DE19631241A1

DE19631241A1 - Electrostatic powder spray coating of objects

Info

Publication number: DE19631241A1
Application number: DE1996131241
Authority: DE
Inventors: Peter Dr Dresler; Christa Dr Dresler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 1997-11-06

Abstract

The procedure for electrostatic coating of objects has honeycomb electrodes at a high voltage that remove powder particles from a fluidised powder layer through the pressure difference between the bottom edge of the honeycombs and the top surface of the layer. These particles are charged up by passing through the honeycombs to form a charged powder cloud. To create the pressure difference, compressed air is blown through pipes into the honeycomb electrodes and an additional vacuum is formed. Additionally the immersion basin is joggled. The surplus charged powder particles fall back between the electrodes into the powder layer and charge this up as well.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen mit Pulverteilchen in einer Pulverwolke.The invention relates to a method and an apparatus for electrostatic coating of objects with Powder particles in a powder cloud.

Characteristic of the known technical solutions

Die Pulverteilchen werden entweder reibungselektrisch oder elektrostatisch elektrisch aufgeladen. Dabei verwendet man Sprühpistolen mit Koronaelektroden oder entsprechenden Reibpartnern bzw. Tauchbecken mit einem porösen Anströmboden, über dem sich eine fluidisierte Pulverschicht befindet, in welcher leitfähige oder elektrostatisch halbleitfähige Elektroden angeordnet sind. Die geerdeten Gegenstände werden entweder in der aufgeladenen Pulverwolke oder durch Eintauchen in die fluidisierte Pulverschicht beschichtet.The powder particles are either friction electrical or electrostatically charged. You use Spray guns with corona electrodes or equivalent Friction partners or plunge pools with a porous inflow floor, over which there is a fluidized powder layer, in which is conductive or electrostatically semiconductive Electrodes are arranged. The grounded items will be either in the charged powder cloud or by immersion coated in the fluidized powder layer.

Bei den bekannten technischen Lösungen zur Herstellung geladener Pulverteilchen treten folgende Nachteile auf:
* mit Sprühpistolen können nur Pulver mit geringem mittleren Durchmesser, z. B. 60 µm, versprüht werden,
* Entzündungsgefahr der elektrisch aufgeladenen Pulverwolke durch Funken vom Aufladeorgan zum geerdeten Gegenstand bei zu hoher Aufladespannung, z. B. U < +/- 20 kV,
* beim Einsatz von Koronaelektroden entsteht eine ionenreiche Pulverwolke und ein starkes elektrisches Feld zum geerdeten Gegenstand, die zu Beschichtungsfehlern wie Rücksprühkratern und zu starke Kantenbildung fuhren.The known disadvantages of the known technical solutions for producing charged powder particles are as follows:
* With spray guns only powders with a small average diameter, e.g. B. 60 microns are sprayed,
* Risk of ignition of the electrically charged powder cloud by sparks from the charging device to the grounded object if the charging voltage is too high, e.g. B. U <+/- 20 kV,
* When using corona electrodes, an ion-rich powder cloud and a strong electric field to the grounded object are created, which lead to coating defects such as back-spray craters and excessive edge formation.

Aim of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen mit Pulverteilchen in einer Pulverwolke zu entwickeln, wo die beschriebenen Nachteile weitestgehend vermieden werden. The aim of the invention is a method and an apparatus for electrostatic coating of objects with Develop powder particles in a powder cloud where the described disadvantages are largely avoided.

