JP2005137980A

JP2005137980A - 塗布装置と塗布材混合方法

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Publication number: JP2005137980A
Application number: JP2003374909A
Authority: JP
Inventors: Takao Nomura; 村孝夫野; Tokuyuki Achinami; 徳幸阿知波
Original assignee: Trinity Industrial Corp
Current assignee: Trinity Industrial Corp
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2005-06-02

Abstract

【課題】
例えば主剤と硬化剤のように二種類以上の塗布材成分を混合して成る塗布材を回転霧化頭で霧化させる場合に、洗浄の際には僅かな洗浄液で、短時間で確実に洗浄することができ、洗浄時に廃棄すべき混合塗料がほとんど残存しないようにする。
【解決手段】
塗布材成分供給系（９Ａ、９Ｂ）により混合比率に応じて個別に供給された主剤及び硬化剤等の塗布材成分を回転霧化頭（４）の背面側に形成された塗布材室（７）まで個別に導く塗布材成分供給ノズル（５Ａ、５Ｂ）を備え、各ノズル（５Ａ、５Ｂ）から各塗布材成分をその噴流が回転霧化頭（４）に達するまでの間に互いに衝突する方向に噴射することにより、または、その噴流が互いに衝突することなく回転霧化頭（４）に個別に衝突する方向に噴射することにより、各塗布材成分を回転霧化頭（４）内で混合させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、二種類以上の塗布材成分を混合して成る塗布材を回転霧化頭で霧化させて被塗物に噴霧する塗布装置と混合方法に関し、特に、主剤と硬化剤が混合される二液混合型塗料の塗布装置に用いて好適なものである。

図７は従来の二液混合型塗料の塗装装置を示す説明図で、主剤と硬化剤をその混合比に応じてプレミックスしたものを貯留する塗料タンク５１から塗装機５２に至る配管５３に、定量ポンプ５４を介装し、これを塗装機５２に供給する塗料供給系５５が形成されている。
この場合、二液混合型塗料は主剤と硬化剤を混合した時点から硬化反応が開始されるため、塗料タンク５１内に入れた混合塗料を一定の使用時間（ポットライフ）内に使い切るようにしており、また、使用時間が経過した場合には、塗料供給系５５全体を洗浄するようにしている。

しかしながら、この種の塗料供給系５５は、塗料タンク５１内の塗料を全て使い切ったとしてもポンプ５４から塗装機５２に至る配管５３内には塗料が残存することとなり、これを全て廃棄しなければならないので、塗料の無駄が多いという問題があった。
また、塗料タンク５１から塗装機５２に至る配管５３の全経路を混合塗料が流れるため、タンク５１、ポンプ５４、塗装機５２と配管５３を全て洗浄しなければならず、洗浄に時間と手間がかかるだけでなく、大量の洗浄液を必要とし、その廃液処理にコストが嵩むという問題があった。

このため、図８に示すように、主剤と硬化剤をその混合比に応じて定量供給ポンプ６１Ａ、６１Ｂで別々に供給し、塗装機６２の直近に配されたスタティックミキサ６３等の混合装置で混合した後、その混合塗料を塗装機６２に供給する塗料供給系６４も提案されている（特許文献１参照）。
特開平１１−２４４７４４

この場合、主剤及び硬化剤はスタティックミキサで供給されながら混合され、混合された塗料は塗装機から噴霧されるので、主剤と硬化剤をプレミックスして貯留したタンク５１から供給するときのように使用時間が経過するたびごとに洗浄する必要はない。
しかしながら、スタティックミキサ６３は、管路内を流れる主剤及び硬化剤の流れの方向を変えてこれらを攪拌混合する攪拌エレメントを多数配した構成であるから、そのエレメントの凹部や角部などに主剤及び硬化剤の混合液が滞留して硬化すると、これが剥がれて塗装機に供給されるとブツと称する塗装不良を生ずる。

