JP5568801B2 - Carbon dioxide coating method and apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、二酸化炭素塗装方法及びその装置に関するものであり、更に詳しくは、従来の有機溶剤系塗料によるスプレー塗装において、大量に使用される希釈溶剤(VOC)を、極少量の二酸化炭素に替えることにより、有機溶剤系塗装と同等の、塗膜均一性、平滑性、鮮映性などの塗装仕上げ品質を確保したまま、VOC発生を大幅に低減し得る塗装方法及び装置に関するものである。本発明は、大気中へのVOC発生を大幅に低減することを可能とする低環境負荷型の新しい二酸化炭素塗装に関する新技術・新製品を提供するものである。   The present invention relates to a carbon dioxide coating method and an apparatus therefor, and more particularly, in a conventional spray coating with an organic solvent-based paint, a diluting solvent (VOC) used in a large amount is replaced with a very small amount of carbon dioxide. Thus, the present invention relates to a coating method and apparatus capable of greatly reducing the occurrence of VOC while ensuring coating finish quality such as coating film uniformity, smoothness, and sharpness equivalent to organic solvent-based coating. The present invention provides a new technology and a new product related to a new low-environmental load-type carbon dioxide coating that can significantly reduce the occurrence of VOC in the atmosphere.

VOC発生は、地球温暖化に繋がる有害化学物質として、2010年には、自主規制を含め、3割の削減が求められている。塗装工業界は、塗料に用いる粘度低下剤として、大量に有機溶剤を使用しており、塗装産業は、日本におけるVOC発生量の約150万トンの中で、その60%に近いVOC発生量を占める最大のVOC発生産業となっており、VOC対策は、塗装工業における喫緊の課題となっている。   The generation of VOCs is a hazardous chemical substance that leads to global warming, and in 2010, a 30% reduction is required, including self-regulation. The coating industry uses a large amount of organic solvents as a viscosity reducing agent used in paints, and the coating industry has a VOC generation amount close to 60% of the VOC generation amount in Japan of about 1.5 million tons. It is the largest VOC generation industry that occupies, and VOC countermeasures are an urgent issue in the paint industry.

塗装工業技術においては、この希釈溶剤を使用するスプレー塗装が主流であり、VOC削減のために、種々の対策が講じられている。具体的には、水性塗料への転換、有機溶剤を削減した塗料、すなわちハイソリッドなど、あるいは排気された有機溶媒の回収、分解処理などの技術開発があげられる。   In the coating industry, spray coating using this diluting solvent is the mainstream, and various measures are taken to reduce VOC. Specifically, technical developments such as conversion to water-based paints, paints with reduced organic solvents, that is, high solids, or recovery and decomposition treatment of exhausted organic solvents can be mentioned.

しかしながら、これらの対策技術のうち、特に、水性塗料への転換は、水処理装置、空調設備などの付帯設備を必要とされ、また、水性塗料は、塗装対象物が金属材料の場合には適合するが、高い塗装仕上げ品質が要求されるプラスチィック部品などへの塗装については、対応できていない、というのが現状である。   However, among these countermeasure technologies, in particular, conversion to water-based paints requires ancillary equipment such as water treatment equipment and air-conditioning equipment. Water-based paints are compatible when the object to be painted is a metal material. However, the present situation is that it cannot respond to the coating of plastic parts and the like that require high paint finish quality.

従って、塗装工業界において、特に、中小企業にあっては、上述のVOC対策に対応することは、現状の技術では、大きな設備投資を必要とするなどの課題を抱えており、そのため、現在の有機溶剤塗装、あるいは水性塗装に代わり得る、新しい塗装技術の開発が強く求められていた。   Therefore, in the coating industry, especially for small and medium-sized enterprises, dealing with the above-mentioned VOC countermeasures has problems such as requiring a large capital investment in the current technology. There was a strong demand for the development of new coating technologies that could replace organic solvent coating or water-based coating.

一方、米国ユニオンカーバイト社から出願された特許(特許文献1)において、粘度低下剤(希釈剤)として、有機溶媒の代わりに、超臨界流体を利用する技術が提案されている。この技術では、塗料(ポリマーと、ポリマーを溶解して流動性を持たせる真溶剤)に、超臨界流体、特に、二酸化炭素を溶解させ、噴霧可能なレベルまで粘度を低下させることで、塗装が可能であることが示されている。   On the other hand, in a patent application (Patent Document 1) filed by the United States Union Carbide Corporation, a technique using a supercritical fluid instead of an organic solvent as a viscosity reducing agent (diluent) is proposed. In this technology, the coating (the polymer and the true solvent that dissolves the polymer to make it fluid) dissolves the supercritical fluid, especially carbon dioxide, and reduces the viscosity to a sprayable level. It has been shown to be possible.

それ以降、同社から、10数件の特許が出願されており、例えば、スプレー幅の制御方法(特許文献2)、塗料組成の限定(特許文献3)、噴霧状態の改良方法(特許文献4)、閉塞の回避方法(特許文献5)、及び塗料/CO混合物の密度制御方法(特許文献6)の5件が、特許として登録されている。 Since then, the company has applied for a dozen patents. For example, a spray width control method (Patent Document 2), a coating composition limitation (Patent Document 3), and a spray state improvement method (Patent Document 4). There are five patents registered as patents: a method for avoiding clogging (Patent Document 5) and a method for controlling the density of a paint / CO 2 mixture (Patent Document 6).

しかしながら、これらの特許においては、プロセスフローとしては、1つのフローしか示されておらず、実用化可能なプロセスフローの構築や、具体的な運転方法については、完成度が充分でないという問題点があった。このように、上述の先行技術は、定常運転操作の不備に加え、塗装操作において必須である瞬時停止や短時間停止操作については、全く具体的な開示がなされておらず、実用上実施不可であった。すなわち、二酸化炭素を粘度低下剤としたスプレー塗装技術は、未だ、実用化可能な工業技術という観点からは、未確立といわざるを得ない状況であった。   However, in these patents, only one flow is shown as the process flow, and there is a problem that the degree of completion is not sufficient for the construction of a practical process flow and a specific operation method. there were. As described above, the above-described prior art has not been disclosed practically at all for the instantaneous stop and the short-time stop operation that are essential in the painting operation in addition to the deficiencies in the steady operation, and cannot be practically implemented. there were. In other words, the spray coating technique using carbon dioxide as a viscosity reducing agent has not yet been established from the viewpoint of an industrial technology that can be put into practical use.

上記特許において示されているプロセスフローを、図1に示す。本フローでは、塗料とCOは、空気作動式のピストンポンプで加圧され、塗料は、粘度低下を目的に、加熱され、混合器へと送られる。COは、加熱されず、液体状態のまま、混合器へ送られる。そのときの塗料とCOの供給量は、両ポンプのピストンの動きを同時に制御する機構により、容積比一定で供給される。 The process flow shown in the above patent is shown in FIG. In this flow, the paint and CO 2 are pressurized by an air-operated piston pump, and the paint is heated and sent to the mixer for the purpose of viscosity reduction. The CO 2 is not heated and is sent to the mixer in a liquid state. The supply amount of paint and CO 2 at that time is supplied at a constant volume ratio by a mechanism that simultaneously controls the movements of the pistons of both pumps.

混合器は、流体多段分割型のスタティックミキサであり、混合物は、加熱された後、フィルターを通過し、再度、スタティックミキサにより、混合され、必要に応じて、減圧されて、噴霧ガンへと送られる。噴霧ガンでは、圧力に応じて流量が決まり、噴霧される。余剰分は、循環ラインで加圧され、1番目のスタティックミキサ後のラインに戻される。   The mixer is a fluid multi-stage static mixer, and after the mixture is heated, it passes through the filter, is mixed again by the static mixer, is decompressed as necessary, and is sent to the spray gun. It is done. In the spray gun, the flow rate is determined according to the pressure and sprayed. The surplus is pressurized in the circulation line and returned to the line after the first static mixer.

以上が、提案されている従来の二酸化炭素塗装の概略のプロセスフローであるが、本フローを実用化可能なものとするには、塗料/CO供給量が、噴霧量とバランスできないことが問題点として想定され、例えば、ポンプ吐出圧力が上昇する危険性を有している。この特許では、ポンプ吐出圧力が、一定圧力以上となると、ラインに設置したリリーフ弁から、塗料/COとも、大気圧下へ開放される構成をとっているが、これらの大気中への開放は、操作的に好ましいものではなく、塗料/CO、特に、COの場合、再利用ができず、経済的にも不利となる。 The above is a schematic process flow of the proposed conventional carbon dioxide coating. However, in order to make this flow practical, there is a problem that the paint / CO 2 supply amount cannot be balanced with the spray amount. For example, there is a risk that the pump discharge pressure will increase. In this patent, when the pump discharge pressure exceeds a certain pressure, both the paint and CO 2 are released to atmospheric pressure from the relief valve installed in the line. Is not preferable in terms of operation, and in the case of paint / CO 2 , especially CO 2 , it cannot be reused and is economically disadvantageous.

また、上記プロセスフローでは、循環ラインが設けられているが、操作上、特に、必要ではない構成である。更に、塗料、及び混合物の加熱に、電気加熱方式が用いられているが、その方式では、装置の運転開始時や、流量を変えたときなどに、温度を一定に制御することが困難であり、他の加熱方式の採用が望まれる。また、実際の塗装作業においては、塗装面や塗装方向を変えるとき、あるいは塗装対象物そのもの変えるとき、更には、塗装状態のチェックや塗装作業員の休憩・交代などに、噴霧を瞬時的に、あるいは一定時間止めることも多々あり得る。このような場合、上記プロセスフローでは、温度制御がうまくいかないばかりではなく、装置全体の圧力変動が生じることも想定され、再噴霧時に状態が安定するまでに時間を要する可能性が高く、問題である。噴霧状態が安定するまでは、当然のことながら、塗装面に噴霧できず、いわゆる捨て吹きとなり、塗料の利用効率(塗着効率)が減少する。   In the process flow, a circulation line is provided, but this is not particularly necessary for operation. Furthermore, an electric heating method is used for heating the paint and the mixture. However, in this method, it is difficult to keep the temperature constant at the start of operation of the apparatus or when the flow rate is changed. Adoption of other heating methods is desired. Also, in actual painting work, when changing the painting surface or painting direction, or when changing the painting object itself, and further, for spraying check, painting worker's break / change, etc. Or it can often stop for a certain period of time. In such a case, in the above process flow, not only the temperature control is not good, but also the pressure fluctuation of the entire apparatus is assumed, and it is highly likely that it takes time to stabilize the state at the time of respraying, which is a problem. . As a matter of course, the sprayed surface cannot be sprayed until the sprayed state is stabilized, so that it becomes a so-called throwing-off, and the use efficiency (coating efficiency) of the paint is reduced.

このような場合、提案されているプロセスフローでは、システム圧力の上昇などの問題点が想定され、現実的に操業可能なプロセスフローとするには、かなりの改良が必要とされる。更に、上記プロセスフローでは、実際の塗装においては重要となる、塗装停止時、終了時のライン洗浄などが全く考慮されていない。このように、上述の一連の特許において示されている二酸化炭素塗装は、必ずしも実際の塗装技術として適用可能なレベルで構築された、実用化可能なプロセスフロー構成ではないことが明らかであり、当技術分野では、実用化可能なプロセスフローの構築が強く要請されていた。   In such a case, problems such as an increase in system pressure are assumed in the proposed process flow, and considerable improvement is required to make the process flow practically operable. Furthermore, in the process flow, line cleaning at the time of stopping or at the end of coating, which is important in actual coating, is not considered at all. Thus, it is clear that the carbon dioxide coating shown in the above-mentioned series of patents is not necessarily a practical process flow configuration constructed at a level applicable as an actual coating technology. In the technical field, there has been a strong demand for the construction of a process flow that can be put into practical use.

特許第1927328号公報Japanese Patent No. 1927328 特許第2061845号公報Japanese Patent No. 2061845 特許第2670904号公報Japanese Patent No. 2670904 特許第2785099号公報Japanese Patent No. 2785099 特許第2739548号公報Japanese Patent No. 2739548 特許第2807927号公報Japanese Patent No. 2807927

このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、二酸化炭素塗装におけ
る上述の問題点を解決し、特に、実用化可能なプロセスフローの構築、及び安定な運転手法を確立することを目標として鋭意研究を積み重ねた結果、高圧マイクロ混合器の採用と、フロー構成に停止操作を組み込んだ、新しいプロセスフローを構築すると共に、具体的な安定な運転方法を確立することに成功し、本発明を完成するに至った。本発明は、二酸化炭素を粘度低下剤として利用する低環境負荷型の低VOC塗装に好適な新しい塗装方法及びその装置を提供することを目的とするものである。
Under such circumstances, the present inventors have solved the above-mentioned problems in carbon dioxide coating in view of the above prior art, and in particular, established a process flow that can be put into practical use and a stable operation method. As a result of intensive research with the goal of establishing a new process flow that employs a high-pressure micromixer and incorporates a stop operation into the flow configuration, and establishes a specific stable operation method. The present invention has been completed successfully. An object of the present invention is to provide a new coating method and apparatus suitable for low environmental load type low VOC coating using carbon dioxide as a viscosity reducing agent.

