JPH04265168A - 向上された静電塗料付着方法および装置 - Google Patents

向上された静電塗料付着方法および装置

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JPH04265168A
JPH04265168A JP3188869A JP18886991A JPH04265168A JP H04265168 A JPH04265168 A JP H04265168A JP 3188869 A JP3188869 A JP 3188869A JP 18886991 A JP18886991 A JP 18886991A JP H04265168 A JPH04265168 A JP H04265168A
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paint
whiskers
electrostatic
nozzle
charge
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JP3188869A
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David B Chang
デイビッド・ビー・チャング
James E Drummond
ジェームス・イー・ドラモンド
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Hughes Aircraft Co
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B5/00—Electrostatic spraying apparatus; Spraying apparatus with means for charging the spray electrically; Apparatus for spraying liquids or other fluent materials by other electric means
    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/053—Arrangements for supplying power, e.g. charging power
    • B05B5/0533—Electrodes specially adapted therefor; Arrangements of electrodes
    • B05B5/0536—Dimensional characteristics of electrodes, e.g. diameter or radius of curvature of a needle-like corona electrode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • B05B5/025—Discharge apparatus, e.g. electrostatic spray guns
    • B05B5/053—Arrangements for supplying power, e.g. charging power
    • B05B5/0533—Electrodes specially adapted therefor; Arrangements of electrodes