したがって、ある程度の時間間隔で洗浄する必要があるが、スタティックミキサ６３はその構造上、極めて洗浄しにくい形状をしているため、これをきれいに洗浄しようとすると、やはり大量の洗浄液を必要とする。
また、スタティックミキサ６３から下流の部分を洗浄すれば足りるので、供給系全てを洗浄する必要はないが、それでも、ミキサ６３の内部に残存する塗料は廃棄しなければ成らないので、その分が無駄になる。

なお、いずれの場合も、万一、二液混合型塗料を放置して硬化させたときは、塗料供給系５５全体あるいはスタティックミキサ６３から先の部分を交換しなければならないので、その復旧作業に何時間〜何日もかかるという問題が残る。

そこで本発明は、僅かな洗浄液で確実に洗浄することができ、洗浄時に廃棄すべき混合塗料がほとんど残存しないようにすることを技術的課題としている。

この課題を解決するために、本発明に係る塗布装置は、夫々の塗布材成分供給系により混合比率に応じて個別に供給された各塗布材成分を回転霧化頭の背面側に形成された塗布材室まで個別に導く塗布材成分供給ノズルを備えたことを特徴としている。
また、本発明に係る塗布材混合方法は、回転霧化頭の背面側に形成された塗布材室に向って塗布材成分供給ノズルから各塗布材成分を個別に噴射させ、ノズル先端から噴射された各塗料成分同士の流れが、回転霧化頭に達するまでの間に互いに衝突させることにより混合させ、または、回転霧化頭に衝突させることにより霧化頭内で各塗布材成分同士を混合させることを特徴としている。

本発明に係る塗布装置で主剤と硬化剤を塗布材成分とする２液混合型塗料を塗布する場合について説明すると、塗布装置には、回転霧化頭の背面側に形成された塗布材室に主剤と硬化剤を個別に導く塗布材成分供給ノズルが配されているので、主剤供給系と硬化剤供給系により主剤と硬化剤をその混合比に応じて個別に供給すれば、回転霧化頭の塗布材室内で主剤と硬化剤が混合される。

このとき、ノズル同士が近ければ、ノズル先端から噴射された各塗料成分同士の流れが回転霧化頭に達するまでの間に互いに衝突して混合し、ノズル同士が離れていれば、主剤と硬化剤が個別に回転霧化頭に衝突し、回転霧化頭内で混合される。
このように、主剤及び硬化剤は回転霧化頭に達するまで混合されないので、配管内で塗料が硬化することはなく、したがって、主剤供給系及び硬化剤供給系の洗浄を行う必要がないというメリットがある。

そして、主剤と硬化剤の供給を停止した後も、回転霧化頭を回転させて混合塗料を最後まで噴霧させれば、回転霧化頭内は空になって廃棄すべき残存塗料はほとんどない。
また、回転霧化頭内はその表面に混合塗料が僅かに付着しているのみであるから、僅かな洗浄液で簡単に、且つ、短時間で洗浄することができ、万一、混合塗料を放置して硬化させたときでも、回転霧化頭のみを交換すれば足りるというメリットがある。

本発明に係る塗布剤混合方法で、主剤と硬化剤を混合する場合について説明すると、上述と同様に、回転霧化頭の背面側に形成された塗布材室に向って主剤及び硬化剤を個別に噴射させて、回転霧化頭内で混合させるようにしているので、主剤及び硬化剤の供給系を洗浄する必要がなく、回転霧化頭のみを洗浄すれば足りる。

本例は、洗浄時に廃棄すべき混合塗料をほとんど残存させずに、僅かな洗浄液で確実に洗浄できるようにするという目的を、各塗布材成分を回転霧化頭で混合させることにより実現した。
図１は本発明に係る塗布装置の一例を示す説明図、図２は塗布材成分供給ノズルのレイアウトを示す説明図、図３は回転霧化頭の他の例を示す説明図、図４は塗布装置の他の例を示す説明図、図５は塗布装置の他の例を示す説明図、図６はその塗布材成分供給ノズルのレイアウトを示す説明図である。

