(57)【要約】【課題】塗料容器に塗料を充填するに際して、濾過しながら充填する場合であっても、微細な異物の混入を一層防止すると共に、十分な充填速度を確保する。【解決手段】塗料を容器に充填するために使用する塗料充填用ノズル１０は、充填する塗料の流れを遮断するバルブ１２、およびバルブの出口に配置され、容器の充填口に挿入される導管部１４を有して成り、バルブは、充填する塗料が通過する流路を規定するハウジングおよび流路を閉鎖する遮断部材２２を有して成り、バルブと導管部との間にフィルター部材１４が配置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗料を容器に充填するために使用する塗料充填用ノズルであって、
充填する塗料の流れを遮断するバルブ、およびバルブの出口に配置され、容器の充填口に挿入される導管部を有して成り、
バルブは、充填する塗料が通過する流路を規定するハウジングおよび流路を閉鎖する遮断部材を有して成り、
バルブと導管部との間にフィルター部材が配置されている
ことを特徴とする塗料充填用ノズル。
【請求項２】
バルブは、遮断部材の操作によって流路内の塗料の流れを短時間止め、その後、流れを再開できる請求項１に記載の塗料充填用ノズル。
【請求項３】
バルブは、ボールバルブまたはバタフライバルブである請求項１または２に記載のノズル。
【請求項４】
バルブは、グローブバルブである請求項１または２に記載の塗料充填用ノズル。
【請求項５】
塗料を容器に充填する方法であって、請求項１〜４のいずれかに記載の塗料充填用ノズルを使用して、導管部を容器の充填口に挿入することを特徴とする充填方法。
【請求項６】
充填速度が低下した時、バルブを短時間閉じて、その後、開いて充填を継続することを含む請求項５に記載の充填方法。
【請求項７】
容器は、プラスチック製内袋を内部に有する請求項５または６に記載の充填方法。
【請求項８】
容器は、ドラム缶または石油缶である請求項７に記載の充填方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗料充填用ノズルおよび容器への塗料の充填方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
塗料貯槽に貯められた塗料をオープンドラムのような容器に充填する場合、塗料に含まれているゴミ、ブツ等の異物を除去するために、オープンドラムの開口部上に、濾過網を張った広口の篩を配置して、貯槽からの配管の出口を篩の上方に位置させ、篩上に塗料を流下させて濾過しながらドラムに塗料を充填することが実施されている。
【０００３】
そして、上述のように塗料を充填するに際して、時間経過と共に濾過の速度が低下するので、塗料の流れに断続的な流動変化を与えることが提案されている（下記特許文献１参照）。そのような断続的な流動変化によって、低下した濾過速度が回復し、その結果、塗料の充填速度が回復し、充填時間を節約できると開示されている。尚、断続的な流動変化とは、脈動であり、塗料の流れが止まったり、流れたりという現象が繰り返し行われるものであって、塗料の流れを逆流させるものではないと記載されている。
【０００４】
しかしながら、上述にように篩を使用して塗料を充填する場合であっても、ドラム缶のような塗料容器に充填された塗料中には微細なゴミ、ブツ等の異物が含まれることがあり、塗料のユーザーからは混入する異物を減らすことが要求されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１７９０１２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ドラム缶のような塗料容器に塗料を充填するに際して、濾過しながら充填する場合であっても、微細な異物の混入を一層防止すると共に、十分な充填速度を確保することが望まれている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述のように濾過しながら塗料を容器に充填する場合であっても、充填された塗料に異物が混入している現象に関して発明者らが鋭意検討した結果、塗料を濾過する箇所から容器までにある程度の距離がある場合、濾過箇所と容器との間で、塗料に含まれる固形分、例えば樹脂、充填材、顔料等が配管の内壁に付着して成長して塊となり、それが、時折内壁から脱落して異物として塗料に混入することが判った。特に、配管における流れの淀み発生部分（例えばエルボー部分、配管の断面が急変する部分等）において、また、内壁が円滑でない部分（例えば溶接部分等）においてそのような塊が発生し易いことが判った。
