JPH08108108A - 粉体塗料の静電塗装方法および粉体塗装用静電塗装機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粉体塗料を用いて帯電率が高く、従って塗着
効率が高く、かつ被塗物表面の凹凸に関係なく均一に、
静電塗装する。 【構成】 直流高電圧を印加する主放電極２と、該主放
電極２と極性を同じくする直流パルス高電圧を印加する
パルス放電極６を配設し、両電極間にコロナ放電を発生
させ、粉体塗料をその両電極間を通過させ帯電させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は粉体塗料の静電塗装方
法、および静電塗装機に関するものである。

【０００２】

【従来技術の問題点と課題】粉体塗料の塗装には、塗料
自身に粘着性が無いので、静電気力を利用した静電塗装
法が用いられている。すなわち導電性をもつ被塗物をア
ースし対電極として、一方静電塗装機が具備する主放電
極に通常負極性の直流高電圧を印加し、コロナ放電を発
生させ、生成した負極性イオンを、有圧空気中に懸濁し
た粉体塗料に吸着帯電させて、被塗物に衝突した塗料を
ファンデアワールス力により塗着させるものである。そ
れゆえ粉体塗料の帯電率が高いほど塗着効率が高くな
る。

【０００３】しかるに従来は、粉体塗料の帯電方法とし
て、図５（ａ）に示すごとく、被塗物１２１方向に向か
って、管状搬送手段７５の噴出口７６の外側中心部に放
電極２が配設され、電気力線１１０が粉体塗料１０２の
進行方向と平行に形成されるため、コロナ放電１１９の
位置から粉体塗料１０２の通過位置が外れる塗料が発生
し、帯電しないため塗着効率が低かった。そのため液体
系塗料の静電塗装に比し、塗装コストが著しく高くなっ
た。また放電極を図５（ｂ）に示すごとく、管状搬送手
段７５の搬送経路途中に配設した場合、大部分の粉体塗
料１０２が、コロナ放電１１９と接触するため帯電率は
向上するが、放電極２によって、正極性に誘電分極した
管状搬送手段７５の内壁面に、負極性に帯電した粉体塗
料１０２が吸着され堆積する。この堆積した粉体塗料
が、空気流速によって、固まりとなって剥離し、空気流
中に飛散し、被塗物１２１に塗着するため、塗装不良を
増大させた。

【０００４】またいずれの電極位置においても被塗物１
２１の面に凹凸がある場合、凸部に電気力線が集中する
ため、均一に塗れないという問題があった。特に箱型製
品の場合先端に電気力線が集中するため角隅部の内面が
塗れないという問題が発生した。それゆえ粉体塗料の低
公害性のため、その普及が期待されているにもかかわら
ず、自動車などの塗装には殆ど使用されなかった。

【０００５】そこでこれらの問題を改善するため特公昭
６０−１０９において、リング状などの面状放電極とし
て、複数対の電極を配置し、それらの電極間に交流電
圧、または交流電圧に交流パルス電圧を重畳印加し、そ
の間に流れる微小の電流により粉体塗料を帯電させ、一
方塗装機から被塗物へ飛行させるための直流高電圧を重
畳して印加して塗装する方法が開示されている。しかし
この方法は交流電圧であるため、帯電が正負交互に行わ
れて、帯電が殆ど消去されるため塗着効率の向上になら
なかった。

【０００６】其れゆえ本発明の目的とするのは、粉体塗
料の静電塗装において、帯電率を向上して、塗着効率の
よい粉体塗料の静電塗装方法と粉体塗装用の静電塗装機
を提供することである。また同時に電気力線の集中を防
止して凹凸のある面や、箱型製品などの角隅部にたいし
均一に塗装できる静電塗装方法および静電塗装機を提供
することである。

【０００７】

【問題を解決する手段】問題解決のために、本発明が提
供する手段は、粉体塗料の静電塗装において、直流高電
圧を印加する電極と、該電極と同極性の直流パルス高電
圧を印加する電極を用いて、両電極間に周期的にコロナ
放電を形成し、一方粉体塗料を前記コロナ放電と交差す
る方向に搬送し、該粉体塗料を帯電させることを特徴と
するものである。また静電塗装機は、粉体塗料を噴出す
る管状搬送手段の噴出口の中心部に配設され、直流高電
圧が印加される主放電極と、前記搬送手段の内壁面、ま
たは内壁面より外側に配設され、前記主放電極と同極性
の直流パルス高電圧が印加されるパルス放電極を具備す
るものである。

