JP6576776B2 - 温度制御された吹付け塗装装置 - Google Patents
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例えば、塗料が高粘度になると、圧縮空気による圧力が、塗料を噴出させるために十分ではなくなり、塗料がノズルを通過しにくくなり、塗料の流量が減少したり、ノズルを通過できなくなったりする。
また、塗料等の流体は、流路の断面積当たりの圧力に応じて流量が決まるが、塗料が高粘度になることにより、吐出量が減少することで、塗料の塗粒が塗装対象物に届くまでの間に、塗粒は圧縮空気により乾燥してしまい、正常な塗膜形成が困難になる。
塗装装置の運転温度は環境温度に依存するため、一般の屋内塗装においては、空調設備による室温管理や塗料自体の温度調整を行い、吹付け環境を維持している。
外気温は、季節、地域による変動は勿論、天気や時刻による変動が起こる。これに伴い、塗料の温度が変化し、粘度に影響を与えてしまう。
近年、粘度上昇を抑制するために溶媒の濃度を高めた寒冷地用塗料が用いられることがあるが、施工条件と吹付け状態の管理を通常品と同等に扱うことは困難である。
該熱伝導構造体の外部には、加熱手段を有する熱交換器が接触設置されており、
該熱交換器は、該測温手段からの信号を受けた温度調整機構により温度調整されて、塗料を一定温度に保つようになっていることを特徴とする吹付け塗装装置を提供するものである。
本発明は、特に、寒冷地や冬期における屋外での吹付け塗装において顕著な効果を奏しやすい。
熱交換器や熱伝導構造体を、銅のような熱伝導率の大きい金属とすることにより、短時間で効率よく熱伝導構造体を目標温度まで昇温することができ、ノズル近傍も目標温度に達する。
本発明では、加熱のエネルギー効率が良く、また、温度の立ち上がりが早いため、加熱開始後、すぐに塗装作業を開始することができる。従って、塗装作業を開始する際に、塗料の温度を調整するための時間を短縮できる。
本発明の吹付け塗装装置1は、圧縮空気供給路11と、先端部がノズル12aになっている塗料供給路12と、該ノズル12aの近傍にあって塗料の温度を常時測定できるようになっている測温手段31と、該塗料供給路12を形成する熱伝導構造体10とから少なくとも構成され、圧縮空気を利用して塗料を吹き付けるものである。
熱伝導構造体10は、その内部に、圧縮空気が通過する圧縮空気供給路11と、先端部がノズル12aになっている塗料供給路12を有する。言い換えると、熱伝導構造体10が、空間である圧縮空気供給路11を形成している。
本発明では、熱伝導構造体10の形状や構造に特徴はなく、公知の吹付け塗装装置における装置本体の形状と同一のものを本発明の熱伝導構造体10として使用することもできる。
熱伝導構造体10は、ノズル12aの開閉を行って、噴射される塗料の量等を調整するニードル弁を有していたり、ニードル弁のパッキン、塗料Pの吐出量や圧縮空気の流量の調整機構等が付随していたりすることが好ましい。
塗料供給路12は、その内部を塗料Pが通過するものであり、図1においては、塗料供給路12は塗料カップ50と接続されている。本明細書において、「塗料供給路12」とは、熱伝導構造体10の内部に形成された塗料の通り道をいう。塗装時に、熱伝導構造体10は加熱されているので、塗料供給路12の内部の塗料Pにまで熱が伝わり、塗料Pが昇温される。
このうち、熱伝導率が高く、かつ、安価であるため、銅が特に好ましい。
熱伝導構造体10の外部には、加熱手段21を有する熱交換器20が接触設置されている。
熱交換器20は、内部に設置された加熱手段21により発生した熱を、熱伝導構造体10へと伝送するためのものである。
このうち、熱伝導率が高く、かつ、安価であるため、銅が特に好ましい。
単純な構造にでき、加熱効率もよいことから、加熱手段21は、電熱線ヒータであることが特に好ましい。
