JPS59193170A - 静電塗装方法 - Google Patents

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】 本発明は、電気抵抗値の高い被塗物であっても、良好に
静電塗装を施こすことができるようにした静電塗装方法
に関するものである。

一般に、静電塗装方法は、塗装機にマイナス３０〜１２
０　〔ｋＶ）程度の高電圧を印加し、他方被塗物をアー
ス電位に保つことによって前記塗装機と被塗物との間に
静電界を形成し、また前記塗装機に塗料を供給すること
によって、該塗料を霧化すると共に霧化した塗料粒子を
帯電せしめ、この帯電塗料粒子を前記静電界に沿って被
塗物に向は飛行塗着せしめるように構成している。

ところで、このような静電塗装方法は被塗物が金属体等
電気的な良導体である場合には、該被塗物が常にアース
電位に保持されているから、被塗物全周にわたって静電
効果の充分高い塗装を行なうことができる。

しかし、被塗物が表面が電気的不良導体、すなわち各種
プラスチック樹脂はもとより、ガラス類、セラミック類
、木材等電気抵抗値の高い材料（以下、「グラスチック
」という）である場合、または金属板の表面にこれらの
グラスチックが表面処理されている場合等は、被塗物が
アース電位となるように設定してもマイナスに帯電した
塗料粒子が塗着することによって該塗料粒子によって与
えられた電荷がアースに逃げず、該被塗物表面が静電気
で飽和した状態となってマイナスに帯電してしまい、塗
装機から帯電塗料粒子を吐出しても被塗物に塗着せず、
全く静電効果が得られないことになる。

即ち、静電塗装の原理は電気的ポテンシャルの大きい状
態において、被塗物表面と塗料粒子または塗装機先端部
との間に電位差がなければならない。この電位差は塗装
が終了するまで保持されなければならないと同時に、有
効な塗着効率を確保するために十分に大きくなければな
らない。その理由は、第１に荷電塗料粒子と被塗物表面
との間に電気的引力を十分に大きい状態で作用させるた
めであり、第２に荷電塗料粒子を塗装機から被塗物表面
に運ぶために該塗料粒子に作用する電気力線を強い状態
で形成させるためである。ところがプラスチック材の如
く被塗物表面の電気抵抗が高いということは、塗料粒子
に作用する上記２つのものが十分に得られないというこ
とである。このことは、被塗物の誘電率が該被塗物の表
面状態に大きな影響を与え、塗料粒子の塗着を妨げるこ
とになる。

このため、従来方法においては、プラスチック材の塗装
物を静電塗装するには、帯電防止剤の一種である導電処
理液を予め塗布してプラスチックの表面を導電性の塗膜
で被覆し、然る後に帯電塗料粒子を噴霧することによっ
て静電塗装を行ない、さらに塗料の塗着した被塗物を焼
付炉に入れて焼付けるという順序で塗装作業が行なわれ
ていた。

ここで、導電処理液としては、例えば脂肪凧糸４級アン
モニウム塩を主成分とする親水性のイオン化性有機化合
物（商品名：米国ゼネラルミルズ社製［アルカリッ）７
２６Ｊ）からなる導電処理剤ヲ０．５１前後のイソプロ
ピルアルコールで稀釈したものが使用され、かかる導電
処理液を噴霧機によってプラスチック表面に噴霧し、ま
たはデツピング処理によって該プラスチック表面に導電
性被膜を形成していた。そして、この導電性被膜は通常
０．１〔μｍ〕程度の厚さで塗布され、導電処理液の中
に含まれる親水性のイオン化性有機化合物の作用によっ
て空気中の湿気を吸着し、これによりプラスチック表面
の導電性を維持するようになされていた。

