DE3130879A1

DE3130879A1 - Elektrostatische, nach dem prinzip der triboelektrischen aufladung arbeitende farbspritzpistole

Info

Publication number: DE3130879A1
Application number: DE19813130879
Authority: DE
Inventors: Hiroyoshi Aichi Kako; Nobuo Toyota Aichi Kobayashi
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1980-08-29
Filing date: 1981-08-04
Publication date: 1982-04-22
Also published as: JPS5747260U; US4417696A; JPS6134065Y2

Description

Toyota Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha
Toyota-shi, Japan

Elektrostatische, nach dem Prinzip der triboelektrischen Aufladung, arbeitende Farbspritzpistole

Die Erfindung betrifft eine elektrostatische, nach dem Prinzip der triboelektrischen Aufladung arbeitende Farbspritzpistole für pulverformige Anstrichfarben.

Elektrostatische, nach dem Prinzip der triboelektrischen Aufladung arbeitende Farbspritzpistolen sind beispielsweise aus der japanischen Patentanmeldung Nr. 51-15298 und in Form des ' japanischen Gebrauchsmusters mit der Registrierungsnummer 52-112859 bekannt. Solche nach dem Prinzip der triboelektrischen Aufladung arbeitende Farbspritzpistolen haben den Vorteil, daß die Anstrichfarbe aufgrund des großen Aufladungsvermögens der Farbspritzpistole im Vergleich mit einer bekannten, nach dem Prinzip der Koronaentladung arbeitenden Farbspritzpistole wirksam an einem.anzustreichenden Gegenstand anhaftet.

XI/22

Deutsche Ri"^ iMiinchunl KIo iil/610/0

Dresdner Dank (München) KIo. 3939 844

Postscheck (München) KIo. 670-43-804

■*&- er DE 1432

' Nach dem Prinzip der triboelektrischen Aufladung arbeitende Farbspritzpistolen haben jedoch den Nachteil, daß das Material für die Bildung der. zur triboelektrischen Aufladung dienenden Schicht im Hinblick auf die praktisehe Verwendung beschränkt ist. Außerdem kann eine solche Farbspritzpistole nicht leicht hergestellt werden. Die aus der japanischen Patentanmeldung Nr. 51-152928 bekannte Farbspritzpistole hat beispielsweise den Nachteil, daß die Bildung einer sehr dünnen, zur triboelektrischen ■ Aufladung dienenden Schicht schwierig ist. Die als japanisches Gebrauchsmuster mit der Registrierungsnumnver 52-112859 bekannte Farbspritzpistole hat den Nachteil, daß zum Einmischen eines elektrisch leitenden Materials in die zur triboelektrischen Aufladung dienende Schicht ein kompliziertes Verfahren erforderlich ist.

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, eine elektrostatische, nach dem Prinzip der triboelektrischen Aufladung arbeitende Farbspritzpistole zur Verfugung zu stellen,

."■".-■ = . '

mit der eine starke elektrische Aufladung erzielt werden. kann, ohne daß das Material für die Bildung der zur triboelektrischen Aufladung dienenden Schicht beschränkt ist. ""■■".

Diese.Aufgäbe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete elektrostatische, nach dem Prinzip der: triboelektrischen Aufladung arbeitende Farbspritzpistole, gelöst. ";."-.- ...

Es ist bekannt, daß nach dem Prinzip der triboelektrischen Aufladung arbeitende Farbspritzpistolen eine
Schicht aufweisen, die aus einem dielektrischen Material (in vielen Fällen einem Kunststoffmaterial) hergestellt ist, dessen Stellung in der triboelektrischen Spannung- ■ reihe von dem Bereich der triboelektrischen Spannungs-

^ r DE 1432

reihe, in dem sich das für die Bildung der Anstrichfarbe eingesetzte Material befindet, entfernt ist, so daß auf den Teilchen der Anstrichfarbe eine starke Ladung ausgebildet wird, in diesem Fall wird die Schicht mit einer zu der Ladung der Teilchen der Anstrichfarbe entgegengesetzten Polarität, jedoch mit dem gleichen absoluten V/ert der Ladung wie die Teilchen der Anstrichfarbe, aufgeladen. Für die Erzielung einer kontinuierlichen Aufla-

. dung der Teilchen ist es entscheidend, daß die an die

Schicht angelegte Ladung schnell zur Erde entladen wird.

