JP2007237089A - Spray gun for powder electrostatic coating - Google Patents
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Description
本発明は、粉体塗料を吹き付け、静電気の作用で被塗装物に塗着させる粉体塗装用スプレーガンにおいて、塗着効率の向上を図った技術に関する。 The present invention relates to a technique for improving the coating efficiency in a spray gun for powder coating in which a powder coating is sprayed and applied to an object to be coated by the action of static electricity.
粉体塗装は、溶剤を使用し、乾燥によって塗膜を形成する液体塗料を用いる塗装方法にくらべ、溶剤を使用しないため、省資源はもとより揮発性有機化合物の排出を防止できることから環境に優しく、また塗膜強度に優れる等の利点がある。さらに被塗装物に塗着しなかった塗料を回収して再使用することが可能で、資源の有効活用にも優れている塗装方法として知られている。 Compared to the coating method using a liquid paint that uses a solvent and forms a coating film by drying, powder coating does not use a solvent, so it can save resources and prevent emissions of volatile organic compounds. There are also advantages such as excellent coating strength. Further, it is known as a coating method that can collect and reuse a paint that has not been applied to an object to be coated, and is excellent in effective use of resources.
一方各種の粉体塗装方法のうち、スプレーガンによる粉体塗装は、汎用性が高く広範囲の被塗装物に対応できる塗装方法として広く利用されている。また高電圧静電気による塗着効果を利用し、噴霧された塗料の塗着効率を高めて資源の有効活用を図る静電塗装も、これからの有効な塗装方法として広い範囲での普及が望まれている。 On the other hand, among various powder coating methods, powder coating by a spray gun is widely used as a coating method that is highly versatile and can handle a wide range of objects to be coated. In addition, electrostatic coating, which utilizes the effect of high-voltage static electricity to increase the efficiency of sprayed paint and effectively uses resources, is expected to be widely used in the future as an effective coating method. Yes.
粉体塗料は、それ自体で被塗装物への塗着性がないため、通常の粉体塗装用スプレーガンは、噴霧された粉体塗料を、高電圧静電気を使用して被塗装物に付着させる機能を持ち、静電スプレーガンとして構成されている。したがって粉体塗料は、圧縮エアによって流動化された状態でスプレーガンに送り込まれ、先端に設けた噴霧口から噴霧された後、荷電電極からの放電によるイオン化圏域で荷電され、被塗装物に向けて形成される電界によって被塗装物に効果的に付着することになる。 Since powder paint itself does not adhere to the object to be coated, a normal spray gun for powder coating attaches the sprayed powder paint to the object to be coated using high-voltage static electricity. It has a function to make it an electrostatic spray gun. Therefore, the powder paint is fed into the spray gun in a fluidized state by compressed air, sprayed from the spray port provided at the tip, and then charged in the ionization zone due to the discharge from the charging electrode, to the object to be coated. The electric field formed toward the surface effectively adheres to the object to be coated.
一般的な粉体塗料の供給は、エジェクタ方式のポンプにより比較的多くの空気と共に送り込まれるため、前記の噴霧口は比較的大きな口径で流速を抑さえ、さらに噴霧口の前方にバッフルを配置して直進する噴霧流速を抑え、静電気による塗着効果を妨げないようにしている。 Since the supply of general powder paint is fed with a relatively large amount of air by an ejector-type pump, the spray port has a relatively large diameter to suppress the flow rate, and a baffle is placed in front of the spray port. The flow rate of the spray that goes straight forward is suppressed, and the effect of applying static electricity is not disturbed.
