DE2750372C2

DE2750372C2 - Verfahren zur elektrostatischen Beschichtung und Vorrichtung dazu

Info

Publication number: DE2750372C2
Application number: DE2750372A
Authority: DE
Inventors: Nobuo Furuya; Tsutomu Tokio/Tokyo Itoh; Kenji Chiba Ouchi; Hiroshi Funabashi Chiba Saitoh; Takeo Chofu Tokio/Tokyo Shimizu
Original assignee: ONODA CEMENT CO Ltd ONODA YAMAGUCHI JP
Current assignee: ONODA CEMENT CO Ltd ONODA YAMAGUCHI JP
Priority date: 1976-11-10
Filing date: 1977-11-10
Publication date: 1985-01-24
Also published as: CA1093393A; AU506726B2; FR2370525B1; FR2370525A1; JPS5359737A; DE2750372A1; AU3044877A; GB1558900A; JPS6215256B2; US4377603A

Description

£ _ —. ίο

p: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrostatischen Beschichtung eines aus isolierendem Material

%. bestehenden Werkstückes mit Pulverpartikeln sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei

£.. das Werkstück und eine Plattenelektrode für eine stille Entladung im Abstand einander gegenüberliegend

;■ angeordnet werden, wobei eine Gleichspannung zwischen dem Werkstück und der Plattenelektrode zur Erzeu-

■ gung eines elektrostatischen Feldes angelegt wird und wobei eine Wechselspannung an die Plattenelektrode für eine stille Entladung mindestens zwischen zwei benachbarten Steibn der Plattenelektrode angelegt wird und

^ wobei in den Zwischenraum zwischen dem Werkstück und der Plattenelektrode Pulverpa:/ikel eingebracht

JZ werden.

% In den vergangenen Jahren wurde versucht einen Film eines synthetischen Harzes auf die äußere Oberfläche

% einer Giasflasche zur Verwendung als Behälter für kohlensäurehaltige Getränke und gewisse kohlesäurebalti-

5 gen apfelweinähnlichen Getränke aufzubringen, um Unfälle infolge von Fehlern oder Zerbrechen der Flaschen U als Folge der Bewegung während des Transports oder infolge Ansteigen des inneren Druckes durch intensive

ίϊί Sonneneinstrahlung, zu verhindern.

|j Es sind Beschichtungsverfahren bekannt, bei denen zur Herstellung harzüberzogener Flaschen vorgeheizte

6 Glasflaschen mit einer Schicht eines synthetischen Harzpulvers unter Verwendung einer üblichen elektrostati- % sehen Pulverbeschichtungspistole verwendet werden. Auch ist es denkbar, erst eine Pulverschicht. vorherbe- |ä stimmter Dicke auf der Flasche bei Raumtemperatur auszubilden, dann das an den ungewünschten Teilen der

U Flasche angesammelte Harzpulver mit geeigneten Einrichtungen zu entfernen und dann die Glasflasche, auf der

'J die Harzpulverschicht mit der genauen Dicke an den gewünschten Teilen ausgebildet wurde, zu erhitzen, um

% dadurch harzüberzogene Glasflaschen herzustellen. Es ist jedoch unmöglich, bei Raumtemperatur eine Pulver-

I schicht gewünschter Dicke (typisch sind Dicken von 150 μπι bis 400 μπι notwendig, um einen Beschichtungsfilm

§, nach dem Aushärten zu erzielen) auf einer Glasflasche bei Raumtemperatur und hoher Geschwindigkeit in

einem industriellen Herstellungsverfahren mit üblichen elektrostatischen Beschichtungseinrichtungen aus den

j§ nachfolgend erörterten Gründen herzustellen.

f:: Eine aus der DE-OS 25 17 504 bekannte elektrostatische Pulverbeschichtungspistoie erreicht eine elektiosta-

: tische Pulverbeschichtung durch die Anordnung einer Coronaentladungselektrode in der Nähe einer Düse zur

Ausdüsung einer Wolke von Pulverpartikeln, wobei eine Hochspannung zwischen der Elektrode und einem ■·'_ Werkstück, das gegenüber der Elektrode angeordnet ist, angelegt wird, um die Pulverpartikelwolke zum

,; Werkstück hin zu leiten, und zwar unter gleichzeitiger Verwendung des zwischen der Coronaentladungselektro-

^:;' de und dem Werkstück errichteten elektrischen Feldes. Wenn jedoch ein Werkstück mit einem hohen elektrischen Widerstand, wie zum Beispiel eine Giasflasche mit einer solchen elektrostatischen Beschichtungspistole beschichtet werden soll, samme't sich auf der Oberfläche des Werkstücks eine elektrische Ladung, die das elektrische Potential des hohen Ionenstromes, der von der Coronaentladungselektrode zu dem Werkstück fließt, vergrößert. Die Potentialdifferenz zwischen der Coronaentladungselektrode und dem Werkstück nimmt dementsprechend ab, wodurch die Stärke des elektrischen Feldes und die Coronaentladung ebenfalls abnimmt, wodurch es unmöglich wird, eine für die Aufladung des Pulvers notwendige kontinuierliche Entladung zu erhalten. Mit der beschriebenen üblichen elektrostatischen Pulverbeschichtungspistole ist es daher unmöglich, eine synthetische Harzpulverschicht von gewünschter und gleichmäßiger Dicke auf einer Giasflasche mit hoher Zuverlässigkeit bei Raumtemperatur auszubilden.

Die US-PS 39 76 031 (ITOH) beschreibt eine Entladungsbes*.iiit;htungsvorrichtung, bei der ein Werkstück und eine Plattenelektrode für eine stille Entladung mit einem vorgegebenen Abstand voneinander gegenüberliegend angeordnet sind, und wobei ein Pulverbeschichtungsmaterial zwischen die beiden eingebracht wird. Die Vorrichtung weist Einrichtungen zur Aufbringung einer Wechselspannung zur Errichtung einer stillen Entladung von der Plattenelektrode für eine stille Entladung und Einrichtungen zum Auforingen einer elektrischen Spannung zwischen dem Werkstück und der Plattenelektrode für eine stille Entladung f»uf.

Gemäß dem bekannten Verfahren nach der US-PS 39 76 031 werden ungeladene Pulverpartikel in den Raum zwischen der Plattenelektrode und dem Werkstück eingebracht. Die an der Plattenoberfläche der Elektrode auftretende stille Entladung bewirkt eine Abstoßung der Pulverpartikel entlang der elektrostatischen Feldrinien. Auf diese Weise oszillieren die mittlerweile aufgeladenen Pulverpartikel im Bereich der Oberfläche der Plattenelektrode entlang dieser elektrostatischen Feldlinien. Für diesen Zweck muß die Wechselspannung entsprechend hoch ausgebildet sein. Demnach werden nichtgeladene bzw. neutrale Pulverpartikel direkt in den Ladungsraum zwisciien der Elektrodenplatte und dem Werkstück eingebracht. In dem elektrostatischen Feldraum werden die einzelnen Pulverpartikel durch Ionen aufgeladen, die zwischen den einzelnen Elektroden der Plattenelektrode fließen und durch die stille Entladung der Wechselspannung hervorgerufen werden. Diese Wechselspannung erzeugt überdies einen zentrifugalen Rückstoßeffekt. Sobald nun die einzelnen Pulverpartikel aufgrund dieser stillen ^cntladungswirkung aufgeladen worden sind, werden sie durch das elektrostatische Feld

zwischen der Plattenelektrode und dem Werkstück zum Werkstück hin getrieben. Um die Entladung (stille Entladung) über die gesamte Elektrodenfläche der Elektrodenplatte stattfinden zu lassen, ist die Wechselspannung entsprechend hoch zu wählen. Diese Entladung muß darüber hinaus groß genug sein, daß die meisten der eingebrachten ungeladenen Pulverpartikel so schnell als möglich aufgeladen werden. Die Größe der Wechselspannung bewirkt nun eine nachteilige Wirkung, nämlich daß sich auch eine stille Entladung zwischen dem Werkstück und der Plattenelektrode ausbildet

