靜電塗裝方法及靜電塗裝用槍的製作方法
2023-09-17 13:26:30 1
靜電塗裝方法及靜電塗裝用槍的製作方法
【專利摘要】本發明涉及靜電塗裝方法及靜電塗裝用槍。將金屬、導電性樹脂等導電體作為被塗面(21)的靜電塗裝方法，在抑制了噴槍(1)與被塗面(21)之間的靜電場的產生、且抑制了自由離子的產生的狀態下，使帶電的塗料從噴槍(1)噴出而塗覆到被塗面(21)。
【專利說明】靜電塗裝方法及靜電塗裝用槍
【技術領域】
[0001]本發明涉及導電性被塗面的靜電塗裝方法及靜電塗裝用槍。
【背景技術】
[0002]一般來說，靜電塗裝是指如下的塗裝方法:將被塗物作為接地極，將塗裝裝置側的電極作為陰極，在它們之間施加高電壓，由此形成靜電場(電氣線)，並且使塗料粒子帶負電，使塗料與被塗物之間產生靜電引力，由此能夠使塗料高效地塗附於被塗物。通過靜電塗裝，能夠得到提高塗裝效率(塗裝附著性的提高帶來的塗裝時間的縮短)和提高塗附效率(向被塗物塗附的塗料的量比率的提高帶來的塗料的使用量的減少)等效果。此外，覆蓋是指從被塗物的表面側塗覆的塗料向背面側迂迴而塗附的情況。
[0003]以往的靜電塗裝方法，根據塗料霧化的方式而分為空氣霧化方式、無空氣霧化方式及旋轉霧化方式(通過漏鬥和盤進行的霧化)這3種。並且，根據產生靜電引力的高電壓施加方式而分為直接施加方式和電暈放電方式。直接施加方式僅用於旋轉霧化方式，電暈放電方式主要用於空氣霧化方式和無空氣霧化方式。此外，作為電暈放電方式的一個形態，存在如下的外部帶電方式:將電暈放電極與塗料噴出部分離配置，在與被塗物之間的空間中使塗料帶靜電。在將電暈放電極配置於塗料噴出部的一般方式中，該外部帶電方式較多用於高電壓會從塗料路徑漏出的高導電性塗料(水性塗料等)。
[0004]通過這些塗料霧化方式和高電壓施加方式的組合來構成以往的靜電塗裝技術，但是其靜電塗裝機理是共通的。即，在任意的組合中，都使塗料粒子帶靜電，使帶電塗料粒子沿著在塗裝機(實際上是電暈放電極或旋轉霧化頭)與被塗物之間形成的靜電場飛行，並產生靜電引力。
[0005]在先技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開2010 - 279931號公報
[0008]發明的概要
[0009]發明所要解決的課題
[0010]但是，上述以往的靜電塗裝技術存在以下兩個問題。
[0011]第一，由於是在塗裝機與被塗物之間形成靜電場的方式，因此在被塗物存在凹凸的情況下，在電場強度變強的凸部，塗附效率變高而塗裝膜厚容易變得過度，相反，在未形成電場或電場強度變弱的凹部，塗料難以進入，無法進行塗裝或塗裝得較薄。作為其對策，以往採用降低或切斷靜電塗裝電壓的方法，但這種手段會直接降低或減弱對靜電塗裝要求的效果，不能說是本質上的對策。
[0012]第二，除了帶電的塗料粒子，還大量產生被稱為自由離子的離子化的空氣。該自由離子的質量遠小於帶電的塗料粒子，因此與慣性力較大的塗料粒子不同，被靜電力支配而飛行。結果，不僅是靜電塗裝的靶即被塗物，還落在周邊存在的導電體，在導電體的接地不充分的情況下會使該導電體帶電。然後，該帶電引起靜電火花，可能誘發火災。此外，在被塗物的接地不充分的情況下，也可能被靜電火花誘發火災。
[0013]像這樣，以往的靜電塗裝技術存在塗料難以進入凹部的問題、以及產生引起靜電火花的自由離子的問題。
【發明內容】
[0014]本發明是鑑於上述實際情況而做出的，其目的在於，提供一種導電性被塗面的靜電塗裝方法及靜電塗裝用槍，能夠提高塗料向凹部的進入性，並且抑制靜電火花的產生。
[0015]用於解決課題的手段
[0016]為了實現上述目的，本發明的靜電塗裝方法，是將金屬、導電性樹脂等導電體作為被塗面的靜電塗裝方法，在抑制了噴出源與被塗面之間的靜電場的產生、且抑制了自由離子的產生的狀態下，使帶電的塗料(液體塗料)從噴出源噴出而塗覆到被塗面。
