JP5302561B2 - 多液塗装用塗料供給装置の混合装置 - Google Patents

Description

本発明は、反応性多液塗料を混合した状態でスプレーガンに供給し、塗装する場合に使用する塗料供給装置の塗料混合装置に関するものである。

スプレー塗装の分野において、二液ポリウレタン塗装や二液エポキシ塗装は溶剤成分の少ない主剤に対して触媒である硬化剤を混合して吹き付けることにより、反応硬化させて塗膜を形成することから、溶剤の削減が図れ、耐候性・耐薬品性・耐水性等の塗膜性能にも優れていることから古くから使用されてきている。

近年の環境汚染問題への対応としても、塗膜形成時における有機溶剤の排出をなくし、乾燥炉の不要化や低温化ができ、エネルギー削減に有効な塗装方法として、その有効的な活用が期待されている。

しかし、二液ポリウレタン塗料や二液エポキシ塗料のような二液もしくは多液塗料においては、主剤に対して硬化剤を混合する場合に、塗料によって設定された混合比で正確に混合する必要があり、この比率が変化すると塗装によって形成された塗膜が十分な性能を発揮することができないばかりか、部分的な塗膜性能の斑が生じ、塗膜品質、耐久性の低下を引き起こすことになる。したがって吹き付けにおいては、スプレーガンに供給する塗料を正確にかつ十分に混合した状態で送り込む供給装置が重要な役割をもつことになる。

安定した混合比で正確に供給する方法は種々提案されてきた中で、それぞれの液を交互に必要とされる量で供給し、予備混合器で合流混合させ、主混合器で十分に攪拌混合した後スプレーガンに供給する方法が、種々の混合比率に対応して各液の流量を制御しやすく、同時に供給した場合に条件によって一方の液が逆流し、反応による硬化を生じて通路を詰まらせるなどの問題も無く、安定した混合が可能なことから使用が拡大している。

このような装置として特許第３３７２２１１号に、その実施例をみることができる。これによって理解できるように、主混合器は、ねじり羽根形の多数のエレメントを組み込んだ静的ミキサーとして一般的になっているスタティックミキサーが、管路に設けられた混合器として広く採用されている。また予備混合器は、主剤が流入する入口を有する混合器室内に、硬化剤を流出する噴出管を配置して、混合室内に送り込まれた主剤中に硬化剤を噴出するものであり、主剤中に均等に供給されるように噴出管には分散させた小さい穴が多数あけられている。

ところが各液を交互に供給する方式の場合、上記実施例のような混合器の構造では、硬化剤が主剤中に流入したときに、すでに混合液の排出が開始され、吐出口に近い位置と流入口側とでは混合割合が異なった状態で排出されることになる。このため主剤と硬化剤が流入し排出される１サイクルの中での混合を均一化するための工夫として、前記特許においては、噴出管にあけられた穴の上流側に整流板を設け、各位置で流入させた硬化剤をその位置で滞留させる方法を提案している。

前述のような背景にあって、この種の供給装置として安定した性能を維持し最終塗装製品の品質を向上させるため、主混合器に送り込む予備混合器が要求される役割は大きい。しかし予備混合器内に、硬化剤を流出する噴出管が前記実施例の如く、棒状、管状では各穴の位置によって圧損が変化し、噴出量にバラツキが生じることが避けられない。バラツキは流量が一定であれば位置や穴の寸法形状等によって均一化は可能であるが、混合比が変化した場合に対応することは困難である。混合比は１：１から５０：１に及ぶ場合もあり、この種の装置では、主剤に比べ極端に少量の硬化剤を混合させる場合までを考慮し、主剤中へ硬化剤の分散を常に均一になるようにしなければならない。