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は表面の静電塗装、特に塗
料をもっと効率的に集束させて表面上に供給させるこの
ような塗装のために改良された装置および方法に関する
。
【０００２】
【従来の技術】通常の電荷インジェクタは球根形状を有
する回転する塗料ノズルのスプレイ端部に設けられ、そ
こから突出したニードルを含む。ノズルが回転すると、
塗料はノズルの湾曲面のほぼ接線方向に、小滴を帯電す
る電極にわたって放出される。これは小滴を塗装された
表面の広い領域にわたってこのようにして拡散させる。 塗料流内で帯電電極のテーパーによって形成されたエン
ベロープ表面の形状は通常例えばＡ．Ｓｅｐｔｉｅｒ氏
による論文（“Ａｐｐｌｉｅｄ　　Ｃｈａｒｇｅｄ　　
Ｐａｒｔｉｃｌｅ　Ｏｐｔｉｃｓ　，Ｐａｒｔ　Ｃ：Ｖ
ｅｒｙ−Ｈｉｇｈ−Ｄｅｎｓｉｔｙ　　Ｂｅａｍｓ”，
Ａｃａｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ，１９８３年，１４１　
頁および２０７　頁）に記載されたような標準的なピア
ス型電極の形状である。それは結果的に約０．０００４
Ｃ／ｇ（クーロン／グラム）、すなわち約１０億原子当
り１つの余分な電子に過ぎない質量比の電荷を有する塗
料小滴になる。反対に、進歩した静電沈澱剤は０．１　
マイクロメータの寸法にされた飛散灰粒子上に１０倍の
この量を付着するが、しかしこれでさえも粒子の周囲の
空気の電気的絶縁破壊によって設定された論理的な限界
より小さい大きさのオーダーである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような電極は許容
可能な結果を生成するが、そのコストを減少させ、塗装
がより効果的にされることが好ましい。自動車の製造に
おいて、これらはもっと製品の競争価格を低くする必要
性から生じる。さらに、１平方フィート当りの塗料に対
する放出される揮発性材料の許容量に対するＥＰＡ（環
境保護団体）要求に容易に適合する良好な方法を開発す
る必要がある。
【０００４】
【課題解決のための手段】本発明は複数の導電ウィスカ
ーに塗料を供給する装置および方法を使用し、塗料に静
電荷を与えることによってこのような静電塗装を改良す
るものである。
【０００５】特に、性能の高められた静電塗料付着装置
は、ノズル、塗料を供給するためにノズルに結合された
導管、および塗料に静電荷を与えるためにノズル内に位
置された複数のまたはアレイの導電ウィスカーを具備し
ている。各ウィスカーは電界強度を高め、したがってそ
れらがその他の場合よりも小さい供給電圧により塗料に
電荷を供給することを可能にするためにのこぎり歯状の
端部において終端する。ウィスカーのアレイの長さは、
塗料上のフォーカス電界を制御するために特定の３次元
湾曲を与えるように形成される。各ウィスカーはホルダ
ーに固定され、そのホルダーは多孔性グリッドに固定さ
れている。ホルダーはホルダーの電流限定能力を調整す
るように構成されている。グリッドは自動車のような塗
装される表面に負に帯電された塗料の小滴を付着させる
ためにノズルを出る塗料を狭い流れに分離する。
【０００６】いくつかの利点はこの装置および構造から
得られる。本発明のウィスカーは通常の装置において使
用されるニードルよりもずっと微細であるため、それら
は液体内において局部プラズマを生成し、非常に密接に
パックされることができるため、質量比に対してかなり
大きい電荷が生成されることができる。これは本発明の
装置が通常の装置の０．０００４Ｃ／ｇの塗料の小滴上
の質量比に対して約１００　倍のその量まで電荷を増加
させる。これは塗料適用の良好な制御および高い効率を
提供する。 良好な制御は、均一のカバレージを提供するだけでなく
、表面形状に応じて重いまたは軽いコーティングを提供
するために小滴が塗装されるべき表面上にもっと正確に
集中されることを可能にする。塗料の費用は節減される
。塗装面の１平方フィート当り放出される揮発性材料の
許容量に関する環境保護団体（ＥＰＡ）要求への追従は
さらに容易に達成されることができる。本発明の完全な
理解、並びに別の目的および利点は以下の実施例および
添付図面の説明から明らかになるであろう。
【０００７】
【実施例】図１は自動車のシェルのような表面に塗料を
静電的に供給する装置１０を示す。塗料は導管１４を通
って塗料のソース（示されていない）から球根構造のノ
ズル１６に矢印１２によって示されたような方向に流れ
る。この構造は、高速でノズルを回転する単一ニードル
および機構を使用する静電塗料スプレイ装置に関して通
常のものである。
【０００８】しかしながら、本発明において放射された
塗料流をスピンする代わりの手段が設けられている。既
存の塗料スプレイ装置における比較的大きい直径の通常
のニードルの代わりに、本発明は典型的に０．００１　
乃至０．００２ｍｍ　の直径の、例えばチタン、グラフ
ァイト、錫またはタングステンからなる複数の金属ウィ
スカー１８を使用する。ウィスカー１８は、狭いジェッ
トに塗料を分割するような大きさにされた多孔性の導電
材料のグリッド２０に固定されている。
【０００９】グリッドはウィスカー１８の適切な支持を
保証し、それを通る狭いジェットの形態での塗料の流れ
を許す通常の設計である。グリッドの開口は塗料の粘度
に依存する。すなわち塗料の粘度が高まると、グリッド
の開口は対応的に広くされる。グリッド材料に対する典
型的な開口率は、０．００５　乃至０．０１５ｍｍ　の
メッシュ範囲のような９０％の流動領域および１０％の
グリッド材料を提供する。
【００１０】図２に示されたように、各ウィスカー１８
はホルダー２２によってグリッド２０に固定されている
。ホルダー２２は抵抗材料で構成され、任意の１つのウ
ィスカーが過度の電流を導くことを阻止する電流リミタ
として作用する。ウィスカー１８のホルダー２２に対す
る固定はカップ形状の受け部２４によって行われ、ホル
ダーは任意の適切な結合手段によってグリッド２０に対
して端部２６で固定される。ホルダーはホルダーの電流
制限能力を調整するように少ない断面積の中心セクショ
ン２８を有する。
【００１１】ウィスカーの長さは、塗料小滴上でフォー
カス電界を制御するためにそれらに特定の３次元湾曲を
与えるように形成される。ウィスカーが不均一な、すな
わち塗料に対して電荷を与えるのを助けるようにのこぎ
り歯状にされた端部３０を有することがさらに好ましい
。 ウィスカーは非常に一定した構造の単結晶であるため、
それらの端部が破損されたときに鋭い角が得られる。