効率の良い塗装を行うには、被塗装物の形状によって噴霧流は調節できる必要がある。前記噴霧流の速度が主に塗着効率の要因として取り上げられる他、噴霧のパターン形状が均一な塗面を形成する要因として、また塗装面の大きさに応じた効率的な塗装を行う上で重要とされる。すなわち広い面積には大きな広がりを持つ均一なパターンで吹き付けることで平均的に膜厚を得ることができ、かつ作業性も良くなるわけで、これらは長い歴史を持つ液体塗料用スプレーガンにおいても明らかとされている。 In order to perform efficient painting, the spray flow must be adjustable depending on the shape of the object to be coated. The spray flow speed is mainly taken up as a factor of the coating efficiency, the spray pattern shape is a factor for forming a uniform coating surface, and when performing efficient coating according to the size of the coating surface It is considered important. In other words, it is possible to obtain an average film thickness by spraying with a uniform pattern with a large spread over a large area, and the workability is also improved. These are also apparent in spray guns for liquid paints with a long history. It is said that.
一方で粉体塗装では被塗装物に塗着しなかった粉体塗料は、回収再使用することが特徴とされているが、再使用の粉体は不純物の混入が避けられず、また再使用するために回収する設備やそのメンテナンス作業などに多くの費用と時間を必要とし、コストを考慮したときに工業的なメリットが低下する実態があった。したがって新しい粉体塗料での塗着効率の向上は重要であり、塗装時間や塗装工程の短縮による作業性の向上にも直結することから、これまで以上にその改善が望まれてきている。 On the other hand, powder coating that has not been applied to the object to be coated in powder coating is characterized by being collected and reused, but reused powder is inevitable to be contaminated with impurities and reused. Therefore, a large amount of money and time are required for the equipment to be collected and its maintenance work, and the industrial merit has been reduced when the cost is considered. Therefore, it is important to improve the coating efficiency with a new powder coating material, and it is directly linked to the improvement of workability by shortening the coating time and the coating process. Therefore, the improvement has been desired more than ever.
前述のように、これまで粉体用スプレーガンは、粉体塗料の供給が圧縮エアとともに搬送供給されるため、搬送エアによる噴射力がそのまま利用され、噴霧の分散は前述のバッフルが代表的で、その大きさや形状および配置等によって種々の形状、大きさが用いられてきている。 As mentioned above, powder spray guns have been supplied with powdered paint as well as compressed air, so the spray force of the carrier air is used as it is, and the above-mentioned baffle is typical for spray dispersion. Various shapes and sizes have been used depending on the size, shape, arrangement, and the like.
そして被塗装物の狭い隙間や細い形状の場合には小さな広がりのパターンが必要であり、平らな広い幅の塗装面をもつ被塗装物には大きな広がりのパターンが必要なことはいうまでもなく、これまでにも対向する2つの噴霧口からの噴霧流を衝突させてパターンの広がりを得る特開昭54−24953号公報に記載の技術や、スリット状の噴霧口を使用してパターンを可変とする技術として特開昭62−163758号公報等に示される方法などが提案されている。 Needless to say, a narrow spread pattern is required for narrow gaps or narrow shapes in the object to be painted, and a large spread pattern is required for objects having a flat and wide painted surface. The pattern can be changed by using the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-24953, which obtains the spread of the pattern by colliding the spray flow from the two opposing spray ports, and the slit-shaped spray port. As a technique, a method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-163758 has been proposed.
またこれらの従来技術でも理解できるように粉体塗装は、静電塗装を前提としたものがほとんどで、粉体の噴霧口に近接若しくは内包されて荷電電極が設けられており、粉体粒子に帯電させる構成を有している。しかし従来の粉体静電スプレーガンの場合、前述のように噴出口は多量の搬送空気と噴出するため比較的大きい開口面積をもっており、帯電効率は十分といえない状況がある。
粉体静電塗装においては粉体への帯電効果が塗装効率に大きく影響し、帯電による塗着効率の改善が必要である。これまでは広い開口をもつ噴霧の中に電極を配置するか、噴霧の外に電極を置く方法が採られていたが、搬送空気のため粉体の密度が薄く、流速が速いため十分な効果が得られず、一般的にも液体塗装に比較して高い電圧値での荷電が必要であった。 In powder electrostatic coating, the charging effect on the powder greatly affects the coating efficiency, and it is necessary to improve the coating efficiency by charging. Previously, the electrode was placed in a spray with a wide opening, or the electrode was placed outside the spray. However, since the density of the powder is thin and the flow rate is high because of the carrier air, the effect is sufficient. In general, charging at a higher voltage value was necessary as compared with liquid coating.
