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Dokumentenidentifikation DE102004010177B4 13.09.2007
Titel Elektrostatische Fluidisierungsvorrichtung und elektrostatisches Fluidisierungsverfahren zur Beschichtung von Substraten mit Beschichtungspulver
Anmelder Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., 80686 München, DE
Erfinder Cudazzo, Markus, Dipl.-Ing. (FH), 71229 Leonberg, DE;
Strohbeck, Ulrich, Dipl.-Ing., 70569 Stuttgart, DE;
Casu, Sascha, 71093 Weil im Schönbuch, DE
Vertreter PFENNING MEINIG & PARTNER GbR, 80339 München
DE-Anmeldedatum 02.03.2004
DE-Aktenzeichen 102004010177
Offenlegungstag 13.10.2005
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 13.09.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.09.2007
IPC-Hauptklasse B05B 5/03(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B05B 5/14(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B05B 5/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B05B 5/16(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B05C 19/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B05C 9/08(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B05B 5/053(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrostatische Fluidisierungsvorrichtung und ein entsprechendes Fluidisierungsverfahren zur Pulverbeschichtung von Substraten insbesondere mit gleichmäßiger Oberflächengeometrie und insbesondere in Verbindung mit hohen Anforderungen an die Konstanz der Schichtdicke der aufzubringenden Pulverbeschichtung. Die Fluidisierungsvorrichtung bzw. das Fluidisierungsverfahren können insbesondere auch zur Pulverbeschichtung von Kleinteilen eingesetzt werden. Der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens beschränkt sich hierbei nicht auf besondere Geometrien der zu beschichtenden Teile. Beispiele für den Einsatz der Fluidisierungsvorrichtung bzw. des Fluidisierungsverfahrens sind

  • • Stahl- und Aluminium-Bandmaterial (Coil),
  • • Blech-Platinen,
  • • Holz- und Holzwerkstoffplatten, z.B. MDF (mitteldichte Faserplatten) oder HDF (hochdichte Faserplatten),
  • • Akustik-Dämmplatten,
  • • Kunststoffplatten,
  • • Metall- und Kunststoff-Folien,
  • • Papierbahnen, z.B. Tapeten, Schleifkorn auf Schleifpapier,
  • • Strangpressmaterialien (Profile, Rohre), Beispiel: Lötpulverapplikation
  • • Kabel (Bepuderung),
  • • Drähte, sowie
  • • Kleinteile wie Rotor und Statorpakete für Elektromotoren,
  • • Bepuderung von Lebensmitteln.

Verfahren und Vorrichtungen zur elektrostatischen Pulverbeschichtung sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Hierbei werden im wesentlichen zwei Verfahrensgruppen unterschieden: Die elektrostatischen Pulversprüh-Verfahren sowie die elektrostatischen Wirbelbadverfahren. Darüberhinaus lassen sich auch Techniken aus dem Bereich der Elektrofotographie einsetzen.

Beim Elektrostatischen Pulversprüh-Verfahren (EPS-Verfahren) wird das Pulver mittels Luft fluidisiert und über einen Schlauch zum Sprühorgan transportiert, wo es elektrostatisch aufgeladen und mittels Düsen auf das Substrat gesprüht wird. Die Abscheidung der aufgeladenen Pulverpartikel auf dem geerdeten Substrat erfolgt durch elektrostatische Anziehungskräfte. Da hierbei nur ein Teil des versprühten Pulvers auf das Substrat gelangt, wird das nicht abgeschiedene Pulver (Overspray) mittels einer Absaugung aus der Beschichtungskabine entfernt und wieder dem Pulverbehälter zugeführt. In der Regel werden die Sprühaggregate mittels einer automatischen Hubeinrichtung auf- und abbewegt (vertikale Substratanordnung) bzw. hin- und herbewegt (horizontale Substratanordnung), um durch Überlappung der Lackierstreifen alle Bereiche der mittels einer Fördereinrichtung an den Sprühorganen vorbeibewegten Substrate beschichten zu können. Das EPS-Verfahren ist für Substrat-Fördergeschwindigkeiten bis zu ca. 15 m/min geeignet. Nachteile des EPS-Verfahrens sind,

  • • die mit dem Einsatz von Sprühorganen verbundene Notwendigkeit des Einsatzes lüftungstechnischer Anlagen und Kabinentechnik sowie der damit verbundene hohe Platzbedarf und die hohen Investitionskosten,
  • • die hohen Luftvolumenströme bzw. Luftströmungsgeschwindigkeiten beim Aufsprühen des Pulvers auf die Substrate und die dadurch auftretenden Turbulenzen, verbunden mit Schichtdickenschwankungen und Partikelgrößenseparierungen, die zu Verschiebungen des Partikelgrößenspektrums im Pulverkreislauf und damit zu Beschichtungsstörungen führen,
  • • die bei hohen Substrat-Fördergeschwindigkeiten erforderlichen hohen Hubgeschwindigkeiten der Sprühaggregate, die zu zusätzlichen Luftströmungsturbulenzen im Sprühstrahlbereich und dadurch zu zusätzlichen Schichtdickenschwankungen führen sowie
  • • der hohe anlagen- und verfahrenstechnische Aufwand für die Rückgewinnung und Kreislaufführung des nicht auf den Substraten abgeschiedenen Pulvers, insbesondere beim Einsatz verschieden farbiger Pulver.

Die applizierbare Schichtdicke liegt beim EPS-Verfahren im Bereich von ca. 30 bis 200 &mgr;m. Dünnschichtapplikationen mit Schichtdicken < 30 &mgr;m sind mit dieser Technik im Allgemeinen nicht möglich, da bei den üblichen Schichtdickenschwankungen unterbeschichtete Bereiche unvermeidbar sind.

Beim Elektrostatischen Wirbelbadverfahren werden die Substrate nicht direkt besprüht, sondern innerhalb einer Kammer bzw. über einem Fluidisierbecken in einer Wolke aus aufgeladenem Pulver beschichtet. Die Abscheidung der Pulverpartikel auf den Substraten erfolgt hier nicht wie beim EPS-Verfahren durch die Kombination aus Aufsprühen mittels Luft und elektrostatischer Anziehung, sondern überwiegend durch elektrostatische Kräfte. Prinzipielle Vorteile dieses Verfahrens sind insbesondere die Kompaktheit der Anlagentechnik (geringer Platzbedarf) sowie die im Verhältnis zur EPS-Technik geringen erforderlichen Luftvolumenströme pro übertragener Pulvermenge. Um gleichmäßige Schichtdicken zu erzielen, sind keine aufwändigen Hubbewegungen zur Sprühstrahlüberlappung wie beim EPS-Verfahren (z.B. durch Hubautomaten, 6-Achsen-Roboter) erforderlich.

Die mit Abstand am weitesten verbreitete Technik des elektrostatischen Wirbelbads ist wie folgt aufgebaut (Patentschrift US 6,558,752 B2):

  • • der Fluidisierbehälter sowie der Fluidisierboden ist aus (elektrisch isolierendem) Kunststoff gefertigt, um dort keine elektrischen Entladungen zu erhalten, der Fluidisierboden besteht in der Regel aus Polyethylen-Sintermaterial,
  • • die Elektrode befindet sich im Bereich der Luftzuführung unterhalb des Fluidisierbodens, der abstand zwischen Elektrode und Fluidisierboden beträgt mindestens 200 mm, so dass der Abstand Elektrode/Werkstück in der Regel mindestens ca. 300 mm beträgt,
  • • die an der Elektrode erzeugten Luftionen bewegen sich durch den Fluidisierboden, der sich z.T. elektrisch auflädt, und weiter zu den Pulverpartikeln, die durch die Luftionen aufgeladen und durch das elektrische Feld zum Werkstück transportiert werden.

Nachteile dieser Technik sind

  • • die große Bauhöhe der Fluidisierbehälter, hervorgerufen durch den erforderlichen großen Abstand Elektrode/Werkstück, da bei geringeren Abständen durch die hohe Kapazität der Elektroden Zündgefahren durch hohe Zündenergie entstehen: W = 0,5·C·U2[J] W ist die in der Kapazität C gespeicherte Energie

    C = Kapazität [F]

    U = Spannung [V] C = &egr;0·l·2&pgr;/l&pgr; (S/r)[F] &egr;0 = Influenzkonstante [As/Vm]

    l = Länge

    S = Sprühabstand (Abstand Drahtmitte zu Substratoberfläche) [m]

    r = Radius Drahtelektrode [m]
  • • die damit verbundenen geringen Feldstärken und geringen Transportkräfte der Partikel, wenn nicht sehr hohe Hochspannungswerte angelegt werden,
  • • an der einfach aufgebauten Elektrode (z.B. Schleifaufsatz für Bohrmaschinen mit vielen Korona-Spitzen) örtlich erhebliche Schwankungen des Korona-Stromes und damit verbunden Inhomogenitäten der Aufladung der Partikel und des elektrischen Feldes,
  • • die hohen Raumladungsdichten die durch die Aufladung des Fluidisierbodens eine Erhöhung der Korona-Einsatzspannung und damit eine Erhöhung der erforderlichen angelegten Hochspannung bewirken (Erhöhung der Zündenergie siehe Gleichung oben), in der Regel müssen Hochspannungswerte > 60 KV eingesetzt werden,
  • • die chemische Veränderung des Kunststoff-Fluidisierbodens beim Betrieb durch die Einwirkung der Koronaentladung, die zu undefinierten Raumladungsdichten und damit zu Prozessunsicherheiten durch unkontrollierbare Änderungen der örtlichen Feldstärken führt.

Die erzielbaren Schichtdicken liegen beim elektrostatischen Wirbelbadverfahren im gleichen Bereich wie beim EPS-Verfahren, d.h. bei ca. 30 bis 200 &mgr;m. Aufgrund der bekannten Störgrößen hat es sich nur für wenige Bereiche, z.B. bei der Beschichtung von Bändern und Drähten sowie insbesondere zur Beschichtung von Rotoren und Statoren aus dem Elektromotorenbereich durchgesetzt.

Weitere Techniken (EP 0 494 454 B1) aus dem Bereich der Elektrofotografie sind aufgrund der geringen Übertragungsrate pro Zeiteinheit in der Regel für elektrostatische Pulverbeschichtungen ungeeignet. Sie weisen zudem folgende Nachteile auf:

  • • werden bewegliche Elektroden eingesetzt, so neigen diese beim Eintauchen in das Fluid zu Verschmutzungen und sind sicherheitstechnisch für die Übertragung größerer Pulvermengen pro Zeiteinheit kritisch; das elektrische Feld ist zu inhomogen für einen einheitlichen, großflächigen Pulverauftrag,
  • • ebenfalls zu inhomogen ist die Feldstärke beim Einsatz von einzelnen Korona-Spitzen innerhalb des Fluidisierbetts (ein solcher Einsatz führt zudem zu erheblichen Zündgefahren im Fluid),
  • • wird eine einzelne Korona-Spitze zur Pulveraufladung eingesetzt, so ist die Pulverübertragungsrate pro Zeiteinheit gering,
  • • im elektrofotografischen Bereich ist der Abstand Elektrode/"Werkstück" (letzteres ist in der Regel eine Walze) definiert gering, da die Walze in das Fluid eintaucht; hohe Feldstärken sind bei geringen Abständen von Walze und Elektrode mit sehr niedrigen eingesetzten Hochspannungswerten, z. T. < 10 KV erreichbar; bei der elektrostatischen Pulverbeschichtung im Wirbelbad lassen sich solch geringe Abstände jedoch nicht erzielen aufgrund:

    – der Dreidimensionalität der Substrate,

    – der Tatsache, dass Werkstücke nur für wenige Anwendungen in das Fluidisierbett eingetaucht werden, da die erzielbare visuelle Verlaufsqualität der applizierten Pulverschicht dabei in der Regel gering ist (häufiger wird das Substrat über die Fluidisierwolke gefahren).

Die DE 27 04 714 A1 offenbart eine elektrostatische Fluidisiervorrichtung, bei der oberhalb des Fluidisierbodens ein Drahtgitter angeordnet ist, an das eine Hochspannung angelegt wird, um an seinen Drahtspitzen eine Koronaentladung zu erzeugen. Auch die US 3,336,903 offenbart ein Fluidisierbett, das über ein Gitter mit Drahtspitzen oberhalb des Fluidisierbodens eine Koronaentladung erzeugt. Dies ist auch aus der US 3,985,297 bekannt.