上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
(1)有機溶剤系の噴霧塗装において用いられる希釈溶剤(シンナー)を、二酸化炭素で一部又は全部を代替する二酸化炭素塗装において、
塗料供給ラインとして、塗料を貯蔵するタンク、該タンクから供給される塗料を所定の圧力まで加圧する塗料高圧ポンプ、該塗料高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を塗料タンクへ返送させる塗料1次圧調整弁と、その上流に、閉止弁(V−1)を有し、
二酸化炭素供給ラインとして、液体二酸化炭素を貯蔵するタンク、該液体二酸化炭素を所定温度まで冷却する冷却器、該冷却器から供給される液体二酸化炭素を所定の圧力まで加圧する液体二酸化炭素高圧ポンプ、該液体二酸化炭素高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を同ポンプのサクションに返送させる液体二酸化炭素1次圧調整弁、を有し、
塗料/二酸化炭素混合物ラインとして、上記塗料供給ラインから供給される加圧された塗料と、上記二酸化炭素供給ラインから供給される加圧された二酸化炭素とを混合する混合器、該混合器から供給される混合後の塗料/二酸化炭素加圧混合物を、大気圧下の塗装対象物へ噴霧する噴霧ガンを有し、混合器から噴霧ガンまでの間に分岐ラインとして塗料/二酸化炭素加圧混合物の圧力を調整し、余剰分を大気圧下へ排出する1次圧調整弁と、その上流に、閉止弁(V−2)を、更に混合器から噴霧ガンまでの間で、分岐ライン合流点より下流に、閉止弁(V−3)を、更に当該閉止弁(V−3)の下流に、高圧二酸化炭素の供給を行う閉止弁(V−4)と二酸化炭素導入配管を設けたこと、を特徴とする二酸化炭素を用いた塗装装置。
(2)有機溶剤系の噴霧塗装において用いられる希釈溶剤(シンナー)を、二酸化炭素で一部又は全部を代替する二酸化炭素塗装において、
塗料供給ラインとして、塗料を貯蔵するタンク、該タンクから供給される塗料を所定の圧力まで加圧する塗料高圧ポンプ、該塗料高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を塗料タンクへ返送させる塗料1次圧調整弁と、その上流に、閉止弁(V−1)を有し、
二酸化炭素供給ラインとして、液体二酸化炭素を貯蔵するタンク、該液体二酸化炭素を所定温度まで冷却する冷却器、該冷却器から供給される液体二酸化炭素を所定の圧力まで加圧する液体二酸化炭素高圧ポンプ、該液体二酸化炭素高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を同ポンプのサクションに返送させる液体二酸化炭素1次圧調整弁、を有し、
塗料/二酸化炭素混合物ラインとして、上記塗料供給ラインから供給される加圧された塗料と、上記二酸化炭素供給ラインから供給される加圧された二酸化炭素とを混合する混合器、該混合器から供給される混合後の塗料/二酸化炭素加圧混合物を、所定の圧力に減圧する2次圧調整弁、及び該2次圧調整弁後の塗料/二酸化炭素加圧混合物を、大気圧下の塗装対象物へ噴霧する噴霧ガンを有し、該2次圧調整弁から噴霧ガンまでの間に、分岐ラインとして、塗料/二酸化炭素加圧混合物の圧力を調整し、余剰分を大気圧下へ排出する1次圧調整弁と、その上流に、閉止弁(V−2)を、更に、該2次圧調整弁から噴霧ガンまでの間で、分岐ライン合流点より下流に、閉止弁(V−3)を、更に、当該閉止弁(V−3)の下流に、高圧二酸化炭素の供給を行う閉止弁(V−4)と、二酸化炭素導入配管を設けたこと、を特徴とする二酸化炭素を用いた塗装装置。
(3)有機溶剤系の噴霧塗装において用いられる希釈溶剤(シンナー)を、二酸化炭素で一部又は全部を代替する二酸化炭素塗装において、
塗料供給ラインとして、塗料を貯蔵するタンク、該タンクから供給される塗料を所定の圧力まで加圧する塗料高圧ポンプ、該塗料高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を塗料タンクへ返送させる塗料1次圧調整弁と、その上流に、閉止弁(V−1)を有し、
二酸化炭素供給ラインとして、液体二酸化炭素を貯蔵するタンク、該液体二酸化炭素を所定温度まで冷却する冷却器、該冷却器から供給される液体二酸化炭素を所定の圧力まで加圧する液体二酸化炭素高圧ポンプ、該液体二酸化炭素高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を同ポンプのサクションに返送させる液体二酸化炭素1次圧調整弁、を有し、
塗料/二酸化炭素混合物ラインとして、上記塗料供給ラインから供給される加圧された塗料と、上記二酸化炭素供給ラインから供給される加圧された二酸化炭素とを混合する混合器、該混合器から供給される混合後の塗料/二酸化炭素加圧混合物を、所定の圧力に減圧する2次圧調整弁、及び該2次圧調整弁後の塗料/二酸化炭素加圧混合物を、大気圧下の塗装対象物へ噴霧する噴霧ガンを有し、該混合器から2次圧調整弁までの間に分岐ラインとして、塗料/二酸化炭素加圧混合物の圧力を調整し、余剰分を大気圧下へ排出する1次圧調整弁と、その上流に、閉止弁(V−2)を、更に、該2次圧調整弁から噴霧ガンまでの間に閉止弁(V−3)を、更に、当該閉止弁(V−3)の下流に、高圧二酸化炭素の供給を行う閉止弁(V−4)と二酸化炭素導入配管を設けたこと、を特徴とする二酸化炭素を用いた塗装装置。
(4)分岐ライン合流点より噴霧ガンまでを、複数系列で構成する前記(1)から(3)のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。
(5)加圧された塗料を、所定温度まで加熱する塗料加熱器を有する、前記(1)から(4)のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。
(6)液体二酸化炭素高圧ポンプのサクションに返送される余剰二酸化炭素を、所定温度まで冷却する、冷却器を有する、前記(1)から(5)のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。
(7)加圧された液体二酸化炭素を、所定温度まで加熱する、二酸化炭素加熱器を有する、前記(1)から(6)のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。
(8)混合後の塗料/二酸化炭素加圧混合物を、所定温度に調整する混合物温度調整器を有する、前記(1)から(7)のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。
(9)混合器が、塗料と二酸化炭素とを急速混合し得るマイクロ混合器である、前記(1)から(8)のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。
(10)マイクロ混合器が、流路径が大きくても0.5mmのT字型マイクロ混合器である、前記(9)記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。
(11)マイクロ混合器が、流体を微小な空間の中心で衝突させる中心衝突型マイクロ混合器であり、二酸化炭素を上部から流入させ、塗料を複数に分割して側面の複数方向から中心部で衝突するように流入させる混合器である、前記(9)記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。
(12)分岐ライン合流点下流に設けた1次圧調整弁から排出される塗料が塗料タンクに戻ることを特徴とする前記(1)から(11)のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。
(13)閉止弁(V−3)と閉止弁(V−4)が、噴霧ガン内に組み込まれていることを特徴とする前記(1)から(12)のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。
(14)混合器後の塗料/二酸化炭素加圧混合物が、塗料に二酸化炭素が溶解した1相混合物である、前記(1)から(13)のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。
(15)塗料が、紫外線硬化型塗料、一液硬化型塗料、又は二液硬化型塗料である、前記(1)から(14)のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。
(16)前記(1)及び(4)から(15)のいずれかに記載の塗装装置を使用して二酸化炭素を用いた塗装を行う方法であって、ポンプ吐出側の1次圧調整弁を噴霧圧より高く設定し、ポンプ吐出量全量を噴霧する定量塗装モードにおいて、分岐ライン合流点下流に設けた1次圧調整弁を噴霧圧と同等に設定することを特徴とする二酸化炭素を用いた塗装方法。
(17)前記(1)及び(4)から(15)のいずれかに記載の塗装装置を使用して二酸化炭素を用いた塗装を行う方法であって、噴霧圧に応じて、その噴霧流量を自動的に可変する流体側のポンプ吐出側の1次圧調整弁を、噴霧圧と同等、あるいはわずかに高く設定し、流量可変を行わない流体側の1次圧調整弁を、可変流体側の1次圧調整弁設定値より更に高く設定することにより、流量可変を行わない流体の流量を一定とし、流量可変を行う流体の噴霧流量を、噴霧ノズルのオリフィスの流量特性に応じて可変として、余剰分をポンプサクションに戻す定圧塗装モードにおいて、分岐ライン合流点下流に設けた1次圧調整弁を噴霧圧と同等に設定することを特徴とする二酸化炭素を用いた塗装方法。
(18)前記(2)及び(4)から(15)のいずれかに記載の塗装装置を使用して二酸化炭素を用いた塗装を行う方法であって、2次圧調整弁の設定値で決定される噴霧圧に応じてその噴霧流量を自動的に可変する流体側のポンプ吐出側の1次圧調整弁を噴霧圧より高く設定し、流量可変を行わない流体側の1次圧調整弁を可変流体側の1次圧調整弁設定値よりさらに高く設定することにより流量可変を行わない流体の流量を一定とし、流量可変を行う流体の噴霧流量を、噴霧ノズルのオリフィスの流量特性に応じて可変として、余剰分をポンプサクションに戻す定圧塗装モードにおいて、分岐ライン合流点下流に設けた1次圧調整弁を噴霧圧より低く設定することを特徴とする二酸化炭素を用いた塗装方法。
(19)前記(3)及び(4)から(15)のいずれかに記載の塗装装置を使用して二酸化炭素を用いた塗装を行う方法であって、2次圧調整弁の設定値で決定される噴霧圧に応じてその噴霧流量を自動的に可変する流体側のポンプ吐出側の1次圧調整弁を噴霧圧より高く設定し、流量可変を行わない流体側の1次圧調整弁を可変流体側の1次圧調整弁設定値より更に高く設定することにより、流量可変を行わない流体の流量を一定とし、流量可変を行う流体の噴霧流量を、噴霧ノズルのオリフィスの流量特性に応じて可変として、余剰分をポンプサクションに戻す定圧塗装モードにおいて、分岐ライン合流点下流に設けた1次圧調整弁を、噴霧圧より高く設定することを特徴とする二酸化炭素を用いた塗装方法。
(20)混合器に流入する塗料質量流量と二酸化炭素質量流量を計測し、流量可変を行わない流体側のポンプ吐出量を流量可変側の質量流量に対して一定比率となるように流量を制御することを特徴とする前記(17)から(19)のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装方法。
(21)流量可変を行う流体が、塗料である、前記(17)から(20)のいずれかに記載の塗装方法。
(22)塗装操作を、実際に塗装行っている塗装モード、塗装を数秒間停止する瞬時停止モード、数十秒間停止する短時間停止モード、及び数分間停止する長時間停止モードに分け、塗装モードでは、V−1開、V−2閉、V−3開、V−4閉、瞬時停止モードでは、V−1開、V−2閉、V−3閉、V−4閉、短時間停止モードでは、V−1開、V−2開、V−3閉、V−4開→閉、そして、長時間停止モードでは、V−1開、V−2閉、V−3閉、V−4開→閉とすることを特徴とする前記(16)又は(18)に記載の塗装方法。
(23)塗装操作を、実際に塗装行っている塗装モード、塗装を数秒間停止する瞬時停止モード、数十秒間停止する短時間停止モード、及び数分間停止する長時間停止モードに分け、塗装モードでは、V−1開、V−2閉、V−3開、V−4閉、瞬時停止モードでは、V−1開、V−2閉、V−3閉、V−4閉、短時間停止モードでは、V−1閉、V−2開、V−3閉、V−4開→閉、そして、長時間停止モードでは、V−1開、V−2閉、V−3閉、V−4開→閉とすることを特徴とする前記(17)又は(19)に記載の塗装方法。
The present invention for solving the above-described problems comprises the following technical means.
(1) Diluting solvent (thinner) used in organic solvent-based spray coating, in carbon dioxide coating that replaces part or all with carbon dioxide,
As a paint supply line, a tank that stores paint, a paint high-pressure pump that pressurizes the paint supplied from the tank to a predetermined pressure, and a paint 1 that adjusts the discharge pressure of the paint high-pressure pump and returns the excess to the paint tank. A secondary pressure regulating valve and a closing valve (V-1) upstream thereof,
As a carbon dioxide supply line, a tank that stores liquid carbon dioxide, a cooler that cools the liquid carbon dioxide to a predetermined temperature, a liquid carbon dioxide high-pressure pump that pressurizes the liquid carbon dioxide supplied from the cooler to a predetermined pressure, A liquid carbon dioxide primary pressure regulating valve that adjusts the discharge pressure of the liquid carbon dioxide high-pressure pump and returns the surplus to the suction of the pump;
As a paint / carbon dioxide mixture line, a mixer for mixing pressurized paint supplied from the paint supply line with pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply line, supplied from the mixer A spray gun for spraying the mixed paint / carbon dioxide pressurized mixture to the object to be coated under atmospheric pressure, and the paint / carbon dioxide pressurized mixture as a branch line from the mixer to the spray gun. A primary pressure adjustment valve that adjusts the pressure and discharges the excess to atmospheric pressure, and a close valve (V-2) upstream from the primary pressure adjustment valve from the junction of the branch line between the mixer and the spray gun. The downstream of the stop valve (V-3), and further of the downstream of the stop valve (V-3), a stop valve (V-4) for supplying high-pressure carbon dioxide and a carbon dioxide introduction pipe. The painting equipment using the characteristic carbon dioxide.
(2) Diluting solvent (thinner) used in organic solvent-based spray coating, carbon dioxide coating that replaces part or all with carbon dioxide,
As a paint supply line, a tank that stores paint, a paint high-pressure pump that pressurizes the paint supplied from the tank to a predetermined pressure, and a paint 1 that adjusts the discharge pressure of the paint high-pressure pump and returns the excess to the paint tank. A secondary pressure regulating valve and a closing valve (V-1) upstream thereof,
As a carbon dioxide supply line, a tank that stores liquid carbon dioxide, a cooler that cools the liquid carbon dioxide to a predetermined temperature, a liquid carbon dioxide high-pressure pump that pressurizes the liquid carbon dioxide supplied from the cooler to a predetermined pressure, A liquid carbon dioxide primary pressure regulating valve that adjusts the discharge pressure of the liquid carbon dioxide high-pressure pump and returns the surplus to the suction of the pump;
As a paint / carbon dioxide mixture line, a mixer for mixing pressurized paint supplied from the paint supply line with pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply line, supplied from the mixer Secondary pressure regulating valve for reducing the mixed paint / carbon dioxide pressurized mixture after mixing to a predetermined pressure, and the coating / carbon dioxide pressurized mixture after the secondary pressure regulating valve to be coated under atmospheric pressure There is a spray gun for spraying on the object, and the pressure of the paint / carbon dioxide pressurized mixture is adjusted as a branch line between the secondary pressure regulating valve and the spray gun, and the excess is discharged to atmospheric pressure. A primary pressure regulating valve and a closing valve (V-2) upstream thereof, and further, a closing valve (V-3) downstream from the junction of the branch line between the secondary pressure regulating valve and the spray gun. ) And high pressure dioxide downstream of the shut-off valve (V-3). Painting device using shut-off valve for supplying hydrogen and (V-4), providing the carbon dioxide inlet pipe, a carbon dioxide and said.
(3) Diluting solvent (thinner) used in organic solvent-based spray coating, in carbon dioxide coating that replaces part or all with carbon dioxide,
As a paint supply line, a tank that stores paint, a paint high-pressure pump that pressurizes the paint supplied from the tank to a predetermined pressure, and a paint 1 that adjusts the discharge pressure of the paint high-pressure pump and returns the excess to the paint tank. A secondary pressure regulating valve and a closing valve (V-1) upstream thereof,
As a carbon dioxide supply line, a tank that stores liquid carbon dioxide, a cooler that cools the liquid carbon dioxide to a predetermined temperature, a liquid carbon dioxide high-pressure pump that pressurizes the liquid carbon dioxide supplied from the cooler to a predetermined pressure, A liquid carbon dioxide primary pressure regulating valve that adjusts the discharge pressure of the liquid carbon dioxide high-pressure pump and returns the surplus to the suction of the pump;
As a paint / carbon dioxide mixture line, a mixer for mixing pressurized paint supplied from the paint supply line with pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply line, supplied from the mixer Secondary pressure regulating valve for reducing the mixed paint / carbon dioxide pressurized mixture after mixing to a predetermined pressure, and the coating / carbon dioxide pressurized mixture after the secondary pressure regulating valve to be coated under atmospheric pressure A spray gun for spraying on the object is provided, and the pressure of the paint / carbon dioxide pressurized mixture is adjusted as a branch line between the mixer and the secondary pressure regulating valve, and the excess is discharged to atmospheric pressure 1 A secondary pressure adjusting valve, a closing valve (V-2) upstream thereof, a closing valve (V-3) between the secondary pressure adjusting valve and the spray gun, and a further closing valve (V -3) downstream of the stop valve (V-4) for supplying high-pressure carbon dioxide; Providing the carbon dioxide introduction pipe coating apparatus using carbon dioxide, characterized in.
(4) The coating apparatus using carbon dioxide according to any one of (1) to (3), in which a plurality of lines are formed from the branch line merge point to the spray gun.
(5) The coating apparatus using carbon dioxide according to any one of (1) to (4), further including a paint heater that heats the pressurized paint to a predetermined temperature.
(6) Coating using carbon dioxide according to any one of (1) to (5) above, which has a cooler that cools excess carbon dioxide returned to the suction of the liquid carbon dioxide high-pressure pump to a predetermined temperature. apparatus.
(7) The coating apparatus using carbon dioxide according to any one of (1) to (6), including a carbon dioxide heater that heats pressurized liquid carbon dioxide to a predetermined temperature.
(8) The coating apparatus using carbon dioxide according to any one of (1) to (7), further including a mixture temperature controller for adjusting the paint / carbon dioxide pressure mixture after mixing to a predetermined temperature.
(9) The coating apparatus using carbon dioxide according to any one of (1) to (8), wherein the mixer is a micromixer capable of rapidly mixing a paint and carbon dioxide.
(10) The coating apparatus using carbon dioxide according to (9), wherein the micromixer is a T-shaped micromixer of 0.5 mm even if the flow path diameter is large.
(11) The micro-mixer is a center collision type micro-mixer that causes a fluid to collide with the center of a minute space, in which carbon dioxide is introduced from the upper part, and the paint is divided into a plurality of parts from a plurality of directions on the side surface in the central part. The coating apparatus using carbon dioxide according to (9) above, which is a mixer that flows in so as to collide.
(12) The carbon dioxide according to any one of (1) to (11) above, wherein the paint discharged from the primary pressure regulating valve provided downstream of the junction of the branch lines returns to the paint tank Painting equipment.
(13) The carbon dioxide according to any one of (1) to (12), wherein the stop valve (V-3) and the stop valve (V-4) are incorporated in a spray gun. The painting equipment used.
(14) The coating apparatus using carbon dioxide according to any one of (1) to (13), wherein the paint / carbon dioxide pressure mixture after the mixer is a one-phase mixture in which carbon dioxide is dissolved in the paint. .
(15) The coating apparatus using carbon dioxide according to any one of (1) to (14), wherein the paint is an ultraviolet curable paint, a one-part curable paint, or a two-part curable paint.
(16) A method of performing coating using carbon dioxide using the coating apparatus according to any one of (1) and (4) to (15), wherein a primary pressure regulating valve on a pump discharge side is provided. Carbon dioxide was used, characterized in that the primary pressure regulating valve provided downstream of the junction of the branch line was set to be equal to the spray pressure in the quantitative coating mode where the spray pressure was set higher than the total amount discharged from the pump. How to paint.
(17) A method of performing coating using carbon dioxide using the coating apparatus according to any one of (1) and (4) to (15), wherein the spray flow rate is set according to the spray pressure. The primary pressure regulating valve on the fluid discharge side, which is automatically variable, is set equal to or slightly higher than the spray pressure, and the primary pressure regulating valve on the fluid side that does not vary the flow rate is set on the variable fluid side. By setting it higher than the primary pressure regulating valve set value, the flow rate of the fluid that does not change the flow rate is made constant, and the spray flow rate of the fluid that changes the flow rate is made variable according to the flow rate characteristics of the orifice of the spray nozzle, A coating method using carbon dioxide, characterized in that, in a constant pressure coating mode in which the surplus is returned to the pump suction, a primary pressure regulating valve provided downstream of the junction of the branch lines is set to be equal to the spray pressure.
(18) A method of performing coating using carbon dioxide using the coating apparatus according to any one of (2) and (4) to (15), which is determined by a set value of a secondary pressure regulating valve The primary pressure regulating valve on the fluid discharge side that automatically varies the spray flow rate according to the spray pressure to be set is set higher than the spray pressure, and the primary pressure regulating valve on the fluid side that does not vary the flow rate is set. By setting the variable fluid side higher than the set value of the primary pressure adjustment valve on the variable fluid side, the flow rate of the fluid that does not vary the flow rate is made constant, and the spray flow rate of the fluid that varies the flow rate depends on the flow rate characteristics of the orifice of the spray nozzle A coating method using carbon dioxide, wherein the primary pressure regulating valve provided downstream of the junction of the branch lines is set lower than the spray pressure in the constant pressure coating mode in which the surplus is returned to the pump suction as a variable.
(19) A method of performing coating using carbon dioxide using the coating apparatus according to any one of (3) and (4) to (15), which is determined by a set value of a secondary pressure regulating valve. The primary pressure regulating valve on the fluid discharge side that automatically varies the spray flow rate according to the spray pressure to be set is set higher than the spray pressure, and the primary pressure regulating valve on the fluid side that does not vary the flow rate is set. By setting it higher than the set value of the primary pressure adjustment valve on the variable fluid side, the flow rate of the fluid that does not change the flow rate is made constant, and the spray flow rate of the fluid that changes the flow rate depends on the flow rate characteristics of the orifice of the spray nozzle In a constant pressure coating mode in which the surplus is returned to the pump suction as a variable, a coating method using carbon dioxide, characterized in that the primary pressure regulating valve provided downstream of the junction of the branch lines is set higher than the spray pressure.
(20) Measure the mass flow rate of paint and carbon dioxide flowing into the mixer, and control the flow rate so that the pump discharge rate on the fluid side without variable flow rate is a constant ratio to the mass flow rate on the variable flow rate side. The coating method using carbon dioxide according to any one of (17) to (19), wherein:
(21) The coating method according to any one of (17) to (20), wherein the fluid for changing the flow rate is a paint.
(22) The painting operation is divided into a painting mode in which painting is actually performed, an instantaneous stop mode in which painting is stopped for several seconds, a short-time stop mode in which tens of seconds are stopped, and a long-time stop mode in which the paint is stopped for several minutes. In V-1 open, V-2 close, V-3 open, V-4 close, and instantaneous stop mode, V-1 open, V-2 close, V-3 close, V-4 close, short stop In the mode, V-1 open, V-2 open, V-3 close, V-4 open → close, and in the long stop mode, V-1 open, V-2 close, V-3 close, V- 4. The coating method according to the above (16) or (18), wherein 4 is open → closed.
(23) The painting operation is divided into a painting mode in which painting is actually performed, an instantaneous stop mode in which painting is stopped for a few seconds, a short-time stop mode in which the paint is stopped for several tens of seconds, and a long-time stop mode in which the paint is stopped for several minutes. In V-1 open, V-2 close, V-3 open, V-4 close, and instantaneous stop mode, V-1 open, V-2 close, V-3 close, V-4 close, short stop In the mode, V-1 closed, V-2 opened, V-3 closed, V-4 opened → closed, and in the long stop mode, V-1 opened, V-2 closed, V-3 closed, V- 4. The coating method according to the above (17) or (19), wherein 4 is open → closed.

