(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末コーティングシステムにおいて、
粉末コーティング材料を受け、粉末コーティング材料の均一な流体中に前記粉末コーティング材料を溶融するように構成された供給入力部と、
前記供給入力部と並んで位置決めされ、粉末コーティング材料の溶融した均質な流体を受け、粉末コーティング材料の均質な流体を粉末コーティング材料の複数の液滴に噴霧するように構成されたフィラメント伸延アトマイザと、
前記液滴が互いに凝集するのを防止する処理温度まで粉末コーティング材料の前記液滴を冷却するように構成された冷却要素と、
前記フィラメント伸延アトマイザと並んで位置決めされ、基材に前記冷却された液滴の少なくとも一部を導くように構成された堆積通路とを備える、粉末コーティングシステム。
【請求項２】
さらに、前記冷却された液滴の少なくとも一部が前記基材に導かれる前に、前記基材を処理するように構成された基材調製領域を含む、請求項１に記載の粉末コーティングシステム。
【請求項３】
前記供給入力部が２軸スクリュー装置である、請求項１に記載の粉末コーティングシステム。
【請求項４】
前記粉末コーティング材料が熱可塑性又は熱硬化性のいずれかである、請求項１に記載の粉末コーティングシステム。
【請求項５】
前記供給入力部が、さらに、着色剤、安定化剤及び添加剤の少なくとも１つを受け、前記着色剤、前記安定化剤及び前記添加剤の少なくとも１つを粉末コーティング材料の前記均質な流体に混合するように構成されている、請求項１に記載の粉末コーティングシステム。
【請求項６】
基材を粉末コーティングする方法において、
供給入力部に粉末コーティング材料を受け、
前記供給入力部を使用して粉末コーティング材料の均質な流体に前記粉末コーティング材料を溶融し、
前記供給入力部と並んで位置決めされたフィラメント伸延アトマイザ内に粉末コーティング材料の前記均質な流体を受け、
前記フィラメント伸延アトマイザにより、粉末コーティング材料の複数の液滴に粉末コーティング材料の前記受けた均質な流体を噴霧し、
前記液滴が凝集するのを防止する処理温度まで粉末コーティング材料の前記液滴を冷却し、
前記フィラメント伸延アトマイザと並んで位置決めされた堆積通路を介して前記冷却された液滴を導き、前記堆積通路が基材に向かって前記冷却された液滴の少なくとも一部を導くように構成されている、基材を粉末コーティングする方法。
【請求項７】
さらに、粉末コーティング材料の冷却された液滴の堆積のために前記基材の表面を調製することを含む、請求項６に記載の基材を粉末コーティングする方法。
【請求項８】
さらに、粉末コーティング材料の冷却された液滴の堆積に備えて前記基材の表面を加熱することを含む、請求項６に記載の基材を粉末コーティングする方法。
【請求項９】
前記供給入力部が、さらに、着色剤、安定化剤及び添加剤の少なくとも１つを受け、受けた前記着色剤、前記安定化剤及び前記添加剤の少なくとも１つを粉末コーティング材料の前記均質な流体に混合するように構成されている、請求項６に記載の基材を粉末コーティングする方法。
【請求項１０】
前記供給入力部が２軸スクリュー装置である、請求項６に記載の基材を粉末コーティングする方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
粉末コーティングは、様々な組成の表面膜を有する様々な材料のコーティングを可能とする重要な工業的プロセスである。金属片又は物体は、大抵の場合、塗料の代わりに、色及び耐久性などの様々な望ましい特性を有する堆積コーティングによる粉末コーティングプロセスを受ける。典型的には、コーティングは、基材上に均一な凝集性コーティング又は膜を形成するために、粉末として基材に塗布された後に硬化されるプラスチック、大抵の場合に熱可塑性の基材から構成される。
【０００２】
粉末化されたコーティング材料は、静電気的に帯電され、接地された基材に向かって噴霧される。粉末と基材との間の静電電位は、粉末を基材表面に引き付ける。さらに、２つの要素間の静電電位の使用は、均一で完全なコーティングが基材の表面全体にわたって達成されることを確実にする。コーティングされると、基材は、最終コーティングを達成するように硬化される。硬化プロセスは、大抵の場合、基材表面にわたって膜又はコーティングを形成するように液化するまで、堆積した粉末を加熱することを含む。そして、硬化した基材及びコーティングは冷却され、コーティングプロセスを完了する。
【０００３】
