JPH0636892B2 - 渦流効果静電流動化ベツド被覆着け方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 ワイヤのような電気導体を絶縁するために、またその他
の目的でその他の基材上に被覆を着けるために現在広く
用いられている技術は、接地した加工物を、静電気を帯
びさせた可融性粒子の雲に露出しそれら帯電粒子を加工
物上に付着させ、それからそれら付着粒子を一体化させ
るものである。そのような目的で使用される装置の典型
的なものは、ナツツエンとカーの米国特許第３，９１
６，８２６号及び第４，０３０，４４６号に開示されて
いる装置である。またそのような被覆着けに非常に効果
的な静電流動化ベツド装置及びシステムが、コネチカツ
ト州ニユーヘブンのエレクトロスタテイク・テクノロジ
ー・インコーポレーテイツドから市販されている。

静電流動化ベツド技術におけるよく知られた問題は、加
工物上に着けられる被覆の積層をいかに均等なものにす
るかということである。この問題は上から下まで均等な
積層を作ることに関して最も重大になる。下面が粒子雲
供給源により近いため下面に着く積層が上面のそれより
厚くなり易いのである。これには二つの理由が考えられ
る。その一つは雲の密度がベツドより上方へいくほど減
少または稀薄になることであり、そして他の理由はベツ
ド内の粒子が高く上昇するほど、電圧源から遠くなるた
めか、あるいは原電荷が拡散するためか、あるいはまた
その両方のためかによつて、粒子の帯びる静電荷の値が
低くなることである。

従来技術は静電流動化ベツド被覆着けのそれらの特性を
確認して様々な解決法を提示している。その有効な方法
がジレツトの米国特許第４，２９７，３８６号と第４，
３３０，５６７号、ナツツエンの第４，３３２，８３５
号、及びジレツト等の第４，４１８，６４２号と第４，
４７２，４５２号に記載されており、これら特許では粒
子雲の性質を電気装置で制御するようになつている。ま
たクライスト等の米国特許第４，０８４，０１９号では
電極格子を粉末ベツド内に埋込んで送られていく基材の
両側に局所的コロナ放電の列を作る。

また、加工物と雲との間に機械的バリヤを置いて加工物
にマスクを掛けることにより積層を抑制することも一般
的に行われている。これは被覆着けすべきワイヤを管部
材内に通すことによつて行われ、その管部材の被覆着け
室内への延出長さを変えることにより加工物の有効露出
長さを変えるようになつている。このような方法は例え
ば、ビーブ等の米国特許第３，３９６，６９９号と第
３，５６６，８３３号、及びベルカー等の米国特許第
４，３２９，３７７号に記載されている。ここで使用さ
れる管はこれに囲まれる加工物の長さの完全露出状態か
または完全マスク掛け状態を作るが、また加工物周囲の
一部分だけをマスク掛けする装置もグツドリツジの米国
特許第３，８２８，７２９号、ウエスタベルト等の第
４，０１１，８３２号、及びジカー等の第４，０５１，
８０９号に開示されており、これら特許は更に、バツフ
ルの向きによつて、上に動いていく粒子の流れを加工物
の頂部の上方へ偏向させることを記載している。ハジエ
クはその米国出願第６／５４３，８５８号（現在、特許
第 号）において、周縁を成形された真直
ぐなバーを用いて積層制御を行うごとき改良された装置
と方法を述べている。いずれにしろ、使用する積層制御
装置の形状、及びその装置が加工物上のデポジツトに影
響を及ぼす有効距離が、作られる被覆の性質を大きく左
右することになろう。

以上示した方法や装置の他の従来技術はまた、様々な種
類の物品上に均等な被覆を着けることを目的とする技術
を開示している。例えば米国特許第２，７７７，７８４
号においてミラーは、物品の送り行路を取巻く連続的な
螺旋形の噴、霧エツジによつて長形の物品を取囲み、静
電気の吸引力により被覆を作る如き方法と装置を提示す
る。バーフオード等の米国特許第３，２４８，２５３号
では、ワイヤのような加工物が、粉末浴内に浸漬された
環状構造の帯電用電極の中に通される（第５図及び第６
図参照）。

ガンやノズルもまた勿論静電被覆着けに使用され、例え
ばヘルムスの米国特許第２，４２１，７８７号、ロツク
ス等の第３，１５５，５４５号、プロブスト等の第３，
４３９，６４９号、及びグツドリツジの第３，６０７，
９９８号では複数個のそれらを加工物の周囲に間隔を置
いて配置することが提示されている。イノウエは米国特
許第３，３２６，１８２号において静電スプレー装置を
提示する。この装置はスプレーを受ける表面の方へガス
流を向けるハウジングを備え、半径方向に傾斜した孔を
使つてイオン化された粒子をハウジングの放電室内へ導
入し、そこで同軸ノズルから半径方向に放出されるスプ
レーが渦流内を螺旋状に動かされる（第３欄、第３０行
〜第５６行）。

パトニイは米国特許第３，８３４，９２７号において、
通気ガスをベツドの底部の局所的流入区域内へ圧送する
ことによりベツドの均等性を、従つて作られるデポジツ
トの均等性を高めるような流動化ベツド被覆着け方法を
示す。最後に米国特許第４，０３４，７０３号において
シーバー等は、粉末のベツド内に浸漬させたベツドに備
えた環状ノズルを通して粒子を物品の表面へ導き流す如
き長形金属部材の被覆着け装置を開示している。

