JP2006347606A - 塗料タンクおよびその加工方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 塗装機2に装着され、内部に充填した塗料を押し出すことにより、塗装機へ圧送可能な塗料タンク3であって、該塗料タンク3は、塗料が充填される塗料バッグ32と、該塗料バッグ32の周囲を覆い、塗料押圧用部材が充填される外部ケース31とを備えており、該外部ケース31が、耐溶剤性を有するとともに透明な硬質プラスチックであるナイロン樹脂にて構成される。
【選択図】 図1
Description
このような静電塗装を行う塗装装置としては、例えば、被塗装物に対して塗料を噴霧する塗装機に備えられたベルカップを回転させて、ベルカップ内面に展延させた流体塗料を遠心力で微粒化させ、霧化頭等に印加された静電高電圧で微粒化粒子に帯電させて、接地された被塗装物との間で形成される静電電界により静電塗装を行う、回転霧化型の静電塗装装置がある。
この回転霧化型の静電塗装装置においては、塗料が充填されたカートリッジ式の塗料タンクを塗装機に着脱自在に装着し、塗料タンクから塗料を押し出して塗装機へ塗料を供給するように構成したものがある。
また、塗料タンク等は樹脂部材にて製作されることもあるが、塗料が充填・排出される塗料タンクには、0.1MP〜0.8MPの高い圧力がかかるため、かかる圧力に耐え得るだけの強度を有した硬質プラスチックを用いる必要がある。
特に、サーボモータを備えたシリンダで塗料を押し出す場合は、5MP以上の圧力がかかる場合もある。
さらに、塗料タンクは有機溶剤に直接接触するものであるため、耐溶剤性を備えたポリアセタール樹脂(POM)や、ポリ塩化ビニル(PVC)や、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)やポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等の樹脂部材が使用されていた。
しかし、ポリエチレンやポリプロピレンは、強度が低く(引っ張り弾性率が1000N/mm以下)、硬質プラスチックではないため、前述のような圧力がかかる容器に使用することはできない。また、ポリエチレンやポリプロピレンは、半透明もしくは不透明であって、透明な樹脂ではないため、このような樹脂で容器を構成した場合、強度を確保できるだけの厚さ(例えば5mm以上)にすると、内部を明瞭に視認することができない。
各塗料タンク内へは、塗装が行われる前に塗料が充填されるが、正しい色の塗料が正常に充填されているのか否か、または異常が発生したときに塗料タンク内がどのような状態になっているかを把握することが重要である。
また、塗料タンクをポリアセタール樹脂(POM)や、ポリ塩化ビニル(PVC)や、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等の樹脂部材にて構成した場合も、これらの樹脂部材は不透明であったので、金属部材の場合と同様に塗料タンク内部の状態を目視で把握することはできなかった。
さらに、塗装に関して品質や設備の不具合が発生したときは、その原因が塗料タンク内で起こっていることかどうかの判断を行うことができないため、原因を探るには、塗料タンクを解体して原因が塗料タンクにあるかどうかを推定するしか方法がなかった。
このため、不具合の原因が塗料タンクではなく他の設備や材料にあったときには、品質や設備の不具合を解決するのに大変長い期間および費用が必要となっていた。
しかし、ポリエチレンやポリプロピレンは強度不足で圧力がかかる容器として使用することが困難であり、仮に厚みを厚くして強度を確保したとしても内部を視認できるだけの透明性を確保することもできない。
また、硬質プラスチックであるアクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂を使用した場合、これらの樹脂部材は有機溶媒に接触すると、白濁やクラックが生じたり、表層からの剥離破壊が生じたりしてしまう。
このように、圧力がかかり、かつ有機溶剤を含む塗料や、塗料の押し出し材として用いられる有機溶剤に長時間接触する塗料タンクの素材として用いることは妥当ではない。
即ち、請求項1記載のごとく、塗装機に装着され、内部に充填した塗料を押し出すことにより、塗装機へ圧送可能な塗料タンクであって、該塗料タンクを、耐溶剤性を有するとともに透明な硬質プラスチックであるナイロン樹脂にて構成した。
