JP2000502283A - 誘電体基板への帯電コーティング粒子の静電堆積 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、正に帯電したコーティング粒子を、４．０未満の誘電率を有し、中空の容器の形状の、アースされたあるいは負に帯電した誘電体材料の方に向けた噴霧を制御するための装置を提供する。この装置は、（ａ）コーティング組成物に正の電荷を誘導するための装置（６２）と、（ｂ）正に帯電したコーティング粒子の場を作り出すための装置（６２）と、（ｃ）一連の中空の容器を互いに間隔をあけて支持するための装置であって、一連の垂直方向のスピンドルを含む装置（６４）と、（ｄ）スピンドルを、正に帯電したコーティング粒子の場を通して連続的に輸送するための装置と、（ｅ）誘電体材料からなるか、誘電体材料でコーティングされるか、あるいはその両方であって、スピンドルの上端部に装着されるグリップチャックであって、中空の容器の開口を受けるために規定された凹部を有するチャック（４６）と、（ｆ）誘電体容器が、噴霧された正に帯電したコーティング粒子の経路にあるとき、接地装置もその経路にはあるが、誘電体材料によって正に帯電したコーティング粒子からはシールドされるように配置される接地装置（７０）とを含む。設置装置は、支持された容器との直接的な電気接触から絶縁される。接地装置は、グリップチャックによって支持されている中空の容器に負の電荷を誘導するための内部荷電装置と置き換えることができる。さらに、接地装置あるいは内部荷電装置は、グリップチャックによって支持されている中空の容器に負の電荷を誘導するための外部荷電装置とともに用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 誘電体基板への帯電コーティング粒子の静電堆積 発明の分野 本発明は、誘電体材料に静電気的にコーティングを施す分野に関する。具体的 には、本発明は、電気的に絶縁されたおよび／または反対の電荷を有する誘電体 材料に向かって放出される、微粒の帯電コーティング粒子の噴霧（spray）パタ ーンを制御する装置に関する。 発明の背景 仕上げ業界では、長い間、空気微粒化噴霧装置（air atomizing spraying dev ice）の塗布効率（application efficiency）を向上する手段として静電法を用 いてきた。静電噴霧法の導入以来、塗布効率を増加するために、この方法には変 更が加えられており、それに関連する機器にも改良が加えられている。 すべての静電噴霧法の操作の背景には、反対の電荷を有する物体が互いに引き 合うという基本的な原理がある。従って、帯電した塗料粒子は、アースされたあ るいは反対の電荷を有する物体の方に引き寄せられるであろう。 静電噴霧法では、コーティングされている物体は集電極（collecting electro de）であるため、この物体は、蓄積している塗料粒子を有する表面に到達する電 荷を奪い取るのに十分な導電性を、そのバルクを通してあるいはその表面にわた って有していなければならない。この理由のため、静電噴霧法は、電気の自然導 体（例えば、金属）である物体をコーティングするために最もよく用いられる。 典型的には、そのような導電性の物体は、単に金属フックを用いてアースされ たコンベヤから支持されるだけで、アース電位に保持される。荷電電極からの誘 導によって、導電性の物体は、帯電した塗料粒子とは反対の電荷を帯びる。従っ て、導電性の物体は、帯電した塗料粒子を引きつける。 しかし、静電塗布法は、非導電または誘電体材料（例えば、プラスチック、ガ ラス、セラミック、木など）からなる物体をコーティングするためにも用いられ る。以下、非導電または誘電体材料を「誘電体材料」と総称する。これらの目的 のために静電塗布法を用いる場合、誘電体材料を永久的にあるいは一時的に電気 導体にすることが必要となる。この目的を達成するために多くの技法が試みられ てきた。 例えば、成形されたゴムのハンドルは、電気の自然導体ではない。しかし、ハ ンドルを少なくとも約２１２゜Ｆ（１００℃）の温度に加熱することによってハ ンドルを導電性にすることができる。 この方法は、幾つかの誘電体材料を静電気的にコーティングする場合には十分 に作用するが、この方法には、これに関連する多くの問題点がある。例えば、こ の方法は、加熱しても導電性にならない誘電体材料（例えば、木）に電荷を誘導 するためには用いることができない。さらに、この方法はまた、導電性にするた めに必要な温度あるいはそれを下回る温度で変形または劣化し始める誘電体材料 に電荷を誘導するためには用いることができない。 誘電体材料に静電気的に噴霧する別の方法は、この材料に導電性のプライマー をコーティングする工程を含む。この方法は、便座のコーティングに用いられる 。具体的には、便座は通常、フェノール樹脂／木粉の混台物からなる。この材料 は非導電性であり、加熱しても導電性にならない。従って、このアイテムを静電 気的にコーティングできるようにするために、便座をまず、かなりの量のカーボ ンブラックを含む、導電性の膜形成プライマーに浸漬する。このコーティングは 、乾燥すると、便座の表面に導電性の膜を作る。便座にこのプライマーをコーテ ィングした後、便座は、金属フックを用いて、アースされたコンベヤから支持さ れる。その後、トップコートが静電気的に塗布される。 この方法は幾つかの誘電体材料を静電気的にコーティングする場合には十分に 作用するが、この方法には、それに関連する多くの問題点がある。例えば、上述 の導電性プライマーは、大量のカーボンブラックを含む。従って、最終的なコー ティングされた物体が透き通っているかあるいは透明でなければならない場合、 このプライマーは、誘電体材料に電荷を誘導するためには用いることができない 。さらに、この方法を用いると、原材料費がかさむだけではなく生産時間も長く なる。 米国特許第2,622,833号は、物体の形状に従うバッキング電極（backing elect rode）を使用せずに、誘電体あるいは非導電材料からなる中空の物体の外面に静 電気的にコーティングするプロセスおよび装置を開示している。同特許では、コ ーティングされる物体は、コンベヤシステムに接続されるスピンドルに装着され る。コンベヤおよびスピンドルは導電性である。さらに、コンベヤおよびスピン ドルはともに導体を通してアースあるいは電源に接続される。 米国特許第2,622,833号では、１つあるいは複数の電離点を有する導電プロー ブがスピンドルに電気的に接続される。このプローブは、コーティングされる物 体の開口を通って、その物体のキャビティ内に入るように配置される。スピンド ルはその後、互いに対向し間隔をあけて配置された、負に帯電した電極の間に、 これらの物体を移動させる。物体がこれらの電極の間を通ると、これらの負に帯 電した電極と物体の外面との間に静電界が作り出される。１つ以上のスプレーガ ンが、微粒化されたコーティング組成物を、物体の移動経路とほぼ平行な方向で 、物体と電極との間の空間内に導入するような向きにされる。塗料粒子は、電離 ゾーンに入ると負の電荷を受け入れるため、アースされたまたは正に帯電した物 体の方に引き付けられる。 米国特許第4,099,486号はまた、コーティングがその上に形成されないように 設計される特定のチャックを用いてガラスボトルを支持することによって、ボト ルを静電気的にコーティングするプロセスおよび装置を開示している。同特許は 、ガラスボトルを１５０゜Ｆ（６６℃）から４５０゜Ｆ（２３２℃）の範囲の温度 に加熱することによって、ガラスボトルに電荷を誘導する。 米国特許第4,099,486号によれば、支持チャックは、非導電プラスチックから なる。このチャックは、ボトルと物理的に接することによってこのボトルをアー スさせるように設計される接地プラグの上に適合する。例えば、同特許に記載さ れる接地プラグの１つの実施形態は、頭部が平坦なプローブの形態であり、この プローブの上にボトルの首部が載る。同特許に記載される接地プラグの別の実施 形態は、端部が平坦なロッドの形態であり、このロッドは、ボトルの開口に入り 、ボトルの長さ全体を通り、ロッドの遠位端がボトルの底の内面に接するまで延 びる。同特許に記載される接地プラグのその他の実施形態は、端部が平坦なロッ ド の形態であり、このロッドの外寸は、ボトルの開口の内寸に対応する。この後者 の構成では、接地プラグがボトルの開口に挿入されると、プラグの外壁がボトル の首部の内壁に接する。 これらの特許があるにもかかわらず、仕上げ業界では、現在も、伝達効率（tr ansfer efficiency）を増加する静電噴霧プロセスおよび／または装置を求め続 けている。言うまでもなく、伝達効率が増加すると、浪費（過度の噴霧）が減る 。これにより、原材料が削減される。従って、向上した伝達効率を有するプロセ スおよび／または装置が、仕上げ業界の当業者によって大いに求められている。 発明の要旨 従って、本発明の目的は、関連した向上した伝達効率を有する装置であって、 最初に誘電体材料を加熱する必要なく、あるいは誘電体材料を導電性の膜形成プ ライマーでコーティングする必要なく、誘電体材料を静電気的にコーティングす るために設計された装置を提供することである。 