JPS598182B2 - 層状荷電型粉体塗装装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、気体に分散懸濁して層状をなす粉体塗料を
対向難役された一対の面状無声放電電極にはさまれた空
間を通過させ、これらの電極から前記懸濁塗料粉体の層
を横切つて交互に逆向きに通過する単極性イオンシャワ
ーによつて、塗料粉体を充分に荷電することにより極め
て高い塗着効率を得るようにしたことを特徴とする新し
い静電粉体塗装装置に関するものである。

静電粉体塗装法は、その無公害性、塗膜の優秀性、工程
の簡易化、省資源等多くの利点を有するために、新しい
塗装法として序々にその適用範囲を広げつつあるが、従
来から多く用いられているシンナー等を使う液性塗料に
よる方法に比較して、現在でもなお大きな欠点を有して
いる。

それは塗着効率が比較的低く。通常３０〜６０％程度で
特に大容量の塗装機を使用する場合にこの欠点は重大な
ものとなる。すなわち、静電粉体塗装プロセスにおいて
はオーバースプレー塗料を回収しなければ塗装工程の経
済性が著し＜低下するが塗着効率が低い場合には、回収
された塗料は多少の粉塵の混人例えば粒度分布等の性情
の変化等は避けることができないため再使用塗料のため
に塗膜の性能の劣化がまぬがれないという重大な欠点を
もつている。静電粉体塗装法の塗着効率が比較的低く、
特に多量の粉体を一つのガンから噴射した場合にその性
能の低下が著しいのぱ、使用される塗料粉体が大部分の
場合著し＜荷電のしに＜い高い電気抵抗をもつ粉体であ
シ、これを液性塗料の如く例えば回転カップ等の周辺部
に薄い膜状にもつてきて粒の均一にそつた液滴となすと
同時に荷電を行なうという確実な方法が開発されていな
いところに大きな原因がある。液性の静電塗装の場合に
は、ガンから噴射される液滴は通常ガンをはなれる時に
は既に確実に荷電されているのに対し、在来行われてい
た静電粉体塗装法においてはガンの先端よシ噴射される
時にはほとんどの粉体は帯電していない状態あるいぱ接
触帯電によつて極性の一定しない帯電状態にあるのが通
常であつてこれがガンから被塗物へ飛行する途中におい
てガンの先端から被塗物へ流れるイオン電流によつて≦
部荷電されるのが通常である。しかしこの場合はガンの
先端から被塗物へ向かつて流れるイオン電流の電流存在
領域の中に確実に塗料粉体を分散させることが先づ第一
に困難であるはかシでなく、ガンの付近に滞留する既に
帯電した粒子によつてそれと被塗物との間に存在する大
部分の粒子の荷電がマスクされてしまうために、このよ
うにガンから被塗物に向かつて流れる電流によつて粒子
を帯電するという方法は特にブースの中の気流がガンか
ら被塗物に向かう電気力線に対して直交するような場合
には、未帯電の粒子はその気流に乗つて直ちにイオン電
流の存在する領域の外に運び去られてしまうために塗着
効率を上げることが本質的に困難である。それと同時に
在来方式のガンに卦いては、ガンの尖端から被塗物に向
かつて飛行する粒子の帯電を充分に行うために多量の電
流をガンから被塗物に向かつて流せば被塗物の表面に堆
積形成された粉体層を通して多量の電流を流さねばなら
ず、この粉体層を流れる電流によつて粉体層の中に著し
く大きな電圧降下が発生してそのために粉体層中で逆電
離が発生し塗膜の平滑性が失われたう著しい場合には柚
子肌、クレー汐一等の発生の原因となＤ１結局平渭性の
良い塗膜を得ることが従来の粉体塗装法では不可能であ
るというのが静電粉体塗装法の大きな欠点であつた。こ
のようなガンの先端から被塗物に向かつて電流を流すこ
とによることを主体とする静電粉体塗装法の欠点を改良
するためにガンの内部にコロナ放電電極等を設けてガン
の内部でコロナ放電を発生させることによつて粉体をガ
ンの内部で帯電し、ガンの先端から被塗物に向かう電流
を粒子の帯電には使用しない内部荷電式の静電粉体塗装
装置が考案されて既に実用化されている。

