KR20040068565A - 필름으로 대상물을 코팅하는 방법, 및 이 방법을 실시하기위한 장치 - Google Patents

필름으로 대상물을 코팅하는 방법, 및 이 방법을 실시하기위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분말의 박층의 용융으로부터 수득한 필름으로 대상물을 코팅하는 방법에 있어서, 하기를 포함하는 방법에 관한 것이다:
(a) 전기적으로 하전된 유동화 분말의 층을 용기에 제공함, 이 분말은 강요된 순환 마찰대전 장치에 의해 하전됨;
(b) 제로 또는 충분한 포텐셜로 연결된 대상물을 용기에서 습윤시켜 대상물을 분말로 피복함;
(c) 그 다음, 분말의 용융으로 코팅 필름이 수득될 때까지 분말로 피복된 대상물을 충분한 고온의 오븐에 위치시킴.
본 발명의 유익한 구현예에 따라, 오븐은 분말 입자가 가열되는 동안 분말 입자 상의 전하의 완화를 보상하는 코로나 효과를 일으키기 위해 높은 전기적 포텐셜로 상승된 전극을 포함한다. 따라서, 입자의 전하는 유지되고, 따라서 대상물 상에 남게 되어 용융으로 필름을 형성할 수 있다.
본 발명은 또한 이 방법을 실시하기 위한 장치에 관한 것이다.

Description

필름으로 대상물을 코팅하는 방법, 및 이 방법을 실시하기 위한 장치 {METHOD FOR COATING AN OBJECT WITH A FILM AND EQUIPMENT THEREFOR}
본 발명은 대상물 상에 미리 침적된 분말의 박층의 용융물로부터 수득한 필름으로 대상물을 피복하는 방법, 및 이 방법을 실시하기 위한 장치에 관한 것이다.
현재, 공업적 규모로 존재하는 수많은 코팅 방법이 있다.
첫 번째는 정전 분말 코팅인데, 이는 분말을 정전기로 하전하고 피복될 대상물과 접촉시키는 것으로 이루어지고, 이 대상물은 제로(0) 포텐셜과 연결된다. 예를 들어, 분말은 코로나 효과 또는 마찰대전, 또는 이들 모두의 조합에 의해 상기 분말을 하전할 정전 분무 건(gun)에 주입된다. 이렇게 하전된 분말은 피복될 대상물 상에 분무되는데, 이 대상물은 제로 포텐셜과 연결된다. 정전 분말 코팅의 또 다른 형태에 따라, 제로 포텐셜과 연결된 대상물은 충전된 분말의 유동층에 침지시킨다. 대상물을 도포하기 위한 분말이 유동층 내에 있다. 이 분말은 작은 고형 입자, 예를 들어 크기 0.01 - 1 mm 의 입자 형태, 및 공기 또는 다른 가스의 존재에서 유동층 내에서 유체 상태인 어떤 형태이다. 유동층 내에 코로나 효과에 의해 분말을 하전하기 위한 전극 또는 마찰대전 효과로 분말을 하전하기 위한 장치가 있다. 그 다음, 분말로 피복된 대상물은 분말의 용융에 의해 코팅이 형성되는 것을 보장할 정도의 충분한 고온의 오븐에 위치한다. 예를 들어, 나일론-11 분말에 대해서는, 220 ℃ 로 가열할 필요가 있다.
두 번째 방법은 피복될 대상물을 분말의 융점 초과의 온도로 예열하는 것을 포함한다. 일단 뜨거워지면, 대상물을 분말의 유동층에 즉시 함침시키고; 분말은 뜨거운 대상물과 접촉시 용융하고 필름을 형성한다. 따라서, 고체 피복을 보장한다. 이 방법에서, 뜨거운 대상물을 차가운 유동층에 침지시키고 열손실을 방지하기 위해, 오븐의 온도는 필름을 형성하는데 필요한 온도를 초과할 필요가 있는데, 이에 따라 에너지 소비가 증가한다. 또한, 대상물이 열적 관성이 크게 상이한 부분으로 이루어진다면, 이들 각 부분은 동일한 온도를 갖지 못하고, 따라서 필름의 두께는 균일하지 않게 된다.
본 발명은 하전된 분말의 유동층에 대상물을 침지시키는 정전 방법에 관한 것이다.
