KR940006020B1 - 입자 분사건 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

입자 분사건

제 1 도는 본 발명에 따른 정전기식 분말 분사건의 한 실시예의 주요 구성 부분의 측단면도.

제 2 도는 노즐, 편향기 및 분말 대전성 전극을 구비하는 제 1 도의 분말 분사건의 전단부를 도시한 확대측단면도.

제 3 도는 제 1 도의 선 3-3을 취한 단면도.

제 4 도는 편향기를 부분 절단하여 저항성 전극 시트를 도시한 제 1 도의 분사건 노즐의 정면도.

제 5 도는 본 발명의 다른 실시예로서 방사상 외부로 돌출하는 전극 및 분리 저항기를 합체한 편향기의 정면도.

제 6 도는 제 5 도의 편향기의 측면도.

제 7 도는 본 발명의 또다른 실시예로서 림에서의 실리콘 카바이드 리본 또는 실과 분리 저항기를 합체한 편향기의 정면도.

제 8 도는 제 7 도의 편향기의 측면도.

제 9 도는 균일한 구조의 치형 디스크의 형태로 된 다점 전극의 정면도.

제10도는 합성 구조의 치형 디스크의 형태로 된 다점 전극의 정면도.

제11도는 외부 환형 직물, 그물눈 또는 스크린부 및 내부 고체 원형부를 가지는 합성 디스크의 형태로 된 다점 전극의 정면도.

제12도는 피복 입자를 대전시키는 다점 전극을 사용하는 원형 분사 형태를 가진 분사기 배럴의 전면 사시도.

제13도는 피복 입자를 대전시키는 다점 전극을 사용하는 분사 형태를 가진 분사기 배럴의 전면 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 분사건 11 : 핸들

12 : 배럴 14 : 노즐

14a : 립 또는 차폐물 15 : 개방부

16 : 분말 편향기 및 대전성 전극 조립체 29 : 도전성 경로

44 : 저항성 시트 전극 또는 디스크 46 : 주변부

46a, 108: 전극 요소 70, 160 : 도전체 또는 전기단자

75 : 저항기 100 : 편향기

106, 136 : 주변부 112 : 분리 저항기

235 : 다점 전극

본 발명은 입자 분사기게 관한 것으로서, 특히 피복될 정전기 방식으로 피복 입자를 도포시키는 입자 분사건(gun)에 관한 것이다.

본 출원은 1985년 4월 18일자로 출원되어 계류중인 미합중국 특허출원 제724,392호에 일부 계속 출원이다. 본원의 요지는 본원의 양수인에게 양도되고 도날드 알. 해스팅즈(Donald R. Hastings) 및 죤 샤플리스(John Sharpless)에 의해 발명되어 1984년 4월 23일자로 출원된 "정전기 분무식 도포 시스템"의 명칭으로 계류중인 미합중국 특허출원 제602,974호에 관한 것이다.

피복될 대상물에 정전기 방식으로 도포되는 피복재는 정전기 방식으로 대전된 고체입자 즉, 분말, 또는 공기 충돌 분무화, 진공 또는 정수압적 분무화 및/또는 정전기식 분무화를 포함하는 다양한 공지된 기술 또는 원리를 사용하여 분사되는 정전기적 대전 액체 입자의 형태일 수 있다. 본 발명은 액체 및 분말 분사 피복 도포에 유용하다.

산업상 마무리 공정의 도포시에 분말 수지와 같은 고형입자 피복재를 도포함에 있어서, 입자 또는 분말은 가압 공기에 의해 보통 건이라 불리는 분사 장치로 운반되어, 피복될 대상물을 향하여 분사기로 부터 경로를 따라 분사되어지는 분말 함유 흐름(stream)의 형태로 분사기의, 또는 노즐의 전단부에 있는 개방부로부터 분사된다. 분사건으로 부터 피복 입자를 분사하는 과정에서, 피복 분말 흐름의 경로에 근접한 분사기 노즐에 장착되는 고압 유지 전극에 의하여, 전하가 입자에 바람직하게 전달된다. 그런후, 하전 입자들은 전기 접지 전위로 유지되는 피복될 대상물을 향하여 정전기 방식으로 끌려지게 되어, 분사기로 부터 분사된 하전 입자들의 목표물에 증착되는 것으로 효율을 증가시킨다. 입자가 도포된 후에, 제품은 분말 피복물이 제품의 표면에 영구적으로 결합되도록 제품의 표면상에 용융시키도록 가열하는 오븐을 통상 통과한다.

정전기식 분말 분사건은 통상적으로 분사건의 노즐 단부에 장착된 기계식 분말 편향기를 구비한다. 바람직한 실시예에 있어서, 편향기는 원추형상이고, 건으로 부터 분사되는 분말의 흐름 경로에 축선 방향으로 배치되어, 원추형 분사 형태로 분말을 편향시킨다. 즉, 편향기는 노즐부위에서 분사건으로 부터 분사되는 분말 피복물에 의하여 충격을 받아서, 원추형 분사 형태를 형성하기 위하여 분말을 방사상으로 향하게 한다.

정전기식 액체 분사건 시스템은 노즐로 부터 보통 분무화된 입자의 흐름으로 액체 피복물이 방출되는 분사건으로, 호스를 경유하여 액체 피복물을 수송하는 가압 액체 공급원을 포함한다. 노즐 부위에서 액체 분류가 공기에 충돌함으로써 분무화가 만들어질 수 있는데, 이는 공기 분무화로써 공지되어 있다. 대안적으로, 액체 피복은 노즐로 부터 방출된 상태에서 분무화가 나타나도록 고압으로 압축화될 수 있으며, 이는 정수압적 또는 진공 분무화로 불린다. 또다른 시스템에서, 액체는 효율적으로 액체를 분무화시키는 정전기력을 받는다.

