JP2000350950A - 塗装用ノズルおよび塗装方法 - Google Patents

塗装用ノズルおよび塗装方法

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JP2000350950A JP11164389A JP16438999A JP2000350950A JP 2000350950 A JP2000350950 A JP 2000350950A JP 11164389 A JP11164389 A JP 11164389A JP 16438999 A JP16438999 A JP 16438999A JP 2000350950 A JP2000350950 A JP 2000350950A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 固形粒子を含んだ塗料を被塗装物に対して効
率よく塗布すること。 【解決手段】 本発明では、塗料供給手段から放出され
た固形粒子を含む塗料とエア供給手段Yから供給された
エアとを主通路のエア混合部14において互いに混合さ
せた後、これらの混合流体を噴射口16から噴射するよ
うにした塗装用ノズル30であって、エア通路17によ
り、前記エア供給手段Yから供給されたエアを前記エア
混合部14の周囲から当該エア混合部14の軸心に向け
て供給し、このエアをエア混合部14および第二膨張部
15において膨張させた後に前記噴射口16から噴射さ
せるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスフレーク等
の固形粒子を含んだ塗料を塗布するための塗装用ノズル
および塗装方法に関する。
【0002】
【従来の技術】塗料の中には、ガラスフレーク、セラミ
ックス、亜鉛末等のりん片状の固形粒子を含んだものが
ある。この固形粒子を含んだ塗料は、廃煙脱硫装置、タ
ンク、橋梁などの大型で重量のある構築物の防食や防錆
を目的として用いられる場合が多い。この種の塗料は、
鏝塗りや刷毛塗り、あるいはエアレススプレー塗装装置
を適用して被塗装物に塗布されるのが一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、鏝塗りや刷
毛塗りは、液状の塗料を鏝や刷毛で順次被塗装物に塗り
付けてゆくものである。このため、塗装効率が著しく低
く、しかも高度な技術が必要となり、特に、上述した大
型の被塗装物を塗装対象とする場合、作業が極めて煩雑
となる。
【0004】これに対して上述したエアレススプレー塗
装装置は、4〜50MPa程度でエアレス塗装ガンに供
給された塗料を塗装用ノズルの噴射口において所望のス
プレーパターンに霧化し、これを被塗装物に順次吹き付
けるものである。従って、このエアレススプレー塗装装
置を適用した場合には、鏝塗りや刷毛塗りに比べて塗装
効率を著しく向上させることが可能になる筈である。
【0005】しかしながら、エアレススプレー塗装装置
に適用する塗装用ノズルは、供給塗料の圧力低下を防止
するため、噴射口の口径を可及的に小さくする必要があ
る。つまり、エアレススプレー塗装装置では、塗料の圧
力が低下した場合に所望のスプレーパターンを得ること
が困難になるため、噴射口の口径を小さくして塗料の圧
力低下を防止する必要がある。この結果、塗料に含まれ
る固形粒子が、この噴射口に詰まる事態が頻発するよう
になり、当該塗装用ノズルの清掃作業や交換作業のため
に塗装効率を思うように向上させることができない。ま
た、塗料から噴射される塗料の圧力が極めて高いため、
りん片状の固形粒子が被塗装物に衝突し、塗膜中におい
て立った状態となり、防食、防錆性の点で好ましくな
い。
【0006】一方、塗料を被塗装物に塗布するための装
置には、図5に示すような、玉吹き塗装装置と称される
ものがある。この塗装装置は、エアレス塗装ガンAと塗
装用ノズルXとの間にエア供給手段Yを介在させたもの
であり、エアレス塗装ガンAから噴射された塗料と、こ
のエア供給手段Yから供給されたエアとを、塗装用ノズ
ルXの主通路内において混合させた後、この混合流体を
噴射口から被塗装物に噴射させるようにしている。この
