NO850099L - Elektrostatisk paafoering av beleggsmaterialer - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører elektrostatisk påføring av et beleggsmateriale på et produkt som skal belegges, fueks. pellets,

korn og pulver og andre materialer, særlig materialer brukt i matvare, den kjemiske og den farmasøytiske industri.

Det er kjent å belegge dårlig ledende eller ikke-ledende materialer med et pulver eller en væske ved å påføre på materialet som skal belegges en høy elektrostatisk ladning av en polaritet og på pulveret eller væsken en høy ladning av motsatt polaritet. Dette har vært gjort i spesieltilpasset be-handlingsutstyr i hvilke materialet som skal belegges fortrinnsvis i form av pellets eller korn eller partikkelformet materiale bevirker å falle fritt i et tynt sylindrisk slør rundt en sentral elektrode til hvilke en høy spenning tilføres. Elektrostatisk påføring som kan være enten væske eller pulver-sprøyteanordninger blir brukt for å sprøyte væske eller pulver på materialet etter hvert som det faller gjennom sprøytekammeret. Den elektrostatiske ladning av •mptsatt polaritet påføres til beleggsmaterialet ved å forbinde applikatorer til en høy spenning av motsatt fortegn.

Elektrostatisk tiltrekning mellom beleggsmaterildusjen og det motsatt ladede produktmateriale bevirker at produktet blir belagt med beleggsmateriale. En slik fremgangsmåte og anordning er beskrevet i europeisk ansøkning nr. 0085149 og 0127376.

Et mål med den foreliggende oppfinnelse er å forbredre ens-artetheten av elektrostatisk påførte belegg.

Søkeren har funnet at en høy potensieldifferanse påført til beleggsmaterialers sprøyteinnretning rettet mot et produkt som skal belegges, bevirkeren elektrostatisk ladning motsatt i polaritet til ladningen som påføres til beleggsmaterialet,

blir fremkalt på produktet. Med dette unngås behovet av å til-veiebringe i elektrostatiske belegningsapparater separate elektroder for påføring av elektrostatisk ladning til produktet

som beskrevet i de ovenfor nevnte europeiske ansøkninger.

I samsvar med et aspekt av den foreliggende oppfinnelse foreslås en fremgangsmåte for elektrostatisk påføring av et beleggsmateriale på et produkt som skal belegges innbefattende å meddele bevegelse til produktet, og rette i det minste en elektrostatisk sprøyteanordning for beleggsmateriale mot det bevegende produkt og å påføre til den eller hver sprøyteinnretning en høy potensialdifferanse, hvorved beleggsmaterialet blir elektrostatisk ladet og en elektrostatisk ladning av motsatt polaritet blir tildelt produktet, som bevirker elektrostatisk tiltrekning mellom beleggsmaterialet og produktet.

Også i samsvar med denne oppfinnelse foreslås det et apparat for elektrostatisk påføring av et beleggsmateriale på et produkt som skal belegges innbefattende i detminste en elektrostatisk sprøyteinnretning for beleggsmateriale, og håndter-ingsinnretninger for å tildele bevegelse til produktet som skal belegges, hvor sprøyteinnretningen er anordnet for å rette en dusj av beleggsmateriale på det bevegende produkt og anordnet for forbindelse til en høyspentkilde som i bruk, påfører en elektrostatisk ladning til beleggsmateriale og en elektrisk ladning av motsatt polaritet fremkalles på produktet for å bevirke elektrostatisk tiltrekning mellom beleggsmateriale og produktet.

Den resulterende tiltrekning av de elektrostatik ladede partikler i relativ bevegelse, bevirker en i hovedsak ensartet belegning av materialet.

Fordelingen av partiklene av beleggsmateriale i form av en forstøvet væske og/ellerdiffusert pulver som har en mikro-ladning tildelt seg ved den tilførte PD (vanligvis 30 til 90 kV), følger kraftlinjene i samsvar med resultantene av elek-troden av sprøyteinnretningen (enten det er en væskeforstøver eller en pulverdiffusor) til produktet, for slik å etablere en ensartet fordeling på overflaten av det hurtig bevegende produktmateriale og for å sikre ensartethet av hele massen.

Jording av materialets håndteringsutstyr samtidig unngår dann-else av motioniseringsfenomen og dermed oppbygning av mulige farlige restladninger.