【０００８】
その結果、濾過しながら塗料を充填するに際して最も重要であるのは、濾過する箇所であること、更に、濾過する箇所は、充填する容器の充填口に可及的に近づける必要があることが判った。
【０００９】
従って、第１の要旨において、本発明は、
塗料を容器に充填するために使用する塗料充填用ノズルであって、
充填する塗料の流れを遮断するバルブ、およびバルブの出口に配置され、容器の充填口に挿入される導管部を有して成り、
バルブは、充填する塗料が通過する流路を規定するハウジングおよび流路を閉鎖する遮断部材を有して成り、
バルブと導管部との間にフィルター部材が配置されている
ことを特徴とする塗料充填用ノズルを提供する。
【００１０】
本発明のノズルにおいて、導管部は、塗料を充填する容器の充填口に挿入する部材であり、通常は短いパイプであってよく、可及的に短いパイプであるのが好ましい。そのような導管部の外径は、充填口の内径と実質的に同じであるか、あるいは少し小さい。前者の場合は、充填中に容器内部の空気を排出する空気抜き孔を容器が別に有するのが好ましく、後者の場合は、そのような空気抜き孔を設ける必要はない。
【００１１】
本発明のノズルにおいて、バルブと導管部との間にフィルター部材が配置されており、導管部が容器の充填口に挿入されるので、フィルター部材と容器の充填口との間の距離が最小限となる。即ち、フィルター部材は、容器の充填口に最も近づけることとなる。その結果、塗料が充填される容器への異物の混入が最小限となる。
【００１２】
本発明のノズルにおいて、フィルター部材は、塗料を通過させながら、混入を防止する異物を通過させない孔を有する濾材であれば、いずれの適当なものであってもよい。通常、異物の寸法より小さい目開きのメッシュを使用することができる。そのようなメッシュは、塗料に悪影響を与えない材料でできており、通常、ステンレススチールのメッシュを使用できる。フィルター部材は、バルブの出口に配置できる構造を有する。例えば、導管部とバルブとの間に挟むことができるプレート構造であるのが好ましい。この場合、導管部およびバルブの出口にフランジ部を各々設け、これらのフランジ部の間にフィルター部材を配置して、フランジ部を適当な手段（例えばボルト−ナット、締結リング等）で締結することによってフィルター部材を配置する。
【００１３】
本発明のノズルにおいて、バルブは、充填する塗料が通過する流路を規定するハウジングおよび流路を閉鎖する遮断部材を有して成り、遮断部材は、流路を閉鎖することによって充填する塗料の流れを遮断できる。バルブのハウジングは、塗料が流れる流路を画定するが、流路の形態はいずれの適当な形態であってもよく、真っ直ぐな流路でも、湾曲した流路（折れ曲がった流路を含む）であってもよい。遮断部材は、そのような流路の途中に配置され、適当なアクチュエータによって流路の断面（塗料の流れ方向に垂直な断面）を開き、また、閉じることができる。一般的に液体用のバルブとして知られているものを使用できる。但し、流路の断面の開閉については、短時間で実施できるものが好ましく、その意味では、通常ストップバルブとして使用されるものが好ましい。
【００１４】
バルブは、開いた状態で塗料を充填している途中で、遮断部材を操作することによって短時間流路を閉じることができるものであるのが好ましい。勿論、塗料を充填しない場合には、バルブ本来の機能を果たすため、長時間にわたって流路を閉じすることができるのは当然である。そのようなバルブとして特に好ましいものとしては、ボールバルブ、バタフライバルブまたはグローブバルブを例示できる。