Die US 4,332,835 offenbart eine Fluidisierungsvorrichtung, bei der die Aufladung des zu fluidisierenden Pulvers in herkömmlicher Weise unterhalb des Fluidisierbodens erfolgt. Der Fluidisierboden ist geerdet, um elektrostatische Aufladungen des Fluidisierbodens zu verhindern. Zwischen Fluidisierboden und Erdung ist ein Vorwiderstand zwischengeschaltet.

Auch die DE 24 44 645 B2 offenbart eine Anordnung, in welcher das Pulver unterhalb des Fluidisierbodens aufgeladen wird. Hier befindet sich die Elektrode im Luftzufuhrbereich. Die US 3,402,814 sowie die US 3,828,729 offenbaren Beschichtungsvorrichtungen, in welchen sich die Elektrode zur Aufladung des Beschichtungspulvers oberhalb des Fluidisierbodens be findet.

Eine andere Möglichkeit der Beschichtung von Gegenständen besteht in der Verwendung von Sprühpistolen, in welchen das Farbpulver auf den zu beschichtenden Gegenstand beschleunigt wird. Solche Sprühpistolen sind z.B. in der US 3,985,297, der DE 197 01 995 A1 sowie der DE 34 29 075 A1 und der US 5,044,564 beschrieben.

Eine Messvorrichtung, mit welcher das Pulverniveau in einem Pulvervorratsbehälter mit Hilfe eines Ultraschallsensors messbar ist, ist in der DE 197 36 331 A1 beschrieben.

Ausgehend vom Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektrostatische Fluidisierungsvorrichtung sowie ein entsprechendes Fluidisierungsverfahren zur Verfügung zu stellen, mit welchem Substrate mit niedrigen und hohen Durchlaufgeschwindigkeiten, mit hoher Prozesssicherheit und mit dünnen Schichten, insbesondere auch mit Dicken von unter 30 &mgr;m, zuverlässig und reproduzierbar beschichtet werden können.

Diese Aufgabe wird durch eine elektrostatische Fluidisierungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 sowie ein elektrostatisches Fluidisierungsverfahren gemäß Patentanspruch 49 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen elektrostatischen Fluidisierungsvorrichtung sowie des entsprechenden Fluidisierungsverfahrens sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.

Eine erfindungsgemäße elektrostatische Fluidisierungsvorrichtung weist einen Fluidisierbehälter, eine in den Fluidisierbehälter mündende Luftzuführung (zum Einbringen von Fluidisierluft in den Fluidisierbehälter), einen oberhalb der Einmündung der Luftzuführung innerhalb des Fluidisierbehälters angeordneten Fluidisierboden, durch den hindurch die Fluidisierluft einem oberhalb des Fluidisierbodens befindlichen Volumen (Innenvolumen) innerhalb des Fluidisierbehälters zuführbar ist (um in dem Volumen bzw. Innenvolumen Beschichtungspulver zu fluidisieren) und mindestens zwei oberhalb des Fluidisierbodens im Volumen innerhalb des Fluidisierbehälters angeordnete Hochspannungselektroden zur Ionisierung der Fluidisierluft auf. Die oberhalb des Fluidisierbodens im Volumen angeordneten Hochspannungselektroden sind dünne Drahtelektroden. Bei der erfindungsgemäßen Fluidisierungsvorrichtung ist jeder der Drahtelektroden ein Hochspannungswiderstand (bevorzugt im Bereich von 1 M&OHgr; bis 1000 T&OHgr;) vorgeschaltet, um die Drahtelektroden jeweils einzeln in ihrer Leistung zu begrenzen.

Die mindestens zwei Drahtelektroden haben einen mittleren Abstand voneinander von über 2 mm und/oder unter 80 mm.

Der Durchmesser der dünnen Drahtelektroden beträgt hierbei vorteilhafterweise über 20 &mgr;m und/oder unter 1000 &mgr;m, insbesondere zwischen 60 &mgr;m und 100 &mgr;m.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltungsform sind die Drahtelektroden in unmittelbarer Nähe des Fluidisierbodens angeordnet oder weisen einen mittleren Abstand vom Fluidisierboden von bis zu 50 mm, vorteilhafterweise von bis zu 20 mm auf.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform sind die Drahtelektroden ihrer Längsrichtung nach im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Fluidisierbodens angeordnet oder formschlüssig an den Fluidisierboden angeordnet. Die Drahtelektroden verlaufen hierbei in Bezug auf ihre Längsrichtung vorteilhafterweise parallel zueinander und haben bevorzugt einen mittleren Abstand voneinander von über 10 mm und/oder unter 30 mm aufweisen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform können zur Leistungsbegrenzung die einzelnen Drahtelektroden auch aus einem halbleitenden Material bestehen, beispielsweise aus halbleitenden keramischen Fasern oder Glasfasern sein (diese weisen dann ebenfalls bevorzugt einen Widerstand im Bereich von 1 M&OHgr; bis 1000 T&OHgr; auf).

In weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsformen kann nicht nur der Fluidisierboden mit Drahtelektroden belegt sein, sondern diese können auch an den Seitenwänden des Fluidisierbehälters angeordnet sein: Hierzu sind bei einer möglichen vorteilhaften Ausgestaltungsform die Drahtelektroden jeweils der Länge nach teilweise parallel zur Oberfläche des Fluidisierbodens angeordnet oder formschlüssig an dem Fluidisierboden angeordnet und teilweise parallel zu mindestens einer Seitenwand des Fluidisierbehälters angeordnet oder formschlüssig an mindestens einer Seitenwand des Fluidisierbehälters angeordnet. Die Drahtelektroden können bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform entlang ihrer Längsachse teilweise in unmittelbarer Nähe des Fluidisierbodens oder in einem mittleren Abstand von bis zu 50 mm, vorteilhafterweise von bis zu 20 mm, vom Fluidisierboden angeordnet sein und teilweise in unmittelbarer Nähe der mindestens einen Seitenwand oder in einem mittleren Abstand von bis zu 50 mm, vorteilhafterweise von bis zu 20 mm, von dieser mindestens einen Seitenwand angeordnet sein. Alternativ hierzu kann auch in einer ersten Teilmenge von Drahtelektroden jede Drahtelektrode in unmittelbarer Nähe des Fluidisierbodens oder in einem mittleren Abstand von bis zu 50 mm, vorteilhafterweise von bis zu 20 mm, vom Fluidisierboden angeordnet sein und in einer zweiten Teilmenge von Drahtelektroden jede Drahtelektrode in unmittelbarer Nähe einer Seitenwand des Fluidisierbehälters oder in einem mittleren Abstand von bis zu 50 mm, vorteilhafterweise von bis zu 20 mm, von einer Seitenwand des Fluidisierbehälters angeordnet sein. Die erste Teilmenge der Drahtelektroden kann hierbei parallel zur Oberfläche des Fluidisierbodens angeordnet sein oder formschlüssig am Fluidisierboden angeordnet sein und die zweite Teilmenge der Drahtelektroden kann parallel zur Oberfläche der Seitenwand oder formschlüssig an dieser Seitenwand angeordnet sein.

Um auch bei komplizierten Werkstückgeometrien eine homogene Verteilung der Feldkräfte zu erzielen, sind in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Fluidisierungsvorrichtung die Drahtelektroden nicht über ihre gesamte Länge am Fluidisierboden oder an einer Seitenwand des Fluidisierbodens befestigt oder die Drahtelektroden sind nur an einem ihrer Enden befestigt und ansonsten im Fluid frei beweglich. Vorteilhafterweise sind die Drahtelektroden hierbei im nicht befestigten Bereich zumindest teilweise mit einer isolierenden Beschichtung versehen oder weisen in diesem Bereich eine elektrisch isolierende Kunststoffkappe auf. Alternativ hierzu können die Drahtelektroden auch aus halbleitendem Material bestehen bzw. keramische Fasern oder Glasfasern sein.

Zum Schutz der Drahtelektroden ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ein weiterer Fluidisierboden innerhalb des Fluidisierbehälters oberhalb der Drahtelektroden angeordnet. Dieser ist bevorzugt dünner als der erste Fluidisierboden (unterhalb der Drahtelektroden). Der zweite Fluidisierboden weist bevorzugt eine Dicke von über 1 mm und/oder unter 10 mm, insbesondere von über 2 mm und/oder unter 5 mm auf. In einer weiteren Variante können die Drahtelektroden auch oberhalb eines Teils des ersten Fluidisierbodens im ersten Fluidisierboden angeordnet oder in den ersten Fluidisierboden eingearbeitet oder integriert sein (das Anordnen, Einbringen oder Integrieren geschieht bevorzugt während des Sinterprozesses, die Elektroden können dann im Boden mäanderförmig oder wellenförmig angeordnet sein).

In einer weiteren Variante wird der angelegten Hochspannung (Gleichspannung) eine Wechselspannung bzw. eine pulsierende Gleichspannung überlagert: Hierzu sind oberhalb der Drahtelektroden Wechselspannungselektroden im Volumen des Fluidisierbehälters oder oberhalb des Volumens bzw. des Fluidisierbehälters angeordnet. Bevorzugt sind hierbei die Wechselspannungselektroden Spiralfedern, sie können jedoch auch aufgebaut sein wie die Gleichspannungs-Drahtelektroden, wie sie bisher beschrieben wurden. Die Wechselspannungselektroden sind bevorzugt in einem Abstand von über 5 mm und/oder unter 100 mm, insbesondere von über 30 mm und/oder unter 70 mm oberhalb des Fluidisierbodens oder oberhalb der Drahtelektroden in Bezug auf ihre Längsrichtung im Wesentlichen parallel zur Oberfläche des Fluidiesierbodens angeordnet. Die Wechselspannungselektroden können dann mit einem 50 Hz-Wechselspannungserzeuger oder mit einem kHz-Wechselspannungserzeuger verbunden sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform sind die Seitenwände des Fluidisierbehälters oder auch der Boden des Fluidisierbehälters aus elektrisch isolierenden Materialien, insbesondere aus Kunststoff POM, polyimidbasierenden Materialien, Glas oder keramischen Materialien. Der Fluidisierboden ist bevorzugt ein Polyethylen-Sinterboden mit Porenweiten von über 2 &mgr;m und/oder unter 100 &mgr;m, insbesondere von über 10 &mgr;m und/oder unter 50 &mgr;m oder alternativ hierzu ein anorganischer Sinterboden oder ein keramischer Sinterboden oder ein Glassinterboden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante weist die Fluidisierungsvorrichtung oberhalb des Fluidisierbehälters eine elektrisch leitfähige Hinterlegung auf, beispielsweise eine metallene Platte oder eine Elektrode. Zur Beschichtung eines Substrats mit einem Muster kann diese leitfähige Hinterlegung eine Struktur oder ein Muster aufweisen oder in Form einer Schablone ausgestaltet sein.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist die erfindungsgemäße Fluidisiervorrichtung eine in den Fluidisierbehälter einmündende Zudosiervorrichtung (diese kann beispielsweise einen weiteren Fluidisierbehälter beinhalten) auf. Hiermit ist eine automatische oder kontinuierliche Zudosierung von Beschichtungsstoff in den Fluidisierbehälter möglich. Vorteilhafterweise weist die Zudosiervorrichtung einen Speicherbehälter zur Speicherung von Beschichtungsstoff bzw. -pulver und mindestens eine vom Speicherbehälter in den Fluidisierbehälter führende Zuführeinheit oder eine Dichtestromfördervorrichtung zur Förderung von Beschichtungspulver hoher Dichte, geringer Beweglichkeit oder hoher Viskosität, beispielsweise in Form einer Dichtestrompulverpumpe, auf. Eine solche Dichtestrompulverpumpe kann hierbei zwei im Wechseltakt arbeitende Kolbenpumpen aufweisen; die bevorzugt je Kolbenpumpe pro Sekunde geförderten drei bis fünf Pfropfen an Beschichtungspulvermaterial führen dann zu einer quasi kontinuierlichen Beschichtungspulverförderung. Bevorzugt ist der Speicherbehälter ein weiterer Fluidisierbehälter, wobei dieser insbesondere größere Abmessungen bzw. ein größeres Füllvolumen aufweisen kann wie der mit den Drahtelektroden ausgestattete Fluidisierbehälter. Die Zuführeinheit weist bevorzugt eine Schlauchquetschpumpe, Schlauchquetschventile und im Bereich der Einmündung zum Speicherbehälter eine Ausrieselöffnung oder eine Rohrleitung auf. Zur Verhinderung von zu starken Beschichtungspulver- bzw. Fluidbewegungen im Bereich der Einmündung der Zudosiervorrichtung weist der Fluidisierbehälter in diesem Bereich bevorzugt Strömungsbrechvorrichtungen oder Schikanen, insbesondere Wände auf. Vorteilhafterweise sind hierbei im Bereich der Einmündung der Zudosiervorrichtung auch keine Drahtelektroden angeordnet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante weist die Fluidisiervorrichtung eine in den Fluidisierbehälter integrierte oder an ihm angeordnete Füllstandsmessvorrichtung auf, mit der die Beschichtungspulverhöhe im Fluidisierbehälter bestimmt werden kann. Die Füllstandsmessvorrichtung ist hierbei bevorzugt eine Ultraschallmesssonde. In einer bevorzugten Variante sind die Füllstandsmessvorrichtung und die bereits beschriebenen Strömungsbrechvorrichtungen bzw. Schikanen so angeordnet, dass eine Erfassung der Füllhöhe in dem durch die Strömungsbrechvorrichtungen bewegungsberuhigten Fluidbereich durchführbar ist.

