JP6131845B2 - 液膜又は液柱塗装方法 - Google Patents
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Description
ここで、ベル塗装法は、図10に示すように、ベル塗装機100のベルカップ101を高速回転させ、その遠心力によって塗料を微粒化し、微粒化した塗料粒子102をシェービングエア103によって被塗布物104まで移送して塗着させる方法である。そのため、ベル塗装法においては、ベルカップ101によって塗料を微粒化する際や、微粒化した塗料をシェービングエアによって被塗布物まで移送する際に、塗料粒子102が外部へ飛散するので、被塗布物104への塗着効率が低下する問題があった。また、飛散した塗料粒子102は、塗装ブース内の作業環境を悪化させるとともに、ブツ等の塗面品質悪化の原因となる問題もあった。
一方、エアレス塗装法においては、高圧力を掛けた塗料を液膜状に吐出した位置で被塗布物204に塗着させることにより、塗着効率の低下等を防止することも考えられる。ところが、この場合は、被塗布物の単位面積当たりに塗着する塗料が多く、その塗料が高速で被塗布物に衝突するので、塗料の跳ね返りが起きて、図12に示すような塗面品質不良B(パターン不良)を発生する問題があった。
このような問題に対応するため、例えば、低圧力で供給する塗料をノズルヘッドからスプレー状に吐出するエアレススプレー塗装装置が特許文献1に開示されている。
すなわち、微粒化した塗料粒子が、随伴気流の他、ノズルヘッド又は被塗布物の移動や塗装ブース内の換気等による気流の流れに伴って、塗装ブース内に飛散し、塗着効率の低下を招くことは、原理的に避けることができない。したがって、塗着効率100%を目指す塗装方法には、上記エアレススプレー塗装装置を使用することはできない。また、微粒化してターゲットの被塗布物に塗着せずダストとなった塗料粒子は、塗装ブース内の作業環境を悪化させるとともに、様々な塗面品質不良を生じさせる問題も残している。さらに、同塗料粒子が、塗装設備等に付着し、設備故障の増加やメンテナンス費用の増加等の要因ともなる問題があった。
(1)塗料をノズルヘッドから液膜状又は液柱状に吐出して被塗布物に塗着させる液膜又は液柱塗装方法であって、
前記ノズルヘッドから吐出された塗料が液膜状態又は液柱状態から微粒化状態に遷移する遷移区域内に、前記被塗布物を置いて塗着させることを特徴とする。
よって、本発明によれば、塗着効率100%を目指すべく、微粒化した塗料の飛散を極力防止して塗着効率を大幅に向上させるとともに、作業環境や塗面品質等の向上に寄与できる液膜又は液柱塗装方法を提供することができる。
なお、被塗布物は、塗料が液膜状態又は液柱状態から微粒化状態に遷移し始める遷移開始区域に置くのが、より好ましい。塗料の移行中の飛散と跳ね返りによる飛散を最も低減できるからである。
前記ノズルヘッドには、中央部が広く両端部が狭い略三日月状のノズル開口部を備え、
前記被塗布物は、前記ノズル開口部から吐出された塗料の吐出部を扇の要とする略扇状液膜部の円弧中央部が液膜状態のまま到達する位置に置くことを特徴とする。ここで、「扇の要」とは、扇子を開く際に根本で止めるものであるので、吐出部から放射状に広がる略扇状液膜部の起点を意味する。
また、被塗布物は、ノズル開口部から吐出された略扇状液膜部の円弧中央部が液膜状態のまま到達する位置に置くので、略扇状液膜部の円弧両端部を除き、微粒化された塗料粒子(微粒化部)が外部に飛散する可能性を大幅に低減することができる。なお、略扇状液膜部の円弧両端部では、塗料の微粒化が始まっているため、塗面衝突時の運動量が減少し、跳ね返りによる塗面品質不良(パターン不良)を防止することができる。
また、略扇状液膜部の円弧両端部では、円弧中央部に比較して被塗布物へ塗着した塗料の膜厚を薄くできる。そのため、略扇状液膜部の円弧両端部をラップさせながら、被塗布物に連続して塗装する場合に、塗着した塗料の膜厚を全体として略均一に形成することができる。
前記ノズルヘッドには、前記塗料が液柱状に吐出されるノズル孔を複数個備え、
前記被塗布物は、前記ノズル孔から液柱状に吐出された塗料が液柱状態のまま到達する位置に置くことを特徴とする。
また、被塗布物は、ノズル孔から液柱状に吐出された塗料が液柱状態のまま到達する位置に置くので、塗料が被塗布物に到達するまでの間に、微粒化した塗料粒子が外部に飛散することを、略完全に防止することができる。その結果、被塗布物への塗着効率を、略100%に向上させることができる。また、塗料粒子が外部に飛散しない分、作業環境や塗装面品質等の向上に寄与できる。
特に、本発明では、塗料を微粒化しないため、微粒化した塗料粒子を積層して塗装した仕上がり塗面よりも、仕上がり塗面に極微細な凹凸が少なく、艶感を大幅に向上させることができる。
