DE4240568A1 - Halbleitfähige Aufladeelektrode - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine halbleitfähige Aufladeelektrode zur Aufladung von fluidisierten Pulverteilchen im Tauch­ becken einer Plastpulverbeschichtungsanlage.

Die elektrostatische Aufladung der Teilchen in der Wirbel­ schicht wird bei gattungsgemäßen Vorrichtungen durch bekannte halbleitfähige Aufladeelektroden realisiert, die in der Wirbelschicht angeordnet sind (DD-WP 2 42 353).

Die bekannten technischen Lösungen zum elektrostatischen Aufladen der Teilchen haben den Nachteil, daß beim Einsatz von Hochspannung keine gleichmäßige Aufladung in Abhängigkeit von der Eintauchtiefe der Elektrode im Tauch­ becken erreicht wird. Als Folge weisen die beschichteten Werkstücke einen unterschiedlich starken Schichtdicken­ auftrag auf ihrer Oberfläche auf.

Ein weiteres technologisches Problem derartiger Plast­ pulverbeschichtungsanlagen betrifft die hohe Explosions­ gefährdung der Anlage durch die Verwirbelung des Pulver- Luft-Gemisches im Tauchbecken. Kommt es unter diesen Bedingungen zu einem Abrißfunken oder einem Funken­ überschlag zwischen Elektrode und Werkstück, so ist in der Regel mit einer Verpuffung des Gemisches zu rechnen.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die bekannten­ halbleitfähigen Zuleitungen zu den Aufladeelektroden zu hochohmig sind und den Aufladestrom stark begrenzen.

In der Literatur werden eine Reihe von Lösungen beschrieben, bei denen mehrschichtige Aufladeelektroden Verwendung finden. Die Kombination unterschiedlicher Schichtwerkstoffe dient dabei allerdings andersgearteten Aufgabenstellungen.

In der DE-OS 29 02 494 wird eine integrierte Halbleiter­ schaltung vorgestellt, die ein hochohmiges Widerstands­ element enthält. Neben der andersgearteten Aufgabe unter­ scheidet sich die technische Lösung in mehreren Merkmalen. Zum einen werden leitfähige Schichten aus Silicium oder Metall verwandt, die eine mittlere Schichtdicke von 20 nm bis 200 nm aufweisen.

Derartige Schichtdicken sind für den Einsatz in Tauch­ beschichtungsanlagen völlig unzureichend. Zum anderen werden bei dieser Schaltungsanordnung Übergangswiderstände im Bereich von 500 Ohm bis 2000 Ohm realisiert, so daß diese Werkstoffkombination zu den normalen elektrischen Leitern zu zählen ist.

Die DE-OS 30 34 747 lehrt eine extrudierbare, leitfähige Polymermischung, die gekennzeichnet ist durch die spezifische Verwendung von Ruß als leitfähiger Komponente. Dabei liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gemisch zu entwickeln, daß einen spezifischen elektrischen Widerstand von 5·10¹ bis 10³ Ohm·cm aufweist. Aufgrund dieses inneren Widerstandes stellt die erfindungsgemäße Polymermischung gleichfalls einen klassischen elektrischen Leiter dar.

In der DE-OS 40 24 268 wird ein elektrisch leitfähiges Kunststoffelement beschrieben, deren spezifischer elek­ trischer Widerstand in weiten Grenzen einstellbar ist. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kunst­ stoffolien finden Verwendung als Heizelement, z. B. zur Beheizung von flächigen Gebilden, wie Matten- Außenspiegel bei Kraftfahrzeugen, Scheiben- und Scheinwerferwaschanlagen und als elektronische Bauelemente.

Ein Widerstandselement mit hoher Durchbruchsspannung wird in der DE-OS 30 21 042 dargestellt. Die zugrunde liegende Aufgabe dieser Schrift ist jedoch ein Widerstandselement zu entwickeln, das speziell in integrierten Schaltungen zur Kompensation der Wirkung parasitärer MOS-Transistoren Ver­ wendung findet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine halbleit­ fähige Elektrode zu schaffen, die eine gleichmäßige Pulver­ beschichtung der zu bearbeitenden Werkstücke ermöglicht. Zugleich soll die Gefahr einer Verpuffung explosiver Pulver-Luft-Gemische beseitigt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die projizierte Querschnittsfläche der elektrostatisch halb­ leitfähigen Aufladeelektrode vom Anschlußkontakt der Hoch­ spannungszuleitung zum jeweils tiefsten Punkt der Elektrode im Tauchbecken zunimmt.