Wenn diese Entladungsbeschichtungsvorrichtung für die Beschichtung von Glasflaschen verwendet wird, ist es normalerweise unmöglich eine zufriedenstellende Beschichtung infolge der abnehmenden Potentialdifferenz zwischen der Gasflasche, die das Werkstück darstellt und der Plattenelektrode, für eine stille Entladung zu

ίο erreichen, da der Ionenstrom, der von der Plattenelektrode für eine stille Entladung zur Glasflasche fließt, hoch ist. Obwohl bei dieser Entladungsbeschichtungsvorrichtung der Ionenstrom, der von der Elektrode für eine stille Entladung zum Werkstück fließt um eine relativ kleine Menge vermindert werden kann, um dadurch die Ausbildung eines relativ dicken Beschichtungsfilms auf der Glasflasche bei Raumtemperatur zu ermöglichen, vermindert dies die Produktionsgeschwindigkeit, wodurch diese Vorrichtung nach dem Stand der Technik für die Verwendung in Flaschenproduktionsbetrieben ungeeignet ist.

Aus der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 50-22 839, die der nachveröffentlichten US-PS 39 9! 710 entspricht, ist eine e!ek»rngasdynamische Pulverbeschichtunesvorrichtung bekannt. Diese Beschichtungsvorrichtung umfaßt eine Kammer zur Aufladung der Partikel und eine Kammer zum Aufbringen der Partikel, die stromabwärts von der ersten Kammer angeordnet ist, an deren innerem Rand eine Hochspannung angelegt ist Durch diese Kammer wird eine Wolke geladener Partikel und ein Werkstück aufeinanderfolgend bewegt, um das Werkstück mit den Partikeln nur durch ein elektrisches Raumladungsfeld, das durch die geladenen Partikel in der Kammer zur Schaffung der geladenen Partikel ausgebildet wird, zu beschichten und, um das Werkstück weiter mit geladenen Partikeln zu beschichten, die nach dem ersten Beschichtungsverfahren übriggeblieben sind, indem ein elektrisches Feld verwendet wird, das durch die auf die innere Wand der Ablagerungskammer in der Kammer angelegten Hochspannung errichtet wird. Aus weiter unten erörterten Gründen ist es jedoch äußerst schwierig, diese elektrogasdynamisch Pulverbeschichtungsvorrichtung im industriellen Großmaßstab für die Beschichtung von Glasflaschen bei Raumtemperatur mit Pulverpartikeln zum Zweck der Bruchverhinderung der Raschen zu beschichten. Der synthetische Harzbeschichtungsfilm erfordert zum Zweck der Bruchverhinderung von Flaschen eine

bestimmte Dicke verglichen mit üblichen elektrostatischen Pulverbeschichtungsfilmen. die oben beschrieben wurden. Um eine solche dicke Beschichtung zu erreichen, muß eine mittlere Korngröße des synthetischen Harzpulvers in einem Bereich von ungefähr 60μπι bis 150 μΐη verwendet werden. Bei dem in der vorher erwähnten japanischen Patentanmeldung 50-22 839 beschriebenen Verfahren fallen diese Pulverpartikel in der Beschichtungsvorrichtung in einem hohen Maße aus, wodurch es schwierig wird, einen befriedigenden Beschich-

tungswirkungsgrad und eine befriedigende Produktionsgeschwindigkeit zu erreichen.

In der Kammer zur Ausbildung der geladenen Partikel, in weicher die Puiverbeschichiung nur durch das Raumladungsfeld allein erreicht wird, nimmt die Stärke des Raumladungsfeldes mit hoher Geschwindigkeit entsprechend dem Abstand vom Werkstück ab, da kein externes elektrisches Feld vorhanden ist, wodurch der Beschichtungswirkungsgrad vermindert wird. Dies wird durch die hohe Ausfallrate der Partikel infolge der

Gravitation erschwert Weiter ist es beim Aufladen in der Kammer zur Ausbildung der geladenen Partikel äußerst schwierig, immer eine perfekte Ladung der Partikel in dem Produktionssystem, wie zum Beispiel der Herstellung von Glasflaschen, zu erreichen, die über sehr lange kontinuierliche Perioden arbeiten müssen. Aus diesem Grund ist es schwierig eine zufriedenstellende Produktionsgeschwindigkeit und einen zufriedenstellenden Beschichtungswirkungsgrad zu verwirklichen.

Wenn eine Spannung, die hoch genug ist, um die geladenen Partikel des Werkstücks zu treiben, auf die innere Wand der Ablagekammer angelegt wird, werden Pulverpartikel mit entgegengesetzter Polarität, die bis zu einem gewissen Maß in der Ladungskammer ausgebildet werden, auf der Oberfläche der inneren Wand der Ablagekammer abgelagert. Die so in den abgelagerten Pulverschichten angesammelte elektrische Ladung bewirkt gleichzeitiges Entladen der abgelegten Pulverschichten, wodurch ein starker Strom von der inne-en

so Wand zu dem Werkstück fließt Dieser elektrische Strom stört die auf dem Werkstück ausgebildeten Pulverschichten in der Ladungskammer und trennt das Pulver von dem Werkstück. Es ist daher praktisch unmöglich, dieses Verfahren bei der Beschichtung von Glasflaschen mit synthetischem Harzpulver zu verwenden.

Um diese Erscheinung, die ein Hindernis bei der Beschichtung darstellt und von der Entladung im Inneren der Pulverschicht herrührt, die mit entgegengesetzter Polarität geladen ist und sich an der inneren Wand der

Ablagekammer angesetzt hat zu verhindern, müßte die an die innere Wand angelegte Spannung äußerst gering sein. Mit einer solchen äußerst geringen Spannung wird jedoch das elektrische Feld, das von der inneren Wand auf das Werkstück gerichtet ist, nicht stark genug sein, um die geladenen Teilchen in Richtung des Werkstückes zu treiben, wodurch wieder ernste Schwierigkeiten bei der Verwendung der Vorrichtungg zur Beschichtung von Glasflaschen bei Raumtemperatur mit synthetischem Harz zum Zweck der Verhinderung des Bruchs der

bo Flaschen entstehen.

Aus den oben genannten Gründen sammelt sich auch das Pulver, das nicht an der Beschichtung des Werkstücks teilgenommen hat schnell in der Ablagekammer an, wodurch es unmöglich ist die Vorrichtung kontinuierlich zu betreiben.