上記目的およびその他の目的は、微粒に分割され、正に帯電したコーティング 粒子を、４．０未満の誘電率を有する中空の容器の形状の誘電体材料に向けて噴 霧する際の噴霧パターンを制御するための装置の発見によって達成される。本発 明の装置は、（ａ）正の電荷をコーティング組成物に誘導するための装置と、（ ｂ）正に帯電したコーティング粒子の場（field）を作り出すための装置と、（ ｃ）一連の中空の容器を互いに間隔が空けて支持するための装置であって、一連 の垂直方向のスピンドルを含む装置と、（ｄ）正に帯電したコーティング粒子の 場を通してスピンドルを連続的に輸送するための装置と、（ｅ）誘電体材料から なるか、誘電体材料でコーティングされるか、あるいはその両方であり、スピン ドルの上端部に装着されるグリップチャックであって、中空の容器の開口を受け るための、チャックで規定された凹部を有するチャックと、（ｆ）接地装置（gr ounding device）であって、誘電体容器が、噴霧された正に帯電したコーティン グ粒子の経路にあるとき、接地装置もその経路にはあるが誘電体材料によってコ ーティング粒子からシールドされるように配置される接地装置とを含む。接地装 置は、支持された容器との直接的な電気接触から絶縁される。 接地装置は、グリップチャックによって支持されている中空の容器に負の電荷 を誘導するための内部荷電手段に置き換えることができる。そのような内部荷電 手段は、負に荷電されたプローブを含み、このプローブは、チャックに規定され る開口を通って外側に出る部分を有し、中空の容器がチャックによって支持され ると、プローブの少なくとも一部分が容器の開口を通って容器内部に延びる。荷 電されたプローブは、容器との直接的な電気接触から絶縁される。さらに、接地 装置あるいは内部荷電手段は、グリップチャックによって支持されている中空の 容器に負の電荷を誘導するための外部電荷手段とともに用いることができる。 以下に簡単に説明する添付の図面とともに以下の詳細な説明を読めば、本発明 がよりよく理解され、本発明が容易により完全に認識され、それに付随する利点 の多くが容易に分かるであろう。 図面の簡単な説明 図１は、連続コンベヤシステム上に誘電体粒子の伝達（transfer）、静電気的 コーティング、硬化、および放出のために設計された装置の概略ブロック図であ る。 図２は、静電噴霧装置の容器移送（transfer）システムの部分平面図である。 図３は、静電噴霧装置の静電噴霧ゾーンの概略図である。 図４は、本発明に含まれる容器保持装置の１つの実施形態が、誘電体容器を係 合している状態の部分断面図である。本実施形態では、保持装置は、固定式誘電 体材料荷電装置、接地装置および／または電荷維持装置を有するグリップチャッ クを含む。 図５は、本発明に含まれる容器保持装置の別の実施形態の部分断面図である。 本実施形態では、保持装置は、格納式の誘電体材料荷電装置、接地装置、および ／または電荷維持装置を有するグリップチャックを含む。 図６は、本発明による、静電噴霧チャンバを通して誘電体容器を運ぶときの容 器保持装置の部分断面図である。この図では、保持装置のグリップチャックは、 図５に示されるグリップチャックである。 図７は、図６の容器保持装置を線７−７に沿って見た部分断面図である。この 図は、本発明に含まれる誘電体材料荷電、接地、および／または電荷維持装置を 荷電あるいはアースする１つの方法を示す。 発明の詳細な説明 本発明は、電気的に絶縁されたおよび／または負に帯電した特定の分類の誘電 体材料に、正に帯電したコーティング組成物を静電気的に塗布するための新規な 装置に関する。本発明に従ってコーティングすることができるこの分類の誘電体 材料は、４．０未満の誘電率（ｋ）を有する材料である。好ましくは、本発明を 実施する際に用いられる誘電体材料は、約３．８未満の誘電率を有し、より好ま しくは、約３．６未満の誘電率を有し、さらに好ましくは、約３．４未満の誘電 率を有する。 本発明を実施する際に用いるのに適切な誘電体材料の例としては、溶融シリカ 、メチルメタクリレート、ポリカーボネート、塩化ポリビニル、ポリ酢酸ビニル 、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン 、ポリエチレンナフタレート、およびポリテトラフルオロエチレン、ならびにそ の混合物がある。本発明は、塩化ポリビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンテ レフタレート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリエチレンナフタレート、ポリ プロピレン、およびポリテトラフルオロエチレン、ならびにその混合物からなる 群から選択される誘電体材料を静電気的にコーティングする場合に特によく作用 する。 本発明の実施によれば、コーティング組成物に正の電荷が誘導される。コーテ ィング組成物に正の電荷を誘導することができる荷電装置には、多くの異なるも のがある。本発明を実施する際には、これらの装置のいずれを用いてもよい。そ のようなコーティング荷電装置の例としては、（ａ）内部荷電電極（即ち、噴霧 前にコーティング上に電荷を誘導する）あるいは外部荷電電極（即ち、噴霧後に コーティング上に電荷を誘導する）のいずれかを有するエアおよびエアレススプ レーガン、ならびに（ｂ）帯電した回転ディスク、ベルあるいはコーンを有する 回転式スプレーガンがある。好適なコーティング荷電装置は、塗布されるコーテ ィングの種類（例えば、液体または粉末）、コーティングの粘度、所望の仕上げ 、 誘電体物体の形状、などのパラメータに依存する。上記パラメータおよびその他 の関連するパラメータを考慮すると、当業者は、当業者の要求に最も良く合うコ ーティング荷電装置を選択することができる。 コーティングに正の電荷を誘導する他に、誘電体材料は、電気的に絶縁される 、および／または、誘電体材料は、誘電体材料に誘導される負の電荷を有する。 好ましくは、誘電体材料は、電気的に絶縁され、且つ負に帯電している。 本発明の好適な実施形態に従って誘電体材料に負の電荷が誘導される場合、こ の目的を達成することができる荷電装置には多くの異なるものがある。これらの 装置のうちのいずれを用いてもよい。典型的には、誘電体材料荷電装置は、誘電 体材料を直接接触させるか、誘電体材料内および／または誘電体材料の周りの空 気を電離するか、あるいはその両方を行うことによって、誘電体材料に負の電荷 を誘導する。本発明のこの実施形態を実施する場合に用いることができる適切な 誘電体材料荷電装置の例としては、荷電バー、プレート、ワイヤ、プローブおよ び／またはその組合せがある。 誘電体材料荷電装置の荷電効果は、多くのソースを通して電荷を放出させるこ とによって高めることができる。例えば、平坦なプレートが、プレートから突き 出る多数のバンプあるいは多数の針状の突起を有する場合、プレートから放出さ れる電荷を高めることができるであろう。同様に、表面が平坦なプローブが、プ ローブから突き出る多数のワイヤあるいは多数のねじ状突起を有していれば、プ ローブから放出される電荷を高めることができるであろう。 好適な誘電体材料電荷装置は、誘電体材料の組成および幾何学的形状、荷電装 置と誘電体材料とが離れていればその距離、ならびに荷電装置から放出される電 荷の強度などのパラメータに依存する。上記パラメータおよびその他の関連する パラメータを考慮すれば、当業者は、当業者の要求に最もよく合う誘電体材料荷 電装置を選択することができる。 本発明の好適な実施形態に従って誘電体材料に負の電荷が誘導される場合、誘 電体材料荷電装置は、正に帯電したコーティング粒子を誘電体材料に引きつける のに十分に強い負の電荷を誘電体材料に誘導しなければならない。誘電体材料に 誘導される電荷の好適な強度は、コーティング粒子に誘導される電荷の強度、噴 霧されるコーティング粒子の速度、およびコーティングアトマイザの端部と誘電 体材料との距離などのパラメータに依存する。上記パラメータおよびその他の関 連するパラメータを考慮すれば、当業者は、当業者の要求に最もよく合う、誘電 体材料に導入される電荷の強度を選択することができる。 さらに、本発明のこの実施形態に従って誘電体材料に誘導される負の電荷は、 典型的には、少なくとも約−１００ボルト（−０．１ＫＶ）であり、好ましくは 少なくとも約−１．０ＫＶであり、より好ましくは少なくとも約−２．０ＫＶで ある。本発明のこの実施形態で誘電体材料に誘導される電荷の上限は、安全性お よび実用性などの考慮により制限される。例えば、ある閾値電圧では、負に帯電 した誘電体材料と、例えば噴霧室、コンベヤおよびスプレーガンなどのアースさ れたあるいは正に帯電したアイテムとの間にアークが生じ得る。従って、誘電体 に負の電荷が誘導される場合、この電荷は、好ましくは約−１５，０００ボルト （−１５ＫＶ）未満である。より好ましくは、誘電体材料に誘導される電荷は約 −１２ＫＶ未満であり、さらに好ましくは、約−１０ＫＶ未満である。 誘電体材料に負の電荷が誘導される本発明の実施形態を実施する場合、静電噴 霧プロセスの間、誘電体材料上の電荷の少なくとも一部分を維持することが重要 である。