JP2002531262A - 缶底部外面をスプレする粉体スプレ装置 - Google Patents

缶底部外面をスプレする粉体スプレ装置

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JP2002531262A
JP2002531262A JP2000586456A JP2000586456A JP2002531262A JP 2002531262 A JP2002531262 A JP 2002531262A JP 2000586456 A JP2000586456 A JP 2000586456A JP 2000586456 A JP2000586456 A JP 2000586456A JP 2002531262 A JP2002531262 A JP 2002531262A
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ムルダー，ダグラス，シー．
ホルスタイン，トーマス，イー．
ウィルソン，ティモシイ，イー．
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Nordson Corp
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    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
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    • B05B14/10—Arrangements for collecting, re-using or eliminating excess spraying material the excess material being particulate
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B16/00—Spray booths
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Abstract

(57)【要約】 缶底部（Ａ）の外表面に粉体をスプレする装置は、粉体供給部（１４）と、この供給部からの粉体を受容し、缶底部の方に向けられた粉体スプレを発生する粉体スプレガン（１２）と、上記粉体スプレを整形すると共にオーバースプレを収集する制御装置（４０）とを具備する。粉体収集システム（２０）が、粉体スプレの実質的に全てを粉体供給部に戻して再循環させる為に、使用され、これにより、微粒子の生産が増大する。第１の実施例では、制御装置は空気流アンプリファイアーの形で実現され、この空気流アンプリファイアーは真空を作り缶底部の領域に実質的な空気移動を発生させる。この空気移動は粉体スプレを、比較的境界の明確なエンベロープ内を流れるように、拘束する。粉体オーバースプレは、アンプリファイアーによって収集され、粉体収集システム内に吹き出される。別の実施例では、偏向器用のスリーブがガン・ノズルの付近に設置され、このスリーブは２次の粉体微粒子を境界の明確な一層均質なスプレ・パターン内に向ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は粉体スプレ装置及び粉体スプレ方法に関する。特に、本発明は、粉体
スプレ・パターンを整形してオーバースプレを防止する為の制御装置に特徴を有
する粉体スプレ装置及び粉体スプレ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉体スプレ装置は当業者に周知である。典型的な粉体スプレ装置は粉体を貯蔵
するホッパーのような粉体源を具備する。このホッパー内の粉体は、加圧空気の
使用によって流動化される。ただし、全ての粉体スプレ・システムが流動化粉体
を使用するわけではない。スプレ装置はまた、スプレガンのような粉体スプレ装
置を具備する。静電スプレガンなどの多くの種類のスプレガンが何年にもわたっ
て開発されてきている。多くの粉体スプレ装置はまた、粉体オーバースプレを収
集する為に粉体収集システムを具備する。
【０００３】 粉体スプレ装置は、種々の粉体を種々の物品にスプレする為に使用される。し
かしながら、缶の底部のようないくつかの物品は、粉体のオーバースプレを制限
することが困難であるので、これまでは粉体スプレが行われていなかった。むし
ろ、防臭剤用缶やソーダ水用缶等のような缶には、液体がスプレ又はコーティン
グされる。この液体は例えば、腐食防止用のシーラント材又はその他の適宜の材
料である。このような腐食は、水分が缶の底部付近に集まって来ることに起因し
て生ずる恐れがある。尚、このような缶底部での水分の集中は、例えば輸送中に
生じたり、又は例えば洗面所に置かれる防臭剤スプレ缶のように使用期間中、高
湿度の環境に置かれた場合に生ずる。液体スプレに関する問題は、溶剤が空中に
浮遊することである。粉体コーティングは溶剤を使用しない工程であるので、多
くの用途において望ましいものである。
【０００４】 公知のスプレ装置によって缶底部を粉体スプレする試みは、多くの理由により
良好な成果が得られていない。まず第１の理由は、公知の粉体スプレ装置が物品
を充分にコーティングする為には、大きな粉体スプレ・パターンの発生を必要と
する点である。またはこのような大きなスプレ・パターンは、缶の底部のような
