专利名称：静电喷涂用喷漆枪以及静电喷涂方法
技术领域：
本发明涉及一种通用的、手持式的静电喷涂用喷漆枪及其静电喷涂方法，其适合于对水系涂料等的高导电性涂料进行静电喷涂。
背景技术：
静电喷涂方法具有提高涂料的喷涂效率，节约资源、减少环境污染等优点，是从很早之前已开始使用的喷涂方法。对采用高电压静电而使涂料带电、以促进向被喷涂物喷涂的带电方式进行大致分类的话，可分为直接带电方式和间接带电方式，直接带电方式是在涂料侧带有高电压的方式，多用于涂料电阻值高的涂料中。但是，在直接带电方式中，在涂料为以水系涂料为代表的导电性涂料的情况下，由于带电的高电压通过涂料流向供给一侧，因此无法在带电电极维持带电所需的高电压，从而产生需要将涂料系整体从接地电位绝缘而维持在高电压等很多在工业上必须要解决的问题。
相对于此，间接带电方式为在远离涂料系的位置设置带电电极，通过来自该电极的放电使呈喷雾状的涂料粒子带电，因此通常在喷漆枪的外部配置电极。从而与涂料的导电性无关可带上高电压，特别是近年来，从地球环境的改善、维护出发，以减少挥发性有机化合物为目的，逐渐重视针对水系涂料而使用的静电喷涂方法。
间接带电方式以涂料侧作为接地电位，将带电电极置于喷漆枪的外部，普遍称之为外部电极、外部带电的方式，有特开2004-148239等。在该例子的情况下，使设置于外部的电极小型化以提高操作性，但从使用状况来看不能说是很满意，依然存在改善的余地。并且作为间接带电的另一方法，在特开2003-236415等中有所发现，由于是通过离子化空气使涂料粒子带电，因而在使涂料带电、向被喷涂物形成电场时存在限度，不是令人十分满意。
在利用外部电极的观点，通过将带电电极设置在从涂料通路中分离的位置上、以利用低电阻值的涂料进行静电喷涂的技术中，其一部分例如在特开平09-047695的例示中提出。但是，在将该技术用在如水系涂料等导电性涂料的情况下，由于电极之间距离极为接近，因而多进行对涂料侧的直接放电；在使用普通的高电压使其带电的静电喷涂中，安全性方面存在较大问题，并且，也存在因直接放电而使离子化受到破坏，使涂料粒子的带电效果降低的问题，从实用性考虑不能采用。
从带电电极向接地电位(电极)的放电，可根据两个电极之间的距离、电极形状等而不同，最普通的是距离较近时以低电压放电，引起辉光放电、电火花放电。在静电喷涂的情况下，这种放电不仅会引起着火、爆炸的危险，而且对空气的离子化效率也差，必须要避免。由此，人们一直在研究各种带电电压、电极构造、接地电位的相对电极的条件，其在带电电极和位于接地电位的相对电极之间，为了使喷雾涂料粒子带电而形成高离子化区域，使喷雾涂料粒子通过该高离子化区域并使其有效地带电。
以往，在直接带电方式中，通常出于安全考虑，向设定距离的喷漆枪的把手侧的接地部件放电，使其带电的方法一般为采用50kV至60kV的高电压；在外部电极的情况下，由于高离子化区域远离喷雾粒子，所以一般采用施加高电压的方法。另外，将离子化空气吹在外部电极上的方法为，在使喷雾涂料粒子带电之前离子化空气会发生扩散，由于喷射时空气流的扩散，不可避免地使涂料或涂料粒子带电的效率降低，虽然就高电压带电而言不能令人满意，但具有安全性等方面的优点。
发明内容
高导电性涂料在采用直接带电方式的情况下存在很多问题，通常采用外部电极方式，由于存在小型化、操作性、安全性等实用化阶段的问题，因此需要提高静电喷漆枪的操作性、确保低电压带电而产生的安全性、乃至实现静电喷漆枪本身的小型化。
