JP3867920B2 - 粉体塗料の製造方法及び製造装置 - Google Patents

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本発明は、粉体塗料の製造方法及び製造装置に関し、特に小口注文の個別仕様に応じて特定の機能を付与するための粒子を添加して注文仕様を満たす粉体塗料を得ることが可能な粉体塗料の製造方法及び製造装置に関する。
近年、各種塗装において粉体塗装が採用されている。粉体塗装に用いられる粉体塗料については、例えば特開平8−231892号公報(特許文献1)、特開2001−139887号公報(特許文献2)及び特開2001−205186号公報(特許文献3)に記載がある。粉体塗料は、樹脂及び硬化剤等と、体質顔料、着色顔料その他の各種添加剤例えばメタリック感またはパール感を実現するための光輝顔料等とを、粒子(粉末)の形態で含んでいる。更に、粉体塗料は、適用する塗装方法に応じて適切な帯電状態(無帯電状態をも含む)が得られるように、所要量の帯電防止剤の粒子が添加されることもある。
ところで、粉体塗料の注文仕様は、塗料の基本的性能の特定に加えて、塗装色または光輝状態の有無の特定を伴うのが通常である。塗装色の種類は極めて多く、更に光輝顔料の添加の有無との組み合わせなどもあり、このような多種の粉体塗料を予め全て製造しておくことは、在庫量の増大を招き、好ましいことではない。
そこで、着色顔料または光輝顔料などを添加していない粉体塗料をベース塗料として在庫しておき、注文仕様に応じてベース塗料に対して添加混合成分としての着色顔料または光輝顔料の粒子を所要割合で添加混合するドライブレンドを行った上で、所望仕様の粉体塗料として出荷することがなされている。
しかるに、このドライブレンドを混合容器内にて行ったのでは、同一の混合容器を使用して他の塗装色または光輝状態に関する混合を行うことが実質上困難になる。なぜならば、ある仕様の粉体塗料の製造に際してはドライブレンド工程で混合容器内に当該塗装色または光輝状態に特有の着色顔料や光輝顔料が付着し、これが後の他の仕様の粉体塗料の製造に際してドライブレンド工程で脱落して混入することにより所望仕様からずれた品質の低い粉体塗料しか得られなくなることがあるからである。
そこで、出荷に際し使用される包装用容器に収容した状態でドライブレンドを行うことがなされている。例えば、粉体塗料は合成樹脂製シート等からなる袋に充填され、更にこの袋がダンボール等からなる箱に収容される。従って、予めベース塗料の充填された包装用容器を開け、ここに注文仕様に応じた所要の着色顔料または光輝顔料を所要量添加し、再び包装用容器を閉じ、この状態で包装用容器に対して振動または揺動を印加することで、ドライブレンドを行うことができる。
特開平8−231892号公報 特開2001−139887号公報 特開2001−205186号公報
粉体塗装では、塗装に供される粉体塗料中の各成分粒子の均一な分散を維持することが、被塗装物に付着形成される塗膜における組成の均一性を高め、ひいては塗着形成される塗膜の品質のばらつきを低減する上で、極めて好ましい。
各成分粒子の分散の均一化を粉体塗装現場で現実に塗装に供する前に実施することが好ましいが、その作業は塗装作業効率を低下させる。できれば、粉体塗料の工場出荷時に、できるだけ各成分粒子の分散均一性を高めておくことが好ましい。そうすれば、現場で塗装前に分散均一化のための作業を実施することが不要になるか、またはそのための時間を短縮することができる。
しかるに、上記のような包装用容器に収容した状態での従来のドライブレンド法では、着色顔料または光輝顔料が添加された粉体塗料の流動性が十分ではなく、このため粉体塗料中の各成分粒子の分散の均一性を十分に高めることは困難である。
本発明は、以上の如き従来技術に鑑み、包装用容器内で行われるドライブレンドによる粉体塗料の製造において各成分粒子特に添加混合成分粒子の分散の均一性を高めることを目的とするものである。
本発明によれば、上記目的を達成するものとして、