次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、従来の有機溶剤系塗料によるスプレー塗装において、大量に使用される希釈溶剤(VOC)を、極少量の二酸化炭素に替えることにより、有機溶剤系塗装と同等の、塗装仕上げ品質、すなわち、塗膜均一性、平滑性、鮮映性などを確保したまま、VOCの発生を大幅に低減し得る低環境負荷型の新しい二酸化炭素塗装方法及びその装置を提供することを特徴とするものである。
Next, the present invention will be described in more detail.
In the spray coating with a conventional organic solvent-based paint, the present invention replaces a diluting solvent (VOC) used in a large amount with a very small amount of carbon dioxide, thereby achieving a paint finish quality equivalent to that of an organic solvent-based paint, that is, It is characterized by providing a new low-environmental load-type carbon dioxide coating method and apparatus capable of greatly reducing the occurrence of VOC while ensuring film uniformity, smoothness, sharpness, etc. is there.

本発明は、有機溶剤系の噴霧塗装において用いられる希釈溶剤(シンナー)を、二酸化炭素で一部又は全部を代替する二酸化炭素塗装において、塗料供給ラインとして、塗料を貯蔵するタンク、該タンクから供給される塗料を所定の圧力まで加圧する塗料高圧ポンプ、該塗料高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を塗料タンクへ返送させる塗料1次圧調整弁と、その上流に、閉止弁(V−1)を有し、二酸化炭素供給ラインとして、液体二酸化炭素を貯蔵するタンク、該液体二酸化炭素を所定温度まで冷却する冷却器、該冷却器から供給される液体二酸化炭素を所定の圧力まで加圧する液体二酸化炭素高圧ポンプ、該液体二酸化炭素高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を同ポンプのサクションに返送させる液体二酸化炭素1次圧調整弁、を有し、塗料/二酸化炭素混合物ラインとして、上記塗料供給ラインから供給される加圧された塗料と、上記二酸化炭素供給ラインから供給される加圧された二酸化炭素とを混合する混合器、該混合器から供給される混合後の塗料/二酸化炭素加圧混合物を、大気圧下の塗装対象物へ噴霧する噴霧ガンを有し、混合器から噴霧ガンまでの間に分岐ラインとして塗料/二酸化炭素加圧混合物の圧力を調整し、余剰分を大気圧下へ排出する1次圧調整弁と、その上流に、閉止弁(V−2)を、更に、混合器から噴霧ガンまでの間で分岐ライン合流点より下流に、閉止弁(V−3)を、更に、当該閉止弁(V−3)の下流に、高圧二酸化炭素の供給を行う閉止弁(V−4)と二酸化炭素導入配管を有すること、からなる二酸化炭素を用いた塗装装置、である。   The present invention provides a tank for storing paint as a paint supply line in a carbon dioxide coating in which part or all of the diluent solvent (thinner) used in organic solvent-based spray coating is replaced by carbon dioxide. Paint high-pressure pump that pressurizes the paint to be applied to a predetermined pressure, a paint primary pressure adjusting valve that adjusts the discharge pressure of the paint high-pressure pump and returns excess to the paint tank, and a close valve (V- 1) as a carbon dioxide supply line, a tank for storing liquid carbon dioxide, a cooler for cooling the liquid carbon dioxide to a predetermined temperature, and pressurizing the liquid carbon dioxide supplied from the cooler to a predetermined pressure A liquid carbon dioxide high pressure pump, a liquid carbon dioxide primary pressure regulating valve that adjusts the discharge pressure of the liquid carbon dioxide high pressure pump and returns the excess to the suction of the pump; And a mixer for mixing the pressurized paint supplied from the paint supply line and the pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply line as the paint / carbon dioxide mixture line, and the mixer It has a spray gun that sprays the mixed paint / carbon dioxide pressurized mixture supplied from the above to the object to be coated under atmospheric pressure, and the paint / carbon dioxide pressurized as a branch line from the mixer to the spray gun The primary pressure regulating valve that adjusts the pressure of the mixture and discharges the surplus to atmospheric pressure, and the close valve (V-2) upstream from it, and further joins the branch line between the mixer and the spray gun. It has a shut-off valve (V-3) downstream from the point, and further a shut-off valve (V-4) for supplying high-pressure carbon dioxide and a carbon dioxide introduction pipe downstream of the shut-off valve (V-3). Coating equipment using carbon dioxide, A.

本発明は、上記の塗装装置を使用して二酸化炭素を用いた塗装を行う方法であって、
ポンプ吐出側の1次圧調整弁を、噴霧圧より高く設定し、ポンプ吐出量全量を噴霧する定量塗装モードにおいて、分岐ライン合流点下流に設けた1次圧調整弁を、噴霧圧と同等に設定すること、からなる二酸化炭素を用いた塗装方法、である。
The present invention is a method of performing coating using carbon dioxide using the above-described coating apparatus,
The primary pressure adjustment valve on the pump discharge side is set higher than the spray pressure, and the primary pressure adjustment valve provided downstream of the branch line merging point is equivalent to the spray pressure in the quantitative coating mode in which the entire pump discharge amount is sprayed. A coating method using carbon dioxide consisting of:

また、本発明は、上記の塗装装置を使用して二酸化炭素を用いた塗装を行う方法であって、噴霧圧に応じて、その噴霧流量を自動的に可変する流体側のポンプ吐出側の1次圧調整弁を、噴霧圧と同等、あるいはわずかに高く設定し、流量可変を行わない流体側の1次圧調整弁を、可変流体側の1次圧調整弁設定値より更に高く設定することにより、流量可変を行わない流体の流量を一定とし、流量可変を行う流体の噴霧流量を、噴霧ノズルのオリフィスの流量特性に応じて可変として、余剰分をポンプサクションに戻す定圧塗装モードにおいて、分岐ライン合流点下流に設けた1次圧調整弁を、噴霧圧と同等に設定すること、からなる二酸化炭素を用いた塗装方法、である。   Further, the present invention is a method of performing coating using carbon dioxide using the above-described coating apparatus, and the fluid discharge pump 1 that automatically varies the spray flow rate according to the spray pressure. Set the primary pressure adjustment valve to be equal to or slightly higher than the spray pressure, and set the primary pressure adjustment valve on the fluid side, which does not change the flow rate, higher than the primary pressure adjustment valve setting value on the variable fluid side. In constant pressure coating mode, the flow rate of the fluid that does not change the flow rate is made constant, the spray flow rate of the fluid that changes the flow rate is made variable according to the flow rate characteristics of the orifice of the spray nozzle, and the surplus is returned to the pump suction. It is the coating method using the carbon dioxide which consists of setting the primary pressure regulating valve provided downstream of the line confluence to be equal to the spray pressure.

本発明は、有機溶剤系の噴霧塗装において用いられる希釈溶剤(シンナー)を、二酸化炭素で一部又は全部を代替する二酸化炭素塗装において、塗料供給ラインとして、塗料を貯蔵するタンク、該タンクから供給される塗料を所定の圧力まで加圧する塗料高圧ポンプ、該塗料高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を塗料タンクへ返送させる塗料1次圧調整弁と、その上流に、閉止弁(V−1)を有し、二酸化炭素供給ラインとして、液体二酸化炭素を貯蔵するタンク、該液体二酸化炭素を所定温度まで冷却する冷却器、該冷却器から供給される液体二酸化炭素を所定の圧力まで加圧する液体二酸化炭素高圧ポンプ、該液体二酸化炭素高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を同ポンプのサクションに返送させる液体二酸化炭素1次圧調整弁、を有し、塗料/二酸化炭素混合物ラインとして、上記塗料供給ラインから供給される加圧された塗料と、上記二酸化炭素供給ラインから供給される加圧された二酸化炭素とを混合する混合器、該混合器から供給される混合後の塗料/二酸化炭素加圧混合物を、所定の圧力に減圧する2次圧調整弁、及び該2次圧調整弁後の塗料/二酸化炭素加圧混合物を、大気圧下の塗装対象物へ噴霧する噴霧ガンを有し、該2次圧調整弁から噴霧ガンまでの間に分岐ラインとして塗料/二酸化炭素加圧混合物の圧力を調整し、余剰分を大気圧下へ排出する1次圧調整弁と、その上流に、閉止弁(V−2)を、更に、該2次圧調整弁から噴霧ガンまでの間で分岐ライン合流点より下流に、閉止弁(V−3)を、更に、当該閉止弁(V−3)の下流に高圧二酸化炭素の供給を行う閉止弁(V−4)と、二酸化炭素導入配管を有すること、からなる二酸化炭素を用いた塗装装置、である。   The present invention provides a tank for storing paint as a paint supply line in a carbon dioxide coating in which part or all of the diluent solvent (thinner) used in organic solvent-based spray coating is replaced by carbon dioxide. Paint high-pressure pump that pressurizes the paint to be applied to a predetermined pressure, a paint primary pressure adjusting valve that adjusts the discharge pressure of the paint high-pressure pump and returns excess to the paint tank, and a close valve (V- 1) as a carbon dioxide supply line, a tank for storing liquid carbon dioxide, a cooler for cooling the liquid carbon dioxide to a predetermined temperature, and pressurizing the liquid carbon dioxide supplied from the cooler to a predetermined pressure A liquid carbon dioxide high pressure pump, a liquid carbon dioxide primary pressure regulating valve that adjusts the discharge pressure of the liquid carbon dioxide high pressure pump and returns the excess to the suction of the pump; And a mixer for mixing the pressurized paint supplied from the paint supply line and the pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply line as the paint / carbon dioxide mixture line, and the mixer A secondary pressure regulating valve for reducing the mixed paint / carbon dioxide pressurized mixture supplied from the pressure to a predetermined pressure, and the paint / carbon dioxide pressurized mixture after the secondary pressure regulating valve under atmospheric pressure. It has a spray gun that sprays on the object to be painted, adjusts the pressure of the paint / carbon dioxide pressurized mixture as a branch line between the secondary pressure regulating valve and the spray gun, and discharges the excess to atmospheric pressure A primary pressure adjusting valve and a closing valve (V-2) upstream thereof, and further, a closing valve (V-3) downstream from the branch line junction between the secondary pressure adjusting valve and the spray gun. And high pressure carbon dioxide downstream of the shut-off valve (V-3). A shut-off valve to supply the (V-4), it has a carbon dioxide inlet pipe, coating apparatus using carbon dioxide consisting of a.

本発明は、上記の塗装装置を使用して二酸化炭素を用いた塗装を行う方法であって、2次圧調整弁の設定値で決定される噴霧圧に応じて、その噴霧流量を自動的に可変する流体側のポンプ吐出側の1次圧調整弁を、噴霧圧より高く設定し、流量可変を行わない流体側の1次圧調整弁を、可変流体側の1次圧調整弁設定値より更に高く設定することにより、流量可変を行わない流体の流量を一定とし、流量可変を行う流体の噴霧流量を、噴霧ノズルのオリフィスの流量特性に応じて可変として、余剰分をポンプサクションに戻す定圧塗装モードにおいて、分岐ライン合流点下流に設けた1次圧調整弁を、噴霧圧より低く設定すること、からなる二酸化炭素を用いた塗装方法、である。   The present invention is a method of performing coating using carbon dioxide using the above-described coating apparatus, and automatically controls the spray flow rate according to the spray pressure determined by the set value of the secondary pressure regulating valve. The variable primary pressure regulating valve on the fluid discharge side of the pump is set higher than the spray pressure, and the primary pressure regulating valve on the fluid side that does not change the flow rate is set from the primary pressure regulating valve setting value on the variable fluid side. By setting it higher, the flow rate of the fluid that does not change the flow rate is constant, the spray flow rate of the fluid that changes the flow rate is variable according to the flow rate characteristics of the orifice of the spray nozzle, and the excess pressure is returned to the pump suction In the painting mode, a primary pressure regulating valve provided downstream of the branch line merging point is set to be lower than the spray pressure. This is a painting method using carbon dioxide.

また、更に、本発明は、有機溶剤系の噴霧塗装において用いられる希釈溶剤(シンナー)を、二酸化炭素で一部又は全部を代替する二酸化炭素塗装において、塗料供給ラインとして、塗料を貯蔵するタンク、該タンクから供給される塗料を所定の圧力まで加圧する塗料高圧ポンプ、該塗料高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を塗料タンクへ返送させる塗料1次圧調整弁と、その上流に、閉止弁(V−1)を有し、二酸化炭素供給ラインとして、液体二酸化炭素を貯蔵するタンク、該液体二酸化炭素を所定温度まで冷却する冷却器、該冷却器から供給される液体二酸化炭素を所定の圧力まで加圧する液体二酸化炭素高圧ポンプ、該液体二酸化炭素高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を同ポンプのサクションに返送させる液体二酸化炭素1次圧調整弁、を有し、塗料/二酸化炭素混合物ラインとして、上記塗料供給ラインから供給される加圧された塗料と、上記二酸化炭素供給ラインから供給される加圧された二酸化炭素とを混合する混合器、該混合器から供給される混合後の塗料/二酸化炭素加圧混合物を、所定の圧力に減圧する2次圧調整弁、及び該2次圧調整弁後の塗料/二酸化炭素加圧混合物を、大気圧下の塗装対象物へ噴霧する噴霧ガンを有し、該混合器から2次圧調整弁までの間に分岐ラインとして塗料/二酸化炭素加圧混合物の圧力を調整し、余剰分を大気圧下へ排出する1次圧調整弁と、その上流に、閉止弁(V−2)を、更に、該2次圧調整弁から噴霧ガンまでの間に閉止弁(V−3)を、更に、当該閉止弁(V−3)の下流に、高圧二酸化炭素の供給を行う閉止弁(V−4)と、二酸化炭素導入配管を有すること、からなる二酸化炭素を用いた塗装装置、である。   Furthermore, the present invention relates to a tank for storing paint as a paint supply line in carbon dioxide coating in which a diluent solvent (thinner) used in organic solvent-based spray coating is partially or entirely replaced with carbon dioxide, A paint high pressure pump that pressurizes the paint supplied from the tank to a predetermined pressure, a paint primary pressure adjusting valve that adjusts the discharge pressure of the paint high pressure pump and returns the excess to the paint tank, and is closed upstream A tank for storing liquid carbon dioxide, a cooler for cooling the liquid carbon dioxide to a predetermined temperature, and a predetermined amount of liquid carbon dioxide supplied from the cooler. Liquid carbon dioxide high-pressure pump that pressurizes to the pressure, liquid carbon primary pressure that adjusts the discharge pressure of the liquid carbon dioxide high-pressure pump and returns the surplus to the suction of the pump A mixing valve that mixes pressurized paint supplied from the paint supply line and pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply line as a paint / carbon dioxide mixture line A secondary pressure regulating valve for reducing the mixed paint / carbon dioxide pressurized mixture supplied from the mixer to a predetermined pressure, and a paint / carbon dioxide pressurized mixture after the secondary pressure regulating valve Has a spray gun that sprays on the object to be coated under atmospheric pressure, and adjusts the pressure of the paint / carbon dioxide pressurized mixture as a branch line between the mixer and the secondary pressure regulating valve to increase the surplus. A primary pressure regulating valve that discharges to atmospheric pressure, a closing valve (V-2) upstream thereof, and a closing valve (V-3) between the secondary pressure regulating valve and the spray gun, Closed to supply high-pressure carbon dioxide downstream of the stop valve (V-3) A valve (V-4), it has a carbon dioxide inlet pipe, coating apparatus using carbon dioxide consisting of a.

本発明は、上記の塗装装置を使用して二酸化炭素を用いた塗装を行う方法、であって、
2次圧調整弁の設定値で決定される噴霧圧に応じて、その噴霧流量を自動的に可変する流体側のポンプ吐出側の1次圧調整弁を、噴霧圧より高く設定し、流量可変を行わない流体側の1次圧調整弁を、可変流体側の1次圧調整弁設定値より更に高く設定することにより、流量可変を行わない流体の流量を一定とし、流量可変を行う流体の噴霧流量を、噴霧ノズルのオリフィスの流量特性に応じて可変として、余剰分をポンプサクションに戻す定圧塗装モードにおいて、分岐ライン合流点下流に設けた1次圧調整弁を、噴霧圧より高く設定すること、からなる二酸化炭素を用いた塗装方法、である。
The present invention is a method of performing coating using carbon dioxide using the above-described coating apparatus,
The primary pressure regulating valve on the fluid discharge side that automatically varies the spray flow rate according to the spray pressure determined by the set value of the secondary pressure regulating valve is set higher than the spray pressure, and the flow rate is variable. By setting the primary pressure regulating valve on the fluid side that does not perform the flow higher than the primary pressure regulating valve set value on the variable fluid side, the flow rate of the fluid that does not vary the flow is kept constant, In the constant pressure coating mode in which the spray flow rate is variable according to the flow rate characteristics of the orifice of the spray nozzle and the surplus is returned to the pump suction, the primary pressure adjustment valve provided downstream of the branch line merge point is set higher than the spray pressure. A coating method using carbon dioxide.

