静电原理

技术文章：静电涂装的原理与分类

一、前言：在美国于1955年开始采用圆盘型自动静电涂装系统用于枪托、马桶座垫、椅子、床的零件等木制品涂装。在日本也于1966年开始使用升降机式圆盘型用于木制电视机共鸣箱的聚酯树脂涂料涂装。然后普及用于餐椅的酸硬化醇酸树脂(AMI-NOALKYDRESIN)涂料涂装、网球拍的真漆(腊卡)涂装等量产品涂装用圆盘型涂装机，现在估计约有200家工厂采用静电涂装系统，而成为量产木制品涂装的主流。由于静电涂装能大幅度节用涂料，可大大地减低制品成，在1945年则实用于金属制品的涂装，于1951年开发钟型，1953年则开发圆盘型涂装机，而在下记工业领域内普及静电涂装系统。即家用电气用品、汽车及其零件、机车及其零件、脚踏车及其零件、钢制家具、事务用器、农业用机器、建材(金属门窗框及门扉)、护轨、高压瓦斯容器、仪表壳等。除了如此静电涂装被采用多方面金属制品外，也适用于丙烯睛一丁二烯一苯乙烯树脂(ABS树脂)等各种树脂零件。可说静电涂装视为代表性工业涂装的一种方法。更且最近数年来开发普及超高速回转的圆盘型及钟型涂装机，由于这些机器具有高能力，所以也被采用于超高级耳漆涂装。

二、静电涂装的原理与静电涂装机的分类。

(一)静电涂装的原理

静电涂装乃是以接地被涂物为正电极，涂料雾化装装置为负电极，并将涂料雾化装置带高负电压，在二极间制成静电界，使雾化涂料粒子带负电，使涂料有效地被吸着于相反电极的被物面上的方法谓之静电涂装。那么为什么将被涂物作为正极而涂料雾化装置作成负极呢?乃因此相反时，其转移为火花放电较难而安全的缘故。为了实施静电涂装，被涂物的接地乃是重要必须条件，那被涂物必须为电气的良导体。木材通常被认为电气不良导体，但其含水率为8%以上时，则可实行静电涂装，而经验上也被确认。此乃因于通常的静电涂装，在正负二极间所流的电流值为20~50微安培(MICRO-AMPERE)，非常小，所以虽然是如木材般，电阻值较大的物体也可以实施静电涂装。惟在日本，冬季干燥期，木材含水率会降低至8%以下，因此涂料附着量显著地降低。如此场合，则使用水蒸气室通过木材，提高木材表面的含水率也为有效方法。

(二)静电涂装机的分类

1.依涂料雾化方式分类

从前则分类为静电雾化方式与机械的雾化方式之二种。所谓静电雾乃是如前述圆盘型，涂料带高压电而供给至圆盘中心，然后圆盘回转所产生离心力在圆盘表面扩展形成薄膜，而在圆盘缘边从液丝变成漆雾的方式谓之。另一机械的雾化则涂料的方式。不过因最近发明小径超高速圆盘或钟，所以依涂料的雾化方式

的分类稍变复杂，笔者试图如下分类。则

(1)静电雾化方式(低速回转雾化头型、刀刃式雾化头型)。

(2)离心力雾化方式(超高速回转雾化头型)。

(3)压气雾化方式。

(4)无气雾化方式。

(5)液压雾化一辅助气并用方式(无气一压气雾化方式)。

2.依涂料带电方式分类

将涂料漆雾粒子赋与负电电荷一事，在静电涂装程序中，是一个重要一环。包含新机种，从这一面试了分类则如下：

(1)接触带电方式

(2)离子带电方式

注：上述接触带电方式的代表性机种则有回转雾化头型，而静电雾化方式、离心力雾化方式则属于此类方式。其它尚有喷漆枪型涂装机，在枪内部的涂料通路赋予高电压，然后予以机械的雾化者。离子带电方式则对枪尖端具有短针状电极的涂装机而言。将微粒化涂料所需的机械能与涂料开关”开(ON)”，同时从高电压发生装置施加高电压于涂装机。如图2-(1)所示喷漆尖端电极的近傍，因有针状电极，所以电界极不均，而空气被强烈的离子化。然而在针状电极尖端附近，空气的绝缘局部已被破坏，而发生非常安定的辉光电晕(GLOWCORONA)持续放电。通常这电晕放电在少为黑暗室内则可以肉眼看得到，而是紫蓝色的放光光点。这部分为非常强烈离子化圈域，但实际有效的离子化圈域更大。如图2-(2)所示涂料粒子带负电，而向如图2-(3)所示电界方向飞翔而附着于被着物。压气雾化、无气雾化及无气一压气雾化方式则属于此方式。

