JP2016524528A - 酸素リッチなキャリア流体を用いて静電塗装する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

産業及び専門職の静電塗装のための方法及び装置は、噴霧塗料又は粉体塗料の流れと合流された静電気帯電した圧縮キャリア流体（正に帯電、負に帯電又は中性プラズマ状態）を用いて、塗装及び実施された材料の種類に応じて所定の電離パラメータに基づいて、キャリア流体の高度な静電グリップを得るために、塗装キャリア流体を酸素リッチにするステップを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、処理の生産高を最適化するために、静電気帯電された塗装キャリア流を用いるプラントで実行される産業及び専門職の塗装分野の用途に適用される。

静電気は、全ての表面を引き付け、各材料のある原子から別の原子への電子の伝達を生じることにより、塗装処理の結果を調節する物理現象であることが事実上知られている。

表面の静電荷のレベルは、当該材料及びその物理特性及び電気特性、周囲環境の温度及び湿度などのような様々な要因に依存する。

以下に示す表は、塗装される基板の異なる材料がどの程度明確な摩擦電気特性を有し、それ故、塗装される面上に運ばれる塗料の電離の単一の固定パラメータが使用される既存の塗装処理とは異なる手法で反応することを強調している。よって、当該分野において解決される技術課題は、塗装キャリア流の静電グリップを増大させ、塗装される異なる種類の材料に応じて前記流体の電離電荷を順応させることの両方で構成される。

上記の技術課題を解決するために、本発明は、単なる圧縮空気、又は好ましくは塗装時に圧縮空気から連続的に得られる変化された空気によって構成されるキャリア流体の使用を活用し、塗装される基板上に運ばれる前に静電帯電される噴霧液体塗料又は粉体塗料を送ることを想定する液体又は粉体塗料で静電塗装するシステムのための方法及び装置に関する。

より詳細には、本明細書では、空気が“変化される（ｍｏｄｉｆｉｅｄ）”とは、外気の天然の組成から開始し、天然の組成に存在する不要な物質を奪い、キャリア流体のよりよい電離のために有益な静電グリップの増大を実現するように、好ましいパーセンテージの独占的な窒素、酸素及びアルゴンからなる混合物の形態でのキャリア流体を得るという意味であることが理解される。

好ましい解決手段として、前記混合物は、中空繊維浸透分離膜手段を介して又は圧力スイング吸着（ｐｒｅｓｓｕｒｅ−ｓｗｉｎｇ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ（ＰＳＡ））を介して取得される窒素がリッチな混合物である。

この点について、米国国際標準空気の基準表によれば、天然の外気は、以下の表に示すようなものからなることが想起される。

従来技術
静電塗装システムは、キャリア流体として圧縮空気を用いることが知られており、これは、全ての課題を含み、この分野ではよく知られており、炭化水素の粒子及び湿度の存在により決定される、塗装処理で最良の結果の実現をもたらさない。

同様に、上記で示された課題を解決するために、キャリア流体、変化された空気、及び特に、窒素リッチに変化された空気を使用する静電塗装システムが知られている。

上記装置の例は、本出願人により出願されたＷＯ２００９０５６９５０号公報に記載されている。

知られているように、これらのシステムは、不活性である窒素が変化された空気（ｎｉｔｒｏｇｅｎ−ｍｏｄｉｆｉｅｄ ａｉｒ）の有利な特性の利益を享受し、キャリア流体の流れに高速輸送を与えることができると共に、塗料を大量に節約することができる。

しかし、使用の条件及び塗装される基板の種類（金属、プラスチック、より複雑又はあまり複雑でない形状）が変わると、変化された空気の使用は、特に窒素がリッチな場合、静電気帯電の好ましい強度を得る目的のために常に最適ではないことがわかっている。実際には、良好な静電グリップ性能を有し、アルゴンよりも遥かに高い割合で空気中に存在する分子であり、そして、静電気的な引力を示す酸素とは異なり、窒素は、不活性ガスである限りにおいて静電荷を引き付けることができない。

本発明の第１の目的は、上述した既存のシステムの上記欠点のない静電塗装のための方法及び装置を提供することである。

上記及び更なる目的は、静電気帯電の強度及び兆候を効果的かつ迅速に変更することができ、塗装条件に応じて及び／又は塗装される異なる種類の基板に応じて後にパラメータ化する、静電塗装のための方法及び装置で実現される。

本発明の第１の利点は、作業工程の構造的な変更又は中断を行わずに、塗装される基板に関わりなく、使用時に最良の塗装条件で装置を設定することができるということにある。

上記及び更なる利点は、制限されない実施例によって提供される、この後の発明の詳細な説明及び別紙の図面からの分岐において当業者によってより良く理解されるであろう。
図１は、本発明に係る装置の概略図である。 材料の摩擦帯電特性の表を示す。