[선행기술 및 기술적인 문제]
특허 US 3 248 253 은 아주 높은 포텐셜로 상승된 전극이 위치한 정전 유동층을 기재하고 있다. 그와 같은 정전 유동층에서, 입자는 스파크 근처의 공기를 이온화시키고, 따라서 이 구역에서 입자를 전기적으로 하전하는 것으로 이루어진 코로나 효과에 의해 하전된다. 피복될 대상물은 이송 시스템 상에 놓여지고 유동층 상에 어스 패스(earth pass) 와 연결되고 정전 인력에 의해 분말로 피복된다. 변형에 따라, 코팅될 대상물은 유동층에서 함침된다.
유사한 방법은 특허 US 4 381 728 에 기재되어 있다. 우수한 피복이 상기 층에서 수득될 수 있지만, 피복될 대상물에 전기 아크를 제공할 수 있는 높은 포텐셜로 상승된 전극의 존재와 관련된 어떤 위험이 있다.
전극과 피복될 대상 사이의 어떤 전기 아크를 피하기 위해, 특허 GB 1,487,195 에 기재된 바와 같은 다공성 슬라브 아래에 전극을 배치할 수 있다.
이들 종래의 코로나 충전된 정전 유동층 시스템의 하나의 단점은 분말의 침적이 균일하지 않다는 사실에 있다. 특히, 입자의 오목한 부분은 접근하기 어렵다. 특허 US 4,689,241 는 피복될 대상물에 의해 형성된 패러데이 새장 (Faraday cage) 에서의 불충분한 두께와 같은 제한을 개시하고 있다. 결국, 분말 침적물의 두께 차이는 충전 전극으로부터 가장 떨어진 부분들 사이에서 관찰된다. 종래의 코로나 효과 정전 유동층의 다른 서술은 "Electrostatic fluidized bed, theory, design, application", American Paint Journal 1972, 57(11) 53-5, 66, 68, 70-2 및 "ANTEC, Conference Proceedings (Part 2)", Society of Plastics Engineers, 1994 - Brookfield, CT, USA - p. 2329, 2331 에서 발견된다.
대안적인 해결책은 이들 문제점에 대응하여 제안되었다. 특허 WO 96/11061 은 코로나 효과를 사용하지는 않지만 유도에 의해 작용하는 충전계를 기재하고 있다. 그러나 이 기술은 낮은 저항률의 분말에만 적용될 수 있다.
공보 ["Triboelectrification of polymer powders in a fluidized bed", Power Engineering; Journal of the Academy of Science of the USSR, Vol. 19, No. 6, p. 75-83] 은 마찰대전 충전 시스템을 기재하고 있지만, 그럼에도 불구하고 이는 고압에 연결된 전극에 의해 보조된다.
공보 ["Charge of powdered paint according to a triboelectric mechanismduring its fluidization", Journal Lakokras, Mater. IKH Primen (1979), (4), 30-2] 는 탱크의 벽 상에 종래의 유동층에서 마찰대전 충전을 기재하고 있다. 그러나, 유동화의 첫 번째 순간만큼 빨리 벽을 피복하는 분말 입자 때문에 규정 시간외의 전기 충전의 제한을 기재하고 있다.
특허 WO 00/76677 은 분말의 박층의 용융으로부터 수득한 필름으로 대상물을 피복하는 방법을 기재하고 있는데, 이 방법은 다음과 같다:
(a) 대전된 유동 분말의 층을 탱크에서 이용하는데, 이 분말은 탱크의 벽 이외에 마찰대전 장치에 의해 본질적으로 하전되고, 탱크 내에 및/또는 탱크 밖에 위치함,
(b) 제로 또는 충분한 포텐셜에 연결된 대상물을 탱크에 침지시켜 대상물을 분말로 피복함,
(c) 그 다음, 분말로 피복된 대상물을 분말의 용융으로 코팅 필름을 수득하기에 충분한 고온의 오븐에 위치시킴.
이는 탱크의 벽 이외의 다른 장치를 본질적으로 사용하는 마찰대전된 정전 유동층이다. 분말은 마찰대전되고; 따라서, 높은 체적 전하 밀도는 유동층 내에 생긴다. 분말은 하전되고 유동화된다. 제로 또는 충분한 포텐셜과 연결된, 피복될 대상물이 하전된 유동층에 함침된다면, 하전된 분말의 체적에 의해 만들어진 전기장이 있을 것이다. 이로 인해 접지된 대상물에 대한 우수한 전착을 얻는다. 대상물은 (+), (-) 또는 제로 바이어스일 수 있다.