【００１５】
ボールバルブおよびバタフライバルブのバルブにおいて、遮断部材は、充填のため塗料が流路を流れている場合は、流路の断面全体にわたってその流れを実質的に遮断せず、流れを止める場合には、流路の断面を完全に閉じることができる。このようなバルブでは、ボール状弁または仕切弁が遮断部材として機能し、適当なアクチュエータを用いて流路に存在するこのような弁を回転させることによって流路の開閉が可能となる。
【００１６】
このようなバルブを用いて塗料を充填する過程において、フィルター部材によって捕捉された塗料中の異物が増加すると、これらがフィルター部材の上に積み重なって濾過速度が低下し、その結果、塗料の充填に時間を要することとなる。そのような場合、充填中にバルブを短時間閉じて、その後、開くと、塗料の流れに脈動が生じ、大きな濾過抵抗をもたらす捕捉された異物の積み重なり状態が崩れて、濾過抵抗が小さくなり、充填速度が回復する。
【００１７】
もう１つの好ましい態様において、本発明のノズルにおいて、グローブバルブ（または玉型弁）をバルブとして使用する。このバルブでは、遮断部材は、弁座に対して上下に移動するきのこ状の弁の形態である。弁を移動することによって、流路の途中に設けた遮断部材が弁座に座する時、遮断部材が流路を閉じて塗料の流れを止め、弁座に座した状態の遮断部材が弁座から離れた時、遮断部材とハウジングとの間に形成される間隙を充填する塗料が流れることを可能にする。グローブバルブにおける流路の開閉は、いずれの適当なアクチュエータによって実施してもよい。一般的に、グローブバルブの場合、他の種類のバルブと比較して、開閉に要する時間が短くてすむ点で好都合である。
【００１８】
このようなバルブを用いて塗料を充填する過程において、フィルター部材によって捕捉された塗料中の異物が増加すると、あるいはリン片状の光輝性顔料等の方向性のある顔料がフィルター部材の濾過面に積み重なると、濾過速度が低下して塗料の充填に時間を要することとなる。そのような場合、このようなバルブにおいて、遮断手段によって流れを止めると、遮断手段とフィルターとの間に閉鎖空間が形成される。短時間経過後、流れを再開するために遮断手段を弁座から離す時、その閉鎖空間の体積が瞬間的に大きくなろうとする。その時、ノズルの外部からフィルター部材を通って外気またはノズルに存在する塗料が閉鎖空間内に入ろうとして、瞬間的に塗料が逆方向（充填時に流れる方向と逆の方向）に流れる、即ち、フィルター部材から弁座に向かう塗料の逆流が生じる。その結果、フィルター部材上の異物の積み重なり状態が崩れて、濾過抵抗が大きく減少して、充填速度が回復する。
【００１９】
塗料の流れを止めている時間および流れを止める頻度は、使用するバルブの種類、充填する塗料の種類およびフィルター部材の孔等に応じて適切なものを選択できる。通常、止めている時間は、バルブの開閉機構上、可能な限り短い時間であってよい。一般的に、流れを止めている時間は、０．１〜２．０秒程度であってよく、その頻度（遮断してその後再開する操作を１回と数える）は、１．０〜１５秒当り１回であってよい。通常、充填を開始した初期の頃は、そのように止める必要は必ずしもなく、充填を始めてからある程度時間が経過して充填速度が低下してくると、流れを止め、その後、流れを再開してよい。
【００２０】
このような塗料の流れの遮断およびその後の再開を実施する時間間隔は、等間隔であっても、あるいはそうでなくてもよい。通常、充填時間、従って、充填量が増えると、フィルター部材を通過せずに濾別されて残留する異物の量が増えていくので、充填時間の経過と共に時間間隔を短くする（即ち、閉−開頻度を増やす）のが好ましい。一般的に、頻度は、最初は少なくてよく、充填時間が経過するにつれて増やす。通常、充填速度を監視しながら、適宜、塗料の流れの遮断および再開を実施すればよい。
【００２１】
上述のように、バルブによる塗料の流れの遮断および再開は、濾過抵抗が大きくなってから実施してよいが、濾過抵抗が大きくならない場合であっても実施してよく、濾過抵抗の増加を予防することもできる。その場合、充填を開始してから定期的に塗料の流れの遮断および再開を実施してよい。