State the nature of the invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen mit Pulverteilchen in einer Pulverwolke zu entwickeln, wo der Aufladestrom begrenzt wird und dadurch eine geringe Zahl freier Ionen sowie ein schwaches elektrisches Feld zum geerdeten Gegenstand entstehen. Dadurch wird auf dem geerdeten Gegenstand eine dünnere Pulverschicht mit hoher Schichtgleichmäßigkeit erzeugt. Beim Fehlen freier Ionen können auch Hohlräume beschichtet werden.It is an object of the invention, a method and an apparatus for electrostatic coating of objects with Develop powder particles in a powder cloud, where the Charging current is limited and therefore a small number of free Ions as well as a weak electric field to the grounded Object arise. This will put on the grounded object a thinner powder layer with high layer uniformity generated. In the absence of free ions, cavities can also occur be coated.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß in an sich bekannter Weise eine fluidisierte Pulverschicht über einem porösen Anströmboden angeordnet ist. In die fluidisierte Pulverschicht ragen elektrostatisch leitfähige wabenartige Elektroden. Die wabenartigen Elektroden sind untereinander über Distanzstücke mechanisch verbunden, so daß zwischen ihnen Zwischenräume entstehen. Das Elektrodenpaket kann auch aus elektrostatisch leitfähigen Rundstäben unterschiedlichstem Durchmesser, Rohren oder Platten aufgebaut sein. Das Elektrodenpaket ist innen an der Tauchbeckenwand befestigt, wobei auch eine gewisse Distanz zwischen ihnen und dem porösen Anströmboden eingehalten wird. Die Distanz zwischen den wabenartigen Elektroden sollte zwischen 2 mm und 40 mm, bevorzugt 10 mm, liegen.The object is achieved in that according to the invention in itself known a fluidized powder layer over a porous inflow floor is arranged. In the fluidized Powder layer protrude electrostatically conductive honeycomb Electrodes. The honeycomb electrodes are over each other Spacers mechanically connected so that between them Spaces arise. The electrode pack can also be made electrostatically conductive round bars of all kinds Diameter, pipes or plates can be built. The Electrode package is attached to the inside of the plunge pool wall, with a certain distance between them and the porous Inflow floor is observed. The distance between the honeycomb electrodes should be between 2 mm and 40 mm, preferably 10 mm.

Die wabenartigen Elektroden sollen eine Wabeninnenbreite im Bereich von 2 mm bis 10 mm, vorzugsweise 4 mm, haben.The honeycomb-like electrodes are said to have an inside honeycomb width Range from 2 mm to 10 mm, preferably 4 mm.

Die Distanz zwischen porösem Anströmboden und Unterkante des Elektrodenpaketes sollte zwischen 2 cm und 10 cm liegen, z. B. 5 cm. Das Elektrodenpaket soll eine Höhe zwischen 100 mm und 400 mm, vorzugsweise 200 mm, haben.The distance between the porous inflow floor and the lower edge of the Electrode pack should be between 2 cm and 10 cm, e.g. B. 5 cm. The electrode pack should have a height between 100 mm and 400 mm, preferably 200 mm.

Die elektrostatisch leitfähige Elektrode besteht aus einem mit Ruß oder anderen leitfähigen Partikeln gefülltem Kunststoff. Der elektrische Widerstand der Elektrode wurde mit dem Hochohmwiderstandsmeßgerät TERALOG der Firma Statron-elektronik GmbH Fürstenwalde gemessen. Er ergab sich für für eine Probe von einer Länge l = 10 cm zwischen den Schneiden des Meßgerätes bei einer Breite b = 3 cm und einer Dicke d = 4 mm zu R = 10³ Ohm. The electrostatically conductive electrode consists of a Carbon black or other conductive particles filled plastic. Of the electrical resistance of the electrode was measured with the High-resistance measuring device TERALOG from Statron-elektronik GmbH Fürstenwalde measured. He surrendered for a sample of a length l = 10 cm between the cutting edges of the measuring device a width b = 3 cm and a thickness d = 4 mm to R = 10³ ohms.

Dabei war es gleich, ob die Probe der wabenartigen Elektrode quer- oder längsgeschnitten zwischen den Schneiden des Meßgerätes TERALOG eingespannt war.It did not matter whether the sample of the honeycomb electrode cut crosswise or lengthwise between the cutting edges of the Measuring device TERALOG was clamped.

