JPH0659425B2 - 粉体吹付ガン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、静電粉体吹付システムに係り、特にこの種の
システムに使用される粉体吹付ガンの改良に関する。

静電粉体吹付システムは、原理的には微細な粉体、一般
には１５０メツシユのオーダの粉体を空気流又はガス流
にのせて吹付ガン即ち吹付ヘツドにまで搬送するもので
ある。このような空気流で搬送される粉体（以下に空気
被搬送粉体と称する。）は、ガンのノズルから対象物品
即ち基材に移送されるが、この移送は粉体と基材とに互
に逆の静電荷を印加することによつて行われる。粉体
は、基材に塗布されると一般に加熱溶融され、その後冷
却され基材上にフイルム状に接着する。

静電粉体吹付では、多くの場合吹付けた粉体量の半分以
下の量しか対象物品即ち基材に付着されない。そこで、
粉体吹付システムの効率及び経済的な観点から過剰吹付
（オーバースプレー）された粉体を通常収集、洗浄、再
循環して再使用する必要がある。一般には粉体を収集し
再循環するコストは粉体塗布のコストよりもかなり大き
くなつている。従つて粉体吹付システムにとつて、吹付
けた粉体のうち、対象物品即ち基材に付着する量ができ
るだけ多く、再循環すべき量（再循環しない場合には廃
棄すべき量）ができるだけ少なくなることが経済上重要
である。

吹付けた粉体のうち、対象物に付着する割合即ち効率
は、多数の変数の関数、具体的には、吹付粉体の寸法や
濃度、粉体を吹付ガンから吐出する空気流の速度、粉体
に印加された電荷、及び粉体吹付パターンの形状などの
関数である。

既存の粉体吹付ガンにあつては、使用する粉体の別のも
のに変えることや、粉体吹付パターンを別のものに変え
ることは困難でる。その理由は、吹付けられた粉体のう
ち基材に付着する割合を最高にするには、粉体やパター
ンを変える毎に吹付ノズルと空気流量と静電荷との組合
せを変えることが必要となるからである。現在の粉体吹
付ガンは上述の全変数を素早く調整するのには向いてお
らず、粉体を変えたり吹付パターンを変えたりする為に
は、多くの場合ガン自体を取り替える必要がある。

そこで、本発明の目的は粉体の種類又は吹付パターンを
迅速かつ安価に変更するのに適した粉体吹付ガンの改良
を提供することである。

本発明の別の目的は粉体搬送用空気の量と速度を容易か
つ安価に変更して、ガンからの粉体吐出速度を最適化で
きる吹付ガンを提供することである。

現行の粉体吹付ガンの多くは、ガンのノズルからの粉体
流が不均一であつたり、ガンノズルから放出あれたパタ
ーン内の粉体分布にむらが発生していた。そこで、本発
明の他の目的はガンノズルからの粉体流を均一とし、か
つガンノズルから放出されたパターン内の粉体分布を均
一とする粉体吹付ガンを提供することである。

これらの目的を達成する為に、本発明の粉体吹付ガンは
基本的には、まつすぐな取替可能粉体移送管を通して粉
体を移送するものである。この取替可能な管は、ノズル
を有し無限に（連続的に）調節可能な係止部材によつて
ガンのハウジング内に固定されるので、この管は所望位
置に容易に調節でき、また内径の異つた管と取り替える
ことができる。内径の種々異つた粉体管を用いることに
よつて、ガンから放出される粉体の移送速度を容易に変
化でき、かつ或る放出速度及び粉体濃度に対して最適化
できる。ガンハウジングに対する粉体移送管の調節は次
のように行う。即ちノズルの付いた粉体移送管を、上記
管の端部のノズルからの粉体が最適条件で帯電されるよ
うにガンの粉体帯電用電極に対して所定異に変化させ
る。

基材へ粉体を吹付塗布する最適条件は、ガンノズルから
の粉体の放出速度とその粉体に印加される静電荷との関
数であることが分つた。これらの両特性の第１のもの即
ちガン出口での粉体速度は、粉体移送管の内径の関数で
あると共に、この内径がまつすぐであるかそれともカー
ブしているかという点及び内径がガンの一端から他端ま
での間で変化しているかという点の関数でもある。最も
望ましくは、上記径はまつすぐありガンの全長にわたつ
て一定径でなければならない。更に上記管の放出端又
は、この管放出端に取り付けられたノズルは、この管の
ノズルからの放出粉体に電荷を印加する電極に対して調
節可能であるべきである。