액체든 분말이든 정전기식 분무기의 설계에 있어서 하나의 목적은, 분사건으로 부터 분사되는 하전 도포 입자가 피복되는 제품에 증착되는 효율을 최대로 하는데 있다. 이것은 "도장효율"로 불린다. 대체로, 도장효율은 입자에서의 전하 또는 대전성을 증가시키는 것에 의하여 및/ 또는 분사건과 피복되는 제품 사이의 정전기장의 강도를 증가시킴에 의하여 증가될 수 있다고 당업자에게 공지되어 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 입자의 대선성과, 분사건과 피복되는 정전기장의 강도를 증가시키는 것에 의하여, 향상된 분말 도장 효율을 제공하는 정전기식 분사건을 구성하는데 있다. 상기 목적은, 정전기 방식으로 피복될 대상물을 향한 전진 경로로 입자의 흐름이 분사되어지는 개방부와, 입자 흐름이 통과하는 상기 개방부에 근접하여 위치되는 다수의 밀접하게 이격된 전극 요소들로 이루어진 다점 전극을 가지는 입자 분사기를 정전기식 분사 장치에 제공함으로써 달성될 수 있다. 즉, 고압의 전원으로 부터 다점 전극에 에너지를 인가함으로써, 입자 흐름에 근접하여 다수의 코로나 대전점을 생성하는 것에 의하여, 피복 도장 효율을 증가시킨다.

분말 분사건의 바람직한 하나의 실시예에서, 분말 편향기 및 대전성 전극 조립체가 전기적으로 비전도성 물질로 구성되는 노즐 분말 흐름 경로에 제공되며, 편향기 조립체는 1) 전진 방향으로 향한 분말 흐름이 충돌함으로써 필요한 흐름 형태로 분말 흐름이 편향되게 하는 후면과, 2) 전진 방향으로 향하는 전방 평면과, 3) 편향기의 주변부 주위에서 원주 방향으로 이격되며 편향기에 합체된 관련 저항성 경로를 경유하여 고압 전원에 접속되는 다수의 전극 요소를 포함한다. 상기 전극 요소는 전극이 에너지를 인가받을때 코로나 대전점을 제공하는 다점 전극으로서 집단적으로 작용한다.

상술한 실시예에서, 다점 전극은 실리콘 카바이드와 같은 재질로 구성된 저항성 섬유 시트의 형태이며, 시트는 편향기 조립체의 주변부 가장자리에 인접하여 다점 전극의 주변부를 한정하도록 편향기의 전면 및 후면 사이에서 편향기 조립체에 합체되며, 방사상으로 배치된 다수의 전극 요소는 분말 입자가 분사건으로부터 분사됨으로써, 편향된 분말 흐름이 정전기식으로 대전되어지도록 통과하는 다수의 코로나 대전점을 만든다. 이 실시예에서, 편향기 조립체의 주변부 가장자리의 둘레에서 원주 방향으로 이격되어 방사상으로 배치된 다수의 전극 요소들은 다수의 코로나 대전점을 만들도록 작용하고, 전극 요소의 방사상 내측에 위치된 저항성 시트는 전극 요소가 적절한 고전압원으로 부터 이것을 통해 에너지를 인가받게 되도록 편향기 조립체에 합체된 저항성 경로로서 작용한다. 실리콘 카바이드 물질이 이 실시예에서 저항성 시트로써 사용하기에 바람직한 반면에, 또한 다른 직물 저항체도 사용할 수 있다.

본 발명의 상기 실시예의 중요한 장점은, 실리콘 카바이드 시트의 주변부 가장자리가 저항성 시트를 형성하는 많은 실리콘 카바이드 섬유들의 단부를 포함하고, 상기 섬유들의 단부는 분말 입자가 분사됨으로써 분말 입자를 대전시키는 다수의 코로나 대전점을 만들기 위해 방사상으로 배치된 다수의 전극 요소를 형성하는 것이다. 이러한 편향기 조립체 구조는 분말 입자로 전달되는 하전 입자를 증가시키고, 분사건과 대상물 사이의 정전기장의 강도를 증가시켜, 도장 효율을 증가시킨다. 다른 장점은, 편향기 조립체 구조, 특히 저항성 경로 및 원주방향으로 배치되는 다수의 전극이 제조하는데 비교적 용이하며, 내구성이 있다는 것이다. 또한 필요할때 용이하게 교체가 가능하다. 이러한 장점은 상업적인 견지에서 분사기의 구매력에 크게 기여한다.

본 발명의 상기 형태에서, 실리콘 카바이드 시트는, 고전압이 공급되는 중앙의 단자부위와 분말 입자의 코로나 대전이 다수의 실리콘 카바이드 섬유 단부에서 발생되는 주변부 가장자리 사이에 있는 시트를 통하여, 전기적 저항성 전류 흐름 경로를 만들기 위하여 주변부 가장자리로 부터 떨어져 중간부분에 위치되는 고전압 단자 영역을 가진다. 이러한 저항성 경로는 비교적 큰 저항기를 포함하여 분사기의 주 구성품인 분사 피복 시스템에서 전기 용량식(capacitively)으로 저장되는 전기 에너지의 부주의한 방전으로 인한 점화 위험을 최소화하도록 작용한다.

본 발명의 또다른 바람지한 실시예에서, 편향기 주변부 가장자리 둘레에서 원주 방향으로 이격된 전극 요소는 분리 형태로 편향기의 주변부 가장자리로 부터 방사상 외부로 돌출하는 전기 전도성 침 또는 도선의 형태로 고정되는 전극이다. 분리 전극들의 각각은 편향기에 합체된 분리 저항기를 경유하여 고전압원에 접속된다. 필요하다면, 방사상으로 배열된 전극은 편향기 주변부로 부터 외부로 돌출하는 대신에 편향기 주변부와 동일 평면으로 만들어질 수 있는것에 의하여, 전극 손상의 가능성을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 또다른 바람직한 실시예에서, 편향기는 편향기의 내부에서 방사상으로 배열되고 원주 방향으로 이격되어 편향기에 이격되어 편향기에 합체된 분리 저항기를 경유하여, 원주 방향으로 배치된 전극 요소로서 작용하는 비교적 좁은 실리콘 카바이드 리본 또는 실을 구비한다.