Elektrostatisk sprøyting kan oppnås som konstatert ovenfor ved å bruke en eller flere væskeforstøvere og/eller en eller flere pulverdiffusorer, hvor disse er understøttet av en brak-ett konstruert for å lette oppstilling av sprøyteinnretningen eller innretningene i eller relativt til konvensjonelle mater-ialhåndteringsutstyr. De er fortrinnsvis justerbart anordnet på støttebraketten f.eks. ved hjelp av en leddet forbindelse, for slik å være bevegbar mot og bort fra produktet i behandlings-innretningen og/eller for å justere vinkelen ved hvilke dusjen av beleggsmaterialet støter mot produktet.

Den elektrostatiske kraft som påføres til den forstøvede væske er slik at den fremskaffer en høyere mikronisering (for indre respulsjon av de forstøvede partikler som har en ledning av samme fortegn) enn mikroniseringen som vanligvis kan oppnås m med tradisjonelle systemer, og er således i stand til å frem-skaffe partikler av mindre størrelse, hvilket bevirker en høy-ere- og/éller krystalliseringshastighet.

Det er foretrukket å agitere eller på annen måte tildele produktet en turbulent bevegelse for slik å øke eksponeringen av produktet til beleggsmaterialdusjen.

Bevegelsen som tildeles produktet ved behandlingsutstyret fortrinnsvis under et flertall av sprøytepasseringer sikrer fordelingsensartethet av de elektrostatisk påførte partikler på hele produktet lokalisert i området for elektrostatisk fremkalling.

Behandlingsihnretningen er anordnet for repeterbart å bevege produktet forbi den eller hver sprøyteinnretning for å utøve et flertall av sprøytepasseringer.

Elektrostatisk belegging i samsvar med den foreliggende oppfinnelse kan utføres ved å bruke en belegningspanne, et fluidiseringskammer, en transportbåndtørker eller hvilket som helst annet mekanisk eller pneumatisk materilhåndteringsutstyr som meddeler den ønskede bevegelse av materialet som skal belegges, enten i en kontinuerlig eller porsjonsvis prosess.

I en utførelse av den foreliggende oppfinnelse blir produktet belagt i et fluidiseringskammer som har en roterende plate eller agitator som meddeler bevegelse))til produktet under sprøytingen av beleggsmaterialet. I en annen utførelse innbefatter håndteringsinnretningen en konkav produktmottagende overflate som er bevegbar oppad hvorved under bruk produktet avsatt på en nedre del av overflaten blir repeterende bragt til en øvre del fra hvilke det faller tilbake på grunn av gravi ta s j onen.

I tilfelle av en belegningspanne egnet for porsjonsvis drift, sikrer den indre vegg av pannen produktet mot den mottagende overflate til hvilke produktet blir slynget under virkningen av sentrifugalkraften og produktet blir transportert i en rekkefølge av sprøyteløp som passerer den eller hver sprøyte-innretning anordnet inntil og rettet mot løpet.

For kontinuerlig produksjon kan produktet bli ledet med

en skrå bane i en roterbar trommel eller en serie av slike tromler. En rekke sprøyteinnretninger er anordnet langs be-vegelsesbanen definert av tromlene hvorved et flertall av sprøyteløp er dannet.

I tilfelle av sirup eller produkter med et høyt smeltepunkt, har væskeforstøveren fordelaktig et retursysten som forhindrer blokkering av rørene, hvor retursystemet styres av en ikke pulserende pumpe med varierbar hastighet.

Hvis ønsket kan rørene som tilfører væske og pulver til sprøyte-innretningen tilvirkes av en ikke ledende og isolerende materiale .

Hvis forstøveren er av en roterende type, et sirkulært luft-blad og/eller elektrostatisk deflektor forsynes for å mulig-gjøre justering av vinkelen på forstøveren.

Den elektrostatiske pulverdiffusor, opererer når ønsket på

en lignende måte; den er anordnet på en leddet forbindelse som muliggjør justering av avstanden fra produktet og innfalls-vinkelen og blir matet ved en avfuktet luftfluidiserer. Strømmen blir styrt ved en venturi-innretning.

Diffusoren kan ha et forlengelseshode som innføres i håndter-ingsapparatet på en måte slik at det unngås en hver interferens f.eks., motionisering eller avledning av kraftlinjene (repul-sjonsfenomen), mellom iforstøveren og diffusoren når begge blir brukt samtidig.

I dette tilfelle muliggjør også den elektrostatiske diffusor passende regulering av mengden av pulver som skal påføres og en ensartet fordeling av et tynt lag på alt det bevegende produktmateriale.