前記ノズルヘッドの下端には、前記ノズル孔を所定のピッチで配列し、前記ノズルヘッドを前記ノズル孔の配列方向と直交する方向に進行させて、前記塗料を塗着させることを特徴とする。
なお、塗料が塗料供給装置からノズルヘッドに供給される液圧は、0.1〜1.0MPaであり、ノズル孔の孔径は、0.1〜0.5mmであって、ノズル孔のピッチは、1.5〜2.0mm程度であることが好ましい。特に、液圧は、0.2〜0.4MPa程度が、より一層好ましい。大気圧に近い低圧で小径に液柱化された1本1本の塗料は、少量かつ低速で被塗布物に衝突することができる。そのため、塗料が被塗布物に衝突しても、運動量が小さくて跳ね返ることができず、確実に全量塗着させることができる。
前記ノズル孔は、配列方向の前端部及び後端部に形成した孔径が、配列方向の中央部に形成した孔径より小さいことを特徴とする。
まず、第1実施形態に係る液膜塗装方法を、図1〜図4を用いて説明する。図1に、本発明の第1実施形態に係る液膜塗装方法を表す模式的正面図を示す。図2に、図1に示す液膜塗装方法を表す模式的側面図を示す。図3に、図1に示す液膜塗装方法に使用するノズルヘッドの平面図を示す。図4に、図1に示す液膜の微粒化モデルを表す模式図を示す。
ノズルヘッド1には、中央部131が広く両端部132が狭い略三日月状のノズル開口部13を備えるので、ノズル開口部13における中央部131より両端部132の吐出抵抗が増加する。そのため、ノズル開口部13の中央部131から吐出される塗料に比較して、両端部132から吐出される塗料の吐出量及び吐出速度が減少する。したがって、ノズル開口部13から吐出された塗料2は、正面視で吐出部20を扇の要(起点)とした略扇状液膜部21を形成することができる。
その結果、ノズル開口部13から吐出された塗料2は、略扇状液膜部21の全体が液膜状態を維持する液膜区域t1と、液膜状態又は液柱状態から微粒化状態へ遷移する遷移区域t2と、液柱状態と微粒化状態とが混在する混在区域t3と、微粒化状態のみからなる微粒化区域t4とに分けることができる。
これに対して、遷移区域t2に被塗布物5を置いて塗着させると、ノズルヘッド1から液膜状に吐出された塗料2は、液膜状態を略維持したまま被塗布物5に到達することができる。そのため、塗料2が被塗布物5に到達するまでの間に、塗料粒子(微粒化部)23が外部に飛散する可能性を大幅に低減して、被塗布物5への塗着効率を大幅に向上させることができる。また、ノズルヘッド1から吐出された塗料2は、遷移区域t2の位置まで移送される間に、大気中の粘性抵抗等を受けて移送速度が大幅に低下する。そのため、塗料2が被塗布物5に塗着されたときの衝撃力は、大幅に低減され、跳ね返りを防止することができる。跳ね返りを防止することによっても、被塗布物5への塗着効率を向上させることができる。
一方、混在区域t3に被塗布物5を置いて塗着させると、塗料2の微粒化が進行しているので、塗料粒子(微粒化部)23の移行中における飛散が増加し、塗着効率が低下する。また、微粒化区域t4に被塗布物5を置いて塗着させると、塗料2の微粒化がさらに進行しているので、塗料粒子(微粒化部)23の移行中における飛散がさらに増加し、塗着効率が著しく低下する。
したがって、遷移区域t2に被塗布物5を置いて塗着させる方法が、微粒化した塗料の飛散を極力防止して塗着効率を大幅に向上させるとともに、作業環境や塗面品質等の向上に寄与できる点で、好ましい。
また、略扇状液膜部21の円弧両端部212では、円弧中央部211に比較して被塗布物5へ塗着した塗料の膜厚を薄くできる。そのため、略扇状液膜部21の円弧両端部212をラップさせながら、被塗布物5に連続して塗装する場合に、塗着した塗料2の膜厚を全体として略均一に形成することができる。
次に、第2実施形態に係る液柱塗装方法を、図5〜図9を用いて説明する。図5に、本発明の第2実施形態に係る液柱塗装方法を表す斜視図を示す。図6に、図5に示す液柱塗装方法に使用する塗装装置の部分正面図を示す。図7に、図6に示す塗装装置におけるノズルヘッドの斜視図を示す。図8に、図5に示す液柱塗装方法における塗装状況を表す斜視図を示す。図9に、図5に示す液柱の微粒化モデルを表す模式図を示す。
ところで、各ノズル孔34、35から吐出された液柱状の塗料41は、図9に示す液柱の微粒化モデルに従って、液柱状態を維持する液柱区域P1と、液柱状態から微粒化状態へ遷移する遷移区域P2と、微粒化状態のみからなる微粒化区域P3とに分けることができる。遷移区域P2においては、液柱表面の途中にくびれが生じた液柱44が形成される。微粒化区域P3においては、くびれが生じた液柱44が分裂して、微粒化された塗料粒子(微粒化部)45が形成される。液膜の場合と同様に、遷移区域P2に被塗布物54を置いて塗着させる方法が、微粒化した塗料の飛散を極力防止して塗着効率を大幅に向上させるとともに、作業環境や塗面品質等の向上に寄与できる点で、好ましい。