物品の限られた領域を粉体スプレしようとする場合には、不都合である。大きな
スプレ・パターンは、粉体オーバースプレを大量に発生し、このオーバースプレ
は缶の側壁、即ち主たる円筒状本体に付着し又は堆積する恐れがある。オーバー
スプレは、特に粉体スプレガンが静電スプレガンである場合に缶壁に付着しがち
である。この静電スプレガンは、静電電荷を粉体に印加する。物品は典型的には
電気的に接地され、これによって、粉体粒子と物品との間に引き寄せ力が発生し
て、被覆及びトランスファ（移転）効率が向上しオーバースプレが低減する。
【０００５】 缶壁へのオーバースプレ粉体の付着は、またフェザリングと称されるものであ
り、缶壁に付される最終装飾の見栄えに悪影響を及ぼすことがあるので、望まし
くない。大部分の消費者用缶製品は、その缶壁に、消費者の目を引き付けるよう
な魅力的な装飾を施して、購買者にその製品の購買意欲を引き出させる。このよ
うな装飾は、ブラシ等で塗料を塗布することによって行われることが多い。使用
される装飾工程に関係なく、粉体が缶壁に付着した場合にはその粉体は、隆起を
発生させたり、又は缶容器の最終外観全体に悪影響を及ぼすかもしれない。容器
の外観が良好でない場合には、品質自体も良好でないとみなされる恐れがあり、
従って、缶壁への粉体オーバースプレはできるだけ回避しなければならない。
【０００６】 缶底部に関する別の困難性は、缶底部の外形が典型的には、内側に盛り上がっ
たドーム形状をしばしば有する点である。このドーム形状は、粉体コーティング
の際にどうしても望ましくないオーバースプレを発生してしまう恐れがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、オーバースプレをできるだけ少なくした状態で、制
御されたスプレ・パターンを発生する粉体スプレ装置及び方法の改良を提供する
ことである。本発明は缶の底部を粉体スプレするのに特に好適であるが、それに
限定されるものではない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成する為に、本発明の一実施例によると、粉体を缶底部の外表
面にスプレする装置は、粉体供給部と、この供給部からの粉体を受容し、缶底部
の方へ向けられた粉体スプレを発生する粉体スプレガンと、上記粉体スプレを整
形すると共にオーバースプレを収集する制御装置と、を具備する。第１の実施例
では、制御装置は空気流アンプリファイアーの形で実現され、このアンプリファ
イアーは真空によって缶底部の領域にかなりの空気移動を生じさせる。この空気
移動は、粉体スプレを、比較的境界の明確なエンベロープ内を流れるように、拘
束する。粉体オーバースプレは、アンプリファイアーによって収集されて、粉体
収集システム内に吹き出される。
【０００９】 別の実施例では、偏向器用のスリーブがガンノズルの付近に設けられ、このス
リーブは２次粉体微粒子を非常に均一かつ境界の明確なパターン内に集めて、缶
底部をスプレする。この結果、微粒子を上手に使用して缶底部に非常に滑らかな
粉体コーティングを生成することができる。本発明を具体化する装置は、缶底部
のスプレ工程の本来的に低いトランスファー効率の為に缶底部の方にスプレされ
る粉体の約９２〜９５％を再使用、即ち再循環する。この結果、粉体は絶えず、
収集システムから粉体源に再循環されており、この再循環は微粒子の生産を増大
する。本発明のこの態様によると、缶底部に塗布される粉体の総合的な滑らかさ
や品質を改善する為に、微粒子を上手に使用することができる。
【００１０】 本発明はまた、上述のような装置の使用に実施される方法に関し、もっと一般
的に言うと、缶底部の外表面に粉体をスプレする方法に関する。この方法は、粉
体を粉体スプレガンに供給するステップと、粉体スプレをガンのノズルから発生
してそのスプレを缶底部の方へ向けるステップと、スプレがガンから流出した後
に粉体スプレを整形するステップとを具備する。
【００１１】 本発明の上述した態様や利点及びその他の態様や利点は、添付の図面を参照し
た好適実施例の以下の説明から当業者には明らかになるであろう。
【００１２】 尚、本発明は、いくつかの部品について及び部品の配置について物理的構成を
取るものであり、その好適実施例とその方法とが本明細書に詳細に記載されると
共に、この明細書の一部を構成する添付の図面に示されている。
【００１３】
【実施例】
図１において、本発明による粉体スプレ・システム１０の実施例が概略的に示
されている。本発明は缶の底部のような金属部品の粉体スプレについて説明され
るが、しかしながら、本発明が粉体スプレ・パターン又はエンベロープを維持す
ることが望ましいような多くの異なった粉体スプレ運転や物品、例えば物品の全
表面の粉体スプレにも適用できることは、当業者には明らかであろう。本発明は
金属物品のスプレに限定されるものではない。また、本発明は例示の実施例に示
された装置１０の特定の構成部品に限定されるものでもない。例えば、本発明は
、静電スプレガンだけではなく、多くの異なった粉体スプレガンや多くの異なっ
た粉体収集システム等で実現することができる。本発明は、広範囲の粉体スプレ
運転に適用できる粉体スプレ用の種々のスプレ・パターン制御方法にも使用され
る。
【００１４】 本発明によると、図１において装置１０は粉体スプレガン１２を含む。このス
プレガン１２はこの典型的な実施例にあっては静電粉体スプレガン、例えばオハ