본 발명에서, 분말은 마찰대전되고, 즉 접촉 또는 마찰에 의해 하전된다.마찰은 분말 입자를 가지고 있으며 상기 분말이 하기에서 기재될 마찰대전 시스템과 접촉하게 되는 유동화 공기 또는 가스에 의해 제공된다. 본 발명에 기재된 하전 시스템은 자율적이고 분말을 유동화하기 위해 사용된 가스 이외의 에너지의 공급을 필요로 하지 않는다.
유익하게는, "벌집"은 마찰대전 장치로서 사용된다. 이는 기하학적 요소로 만들어진 구조인데, 이의 단면은 임의 종류의 다각형 (이 때, 요소는 프리즘이다) 으로부터 원형 (이 때, 요소는 튜브이다) 의 범위일 수 있다. 이들 요소는 공동(空洞) 이고, 수직으로 위치하며, 바람직하게는 1 - 10 mm 의 두께를 가지며; 그의 길이는 예를 들어 15 - 25 cm 이다. 이들 튜브는 고형 및 균일한 어셈블리를 형성하기 위해 함께 고정된다. 튜브들 사이의 간극은 어떤 수단, 예컨대 알루미늄 시이트에 의해 틀어막는다. 임의 종류의 다각형 단면이 고려될 수 있지만, 원통형 구조가 바람직하다. 원통형 구조는 균일한 유동화를 제공하기 위해 바람직하다. 모서리 효과는 벌집을 메우는 적합한 길이의 튜브에 의해 제한될 것이고, 즉 이들 튜브는 유익하게는 길이 15 cm 초과이다.
"벌집"은 유동층의 하부에 위치한다. 대상물을 함침시키기 위한 유동층 위에 충분한 공간을 두고 전착을 보장하기 위해 충분한 체적 전하 밀도를 상기 대상물 주위에 위치시킬 필요가 있다.
"벌집"은 가능한한 유동층에서 낮게 위치되어 유동화를 방해하지 않고 튜브에서의 접촉을 최적화한다.
튜브의 직경은 접촉 면적을 증가시키기 위해 가능한한 작은 것으로 선택되지만, 그럼에도 불구하고 튜브는 막히게 되지 않을 것이고 따라서 올바른 유동화를 허용할 정도로 충분히 넓다는 것을 보장할 필요가 있다. 이들 튜브가 길면 길수록, 분말 입자 상에 발생된 전기 하전은 더 우수할 것이지만, 물품을 침지시키는 동안에 남게 되는 공간으로 인해 제한된다. 예로써, 직경 25 mm 및 길이 150 mm 인 튜브를 사용할 수 있다. 유익하게는, PVC 또는 PTFE 로 만들어진다.
특허 WO 00/76677 에 기재된 유동층에서 벌집을 근거로 한 방법은 포텐셜에 연결된 전극을 갖지 않기 때문에 에너지의 관점에서 아주 단순하고 아주 경제적이라는 이점을 갖지만; 입자의 하전이 항상 완전한 것은 아니다. 이제, 강요된 순환 마찰대전 튜브를 사용하여 분말 입자는 아주 잘 하전된다는 것을 발견했다. 용어 "강요된 순환" 은 벌집의 튜브에서 순환 (이는 동층을 유동화시키기 위한 가스의 흐름에 의해 단지 일어남) 과 반대되는 것으로 사용된다. 용어 "강요된 순환" 은 유동층의 내용물의 일부, 즉 유동 가스 및 분말의 혼합물은 펌프 또는 이에 상응하는 장치, 예컨대 가스 배출관 (이는 바람직하게는 유동층과 동일한 가스로 작동함) 의 도움으로 빠져 나가고 1개 이상의 마찰대전 튜브를 통과한다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 바람직하게는, 펌프 및 마찰대전 튜브는 조작을 방해하지 않기 위해 유동층 밖에 있고; 마찰대전 튜브를 통과한 후에 가스 및 마찰대전 분말은 유동층으로 되돌아 간다. 하전될 분말이 가스 흐름의 효과로 인해 흐르게 되는 건(gun)을 사용하는 마찰대전 분말의 원리는 특허 US 4 399 945 에 공지되어 있다. 입자는 표면 상의 마찰에 의해 하전되고, 접지 시스템은 전하가 제거되게 한다. 그러나, 선행기술에서, 분말이 유동층으로부터 나오고, 따라서 하전된 후에 거기로 되돌아 간다는 것에 대해 기재되어 있지도 암시되어 있지도 않다. 특허 US 5 622 313 은 상기 특허에 의한 개선, 즉 마찰대전 표면으로부터 전하를 제거하기 위해 코로나 효과에 의해 처리된다는 것을 기재하고 있다. 코로나 효과에 의해 제공된 전하는 마찰대전 표면 상에 만들어진 전하를 중성화할뿐만 아니라 분말로 통과되고, 따라서 마찰대전 효과에 의해 만들어진 전하에 부가된다. 특허 US 4 399 945 에서와 같이, 분말은 유동층으로부터 나오고, 하전된 후에 유동층으로 되돌아간다는 것에 대해 기재되어 있지도 않고 암시되어 있지도 않다.
