(57)【要約】  コーティング材料の配送用複合導管（１２０）は、搬送されるコーティング材料の第一通路となる第一導管（２０）と、前記第一導管を緩く受けるように構成された第二通路を有する第二導管（５２）と、前記第二導管を包み込む電気的非絶縁層（３８）とを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送される材料の第一通路を形成する第一導管と、前記第一導管を緩く受けるように構成された第二通路を含む電気的非伝導性の第二導管と、前記第二導管を囲む電気的非絶縁層とを含む組合せ。
【請求項２】
前記電気的非絶縁層が、前記第二導管の周囲において金属製フレキシブルホースを含む請求項１に記載の組合せ。
【請求項３】
前記電気的非絶縁層が、前記第二導管の周囲において半導体性の編組を含む請求項１に記載の組合せ。
【請求項４】
前記電気的非絶縁層が、前記第二導管とともに共押出し成形された非絶縁層を含む請求項１に記載の組合せ。
【請求項５】
前記電気的非絶縁層が、前記第二導管とともに共押出し成形された半導体層を含むことを特徴とする請求項１の組合せ。
【請求項６】
前記コーティング材料の供給源が、電気的非絶縁性コーティング材料の供給源を含む請求項１に記載の組合せ。
【請求項７】
前記第二通路が、前記第二導管の長手方向に延びるランドと溝とを含み、前記第一導管の前記第二導管への挿入を補助するようにした請求項１に記載の組合せ。
【請求項８】
前記第一導管が、電気的非伝導性材料を含む請求項１に記載の組合せ。
【請求項９】
塗布装置と、前記塗布装置によって塗布されるコーティング材料の供給源と、出力端子間に電圧差を維持した電源とを更に含み、
前記第一導管が前記供給源と前記塗布装置との間に結合され、
前記出力端子の一方が、少なくとも前記塗布装置、前記コーティング材料の供給源、前記第一通路を通じて供給されるコーティング材料の何れか一つに接続され、他の出力端子が前記第二導管を囲む電気的非絶縁層に接続される請求項１に記載の組合せ。
【請求項１０】
前記第一導管が、前記コーティング材料の供給源から供給されるコーティング材料によってかけられる圧力に耐えるように構成される請求項９に記載の組合せ。
【請求項１１】
前記第一導管が、電気的非伝導性材料を含む請求項１０に記載の組合せ。
【請求項１２】
前記第二通路が前記第二導管の長手方向に延びるランドと溝とを含み、前記第一導管の前記第二導管への挿入を補助するようにした請求項９に記載の組合せ。
【請求項１３】
前記第一導管が、電気的非伝導性材料を含む請求項９に記載の組合せ。
【請求項１４】
前記電気的非絶縁層が、前記第二導管の周囲において金属製フレキシブルホースを含む請求項９に記載の組合せ。
【請求項１５】
前記電気的非絶縁層が、前記第二導管の周囲において半導体性の編組を含む請求項９に記載の組合せ。
【請求項１６】
前記電気的非絶縁層が、前記第二導管と共押出し成形された非絶縁層を含む請求項９に記載の組合せ。
【請求項１７】
前記電気的非絶縁層が、前記第二導管と共押出し成形された半導体層を含む請求項９に記載の組合せ。
【請求項１８】
前記コーティング材料の供給源が、電気的非絶縁性コーティング材料の供給源を含む請求項９に記載の組合せ。
【請求項１９】
前記第二通路が前記第二導管の長手方向に延びるランドと溝とを含み、前記第一導管の前記第二導管への挿入を補助するようにした請求項９に記載の組合せ。
【請求項２０】
前記第一導管が電気的非伝導性材料を含む請求項９に記載の組合せ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコーティング材料の塗布システムに関する。本明細書には、コーティング材料の供給源からコーティング材料の霧化・塗布装置にコーティング材料を導く導管が開示される。
【背景技術】
【０００２】
静電コーティング材の高圧塗布システムに用いられる従来型ホースは、典型的には多層構造となっている。このようなホースには、要求される圧力に対し十分な破裂強度を有する内層が含まれる。またこの内層には、塗布システムでの使用が予期されるコーティング材料やフラッシング剤などに対して十分な化学的耐性が必要とされる。この層にはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）やポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、あるいは例えばナイロン６，６、ナイロン６、またはナイロン１１およびポリエチレン等のポリアミドが典型的な材料として用いられる。合成繊維の編組層がこの内層の上に被せられ、補強を行うとともに内圧に起因するクリープを抑制する。この合成繊維の編組層には、例えばナイロン６，６やナイロン６等のポリアミド繊維や、例えばケブラーまたはノーメックス（Ｎｏｍｅｘ）等のアラミド繊維、更には例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル繊維が一般に使用される。そして外層により補強が行われ、この合成繊維の編組層が保護されるとともに耐摩耗性が付与される。この外層には例えばナイロン１１やポリウレタンなどの材料が一般に使用される。