本発明は静電を利用した粉体塗装用のスプレーガンにおいて、噴霧された粉体塗料が被塗装物に対して適度な噴霧速度と噴霧の広がりを持った噴霧パターンを形成し、その噴霧粒子に荷電電極による高い帯電効果を与え、塗着効率を向上させることを目的としている。
The present invention relates to a spray gun for powder coating using static electricity, in which the sprayed powder coating forms a spray pattern having an appropriate spray speed and spread of spray on the object to be coated, and the spray particles It is intended to give a high charging effect by a charged electrode to improve the coating efficiency.
エアを混合し流動化状態で搬送された粉体をスプレーガンの先端に設けた噴出口に送り、この噴出口から被塗装物に噴霧して粉体塗装を行う粉体塗装において、本発明は噴出口から噴霧された粉体粒子に対して両側面より調整エアを噴射衝突させ、粉体粒子を分散させる噴射口を設ける。さらにスプレーガンの粉体噴出口の中心に高電圧荷電電極を配置し、該電極は針状で先端を前記噴射エアの衝突分散位置若しくはその直前、すなわち噴出口と前記分散位置の範囲に設けている。 In powder coating in which air is mixed and conveyed in a fluidized state is sent to a spray port provided at the tip of a spray gun and sprayed onto the object to be coated from this spray port, powder coating is performed in the present invention, An injection port for dispersing the powder particles is provided by causing the adjustment air to be injected and collided from both sides with respect to the powder particles sprayed from the injection port. Further, a high voltage charged electrode is arranged at the center of the powder jet outlet of the spray gun, the electrode has a needle shape, and the tip is provided at or just before the collision dispersion position of the jet air, that is, within the range between the jet outlet and the dispersion position. Yes.
噴出口の前方に突出する荷電電極の先端部分に向けて噴射する洗浄エア口を噴出口の外側に設ける。洗浄エア口は前記調整エアを噴射する噴射口と兼用しても良い。
A cleaning air port is provided outside the jet port for jetting toward the tip portion of the charging electrode protruding forward of the jet port. The cleaning air port may also serve as an injection port for injecting the adjustment air.
本発明の粉体静電塗装スプレーガンによれば、中心の噴出口から噴霧される粉体塗料は、搬送気流に混合された状態で、側面から噴射される調整エアにより分散され、適度な分散による噴霧パターンを形成して被塗装物に噴霧される。この分散位置若しくは分散する直前に位置する荷電電極の先端部に印加されて高電圧を放電し、その周囲に形成されるイオン化圏域によって分散された粉体は密度の高い領域に高度のイオン化圏域を通過する際、高い効率で帯電させられ、被塗装物に向かって吹き付けられる。 According to the powder electrostatic coating spray gun of the present invention, the powder paint sprayed from the central nozzle is dispersed by the adjustment air sprayed from the side surface in a state of being mixed with the carrier airflow, and is appropriately dispersed. The spray pattern is formed and sprayed onto the object to be coated. A high voltage is discharged by being applied to the tip of the charged electrode located immediately before the dispersion position or dispersed, and the powder dispersed by the ionization sphere formed around the charged electrode has a high ionization sphere in a high density area. When passing through the area, it is charged with high efficiency and sprayed toward the object to be coated.
帯電効果は、電極先端の直近で分散されるため集中した範囲で帯電が行われ、電極先端から被塗装物に向かって形成される電界の最も高い密度となる点に分散位置を設定しているため高い効率で行われる。したがって被塗装物における塗着効率が向上し、これまで塗着しにくかった被塗装物の側面にも塗着するなどの効果が得られ、結果として塗装工程が短縮できて作業性が向上できる。 Since the charging effect is dispersed in the immediate vicinity of the electrode tip, charging is performed in a concentrated range, and the dispersion position is set at the point where the density of the electric field formed from the electrode tip toward the object is the highest. Therefore, it is performed with high efficiency. Accordingly, the coating efficiency of the object to be coated is improved, and an effect such as the application to the side surface of the object to be coated, which has been difficult to apply, can be obtained. As a result, the painting process can be shortened and workability can be improved.