これは、典型的には（ａ）導電性であり、（ｂ）負に帯電した誘電体材 料との直接的な電気接触から絶縁され、（ｃ）負に帯電した誘電体材料によって 、噴霧塗布プロセスの間、正に帯電したコーティング粒子からシールドされる電 荷維持装置の実現によって達成することができる。 本発明を実施する際には任意の適切な電荷維持装置を用いることができる。１ つの好適な実施形態では、電荷維持装置は、アースされたあるいは負に帯電した 金属プレートまたはプローブを含み、この金属プレートまたはプローブは、間に 静電界が作られるように、誘電体材料に密接して配置される。この実施形態では 、金属プレートまたはプローブは、典型的には、負に帯電した誘電体材料が、噴 霧された少なくとも幾つかの正に帯電したコーティング粒子をその上に有するま で、そのような密接した位置のままである。 本発明に従って用いられる電荷維持装置の保持効果を高めるために、そのよう な装置は、好ましくは、装置から突き出る多数の突起を有する。例えば、好適な 電荷維持装置は、装置から突き出る多数のバンプ、ワイヤ、針状の突起および／ またはねじ状の突起を有する。これらの電荷維持装置は、導電性の任意の適切な 材料から作ることができる。そのような適切な材料の例としては、銅、黄銅、鋼 、アルミニウム、および／またはその組合せがある。 好適な電荷維持装置は、誘電体材料の組成および幾何学的形状、荷電維持装置 との間の距離、静電噴霧プロセス工程中に誘電体材料上に保持する必要のある最 小の電荷、ならびに電荷維持装置がその最小の電荷を誘電体材料上に保持しなけ ればならない時間の長さ、などのパラメータに依存する。上記パラメータおよび その他のパラメータを考慮すれば、当業者は、当業者の要求に最もよく合う電荷 維持装置を選択することができる。 誘電体材料が、負に帯電するのでも、電気的に絶縁され且つ負に帯電するので もなく、電気的に絶縁されているだけであれば、接地装置は、本発明に従って好 適に用いられる。この接地装置は、噴霧された、正に帯電したコーティング粒子 の経路にはあるが、電気的に絶縁された誘電体材料によってこれらのコーティン グ粒子からシールドされるように配置される。 本発明のこの実施形態を実施する場合、任意の適切な接地装置を用いることが できる。典型的には、この接地装置は、（ａ）導電性であり、（ｂ）コーティン グされている誘電体材料との直接的な電気接触から絶縁され、（ｃ）コーティン グされている誘電体材料によって、噴霧塗布プロセスの間、帯電したコーティン グ粒子からシールドされる。 これらの目的を達成することができる接地装置には多くの異なるものがある。 用いることができる適切な誘電体材料接地装置の例としては、接地バー、プレー ト、ワイヤ、プローブなど、および／またはその組合せがある。 これらの誘電体接地装置は、導電性の任意の適切な材料から作ることができる 。そのような適切な材料の例としては、銅、黄銅、鋼、アルミニウム、および／ またはその組合せがある。 静電界が、正に帯電した塗料粒子を、アースされたあるいは負に帯電した誘電 体材料の方に向かわせて導くために十分に強いものであるためには、電位は、好 ましくは、スプレーノズルの端部とコーティングされている物体の表面との間に ある空気１センチメートル（ｃｍ）当たり少なくとも約１，０００ボルト（１Ｋ Ｖ）でなければならない。好ましくは、電位は、少なくとも約１．５ＫＶ／ｃｍ でなければならず、さらに好ましくは、少なくとも約２．０ＫＶ／ｃｍでなけれ ばならない。 好ましい電位は、誘電体材料に電圧が誘導される場合その電圧、噴霧装置の先 端とコーティングされている誘電体材料の表面との間の距離、誘電体材料がコー ティングゾーンを通るレート、および粒子が噴霧される速度、などのパラメータ に依存する。上記パラメータおよびその他の関連するパラメータを考慮すれば、 当業者は、当業者の要求に最もよく合う、コーティング粒子に正の電荷を誘導す るために用いられる電圧を選択することができる。 本発明は、正の電荷を受け入れることができる任意のコーティング組成物を静 電気的に塗布するために用いることができる。これらのコーティング組成物は、 液体あるいは粉末の形態であることが可能である。本発明を実施する場合に用い ることができる適切なコーティングの例としては、ガスバリアコーティング組成 物（例えば、エポキシ−アミンコーティングなどのＣＯ₂およびＯ₂バリアコーテ ィング）、カラーコーティング組成物、傷に対する耐性のあるコーティング組成 物（例えば、ウレタンコーティング）などがある。 図１から図７は、本発明の１つの実施形態を示す。この実施形態では、４．０ 未満の誘電率を有する誘電体材料からなる中空容器が、移送システムによって、 静電コーティングゾーンおよび硬化ゾーンに送られる。そのような移送システム は一般に、コーティングされていない誘電体容器を、一連の容器キャリア装置と タイミングをとって移動している移送コンベヤに送るためのコンベヤを含む。キ ャリア装置は、各容器をその首部および口部で係合し、静電コーティングゾーン および硬化ゾーンを通して運び、コーティングされ硬化された容器を排出コンベ ヤに送る。キャリア装置は、静電噴霧プロセスの間のコーティングの塗布が容器 の外面に制限されるように、各容器の口部を効果的に閉じる。 キャリア装置は、容器をコーティングゾーン内に配置する。コーティングゾー ンにある間、キャリア装置は、容器を回転させて、完全且つ均一にコーティング されるようにする。コーティングが塗布された後、容器は、硬化オーブンを通し て運ばれる。このオーブンは、様々な種類の容器およびコーティング材料の要求 に特に適した硬化特性を与えるために、温度および湿度について異なる硬化条件 を有する１つ以上のゾーンを含み得る。 図１は、本発明による、誘電体材料に静電気的にコーティングを施す方法およ び装置の概略ブロック図である。この装置は、コンベヤ１０を含む。コンベヤ１ ０は、載荷ゾーン１２で容器を受け取る。容器を受け取った後、コンベヤ１０は 、容器を載荷ゾーンから静電コーティングゾーン１４に移動させる。コンベヤは 、コーティングされた容器をコーティングゾーンから硬化ゾーン１６に移動させ る。その後、硬化された容器はコンベヤによって排出ゾーン１８に移動される。 本発明を実施する場合には任意の容器移送システムを用いることができる。適 切な容器移送システムの１つの例は、米国特許第4,625,854号に記載されている 。本明細書の図２は、同特許に記載される移送システムを示す。図２に示される ように、移送システムは、容器２２を方向決め（orienting）シュート２４を通 してタイミングねじ２６および移送コンベヤ２８に移動させるための送り込みコ ンベヤ２０を含む。移送コンベヤは、個々の容器を受けるための入口コンベヤ３ ０を含む。 これらのコンベヤ部材の形状および配列は、図２に示される容器構成に適切で ある。異なる容器構成に適合するように移送コンベヤの構成を説明されるように 変更してもよいことが理解されるべきである。可能な変更の例は、米国特許第4, 625,854号に記載されている。 容器キャリアコンベヤ１０は、移送コンベヤ２８とタイミングをとって移動し 、各容器をその開いた端部で係合してつかむためのキャリア装置（即ち、垂直方 向に向けられたスピンドル）３８を含む。各容器キャリア装置は、互いにタイミ ングをとり間隔をあけて経路Ａに沿って移動する。経路Ａは、移送コンベヤにお いて容器が移動される経路Ｂと平行である。さらに、容器キャリア装置は、各装 置が容器をその首部で係合してつかむように、個々の容器と位置合わせされる。 容器がしっかりとつかまれると、移送コンベヤおよびキャリアコンベヤは分岐し た経路をたどり、容器キャリア装置は、その容器をその後の静電コーティングゾ ーンを通して運ぶ。 適切な容器キャリア装置は、米国特許第4,625,854号に詳細に記載されている 。これを説明するためには、各キャリア装置が典型的にはコンベヤ１０に装着さ れ、内部ハウジング４０と、ローラージョイント４４で内部ハウジングに回転自 在に装着される外部ハウジング４２とを含むことを理解すればよい。各キャリア 装置はまた、各容器をその開いた端部で係合するためのチャック４６を含む。外 部ハウジング４２およびチャック４６は、静電噴霧プロセス中に誘導される電荷 を最小にするために、非導電あるいは誘電体材料から作られる。 好適な実施形態では、内部および外部ハウジングは、その中央装着ハウジング ４８に関して軸方向に摺動自在である。カムフォロワ５０は、カム部材５２と協 同して、この軸方向の動きを与える。キャリア装置３８に容器を載荷するために 、カムフォロワ５０は、カム部材５２の表面５４に係合し、この装置を、内部ハ ウジング４０内に配置された内部ばね（図示せず）の圧縮力に抗して軸方向に延 ばす。グリップチャック４６および容器２２が互いにタイミングがとって移動す ると、チャック４６は、そのチャックと位置決めされたそれぞれの容器を係合し 且つ安定的に保持する。容器保持装置３８Ａは、容器を係合しなかったため、そ の内部ばね（図示せず）の力によってカムギャップ５８を通って格納され、別の 経路をたどる。 図３は、静電コーティングゾーン１４を通過する一連の容器２２を示す。