JP2004502532A - A monopolar powder coating mechanism including an improved triboelectric corona gun - Google Patents

Abstract

A plurality of previously unused, negatively tribocharged materials for use as powder contact surfaces in triboelectric and corona powder spray guns, gun components, and powder delivery mechanism components are disclosed. The present invention also provides a short body tribocharged powder spray gun having an exchangeable powder contact insert and nozzle and including an air jet to induce turbulence. The present invention further provides new tribocharging and corona gun designs. For example, an improved powder coating mechanism is possible in which a negative friction gun is used in conjunction with a negative corona gun to coat different portions of the same workpiece in the powder coating mechanism. There is also provided an inside-to-out structure in which the pressurized air directs the powder coating material outwardly to the charged surface. Another configuration also provides air jet-induced tribocharging and conventional tribocharging portions, combined in a single gun.

Description

【００３２】
驚くべきことに、ＫＥＶＬＡＲトウ繊維は、比較例で粉体を正に帯電させているにも関わらず、負に帯電させるナイロンにその様な繊維を加えることにより、相対的移送効率が増加する。
【００３３】
３．アミノプラスチック樹脂
アミノプラスチック樹脂は、アミンモノマーおよびアルデヒドモノマーの重合した単位を含んでなる。好ましいアミノプラスチック樹脂はアニリンホルムアルデヒド樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂およびメラミンホルムアルデヒド樹脂である。所望により、アミノプラスチック樹脂はセルロース、例えばアルファ−セルロース、および顔料をさらに含んでなる。
【００３４】
アルファセルロースを充填した好適な成形等級のメラミンホルムアルデヒド樹脂は、Ｆｌｏｒｅｎｃｅ， ＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓのＰｅｒｓｔｏｒｐ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ， Ｉｎｃ．からＰｅｒｓｔｏｒｐ ７５２０２６白色メラミンまたはＰｅｒｓｔｏｒｐ ７７５２７０赤色メラミンの商品名で市販されている。別の好適なメラミン樹脂は、メラミンフェノール−ホルムアルデヒド共重合体であり、Ｓｈｅｂｏｙｇａｎ， ＷｉｓｃｏｎｓｉｎのＰｌｅｎｃｏ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＣｏｍｐａｎｙからＰｌｅｎｃｏ ００７３２の商品名で市販されている。
【００３５】
別の好適なメラミン樹脂は、Ｆｌｏｒｅｎｃｅ， ＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓのＰｅｒｓｔｏｒｐ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ， Ｉｎｃ．から市販のメラミンホルムアルデヒド重合体、Ｐｅｒｓｔｏｐ ７５２−０４６である。
【００３６】
例４
アルファセルロースを充填した白色メラミンホルムアルデヒド樹脂Ｐｅｒｓｔｏｒｐ ７５２０２６ の個別ディスクを製造した。比較のため、従来のナイロン６／６のディスクも製造した。相対的移送効率を例１と同様に測定した。結果を下記の表ＩＩに示す。
【００３７】
例５
アルファセルロースを充填した赤色ペッパーコーンメラミンホルムアルデヒド樹脂Ｐｅｒｓｔｏｒｐ ７７５２７０ の個別ディスクを製造した。比較のため、従来のナイロンのディスクも製造した。相対的移送効率を例１と同様に測定した。結果を下記の表ＩＩに示す。
【００３８】
例６
メラミンフェノール−ホルムアルデヒド樹脂Ｐｌｅｎｃｏ ００７３２ の個別ディスクを製造した。比較のため、従来のナイロンのディスクも製造した。相対的移送効率を例１と同様に測定した。結果を下記の表ＩＩに示す。
【００３９】
例７
白色メラミンホルムアルデヒド樹脂Ｐｅｒｓｔｏｒｐ ７５２−０４６ の個別ディスクを製造した。比較のため、従来のナイロンのディスクも製造した。相対的移送効率を例１と同様に測定した。結果を下記の表ＩＩに示す。
【表２】

【００４０】
例８〜１０
ＩＩ項に記載し、図２に示す短胴摩擦ガンを製作したが、その際、ガンの内側表面、特に粉体導管挿入物およびフラットスプレーノズルの内側表面、をＦｌｏｒｅｎｃｅ， ＭａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓのＰｅｒｓｔｏｒｐ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ， Ｉｎｃ．から市販のＰｅｒｓｔｏｒｐ ７７５２７０と呼ばれる赤色ペッパーコーンメラミンホルムアルデヒドで製造した。試験に使用したガンは、２対の空気ジェットおよび２個の電極を有している。空気ジェットは、縦軸に対して直角の中心線から１ジェット直径だけずれており、第二の組の空気ジェットは縦軸を中心にして、第一の組の空気ジェットに対して５度回転させてある。空気ジェットの角度は９０度であった。
【００４１】
スプレーガンに対して直角に毎分１０フィートの速度で移動しているターゲットに向けて設定量の粉体をスプレーすることにより、相対的移送効率を測定した。スプレーガン中の粉体は、Ｆｅｒｒｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製の１５３Ｗ−１２１と呼ばれるエポキシポリエステル粉体であった。結果を以下に示す。
【表３】

【００４２】
４．アセタール樹脂
アセタール樹脂はポリオキシメチレンエンジニアリング熱可塑性重合体である。アセタール樹脂は、単独重合体または共重合体である。アセタール樹脂は、所望により、ポリテトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン繊維、およびポリエチレン、または他の重合体または添加剤と組み合わせる。好適なアセタール単独重合体は、Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ， ＤｅｌａｗａｒｅのＥ．Ｉ． ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ＆ Ｃｏ．からＤｅｌｒｉｎの商品名で市販されている。好適な例は、テフロン（登録商標）ＰＴＦＥ繊維２０％を含んでなるアセタール単独重合体樹脂であり、Ｄｅｌｒｉｎ ＡＦの商品名で市販されている。この材料の利点の一つは、保存されたキャパシタンスからガンを操作するオペレーターへの電気ショックが、試験した他の材料よりもこの材料で少ないことである。
【００４３】
好適な変成共重合体樹脂は、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）で変成したアセタール共重合体であり、ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐ．， Ｐａｒｓｉｐｐａｎｙ， Ｎｅｗ ＪｅｒｓｅｙからＵｌｔｒａｆｏｒｍ Ｎ２３８０Ｘの商品名で市販されている。別の好適なアセタール共重合体は、Ｃｈａｔａｍ， Ｎｅｗ ＪｅｒｓｅｙのＨｏｅｃｈｓｔ Ｃｅｌａｎｅｓｅ Ｃｏｒｐ．からＣｅｌｃｏｎの商品名で市販されている。
【００４４】
例１１
下記のＩＩ項に記載し、図２に示す短胴摩擦ガンを製作したが、その際、ガンの内側表面、特に粉体導管挿入物の内側表面、をＤｕＰｏｎｔから市販のアセタール重合体Ｄｅｌｒｉｎ １５０で製造した。
【００４５】
スプレーガン中の粉体は、Ｆｅｒｒｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製の１５３Ｗ−１２１と呼ばれるエポキシポリエステル粉体またはＦｅｒｒｏ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製の１５３Ｗ−２８１と呼ばれるポリエステル／ウレタン粉体であった。移送効率を例８〜１０と同様にして測定した。結果を以下に示す。
【００４６】
移送効率の結果は、下記の表ＩＶに示す様に、両方の粉体に関して流量２．５ｇ／ｓで約６２％であった。
【表４】

【００４７】
これらのアセタール樹脂の利点の一つは、これらの樹脂が射出成形でき、従って、低コスト粉体スプレーガンを製造できることである。Ｄｅｌｒｉｎ樹脂は、負に帯電させる材料、例えばナイロンおよびメラミン、に典型的に見られる窒素原子を含まないので、Ｄｅｌｒｉｎアセタール樹脂の相対的移送効率結果は驚くべきものであり、予期せぬものであった。例えばＤｅｌｒｉｎ ＡＦにおける様に、Ｄｅｌｒｉｎアセタール樹脂中にＰＴＦＥ繊維が存在することにより、Ｄｅｌｒｉｎアセタール樹脂よりも位相効率が増加することも発見された。
【００４８】
Ｂ．従来使用されていない摩擦材料を使用する負の摩擦帯電ガン
図１に関して、本発明の方法および装置で使用する摩擦帯電粉体スプレーガン１０を示す。ガン１０は、内部を通って伸びる中央開口部を有するガン本体１２を包含する。ガン１０は、当業者には公知の好適なガン取付機構により支持することができる。ガン１０は、粉体供給部２０、摩擦帯電部３０およびガンの出口端部にあるスプレーヘッド部４０を含んでなる。
【００４９】
ガンの摩擦帯電部３０は、外側シリンダー３２の中に配置された内側コア３４を含んでなり、その中で表面３４ａ、３２ａが共同で、ガンを通って流れる粉体のための輪状帯電通路を形成する。図１に示す様に、表面３４ａ、３２ａは、所望により、輪状隙間が粉体に曲がりくねった通路を与える様に、波を打つ、または起伏した表面を含んでなり、それによって粉体と表面３４ａ、３２ａの接触を強化し、粉体に電荷が付与される様にすることができる。
【００５０】
本発明の好ましい実施態様では、ガンの粉体接触表面の一部または全部が、ポリアミド混合物、繊維補強したポリアミド樹脂、アセタール重合体、好ましくはＰＴＦＥ繊維を充填したアセタール重合体の単独重合体、共重合体（以下、総括的にアセチル重合体と呼ぶ）、アミノプラスチック樹脂またはそれらの混合物からなる群から選択された材料を含んでなる。これらの材料は、効果的に帯電させることが分かっている、本発明の、従来使用されていない、負に帯電させる摩擦材料である。例えば、粉体接触表面を上記の材料で被覆するか、または粉体接触表面を有するそれぞれの構成部品の全体または一部を上記の材料から構築することができる。例えば、図１に示す様に、外側シリンダー３２，内側コア３４およびノズル４０の粉体接触表面が、ポリアミド混合物、繊維補強したポリアミド樹脂、アセタール重合体、アミノプラスチック樹脂またはそれらの混合物からなる群から選択された材料を含んでなることができる。さらに、内側摩耗スリーブ３８、外側摩耗スリーブ４０、入口摩耗スリーブ４１、入口分配器３６、出口分配器３７、および外側照れ摩耗スリーブ４２の粉体接触表面を、ポリアミド混合物、繊維補強したポリアミド樹脂、アセタール重合体、アミノプラスチック樹脂またはそれらの混合物からなる群から選択された材料で被覆するか、またはそれらの粉体接触表面全体をこれらの材料で製造することができる。ここで特に挙げなかった他の粉体接触表面も上記の材料を含んでなることができる。
【００５１】
接地された電極４３、放電リングまたは他の、当業者には公知の手段（図には示していない）を使用し、内側コアおよび外側シリンダーの粉体接触表面を、電荷が蓄積しない様に放電させることができる。接地された電極または放電リングは、当業者には公知のどの位置に配置してもよい。
【００５２】
図１に示す様に、粉体および搬送空気は、粉体供給部２０に供給する。粉体は供給部２０からガンの帯電部に入り、内側コア３４と外側シリンダー３２の間の輪状の帯電通路に送られる。空気により運ばれる粉体が、外側シリンダー３２および内側コア３４の粉体接触表面３２ａ、３４ａと繰り返し接触するにつれて、粉体は負極性に摩擦帯電する。最後に、摩擦帯電した粉体はガンのスプレーヘッド部４０の中に放出される。従来使用されていない、負に帯電させる摩擦材料を使用しているので、粉体は負に帯電するが、ガンは、帯電表面上で粉体の許容できない衝撃融解にさらされない。
【００５３】
ＩＩ．正または新規な負の摩擦帯電材料から構築された短胴摩擦帯電粉体スプレーガン
図２に示す様に、本発明の短胴摩擦帯電ガン２００の第一の実施態様は、摩擦帯電過程により粉体を帯電させる、比較的簡単な構造で、小型の、新規な粉体スプレーガンを提供する。本発明には、粉体の色を迅速に変えるために容易に交換できる、取り外し可能な挿入物２２０の優位性がある。短胴摩擦ガンの重要な利点の一つは、コロナガンで存在する強力な電界または逆イオン化の問題が無いことである。以下により詳細に説明するガンは、粉体を正または負に帯電させることができる。全体的に２００で示す摩擦電気式粉体帯電ガンは、粉体入口からノズル先端までの全長が約１〜１０インチ、より好ましくは１〜６インチ、であり、典型的には長さが１４〜３６インチである先行技術の摩擦帯電ガンの全長よりもかなり短い。
【００５４】
ガンの主要構成部品は、本体２１０、本体２１０の中に適合する粉体導管挿入物２２０、およびやはり本体２１０の中に適合するか、または他の方法で本体２１０に取り付けられるノズル２３０である。挿入物２２０およびノズル２３０が一緒になってガンの胴を形成する。本体２１０は、構造的に好適なすべての材料から製作することができる。本体２１０は、挿入物２２０を受け入れる様に設計された開口部を有する取入れ端部２１２およびノズル２３０を受け入れるか、または接続する様に設計された吐出端部２１４を有する。手動で使用するには、ハンドルまたはピストルグリップ（図には示していない）を本体２１０に取り付けるか、または本体２１０の一体的な部品として形成することができる。
【００５５】
粉体導管挿入物２２０は、好ましくは、内側の粉体通路２２２を有する円筒形の管である。粉体通路２２２の内径は、好ましくは約０．２５インチ〜約１．５インチでよく、最も好ましくは０．５”である。
【００５６】
挿入物２２０は、従来の方法により、取り外し、または解除できる様に本体に接続するのが好ましい。負極性ガンには、挿入物２２０の全体を、ポリアミド、好ましくはナイロン６／６、ポリアミド混合物、繊維補強したポリアミド樹脂、アセタール重合体、アミノプラスチック樹脂またはそれらの混合物からなる群から選択された材料で製造するか、または内側表面２２２をそれらの材料で被覆するのが好ましい。正に帯電させるガンには、挿入物２２０の全体を、摩擦帯電材料、例えばフルオロ重合体、特にポリテトラフルオロエチレン、またはそれらの混合物、で製造するか、または内側表面２２２をそれらの材料で被覆するのが好ましい。この様に、選択した摩擦帯電材料の種類に応じて、挿入物２２０の内側粉体接触表面と接触する粉体粒子に負または正の電荷が付与される。
【００５７】
スプレーガン２００は、ガンの内側通路２２２、２３４の中に設けられた１個以上の空気ジェット２４０を含んでなる。空気ジェット２４０は、挿入物２２０またはノズル２３０の中に配置することができ、挿入物２２０またはノズル２３０の壁２２２と粉体の摩擦接触を増大させる乱流を造り出す様に機能する。空気または他の流体（以下、空気と呼ぶ）は空気ジェット２４０に、本体２１０の中に形成された空気通路２５０を経由して供給され、空気通路は挿入物２２０またはノズル（図には示していない）の周りの室２５２に通じている。１個以上の空気ジェット２４０が、室２５２から、挿入物２２０またはノズル２３０（図には示していない）の中の粉体通路２２２、２３４に通じている。
【００５８】
空気ジェット２４０は、どの様なオリフィス形状、例えば円形、長方形、正方形または長円形、でも有することができる。各空気ジェットの断面積は約０．００１〜約０．０３平方インチ（直径約０．０３〜約０．２インチの円形穴サイズに相当）でよい。より好ましくは、各空気ジェット断面積は約０．００３〜約０．００５平方インチ（直径約０．０６〜約０．０８インチの円形穴サイズに相当）でよい。最も好ましくは、空気ジェット断面積は約０．００３８平方インチであり、これは直径約０．０７インチの円形穴サイズに相当する。
【００５９】
図２に示す様に、空気ジェット２４０は、内側通路２２２の縦軸または挿入物またはノズル側壁に対して、約０〜約９０度、より好ましくは約４５〜約９０度、最も好ましくは約６０度、の角度Θを限定する。
【００６０】
空気ジェットは、同一の、または異なった直径を有する、１個以上の空気ジェット群として配置することができる。群は、２個以上の空気ジェットが対向するか、または対向しない様に配置することができる。図３（Ａ）〜（Ｄ）は、挿入物２２０の上側および下側空気ジェット２４０の様々な配置を示す。図３（Ａ）は、ジェットから出る空気流が縦軸（または中央線ＣＬ）上で交差する上側および下側空気ジェット２４０を示す。上側および下側空気ジェットの両方が、挿入物側壁２２２に対して４５度の角度を形成する。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）とほとんど同じ配置であるが、上側空気ジェットの中心が下側空気ジェットの中心から縦方向でずれており、その結果、空気ジェットから出る空気流が、縦軸からずれた地点で交差する。図３（Ｃ）は、空気ジェットが異なった空気ジェット角度を有することができる、その結果、縦軸からずれた地点で交差する空気ジェットの流れを生じることを示している。図３（Ｄ）は、上側および下側空気ジェットを縦方向でずらし、異なった角度を持たせているが、それでもジェットの流れが縦軸上で交差できることを示している。
【００６１】
２個以上の空気ジェットを使用する場合、図４（Ｂ）〜（Ｅ）に示す様に、１個の空気ジェットを別の空気ジェットに対して、縦軸に対して直角に距離Ｈずらすことができる。例えば、図４（Ｂ）〜（Ｅ）では、縦軸に対する直角（または垂直）距離Ｈを変えることにより、空気ジェットを互いに垂直にずらしている。距離Ｈは、図４（Ａ）に示す様な０（ずれていない）から、図４（Ｅ）に示す様な挿入物の直径分まで変えることができる。
【００６２】
図５（Ａ）〜（Ｈ）に示す様に、２つ以上の群の空気ジェットを使用する場合、一つの群の空気ジェットを、縦軸を中心にして、第一の群の空気ジェットに対して時計方向または反時計方向で、角度的に回転させることができる。下流にある群の空気ジェットを、第一の群に対して、時計方向または反時計方向で、約０〜約９０度の角度で回転させるのが好ましい。図５（Ａ）、図５（Ｃ）、図５（Ｅ）および図５（Ｇ）はそれぞれ、図２の挿入物２２０内に配置された第一の、または上流にある群の空気ジェットを示す。図５（Ｂ）、図５（Ｄ）、図５（Ｆ）および図５（Ｈ）は、図５（Ａ）、図５（Ｃ）、図５（Ｅ）および図５（Ｇ）の対応する第一の組の空気ジェットに対して、反時計方向でそれぞれ０、４５、９０および０度回転させた第二の、または下流にある群の空気ジェットを示す。図５（Ｈ）は、第二の群の空気ジェット１個の空気ジェットだけを必要とすることも示している。
【００６３】
図２で４個の空気ジェットオリフィス２４０への総空気流量は、毎分約０．３立方フィート（ＣＦＭ）〜約６．５立方フィート／分でよい。２対の空気ジェットを使用する場合、空気ジェットへの総空気流量は、好ましくは４．２ＣＦＭである。空気ジェットオリフィス２４０は、典型的には空気速度が約１００〜約１，０００フィート／秒、より好ましくは約４００〜約８００フィート／秒、最も好ましくは約６５５フィート／秒である。これらの変数は、異なった直径の管に対して適宜増減することができる。
【００６４】
内部帯電ガン２００は、粉体との摩擦接触の結果として電荷が蓄積するために、摩擦帯電表面２２２、２３４を放電させる様に機能する、１個以上の電極２６０または当業者には公知の他の手段をさらに備えている。例えば、電極は、導電性のピン、プレスした非中空の金属リング、空気洗浄される多孔質リング、または帯電管内側の縦軸に沿って配置された金属細片でよい。１個以上の電極は、好ましくは電気的に接地する。しかし、電極２６０は、図２に示す様に、正または負電位に、好ましくは約０〜約１０キロボルト（ｋｖ）に、帯電させることもできる。電極２６０は、挿入物２２０またはノズル２３０の内側に配置できるが、電極は空気ジェットの上流に配置するのが好ましい。１個以上の電極２６０は空気洗浄する、すなわち空気流を室２５０から通路２６２およびを通して供給し、電極２６０から粉体を吹き飛ばすことができる。
【００６５】