In einer weiteren vorteilhaften Variante weist die Fluidisiervorrichtung eine innerhalb des Fluidisierbehälters angeordnete oder in diese integrierte Abtrennungsvorrichtung (beispielsweise eine Trennwand) auf, welche den Fluidisierbehälter in mindestens zwei Segmente so unterteilt, dass beide Segmente unabhängig und unbeeinflusst voneinander separat mit Fluidisierluft versorgbar sind. Hierbei weist bevorzugt jedes der Segmente eine eigene Luftzufuhr auf. Vorteilhafterweise weist die Abtrennungsvorrichtung Öffnungen zum Füllstandsausgleich des Beschichtungspulvers zwischen den einzelnen Segmenten auf. In einer vorteilhaften Variante ist die Füllstandsmessvorrichtung (beispielsweise die Ultraschallsonde) im Bereich eines ersten durch die Abtrennungsvorrichtung generierten Segments an dem Fluidisierbehälter angeordnet oder in diesen integriert, die Drahtelektroden sind innerhalb des zweiten Segments angeordnet und die Zudosiervorrichtung mündet im Bereich des zweiten Segments ein. Vorteilhafterweise weist der Fluidisierboden bzw. dessen Teil innerhalb des ersten Segments eine geringere Porenweite auf als innerhalb des zweiten Segments. Die Porenweite innerhalb des ersten Segments beträgt in diesem Fall bevorzugt zwischen 2 und 20 &mgr;m, insbesondere zwischen 5 und 15 &mgr;m, die Porenweite im Bereich des zweiten Segments bevorzugt zwischen 20 und 70 &mgr;m, insbesondere zwischen 25 und 50 &mgr;m.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Fluidisierbehälter in mindestens zwei Segmente unterteilt, wobei die mindestens zwei Segmente bzw. deren Volumina so voneinander getrennt bzw. gegeneinander abgeschlossen sind, dass im Volumen des einen Segments Beschichtungspulver unbeeinflusst vom anderen Segment, dessen Volumen oder von in dessen Volumen eingebrachtem Beschichtungspulver fluidisierbar ist. Der Abschluss bzw. die Abtrennung der mindestens zwei Segmente erfolgt hierbei vorteilhafterweise mit Hilfe von im Fluidisierbehälter angeordneten Zwischenwänden. In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform sind diese Zwischenwände so angeordnet oder ausgeformt, dass durch eine gedachte, zum Fluidisierboden im Wesentlichen senkrechte Ebene mindestens eines der Segmente in mindestens drei getrennte Subvolumina unterteilbar ist. Besonders bevorzugt weisen die Zwischenwände in einer im Wesentlichen parallel zum Fluidisierboden liegenden Schnittebene eine im wesentlichen M-förmige, wellenförmige, sägezahnförmige oder mäanderförmige Gestalt auf. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante sind hierbei zwei Zwischenwände in konstantem Abstand zueinander angeordnet. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante sind mindestens zwei Zwischenwände im wesentlichen parallel zueinander so angeordnet, dass durch diese Zwischenwände der Fluidisierbehälter in einer zum Fluidisierboden im wesentlichen parallelen Richtung in mindestens drei hintereinander liegende, bezüglich des Beschichtungsstoffs gegeneinander abgetrennte Segmente unterteilt ist. Bevorzugt sind die Drahtelektroden der einzelnen Segmente unabhängig voneinander ansteuerbar bzw. mit Hochspannung belegbar. Die einzelnen Segmente können auch separate Zudosiervorrichtungen, wie sie bereits beschrieben wurden, aufweisen.

Die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße elektrostatisch Fluidisierungsvorrichtung zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus:

  • • Mit der Erfindung können Pulverschichten definierter Dicke mit einer bisher nichtmöglichen Konstanz auch bei hohen Prozessgeschwindigkeiten vorzugsweise auf Substrate mit gleichmäßiger Oberflächengeometrie und Kleinteile aufgebracht werden.

    Durch die erhebliche Verbesserung der bisher marktüblichen elektrostatischen Fluidisierbehälter hinsichtlich der Prozesssicherheit kann die Anwendung dieser Technik zukünftig erheblich erweitert werden.
  • • Durch die dünnen Drahtelektroden verringert sich deren Kapazität, wodurch eine deutlich reduzierte Bauhöhe (beispielsweise etwa 100 mm) des Fluidisierbehälters möglich wird. Durch diese verringerte Bauhöhe kann der Abstand Elektrode-Transferband einer Beschichtungsvorrichtung soweit reduziert werden (beispielsweise auf etwa 100 mm), dass ein direkter Übertrag des elektrostatisch aufgeladenen Pulvers vom Transferband zum Substrat möglich ist, ohne dass hierzu weitere Übertragungselemente (Walzen oder ähnliches) verwendet werden müssen.
  • • Bei der erfindungsgemäßen Übertragung des Pulvers auf das Substrat treten die bei den elektrostatischen Pulverbeschichtungsverfahren nach dem Stand der Technik üblichen Schichtdickenschwankungen und Partikelgrößenseparierungen nicht auf. Die zu übertragende Pulvermenge kann in einem weiten Bereich reproduzierbar gesteuert werden, so dass konstante Schichtdicken sowohl bei geringen als auch bei hohen Fördergeschwindigkeiten des Substrats bis zu ca. 3 m/s erzeugt werden können. Insbesondere können auch sehr dünne Schichten bis herab zu wenigen &mgr;m Dicke reproduzierbar erzeugt werden.
  • • Der Fluidisierbehälter kann einerseits zur herkömmlichen Stückgutbeschichtung insbesondere von Kleinteilen verwendet werden. Die Werkstücke können dabei in das Fluid eingetaucht werden, bevorzugt werden sie über die Fluidisierwolke gefahren, da sich dabei die visuelle Beschichtungsqualität verbessert, die applizierte Pulvermenge pro Zeiteinheit ist aber geringfügig reduziert. Andererseits kann der Fluidisierbehälter als Beladestation für ein aus DE 101 630 25 A1 bekanntes Transfer-Applikationsverfahren verwendet werden.
  • • Das Verfahren eignet sich für niedrige und hohe Durchlaufgeschwindigkeiten des zu beschichtenden Substrates im Bereich bis zu ca. 3 m/s. Darüberhinaus ist das Verfahren aufgrund der Dosiergenauigkeit durch überwiegend elektrostatische Kräfte bei der Applikation des Pulvers auf dem Substrat auch für Anwendungen geeignet, bei denen nur eine geringe Pulvermenge bzw. eine dünne Pulverschicht appliziert wird:
  • • die Pulverbeschichtung von Dämmplatten,
  • • das elektrostatisch unterstützte Applizieren von Schleifkorn auf Papier und Kunststofffolie,
  • • die Lötpulverapplikation auf Strangpressmaterialien,
  • • die Klarpulverbeschichtung von Tapeten sowie
  • • Bepuderungseinrichtungen z.B. für elektrische Kabel oder im Lebensmittelbereich.

Erfindungsgemäße elektrostatische Fluidisierungsvorrichtungen können wie in einem der nachfolgenden Beispiele beschrieben ausgeführt sein oder verwendet werden. In den den verschiedenen Beispielen zugehörigen Figuren werden für dieselben bzw. für sich entsprechende Bau- oder Bestandteile der Fluidisierungsvorrichtungen identische Bezugszeichen verwendet.

Es zeigt 1 ein elektrostatisches Wirbelbadverfahren nach dem Stand der Technik.

Es zeigt 2 die Basiskonfiguration einer erfindungsgemäßen elektrostatischen Fluidisierungsvorrichtung.

Es zeigt 3 eine elektrostatische Fluidisierungsvorrichtung mit Drahtelektroden zwischen zwei Sinterböden sowie mit einer Schablone als elektrostatischer Hinterlegung.

Es zeigt 4 eine elektrostatische Fluidisierungsvorrichtung samt einer Förderanlage zum Eintauchen eines Werkstücks.

Es zeigt 5 die Leistungsbegrenzung bei einer elektrostatischen Fluidisierungsvorrichtung mittels Vorschaltwiderständen.

Es zeigt 6 Drahtelektroden bei einer elektrostatischen Fluidisierungsvorrichtung, welche teilweise frei im Fluid bewegbar sind.

Es zeigt 7 eine elektrostatische Fluidisierungsvorrichtung mit einer Wechselspannungselektrode.

Es zeigt 8 die Unterteilung eines Fluidisierbehälters in mehrere Segmente zur Erzielung mehrfarbiger Designs bei der Beschichtung.

Es zeigt 9 ein erstes Dosiersystem.

Es zeigt 10 ein zweites Dosiersystem.

Es zeigt 11 den Einsatz einer erfindungsgemäßen elektrostatischen Fluidisierungsvorrichtung im Rahmen eines Transfer-Applikationsverfahrens.

Es zeigt 12 eine weitere Einsatzmöglichkeit einer erfindungsgemäßen Fluidisierungsvorrichtung.

1 zeigt eine Fluidisierungsvorrichtung nach dem Stand der Technik. Diese weist einen Fluidisierbehälter 1 (mit b1 = 250 mm) mit Seitenwänden 1a und Boden 1b auf. Oberhalb des Bodens mündet eine Fluidisierluftzuführung 4 in den Behälter 1. Oberhalb der Luftzufuhr 4 ist im Behälter 1 eine Elektrode A (ein Drahtgeflecht) angeordnet. Am oberen Ende des Fluidisierbehälters ist im Fluidisierbehälter 1 ein Fluidisierboden 2 angeordnet. Oberhalb dessen befindet sich im Fluidisierbehälter 1 ein Volumen 5 zur Aufnahme von fluidisiertem bzw. zu fluidisierendem Pulver 5a. Oberhalb der Elektrode A des Fluidisierbodens 2 sowie des Fluidisierbehälters 1 befinden sich Luftionen (–). Im Bereich 6 (oberhalb des Volumens 5) ist mit durch die Luftionen aufgeladenen Beschichtungsstoffpartikeln 7 ein Werkstück 8, welches über die Fluidisiervorrichtung 1 gefahren werden kann (horizontaler Pfeil) beschichtbar. Durch die Luftzufuhr 4 wird dem Fluidisierbehälter 1 Fluidisierluft zugeführt. Diese wird mit Hilfe der Elektrode A zumindest teilweise ionisiert. Die Elektrode A bzw. das Drahtgeflecht erzeugt also Luftionen zur Aufladung der Pulverpartikel. Die Luft bzw. die entsprechenden Ionen tritt mit einer Luftgeschwindigkeit von etwa 0,01 m/s und unter einem Luftdruck von mehreren bar durch die Poren des Fluidisierbodens 2 in das Volumen 5 oberhalb des Fluidisierbodens 2 hindurch. In diesem Volumen 5 befin- det sich ein (durch die Luftzufuhr fluidisiertes) Be- schichtungspulver 5a, welches durch die Luftionen zumindest teilweise aufgeladen wird. Der Fluidisierboden 2 besteht aus Polyethylen-Sintermaterial. Durch das Einströmen der Luftionen in das fluidisierte Pulver 5a bildet sich oberhalb des Volumens 5 bzw. oberhalb des Fluidisierbehälters 1 im Beschichtungsbereich 6 eine Fluidisierwolke, d.h. eine Wolke aus aufgeladenen Partikeln 7 und Luftionen 7. Durch diese Fluidisierwolke wird das Substrat bzw. das Werkstück 8 beschichtet. Zur Beschichtung bzw. während der Beschichtung wird das Werkstück 8 über die Fluidisierwolke bzw. über den Fluidisierbehälter 1 gefahren.

