DE2444563C2

DE2444563C2 - Verfahren und Vorrichtung zum elektrostatischen Pulverbeschichten in einem Tauchbehälter

Info

Publication number: DE2444563C2
Application number: DE2444563A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr.-Ing. Ddr 8045 Dresden Auerbach; Helmut Dr.-Ing. Ddr 8010 Dresden Bauch; Peter Dipl.-Ing. DDR 8010 Dresden Dreßler; Wolfgang Dr.-Ing. Ddr 8051 Dresden Kleber
Original assignee: VEB INFRAROT-ANLAGEN ORANIENBURG DDR 1400 ORANIENBURG DD
Current assignee: VEB INFRAROT-ANLAGEN ORANIENBURG DDR 1400 ORANIENBURG DD
Priority date: 1973-10-17
Filing date: 1974-09-18
Publication date: 1982-03-18
Also published as: DD113289A3; HU173608B; DE2444563A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektrostatischen Pulverbeschichtung in einem Tauchbehälter, insbesondere unter Verwendung von Luft oder anderer Trägergasströme zum Transportieren. Aufladen und Versprühen der Feststoffpartikel eines pulverförmigen Beschichtungsstoffes.

Das elektrostatische Auftragen einer Pulverschicht unter Verwendung von Gasen, in der Regel Luft, zum Aufwirbeln oder Versprühen von Feststoffpartikeln ist bei der Oberflächenbeschichtung mit Kunststoffen allgemein bekannt.

Die Beschichtung erfolgt dabei in elektrostatischen Wirbelschichtanlagen oder mittels geeigneter Sprüh vorrichtungen in Beschichtungsständen oder -kabinen. Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen zum elektrostatischen Beschichten in einer Wirbelschicht benötigen zur Aufladung der Pulverteilchen Elektrodenanordnungen, die innerhalb des Tauchbehälters angeordnet und zur Erzeugung von Koronaentladungen an Hochspannungsquellen angeschlossen sind.

Mit dem Einsatz der Hochspannung ist neben den Kosten für den Generator insbesondere der Nachteil einer hohen Explosionsgefahr verbunden, wenn die geerdeten Werkstücke zum Zwecke der Beschichtung in die Wirbelschicht selbst oder in die darüber befindliche Austragszone der Pulverwirbelschicht eingetaucht und die Mindestabstände zu den innerhalb des

!5 Teuchbehälters angeordneten Hochspannung führenden Elektroden nicht eingehalten werden. Die Funkenentladungen zwischen Werkstück und Koronaelektroden stellen für das Pulver-Luft-Gemisch eine Zündquelle dar und erhöhen die Explosionsgefahr, weshalb der Einsatz derartiger elektrostatischer Beschichtungsanlagen aus sicherheitstechnischen Gründen bedenklich ist bzw. die Verwendung von Inertgas erfordert.

Außerdem lagert sich an den Koronaelektroden ein Teil der Feststoffpartikel an, die di<. Koronaentladungen schwächen, zu einer ungleichmäßigen Aufladung der Feststoffpartikel führen und Ungleichmäßigkeiten in der Schichtdicke verursachen.

Weiterhin ist die Beschichtung wegen der unterschiedlichen Verteilung der Feststoffpartikel in der

*o Wirbelschicht auf kleine Werkstücke oder gestreckte Profile beschränkt.

Um die genannten Nachteile zu beseitigen, wurde in der DE-OS 20 25 068 vorgeschlagen, im Fließbett durch ein Propellertriebwerk eine Pulverzirkulation zu erzeu-

Jj gen und die Koronaelektroden durch eine Zwischenwand vom eigentlichen Beschichtungsraum abzutrennen. Durch diese Maßnahme wird die Explosionsgefahr jedoch nicht wesentlich vermindert, da die Hochspannungselektroden weiterhin von ei^sr zündfähigen Pulverwolke umspült werden und bei Auslösung eines Funkens — z. B. durch Pendeln ode: Abreißen eines Werkstückes — die entstehende Flamme sich im gesamten Behälter ausbreiten kann.