ベース成分とこれに添加される添加混合成分とからなる粉体塗料を包装用容器内に充填した形態に製造する方法において、前記ベース成分が充填されている前記包装用容器内に前記ベース成分に対して所要量の前記添加混合成分を加え、前記包装用容器内に配置した攪拌部材により前記ベース成分及び前記添加混合成分からなる粉体塗料の攪拌を行った後に攪拌を停止し、前記攪拌部材を前記包装用容器から除去し、前記包装用容器を閉じることを特徴とする、粉体塗料の製造方法、
が提供される。
本発明の一態様においては、前記攪拌部材を上方から前記粉体塗料に挿入することで前記包装用容器内に配置し、該攪拌部材による攪拌を継続しながら前記攪拌部材を前記包装用容器の底部に近づけ、その後攪拌を継続しながら前記攪拌部材を上昇させ、その後前記攪拌部材による前記粉体塗料の攪拌を停止し、前記攪拌部材を前記包装用容器から除去する。
本発明の一態様においては、前記包装用容器は、前記粉体塗料を充填するための合成樹脂製シートからなる袋と、該袋を収容するためのダンボールからなる箱とから構成されている。本発明の一態様においては、前記添加混合成分は光輝顔料または帯電防止剤である。本発明の一態様においては、前記攪拌部材は回転軸の下端部に取り付けられた回転翼である。本発明の一態様においては、前記回転翼は前記回転軸と直交する面に対する傾角が45度〜80度である。
また、本発明によれば、上記目的を達成するものとして、
ベース成分とこれに添加される添加混合成分とからなる粉体塗料を該粉体塗料を充填するための袋と該袋を収容するための箱とから構成される包装用容器内に充填した形態に製造する装置において、前記包装用容器を載置する容器載置部と、その上方に配置され回転軸の下端部に取り付けられた回転翼からなる攪拌部材と、前記回転軸を回転可能なように支持し上下方向に移動可能な昇降部と、該昇降部の上下方向移動を駆動する昇降駆動部とを備えており、前記昇降部には前記回転翼を前記容器載置部に位置する前記袋内に配置した時に前記回転翼と前記袋との間に配置される回転翼保護体が付設されていることを特徴とする、粉体塗料の製造装置、
が提供される。
本発明の一態様においては、前記回転翼は前記回転軸と直交する面に対する傾角が45度〜80度である。本発明の一態様においては、前記回転翼保護体の下部にはテーパーが付されている。本発明の一態様においては、前記昇降駆動部は前記昇降部を第1のストロークで上下方向に移動させる第1のシリンダ装置と該第1のシリンダ装置を上下方向に移動させることで前記昇降部を第2のストロークで上下方向に移動させる第2のシリンダ装置とを有する。本発明の一態様においては、前記容器載置部は前記容器を搬送するコンベアからなる。
以上のような本発明による粉体塗料の製造方法及び製造装置においては、包装用容器毎にその内部に攪拌部材を配置して包装用容器内の粉体塗料の攪拌を行った後に攪拌を停止し、その後に攪拌部材を包装用容器から除去することで、攪拌部材による粉体塗料の良好な攪拌が実現し、かくしてドライブレンドにおける各成分粒子特に添加混合成分粒子の分散の均一性を高めることができる。
以下に、本発明による粉体塗料の製造方法の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は本発明による粉体塗料製造方法の実施に使用される本発明による粉体塗料製造装置の一実施形態を示す正面図であり、図2はその部分側面図である。また、図3は本実施形態の部分背面図であり、図4は本実施形態の模式的部分平面図である。図5は本実施形態における回転軸及び回転翼を示す部分正面図である。図6は本実施形態における回転翼保護体を示す正面図であり、図7はその平面図であり、図8は図6のA−A’部分断面図である。
また、図9及び図10は本実施形態の粉体塗料製造装置を用いて実施される本発明の粉体塗料製造方法の一実施形態を示す工程断面図である。
本実施形態では、粉体塗料用の樹脂、硬化剤、並びに体質顔料及び着色顔料その他の各種添加剤のうちのいくつかを予め所定の比率で混合してなるベース成分を用意し、更に、これとは別に注文仕様に応じて前記ベース成分に添加混合される添加混合成分を用意する。そして、包装用容器内にてベース成分に対して添加混合成分を注文仕様に応じた割合で添加し、攪拌部材を用いて粉体塗料の成分均一化のための攪拌を行う。