塗装装置は、塗装用ノズルXの噴射口Dにおいて塗料を
霧化させるものではない。従って、図6(a)乃至
(c)に示すように、噴射口Dの口径を比較的大きくす
ることができ、当該塗装用ノズルXにおいて固体粒子が
詰まる事態を防止することが可能となる。
【0007】しかしながら、上述した塗装装置は、本
来、塗料の玉吹き、つまり被塗装物に対して塗料を粒状
に塗布するためのものであり、この玉吹きに適した工夫
が施されている。つまり、図6(a)に明示するよう
に、塗装用ノズルXの主通路Eにおいてエアを周囲から
螺旋状に導入するようにエア通路Fを形成し、この螺旋
状に進行するエアの作用により、塗料粒を壊すことなく
これを被塗装物に塗布するようにしている。
【0008】この螺旋状に進行するエアは、例えば中心
部の流速が周辺部に比べて大きくなる等、塗装用ノズル
Xから噴射された流体に大きな速度分布を与えるもので
ある。このため、このような塗装装置を適用して固形粒
子を含む塗料の塗装を行った場合には、塗料と固形粒子
との比重の相違から、図6(d)に示すように、スプレ
ーパターンの中心部にのみ固形粒子が集中する事態を招
くようになる。さらに、互いに異なる速度で噴射された
塗料のうち、高速で噴射されたものは被塗装物から反射
し、一方、低速で噴射されたものは被塗装物に到達せず
に浮遊したり落下したりするようになる。この結果、塗
着効率が著しく低下することになり、塗料ミストやダス
ト固形物が多量に発生して作業環境を汚損する原因にな
る、浮遊する塗料ミストによってピンホールが発生す
る、等の問題を生じる虞れがある。
【0009】結局、上記塗装装置を適用した場合にも、
所望のスプレーパターンを得ることが困難であり、また
塗着効率も極めて低いため、塗装効率を思うように向上
させることができない。
【0010】本発明は、上記実情に鑑みて、固形粒子を
含んだ塗料を被塗装物に対して効率よく塗布することの
できる塗装用ノズルおよび塗装方法を提供することを解
決課題とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明では、塗料供給手
段から放出された固形粒子を含む塗料とエア供給手段か
ら供給されたエアとを主通路において互いに混合させた
後、これらの混合流体を噴射口から噴射するようにした
塗装用ノズルであって、前記エア供給手段から供給され
たエアを前記主通路の周囲から当該主通路の軸心に向け
て供給し、このエアを膨張させた後に前記噴射口から噴
射させるようにしている。
【0012】より具体的には、ロッド状を成し、軸心部
分に前記主通路を有したノズル本体と、前記ノズル本体
の周面から前記主通路の軸心に向けて直線状に延在し、
前記エア供給手段から供給されたエアを前記主通路に導
入する細径のエア通路と、を備えて上述した塗装用ノズ
ルを構成することができる。この場合、前記主通路は、
前記エア通路の開口よりも下流側に位置する部分に、断
面積が急激に増大する第二膨張部を有したものであるこ
とが好ましく、さらにこの第二膨張部が、前記噴射口よ
りも大きな断面積となる拡幅部を有したものであること
が好ましい。噴射口は、塗料の塗り継ぎや塗り重ねを考
慮した場合、その横断面が略楕円形状であることが好ま
しい。
【0013】また、本発明では、固形粒子を含む塗料を
ノズル本体の主通路に対して塗料供給手段から放出する
とともに、エア供給手段から供給されたエアを前記主通
路の周囲から当該主通路の軸心に向けて供給することに
よりこれら塗料およびエアを混合させ、これらの混合流
体を膨張させた後、噴射口を介して被塗装物に噴射する
ようにしている。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、実施の形態を示す図面に基
づいて本発明を詳細に説明する。図1は、本発明に係る
塗装用ノズルの第一実施形態を示したもので、ガラスフ
レーク等のりん片状の固形粒子を含んだ塗料を被塗装物
に対して塗布するための塗装用ノズル10を例示してい
る。
【0015】図1(a)乃至(d)に示すように、上記
塗装用ノズル10のノズル本体11は、基端部外周面に
フランジ部12を有した横断面が円形のロッド状を成し