本発明では、塗装装置の構成として、分岐ライン合流点より噴霧ガンまでを、複数系列で構成すること、加圧された塗料を、所定温度まで加熱する塗料加熱器を有すること、液体二酸化炭素高圧ポンプのサクションに返送される余剰二酸化炭素を、所定温度まで冷却する冷却器を有すること、加圧された液体二酸化炭素を、所定温度まで加熱する二酸化炭素加熱器を有すること、混合後の塗料/二酸化炭素加圧混合物を、所定温度に調整する混合物温度調整器を有すること、混合器が、塗料と二酸化炭素とを急速混合し得るマイクロ混合器であること、分岐ライン合流点下流に設けた1次圧調整弁から排出される塗料が、塗料タンクに戻ること、閉止弁(V−3)と閉止弁(V−4)が、噴霧ガン内に組み込まれていること、混合器後の塗料/二酸化炭素加圧混合物が、塗料に二酸化炭素が溶解した1相混合物であること、塗料が、紫外線硬化型塗料、一液硬化型塗料、又は二液硬化型塗料であること、などを好ましい実施の態様としている。   In the present invention, as a configuration of the coating apparatus, a plurality of lines from the junction of the branch line to the spray gun are configured, a paint heater for heating the pressurized paint to a predetermined temperature, liquid carbon dioxide high pressure Having a cooler that cools excess carbon dioxide returned to the pump suction to a predetermined temperature, a carbon dioxide heater that heats pressurized liquid carbon dioxide to a predetermined temperature, and a paint / It has a mixture temperature controller that adjusts the carbon dioxide pressurized mixture to a predetermined temperature, the mixer is a micro mixer that can rapidly mix paint and carbon dioxide, and 1 provided downstream of the junction of the branch line The paint discharged from the secondary pressure adjusting valve returns to the paint tank, the closing valve (V-3) and the closing valve (V-4) are incorporated in the spray gun, the paint after the mixer Preferably, the carbon dioxide pressure mixture is a one-phase mixture in which carbon dioxide is dissolved in the paint, and the paint is an ultraviolet curable paint, a one-part curable paint, or a two-part curable paint. It is an aspect.

また、本発明では、塗装方法として、塗装操作を、実際に塗装を行っている塗装モード、塗装を数秒間停止する瞬時停止モード、数十秒間停止する短時間停止モード、及び数分間停止する長時間停止モードに分け、塗装モードでは、V−1開、V−2閉、V−3開、V−4閉、瞬時停止モードでは、V−1開、V−2閉、V−3閉、V−4閉、短時間停止モードでは、V−1開あるいは閉、V−2開、V−3閉、V−4開→閉、そして、長時間停止モードでは、V−1開、V−2閉、V−3閉、V−4開→閉とすること、を好ましい実施の態様としている。   Further, in the present invention, as a painting method, the painting operation is performed in a painting mode in which painting is actually performed, an instantaneous stop mode in which painting is stopped for a few seconds, a short-time stop mode in which the paint is stopped for several tens of seconds, and a long time in which the paint operation is stopped for several minutes. It is divided into the time stop mode. In the paint mode, V-1 open, V-2 close, V-3 open, V-4 close, and in the instantaneous stop mode, V-1 open, V-2 close, V-3 close, In V-4 closed and short stop mode, V-1 open or closed, V-2 open, V-3 closed, V-4 open → closed, and in long stop mode, V-1 open, V- 2 close, V-3 close, and V-4 open → close are preferred embodiments.

一般に、有機溶剤系塗装では、重量基準で、塗料、すなわち、ポリマーと、ポリマーを溶解して流動性を持たせる真溶剤の50から150%の希釈溶剤、例えば、トルエン、キシレンなどを加えて、噴霧が可能な粘度まで低下させることが必要とされる。そして、その低粘度化された塗料/希釈溶剤の混合物は、空気を霧化媒体としたエアースプレー方式や、霧化エアーを使用しない高圧噴霧方式により、微細液滴として噴霧され、塗装対象物に塗布される。   In general, in organic solvent-based coatings, on a weight basis, a paint, that is, a polymer and a dilute solvent of 50 to 150% of a true solvent that dissolves the polymer and has fluidity, such as toluene and xylene, are added, It is necessary to reduce the viscosity to enable spraying. The low-viscosity paint / dilution solvent mixture is sprayed as fine droplets by an air spray method using air as an atomizing medium or a high-pressure spray method that does not use atomized air. Applied.

本発明は、上記の有機溶剤系塗装で使用される希釈溶剤を、二酸化炭素で一部又は全部を代替する塗装方式を提供するものである。本発明で対象とされる塗料は、大別して、紫外線硬化型塗料、一液硬化型塗料、及び二液硬化型塗料の3種に分けられる。紫外線硬化塗料とは、紫外線で硬化し、造膜する塗料であり、高硬度、耐摩耗性、耐擦傷性、耐化学薬品性、耐溶剤性などに優れ、例えば、携帯電話などのハードコートとして用いられる。   The present invention provides a coating method in which the diluent solvent used in the organic solvent-based coating is partially or entirely replaced with carbon dioxide. The paints targeted in the present invention are roughly classified into three types: ultraviolet curable paints, one-part curable paints, and two-part curable paints. UV curable paint is a paint that cures with ultraviolet rays and forms a film, and is excellent in high hardness, abrasion resistance, scratch resistance, chemical resistance, solvent resistance, etc., for example, as a hard coat for mobile phones, etc. Used.

上記塗料は、紫外線(UV)をエネルギーとして、アクリル系オリゴマー、モノマー配合品が、ラジカル重合して、塗膜を形成する塗料である。また、一液硬化型塗料とは、無希釈で、あるいはシンナーなどの希釈剤(粘度調整剤)だけを調合して用いる塗料であり、主に、家電製品、例えば、TVキャビネットなどや、自動車部品、工業部品などに用いられる。   The coating material is a coating material that forms a coating film by radical polymerization of an acrylic oligomer or monomer compound using ultraviolet rays (UV) as energy. In addition, the one-component curable paint is a paint that is used undiluted or by blending only a diluent (viscosity modifier) such as thinner, and is mainly used for home appliances such as TV cabinets and automobile parts. Used for industrial parts.

上記塗料は、アクリル樹脂を主成分とし、硬化剤を使用しなくても、塗膜形成される塗料である。ニトロセルロースがブレンドされていることで、速乾性で、硬度が高く、耐摩耗性が優れている。適用素材は、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、ノリル樹脂、硬質塩化ビニール樹脂、ポリカーボネート樹脂など、巾広い用途に使用される。   The above-mentioned paint is a paint that has an acrylic resin as a main component and that forms a coating film without using a curing agent. By blending nitrocellulose, it is quick-drying, high in hardness, and excellent in wear resistance. The applicable material is used for a wide range of applications such as polystyrene resin, ABS resin, AS resin, Noryl resin, hard vinyl chloride resin, polycarbonate resin and the like.

一方、二液硬化型塗料とは、硬化剤を使用前に混合し、化学反応で硬化し、乾燥する塗料であり、耐アルコール性、耐磨耗性に優れ、主に、自動車内装、精密機器、光学機器などに用いられる。この塗料は、アクリル樹脂を主成分とし、ポリイソシアネート化合物を硬化剤とする、二液反応硬化型のアクリルウレタン塗料である。   On the other hand, a two-component curable paint is a paint that is mixed with a curing agent before use, cured by chemical reaction, and dried. It is excellent in alcohol resistance and abrasion resistance, mainly in automobile interiors and precision equipment. Used in optical equipment. This paint is a two-component reaction-curing acrylic urethane paint containing an acrylic resin as a main component and a polyisocyanate compound as a curing agent.

本発明では、塗料に、二酸化炭素を混合、溶解させるが、その条件は、温度は30〜70℃、好ましくは35から45℃、圧力は、5〜20MPa、好ましくは7〜10MPaである。従って、塗料を加圧する必要があるが、塗料は、一般的に、粘度が50〜500cpと高く、塗料高圧ポンプとして、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプなどが用いられる。   In the present invention, carbon dioxide is mixed and dissolved in the paint. The conditions are a temperature of 30 to 70 ° C., preferably 35 to 45 ° C., and a pressure of 5 to 20 MPa, preferably 7 to 10 MPa. Accordingly, it is necessary to pressurize the paint, but the paint generally has a high viscosity of 50 to 500 cp, and a piston pump, a diaphragm pump, or the like is used as the paint high-pressure pump.

塗料粘度が充分に高ければ、ギヤポンプの採用も可能となる。防爆対策が必要な場合には、ポンプの駆動源としては空気を採用するか、ポンプを、防爆ボックス内に設置し、内部に不活性ガスを流通させることも可能である。一方、二酸化炭素高圧ポンプとしては、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプに加え、プランジャーポンプの採用も可能である。ただし、二酸化炭素の加圧に際しては、液体二酸化炭素での加圧が有利であり、この場合、ポンプの前段での冷却が必要とされる。   If the paint viscosity is sufficiently high, a gear pump can be used. When explosion-proof measures are required, air can be adopted as a pump drive source, or the pump can be installed in an explosion-proof box and an inert gas can be circulated therein. On the other hand, as a high-pressure carbon dioxide pump, a plunger pump can be adopted in addition to a piston pump and a diaphragm pump. However, in pressurization of carbon dioxide, pressurization with liquid carbon dioxide is advantageous, and in this case, cooling at the front stage of the pump is required.

本発明では、加熱器の型式は、特に限定されないが、装置の運転開始時や、流量を変えたときなどに、温度をなるべく早く一定に制御することや、塗装面の切り替えなどで噴霧を一時的に停止し、再度噴霧を開始するときなどに、それぞれの流体の温度が大きく変化しないことが求められる。そのため、一般的に使用される電気加熱式加熱器よりは、加熱媒体(通常は、水)の満たされたタンクに、流体の通過する高圧配管をコイル状に浸漬したタンク/コイル式の熱交換器が好適に用いられる。特に、混合後の塗料/二酸化炭素加圧混合物は、塗料によっては、大きな混合熱が発生することがあるが、タンク/コイル式の熱交換器であれば、所定の温度に調整(冷却)することも可能となる。   In the present invention, the type of the heater is not particularly limited. However, when the apparatus is started or when the flow rate is changed, the temperature is controlled to be constant as soon as possible, or the spray is temporarily changed by switching the painted surface. When the operation is stopped and spraying is started again, it is required that the temperature of each fluid does not change greatly. Therefore, a tank / coil type heat exchange in which a high-pressure pipe through which a fluid passes is immersed in a tank filled with a heating medium (usually water) rather than a commonly used electric heater. A vessel is preferably used. In particular, the paint / carbon dioxide pressure mixture after mixing may generate a large heat of mixing depending on the paint, but if it is a tank / coil heat exchanger, it is adjusted (cooled) to a predetermined temperature. It is also possible.

本発明では、上記塗料と、二酸化炭素を効率的に混合し、塗料中に、二酸化炭素を溶解していくことが必要である。従来、この目的ためには、インラインミキサである流体多段分割原理を応用したスタティックミキサ(静的混合器)が用いられてきたが、必ずしも充分な混合、溶解が実現できていない。本発明では、マイクロ混合の原理を利用した高圧マイクロ混合器が使用される。   In the present invention, it is necessary to efficiently mix the paint and carbon dioxide and dissolve the carbon dioxide in the paint. Conventionally, static mixers (static mixers) applying the fluid multistage division principle, which is an in-line mixer, have been used for this purpose, but sufficient mixing and dissolution cannot always be realized. In the present invention, a high-pressure micromixer using the principle of micromixing is used.

高圧マイクロ混合器の型式は、特に限定されないが、塗料の粘性が高いことや、閉塞性があることなどを勘案すると、拡散距離を極めて短くして、2流体を混合するインターディジタルチャネル構造、例えば、ドイツ、IMM社が提供する層流型マイクロキミサよりは、流体の乱流混合効果を利用したマイクロ混合器の方が、望ましい。   The type of the high-pressure micromixer is not particularly limited. However, in consideration of the high viscosity of the paint and the blocking property, an interdigital channel structure that mixes two fluids with an extremely short diffusion distance, for example, A micro mixer utilizing the turbulent mixing effect of a fluid is preferable to a laminar flow type micro Kimisa provided by IMM, Germany.

これらの混合器としては、例えば、流路径が0.5mm以下のT字型混合器、旋回流を利用したスワール型マイクロ混合器、流体を微小な空間の中心で衝突させる中心衝突型マイクロ混合器、及び内管の内径が0.5mm以下の二重管式マイクロ混合器、などがあげられる。   As these mixers, for example, a T-shaped mixer having a flow path diameter of 0.5 mm or less, a swirl type micro mixer using a swirling flow, and a center collision type micro mixer that causes a fluid to collide at the center of a minute space And a double-tube micromixer having an inner tube with an inner diameter of 0.5 mm or less.

また、これらのマイクロ混合器では、塗料と二酸化炭素の充分な混合が行われ、安定した一相混合物を形成することが可能となるが、塗料と二酸化炭素が完全に混合されても、塗料中へ二酸化炭素が完全に溶解するまでには、一定の保持時間が必要となることや、条件によっては、混合器以降、噴霧ガンまでの間で、塗料と二酸化炭素の二相系となることもあり、その場合、両流体の粘性が大きく異なるため、噴霧が安定せず、きれいな塗布が実現できない危険性がある。塗料への二酸化炭素の溶解度は、塗料の種類、温度・圧力により大きく変動するが、混合器及び混合器以降の構成によっても、大きな影響を受けることになる。   In addition, in these micro mixers, the paint and carbon dioxide are sufficiently mixed to form a stable one-phase mixture. However, even if the paint and carbon dioxide are completely mixed, A certain holding time is required until carbon dioxide completely dissolves, and depending on the conditions, a two-phase system of paint and carbon dioxide may be formed between the mixer and the spray gun. In this case, since the viscosities of the two fluids differ greatly, there is a risk that the spray is not stable and a clean application cannot be realized. The solubility of carbon dioxide in the paint varies greatly depending on the kind of paint, temperature and pressure, but is greatly influenced by the mixer and the configuration after the mixer.

本発明で用いる噴霧ガンは、エアレスタイプの高圧噴霧ガンであれば良いが、噴霧流量、噴霧圧力、及び噴霧パターンの最終的な制御は、この噴霧ガンに装着されている高圧ノズルオリフィスの開口径(相当径)とその形状に依存するため、極めて重要である。噴霧流量は、単位時間当たりの塗装量をどのくらいに設定するかで、大きく異なるが、塗料の流量として、一般的に、50〜500g/minの範囲が選択される。   The spray gun used in the present invention may be an airless high-pressure spray gun, but the final control of the spray flow rate, spray pressure, and spray pattern is controlled by the opening diameter of the high-pressure nozzle orifice mounted on the spray gun. Since it depends on (equivalent diameter) and its shape, it is extremely important. The spray flow rate differs greatly depending on how much the coating amount per unit time is set, but generally, a range of 50 to 500 g / min is selected as the flow rate of the paint.

例えば、噴霧流量が、100g/min程度の場合、その時の圧力を5〜10MPaとすると、オリフィスの相当直径は、0.1〜0.2mmが選択される。オリフィスの形状については、求められる噴霧スプレーパターンにより異なるが、フラットスプレーであれば、楕円形のオリフィス形状となる。また、オリフィス形状が円形であれば、フルコーンスプレーとなるが、噴出直後に空気などを吹き付けて、スプレーパターンを制御することにより、フルコーンスプレーをフラットスプレーに変えることも可能である。   For example, when the spray flow rate is about 100 g / min and the pressure at that time is 5 to 10 MPa, 0.1 to 0.2 mm is selected as the equivalent diameter of the orifice. The shape of the orifice varies depending on the required spray pattern, but if it is a flat spray, it has an elliptical orifice shape. In addition, if the orifice shape is circular, it becomes a full cone spray, but it is also possible to change the full cone spray to a flat spray by blowing air or the like immediately after jetting and controlling the spray pattern.

実際に、塗装を行う方法(モード)は、2方式あり、1つの方式が、塗料、二酸化炭素とも、設定したポンプ流量で、全量を噴霧する定量噴霧モードであり、この場合は、流量と粘度などの混合物物性と、ノズルオリフィス特性とで決定される圧力で噴霧される。流量が大きいほど、粘度が大きいほど、噴霧圧力は、大きくなる。もう1つの方式が、噴霧圧力を一定とした定圧噴霧モードであり、塗料あるいは二酸化炭素の片方の流量を一定として、もう片方の噴霧流量を、圧力に応じて、可変とする方式である。当然ながら、可変流体側のポンプの吐出量は、噴霧想定量より大きく設定され、余剰分は、ポンプ吐出側に設けられた1次圧調整弁より、ポンプサクションに返送される。   Actually, there are two methods (modes) for painting, and one method is a constant spray mode that sprays the entire amount of paint and carbon dioxide at the set pump flow rate. In this case, the flow rate and viscosity The pressure is determined by the physical properties of the mixture and the characteristics of the nozzle orifice. The greater the flow rate and the greater the viscosity, the greater the spray pressure. The other method is a constant pressure spray mode in which the spray pressure is constant, in which the flow rate of one of the paint or carbon dioxide is constant and the spray flow rate of the other is variable according to the pressure. Naturally, the discharge amount of the pump on the variable fluid side is set to be larger than the assumed spray amount, and the surplus is returned to the pump suction from the primary pressure regulating valve provided on the pump discharge side.

通常、可変流体としては、塗料が選択されることが多い。構成上は、二酸化炭素を可変流体とすることも可能であるが、この場合、二酸化炭素の量が増加することにより、塗料/二酸化炭素混合物の流量が大きくなり、噴霧圧力が高くなる傾向と、塗料/二酸化炭素混合物の流量粘度が低くなり、噴霧圧力が低くなる傾向の、両方が起こることにより、噴霧圧力が不安定になることがある。従って、通常は、可変流体として、塗料が選択される。   Usually, a paint is often selected as the variable fluid. In terms of configuration, carbon dioxide can be used as a variable fluid. In this case, the flow rate of the paint / carbon dioxide mixture increases and the spray pressure tends to increase as the amount of carbon dioxide increases. The spray pressure can become unstable due to both of the low flow viscosity of the paint / carbon dioxide mixture and the tendency to lower the spray pressure. Therefore, normally, a paint is selected as the variable fluid.

