DE102005000983A1

DE102005000983A1 - Universeller Ionisierungsaufsatz für ein Sprühgerät, elektrostatisches Sprühgerät und Sprühbeschichtungsverfahren zur Sprühbeschichtung

Info

Publication number: DE102005000983A1
Application number: DE200510000983
Authority: DE
Inventors: Ralph Dipl.-Ing. Hruschka
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2006-07-20

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ionisierungsaufsatz für ein Sprühgerät, insbesondere ein Lackiergerät. Der Ionisierungsaufsatz weist eine flexibel verformbare, auf die Außenseite des Gerätegehäuses des Sprühgerätes formschlüssig aufsetzbare Elektrodenträgervorrichtung 13 und in die Elektrodenträgervorrichtung integrierte oder an ihr angeordnete Korona-Elektroden 2 auf. Die vorliegende Erfindung bezieht sich des weiteren auf ein Sprühgerät, welches einen erfindungsgemäßen Ionisierungsaufsatz aufweist, sowie auf ein entsprechendes Sprühbeschichtungsverfahren.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ionisierungsaufsatz bzw. ein Zusatzgerät für ein Sprühgerät, ein Sprühgerät und ein Sprühbeschichtungsverfahren zur Sprühbeschichtung mittels einer elektrostatisch aufgeladenen Flüssigkeit oder eines elektrostatisch aufgeladenen, pulverförmigen Beschichtungsmaterials. Der erfindungsgemäße Aufsatz bzw. das erfindungsgemäße Sprühgerät sind insbesondere zum Einsatz bei der Beschichtung von Fahrzeuginnenräumen sowie zur Lackierung bzw. Beschichtung schmaler Bauteile ohne hohe Beschichtungsmaterialverluste geeignet. Da die Erfindung insbesondere im Bereich von Lackiergeräten bzw. Lackierverfahren (Spritzlackierung mittels Flüssiglack oder pulverförmigen Lackmaterialien) eingesetzt wird, werden in der vorliegenden Anmeldung zur Vereinfachung die folgenden Begriffe synonym benutzt:

• Sprühgerät und Lackiergerät
• Sprüh- und Beschichtungsverfahren bzw. Sprühbeschichtungsverfahren und Lackierverfahren
• Pulverförmiges Beschichtungsmaterial und Pulverlack
• Flüssigkeit, Flüssiglack und flüssiges Beschichtungsmaterial.

Der Begriff der Lackmaterialien und alternativ hierzu der Begriff der Beschichtungsmaterialien werden als Oberbegriff für flüssige Beschichtungsmaterialien und pulverförmige Beschichtungsmaterialien verwendet.
Ist somit nachfolgend vereinfacht von einem Lackiergerät die Rede, so schließt dies nicht aus, dass dieses auch als Sprühgerät z.B. für Flüssigkleber ausgebildet sein kann.

Lackiergeräte bzw. Sprühgeräte für Spritzlackierprozesse bzw. Beschichtungsprozesse mittels elektrostatisch aufgeladenem Lack bzw. entsprechend aufgeladener Flüssigkeit sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt.

Derzeit werden folgende Lackiergeräte für Spritzlackierprozesse eingesetzt:
Hochdruckpistolen, Niederdruckpistolen (auch HVLP-Pistolen genannt), Airless- und Airmixzerstäuber, Hochrotationsglocken, Rotationsscheiben, Ultraschallzerstäuber.

Diese Lackiergeräte erzeugen einen Spritznebel aus Lacktröpfchen, der sich mehr oder weniger zielgerichtet auf einem Werkstück niederschlägt und die Lackierung bzw. Beschichtung ergibt. Systembedingt gelangen große Anteile des Spritznebels am Werkstück vorbei, was zu Lackverlusten führt. Die Lackverluste können bis zu 90 % betragen (insbesondere bei kleinen Bauteilen), daher sind Techniken und Methoden zur Reduzierung der Lacknebelverluste sehr wichtig.

Eine häufig angewendete Technik zur Reduzierung des Lacknebelverlustes ist der Einsatz der Elektrostatik. Hierbei wird das Lackmaterial bzw. die Lackflüssigkeit mit Hochspannung aufgeladen, trägt diese Ladungen auf der Oberfläche der Lacktröpfchen mit sich und kann z.B. auf geerdeten elektrisch leitfähigen Werkstücken mit hohem Wirkungsgrad abgeschieden werden (bis zu 90 % des Lackes können mit einer elektrostatischen Hochrotationsglocke auf flachen Blechen abgeschieden werden). Auch für die elektrostatische Beschichtung von elektrisch nicht leitfähigen Werkstücken gibt es mittlerweile bewährte Methoden. Alle bezeichneten Lackiergeräte lassen sich mit entsprechendem Aufwand (z.B. Verwendung von Isoliermaterial als Baustoff, Einhalten und Sicherstellen von Sicherheitsabständen) für die Verwendung der Elektrostatik ausrüsten. Letztendlich entscheidet eine Kosten-Nutzen-Rechnung, wann elektrostatisch ausgerüstete Lackiergeräte zum Einsatz kommen, da diese im Vergleich zu konventionellen Zerstäubern ohne Elektrostatik erheblich teurer sind.

Die Elektrostatik verlangt eine Aufladung des Lackes unter Verwendung eines oder mehrerer Hochspannungserzeuger. Die Hochspannung kann auf zwei Arten einen Spritznebel aufladen:
Durch Kontaktaufladung oder durch Ionisationsaufladung.

Die Kontaktaufladung (direkter Kontakt der Flüssigkeit mit der Hochspannungsquelle beim Versprühen) wird immer dann eingesetzt, wenn keine Gefahr besteht, dass die Hochspannung auf die Lackversorgung bzw. die entsprechenden Einrichtungen durchschlägt. Das bedeutet, dass entweder Lacke mit einer geringen elektrischen Leitfähigkeit eingesetzt werden (z.B. Lösemittellacke) oder dass eine Potentialtrennung zwischen geladenem Lack und Lackversorgung bzw. zwischen Flüssigkeit und Flüssigkeitsversorgung (z.B. über eine Versorgungsringleitung) erfolgt. Für die Potenzialtrennung gibt es bereits unterschiedliche Systeme für vielseitige Anwendungsfälle, die kommerziell erhältlich sind (Firma Reiter, Winnenden; Firma Dürr; Firma ITW, Diezenbach; Firma ABB etc.).

Die elektrostatische Kontaktaufladung erfordert bei elektrisch leitfähigen Lacksystemen und Spüllösungen eine Potenzialtrennung in Form von Zusatzgeräten. Diese Zusatzgeräte sind meist sehr kostenintensiv, erfordern einen erhöhten Wartungs- und Steuerungsaufwand, können für Störungen z.B. durch Verschmutzung oder Verschleppung Auslöser sein und müssen aus sicherheitstechnischen Gründen ständig überwacht werden.

Die Ionisationsaufladung bzw. Außenaufladung wird eingesetzt, wenn elektrisch leitfähige Flüssigkeiten bzw. Lackmaterialien verarbeitet werden, aber ein Durchschlagen der Hochspannung auf die Materialversorgung zu vermeiden ist (z.B. bei Wasserlacken), und auf eine Potentialtrennung verzichtet wird bzw. werden kann. Die Ionisationsaufladung von versprühten Flüssigkeiten (bzw. Nasslacken) erfolgt üblicherweise durch Aufladeelektroden bzw. Außenelektroden, die ringförmig um den Lacknebel angeordnet sind. Dabei sind ein oder mehrere Aufladeelektroden mit dem Hochspannungserzeuger verbunden, die Hochspannung sorgt im Bereich der Elektrodenspitzen für eine Ionisation der Umgebungsluft. Da die Elektrodenspitzen außerhalb des Lacknebels angeordnet sind (ca. 12 bis 20 cm radial vom Lackiergerät entfernt) und die Bauteile des Lackiergeräts und das Werkstücken mit der Erdung kontaktiert sind, wird ein Ionenstrom aus Luftpartikeln zwischen Außenelektroden und geerdeten Bauteilen erzeugt, der mit Lackpartikeln zusammenprallt und dadurch elektrostatische Ladung auf die Lackpartikel im Sprühstrahl überträgt.