イオ州アムハースト（Amherst）のノードソン社（Nordson Corporation）が市
販している Versa-Spray IIモデル・スプレガンのようなコロナ粉体ガンを使用してもよい。
ガン１２は粉体移送用ホース１６を介して粉体供給部１４に接続される。ガン１
２はまた、ノードソン社が市販するVersa-Spray II Controllerのような制御ユ
ニット１８からの低電圧入力が入力される。この低電圧は、典型的には約１６〜
２１ボルトの直流であり、ガンに内蔵された電圧マルチプライアによって約３０
〜１００キロボルトに昇圧される。
【００１５】 粉体供給部１４は好ましくは粉体収集システム２０の一部であるが、必ずしも
そうでなくてもよい。粉体は粉体ホッパー２２内に収容され、これは粉体を移送
ホース１６を介してガン１２に供給する。
【００１６】 ガン１２はガン取付け体(不図示)に支持され位置決めされる。この取付け体は
、例えばロボット・アームのように可動でもよいし、静止していてもよい。ガン
１２は粉体スプレ３０を缶Ｃの底部Ａの方へ放出するように位置決めされる。缶
Ｃは側壁、即ち本体Ｂを有し、本例では中空の円筒状である。尚、缶はホルダー
装置２６によって支持してもよい。典型的には、缶底部Ａは、例えば中央ドーム
を有する外形状である。概略的に述べると、缶Ｃは、粉体スプレ３０の帯電粉体
粒子が缶に付着するように、電気的に接地される。装置１０は、缶底部Ａに効果
的に粉体スプレするものであり、缶壁Ｂへの粉体オーバースプレ及び拡散飛散（
フェザリング）を最小にする又は大幅に低減することを意図するものである。し
かしながら、従来のスプレガン１２は、非制限又は非拘束のかなりの広がりをも
った粉体スプレを放出する。このようなスプレ・パターンは、本発明を使用しな
い場合には、缶壁Ｂに許容できないかなりの量のオーバースプレを付着させる。
【００１７】 例えば缶の底部をスプレする時には、粉体スプレ３０のうちのほんの一部が缶
底部Ａに付着するにすぎない。こうして、粉体スプレはそのほんの一部だけが缶
底部の被覆、即ちコーティングに使用されるだけである。粉体スプレの残部は、
参照数字４４で示したようにオーバースプレとなってしまう。このオーバースプ
レ粉体は好ましくは収集されてホッパー１４に戻されて再使用、即ち再循環され
、本発明によると缶壁Ｂには付着しない。缶の底部のみをスプレする場合には、
必ず、スプレ粉体の９２〜９５％にも達する大きな割合がオーバースプレになり
、収集され供給ホッパー１４に戻されて再利用される。
【００１８】 本発明の一態様によると、スプレ・パターン制御装置４０が、缶Ｃの反対側の
スプレガン１２の放出ノズル出口端２４とほぼ一直線になるように、位置決めさ
れる。この制御装置４０は真空を発生し、この真空は、空気流矢印４２によって
示したように粉体スプレ３０と缶底部Ａとの領域にかなりの空気運動、即ち空気
移動を引き起こす。粉体スプレ３０内の粉体粒子は、空気移動、即ち空気流によ
って容易に移動されるので、「ソフト」と称される。缶Ｃの領域に充分な空気移
動を発生させることによって、オーバースプレ粉体粒子は空気の流れ４２に巻き
込まれて搬送される。制御装置４０は粉体オーバースプレを収集して、それを粉
体収集システム２０内に吹き出す。
【００１９】 この例にあっては、装置４０はオーバースプレ粉体を小型の収集ブース３２内
に吹き出す。収集システム２０には空気フィルタ３４を設けてもよく、この空気
フィルタ３４はブース３２から空気を排出して、収集された粉体の実質的に全部
が供給ホッパー１４に戻される。収集システム２０には更に粉体レベル・センサ
ー及びバルク粉体給送装置（不図示）を設置してもよい。カートリッジ式の収集
システムとして市販されている収集システム２０の詳細や制御装置４０の詳細は
、例えば本発明の譲受人が所有する米国特許第4,590,884号に記載されているよ
うに周知である。尚、上記米国特許の全開示内容はこの引用により本明細書に完
全に組み込まれる。本開示の目的の為に、制御装置４０は、たとえ粉体オーバー
スプレをブース３２内に強制的に流入させる為に収集システム２０に対して取付
けられているとしても、収集システム２０の一部であるとみなすべきではない。
ノードソン社が市販するカートリッジ形の粉体収集システム２０は、小型であり
かつオーバースプレ粉体の実質的に全てを高効率で収集して供給ホッパー１４に
戻して再循環することができるので、本発明に特に有用である。これに対して、
サイクロン形の収集システムは、大形になりがちであり、多くのスペースを必要
とするばかりでなく、主粉体から多量の粉体微粒子を分離してしまう。
【００２０】 こうして、制御装置４０はいくつかの重要機能を果たす。第１の機能は、粉体
オーバースプレ４４を捕捉して、供給ホッパー１４への戻しの為に収集ブース３
２に吹き出すことである。こうして、たとえ任意の単一缶に対するスプレ粉体の
トランスファー（移転）比が低い場合であっても、粉体は浪費される又は無駄に
なることはない。第２の機能は制御装置がオーバースプレを、缶壁Ｂから離れる
ように、引き寄せ、これによって缶壁のオーバースプレを阻止することである。
これは、本実施例においては制御装置４０を使用して空気移動４２を作り出すこ
とによって、達成される。この空気移動は粉体スプレ・パターンを整形する。こ
の整形は、図１に概略的に示したように、制御装置４０の運転によって生ずる空
