JP3863481B2 - 外部帯電による静電塗装方法及びその装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は特に水系塗料，メタリック系塗料等の高導電性塗料を静電塗装する場合に最適な塗装効率と安全性、作業性に優れた静電塗装用スプレーガンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
静電塗装は、噴霧される塗料粒子に高電圧静電気を帯電させ、静電スプレーガンから被塗装物に形成される電界によって塗着効率を向上させる塗装方法として広く採用されている。この様な静電塗装に使用される塗料は、作用効果の関係で電気的に抵抗値の大きい溶剤型塗料と電気抵抗値の低い水系もしくはメタリック系塗料等の高導電性塗料に大別され、その塗装方法、装置が大きく異なっている。
【０００３】
すなわち揮発性有機化合物を含む溶剤型塗料は、近年の環境問題から使用の削減が求められ、水系塗料への移行が必要とされてきている。しかしながら噴霧される塗料に直接帯電させて静電塗着効果を高めようとした場合、水系塗料の場合は、通常の装置では荷電する高電圧が塗料を通じて接地された塗料供給源に流れ、静電効果が得られないだけでなく、塗料供給系に高電圧が流れ危険性が生ずる。
【０００４】
このため塗料供給系を接地側から絶縁し、高電圧を維持しながら静電塗装を行う方法・装置が用いられている。しかし膨大となる塗料供給系の帯電量から、危険性の増加は避けられず、また連続的に塗装作業を行い工業的に効率を上げるには、特開平６−１９８２２８に見られるような塗料供給装置を使用する必要があり、大がかりな装置の導入が必要で、使用上の注意、保守の問題も発生する。
【０００５】これらの問題から、水系塗料やメタリック塗料の静電塗装は普及が進まず、環境対策への遅れの原因になっていた。一方、塗料に直接荷電せず噴霧域の外部に設置した電極からの放電によりイオン化された領域を通過する塗料粒子に帯電させ、被塗装物に向かう電気力線（電界）に載せて被塗装物に塗着させる外部電極を用いた静電塗装機が知られている。
【０００６】
その一つとして、スプレーガンに一体とし、共動する装置として、特開平５３−３０６４６や、特開平７−２１３９５８の如き静電塗装装置が提案されている。外部電極方式の静電塗装スプレーガンは、スプレーガンによる噴霧塗料領域から外れた位置に設置された外部電極に高電圧を印加することにより、被塗装物等の接地電位側に放電させて電界を形成し、個々を通過する塗料の微粒子に帯電させると共に被塗装物へ向かって形成される電界に載せて塗着を促進するものである。しかし前述の直接帯電方式に比較し放電域を通過する塗料粒子への帯電効果は低く、充分な静電効果が得られていない。
【０００７】
一般に商業的に使用しての効果が得られる静電塗装用スプレーガンとして、主に溶剤系塗料に使用される直接帯電式の場合、電極への荷電電圧は−３０ｋＶから−７０ｋＶ程度、電位差があるほど効果が得られるが、高電圧による火花放電や電撃放電の危険性増加と、装置の耐電圧強度等からは、なるべく低いことが要求される。したがって−５０ｋＶ前後で使用されることが多くなっている。これに対し外部電極方式の場合は−７０から−９０ｋＶと高い電位差で荷電されるのが一般的となっている。
【０００８】
直接塗料の噴霧中心に荷電電極を設置して効率良く帯電する方式に比べ、外部帯電方式は実用的効果を得るために、より高い電圧を必要とし、荷電電極の位置は、実質的に接地電位側になる噴霧塗料の噴出口への危険な放電及び放電による荷電電極の電圧低下を防止するために噴霧装置の前方に設置される。