しかし、上記従来技術によるものにおいては、前述した
如く空気中の湿気を吸着しこれによってプラスチック表
面の導電性を維持するものであるため、導電処理液を使
用する場合には塗装雰囲気中の湿度は一般に２０℃で４
０係以上が要求される。この結果、上記従来技術による
方法では塗装雰囲気湿度の制約を受け、湿度の低い冬季
絶乾期等においては条件をそろえても金属材の塗装の場
合に比較して塗着効率が劣る欠点があった。逆に、湿度
が高すぎると多量の水分が被塗物表面と塗料塗膜との間
に入り込むことになり、塗膜の密着性が阻害されてしま
う。特に温度と湿度が管理されていない塗装ブースでは
、梅雨時に生産された製品は、塗膜が密着不良を起すこ
とが多いという欠点がある。また導電処理液はイオン化
性有機化合物を使用しているものであるため、大量に噴
霧すると公害の原因ともなり、また作業者にとってもそ
の取扱いには充分な注意が要求されるという欠点がある
。さらには、導電処理液を塗布することによって周辺機
器を発錆しやすいという欠点があった。これらの点から
、前述の導電処理液を用いた塗装方法は、これを有効に
使用するには犬がかシな塗装ブースを必要とし、かつ無
人化された自動前処理塗装機としなくてはならないとい
う問題点がある。

本発明は、前述した従来方法による導電処理液を用いた
不良導体の静電塗装方法の欠点に着目してなされたもの
で、プラスチック等の被塗物が有する誘電体としての電
気的特性を有効に生かし、該被塗物表面に一度帯電した
電荷を逃すことによって当該被塗物表面と塗装機側との
間に一定の電位差をもった状態を保持しうるようになし
、もって不良導体への静電塗装を可能とした静電塗装方
法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明の静電塗装方法が採
用する構成は、電気的不良導体である被塗物の裏面に電
気的抵抗値の低い液体を塗布する工程と、該工程と同時
にまたは該工程の後に前記被塗物表面側から塗料を静電
的に塗布する工程とからなる。

このように構成することによシ、いま塗料粒子がマイナ
スに帯電しているものとすると、電気力線に乗シ被塗物
に運ばれた荷電塗料粒子は被塗物表面に付着し、誘電体
である該被塗物内は表面側がプラスで裏面側がマイナス
となる電気双極子配向となろうとする。しかし、裏面に
電気抵抗値の低い液体が塗布されていると共にこの裏面
はアース電位に保たれているから、尚該裏面における電
気双極子はランダム配向となり、表面もランダム配向と
なって該表面部の電位はアース電位に保持される。この
結果、表面に付着した塗料粒子の電荷は瞬時に減衰され
、該表面は常時アース電位に保持され、静電塗装可能な
状態を維持することができる。

ここで、本発明において好適に使用される被塗物は、電
気抵抗値の高いもの、例えばグラスチックとじてフェノ
ール樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化系樹脂、ポリエチレ
ン、ナイロン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルＡＢＳ
樹脂、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂、またガラス類、
セラミック類、木材等が含まれる。

また、本発明に用いられる電気抵抗値の低い液体として
は、電気抵抗値が１０７〜１０８〔Ω副〕　程度以下の
液体であれば各種アルコール類、塗料用溶剤、水等から
選択することができる。なお、前記液体として例えばグ
ラスチック塗料中に含まれる溶剤と同一または、これと
同種のものであって、蒸発速度が遅く、静電塗装用とし
ては電気抵抗値の低いものを選択する場合において、プ
ラスチック塗装用塗料にアクリル樹脂系ラッカエナメル
、ウレタン樹脂系ラッカエナメルを選択した場合には、
本発明の方法に用いられる塗料用溶剤はブチルアルコー
ル、イソプロピルアルコール、酢ｅ−ｒチル、メチルエ
チルケトン、プチルカービトール、またはこれらの混合
体である。

さらに、本発明に用いる静電塗装機としては、回転霧化
頭を高速回転する際の遠心力を利用して塗料を微粒化す
る回転霧化頭を塗装機、液圧を利用して塗料をノズルチ
ップから噴霧するエアレス型塗装機、霧化エアによって
塗料を微粒化するエア霧化型塗装機等が用いられる。