本发明的目的在于提供一种静电喷涂用喷漆枪，在使用以水系涂料为代表的高导电性涂料进行静电喷涂的情况下，使操作喷漆枪的工作人员的负担小，小型且轻量化，并在使用时能够安全地使用。并且，采用带电电极的最适合的设置条件和带电方法，通过大大低于以往的电压而实现静电喷涂效果，从而节约资源并减少环境污染。
以往，静电喷涂是电压越高则喷涂效率也越高，但由于相应的危险性也增加，因而作为能够在工业上使用的范围而采用如上所述的标准。但是，通过设为低电压可进一步提高相对于使用高电压时的安全性，也可实现高电压发生装置的小型轻量化，以及较容易实现对工作人员来说尤为重要的提高作业性的目标。本发明旨在提供具有如上诸多优点的带电电压实现低电压化、可达到所需喷涂效率的静电喷涂用喷漆枪。
本发明所述的静电喷涂用喷漆枪，在前端具有雾化装置，将从配置于该雾化装置中心部的涂料喷嘴喷出的涂料进行雾化，对喷雾涂料粒子施加高电压静电而对喷涂物进行喷涂。其结构为，将从上述雾化装置中心喷出的涂料侧连接到接地电位上，在喷出涂料的外侧设置压缩空气流路，并在安装于雾化装置的外侧的空气帽的前面或表面，设置前端露出的带电电极，且与高电压电源直接连接，通过由上述压缩空气流路喷出的气流从而抑制对接地电位过度的放电。
带电电极位于设在空气帽上的环状的中心口的外侧，并使其前端露出在空气帽的前表面，从而形成不会影响喷漆枪的操作或喷雾状态的配置。并且，在可自由拆装的空气帽上设置有与露出在喷漆枪主体的前端部上的高电压输出部相对的接触部，在高电压输出部和带电电极之间形成导电通路而维持电性连接，另外，即使在使空气帽半旋转而将喷雾的方向从纵向吹送改变为横向吹送的情况下，也可确保喷漆枪主体的高电压输出部和空气帽的带电电极之间的电性连接。
此外，将通过电压发生器供给的高电压而带电的带电电极，配置在与喷出的涂料之间以形成压缩空气流路，在通过上述压缩空气流路喷出压缩空气时，在该带电电极上使高电压维持在5kV至10kV的范围内进行设定或调整而使其带电，由此进行静电喷雾喷涂。
在使用如上所述构成的喷漆枪进行静电喷涂时，通过带电电极带电的高电压向最近的涂料侧的相对电极、即接地电位放电，并通过来自空气帽的中心口的压缩空气抑制放电电流，从而可防止前端电压的降低。这与压缩空气停止时相比大约为1/2。由此，即使将供给电压设定得较低也可以维持所需要的前端电压，并可形成高离子化区域，能够实现所供给的高电压的减少、高电压发生器的小型、轻量化。
在喷雾区域的附近配置带电电极，并在安全的范围内形成离子化，很多实验的结果判明进行静电喷涂时的喷涂效率在前端电压为5kV至10kV的范围内效果较好，优选为，将前端电压设为7kV左右的低电压，能够以较小电力实施效果最佳的静电喷涂。并且，即使在使用电池作为电源的情况下，也能够实现在工业上的充分作用。
为了理解本发明而进一步明确实际效果，参照如下的附图表示本发明的有效的实施例。
图1是表示本发明的实施例的静电喷涂用喷漆枪的结构概要图。
图2是表示图1的喷漆枪的前端雾化装置及带电电极部的部分剖视图。
图3(a)是表示改变带电电极的设置位置的另一实施例的雾化装置部的正视图，图3(b)是其部分剖视图。
图4是表示对带电电极施加的电压和前端电压的关系的图表。
具体实施例方式
下面，根据附图详细说明用于实施本发明的最佳实施例。图1表示空气雾化方式的手持式静电喷漆枪的整体结构。普通的静电喷漆枪如所周知，静电喷漆枪1由在前端部具有喷雾化装置2的枪主体3、及向该枪主体3的后部下方延伸的把手4构成，主体3由绝缘材料形成，把手4部分由导电性材料形成，或者被导电性材料包覆而与接地电位相连接。