' Der Einsatz von der Werkstückoberfläche angepaß-

■»5 ten porösen oder gitterförmigen Elektroden, wie sie in der DE-OS 20 29 757 beschrieben sind, bringt zwar eine Verbesserung der Schichtgleichmäßigkeit, zugleich wird aber die Wahrscheinlichkeit der Bildung zündfähiger Funken erhöht.

Um die mit dem Einsatz der Hochspannung verbundenen Gefahren zu vermindern, wurden bereits Beschichtungsverfahren vorgeschlagen, bei denen das Pulver im Vorratsbehälter (DD-PS 70 512) oder beim pneumatischen Transport (DD-OS 15 77 757) durch clektrokinetische Effekte aufgeladen und mittels pistolenförmiger Sprühgeräte in Beschichtungskabinen auf die Werkstückoberfläche aufgetragen wird. Wie alle Verfahren zum elektrostatischen Pulverbeschichten mit Sprühgeräten in offenen Ständen oder geschlossenen

so Kabinen haben diese jedoch den Nachteil, daß der Beschichtungswirkungsgrad relativ gering ist und aufwendige Rückgewinnungsanlagen zur Sammlung und Wiederaufbereitung des am Werkstück vorbeigesprühten Pulvers erforderlich sind.

h-·" Hierfür wird z.B. in der DE-OS 16 46 104 ein Pulverkreislauf mit einem Zyklon zur Aussonderung des Grobanteils im Pulver und ein Luftfilter für den Feinanteil mit gemeinsamem Sammelbehälter zur

Erhaltung der Parlikelmischung vorgeschlagen. Zweck der Erfindung ist deshalb, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektrostatischen Pulverbeschichtung in einem Tauchbehälter zu schaffen, durch die mit geringem anlagentechnischem Aufwand eine gleichmä- ϊ ßige Beschichtung auch größerer Werkstücke bei einem hohen Beschichtungswirkungsgrad ermöglicht und die Explosionsgefahr in einer elektrostatischen Wirbelschichtanlage vermindert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen iu Aufladevorgang zu ermöglichen, der zu einer homogenen Ladungsdichte im Tauchbehälter führt und den Einsatz an Hochspannung liegender Elektroden erübrigt

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die vorzugsweise geerdeten Werkstücke zur Beschichtung in einen Behälter getaucht werden, der ein mittels Luft oder einem anderen Trägergas fluidisiertes Pulver enthält, wobei das Pulver mittels eines Strahlapparates in einem ständigen Kreislauf zwischen dem Tauchbehälter und einer außerhalb des Tauchbehälters angeordneten elektrostatischen Aufladevorrichtung gehalten wird.

Durch die ständige Umwälzung des Pulvers über eine sich außerhalb des Tauchbehälters befindliche Ausladeeinrichtung wird die Ladung der Feststoffpartikel der Pulverfüllung kontinuierlich regeneriert, und es stellt sich eine konstante und homogene Ladungsdichte im Tauchbehälter ein.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die Pulverfüllung im Tauchbehälter in der Regel über porösen Boden- und/oder Wandflächen fluidisiert, wobei der Beschichtungsvorgang durch das Eintauchen von Werkstücken mit zur Ladung der Pulverteilchen entgegengesetztem Potential, vorzugsweise Erdpoten- ίϊ tial, in die Wirbelschicht und/oder in die darüber befindliche Austragszone und/oder durch eine Umspülung mit der mittels fest oder beweglich angeordneter Sprühköpfe eingeblasenen Pulverwolke erfolgt. Die bei der Beschichtung aus dem Tauchbehälter ausgetragene <to Pulvermenge kann erfindungsgemäß durch vollständiges oder teilweises Umschalten der Ansaugseite eines Strahlapparates oder über einen weiteren Strahlapparat aus einem Pulvervorralsbehälter nachdosiert werden.