気移動４２によって粉体スプレを境界の明確な制限されたエンベロープに強制的
に流すことにより、行われる。空気移動全体４２のうちの内側部分は、拘束空気
、即ち封じ込め空気４３として働き、全粉体スプレをこの封じ込め空気４３内に
拘束する。粉体スプレをかなり狭いエンベロープに制限、即ち拘束することによ
って、非常に明確な境界エッジ４６が作られる。缶底部Ａが粉体スプレ３０の境
界エッジ４６に入れられると、粉体が缶底部Ａに付着するが、この時、缶壁Ｂに
接触するオーバースプレは全く無いか、又はほとんど無い。こうして、本発明の
一般的な方法は、粉体スプレを作り出し、このスプレを粉体コーティングすべき
物品の特定の領域の方へ向け、そして粉体スプレ・パターンを整形して物品の所
望領域以外の部分へのオーバースプレ及びフェザリングを実質的に除去する。好
適実施例にあっては、粉体スプレの整形は、空気流が粉体スプレを境界が非常に
明確なエンベロープに制限、又は拘束することによって、行われる。
【００２１】 説明した好適実施例にあっては、制御装置４０は、オハイオ州のシンシナティ
（Cincinnati）のＩＴＷ Vortecが市販しているトランスベクトル（transvecto
r）モデル９０３のような空気流アンプリファイアーで実現することができる。
空気アンプリファイアーは非電気の装置であり、圧縮空気流を実質的な空気移動
に変換する。ショップ・エア（shop air）５０のような供給部５０からの圧縮空
気は、空気ライン５２を介して空気流アンプリファイアー４０に入力される。尚
、空気ライン５２は 空気流アンプリファイアーの空気ホース取付け部に接続す
る。アンプリファイアー４０は、圧縮空気がアンプリファイアー内に渦巻流を作
り出し、空気を装置ののど部４８を通るように吸い込むように、構成されている
。この空気は放出パイプ５４を流出する。アンプリファイアーは、ガン・ノズル
２４にほぼ対向して配置されると、粉体オーバースプレを巻き込んで搬送する空
気移動４２を作り出す。この粉体オーバースプレはアンプリファイアー４０内に
吸い込まれ、収集ブース3２内に吹き出される。
【００２２】 空気アンプリファイアー４０の利点は、大きな空気移動のエンベロープを作り
出し、この空気移動によって、オーバースプレ粉体を缶Ｃの側壁Ｂから離れるよ
うに吸い込むと共に粉体スプレを境界の非常に明確なエンベロープ内に強制的に
拘束することである。これは、オーバースプレ粉体を例えば収集システム内にか
なりランダムな形で吹き飛ばす為に粉体スプレ装置に広く使用されている例えば
空気ジェットの使用についての重要な改良である。
【００２３】 本発明の別の態様によると、スプレガン１２は例えば Versa-Spray II ガン
を使用することができる。しかしながらこの標準形のVersa-Spray II ガンは、
かなり広いスプレ・パターンを作るものである。従って、本発明のスプレ装置１
０の性能全体を改善する為には、異なったスプレ・ノズルを使用してガン・ノズ
ルからもっと狭いスプレ・パターンを発生するようにしてもよい。このようなス
プレ・パターンを発生する為に、例えば、ノードソン社が市販するノズル部品Ｃ
Ｇ２７５６をVersa-Spray IIと一緒に使用することができる。ガン１２からの狭
いスプレ・パターンは、空気流アンプリファイアー４０との協働によって、境界
の非常に明確な粉体スプレを作り出し、これによって、缶底部のスプレ時の粉体
オーバースプレを大幅に低減する。しかしながら、その他の従来のスプレガン及
びノズルをその必要に応じて使用してもよい。
【００２４】 図２は粉体硬化作用を含む本発明の別の実施例を示す。スプレ運転のスループ
ットを最大にする為に、スプレすべき缶が移動コンベア・システムに取付けられ
、このコンベア・システムによって缶底部が一連の静止ガンからの粉体スプレの
前を通過する。図２は、システムを上面から見た図である。
【００２５】 図２の配置において、一連の缶１００は従来のベルトのような移動コンベア１
０２に保持される。このコンベア・ベルト１０２は、一連の間隔を置いた缶ホル
ダ（不図示）を含み、これらのホルダは、缶をスプレ粉体装置に対して正確に位
置合わせする為に、缶を保持する。この典型的な実施例にあっては、缶は缶底部
が下方を向いた状態で鉛直方向に取付けられる。しかしながら、その他の構成を
使用してもよい。コンベアは缶１００をスプレ・ブース１０４内に搬入する。尚
、このスプレ・ブース１０４は従来の構成のものを使用できる。
【００２６】 缶底部を完全にコーティングする為に、本実施例にあっては、数本のスプレガ
ン１０６ａ〜１０６ｄを使用する。第１の組のガン１０６ａと１０６ｂは、第１
の側から缶１００をスプレし、他方、第２の組のガン１０６ｃと１０６ｄは第２
の側、即ちこの例では反対側から缶をスプレする。使用されるガン１０６の数個
及び位置は、変更可能であり、多くのファクターに基づいて決定される。尚、こ
れらのファクターは、各ガン１０６が缶の一回の通過中にその缶に塗布すること
ができる粉体の量と、缶がガンの所を通過する際の速度と、粉体の材料等とを含
むものである。図２に示したように、各ガン１０６には夫々或る方向に向いた粉
体スプレ制御装置１０８ａ〜１０８ｄが設けられる。図１の実施例のように、こ
れらの制御装置１０８ａ〜１０８ｄは、缶の反対側においてガン・ノズルにほぼ
対向して配置され、これによって粉体オーバースプレを整形及び捕捉する。
