauro Soli; Ambrogio Pogliani
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2000-02-18
Publication date: 2001-08-18
Also published as: WO2001060527A1; ITMI20000286A0; IT1316768B1

Description

APPARECCHIATURA E PROCEDIMENTO PER L’APPLICAZIONE ELETTROSTATICA DI POLVERI SINTETICHE. EQUIPMENT AND PROCEDURE FOR THE ELECTROSTATIC APPLICATION OF SYNTHETIC POWDERS.

Forma oggetto del presente trovato una apparecchiatura ed un procedimento per l’applicazione elettrostatica di polveri sintetiche. The present invention relates to an apparatus and a process for the electrostatic application of synthetic powders.

L’applicazione elettrostatica di polveri sintetiche su superfici trova impiego in svariati settori, ad esempio: nel trattamento delle superfici per l’applicazione di smalti, nel settore della pressofusione per l’applicazione di distaccanti sugli stampi. The electrostatic application of synthetic powders on surfaces is used in various sectors, for example: in the treatment of surfaces for the application of enamels, in the die-casting sector for the application of release agents on molds.

Le apparecchiature note per l’applicazione elettrostatica di polveri sintetiche comprendono un corpo pistola avente almeno un ugello per spruzzare la miscela di aria e polvere. The known equipment for the electrostatic application of synthetic powders includes a gun body having at least one nozzle for spraying the mixture of air and powder.

Per ogni ugello è inoltre prevista almeno una testina di ionizzazione, o puntale, per ionizzare la polvere spruzzata. For each nozzle there is also provided at least one ionization head, or tip, to ionize the sprayed powder.

La tensione applicata ai puntali può arrivare fino a circa 100 KV con una frequenza di circa 15-25 KHz; generalmente la tensione di ionizzazione ha valore efficace negativo. The voltage applied to the leads can reach up to about 100 KV with a frequency of about 15-25 KHz; generally the ionization voltage has a negative effective value.

Solitamente il corpo pistola è alimentato in bassa tensione, ed include anche un moltiplicatore di tensione per fornire al puntale la tensione di ionizzazione necessaria. Usually the gun body is powered in low voltage, and also includes a voltage multiplier to supply the necessary ionization voltage to the tip.

La polvere così ionizzata, viene spruzzata su una superficie avente un potenziale elettrico tale da favorire l’attrazione elettrostatica delle polveri sulla superficie che si desidera rivestire. The ionized powder is sprayed onto a surface having an electrical potential such as to favor the electrostatic attraction of the powders on the surface to be coated.

Per alimentare la pistola a spruzzo con la miscela di aria e polvere è previsto un alimentatore a letto fluido, costituito sostanzialmente da un contenitore di polveri avente un fondo poroso alimentato con aria compressa che crea una sospensione di polveri all’intero del contenitore. To feed the spray gun with the mixture of air and powder, a fluid bed feeder is provided, substantially consisting of a powder container having a porous bottom fed with compressed air which creates a suspension of powders inside the container.

Un apposito dispositivo di aspirazione, solitamente un tubo di Venturi ad angolo - cioè un tubo di Venturi in cui la polvere arriva lateralmente mentre l’aria è spruzzata coassialmente -preleva quindi la polvere in sospensione, la miscela con aria - per ottenere una predeterminata concentrazione, e la invia agli ugelli della pistola di spruzzo. A special suction device, usually an angled Venturi tube - that is a Venturi tube in which the dust arrives laterally while the air is coaxially sprayed - then picks up the suspended dust, the mixture with air - to obtain a predetermined concentration , and sends it to the spray gun nozzles.

Per alcuni tipi di polveri sintetiche risulta difficoltoso ottenere un’applicazione precisa ed uniforme delle polveri sulle superfìci trattate e può risultare altresì difficoltoso ottenere anche una buona adesione del prodotto in polvere sulla superficie spruzzata. For some types of synthetic powders it is difficult to obtain a precise and uniform application of the powders on the treated surfaces and it may also be difficult to obtain a good adhesion of the powder product on the sprayed surface.

Notevoli difficoltà si riscontrano in particolare nell’ applicazione di polveri a bassa densità e/o a basso grado di durezza, quali, ad esempio, i distaccanti in polvere utilizzati nella pressofusione (solitamente polveri a base di cere sintetiche) che hanno una densità di 0,3 g/ml circa e una durezza, a temperatura ambiente, di 40-50 shore circa. Considerable difficulties are encountered in particular in the application of low density and / or low degree of hardness powders, such as, for example, powder release agents used in die casting (usually powders based on synthetic waxes) which have a density of 0, About 3 g / ml and a hardness, at room temperature, of about 40-50 shore.