以上の方法及び装置の少なくても或るものは多かれ少な
かれそれまでの技術を超える明確な長所を有するもので
あるが、それでもなお厚さの誤差をより小さくし且つ外
部の影響から効果的に絶縁されるような、被覆を確実に
形成するという目的は完全には達せられないでいるので
ある。即ち、前出のような様々な従来技術にも拘らず、
電気システムに生じる異常電圧や周波数変動等による帯
電粒子雲内の加工物の位置（特に流動化ベツドから上方
の垂直距離）の変化によつて被覆の品質が不当に影響さ
れることなしに静電粒子付着により非常に均等な厚さの
被覆を作る方法と装置の必要性はなお残つているのであ
る。

従つて本発明の第一の目的は、加工物、特に連続的な長
さの導体を、迅速に、効果的に、安全に、そして積層に
非常に高度な均等性をもたせて、静電粉末付着により被
覆着けできる新規な方法、装置、及びシステムを提供す
ることにある。

また本発明の目的は、被覆の性質を加工物の速度と供給
電圧のマグニチユードとによつて容易に制御でき、帯電
粒子雲内の加工物位置の変化に対し高い許容性をもた
せ、そしてノイズや空電のような通常的にあり得る一時
的な電気作用に実質的に影響されないようにする新規な
方法、装置、及びシステムを提供することである。

本発明の他の目的は、実際の高速操作で従来行われてき
た電圧よりもずつと低くされ、従つて安全性の高い電圧
の静電流動化ベツド内で被覆着けを行うことができる方
法、装置、及びシステムを提供することである。

本発明の更に他の目的は、操作の始動時と中断時にでき
る廃棄物を著しく少なくすることによつて生産の経済性
を最大にする方法、装置、及びシステムを提供すること
である。

本発明の更に他の目的は、複雑でなく、そして製造と操
作経費が比較的安い新規な被覆着けユニツトを提供する
ことである。

発明の摘要 本発明の上記のような諸目的は、両端壁部分と、上側に
流動化室を形成しそして下側にプレナムを形成する全体
的に平らな、水平に設置される多孔支持部材とを有する
ハウジングを備える静電流動化ベツド被覆着け装置によ
つて達せられる。ハウジングの両端壁部分は、支持部材
から上方に離間した個所に設けられる相互に整合した開
口を有し、これら開口の間に加工物の送り行路が形成さ
れる。渦流装置が備えられ、この装置はガスを受取つて
該室内へ放出する。この放出は、加工物送り行路の少な
くても一部分と実質的に同軸に整合し、その行路の周囲
で実質的に渦流の形を成し、全体的に螺旋流路を作つて
行われる。本発明の被覆着け装置はまた、プレナム内へ
ガスを導入して支持部材を通して上方へ流し、室に供給
された粒子被覆材料を流動化させるための装置、及びそ
の粒子材料に静電気を帯びさせる装置（以下、帯電させ
装置）を備える。流動化と帯電させることとの共同効果
によつて、静電気を帯びさせられた粒子（以下、帯電粒
子）材料の雲が支持部材の上方に作られ、また渦流装置
によつてガス渦流が加工物送り行路の周囲に作られる。
帯電粒子はガス渦流内で運ばれ、この中を送り行路に沿
つて送られていく加工物上に静電吸引力により付着す
る。

一般的に渦流装置はこれに供給されるガスを少なくても
一方の端壁部分の開口周りに放出するように設置され、
そして好適にはこの被覆着け装置は、他方の端壁部分の
開口周りにもガスを放出するように設置される第二の渦
流装置を備える。これら２つの渦流装置は共同して加工
物送り行路の実質的に全長に亘つてガス渦流を作り、そ
してそれらは通常、ガスを同じ回転方向で且つ実質的に
同じ角速度と線速度で流すように放出する。

一つの特に好適な実施形において渦流装置は、全体的に
円環形の内部室を画成する体部と、その内部室に通じ且
つ体部の一方の側で実質的に軸方向に開口する全体的に
円形の放出オリフイスを備える。渦流装置は、内部室に
全体的に接線方向の流軸をもつて通じる送入コンジツト
を有し、そこでこの送入コンジツトを通して内部キヤビ
テイ内へ導入されたガスは放出オリフイスから全体的に
螺旋状の流路に沿つて放出される。渦流装置の内部室は
好適には、放出オリフイスまで連続的に続く狭い断面の
のど部分の所にテーパが付けられる。そののど部分はガ
ス流を軸方向に加速する働きをする。

本発明の他の目的が、連続的な長さの加工物を静電被覆
着けするためのシステムによつて達せられる。このシス
テムは上記特徴の静電流動化ベツド被覆着け装置と共
に、この装置のハウジングに通して加工物をこれの送り
行路に沿つて送るための装置を含む。好適にはこの送り
装置は矩形断面の金属導体を送ることができるように構
成される。

本発明の更に他の目的が、帯電粒子の雲を被覆着け室の
中に作ること、この雲に通してガスを全体的に螺旋状の
流路に沿つて流すことによりその中で運ばれる帯電粒子
の長形のガス状渦流を作ること、及びそれら粒子上の電
荷と有効的に反対の電気ポテンシヤルをもつた加工物を
該ガス状渦流に通してこれと実質的に同軸の送り行路に
沿つて送ることの段階を含む、加工物上に被覆を形成す
る方法によつて達せられる。渦流内で運ばれる粒子は加
工物に吸引されて付着し、非常に均等な厚さの被覆を作
る。