[0017]抑制噴出源與被塗面之間的靜電場的產生和自由離子的產生的方法優選為如下方法:不設置向外部露出的電暈放電極等槍外電極部分，從與塗裝機內部的塗料路徑相接地配置的高電壓電極在塗裝機內部向塗料直接施加高電壓而使塗料帶電，並使帶電的塗料從嗔出源嗔出。
[0018]此外，塗料的體積固有電阻值適合為ΙΟΟΜΩαιι以下，優選50ΜΩαιι以下，更優選20MQcm以下。此外，體積固有電阻值為IOOMQcm以下的低電阻塗料有時在絕緣物的靜電塗裝中使用，但在以往的導電體的靜電塗裝中從未有意圖地使用過。其原因為，在導電體的情況下，通過靜電塗裝對被塗物賦予的靜電容易流向地線而不會積蓄。與此相對，在從高電壓電極對塗料直接施加高電壓而使其帶電的上述方法中，對於電阻值較高的塗料無法使塗料充分帶電，因此與以往的靜電塗裝不同，適合使用低電阻塗料。
[0019]在上述方法中，噴出源與被塗面之間的靜電場(宏觀的靜電場)的產生被抑制，因此帶電而從噴出源噴出的塗料粒子，不沿著靜電場飛行，而隨著慣性和空氣流飛行並接近被塗面。當說明使塗料粒子帶負電的情況時，當塗料粒子到達被塗面的附近時，在被塗面上具有負電荷的電子受到排斥力而向內側移動，具有正電位的原子核殘留在外側而成為正極，在塗料粒子與被塗面之間產生靜電場。該靜電場是通過帶負電的塗料粒子與導電性的被塗面接近而在塗料粒子與被塗面之間形成的靜電場，這種現象作為鏡像效應而周知。此夕卜，在使塗料粒子帶正電的情況下，塗料粒子吸引被塗面的電子，因此與上述情況相反，被塗面成為負極。通過這種鏡像效應，在被塗面的附近產生微小的靜電場，通過其靜電引力將塗料粒子塗附到被塗面。
[0020]這樣，隨著慣性和空氣流飛行而接近被塗面的塗料粒子，通過在被塗面的附近產生的微小的靜電場的靜電引力而塗附到被塗面，因此塗料向凹部的進入性提高。因此，能夠對凹部和其他部分(包括凸部)同等地進行塗裝，能夠實現塗裝品質的提高(塗裝膜厚的均勻化)。此外，由於向凹部的進入性的提高，能夠實現塗裝效率的提高(塗裝時間的縮短化)以及塗裝塗附效率的提高(塗料使用量的減少化以及非塗附廢棄塗料、噴出塗料粒子的減少化)。
[0021]此外，由於自由離子的產生被抑制，因此靜電火花的產生被抑制，安全性提高。
[0022]此外，上述被塗面也可以包括由非導電性樹脂等構成的弱導電性或絕緣性的區域(非導電性區域)。[0023]在上述方法中，宏觀的電場的形成以及自由離子的產生被抑制，因此到達被塗面的離子量減少，非導電性區域的帶電被抑制。並且，通過塗覆低電阻塗料，非導電性區域的電荷迅速嚮導電性區域轉移，能夠將非導電性區域的帶電維持為低電平，能夠持續地進行良好的靜電塗裝。即，即使在被塗面混合存在導電性區域和非導電性區域的情況下，也能夠在同一工序內同等地塗裝導電性區域和非導電性區域。
[0024]本發明的靜電塗裝用槍是在上述靜電塗裝方法中作為上述噴出源使用的靜電塗裝用槍，具備塗料供給路、高電壓電極以及噴出口。塗料供給路中流通塗料。高電壓電極設置於塗料供給路，對在塗料供給路中流通的塗料直接施加高電壓而使塗料帶電。噴出口設置於塗料供給路的前端或者其附近，將帶電的塗料向外部噴出。即，該靜電塗裝用槍不具有向外部露出的電暈放電極等槍外電極部分。
[0025]發明的效果
[0026]根據本發明，能夠提高塗料向凹部的進入性，並且能夠抑制靜電火花的產生。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1是本實施方式的靜電塗裝用槍的截面圖。
[0028]圖2是圖1的靜電塗裝用槍的分解立體圖。
[0029]圖3是表示效果確認實驗2的結果的圖表。
[0030]圖4是對體積固有電阻值為200ΜΩ cm的塗料施加60k伏的電壓、並拍攝使噴射空氣停止而以水槍狀地噴出時的情況的照片。