また塗着効率の向上は、飛散してしまう余剰粉体を再使用しない場合はもちろん、再使用する場合であっても、その際の回収や再生に要するコストの削減が図れ、塗装システム全体としての資源活用、経済効果が期待できるものである。 In addition, the coating efficiency can be improved by reducing the cost required for recovery and regeneration at the time of reuse as well as when not reusing excess powder that is scattered. Resource utilization and economic effects can be expected.
さらに本発明では使用の継続によって、噴霧粉体が荷電電極に付着し、これによって電極からの放電が阻害され、帯電効果が低下することを洗浄エアの噴射によって防止するため安定した塗着効率を維持して粉体静電塗装を継続使用することができる。
Further, in the present invention, the spray powder adheres to the charged electrode due to the continuation of use, and this prevents the discharge from the electrode from being obstructed, and the charging effect is reduced by spraying the cleaning air, so that stable coating efficiency is achieved. The electrostatic powder coating can be used continuously.
図1は本発明の実施における粉体塗装用スプレーガンの一例を全体断面として示すもので、ガン本体1は先端に噴霧装置を構成する粉体ノズル3を取り付け、この粉体ノズル3と同心に取り付けられる空気キャップ2をカバー4で着脱可能に取り付けている。粉体ノズル3にはガン本体1の後部に設けた粉体導入口10から供給ホース8を経て先端近くの粉体入口7に接続される粉体の通路が接続される。噴霧を調整するエアの通路は詳細に図示されていないが、調整エア供給路11がガン本体1先端に開口し、図2に示すように前記粉体ノズル3とカバー4との間から空気キャップ2の調整エア孔32に接続される。別の補助エア供給路12は粉体ノズル3の取り付けによって形成される補助空気室24に開口されている。
FIG. 1 shows an example of a spray gun for powder coating in an embodiment of the present invention as an overall cross section. A gun body 1 is attached with a
本実施例の場合、高電圧発生器5をガン本体に内蔵し、その高電圧出力は高電圧端子6より、前記粉体ノズル3の中心部に配置される荷電電極9に接続される構成になっている。
In the case of the present embodiment, the high voltage generator 5 is built in the gun body, and the high voltage output is connected from the
噴霧装置の詳細は図2で説明すると、粉体ノズル3は絶縁性樹脂ででき、中心部に粉体が供給されるノズル内通路20を形成し、その先端は中心口21が開口し更に大きな口径でつながる噴出口22を形成している。中心口21と噴出口22の間には、円周上に補助空気口23を形成し、前記補助空気室24からのエアを粉体ノズル3の補助空気通路25を経て噴出する構成としている。この実施例では円周上に8個の補助空気口23を形成している。
別の実施例では図4のように噴出口22の外周に円環状のスリット26によって補助空気口を形成している。
The details of the spraying apparatus will be described with reference to FIG. A
In another embodiment, an auxiliary air port is formed by an
空気キャップ2は粉体ノズル3と接触して対を成すテーパシートによって同心に回転可能に取り付くように構成し、前記粉体ノズル3の噴射口前方を開口、その前方両側に対向させた角部33に、前記中心からの噴霧流に向けて噴射する調整空気口31を設けている。調整空気口31は大きさ、噴射角度、数などが噴霧の調整バランスに応じて選択される。実施の例ではそれぞれ2つずつ設けられている。
The
補助空気口23及び調整空気口31への圧縮エアの供給は、それぞれ前記補助エア供給路12及び調
