静電塗装ガン及び静電塗装方法
【課題】コロナ放電式静電塗装ガンや摩擦帯電式静電塗装ガンにおいて、塗料への帯電量をコントロールすることにより、凸部への塗料の集中を低減し、また、凹部内への付き回りを良好にするとともに、オペレーターの手元が汚れるという問題を解決する。
【解決手段】コロナ放電式静電塗装ガン１や摩擦帯電式静電塗装ガンの塗料噴射口の近傍に、直流電源に接続される電極８を設置することにより、塗料への帯電量をコントロールして、塗着効率を向上させる。
【解決手段】コロナ放電式静電塗装ガン１や摩擦帯電式静電塗装ガンの塗料噴射口の近傍に、直流電源に接続される電極８を設置することにより、塗料への帯電量をコントロールして、塗着効率を向上させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、帯電させた塗料を静電気力により被塗装物に塗着させる静電塗装ガン及び静電塗装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車のボディー及びその周辺部品、例えばワイパー、アルミホイール、バンパーなど、多くの製品には塗装がなされている。近年、急速に伸びた、液晶テレビの枠や、携帯電話等にも塗装は欠かせない。
【０００３】
一般に塗装ガンの種類には、溶剤を吹き付けるスプレーガンと、オーバースプレー粉をできるだけ少なくするために、静電気を利用して、塗装を行う静電塗装ガンとがあり、特に、生産ラインでは、静電塗装ガンを使用している。
【０００４】
一般的に、静電塗装ガンには、コロナ放電により塗料を帯電させるコロナ放電式静電塗装ガンと、摩擦帯電により塗料を帯電させる摩擦帯電式静電塗装ガンとがある。
【０００５】
コロナ放電式静電塗装ガンは、被塗装物に対して塗料を噴出する先端部にコロナ電極を設置し、コロナ放電により被塗装物との間にイオン化領域を形成し、塗料粒子を帯電させるものである。
【０００６】
コロナ放電式静電塗装ガンには、溶剤塗料、水性塗料などの液体塗料をスプレー噴霧するガンと、塗料樹脂を粉末に粉砕した粉体塗料をスプレー噴霧するガンとがある。例えば、自動車のボディーは、溶剤や、近年では水性塗料による静電塗装ガンが多く用いられ、ワイパー、オイルフィルターには粉体塗料による静電塗装ガンが用いられている。
【０００７】
また、近年は、品質向上や、平滑性の観点から、下塗りに電着塗装を行い、その上に、静電塗装により、上塗り塗装を行ったり、亜鉛メッキの上への静電塗装や、樹脂への静電塗装を行ったりすることも多くなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３４９３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、コロナ放電式静電塗装ガンには、高電圧発生回路を有する高電圧発生装置が内蔵されており、高電圧がコロナ電極に供給されている。
【００１０】
したがって、塗料粒子の帯電効率を高め、被塗装物に対する塗着効率を向上させるには、大型の高電圧発生装置を内蔵させればよいが、そうするとガン自体が大型化し、重量も重くなるという問題が生じる。
【００１１】
このため、高電圧発生装置を大型化させることなく、塗着効率を向上させることが望まれている。
【００１２】
塗着効率の向上は、摩擦帯電式静電塗装ガンにおいても同様に望まれている。
【００１３】
また、塗料噴射口の先端のコロナ電極に高電圧をかけた場合、コロナ電極から放電されたイオンのほとんどが、フリーイオンとなって被塗装物に到達し、そのフリーイオンが静電反発を起こして、被塗装物にいわゆるスケが発生するという問題がある。
【００１４】
また、コロナ放電式静電塗装ガンによる電気力線は、被塗装物の凸部に集中し易く、凹部内には到達しにくい。
【００１５】
したがって、被塗装物の凸部に塗料が集まって、凸部部分の膜圧が厚くなり、均一な膜厚の塗装が行えないという問題があり、反対に、凹部、例えば、隙間への付き回りが犠牲になるという問題もあった。
【００１６】
また、下塗り塗装を行ったり、リコート塗装を行ったりする場合、被塗装物と接地線との間に、抵抗ができたりして、静電反発やスケが発生するという問題もあった。
【００１７】
一方、摩擦帯電式静電塗装ガンの場合、塗料への帯電がコロナ放電式静電塗装ガンによる帯電よりもかなり大きく、凹部内へも塗料が到達させることができるが、手吹きにより塗装作業を行う場合には、オペレーターの手元側にも塗料が回り込み、オペレーターの手元を汚すという問題があった。
【００１８】
そこで、この発明は、コロナ放電式静電塗装ガンや摩擦帯電式静電塗装ガンにおいて、塗料への帯電量をコントロールすることにより、凸部への塗料の集中を低減し、また、凹部内への付き回りを良好にするとともに、オペレーターの手元を汚すという問題を解決しようとするものである。
【００１９】
また、帯電した塗料が付着しにくい被塗装物に対しても、良好に静電気力により塗着することができる方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この発明は、上記の課題を解決するために、次の手段を採用したものである。
まず、高電圧発生器に接続され、塗料の噴射口に設置されたコロナ電極によって発生する電界により塗料を帯電させ、帯電させた塗料を被塗装物に噴射して静電気力により塗着させるコロナ放電式静電塗装ガンにおいて、上記コロナ電極の近傍に、直流電源に接続される電極を設けたことを特徴とする。
【００２１】
使用する塗料としては、溶剤又は水溶性の溶液塗料、あるいは粉体塗料のいずれでもよい。
【００２２】
また、摩擦帯電チューブを備え、摩擦帯電チューブ内で粉体塗料を摩擦帯電させ、帯電させた粉体塗料を被塗装物に噴射して静電気力により塗着させる摩擦帯電式静電塗装ガンにおいて、噴射口の近傍に、直流電源に接続される電極を設けたことを特徴とする。
【００２３】
上記コロナ放電式静電塗装ガンの場合、直流電源に接続される電極に与える極性は、コロナ電極の極性と逆極性、又は同極性にすることにより、フリーイオンの流れを調節できるので、コロナ電極のイオン風を活性化したり、静電反発を生じさせるフリーイオンの量を減少させたりすることが可能となる。これにより、塗着効率を向上させることができるとともに、凹部内の塗料の付き回りを改善し、スケの発生を防止することができる。
【００２４】
また、摩擦帯電式静電塗装ガンの場合も、直流電源に接続される電極に与える極性を、摩擦帯電した粉体塗料の極性と逆極性にしたり、反対に、同極性にしたりすることにより、粉体塗料の帯電量を安定化させたり、帯電した粉体塗料がオペレーターの手元側への逆流を軽減し、オペレーターの手元の汚れを防止したりすることが可能となる。
【００２５】
上記直流電源に接続される電極は、コロナ放電式静電塗装ガンの場合も、摩擦帯電式静電塗装ガンの場合も、塗料の噴射口の周辺に環状に複数設置することが望ましい。
【００２６】
また、上記直流電源の電極に与える極性は、塗装状況に応じて正又は負に切り替えたり、接地したりすることもできる。
【００２７】
また、帯電した塗料が静電気力で塗着し難いような場合には、被塗装物に、帯電した塗料の極性と反対の極性の直流電圧を与えることにより、静電塗装が可能になる。
上記被塗装物に与える直流電圧は、低電圧でよい。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、この発明によれば、塗料の噴射口の近傍に、直流電源に接続される電極を設置することにより、塗料への帯電量をコントロールして、塗着効率を向上させることができ、また、凸部への塗料の集中を低減し、凹部内への付き回りを良好にすることができる。
【００２９】
また、摩擦帯電式静電塗装ガンの場合は、帯電量を安定化させることができるとともに、オペレーターの手元側への塗料の逆流を軽減することが可能になる。
【００３０】
また、帯電した塗料が付着しにくい被塗装物に対して、帯電した塗料の極性と反対の極性の直流電圧を与えることにより、静電気力により塗着することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明に係るコロナ放電式静電塗装ガンの一例を示す概略側面図である。