特に、液柱塗装法では、塗料を微粒化しないため、微粒化した塗料粒子を積層して塗装した仕上がり塗面よりも、仕上がり塗面に極微細な凹凸が少なく、艶感を大幅に向上させることができる。
以上、詳細に説明したように、第1実施形態に係る液膜塗装方法又は第2実施形態に係る液柱塗装方法によれば、ノズルヘッド1、3から吐出された塗料2、4が液膜状態又は液柱状態から微粒化状態に遷移する遷移区域t2、P2内に、被塗布物5、54を置いて塗着させるので、ノズルヘッド1、3から液膜状又は液柱状に吐出された塗料2、4は、液膜状態又は液柱状態を略維持したまま被塗布物5、54に到達することができる。そのため、塗料2、4が被塗布物5、54に到達するまでの間に、微粒化した塗料粒子(微粒化部)23、45が発生して、その塗料粒子(微粒化部)が外部に飛散する可能性を大幅に低減することができる。その結果、被塗布物5、54への塗着効率を大幅に向上させることができる。また、塗料粒子(微粒化部)23、45が外部に飛散しない分、作業環境や塗装面品質等の向上に寄与できる。
また、被塗布物5は、ノズル開口部13から吐出された略扇状液膜部21の円弧中央部211が液膜状態のまま到達する位置t5に置くので、略扇状液膜部21の円弧両端部212を除き、微粒化された塗料粒子(微粒化部)23が外部に飛散する可能性を大幅に低減することができる。なお、略扇状液膜部21の円弧両端部212では、塗料の微粒化が始まっているため、塗面衝突時の運動量が減少し、跳ね返りによる塗面品質不良B(パターン不良)を防止することができる。
また、略扇状液膜部21の円弧両端部212では、円弧中央部211に比較して被塗布物5へ塗着した塗料の膜厚を薄くできる。そのため、略扇状液膜部21の円弧両端部212をラップさせながら、被塗布物5に連続して塗装する場合に、塗着した塗料の膜厚を全体として略均一に形成することができる。
また、被塗布物54は、ノズル孔34、35から液柱状に吐出された塗料が液柱状態のまま到達する位置P4に置くので、塗料が被塗布物54に到達するまでの間に、微粒化した塗料粒子45が外部に飛散することを、略完全に防止することができる。その結果、被塗布物54への塗着効率を、略100%に向上させることができる。また、塗料粒子が外部に飛散しない分、作業環境や塗装面品質等の向上に寄与できる。
特に、塗料を微粒化しないため、微粒化した塗料粒子を積層して塗装した仕上がり塗面よりも、仕上がり塗面に極微細な凹凸が少なく、艶感を大幅に向上させることができる。
2 塗料
3 ノズルヘッド
4 塗料
5 被塗布物
6 塗料供給装置
10 塗装装置
11 ノズルチップ
12 ノズルガイド
13 ノズル開口部
20 吐出部
21 略扇状液膜部
22 液柱部
23 塗料粒子(微粒化部)
30 塗装装置
34 ノズル孔
35 ノズル孔
41 塗料
42 塗料
43 塗膜
54 被塗布物
131 中央部
132 両端部
t2 遷移区域
P2 遷移区域
Claims (2)
- 塗料をノズルヘッドから液膜状に吐出して被塗布物に塗着させる液膜塗装方法であって、
前記ノズルヘッドから吐出された塗料が液膜状態から微粒化状態に遷移する遷移区域内に、前記被塗布物を置いて塗着させること、
前記ノズルヘッドには、中央部が広く両端部が狭い略三日月状のノズル開口部を備え、
前記被塗布物は、前記ノズル開口部から吐出された塗料の吐出部を扇の要とする略扇状液膜部の円弧中央部が液膜状態のまま到達するとともに、前記略扇状液膜部の円弧両端部では塗料の微粒化が始まっている位置に置くこと、を特徴とする液膜塗装方法。 - 塗料をノズルヘッドから液柱状に吐出して被塗布物に塗着させる液柱塗装方法であって、
前記ノズルヘッドから吐出された塗料が液柱状態から微粒化状態に遷移する遷移区域内に、前記被塗布物を置いて塗着させること、
前記ノズルヘッドには、前記塗料が液柱状に吐出されるノズル孔を複数個備え、
前記被塗布物は、前記ノズル孔から液柱状に吐出された塗料が液柱状態のまま到達する位置に置くこと、
前記ノズルヘッドの下端には、前記ノズル孔を所定のピッチで配列し、前記ノズルヘッドを前記ノズル孔の配列方向と直交する方向に進行させて前記塗料を塗着させること、
前記ノズル孔は、配列方向の前端部及び後端部に形成した孔径が、配列方向の中央部に形成した孔径より小さいこと、
前記遷移区域においては、液柱表面の途中にくびれが生じた液柱が形成されること、を特徴とする液柱塗装方法。
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