しかしながらこれらの内部荷電型の静電粉体塗装装置に
ふ・いては、コロナ放電電極の先端が放電によつて序々
に摩耗し、あるいはコロナ放電電極の先端に高絶縁性の
塗料粉体が塗着される等の原因によシ充分な放電を長期
間にわたつて安定に維持することが困難であるという極
めて重大な欠陥を有する場合があると同時にその一つの
ガン当ねの処理能力が少ない場合にはガンの性能が得ら
れても、一つのガン当シに大きな処理能力を持たせるこ
とができないという重大な欠点を有している。ノ この発明は以上に詳細に述べた如く、外部荷重型の静電
粉体塗装装置のもつている低塗着効率、及び内部荷電型
の静電粉体塗装装置のもつている荷電能力の長期安定性
の欠除及び処理能力の少ないこと等の欠点を解決して処
理能力が小さい範囲から極めて大きい範囲にわたつて高
い塗着効率をもち、且平滑性の良い塗膜を得ることがで
きると同時に、長期間にわたつてその性能の安定性が著
しく良好な新しい静電粉体塗装装置を提供するものであ
る。

本発明による静電粉体塗装装置に卦いては粉体塗料をエ
ジクヌ一あるいは空気を使わない電気力学的な方法の何
れかによつて粒子が気体中に分散懸濁した状態になした
後に、スリツト状の塗料噴出口から分散噴出させ、ここ
から噴出させた塗料粉体が粒子一つ一つがよく分離した
状態で気体中に層状をなして分散懸濁させた後、この分
散懸濁した層状の塗料粒子を両側からはさむように配設
された面状無声放電電極によつて、これらの面状無声放
電電極を片方ずつ交互に動作させてその表面にプラズマ
が存在するようにし、同時にその時に動作中の無声放電
電極と動作してない方の無声放電電極との間に常に方向
が一定した相対電位が存在するように両方の電極間に電
圧を印加することによつて、前述の層状をなして無声放
電電極にかこまれた空間を進行している懸濁粒子粉体層
を両側から交互に単適性イオンシヤワ一で充分に荷電す
ることによつて粒子を確実に帯電させ、しかる後に対向
する面状無声放電電極の間にはさまれた空間を逸失した
粉体塗料が被塗物に向かつて進行するような機械的配置
及び双方の無声放電電極と被塗物との間に電圧を印加す
ることによつて粒子の帯電を極めて確実に行い、これに
よつて著しく高い塗着効率を有するようにしたものであ
る。

又この方式によれば、層状をなして面状無声放電電極の
間を通過する粉体の帯電の電荷密度は無声放電電極相互
間に印加される電界強度によつて広い範囲にわたつて確
実に制御することが可能となるので、粒子のもつ電荷密
度を確実に制御することが可能となね、これによつて荷
電しやすい粒子あるいは荷電しにくい粒子でもこの電圧
を適当に調節することによつて所望の電荷密度に荷電す
ることが可能となり、これによシ高い塗着効率と、且平
渭な塗膜を得ることが可能となるのである。本発明によ
る静電粉体塗装装置に卦いては粉体塗料粒子を荷電する
場合に粒子があらかじめ気体中に分離して比較的希薄に
懸濁した状態で、しかも本質的ＶＣ電極面から反発され
るような作用を受けつつ層状に供給されるので多量の粒
子が供給されても、その荷電を確実に、しかも所望の電
荷密度でもつて実施できることがその最大の特徴である
。以上詳細に述べた本発明による静電粉体塗装装置の粒
子荷電装置は、発明者が既に提案したところの帯電粒子
発生装置特願昭１９−７８２２２によつて容易に実現す
ることができ、この方法による粒子荷電メカニズムは発
明者が先願にトいて既に除べた通ジである。次に本発明
の実施例を図を用いて詳細に説明する。

