(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体供給槽と、該粉体供給槽の内部に配設され該粉体供給槽の内部空間を上部空間と下部空間とに仕切る多孔板と、前記下部空間内に導入され該下部空間内の圧力を高めるための与圧手段と、前記上部空間中に突き出された粉体吸込み口を持つ粉体吸込み手段と、該粉体吸込み口を前記上部空間内で上下方向に駆動させる駆動手段とを具備する粉体供給装置と、
前記粉体吸込み手段に第１の通路で接続された粉体塗装装置と、
前記粉体吸込み手段に第２の通路で接続された粉砕装置と、
前記第１の通路の途中に介装された第１の開閉バルブと、
前記第２の通路の途中に介装された第２の開閉バルブとを備え、
前記粉体吸込み手段は、前記上部空間内において平坦状にて水平方向に広がって形成され、前記上部空間にて上下方向に駆動されることにより、前記上部空間中の水平方向位置に浮遊する粉体粒子を捕捉することを特徴とする粉体塗装システム。
【請求項２】
前記粉体吸込み手段の上下方向の駆動により、所望の径を持つ粒子のみを浮遊する粉体粒子から捕捉する請求項１に記載の粉体塗装システム。
【請求項３】
前記粉体吸込み口は、前記第１の開閉バルブと前記第２の開閉バルブとの間で、エアーが供給されるエアー吸入通路を有するエジェクタに設けられ、前記エアー吸入通路へのエアーの供給により、前記粉体供給槽内に負圧が発生し、前記粉体吸込み手段により粉体粒子を捕捉する請求項１または請求項２に記載の粉体塗装システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、粉体塗装に用いられる粉体供給装置、及び、粉体塗装システムに関するものであり、特に、被塗装品に特定の粉体を選択的に塗装する場合における、特定の粉体の選択的供給手段及び、特定の粉体を安定して選択的に供給する技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
粉体塗装は、従来の溶剤型塗装、水性型塗装に比較し、無溶剤、無廃液であること、塗料回収が容易でリサイクル性が良好であること、また工程が簡易となること等数多くの利点を有している。このため、近年の地球環境保全に対応する技術として特に自動車分野の塗装技術として注目されている。しかしながら、この分野では、従来から仕上がり外観が特に要求されるため、溶剤型塗装の場合と同程度の塗面平滑性を得る必要がある。粉体塗装において塗面平滑性を得るためには、塗装膜厚を厚くするという手段が有効であるが、コスト的に不利となるので、薄膜での平滑性の改善が要求される。このため、径の小さい塗料粒子で被塗装品を塗装することにより、薄膜で塗面平滑性の向上した塗装が試みられている。
【０００３】
ところで、電解流動浸漬法と呼ばれる塗装方法は、槽内に塗料粒子を浮遊させておき、被塗装物と電極との間に電位差を設けることにより、浮遊粒子の持つ静電気を利用して被塗装物に塗料粒子を塗装する方法である。この方法によれば、粒子を浮遊させるためのエアー条件、被塗装品の槽内での高さ調節等で、径の小さい粒子を選択的に被塗装品に付着させることが可能となり、薄膜で塗面平滑性の向上した塗装を実現することができる。
【０００４】
上記のような電解流動浸漬法による粉体塗装を行う場合、塗装粒子が被塗装品に付着して槽内での浮遊粒子が時間とともに減少していくため、塗料粉体を供給する装置（粉体供給装置）を使用して粉体を供給する必要がある。
【０００５】
粉体供給装置として、特開平１０−１８０１５２号公報や、特開平１１−２１６４１７号公報に記載されたものがある。前者の公報に記載されたものは、スクリューによる粉体の圧密化を利用して、粉体の定量供給を実現したものである。後者の公報に記載されたものは、粉体供給槽内の粉体の流動化を促進し、安定的に粉体を供給するために、加振手段に工夫を施し、多孔板が粉体と接する全面にわたって均一な水平円振動を生ぜしめるようにしたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