2 zeigt die Basiskonfiguration einer erfindungsgemäßen Fluidisierungsvorrichtung in Seitenansicht (d. h. in einer Blickrichtung in der Ebene des Fluidisierbodens 2). Die 1 entsprechenden Bauteile tragen dieselben Bezugszeichen. Der Fluidisierbehälter 1 (Seitenwände 1a, Boden 1b) weist in seinem Inneren einen Glassinterboden 2 als Fluidisierboden auf. Unterhalb des Fluidisierbodens wird Fluidisierluft über die Luftzufuhr 4 zugeführt. Die Bauhöhe des Fluidisierbehälter 1 beträgt im Gegensatz zu dem in 1 gezeigten Behälter lediglich b2 = 100 mm. Wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Fluidisierbehälters 1 ist, dass unmittelbar oberhalb des Fluidisierbodens 2 dünne Drahtelektroden 3 mit einem Durchmesser < 0,1 mm (hier: 60 &mgr;m) angeordnet sind.

Diese verlaufen in Längsrichtung parallel zum Boden 2 und in die Zeichenebene hinein, so dass sie als Punkte dargestellt sind. Die Drahtelektroden 3 weisen eine strombegrenzte Hochspannungsversorgung (siehe 5) auf und werden mit Hochspannungen > etwa 6 kV, bevorzugt zwischen 10 und 30 kV versorgt. Im Volumen 5 des Fluidisierbehälters 1 oberhalb des Fluidisierbodens 2 befindet sich zu fluidisierendes Beschichtungspulver 5a. Die Füllmenge des Beschichtungspulvers 5a im Fluidisierbehälter ist hierbei möglichst gering. Die durch die Luftzufuhr 4 zugeführte Luft tritt durch die Poren des Glassinterbodens 2 und wird durch die hohen Feldstärken an den Drahtelektroden 3 zumindest teilweise ionisiert. Durch die Luftzufuhr wird das Beschichtungspulver 5a fluidisiert, durch die ionisierten Luftanteile wird das Beschichtungspulver 5a zumindest teilweise elektrostatisch aufgeladen. Hierdurch bildet sich eine Fluidisierwolke innerhalb des Bereichs 6 oberhalb des Volumens 5, in der sich aufgeladene Beschichtungsstoffpartikel 7 und Luftionen 7 befinden. Das Werkstück 8 (geerdet) wird über die Fluidisierwolke im Bereich 6 gefahren und hierdurch beschichtet.

Der elektrostatische Fluidisierbehälter 1 ist aus elektrisch isolierendem Material (Kunststoff, bevorzugt POM oder polyimidbasierende Materialien, Glas, keramische Materialien) aufgebaut. Insbesondere polyimidbasierende Materialien, Glas und Keramiken ändern sich hinsichtlich ihrer elektrischen Eigenschaften nicht bei Korona-Entladungen der Drahtelektroden 3.

Die Minimierung der gespeicherten elektrischen Energie beim elektrostatischen Fluidisierbehälter 1 kann zum einen durch die Reduzierung der Korona-Einsatzspannung, also der Spannung, ab der mit den Drahtelektroden 3 eine Korona-Entladung und somit eine Luftionisation möglich ist (bisher ca. 70 kV), zum anderen durch die Verringerung der Kapazität der Elektroden 3 erfolgen. Peek beschreibt die Zusammenhänge bei der Korona-Einsatzspannung (UC0) mit der Gleichung: UC0 = 3·106·r·f·s·(1 + 0,3·(s·10–2/r)0,5)·ln(S/r)[V]

f
= Rauheitsfaktor der Elektrode (0,5 < f < 1)
s
= relative Dichte der Luft, s ≅ 1
r
= Elektrodenradius [m]
S
= Abstand Koronaelektrods – geerdete Gegenelektrode [m]

Beim dargestellten Fluidisierbehälterkonzept wird die Korona-Einsatzspannung durch die Wahl sehr kleiner Drahtelektrodendurchmesser r (60-100 &mgr;m) erheblich reduziert. Während beim Stand der Technik ca. 70 kV Hochspannung üblich sind, ist die Korona-Einsatzspannung dieser Elektroden 3 etwa 6 kV, typische Arbeitsbereiche liegen bei ca. 15-30 kV. Durch die dünnere Elektrode 3 im Vergleich zum Stand der Technik verringert sich auch die Kapazität der Elektroden 3 bzw. der Anordnung, wodurch der Abstand Elektrode zu Transferband (nicht gezeigt) und damit die Bauhöhe auf ca. 100 mm reduziert werden kann (Zündenergie < 100 mJ, bei bisherigen Konzepten ca. 300 mJ). Da die durch geladene Partikel entstehende Raumladung die Korona-Einsatzspannung erhöht, kann durch die Minimierung des Abstands Elektrode 3 zu Werkstück 8 und der Füllhöhe des Pulvers 5a im Fluidisierbehälter 1 die Korona-Einsatzspannung reduziert werden. Die von Wu dafür bei Sprühpistolen angewandte Funktion kann in erster Näherung auch für die Abschätzung des Einflusses der Raumladungseffekte beim Fluidisierungsbehälter herangezogen werden: UC = UC0 + U&rgr;P[V] U&rgr;P = &phgr;L2/4&egr;0[V]

UC0
= Korona-Einsatzspannung ohne Raumladung (nach Peek) [V]
U&rgr;P
= Spannung durch Raumladungseinfluss aufgeladener Pulverpartikel [V]
L
= Länge des Bereiches, indem sich die Raumladung befindet [m]
&rgr;
= Raumladungsdichte [C/m3]
&egr;0
= elektrische Feldkonstante/Permittivität des Vakuums (8,86·10–12) [As/Vm]

Bei einer Fluidisierungsbodenfläche von 1 m2 und einer typischen Übertragungsrate von ca. 100 g Pulver/s und einer Partikelgeschwindigkeit von ca. 1 m/s sowie bei einer pulverlacktypischen Aufladung von 1 &mgr;C/g führt dies zu einer Raumladungsdichte von 10–4 C/m3.

Im Falle eines elektrostatischen Fluidisierbehälters kommen zusätzlich zu den Raumladungen durch Partikel noch Raumladungen durch die Aufladung des Fluidisierbodens hinzu, die berücksichtigt werden müssen. Je nach Porenweite der Sinterböden haben diese eine Oberfläche von bis ca. 50.000 m2/m3. Durch Messung von Flächenladungsdichten an Polyethylenfolie mittels einer Feldmühle (ca. 0,4 &mgr;C/m2) kann die Raumladungsdichte beim Polyethylensinterboden beim elektrostatischen Wirbelbad nach dem Stand der Technik auf ca. 0,02 C/M3 abgeschätzt werden. Die Korona-Einsatzspannung für elektrostatische Fluidisierbehälter setzt sich daher wie folgt zusammen: UC = UC0 + U&rgr;P + (UP) + UB

UC0
= Korona-Einsatzspannung ohne Raumladung (nach Peek) [V]
U&rgr;P
= Spannung durch den Raumladungseinfluss aufgeladener Pulverpartikel [V]
UP
= Spannung durch die applizierte Lackschicht (vernachlässigbar gering) [V]
UB
= Spannung durch den aufgeladenen Sinterboden [V]

Bei UC0 = 6 kV und einer einer Fluidisierbodendicke von 10 mm bedeutet das beim gegenwärtigen Stand der Technik: UC= 6000 + (10–4·0,052)/(8,86·10–12) + (0,02·0,012)/(8,86·10–12) = 6000 + 7000 + 56000 = 69 kV

Trotz hoher Übertragungsraten/Zeiteinheit ist der Einfluss der Raumladungsdichte auf die Korona-Einsatzspannung relativ gering, da in der Regel mit geringen Sprühabständen (L) gearbeitet wird (ca. 7 kV, s.o.). Durch den Fluidisierboden wird sie jedoch beim Stand der Technik zusätzlich um über 50 kV erhöht (s.o.). Duch chemische Veränderung des Kunststoffs des Bodens sowie durch die Einwirkung der Koronaentladung kann dieser Raumladungseffekt erheblich schwanken (geschätzt ca. +/– 20 %). Dies führt zu erheblichen Prozessunsicherheiten durch unkontrollierbare Änderung der örtlichen Feldstärken. Derartige Störeffekte werden mit dem erfindungsgemäßen elektrostatischen Fluidisierbehälter 1 dadurch minimiert, dass die Elektroden 3 sich oberhalb des Sinterbodens 2 befinden und sich der Sinterboden 2 kaum noch elektrostatisch auflädt. Bevorzug wird an den Drahtelektroden 3 mit unipolar negativer Aufladung gearbeitet, es kann prinzipiell auch positive Hochspannung eingesetzt werden.

Als Fluidisierböden 2 kommen zusätzlich zum typischen Standard-Polyethylen-Sinterboden mit einer Porenweite von 10 &mgr;m bis zu einer Porenweite von ca. 50 &mgr;m anorganische bzw. keramische Sinterböden oder Glassinterböden zum Einsatz. Glassinterböden verändern sich durch Korona-Entladungen nicht mehr, Raumladungsdichten pendeln sich nach kurzer Einschaltzeit auf definierte Werte ein und führen zu einem definierten elektrischen Feld. Dadurch wird die Prozesssicherheit der elektrostatischen Applikation erheblich erhöht.

Bei dem erfindungsgemäßen Fluidisierbehälter 1 wird durch eine dichte Anordnung der einzelnen Drahtelektroden (diese sind unmittelbar oberhalb des Fluidisierbodens 2 und bezüglich ihrer Längsachse parallel zu der Fluidisierbodenebene und parallel zueinander im Abstand von etwa 10 bis 30 mm angeordnet) im Bereich des Pulvertransfers ein nahezu homogenes elektrisches Feld ähnlich wie beim Plattenkondensator (E = U/S) erzeugt. Bei einer angelegten Hochspannung von 25 kV wird bei 50 mm Abstand (S) eine homogene Feldstärke von etwa 0,45 kV pro mm mittels einer Feldmühle gemessen. Dies entspricht etwa 90 % des Wertes der beim Platte/Platte-Modell erreicht wird. Die einzelnen Elektroden 3 dürfen jedoch auch nicht zu dicht aufeinander liegen, da es dann nicht mehr zu einer Korona-Entladung kommen kann (fehlende Feldspitzen).

3A zeigt eine erfindungsgemäße Fluidisiervorrichtung, die aufgebaut ist wie die in 2 gezeigte. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Anordnung befindet sich jedoch oberhalb des Fluidisierbodens (hier 2b) und der Drahtelektroden 3 ein zweiter dünner Fluidisierboden 2a. Die Drahtelektroden 3 sind zwischen den zwei Fluidisierböden 2a und 2b verlegt. Der obere Fluidisierboden 2a ist nur etwa 2 bis 5 mm dick (ein Fluidisierboden nach dem Stand der Technik ist normalerweise etwa 1 cm dick, diese Dicke weist auch der Boden 2b auf). Durch diese Anordnung erfolgt eine nur geringe Aufladung des oberen Sinterbodens 2a bzw. durch den oberen Sinterboden 2a kommt es nur zu minimalen Raumladungseffekten oberhalb der Elektroden 3, so dass das elektrische Feld und die Einsatzspannung (Korona-Einsatzspannung) nur geringfügig beeinflusst werden. Der Vorteil dieser Ausgestaltungsform liegt in der geringeren Empfindlichkeit des Fluidisierbehälters 1 bei der Reinigung und beim Farbwechsel, da freiliegende dünne Elektrodendrähte 3 von wie hier 80 &mgr;m Durchmesser sehr empfindlich gegen mechanische Beschädigungen sind. Bevorzugt wird auch hier mit unipolar negativer Aufladung der Elektroden 3 gearbeitet, es kann prinzipiell auch positive Hochspannung eingesetzt werden. Oberhalb des geerdeten Werkstücks 8 ist bei der vorliegenden Ausgestaltungsform eine geerdete Hinterlegung 10 in Form einer metallenen Platte angeordnet. Die geerdete Hinterlegung 10 ist insbesondere bei elektrisch gering leitfähigem, flächigem Werkstück 8 bzw. Substrat notwendig. Eine solche geerdete Hinterlegung 10 verbessert bzw. ermöglicht gegebenenfalls erst die elektrostatische Applikation. Im vorliegenden Fall weist die Hinterlegung 10 ein Muster auf bzw. ist als Schablone ausgeführt (siehe 3B, d.h. mit der Hinterlegung können spezielle Designs 10a bzw. 10b verwirklicht werden. Beim Applizieren solcher einfacher Bilder, beispielsweise auf Glas oder Kunststoffplatten, wird der Prozess üblicherweise getaktet gefahren: Dabei hält der Förderer (nicht gezeigt) an, wenn das Werkstück 8 (oder der zu beschichtende Bereich 8 bei Endlosmaterialien) sich oberhalb des Fluidisierbehälters (1) befindet und erst dann wird die Hochspannung eingeschaltet. Die Hochspannung wird dann vor dem Weiterfahren wieder abgeschaltet.