本発明の実施例によると、粉体吹付ガンはまつすぐな粉
体移送管を含み、この管を通つて粉体をガンの入口端か
ら放出端へ移送する。このガンは電極を有し、この電極
はガンノズルの外部に取り付けられている。粉体移送管
は粉体帯電用電極に対して相対的に位置決めできるよう
にガン内で調整可能に構成され、これによりガンノズル
は上記電極に対して最適位置に位置決めできる。更に本
発明の実施例によると粉体移送管は内径の異つた管と容
易に取り替え可能であるので、特性の種々異つた粉体で
あつても最適の移送速度でガンから吹付けることが可能
となる。

上述の諸目的を達成する本発明の粉体吹付ガンは、非導
電性ハウジングを含み、このハウジング内には取替可能
のまつすくな粉体移送管が調節可能に取り付けられてい
る。この管はガンの放出端に対して調節可能であり、か
つ容易に取替可能なようにガン内に取り付けられてい
る。放出ノズル又は粉体デイフレクタは択一的に粉体移
送管の放出端に取り付けることができる。

ガンのハウジングは孔又は管を含み、ここには電気抵抗
体が内蔵されている。この電気抵抗体は一端が電気ケー
ブルに接続され、他端が粉体帯電用電極に接続される。
この電極は、粉体移送管の放出端の外部又はノズルの外
部に取り付けられ、これにより移送管は電極に対して調
節でき、この為、電極により印加される電荷は、ガンか
らの任意の吹付パターンに対して最適化できる。

このガンの第１の利点は、ガン内のまつすぐな粉体移送
管を容易に取替及び調節できることである。更にこのガ
ンにはガンのノズルの位置が電極に対して容易に調節で
きる利点がある。

本発明の上述の諸目的及びその他の目的は、図面を参照
した以下の説明から更に明白になるであろう。

本発明の粉体吹付ガンは、発明者Berkmannの米国特許第
4,245,551号に開示されたような粉体吹付システムの一
部として使用されるもので、このようなシステムにあつ
ては、空気被搬送粉体が供給ホースを介して粉体吹付ガ
ンに供給され、同時に非常に高電圧の電荷が電源からガ
ンに供給される。静電吹付ガンは空気被搬送粉体を所定
のパターンに吐出すると同時にその粉体に電荷を印加す
る。この電荷はガンノズルからの粉体を対象物品即ち基
材に移送する。この基材にはガンにより粉体に印加され
た電荷と逆の電荷が印加されている。一般には負の電荷
が静電吹付ガンによつて粉体に印加され、他方この粉体
の塗布される対象物品即ち基材は接地されるので粉体は
その電荷のために物品の方へ引きつけられ付着する。

第１図は本願発明に係る粉体吹付ガン１０の第１実施例
を示すもので、この粉体吹付ガン１０はハウジング１１
を含み、このハウジング１１にはノズル１２と電極支持
体１３とが取り付けられている。ハウジング１１は一対
の離間した取付用ブロツク１４と１５を含み、両ブロツ
ク１４と１５の間には一対の管１６と１７が支持されて
いる。これらの管のうち、上部のものは抵抗体支持管１
６であり、下部のものは、粉体移送管１７である。これ
らの部材１４、１６、１７は不導電性であり、他方部材
１５は導電性で接地に接続されている(to provide cond
uctance to ground)。

取付用ブロツク１４と１５のうちの前方ブロツク１４は
ネジの切られた貫通孔２０を下部に、また有底凹部２１
を上部に有する。この有底凹部２１は、２２で示したよ
うにネジ部を有し、また有底凹部２１には傾斜したネジ
孔２３が交差している。上記電極支持体１３はこの孔２
３に螺合し、抵抗体支持管１６の前方ネジ端部２４は、
凹部２１のネジ部２２に螺合している。粉体移送管１７
のネジ付前方端部２５は取付用ブロツク１４のネジ孔２
０に螺合し、そこを貫通して取付用ブロツク１４の前端
面２６よりも前方に突出している。ノズル１２は公知の
スロツト付ノズルであり、粉体移送管１７の前方端２５
に螺合している。この粉体移送管１７は薄ナツト即ちロ
ツクナツト２７によつて取付用ブロツク１４に対して調
整された位置に固定されている。このロツクナツト２７
は粉体移送管１７のネジ付前方端２５の後方ネジ部に螺
合している。