Bei dieser Art der elektrostatischen Aufladung des Lackes liegen ca. sechs bis acht Elektrodenspitzen ringförmig angeordnet außerhalb des Sprühstrahls. Dadurch wird eine Isolierstrecke zwischen Hochspannung und geerdeten Gerätebauteilen bzw. Werkstück erforderlich. Üblich sind z.B. ca. 12 bis 20 cm Isolierstrecke bei 80 kV Hochspannung. Elektrostatische Lackiergeräte mit Ionisationsaufladung sind daher groß (bis zu 50 cm Durchmesser), schwer (ca. 1,5 bis 2 kg schwerer als mit Kontaktaufladung) und unhandlich. Aufgrund der Größe ist es z.B. nicht möglich, in einem Fahrzeuginneren mit einer Ionisationsaufladung zu lackieren. Das höhere Gewicht und die ungünstige Schwerpunktsverteilung (kopflastig) erfordern eine stabile Konstruktion des Bewegungsautomaten und der Verbindungselemente und teilweise einen erheblichen Mehraufwand bei der Programmierung der Bewegungsbahn des Lackiergerätes. Desweiteren kann durch die außenliegenden und auf Hochspannung liegenden Außenelektroden nicht näher an ein Werkstück herangefahren werden, als es die Sicherheitsvorschriften zulassen (z.B. aufgrund der Gefahr der Funkenbildung). Dadurch muss häufig ein größerer Flüssigkeitsnebelverlust in Kauf genommen werden, da ein größerer Sprühabstand auch für einen breiteren Sprühstrahl und somit für ein Vorbeispritzen gerade an engen Bauteilbereichen verantwortlich ist.

Bei den beschriebenen herkömmlichen Sprühgeräten nach dem Stand der Technik wird der Sprühstrahl über die Lenk-, bzw. Hornluft und die Zerstäuberluft in seiner Breite beeinflusst. Ein aufgrund des vergleichsweise großen Abstands zum Werkstück notwendiger enger Sprühstrahl macht häufig sehr hohe Lenkluftmengen (bis zu 600 l/min.) erforderlich. Diese Lenkluftmengen bilden jedoch zwischen Werkstück und Sprühstrahl ein Luftpolster, das zu einer Verringerung des Auftragswirkungsgrades bei engem Sprühstrahl verantwortlich ist.

Ausgehend vom Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein universell einsetzbares, kleines, leichtes und mit einem Handgriff demontierbares Zusatzgerät bzw. einen entsprechenden Ionisierungsaufsatz für ein Sprühgerät bzw. ein Lackiergerät zur Verfügung zu stellen, mit der die Ionisierung der Sprühflüssigkeit (bzw. des Flüssiglackes) oder des pulverförmigen Beschichtungsmaterials auf einfache Art und Weise realisiert werden kann. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin, ein entsprechend ausgeführtes Sprühgerät bzw. Lackiergerät, also mit einem entsprechenden Aufsatz versehenes Sprüh- bzw. Lackiergerät zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein entsprechendes Sprühbeschichtungsverfahren bzw. Lackierverfahren zur Verfügung zu stellen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es schließlich, geeignete Geräte bzw. Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen, welche Sprühbeschichtungen bzw. Lackierungen ohne die Verwendung von Potentialtrennvorrichtungen erlauben und welche es erlauben, ohne Hochspannungsüberschläge nahe an die Werkstückoberflächen zu kommen.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Ionisierungsaufsatz gemäß Anspruch 1, ein Sprühgerät gemäß Anspruch 23 sowie ein Sprühbeschichtungsverfahren gemäß Anspruch 46 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Vorrichtung bzw. des Verfahrens sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Ein erfindungsgemäßer Ionisierungsaufsatz zum Aufsetzen auf das Gerätegehäuse eines Sprühgerätes weist eine flexible, an die Außenkontur des Gerätegehäuses, insbesondere durch Verformung, anpassbare Elektrodenträgervorrichtung (auch kurz Trägervorrichtung) aus einem flexiblen Material auf. Diese Trägervorrichtung ist so ausgestaltet, dass sie auf die Außenseite des Gerätegehäuses des Sprühgerätes durch Anpassung ihrer Kontur an die Außenform des Gerätegehäuses auf setzbar ist bzw. dem Gerätegehäuse entsprechend überstülpbar ist. Das Aufsetzen bzw. das Überstülpen kann aufgrund der Verformbarkeit des Ionisierungsaufsatzes somit formschlüssig geschehen. Bevorzugt weist die Trägervorrichtung ein Rund- oder Flachmaterial auf, welches in Kreisform oder Ellipsenform biegbar ist, um an übliche Außenkonturen von Gerätegehäusen angepasst zu werden. In einer anderen Variante weist die Trägervorrichtung einen dehnbaren, geschlossenen Ring, beispielsweise aus Gummi, auf, welcher aufgrund seiner Dehnbarkeit dann mit den integrierten Elektroden dem Gerätegehäuse überstülpbar ist. Die Elektrodenträgervorrichtung kann jedoch auch als offener Teilring realisiert werden, dessen Enden zur Umfangsvergrößerung bzw. zur Anpassung an größere Gerätegehäuseumfänge aufbiegbar sind und zur Umfangsverringerung bzw. zur Anpassung an kleinere Gerätegehäusedurchmesser übereinander biegbar sind. Die Umfangsveränderung geschieht somit in der durch die Elektrodenträgervor richtung ausgebildeten Ring- bzw. Teilringebene. In die Trägervorrichtung sind nun bevorzugt mehrere Korona Hochspannungselektroden integriert. Die Elektroden können alternativ hierzu auch an der Elektrodenträgervorrichtung angeordnet sein.

Ein erfindungsgemäßes Sprühgerät zur Sprühbeschichtung mittels elektrostatischer aufgeladener Lackmaterialien weist ein Gerätegehäuse, eine in dem Gerätegehäuse angeordnete Beschichtungsmaterialzuführeinrichtung (Flüssigkeitszuführeinrichtung oder Zuführeinrichtung für pulverförmiges Beschichtungsmaterial), eine an einem Ende des Gerätegehäuses angeordnete, mit der Beschichtungsmaterialzuführeinrichtung verbundene Beschichtungsmaterialabgabevorrichtung (auch beispielsweise in Form einer Hochrotationsglocke) mit einer Beschichtungsmaterialaustrittsöffnung zur Abgabe eines Beschichtungsmaterialsprühstrahls (Flüssigkeitssprühstrahls bzw. Pulverstrahls) auf. Das erfindungsgemäße Sprühgerät ist nun dadurch gekennzeichnet, dass ein erfindungsgemäßer Ionisierungsaufsatz auf die Außenseite des Gerätegehäuses aufgesetzt bzw. der Außenseite des Gerätegehäuses übergestülpt ist. Dieser ist demontierbar bzw. abnehmbar gestaltet, so dass er auf einfache Art und Weise und bevorzugt mit einem Handgriff entfernt werden kann. Aufgrund der flexiblen Verformbarkeit der Trägervorrichtung des Ionisierungsaufsatzes sind die Elektroden des Ionisierungsaufsatzes bevorzugt in unmittelbarer Nähe der Außenseite des Gerätegehäuses und/oder formschlüssig an dieser angeordnet.

Aufgrund der flexiblen Verformbarkeit des Ionisierungsaufsatzes ist dieser an eine Vielzahl unterschiedlicher Gehäuseformen des Sprühgerätes universell anpassbar.

Bei dem erfindungsgemäßen universellen Ionisierungsaufsatz bzw. dem entsprechenden Sprühgerät wird die elektrostatische Aufladung des Lackmaterials (Flüssiglack oder Pulverlack) und die Beeinflussung der Sprühstrahlbreite bevorzugt durch eine gezielte Ionisation (durch Korona Hochspannungselektroden) der vom und am Lackiergerät durch die Lenk- bzw. Hornluft unmittelbar und aktiv mitbewegten Nebenluft (mitgerissene Luft im Bereich des Beschichtungsgerätes) erreicht.