Ulteriori difficoltà si riscontrano inoltre quando si desidera lavorare con un basso rapporto polvere/aria; ad esempio nel caso dell’applicazione di antidistaccante per stampi di pressofusione è desiderabile lavorare a livelli di circa lgrammo di polvere ogni 120 litri d’aria. Further difficulties are also encountered when it is desired to work with a low dust / air ratio; for example, in the case of the application of anti-release agent for die-casting molds, it is desirable to work at levels of about 1 gram of powder per 120 liters of air.

Una parziale soluzione ai problemi sopraindicati può essere ottenuta riducendo drasticamente la pressione di spruzzo dalle normali pressioni di lavoro, cioè scendendo dagli usuali 2,5-3. 10<5 >Pa a valori di 0,5-0, 6 .10<5 >Pa. A partial solution to the above problems can be obtained by drastically reducing the spray pressure from the normal working pressures, that is, by decreasing from the usual 2.5-3. 10 <5> Pa at values of 0.5-0, 6 .10 <5> Pa.

Tuttavia tale soluzione comporta una forte diminuzione della portata, pertanto si produce un pesante allungamento dei tempi necessari per applicare la polvere. However, this solution involves a strong reduction in the flow rate, therefore a heavy lengthening of the time required to apply the powder is produced.

Inoltre, riducendo la pressione di lavoro, avviene una maggiore dispersione della polvere nell’aria, pertanto aumenta l’inquinamento dell’ambiente di lavoro. Furthermore, by reducing the working pressure, there is a greater dispersion of dust in the air, thus increasing the pollution of the working environment.

Per altro, le polveri sintetiche hanno un prezzo elevato, di conseguenza è necessario minimizzare ogni spreco del prodotto in polvere. Moreover, synthetic powders have a high price, consequently it is necessary to minimize any waste of the powder product.

Il corretto funzionamento dell’apparecchiatura risulta inoltre particolarmente difficoltoso quando la pistola di spruzzo si trova ad operare in ambienti con umidità e /o temperature elevate. The correct operation of the equipment is also particularly difficult when the spray gun is operating in environments with high humidity and / or temperatures.

Il problema è particolarmente sentito nel caso dell’ applicazione di distaccanti in polvere sugli stampi di pressofusione poiché l’elevata temperatura in prossimità dello stampo aperto (tipicamente 120-140 °C), ancorché per un tempo relativamente breve (tipicamente 7-8 secondi) tende a provocare la fusione delle polveri prima della loro fuoriuscita dagli ugelli e, quindi, l’intasamento degli ugelli stessi. The problem is particularly felt in the case of the application of powder release agents on the die-casting molds since the high temperature in the vicinity of the open mold (typically 120-140 ° C), albeit for a relatively short time (typically 7-8 seconds) it tends to cause the powders to melt before they come out of the nozzles and, therefore, to clog the nozzles themselves.

Compito precipuo del presente trovato è quello di trovare una soluzione ai problemi della tecnica nota e, in particolare, ai problemi sopra esposti, proponendo un’apparecchiatura migliorata ed un procedimento per l’applicazione elettrostatica di polveri sintetiche. The main task of the present invention is to find a solution to the problems of the known art and, in particular, to the problems described above, by proposing an improved apparatus and a process for the electrostatic application of synthetic powders.

Detto obiettivo viene conseguito per mezzo di una apparecchiatura per l’applicazione elettrostatica di polveri sintetiche conforme al dettato della rivendicazione 1 e per mezzo di un procedimento per l’applicazione elettrostatica di polveri sintetiche conforme al dettato della rivendicazione 11. This objective is achieved by means of an equipment for the electrostatic application of synthetic powders in accordance with the provisions of claim 1 and by means of a procedure for the electrostatic application of synthetic powders in accordance with the provisions of claim 11.

Forme di realizzazione particolarmente vantaggiose dell’apparato e del procedimento possono essere realizzate conformemente al dettato delle rivendicazioni dipendenti. Particularly advantageous embodiments of the apparatus and of the process can be carried out in accordance with the provisions of the dependent claims.