Das bekannte Verfahren gemäß der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 50-22 839 kann, obwohl

es für Pulverpartikel mit einer mittleren Größe von 50 μπι oder geringer und mit einer leichten Ladung einer einzigen Polarität wirkungsvoll ist, nicht für die Beschichtung von Werkstücken mit einer dicken Schicht von Pulverpartikeln mir relativ großer Korngröße bei sehr hoher Geschwindigkeit verwendet werden. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile der bekann-

ten Verfahren eine kontinuierliche Pulverschicht von ausreichender Dicke bei Raumtemperatur in einem Großindustriellen-Maßstab zu schaffen, um auf diese Weise ein Zerbrechen von aus Isoliermaterial bestehenden Werkstücken sowie ein Ansammeln der Pulverpartikel auf der Elektrodenfläche für eine stille Entladung zu verhindern. Die Ansammlung solcher Pulverpartikel würde sonst im Zuge des Verfahrens eine kontinuierliche stabile Beschichtung unmöglich machen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Pulverpartikel vor ihrem Einbringen in den Raum zwischen dem Werkstück und der Plattenelektrode durch eine Gleichspannung mit einer Polarität aufgeladen werden, die gleich der der Plattenelektrode ist, daß die vorher aufgeladenen Pulverpartikel nach ihrem Einbringen in den elektrostatischen Feldraum in Richtung auf das Werkstück getrieben werden, daß die aufgeladenen Pulverpartikel, die die vorher aufgeladenen Pulverpartikel und die aus einem ungeladenen und/oder entgegengesetzt vorgeladenen Zustand umgeladenen Pulverpartikel umfassen, einerseits wirksam von der Plattenelektrode abgestoßen werden und andererseits nur eine kleine stille Entladung auf der Elektrodenplattenoberfläche stattfindet.

Demnach werden die einzelnen Pulverpartiksl zuerst auf ein entsprechendes Potential mit der genannten Polarität außerhalb des elektrostatischen Feldraumes aufgeladen. Erst dann werden die aufgeladenen Partikel in den Raum zwischen die Plattenelektrode und das Werkstück eingeführt. In diesem Raum werden sodann die geladenen Partikel auf das Werkstück hin getrieben, und zwar aufgrund des elektrostatischen Feldes der Gleichspannungsquelle. Die Gleichspannung weist eine Grobe auf, die ein entsprechend starkes elektrostatisches Feld erzeugt, um die geladenen Pulverpartikel auf das Werkstück hin zu treiben, auf dem dann die geladenen Pulverpartikel einen Überzug bilden. Die Wechselspannung wird in erster Linie dazu verwendet, die Pulverpartikel von der Elektrodenfläche abzustoßen. Daher reicht es aus, wenn die Wechselspannung nur so groß ist, daß gerade diese Pulverpartikel von der Elektrodenwand abgestoßen werden, was aufgrund des zentrifugalen Rückstoßes an der Elektrodenplatte erfolgt. Diese Wechselspannung ist so groß gewählt, daß nur eine kleine stille Entladung auf der Elektrodenplattenoberfläche stattfindet. Eine stille Entladung zwischen der Elektrodenplatte und dem Werkstück wird jedoch verhindert. Die kleine stille Entladung auf der Elektroden-Oberfläche hat den Vorteil, daß neutrale oder mit entgegengesetzter Polarität aufgeladene Partikel entsprechend richtig aufgeladen werden. Somit wird aufgrund der entsprechenden Wah! der Wechselspannung bewirkt, daß einerseits die Pulverpartikel von der Plattenelektrode abgestoßen werden und daß andererseits keine Fntladung entlang der Feldlinien zwischen der Plattenelektrode und dem Werkstück stattfindet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur elektronischen Beschichtung eines Werkstückes aus Isoliermaterial mit Pulverpartikeln gelöst, wobei eine Einrichtung zur Halterung eines Werkstückes, einen in einem vorgegebenen Abstand vom Werkstück angeordnete Plattenelektrode für eine stille Entladung, eine Vorrichtung zum Anlegen einer Gleichspannung in den Raum zwischen der Plattenelektrode und dem Werkstück zum Zweck des Aufbaus eines elektrostatischen Feldes, einer Einrichtung zum Einbringen der Pulverpartikel in den Raum zwischen Plattenelektrode und Werkstück und eine Vorrichtung zum Anlegen einer Wechselspannung an die Plattenelektrode für die stille Entladung an wenigstens zwei benachbarten Stellen der Plattenelektrode vorgesehen ist, wobei diese Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Pulverpartikel vor dem Einbringen in den Raum in der Einrichtung durch eine Gleichspannungsquelle auf ein Potential aufgeladen werden, das die gleiche Polarität aufweist wie die der Plattenelektrode, um die Pulverpartikel entsprechend vorher aufzuladen und daß die Wechselspannung für die Plattenelektrode so gewählt ist, daß einerseits die stille Entladung auf der Plattenelektrodenoberfläche auf einem das Ansammeln von Pulverpartikeln verhindernden geringen Wert gehalten wird und andererseits die aufgeladenen Pulverpartikel von der Plattenelektrode abgestoßen und unter der Wirkung des elektrostatischen Feldes zum Werkstück getrieben werden.

I m folgenden wird ein Versuch zur Beschichtung einer Glasflasche mit einem Pulverüberzug beschrieben.

Dieser Versuch wird mit einer Plattenelektrode ausgeführt, die in F i g. I dargestellt ist, welche der Fig. 6 der ITOH-US-PS 39 76 031 entspricht Bei dem Versuch werden zwei Fälle I und II unterschieden. Im Fall 1 wird eine dicke Pulverbeschichtung von ungefähr 200 μπι nach dem Aushärten auf einer 1-1-Glasflasche erhalten, die eine äußere Fläche von ungefähr 800 cm² aufweist

im Fall II wird eine normale Schichtdicke von ungefähr 100 μπι nach dem Aushärten erhalten, und zwar auf einem zylindrischen Aluminiumwerkstück mit einer Oberfläche von ebenfalls ungefähr 800 cm². Außerdem wird eine Wechselspannung von 7 500 V Gleichspannung an die Plattenelektrode angelegt, während das 3 cm entfernte Werkstück geerdet ist Die Elektrodenplattenhöhe beträgt 30 cm. Die jeweils zwischen den eingebetteten Elektroden der Elektrodenplatte angelegten Wechselspannungen betragen nacheinander 0 V, 1 500 V, 3 000 V und 4 000 V. Die Breite bzw. Tiefe der Elektrodenplatte beträgt 5 cm. Die Glasflasche wird um ihre eigene Achse gedreht und senkrecht zur Zeichenebene zusätzlich bewegt

Die erhaltenen Testergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle aufgezeigt:

Keine Entladung Kein Strom 0(-V)

II

Keine Entladung Kein Strom 1 500(~V)

örtliche schwache
Entladung
Geringer Strom
3000(~V)
I Il

Totale Entladung Hoher Strom 4000(~V)

Il

Keine Vorladung Oberflächenzustand

Beschichtungsgeschwindigkeit

Mit Vorladung Oberflächenzustand

XX XX XX XX X XXX

(US-PS 39 76 031) χ χ x x x ^xxx

xx xx xx oder xxx xxx

xxx
x x xx xx xxx xxx

Beschichtungsgeschwindigkeit

Hierbei bedeuten: I = Dicke Beschichtung (200 μπι nach dem Aushärten) auf einer Glasflasche. II - Normale Beschichtung (100 μΐη nach dem Aushärten) auf einem elektrisch leitfähigem Werkstück.