Die vom Lackiergerät gesteuerte Lenk-, bzw. Hornluft ist bei nahezu allen Lackiergeräten bereits vorhanden. Die am Lackiergerät durch die Lenkluft mitbewegte Nebenluft wird durch den Unterdruck bei eingeschalteter Lenk- bzw. Hornluft aus der Umgebung des Lackiergerätes über die Grenzschicht in unmittelbarer Nähe des Gerätegehäuses, nachfolgend alternativ auch als Geräteumhüllung bezeichnet, in den Sprühstrahl mitgerissen. Es handelt sich dabei um eine unverzichtbare Begleiterscheinung durch pneumatische Prozesse. Sowohl die Horn-, bzw. Lenkluft als auch die Nebenluft treffen unmittelbar auf den Sprühstrahl. Üblicherweise wird dadurch der Sprühstrahl in seiner Breite beeinflusst und eine Verschmutzung des Lackiergerätes minimiert. Erfindungsgemäß wird bei der beschriebenen universellen elektrostatischen Aufladetechnik der Nebenluft des Lackiergerätes eine zusätzliche Funktion verliehen. Sowohl eine elektrostatische Aufladung des Lacknebels als auch eine Formung des Sprühstrahls wird beim erfindungsgemäßen Verfahren ermöglicht. Das Verfahren kommt ohne wesentliche Veränderung der Sprühgerätedimensionen und des Sprühgerätegewichtes aus.

Durch eine geeignete Anordnung der auf Hochspannung liegenden Elektroden bzw. der Elektrodenträgervorrichtung kann sowohl die vom Beschichtungsgerät aktiv bewegte Lenkluft als auch die mitgerissene Nebenluft stark ionisiert werden. Die für die elektrostatische Aufladung notwendigen Elektroden können mit Hilfe der Trägervorrichtung an einem Lackier- bzw. Beschichtungsgerät in dessen erzeugter Luftströmung integriert werden, ohne dass die Dimensionen des Gerätes und sein Gewicht wesentlich verändert werden müssten. Dies wird erreicht, indem die Elektroden in die Luftströmung entweder der Lenk- bzw. Hornluft oder der Nebenluft eingebracht werden. Dies geschieht vorteilhafterweise mit Hilfe eines flexiblen, im Wesentlichen zu einem Kreis mit an das Gerätegehäuse angepasstem Durchmesser gebogenen Rund- oder Flachmaterials der Elektrodenträgervorrichtung, welches einen leitfähigen Kern und nach außen stehende leitfähige Spitzen als Elektroden enthält.

Um eine optimale Anordnung der Elektroden in der Nebenluftströmung zu erreichen, wird der Weg der Nebenluftströmung oder deren Geschwindigkeitsprofil mit Rauchgasröhrchen sichtbar gemacht. An jeder Position, die von der Nebenluft erreicht wird (vor allem Positionen unmittelbar benachbart zur Außenhülle bzw. Außenseite des Gerätegehäuses des Beschichtungsgerätes) bis zur Austrittsöffnung der Lenk- bzw. Hornluft können Elektroden angebracht werden, die in Kontakt mit einer Hochspannungsquelle für eine Ionisierung der Luft sorgen. Insbesondere können Elektroden an jeder Position, die von der Nebenluft erreicht wird und die zur Vermeidung von Hochspannungsüberschlägen zwischen Lackabgabevorrichtung bzw. in der Regel metallener Hochrotationsglocke und Elektroden weit genug (in der Regel mehr als etwa 10 cm) von der Lack abgabevorrichtung entfernt ist, also beispielsweise an Positionen unmittelbar an der Geräteumhüllung des Lackiergerätes in Nebenluftströmungsrichtung deutlich vor den Austrittsöffnungen der Lenk-, bzw. Hornluft (bei geeigneter Geräteausgestaltungsform jedoch beispielsweise auch an entsprechenden Positionen in unmittelbarer Nähe der Austrittsöffnungen) können Elektroden angebracht werden, die in Kontakt mit einer Hochspannungsquelle für eine Ionisierung der Nebenluft sorgen.

Da die bezeichneten Luftströmungen (Lenkluft- und Nebenluftströmung) vom Lackiergerät aktiv erzeugt werden und direkt auf den Lacknebel treffen, bestehen umfangreiche Möglichkeiten für die Form, Art, Menge und Verteilung der Elektroden am Lackiergerät. Die Elektroden können insbesondere auch von der Austrittsöffnung des Lackes am vorderen Ende bzw. der Spitze des Lackiergerätes aus gesehen in Richtung des hinteren Endes des Lackiergerätes (also entgegen der Nebenluftströmungsrichtung gesehen) in einem zur Vermeidung von Hochspannungsüberschlägen ausreichenden Abstand (beispielsweise etwa 15 cm) von der Spitze des Lackiergerätes formschlüssig an die Geräteumhüllung des Lackiergerätes angebracht werden. Das Lackiergerät bzw. dessen Metallteile können mit der Erdung verbunden werden, wenn die Geräteumhüllung aus Isoliermaterial gestaltet ist. Dadurch ist es möglich, leitfähige Flüssigkeiten über ein geerdetes Gerätebauteil (z.B. Zerstäuberglocke aus Metall) zu zerstäuben und den Lacknebel über die ionisierte Nebenluft aufzuladen, ohne sperrige Außenelektroden zu verwenden.

Wie bereits beschrieben, kann die Elektrodenträgervorrichtung samt ihrer Elektroden bzw. der Elektro denring universell aus flexiblem Material hergestellt werden, um an Beschichtungsgeräte verschiedener Hersteller, insbesondere auch bei unterschiedlichen Durchmessern der Gerätegehäuse, angeschlossen bzw. übergestülpt zu werden. Dabei kann der Elektrodenring bzw. der Ionisierungsaufsatz durch geeignete Materialwahl insbesondere so ausgestaltet werden, dass sein Gewicht nur wenige Gramm (maximal 30 g) beträgt und dass durch sein Aufsetzen die Dimensionen des Gerätegehäuses nur sehr geringfügig verändert werden (beispielsweise 2 bis 16 mm Durchmesseränderung des Gerätegehäuses).

An den Elektrodenring bzw. den Ionisierungsaufsatz kann eine Schutzhülle aus flexiblem Material (beispielsweise aus einer dünnen Kunststofffolie oder einem Kautschukmaterial) befestigt werden. Eine solche Schutzhülle kann zusammen mit dem Ionisierungsaufsatz über die Gerätehülle gestülpt werden und dient als Schutz gegen Verschmutzungen des Zerstäubergehäuses bzw. des Gerätes. Über den erfindungsgemäßen Ionisierungsaufsatz kann in diesem Fall eine Doppelfunktion realisiert werden: Elektrostatische Aufladung des Sprühnebels und Schutz gegen Verschmutzungen des Gerätes.

Es ist ebenfalls möglich, den erfindungsgemäßen Ionisierungsaufsatz mit einer Schutzisolierung gegen elektrostatische Durchschläge zu kombinieren. Dieser kann beispielsweise aus einem etwa 3 mm starken, flexiblen PUR-Werkstoff bestehen. Eine solche Schutzisolierung wird insbesondere bei Gerätetypen benötigt, die an der Außenseite blanke Metallteile oder leitfähige Kunststoffe benutzen.

Als Schutzisolierung, Berührungsschutz oder auch als Abstandshalter können auch Ringe aus Isolierwerkstoff auf der Innenseite (gerätegehäusezugewandt) oder auch auf der Außenseite des Elektrodenrings bzw. des Ionisierungsaufsatzes befestigt werden. Solche Ringe vereinfachen dann auch das Gerätehandling.