Das Elektrodenpaket ist über einen Schutzwiderstand R_S = 10⁹ Ohm an einen Hochspannungsgenerator angeschlossen, wobei die einzelnen wabenartigen Elektroden an ihrer Unterseite, d. h. gegenüber dem Anströmboden, die Spannungsanschlüsse haben und durch elektrische Leiter verbunden sind. Der Hochspannungsgenerator hat eine einstellbare Ausgangsspannung von U ≦ +/- 20 kV.The electrode package is connected to a high-voltage generator via a protective resistor R _S = 10⁹ ohm, the individual honeycomb-like electrodes having the voltage connections on their underside, ie opposite the inflow floor, and are connected by electrical conductors. The high voltage generator has an adjustable output voltage of U ≦ +/- 20 kV.

Die Beschichtung des an Erde liegenden Gegenstandes mit geladenen Pulverteilchen erfolgt im kalten Zustand, und überschüssige Pulverteilchen fallen über die Zwischenräume zwischen den wabenartigen Elektroden in die fluidisierte Pulverschicht zurück und laden diese noch zusätzlich elektrisch auf. Die Zwischenräume zwischen den wabenartigen Elektroden können auch aus, lichtleitfähigen wabenartigen Kunststoffteilen bestehen, die aber nicht in die fluidisierte Pulverschicht eintauchen. Damit können die wabenartigen Elektroden mit den wabenartigen Kunststoffteilen verklebt werden, so daß ein einheitliches stabiles Paket entsteht. Natürlich wird die fluidisierte Pulverschicht auch durch den in sie hineinragenden Teil der wabenartigen Elektroden aufgeladen. Infolge der hohen elektrostatischen Aufladung der Pulverteilchen beim Hindurchtritt durch die Waben der Elektroden werden selbst gröbere Pulver, z. B. Wirbelsinterpulver mit einem Korndurchmesser von ≦ 400 µm, auf dem geerdeten Werkstück abgeschieden.The coating of the object lying on earth with charged powder particles takes place in the cold state, and Excess powder particles fall over the gaps between the honeycomb electrodes in the fluidized Powder layer back and charge it additionally electrically on. The spaces between the honeycomb electrodes can also be made of light-conducting honeycomb-like plastic parts exist, but not in the fluidized powder layer immerse yourself. So that the honeycomb electrodes with the honeycomb-like plastic parts are glued, so that a uniform stable package is created. Of course it will fluidized powder layer also by the protruding into it Part of the honeycomb electrodes charged. As a result of the high electrostatic charging of the powder particles in the Passing through the honeycomb of the electrodes themselves coarser powder, e.g. B. Vertebral powder with a Grain diameter of ≦ 400 µm on the earthed workpiece deposited.

Der starke Pulverdurchsatz, durch die Waben der Elektroden wird durch die Druckdifferenz zwischen Wabenunterkante und der Oberfläche der fluidisierten Pulverschicht erreicht und erlaubt damit eine große Beschichtungsrate bei geringem Luftverbrauch durch den porösen Anströmboden.The strong powder throughput, through which the electrodes are honeycomb by the pressure difference between the lower edge of the honeycomb and the Surface of the fluidized powder layer reached and allowed thus a high coating rate with low air consumption through the porous inflow floor.

