CN105935632B - 旋转雾化型静电涂装机及其成形空气环 - Google Patents

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Abstract

本发明解决了涂料喷出量的增加和涂装品质的维持的二律背反的问题。本发明的涂装机具有微粒化空气SA‑IN所接触的背面(10a)的角度小于等于90°的钟形杯(10)、及喷出指向该钟形杯背面(10a)的微粒化空气SA‑IN的第一空气孔(30)，第一空气孔(30)等间隔地配置在以钟形杯(10)的旋转轴线为中心的圆周上，第一空气孔(30)指向与钟形杯(10)的旋转方向相反的方向，从第一空气孔(30)喷出的微粒化空气SA‑IN向着与钟形杯(10)的旋转方向相反的方向扭转大于等于50°小于60°的角度。

Description

旋转雾化型静电涂装机及其成形空气环
技术领域
本发明涉及一种旋转雾化型静电涂装机及其成形空气环。
背景技术
汽车车身的涂装与汽车的设计性及适销性直接联系，因此要求具有高品质。汽车车身的涂装长期以来采用静电涂装机。静电涂装机根据汽车业界的要求而不断进化。该要求可以大致区分为两类：一类是进一步降低浪费的涂料的量，即涂覆效率的进一步的提高；另一类是提高涂装的品质。在以往针对该涂装的高品质化所重视的金属涂装的高品质化的研究中，长年采用使用强力成形空气的方法。
汽车业界中最多采用的是具备被称为“钟形杯”的杯状旋转雾化头的旋转雾化型静电涂装机。下面，将旋转雾化头称为“钟形杯”。在旋转雾化型静电涂装机中，已经确立了关于微粒化的基本观点。该观点的基础为以下公式1。
公式1
P3＝A×(Qμ/ρN2r2)
在此，
P：涂料粒子的直径(mm)
A：系数
Q：涂料的供给量，即向钟形杯供给的涂料的量(cc/min)
μ：涂料的粘度(Cp)
ρ：涂料的比重
N：钟形杯的转数(rpm)
r：钟形杯的半径
根据上述公式1，可知以下内容，即，涂料粒子的直径P与向钟形杯供给的涂料的量Q(即涂装机的涂料的喷出量)成比例。换言之，公式1表示出，若增加涂料的喷出量，则涂料粒子的直径P变大。
接着，可以由下式2来表示涂料粒子的体积V。
公式2
V＝(4/3)×π×(P/2)3＝(1/6)πP3
若将公式1代入公式2则得到以下的公式3。
公式3
V＝(π/6)×A×Q×μ×(1/ρN2r2)
在公式3中，{(π/6)×A}为常数。若将{(π/6)×A}置换为“B”，则可以用以下公式4来表示公式3。
公式4
V＝(B×Q×μ)/(ρN2r2)
根据式4可知以下内容，即，涂料粒子的体积V与钟形杯的转数N的平方成反比。并且，涂料粒子的体积V与钟形杯的半径r的平方成反比。换言之，公式4表示出，关于减小涂料粒子的体积V，提高钟形杯的转数N是有效的。并且，公式4表示出，关于减小涂料粒子的体积V，增大钟形杯的半径r是有效的。
根据公式1及公式4的教导，以往以来，作为提高微粒化度的方法、即减小涂料粒子的方法，是采用提高钟形杯的转数和/或增大钟形杯的半径的方法。
一般认为，加快涂料粒子对于汽车车身的表面的冲击速度，即可提高金属涂装的品质。。基于该考量，开发了能够适用于金属涂装的静电涂装机。在业界中，被称为“金属钟(メタベル)”(专利文献1)。
金属钟是采用将成形空气指向钟形杯的背面或钟形杯的外周缘来构成。金属钟的成形空气具有两种作用：(a)涂料的微粒化、和(b)将涂料粒子指向工件而规定涂装图案。为了提高(b)的规定涂装图案的功能，开发有向着与钟形杯的旋转方向相反方向扭转成形空气的静电涂装机(专利文献2)。并且，该专利文献2提出了如下方案：通过将径向外侧追加的成形空气向前方喷出，同时控制成形空气的喷出压力或流量，来控制涂装图案幅度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1特开平3－101858号公报