以下、本発明について図面に示す一実施例と共に説明す
る。

第１図ないし第３図は本発明の第１の実施例を示し、図
中、１はコンベアを示し、該コンベア１にはハンガ２，
２を介してプラスチック材等からなる被塗物３が吊下さ
れ、該コンベア１によって所定速度で図中矢示方向に搬
送されている。ここで、コンベア１、ハンガ２等は導電
性の金属が使用され、該コンベア１はアース４に短絡し
、塗装開始前は被塗物３はアース電位に保たれている。

５は被塗物３の裏面３Ａ側に対向して設けられた液体噴
霧用ガンで、該ガン５はレシプロケータ６に上下動可能
に支持され、また該ガニ１５は液体パイプ７を介して電
気抵抗値の低い液体を蓄えた液体タンク８と接続され、
該液体パイプ７の途中には液体給送用ポンプ９が設けら
れている。ここで、液体噴霧用ガン５としては液体を霧
化することによって被塗物３に噴霧することができるも
のであればいかなる形式のものでもよく、前述した如く
静電塗装機に用いるものと同様にエアレス型噴霧機、エ
ア霧化型噴霧機等を使用することができる。

さらに、１０は被塗物３の表面３Ｂ側に塗料を噴霧スる
ためレシプロケータ１１に上下動可能に支持された静電
塗装機を示し、該静電塗装機１０は例えば先端に針状電
極１０Ａを有するエア霧化型の静電塗装機が用いられ、
該塗装機１０は被塗物３を挾んで対向するように設けら
れるか、または図示の如くコンベア１の搬送方向に対し
て液体噴霧用ガン５よシも下流側で、かつ該ガン５から
噴霧された液体が乾燥しない程度に近接した位置に設け
られている。そして、前記静電塗装機１０は塗料・ぐイ
ブ１２を介して塗料タンク１３と接続され、該塗料ノ９
イブ１２の途中には塗料圧送用ポンプ１４が設けられて
いる。一方、前記塗装機１０の針状電極１０Ａは高電圧
ケーブル１５を介して高電圧発生装置１６と接続されて
いる。ここで、高電圧発生装置１６は商用電源を例えば
マイナス６０　［：ｋＶ］の直流高電圧に昇圧し、静電
塗装機１０に印加するように構成されている。

このように構成される塗装装置を用いて静電塗装を行な
うには、コンベア１によって被塗物３を搬送する。

一方、液体タンク８内の液体を液体噴霧用ガン５に給送
し、該ガン５によって液体を微粒化し、被塗物３の裏面
３Ａに向けて噴霧する。これによって、被塗物３の裏面
３Ａには液体が塗布され、被塗物３裏面３Ａの導電性を
向上させることができる。実験によれば、液体は被塗物
３の裏面３Ａに均一に塗布されない場合であっても、静
電塗装が充分可能であり、静電効果を充分得られること
を知った。

さらに、前述の如く被塗物３の裏面３Ａに液体を塗布す
ると同時に、または前処理工程として液体が塗布された
場合には該液体が乾燥しないうちに静電塗装機１０によ
って静電塗装が施こされる。

即ち、高電圧発生装置１６により発生させた高電圧を、
高電圧ケーブル１５を介して静電塗装機１０の針状電極
１０Ａに印加する。こ扛により、針状電極１０Ａの周囲
にイオン化圏域を形成すると共に、該針状電極１０Ａと
被塗物３との間に静電界が形成される。一方、塗料タン
ク１３内の塗料を静電塗装機１０に圧送し、該塗装機１
０によって塗料を微粒化し、この微粒化された塗料粒子
が前記イオン化圏域を通過する間に帯電し、この帯電塗
料粒子を前記静電界に沿って飛行せしめ、被塗物３に塗
着させる。これによって、被塗物３０表面３Ｂと静電塗
装機１０との間を常に所定の電位差をもった状態に維持
することができ、良好な静電塗装を行なうことができる
。