Das Wabenpaket kann auch aus einzelnen elektrostatisch leitfähigen Rohren bestehen, die in die Pulverschicht hineinragen, mechanisch miteinander verbunden sind und über einen Schutzwiderstand von R_S = 10⁹ Ohm an der Hochspannung liegen. Die Luft zur Herstellung der fluidisierten Pulverschicht gelangt über den nicht leitenden porösen Anströmboden in das Pulver. Im Anströmraum befinden sich nebeneinander mehrere Luftzuführungsrohre, von denen Druckluft über Druckrohre in die elektrostatisch leitfähigen Rohre geblasen wird. Diese Luft erzeugt den Effekt einer Venturidüse, es entsteht ein Unterdruck, und das Pulver aus der Pulverschicht wird in den Spalt, der zwischen der Unterseite der elektrostatisch leitfähigen Rohre und den Druckrohren gebildet ist, gesogen und über den elektrostatisch leitfähigen Rohren zur aufgeladenen Pulverwolke zerstäubt. Dieser Unterdruck addiert sich zum natürlichen Unterdruck in der fluidisierten Pulverschicht und das Pulver wird besser zerstäubt.The honeycomb package can also consist of individual electrostatically conductive tubes which protrude into the powder layer, are mechanically connected to one another and are connected to the high voltage via a protective resistor of R _S = 10⁹ ohm. The air for producing the fluidized powder layer reaches the powder via the non-conductive porous inflow floor. In the inflow chamber there are several air supply pipes next to each other, of which compressed air is blown into the electrostatically conductive pipes via pressure pipes. This air creates the effect of a Venturi nozzle, a vacuum is created, and the powder from the powder layer is sucked into the gap that is formed between the underside of the electrostatically conductive tubes and the pressure tubes and atomized over the electrostatically conductive tubes to the charged powder cloud. This negative pressure is added to the natural negative pressure in the fluidized powder layer and the powder is better atomized.

Wird am Tauchbecken ein mechanischer oder elektrischer Rüttler angebracht, können die Fluidisierungsluft und die Hochspannung stark verringert werden. Dies gilt für alle beschriebenen Varianten. Die Luftzuführungsrohre mit ihren Druckrohren müssen nicht im Anströmraum liegen, sondern können auch über dem porösen Anströmboden in der Pulverschicht liegen. Natürlich können auch der Anströmboden und die Fluidisierungsluft entfallen, und die Luftzuführungsrohre und die Druckrohre liegen in der Pulverschicht. Die Anordnung von elektrostatisch leitfähigen Rohren und der Druckrohre bleibt die gleiche.Becomes a mechanical or electric vibrator at the plunge pool attached, the fluidizing air and high voltage be greatly reduced. This applies to all described Variants. The air supply pipes with their pressure pipes must not lie in the inflow area, but can also be above the porous inflow floor in the powder layer. Naturally can also the inflow floor and the fluidizing air omitted, and the air supply pipes and the pressure pipes are located in the powder layer. The arrangement of electrostatic conductive pipes and the pressure pipes remain the same.

Embodiment

Anhand eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden.Using an exemplary embodiment and the drawings Invention will be explained in more detail.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum elektrostatischen Beschichten von Gegenständen. Fig. 1 shows a section through a device according to the invention for the electrostatic coating of objects.

Fig. 2 zeigt die Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 2 shows the top view of the device according to the invention.

Fig. 3 zeigt die Draufsicht mit den elektrostatisch leitfähigen wabenartigen Elektroden und den nichtleitfähigen wabenartigen Kunststoffteilen. Fig. 3 shows the top view with the electrostatically conductive honeycomb electrodes and the non-conductive honeycomb-like plastic parts.

Fig. 4 zeigt eine weitere Variante eines Tauchbeckens mit wabenartig verbundenen elektrostatisch leitfähigen Rohren, in die Druckluft eingeblasen wird. Fig. 4 shows a further variant of a plunge pool with honeycomb-connected electrostatically conductive pipes into which compressed air is blown.

Fig. 1 zeigt eine Luftzuführung 1, durch welche Luft 2 in den Anströmraum 3 eines Tauchbeckens 4 geblasen wird. Die Luft 2 durchströmt den porösen Anströmboden 5 und erzeugt eine fluidisierte Pulverschicht 6. Tauchen in die fluidisierte Pulverschicht 6 wabenartige Elektroden 7, die mittels Distanzstücke 8 das Elektrodenpaket 9 bilden und durch elektrische Leiter 10 an Hochspannung 11 liegen, werden hindurchströmende Pulverteilchen 12 elektrisch aufgeladen und bilden die Pulverwolke 13. In die Pulverwolke 13 taucht der geerdete Gegenstand 14 ein. Fig. 1 shows an air supply 1, through which air is blown into the flow chamber 2 3 of a dip tank. 4 The air 2 flows through the porous inflow base 5 and generates a fluidized powder layer 6 . Dipping into the fluidized powder layer 6 honeycomb-like electrodes 7 , which form the electrode package 9 by means of spacers 8 and are connected to high voltage 11 by electrical conductors 10 , powder particles 12 flowing through them are electrically charged and form the powder cloud 13 . The grounded object 14 is immersed in the powder cloud 13 .