4 zeigt in Seitenansicht eine weitere Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Fluidisierungsvorrichtung. Die Blickrichtung (nach wie vor in eine Richtung in der Fluidisierbodenebene) ist hier um 90° zu der in den 2 und 3 gezeigten Blickrichtung gedreht. Die dünnen Drahtelektroden 3 bzw. in 4 deren Teil, der unmittelbar oberhalb des Fluidisierbodens 2 angeordnet ist, erscheinen hier also nicht als Punkt, sondern als dünner Strich, da senkrecht auf die Drahtelektrodenlängsachse geblickt wird. Im vorliegenden Beispiel sind die Drahtelektroden 3 so beidseits verlängert worden, dass ein Teil 3d der Drahtelektroden 3 entlang der linken und rechten Seitenwand 1a des Fluidisierbehälters 1 geführt wird. Somit sind im vorliegenden Fall auch die Seitenwände 1a oberhalb des Fluidisierbodens 2 mit Elektrodenteilen 3d belegt. Weiterhin gezeigt ist eine Förderanlage bzw. ein Förderer 16, mit der bzw. dem das Substrat bzw. Werkstück (geerdet) 8 in den Fluidisierbehälter 1 bzw. das Volumen 5 des Fluidisierbehälters 1 oberhalb des Fluidisierbodens 2 eingetaucht werden kann. Das Fluidisierbehältervolumen 5 ist im vorliegenden Fall größer als bei den in 2 und 3 dargestellten Beispielen, so dass nicht nur flächige, sondern auch echt dreidimensionale Substrate 8 eingetaucht werden können. Die Wandungen 1a des Fluidisierbehälters sind hier zusätzlich innen mit Elektroden 3 ausgestattet, um keine Überbeschichtung des Werkstücks 8 an der Unterseite zu erhalten, d.h. um eine gleichmäßige Beschichtung von allen Seiten sicherzustellen. Das vergrößerte Volumen 5 ist im vorliegenden Fall komplett mit Beschichtungspulver 5a ausgefüllt.

5 zeigt in Aufsicht (von oben bzw. in einer Blickrichtung senkrecht zur Fluidisierbodenebene) die Strom- bzw. Leistungsbegrenzung der einzelnen Drahtelektroden 3, wie sie in den in den 2 bis 4 gezeigten Fluidisiervorrichtungen verwendet wird. Jeder einzelnen Drahtelektrode 3 ist jeweils ein Hochspannungswiderstand 3a (im M&OHgr;- bis T&OHgr;-Bereich) zur Strom- und Leistungsbegrenzung vorgeschaltet. Die Hochspannungsversorgung erfolgt über den Hochspannungserzeuger 17. Die verwendeten Drahtelektroden 3 und die verwendeten Hochspannungen entsprechen denjenigen der 2 bis 4. Zur Vermeidung von Zündgefahren werden die Drahtelektroden 3 also jeweils einzeln durch die Vorschaltung der Hochspannungswiderstände 3a Strom- und damit leistungsbegrenzt. Im Beispiel werden bei einer angelegten Hochspannung von 20 kV Hochspannungswiderstände von 1 G&OHgr; vorgeschaltet. Damit ergibt sich: I = U/R = 20 &mgr;A; P = 20 &mgr;A·20 kV = 0,4 W maximale Leistung. Im Gegensatz zur Leistungsbegrenzung der gesamten Elektrodenmimik können bei der gezeigten Leistungsbegrenzung jeder einzelnen Elektrode 3 keine örtlich höheren Zündleistungen mehr entstehen. Anstelle der Beschaltung mit Hochspannungswiderständen 3a können auch halbleitende Drahtelektroden 3 (beispielsweise aus keramischen Fasern oder Glasfasern) eingesetzt werden. Die in 6 gezeigte erfindungsgemäße Fluidisierungsvorrichtung ist aufgebaut wie diejenige in 4. Anstelle der sich teilweise entlang der Wandung 1a und teilweise entlang des Fluidisierbodens 2 erstreckenden, über ihre gesamte Länge an der Wand 1a oder dem Boden 2 befestigten Drahtelektroden 3 werden jedoch Drahtelektroden 3 verwendet (erneut mit einem Durchmesser < 0,1 mm, hier 40 &mgr;m), welche nur teilweise an der Wandung 1a bzw. am Sinterboden 2 befestigt sind, so dass sie zumindest teilweise frei im Fluid 5a bewegbar sind. Am frei beweglichen Ende sind die Drahtelektroden 3 jeweils mit einer isolierenden Kappe 3b versehen. Die Hochspannungsversorgung erfolgt leistungsbegrenzt, wie in 5 sowie in den 2 bis 4 gezeigt (Hochspannung wie dort größer etwa 6 kV, bevorzugt zwischen 10 und 30 kV). Im vorliegenden Fall ist eine größere Anzahl der hochspannungsführenden Drahtelektroden 3 also nur an einem Ende am Behälterrand 1a bzw. Fluidisierboden 2 befestigt. Das andere Ende der Elektroden 3 bewegt sich frei im Fluid 5a. Bei Einschalten der Hochspannung orientieren sich die Elektrodendrähte 3 bzw. deren freie Enden in Richtung des Werkstücks 8 (hier eingetaucht mit Hilfe der Förderanlage 16). Um Kurzschlüsse zu vermeiden, werden entweder halbleitende Drahtelektroden 3 verwindet oder die Drähte werden wie im Beispiel gezeigt, am Ende 3b mit einer isolierenden Beschichtung bzw. einer elektrisch isolierenden Kunststoffkappe 3b versehen. Durch das mit dieser Konfiguration mögliche „Umschlingen" des Werkstücks 8 durch die Koronadrähte 3 wird auch bei komplizierten Werkstückgeometrien eine homogene Verteilung der durch die Koronadrähte 3 erzeugten Feldkräfte erzielt. Die freien Enden der Elektroden 3 zieht es durch die Erdung des Werkstücks 8 zum Werkstück 8.

In 7 ist eine elektrostatische Fluidisierungsvorrichtung gezeigt, die wie diejenige in 2 gezeigte aufgebaut ist und betrieben wird. (auch: selbe Blickrichtung, Seitenansicht). Zusätzlich zur der in 2 gezeigten Basiskonfiguration weist die gezeigte Konfiguration oberhalb des Volumens 5 bzw. des Fluidisierbehälters 1 Wechselspannungselektroden 9 in Form von Spiralfedern auf. Diese Wechselspannungselektroden 9 können mit einer Wechselspannung im kHz-Bereich oder mit einer 50 Hz-Wechselspannung versehen sein bzw. an eine solche angeschlossen werden. 7a zeigt die Seitenansicht der beschriebenen Konfiguration. 7b zeigt die beschriebene Konfiguration in Aufsicht. Die Drahtelektroden sind wie bereits beschrieben, leistungsbegrenzt. In der beschriebenen Variante wird die Gleichspannung somit mit einer Wechselspannung bzw. mit einer pulsierenden Gleichspannung überlagert. Die Wechselspannungselektroden 9 befinden sich dabei oberhalb des Fluids 5a bzw. oberhalb des Volumens 5 des Fluidisierbehälters 1. Im vorliegenden Fall befinden sie sich 50 mm oberhalb der unipolar negativ aufgeladenen Drahtelektroden 3. Als Wechselspannungselektroden 9 werden im vorliegenden Fall Spiralfedern verwendet, es können jedoch auch analog zu den Elektroden 3 aufgebaute dünne Drähte verwendet werden. Durch die durch die Wechselspannungselektroden 9 erzeugten pulsierenden Feldkräfte können Beschichtungspartikel 7 größere Distanzen zurücklegen und der Abstand der Elektroden 3 zum Werkstück 8 kann vergrößert werden. Zum Einsatz kommt im vorliegenden Fall ein kostengünstiger Wechselspannungserzeuger, der die unipolare Hochspannung der Drahtelektrode 3 mit 50 Hz Wechselspannung (Steckdosen-Wechselspannung) überlagert. Anstelle des kostengünstigen Wechselspannungserzeugers im 50 Hz-Bereich gibt es jedoch auch die Möglichkeit des Einsatzes eines Erzeugers im kHz-Bereich (diese Variante ist teurer, bei höheren Fördergeschwindigkeiten, beispielsweise von > 0,5 m/s, kann höherfrequente Wechselspannung Vorteile hinsichtlich der Homogenität der Abscheidung bringen).

8 zeigt den Fluidisierbehälter 1 einer erfindungsgemäßen Fluidisiervorrichtung, welcher für mehrfarbige Designs ausgestaltet ist. Die 8A bis 8C zeigen hierbei jeweils die Aufsicht unterschiedlicher Ausgestaltungsvarianten. Variante 1 (8A) ist eine Ausgestaltungsvariante, bei der der Fluidisierbehälter 1 durch zwei im Wesentlichen senkrecht zur Fluidisierbodenebene im Behälter 1 angeordnete Zwischenwände 12a und 12b in insgesamt drei Segmente (A bis C bzw. 11a bis 11c) unterteilt ist. Über die Pulverzudosierungen 13a bis 13c können unterschiedlich farbigen Beschichtungspulver in die verschiedenen Segmente 11a bis 11c bzw. A bis C eingefüllt werden. In Aufsicht gesehen verlaufen die beiden Wände 12a und 12b parallel voneinander und mit konstantem Abstand zueinander mäanderförmig bzw. doppel-M-förmig so, dass durch ihre Anordnung drei Farbbereiche so entstehen, dass ein von links nach rechts über den Fluidisierbehälter 1 geführtes Werkstück 8 jeden Farbbereich mehrfach passiert. 8B zeigt eine entsprechende zweifarbige Variante, in der durch eine Zwischenwand 12a der Fluidisierbehälter 1 so in zwei Segmente 11a und 11b eingeteilt wird, dass beim Darüberfahren das Werkstück 8 (Überführrichtung von links nach rechts) jedes Segment bzw. einen entsprechenden Teilbereich davon mehrfach passiert. Die Wand 12a verläuft mäanderförmig bzw. wellenförmig so, dass durch eine auf der Längsachse des Behälters (in der Zeichenebene: Achse in Richtung der Horizontalen, welche den Behälter 1 in zwei gleichgroße Flächenteile teilt) errichtete, gerade Zwischenwand jedes der Segmente 11a und 11b in mehrere Subsegmente (beispielsweise 11aI, 11aII, 11aIII) unterteilt werden würde. In der in 8C gezeigten, für fünf Farben ausgelegten Variante werden vier Zwischenwände 12a bis 12d im Fluidisierbehälter 1 so eingezogen, dass fünf im Wesentlichen quaderförmige und in einer Reihe angeordnete Segmente 11a bis 11e entstehen. Beim Überfahren des Behälters 1 passiert das Werkstück 8 dann die einzelnen Segmente 11a bis 11e nacheinander und kann so nacheinander mit verschiednen Farben beschichtet werden. Mit den in den 8A bis 8C dargestellten Varianten können Farbwech- sel vermieden werden oder auch spezielle Designs ermöglicht werden. Die einzelnen Segmente des Fluidisierbehälters 1 werden hierzu mit unterschiedlichen Farbtönen befüllt (beispielsweise schwarz, weiß, rot, blau und gelb). Damit kann durch Farbmischungen jeder Farbton realisiert werden, indem die einzelnen Segmente 11 unabhängig voneinander aktiv (Hochspannung an den Segmentelektroden eingeschaltet) geschaltet werden. Die Elektroden 3 der einzelnen Segmente 11 sind somit unabhängig voneinander ansteuerbar. Die Hochspannung kann so variiert werden, dass jeder beliebige Mischfarbton realisiert werden kann. Beispiel: Es wird ein Segment 11a mit einem gelben und ein Segment 11b mit einem roten Pulver befüllt. Nur diese beiden Segmente sind aktiv, d. h. an sie wird eine Hochspannung angelegt. Werden beispielsweise am Gelb-Segment 20 kV und am Rot-Segment 10 kV angelegt, so wird ein Gelb-Orange erzeugt. Umgekehrt wird bei 20 kV am Rot-Segment und bei 10 kV am Gelb-Segment ein Rot-Orange erzeugt. Da die Mischfarbtöne am besten durchmischt werden, wenn die einzelnen Farben mehrfach im Wechsel gefahren werden, sind Konstruktionen mit mäanderförmigen, wellenförmigen oder M-förmigen Wandanordnungen 12 vorteilhaft (siehe 8A und 8B. Die einzelnen Segmente des Fluidi- sierbehälters 1 können dabei separate Pulverzudosierungsvorrichtungen 13 aufweisen (diese sind vorteilhafterweise seitlich vorgesehen). Durch die mäanderförmige, M-förmige oder wellenförmige Gestaltung der Segmente 11 bzw. der Wände 12 muss jedem Segment nur eine Dosiervorrichtung 13 zugeordnet werden, da jeder Bereich des Segments durch sie befüllt werden kann. Für drei Farbtöne reichen drei Dosiereinheiten 13a-c, für zwei Farbtöne also zwei Dosiereinheiten. Bei mehr als drei Farbtönen werden bevorzugt mehrere Blöcke von Segmenten oder mehrere Fluidisierbehälter 1 (ein solcher Block bzw. ein solcher Behälter ist in 8C darge- stellt) hintereinander geschaltet. Jeder Block bzw. Behälter wird dann jeweils mit fünf Dosiereinheiten gespeist.