添加混合成分としては、光輝顔料が例示される。光輝顔料としてはアルミニウム、亜鉛、ブロンズ、ニッケル、チタンまたはステンレススチール等のフレーク状金属粉末、パール粉末または雲母粉末を使用することができる。添加混合成分は、これに限定されることはなく、例えば着色顔料、帯電防止剤、その他、注文に応じて種類及び添加量が変更される添加剤を使用することができる。粉体塗料における添加混合成分の割合は、例えば0.1重量%〜10重量%であり、特に1重量%〜3重量%である。
ベース成分の主要成分である粉体塗料用樹脂としては、ポリエステル−ウレタン硬化系樹脂、ポリエステル−エポキシ硬化系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、アクリル−ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂、アクリル−ウレタン硬化系樹脂、アクリル−メラミン硬化系樹脂、ポリエステル−メラミン硬化系樹脂が例示される。これらの樹脂は単独または必要に応じて2種類以上組み合わせて使用することができる。ベース成分には、必要に応じて、ノボラック樹脂、フェノキシ樹脂、ブチラール樹脂、ケトン樹脂、ポリエステル樹脂、ロジンなどの改質樹脂や、エポキシ化油、ジオクチルフタレートなどの可塑剤等を追加使用することができる。
体質顔料としては、シリカ、タルク、硫酸バリウム、炭酸カルシウムまたはガラスフレークを使用することができる。また、着色顔料としては、二酸化チタン、ベンガラ、酸化鉄、亜鉛粉末、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、キナクリドン系顔料、アゾ系顔料、イソインドリノン系顔料または各種焼成顔料等を使用することができる。
その他の添加剤としては、たれ防止剤、表面調整剤、架橋促進剤、紫外線吸収剤、光安定剤または抗酸化剤等を必要に応じて使用することができる。
包装用容器は、図9及び図10に示されるように、粉体塗料を充填するための合成樹脂製シート、例えばポリ塩化ビニル製シート、ポリエチレン製シート、またはポリプロピレン製シートからなる袋4と、この袋4を収容するための例えばダンボールからなる箱2とから構成されている。
攪拌部材としては、上下方向の回転軸6の下端部に溶接などにより取り付けられた回転翼8を使用することができる。図5に示されているように、回転軸6と直交する面(即ち水平面)に対する回転翼8の傾き角θは45度〜80度であることが好ましい。これは、粉体塗料中への回転翼8の下向きの挿入を容易にし且つ攪拌効果を高めるためである。即ち、傾き角θが小さすぎると粉体塗料中への回転翼8の挿入が困難になる傾向にあり、傾き角θが大きすぎると良好な攪拌効果が得にくくなる傾向にある。
以下、図9の(a)〜(d)及び図10の(a),(b)に従って、工程を説明する。
先ず、図9(a)に示されているように、箱2内に収容され口が上方に開いている袋4の内部に、不図示のフィーダによりベース成分10を入れる。次に、袋4の内部に、不図示のフィーダにより所要量の添加混合成分14を入れる。この添加混合成分14の所要量は、注文仕様に応じて決定されたものである。これらのベース成分10と添加混合成分14とにより粉体塗料が構成される。
次に、図9(b)に示されているように、粉体塗料中へ上方から下向きに回転翼8を挿入する。この挿入は、箱2の底部に近接する位置(図9(c)に示す箱底部から高さH2の位置)まで直接行うことはせず、箱2の底部から高さH1の位置まで行う。ここで高さH1と高さH2との差は例えば100mm程度であり、この高さの差は箱2内(袋4内)の粉体塗料の堆積厚さの1/4〜3/4程度である。この状態で回転軸6を回転させ、回転翼8による粉体塗料の攪拌を開始する。