在本实施例中，其结构为，在主体3内内置高电压发生器5，其输出侧通过连接线8与后述的带电电极6相连接。电源由外部的高频低电压电源7通过电源电缆7a供给，但并不限定于此。另外，在枪主体3中形成有通过把手4，由喷雾化装置2的空气帽20喷出压缩空气的空气通路9，涂料从置于接地电位上的容器10由供给装置11经过涂料通路12，从涂料喷嘴25进行喷雾。此外，在喷漆枪中设有用于进行涂料的喷出、喷雾化空气的喷出、进行带电控制的扳钩、调整装置等，由此进行喷雾操作，这些结构是很多实施例中公知的结构，在此省略详情。
图2详细的表示了喷漆枪前端部的喷雾化装置2，其由绝缘性的材料制成，并在安装于上述枪主体3前端部涂料喷嘴25的中心部设有喷出口26，在内部设置有可自由进退的针阀27，以控制涂料的喷出、停止。空气帽20可自由拆装地安装在涂料喷嘴25的前方，其包括在上述喷出口26的周围形成环状间隙，以形成喷雾化空气孔的中心空气口21；由相对于其周围突出的角部22朝向内侧喷出的图案形成空气口23。从上述枪主体3侧的空气通路9供给的压缩空气送入各空气口23。并且，来自涂料通路12的涂料送入涂料喷嘴25的涂料喷出口26。12a是连接枪主体3和涂料通路12的涂料接头。
供给高电压的带电电极6，在空气帽20的前面位于中心空气口21的外侧，以露出前端部61的状态设在与图案形成空气口23之间。带电电极6使连接端子31、带电端子32可靠地接触，以在空气帽20安装到主体上时，与上述高电压发生器5的输出侧直接电性连接。在该例子中，带电端子32侧具有向前后位移的弹发性，连接端子31侧设置为至少具有90度以上的转动范围，以在空气帽20的旋转中也能够维持连接。最好为，在减少静电容量的方向设计这些端子，各个端子构造也可为设在任意端子侧上。即，也可以在连接端子31侧向前后位移而具有弹发性，带电电极32侧在90度以上的旋转范围内保持连接。
带电电极和相对电极组成的接地电位可采用置于涂料喷出口26、将涂料通路本身作为接地电位的方法；使用导电性材料形成上述针阀27的前端或涂料喷嘴25的涂料喷出口26而连接到接地电位等方法。在图2的例子中的结构为，只在安装针阀27的前端部安装金属线27E以可靠地形成相对电极。
作为另一实施例，如图3所示，带电电极设在位于空气帽20的角部22上的图案形成空气口23开口的内表面上。总之，最好在中心部的与喷出的涂料流之间，相对于压缩空气所喷射的位置进行设置。并且，如图所示，带电电极6根据喷雾的形状在相对位置上设置多个，从而能够产生均匀的带电效果。最好为设置在远离中心部的位置，例如图3(b)所示的设在角部22的内表面等，设置在相对位置上。
在进行静电喷涂时，通过扳钩的操作压缩空气从空气帽20喷出，接着涂料喷出并以喷雾化的状态喷向待喷涂物。虽然这与通常的空气喷漆枪的工作状态相同，但在静电喷涂中接着打开高电压的带电开关，通过高电压发生器5供给的高电压经过限流电阻33、连接端子31、带电端子32而使带电电极6带电，并通过其前端向作为相对电极的涂料侧接地电位放电。
在本发明中，对带电电极6的高电压通过限流电阻33限流以进行供给，在使用时进行调整以使带电电极6的前端电压在5kV到10kV的范围。即，如在图4用虚线所示的一个例子，当电极间距离为7mm时，提高施加电压，随之前端电压上升，但在达到10kV之前产生放电，通过较大的电流流动前端的电压反而降低，从而不能维持离子化所需要的电压。在图4的图表中横轴表示施加电压，纵轴表示前端电压。通常，由于在根据空气雾化所进行的静电喷涂中喷出压缩空气，并通过使压缩空气在电极之间流动，因而可如图4的实线所示，将前端电压维持在7kV左右。该值可取得一定的效果在喷雾化区域的附近设置离子化电极，从而满足用于得到静电喷涂效果所需要的离子化电压，与以往相比能够大幅度的降低电压。