定圧噴霧モードでの圧力制御は、可変流体側のポンプ吐出側に設けられた1次圧調整弁で行うか、あるいは、塗料/二酸化炭素の混合後に設けられた2次圧調整弁で行うことが可能である。後者の場合にも、余剰分は、可変流体側のポンプ吐出側に設けられた1次圧調整弁から、ポンプサクションに返送される。   The pressure control in the constant pressure spray mode is performed by a primary pressure regulating valve provided on the pump discharge side on the variable fluid side or by a secondary pressure regulating valve provided after mixing of the paint / carbon dioxide. Is possible. Also in the latter case, the surplus is returned to the pump suction from the primary pressure regulating valve provided on the pump discharge side on the variable fluid side.

実際の塗装作業においては、色々なレベルの噴霧停止操作が行われる。例えば、塗装面や塗装方向を変えるときには、数秒間の噴霧停止(瞬時停止)が頻繁に行われ、また、塗装対象物そのものを変えるときには(塗装ブースへ、対象物を入れ替えるときには)、数十秒間の噴霧停止(短時間停止)が、一定時間毎に繰り返される。更には、塗装状態のチェックや塗装作業員の休憩・交代などのときには、数分間の噴霧停止(長時間停止)となる。   In an actual painting operation, various levels of spray stop operations are performed. For example, when changing the painting surface or painting direction, spraying stops (instantaneous stopping) for several seconds are frequently performed, and when changing the painting object itself (when the object is changed to the painting booth), it is several tens of seconds. The spray stop (stop for a short time) is repeated at regular intervals. Furthermore, spraying is stopped for a few minutes (long-time stop) when checking the state of painting or taking a break or changing a painter.

これら色々な噴霧停止操作時毎に、ポンプを止めていては、温度制御がうまくいかないばかりではなく、装置全体の圧力変動が生じることも想定され、再噴霧時に状態が安定するまでに、時間を要する可能性が高く、問題である。噴霧状態が安定するまでは、当然のことながら、塗装面に噴霧できず、いわゆる捨て吹きとなり、塗料の利用効率(塗着効率)が減少する。従って、色々な噴霧停止操作時に対応した動作を確立しておくことは、実際の塗装作業において、極めて重要である。   If the pump is stopped every time these various spray stop operations are performed, not only does the temperature control fail, but it is also assumed that pressure fluctuations occur in the entire device, and it takes time for the state to stabilize during respraying. Most likely a problem. As a matter of course, the sprayed surface cannot be sprayed until the sprayed state is stabilized, so that it becomes a so-called throwing-off, and the use efficiency (coating efficiency) of the paint is reduced. Therefore, it is extremely important to establish operations corresponding to various spray stop operations in actual painting work.

次に、添付図面を参照し、本発明の実施の形態を具体的に説明する。図2〜5に示す装置は、本発明に係る二酸化炭素塗装装置の好適な実施形態の一例である。図中の符号は、以下に示す手段を示す。すなわち、1:塗料タンク、2:(塗料)フィルター、3:塗料高圧ポンプ、4:(塗料)1次圧調整弁、5:質量流量計、6:塗料加熱器、7:COボンベ、8:(CO)フィルター、9:(CO)冷却器、10:(CO)高圧ポンプ、11:質量流量・制御計、12:CO加熱器、13:(CO)1次圧調整弁、14:(CO)冷却器2、15:塗料逆止弁、16:CO逆止弁、17:混合器、18:混合物温度調整器、19:2次圧調整弁、20:噴霧ガン、40:(混合物)1次圧調整弁、V−1,2,3,4:閉止弁、を示す。 Next, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. The apparatus shown in FIGS. 2-5 is an example of suitable embodiment of the carbon dioxide coating apparatus which concerns on this invention. The reference numerals in the figure indicate the following means. That is, 1: paint tank, 2: (paint) filter, 3: paint high pressure pump, 4: (paint) primary pressure regulating valve, 5: mass flow meter, 6: paint heater, 7: CO 2 cylinder, 8 : (CO 2 ) filter, 9: (CO 2 ) cooler, 10: (CO 2 ) high pressure pump, 11: mass flow rate / control meter, 12: CO 2 heater, 13: (CO 2 ) primary pressure adjustment Valve, 14: (CO 2 ) cooler 2, 15: paint check valve, 16: CO 2 check valve, 17: mixer, 18: mixture temperature regulator, 19: secondary pressure regulator, 20: spray Gun, 40: (mixture) primary pressure regulating valve, V-1, 2, 3, 4: Shown as a closing valve.

上記装置、及びその動作(定圧運転モード)について、詳しく説明すると、塗料は、塗料タンク1に充填され、必要に応じて、窒素ガスなどにより加圧(数気圧)されて、フィルター2を経由して、塗料高圧ポンプ3のサクションに供給される。通常、フィルター2の目開きは、クリア塗料であれば、数十μmで良いが、有色塗料の場合には、固形物顔料を含有しているため、数百μmとすることが望ましい。   The above apparatus and its operation (constant pressure operation mode) will be described in detail. The paint is filled in the paint tank 1 and, if necessary, pressurized (several atmospheres) with nitrogen gas or the like and passes through the filter 2. And supplied to the suction of the paint high-pressure pump 3. Usually, the aperture of the filter 2 may be several tens of μm if it is a clear paint, but it is preferably several hundreds of μm because it contains a solid pigment in the case of a colored paint.

塗料高圧ポンプ3は、容積式のポンプであり、吐出圧力が20MPa程度まであれば良く、一般的には、ダイアフラムポンプ、好ましくは脈動対策として、2連式のダイアフラムポンプが選定される。塗料によっては、プランジャーポンプでも可能であるが、プランジャーシール部が塗料で固着する危険性があるため、通常は、選択されない。対応策として、プランジャーシール部を、溶剤で浸漬することも適宜行うことができる。   The paint high-pressure pump 3 is a positive displacement pump, and it is sufficient that the discharge pressure is about 20 MPa. Generally, a diaphragm pump, preferably a double diaphragm pump is selected as a countermeasure against pulsation. Depending on the paint, a plunger pump is also possible, but it is not usually selected because there is a risk that the plunger seal portion will be stuck with the paint. As a countermeasure, the plunger seal portion can be appropriately immersed in a solvent.

ポンプ駆動源は、装置の設置場所により、空気作動式、電動式が適宜選択される。塗料は、塗料高圧ポンプ3で、通常、7.5MPa前後に加圧され、2次圧調整弁19の設定値、通常、7MPaに応じた噴霧ガン20の噴霧量が、質量流量計5で計測される。噴霧ガンでの噴霧流量は、2次圧調整弁の設定値とガン先端に設置されたノズルオリフィスの口径で決定される。ここで、塗料高圧ポンプ3の吐出量は、あらかじめ噴霧ガンでの流量より大きく設定されており、余剰分は、塗料1次圧調整弁4を経由して、塗料タンク1に循環される。その後、必要に応じて、塗料加熱器6で、40℃前後に加熱されて、混合器17に送られる。   The pump drive source is appropriately selected from the air-operated type and the electric type depending on the installation location of the apparatus. The paint is normally pressurized to around 7.5 MPa by the paint high-pressure pump 3, and the spray amount of the spray gun 20 corresponding to the set value of the secondary pressure adjusting valve 19, usually 7 MPa, is measured by the mass flow meter 5. Is done. The spray flow rate in the spray gun is determined by the set value of the secondary pressure adjusting valve and the diameter of the nozzle orifice installed at the tip of the gun. Here, the discharge amount of the paint high-pressure pump 3 is set in advance larger than the flow rate of the spray gun, and the surplus is circulated to the paint tank 1 via the paint primary pressure regulating valve 4. Thereafter, if necessary, the paint heater 6 is heated to around 40 ° C. and sent to the mixer 17.

一方、COは、ボンベ7の液体部分を吸い込み、フィルター8を通り、冷却器9で、飽和温度以下に冷却されて、CO高圧ポンプ10のサクションに供給される。この液体COは、CO高圧ポンプ10で加圧され、更に、CO加熱器12で、臨界温度(31℃)以上、通常、40℃の超臨界COに加熱されて、混合器17に送られる。 On the other hand, CO 2 sucks the liquid portion of the cylinder 7, passes through the filter 8, is cooled to a temperature equal to or lower than the saturation temperature by the cooler 9, and is supplied to the suction of the CO 2 high-pressure pump 10. The liquid CO 2 is pressurized by the CO 2 high-pressure pump 10, further, in a CO 2 heater 12, the critical temperature (31 ° C.) or higher, usually, is heated to supercritical CO 2 of 40 ° C., the mixer 17 Sent to.

ここで、CO高圧ポンプとしては、通常、ダイヤフラムポンプや、プランジャ−ポンプなどが選定されるが、塗料の場合と同様に、脈動防止のため、2連式ポンプの採用が望ましい。また、通常、CO供給の必要量は、塗料の30%以下と、少量である。そのため、噴霧流量が少ない場合には、プランジャーポンプが採用される。CO高圧ポンプ10の吐出量は、質量流量計5で計測された塗料流量に対して、一定比率、通常、20〜30%となるように、質量流量・制御計11からの信号が、CO高圧ポンプ10の駆動系に送られ、ストローク調整やモータの周波数制御、あるいは作動用空気量制御などにより、コントロールされる。 Here, as the CO 2 high pressure pump, a diaphragm pump, a plunger pump, or the like is usually selected. However, as in the case of the paint, it is desirable to employ a double pump to prevent pulsation. Also, the required amount of CO 2 supply is usually a small amount of 30% or less of the paint. Therefore, when the spray flow rate is small, a plunger pump is employed. The discharge amount of the CO 2 high-pressure pump 10 is such that the signal from the mass flow rate / control meter 11 is CO 2 so that the discharge rate of the paint flow rate measured by the mass flow meter 5 is a constant ratio, usually 20-30%. (2) It is sent to the drive system of the high-pressure pump 10 and controlled by adjusting the stroke, controlling the frequency of the motor, or controlling the air amount for operation.

加圧、加熱された塗料、及びCOは、混合器17で瞬時に混合され、塗料/CO混合物となる。混合器の構造としては、迅速混合性や、完全混合性を考慮して、マイクロ混合器の採用が望ましい。例えば、流路径が0.5mm以下のT字型混合器、旋回流を利用したスワール型マイクロ混合器、流体を微小な空間の中心で衝突させることを可能とする中心衝突型マイクロ混合器、及び内管の内径が0.5mm以下の二重管式マイクロ混合器などが好適に使用される。 The pressurized and heated paint and CO 2 are instantaneously mixed in the mixer 17 to become a paint / CO 2 mixture. As the structure of the mixer, it is desirable to adopt a micro mixer in consideration of quick mixing and complete mixing. For example, a T-shaped mixer having a flow path diameter of 0.5 mm or less, a swirl type micro mixer using a swirling flow, a center collision type micro mixer that enables a fluid to collide at the center of a minute space, and A double-tube micromixer having an inner diameter of 0.5 mm or less is preferably used.

中心衝突型マイクロ混合器の構造を、図9に示す。図で、COは、上部の入口から導入され、混合状態を調整するニードル回りの環状部を下向きに流れる。一方、塗料は、下部入口から導入され、内部で複数の流れに分割(通常は、2分割あるいは4分割)されて、ニードル先端部の微小空間で、COと塗料が中心衝突して、瞬時に混合される。塗料/CO混合物は、必要に応じて、混合物温度調整器18で所定温度に調整され、2次圧調整弁19に導入される。 The structure of the center collision type micromixer is shown in FIG. In the figure, CO 2 is introduced from the upper inlet and flows downward through an annular portion around the needle that adjusts the mixing state. On the other hand, the paint is introduced from the lower inlet, and is divided into a plurality of flows (usually divided into two or four), and CO 2 and the paint collide with each other in the minute space at the tip of the needle to instantaneously To be mixed. The paint / CO 2 mixture is adjusted to a predetermined temperature by the mixture temperature regulator 18 as necessary, and is introduced into the secondary pressure regulating valve 19.

前述したように、噴霧ガン20での噴霧量は、2次圧調整弁の設定値で決まるため、あらかじめ噴霧ガン先端に設置したノズルオリフィス及び2次圧設定値と、噴霧量の関係を求めておき、必要な塗装量で、塗装対象物に向けて噴霧される。2次圧調整弁から噴霧ガンの系列数は、1系列から希望の系列数とすることが可能であり、各系列毎に、圧力設定値を変えて、異なった噴霧量で塗装を実施することも可能である。また、図示していないが、2次圧調整弁の下流に、更に、複数の2次圧調整弁と噴霧ガンを設置することも可能であり、塗装状況に応じて、自由度の高い構成を構築することが可能である。   As described above, since the spray amount in the spray gun 20 is determined by the set value of the secondary pressure adjusting valve, the relationship between the spray amount and the nozzle orifice and secondary pressure set value set in advance at the tip of the spray gun is obtained. Then, it is sprayed toward the object to be painted with the required amount of coating. The number of spray guns from the secondary pressure regulating valve can be changed from one to the desired number, and the pressure setting value is changed for each series and coating is performed with different spray amounts. Is also possible. Although not shown, it is also possible to install a plurality of secondary pressure regulating valves and spray guns downstream of the secondary pressure regulating valve. It is possible to build.

塗料/CO混合物は、噴霧直後にCOが離脱し、塗料の微細粒子となる。この塗料粒子の粒径は、温度、圧力、そして、噴霧ガンの構造、代表的には、ノズルオリフィス口径などに依存するが、通常、10〜50μmの範囲にある。塗装対象物が立体的な形状の場合には、噴霧ガンが、3次元ロボットに搭載されて、塗装が行われる。以上の状態が実際に塗装を行っている塗装モードであり、閉止弁の開閉状態は、V−1開、V−2閉、V−3開、V−4閉、である。塗装面や塗装方向を変えるときには、数秒間の噴霧停止(瞬時停止)が頻繁に行われるが、このときの閉止弁の開閉状態はV−1開、V−2閉、V−3閉、V−4閉、となる。 Paint / CO 2 mixture, CO 2 is disengaged immediately after the spraying, the coating material of the fine particles. The particle diameter of the paint particles depends on temperature, pressure, and the structure of the spray gun, typically the nozzle orifice diameter, but is usually in the range of 10 to 50 μm. When the object to be painted has a three-dimensional shape, a spray gun is mounted on the three-dimensional robot to perform painting. The above state is the painting mode in which painting is actually performed, and the open / close states of the shut-off valve are V-1 open, V-2 closed, V-3 open, and V-4 closed. When changing the painting surface or painting direction, spray stop for several seconds (instantaneous stop) is frequently performed. At this time, the open / close state of the closing valve is V-1 open, V-2 closed, V-3 closed, V -4 closed.

この場合、V−3が閉となり、塗料/二酸化炭素混合物は、瞬間的に閉止されるが、1次圧調整弁4からポンプサクションに戻る塗料が増加するのみで、塗料供給系は、そのまま、7.5MPaに保たれる。一方、二酸化炭素供給系は、1次圧調整弁13の設定値8MPaに向けて、圧力がわずかに上昇傾向となるが、停止時間が、数秒で、再度、噴霧モード(V−1開、V−2閉、V−3開、V−4閉)となるため、大きな変動はなく、即座に、安定した塗装状態となる。   In this case, V-3 is closed and the paint / carbon dioxide mixture is momentarily closed, but only the paint returning from the primary pressure regulating valve 4 to the pump suction is increased, and the paint supply system remains as it is. It is kept at 7.5 MPa. On the other hand, in the carbon dioxide supply system, the pressure tends to slightly increase toward the set value 8 MPa of the primary pressure regulating valve 13, but the stop time is several seconds and the spray mode (V-1 open, V -2 closed, V-3 open, V-4 closed), so that there is no significant fluctuation and a stable coating state is immediately obtained.

一方、塗装対象物そのものを変えるときには(すなわち、塗装ブースへ、対象物を入れ替えるときには)数十秒間の噴霧停止(短時間停止)が、一定時間毎に繰り返されるが、このときの閉止弁の開閉状態は、V−1閉、V−2開、V−3閉、V−4開→閉、となる。この場合、塗料ポンプ吐出側の1次圧調整弁は、上流の閉止弁V−1が閉となるため、戻りがなくなり、代わりに、閉止弁V−2が開となるため、混合物1次圧調整弁40を通して、排出される。このとき、1次圧調整弁40の設定圧は、1次圧調整弁4の設定圧と同一の、7.5MPaであるため、塗料供給系の変動は、ほとんど起こらない。また、二酸化炭素供給系に関しては、全く変動がない。   On the other hand, when changing the coating object itself (that is, when switching the object to the painting booth), the spray stop (short-time stop) for several tens of seconds is repeated at regular intervals. The states are V-1 closed, V-2 open, V-3 closed, V-4 open → closed. In this case, the primary pressure regulating valve on the discharge side of the paint pump does not return because the upstream closing valve V-1 is closed, and instead the closing valve V-2 is opened. It is discharged through the regulating valve 40. At this time, since the set pressure of the primary pressure adjusting valve 40 is 7.5 MPa, which is the same as the set pressure of the primary pressure adjusting valve 4, the paint supply system hardly fluctuates. Moreover, there is no change in the carbon dioxide supply system.

従って、再度噴霧モード(V−1開、V−2閉、V−3開、V−4閉)となっても、大きな変動はなく、即座に、安定した塗装状態に戻ることが可能である。この短時間停止モード中は、塗料/二酸化炭素混合物が排出されることになるが、二酸化炭素は、減圧・ガス化されるため、ほとんど元の塗料に戻るため、1次圧調整弁40の排出先を、塗料タンク1にすることにより、排出された塗料を、再利用することもできる。また、この場合、閉止弁V−2から、直接、1次圧調整弁4の上流ラインに接続することも可能であり、1次圧調整弁40を設置せずに、短時間停止モードを実現することができる。   Therefore, even if it becomes spray mode again (V-1 opening, V-2 closing, V-3 opening, V-4 closing), there is no big change and it can return to a stable paint state immediately. . During this short-time stop mode, the paint / carbon dioxide mixture is discharged, but since the carbon dioxide is depressurized and gasified, it almost returns to the original paint, so the primary pressure regulating valve 40 is discharged. By using the paint tank 1 as the tip, the discharged paint can be reused. In this case, it is also possible to connect directly to the upstream line of the primary pressure regulating valve 4 from the closing valve V-2, and the short time stop mode is realized without installing the primary pressure regulating valve 40. can do.