図３ に示される本発明の特定の実施形態では、誘電体材料は、電気的に絶縁され、且 つ負に帯電している。 容器２２がコンベヤ１０を介してコーティングゾーン１４内に運ばれると、キ ャリア装置の回転自在ジョイント４４が摩擦バー６４を係合する。摩擦バー６４ は固定式であるため、ボトルは回転し始める。ボトルは、回転しながら、荷電バ ー６０付近を通過する。荷電バー６０の表面上には、鋭い尖端あるいは微細なワ イヤなどの一連のエレメント６８が分布されている。さらに、荷電バー６０は、 所望の負の電荷を誘電体容器に誘導するのに適切な電位に保持されることができ るように、電圧源６１に接続され、アースから絶縁される。ボトルが荷電バー６ ０を越えると、ボトルに誘導された電荷は、電荷維持装置によってボトル上に維 持される。そのような装置の１つの例は、図４に示されるプローブ７０である。 好ましくは、プローブ７０は、導電性の材料からなる。言うまでもなく、プロ ーブ７０は、チャック４６によって、容器２２を構成している誘電体材料との直 接的な電気接触から絶縁され、チャック４６自体は、誘電体あるいは非導電性材 料からなる。なぜなら、容器とプローブとが電気的に接触すると、容器に誘導さ れた負の電荷が中性化されてしまうからである。そのような結果になることは、 本発明のこの実施形態の目的に反する。さらに、プローブ７０の露出部分は、容 器２２のキャビティ内に配置されるため、この露出部分は、負に帯電した容器に よって、噴霧塗布プロセスの間、正に帯電したコーティング粒子からシールドさ れるであろう。 プローブ７０は、アースされるかあるいは負に帯電していてもよい。この目的 を達成するために、任意の適切な手段を用いることができる。１つの可能な手段 が図３に示される。ここでは、コンベヤ１０は、それに関連するバー６６を有す る。このバーは、導電性の材料（例えば、銅、黄銅、鋼、アルミニウムなど）か らなる。さらに、プローブ７０をアースさせるか、あるいは負に帯電させるかに 依存して、バー６６は、アースあるいは電源６３に接続される。プローブ７０を アースするその他の可能な方法は、プローブを、それ自体が典型的にはアースさ れたコンベヤシステムに電気的に接続させることである。 バー６６を用いる場合、好ましくは、バー６６は、プローブ７０が荷電バー６ ０のそばを通過し始めるときに、プローブ７０が荷電バー６６とプローブ７０と の間に電気的接続が作られるように配置され設計される。この電気的接続は、好 ましくは、容器２２の少なくとも一部分が正の帯電コーティングでコーティング されるまで維持される。 図３に示される本発明の特定の実施形態では、容器２２が荷電バー６０を通り 過ぎた後、負の電荷が容器２２に保持されると、容器２２は、電源６５に接続さ れる静電噴霧装置６２の前を通る。ここで、電源６５は、噴霧装置６２が、正の 電荷をコーティング粒子に誘導することを可能にする。正に帯電したこれらのコ ーティング粒子６７は、容器２２の移動経路内に噴霧される。好ましくは、コー ティング粒子６７は、容器２２の移動経路とほぼ垂直な方向に噴霧される。 本発明によれば、コーティングは通常、従来の空気技術、無気技術、あるいは 回転技術によって微粒化される。エアおよびエアレス静電スプレーガンは、典型 的には、塗料を帯電させる手段として、ガンの前に設けられた空気を電離する荷 電電極を有する。回転噴霧機器は、帯電した回転ディスク、ベルあるいはコーン を利用する。後者での微粒化は、遠心力と静電力との組合せによって達成される 。 図３に示される実施形態では、容器２２は、噴霧装置６２を通るときには負に 帯電しているため、正の帯電コーティング粒子６７は容器２２に引き寄せられる 。実際に、容器２２と粒子６７との間の電位が十分に強ければ、粒子６７は図３ に示すように容器２２の裏側を囲み得る。これにより、過度な噴霧が最小にされ 、伝達効率が向上する。しかし、安全面などの制限のため、最大の伝達効率を達 成するために最適な電位を容器２２あるいは粒子６７で用いることができない場 合がある。このジレンマに対する１つの可能な解決策は、正に帯電した偏向パネ ル（deflecting panel）６９を用いることである。 偏向パネル６９は、導電性の材料あるいは、コーティングされている誘電体材 料の誘電率よりも大きい誘電率を有する誘電体材料からなり得る。パネル６９は 、絶縁体７１によってコーティングチャンバに接続され、絶縁体７１によってコ ーティングチャンバから電気的に絶縁される。 パネル６９を用いる場合、パネル６９は、好ましくは、パネル６９に誘導され る正の電荷を持たなければならない。これは、電源７３によって誘導される活性 電荷であってもよい。一方、この電荷は、正の電荷をコーティング粒子上に誘導 する荷電装置によって作り出される正の電離された雰囲気から得ることができる 。パネル６９に誘導される正の電荷は、容器がパネル６９付近を通るときに、容 器２２に誘導されている負の電荷を中性化したり、あるいは、容器２２に正の電 荷を誘導したりするものであってはならない。好適な実施形態では、パネル６９ および粒子６７の電荷が正であり、容器２２の電荷が負であるため、過度に噴霧 された粒子６７は、パネル６９から反発して容器２２の方に向かう。これにより 、伝達効率が増加する。 好適な実施形態では、パネル６９の幾何学的構成は、パネル６９付近を通る誘 電体材料の幾何学的構成に対応する。しかし、パネル６９は、容器２２がパネル ６９付近を通るときに、容器２２に誘導されている負の電荷を中性化しないある いは容器２２に正の電荷を誘導しない幾何学的構成であれば、どんな適切な幾何 学的構成であってもよい。 再び図３を参照して、本発明はまた、荷電バー６０あるいは電源６１を用いず に実施することができる。この後者の実施形態では、容器２２は、負に帯電され ずに、正の帯電コーティング粒子６７でコーティングされる。むしろ、容器２２ は電気的に絶縁され、容器に関連する対応する接地装置を有する。上述のように 、接地装置は、（ａ）導電性であり、（ｂ）コーティングされている誘電体材料 との直接的な電気接触から絶縁され、（ｃ）コーティングされている誘電体材料 によって、噴霧塗布プロセスの間、帯電したコーティング粒子からシールドされ るものであれば、どんな適切な接地装置を用いてもよい。適切な接地装置の１つ の可能な例は、図４に示されるプローブ７０である。この実施形態では、プロー ブ７０は、帯電しているのではなく、アースされるであろう。接地プローブ７０ を有する電気的に絶縁された容器がコーティング粒子６７中を通ると、粒子はプ ローブに引き付けられる。しかし、プローブは容器によって粒子からシールドさ れているため、粒子は容器に付着する。 本発明のさらに他の実施形態では、荷電バー６０および電源６１を省略しても よく、なおかつ容器を負に荷電することができる。そのような実施形態では、バ ー６６は、バー６６に負の電荷を誘導するように設計される電源６３に接続され る。図４に示されるように、容器２２は、容器の開口を通るプローブ７０を有す る。しかし、この実施形態では、プローブ７０は、バー６６の下を通るときにバ ー６６に接するように設計される。これにより、容器２２に負の電荷が誘導され る。この実施形態では、プローブ７０は、容器がコーティング粒子６７中を通り 過ぎるまで活発に荷電されるため、プローブ７０は、誘電体材料を負に荷電する ための手段としてだけではなく、誘電体材料の負の電荷を維持するための手段と しての役割を果たす。コンベヤシステム全体を荷電する必要なく、コンベヤシス テムによって支持された容器の動きに悪影響を与えることなく、プローブをバー ６６に電気的に接続する１つの方法については、例えば図６および図７を参照さ れたい。 図５は、本発明に含まれる容器保持装置の別の実施形態の部分断面図である。 この実施形態では、保持装置は、グリップチャック７５を含み、グリップチャッ ク７５は、グリップチャックと結合する、格納式の、誘電体材料荷電、接地およ び／または電荷維持装置を有する。この図において、チャック７５の一方端はハ ウジング４２に接続され、他方端には、静電気的にコーティングされるべき誘電 体容器の首部分を受けるような寸法にされた環状凹部７６が設けられる。 チャック７５が、噴霧塗布プロセスの間に誘電体材料に付着した負の電荷より も大きいかあるいは実質的に等しい負の電荷を持たないことが好ましい。なぜな ら、そのような負の電荷を有していれば、正に帯電したコーティング粒子が誘電 体材料だけではなくチャックの方にも引き寄せられやすくなり、伝達効率が低下 してしまうからである。従って、チャック７５は、好ましくは、非導電あるいは 誘電体材料（例えば、プラスチック）からなる。しかし、チャック７５が導電材 料（例えば、金属）からなる場合、チャック７５は、好ましくは、（ａ）非導電 あるいは誘電体材料（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）でコーティングさ れ、（ｂ）容器あるいはプローブ、またはその両方から電気的に絶縁されなけれ ばならない。 チャック７５の凹部７６内には、保持ばね７８が装着される。これらのばねは 、容器の首部分がチャック７５の凹部７６内に導入されると、この首部分の外面 にグリップ圧力を与えるように設計される（例えば、図４参照）。