【００２２】
尚、上述のようなグローブバルブによって逆流を生じさせてフィルター部材上の異物の積み重なり状態を崩す方式は、ボールバルブ等を用いる先の脈動を生じさせる方式と比較して、フィルター部材上の異物の積み重なり状態を崩すことによって濾過抵抗を減らすことができるという結果の点では実質的な差異は無いが、異物の積み重なり状態を崩すメカニズムの点では、全く異なると考えられる。即ち、脈動を生じさせる場合では、積み重なった異物を圧密するという作用によって積み重なり崩しているが、逆流を生じさせる場合では、塗料の逆流によって積み重なった異物を再分散させようとすることによって積み重なりを崩していると考えられる。
【００２３】
第２の要旨において、本発明は、上述のような本発明の塗料充填用ノズルを用いて容器に塗料を充填する方法を提供する。即ち、塗料を充填すべき容器の充填口に導管部を挿入すること、バルブを開いて塗料の充填を開始すること、塗料の充填速度が所定値まで低下した時、バルブを短時間閉じてその後バルブを開いて充填を継続することを含む。バルブを短時間閉じてその後バルブを開く頻度は、使用するバルブの種類、充填する塗料の種類、フィルター部材の孔、および充填時間等に応じて適切なものを選択できる。
【００２４】
尚、本発明において、塗料とは、いずれの塗料であってもよく、それを容器に充填する場合に、異物の混入を最小限にすべきものである。特に、本発明に好適であるのは、固体成分（例えば、樹脂、顔料（光輝性顔料、リン片状顔料、扁平顔料等）、充填材等）を含む塗料である。具体的に、適用できる塗料としては、水性塗料および油性塗料があり、より具体的にはアクリル系塗料、ポリエステル系塗料、メラミン系塗料、エポキシ系塗料、アミド系塗料、ウレタン系塗料等の種々の塗料を例示できるが、これらに限定されるものではない。
【００２５】
尚、本発明において、容器は、塗料を充填する容器であって、ドラム缶、ペール缶、ガロン缶、石油缶等の塗料用に一般的に用いられているいずれの容器であってもよい。そのような容器は、塗料を充填する充填口を有し、本発明のノズルの導管部をその充填口に挿入できる。特に、本発明に好適であるのは、内壁が樹脂によってライニングされている容器、および容器内にプラスチック製の内袋を有する容器である。特に、内袋は、その製造に際して、袋内に混入する異物の量を最小限にできるので、本発明の効果が最も顕著になる。具体的には、そのような内袋を有する容器としては、例えば特開２０００−３０９３７３号公報および特開２００１−２１９９６５号公報に開示されているものを例示できる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明のノズルの断面図を模式的に示す。塗料充填用ノズル１０は、バルブ１２および導管部１４を有して成り、バルブ１２と導管部１４との間にフィルター部材１６が配置されている。即ち、フィルター部材１６は、塗料充填時の塗料の流れ方向を基準にバルブの出口に配置されている。図示した態様では導管部１４は、容器の充填口１８内に挿入されている。尚、バルブ１２はハウジング１３を有し、その内部に流路１５が形成されている。
【００２７】
図示した態様では、バルブの出口３０および導管部１４の入口にフランジ４０および４２を設け、フィルター部材１６は、これらのフランジの間に挟まれている。これらのフランジの締結は、締結リング４４（二点鎖線で図示）によって行なう。尚、フィルター部材１６の両側には漏れ防止用シールを形成するため、Ｏ−リング４６が配置されている。
【００２８】
図示したバルブは、グローブバルブであり、遮断部材としてのきのこ状の弁２０が弁座２２に対して上下するようになっている。図面において、弁２０が下がってバルブが閉じた状態を実線にて模式的に示し、弁２０が引き上げられてバルブが開いた状態を二点鎖線にて模式的に示している。バルブの閉鎖時の遮断の確実性、即ち、塗料が漏れないのを確保するために、弁２０の周囲にはＯ−リング２４が嵌め込まれている。弁の上下は、弁に取り付けたロッド２６を既知の適当な方式で矢印で示すように上下させることによって実施する。例えば空気圧または電気を利用したアクチュエータ（図示せず）にロッドの上端部を接続することによってロッドを上下方向に駆動することができる。