【０００３】
また、例えば米国特許第５４１３２８３号およびその引用文献に記載されるホースがある。これらの文献に開示される内容は参照の上、本書に組み込まれる。このリストは、関連技術を完全に調査したものではなく、このリスト以外に関連性のより深い技術は存在しない、もしくはこのリストに掲載された技術が特許性に関連のある引例であることを意図するものではない。これらの技術は代表例として推察されるべきものではない。
【０００４】
本願で用いられる「電気的伝導性」および「電気的非絶縁性」などの用語は、「電気的非伝導性」および「電気的絶縁性」と称される材料より導通性の高い広範囲な伝導性を示す。「電気的半導体性」などの用語は、電気的非絶縁性と電気的非伝導性の中間の広範な伝導性を示す。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５４１３２８３号明細書
【発明の開示】
【０００６】
本発明によるコーティング材料の配送導管は、材料を搬送するための第一通路を形成する第一導管と、前記第一導管を緩く受けるように構成された第二通路を含む電気的非伝導性の第二導管と、前記第二導管を取り囲む電気的非絶縁層とを組合せとして備える。
【０００７】
更に本発明の一態様によって例示するように、この組合せは塗布装置と、前記塗布装置によって塗布されるコーティング材料の供給源と、出力端子間に電圧差を維持した電源とを含む。この出力端子の一つは、前記塗布装置と、前記コーティング材料の供給源と、前記第一通路を通じて供給されるコーティング材料との何れか少なくとも一つに接続される。他の出力端子は前記第二導管の周囲において電気的非絶縁層に接続される。
【０００８】
本発明の一態様によって例示するように、前記第一導管は、前記コーティング材料の供給源から供給されるコーティング材料によってかけられる圧力に耐えるように構成される。
【０００９】
本発明の一態様によって例示するように、前記第一導管は電気的非伝導性材料を含む。
【００１０】
本発明の一態様によって例示するように、前記第二通路は前記第二導管の長手方向に延びるランドと溝とを含み、前記第一導管の前記第二導管への挿入を補助するようにした。
【００１１】
本発明の一態様によって例示するように、前記コーティング材料の供給源は電気的非絶縁性コーティング材料の供給源を含む。
【００１２】
本発明の一態様によって例示するように、前記第二通路は、前記第二導管の長手方向に延びるランドと溝とを含み、前記第一導管の前記第二導管への挿入を補助する。
【００１３】
本発明の一態様によって例示するように、前記電気的非絶縁層は、前記第二導管の周囲において金属製フレキシブルホースを含む。
【００１４】
本発明の代替的態様によって例示するように、前記電気的非絶縁層は、前記第二導管の周囲において半導体性の編組を含む。
【００１５】
本発明の代替的態様によって例示するように、前記電気的非絶縁層は、前記第二導管と共押出し成形された非絶縁層を含む。
【００１６】
本発明の代替的態様によって例示するように、前記電気的非絶縁層は前記第二導管と共押出し成形された半導体層を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、下記の詳細な説明と本発明を示す添付図面を参照することにより良く理解されるであろう。
【００１８】
本発明者らは耐久性に優れた高圧静電塗装システム用のホース構成物を開発した。静電コーティング材の高圧塗布システムに使用される従来型ホース２０は、一般に図１に示されるような多層構造となっている。このようなホース２０には、要求される圧力に適合した破裂強度を有する内層２２が含まれる。この内層２２には、塗布システム内での使用が予期されるコーティング材料やフラッシング剤などに対し十分な化学的耐性が必要とされる。この層２２に使用される典型的な材料としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）がある。合成繊維の編組層２４がこの内層２２上に配置され補強を行うとともに内圧に起因するクリープを抑制する。この合成繊維の編組層２４には、ナイロン６，６やナイロン６等のポリアミド繊維、またはケブラーやノーメックス（Ｎｏｍｅｘ）等のアラミド繊維、あるいはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル繊維が一般に使用される。そして外層２６を用いて補強と、合成繊維の編組層２４の保護、更に耐摩耗性を付与する。この外層２６には例えばナイロン１１やポリウレタンなどの材料が一般に使用される。