このように、塗料タンクを外部から見た場合に、塗料タンクの内部を目視することができ、塗料が正常に充填されているのか、または異常な状態にあるのか等といった内部状態を容易に把握することができる。
また、塗料タンクを構成するナイロン樹脂は耐溶剤性を備えているので、塗料に有機溶剤が含まれていたり、塗料を押し出すための作動液に有機溶剤が用いられたりしていても、塗料タンクに白濁やクラックが生じることはなく、塗料タンクの外部から内部の様子を把握する機能や、充填した塗料のケーシングとしての機能を損なうこともない。
さらに、塗料タンクを射出成形にて成形することができ、該塗料タンクを短期間で大量かつ安価に製作することが可能となる。
これにより、つまり、外部ケースの外部から、塗料タンクの内部を見ることができ、内部の塗料バッグが、塗料が充填されて膨らんだ正常な状態であるか、塗料が充填されていなくて萎んだ異常な状態であるか等といったように、塗料タンク内部の様子を把握することができる。
また、塗装品質や設備トラブルが発生したときに、その原因が、塗料タンク内で異常(例えば、塗料バッグの破損による塗料の押し出し液側への漏れや、逆に押し出し液が塗料側に浸入してき塗料が凝集する等といった不良、または塗装している最中に塗料バッグ内の塗料が空になる等の事態)が発生したによるものであるのかどうかを、瞬時に見て判断することが可能となる。
また、外部ケースは耐溶剤性を備えているので、該外部ケースに有機溶剤による白濁やクラックが生じることはなく、塗料タンクの外部から塗料バッグの様子を把握する機能、および外部ケースのケーシングとしての機能を損なうこともない。
このように、塗料タンクの外部ケースを、透明で、耐圧強度があり、かつ耐溶剤性を備えたナイロン樹脂にて形成するとともに、塗料バッグを透明部材にて形成することで、外部ケースの外部から、塗料タンク内部の押し出し液の状態や塗料バッグの状態を見ることができ、内部の塗料バッグが、塗料が充填されて膨らんだ正常な状態であるか、塗料が充填されていなくて萎んだ異常な状態であるか、または塗料バッグの破損等により何らかの不具合が発生しているか等といったように、塗料タンク内部の様子を把握することができる。
また、塗料タンクの外部から、塗料バッグ内に充填されている塗料の色が正常であるか否かの確認を行うことが可能となる。
さらに、外部ケースは耐溶剤性を備えているので、該外部ケースに有機溶剤による白濁やクラックが生じることはなく、塗料タンクの外部から塗料バッグの様子を把握する機能、および外部ケースのケーシングとしての機能を損なうこともない。
これにより、ナイロン樹脂により形成される塗料タンクの寸法安定性が良好となり、塗料タンクの塗装機との嵌合や螺合を精度良く行うことができて、漏れが発生することも防止できる。
これにより、塗料タンクを外部から見た場合に、塗料タンクの内部を目視することができ、塗料が正常に充填されているのか、または異常な状態にあるのか等といった内部状態を容易に把握することができる。
また、塗料タンクの外筒を構成するナイロン樹脂は耐溶剤性を備えているので、塗料に有機溶剤が含まれていたり、塗料を押し出すための作動液に有機溶剤が用いられたりしていても、外筒に白濁やクラックが生じることはなく、塗料タンクの外部から内部の様子を把握する機能や、充填した塗料のケーシングとしての機能を損なうこともない。
さらに、外筒を射出成形にて成形することができ、該塗料タンクを短期間で大量かつ安価に製作することが可能となる。
これにより、外筒を射出成形で成形しつつ、該外筒の内寸法を高精度で均一に仕上げることができる。
透明ナイロン樹脂にて形成される塗料タンクは吸水または前記塗料押圧用部材を含浸させると膨潤して寸法変化が生じるが、予め水や有機溶剤を吸水させて寸法変化が生じた状態で機械加工を施すことで、水や有機溶剤に長時間接触して吸水状態となる実際の使用状態での寸法精度を向上することができ、塗料タンクの塗装機への装着不良や、装着時の液漏れ等といった不具合の発生を確実に防止することができる。
また、塗料タンクに白濁やクラックが生じることがなく、塗料タンクの外部から内部の様子を把握する機能や、充填した塗料のケーシングとしての機能を損なうこともない。
また、塗料タンクの内部が、つまり押し出し液の状態や塗料バッグの状態が見えることにより、塗装の品質や設備のトラブルが生じたときに、瞬時に塗料タンク内に異常の原因があるか否かを判断でき、その対策を講じることができる。
さらに、塗料タンクを射出成形にて成形することができ、該塗料タンクを短期間で大量かつ安価に製作することが可能となる。