【００２７】 制御装置１０８ａ〜１０８ｄの各々は例えば図１において前述したような空気
流アンプリファイアーを使用してもよい。各空気流アンプリファイアー１０８は
粉体スプレを収集ブース１１０内に吹き出す。尚、ブース１１０ａは第１組の２
本のガン１０８ａ、１０８ｂ用であり、別のブース１１０ｂはガン１０８ｃ、１
０８ｄ用である。特別な用途の特定の設計パラメーターに依っては、単一の収集
ブースを全てのガンに対して共通に使用してもよい。各空気流アンプリファイア
ー１０８ａ〜１０８ｄは、前述のように圧縮空気入力（図２では不図示）を受容
する。
【００２８】 コンベアが缶１００を、ガン１０６の前を通過するように、移動させると、缶
底部が各スプレガンからの粉体スプレ境界エッジを貫通通過して、これにより缶
底部が粉体でコーティングされる。コンベア１０２はコーティングされた缶を粉
体硬化システム１２０へ更に搬送する。当業者には知られているように、粉体コ
ーティングは典型的には、スプレされた物品を加熱することによって硬化される
。或る用途にあっては、缶１００は粉体の塗布前に加熱され、これによって粉体
は缶への接触時に硬化される。図２の実施例にあっては、粉体は、粉体スプレの
後に硬化される。この実施例においては、コンベア１０２は、缶底部が一連の誘
導ヒータ１２２に極く接近するように、缶を搬送する。これらの誘導ヒータによ
る缶底部の加熱は、缶と相互作用して金属を加熱する電磁場の発生によって行わ
れる。誘導ヒータは公知のようなヒータ制御システム１２４を含む。適宜の誘導
加熱システムは Mountain Gate が市販しているモデル ＩＳＣ−２Ａであるが
、その他の硬化システムを使用してもよく、例えばフラッシュ加熱（ flash hea
ting ）用の電気及びガス・オーブンを使用してもよい。硬化した缶はその後に
コンベア１０２によって適当な作業域（不図示）に送られる。
【００２９】 一般に、缶底部Ａと制御装置空気流アンプリファイアーののど部とに対するス
プレガン・ノズルの位置合わせは、缶底部に塗布される粉体スプレの特性と、缶
壁に付着するオーバースプレの程度とに影響を及ぼす。図３は底部が下を向くよ
うに缶Ｃが鉛直方向に取付けられた場合の例についての種々の幾何学的な関係を
示す。空気アンプリファイアー４０は中心線の軸線６０を有し、スプレガン１２
はノズルの中心線の軸線６２を有する。缶の鉛直軸線は６４が付され、缶は、そ
の鉛直軸線６４を横切る方向（図３に示したように図面に垂直な方向）に水平に
走行される。この実施例では、スプレガン１２は、ノズル中心線６２とノズルを
通過する缶の走行水平軸線との間に角度αが形成されるように、回転されている
。こうして、ガンノズルは、粉体を缶底部の方にかつそこを横切るようにスプレ
する。角度αは、粉体スプレ・システム１０の全体構成に基づいて選定されるも
のであるが、多くの用途において約８．５°の角度が有用であることが判明した
。図３は設計者が考慮すべき種々の距離を示しており、例えば、アンプリファイ
アー４０ののど部とこれに近い缶の側面６３との間の距離Ｘ１や、ノズル先端２
４とこれに近い缶側面６６との間の距離Ｘ２や、アンプリファイアーのど部４８
の底部６８と缶底部Ａとの間の距離Ｙ１や、アンプリファイアーの中心線（水平
軸線）６０と缶Ａの底部との間の距離Ｙ２が示されている。また、空気流アンプ
リファイアー４０は水平に対して或る角度に位置合わせしてもよい。もう一度述
べるが、これら及びその他のトポロジーの考慮は特別なシステム設計毎に決定さ
れるものである。多くの場合、ガンノズルは缶底部の１フィート程度以内に配置
され、空気アンプリファイアー４０は缶底部の６インチ程度以内に配置されるで
あろう。
【００３０】 図４Ａ及び図４Ｂにおいて、微細な粒状粉体（例えば、平均粒子サイズが３０
ミクロン前後未満）が使用され又は粉体スプレ・パターン３０内に発生した時に
は、空気流アンプリファイアー４０を使用した場合でさえも２次スプレ・パター
ンが観察されることが判明した。図４Ａはこの現象を単純化して示したものであ
る。主スプレ・パターン７０は粉体粒子の大部分、特に３０ミクロン以上のオー
ダーの比較的重い粒子を含む。しかしながら、２次スプレ・パターン７２も発生
することがあり、この２次スプレ・パターン７２は主スプレ・パターン７０の外
側に微粒子のもやのような形で出現する。この２次スプレ・パターン７２は、ノ
ズル出口に4の所で主スプレ・パターン７０の大形の重い粒子から離れた粉体微
粒子から成る。これらの微粒子は、典型的には大きさが３０ミクロン未満であり
、非常に軽量であり、缶壁Ｂに多少付着し、最終の装飾された缶の見栄えを損な
う恐れがある。
【００３１】 従来の粉体スプレ装置では、微粒子やフェザリングの存在は、望ましくないも
のとは言えない場合でも少なくとも困ったものであるとみなされていた。この理
由は、小さな軽量の微粒子がノズル出口の所で飛散して、主スプレ・パターンの
外側に、境界の不明確な非均質のスプレ・パターンを形成するからである。更に
、微粒子は非常に小さいので、その静電荷が大きな粒子の静電荷よりもかなり弱
くなる。従って、従来の粉体オーバースプレ収集システムでは、微粒子を主粉体
から分離してそれを主粉体供給部の外に排出することが常套手段であった。この
分離を行う通常の装置はサイクロン形分離器である。従来のサイクロン形分離器
を用いた収集システムでは、粉体オーバースプレはサイクロン内に送られ、この