粉末コーティングは、コーティングプロセスとして多くの利点を有する。均一なコーティングの他に、粉末のいかなる残留物又は過剰な噴霧も回収され、将来の粉末コーティングプロセスにおいて再利用されることができる。これは、粉末化されたコーティング材料の必要量のみがコーティングされた基材の片あたりに使用されることから、粉末コーティングプロセスが非常に効率的であることを意味する。しかしながら、所望のコーティング材料は、粉末コーティングプロセスが起こる前に、最初に粉末化されなければならない。典型的には、これは、基材を溶融させ、任意の着色剤又は他の所望の添加剤を添加し、コーティング材料の液体形態を形成することを含む。そして、液体コーティング材料は、その後に分解又は粉砕されてコーティング粉末を形成する固体コーティング材料のシートに冷却される。基材上に堆積されて硬化されると、粉末コーティング材料は、コーティング材料の膜において基材の表面を被覆する液体を形成するように再溶融する。
【０００４】
そのため、粉末コーティングを形成し且つ粉末コーティングを堆積して硬化させるプロセスは、２つの別個のプロセスとして且つ２つの異なる物理的位置に生じる。大抵の場合、これは、供給業者が粉末を配合して製造し、使用者が所望の基材に粉末を塗布して硬化させることを意味する。
【０００５】
粉末コーティングを形成することは、大抵の場合、コーティング材料を溶融して混合した後に冷却して粉末に加工することを必要とする。堆積されると、粉末は、最終コーティングに溶融するように加熱される。これは、従来の方法においては、コーティング材料が少なくとも２回の完全な加熱及び冷却サイクルを経て基材上に最終コートを形成することを意味する。
【０００６】
粉末コーティング技術は、従来の方法よりも効率的で必要なエネルギが少ないシステム及び方法から大いに利益を得るであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願明細書に示された態様によれば、粉末堆積プロセスを使用して基材をコーティングするためのシステム及び方法が提供される。ベースコーティング材料及び任意の着色剤又は添加剤を含むバルク又は未加工のコーティング材料が混合されて液体状態に加熱される。そして、液体コーティング材料は、フィラメント伸延アトマイザを使用してエアロゾル化され、コーティング材料のエアロゾルを形成する。そして、形成されたエアロゾル液滴のそれぞれの外面は、粉末又は粉末状形態を維持するために形成された液滴の凝集を防止するように調製される。液滴の外面を調製することは、エアロゾルの液滴のそれぞれの少なくとも外面を固化して粉末を形成するように液滴を少なくとも部分的に冷却することを含むことができる。そして、形成された粉末は、静電堆積プロセスを使用して基材に塗布される。堆積されると、粉末は、基材に硬化されて基材をコーティングする。液滴は、固体状態に完全に冷却される必要はなく、むしろ液滴が「固着」又は凝集するのを防止するように液滴の外面のみが冷却される必要がある。液滴は、外面が凝集を防止するように調製される限り、静電堆積プロセスを通して高温を維持することができる。コーティングを形成するように堆積材料が溶融されることができる硬化プロセスの間に、液滴が堆積プロセス中に既に高温になることができるため、硬化プロセスに必要な時間長及び／又はエネルギは短縮される。さらに、本プロセスは、最初に電力を生成することに一般に関連する冷却及び研削ステップを排除する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施形態にかかる例示的な粉末コーティングシステムである。
【図２】図２は、本発明の実施形態にかかる例示的な粉末コーティングプロセスである。
【図３】図３は、本発明の実施形態にかかる例示的な粉末コーティング調製及び堆積プロセスである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
開示された新たな基材コーティングシステム及び方法は、コーティング材料の形成と、形成されたコーティング材料の基材上への堆積とを統合する。統合された性質は、システム全体の効率及び柔軟性を高め、必要又は所望に基づいて必要に応じて又はオンデマンドでコーティング特性の迅速な変更を可能とする。
【００１０】
粉末コーティング材料は、材料が調製されてフィラメント伸延アトマイザによって粉末又は粉末状形態にエアロゾル化されるシステムのコーティング処理部分に装填される。得られた粉末は、基材材料上に均一に堆積されて硬化される。堆積した粉末を硬化することは、基材表面上に完成したコーティングをもたらす。
【００１１】