분말로 피복되는 대상물은 유동층으로부터 제거되고 가열되어 분말이 용융되고 대상물 상에 필름을 형성한다. 분말로 피복된 대상물이 가열되기 시작하자 마자, 전하의 완화가 일어나고, 분말, 피복될 대상물의 본성 및 이의 기학학적 구조에 따라, 분말의 일부는 용융되기 전에 탈착되어 필름을 형성할 수 있다. 이제, 필요한 모든 것은 오븐에 전극을 위치시키는 것인데, 이들 전극은 높은 전기 포텐셜로 상승되어 입자가 가열되는 동안 분말 입자 상에 하전의 완화를 보상하는 코로나 효과를 일으킨다는 것을 발견했다. 따라서, 입자 상의 전하는 유지되어 대상물 상에 남아 있고 용융으로 필름을 형성할 수 있다. 이는 선행기술에 기재되어 있지 않다. 선행기술 US 3,248 253 에서, 코로나 효과는 층에서 분말을 전기적으로 하전하기 위해 사용되지만, 본 발명에서는 분말은 마찰대전되고 대상물 상에 침적되고, 코로나 효과는 필름을 형성하기 위해 분말이 용융하는 동안에 대상물 상에 분말을 단지 유지하기 위해 사용된다.
발명의 간단한 설명
본 발명은 분말의 박층의 용융으로부터 수득한 필름으로 대상물을 피복하는 방법에 관한 것인데, 이 방법은 하기를 포함한다:
(a) 대전된 유동화 분말의 층을 탱크에서 이용함, 이 분말은 강요된 순환 마찰대전 장치에 의해 하전됨;
(b) 제로 또는 충분한 포텐셜로 연결된 대상물을 탱크에 침지시켜 대상물을 분말로 피복함;
(c) 그 다음, 분말로 피복된 대상물을 분말의 용융으로 코팅 필름을 수득하기에 충분한 고온의 오븐에 위치시킴.
본 발명의 유익한 구현예에 따라, 오븐은 분말 입자가 가열되는 동안 분말 입자 상의 전하의 완화를 보상하는 코로나 효과를 일으키기 위해 높은 전기적 포텐셜로 상승된 전극을 포함한다. 입자상의 전하는 유지되고, 따라서, 입자는 대상물 상에 남게 되어, 용융으로 필름을 형성할 수 있다.
본 발명은 또한 상기 방법을 이용하는 장치에 관한 것이다.
임의 종류의 대상물을 코팅할 수 있는데, 단, 대상물은 유동화 탱크에 넣어지고 오븐의 온도를 견딜 수 있어야 한다. 예로서, 금속, 예컨대 알루미늄, 알루미늄 합금, 강철 및 이의 합금을 언급할 수 있다.
분말에 관한 한, 이들은 가열을 통해 대상물을 보호하는 필름을 형성할 물질로 이루어진다. 예로서, 폴리아미드, 폴리올레핀, 에폭시드 및 폴리에스테르를 언급할 수 있다.
폴리아미드는 하기의 축합 생성물을 의미하는 것으로 이해된다:
- 1종 이상의 아미노산, 예컨대 아미노카프로산, 7-아미노헵탄산, 11-아미노운데칸산 및 12-아미노도데칸산, 또는 1종 이상의 락탐, 예컨대 카프로락탐, 오에난토락탐 및 라우릴락탐;
- 디아민, 예컨대 헥사메틸렌디아민, 도데카메틸렌디아민, 메타자일릴렌디아민. 비스(p-아미노시클로헥실)메탄 및 트리메틸헥사메틸렌디아민과 2산, 예컨대 이소프탈산, 테레프탈산, 아디프산, 아젤라산, 수베르산, 세박산 및 도데칸디카르복실산과의 혼합물 또는 염 1종 이상;
또는 코폴리아미드로되는 모든 이들 단량체의 혼합물.