粉体塗装を電解流動浸漬法により行う場合、上述したように必要な粒子を選択的に被塗装品に付着させることができるが、これは、槽内の粒子のうちの特定の粒子のみを使用しているということであり、経時的に槽内に残留する粒子の粒度分布が変化してしまう。これを防止するためには、粉体供給装置において、使用に供された特定の粒子のみを選択的に供給することが必要となるが、上記に示した粉体供給装置では、定量的若しくは安定的に粉体を供給することはできるものの、特定の粒子のみを選択的に供給することできない。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、粉体供給装置において、特定の粒子を選択的に供給すること、及び、特定の粒子を使用して粉体塗装を行うシステムにおいて、特定の粒子の選択的な供給を、安定して行うことにより、塗装品質を維持することを技術的課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記技術的課題を解決するためになされた請求項１の発明は、
粉体供給槽と、該粉体供給槽の内部に配設され該粉体供給槽の内部空間を上部空間と下部空間とに仕切る多孔板と、前記下部空間内に導入され該下部空間内の圧力を高めるための与圧手段と、前記上部空間中に突き出された粉体吸込み口を持つ粉体吸込み手段と、該粉体吸込み口を前記上部空間内で上下方向に駆動させる駆動手段とを具備する粉体供給装置と、前記粉体吸込み手段に第１の通路で接続された粉体塗装装置と、前記粉体吸込み手段に第２の通路で接続された粉砕装置と、前記第１の通路の途中に介装された第１の開閉バルブと、前記第２の通路の途中に介装された第２の開閉バルブとを備え、前記粉体吸込み手段は、前記上部空間内において平坦状に水平方向に広がって形成され、前記上部空間にて上下方向に駆動されることにより、前記上部空間中の水平方向位置に浮遊する粉体粒子を捕捉する構成としたことである。
この場合、前記粉体吸込み手段の上下方向の駆動により、所望の径を持つ粒子のみを浮遊する粉体粒子から捕捉することが好ましい。
また、前記粉体吸込み口は、前記第１の開閉バルブと前記第２の開閉バルブとの間で、エアーが供給されるエアー吸入通路を有するエジェクタに設けられ、前記エアー吸入通路へのエアーの供給により、前記粉体供給槽内に負圧が発生し、前記粉体吸込み手段により粉体粒子を捕捉することが好ましい。
【０００９】
本発明によれば、粉体供給槽の上部空間中に粉体を充填し、与圧手段によって下部空間内の圧力を高めると、下部空間内のガスが多孔板を通って上部空間に噴き出し、上部空間中の粉体を巻き上げる。このとき粉体吸込み口が上部空間中を上下方向に駆動することにより、上部空間中の任意の位置での粉体の捕捉が可能となる。巻き上げられた粉体は、自重により巻き上げられる高さが変り、径の大きな重い粒子は上部空間中の下部領域で浮遊し、径の小さな軽い粒子は上部空間中の上部領域で浮遊する。このため、例えば粉体吸込み口を駆動させて上部空間の上部に配設すれば、径の小さな軽い粒子のみを捕捉することができる。このようにして、特定の粒子を捕捉し、選択的に供給することができる。
【００１１】
本発明によれば、第１の開閉バルブを開き、第２の開閉バルブを閉じておくことにより、粉体供給装置で捕捉された特定の粒子が第１の通路から粉体塗装装置に供給される。一方、粉体供給装置内で特定の粒子が少なくなった場合、第１の開閉バルブを閉じ、第２の開閉バルブを開く。これにより、粉体供給装置内の粗粉は、第２の通路を通って粉砕装置に供給され、微粉化される。この微粉化された粉体を再び粉体供給装置に戻すことにより、粉体供給装置内の粒度分布を維持する。このため、特定の粒子を使用して粉体塗装を行うシステムにおいて、特定の粒子の選択的な供給を、安定して行うことができ、塗装品質を維持することができる。