9 zeigt ein Dosiersystem mit einer erfindungsgemäßen elektrostatischen Fluidisierungsvorrichtung. 9a zeigt hierbei eine Seitenansicht in einer ersten Richtung in der Ebene des Fluidisierbodens 2 (Drahtelektroden 3 in Längsachsrichtung sichtbar und somit als Punkte gezeichnet). 9b zeigt die Frontansicht, d. h. die Ansicht in einer Richtung in der Ebene des Fluidisierbodens senkrecht zur in 9a gezeigten Blickrichtung. 9c zeigt die Draufsicht in Richtung senkrecht zu den in 9a und 9b gezeigten Blickrichtungen. Wie in 9a gezeigt ist, sind die Drahtelektroden 3 oberhalb des Fluidisierbodens 2 im Fluidisierbehälter 1 angeordnet, nicht jedoch in einem Bereich, in dem eine Zufuhreinheit 13b zur Zuführung von fluidisiertem Beschichtungspulver 5a in den Fluidisierbehälter 1 einmündet. Die Zufuhreinheit 13b weist eine Schlauchquetschpumpe zur Pulverdosierung (Stellgröße) auf, welche die Zufuhr von Beschichtungspulver 5a aus einem in Bezug auf den Behälter 1 höherliegenden Vorratsbehälter 13a (ebenfalls ein Fluidisierbehälter mit einem Fluidisierboden B) erlaubt. Das Beschichtungspulver 5a verlässt hierzu den Vorratsbehälter 13a durch eine Ausrieselöffnung 13c und wird über die pneumatisch gesteuerte Schlauchquetschpumpe der Zufuhreinheit 13b dem Fluidisierbehälter 1 zugeführt. Das System weist darüber hinaus eine Ultraschallmesssonde 14 zur Füllstandsmessung auf (Regelgröße). Diese ist so am Fluidisierbehälter 1 angeordnet, dass die Füllstandsmessung im nicht mit Drahtelektroden 3 versehenen Bereich bzw. im Einmündungsbereich der Zuführeinheit 13b erfolgt. Wie die Frontansicht der 9b sowie die Draufsicht in 9c zeigen, sind in dem nicht mit Drahtelektroden ausgestatteten Bereich des Fluidisierbehälters 1 durch zwei Zwischenwände bzw. Strömungsbrechvorrichtungen 16a und 16b drei Teilbereiche abgeteilt. Im (in 9b) linken Teilbereich mündet eine erste Zuführeinheit 13b in den Behälter 1, im (in 9b) rechten Teilbereich mündet eine zweite Zuführeinheit 13b in den Behälter 1. Gegen diese Einführbereiche ist der (in 9b) mittlere Teilbereich, oberhalb dessen die Ultraschallmesssonde 14 angeordnet ist, durch die zwei wände bzw. Schikanen 16a und 16b abgetrennt. Da der Füllstand des Fluidisierbehälters 1 zur Vermeidung von Störeffekten (beispielsweise parasitärer Raumladungseffekte des zu verarbeitenden Beschichtungspulvers) möglichst gering gehalten wird, ist eine automatische, kontinuierliche Zudosierung von Pulver wie im dargestellten Fall gezeigt, erforderlich. Der Füllstand wird mit Hilfe der Ultraschallmesssonde 14 überwacht. Die Zudosierung kann wie im dargestellten Fall über den zweiten Fluidisierbehälter 13a mit wesentlich größeren Abmessungen erfolgen, sie kann jedoch auch über Dichtestromförderprinzipien nach dem Stand der Technik erfolgen. Mit dem gezeigten Fluidisierbehälter 13a erfolgt die Zudosierung über Schlauchquetschventile der Zuführeinheit 13b. Wie bereits beschrieben, weist der Behälter 1 im Bereich der Zudosierung keine Elektroden 3 auf. Um die Messgenauigkeit der Ultraschallmesssonde 14 bzw. der Füllstandsmessung zu verbessern, sind die Strömungsbrechvorrichtungen 16a, 16b im Fluidisierbehälter 1 im Bereich der Zudosierung eingebracht. Diese Strömungsbrechvorrichtungen beruhigen die Oberfläche des Fluids 5a und vermeiden somit zu starke Wellenbewegungen im Messbereich. Die gezeigte Vorrichtung wird im Vergleich zu herkömmlichen Fludisierungsvorrichtungen mit hohen Luftgeschwindigkeiten im Fluid betrieben (etwa 0,025 bis 0,05 m/s; bei der herkömmlichen Fluidisierungsvorrichtung sind etwa 0,01 m/s üblich). Solche hohen Luftgeschwindigkeiten sind erforderlich, da sonst überschüssige Luftionen die Beschichtungsqualität durch Rückionisationseffekte verringern. Die durch die hohen Luftgeschwindigkeiten entstehende unruhige Oberfläche des Fluids 5a kann zu erheblicher Verringerung der Messgenauigkeit der Ultraschallmesssonde 14 führen. Um dies zu vermeiden, sind besagte Strömungsbrechvorrichtungen 16 eingebracht. Eine kontinuierliche Messung des Füllstands ist insbesondere deswegen notwendig, da der Fluidisierbehälter 1 der erfindungsgemäße Fluidisierungsvorrichtung eine geringe Bauhöhe aufweisen kann, so dass er nur mit einem geringen Fluidvolumen 5a befüllt werden kann. Aus diesem Grund ist ein schnelles und genaues Ansprechen der Messvorrichtung 14 notwendig, um mit ausreichender Genauigkeit und Schnelligkeit zu entscheiden, ob Beschichtungspulver in den Behäter 1 nachgeführt werden muss. Um Agglomerationen des Fluids 5a zu vermeiden, ist es auch möglich, den Fluidisierbehälter 1 und/oder den Vorratsbehälter 13a mit einer Vibrationsvorrichtung (nicht gezeigt) zu versehen.

10a zeigt ein weiteres Dosiersystem unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Fluidisierungsvorrichtung in Seitenansicht (10a) Frontansicht (10b) und Draufsicht (10c). Die in 10 dargestellte Vorrichtung weist zunächst dieselben Bestandteile wie die in 9 dargestellte Vorrichtung auf. Im Unterschied zu 9 ist jedoch eine Abtrennungsvorrichtung 15 (in Form einer in Bezug auf die Fluidisierbodenebene senkrecht stehende Wand) in den Fluidisierbehälter 1 eingebracht, so dass das Innenvolumen des Fluidisierbehälters 1 in zwei Segmente 15a und 15b unterteilt wird. Das Segment 15a umfasst hier etwa 20 % des Fluidisierbehältervolumens. Die Abtrennvorrichtung 15 weist zwei Löcher 15c auf, die in einer Höhe angeordnet sind, welche einen Füllstandsausgleich zwischen den beiden Segmenten 15a und 15b erlaubt. Im Segment 15a sind keine Drahtelektroden 3 oberhalb des Fluidisierbodens 2 angeordnet. Das Segment 15b entspricht in seinem Aufbau dem in 9 gezeigten Fluidisierbehälterinnenaufbau. Die Ultraschallmesssonde ist oberhalb des Segments 15a angeordnet und erfasst somit die Füllstandshöhe im Segment 15a. Die Abtrennung 15 ermöglicht eine separate Luftversorgung der beiden Segmente 15a und 15b. Das Segment 15a stellt einen Messbereich mit geringerer Luftvolumenströmung dar, das Segment 15b einen Pulverübertragungs- und Zudosierbereich mit höherer Luftvolumenströmung. Die unterschiedlichen Luftvolumenströmgeschwindigkeiten in den Segmenten 15a und 15b werden durch separate Luftversorgung und dadurch realisiert, dass im Bereich 15a der Fluidisierboden 2 eine geringere Porenweite aufweist. Im Bereich 15b weist der Segmentboden dementsprechend eine höhere Porenweite auf. Es wird also segmentweise ein Fluidisierboden mit unterschiedlicher Porenweite eingesetzt. In Segment 15a beträgt die Porenweite des Fluidisierbodens 10 &mgr;m, im Segment 15b beträgt die Porenweite 30 &mgr;m. Dies führt zu einer erheblichen Reduzierung der Luftgeschwindigkeit und mehr als 50 % im Bereich 15a. Die Messung der Füllstandshöhe durch die Messsonde 14 kann dadurch mit einer Genauigkeit im Millimeterbereich durchgeführt werden. Durch die Segmentierung des Fluidisierbehälters 1 kann im Bereich der Ultraschallmessung die Luftgeschwindigkeit durch separate Luftversorgung also erheblich verringert werden. Durch die Abtrennvorrichtung 15 bzw. die entsprechende Wand wird eine Wellenbewegung im Bereich 15a (verursacht durch die Zudosierung von Pulver 5a über die Zudosiereinheit 13b) zuverlässig vermieden. Dennoch ist mit Hilfe der Öffnungen 15c für das Beschichtungspulver 5a ein Füllstandsausgleich möglich.

11 zeigt den Einsatz der erfindungsgemäßen Fluidisiervorrichtung zusammen mit dem aus DE 101 630 25 A1 bekannten Transfer-Applikationsverfahren. 11a zeigt zunächst eine dreidimensionale Ansicht einer entsprechenden Beschichtungsvorrichtung. 11b zeigt eine erfindungsgemäße Fluidisiervorrichtung mit Fluidisierbehälter 1, Fluidisierboden 2 und Drahtelektroden 3und mit einem Volumen 5 innerhalb des Fluidisierbehälters 1, in dem sich das Fluid 5a befindet. Nicht gezeigt ist die Luftzufuhr 4 des Behälters 1. Gezeigt sind darüber hinaus Luftionen und elektrisch geladene Beschichtungspulverpartikel 7. Oberhalb des Fluidisierbehälters 1 mit einer Bauhöhe von etwa b2 = 100 mm befindet sich eine Transfervorrichtung 17 mit einer Dosierwalze 17c, einem Transferband 17b und einer Walze 17a. Das Transferband 17b wird durch die beiden Walzen 17a und 17c bewegt. Im unteren Transferbandbereich befindet sich oberhalb des Fluidisierbehälters 1 und unmittelbar oberhalb des Transferbandes 17b eine elektrisch leitfähige Hinterlegung 10 in Form einer Metallplatte. Unmittelbar oberhalb des untenliegenden Transferbandteils befindet sich links neben dem Fluidisierbehälter 1 zwischen Fluidisierbehälter 1 und Walze 17a eine Transferelektrode 18a. Unterhalb des Fluidisierbehälters 1 wird das geerdete Substrat 8 vorbeibewegt. Durch die erfindungsgemäße Fluidisiervorrichtung samt elektrostatischer Hinterlegung 10 wird elektrostatisch aufgeladenes Beschichtungspulver 7 auf das Transferband 17b übertragen. Die mit Beschichtungspulver beladenen Transferbandbereiche werden durch Bewegung der Walzen 17a und 17c zur Transferelektrode 18a bewegt. Mit Hilfe dieser Transferelektrode 18a (elektrostatische Abstoßung) wird, das geladene Beschichtungspulver auf das Substrat 8 übertragen. Entscheidend hierbei ist, dass durch die geringe Bauhöhe b2 eine direkte Übertragung des Beschichtungsmaterials vom Transferband 17b auf das Substrat 8 möglich ist, da nur eine geringe Wegstrecke überwunden werden muss. 11c zeigt eine Dosiervorrichtung samt erfindungsgemäßer Fluidisierungsvorrichtung die wie die in 11b gezeigte aufgebaut ist. Im Unterschied zu 11b wird jedoch keine Transferelektrode 18a, sondern eine elektrisch leitfähige, an eine Hochspannungsquelle angeschlossene Rollenbürste 18b verwendet, mit der ein abgewinkelter Sprühstrahl erzeugt werden kann, um das Substrat 8 zu beschichten. Wie in 11b ist (durch die geringe Bauhöhe b2 bedingt) vom Beschichtungsmaterial nur eine geringe Wegstrecke zwischen Transferband 17b und Substrat 8 zu überwinden, so dass der Beschichtungsmaterialtransfer ohne zusätzliche Vorrichtungen (wie zusätzliche Walzen, Transferbänder oder ähnliches) erfolgen kann. Der bereits beschichtete Bereich des Substrats 8 ist in den 11b und 11c durch das Bezugszeichen 8a gekennzeichnet. Durch die auf Hochspannung gesetzte Transferelektrode 18a bzw. Rollenbürste 18b wird das Beschichtungspulver im vorgestellten Fall nochmals aufgeladen, so dass in Kombination mit der geringen Bauhöhe b2 die Pulverteilchen den Transferabstand zwischen dem unteren Bandbereich und dem Substrat 8 ohne Zusatzvorrichtungen überwinden können.