本発明の実施形態にかかる例示的な粉末コーティングシステム１００が図１に示されている。粉末コーティングシステム１００は、コーティング材料を調製して基材上に堆積させる。そして、コーティングされた基材は、コーティングプロセスを完了するように硬化される。コーティング材料１３２は、システム１００の一部としてコーティングプロセスのために調製される。材料を流体に溶融することを含むエアロゾル化のために粉末コーティング材料１３２を混合及び調製するために供給入力部１３０が使用される。
【００１２】
フィラメント伸延アトマイザ１４０は、２つの回転ローラ１４２の間において流体材料を引き伸ばすことによって流体粉末コーティングのエアロゾル又は液滴を生成する。ローラ１４２は、ローラが互いに離れて回転するときにローラ１４２の２つの分岐面間において流体粉末材料を引き伸ばす。流体粉末コーティング材料は、１対のローラ１４２の間の空間であるニップの上流側に溜まり、ローラが逆回転するとニップに引き込まれる。下流側において、流体粉末コーティング材料は、流体の一部がなおも付着するローラの分岐面間においてフィラメントに引き伸ばされる。フィラメントが引き伸ばされるのにともない、フィラメントは、より長く且つより薄くなる。フィラメントがフィラメントの毛細管分解点である不安定点に到達すると、フィラメントは数滴に割れる。ローラ１４２が逆回転すると、ローラ１４２の表面を横切るフィラメントの連続的な形成及び分解が、粉末コーティング材料液滴のエアロゾルを生成する。そして、粉末コーティング材料のエアロゾルは、基材上への堆積のためのプロセスのさらなる部分に送られる。フィラメント伸延アトマイザ１４０の代替形態が使用されることができ、他の装置は、共回転ローラ、単一ローラ及びベルト又は他の線形表面を含む分岐面を形成する代替手段を利用し、ピストンと他のピストン又は他の表面との間においてフィラメントを引き伸ばす１つ又は２つのピストンのシステム及び他の代替装置は、１つ又は複数の分岐面間において流体フィラメントを引き伸ばすことができる。
【００１３】
流体粉末コーティングがフィラメントに引き伸ばされると、フィラメントは、毛細管分解点に到達し、粉末コーティング材料のエアロゾル１４４を形成する多数の液滴に破壊される。エアロゾル１４４は、冷却要素である空気流１５２によってコーティングチャンバ１２２の方に導かれる。空気流１５２は、エアロゾルを冷却し、形成されたエアロゾル液滴を基材上に堆積させて液滴の凝集を防止するために調製する。示された例において、空気流１５２は、液滴の外面を冷却し、外面の「付着」性質を低減させ、少なくとも外面を冷却又は固体化し、堆積プロセス中の液滴の凝集を十分に防止する。凝集を防止するために液滴を調製することは重要であり、そうでなければ、液滴は、静電力の助けなしで互いに又はコーティングされる基材に付着する可能性がある。液滴と基材との間の静電電位を確立して利用することは、基材が粉末コーティング材料の均一且つ所望のコーティングを達成するのを可能とする。空気流１５２は、さらに、堆積通路１５０を介して液滴を導く。エアロゾルが堆積通路１５０を通過すると、液滴は、静電的に帯電されることができる。帯電した液滴は、エアロゾルの液滴と基材との間の静電電位に起因して電気的に接地された又は逆帯電した調整された基材１０２に引き付けられる。帯電したエアロゾルと基材１０２との間の静電電位は、基材表面にコーティング材料の薄層を引き付ける。静電的に帯電された粉末コーティング材料が基材上に堆積されると、２つの材料間の静電電位の大きさは低減される。コーティングの厚さは、液滴と基材との間の静電電位の大きさを変化させることによって必要に応じて変更されて調整されることができる。静電電位が大きいほど、静電電位を低減するためにより多くの堆積した粉末コーティング材料が必要とされる。
【００１４】
そして、粉末コーティングされた基材１０３は、基材及び堆積されたコーティング材料を硬化させる硬化部１２６内に配置される。基材及び堆積されたコーティング材料の硬化は、熱硬化プロセス、光硬化プロセス、化学的硬化プロセス、他の硬化プロセス及びそれらの組み合わせを含むことができる。硬化は、堆積されたコーティング材料を重合させ、最終コーティングに架橋させることができる。示された例において、基材及び堆積されたコーティング材料は加熱され、粉末コーティング材料を基材１０３の表面にわたって溶融させ、コーティング材料によって基材の表面をコーティングする。そして、硬化してコーティングされた基材１０４は冷却され、コーティングプロセスを完了させることができる。コーティングされた基材１０５が冷却された後、それらはシステム１００から除去される。
【００１５】