Una possibile forma di realizzazione di un’apparecchiatura per l’applicazione elettrostatica di polveri sintetiche conforme al dettato delle rivendicazioni brevettali sarà ora descritta, a puro titolo indicativo e non limitativo, con riferimento ai disegna allegati in cui: A possible embodiment of an equipment for the electrostatic application of synthetic powders in accordance with the provisions of the patent claims will now be described, purely by way of non-limiting indication, with reference to the attached drawings in which:

la figura 1 è una prima vista schematica di una apparecchiatura conforme all’invenzione; - la figura 2 una seconda vista schematica della medesima apparecchiatura; Figure 1 is a first schematic view of an equipment according to the invention; Figure 2 is a second schematic view of the same apparatus;

la figura 3 è una vista schematica di una possibile realizzazione di un corpo pistola; la figura 4 è una vista in sezione di un tubo di Venturi utilizzato per prelevare la polvere dall’alimentatore a letto fluido. figure 3 is a schematic view of a possible embodiment of a gun body; Figure 4 is a sectional view of a Venturi tube used to collect the powder from the fluidized bed feeder.

Con riferimento alla figura 1 l'apparecchiatura per l’applicazione elettrostatica di polveri sintetiche, indicata nel suo complesso con il numero di riferimento 1, comprende mezzi 2 atti a creare una sospensione di polvere, neiresempio un letto fluido 2, mezzi 3 atti ad aspirare la polvere dalla sospensione e miscelarla con aria, così da ridurre la concentrazione delle polveri ad un valore predeterminato, un corpo pistola, indicato nel suo complesso con il numero di riferimento 4, provvisto di due ugelli 41, ed un generatore di tensione, indicato nel suo complesso con il numero di riferimento 5. With reference to Figure 1, the apparatus for the electrostatic application of synthetic powders, indicated as a whole with the reference number 1, comprises means 2 suitable for creating a suspension of powder, in example a fluid bed 2, means 3 suitable for sucking the powder from the suspension and mix it with air, so as to reduce the concentration of the powders to a predetermined value, a gun body, indicated as a whole with the reference number 4, provided with two nozzles 41, and a voltage generator, indicated in as a whole with the reference number 5.

L’alimentatore a letto fluido 2 è costituito, sostanzialmente, da un contenitore di polveri, destinato ad essere parzialmente riempito con polveri sintetiche, avente un fondo poroso , alimentato con aria in pressione, che crea una sospensione di polveri all’interno del contenitore. The fluidized bed feeder 2 basically consists of a container of powders, intended to be partially filled with synthetic powders, having a porous bottom, fed with pressurized air, which creates a suspension of powders inside the container.

La sospensione di polveri è aspirata dal dispositivo di aspirazione 3, miscelata con aria, ed inviata agli ugelli 41 del corpo pistola 4. The dust suspension is sucked by the suction device 3, mixed with air, and sent to the nozzles 41 of the gun body 4.

Ogni ugello 41 è provvisto di almeno una testina di ionizzazione 42, per ionizzare la polvere spruzzata, la quale è alimentata dal generatore ad alta tensione 5. Each nozzle 41 is provided with at least one ionization head 42, to ionize the sprayed powder, which is powered by the high voltage generator 5.

Una caratteristica dell'apparecchiatura è che il dispositivo di aspirazione 3 e miscelazione delle polveri è un tubo di Venturi del tipo “in linea” - vale a dire in cui la polvere è immessa coassialmente mentre l’aria viene soffiata lateralmente. A feature of the equipment is that the dust suction and mixing device 3 is a Venturi tube of the "in-line" type - that is, in which the dust is introduced coaxially while the air is blown sideways.

Secondo la forma di realizzazione illustrata (fig.4) un condotto anulare 32 crea una depressione in corrispondenza dell’uscita di un condotto 31 - interno al condotto anulare 32- da cui viene aspirata la polvere che si miscela quindi con l’aria proveniente dal condotto anulare 32. According to the embodiment illustrated (fig. 4) an annular duct 32 creates a depression at the outlet of a duct 31 - inside the annular duct 32 - from which the dust is sucked which then mixes with the air coming from the annular duct 32.

Questa caratteristica consente di ottenere una miscela di polvere aria di valore molto basso, ad esempio 1 grammo di polvere per 120 litri d’aria, e di valore costante nel tempo. This feature allows you to obtain a mixture of dust-air of very low value, for example 1 gram of dust per 120 liters of air, and of a constant value over time.