保持ばね７８ を用いる場合、これらの保持ばね７８は、適切な耐久性および弾性を有する任意 の種類の材料（例えば、ステンレススチール、プラスチックなど）からなり得る 。好ましくは、保持ばねは、噴霧塗布プロセスの間、正に帯電した粒子をあまり 引き寄せてはならない。従って、これらの保持ばねが導電材料からなる場合、こ れらの保持ばねが、正に帯電したコーティング粒子からシールドされる、および ／または、アースされないことが好ましい。 しかし、保持ばね７８を完全に無くすかあるいはその他の種類の保持装置に置 き換えることも可能である。保持装置を用いる場合、好適な保持装置は、静電噴 霧塗布プロセスの間、容器がチャック７５に安定的に保持されるかどうか、ある いは、いかにして容器７５をチャック７５に安定的に保持するか、に依存する。 例えば、図５に示される実施形態では、容器の首部分を凹部７６内に滑りこませ るだけで、容器を直立状態に保持することができる。この種類の構成は、高速お よび大量生産ライン（例えば、炭酸飲料用容器を静電気的にコーティングする生 産ライン）に特に有用である。一方、保持ばね７８を無くし、凹部７６の外壁面 に形成されるねじ山の設計（図示せず）に置き換えることもできる。この構成は 、容器とチャック７５とを互いにねじで締めることによって安定的に保持するこ とが望ましい場合に用いられ得る。さらに他の可能なオプションは、保持手段を 全く設けないことである。例えば、容器が重力でチャック７５の凹部７６内に保 持されるように、チャック７５を逆さにすることができる。 図５に示される実施形態では、チャック７５はまた、チャック７５の中心を貫 通し、その一方端に尖端８１を有するプローブ８０を有する。しかし、図４に示 されるプローブ７０とは異なり、プローブ８０は、その側面から突き出るねじ状 の突起８２を有する。さらに、プローブ８０の少なくとも一部分は、電気的に絶 縁性の被覆８３で覆われる。 尖端８１および突起８２は、プローブ８０が誘電体材料電荷維持手段として用 いられるか、あるいは荷電手段として用いられるかに依存して、チャック７５に 取り付けられた負に帯電した誘電体材料の電荷を保持するプローブ８０の能力、 あるいは負の電荷をこの誘電体材料に誘導するプローブ８０の能力を高める。 プローブ８０の尖った端部８１は、チャック７５の底縁部８４を距離δだけ超 えて延びる。典型的には、正に帯電したコーティング粒子を、アースされたある いは負に帯電した容器の外壁に塗布する場合、塗布は、容器のうちで、この尖端 を超える平面にある領域に、より集中して行われる。従って、最適な距離δは、 一部には、容器のどの領域をコーティングする必要があるかに依存する。この距 離はまた、一部には、プローブと、チャック７５に取り付けられるべき容器との 幾何学的構成に依存する。容器のできるだけ多くの部分をコーティングしたい場 合、およびプローブが尖った端部などの尖った端部８１を有する場合、プローブ ８０は、好ましくは、チャック７５の底縁部８４をわずかだけ超えて延びる。 図５に示される実施形態は、誘電体容器の首部を凹部７６と位置合わせさせよ うとするときの誤差のマージンを与えるように設計される。ここで、チャック７ ５は、円錐台形（frustoconically）の凹部７９を有し、その狭い方の端部が凹 部７６に通じている。さらに、プローブ８０は、少なくとも部分的にチャック７ ５内に格納することができるように設計され、容器を凹部７６に適合させる工程 の間に、容器の首部分がプローブ８０に接した場合に誘電体容器に起こる損傷を 最小にする。 図５に示される実施形態では、プローブ８０は、プローブ８０に取り付けられ るワッシャ形状の突起８５を有する。突起８５の下面は、チャック７５のボディ に形成されるレッジ８７上に載る。ばね９０は、ばねの下端部が突起８５の上面 に載るように、プローブ８０の上に適合される。ばね９０の上端部は、プローブ ８０の上に適合されるワッシャ９２の下面に抗して固定される。プローブ８０は 、ワッシャ９２の中央開口を通って自由に移動する。上述の説明以外にも、任意 の適切な設計を用いて、プローブ８０の少なくとも一部分をチャック７５内に格 納させることができる。これは、本発明のオプションの特徴である。 チャック７５の製造をより簡単にするために、図５では、チャック７５は、上 部９４および下部９６を有するものとして示されている。上部９４は、ねじ９８ によって下部９６に取り付けられる。ねじ９８は、好ましくは、非導電あるいは 誘電体材料からなるか、または、非導電あるいは誘電体材料で覆われ、正に帯電 したコーティング粒子が静電噴霧プロセスの間にねじ９８に引き付けられるのを 最小にする。 図６は、容器を受け入れており、カム表面５４と係合した状態で活性経路に沿 って移動している容器保持装置の位置および動作を示す。図６では、装置３８は 、容器２２を、正に帯電したコーティング粒子を受けるようにコーティングチャ ンバ１４内に配置している。この容器のチャンバ内での位置は、カムフォロワ５ ０に作用するカム表面５４の場所によって決定される。外側ハウジング４２およ び容器２２は、コーティングチャンバ１４を通過しているとき、回転される。こ のように容器を回転させることは、以下の理由のため望ましい。即ち、噴霧中に 容器がコーティングを確実に均一に受けるようにするため、噴霧中にコーティン グが滴るあるいは流れ落ちることを防ぐため、およびコーティングが硬化する前 に滴るあるいは流れ落ちることを防ぐために、望ましい。 容器の首部をつかむことにより、容器の外面全体のほとんどが、正に帯電した コーティングを受けるために利用可能となることが分かるであろう。さらに、容 器の首部および容器の内面は、正に帯電したコーティングからシールドされる。 これは、多くの例において望ましい特徴であり、飲料を保持するために容器を用 いる例において特に望ましい特徴である。 図６に示される実施形態では、副チャンバ（antechamber）１１０は、霧状の 水１１４をコーティングチャンバ１４内に向けてチャンバ内の所望の湿度レベル を達成し且つ正に帯電したコーティング粒子が副チャンバに入るのを防ぐパイプ １１２を収容する。この実施は、コーティングチャンバ内の湿度レベルを制御す る必要がある場合に好ましい。 図６では、容器保持装置３８は、チェーン１１５でコーティングチャンバ内を 引っ張られる。保持装置３８は、ブラケット１２０に取り付けられるレール１１ ６および１１８から支持される。ブシュ１１７および１１９はそれぞれ、レール １１６および１１８に沿って設けられる。 容器保持装置３８が活動していないとき（即ち、移送コンベヤから容器を受け 取っていないとき）、装置は格納されており、チャック７５が副チャンバ１１０ 内を回転せずに移動している。このようにして、チャック７５に引き付けられる 、正に帯電したコーティング粒子の量は最小にされる。 保持装置が容器を係合していないときに保持装置が格納する本発明の実施形態 では、プローブ８０は図７に示されるような望遠鏡のような形状に設計される。 これにより、保持装置３８が活動していないとき、プローブを押し縮めることが 可能になる。 図７は、図６に示される容器保持装置を線７−７に沿って見た部分断面図であ る。図７は、プローブ８０を荷電あるいはアースするための１つの手段を示す。 具体的には、この実施形態では、プローブ８０は、ハウジング４８ならびにブシ ュ１１７および１１９に規定される対応する開口を貫通する。電気的に絶縁性の ワッシャ１２２は、ロックリング１２４をブシュ１１９から分離する。接続バー １２６の一方端は、プローブ８０の端部にねじで留められる。接続バー１２６の 他方端は、バー６６に接する。上で述べたように、バー６６は、アースされるか あるいは負に荷電され得る。バー６６がアースされる場合、接続バー１２６がバ ー６６に接するように保持装置３８が配置されると、プローブ８０の先端８１も アースされる。同様に、バー６６が負に荷電される場合、接続バー１２６がバー ６６に接するように保持装置３８が配置されると、プローブ８０の先端８１も負 に荷電される。 上で述べたように、本発明を実施するためにはバー６６を用いなければならな いわけではない。例えば、図６に示される実施形態においてプローブ８０をアー スすることが望ましい場合、電気的に絶縁性のワッシャ１２２を、金属ワッシャ と置き換えるか、あるいはワッシャ１２２を省略することができる。これらの状 況のうちのどちらにおいても、ロックリング１２４は、それ自体がアースされる ブシュ１１９に電気的に接続されるであろう。この電気的接続のため、プローブ ８０もアースされる。 実施例 以下に示す実施例は、本発明のさらなる理解を助けることを意図したものである 。用いた特定の材料、種類、および条件は、本発明の例示することを意図したも のである。 実施例Ｉ 本実施例は、以下の実施例で用いたコーティング組成物の調製を実証する。 以下の材料を一緒に攪拌することによって、第１のコーティング組成物を調製 した：７３．３重量パーセントのテトラエチルペンタミン／ＥＰＯＮ８８０付加 物（ＥＰＯＮ８８０は、Shell Oil Co.から入手可能な４，４’−イソプロピリ デンジフェノール／エピクロロヒドリン）、１２．８重量パーセントのＤＯＷＡ プロパノール）、General Electricの０．