第１−１図は本発明による静電粉体塗装装置の縦断面図
を示したものである。第１−２図は第１−１図のＡ，Ａ
゛によつて示される水平断面図を示したものである。第
１−１図、第１−２図に卦いてホツパ一にためられた粉
体塗料７は粉体供給装置８によつて示される分散用高圧
空気によつてエジエク汐−２５の中に卦いて充分分散懸
濁した状態となり、次いで移行部１０を通つてスリツト
１１に至ジ、ここよジ充分に分散懸濁した層状の粉体粒
子となつて対向離設された面状無声放電電極５，６の間
の空間１２を通過するようになつている。この面状無声
放電電極５及び６の内部の表面の浅い所に卦いては絶縁
物層の中にそれぞれ２群の無声放電電極、１−１，１−
２，・・・、２−１２−２，・・・及び３−１，３−２
，・・・、４−１，４−２，・・・が埋め込まれ、それ
ぞれ１本卦きに同相に接続され、面状無声放電電極５に
卦いては交流電源１３に、面状無声放電電極６にふ・い
ては交流電源１４に接続されている。電源３と１４は図
には示してないところの制御装置によつて通常１０〜２
００Ｈｚの範囲の交流電圧が１サイクルの１／４だけ位
相をずらした状態で、それぞれ相隣る無声放電電極間の
交流電圧を印加するようになつている。このために無声
放電電極５及び６は、何れか一方の無声放電電極内部表
面付近に訃いて無声放電が発生し、片方で無声放電が発
生している時は他方では無声放電が発生しない。

この時に電源１５によつて無声放電電極５と６の間には
全体として無声放電が発生している方から無声放電が発
生しない方の電極に向かつて常に極性が同一になるよう
な電圧が印加されているので、例えば無声放電が発生し
ている電極から無声放電が発生していない電極に向かつ
て常に正あるいは負の何れかの単一極性イオンが、スリ
ツト１１から吹き出され、５，６にはさまれた空間に存
在し、被塗物１７の方向に向かう粉体層を通過してイオ
ンシヤワ一が交互に直交してこの薄い粒子の懸濁した粉
体層を通過するようになつている。

このようにして薄い粉体粒子に直行して流れるイオンシ
ヤワ一によつてスリツト１１から噴出された薄い粉体粒
子層は確実に電荷され、しかもその電荷密度は電極５，
６との間に存在する電界強度によつて確実にコントロー
ルすることができるので、所望の電極でしかも所望の電
荷密度に塗料粉体を確実に帯電することが可能になる。
な卦電源１６は電源１５を介して面状無声放電電極５及
び６に共通して印力Ｕされる高電圧装置であつて、この
Ｅ，源によつて接地された被塗物１７と面装無声放電電
極５及び６との間に塗装装置から被塗物へ向かつて前述
の如く確実に帯電された単一極性の塗料粉体を，駆動す
るところの電界を形成することが可能となる。但この電
源は必ずしも塗装装置に組込む必要はなく、被塗物側に
結線してもよい。以上に詳細に説明した如く本発明によ
る靜電粉体塗装装置に｝いては粉体粒子が塗装装置の内
部において気体に懸濁した薄い層状をなしている状態に
卦いてこの粉体粒子層の進行方向と直行する方向のイオ
ンシヤワ一によつて粒子の荷電が行われるので、粒子の
荷電は極めて理想的な状態で行われ、このために非常に
高い塗着効率を得ることができる。