そこで、本発明による静電塗装方法について検討する。

通常被塗物３を静電塗装するには、第３図（イ）のよう
に、マイナスに帯電した塗料粒子（図中ｅで示す）は被
塗物３の表面に付着し電気双極子配向（図中の○を示す
）を電界の方向にならばせると、裏面３Ａ側にはマイナ
スの電位が、表面３　Ｂ　１１１ｊｌにはプラスの電位
が現われる配向分極となる。しかし、被塗物３がプラス
チックの場合には電気抵抗値が高いばかシでなく、比誘
電率も２〜７程度と小さいため、裏面３Ａと表面３Ｂに
現われた電荷はそのままの状態で残り、かつ表面３Ｂ側
は塗装機１０から運ばれた塗料粒子または空気イオンに
よるマイナスの電荷が蓄積してマイナスの電位が上昇し
、ついには塗料粒子の電荷と反発しあって結果的に全く
塗料が付着しない現象が起きるＯ 然るに、本発明においても電気力線に乗９被塗物３に運
ばれた塗料粒子は該被塗物３の表面３Ｂに付着し、その
内部の電気双極子配向を第３図（ロ）のように配向分極
する。このとき、被塗物３の表面３Ｂに電気双極子配向
で表われた見かけ上の電位（見かけ上とは、被塗物３内
の双極子の総数が変わらないため）は、図中裏面３Ａに
鋼線で示す電気抵抗値の低い液体の被膜を介して矢示の
如くアース４に流れ、該裏面３Ａはアース電位に保たれ
る。このとき、電気双極子の状態が第３図（０）の配向
分極をと９ながら、かつ裏面３Ａがアース電位であると
いうことは矛盾することになる。従って、不発明におい
ては、裏面３Ａ側は電気双極子が電気的にアース電位と
なるようにランダム配向をする。そして、裏面３Ａがラ
ンダム配向であれば表面３Ｂもランダム配向となって、
表面３Ｂはアース電位となっている。従って、本発明で
は第３図（ロ）の配向分極状態ではなく、第３図ｅ）の
ランダム配向の状態となシ、または第３図（ロ）と第３
図（ハ）との状態が繰り返されて表面３Ｂが実質的にア
ース電位とな９、表面３Ｂに帯電したマイナスの電荷は
減衰されることになる。

かくして、本発明の塗装方法においては、被塗物３０表
面３Ｂに付着した塗料粒子または空気イオンによるマイ
ナスの電荷は、瞬時にして減衰され、表面３Ｂが常時ア
ース電位に保たれ、静電塗装が可能な状態に維持するこ
とができる。よって、本発明の電気力線Ｅは第３図に）
の状態となって、塗装機１０からの塗料粒子は該電気力
線Ｅに乗って表面３Ｂに確実に塗着することができる◎
なお、被塗物３の表面３Ｂ近傍で第３図（ロ）の如く誘
起される電気双極子の配向分極は、はぼクラウジウス・
モソッティの式に準するものと考えられる。即ち、一定
の電界Ｅの中におかれた誘電体の分子に誘起される平均
双極子モーメントｍｆｍ＝α′Ｅとしたとき、 α′２α十μ／３ｋＴ となる。ここで、αは分極率、μは永久双極子モーメン
ト、ｋは？ルツマン定数、Ｔは絶対温度を示す。そして
、電気双極子の電界の方向への配向分極と前述した減衰
によるランダム配向という繰シ返しは、見かけ上は電荷
を被塗物３の表面３Ｂから裏面３Ａに移動させることと
同じであると考えられる。

次に、第４図および第５図は本発明方法の第２の実施例
を示し、前述した第１の実施例と同一構成要素には同一
符号を付してその説明を省略する。

然るに、図中２１はコロナ発生用電極を示し、該電極２
１は複数本の針状電極全高さ方向に配列され、しかも該
電極２１は被塗物３の裏面３入側において液体噴霧用ガ
ン５と被塗物３との間に位置して設けられている。そし
て、コロナ発生用電極２１は高電圧ケーブル２２を介し
て高電圧発生装置２３と接続されている。ここで高電圧
発生装置２３は商用電源を例えばプラス３０〔ｋｖ〕の
直流高電圧に昇圧し、コロナ発生用電極２１に印加して
イオン化圏域を形成するように構成されている。

