(57)【要約】【課題】粉体静電塗装用のスプレーガンにおいて、噴霧された粉体塗料が被塗装物に対して適度な噴霧速度と噴霧の広がりを持った噴霧パターンを形成し、その噴霧粒子に荷電電極による高い帯電効果を与え、塗着効率を向上させる。 【解決手段】噴出口から噴霧された粉体粒子に対して両側面より調整エアを噴射衝突させ、粉体粒子を分散させる噴射口を設け、さらにスプレーガンの粉体噴出口の中心に高電圧荷電電極を配置し、該電極は針状で先端を前記噴射エアの衝突分散位置若しくはその直前、すなわち噴出口と前記分散位置の間に設ける。噴出口の前方に突出する荷電電極の先端部分には、洗浄エアを噴出させる洗浄エア口を設ける。 【選択図】  図2
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアを混合し流動化状態で搬送された粉体をスプレーガンの先端に設けた噴出口に送り、この噴出口から被塗装物に噴霧して粉体塗装を行う粉体塗装において、前記噴出口から噴霧された粉体粒子に対して両側面より調整エアを噴射衝突させ、粉体粒子を分散させる噴射口を設けると共に、前記噴出口の中心に高電圧荷電電極を配置し、該荷電電極は針状で先端を前記噴射エアの衝突分散位置若しくは前記噴出口と前記分散位置の範囲に設けてなる粉体静電塗装用スプレーガン。
【請求項２】
前記噴出口の前方に突出する荷電電極の先端部分に向けて噴射する洗浄エア口を噴出口の外側に設けた請求項１の粉体静電塗装用スプレーガン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体塗料を吹き付け、静電気の作用で被塗装物に塗着させる粉体塗装用スプレーガンにおいて、塗着効率の向上を図った技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉体塗装は、溶剤を使用し、乾燥によって塗膜を形成する液体塗料を用いる塗装方法にくらべ、溶剤を使用しないため、省資源はもとより揮発性有機化合物の排出を防止できることから環境に優しく、また塗膜強度に優れる等の利点がある。さらに被塗装物に塗着しなかった塗料を回収して再使用することが可能で、資源の有効活用にも優れている塗装方法として知られている。
【０００３】
一方各種の粉体塗装方法のうち、スプレーガンによる粉体塗装は、汎用性が高く広範囲の被塗装物に対応できる塗装方法として広く利用されている。また高電圧静電気による塗着効果を利用し、噴霧された塗料の塗着効率を高めて資源の有効活用を図る静電塗装も、これからの有効な塗装方法として広い範囲での普及が望まれている。
【０００４】
粉体塗料は、それ自体で被塗装物への塗着性がないため、通常の粉体塗装用スプレーガンは、噴霧された粉体塗料を、高電圧静電気を使用して被塗装物に付着させる機能を持ち、静電スプレーガンとして構成されている。したがって粉体塗料は、圧縮エアによって流動化された状態でスプレーガンに送り込まれ、先端に設けた噴霧口から噴霧された後、荷電電極からの放電によるイオン化圏域で荷電され、被塗装物に向けて形成される電界によって被塗装物に効果的に付着することになる。
【０００５】
一般的な粉体塗料の供給は、エジェクタ方式のポンプにより比較的多くの空気と共に送り込まれるため、前記の噴霧口は比較的大きな口径で流速を抑さえ、さらに噴霧口の前方にバッフルを配置して直進する噴霧流速を抑え、静電気による塗着効果を妨げないようにしている。
【０００６】
効率の良い塗装を行うには、被塗装物の形状によって噴霧流は調節できる必要がある。前記噴霧流の速度が主に塗着効率の要因として取り上げられる他、噴霧のパターン形状が均一な塗面を形成する要因として、また塗装面の大きさに応じた効率的な塗装を行う上で重要とされる。すなわち広い面積には大きな広がりを持つ均一なパターンで吹き付けることで平均的に膜厚を得ることができ、かつ作業性も良くなるわけで、これらは長い歴史を持つ液体塗料用スプレーガンにおいても明らかとされている。
【０００７】
一方で粉体塗装では被塗装物に塗着しなかった粉体塗料は、回収再使用することが特徴とされているが、再使用の粉体は不純物の混入が避けられず、また再使用するために回収する設備やそのメンテナンス作業などに多くの費用と時間を必要とし、コストを考慮したときに工業的なメリットが低下する実態があった。したがって新しい粉体塗料での塗着効率の向上は重要であり、塗装時間や塗装工程の短縮による作業性の向上にも直結することから、これまで以上にその改善が望まれてきている。