Der erfindungsgemäße Ionisierungsaufsatz bzw. ein erfindungsgemäßes Sprühgerät zeichnen sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus:

• Mit ihrer Hilfe ist eine Optimierung von Sprüh- und Beschichtungsprozessen möglich bzw. die Möglichkeit zur Herstellung neuartiger Sprüh- und Beschichtungsgeräte mit hoher Ausnutzung des versprühten Materials, beispielsweise bei Spritzlackierprozessen, gegeben. Sprüh- und Beschichtungsprozesse, welche bisher ohne elektrostatische Aufladung des versprühten Materials erfolgten, können durch Einsatz des leichten und einfach handhabbaren Ionisierungsaufsatzes durch Elektrostatik (hier also erfindungsgemäß durch die Ionisierung der im bzw. vom Gerät bewegten Luft mit Hilfe eines bauartig kleinen, formschlüssig am Sprühgerät platzierbaren und universell einsetzbaren Zusatzbauteils) in ihrer Materialausnutzung erheblich gesteigert werden: Der Wirkungsgrad der Abscheidung des versprühten Materials auf dem Werkstück wird durch eine elektrostatische Aufladung verbessert, ohne dass die Nachteile in Kauf genommen werden müssen, die von der elektrostatischen Aufladung durch Ionisationsaufladung nach dem Stand der Technik resultieren.
• Elektrisch leitfähiges Flüssigmaterial (beispielsweise Lacksysteme, Klebersysteme und Spül lösungen) können mit der vorgestellten Universaltechnik elektrostatisch aufgeladen und mit hohem Auftragswirkungsgrad auf dem Werkstück abgeschieden werden, ohne dass Außenelektroden oder Potenzialtrenngeräte und -verfahren eingesetzt werden müssen. Die erforderliche Isolierstrecke zwischen Hochspannung und Erdungskontakt kann formschlüssig am Beschichtungsgerät ausgeführt werden. Insbesondere leitfähige Flüssigmaterialien wie beispielsweise Wasserlacke können also ohne Potenzialtrennung verarbeitet werden (hohe Effizienz ohne weitere aufwendige Zusatzgeräte).
• Mit dem beschriebenen Elektrodenring bzw. Ionisierungsaufsatz können kleine, leichte und handliche Beschichtungsgeräte hergestellt werden, die mit elektrostatischer Aufladung pulverförmiges Beschichtungsmaterial und Flüssigmaterial unterschiedlicher elektrischer Eigenschaften verarbeiten können. Damit sind kleine und leichte Beschichtungsgeräte für den universellen Einsatz baubar (Verzicht auf die bisher üblichen Außenelektroden bei Hochrotationsglocken verschiedener Hersteller).
• Durch die vorteilhafte Bauform ist eine Beschichtung von Fahrzeuginnenbereichen mit elektrostatischen Sprühgeräten möglich.
• Mit dem elektrostatisch unterstützten Beschichtungsgerät ist es möglich, ohne Hochspannungsüberschläge nahe an eine Werkstückoberfläche zu kommen (beispielsweise Beschichtungen mit kurzen Sprühabständen, < 120 mm sind möglich). Es sind sehr geringe Sprühabstände zwischen dem Beschichtungsgerät und dem zu beschichteten Werkstück möglich, da die Aufladungselektroden nicht an der Gerätevorderseite erforderlich sind. Ein konturnahes Bewegen des erfindungsgemäßen Beschichtungsgerätes ist leicht möglich.
• Durch Gewichts- und Größenreduzierung eines elektrostatischen Beschichtungsgerätes aufgrund der Verwendung eines erfindungsgemäßen Ionisierungsaufsatzes wird der Aufwand für die Programmierung der Bewegungsbahn reduziert und der Verschleiß der Bewegungsautomaten verringert.
• Ein enger Sprühstrahl kann auch ohne wesentliche Anhebung der Lenkluftmenge erzeugt werden, indem die Hochspannung, mit der der Elektrodenring versorgt wird, variiert wird. In entsprechenden Versuchen wurden mit einer elektrostatischen Hochrotationsglocke im Durchmesser bis zu 180 mm schmale Sprühstrahle bei einer Lackmenge von 220 g/min, einem Sprühabstand von 200 mm und einer Lenkluftmenge von 300 l/min realisiert, indem mit 80 kV Hochspannung aufgeladen wurde.
• Bei einer elektrostatischen Aufladung des pulverförmigen Beschichtungsmaterials oder des Flüssigmaterials mit der vorgestellten Universaltechnik kann ein erfindungsgemäßes Beschichtungsgerät auch vollständig aus Isoliermaterial gefertigt sein (beispielsweise Antriebswelle und Glocke eines Hochrotationszerstäubers aus Keramik). Dadurch wird die Durchschlagfestigkeit gegen Kurzschlüsse, beispielsweise bei Kollisionen, verbessert und ein Verarbeitung von elektrisch leitfähigen Materialien zusätzlich vereinfacht und sicherer.
• Bisher ohne Elektrostatik betriebene Sprühgeräte können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Ionisierungsaufsatzes für diese Technik einfach nachgerüstete werden, sodass auch mit diesen Geräten erhebliche Materialeinsparungen erzeugt werden können.
• Mit der vorgestellten Technik ist auf einfache Art und Weise eine Schutzhülle bzw. Schutzkappe gegen Geräteverschmutzungen zusätzlich mit einfachen Mitteln am Beschichtungsgerät platzierbar.
• Auch eine Schutzisolierung gegen elektrische Durchschläge ist für das Beschichtungsgerät wie beschrieben auf einfache Art und Weise realisierbar.