この場合、粉体吸込み手段は、上部空間内において平坦状に水平方向に広がって形成され、上部空間にて上下方向に駆動されることにより、上部空間中の水平方向位置に浮遊する粉体粒子を捕捉することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係る粉体塗装システムの全体概略図である。図に示すように本例における粉体塗装システム１００は、粉体供給装置１０と、電解流動浸漬塗装装置３０と、粉砕装置５０とを備えて構成されている。粉体塗装供給装置１０には、粉体排出通路６１の一端が連通しており、該粉体排出通路６１の他端は、図に示すように第１の通路６２と第２の通路６３とに分岐している。第１の通路６２はその先で電解流動浸漬塗装装置３０に連結され、第２の通路６３はその先で粉砕装置５０に連結されている。また、第１の通路６２の途中には第１の開閉バルブ７１が、第２の通路６３の途中には第２のバルブ７２が介装されている。さらに、粉体塗装供給装置１０には、粉体戻し通路６４の一端が連結されている。この粉体戻し通路６４の他端は粉砕装置５０に連結しており、粉砕装置５０で特定の大きさに粉砕された微粉粒子が該粉体戻し通路６４を通って粉体供給装置１０に戻されるようになっている。
【００１４】
図２は、粉体供給装置１０の概略断面図である。図に示すように、粉体供給装置１０は、粉体供給槽１１と、多孔板１２と、与圧手段としてのエアー噴出ノズル１３と、粉体吸込み手段としてのエジェクタ１４と、エジェクタ１４の粉体吸込み口１４ａを駆動させるための駆動手段としてのエアーシリンダー１５とを備えて構成されている。
【００１５】
粉体供給槽１１は、上側ケース１１１及び下側ケース１１２とから構成される。上側ケース１１１の下端部には水平方向外方に延びたフランジ部１１１ａが形成されている。下側ケース１１２の上端部にも水平方向外方に延びたフランジ部１１２ａが形成されている。これらのフランジ部１１１ａと１１２ａとは対面して配置され、両フランジ部間に多孔板１２を挟んだ状態で図示せぬ締結手段で締結することにより、これらが一体的に固定される。
【００１６】
多孔板１２は、上述のように上側ケース１１１のフランジ部１１１ａと下側ケース１１２のフランジ部１１２ａとの間に挟まれて配置されている。従って、図に示すように、多孔板１２によって、粉体供給槽１１内の空間が上部空間１１ａと下部空間１１ｂとに仕切られている。
【００１７】
エアー噴出ノズル１３は、下部空間１１ｂ内に導入配置されている。このエアー噴出ノズル１３は、その側面に多数のエアー噴出孔１３ａが形成されており、図示せぬエアー源から高圧のエアーがエアー噴出ノズル１３に送られてくると、エアー噴出孔１３ａから下部空間１１ｂにエアーが噴出され、下部空間１１ｂ内の圧力が高められるようになっている。
【００１８】
粉体供給槽１１の図示上部には、粉体吸込み手段としてのエジェクタ１４が取付けられている。このエジェクタ１４は、エアー吸入通路１４１及び粉体吸入通路１４２を備えて構成されている。粉体吸入通路１４２は槽１１の上側から槽内部に突入しており、その先端部分は図に示すように粉体供給槽１１の上部空間１１ａに突き出された粉体吸込み口１４３を形成している。この粉体吸込み口１４３は、水平方向に広がって平坦状に形成され、上部空間１１ａ中の水平方向位置に浮遊する粉体粒子を均一に捕捉できるようにされている。また、エアー吸入通路１４１と粉体吸入通路１４２とは、その基端部側で合流しているが、その合流部分の断面積が図に示すように絞られている。従って、エアー吸入通路１４１をエアー源等につなぎ、エアー吸入通路１４１内にエアーを矢印のように図示左側から右側へ流すと、断面積が絞られた部分でエアーが膨張するため、この部分で負圧が生じる。この負圧を利用して、粉体吸入通路１４２内の粉体が吸込まれていくようにされている。
【００１９】
また、粉体供給槽１１は、基台上に載置されている。この基台には、バイブレータ１６も載置されており、該バイブレータ１６の振動によって粉体供給槽１１が振動され、槽内の粉体が攪拌される。
【００２０】
エジェクタ１4の出口ポート１４４は、粉体排出通路６１の一端に接続されている。上述したように、粉体排出通路６１の他端は第１の通路６２と第２の通路６３とに分岐しており、第１の通路６２はその先で電解流動浸漬塗装装置３０に連結され、第２の通路６３はその先で粉砕装置５０に連結されている。また、第１の通路６２の途中には第１の開閉バルブ７１が、第２の通路６３の途中には第２のバルブ７２が介装されている。
【００２１】
また、エジェクタ１４は、連結棒１７によって駆動手段としてのエアシリンダ１５のロッド１５ａと連結している。エアシリンダ１５は、上側ケース１１１の側面にブラケットで固定されており、ロッド１５ａが上下方向に駆動するようにされている。従って、エアシリンダ１５が駆動してロッド１５ａが上下方向に駆動すると、それに伴ってエジェクタ１４が上下方向に駆動する。このため、エジェクタ１４の粉体吸込み口１４３も、上部空間１１ａ内で上下方向に駆動する。