本実施例はこのように構成されるが、液体噴霧用ガン５
によって被塗物３の裏面３Ａに電気抵抗値の低い液体を
塗布し、静電塗装機１０によってマイナスに帯電した塗
料粒子を界面３Ｂに塗布するものである点、第１の実施
例と変るところがない。

しかして、本実施例においては高電圧発生装置２３によ
ってコロナ発生用電極２１にプラスの高電圧を印加する
ことによって、該電極２１周面の空気をイオン化させて
コロナ放電させ、プラスチック材からなる被塗物３の裏
面３Ａｉプラスのイオン化圏域に曝す。これによって被
塗物３の表面３Ｂに帯電したマイナスの電荷を減衰せし
め、前述した如く液体噴霧用ガン５から電気抵抗値の低
い液体を塗布することと相まって、電荷の減衰率をさら
に大きくすることができる。

なお、前述した第２の実施例の場合、コロナ発生用電極
２１に代えて電界のみを発生する電界発生用電極を使用
し、該電界発生用電極を高電圧ケーブル２２を介してプ
ラスの高電圧を発生する高電圧発生装置２３と接続して
もよい。このように構成することによっても、被塗物３
の裏面３Ａと電界発生用電極との間に形成される静電界
にょシ、表面３Ｂに帯電したマイナスの電荷を減衰せし
め、電位差を維持することができる。

一方、前述した第２の実施例の場合、コロナ発生用電極
２１に代えて、本出願人が先に出願した特願昭５６−１
７０９５５号に示す如きプラスまたはプラス・マイナス
交互にイオン化されたイオン化空気を発生するイオン化
空気発生器を使用し、該イオン化空気発生装置をプラス
またはプラス・マイナス交互に高電圧全発生する高電圧
発生装置と接続してもよい。このように構成することに
よっても、被塗物３の裏面３Ａに向けてイオン化風を吹
き付けることにより、界面３Ｂに帯電したマイナスの電
極を減衰せしめ、アース電位に保持することができる。

実施例 被塗物３として高さ９００〔間〕、幅３００〔調〕、厚
さ３〔咽〕の塩化ビニルを使用し、該被塗物はオーバヘ
ット型トロリコンベアのアースサレタハンガに吊下して
、コンベア速度を２〔ｍ／ｓｅｃ〕で動かし、塗料とし
てプラスチック用のアクリル樹脂ラッカエナメル（電気
抵抗値５　Ｘ　１０　［：ｂ］　’）を使用し、また電
気抵抗値の低い裏面３Ａ噴霧用の導電性の液体としてメ
チルエチルケトンとプチルカービトールの混合体（電気
抵抗値２×１０〔Ωｃｍ〕）　ｋ５ 使用した。そして、液体噴霧用ガ％して−ア霧化型噴霧
機を使用し、また静電塗装機１０として同じ・くエア霧
化型噴霧機を使用し、高電圧発生装置１６からはマイナ
ス９０　（ｋＶ〕の高電圧を印加した。この結果、被塗
物３の裏面３Ａに液体を塗布しなりものに比較して十分
な静電効果が得られ、表面３Ｂに塗装ムラのない均一な
塗膜を得ることができた。

実施例 同一の装置で実験した。この結果、塩化ビニルの場合よ
シも劣るも、静電効果を発揮した。

実施例 被塗物３として実験例１と同一の塩化ビニルを使用し、
実験例１と同一の装置に加えて、被塗物３の裏面３Ａ側
に１０　Ｃｔｙｎ〕離間させてコロナ発生用電極２１と
してコロナビン電極を配設し、該コロナピン電極にプラ
ス３０〔ｋｖ〕の高電圧を印加した。この結果、十分な
静電効果を得た。