通常この荷電電極の位置は、商業的なスプレーガンの場合、８０ｍｍから１５０ｍｍともいわれ、大きく突出する構成になっている。このために多くが自動塗装装置に付帯させて駆動される自動スプレーガンとして使用されている。すなわち手持ち式スプレーガンとしては荷電電極が大きく前方に突き出し、かつ噴霧塗料の付着による機能低下を防止するために噴霧の軸から外して側方に置かれるために、大形で操作のしにくいスプレーガンとなって作業者の負担を増大することになる。
【０００９】
手持ち式の静電塗装スプレーガンとしての提案も見られるが、実用的レベルにおいて先端に突き出す電極が操作性を悪くし、また操作中に物品にぶつけて破損する危険性がある等の問題が普及にブレーキをかけていた。また塗料への直接帯電に比べ外部に設けた電極の放電による帯電とでは大きな差があり、より高い電圧の使用が必要で、耐電圧を考慮すると更に大形化は避けられず、使用する側のコストにも問題が波及し、商業的に使用しうる外部帯電方式による効果的な静電塗装方法もしくは装置が要求されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように外部帯電式の場合は、より高い電圧の使用とこれに対する危険性への配慮、スプレーガンとしての装置の小形化、使用するにあたっての改善が必要で、外部電極による静電塗装を行う上で実用的に、手軽にかつ安全に使用できることができなかった。
本発明が解決すべき根本の課題は、外部帯電電極を有する静電塗装スプレーガンの操作性の向上であり、安全性の確保による作業者の保護である。その上で普及しうる方法を考え、種々の場合に適用して使用範囲を拡大、水性塗料の静電塗装普及を図ることにある。
【００１１】
外部帯電による静電塗着効果を得ることが容易に、比較的手軽に使用できることによって塗装における需要が増加し、環境に影響の大きい揮発性有機化合物の使用量が大きい溶剤系塗料に代えて水系塗料の使用への移行、静電塗装における塗着効率の向上による損失の削減等を図ることができる。本発明はそのために、実施効果の得られる方法と装置を提供するものである。
これまでに見られたこの種の装置は、荷電装置、噴霧化装置を備えた専用の装置としてスプレーガンと一体に構成され、それぞれを必要な数をセットとして揃える必要があった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、噴霧化装置より噴霧される塗料に対し、塗料の経路とは離開し、噴霧化装置の外側に設けた外部荷電電極によって帯電させ、被塗装物に向かって形成される電界の作用を加えて塗装する外部帯電式静電塗装を行う場合、外部帯電電極を含む高電圧静電荷電装置と噴霧化装置を別々に準備し、静電塗装時にこれらの装置を組み合わせ、噴霧化装置の作動に連動して高電圧静電荷電装置を作動させて外部帯電を利用して静電塗装を行うものである。
【００１３】
工業的に生産性が要求される工場塗装において、多くは噴霧化装置をいくつか用意し、使い分けたり、不具合が発生したときの予備として使用したりしている。また噴霧化装置はその目的により種々の方式があり、塗装においては塗料や被塗装物に対する塗装品質の程度、被塗装物の形状、材質等々で使用される適合装置が用いられる。この場合静電塗着効率をあげるための外部帯電装置は、個々に対応した装置の必要性がなく共通の装置で適用が可能である。
【００１４】
上記の方法によれば最小限の外部帯電装置で幾多の噴霧化装置に適用することができ、設備コストの節減、メンテナンスの削減等が可能となる。
噴霧化装置が手持ち式の場合は引金操作により噴霧とともに荷電を連動制御させることで、操作性、安全性を保つことができる。また外部信号により噴霧化装置及び高電圧荷電を制御することでも良い。
【００１５】
また本発明は、噴霧化装置と、高電圧発生装置と、噴霧化装置に供給される塗料の経路とは離開して噴霧化装置の外側に設け、前記高電圧発生装置からの高電圧が荷電される外部荷電電極とを備えた外部帯電式静電塗装ガンにおいて、高電圧発生器と、外部電極への過大電流を制限する高抵抗と、前記外部荷電電極を含む外部帯電ユニットを一体的に設け、前記噴霧化装置に着脱自在としている。