【００２２】
上記構成の粉体塗装システムにおいて、まず、粉体供給装置１０の粉体供給槽１１の上部空間１１ａ内に粉体が充填される。次いで、下部空間１１ｂに配設されたエアー噴出ノズル１３のエアー噴出孔１３ａより高圧のエアーが吹出される。これにより、下部空間１１ｂ内が高圧となる。多孔板１２上には、充填された粉体が堆積しており、下部空間１１ｂに対して蓋のような役割を果たしているが、下部空間１１ｂ内の圧力が一定の圧力レベルを上回ると、多孔板を通って高圧のエアーが上部空間１１ａに噴出される。このようにして噴出されたエアーによって、上部空間１１ａ内に充填された粉体が流動するとともに巻き上げられる。
【００２３】
巻き上げられた粉体は、自身の重さによって上部空間１１ａ内での浮遊高さが変化する。つまり、重くて径の大きな粒子はそれ程高い位置まで巻き上げられずに低い位置で浮遊しているが、軽くて径の小さな粒子は高い位置まで巻き上げられて高い位置で浮遊する。従って、上部空間１１ａ内では、その位置が高い程径の小さな粒子が浮遊しており、その位置が低い程径の大きな粒子が浮遊している。また、一定の高さ位置に浮遊している粒子の径はほぼ同じとなる。
【００２４】
従って、エアーシリンダ１５を駆動させてエジェクタ１４の粉体吸込み口１４３を上部空間１１ａ内で上下方向に駆動させ、所望の高さ位置に粉体吸込み口１４３を配置することにより、所望の径を持つ粒子のみを捕捉することが可能となる。このようにして捕捉された粒子は、エジェクタ１４から粉体排出通路６１に入る。ここで、第１の開閉弁７１を開いておき、第２の開閉弁７２を閉じておけば、粉体は粉体排出通路から第１の通路６２を通り、電解流動浸漬塗装装置に供給される。
【００２５】
電解流動浸漬塗装装置に供給された粉体は、上述のようにその径が一定に揃えられている。従って、径の小さな粉体のみを電解流動浸漬塗装装置に供給することにより、被塗装品に径の小さな粉体のみを付着させることができ、塗膜の薄膜化が達成できる。また、塗膜を形成する粉体の径も小さいことから、塗膜の平滑性の向上も望める。
【００２６】
粉体供給装置１０において、例えば径の小さな粉体のみを捕捉していると、やがて槽内では径の小さな粒子がなくなり、径の大きな粉体ばかりとなる。この状態となったら、エアーシリンダ１５を駆動させて粉体吸込み口１４３を下方向に駆動させ、上部空間１１ａの下部に堆積している粉体中に該吸込み口１４３を潜り込ませ、堆積している粉体を吸引する。このようにして捕捉された粉体は、エジェクタ１４から粉体排出通路６１に入る。ここで、第１の開閉弁７１を閉じておき、第２の開閉弁７２を開いておけば、粉体は粉体排出通路から第２の通路６３を通り、粉砕装置に供給される。
【００２７】
粉砕装置に供給された粉体は、該粉砕装置で粉砕されて微細化される。そして、微細化された粉体は、粉体戻し通路６４を通って粉体供給装置１０に戻される。
【００２８】
（実験例）
図２に示す粉体供給装置１０において、上部空間１１ａ内での粉体吸込み口１４３の高さ位置（補集位置）を様々に変えた場合の、補集粒子の平均粒子径及び粒度分布を調査した。調査結果を表１に示す。尚、表１において、補集位置とは、上部空間１１ａの下からの高さのことであり、平均粒子径とは、ふるい下体積累計百分率が５０％のときの粒子径Ｄｐ５０（体積平均径）のことであり、ＳＤ値とは、粒度分布のシャープ差を表す指標であり、以下の式で与えられる。
【００２９】
ＳＤ値＝（Ｄｐ９０−Ｄｐ１０）／Ｄｐ５０
ＳＤ値が小さい程粒度分布がシャープで均一粒子径が集まっていることを示す。
【００３０】
また、上記式で、Ｄｐ９０は、ふるい下体積累計百分率が９０％のときの粒子径、Ｄｐ１０は、ふるい下体積累計百分率が１０％のときの粒子径である。また、表１中、ブランクとは、使用した粉体自体（この実験ではエポキシ粉体を使用した）の平均粒子径及び粒度分布である。また、表１中、粒度分布の欄に記載されたグラフ番号は、図３に示す粒度分布グラフの番号に対応している。
【００３１】
【表１】
0004649722.tif 000002