Fig. 2 zeigt ein Tauchbecken 4 von oben, in dem sich das Elektrodenpaket 9 befindet, im Prinzip. Fig. 2 shows a dip basin 4 from above, the electrode package is in the 9, in principle.

Fig. 3 zeigt ein Tauchbecken 4 von oben, in dem sich das Elektrodenpaket 9 und das Kunststoffpaket 15, das aus den nichtleitfähigen wabenartigen Kunststoffteilen 16 besteht, befinden. Fig. 3 shows a plunge pool 4 from above, in which the electrode package 9 and the plastic package 15 , which consists of the non-conductive honeycomb-like plastic parts 16 , are located.

Fig. 4 zeigt ein Tauchbecken 4 mit der fluidisierten Pulverschicht 6. Die fluidisierte Pulverschicht 6 entsteht durch die in den Anströmraum 3 und durch den porösen Anströmboden 5 einströmende Luft 2. In die Pulverschicht 6 sind elektrostatisch leitfähige Rohre 20 eingelassen, die über einen Schutzwiderstand 22 mit dem Hochspannungsanschluß 17 verbunden sind. Von den Luftzuführungsrohren 18 wird über Druckrohre 19 Druckluft in elektrostatisch leitfähige Rohre 20 geblasen. Es entsteht ein Unterdruck, durch den das Pulver aus der fluidisierten Pulverschicht 6 angesaugt und zur aufgeladenen Pulverwolke 13 zerstäubt wird. Am Tauchbecken 4 ist ein Rüttler 21 angebracht. Fig. 4 shows a plunge pool 4 with the fluidized powder layer 6. The fluidized powder layer 6 is created by the air 2 flowing into the inflow space 3 and through the porous inflow floor 5 . Electrostatically conductive tubes 20 are embedded in the powder layer 6 and are connected to the high-voltage connection 17 via a protective resistor 22 . Compressed air is blown from the air supply pipes 18 into electrostatically conductive pipes 20 via pressure pipes 19 . A negative pressure is created, through which the powder is sucked out of the fluidized powder layer 6 and atomized to the charged powder cloud 13 . A vibrator 21 is attached to the plunge pool 4 .

BezugszeichenlisteReference list

1 Luftzuführung
2 Luft
3 Anströmraum
4 Tauchbecken
5 poröser Anströmboden
6 Pulverschicht
7 wabenartige Elektroden
8 Distanzstücke
9 Elektrodenpaket
10 elektrische Leiter
11 Hochspannung
12 hindurchströmende Pulverteilchen
13 Pulverwolke
14 geerdeter Gegenstand
15 Kunststoffpaket
16 wabenartige Kunststoffteile
17 Hochspannungsanschluß
18 Luftzuführungsrohr
19 Druckrohr
20 Rohr
21 Rüttler
22 Schutzwiderstand 1 air supply
2 air
3 inflow space
4 plunge pools
5 porous inflow floor
6 powder layer
7 honeycomb electrodes
8 spacers
9 electrode pack
10 electrical conductors
11 high voltage
12 powder particles flowing through
13 powder cloud
14 grounded object
15 plastic package
16 honeycomb plastic parts
17 high-voltage connection
18 air supply pipe
19 pressure pipe
20 tube
21 vibrators
22 protective resistor

Claims

1. A method for the electrostatic coating of objects, characterized in that honeycomb-like, high-voltage electrodes remove powder particles from a fluidized powder layer by pressure difference between the lower honeycomb edge and the surface of the fluidized powder layer and electrostatically charge them as they pass through the honeycombs, the emerging powder particles being one form electrically charged powder cloud.