断熱材40の種類に特に限定はなく、グラスウール、セルロースファイバー等の繊維系断熱材;ウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム等の発泡系断熱材;等が一例として挙げられる。
熱交換器20は、測温手段31からの信号を受けた温度調整機構30により温度調整されて、塗料を一定温度に保つようになっている。
熱交換器20の内部に設置された加熱手段21による加熱が開始されると、熱伝導構造体10に熱が伝送され、熱伝導構造体10の温度が上昇する。加温された熱伝導構造体10の内表面が昇温することにより、熱伝導構造体10の内表面に接している塗料Pが昇温し、塗料Pの粘度を低下させて流動性を確保する。
温度制御の方法に特に限定はなく、PID制御等の公知の制御方法が使用される。
作業者が常にノズル12aの近傍の温度を把握できるように、温度調整機構30は、温度表示機能を有し、具体的な温度の値を常時表示することが好ましいが、目標の一定温度に達したことを、点灯やアラーム等の別の方法で示してもよい。
このため、本発明の吹付け塗装装置は、加熱のエネルギー効率が良いだけでなく、作業効率良く塗装作業を行うことができる。
また、熱電対には、K型、J型、T型、N型等があるが、入手のしやすさや、熱起電力の直線性等から、特に限定はないが、K型熱電対が好ましい。
この一定温度は、塗料の種類により異なるが、本発明の吹付け塗装装置の場合、25℃以上60℃以下であることが好ましく、30℃以上55℃以下であることがより好ましく、35℃以上50℃以下であることが特に好ましい。
通常の塗料の場合、上記下限温度以上だと、粘度が十分に低下し、良好に塗装できる。また、上記上限温度以下に加熱すれば塗装性は十分であり、上記上限温度を超えると、塗料が変質したり、加熱のエネルギーが無駄になったりする場合がある。
ただし、本発明の吹付け塗装装置の構成部材は、比較的耐熱温度が低いシール部材や潤滑剤であっても、120℃程度まで耐えることができるので、粘度の大きい特殊な塗料の場合、上記上限以上(例えば、60〜100℃)に加熱してもよい。
熱伝導構造体10や、熱交換器20の構成材料が、銅のような熱伝導率の大きい金属であれば、熱の伝送は良好であり、ノズル12aの近傍に設置された測温手段31により測定される温度と、熱交換器20に設置された測温手段32により測定される温度はほとんど同じである。
本発明の吹付け塗装装置により塗装される塗料の種類に特に限定はないが、本発明は、温度依存性の高い動粘度特性を有する塗料や、高粘度の塗料の塗装に特に効果的である。
このような塗料の例として、エマルジョン塗料が挙げられる。
また、比較的低粘度な塗料であっても、冬期や寒冷地では、粘度が低下しやすく、本発明の効果が発揮される。
塗装される塗料の性質は、ノズルを通過する際の塗料の温度に依存する。塗料は、吐出される際に、極めて径の狭いノズルを通過する(すなわち、ノズル近傍において、流路内を通過する塗料の体積に比べて管内壁の面積は広い)ので、ノズルを通過する前の塗料が、どのような温度であったとしても、径の狭いノズルを通過する際の塗料の温度は、ノズル近傍の温度とほぼ等しくなると考えられる。
また、吸上式や圧送式における、別途設けられた「塗料の充填されたタンク」、該タンク内の塗料、重力式における塗料カップ50、該塗料カップ内の塗料等の体積と比較して、本発明における、熱伝導構造体、熱交換器、塗料供給路内の塗料等の体積は小さいので、該熱伝導構造体、該熱交換器、加熱対象の「塗料供給路内の塗料」等は、熱容量が小さく、加熱の影響は短時間で噴射される塗料に及ぶ(加熱に関して応答が速い)。
このため、ノズルを通過する際の塗料は、十分に加熱され、低粘度化された(流動性の高い)状態で吐出され、吐出量が十分であり、良好な塗膜を形成することができる。