整エア供給路11から供給される。これらのエア量は図示されていないがそれぞれの調整弁装置等の調整手段を介して、独立して調整される構成とすることができる。
The supply of compressed air to the
また別の実施例においては図4に示すように調整空気口31A、31Bを直角方向に2対設けて、相対する1側のみを噴出させてパターン方向の切り替えを行うことが可能である。被塗装物に対応させた自動噴霧制御として組み込み、塗装ロボット等の自動塗装に用いることも容易に行える。
In another embodiment, as shown in FIG. 4, it is possible to change the pattern direction by providing two pairs of
粉体静電塗装を行うスプレーガンとしては、他の静電塗装用スプレーガンの構成と同様、ガン本体をはじめとして全体が絶縁性樹脂で作成され、荷電電極が先端に設けられる。本例の場合、噴出口の中央に先端が数ミリ突出する位置になるように、ガン本体1に取り付けられた荷電電極9の後端に設けた電極端子91が、ガン本体1に内蔵した高電圧発生器5の高電圧出力側に接続されて延出する高電圧端子6に電気的に接続されるように構成されている。
The spray gun for performing powder electrostatic coating is made of an insulating resin as a whole, including the gun body, and has a charged electrode at the tip, as in the configuration of other spray guns for electrostatic coating. In the case of this example, an
噴霧する粉体塗料は、供給ポンプによって圧縮エアと共に流動化された状態で粉体スプレーガンの粉体導入口10に送り込まれる。本実施例の場合供給ポンプはエアにより流動化した粉体を送り出す方式のポンプが用いられ、粉体スプレーガンに搬送する時のエアの量が、従来のインジェクタ式ポンプの1/10ほどの少量であるポンプが用いられている。 The powder paint to be sprayed is fed into the powder inlet 10 of the powder spray gun in a state of being fluidized together with compressed air by a supply pump. In the case of the present embodiment, the supply pump is a pump that feeds powder that has been fluidized by air, and the amount of air when transported to the powder spray gun is as small as 1/10 that of a conventional injector pump. The pump which is is used.
本発明を効果的に使用するため好適な例としてシリンダ・ピストンを利用した容積形のポンプが使用される。この種のポンプの例として、円筒状シリンダ内を往復動するピストンの移動により繰り返される加圧減圧によって粉体をシリンダ内に吸引し、流動化させるためにシリンダ内に送り込むわずかなエアと共に吐出し、供給ホースを通して粉体スプレーガンに供給するポンプが用いられる。粉体の供給量は毎分50gから300g程度が粉体塗装として良く使用される範囲とされている。 In order to effectively use the present invention, a positive displacement pump using a cylinder / piston is used as a preferred example. As an example of this type of pump, powder is sucked into the cylinder by repeated pressurization and decompression by the movement of a piston that reciprocates in a cylindrical cylinder, and discharged together with a small amount of air fed into the cylinder for fluidization. A pump is used to supply the powder spray gun through the supply hose. The amount of powder supplied is about 50 to 300 g per minute, which is often used as powder coating.