25 Bei den erzielten Ergebnissen unterscheidet man drei Zustände:

χ - für den industriellen Gebrauch unbrauchbar

xx = anwendbar, jedoch für den industriellen und kommerziellen Gebrauch unbefriedigend

xxx = in jeder Hinsicht zufriedenstellend für den industriellen und kommerziellen Gebrauch.

oder χ χ

VVV

Im Fall I wurde der Oberflächenzustand durch Sichtprüfung der Rauhigkeit geprüft und darüber hinaus festgestellt, ob Krater oder sonstige Fehlstellen vorliegen. Im Fall II wurde die Anzahl der Werkstücke mit Fehlstellen im ausgehärteten Überzug in Beziehung gesetzt zur gesamten Anzahl der getesteten Werkstücke. Bei Werkstücken mit Fehlstellen von mehr als 2% wurde der Oberflächenzustand mit χ bewertet, d. h. nicht anwendbar für den industriellen Gebrauch. Bei Werkstücken mit Fehlstellen zwischen 0,2 und 2% wurde der Oberflächenzustand mit χ χ bewertet, was bedeutet, daß das Verfahren zwar anwendbar, jedoch nicht befriedigend für den industriellen und kommerziellen Gebrauch ist Bei eine·· Fehlstellenanzahl von Werkstücken von <0,2% wurde der Oberflächenzustand mit χ χ bewertet, was bedeutet, daß das Verfahren zwar anwendbar, jedoch nicht befriedigend für den industriellen und kommerziellen Gebrauch ist. Bei einer Fehlstellenanzahl von Werkstücken von S 0,?% wurde der Oberflächenzustand mit xxx bewertet.

Außerdem wurde im Fall I (Glasflasche mit einer Schichtdicke von 200 μπι) eine notwendige Linearbewegung der Glasflasche von <3 m/min mit χ bewertet. Eine Liniearbewegung der Glasflasche zwischen 3 m/min und 9 m/min wurde zur Erzielung der gleichen Schichtdicke mit χ χ bewertet. Eine Lineargeschwindigkeit der Glasflasche von gleich oder mehr als 9 m/min wurde zur Erzielung der gleichen Schichtdicke mit xxx bewertet

Für den Fall II (Aluminiumwerkstück mit einer Schichtdicke von 100 μπι) wurde eine Lineargeschwindigkeit von < 4 m/min mit x, eine Lineargeschwindigkeit von 4 m/min bis unterhalb 12 m/min mit χ χ und eine Lineargeschwindigkeit von gleich oder mehr als 12 m/min mit χ χ χ bewertet In F i g. 2 wurden die Gesamtergebnisse zusammengefaßt für die einzelnen Behandlungsschritte eingetragen.

Als Ergebnis ist festzustellen, daß für den Fall I (dicke Beschichtung von 200 μπι nach dem Aushärten auf einer Glasflasche) bei der Vorrichtung nach der US-PS 39 76 031 ein schlechtes und daher nicht brauchbares Ergebnis erzielt wird, während das Ergebnis bei dem erfindungsgemäßen Gegenstand für den industriellen und kommerziellen Gebrauch zufriedenstellen ist

Für den Fall II (normale Beschichtung von 100 μπι nach dem Aushärten auf einem elektrisch leitfähigen Werkstück) wurden für beide Gegenstände gleiche Ergebnisse erzielt Da die Erfindung sich auf die Beschichtung von Isolierwerkstücken bezieht, ist nur der erstgenannte Vergleich maßgeblich. Daraus ist ersichtlich, daß bei einer Vorladung der einzelnen Pulverpartikel mit einer örtlich schwachen Entladung und einem geringen Strom bei 3 000 V Wechselspannung an den eingebetteten Elektroden der Plattenelektrode ein sehr gutes Ergebnis erzielt wird, während bei der Vorrichtung nach der US-PS 39 76 031, bei der keine Vorladung der Pulverpartikel erfolgt eine totale Entladung mit einem hohen Strom bei 4 000 V Wechselspannung erfolgt. Aus diesem Grund ist auch die Güte des erzielten Beschichtungsergebnisses bei dieser bekannten Vorrichtung nicht brauchbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der elektrostatischen Beschichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung;

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer anderen elektrostatischen Beschichtungsvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig.3 eine schematische Seitenansicht einer elektrostatischen Beschichtungsvorrichtung in Form einer

Handpistole gemäß der Erfindung;

F i g. 4 einen Querschnitt längs der Linie IV-IV der F i g. 3; und

F i g. 5 eine schematische Darstellung, die das Sprühmuster der geladenen Partikel gemäß der Erfindung zeigt.

In der Zeichnung ist die elektrostatische Beschickungsvorrichtung gemäß der Erfindung dargestt ¹Jt, die eine Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung umfaßt, die als übliche Plattenelektrode für eine stille Entladung ausgeführt ist und in dem vorher erwähnten US-PS 39 76 031 beschrieben ist. Die Plattenelektrode !0 umfaßt eine Isolierplatte 12 und eine Vielzahl von Leitungselektroden 14 und 16, die in der Platte 12 eingebettet sind, über welche eine Wechselspannung mittels einer Wechselspannungsquelle 18 angelegt wird, die Elektroden 14 und 16 sind in der Platte 12 so alternierend angeordnet, daß eine Polarität der Wechselspannungsquelle 18 mit der Leitungselektrode 14 und die andere Polarität der Wechselspannungsquelle 18 mit der alternierenden Leitungselektrode 16 verbunden ist. Durch das Anbringen einer Wechselspannung über die alternierend angeordneten Leitungselektroden 14 und 16 mittels der Wechselspannungsquelle 18, wird eine stille Entladung auf der Oberfläche der Platte 12 erreicht und Linien elektrischer Kraft auf die in der Nähe der Elektrodenoberfläche anwesenden Pulverpartikel ausgebildet, um die in der Nähe der Plattenelektrode 10 für die stille Entladung anwesenden Pulverpartikel abzustoßen, wodurch verhindert wird, daß sich Kunstharzpulver auf der PlatteneleK-trodenoberfläche ablagert.

Eine Gleichstromquelle 20 ist ebenfalls mit den Leitungselektroden 14 und 16 verbunden, so daß ein elektrisches Gieichstromfeid von der Oberfläche der Plattenelektrode iö fur die stille Entladung zu einem Werkstück 22 errichtet wird, das als eine Glasflasche dargestellt ist, und mittels einer elektrischen Leitung 23 geerdet ist.

Die Vorrichtung zur elektrostatischen Beschichtung gemäß der Eifindung umfaßt ebenfalls einen Injektor 24 für geladenes Pulver. Der Injektor 24 für geladenes Pulver nimmt durch eine Zuführleitung 26 von irgendeiner geeigneten Versorungsquelle eine Mischung von Luft und Pulver oder Partikeln auf, mit denen das Werkstück 22 beschichtet werden soll, lädt das Pulver mit der gleichen Polarität, wie die Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung mittels einer Coronaentladung, Kontaktladung oder einer stillen Entladung in der Vorladungsvorrichtung 28. Die Vorladungsvorrichtung 28 wird mit einer ausreichend hohen Spannung von einer Spannungsquelle 30 zur Ladung der Partikel versorgt. Das Kunstharzpulver, das in der Vorladungsvorrichtung 28 mit der gleichen Polarität wie die der Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung aufgeladen wird, wird dann als geladene Partikel 36 von der Injektor düse 32 in den Raum 34 zwischen dem Werkstück 22 und der Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung eingedüst. Der Injektor für geladenes Pulver düst die geladenen Partikel 36 über die Injektordüse 32 nur nachdem die Partikel in der Vorladungsvorrichtung 28 vorgeladen wurden aus. Es fließt daher kein Ionenstrom in Richtung des Werkstücks, wie dies nach dem Scand der Technik bei der elektrostatischen Beschichtungspistole der Fall ist, da nur geladene Partikel 36 in den Raum 34 und auf das Werkstück 22 gelangen. Da kein lonenstrom fließt, nimmt das Potential des Werkstücks 22 nicht zu, sogar dann, wenn das Werkstück 22 ein Gegenstand wie eine Flasche ist, die bei Raumtemperatur einen hohen elektrischen Widerstand aufweist und das zwischen der Plattenelektrode 10 für die stille Entladung und das Werkstück 22 errichtete cs^triscuC ■jCsc.iiCiitungSiSnj wird nicht gestört, wenn die geladenen Partikel 36 von dem Injektor 24 für die geladenen Partikel eingebracht werden, wodurch gewährleistet ist, daß die geladenen Partikel 36 in Richtung des Werkstücks 22 getrieben werden und sich darauf ablegen, um eine Pulverschicht adf dem Werkstück bei hoher Geschwindigkeit auszubilden.