Die Entladung wird nach dem Prinzip einer sog. Kriechentladung bewirkt,· und eine starke Aufladung wird erzielt, wenn der Entladungsbereich so klein wie möglich ist. Im Rahmen der Entwicklung der Erfindung sind viele Untersuchungen durchge'führt worden, um Bedingungen hervorzurufen, unter denen solche Kriechentladungsbereiche leicht erzeugt werden.

' Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig.-l zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße

Farbspritzpistole, die nach dem Prinzip der triboplcikLrkiOlicn Auflnduiif' arbnitot.

F ii\. 2 bus F> zr-'ip.en den Aufbau von verschiedenen Ausführungsformen der zur triböelektrischen Aufladung' dienenden Schicht.

IQ Die in Fig. 1 gezeigte, elektrostatische Farbspritzpistole weist ein Rohr 1 auf, das an einem Ende mit einer Quelle für eine pulverförmige Anstrichfarbe verbunden ist. Das andere Ende des Rohres 1 ist mittels eines Verbindungsrohres 2 mit einer Düse 3 verbunden. Die Düse 3 weist eine Innenoberfläche 4 auf, die sich in der Ausströmrichtung verjüngt und aus einem dielektrischen Mate-

-ff-., DE 1432

-τι rial hergestellt ist, dessen Stellung in der triboelek- trischen Spannungsreihe von der Stellung des zur Bildung

. der Anstrichfarbe eingesetzten Materials möglichst weit entfernt ist, so daß in der pulverförmigen Anstrichfarbe aufgrund der Reibungswirkung eine elektrische Ladung erzeugt wird, wenn die Anstrichfarbe innerhalb der Düse 3 in Richtung des Pfeils A bewegt wird. Hit der Düse 3 ist ein Außenrohr 5 verbunden. Das Außenrohr 5 weist' eine innere Zerstäubungs- oder · Verteilungs-Schicht 11 auf, die sich in Ausströmrichtung erweitert und an ihrem inneren Ende mit der zur triboelektrisehen Aufladung dienenden Schicht 4 in Verbindung steht; wobei zwischen der .Schicht 11 und der Schicht 4 ein"schmaler Spalt 100 ausgebildet ist. Um den Spalt 100 herum ist ein ringförmiger Raum 101 so ausgebildet, daß er mit dem Spalt 100 in Verbindung steht. Der ringförmige Raum 101 ist mit einem Einlaßrohr 6 verbunden, das zur Aufnahme, eines Luftstroms aus einer (nicht gezeigten) Luftquelle, dient, so daß die Luft·durch den Strom, der pulverförmigen Anstrichfarbe mitgerissen wird, der dann im verteilten · Zustand . auf eine anzustreichende Oberfläche 7, die sich in einem Abstand vom Auslaßende der Zerstäubungs- oder Verteilungseinrichtung befindet, gerichtet wird. Auf diese Weise haftet die aufgeladene Anstrichfarbe aufgrund der elektrostatischen Anziehungskraft an' der anzustreichenden Oberfläche 7, die elektrisch leitend mit der Erde verbunden ist, an. Zur Erzeugung eines elektrischen Feldes dienende Elektroden 8 sind mit aus einem elektrisch nicht leitenden Material hergestellten Befestigungsarmen 9 mit dem Außenrohr 5 verbunden. Die Elektroden 8 sind

; mit einer elektrischen Hochspannungsquelle .10 verbunden. Das andere Ende der Hochspannungsquelle 10 ist mit der· Erde verbunden bzw. geerdet.