【００１２】グリッド２０は、図３に示された高い負の
直流電圧のパルス化された電源３２に結合されている。 パルス化はパルス期間が塗料内の電気的絶縁破壊の時間
より小さい高電圧を使用させる。放射は電圧と共に急速
に高まる。したがって、静電沈澱剤において同じ方法で
も生じる帯電速度において純粋な利得が生じる。図３に
示されたように、過度の電圧帯電時間ｔ１　および停止
時間ｔ２　は、静電沈澱剤に対して普通であるように許
容可能なスパークリング速度（１／分）で帯電速度を最
大にするように通常設計の電子回路によって調節される
ことができる。調節は塗料およびその流動率の誘電特性
に依存している。
【００１３】所望ならば、流動の静電ステアリングおよ
び／または回転は、塗装される表面に対して所望の方法
でノズル１６から出たときに小滴を操縦するために出口
開口１７の周囲にリング状に配置されたデフレクタ２２
，２４および２６（導体２３，２５および２７によって
それぞれパワーを与えられた）の付加等によって付加さ
れる。図４はデフレクタに与えられることができる電圧
励起の一方法すなわち３相励起を示す。もちろん代わり
の方法が使用されることができるが、ほとんどの場合使
用される電圧の位相数（Ｎ）は使用される偏向板の数に
等しい。
【００１４】複数のウィスカー１８の使用は表面に供給
されるべき塗料の電荷対質量比を改良する。電荷対質量
比は塗料の小滴に与えられ、小滴の慣性に影響を与える
質量によって分割されることができる電荷量を意味する
。 電荷対質量はこの比率が高まると小滴の加速に直接比例
するため、小滴は表面に対して良好に導かれることがで
きる。
【００１５】本発明は特定の実施例に関して記載されて
いるが、種々の電荷および修正は本発明の技術的範囲を
逸脱することなく行われることができることを認識すべ
きである。
【図面の簡単な説明】
【図１】複数の金属ウィスカーの使用を含む本発明の好
ましい実施例の断面図。
【図２】ウィスカーの１つおよび支持グリッドに対する
その接続を示した詳細な図。
【図３】ウィスカー、したがって塗料に負電荷を供給す
る電源の望ましいパルス波形図。
【図４】偏向板に供給されるべき３相電圧付勢方法を示
す図。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　ノズルと、塗料を供給するために前記
    ノズルに結合された導管と、塗料に静電荷を供給するた
    めに前記ノズル内に位置された複数の導電ウィスカーと
    を含む静電塗料付着装置。
  2. 【請求項２】　　前記ウィスカーはそれぞれ塗料が多量
    の電荷を得ることを可能にするためにのこぎり歯状の端
    部で終端している請求項１記載の静電塗料付着装置。
  3. 【請求項３】　　前記ウィスカーの長さは塗料上のフォ
    ーカス電界を制御するためにそれらに所望の３次元湾曲
    を与えるように形成される請求項２記載の静電塗料付着
    装置。
  4. 【請求項４】　　前記グリッドは多孔性の導電材料から
    形成される請求項１記載の静電塗料付着装置。
  5. 【請求項５】　　前記グリッドに負の電荷を供給する高
    電圧のパルス電源を含む請求項１記載の静電塗料付着装
    置。
  6. 【請求項６】　　前記電源は塗料内における電気的絶縁
    破壊に対する時間より少ないパルス継続時間を提供する
    ように構成されている請求項５記載の静電塗料付着装置
    。
  7. 【請求項７】　　前記接続手段は分離したホルダを含み
    、前記各ホルダは前記グリッドに前記ウィスカーの１つ
    を接続し、前記ウィスカーおよび前記グリッドに対して
    それぞれ端部が固定された抵抗材料を含み、前記端部の
    中間の部分が所望の電流制限値を限定するように狭くさ
    れている請求項１記載の静電塗料付着装置。
  8. 【請求項８】　　前記ウィスカーはそれぞれ前記ウィス
    カーによって与えられる塗料上への負の電荷の付着を高
    めるためにのこぎり歯状の端部で終端している請求項７
    記載の静電塗料付着装置。
  9. 【請求項９】　　前記ウィスカーの長さは、塗料上のフ
    ォーカス電界を制御するためにそれらに所望の３次元湾
    曲を与えるように形成されている請求項８記載の静電塗
    料付着装置。
  10. 【請求項１０】　　前記ウィスカーはそれぞれチタン、
    グラファイト、錫およびタングステンの群から選択され
    た材料の単結晶から形成される請求項９記載の静電塗料
    付着装置。
  11. 【請求項１１】　　複数の導電ウィスカーに塗料を供給
    し、塗料に静電荷を与えるステップを含む静電塗料付着
    方法。
  12. 【請求項１２】　　ウィスカーはそれぞれ塗料が多量の
    電荷を得ることを可能にするためにのこぎり歯状の端部
    で終端している請求項１１記載の方法。
  13. 【請求項１３】　　塗料上においてフォーカス電界を制
    御するために所望の３次元的な湾曲をそれらに与えるよ
    うに形成された長さをウィスカーに与えるステップを含
    む請求項１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】　　ノズル、塗料を供給するために前記
    ノズルに結合された導管、塗料に静電荷を与えるために
    前記ノズル内に位置された複数の導電ウィスカーおよび
    前記ノズルの出口開口の周辺付近に配置されたＮ組の偏
    向板を含み、前記偏向板が前記ノズルから放射された塗
    料のドロップを偏向し回転するようにＮ相電圧の電源に
    結合されている塗料付着装置。
JP3188869A 1990-08-01 1991-07-29 向上された静電塗料付着方法および装置 Pending JPH04265168A (ja)

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US07/561,118 US5086972A (en) 1990-08-01 1990-08-01 Enhanced electrostatic paint deposition method and apparatus

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JPH04265168A true JPH04265168A (ja) 1992-09-21

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