な｝この方式に卦いては無声放電電極の表面に生起され
る無声放電は、この電極それぞれが持つているところの
粒子反発力によシ、本質的に粉体粒子の飛来を阻止する
能力を有していることは既に発明者が帯電粒子発生装置
（特願昭４９−７８２２２）に卦いて詳細に説明した如
くであつて、例えばこのために本荷電装置の性能は極め
て長期間にわたつて安定に保持されるために何ら保守を
必要としないのであつて、これは他の内部荷電型の静電
粉体塗装装置放電計の先端の如く放電特件が熔着した静
電粉体塗料によつてそこなわれるというような事故によ
つて運転の安定性がそこなわれるということは生じない
。本発明による静電粉体塗装装置に卦いてはその内部に
卦いて粒子を荷電するために対向離設された面状無声放
電電極は、第１−１図第１−２図において示した如く平
板状のもののみに限定されるものでなく、第２図に卦い
て示した如く、中空円錐面５の内部に配設された電極群
、１−１，２−１，１−２，２−２，・・・、及びその
内部に同軸に対向離設された円錐の表面に配設された電
極群３−１，４−１，３−２，４−２，・・・、によつ
て形成される面状無声放電電極の如く同軸の円錐状のも
のを対向離設して形成することが可能であシ、第２図に
おけるその他の番号は第１−１図及び第１−２図に卦い
て示したのと同じ軸道をもつ装置は全部同じ番号で表示
されているので、その他の詳細な説明は第２図において
はこれを省略する。

第３図に示したのは本発明を特にΩ型のコンベアーに適
用する場合に適した大容量処理用の本発明による静電粉
体塗装装置を示したものである。第３図に卦いては矢印
７′によつて示される静電粉体塗料は、矢印９によつて
示される分散用空気によつてエジエクタ一２５に卦いて
空気に充分懸濁した状態にされた後、これに接続される
パイプ２２の中を通過してその先端部にその側面に向か
つて開口されたスリツト１１を通過して水平な放射状の
全周にわたる薄い分散懸濁粒子層を形成すするようにさ
れている。なおこの場合、充分な粒子の懸濁状態を均一
に保持するために、中空円筒２２は駆動用プーリ一及び
ベルト２４等によつてベアリング２２によつて保持され
た状態に卦いて回転運動を与えることが好ましい場合が
多い。面状無声放電電極は、第３図に卦いては５及び６
によつて示された断面図に明らかな如く、ドーナツ状の
絶縁物のそれぞれ対向する面の浅い所に同心円上の無声
放電電極１−１，２−１，１−２，２一２，・・・、及
び３−１，４−１，３−２，４−２，・・・、等が埋設
されている。電極の電源への接続の状況は第１−１図、
第２図と同じ番号を付してあるところよジ明らかな如く
、電圧の印加状況は第１−１図及び第２図と同様である
。な卦、１４−１及び１４−２は第１−１図及び第２図
に卦ける電源１４に相当し、第３図に卦ける１５−１及
び１５−２は第１−１図及び第２図に卦ける電源１５に
相当する。

被塗物は１７−１及び１７−２に示されて卦ジ、これは
オメガ状のコンベア２１にけんすいされているものであ
る。第３図に示した本発明による静電粉体塗装装置を用
いることにより、全周方向にわたつて放射状の懸濁粉体
層を形成することが可能になるので、特にΩ型コンベア
において要求される極めて大量な粉体塗装能力を要求さ
れる場合に充分これを満足させ、且つ、極めて高い効率
が可能となる。な卦、第３図に卦いて５′及び６５は対
向する面状無声放電電極のガードリングであつて、面状
無声放電電極に電源１６ｖこよつて被塗物１７−１及び
１７−２との間に電圧が印加される。な卦、５′及び６
′に図示はしてないが、これを適度な電気抵抗をもつ絶
縁物で構成し、その被塗物と対向する面に適宜面状無声
放電電極を埋設して被塗物の上に形成される粉体の固着
の程度を一層確実ならしむるためにわずかの電流をこの
ガードリングよジ被塗物に向かつて流すことによつて更
に効率を高めることができる場合もある。これは第１−
１図及び第２図に示した本方式による静電粉体塗装装置
に卦いても同様である。以上に詳細に説明した本発明に
よる静電粉体塗装装置に使用されるスリツトは字義通ジ
スリツトである必要は必ずしもなく、気体に懸濁した粉
体粒子が適度な層状をなして分散放射されるために必要
な近接して連続した多数の穴等を無声放電電極にはさま
れた空間ＶＣおいて粒子が均一な懸濁層を形成するため
に実行的にスリツトと同じ働きをするものはこれを何れ
も用いることができる。