１重量パーセントのＳＦ−１０２３シ リコン界面活性剤、１．７重量パーセントの２ブトキシエタノール、１０．６重 量パーセントのトルエン、および１．５重量パーセントの脱イオン水。以下、そ の結果得られた均質な混合物を「成分１Ａ」と呼ぶ。上述の重量百分率はすべて 、成分１Ａ中のすべての成分の総重量に基づくものである。 その後、５２．５重量パーセントのＥＰＯＮ８８０および４７．５重量パーセ 混合物を「成分１Ｂ」と呼ぶ。上述の重量百分率はすべて、成分１Ｂ中のすべて の成分の総重量に基づくものである。 成分１Ａおよび１Ｂを、５：１の体積比で混合した。その結果得られた均質な 混合物を、約１時間室温で放置した。以下、この混合物を「コーティング１」と 呼ぶ。 以下の材料を一緒に攪拌することによって、第２のコーティング組成物を調製 Gas Companyから市販で入手可能なメタキシリレンジアミン（metaxylylenediami ne）とエピクロロヒドリンとの反応生成物）、７２．７５重量パーセントのＤＯ ２−プロパノール）、General Electricの０．１０重量パーセントのＳＦ−１０ ２３シリコン界面活性剤、２．４３重量パーセントのシクロヘキシルアルコール （２％の水を有する）、および１．２５重量パーセントの脱イオン水。以下、そ の結果得られた均質な混合物を「成分２Ａ」と呼ぶ。上述の重量百分率はすべて 、成分２Ａ中のすべての成分の総重量に基づくものである。 その後、７５．０重量パーセントのＤＥＮ−４４４（Dow Chemical Co.から市 販で入手可能な、３．６のグリシジル機能性を有するエポキシノボラック樹脂） および２５．０重量パーセントのメチルエチルケトンを一緒に攪拌した。以下、 その結果得られた均質な混合物を「成分２Ｂ」と呼ぶ。上述の重量百分率はすべ て、成分２Ｂ中のすべての成分の総重量に基づくものである。 成分２Ａおよび２Ｂを、３：１の体積比で混合した。その結果得られた均質な 混合物を、約１時間室温で放置した。以下、この混合物を「コーティング２」と 呼ぶ。 実施例II 本実施例は、電荷の極性が、４．０未満の誘電率を有する誘電体容器へのコー ティング組成物の塗布に対して及ぼす影響を実証する。本実施例では、ボトルに 電荷を誘導しなかった。さらに、ボトル内に、プローブなどの接地装置を用いな かった。 塗布したコーティング組成物は、実施例１のコーティング１であった。コーテ ィングが塗布された誘電体材料は、直径約８センチメートル、長さ約１４センチ メートルの３３０ミリリットルのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ボトル であった。ＰＥＴは、約３．２５の誘電率を有する。 ボトルにコーティングを塗布する手段は、約１６，０００回転／分（ｒｐｍ） で回転するRansburgの６インチ（１５センチメートル）のConical Discであった 。流体送達レートは、約６４０グラム／分であった。ボトルの外面とディスクの 端部との間の距離は、約１０センチメートルであった。 本実施例の第１の噴霧塗布プロセスで、スプレーガンのディスク上に９０ＫＶ の負の電荷を与えた。第１のボトルの重量を測り、その後、コンベヤで、このボ トルを約１５メートル／分（５０フィート／分）の速度で運び、ディスクから放 出される負に帯電したコーティング粒子中を通した。第１のボトルを、微粒化さ れたコーティングの中で運んでいるとき、このボトルを回転させた。その後、第 １のボトルの重量を測り、第１のボトル上のコーティングの重量が０．１１グラ ムであると判定した。 次に、本実施例の第２の噴霧塗布プロセスで、スプレーガンのディスク上に９ ０ＫＶの正の電荷を与えた。第２のボトルの重量を測り、その後、コンベヤで、 負に帯電したコーティング粒子中を運んだ速度と同じ速度でこのボトルを運び、 正に帯電したコーティング粒子中を通した。第２のボトルを、微粒化されたコー ティングの中で運んでいるとき、このボトルを、第１のボトルを回転させていた レートと同じレートで回転させた。その後、第２のボトルの重量を測り、第２の ボトル上のコーティングの重量が０．１７グラムであると判定した。 これらの実施例は、４．０未満の誘電率を有する誘電体材料に静電気的に塗布 されるコーティング組成物のパーセンテージは、コーティングが正に帯電してい る場合の方が、負に帯電している場合よりも約５４％高いことを示している。 実施例III 本実施例は、電荷の極性が、４．０未満の誘電率を有する誘電体容器へのコー ティング組成物の塗布に対して及ぼす影響、および接地装置を用いる効果を実証 する。本実施例では、ボトルに電荷を誘導しなかった。しかし、幾つかの例では 、接地プローブを用いた。図４に示されるグリップチャックと同様のグリップチ ャックによってボトルを保持した。 プローブを用いた例では、プローブは円形ワイヤブラシであり、ブラシの剛毛 部の直径は約２．５センチメートルであり、ブラシの剛毛部の長さは約６センチ メートルであった。ブラシの剛毛部が横方向および縦方向の中心となるように、 プローブをボトルの開口からボトルのキャビティ内に挿入した。 塗布したコーティング組成物は、実施例１のコーティング２であった。コーテ ィングが塗布された誘電体材料は、直径約８センチメートル、長さ約１４センチ メートルの３３０ミリリットルのＰＥＴボトルであった。 ボトルにコーティングを塗布する手段は、RansburgのElectrostatic Spray Gu n（モデル３）であった。流体送達レートは、約１６０立方センチメートル／分 であった。ボトルの外面とガンの端部との間の距離は、約１０センチメートルで あった。 本実施例では、実際にボトルに塗布されたコーティングの重量を、プロセス中 にスプレーガンから放出されたコーティングの重量で割って、噴霧塗布プロセス の伝達効率を計算した。本実施例で行なったすべてのプロセスの伝達効率を表１ に示す。 本実施例の第１の噴霧塗布プロセスでは、スプレーガンには電荷を与えなかっ た。多数のボトルの個々の重量を測り、これらのボトルをコンベヤシステムで連 続的に運んで、正に帯電したコーティング粒子のゾーン中を通した。コンベヤは 、約１５メートル／分（５０フィート／分）の速度でボトルを移動させていた。 ボトル間の水平方向の間隔は、約１．５センチメートルであった。この噴霧塗布 プロセス中の相対湿度（ＲＨ）は約３２％であった。 ボトルを微粒化されたコーティングを通して運んでいるとき、ボトルを回転さ せた。その後、ボトルの個々の重量を測り、この特定の噴霧塗布プロセスの伝達 効率を判定した。次に、これと同じプロセスを４５％ＲＨおよび６３％ＲＨで繰 り返した。３２％ＲＨ、４５％ＲＨおよび６３％ＲＨでプロセスを行ったときの 伝達効率はそれぞれ、５６、５５および５４パーセントであった。従って、この 噴霧塗布プロセスの平均伝達効率は５５であった。 本実施形態の第２の噴霧塗布プロセスでは、スプレーガンに９０ＫＶの負の電 荷を与えた。この相違点を除いて、このコーティング手順は、本実施例の第１の 噴霧塗布プロセスと同じである。この第２の噴霧塗布プロセスの３２％ＲＨ、４ ５％ＲＨおよび６３％ＲＨでの伝達効率はそれぞれ、５２、５７および５８パー セントであった。従って、この噴霧塗布プロセスの平均伝達効率は５９パーセン トであった。 本実施形態の第３の噴霧塗布プロセスでは、スプレーガンに９０ＫＶの正の電 荷を与えた。この相違点を除いて、このコーティング手順は、本実施例の第１の 噴霧塗布プロセスと同じである。この第３の噴霧塗布プロセスの３２％ＲＨ、４ ５％ＲＨおよび６３％ＲＨでの伝達効率はそれぞれ、６０、５７および６１パー セントであった。従って、この噴霧塗布プロセスの平均伝達効率は６２パーセン トであった。 本実施形態の第４の噴霧塗布プロセスでは、スプレーガンに９０ＫＶの負の電 荷を与え、アースされたワイヤブラシプローブをボトルの開口に挿入した。これ らの相違点を除いて、このコーティング手順は、本実施例の第１の噴霧塗布プロ セスと同じである。この第４の噴霧塗布プロセスの３２％ＲＨ、４５％ＲＨおよ び６３％ＲＨでの伝達効率はそれぞれ、５０、６３および５７パーセントであっ た。従って、この噴霧塗布プロセスの平均伝達効率は５７パーセントであった。 本実施形態の第５の噴霧塗布プロセスでは、スプレーガンに９０ＫＶの正の電 荷を与え、アースされたワイヤブラシプローブをボトルの開口に挿入した。これ らの相違点を除いて、このコーティング手順は、本実施例の第１の噴霧塗布プロ セスと同じである。この第５の噴霧塗布プロセスの３２％ＲＨ、４５％ＲＨおよ び６３％ＲＨでの伝達効率はそれぞれ、７６、７４および８９パーセントであっ た。従って、この噴霧塗布プロセスの平均伝達効率は８０パーセントであった。 以上のことから分かるように、正に帯電したコーティング組成物を静電気的に 塗布するだけで、伝達効率が大幅に向上した。このデータはまた、コーティング 組成物を正に荷電することに関連して接地装置を用いることによって、パーセン ト伝達効率がより一層向上したことを示す。一方、負に帯電したコーティング組 成物をボトルに静電気的に塗布すると、伝達効率は減少した。 実施例IV 本実施例は、電荷の極性が、４．