【０００８】
前述のように、これまで粉体用スプレーガンは、粉体塗料の供給が圧縮エアとともに搬送供給されるため、搬送エアによる噴射力がそのまま利用され、噴霧の分散は前述のバッフルが代表的で、その大きさや形状および配置等によって種々の形状、大きさが用いられてきている。
【０００９】
そして被塗装物の狭い隙間や細い形状の場合には小さな広がりのパターンが必要であり、平らな広い幅の塗装面をもつ被塗装物には大きな広がりのパターンが必要なことはいうまでもなく、これまでにも対向する2つの噴霧口からの噴霧流を衝突させてパターンの広がりを得る特開昭５４−２４９５３号公報に記載の技術や、スリット状の噴霧口を使用してパターンを可変とする技術として特開昭６２−１６３７５８号公報等に示される方法などが提案されている。
【００１０】
またこれらの従来技術でも理解できるように粉体塗装は、静電塗装を前提としたものがほとんどで、粉体の噴霧口に近接若しくは内包されて荷電電極が設けられており、粉体粒子に帯電させる構成を有している。しかし従来の粉体静電スプレーガンの場合、前述のように噴出口は多量の搬送空気と噴出するため比較的大きい開口面積をもっており、帯電効率は十分といえない状況がある。
【特許文献１】特開昭６２−１６３７５８号公報
【特許文献２】特開昭５４−２４９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
粉体静電塗装においては粉体への帯電効果が塗装効率に大きく影響し、帯電による塗着効率の改善が必要である。これまでは広い開口をもつ噴霧の中に電極を配置するか、噴霧の外に電極を置く方法が採られていたが、搬送空気のため粉体の密度が薄く、流速が速いため十分な効果が得られず、一般的にも液体塗装に比較して高い電圧値での荷電が必要であった。
【００１２】
本発明は静電を利用した粉体塗装用のスプレーガンにおいて、噴霧された粉体塗料が被塗装物に対して適度な噴霧速度と噴霧の広がりを持った噴霧パターンを形成し、その噴霧粒子に荷電電極による高い帯電効果を与え、塗着効率を向上させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
エアを混合し流動化状態で搬送された粉体をスプレーガンの先端に設けた噴出口に送り、この噴出口から被塗装物に噴霧して粉体塗装を行う粉体塗装において、本発明は噴出口から噴霧された粉体粒子に対して両側面より調整エアを噴射衝突させ、粉体粒子を分散させる噴射口を設ける。さらにスプレーガンの粉体噴出口の中心に高電圧荷電電極を配置し、該電極は針状で先端を前記噴射エアの衝突分散位置若しくはその直前、すなわち噴出口と前記分散位置の範囲に設けている。
【００１４】
噴出口の前方に突出する荷電電極の先端部分に向けて噴射する洗浄エア口を噴出口の外側に設ける。洗浄エア口は前記調整エアを噴射する噴射口と兼用しても良い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の粉体静電塗装スプレーガンによれば、中心の噴出口から噴霧される粉体塗料は、搬送気流に混合された状態で、側面から噴射される調整エアにより分散され、適度な分散による噴霧パターンを形成して被塗装物に噴霧される。この分散位置若しくは分散する直前に位置する荷電電極の先端部に印加されて高電圧を放電し、その周囲に形成されるイオン化圏域によって分散された粉体は密度の高い領域に高度のイオン化圏域を通過する際、高い効率で帯電させられ、被塗装物に向かって吹き付けられる。
【００１６】
帯電効果は、電極先端の直近で分散されるため集中した範囲で帯電が行われ、電極先端から被塗装物に向かって形成される電界の最も高い密度となる点に分散位置を設定しているため高い効率で行われる。したがって被塗装物における塗着効率が向上し、これまで塗着しにくかった被塗装物の側面にも塗着するなどの効果が得られ、結果として塗装工程が短縮できて作業性が向上できる。
【００１７】
また塗着効率の向上は、飛散してしまう余剰粉体を再使用しない場合はもちろん、再使用する場合であっても、その際の回収や再生に要するコストの削減が図れ、塗装システム全体としての資源活用、経済効果が期待できるものである。
【００１８】