【図２】この発明において使用する直流電源の一例を示す回路図である。
【図３】この発明に係るコロナ放電式静電塗装ガンの他の例を示す概略側面図である。
【図４】（ａ）は直流電源に接続される電極を正面側からみた図３のコロナ放電式静電塗装ガンの概略正面図、（ｂ）は直流電源に接続される電極の他の例を正面側から見た概略正面図である。
【図５】この発明に係るコロナ放電式静電塗装ガンの他の例を示す概略側面図である。
【図６】この発明に係るコロナ放電式静電塗装ガンの他の例を示す概略側面図である。
【図７】この発明に係る摩擦帯電式静電塗装ガンの一例を示す概略側面図である。
【図８】この発明に係る摩擦帯電式静電塗装ガンの他の例を示す概略側面図である。
【図９】図７の摩擦帯電式静電塗装ガンと図８の摩擦帯電式静電塗装ガンとの摩擦電流値を比較したグラフである。
【図１０】（ａ）は塗着実験の塗着面の概略図、（ｂ）は粉体塗料を用いたコロナ式静電塗装ガンの塗着実験の様子を示す概略図である。
【図１１】ブレーキパッドの斜視図である。
【図１２】ブレーキパッドの静電塗装方法の一例を示す概略側面図である。
【図１３】ブレーキパッドの静電塗装方法の他の例を示す概略側面図である。
【図１４】ブレーキパッドの静電塗装方法の他の例を示す概略平面図である。
【図１５】柱上変圧器の静電塗装方法の一例を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、この発明の実施形態について説明する。
図１は、粉体塗料４を用いたコロナ放電式静電塗装ガン１の概略図を示している。
【００３３】
コロナ放電式静電塗装ガン１は、ガン内部に高電圧発生器２を内蔵しており、トリガ３を引くと、ガン先に粉体塗料４と圧縮空気５が供給され、ガン先の噴射口から粉体塗料４が噴射される。また、トリガ３を引くことにより、高電圧発生器２の高電圧発生回路に高周波電圧が供給され、高電圧整流回路により発生した数万ボルトの直流高電圧が、ガン先の先端のコロナ電極６に供給され、被塗装物Ａとの間に電界が発生してコロナ放電場が形成され、ガン先の噴射口から噴射された粉体塗料４に電荷が誘起される。帯電した粉体塗料４が、噴射空気によって被塗装物Ａに近づくと、接地された被塗装物Ａの表面に、粉体塗料４の電荷とは反対極性の電気が誘起され、粉体塗料４と被塗装物Ａとの間に静電気力が働き、この静電気による吸引力と噴射空気の吹き付け力の双方の力によって、粉体塗料４が被塗装物Ａの表面に塗着される。
【００３４】
図１のコロナ放電式静電塗装ガン１には、高電圧発生器２に接続されるコロナ電極６の近傍に、直流電源７に接続される電極８を設けている。
【００３５】
直流電源７は、図２に示すように、例えば、２４Ｖの電池２７からの出力電力をレギュレータ１０によって所定の電圧の直流を、切替スイッチ１１に出力するものである。切替スイッチ１１は、制御信号に基づき電極８に対して正電圧又は負電圧を与えるようになっている。ここでいう負電圧とは、０ボルト以下の電圧をいう。また、切替スイッチ１１によって、電極８を接地することもできる。
電極８に、高電圧発生器２に接続されるコロナ電極６と同極性の直流電圧をかけると、コロナ電極６からのイオン風が活性化され、粉体塗料４の帯電効率が向上する。
【００３６】
反対に、電極８に、高電圧発生器２に接続されるコロナ電極６と反対極性の直流電圧をかけることにより、コロナ電極６からのイオン風が弱められるので、被塗装物Ａの静電反発を弱めることができる。また、角部があるような被塗装物Ａでも、角部に電気力線が集中するのを防止できるので、凹部への塗装も可能になる。
【００３７】
上記コロナ電極６と電極８との距離は、近すぎると、塗装時間の経過と共に、電極８に塗料が付着して、電極８の先端が絶縁されて、電極８の設置効果がなくなるので、塗着効率や、電極８の先端の汚れなどを考慮して、適当な距離を選択する。このため、電極８は、コロナ電極６に対して前後に移動可能にしておくことが望ましい。
【００３８】
また、電極８は、図１に示すように、針状電極を１本でもよいが、図３に示すコロナ放電式静電塗装ガン１のように、針状電極を環状に設けてもよいし、針状電極ではなく、リング形状のものを使用してもよい。
【００３９】
電極８を環状に設ける場合には、図４（ａ）に示すように、複数の電極８が被塗装物Ａ側に向くようにしてもよいし、図４（ｂ）に示すように、放射方向に向くようにしてもよい。
【００４０】
次に、図５は、溶剤又は水溶性の液体塗料９を用いたコロナ放電式静電塗装ガン１の概略図を示している。
【００４１】
図５に示すコロナ放電式静電塗装ガン１は、ガン内部に高電圧発生器２を内蔵しており、トリガ３を引くと、ガン先に液体塗料９と圧縮空気５が供給され、液体塗料９がスプレー噴射される。また、トリガ３を引くことにより、高電圧発生器２の高電圧発生回路に高周波電圧が供給され、高電圧整流回路により発生した数万ボルトの直流高電圧が、ガン先の先端のコロナ電極６に供給され、被塗装物Ａとの間に電界が発生してコロナ放電場が形成され、ガン先の噴射口からスプレー噴射された液体塗料９の粒子に電荷が誘起される。帯電した液体塗料９の粒子が、噴射空気によって被塗装物Ａに近づくと、接地された被塗装物Ａの表面に、液体塗料９の粒子の電荷とは反対極性の電気が誘起され、液体塗料９の粒子と被塗装物Ａとの間に静電気力が働き、この静電気による吸引力と噴射空気の吹き付け力の双方の力によって、液体塗料９の粒子が被塗装物Ａの表面に塗着される。
【００４２】
図５に示すコロナ放電式静電塗装ガン１にも、図１に示すコロナ放電式静電塗装ガン１と同様に、高電圧発生器２に接続されるコロナ電極６の近傍に、直流電源７に接続される電極８を設けている。
直流電源７の構成は、前記図２と同様である。
【００４３】
電極８に、高電圧発生器２に接続されるコロナ電極６と同極性の直流電圧をかけると、コロナ電極６のイオン風が活性化され、帯電効率が向上する。
【００４４】
反対に、電極８に、高電圧発生器２に接続されるコロナ電極６と反対極性の直流電圧をかけることにより、コロナ電極６のイオン風が弱められるので、被塗装物Ａに生じる静電反発を弱めることができる。また、角部があるような被塗装物Ａでも、角部に電気力線が集中するのを防止できるので、凹部への塗装も可能になる。
【００４５】
上記コロナ電極６と電極８との距離は、近すぎると、塗装時間の経過と共に、電極８に塗料が付着して、電極８の先端が絶縁されて、電極８の設置効果がなくなるので、塗着効率や、電極８の先端の汚れなどを考慮して、適当な距離を選択する。このため、電極８は、コロナ電極６に対して前後に移動可能にしておくことが望ましい。
【００４６】
また、電極８は、図５に示すように、針状電極を１本でもよいが、図６に示すように、環状に設けるようにしてもよいし、針状電極ではなく、リング形状のものを使用してもよい。
【００４７】
次に、図７は、この発明に係る摩擦帯電式静電塗装ガン１２の概略図を示している。
摩擦帯電式静電塗装ガン１２は、非導電性樹脂の摩擦チューブ１３が設置され、トリガ３を引くと、摩擦チューブ１３内に粉体塗料４と圧縮空気５が供給され、摩擦チューブ１３と粉体塗料４との間で摩擦が生じ、この摩擦によって粉体塗料４が帯電し、帯電した粉体塗料４が被塗装物Ａに向かって噴射される。帯電した粉体塗料４が、噴射空気によって被塗装物Ａに近づくと、接地された被塗装物Ａの表面に、粉体塗料４の電荷とは反対極性の電気が誘起され、粉体塗料４と被塗装物Ａとの間に静電気力が働き、この静電気による吸引力と噴射空気の吹き付け力の双方の力によって、粉体塗料４が被塗装物Ａの表面に塗着される。
【００４８】
粉体塗料４は、摩擦チューブ１３と接触（摩擦）することにより、帯電する。粉体塗料４が帯電（例えば、プラス（＋））した場合、摩擦チューブ１３にはマイナス（−）が帯電する。したがって、摩擦チューブ１３のマイナス（−）電荷を速やかに、逃がさなければ、次々搬送されてくる粉体塗料４が帯電しない。このため、摩擦帯電式静電塗装ガン１２では、図７に示すように、一般に摩擦チューブ１３を接地（アース）してその電荷を逃がすようにしている。
【００４９】