図１に示す塗布装置１は、エアモータ２の管状回転軸３の先端に取り付けられた回転霧化頭４を１２０００〜３６０００ｒｐｍで高速回転駆動させて、塗布材成分である主剤及び硬化剤を混合した塗料（塗布材）を回転霧化させると共に、回転霧化頭４に−数十〜百数十ｋＶの高電圧を印加して、塗料粒子を帯電させ、接地された被塗物（図示せず）に静電塗着させるものである。

管状回転軸３内には、主剤供給ノズル５Ａと硬化剤供給ノズル５Ｂが回転軸３に対して非接触状態で挿通され、各ノズル５Ａ及び５Ｂの先端が、仕切板６により正面側と背面側に仕切られた回転霧化頭４の背面側に形成された塗布材室７内に達している。

各ノズル５Ａ及び５Ｂは、図１に示すように、夫々のノズル５Ａ及び５Ｂから噴射された主剤及び硬化剤が個別に仕切板６の背面に衝突されるように所定の間隔をもって配設されている場合にかぎらず、図２（ａ）に示すように、流量の少ない硬化剤が流量の多い主剤に引き寄せられ、夫々が仕切板６に衝突する前に合流するように配設されている場合や、図２（ｂ）に示すように、主剤及び硬化剤を仕切板６の手前で強制的に衝突させるようにその衝突点に向って先端が曲げられている場合でも良い。

各ノズル５Ａ及び５Ｂには、主剤及び硬化剤をギアポンプ等の定量ポンプ８Ａ及び８Ｂにより所定の混合比（例えば、主剤：硬化剤＝５.５：１）に応じた流量で個別に供給する主剤供給系９Ａ及び硬化剤供給系９Ｂが接続され、主剤及び硬化剤を混合させることなく回転霧化頭４まで個別に供給できるようになっている。
なお、主剤供給系９Ａ及び硬化剤供給系９Ｂは、主剤及び硬化剤を混合比に応じた一定流量で連続して供給する場合に限らず、混合比の多い主剤を連続的に供給しながら、混合比の少ない硬化剤を間欠的に供給したり、双方を交互に間欠的に供給するようにしても良い。

また、洗浄液及び洗浄エア等の洗浄流体を回転霧化頭４の塗布材室７内に直接供給する洗浄流体ノズル５Ｃを備えた洗浄流体供給系９Ｃが形成されている。
本例では、硬化剤供給ノズル５Ｂが洗浄流体ノズル５Ｃを兼用し、切換弁装置ＣＶを介して、硬化剤供給系９Ｂと洗浄流体供給系９Ｃが切換可能に形成されている。
なお、図示は省略するが、主剤供給ノズル５Ａを洗浄流体ノズル５Ｃと兼用させたり、各主剤及び硬化剤供給ノズル５Ａ及び５Ｂとは別個に洗浄流体ノズル５Ｃを配しても良いことはもちろんである。

回転霧化頭４と仕切板６との嵌め合い部分には、回転霧化頭４を回転させたときに、その遠心力により塗布材室７内の塗料を正面側に押し出す小径の貫通流路１０…となる細溝が形成されている。
この仕切板６は、その背面が、図１に示すように、中心部から外周に向ってなだらかに傾斜する円錐面に形成されている場合に限らず、図３（ａ）に示すように、半径方向断面の中心部と、その中心部から外周に至る間の中間部の２ヶ所に、外周に向って徐々に低くなるピークＰ_１，Ｐ_２を有する山型に形成し、最外周部分に貫通流路１０を形成しても良い。
この場合、各ノズル５Ａ及び５Ｂから噴射された主剤及び硬化剤が、二つのピークＰ_１及びＰ_２の間に形成される環状の谷間を形成する斜面１１，１２に沿って流れて渦流Ｆ_１を形成するので、両者が確実に混合される。