【００２９】
図示した態様において、塗料を容器に充填する場合、塗料はバルブ入口２８から流入してハウジング１３により形成される流路１５を流れる。塗料は、破線矢印で示すようにバルブ内で流れ方向が９０°変わってバルブ出口３０から出る。塗料がバルブ出口３０に設けたフィルター部材１６を通過する際に、含まれている異物がフィルター部材上に残留し、その結果、容器内に異物が混入することが防止される。
【００３０】
このようにして残留する異物が増加すると、フィルター部材の濾過抵抗が大きくなり、その結果、塗料の充填速度が低下する。尚、フィルター部材上に残留する異物は、塗料に悪影響を与えるものだけに限定されるものではなく、フィルター部材上に残留するものであれば、特に限定されるものではない。従って、本発明において、異物に加えて、あるいはその代わりに、塗料に含まれる顔料、樹脂、充填材等がフィルター部材上に残留することを排除するものではない。
【００３１】
濾過抵抗が大きくなると、流路を開いている弁２２をアクチュエータによって下げて図示するように弁座２２に座するようにして、塗料の流れを遮断する。このように流れを遮断すると、弁２２とフィルター部材１６との間には塗料が閉じ込められた空間（斜線で図示）４８が形成される。その後、流れを再開するために弁２２を上に引き上げると、空間４８の体積が瞬間的に膨張するので、バルブ出口を通ってバルブの外部から塗料（導管部に塗料が残っている場合）または周辺外気（導管部に塗料が残っていない場合）が瞬間的に入り込み、空間４８では塗料の逆流が少なくとも部分的に生じる。このように生じた逆流は、塗料の本来の流れによって直ぐに解消するが、生じた逆流はフィルター部材上に積み重なった異物を再分散させようとするので、積み重なり状態が破壊され、濾過抵抗が減少する。
【００３２】
本発明のノズルは、塗料を充填する容器との関係では、容器の直前に配置される。通常、塗料を充填する容器は、安定したプラットフォームに備えた秤の上に配置され、そのような状態の容器の充填口に本発明のノズルを挿入する必要がある。そこで、本発明のノズルを使用する場合、ノズルの入口側がフレキシブルチューブの一端に接続されているのが好ましく、フレキシブルチューブの他端が塗料の貯槽からの固定配管に接続されている。このようにノズルをフレキシブルチューブに接続することによって、ノズルを容易に移動でき、その結果、プラットフォーム上に配置された容器の充填口にノズルの導管部を容易に挿入することができる。図示した態様では、フレキシブルチューブに接続する継手３２のみを図示している。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のノズルでは、フィルター部材が充填する容器の充填口に挿入する導管部とバルブとの間に配置されているので、充填される塗料への異物の混入量が最小限になる。また、そのようなノズルを使用して塗料を容器に充填するに際して、バルブの開閉によって塗料の流れを遮断して、その後、再開すると、低下した濾過速度が回復し、塗料の充填時間を節約できる。
【００３４】
【実施例】
本発明を以下の実施例によって具体的に説明する。
【００３５】
実施例１
塗料の貯槽からの固定配管の端部に不織布のカートリッジフィルター（ＣＰフィルター（チッソフィルター社製、ノーバインダーカートリッジ）、孔径５０μｍ）を取り付け、その出口にフレキシブルチューブを接続し、そのフレキシブルチューブに本発明のノズルを接続した。使用した本発明のノズルは、図１に示したグローブバルブおよびその出口に取り付けた導管部としてのチューブを有し、そのようなチューブと出口との間に２００メッシュのステンレススチール製の濾過網を配置した。
【００３６】