폴리올레핀은 올레핀 단위체, 예컨대 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐 등의 단위체를 포함하는 중합체를 의미하는 것으로 이해된다.
예로서, 하기를 언급할 수 있다:
- 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌과 알파-올레핀의 공중합체, 이들 생성물은 불포화 카르복실산 무수물, 예컨대 말레산 무수물 또는 불포화 에폭시드, 예컨대 글리시딜 메타크릴레이트로 그라프트될 수 있음;
- 에틸렌과 하기로부터 선택된 1종 이상의 생성물과의 공중합체: (i) 불포화 카르복실산, 이의 염, 그의 에스테르, (ii) 포화 카르복실산의 비닐 에스테르, (iii) 불포화 디카르복실산, 이의 염, 그의 에스테르, 그의 반(伴)에스테르, 그의 무수물, (iv) 불포화 에폭시드, 이들 에틸렌 공중합체는 불포화 디카르복실산 무수물 또는 불포화 에폭시드에 의해 그라프트될 수 있음.
특히 바람직한 물질은 나일론-11 및 나일론-12이다. 분말 크기는 유익하게는 0.01 ∼ 1 mm 이다.
"분말의 박층" 은 2 mm 이하, 유익하게는 0.1 ∼ 0.6 mm 의 두께를 의미하는 것으로 이해된다.
유동층은 피복될 물품을 완전히 함침시키기 위한 크기로 만든다. 이의 형태는 거의 중요하지 않지만, 단, 분말의 필요한 체적을 함유하고, 피복될 물품은 완전히 함침될 수 있고 유동화는 정확해야 한다.
강요된 순환 마찰대전 장치 및 먼저 분말을 정확하게 마찰대전할 재료에 대해, 초기 선택은 분말 및 고려 중인 재료의 작업 함수를 비교하여 행해질 수 있다. 이는 문제의 2종의 전자 볼트에서의 작업 함수의 값을 고찰하고 마찰대전 시리즈의 각 위치를 고찰하여 수행될 수 있다. 차이: ｜Wf분말/Wf재료｜가 크면 클수록, 분말은 더욱 쉽게 충전될 것이다. 이 값은 절대값으로 0.5 eV 초과인 것이 권장된다. "Wf"는 작업 함수를 의미하고; 이들 값은 마찰대전 시리즈 표, 예컨대 ELECTROSTATICS (J.A. CROSS, IOP 출판, 1987) 로부터 알 수 있다. 마찰대전은 결과적으로 우수하지 않을 것이고 따라서 피복은 효과적이지 않다는 확실한 지식으로 낮은 값이 고려될 수 있다.
그러나, 이들 값은 단지 이론적이고, 우수한 마찰대전은 재료와 분말 사이에서 얻는다는 사실은 I.I. Inculet 등 (특허 US 5,289,922) 에 기재된 실험을 수행하여 확인될 수 있고, 상기 실험은 마찰대전 재료로 만들어진 회전식 실린더에서분말을 마찰대전시키고, 그 다음 수득한 전하를 측정하는 것으로 이루어진다. 이러한 유형의 테스트를 사용하여, 분말로 수득한 비 Q/m (비전하) 이 절대값으로 0.5 ×10-6C/kg 보다 크다면, 그 때 피복될 대상물 보다 큰, 층에서 수득할 단위 체적당 전하는 충분히 높을 것이다. 피복이 영향을 받을 어떤 지식으로 낮은 값을 제공하는 재료를 항상 시험해 볼 수 있다. 마찰대전 재료의 예로서, PVC, PTFE, PVDF 및 스테인레스강을 언급할 수 있다.
분말은 마찰대전, 즉 마찰대전이 우수한 재료와의 마찰 또는 접촉에 의해 충전된다. 마찰대전 재료는 상기의 기준에 따라 선택된다. 하전될 분말이 폴리아미드이면, 마찰대전 재료는 유익하게는 PTFE (폴리테트라플루오로에틸렌) 이다. 이러한 마찰대전 원리는 그 자체로 공지되어 있고, 선행기술의 마찰대전 건에서 사용된다.
