JP2002143728A

JP2002143728A - 転写を利用した静電粉体塗装方法及び転写を利用した静電粉体塗装装置

Info

Publication number: JP2002143728A
Application number: JP2001304160A
Authority: JP
Inventors: Maresuke Kobayashi; 希輔小林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2002-05-21

Abstract

(57)【要約】【目的】塗装困難であったり塗装不能であった形状物
に対しても粉体塗装が施せるようにする。【構成】粉体塗料を静電気によって一旦中間被塗物に
付着させた後、この中間被塗物に付着している粉体塗料
を転写によって目的被塗物に塗布するようにした。中間
被塗物に付着している粉体塗料に別途初期飛跳エネルギ
ーすなわち転写エネルギーを与えるようにするには、例
えば機械的振動や掻き落とし、出来るだけ少ない空気に
よるエア・パージや音波振動を被塗物の形状に応じて与
えるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、従来の静電粉体塗
装法において、粉体塗料の輪送手段及び分散手段として
エアーを使用していた為塗装困難または塗装不能であっ
た形状物や、ガンタイプの通常の静電粉体塗装機を近づ
けると空気の絶縁破壊を起こしてスパークが飛び粉体を
帯電させるための適正な静電界が得られない形状物を塗
装するのに有効な、転写を利用した静電粉体塗装方法及
び転写を利用した静電粉体塗装装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電粉体塗装では、被塗装物と塗装機の
間に静電界場を形成し、その空間に粉体塗料を空気で送
り込んで帯電させ、粉体塗料を被塗装物に吐出して塗布
するようにしている。また粉体塗料を塗装機の管路内を
通過させ、この管路壁との摩擦によって粉体塗料を帯電
させてから被塗装物に吐出して塗布するようにするもの
もある。更に帯電粉体粒子以外に高電圧の電界が作る大
量の電子を被塗物に送り込んで、静電誘導で被塗物表面
に集まる反対の極性電荷を弱めることも行なわれてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとしている問題点】上記の静電粉体
塗装法を利用したパイプ内面塗装に於いては、塗装機ノ
ズルをパイプの内側に挿入しなければならないため、ノ
ズルの大きさ以上の径のパイプにしか塗装できなかっ
た。更に粉体塗料を送り込むのに大量の空気を消費する
ので、例えノズルが挿入出来たとしても粉体塗料を運ん
できた後の空気がごく狭い逃げ道を通過せざるを得ず高
速度となり、付着しようとしている粉体塗料のみなら
ず、すでにパイプの内面に付着している粉体塗料をも吹
き飛ばしてしまうという問題があった。従来ファラデー
・ケージによる電界消滅のため塗付着しないと言われて
きた凹形コーナーは、殆どこの吹き飛ばしに起因するも
のであることが分かった。また小径パイプ内ですなわち
狭い空間で高圧の静電界をかける静電粉体塗装の場合、
空気の絶縁破壊を招いてスパークが飛び、粉体塗料に着
火して小規模の粉塵爆発が生ずることがあった。従って
この発明では上述のような問題点の解決を課題とする。

【０００４】なお中、大径管でも従来の直接塗装法では
均一膜厚を得るためパイプを回転する必要があった。し
かし付着しない粉体塗料が落下して下にたまり、さらに
回転によって付着している粉体塗料の層までも削り取っ
てしまうので、パイプを予熱し付着した粉体塗料を直ち
に溶融して粘着させなければならなかった。このことは
ガンの冷却が必要になりノズルなどが極端に汚れて種々
の２次的問題が発生した。またしばしばパイプの回転
数、ガンの移動速度、塗料の吐出量の関係で塗膜にスパ
イラル状の縞模様が発生し、パイプとしての流量特性を
低下させた。なお粉体塗料自体には何らかの理由で帯電
付着能力のない、或いは著しく劣った粉体塗料が混じっ
ていることがあった。