図２ではフラットスプレーノズル２３０を本発明に関して示しているが、他の先行技術のノズルも本発明で使用できる。ノズル２３０は、全体的に平らなスプレーパターンを造り出すスロット２３２、および挿入物２２０の内側通路２２２と流体連絡している内側通路２３４を有する。ノズル２３０は、いずれかの通常の方法によりガン本体２１０に、取り外しまたは解除できる様に接続するのが好ましい。ノズルは高粉体接触面積を有するので、負に摩擦帯電させるガンには、ノズル２３０の全体を、摩擦帯電材料、例えばポリアミド、特にナイロン６／６、ポリアミド混合物、繊維補強したポリアミド樹脂、アセタール重合体、アミノプラスチック樹脂またはそれらの混合物、で製造するか、または内側表面２３４をそれらの材料で被覆するのも好ましい。正に摩擦帯電させるガンには、ノズル２３０の全体を、摩擦帯電材料、例えばフルオロ重合体、特にＰＴＦＥ、で製造するか、または内側表面２３４をそれらの材料で被覆するのが好ましい。この様に、選択した摩擦帯電材料の種類に応じて、ノズル２３０の内側表面と接触する粉体粒子に負または正の電荷が付与される。この様に、ノズル２３０は、挿入物２２０と連携して、ガン２００の内側表面と接触する粉体粒子を所望の極性に摩擦帯電させる。
【００６６】
図には示していないが、挿入物２２０およびノズル２３０は一体化的なワンピース単位として形成し、本体２１０（図には示していない）に解除できる様に接続することができる。あるいは、挿入物２２０およびノズル２３０を、取り外しできる様に一つに接続し、次いで本体に取り外しできる様に接続することもできる。この様に、本発明の短い内部帯電ガン２００の特別な優位性は、挿入物２２０およびノズル２３０の簡単な構造であり、これによって、これらの構成部品を上記の摩擦帯電材料のいずれかで製作するか、被覆し、交換してガン本体２１０に容易に取り付けることができる。様々な摩擦帯電材料で製作または被覆した一連の挿入物２２０およびノズル２３０を用意しておき、単一のガン本体で使用することができる。これによって、スプレーすべき粉体の種類に応じて、および粉体に付与すべき極性の種類に応じて、適切な挿入物およびノズルを選択することができる。粉体はそれらの化学的性質に応じて様々に帯電するので、特定の粉体の化学的性質に対して、材料に特異的な挿入物を使用することができる。例えば、エポキシは正に帯電する傾向があるので、この粉体にはＰＴＦＥ挿入物が理想的であろう。他方、ポリエステルは負に帯電する傾向があるので、ナイロン挿入物を使用すると、より効果的に帯電するであろう。
【００６７】
下記の例は、様々な空気ジェットの配置、電極の種類と位置、および摩擦帯電材料の使用による幾つかのガン構造を説明する。しかし、多くの他の組合せおよび配置が可能なので、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【００６８】
例１２
本発明の一例では、挿入物２２０を有する摩擦帯電ガン２００をナイロン６／６材料から製作した。挿入物は２対の整列した、対向する空気ジェットを有し、各空気ジェットは挿入物側壁中で６０度の角度Θを有し、速度は約６５５フィート／秒であり、総空気流量は４．２立方フィート／分であった。第一の空気ジェット対の中央線は、第二の空気ジェット対の中央線から縦方向で０．６２５”離れている。接地した電極は、粉体流通路の内側表面と同一平面内に配置し、空気ジェットから角度的に６０度ずれている。ガンは粉体入口からフラットスプレーノズルまで測定した長さが５．７５インチであった。粉体流量は２０ ｌｂｓ／時間で、Ｆｅｒｒｏ １５３Ｗ−１０８ポリエステルウレタン粉体を使用する。この構造に関する移送効率は７８．０％であった。
【００６９】
例１３
例１２と同じガン構造を使用する本発明の別の例では、電極を−８ＫＶに帯電させた。移送効率は８４％であった。
【００７０】
例１４
本発明の別の例では、短胴摩擦帯電ガンをＤｅｌｒｉｎ １００ ＡＦ材料から製作した。挿入物とノズルを組み合わせた全長は３．３７５インチであった。４ｍｍのＤｅｌｒｉｎ １００ ＡＦフラットスプレーノズルを使用した。図２に示す様に、挿入物入口直径は、長さ１．２５インチにわたって０．３７５インチであり、続いて４５度の段差があり、挿入物直径を残りの管の長さ２．１２５インチにわたって０．５インチに広げている。２対の対向する空気ジェットを使用し、各空気ジェットは直径が０．０７インチであり、６０度の角度Θを有する。下流にある組の空気ジェットは縦軸を中心にして第一の空気ジェット対に対して５度回転させてある。すべての空気ジェットが縦軸からの直角距離で０．０３５インチずれている。各空気ジェットは、空気流量が毎分約１標準立方フィートであり、速度が６５５フィート／秒である。図２に示す様に、単一の、接地した、鋭い先端を有する電極を空気ジェットから上流に配置した。電極は、縦軸を中心にして、第一の組の空気ジェットに対して６０度回転させてある。この構造に対する移送効率は、Ｆｅｒｒｏ １５３Ｗ−１２１を２０ ｌｂｓ／時間で使用して７０％であった。
【００７１】
まとめると、上記の短胴摩擦帯電ガンは、ガンの長さが短く、直径が小さいために、狭い空間で容易に操作できる、新規な軽量スプレーガンを提供する。従来の摩擦帯電ガンは典型的には長さが１４〜３６インチであるのに対し、この短い摩擦帯電ガンは長さが約６インチのガンを提供する。このガンは、手動でも、低コストの自動式ガンとしても使用できる。粉体の流れる通路が直線的であるために容易に清掃でき、挿入物が取り外し可能であるため、安価な挿入物と容易に交換し、迅速に色を切り換えることができる。ガンの製造に使用する新規な材料は、射出成形することができるので、機械加工コストを大幅に下げることができる。この様に、本発明は、約３０ ｌｂｓ／時間までの粉体流量および妥当な移送効率を達成できる短胴摩擦帯電ガンを提供する。
【００７２】
本発明は、単独で、または以下により詳細に説明する負のコロナガンと併用できる短胴負摩擦帯電ガンをさらに提供する。この短胴負摩擦帯電ガンには、上記の利点をすべて与える一方、ポリエステル粉体、例えばＴＧＩＣポリエステル、エポキシ／ポリエステルハイブリッド粉体、およびポリエステルウレタン、並びに熱可塑性粉体、例えばＰＶＣおよびＰＴＦＥ粉体、の塗布および帯電特性が優れているという優位性もある。
【００７３】
ＩＩＩ．摩擦帯電構成部品を備えた単極コロナガン
ここで図６に関して、正または負極性に帯電させた流動化した粉体をスプレーする単極コロナスプレーガン３００を提供する。用語「単極」は、構成部品が、粉体塗装材料を単一の極性に帯電させる様に選択されている粉体スプレーガンまたは粉体供給機構に関して使用する。一例は、摩擦帯電構成部品、例えばやはり粉体を負に帯電させるスプレーノズル、を包含する負極性電源を備えたコロナガンであろう。ガン３００は、取付ブロックに固定できる後部胴３２８を含んでなる。後部胴３２８は、内側ボア３３２、および粉体供給管３３４に接続するための、ある角度で配置されたボア３３３を有する。粉体供給管３３４は、流動化した粉体を、ある角度で配置されたボア３３３を通し、後部胴部材３２８のスルーボア３３２の中に導入する様に機能する。後部胴部材３２８の前端部は、スルーボア３４６をさらに含んでなる前部胴部材３３８に接続され、スルーボア３４６は、軸方向でボア３３２と整列し、粉体を粉体供給管３３４からガン３００の前端部に向けて搬送するための粉体流通路３５０を形成する。前部胴部材３８０の前端部にはフラットスプレーノズル３９４が配置されている。
【００７４】
後部胴部材３２８の端部中に取り付けた粉体通路３５０の中を、胴ライナー３５２が軸方向に伸びている。胴ライナー３５２は、高電圧静電気ケーブル機構３５８を受け入れ、支持している。電極３６２がケーブル機構３５２の前端部に取り付けてあり、ノズル先端３９０のボア３９６の中を伸び、長方形スロット３９８の間を通ってスプレーノズル３９４の前方に伸びている。電極３６２は、スプレーノズル３８０の前方に伸び、電極と被覆すべき物体との間に強力な静電界を形成する。電極は、所望のガン極性に応じて正または負に帯電させることができる。電極は、所望の極性に約６０〜約１００ｋｖで帯電させるのが好ましい。
【００７５】
コロナガン３００の粉体接触表面は、胴ライナー３５２、粉体通路３５０、粉体供給管３３４、およびノズル３８０を通る通路３７２である。粉体を正極性に帯電させる正極性コロナガンでは、１個以上の粉体接触表面、例えば３３４、３５０、３５２、または３７２、が、粉体を正に摩擦帯電させる材料を含んでなる。これらの材料は、ポリエチレン、フルオロ重合体またはそれらの混合物からなる群から選択される。フルオロ重合体はポリテトラフルオロエチレンを含んでなるのが好ましい。粉体を負極性に帯電させる負極性コロナガンでは、１個以上の粉体接触表面、例えば３３４、３５０、３５２、または３７２、が、粉体を負に摩擦帯電させる材料から形成される様に選択する。これらの表面は、Ｉ項で詳細に説明した様に、ポリアミド、ポリアミド混合物、繊維補強したポリアミド樹脂、アセタール重合体、アミノプラスチック樹脂またはそれらの混合物からなる群から選択された材料を含んでなる。
【００７６】
この様に、本発明の単極コロナガンは、粉体を帯電させるための摩擦帯電並びにコロナ帯電を利用する。生じる摩擦帯電は、コロナ帯電電極から生じる粉体上の電荷と同じ極性を有し、従って、その電荷を増大させる。粉体接触表面は、コロナ電極により造り出される粉体上の電荷を増加するので、先行技術のガンにおけるのと同じ量の電荷を造り出すのに必要な電極電圧が低くて済む。そのため、電圧が低いので、負極性ガンで起こる逆イオン化が低減される。これによって、表面仕上げが改良される。この電極電圧の低下は、ファラデーの籠効果も低下させる。さらに、同じ電圧を得るのに、より小さな電源を使用することができる。
【００７７】
本発明の別の実施態様では、コロナガン３００は、図７に示す様な強化された摩擦帯電ノズル４００をさらに包含する。摩擦帯電ノズル４００は、他の先行技術のコロナまたは摩擦帯電ガンと共に使用することができ、上記のコロナガン３００に限定されない。摩擦帯電ノズル４００は、粉体を摩擦帯電させるのに使用できる大きな内側表面積を与える。以下により詳細に説明する様に、選択した摩擦帯電材料に応じて、粉体を所望により正にまたは負に帯電させることができる。
【００７８】
全体的に４００で示すノズルは、粉体入口端部４１０および内側流通路４１２を有し、この通路４１２は、先行技術のコロナガンまたは摩擦電気ガン（図には示していない）の内側通路と流体連絡している。入口端部４１０は、先行技術のスプレーガンの本体に取り外しできる様に接続させるためのねじ山または他の構造を有することができる。内側通路４１２は、好ましくは円筒形状を有し、ノズルスロット４２０につながる移行表面４１４を含む。ノズル４００は、全体的に平らなスプレーパターンを造り出す形状のスロット４２０を有する。ノズルスロット４２０の深さおよび幅は、特定の用途に必要とされる大きさにすることができる。
【００７９】
ノズル表面４１２、４１４は粉体と接触するので、ノズル４００は、全体が摩擦帯電材料で製造するか、または内側表面を摩擦帯電材料で被覆するのが好ましい。正極性コロナガンでは、ノズルは、フルオロ重合体、特にＰＴＦＥ、からなる群から選択された材料から製造されるか、または内側の粉体接触表面がそれらの材料で被覆されているのが好ましい。負極性ガンで使用するには、ノズル４００は、全体を、ポリアミド、特にナイロン６／６、ポリアミド混合物、繊維補強したポリアミド樹脂、アセタール重合体、アミノプラスチック樹脂またはそれらの混合物からなる群から選択された材料から製造するか、またはこれらの材料で被覆された内側表面４１２、４１４を有するのがより好ましい。この様に、選択した摩擦帯電材料の種類に応じて、ノズル４００の内側表面４１２、４１４と接触する粉体粒子に負または正の電荷が付与される。この様に、ノズル４００は、先行技術のスプレーガンのコロナ帯電電極と連携して作動させ、粉体をコロナ電極と同じ極性に帯電させることができる。
【００８０】
ノズル４００は、好ましくは、ノズルの内側通路４１２と流体連絡する様に配置された１個以上の空気ジェットオリフィス４３０を包含する。空気ジェットオリフィス４３０には、例えば口４５０を経由して外部の流体供給源（図には示していない）に接続された室４４０により、空気または他の流体を供給する。空気ジェットオリフィス４３０は、好ましくは約１００〜約１，０００フィート／秒、より好ましくは約４００〜約８００フィート／秒、の空気速度を与える様な大きさおよび構造を有する。さらに、空気ジェットオリフィス４３０は、挿入物の内側通路の縦軸に対して好ましくは約０〜約９０度、より好ましくは約４５〜約９０度の角度を有する。空気ジェットオリフィス４３０の角度は、空気ジェットが交差して乱流を形成し、帯電表面との摩擦接触を増大させる様な角度であるのが好ましい。空気ジェットが移行表面４１４に衝突する角度βは、好ましくは約４５〜約９０度、より好ましい約６０度である。
【００８１】
ノズル４００は、内側表面４１２の電荷蓄積を放電するための、１個以上の電極４６０または当業者には公知の他の手段をさらに含んでなることができる。１個以上の電極は、好ましくは接地する。あるいは、１個以上の電極は、約０〜約１００ＫＶ、より好ましくは約０〜約１０ＫＶの正または負の電荷を有することができる。ノズルの内側表面上に電気陰性帯電材料を使用する場合、高電圧電極は正に帯電し、電気陽性帯電材料を使用する場合、それらの電極は負に帯電する。図７に示す様に、電極は電極ホルダー４９０の中に配置することができる。電極ホルダー４９０は、上記のノズルの内側通路４１２に関して記載した材料から製造した外側表面４９２を有する。しかし、無論、他の電極構造、例えば接地リング、または丸くなった、または鋭い先端を有する導電性ピン、も可能である。導電性ピンを使用する場合、そのピンは、ノズル４００中の何処にでも、流体通路に対して直角に配置することができる。電極は、空気ジェットが壁に当たる所から約２インチ以内の上流に配置する。
【００８２】
ノズルの好ましい実施態様では、横方向に１直径分だけ間隔を置いて配置された、２対の整列した、対向する空気ジェットの上流に電極を配置する。空気ジェットは、縦軸に対して６０度の角度を有する。
【００８３】
ＩＶ．粉体配送機構の摩擦帯電構成部品
本発明は、コロナ粉体供給部と同じ極性に粉体を摩擦帯電させるのに使用できる、粉体配送機構全体にわたる様々な構成部品において摩擦帯電させる粉体接触表面をさらに提供する。配送機構に沿って幾つかの区域で摩擦帯電させることにより、粉体が各摩擦帯電区域を通過するにつれて、粉体上の電荷が益々増加する。これによって、コロナガン機構は、移送効率が向上するという利点が得られる。この概念は、摩擦帯電ガン機構にも適用できる。粉体供給機構の摩擦帯電区域は、本機構の摩擦ガンで使用するのと同じ極性に粉体を摩擦帯電させる。
【００８４】
図９に示す様に、典型的な粉体スプレー機構５００は、粉体供給ホース５４０により、ホッパーの最上部に取り付けた粉体ポンプ５３０を通して、ホッパー５２０に接続されたスプレーガン５１０を包含する。スプレーガン５１０は、例えば負に帯電させるコロナ型粉体スプレーガンであるか、正に帯電させるコロナガン、または負または正に帯電させる摩擦帯電粉体スプレーガンでもよい。
【００８５】
ポンプ５３０への空気圧およびガン５１０中のコロナ電極の電圧を調整する制御機構５５０からガン５１０に電線５４４が接続されている。粉体ホッパー５２０の中には、多孔質材料により形成されたディフューザープレート５２１がホッパー内の断面積全体にわたって伸びる様に形成され、その多孔質材料を通して空気が送られ、粉体を流動化している。ホッパーの側壁５２２およびディフューザープレート５２１は粉体の高接触区域であるので、本発明は、プレート５２１および側壁５２２を、ポリアミド、特にナイロン６／６、ポリアミド混合物、繊維補強したポリアミド樹脂、アセタール重合体、アミノプラスチック樹脂またはそれらの混合物からなる群から選択された、負に予備摩擦帯電させる材料から構築することを包含する。こうして、ホッパー５２０内で粉体がディフューザープレート５２１および側壁と接触することにより、粉体が負に予備帯電されてから、負のコロナガン５１０に搬送される。
【００８６】
図８に断面で示すポンプ５３０は、キャビティ５３３につながる粉体入口管５３２を備えた本体５３１を包含し、キャビティ５３３は、エゼクタまたはベンチュリノズル５３４およびベンチュリスロート（ｖｅｎｔｕｒｉ ｔｈｒｏａｔ）５３５と交差している。ベンチュリスロート５３５は、スロートホルダー５３６によりポンプ本体５３１の中に保持され、スロートホルダー５３６はポンプ本体の外に伸び、ホース用の取付部品５３７を形成している。取付部品５３７の中には、摩耗管とも呼ばれる摩耗スリーブ５３８がポンプスロートの下流にある。摩耗スリーブは、スロートホルダー内壁上の衝撃融解を阻止する。噴霧空気入口５３９がスロートホルダー５３６と交差し、ベンチュリスロートから来る粉体と空気の混合物に合流する空気流を与える。
【００８７】
この様に、粉体配送機構におけるこの区域は、上記の予備帯電材料の１種を使用するのに好適な箇所である。そこで、ベンチュリスロート５３５、摩耗スリーブ５３８、ポンプ吸引管５３２、および粉体ホース（図には示していない）を、上により詳細に説明したポリアミド、ポリアミド混合物、繊維補強したポリアミド樹脂、アセタール重合体、アミノプラスチック樹脂またはそれらの混合物からなる群から選択された材料で被覆するか、またはこれらの材料から製作し、粉体を摩擦電気で負極性に予備帯電させるのが好ましい。さらに、ベンチュリスロート５３５およびスロートホルダー５３６の長さを、ポンプ本体の縁部を超えて、例えば１〜５インチ延長するのが好ましい。この延長された長さにより、粉体配送機構のこの区域における粉体の負摩擦帯電が大幅に増大するので最適である。
【００８８】
この項で説明した様に粉体配送機構中でホッパーおよび／またはポンプ内で予備帯電した粉体は、ホースを通って流れ、予め設定された負電荷を持ってガンに到達する。この予備帯電により、ガンでコロナ電極により付与される負の電荷がさらに増大する。
【００８９】
Ｖ．コロナおよび摩擦帯電ガンを包含する単極粉体塗装機構
図９に、上に詳細に説明した本発明の摩擦帯電粉体スプレーガン１０と併用するコロナガン５１０を示す。コロナガン５１０および摩擦帯電ガン１０は同じ極性を有する。この独特の組合せにより、摩擦帯電ガン１０を、例えば補正塗りガンとして使用し、コロナガン５１０が効果的に塗装しなかった角部または到達困難な部分に浸透させることができる。負のコロナガン５１０と負の摩擦帯電ガン１０のこの代表的な組合せは、上記の様に粉体を負に予備帯電させる共通の粉体配送機構５２０に接続するのが好ましい。あるいは、摩擦帯電ガンは、上により詳細に説明した短胴ガン２００（図には示していない）を含んでなることができる。同じ加工品の様々な部分を塗装するのに使用する、１個以上の負のコロナガンと１個以上の負の摩擦ガンの、最適には負に予備帯電させる粉体配送機構との新規な組合せは、本発明の重要な実施態様の一つである。
【００９０】
ＶＩ．空気ジェットを備えた摩擦帯電ガン
図１０に示す様に、粉体供給部分６１０、粉体帯電部分６２０、およびガンの出口に配置したスプレーノズル６３０を含んでなる新規な摩擦帯電ガン６００を提供する。摩擦帯電ガン６００の粉体帯電部分６２０は、円筒形状を有する本体６２２をさらに含んでなり、本体は、ガンの内部構成部品を収容するための内側ボア６２３を有する。本体６２２のボア６２３の中には、内側ボア６２６ａを有する粉体管コネクタ６１２が収容されている。コネクタ６１２の第一の端部６１６は、流動化された粉体をガン６００の粉体流通路６２６ａ、ｂ、ｃに供給するための粉体供給管（図には示していない）に接続されている。粉体管コネクタ６１２の第二の端部６１８は入口空気エントリー６４０に接続されている。入口空気エントリー６４０は、内側通路６２６ｂおよび１個以上の、ある角度で配置された穴または空気ジェット６４２を有し、空気ジェットは、本体６２２中に配置された空気マニホルド６２８に接続されており、ガンに入る流動化された粉体の速度を増加し、乱流を誘発するために、加圧空気が空気ジェット６４２に供給される。入口空気エントリー６４０には、ガンの粉体流通路６２６の一部である内側通路を有する外側摩耗管６５０が接続されている。外側摩耗管６５０は、１個以上の空気ジェット６５２をさらに含んでなる。加圧された空気が、空気マニホルド６２８と流体連絡している通路６５４を経由して、空気ジェット６５２に供給される。ガン６００は、輪状の粉体流路を形成する、所望により使用する内側摩耗表面６６０をさらに備えることができる。図１０Ａの断面図に示す様に、複数の空気ジェット６５２が対向する配置で、一つ以上の縦方向位置に配置されている。好ましくは、空気ジェット６５２は、角度γ（縦軸から反時計方向で測定して）、好ましくは約９０〜約１３５度、で配置する。空気ジェットの速度は、乱流を誘発し、通路を通って流れる粉体を、空気ジェットに対向する壁に接触させ、粉体の摩擦帯電を増大させるだけ十分に高いのが好ましい。空気ジェット速度は、好ましくは約１００〜約１，０００フィート／秒、より好ましくは約４００〜約８００フィート／秒である。
【００９１】
粉体を摩擦帯電させるために、ガンの粉体接触表面、例えば粉体流路６２６ａ−ｃ、ノズル６３０の内側表面および内側帯電管６６０の外側表面を摩擦帯電材料で構築するか、または被覆する。正極性摩擦帯電ガンには、粉体接触表面はフルオロ重合体、特にＰＴＦＥ、からなる群から選択するのが好ましい。負極性摩擦帯電ガンには、粉体接触表面は、好ましくはナイロン、特にナイロン６／６、ポリアミド混合物、繊維補強したポリアミド樹脂、アセタール重合体、アミノプラスチック樹脂またはそれらの混合物からなる群から選択する。
【００９２】
図１１に示す本発明のさらに別の実施態様では、摩擦帯電ガンは、下記の違いを除いて、上記と同一である。第一に、内側帯電管６６０を使用しない。第二に、摩擦帯電ガン６００の外側摩耗管６５０の中に位置する空気ジェット６５２は、図１１および１１Ａに示す様に、縦軸を中心にしてらせんパターンに配置されている。管６５０の上側部分に位置する空気ジェット６５２ａは、管６５０の下側部分に位置する空気ジェット６５２ｂと異なった角度の向きを有することができる（図には示していない）。空気ジェット６５２ａ、６５２ｂは、この様式で配置される場合、対向する壁に対して粉体をジグザグに、または波形様式で衝突させ、粉体の摩擦帯電を増大させる様に設計されている。３〜４組の穴がこの形態で配置され、各組が２個以上の穴を含んでなるのが好ましい。このらせん配置は、乱流を誘発し、流動化した粉体をらせん様式で渦を巻かせるので、比較的重い粉末が回転または誘導され、遠心力により通路の壁に衝突する。