また、図３（ｂ）に示すように、仕切板６の背面にＷ状の凹部１３を形成し、その谷底部分Ｐ_３から貫通流路１０を形成してもよい。
この場合も、各ノズル５Ａ及び５Ｂから噴射された主剤及び硬化剤が、谷底部分Ｐ_３を挟む斜面１４，１５に沿って流れて渦流Ｆ_２を形成するので、両者が確実に混合される。

以上が本発明に係る塗布装置の一例であって、次にこれを用いた塗布材混合方法について説明する。
回転霧化頭４をエアモータ２で高速回転駆動させながら、主剤供給系９Ａ及び硬化剤供給系９Ｂから主剤及び硬化剤を供給すると、主剤及び硬化剤は、各ノズル５Ａ及び５Ｂの先端から回転霧化頭４の塗料室７内に個別に吐出される。
したがって、各供給系９Ａ及び９Ｂにより供給された主剤及び硬化剤は途中で互いに混合することがない。

次いで、塗料室７内に吐出された主剤及び硬化剤は、回転霧化頭４の回転と、塗料室７内で混合される。
ここで、図１に示すように、夫々のノズル５Ａ及び５Ｂが離れて配設されている場合、主剤供給ノズル５Ａから吐出された主剤が回転する仕切板６に当って膜状に拡がっていき、回転霧化頭４が１８０°回転したときに、硬化剤供給ノズル５Ｂから吐出された硬化剤が仕切板６に当って主剤の膜の上に膜状に拡がっていく。
すなわち，主剤と硬化剤は、仕切板６上でぶつかって合流し、仕切板６の外周に向って膜状に重なって流れながら混合され、これが貫通流路１０を通って噴霧されるので、主剤と硬化剤が混合した状態で噴霧されることとなる。

また、図２（ａ）に示すように、夫々のノズル５Ａ及び５Ｂが近接して配設されている場合は、硬化剤供給ノズル５Ｂから吐出された流量の少ない硬化剤が、主剤供給ノズル５Ａから吐出された流量の多い主剤に引き寄せられて、主剤と硬化剤は互いに合流した後、仕切板６に衝突する。
したがって、仕切板６には両者が合流した２液混合型塗料が膜状になって、その外周に向って流れながら混合され、これが、貫通流路１０を通って噴霧されるので、主剤と硬化剤は混合した状態で噴霧されることとなる。

さらに、図２（ｂ）に示すように、夫々のノズル５Ａ及び５Ｂから吐出された主剤及び硬化剤が仕切板６の手前で強制的に衝突するようにその先端が衝突点に向って先端が曲がっている場合も、主剤と硬化剤が互いに合流した後、仕切板６に衝突する。
したがって、上述と同様に仕切板６には両者が合流した２液混合型塗料が膜状になって、その外周に向って流れながら混合され、これが、貫通流路１０を通って噴霧されるので、主剤と硬化剤は混合した状態で噴霧されることとなる。

なお、いずれの場合も、仕切板６の背面に、図３（ａ）及び（ｂ）に示すような斜面１１及び１２、１４及び１５を形成して、各ノズル５Ａ及び５Ｂから吐出された主剤及び硬化剤の勢いで、その斜面に沿って流れる渦流Ｆ_１、Ｆ_２を形成すればより良好な混合状態が得られる。