TS ' ■

Fig. 2 ist eine vergrößerte Teilansicht der elektrisch leitend mit der Erde

DE 1432

verbundenen Düse 3. Die Düse 3 weist eine ungleichmäßige Innenoberflache auf, so daß eine Vielzahl von scharfen Vorsprängen 31 ausgebildet ist. Die ungleichmäßige Oberfläche ist durch die zur triboelektrischen Aufladung dienende Schicht 4 bedeckt.

Wenn die Anstrichfarbe durch die Düse 3 hindurchströmt, kommen Teilchen P¹ der Anstrichfarbe P mit der Schicht 4 in Berührung. In diesem Fall wird das Pulver aufgeladen, so daß Teilchen p" mit positiver Polarität gebildet werden, während die Schicht 4 mit negativer Polarität so' aufgeladen wird, daß sie den gleichen Absolutwert des Potentials wie das aufgeladene Pulver hat. Dies führt dazu, 'daß zwischen den Vorsprüngen 31 und der Innenoberfläche der Schicht 4 ein Potentialunterschied hervorgerufen wird, der dazu ausreicht, daß ein dielektrischer Durchschlag stattfindet, so daß in der Schicht 4 eine Vielzahl von feinen' Löchern gebildet wird. Nachdem auf

2Q diese Weise Löcher ausgebildet worden sind, findet mittels der Löcher eine Kriechentladung statt, so daß die auf der Schicht 4 erzeugte, elektrische Ladung schnell zur Erde hin abgeleitet wird. Mit anderen Worten, die Schicht 4 wird immer in einem elektrisch bzw. ladungsmäßig gereinigten Zustand gehalten. Die Teilchen der Anstrichfarbe, die durch die Düse hindurchgeströmt sind, weisen daher -eine Ladung mit einem hohen Wert auf, weshalb die Anstrichfarbe wirksam an der anzustreichenden, elektrisch leitend mit der Erde verbundenen Oberfläche 7 anhaften kann.

Es sei angemerkt, daß die Vorsprünge 31 durch Kugelstrahlen, Ätzen oder Schruppen gebildet werden können.

Bei einer anderen Ausführungsform, die in Fig. 3 gezeigt

-Ιθ-ο DE 1432

wird, weist die zur triboelektri sehen Aufladung diennnrio Schicht 4 eine Vielzahl von Ringelementen 33 auf, die aus einem dielektrischen Material, beispielsweise einem Kunststoffmaterial, hergestellt sind. Diese Ringelemente 33 sind in die Düse 3 eingepaßt. Es ist eine Vielzahl von ringförmigen Schlitzen 35, die in Achsenrichtung in Abständen voneinander angeordnet sind, vorgesehen. Die Kriechentladung findet entlang den Schlitzen 35 statt.

10. .

Bei -einer Ausführungsform, die in Fig. 4 gezeigt wird, ist ein Kunststoffrohr 37 mit einer Vielzahl von radial verlaufenden Löchern 36 längs des gesamten Rohrbereichs in die Düse 3 eingesetzt. Die Kriechentladung findet entlang-den Löchern 36 statt.

Bei einer Ausführungsform, die in Fig. 5 gezeigt wird,, ist die Düse 3 aus einem Kunststoffmaterial hergestellt» Entlang der Innenoberfläche der Düse 3 ist eine Vielzahl *■ von Metalldrähten 40, die mit der Erde verbunden bzw, geerdet sind, angeordnet. Die Kriechentladung findet längs der Drähte 40 statt.