ており、その軸心部分に塗料導入部13、エア混合部1
4および第二膨張部15から成る主通路を有している。
【0016】塗料導入部13は、ノズル本体11の基端
面に開口し、かつ先端に向かうに従って漸次内径が減少
するテーパ状を成している。
【0017】エア混合部14は、その内径が全長に亘っ
て一様となるように形成した部分であり、上記塗料導入
部13に連設してある。
【0018】第二膨張部15は、横断面が上記エア混合
部14よりも十分大きな面積を有した略楕円形、あるい
は小判形を成すもので、より詳述すれば、この第二膨張
部15は、上記エア混合部14の内径に対して、同一の
幅を有し、かつ約3倍の長さを有した横断面形状を成す
もので、その基端がエア混合部14に連設する一方、そ
の先端が噴射口16としてノズル本体11の先端面に開
口している。
【0019】図からも明らかなように、この主通路は、
その全長に対して上記第二膨張部15が1/2以上の長
さを有し、またエア混合部14が塗料導入部13の全長
に対して1/2以下の長さを有するように構成してあ
る。また、主通路において最も細径となるエア混合部1
4は、塗料に含まれているガラスフレーク等の固形粒子
よりも十分に太径となるように構成してある。
【0020】一方、上記塗装用ノズル10は、ノズル本
体11に複数本、この実施形態では4本のエア通路17
を有している。各エア通路17は、上述した主通路のエ
ア混合部14よりも十分に小さい内径を有したものであ
り、ノズル本体11におけるフランジ部12の基端側に
位置する部分の周面から主通路のエア混合部14に向け
て直線状に形成されている。
【0021】これらエア通路17は、互いに等間隔とな
る位置において、いずれもノズル本体11の径方向に沿
って延在し、つまり主通路におけるエア混合部14の軸
心に向けて延在し、また内方に向かうに従って漸次先端
側に傾斜している。
【0022】上記のように構成した塗装用ノズル10
は、先に図5に示した塗装装置のエア供給手段Yに取り
付けられ、上述した固形粒子を含む塗料の塗装に供され
るようになる。すなわち、上記塗装用ノズル10は、基
端部にアダプタGを装着した状態でエア供給手段Yの収
容部Hに配置され、さらにフランジ部12の先端面にO
−リングJを配置した状態でエア供給手段Yにキャップ
Kを螺合させることにより、当該エア供給手段Yに取り
付けられる。この状態においては、図2に示すように、
ノズル本体11の主通路が、アダプタGの孔Lを介して
エア供給手段Yの塗料通路Mに合致され、さらにこの塗
料通路Mを介してエアレス塗装ガンAの塗料放出口Nに
接続される。また、エア供給手段Yの収容部Hにおいて
アダプタGおよびノズル本体11の周囲に環状の室Pが
構成されるようになり、ノズル本体11のエア通路17
が、この室Pおよびエア供給管路Qを通じて図示せぬエ
ア供給源に接続される。
【0023】従って、この状態からエア供給源(図示せ
ず)を駆動すれば、エア供給管路Qを介して上述した室
Pに供給されたエアが各エア通路17を通じてノズル本
体11のエア混合部14に供給されることになり、さら
にこの状態からエアレス塗装ガンAを作動させれば、該
エアレス塗装ガンAから放出された塗料が、塗料通路M
およびアダプタGの孔Lを通じてノズル本体11の主通
路に供給されるようになり、これらエアと塗料との混合
流体が噴射口16を通じて噴射されることになる。
【0024】ここで、上記塗装用ノズル10では、エア
通路17を通過した後のエアが主通路のエア混合部14
に達した時点で膨張する。さらにこのエアがエア混合部
14から第二膨張部15に達した時点で再び膨張し、か
つ乱流を発生するようになる。従って、固形粒子を含ん
だ塗料が、エアの膨張作用並びに乱流作用によって均一
に分散され、その後第二膨張部15を通過する間に適宜
調整され、最終的に噴射口16の形状に従ったスプレー
パターンで外部へ噴射されるようになる。しかも、上記
塗装用ノズル10は、上述したようにエア通路17が主
通路においてエア混合部14の軸心に向けて延在するも
のであるため、噴射口16から噴射された流体に大きな
速度分布を与えることもない。
【0025】これらの結果、上記塗装用ノズル10によ