０未満の誘電率を有する誘電体容器へのコー ティング組成物の塗布に対して及ぼす影響、電荷の極性がこの誘電体容器自体に 及ぼす影響、および接地装置を用いる効果を実証する。 塗布したコーティング組成物は、実施例１のコーティング１であった。コーテ ィングが塗布された誘電体材料は、直径約８センチメートル、長さ約１４センチ メートルの３３０ミリリットルのＰＥＴボトルであった。ボトルにコーティング を塗布する手段は、Ransburgの３０mm Microbell Spray Gunであった。ボトルの 外面とガンの端部との間の距離は、約１０センチメートルであった。 図４に示されるグリップチャックと同様のグリップチャックによってボトルを 保持した。さらに、コーティングゾーンは、図３に示されるコーティングゾーン と同様であった。 プローブを用いた例では、プローブは円形ワイヤブラシであり、ブラシの剛毛 部の直径は約２．５センチメートルであり、ブラシの剛毛部の長さは約６センチ メートルであった。ブラシの剛毛部が横方向および縦方向の中心となるように、 プローブをボトルの開口から、ボトルのキャビティ内に挿入した。 本実施例では、ボトルに塗布されたコーティングの量を測ることによって、特 定のコーティングプロセスの効率を判定した。このデータを表２に示す。 本実施例の第１の噴霧塗布プロセスでは、スプレーガンに９０ＫＶの負の電荷 を置き、ボトルには電荷を与えなかった。ボトルの重量を測り、その後、約１５ メートル／分（５０フィート／分）の速度で、ボトルをコンベヤで運び、ガンか ら放出される負に帯電したコーティング粒子のゾーンの中を通した。この噴霧塗 布プロセス中の相対湿度（ＲＨ）は約３２％であった。 ボトルを、微粒化されたコーティングを通して運んでいるとき、ボトルを回転 させた。その後、ボトルの重量を測り、ボトル上のコーティングの重量が０．０ ８グラムであると判定した。 本実施形態の第２の噴霧塗布プロセスでは、スプレーガンに９０ＫＶの正の電 荷を与えた。この相違点を除いて、このコーティング手順は、本実施例の第１の 噴霧塗布プロセスと同じである。この塗布プロセス中にボトルに塗布されたコー ティングの重量は０．０９グラムであった。 本実施形態の第３の噴霧塗布プロセスでは、スプレーガンに９０ＫＶの負の電 荷を与え、負に荷電された荷電バーを用いてボトルに５ＫＶの負の電荷を誘導し た。これらの相違点を除いて、このコーティング手順は、本実施例の第１の噴霧 塗布プロセスと同じである。この塗布プロセス中にボトルに塗布されたコーティ ングの重量は０．０８グラムであった。 本実施形態の第４の噴霧塗布プロセスでは、スプレーガンに９０ＫＶの正の電 荷を与え、負に荷電された荷電バーを用いてボトルに５ＫＶの負の電荷を誘導し た。これらの相違点を除いて、このコーティング手順は、本実施例の第１の噴霧 塗布プロセスと同じである。この塗布プロセス中にボトルに塗布されたコーティ ングの重量は０．１グラムであった。 本実施形態の第５の噴霧塗布プロセスでは、スプレーガンに９０ＫＶの負の電 荷を与え、正に荷電された荷電バーを用いてボトルに５ＫＶの正の電荷を誘導し た。これらの相違点を除いて、このコーティング手順は、本実施例の第１の噴霧 塗布プロセスと同じである。この塗布プロセス中にボトルに塗布されたコーティ ングの重量は０．０９グラムであった。 本実施形態の第６の噴霧塗布プロセスでは、スプレーガンに９０ＫＶの正の電 荷を与え、正に荷電された荷電バーを用いてボトルに５ＫＶの正の電荷を誘導し た。これらの相違点を除いて、このコーティング手順は、本実施例の第１の噴霧 塗布プロセスと同じである。この塗布プロセス中にボトルに塗布されたコーティ ングの重量は０．０７グラムであった。 本実施形態の第７の噴霧塗布プロセスでは、スプレーガンに９０ＫＶの負の電 荷を与え、ボトルには電荷を誘導せず、プローブをボトルの開口に挿入した。こ れらの相違点を除いて、このコーティング手順は、本実施例の第１の噴霧塗布プ ロセスと同じである。この塗布プロセス中にボトルに塗布されたコーティングの 重量は０．３９グラムであった。 本実施形態の第８の噴霧塗布プロセスでは、スプレーガンに９０ＫＶの正の電 荷を与え、ボトルには電荷を誘導せず、プローブをボトルの開口に挿入した。こ れらの相違点を除いて、このコーティング手順は、本実施例の第１の噴霧塗布プ ロセスと同じである。この塗布プロセス中にボトルに塗布されたコーティングの 重量は０．５７グラムであった。 本実施形態の第９の噴霧塗布プロセスでは、スプレーガンに９０ＫＶの負の電 荷を与え、負に荷電された荷電バーを用いてボトルに５ＫＶの負の電荷を誘導し 、プローブをボトルの開口に挿入した。これらの相違点を除いて、このコーティ ング手順は、本実施例の第１の噴霧塗布プロセスと同じである。この塗布プロセ ス中にボトルに塗布されたコーティングの重量は０．２２グラムであった。 本実施形態の第１０の噴霧塗布プロセスでは、スプレーガンに９０ＫＶの正の 電荷を与え、負に荷電された荷電バーを用いてボトルに負の５ＫＶの電荷を導入 し、プローブをボトルの開口に挿入した。これらの相違点を除いて、このコーテ ィング手順は、本実施例の第１の噴霧塗布プロセスと同じである。この塗布プロ セス中にボトルに塗布されたコーティングの重量は０．７３グラムであった。 本実施形態の第１１の噴霧塗布プロセスでは、スプレーガンに９０ＫＶの負の 電荷を与え、正に荷電された荷電バーを用いてボトルに５ＫＶの正の電荷を誘導 し、プローブをボトルの開口に挿入した。これらの相違点を除いて、このコーテ ィング手順は、本実施例の第１の噴霧塗布プロセスと同じである。この塗布プロ セス中にボトルに塗布されたコーティングの重量は０．５９グラムであった。 本実施形態の第１２の噴霧塗布プロセスでは、スプレーガンに９０ＫＶの正の 電荷を与え、正に荷電された荷電バーを用いてボトルに５ＫＶの正の電荷を置き 、プローブをボトルの開口に挿入した。これらの相違点を除いて、このコーティ ング手順は、本実施例の第１の噴霧塗布プロセスと同じである。この塗布プロセ ス中にボトルに塗布されたコーティングの重量は０．３３グラムであった。 以上のことから分かるように、正に帯電したコーティング組成物を静電気的に 塗布するだけで、誘電体容器に堆積されるコーティングの重量が増加した。この データはまた、コーティング組成物を正に荷電することに関連して接地装置を用 いることによって、誘電体容器に堆積されるコーティングの重量が大幅に増加し たことを示す。それに対し、負に帯電したコーティング組成物を静電気的に塗布 した場合、誘電体容器に堆積されるコーティングの重量は減少した。 以上のことから、本発明の実施形態には、本発明の精神および範囲から逸脱す ることなく、当業者に明らかである様々な改変が可能であることは言うまでもな い。以上のように本発明を説明してきたが、本発明の請求の範囲は以下の通りで ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ナイダースト，ケン ダブリュー. アメリカ合衆国 ペンシルバニア 15101, アリソン パーク，ルーシー ドライブ 4735 (72)発明者 チルゴット，ポール エス. アメリカ合衆国 ペンシルバニア 15108, ムーンタウンシップ，インディアン リッ ジ ドライブ 372 【要約の続き】 装置（７０）とを含む。設置装置は、支持された容器と の直接的な電気接触から絶縁される。接地装置は、グリ ップチャックによって支持されている中空の容器に負の 電荷を誘導するための内部荷電装置と置き換えることが できる。さらに、接地装置あるいは内部荷電装置は、グ リップチャックによって支持されている中空の容器に負 の電荷を誘導するための外部荷電装置とともに用いるこ とができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．誘電体材料からなり、内部に通じる開口を有する中空の容器を静電気的にコ ーティングするための装置であって、 （ａ）正の電荷をコーティング組成物上に誘導するための手段と、 （ｂ）該正に帯電したコーティング組成物を噴霧して、正に帯電したコーティ ング粒子の場を作り出すための手段と、 （ｃ）一連の中空の容器を互いに間隔を空けて支持するための手段であって、 一連の垂直方向のスピンドルを含む手段とを含み、該スピンドルの各々は、上端 部と下端部とを有し、該装置は、 （ｄ）該スピンドルを、該正に帯電したコーティング粒子の場を通して連続的 に輸送するための手段と、 （ｅ）誘電体材料からなるか、誘電体材料でコーティングされるか、あるいは その両方であり、スピンドルの下端部に装着されるグリップチャックであって、 該グリップチャックに規定される、中空の容器の開口を受け入れるための垂直方 向の凹部を有するグリップチャックとをさらに含み、該凹部は、上部および下部 を有し、該装置は、 （ｆ）電気的にアースされたプローブを含む接地装置をさらに含み、該プロー ブは、該チャックに規定される開口を通って外側に出る部分を有し、中空の容器 がチャックによって支持されると、該プローブの少なくとも一部分が該容器の開 口を通って該容器の内部に延び、該アースされたプローブは、該容器との直接的 な電気接触から絶縁される、装置。 ２．