な卦第３図に卦いては線状無声放電電極５，６及びその
ガードリング５５，６′は粉体を塗料粉体供給管２とは
切ｂはなして回転しないように図示してあるが、これは
２２と機械的に結合して回転させてもよいことは勿論で
あジ、この場合は更に高い均一度の粉体層の放射を全周
にわたつて確保することが可能となる。本発明よる静電
粉体塗装装置に卦いては第３図において電極は必ずしも
同心円上に配設する必要はなく、放射状に配設してもよ
く、又、放射線と一定の角度をもたせて配設してもよい
。

次に本発明の実施例について詳細に説明する。

第３図に示した本発明による静電粉体塗装装置において
、面状無声放電電極５，６の絶縁物は比較的電気抵抗の
低いガラスをもつて構成し、その表面から０．３Ｔｍの
深さにピツチ３ｍをもつて太さ０．３ｍ１ｎの同心円上
に導体電極を埋設し、これを一本卦きに同相に接続して
、これに６０００Ｖの交流正弦波交流電圧を周波数５０
Ｈｚで電線１３及び１４によつて印加し、５と６の間隔
を５（７ｎに保ち〜これに電源１５−１及び１５−２に
よつて１００Ｈｚで波高値１２０００Ｖの交流矩形波電
１圧を面状無声放電電極５，６の間に印加し、ドーナツ
状をなす面状無声放電電極の内径を１０ｃｒｉ！とし、
外径を３０ｃｍとし、電源１６によつて印加される直流
電圧を１００Ｋとし、被塗物と面状無声放電電極の外周
との距離を３０ｃｒｉ１に保持し、空間１２のちようど
中間に粉体層が形成されるようにスリツトの位置を選定
し、装置の回転速度を毎分３００ＲＰＭとした時に毎分
９０００ｒの粉体を被塗物に向かつて噴射させた場合に
、８５％の塗着効率を得ることができ、これは従来の装
置に比較して著しく高い塗着効率である。

【図面の簡単な説明】

第１−１図は本発明の１実施例の縦断面図、第１の２図
はＡ−Ａ線部の断面図、第２図は他の実施例の縦断面図
、第３図は更に他の実施例の縦断面図である。 ５及６・・・面状無声放電々極、１２・・・空間、１１
・・・塗料噴出口、１３及１４・・・無声放電励起交流
電圧を印加する電源、１５・・・相対電位になすための
電源、１６・・・塗着用電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ほぼ平行に対向離設された一対の面状無声放電電極
   とこれらの無声放電電極にはさまれた空間に向つて開口
   したスリット状の塗料噴出口と、これらの無声放電電極
   が片方ずつ交互に動作するように無声放電励起交流電圧
   を印加するための電源と無声放電生起中の片方の電極が
   他方の電極に対し常に同一の極性を有するような相対電
   位になすための電源とを有し、被塗物と前記無声放電電
   極対との間に電位差を発生させるようにしたことを特徴
   とする静電粉体塗装装置。 ２ 特許請求の範囲１において、無声放電電極を同一軸
   上に対向離設するようになしたドーナツ状電極となし、
   これと同一の軸を有する中空円筒の一端の側面にドーナ
   ツ状無声放電電極にはさまれた空間に向かつてスリット
   状塗料噴出口を開口ささたことを特徴とする静電粉体塗
   装装置。