Mit dieser innovativen Aufladeelektrode ist es möglich, ein Werkstück auf der gesamten Werkstückoberfläche mit einer gleichverteilten Pulverbeschichtung zu versehen. Ein weiterer Vorteil besteht in der Verwendung einfacher homogener Aufladeelektroden.

In einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung nimmt bei konstanter Elektrodenbreite die Wanddicke der Auflade­ elektrode vom Anschlußkontakt der Hochspannungszuleitung zum jeweils tiefsten Punkt der Elektrode im Tauchbecken linear zu.

Nach einer anderen Lösung wird eine plattenförmige, elektrostatisch halbleitfähige Aufladeelektrode mit kon­ stantem Querschnitt und gleicher Wanddicke auf der, dem zu beschichtenden Werkstück abgewandten Seite, vollflächig elektrisch leitend mit einer elektrostatisch leitfähigen Elektrode verbunden. Mittels der erfindungsgemäßen Elek­ trode wird der Strom über das elektrostatisch leitfähige Material an alle Stellen der elektrostatisch halbleit­ fähigen Aufladeelektrode herangeführt und ihr Widerstand auf 10⁸ Ohm·cm gesenkt.

Damit wird in gleicher Weise eine gleichmäßige Verteilung elektrischer Ladungsträger auf der Oberfläche der Auflade­ elektrode erzeugt.

In einer gleichfalls bevorzugten Ausgestaltungsform besitzt die elektrostatisch halbleitfähige Aufladeelektrode einen spezifischen elektrischen Widerstand von ζ=10⁸ Ohm·cm und ist mit einem elektrostatisch leitfähigen Material mit ζ=10⁶ Ohm·cm parallel geschaltet. In einer anderen vorteilhaften Anordnung sind beide Elektroden vollflächig verklebt. In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung ist das elektrostatisch leitfähige Material streifenförmig an den Rändern und diagonal auf der Oberfläche der elektro­ statisch halbleitfähigen Aufladeelektrode geklebt. Die elektrostatisch halbleitfähige Aufladeelektrode ist dabei immer der Wirbelschicht im Tauchbecken zugewandt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine elektrostatisch halbleitfähige Auflade­ elektrode mit linear zunehmender Wanddicke,

Fig. 2 eine elektrostatisch halbleitfähige Auflade­ elektrode, zusammengeklebt mit einem elektro­ statisch leitfähigen Material,

Fig. 3 eine elektrostatisch halbleitfähige Zuleitung,

Fig. 4 das Tauchbecken einer Pulverbeschichtungsanlage.

In Fig. 1 ist eine elektrostatisch halbleitfähige Aufladeelektrode (4) mit linear zunehmender Wanddicke (10) dargestellt. Die elektrostatisch halbleitfähige Zuleitung (1) ist oben angedeutet.

In Fig. 2 ist die elektrostatisch halbleitfähige Auflade­ elektrode (4) mit einem elektrostatisch leitfähigen Material (5) vollflächig zusammengeklebt.

In Fig. 3 ist eine mögliche Ausführungsform der elektro­ statisch halbleitfähigen Zuleitung wiedergegeben. Mehrere einzelne, elektrostatisch halbleitfähige Zuleitungen (1) mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von jeweils 10⁸ Ohm·cm sind durch Klebstoff (2) elastisch verbunden. Die vom Hochspannungsgenerator kommende leitfähige Zu­ leitung (3) und die elektrostatisch halbleitfähige Auflade­ elektrode (4) sind jeweils an den Enden der elektrostatisch halbleitfähigen Zuleitung (1) angebracht. Insbesondere bei der Verwendung langer, elektrostatisch halbleitfähiger Zuleitungen zu den Aufladeelektroden wird durch diese Anordnung der spezifische elektrische Wider­ stand auf 10⁸ Ohm·cm begrenzt und somit ein ausreichender Aufladestrom von 100 µA bei einer Aufladespannung von größer +10 kV ermöglicht.