专利文献2特开2012－115736号公报
发明内容
发明要解决的问题
在本发明中，设置有静电涂装机的涂装工序构成汽车生产线的一部分。即，汽车生产线包含冲压工序、焊接工序、涂装工序和组装工序。
现在，例如在以下的参数下使用设置在汽车生产线中的静电涂装机：
(i)钟形杯的转数 20,000～30,000rpm
(ii)涂料喷出量 200～300cc/min
(iii)成形空气的扭转角度 30～45°
(iv)钟形杯的直径 77mm
(v)成形空气喷出压力 0.10～0.15MPa
(vi)成形空气流量 500～650NL/min
(vii)涂装图案幅度 直径300～350mm
(viii)涂覆效率 约60～70％
在此，上述成形空气的扭转角度是指，指向钟形杯的背面或钟形杯的外周缘的成形空气的扭转角度。
在金属涂料的情况下，由于使用强力成形空气(0.20MPa,650NL/min)，因此涂覆效率与非金属涂装的涂装(即固体涂装)相对比，约降低10％。涂装图案幅度的直径约320mm。
此外，根据涂装机厂家，钟形杯的直径有70mm、65mm。它们被用于汽车车身的外板的涂装。保险杠或细小零件的涂装，使用具备直径30mm、40mm、50mm的钟形杯的静电涂装机。并且，钟形杯的转数有时比30,000rpm还要大。
在增加了静电涂装机喷出的涂料量的情况下，需提高涂装速度，并保持一定的膜厚。例如在使涂料喷出量为以往的二倍时，通过使涂装速度成二倍，来保持与以往相同的膜厚，由此能够减少涂装机的台数。换言之，若涂装机的台数与以往相同，则能够缩短涂装工序所需要的时间。由此，若能够将静电涂装机的涂料喷出量从例如现在的200～300cc/min增加至例如500cc/min或1,000cc/min，则能够对提高汽车生产线的生产能力做出很大贡献。但是并不是单纯地说，仅仅增加旋转雾化型静电涂装机的涂料喷出量即可。如果增加涂料喷出量，则涂料粒子的直径变大，涂装品质变得难以维持。即，涂料喷出量和涂装品质是二律背反的关系。
针对该二律背反的问题，采用以往的涂料微粒化的方法时，会产生以下问题。基于上述的公式1、公式4的教导，以往的方法是，提高钟形杯的转数和/或增大钟形杯的直径。
(1)设定钟形杯的转数较高时出现的问题：
(1-1)涂覆效率的降低：
在从旋转的钟形杯飞出的涂料粒子上作用有离心力。若转数变高则离心力变大。随着离心力变大，需要提高成形空气的喷出压力或流量，以使涂料粒子克服该离心力而向工件偏向。但是，若增强成形空气，则涂料粒子抵达工件表面的速度变高，同时，抵达工件的成形空气会出现反弹。因成形空气的反弹，涂料粒子会在附着于工件表面之前被吹跑。由此，增强成形空气会招致涂覆效率降低的问题。
(1-2)二重图案：
若增强成形空气，则涂装图案容易变成二重。所谓二重图案，是指由于涂料粒子的重量不同，在涂装图案的中心部分聚集较小的涂料粒子(轻的粒子)，而在外周部分聚集较大的涂料粒子(重的粒子)的状态。并且，若产生二重的涂装图案，则会出现中心部分的涂装膜的厚度相对厚，外周部分的涂装膜的厚度相对薄的趋势。其结果会出现在二重的涂装图案中容易使涂装的膜厚变得不均一的问题。
(2)直径大的钟形杯的问题：
(2-1)过量喷涂：
若采用直径大的钟形杯，则涂装图案的幅度即涂装图案的直径变大。若涂装图案的幅度变大，则例如通过涂装机的往复运动而形成涂膜的情况下，为了实现均一膜厚的涂装面，需要对圆形的涂装图案的一半涂装图案过量喷涂。这意味着，因过量喷涂所浪费的涂料量会增大。
(2-2)作用于涂料粒子的离心力：