この方法において、渦流のガスは典型的には毎分約５０
から３００フイートの線速度と毎分約５００から３００
０フイートの角速度を有し、そして加工物は通常毎分約
２５から１５０フイートの線速度で送られる。渦流は好
適には送り行路上の相互に離間した２つの個所からガス
を導入することによつて作れ、そして普通ガスのそれら
流れは内方向に相互に接近する方向で且つ同じ回転方向
に流れるようにされる。これら渦流は送り行路を横切る
比較的大きい寸法の中間区域から両外方向にテーパが付
く。

最も好適には、帯電粒子の雲は、高くイオン化されたガ
スを発生してこれを上方向に粒子のベツドに通して被覆
着け室内へ送り、これによつてそれら粒子の流動化と帯
電とを同時に行わせることにより作られよう。イオン化
ガスは好適には、高い電圧、典型的には約４０から５０
キロボルトの電圧に帯電させた電極にガスを通すことに
より発生され、そして加工物は通常接地ポテンシヤルに
されよう。この方法は連続的な長い導体の被覆着けを行
うのに適しており、そして高いレベルの表面及びエツジ
均等性を得られるので矩形ワイヤの絶縁形成に特に有効
である。

本発明の目的はまた、加工物が被覆着け室内で送り行路
に沿つて送られ、高電圧源に距離を置いており、そし
て、その高電圧源から加工物へ向かう力線を有する一次
静電場に帯電粒子を置くことによつて帯電粒子の一次雲
が作られる如き方法により実現される。この方法の独特
な特徴は雲の一部分を加工物の周囲に旋回させることで
ある。これによつて送り行路の周りにこれと全体的に同
軸の全体的に管形の二次雲が作られ、そしてまた加工物
に対して全体的に半径方向に且つその管形雲の表面に直
角に延びる力線を有する二次静電場が作られる。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の静電流動化ベツド被覆着けユニツトの
斜視図で、一部を破断してその内部構造とその中で行わ
れる現象を示し、またその中を通過していく被覆着けさ
れる矩形導体を示しており、 第２図は第１図の被覆着けユニツトの側立面図で、その
各部の寸法比率が第１図と少しく異なつており、また一
部を断面して詳細な構造を示し、 第３図は前記図面のユニツトの下流側端面図で、第２図
と同尺度で左側から見た図面であり、 第４図は被覆着けユニツトで用いられる渦流発生ノズル
装置の倍尺部分断面立面図であり、 第５図は前記図面のユニツトを組込んだワイヤ被覆着け
システムの概略立面図であり、そして 第６図はハウジングの底部に備えられてこれにガスと電
力供給部を結合するための構造の拡大断面図である。

実施例の詳細な説明 以下、図面で詳細に説明するように、本発明の静電流動
化ベツド被覆着けユニツトは矩形のハウジングを備え
る。このハウジングは第１図では便宜的にワンピースと
して示しているが、実際の構造では第２図に示すよう
に、全体的に番号１０で指示される外部エンクロージヤ
と、全体的に番号１２で指示される内部ベースとで構成
される。エンクロージヤ１０は、上流側と下流側の端壁
１４と１５、及び両側壁１６で構成され、そして取外し
できるカバープレート１８が備えられ、通常複数個のね
じ２０で所定位置に固定されている。カバープレート１
８に孔２２が設けられ、その孔に継手部品２４が取付け
られ、真空粉末回収システム（図示せず）との接続を行
う。端壁１４，１５は比較的大きい開口２６を有し、こ
れら開口は相互に整合し、且つユニツトが操作位置にさ
れたときに水平になる軸心上に設けられる。各開口２６
内に全体的に番号２８で示される渦流ノズル装置が装架
される。これらノズル装置は後に更に詳述されよう。

渦流装置２８の下方で端壁１４に短い円筒形スリーブ要
素３０が貫通し、流量センサー（図示せず）を取付ける
のに利用される。流量センサーは、この型式のユニツト
では普通、被覆粉末の適正供給量を決定し確保する（例
えばフイードバツク制御によつて）のに用いられる。ま
た端壁１４には、ユニツトの中心線からずれた個所で充
填管３２が貫通する。この管は通常粉末回収システムに
接続されてベツド被覆材料を送給する。エンクロージヤ
１０の底部の両側部に沿つて１対の支持ビーム３４が取
付けられ、そしてこの両者の組立体は、両側壁１６に固
定される垂直に延在する控え３６によつて補強される。
ビーム３４の両端部は、ユニツトを適当な枠組の中に適
当に装架できるような形状と構造にされる。

ハウジングのベース１２もまた、エンクロージヤ１０の
下端部に形成される開口内にぴつたり嵌合する寸法と形
状にされた一体の両端壁部分３８と両側壁部分４０とで
構成される（これら壁部分は第２図でそれぞれ１つだけ
見られる）。図面で分かるようにベース１２の壁３８，
４０は比較的低く、エンクロージヤ内部の一部分だけに
延在する。内部の水平な壁またはプレート４２がベース
セクシヨン１２の底部に渡つて延在し、その下側に底壁
４３と共に下側プレナム４４を画成し、そして上側に上
側プレナム４６を画成する。プレート４２は不導体プラ
スチツクで作られ、そしてユニツトの長手方向中心線と
整合する位置でプレートの長手方向に延在する細長い矩
形のスロツト４８を形成される。このスロツト４８内
に、全体的に番号５０で支持されるワイヤブラシ電極が
装架される。この電極については後に更に詳述されよ
う。