図1に示す塗装装置1は、塗装機2と該塗装機2に着脱自在に装着されるカートリッジ式の塗料タンク3を備えている。
塗装機2の本体21における一端側(図1における下端側)には、塗料の噴出口となる回転霧化頭22が回転自在に取り付けられ、該塗装機2の他端側には、塗料が充填された塗料タンク3が着脱自在に装着されており、塗装装置1は、静電塗装用のカートリッジ式塗装機に構成されている。
外部ケース31内部には、密閉された空間となる作動液室31aが塗料バッグ32との間に構成されており、該作動液室31a内には、作動液供給管35を通じて作動液が流入可能となっている。
作動液としては、例えば、水や有機溶媒等が用いられる。
静電塗装を行う場合には、通常―60kVから−90kVの高電圧が塗料および回転霧化頭に印加されるので、作動液の経路からの電流リーク値が大きくならないように、電気抵抗値の高い作動液を選定し、またはアース部からの距離を十分に確保することが好ましい。
従って、塗料バッグ32内に塗料が充填されると、該塗料バッグ32は内部から外部へ向けての力を受け、その内容積が増加して膨らむ。
逆に、塗料が充填された状態の塗料バッグ32に外部から内側へ向けての力がかかると、該塗料バッグ32の内容積が減少して、充填されている塗料が塗料バッグ32に形成される吐出口32bから外部へ押し出されることとなる。
塗料バッグ32の吐出口32bから押し出された塗料は、塗装機2の本体21における塗料供給通路21aを通じて回転霧化頭22まで案内され、該回転霧化頭22から噴霧される。
ここで、「透明」とは、外部ケース31内に収納される塗料バッグ32が、外部ケース31の外側から明瞭に見え、塗料バッグ32の外形形状が明確に把握でき、かつ画像解析が可能なレベルの透明度を維持していることをいう。また、無色であってもよいし、画像解析が可能なレベルの透明度を維持できれば、若干の薄い着色がなされていてもよい。
また、「耐溶剤性を備えた」とは、水や有機溶剤によって強度の低下や溶解が生じないこと、および溶剤クラックが発生したり、表面が曇ったりして透明度の低下が発生しないことをいう。
つまり、塗料タンク3を外部から見ただけで、塗料バッグ32が、図2(a)に示すような、塗料が充填されて膨らんだ正常な状態であるか、図2(b)に示すような、塗料が充填されていなくて萎んだ異常な状態であるか、また充填されている塗料の量はどれくらいであるか、さらに図2(c)に示すように、塗料バッグ32が破損して漏れ塗料37が作動液中へ漏れたときに漏れ発生を即座に把握することができる。
このように、塗料バッグ32を形成することで、塗料タンク3の外部から、塗料バッグ内に充填されている塗料の色が正常であるか否かの確認を行うことが可能となる。
なお、ランベルト・ベーア式(I=I0−ε・C・L)で、Iは透過光強度を示し、I0は最初の光強度を示し、εは吸光度係数を示し、Cは濃度を示し(この場合は1である)、Lは光の透過長さを示す。
各種樹脂を圧力のかかる塗料タンクとして使用する場合、強度確保のため、3mmから10mm程度の厚みが必要となるが、表1に示すように、このような厚みで透明性を確保できる樹脂は限られたものとなる。
本実施例では、透明性を確保できる吸光度係数を有する樹脂のうち、透明ナイロンを使用した。
表2によれば、多くの溶剤塗料や水性塗料、さらには洗浄シンナーに含まれている芳香族系等の代表的な溶剤に対する耐溶剤性について、透明ナイロン樹脂は、他のPC(ポリカーボネート樹脂、PMMA(アクリル樹脂)等に対して、優れた耐非極性溶媒性を備えている。
なお、塗料バッグ32の素材としては、数10μm〜100μm程度の厚みの、ポリエチレンやPET(ポリエチレンテレフタレート)やPVA(ポリビニルアルコール)や軟質ナイロン等を用いることで、透明性および可撓性を確保した塗料バッグを構成することができる。
つまり、外部ケース31が吸水または作動液の含浸により膨潤して接続部31bの寸法が大きく変動すると、該接続部31bを台座部33に嵌合または螺装できなくなってしまうため、透明ナイロン樹脂は、吸水率が小さい方が好ましい。
さらに、外部ケース31は、成形後に接続部31bの螺子部等を機械加工により形成する必要があるため、機械加工時に生じる熱により劣化、変形等しないだけの耐熱性を備えていることが必要である。
また、機械加工時における耐熱性は、ガラス転移点温度が150℃以上であれば満足できるが、全ての透明ナイロン樹脂においてガラス転移点温度が150℃を超えており、問題ない。しかし、透明ナイロン以外は不透明であるため、外部ケース31への適用は好ましくない。