次に、回転翼8による粉体塗料の攪拌を継続しながら、回転翼8を箱2の底部に近接する位置(図9(c)に示す箱底部から高さH2の位置)まで下降させる。尚、攪拌翼8の回転方向は、粉体塗料を下向きに推進するような向きであり、これにより図9(c)に矢印で示されるような粉体塗料の対流状態15が生ぜしめられる。この状態で適宜の時間にわたって攪拌を継続してベース成分と添加混合成分との十分な分散混合を行った後に、回転翼8を図9(b)に示す高さ位置まで上昇させ、ここで攪拌を停止する。攪拌時間や回転翼8の回転及び上下方向の移動の条件等の攪拌条件は、製造すべき粉体塗料に応じて適宜定めることができる。
次に、図9(d)に示されているように、回転翼8を上方へと移動させ箱2から除去する。これにより、袋4内にベース成分及び添加混合成分が十分良好に分散せしめられた堆積状態16が形成される。
次に、図10(a)に示されているように、袋4の開口部を閉じ、適宜の束締具たとえばゴムバンドにより封緘し、更に、図10(b)に示されているように、箱2を閉じる。これにより、ベース成分と添加混合成分とからなる粉体塗料が包装用容器内に収容された形態にて得られる。
次に、図1〜図8に示される粉体塗料製造装置の構成及びその作用につき、上記図9〜図10をも参照しながら、説明する。
この装置では、基台部20上にローラーコンベア22が配置されており、該コンベアは駆動モータ24により駆動せしめられる。コンベア22上を上記の箱2及び袋4からなる包装用容器の袋4内にベース成分10と添加混合成分14とからなる粉体塗料を充填したものが搬送せしめられる。搬送方向は図2及び図4に示される矢印Fの方向である。箱2の搬送経路には該箱をガイドするガイド壁部材40が設けられており、ここを搬送される箱2はその前端が第1のリミットスイッチ42及び第2のリミットスイッチ43により当該位置に到達したことが検知される。また、搬送経路における攪拌翼8の下方の所定の位置に箱2を停止させ位置保持させるための第1〜第3のストッパ44,45,46が設けられている。第1のストッパ44は、箱2が第1のリミットスイッチ42により検知されたときに、シリンダ装置により上方へと箱2の搬送経路に進出する。これにより、箱2の矢印F方向の進行は阻止される。また、第2のストッパ45は、第1のストッパ44に当接した箱2が第2のリミットスイッチ43により検知されたときに、シリンダ装置により上方へと箱2の搬送経路に進出する。これにより、箱2の矢印Fと反対の方向への移動が阻止される。尚、この段階でコンベア22による箱2の搬送は停止される。また、第2のストッパ45が箱の搬送経路に進出した後に、第3のストッパ46はシリンダ装置により水平方向に箱2の搬送経路へと進出する。これにより、箱2は、第3のストッパ46とガイド壁部材40とにより挟持され、矢印Fと直交する水平方向の移動が阻止される。以上により、箱2の位置決めが完了する。即ち、本実施形態では、コンベア22が容器載置部として使用されている。所定の位置に位置決めされた箱2内の粉体塗料の攪拌が終了した後に、上記と逆の動作により第1〜第3のストッパ44,45,46を箱2の搬送経路から退避させ、コンベア22により箱2を矢印Fの方向に搬送する。
基台部20には、箱2の搬送経路の側方に支柱部26が取り付けられている。該支柱部26には、上下方向移動可能な昇降部28が付設されている。昇降部28の上下方向移動は、昇降駆動部27により駆動される。昇降駆動部27は、第1のシリンダ装置27Aと第2のシリンダ装置27Bとこれらを連結する結合部材27Cとからなる。図3に示されているように、第1のシリンダ装置27Aは、昇降部28に上端を固定されたシリンダと該シリンダの下端から下方へと延出するピストンロッドとを有する。一方、図3に示されているように、第2のシリンダ装置27Bは、支柱部26に固定されたシリンダと該シリンダの上端から上方へと延出するピストンロッドとを有する。第1のシリンダ装置27Aのピストンロッドの下端部と第2のシリンダ装置27Bのピストンロッドの上端部とは結合部材27Cにより結合されている。
昇降部28には、下方へと延びた回転翼保護体30が取り付けられている。回転翼保護体30は、図6〜図8に示されているように、僅かに下窄まりの傾きをもって大略上下方向に延びた4本の棒30aとこれらの上端部及び下端部にそれぞれ結合された上部フレーム30b及び下部フレーム30cとからなる大略直方体形状の構造体である。上部フレーム30bが昇降部28に固定されている。回転翼保護体30の下部フレーム30cには、図8に示されているように、テーパーが付されており、下向きに鋭角の楔状とされている。