実施例による供給ポンプでは粉体を搬送供給するのに毎分8乃至10リットルのエア量で安定供給が可能で、インジェクタ式ポンプが毎分60から100リットルを必要とするのに対して、大幅な削減となる。低速での安定搬送のためスプレーガンの粉体噴出口22は、従来最小でも10数ミリを必要としていたが、それより小さく、好適には5乃至7ミリ程度の噴出口にして詰まりが無く、そこから噴出する速度は最大でも従来の1/2、平均的には1/4程度にすることが可能となる。
With the supply pump according to the embodiment, stable supply is possible with an air amount of 8 to 10 liters per minute for conveying and supplying the powder, whereas the injector pump requires 60 to 100 liters per minute. Reduction. The
中心部の噴出口22から噴霧された粉体は、両側面に設けられた調整空気口31から噴射される調整エアによって全体を押しつぶされる状態で分散し、扁平に広げられる。この広がりは圧縮エアの流量が多くなるほど広がることになり、被塗装物の塗装幅に応じて選択されることになる。噴霧パターンを調整する調整空気の量は粉体の噴出量によることは当然であるが、一例では毎分200gの吐出量に対し毎分50リットル程度の空気量で、200mm離れた位置で約300mm以上のパターン幅を得ることができた。
The powder sprayed from the
静電効果を得るための荷電電極9は、前記調整エアが噴霧流に衝突する位置と噴出口の間にあり、高電圧を荷電すると対極に向かって放電し電極先端には高度のイオン化圏域が形成される。このイオン化圏域を通過する粉体粒子は帯電され、対極である被塗装物に近づいたとき、静電効果で被塗装物に吸着することになる。
The charging
イオン化圏域は噴射される噴霧流によって前方に流されるように、前記調整エアが衝突して分散する粉体に次々に帯電を行うことになる。したがって粉体が分散する位置に重なるように荷電電極のイオン化域を形成することが出来、これまで分散された噴霧の外側に設けたり、すでに多量の空気流量で分散化された噴霧流中に設けた場合に比較し、高い静電効果が得られる結果となる。 The ionized sphere region is charged one after another by the powder that is dispersed by the collision of the adjustment air so that it is caused to flow forward by the spray flow that is jetted. Therefore, the ionization area of the charged electrode can be formed so as to overlap the position where the powder is dispersed, and it is provided outside the spray dispersed so far, or in the spray flow already dispersed with a large amount of air flow. As a result, a higher electrostatic effect can be obtained.
本発明の荷電電極9は先端が噴出口22の前方にあって、前記パターンを形成するための調整エアが噴射される領域に位置している。したがって粉体塗料が付着しやすい電極であるが、常に圧縮エアが吹き付けられることになり塗料の付着が防止される。このため単に噴霧流の中に置いた場合や噴霧の中心から外れた近傍に設置した場合に比較し常に清浄なエアーが吹き付けられるために、荷電電極9の帯電効果は常に安定した性能を発揮することができる。噴霧とは別に電極先端に付着した塗料を清掃する目的であれば別途洗浄エア口を設けても良い。
The charged
図5は実際の塗装による塗着効果を示す一例であるが、平板及び丸パイプに対して行った時の塗着効率の比較を示している。何れの場合も、既存の噴霧ノズルから開口形状のまま噴霧するスプレーガンを用い、搬送空気量が少ない供給装置からの粉体を噴霧する場合(A)と、インジェクタポンプを使用し多量の搬送空気で供給される粉体を噴霧する場合(B)との比較において、本発明の場合(C)が高い効率を示している。 FIG. 5 is an example showing the effect of application by actual painting, but shows a comparison of application efficiency when applied to flat plates and round pipes. In any case, when spraying powder from a supply device with a small amount of carrier air using a spray gun that sprays with an open shape from an existing spray nozzle (A), a large amount of carrier air is used using an injector pump. In comparison with the case of spraying the powder supplied in (B), the case of the present invention (C) shows high efficiency.
また図6は丸パイプを塗装した場合に噴霧の正面と裏面及び側面の塗着状況をグラフ化した図であるが、本発明によれば塗着しにくい側面にも平均した塗着が見られ全体としての塗着効率向上と塗膜厚の平均化に効果を得ることが出来た。
Further, FIG. 6 is a graph showing the coating state of the front, back and side surfaces of the spray when a round pipe is painted, but according to the present invention, average coating is also seen on the side surface which is difficult to be applied. It was possible to improve the overall coating efficiency and average the coating thickness.
1 ガン本体
2 空気キャップ
3 粉体ノズル
5 高電圧発生器
7 粉体入口
9 荷電電極
11 調整エア供給路
12 補助エア供給路
21 中心口
22 噴出口
23 補助空気口
24 補助空気室
25 補助空気通路
31 調整空気口
1
9 Charging
Claims (2)
The spray gun for powder electrostatic coating according to claim 1, wherein a cleaning air port for spraying toward a tip portion of the charging electrode protruding forward of the jet port is provided outside the jet port.
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