【００９３】
この実施態様の優位性は、各粉体粒子を帯電表面に何度も衝突させて粉体上の電荷を増大させるために、図１に示す様に帯電表面上に機械的な波を形成する代わりに、帯電表面は容易に製造できる直線的な円筒であるが、空気ジェット６５２が粉体粒子を乱流経路で流路６２６ａ、ｂ、ｃに通し、表面に何度も衝突させ、摩擦電気的に誘導された粉体上の電荷を増大させることにある。
【００９４】
図１２に関して、図２の短胴摩擦帯電ガンの別の実施態様を示す。図１２の実施態様では、改良されたガン２００’は、図２の挿入物２２０とはやや異なった粉体導管挿入物８００を保持するガン本体２１０’を包含する。挿入物８００は、粉体供給入口８０２および所望により使用するディフューザー空気入口８０４を包含する。ディフューザー空気は、ガン２００’を通る粉体の速度を増加するのに必要な時に使用する。この速度増加により、粉体に対する摩擦帯電効果が増大し、粉体を拡散し易くし、スプレーパターンに影響を及ぼすことにも使用できる。しかし、ディフューザー空気は、すべての状況で必要になる訳ではなく、幾つかのファクター、とりわけ、粉体供給ホース５４０および関連する粉体供給構成部品（図９およびここでそれに関連する考察参照）からガン２００’に入る粉体の速度と圧力、並びにガンを通して粉体をどれくらいさらに拡散させる必要があるか、によって異なる。摩擦帯電方のガンに空気ジェットが取り入れられている多くの場合、空気ジェットを通る空気流により生じる圧力低下は、ディフューザー空気の使用を不要とするのに十分である。これは、空気ジェットが前方に向けられる角度を有し、空気流の大部分をガンを通して軸方向で前方に向け、それによってガンの粉体入口端部で吸引効果を誘発する場合に特に当てはまる。スプレーガンで使用する空気全体を低減することは、工場で使用する空気、衝撃融解および摩耗に関連する作業コストを下げるので、通常は有益である。衝撃融解を少なくすることにより、色交換および清掃作業を迅速に行うことができる。
【００９５】
粉体導管挿入物８００の内側端部８００ａは、帯電管８０６の第一の端部を横滑りさせて受け入れる。帯電管８０６は、好ましくはここに記載する様々な材料のいずれか１種で製造し、特定の用途に望ましい正または負の電荷を粉体に付与する。帯電管入口８０６ａは、所望により、内径が減少する部分またはネックダウン８０８を包含することができるが、この部分は、粉体の速度を増加し（ディフューザー空気の量をまたは圧力を増加する必要無しに）、粉体が帯電管の主要部分に入る前に、粉体を帯電管８０６の中央部分に再度集中するのに役立つ。
【００９６】
非中空または中空のシャフト８１０を帯電管８０６の中に縦方向で、好ましくは同軸に配置する。このシャフト８１０は、好ましくは（ただし必要という訳ではないが）形状が円筒形であり、所望により円錐形の端部８１０ａに向けてテーパーを含み、シャフト８１０の放電を容易にする。帯電管８０６は、接地された放電ピン８１４に接続された金属性の放電または接地リング８１２を包含する。ピン８１４により、帯電管８０６およびシャフト８１０は、スプレー作業中に摩擦帯電表面上に電荷が蓄積した時に自己放電することができる。接地リング８１２と接触する接地されたピンまたはワイヤ（図には示していない）を受け入れるためのボア８１６を備えている。
【００９７】
本体２１０’は、図２の実施態様における口２５０とほとんど同じ様式の空気入口２５０’を包含する。この口２５０’は環８１７の中に開いている。環８１７は、別の環８１８と流体連絡し、これを取り囲み、環８１８は、全体的にシャフト８１０の外周と帯電管８０６の内側表面の間の空間により限定されている。環８１８は、帯電管８０６とシャフト８１０の間にかなり狭い隙間を形成する。図２の実施態様と同様の様式で一連の空気ジェット２４０’が帯電管８０６の壁を通して設けてあり、そこを通して加圧空気流が外側環８１７から内側環８１８に流れる。ジェット２４０’の正確な位置、部材、角度および向きは、前に説明した様々なファクターに基づいて決定することができる。本発明の一態様では、例えば図２における管状挿入物２２０の直径よりも小さな環８１８は、ジェット２４０’からシャフト８１０に向かう空気により押し付けられる粉体粒子の移動距離は大幅に短縮される。これによって、図２の実施態様と同等の速度で粉体をシャフト８１０の摩擦帯電表面に衝突させるのに必要な空気が少なくて済む。これによって、空気の必要量が下がるだけではなく、衝撃融解効果も低減する。さらに、シャフト８１０の使用により、粉体はシャフト８１０の表面積並びに帯電管８０６の内側表面積の両方に衝突するので、粉体粒子にさらされる摩擦帯電材料の表面積が大幅に増加する。空気ジェット２４０’は、図２における様に前方で半径方向に（ガン２００’の縦軸に対して）角度を付けて配置するか、または、前に説明した様に、ずらしてシャフト８１０の周りに回転空気運動を造り出すことができる。狭い環８１８により、先行技術の摩擦帯電ガンが曲がりくねった、または波形の通路を使用してその中に粉体を通すのとかなり類似した様式で、ガン２００’を通過する粉体に従来の摩擦帯電効果を与えることができる。例えば、環８１８は、約０．０２インチ〜約０．５インチでよいが、選択する正確な寸法は、各ガン設計の全体的な性能特性および必要条件によって異なる。
【００９８】
シャフト８１０は、従来の機構、例えば心出しピン（図には示していない）、のいずれかにより帯電管８０６の中に配置し、保持する。さらに、図１２の実施態様では、挿入物８００、帯電管８０６およびノズル８２０がガンの胴を形成するが、これらのすべてをここに記載する様々な材料で製造し、シャフト８１０もその様な摩擦帯電材料で製造し、粉体粒子を所望により正または負に帯電させることができる。図１２の実施態様は、スロット８２１を有する通常のフラットスプレーノズル８２０を使用しているが、好適などの様なノズル設計でも使用できる。
【００９９】
図１３に関して、図１２に示す型の別の実施態様を例示する。同様の部品は同様の番号で表し、それらの説明は繰り返さない。図１３の実施態様では、帯電管８２２およびシャフト８２４が、それらの前端部で、ノズル本体８２６の対応する構造と協同作用し、環８１８の下流にある摩擦帯電平行波形通路８２８を限定する様に改良されている。波形通路８２８は、ノズル本体キャビティ８２０の中で直径が砂時計の様に減少することにより形成されている。シャフト８２４は、対応する幾何学的構造に形成され、帯電管８２２の前端部はノズル本体８２６の後端部と単純に突き当たり、平滑な連続した輪郭を形成する。スパイダー８３０がノズル本体８２６のキャビティの中央に配置され、複数の放射状脚部８３２により支持されている。スパイダー８３０は、必要であれば、ピン挿入物８３６によりシャフト８２４と接合または組み立て、その前端部で、スパイダー８３０は従来の円錐形ノズル８３６を支持するのに使用できる。スパイダー８３０は、好適な摩擦帯電材料、例えばここに記載する材料、から製造するのが好ましい。その場合、この実施態様では、ガン２００”を、空気ジェット２４０’、帯電管８２２およびシャフト８２４による粉体の初期帯電、並びに、平行波形通路８２８により造り出される後摩擦帯電、の両機能で操作する。図１３の実施態様では、摩擦帯電部分８２８を平行な波形パターンとして示しているが、その様な説明は単なる例であって、本発明を制限するものではない。当業者には明らかな様に、公知の摩擦帯電配置のどれを使用しても、摩擦帯電部分を実現することができる。
【０１００】
図１４は、図１２に示すガン２００’の別の変形を示す。この変形では、シャフト８１０を、図１２におけるシャフト８１０よりも僅かに前方の位置に設置する。これには、シャフト８１０の円錐形の後方先端８１０ａを接地ピン８１４により近い所に配置する効果がある。これによって、スプレー操作の際にシャフト８１０が著しく容易に放電される。
【０１０１】
図１４は、初期空気ジェットにより支援する、または誘発する摩擦帯電機能および追加の摩擦帯電機能の両方をガン２００’に取り入れるという概念をさらに包含する。図１４では、例えば図１３と比較して、空気ジェット２４０’がシャフト８１０の外に配置されていることに注意する。これによって、空気ジェットにより誘発された摩擦帯電機能が最初に、続いて環８１８における摩擦帯電機能が加えられる。空気ジェットは粉体粒子に十分なエネルギーを与えて帯電管およびシャフト表面に衝突させ、粉体を帯電させる。空気ジェットにより造り出される空気流は、曲がりくねった、波形の、または他の従来の摩擦帯電通路を必要とせずに、環８１８を経由して下流に摩擦帯電効果を引き起こすことができるが、必要であれば、その様な従来の摩擦帯電技術や構造も使用できる。
【０１０２】
次に図１５に関して、別のガン実施態様を示す。この図に示す基本的な概念は、これまでに説明してきた実施態様と比較して、空気ジェットの向きが逆なので、ここでは「内側から外に向かう」ガンと呼ぶことにする。このため、これまでの実施態様は、ここでは便宜上「外側から内に向かう」ガン構造と呼ぶことができる。図１５の実施態様では、ガン８４０は、後端部８４２ａおよび前端部８４２ｂを有するガン本体８４２を包含する。後端部８４２ａは、粉体導管挿入物８４４をスライドさせて受け入れ、保持する端ぐり部を包含する。粉体挿入物８４４は、粉体管接続ニップル８４６および空気入口コネクタ８４８を支持する。挿入物８４４は、前に記載した好適な摩擦帯電材料から製造された帯電管８５０の第一の端部を受け入れ、支持する。帯電管８５０は、ガン本体８４２を通り、ノズル機構８５２に伸びている。ノズル機構８５２の具体的な設計は、特定のスプレーパターンに要求される様に選択することができる。図１５の例では、ノズル機構８５２は、スパイダー８５２ｂを保持するノズル本体８５２ａを包含し、スパイダー８５２ｂは一端で従来の円錐形ノズル８５２ｃを支持する。スパイダー８５２ｂは、スパイダー８５２ｂをノズル本体８５２ａの中に支持するための、放射状の脚部８５２ｄまたは他の好適な部品を包含することができる。
【０１０３】
挿入物８４４は、この例では中空シャフトの形態にある空気管８５４の第一のまたは入口端部を受け入れ、支持する。空気管８５４は、本発明の他の実施態様に関して前に説明した様に適切な角度および向きで形成された１個以上の空気ジェット８５６を包含する。図１５の例では、空気ジェット８５６はガン８４０の前部に向かう前向きの空気流を造り出すが、帯電管８５０の内側表面８５８に粉体を向けるために放射状に角度を付けて配置されている。空気管８５４の入口端部８５４ａは、空気入口カップリング８４８と流体連絡している。従って、空気ホース（図には示していない）を経由して空気入口８４８中に供給された加圧空気は、空気管８５４に入り、様々な空気ジェット８５６を通って外に出る。空気管８５４は、全体的に帯電管８５０と共に伸び、空気管８５４の前端部８５４ｂでスパイダー８５２ａにより閉鎖され、支持される。
【０１０４】
例えば図２、７、３Ａ〜３Ｄ、４Ａ〜４Ｈ、および１１の実施態様と比較して、内側から外に向かうガンの概念は、粉体粒子が帯電管８５０の摩擦帯電表面に衝突する前に、空気ジェット８５６から出る加圧空気の影響下で粉体粒子が移動する距離がかなり短いことである。これによって、十分な衝突速度を達成し、粉体を十分に帯電させるための空気の量が低下し、ガンを下流に移動する粒子から失われるエネルギーの量も低下する。空気管８５４も摩擦帯電材料で製作し、この設計の摩擦帯電効果をさらに増加させることができる。内側から外に向かうガンのもう一つの利点は、ガンが使用する部品が少ないので、ガンの製造が簡単なことである。
【０１０５】
図１６は、図１５の内側から外に向かうガンの変形を示す。図１６では、ガン８４０’は、帯電管としても機能する中央ガン本体８６０を有する。粉体挿入物８４４’は本体の入口端部に取り付けてあり、ノズル機構８５２’はガン本体８６０の反対側の端部に取り付けてある。ノズル機構８５２’は、図１５に示すノズル機構に類似していても、他の好適なデザインを有することもできる。
【０１０６】
図１５および１６の両方で、接地ピン８６２がガン本体８４２／８６０を通って伸び、ガン内側の摩擦帯電表面および構成部品を放電させる。図１６ではピン８６２を示しているが、図１５ではピン穴８３２ａを示すために、ピンは省略している。
【０１０７】
図１７は、手で操作するガン構造における本発明の実施態様を示す。これまでの実施態様は、ガン支持体およびガン移動装置に取り付ける様な自動式ガン構造として説明したが、これらの実施態様の主要部品は、図１７および１８に例示する様に手動式ガンハンドル中に組み込むことができる。
【０１０８】
図１７では、ガン８７０は、引き金８７４、またはガン８７０を通る粉体の流れを制御するための他の制御装置を有するハンドル部分８７２を包含する。ガン本体８７６は、粉体供給ホースコネクタ８７８を支持し、そこに粉体供給ホース（図には示していない）を接続することができる。粉体は、摩擦帯電材料で製造できる粉体延長管８８０を下流に向かって流れる。延長管８８０は、ガン本体延長部８８２内に支持されており、ガン本体延長部８８２は反対側の端部でノズル機構８８３を支持している。延長管８８０は、ガン本体８７６および延長部８８２の中に全体的に同心円状に取り付けてあり、環８８４を形成する。この環８８４は、ハンドル８７２を通って伸びる空気ライン８８６ａに接続されている空気供給部品８８６を通して加圧空気を受け入れる。ディフューザー空気通路８８８は、粉体延長管８８０の壁を通して形成されている。通路８８８は、粉体延長管８８０に入るディフューザー空気と、環８８４を下流に、ガン８７０の帯電部分８９０に向かって流れる空気との間に所望のバランスを取る様な大きさを有する。
【０１０９】
この例における帯電部分８９０は外側から内に向かうガンの形態にあり、一端が粉体延長管８８０の前端部の中に挿入されている帯電管８９２を包含する。帯電管８９２の前端部はノズル機構８８３に取り付けてある。帯電管８９２はリブまたは脚部８９４により支持されており、脚部８９４は環８８４から一連の空気ジェット８９６を通して空気を送ることができる。帯電管８９２に入る空気は、前に説明した実施態様における様に、粉体粒子を帯電管８９２の摩擦帯電表面８９２ａに衝突させる。延長管８８０およびノズル機構８８２を好適な摩擦帯電材料で製作し、ガン８７０の摩擦帯電効果を強化することも意図している。内側ディフューザー空気通路８８８を使用することにより、ディフューザー空気とジェット８９６用の空気の両方のために、ガン８７０に単一の空気供給部が必要になるだけであり、ガンの部分８９０の側に入る第二の空気口を設ける必要は無い。図１７には示していないが、図１５におけるシャフト８１０と概念的に類似したシャフトを、図１７のガン構造にも使用できる。
【０１１０】
図１７の実施態様は、導電性の延長部８８２に接続された接地ピン８９３を有する。延長部８８２はさらに、接地ワイヤ８８７により電気的に接地された接地ねじ８８５に接続されている。接地ピン８９３は、摩擦帯電空気支援ジェット８９６が最初に帯電表面に衝突する位置の直ぐ後ろ、つまり上流に配置するのが好ましいが、これは、この位置で、粉体の摩擦帯電により摩擦帯電表面上に蓄積する表面電荷が接地ピン８９３により容易に放電され、粉体の摩擦帯電が促進されるためである。接地ピンを空気ジェットの衝突地点から遠すぎる上流に配置すると、表面上に蓄積する表面電荷が接地ピンにより放電されることはない。接地ピンを、摩擦帯電空気ジェットが帯電表面に衝突する位置の前方、つまり下流に配置すると、その表面に衝突することにより帯電した粉体は、粉体が下流に、接地ピンの上を流れる時に、接地ピンにより放電されてしまう。
【０１１１】
典型的な摩擦帯電ガンでは、ガン胴の、摩擦帯電部分の下流にある部分の長さを延長すると、粉体がノズルを通って吐出される前に電荷の損失を引き起こす傾向がある。図１８Ａ〜Ｄで、様々なガンの長さに対して、空気ジェットにより誘発される摩擦帯電部分８９０がノズルに近いところに維持され、従って、電荷の損失が最少に抑えられる配置を示す。これらの実施態様のすべてで、接地ピンまたは他の接地部品（図には示していない）を、図１７の実施態様で行われている様に、摩擦帯電空気支援ジェットが最初に帯電表面に衝突する場所の直ぐ後ろの位置に配置するのが好ましい。
【０１１２】
次に図１９に関して、内側から外に向かうガンの概念を、手で保持する手動式スプレーガン構造に取り入れたスプレーガンを示す。ガン９００は、ハンドル９０４を有するガン本体９０２を包含する。ハンドル９０４は、ガン９００への粉体の流れを制御するための従来の引き金機構９０６を包含する。ガン本体９０２は、本体延長部９１０の中に帯電管９０８を支持している。帯電管９０８は、前に説明した好適な摩擦帯電材料から製造されている。ガン本体９０２の後端部には粉体入口キャップ機構９１２が取り付けてあり、粉体入口キャップ機構９１２は、図１５および１６の実施態様と類似の様式で、粉体ホースコネクタ９１４および空気供給部品９１６を包含する（空気および粉体供給ラインは、分かり易くするために、図１９では省略している）。空気入口９１６は、ガン９００の中を入口ヘッド９１２からノズル機構９２０に縦方向に伸びる空気管９１８と流体連絡している。この実施態様では、ノズル機構はフラットスプレーノズル９２２を包含し、フラットスプレーノズル９２２の中には、構造が図１５のスパイダー８５２ｂと類似しているスパイダー９２４が設置されている。スパイダー９２４は、空気管９１８の前端部を支持している。空気管はガン９００の中を全体的に同心円状に伸び、それによって、空気管９１８の外側表面と帯電管９０８の内側表面９０８ａの間に環９２６が形成されている。ガン９００の部分９２８には、空気管９１８の壁を通して、ガンのノズルに近い前端部の方に向けられた多くの空気ジェット９３０が配置されている。様々な空気ジェットの数、位置、向きおよび角度を、上に説明した特定のガン設計に対して選択することができる。空気ジェット９３０は、すべてがガン９００の前端部にある必要はなく、ガンのハンドルに近い方に配置されていてもよい。
【０１１３】
粉体はカップリング９１４を通してガン９００に入り、環９２６を下流に向かって通過する。環９２６の適切なサイズを選択することにより、粉体がガン９００の部分９２８に到達する前に、粉体を予備摩擦帯電させることができる。空気管９１８の内側から環９２６に向かう加圧空気の流れが、粉体粒子を帯電管９０８の摩擦帯電表面に衝突させる。空気管９１８も摩擦帯電材料で構築し、粉体に対する帯電効果を増大させることができる。ガン９００を、ガン延長部９１０の中に配置された帯電管９１８を有するものとして示してあるが、これら２個の部品は、必要であれば、図１６の実施態様における様に単一の管でもよい。
【０１１４】
前の実施態様における様に、接地ピン９３１は、摩擦帯電空気支援ジェット９３０が最初に帯電表面に衝突する場所の直ぐ後ろの位置に配置する。接地ピン９３１は、導電性の延長部９１０に接続されている。延長部９１０は、接地ねじ９３３を通して接地ワイヤ９３５に接地されている。
【０１１５】
ここに例示する内側から外に向かうガン構造のもう一つの利点は、帯電管表面の部分に沿って衝撃融解が生じても、衝撃融解の無い「清浄な」摩擦帯電表面区域に空気ジェット９３０を向けるのに十分な角度だけ、空気管９１８を単純に回転させるだけでよいことである。これによって、清浄な帯電表面が、衝突する粉体粒子に露出され、ガンを使用する時に帯電効率が向上する。あるいは、空気ジェット９３０と摩擦帯電表面との間の相対的な軸方向位置を調節し、清浄な帯電表面を粉体に露出する、または相対的な軸方向および回転位置の両方を変えることもできよう。
【０１１６】
図２０は、内側から外に向かう構造と外側から内に向かう構造を単一のガンで組み合わせる、本発明の別の実施態様を示す。この実施態様では、ガン９４０は、一端で粉体入口キャップ機構９４４を、反対側の端部でノズル機構９４６を支持するガン本体９４２を包含する。ノズル機構９４６は、ノズル９４８がここに記載する他の実施態様と類似の様式でスパイダー９５０により支持されている型の円錐形ノズルとして示している。
【０１１７】
入口機構９４４は、粉体ホース部品９５２および空気供給部品９５４を包含する。空気供給部品９５４は、ガンを通してノズル機構９４６に伸び、前端部でスパイダー９５０により支持されている空気管９５６と流体連絡している。帯電管９５８もガン本体９４２の内部に支持されており、空気管９５６を同心円状に取り囲み、それらの間に第二の、または外側環９６０を形成する。空気管９５６は、空気管の内側から環９６０の中に空気を通過させる、複数の、内側から外に向かう空気ジェット９５７を包含する。帯電管９５８は、その直径がガン本体９４２の直径よりも小さいサイズを有し、それによって、空気通路または第二の外側環９６２を形成する。帯電管９５８も複数の空気ジェット９６４を備えているので、帯電管９５８は外側から内に向かう空気管としても機能する。加圧空気は、第二の、または外側環９６２から、帯電管空気ジェット９６４を通り、第一の、または内側環９６０の中に流れる。入口９５２から来る粉体は、内側環９６０の中に流れ、次いで空気ジェット９５７および９６４により作られる空気流に載せられる。一方は外側から内に向かい、他方は内側から外に向かう２組の空気ジェットが粉体の乱流を著しく増大させ、帯電管表面９５８ａおよび空気管外側表面９５６ａの両方と衝突させる。前に説明した様に、接地ピン９６６を取り付ける。
【０１１８】
加圧空気は空気供給部品９５４を通ってガンに入り、空気管９５６を通って流れる。さらに、空気の一部を外側環９６２の中に向ける空気通路９６８が設けてある。この様式では、単一の空気投入だけが必要である。必要であれば、空気の一部を内側環９６０の中にも向け、ディフューザー空気として機能させることもできるが、すべての空気ジェットから移動する空気の量が、ほとんどの場合、粉体を十分に拡散させるので、この必要はなさそうである。ガン９４０は、帯電操作の前に追加の粉体流動長さを含み、前または後摩擦帯電効果を得ることもできる。
【０１１９】