摩擦帯電式静電塗装ガン１２では、摩擦チューブ１３と粉体塗料４との接触（摩擦）の方法や、接触スピードは重要であることは当然である。しかし、摩擦チューブ１３に帯電した、電荷（粉体塗料粒子と反対の電荷）をいかに速く逃がすかも重要である。一般に、摩擦チューブ１３には、４弗化エチレン（ポリテトラフルオロエチレン）が用いられている。理由は、４弗化エチレンは、一般の樹脂と摩擦すると、すぐにマイナス（−）を示し、樹脂を（＋）に帯電する。また、すべり性が良いために、粉体塗料４がこびりつきにくい。
【００５０】
摩擦チューブ１３の帯電した電荷をいち早く逃がすために、図８に示す摩擦帯電式静電塗装ガン１２では、摩擦チューブ１３を接地（アース）する代わりに、直流電源７からプラス１２Ｖの直流電圧を与えている。
【００５１】
摩擦チューブ１３を接地した図７に示す摩擦帯電式静電塗装ガン１２と、摩擦チューブ１３にプラス１２Ｖの直流電圧を与えた図８に示す摩擦帯電式静電塗装ガン１２との摩擦電流値を測定したところ、図９のグラフに示すように、摩擦チューブ１３にプラスの１２Ｖ直流電圧を与えた図８に示す摩擦帯電式静電塗装ガン１２の方が、摩擦チューブ１３を接地した図７に示す摩擦帯電式静電塗装ガン１２よりも、電流値が安定し、粉体塗料４の電荷量がほぼ一定になるということが確認できた。
【００５２】
ところで、摩擦帯電式静電塗装ガン１２は、コロナ放電式静電塗装ガン１のようにコロナ電極６がないので、被塗装物Ａとの間で電場の形成はない。つまり、粉体塗料４の摩擦帯電のみで塗装を行っている。一般に、コロナ放電式静電塗装ガン１は、コロナ電極６から発生した電場の数％が粉体塗料４への帯電に寄与するが、そのほとんど（９９％近く）がフリーイオンとして、被塗装物Ａへの電界形成となる。フリーイオンは被塗装物Ａの凸部に集中しやすく、反面、凹部内には到達しにくい。このため、コロナ放電式静電塗装ガン１の場合、吐出した粉体塗料４は、凸部に多く集まり、厚膜となり、凹部、例えば隙間への付き回りが犠牲になる。
【００５３】
一方、摩擦帯電式静電塗装ガン１２の場合は、コロナ電極６がないので、帯電した粉体塗料４は凹部にも入り込み易い。また、粉体塗料４への帯電は、コロナに比し、非常に大きいために、例えば、手吹きの場合、オペレーターの手元に粉体塗料４が付着しやすい。
【００５４】
このオペレーターの手元側への逆流を防止するために、図７及び図８の摩擦帯電式静電塗装ガン１２には、粉体塗料４の噴射口の近傍の後部に、少なくとも一つ以上の電極８を設置し、この電極８に、摩擦帯電した粉体塗料Ａの極性と同じ、プラス（＋）の直流電圧を与えている。摩擦帯電により、粉体塗料Ａには、マイナス（−）の電荷が帯電しているため、例えば、プラス（＋）１２Ｖのバッテリーから直流電圧を、電極８に与えると、ガン後部への粉体塗料Ａの吹き返しは少なくなり、連続塗装でのオペレーターの手元の汚れが少なくなる。
【００５５】
次に、粉体塗料４を用いたコロナ放電式静電塗装ガン１の塗着実験の結果を示す。
塗着実験は、図１０に示すように、ガン先に図４（ｂ）に示すような、リング状の電極８を備えたコロナ放電式静電塗装ガン１を、レシプロケーター１４に設置して行った。
【００５６】
リング状の電極８は、ガン先に前後移動可能に設置され、コロナ電極６から電極８までの距離を変更することができるようにしている。
電極８には、直流電源に切替スイッチを介して直流電源に接続され、切替スイッチによって、正電圧又は負電圧を与えることができ、塗着実験では、針状の電極８に０ボルトを与えた場合（針状の電極８を設置していない場合と同じ）と、針状の電極８を接地した場合、針状の電極８にプラス２４ボルトを与えた場合について、塗着量の変化を確認した。
【００５７】
上記塗着実験は、コンベア１５に、幅８００ｍｍ、高さ６００ｍｍの受け板１６を吊るし、この受け板１６の前面に、高さ３００ｍｍ、幅４５０ｍｍ、厚み０．８ｍｍの塗着量測定板１７を貼り付け、この塗着量測定板１７に向けて、−８０ｋＶのコロナ式静電塗装ガン１から粉体塗料４を噴霧して行った。
その他の塗装条件は、下記の通りである。
【００５８】
コンベアスピード：１．０ｍ／ｍｉｎ
ガン先と受け板１６までの距離：２００ｍｍ
レシプロケーター１４の速度：２０ｍ／ｍｉｎ
レシプロケーター１４のストローク：６００ｍｍ
吐出量：５０ｇ／ｍｉｎ
【００５９】
なお、電極８の位置は、前後動させて塗着量が最大になる位置にして塗着実験を行った。塗着量が最大になる位置は、電極８を接地した場合は、コロナ電極６からの水平距離で８０ｍｍ、電極８にプラス２４ボルトを与えた場合が、コロナ電極６からの水平距離で１２０ｍｍであった。
【００６０】
塗着実験は、各１０回を行い、その平均を塗着量とした。また、塗着効率は、塗着量測定板１７に塗着した粉体塗料４の重量を、実際に塗装した時間の吐出量（ｇ）で割って、％で表示した。
上記塗着実験の結果をまとめると、表１の通りである。
【００６１】
【表１】
【００６２】
上記のように、電極８を接地した場合、最大塗着量が得られるコロナ電極６から電極８までの水平距離は、８０ｍｍであったが、電極８に２４ボルトのプラス電圧を与えた場合には、コロナ電極６から電極８までの水平距離が１２０ｍｍと離れた位置で最大塗着量が得られた。これはコロナ電極６から電極８までの水平距離が離れても、ガン先から放電されたイオンが、電極８からのプラス（＋）のイオン風によって活性化されたためと考えられる。
【００６３】
また、量産ラインでは、連続塗装を行うと、電極８が汚れやすい。特に、コロナ電極６からの距離が近いほど、電極８に塗料が付着し、絶縁状態に近づくと、コロナ電極６の活性化が少なくなり、塗着効率が低下する。
【００６４】
上記の塗着実験の結果、電極８を接地した場合は、電極８がない場合、即ち、電極８に０Ｖを与えた場合と同様に、８時間後には、塗着効率が低下したが、電極８に＋２４Ｖの直流電圧を与えた場合には、８時間後の塗着効率は、初期の効率とほとんど変わらなかった。
【００６５】
上記の塗着実験では、電極８にプラス（＋）の直流電圧を与えたが、例えばマイナス（−）の直流電圧を与え、その電圧、電流を調整することにより、塗膜を被塗装物Ａの場所によって、調整もできる。また、電極８を接地（アース）したり、プラス（＋）マイナス（−）の直流電圧、電流及びアースを切替スイッチで切り替えたりすることにより、被塗装物Ａの形状に応じ、あるいは、被塗装物Ａの箇所に応じた膜厚管理を行うことが可能である。
【００６６】
次に、図６に示す形態の液体塗料９を用いたコロナ放電式静電塗装ガン１により塗着実験を行った結果を表２に示す。表２において、電極から距離は、コロナ電極６から環状の電極８の先端を含む面までの水平方向の距離である。
【００６７】
【表２】
【００６８】
表２において、初期とは塗装開始時、８時間後とは８時間連続塗装した後であり、途中に１時間の停止を含んでおり、それぞれの数値は塗着効率（％）を示している。
【００６９】
コロナ放電式静電塗装ガン１には、高圧発生器２が内蔵されている。従来のコロナ放電式静電塗装ガン１の電圧は６０ＫＶを用いているが、表２の塗着実験では電圧３０ＫＶのガンを使用した。
【００７０】
従来の６０ＫＶのコロナ放電式静電塗装ガン１を使用した塗着実験も同様に行ったが、初期の塗着効率は３７％、８時間連続塗装後の塗着効率は３６％であった。
【００７１】
上記塗着実験の結果、コロナ放電式静電塗装ガン１の電極８を接地（アース）した場合、コロナ電極６から、アースされたリング状の電極８により活性化されて、３０ＫＶの高圧発生器２を使用するコロナ放電式静電塗装ガン１でも、６０ＫＶの高圧発生器２を使用するコロナ放電式静電塗装ガン１と同等の塗着効率を示した。但し、電極から１０〜２０mm付近が最も効率が大きくなるが、電極からの距離が短いために、短時間の塗装で、接地した電極８に塗料が付着し、その効果が急激に減少した。
【００７２】
また、電極８にプラス（＋）１２Ｖの直流電圧を与えた場合、表２のようにコロナ電極６から７０ｍｍ付近の位置で、塗着効率は、電極８を接地した場合と同等の最大値を示した。コロナ電極６からの距離が遠くなるので、電極８が汚れにくく、長時間の塗装にも安定した塗装が行える。
【００７３】