유익하게는, 유동층의 분말의 일부 및 가스의 일부는 배출되고 마찰대전 재료의 튜브를 통해 강제로 통과되고 유동층으로 되돌아 가는데, 여기서, 유동층에 존재하는 분말과 재혼합된다. 마찰대전 재료의 튜브를 통해 유동층의 모든 가스 및 분말을 통과시킬 필요는 없다. 마찰대전 재료의 튜브를 강제로 통과되는 분말을 함유하는 가스의 흐름은 유동 가스 흐름의 0.5 ∼ 20 %, 유익하게는 1 ∼ 10 % 일 수 있다. 마찰대전 재료의 튜브를 통과하는 분말을 함유하는 가스의 흐름은 또한 유동층의 체적의 함수인 시간당 체적으로 정의될 수 있다. 이 분획은 어떤 값을 가질 수 있지만, 유익하게는 유동층 체적의 0.5 ∼ 30 % 이다. 최대량의 분말/마찰대전 재료 접촉을 가지기 위해, 마찰대전 재료의 튜브는 원통형 요소 주위의 나선형에 위치할 수 있다. 튜브 내에 전하가 분말과 마찰대전 재료의 사이의 마찰전기로 인해 만들어 진다. 당업자는 마찰대전 장치를 통해 분말이 적재된 가스의 유속을 조절할 수 있고, 유동층에 침지시키는, 피복될 대상물 상에 침적된 분말의 양을 관찰한다.
마찰대전 재료를 보충하는 튜브는 길이 1 ∼ 6 mm 및 직경 4 ∼ 15 mm, 유익하게는 4 ∼ 8 mm 를 가질 수 있다. 튜브는 비교적 작은 직경을 갖기 때문에, 아주 많은 분말/마찰대전 재료 접촉이 있을 것이고, 마찰전기는 오히려 더 좋게 될 것이다. 마찬가지로, 마찰대전 재료의 튜브가 더 길수록 마찰전기는 더 좋다.
마찰전기에 의해 발생되고 테플론 튜브 내부에 있는 전하를 제거하는 것을 권한다. 이렇게 하기 위해서, 트리보건(tribogun; 마찰대전 건)에 사용된 것과 동일한 원리를 사용한다. 이들 충전을 제거하기 위한 몇 개의 해결책이 있다. 유익하게는, 마찰대전 재료를 보충하는 튜브의 외부는 전도성 페인트로 피복된다. 조작의 3시간 또는 4시간 후에, 전하가 축적된다. 이러한 축적은 전도성 탄소화 부분의 출현을 유발하는 방전을 만들고, 이는 전하의 제거를 허용한다. 전하는 마찰대전 재료로 만들어진 튜브 내부에서 나타난다. 조작의 3시간 또는 4시간 후에, 스파크는 나타나고 "파손"이 일어난다. 이러한 파손은 튜브의 내부(비전도성)와 외부(전도성) 사이의 전도성 부분이 나타난다는 것을 보여준다. 그 다음, 전하는 이러한 전도성 부분을 통해 흐른다.
유익하게는, 전도성 부분은 바늘을 갖는 마찰대전 튜브에 구멍을 만들어서 "인공적으로" 만들어진다. 이러한 구멍은 니켈계 전도성 페인트의 층으로 피복된다. 구멍은 10 또는 30 cm 마다 만들어질 수 있다. 그 다음, 튜브는 전도성 페인트인 상표명 Aquadag 로 외부에 피복된다. 또한, 마찰대전 튜브가 감겨진 원통형 요소를 접지하는 것을 권한다.
이러한 강요된 순환을 일으키는 수단은 예를 들어 펌프 또는 이에 상응하는 장치, 예컨대 가스 배출관 (바람직하게는 유동층과 동일한 가스로 작동함) 이다. 마찰대전 장치를 떠날 때, 가스 및 하전된 분말은 유동층과 재혼합된다. 이러한 강요된 순환 마찰대전 장치는 유동층 내부에 위치할 수 있지만, 유동층의 조작을 방해할 위험이 있다. 또한, 마찰대전 튜브로부터 층의 외부로 전하를 제거하면서, 고무 또는 절연으로 튜브를 피복하여 유동층으로부터 마찰대전 튜브를 전기적으로 분리할 필요가 있다. 상기 장치가 유동층의 외부 상에 있는 것은 보다 더 간편하다. 펌프 (즉, 강요된 순환 수단) 는 유동층의 벽을 통과하는 튜브를 통해 분말 및 가스를 빨아들이고, 이를 마찰대전 튜브(들)로 보내고, 그 다음, 층의 벽에 천공된 또 다른 오리피스를 통해 분말 및 가스를 유동층으로 보낸다. 펌프는 유동층에 있는 것과 동일한 가스로 작동하는 것이 바람직한 가스 배출기로 대체될 수 있다. 분말 적재 가스의 유동층으로부터의 회수 및 마찰대전 튜브를 통과한 후의 층으로의 회귀는 피복될 대상물 상의 분말의 유동화 및 이에 따른 침적을 방해하지 않는 한 달성되어야 한다. 예를 들어, 마찰대전 튜브를 통한 저속의 흐름을 사용할 수 있고, 유동층에서 1개 이상의 구획을 위치시키거나 사이클론 및/또는 구획의 시스템을 통해 유동층으로의 회귀를 일으킬 수 있다.
