JPH08108107A - 静電塗装方法及び静電塗装機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液状の塗料を用いて、内側角隅部を含めて、
箱型製品の内外部を均一に、且つ高い塗着効率で静電塗
装するための静電塗装方法および静電塗装機を提供す
る。 【構成】 直流高電圧を印加する主放電極２の他に、パ
ルス放電極６を配設し、主放電極２と極性を同じくする
直流パルス高電圧を印加し、電気力線の方向を周期的に
変化させて、飛行中の微粒化塗料を振動させて箱型製品
の角隅部への侵入を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は石油溶剤系塗料、水系塗
料などの液状製品を用いての金属製品などに対する静電
塗装方法および静電塗装機に関するものである。

【０００２】

【従来技術の問題点と課題】金属製品などの塗装方法に
は、通常圧縮エアーにより霧化された塗料を吹き付けて
塗装するエアースプレー法と、静電気力を利用した静電
塗装法とがあるが、塗着効率が高い静電塗装が多く用い
られている。その原理は導電性をもつ被塗物を電極とし
て、一方静電塗装機が具備する主放電極に直流高電圧を
印加し、両電極間に形成される電気力線に、帯電した微
粒化塗料を乗せて飛行させ、被塗物に塗着させるもので
ある。

【０００３】静電塗装する場合、液状の塗料を微粒化す
る方法には、高電圧印加による静電気力自身によるもの
と、圧縮エアーによるものと、塗料自身に圧力を掛けノ
ズルから噴出して霧化するものである。通常はこれらの
方法に遠心力などが組み合わせられて微粒化されてい
る。また静電塗装機に用いられている放電極形状には、
回転カップ型、コロナピン型などがあるが、いずれも直
流の高電圧を印加し被塗物との間に固定電界、したがっ
て固定電気力線を形成するものである。微粒化された塗
料は、塗装室内の空気流れや、微粒化に用いられる空気
流れや、回転型カップによる遠心力などにより、複雑な
動きを示すが、概ねこの電気力線に乗り飛行するので、
エアースプレイ塗装に比し、塗着効率が高くなる。

【０００４】しかし被塗物面に凹凸がある場合、凸部に
電気力線が集中するため、均一に塗れないという問題が
あった。特に被塗物が箱型製品の場合、電気力線が箱型
製品の先端部に集中するため、箱型製品の内側角隅部の
塗装が困難であった。特に比較的塗着効率の高い、遠心
力で微粒化を行う高速回転カップ型静電塗装機を用いた
場合顕著であった。

【０００５】更に詳細に説明すると、静電塗装において
は静電塗装機の主放電極と被塗物間に通常は負極性の高
電圧が印加されるが、図６に示すごとく被塗物１２１が
箱型製品の場合、電気力線１１１は、主放電極２の先端
に近い箱型製品の先端１２４に集中して形成され、その
奥部１２５に至らない。そのため微粒化塗料１０１は、
噴射当初、遠心力などの機械的な力の外、微粒化塗料間
の斥力によって拡散して飛行するが、その後電気力線に
乗り飛行し、箱型製品の先端１２４に集中して塗着しそ
の奥部１２５に至らない。この現象はファラデイケージ
効果として広く知られているが、主放電極２のスプレイ
方向や、被塗物１２１との距離を変えても、電気力線の
集中を避けることが出来ないため同様に発生した。また
主放電極２は、塗装作業中、通常０．３〜１．０ｍ／ｓ
ｅｃの速度で往復運行されるが、その運行速度範囲内で
は電気力線１１１の方向も同時に動くので、殆どその効
果が無く、箱型形状の被塗物１２１の角隅部１２５の内
部が塗装出来なかった。また運行速度を極端に早くする
ことも、実際上出来なかった。そのためこのような形状
の製品の塗装を行う場合は、塗着効率を犠牲にして、エ
アースプレイ塗装を併用するほかなかった。

【０００６】それゆえ本発明の目的とするのは、箱型製
品の内部にたいし、電気力線のコントロールにより、エ
アースプレイによる補正塗りを必要としない、従って塗
着効率のよい静電塗装方法と静電塗装機を提供すること
である。

【０００７】

【問題を解決する手段】本発明が提供する手段は、アー
スされた被塗物を対電極とし、静電塗装機に具備された
主放電極に直流高電圧を印加して、液状製品を帯電させ
て行う静電塗装において、前記主放電極の他に、前記主
放電極と同極性の直流パルス高電圧を印加するパルス放
電極を少なくも一個具備する静電塗装機を用いて、電気
力線の方向周期的に変えながら塗装することを特徴とす
るものであり、主放電極およびパルス放電極が励起され
たとき、ほぼ等しい電圧が印加されていることを含むも
のである。また静電塗装機は、液状製品を帯電させるた
めの、直流高電圧を印加する主放電極と、主放電極と同
極性の直流パルス高電圧を印加するパルス放電極をすく
なくも１個具備するものであり、パルス放電極と主放電
極の中間位置で、先端が主放電極の先端より後方の位置
に、前記主放電極と同極性の直流高電圧を印加する整形
電極を具備することを含むものである。