表２の塗着実験では、プラス（＋）１２Ｖを使用したが、高圧発生器２の電圧、形状によって、電極８に与える直流電圧の数値を変えてもよい。また、電極８を接地（アース）したり、プラス（＋）マイナス（−）の直流電圧、電流及びアースを切替スイッチで切り替えたりすることにより、被塗装物Ａの形状に応じ、あるいは、被塗装物Ａの箇所に応じた膜厚管理を行うことが可能である。
【００７４】
次に、被塗装物Ａに帯電した塗料が静電気力で塗着し難いような場合には、被塗装物Ａに、帯電した塗料の極性と反対の極性の直流電圧を与えることにより、静電塗装が可能になる。
【００７５】
例えば、近年、特に静電粉体塗装が多くなった自動車部品の一つに、ブレーキパッドがある。アルミホイールの使用が多くなり、ホイールの空間部からブレーキパッドの外面部がよく見えるようになったため、見栄えを向上させるために、車本体の色調に合わせてブレーキパッドも同色の塗装が行われるようになっている。
【００７６】
ところで、ブレーキパッド１８は、図１１に示すように、金属製のベース板１９と、パッド部２０とからなる。
【００７７】
パッド部２０は、骨格材（アスベスト、硫酸バリュウム、金属繊維）、潤滑材（コークス、グラファイト、金属硫化物）、研磨剤（金属酸化物、鉱物、金属）、ダンピング材（ゴム系）、ＰＨ調整剤、充填剤等をフェノール樹脂などで焼き固めたものであるが、近年は、パッド部２０の鉄粉が少なくなっており、パッド部２０の導電性がなくなっている。
【００７８】
このため、ブレーキパッド１８を静電塗装した場合、導電性のないパッド部２０の側面部は、塗料の付き回りが悪く、パッド部２０の側面部の塗装が良好に行えないという問題があった。
【００７９】
このパッド部２０の側面部の塗装を良好にするために、従来は、ブレーキパッド１８を予熱したり、成形時の熱を利用したりして塗装を行う、いわゆる前加熱塗装を行う必要があった。
【００８０】
この発明では、この前加熱塗装を行うことなく、静電塗装の際に、ブレーキパッド１８に、帯電した塗料の極性と反対の極性の直流電圧を与えることにより、導電性のないパッド部２０の側面部にも帯電した塗料が良好に付着させるようにした。
【００８１】
上記ブレーキパッド１８に、帯電した塗料の極性と反対の極性の直流電圧を与えながら静電塗装を行う方法としては、次のような方法を採用することができる。
【００８２】
例えば、図１２に示すように、マイナス（−）帯電した粉体塗料を吐出するコロナ放電式静電塗装ガン１を、塗装ブース２１の上方に２基設置し、塗装ブース２１の絶縁ベルト２２上に載せて移動するブレーキパッド１８に向けて、マイナス（−）帯電した粉体塗料を吹き付けて塗装を行う。ブレーキパッド１８は、絶縁ベルト２２上にパッド部２０を下に向けて載せられて移動し、移動中に直流電源に接続された通電線２３がパッド部２０に接触して、通電線２３からプラス（＋）２４Ｖが与えられるようにしている。
【００８３】
ブレーキパッド１８への通電方法としては、図１３に示すように、金属のベース板１９に通電線２３を接触させ、パッド部２０にベース板１９を介して通電させるようにしてもよい。
【００８４】
また、図１４に示すように、ブレーキパッド１８を載せる絶縁ベルト２２の中央に、通電線２３を這わせるようにして通電させてもよい。
【００８５】
なお、通電線２３に供給する直流電圧は、安全性を考慮して低電圧にしたほうがよい。
【００８６】
次に、例えば、柱上変圧器２４は、図１５に示すように、外面に多数のフィン２５が設けられ、重防食が必要で、亜鉛めっきの表面に、１００μｍ以上の粉体塗装を施す必要がある。
【００８７】
ところが、フィン２５相互間の間隔が狭く、フィン２５の奥行きが広いので、コロナ放電式静電塗装ガンを使用して塗装行った場合、フィン２５とフィン２５との間の隙間に、帯電した粉体塗料が入りにくく、５０μｍ程度の膜厚にしか塗装することができず、しかもフィン２５の奥や、フィン２５の内面にスケが発生することがあった。
【００８８】
このような問題を解決するために、この発明では、コロナ放電式静電塗装ガンを使用して塗装を行う際に、被塗装物である柱上変圧器２４を絶縁台２６に載せ、柱上変圧器２４の外面と直流電源とを接続して、プラス（＋）２４Ｖを与えた状態でコロナ放電式静電塗装ガンからマイナス（−）帯電した粉体塗料を吹き付けて塗装を行ったところ、ジーという音がしながら、フィン２５の奥まで粉体塗料が入り込み、全体に１００〜１５０μｍの膜厚で均一に粉体塗料を付着させることができた。
【００８９】
上記のように、被塗装物Ａに直流電圧を与えながら静電塗装を行うと、自動車のバンパーのような樹脂部品でも膜厚の厚い塗装を安全に行うことが可能となる。
【００９０】
樹脂部品は、絶縁性があるため、静電塗装を行う際には、初めに導電剤液を塗布し、その後に、溶液塗料を用いたコロナ放電式静電塗装ガンによって静電塗装を行う。そして、塗膜の形成に伴い、表面に静電気が溜まりやすくなり、塗装表面にスパーク等の小さい火花が生じる。
【００９１】
ところが、被塗装物のハンガーに、塗装ブース内のみプラス（＋）の２４Ｖの直流電圧を流しながら静電塗装を行うと、スパークなどの小さい火花はほとんど解消されるとともに、導電剤塗装の塗膜の少ない箇所の塗装不良も改善することができた。
なお、塗装ブース以外は、安全のために、ハンガーは接地（アース）している。
【符号の説明】
【００９２】
１ コロナ放電式静電塗装ガン
２ 高電圧発生器
３ トリガ
４ 粉体塗料
５ 圧縮空気
６ コロナ電極
７ 直流電源
８ 電極
９ 液体塗料
１０ レギュレータ
１１ 切替スイッチ
１２ 摩擦帯電式静電塗装ガン
１３ 摩擦チューブ
１４ レシプロケーター
１５ コンベア
１６ 受け板
１７ 塗着量測定板
１８ ブレーキパッド
１９ ベース板
２０ パッド部
２１ 塗装ブース
２２ 絶縁ベルト
２３ 通電線
２４ 柱上変圧器
２５ フィン
２６ 絶縁台
２７ 電池
Ａ 被塗装物
【技術分野】
【０００１】
この発明は、帯電させた塗料を静電気力により被塗装物に塗着させる静電塗装ガン及び静電塗装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車のボディー及びその周辺部品、例えばワイパー、アルミホイール、バンパーなど、多くの製品には塗装がなされている。近年、急速に伸びた、液晶テレビの枠や、携帯電話等にも塗装は欠かせない。
【０００３】
一般に塗装ガンの種類には、溶剤を吹き付けるスプレーガンと、オーバースプレー粉をできるだけ少なくするために、静電気を利用して、塗装を行う静電塗装ガンとがあり、特に、生産ラインでは、静電塗装ガンを使用している。
【０００４】
一般的に、静電塗装ガンには、コロナ放電により塗料を帯電させるコロナ放電式静電塗装ガンと、摩擦帯電により塗料を帯電させる摩擦帯電式静電塗装ガンとがある。
【０００５】
コロナ放電式静電塗装ガンは、被塗装物に対して塗料を噴出する先端部にコロナ電極を設置し、コロナ放電により被塗装物との間にイオン化領域を形成し、塗料粒子を帯電させるものである。
【０００６】
コロナ放電式静電塗装ガンには、溶剤塗料、水性塗料などの液体塗料をスプレー噴霧するガンと、塗料樹脂を粉末に粉砕した粉体塗料をスプレー噴霧するガンとがある。例えば、自動車のボディーは、溶剤や、近年では水性塗料による静電塗装ガンが多く用いられ、ワイパー、オイルフィルターには粉体塗料による静電塗装ガンが用いられている。
【０００７】
また、近年は、品質向上や、平滑性の観点から、下塗りに電着塗装を行い、その上に、静電塗装により、上塗り塗装を行ったり、亜鉛メッキの上への静電塗装や、樹脂への静電塗装を行ったりすることも多くなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３４９３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、コロナ放電式静電塗装ガンには、高電圧発生回路を有する高電圧発生装置が内蔵されており、高電圧がコロナ電極に供給されている。
【００１０】
したがって、塗料粒子の帯電効率を高め、被塗装物に対する塗着効率を向上させるには、大型の高電圧発生装置を内蔵させればよいが、そうするとガン自体が大型化し、重量も重くなるという問題が生じる。
【００１１】
このため、高電圧発生装置を大型化させることなく、塗着効率を向上させることが望まれている。