昇降部28は、回転軸6を回転可能なように支持している。具体的には、回転軸6の上端部は、その回転駆動手段たるエアーモータ32に接続されており、該エアーモータが昇降部28に取り付けられている。回転軸6の下端部に取り付けられた回転翼8は、回転翼保護体30の下部フレーム30cより高い位置にあり、従って、回転翼8及び回転翼保護体30が箱2内の袋4内へと進入し、更に上記のような攪拌作用を行ったとしても、袋4が回転翼保護体30の内部に進入することはなく、回転翼8及び回転軸6に袋4が絡みつくことはない。
支柱部26には、ローラーコンベア22の駆動のためのモータ24、第1〜第3のストッパ44〜46の駆動のためのシリンダ装置、昇降部28の上下方向移動の駆動のための昇降駆動部27、及び回転軸6の回転駆動のためのエアーモータ32の動作を制御する際に操作される操作盤36が取り付けられている。
本実施形態の装置による昇降駆動部27による昇降部28の昇降と粉体塗料の攪拌との関連につき、更に説明する。
ベース成分に対して所要量の添加混合成分を添加してなる粉体塗料を充填した袋を収容した箱2が、搬送経路Fにおける攪拌翼8の下方の所定の位置に保持されるまでは、昇降部において、第2のシリンダ装置27Bのピストンロッドはそのストローク(第2のストローク)の上限位置にあり、且つ第1のシリンダ装置27Aのシリンダはそのストローク(第1のストローク)の上限位置にある。従って、昇降部28は上限位置にあり、撹拌翼保護体30は箱2の搬送を妨げることがない位置にある。
箱2が粉体塗料攪拌のための所定位置に保持された後に、第1のシリンダ装置27Aのシリンダが下限位置まで下降する。これにより、図9(b)の状態が実現する。その際、撹拌翼保護体30の下部フレーム30cが下向きに鋭角の楔状をなしており且つ攪拌翼8の傾き角θが45度〜80度であるので、撹拌翼保護体30及び攪拌翼8の粉体塗料中への挿入は容易である。この挿入の際に攪拌翼8が粉体塗料の抵抗力に基づき僅かに回転することができる。
この図9(b)の状態から図9(c)の状態へと移行する際には、第2のシリンダ装置27Bのピストンロッドがストロークの下限位置まで下降する。また、図9(c)の状態から図9(b)の状態へと移行する際には、第2のシリンダ装置27Bのピストンロッドがストロークの下限位置から上限位置まで上昇する。これらの移行過程及び図9(c)の状態での粉体塗料の攪拌の際には、若干の粉体塗料粒子が舞い上がるので、これらが周囲へと飛散するのを防止するため、図9(b),(c)に示されているように、昇降部28には箱2の上端部開口の周囲へと垂下する粉体飛散防止垂下体29が付設されている。これにより図9(b)の状態においても、箱2と昇降部28との間から粉体塗料粒子が飛散するのを防止することができる。また、昇降部28に排気管31を接続しておき、該排気管に接続された排気手段により箱2内の排気を行いながら攪拌することにより、箱2と昇降部28との間から外気が流入するので、箱2と昇降部28との間から粉体塗料粒子が周囲とへと飛散するのを更に良好に防止することができる。
更に、図9(b)の状態から図9(d)の状態から図9(d)の状態へと移行する際には、第1のシリンダ装置27Aのシリンダが下限位置から上限位置まで上昇する。
本発明による粉体塗料製造方法の実施に使用される本発明による粉体塗料製造装置の一実施形態を示す正面図である。 図1の装置の部分側面図である。 図1の装置の部分背面図である。 図1の装置の模式的部分平面図である。 図1の装置における回転軸及び回転翼を示す部分正面図である。 図1の装置における回転翼保護体を示す正面図である。 回転翼保護体の平面図である。 図6のA−A’部分断面図である。 本発明の粉体塗料製造方法の一実施形態を示す工程断面図である。 本発明の粉体塗料製造方法の一実施形態を示す工程断面図である。
符号の説明