Ein erfindungsgemäßes Sprühgerät bzw. Lackiergerät kann wie in einem der nachfolgenden Beispiele beschrieben ausgeführt sein oder verwendet werden. Die den Beispielen zugehörigen Figuren weisen für sich entsprechende bzw. identische Bauteile des Sprüh- bzw. Lackiergerätes identische Bezugszeichen auf.
Es zeigt 1 das Schema eines universellen Ionisierungsaufsatzes mit Korona-Elektroden am Beispiel eines Nebenluftionisierungs-Lackiergerätes mit einer Hochrotationsglocke.
Es zeigt 2 das Schema eines weiteren Lackiergerätes mit einem universellen Ionisierungsaufsatz.
Es zeigt 3 das Schema einer Kontaktaufladung nach dem Stand der Technik unter Verwendung einer elektrostatischen Hochrotationsglocke.
Es zeigt 4 das Schema einer Außenaufladung nach dem Stand der Technik unter Verwendung einer elektrostatischen Hochrotationsglocke.
Zur Einführung in die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung seien zunächst anhand der 3 und 4 Sprüh- bzw. Lackiergeräte nach dem Stand der Technik beschrieben.
3 zeigt das Schema eines Lackiergerätes zur Kontaktaufladung mittels einer elektrostatischen Hochrotationsglocke 1. Diese ist aufgrund der hohen Rotationsgeschwindigkeiten von bis zu 60.000, vorteilhafterweise bis zu 80.000, Umdrehungen/min aus Metall. Die elektrostatische Hochrotationsglocke 1 ist hierbei mittels geeigneter Hochspannungsleitungen 8 mit einem Hochspannungserzeuger 5 verbunden. Das Lackiergerät weist darüber hinaus eine Geräteumhüllung 4 sowie in diese integriert Lenkluftabgabevorrichtungen 3 in Form von Düsen auf. Die Lenkluftabgabevorrichtungen, gezeigt sind zwei Düsen 3a und 3b, werden durch eine teilweise im Innern des Gehäuses 4 verlaufende Lenkluftzuführeinrichtung 6 mit Lenkluft versorgt. Die Lackabgabevorrichtung bzw. die rotierende Glocke 1 wird mit Hilfe einer teilweise im Innern des Gehäuses 4 verlaufende Lackzuführeinrichtung 7 mit Lack versorgt. Von der rotierenden Glocke 1 in Richtung auf ein geerdetes Werkstück 10 ausgehend zeigt die Darstellung einen Lacksprühnebel bzw. einen Lacksprühstrahl, der durch seine beiden Randstrahlen 9 gekennzeichnet ist. Der von der rotierenden Glocke 1 über die Lackaustrittsöffnungen 1a abzugebende Lack wird der Glocke mit Hilfe der Lackzuführeinrichtung 7, beispielsweise ein geeigneter Behälter samt Zuführrohr, zugeführt. Die Ausrichtung und Form des Sprühnebels bzw. des Lacksprühstrahls 9 wird hierbei mit Hilfe von Lenkluft und von ihr mitgerissener Nebenluft, erstere wird von den Düsen 3a bzw. 3b abgegeben, geeignet eingestellt. Die hierzu notwendige Lenkluft wird den Düsen 3a bzw. 3b mit Hilfe der Lenkluftzuführeinrichtung 6, im einfachsten Fall ein Kompressor samt Zuführrohr, zugeführt. Der gerichtete Lacksprühstrahl 9 trifft auf das geerdete Bauteil 10, wodurch dieses lackiert wird. Zur Vermeidung von Hochspannungsüberschlägen bzw. Kurzschlüssen bei der Verwendung elektrisch leitfähiger Lacksysteme und Spüllösungen dient eine Potentialtrennvorrichtung. Das Vorhandensein der Potentialtrennvorrichtung bedingt einen erhöhten Aufwand in Bezug auf die Gerätekosten, die Gerätesicherheit und die Gerätereinigung bzw. -sauberkeit. Ausführungsformen der beschriebenen Gerätekonfiguration werden von der Firma Dürr (Kartuschensystem bzw. Molchsystem), der Firma Reiter (spülbare Potentialtrenn- und Dosiereinrichtung, hohe Leitungslänge), der Firma Randsburg („Aquabloc") und der Firma Lactec (Ventilsystem) angeboten. Die elektrostatische Aufladung des abzugebenden Lackes 9 erfolgt im vorliegenden Fall mit Hilfe der unter Hochspannung stehenden rotierenden Glocke 1.
4 zeigt das Schema einer Außenaufladung unter Verwendung einer elektrostatischen Hochrotationsglocke nach dem Stand der Technik. Der Aufbau bzw. die Anordnung der einzelnen Bauteile entspricht hierbei zunächst der in 4 gezeigten Vorrichtung. Es entfällt jedoch die Leitung 8 zwischen Hochspannungserzeuger 5 und rotierender Glocke 1. Die rotierende Glocke 1 ist stattdessen geerdet, ebenso wie das Werkstück 10. Darüber hinaus weist das Lackiergerät etwa sechs bis acht Elektroden 2 auf (gezeichnet sind zwei Elektroden 2a und 2b), welche an den Hochspannungserzeuger 5 angeschlossen sind und von diesem mit Hochspannung versorgt werden. Die Spitzen der Elektroden 2a und 2b sind außerhalb des Lacknebels 9 angeordnet. Das skizzierte Lackiergerät wird zur Ionisationsaufladung von u.a. Wasserlacken eingesetzt. Hierzu wird eine Hochspannung von beispielsweise 80 kV an die Elektroden 2a und 2b angelegt. Die Hoch spannung sorgt im Bereich der Spitzen der Elektroden 2a und 2b für eine Ionisation der Umgebungsluft. Aufgrund von Isolierstrecken 11 (bei 80 kV beispielsweise etwa 20 cm) bzw. weil die Elektrodenspitzen in Richtung der Rotationsachse der Glocke gesehen auf Höhe der Glocke 1 seitlich von dieser in entsprechendem Abstand vom Lackiergerät außerhalb des Lacknebels angeordnet sind, wird ein Ionenstrom aus Luftpartikeln zwischen Außenelektroden und geerdeten Bauteilen erzeugt, der mit Lackpartikeln zusammenprallt und dadurch eine elektrostatische Ladung auf die Lackpartikel im Sprühstrahl 9 überträgt.
Aufbauend auf dem in den 3 und 4 gezeigten Stand der Technik wird die vorliegende Erfindung nun anhand der Ausführungsbeispiele in den 1 und 2 beschrieben.
1 zeigt das Schema eines Nebenluftionisierungs-Lackiergerätes unter Verwendung eines Ionisierungsaufsatzes und einer Hochrotationsglocke. Die in 1 dargestellte erfindungsgemäße Ausführungsform entspricht zunächst dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel. Der Hochspannungserzeuger 5 wird hier jedoch nicht dazu verwendet, die Rotationsglocke 1 mit Hochspannung zu versorgen, sondern lediglich die Elektroden 2 eines flexiblen Ionisierungsaufsatzes bzw. Elektrodenrings aus flexiblem Material. Aus diesem Grund sind auch keine Potentialtrennungsvorrichtungen notwendig. Das Lackiergerät weist eine rotationssymmetrische Geräteumhüllung 4 auf (Rotationsachse R). Diese weist an ihrer der Rotationsglocke 1 gegenüberliegenden Seite einen Durchmesser (senkrecht zur Rotationsachse R) von D auf. Auf die Außenseite der Geräteumhüllung 4 ist formschlüssig der Ionisierungsaufsatz bzw. Elektrodenring angeordnet: Dieser weist eine Elektrodenträgervorrichtung 13 auf, welche aus einem flexiblen, isolierenden Flachmaterial besteht (die Isolierung ist im vorliegenden Beispiel nicht gezeigt). In das Flachmaterial sind 6 bis 8 zylinderförmige, an ihrem der Rotationsglocke 1 zugewandten Ende spitz zulaufende Korona-Elektroden 2 eingearbeitet (die Elektroden können aber auch auf dem Flachmaterial angeordnet sein). Es können jedoch auch mehr oder weniger Elektroden eingearbeitet sein. Alternativ hierzu kann auch ein Flachmaterial verwendet