【００１９】
一つの応用例として、図１に示すようなホースを静電式水性コーティング材料塗布システム３０に使用した。このシステム３０は１９３ｂａｒ（２，８００ポンド／平方インチ、または約１４６，６８０ｍｍＨｇ、または約１９，５５６ｋＰａ）のコーティング材料圧力に対応して設計された。この静電システム３０では、コーティング材料中の水分を介して静電源（electrostatic power supply）３２を塗布装置３４に接続した。静電源３２の出力端子間に５０ｋＶの電圧をかけ、これにより静電源３２の出力端子にそれぞれ接続されたコーティング材料貯蔵容器３６と接地との間にこの電圧を維持した。この応用例で選択したホース２０の圧力定格は、幾分の誤差に対処するため２２５ｂａｒ（３、５３５ポンド／平方インチ、または約１７１，０００ｍｍＨｇ、または約２２７９８ｋＰａ）とした。接地スリーブ３８を高圧ホース２０に被せ、更に金属製フィッティング４０をホース２０の端部４２、４４にスエージして、ホース２０を貯蔵容器３６および塗布装置３４に取り付けた。この接地スリーブ３８には、金属入りナイロンの織物で構成されたものを使用した。
【００２０】
このホース２０の定格圧力は２２５ｂａｒであったが、１００ｂａｒ、電源３２の電圧５０ｋＶで試験したところ、約１日以内に損傷した。ホース２０を調べたところ、この圧力と電圧の組合せにより、内層２２を通じた水の拡散が促進されることが判明した。これにより絶縁破壊（アーク放電）が起こり、流された電流により内層２２中にピンホールが形成されて電源３２を短絡する結果となった。このようなホース２０の損傷は予期されるものではなかった。このホース２０の定格は２５０ｂａｒ（３，６２６ｐｓｉ）で、その破裂圧力は１、０００ｂａｒ（１４，５０４ｐｓｉ）であった。またこのホース２０は５５.７ｋＶの電圧に耐えられることになっており、試験電圧に耐え得るべきものであった。これが、５０ｋＶの電圧と、わずか１０５ｂａｒ（１，５００ｐｓｉ）の圧力に曝されただけで１日以内に損傷したのである。この損傷モードは、ホースが絶縁破壊した結果アーク放電が発生し、これがホース内にピンポールを形成したことによるものであった。
【００２１】
内層２２と接地スリーブ３８との間にもう一つの層５２を加えた改良型ホース１２０を作成した。層５２を圧力ホース上に緩くあてがい、圧力に与える影響を最小化するとともに、層２２を通じて拡散する水分が排出されるようにした。絶縁層５２はコーティング材料やその圧力に直接曝されないため、ナイロン、各種エラストマー、ＰＶＣなどの電気的非伝導性材料をこの層に適宜使用することが出来る。更に溶剤ベースの材料を使用する場合、耐薬品性が内層２２を通じた拡散に影響を与え、コーティング材料および／または溶剤が層５２上に漏出する要因となる可能性がある。しかしながらこの点を考慮しても、層５２の材料適合性は層５２の材料選定においてさほど重要ではない。層５２を溝またはリッジ付き形状に押出成形してホース２０の層５２内への組付けを容易にするとともに、挿入された層２２の柔軟性が失われないようにすることができる。柔軟性への影響を極力少なくするため、層５２の曲げ強度を低く抑え、挿入されたホース２０と層５２との間にいくらかの緩みを持たせる必要がある。そして接地スリーブ３８を層５２上に配置する。接地スリーブ３８には、ホース２０に一般的に使用される半導体性編組接地スリーブ３８を使用することが出来る。また接地スリーブ３８に電気的伝導性の金属製編組を用いてもよく、また接地スリーブ３８を層５２と共押出した電気的伝導性または半導体性の層とすることもできる。ホース１２０における層５２は、層２２内部のコーティング材料からの圧力を受けない。仮に電場および圧力の影響により水分が層２２の側壁を通じて移動したとしても、電気的絶縁性が付与された層５２には電流が流れないため、従来のホース２０に見られたようなピンホール形成の危険性が低減される。更に層５２の厚さが加わる分だけ電場勾配が減少するため、層２２を通じた拡散に対する電場の影響が軽減される。
【００２２】
ホース１２０の構造を図２から図４に更に示す。ホース１２０の層２０、５２、３８を図２に示す。二つの外層５２、３８が、圧力の掛からない新たな絶縁層５２および接地層３８である。これら二つの層５２、３８を共押出しして一体構造とするか、またはこれらを二つの別の層とすることができる。ホース１２０の全体構造を図３〜図５に示す。図３に示す実施形態おけるホース１２０は絶縁層５２と接地層３８とを含み、これらの層は共押出し成形された場合のように両端が揃っている。また図５のホース１２０では、絶縁層５２が接地層３８を越えて延びるように構成されているが、これはホース２０上で絶縁層５２をずらし、更にこの上で接地層３８をずらした場合などに出来る構造である。図４ａから図４ｃは絶縁層５２および接地層３８の各種実施形態を示す断面図である。ここには三つの形状が示されている。図４ａは標準型の円形形状を示す。図４ｂおよび図４ｃには二つの異なる溝つき形状が示されている。このような溝つき形状は、層５２、５２′、５２″を内部高圧ホース２０から離す助けとなり、更に層５２、５２′、５２″とホース２０との接触を低減して組立を容易にする。