ベース１２の端壁３０と側壁４０とで構成される周縁壁
フオーメシヨンの上縁部の上に、ユニツトを水平に渡る
寸法と形状にされた多孔支持プレート５２が置かれる。
このプレートはこの型式の静電流動化ベツドユニツトで
普通の構造のもので、エンクロージヤ１０内の被覆着け
室６４と上側プレナム４６との間の界面を形成する。枠
状の２つのガスケツト部品５４が支持プレート５２の周
縁に沿つて延在して緘封し、そしてそれら３つの部品５
２，５４はベース壁フオーメンシヨンの上縁部と、エン
クロージヤの周縁から内方へ突出する肩フオーメーシヨ
ン５６の下縁部との間に把持される。２つのセクシヨン
１０，１２は複数個のプラスチツク（例えばナイロン）
のナツト及びボルトフアスナ５８によつて相互に固定さ
れる。それらフアスナは、エンクロージヤ１０の両側部
と両端部に沿つた適当な個所に設けられるスロツト６０
入に差込まれ、そしてそれら個所に明けられた孔と、ベ
ースセクシヨン１２の底部周りに延在する周延フランジ
部分６２に明けられた孔とに通される。スリーブ３０が
多孔支持プレート５２の直上に流量センサーを取付ける
位置に設けられ、また充填管３２の内端部もそのプレー
トの上面の上に直接粉末を堆積させる位置に設けられる
ことは理解されよう。

このユニツトの独特な特徴はブラシ電極５０の構造と設
置法にある。既述のようにその電極はハウジングの長手
方向中心線上（加工物送り行路の直下）に設置され、そ
して被覆材料の粒子に静電気を帯電させる唯一の装置を
効果的に構成する。また、電極５０を構成する個々のワ
イヤ（付番せず）が被覆着けの下流方向（即ち端壁１４
から端壁１５の方へ行く方向）に徐々に短くされ、第２
図のように横から見た場合の電極にテーパ形状を与える
ことに留意すべきである。従来の均等な高さの電極形状
では、ベツドの最初のセクシヨンで送られていく加工物
上に付着するデポジツトが、それより下流側の個所で付
着するものと同じ率にならないことが認められている。
被覆着け装置の入口端部の方へ行くほどブラシの毛をよ
り長くすることによつて被覆着けをより早く開始でき
（従つてベツドの有効長さを最大にできる）、そして、
特に連続的な長さの加工物では最適の付着率で非常に望
ましいデポジツトを形成できることが知られた。更に、
この型式の単一の長形の電極をユニツトの中心線に沿つ
て設置することは有効な帯電にとつて全く適切であり、
そしてこの被覆着け装置またはユニツトが比較的幅広な
ものであつてもその横方向外方向に追加の帯電させ媒体
を備える必要のないことが知られたのである。

電極部材５０のワイヤ毛は下敷きの金属チヤンネル部品
６６上に支持され、そしてこのチヤンネル部品自体が両
端部のアングルブラケツト６８によつてプレート４２上
に装架される。チヤンネル部品６６の長さの中央部の下
側に短い円筒形ポスト７０が突出し、そしてこのポスト
は、第６図に示されるように、それに貫通して形成され
たボア７１を有する。このボアは円錐形入口部分を有す
る。ボア７１は接続ジヤツク７３（例えば所謂「ジヨン
ズプラグ」）の雄プラグ部分（またはスペード端部）を
受け、これにより簡単な差込み動作で電力ケーブル７５
を電極５０に接続することができる。図面で分かるよう
にケーブル７５は、ポスト７０上に固定されそして底壁
４３の管状延出部７４を通つて下方へ延びるプラスチツ
ク絶縁スリーブ７２の中に延びる。延出部７４の端部に
結合テイー７６が装架される。このテイーは雄コネクタ
７８，８０を有する。コネクタ７８は空気供給ホース
（図示せず）を受け、そしてコネクタ８０は電力ケーブ
ル７５用のコンジツトと係合する。この独特な構成は被
覆着けユニツトの迅速且つ簡単な設置と切離しを可能に
し、そして好適に電力供給部と流動化空気供給部との両
方への単一のアクセス個所を作る。

このユニツトの操作は、ケーブル７５を通して電極５０
に適当な電圧を供給すると共に管７４を通して下側プレ
ナム４４に圧力空気を導入することによつて行われる。
チヤンネル部品６６はスロツト４８より少しく狭く、そ
こでその部品の両側縁部に沿つて間隙が作られ、これら
間隙を通つて空気が流れることができる。この空気は電
極５０の毛の自由外端部分に直接触れる。電極のその部
分には電荷が集中している（通常コロナ効果を作る）の
で空気は非常に効果的にイオン化される。このイオン化
空気は上側プレナム４６と多孔プレート５２を通過し
て、このプレート上に支持されているベツド９８の粉末
の流動化と静電気の帯電を同時に行わせる。そして先に
挙げた従来の特許の幾つか、特にナツツエンの特許第
３，９１６，８２６号に開示されている現在では普通に
なつている方式で、上記粉末は、被覆着け室６４（通
常、接地ポテンシヤルにされている）を通つて送られて
いく加工物に吸引されて付着する。