熱伝導構造体及び熱交換器の構成材料として銅を使用して、熱伝導構造体の外部が熱交換器で覆われた吹付け塗装装置を作製した。熱伝導構造体の塗料供給路の先端のノズルの近傍に、K型熱電対(以下、「熱電対A」という。)を設置した。熱交換器は、内部に電熱線ヒータを有し、シース孔が設けられており、該シース孔に、K型熱電対(以下、「熱電対B」という。)を設置した。熱電対Aと熱電対Bを、温度表示機能を備えた温度調節器に接続し、それぞれの指し示す温度を常時表示するように設定した。温度調節器は、熱電対Aから送られた信号を電熱線ヒータにフィードバックするように設定した。
実施例1と同じ吹付け塗装装置を使用して、電熱線ヒータによる加熱を行わずに、寒冷地(気温13℃)において、20℃における粘度が200dPa・sの塗料の吹付け塗装を行おうとしたが、ノズルを通過する塗料の吐出量は著しく少なかった。ノズルを通過した塗料は、塗装対象物に付着した時点でも塗粒が硬く、その形状を保持してしまい、塗膜は平滑にならず、塗膜性状は不良であった。
比較例1と同じ環境下(気温13℃)において、実施例1と同じ吹付け塗装装置を使用して、目標温度(熱電対Aの指し示す温度)を35℃に設定し、電熱線ヒータによる加熱を開始したところ、1分程度で、熱電対Aの指し示す温度は、35℃の定常となった。また、熱電対Bの指し示す温度も、35℃であり、熱電対Aと熱電対Bの指し示す温度に差は無かった。
実施例1と同じ吹付け塗装装置を使用して、20℃における粘度が200dPa・sの塗料の吹付け塗装を、同じ日の昼間(気温23℃)と夜間(気温12℃)にそれぞれ実施した。
昼間も、夜間も、目標温度(熱電対Aの指し示す温度)を35℃に設定し、電熱線ヒータによる加熱を開始した。何れの場合も、加熱開始後1分程度で、熱電対Aと熱電対Bの指し示す温度は、35℃で定常となった。
この状態で、塗装対象物に吹付け塗装したところ、塗料の吐出量は十分であり、平滑な塗膜を良好に形成することができ、昼間と夜間で、塗膜の性状に差は無かった。
ノズル近傍が一定温度に加熱されていれば、外気温がどのような温度であっても、塗料は十分にノズルを通過でき、良好な塗膜を形成できた。
10 熱伝導構造体
11 圧縮空気供給路
12 塗料供給路
12a ノズル
20 熱交換器
21 加熱手段
30 温度調整機構
31 測温手段
32 測温手段
40 断熱材
50 塗料カップ
P 塗料
Claims (8)
- 圧縮空気供給路と、先端部がノズルになっている塗料供給路と、該ノズル吐出部にあって塗料の温度を常時測定できるようになっている測温手段と、該塗料供給路を形成する熱伝導構造体とから少なくとも構成される、圧縮空気を利用して塗料を吹き付ける吹付け塗装装置であって、
該熱伝導構造体の外部には、加熱手段を有する熱交換器が接触設置されており、
該熱交換器は、該測温手段からの信号を受けた温度調整機構により温度調整されて、塗料を一定温度に保つようになっていることを特徴とする吹付け塗装装置。 - 上記熱交換器が断熱材により被覆されている請求項1に記載の吹付け塗装装置。
- 上記熱伝導構造体の構成材料が金属である請求項1又は請求項2に記載の吹付け塗装装置。
- 上記熱伝導構造体及び/又は上記熱交換器の構成材料が銅である請求項1ないし請求項3の何れかの請求項に記載の吹付け塗装装置。
- 上記一定温度が25℃以上60℃以下である請求項1ないし請求項4の何れかの請求項に記載の吹付け塗装装置。
- 上記加熱手段が電熱線ヒータである請求項1ないし請求項5の何れかの請求項に記載の吹付け塗装装置。
- 上記測温手段が熱電対である請求項1ないし請求項6の何れかの請求項に記載の吹付け塗装装置。
- 上記塗料がエマルジョン塗料である請求項1ないし請求項7の何れかの請求項に記載の吹付け塗装装置。
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