유동층의 분말 상의 전기 전하는 마찰대전 장치를 통한 분말의 유속과 함께 증가한다. 유동층에 함침된 대상물 상의 분말 층의 두께는 분말 상의 전하와 함께 증가한다.
유동층을 조작하는 조건은 그 자체로 공지되어 있고, 이들은 표준 조건이고 선행기술에 기재되어 있다.
도 1 은 본 발명의 하나의 구현예를 보여준다. 도1 에서 볼 수 있는 바와 같이, 선택된 유동화 가스 또는 공기는 유동층 아래에 위치한 와인드(wind) 박스로 3 에서 주입된다. 그 다음, 공기는 다공성 요소, 또는 그리드 또는 천공된 금속 플레이트(이의 헤드 손실은 분말을 정확하게 유동화하기 위해 선택됨)를 통과한다. 펌프는 1 로 나타내고, 마찰대전 튜브는 2 (Dupont 의 상표명 TEFLON 으로 시판되는 PTFE) 로 나타내고, 유동층은 4 로 나타낸다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따라, 표면 예비처리는 대상물에 대해 수행된 후, 대상물을 유동층으로 옮긴다. 이는 플라스틱 코팅 산업: 인산염 도금, 탈그리스, 샷 피닝 (shot peening), 액체 또는 분말 프라이머의 적용 등에서 사용된 종래의 예비처리일 수 있다. 이 목록은 속속들이 규명한 것은 아니다. 피복될 대상물은 접지된 컨베이어에 의해 옮겨진다. 그 다음, 분말은 상기에서 기재된 마찰대전 층에서 하전된다. 전착은 침지 동안 일어난다. 물품은 층에서 전하의 레벨에 따라 다소의 정도로 일관된 방식으로 교반되는 것이 중요하다. 이 교반은 컨베이어 상에 존재하는 작은 햄머 또는 어떤 다른 시스템에 수행될 수 있다. 탭핑 (tapping) 시스템은, 대상물이 유동층을 떠나자 마자, 나머지 분말이 제거되게 한다.
프라이머를 필요로 하는 분말을 피복하는 경우에, 이 프라이머는 유동화 분말의 탱크에서 침지되기 전에 미리 대상물에 적용될 수 있고, 이 프라이머는 액체 또는 고체 프라이머일 수 있다.
고체 프라이머의 경우에, 이는 정전 분말 코팅, 코로나 효과 스프레이 건, 트리보파우더(tribopowder) 또는 모두에 의해 적용될 수 있다. 또한, 마찰대전된 층을 사용하여 프라이머를 적용할 수 있다. 프라이머 입자는 크기가 아주 작고, 따라서 프라이머는 스스로 유동화될 수 없다. 그러나, 프라이머를 대상물이 피복되는 분말과 제1 층에서 프라이머 함량 1 중량% 이상 (분말의 중량과 비교하여), 바람직하게는 5 ∼ 10 중량% 로 혼합한다면, 작은 프라이머 입자는 유동화 분말의 큰 입자에 의해 유동화될 수 있다. 이러한 제1 마찰대전 층은 상기에서 기재된 것과 동일한 유형이다. 입자에 의해 수득된 전하는 그의 반경에 다소 역비례한다. 따라서, 작고, 고도로 하전된 프라이머 입자는 대부분의 전착의 구성요소일 것이다. 따라서, 대상물은 고체 프라이머로 코팅될 것이다. 그 다음, 대상물은 코팅 분말만을 함유하는 마찰대전 층에서 제2 코팅물로 도포된다. 프라이머로 조작하는 동안, 필요하다면, 이 프라이머가 제1 베이킹이 수행된다면, 중간 베이킹을 피하고 제2 피복 조작을 수행한 다음, 총체적인 베이킹을 수행할 수 있다.
일단 대상물이 상기 층에서 피복되었다면, 베이킹이 일어나는 오븐으로 운반된다. 대상물의 기하 구조, 분말의 성질 및 원하는 제조 속도에 따라, 대류, 적외선 또는 유도 오븐을 사용할 수 있다. 상기 방법의 단계는 자체로 공지되어 있고, 이미 선행기술에 기재되어 있다.