【００１２】
塗着効率の向上は、摩擦帯電式静電塗装ガンにおいても同様に望まれている。
【００１３】
また、塗料噴射口の先端のコロナ電極に高電圧をかけた場合、コロナ電極から放電されたイオンのほとんどが、フリーイオンとなって被塗装物に到達し、そのフリーイオンが静電反発を起こして、被塗装物にいわゆるスケが発生するという問題がある。
【００１４】
また、コロナ放電式静電塗装ガンによる電気力線は、被塗装物の凸部に集中し易く、凹部内には到達しにくい。
【００１５】
したがって、被塗装物の凸部に塗料が集まって、凸部部分の膜圧が厚くなり、均一な膜厚の塗装が行えないという問題があり、反対に、凹部、例えば、隙間への付き回りが犠牲になるという問題もあった。
【００１６】
また、下塗り塗装を行ったり、リコート塗装を行ったりする場合、被塗装物と接地線との間に、抵抗ができたりして、静電反発やスケが発生するという問題もあった。
【００１７】
一方、摩擦帯電式静電塗装ガンの場合、塗料への帯電がコロナ放電式静電塗装ガンによる帯電よりもかなり大きく、凹部内へも塗料が到達させることができるが、手吹きにより塗装作業を行う場合には、オペレーターの手元側にも塗料が回り込み、オペレーターの手元を汚すという問題があった。
【００１８】
そこで、この発明は、コロナ放電式静電塗装ガンや摩擦帯電式静電塗装ガンにおいて、塗料への帯電量をコントロールすることにより、凸部への塗料の集中を低減し、また、凹部内への付き回りを良好にするとともに、オペレーターの手元を汚すという問題を解決しようとするものである。
【００１９】
また、帯電した塗料が付着しにくい被塗装物に対しても、良好に静電気力により塗着することができる方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
この発明は、上記の課題を解決するために、次の手段を採用したものである。
まず、高電圧発生器に接続され、塗料の噴射口に設置されたコロナ電極によって発生する電界により塗料を帯電させ、帯電させた塗料を被塗装物に噴射して静電気力により塗着させるコロナ放電式静電塗装ガンにおいて、上記コロナ電極の近傍に、直流電源に接続される電極を設けたことを特徴とする。
【００２１】
使用する塗料としては、溶剤又は水溶性の溶液塗料、あるいは粉体塗料のいずれでもよい。
【００２２】
また、摩擦帯電チューブを備え、摩擦帯電チューブ内で粉体塗料を摩擦帯電させ、帯電させた粉体塗料を被塗装物に噴射して静電気力により塗着させる摩擦帯電式静電塗装ガンにおいて、噴射口の近傍に、直流電源に接続される電極を設けたことを特徴とする。
【００２３】
上記コロナ放電式静電塗装ガンの場合、直流電源に接続される電極に与える極性は、コロナ電極の極性と逆極性、又は同極性にすることにより、フリーイオンの流れを調節できるので、コロナ電極のイオン風を活性化したり、静電反発を生じさせるフリーイオンの量を減少させたりすることが可能となる。これにより、塗着効率を向上させることができるとともに、凹部内の塗料の付き回りを改善し、スケの発生を防止することができる。
【００２４】
また、摩擦帯電式静電塗装ガンの場合も、直流電源に接続される電極に与える極性を、摩擦帯電した粉体塗料の極性と逆極性にしたり、反対に、同極性にしたりすることにより、粉体塗料の帯電量を安定化させたり、帯電した粉体塗料がオペレーターの手元側への逆流を軽減し、オペレーターの手元の汚れを防止したりすることが可能となる。
【００２５】
上記直流電源に接続される電極は、コロナ放電式静電塗装ガンの場合も、摩擦帯電式静電塗装ガンの場合も、塗料の噴射口の周辺に環状に複数設置することが望ましい。
【００２６】
また、上記直流電源の電極に与える極性は、塗装状況に応じて正又は負に切り替えたり、接地したりすることもできる。
【００２７】
また、帯電した塗料が静電気力で塗着し難いような場合には、被塗装物に、帯電した塗料の極性と反対の極性の直流電圧を与えることにより、静電塗装が可能になる。
上記被塗装物に与える直流電圧は、低電圧でよい。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、この発明によれば、塗料の噴射口の近傍に、直流電源に接続される電極を設置することにより、塗料への帯電量をコントロールして、塗着効率を向上させることができ、また、凸部への塗料の集中を低減し、凹部内への付き回りを良好にすることができる。
【００２９】
また、摩擦帯電式静電塗装ガンの場合は、帯電量を安定化させることができるとともに、オペレーターの手元側への塗料の逆流を軽減することが可能になる。
【００３０】
また、帯電した塗料が付着しにくい被塗装物に対して、帯電した塗料の極性と反対の極性の直流電圧を与えることにより、静電気力により塗着することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明に係るコロナ放電式静電塗装ガンの一例を示す概略側面図である。
【図２】この発明において使用する直流電源の一例を示す回路図である。
【図３】この発明に係るコロナ放電式静電塗装ガンの他の例を示す概略側面図である。
【図４】（ａ）は直流電源に接続される電極を正面側からみた図３のコロナ放電式静電塗装ガンの概略正面図、（ｂ）は直流電源に接続される電極の他の例を正面側から見た概略正面図である。
【図５】この発明に係るコロナ放電式静電塗装ガンの他の例を示す概略側面図である。
【図６】この発明に係るコロナ放電式静電塗装ガンの他の例を示す概略側面図である。
【図７】この発明に係る摩擦帯電式静電塗装ガンの一例を示す概略側面図である。
【図８】この発明に係る摩擦帯電式静電塗装ガンの他の例を示す概略側面図である。
【図９】図７の摩擦帯電式静電塗装ガンと図８の摩擦帯電式静電塗装ガンとの摩擦電流値を比較したグラフである。
【図１０】（ａ）は塗着実験の塗着面の概略図、（ｂ）は粉体塗料を用いたコロナ式静電塗装ガンの塗着実験の様子を示す概略図である。
【図１１】ブレーキパッドの斜視図である。
【図１２】ブレーキパッドの静電塗装方法の一例を示す概略側面図である。
【図１３】ブレーキパッドの静電塗装方法の他の例を示す概略側面図である。
【図１４】ブレーキパッドの静電塗装方法の他の例を示す概略平面図である。
【図１５】柱上変圧器の静電塗装方法の一例を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、この発明の実施形態について説明する。
図１は、粉体塗料４を用いたコロナ放電式静電塗装ガン１の概略図を示している。
【００３３】
コロナ放電式静電塗装ガン１は、ガン内部に高電圧発生器２を内蔵しており、トリガ３を引くと、ガン先に粉体塗料４と圧縮空気５が供給され、ガン先の噴射口から粉体塗料４が噴射される。また、トリガ３を引くことにより、高電圧発生器２の高電圧発生回路に高周波電圧が供給され、高電圧整流回路により発生した数万ボルトの直流高電圧が、ガン先の先端のコロナ電極６に供給され、被塗装物Ａとの間に電界が発生してコロナ放電場が形成され、ガン先の噴射口から噴射された粉体塗料４に電荷が誘起される。帯電した粉体塗料４が、噴射空気によって被塗装物Ａに近づくと、接地された被塗装物Ａの表面に、粉体塗料４の電荷とは反対極性の電気が誘起され、粉体塗料４と被塗装物Ａとの間に静電気力が働き、この静電気による吸引力と噴射空気の吹き付け力の双方の力によって、粉体塗料４が被塗装物Ａの表面に塗着される。
【００３４】
図１のコロナ放電式静電塗装ガン１には、高電圧発生器２に接続されるコロナ電極６の近傍に、直流電源７に接続される電極８を設けている。
【００３５】
直流電源７は、図２に示すように、例えば、２４Ｖの電池２７からの出力電力をレギュレータ１０によって所定の電圧の直流を、切替スイッチ１１に出力するものである。切替スイッチ１１は、制御信号に基づき電極８に対して正電圧又は負電圧を与えるようになっている。ここでいう負電圧とは、０ボルト以下の電圧をいう。また、切替スイッチ１１によって、電極８を接地することもできる。
電極８に、高電圧発生器２に接続されるコロナ電極６と同極性の直流電圧をかけると、コロナ電極６からのイオン風が活性化され、粉体塗料４の帯電効率が向上する。