れば、図1(e)に示すように、被塗装物に対して噴射
口16の形状に合致したスプレーパターンの塗料を、固
形粒子も含めて均一に塗布することが可能になる。この
場合、上述した玉吹き塗装装置に適用される塗装用ノズ
ルXと同様に、塗料を塗装用ノズル10の噴射口16に
おいて霧化させるものではないため、噴射口16の口径
を比較的大きくすることができ、当該塗装用ノズル10
において固体粒子が詰まる事態を招来する虞れがない。
また、噴射口16から噴射された塗料の流速がその全域
でほぼ均一であるため、被塗装物から反射したり、被塗
装物に到達せずに浮遊したり落下したりするような事態
もほとんどなく、塗料ミストやダスト固形物の発生が著
しく減少して、作業環境を良好に保持できるとともに、
塗膜品質への影響も防止できる。さらには、りん片状の
固形粒子が塗膜中において互いに折り重なるように配置
されるようになり、防食、防錆性の点で極めて有利とな
る。従って、こうした塗装用ノズル10を適用すれば、
例えば廃煙脱硫装置などの大型で重量のある構築物の防
食や防錆作業も、これを効率よく行うことが可能にな
る。
【0026】図5に示した塗装装置の場合、エアレス塗
装ガンAに供給する塗料の圧力は、塗料の粘度、固形粒
子の種類や含有量、ホースの長さや径等々の条件によっ
て異なるものの、エアレススプレー塗装装置の場合に比
べて低く設定することができる。具体的には、エアレス
スプレー塗装装置の場合、上述したように、4〜50M
Pa程度の圧力が必要であるが、実施形態の場合、0.
1〜14MPa程度の圧力があれば十分である。本発明
者によれば、1/2ホース50m+3/8手元ホース2
mの場合、4.6MPaで美麗に塗装することができる
という実験結果を得ている。また、3/8ホースで塗料
を100m圧送するようにした場合であっても、10.
8MPa程度の圧力で十分に塗装作業が可能であった。
このとき、上述したように、りん片状の固形粒子が、塗
膜中において互いに折り重なるように配置されているの
を確認することができた。
【0027】さらに、塗装用ノズル10によって構成さ
れるスプレーパターンの幅Wは、第二膨張部15の長さ
によって適宜変更することができる。例えば、被塗装物
に対して600mm離隔した部位から塗料を塗布する場
合、第二膨張部15の長さが11.5mmでスプレーパ
ターンの幅が400mmとなり、第二膨張部15の長さ
が19mmでスプレーパターンの幅が200mmに変化
するという実験結果を得ている。
【0028】図3は、本発明に係る塗装用ノズルの第二
実施形態を示したものである。この塗装用ノズル20
は、図1に示した第一実施形態の塗装用ノズル10に対
して、塗料の塗り継ぎや塗り重ねをより効率よく行うた
めに改良を施したもので、当該第一実施形態の塗装用ノ
ズル10とは、第二膨張部25の形状のみが異なってい
る。
【0029】すなわち、この塗装用ノズル20では、噴
射口16よりも大きな断面積となる拡幅部25aを有す
るように第二膨張部25を構成している。この拡幅部2
5aは、エア混合部14の終端部から急激に幅が増大す
る一方、先端側に向かうに従って漸次幅が小さくなり、
第一実施形態と同一形状の噴射口16で終端となってい
る。なお、この第二実施形態の塗装用ノズル20におい
ても、図5に示す塗装装置のエア供給手段Yに取り付け
られ、上述した固形粒子を含む塗料の塗装に供されるよ
うになるのは、先の第一実施形態と同様である。また、
第一実施形態と同様の構成に関しては、同一の符号を付
してそれぞれの詳細説明を省略する。
【0030】この第二実施形態の塗装用ノズル20によ
れば、第二膨張部25において均一に分散した塗料とエ
アとの混合流体が、ノズル本体11の軸心部分、つまり
拡幅部25aを形成した部分をより多く通過するように
なる。従って、図3(d)に示すように、被塗装物に対
して中央部が膨らむ形状となり、かつこの中央部分への
均一に分散した塗料の塗布量が両端部に比べて僅かに多
くなるような、塗り継ぎおよび塗り重ねに最適なスプレ
ーパターンの塗料を塗布することができるようになる。
【0031】また、この第二実施形態の塗装用ノズル2
0においても、固体粒子が詰まる事態を招来する虞れが