図２１〜２４は、本発明の別の実施態様を示す。この実施態様では、導電性延長部９７２が、スロット９７６を有するノズル９７４を支持する。帯電スリーブ９７８が、ノズル９７４と帯電スリーブホルダー９８０の間に設置されている。粉体供給管９８２が帯電スリーブホルダー９８０の中に挿入されており、粉体供給ホース９８４に接続されている。接地ピン９８６は延長部９７２に接続されている。延長部９７２は、接地ねじ９８８を通して接地ワイヤ９９０に接続されている。帯電スリーブホルダー９８０は、ガンの摩擦帯電能力を強化する空気ジェット９８１を包含する。ジェット９８１は、摩擦帯電材料、例えば上記の材料、から構築された帯電スリーブ９７８の内側表面９７９に衝突する。接地ピン９８６は、摩擦帯電空気支援ジェット９８１が帯電表面９７９に衝突する場所の直ぐ後ろに配置されている。
【０１２０】
図２２および２３は、帯電スリーブホルダー９８０をより詳細に示す。図２３に示す様に、空気ジェット９８１は、帯電スリーブホルダー９８０の周囲に９０度間隔で配置されている。図２３に示す接地ピン９８６用の通路９９２は、２個の空気ジェット９８１の間に配置されている。
【０１２１】
図２４は、帯電スリーブ９７８を帯電スリーブホルダー９８０に取り付けた図を示す。位置決めピン９９６は、ホルダー９８０の中に摩擦により受け入れられる。帯電スリーブ９７８をホルダー９８０に取り付ける時、スリーブ９７８の外側表面内に形成されたスロット９９４の中に位置決めピン９９６が受け入れられる。これによって、スリーブ９７８はホルダー９８０中の特定の位置にある向き（以下、第一の向きと呼ぶ）を得る。この第一の位置で、スリーブ９７８の内側表面９７９の特定の部分に空気ジェット９８１が衝突し、粉体の摩擦帯電により消耗する。内側表面９７９の異なった部分を空気ジェット９８１に露出できる様にするために、多くのその様なスロットをスリーブ９７８の外側に形成する。ホルダー９８０中のスリーブの向きを異なった位置にある向きに変えるには、スリーブ９７８をホルダー９８０から引き抜き、回転させ、スリーブ９７８の外側に形成された異なったスロットをピン９９６と整列させ、次いでスリーブ９７８をホルダー９８０の中に押し戻す。この様にして、帯電スリーブ９７８を交換する必要無しに、帯電表面９７９の新しい部分に空気ジェットが衝突し、粉体が摩擦的または摩擦電気的に帯電する。さらに、スリーブ９７８は対称的であるので、そのホルダー９０中の向きは、ホルダー９８０の中に挿入されているスリーブ９７８の反対側と反転させることができる。これによって、スリーブがホルダー９８０の中で引き受けることができる異なった向きの数を倍になり、スリーブ９７８の交換が必要になる前に、表面のさらに大きな部分を摩擦帯電に使用できる。
【０１２２】
従って、この実施態様の一番の優位性は、ガンの、摩擦帯電表面として使用する１個以上の構成部品を、その構成部品を新しい構成部品と交換する前に、より多くの表面を粉体の摩擦帯電に使用できる様に、２つ以上の向きでガンの中に組み込める様に設計するという、摩擦電気ガンにおける新規な概念の採用である。これによって、顧客は、構成部品を交換する前に、その構成部品をより十分に使用できるので、顧客の資金を節約できる。
【０１２３】
摩擦電気帯電機構を帯電スリーブおよび帯電スリーブホルダーとして２個の部品に形成することにより、顧客はさらにコスト節約することができる。この構成部品を２個の部品の組立として構築することにより、空気ジェットを包含し、製造がより複雑な帯電ホルダーだけは交換しなくて済む。この様に、帯電スリーブ９７８は、例えば図１７に示す、空気ジェット並びに帯電表面を包含する帯電スリーブよりも、製造および交換がはるかに簡単な部品である。
【０１２４】
また、図２１〜２４の実施態様で、空気ジェット９８１のすべてが単一の垂直平面内にあることに注意する。これには多くの利点がある。この帯電スリーブは、何組かの空気ジェットが帯電スリーブの長さに沿って配置されている帯電スリーブよりも短くすることができる。また、ガンの後ろから導入されたすべての空気が、すべての空気ジェットに一様に供給され、これによって、粉体はより均一に帯電する。さらに、スリーブ内のすべての粉体衝突区域が接地ピンに近い。さらに、第一の組の空気ジェットと第二の組の空気ジェットとの間に圧力低下が無いので、単一平面内の空気ジェットには低圧を使用でき、これによって必要なエネルギーも低減される。
【０１２５】
本発明の別の態様では、空気ジェット支援の摩擦帯電および摩擦帯電技術の様々な組合せをスプレーガンで実行することができる。これらの組合せには、空気ジェット支援の摩擦帯電に続く摩擦帯電、摩擦帯電に続く空気ジェット支援の摩擦帯電、内側から外に向かう空気ジェット支援の摩擦帯電に続く摩擦帯電、摩擦帯電に続く内側から外に向かう空気ジェット支援の摩擦帯電、内側から外に向かう空気ジェット支援の摩擦帯電に続く外側から内に向かう空気ジェット支援の摩擦帯電、および内側から外に向かう空気ジェット支援の摩擦帯電と外側から内に向かう空気ジェット支援の摩擦帯電の組合せが挙げられるが、これらに限定するものではない。必要に応じて正および負の帯電材料を包含する様々な摩擦帯電材料の組合せもガンに使用できる。空気ジェット支援の摩擦帯電ガンの重大な利点は、ガンが、それらの長さを短く設計しているために、パイプの内側および他の取り囲まれた表面を被覆するのに好適であることである。ガンの長さが短いことにより、様々な角度の屈曲部さえ有するパイプの中を通ってガンが移動できるが、これは先行技術の極めて長いガンでは困難である。
【０１２６】
本発明を好ましい実施態様に関して説明したが、当業者には明らかな様に、本発明の範囲から離れることなく、様々な変形を行い、その構成部品を同等品で置き換えることができる。さらに、本発明の不可欠な範囲から離れることなく、本発明の開示に多くの修正を行い、特定の状況または材料を採用することができる。
【０１２７】
従って、本発明は、本発明を実行するための最良の様式として開示された特定の実施態様に限定されるものではなく、本発明は、請求項の範囲内に入るすべての実施態様を包含する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の新規な、従来使用されていない材料を取り入れた摩擦帯電ガンの断面図である。
【図２】
本発明の新規な短胴摩擦帯電ガンの断面図である。
【図３】
（Ａ）〜（Ｂ）は、空気ジェットが様々な対向する形態で配置された、図２のガンの挿入物の一部を示す。
【図４】
（Ａ）は、図２の短胴摩擦帯電ガンの挿入物の、後方から前方を見た、空気ジェットが互いに垂直にずれていない断面図を示し、（Ｂ）〜（Ｅ）は、図２の短胴摩擦帯電ガンの挿入物の、後方から前方を見た、空気ジェットが互いに垂直に、直角距離Ｈずれている断面図である。
【図５】
（Ａ）および（Ｂ）は、図２の短胴摩擦帯電ガンの挿入物の、後方から前方を見た、（Ａ）に示す第一の組の空気ジェットが、（Ｂ）に示す、下流にある第二の組の空気ジェットから回転してずれていない断面図を示し、（Ｅ）〜（Ｆ）はそれぞれ、図２の短胴摩擦帯電ガンの挿入物の、後方から前方を見た、（Ｃ）および（Ｅ）に示す第一の組の空気ジェットが、それぞれ（Ｄ）および（Ｆ）に示す、下流にある第二の組の空気ジェットから回転してずれている断面図を示し、（Ｇ）および（Ｈ）はそれぞれ、図２の短胴摩擦帯電ガンの挿入物の、後方から前方を見た、（Ｇ）に示す第一の組の空気ジェットが、（Ｈ）に示す、下流にある単一の空気ジェットから回転してずれていない断面図を示す。
【図６】
本発明の新規な、従来使用されていない材料を取り入れたコロナガンの断面図を示す。
【図７】
本発明の新規な、従来使用されていない材料および１個以上の空気ジェットを取り入れたフラットスプレーノズルの断面図を示す。
【図８】
本発明の新規な、従来使用されていない材料を取り入れた粉体塗装機構の粉体ポンプの断面図を示す。
【図９】
粉体を同じ極性に帯電させるコロナおよび摩擦帯電ガンを包含する粉体塗装機構の図式的な透視図を示す。
【図１０】
空気ジェットを取り入れた本発明の摩擦帯電ガンの別の実施態様の断面図である。
【図１０Ａ】
図１０に示すガンを方向１０Ａ−１０Ａで切り取った図である。
【図１１】
らせんパターンに配置した空気ジェットを取り入れた本発明の摩擦帯電ガンの別の実施態様の断面図である。
【図１１Ａ】
図１１に示すガンを方向１１Ａ−１１Ａで切り取った図である。
【図１２】
空気ジェットを使用する摩擦帯電ガンの別の実施態様を示す断面図である。
【図１３】
図１２におけるガンの、空気ジェットを含む部分および後摩擦帯電部分を有する変形版を示す断面図である。
【図１４】
図１２におけるガンの、空気ジェットを含む予備帯電部分に続いて摩擦帯電部分がある変形版を示す断面図である。
【図１５】
本発明の内側から外に向かうガンの２種類の実施態様を示す断面図である。
【図１６】
本発明の内側から外に向かうガンの２種類の実施態様を示す断面図である。
【図１７】
従来の手動式スプレーガン構造にある、空気ジェットにより誘発される帯電ガンの実施態様を示す。
【図１８Ａ】
図１７に示す型のガンの、異なった長さの延長部を使用する別の実施態様を示す。
【図１８Ｂ】
図１７に示す型のガンの、異なった長さの延長部を使用する別の実施態様を示す。
【図１８Ｃ】
図１７に示す型のガンの、異なった長さの延長部を使用する別の実施態様を示す。
【図１８Ｄ】
図１７に示す型のガンの、異なった長さの延長部を使用する別の実施態様を示す。
【図１９】
手動式ガン構造にある、内側から外に向かうガンを示す。
【図２０】
内側から外に向かう構造と外側から内に向かう構造を取り入れたスプレーガンを示す。
【図２１】
本発明の別の実施態様を示す。
【図２２】
本発明の別の実施態様を示す。
【図２３】
本発明の別の実施態様を示す。
【図２４】
本発明の別の実施態様を示す。[0001]
[Related application]
This application discloses a pending U.S. patent application Ser. No. 09 / 724,363, filed Nov. 28, 2000, relating to a monopolar powder coating mechanism including an improved triboelectric corona gun, the entire contents of which are incorporated herein by reference. Related application. This application is hereby incorporated by reference in its entirety, US Provisional Patent Application No. 60 / 217,216, 2000, for a monopolar powder coating mechanism, including an improved triboelectric gun, a monopolar gun, and a method of making the same. The benefit of filing on July 11 is also claimed.
[0002]
FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a powder coating mechanism that uses a corona and a triboelectric powder spray gun to impart an electrostatic charge to powder and adhere the powder to a substrate.
[0003]
BACKGROUND OF THE INVENTION
There are two basic types of powder spray guns commonly used for electrostatic powder spray painting of objects. The most common type of spray gun is a corona type having a high voltage charging electrode that generates corona and charges the powder. Typically, corona guns are designed to negatively charge powder. One of the major disadvantages of corona guns is that the inner corners of the parts are not sufficiently covered due to the strong electrostatic field created by the corona electrodes or the Faraday cage effect. A second disadvantage of corona guns is that the formation of free ions can cause reverse ionization, which can lead to pinholes and orange peel on the surface of the part to be coated. Another disadvantage of these types of guns is that the components of the mechanism, such as nozzles and diffusers, and the components of the powder delivery mechanism, such as pumps, hoppers, and other components that come into contact with the powder delivery mechanism, are typically Is made of a material such as polyethylene or polytetrafluoroethylene (PTFE). While these materials have the advantage of low impact melting, they do not interfere with the negative corona charging process because they charge the powder positively, reducing the final or maximum charge on the powder. There is a disadvantage that there is. In addition, higher voltages are often required to counteract the positive charging of the mechanism. In addition, the triboelectric charging of the positive electrode can cause breakage of the powder transport components, such as the hose connecting the pump and spray gun.
[0004]
A second type of gun, also commonly used, is a tribo-charging gun in which powder is charged by frictional contact with the inner surface of the gun. One of the advantages of triboelectric guns is that the powder does not easily penetrate the corners of the part to be coated because the gun does not create a strong electric field as a corona gun.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a novel electrostatic powder coating gun and electrostatic precharger that pre-charges powder to the same polarity as the charge applied by the powder spray gun to increase and enhance the applied charge and transfer efficiency Provide components of powder coating mechanism. Also disclosed is a novel powder coating method.
[0006]
According to one aspect of the present invention, an apparatus for spraying a powder coating material is disclosed. This device has a powder flow path, the powder flow path has a charged surface, and triboelectrically charges the powder coating material in contact with the charged surface, the charged surface is a polyamide resin mixture, fiber reinforced It comprises a negative triboelectric material selected from polyamide, amino plastic resin and acetal polymer.
[0007]
In another aspect of the invention, an apparatus for spraying a powder coating material has a powder flow path, the powder flow path having a charged surface, and triboelectrically charging the powder coating material in contact with the charged surface. One or more air passages are formed through the charged, charged surface, the air passages being in fluid communication with a source of compressed air.
[0008]
In another aspect of the invention, an apparatus for spraying a powder coating material is disclosed. This device has a powder flow path through which the powder coating material flows, the powder flow path has a first charged surface, and triboelectrically charges the powder coating material in contact with the first charged surface. Wherein the first charged surface comprises a triboelectrically charged material having a first charged polarity, and the apparatus further comprises a component through which the powder coating material flows, wherein the component is the first charged surface. Having a second charged surface, the second charged surface also comprising a triboelectrically charged material having a first charged polarity
[0009]
In another aspect of the invention, a mechanism for applying a powder coating material to an object is disclosed. The mechanism includes a powder supply device for supplying the powder coating material, and a device for spraying the powder coating material received from the supply device. The spray device has an electrode for charging the powder coating material to a first charging polarity. The supply device includes a component having a charged surface and triboelectrically charges the powder coating material in contact with the charged surface, the charged surface comprising a triboelectrically charged material having a first charged polarity.