【０００８】

【作用】上記の手段によれば、主放電極２、整形電極
５、パルス放電極６により図５（ａ），（ｂ）に示すご
とく電気力線が形成され、主放電極２によって帯電した
液状の微粒化塗料１０１は、主放電極２と被塗物１２１
との間に形成される電気力線群１１１上を、被塗物１２
１に向かって飛行する。

【０００９】パルス放電極６が励起されたとき、図５
（ｂ）に示すごとく、電気力線群１１１は、パルス放電
極６によって斥力を受け圧縮され、パルス高電圧が解除
されると、図５（ａ）に示すごとく、電気力線群１１１
は拡散し、通常のスプレーパターン幅となる。それゆえ
微粒化塗料１０１は、その進行方向の垂直方向に交互に
力を受け、進行方向を変えながら飛行する。

【００１０】それゆえパルス放電極を励起させる１分間
当たりの回数、すなわちパルス頻度を適切に設定すれ
ば、微粒化塗料が被塗物に衝突するまでに、方向変換動
作が少なくも数回繰り返される。すなわち微粒化塗料１
０１は、主放電極２から被塗物１２１への電気力線１１
１を振動しながら飛行することになり、微粒化塗料１０
１は全体としては被塗物１１２の方向に向かいながら、
必ずしも被塗物１２１の先端部１２４に集中しないで、
角隅部１２５へも侵入して塗装できることになるのであ
る。

【００１１】本発明におけるパルス放電極６を用いて
の、電気力線の方向変化にたいする効果は、パルス放電
極６の電圧、パルス頻度により変化し、またパルス放電
極６の形状、数に影響されるので、以下に実施例に基ず
き、本発明にかかわる静電塗装機の詳細と作用の詳細に
つき説明する。

【００１２】

【実施例１】図１は主放電極２と、パルス放電極６およ
び整形電極５を具備する本実施例を示す静電塗装機６１
の図であり、図２はこれらの電極に直流高電圧を印加す
る電源の回路図の例を示す図である。

【００１３】図１において、２は直径６５ｍｍのカップ
型主放電極であり、エアーモーター９６により高速回転
し、塗料を遠心力と静電気力により微粒化させるもので
ある。９５はエアーコネクターであり、９３は塗料コネ
クターであり、その他支柱７３などが通常の静電塗装機
と同様に具備されている。

【００１４】整形電極５は、０．３ｍｍ厚のステンレス
板で形成された直径１１５ｍｍのリング型電極であり、
位置調整手段７２により主放電極の中心軸方向に位置を
移動可能となっている。整形電極５の位置を調整すれ
ば、スプレーパターンの幅が調整できるので、被塗物１
２１の大きさにより調整すればよい。

【００１５】主放電極２および整形電極５には直流電源
４１より保護抵抗１４、ケーブル８３、コネクター９
０、および主放電極用限流抵抗１５と整形電極用限流抵
抗１９を通じて７０ｋｖの負極性直流高電圧が印加され
ている。

【００１６】主放電極２に印加する電圧は、従来法に比
し、３０〜５０％低減することができる。従来法では主
放電極２の電気力線が１８０度以上の方向に拡散してい
たのが、本発明では主放電極２によって帯電した塗料
に、整形電極５およびパルス放電極６により別方向から
被塗物１２１方向への電気力線が重畳されるので、電圧
を過度に上げなくとも、全体としては被塗物１２１に集
中するからである。

【００１７】パルス放電極６は０．３ｍｍ厚のステンレ
ス板で形成された直径１８０ｍｍのリング型電極で、そ
の先端が主放電極２の先端と一致するように、樹脂製支
持具７１に取り付けられている。パルス放電極６には電
源４１からパルス回路５２、ケーブル８１、コネクター
９２、限流抵抗１８、を通じて負極性直流パルス高電圧
が印加される。

【００１８】図２は電源回路の１例である。主放電極２
および整形電極５用の直流電源４１は３０〜１２０ｋｖ
の可変式で、通常は７０ｋｖで使用される。パルス放電
極６用のパルス回路５２も７０ｋｖで供給されるので出
力もほぼ７０ｋｖが得られる。１４は主放電極２および
整形電極５用の保護抵抗であり、１５と１９はそれぞれ
主放電極２用および整形電極５用の限流抵抗であり、１
６、１８はパルス放電極６用の保護抵抗および限流抵抗
である。整形電極およびパルス電極用限流抵抗１９、１
８の大きさは、主放電極用限流抵抗１５の５〜１０倍の
大きさに設定すればよい。