したがって外部帯電方式で静電塗装を行う場合に必要な電気的構成手段を備えたユニットを構成しており、これを所望の噴霧化装置と組み合わせて一体的に使用することによって直ちに静電塗装装置として使用できるものである。
【００１６】
好適には外部荷電電極を前記外部帯電ユニットから着脱可能とすることで電極のみを交換することが容易になり、電極位置の変更にも対応が可能となる。また必要に応じて複数の外部荷電電極を設けることもでき、対応範囲が拡大される。
【００１７】
また噴霧化装置部に電源供給端子を設け、前記外部帯電ユニット装着時、高電圧発生器の入力側端子に接続されるように構成し、噴霧化装置側の操作で高電圧の荷電をオン・オフすることができる。
着脱部はワンタッチで装着される係止手段を有し、取り外しは係止手段を解除して取り外す構成とすることによって、実用上極めて使い易い装置にすることが可能となる。
【００１８】
削除
【００１９】
【発明の実施の態様】
以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。
図１は本実施例による外部帯電式静電スプレーガンを示し、該スプレーガンは、手持ち式の例を示しスプレーガン本体１のハンドル２、引金３を持って操作される。銃身部４には先端に設けた噴霧化装置５より噴出する塗料を霧化するための圧縮空気用弁、塗料の流量を調節する装置等が組込まれている。
【００２０】
この実施例の場合噴霧化装置５は圧縮空気で塗料を霧化するエアースプレーガンが示されており、塗料ノズル５２の周囲に空気キャップ５１が配置され、所望の噴霧パターンが、この空気キャップ５１により形成されて被塗装物の塗装を行う。これらの構成は広く知られたスプレーガンの構造が採用されているが、静電塗装においては銃身部４を含め電気的絶縁材料で形成されている。本発明において水系もしくは高導電性塗料が使用され外部に荷電電極を設けたスプレーガンの場合、塗料経路はアース側電位と接続されるため、塗料ノズル５２内のニードル弁５３は金属性で、後部に位置する前記ハンドル２と電気的に接続されている。通常の静電スプレーガンがそうであるようにハンドルは導電性であり、この実施例の場合は半導電性の樹脂を使用して、作業者が手で操作する場合にアース側電位になるようにしている。
【００２１】
銃身部４の上部に配置された外部帯電ユニット９は、図５に示すように高電圧発生器６が組み込まれ、前記噴霧化装置５を含むスプレーガン本体１と分離するように構成されている。この外部帯電ユニット９は、低周波トランス６１、コッククロフトウォルトン多段倍電圧整流回路６２、保護用高抵抗６３が絶縁性樹脂で鋳込まれたカートリッジ６４で構成された高電圧発生器６と、外部電極７とが絶縁材で形成されたユニットカバー６８に組み込まれている。
【００２２】
前記カートリッジ６４は低電圧の供給側に入力端子６５、高電圧出力側に出力端子６６を露出している他は電気的に絶縁強度が維持され、ユニットカバー６８に組み込まれた時に出力端子６６が導線１２と接続される。ユニットカバー６８には、別に外部電極の電極接続部１３が設けられ、前記導線１２の他端が接続端子１４として絶縁材の電極接続部１３の内側で露出している。この電極接続部１３は、外部帯電ユニット９がスプレーガン本体１に組み込まれたとき図２から図４に示すように噴霧化装置５の後方で銃身部４の外側に位置するよう配置されている。
【００２３】