さらに、引張降伏点についても、全ての透明ナイロン樹脂が機械加工に耐え得るだけの値を有している。
また、PE(ポリエチレン)やPP(ポリプロピレン)は、引張弾性率が低く、また、ガラス転移温度も低く、伸びも大きい軟質プラスチックである。透明で、必要な強度を保有し、機械加工に耐え得るものは透明ナイロンのみとなっている。
この場合、機械加工前の外部ケース31の成形品に対して、作動液に使用する有機溶剤を予め吸水させておき、その後、嵌合部や螺子部等の機械加工を行うのが好ましい。
図4に示すように、本実施例においては、前述のような塗料バッグ32を使用せずに、塗料タンク3を、ナイロン樹脂にて構成される外筒としての役割を果たす前記外部ケース31と、該外部ケース31内に摺動自在に嵌装されるピストン34とを備えて構成した。
外部ケース31内の空間は、ピストン34により作動液室31aと塗料室32aとの2つの空間に分割されており、一方の空間である塗料室32a内に塗料を充填した状態で、他方の空間である作動液室31a内に作動液を圧入すると、作動液の圧力によりピストン34が吐出口32b側へ移動して、塗料が回転霧化頭22から吐出される。
一方、塗料室32a内への塗料の充填は吐出口32bを通じて行うことができ、吐出口32bから塗料室32a内へ塗料を充填すると、ピストン34が作動液室31a側へ移動して、作動液が作動液室31a外部へ排出される。
このような、塗料の吐出・充填といった外部ケース31内部の状況は、該外部ケース31が透明ナイロンにて形成されているので、外部から見ることができる。
従って、外部ケース31を製作する場合は、透明ナイロンを射出成形した後に、その成形品に機械加工を施して、内寸法の精度を確保するようにしている。
また、外部ケース31と、該外部ケース31の内部に設けられるピストン34との間には、摺動時の抵抗を減少させつつ、塗料と作動液とが混ざらないようにするために、O−リングを設けたり、摺動方向に長い摺動子を設けたりしている。
なお、前述の外部ケース31内に塗料バッグ32を設けた例の場合は、塗料バッグ32が外部ケース31内を摺動することはないので、成形時に外部ケース31の内周面に生じる1〜3°程度の抜き勾配を、機械加工により除去する必要はなく、成形後にそのまま使用することができる。
2 塗装機
3 塗料タンク
31 外部ケース
31a 作動液室
32 塗料バッグ
32a 塗料室
33 台座部
34 ピストン
35 作動液供給管
37 漏れ塗料
Claims (7)
- 塗装機に装着され、内部に充填した塗料を押し出すことにより、塗装機へ圧送可能な塗料タンクであって、
該塗料タンクを、耐溶剤性を有するとともに透明な硬質プラスチックであるナイロン樹脂にて構成したことを特徴とする塗料タンク。 - 前記塗料タンクは、塗料が充填される塗料バッグと、該塗料バッグの周囲を覆い、塗料押圧用部材が充填される外部ケースとを備えており、
該外部ケースが前記ナイロン樹脂にて構成されることを特徴とする請求項1に記載の塗料タンク。 - 前記塗料タンクは、塗料が充填される塗料バッグと、該塗料バッグの周囲を覆い、塗料押圧用部材が充填される外部ケースとを備えており、
前記外部ケースが前記ナイロン樹脂にて構成され、前記塗料バッグが透明な樹脂にて構成されることを特徴とする請求項1に記載の塗料タンク。 - 前記ナイロン樹脂は、吸水率が5%以下であることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の塗料タンク。
- 前記塗料タンクは、前記ナイロン樹脂にて構成される外筒と、該外筒内に摺動自在に嵌装されるピストンとを備え、
ピストンにより仕切られた外筒内の空間の一方に塗料を充填し、他方に塗料押圧用部材を供給することで、ピストンを摺動させて塗料を塗料タンク外部に押し出すように構成されることを特徴とする請求項1に記載の塗料タンク。 - 前記外筒は射出成形にて成形され、成形後に、成形時の抜きテーパーを機械加工により除去して、該外筒一端側の内径寸法と他端側の内径寸法とを略同じに形成したことを特徴とする請求項5に記載の塗料タンク。
- 請求項1〜請求項6の何れかに記載の塗料タンクの加工方法であって、
該塗料タンクの素材を成形加工する成形加工工程と、
成形加工工程にて成形された成形品に対して吸水または前記塗料押圧用部材を含浸させる吸水工程と、
吸水または前記塗料押圧用部材を含浸させた成形品に対して機械加工を施す機械加工工程と、
を備えることを特徴とする塗料タンクの加工方法。
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