システム１００は、粉末化されたコーティング材料の生成又は形成及び基材１０１上への粉末化されたコーティングの塗布という粉末コーティングプロセスの全体の２つの異なる部分を統合する。典型的なシステムにおいて、粉末は供給業者によって形成された後、ユーザによって塗布される。システム１０１は、プロセスの双方の部分を統合し、粉末コーティングプロセスの全体的な効率を高め、最終コーティングの品質又は他の物理的特性を維持するためにコーティング材料の迅速な変更及び堆積を可能とする。
【００１６】
基材１０１は、金属などの粉末コーティングプロセスに適した任意数の材料とすることができる。図１に示されるような例示的なシステム１００において、基材１０１は、システム１００の様々な部分を介して基材材料を移動させるのを支援する搬送システム上に配置される。搬送システムは、基材１０１がブラケット又はホルダ上に搭載されて様々なシステム１００の部分を介して移動されるレールシステムとすることができる。搬送システムは、自動化されることができ、又は、取り付けられた基材１０１は、搬送システムレールに沿って手動で移動されることができる。
【００１７】
例示的な搬送システム上に装填されると、基材１０１は、基材表面が粉末コーティングプロセスのために調製される基材調製領域１１０に入る。代替実施形態において、基材１０１は、システム全体を通して手動で移動させることができ、又は、ユーザ、機械若しくは他のものによって様々な部分に配置されることができる。基材表面は、コーティングプロセス及びコーティングの最終品質に影響を及ぼす可能性のある汚染物質及び残渣がない状態である。基材表面を洗浄及び調製するために、薬品浴及びすすぎ及び／又はサンドブラストなどを含む化学的及び／又は機械的洗浄方法が使用されることができる。そして、調製された基材１０２は、粉末コーティングプロセスを受ける準備が整えられ、コーティング及び硬化部１２０に搬送される。
【００１８】
コーティングプロセスにおいて使用されるエアロゾル化粉末コーティング材料は、必要に応じて、システム１００内で生成される。すなわち、システム１００は、基材上にコーティング材料を堆積させる能力のみならず、粉末化されたコーティング材料の形成も含む。粉末化されたコーティング材料は、システム１００内で生成され、色及びコーティング組成物などの所望の特性を有するように配合される。粉末コーティング材料形成の適時な性質は、システム１００の全体が迅速に適応し、コーティング配合を変更し、コーティング配合をカスタマイズする能力を提供するのを可能とする。コーティング配合の変更及びカスタマイズ化は、粉末生成器に頼る必要なしに及び／又は所望の配合の粉末コーティング材料を待つ必要なしにシステム１００内で行われる。
【００１９】
粉末コーティング材料１３２は、フィラメント伸延アトマイザ１４０によるエアロゾル化のためにバルク材料を混合して調製する供給入力部１３０に供給される。粉末コーティング材料１３２は、必要又は所望に応じて、コーティング材料及び任意の追加の着色剤、安定化剤又は添加剤から構成されることができる。コーティング材料は、熱可塑性材料又は熱硬化性材料を含むことができる。添加剤は、最終コーティングの物理的又は審美的パラメータを変更するためにコーティング材料の配合に含めることができる。いくつかの例示的な配合において、最終コーティングを強化するために添加剤を含めることができ、コーティングをより耐久性のあるものとする。所望の色又は色プロファイルを有する最終コーティングを生成するために、着色剤をコーティング配合に含めることができる。様々なコーティング配合成分の混合を支援し、コーティングのエアロゾル形成、堆積及び硬化プロセスを支援するために、安定化剤を含めることができる。粉末コーティング材料１３２は、ペレット又は他の形態として供給入力部１３０に導入されることができる。いくつかの例において、コーティング材料のペレット及び粉末形態の着色剤などの形態の混合物が粉末コーティング材料のために使用されることができる。
【００２０】
ユーザがコーティング材料の配合を変更することを望む場合には、供給入力部１３０は、必要に応じて、単にパージ及び洗浄することによってきれいにすることができる。粉末コーティング材料は、フィラメント伸延アトマイザを使用してエアロゾル化されたコーティング材料に形成されることができる液体を形成するように供給入力部１３０内で加熱される。コーティング材料は、液体であるか、又は、供給入力部１３０内で加熱されて液体状態に溶融されることから、供給入力部をきれいにすることは、残渣又は望ましくないコーティング材料をパージするという比較的単純なプロセスである。この材料は、材料を固体形態に再設定するように冷却されることができ、その後、将来のコーティング材料を形成するように供給入力部１３０を介して再処理されることができる。供給入力部１３０がきれいにされると、コーティング材料の異なる所望の配合を生成するために新たな粉末コーティング材料が装置１３０を介して処理されることができる。あるいは、添加剤又は他の追加の粉末コーティング材料は、所望のものへ配合を変えるために、既に生成されたコーティング配合に追加されることができる。