電極接続部１３に装着される外部電極７は先端部に前記先端電極７１を露出させ、後端に着脱部７２を設けて全体が絶縁材で形成されている。着脱部７２の一端より接続端子７３を露出させ、該接続端子７３と先端電極７１との間を導体７４で接続している。外部電極７がユニットカバー６８の電極接続部１３に装着されたとき、接続端子７３と外部帯電ユニット９側の接続端子１４が接触し電気的に接続される。本実施例では接続を確実に行うため接続端子７３がバネの構成をしているが、接続端子１４側をバネで形成しても良い。
【００２４】
図４に示すように外部電極７は電極接続部１３に差し込み、わずかに回転させることによって係止溝１５に係止片７５を係止させることで固定され、必要な先端電極位置とした外部電極を配置することができる。この係止方法は本例に限らず、通常使用されている係止手段、すなわち単に差し込み、その寸法精度によって密着し摩擦力で必要な固定力を得ても、変形する係止片と溝のかみ合わせにより係止させ、取り外す際は係止片を開放させて外す方法を用いること等選択が可能である。
【００２５】
前記スプレーガン本体１に外部帯電ユニット９を組み込む手段は、限定されるものではなく、汎用の固定手段が採用されるが、簡単に着脱できることが望ましいことは言うまでもない。ここではスプレーガン本体１側の銃身部前方に凹部を形成し、これに係合する係止片を外部帯電ユニット９側に形成、更に後端部に銃身部の両側を挟んで嵌め込まれ、固定される形状を持たせている。ユニットカバー６８を形成する樹脂の弾性変形を利用して手で着脱ができるようにしているが、使用中の外れに対する危険性を排除するため、別の固定手段である止めねじ等を使用することでも良い。
【００２６】
外部帯電ユニット９の高電圧発生器６に供給される電源は、前記スプレーガン本体１に接続される電源ケーブルから引金の操作に応じて開閉されるスイッチを介して送り込まれる。外部帯電ユニット９を組み込んだ時にスプレーガン本体１側の出力端子と前記カートリッジ６４の入力端子６５が接続するように位置決めし、電気的に導通するように構成することによって結線が容易になる。接点はスライド式や押圧式等既存の接続方法が採用される。
【００２７】
これらの装置を用いて静電塗装を行う場合、スプレーガン本体１に外部帯電ユニット９を組合せ、所定の電源、塗料及び噴霧化用圧縮空気を供給するために所定の接続を行い、スプレーガンを操作すれば、塗料の噴霧と共に外部帯電ユニット９に送られた電源より高電圧が荷電電極に送られ、該荷電電極から放電する高電圧静電気により前記噴霧化された塗料粒子が帯電し、対極に置かれた被塗装物に塗着し、静電塗装を行うことができる。
【００２８】
外部帯電ユニット９は高電圧の発生と荷電電極をユニットとして構成しているため個別に製造、用意をしておくことが可能で、電気的トラブルにより使用を中止しなければならない問題が生じても、この部分を交換するだけで、塗料の供給経路を含むスプレーガン自体はそのまま使用できる。
【００２９】
また本実施例においてはエアースプレーガンの場合に適用させているが、噴霧した塗料に帯電させ静電界の作用で塗着効率を上げるに霧化方法の特定は不要であり、この点で例えばエアーエアレス、エアレススプレー方式等のスプレーガンに適用しても同様の効果を上げることができる。また手持ち式のスプレーガンに限らず、自動的にスプレーの作動を制御するスプレーガンの場合に適用することも可能である。
【００３０】
更にまた本発明は噴霧化装置としてのスプレー装置に噴霧液体を帯電させ、アース側に置かれた被塗布物への塗着を助けるものであるため、噴霧化装置に薬液噴霧器を使用し、本発明の外部帯電ユニットを取り付けることも可能である。この場合必ずしも噴霧器を経て荷電することは無く、直接外部帯電ユニットに供給することで高電圧に昇圧し、外部電極からの放電により静電帯電効果を得ることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、１つの外部帯電ユニットを用いて幅広い使用の展開が図れ、静電塗装、特に水系塗料等の高導電性塗料に対して適用できる装置として、外部帯電式の静電塗装装置が手軽に使用できる状況を得ることができる。