12 zeigt ein weiteres Beispiel für eine Beschichtungsvorrichtung, welche eine erfindungsgemäße Fluidisierungsvorrichtung verwendet. Gezeigt ist eine Fluidisiervorrichtung mit einem Fluidisierbehälter 1, welcher in zwei Segmente 1c und 1d mit separater Luftzufuhr 4a und 4b unterteilt ist. Der Fluidisierbehälter 1 ist gegenüber der Horizontale um etwa 45° gekippt angeordnet. Oberhalb des Bereichs 1c des Fluidisierbehälters 1 befindet sich einweiterer Fluidisierbehälter 13a. In diesen mündet eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Pulverzudosierung zur Einhaltung einer konstanten Pulverfüllhöhe (Pfeil oben links in den Behälter 13a). Das Fluidisierpulver 5a rieselt aus dem Behälter 13a durch die Ausrieselöffnung 13c mit Hilfe der Schwerkraft auf den Fluidisierboden 2 oberhalb des Bereichs 1d des Fluidisierbehälters 1. Nur in diesem Bereich 1d bzw. oberhalb dieses Bereichs 1d ist der Fluidisierboden 2 mit dünnen Drahtelektroden 3 versehen. Mit Hilfe der Drahtelektroden 3 wird oberhalb des Bereichs 1d wie in den vorangehenden Beispielen beschrieben in einem Beschichtungsbereich 6 eine aufgeladene Pulverwolke 7 mit aufgeladenen Partikeln und Luftionen erzeugt. Vom Behälter 1 ggf. abrieselndes Pulver wird durch einen Auffangbehälter 19 aufgefangen. Im linken Bereich der gezeigten Beschichtungsvorrichtung ist eine Transfervorrichtung 17 angeordnet, die entsprechend der in 11 gezeigten Transfervorrichtung aufgebaut ist: Eine elektrisch leitfähige Belade- bzw. Dosierwalze 17c sowie eine zweite Walze 17a bewegen durch Drehung um ihre Achse das Transferband 17b (elektrisch halbleitend bis isolierend). Das Band 17b wird im Bereich 6 durch die Pulverwolke beschichtet. Der beschichtete Bereich des Bandes 17b wird in Richtung des Pulverapplikationsbereiches 8b bewegt. Eine elektrisch leitfähige Hinterlegung 10 (metallene Platte) verhindert dabei, dass das Beschichtungspulver von dem Band 17b abfällt. Die Übertragung des Beschichtungspulvers auf das Substrat 8 erfolgt im Bereich 8b mit Hilfe der Walze 17a, an welche ein Potential von etwa 10 kV gelegt ist. Alternativ kann zur Übertragung auch eine Drahtelektrode wie sie in der Erfindung bereits hinreichend offenbart ist, verwendet werden. Die Beschichtung auf dem Substrat ist durch das Bezugszeichen 8a gekennzeichnet. Der beschichtete Transferbandbereich (zwischen Pulverwolkenbereich 6 und Applikationsbereich 8b) ist mit dem Bezugszeichen 17d gekennzeichnet.


Anspruch[de]
Elektrostatische Fluidisierungsvorrichtung mit

einem Fluidisierbehälter (1),

einer in den Fluidisierbehälter (1) mündenden Luftzuführung (4) zum Einbringen von Fluidisierluft in den Fluidisierbehälter (1),

und einem oberhalb der Einmündung der Luftzuführung (4) innerhalb des Fluidisierbehälters (1) angeordneten Fluidisierboden (2), durch den hindurch die Fluidisierluft einem oberhalb des Fluidisierbodens (2) befindlichen Volumen (5) innerhalb des Fluidisierbehälters (1) zuführbar ist zur Fluidisierung von Beschichtungspulver

dadurch gekennzeichnet, dass

oberhalb des Fluidisierbodens (2) im Volumen (5) innerhalb des Fluidisierbehälters (1) als Hochspannungselektroden mindestens zwei dünne Elektrodendrähte als Drahtelektroden (3) zur Ionisierung der Fluidisierluft freiliegend voneinander beabstandet angeordneten sind,

dass den mindestens zwei Drahtelektroden (3) jeweils ein Hochspannungswiderstand (3a) vorgeschaltet ist,

und dass die mindestens zwei Drahtelektroden (3) einen mittleren Abstand voneinander von über 2 mm und/oder unter 80 mm aufweisen.
Fluidisierungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Durchmesser mindestens einer der Drahtelektroden (3) über 20 &mgr;m und/oder unter 1000 &mgr;m oder über 60 &mgr;m und/oder unter 100 &mgr;m beträgt. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Drahtelektroden (3) in unmittelbarer Nähe des Fluidisierbodens (2) oder am Fluidisierboden (2) anliegend angeordnet ist und/oder dass der mittlere Abstand mindestens einer der Drahtelektroden (3) vom Fluidisierboden (2) bis zu 50 mm oder bis zu 20 mm beträgt. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Drahtelektroden (3) im wesentlichen parallel zur Oberfläche des Fluidisierbodens (2) angeordnet ist und/oder dass mindestens eine der Drahtelektroden (3) formschlüssig am Fluidisierboden (2) angeordnet ist. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Drahtelektroden (3) im wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Drahtelektroden (3) einen mittleren Abstand voneinander von über 10 mm und/oder unter 30 mm aufweisen. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochspannungswiderstände (3a) einen Widerstandswert im Bereich von 1 M&OHgr; bis 1000 T&OHgr; aufweisen. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Drahtelektroden (3) teilweise im wesentlichen parallel zur Oberfläche des Fluidisierbodens (2) angeordnet ist und/oder formschlüssig am Fluidisierboden (2) angeordnet ist und teilweise im wesentlichen parallel zu mindestens einer Seitenwand (1a) des Fluidisierbehälters (1) angeordnet ist und/oder formschlüssig an mindestens einer Seitenwand (1a) des Fluidisierbehälters (1) angeordnet ist. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Drahtelektroden (3) teilweise in unmittelbarer Nähe des Fluidisierbodens (2) oder am Fluidisierboden (2) anliegend und/oder in einem mittleren Abstand von bis zu 50 mm oder von bis zu 20 mm vom Fluidisierboden (2) angeordnet ist und teilweise in unmittelbarer Nähe mindestens einer Seitenwand (1a) des Fluidisierbehälters (1) oder an mindestens einer Seitenwand (1a) des Fluidisierbehälters (1) anliegend und/oder in einem mittleren Abstand von bis zu 50 mm oder von bis zu 20 mm von mindestens einer Seitenwand (1a) des Fluidisierbehälters (1) angeordnet ist. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Drahtelektrode (3) in unmittelbarer Nähe des Fluidisierbodens (2) oder am Fluidisierboden (2) anliegend und/oder in einem mittleren Abstand von bis zu 50 mm oder von bis zu 20 mm vom Fluidisierboden (2) angeordnet ist und wobei mindestens eine Drahtelektrode (3) in unmittelbarer Nähe einer Seitenwand (1a) des Fluidisierbehälters (1) oder an einer Seitenwand (1a) des Fluidisierbehälters (1) anliegend und/oder in einem mittleren Abstand von bis zu 50 mm oder von bis zu 20 mm von einer Seitenwand (1a) des Fluidisierbehälters (1) angeordnet ist. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Drahtelektroden (3) im wesentlichen parallel zur Oberfläche des Fluidisierbodens (2) angeordnet ist und/oder formschlüssig am Fluidisierboden (2) angeordnet ist und wobei mindestens eine der Drahtelektroden (3) im wesentlichen parallel zur Oberfläche einer Seitenwand (1a) des Fluidisierbehälters (1) angeordnet ist und/oder formschlüssig an einer Seitenwand (1a) des Fluidisierbehälters (1) angeordnet ist. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Drahtelektroden (3) nicht über ihre gesamte Länge am Fluidisierboden (2) und/oder an einer Seitenwand (1a) des Fluidisierbehälters (1) befestigt ist und/oder dass mindestens eine der Drahtelektroden (3) nur an einem ihrer Enden am Fluidisierboden (2) und/oder an einer Seitenwand (1a) des Fluidisierbehälters (1) befestigt ist. Fluidisierungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der nicht über ihre gesamte Länge befestigten Drahtelektroden (3) im nicht befestigten Bereich zumindest teilweise mit einer isolierenden Beschichtung versehen ist oder eine elektrisch isolierende Kunststoffkappe (3b) aufweist. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Drahtelektroden (3) ein halbleitendes Material, eine halbleitende keramische Faser oder eine Glasfaser enthält oder daraus besteht. Fluidisierungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand mindestens einer der Drahtelektroden einen Wert von 1 M&OHgr; bis 1000 T&OHgr; aufweist. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Fluidisierboden innerhalb des Fluidisierbehälters (1) und oberhalb mindestens einer der Drahtelektroden (3) angeordnet ist oder dass mindestens eine der Drahtelektroden (3) in den Fluidisierboden (2) eingearbeitet, eingenäht oder integriert ist oder in dem Fluidisierboden (2) angeordnet ist. Fluidisierungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Fluidisierboden dünner als der Fluidisierboden (2) ist und/oder dass der weitere Fluidisierboden eine Dicke von über 1 mm und/oder unter 10 mm oder von über 2 mm und/oder unter 5 mm aufweist. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb mindestens einer der Drahtelektroden (3) mindestens eine Wechselspannungselektrode (9) im Volumen (5) des Fluidisierbehälters oder oberhalb des Volumens (5) und/oder des Fluidisierbehälters (1) angeordnet ist. Fluidisierungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Wechselspannungselektroden (9) eine Spiralfeder aufweist oder dass mindestens eine der Wechselspannungselektroden (9) aufgebaut ist wie eine der Drahtelektroden aus einem der Ansprüche 2 oder 8 oder dass mindestens zwei Wechselspannungselektroden (9) angeordnet oder aufgebaut sind wie die zwei Drahtelektroden aus einem der Ansprüche 5, 6 oder 7. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Wechselspannungselektroden (9) über 5 mm und/oder unter 100 mm oder über 30 mm und/oder unter 70 mm oberhalb des Fluidisierbodens (2) und/oder oberhalb einer in unmittelbarer Nähe des Fluidisierbodens (2) angeordneten Drahtelektrode (3) angeordnet ist. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 20, gekennzeichnet durch einen mit mindestens einer der Wechselspannungselektroden (9) verbundenen 50 Hz-Wechselspannungserzeuger oder einen mit mindestens einer der Wechselspannungselektroden (9) verbundenen Wechselspannungserzeuger im kHz-Bereich. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Seitenwände (1a) des Fluidisierbehälters (1) und/oder einen Boden (1b) des Fluidisierbehälters (1), welche bzw. welcher elektrisch isolierende Materialien und/oder Kunststoff, POM, polymidbasierende Materialien, Glas und/oder keramische Materialien aufweisen bzw. aufweist. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Fluidisierboden (2) welcher einen Polyethylen-Sinterboden mit Porenweiten von über 2 &mgr;m und/oder unter 100 &mgr;m oder von über 10 &mgr;m und/oder unter 50 &mgr;m und/oder einen anorganischen Sinterboden und/oder einen keramischen Sinterboden und/oder einen Glassinterboden enthält oder daraus besteht. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine oberhalb des Fluidisierbehälters (1) angeordnete elektrisch leitfähige Hinterlegung (10) oder eine metallene Platte oder eine Elektrode. Fluidisierungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Hinterlegung (10) eine Struktur und/oder ein Muster aufweist oder in Form einer Schablone gestaltet ist. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine in den Fluidisierbehälter (1) einmündende Zudosiervorrichtung (13) zur automatischen und/oder kontinuierlichen Zudosierung von Beschichtungsstoff in den Fluidisierbehälter (1). Fluidisierungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zudosiervorrichtung (13) einen Speicherbehälter (13a) zur Speicherung von Beschichtungsstoff und mindestens eine in den Fluidisierbehälter (1) und den Speicherbehälter (13a) einmündende Zuführeinheit (13b) und/oder eine Dichtestromfördervorrichtung aufweist. Fluidisierungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherbehälter (13a) einen weiteren Fluidisierbehälter aufweist, wobei dieser bevorzugt größere Abmessungen und/oder ein größeres Füllvolumen aufweist wie der Fluidisierbehälter (1), und/oder dass mindestens eine der Zuführeinheiten (13b) eine Schlauchquetschpumpe, Schlauchquetschventile, im Bereich der Einmündung zum Speicherbehälter (13a) eine Ausrieselöffnung und/oder eine Rohrleitung aufweist. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Einmündung der Zudosiervorrichtung (13) im Fluidisierbehälter (1) mindestens eine Strömungsbrechvorrichtung (16) angeordnet ist. Fluidisierungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsbrechvorrichtung eine Wand ist. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Einmündung der Zudosiervorrichtung (13) keine Drahtelektroden (3) angeordnet sind. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch eine in den Fluidisierbehälter (1) integrierte oder an ihm angeordnete Füllstandsmessvorrichtung (14) zur Bestimmung der Beschichtungspulverfüllhöhe im Fluidisierbehälter (1). Fluidisierungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstandsmessvorrichtung (14) eine Ultraschallmesssonde aufweist. Fluidisierungsvorrichtung nach Anspruch 29 und einem der Ansprüche 32 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstandsmessvorrichtung (14) und mindestens eine der Strömungsbrechvorrichtungen (16), und/oder mindestens eine der Strömungsbrechvorrichtungen welche zwei Wände aufweist, so angeordnet sind, dass eine Erfassung der Füllhöhe in einem durch die Strömungsbrechvorrichtung (16) bewegungsberuhigten Bereich und/oder zwischen den zwei Wänden, durchführbar ist. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine innerhalb des Fluidisierbehälters (1) angeordnete oder in diesen integrierte Abtrennungsvorrichtung (15) den Fluidisierbehälter (1) so in mindestens zwei Segmente (15a, 15b) unterteilt, dass beide Segmente (15a, 15b) unabhängig und unbeeinflusst voneinander separat mit Fluidisierluft versorgbar sind. Fluidisierungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Segmente (15a, 15b) eine eigene Luftzufuhr (4) aufweist. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtrennungsvorrichtung (15) mindestens eine Öffnung (15c) zum Füllstandsausgleich des Beschichtungspulvers aufweist. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 31, nach einem der Ansprüche 32 bis 34 oder nach einem der Ansprüche 35 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstandsmessvorrichtung (14) im Bereich des ersten Segments (15a) an den Fluidisierbehälter (1) angeordnet oder in diesen integriert ist, dass die Drahtelektroden (3) innerhalb des zweiten Segments (15b) angeordnet sind und dass die Zudosiervorrichtung (13) im Bereich des zweiten Segments einmündet. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 35 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidisierboden (2) und/oder dessen Teil innerhalb des ersten Segments (15a) eine geringere Porenweite aufweist als der Fluidisierboden (2) bzw. dessen Teil innerhalb des zweiten Segments (15b). Fluidisierungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidisierboden (2) und/oder dessen Teil innerhalb des ersten Segments (15a) eine Porenweite im Bereich von über 2 &mgr;m und/oder unter 20 &mgr;m oder von über 5 &mgr;m und/oder unter 15 &mgr;m aufweist und dass der Fluidisierboden (2) und/oder dessen Teil innerhalb des zweiten Segments (15b) eine Porenweite im Bereich von über 20 &mgr;m und/oder unter 70 &mgr;m oder von über 25 &mgr;m und/oder unter 50 &mgr;m aufweist. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidisierbehälter (1) in mindestens zwei Segmente (11) unterteilt ist, wobei mindestens zwei der Segmente (11a, 11b) und/oder deren Volumina so voneinander getrennt und/oder gegeneinander abgeschlossen sind, dass im Volumen des einen Segments (11a) Beschichtungspulver unbeeinflusst vom anderen Segment (11b), dessen Volumen oder von in das Volumen des anderen Segments (11b) eingebrachtem Beschichtungspulver fluidisierbar ist. Fluidisierungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschluss und/oder die Trennung der mindestens zwei Segmente (11a, 11b) mit Hilfe mindestens einer im Fluidisierbehälter (1) angeordneten Zwischenwand (12) erfolgt. Fluidisierungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Zwischenwände (12) so angeordnet und/oder ausgeformt ist, dass durch eine zum Fluidisierboden (2) im wesentlichen senkrechte Ebene mindestens eines der Segmente (11) in mindestens drei getrennte Subvolumina (11I, 11II, 11III) unterteilt ist. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 42 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Zwischenwände (12) in einer im wesentlichen parallel zum Fluidisierboden (2) liegenden Ebene eine im wesentlichen M-förmige, wellenförmige, sägezahnförmige oder mäanderförmige Gestalt aufweist. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 43 oder 44, gekennzeichnet durch zwei im Wesentlichen in konstantem Abstand zueinander angeordnete Zwischenwände (12a, 12b). Fluidisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 42 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Zwischenwände (12) im wesentlichen parallel zueinander so angeordnet sind, dass durch diese der Fluidisierbehälter (1) in einer zum Fluidisierboden (2) im wesentlichen parallelen Richtung in mindestens drei hintereinanderliegende Segmente (11a, 11b, 11c) unterteilt ist. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 41 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Segmente (11) jeweils mindestens eine Drahtelektrode (3) aufweisen, wobei diese mindestens zwei Drahtelektroden (3) unabhängig voneinander ansteuerbar und/oder mit Hochspannung belegbar sind. Fluidisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 41 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei der Segmente (11) jeweils eine separate Zudosiervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 26 bis 31 aufweisen. Elektrostatisches Fluidisierungsverfahren, wobei