表１からわかるように、補集位置が高くなるほど、その位置で補集された粒子の平均粒子径が小さくなっており、補集位置によって粒子径を選択できることがわかる。また、補集位置が高くなるほど、ＳＤ値が小さくなることもわかる。したがって、より高い位置で補集をすると、粒子径が均一でかつ径の小さな粒子を補集することができることがわかる。
【００３２】
次に、塗面平滑性の実験を行なった。表２は、原材料の粉末をそのまま電解流動浸漬塗装装置に供給して塗装を行なった場合（表２において、使用粉体Ａの場合）と、粉体供給装置にて３００ｍｍの高さで補集した粒子を電解流動浸漬塗装装置に供給して塗装を行なった場合（表２において、使用粉体Ｂの場合）とで、塗面のうねりピッチの平均、うねり振幅の平均、Ｗａｖｅ Ｓｃａｎ値（表面凹凸をレーザーの反射強度で表した値）を比較したものである。
【００３３】
【表２】
0004649722.tif 000003
表２からわかるように、原材料粉体を使用したものは、塗面のウネリピッチが短く（１．５ｍｍ）、かつウネリ振幅が大きい（３．４μｍ）ことから、短い間隔で大きくうねっていることがわかる。これに対し、粉体供給装置にて３００ｍｍの高さで補集した粒子を使用した場合は、塗面のウネリピッチが長く（４．１ｍｍ）、かつウネリ振幅が小さい（０．９μｍ）ので、塗面がかなり平滑であることがわかる。このように、本実施例の粉体塗装システムを実施することにより、塗面平滑性を確保できることがわかる。
【００３４】
次に、本例の粉体塗装システムにおける各装置（電解流動浸漬塗装装置、粉体供給装置、粉砕装置）での粒度分布を表３に示す。尚、表３において、処理前とは、電解流動浸漬塗装を行う前の各槽内での粒子径及び粒度分布であり、処理後とは、電解流動浸漬塗装を行なった後の各槽内での粒子径及び粒度分布である。また、表中の粒度分布の欄に記載されたグラフ番号は、図３に示す粒度分布グラフの番号に対応している。
【００３５】
【表３】
0004649722.tif 000004
表３からわかるように、粉体供給装置内の粉体の平均粒子径は、処理前よりも処理後の方が大きくなっている（処理前：４７μｍ、処理後：５４μｍ）。これは、粒子径の小さい粒子が選択的に捕捉されて電解流動浸漬装置へと供給されたことを示す。一方、電解流動浸漬装置内の粒子は、処理前でも処理後でもそれ程平均粒径に変化が見られない（処理前：２６μｍ、処理後：２８μｍ）。これは、粉体供給装置内の粗粉が粉砕装置によって微細化されて粉体供給装置に戻され、その微粉砕された粒子が再び電解流動浸漬装置内に供給されてきているため、定常的に細かい粉体が供給されてきていることを示す。このように、粉体供給装置で残留した粗粉は、粉砕装置によりほぼ元の粒度分布に戻され、電解流動浸漬塗装装置では安定した粒度分布を確保できていることがわかる。従って、本発明を実施することにより、特定の粒子の選択的な供給を安定して行うことができ、塗装品質を維持することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、粉体供給装置において、特定の粒子を選択的に供給することができる。また、特定の粒子を使用して粉体塗装を行うシステムにおいて、特定の粒子の選択的な供給を、安定して行うことができ、塗装品質を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における、粉体塗装システムの全体概略図である。
【図２】本発明の実施の形態における、粉体供給装置の概略断面図である。
【図３】表１及び表３に対応する粒度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１０・・・粉体供給装置
１１・・・粉体供給槽
１２・・・多孔板
１３・・・エアー噴出ノズル
１４・・・エジェクタ
１４３・・・粉体吸込み口
１５・・・エアーシリンダ（駆動手段）
３０・・・電解流動浸漬塗装装置（粉体塗装装置）
５０・・・粉砕装置
６２・・・第１の通路
６３・・・第２の通路
７１・・・第１の開閉弁
７２・・・第２の開閉弁
【図１】
0004649722.tif 000005
【図２】
0004649722.tif 000006
【図３】
0004649722.tif 000007