後方取付用ブロツク１５には一対の貫通孔３０、３１が
設けられている。粉体移送管１７は上述の貫通孔３０、
３１のうちの下部の孔３０を貫通している。上部の孔３
１には抵抗体支持管１６のネジ付後端が螺合し、かつケ
ーブルアダプタ３４のネジ付前方端３３が螺合してい
る。このケーブルアダプタ３４は後端にもネジが切られ
ており図示なき公知の遮蔽電気ケーブルに接続される。

後方取付用ブロツク１５には横方向に貫通する横孔３６
が穿設されている。この横孔３６はネジ孔３７と交差
し、このネジ孔３７には止めネジ３８が螺合している。
横孔３６によつて後方取付用ブロツク１５が、即ちガン
１０が公知のように止めネジ３８により、取付ロツドに
固着される。

抵抗体支持管１６の内部には電気抵抗体４０が設けられ
ている。この抵抗体４０の後部は、導電性バネ４１を介
して絶縁電気ケーブル４２に接続され、このケーブル４
２はケーブルアダプタ３４に接続される図示なき公知の
遮蔽ケーブル内に収納されている。

抵抗体４０の前方端は小さな抵抗体４４に接続され、こ
の抵抗体４４は電極支持体１３の非導電性ケーシング内
に収容されている。この小抵抗体４４は公知のコネクタ
４５を介して大きな抵抗体４０の前方端に接続されてい
る。小抵抗体４４は前方端で粉体帯電電極４６に取り付
けられ、この電極４６は電極支持体１３のケーシングの
前方端よりも前方へ突出している。図示なき電気遮蔽ケ
ーブルがケーブルアダプタ３４に接続されると、図示な
き遮蔽ケーブルの絶縁ケーブル４２内の導体と電極４６
とがバネ４１と抵抗体４０とコネクタ４５と小抵抗体４
４とを介して接続される。

例えば公知の粉体供給ホツパーのような電気被搬送粉体
供給源が図示なきホースを介して粉体移送管１７の後方
端４８に接続されると、空気被搬送粉体が管１７を通つ
て移送され、ノズル１２の前方端のオリフイス４９から
吐出される。本実施例では、ノズル１２は公知のスロツ
ト付ノズルであるが、本発明の実施にあたつては任意の
粉体吹付ノズルを使用することができる。ノズルオリフ
イス４９から吐出された粉体は電極４６の発生する静電
界を通る間に帯電される。この帯電された粉体は実際上
逆帯電された基材（不図示）に付着する。

粉体吹付ガンの使用において重要なことは、ノズルから
吐出された粉体の速度が余りにも大きすぎると基材より
遠方へ吹き付けられたり、基材に当つてもはね返つたり
するので、上述のような過度の速度としないことであ
る。しかし、粉体は速度が余りに小さいと空気流中から
はずれて落下し、粉体移送管１７や、ノズルオリフイス
４９の付近に蓄積してしまうのでこのような事態が生じ
ない程度の速度を与えることが重要である。更にノズル
からの粉体が最も効果的に即ち最適条件で帯電するよう
にノズルオリフイス４９を電極４６に対して位置決めす
ることも重要である。もしノズルオリフイス４９と電極
４６との相対位置が無限に即ち完全に調整可能である場
合には、電極４６が粉体を最適条件で帯電するようにノ
ズルオリフイス４９の位置を定めることができることが
判明した。また、粉体移送管１７の内径はガンノズル１
２からの粉体の移送速度に大きく影響することも分つ
た。従つて、上述のガン１０は、支持用ブロツク１４に
対して、即ちこれに取付けられた電極４６に対して粉体
移送管１７を軸方向に容易に調整できるように、構成さ
れている。またこのガン１０では、粉体移送管１７の取
り替が容易であり、種々の内径の管を取替使用できる。
この粉体移送管１７を取り替るためには、管１７の端部
からノズル１２を取り外しそれから管１７をブロツク１
４との螺合を解きながら、後方へ引き前方及び後方取付
用ブロツク１４、１５から引き抜くだけでよい。それか
らロツクナツト２７を取り外して、内径の異つた取替用
管に取り付けて、次いで、この取替用管を後方取付用ブ
ロツク１５の孔３０に貫入し、ロツクナツト２７が取付
用ブロツク１４の後端面に係合するまで孔２０に螺合さ
せる。その後、ノズル１２を粉体移送管１７の前方端に
螺合した後、ナツト２７を調節してノズルオリフイス４
９を電極４６に対して所定の位置に定めればよい。