更には、塗装状態のチェックや塗装作業員の休憩・交代などのときには、数分間の噴霧停止(長時間停止)となるが、このときの閉止弁の開閉状態は、V−1開、V−2閉、V−3閉、V−4開→閉、となる。この場合も、基本的に、瞬時停止モードとさほど違いはなく、塗料供給系は、そのまま7.5MPaに、二酸化炭素供給系は、8MPaに保たれる。瞬時停止モードとの違いは、噴霧ガン先端部を二酸化炭素で吹き飛ばす操作、V−4開→閉、が入るだけであり、再度、噴霧モード(V−1開、V−2閉、V−3開、V−4閉)となっても、大きな変動はなく、即座に、安定した塗装状態となる。   Furthermore, when the paint state is checked or when the painter takes a break or shift, the spraying is stopped for several minutes (stop for a long time). At this time, the open / close state of the stop valve is V-1 open, V- 2 closed, V-3 closed, V-4 open → closed. Also in this case, basically, there is not much difference from the instantaneous stop mode, the paint supply system is maintained at 7.5 MPa as it is, and the carbon dioxide supply system is maintained at 8 MPa. The difference from the instantaneous stop mode is that only the operation of blowing the tip of the spray gun with carbon dioxide, V-4 open → close, and the spray mode (V-1 open, V-2 close, V-3 again). Even if it is open and V-4 closed), there is no large fluctuation, and a stable coating state is immediately obtained.

本発明により、次のような効果が奏される。
(1)VOC発生を大幅に低減することが可能な低環境負荷型の新しい塗装装置、及びその塗装方法を提供することができる。
(2)従来の有機溶剤系塗料によるスプレー塗装において、大量に使用される希釈溶剤(VOC)を、極少量の二酸化炭素に代替することが可能となる。
(3)希釈溶剤(VOC)の大気中への排出を防止した新しい塗装技術を提供することができる。
(4)塗料の粘度が高いことに起因する装置の閉塞性の問題を確実に抑制し得る実用化可能な塗装技術を提供することができる。
(5)塗装面や塗装方向を変えるとき、あるいは塗装対象物そのもの変えるとき、更には、塗装状態のチェックや塗装作業員の休憩・交代などに、噴霧を瞬時的に、あるいは一定時間止めることが、日常的に行われるが、再噴霧時までの間、温度変動、圧力変動、流量変動を、最小限に抑えることが可能であり、再噴霧時、極めて短時間で噴霧状態を安定させることができ、その結果、塗膜の高品質化や、塗料の利用効率(塗着効率)が良好な塗装を実現できる。
The present invention has the following effects.
(1) It is possible to provide a new low environmental load type coating apparatus capable of greatly reducing the occurrence of VOC and a coating method therefor.
(2) In spray coating with a conventional organic solvent-based paint, it is possible to replace a diluting solvent (VOC) used in large quantities with a very small amount of carbon dioxide.
(3) It is possible to provide a new coating technique that prevents the dilution solvent (VOC) from being discharged into the atmosphere.
(4) It is possible to provide a practical coating technique that can surely suppress the problem of blockage of the apparatus due to the high viscosity of the paint.
(5) Stop spraying instantaneously or for a certain period of time when changing the painting surface or direction, or when changing the painting object itself, or for checking the painting condition or taking a break or change of the painting worker. Although it is carried out on a daily basis, it is possible to minimize temperature fluctuations, pressure fluctuations, and flow rate fluctuations until respraying, and it is possible to stabilize the spraying state in a very short time during respraying. As a result, it is possible to achieve coating with high quality coating and good paint utilization efficiency (coating efficiency).

先行特許に示された塗装装置のプロセスフローを示す。The process flow of the coating apparatus shown by the prior patent is shown. 本発明に係る二酸化炭素塗装装置の実施形態の一例(定量運転モード)を示す。An example (quantitative operation mode) of an embodiment of a carbon dioxide painting device concerning the present invention is shown. 本発明に係る二酸化炭素塗装装置の実施形態の一例(定圧運転モードI)を示す。An example (constant pressure operation mode I) of an embodiment of a carbon dioxide painting device concerning the present invention is shown. 本発明に係る二酸化炭素塗装装置の実施形態の一例(定圧運転モードII−1)を示す。An example (constant pressure operation mode II-1) of the embodiment of the carbon dioxide painting device concerning the present invention is shown. 本発明に係る二酸化炭素塗装装置の実施形態の一例(定圧運転モードII−2)を示す。An example (constant pressure operation mode II-2) of the embodiment of the carbon dioxide painting device concerning the present invention is shown. 本発明に係る二酸化炭素塗装装置の実施形態の一例(定圧運転モードII−3)を示す。An example (constant pressure operation mode II-3) of the embodiment of the carbon dioxide painting device concerning the present invention is shown. 本発明に係る二酸化炭素塗装装置の実施形態の一例[定圧運転モードII−3での横移動噴霧(塗装物の両端で、噴霧瞬時停止)の概要説明]を示す。1 shows an example of an embodiment of a carbon dioxide coating apparatus according to the present invention [Overview of laterally moving spray (constant spray stop at both ends of a coated product) in constant pressure operation mode II-3]. 定圧運転モードII−3での、横移動噴霧における、圧力・流量の変動を示す。The fluctuation | variation of the pressure and the flow rate in the lateral movement spray in the constant pressure operation mode II-3 is shown. 中心衝突型マイクロ混合器の断面図(左側の図)、及び中心衝突型マイクロ混合器の立体構成図(右側の図)を示す。A sectional view of the center collision type micromixer (left side figure) and a three-dimensional configuration diagram of the center collision type micromixer (right side figure) are shown.

次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited at all by the following Examples.

(塗装実験1)
塗料として、市販の紫外線硬化型クリア塗料(シンナー無添加)を対象に、塗装実験を行った。代表的な塗料組成は、樹脂成分49%、真溶剤47%、添加剤4%であり、樹脂成分は、多官能アクリレートを主成分に、熱可塑性アクリレート、ウレタンアクリレートを、それぞれ含んでいる。真溶剤は、含有量の多い順に、トルエン、酢酸ブチル、n−ブチルアルコール、キシレン、エチルベンゼンからなり、添加剤としては、光重合開始剤のほか、微量の紫外線吸収剤、及び表面調整剤が含まれている。
(Coating experiment 1)
A coating experiment was conducted on a commercially available UV curable clear paint (without adding thinner) as a paint. A typical coating composition is a resin component 49%, a true solvent 47%, and an additive 4%. The resin component contains a polyfunctional acrylate as a main component, and a thermoplastic acrylate and a urethane acrylate, respectively. True solvent consists of toluene, butyl acetate, n-butyl alcohol, xylene, and ethylbenzene in descending order of content. Additives include trace amounts of UV absorbers and surface conditioners in addition to photopolymerization initiators. It is.

塗装装置は、図6に示した構成とした。ただし、CO流量を計測・制御する質量流量・制御計11は、本実験系では、質量流量計のみの機能とし、塗装流量とのカスケード制御は、行わなかった。本実験系は、2つの噴霧ガン(20,22)を有するので、それぞれの噴霧量を計測すべく、噴霧ガン22のラインに、質量流量計を増設し、噴霧ガン20の噴霧量を、全体噴霧量から、噴霧ガン22の噴霧量を引いて、求めた。 The coating apparatus was configured as shown in FIG. However, the mass flow rate / control meter 11 that measures and controls the CO 2 flow rate is a function of only the mass flow rate meter in this experimental system, and cascade control with the coating flow rate is not performed. Since this experimental system has two spray guns (20, 22), in order to measure each spray amount, a mass flow meter is added to the line of the spray gun 22, and the spray amount of the spray gun 20 is reduced as a whole. The spray amount of the spray gun 22 was subtracted from the spray amount.

塗料高圧ポンプ3としては、2連式ダイヤフラムポンプを用いて、また、CO高圧ポンプ10としては、2連式プランジャーポンプを用いて、加熱器6,12及び混合物温度調整器18を、40℃に制御した。ここで、塗料加熱器6、CO加熱器12及び混合物温度調整器18は、熱媒として、温水を循環するコイル/シェル型の熱交換器を採用した。一方、液相状態を確実に保つための冷却器9及び14は、二重管型の熱交換器を採用し、外管に冷媒を供給して、5℃以下となるように冷媒量を制御した。混合器17としては、混合後の流路径が0.3mmの1/16インチT字継手(ローデッドボリュームT字継手、LDV−Tと略記する)を用いた。 As the paint high pressure pump 3, a double diaphragm pump is used, and as the CO 2 high pressure pump 10, a double plunger pump is used. Controlled to ° C. Here, the paint heater 6, the CO 2 heater 12, and the mixture temperature adjuster 18 employ a coil / shell type heat exchanger that circulates hot water as a heat medium. On the other hand, the coolers 9 and 14 for reliably maintaining the liquid phase state employ a double tube heat exchanger, supply the refrigerant to the outer tube, and control the amount of the refrigerant so that it becomes 5 ° C. or less. did. As the mixer 17, a 1/16 inch T-shaped joint having a flow path diameter after mixing of 0.3 mm (loaded volume T-shaped joint, abbreviated as LDV-T) was used.

各部の圧力設定は、1次圧調整弁4を、8MPa、1次圧調整弁13を、11MPa、2次圧調整弁19,21を、それぞれ、6MPaとした。塗料高圧ポンプの吐出量は、100g/分となるように、あらかじめ求めておいた流量/ポンプストローク関係より、ストロークを調整した。CO高圧ポンプの吐出量は、18g/分となるように、あらかじめ求めておいた流量/ポンプ目盛関係より、目盛を調整した。噴霧ガン20及び22の先端には、オリフィス相当径0.15mmの楕円形高圧ノズルを装着した。 The pressure of each part was set to 8 MPa for the primary pressure adjustment valve 4, 11 MPa for the primary pressure adjustment valve 13, and 6 MPa for the secondary pressure adjustment valves 19 and 21, respectively. The stroke was adjusted from the flow rate / pump stroke relationship obtained in advance so that the discharge amount of the paint high-pressure pump was 100 g / min. The scale was adjusted from the flow rate / pump scale relationship determined in advance so that the discharge amount of the CO 2 high-pressure pump was 18 g / min. An elliptical high-pressure nozzle having an orifice equivalent diameter of 0.15 mm was attached to the tip of the spray guns 20 and 22.

ストップ弁V−3−1及びV−3−2、V−4−1及びV−4−2を閉としたまま、塗料高圧ポンプ3及びCO高圧ポンプ10の運転を開始した。運転開始後、塗料高圧ポンプ3吐出部から1次圧調整弁4及び逆止弁15の入口部までが、8MPaに加圧され、塗料は、1次圧調整弁4を経由して、塗料タンク1に全量循環された。一方、CO高圧ポンプ10吐出部から1次圧調整弁13、2次圧調整弁19及び21、更に、ストップ弁V−4−1及びV−4−2の入口部までが、11MPaに加圧され、COは、1次圧調整弁13を経由して、ポンプサクションに全量循環された。また、2次圧調整弁19及び21の出口部から、ストップ弁V−3−1及びV−3−2の入口部までが、6MPaとなり、安定した。 The operation of the paint high-pressure pump 3 and the CO 2 high-pressure pump 10 was started with the stop valves V-3-1 and V-3-2, V-4-1 and V-4-2 being closed. After the operation is started, the pressure from the discharge part of the paint high-pressure pump 3 to the inlet of the primary pressure adjusting valve 4 and the check valve 15 is pressurized to 8 MPa, and the paint is passed through the primary pressure adjusting valve 4 to the paint tank. The total amount was recycled to 1. On the other hand, from the discharge part of the CO 2 high pressure pump 10 to the primary pressure regulating valve 13, the secondary pressure regulating valves 19 and 21, and further to the inlets of the stop valves V-4-1 and V-4-2, the pressure is increased to 11 MPa. The total amount of CO 2 was circulated to the pump suction via the primary pressure regulating valve 13. Moreover, from the outlet part of the secondary pressure regulating valves 19 and 21 to the inlet part of the stop valves V-3-1 and V-3-2, the pressure became 6 MPa, which was stable.

上述の状態から、ストップ弁V−3−1及びV−3−2を開とすると、塗料及びCOが噴霧ガンに向けて流れ始め、両ポンプの吐出部から、1次圧調整弁4及び13、2次圧調整弁19及び21の入口部までが、数秒で、約8MPaで安定し、噴霧ガン20、22が、6MPaで安定した。安定後の塗料質量流量計5の数値は、90g/分で、ほぼ一定となった。このとき、噴霧ガン22のラインに設置した質量流量計の数値は、約45g/分となり、2つの噴霧ガンで、均等に塗料が噴霧されることを確認した。塗料高圧ポンプ3の吐出量は、100g/分に設定したので、残りの10g/分は、1次圧調整弁4を経由して、塗料タンク1に循環された。 When the stop valves V-3-1 and V-3-2 are opened from the above state, the paint and CO 2 begin to flow toward the spray gun, and the primary pressure regulating valve 4 and 13, up to the inlet of the secondary pressure regulating valves 19 and 21 was stabilized at about 8 MPa in a few seconds, and the spray guns 20 and 22 were stabilized at 6 MPa. The numerical value of the paint mass flow meter 5 after stabilization was almost constant at 90 g / min. At this time, the numerical value of the mass flow meter installed in the line of the spray gun 22 was about 45 g / min, and it was confirmed that the paint was sprayed evenly with the two spray guns. Since the discharge amount of the paint high-pressure pump 3 was set to 100 g / min, the remaining 10 g / min was circulated to the paint tank 1 via the primary pressure regulating valve 4.

この時、CO質量流量計11は、18g/分を示し、塗料流量に対して、20%となった。一定時間の塗装操作後、塗装対象物の入れ替えのため、数十秒間、ストップ弁V−3−1及びV−3−2を閉とした。その時、噴霧ガンノズルの閉塞を防止するために、数秒間、ストップ弁V−4−1及びV−4−2を開とし、その後、閉とした。以降、これら一連の操作を繰り返し行った時の圧力と流量の経時変化を、図8の(1)に示した。 At this time, the CO 2 mass flow meter 11 showed 18 g / min, and became 20% with respect to the paint flow rate. After a certain time of painting operation, the stop valves V-3-1 and V-3-2 were closed for several tens of seconds in order to replace the painting object. At that time, in order to prevent the spray gun nozzle from being blocked, the stop valves V-4-1 and V-4-2 were opened for several seconds and then closed. Hereinafter, changes with time in pressure and flow rate when these series of operations are repeated are shown in FIG. 8 (1).

図より明らかなように、噴霧ガン20,22とも、ほぼ同量の噴霧が行われているが、噴霧開始時、塗料の噴霧量が安定するまで、時間がかかっている。これらは、噴霧停止時、混合部の圧力が増加し、再噴霧時の安定までに、時間がかかることに起因する。また、CO流量も圧力変動に伴い、若干変動することが明らかとなった。引き続き、噴霧ガンを、2次元塗装ロボットに装着して、2枚のプラスチック板を、同時に塗装した。塗装後のプラスチック板は、5分間、室温で、保持した後、50℃の乾燥器内で、10分間、乾燥を行い、その後、紫外線照射機で、塗膜を硬化させた後、塗膜面の評価を行った。 As is apparent from the figure, the spray guns 20 and 22 spray almost the same amount, but it takes time until the spray amount of the paint is stabilized at the start of spraying. These results from the fact that when the spraying is stopped, the pressure in the mixing section increases and it takes time to stabilize at the time of respraying. Moreover, it became clear that the CO 2 flow rate also slightly fluctuated with the pressure fluctuation. Subsequently, the spray gun was attached to a two-dimensional painting robot, and two plastic plates were painted simultaneously. The coated plastic plate is held at room temperature for 5 minutes, then dried in a dryer at 50 ° C. for 10 minutes, and then the coating film surface is cured with an ultraviolet irradiator. Was evaluated.

その結果、2つのプラスチック板とも、平均膜厚は20μm、平均粗さは0.4μmであり、塗料と同量のシンナー加えて行う有機溶剤エアスプレーと同等で、実用レベルの塗膜であると評価された。なお、この結果は、噴霧ガンを1つとして行った塗装の結果と、全く同一であった。同じ紫外線硬化型クリア塗料を、シンナー無添加で、エアスプレー塗装した結果、膜厚は20μmで、平均粗さは0.9μmとなり、2倍以上の粗さとなることを確認した。これは、二酸化炭素塗装の優位性が立証された結果を示すものである。本実施例では、塗装対象物への噴霧は、各部の状態が安定した後に行ったため、塗膜の状態には影響を与えなかったが、本実施例では、安定するまで、いわゆる捨て吹きとなっているため、実際の操業では、塗料の利用効率(塗着効率)の観点から、改善すれば良い。   As a result, both the plastic plates have an average film thickness of 20 μm and an average roughness of 0.4 μm, which is equivalent to an organic solvent air spray performed by adding the same amount of thinner as the paint, and is a practical level coating film. It was evaluated. This result was exactly the same as the result of painting performed with one spray gun. As a result of applying the same ultraviolet curable clear paint by air spraying without adding thinner, the film thickness was 20 μm, the average roughness was 0.9 μm, and it was confirmed that the roughness was twice or more. This shows the result of demonstrating the superiority of carbon dioxide coating. In this example, spraying on the object to be coated was performed after the state of each part was stabilized, so it did not affect the state of the coating film. Therefore, in the actual operation, it may be improved from the viewpoint of paint utilization efficiency (coating efficiency).

(塗装実験2−瞬時停止あり)
実施例1と同じ塗料、同じ装置を用いて塗装を行った。ただし、本実施例においては、塗装対象物は、横長のプラスチック板が一枚であり、2つの噴霧ガンで塗装しながら、2次元塗装ロボットが横に移動し、対象物の両端で、瞬時停止を行い、塗装方向を逆転しながら、奥行き(縦方向に)に塗装範囲を広げていくものである。その噴霧概要(瞬時停止時期)を、図7に示した。2つの噴霧ガンの片側1つが、瞬時停止するものであり、このときは、図6に示した通り、V−1開、V−2閉、V−3閉、V−4閉、となる。
(Painting experiment 2-with instantaneous stop)
Coating was performed using the same paint and the same apparatus as in Example 1. However, in this embodiment, the object to be painted is a single horizontally long plastic plate, and while painting with two spray guns, the two-dimensional painting robot moves sideways and stops instantaneously at both ends of the object. The range of painting is expanded to the depth (vertically) while reversing the painting direction. The spray outline (instantaneous stop timing) is shown in FIG. One side of the two spray guns stops instantaneously. At this time, as shown in FIG. 6, V-1 is open, V-2 is closed, V-3 is closed, and V-4 is closed.