[0010]
In another aspect of the invention, a mechanism for applying a powder coating material to an object is disclosed. The mechanism includes at least one corona charging spray device and at least one tribocharging spray device. The corona charging spray device has an electrode for charging the powder coating material to a first charging polarity. The triboelectric spray device has a powder flow path, the powder flow path has a charging surface, and triboelectrically charges the powder coating material in contact with the charging surface. It is charged to a first polarity by the charging surface of the spray device.
[0011]
In another aspect of the present invention, a triboelectric powder spray device is disclosed. The apparatus includes a body having an inner bore, a wear tube disposed in the inner bore, and an open passage provided between the inner bore and the wear tube, wherein at least one air jet passage is provided through the wear tube. It is. The air jet passage provides fluid communication between the open passage and the interior of the wear tube. The wear tube has a charged surface and triboelectrically charges the powder coating material in contact with the charged surface. The open passage is in fluid communication with a source of compressed air, whereby compressed air flows from the open passage through the air jet passage, into the interior of the wear tube, and through the wear tube to flow the powder coating material.
[0012]
In another aspect of the invention, a mechanism for applying a powder coating material to an object is disclosed. The mechanism includes a powder supply device for supplying the powder coating material, and a device for spraying the powder coating material received from the supply device. The dispenser includes a component having a charged surface and triboelectrically charges the powder coating material in contact with the charged surface. The charging surface of the component comprises a negative triboelectric charging material selected from a polyamide resin mixture, a fiber reinforced polyamide, an amino plastic resin and an acetal polymer.
[0013]
In another aspect of the invention, a triboelectric powder coating gun has a component that includes a triboelectric charging surface, and the component can be incorporated into the gun in at least two different positional orientations. . In yet another aspect of the present invention, there is provided a triboelectric powder coating gun having a triboelectric charging surface and an air jet impinging on the charging surface, further comprising a grounding element located upstream of the charging surface.
[0014]
These and other aspects of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings.
[0015]
Detailed Description of Preferred and Alternative Embodiments
The following detailed description of the preferred and alternative embodiments is divided into the following sections. Section I describes in detail a novel tribocharging gun which charges powder in a negative polarity by frictional contact with a novel material that has not been previously used, as described in more detail below. Section II describes in detail a novel short-body tribocharging gun that can charge powder in either positive or negative polarity depending on the material selected for frictional contact with the triboelectric charging surface of the gun. Sections III and IV relate to a corona gun and a powder supply mechanism, respectively, which provide powder contact by frictionally contacting the powder with a triboelectric surface comprising the desired positive or negative triboelectric material. And components for charging the same to the same polarity as the corona gun. Section V details the powder coating mechanism that includes a corona and a tribo-charging gun to charge the powder to the same polarity so that the same workpiece can be coated using a tribo-charging gun in conjunction with the corona gun. Will be described. Finally, section VI details another tribocharging gun embodiment that utilizes an air jet.
[0016]
I. Negative tribo-electric gun constructed from previously unused materials
A. Unused negatively charged friction material
Part of the present invention is the discovery of so-called "negatively charged friction materials that have not been used conventionally." These materials are useful as powder contact surfaces for negatively charging powder coating materials by making frictional contact with the powder contact surface of a powder spray gun. The term "negatively charging friction material" means a material that imparts a negative charge to a powder, such as a powdered paint, by frictional impact with the surface of the negatively charging friction material.
[0017]
As described in more detail herein, previously unused, negatively charged friction materials are triboelectrically charged or corona powder spray guns, as well as spray gun components and powder delivery mechanism components, such as Section IV. It can be used as the inner surface of a diffuser, powder tube, feed hopper, and pump, as described in more detail. Negatively charged friction materials not previously used are generally known, but have not heretofore been found useful in spray guns for frictionally charging powder coating materials.
[0018]
Unused, negatively charged friction materials are selected from polyamide mixtures, fiber reinforced polyamide resins, amino plastic resins, acetal polymers or mixtures thereof and are described in more detail below. These materials are not only sufficiently negatively charged, but do not cause as severe impact melting problems as previously used negatively triboelectrically charged materials such as nylon.
[0019]
1.Polyamide blend
The polyamide mixture comprises a mixture of a polyamide polymer and a second polymer selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, halogenated hydrocarbon resins, and mixtures thereof. The polyamide polymer is preferably present in the polyamide mixture at 50% to 96% by weight, more preferably 70% to 90%. The second polymer is preferably present in the polyamide mixture from about 4% to about 50%, more preferably from about 10% to about 30%, and most preferably from about 15% to about 25%.
[0020]
Halogenated hydrocarbon resins are preferably fluorinated hydrocarbon resins, such as polytetrafluoroethylene (also called PTFE), copolymers of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene (also called FEP), and tetrafluoroethylene and perfluorocarbon. It is a copolymer of fluorinated vinyl ether (also called PFA). Suitable fluorinated resins are commercially available from DuPont under the trade name TEFLON.
[0021]
The polyamide polymer in the polyamide mixture is preferably nylon. Preferred grades of nylon are nylon 6/6, nylon 6/12, nylon 4/6 and nylon 11. A suitable polyamide mixture is 20% polytetrafluoroethylene and 80% nylon 6/6, available from LNP Engineering Plastics, Division of ICI Advanced Materials, Exton, Pennsylvania under the trade name Lubricon RL 4040 from Pennsylvania. A suitable mixture is about 5% polytetrafluoroethylene and about 95% nylon 6/6, available from LNP Engineering Plastics, Division of ICI Advanced Materials, Exton, Pennsylvania under the trade name Lubricon RL40, available from Pennsylvania.
[0022]
Example 1
Separate disks of a polyamide / halogenated hydrocarbon resin mixture of 20% polytetrafluoroethylene and 80% nylon 6/6 were made. For comparison, coupons of conventional materials, namely nylon and Teflon, were also made.
[0023]
The relative transfer efficiency was measured by spraying the powder coating from a flat spray nozzle with 0.450 inch x 0.065 inch slots at an air flow rate of 4 cubic feet per minute at an angle of 45 ° on the disk. The powder hit the disk surface of the triboelectric material and was diverted from the disk onto a grounded metal target. The powder discharged from the nozzle had a measured initial charge of zero. Therefore, all of the powder charging was due to the collision of the friction material. The amount of powder deposited on the target relative to the total powder sprayed is defined as the relative transfer efficiency. Typically, 50 grams of a polyester epoxy powder from Ferro Corporation was used for the test. Since this relative transfer efficiency test is performed with a single impact from the coupon, its value tends to be lower than many contacts using a tribo-charging gun.
[0024]
The powder used for the evaluation was a polyester epoxy powder called 153W-121 manufactured by Ferro Corporation. The results are shown in Table I below.
[0025]
Example 2
A polyamide mixture of 5% PTFE and 95% nylon 6/6 was prepared and the transfer efficiency was evaluated as in Example I. The results are shown in Table I below.
[0026]
The advantage of using a polyamide mixture in a powder spray gun is that these materials increase the discharge on the triboelectrically charged gun surface, thereby increasing the powder charge. The increase in surface discharge is due to the incompatible polymer providing a leak path that is not present in a homogeneous polymer. Another advantage of using these polyamide mixtures is that when the nylon is filled with PTFE or polyethylene, the water absorption of the nylon is reduced.
[0027]
2.Fiber reinforced polyamide resin
The fiber reinforced polyamide resin comprises a polyamide polymer filled with polyamide fibers. Preferably, from about 50% to about 99%, more preferably from about 85% to about 95%, of the polyamide polymer. Preferably, about 1% to about 50%, more preferably about 5% to about 15%, of the polyamide fibers are present in the polyamide polymer.
[0028]
The polyamide polymer in the fiber-reinforced polyamide resin is preferably a commercially available polyamide polymer. A suitable polyamide is, for example, nylon.
[0029]
Polyamide fibers are long-chain synthetic aromatic polyamides in which at least 85% of the amide bonds are directly attached to two aromatic rings. A preferred polyamide fiber is poly (p-phenylene terephthalamide), which is commercially available from DuPont under the trade name KEVLAR. Polyamide fibers, poly (m-phenylene terephthalamide), commercially available from DuPont under the trade name Nomex are less preferred. An example of another polyamide fiber is a polymer comprising polymerized units of p-aminobenzhydrazide and terephthaloyl chloride, a suitable such polymer being available from Monsanto under the tradename PABH-TX-500. It is commercially available.
[0030]
A suitable fiber reinforced polyamide resin is 10% KEVLAR in 90% Nylon 6,6, a Lubricon RA tradename from LNP Engineering Plastics, Division of ICI Advanced Materials, Exton, Pennsylvania.
[0031]
Example 3
Individual disks of fiber reinforced polyamide resin were produced. For comparison, conventional fiber-free nylon and Teflon® coupons were also made. The relative transfer efficiency was measured as in Example 1. The results are shown in Table I below.
[Table 1]

[0032]
Surprisingly, KEVLAR tow fibers have an increased relative transport efficiency by adding such fibers to the negatively charged nylon, even though the powder is positively charged in the comparative example.
[0033]
3.Amino plastic resin
Amino plastic resins comprise polymerized units of amine monomers and aldehyde monomers. Preferred amino plastic resins are aniline formaldehyde resin, urea formaldehyde resin and melamine formaldehyde resin. Optionally, the aminoplastic resin further comprises a cellulose, such as alpha-cellulose, and a pigment.
[0034]
Suitable molding grade melamine formaldehyde resins loaded with alpha cellulose are available from Perstorp Compounds, Inc. of Florence, Massachusetts. Available from Perstorp 752026 white melamine or Perstorp 775270 red melamine. Another suitable melamine resin is a melamine phenol-formaldehyde copolymer, commercially available from Plenco Plastics Engineering Company of Sheboygan, Wisconsin under the trade name Plenco 00732.
[0035]
Another suitable melamine resin is from Perstorp Compounds, Inc. of Florence, Massachusetts. Is a commercially available melamine formaldehyde polymer, Perstop 752-046.
[0036]
Example 4
Individual discs of white melamine formaldehyde resin Perstorp 752026 filled with alpha cellulose were prepared. For comparison, a conventional nylon 6/6 disk was also manufactured. The relative transfer efficiency was measured as in Example 1. The results are shown in Table II below.
[0037]
Example 5
Individual disks of red peppercorn melamine formaldehyde resin Perstorp 775270 filled with alpha cellulose were prepared. For comparison, a conventional nylon disc was also manufactured. The relative transfer efficiency was measured as in Example 1. The results are shown in Table II below.
[0038]
Example 6
Individual discs of melamine phenol-formaldehyde resin Plenco 00732 were produced. For comparison, a conventional nylon disc was also manufactured. The relative transfer efficiency was measured as in Example 1. The results are shown in Table II below.
[0039]
Example 7
Individual disks of white melamine formaldehyde resin Perstorp 752-046 were produced. For comparison, a conventional nylon disc was also manufactured. The relative transfer efficiency was measured as in Example 1. The results are shown in Table II below.
[Table 2]

[0040]
Examples 8 to 10
The short-body friction gun described in Section II and shown in FIG. 2 was fabricated, wherein the inner surface of the gun, particularly the inner surfaces of the powder conduit insert and the flat spray nozzle, were manufactured by Perstorp Compounds, Inc. of Florence, Massachusetts. . And red peppercorn melamine formaldehyde, commercially available from Perstorp 775270. The gun used for the test had two pairs of air jets and two electrodes. The air jets are offset by one jet diameter from a center line perpendicular to the vertical axis, and the second set of air jets rotates 5 degrees about the vertical axis with respect to the first set of air jets. Let me do it. The angle of the air jet was 90 degrees.
[0041]
The relative transfer efficiency was measured by spraying a set amount of powder at a target moving at a rate of 10 feet per minute perpendicular to the spray gun. The powder in the spray gun was an epoxy polyester powder called 153W-121 manufactured by Ferro Corporation. The results are shown below.
[Table 3]

[0042]
4.Acetal resin
Acetal resin is a polyoxymethylene engineering thermoplastic polymer. The acetal resin is a homopolymer or a copolymer. The acetal resin is optionally combined with polytetrafluoroethylene, polytetrafluoroethylene fibers, and polyethylene, or other polymers or additives. Suitable acetal homopolymers are described in Wilmington, Del. I. DuPont de Nemours & Co. Is commercially available under the trade name Delrin. A preferred example is an acetal homopolymer resin comprising 20% Teflon PTFE fibers, which is commercially available under the trade name Delrin AF. One of the advantages of this material is that it has less electrical shock from the stored capacitance to the operator operating the gun than the other materials tested.
[0043]
A preferred modified copolymer resin is an acetal copolymer modified with ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE), as described in BASF Corp. , Parsippany, New Jersey under the trade name Ultraform N2380X. Another suitable acetal copolymer is described in Hoechst Celanese Corp. of Chatham, New Jersey. Is commercially available under the trade name Celcon.
[0044]
Example 11
The short-body friction gun described in Section II below and shown in FIG. 2 was fabricated, wherein the inner surface of the gun, particularly the inner surface of the powder conduit insert, was coated with the acetal polymer Delrin 150 available from DuPont. Manufactured.
[0045]
The powder in the spray gun was an epoxy polyester powder called 153W-121 from Ferro Corporation or a polyester / urethane powder called 153W-281 from Ferro Corporation. Transfer efficiencies were measured as in Examples 8-10. The results are shown below.
[0046]
The transfer efficiency results were about 62% at a flow rate of 2.5 g / s for both powders, as shown in Table IV below.
[Table 4]

[0047]
One of the advantages of these acetal resins is that they can be injection molded, thus producing a low cost powder spray gun. Since Delrin resins do not contain the nitrogen atoms typically found in negatively charged materials such as nylon and melamine, the relative transfer efficiency results of Delrin acetal resins are surprising and unexpected. Was. It has also been discovered that the presence of PTFE fibers in the Delrin acetal resin, as in, for example, Delrin AF, increases the phase efficiency over the Delrin acetal resin.
[0048]
B. Negative tribo-charging gun using a friction material not used conventionally
Referring to FIG. 1, there is shown a tribocharged powder spray gun 10 for use in the method and apparatus of the present invention. Gun 10 includes a gun body 12 having a central opening extending therethrough. Gun 10 can be supported by any suitable gun mounting mechanism known to those skilled in the art. The gun 10 includes a powder supply unit 20, a tribocharging unit 30, and a spray head unit 40 at the outlet end of the gun.
[0049]
The triboelectric charging portion 30 of the gun comprises an inner core 34 disposed within an outer cylinder 32 in which surfaces 34a, 32a collectively provide an annular charging passage for powder flowing through the gun. Form. As shown in FIG. 1, the surfaces 34a, 32a optionally include a wavy or undulating surface such that the annular gap provides a tortuous path for the powder, thereby providing the powder and the surface 34a , 32a, so that the charge is imparted to the powder.
[0050]
In a preferred embodiment of the present invention, a part or all of the powder contact surface of the gun is a homopolymer of a polyamide mixture, a fiber-reinforced polyamide resin, an acetal polymer, preferably an acetal polymer filled with PTFE fiber, A material selected from the group consisting of a polymer (hereinafter collectively referred to as an acetyl polymer), an amino plastic resin or a mixture thereof. These materials are the non-conventionally negatively charged friction materials of the present invention that have been found to charge effectively. For example, the powder contact surface can be coated with the materials described above, or all or a portion of each component having a powder contact surface can be constructed from the materials described above. For example, as shown in FIG. 1, the powder contact surface of the outer cylinder 32, inner core 34 and nozzle 40 may be selected from the group consisting of a polyamide mixture, a fiber reinforced polyamide resin, an acetal polymer, an amino plastic resin, or a mixture thereof. It can comprise selected materials. Further, the powder contact surfaces of the inner wear sleeve 38, the outer wear sleeve 40, the inlet wear sleeve 41, the inlet distributor 36, the outlet distributor 37, and the outer shine wear sleeve 42 are made of a polyamide mixture, a fiber-reinforced polyamide resin, an acetal. It can be coated with a material selected from the group consisting of polymers, amino plastic resins or mixtures thereof, or their entire powder contact surface can be made of these materials. Other powder contact surfaces not specifically mentioned here may also comprise the above materials.
[0051]
Using a grounded electrode 43, a discharge ring or other means known to those skilled in the art (not shown), the inner core and the powder contact surface of the outer cylinder are discharged so that no charge builds up. Can be done. The grounded electrode or discharge ring may be located at any location known to those skilled in the art.
[0052]
As shown in FIG. 1, the powder and the carrier air are supplied to a powder supply unit 20. The powder enters the charging section of the gun from the supply section 20 and is sent to an annular charging path between the inner core 34 and the outer cylinder 32. As the powder carried by the air repeatedly contacts the powder contacting surfaces 32a, 34a of the outer cylinder 32 and the inner core 34, the powder is triboelectrically charged to a negative polarity. Finally, the tribocharged powder is discharged into the spray head 40 of the gun. The powder is negatively charged due to the use of a negatively charged friction material, which is not conventionally used, but the gun is not exposed to the unacceptable impact melting of the powder on the charged surface.
[0053]
II. Short body triboelectric powder spray gun constructed from positive or new negative triboelectric material
As shown in FIG. 2, a first embodiment of the short-body triboelectric charging gun 200 of the present invention is a relatively simple structure, small-sized, novel powder spray gun that charges powder by a triboelectric charging process. I will provide a. The present invention has the advantage of a removable insert 220 that can be easily replaced to quickly change the color of the powder. One of the key advantages of the short body friction gun is that it does not have the strong electric field or reverse ionization problems that exist with corona guns. The gun, described in more detail below, can charge powder positively or negatively. The triboelectric powder charging gun, generally designated 200, has a total length from the powder inlet to the nozzle tip of about 1 to 10 inches, more preferably 1 to 6 inches, and typically has a length of 14 to 14 inches. Significantly less than the overall length of prior art triboelectric guns, which are .about.36 inches.
[0054]
The main components of the gun are a body 210, a powder conduit insert 220 that fits within the body 210, and a nozzle 230 that also fits within the body 210 or is otherwise attached to the body 210. Insert 220 and nozzle 230 together form a gun barrel. The body 210 can be made from any material that is structurally suitable. Body 210 has an intake end 212 having an opening designed to receive insert 220 and a discharge end 214 designed to receive or connect nozzle 230. For manual use, a handle or pistol grip (not shown) may be attached to the body 210 or formed as an integral part of the body 210.
[0055]
The powder conduit insert 220 is preferably a cylindrical tube having an inner powder passage 222. The inner diameter of the powder passage 222 may preferably be from about 0.25 inches to about 1.5 inches, and is most preferably 0.5 ".
[0056]
The insert 220 is preferably connected to the body so that it can be removed or released in a conventional manner. For the negative gun, the entire insert 220 is made of a material selected from the group consisting of polyamide, preferably nylon 6/6, a polyamide mixture, a fiber reinforced polyamide resin, an acetal polymer, an amino plastic resin, or a mixture thereof. Preferably, or the inner surface 222 is coated with these materials. For a positively charged gun, the entire insert 220 is made of a triboelectrically charged material, such as a fluoropolymer, especially polytetrafluoroethylene, or a mixture thereof, or the inner surface 222 is coated with those materials. Is preferred. Thus, depending on the type of triboelectric material selected, a negative or positive charge is applied to the powder particles in contact with the inner powder contact surface of the insert 220.
[0057]
The spray gun 200 comprises one or more air jets 240 provided in the inner passages 222, 234 of the gun. The air jet 240 can be positioned within the insert 220 or nozzle 230 and functions to create turbulence that increases the frictional contact of the powder with the wall 222 of the insert 220 or nozzle 230. Air or other fluid (hereinafter referred to as air) is supplied to the air jet 240 via an air passage 250 formed in the body 210, the air passage being an insert 220 or nozzle (shown in the figure). (Not). One or more air jets 240 lead from chamber 252 to powder passages 222, 234 in insert 220 or nozzle 230 (not shown).
[0058]
The air jet 240 can have any orifice shape, for example, circular, rectangular, square or oval. The cross-sectional area of each air jet may be about 0.001 to about 0.03 square inches (corresponding to a circular hole size of about 0.03 to about 0.2 inches in diameter). More preferably, each air jet cross-sectional area may be from about 0.003 to about 0.005 square inches (equivalent to a circular hole size of about 0.06 to about 0.08 inches in diameter). Most preferably, the air jet cross-sectional area is about 0.0038 square inches, which corresponds to a circular hole size of about 0.07 inches in diameter.