図４はさらに他の実施形態を示し、本例の塗布装置２１は、塗布材成分供給ノズル２２が内管２３を外管２４内に挿通した二重管構造で形成され、主剤又は硬化剤の一方が内管２３を通って供給され、他方が内管２３と外管２４との隙間を通って供給されようになっている。
なお、内管２３が外管２４よりわずかに長く形成され、これによりノズル２２先端で液ダレを生じない限り主剤と硬化剤が混合しないようになっている。
また、外管２４の先端には、主剤又は硬化剤を回転霧化頭４の回転方向にねじりながら吐出させる螺旋吐出ガイドを兼用する内管固定用のスペーサ２５が配されている。
このスペーサ２５は、フィンをスパイラルに配したり、スパイラル状の溝を形成したり、多数の細管をスパイラルに束ねた細管束が配されている。特に細管束は、毛管現象により液ダレしにくくなるというメリットがある。
また、内管２３の先端にも、必要に応じて細管束２６が充填され、先端からの液ダレを防止している。

この塗布装置２１によれば、回転霧化頭４をエアモータ２で高速回転駆動させながら、主剤供給系９Ａ及び硬化剤供給系９Ｂから主剤及び硬化剤を供給すると、例えば、主剤は二重管構造に形成された塗布材成分供給ノズル２２の内管２３から吐出され、硬化剤は外管２４から吐出されて、夫々個別に塗料室７内に供給される。
したがって、主剤及び硬化剤の供給経路中で両者が混合することがない。
また、ノズル２２から吐出された主剤及び硬化剤は、仕切板６にぶつかる前に合流し、または、仕切板６上でぶつかって合流し、仕切板６の外周に向って膜状に流れながら混合される。
なお、必要に応じて、例えば、内管２３及び外管２４のいずれか一方又は双方を洗浄流体ノズルに兼用させたり、別途洗浄流体ノズルを配することにより、洗浄流体供給系を設けることもできる。

図５及び図６はさらに他の実施形態を示す説明図及び塗布材成分供給ノズルのレイアウト図であって、本例の塗布装置３１は、内管３２と外管３３を同心状に配した二重管構造の塗布材成分供給ノズル３４〜３６が、管状回転軸３内に配されたノズル収容管３７内に挿通されて束ねられている。
各塗布材成分供給ノズル３４〜３６は、外管３３の先端には螺旋吐出ガイドを兼用する内管固定用のスペーサ３８が配され、内管３２の先端にも、必要に応じて液ダレ防止用の細管束３９が充填されている。

そして、各塗布材成分供給ノズル３４〜３６は、例えば、白色、青色、赤色など種類の異なる二液混合型塗料の主剤と硬化剤を個別に供給する主剤供給系４０Ａ〜４２Ａと硬化剤供給系４０Ｂ〜４２Ｂが接続されている。
また、洗浄エアがノズル収容管３７の中心に配されたエア供給ノズル４３から供給されると共に、洗浄液が各ノズル３４〜３６及び４３とノズル収容管３７の隙間４４から供給されるようになされて洗浄流体供給系４５が形成されている。

これによれば、例えば白色塗料を塗る場合は、主剤供給系４０Ａ及び硬化剤供給系４０Ｂから白色塗料の主剤及び硬化剤を供給すると、主剤は二重管構造に形成された塗布材成分供給ノズル３４の内管３２から吐出され、硬化剤は外管３３から吐出されて、夫々個別に塗料室７内に供給される。
したがって、主剤及び硬化剤の供給経路中で両者が混合することがない。
また、ノズル３４から吐出された主剤及び硬化剤は、仕切板６にぶつかる前に合流し、または、仕切板６上でぶつかって合流し、仕切板６の外周に向って膜状に流れながら確実に混合される。
これらは、他の色の塗料を塗る場合も同様である。

そして色替えを行う場合は、エア供給ノズル４３及びノズル収容管３７の隙間４４からエア及びシンナを供給することにより、回転霧化頭４内を洗浄できるので、色混じりを起こすこともない。