【０００５】

【問題を解決するための手段】上記課題は、粉体塗料を
静電気によって一旦中間被塗物に付着させた後、この中
間被塗物に付着している粉体塗料を転写によって目的被
塗物に塗布することにより達成される。すなわち例えば
パイプの内面への塗装は、このパイプ内に挿入可能な中
間被塗物に粉体塗料を付着させ、この中間被塗物をパイ
プ内に挿入し、ここからパイプの内面へ粉体塗料を転写
するようにすればよいのである。従って中間被塗物に一
旦帯電付着している粉体塗料を空気を全く用いず、ある
いは殆ど用いず、転写によって目的被塗物に移し替える
ので、大量の空気による粉体塗料の分散が必要なく、空
気による吹き飛ばしのマイナス作用がなくなる。また上
述したような静電粉体塗装の場合のように高電圧を印加
する必然性がなくなるので安全である。このようにして
小径のパイプ内面に粉体塗装が施せるようになったので
ある。また例えばモータのロータ等の狭いスリットの中
でも確実に静電付着力を使った粉体塗装が可能になり、
かつある程度の狙い打ち的な局所塗装が可能になり、余
分な箇所への汚れが少なく出来るようになっている。

【０００６】なおさらにこの発明によれば冷間で塗装で
き、回転が要らず、塗装速度は向上し、縞模様は関係な
くなるという２次的な作用が生じている。このことは通
常の形状物の静電粉体塗装に対してこの発明を採用すれ
ばハンガー等への汚れを軽減でき、塗装ライン管理の負
荷を改善できることを意味する。またこの発明によれ
ば、中間被塗物に一旦付着した粉体塗料は帯電付着能力
のあるもののみとなるため期せずして静電付着力のある
粉体塗料の選別を行なうことができ、塗料を直接塗布す
る方法に比して塗着効率や塗膜厚均一性が良好である。
特に直接塗布する方法で見られたような付着能力がなく
て落下する粉体塗料がすでに付着している粉体塗料を削
り取ってしまうような不具合が抑えられる。

【０００７】ところで静電反発力を期待して粉体塗料が
帯電している電荷と同じ極性、塗装時と同程度の電圧を
中間被塗物に与えても、中間被塗物に付着した粉体塗料
は殆ど動かないことが分かっている。また一旦帯電して
中間被塗物に付着した粉体塗料は直ちに自分の持ってい
る電荷を空気中に放電し始める。こうして電気を失った
粉体塗料は自重力で脱落すると言うことが殆どないが転
写する能力は時間と共に失われていく。そこで前記中間
被塗物に付着している粉体塗料には出来るだけ早く、別
途初期飛跳エネルギーすなわち転写エネルギーを与える
ようにすると良い。例えば機械的振動や掻き落とし、出
来るだけ少ない空気によるエア・パージや音波振動を被
塗物の形状に応じて用意する。これ等の何れの手段によ
っても転写効率が向上する。

【０００８】なお上述した放電について、粉体塗料自体
の物性、周囲の温度湿度条件に左右されるが、粉体塗料
が帯電している内のほうが転写に都合が良く、実用上数
十秒から数分の間に転写しないと転写効率が低下するこ
とがこの発明により分かっている。また飛跳した粒子が
他の粒子が作る電界の影響を受けたり、リバウンドによ
り戻ってくる場合がある。そこで転写効率を高めるため
帯電粉（粉体塗料）の極性と同じ極性の電位を中間被塗
物に与えるようにすることも好ましい。すなわち中間被
塗物と目的被塗物の間に比較的低電位の電界をかけてや
るのである。これは静電反発力による粉の戻りを抑止し
する目的のもので、あらたに粉に電荷を与えるものでな
いから１００Ｖ〜数ｋＶで十分である。

【０００９】静電粉体塗装における転写にはギャップが
必要である。転写の距離ギャップは粉体塗料の物性、帯
電量、粒径、周囲の空気の温度湿度条件、補助印加電圧
等に左右されるが、通常の粉体塗料であれば実用上１０
ｍｍ以下、転写効率を考慮に入れれば数ｍｍ位が最適で
ある。しかしこの発明は必ずしもこれに拘らない。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態に付
き図面を参照しつつ説明するが、この発明はこれ等の実
施形態にのみ限定されるものではない。

