JPS6057904B2 - 静電的流動化ベツドを使用した塗装方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、静電的流動化ベッドを使用した塗装装置に関
し、更に詳細には、電離された空気が微小塗装材料の同
時的流動化および帯電のために使用される塗装装置に関
する。

静電的流動化ベッドによる塗装は、多種の加工品に微小
材料を付着するための通常で広く使用されている技術で
ある。

クヌードセン氏の米国特許第３９１６８２６号明細書に
記載の装置は、電離された空気は、その装置内に使用さ
れる微小塗装材料を同時に帯電および流動化するために
使用され、安全と著しい効果との利益をあたえている。
かような装置の満足な動作に対して重要な必須条件は、
これに使用される空気の効率的な電離である。クヌード
セン氏によつて記載された種々の高能率の帯電装置は、
全く効果的かつ好的であるけれども、更に一層効果的な
空気の電離は、随伴的により良好な成績を得ることがで
き、より少ない電力消費と、より高い安全と、より低い
費用とをもたらすであろう。更に、ある―的に対しては
、他の電極形状と空気流パタンとが必要とされるかも知
れない。従つて、本発明の目的は、新規な静電的流動化
ベッドを使用した塗装方法及び装置を提供することであ
つて、塗装材料を流動化しかつ帯電させるために使用す
る空気は、非常に効率的かつ効果的な態様で電離される
。

本発明の目的はまた、動作を低いレベルの電力消費で、
従つて向上した安全と低価格で操作される塗装装置を提
供することてある。

本発明の他の目的は、前述の利点をあたえると同時に比
較的に簡単で製作費が安価な装置を提供することである
。

本発明の前述および関連する目的のいくつかは下記の構
成素子の組合せを有する静電的流動化ベッド塗装装置に
よつて容易に達成されることがわかつた。

すなわち、上記静電的流動化ベッド塗装装置は、多孔性
の支持部材を内部に装架し、その上方に塗装室を、その
下方に充気室（プレナム）を画成する外囲と、多数の電
荷集中部分を持つ電極装置と、前記電極装置の電荷集中
部分の形状と実質的に一致した流路を通りかつ同電荷集
中部分と接触するように空気を投射するための装置を有
・する。その電極装置および空気投射装置は、空気を空
気投射装置からの流路中にある充気室を通過して電極装
置の電荷集中部分と接触させるように配置され、それに
より空気は電離され、しかる後に、前記支持部材を上方
に通過して塗装室内に流入する。このように電離された
空気は、塗装室内て支持部材上に支持された微小粒子塗
装材料を帯電および流動化するために使用される。本発
明の好ましい実施例においては、前記電極装置は、多数
の細い針金と、前記針金をその一端において支持し、そ
の自由端を前記空気流通路内に位置させ、前記電極装置
の電荷集中部分としている。

前記の支持装置は、その長さに沿つた複数の位置におい
て半径方向外方に向かつて針金が延びている一つの軸を
用いることができる。最最も好ましくは、それらの針金
は、ほぼ等しい長さであつて、それらの自由端は、前記
軸と同軸に整列した仮想の円筒表面上に位置している。
前記軸自身は、望ましくはほぼ水平の基部板上にそれに
垂直に装架される。基部板は、軸の基部の周りに円形形
状に配列された多数の貫通孔を持ち、その円形形状の直
径は、前記針金の自由端によつて画成された仮想の円筒
表面の直径とほぼ等しい。そのような装置は、また前記
基部板の下方に空気が導入される室を含み、この室から
の実質的に唯一の出口は、前記基部板に設けられた複数
の孔である。その結果、前記の室に加圧状態で導入され
た空気は、針金の自由端に向かう個々別々の流れ、すな
わち噴流となつてそれらの孔から流出するであろう。全
体として、そのような装置の基部板は、充気室の底部を
画成するであろう。本発明の目的を達成するために、静
電電荷を帯びることができる微小材料のベッドを多孔性
の支持板上に配置して加工品を塗装する方法が用いられ
る。