편향기 주변부 가장자리에서 원주 방향으로 이격된 전극 요소 및 고전압원을 서로 연결시키도록 편향기에 합체된 분리 저항기를 이용하는 본 발명의 실시예에서, 저항기는 부주의한 전기에너지 방전으로 인한 점화 위험을 최소화하도록 작용하는 것에 의하여, 분사건의 안전성을 향상시킨다.

각각의 상기 실시예에서 바람직하게 합체될 수 있는 본 발명의 다른 양태에 있어서, 비전도성 분사건 배럴의 전단부에 설치된 노즐은 정전기적 차폐물을 구비한다. 상기 차폐물은 편향기의 주변부의 측후방을 향해 배치되고, 노즐과 분말 흐름 경로에 축선 방향으로 배치된 원추 형상의 편향기 사이에 있는 환형 개방부를 분말이 통과함에 따라, 편향된 분말 흐름을 정전기적으로 대전하는 코로나 대전점이 상기 편향기 주변부에 위치된다. 바람직한 실시예에서, 정전기적 차폐물은 원추형 편향기의 전단부 특히, 코로나 대전점이 이로부터 연장하는 편향기의 주변부를 둘러싸는 부위에서, 노즐 단부를 나팔형으로 형성하는 것에 의하여 형성된다. 실제로, 정전기적 차폐물은 정전기적 차폐물이 없는 유사한 구성의 분사기와 비교하였을때 도장 효율을 크게 향상시키는 것으로 판명되었다.

배경의 목적으로, 그리고 본 발명의 정전기적 차폐물이 전달 효율을 어떻게 향상시키는가를 이해시키기 위해, 전기 접지된 핸들 또는 장착 부재를 가지는 형태의 통상적인 정전기식 분사기에 있어서, 편향기의 주변부에 근접한 코로나 영역은, 후방을 향해 설치된 접지 분사건 핸들 또는 장착 부재와 전방을 향해 설치된 피복될 전기 접지 대상물 사이의 대략 중간에 있다. 실예로서, 피복될 접지 대상물과 코로나 대전 영역 사이의 거리는 대략 25.4m(10inch)이며, 이는 노즐에 있는 코로나 영역과 후방을 향해 위치된 전기 접지 분사건 핸들 또는 장착 부재 사이의 거리와 대략 동일하다. 편향기의 주변부에 인접한 코로나 대전 영역을 후측방에 정전기적 차폐없이, 분사건 노즐로 부터 분출하여 정전기적으로 대전된 입자들은 접지 분사건 핸들 또는 장착 부재만큼 피복될 접지 대상물에 근접하며, 그 결과 약간의 하전 입자들이 접지 핸들 또는 장착 부재에 정전기적으로 끌리게 되어, 피복물 도장 공정의 효율을 저하시킨다.

덧붙여, 건핸들 또는 장착 부재가 약간의 하전 입자들에 인력을 제공하기 때문에, 코로나 전류 경로가 편향기와 접지 핸들 사이에 설정되고, 이는 편향기에서 대전하는 유용한 전기 에너지를 와류 방전으로 감소시키게 한다. 이러한 편향기에서의 유용한 대전 에너지의 감소는 도장 효율에 있어서 상응하는 감소를 초래한다. 그러므로, 본 발명의 정전기적 차폐물을 포함하는 것에 의하여, 정전기적으로 대전된 입자를 당기고 와류 전류 누설 경로를 제공하는 것에 의해 전기 접지 건핸들 또는 장착 부재의 영향이 상당히 감소되고, 그 결과, 도장 효율이 크게 증가된다. 이러한 것은 편향기 주변부를 둘러싸는 정전기적 차폐물이 노즐에 없는 것과 비교하면 도장 효율을 상당히 향상시킨다.

정전기적 차폐물은 분사액 또는 분말 방식들중 어느 한 방식으로 도포 입자를 분무하도록 설계된 수동 또는 자동의 분사건과 함께 바람직하게 사용될 수 있다.

본 발명의 또다른 실시예에 따라서, 다점 전극은 치형 주변부를 가진 디스크의 형태이다. 디스크 전체는 저항성, 반도체성, 또는 도전성 물질로 제조될 수 있다. 대안적으로, 디스크는 내부 원형 부분과 주변에 치형을 가진 외부 환형 부분으로 된 복합 구조물일 수 있다. 내부 및/또는 외부 부분은 도전성, 저항성, 또는 반도전성 시트, 또는 섬유 또는 망사재일 수도 있다. 내부 원형 부분 대신에, 환형 부분에 접속된 일련의 전기 도선들이 치형 주변부에 고전압을 전달하도록 사용될 수도 있다.

다른 형태로서, 다점 전극은 도전성, 반도전성 또는 저항성 도선으로 만들어진 디스크형 망사이거나, 또는 도전성, 반도전성, 또는 저항성 피복물을 가지는 비도전성 도선으로 만들어진 디스크형 망사일 수 있다.

편향기를 가지는 분말 분사기에 유용한 다른 실시예에서, 편향기는 특히 주변부에 실리콘 카바이드 또는 다른 저항성 섬유들을 포함하는 사출 성형 물질로 제조되며, 이러한 실리콘 카바이드는 다점 전극으로서 작용한다. 편향기는 편향기 주변부에 있는 실리콘 카바이드 섬유들에 고전압을 전달하기 위하여 반도전성, 저항성 또는 도전성 물질을 또한 포함할 수 있다. 편향기 주변부에 있는 실리콘 카바이드 대신에, 다점 전극으로서 작용하도록 편향기 주변부에 다수의 전극을 설치하는 것에 의하여, 다점 전극이 제공될 수 있다.

상술한 모든 실시예에서, 다점 전극에 상당히 근접한 저항을 충분히 제공하여, 다점 전극과 함께 접지 대상물에 접근하는 것에 의하여 분사건에 전기 용량식으로 저장된 전기 에너지가 갑자기 방전되어지는 불안전한 전기 방전을 피할 수 있다.