図面を参照しながら、その従来のタイプの、ディスペンサ６を用いる基板１を塗装するための装置が以下に説明され、当該装置は、ダクト１５から来るキャリア流体及びコンテナ５から来る液体又は粉体塗料からなるスプレーファン１４を基板上に送る。キャリア流体は、フィルタ１６によってフィルタされることが可能な天然の外気を取り込むことにより取得される圧縮空気のソース２により供給され、キャリア流体は、窒素、酸素及びアルゴンリッチに変化された混合物の圧縮空気を得るために、空気から残留物質を分離し、かつ残留物質を空気から奪うことにより、組成を変更するために調整されうるユニット３へ導入される。

好ましくは、ユニット３は、出口に逆止弁１７及び流量調整器１０が設けられた中空繊維膜窒素セパレータ９を備える。

有利には、流量調整器１０を介して、取得するための変更された残留窒素及び酸素のパーセンテージを変更することができ、好ましくは、変更された空気の流れは、７８％から９９％の範囲の窒素のパーセンテージ、及び２１％から４０％の間の酸素のパーセンテージを含む。

ユニット３の更に下流には、変更された空気の流れを静電気帯電させ、正に帯電、負に帯電又は中性的なプラズマ状態の圧縮キャリア流体の流れを得る電離ユニット４が設けられる。この目的のために、オペレーターが、キャリア流体の流れにおいて電離ユニットにより誘導される電荷の正、負又は中性状態を選択することができることを介して、電離ユニット４は、制御パネル２９によって制御される。

本発明によれば、装置は、７０％から９８％の純度の追加の酸素の流れをユニット３により供給される、変化された空気の流れをリッチにするために調整されうるユニット７を更に備える。

好ましくは、調整可能なユニット７は、圧縮空気ソース２自体により供給され、出口に逆止弁１８が設けられるＰＳＡモレキュラーフィルタセパレータを備える。

本発明のために、ディスペンサ６は、分離ユニット３によって除去される塵、オイル及び他の残留物質がない変更された空気の流れ、及びユニット７による酸素の流れによって構成されるキャリア流体によって供給される。

この解決手段により、キャリア流体に存在する酸素のパーセンテージは、塗装条件及び／又は塗装される基板の種類に応じて、それをパラメータ化することにより最適な手法で調整されうる。

有利には、セラミック−ゼオライト及び／又はリチウム−ゼオライトＰＳＡモジュールでの分離により得られる純粋な酸素の分子が、高い電離能力を有しているため、酸素のパーセンテージを増加又は減少させることにより、キャリア流体の流れの静電荷のより大きな引力を得ることができ、それにより、塗料の噴霧粒子の搬送、及び静電気帯電され、かつ微粉砕された粒子の基板へのよりよい浸透の効率を最適化する。

本発明のために、キャリア流体の酸素のパーセンテージを増加させることにより、液体塗料及び／又はその微粉砕（粉体塗料を使用する場合）の噴霧は、高い強度の静電荷に起因してよりよい搬送効率を示すであろう。有利には、高い強度の静電荷は、帯電粒子のよりよい浸透を可能にし、複雑な形状を有する全ての基板上で生じ、塗装工程において、塗料又は粉体の粒子が全ての隅及び凹部又は塗装される箇所に均一に届くことを妨害するファラデーケージ効果を排除する。

上記で何度も示された静電グリップの結果として塗料の粒子からはね返る効果の著しい低減という更なる利点がある。

実施例により、基板１は、金属、プラスチック又は木製基板であってもよく、より複雑又はあまり複雑でない形状を有し、それにより、強度が変化する正、負又は中性静電荷を必要とする。

本発明のさらなる利点は、所定の設定により、塗装される面の静電気的な性質に応じてパラメータ化される流体の電離の条件を得ることができる点にある。

この目的のために、本発明は、オペレーターによる外部パネルから管理されうる制御及び混合ユニット８によって塗装装置の管理を想定し、（変更された空気の窒素及び酸素の所望のパーセンテージを得るための）分離ユニット３及び（所望量の追加の酸素を得るための）酸素リッチユニット（ｏｘｙｇｅｎ−ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ ｕｎｉｔ）７の両方と接続される。

上述した実施形態では、変更された空気及び追加の酸素の２つの流れは、制御及び混合ユニット８に合流し、キャリア流体の蓄積のための圧縮されたリザーバー１１へ分配する。

リザーバー１１からのキャリア流体は、その温度を好ましい値に調節することができる熱調節アセンブリ１２を通じて流れ、−２０℃から＋１００℃の間に含まれ、調整可能かつ一定である。