なお上述の説明では、主剤と硬化剤を混合する２液混合型塗料について説明したが、複数の塗布剤成分を混合して塗布するものであれば塗布材の種類は問わない。
また、２種類の塗布材成分を混合する場合に限らず、複数種類の塗布材成分を混合する場合について適用できる。
さらに、上述の説明は、いずれも各塗布材成分供給ノズル５Ａ及び５Ｂ他を回転霧化頭４の管状回転軸３内に挿通したセンターフィードタイプの塗布装置について説明したが、本発明は、各塗布材成分供給ノズル５Ａ及び５Ｂ他が、回転霧化頭７を支持する中軸回転軸の外側にオフセットされて配されているいわゆるサイドフィードタイプの塗布装置にも適用できる。

このように本発明によれば、いずれの場合も、各塗布材成分が回転霧化頭まで個別に供給され、供給管路の途中で両者が混合されないので、供給系の洗浄は一切不要になり、洗浄する部分は混合された塗布材が付着する回転霧化頭だけなので、洗浄作業が簡単で短時間で済み、廃棄すべき無駄な塗料もなく、洗浄液の使用量を極端に少なくすることができるという効果がある。

本発明は、主剤と硬化剤など二種類以上の塗布材成分を混合して成る塗布材を回転霧化頭で霧化させて被塗物に噴霧する用途に用いることができる。

塗布装置の一例を示す説明図。塗布材成分供給ノズルのレイアウトを示す説明図。回転霧化頭の他の例を示す説明図。塗布装置の他の例を示す説明図。塗布装置の他の例を示す説明図。その塗布材成分供給ノズルのレイアウトを示す説明図。従来の塗布装置を示す説明図。従来の塗布装置を示す説明図。

符号の説明

１塗布装置
２エアモータ
３管状回転軸
４回転霧化頭
５Ａ主剤供給ノズル（塗布材成分供給ノズル）
５Ｂ硬化剤供給ノズル（塗布材成分供給ノズル）
７塗布材室
９Ａ主剤供給系（塗布材成分供給系）
９Ｂ硬化剤供給系（塗布材成分供給系）

Claims

二種類以上の塗布材成分を混合して成る塗布材を回転霧化頭で霧化させて被塗物に噴霧する塗布装置であって、
夫々の塗布材成分供給系により混合比率に応じて個別に供給された各塗布材成分を回転霧化頭の背面側に形成された塗布材室まで個別に導く塗布材成分供給ノズルを備えたことを特徴とする塗布装置。
前記塗布材成分が、混合した時点より硬化反応を開始する２液混合型塗料の主剤及び硬化剤である請求項１記載の塗布装置。
前記各塗布材成分供給ノズルが、回転霧化頭の管状回転軸内に挿通された請求項1記載の塗布装置。
前記各塗布材成分供給ノズルが、回転霧化頭を支持する回転軸の外側にオフセットされて配されている請求項1記載の塗布装置。
洗浄流体を回転霧化頭内に直接供給する洗浄流体ノズルを備えた洗浄流体供給系が形成されてなる請求項１記載の記載の塗布装置。
前記塗布材成分供給ノズルの一が、前記洗浄流体ノズルを兼用してなる請求項５記載の塗布装置。
前記塗布材成分供給ノズルが、各塗布材成分を個別に供給する配管を同心状に配した多重管構造に形成されてなる請求項１記載の塗布装置。
前記多重管構造に形成された塗布材成分供給ノズルが複数本配され、夫々に異なる組み合わせの塗布材成分が個別に供給されるようになされた請求項７記載の塗布装置。
塗布材を回転霧化頭で霧化させる直前に、その塗布材を構成する二種類以上の塗布材成分を混合させる塗布材混合方法であって、
各塗布材成分を回転霧化頭の背面側に形成された塗布材室に向って個別に噴射する塗布材成分供給ノズルを備え、
各ノズルから各塗布材成分をその噴流が回転霧化頭に達するまでの間に互いに衝突する方向に噴射し、または、その噴流が互いに衝突することなく回転霧化頭に個別に衝突する方向に噴射することにより、各塗布材成分を回転霧化頭内で混合させることを特徴とする塗布材混合方法。