【００２３】
試験用ホース１２０には、内径約６．９ｍｍ、外径約１０．３２ｍｍのＰＴＦＥ製内層２２を有する高圧ホース２０を組み込んだ。層２６は厚さ１．２５ｍｍ、外径約１４ｍｍのポリウレタン製とした。アラミドまたはポリエステル繊維の編織物カバー２４をＰＴＦＥ製内層２２と外層２６との間に配置した。絶縁層５２には内径約０．７５インチ（約１．９ｃｍ）、外径１．５インチ（約３．８ｃｍ）のＰＶＣ製フレキシブルチューブを使用した。接地層３８は漏水防止処理を施していない金属製フレキシブルホースで、内径約１．６２５インチ（約４１．３ｍｍ）、壁厚約０．１インチ（約２．５４ｍｍ）、曲げ半径約１３インチ（約３３ｃｍ）の３０４ステンレス鋼製織物を例として使用した。試験の概要を図５に示す。
【００２４】
まず試験用ホース１２０に水を満たし、これをホーク容器（Hoke vessel）などの小型圧力容器１３０に取り付けた。容器１３０に水を満たし、非伝導性ホース１３２を介して容器１３０を窒素シリンダー１３４に取り付けた。次いでこの組立品を約１，５００ポンド／平方インチ（約１０３ｂａｒ、または約７８，２８０ｍｍＨｇ、または約１０，４３６ｋＰａ）に加圧し漏れをチェックした。電圧をかけずにおよそ１日間の洩れチェックを行った後、試験用ホース１２０および接地端子を電源３２の高電圧端子および接地端子にそれぞれ接続した。電源３２には、一例として、Ｒａｎｓｂｕｒｇ製ｍｏｄｅｌ ２５３-１７２５４電源を使用した。なお電源３２の出力電圧は５０ｋＶに設定した。次いで、試験用ホース１２０を約１、５００ポンド／平方インチ（約１０３ｂａｒ、または約７８，２８０ｍｍＨｇ、または約１０，４３６ｋＰａ）、５０ｋＶの条件下に２３５時間保持したが、試験終了まで損傷は起こらなかった。第二の試験として、試験用ホース１２０を約２、８００ポンド／平方インチ（約１９３、または約１４６，６８０ｍｍＨｇ、または約１９，５５６ｋＰａ）に加圧し、電源３２の端子間に５０ｋＶの電圧をかけた。次いで試験用ホース１２０をこの条件下に１６８時間保持したが、試験終了まで損傷は起こらなかった。これらの結果は、接地層３８のみを有し絶縁層５２を有さない従来技術のホース２０について行った前回の試験と非常に対照的なものである。
【００２５】
図１に示したホース２０は、圧力と電圧とについて別々に試験した場合、ある種のコーティング塗布システムに使用される圧力や、ホース内部と接地との間にかかる電圧に適合するものであった。しかしながら圧力と電圧の効果を複合すると、ホース２０の壁を通じて溶剤（本実施例の場合は水）の漏れが発生し、電圧短絡とホース２０の損傷を招く結果となった。外部ホース５２および接地層３８を加えることにより、外部ホース５２が電気的遮蔽を行い、また外部ホース５２はホース２０の内圧に曝さないため、内部ホースの厚みを増大させて柔軟性を犠牲にすることなく目的条件に適った複合ホース１２０を提供することができる。外部ホース５２を緩くあてがう事により、高圧ホース２０が外部ホース５２および接地層３８の内部を独立して動くことが出来るようになり、柔軟性を維持しつつホース２０の損傷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】高圧静電コーティング塗布システムに用いられる従来技術のホースを示す。
【図２】本発明に従い構成されたホースの破片斜視図である。
【図３】本発明に従い構成されたホースを組み込んだシステムの立面図である。
【図４ａ】本発明に従い構成された三つの異なる実施形態の詳細断面図である。
【図４ｂ】本発明に従い構成された三つの異なる実施形態の詳細断面図である。
【図４ｃ】本発明に従い構成された三つの異なる実施形態の詳細断面図である。
【図５】本発明に従い構成されたホースの性能を検証する装置の立面図を示す。
【符号の説明】
【００２７】
２０    ホース
２２    内層
２４    編組層
２６    外層
３０    塗布システム
３２    静電源
３４    塗布装置
３６    貯蔵容器
３８    接地スリーブ
４０    フィッティング
４２    ホース端部
４４    ホース端部
５２    絶縁層
１２０    改良型ホース
【図１】
2009539602.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
2009539602.tif 000008
【図５】
2009539602.tif 000009
【国際調査報告】
2009539602.tif 000010
2009539602.tif 000011
2009539602.tif 000012