サイクロンは粉体流の渦巻流を作り出す。比較的重い粒子は、サイクロンの底部
に落下し、そこで収集されて粉体供給ホッパーに戻されて再利用される。他方、
比較的軽い微粒子は吹き上げられ、排出空気と共にサイクロンの外に流出して、
典型的には廃棄物として排出される。
【００３２】 しかしながら、微粒子はスプレされる物品に良好な仕上げ及び粉体コーティン
グを作り出す。大きな粒子の速度は、小さな粒子、即ち微粒子の速度よりもずっ
と高速である。微粒子ゾーン（区域）７２、即ち主として微粒子から成る粉体ス
プレの外側領域は、小さな粒子に、微粒子ゾーンに入るように影響を及ぼす電場
と粒子質量（重量）とから成るファクターによって、作られる。
【００３３】 微粒子ゾーン７２内の粒子速度と空気流とは、大きい粒子ゾーン７０内の粒子
速度と空気流とよりもはるかに遅い（即ち、ゾーン７２の微粒子は「浮遊状態」
になりがちである）。本発明の場合には、微粒子ゾーン内の粒子の低速度は、粉
体粒子を缶底部に移送する為には、むしろ適している。粉体粒子の高速と空気流
の高速とが、基材への粉体の付着には望ましくないことは一般に知られている事
実である。
【００３４】 空気アンプリファイアー４０は、微粒子ゾーン内の空気流及び粒子速度を制御
する為に使用される。このアンプリファイアー４０は、基材、本例では缶底部に
粉体を効果的に移送する為の所望の粒子速度と空気流を作り出す。空気アンプリ
ファイアー４０はまた、微粒子ゾーン７２の外側の空気流も制御する。この外側
の空気流領域（例えば、図１に４２を付した内側の線）は、粉体微粒子が被制御
の微粒子ゾーンの外側に流出することを実質的に阻止し、これによって、望まし
くないオーバースプレ粉体の制御を改良する。
【００３５】 上述の缶底部スプレ装置は、缶底部に直接に移送されない大量のオーバースプ
レ粉体を必ず発生する。この結果、オーバースプレされた粉体は常時、収集シス
テムを介して供給ホッパーに戻されて再利用、即ち再循環される。この戻された
粉体は、供給ホッパーからガンにポンプ移送されて、再度缶の方へスプレされる
。このような粉体の繰り返される移動及び激動（タービュランス）の全ては、よ
り多くの微粒子を作る、即ち生産する。従って、粉体の連続的な再使用又は再循
環は、缶に移送される微粒子を補充し続ける。粉体を収集器から供給ホッパー及
びガンへと繰り返し循環させると、比較的大きな粒子が破壊されて、より小さな
サブミクロンの大きさになり、これは缶に塗布される微粒子を補充することにな
る。こうして、このような微粒子の連続的な生産は、缶底部の一層良好な粉体ス
プレに好都合に利用できることが判明した。他の粉体コーティング方法にあって
は、生産される微粒子は、分離して排出しなければならないものと考えられてい
た。尚、微細な粉体粒子だけが缶に塗布されるのではないことは理解されるべき
である。中位の大きさの粒子及び大きい粒子も同様に塗布される。しかし、缶に
塗布される粉体の一部は微粒子から構成され、これらは本システムによって補充
される。
【００３６】 図４Ｂに示したように本発明の別の特長によると、ぴったり合った円筒状スリ
ーブ７４がノズル７６の周囲に設置される。この実施例にあっては、スリーブ７
４はすべり嵌め、即ち滑合によってノズル本体７６に嵌められ、これによってス
リーブ７４はスプレ運転中、所定位置に保持される。このスリーブ７４の機能は
、微粒子７２をより均一かつ境界の明確な均質パターンに向けてそこに集中させ
ることである。尚、このような境界の明確な均質パターンは、主スプレ・パター
ン７０の一部であるが、しかし必ずしも混合されて主スプレ・パターン７０に融
合されるとは限らない（図は、微粒子が混合されていることを示しているけれど
も、このような混合は起こり得る結果の一例にすぎない。この混合の代りに、例
えば微粒子はもっと境界の明確なパターン内に形成してもよく、これによって微
粒子は缶底部のコーティングの為の主材料になる）。微粒子用のもっと境界の明
確なスプレ・パターンを作ることによって、微粒子は缶底部をスプレする為に使
用することができ、これによって微粒子を困ったものとみなす必要がなくなる。
更に、上述したような装置１０は、閉鎖型のカートリッジタイプのドライ・フィ
ルタ収集システム２０を使用し、この収集システムは全ての実際的な目的の為に
オーバースプレの全てを収集して再利用する。これは、サイクロン形システムの
ような他の収集システムと比べると好対照である。即ち、サイクロン形システム
のような他の収集システムは、粉体収集システムに微粒子として流入した粉体オ
ーバースプレのかなりの量を分離して排出している。本明細書に開示したカート
リッジ式の粉体収集システム２０の使用は、以下の理由により微粒子の生産を増
大する。即ち、この理由は、缶底部のスプレ工程は本来的にトランスファ比が低
く、多くのオーバースプレが発生し、これらのオーバースプレが供給ホッパーに
戻されて再循環される、為である。粉体スプレ３０の９０％以上が再循環された
場合には、粉体は破壊されてもっともっと微細な粒子サイズになるであろう。本
発明は、スプレ・パターン中の微粒子の存在を補うばかりでなく、更に、収集シ
ステム２０が粉体オーバースプレの全体を再捕捉して再循環するので、より多く
の微粒子を実際に生産する機能を有する。
【００３７】 ノズル出口２４に対するスリーブ７４の軸方向の相対位置は、重要である。こ
のスリーブは微粒子を方向付けるのに充分なだけ前方に位置決めされるが、しか