werden, welches einen durchgehenden, leitfähigen Kern aufweist und einzelne nach außen stehende (d.h. in Richtung zur Rotationsglocke 1 gerichtete) Spitzen als Elektroden enthält. Das flexible Flachmaterial ist zu einem Kreis gebogen, sodass es an die im Bereich der Trägervorrichtung 13 zylinderförmige Außenkontur der Gerätehülle 4 angepasst ist und daher der Ionisierungsaufsatz (Trägervorrichtung 13 samt Elektroden 2) formschlüssig auf die Geräteumhüllung aufgesetzt ist bzw. der Geräteumhüllung 4 formschlüssig übergestülpt ist. Durch die flexible Anpassbarkeit des Ionisierungsaufsatzes werden somit die für die elektrostatische Aufladung der Luft erforderlichen Elektroden 2 formschlüssig und in unmittelbarer Nähe zur Außenseite der Geräteumhüllung 4 des Sprühgerätes verlegt. Sofern dies notwendig ist, kann die Verlegung der Elektroden 2 bzw. deren Spitzen auch innerhalb von Isolierrohren erfolgen, um etwaige Hochspannungsüberschläge bei ungewollter Berührung zu vermeiden. Dies ist beispielsweise dann notwendig, wenn die Trägervorrichtung 13 und die Elektroden 2 integriert gefertigt sind, d.h. die Trägervorrichtung 13 wie bereits beschrieben einen leitfähigen Kern enthält und nach außen stehende leitfähige Spitzen als Elektroden aufweist (die Spitzen bzw. Elektroden 2 sind dann vorteilhafterweise innerhalb von Isolierrohren ver legt).
Im vorliegenden Fall sind die 6 bis 8 Elektroden 2 durch die flexible Anpassung der Trägervorrichtung an die Außenkontur der Geräteumhüllung 4 auf einem konzentrischen Kreis mit Radius ½ D um die Zentralachse R des Gehäuses 4 verlegt. Die einzelnen Elektroden weisen hierbei einen konstanten Winkelabstand auf bzw. sind auf dem Kreis in konstantem Abstand zueinander angeordnet. In der Skizze sind jedoch lediglich zwei der Elektroden (2a und 2b) dargestellt. Die einzelnen Elektroden sind mit einer Hochspannungsquelle 5 verbunden. Je nach gewünschter Wirkung auf die Sprühstrahlform können jedoch alternativ hierzu auch mehrere Hochspannungserzeuger mit unterschiedlichen Hochspannungen parallel zum Einsatz kommen bzw. an unterschiedliche Elektroden angeschlossen werden.
Die hochspannungsführenden Elektroden 2 sind mit Hilfe des flexiblen Elektrodenrings formschlüssig auf der Geräteumhüllung 4 in einem Abstand d zur Hülle 4 von 8 mm angeordnet. Im vorliegenden Fall sind die Elektroden 2 bzw. deren Spitzen in Bezug auf die Richtung der Lackabgabe vor der Lackabgabevorrichtung 1 und in unmittelbarer Nähe des Gerätegehäuses 4 an der Außenseite des Gehäuses 4 angeordnet. Durch die an die Elektroden 2a und 2b angelegte Hochspannung wird die von der von den Lenkluftdüsen 3a und 3b abgegebenen Lenkluft mitgerissene Nebenluft gezielt ionisiert. Die auf den Lacksprühnebel 9 treffende, ionisierte Nebenluft überträgt damit elektrostatische Ladung an den Sprühnebel 9. Dieser schlägt sich somit gezielt auf dem geerdeten Werkstück 10 nieder. Im Gegensatz zu dem in 4 dargestellten Fall sind die Elektrodenspitzen in Richtung der Strömungsrichtung der Nebenluft bzw. Lenkluft gesehen nicht auf dersel ben Höhe wie die Glocke 1 bzw. nicht zusammen mit der Glocke 1 in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse der Glocke 1 angeordnet, sondern enden in Strömungsrichtung gesehen vor der Glocke 1 in einem Abstand (gemessen auf der Hülle 4 von der Elektrodenspitze bis zur Glocke 1), welcher so ausgelegt ist, dass Hochspannungsüberschläge zwischen Glocke 1 und Elektroden 2 im vom Gerät verwendeten Spannungsbereich (40 kV bis 100 kV) vermieden werden. Im dargestellten Fall enden bei einer Spannung von 80 kV die Elektroden bereits auf der Geräteumhüllung 4 in etwa 15 cm Entfernung von der Glocke 1. Die Rotationsglocke 1 ist geerdet bzw. nicht mit der Hochspannungsquelle 5 verbunden (Entfallen der hochspannungsführenden Leitung 8). Der Weg der durch die von den Lenkluftabgabevorrichtungen 3a und 3b abgegebenen Lenkluft mitgerissenen Nebenluft ist durch die Linienabschnitte 11a und 12a bzw. 11b und 12b skizziert. Die Strömungsrichtung ist durch Pfeile gekennzeichnet. Die Bezugszeichen 11a und 11b kennzeichnen hierbei die Umgebung des Lackiergerätes, aus dem die Nebenluft angesaugt wird, die Bezugszeichen 12a und 12b eine Grenzschicht in unmittelbarer Nähe der Geräteumhüllung über die die Nebenluft bis unmittelbar vor die Austrittsöffnungen der Düsen 3a und 3b mitgerissen wird und schließlich dem Lacksprühstrahl 9 zugeführt wird. Die für die elektrostatische Aufladung der Nebenluft erforderlichen Elektroden 2a und 2b werden also mit Hilfe der Trägervorrichtung 13 bzw. durch überstülpen des flexiblen Ionisierungsaufsatzes formschlüssig an der Außenseite 4 des Lackiergerätes verlegt. Sofern notwendig kann dies wie beschrieben innerhalb von Isolierrohren erfolgen, um etwaige Hochspannungsüberschläge zwischen Hülle 4 und Elektroden 2 zu vermeiden, wenn die Hülle 4 nicht wie im vorliegenden Fall aus Isolatormaterial gefertigt ist. Grundsätzlich kann jede beliebige Position innerhalb des Nebenluftweges (11a, 11b, 12a, 12b) benutzt werden. Bei geerdeter Glocke 1 muss der Abstand von der Glocke 1 jedoch groß genug sein, um Überschläge zwischen der Glocke 1 und den Elektroden 2 zu vermeiden. Bei diesem Aufladungsprinzip können je nach gewünschter Wirkung auf die Sprühstrahlform ein oder mehrere Hochspannungserzeuger 5 mit unterschiedlich hohen Spannungen im in der Beschreibung zu 1 genannten Spannungsbereich parallel zum Einsatz kommen. Im vorliegenden Fall ist die Glocke nicht mit einem Hochspannungserzeuger 5 verbunden, sondern geerdet: Dies führt zu einer vorteilhaften kleinen Gerätegröße. Beim Einsatz von Isoliermaterialien bieten sich zusätzliche Möglichkeiten für besonders baukleine Geräte an.
2 zeigt ein Lackiergerät, welches grundsätzlich genauso aufgebaut ist, wie das in 1 gezeigte. Der Abstand der Elektrodenspitzen 2a, 2b von der Rotationsglocke 1 ist hier jedoch geringer als beim in 1 gezeigten Gerät (lediglich etwa 7 cm). Da in diesem Abstand von der Rotationsglocke 1 die Geräteumhüllung 4 einen geringeren Durchmesser aufweist, als am rotationsglocken-abgewandten Ende (Seite der Zufuhr 7) müssen die Elektroden 2 eine zur Zentralachse hin gerichtete Biegung aufweisen, um formschlüssig an der Gerätumhüllung 4 angeordnet zu sein. Dies ist durch einen Knick in den Elektroden 2a dargestellt. Aufgrund der flexibel verformbaren Elektrodenträgervorrichtung 13 ist auch eine solche formschlüssige Anpassung der Elektrodenenden an die Geräteaußenseite ohne weiteres möglich. Im dargestellten Fall ist auch die Rotationsglocke 1 mit der Hochspannungsquelle 5 verbunden; es werden zwei verschiedene Hochspannungen (eine an den Elektroden 2 und eine an der Glocke 1) zur Sprühstrahlformung verwendet.