Et system for å innblåse og/eller suge mulig forhåndsbrent

varm eller kald luft eller inertgass blir tilføyd til den kombinerte virkning av væskeforstøveren og pulverdiffusoren for å unngå faren for eksplosjon når det brukes løsnings-midler eller spesielpulvere.

Fordeler ved den foreliggende oppfinnelse innbefatter:

- en betraktelig reduksjon i produksjonstid,

- reduksjon av tiden som kreves for homogenisering av væsken eller pulveret som påføres produktet, med en perfekt fordeling på den bevegende masse av den aktive substans, samksstoffer, farger osv.; - unngåelse eller problemer på grunn av oppbygning av pulveret osv., i arbeidsomgivelsene; - programmering og regulering, avhengig av det bestemte produkt som skal behandles, av tiden for å sprøyte væsker, avsette pulver, krystallisere sirup, plassere sukker og tørke produktet.

Oppfinnelsen er også anvendelig for belegning av materialer

i lukkede belegningspanner, med sirkulering av inertgass,

f.eks. som er nødvendig når det arbeides med farmasøytiske og andre substanser som krever streng kontroll for å unngå miljømessig forurensning og fare for sikkerheten.

Operasjonen av å sprøyte væske, avsette pulver og tørke produktet enten i rekkefølge eller parallelt alt etter ønske, kan pro-grammeres for forskjellige operasjonstider og fullstendig automatiseres.

En stål eller kopperbelagt panne kan også bli oppvarmet, isolert eller forsynt med støybegrensende innretninger.

I motsetning til konvensjonelle teknikker, muliggjør den foreliggende oppfinnelse elektrostatisk belegning av bevegende produkter ikke bare ved høyere produksjonshastighet, men også til høyere kvalitetsstandarder med hensyn til ensartet fordeling og homogenisering av produktet som skal belegges med en film, lag eller belegg. Videre er automatisering og programmering med en større fleksibilitet av arbeidstiden mulig selv med eksisterende produksjonsmaskiner slik som belegningspanner.

Utførelser av den foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet gjennom eksmpler med henvisning til de vedlagte tegninger, hvor: Fig. 1 er en skjematisk skisse i tverrsnitt som viser et fluidiseringskammer og tørker med elektrostatiske sprøyteinnretninger for å påføre beleggsmateriale

til et produkt i tørkeren,

fig. 2 er et skjematisk tverrsnitt tatt langs senterlinjen

av en belegningspanne som har elektrostatiske sprøyte-innretninger,

fig. 3 er skjematisk tverrsnitt av en båndtørker som også har

elektrostatiske sprøyteinnretninger, og

fig. 4 er en skjematisk skisse av nok en utførelse av elektrostatiske belegningsapparater.

Fig. 1 viser et fluidiseringskammer-tørker i hvilke produktet som skal belegges mates av et transportbånd 1 til en samle-kasse 2 fra hvilke en leveringsskrue mater produktet til tørkebeholderen 4. Sirkulering og agitering av produktet i tørkebeholderen bevirkes av en roterende plateagitåtor 5 som drived av en egnet motor 6 gjennom en drivaksel 7. Etter som produktet sirkulerer beveger det seg også radielt utad inntil til slutt etter behandling slippes produktet ut gjennom bunn-åpningen 8 til en skråstilt plate 9 og fjernet ved tømmeskruen 10. Inne i tørkebeholderen 4 er det elektrostatiske avsetnings-apparat, innbefattende en jordet ytre støttestruktur 11, forbundet ved en leddet forbindelse 13 til en holdebrakett 12 på hvilke en eller flere væskeforstøvere 14 og/eller en eller flere pulverdiffusorer 15 er anordnet ved hjelp av leddede forbindelser 16. Forsøtverne 14 og/eller diffusorene 15 er forbundet til en høyspent krafttilførsel gjennom kabelinnløpet HV og i kraft av de leddede forbindelser blir satt til en ønsket vinkel for slik å rette en dusj av elektrostatisk ladet væske og/eller pulver på produktet som sirkulerer i tørkeren. Væske sprøytes aller først under et første smeltetrinn i hvilke produktet i sin sirkulerende og radielt utad strømmende løp idet minste en gang og fortrinnsvis et antall ganger, innenfor området av dusjforstøveren 14. Før det våte produkt kan begynne å agglomerere passerer det en gang eller et antall ganger under

diffusoren 15 for å motta et belegg av pulver.