【００３６】
反対に、電極８に、高電圧発生器２に接続されるコロナ電極６と反対極性の直流電圧をかけることにより、コロナ電極６からのイオン風が弱められるので、被塗装物Ａの静電反発を弱めることができる。また、角部があるような被塗装物Ａでも、角部に電気力線が集中するのを防止できるので、凹部への塗装も可能になる。
【００３７】
上記コロナ電極６と電極８との距離は、近すぎると、塗装時間の経過と共に、電極８に塗料が付着して、電極８の先端が絶縁されて、電極８の設置効果がなくなるので、塗着効率や、電極８の先端の汚れなどを考慮して、適当な距離を選択する。このため、電極８は、コロナ電極６に対して前後に移動可能にしておくことが望ましい。
【００３８】
また、電極８は、図１に示すように、針状電極を１本でもよいが、図３に示すコロナ放電式静電塗装ガン１のように、針状電極を環状に設けてもよいし、針状電極ではなく、リング形状のものを使用してもよい。
【００３９】
電極８を環状に設ける場合には、図４（ａ）に示すように、複数の電極８が被塗装物Ａ側に向くようにしてもよいし、図４（ｂ）に示すように、放射方向に向くようにしてもよい。
【００４０】
次に、図５は、溶剤又は水溶性の液体塗料９を用いたコロナ放電式静電塗装ガン１の概略図を示している。
【００４１】
図５に示すコロナ放電式静電塗装ガン１は、ガン内部に高電圧発生器２を内蔵しており、トリガ３を引くと、ガン先に液体塗料９と圧縮空気５が供給され、液体塗料９がスプレー噴射される。また、トリガ３を引くことにより、高電圧発生器２の高電圧発生回路に高周波電圧が供給され、高電圧整流回路により発生した数万ボルトの直流高電圧が、ガン先の先端のコロナ電極６に供給され、被塗装物Ａとの間に電界が発生してコロナ放電場が形成され、ガン先の噴射口からスプレー噴射された液体塗料９の粒子に電荷が誘起される。帯電した液体塗料９の粒子が、噴射空気によって被塗装物Ａに近づくと、接地された被塗装物Ａの表面に、液体塗料９の粒子の電荷とは反対極性の電気が誘起され、液体塗料９の粒子と被塗装物Ａとの間に静電気力が働き、この静電気による吸引力と噴射空気の吹き付け力の双方の力によって、液体塗料９の粒子が被塗装物Ａの表面に塗着される。
【００４２】
図５に示すコロナ放電式静電塗装ガン１にも、図１に示すコロナ放電式静電塗装ガン１と同様に、高電圧発生器２に接続されるコロナ電極６の近傍に、直流電源７に接続される電極８を設けている。
直流電源７の構成は、前記図２と同様である。
【００４３】
電極８に、高電圧発生器２に接続されるコロナ電極６と同極性の直流電圧をかけると、コロナ電極６のイオン風が活性化され、帯電効率が向上する。
【００４４】
反対に、電極８に、高電圧発生器２に接続されるコロナ電極６と反対極性の直流電圧をかけることにより、コロナ電極６のイオン風が弱められるので、被塗装物Ａに生じる静電反発を弱めることができる。また、角部があるような被塗装物Ａでも、角部に電気力線が集中するのを防止できるので、凹部への塗装も可能になる。
【００４５】
上記コロナ電極６と電極８との距離は、近すぎると、塗装時間の経過と共に、電極８に塗料が付着して、電極８の先端が絶縁されて、電極８の設置効果がなくなるので、塗着効率や、電極８の先端の汚れなどを考慮して、適当な距離を選択する。このため、電極８は、コロナ電極６に対して前後に移動可能にしておくことが望ましい。
【００４６】
また、電極８は、図５に示すように、針状電極を１本でもよいが、図６に示すように、環状に設けるようにしてもよいし、針状電極ではなく、リング形状のものを使用してもよい。
【００４７】
次に、図７は、この発明に係る摩擦帯電式静電塗装ガン１２の概略図を示している。
摩擦帯電式静電塗装ガン１２は、非導電性樹脂の摩擦チューブ１３が設置され、トリガ３を引くと、摩擦チューブ１３内に粉体塗料４と圧縮空気５が供給され、摩擦チューブ１３と粉体塗料４との間で摩擦が生じ、この摩擦によって粉体塗料４が帯電し、帯電した粉体塗料４が被塗装物Ａに向かって噴射される。帯電した粉体塗料４が、噴射空気によって被塗装物Ａに近づくと、接地された被塗装物Ａの表面に、粉体塗料４の電荷とは反対極性の電気が誘起され、粉体塗料４と被塗装物Ａとの間に静電気力が働き、この静電気による吸引力と噴射空気の吹き付け力の双方の力によって、粉体塗料４が被塗装物Ａの表面に塗着される。
【００４８】
粉体塗料４は、摩擦チューブ１３と接触（摩擦）することにより、帯電する。粉体塗料４が帯電（例えば、プラス（＋））した場合、摩擦チューブ１３にはマイナス（−）が帯電する。したがって、摩擦チューブ１３のマイナス（−）電荷を速やかに、逃がさなければ、次々搬送されてくる粉体塗料４が帯電しない。このため、摩擦帯電式静電塗装ガン１２では、図７に示すように、一般に摩擦チューブ１３を接地（アース）してその電荷を逃がすようにしている。
【００４９】
摩擦帯電式静電塗装ガン１２では、摩擦チューブ１３と粉体塗料４との接触（摩擦）の方法や、接触スピードは重要であることは当然である。しかし、摩擦チューブ１３に帯電した、電荷（粉体塗料粒子と反対の電荷）をいかに速く逃がすかも重要である。一般に、摩擦チューブ１３には、４弗化エチレン（ポリテトラフルオロエチレン）が用いられている。理由は、４弗化エチレンは、一般の樹脂と摩擦すると、すぐにマイナス（−）を示し、樹脂を（＋）に帯電する。また、すべり性が良いために、粉体塗料４がこびりつきにくい。
【００５０】
摩擦チューブ１３の帯電した電荷をいち早く逃がすために、図８に示す摩擦帯電式静電塗装ガン１２では、摩擦チューブ１３を接地（アース）する代わりに、直流電源７からプラス１２Ｖの直流電圧を与えている。
【００５１】
摩擦チューブ１３を接地した図７に示す摩擦帯電式静電塗装ガン１２と、摩擦チューブ１３にプラス１２Ｖの直流電圧を与えた図８に示す摩擦帯電式静電塗装ガン１２との摩擦電流値を測定したところ、図９のグラフに示すように、摩擦チューブ１３にプラスの１２Ｖ直流電圧を与えた図８に示す摩擦帯電式静電塗装ガン１２の方が、摩擦チューブ１３を接地した図７に示す摩擦帯電式静電塗装ガン１２よりも、電流値が安定し、粉体塗料４の電荷量がほぼ一定になるということが確認できた。
【００５２】
ところで、摩擦帯電式静電塗装ガン１２は、コロナ放電式静電塗装ガン１のようにコロナ電極６がないので、被塗装物Ａとの間で電場の形成はない。つまり、粉体塗料４の摩擦帯電のみで塗装を行っている。一般に、コロナ放電式静電塗装ガン１は、コロナ電極６から発生した電場の数％が粉体塗料４への帯電に寄与するが、そのほとんど（９９％近く）がフリーイオンとして、被塗装物Ａへの電界形成となる。フリーイオンは被塗装物Ａの凸部に集中しやすく、反面、凹部内には到達しにくい。このため、コロナ放電式静電塗装ガン１の場合、吐出した粉体塗料４は、凸部に多く集まり、厚膜となり、凹部、例えば隙間への付き回りが犠牲になる。
【００５３】
一方、摩擦帯電式静電塗装ガン１２の場合は、コロナ電極６がないので、帯電した粉体塗料４は凹部にも入り込み易い。また、粉体塗料４への帯電は、コロナに比し、非常に大きいために、例えば、手吹きの場合、オペレーターの手元に粉体塗料４が付着しやすい。
【００５４】
このオペレーターの手元側への逆流を防止するために、図７及び図８の摩擦帯電式静電塗装ガン１２には、粉体塗料４の噴射口の近傍の後部に、少なくとも一つ以上の電極８を設置し、この電極８に、摩擦帯電した粉体塗料Ａの極性と同じ、プラス（＋）の直流電圧を与えている。摩擦帯電により、粉体塗料Ａには、マイナス（−）の電荷が帯電しているため、例えば、プラス（＋）１２Ｖのバッテリーから直流電圧を、電極８に与えると、ガン後部への粉体塗料Ａの吹き返しは少なくなり、連続塗装でのオペレーターの手元の汚れが少なくなる。
【００５５】
次に、粉体塗料４を用いたコロナ放電式静電塗装ガン１の塗着実験の結果を示す。
塗着実験は、図１０に示すように、ガン先に図４（ｂ）に示すような、リング状の電極８を備えたコロナ放電式静電塗装ガン１を、レシプロケーター１４に設置して行った。
【００５６】
リング状の電極８は、ガン先に前後移動可能に設置され、コロナ電極６から電極８までの距離を変更することができるようにしている。