편향기를 가지는 분말 분사건과 연결하여 설명된 본 발명의 다점 전극 양태는 액체 분무화 분사 기구에도 또한 유용하다. 이러한 분사 기구에서, 다점 전극은 다점 전극이 분출된 분말입자의 경로에 근접한 분말 분사건의 편향기에 장착되는 것과 동일한 방법으로 피복해야 할 제품을 향하여 노즐로 부터 분출되는 분무화된 액체 입자의 경로에 근접한 노즐 부위에 장착된다.

본 발명의 상기 목적 및 다른 목적과 장점 및 특징은 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도면을 참조하면 본 발명을 구체화한 정전기식 분사건의 바람직한 하나의 형태가 도시되어 있다. 바람직한 실시예에서, 분사 기구(10)는 전기 접지된 도전성 핸들(110과, 비도전성 또는 절연성 배럴(12)을 가지는 건의 형태이고, 배럴의 전단부는 분말 편향기 및 대전성 전극 조립체(16)가 돌출하는 중앙의 나팔형 개방부(15)를 가지는 나팔형 노즐(14)이 형성된다.

분말 편향기 및 대전성 전극 조립체(16)를 제외하면, 분사건의 바람직한 실시예는 본원의 출원인에게 양도된 토마스 이. 홀스타인(Thomas E. Hollstein), 데이비드 이. 오라이안(David E. O'Ryan) 및 죠셉씨. 와류(Joseph C. Waryu)의 1984년 12월 13일자로 출원되어 계류중인 미합중국 특허출원 제 681,501호의 "개량된 분말 분사건"에 따라 제작될 수 있다. 상기 출원 제681,501호의 전체적인 설명은 참고로써 본발명에 통합된다.

배럴(12)은 배럴벽에 있는 포트(13)를 경유하여 분말 함유 가압 공급 호스(13a)와 후단부에서 소통하는 내부의 분말 주입 챔버(17)을 포함한다. 내부의 분말 주입 챔버(17)는 데이퍼진 보어(19) 및 중간 챔버(21)를 경유하여 노즐 개방부(15)와 전단부에서 소통한다. 편향기 및 대전성 전극 조립체(16)용 비전도성 장착 스터브(22, stub)는 중간 챔버(21)내부에 위치된 비전도성 삼발이(25)로부터 축선 방향 및 전방을 향하여 연장한다. 도전체(76, 후술됨)를 합체하고 전기적으로 절연된 도전성 경로(29)는 삼발이(25)로 부터 후방을 향해 축선 방향으로 연장하고, 도전체(76)는 계단형 보어(30a,30b)들을 통해 연장하여, 멀리 있는 고압의 전원(도시되지 않음)에 접속되도록 핸들(11)을 통해 버트(24)를 빠져나가는 절연성 고전압 공급 케이블(26)에 적절히 접속된다.

핸들(11)은, 작동되었을때 호스(13a)를 경유하여 분말 주입 챔버(17)로 분말 함유 공기를 공급하는 가동성 방아쇠(34)를 구비한다. 방아쇠(34)는 분말 편향기(16)내에서 축선 방향으로 배치된 전기 도전체(또는 단자)(70)에 고전압의 정전기를 제공하도록 멀리 있는 고전압 전원을 또한 작동시킨다. 도전체(70)는 장착 스터브(22) 및 삼발이(25)를 통과하는 전기적으로 절연된 도전성 경로(29)와, 고전압 공급 케이블(24,26)에 의하여 고전압원에 연결된다. 분말 함유 공기는 압력하에서 분말 주입 챔버(17)로 부터 테이퍼 보어(19)및 중간 챔버(21)를 통하여 나팔형 노즐 개방부(15)로 연속적으로 보내지게 되고, 상기 공기는 개방부에서 원추형 경로로 전환되어 분말 편향기 및 대전성 전극 조립체(16)에 합체된 전극(후술함)에 의해 정전기적으로 대전된다. 분말은 피복될 대상물위에 충돌하기 위해 대체로 원추형 패턴의 정전기적 하전 입자들로서 노즐 개방부를 빠져나간다.

분말 편향기 및 대전성 전극 조립체(16)는 원형의 전방 평면(40)과 원추형 후면(42)을 가지는 형상에 있어서 대체로 원추형으로, 제 2 도를 참조하여 상세히 설명된다. 또한, 전방 평면(40)은 필요하면 블록형 또는 오목형으로 될 수도 있다. 원형 웨이퍼 또는 디스크의 형태인 저항성 시트 전극(44)은 전방 평면(40)및 후면(42)사이의 경계 부위에 위치된다. 저항성 전극 또는 디스크(44)의 주변부(46)는 전방 평면(40)및 후면(42)의 주변부(40', 42')와 바람직하게 일치한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 분말 편향기 및 대전성 전극 조립체(16)는, 중간의 저항성 전극 시트 또는 디스크(44), 저항성 전극 시트(44)의 직경과 동일한 직경을 가지는 원형의 절연 디스크(40a) 및 후면이 분말 편향 원추형 후면(42)을 구성하는 원추형 절연부분 또는 원추형 편향기(42a)를 포함하는 복합 또는 샌드위치형 조립체이다. 원추형 편향기(42a), 저항성 전극 시트(44) 및 디스크(40a)는 구매가 용이한 접착제를 사용하여 일체형 유니트를 형성하도록 영구적으로 조립될 수 있다. 대안적으로, 저항성 전극 시트는 편향기 안으로 성형될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 저항성 전극 시트(44)는 수지 매트릭스에서 임의의 방향성의 실리콘 카바이드 섬유 또는 필라멘트들을 함유하는 비직조(nonwoven) 실리콘 카바이드 섬유로 제조된다. 섬유가 만들어지는 실리콘 카바이드 섬유 또는 필라멘트, 미합중국 특허 제4,100,232호에 공지되고, 일본국, 도오쿄오 소재의 니뽄 카본사와 미시간, 미드랜드 소재의 다우 코닝으로 부터 시판되는 일반적인 형태의 니카론(Nicalon) 섬유의 물리적, 전기적 특성을 가진다. 바람직한 실시예에서, 실리콘 카바이드 섬유는 1×10³ohm-cm의 저항률 및 약 10 내지 15미크론의 범위에 속하는 섬유 직경을 구비하도록 열처리된다. 미합중국 특허 제4,100,233호에 전체 설명과, 일본국, 도오쿄오 소재의 니뽄 카본사와 미시간, 미드랜드 소재의 다우 코닝으로 부터 이용할 수 있는 다음의 간행물을 참고로서 본 발명에서 인용한다.