For å unngå utilsiktet interferens mellom de elektriske felter som etableres ved de to sprøyteinnretningene 14 og 15 og for å muliggjøre simultan drift av disse som beskrevet ovenfor, er diffusoren 15 anordnet med et forlengelseshode 15a hvorved diffusordysen 15b er bragt i avstand fra forstøveren 14 og plassert nærere produktet som sirkulerer i tørkeren for slik også å forbedre induksjonen.

Idet det nå vises til fig. 2, blir en belegningspanne 20 støttet av en vanlig ramme 21 og det elektrostatiske avset-ningsapparat virker på produktet som agiteres på innsiden av dets kammer. Som i utførelsen i fig. 1, innbefatter apparatet en jordet støttestruktur 22 som bærer braketter 23 på hvilke en eller flere væskeforstøvere 24 og/ eller en eller flere pulverdiffusorer 25 er anordnet ved leddede forbindelser 26,

og er forbundet til en høyspent tilførsel gjennom kabelinnløpene

HV. '

Etter oppladning av beledningspannen 20 med en porsjon av produktet som skal belegges, blir pannen 20 rotert. På grunn av sentrifugalkraften, slynges produktet utad mot veggene av pannen slik at det passerer under eller innenfor området av sprøyteinnretningene 14 og 15 en gang pr. omdreining av pannen.

Under rotasjon av pannen, eksponeres basisen 27 av denne og

for å unngå forstyrrelser av det elektrostatiske felt og dermed induksjon på produktet av en elektrostatisk ladning med motsatt polaritet til ladningen på beleggsmaterialet, er et egnet elektrostatisk skjermmateriale 28 påført basisen 27.

De to innretninger 24 og 25 kan opereres simultant som beskrevet med henvisning til utførelsen i fig. 1. Alternativt kan for-støveren 24 bli brukt alene under det første smeltetrinn, og etterfulgt av dette blir det våte produkt sprøytet med pulver ved å bruke diffusoren 25 alene.

Ved lavere rotasjonshastighet, er det en tendens for produktet å tomle i belegningspannen 2 0 slik at produktet repeterende faller tilbake i området av sprøyteinnretningen. Dette kan også oppnås ved å bruke en båndtørker slik som vist i fig. 3 og som har et endeløst belte 30 på hvilke produktet avsettes og som beveges i en lukket sløyfe rundt drivhjul 31 anordnet på en støtteramme 32.

Produktet blir hevet av beltet og kontinuerlig faller tilbake som indikert ved piler i fig. 3, i området for de elektrostatiske sprøyteinnretninger 35 og 36, hvilke er rettet mot produktet og det bevegende belte, hvorved produktet undergår et flertall av sprøyteløp. Som i den ovenfor beskrevne utførelse innbefatter sprøyteinnretningen en eller flere væskeforstøvere 35 og/eller en eller flere pulverdiffusorer 36, forbundet til en høyspent krafttilførsel gjennom kabelinnløpet HV og er justerbart anordnet ved leddede forbindelser 37 på brakettene 34 båret av en jordet støttestruktur 33.

Fig. 4 viser et arrangement av apparatet egnet for kontinuerlig produksjon av belagte materialer.I denne utførelsen innbefatter håndteringsutstyret to roterende tromler 40 og 41 som definerer en skråstilt matebane.

I den viste utførelse, blir produktet agitert etter som det blir. matet, i den første trommel 40, forbi en rekke (i dette tilfelle tre) av elektrostatiske væskeforstøvere 42 som er justerbart anordnet som beskrevet ovenfor i forbindelse med fig. 1-3, på en jordet støttestruktur 33 som forløper aksielt i trommelen fra en ende av denne og gjennom hvilke væske mates til de individuelle forstøvere.

Når fullstendig overflatevæting av produktet er oppnådd og

før de våte partikler begynner å agglomerere, blir produktet transportert ved transportinnretninger eller en enkelt samle-kasse (ikke vist) til den andre trommel 41. I denne trommel

41, blir produktet agitert ettersom det blir transportert ned den skråstilte bane forbi en rekkefølge av elektrostatiske pulverdiffusorer 44 som er justerbart anordnet på en støtte-struktur 45 lik med strukturen 43 på hvilke forstøverne 42

er anordnet. Det elektrostatisk avsatte pulver metter den våte overflate av produktet (partiklene) som skal belegges og bevegelsen tildelt disse av trommelen eller tromlene homo-geniserer belegget til et ensartet belegg er oppnådd over hele overflaten av produktet.