Inoltre questa caratteristica evita, o comunque riduce drasticamente, la smussatura delle scaglie delle polveri. Furthermore, this feature avoids, or at least drastically reduces, the smoothing of powder flakes.

Pertanto anche lavorando con polveri a basso grado di durezza la polvere può essere ionizzata più facilmente. Therefore, even when working with powders with a low degree of hardness, the powder can be ionized more easily.

Preferibilmente il corpo pistola è conformato a “T”, e gli ugelli 41 sono disposti alle estremità opposte della “T”. Preferably the gun body is shaped like a "T", and the nozzles 41 are arranged at the opposite ends of the "T".

Questa conformazione consente di spruzzare contemporaneamente entrambi i semistampi di uno stampo a pressofusione. This conformation allows both half-molds of a die-casting mold to be sprayed at the same time.

Nella forma preferita di realizzazione il generatore di tensione di ionizzazione 5 è esterno al corpo pistola (4) che è alimentato direttamente in alta tensione. In the preferred embodiment, the ionization voltage generator 5 is external to the gun body (4) which is fed directly in high voltage.

Questa caratteristica consente di ridurre gli ingombri del corpo pistola 4 e si dimostra particolarmente vantaggiosa nell’utilizzo sugli stampi di pressofusione, dove lo spazio di accesso è piuttosto ridotto (tipicamente quando lo stampo è aperto la distanza fra i due semistampi è inferiore a 150 mm). This feature allows to reduce the overall dimensions of the gun body 4 and is particularly advantageous when used on die-casting molds, where the access space is rather limited (typically when the mold is open the distance between the two half-molds is less than 150 mm ).

Preferibilmente i collegamenti elettrici all’interno della pistola sono realizzati con teflon caricato con cariche elettricamente conduttive (ad esempio fibra di carbonio). Preferably the electrical connections inside the gun are made with Teflon charged with electrically conductive charges (for example carbon fiber).

In questo modo si evitano problemi di ossidazione dei conduttori o di elettrolisi. In this way, oxidation problems of conductors or electrolysis are avoided.

Secondo la forma di realizzazione illustrata l’entrata 43 della miscela aria/polvere negli ugelli 41 del corpo pistola a “T” ha una inclinazione uguale od inferiore a 60°. According to the embodiment illustrated, the inlet 43 of the air / powder mixture in the nozzles 41 of the "T" gun body has an inclination equal to or less than 60 °.

Questa caratteristica è preferibile poiché riduce i rischi di sedimentazioni della polvere all’interno degli ugelli 41. This feature is preferable because it reduces the risk of dust settling inside the nozzles 41.

Preferibilmente l’aria di alimentazione del letto fluido ha una temperatura uguale o inferiore a -2 °C, ancora più preferibilmente l’aria di alimentazione del letto fluido ha una temperatura di alimentazione inferiore a -10°C. Preferably the fluid bed supply air has a temperature equal to or lower than -2 ° C, even more preferably the fluid bed supply air has a supply temperature lower than -10 ° C.

Alimentando il letto fluido con aria fredda le polveri, che hanno un peso specifico molto basso, tendono a rimanere più a lungo in sospensione; di conseguenza si ottiene una miscela più ricca di polvere e, quindi, una migliore resa dell’alimentatore a letto fluido By feeding the fluidized bed with cold air, the powders, which have a very low specific weight, tend to remain in suspension for longer; as a result, a richer mixture of powder is obtained and, therefore, a better yield of the fluidized bed feeder

In una possibile forma di realizzazione il contenitore del letto fluido potrà inoltre essere coibentato termicamente. In a possible embodiment, the container of the fluidized bed can also be thermally insulated.

Possono inoltre essere previsti mezzi (non mostrati) atti a far vibrare il letto fluido. Means (not shown) able to vibrate the fluid bed can also be provided.

Questa caratteristica evita la formazione di passaggi preferenziali dell’aria nel letto fluido, ottenendo quindi una maggiore quantità di polvere in sospensione; pertanto si ottiene anche una maggiore resa dell’alimentatore a letto fluido. This feature avoids the formation of preferential air passages in the fluid bed, thus obtaining a greater amount of powder in suspension; therefore, a greater yield of the fluidized bed feeder is also obtained.

Preferibilmente l’aria di alimentazione del tubo di venturi 3 ha una temperatura uguale od inferiore a -2°C. Preferably the supply air of the Venturi tube 3 has a temperature equal to or lower than -2 ° C.