前記グリップチャックは、該グリップチャックに規定される凹部内に配置さ れる引っ張りばねを含み、中空の容器を該グリップチャックに安定的に保持する 、請求項１に記載の装置。 ３．前記アースされたプローブは前記チャック内に格納式である、請求項１に記 載の装置。 ４．前記グリップチャックに規定される前記凹部の前記下部の縦断面は、該グリ ップチャックに規定される該凹部の前記上部の縦断面よりも広い、請求項１に記 載の装置。 ５．前記グリップチャックに規定される前記凹部の前記下部の縦断面は、円錐台 形である、請求項４に記載の装置。 ６．前記グリップチャックに規定される前記凹部の前記上部の縦断面は、長方形 である、請求項４に記載の装置。 ７．前記グリップチャックは、該チャックに規定される前記凹部の前記上部内に 配置される引っ張りばねを含む、請求項６に記載の装置。 ８．前記グリップチャックによって支持された中空の容器に負の電荷を誘導する ための負荷電手段をさらに含み、該負荷電手段は、前記正に帯電したコーティン グ組成物を噴霧するための前記手段の上流に配置される、請求項１に記載の装置 。 １０．前記支持された中空の容器に誘導された負の電荷は、少なくとも−１００ ボルトである、請求項８に記載の装置。 １１．誘電体材料からなり、内部に通じる開口を有する中空の容器を静電気的に コーティングするための装置であって、 （ａ）正の電荷をコーティング組成物上に誘導するための手段と、 （ｂ）該正に帯電したコーティング組成物を噴霧して、正に帯電したコーティ ング粒子の場を作り出すための手段と、 （ｃ）一連の中空の容器を互いに間隔を空けて支持するための手段であって、 一連の垂直方向のスピンドルを含む手段とを含み、該スピンドルの各々は、上端 部と下端部とを有し、該装置は、 （ｄ）該スピンドルを、該正に帯電したコーティング粒子の場を通して連続的 に輸送するための手段と、 （ｅ）誘電体材料からなるか、誘電体材料でコーティングされるか、あるいは その両方であり、該スピンドルの該下端部に装着されるグリップチャックであっ て、該グリップチャックに規定される、中空の容器の開口を受け入れるための垂 直方向の凹部を有するグリップチャックとをさらに含み、該凹部は、上部および 下部を有し、該装置は、 （ｆ）該クリップチャックによって支持されている中空の容器に負の電荷を誘 導するための手段であって、負に荷電されたプローブを含む手段をさらに含み、 該プローブは、該チャックに規定される開口を通って外側に出る部分を有し、中 空の容器がチャックによって支持されると、該プローブの少なくとも一部分が該 容器の開口を通って該容器の内部に延び、該負に荷電されたプローブは、該容器 との直接的な電気接触から絶縁される、装置。 １２．前記グリップチャックは、該グリップチャックに規定される凹部内に配置 される引っ張りばねを含み、中空の容器を該グリップチャックに安定的に保持す る、請求項１１に記載の装置。 １３．前記荷電されたプローブは前記チャック内に格納式である、請求項１１に 記載の装置。 １４．前記グリップチャックに規定される前記凹部の前記下部の縦断面は、該グ リップチャックに規定される該凹部の前記上部の縦断面よりも広い、請求項１１ に記載の装置。 １５．前記グリップチャックに規定される前記凹部の前記下部の縦断面は、円錐 台形である、請求項１４に記載の装置。 １６．前記グリップチャックに規定される前記凹部の前記上部の縦断面は、長方 形である、請求項１４に記載の装置。 １７．前記グリップチャックは、該グリップチャックに規定される前記凹部の前 記上部内に配置される引っ張りばねを含む、請求項１６に記載の装置。 １８．誘電体材料からなり、内部に通じる開口を有する中空の容器を静電気的に コーティングするための装置であって、 （ａ）正の電荷をコーティング組成物上に誘導するための手段と、 （ｂ）該正に帯電したコーティング組成物を噴霧して、正に帯電したコーティ ング粒子の場を作り出すための手段と、 （ｃ）一連の中空の容器を互いに間隔を空けて支持するための手段であって、 一連の垂直方向のスピンドルを含む手段とを含み、該スピンドルの各々は、上端 部と下端部とを有し、該装置は、 （ｄ）該スピンドルを、該正に帯電したコーティング粒子の場を通して連続的 に輸送するための手段と、 （ｅ）誘電体材料からなるか、誘電体材料でコーティングされるか、あるいは その両方であり、スピンドルの下端部に装着されるグリップチャックであって、 該グリップチャックに規定される、中空の容器の開口を受け入れるための垂直方 向の凹部を有するグリップチャックとをさらに含み、該凹部は、上部および下部 を有し、該装置は、 （ｆ）該グリップチャックによって支持された中空の容器に負の電荷を誘導す るための負荷電手段であって、該正に帯電したコーティング組成物を噴霧するた めの該手段の上流に配置される負荷電手段と、 （ｇ）該負荷電手段によって、該グリップチャックによって支持された中空の 容器に誘導された負の電荷の少なくとも一部分を維持するための電荷維持手段と をさらに含み、該電荷維持手段は、負に荷電されたプローブを含み、該プローブ は、該チャックに規定される開口を通って外側に出る部分を有し、中空の容器が チャックによって支持されると、該プローブの少なくとも一部分が該容器の開口 を通って該容器の内部に延び、該負に荷電されたプローブは、該容器との直接的 な電気接触から絶縁される、装置。 １９．誘電体材料にコーティング組成物を静電気的に塗布するプロセスであって 、 （ａ）コーティング組成物に正の電荷を誘導する工程と、 （ｂ）噴霧装置を用いて、該正に帯電したコーティング組成物を噴霧し、正に 帯電したコーティング粒子の場を形成する工程と、 （ｃ）該誘電体材料が通る、負に電離された雰囲気を作り出す負の荷電源（ch arging source）を用いて、４．０未満の誘電率を有する誘電体材料に、１０， ０００ボルト未満の負の電荷を誘導する工程と、 （ｄ）該負に帯電した誘電体材料が該負に電離された雰囲気を通った後、電荷 保持装置を用いて、該負に帯電した誘電体材料の負の電荷の少なくとも一部分を 保持する工程とを包含し、該電荷保持装置は、 ｉ．電気的にアースされ、導電性であり、 ii．該負に帯電した誘電体材料との直接的な電気接触から絶縁され、 iii．該負に帯電した誘電体材料によって、該正に帯電したコーティング粒 子の場からシールドされ、該プロセスは、 （ｅ）該負に帯電した誘電体材料を、該正に帯電したコーティング粒子の場に 通して、該正に帯電したコーティング粒子を該負に帯電した誘電体材料に塗布す る工程をさらに包含する、プロセス。 ２０．前記誘電体材料は３．８未満の誘電率を有する、請求項１９に記載のプロ セス。 ２１．前記誘電体材料は、溶融シリカ、メチルメタクリレート、ポリカーボネー ト、塩化ポリビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチ レン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチ レンナフタレート、およびその組合せからなる群から選択される、請求項１９に 記載のプロセス。 ２２．前記誘電体材料は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリエ チレンナフタレート、およびポリプロピレンからなる群から選択される、請求項 ２１に記載のプロセス。 ２３．前記誘電体材料は、キャビティに通じる開口を有する容器の形態であり、 前記電荷維持装置は、該容器の開口を通して該容器のキャビティに挿入される、 請求項１９に記載のプロセス。 ２４．前記電荷維持装置は、アースされた金属プローブである、請求項２３に記 載のプロセス。 ２５．前記正に帯電したコーティング組成物が前記誘電体材料に塗布される前に 該請電体材料に誘導される負の電荷は、少なくとも約−１００ボルトである、請 求項１９に記載のプロセス。 ２６．前記正に帯電したコーティング組成物が前記誘電体材料に塗布されている 間に、該誘電体材料に維持される負の電荷は、少なくとも約−１００ボルトであ る、請求項１９に記載のプロセス。 ２７．前記誘電体材料上の負の電荷の少なくとも一部分は、該誘電体材料と直接 電気的に接触する荷電源によって、前記正に帯電したコーティング組成物が該誘 電体材料に塗布される前に誘導される、請求項１９に記載のプロセス。 ２８．前記負に帯電した誘電体材料が前記正に帯電したコーティング粒子の場を 通っている間、正に帯電した偏向装置を用いて、該正に帯電したコーティング粒 子の少なくとも一部分を該負に帯電した誘電体材料の方に偏向させる工程をさら に包含し、該正に帯電した偏向装置は、該負に帯電した誘電体材料が、前記噴霧 装置と該正に帯電した偏向装置との間に配置されるように配置される、請求項１ ９に記載のプロセス。 ２９．前記コーティング組成物は、正の電荷を受け入れることができるものから 選択される、請求項１９に記載のプロセス。 ３０．前記コーティング組成物は、ガスバリアコーティング組成物である、請求 項１９に記載のプロセス。 ３１．前記ガスバリアコーティング組成物は、エポキシ−アミンコーティング組 成物である、請求項１９に記載のプロセス。 ３２．前記工程（ａ）および（ｂ）は同時に起こる、請求項１９に記載のプロセ ス。