さらに本発明では使用の継続によって、噴霧粉体が荷電電極に付着し、これによって電極からの放電が阻害され、帯電効果が低下することを洗浄エアの噴射によって防止するため安定した塗着効率を維持して粉体静電塗装を継続使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図1は本発明の実施における粉体塗装用スプレーガンの一例を全体断面として示すもので、ガン本体１は先端に噴霧装置を構成する粉体ノズル３を取り付け、この粉体ノズル３と同心に取り付けられる空気キャップ２をカバー４で着脱可能に取り付けている。粉体ノズル３にはガン本体１の後部に設けた粉体導入口１０から供給ホース８を経て先端近くの粉体入口７に接続される粉体の通路が接続される。噴霧を調整するエアの通路は詳細に図示されていないが、調整エア供給路１１がガン本体１先端に開口し、図２に示すように前記粉体ノズル３とカバー４との間から空気キャップ２の調整エア孔３２に接続される。別の補助エア供給路１２は粉体ノズル３の取り付けによって形成される補助空気室２４に開口されている。
【００２０】
本実施例の場合、高電圧発生器５をガン本体に内蔵し、その高電圧出力は高電圧端子６より、前記粉体ノズル３の中心部に配置される荷電電極９に接続される構成になっている。
【００２１】
噴霧装置の詳細は図２で説明すると、粉体ノズル３は絶縁性樹脂ででき、中心部に粉体が供給されるノズル内通路２０を形成し、その先端は中心口２１が開口し更に大きな口径でつながる噴出口２２を形成している。中心口２１と噴出口２２の間には、円周上に補助空気口２３を形成し、前記補助空気室２４からのエアを粉体ノズル３の補助空気通路２５を経て噴出する構成としている。この実施例では円周上に８個の補助空気口２３を形成している。
別の実施例では図４のように噴出口２２の外周に円環状のスリット２６によって補助空気口を形成している。
【００２２】
空気キャップ２は粉体ノズル３と接触して対を成すテーパシートによって同心に回転可能に取り付くように構成し、前記粉体ノズル３の噴射口前方を開口、その前方両側に対向させた角部３３に、前記中心からの噴霧流に向けて噴射する調整空気口３１を設けている。調整空気口３１は大きさ、噴射角度、数などが噴霧の調整バランスに応じて選択される。実施の例ではそれぞれ２つずつ設けられている。
【００２３】
補助空気口２３及び調整空気口３１への圧縮エアの供給は、それぞれ前記補助エア供給路１２及び調
整エア供給路１１から供給される。これらのエア量は図示されていないがそれぞれの調整弁装置等の調整手段を介して、独立して調整される構成とすることができる。
【００２４】
また別の実施例においては図４に示すように調整空気口３１Ａ、３１Ｂを直角方向に２対設けて、相対する１側のみを噴出させてパターン方向の切り替えを行うことが可能である。被塗装物に対応させた自動噴霧制御として組み込み、塗装ロボット等の自動塗装に用いることも容易に行える。
【００２５】
粉体静電塗装を行うスプレーガンとしては、他の静電塗装用スプレーガンの構成と同様、ガン本体をはじめとして全体が絶縁性樹脂で作成され、荷電電極が先端に設けられる。本例の場合、噴出口の中央に先端が数ミリ突出する位置になるように、ガン本体１に取り付けられた荷電電極９の後端に設けた電極端子９１が、ガン本体１に内蔵した高電圧発生器５の高電圧出力側に接続されて延出する高電圧端子６に電気的に接続されるように構成されている。
【００２６】
噴霧する粉体塗料は、供給ポンプによって圧縮エアと共に流動化された状態で粉体スプレーガンの粉体導入口１０に送り込まれる。本実施例の場合供給ポンプはエアにより流動化した粉体を送り出す方式のポンプが用いられ、粉体スプレーガンに搬送する時のエアの量が、従来のインジェクタ式ポンプの１／１０ほどの少量であるポンプが用いられている。
【００２７】
本発明を効果的に使用するため好適な例としてシリンダ・ピストンを利用した容積形のポンプが使用される。この種のポンプの例として、円筒状シリンダ内を往復動するピストンの移動により繰り返される加圧減圧によって粉体をシリンダ内に吸引し、流動化させるためにシリンダ内に送り込むわずかなエアと共に吐出し、供給ホースを通して粉体スプレーガンに供給するポンプが用いられる。粉体の供給量は毎分５０ｇから３００ｇ程度が粉体塗装として良く使用される範囲とされている。