【０００８】

【作用】上記の手段によって静電塗装した場合の作用
は、主放電極に負極性の直流高電圧が印加され、パルス
放電極のパルス電圧が励起されていないとき、すなわち
アース電位となったとき、図４（ａ）に示すごとく、主
放電極２からパルス放電極６に向かう電気力線１１０
ａ、およびコロナ放電１１９Ａが形成される。管状搬送
手段７５の噴出口７６に近ずいた粉体塗料１０２は、コ
ロナ放電１１９Ａによって負極性に帯電し、大部分の粉
体塗料１０２は噴出口７６から空気流によって噴出さ
れ、一部はパルス放電極６に向かい、管状搬送手段７５
の噴出口内壁面に付着する。空気の噴出流によって被塗
物方向に噴出された粉体塗料１０２は、粉体塗料間の電
荷による斥力により拡散しながら、被塗物１２１からの
引力によって被塗物１２１に向かう。

【０００９】次にパルス電圧が負極性に励起されたと
き、図４（ｂ）に示すごとく、主放電極２とパルス放電
極６間の電位差が消滅し、電気力線は両電極から被塗物
１２１に向かって発生する。従って主放電極２の電気力
線１１０は、パルス放電極６の影響を受け圧縮されて被
塗物１２１に向かう。またパルス放電極６からの電気力
線１０９は、主放電極２の影響を受けながら被塗物１２
１に向かう。コロナ放電は、主放電極２、およびパルス
放電極６の両電極から被塗物１２１に向かってそれぞれ
１１９Ｂおよび１１９Ｃが発生する。このときパルス放
電極６や、管状搬送手段７５の内壁表面に付着していた
粉体塗料は、パルス放電極６からの斥力により付着力を
失い、空気流中に分散し被塗物１２１に向かう。管状搬
送手段７５により、噴出口７６に搬送されてきた粉体塗
料１０２は、パルス放電極６や主放電極２に近ずいても
誘電分極が形成されないので、パルス放電極６や管状搬
送手段７５側に付着することが無く、搬送されてきた分
散状態を保持する。

【００１０】パルス放電極６への電圧はパルス状に印加
され、従ってコロナ放電１１９Ａが間欠的に形成される
が、帯電しない粉体塗料が発生することはない。パルス
の励起時間幅が、粉体塗料１０２のコロナ放電１１９Ａ
を通過する時間より短ければ、粉体塗料１０２は、確実
にコロナ放電と交差し帯電することになるからである。
通常パルスの励起時間幅は１００μｓｅｃ以下であれ
ば、充分である。またパルス放電極６が１秒間に励起さ
れる回数、すなわちパルス頻度（ｐｐｓ）が大きけれ
ば、搬送手段の内壁や電極に粉体塗料が付着した粉体塗
料は周期的に剥離されるので、堆積することはない。従
って堆積塗料の固まりが剥離して、塗着して塗装不良を
おこすことが無い。通常パルス頻度は５０ｐｐｓ以上で
あれば充分である。

【００１１】以上に説明したように、本発明において
は、コロナ放電１１９Ａが、粉体塗料の搬送経路に発生
し、粉体塗料１０２とコロナ放電１１９Ａと交差接触す
るので、確実に負極性イオンを吸着し帯電する。それゆ
え帯電率は極めて良好となり、塗着効率を向上させる。
しかも搬送手段の内壁や電極に粉体塗料が付着、堆積す
ることが無いので安定した粉体塗装が継続できる。

【００１２】また本発明の手段によれば、パルス放電極
６の励起により、主放電極２の電気力線１１０ａの方向
は、内側に圧縮され、パルス放電極の励起の解除により
外側に拡散する。それゆえ主放電極の電気力線１１０に
乗り被塗物１２１に向かって飛行中の粉体塗料１０２
は、パルス頻度が大きいとき、通常５０ｐｐｓ以上のと
き励起と解除が飛行中に数回おこなわれ、従って粉体塗
料１０２の方向転換が、飛行中に数回行われる。すなわ
ち粉体塗料１０２は振動しながら被塗物に向かって進
む。それゆえ粉体塗料１０２は全体としては被塗物１２
１に向かいながら、被塗物の形状に凹凸があっても、凸
部に集中することなく、均一に塗着する。また箱型製品
の静電塗装に適用した場合粉体塗料が振動しながら飛行
するので、箱型製品の先端部に集中しないで、内部も塗
装できることになる。

【００１３】本発明におけるパルス放電極６を用いて
の、塗着率向上効果および、電気力線の方向変化による
効果や、電極に付着する塗料の剥離効果は、パルス放電
極６の電圧、パルス頻度、パルス幅、パルス放電極６の
形状のほか、主放電極の形状により変化する。またパル
ス放電極６の外側に整形用放電極（以下整形電極５と称
する）を設置すると、電気力線の方向が制限されるので
塗着効率がさらに向上するので、以下に実施例に基ず
き、本発明にかかわる静電塗装機の詳細につき説明す
る。

