粉体塗装後の粉落ち現象の原因と解決策

粉体塗装後の粉落ち現象の原因と解決策

コーティング生産ラインのメーカーからの一般的な回答は、粉末粒子による電荷の受け入れと保持に影響を与える主な要因は粉末の誘電率である、というものです。粉末の誘電率が低いほど、粒子は帯電しやすくなりますが、帯電を失いやすくなります。これはワーク上の粉体の吸着力が弱く、わずかな振動で粉体が脱落してしまうことを反映しています。静電スプレー粉体塗装の場合は、粉体の吸着力を大幅に高めるため、可能な限り高誘電率のものを使用する必要があります。

静電気学から、帯電した絶縁導体上の表面電荷の分布は表面の曲率半径に関係していることが知られています。曲率が大きい領域 (鋭利な表面) では電荷密度が高く、周囲の空間の電界強度も高くなります。電界強度が周囲のガスをイオン化するのに十分な強度に達すると、導体の上端が放電します。負の高電圧放電の場合、導体から出た電子は強い電場によって加速され、空気分子と衝突してイオン化して正イオンと電子が生成されます。新たに生成された電子は加速されて再び衝突し、空気分子に「電子なだれ」プロセスを形成させます。電子の質量は小さいため、イオン化領域を離れると、より重いガス分子にすぐに引き寄せられ、自由な負イオンになります。このタイプのマイナスイオンは、電場力の作用下で正極に向かって突進し、電離層にハロー放電の層を生成します。これはハロー放電と呼ばれます。粉末がコロナ周囲を通過すると、正極に向かって突進するマイナスイオンの衝突によって粉末が帯電します。

ほとんどの工業用粉体塗料は構造的に複雑なポリマー絶縁体であり、粉体表面に電荷を受け取るのに適した位置がある場合にのみ、マイナスイオンが粉体粒子の表面に吸着できます。陰イオンの場合、この部位は粉末組成物中の正に帯電した不純物または組成物中のポテンシャルエネルギーピットである可能性があり、あるいは純粋に機械的なものである可能性があります。しかし、吸着機構に関係なく、各粉末粒子にイオンを堆積させるのは容易ではありません。粉末粒子の表面抵抗は非常に高く、導電性により電荷が再分配されないため、表面電荷分布は不均一になります。

粉体塗料の粒子はコロナ放電により電極付近でマイナスに帯電します。粉体粒子は銃口から出る直前に、圧縮空気の搬送力によってワーク（正極）の近くに吹き飛ばされ、電界の力によって誘導され、被膜がワークにしっかりと吸着します。一般に、50-100 μ m のコーティング厚を達成するのに数秒しかかかりません。粉末層が一定の厚さに達すると同時に、厚い負電荷遮蔽層が表面に蓄積され、後続の負電荷粒子が反発され、コーティングはそれ以上厚くなりません。これでコーティング工程は完了です。