Questa caratteristica consente di raffreddare gli ugelli, evitando che la polvere possa ostruire gli ugelli stessi, problema che si incontra in particolare qualora la pistola si trovi in ambienti ad elevata temperatura. This feature allows the nozzles to be cooled, preventing dust from clogging the nozzles, a problem that is encountered in particular when the gun is in high temperature environments.

Utilizzando aria fredda si aumenta inoltre la durezza delle polveri, riducendo ulteriormente le eventuali smussature a cui sono soggetti i grani di polvere prima che raggiungano gli ugelli (41). Using cold air also increases the hardness of the powders, further reducing any bevels to which the dust grains are subject before they reach the nozzles (41).

Sia Paria di alimentazione del letto fluido 2 sia l’aria di alimentazione del tubo di Venturi in linea saranno opportunamente deumidificate, in modo da aumentare la capacità di trattenimento dell’elettricità statica della polvere. Both the power supply of the fluid bed 2 and the supply air of the Venturi tube in line will be suitably dehumidified, in order to increase the static electricity retention capacity of the dust.

Nella forma di realizzazione preferita la polvere viene ionizzata lavorando ad una frequenza compresa fra 50 e 60 KHz. In the preferred embodiment the powder is ionized working at a frequency comprised between 50 and 60 KHz.

Questa caratteristica consente di concentrare il getto di polvere ionizzata, riducendo quindi gli spechi. This feature allows to concentrate the jet of ionized powder, thus reducing the mirrors.

Inoltre questa caratteristica consente di ridurre il c.d. effetto gabbia di Faraday che, come noto, rende difficoltoso applicare la polvere nei fori o nelle scanalature di una superficie. Furthermore, this feature allows to reduce the so-called Faraday cage effect which, as known, makes it difficult to apply the powder in the holes or in the grooves of a surface.

La polarità di ionizzazione delle polveri dipende naturalmente dalla composizione chimica delle polveri. The ionization polarity of the powders naturally depends on the chemical composition of the powders.

Ad esempio nel caso dell’applicazione di antidistaccante in polvere per stampi a pressofusione l’applicazione della polvere è molto più agevole lavorando con una tensione avente valore efficace positivo. For example, in the case of the application of anti-release powder for die-casting molds, the application of the powder is much easier working with a voltage having a positive effective value.

Claims

CLAIMS 1. Apparatus (1) for the electrostatic application of synthetic powders comprises means (2) suitable for creating a suspension of powder, means (3) suitable for sucking the powder from the suspension and mixing it with air so as to reduce the concentration of the powders, a gun body (4), at least one nozzle (41) and a voltage generator (5) for ionizing the powders, characterized in that the dust suction device is an in-line Venturi tube (2).

2. Apparatus according to claim 1, in which the gun body is powered directly in high voltage.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, in which the gun body is generally "T" shaped and the nozzles (41) are arranged at opposite ends of the "T".

4. Apparatus, according to claim 3, in which the entry of the air / powder mixture into the nozzles (41) has an inclination not exceeding 60 °.

5. Apparatus according to one of the preceding claims, in which means are provided for supplying the fluidized bed with air at a temperature lower than or equal to -2 ° C.

6. Apparatus according to claim 5, wherein the fluid bed is thermally insulated.

7. Apparatus according to one of the preceding claims, in which means are provided for causing the fluid bed (2) to vibrate.

8. Apparatus according to one of the preceding claims, in which the in-line Venturi tube 3 is fed with air at a temperature equal to or lower than -2 ° C.

9. Apparatus according to one of the preceding claims, in which the voltage generator is capable of generating an ionization voltage having a frequency comprised between 50 and 60 KHz.

10. Apparatus, according to one of the preceding claims, in which the voltage generator (5) generates a wave with a positive effective value.

11. Procedure for the electrostatic application of a release agent in powder on a die-casting mold which includes the steps of: - create a suspension of powder; - suck up the suspended powder and mix it with air; - spray the powder; And - ionize the sprayed powder in which the suspended powder is aspirated in a substantially rectilinear manner.

12. Process according to claim 11, wherein the powder suspension is created using air at a temperature equal to or lower than -2 ° C.

13. Process, according to claim 11 or 12, in which the air mixed with the powder taken from the suspension has a temperature equal to or lower than -2 ° C.

14. Process according to one of the preceding claims, in which the powder is positively ionized.

15. Process according to one of the preceding claims, in which the ionization frequency is comprised between 50 and 60 KHz.