粉体移送管１７を完全に別のものと取り替える代りに、
図示なき挿入管即ちインサート管を管１７内に挿入して
管１７の内径を変えるようにしてもよい。このようなイ
ンサート管は、移送管１７と同一長さにするか又は粉体
ホースとの接続を容易にするために移送管１７よりも長
くする。またインサート管の外径は、移送管１７の内径
とほぼ同径とする。インサート管の内径は、全長にわた
つて同径であり、当然管１７の内径よりも小径となる、
このようなインサート管も非導電性材料で構成される。

第２図及び第３図は、本発明の第２実施例を示すもの
で、第１図の実施例と同一の部材には第１図と同一の数
字の後に「ａ」を付して示してある。

第２図に示した実施例は第１図の実施例とほとんど同一
であるが、粉体移送管ノズルの形状が異ると共に粉体移
送管１７を前方取付用ブロツク１１４に対して調節する
方法が異つている。更に本実施例では、粉体移送管１１
７の前方端内にデイフレクタ取付用インサート１１８が
設けられている点及び、ガンの出口オリフイスよりも前
方に円錐形の粉体デイフレクタ１１９が突設されている
点でも第１図の実施例と異つている。

第２図及び第３図に示した実施例では、粉体移送管１７
は、取付用ブロツク１１４の滑らかな孔１２０内で摺動
できるように構成され、これによつてブロツク１１４に
対して調節される。この孔１２０は止めネジ１２２の付
いたネジ孔１２１と交差している。粉体移送管１１７は
孔１２０内で位置決めされた後、止めネジ１２２の締付
によつて調整位置に固定される。こうして粉体移送管１
１７の吐出端が電極４６ａに対して調整位置に固定され
る。

第２図と第３図に示すようにデイフレクタ取付用インサ
ート１１８はほぼ円錐形状であり、円錐形後端１２５と
円筒中心部から放射状に延びた４個のフルート１２６と
を有する。これらのフルート１２６の外縁部は粉体移送
管１１７の内壁１２７と係合して各フルート１２６間に
空気流通路１２８を４個形成している。

デイフレクタ取付用インサート１１８の前方端は１３０
で示すようにテーパーが付いている。更にこのインサー
ト前方端には有底凹部１３１が形成され、ここにデイフ
レクタ１１９の後方円柱端１３２が取り付けられる。

デイフレクタ１１９は、粉体移送管１１７とインサート
１１８とデイフレクタ１１９の円柱端部１３２とを貫通
したピン１３３によつて粉体移送管１１７に固着され
る。このような構造の結果、粉体移送管１１７を取付用
ブロツク１１４に対して調整すれば結果としてデイフレ
クタ１１９が電極４６ａに対して調節されることにな
る。このようにデイフレクタ１１９を電極４６ａに対し
て調節可能とすると共にこの電極４６ａの位置を、デイ
フレクタ１１９の前方やその内部ではなくその後方に定
めることが電極によつて電荷を最適条件で粉体に印加で
きると分つた。更にデイフレクタの長さＬを例えば２〜
５インチとかなり長くかつ径Ｄを、例えば２〜５インチ
と大径とすれば、ガン１１０が作成する粉体パターンを
最良にできることも判明した。

以下にこの作用を述べる。空気被搬送粉体は、ガン１１
０の粉体移送管１１７と、この管１１７の吐出端の所の
デイフレクタ取付用インサート１１８を取囲む４個の通
路１２８とを通過する。この粉体は、ガンから放出され
るとき電極４６ａから電荷を印加される。それからこの
粉体は円錐形状のデイフレクタ１１９を通過する時ほぼ
円錐形の粉体パターンとなる。空気被搬送粉体流を、ガ
ンからの放出の際に、デイフレクタ取付用インサート１
１８によつて分割することによつて、ガンから吐出され
る粉体パターンを安定化できることが分つた。もしイン
サート１１８を設けないと、粉体はガンから放出の際に
渦巻く傾向がある。粉体に生じた渦巻は吹付パターンに
有害である。更にインサートの前方かつ電極４６ａの前
方にデイフレクタを設けることによつてガンによる吹付
パターンを著しく向上できることが分つた。更に、非常
に大きなデイフレクタを電極４６ａの前方に設けること
によつてガンの吹付パターンを向上できることも判明し
た。従来用いられていたデイフレクタは比較的小さいも
ので、粉体帯電用電柱のすぐ横又はその後方に配置され
ていた。デイフレクタを大きくし、かつこのデイフレク
タの後方に電極を配置すれば、吹付パターンを向上で
き、粉体への電荷の印加も向上できる。