Die geladenen Teilchen 36 schließen eine geringe Menge Pulverpartikel mit einer Ladung entgegengesetzter Polarität ein, gleichgültig weiche Hochleistungsvor-Ladungseinrichtung verwendet wird und diese entgegensetzt geladenen Teilchen werden in Richtung der Plattenelektrode 10 für die stille Entladung infolge de- in dem Raum 34 vorhandenen elektrischen Feldes getrieben. Wenn die Plattenelektrode 10 aus elektrisch leitendem oder halbleitendem Material gefertigt ist, würden die entgegengesetzten geladenen Teilchen sich auf der Oberfläche der Elektrode 10 ansammeln, was eine Entladung auf der Oberfläche infolge der kombinierten Funktion der eigenen elektrischen Ladung und der Ladung des in dem Raum 34 vorhandenen elektrischem Beschichtungsfeldes zum Ergebnis hätte. Die umgekehrte Ionisierung bewirkt einen starken von der Plattenelektrode 10 zum Werkstück 22 fließenden Strom, der eine kontinuierliche stabile Beschichtung unmöglich macht. Diese Ablagerung des Pulvers auf der Plattenelektrode kann jedoch vermieden werden, indem man die Elektrode 10 für eine stille Entladung verwendet, welche eine Ablagerung des Pulvers durch eine Rücktreibkraft gegen die geladenen Teilchen verhindert, die von dem alternierenden nicht einheitlichen elektrischen Feld in der Nähe der Elektrodenoberfläche herrührt

Die geladenen Partikel umfassen gewöhnlich einige ungeladene neutrale Partikel. Diese neutralen Partikel und die mit entgegengesetzter Polarität geladenen Partikel werden nicht auf dem Werkstück abgelagert und gelangen durch den Raum, wodurch der Beschichtungswirkungsgrad vermindert wird. Um dies zu vermeiden, wird nur eine Spannung verwendet, die ausreicht, um eine sehr kleine stille Entladung auf der Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung zu schaffen, wobei die Spannung von der Wechselstromspannungsquelle 18 aufgebracht wird, um dadurch einen sehr kleinen Entladungsstrom zu bewirken, der von der Plattenelektrode 10 zum Werkstück 22 fließt Diese Maßnahme macht es möglich, daß eine beträchtliche Menge der entgegengesetzten geladenen Partikel und der neutralen Partikel umgeladen werden und auf dem Werkstück 22 abgelagert werden. Dieser kleine Strom bewirkt weiter eine Pulverschicht auf dem Werkstück 22, die stark und von hoher Dichte ist Diese vorteilhafte Pulverbeschichtung, wie beschrieben, ist nur möglich, wenn der wesentliche Teil der geladenen Partikel, die in den Raum gelangen, mit der gewünschten Polarität geladen ist Bei einer Vorrichtung gemäß der Japanischen Patentanmeldung 51 -8 345 mit nur einer einzigen Elektrode für eine stille Entladung zum Laden und Beschichten, wobei ein Strom von der Plattenelektrode zur stillen Entladung zum Werkstück fließt und von einer Größenordnung ist, die klein genug ist, um das elektrische Potential des Werkstücks nicht zu vergrößern, ist es nicht möglich, eine befriedigende Produktionsgeschwindigkeit und einen befriedigenden Beschichtungswirkungsgrad zu erreichen. Es ist besonders absolut unmöglich dickere Pulverschichten auf einem Werkstück,

wie zum Beispiel einer Glasflasche, die bei Raumtemperatur elektrisch isolierend ist, bei hoher Geschwindigkeit bei Raumtemperatur auszubilden.

Mit dem erfindungsgemäßen Beschichtungsverfahren und der Vorrichtung können Harzpulvermaterialien, wie zum Beispiel Polyäthylene, Äthylenvinylacetate und Ionomere, die besonders für die Beschichtung von Flaschen geeignet sind, verwendet werden und gewöhnlich elektrostatische Pulverbeschichtungsmaterialien, wie zum Beispiel Acryharz, Epoxidharz, Polyesterharz, Polyäthylene, Polypropylene, Fluorcarbonpolymere können zum ersten Emaillieren verwendet werden. Da jedoch der von der Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung zu dem Werkstück 22 fließende Strom auf einem kleinen Wert gehalten werden muß wenn das Werkstück22 bei Raumtemperatur elektrisch isolierend ist, wie zum Beispiel eine Glasflasche, muß die Wechselspannung an der Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung begrenzt werden. Daher findet abhängig von der Art des Pulvers manchmal eine Ablagerung des Pulvers auf der Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung statt, wodurch ein stabiler, kontinuierlicher Betrieb der Vorrichtung unmöglich wird. Unter solchen Umständen kann die an die Plattenelektrode für eine stille Entladung angelegte Wechselspannung intermittierend erhöht werden, um die Schaffung einer stillen Entladung an der Elektrodenoberfläche zu gewährleisten, wodurch die an der Elektrodenoberfläche angesammelten Partikel umgeladen und entfernt werden, wobei während der verbleibenden zwischenzeitlichen Perioden die angelegte Spannung niedrig sein kann, um zu gewährleisten, daß ein _i% mittlerer niedriger Strom zu dem Werkstück fließt, um dadurch einen zufriedenstellenden, stabilen und kontinu- || ierlichen Betrieb durchzuführen. Eine solche intermittierende Wechselsstromhochspannung, um das Pulver zu g| entfernen, kann eine Zeitspanne von 03 Sekunden haben, auf die eine niedrige Wechselspannung folgt damit ein Pl 2ö kleiner Stron: von der Plattenelektrode 1Θ für eine stille Entladung zum Werkstück 22 während einer Zettspanne M von 0,7 Sekunden fließt " ψ\ Bei der oben beschriebenen Ausführungsform Jer vorliegenden Erfindung ist das Werkstück 22 geerdet und fe die Gleichstromhochspannung mittels der Gleichstromspannungsquelle 20 an die Plattenelektrode 10 für eine $ stille Entladung angelegt um ein elektrisches Feld auszubilden. Diese Anordnung ist jedoch nur eine der g: Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und die Hochspannung kann an das Werkstück 22 angelegt >'; werden, wobei keine Gleichspannung an die Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung angelegt wird, wenn η' dies gewünscht wird. In diesem Fall ist das wesentliche Erfordernis gemäß der Erfindung, daß ein elektrisches % Üleichstromfeld in der Gegend zwischen der Plattenelektrode 10 für eine stifte Entladung und dem Werkstück jjl 22 aufgebaut wird und daß die Polarität der Vor-Ladeeinrichtung 24 so gewählt wird, daß das synthetische jV| Harzpulver, das in den Raum 34 eingedost wird, mit einer solchen Polarität vorgeladen wird, die geeignet ist in % dem elektrischen Feld gegen das Werkstück 22 getrieben zu werden. Wenn soweit dieses Erfordernis gemäß der _:/ Erfindung erfüllt ist können viele Veränderungen im Einklang mit der Erfindung vorgenommen werden, ohne |i; daß sich vom Inhalt der vorliegenden Erfindung entfernt wird. fts Es ist ebenfalls nicht notwendig, daß die das Feld ausbildende Gleichstromspannungsquelle 20 immer eine Si Spannung einer einzigen bestimmten Polarität liefert Wenn beispielsweise auf dem Werkstück 22 ein extrem % dicker Film ausgebildet werden soll, wird zuerst eine Spannung einer ersten Polarität angelegt bis eine Pulver- ';'] schicht einer vorherbestimmten Dicke auf dem Werkstück 22 ausgebildet ist woraufhin dann eine Spannung f; einer zweiten Polarität die der Polarität der Vorspannungseinrichtung 24 entspricht, die dann entsprechend -"' geändert wird, um dadurch eine zweite Pulverschicht auf der ersten Pulverschicht mit einer zweiten Polarität /■] auszubilden. Durch Wiederholen dieses Verfahrens kann auf dem Werkstück 22 eine sehr dicke Pulverschicht S; gewünschter Dicke ausgebildet werden. Obwohl die Wechselspannungsquelle 18 zur Anlegung der Wechselspannung an die Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung typisch ein Transformator ist wie in F i g. 1 gezeigt ä kann die Spannungsquelle 18 jedoch von jeder beliebigen Form sein, soweit eine Wechselspannung einer bestimmten Größe an die Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung angelegt werden kann. Beispielsweise ;)< 4^c kann die Wechselspannung, die an die Plattenelektrode für eine stille Entladung angelegt wird, mittels eines U Kondensators angelegt werden. :~.