einem Fluidisierbehälter (1) Fluidisierluft zugeführt wird,

wobei die Fluidisierluft durch einen innerhalb des Fluidisierbehälters (1) angeordneten Fluidisierboden (2) hindurch einem oberhalb des Fluidisierbodens (2) innerhalb des Fluidisierbehälters (1) befindlichem Volumen (5) zugeführt wird,

wobei die Fluidisierluft mit Hilfe von mindestens zwei, oberhalb des Fluidisierbodens (2) im Volumen (5) innerhalb des Fluidisierbehälters (1) als Hochspannungselektroden voneinander beabstandet angeordneten, dünnen Elektrodendrähten als dünne Drahtelektroden (3) zumindest teilweise ionisiert wird,

und wobei im Volumen (5) Beschichtungspulver (5a) durch die zumindest teilweise ionisierte Fluidisierluft fluidisiert wird und zumindest teilweise elektrostatisch aufgeladen wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Hochspannung an die mindestens zwei Drahtelektroden über jeweils einen der jeweiligen Drahtelektrode vorgeschalteten Hochspannungswiderstand (3a) angelegt wird,

und dass die mindestens zwei Drahtelektroden (3) einen mittleren Abstand voneinander von über 2 mm und/oder unter 80 mm aufweisen.
Fluidisierungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrostatische Fluidisierungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 48 verwendet wird. Fluidisierungsverfahren nach einem der Ansprüche 49 oder 50, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Durchmesser mindestens einer der Drahtelektroden (3) über 20 &mgr;m und/oder unter 1000 &mgr;m beträgt. Fluidisierungsverfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 51, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Durchmesser mindestens einer der Drahtelektroden (3) über 60 &mgr;m und/oder unter 100 &mgr;m beträgt. Fluidisierungsverfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass zur Fluidisierung und Ionisierung des Beschichtungspulvers (5a) innerhalb des Fluidisierbehälters (1) Fluidisierluftgeschwindigkeiten von über 0,01 und/oder unter 0,2 m/s oder von über 0,025 und/oder unter 0,05 m/s verwendet werden. Fluidisierungsverfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstand des Beschichtungspulvers (5a) im Fluidisierbehälter (1) möglichst gering gehalten wird, um Störeffekte und/oder Störeffekte durch Raumladungseffekte zu verhindern und/oder zu minimieren. Fluidisierungsverfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 54, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkstück (8) über eine Fluidisierwolke (6) aus zumindest teilweise elektrostatisch aufgeladenem Beschichtungspulver (7) geführt wird zur zumindest teilweisen Beschichtung des Werkstücks (8) mit Beschichtungspulver. Fluidisierungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück geerdet ist. Fluidisierungsverfahren nach dem vorhergehenden Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (8) in den Fluidisierbehälter (1) eingeführt wird und/oder in das in dem Fluidisierbehälter (1) befindliche fluidisierte Beschichtungspulver (5a) eingetaucht wird. Fluidisierungsverfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens eine der Drahtelektroden (3) eine Gleichspannung von über 3 kV und/oder unter 50 kV angelegt wird. Fluidisierungsverfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 58, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens eine der Drahtelektroden (3) eine Gleichspannung von über 5 kV und/oder 30 kV angelegt wird. Fluidisierungsverfahren nach dem vorhergehenden Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannung mit Hilfe von mindestens einer Wechselspannungselektrode (9) eine 50 Hz Wechselspannung oder eine Wechselspannung im kHz-Bereich überlagert wird. Fluidisierungsverfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 60, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbesserung der elektrostatischen Applikation von Beschichtungspulver (7) auf ein Werkstück (8) eine elektrisch leitfähige Hinterlegung (10) und/oder eine metallene Platte oder eine Elektrode verwendet wird. Fluidisierungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische leitfähige Hinterlegung (10) eine Struktur und/oder ein Muster aufweist oder in Form einer Schablone gestaltet ist und dass Bilder, Muster oder Strukturen auf das Werkstück (8) aufbeschichtet werden. Fluidisierungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass beim Applizieren der Strukturen, Muster oder Bilder getaktet gefahren wird. Fluidisierungsverfahren nach einem der Patentansprüche 49 bis 63, dadurch gekennzeichnet, dass automatisch und/oder kontinuierlich Beschichtungsstoff in den Fluidisierbehälter (1) zudosiert wird. Fluidisierungsverfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 64, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstand des Beschichtungspulvers im Fluidisierbehälter (1) gemessen oder bestimmt wird. Fluidisierungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Messung und/oder Bestimmung des Füllstands des Beschichtungspulvers die Fluidisierluftgeschwindigkeit im Fluid im Vergleich zu der Fluidisierluftgeschwindigkeit im Fluid außerhalb des Bereiches der Bestimmung und/oder Messung verringert wird. Fluidisierungsverfahren nach einem der Ansprüche 65 oder 66, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung und/oder Bestimmung des Füllstands des Beschichtungspulvers mit Hilfe von Ultraschall erfolgt. Fluidisierungsverfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 67, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidisierbehälter (1) in mindestens zwei Segmente (11) unterteilt wird, wobei mindestens zwei der Segmente (11a, 11b) und/oder deren Volumina so voneinander getrennt und/oder gegeneinander abgeschlossen werden, dass ein in das Volumen des einen Segments (11a) eingebrachtes Beschichtungspulver unbeeinflusst von einem in das Volumen des anderen Segments (11b) eingebrachten Beschichtungspulver fluidisiert wird. Fluidisierungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkstück (8) durch eine Mischung aus Beschichtungspulver aus unterschiedlichen Segmenten (11a, 11b) beschichtet wird, indem an die unterschiedlichen Segmente (11a, 11b) jeweils abwechselnd, nacheinander oder gleichzeitig gleich hohe oder unterschiedlich hohe Hochspannungen (Gleichspannungen) im Bereich von über 3 kV und/oder unter 50 kV angelegt werden. Fluidisierungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Werkstück (8) durch eine Mischung aus Beschichtungspulver aus unterschiedlichen Segmenten (11a, 11b) beschichtet wird, indem an die unterschiedlichen Segmente (11a, 11b) jeweils abwechselnd, nacheinander oder gleichzeitig gleich hohe oder unterschiedlich hohe Hochspannungen (Gleichspannungen) im Bereich von über 5 kV und/oder unter 30 kV angelegt werden.






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