多数の電荷集中部分を持つた電極装置が、高い電圧に帯
電され、空気の少なくとも一つの流れが、前記の帯電さ
れた電極装置の電荷集中部分の形状と実質的に一致した
流路を通りかつその電荷集中部分と接触するように投射
され、それにより空気を電離する。しかる後に、電離し
た空気の．流れは、支持板を通過して上方に流れ、微小
材料のベッドを流動化し、同時にその粒子を静電的に帯
電させる。一つの加工品を帯電粒子のベッドに接近して
位置させ、同時にそれをベッドに対して実効的に異なる
電位に保つことによつて、その力旧工品に粒子を吸引お
よび付着させ、それにより加工品上に塗装が行われるで
あろう。この方法の実施において好ましいことは、多数
の空気の流れが特電電極装置の電荷集中部分に接触して
上方に通過することであろう。周知の通り、塗装材料の
付着物は、互いに異なる電位にある物体間に存在する吸
引力の作用の原理に基づき、広範囲の種類の加工品に付
与することができる。

それを実施するためには、ます塗装すべき加工品を塗装
材料と実効的に異なつた電位（通常は接地電位）に保ち
、次に雲状の静電荷を帯びた塗装材料粒子より成る流動
化ベッドの中又はその近傍を通り上記の加工品を搬送す
ることに”より、塗装材料粒子の流動化ベッドの中から
帯電粒子を吸引し加工品の表面上に付着させる。なお、
加工品を搬送する運搬装置は、加工品の形態に従う。そ
れは、例えば、個々の加工品を支吊するハンガーを有す
るコンベヤーのこともあるし、また、ワイヤのように連
続した長さの加工品の場合には、１組の送り出し及び巻
き取りロールのこともある。次に、添付図面を参照して
本発明の実施例を説明する。

添付図面には本発明による静電的流動化ベッドを使用し
た塗装装置が例示され、それは、全体を１０で示した上
方に開口のある外囲を有し、その上端は外方に延びる上
部周囲フランジ１６に終端している。全体を１８で示し
た四角形蓋皿は、外囲の開口上端部の中に取外し可能に
嵌合し、その上部周囲に外方に延びるフランジ２２を持
つ側壁２０と、その下縁部に固着された多孔性の底壁、
すなわち床板２４とを持つている。図に見られるように
、蓋皿１８は、外囲１０の開口によく合致する寸法およ
び形状を持つている。両方のフランジ１６，２２の間に
は、その間に気密をあたえるための適当なガスケット２
６が介在し、蓋皿１８は、フランジ１６，２２を貫通す
る適当な締め具２８によつて外囲１０に固着され、微小
塗装材料３０は、蓋皿１８の中に入れられる。四角形の
基部板３２は、外囲１０の下部に装架され、その縁部は
、側壁１４に密封結合され、その下方に空気室３４を、
上方に充気室（プレナム）３６を画成する。加圧空気源
（図示せず）に連結されたホースまたは管３８は、側壁
１４を貫通し、基部板３２の開孔４０に適当な取付片に
より固着されて、空気室３４の気密加圧を可能にしてい
る。板３２の中心に位置する第２の開孔４２には、全体
４４で示した電極部材が固着され、これは、直立した柱
組立体４６（適当なナット、ワツシヤ、スペーサおよび
心部分とで構成される）と、軸方向に離隔して位置する
２個の剛毛状針金の一般的に円形の房４８とで構成され
る。この房４８の剛毛は、柱４６によつて一端を支持さ
れ、そこから外方へ放射状に突出し、それらの自由端は
ほぼ仮想の円筒表面上に位置している。高電圧源（図示
せず）からの電気ケーブル５０は、側壁１４を貫通し、
適当な装置によつて柱４６の上端に固着される。基部板
３２は、更に、それを貫通する比較的小さい８個の孔５
２を有し、これらの孔は、柱４６の周囲に同心的に環状
に配置され、その環の直径は、前記剛毛の房４８の直径
とほぼ等しい。明らかにわかるように、これらの孔５２
は、この下方の空気室３４に送給される空気に対する実
質的に唯一の出口となる。例示された装置の動作につい
ては、電圧は、ケーブル５０を通つて電極部材４４に印
加され、圧力空気は、ホース３８を経て空気室３４に送
られる。

空気は、個々別々の流れとして、孔５２を上方に通過し
、房４８の剛毛の自由端部分に接触し、そこで空気は電
離される。最後に、このように電離された空気は、蓋皿
１８の多孔性の底壁２４を通過し、その上に支持された
粉末３０の集積の中に流れる。空気は、通常の態様に粉
末を流動化するのみでなく、その粒子を静電的に帯電さ
せるが、その詳細は上記のクヌードセン氏の特許明細書
に記載されている。よく知られているように、変化した
曲率を持つ導体の上では、電荷の密度は曲率の増加とと
もに増加する。

これは一つの導体はその表面上のすべての点において同
一の電位を持つているからである。従つて、電極が鋭い
または尖つた部分を持つているならば、その電荷はその
ような部分に最も集中する傾向があり、そこから放電が
最も容易に起こるような強い帯電作用の領域を与えるで
あろう。従つて、空気室３４からの空気流を針金の自由
端部分の形状と実質的に一致した流路を通りかつその針
金の自由端部分と接触するように投射することによつて
、空気の電離が最も効率的に行なわれるものと考えられ
る。

基部板３２に設けた孔５２の位置は、空気をそのように
投射するための簡単かつ有効な構成を提供することが理
解されるであろう。当業者によつて理解されるように、
塗装装置全体の構成および使用される電極装置の形状は
、広く変えることができ、しかもなお本発明の技術思想
を具現し、その目的と利点とを達成することができる。

本発明の重要な特徴は、電荷集中部分を持つた電極装置
を使用していること、および空気を電極装置のそのよう
な電荷集中部分の形状と実質的に一致した流路を通りか
つその電荷集中部分と接触するように投射し、最終的に
は微小粒子の”塗装材料のベッドを流動化し同時に塗装
材料の微小粒子を帯電させるための装置を提供する点に
ある。従つて、例えば、塗装装置の充気室の中に垂直に
装架されたブラツシ形式の電極の代わりに、充気室に送
られる空気の流れの中に先端部が配置された尖つた素子
を持つた格子を使用することもできる。また、例示の実
施例では単一の電極部材が使用されているけれども、場
合によつては、複数の同様の部材を使用することが有利
であろう。その場合には、それらの電極を電気的に接続
するために導電性の基部板を使用してもよい。そのほか
、図示のような形式の支持板を使用する代わりに、電極
の電荷集中部分に空気を接触させるような一連のノズル
で置き換えることもできる。最後に、本発明を、流動化
および帯電のために電離された空気を使用する技術につ
いて説明したけれども、もし希望ならば、他の電離てき
る気体を使用することもできることは理解されるべきで
ある。本発明装置の構成に対して適当な材料は、当業者
にとつて明らかであり、更に説明する必要はないであろ
う。外囲およびそれに関連する部品および付属品に対し
て合成樹脂の絶縁材料を使用することは、一般的に安全
、性能、並びに製造上の便利および経済性の最適の組合
せを提供するであろう。多孔性の支持部材（この用語は
、ここでは流動化ベッドを支持するために通常使用され
るいわゆる多孔板、隔膜などに対する総括的表現として
使用されている）は、従来広く使用されているセラミッ
クスを含む任意の適当な材料で製作することができるが
、多孔性プラスチック（ポリオレフィンなど）がより好
ましい。塗装材料としては、実際上、任意の微小なまた
は細かく粉砕された材料であつて、少なくとも短時間の
間、静電電荷を受け取りかつ保持することができる材料
は、本発明の実施に使用することができる。このような
材料は周知であり、かなり広範に列記することができる
。例示的に述べると、それらの塗装材料は、燐、タルク
、白茎などの無機物ミポリオレフイン類（例えば、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、ＥＰＲＮＥＰＴｌ及び他の
共重合体類、イオノマ類）、エチレン性不飽和炭化水素
重合体類およびその誘導体（例えば、ポリビニル●クロ
ライド、ポリビニリデン・クロライド、ポリスチレン、
ポリブタジエン、ＡＢＳ）、アクリル重合体類、ポリア
セタール類、エポキシ樹脂類、セルロース樹脂、ポリア
ミド類などの有機樹脂およびエラストマーを含んでいる
。多くの場合において、使用される特定の塗装材料は、
最終的に希望される種類の被覆を形成するために、もし
その加工品が必要となるならば、（付着の前または後に
）どのような処理とするべきであるかを指示するであろ
う。慣用の処理は、加熱（塗装材料の初期付着を良好に
するため、Ｂ段階樹脂またはプレポリマーを硬化するた
め、一様な被覆となるように付着した粒子を溶融するた
め）、接着剤の塗布、超音波または化学線への暴露など
を含み、本発明の方法は、そのような性質の処理に適応
させるとができる。本発明の原理を適用し得る加工品の
種類は、実際上無限であつて、帯電された粒子に対して
実効的に異なる電位を持つことができる任意の物体を含
んでいる。（この場合、通常は、その物体を接地し、粒
子は負に帯電されるが、粒子と物体とは接地に対して同
一の極性を持ちかつ異なる値の電位にあつてもよい。）
図示の装置は、他の装置を含む装置系の中で使用される
ことが多いことは理解されるであろう。例えば、付着し
なかつた塗装材料を回収し、またその周囲の区域の汚染
を防止することが通常望ましいので、流動化ベッド装置
に関連して真空回収装置が設けられる。同様に、装置系
は、前に言及した塗装前および塗装後の処理を行なうた
めに必要な加熱炉などを含むことができ、ガスおよび電
力制御機構、コンソールなどもまた統合された装置系の
中に設置されるであろう。このように、本発明は、新規
な静電的流動化ベッドを使用する塗装方法及び装置を提
供し、それにより塗装材料を流動化および帯電させるた
めに使用される空気は、非常に能率的かつ効果的かつ効
果的な態様で電離されることがわかる。

この装置は、電力消費の低いレベルで操作することがで
き、従つて向上した安全と低い費用で操作することがで
きる。更に、本装置は比較的に簡単であり、かつ製造価
格は安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による静電的流動化ベッド装置の一部
を破断して内部の構成を露出した透視図である。 第２図は、第１図の装置の２−２線に沿う断面図である
。第３図は、第１図および第２図に図示の装置の中で用
いられている電極組立体並びに関連した基部板及び電気
ケーブルの一部を示す拡大立面図てある。１０・・・・
・・上方が開口した外囲、１４・・・・・・外囲の側壁
、１６・・・・・・外囲の上部周囲フランジ、１８・・
・・・・四角形蓋皿、２０・・・・・・蓋皿の側壁、２
２・・・・・・蓋皿のフランジ、２４・・・・・・蓋皿
の多孔性の底壁、２６・・・・・・ガスケット、２８・
・・・・・締め具、３０・・・・・・微小塗装材料、３
２・・・・・・基部板、３４・・・・・・空気室、３６
・・・・・・充気室（プレナム）、３８・・・・・・ホ
ース、４０・・・・・基部板の開孔、４２・・・・・・
基部板の第２の開孔、４４・・・・・電極部材、４６・
・・・・・柱組立体、４８・・・・・・房、５０・・・
・・・電気ケーブル、５２・・・・・・孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 微小粒子の塗装材料で加工品を塗装するための静電
   的流動化ベッド形塗装方法であつて、（イ）塗装容器内
   の多孔性支持部材の上に、静電荷を帯びることができる
   微小粒子の塗装材料のベッドを載置すること、（ロ）前
   記塗装容器内において前記支持部材の下方に離隔して配
   設された基板の上に支持され、多数の電荷集中部分を有
   する電極装置を高電圧に帯電すること、（ハ）少なくと
   も１つの空気流を前記の帯電した電極装置の前記電荷集
   中部分に向かわせ、前記空気流の大部分を前記電荷集中
   部分と接触させることにより前記空気流を電離すること
   、（ニ）前記の電離した空気流を前記支持部材を通り上
   方に通過させ、前記塗装材料の微小粒子を帯電させると
   同時に前記微小粒子の塗装材料のベッドを流動化するこ
   と、及び（ホ）前記加工品を前記の帯電した微小粒子の
   塗装材料のベッドに接近して配置し、同時に前記加工品
   を前記帯電微小粒子の電位に対し実効的に異なる電位に
   維持することにより、前記帯電微小粒子を前記加工品に
   向けて吸引しかつ付着させること、を包含する静電的流
   動化ベッド形塗装方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の方法において、多数
   の前記空気流の大部分が、前記の帯電した電極装置の前
   記電荷集中部分と接触するように上方に送られる静電的
   流動化ベッド形塗装方法。 ３ 微小粒子の塗装材料で加工品を塗装するための静電
   的流動化ベッド形塗装装置であつて、内部に装架された
   多孔性の支持部材を有することにより、内部において前
   記支持部材の上方に塗装室を、かつ、前記支持部材の下
   方に充気室を画成する外囲と、前記外囲の内部において
   前記支持部材の下方に離隔して配設された通常水平な基
   板であつて、その下方において前記外囲の内部に加圧空
   気室を画成し、かつ、前記加圧空気室からの空気流が通
   過する少なくとも１つの開口を有する前記基板と、多数
   の導電部材を含み、かつ前記基板の上に支持されて前記
   充気室の中に設置された電極装置であつて、前記導電部
   材のおのおのは電荷集中部分を有し、かつ、前記電荷集
   中部分は前記導電部材のその他の部分から分離した少な
   くとも１つの区域の中に配置されている前記電極装置と
   、を包含しており、 前記基板の前記開口は、前記加圧空気室からの空気流を
   、その大部分が前記区域に送られる流路に沿い、かつ、
   前記導電部材の前記電荷集中部分と接触する方向に向け
   るような寸法と形状とを有し、それにより前記空気流の
   空気は電離した後上方に向かい前記支持部材を通過し前
   記塗装室の中に入ることにより、前記の電離した空気は
   、前記塗装室内において前記支持部材上に支持された前
   記塗装材料の微小粒子を帯電させ、同時に前記微小粒子
   の塗装材料のベッドを流動化するように構成された静電
   的流動化ベッド形塗装装置。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載の塗装装置において、
   前記電極装置は、多数の細い針金と、前記針金をその一
   端において支持しかつ前記針金の自由端を前記区域内に
   配置するための支持装置とを有し、前記自由端は前記導
   電部材の前記電荷集中部分を形成する静電的流動化ベッ
   ド形塗装装置。 ５ 特許請求の範囲第４項に記載の塗装装置において、
   前記支持装置は１つの軸であつて、前記軸の長手方向の
   複数の位置において、前記針金が前記軸より半径方向に
   外方に延びている静電的流動化ベッド形塗装装置。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載の塗装装置において、
   前記針金はほぼ等しい長さを有し、かつ前記針金の前記
   自由端は、前記軸と同軸に整列しかつ前記区域を形成す
   る仮想の円筒の表面上に位置する静電的流動化ベッド形
   塗装装置。 ７ 特許請求の範囲第６項に記載の塗装装置において、
   前記軸は前記基板上に前記軸の軸線を前記基板に対し垂
   直にして取り付けられ、前記基板の前記開口は前記軸の
   基部の周囲に円形形状に配設された多数の穴を含んでお
   り、前記円形形状の直径は前記区域の直径と実質的に等
   しく、更に前記穴は前記加圧空気室からの実質的に唯一
   の空気の出口を形成しており、それにより前記加圧空気
   室内の空気は前記針金の前記自由端に向かう個別の空気
   流として前記穴から流出する静電的流動化ベッド形塗装
   装置。 ８ 特許請求の範囲第７項に記載の塗装装置において、
   前記基板は前記充気室の底部を画成する静電的流動化ベ
   ッド形塗装装置。