[0059]
As shown in FIG. 2, the air jet 240 is about 0 to about 90 degrees, more preferably about 45 to about 90 degrees, and most preferably about 60 degrees, relative to the longitudinal axis of the inner passage 222 or the insert or nozzle sidewall. Limit the angle の of degrees.
[0060]
The air jets can be arranged as one or more groups of air jets having the same or different diameters. The groups can be arranged such that two or more air jets are opposed or not. 3 (A)-(D) show various arrangements of the upper and lower air jets 240 of the insert 220. FIG. FIG. 3A shows the upper and lower air jets 240 where the air flows exiting the jets intersect on the vertical axis (or center line CL). Both the upper and lower air jets form a 45 degree angle with the insert sidewall 222. FIG. 3 (B) has almost the same arrangement as FIG. 3 (A), except that the center of the upper air jet is vertically displaced from the center of the lower air jet, so that the air flow exiting the air jet is reduced. Intersect at a point deviated from the vertical axis. FIG. 3 (C) shows that the air jets can have different air jet angles, resulting in intersecting air jet flows at points off the vertical axis. FIG. 3 (D) shows that although the upper and lower air jets are shifted longitudinally to have different angles, the jet flows can still cross on the vertical axis.
[0061]
When two or more air jets are used, as shown in FIGS. 4B to 4E, one air jet is shifted by a distance H perpendicular to the vertical axis with respect to another air jet. Can be. For example, in FIGS. 4B to 4E, the air jets are vertically shifted from each other by changing the perpendicular (or vertical) distance H to the vertical axis. The distance H can be varied from 0 (not displaced) as shown in FIG. 4 (A) to the diameter of the insert as shown in FIG. 4 (E).
[0062]
As shown in FIGS. 5A to 5H, when two or more groups of air jets are used, one group of air jets is converted to a first group of air jets around the vertical axis. It can be rotated angularly in a clockwise or counterclockwise direction. Preferably, the downstream group of air jets is rotated clockwise or counterclockwise at an angle of about 0 to about 90 degrees with respect to the first group. 5 (A), 5 (C), 5 (E) and 5 (G) each illustrate a first or upstream group of air jets located within the insert 220 of FIG. Show. 5B, 5D, 5F, and 5H correspond to FIGS. 5A, 5C, 5E, and 5G. 3 shows a second or downstream group of air jets rotated 0, 45, 90 and 0 degrees, respectively, in a counterclockwise direction relative to a first set of air jets. FIG. 5H also shows that only one air jet in the second group is required.
[0063]
In FIG. 2, the total air flow to the four air jet orifices 240 may be from about 0.3 cubic feet per minute (CFM) to about 6.5 cubic feet per minute. If two pairs of air jets are used, the total air flow to the air jets is preferably 4.2 CFM. Air jet orifice 240 typically has an air velocity of about 100 to about 1,000 feet / second, more preferably about 400 to about 800 feet / second, and most preferably about 655 feet / second. These variables can be increased or decreased as appropriate for different diameter tubes.
[0064]
The internal charging gun 200 may include one or more electrodes 260 or other electrodes known to those skilled in the art that function to discharge the triboelectric charging surfaces 222, 234 for charge buildup as a result of frictional contact with the powder. Means are further provided. For example, the electrodes can be conductive pins, pressed solid metal rings, air-cleaned porous rings, or metal strips placed along the longitudinal axis inside the charging tube. The one or more electrodes are preferably electrically grounded. However, the electrode 260 can also be charged to a positive or negative potential, preferably from about 0 to about 10 kilovolts (kv), as shown in FIG. The electrode 260 can be located inside the insert 220 or the nozzle 230, but preferably the electrode is located upstream of the air jet. One or more electrodes 260 may be air-cleaned, that is, an air flow may be provided from chamber 250 through passage 262 and blow powder away from electrodes 260.
[0065]
Although FIG. 2 shows a flat spray nozzle 230 for the present invention, other prior art nozzles can be used with the present invention. Nozzle 230 has a slot 232 that creates a generally flat spray pattern, and an inner passage 234 in fluid communication with an inner passage 222 of insert 220. Nozzle 230 is preferably removably connected to gun body 210 in any conventional manner. Since the nozzle has a high powder contact area, a negatively tribocharged gun requires the entire nozzle 230 to use a triboelectrically charged material such as polyamide, especially nylon 6/6, a polyamide mixture, fiber reinforced polyamide resin, acetal weight. It is also preferred to manufacture with coalescing, amino plastic resins or mixtures thereof or to coat the inner surface 234 with these materials. For positively tribocharging guns, it is preferred that the entire nozzle 230 be made of a tribocharging material, such as a fluoropolymer, especially PTFE, or that the inner surface 234 be coated with those materials. Thus, depending on the type of triboelectric material selected, a negative or positive charge is applied to the powder particles in contact with the inner surface of nozzle 230. In this manner, the nozzle 230 cooperates with the insert 220 to tribocharge the powder particles in contact with the inner surface of the gun 200 to a desired polarity.
[0066]
Although not shown, the insert 220 and the nozzle 230 can be formed as an integral one-piece unit and releasably connected to the body 210 (not shown). Alternatively, insert 220 and nozzle 230 can be removably connected together and then removably connected to the body. Thus, a particular advantage of the short internal charging gun 200 of the present invention is the simple structure of the insert 220 and the nozzle 230, whereby these components can be made of any of the triboelectric materials described above. Alternatively, it can be easily attached to the gun body 210 after being covered or replaced. A series of inserts 220 and nozzles 230 made or coated with various triboelectric materials can be provided and used with a single gun body. This makes it possible to select appropriate inserts and nozzles according to the type of powder to be sprayed and the type of polarity to be applied to the powder. Because the powders are charged differently depending on their chemistry, material specific inserts can be used for a particular powder chemistry. For example, a PTFE insert would be ideal for this powder because epoxies tend to be positively charged. On the other hand, polyesters tend to be negatively charged, so using a nylon insert would charge more effectively.
[0067]
The following examples illustrate several gun configurations with various air jet configurations, electrode types and locations, and the use of triboelectric materials. However, the invention is not limited to these examples, as many other combinations and arrangements are possible.
[0068]
Example 12
In one example of the present invention, triboelectric gun 200 with insert 220 was made from a nylon 6/6 material. The insert has two pairs of aligned, opposing air jets, each air jet having a 60 degree angle 中 で in the insert sidewall, a velocity of about 655 ft / sec, and a total air flow of 4 .2 cubic feet per minute. The center line of the first pair of air jets is vertically spaced 0.625 "from the center line of the second pair of air jets. The grounded electrode is flush with the inner surface of the powder flow passage. The gun was angled 60 degrees from the air jet, the gun measured 5.75 inches in length from the powder inlet to the flat spray nozzle, the powder flow rate was 20 lbs / hr, and the Ferro 153W- 108 polyester urethane powder is used, the transfer efficiency for this structure was 78.0%.
[0069]
Example 13
In another example of the present invention using the same gun configuration as in Example 12, the electrodes were charged to -8 KV. The transfer efficiency was 84%.
[0070]
Example 14
In another example of the present invention, a short body triboelectric charging gun was made from Delrin 100 AF material. The total length of the insert and nozzle combination was 3.375 inches. A 4 mm Delrin 100 AF flat spray nozzle was used. As shown in FIG. 2, the insert inlet diameter was 0.375 inches over a length of 1.25 inches, followed by a 45 degree step to reduce the insert diameter to the remaining tube length of 2.125 inches. Over 0.5 inch. Using two pairs of opposing air jets, each air jet is 0.07 inches in diameter and has an angle Θ of 60 degrees. The downstream set of air jets is rotated 5 degrees about the longitudinal axis relative to the first pair of air jets. All air jets are offset 0.035 inches perpendicular to the vertical axis. Each air jet has an air flow rate of about one standard cubic foot per minute and a speed of 655 feet / second. As shown in FIG. 2, a single, grounded, sharp-tipped electrode was placed upstream from the air jet. The electrodes are rotated 60 degrees about a vertical axis with respect to the first set of air jets. The transfer efficiency for this structure was 70% using Ferro 153W-121 at 20 lbs / hr.
[0071]
In summary, the short-body triboelectric gun described above provides a novel lightweight spray gun that can be easily operated in tight spaces due to its short length and small diameter. This short tribocharger gun provides a gun that is about 6 inches long, whereas conventional tribocharger guns are typically 14-36 inches in length. The gun can be used manually or as a low cost automatic gun. Since the flow path of the powder is straight, the powder can be easily cleaned, and the insert can be removed. Therefore, the insert can be easily replaced with an inexpensive insert and the color can be quickly changed. The new materials used in the manufacture of guns can be injection molded, which can significantly reduce machining costs. Thus, the present invention provides a short body triboelectric charging gun that can achieve powder flow rates up to about 30 lbs / hr and reasonable transfer efficiencies.
[0072]
The present invention further provides a short body negative friction charge gun that can be used alone or in combination with a negative corona gun as described in more detail below. While providing all of the above benefits, this short body negative triboelectric gun provides polyester powders such as TGIC polyester, epoxy / polyester hybrid powders, and polyester urethanes, and thermoplastic powders such as PVC and PTFE powders. Also has the advantage of excellent coating and charging characteristics.
[0073]
III. Monopolar corona gun with triboelectric components
Referring now to FIG. 6, there is provided a unipolar corona spray gun 300 for spraying fluidized powder charged positively or negatively. The term "monopolar" is used in reference to a powder spray gun or powder supply mechanism in which the components are selected to charge the powder coating material to a single polarity. One example would be a corona gun with a negative power supply that includes a triboelectric charging component, for example, a spray nozzle that also negatively charges the powder. The gun 300 includes a rear barrel 328 that can be secured to a mounting block. The rear barrel 328 has an inner bore 332 and an angled bore 333 for connection to a powder supply tube 334. The powder supply pipe 334 functions to introduce the fluidized powder through the bore 333 arranged at an angle and into the through bore 332 of the rear body member 328. The front end of the rear body member 328 is connected to a front body member 338 that further includes a through bore 346, the through bore 346 is axially aligned with the bore 332, and the powder is fed from the powder supply pipe 334 to the gun 300. A powder flow passage 350 for conveying the powder toward the front end is formed. A flat spray nozzle 394 is disposed at the front end of the front trunk member 380.
[0074]
A body liner 352 extends axially through a powder passage 350 mounted in the end of the rear body member 328. The torso liner 352 receives and supports the high voltage electrostatic cable mechanism 358. An electrode 362 is attached to the front end of the cable mechanism 352 and extends through a bore 396 in the nozzle tip 390 and extends between rectangular slots 398 and forward of the spray nozzle 394. The electrode 362 extends in front of the spray nozzle 380 and creates a strong electrostatic field between the electrode and the object to be coated. The electrodes can be positively or negatively charged depending on the desired gun polarity. Preferably, the electrodes are charged to the desired polarity at about 60 to about 100 kv.
[0075]
The powder contact surface of the corona gun 300 is the passage 372 through the body liner 352, the powder passage 350, the powder supply pipe 334, and the nozzle 380. In a positive polarity corona gun that positively charges powder, one or more powder contact surfaces, for example 334, 350, 352, or 372, comprise a material that positively tribocharges the powder. These materials are selected from the group consisting of polyethylene, fluoropolymer or mixtures thereof. Preferably, the fluoropolymer comprises polytetrafluoroethylene. In negative polarity corona guns that charge powders negatively, one or more powder contact surfaces, eg, 334, 350, 352, or 372, are selected such that they are formed from a material that negatively charges the powders. I do. These surfaces comprise a material selected from the group consisting of polyamides, polyamide mixtures, fiber reinforced polyamide resins, acetal polymers, amino plastic resins or mixtures thereof, as described in detail in section I.
[0076]
Thus, the monopolar corona gun of the present invention utilizes frictional charging and corona charging for charging powder. The resulting triboelectric charge has the same polarity as the charge on the powder resulting from the corona charged electrode and thus increases that charge. The powder contact surface increases the charge on the powder created by the corona electrode so that less electrode voltage is required to create the same amount of charge as in prior art guns. Therefore, since the voltage is low, the reverse ionization occurring in the negative polarity gun is reduced. This improves the surface finish. This reduction in electrode voltage also reduces the Faraday cage effect. Furthermore, a smaller power supply can be used to obtain the same voltage.
[0077]
In another embodiment of the present invention, corona gun 300 further includes an enhanced tribocharging nozzle 400 as shown in FIG. The tribocharging nozzle 400 can be used with other prior art corona or tribocharging guns and is not limited to the corona gun 300 described above. The tribocharging nozzle 400 provides a large inner surface area that can be used to tribocharge the powder. As will be described in more detail below, the powder can be positively or negatively charged as desired, depending on the triboelectric material selected.
[0078]
The nozzle, generally designated 400, has a powder inlet end 410 and an inner flow passage 412 that communicates with the inner passage of a prior art corona gun or triboelectric gun (not shown). I'm in contact. The inlet end 410 can have threads or other structures for removably connecting to the body of a prior art spray gun. Inner passage 412 preferably has a cylindrical shape and includes a transition surface 414 leading to nozzle slot 420. The nozzle 400 has a slot 420 shaped to create a generally flat spray pattern. The depth and width of the nozzle slot 420 can be as large as required for a particular application.
[0079]
Since the nozzle surfaces 412, 414 are in contact with the powder, the nozzle 400 is preferably made entirely of a triboelectric material, or the inner surface is coated with a triboelectric material. For positive corona guns, the nozzle is preferably made of a material selected from the group consisting of fluoropolymers, especially PTFE, or the inner powder contact surface is coated with those materials. For use in negative polarity guns, the nozzle 400 is selected entirely from the group consisting of polyamides, especially nylon 6/6, polyamide blends, fiber reinforced polyamide resins, acetal polymers, amino plastic resins or mixtures thereof. More preferably, it has inner surfaces 412, 414 made from or coated with these materials. Thus, depending on the type of triboelectric material selected, a negative or positive charge is applied to the powder particles that contact the inner surfaces 412, 414 of the nozzle 400. In this manner, the nozzle 400 can operate in conjunction with the corona charging electrode of a prior art spray gun to charge the powder to the same polarity as the corona electrode.
[0080]
Nozzle 400 preferably includes one or more air jet orifices 430 arranged in fluid communication with inner passage 412 of the nozzle. The air jet orifice 430 is supplied with air or other fluid by, for example, a chamber 440 connected via a port 450 to an external fluid supply (not shown). Air jet orifice 430 is preferably sized and configured to provide an air velocity of about 100 to about 1,000 feet / second, more preferably about 400 to about 800 feet / second. Further, air jet orifice 430 preferably has an angle of about 0 to about 90 degrees, more preferably about 45 to about 90 degrees, with respect to the longitudinal axis of the inner passage of the insert. The angle of the air jet orifice 430 is preferably such that the air jets intersect to form turbulence and increase frictional contact with the charged surface. The angle β at which the air jet strikes the transition surface 414 is preferably about 45 to about 90 degrees, and more preferably about 60 degrees.
[0081]
Nozzle 400 may further comprise one or more electrodes 460 or other means known to those skilled in the art for discharging charge accumulation on inner surface 412. One or more electrodes are preferably grounded. Alternatively, one or more electrodes may have a positive or negative charge of about 0 to about 100 KV, more preferably about 0 to about 10 KV. When using electronegatively charged materials on the inner surface of the nozzle, the high voltage electrodes are positively charged, and when using electropositively charged materials, the electrodes are negatively charged. As shown in FIG. 7, the electrodes can be placed in an electrode holder 490. The electrode holder 490 has an outer surface 492 made from the materials described above for the inner passage 412 of the nozzle. However, other electrode structures are of course also possible, for example a ground ring or a conductive pin with a rounded or sharpened tip. If conductive pins are used, they can be placed anywhere in the nozzle 400 at right angles to the fluid passage. The electrode is located upstream within about 2 inches from where the air jet hits the wall.
[0082]
In a preferred embodiment of the nozzle, the electrodes are located upstream of two pairs of aligned, opposing air jets spaced one diameter laterally. The air jet has an angle of 60 degrees with respect to the vertical axis.
[0083]
IV. Friction electrification component of powder delivery mechanism
The present invention further provides a powder contact surface that triboelectrically charges in various components throughout the powder delivery mechanism that can be used to tribocharge the powder to the same polarity as the corona powder supply. By tribocharging in several areas along the delivery mechanism, the charge on the powder is increasingly increasing as the powder passes through each triboelectric charging area. Thereby, the corona gun mechanism has an advantage that transfer efficiency is improved. This concept can be applied to a triboelectric gun mechanism. The friction charging area of the powder supply mechanism frictionally charges the powder to the same polarity as used in the friction gun of the mechanism.
[0084]
As shown in FIG. 9, a typical powder spray mechanism 500 includes a spray gun 510 connected to a hopper 520 by a powder supply hose 540 through a powder pump 530 mounted on top of the hopper. The spray gun 510 may be, for example, a negatively charged corona-type powder spray gun, a positively charged corona gun, or a negatively or positively charged frictionally charged powder spray gun.
[0085]
An electric wire 544 is connected to the gun 510 from a control mechanism 550 for adjusting the air pressure to the pump 530 and the voltage of the corona electrode in the gun 510. In the powder hopper 520, a diffuser plate 521 formed of a porous material is formed so as to extend over the entire cross-sectional area in the hopper, and air is sent through the porous material to fluidize the powder. . Since the side wall 522 and the diffuser plate 521 of the hopper are high contact areas of the powder, the present invention relates to a method in which the plate 521 and the side wall 522 are made of polyamide, especially nylon 6/6, a polyamide mixture, a fiber-reinforced polyamide resin, an acetal polymer. , An aminoplastic resin or a mixture thereof, comprising a material that is negatively pre-triboelectrically charged. In this way, the powder comes into contact with the diffuser plate 521 and the side wall in the hopper 520, so that the powder is preliminarily negatively charged, and then is conveyed to the negative corona gun 510.
[0086]
The pump 530 shown in cross-section in FIG. 8 includes a body 531 with a powder inlet tube 532 leading to a cavity 533, which intersects with an ejector or venturi nozzle 534 and a venturi throat 535. . Venturi throat 535 is held within pump body 531 by throat holder 536, which extends out of the pump body and forms a fitting 537 for a hose. Within the fitting 537 is a wear sleeve 538, also called a wear tube, downstream of the pump throat. The wear sleeve prevents impact melting on the inner wall of the throat holder. The atomizing air inlet 539 intersects the throat holder 536 to provide an air flow to join the powder and air mixture coming from the venturi throat.
[0087]
Thus, this area of the powder delivery mechanism is a preferred location for using one of the above pre-charged materials. Thus, the venturi throat 535, wear sleeve 538, pump suction tube 532, and powder hose (not shown) were replaced with a polyamide, polyamide mixture, fiber reinforced polyamide resin, acetal polymer, as described in more detail above. Preferably, it is coated with or made from a material selected from the group consisting of amino plastic resins or mixtures thereof and the powder is precharged triboelectrically to a negative polarity. Further, it is preferred that the length of the venturi throat 535 and throat holder 536 be extended beyond the edge of the pump body, for example, by 1 to 5 inches. Optimally, this extended length greatly increases the negative triboelectric charging of the powder in this area of the powder delivery mechanism.
[0088]
As described in this section, the powder precharged in the hopper and / or pump in the powder delivery mechanism flows through the hose and reaches the gun with a preset negative charge. This precharging further increases the negative charge provided by the corona electrode in the gun.
[0089]
V. Monopolar powder coating mechanism including corona and triboelectric gun
FIG. 9 shows a corona gun 510 for use with the triboelectric powder spray gun 10 of the present invention described in detail above. Corona gun 510 and triboelectric gun 10 have the same polarity. This unique combination allows the tribocharging gun 10 to be used, for example, as a correction coating gun, to penetrate corners or hard-to-reach areas where the corona gun 510 has not effectively painted. This exemplary combination of negative corona gun 510 and negative tribocharger gun 10 is preferably connected to a common powder delivery mechanism 520 that negatively pre-charges the powder as described above. Alternatively, the triboelectric gun can comprise a short-body gun 200 (not shown) described in more detail above. A novel combination of one or more negative corona guns and one or more negative friction guns, used to paint various parts of the same workpiece, optimally with a negatively pre-charged powder delivery mechanism Is an important embodiment of the present invention.