【００１４】

【実施例１】図１は、漏斗状の主放電極２と、搬送手段
７５の内壁に配設され、主放電極２と対峙するパルス放
電極６と、さらに誘電体で形成された管状搬送手段７５
の外側に、リング型整形電極５を具備した粉体塗装用の
静電塗装機６１の断面を示す。図３は各電極に印加する
回路図の１例である。

【００１５】主放電極２はパルス放電極６に対峙し、先
端が鋭利なリングを形成している漏斗状電極であり、銅
線および銅板で形成され、管状搬送手段７５の噴出口７
６の中心部に配設されている。リング状主放電極２の先
端からパルス放電極６までの距離は３ｃｍとなってい
る。主放電極２は先端を除いて絶縁材で被覆されてい
る。

【００１６】パルス放電極２は先端が鋭利なステンレス
製の漏斗状電極で，先端の位置が主放電極２の先端と一
致するように形成されている。また主放電極からの電流
が集中しないように塩ビ製緩衝材９が、パルス放電極６
の先端を除いて、パルス放電極６の内壁全周に配設され
ている。塩ビ製緩衝材９の厚みは、主放電極２からパル
ス放電極への最短距離において、絶縁破壊を発生させな
い厚みとなっている。これにより主放電極２の先端に大
きな不平等電界が形成され、パルス電極６が励起されて
いないとき、図４（ａ）に示すごとくコロナ放電１１９
Ａが生成される。

【００１７】また５は管状搬送手段の噴出口７６を囲む
ステンレス製リング型整形用放電極であり、位置調整手
段７２により支持され、主放電極からの電気力線が過大
に拡散しないよう、整形電極５の先端位置が調節され
る。通常はその先端がパルス放電極６の先端よりやや背
後に位置するように設定されている。

【００１８】主放電極２および整形電極５には、直流電
源４１により保護抵抗１４、ケーブル８１、８３、コネ
クター９０、９２、限流抵抗１５、２０を通じて直流高
電圧が印加される。またパルス放電極６には、直流電源
４１により保護抵抗１６、パルス回路５２、ケーブル８
２、コネクター９１、限流抵抗１８を通じてパルス高電
圧が印加される。粉体塗料は図示しない塗料供給手段に
より、塗料用コネクター９３を通じて管状搬送手段７５
に供給される。

【００１９】パルス放電極６用の限流抵抗１８は、主放
電極用限流抵抗１５の５〜１０倍の大きさの抵抗を用い
るのが、パルス高電圧が励起されていないとき、主放電
極２からパルス放電極６に向かうコロナ放電１１９Ａが
火花放電に発展するのを防止できるので好ましい。

【００２０】図３は電源回路の１例である。主放電極２
用の直流電源４１は電圧可変式で、本発明においては通
常は負極性の１５〜３０ｋｖで使用される。パルス放電
極６用のパルス回路５２も１５〜３０ｋｖで供給される
ので出力もほぼ１５〜３０ｋｖが得られる。パルス形成
回路５２は、パルスコンデンサー３３と負荷抵抗１２、
およびトリガーつきギャップスウイッチ２７より成る。
スヰッチはトリガーつきギャップスウイッチの代わりに
圧縮エアーで駆動されるギャップスヰッチや、サイリス
ターや、サイラトロンなとが使用できる。これらはいず
れも通常用いられているものでよい。

【００２１】図３において、スヰッチ２７が短絡された
とき、直流電源４１からの高電圧がパルス電極６に印加
され、主放電極２との電位差が無くなり、パルス放電極
６に付着した粉体塗料が剥離し、図４（ｂ）に示すごと
く、電気力線１０９または１１０に乗り被塗物１２１に
向かう。またスヰッチ２７が遮断されたとき、主放電極
２からコロナ放電電流がパルス放電極６、限流抵抗１
８、負荷抵抗１２を通じて、アース回路に流れるため、
コロナ放電１１９Ａが主放電極２とパルス放電極６の間
に形成される。それゆえ主放電極２とパルス放電極６の
間を通過する粉体塗料は確実に帯電する。

【００２２】主放電極２に印加する電圧は、従来法に比
し、低めに設定することが可能である。従来法ではコロ
ナ放電が主放電極２と被塗物１２１の間で発生するた
め、高電圧を必要としたものである。また従来法では主
放電極２の電気力線が１８０度以上の方向に拡散してい
たのが、本発明では主放電極２によって帯電した塗料
に、パルス放電極６により別方向から被塗物１１２方向
への電気力線が重畳されるので、電圧を過度に上げなく
とも、全体としては被塗物１１２に集中するからであ
る。