【００１９】パルス回路５２は、これに限定するもので
無いが、パルスコンデンサー３３、トリガー付きギャッ
プスヰッチ２７、および負荷抵抗１２より構成されてい
る。スヰッチはトリガーつきギャップスウイッチの代わ
りに、圧縮エアーで駆動されるギャップスヰッチや、サ
イリスターや、サイラトロンなどが使用できる。これら
はいずれも通常用いられているものでよい。

【００２０】パルス放電極６に印加するパルス高電圧
は、高いほど主放電極２の電気力線の方向変化にたいす
る効果が大きい。しかし電圧を高くし過ぎると、微粒化
された塗料が中央に集中しすぎるので、主放電極２へ印
加する電圧とほぼ等しくするのが好ましい。

【００２１】パルス放電極６に印加するパルス波形とし
ては、パルス幅１０μｓｅｃ、パルス頻度は２００ｐｐ
ｓの振動波が使用される。この場合パルス形状は、台形
波、矩形波、鋸波や、交流を半波整流された直流も用い
得るものであり、特に限定されるものでない。パルス頻
度は、頻度が大きい程効果が大きく、少なくも５０ｐｐ
ｓが必要である。パルス幅は極端に短くしたり、長くす
る必要はなく、５μｓｅｃ〜５０ｓｅｃとすればよい。

【００２２】

【実施例】図３はパルス放電極６を６ａ，６ｂの２個に
分割し、主放電極２および整形電極５を挟むごとく配設
した例の回路図であり、図４は電極の配置を被塗物方向
から見た正面図である。

【００２３】主放電極２及び整形電極５はそれぞれ直径
６５ｍｍ、１２５ｍｍで整形電極５は、その先端が主放
電極２の先端より３０ｍｍ背後に位置している。パルス
放電極６ａ，６ｂは図４に示すごとく２個に分割された
直径１８５ｍｍのリング型電極である。２個のパルス放
電極６ａ，６ｂにはパルス形成回路５１において、ロー
タリーギャップスヰッチ２８を用いて交互にパルス高電
圧を印加すればよい。

【００２４】この実施例の場合、方向変換効果がさらに
大きいので、奥行きのより深い箱型製品の内部塗装に適
する。

【００２５】本発明におけるパルス放電極に印加する直
流パルス高電圧として、パルス高電圧に直流高電圧を重
畳して用いてもよい。整形電極が省略できるので、電極
構成が単純になる。この場合電気力線の方向転換は穏や
かとなるので、比較的形状の単純な製品に適する。また
主放電極とパルス放電極の両方に、直流パルス高電圧を
印加してもよい。この場合塗料微粒子は、主放電極への
印加電圧が単なる直流の場合に比し、より大きな電気力
線の方向変換が行われるので、より複雑形状製品の塗装
に適している。

【００２６】本発明は上述のごとく、液体塗料による箱
型形状の内部の静電塗装に大きな効果を発揮するもので
あるが、平板状製品に用いても問題がなく、均一な塗装
面が得られる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、電気力線の方向を周期
的にかえることができるので、飛行中の微粒化塗料が振
動しながら被塗物に向かう。それゆえ突起した被塗物の
先端に集中せず、箱型製品の角隅部にも微粒化塗料が侵
入するので、複雑形状製品に対して均一な、且つ塗着効
率の高い静電塗装が行われる。

【００２８】以上本発明の静電塗装方法及び静電塗装機
につき、詳細な説明を、液状塗料について行ったが、こ
れに限定するものでなく、接着剤や油などその他の液状
製品に用いて均一な塗布と、塗着効率を向上出来るのは
言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】カップ型静電塗装機の実施例１を示す図

【図２】本発明の実施例１の回路図例

【図３】パルス放電極を２個に分割した実施例２を示す
回路図

【図４】実施例２の放電極を正面から見た模式図

【図５】本発明の原理説明図

【図６】従来法の原理説明図

【符号の説明】

２、主放電極 ５、整形電極 ６、パルス放電極 ６１、静電塗装機 １１１、電気力線 １２１、被塗物

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成７年１２月４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００４