したがって主剤と硬化剤の予備混合においては、混合条件の変化に関係なく、常に均一な分散状態で主剤中に硬化剤を流入させて送り出せるようにすることが必要とされる。

また、混合器室内の形状は、複雑であればあるほど塗料交換時や作業終了もしくはメンテナンス時等での洗浄に困難性が高まり、洗浄時間の増大、洗浄液の使用量の増大が問題となってくる。前述の例のように混合室内に整流板を設ける場合、混合を改善する一方で滞留をさせるために複雑化した形状では洗浄性が損なわれる問題が発生する。したがって混合を均一に行うと同時に混合器室内の洗浄性を向上し、作業者の負担や経費の軽減を図ることが工業的に解決すべき課題となる。

多液混合装置のスタティックミキサーの直前に主剤と硬化剤を交互に供給して混合する予備混合器を設けた多液塗料供給装置の混合装置で、予備混合器は、主剤流入口と混合液流出口を両側に配して中央部に向けて徐々に拡大する内部混合室を形成した筒体を有し、前記混合室の中央部分には、略球状の外表面を形成して、その内側中心室を硬化剤の導入管と連通し、その中心室より放射状に伸びる多数の噴出口を前記外表面の全面に開口するように設けた噴出頭を配置する。

流入した主剤に対し硬化剤が噴出口から供給を始めると、噴出管先端の球状体中心から同じ噴出抵抗で混合室内に噴出され、かつ排出側と反対方向を含め全周に均等に噴出するため硬化剤を流入する割合に関係なく、必要とされる混合割合で排出口からの混合液排出が始まり、再び主剤が供給され始めると流入口側に噴出された硬化剤を含む混合液が主剤に押され排出口に向かい、徐々に排出されて１サイクルが終了する。この間混合状態に大きな変化が生じることなくスタティックミキサーに供給され、全体を通じて平均した混合が得られ、最終塗膜の品質向上が図れる。

また予備混合器の構成は極めてシンプルな流通路で形成されるため、洗浄等のメンテナンスの容易化が可能で、作業者の負担を軽減する他、非生産時間や洗浄液の削減等による生産性コストの低減化を図ることもできる。

図１は本発明の混合装置を使用した多液塗料供給装置による塗装装置の概要図を示している。主剤となるａ液が供給装置１ａから流量計２ａと開閉弁３ａを経て予備混合器４へ送られる。一方、硬化剤となるｂ液は供給装置１ｂから流量計２ｂと開閉弁３ｂを経て予備混合器４へ送られる。ａ液とｂ液は予備混合器４で予め混合された混合液としてスタティックミキサー５に送られ、ここで十分に撹拌混合された状態で塗料減圧弁６等を介し、スプレーガン７等の吐出開閉弁を経由して吐出される。

予備混合器４へはａ液とｂ液が、予め設定された混合比率によって流量が供給制御される手段として制御装置８が設けられ、前記流量計の検出信号、開閉弁の制御信号と関連付けられ、予め入力されもしくは記憶されたプログラムに基づき主剤と硬化剤を交互に供給する等の制御が行われる。

図２は予備混合器の断面を表しており、予備混合器４は上部ブロック21、下部ブロック22、筒体A（23）、筒体B（24）で全体が円筒状に形成され、ボルトナット等の締結手段で組み立て分解ができる構成となっている。上部ブロック21にｂ液の流入口11、下部ブロック22にａ液の流入口12が設けられ、前記それぞれの開閉弁（３ａ、３ｂ）に接続されている。予備混合器４の内部は前記それぞれの流入口から徐々に広がり拡大する内面を有する混合室15を形成しており、その中心部には、ｂ液の流入口11と接続された導入管18の先端に設けられた略球体の噴出頭13が配置され、該球体内中心室19とｂ液の流入口11が連通している。