以上の説明では、本発明のガン１０は電極４６ａを具備
し、この電極がノズル１２やデイフレクタ１１９の外部
であつてそれらとは独立に取り付けられており、これに
よりノズルやデイフレクタが電極に対して調節可能とな
つているものであつた。しかしながら、摩擦電気が発生
し、その大きさが粉体をガンから対象物品へ吸引して粉
体をその物品に付着できる程度であれば、電極をガンか
ら完全に取り去つてもよい。具体的には、熱可塑性粉体
の吹付にガンを使用する時には、充分な量の摩擦電気が
ガンに生ずることが分つている。

以上では本発明の実施例として２列のみを説明したが、
当業者であれば、本発明の範囲内に種々の変形例が存在
することは明らかであろう。従つて、本発明は特許請求
の範囲以外によつて何ら限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明に係る静電粉体吹付ガンを示す断面
図、 第２図は本願発明の第２の実施例の放出端部を示す断面
図、 第３図は第２図の３−３線での断面図である。 １０、１１０……ガン、 １１……ハウジング、 １４、１５、１１４……取付用ブロツク、 １６……抵抗支持管、 １７、１１７……粉体移送管、 ２７……ロツクナツト、 ４６、４６ａ……電極、 １１９……デイフレクタ、

フロントページの続き (72)発明者 ダグラス シー．ムルダー アメリカ合衆国．44090 オハイオ，ウエ リントン，コートランド ストリート 140 (72)発明者 デヴイツド イー．オライアン アメリカ合衆国．44012 オハイオ，エイ ヴオン レイク，ジエームズタウネ パー クウエイ 186

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互に離間した一対の取付用ブロックとこれ
   らのブロック間に延在した一対の平行管とを含む非導電
   性ハウジングと、 上記一対の管のうちの第１の管内に設けられた電気抵抗
   体と、 固定手段と、 を具備し、上記両取付用ブロックのうち、一方のブロッ
   クは他方のブロックの前方に位置するように離間してお
   り、上記前方の取付用ブロックはその前方に延在した電
   極を有し、上記電気抵抗体は上記電極に電気的に接続さ
   れ、上記一対の管のうちの第２の管はまっすぐな粉体移
   送管であり、上記粉体移送管は上記両取付用ブロックに
   対して着脱可能に取り付けられ、上記固定手段は上記前
   方取付用ブロックに対して上記粉体移送管を着脱可能に
   固定することを特徴とする固定微粒子状粉体用の静電吹
   付ガン。
2. 【請求項２】上記粉体移送管は空気被搬送粉体供給源に
   取り付け可能な後方端と、上記粉体移送管の前方端に固
   定されたノズルとを有することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の粉体吹付ガン。
3. 【請求項３】上記一対の取付用ブロックのうちの後方ブ
   ロックは電気ケーブルアダプタを有し、該電気ケーブル
   アダプタは電気遮蔽ケーブルと接続可能であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の粉体吹付ガン。
4. 【請求項４】上記粉対移送管は、前方端部と、該前方端
   部の内部に取付けられたデイフレクタ取付用インサート
   と、該インサートに取り付けられ、そこより前方に延在
   したほぼ円錐形状のデイフレクタとを有することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の粉体吹付ガン。
5. 【請求項５】上記デイフレクタは上記電極の前方に配置
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記
   載の粉体吹付ガン。
6. 【請求項６】上記デイフレクタは長さと径が上記粉体移
   送管の内径の少なくとも４倍であることを特徴とする特
   許請求の範囲第４項に記載の粉体吹付ガン。
7. 【請求項７】非導電性ハウジングと、該ハウジング内に
   取付けられたまっすぐな非導電性粉体移送管と、固定手
   段とを具備し、上記ハウジングは前方に延在した電極と
   内蔵された抵抗体とを有し、該抵抗体は上記電極と電気
   的に接続しており、上記管の後方端は空気被搬送粉体供
   給源に接続可能であり、上記固定手段は上記ハウジング
   及び上記電極に対して所望の位置に上記粉体移送管を固
   定することを特徴とする固体微粒子状粉体材用の静電吹
   付ガン。
8. 【請求項８】上記粉体移送管は、前方端部と、該前方端
   部の内部に取付けられたデイフレクタ取付用インサート
   と、該インサートに取付けられ、そこより前方に延在し
   たほぼ円錐形状のデイフレクタを有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第７項に記載の粉体吹付ガン。
9. 【請求項９】上記デイフレクタは長さと径が上記粉体移
   送管の内径の少なくとも４倍であることを特徴とする特
   許請求の範囲第８項に記載の粉体吹付ガン。