Mit den hier beschriebenen Verfahren gemäß der Erfindung, und der Vorrichtung, kann eine sehr dicke ^: J

Pulverschicht auf einem Werkstück 22 aus einem isolierenden Material bei hoher Geschwindigkeit hergestellt werden, indem vorgeladene Pulverteilchen 36 in den Raum 34 zwischen dem Werkstück 22 und der Plattenelek- :

so trode 10 für eine stille Entladung, die gegenüberliegend von dem Werkstück 22 angeordnet ist eingebracht werden. Da die vorliegende Erfindung in erster Linie zur Beschichtung von Werkstücken mit einem elektrischen Widerstand in der Größenordnung von Glasflaschen mit einer Pulverschicht gedacht ist kann die vorliegende Erfindung nicht unmittelbar verwendet werden, wenn das Werkstück aus Polyäthylen, Tetrafluoräthylen, Epoxydharz und ähnlichem Material besteht das einen höheren elektrischen Widerstand hat Bei gewöhnlichen Glasflaschen kann die vorliegende Erfindung jedoch unmittelbar, ohne die Notwendigkeit einer Vorbehandlung, angewendet werden. Für den Fall, daß die relative Luftfeuchtigkeit die die Flaschenoberfläche umgibt sehr gering ist und der elektrische Widerstand der Flaschenoberfläche ungewöhnlich hoch ist kann der Widerstand der Flaschenoberfläche in geeigneter Weise zu Ausbildung einer zufriedenstellenden Pulverbeschichtung geregelt werden, indem Luft hoher Feuchtigkeit Dampf oder Wassertröpfchen auf die Flasche aufgebracht wird, oder daß die Flasche auf eine Temperatur heruntergekühlt wird, die ein wenig geringer als die umgebende Temperatur ist

Wenn sehr fein versprühte Wassertröpfchen zur oben erwähnten Vorbehandlung auf die Flasche aufgebracht werden, um die Flaschenoberfläche zu regeln, ist es vorteilhaft, einen Oberflächenaktivator dem Wasser zuzugeben, da es sonst schwierig ist die Flaschenoberfläche mit einem kontinuierlichen dünnen Wasserfilm zu überziehen. Die typische elektrostatische Flaschenbeschichtung schließt ein Verfahren zur Aufbringung eines flüssigen Grundiermittels auf die Flaschenoberfläche vor der Beschichtung mit den Pulverpartikeln ein, um die Bindung zwischen der Flasche und dem aufgebrachten synthetischen Harzfilm zu verbessern, und da das typische Grundiermittel zu diesem Zweck Wasser, Alkohol oder andere Substanzen als auch einen Oberflächenaktivaior

enthält, ist es nicht notwendig zusätzlich einen Oberflächenaktivator dem Sprühwasser zuzusetzen. In einem solchen Fall dient das Verfahren zum Aufbringen eines solchen Grundiermittels ebenfalls zur Regelung des Widerstandes der Flaschenoberfläche. Wegen des hoben elektrischen Widerstandes sollte jedoch eine Petro-Ieumlösung nicht als Verdünner für das Grundiermittel verwendet werden.

Wenn eine dicke Pulverschicht ausgebildet werden soll oder wenn die Pulverpartikel sehr trocken sind, ist die Wirkung der durch die Vorbehandlung gegebenen Feuchtigkeit oft nicht mehr gegeben, was zu einer fehlerhaften Ausbildung einer Pulverschicht gewünschter Dicke führt. Um dies zu verhindern, sollte der Raum 34 oder die Beschichtungskammer eine relative Feuchtigkeit von 70% oder mehr und vorzugsweise 75% oder mehr aufweisen. Wenn eine zu hohe relative Feuchtigkeit in der Beschichtungskammer vorliegt, kann die elektrische Isolierung der Einrichtungen in der Kammer ungünstig beeinträchtigt werden. Daher soll die relative Feuchtigkeit in der Beschichtungskammer gleich oder weniger als 95% und vorzugsweise gleich oder weniger als 90% sein. In diesem Fall ist es ebenfalls notwendig, daß die Temperatur der Flaschenoberfläche im wesentlichen gleich oder weniger als die Temperatur in der Beschichtungskammer beträgt Dies kann durch eine Vorbehandlung der Luft, die die Pulverpartikel in die Beschichtungskammer durch die Partikelvorladungseinrichtung trägt, innerhalb der vorher erwähnten relativen Feuchtigkeitsbereiche, erreicht werden. Hierdurch werden die Pulverpartikel geeignet befeuchtet, und die Pulverschicht auf dem Werkstück absorbiert nicht die Feuchtigkeit auf der Flaschenoberfläche» wodurch die Wirkung der Feuchtigkeitsvorbehandlung vermindert und die Stability and die Zuverlässigkeit des elektrostatischen Pulverbeschichtungsverfahrens beeinträchtigt würde.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit einer Glasflasche oder einem ähnlich isdierenden Werkstück beschrieben wurde, kann die Erfindung ähnlich auf ein Werkstück angewendet werden, das einen geringen elektrischen Widerstand hat, um eine dicke Partikelschicht bei hoher Geschwindigkeit auszubilden. Wenn eine dünne Schicht ausgebildet ist, kann die Ausbildung einer Pulverschicht leichter und schneller durchgeführt werden. ;■

Ein System zur Beschichtung von Glasflaschen mit einer Partikelschicht kann Einrichtungen zum intermittierenden oder kontinuierlichen Fördern der Werkstücke umfassen, die die Werkstücke in einem vorbestimmten Intervall, entsprechend der Form und Größe des Werkstücks zuführen, wie zum Beispiel ein Förderer, eine Kammer, die die durch den Förderer geförderten Werkstücke umgibt und wobei eine Plattenelektrode für eine stille Entladung auf der inneren Oberfläche der Kammerwand angeordnet ist, wobei weiter ein Vorladungsinjektor unter, neben oder über der Kammer so angeordnet ist, daß er mit dem Inneren der Kammer in Verbindung treten kann. Mit einem solchen System ist es möglich, die Ausbildung einer Pulverschicht auf einem Werkstück mit hoher Geschwindigkeit durchzuführen.