니카론 실리콘 카바이드 섬유 12면 ; 다우 코닝에 의해 반포되어 1984년 1월 1일까지 유효한 니카론 실리콘 카바이드 섬유 제품의 정가 리스트, 2면 ; 니뽄 카본사의 대표자인 다나카 윤시에 의한 실리콘 카바이드 섬유 및 이것의 응용물의 공업화, 11면.

상업적으로 이용가능한 하나의 형태로서 니카론 연속 실리콘 카바이드 섬유는 다음과 같은 물리적 특성을 가진다.

필라멘트 직경 : 10 내지 15미크론

단면 : 원형

밀도 : 2.55g/cm³(0.093파운드/인치³)

인장강도 : 250 내지 300kg/mm²(360 내지 470ksi)

인장탄성율 : 18×10³내지 20×10³kg/mm²(26×10³내지 29×10³ksi)

열팽창율(섬유에 평행한 방향) : 3.1×10^-6/。C

섬유 전체를 통해 균일하게 섬유 굴곡성에 무관한 니카론 실리콘 카바이드 섬유의 저항률은 방적후에 계속되는 상이한 온도에서의 열처리에 의해 변하게 될 수 있다. 열처리 온도의 작용으로서 저항률에 있어서의 변화는 약 10²ohm-cm에서 10⁶ohm-cm까지 약 10⁴의 계수만큼 변활 수 있다.

니카론 연속 실리콘 카바이드 섬유는 직조 섬유뿐만 아니라 임의의 섬유 방향성의 비직조 섬유로 형성될 수 있다. 덧붙여, 저항성 실리콘 카바이드로 만들어진 저항성 전극 시트(44)는 수지 함유 니카론 섬유 복합재, 유리 니카론 섬유 복합재 및/또는 세라믹 매트릭스상의 니카론 섬유로 제조될 수 있다.

절연 디스크(40a) 및 원추형 편향기(42a)는 유리 충전 테플론(Teflon)플라스틱, 델린(Delrin) 플라스틱등을 포함하는 다양한 비전도성 물질로 제조될 수 있다.

분말 편향기 및 대전성 전극 조립체(16)는, 장착 스터브(22)의 전단부에 있는 직경 축소부(22a)와 원추형 절연 부분 또는 원추형 편향기(42a)의 후미 중앙 부분에 형성된 폐쇄공 또는 보어(64)의 축선방향 결합에 의하여 장착 스터브(22)에 장착된다. 보어(64)와 장착 스터브(22)의 직경 축소부(22a)는 이것들 사이에 적당한 미끄럼 결합을 제공하도록 한정된다.

상술한 바와 같이, 정전기 에너지는 멀리 있는 전원(도시되지 않음)으로 부터 케이블(24,26) 및 전기적 절연된 도전성 경로(29)를 경유하여 저항성 전극 시트(44)로 전달된다. 도전성 경로(29)는, 저항성 전극 시트(44)와 전기 접촉을 만들기 위하여 장착 스터브(22)의 단부로 부터 원추형 편향기(42a)에 적절하게 제공된 축선 방향 통로안으로 축선 방향으로 돌출하는 전기 도전체(70)를 포함한다. 도전체(70)는 도전성 경로(29)의 추가 요소들을 구성하고, 도전체(70)와 고전압 케이블(26)의 전도성 코어 사이에서 직렬의 전기 회로로 배치되는 저항기(75)와 도전체(76)와 고전압 케이블(26)의 전기 전도성 코어에 접속된다.

작동에 있어서, 방아쇄(34)가 작동되었을때, 분말 함유 가압 공기는 호스(13a)를 경유하여 내부의 분말 주입 챔버(17)로 주입되고, 그 결과, 상기 가압 공기는 테이퍼 보어(19)를 통과하여 중간 챔버(21)안으로 유입된 후에, 삼발이(25)를 통과하여 피복될 제품 또는 목표 기판(도시되지 않음)을 향하여 노즐(14)의 나팔형 개방부(15)를 빠져나감으로써, 분말의 경로를 편향시켜 원추형 경로를 형성하게 하는 원추형 편향기(42a)의 후면(40)에 충돌한다. 방아쇠(34)의 조작은 상기 도전성 경로를 경유하여 저항성 전극 시트(44)에 고전압의 정전기 에너지를 공급하도록 전원(도시되지 않음)을 또한 작동시킨다. 저항성 전극 시트(44)가 90KV 정도의 고 정전기 전압으로 유지되면, 저항성 전극 시트(44)의 주변부(46)에 위치된 저항성 재료의 전극 요소 또는 섬유 단부(46a)들에서 코로나 방전이 발생되고, 이는 분말이 노즐(14)의 나팔형 개방부(15)를 빠져나가 원추형 후면(42)에 의하여 편향됨으로써, 분말의 흐름을 정전기적으로 대전시킨다.

본 발명의 정전기식 분사 피복건으로 보다 높은 도장 효율이 달성될 수 있음이 실험을 통하여 판명되었다. 실제로는, 코로나 점의 갯수뿐만 아니라 저항성 전극 시트(44)의 주변부(46) 주위에서의 상기 코로나점의 정확한 위치가 다소 변할 수 있다. 예를 들어, 저항성 전극 시트(44)의 직경이 3.8cm(1.5inch)이고 두께가 0.65mm인 경우에 90KV의 무부하 전압이 인가되면, 3 내지 8개 사이의 코로나 점들이 다소간 임의로 연속적으로 변화하는 저항성 전극 시트의 주변 위치(전극 요소(46a))에서 동시에 발생하는 것이 발견되었다.