[0031]圖5是對體積固有電阻值為100M Ω cm的塗料施加60k伏的電壓、並拍攝使噴射空氣停止而以水槍狀地噴出時的情況的照片。
[0032]圖6是對體積固有電阻值為50ΜΩ cm的塗料施加60k伏的電壓、並拍攝使噴射空氣停止而以水槍狀地噴出時的情況的照片。
[0033]圖7是對體積固有電阻值為30ΜΩ cm的塗料施加60k伏的電壓、並拍攝使噴射空氣停止而以水槍狀地噴出時的情況的照片。
[0034]圖8是對體積固有電阻值為IOM Ω cm的塗料施加60k伏的電壓、並拍攝使噴射空氣停止而以水槍狀地噴出時的情況的照片。
【具體實施方式】
[0035]以下，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發明的一個實施方式。此外，以下說明中的上下與圖1中的上下方向對應，前後與圖1中的左右對應。
[0036]如圖1所示，本實施方式的作為噴出源的噴槍(靜電塗裝用槍)I例如是自動噴槍，用於對包括具有導電性的區域的被塗面21進行靜電塗裝。在本實施方式中，說明被塗面21的整個區域具有導電性的情況。噴槍I具備絕緣樹脂制的槍主體2、安裝於槍主體2的前端部的絕緣樹脂制的塗料噴嘴3、以及安裝於槍主體2的前端部而覆蓋塗料噴嘴3的外周的絕緣樹脂制的氣帽(air cap)(例如是形成扇形圖案噴霧的類型)4。
[0037]在槍主體2內的上部，收納有將構成高電壓產生電路的升壓變壓器以及高壓整流電路模塑為一體的級聯構造(cascade)(高電壓產生裝置)5，在槍主體2內的前上部朝向下方配設有具有導電性的連體棒6。級聯構造5的前端與連體棒6抵接，兩者電連接。[0038]在塗料噴嘴3的中心部形成有孔10，該孔10中收容並支撐著金屬制的高電壓直接施加電極(高電壓電極)31。高電壓直接施加電極31的後端部插入形成於槍主體2的孔11，經由彈簧9與連體棒7電連接。孔10的前端經由噴出口 12與外部連通。
[0039]在氣帽4中設置有兩種空氣噴射口(圖示省略)。一個空氣噴射口作為將噴出的塗料(液體塗料)霧化的霧化空氣起作用，另一個噴射口作為形成扇形圖案的噴霧的圖案空氣起作用。
[0040]從電源連接器(未圖示)接入的高頻電壓，經由塗料噴嘴3內的布線電纜(未圖示)供給至級聯構造5內的升壓變壓器。所供給的高頻電壓由升壓變壓器升壓後，由高電壓整流電路進一步升壓並被整流，產生負的數萬V的直流高電壓。產生的直流高電壓從級聯構造5經由連體棒6及彈簧9被供給至高電壓直接施加電極31。此外，施加的高電壓例如優選為50kV?60kV程度。
[0041]在槍主體2上形成有與孔11連通的塗料流通孔16，塗料從塗料流通孔16向孔11供給。在孔10中流通的塗料與高電壓直接施加電極31直接接觸而被施加電壓，塗料本身成為放電極而擔載電荷，成為帶負電的塗料粒子而從噴出口 12空氣霧化並噴出。塗料是體積固有電阻值較低的低電阻塗料。塗料的體積固有電阻值適合為IOOMQcm以下，優選為50MΩ cm以下，更優選為20MQcm以下。
[0042]噴槍I所對置的被塗物20的被塗面21具有凹凸形狀(凹部24及凸部25)，被塗面21的接地部23與接地線連接而接地。被塗面21由金屬或導電性樹脂等導電體形成。此夕卜，只要被塗面21具有導電性即可，被塗物20可以是導電體或絕緣體的任一種。
[0043]被塗面21的塗裝為，在抑制了噴槍I與被塗面21之間的靜電場的產生且抑制了自由離子的產生的狀態下，使帶電的塗料從噴槍I噴出而向被塗面21塗覆。
[0044]噴槍I與被塗面21之間的靜電場的產生和自由離子的產生，通過使用不具有向外部露出的電暈放電極的噴槍1，從高電壓直接施加電極31直接施加高電壓而使塗料帶負電，並塗覆帶電的塗料來抑制。
[0045]這樣，在抑制了噴槍I與被塗面21之間的靜電場的產生且抑制了自由離子的產生的狀態下，使帶電的塗料從噴槍I噴出，在這一點上，本實施方式的靜電塗裝與以往的一般的靜電塗裝在本質上不同。