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００４】しかし被塗物面に凹凸がある場合、凸部に
電気力線が集中するため、均一に塗れないという問題が
あった。特に被塗物が箱型製品の場合、電気力線が箱型
製品の先端部に集中するため、箱型製品の内側角隅部の
塗装が困難であった。特に比較的塗着効率の高い、遠心
力で微粒化を行う高速回転カップ型（ベル型とも称され
る）静電塗装機を用いた場合顕著であった。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】

【問題を解決する手段】本発明が提供する手段は、アー
スされた被塗物を対電極とし、静電塗装機に具備された
主放電極に直流高電圧を印加して、液状製品を帯電させ
て行う静電塗装において、前記主放電極の他に、前記主
放電極と同極性の直流パルス高電圧を印加するパルス放
電極を少なくも一個具備する静電塗装機を用いて、電気
力線の方向を周期的に変えながら塗装することを特徴と
するものであり、主放電極およびパルス放電極が励起さ
れたとき、すなわち、主放電極に直流高電圧が印加さ
れ、パルス放電極に直流パルス高電圧が印加されたと
き、ほぼ等しい電圧が印加されていることを含むもので
ある。また静電塗装機は、液状製品を帯電させるため
の、直流高電圧を印加する主放電極と、主放電極と同極
性の直流パルス高電圧を印加するパルス放電極をすくな
くも１個具備するものであり、パルス放電極と主放電極
の中間位置で、先端が主放電極の先端より後方の位置
に、前記主放電極と同極性の直流高電圧を印加する整形
電極を具備することを含むものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】パルス放電極６に直流高電圧が印加された
とき、図５（ｂ）に示すごとく、電気力線群１１１は、
パルス放電極６によって斥力を受け圧縮され、パルス高
電圧が解除されると、図５（ａ）に示すごとく、電気力
線群１１１は放電し、通常のスプレーパターン幅とな
る。それゆえ微粒化塗料１０１は、その進行方向の垂直
方向に交互に力を受け、進行方向を変えながら飛行す
る。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】それゆえパルス放電極に直流高電圧を印加
する１分間当たりの回数、すなわちパルス頻度を適切に
設定すれば、微粒化塗料が被塗物に衝突するまでに、方
向変換動作が少なくも数回繰り返される。すなわち微粒
化塗料１０１は、主放電極２から被塗物１２１の電気力
線１１１上を振動しながら飛行することになり、微粒化
塗料１０１は全体としては被塗物１１２の方向に向いな
がら、必ずしも被塗物１２１の先端部１２４に集中しな
いで、角隅部１２５へも侵入して塗装できることになる
のである。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】

【実施例１】図１は主放電極２と、パルス放電極６およ
び整形電極５を具備する本実施例を示す静電塗装機６１
の図であり、図２はこれらの電極に直流高電圧や、パル
ス高電圧を印加する電源回路の１例を示す図である。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】本発明におけるパルス放電極に印加する直
流パルス高電圧として、パルス高電圧に直流高電圧を重
畳して用いてもよい。すなわちパルス放電極に、直流パ
ルス高電圧をベース電圧とする直流パルス高電圧を、常
法に従って印加すればよい。また整形電極に直流パルス
高電圧をベース電圧とする直流パルス高電圧を印加して
もよい。パレス放電極、または整形電極が省略できるの
で、電極構成が単純になる。この場合電気力線の方向転
換は穏やかとなるので、比較的形状の単純な製品に適す
る。また主放電極とパルス放電極の両方に、直流パルス
高電圧を印加してもよい。この場合塗料微粒子は、主放
電極への印加電圧が単なる直流の場合に比し、より大き
な電気力線の方向変換が行われるので、より複雑形状製
品の塗装に適している。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アースされた被塗物を対電極とし、静電
   塗装機に具備された主放電極に直流高電圧を印加して、
   液状製品を帯電させて行う静電塗装において、前記主放
   電極の他に、前記主放電極と同極性の直流パルス高電圧
   を印加するパルス放電極を少なくも一個具備する静電塗
   装機を用いて、電気力線の方向を周期的に変えながら塗
   装することを特徴とする静電塗装方法
2. 【請求項２】 主放電極およびパルス放電極が励起され
   たとき、ほぼ等しい電圧が印加されていることを特徴と
   する請求項１に記載の静電塗装方法
3. 【請求項３】 液状製品の静電塗装機であって、液状製
   品を帯電させるための、直流高電圧を印加する主放電極
   と、主放電極と同極性の直流パルス高電圧を印加するパ
   ルス放電極をすくなくも１個具備することを特徴とする
   静電塗装機
4. 【請求項４】 パルス放電極と主放電極の中間位置で、
   先端が主放電極の先端より後方の位置に、前記主放電極
   と同極性の直流高電圧を印加する整形電極を具備するこ
   とを特徴とする請求項３に記載の静電塗装機