[0090]
VI. Triboelectric gun with air jet
As shown in FIG. 10, a novel tribocharging gun 600 is provided that includes a powder supply section 610, a powder charging section 620, and a spray nozzle 630 located at the exit of the gun. The powder charging portion 620 of the tribocharger gun 600 further comprises a body 622 having a cylindrical shape, the body having an inner bore 623 for receiving the internal components of the gun. A powder tube connector 612 having an inner bore 626a is housed in the bore 623 of the main body 622. The first end 616 of the connector 612 is connected to a powder supply pipe (not shown) for supplying fluidized powder to the powder flow passages 626a, 626b of the gun 600. ing. A second end 618 of the powder tube connector 612 is connected to an inlet air entry 640. The inlet air entry 640 has an inner passage 626b and one or more angled holes or air jets 642, the air jets being connected to an air manifold 628 disposed in the body 622; Pressurized air is supplied to the air jet 642 to increase the velocity of the fluidized powder entering the gun and induce turbulence. Connected to the inlet air entry 640 is an outer wear tube 650 having an inner passage that is part of the powder flow passage 626 of the gun. Outer wear tube 650 further comprises one or more air jets 652. Pressurized air is supplied to air jet 652 via passage 654 in fluid communication with air manifold 628. Gun 600 can further include an optional wear inner surface 660 that forms an annular powder flow path. As shown in the cross-sectional view of FIG. 10A, a plurality of air jets 652 are arranged in opposing arrangements at one or more longitudinal positions. Preferably, the air jet 652 is disposed at an angle γ (measured counterclockwise from the longitudinal axis), preferably at about 90 to about 135 degrees. The velocity of the air jet is preferably high enough to induce turbulence, causing the powder flowing through the passage to contact the wall opposite the air jet and increase the triboelectric charging of the powder. The air jet velocity is preferably from about 100 to about 1,000 feet / second, more preferably from about 400 to about 800 feet / second.
[0091]
The powder contact surfaces of the gun, such as the powder channels 626a-c, the inner surface of the nozzle 630 and the outer surface of the inner charging tube 660, are constructed or coated with a triboelectric material to tribocharge the powder. . For positive triboelectric guns, the powder contact surface is preferably selected from the group consisting of fluoropolymers, especially PTFE. For negative polarity triboelectric guns, the powder contact surface is preferably selected from the group consisting of nylon, especially nylon 6/6, a polyamide mixture, a fiber reinforced polyamide resin, an acetal polymer, an amino plastic resin or a mixture thereof. .
[0092]
In yet another embodiment of the present invention, shown in FIG. 11, the triboelectric gun is the same as described above, with the following differences. First, the inner charging tube 660 is not used. Second, the air jets 652 located in the outer wear tube 650 of the triboelectric gun 600 are arranged in a spiral pattern about the vertical axis, as shown in FIGS. 11 and 11A. The air jet 652a located in the upper portion of the tube 650 can have a different angular orientation than the air jet 652b located in the lower portion of the tube 650 (not shown). The air jets 652a, 652b, when arranged in this manner, are designed to impinge the powder in a zigzag or corrugated manner against the opposing wall to increase the triboelectric charging of the powder. Preferably, three to four sets of holes are arranged in this manner, each set comprising two or more holes. This helical arrangement induces turbulence and causes the fluidized powder to swirl in a helical manner, so that relatively heavy powder is rotated or guided and impacts the walls of the passage by centrifugal force.
[0093]
The advantage of this embodiment is that a mechanical wave is formed on the charged surface as shown in FIG. 1 to cause each powder particle to hit the charged surface many times to increase the charge on the powder. Instead, the charged surface is a straight cylinder that can be easily manufactured, but an air jet 652 passes the powder particles through the flow paths 626a, b, c in a turbulent path, impacting the surface many times, resulting in a triboelectric effect. The purpose of the present invention is to increase the induced charge on the powder.
[0094]
Referring to FIG. 12, another embodiment of the short-body triboelectric charging gun of FIG. 2 is shown. In the embodiment of FIG. 12, the improved gun 200 'includes a gun body 210' which holds a slightly different powder conduit insert 800 than the insert 220 of FIG. Insert 800 includes a powder feed inlet 802 and an optional diffuser air inlet 804. Diffuser air is used when needed to increase the speed of powder through gun 200 '. This increase in speed increases the triboelectric effect on the powder, facilitates the diffusion of the powder and can be used to affect the spray pattern. However, diffuser air is not required in all situations, and may depend on several factors, notably the powder supply hose 540 and associated powder supply components (see FIG. 9 and associated discussion herein). It depends on the speed and pressure of the powder entering the gun 200 ', and how much further the powder needs to diffuse through the gun. In many cases where an air jet is incorporated into a triboelectric gun, the pressure drop created by the air flow through the air jet is sufficient to obviate the need for diffuser air. This is especially true when the air jet has an angle directed forward and directs the majority of the air flow axially forward through the gun, thereby inducing a suction effect at the powder inlet end of the gun. Reducing the overall air used in the spray gun is usually beneficial because it reduces the operating costs associated with factory air, impact melting and wear. By reducing impact melting, color exchange and cleaning operations can be performed quickly.
[0095]
The inner end 800 a of the powder conduit insert 800 slides and receives the first end of the charging tube 806. Charging tube 806 is preferably made of any one of the various materials described herein to impart the desired positive or negative charge to the powder for a particular application. Charge tube inlet 806a can optionally include a reduced inner diameter portion or neck down 808, which increases powder speed (without needing to increase diffuser air volume or pressure). B) help to refocus the powder in the central portion of the charging tube 806 before it enters the main portion of the charging tube.
[0096]
A solid or hollow shaft 810 is disposed longitudinally, preferably coaxially, within the charging tube 806. The shaft 810 is preferably (but not necessarily) cylindrical in shape and optionally includes a taper toward the conical end 810a to facilitate discharge of the shaft 810. Charging tube 806 includes a metallic discharge or ground ring 812 connected to a grounded discharge pin 814. The pins 814 allow the charging tube 806 and shaft 810 to self-discharge as charge builds up on the triboelectric charging surface during the spray operation. A bore 816 is provided for receiving a grounded pin or wire (not shown) that contacts the ground ring 812.
[0097]
The body 210 'includes an air inlet 250' in much the same manner as the mouth 250 in the embodiment of FIG. This mouth 250 'is open into the ring 817. An annulus 817 is in fluid communication with and surrounds another annulus 818, which is generally defined by the space between the outer periphery of shaft 810 and the inner surface of charging tube 806. Ring 818 forms a fairly narrow gap between charging tube 806 and shaft 810. A series of air jets 240 'is provided through the wall of the charging tube 806 in a manner similar to the embodiment of FIG. 2, through which a stream of pressurized air flows from the outer ring 817 to the inner ring 818. The exact location, members, angles and orientations of jet 240 'can be determined based on various factors previously described. In one aspect of the invention, an annulus 818 smaller than, for example, the diameter of the tubular insert 220 in FIG. 2 greatly reduces the travel distance of the powder particles pressed by air from the jet 240 ′ toward the shaft 810. This requires less air to impinge the powder against the triboelectric charging surface of shaft 810 at a speed comparable to the embodiment of FIG. This not only reduces the required amount of air, but also reduces the impact melting effect. Further, the use of the shaft 810 significantly increases the surface area of the triboelectric material exposed to the powder particles as the powder strikes both the surface area of the shaft 810 as well as the inside surface area of the charging tube 806. The air jet 240 ′ may be positioned radially forward (relative to the longitudinal axis of the gun 200 ′) at an angle, as in FIG. 2, or may be offset around the shaft 810 as previously described. Can create a rotating air motion. The narrow annulus 818 applies conventional friction to the powder passing through the gun 200 'in a manner much like that of the prior art triboelectric gun using a tortuous or corrugated passageway to pass the powder through it. A charging effect can be provided. For example, the annulus 818 may be from about 0.02 inches to about 0.5 inches, although the exact dimensions selected will depend on the overall performance characteristics and requirements of each gun design.
[0098]
The shaft 810 is positioned and held in the charging tube 806 by any of the conventional mechanisms, for example, centering pins (not shown). Further, in the embodiment of FIG. 12, the insert 800, the charging tube 806 and the nozzle 820 form the barrel of the gun, all of which are made of various materials described herein and the shaft 810 has such friction. Manufactured from a charged material, the powder particles can be positively or negatively charged as desired. Although the embodiment of FIG. 12 uses a conventional flat spray nozzle 820 having a slot 821, any suitable nozzle design can be used.
[0099]
Referring to FIG. 13, another embodiment of the type shown in FIG. 12 is illustrated. Similar parts are denoted by similar numbers and their description will not be repeated. In the embodiment of FIG. 13, the charging tube 822 and shaft 824 cooperate at their front ends with the corresponding structure of the nozzle body 826 to define a triboelectrically charged parallel corrugated passage 828 downstream of the annulus 818. It has been improved. The corrugated passage 828 is formed by an hourglass-like decrease in diameter within the nozzle body cavity 820. The shaft 824 is formed in a corresponding geometric configuration, with the front end of the charging tube 822 simply abutting the rear end of the nozzle body 826 to form a smooth continuous profile. A spider 830 is located at the center of the cavity of the nozzle body 826 and is supported by a plurality of radial legs 832. The spider 830 may be joined or assembled with the shaft 824 by a pin insert 836, if necessary, and at its forward end, the spider 830 may be used to support a conventional conical nozzle 836. Spider 830 is preferably manufactured from a suitable triboelectric charging material, such as the materials described herein. In this case, in this embodiment, the gun 200 ″ is operated with both functions of the air jet 240 ′, the initial charging of the powder by the charging tube 822 and the shaft 824, and the post-frictional charging created by the parallel corrugated passage 828. Although the embodiment of Fig. 13 shows the triboelectric charging portion 828 as a parallel wavy pattern, such description is merely an example and is not intended to limit the present invention. Thus, any of the known triboelectric arrangements can be used to achieve a triboelectric portion.
[0100]
FIG. 14 shows another variation of the gun 200 'shown in FIG. In this modification, the shaft 810 is installed at a position slightly forward of the shaft 810 in FIG. This has the effect of placing the conical rear tip 810a of the shaft 810 closer to the ground pin 814. This significantly facilitates discharge of the shaft 810 during the spray operation.
[0101]
FIG. 14 further encompasses the concept of incorporating both tribocharging and additional tribocharging features assisted or induced by the initial air jet into the gun 200 '. Note that in FIG. 14, for example, compared to FIG. 13, the air jet 240 ′ is located outside the shaft 810. This adds the triboelectric function triggered by the air jet first, followed by the triboelectric function in ring 818. The air jet imparts sufficient energy to the powder particles to impinge on the surface of the charging tube and shaft to charge the powder. The air flow created by the air jet can cause a triboelectric effect downstream via the annulus 818, without the need for tortuous, corrugated, or other conventional triboelectric charging paths, but If so, such conventional tribocharging techniques and structures can also be used.
[0102]
Referring now to FIG. 15, another gun embodiment is shown. The basic concept shown in this figure is referred to herein as an "inward-to-outward" gun because the direction of the air jet is reversed as compared to the embodiments described above. Thus, the previous embodiments may be conveniently referred to herein as an "outside-inward" gun configuration. In the embodiment of FIG. 15, the gun 840 includes a gun body 842 having a rear end 842a and a front end 842b. The rear end 842a includes a counterbore for slidingly receiving and retaining the powder conduit insert 844. Powder insert 844 supports powder tube connection nipple 846 and air inlet connector 848. The insert 844 receives and supports a first end of a charging tube 850 made from a suitable triboelectric charging material as described above. The charging tube 850 extends through the gun body 842 to the nozzle mechanism 852. The specific design of the nozzle mechanism 852 can be selected as required for a particular spray pattern. In the example of FIG. 15, the nozzle mechanism 852 includes a nozzle body 852a that holds a spider 852b, and the spider 852b supports a conventional conical nozzle 852c at one end. Spider 852b can include radial legs 852d or other suitable components for supporting spider 852b within nozzle body 852a.
[0103]
Insert 844 receives and supports a first or inlet end of air tube 854, which in this example is in the form of a hollow shaft. The air tube 854 includes one or more air jets 856 formed at appropriate angles and orientations as described above with respect to other embodiments of the present invention. In the example of FIG. 15, the air jet 856 creates a forward-facing airflow toward the front of the gun 840, but is radially angled to direct the powder toward the inner surface 858 of the charging tube 850. The inlet end 854a of the air tube 854 is in fluid communication with the air inlet coupling 848. Thus, pressurized air supplied into air inlet 848 via an air hose (not shown) enters air tube 854 and exits through various air jets 856. The air tube 854 extends entirely with the charging tube 850 and is closed and supported by a spider 852a at a front end 854b of the air tube 854.
[0104]
For example, as compared to the embodiments of FIGS. 2, 7, 3A-3D, 4A-4H, and 11, the concept of an inward-to-outward gun is such that the powder particles impinge on the triboelectric charging surface of the charging tube 850. The distance that the powder particles travel under the influence of pressurized air emanating from the air jet 856 is much shorter. This achieves a sufficient collision velocity, reduces the amount of air to sufficiently charge the powder, and reduces the amount of energy lost from particles traveling downstream of the gun. The air tube 854 is also made of a triboelectric material, which can further increase the triboelectric effect of this design. Another advantage of the gun from the inside out is that the gun is simple to manufacture because the gun uses fewer parts.
[0105]
FIG. 16 shows the deformation of the gun from the inside to the outside of FIG. In FIG. 16, the gun 840 'has a central gun body 860 that also functions as a charging tube. The powder insert 844 'is mounted at the inlet end of the body and the nozzle mechanism 852' is mounted at the opposite end of the gun body 860. The nozzle mechanism 852 'may be similar to the nozzle mechanism shown in FIG. 15, but may have other suitable designs.
[0106]
In both FIGS. 15 and 16, a ground pin 862 extends through the gun body 842/860 to discharge the tribocharged surface and components inside the gun. FIG. 16 shows the pin 862, but FIG. 15 omits the pin to show the pin hole 832a.
[0107]
FIG. 17 shows an embodiment of the present invention in a manually operated gun configuration. While the previous embodiments have been described as an automatic gun structure that attaches to a gun support and gun moving device, the key components of these embodiments are shown in FIGS. 17 and 18 in a manual gun handle. Can be incorporated into
[0108]
In FIG. 17, the gun 870 includes a handle portion 872 having a trigger 874 or other control for controlling the flow of powder through the gun 870. The gun body 876 supports a powder supply hose connector 878 to which a powder supply hose (not shown) can be connected. The powder flows downstream through a powder extension tube 880, which can be made of a triboelectric material. The extension tube 880 is supported within the gun body extension 882, and the gun body extension 882 supports a nozzle mechanism 883 at the opposite end. Extension tube 880 is mounted generally concentrically within gun body 876 and extension 882 to form annulus 884. This annulus 884 receives pressurized air through an air supply 886 that is connected to an air line 886a that extends through the handle 872. The diffuser air passage 888 is formed through the wall of the powder extension tube 880. The passage 888 is sized to provide the desired balance between the diffuser air entering the powder extension tube 880 and the air flowing downstream of the annulus 884 toward the charged portion 890 of the gun 870.
[0109]
The charging portion 890 in this example is in the form of an outward-to-inward gun and includes a charging tube 892 having one end inserted into the front end of the powder extension tube 880. The front end of the charging tube 892 is attached to a nozzle mechanism 883. The charging tube 892 is supported by ribs or legs 894 that can direct air from a ring 884 through a series of air jets 896. Air entering the charging tube 892 causes the powder particles to impinge on the triboelectric charging surface 892a of the charging tube 892, as in the previously described embodiment. The extension tube 880 and nozzle mechanism 882 are also made of a suitable triboelectric material to enhance the triboelectric effect of the gun 870. By using the inner diffuser air passage 888, only a single air supply is required on the gun 870 for both the diffuser air and the air for the jet 896, entering the side of the gun portion 890. There is no need to provide a second air port. Although not shown in FIG. 17, a shaft that is conceptually similar to shaft 810 in FIG. 15 can also be used in the gun configuration of FIG.
[0110]
The embodiment of FIG. 17 has a ground pin 893 connected to a conductive extension 882. Extension 882 is further connected to a ground screw 885 that is electrically grounded by ground wire 887. The ground pin 893 is preferably located immediately after, or upstream of, the location where the triboelectrically assisted air assist jet 896 first strikes the charging surface, at which point the triboelectric charging of the powder causes the triboelectric charging of the triboelectric charging surface. This is because the surface charge accumulated on the top is easily discharged by the ground pin 893, and the frictional charging of the powder is promoted. If the ground pin is located too far upstream from the point of impact of the air jet, surface charges that accumulate on the surface will not be discharged by the ground pin. If the ground pin is placed in front of, or downstream of, the point at which the triboelectrically charged air jet collides with the charged surface, the powder charged by colliding with the surface will cause the powder to flow downstream and over the ground pin. Is discharged by the ground pin.
[0111]
In a typical tribo-charging gun, increasing the length of the portion of the gun barrel downstream of the tribo-charging portion tends to cause a loss of charge before the powder is ejected through the nozzle. 18A-D, for various gun lengths, an arrangement is shown in which the triboelectrically charged portion 890 induced by the air jet is maintained close to the nozzle, thus minimizing charge loss. In all of these embodiments, a ground pin or other grounding component (not shown) is used to cause the triboelectrically-assisted air assist jet to first strike the charged surface, as is done in the embodiment of FIG. It is preferred to place it just behind the place where it does.
[0112]
Referring now to FIG. 19, there is shown a spray gun incorporating the concept of an inward-to-outward gun into a hand-held, manual spray gun configuration. Gun 900 includes a gun body 902 having a handle 904. Handle 904 includes a conventional trigger mechanism 906 for controlling powder flow to gun 900. The gun body 902 supports the charging tube 908 in the body extension 910. Charging tube 908 is made from a suitable tribocharging material as previously described. Attached to the rear end of the gun body 902 is a powder inlet cap mechanism 912 which, in a manner similar to the embodiment of FIGS. 15 and 16, has a powder hose connector 914 and an air supply component. 916 (air and powder supply lines are omitted in FIG. 19 for clarity). The air inlet 916 is in fluid communication with an air tube 918 that extends longitudinally through the gun 900 from the inlet head 912 to the nozzle mechanism 920. In this embodiment, the nozzle mechanism includes a flat spray nozzle 922, in which a spider 924 having a structure similar to spider 852b of FIG. 15 is installed. The spider 924 supports the front end of the air tube 918. The air tube extends generally concentrically within the gun 900, thereby forming a ring 926 between the outer surface of the air tube 918 and the inner surface 908 a of the charging tube 908. A portion 928 of gun 900 has a number of air jets 930 directed through the wall of air tube 918 toward a forward end near the nozzle of the gun. The number, location, orientation and angle of the various air jets can be selected for the particular gun design described above. The air jets 930 need not all be at the front end of the gun 900, but may be located closer to the gun handle.
[0113]
Powder enters gun 900 through coupling 914 and passes downstream through ring 926. By selecting an appropriate size for the ring 926, the powder can be pre-tribocharged before it reaches the portion 928 of the gun 900. The flow of pressurized air from inside the air tube 918 toward the annulus 926 causes the powder particles to impinge on the triboelectric charging surface of the charging tube 908. The air tube 918 can also be constructed of a triboelectric charging material to increase the charging effect on the powder. Although the gun 900 is shown as having a charging tube 918 located within the gun extension 910, these two parts can be combined into a single tube, as in the embodiment of FIG. May be.
[0114]
As in the previous embodiment, the ground pin 931 is located just behind where the tribocharged air assist jet 930 first strikes the charged surface. The ground pin 931 is connected to the conductive extension 910. Extension 910 is grounded to ground wire 935 through ground screw 933.
[0115]
Another advantage of the illustrated inward-to-outward gun configuration is that, even if impact melting occurs along portions of the surface of the charging tube, the air jet 930 is applied to a "clean" triboelectric charging surface area free of impact melting. Simply rotate the air tube 918 by an angle sufficient to direct it. This exposes a clean charged surface to the impinging powder particles and improves charging efficiency when using the gun. Alternatively, the relative axial position between the air jet 930 and the triboelectric charging surface can be adjusted to expose a clean charged surface to the powder, or to change both the relative axial and rotational position. Like.