【００２１】
例において、供給入力部１３０として２軸スクリュー押出機が使用される。２軸スクリュー押出機１３０は、１対のスクリューの端部が所定点に向かって終端するように、互いに角度をなして配列された１対の逆回転螺旋状スクリューを使用する。スクリューの螺旋状パターンは、挿入された材料をスクリューの長さ方向に駆動する。２つのスクリュー間の間隔が狭まるのにともない、角度配置に起因して、挿入された材料は、機械的に処理され、１対の螺旋状スクリュー間において挿入された材料を加熱及び混合する。加熱、冷却、圧縮、せん断又は成形などの機械的及び熱的処理の組み合わせを行う材料に応じて、様々なスクリュー設計が実装されることができる。フィラメント伸延アトマイザ１４０によるエアロゾル化に備えてバルクコーティング材料を加熱、混合及び流動化する２軸スクリュー押出機１３０に、堆積されたコーティングを構成する粉末コーティング材料１３２が供給される。２軸スクリューは、フィラメント伸延アトマイザ１４０に供給される均質な液体又は半液体の押出物へとバルク材料を加熱及び溶融する。粉末コーティング材料１３２を溶融及び均質化することができる加熱された混合装置又は他の装置などの他の形態の供給入力部１３０が使用されることができる。供給入力部１３０は、フィラメント伸延アトマイザ１４０で使用するために粉末コーティング材料１３２を調製することができる。
【００２２】
流体粉末コーティング材料は、フィラメント伸延アトマイザ１４０内に導入される。この例において、フィラメント伸延アトマイザは、逆回転ローラ１４２を含む。ローラ１４２の一方又は双方が回転すると、流体粉末コーティング材料の薄層がその表面にわたって堆積される。ローラ１４２が最も接近しているニップにおいて、逆回転ローラは、流体粉末コーティング材料の層に係合する。ローラ１４２が逆回転すると、係合された流体粉末コーティング材料は、下流側において、ローラ１４２の分岐面間において引き伸ばされる。係合された流体粉末コーティング材料は、２つのローラの分岐面間において流体粉末コーティング材料のフィラメントを形成するまで引き伸ばされる。ローラ１４２が回転し続けると、フィラメントは、フィラメントを複数の液滴に分解させる毛細管分解点である不安定点まで引き伸ばされる。ローラ１４２にわたるフィラメントの繰り返し形成及び破壊は、コーティング材料１４４のエアロゾルを形成する。
【００２３】
フィラメント伸延アトマイザは、流体粉末コーティング材料の適切なエアロゾル化を助けるヒータ、ファン、バッフル又は他の機械的要素などの追加の特徴を含むことができる。例示的な実施形態において、フィラメント伸延アトマイザの内部は、エアロゾル化されるときに粉末コーティング材料の流動性を維持するために、内部的又は外部的に加熱されることができる。
【００２４】
環境的要因又は他のシステム要因などの多くの要因がコーティングの品質に影響する可能性がある。粉末コーティングシステム１００と並んだ供給入力部１３０及びフィラメント伸延アトマイザ１４０の統合は、システム１００の効率を高める。例示的なシステム１００において、コーティングは、影響要因の変化を構成するために連続的に変更されることができ、それゆえに、コーティングの所望の品質を維持する。これは、様々な環境的若しくは他の要因を補償するための、又は、最終コーティングにおいてユーザ、機械又は他のものが検出する誤りを是正するための粉末コーティング材料の組成の変更を含むことができる。さらに、統合された性質は、コーティングの組成を変えるために、必要な成分を単に追加することにより又は新たなコーティング配合を生成してエアロゾル化することにより、コーティング材料、安定化剤、着色剤又は他の添加剤の急激な変化を可能とする。粉末コーティング材料の完全な変更は、供給入力部１３０及びフィラメント伸延アトマイザ１４０からの残留粉末材料をパージ又はフラッシングすることによって行うことができ、粉末コーティング材料の新たな組成物が導入されることができる。新たな配合は、基材材料及びコーティングの接着、コーティングの色、コーティングの強度又は所望の粉末コーティングの他の品質に基づいて所望されることができる。
【００２５】