実施例 被塗物３として実験例２と同一のポリプロピレンを使用
し、実験例３と同一の装置で実験した。

この結果、はぼ満足する静電効果を発揮したが、十分な
塗着を得ることはできなかった。

実施例 被塗物３として実験例１と同一の塩化ビニルを使用し、
実験例１と同一の装置に加えて被塗物３の裏面３Ａ側に
３０　（ｃｒｎ：）離間させて電界のみを発生する電界
発生用電極として棒状電極にナイロン６をコーティング
したものを使用し、該電界発生用電極にプラス３０　（
ｋＶ）の高電圧を印加した。この結果、十分な静電効果
を得た。

実施例 被塗物３として実験例２と同一のポリプロぎレンを使用
し、実験例５と同一の装置で実検した。

この結果、十分な静電効果を得た。

実施例 被塗物３として実験例１と同一の塩化ビニルを使用し、
実験例１と同一の装置に加えて被塗物３の裏面３Ａに３
０　［：ｍ〕船離間せてドライヤを用いてなるイオン化
空気発生器を配設し、該ドライヤに７’ラス３０　［ｋ
Ｖ’）ｌの高電圧を印加した。この結果、十分な静電効
果を得た。

実施例 被塗物３として実験例２と同一のポリプロピレンを使用
し、実験例７と同一の装置で実験した。

この結果、十分な静電効果を得た。

なお、本発明の実施例においては、液体噴霧用ガン５は
コツペア１の搬送方向に対して静電塗装機１０よシも液
体噴霧用ガン５の方を手前側に位置させ、前処理工程と
して液体を噴霧させるものとして図示したが、液体噴霧
用ガン５と静電塗装機１０とを対向配設してもよい。ま
た、静電塗装機１０にプラスの高電圧を印加するときに
は液体噴霧用ガン５にはマイナスの高電圧を印加すれば
よいものである。

本発明に係る静電塗装方法は以上詳細に述べた如くであ
って、電気抵抗値の高い被塗物を塗装するに際して、該
被塗物の裏面に電気抵抗値の低い液体を塗布するように
した゛から、被塗物の表面側をアース電位に維持しつつ
静電塗装を行なうことができ、塗料の密着性の良・好な
塗膜を得ることができる。また、導電処理液を用いるも
のに比較して湿度の影響を受けることがなく、金属材を
塗装する場合と同様に安定した静電塗装を行なうことが
できる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明方法の第１の実施例を示し
、第１図はこの実施例に用いる静電塗装装置の正面図、
第２図は第１図の平面図、第３図（イ）、（ロ）、（ハ
）、に）は動作説明図、第５図および第６図は本発明方
法の第２の実施例を示し、第４図はこの実施例に用いる
静電塗装装置の正面図、第５図は第４図の平面図である
。 １・・・コンベア、３・・・被塗物、５・・・液体噴霧
用ガン、１０・・・静電塗装機、１６．２３・・・高電
圧発生装置、２１・・・コロナ発生用電極。 手続補正書（方式） 昭和５８年７へ２８日 １、事件の表示 昭和５８年　特許　願第６６６１６号 ２、発明の名称　静電塗装方式 ３、　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ４　代　　理　　人　　　〒１６０ 住　所　　東京都新宿区西新宿１丁目２３番１号新宿千
葉ビル４階　電話３４２−８９７１”　　（７９４４）
弁理士広瀬和彦 ５　補正命令の日付　昭和５８年７月２６日（発送日）
明細書第２２頁第１２行 「第５図および第６」とあるのを、「第４図および第５
」と補正する。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気的不良導体である被塗物の裏面に電気的抵抗
   値の低い液体を塗布する工程と、該工程と同時にまたは
   該工程の後に前記被塗物表面側から塗料を静電的に塗布
   する工程とからなる静電塗装方法。
2. （２）前記被塗物の裏面側にイオン化量域を形成してな
   る特許請求の範囲（１）項記載の静電塗装方法。
3. （３）前記被塗物の裏面側に電界を作用させてなる特許
   請求の範囲（１）項記載の静電塗装方法。
4. （４）前記被塗物の裏面側にイオン化空気を吹き付けて
   なる特許請求の範囲（１）項記載の静電塗装方法。