제 1 내지 제4도에 도시된 바람직한 실시예뿐만 아니라 보다 상세히 후술되는 다른 실시예에 의해 제공되는 도장 효율 향상에 재료적으로 기여하는 것은, 저항성 시트 전극 또는 대전 디스크(44)의 주변부(46)에 인접하여 위치되는 코로나 대전 영역에 관계한 노즐(14)의 나팔형 구성이다. 특히, 주변부(46)에 인접한 코로나 대전 영역의 외향 및 후방을 향해 위치된 노즐(14)의 비전도성 나팔형 외측 부분은, 전기 접지 핸들(11)로 부터 노즐의 분출 단부에서 정전기적으로 대전된 피복 입자를 효율적으로 차단하여, 편향기와 핸들(11) 사이에 설정되어지는 와류 전류 누설의 경향을 감소시키는 정전기적 차폐물로서 작용한다. 차폐물이 없으면, 접지 핸들(11)은 대전된 피복 입자를 정전기적으로 끌어당기고, 바람직하지 않은 전류 누설을 고무하여, 편향기에서 이용할 수 있는 대전 에너지와 전달 효율을 감소시킨다. 이러한 것은 접지 핸들이 코로나 대전 영역뒤에 있을지라도, 분사건 노즐의 전방에 위치되어 전기 접지된 피복될 물체가 코로나 대전 영역으로 부터 떨어져 있는 거리와 대략 동일한 거리만큼 코로나 대전 영역에서 떨어져 위치된다는 관점에서 알 수 있다. 디스크(44)의 주변부(46)이상 방사상으로 위치된 나팔형 노즐(14) 부분을 제거하여, 편향기 주변부 가장자리와 전기 접지 핸들(11)사이의 차폐물이 없음으로서 도장 효율이 크게 감소된다는 것이 시험을 통하여 알 수 있었다.

제1도 내지 제4도에 도시한 실시예에서, 노즐(14)의 최전방 단부 또는 립 또는 차폐물(14a)이 저항성 전극시트(44)의 주변부(46)에 관계하여 약간 뒤쪽에 설치되어 있지만, 전극 시트의 주변부(46)에 관계한 립(14a)의 위치는 나팔형 노즐 입구 또는 립(14a)을 전극 시트의 전극 요소(46a)와 방사상으로 마주하여 배치하거나 또는 전극 요소(46a)의 전방(제 2 도에서 보았을때 좌측)으로 배치하는 것에 의하여 변화될 수 있다. 저항성 전극 시트(44)의 주변부(46)에 관계한 나팔형 노즐 입구 또는 립(14a)의 정확한 배치와 관계없이, 비전도성 나팔형 노즐(14)의 적어도 일부분은 정전기적 코로나 대전 영역과 전기 접지 핸들(11) 사이에 정전기적 차폐물일 제공하도록, 저항성 전극 시트(44)의 주변부(46)에 인접한 코로나 대전 영역의 방사상 측후방에 위치되어야만 된다. 즉, 립(14a)이 정전기적 차폐물로서 작용한다.

바람직한 실시예에서, 립 또는 정전기적 차폐물(14a)은 분사건에서의 사용과 연결하여 기술된다. 언급된 바와 같이 차폐물은 대전된 분무화 피복 입자들이 분사건 노즐에 인접하는 액체 피복물 분사건에 있어서 또한 바람직하게 사용될 수 있다.

저항성 전극 시트(44)의 저항 특성 때문에, 본 발명은 본 발명의 양수인인 본 출원인에 의해 실시된 표준점화 시험을 받았을때 점화되지 않았었다. 사실, 디스크 또는 저항성 전극 시트(44)는 도전체(70)와 접촉하는 중심부와 주변부(46) 사이에서 측정되었을때 1.0 내지 1.5 메가옴(MΩ)의 저항을 제공한다.

분말 편향기 및 대전성 전극 조립체(16)의 복합 또는 샌드위치형 구조는 대단히 내구성이 크고, 저렴하며, 편향기로서 그리고 정전기 대전성 전극 구성으로서 매우 효율적이다.

대전성 전극 시트 또는 디스크(44)는 필요에 따라 부재(40a, 42a)들 사이에 배치되지 않고 전방을 향하여 노출되도록 원형의 전방 평면 디스크(40)에 장착될 수 있다. 그러나, 샌드위치형 구조가 바람직하다.

제1도내지 제도의 실시예에서 기술된 바와 같이, 분말 편향기 및 대전성 전극 조립체(16)는 원칙적으로 절연 부분(40a,42a)으로 만들어진다. 필요하다면, 분말 편향기 및 대전성 전극 조립체(16)는 저항재 또는 반도전성재 또는 심지어 전도성 재료로 제조될 수 있으며, 다점 전극이 편향기 주변부에 배치된다. 이러한 구조에 의하면, 적절한 저항은 다점 전극이 우발적으로 접지되어 분사건에 저장된 전기 에너지의 불안전한 전기 방전을 피하도록 바람직하게 다점 전극과 직렬로 제공된다.