2 箱
4 袋
6 回転軸
8 回転翼
10 ベース成分
14 添加混合成分
15 対流状態のベース成分及び添加混合成分
16 堆積状態のベース成分及び添加混合成分
20 基台部
22 ローラーコンベア
24 駆動モータ
26 支柱部
27 昇降駆動部
27A 第1のシリンダ装置
27B 第2のシリンダ装置
27C 結合部材
28 昇降部
29 粉体飛散防止垂下体
30 回転翼保護体
30a 棒
30b 上部フレーム
30c 下部フレーム
31 排気管
32 エアーモータ
36 操作盤
40 ガイド壁部材
42 第1のリミットスイッチ
43 第2のリミットスイッチ
44 第1のストッパ
45 第2のストッパ
46 第3のストッパ

Claims (11)

  1. ベース成分とこれに添加される添加混合成分とからなる粉体塗料を包装用容器内に充填した形態に製造する方法において、前記ベース成分が充填されている前記包装用容器内に前記ベース成分に対して所要量の前記添加混合成分を加え、前記包装用容器内に配置した攪拌部材により前記ベース成分及び前記添加混合成分からなる粉体塗料の攪拌を行った後に攪拌を停止し、前記攪拌部材を前記包装用容器から除去し、前記包装用容器を閉じることを特徴とする、粉体塗料の製造方法。
  2. 前記攪拌部材を上方から前記粉体塗料に挿入することで前記包装用容器内に配置し、該攪拌部材による攪拌を継続しながら前記攪拌部材を前記包装用容器の底部に近づけ、その後攪拌を継続しながら前記攪拌部材を上昇させ、その後前記攪拌部材による前記粉体塗料の攪拌を停止し、前記攪拌部材を前記包装用容器から除去することを特徴とする、請求項1に記載の粉体塗料の製造方法。
  3. 前記包装用容器は、前記粉体塗料を充填するための合成樹脂製シートからなる袋と、該袋を収容するためのダンボールからなる箱とから構成されていることを特徴とする、請求項1〜2のいずれかに記載の粉体塗料の製造方法。
  4. 前記添加混合成分は光輝顔料または帯電防止剤であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の粉体塗料の製造方法。
  5. 前記攪拌部材は回転軸の下端部に取り付けられた回転翼であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の粉体塗料の製造方法。
  6. 前記回転翼は前記回転軸と直交する面に対する傾角が45度〜80度であることを特徴とする、請求項5に記載の粉体塗料の製造方法。
  7. ベース成分とこれに添加される添加混合成分とからなる粉体塗料を該粉体塗料を充填するための袋と該袋を収容するための箱とから構成される包装用容器内に充填した形態に製造する装置において、前記包装用容器を載置する容器載置部と、その上方に配置され回転軸の下端部に取り付けられた回転翼からなる攪拌部材と、前記回転軸を回転可能なように支持し上下方向に移動可能な昇降部と、該昇降部の上下方向移動を駆動する昇降駆動部とを備えており、前記昇降部には前記回転翼を前記容器載置部に位置する前記袋内に配置した時に前記回転翼と前記袋との間に配置される回転翼保護体が付設されていることを特徴とする、粉体塗料の製造装置。
  8. 前記回転翼は前記回転軸と直交する面に対する傾角が45度〜80度であることを特徴とする、請求項7に記載の粉体塗料の製造装置。
  9. 前記回転翼保護体の下部にはテーパーが付されていることを特徴とする、請求項7〜8のいずれかに記載の粉体塗料の製造装置。
  10. 前記昇降駆動部は前記昇降部を第1のストロークで上下方向に移動させる第1のシリンダ装置と該第1のシリンダ装置を上下方向に移動させることで前記昇降部を第2のストロークで上下方向に移動させる第2のシリンダ装置とを有することを特徴とする、請求項7〜9のいずれかに記載の粉体塗料の製造装置。
  11. 前記容器載置部は前記容器を搬送するコンベアからなることを特徴とする、請求項7〜10のいずれかに記載の粉体塗料の製造装置。
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