[0046]在以往的一般的靜電塗裝中，使用具有電暈銷的噴槍。電暈銷的前端進行電暈放電而將空氣離子化，並且在與導電性的被塗面21之間形成靜電場。通過電暈放電而離子化的空氣沿著所形成的靜電場飛行。噴槍將空氣霧化後的塗料粒子向靜電場噴出。噴出的塗料粒子從離子化的空氣獲取電荷而帶電，受到沿著靜電場的引力而塗附到被塗面21。此時，離子化的空氣中的、未對塗料粒子賦予電荷的空氣被稱為自由離子，沿著主要被形成的靜電場支配的軌道飛行。形成的靜電場為，對於被塗面21的凸部25的電場強度變強，對於凹部24的電場強度變弱。因此，塗料粒子容易向凸部25過度地塗附，而難以進入凹部24。
[0047]與此相對，在本實施方式的靜電塗裝中，抑制了噴槍I與被塗面21之間的靜電場(宏觀的靜電場)的產生，因此帶負電而從噴槍I空氣霧化並噴出的塗料粒子，不沿著靜電場飛行，而隨著慣性和空氣流飛行並接近被塗面21。當塗料粒子到達被塗面21的附近時，通過鏡像效應，在被塗面21的附近產生微小的靜電場，通過其靜電引力將塗料粒子塗附到被塗面21。即，隨著慣性和空氣流飛行並接近被塗面21的塗料粒子，通過在被塗面21的附近產生的微小的靜電場的靜電引力而塗附到被塗面21，因此塗料向凹部24的進入性提高。因此，能夠將凹部24和其他部分(包括凸部25)同等地塗裝，能夠提高塗裝品質(塗裝膜厚的均勻化)。此外，由於向凹部24的進入性的提高，能夠實現塗裝效率的提高(塗裝時間的縮短化)及塗裝塗附效率的提高(塗料使用量的減少化)。
[0048]此外，自由離子的產生被抑制，因此靜電火花的產生被抑制，安全性提高。
[0049]
[0050]接下來說明效果確認實驗I。
[0051]在本實驗中，對無空氣手動塗裝(非靜電塗裝)與本發明的靜電塗裝進行了比較。此外，在靜電塗裝中，對塗料施加的高電壓為55kV，塗料的體積固有電阻值為lMQcm。
[0052]在無空氣手動塗裝中，塗裝時間為180秒，塗裝膜厚在40?80μπι的範圍內不均勻，塗附效率不足50%。
[0053]與此相對，在靜電塗裝中，塗裝時間縮短為90秒，塗裝膜厚被均勻化為40?50 μ m的範圍，塗附效率為73%，確認了塗裝效率的提高(塗裝時間的縮短化)、塗裝品質的提高(塗裝膜厚的均勻化)、以及塗裝塗附效率的提高(塗料使用量的減少化)。
[0054]
[0055]接下來說明效果確認實驗2。
[0056]在本實驗中，作為被塗物使用表面具有凹凸的500cc的塑料瓶，通過用鋁箔覆蓋塑料瓶的表面整個區域來形成具有凹凸的導電性的被塗面，使安裝於往復機構的靜電塗裝用的自動噴槍沿縱嚮往復3次，僅向塑料瓶的範圍噴出塗料而進行靜電塗裝，並對塗附效率進行了測定。塗料使用體積固有電阻值不同的6種低電阻塗料(lMQcm、5MQcm、20M Ω cm、49M Ω cm, 103M Ω cm, 193M Ω cm)。對塗料施加的高電壓為55kV (靜電)，為了比較而還進行了 OkV(非靜電)下的塗裝。
[0057]效果確認實驗3的結果在圖3中表示。根據該結果可知，塗料的體積固有電阻值適合為100M Ω cm以下，優選為50M Ω cm以下,更優選為20M Ω cm以下。
[0058]
[0059]接下來，參照圖4?圖8說明效果確認實驗3。在該實驗中，對通過與高電壓直接施加電極31的接觸而施加的塗料的狀態進行觀察。
[0060]圖4?圖8是使來自槍主體的塗料霧化部、即氣帽7的空氣噴射完全停止，將施加電壓固定於60kV，變更塗料的體積固有電阻值並拍攝了使塗料從噴出口 12以水槍狀噴出的情形的照片。圖4為200ΜΩαιι，圖5為100Μ Ω cm，圖6為50M Ω cm，圖7為20ΜΩαιι，圖8為 IOMΩcm。