形成されると、粉末コーティング材料１４４のエアロゾル液滴は、フィラメント伸延アトマイザから堆積通路１５０へと導かれる。堆積通路１５０は、連続した並んだ配置で供給入力部１３０及びフィラメント伸延アトマイザ１４０をコーティングチャンバ１２２に接続する。エアロゾルは、アトマイザによって生成された付与された運動エネルギ、ローラの回転によって生成される空気流、又は、フィラメント伸延アトマイザからエアロゾルを導く導入された空気流１５２に起因して導かれることができる。
【００２６】
コーティング領域１２２の方にエアロゾルを運ぶために空気流１５２が通路１５０を介して導かれる。通路１５０を介してエアロゾル１４４を導くことに加えて、空気流１５２は、コーティング材料の形成された液滴を冷却する。液滴の冷却は、液滴の少なくとも一部を凝固させることによって粉末コーティングプロセスのための液滴を調製する。この例の凝固において、液滴の外面の調製は、液滴が堆積プロセス中に互いに付着又は凝集するのを防止する。最低でも、液滴は、固体表面が液滴の外側に形成されるように冷却されるが、それらはまた、液滴全体が固体になるように冷却されることもできる。ここで、少なくとも半凝固した調製された液滴は、通路１５０の残りの部分を介して導かれ、堆積段階のためにさらに処理されることができる。
【００２７】
液滴サイジング機構又はフィルタは、選択されたサイズの液滴を可能とするように及び／又はオーバーサイズの液滴をコーティング領域１２２から除外するように通路１５０内に配置されることができる。あるいは、空気流によって導かれたときにそれらの重量のために通路を通って流れるのに必要な運動量をより重い液滴が有さず、代わりにより小さい液滴が通路を通って継続して出るように空気流１５２から外れないように、サイズに基づいて液滴を分類するために、空気流１５２が使用されることができる。
【００２８】
調製された基材１０２は、粉末コーティングプロセスに備えて、コーティング領域１２２内に配置され、電気的に接地されるか又は帯電される。例示的な実施形態において、搬送システムは、単純な銅ワイヤ片又は他の手段によって接地されて基材に電気的に接続されることができ、それによって基材を接地することができる。フィラメント伸延アトマイザ１４０によって形成されたコーティング材料１４４のエアロゾルは、様々な噴霧器１２４によって基材の方に導かれる。コーティング材料が噴霧器１２４を出ると、それは静電的に帯電される。分配点において生成された高電圧電場を介してエアロゾルを導くことによって分配されたエアロゾル化されたコーティング材料を帯電するために、静電帯電装置１２４が使用されることができる。基材表面上に堆積するのに備えて、生成されたコーティング材料のエアロゾルを分配するために、他のディスペンサがコーティングチャンバ１２２内で使用されることができる。静電的に帯電したコーティング材料は、粉末コーティング材料と接地された基材との間の電荷差、静電電位に起因して、接地された基材１０２に引き付けられて付着する。基材表面にわたる材料の均一且つ均等なコーティングを保証するために、多数の噴霧器１２４がコーティング領域１２２内で使用されることができる。
【００２９】
いかなるオーバースプレー又は過剰なコーティング材料も、後のコーティングプロセスのためのバルクコーティング材料として収集されて使用されることができる。収集されたコーティング材料は、供給入力部１３０を介して直接戻され、空気流１５０に再導入され、又は、将来のコーティングプロセスのために収集されて保持されることができる。
【００３０】
そして、コーティングされた基材１０３は、システム１００の硬化領域１２６に搬送される。硬化領域は、基材に粉末コーティング材料を硬化させるために必要な環境を提供する。粉末コーティング材料を硬化させることは、凝集層を形成するために、堆積したコーティング材料を重合させて架橋させることを含むことができる。示された例において、硬化領域は、それを溶融して基材にコーティングを結合させて凝集層を形成させるために、コーティング材料である熱可塑性物質を加熱する。加熱はまた、熱硬化性材料を熱硬化させるために使用されることができる。あるいは、材料を硬化させるために、単独で又は熱エネルギと組み合わせてＵＶ光が使用されることができる。
【００３１】
図１の例示的なシステム１００において、コーティング材料は、材料の融点よりも低いが室温よりも高い表面温度で基材表面上に堆積される。液滴の外面は、粉末コーティングプロセスのために調製される。液滴を調製することは、それらが少なくとも部分的に固体であり且つ完全に固体とすることができるように液滴を冷却することを含むことができる。硬化プロセス中において、完成したコーティングに堆積されたコーティング材料を溶融するのに必要な熱エネルギの量は、材料が室温以上のかなりの量の熱エネルギを既に有することから低減される。硬化プロセス又は段階中の単位基材あたりの必要な熱エネルギの低減は、システム１００の効率及び経済性を高める。