ない、噴射口16から噴射された塗料の流速がその全域
でほぼ均一であるため塗料ミストやダスト固形物の発生
が著しく減少して作業環境を良好に保持できるとともに
塗膜品質への影響も防止できる、といった作用効果を期
待することができるのは第一実施形態と同様である。
【0032】この結果、第二実施形態の塗装用ノズル2
0によれば、第一実施形態に比べて塗装効率を一層向上
させることが可能となる。
【0033】図4は、本発明に係る塗装用ノズルの第三
実施形態を示したものである。この塗装用ノズル30
は、第二実施形態と同様に、図1に示した第一実施形態
の塗装用ノズル10に対して、塗料の塗り継ぎや塗り重
ねをより効率よく行うために改良を施したもので、当該
第一実施形態の塗装用ノズル10とは、第二膨張部35
以降の形状のみが異なっている。
【0034】すなわち、この塗装用ノズル30では、第
二膨張部35の中心部両内壁にそれぞれ半円弧状の凹部
35aを形成するようにしている。この凹部35aは、
ノズル本体11の噴射端面にまで達しており、噴射口3
6の形状も第二膨張部35の横断面と同一の形状となっ
ている。なお、この第三実施形態の塗装用ノズル30に
おいても、図5に示す塗装装置のエア供給手段Yに取り
付けられ、上述した固形粒子を含む塗料の塗装に供され
るようになるのは、先の第一実施形態と同様である。ま
た、第一実施形態と同様の構成に関しては、同一の符号
を付してそれぞれの詳細説明を省略している。
【0035】この第三実施形態の塗装用ノズル30によ
れば、第二膨張部35において均一に分散した塗料とエ
アとの混合流体が、ノズル本体11の軸心部分、つまり
凹部35aを形成した部分をより多く通過するようにな
る。従って、図4(d)に示すように、被塗装物に対し
て中央部が膨らむ形状となり、かつこの中央部分への均
一に分散した塗料の塗布量が両端部に比べて僅かに多く
なるような、塗り継ぎおよび塗り重ねに最適なスプレー
パターンの塗料を塗布することができるようになる。
【0036】また、この第三実施形態の塗装用ノズル3
0においても、固体粒子が詰まる事態を招来する虞れが
ない、噴射口36から噴射された塗料の流速がその全域
でほぼ均一であるため塗料ミストやダスト固形物の発生
が著しく減少して作業環境を良好に保持できるとともに
塗膜品質への影響も防止できる、といった作用効果を期
待することができるのは第一実施形態と同様である。
【0037】この結果、第3実施形態の塗装用ノズル3
0によれば、第一実施形態に比べて塗装効率を一層向上
させることが可能になる。
【0038】なお、上述した実施の形態では、いずれも
噴射口として略楕円形状のものを例示しているが、得よ
うとするスプレーパターンに応じて適宜変更することが
可能である。この場合、第二膨張部の形状は、噴射口と
同一形状としてもよいし、噴射口とは異なる形状とする
こともできる。また、4本のエア通路を設けるようにし
ているが、それ以外の数であっても同様の作用効果を期
待することが可能である。ただし、エア通路は複数であ
ることが好ましく、またノズル本体の主通路において互
いに等間隔に開口していることが好ましい。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
主通路の軸心に向けてエアを供給するようにしているた
め、噴射口から噴射された流体に大きな速度分布を与え
ることがない。従って、固形粒子も含めて塗料を均一に
分散させることができるようになる。しかも、塗料を噴
射口において霧化させるものではないため、固体粒子が
詰まる事態を招来する虞れがなく、また、噴射口から噴
射された塗料の流速がその全域でほぼ均一であるため、
塗着効率が向上して作業環境を良好に保持できるととも
に、塗膜品質への影響も防止できる。これらの結果、被
塗装物が橋梁などの大型で重量のある構築物の場合であ
っても、その塗装作業を効率よく行うことが可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る塗装用ノズルの第一実施形態を示
したもので、(a)は塗装用ノズルの噴射端面図、
(b)は(a)におけるB−B線断面図、(c)は