분말 편향기 및 대전성 전극 조립체만이 도시되어 있는 제 5 도 및 제6도에 도시된 실시예에 의하여, 비전도성 편향기(100)는 대체로 제1도 내지 제4도의 실시예의 편향기와 전체적으로 동일한 형상을 가진다. 특히, 편향기(100)는 후면(102)을 가지며, 분말 함유 공기 흐름은 전진 방향(제 6 도에 좌측방향)으로 분사건의 노즐로 부터 빠져나감으로서 후면(102)을 향하여 축선 방향으로 향하게 된다. 또한, 편향기(100)는 원형의 전방평면(104)을 구비하는데, 필요하면 볼록형 또는 오목형으로 할 수 있다. 다수의 전극 요소(108)들이 전기 도전성 도선 또는 니들의 형태로 편향기(100)에 통합되어, 분말 흐름의 편향된 경로에 교차하는 방향으로 편향기(100)의 주변부(106)로 부터 방사상 외측으로 돌출한다. 보다 적거나 많은 수의 것이 사용될 수 있을 지라도, 제 5 도 및 제 6 도에 도시되어 있는 실시예에는 6개의 전극들이 편향기의 주변부 주위에서 일정한 간격으로 원주 방향으로 떨어져 있다. 분리되어 방사상으로 배치된 형태의 저항 회로는 각각의 전극(108)들과 중앙에 축선 방향으로 배치되어 멀리있는 고전압 전원(도시되지 않음)에 접속되는 전기 단자 또는 전기 도전체(110)를 상호 접속시킨다. 전방 평면(104)과 후면(102)사이에서 편향기의 본체에 통합되어 있는 저항기 또는 저항 회로 경로(112)는 필요에 따라 다른 저항값이 사용될 수 있을지라도 본 실시예에서는 10메가옴(MΩ)의 저항값을 가진다. 제 5 도 및 제6도에 실제로 도시된 실시예의 변형에 있어서, 방사상으로 돌출하는 전극(108)은 편향기(100)의 주변부(106)와 일치하는 것에 의하여 전극의 손상 가능성을 제거한다.

편향기 조립체만이 도시되어 있는 제7도 및 제8도에 도시된 본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따라서, 정전기식 분사건은 제5도 및 제6도의 실시예에 도시된 편향기(100)와 전체적으로 동일한 구성의 비전도성 편향기(130)를 구비한다. 특히, 편향기(130)는 전방 평면(134), 후면(132) 및 주변부(136)를 포함한다. 제5도 및 제6도에 도시된 편향기와 유사하게 제7도 및 제8도에 도시된 편향기(130)는 분리되어 방사상으로 배치되는 저항기(142)의 형태로 하는 다수의 저항 회로를 본체에 통합하고, 멀리 있는 고전압 전원(도시되지 않음)에 접속되도록 축선 방향으로 배치된 전기 도전체(144)에 공통으로 접속되는 리드(142b)들을 내측 단부에 가진다. 저항기(142)의 방사상 외측 단부는 편향기의 주변부(136)에 형성된 원주 방향 홈(148)에서 종료되는 리드(142a)를 가진다. 원주 방향으로 배치된 실리콘 카바이드 실 또는 좁은 리본(150)은 홈(148)내에 위치된다. 저항기 리드(142a)의 방사상 외측 단부들은 이것들과 인접하여 위치된 실리콘 카바이드 실(150)의 단편(130a)들과 각각 전기적으로 접속된다. 필요에 따라, 실리콘 카바이드 이외의 저항성 재료가 주변에 위치된 리본 또는 실(150)을 위해 사용될 수 있다.

제5도 및 제6도의 실시예에서, 코로나 방전은 분말이 피복될 대상물을 향한 분말의 경로를 지나가는 전극(108)들의 방사상 외측 단부에서 발생한다. 전극(108)은 편향기(100)의 주변부(106)와 일치하는 제5도 및 제6도에 도시한 실시예의 변경에 있어서, 코로나는 전극이 편향기의 주변부(106)와 결합되는 지점에서 발생한다.

실리콘 카바이드 실 또는 리본이 사용되는 제7도 및 제8도에 도시된 실시예에서, 코로나는 실(150) 둘레의 임의의 지점에서 발생한다. 실(150)이 편향기 주변부(106)의 원주에 관계하여 짧은 길이의 서로 꼬인 섬유로 제조되면, 실의 단부(150a, 제 8 도 참조)가 코로나 대전점을 형성하는 전극으로서 작용하기 때문에, 섬유가 끝나는 지점에서 발생하게 된다. 실리콘 카바이드 실이 임의로 위치된 다수의 단부를 구비한 짧은 길이의 섬유를 포함하지 않으면, 코로나는 실리콘 카바이드 실(150)의 둘레 주위에 임의로 위치된 지점에서 발행하게 되고, 상기 지점의 위치는 다소 연속적으로 변하게 된다.

제7도 및 제8도의 실시예에서, 편향기 홈(148)에 있는 실(150)은 효과적으로 단부 대 단부로 상호 접속되는 6개의 호형 전극 요소 또는 단편들로 구성된 연속성 원형 전극이다. 연속적인 원형 전극(130)은, 단부 대 단부로 접속된 주변의 호형 전극 요소 또는 단편들을 포함하는 제1도 내지 제4도의 디스크 형상의 저항 시트(44)의 주변부(46)의 작용과 사실상 동일한 방법으로 작용한다.

제1도 내지 제4도에 도시된 실리콘 카바이드 저항성 디스크(44) 대신에, 다점 전극은 제 9 도에 도시한 바와 같이 디스크(202)의 주변부에서 톱니형 가장자리(200)의 형태를 취할 수 있다. 디스크는 저항성, 반도전성 또는 도전성 재료와 같은 재료로 전체적으로 제조될 수 있다. 대안적으로, 디스크(202')는 제10도에 도시한 바와 같이 둘레에 톱니형 치형부(200')를 가진 환형 외측부(203)와 원형 내측부(205)를 가지는 복합체일 수 있다. 내측부(205) 및/또는 외측부(203)는 저항재, 반도전성재 또는 도전성재로 만들어질 수도 있다.

대안적으로, 디스크(44)는 제 4 도에 도시한 바와 같이 전체적으로 실리콘 카바이드 섬유 또는 다른 저항성 재료로 만들어지는 대신에, 제11도에 도시한 복합 구조로 만들어질 수 있다. 특히, 저항성 직물(210)이 환형으로 형성되고, 디스크(211)의 나머지 부분이 저항성, 도전성 또는 반도전성 시트로 만들어지는 원형내부 디스크(210)로 구성된다.