電極８には、直流電源に切替スイッチを介して直流電源に接続され、切替スイッチによって、正電圧又は負電圧を与えることができ、塗着実験では、針状の電極８に０ボルトを与えた場合（針状の電極８を設置していない場合と同じ）と、針状の電極８を接地した場合、針状の電極８にプラス２４ボルトを与えた場合について、塗着量の変化を確認した。
【００５７】
上記塗着実験は、コンベア１５に、幅８００ｍｍ、高さ６００ｍｍの受け板１６を吊るし、この受け板１６の前面に、高さ３００ｍｍ、幅４５０ｍｍ、厚み０．８ｍｍの塗着量測定板１７を貼り付け、この塗着量測定板１７に向けて、−８０ｋＶのコロナ式静電塗装ガン１から粉体塗料４を噴霧して行った。
その他の塗装条件は、下記の通りである。
【００５８】
コンベアスピード：１．０ｍ／ｍｉｎ
ガン先と受け板１６までの距離：２００ｍｍ
レシプロケーター１４の速度：２０ｍ／ｍｉｎ
レシプロケーター１４のストローク：６００ｍｍ
吐出量：５０ｇ／ｍｉｎ
【００５９】
なお、電極８の位置は、前後動させて塗着量が最大になる位置にして塗着実験を行った。塗着量が最大になる位置は、電極８を接地した場合は、コロナ電極６からの水平距離で８０ｍｍ、電極８にプラス２４ボルトを与えた場合が、コロナ電極６からの水平距離で１２０ｍｍであった。
【００６０】
塗着実験は、各１０回を行い、その平均を塗着量とした。また、塗着効率は、塗着量測定板１７に塗着した粉体塗料４の重量を、実際に塗装した時間の吐出量（ｇ）で割って、％で表示した。
上記塗着実験の結果をまとめると、表１の通りである。
【００６１】
【表１】
【００６２】
上記のように、電極８を接地した場合、最大塗着量が得られるコロナ電極６から電極８までの水平距離は、８０ｍｍであったが、電極８に２４ボルトのプラス電圧を与えた場合には、コロナ電極６から電極８までの水平距離が１２０ｍｍと離れた位置で最大塗着量が得られた。これはコロナ電極６から電極８までの水平距離が離れても、ガン先から放電されたイオンが、電極８からのプラス（＋）のイオン風によって活性化されたためと考えられる。
【００６３】
また、量産ラインでは、連続塗装を行うと、電極８が汚れやすい。特に、コロナ電極６からの距離が近いほど、電極８に塗料が付着し、絶縁状態に近づくと、コロナ電極６の活性化が少なくなり、塗着効率が低下する。
【００６４】
上記の塗着実験の結果、電極８を接地した場合は、電極８がない場合、即ち、電極８に０Ｖを与えた場合と同様に、８時間後には、塗着効率が低下したが、電極８に＋２４Ｖの直流電圧を与えた場合には、８時間後の塗着効率は、初期の効率とほとんど変わらなかった。
【００６５】
上記の塗着実験では、電極８にプラス（＋）の直流電圧を与えたが、例えばマイナス（−）の直流電圧を与え、その電圧、電流を調整することにより、塗膜を被塗装物Ａの場所によって、調整もできる。また、電極８を接地（アース）したり、プラス（＋）マイナス（−）の直流電圧、電流及びアースを切替スイッチで切り替えたりすることにより、被塗装物Ａの形状に応じ、あるいは、被塗装物Ａの箇所に応じた膜厚管理を行うことが可能である。
【００６６】
次に、図６に示す形態の液体塗料９を用いたコロナ放電式静電塗装ガン１により塗着実験を行った結果を表２に示す。表２において、電極から距離は、コロナ電極６から環状の電極８の先端を含む面までの水平方向の距離である。
【００６７】
【表２】
【００６８】
表２において、初期とは塗装開始時、８時間後とは８時間連続塗装した後であり、途中に１時間の停止を含んでおり、それぞれの数値は塗着効率（％）を示している。
【００６９】
コロナ放電式静電塗装ガン１には、高圧発生器２が内蔵されている。従来のコロナ放電式静電塗装ガン１の電圧は６０ＫＶを用いているが、表２の塗着実験では電圧３０ＫＶのガンを使用した。
【００７０】
従来の６０ＫＶのコロナ放電式静電塗装ガン１を使用した塗着実験も同様に行ったが、初期の塗着効率は３７％、８時間連続塗装後の塗着効率は３６％であった。
【００７１】
上記塗着実験の結果、コロナ放電式静電塗装ガン１の電極８を接地（アース）した場合、コロナ電極６から、アースされたリング状の電極８により活性化されて、３０ＫＶの高圧発生器２を使用するコロナ放電式静電塗装ガン１でも、６０ＫＶの高圧発生器２を使用するコロナ放電式静電塗装ガン１と同等の塗着効率を示した。但し、電極から１０〜２０mm付近が最も効率が大きくなるが、電極からの距離が短いために、短時間の塗装で、接地した電極８に塗料が付着し、その効果が急激に減少した。
【００７２】
また、電極８にプラス（＋）１２Ｖの直流電圧を与えた場合、表２のようにコロナ電極６から７０ｍｍ付近の位置で、塗着効率は、電極８を接地した場合と同等の最大値を示した。コロナ電極６からの距離が遠くなるので、電極８が汚れにくく、長時間の塗装にも安定した塗装が行える。
【００７３】
表２の塗着実験では、プラス（＋）１２Ｖを使用したが、高圧発生器２の電圧、形状によって、電極８に与える直流電圧の数値を変えてもよい。また、電極８を接地（アース）したり、プラス（＋）マイナス（−）の直流電圧、電流及びアースを切替スイッチで切り替えたりすることにより、被塗装物Ａの形状に応じ、あるいは、被塗装物Ａの箇所に応じた膜厚管理を行うことが可能である。
【００７４】
次に、被塗装物Ａに帯電した塗料が静電気力で塗着し難いような場合には、被塗装物Ａに、帯電した塗料の極性と反対の極性の直流電圧を与えることにより、静電塗装が可能になる。
【００７５】
例えば、近年、特に静電粉体塗装が多くなった自動車部品の一つに、ブレーキパッドがある。アルミホイールの使用が多くなり、ホイールの空間部からブレーキパッドの外面部がよく見えるようになったため、見栄えを向上させるために、車本体の色調に合わせてブレーキパッドも同色の塗装が行われるようになっている。
【００７６】
ところで、ブレーキパッド１８は、図１１に示すように、金属製のベース板１９と、パッド部２０とからなる。
【００７７】
パッド部２０は、骨格材（アスベスト、硫酸バリュウム、金属繊維）、潤滑材（コークス、グラファイト、金属硫化物）、研磨剤（金属酸化物、鉱物、金属）、ダンピング材（ゴム系）、ＰＨ調整剤、充填剤等をフェノール樹脂などで焼き固めたものであるが、近年は、パッド部２０の鉄粉が少なくなっており、パッド部２０の導電性がなくなっている。
【００７８】
このため、ブレーキパッド１８を静電塗装した場合、導電性のないパッド部２０の側面部は、塗料の付き回りが悪く、パッド部２０の側面部の塗装が良好に行えないという問題があった。
【００７９】
このパッド部２０の側面部の塗装を良好にするために、従来は、ブレーキパッド１８を予熱したり、成形時の熱を利用したりして塗装を行う、いわゆる前加熱塗装を行う必要があった。
【００８０】
この発明では、この前加熱塗装を行うことなく、静電塗装の際に、ブレーキパッド１８に、帯電した塗料の極性と反対の極性の直流電圧を与えることにより、導電性のないパッド部２０の側面部にも帯電した塗料が良好に付着させるようにした。
【００８１】
上記ブレーキパッド１８に、帯電した塗料の極性と反対の極性の直流電圧を与えながら静電塗装を行う方法としては、次のような方法を採用することができる。
【００８２】
例えば、図１２に示すように、マイナス（−）帯電した粉体塗料を吐出するコロナ放電式静電塗装ガン１を、塗装ブース２１の上方に２基設置し、塗装ブース２１の絶縁ベルト２２上に載せて移動するブレーキパッド１８に向けて、マイナス（−）帯電した粉体塗料を吹き付けて塗装を行う。ブレーキパッド１８は、絶縁ベルト２２上にパッド部２０を下に向けて載せられて移動し、移動中に直流電源に接続された通電線２３がパッド部２０に接触して、通電線２３からプラス（＋）２４Ｖが与えられるようにしている。
【００８３】
ブレーキパッド１８への通電方法としては、図１３に示すように、金属のベース板１９に通電線２３を接触させ、パッド部２０にベース板１９を介して通電させるようにしてもよい。
【００８４】
また、図１４に示すように、ブレーキパッド１８を載せる絶縁ベルト２２の中央に、通電線２３を這わせるようにして通電させてもよい。
【００８５】
なお、通電線２３に供給する直流電圧は、安全性を考慮して低電圧にしたほうがよい。
【００８６】