先述したように、従来技術の静電流動化粉末被覆着けユ
ニツトにおいては、加工物上の積層を均等なものにし、
また一時的な電気作用のような外部の影響力にあまり左
右されない被覆着け操作を行えるようにするための様々
な多くの原理と構造が用いられてきており、そして或る
場合にはそれらの努力は相当な成功を納めている。本発
明はしかし、静電流動化ベツド被覆着けに固有の欠点
を、容易でしかも非常に効果的な方法で克服し、それを
より安定にし、そして異常な外部影響力に対してより左
右されないものにする。これらの目的は、雲室の中に渦
流を作り、その室内で加工物の渦流被覆着けを行うこと
により実現される。

図示の実施例において、ユニツトの両端部に備えられる
全体的に円環状のノズル装置２８が空気を被覆着け室６
４内へ螺旋流路に沿つて放出する。両端部のノズル装置
は軸方向の空気放出方向だけが異なり、相互に鏡像関係
になつている。従つてその詳細な説明は一方についてだ
け行えば十分である。第４図に示されるように、ノズル
装置２８は２つのシエルセクシヨン８２，８４で構成さ
れる。これらシエルセクシヨンは共同して円環状の内部
通路８６を画成し、そしてこの通路は、湾曲した円形リ
ツプ８７，８９の間のテーパ付き円周のどセクシヨン８
８を有する。こののどセクシヨンは連続的な円形放出オ
リフイス９０へつながる。装置２８の中心の孔９８は加
工物を通すものである。通路８６へ送入管９２が延び
る。この管は通路に対し全対的に接線方向に交差する。
管９２の外端部に継手部品９４が備えられ、これに圧力
空気源が接続される。セクシヨン８４の外周縁から半径
方向に３つのタブ９６が突出し、これらタブによつてノ
ズル装置２８がエンクロージヤ１０の端壁１４，１５の
円形開口２６内に取付けられる。

第１図に示されるように、室６４内の粉末ベツド９８の
流動化と静電気の帯電とは、電極５０から矩形ワイヤと
して示される加工物１００へと全体的に垂直方向に延び
る静電気の力の場の影響の元で粒子の雲を作る（その力
場の方向は勿論電極の電荷の正か負かによつて決まり、
そしてこのこと自体は本発明の内容に直接関係するもの
ではない）。２つのノズル装置２８から放出された空気
はユニツトの両端部から同じ回転方向（第１図ではこれ
の左側から見て時計方向）でユニツト内部の方へ進み、
ワイヤ１００の周りにこれと実質的に同軸の螺旋状空気
流路を作つて渦流１０２を形成する。流動化空気によつ
てベツド９８から持上げられ、その上方に雲を形成する
被覆材料の粒子は、渦流装置２８から放出された空気の
螺旋流内で運ばれ、加工物１００の周りで旋回し、それ
らの間に存在する静電気力によつて容易に加工物に吸引
される。

そのようにして、渦流内に懸濁した粉末粒子は加工物の
周囲に非常に均質な二次雲を作る。この雲は、接地され
た加工物が不在の場合に視覚的に確認できる非常に判然
とした境界を有する。その均質性は、粒子の寸法分布と
密度に関連してだけでなく、個々の粒子上の電荷の値に
も関連して得られるものと考えられている。二次雲層を
通つて接地加工物の方へ進んでいく間に粒子は明らか
に、粒子相互の接触と誘導作用との両方または一方によ
る電子の再分配を通じて、実質的に同じマグニチユード
の電荷を獲得する。加工物上に作られる被覆の非常に均
等な性質は第一に、それらの組合せ効果が加工物の全体
面に実質的に同時に且つ同率で被覆着けを開始させるこ
とによつて得られるものと考えられる。

更に渦流はこれの中に、軸心に対し長手方向に向いた磁
場の存在を表示する、実際の測定により確認できる二次
静電場を作る。この渦流内の場は、電極５０が作る垂直
方向の場から、また外部の電気的影響力（例えばノイ
ズ、空電等）から効果的に絶縁されるものと思われる。
そのような影響力は、もし減衰させなければ、ワイヤの
長さに沿つて積層の厚さに小さいがしかし判然とした変
動をもたらすものである。二次場の力線は加工物１００
に対して実質的に半径方向に、そして渦流の表面に対し
て直角方向になり（第１図の渦流の中の矢印で示される
ように）、そしてこの効果はまた、作られるデポジツト
に高度の均等性を与えるのに非常に役立つものと考えら
れる。

多分、ここに述べてきた物理的及び帯電の均質性の条件
は加工物送り行路に沿つた様々な個所によつて異なると
いうことについても言及しておかなければなるまい。つ
まり送り行路における様々な個所でその行路に対し直角
な平面内では、その周囲全体に亘つて高い均等性が確保
されるということである。例えば渦流の直径が被覆着け
室の中央部の方へいくほど大きくなるので、諸パラメー
ターは送り行路に沿つた様々な地点によつて違つてく
る。しかし、明らかに主として二次静電場により電気的
異常が減衰されることによつて、各地点での周方向には
高い均等性が得られるのである。