Das aus dem Tauchbehälter nach oben entweichende überschüssige Gas kann gemäß der Frfindung abgesaugt und als Trägergasstrom dem Strahlapparat zugeführt werden.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beste!;', aus einem Tauchbehälter mit isolierenden Innenflächen und Mitteln zur Zu- und Abführung von Gas und Pulver, wobei der Tauchbehälter mindestens mit einem Strahlapparat verbunden ist, dessen Absaugrohr im unteren Bereich des Tauchbehälters angeschlossen ist, und dessen Mischrohr, das ■>■> zugleich eine elektrokinetische Aufladeeinrichtung bildet, vorzugsweise in den oberen Bereich des Tauchbehälters mündet.

Zur Erhöhung der elektrischen Aufladung können auch mehrere derartige Strahlapparate parallel oder in w> Reihe geschaltet sein.

Erfindungsgemäß kann der untere Bereich des Tauchbehälters ganz oder teilweise mit einem horizontalen, schrägwandigen oder trichterförmigen porösen Ausströmboden ausgerüstet sein, wobei die Ansaugroh- tv, re der Strahlapparate unmittelbar in diese Bodenteile eingefügt sind. Das Einblasen des aufgeladenen Pulvers in die Tauchbehälter erfolgt zweckmäßigerweise mittels Sprühejnrichtungen, die unmittelbar oder über Schlauchleitungen an den Strahlapparaten angeschlossen sind.

Weiterhin können vorzugsweise an der oberen Behälterkante Absaugeinrichtungen angeordnet sein, die über Verdichter die Strahlapparate mit Trägergas speisen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist am Absaugrohr des Strahlapparates ein zur Einstellung der Umwälzgeschwindigkeit und/oder Nachdosierung dienendes Stellglied angeordnet

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß das erfindungsgemäße Verfahren und die vorgeschlagenen Vorrichtungen von allen bekannten Beschichtungsverfahren abweichen und auf neuem Weg eine Pulverbeschichtung in einem Tauchbehälter ermöglichen, die alle Vorteile einer elektrostatischen Beschichtung in einem Wirbelbett oder mittete Sprüheinrichtungen gewährleistet.

Da für ons erfindungsgemäße Verfahren keine hochspannungsführenden Elektroden üci Tauchbehäiter erforderlich sind, besteht keine Explosionsgefahr durch Funkenüberschlag zwischen Hochspannungselektrode und Werkstück, und bei elektrokinetischer Aufladung der Feststoffpartikel erübrigt sich die Verwendung eines Hochspannungsgenerator. Durch die Beschichtung in einem Tauchbehälter ist der Einsatz einer Pulverrückgewinnungsanlage für das am Werkstück vorbeigesprühte Pulver nicht notwendig. Mit der Aufladung des Pulvers außerhalb des Tauchbehälters wird die Ladungshöhe und die Homogenität der Ladungsverteilung unabhängig vom Werkstück, was eine gleichmäßigere Beschichtung gewährleistet. Das Einsprühen der geladenen Pulverwolke im oberen Behälterteil und/oder das gezielte Umspulen der Werkstücke mit der geladenen Pulverwolke schafft die Voraussetzungen für eine Pulverbeschichtung von Werkstücken mit größeren Abmessungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung werden an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die zugehörigen Zeichnungen zeigen

F i g. 1 die Schnittdarstellung einer Beschickungsvorrichtung,

F i g. 2 die Schnittdarstellung einer Bescbichtungsvorrichtung nvt porösem Boden und Sprühköpfen,

Fig. 3 Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform der Beschichtungsvonichtung mit Luftverdichter und Nachdosierung aus einem Vorratsbehälter.