3.依静电涂装机的雾化头与高电压发生装置的关系位置而分类。

迄至最近，一般高电压发生装置设置于涂装间外侧，距雾化头5公尺或10公尺位置为其常识，但最近则开发雾化头内脏于升电压机构或整流机构内的装置。而前者称为电力供给遥控型(POWERSUPPLYREM OTETYPE)。后者则称为装内(PACK-IN)型。然而遥控型的电力供给则从大型湿式(内部使用绝缘油)逐渐转移小型干包(DRY-PACK)型(吏用成型树脂)。装内型则有变压型、高电压发生型(COCKCROFT)或谓之格栅(CASCADE)型、电气动力(EGD)型及涡轮发电型等。

4.其它分类

有的分为自动式与手动式，或因并用机器人或自动升降机，而称为机器人用，升降机式等。这些分类方式被认为使用区分上的分类。

静电涂装的功能

有关静电涂装的优点，就成本管理、质量管理及生产管理(工程管理、交货期管理)的三个立场予以分析。

(一)从成本管理的立场而言：由于采用静电涂装，使用压气喷漆枪时，大幅度减少多余漆雾(OVER-SPR AY)或反跳(BLOWBACK)，显著节省涂料。举例(日本)说明，在木制碗碟柜的门框，实施聚酯树脂涂料涂装时，一年减少400000美元的涂料费。此乃由压气喷漆枪涂装改采用小径超高速回转型的升降机式圆盘涂装方式所得到的成果。涂料的减少可帮助涂装间内的清洁。所以虽然是间接功效，也可以减少为了维护、清扫所需的费用及时间。

(二)就质量管理上的立场而言：在静电涂装的喷雾漆形内，因被微粒化的涂料粒子带负电，所以互相排斥。此排斥作用带来漆形内粒子的分布更趋于均匀的效果，而产生减轻涂布不均的效果。因超高速回转型涂装机，其涂料粒子微粒化度高，粒径分布幅度亦小。所以可显著提高涂膜厚度的均一性。

(三)就生产管理上立场而言：减少由静电引力所产生的反跳或绕圈(LAPAROUND)效果(指因静电引力的作用多余漆雾附着于被涂物背面的现象而言)不仅是减少涂料秏用量，且可缩短涂装时间。尤其是使用雾化能力较大自动涂装机，其涂装速度则快。又能稳定生产且易于管理。(能涂材端、材边等面也是其大功能)

四、静电涂装与安全

(一)目前估计在日本约有10000处以上的工厂实施静电涂装。其中20年以上常用静电涂装的工厂亦为数不少，且无伤害、无火灾。另一方面每年有数件火灾在某些工厂发生，据查其原因，多基于因长时间的使用而习惯，而疏忽基本的管理或处理而发生。木制家具工厂，其周围可燃物甚多。不仅需整齐整理、整顿被涂物、涂料、溶剂，并依照起动时的规定基准管理静电涂装机或喷漆间内外为要。他日伴随技术的进步，静电涂装机的安全性也会提高乃是事实。例如在涂装机与被涂物之间所流的电流大小产生异常时能高速检出，能快速遮断高电压及各种连锁(INTERLOCK)装置、自动安全装置等技术之开发。这些技术则弥补被认为管理上或处理上或操作上的不安全事项部分。

(二)静电涂装时所发生火灾的原因则因涂装机种类、涂料性质、被涂物形状、运输方法或工厂环境等而异，而有多种原因。惟在手动式涂装机，因作业员或洗净用溶剂缸为绝缘状态，所以在电带而接地物接近时发生放电而所产生火灾者最多。又自动涂装机则因涂料皮管的绝缘被破坏而所产生火灾者最多。

安全对策

1.静电涂装的事故的大部分则起因于应接地的未予接地，并形成绝缘状态，而带电者。在涂装间内的导电性物体须明确区分是高电压电位或是接地电位，除了应施加高电压者或部位以外，必须确实予以接地，这是第一原则。又定期确认应为接地电位为要，由此可防止大半的火灾事故。单纯地想，因涂装机有施加