Claims

Ionisierungsaufsatz für ein ein Gerätegehäuse (4) aufweisendes Sprühgerät zur Sprühbeschichtung mit einer Flüssigkeit oder einem pulverförmigen Beschichtungsmaterial, insbesondere für ein Lackiergerät zur Spritzlackierung mit Flüssiglack oder Pulverlack, mit einer Elektrodenträgervorrichtung (13), welche ein flexibles Material enthält oder daraus besteht und mit mindestens einer an eine Hochspannungsquelle anschließbaren, in die Elektrodenträgervorrichtung (13) integrierten oder an ihr angeordneten Korona-Elektrode (2) zur elektrostatischen Aufladung von Nebenluft und/oder Lenkluft.
Ionisierungsaufsatz nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das flexible Material ein Kunststoffmaterial, insbesondere Polypropylen PP, Polyurethan PU, Polyoxymetacrylat POM und/oder Polyoxymethylen enthält oder daraus besteht.
Ionisierungsaufsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägervorrichtung (13) plastisch oder elastisch verformbar, insbesondere reversibel verformbar und/oder dehnbar ist und/oder dass die Trägervorrichtung (13) die Form eines Rings oder eines Teilrings aufweist oder in eine solche Form biegbar ist.
Ionisierungsaufsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägervorrichtung (13) ein flexibles, insbesondere in Kreisform oder Ellipsenform biegbares, Rund- oder Flachmaterial aufweist.
Ionisierungsaufsatz nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Rund- oder Flachmaterial einen leitfähigen Kern aufweist und dass die mindestens eine Elektrode (2) als leitfähige, mit diesem Kern verbundene Spitze ausgebildet ist, welche bevorzugt in Richtung senkrecht zur Kreis- oder Ellipsenebene zeigend angeordnet ist.
Ionisierungsaufsatz nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der leitfähige Kern zumindest teilweise von einer isolierenden Umhüllung umgeben ist.
Ionisierungsaufsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägervorrichtung (13) einen geschlossenen Ring oder Ringschlauch aus Gummi oder Silikon oder einen entlang seines Umfangs teilweise unterbrochenen Ring bzw. offenen Teilring mit zur Umfangsvergrößerung aufbiegbaren und/oder zur Umfangsverringerung übereinander biegbaren Enden aus einem Polymerwerkstoff, insbesondere aus PP, PU und/oder POM, aufweist, an dem die mindestens eine Elektrode angeordnet ist oder in den die mindestens eine Elektrode integriert ist.
Ionisierungsaufsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch eine der Außenkontur des Gerätegehäuses (4) flexibel anpassbaren, auf die Außenseite des Gerätegehäuses (4) aufsetzbaren oder dem Gerätegehäuse (4) außenseitig überstülpbaren Elektrodenträgervorrichtung (13).
Ionisierungsaufsatz nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenträgervorrichtung (13) dem Gerätegehäuse (4) formschlüssig aufsetzbar oder überstülpbar ist.
Ionisierungsaufsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenträgervorrichtung (13) dem Gerätegehäuse (4) so aufsetzbar oder überstülpbar ist, dass die mindestens eine Elektrode (2) in unmittelbarer Nähe des Gerätegehäuses (4) an dessen Außenseite und in Bezug auf die Richtung der Beschichtungsmaterialabgabe des Sprühgerätes derart vor einer Austrittsöffnung (1a) einer Beschichtungsmaterialabgabevorrichtung (1) des Sprühgerätes platzierbar ist, dass die Elektrode (2) von der Austrittsöffnung (1a) elektrisch isoliert ist.
Ionisierungsaufsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägervorrichtung (13) so ausgestaltet ist, dass sie auf Gerätegehäuse (4) mit unterschiedlichem Außendurchmesser formschlüssig aufsetzbar ist bzw. diesen formschlüssig überstülpbar ist.
Ionisierungsaufsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägervorrichtung (13) so ausgestaltet ist, dass der Außendurchmesser des Sprühgerätes bei dem Gerätegehäuse (4) aufgesetzter bzw. übergestülpter Trägervorrichtung (13) um weniger als 5 cm, bevorzugt um weniger als 2 cm, bevorzugt um weniger als 1 cm, bevorzugt um weniger als 0.5 cm, bevorzugt um weniger als 0.2 cm erhöht ist.
Ionisierungsaufsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägervorrichtung (13) zumindest auf ihrer beim Aufsetzen bzw. Überstülpen dem Gerätegehäuse (4) zugewandten Seite (Innenseite) eine Schutzisolierung aus einem Isolierwerkstoff gegen elektrostatische Durchschläge aufweist.
Ionisierungsaufsatz nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzisolierung einen auf der Innenseite der Trägervorrichtung (13) angeordneten isolierenden Ring und/oder einen auf der Außenseite der Trägervorrichtung (13) angeordneten isolierenden Ring aufweist.
Ionisierungsaufsatz nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzisolierung einen flexiblen PUR-Kunststoff, insbesondere mit einer Shore-Härte von über 66 und/oder unter 70, besonders bevorzugt von 68, enthält oder daraus besteht und/oder dass die Schutzisolierung eine über 0.5 mm und/oder unter 5 mm dicke, insbesondere eine über 2 mm und/oder unter 4 mm dicke, insbesondere eine 3 mm dicke Isolierschicht aufweist.
Ionisierungsaufsatz nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzisolierung so ausgebildet ist, dass sie nach dem Aufsetzen bzw. Überstülpen in Richtung der Zentralachse bzw. Symmetrieachse des Gerätegehäuses (4) und/oder in Richtung der Elektrodenspitze über die mindestens eine in die Elektrodenträgervorrichtung (13) integrierte oder an ihr angeordnete Elektrode (2) um mindestens 0.2 cm, insbesondere mindestens 0.5 cm, insbesondere mindestens 1 cm, insbesondere mindestens 2 cm, insbesondere mindestens 5 cm, insbesondere mindestens 10 cm übersteht.
Ionisierungsaufsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch eine mit dem Isolierungsaufsatz verbundene, flexible und über zumindest einen Teil des Gerätegehäuses (4) überstülpbare Verschmutzungs-Schutzhülle.
Ionisierungsaufsatz nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülle eine Kunststofffolie aufweist und/oder Kautschuk enthält oder daraus besteht.
Ionisierungsaufsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Elektroden (2) und/oder deren Spitzen so in die Trägervorrichtung (13) integriert oder an ihr angeordnet sind, dass sie beim Aufsetzen oder Überstülpen der Trägervorrichtung (13) über das Gerätegehäuse (4) im Wesentlichen auf einem konzentrischen Kreis oder einer Ellipse und bevorzugt in im wesentlichen konstanten Winkelabstand um das Gerätegehäuse (4) platzierbar sind.
Ionisierungsaufsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Elektrode (2) in einem Isolierrohr angeordnet ist.
Ionisierungsaufsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch einen mit der mindestens einen Elektrode (2) verbundenen Hochspannungserzeuger (5).
Ionisierungsaufsatz nach dem vorhergehenden Anspruch gekennzeichnet durch mindestens zwei Elektroden (2) und mindestens zwei mit jeweils unterschiedlichen Elektroden (2) verbundene Hochspannungserzeuger (5), wobei über die Hochspannungserzeuger (5) die unterschiedlichen Elektroden (2) an unterschiedliche Hochspannungen anlegbar sind.
Elektrostatisches Sprühgerät für die Sprühbeschichtung mit einer elektrostatisch aufgeladenen Flüssigkeit oder einem elektrostatisch aufgeladenen, pulverförmigen Beschichtungsmaterial, insbesondere Lackiergerät zur Spritzlackierung mit Flüssiglack oder Pulverlack, mit einem Gerätegehäuse (4), einer in dem Gerätegehäuse (4) angeordneten Beschichtungsmaterialzuführeinrichtung (7), insbesondere einer Lackzuführeinrichtung, und einer an einem Ende des Gerätegehäuses (4) angeordneten, mit der Beschichtungsmaterialzuführeinrichtung (7) verbundenen Beschichtungsmaterialabgabevorrichtung (1), insbesondere einer Lackabgabevorrichtung, mit einer Beschichtungsmaterialaustrittsöffnung (1a) zur Abgabe eines Beschichtungsmaterialsprühstrahls (9) gekennzeichnet durch einen auf die Außenseite des Gerätegehäuses (4) aufgesetzten oder dem Gerätegehäuse außenseitig übergestülpten, abnehmbaren Ionisierungsaufsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Sprühgerät nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenträgervorrichtung (13) so aufgesetzt oder übergestülpt ist, dass die mindestens eine Elektrode (2) in unmittelbarer Nähe des Gerätegehäuses (4) an dessen Außenseite und in Bezug auf die Richtung der Beschichtungsmaterialabgabe derart vor der Austrittsöffnung (1a) der Beschichtungsmaterialabgabevorrichtung (1) angeordnet ist, dass die mindestens eine Elektrode (2) von der Austrittsöffnung (1a) elektrisch isoliert ist.
Sprühgerät nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenträgervorrichtung (13) so aufgesetzt oder übergestülpt ist, dass die mindestens eine Elektrode (2) in einem solchen Abstand zur Beschichtungsmaterialabgabevorrichtung (1) in Richtung der Beschichtungsmaterialabgabe vor der Beschichtungsmaterialabgabevorrichtung (1) angeordnet ist, dass durch diesen Abstand für die für den Betrieb des Gerätes verwendete Hochspannung Überschläge zwischen dieser Elektrode (2) und der Beschichtungsmaterialabgabevorrichtung (1) verhinderbar sind.
Sprühgerät nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand größer als 5 cm, vorteilhafterweise größer 10 cm, vorteilhafterweise größer 15 cm, vorteilhafterweise größer 20 cm ist.