次に、例えば、柱上変圧器２４は、図１５に示すように、外面に多数のフィン２５が設けられ、重防食が必要で、亜鉛めっきの表面に、１００μｍ以上の粉体塗装を施す必要がある。
【００８７】
ところが、フィン２５相互間の間隔が狭く、フィン２５の奥行きが広いので、コロナ放電式静電塗装ガンを使用して塗装行った場合、フィン２５とフィン２５との間の隙間に、帯電した粉体塗料が入りにくく、５０μｍ程度の膜厚にしか塗装することができず、しかもフィン２５の奥や、フィン２５の内面にスケが発生することがあった。
【００８８】
このような問題を解決するために、この発明では、コロナ放電式静電塗装ガンを使用して塗装を行う際に、被塗装物である柱上変圧器２４を絶縁台２６に載せ、柱上変圧器２４の外面と直流電源とを接続して、プラス（＋）２４Ｖを与えた状態でコロナ放電式静電塗装ガンからマイナス（−）帯電した粉体塗料を吹き付けて塗装を行ったところ、ジーという音がしながら、フィン２５の奥まで粉体塗料が入り込み、全体に１００〜１５０μｍの膜厚で均一に粉体塗料を付着させることができた。
【００８９】
上記のように、被塗装物Ａに直流電圧を与えながら静電塗装を行うと、自動車のバンパーのような樹脂部品でも膜厚の厚い塗装を安全に行うことが可能となる。
【００９０】
樹脂部品は、絶縁性があるため、静電塗装を行う際には、初めに導電剤液を塗布し、その後に、溶液塗料を用いたコロナ放電式静電塗装ガンによって静電塗装を行う。そして、塗膜の形成に伴い、表面に静電気が溜まりやすくなり、塗装表面にスパーク等の小さい火花が生じる。
【００９１】
ところが、被塗装物のハンガーに、塗装ブース内のみプラス（＋）の２４Ｖの直流電圧を流しながら静電塗装を行うと、スパークなどの小さい火花はほとんど解消されるとともに、導電剤塗装の塗膜の少ない箇所の塗装不良も改善することができた。
なお、塗装ブース以外は、安全のために、ハンガーは接地（アース）している。
【符号の説明】
【００９２】
１ コロナ放電式静電塗装ガン
２ 高電圧発生器
３ トリガ
４ 粉体塗料
５ 圧縮空気
６ コロナ電極
７ 直流電源
８ 電極
９ 液体塗料
１０ レギュレータ
１１ 切替スイッチ
１２ 摩擦帯電式静電塗装ガン
１３ 摩擦チューブ
１４ レシプロケーター
１５ コンベア
１６ 受け板
１７ 塗着量測定板
１８ ブレーキパッド
１９ ベース板
２０ パッド部
２１ 塗装ブース
２２ 絶縁ベルト
２３ 通電線
２４ 柱上変圧器
２５ フィン
２６ 絶縁台
２７ 電池
Ａ 被塗装物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧発生器に接続され、塗料の噴射口に設置されたコロナ電極によって発生する電界により塗料を帯電させ、帯電させた塗料を被塗装物に噴射して静電気力により塗着させるコロナ放電式静電塗装ガンにおいて、上記高電圧発生器に接続される電極の近傍に、低電圧の直流電源に接続される電極を設けたことを特徴とするコロナ放電式静電塗装ガン。
【請求項２】
上記塗料が、溶剤又は水溶性の溶液塗料である請求項１に記載のコロナ放電式静電塗装ガン。
【請求項３】
上記塗料が、粉体塗料である請求項１に記載のコロナ放電式静電塗装ガン。
【請求項４】
摩擦帯電チューブを備え、摩擦帯電チューブ内で粉体塗料を摩擦帯電させ、帯電させた粉体塗料を被塗装物に噴射して静電気力により塗着させる摩擦帯電式静電塗装ガンにおいて、噴射口の近傍に、低電圧の直流電源に接続される電極を設けたことを特徴とする摩擦帯電式静電塗装ガン。
【請求項５】
上記直流電源に接続される電極に与える極性を、高電圧発生器に接続される電極の極性と逆極性にしたことを特徴とする請求項1記載のコロナ放電式静電塗装ガン。
【請求項６】
上記直流電源に接続される電極に与える極性を、高電圧発生器に接続される電極の極性と同極性にしたことを特徴とする請求項1記載のコロナ放電式静電塗装ガン。
【請求項７】
上記直流電源に接続される電極に与える極性を、摩擦帯電した粉体塗料の極性と逆極性にしたことを特徴とする請求項４記載の摩擦帯電式静電塗装ガン。
【請求項８】
上記直流電源に接続される電極の極性を、摩擦帯電した粉体塗料の極性と同極性にしたことを特徴とする請求項４記載の摩擦帯電式静電塗装ガン。
【請求項９】
上記直流電源に接続される電極を、塗料の噴射口の周辺に環状に設置したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の静電塗装ガン。
【請求項１０】
上記直流電源の電極に与える極性を正又は負に切り替えることを特徴とする請求項１又は４に記載の静電塗装ガン。
【請求項１１】
塗料を帯電させて被塗装物に噴射し、または帯電した塗料の流動槽内に被塗装物を浸漬する静電塗装方法において、上記被塗装物に直流電源を接続し、被塗装物に、帯電した塗料の極性と反対の極性を与えることを特徴とする静電塗装方法。
【請求項１２】
上記被塗装物に接続される直流電源が低電圧である請求項１２に記載の静電塗装方法。
【請求項１】
高電圧発生器に接続され、塗料の噴射口に設置されたコロナ電極によって発生する電界により塗料を帯電させ、帯電させた塗料を被塗装物に噴射して静電気力により塗着させるコロナ放電式静電塗装ガンにおいて、上記高電圧発生器に接続される電極の近傍に、低電圧の直流電源に接続される電極を設けたことを特徴とするコロナ放電式静電塗装ガン。
【請求項２】
上記塗料が、溶剤又は水溶性の溶液塗料である請求項１に記載のコロナ放電式静電塗装ガン。
【請求項３】
上記塗料が、粉体塗料である請求項１に記載のコロナ放電式静電塗装ガン。
【請求項４】
摩擦帯電チューブを備え、摩擦帯電チューブ内で粉体塗料を摩擦帯電させ、帯電させた粉体塗料を被塗装物に噴射して静電気力により塗着させる摩擦帯電式静電塗装ガンにおいて、噴射口の近傍に、低電圧の直流電源に接続される電極を設けたことを特徴とする摩擦帯電式静電塗装ガン。
【請求項５】
上記直流電源に接続される電極に与える極性を、高電圧発生器に接続される電極の極性と逆極性にしたことを特徴とする請求項1記載のコロナ放電式静電塗装ガン。
【請求項６】
上記直流電源に接続される電極に与える極性を、高電圧発生器に接続される電極の極性と同極性にしたことを特徴とする請求項1記載のコロナ放電式静電塗装ガン。
【請求項７】
上記直流電源に接続される電極に与える極性を、摩擦帯電した粉体塗料の極性と逆極性にしたことを特徴とする請求項４記載の摩擦帯電式静電塗装ガン。
【請求項８】
上記直流電源に接続される電極の極性を、摩擦帯電した粉体塗料の極性と同極性にしたことを特徴とする請求項４記載の摩擦帯電式静電塗装ガン。
【請求項９】
上記直流電源に接続される電極を、塗料の噴射口の周辺に環状に設置したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の静電塗装ガン。
【請求項１０】
上記直流電源の電極に与える極性を正又は負に切り替えることを特徴とする請求項１又は４に記載の静電塗装ガン。
【請求項１１】
塗料を帯電させて被塗装物に噴射し、または帯電した塗料の流動槽内に被塗装物を浸漬する静電塗装方法において、上記被塗装物に直流電源を接続し、被塗装物に、帯電した塗料の極性と反対の極性を与えることを特徴とする静電塗装方法。
【請求項１２】
上記被塗装物に接続される直流電源が低電圧である請求項１２に記載の静電塗装方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−１３１１２１（Ｐ２０１１−１３１１２１Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９０５５８（Ｐ２００９−２９０５５８）
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００１１７００９）旭サナック株式会社 (194)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００１１７００９）旭サナック株式会社 (194)
【Ｆターム（参考）】
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