2. The method according to claim 1, characterized in that for Pressure difference in the fluidized powder layer still compressed air via pressure pipes into the electrostatically conductive honeycomb Electrodes is blown, creating an additional Forms negative pressure.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the plunge pool is additionally shaken.

4. The method according to claim 1 and 2, characterized in that Excess charged powder particles between the honeycomb Electrodes fall back into the fluidized powder layer and charge them additionally.

5. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the part of the honeycomb electrodes that fluidized into the Powder layer protrudes, this also charges.

6. Device for the electrostatic coating of objects, characterized in that in the honeycomb tubes ( 20 ) over the porous inflow floor ( 5 ) from below pressure tubes ( 19 ) protrude or are just below.

7. The device according to a further claim, characterized in that the air supply ( 1 ) and the inflow space ( 3 ) are omitted and the air supply pipes ( 18 ) with the pressure pipes ( 19 ) lie directly in the powder layer ( 6 ).

8. Device for electrostatic coating of objects, characterized in that the distance between the honeycomb electrodes ( 7 ) is between 2 mm and 40 mm, preferably 10 mm.

9. The device according to claim 1, characterized in that the honeycomb-like electrodes ( 7 ) have a honeycomb internal width in the rectangle or square of 2 mm to 10 mm, preferably 4 mm.

10. The device according to, claims 1 and 8, characterized in that the honeycomb electrodes ( 7 ) form an electrode package ( 9 ), the height of which should be between 100 mm and 400 mm, preferably 200 mm.

11. The device according to claim 1 and 5, characterized in that the distance between the porous inflow base ( 5 ) and the lower edge of the electrode package ( 9 ) should be between 2 cm and 10 cm, preferably 5 cm.

12. The device according to claim 1, 3 and 7, characterized in that the electrode packet ( 9 ) 5 cm to 15 cm, preferably 10 cm, protrudes into the fluidized powder layer ( 6 ).

13. The apparatus of claim 1, 4, 5, 11 and 12, characterized in that the height of the fluidized powder layer ( 6 ) is at least 20 cm.

14. The apparatus according to claim 1, characterized in that the electrical resistance of the honeycomb-like electrode ( 7 ) is R ≦ 10³ ohms.

15. The apparatus according to claim 1, characterized in that the high voltage ( 11 ) applied to the honeycomb electrodes ( 7 ) is adjustable in the range U ≦ +/- 20 kV.

16. The apparatus of claim 1, 5 and 12, characterized in that the pressure difference between the lower edge of the honeycomb-like electrodes ( 7 ) and the surface of the fluidized powder layer ( 6 ) is p <300 mm WS (<29 mbar).

17. The apparatus of claim 1 and 14, characterized in that the electrostatically conductive honeycomb electrodes ( 7 ) consist of plastic filled with soot or other conductive particles.

18. The apparatus of claim 1, 4, 8, 10 and 12, characterized in that between the electrostatically conductive honeycomb electrodes ( 7 ) are non-conductive honeycomb plastic parts ( 16 ) which have a honeycomb inner width in the rectangle or square of 10 mm to 40 mm , preferably 10 mm.

19. The apparatus according to claim 18, characterized in that the honeycombs of the non-conductive honeycomb plastic parts ( 16 ) do not protrude into the fluidized powder layer ( 6 ).

20. The apparatus according to claim 18 and 19, characterized in that the electrostatically conductive honeycomb electrodes ( 7 ) are glued to the non-conductive honeycomb plastic parts ( 16 ).

21. The apparatus of claim 1, 15 and 17, characterized in that the high-voltage connections ( 17 ) to the electrostatically conductive honeycomb electrodes ( 7 ) on the lower edge of the electrode package ( 9 ), ie the side opposite the porous inflow base ( 5 ).

22. The apparatus of claim 1 and 2, characterized in that the electrostatically conductive honeycomb electrodes ( 7 ) via a protective resistor ( 22 ) to high voltage ( 11 ) are connected.

23. The device according to claim 1 and 2, characterized in that on the plunge pool ( 4 ) additional vibrators ( 21 ) are attached.