【００１１】（第１実施形態）図１はこの実施形態の静
電粉体塗装に係るものである。中間被塗物２に付着させ
た粉体塗料３を機械的な掻き落とし装置５（ヘラ状体で
ある）によって中間被塗物２からこそぎ落とし、目的被
塗物１に転写、塗布するものである。ここでは目的被塗
物１を固定しておくものとし、中間被塗物２を目的被塗
物１のバージンな面（未塗装の部分）に粉体塗料３を転
写させながら移動させる。前記掻き落とし装置５は中間
被塗物２より遅い速度で中間被塗物２と同一方向に移動
させる。粉体塗料３の種類によっては、自己の所有する
電荷のみで静電誘導の電界を形成し、目的被塗物１の表
面に反極性の電荷を集めて容易に転写する。なお前記掻
き落とし装置５は粉体塗料３の中間被塗物２に対する静
電的束縛力を解くものであるが、粉体塗料３が目的被塗
物１に当たって跳ね返ったり、粉体塗料３の粉粒子同士
の衝突で戻って来て、中間被塗物２に再付着する事もあ
り得る。そこで転写効率を高めるため中間被塗物２と目
的被塗物１の間にわずかな電位差を与えることによって
再付着を防止するようにしてもよい。なお符号４は粉体
塗料３を供給する静電粉体塗装機を指し示す。なお中間
被塗物２を固定しておき、目的被塗物１と掻き落とし装
置５とを移動させるような設計とすることが可能であ
る。

【００１２】（第２実施形態）上述の第１実施形態は板
状の目的被塗物１への転写を利用した静電粉体塗装に係
るものであったが、この第２実施形態はパイプ内面塗装
に関するものである。内面塗装を施したいパイプである
目的被塗物６の内径よりも数ミリ〜十数ミリ程度径の細
い、パイプ状の中間被塗物７を用意し、両パイプのセン
ターを合わせ、中間被塗物７を目的被塗物６の中に挿通
可能に設定する。そして目的被塗物６のパイプの口より
も外側で、静電粉体塗装機４によって中間被塗物７に粉
体塗料３を一旦付着させる。中間被塗物７をその外周面
に帯電粉である粉体塗料３を付着させたまま目的被塗物
６の内部を移動させつつ、中間被塗物７にぴたりと被せ
たパイプ状の掻き落とし装置５によって帯電付着粉を飛
跳させて、目的被塗物６の内面に転写するのである。こ
こでは目的被塗物６を固定しているが、掻き落とし装置
５の移動速度が中間被塗物７の移動速度より遅ければ必
ず一定量が掻き落とされる。従って塗料の付着量は、中
間被塗物７の移動速度、掻き落とし装置５の移動速度、
及び静電粉体塗装機４の塗装能力によって調整できる。
なお符号８は目的被塗物６の内壁面を転動するローラを
用いたセンタリング装置であり、また符号９は中間被塗
物７をローラで支える外部パイプ支持具を指し示してい
る。

【００１３】（第３実施形態）この実施形態はモータの
ロータのスリット塗装を行なうための静電粉体塗装に関
する。モータのロータやステータの狭い空間は巻線の電
気絶縁のために、しばしば粉体塗装が要求されるが、フ
ァラディ・ケージのためスリット内部には電界が形成さ
れない。従って、外方からの吹き付けでは本来の意味の
静電粉体塗装は難しく「吹き飛ばし」効果の方が多い。
また外周部など塗料が着いては困る部分に付着させる
と、それを取り除く余計な作業が必要となる。そこで図
３はモータのロータ・スリット塗装の例であるが、この
スリットの断面を雌型とし、これに形状が対応し且つ一
定のギャップを取るべく寸法を小さくした雄型を中間被
塗物１１とし、これに先ず粉体塗料を付着させる。而し
て中間被塗物１１をモータのロータ１０のスリットに挿
入し、スライドさせつつ、掻き落とし装置５でモータの
ロータ１０のスリットに転写することによって、塗りた
いところを狙った塗装が出来るのである。