Gemäß Fig. 1 gelangt aus dem Tauchbehälter !,der aus Isolierstoff besteht. Pulver über das Ansaugrohr 3 des Strahlapparates zur Verwirbelung durch den Gasstrom 5 über das Mischrohr 6 wieder in den Behälter 1. Durcn Verwirbelung im Mischrohr 6, das mindestens zum Teil aus Isolierstoff besteht, erfolgt eine elektrokinetische Aufladung der Pulverteilchen, die aufgrund einer ständigen Kompensation der Oberflächenladung an der Innenwand des Mischrohres 6 mittels einer vorzugsweise geerdeten Elektrode 7 unterstützt wird. Die Beschichtung erfolgt durch Besprühen des geerdeten Werkstücks 8 mit der geladenen Pulverwolke 9. Die Aufladung kann ebenso über Koronaelektrrden vorgenommen werden, die im äußeren Pulverkreislauf angeordnet und an einen Hochspannungsgenerator angeschlossen sind.

In einem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 wird das Pulver im Tauchbehäiter 1 über einen porösen Boden IO mittels eines Gasstromes 11 fluidisiert. Das Pulver

durchströmt zwei hintereinandcrgeschalteie Strnhlapparate 4 und wird mittels eines Sprühkopfes in den Tauchbehälter 1 eingesprüht. Die Beschichtung erfolgt wahlweise in der Wirbelschicht 13. der Austragszone 14 und/oder der eingesprühten Pulverwolke 9.

In dem in F i g. 3 dargestellten Ausführtingsbeispiel wird die überschüssige Luft mit Hilfe des Luftverdichters 15 über die Absaugöffnungen 16 am oberen Behälterrand abgesaugt und dem Strahlapparat 4 als Trägergas 5 zugeführt. Zur Nachdosierung und Einstellung der IJmwäl/geschwindigkeit der Pulverfül· lung wird das Ansaugrohr 3 des Strahlapparates 4 über ein Stellglied 17 teilweise oder vollständig mit dem Pulvervorratsbehälter 18 verbunden. Die Nachdosierung aus dem Vorratsbehälter 18 kann jedoch ebenso mit einem zusätzlichen Strahlapparat erfolgen.

Hier/u 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum elektrostatischen Pulverbeschichten von vorzugsweise geerdeten Werkstücken durch Tauchen dieser Werkstücke in einen Behälter, der ein mittels Luft oder anderem Trägergas fluidisiertes Beschichtungspulver enthält, d a durch gekennzeichnet, daß das Pulver mittels eines Strahlapparates ständig in einem Kreislauf zwischen dem Tauchbehälter und einer außerhalb des Tauchbehälters angeordneten elektrostatischen Aufladevorrichtung gehalten wird.

Z Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem Tauchbehälter entweichende überschüssige Gas abgesaugt und als Tragergas dem Strahlapparat zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die während des Beschichtungsvorganges aus dem Tauchbehälter ausgetragene Pulvermesje aus einem Pulvervorratsbehälter durch vollständiges bzw. teilweises Umschalten der Ansaugseite eines Strahlapparates aus diesem Vorratsbehälter oder über einen weiteren Strahlapparat nachdosiert wird.

4. Vorrichtung zur elektrostatischen Pulverbeschichtung nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, mit einem Tauchbeiiälter und Mitteln zur Zu- und Abführung von Gas und Pulver, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Strahlapparat^) (4), dessen (deren) Mischrohr(e) (6) gleichzeitig eine elektrokinetische Aufladeeinrichtung bildet(n), mit dem Ansaugrohr (3) im unteren und mit dem Mischrohr (6) im oberen Bereich -^es Tauchbehälters (1) mit isolierender innenfläche angeschlossen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, Jadurch gekennzeichnet, daß der untere Bereich des Tauchbehälters (1) ganz oder teilweise mit einem horizontalen, schrägwandigen oder trichterförmigen porösen Ausströmboden (10) ausgerüstet ist und die Ansaugrohre (3) der Strahlapparate (4) in diesen porösen Boden (10) eingefügt sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Behälterrand Öffnungen (16) für eine Absaugeinrichtung vorhanden sind, die über einen Verdichter (15) den Strahlapparat (4) mit dem Trägergas (5) speist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß am Ansaugrohr (3) des Strahlapparates (4) ein zur Einstellung der Umwälzgeschwindigkeit und/oder Nachdosierung dienendes Stellglied (17) angeordnet ist.