静電塗装について

質問

マイナスコロナ帯電させた塗料粒子をスプレーする静電塗装ですが、被塗物を接地し静電引力で塗着効率を上げます。
何メートル先までの被塗物に効果があるか計算式で求めることは可能でしょうか？
この時、塗料粒子の飛行は無視し、電界による引力を得られる範囲を求めたいのですが。
因みに、設定は6万ボルト、30μAです。
可能ならご教授ください。

回答No.2

ohkawa3 · ベストアンサー

前の回答は、静電気の理論に基づいていますが、次の文献を参照すると、コロナ放電が塗装粒子の運搬に大きく関わっているようなので、静電気の理論だけでは不十分なようです。
コロナ放電の開始は、電極の形状や印加電圧で異なりますので、お問い合わせで示唆なさっている「閾値」が存在すると思います。申し訳ありませんが、もっと勉強しないと、ご所望の回答をすることは難しそうです。
https://www.jstage.jst.go.jp/article/shikizai1937/73/10/73_512/_pdf

お礼

調べて頂き有り難うございました！
私の方が勉強しなければです。

有り難うございました！

回答No.3

ohkawa3

補足でお問い合わせ頂いた次の事項について・・・・
1) 塗料の粒が重力で落下する率
2) 風で流される率
3) 飛んでいるうちに溶剤が蒸発してワークに到達しても塗膜に寄与しない率

1)は、塗料粒子の挙動を高校物理のレベルでモデル化すれば定量的な計算が可能と思います。
2)は、細かく考えると難しくなりますが、ターゲットに向かって飛行する塗料粒子に対する影響としては、重力と同じような扱いが可能と思います。
3)は、1),2)とは全く異なる解析モデルが必要と思います。私では全く対応できません。ご勘弁ください。

お礼

重ねて有り難うございました。
すごく助かりました！

回答No.1

ohkawa3

＞電界による引力を得られる範囲を求めたい
大雑把にいえば、空間の電界強度は、電圧とその電圧が加わる距離で決まります。塗装するワークと、スプレーガンの間に60 kVを加え、その距離が1mだとすれば、電界強度は60 kV/mということです。
また、塗料の粒が、電気的に受ける力Fは、F＝Q×Eという式で求められます。
ここで、Fは、粒子が受ける力（N)
　　　　Qは、粒子がもつ電荷（C）
　　　　Eは、電界強度（V/m）です。

塗料の粒の直径が25 μmと仮定すれば、その静電容量は0.0014 pF（ピコ・ファラッド）程度。60 kVの電圧で充電された場合の電荷は、Q=CVなので、84 pC（ピコ・クーロン）と計算できます。
以上の条件では、塗料の粒に約5 μNの力（ワークに対する引力）が加わることが計算できます。

ワークと、スプレーガンの距離が大きくなれば、電界強度が低下するので塗料の粒に加わる引力は、距離に反比例して低下しますが、ある距離を超えると全く力が働かないというような「閾値」は、電磁気学の理屈では存在しません。

実際に塗装が可能な距離は、塗料の粒が重力で落下する率、風で流される率、飛んでいるうちに溶剤が蒸発してワークに到達しても塗膜に寄与しないことなど、複雑な現象を考慮する必要がありそうに思います。
塗料粒子の飛行を無視して塗装が可能な距離を求めることは難しいと思います。

電界強度と電荷に加わる力の関係は、次のURL参照
https://applied.bpe.agr.hokudai.ac.jp/files/physics2/190.pdf
塗料の粒の直径については、次の文献を参照：
https://www.jstage.jst.go.jp/article/shikizai1937/60/10/60_527/_pdf
球体の静電容量については、次のURL参照

お礼

度々すみません。
静電容量0.0014pFの計算方法がどうしてもわかりません。
ご教授頂ければ助かります。

補足

ご回答有難うございます！
因みに、ご指摘頂きました、
・塗料の粒が重力で落下する率、
・風で流される率、
・飛んでいるうちに溶剤が蒸発してワークに到達しても塗膜に寄与しない率

等は、ある程度計算とかできたりするのでしょうか？

追加ですみませんが、宜しくお願い致します。