【００３２】
伝統的な粉末製造プロセスにおいて、粉末コーティング材料は、最初に加熱又は溶融され、所望の配合に混合される。そして、材料は、固体形態に冷却されて粉末化される。材料は、通常、粉末の均一性及び品質を高めるために室温よりも低い温度で大抵の場合に生じる粉砕、切断及び研削操作の組み合わせによって粉末化される。粉末化されたコーティング材料は、基材表面にわたって均一なコーティング又は膜へと堆積された材料を溶融するために、基材に塗布され、硬化され又は再度加熱される。概説された例示的なシステムにおいて、粉末化されたコーティング材料の生成及び前記材料の堆積は、単一のシステムに含まれる。
【００３３】
基材及び／又はコーティング領域１２２は、特定の温度において又は特定の温度範囲内でコーティング材料の形成された液滴を維持するのに役立つように、粉末堆積プロセス中に加熱されることができる。さらに、基材を予熱することは、塗布後にコーティングを加熱するのに必要な時間を短縮することができ、大抵の場合にコーティングの品質及び稠度を高めることができる。
【００３４】
システム１００において、粉末コーティング材料は、コーティング材料のエアロゾルを形成するように、加熱され、混合され、エアロゾル化される。エアロゾル化されたコーティング材料は、液滴の凝集を防止するように、十分に又は所定の方法で冷却される。冷却は、エアロゾル化されたコーティング材料の液滴のそれぞれの外面まわりに固体又はほぼ固体のシェルが存在するように液滴を冷却することを含むことができる。液滴の固体表面特性は、液滴が凝集又は他の表面に付着するのを防止する。半冷却されたエアロゾルは、基材上に堆積されて硬化される。システム１００の硬化は、システム１００の堆積された材料が既に高温であることから、冷却された固体状態から流体状態へと材料を加熱することを必要とする従来の方法よりも少ない時間及び／又は少ないエネルギで済むことができる。堆積された材料の固体外面を再加熱して溶融させることは、システム１００の硬化プロセスに必要なエネルギ入力である。
【００３５】
再度図１を参照すると、硬化されてコーティングされた基材１０４は、硬化領域１２６から現れ、そして、コーティングを固体状態に変換する温度まで又はコーティングの品質が処理によって損なわれないほど十分に少なくとも固体に変換する温度まで冷却される。温度は、所定範囲の温度とすることができ、コーティングの硬度はまた、所定範囲とすることができる。コーティングされた基材が、それらが処理されるのに十分に固体である状態に到達すると、それらは、コーティングされた基材１０５としてシステム１００から除去されることができる。
【００３６】
システム１００を使用した基材コーティングプロセスは、所望の基材単位をコーティングするのに必要なだけ頻繁に繰り返されることができる。追加のコーティング材料は、供給入力部１３０に粉末コーティング材料の連続的な供給を追加するか又は有することによって生成される。コーティング材料の配合を変更することは、粉末化されたコーティング材料の生成が並んだ統合された供給入力部１３０及びフィラメント伸延アトマイザ１４０によって実行されることから、上述した方法で容易に且つ直ちに行うことができる。例において、コーティングされた基材の色は、材料がシステムを通って移動するときに容易に変更されることができる。十分な計画を先行して、粉末製造システム、供給入力部１３０、アトマイザ１４０又は液滴処理システム１５０のパージが不要となるように、連続的又はほぼ連続的に色が変更されることができる。
【００３７】
代替実施形態において、供給入力部１３０及びフィラメント伸延アトマイザ１４０の１つ以上の対がシステム１００内に統合されることができる。装置１３０及び１４０の各対は、その対を選択することができるシステム１００によってコーティング材料の異なる配合をエアロゾル化することができ、コーティング配合は、コーティング領域１２２に分配される活性成分である。
【００３８】
さらなる代替例において、装置１３０及び１４０の対は、タンデムに取り付けられ、携帯可能であるか又は交換可能である。このようにして、装置１３０及び１４０の異なる対は、既存の対の装置と交換されることができる。新たな対は、メンテナンス又は他の理由のために、現在の装置１３０及び１４０の対がダウン又はオフラインである場合に、コーティング材料の異なる配合又はコーティング材料の同じ配合を含むことができる。
【００３９】