(a)におけるC−C線断面図、(d)は外観を示す斜
視図、(e)はこの塗装用ノズルを適用した場合の被塗
装物に対する塗装結果を示す概念図である。
【図2】図1に示した塗装用ノズルを適用した塗装装置
の要部断面図である。
【図3】本発明に係る塗装用ノズルの第二実施形態を示
したもので、(a)は塗装用ノズルの噴射端面図、
(b)は(a)におけるB−B線断面図、(c)は
(a)におけるC−C線断面図、(d)はこの塗装用ノ
ズルを適用した場合の被塗装物に対する塗装結果を示す
概念図である。
【図4】本発明に係る塗装用ノズルの第三実施形態を示
したもので、(a)は塗装用ノズルの噴射端面図、
(b)は(a)におけるB−B線断面図、(c)は
(a)におけるC−C線断面図、(d)はこの塗装用ノ
ズルを適用した場合の被塗装物に対する塗装結果を示す
概念図である。
【図5】本発明に係る塗装用ノズルを適用対象とする塗
装装置の分解図である。
【図6】従来の玉吹き塗装装置に適用される塗装用ノズ
ルを示したもので、(a)は塗装用ノズルの噴射端面
図、(b)は(a)におけるB−B線断面図、(c)は
外観を示す斜視図、(d)はこの塗装用ノズルを適用し
た場合の被塗装物に対する塗装結果を示す概念図であ
る。
【符号の説明】
10 塗装用ノズル 11 ノズル本体 12 フランジ部 13 塗料導入部 14 エア混合部 15 第二膨張部 16 噴射口 17 エア通路 20 塗装用ノズル 25 第二膨張部 25a 拡幅部 30 塗装用ノズル 35 第二膨張部 35a 凹部 36 噴射口 A エアレス塗装ガン D 噴射口 E 主通路 F エア通路 G アダプタ H 収容部 J リング K キャップ L 孔 M 塗料通路 N 塗料放出口 P 室 Q エア供給管路 W スプレーパターンの幅 X 塗装用ノズル Y エア供給手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D075 AA02 CA47 DA23 DB12 DC05 EA01 EB05 4F033 BA05 CA04 QA01 QB02Y QB04 QB12Y QB20 QD02 QD14 QD25 QE06 QE13 QE21 QF02Y

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塗料供給手段から放出された固形粒子を
    含む塗料とエア供給手段から供給されたエアとを主通路
    において互いに混合させた後、これらの混合流体を噴射
    口から噴射するようにした塗装用ノズルであって、 前記エア供給手段から供給されたエアを前記主通路の周
    囲から当該主通路の軸心に向けて供給し、このエアを膨
    張させた後に前記噴射口から噴射させることを特徴とす
    る塗装用ノズル。
  2. 【請求項2】 ロッド状を成し、軸心部分に前記主通路
    を有したノズル本体と、 前記ノズル本体の周面から前記主通路の軸心に向けて直
    線状に延在し、前記エア供給手段から供給されたエアを
    前記主通路に導入する細径のエア通路と、 を備える請求項1記載の塗装用ノズル。
  3. 【請求項3】 前記主通路は、前記エア通路の開口より
    も下流側に位置する部分に、断面積が急激に増大する第
    二膨張部を有したものである請求項1記載の塗装用ノズ
    ル。
  4. 【請求項4】 前記第二膨張部は、前記噴射口よりも大
    きな断面積となる拡幅部を有したものである請求項3記
    載の塗装用ノズル。
  5. 【請求項5】 前記噴射口の横断面が、略楕円形状であ
    る請求項1記載の塗装用ノズル。
  6. 【請求項6】 固形粒子を含む塗料をノズル本体の主通
    路に対して塗料供給手段から放出するとともに、エア供
    給手段から供給されたエアを前記主通路の周囲から当該
    主通路の軸心に向けて供給することによりこれら塗料お
    よびエアを混合させ、これらの混合流体を膨張させた
    後、噴射口を介して被塗装物に噴射するようにしたこと
    を特徴とする塗装方法。
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