In Fig. 4 ist schematisiert das Tauchbecken einer Pulver­ beschichtungsanlage dargestellt. Über eine am Boden des Tauchbeckens (14) angeordnete Zuführeinrichtung (15) wird Luft eingeblasen, die durch den Anströmboden (8) in die Wirbelschicht (12) gelangt und die Fluidisierung des Pulvers bewirkt. Das zu beschichtende Werkstück (13) ist vollständig in der Wirbelschicht (12) eingetaucht. Die halbleitende Aufladeelektrode (4) ist an der Innenwand des Tauchbeckens (14) unterhalb der Wirbel­ schichtoberfläche (7) und oberhalb des Anströmbodens (8) angeordnet. Das Tauchbecken (14) weist eine gasdichte Abdeckung (11) auf.

Claims (8)

1. Halbleitfähige Aufladeelektrode zur Anwendung in der Wirbelschicht einer elektrostatischen Tauchbeschichtungs­ anlage, dadurch gekennzeichnet, daß die projizierte Querschnittsfläche (9) einer homogenen, elektrostatisch halbleitfähigen Aufladeelektrode (4) vom Anschluß der elektrostatisch halbleitfähigen Zuleitung (1) an der Wirbelschichtoberfläche (7) zum Anströmboden des Tauchbeckens (8) zunimmt und daß der spezifische elek­ trische Widerstand der elektrostatisch halbleitfähigen Aufladeelektrode (4) und der elektrostatisch halbleit­ fähigen Zuleitung (1) 10⁶ Ohm·cm <ζ<=10¹⁰ Ohm·cm ist.

2. Aufladeelektrode nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische elektrische Widerstand der elektro­ statisch halbleitfähigen Zuleitung (1) und der elektro­ statisch halbleitfähigen Aufladeelektrode (4) ζ10⁸ Ohm·cm ist.

3. Aufladeelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke (10) der elektrostatisch halbleitfähigen Aufladeelektrode (4) vom Anschluß der elektrostatisch halbleitfähigen Zuleitung (1) an der Wirbelschichtober­ fläche (7) zum Anströmboden des Tauchbeckens (8) zunimmt.

4. Aufladeelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke (10) der elektrostatisch halbleitfähigen Aufladeelektrode (4) vom Anschluß der elektrostatisch halbleitfähigen Zuleitung (1) an der Wirbelschichtober­ fläche (7) zum Anströmboden des Tauchbeckens (8) linear, treppenförmig, quadratisch, parabelförmig, hyperbelartig, expotentiell oder wellenförmig zunimmt.

5. Aufladeelektrode dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrostatisch halbleitfähige Auflade­ elektrode (4) mit dem spezifischen elektrischen Widerstand 10⁶ Ohm·cm < ζ <= 10¹⁰ Ohm·cm auf der, von der Wirbel­ schicht abgewandten Seite der Aufladeelektrode (4) voll­ flächig oder partiell, elektrisch leitend mit einer elektrostatisch leitfähigen Schicht (5) mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von 10⁵ Ohm·cm < ζ <= 10⁶ Ohm·cm verbunden ist.

6. Aufladeelektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatisch halbleitfähige Auflade­ elektrode (4) einen spezifischen elektrischen Widerstand von ζ= 10⁸ Ohm·cm und die elektrostatisch leitfähige Schicht (5) einen spezifischen elektrischen Widerstand von ζ=10⁶ Ohm·cm aufweist.

7. Aufladeelektrode nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrostatisch leitfähige Schicht (5) streifen­ förmig (6) auf der Oberfläche der Aufladeelektrode (4) angeordnet ist.

8. Aufladeelektrode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmige, elektrostatisch leitfähige Schicht (6) an den Rändern und/oder diagonal auf der Oberfläche der Aufladeelektrode (4) aufgebracht ist.