Sprühgerät nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand an die am Gerät verwendete Spannung und/oder die Rauhigkeit der Elektrode (2) und/oder den Radius der Elektrode (2) angepasst ist.
Sprühgerät nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Elektroden (2) und/oder deren Spitzen im wesentlichen auf einem Kreis um das Gerätegehäuse (4) angeordnet sind.
Sprühgerät nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerätegehäuse (4) mindestens eine Lenkluftabgabevorrichtung (3) zur Abgabe von Lenkluft zur Beeinflussung der räumlichen Ausformung und Ausrichtung des Beschichtungsmaterialsprühstrahls (9) aufweist und dass die mindestens eine Elektrode (2) so angeordnet ist, dass eine von der Lenkluft in unmittelbarer Nähe des Gerätegehäuses (4) durch Ansaugung, Mitbewegung, Mitreißen oder durch pneumatische Prozesse erzeugbare, an der Außenseite des Gerätegehäuses (4) entlangströmende Nebenluftströmung durch diese Elektrode (2) zumindest teilweise ionisierbar ist.
Sprühgerät nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Elektrode (2) unmittelbar an dem Gerätegehäuse (4) in Nebenluftströmungsrichtung vor der Beschichtungsmaterialabgabevorrichtung (1) angeordnet ist.
Sprühgerät nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Elektrode (2) in Richtung der Beschichtungsmaterialabgabe vor mindestens einer der Lenkluftabgabevorrichtungen (3) und/oder deren Luftaustrittsöffnungen angeordnet ist.
Sprühgerät nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der mindestens einen Elektrode (2) und der mindestens einen Lenkluftabgabevorrichtung (3) und/oder deren Luftaustrittsöffnung größer als 5 cm, vorzugsweise größer als 10 cm, vorzugsweise größer als 15 cm, vorzugsweise größer als 20 cm ist.
Sprühgerät nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der mindestens einen Elekt rode (2) und der mindestens einen Lenkluftabgabevorrichtung (3) und/oder deren Luftaustrittsöffnung an die am Gerät verwendete Spannung und/oder die Rauhigkeit der Elektrode (2) und/oder den Radius der Elektrode (2) angepasst ist.
Sprühgerät nach einem der Ansprüche 23 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerätegehäuse (4) mindestens eine Lenkluftabgabevorrichtung (3) zur Abgabe von Lenkluft zur Beeinflussung der räumlichen Ausformung und Ausrichtung des Beschichtungsmaterialsprühstrahls (9) aufweist und dass die mindestens eine Elektrode (2) so angeordnet ist, dass die von der Lenkluftabgabevorrichtung (3) abgegebene Lenkluftströmung durch diese Elektrode (2) zumindest teilweise ionisierbar ist
Sprühgerät nach einem der Ansprüche 23 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Elektrode (2) formschlüssig am Gerätegehäuse (4) angeordnet ist.
Sprühgerät nach einem der Ansprüche 23 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand d von der mindestens einen Elektrode (2) und/oder ihrer Spitze zum Gerätegehäuse (4) kleiner 30 mm ist, bevorzugt kleiner 20 mm, bevorzugt kleiner 15 mm, bevorzugt klei ner 10 mm, bevorzugt kleiner 5 mm, bevorzugt kleiner 3 mm ist.
Sprühgerät nach einem der Ansprüche 23 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Isolatorschicht zwischen dem Gerätegehäuse (4) und der mindestens einen Elektrode (2) angeordnet oder auf das Gerätegehäuse (4) aufgebracht ist.
Sprühgerät nach einem der Ansprüche 23 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Elektrode (2) bis unmittelbar an ihre Spitze vollständig von einer Isolatorschicht umgeben ist.
Sprühgerät nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolatorschicht ein Isolierrohr aufweist.
Sprühgerät nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Isolatorschichten eine Dicke von mindestens 2,5 mm, bevorzugt mindestens 5 mm, aufweist und/oder Keramik, Teflon, Polypropylen, Polyoxymethacrylat und/oder Polyetherethylketon enthält oder daraus besteht.
Sprühgerät nach einem der Ansprüche 23 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass das Sprühgerät mindestens einen an die Elektroden (2) angeschlossenen Hochspannungserzeuger (5) zur Erzeugung einer Hochspannung an den Elektroden (2) und/oder eine Lenkluftzuführeinrichtung (6) zur Zufuhr von Lenkluft zur Lenkluftabgabevorrichtung (3) aufweist und/oder dass die Beschichtungsmaterialabgabevorrichtung (1) eine Hochrotationsglocke aufweist und/oder dass die Beschichtungsmaterialaustrittsöffnung (1a) eine Düse aufweist und/oder dass die Beschichtungsmaterialzuführeinrichtung (7) und/oder die Lenkluftzuführeinrichtung (6) Leitungen aufweisen.
Sprühgerät nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochspannungserzeuger (5) an die Beschichtungsmaterialabgabevorrichtung (1) angeschlossen ist zum Anlegen einer Hochspannung an die Beschichtungsmaterialabgabevorrichtung (1).
Sprühgerät nach einem der Ansprüche 23 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass das Sprühgerät, sein Gerätegehäuse (4), eine Antriebswelle des Sprühgerätes und/oder die Glocke (1) eines Hochrotationszerstäuber-Sprühgerätes aus Isolatormaterial gefertigt sind.
Sprühgerät nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Gerätegehäuse (4) aus Isolatormaterial die elektrisch leitenden Teile des Sprühgerätes geerdet sind.
Sprühgerät nach einem der Ansprüche 23 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass das Sprühgerät und/oder die Beschichtungsmaterialabgabevorrichtung (1) eine Hochdruckpistole, eine Niederdruckpistole, einen Airless- oder Airmixzerstäuber, eine Hochrotationsglocke, eine Rotationsscheibe und/oder einen Ultraschallzerstäuber aufweist und/oder dass mindestens eine der Lenkluftabgabevorrichtungen (3) eine Düse aufweist.
Sprühbeschichtungsverfahren zur Sprühbeschichtung von Bauteilen (10) mit einer elektrostatisch aufgeladenen Flüssigkeit oder einem elektrostatisch aufgeladenen, pulverförmigen Beschichtungsmaterial, insbesondere Lackierverfahren zur Spritzlackierung mit Flüssiglack oder Pulverlack, wobei von einer Beschichtungsmaterialabgabevorrichtung (1) eines ein Gerätegehäuse (4) aufweisenden Sprühgerätes ein Beschichtungsmaterialsprühstrahl (9) abgegeben wird, und wobei der Beschichtungsmaterialsprühstrahl (9) durch vom Sprühgerät abgegebene Lenkluft und durch von der Lenkluft angesaugte, mitbewegte, mitgerissene oder durch pneumatische Prozesse beeinflusste Nebenluft so eingestellt, beeinflusst oder ausgeformt wird, dass er eine gewünschte räumliche Form, Ausrichtung und Geschwindigkeit annimmt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Korona-Elektrode (2) in eine Elektrodenträgervorrichtung (13), welche ein flexibles Material enthält oder daraus besteht, integriert wird oder an dieser angeordnet wird, und dass die Elektrodenträgervorrichtung (13) auf die Außenseite des Gerätegehäuses (4) aufgesetzt oder dem Gerätegehäuse (4) außenseitig übergestülpt wird sowie dass an die mindestens eine Elektrode (2) eine Hochspannung angelegt wird, zur Ionisation von Nebenluft und/oder Lenkluft durch die mindestens eine Elektrode (2).
Sprühbeschichtungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ionisierungsaufsatz oder ein Sprühgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 45 verwendet wird.
Sprühbeschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 46 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenluft und/oder die Lenkluft in Richtung ihrer Strömung vor der Beschichtungsmaterialabgabevorrichtung (1) ionisiert wird.
Sprühbeschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 46 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenluft in Richtung ihrer Strömung vor einer Lenkluftabgabevorrichtung (3) und/oder deren Luftaustrittsöffnung ionisiert wird.
Sprühbeschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 46 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägervorrichtung (13) so aufgesetzt oder übergestülpt wird, dass mindestens eine der Elektroden (2) und/oder ihre Spitze in die vom Sprühgerät erzeugte Strömung der Nebenluft zu deren Ionisation eingebracht wird und/oder dass mindestens eine der Elektroden (2) und/oder ihre Spitze in die vom Sprühgerät abgegebene Lenkluftströmung zu deren Ionisation eingebracht wird.
Sprühbeschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 46 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionisation in einem Abstand zur Beschichtungsmaterialabgabevorrichtung (1) durchgeführt wird, der so groß ist, dass eine am Sprühgerät verwendete Hochspannung diesen Abstand durch ei nen Hochspannungsüberschlag nicht überwinden kann.
Sprühbeschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 46 bis 51, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerätegehäuse (4) des Sprühgerätes aus Isolatormaterial gefertigt wird und dass gegebenenfalls verwendete elektrisch leitende Teile des Sprühgerätes geerdet werden.
Verwendung eines Ionisierungsaufsatzes oder eines Sprühgerätes nach einem der Ansprüche 1 bis 45 oder eines Sprühbeschichtungsverfahrens nach einem der Ansprüche 46 bis 52 zur Beschichtung, insbesondere Lackierung, schmaler Bauteile oder zur Beschichtung, insbesondere Lackierung, von Innenräumen oder Innenbereichen von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen.