BR112015007367B1

BR112015007367B1 - copo sino para aparelho de revestimento eletrostático atomizador rotativo

Info

Publication number: BR112015007367B1
Application number: BR112015007367-0A
Authority: BR
Inventors: Hiroyuki Mitomo; Tatsuki Kurata; Shirou Ota; Shou Sakai; Kouichi Asakura; Kazuyuki Shizawa; Hideo Sugawara
Original assignee: Nissan Motor Co., Ltd.; Keio University
Priority date: 2012-10-01
Filing date: 2013-09-20
Publication date: 2021-01-19
Also published as: CN104684653B; MX2015003952A; CN104684653A; US20150273497A1; JP5830612B2; RU2015116529A; EP2905082B1; BR112015007367A2; WO2014054438A1; EP2905082A4; US9399233B2; EP2905082A1; JPWO2014054438A1; RU2637028C2; MX354257B

Abstract

"COPO SINO PARA APARELHO DE REVESTIMENTO ELETROSTÁTICO ATOMIZADOR ROTATIVO" É provido um copo sino (11) instalado sobre um eixo de rotação (CL) de um aparelho de revestimento eletrostático atomizador rotativo (1), uma superfície de difusão de material de revestimento (111) sobre uma superfície interna do copo sino sendo suprida com um material de revestimento, uma primeira faixa (114) que se estende a partir de uma parte de extremidade (117) da superfície de difusão de material de revestimento para uma parte central (116) da superfície de difusão de material de revestimento, a parte de extremidade (117) sendo disposta no sentido da extremidade proximal do copo sino, é constituída por uma superfície curvada convexa de frente para o eixo de rotação; e uma segunda faixa (115) que se estende a partir da parte central (116) para a borda de extremidade distal (113) do copo sino é constituída de uma superfície curvada côncava de frente para o eixo de rotação.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente invenção refere-se a um copo sino para um aparelho de revestimento eletrostático atomizador rotativo.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] É conhecido um aparelho de revestimento eletrostático atomizador rotativo empregado no revestimento de cobertura intermediária ou no revestimento de cobertura superior em um processo de revestimento para um corpo de automóvel em pelo menos uma porção da superfície de difusão de material de revestimento da superfície interna do copo sino a ser constituída de uma superfície curvada de um formato convexo na direção do eixo de rotação do copo sino, para, assim, promover a formação de partículas finas por parte do material de revestimento, aumentando a eficiência do revestimento (Documento de Patente 1). Documentos da Técnica Anterior: Documentos de Patente: Documento de Patente 1: Publicação da Patente Japonesa N. 3557802

APRESENTAÇÃO DA INVENÇÃO Problemas a serem solucionados pela invenção

[003] Embora o copo sino da técnica anterior acima descrita apresente, de fato, um material de revestimento de um pequeno diâmetro médio de partícula, o desvio padrão da distribuição de diâmetro de partícula é grande, e, durante o revestimento de materiais de revestimento metálicos a uma alta taxa de ejeção e padrão largo, ocorre, algumas vezes, o problema de uma orientação reduzida dos pigmentos lustrosos.

[004] Um objeto da presente invenção é prover um copo sino para um aparelho de revestimento eletrostático atomizador rotativo que promove uma formação de partículas finas por parte dos materiais de revestimento, e com o qual o diâmetro médio das partículas poderá ser menor e, ao mesmo tempo, obter um menor desvio padrão na distribuição de diâmetro de partícula. Meio usado para solucionar os problemas acima mencionados

[005] A presente invenção soluciona o problema acima descrito ao constituir a superfície de difusão de material de revestimento do copo sino no lado de extremidade proximal do mesmo como uma superfície curvada convexa na direção do eixo de rotação e no lado de extremidade distal do mesmo como uma superfície curvada convexa na direção do eixo de rotação.

Efeito da invenção

[006] No lado de extremidade proximal do copo sino no qual o material de revestimento é suprido, o filme líquido de material de revestimento sobre a superfície de difusão de material de revestimento é mais espesso, e a força inercial produzida pela rotação do copo sino predomina, enquanto que no lado de extremidade distal do copo sino a partir do qual o material de revestimento é descarregado, o filme líquido de material de revestimento sobre a superfície de difusão de material de revestimento é mais fino, e a força de viscosidade do material de revestimento predomina.

[007] Com base nessa descoberta, na presente invenção, a superfície de difusão de material de revestimento no lado de extremidade proximal do copo sino é constituída por uma superfície curvada convexa por meio da qual as forças que pressionam o filme líquido de material de revestimento contra a superfície de difusão de material de revestimento podem ser igualadas, em função do que o filme líquido de material de revestimento poderá ser uniformemente espalhado. Por outro lado, a superfície de difusão de material de revestimento no lado de extremidade distal do copo sino é constituída de uma superfície curvada côncava por meio da qual as forças que descarregam o filme líquido de material de revestimento ao longo da superfície de difusão de material de revestimento podem ser igualadas, em função do que o filme líquido de material de revestimento poderá ser uniformemente espalhado.

[008] Assim sendo, a ocorrência, sobre a superfície de difusão de material de revestimento, de um padrão de fluxo que vem a ser um fluxo em espiral ou um com manejo poderá ser minimizada, e uma quantidade uniforme do material de revestimento é descarregada sobre toda a circunferência da borda de extremidade distal do copo sino. Como resultado, o diâmetro médio de partícula das partículas de revestimento atomizadas poderá ser menor, embora, ao mesmo tempo, tornando o desvio padrão da distribuição de diâmetro de partícula menor.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009] A Figura 1 é uma vista em seção transversal mostrando uma parte de extremidade distal de um aparelho de revestimento eletrostático atomizador rotativo no qual o copo sino de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção é aplicado.

[010] A Figura 2 é uma vista em seção transversal mostrando uma ampliação do copo sino da Figura 1.

[011] A Figura 3 é um diagrama mostrando outra ampliação da superfície de difusão de material de revestimento do copo sino da Figura 2.

[012] A Figura 4 é um diagrama descrevendo um método para a produção de uma orientação uniforme de um material lustroso em um revestimento metálico.

[013] A Figura 5 é um diagrama mostrando a condição de um filme líquido de material de revestimento sobre a superfície interna de copo sino, observa em um nível laboratorial.

[014] A Figura 6 é um diagrama mostrando modelos de fenômenos de padrão de filme líquido que podem ser produzidos sobre uma superfície interna do copo sino.

[015] A Figura 7 é um diagrama mostrando as formas de superfície interna dos copos sinos do Exemplo de Trabalho 1, do Exemplo Comparativo 1, e do Exemplo Comparativo 2.

[016] A Figura 8 é um diagrama mostrando a condição dos filmes líquidos de material de revestimento sobre as superfícies internas de um copo sino instalado em um aparelho de revestimento eletrostático atomizador rotativo.

[017] A Figura 9 é um diagrama mostrando a condição dos filmes líquidos de material de revestimento sobre as superfícies internas de um copo sino instalado em um aparelho de revestimento eletrostático atomizador rotativo.

[018] A Figura 10 é um diagrama mostrando a condição dos filmes líquidos sobre as superfícies internas de um copo sino instalado em um aparelho de revestimento eletrostático atomizador rotativo.

[019] A Figura 11 é um diagrama mostrando a condição dos filmes líquidos sobre as superfícies internas de um copo sino produzido por um material de revestimento à base de água e um material de revestimento à base de solvente orgânico.

[020] A Figura 12 é um gráfico mostrando o diâmetro médio de partícula da formação de partículas finas, traçado contra a velocidade de rotação dos copos sinos do Exemplo de Trabalho 1 e dos Exemplos Comparativos 1 e 2.

[021] A Figura 13 é um gráfico mostrando o diâmetro médio de partícula da formação de partículas finas, traçado contra a velocidade de rotação dos copos sinos do Exemplo de Trabalho 1 e dos Exemplos Comparativos 1 e 2.

[022] A Figura 14 é um gráfico mostrando o diâmetro médio de partícula da formação de partículas finas, traçado contra a velocidade de rotação dos copos sinos do Exemplo de Trabalho 1 e dos Exemplos Comparativos 1 e 2.

[023] A Figura 15 é um gráfico mostrando a distribuição de diâmetro de partícula no Exemplo de Trabalho 1 e nos Exemplos Comparativos 1 e 2.

MODALIDADES PREFERIDAS DA INVENÇÃO

[024] As modalidades da presente invenção são descritas abaixo com base nos desenhos. A Figura 1 é uma vista em seção transversal mostrando uma parte de extremidade distal de um aparelho de revestimento eletrostático atomizador rotativo 1 no qual um copo sino 11 (também conhecido como uma cabeça de atomização ou cabeça de pulverização, porém, no presente documento, referido como um "copo sino") de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção é aplicado. Um exemplo do aparelho de revestimento eletrostático atomizador rotativo 1 será descrito primeiro, fazendo referência à Figura 1. O copo sino da presente invenção não se limita apenas à estrutura do aparelho de revestimento eletrostático atomizador rotativo 1 abaixo descrito, e poderá ser aplicado também a aparelhos de revestimento eletrostático atomizadores rotativos dotados de outras estruturas.

[025] O aparelho de revestimento eletrostático atomizador rotativo 1 mostrado no desenho (doravante também referido como um "aparelho de revestimento eletrostático" ou simplesmente como o "aparelho de revestimento 1") tem um eixo oco 14 girado por um motor a ar 13 que é provido dentro de um alojamento 12 feito de um material isolante elétrico. O copo sino 11 para a pulverização do material de revestimento é preso por um parafuso ou coisa do gênero na extremidade distal do eixo oco 14, e é acionado de modo a girar juntamente com o eixo oco 14. No furo central do eixo oco 14 é disposto um tubo de alimentação oco não rotativo 16 de modo a suprir o copo sino 11 com um material de revestimento ou solvente de limpeza suprido por um aparelho de suprimento de material de revestimento 15, e a periferia externa da superfície traseira do copo sino 11 é coberta pela extremidade distal de um alojamento 12.

[026] No aparelho de revestimento eletrostático 1, as partículas de material de revestimento que são carregadas através da aplicação de tensão de uma fonte de alimentação de alta tensão 17 percorrem transportadas pelo ar ao longo de um campo eletrostático formado entre o aparelho e um artigo a ser revestido, e são revestidas sobre o artigo a ser revestido. O artigo a ser revestido se situa a uma distância prevista da pistola no lado direito na Figura 1, e é aterrado através de um carregador de revestimento ou suporte de revestimento. Como o sistema de aplicação de alta tensão, pode ser adotado um dentre um tipo de aplicação interna, tal como mostrado na Figura 1, no qual uma fonte de alimentação de alta tensão 17 é provida no interior do alojamento 12, e uma tensão é aplicada através do eixo oco 14 constituído de um material condutor elétrico para o copo sino 11 constituído do mesmo material condutor elétrico. De maneira alternativa, no caso em que o copo sino 11 é constituído de um material isolante elétrico, pode ser adotado um aparelho de revestimento eletrostático do tipo aplicação externa, no qual um eletrodo de descarga conectado a uma fonte de alimentação de alta tensão é provido em volta do copo sino 11, e uma tensão é aplicada às partículas que percorrem transportadas pelo ar voando para fora a partir do copo sino 11.

[027] Além disso, no aparelho de revestimento eletrostático 1, um fluxo de ar, conhecido como "ar de conformação", é descarregado a partir do lado de superfície traseira do copo sino 11 pelos orifícios de ejeção de ar 18, e as partículas de material de revestimento reduzidas em tamanho pelo copo sino 11 são desviadas na direção do artigo que é revestido, que se situa na frente do copo sino 11. Por este motivo, uma passagem de ar 20 conectada a um aparelho de suprimento de ar 19 é formado em uma porção do alojamento 12, e uma passagem de ar anular 21 que se comunica com a passagem de ar 20 é formada na extremidade distal do alojamento 12. Os orifícios de ejeção de ar 18, que se comunicam com a passagem de ar anular 21, são formados em múltiplos locais com um espaçamento previsto ao longo da superfície circunferencial na extremidade distal do alojamento 12. Ao se ajustar a taxa de fluxo e o ângulo de sopro do ar de conformação soprado a partir dos orifícios de ejeção de ar 18, a direção do percurso aéreo do vapor transportado pelo ar das partículas de material de revestimento que voam em uma direção tangencial a partir da extremidade distal do copo sino 11, ou seja, o padrão de revestimento, poderá ser controlada. As partículas de material de revestimento são, ainda, transmitidas com momento cinético pelo ar de conformação, além da força transmitida às mesmas pelo campo eletrostático acima mencionado. Embora os orifícios de ejeção 18 para o ar de conformação mostrados na Figura 1 sejam providos em uma única coluna anular, múltiplas colunas podem ser providas a fim de ajustar o ângulo de sopro do ar de conformação.

[028] A extremidade distal do tubo de alimentação 16 é exposta a partir da extremidade distal do eixo oco 14, e se estende na direção do interior do copo sino 11. O tubo de alimentação 16 é suprido pelo aparelho de suprimento de material de revestimento 15 com um composto de revestimento ou com um solvente de limpeza que é suprido a partir da extremidade distal do mesmo para uma superfície de difusão de material de revestimento 111 do copo sino 11. O solvente de limpeza é uma solução de limpeza (no caso de um material de revestimento à base de solvente orgânico, um solvente orgânico, ou no caso de um material de revestimento à base de água, água) para a limpeza da superfície de difusão de material de revestimento 111 do copo sino 11, e um cubo 22, apresentado mais adiante, e nos casos em que o aparelho de revestimento 1 do presente exemplo é empregado em um processo de revestimento de cobertura superior ou em um processo de revestimento de cobertura intermediária que requer um procedimento de mudança de cor, é suprido para fins de limpeza nos momentos de mudança de cor do material de revestimento. Consequentemente, nos processos de revestimento em que um procedimento de mudança de cor não é necessário, por exemplo, em um processo de revestimento de cobertura intermediária envolvendo um revestimento com apenas um único tipo de material de revestimento de cobertura média, é aceitável que o tubo de alimentação 16 seja suprido com o material de revestimento apenas. Os procedimentos de mudança de cor são feitos por uma unidade de válvula de comutação de cor, tal como uma válvula de mudança de cor ou coisa do gênero, não ilustrada, que é incluída no aparelho de suprimento de material de revestimento 15.

[029] O copo sino 11 é de modo geral em forma de copo e, no presente exemplo, é feito de um material condutor elétrico, tal como um metal ou coisa do gênero, e tem a superfície de difusão de material de revestimento 111 da superfície interna em forma de copo, uma superfície externa em forma de copo 112, e uma borda de extremidade distal 113 situada na extremidade distal da superfície interna, na qual o material de revestimento é descarregado. O cubo 22 é fixado à extremidade distal do tubo de alimentação 16, no centro sobre o lado de extremidade proximal do copo sino 11. Esse cubo 22 pode ser constituído de um material condutor elétrico, tal como um metal, ou de um material isolante elétrico. O cubo 22 é instalado sobre a extremidade distal do eixo oco 14 ou sobre a extremidade proximal do copo sino 11, e pode ser constituído de tal modo a girar em uníssono com o eixo oco 14 ou com o copo sino 11, ou instalado sobre a extremidade distal do tubo de alimentação 16 e constituído de modo a ser não rotativo. O copo sino 11 pode ser constituído de um material isolante elétrico.

[030] Uma vez que o copo sino 11 é circular em formato em uma vista em planta, o cubo 22 é também circular em formato em uma vista em planta. Uma pluralidade de furos de ejeção de material de revestimento 23 é formada em um espaçamento previsto em uma porção periférica externa do cubo 22, e o material de revestimento ou solvente de limpeza suprido a partir da extremidade distal do tubo de alimentação 16 passa pelos furos de ejeção de material de revestimento 23 do cubo 22 e é orientado sobre a superfície de difusão de material de revestimento 111 do copo sino 11, em seguida pulverizado a partir da circunferência inteira da borda de extremidade distal 113.

[031] Em seguida, a constituição da superfície de difusão de material de revestimento 111 do copo sino 11 do presente exemplo será descrita.

[032] A Figura 2 é uma vista em seção transversal ampliada do copo sino 11 mostrado na Figura 1. O copo sino 11 do presente exemplo tem a superfície de difusão de material de revestimento 111, que é rotativamente simétrica sobre um eixo de rotação CL do eixo oco 14. Essa superfície de difusão de material de revestimento 111 é constituída de uma superfície curvada contínua tendo como um ponto de partida 117 um local no lado de extremidade proximal da superfície interna do copo sino 11, especificamente, o local dos furos de ejeção de material de revestimento 23, e como o ponto de extremidade o local da borda de extremidade distal 113 da superfície interna do copo sino 11. Os termos ponto de partida e ponto de extremidade representam, de modo geral, os pontos ao longo da direção de fluxo do material de revestimento a partir do tubo de alimentação 16, significando que as duas extremidades da superfície de difusão de material de revestimento 111 são definidas pelo local 117 dos furos de ejeção de material de revestimento 23 e pela borda de extremidade distal 113 da superfície interna do copo sino 11.

[033] Em particular, na superfície de difusão de material de revestimento 111 do presente exemplo, uma primeira faixa 114 que se estende a partir do ponto de partida 117 correspondente aos furos de ejeção de material de revestimento 23 para um ponto de inflexão 116 em uma porção central (uma curva de inflexão de uma pluralidade de pontos de inflexão agregados em uma direção circunferencial, quando a superfície de difusão de material de revestimento 111 é vista em um sistema de coordenadas tridimensionais) é constituída por uma superfície curvada convexa de frente para o eixo de rotação CL, e uma segunda faixa 115 que se estende a partir do ponto de inflexão 116 para a borda de extremidade distal 113 do copo sino 11 é constituída de uma superfície curvada côncava de frente para o eixo de rotação CL. A Figura 3 é um diagrama mostrando outra ampliação da superfície de difusão de material de revestimento 111 do presente exemplo.

[034] Em termos mais específicos, a superfície curvada convexa da primeira faixa 114 é constituída de uma superfície curvada sobre a qual, em uma seção transversal de qualquer plano que inclui o eixo de rotação CL do eixo oco 14, os componentes perpendiculares FN da força centrífuga FC que atuam sobre o filme líquido de material de revestimento devido à rotação do copo sino 11 são substancialmente iguais. Ou seja, tal como mostrado na Figura 3, na superfície curvada convexa da primeira faixa 114, na qual uma respectiva força centrífuga em pontos arbitrários P1, P2, P3 ... é indicada por FC1, FC2, FC3 ..., e na qual a distância horizontal a partir do eixo de rotação CL é indicada por r, a velocidade angular por w, e a massa do material de revestimento por m, a força centrífuga FC1, FC2, FC3 ... nos pontos P1, P2, P3 ... é dada por FC = mrw2, e, portanto, a força centrífuga é menor no ponto de partida 117, com a força centrífuga aumentando nos locais cada vez mais próximos do ponto de inflexão 116. A superfície curvada convexa da primeira faixa 114 é constituída de tal modo que os componentes perpendiculares de força centrífuga FN1, FN2, FN3 . sejam tais que FN1 = FN2 = FN3.

[035] Ou seja, uma vez que a força centrífuga é menor no ponto de partida 117, e a força centrífuga é maior no ponto de inflexão 116, para tornar os respectivos componentes perpendiculares de força centrífuga substancialmente iguais, a superfície curvada convexa deve ser concebida de tal modo que uma linha tangente da superfície de difusão de material de revestimento 111 no ponto de partida 117 fique paralela ao eixo de rotação CL, e de tal modo que as linhas tangentes da superfície de difusão de material de revestimento 111 tenham ângulos cada vez maiores com relação ao eixo de rotação CL, à medida que uma se aproxima mais na direção do ponto de inflexão 116.

[036] Nesse caso, a condição na qual os componentes perpendiculares de força centrífuga atendem à relação FN1 = FN2 = FN3 . não pretende ser uma condição rigorosa, mas sim, indicar de modo que uma condição na qual, substancialmente, FN1 = FN2 = FN3 quando uma precisão de usinagem mecânica do copo sino 11 (por exemplo, ±5 %) é incluída. Como uma função geral específica para a superfície curvada convexa da primeira faixa 114, pode ser citado, por exemplo, uma função logarítmica representada por y = a log (x + b) + c, na qual o eixo de rotação CL é designado como o eixo Y, uma direção radial do copo sino 11 incluindo o ponto de partida 117 correspondendo aos furos de ejeção de material de revestimento 23 é designada como o eixo X, e a, b, e c são as constantes.

[037] A superfície curvada côncava da segunda faixa 115 é constituída de uma superfície curvada sobre a qual, em uma seção transversal de qualquer plano que inclui o eixo de rotação CL do eixo oco 14, os componentes de linha tangentes da força centrífuga que atua sobre o filme líquido de material de revestimento devido à rotação do copo sino 11 são substancialmente iguais. Ou seja, tal como mostrado na Figura 3, na superfície curvada côncava da segunda faixa 115, na qual a respectiva força centrífuga nos pontos arbitrários P4, P5, P6 ... é indicada por FC4, FC5, FC6 ..., e na qual a distância horizontal a partir do eixo de rotação CL é indicada por r, a velocidade angular por w, e a massa do material de revestimento por m, a respectiva força centrífuga FC4, FC5, FC6 nos pontos P4, P5, P6 . é dada por FC = mrw2, e, portanto, a força centrífuga é menor no ponto de inflexão 116, com a força centrífuga aumentando nos locais cada vez mais próximos da borda de extremidade distal 113. A superfície curvada côncava da segunda faixa 115 é constituída de tal modo que os componentes de linha tangentes de força centrífuga FT4, FT5, FT6 . atendam à relação FT4 = FT5 = FT6.

[038] Ou seja, uma vez que a força centrífuga é menor no ponto de inflexão 116, e a força centrífuga é maior na borda de extremidade distal 113, para tornar os respectivos componentes perpendiculares de força centrífuga substancialmente iguais, a superfície curvada côncava deve ser concebida de tal modo que o ângulo de uma linha tangente da superfície de difusão de material de revestimento 111 com relação ao eixo de rotação CL seja maior no ponto de inflexão 116, e de tal modo que as linhas tangentes da superfície de difusão de material de revestimento 111 tenham ângulos cada vez menores com relação ao eixo de rotação CL à medida que um se aproxima para mais perto da borda de extremidade distal 113.

[039] Nesse caso, a condição que os componentes de linha tangentes de força centrífuga atendem a relação FT4 = FT5 = FT6 ... não pretende ser uma condição rigorosa, mas sim de modo geral indica uma condição na qual, substancialmente, FT4 = FT5 = FT6, quando uma precisão de usinagem mecânica do copo sino 11 (por exemplo, ±5 %) é incluída. Como as funções gerais específicas para a superfície curvada convexa da segunda faixa 115, pode ser citada, por exemplo, uma função exponencial representada por y = α (e + β)x + Y, ou uma função quadrática representada por y = α log (x + β)2 + Y, na qual o eixo de rotação CL é designado como o eixo Y, uma direção radial do copo sino 11 incluindo o ponto de partida 117 que corresponde aos furos de ejeção de material de revestimento 23 é designada como o eixo X, e α, β, e y são as constantes.

[040] Sobre a superfície de difusão de material de revestimento 111 do copo sino 11 da presente modalidade, um ponto limite 116 entre a primeira faixa 114 e a segunda faixa 115 em uma seção transversal de qualquer plano que inclui o eixo de rotação CL é apropriadamente uma superfície curvada através da qual uma superfície curvada convexa e uma superfície curvada côncava são levemente contínuas, e é de preferência constituído de um ponto de inflexão 116 de uma superfície curvada convexa e uma superfície curvada côncava na seção transversal. Nesse caso, as faces frontal e traseira que incluem o ponto limite podem ser planas (ou seja, linhas retas em seção transversal). A posição do ponto de inflexão 116 é definida em uma posição ótima, dependendo das qualidades do material de revestimento.

[041] Em seguida, a operação será descrita.

[042] Ao se revestir um artigo a ser revestido com um material de revestimento, o eixo oco 14 e o copo sino 11 são girados a uma alta velocidade pelo motor a ar 13. O material de revestimento é suprido através do tubo de alimentação 16, entre a parte de extremidade distal do copo sino 11 e o cubo 22. Nesse caso, devido à força centrífuga produzida pela rotação do copo sino 11, o material de revestimento suprido passa a partir da pluralidade de furos de ejeção de material de revestimento 23 feitos em um formato anular para o ponto de partida 117 da superfície de difusão de material de revestimento 111, e daí para a borda de extremidade distal 113 ao ser arrastado finamente para fora ao longo da superfície de difusão de material de revestimento 111, e é descarregado como uma névoa de partículas finas a partir da borda de extremidade distal 113. As partículas de material de revestimento descarregadas tendem a voar diametralmente para fora devido à força centrífuga, porém, devido ao ar de conformação ejetado a partir da pluralidade de orifícios de ejeção de ar 18 providos em um formato anular, as partículas de material de revestimento descarregadas são controladas e moldadas no padrão de revestimento desejado de modo a ficarem menores na frente, e são transportadas para o artigo a ser revestido. Ao mesmo tempo, uma vez que as partículas de material de revestimento são eletricamente carregadas pelo copo sino 11 devido à alta tensão aplicada pela fonte de alimentação de alta tensão 17, as partículas que trafegam transportadas pelo ar são direcionadas para o artigo a ser revestido, que é aterrado, e são eficientemente depositadas sobre a superfície do artigo a ser revestido, por meio de uma força de Coulomb.

[043] Nos métodos de revestimento eletrostático atomizador rotativo, o aumento do padrão de revestimento e o aumento da taxa de ejeção (doravante também denominados "alta taxa de ejeção / padrão largo") reduzem o tempo de revestimento, em comparação com o caso de um padrão de revestimento menor. Em termos específicos, o motivo é que uma região que requer duas passagens alternativas de operação de revestimento no caso de um revestimento em um padrão estreito pode ser revestida em uma única passagem alternativa, quando o revestimento é feito em um padrão largo. No entanto, em comparação com um caso de revestimento em um padrão estreito, uma alta taxa de ejeção é necessária a fim de garantir uma espessura de filme prevista.

[044] Por outro lado, a qualidade de revestimento considerada como produzindo o grau mais elevado de dificuldade é a de orientar um material lustroso em um revestimento metálico, uma vez que a orientação de um material lustroso deve ser uniforme a fim de reproduzir a cor desejada. O motivo é que, quando a orientação de um material lustroso não é uniforme, ocorrem defeitos de qualidade nos quais as cores ficam diferentes por região; e quando a reprodutibilidade é ruim, ocorrem defeitos de qualidade nos quais as cores ficam diferentes por artigo revestido. Os métodos para a obtenção de uma orientação uniforme de um material lustroso incluem, tal como mostrado na Figura 4 A), padronização rígida, na qual a velocidade de percurso no ar das partículas de revestimento é aumentada de modo a atingir o artigo a ser revestido e orientar o material lustroso; e B) padronização suave, na qual o diâmetro das partículas de revestimento é reduzido no ponto em que uma partícula de material lustroso está presente para cada partícula de material de revestimento, e o material de revestimento é revestido uniformemente sobre o artigo a ser revestido, acarretando uma orientação. Na padronização rígida, a velocidade de percurso no ar das partículas de revestimento se torna maior ao se aumentar a taxa de fluxo do ar de conformação.

[045] Tal como mostrado no diagrama na parte inferior da Figura 4, em qualquer caso, um valor característico da aparência metálica desejada atende a um nível satisfatório, e os métodos de revestimento são eficazes para a produção de uma orientação uniforme de um material lustroso em um revestimento metálico; no entanto, tal como mencionado anteriormente, a adoção de um padrão largo como o padrão de revestimento a fim de obter uma etapa de revestimento mais curta necessita baixar a taxa de fluxo do ar de conformação. Por este motivo, devido à dificuldade de se aumentar a velocidade de percurso no ar das partículas de revestimento quando a acima descrita A) padronização rígida é adotada, a acima descrita B) padronização suave se torna um pré-requisito para a produção de uma orientação uniforme de um material lustroso. Em termos específicos, a fim de realizar uma alta taxa de ejeção / revestimento de padrão largo e produzir uma orientação uniforme de um material lustroso em um revestimento metálico, é necessário produzir um diâmetro de partículas de revestimento menor, ou seja, promover a formação de partículas finas.

[046] É conhecido que a formação de partículas finas por um material de revestimento está relacionada à velocidade circunferencial do copo sino, que, em termos específicos, devido ao diâmetro do copo e à velocidade de rotação, uma velocidade circunferencial maior promove a formação de partículas finas. No entanto, quando o diâmetro de copo é muito grande, surgem perdas de revestimento durante o revestimento de regiões estreitas, e, portanto, um limite não modificado é encontrado. Quando a velocidade de rotação é aumentada, limites não modificados quanto às capacidades do motor a ar e à durabilidade são também encontrados. Os inventores, por conseguinte, realizaram uma pesquisa minuciosa quanto aos fatores que, além da velocidade circunferência do copo sino, poderiam contribuir fortemente para a promoção da formação de partículas finas, e elucidaram o mecanismo da conformação do filme de revestimento sobre a superfície interna de copo sino, aperfeiçoando uma técnica para o controle do mesmo. A descrição a seguir inclui a ação do copo sino 11 do presente exemplo.

[047] Primeiramente, para fins de verificação em um nível laboratorial, uma pluralidade de copos sinos 11 com diferentes formas de superfície interna foi preparada, e tal como mostrado na Figura 5, ao girar os copos sinos 11 em várias velocidades de rotação, quantidades variadas de um material de revestimento com propriedades inalteradas, tais como a qualidade do material, a viscosidade, ou coisa do gênero, foram continuamente gotejadas sobre o centro da parede interna do mesmo, e o estado de difusão dos filmes líquidos do mesmo foi captado com uma câmera de alta velocidade. Como resultado, um estado no qual o padrão de filme líquido mostrado na parte superior esquerda do desenho apareceu, um estado no qual o fluxo em espiral mostrado na parte superior direita apareceu, um estado no qual o fluxo de múltiplas espirais mostrado na parte inferior direita apareceu, e um estado no qual, além de um fluxo de múltiplas espirais, digitado tal como mostrado na parte inferior esquerda apareceu, foram observados, confirmando que, além da velocidade de rotação do copo sino e da quantidade de material de revestimento ejetado, a forma de superfície interna do copo sino 11 é um outro fator que promove a instabilidade do estado de difusão dos filmes líquidos.

[048] Sendo assim, um modelo fenomenológico para padrões de filme líquido produzidos sobre a superfície interna do copo sino 11, tal como o mostrado na Figura 6, foi concebido. Tal como mostrado no desenho, o material de revestimento continuamente gotejado sobre o centro do copo sino 11 atinge a borda do sino enquanto se difunde ao longo da superfície interna devido à força centrífuga produzida pela rotação do copo sino 11, e, nesse momento, o filme líquido é atuado pela força centrífuga produzida pela rotação, pela força viscosa com relação à superfície interna do copo sino 11, pela tensão de superfície que surge no filme líquido, e pela gravidade que atua sobre o filme líquido. Dentre essas, a força centrífuga promove a instabilidade do estado de difusão dos filmes líquidos mostrados na Figura 5, enquanto os demais fatores de força viscosa, tensão de superfície, e ação da gravidade em uma direção minimizam a instabilidade do estado de difusão.

[049] Um filme líquido submetido à força centrífuga (força inercial) é mais fortemente afetado pela força viscosa uma vez que a proporção de uma camada limite δ aumenta, e a instabilidade do estado de difusão do filme líquido é minimizada, como resultado. Em termos específicos, na proximidade do centro de um copo sino 11, no qual a proporção da camada limite δ é baixa, os efeitos da força centrífuga são grandes, em função do que a promoção da instabilidade do estado de difusão, porém dentro de uma faixa próxima à borda do sino, na qual a proporção de camada limite δ é baixa, a influência da força viscosa é maior, minimizando a instabilidade do estado de difusão (*1). Consequentemente, seria teoricamente desejável desenhar a face interna de tal modo que o filme líquido do material de revestimento gotejado se forme muito rapidamente em um filme fino na proximidade do centro do copo sino 11, e, assim que o filme fino se forma, um grau maior de força viscosa é exercido.

[050] Com base na descoberta acima, com vistas à otimização da forma de superfície interna do copo sino 11, foram preparados o Exemplo Comparativo 1, no qual a superfície interna inteira é uma superfície curvada côncava de frente para o eixo de rotação tal como na técnica anterior (correspondendo à estrutura da Figura 6 do Documento de Patente 1); o Exemplo Comparativo 2, no qual a superfície interna inteira é uma superfície curvada convexa de frente para o eixo de rotação (correspondendo à estrutura da Figura 1 do Documento de Patente 1); e o Exemplo de Trabalho 1, no qual uma primeira faixa que se estende a partir da extremidade no lado da extremidade proximal para uma parte central da superfície interna é constituída de uma superfície curvada côncava de frente para o eixo de rotação, e uma segunda faixa que se estende a partir da parte central para a borda de extremidade distal da superfície do copo sino é constituída por uma superfície curvada convexa de frente para o eixo de rotação. Esses recursos foram instalados no corrente aparelho de revestimento eletrostático atomizador rotativo 1, tal como mostrado na Figura 1, e os estados de difusão de filme líquido produzidos sobre a superfície de difusão de material de revestimento 111 foram observados. O diâmetro do copo sino foi padronizado em 70 mm. A Figura 7 é a forma de superfície da superfície de difusão de material de revestimento no lado direito do eixo de rotação CL. Ao se comparar os estados de difusão de filme líquido do Exemplo de Trabalho 1 e dos Exemplos Comparativos 1 e 2, as condições de revestimento diferentes da forma de superfície interna, as propriedades do material de revestimento (qualidade do material, viscosidade, ou coisa do gênero), a taxa de ejeção, o diâmetro do copo sino, e a velocidade de rotação foram todos padronizados a condições idênticas.

[051] A Figura 8 mostra as imagens captadas por uma câmera de alta velocidade dos estados de difusão de filme líquido sobre a superfície de difusão de material de revestimento quando a taxa de ejeção de material de revestimento era de 100 cc/min, e a velocidade de rotação era de 1.000 rpm. Deve-se apreciar que, sobre o copo sino de superfície curvada convexa do Exemplo Comparativo 1, um padrão de filme líquido do tipo tracejado foi observado em uma direção radial, e houve um alto grau de variabilidade no diâmetro das partículas de revestimento descarregadas a partir da borda do sino. Além disso, deve-se apreciar que, sobre o copo sino de superfície curvada convexa do Exemplo Comparativo 2, embora nenhum padrão de filme líquido do tipo tracejado como o do Exemplo Comparativo 1 tenha sido observado, foram observados padrões de filme líquido que exibem manejo (ou pregas), e houve também, nesse caso, uma variabilidade no diâmetro das partículas de revestimento descarregadas a partir da borda do sino. Em contrapartida a isso, com o copo sino de superfície curvada convexa e de superfície curvada côncava do Exemplo de Trabalho 1, nenhum padrão de filme líquido do tipo tracejado foi observado, e os padrões de filme líquido foram observados como tendo níveis menores com relação ao manejo ou às pregas observadas no Exemplo Comparativo 2.

[052] A Figura 9 mostra as imagens captadas por uma câmera de alta velocidade dos estados de diferente de filme líquido sobre a superfície de difusão de material de revestimento quando a taxa de ejeção de material de revestimento foi aumentada para 200 cc/min, e a velocidade de rotação aumentada para 10.000 rpm. Deve-se apreciar que, sobre o copo sino de superfície curvada convexa do Exemplo Comparativo 1, um padrão de filme líquido exibindo pregas radiais foi observado, e houve ainda um alto grau de variabilidade no diâmetro das partículas de revestimento descarregadas a partir da borda do sino, embora em uma extensão menor do que no Exemplo Comparativo 1 mostrado na Figura 8. Além disso, deve- se apreciar que, sobre o copo sino de superfície curvada convexa do Exemplo Comparativo 2, embora nenhum padrão de filme líquido do tipo prega como o do Exemplo Comparativo 1 tenha sido observado, foram ainda observados padrões de filme líquido exibindo manejo (ou pregas), e houve também, nesse caso, uma variabilidade no diâmetro das partículas de revestimento descarregadas a partir da borda do sino. Em contrapartida a isso, com o copo sino de superfície curvada convexa e de superfície curvada côncava do Exemplo de Trabalho 1, nenhum padrão de filme líquido do tipo prega foi observado, e os padrões de filme líquido foram observados como tendo níveis extremamente minimizados de manejo ou pregas tais como observados no Exemplo Comparativo 2.

[053] A Figura 10 mostra as imagens captadas por uma câmera de alta velocidade dos estados de difusão de filme líquido sobre a superfície de difusão de material de revestimento quando a taxa de ejeção de material de revestimento foi ainda mais aumentada para 400 cc/min, e a velocidade de rotação aumentada para 30.000 rpm; as fotos são do Exemplo de Trabalho 1 e do Exemplo de Trabalho 2. A foto do Exemplo Comparativo 1 é omitida. Em ambos os casos, o padrão de filme líquido foi minimizado ao aumentar a velocidade de rotação para 30.000 rpm; no entanto, quando o Exemplo de Trabalho 1 e o Exemplo Comparativo 2 são comparados, o padrão de filme líquido do Exemplo de Trabalho 1 pode ser considerado como tendo sido uniformemente dispersado.

[054] A Figura 11 mostra as imagens captadas por uma câmera de alta velocidade dos estados de difusão de filme líquido, em um caso no qual a taxa de ejeção de material de revestimento foi ajustada para 200 cc/min e a velocidade de rotação para 10.000 rpm, um material de revestimento à base de água foi usado como o material de revestimento no Exemplo de Trabalho 1, e um material de revestimento à base de solvente orgânico foi usado como o material de revestimento no Exemplo de Trabalho 2. Em ambos os Exemplos de Trabalho 1 e 2, os padrões de filme líquido foram uniformemente espalhados, sem diferenças significativas.

[055] As Figuras 12 a 14 são gráficos que mostram o diâmetro médio de partícula da formação de partículas finas, traçado contra a velocidade de rotação do copo sino do Exemplo de Trabalho 1 e dos Exemplos Comparativos 1 e 2 acima descritos. A Figura 12 é um caso no qual a taxa de ejeção de material de revestimento foi ajustada para 100 cc/min, a Figura 13 é um caso no qual a taxa de ejeção de material de revestimento foi ajustada para 200 cc/min, e a Figura 14 é um caso no qual a taxa de ejeção de material de revestimento foi ajustada para 400 cc/min. Foi confirmado que em cada taxa de ejeção, contanto que a velocidade de rotação fosse igual, o diâmetro médio de partícula produzido pelo copo sino do Exemplo de Trabalho 1 era menor que o diâmetro médio de partícula produzido pelos copos sinos dos Exemplos Comparativos 1 e 2.

[056] A Figura 15 é um gráfico que mostra a distribuição de diâmetro de partícula no Exemplo de Trabalho 1 e nos Exemplos Comparativos 1 e 2, e dá os valore numéricos para um caso no qual a taxa de ejeção de material de revestimento foi ajustada para 100 cc/min e a velocidade de rotação para 3.000 rpm. Nesse exemplo, o diâmetro médio de partícula no Exemplo de Trabalho 1 foi de 33.2 μm e o desvio padrão do mesmo foi de 10.6, enquanto que o diâmetro médio de partícula no Exemplo Comparativo 1 foi de 56.1 μm e o desvio padrão do mesmo foi de 37.9, e o diâmetro médio de partícula no Exemplo Comparativo 2 foi de 37.5 μm e o desvio padrão do mesmo foi de 12.3. A partir desses resultados, foi confirmado que, em comparação com o Exemplo Comparativo 2 em particular, o diâmetro médio de partícula no Exemplo de Trabalho 1 foi menor, e ao mesmo tempo o desvio padrão foi também menor.

[057] A partir do acima, pode-se apreciar que no lado de extremidade proximal do copo sino 11 por onde o material de revestimento é suprido, o filme líquido de material de revestimento sobre a superfície de difusão de material de revestimento 111 é espesso, e a força centrífuga (força inercial) produzida pela rotação do copo sino 11 predomina, enquanto que o lado de extremidade distal do copo sino 11 no qual o material de revestimento é descarregado, o filme líquido de material de revestimento sobre a superfície de difusão de material de revestimento 111 é mais fino, e a força viscosa do material de revestimento predomina. Com base nessa descoberta, no copo sino 11 do presente exemplo, a superfície de difusão de material de revestimento 111 no lado de extremidade proximal do copo sino 11 é constituída de uma superfície curvada convexa de tal modo que as forças FN que pressionam o filme líquido de material de revestimento contra a superfície de difusão de material de revestimento 111 pode ser igualada, em função do que o filme líquido de material de revestimento pode ser uniformemente dispersado. Por outro lado, a superfície de difusão de material de revestimento 111 no lado de extremidade distal do copo sino 11 é constituída de uma superfície curvada côncava de tal modo que as forças FT que descarregam o filme líquido de material de revestimento ao longo da superfície de difusão de material de revestimento possam ser igualadas, em função do que o filme líquido de material de revestimento pode ser uniformemente dispersado.

[058] Sendo assim, a ocorrência de padrões de fluxo do fluxo em espiral, pregas, ou manejo sobre a superfície de difusão de material de revestimento 111 pode ser minimizada, e uma quantidade uniforme de material de revestimento pode ser descarregada de quase toda a circunferência da borda de extremidade distal do copo sino 11. Como resultado, o diâmetro médio de partícula das partículas de revestimento pulverizadas pode ser menor, e, ao mesmo tempo, o desvio padrão da distribuição de diâmetro de partícula poderá ser menor.

[059] Ao tornar menor o diâmetro médio de partícula das partículas de revestimento pulverizadas e, ao mesmo tempo, tornar menor o desvio padrão da distribuição de diâmetro de partícula, o revestimento, particularmente dos materiais de revestimento metálicos em uma alta taxa de ejeção / padrão largo, se torna possível, e o processo de revestimento pode ser encurtado, ao mesmo tempo mantendo ou aumentando a orientação do material luminoso. Numerais de referência 1 - Aparelho de revestimento eletrostático atomizador rotativo 11 - Copo sino 111 - Superfície de difusão de material de revestimento 112 - Superfície externa 113 - Borda de extremidade distal (ponto de extremidade da superfície de difusão de material de revestimento) 114 - Superfície curvada convexa (primeira faixa) 115 - Superfície curvada côncava (segunda faixa) 116 - Ponto de inflexão 117 - Ponto de partida da superfície de difusão de material de revestimento 12 - Alojamento 118 - Motor a ar 119 - Eixo oco 120 - Aparelho de suprimento de material de revestimento 121 - Tubo de alimentação 122 - Fonte de alimentação de alta tensão 123 - Orifício de ejeção de ar 124 - Aparelho de suprimento de ar 125 21 - Passagem de ar 126 - Cubo 127 - Furos de ejeção de material de revestimento CL - Eixo de rotação

Claims

1. Copo sino (11) instalado sobre um eixo de rotação (CL) de um aparelho de revestimento eletrostático atomizador rotativo (1), uma superfície de difusão de material de revestimento (111) sobre uma superfície interna do copo sino (11) sendo suprida com um material de revestimento, o copo sino (11) para um aparelho de revestimento eletrostático atomizador rotativo (1) sendo CARACTERIZADO pelo fato de que: uma primeira faixa (114) se estende a partir de uma parte de extremidade da superfície de difusão de material de revestimento (111) para uma parte central da superfície de difusão de material de revestimento (111), a primeira faixa sendo uma superfície curvada convexa de frente para o eixo de rotação (CL), a parte de extremidade sendo disposta no sentido da extremidade proximal do copo sino (11) e uma linha tangente à superfície de difusão de material de revestimento (111) na parte da extremidade sendo paralela ao eixo de rotação (CL); e uma segunda faixa (115) que se estende a partir da parte central para a borda de extremidade (113) distal do copo sino (11) é constituída de uma superfície curvada côncava de frente para o eixo de rotação (CL); e na superfície curvada convexa da primeira faixa (114), em uma seção transversal de qualquer plano que inclui o eixo de rotação (CL), os componentes normais da força centrífuga que atua sobre um filme líquido de material de revestimento devido à rotação do copo sino (11) são substancialmente iguais.

2. Copo sino (11), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que: a superfície curvada côncava da segunda faixa (115) é constituída de uma superfície curvada sobre a qual, em uma seção transversal de qualquer plano que inclui o eixo de rotação (CL), os componentes de linha tangentes da força centrífuga que atua sobre um filme líquido de material de revestimento devido à rotação do copo sino (11) são substancialmente iguais.

3. Copo sino (11), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o ponto limite entre a primeira faixa (114) e a segunda faixa (115) em uma seção transversal de qualquer plano que inclui o eixo de rotação (CL) é constituído de um ponto de inflexão entre a superfície curvada convexa e a superfície curvada côncava.