Die mit dem elektrostatischen Beschichtungsverfahren oder der Vorrichtung gemäß der Erfindung ausgebildete Pulverschicht ist durch die vollständige Ladung des Harzpulvers äußerst dicht Entsprechend ist die Kante der Pulverschicht sehr scharf, wenn die vorliegende Erfindung auf eine Glasflasche angewendet wird und die rund um den Flaschenhals abgelagerte Pulvermenge durch ein Saugverfahren entfernt wird, wodurch der wirtschaftliche Wert der hergestellten Flaschen als Gebrauchsartikel erhalten bleibt

Auch wenn eine sehr dicke dichte Pulverschicht bei Raumtemperatur auf der Flaschenoberfläche ausgebildet wird, und wenn die Flasche nachdem sie von dem Greifern entfernt wurde und in eine Heizvorrichtung überführt wurde, können die Greifer leicht mittels der Saugeinrichtung gesäubert und erneut verwendet werden, wodurch der kontinuierliche Betrieb der Vorrichtung erleichtert wird.

Die Richtung, in welcher die vorgeladenen Pulverpgrtikel eingeführt werden, ist nicht auf die Richtung parallel zur Plattenelektrode für eine stille Entladung, wie in Fig. 1 gezeigt, begrenzt Es können ebenfalls gute Ergebnisse erreicht werden, wenn die geladenen Partikel durch eine Mehrzahl öffnungen in der Plattenelektrode für eine stille Entladung auf das Werkstück aufgebracht werden, wie in F i g. 2 gezeigt Die F i g. 2 gezeigten Teile mit den gleichen Funktionen sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, wobei die Plattenelektrode für eine stille Entladung und ihre Energieversorgung nicht dargestellt sind. Bei der in F i g. 2 gezeigten Ausführungsform sind zur Regelung des Musters der geladenen Partikel Wolke 36 in dem Raum 34 und zur Verhinderung der Ansammlung feinen Pulvers auf der Oberfläche der Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung eine Vielzahl von Ringöffnungen 40 und 42 in der Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung ausgebildet Durch diese Ringöffnungen 40 und 42 strömt ein geeigneter Gasstrom, zum Beispiel Luft wie dies durch die Pfeile 44 in F i g. 2 gezeigt ist, um die oben erwähnten Funktionen durchzuführen. Die positionsmäßige Beziehung zwischen dem offenen Ende der Injektordüse 32 und der Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung kann durch die Verwendung irgendeiner geeigneten Einstelleinrichtung, wie zum Beispiel einem Satz Einstellschrauben (nicht gezeigt in F i g. 2) eingestellt werden, wodurch leicht die optimalen Betriebsbedingungen für das elektrostatische Beschichten in Abhängigkeit von Größe und Form des Werkstücks 22, der verwendeten Partikel und der Beschichtungsbedingungen eingestellt werden.

F i g. 3 und 4 zeigen eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hierbei wird die Erfindung bei einer elektrostatischen Beschichtungseinrichtung in Form einer Handpistole angewendet Die Pulverinjektordüse 32 ist durch eine ringförmige Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung mit zwei Ringöffnungen 40 und 42 umgeben. Die ringförmige Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung wird durch eine Abdeckung 46 aus einem isolierendem Material umgeben, welche leicht auf der Injektordüse 32 befestigt und in der gewünschten Position mittels einem Satz Schrauben 48 befestigt werden kann. Die Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung wird mit einer Spannung über elektrische Leitungen 50 versorgt die sich durch die Abdeckung 46 erstrecken und mit einer nicht dargestellten Spannungsquelle verbunden sind. Durch das Einstellen der Stellung der Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung längs der Pulverinjektordüse 32 können die elektrischen Feldlinien, die von der Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung zu dem Werkstück 22 gelangen, für das besondere Werkstück eingestellt werden, wodurch die Möglichkeit der Beschichtung der hinteren Fläche verbessert wird. Dieses Merkmal der vorliegenden Erfindung ist besonders gegenüber den üblichen elektrostatischen Pulverbeschich-

tungspistolen vorteilhaft Ein Luftstrom 54 zur Regelung des Sprühmusters oder zur Verhinderung der Ablagerung feinen Pulvers auf der Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung wird mittels einer Leitung 52, die mit der Abdeckung 46 verbunden ist, in den Raum zwischen der Abdeckung 46 und der Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung eingebracht Wie durch die Pfeile 44 gezeigt, fließt der Kontrollufistrom durch die ringförmigen

Öffnungen 40 und 42 in der Plattenelektrode 10 und durch die Ringöffnung, die zwischen der Elektrode 10 und der Abdeckung 46 ausgebildet ist Um das Sprühmuster der geladenen Partikel 36 weiter zu regeln, kann die Puiverinjektordüse 32 an ihrer inneren Fläche kleine Düsen 56 aufweisen, durch welche ein Luftstrom in das Innere der Düsenöffnung von einer Ringkammer 58 eingebracht wird, die in der Injektordüse 32 ausgebildet ist und die Düse 32 umgibt Die Ringkammer 58 um die Düsenöffnung ist mit irgendeiner geeigneten Luftquelle

ίο (nicht gezeigt) über einen Luftschlauch 60 verbunden. Eine Mischung aus Luft und Beschichtungspulver wird in die Vorladungseinrichtung (nicht gezeigt), die in der Pistole angeordnet ist, durch einen Schlauch 62 eingebracht Das eingebrachte Pulver ist in komprimierter Luft suspendiert Es kann jedoch auch ohne die Verwendung von Luft elektrostatisch befördert werden. Die Vorladungseinrichtung 28 ist mit einer Spannung durch ein Paar Leitungen 64, die mit einer nicht dargestellten Spannungsqueile verbunden sind, versehen.

Da die elektrostatische Pulverbeschichtungspistole gemäß der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Zuordnung des offenen Endes der Pulverinjektordüse von isolierendem Material und der Plattenelektrode für eine stille Entladung einstellbar ist, wird ein Teil von der Injektordüse 32 eingebrachten geladenen Teilchen 36 zu dem Werkstück mittels des Luftstroms getragen, wenn die Injektordüse 24 in der Nähe des Werkstücks 22 und die Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung und die Abdeckung 46 relativ entfernt von dem Werkstück 22

μ angeordnet skyA so daß das Sprühmuster der geladenen Teilchen 36 weit geöffnet oder schnell mit Hilfe eines HiÜFsluftstroms in Richtung zum Werkstück verteilt wird. Diese Teilchen 36 werden dann angezogen und auf der Oberfläche des Werkstücks 22 infolge ihrer eigenen Ladung abgelegt Entsprechend erreichen diese Teilchen 36 alle Flächen der beabsichtigten Fläche auf der Vorderseite des Werkstücks 22. Da der Abstand zwischen der Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung und dem Werkstück 22 relativ weit ist, verlaufen die von der Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung geschaffenen elektrischen Feldlinien um das Werkstück 22 und erreichen die hintere Fläche des Werkstücks 22, wodurch eine Pulverablagerung ?-jf der hinteren Oberfläche dec Werkstücks 22 erreicht wird. Es wird daher die gesamte Oberfläche des Werkstücks 22 zufriedenstellend mit geladenen Teilchen 36 beschiebtet Dieses Merkmal der vorliegenden Erfindung wurde bei elektrostatischen Pulverbeschichtungspistolen nach dem Stand der Technik nicht erwartet Die oben beschriebene Erscheinung ist in F i g. 5 dargestellt