【００２８】
実施例による供給ポンプでは粉体を搬送供給するのに毎分８乃至１０リットルのエア量で安定供給が可能で、インジェクタ式ポンプが毎分６０から１００リットルを必要とするのに対して、大幅な削減となる。低速での安定搬送のためスプレーガンの粉体噴出口２２は、従来最小でも１０数ミリを必要としていたが、それより小さく、好適には５乃至７ミリ程度の噴出口にして詰まりが無く、そこから噴出する速度は最大でも従来の１／２、平均的には１／４程度にすることが可能となる。
【００２９】
中心部の噴出口２２から噴霧された粉体は、両側面に設けられた調整空気口３１から噴射される調整エアによって全体を押しつぶされる状態で分散し、扁平に広げられる。この広がりは圧縮エアの流量が多くなるほど広がることになり、被塗装物の塗装幅に応じて選択されることになる。噴霧パターンを調整する調整空気の量は粉体の噴出量によることは当然であるが、一例では毎分２００ｇの吐出量に対し毎分５０リットル程度の空気量で、２００ｍｍ離れた位置で約３００ｍｍ以上のパターン幅を得ることができた。
【００３０】
静電効果を得るための荷電電極９は、前記調整エアが噴霧流に衝突する位置と噴出口の間にあり、高電圧を荷電すると対極に向かって放電し電極先端には高度のイオン化圏域が形成される。このイオン化圏域を通過する粉体粒子は帯電され、対極である被塗装物に近づいたとき、静電効果で被塗装物に吸着することになる。
【００３１】
イオン化圏域は噴射される噴霧流によって前方に流されるように、前記調整エアが衝突して分散する粉体に次々に帯電を行うことになる。したがって粉体が分散する位置に重なるように荷電電極のイオン化域を形成することが出来、これまで分散された噴霧の外側に設けたり、すでに多量の空気流量で分散化された噴霧流中に設けた場合に比較し、高い静電効果が得られる結果となる。
【００３２】
本発明の荷電電極９は先端が噴出口２２の前方にあって、前記パターンを形成するための調整エアが噴射される領域に位置している。したがって粉体塗料が付着しやすい電極であるが、常に圧縮エアが吹き付けられることになり塗料の付着が防止される。このため単に噴霧流の中に置いた場合や噴霧の中心から外れた近傍に設置した場合に比較し常に清浄なエアーが吹き付けられるために、荷電電極９の帯電効果は常に安定した性能を発揮することができる。噴霧とは別に電極先端に付着した塗料を清掃する目的であれば別途洗浄エア口を設けても良い。
【００３３】
図５は実際の塗装による塗着効果を示す一例であるが、平板及び丸パイプに対して行った時の塗着効率の比較を示している。何れの場合も、既存の噴霧ノズルから開口形状のまま噴霧するスプレーガンを用い、搬送空気量が少ない供給装置からの粉体を噴霧する場合（Ａ）と、インジェクタポンプを使用し多量の搬送空気で供給される粉体を噴霧する場合（Ｂ）との比較において、本発明の場合（Ｃ）が高い効率を示している。
【００３４】
また図６は丸パイプを塗装した場合に噴霧の正面と裏面及び側面の塗着状況をグラフ化した図であるが、本発明によれば塗着しにくい側面にも平均した塗着が見られ全体としての塗着効率向上と塗膜厚の平均化に効果を得ることが出来た。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の静電粉体塗装用スプレーガンの全体断面図である。
【図２】図１の噴霧装置と荷電電極部分を拡大して示した断面図である。
【図３】図２の噴霧装置部分を左から見た正面図である。
【図４】他の実施例における噴霧装置部分を図２と同じ方向から見た正面図である。
【図５】本発明と従来の静電スプレーガンの塗着効率を比較したグラフ図。
【図６】本発明と従来の静電スプレーガンでパイプに塗装した場合のつき回り状況を比較したグラフ図。
【符号の説明】
【００３６】
１    ガン本体
２    空気キャップ
３    粉体ノズル
５    高電圧発生器
７    粉体入口
9    荷電電極
１１  調整エア供給路
１２  補助エア供給路
２１  中心口
２２  噴出口
２３  補助空気口
２４  補助空気室
２５  補助空気通路
３１  調整空気口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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