図２は、本発明の実施形態にかかる例示的な粉末コーティングプロセス２００のフローチャートである。最初に、上述したいずれかの方法で粉末コーティングプロセス２００のために基材を調製する（２０２）。この調製は、上述したように、基材を洗浄してプロセス２００のために表面を調製することを含むことができ、追加的に又は代替的に、コーティングプロセスを補助するために及び／又は最終コーティングの品質を向上させるために表面を化学的に又は物理的に処理することを含むことができる。
【００４０】
調製されると、基材は、フィラメント伸延アトマイザによって形成された材料のエアロゾル化されたコーティングによってコーティングされる（２０４）。フィラメント伸延アトマイザは、上述したように、コーティング材料のエアロゾルを生成する。生成されたエアロゾルは、生成された液滴の流体内部まわりに固体又は少なくとも固体のシェルを形成するために、少なくとも部分的に冷却される。固体又は半固体の液滴は、静電的に帯電され、コーティング材料によって均一にコーティングするように基材の表面にわたって堆積される。
【００４１】
そして、コーティングされた基材は、コーティングプロセス２００を完了させるために加熱されることができる（２０６）。加熱プロセス２０６は、基材の表面にわたって膜又は凝集コーティングを形成するように、堆積されたコーティング材料を硬化及び／又は溶融又は流動化する。硬化はまた、堆積された材料を架橋して最終コーティングを生成する熱及び／又はＵＶエネルギも含むことができる。
【００４２】
図３は、本発明の実施形態にかかる例示的な粉末コーティング調製及び堆積プロセス３００を図示している。粉末コーティング材料は、供給入力部に装填され（３０２）、粉末コーティング材料がフィラメント伸延アトマイザのために調製される（３０４）。粉末コーティングの調製は、コーティング材料の様々な成分を混合及びブレンドすることと、エアロゾル化に備えて均質な粉末コーティング材料を形成するためにそれらを溶融又は液化することとを含むことができる。粉末コーティング材料は、フィラメント伸延アトマイザによってエアロゾル化するために少なくとも流動状態であることが必要とされる。
【００４３】
調製された流動化された均質な粉末コーティング材料は、フィラメント伸延アトマイザに搬送され、粉末コーティング材料は、装置の逆回転ローラによってエアロゾル化される（３０６）。フィラメント伸延アトマイザの逆回転ローラは、２つのローラの下流分岐面間の粉末コーティング材料のフィラメントを引き伸ばす。フィラメントは、フィラメントが破壊する点まで引き伸ばされ、粉末コーティング材料液滴のエアロゾルを形成する。
【００４４】
そして、形成された液滴は、基材にわたって堆積のために調製される（３０８）。調製は、それらを固化する又は液滴の外面を少なくとも固化するように液滴を冷却することを含むことができる。外面が固化されるとき、内部材料は、流体のような状態で存在して粘度を有する。外面の冷却に起因して、流体のような内部はまた、少なくとも部分的に冷却され、高粘度を有する内部をもたらす。上述したように、エアロゾル液滴の半固体の性質を維持することは、温度を高め、堆積されて粉末化されたコーティング材料を滑らかで連続的なコーティングに溶融するために硬化段階中に必要とされる必要な熱入力を低減する。粉末コーティング材料はまた、均一温度まで冷却されることができ、液滴全体は、粉末が他の粉末粒子又は表面と付着又は凝集しないように十分に固体であるように均一温度にある。追加の調製は、上述したように、形成された液滴を静電的に帯電することを含むことができる。
【００４５】
粉末コーティング材料の形成された液滴は、基材３１０に向かって導かれて堆積される。静電的に帯電されたコーティング材料は、異なって帯電された基材に引き付けられ、均一で分散した方法で基材を被覆する。
【００４６】
基材がエアロゾル化されたコーティング材料においてコーティングされると、基材は、コーティングプロセスを完了するために硬化される（３１２）。硬化段階３１２の間において、コーティング材料は、基材の表面にわたって連続膜又はコーティングを形成するために溶融される。
【００４７】
上記開示された及び他の特徴及び機能の変形例又はそれらの代替例は、多くの他の異なるシステム又は用途に組み合わせられることができることが理解されるであろう。当業者によって様々な現在予想外の又は予期しないそれにおける代替例、変更例、変形例又は改良が後に行われることができ、それらは、以下の特許請求の範囲に包含されるように同様に意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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