Wenn es sich bei dem zu beschichtenden Werkstück 22 um einen langen oder breiten Gegenstand handelt, kann die Öffnung im mittleren TJl der Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung in Form eines länglichen Schlitzes mit einer der Län^e oder Breite des Werkstücks 22 entsprechenden Länge ausgebildet sein, und die Injektordüse 32 kann sich längs de Schlitzes hin- und herbewegen, um dadurch eine Pulverschicht gleichförmiger Dicke auf der Oberfläche des Werkstücks 22 auszubilden. Die Plattenelektrode 10 für eine stille Entladung umgibt in dieser Anordnung den Schlitz oder die Öffnung durch welche die Injektordüse 32 tritt

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird ein Werkstück aus einem hohen isolierenden elektrischen Material beabstandet gegenüber einer Plattenelektrode für eine stille Entladung gehalten, εη welche eine Wechselspannung angelegt ist Eine Gleichspannung wird zwischen dem Werkstück und der Plattenelektrode für eine stille Entladung angelegt, um ein elektrisches Treiberfeld auszubilden. In Luft suspendierte vorgeladene Pulverpartikel gleicher Polarität wie die der Plattenelektrode für eine stille Entladung werden dann in das Gebiet zwischen der Plattenelektrode für eine stille Einladung und das Werkstück eingebracht, wo das elektrische Treiberfeld die geladenen Teilchen gegen das Werkstück treibt, um das Werkstück zu beschichten. Eine Vorrichtung zur Durchführung des elektrostatischen Beschichtungsverfahrens ist ebenfalls beschrieben worden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur elektrostatischen Beschichtung eines aus Isoliermaterial bestehenden Werkstücks mit Pulverpartikeln, wobei das Werkstück und eine Plattenelektrode für eine stille Entladung im Abstand

einander gegenüberliegend angeordnet werden, wobei eine Gleichspannung zwischen dem Werkstück und der Plattenelektrode zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes angelegt wird und wobei eine Wechselspannung an die Plattenelektrode für eine stille Entladung mindestens zwischen zwei benachbarten Sijllen der Plattenelektrode angelegt wird und wobei in den Zwischenraum zwischen dem Werkstück und der Plattenelektrode Pulverpartikel eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverpartikel vor ihrem Einbringen in den Raum zwischen dem Werkstück und der Plattenelektrode durch eine Gleichspannung mit einer Polarität aufgeladen werden, die gleich der der Plattenelektrode ist, daß die vorher aufgeladenen Pulverpartikei nach ihrem Einbringen Ln den elektrostatischen Feldraum in Richtung auf das Werkstück getrieben werden, daß eine Wechselspannung von solcher Größe angelegt wird, daß die aufgeladenen Pulverpartikel, die die vorher aufgeladenen Pulverpartikel und die aus einem ungeladenen und/oder entgegengesetzt vorgeladenen Zustand umgeladenen Pulverpartikel umfassen, einerseits wirksam von der Plattenelektrode abgestoßen werden und andererseits nur eine kleine stille Entladung auf der Elektrodenplattenoberfläche stattfindet

2. Vei/thren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Feuchtigkeit in der Nähe der Oberfläche des Werkstücks (22) gleich oder größer als 70% gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Vorbehandlung des Werkstücks (22) die Feuchtigkeit seiner Oberfläche vor der Aufbringung der vorgeladenen Pulverpartikel erhöht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück durch Aufbringung versprühter feiner Wassertropfen mit einem Oberflächenaktivator vorbehandelt wird

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die fdative Feuchtigkeit in der Nine der Oberfläche des Werkstücks von dem Zeitpunkt unmittelbar nach der Vorbehandlung bis zu dem Zeitpunkt, wo eine Pulverschicht gewünschter Dicke auf dem Werkstück ausgebildet wurde, gleich oder größer als 70% gehalten wird.

6. VerfarTen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung aus intermittierenden hohen und niedrigen Wechselspannungskomponenten besteht, wobei eine niedrige Wechselspannungskomponente einer jeden intermucierenden Hochspannungskomponente folgt

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß ein Gasstrom auf die in das elektrische Feld zwischen dem Werkstück (22, und der Plattenelektrode (10) für eine stille Entladung eingebrachte vorgeladene Partikelwolke gerichtet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität der zwischen dem Werkstück

(22) und der Plattenelektrode (10) für eine stille Entladung angelegten Spannung, nachdem eine vorbestimmte Schicht der Pulverpartikel auf dem Werkstück ausgebildet wurde, umgekehrt wird, und daß die Polarität der vorgeladenen Pulverpartikel so umgekehrt wird, daß sie gleich der Plattenelektrode (10) für eine stille Entladung ist, an die die umgekehrte Gleichstromspannung angelegt wurde.

9. Elektrostatisches Beschichtungsverfahren zur Beschichtung eines aus Isoliermaterial bestehenden Werkstückes mit Pulverpartikeln, dadurch gekennzeichnet daß das Verfahren nach Anspruch 5 wiederholt wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur elektrostatischen Beschichtung eines Werkstücks aus Isoliermaterial mit Pulverpartikeln, mit einer Einrichtung zur Halterung eines Werk-Stückes, mit einer in einem vorgegebenen Abstand vom Werkstück angeordneten Plattenelektrode für eine stille Entladung, mit einer Vorrichtung zum Anlegen einer Gleichspannung in dem Raum zwischen der Plattenelektrode und dem Werkstück zum Zweck des Aufbaus eines elektrostatischen Feldes, mit einer Einrichtung zum Einbringen der Pulverpartikel in den Raum zwischen Plattenelektrode und Werkstück und mit einer Vorrichtung zum Anlegen einer Wechselspannung an die Plattenelektrode für die stille Entladung so an zumindest zwei benachbarten Stellen der Plattenelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulverpartikel vor dem Einbringen in den Raum in der Einrichtung (24) durch eine Gleichspannungsquelle (30) auf ein m Potential aufgeladen werden, das die gleiche Polarität aufweist wie die der Plattenelektrode (10), um die

-| Pulverpartikel entsprechend vorher aufzuladen und daß die Wechselspannung für die Plattenelektrode so

gewählt ist daß einerseits die stille Entladung auf der Plattenelektrodenoberfläche auf einem das Ansammeln von Pulverpartikeln verhindernden geringen Wert gehalten wird und andererseits die aufgeladenen Pulverpartikel von der Plattenelektrode abgestoßen und unter der Wirkung des elektrostatischen Feldes zum Werkstück getrieben werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zur Steigerung der relativen Feuchtigkeit der Oberfläche des Werkstücks vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wechselstromeinrichtung Einrichtungen zum intermittierenden Aufbringen einer hohen Wechselstromspannung auf die Plattenelektrode (10) für eine stille Entladung vorgesehen sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Oberfläche der Injektordüse (32) des Pulverinjektors (24) aus elektrisch isolierendem Material besteht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenelektrode (10) für eine stille

Entladung von ringförmiger Gestalt mit einer zentralen öffnung ist, wobei die ringförmige Elektrode über der Injektordüse (32) des Pulverinjektors (24) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenelektrode (10) für eine stille

Entladung Einrichtungen (60) zur Durchführung eines Gasstroms umfaßt

H

16. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenelektrode (10) für eine stille

H Entladung hinsichtlich der relativen Stellung zur Injektordüse (32) des Pulverinjektors (24) einstellbar ist

Wj wodurch das Sprühmuster der geladenen Teilchen einstellbar geregelt wird.

||

17. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (52) für eine Hilfszufüh-

j'| rung eines Gasstroais in die Gegend zwischen dem Werkstück (22) und der Plattenelektrode (10) für eine

fe stille Entladung zur Regelung des Sprühmusters der eingebrachten Partikel vorgesehen ist, wobei diese

:g Einrichtung (52) am offenen Ende der Injektordüse (32) angeordnet ist