본 발명의 유익한 구현예에 따라, 오븐은 높은 전기 포텐셜로 상승된 전극을 포함하여, 가열되는 동안에 분말 입자 상에 전하의 완화를 보충하는 코로나 효과를 일으킨다. 따라서, 입자 상의 전하는 유지되고, 따라서, 입자는 대상물 상에 남게 되고, 따라서 용융으로 필름을 형성할 수 있다. 이 방법은 피복될 대상물 상에 프라이머가 없을 때 특히 유용하다.
공간 전하를 발생시키기 위한 시스템은 베이킹 오븐 내부에 위치되어 분말이 금속 성분으로부터 탈착되지 않게 한다. 이는 어떤 분말 및 온도 증가와 함께 분말의 완화 시간은 감소되고 분말은 금속 성분으로부터 탈착되기 때문이다. 분말의 부호과 동일한 부호의 전하를 발생시키는 시스템을 위치시킨다. 공간 전하를 발생시키기 위해, 전기 포텐셜은 접지로부터 분리된 금속 성분에 적용된다. 이 금속 성분은 뾰족한 부분을 함유한다면, 코로나 효과가 일어난다. 예를 들어, 치수 0.4 ×0.3 ×0.5 m 를 갖는 오븐의 경우에, 필요한 모든 것은 금속 플레이트 내부 상에, 오븐의 하부에서 그리고 각 모서리에서 위치한 직경 1.2 cm 의 4개의 수직 구리 튜브이다. 각 튜브는 볼록형의 둥근 말단에 의해 상부 말단에서 마개로 막아 불필요한 코로나 효과를 방지한다. 코로나 효과는 구리 튜브 상에 구비된 바늘에 집중되어야 한다. 이들 바늘은 코로나 효과의 근거이다. 전기 포텐셜은 내(耐)고온 절연체 (예를 들어, 세라믹 절연체)에 의해 절연된 금속 성분에 적용된다.
온도는 물품 상의 코팅물의 베이킹에서 중요한 인자이다. 예를 들어, 나일론-11 은 186 ℃ 에서 용융하고, 오븐의 온도는 220 ℃ 로 조절된다. 베이킹 시간은 오븐의 온도에 따라 변한다. 이는 오븐의 온도가 높을수록 물품의 베이킹 시간의 더 짧게 되기 때문이다. 오븐 온도 220 ℃ 및 PA-11 분말에 대해, 베이킹 시간은 통상 6 ∼ 10분이다.
오븐의 온도가 높을수록 분말 상의 전하의 완화 시간은 더 짧게 되고, 즉 온도가 증가할 때 분말은 더욱 빨리 방전한다.
도 2 는 오븐에서 전극의 하나의 구현예를 보여준다. 1 은 전기 공급장치, 2 는 세라믹 절연체, 3 은 구리 바늘, 4 는 구리 케이블을 통한 전기 접속, 5 는 구리 튜브, 6 은 오븐이다.

Claims (7)

  1. 분말의 박층의 용융으로부터 수득한 필름으로 대상물을 피복하는 방법에 있어서, 하기를 포함하는 방법:
    (a) 대전된 유동화 분말의 층을 탱크에서 이용함, 이 분말은 강요된 순환 마찰대전 장치에 의해 하전됨;
    (b) 제로 또는 충분한 포텐셜로 연결된 대상물을 탱크에 침지시켜 대상물을 분말로 피복함;
    (c) 그 다음, 분말로 피복된 대상물을 분말의 용융으로 코팅 필름을 수득하기에 충분한 고온의 오븐에 위치시킴.
  2. 제 1 항에 있어서, 마찰대전 장치는 펌프 또는 가스 배출기에 의해 공급된 마찰대전 재료의 튜브로 이루어진 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 강요된 순환 마찰대전 장치는 유동층의 탱크 외부에 있는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 마찰대전 장치의 튜브의 길이는 1 ∼ 6 m 인 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, 마찰대전 장치의 튜브의 직경은 4 ∼ 15 mm 인 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 마찰대전 장치의 튜브의 직경은 4 ∼ 8 mm 인 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서, 오븐은 분말 입자가 가열되는 동안 분말 입자 상의 전하의 완화를 보상하는 코로나 효과를 일으키기 위해 높은 전기적 포텐셜로 상승된 전극을 포함하는 방법.
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