そのようなノズルを用いて濾過圧０．２５ＭＰａにて自動車ボディ塗装用メタリック塗料（ＯＴＯ  Ｈ４６００  サンライトシルバーＭ（２２Ｖ）、日本ペイント製）をドラム缶に１３０ｋｇ充填した。塗料２０ｋｇを充填する毎に要する時間の変化を測定した。尚、充填塗料の流れの遮断および再開は、１０秒の充填時間（バルブを開いている時間）毎に１秒（バルブを閉じた後、開くまでの時間）かけて実施した。
【００３７】
また、そのような充填塗料の流れの遮断および再開を実施しないで（即ち、バルブを常に開いた状態で）塗料を充填した。
【００３８】
測定結果を、図２に示す。グラフにおいて、先に説明したように塗料の流れの遮断およびその後の再開を実施して逆流を生じさせながら充填した場合を、「逆流」と呼び、遮断および再開を実施しないで充填した場合を「連続」と呼んでいる。尚、グラフにおいて、濾過塗料の量が増えると、濾過抵抗が大きくなっていることが判る。それに対して、逆流を生じさせる場合には、濾過抵抗が実質的に変化しないことが判る。
【００３９】
実施例２
バルブをボールバルブに変更し、不織布のカートリッジフィルターをＣＰフィルター（孔径２５μｍ）にした以外は、実施例１を繰り返した。
【００４０】
尚、測定は、塗料２０ｋｇを充填する毎に要する時間とした。尚、充填塗料の流れの遮断および再開は、５秒の充填時間毎に１秒間かけて実施した。実施例１と同様に、塗料の流れの遮断および再開を実施しない充填も実施した。測定結果を、図３に示す。
【００４１】
図において、グラフにおいて、先に説明したように塗料の流れの遮断およびその後の再開を実施して脈動を生じさせながら充填した場合を、「脈動」と呼んでいる。また、流れの遮断および再開を実施しない充填も実施した。この充填を「連続」と呼んでいる。グラフから明らかなように、脈動を生じさせる場合には、濾過抵抗の上昇が抑制される。
【００４２】
実施例３
塗料貯槽から内袋を有する石油缶に塗料（実施例１と同じ）を充填するに際して、本発明の塗料充填用ノズル（実施例１のノズルと同じ）を用い、石油缶の充填口に導管部を挿入して充填を実施した。尚、本実施例では、バルブの開閉は実施しなかった。
【００４３】
スプレーガンを用いて、本発明のノズルを用いて石油缶に充填されたメタリック塗料を３０ｃｍ×４０ｃｍのブリキ板１０枚に連続して塗装した。塗装したブリキ板を１０分間室温にて放置した後、１４０℃の乾燥炉で３０分間硬化させ、形成した塗膜を評価した。尚、形成塗膜の膜厚は１５μｍであった。
【００４４】
形成された塗膜を目視によって観察した。塗布した塗料内に混入していたゴミ、ブツ等の異物に起因する形成塗膜の突起部の個数を数えたところ、いずれのブリキ板についても、突起部は認められなかった。
【００４５】
比較例１
塗料充填用ノズルとしてフィルターが配置されていないこと除いて実施例３と同じノズルを使用して石油缶に塗料を充填した。充填した塗料を用いて、実施例３と同様にブリキ板を塗装し、形成塗膜の突起部の個数を数えた。３枚のブリキ板について、１〜２個の突起部、合計５個の突起部が認められた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のノズルの模式的断面図を示す。
【図２】図２は、実施例１の結果を示すグラフである。
【図３】図３は、実施例２の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０…ノズル、１２…バルブ、１３…ハウジング、１４…導管部、１５…流路、１６…フィルター部材、１８…容器の充填口、２０…弁、２２…弁座、
２４…Ｏ−リング、２６…ロッド、２８…バルブ入口、３０…バルブ出口、
３２…継手、４０，４２…フランジ、４４…締結リング、４６…Ｏ−リング。
【図１】
2004352339.tif 000003
【図２】
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【図３】
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