Bei der erfindungsgemäßen Farbspritzpistole wird in der

Anstrichfarbe, die längs der dielektrischen Schicht 4 hindurchgeströmt ist, eine starke Aufladung erzielt, weil eine zu der Ladung der Anstrichfarbe entgegengesetzte Ladung nach dem Prinzip der in -geringen Beträgen erfolgenden Kriechentladung schnell zur Erde hin abgeleitet wird. Deshalb kann auch dann eine starke Aufladung der Anstrichfarbe erzielt werden, wenn ein Material mit einem niedrigen Polari.sierungsvermögen wie Polyäthylen eingesetzt wird. Natürlich wird eine stärkere Aufladung erzielt, wenn ein Material mit einer hohen Polarisation 35

wie Tetrafluoräthylen verwendet wird.

DE 1432

- AO - ■

Weil die zur triboelektrischen Aufladung dienende Schicht 4 bei.der erfindungsgemäßen Farbspritzpistole dick sein kann, kann·durch geeignete Auswahl eines bekannten Fertigungsverfahrens leicht, eine Düse hergestellt werden, die einem bestimmten Anwendungszweck entspricht.

Beispiel . -

Eine pulverförmige, aus einem Epoxidmaterial hergestellte Anstrichfarbe wurde mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 88 g/min durch die in Fig. 5 gezeigte Farbspritzpistole und durch eine Farbspritzpistole nach dem Stand der Technik hindurchströmen gelassen. Die dabei erzielten - Werte der elektrischen Aufladung werden in der nächste-, honden Tabelle; gezeigt.

' ■ · · Tabelle
20

Dicke der Schicht 4 Ladungsmenge

(μθ/g)

Stand der Technik weniger als 0,5 mm 1,6

" " " mehr als 5 mm 0,03
Erfindung mehr als 5 mm 1,7

· Wie aus der Tabelle hervorgeht, ist es mit der erfindungsgemäßen Farbspritzpistole möglich, eine Aufladung zu erzielen, die gleich, der Aufladung ist, die mit der bekannten Farbspritzpistole erzielt wird, obwohl bei der erfindungsgemäßen Farbspritzpistole eine zur triboelektrischen Aufladung dienende Schicht 4 eingesetzt

■ ;; -: 3130379

i . DE 1432

- AA

wird, die eine größere Dicke hat als die entsprechende Schicht der bekannten Farbrvpri tzp i.rjlole .

Eine elektrostatische, nach dem Prinzip der triboelektrischen Aufladung arbeitende Farbspritzpistole für pulverförmige Anstrichfarben ist mit einer Düse versehen, durch die die Anstrichfarbe hindurchströmt. Der Strömungsweg weist eine innere, zur triboelektrlschen Aufladung dienende Schicht auf, die mit einer Vielzahl von kleinen Bereichen für die Erzeugung einer Kriechentladung versehen ist. .

L eers ei te

Claims

Sm IeP I IVC BaF UnLiIIi >* - B .ml v% yt I^ ^. - VöttretGT D6im EPA ^ ^^

P"^-" '..''J-." ·* " Ά ι ' Dipl.-lng. H.Tiedtke f

ELLMANN ■■ *- ^r" -■-■- Dipl.-Chem. G. Bühling

Λ ο η ρ 7 Q .Dipl.-lng. R. Kinne

¹ ° ^U ° ' ^α Dipl.-lng. P. Grupe

Dipl.-lng. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 20 2403 8000 München 2

Tel.: 089-539653

Telex: 5-24 845 tipat

cable: Germaniapatent München

■4.August 1981

DE 1432 case TYT-2970-DE

Patentansprüche

/ 1.^Elektrostatische, nach dem Prinzip der'triboelektriae-fcren Aufladung arbeitende Farbspritzpistole, gekennzeichnet durch

Einrichtungen (1,3), die einen Strömungsweg festlegen, durch den ein Strom einer pulverförmigen Anstrichfarbe hindurchgeht, wobei der Strömungsweg einen mit .einer Quelle für die Anstrichfarbe verbundenen Einlaß und einen in einem Abstand von einem anzustreichenden Gegenstand (7) befindlichen Auslaß aufweist, und