各部の圧力設定は、1次圧調整弁4を、8MPa、1次圧調整弁13を、11MPa、2次圧調整弁19,21を、それぞれ、6MPaとした。塗料高圧ポンプの吐出量は、100g/分となるように、あらかじめ求めておいた流量/ポンプストローク関係より、ストロークを調整した。CO高圧ポンプの吐出量は、15g/分となるように、あらかじめ求めておいた流量/ポンプ目盛関係より、目盛を調整した。噴霧ガン20及び22の先端には、オリフィス相当径0.13mmの楕円形高圧ノズルを装着した。本実施例での圧力と流量の経時変化を、図8の(2)に示した。 The pressure of each part was set to 8 MPa for the primary pressure adjustment valve 4, 11 MPa for the primary pressure adjustment valve 13, and 6 MPa for the secondary pressure adjustment valves 19 and 21, respectively. The stroke was adjusted from the flow rate / pump stroke relationship obtained in advance so that the discharge amount of the paint high-pressure pump was 100 g / min. The scale was adjusted from the flow rate / pump scale relationship determined in advance so that the discharge amount of the CO 2 high-pressure pump was 15 g / min. An elliptical high-pressure nozzle having an orifice equivalent diameter of 0.13 mm was attached to the tip of the spray guns 20 and 22. The change with time in the pressure and flow rate in this example is shown in FIG.

塗料質量流量計5の数値は、噴霧開始直後に、75g/分となり、徐々に60〜65g/分まで低下した。このとき、噴霧ガン22のラインに設置した質量流量計の数値は、約30〜35g/分で、増減を繰り返したが、塗装対象物の両端で、瞬時停止を行っても、2つの噴霧ガンで、均等に塗料が噴霧されることを確認した(瞬時停止操作は、有効であることを確認した)。塗料高圧ポンプ3の吐出量は、100g/分に設定したので、残りの40g/分弱は、1次圧調整弁4を経由して、塗料タンク1に循環された。この時、CO質量流量計11は、10〜15g/分を示し、塗料流量に対して、15〜20%となった。 The numerical value of the paint mass flow meter 5 was 75 g / min immediately after the start of spraying, and gradually decreased to 60 to 65 g / min. At this time, the numerical value of the mass flow meter installed in the line of the spray gun 22 was about 30 to 35 g / min, and the increase and decrease were repeated. However, even if the instantaneous stop is performed at both ends of the coating object, two spray guns Thus, it was confirmed that the paint was sprayed evenly (the instantaneous stop operation was confirmed to be effective). Since the discharge amount of the paint high-pressure pump 3 was set to 100 g / min, the remaining less than 40 g / min was circulated to the paint tank 1 via the primary pressure regulating valve 4. At this time, the CO 2 mass flow meter 11 showed 10 to 15 g / min, which was 15 to 20% with respect to the paint flow rate.

一定時間の塗装操作後、塗装対象物の入れ替えのため、数十秒間、ストップ弁V−3−1及びV−3−2を閉とした。その時、噴霧ガンノズルの閉塞を防止するために、数秒間、ストップ弁V−4−1及びV−4−2を開とし、その後、閉とした。本実施例でも、実施例1と同様に、噴霧開始時、塗料の噴霧量が安定するまで、時間がかかっている。これらは、噴霧停止時、混合部の圧力が増加し、再噴霧時の安定までに、時間がかかることに起因する。また、CO流量も、圧力変動に伴い、若干変動することが明らかとなった。その後、実施例1と同様の操作を行い、塗膜の評価を行ったが、塗装対象物への噴霧は、各部の状態が安定した後に行ったため、プラスチック板の塗膜状態は、実用レベルと評価された。 After a certain time of painting operation, the stop valves V-3-1 and V-3-2 were closed for several tens of seconds in order to replace the painting object. At that time, in order to prevent the spray gun nozzle from being blocked, the stop valves V-4-1 and V-4-2 were opened for several seconds and then closed. In the present embodiment as well, as in the first embodiment, it takes time until the spray amount of the paint is stabilized at the start of spraying. These results from the fact that when the spraying is stopped, the pressure in the mixing section increases and it takes time to stabilize at the time of respraying. Moreover, it became clear that the CO 2 flow rate also slightly fluctuated with the pressure fluctuation. Thereafter, the same operation as in Example 1 was performed, and the coating film was evaluated. However, since spraying on the object to be coated was performed after the state of each part was stabilized, the coating film state of the plastic plate was a practical level. It was evaluated.

(塗装実験3−瞬時停止あり・短時間停止あり)
実施例2と同じ塗料、同じ装置、同じ塗装対象物を用いて塗装を行った。本実施例では、瞬時停止に加え、塗装対象物の入れ替え時に、短時間停止操作を実施した。この時のストップ弁の開閉状態は、V−1閉、V−2開、V−3閉、V−4開→閉となる。各部の圧力設定は、1次圧調整弁4を、9.3MPa、1次圧調整弁13を、10MPa、2次圧調整弁19,21を、それぞれ、6MPaとし、短時間停止操作の鍵をにぎる1次圧調整弁40を、9.3MPaとした。
(Painting experiment 3-with instantaneous stop and short stop)
Coating was performed using the same paint, the same apparatus, and the same coating object as in Example 2. In this example, in addition to the instantaneous stop, a short stop operation was performed when replacing the coating object. At this time, the open / close state of the stop valve is V-1 closed, V-2 open, V-3 closed, V-4 open → closed. The pressure setting for each part is as follows: the primary pressure adjusting valve 4 is set to 9.3 MPa, the primary pressure adjusting valve 13 is set to 10 MPa, and the secondary pressure adjusting valves 19 and 21 are set to 6 MPa, respectively. The primary pressure regulating valve 40 is 9.3 MPa.

塗料高圧ポンプの吐出量は、70g/分となるように、あらかじめ求めておいた流量/ポンプストローク関係より、ストロークを調整した。CO高圧ポンプの吐出量は、10g/分となるように、あらかじめ求めておいた流量/ポンプ目盛関係より、目盛を調整した。噴霧ガン20及び22の先端には、オリフィス相当径0.13mmの楕円形高圧ノズルを装着した。本実施例での圧力と流量の経時変化を、図8の(3)に示した。 The stroke was adjusted based on the flow rate / pump stroke relationship obtained in advance so that the discharge amount of the paint high-pressure pump was 70 g / min. The scale was adjusted from the flow rate / pump scale relationship determined in advance so that the discharge amount of the CO 2 high-pressure pump was 10 g / min. An elliptical high-pressure nozzle having an orifice equivalent diameter of 0.13 mm was attached to the tip of the spray guns 20 and 22. The change with time in the pressure and flow rate in this example is shown in FIG.

塗料質量流量計5の数値は、噴霧開始直後から、ほぼ一定で、65g/分、噴霧ガン22のラインに設置した質量流量計の数値は、約30〜35g/分で、増減を繰り返したが、塗装対象物の両端で、瞬時停止を行っても、2つの噴霧ガンで、均等に塗料が噴霧されることを確認した(瞬時停止操作は有効であることを確認した)。   The numerical value of the paint mass flow meter 5 is almost constant immediately after the start of spraying. The numerical value of the mass flow meter installed in the line of the spray gun 22 is about 30 to 35 g / min. It was confirmed that the paint was sprayed evenly with the two spray guns even if the instantaneous stop was performed at both ends of the object to be coated (the instantaneous stop operation was confirmed to be effective).

塗料高圧ポンプ3の吐出量は、70g/分に設定したので、残りの5g/分弱は、1次圧調整弁4を経由して、塗料タンク1に循環された。この時、CO質量流量計11も、ほぼ変動がなく、10g/分を示し、塗料流量に対して、15%となった。一定時間の塗装操作後、塗装対象物の入れ替えのため、数十秒間、短時間停止操作を行った。すなわち、ストップ弁−1及びV−3−2を閉とし、同時にV−1閉、V−2開とした。その時、噴霧ガンノズルの閉塞を防止するために、数秒間、ストップ弁V−4−1及びV−4−2を開とし、その後、閉とした。図から明らかなように、短時間停止時、すべての圧力、流量とも大きな変動はなく、安定しており、再噴霧時も、短時間で、安定に達することを確認した(短時間停止操作は有効であることを確認した)。 Since the discharge amount of the paint high-pressure pump 3 was set to 70 g / min, the remaining less than 5 g / min was circulated to the paint tank 1 via the primary pressure regulating valve 4. At this time, the CO 2 mass flowmeter 11 also showed almost no fluctuation, indicating 10 g / min, and 15% with respect to the paint flow rate. After a certain period of painting operation, a short stop operation was performed for several tens of seconds in order to replace the object to be painted. That is, stop valve-1 and V-3-2 were closed, and V-1 was closed and V-2 was opened at the same time. At that time, in order to prevent the spray gun nozzle from being blocked, the stop valves V-4-1 and V-4-2 were opened for several seconds and then closed. As is clear from the figure, it was confirmed that there was no large fluctuation in all pressures and flow rates during a short stop, and it was stable, and even after respraying, it reached a stable state in a short time. Confirmed to be valid).

その後、実施例1、2と同様の操作を行い、塗膜の評価を行った。本実施例では、塗装対象物への噴霧は、噴霧開始時直後から行ったにもかかわらず、プラスチック板の塗膜状態は、実用レベルと評価された。本実施例では、実施例1及び2と異なり、噴霧再開時の捨て吹きを行っておらず、塗料の利用効率(塗着効率)という観点から、非常に重要な意味を持つ。   Then, operation similar to Example 1, 2 was performed, and the coating film was evaluated. In this example, although the spray onto the object to be coated was performed immediately after the start of spraying, the coating state of the plastic plate was evaluated as a practical level. Unlike the first and second embodiments, the present embodiment does not perform abandonment when resuming spraying, and has a very important meaning from the viewpoint of paint utilization efficiency (coating efficiency).

紫外線硬化型クリア塗料に加え、2液硬化型アクリルウレタンクリア塗料及び1液硬化型アクリルクリア塗料を対象に、二酸化炭素塗装を、上記の実施例の場合と、それぞれ同様とした装置及び方法で実施した。塗料によっては、真溶剤組成を若干変更する必要があったが、塗装操作は、基本的に、問題なく行うことができ、実用上問題のない塗膜が形成されていることを確認した。   In addition to UV-curing clear paint, carbon dioxide coating is applied to the two-part curable acrylic urethane clear paint and one-part curable acrylic clear paint using the same equipment and method as in the above examples. did. Although it was necessary to slightly change the true solvent composition depending on the paint, it was confirmed that the coating operation could basically be performed without any problem and a coating film having no practical problem was formed.

以上、詳述したように、本発明は、二酸化炭素塗装方法及びその塗装装置に係るものであり、本発明により、VOC発生を大幅に低減することが可能な低環境負荷型の新しい二酸化炭素塗装装置、及びその塗装方法を提供することができる。本発明では、従来の有機溶剤系塗料によるスプレー塗装において、大量に使用される希釈溶剤(VOC)を、極少量の二酸化炭素に代替することが可能となり、本発明は、希釈溶剤(VOC)の大気中の排出を防止した新しい塗装技術を提供することを可能とする。本発明により、塗料の粘度が高いことに起因する装置閉塞性の問題を確実に抑制し得る、実用化可能な二酸化炭素塗装技術を提供することができる、という格別の作用効果が得られる。本発明は、大気中へのVOCの排出を防止する低環境負荷型の新しい二酸化炭素塗装方法及びその塗装装置を提供することを可能とするものして有用である。   As described above in detail, the present invention relates to a carbon dioxide coating method and a coating apparatus thereof, and according to the present invention, a new low-environmental load-type carbon dioxide coating capable of greatly reducing VOC generation. An apparatus and a coating method thereof can be provided. In the present invention, it becomes possible to replace a diluting solvent (VOC) used in a large amount with a very small amount of carbon dioxide in spray coating with a conventional organic solvent-based paint. It is possible to provide a new painting technology that prevents emission in the atmosphere. According to the present invention, it is possible to obtain a particularly effective effect that a carbon dioxide coating technique that can be practically used and that can surely suppress the problem of the device blockage due to the high viscosity of the paint can be provided. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful because it makes it possible to provide a new low-environmental load type carbon dioxide coating method and coating apparatus for preventing VOC emission into the atmosphere.

Claims (23)