略球体の噴出頭13には外表面全面に前記球体内中心室19とつながる噴出口16が多数あけられている。図の例では噴出口16はａ液とｂ液の流入軸線を除き、４５度の間隔であけられている。すなわち水平方向に８ヶ所、４５度上方と４５度下方にそれぞれ８ヶ所があけられている。したがってａ液が流入して排出される流れに対し前方及び後方に噴出される構成となっている。排出口17は前記上部ブロック21に設けられ、スタティックミキサー５に流出するように形成されている。この実施例では前記導入管18がａ液の排出口側から混合室内に延びているが、ａ液の流入口側から延出させても良い。（ａ液の流入と排出を逆転させた構造でも良い）

実施例での噴出口径は１mmから1.5mmで、これによって通常吹付け塗装によって行われる噴霧条件の多くが適用できる。混合室内と略球体の外表面との間はａ液もしくはｂ液との混合液が流れる空間として適度な距離を保ち、噴出口からのｂ液が衝突してその周囲に拡散されるように、間隔を２０mm以内とし、ほぼ垂直になるよう形成される。したがってテーパ状の内面やドーム状、放物線状の断面をした内面で形成される。また前記のように混合室15を形成する筒体は中央部分で分割できる構成とし、パッキン25が境界からの液体漏洩を防止している。実際に工業的に使用される好適な例として、上記寸法を用いた混合室の内容積は50ｍｌ程度となっている。

このような予備混合器４の混合室15に、まずa液が流入口12から導入される。次にｂ液が導入管18を通り球状の噴出頭13の全表面に設けられた噴出口16から全方位に噴出して混合室15内の主剤中に供給される。このとき各憤出口からの噴出力は、噴出口16による圧損に差がなく同じ状態で保持されており、混合室15内に平均して噴出、混合される。ついで再びａ液が流入すると混合室15内ですでに混合されている液は徐々に排出口17から押し出されスタティックミキサー４に供給される。

通常ａ液が主剤、ｂ液が硬化剤となり、混合室１５内から排出される状態は混合比率によって異なるが、混合比が１であれば硬化剤を流入すると排出口17に近い方向に噴射された硬化剤と混合されながら排出口から徐々に送り出される。そして次に流入する主剤によって主剤の流入口側にあった混合液が送り出されることになる。混合室１５内の流通路は抵抗の少ない平滑な通路を形成しているため混合液の送り出しが円滑に行われ部分的に混合濃度差が生じることなく、安定した混合比でスタティックミキサーに供給することが可能である。

なお、洗浄時は、それぞれの流入口から送り込まれた洗浄液によって洗浄されるが、通路面が十分平滑で単純な形状であるため、短時間で少ない洗浄液で実施でき、洗浄不足による通路の詰まりなどが解消される。

本発明が適用される混合装置を含む塗料供給装置の全体構成説明図。 本発明の予備混合器の構成断面図。

符号の説明

１ａ、１ｂ、供給装置
２ａ、２ｂ、流量計
３ａ、３ｂ、開閉弁
４、予備混合器
５、スタティックミキサー
11、ｂ液の流入口
12、ａ液の流入口
13、噴出頭
15、混合室
16、噴出口
17、排出口
18、導入管
19、中心室
23、筒体A
24、筒体B

Claims (3)

1. 主剤と硬化剤を予め設定された流量割合で交互に予備混合器に供給し、混合状態で主混合器に送り込んで攪拌混合した多液形塗料をスプレーガンに供給する多液塗装用塗料供給装置に使用される混合装置において、前記予備混合器は、主剤流入口と混合液流出口を両側に配し、両側より中央部に向けて徐々に拡大する内部混合室を形成した筒体を設け、前記混合室の中央部分に、略球状の外表面を形成し、その内側中心室を混合室内に延出した硬化剤の導入管先端に接続して連通し、前記外表面の全面に開口し中心室から放射状に伸びる多数の噴出口を設けた噴出頭を配置してなる多液塗装用塗料供給装置の混合装置。
2. 前記噴出口は、前記筒体の軸線に対し円周上に均等に、かつ中央部から放射状に全方向に分散する方向に設けられている請求項１の混合装置。
3. 前記筒体は拡大された中央部で分割される構成とした請求項１の混合装置。
   

Images