Mittel (4), die in einem an den Auslaß angrenzenden Bereich eine zur triboeiektrischen Aufladung dienende •Schicht festlegen, die aus einem dielektrischen Material hergestellt ist, dessen Stellung in der triboeiektrischen Spannungsreihe einen Abstand von der Stellung· "des für die Bildung der Anstrichfarbe, eingesetzten Materials hat., wobei die Schicht eine Vielzahl von kleinen Kriechentladungsbereichen aufweist, die -zur Entfernung ' der Ladung von der Schicht zur Erde hin dienen. "

2. Farbspritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, "die den Strömungsweg

XI/22

e Bank (München) Kl') 51/61070·. Omsilnor Bnnk (Μυικϊιρπ) KIo Ά930ΒΛΑ Rostuchnck IMunchnn) KIo (/IMMiM

η DE 1432

festlegen, eine aus einem metallischen Material hergeuLeiILc Uüse (3) aufweisen und daß die Mittel, die die zur triboelektrischen Aufladung diendende Schicht festlegen, aus einer auf der Innenoberfläche der Düse befindlichen,· aus einem dielektrischen Material hergestellten Auskleidung (4) ·bestehen, wobei die Innenoberfläche der Düse aufgerauht ist, so daß sie eine Vielzahl von Vorsprüngen (31) aufweist, durch die infolge eines dielektrischen Durchschlags in der Auskleidung eine Vielzahl von feinen Löchern-, die als kleine Kriechentladungsberei-• ' ehe dienen, gebildet wird.

3. Farbspritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, die den Strömungsweg festlegen, eine aus einem metallischen Material' hergestellte Düse (3) aufweisen und daß die Mittel, die die zur triboelektrischen Aufladung dienende- Schicht (4) festlegen, aus einer Vielzahl von Ringelementen (33) bestehen, die aus einem dielektrischen Material hergestellt und der Reihe nach so in die Düse eingesetzt sind, daß zwischen den benachbarten Ringelementen eine Vielzahl von ringförmigen Schlitzen (35), die in Achsenrichtung Lm Abstand voneinander angeordnet sind und als kleine .Kriechentladungsbereiche dienen, gebildet wird.
' '·.

'4. 'Farbspritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, die den Strömungsweg festlegen, eine aus einem metallischen Material hergestellte Düse (3) aufweisen und daß die Mittel, die die zur triboelektrischen Aufladung dienende Schicht festlegen, aus einem in die Düse eingesetzten, rohrförmigen Element (37) aus einem dielektrischen Material bestehen, wobei das rohrförmige Element mit einer Vielzahl von radial verlaufenden Löchern (36), die als kleine Kriech-

-

entladungsbereiche dienen, versehen ist.

- - 3 - ^{DE 1432}

5. Farbspritzpistole nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, die den Strömungsv/eg festlegen, eine aus einem dielektrischen Material hergestellte Düse (3) aufweisen und daß die Mittel, die die zur triboelektrischen Aufladung dienende Schicht festlegen, aus einer Vielzahl von nadeiförmigen Elektroden (40), die an die Innenoberfläche der Düse angrenzen und entlang der Längsrichtung des Strömungsweges angeordnet · sind, bestehen.
.. '

• 6. Farbspritzpistole nach' Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem eine· Zerstäuburigs- oder Verteilungseinrichtung (5,11,100,101) aufweist-, die so angeordnet ist, daß sie an das Ende des S.trömungsweges angrenzt,- und zur Regelung des Stromes der ausströmenden Anstrichfarbe in Richtung auf den anzustreichenden Gegenstand (7) dient.

7. Farbspritzpistole nach Anspruch 6, dadurch ge- --·"-■

kennzeichnet, daß sie außerdem zur Erzeugung eines elektrischen Feldes dienende Elektroden (8) enthält, die so um die Zerstaubungs- oderVerteilungseinrichtung (5,11, 100,101 )herum angeordnet sind, daß" der auf den Gegenstand

(7) gerichtete Strom der Anstrichfarbe geregelt wird.
■