有機溶剤系の噴霧塗装において用いられる希釈溶剤(シンナー)を、二酸化炭素で一部又は全部を代替する二酸化炭素塗装において、
塗料供給ラインとして、塗料を貯蔵するタンク、該タンクから供給される塗料を所定の圧力まで加圧する塗料高圧ポンプ、該塗料高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を塗料タンクへ返送させる塗料1次圧調整弁と、その上流に、閉止弁(V−1)を有し、
二酸化炭素供給ラインとして、液体二酸化炭素を貯蔵するタンク、該液体二酸化炭素を所定温度まで冷却する冷却器、該冷却器から供給される液体二酸化炭素を所定の圧力まで加圧する液体二酸化炭素高圧ポンプ、該液体二酸化炭素高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を同ポンプのサクションに返送させる液体二酸化炭素1次圧調整弁、を有し、
塗料/二酸化炭素混合物ラインとして、上記塗料供給ラインから供給される加圧された塗料と、上記二酸化炭素供給ラインから供給される加圧された二酸化炭素とを混合する混合器、該混合器から供給される混合後の塗料/二酸化炭素加圧混合物を、大気圧下の塗装対象物へ噴霧する噴霧ガンを有し、混合器から噴霧ガンまでの間に分岐ラインとして塗料/二酸化炭素加圧混合物の圧力を調整し、余剰分を大気圧下へ排出する1次圧調整弁と、その上流に、閉止弁(V−2)を、更に混合器から噴霧ガンまでの間で、分岐ライン合流点より下流に、閉止弁(V−3)を、更に当該閉止弁(V−3)の下流に、高圧二酸化炭素の供給を行う閉止弁(V−4)と二酸化炭素導入配管を設けたこと、を特徴とする二酸化炭素を用いた塗装装置。
In carbon dioxide coating, where the diluent solvent (thinner) used in organic solvent-based spray coating replaces part or all of it with carbon dioxide,
As a paint supply line, a tank that stores paint, a paint high-pressure pump that pressurizes the paint supplied from the tank to a predetermined pressure, and a paint 1 that adjusts the discharge pressure of the paint high-pressure pump and returns the excess to the paint tank. A secondary pressure regulating valve and a closing valve (V-1) upstream thereof,
As a carbon dioxide supply line, a tank that stores liquid carbon dioxide, a cooler that cools the liquid carbon dioxide to a predetermined temperature, a liquid carbon dioxide high-pressure pump that pressurizes the liquid carbon dioxide supplied from the cooler to a predetermined pressure, A liquid carbon dioxide primary pressure regulating valve that adjusts the discharge pressure of the liquid carbon dioxide high-pressure pump and returns the surplus to the suction of the pump;
As a paint / carbon dioxide mixture line, a mixer for mixing pressurized paint supplied from the paint supply line with pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply line, supplied from the mixer A spray gun for spraying the mixed paint / carbon dioxide pressurized mixture to the object to be coated under atmospheric pressure, and the paint / carbon dioxide pressurized mixture as a branch line from the mixer to the spray gun. A primary pressure adjustment valve that adjusts the pressure and discharges the excess to atmospheric pressure, and a close valve (V-2) upstream from the primary pressure adjustment valve from the junction of the branch line between the mixer and the spray gun. The downstream of the stop valve (V-3), and further of the downstream of the stop valve (V-3), a stop valve (V-4) for supplying high-pressure carbon dioxide and a carbon dioxide introduction pipe. The painting equipment using the characteristic carbon dioxide.
有機溶剤系の噴霧塗装において用いられる希釈溶剤(シンナー)を、二酸化炭素で一部又は全部を代替する二酸化炭素塗装において、
塗料供給ラインとして、塗料を貯蔵するタンク、該タンクから供給される塗料を所定の圧力まで加圧する塗料高圧ポンプ、該塗料高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を塗料タンクへ返送させる塗料1次圧調整弁と、その上流に、閉止弁(V−1)を有し、
二酸化炭素供給ラインとして、液体二酸化炭素を貯蔵するタンク、該液体二酸化炭素を所定温度まで冷却する冷却器、該冷却器から供給される液体二酸化炭素を所定の圧力まで加圧する液体二酸化炭素高圧ポンプ、該液体二酸化炭素高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を同ポンプのサクションに返送させる液体二酸化炭素1次圧調整弁、を有し、
塗料/二酸化炭素混合物ラインとして、上記塗料供給ラインから供給される加圧された塗料と、上記二酸化炭素供給ラインから供給される加圧された二酸化炭素とを混合する混合器、該混合器から供給される混合後の塗料/二酸化炭素加圧混合物を、所定の圧力に減圧する2次圧調整弁、及び該2次圧調整弁後の塗料/二酸化炭素加圧混合物を、大気圧下の塗装対象物へ噴霧する噴霧ガンを有し、該2次圧調整弁から噴霧ガンまでの間に、分岐ラインとして、塗料/二酸化炭素加圧混合物の圧力を調整し、余剰分を大気圧下へ排出する1次圧調整弁と、その上流に、閉止弁(V−2)を、更に、該2次圧調整弁から噴霧ガンまでの間で、分岐ライン合流点より下流に、閉止弁(V−3)を、更に、当該閉止弁(V−3)の下流に、高圧二酸化炭素の供給を行う閉止弁(V−4)と、二酸化炭素導入配管を設けたこと、を特徴とする二酸化炭素を用いた塗装装置。
In carbon dioxide coating, where the diluent solvent (thinner) used in organic solvent-based spray coating replaces part or all of it with carbon dioxide,
As a paint supply line, a tank that stores paint, a paint high-pressure pump that pressurizes the paint supplied from the tank to a predetermined pressure, and a paint 1 that adjusts the discharge pressure of the paint high-pressure pump and returns the excess to the paint tank. A secondary pressure regulating valve and a closing valve (V-1) upstream thereof,
As a carbon dioxide supply line, a tank that stores liquid carbon dioxide, a cooler that cools the liquid carbon dioxide to a predetermined temperature, a liquid carbon dioxide high-pressure pump that pressurizes the liquid carbon dioxide supplied from the cooler to a predetermined pressure, A liquid carbon dioxide primary pressure regulating valve that adjusts the discharge pressure of the liquid carbon dioxide high-pressure pump and returns the surplus to the suction of the pump;
As a paint / carbon dioxide mixture line, a mixer for mixing pressurized paint supplied from the paint supply line with pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply line, supplied from the mixer Secondary pressure regulating valve for reducing the mixed paint / carbon dioxide pressurized mixture after mixing to a predetermined pressure, and the coating / carbon dioxide pressurized mixture after the secondary pressure regulating valve to be coated under atmospheric pressure There is a spray gun for spraying on the object, and the pressure of the paint / carbon dioxide pressurized mixture is adjusted as a branch line between the secondary pressure regulating valve and the spray gun, and the excess is discharged to atmospheric pressure. A primary pressure regulating valve and a closing valve (V-2) upstream thereof, and further, a closing valve (V-3) downstream from the junction of the branch line between the secondary pressure regulating valve and the spray gun. ) And high pressure dioxide downstream of the shut-off valve (V-3). Painting device using shut-off valve for supplying hydrogen and (V-4), providing the carbon dioxide inlet pipe, a carbon dioxide and said.
有機溶剤系の噴霧塗装において用いられる希釈溶剤(シンナー)を、二酸化炭素で一部又は全部を代替する二酸化炭素塗装において、
塗料供給ラインとして、塗料を貯蔵するタンク、該タンクから供給される塗料を所定の圧力まで加圧する塗料高圧ポンプ、該塗料高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を塗料タンクへ返送させる塗料1次圧調整弁と、その上流に、閉止弁(V−1)を有し、
二酸化炭素供給ラインとして、液体二酸化炭素を貯蔵するタンク、該液体二酸化炭素を所定温度まで冷却する冷却器、該冷却器から供給される液体二酸化炭素を所定の圧力まで加圧する液体二酸化炭素高圧ポンプ、該液体二酸化炭素高圧ポンプの吐出圧を調整し、余剰分を同ポンプのサクションに返送させる液体二酸化炭素1次圧調整弁、を有し、
塗料/二酸化炭素混合物ラインとして、上記塗料供給ラインから供給される加圧された塗料と、上記二酸化炭素供給ラインから供給される加圧された二酸化炭素とを混合する混合器、該混合器から供給される混合後の塗料/二酸化炭素加圧混合物を、所定の圧力に減圧する2次圧調整弁、及び該2次圧調整弁後の塗料/二酸化炭素加圧混合物を、大気圧下の塗装対象物へ噴霧する噴霧ガンを有し、該混合器から2次圧調整弁までの間に分岐ラインとして、塗料/二酸化炭素加圧混合物の圧力を調整し、余剰分を大気圧下へ排出する1次圧調整弁と、その上流に、閉止弁(V−2)を、更に、該2次圧調整弁から噴霧ガンまでの間に閉止弁(V−3)を、更に、当該閉止弁(V−3)の下流に、高圧二酸化炭素の供給を行う閉止弁(V−4)と二酸化炭素導入配管を設けたこと、を特徴とする二酸化炭素を用いた塗装装置。
In carbon dioxide coating, where the diluent solvent (thinner) used in organic solvent-based spray coating replaces part or all of it with carbon dioxide,
As a paint supply line, a tank that stores paint, a paint high-pressure pump that pressurizes the paint supplied from the tank to a predetermined pressure, and a paint 1 that adjusts the discharge pressure of the paint high-pressure pump and returns the excess to the paint tank. A secondary pressure regulating valve and a closing valve (V-1) upstream thereof,
As a carbon dioxide supply line, a tank that stores liquid carbon dioxide, a cooler that cools the liquid carbon dioxide to a predetermined temperature, a liquid carbon dioxide high-pressure pump that pressurizes the liquid carbon dioxide supplied from the cooler to a predetermined pressure, A liquid carbon dioxide primary pressure regulating valve that adjusts the discharge pressure of the liquid carbon dioxide high-pressure pump and returns the surplus to the suction of the pump;
As a paint / carbon dioxide mixture line, a mixer for mixing pressurized paint supplied from the paint supply line with pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply line, supplied from the mixer Secondary pressure regulating valve for reducing the mixed paint / carbon dioxide pressurized mixture after mixing to a predetermined pressure, and the coating / carbon dioxide pressurized mixture after the secondary pressure regulating valve to be coated under atmospheric pressure A spray gun for spraying on the object is provided, and the pressure of the paint / carbon dioxide pressurized mixture is adjusted as a branch line between the mixer and the secondary pressure regulating valve, and the excess is discharged to atmospheric pressure 1 A secondary pressure adjusting valve, a closing valve (V-2) upstream thereof, a closing valve (V-3) between the secondary pressure adjusting valve and the spray gun, and a further closing valve (V -3) downstream of the stop valve (V-4) for supplying high-pressure carbon dioxide; Providing the carbon dioxide introduction pipe coating apparatus using carbon dioxide, characterized in.
分岐ライン合流点より噴霧ガンまでを、複数系列で構成する請求項1から3のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。   The coating apparatus using carbon dioxide according to any one of claims 1 to 3, wherein a part from the branch line merging point to the spray gun is configured in a plurality of series. 加圧された塗料を、所定温度まで加熱する塗料加熱器を有する、請求項1から4のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。   The coating apparatus using carbon dioxide according to any one of claims 1 to 4, further comprising a paint heater for heating the pressurized paint to a predetermined temperature. 液体二酸化炭素高圧ポンプのサクションに返送される余剰二酸化炭素を、所定温度まで冷却する、冷却器を有する、請求項1から5のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。   The coating apparatus using carbon dioxide according to any one of claims 1 to 5, further comprising a cooler that cools surplus carbon dioxide returned to the suction of the liquid carbon dioxide high-pressure pump to a predetermined temperature. 加圧された液体二酸化炭素を、所定温度まで加熱する、二酸化炭素加熱器を有する、請求項1から6のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。   The coating apparatus using the carbon dioxide in any one of Claim 1 to 6 which has a carbon dioxide heater which heats pressurized liquid carbon dioxide to predetermined temperature. 混合後の塗料/二酸化炭素加圧混合物を、所定温度に調整する混合物温度調整器を有する、請求項1から7のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。   The coating apparatus using carbon dioxide according to any one of claims 1 to 7, further comprising a mixture temperature controller that adjusts the paint / carbon dioxide pressure mixture after mixing to a predetermined temperature. 混合器が、塗料と二酸化炭素とを急速混合し得るマイクロ混合器である、請求項1から8のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。   The coating apparatus using carbon dioxide according to any one of claims 1 to 8, wherein the mixer is a micromixer capable of rapidly mixing paint and carbon dioxide. マイクロ混合器が、流路径が大きくても0.5mmのT字型マイクロ混合器である、請求項9記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。   The coating apparatus using carbon dioxide according to claim 9, wherein the micro mixer is a T-shaped micro mixer having a large channel diameter of 0.5 mm. マイクロ混合器が、流体を微小な空間の中心で衝突させる中心衝突型マイクロ混合器であり、二酸化炭素を上部から流入させ、塗料を複数に分割して側面の複数方向から中心部で衝突するように流入させる混合器である、請求項9記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。   The micro-mixer is a center collision type micro-mixer that makes fluid collide at the center of a minute space. Carbon dioxide is allowed to flow in from the top, and the paint is divided into multiple parts so that they collide at the center from multiple directions on the side. The coating apparatus using the carbon dioxide of Claim 9 which is a mixer made to flow in. 分岐ライン合流点下流に設けた1次圧調整弁から排出される塗料が塗料タンクに戻ることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。   The coating apparatus using carbon dioxide according to any one of claims 1 to 11, wherein the paint discharged from a primary pressure adjusting valve provided downstream of the branch line merging point returns to the paint tank. 閉止弁(V−3)と閉止弁(V−4)が、噴霧ガン内に組み込まれていることを特徴とする請求項1から12のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。   The coating apparatus using carbon dioxide according to any one of claims 1 to 12, wherein the closing valve (V-3) and the closing valve (V-4) are incorporated in a spray gun. 混合器後の塗料/二酸化炭素加圧混合物が、塗料に二酸化炭素が溶解した1相混合物である、請求項1から13のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。   The coating apparatus using carbon dioxide according to any one of claims 1 to 13, wherein the paint / carbon dioxide pressure mixture after the mixer is a one-phase mixture in which carbon dioxide is dissolved in the paint. 塗料が、紫外線硬化型塗料、一液硬化型塗料、又は二液硬化型塗料である、請求項1から14のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装装置。   The coating apparatus using carbon dioxide according to any one of claims 1 to 14, wherein the paint is an ultraviolet curable paint, a one-part curable paint, or a two-part curable paint. 請求項1及び4から15のいずれかに記載の塗装装置を使用して二酸化炭素を用いた塗装を行う方法であって、ポンプ吐出側の1次圧調整弁を噴霧圧より高く設定し、ポンプ吐出量全量を噴霧する定量塗装モードにおいて、分岐ライン合流点下流に設けた1次圧調整弁を噴霧圧と同等に設定することを特徴とする二酸化炭素を用いた塗装方法。   A method for performing coating using carbon dioxide using the coating apparatus according to any one of claims 1 and 4, wherein a primary pressure regulating valve on a pump discharge side is set higher than a spray pressure, and the pump A coating method using carbon dioxide, characterized in that, in a quantitative coating mode in which the entire discharge amount is sprayed, a primary pressure adjustment valve provided downstream of the junction of the branch lines is set to be equal to the spray pressure. 請求項1及び4から15のいずれかに記載の塗装装置を使用して二酸化炭素を用いた塗装を行う方法であって、噴霧圧に応じて、その噴霧流量を自動的に可変する流体側のポンプ吐出側の1次圧調整弁を、噴霧圧と同等、あるいはわずかに高く設定し、流量可変を行わない流体側の1次圧調整弁を、可変流体側の1次圧調整弁設定値より更に高く設定することにより、流量可変を行わない流体の流量を一定とし、流量可変を行う流体の噴霧流量を、噴霧ノズルのオリフィスの流量特性に応じて可変として、余剰分をポンプサクションに戻す定圧塗装モードにおいて、分岐ライン合流点下流に設けた1次圧調整弁を噴霧圧と同等に設定することを特徴とする二酸化炭素を用いた塗装方法。   A method for performing coating using carbon dioxide using the coating apparatus according to any one of claims 1 and 4, wherein the flow rate of the fluid is automatically varied according to the spray pressure. The primary pressure adjustment valve on the pump discharge side is set to be equal to or slightly higher than the spray pressure, and the primary pressure adjustment valve on the fluid side that does not change the flow rate is set from the primary pressure adjustment valve setting value on the variable fluid side. By setting it higher, the flow rate of the fluid that does not change the flow rate is constant, the spray flow rate of the fluid that changes the flow rate is variable according to the flow rate characteristics of the orifice of the spray nozzle, and the excess pressure is returned to the pump suction A coating method using carbon dioxide, characterized in that, in the painting mode, a primary pressure adjusting valve provided downstream of the junction of the branch lines is set to be equal to the spray pressure. 請求項2及び4から15のいずれかに記載の塗装装置を使用して二酸化炭素を用いた塗装を行う方法であって、2次圧調整弁の設定値で決定される噴霧圧に応じてその噴霧流量を自動的に可変する流体側のポンプ吐出側の1次圧調整弁を噴霧圧より高く設定し、流量可変を行わない流体側の1次圧調整弁を可変流体側の1次圧調整弁設定値よりさらに高く設定することにより流量可変を行わない流体の流量を一定とし、流量可変を行う流体の噴霧流量を、噴霧ノズルのオリフィスの流量特性に応じて可変として、余剰分をポンプサクションに戻す定圧塗装モードにおいて、分岐ライン合流点下流に設けた1次圧調整弁を噴霧圧より低く設定することを特徴とする二酸化炭素を用いた塗装方法。   A method for performing coating using carbon dioxide using the coating apparatus according to any one of claims 2 and 4 to 15, according to a spray pressure determined by a set value of a secondary pressure regulating valve. The primary pressure adjustment valve on the fluid discharge side that automatically changes the spray flow rate is set higher than the spray pressure, and the primary pressure adjustment valve on the fluid side that does not change the flow rate is adjusted on the primary pressure on the variable fluid side. By setting the flow rate higher than the valve setting value, the flow rate of the fluid that does not change the flow rate is made constant, the spray flow rate of the fluid that changes the flow rate is made variable according to the flow rate characteristics of the orifice of the spray nozzle, and the excess is pump suction A coating method using carbon dioxide, characterized in that, in the constant-pressure coating mode to return to, the primary pressure regulating valve provided downstream of the junction of the branch lines is set lower than the spray pressure. 請求項3及び4から15のいずれかに記載の塗装装置を使用して二酸化炭素を用いた塗装を行う方法であって、2次圧調整弁の設定値で決定される噴霧圧に応じてその噴霧流量を自動的に可変する流体側のポンプ吐出側の1次圧調整弁を噴霧圧より高く設定し、流量可変を行わない流体側の1次圧調整弁を可変流体側の1次圧調整弁設定値より更に高く設定することにより、流量可変を行わない流体の流量を一定とし、流量可変を行う流体の噴霧流量を、噴霧ノズルのオリフィスの流量特性に応じて可変として、余剰分をポンプサクションに戻す定圧塗装モードにおいて、分岐ライン合流点下流に設けた1次圧調整弁を、噴霧圧より高く設定することを特徴とする二酸化炭素を用いた塗装方法。   A method of performing coating using carbon dioxide using the coating apparatus according to any one of claims 3 and 4 to 15 according to a spray pressure determined by a set value of a secondary pressure regulating valve. The primary pressure adjustment valve on the fluid discharge side that automatically changes the spray flow rate is set higher than the spray pressure, and the primary pressure adjustment valve on the fluid side that does not change the flow rate is adjusted on the primary pressure on the variable fluid side. By setting the flow rate higher than the valve setting value, the flow rate of the fluid without variable flow is made constant, the spray flow rate of the fluid with variable flow rate is made variable according to the flow rate characteristics of the orifice of the spray nozzle, and the excess is pumped A coating method using carbon dioxide, characterized in that, in a constant pressure coating mode for returning to suction, a primary pressure regulating valve provided downstream of a branch line merging point is set higher than a spray pressure. 混合器に流入する塗料質量流量と二酸化炭素質量流量を計測し、流量可変を行わない流体側のポンプ吐出量を流量可変側の質量流量に対して一定比率となるように流量を制御することを特徴とする請求項17から19のいずれかに記載の二酸化炭素を用いた塗装方法。   Measure the mass flow rate of paint and carbon dioxide flowing into the mixer, and control the flow rate so that the pump discharge rate on the fluid side, which does not change the flow rate, is a constant ratio to the mass flow rate on the flow rate variable side. The coating method using the carbon dioxide according to any one of claims 17 to 19, characterized by the above. 流量可変を行う流体が、塗料である、請求項17から20のいずれかに記載の塗装方法。   21. The coating method according to claim 17, wherein the fluid for changing the flow rate is a paint. 塗装操作を、実際に塗装行っている塗装モード、塗装を数秒間停止する瞬時停止モード、数十秒間停止する短時間停止モード、及び数分間停止する長時間停止モードに分け、塗装モードでは、V−1開、V−2閉、V−3開、V−4閉、瞬時停止モードでは、V−1開、V−2閉、V−3閉、V−4閉、短時間停止モードでは、V−1開、V−2開、V−3閉、V−4開→閉、そして、長時間停止モードでは、V−1開、V−2閉、V−3閉、V−4開→閉とすることを特徴とする請求項16又は18に記載の塗装方法。   The painting operation is divided into the painting mode in which painting is actually performed, the instantaneous stop mode in which painting is stopped for a few seconds, the short stop mode in which the paint is stopped for several tens of seconds, and the long-time stop mode in which the paint is stopped for several minutes. -1 open, V-2 closed, V-3 open, V-4 closed, in instantaneous stop mode, V-1 open, V-2 closed, V-3 closed, V-4 closed, in short stop mode, V-1 open, V-2 open, V-3 closed, V-4 open → closed, and in the long stop mode, V-1 open, V-2 closed, V-3 closed, V-4 open → The coating method according to claim 16 or 18, wherein the coating method is closed. 塗装操作を、実際に塗装行っている塗装モード、塗装を数秒間停止する瞬時停止モード、数十秒間停止する短時間停止モード、及び数分間停止する長時間停止モードに分け、塗装モードでは、V−1開、V−2閉、V−3開、V−4閉、瞬時停止モードでは、V−1開、V−2閉、V−3閉、V−4閉、短時間停止モードでは、V−1閉、V−2開、V−3閉、V−4開→閉、そして、長時間停止モードでは、V−1開、V−2閉、V−3閉、V−4開→閉とすることを特徴とする請求項17又は19に記載の塗装方法。   The painting operation is divided into the painting mode in which painting is actually performed, the instantaneous stop mode in which painting is stopped for a few seconds, the short stop mode in which the paint is stopped for several tens of seconds, and the long-time stop mode in which the paint is stopped for several minutes. -1 open, V-2 closed, V-3 open, V-4 closed, in instantaneous stop mode, V-1 open, V-2 closed, V-3 closed, V-4 closed, in short stop mode, V-1 closed, V-2 open, V-3 closed, V-4 open → closed, and in the long stop mode, V-1 open, V-2 closed, V-3 closed, V-4 open → The coating method according to claim 17 or 19, wherein the coating method is closed.
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