[0061]從這些圖可以確認到如下情況:200ΜΩαιι(圖4)時的塗料液絲為水槍狀的液絲，與此相對,在100ΜΩαιι(圖5)時的塗料液絲中，噴出後數cm處的液絲產生靜電排斥而散亂地分裂霧化。此外，確認到了如下的情況:塗料的體積固有電阻值越低，則塗料液絲內的壓降越小而實際電壓上升，由此散亂的分裂霧化越早地產生，散亂也更顯著化。
[0062]此外，在上述實施方式中，作為對塗料直接施加高電壓而使其帶負電的靜電塗裝用槍，說明了空氣噴射類型的噴槍1，但本發明的靜電塗用槍不限定於此，也可以是具有用於對塗料直接施加高電壓而使其帶負電的內部構造和將產生自由離子的高電壓施加導電體(電暈電極銷、金屬漏杯、金屬噴射帽、金屬噴射噴嘴等)絕緣體化的構造的無空氣噴槍、旋轉霧化槍。
[0063]此外，在上述實施方式中，說明了將塗裝裝置側的電極作為陰極而使塗料粒子帶負電的情況，但也可以將塗裝裝置側的電極作為陽極而使塗料粒子帶正電。
[0064]此外，如圖1中的雙點劃線所示，被塗面21也可以包括由非導電性樹脂等構成的弱導電性或者絕緣性的區域(非導電性區域)26。此外，在圖1中圖示的例子為，通過非導電性的樹脂板局部地覆蓋導電性的被塗面，將樹脂板的外表面作為被塗面21的一部分。
[0065]在本發明的靜電塗裝方法中，宏觀的電場的形成以及自由離子的產生被抑制，因此到達被塗面21的離子量減少，非導電性區域26的帶電被抑制。並且，能夠通過塗覆低電阻塗料而將非導電性區域26的帶電維持為低電平，能夠持續進行良好的靜電塗裝。即，即使在被塗面21混合存在導電性區域和非導電性區域26的情況下，也能夠在同一工序內同等地塗裝兩者。
[0066]以上說明了應用本
【發明者】做出的發明的實施方式，但本發明不被構成上述實施方式的本發明的公開的一部分的說明及附圖限定。即，根據本實施方式，本領域技術人員等能夠做出的其他實施方式、實施例以及運用技術等當然全部包含於本發明的範疇。
[0067]工業實用性
[0068]本發明能夠廣泛用於導電性的被塗面的靜電塗裝。
[0069]符號的說明
[0070]1:噴槍(噴出源、靜電塗裝用槍)
[0071]2:槍主體
[0072]3:塗料噴嘴
[0073]4:氣帽
[0074]5:級聯構造(高電壓產生裝置)
[0075]10:孔(塗料供給路)
[0076]12:噴出口
[0077]20:被塗物
[0078]21:被塗面
[0079]23:接地部
[0080]24:凹部
[0081]25:凸部
[0082]26:非導電性區域
[0083]31:高電壓直接施加電極
【權利要求】
1.一種靜電塗裝方法，對被塗面進行塗裝，其特徵在於， 上述被塗面包括具有導電性的區域， 在抑制了噴出源與上述被塗面之間的靜電場的產生、且抑制了自由離子的產生的狀態下，使帶電的塗料從上述塗料噴出源噴出而塗覆到上述被塗面。
2.如權利要求1記載的靜電塗裝方法，其特徵在於， 上述被塗面包括具有弱導電性或絕緣性的區域。
3.如權利要求1或2記載的靜電塗裝方法，其特徵在於， 從高電壓電極對塗料直接施加高電壓而使其帶電，使帶電的塗料從上述噴出源噴出，由此抑制上述噴出源與上述被塗面之間的靜電場的產生，並且抑制自由離子的產生。
4.如權利要求1?3的任一項記載的靜電塗裝方法，其特徵在於， 上述塗料的體積固有電阻值為IOOMQcm以下。
5.一種靜電塗裝用槍，在權利要求1?4的任一項記載的靜電塗裝方法中作為上述噴出源使用，其特徵在於，具備: 塗料供給路，流通塗料； 高電壓電極，設置於上述塗料供給路，對在該塗料供給路中流通的塗料直接施加高電壓而使塗料帶電；以及 噴出口，設置於上述塗料供給路的前端，將帶電的塗料向外部噴出。
【文檔編號】B05B5/025GK103945950SQ201280056981
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年9月18日 優先權日:2011年9月20日
【發明者】田村吉宣 申請人:五十鈴自動車株式會社