【００１４】（第４実施形態）この実施形態は中間被塗
物に機械的な振動を加えることによって転写、塗装を行
なうための静電粉体塗装に関する。粉体塗料の各粒子
は、粒径と比重との単純計算からナノグラムのオーダー
にあると想定される。質量がこの位小さくなると相対的
に静電力が強力に作用するため、弱い振動では十分な転
写エネルギーを与ることができない。従って相対的に強
力な静電力に打ち勝つためには衝撃振動、あるいは高音
領域の音波振動、更には超音波振動のような高周波数振
動を加えてやることが必要になる。図４は振動、特に衝
撃により帯電粒子に転写エネルギーを与える転写エネル
ギー付与装置の例である。重錘としてのハンマー１２に
電磁石１４を取り付けると共に、状態復帰用のコイルバ
ネ１３を取り付け、ハンマー１２を中間被塗物７に接触
し得るように構成した。すなわち粉体塗料を静電付着さ
れた中間被塗物７は目的被塗物６に挿入された後、前記
ハンマー１２によって衝撃を与えられる。これにより中
間被塗物７に付着している帯電した粉体塗料３は中間被
塗物７から飛跳することができる。

【００１５】（第５実施形態）図５はこの実施形態の音
波振動による転写エネルギー付与装置を表わす。中間被
塗物７が比較的軽い剛体で出来ている場合、音波発生器
から発せられる音波による空気振動１７を受けて一旦付
着した粉体塗料３が飛散する。前記音波発生器はコーン
に取り付けられた永久磁石１６とこの回りに設けたボイ
スコイル１５とにより構成される。この場合前記音波発
生器と中間被塗物７とは空間的に隔離することが可能で
ある。

【００１６】（第６実施形態）この実施形態は中間被塗
物に機械的な振動を加えることによって転写、塗装を行
なうための静電粉体塗装に関する。図６は細い金属線１
８を中間被塗物としたものを表わす。この金属線１８に
張力調整装置１９により張力を与えると、楽器の弦のよ
うに細微な機械的振動を起こして、付着している粉体塗
料３に静電力に打ち勝つに十分な転写エネルギーを与え
ることが出来る。なお細い金属線１８の代わりにギター
の弦のような金属製の弦を使用することが可能である。

【００１７】（第７実施形態）この実施形態は上述の第
２実施形態に於ける掻き落とし装置５を使用した掻き落
としとは異なり、中間被塗物に弾性体を用い、その変形
を利用した掻き落としの例である。すなわち粉体塗料３
を例えばゴムのような弾性体で出来た筒２０の外周に付
着させ、その筒２０の内部で掻き落とし棒２１を移動さ
せて、筒２０を局所的に膨らませて（内部からしごくよ
うにして）粉体塗料３に転写エネルギーを与えるもので
ある。粉体塗料３は自己の電荷により静電誘導で筒２０
の表面に付着しているが、筒２０に弾性変形が起きると
静電誘導のバランスが崩れて転写エネルギーを与えられ
る。弾性変形を利用することによって第２実施形態に於
ける掻き落とし装置５の場合に生ずる、中間被塗物７と
掻き落とし装置５との境部での粉体塗料３の噛み込みの
問題が避けられると言う特徴がある。

【００１８】（第８実施形態）図８はこの実施形態の空
気消費量の少ないエアーパージによる転写エネルギー付
与装置の例である。筒状の中間被塗物７に粉体塗料３を
静電付着させ、僅かなギャップを設けたエアー・パージ
式掻き落とし装置２２でエアー・パージさせながら、粉
体塗料３に転写エネルギーを与えていくものである。し
かし塗装対象はエアー２３の逃げ道が充分確保できる形
状物でなければならない。