流動化ベツド被覆着け室の両端部に空気シールを備える
という思想は新しいものでなく、例えばチヤーチの米国
特許第３，１０８，０２２号やフエイサー等の第３，４
７６，０８１号のような従来技術で既に開示されてい
る。しかし、渦流装置２８が空気シールを作るという追
加的な機能をもつていることは確かであるが、これまで
の説明から容易に理解できるように本発明の思想は単に
そのような空気シールを備えるということではない。

次に第５図において、ここに図示されるシステムの中に
示される被覆着けユニツトはこれまでの図面と関連して
詳述してきたものであるから、それ以上の説明は行わな
い。このシステムは好適に、全体的に番号１０４及び１
０６で指示されるワイヤ供給ロール及び巻取りロールを
備える。供給ロール１０４から導体１００のストランド
が繰出され、被覆着け装置またはユニツトの流動化室６
４を通過した後、巻取りロール１０６に巻取られる（図
示の巻取りロールは導体を接地するため接地されてい
る）。巻取りロール１０６の駆動装置１０８と導体の適
当な支持装置（例えばアイドラロール１１０）、また導
体とデポジツトの両方または一方を加熱する（後者を融
解させる）ための装置１１２及び融解後に被覆を冷却す
る（即ち硬化させる）ための装置１１４が備えられる。
また既述のように、このシステム内には普通粉末回収及
びリサイクル装置が含まれ、そして引出された粉末が収
集ユニツトに導くコンジツト１１６が備えられる。

螺旋形のガス流を作る図示のノズル装置２８は大抵の場
合好適なものであるが、それ以外の装置でも加工物周り
に周方向且つ長手方向の流れを形成できることは理解さ
れよう。例えば、単一の室の中で複数個の導体を横並び
にして同時に被覆着けする場合、全体的に長円形の流路
を作ることが望ましく、そしてその目的に合つた適当な
構造または配置にしたノズルその他の射出装置が用いら
れよう。更に、被覆着け室の両端部に渦流装置を設ける
ことが良好な結果につながると考えられるが、そのこと
は必ずしも全ての場合に不可欠というわけではない。例
えば加工物の送り行路が比較的短い場合、渦流装置は１
つだけでも十分であろう。逆に、送り行路が比較的長い
場合には、その途中に１つ余分に追加する等して、幾つ
かのそのような流れ誘起装置が備えられることになろ
う。渦流の直径（または横断寸法）は相当に変わり、主
として被覆着けされる加工物の性質に応じて決まる。典
型的な例では、図示の型式の被覆着けユニツトの場合、
渦流の両端部の直径は インチであり、ここから内方へ次第に増大していつて中
央部で約５インチになる。

本発明の他の独特な特徴は、渦流内の加工物の位置が相
当変化しても、形成される被覆の性質に対する実質的な
影響がないということである。送り行路は渦流の軸と全
体的に平行にされるが、加工物が二次雲内に在る限り、
その同軸関係から相当ずれても構わない。これに対し従
来技術の静電被覆着け方法と装置では、被覆着け室の中
の加工物の位置はしばしば積層に対して重大な影響を及
ぼす。このような従来技術の短所として、基材の所定行
路からの過大な横方向及び特に垂直方向のずれを避けな
ければならない。

市販できる品質の製品を連続的に製造するためには、こ
れまでシステムの操作開始時に相当な施行錯誤が必要で
あつた。本発明の更に他の利点としてそのような試行錯
誤を皆無ではないにしても非常に少なくすることができ
る。これは労働時間の経費を低くすることは勿論である
が、また始動操作時に出る廃棄物が少なくなることによ
る大きな経費節減をもたらす。

本発明の被覆着けユニツトが、電極部材５０を唯一の例
外として、実質的に金属部品を備えないということは留
意すべきである。これは、従来の装置におけるようにイ
オン化空気を作るのにプレナム装架電極を用い、そこで
装架プレート（図中の４２のような）自体が普通金属製
にされるような場合と著しく異なる点である。ユニツト
の内外から金属構造が無くされることによつて、ユニツ
ト内に作られる静電場の、従つて粒子に対する帯電の制
御が非常にやり易くなる。このような利点は、キヤパシ
タンスが無くされ、従つてユニツト操作中に電気エネル
ギーの定期的な蓄積と放出が無くされるためと考えられ
る。いずれにしろ、実質的に全て誘電体材料で作られる
ユニツトは、これまで詳細に述べてきた本発明のその他
の長所に加えて、当該技術に一層の進歩を与えるもので
ある。

典型的な操作条件において、流動化ガス（通常、空気）
は、ベツド断面積（図示のようなユニツトでは典型的に
は３から４平方フイート）の１平方フイート当り毎分約
７から８立方フイートの空気を供給するのに十分な率で
下側プレナム内に導入される。渦流形成空気は典型的に
は、毎分約５００から３０００フイートの角速度且つ毎
分５０から３００フイートの線速度で放出するように、
毎時７５から１００立方フイートの率で射出される。電
極に与えられる電圧は普通約４０から５０キロボルトで
あり、そしてこれは従来技術で最も一般的な７０から８
０キロボルトのポテンシヤルより可成り低いものであ
る。従つて加工物を電圧源により近くして被覆着けを行
つてもアークがとぶようなことがないからより安全であ
る。ワイヤ導体その他の長形加工物の被覆着けは一般的
に毎分約２５から１５０フイートの速さで行うことがで
き、そして２から４０ミル（即ち１から２０ミルの厚
さ）の範囲の被覆材料の積層を高レベルの均等性をもつ
て容易に作ることができる。上記の毎分１５０フイート
という上限速度の制約は粒子被覆材料を融解するのに通
常使用される加熱ユニツトの能力によるものであつて、
被覆着け装置の限界によるものではないことを留意すべ
きである。従つて、デポジツトを一体化するための装置
でより効率のよいものが得られるようになれば生産速度
は確実により高くすることができる。