本発明の利用の好ましい例では、約８℃の温度及び約０．５Ｂａｒの圧力で負に帯電したキャリア流体の流れが、複雑な形状を有する金属担体の非常に滑らかで、均一な塗装を得ることを可能にすることがわかった。

異なる実施形態では、熱調節器１２は、例えば、抵抗のような加熱エレメントと、例えば、プレート冷却装置のような冷却モジュールと、を備えてもよい。

本発明は、好ましい実施形態に基づいて説明されているが、本発明の保護の範囲から逸脱せずに、等価な変形が考案されてもよい。

Claims (16)

1. 装置による基板（１）の静電塗装のための方法であって、前記装置は、
   外気を取り込むことにより取得される圧縮空気のソース（２）と、
   前記圧縮空気の流れを静電気帯電し、正又は負に帯電された圧縮キャリア流体の流れを得る電離ユニット（４）と、
   液体又は粉体塗料のソース（５）と、
   前記キャリア流体及び噴霧塗料の混合物を前記基板上に送るためのディスペンサ（６）と、を備え、
   前記圧縮空気の流れを追加の調整可能な酸素の流れでリッチにするステップを備えることを特徴とする、方法。
2. 空気から残留物質を分離し、前記残留物質を前記空気から奪うことにより、前記圧縮空気の組成を連続的に変化させ、窒素、酸素及びアルゴンリッチに変化された空気の圧縮流を得るステップを備える請求項１に記載の方法。
3. 前記追加の酸素の流れは、圧縮された天然の空気の流れから開始する連続的な分離により得られる請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記追加の酸素の流れは、少なくとも１つのＰＳＡ（圧力スイング吸着（ｐｒｅｓｓｕｒｅ−ｓｗｉｎｇ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ））モレキュラーシーブ分離ユニットにより得られる請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記電離ユニット（４）は、前記圧縮空気の流れを静電気帯電し、正に帯電、負に帯電又は中性プラズマ状態のいずれかの圧縮キャリア流体の流れを得るために予め配置される請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 基板（１）の静電塗装のための装置であって、
   天然の外気を取り込むことにより得られる圧縮空気のソース（２）と、
   前記圧縮空気の流れを静電気帯電し、正又は負に帯電された圧縮キャリア流体の流れを得るための電離ユニット（４）と、
   液体又は粉体塗料のソース（５）と、
   前記キャリア流体及び噴霧塗料の混合物を前記基板上に送るためのディスペンサ（６）と、を備える装置であって、
   前記装置は、前記圧縮空気の流れを追加の酸素の流れでリッチにするために調整されうる第２のユニット（７）を備えることを特徴とする装置。
7. 窒素、酸素及びアルゴンリッチに変化された圧縮空気の加圧された流れを生成するために、空気からの残留物質を分離し、前記残留物質を前記空気から奪うことにより連続的に得られる、圧縮された天然の空気の組成を変化するために調整されうるユニット（３）を備えることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 前記第２のユニット（７）は、圧縮された天然の空気の流れから開始する連続的な空気操作から酸素を分離するためのユニットである請求項６又は７に記載の装置。
9. 前記第１のユニット（３）を制御し、前記変化された空気の流れの窒素及び酸素の所望のパーセンテージを得るために混合することができ、所望量の追加の酸素を得るために前記第２のユニット（７）を調整する、ユニット（８）を備える請求項６から８のいずれか一項に記載の装置。
10. 調整可能な前記第１のユニット（３）は、出口に流量調整器（１０）が設けられた逆浸透膜中空繊維窒素セパレータ（９）を備える請求項６から９のいずれか一項に記載の装置。
11. 調整可能な前記第２のユニット（７）は、ＰＳＡモレキュラーシーブセパレータを備える請求項６から１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記キャリア流体の保管のための圧縮リザーバー（１１）を備える請求項６から１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記キャリア流体の流れの熱調節のためのアセンブリ（１２）を備える請求項６から１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 前記熱調節のためのアセンブリは、−２０°Ｃから＋１００°Ｃの前記キャリア流体の流れの温度を調節することができる請求項６から１３のいずれか一項に記載の装置。
15. 前記キャリア流体の流れにおいて前記電離ユニットにより誘導される電荷の正、負又は中性状態を選択するための制御パネル（９）を備える請求項６から１４のいずれか一項に記載の装置。
16. 前記変更された流れ及び前記追加の酸素の流れが合流し、前記キャリア流体の流れが存在するミキサー（１３）を備える請求項６から１５のいずれか一項に記載の装置。
    
    

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