【００１９】

【発明の効果】この発明は転写を用いて塗装を行なうも
のであるため、空気による粉体塗料の分散や吹き飛ばし
のマイナス作用がなくなっている。また高電圧を印加し
なくてよいため、スパークを引き起こす問題が生じなく
なっている。このようにして、従来では塗装困難であっ
たり塗装不能であった形状物に対しても粉体塗装が施せ
るようになっている。またある程度の狙い打ち的な局所
塗装が可能になり、塗装を施したくない部分に対する汚
染も減少している。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の掻き落としによる板状体への静
電粉体塗装を表わす。

【図２】第２実施形態の掻き落としによるパイプ内面へ
の静電粉体塗装を表わす。

【図３】第３実施形態の掻き落としによるモータのロー
タ・スリットへの静電粉体塗装を表わす。

【図４】第４実施形態の衝撃による転写エネルギー付与
装置を表わす。

【図５】第５実施形態の音波振動による転写エネルギー
付与装置を表わす。

【図６】第６実施形態の細い金属線１８に対する衝撃に
よる転写エネルギー付与装置を表わす。

【図７】第７実施形態の中間被塗物の変形を利用した掻
き落としによる転写エネルギー付与装置を表わす。

【図８】第８実施形態のエアー・パージによる転写エネ
ルギー付与装置を表わす。

【符号の説明】

１目的被塗物２中間被塗物３粉体塗料４静電粉体塗装機５掻き落とし装置６目的被塗物７中間被塗物８センタリング装置９外部パイプ支持具１０モータのロータ１１雄型中間被塗物１２ハンマー１３コイルバネ１４電磁石１５ボイスコイル１６永久磁石１７音波１８金属線１９張力調整装置２０筒２１掻き落とし棒２２エアー・パージ式掻き落とし装置２３エアー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉体塗料を静電気によって一旦中間被塗
物に付着させた後、この中間被塗物に付着している粉体
塗料を転写によって目的被塗物に塗布する、転写を利用
した静電粉体塗装方法。
【請求項２】前記中間被塗物に付着している粉体塗料
に機械的振動を与えることによって転写エネルギーを与
える、請求項１に記載の転写を利用した静電粉体塗装方
法。
【請求項３】前記中間被塗物に付着している粉体塗料
に、掻き落としによって転写エネルギーを与える、請求
項１に記載の転写を利用した静電粉体塗装方法。
【請求項４】前記中間被塗物に付着している粉体塗料
に、エア・パージによって転写エネルギーを与える、請
求項１に記載の転写を利用した静電粉体塗装方法。
【請求項５】前記中間被塗物に付着している粉体塗料
に音波振動を与えることによって転写エネルギーを与え
る、請求項１に記載の転写を利用した静電粉体塗装方
法。
【請求項６】前記中間被塗物に付着している粉体塗料
を目的被塗物に転写しやすくするための電界を前記中間
被塗物と目的被塗物との間に形成する、請求項１に記載
の転写を利用した静電粉体塗装方法。
【請求項７】中間被塗物と、この中間被塗物に粉体塗
料を付着させる静電粉体塗装機と、中間被塗物に付着し
た粉体塗料を目的被塗物に塗布する転写機とから成る、
転写を利用した静電粉体塗装装置。
【請求項８】前記転写機が機械的振動発生装置であ
る、請求項７に記載の転写を利用した静電粉体塗装装
置。
【請求項９】前記転写機が掻き落とし装置である、請
求項７に記載の転写を利用した静電粉体塗装装置。
【請求項１０】前記転写機がエア・パージ式の掻き落
とし装置である、請求項７に記載の転写を利用した静電
粉体塗装装置。
【請求項１１】前記転写機が音波振動発生装置であ
る、請求項７に記載の転写を利用した静電粉体塗装装
置。
【請求項１２】前記中間被塗物に付着している粉体塗
料を目的被塗物に転写しやすくするための電界を、前記
中間被塗物と目的被塗物との間に形成するための電界発
生装置を備えた、請求項７に記載の転写を利用した静電
粉体塗装装置。