一般的に、イオン化された流動化ガスを用いて粒子被覆
材料に静電気を帯びさせることは好適であるが、その他
の手段、例えばベツド内に埋込んだ電極に直接粒子を接
触させるような方法を行つてもよい。また、本発明は流
動化ベツド被覆着けに適用した場合に最もその長所を発
揮するが、帯電粒子の渦流形成は、例えば加工物の周囲
に必要な螺旋流を作るようにその送り行路に沿つて配置
される適当な設計のノズルのような他の装置を使つて行
つてもよい。

最後に、本発明の被覆着け装置、システム、及び方法は
特に、円形及び矩形のワイヤ、金属ストリツプ、スクリ
ーン等のような連続的な長い加工物の被覆着けに適して
いるが、それらはまた様々な型式の長形または非長形と
個別の（不連続の）物品の被覆着けにも優れて応用でき
る。本発明では、静電荷を受けて保持できる実質的にあ
らゆる種類の粒子または微細に分割された材料を使用で
きる。しかしその粉末はまた、ベツド（または多孔支持
プレート）面積の１平方フイート当り毎分約５立法フイ
ート以上の空気流率で良好に流動化できるものでなけれ
ばならない。そのような材料はよく知られており、無機
樹脂と有機樹脂の両方を含む様々なものがある。有機樹
脂の典型的なものとしては、ポリオレフイン、エチレン
不飽和炭化水素ポリマー、アクリルポリマー、エポキシ
樹脂等がある。使用される被覆材料は通常約２０から７
５ミクロンの範囲でベル形曲線分布になるような粒子寸
法のものにされよう。

以上の説明から分かるように本発明は、加工物、特に連
続的な長さの導体を、迅速に、効果的に、安全に、そし
て積層に非常に高度な均等性をもたせて被覆着けするこ
とができる新規な方法な方法、装置、及びシステムを提
供する。加工物の速度と供給される電圧のマグニチユー
ドとによつて被覆の性質を容易に制御でき、そして帯電
粒子の雲の中の加工物の位置による影響及び外部の電気
的な影響が無くされる。被覆着けは従来の高速操作で用
いられていた電圧レベルより相当低い電圧レベルで行う
ことができ、従つて安全性が高められ、また操作の開始
時と中断時に作られる廃棄物が少なくされるので生産の
経済性が最大にされ、そしてまた本発明の被覆着けユニ
ツトは構成が複雑でなく、製造と操作費が比較的安くさ
れる。