し、主スプレ・パターン７０と干渉してしまう程前方ではない。スリーブ７４は
、ノズル毎の微粒子生成の変動に対応するように、軸方向位置を調整可能とする
こともできる。図４Ｂの実施例にあっては、スリーブ７４の移動は、スリーブを
ノズル本体７６上の最良位置まで単に摺動させることによって、行うことができ
る。
【００３８】 微粒子を主パターン７０内に戻す代替の方法は、主スプレ・パターン７０の周
囲に圧縮空気の外側流を流す装置から粉体整形空気を発生するものである。
【００３９】 微粒子を境界の明確な集中スプレ・パターンに再度向けることによって、微粒
子は缶底部上により均一かつ良好な粉体コーティングを作ることができる。この
方法にあっては、低トランスファー(移転)効率のスプレ装置と粉体オーバースプ
レの全てを収集しかつ再循環する粉体収集システム２０とを組合わせて使用する
ことによって、うまく微粒子を生産し、これらの微粒子を使用して缶底部をスプ
レすることができる。
【００４０】 本発明は好適の実施例を参照して説明してきた。本明細書を読んで理解すれば
その変更例や代替例が思い浮かぶことであろう。添付の請求の範囲又はその均等
物内に包含される変更例及び代替例は全て、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の概念を具体化した粉体スプレ・システムの概略図。
【図２】 粉体硬化段階を含む粉体スプレ・システムの概略的な平面図。
【図３】 図１の物品と粉体スプレ・ガンと空気流アンプリファイアーとの位置合わせ状
態についての本発明の別の態様を示す図。
【図４Ａ】 本発明の別の実施例を示した図。
【図４Ｂ】 本発明の別の実施例を示した図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ， ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，Ｌ Ｋ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，Ｔ Ｍ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ウィルソン，ティモシイ，イー． アメリカ合衆国 44839 オハイオ，ハロ ン，ガーデン ドライヴ 821 Ｆターム(参考） 4D073 AA01 BB06 DB04 DB10 DB50 DC02 DC30 4F034 BA14 BB26 BB28 4F035 CA02 CB13 CC04 CD03 CD11 CD16 CF00

Claims (30)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 粉体を缶底部の外表面にスプレする装置であって、 粉体の供給部と、 上記供給部からの粉体を受容し、粉体スプレを発生し、それを缶底部の方へ向
    ける粉体スプレガンと、 上記粉体スプレを整形し、粉体オーバースプレを受容する制御装置と、 を具備する装置。
  2. 【請求項２】 上記制御装置は、粉体オーバースプレが上記缶の側壁に接触することを実質的
    に阻止するように、作用する請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 上記制御装置は、上記粉体スプレを整形して減幅のスプレ・パターンを作るよ
    うに、作用する請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 上記制御装置は空気真空を発生し、上記空気真空は上記粉体スプレの一部を上
    記制御装置内に吸い込むことによって、上記粉体スプレを整形する請求項１に記
    載の装置。
  5. 【請求項５】 上記制御装置は空気アンプリファイアーを具備し、上記空気アンプリファイア
    ーは上記スプレガンのノズルの充分近傍に真空を発生して、缶底部に付着しない
    粉体スプレを捕捉する請求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】 缶底部を上記粉体スプレのエッジスプレ領域内に位置決めするホルダを具備す
    る請求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 上記ホルダは缶を、上記スプレガンの前を通過するように、移動させる請求項
    ６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 上記ホルダは、粉体が缶底部に塗布された後にその缶を、ヒータの前を通過す
    るように、移動させる請求項７に記載の装置。
  9. 【請求項９】 上記ホルダは複数の缶を保持する請求項６に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 上記ホルダは缶底部を上記スプレガン・ノズルと上記制御装置との間に位置決
    めする請求項６に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 粉体収集システムを更に具備し、 上記収集システムは上記制御装置から粉体を受容しかつ上記粉体を上記粉体供
    給部に戻す請求項１記載の装置。