在本发明中，将带电电极6置于接地电位的附近，通过高电压的带电以维持在电晕放电的范围，使其低电压化以防止引起辉光放电，并且通过在带电电极6与作为接地电位的涂料通路、实际上为与针阀27前端的金属线27A之间形成高密度化的压缩空气流A，抑制对涂料侧的不需要的放电电流，形成由电晕放电产生的高度的离子化区域，不断使喷出的压缩空气离子化，并且使喷雾化的涂料中带电，以朝向待喷涂物的方向进行喷涂。
带电电压可根据电极的形状、配置而有所不同，众所周知，来自静电喷涂的电极的放电电流为10至100μA，通常每10mm为10kV左右或超过该值时会引起空气中的辉光放电，不仅会发生冲击、着火等危险，而且产生电流较大、前端带电电压本身降低，不会产生由离子化所引起的静电效果。在本发明的情况下，由配置于电极间的压缩空气流路，通常喷射100至400kPa的压缩空气，并通过在5kV至10kV的范围内保持高电压带电，与接近喷雾区域的带电电极无关，能够实现安全且非常高效率的带电。
权利要求
1.一种静电喷涂用喷漆枪，其前端具有雾化装置，使从配置于该雾化装置中心部的涂料喷嘴喷出的涂料进行雾化，并在其喷雾涂料粒子施加高电压静电从而对待喷涂物进行喷涂，其特征在于，将从雾化装置的喷雾区域的中心喷出的涂料侧作为接地电位，在喷出的涂料的外侧设置压缩空气流路，并在该压缩空气流路的外侧，设置前端露出在空气帽的前面或内表面的带电电极，并且与高电压电源直接连接。
2.根据权利要求1所述的静电喷涂用喷漆枪，其特征在于，在雾化装置中，将涂料喷嘴配置在中心部，并通过将在中心设置有雾化空气口的空气帽配置在上述涂料喷嘴的外侧，而构成环状的空气口；带电电极具有露出在上述空气帽前表面的前端部，并与内置于喷漆枪上的高电压发生器的输出侧电性连接。
3.根据权利要求1所述的静电喷涂用喷漆枪，其特征在于，空气帽结构为可与喷漆枪主体自由拆装，将与露出在枪主体前端部的高电压输出部相对的空气帽的接触部的至少一侧形成90度以上，并在高电压输出部和带电电极之间形成导电通路。
4.根据权利要求1和2所述的静电喷涂用喷漆枪，其特征在于，多个带电电极配置在以涂料喷嘴为中心的相对位置上，并分别与高电压直接连接。
5.一种静电喷涂方法，在喷漆枪前端具有雾化装置，使从配置于该雾化装置中心部的涂料喷嘴喷出的涂料进行雾化，并在其喷雾涂料粒子施加高电压静电从而对待喷涂物进行喷涂，其特征在于，将涂料侧连接到接地电位上，并使由高电压发生器供给的高电压进行带电的带电电极，配置在喷出的涂料之间以形成压缩空气流路，当通过上述压缩空气流路喷出压缩空气时，对该带电电极进行设定或调整以使高电压保持在5kV至10kV的范围内，从而进行喷雾。
全文摘要
一种静电喷涂用喷漆枪(1)，其前端具有雾化装置(2)，使从配置于该雾化装置(2)中心部的涂料喷嘴(25)喷出的涂料进行雾化，并在该喷雾涂料粒子施加高电压静电以对待喷涂物进行喷涂；该静电喷涂用喷漆枪(1)的涂料侧作为接地电位，并在空气帽(20)的内表面或空气帽(20)的内侧面设置作为外部电极的带电电极(6)，并在接地电位的涂料喷出口(26)和带电电极(6)之间形成压缩空气流路。带电时，通过压缩空气抑制从带电电极向作为接地电位的涂料侧放电，以保持所需要的电位从而高效地进行离子化放电，以使涂料粒子带电。通过防止电压降低，能够实现用于获得所需要的带电的低电压化。
文档编号B05D1/04GK101014415SQ20058003014
公开日2007年8月8日 申请日期2005年8月10日 优先权日2004年8月11日
发明者松本卓也, 落井康弘, 武智正宪 申请人:阿耐斯特岩田株式会社