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】静電流動化ベッド被覆着け装置において、
   両端壁部分を含むハウジングであつて、このハウジング
   は全体的に平らな水平に設置される多孔支持部材を有
   し、この支持部材は該ハウジング内でその上側に流動化
   室そして下側にプレナムを形成し、両該端壁部分は、該
   支持部材の上方に離間し且つそれらの間に加工物送り行
   路を形成する相互に整合した開口を有する如き該ハウジ
   ング、ガスを受取つてこのガスを、該室内の、該送り行
   路の少なくても一部分と実質的に同軸に整合したその周
   りの全体的に螺旋状の流路に放出する渦流装置、該室へ
   供給された粒子被覆材料の流動化を行うべくガスを該支
   持部材に通して上方へ流すために該プレナム内へそのガ
   スを、該渦流装置からのガスとは別個に導入する装置、
   及び、該粒子材料に静電気を帯電させる装置を備え、そ
   こで上記流動化と帯電との共同効果により該支持部材の
   上方に帯電粒子材料の一次雲が形成され、また該渦流装
   置により該送り行路の周りに全体的に管形の二次雲が形
   成され、この二次雲内で該帯電粒子材料が運ばれて、そ
   こを通る該送り行路に沿つて動いていく加工物上に静電
   吸引力により付着する、装置。
2. 【請求項２】請求の範囲第１項の装置において、該渦流
   装置が、これに供給されるガスを少なくても一方の該端
   壁部分の該開口周りに放出するように設置される、装
   置。
3. 【請求項３】（訂正）請求の範囲第２項の装置におい
   て、更に第２渦流装置を備え、この第２渦流装置が、こ
   れに供給されるガスを該ハウジングの他方の該端壁部分
   の該開口周りに放出するように設置され、両該渦流装置
   が共同して該加工物送り行路の実質的に全長に沿つて該
   二次雲を形成する、装置。
4. 【請求項４】請求の範囲第３項の装置において、両該渦
   流装置がガスを同じ回転方向で且つ実質的に同じ角速度
   と線速度で流すように放出する、装置。
5. 【請求項５】請求の範囲第４項の装置において、両該渦
   流装置の放出オリフイスが該室内に置かれるようにして
   それら渦流装置が両該端壁部分に装架される、装置。
6. 【請求項６】請求の範囲第１項の装置において、該渦流
   装置が、全体的に円環状の内部室を形成する体部、該内
   部室に連通し且つ該体部の一方の側に実質的に軸方向に
   開口する全体的に円形の放出オリフイス、及び、該内部
   室に連通し且つそれに対して全体的に接線方向に置かれ
   る流軸を有する送入コンジツトを備え、そこで該送入コ
   ンジツトを通して該内部キヤビテイ内へ導入されたガス
   が該放出オリフイスから全体的に螺旋状の流路に沿つて
   流れるように放出される、装置。
7. 【請求項７】請求の範囲第６項の装置において、該渦流
   装置の該内部室が狭い断面の円周のど部分を経て該放出
   オリフイスまでテーパを付けられ、該のど部分がガス流
   を該軸方向に加速し、そして該オリフイスが連続的に延
   在する装置。
8. 【請求項８】請求の範囲第１項の装置において、該帯電
   させ装置が該プレナム内へ導入されたガスをイオン化す
   る装置を備える、装置。
9. 【請求項９】（訂正）静電粉末被覆着け装置において、
   被覆着け室を形成し且つ両端壁部分を含むハウジングで
   あつて、両該端壁部分がこれらの間に該室を通る加工物
   送り行路を形成する相互に整合した開口を有する如き該
   ハウジング、該加工物送り行路の下に静電気を帯電した
   粒子の一次雲を形成する装置、及び、該送り行路の少な
   くても一部分と実質的に同軸に整合したその周りの全体
   的に螺旋状の流路に沿つて動く該帯電粒子の全体的に管
   形の二次雲を形成する装置を備え、そこで該二次雲の帯
   電粒子が、該室内の該送り行路に沿つて動いていく加工
   物上に静電気で吸引されて付着する、装置。
10. 【請求項１０】（訂正）連続的な長さの加工物に静電被
    覆着けを行うシステムにおいて、 (a) 静電流動化ベッド被覆着け装置において、両端壁
    部分を含むハウジングであつて、このハウジングは全体
    的に平らな水平に設置される多孔支持部材を有し、この
    支持部材は該ハウジング内でその上側に流動化室そして
    下側にプレナムを形成し、両該端壁部分は、該支持部材
    の上方に離間し且つそれらの間に加工物送り行路を形成
    する相互に整合した開口を有する如き該ハウジング、ガ
    スを受取つてこのガスを、該室内の、該送り行路の少な
    くても一部分と実質的に同軸に整合したその周りの全体
    的に螺旋状の流路に放出する渦流装置、該室へ供給され
    た粒子被覆材料の流動化を行うべくガスを該支持部材に
    通して上方へ流すために該プレナム内へそのガスを、該
    渦流装置からのガスとは別個に導入する装置、及び、該
    粒子材料に静電気を帯電させる装置を備え、そこで上記
    流動化と帯電との共同効果により該支持部材の上方に帯
    電粒子材料の一次雲が形成され、また該渦流装置により
    該送り行路の周りに全体的に管形の二次雲が形成され、
    この二次雲内で該帯電粒子材料が運ばれて、そこを通る
    該送り行路に沿つて動いていく加工物上に静電吸引力に
    より付着する、該静電流動化ベツド被覆着け装置、及
    び、 (b) 該加工物を該送り行路に沿い該ハウジングに通し
    て連続的に送る装置 を備えるシステム。
11. 【請求項１１】請求の範囲第１０項のシステムにおい
    て、該送り装置が金属導体を送るように構成される、シ
    ステム。
12. 【請求項１２】（訂正）加工物上に被覆を形成する方法
    において、 (a) 静電気を帯電させた粒子の一次雲を被覆着け室の
    中に形成すること、 (b) 該一次雲を通る全体的に螺旋状の流路に沿つてガ
    スを流すことによりその中で運ばれる帯電粒子の全体的
    に管形の二次雲を形成すること、及び、 (c) 該粒子上の電荷と効果的に反対の電気ポテンシヤ
    ルに置いた加工物を該二次雲と実質的に同軸に整合して
    そこを通る送り行路に沿つて送ることにより該運ばれる
    粒子を該加工物上に吸引して付着させること の段階を備える方法。
13. 【請求項１３】（訂正）請求の範囲第１２項の方法にお
    いて、該全体的に螺旋状の流路に沿つて流れる該ガスが
    毎分約５０から３００フイートの線速度と毎分約５００
    から３０００フイートの角速度を有し、そして該加工物
    が毎分約２５から１５０フイートの線速度で送られる、
    方法。
14. 【請求項１４】（訂正）請求の範囲第１２項の方法にお
    いて、該二次雲が該送り行路に沿つた２つの離間した個
    所から該ガスを導入することによつて形成される、方
    法。
15. 【請求項１５】（訂正）請求の範囲第１４項の方法にお
    いて、両該個所からのガス流が同じ回転方向で相互に近
    付く内方向へ向けられ、該二次雲が該送り行路に対し横
    断方向の比較的大きい寸法の中間区域から両外方向へテ
    ーパ付きになる、方法。
16. 【請求項１６】請求の範囲第１２項の方法において、該
    加工物が金属導体である、方法。
17. 【請求項１７】請求の範囲第１６項の方法において、該
    導体が矩形断面である、方法。
18. 【請求項１８】（訂正）請求の範囲第１２項の方法にお
    いて、該帯電粒子一次雲が、イオン化されたガスを発生
    してこのイオン化ガスを粒子のベツドに上方向に通して
    該室内へ流すことによつて形成され、これと同時にその
    流動化と静電気帯電とが行われる、方法。