  12. 【請求項１２】 上記スプレガンは静電粉体スプレガンを具備する請求項１に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 上記制御装置は、缶の底部に付着しない上記粉体スプレの実質的に全てを収集
    する請求項１に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 上記制御装置は、上記スプレガンの近傍に真空を発生し、これによって上記粉
    体スプレを比較的狭いエンべロープ・パターンに制限する請求項１に記載の装置
    。
  15. 【請求項１５】 上記制御装置は空気アンプリファイアーを具備する請求項１４に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 上記粉体スプレを整形する為の第２の制御装置を具備し、 上記第２の制御装置は上記スプレガンのスプレ・ノズルの近傍に配置される請
    求項１に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 上記第２の制御装置は上記スプレ・ノズルの付近に配置されたスリーブを具備
    し、上記スリーブは粉体スプレ粒子を上記スプレの外側領域から上記スプレの中
    央領域の方に戻すように、偏向させる請求項１６に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 上記スリーブは上記ノズルの長手方向軸線に沿って調整可能に位置決めされる
    ことができる請求項１７に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 上記スプレガン・ノズルは粉体をほぼ第１の長手方向軸線に沿って噴出し、上
    記制御装置は粉体を第２の長手方向軸線に沿って収集し、上記第１及び第２の軸
    線は同一の直線ではない請求項１に記載の装置。
  20. 【請求項２０】 上記缶底部は上記スプレガンと上記制御装置との間に位置する請求項４に記載
    の装置。
  21. 【請求項２１】 上記粉体スプレを整形する為の第２の制御装置を具備し、 上記第２の制御装置は上記スプレガンのスプレ・ノズルの近傍に配置される請
    求項２０に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 上記第２の制御装置は上記スプレ・ノズルの付近に配置されたスリーブを具備
    し、上記スリーブは粉体スプレ粒子を上記スプレの外側領域から上記スプレの中
    央領域の方に戻すように、偏向させる請求項２１に記載の装置。
  23. 【請求項２３】 粉体を缶底部の外表面にスプレする方法であって、 粉体を粉体スプレガンに供給するステップと、 上記ガンのノズルから粉体スプレを発生し、上記スプレを缶底部の方へ向ける
    ステップと、 上記スプレが上記ガンから流出した後に、上記粉体スプレを整形するステップ
    と、 を具備する方法。
  24. 【請求項２４】 上記粉体スプレ整形ステップは、上記スプレガンのノズルの充分近傍に真空を
    発生して、上記缶底部に付着しない粉体スプレを捕捉するステップを具備する請
    求項２３に記載の方法。
  25. 【請求項２５】 上記粉体スプレ整形ステップは、上記粉体スプレを比較的密集したエンベロー
    プ内に維持する真空を発生するステップを具備する請求項２３に記載の方法。
  26. 【請求項２６】 上記粉体スプレ・エンベロープは境界の明確なエッジ領域を含み、上記缶底部
    は上記エッジ領域に晒されてコーティングされると共に缶壁への粉体スプレの付
    着を大幅に低減する請求項２５に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 粉体を缶底部の外表面にスプレする装置であって、 粉体供給部と、 上記供給部からの粉体を受容し、粉体スプレを発生しそれを缶底部の方へ向け
    る粉体スプレガンと、 上記粉体スプレを整形すると共に粉体オーバースプレを収集する制御装置と、 上記粉体オーバースプレを受容し、上記粉体オーバースプレを上記粉体供給部
    に再循環する粉体オーバースプレ収集装置と、 を具備する装置。
  28. 【請求項２８】 上記収集システムは上記粉体オーバースプレの実質的に全てを上記粉体供給部
    に戻して再循環する請求項２７に記載の装置。
  29. 【請求項２９】 上記粉体スプレを或るパターンに整形するスプレ・パターン制御装置を具備し
    、 上記パターン制御装置は微粒子を境界の明確なパターンに流入させて上記缶底
    部をスプレする請求項２７に記載の装置。
  30. 【請求項３０】 粉体を缶底部の外表面にスプレする方法であって、 粉体を粉体スプレガンに供給するステップと、 粉体スプレを上記ガンのノズルから発生し、上記スプレを缶底部の方へ向ける
    ステップと、 上記粉体スプレが上記ガンから流出した後に、上記粉体スプレを整形するステ
    ップと、 粉体オーバースプレの実質的に全てを上記スプレガンに戻して再循環させて、
    微粒子の生産を増大させるステップと、 を具備する方法。
JP2000586456A 1998-12-10 1999-11-24 缶底部外面をスプレする粉体スプレ装置 Pending JP2002531262A (ja)

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