[0116]
FIG. 20 shows another embodiment of the present invention in which the inward to outward structure and the outward to inward structure are combined in a single gun. In this embodiment, the gun 940 includes a gun body 942 that supports a powder inlet cap mechanism 944 at one end and a nozzle mechanism 946 at an opposite end. Nozzle mechanism 946 is shown as a conical nozzle of the type in which nozzle 948 is supported by spider 950 in a manner similar to the other embodiments described herein.
[0117]
The inlet mechanism 944 includes a powder hose component 952 and an air supply component 954. An air supply component 954 extends through the gun to the nozzle mechanism 946 and is in fluid communication with an air tube 956 supported by a spider 950 at a forward end. A charging tube 958 is also supported within gun body 942 and concentrically surrounds air tube 956 to form a second or outer ring 960 therebetween. The air tube 956 includes a plurality of inside-out air jets 957 that allow air to pass through the annulus 960 into the annulus 960. Charging tube 958 has a diameter that is smaller than the diameter of gun body 942, thereby forming an air passage or second outer ring 962. Since the charging tube 958 also includes the plurality of air jets 964, the charging tube 958 also functions as an air tube that goes from the outside to the inside. Pressurized air flows from the second or outer ring 962, through the charge tube air jet 964 and into the first or inner ring 960. Powder coming from the inlet 952 flows into the inner annulus 960 and is then placed on the air stream created by the air jets 957 and 964. Two sets of air jets, one from the outside to the inside and the other from the inside to the outside, significantly increase the turbulence of the powder and collide with both the charging tube surface 958a and the air tube outer surface 956a. Attach ground pin 966 as previously described.
[0118]
Pressurized air enters the gun through an air supply 954 and flows through an air tube 956. Additionally, there is an air passage 968 that directs a portion of the air into the outer ring 962. In this manner, only a single air input is required. If necessary, some of the air can also be directed into the inner annulus 960 to serve as diffuser air, but the amount of air traveling from all air jets will in most cases This is unlikely because of the spread. The gun 940 may include additional powder flow length prior to the charging operation to achieve a before or after tribocharging effect.
[0119]
Figures 21 to 24 show another embodiment of the present invention. In this embodiment, a conductive extension 972 supports a nozzle 974 having a slot 976. A charging sleeve 978 is provided between the nozzle 974 and the charging sleeve holder 980. A powder supply tube 982 is inserted into the charging sleeve holder 980 and is connected to a powder supply hose 984. The ground pin 986 is connected to the extension 972. Extension 972 is connected to ground wire 990 through ground screw 988. Charging sleeve holder 980 includes an air jet 981 that enhances the tribocharging capability of the gun. Jet 981 impinges on inner surface 979 of charging sleeve 978 constructed from a triboelectric charging material, such as those described above. The ground pin 986 is located just behind where the triboelectric air assist jet 981 strikes the charging surface 979.
[0120]
22 and 23 show the charging sleeve holder 980 in more detail. As shown in FIG. 23, the air jets 981 are arranged around the charging sleeve holder 980 at intervals of 90 degrees. The passage 992 for the ground pin 986 shown in FIG. 23 is disposed between the two air jets 981.
[0121]
FIG. 24 shows a view in which the charging sleeve 978 is attached to the charging sleeve holder 980. Locating pin 996 is frictionally received within holder 980. When the charging sleeve 978 is mounted on the holder 980, a locating pin 996 is received in a slot 994 formed in the outer surface of the sleeve 978. As a result, the sleeve 978 obtains an orientation at a specific position in the holder 980 (hereinafter, referred to as a first orientation). In this first position, an air jet 981 impinges on a particular portion of the inner surface 979 of the sleeve 978 and is consumed by frictional charging of the powder. Many such slots are formed on the outside of the sleeve 978 to allow different portions of the inner surface 979 to be exposed to the air jet 981. To change the orientation of the sleeve in the holder 980 to a different position, the sleeve 978 is withdrawn from the holder 980 and rotated to align the different slots formed on the outside of the sleeve 978 with the pins 996, then the sleeve Push 978 back into holder 980. In this manner, the air jet impinges on a new portion of the charging surface 979 without the need to replace the charging sleeve 978, and the powder is triboelectrically or triboelectrically charged. Furthermore, because the sleeve 978 is symmetric, its orientation in the holder 90 can be reversed with the opposite side of the sleeve 978 inserted into the holder 980. This doubles the number of different orientations that the sleeve can assume in the holder 980 and allows a larger portion of the surface to be used for tribocharging before the sleeve 978 needs to be replaced.
[0122]
Therefore, the primary advantage of this embodiment is that one or more components of the gun that are to be used as triboelectrically charged surfaces are powdered before replacing that component with a new component. This is a novel concept in triboelectric guns, designed to be incorporated into a gun in more than one orientation so that it can be used for tribocharging. This allows the customer to use the component more fully before replacing the component, thereby saving the customer's money.
[0123]
By forming the triboelectric charging mechanism as a charging sleeve and a charging sleeve holder in two parts, the customer can further save costs. By constructing this component as an assembly of two parts, only the charging holder, which includes the air jet and is more complex to manufacture, need not be replaced. Thus, the charging sleeve 978 is a much simpler part to manufacture and replace than the charging sleeve that includes the air jet and charging surface, for example, as shown in FIG.
[0124]
Also note that in the embodiments of FIGS. 21-24, all of the air jets 981 are in a single vertical plane. This has many advantages. The charging sleeve can be shorter than the charging sleeve where several sets of air jets are located along the length of the charging sleeve. Also, all air introduced from behind the gun is evenly supplied to all air jets, thereby charging the powder more evenly. Further, all powder impact areas within the sleeve are close to the ground pins. Furthermore, since there is no pressure drop between the first set of air jets and the second set of air jets, a lower pressure can be used for the air jets in a single plane, which also reduces the required energy .
[0125]
In another aspect of the invention, various combinations of air jet-assisted tribocharging and tribocharging techniques can be performed with a spray gun. These combinations include tribocharging following air jet assisted tribocharging, tribocharging followed by tribocharging, airjet assisted tribocharging, tribocharging following airjet assisted tribocharging going from inside to outside, and tribocharging following tribocharging. Outward air jet assisted tribocharging, from inside to out air jet assisted tribocharging followed by outside to inward air jet assisted tribocharging, and from inside to outside air jet assisted tribocharging and from the outside Incoming air jet assisted triboelectric charging combinations include, but are not limited to. Various combinations of triboelectric charging materials, including positive and negative charging materials, if desired, can also be used in the gun. A significant advantage of air jet-assisted triboelectric guns is that they are suitable for coating the inside of pipes and other enclosed surfaces due to their short design. . The short length of the gun allows it to move through pipes having even angles of bend, which is difficult with the very long guns of the prior art.
[0126]
Although the present invention has been described in terms of preferred embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made and the components replaced with equivalents without departing from the scope of the invention. In addition, many modifications may be made to adapt a particular situation or material to the present disclosure without departing from the essential scope thereof.
[0127]
Accordingly, the invention is not limited to the specific embodiments disclosed as the best mode for carrying out the invention, but the invention covers all embodiments falling within the scope of the claims. .
[Brief description of the drawings]
FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a triboelectric gun incorporating a new, previously unused material of the present invention.
FIG. 2
FIG. 3 is a cross-sectional view of the novel short-body friction charging gun of the present invention.
FIG. 3
(A)-(B) show a portion of the insert of the gun of FIG. 2 with air jets arranged in various opposing configurations.
FIG. 4
2A is a cross-sectional view of the insert of the short-bore triboelectric charging gun of FIG. 2 when viewed from the rear, where the air jets are not vertically displaced from each other; FIGS. FIG. 3 is a cross-sectional view of the insert of the short-body friction charging gun of FIG.
FIG. 5
(A) and (B) show the first set of air jets shown in (A) from the rear of the insert of the short-body triboelectric charging gun of FIG. 2A to 2F show the cross-sectional views of the short set of triboelectric charging guns of FIG. 2 viewed from the rear to the front, respectively. , (C) and (E) are cross-sectional views in which the first set of air jets shown in (D) and (F), respectively, are rotationally offset from the downstream second set of air jets. (G) and (H) show the first set of air jets shown in (G), respectively, viewed from the rear and forward of the insert of the short-body triboelectric charging gun of FIG. FIG. 4 shows a cross-sectional view, shown without rotation, of a single downstream air jet.
FIG. 6
1 shows a cross-sectional view of a corona gun incorporating a new, previously unused material of the present invention.
FIG. 7
1 shows a cross-sectional view of a flat spray nozzle incorporating the novel, unused material and one or more air jets of the present invention.
FIG. 8
1 shows a cross-sectional view of a powder pump of a powder coating mechanism incorporating new and unused materials of the present invention.
FIG. 9
FIG. 2 shows a schematic perspective view of a powder coating mechanism including a corona and a tribo-charging gun for charging powders to the same polarity.
FIG. 10
FIG. 3 is a cross-sectional view of another embodiment of the triboelectric charging gun of the present invention that incorporates an air jet.
FIG. 10A
FIG. 11 is a view of the gun shown in FIG. 10 cut out in a direction 10A-10A.
FIG. 11
FIG. 6 is a cross-sectional view of another embodiment of the triboelectric charging gun of the present invention incorporating an air jet arranged in a helical pattern.
FIG. 11A
FIG. 12 is a view of the gun shown in FIG. 11 cut out in a direction 11A-11A.
FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating another embodiment of a triboelectric charging gun using an air jet.
FIG. 13
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a modified version of the gun in FIG. 12 having a portion including an air jet and a rear frictionally charged portion.
FIG. 14
FIG. 13 is a cross-sectional view of a modified version of the gun of FIG. 12 with a triboelectric charging portion following a pre-charging portion containing an air jet.
FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating two embodiments of a gun directed from inside to outside of the present invention.
FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating two embodiments of a gun directed from inside to outside of the present invention.
FIG.
Figure 2 illustrates an embodiment of an air jet induced charging gun in a conventional manual spray gun configuration.
FIG. 18A
18 illustrates another embodiment of the gun of the type shown in FIG. 17 using different length extensions.
FIG. 18B
18 illustrates another embodiment of the gun of the type shown in FIG. 17 using different length extensions.
FIG. 18C
18 illustrates another embodiment of the gun of the type shown in FIG. 17 using different length extensions.
FIG. 18D
18 illustrates another embodiment of the gun of the type shown in FIG. 17 using different length extensions.
FIG.
Shows a gun from the inside out in a manual gun configuration.
FIG.
Fig. 2 shows a spray gun incorporating a structure directed from inside to outside and a structure directed from outside to inside.
FIG. 21
5 shows another embodiment of the present invention.
FIG. 22
5 shows another embodiment of the present invention.
FIG. 23
5 shows another embodiment of the present invention.
FIG. 24
5 shows another embodiment of the present invention.

Claims (47)

An apparatus having a powder flow path for spraying a powder coating material, wherein the powder flow path has a charged surface, and triboelectrically charges the powder coating material in contact with the charged surface. A spray device characterized in that said charging surface comprises a negative triboelectric charging material selected from polyamide resin mixtures, fiber reinforced polyamides, amino plastic resins and acetal polymers. The spray device according to claim 1, further comprising one or more air passages formed through the charged surface, wherein the air passages are in fluid communication with a source of compressed air. Spray equipment. The spray device according to claim 1, further comprising a conductor disposed adjacent to the charged surface, wherein the conductor is connected to one of an electrical ground or a potential source. A spray device. The spray device according to claim 3, further comprising one or more air passages formed through the charged surface, wherein the air passages are in fluid communication with a source of compressed air. Spray equipment. An apparatus having a powder flow path for spraying a powder coating material, wherein the powder flow path has a charged surface, and triboelectrically charges the powder coating material in contact with the charged surface. A spray device, further comprising one or more air passages formed through said charging surface, said air passages being in fluid communication with a supply of compressed air. The spray device according to claim 5, wherein the charged surface comprises a negative triboelectrically charged material selected from a polyamide resin mixture, a fiber reinforced polyamide, an amino plastic resin and an acetal polymer. Spray equipment. The spray device according to claim 5, further comprising a conductor disposed adjacent to the charging surface, wherein the conductor is connected to one of an electrical ground or a potential supply. A spray device. An apparatus for spraying a powder coating material having a powder flow path through which the powder coating material flows, wherein the powder flow path has a first charging surface and the first charging The powder coating material in contact with the surface is triboelectrically charged, wherein the first charged surface comprises a triboelectric charging material having a first charging polarity, and wherein the apparatus also comprises the powder coating material. Further comprising a component flowing therethrough, wherein the component has a second charging surface, and the second charging surface also comprises a triboelectric charging material having the first charging polarity. And equipment. The apparatus of claim 8, wherein the component is a spray nozzle. The apparatus of claim 9, wherein the spray nozzle includes an air passage in fluid communication with a source of compressed air. 9. The apparatus according to claim 8, wherein the first charging polarity is a negative charging polarity. The apparatus of claim 11, wherein the first charged surface comprises a negative triboelectrically charged material selected from a polyamide resin mixture, a fiber reinforced polyamide, an amino plastic resin, and an acetal polymer. Features device. A mechanism for applying a powder coating material to an object, wherein the mechanism includes a powder supply device for supplying the powder coating material, and a device for spraying the powder coating material received from the supply device. Wherein the spray device has an electrode for charging the powder coating material to a first charging polarity, and the supply device includes a component having a charged surface, and is in contact with the charged surface. A mechanism for triboelectrically charging a powder coating material, wherein the charging surface comprises a triboelectric charging material having the first charging polarity. 14. The mechanism according to claim 13, wherein the component comprises at least one of a fluidizing plate, a hopper wall, a suction tube for a pump, a component of a pump or a hose. 14. The mechanism according to claim 13, wherein the charged surface comprises a negative triboelectrically charged material selected from a polyamide resin mixture, a fiber reinforced polyamide, an amino plastic resin and an acetal polymer. mechanism. 14. The mechanism according to claim 13, wherein the spray device includes a charging surface for charging the powder coating material to the first polarity. 17. The mechanism of claim 16, wherein the charging surface comprises a negative triboelectric charging material selected from a polyamide resin mixture, a fiber reinforced polyamide, an amino plastic resin, and an acetal polymer. mechanism. A mechanism for applying a powder coating material to an object, said mechanism including at least one corona charging spray device and at least one tribo charging spray device, wherein said corona charging spray device comprises: An electrode for charging the material to a first charging polarity, the frictional charging spray device having a powder flow path, the powder flow path having a charging surface, and a powder contacting the charging surface. A mechanism for triboelectrically charging a body coating material, wherein the powder coating material is charged to the first polarity by the charging surface of the triboelectric spray device. 19. The mechanism according to claim 18, wherein the first charging polarity is a negative charging polarity. 20. The mechanism of claim 19, wherein the charging surface comprises a negative triboelectric charging material selected from a polyamide resin mixture, a fiber reinforced polyamide, an amino plastic resin, and an acetal polymer. mechanism. 21. The mechanism of claim 20, wherein the mechanism further comprises a powder supply for supplying a powder coating material to at least one of the corona charging spray device and the tribocharging spray device. A supply device including a component having a charged surface, and triboelectrically charging a powder coating material in contact with the charged surface, wherein the charged surface of the component has a triboelectric charge having the first charged polarity; A mechanism comprising a material. 22. The mechanism of claim 21, wherein the charged surface of the component comprises a negative triboelectrically charged material selected from a polyamide resin mixture, a fiber reinforced polyamide, an amino plastic resin, and an acetal polymer. Features mechanism. 22. The mechanism according to claim 21, wherein the powder supply device supplies powder coating material to at least one corona charging spray device and at least one tribo charging spray device. 19. The mechanism of claim 18, wherein the corona charging spray device is used to coat a first portion of the object, and the tribo charging spray device covers a second portion of the object. A mechanism characterized by being used for: 25. The mechanism of claim 24, wherein the second portion of the object is a concave portion of the object. 25. The mechanism of claim 24, wherein the corona charging spray device first applies a powder coating material to the first portion of the object, and then the tribo charging spray device applies the powder coating material to the object. A mechanism for applying to the second portion. A triboelectric powder spray apparatus, wherein the apparatus includes a body having an inner bore, a wear tube disposed in the inner bore, and an open passage provided between the inner bore and the wear tube. At least one air jet passage is provided through the wear tube, the air jet passage in fluid communication between the open passage and the interior of the wear tube, wherein the wear tube has a charged surface and is in contact with the charged surface. And the open passage is in fluid communication with a source of compressed air, whereby compressed air passes from the open passage through the air jet passage and through the wear tube. A triboelectric powder spraying device, wherein the powder coating material flows inside and the powder coating material flows through the wear tube. 28. The triboelectric powder sprayer of claim 27, further comprising an inner wear surface disposed within the wear tube, wherein the inner wear surface has a charged surface and is in contact with the charged surface. A triboelectric powder spray apparatus characterized in that a body coating material is triboelectrically charged. 28. The triboelectric powder sprayer of claim 27, wherein the charged surface comprises a negative triboelectric material selected from a polyamide resin mixture, a fiber reinforced polyamide, an amino plastic resin, and an acetal polymer. A triboelectric powder spray device characterized by the above-mentioned. A mechanism for applying a powder coating material to an object, wherein the mechanism includes a powder supply device for supplying the powder coating material, and a device for spraying the powder coating material received from the supply device. The supply device includes a component having a charged surface, and triboelectrically charges a powder coating material in contact with the charged surface, wherein the charged surface of the component is a polyamide resin mixture, fiber reinforced A negative triboelectrically-charged material selected from selected polyamides, amino plastic resins and acetal polymers. An apparatus having a powder flow path for spraying a powder coating material, wherein the powder flow path has a charged surface, and triboelectrically charges the powder coating material in contact with the charged surface. One or more air passages formed through the charged surface (the air passages are in fluid communication with a source of compressed air), and to reduce the distance traveled by powder to impinge on the charged surface. The apparatus further comprising a triboelectric charging insert disposed in the powder flow path. 32. The apparatus of claim 31, wherein the powder flow path is generally cylindrical, and the insert is generally cylindrical and has a smaller diameter than the powder flow path. Features device. 33. The device of claim 32, wherein the insert and the powder flow path form a ring, and the powder passing through the ring is triboelectrically charged. 34. The device of claim 33, wherein the air passage is upstream of the annulus. 34. The device of claim 33, wherein the air passage is open to the annulus. An apparatus having a powder flow path for spraying a powder coating material, wherein the powder flow path has a charged surface, and triboelectrically charges the powder coating material in contact with the charged surface. Further comprising an air flow passage extending in the charging surface at a distance from the charging surface, the air flow passage being defined by a wall, wherein the wall is formed by one or more air passages formed through the wall. An apparatus having a passage, wherein said air passage is in fluid communication with a source of compressed air. 37. The apparatus of claim 36, wherein the air flow path is defined by a tubular wall concentrically disposed within a larger tube forming the charging surface. 37. The device according to claim 36, comprising a body forming part of a spray gun, wherein the charging surface is partially formed by the gun body. 37. The apparatus of claim 36, wherein the air flow path comprises an outer surface and triboelectrically charges the powder coating material impinging on the outer surface. 37. The device of claim 36, comprising an outer air passage formed through the charging surface. A triboelectric powder coating gun having a component that includes a triboelectric charging surface, wherein the component can be incorporated into the gun in at least two different positional orientations. 43. The gun of claim 41, wherein the component rotates from a first position to a second position when incorporated into the gun. 42. The gun of claim 41, wherein the orientation of the component has been reversed from a first position to a second position when incorporated into the gun. A triboelectric powder coating gun having a component that includes a triboelectric charging surface, wherein the component is connected to a holder to form a two-piece mechanism, and the two-piece mechanism is incorporated into the gun. And a gun. 46. The gun of claim 44, wherein said holder includes one or more air jet passages. The gun of claim 44, wherein said holder includes one or more electrical grounding elements. A triboelectric powder coating gun comprising a triboelectric charging surface and an air jet impinging on the charging surface, further comprising a grounding element located upstream of the charging surface.

Images