【００３２】
また噴霧化装置と外部帯電装置を個別に用意し、必要に応じて組み合わせ使用できるため、少ない設備で効率的に使用することで、全体の設備費や、メンテナンスコストを削減できる他、各々の部分的な故障や使用が制限される問題に対し、必要な部分のみの交換で済むため、作業の中断なしに故障時の対応が可能となる等の効果が得られる。
【００３３】
更に個々のスプレーガンに限定される若干の変更を必要とする荷電電極の位置についても、電極体を前記の外部帯電ユニットから着脱可能として交換ができるよう構成することによってより広範囲に、外部帯電式静電塗装を可能とし、水性塗料に対する静電塗装の実施効果の向上、これに伴う静電塗装化の促進を図り、得られる塗着効率の向上から環境負荷の原因となっている揮発性有機化合物の使用削減へと繋げることができる
【００３４】
この他本発明における高電圧の荷電は、外部帯電ユニットの先端部分に取り付ける外部電極の部分だけであり、極めて安全にどんな場所においても静電塗着の効果を得ることが可能となる。したがって、従来、実施化が遅れていた塗装以外の薬液噴霧、処理剤吹付け等の分野での利用も簡単に行えるようになり、塗着効率の向上、有害・有毒物質の飛散防止等が図れるようになる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の一実施例を示す全体断面図。
図２は図１のスプレーガン本体と外部帯電ユニットを分離した時の外観図。
図３は組合せ時の外観図。
図４は図３の先端部分の平面図。
図５は、外部帯電ユニットの構成を示す模式図。
図６は、高電圧発生器の構成構成を示す模式図。
【符号の説明】
１、スプレーガン本体
２、ハンドル
３、引金
４、銃身部
５、噴霧化装置
６、高電圧発生器
７、外部電極
９、外部帯電ユニット
１３、電極接続部
７１、先端電極

Claims (8)

1. 噴霧化装置より噴霧される塗料に対し、塗料の経路とは離開し、噴霧化装置の外側に設けた外部荷電電極によって帯電させ、被塗装物に向かって形成される電界の作用を加えて塗装する外部帯電式静電塗装を行う場合、外部帯電電極と高電圧発生器を含む高電圧静電荷電装置と、塗料供給制御手段と塗料霧化手段を含む噴霧装置を別々に準備し、静電塗装時にこれらの装置を互いに装着し、前記噴霧装置の作動に連動して前記高電圧静電荷電装置の外部帯電電極に高電圧静電気を荷電し、外部帯電を利用して静電塗装を行う方法
2. 噴霧化特性により異なる所望の噴霧化装置を選択し、噴霧化装置の引金操作により装着した高電圧静電荷電装置の荷電を制御する請求項１に記載の静電塗装方法
3. 外部信号により噴霧化装置及び高電圧静電荷電装置を制御する請求項１に記載の静電塗装方法
4. 塗料を霧化する噴霧化装置と塗料供給調節装置を含むスプレーガン本体と、前記噴霧化装置に供給される塗料の経路とは離開して噴霧化装置の外側に設けた外部荷電電極とを備えた外部帯電式静電塗装ガンにおいて、外部荷電電極と高電圧発生器と外部電極への過大電流を制限する高抵抗とを含み電源の入力端子を設けた外部帯電ユニットを一体的に設け、該ユニットを前記スプレーガン本体に着脱自在とし、装着時スプレーガン本体に設けた出力端子に前記外部帯電ユニットの入力端子が接続される構成とした外部静電塗装装置
5. 外部荷電電極を前記外部帯電ユニットから着脱可能とした請求項４記載の静電塗装装置
6. 噴霧化装置部に電源供給端子を設け、前記外部帯電ユニット装着時、外部帯電ユニットの高電圧発生器の入力側に前記電源供給端子が接続される請求項４記載の静電塗装装置
7. 着脱部がワンタッチで装着される係止手段を有し、取り外しは係止手段を解除して取り外す構成とした請求項４記載の静電塗装装置
8. 削除

Images