【００２３】パルス放電極６に印加する電圧は、高いほ
ど電気力線の方向変化にたいする効果が大きい。しかし
電圧を高くし過ぎると、微粒化された塗料が中央に集中
しすぎるので、通常は主放電極２へ印加する電圧とほぼ
等しくするのが好ましい。

【００２４】パルス放電極６に印加するパルス波形とし
ては、パルス幅１０μｓｅｃ、パルス頻度は１５０ｐｐ
ｓの振動波が使用されている。パルス形状は、台形波、
矩形波、鋸波や、交流を半波整流された直流も用い得る
ものであり、特に限定されるものでない。パルス幅は短
い程コロナ放電１１９Ａの持続時間が長く、従って帯電
率が向上するので通常は１００μｓｅｃ以下が好ましい
が、短すぎると電極に付着した粉体塗料の剥離効果が低
下するので、１μｓｅｃ以上とするのが好ましい。また
パルス頻度は、頻度が小さすぎると電極への粉体塗料の
付着が増大するので、少なくも５０ｐｐｓが必要であ
る。しかしパルス頻度を過度に大きくする必要はない。

【００２５】本実施例においては、印加電圧が低いの
で、被塗物が比較的小型で、従って主放電極２と被塗物
との距離を短く設定でき、印加電圧を低くできる複雑形
状の製品に適用して塗着効率が向上する。

【００２６】

【実施例２】図２は、被塗物１２１に対峙する針状主放
電極２と、管状搬送手段７５の外側に配設されたリング
型のパルス放電極６を具備した粉体塗装用の静電塗装機
６１を示す。

【００２７】主放電極２はアースされた被塗物１２１に
対峙する針状電極２で、銅線で形成され、管状搬送手段
７５の噴出口７６の中心部で２ｃｍ内側に配設されてい
る。針電極２の先端からパルス電極６までの距離は、６
ｃｍとなっている。

【００２８】パルス放電極６は、厚み０．５ｍｍの銅板
で形成され，直径１２０ｍｍのリングを形成している。
パルス放電極６の位置は主放電極２の先端と一致するよ
うに配設されている。これにより主放電極２の先端に大
きな不平等電界が形成され、パルス放電極６が励起され
ていないときコロナ放電１１９Ａが生成される。

【００２９】主放電極２には、直流電源４１により実施
例１の場合と同様に定法に従って４０ｋｖの直流高電圧
が印加される。またパルス放電極６には、同様に４０ｋ
ｖのパルス高電圧が印加される。

【００３０】本実施例においては、主放電極２とパルス
放電極６との距離を比較的長く設定出来る。従って主放
電極２への印加電圧を高くできる。それゆえ主放電極２
と被塗物１２１との距離も長く設定できるので、比較的
大型の製品に適用できる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、コロナ放電の方向と粉
体塗料の搬送方向が交差するので、イオンと粉体塗料が
確実に接触する。それゆえ帯電率、従って塗着効率が大
幅に向上する。しかも主放電極とパルス放電極が周期的
に同電位となるので、電極に粉体塗料が付着堆積するこ
とがない。それゆえ品質の安定した静電塗装が継続でき
る。また電気力線の方向を周期的にかえることができる
ので、電気力線が凸部に集中せず、粉体塗料が振動しな
がら被塗物に向かって飛行するので、被塗物の凹凸に関
係なく均一な静電塗装が行われる。また箱型製品の先端
部に集中しないので、内部の角隅部も塗装できる。

【００３２】本発明の粉体塗料用静電塗装機を、粉体塗
料以外の粉状製品に用いて均一な塗布と、塗着効率を向
上出来るのは言うまでもなく、本発明はそれに限定され
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す図

【図２】実施例２を示す図

【図３】パルス回路５２を含む直流電源回路例を示す図

【図４】本発明の原理を説明する模式図

【図５】従来法を説明する模式図

【符号の説明】 ２、主放電極 ５、整形電極 ６、パルス放電極 ６１、静電塗装機 ７５、管状搬送手段 １０２、粉体塗料

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉体塗料の静電塗装において、直流高電
   圧を印加する電極と、該電極と同極性の直流パルス高電
   圧を印加する電極を用いて、両電極間に周期的にコロナ
   放電を形成し、粉体塗料を前記コロナ放電と交差する方
   向に搬送し、該粉体塗料を帯電させることを特徴とする
   粉体塗料の静電塗装方法
2. 【請求項２】 粉体塗料を噴出する管状搬送手段の噴出
   口の中心部に配設され、直流高電圧が印加される主放電
   極と、前記搬送手段の内壁面、または内壁面より外側に
   配設され、前記主放電極と同極性の直流パルス高電圧が
   印加されるパルス放電極を具備する粉体塗装用静電塗装
   機