Selv om to tromler muliggjør multippel væskesprøyteløp etterfulgt av multippel pulversprøyteløp er vist, vil det være

åpenbart at belegningsprosentandelen kan kreve bruk av en eller flere væskepulversysterner anordnet i serier slik at sprøytingen av væske og pulver kan repeteres i sekvenser inntil det ønskede belegg er oppnådd. Alternativt kan produktet resirkuleres ved

en hver egnet mateinnretning slik som et transportbånd (indikert med piler i fig. 4), et hvilket som helst antall ganger gjennom et hvilket som helst antall tromler, for slik å undergå en forhåndsbestemt sekvens av elektrostatisk væske og pulver-sprøyteoperasjoner som er nødvendig for å oppnå et ønsket belegg.

Trommelsysternet er også forsynt med et injiserings- og/eller sugesystem for varm eller kald luft eller inert gass, eventuelt utsatt for forhåndsforbrenning.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for elektrostatisk påføring av et beleggsmateriale på et produkt som skal belegges, karakterisert ved at det innbefatter å meddele bevegelse, fortrinnsvis turbulent bevegelse, til produktet, å rette i det minste en elektrostatisk sprøyteinnretning for beleggsmateriale mot det bevegende produkt og å påføre til den eller hver sprøyteinnretning en høy potensialdifferanse hvorved beleggsmateriale blir elektrostatisk ladet og en elektrostatisk ladning av motsatt polaritet fremkalles på produktet, hvilket bevirker elektrostatisk tiltrekning mellom beleggsmateriale og produktet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at produktet beveges forbi en rekke av nevnte sprøyte-innretninger eller blir beveget forbi den eller hver sprøyte-innretning ved intervaller for å utøve et flertall av sprøyte-løp.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at en elektrostatisk ladet væske og et elektrostatisk ladet pulver sprøytes på produktet.

4. Anordning for elektrostatisk påføring av et beleggsmateriale på et produkt som skal belegges, karakterisert ved at det innbefatter i det minste en elektrostatisk sprøyteinnretning for beleggsmateriale, og håndter-ingsinnretninger for å meddele bevegelse til produktet som skal belegges, hvor sprøyteinnretningen er anordnet til å rette en dusj av beleggsmateriale på det bevegede produkt og anordnet for forbindelse til en høyspentkilde hvorved i bruk en elektrostatisk ladning blir påført til beleggsmateriale og en elektrostatisk ladning av motsatt polaritet blir fremkalt på produktet for å bevirke elektrostatisk tiltrekning mellom beleggsmateriale og produktet.

5. Anordning ifølge krav 4, karakterisert ved at den eller hver sprøyteinnretning er justerbart anordnet på en støtte for slik å være bevegbar mot og bort fra produktet i håndteringsinnretningen og/eller for å justere vinkelen ved hvilke dusjen av beleggsmaterialet støter mot produktet.

6. Anordning ifølge krav 4 eller krav 5, karakterisert ved at håndteringsinnretningen innbefatter en konkav produktmottagende overflate som er bevegbar oppad hvorved i bruk produkt avsatt på en nedre del av overflaten blir repeterende båret til en øvre posisjon ved hvilke det faller tilbake på grunn av gravitasjonen.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at håndteringsinnretningen innbefatter en belegningspanne hvile indre vegg former nevnte produktmottagende overflate og er roterbar for slik å" transportere produkt som rommes deri i en rekkefølge av sprøyteløp forbi den eller hver av nevnte sprø yteinnretning anordnet inntil og rettet mot pannen.

8. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at en radielt indre (i forhold til rotasjonsaksen) metalloverflate av belegningspannen eksponert, når i bruk forskyves produktet til periferien av pannen under virkningen av sentrofugalkraften, har påført til denne et elektrostatisk skjermmateriale.

9. Anordning ifølge krav 7, karakterisert ved at en beholder innbefatter i det minste en sylindrisk trommel, hvilken indre vegg former nevnte konkave produktmottagende overflate og som har et produktinnløp ved en ende og et produktutløp ved den andre enden, hvor trommelen er roterbar omkring sin akse hvorved under rotasjon produktet blir transportert fra innløpet til utløpet.

10. Anordning ifølge et eller flere av kravene 4-6 og 9, karakterisert ved at det innbefatter en rekke av nevnte sprøyteinnretninger anordnet blant .en be-vegelsesbane definert av produkthåndteringsinnretningen, hvorved i bruk et flertall av sprøyteløp er skapt.

11. Anordning ifølge et eller flere av kravene 7-10, karakterisert ved at det har både en elektrostatisk væskeforstøver og elektrostatisk pulverdiffusor, forbi hvilke produktet blir beveget under hvert sprøyteløp.