또한, 제 4 도에 도시된 실리콘 카바이드 섬유와 같은 저항성 직물의 다점 전극으로 구성하는 대신에, 전극은 저항성, 도전성, 또는 반도전성 재료로 피복된 비전도성 와이어 또는 저항성, 도전성 또는 반도전성 와이어 스트랜드(strand)를 구비한 스크린 또는 망사로 구성될 수 있다.

제12도는 피복 입자들이 분출되는 전면(232)에 있는 입구부(232)에서 종료하는 종방향의 원형 단면 보어(231)를 가지는 절연성 분사건 배럴(230)을 도시한다. 보어(231)안에는 외측 단부에 다점 전극(235)이 설치되는 절연성 컬럼(234)이 공축으로 배치된다. 대안적으로, 전극(235)은 제4도 내지 제11도에 도시된 전극 구성 또는 구조중 어느 하나로 구조될 수 있다. 제4도 내지 제11도와 유사하게 제12도의 실시예에서, 전극(235)은 다점 전극이 돌출하는 주변부(235')를 가진다. 전극(235)은 컬럼(234)내에 배치된 전기 도전체(도시되지 않음)를 경유하여 정전기 전원에 접속된다. 제12도의 분무기는 원형의 분사 패턴을 제공한다.

제13도는 절연성 종방향 컬럼(243)에 의하여 분리된 종방향 직사각형 단면의 상부 보어(241)와 종방향 직사각형 단면의 하부 보어(242)를 가지는 절연성 배럴(240)를 도시한다. 절연성 컬럼(243)의 외측 단부에는 상부 및 하부 보어(241, 242)로 부터 각각 분출된 피복 입자를 대전하기 위한 상부 다점 전극 주변부(246)및 하부 다점 전극 주변부(245)를 가지는 전극(244)이 장착된다. 전극(244)은 제12도의 전극(235)와 유사하게 구성된다. 전극(244)은 절연성 컬럼(243)내에 있는 전기 도전체(도시되지 않음)를 경유하여 고전압 전원에 연결된다. 제13도의 실시예는 평평한 팬(fan) 형상의 분사 패턴을 제공한다.

제1도 내지 제4도의 실시예와 유사하게 제5도 내지 제13도의 실시예는 다점 전극 구성으로 인하여 개량된 전달 효율을 제공하고, 저렴하고 구조가 간단한 전극 조립체를 구성한다.

본 발명의 일반적인 원리와 이의 양호한 실시예를 설명함에 따라 기술이 숙련된 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 여러가지 변경이 가능하다.

Claims (10)

1. 정전기 방식으로 피복될 대상물을 향한 전진 경로로 입자의 흐름이 분사되어지는 개방부, 및 상기 입자 흐름이 통과하는 상기 개방부에 바로 근잡하여 위치되며 전달 효율을 향상시키도록 다수의 코로나 대전점들을 만들기 위하여 정전기적 전원에 접속되는 다수의 밀접 이격된 전극 요소들을 포함하나 상기 개방부안으로 연장하지 않는 다점 전극을 가지는 입자 분사 기구를 포함하는 정전기적 분사 피복 장치에 있어서, 입자 흐름이 충돌하는 표면(42 ; 102)을 가지며 전기적으로 비전도성 재료로 구성되는 입자 편향기(42a ; 100)가 입자의 흐름을 편향시키기 위하여 상기 입자 흐름 경로에 배치되어서, 그 결과 입자의 흐름이 편향되며, 상기 편향기 표면(42 ; 100)을 통과하여 편향된 입자 흐름을 상기 피복될 대상물을 향한 입자 흐름경로에서 정전기적으로 대전시키도록, 상기 다수의 전극 요소(46a ; 108)들이 상기 편향기 표면(42 ; 102)에 인접하여 위치되는 것을 특징으로 하는 정전기적 분사 피복 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 고압의 전원에 접속되며, 상기 다수의 전극 요소(46a ; 108)의 중앙부에 배치되는 전기 단자(70 ; 110)를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기적 분사 피복 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 다수의 저항 회로 경로(44 ; 112)들은 상기 편향기(42a ; 100)에 합체되고 상기 전기 단자와 상기 다수의 전극 요소(46a ; 108)들 사이에서 접속되는 것을 특징으로 하는 정전기적 분사 피복 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 저항 회로 경로들은 분리 저항기(112)를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기적 분사 피복 장치.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 다점 전극은 밀접하게 이격된 상기 다수의 전극 요소(46a)들을 한정하는 주변부(46)를 가지는 저항성 시트 전극(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기적 분사 피복 장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 저항성 시트 전극은 다수의 실리콘 카바이드 필라멘트들로 이루어진 것을 특징으로 하는 정전기적 분사 피복 장치.
7. 제5 또는 6항에 있어서, 상기 전기 단자는 상기 주변부로 부터 떨어져 상기 저항성 시트 전극의 중간 부분에 위치되는 고전압 영역과, 상기 단자로 부터 상기 저항성 시트 전극을 통하여 상기 주변부로의 전기 저항성 경로를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기적 분사 피복 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 다점 전극은 밀접하게 이격된 상기 다수의 전극 요소들을 한정하는 주변부를 가지는 반도전성 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기적 분사 피복 장치.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 분사 기구는, a) 상기 입자 분사 개방부가 위치되는 노즐(14)을 가지는 전기적으로 비전도성인 배럴(12)과, b) 상기 시트 전극(44)의 전위와는 상이한 정전기적 전위의 전원으로 부터 상기 노즐의 영역에서 정전기적으로 대전된 입자를 정전기적으로 차폐시키도록 상기 전극(44)의 측후방에 위치된 정전기적 차폐물과, c) 상기 노즐의 후방에 위치되는 핸들을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전기적 분사 피복 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 정전기적 차폐물(14a)은 상기 노즐(14)에 합체되어 있는 것을 특징으로 하는 정전기적 분사 피복 장치.

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