与小半径的钟形杯相对比，在相同转数的情况下，半径大的钟形杯其周速度快。由此，若采用大半径的钟形杯，则从钟形杯飞出的涂料粒子上会作用有大的离心力。随着大的离心力作用在涂料粒子上而产生的问题如上所述。
本发明的主要目的在于，提供一种旋转雾化型静电涂装机及其成形空气环，能够解决涂料喷出量的增加和涂装品质的维持的上述二律背反的问题。
本发明的更进一步的目的在于，提供一种旋转雾化型静电涂装机及其成形空气环，其能够仅对可比较简单地更换的钟形杯及成形空气环进行交换，即可解决涂料喷出量和涂装品质的上述二律背反问题。
本发明的更进一步的目的在于，提供一种旋转雾化型静电涂装机及其成形空气环，能够提高涂覆效率。
解决问题的方案
对于上述的技术性问题，本发明的发明者们着眼于与钟形杯背面接触(当てる)的成形空气的扭转角度，制作试验装置，并验证数据。本发明的发明者们是基于从试验装置中获得的验证，提出本发明的方案。
根据本发明，基本上，上述的技术问题通过提供一种涂料的最大吐出量为1000cc/min～300cc/min的旋转雾化型静电涂装机来解决，该旋转雾化型静电涂装机的特点在于，具有：
微粒化空气所接触的背面的角度为90°以下的钟形杯；
喷出指向该钟形杯背面的所述微粒化空气的第一空气孔；及
在该第一空气孔的外周侧配置的第二空气孔，使从该第二空气孔喷出的图案空气从所述钟形杯的外周缘通过径向外侧。
该第一空气孔等间隔地配置在以所述钟形杯的旋转轴线为中心的圆周上，
该第一空气孔指向与所述钟形杯的旋转方向相反的方向，
从该第一空气孔喷出的所述微粒化空气向着与所述钟形杯的旋转方向相反的方向扭转大于等于50°小于60°的角度。
图1～图3是示出试制的旋转雾化型静电涂装机的顶端部的模式图。在图中，附图标记10表示钟形杯，附图标记12表示成形空气环。在图1中图示的钟形杯10，其背面的角度为60°。在此，所谓钟形杯10的背面角度，是指以钟形杯10的外周缘所占的平面为基准的钟形杯10的背面10a的角度。在图2中图示的钟形杯10，其背面的角度为75°。在图3中图示的钟形杯10，其背面的角度为90°。钟形杯10的直径为77mm。
在图1～图3中，为了识别背面角度不同的三种钟形杯10，将背面角度60°的钟形杯标记为参考标记10(60)(图1)，将背面角度75°的钟形杯标记为参考标记10(75)(图2)，将背面角度90°的钟形杯标记为参考标记10(90)(图3)。
为了整合从图1～图3中图示的三种旋转雾化型静电涂装机获得的数据，喷出微粒化空气即成形空气SA-IN的第一空气孔的直径是为0.7mm，孔的个数为52个。并且，涂装条件如下：
(1)高电压：-80kV
(2)涂料喷出量：约为以往的二倍，600cc/min
(3)钟形杯转数：25,000rpm
(4)涂装速度(喷枪速度)：350mm/sec
(5)涂装距离(喷枪距离)：200mm
以下说明中，所谓微粒化空气即成形空气SA-IN的扭转角度是指，与钟形杯的旋转方向相反的方向的扭转角度。
表1
(钟形杯背面角度60°(图1)&扭转角度50°)
表2
(钟形杯背面角度60°(图1)&扭转角度55°)
表3
(钟形杯背面角度60°(图1)&扭转角度60°)
表4
(钟形杯背面角度75°(图2)&扭转角度50°)
表5
(钟形杯背面角度75°(图2)&扭转角度55°)
表6
(钟形杯背面角度75°(图2)&扭转角度60°)
表7
(钟形杯背面角度90°(图3)&扭转角度50°)
表8
(钟形杯背面角度90°(图3)&扭转角度55°)
表9
(钟形杯背面角度90°(图3)&扭转角度60°)
在上述表1～9中，“d10”的值“11.75μm”(表1)指的是，全部粒子的10％的粒径为小于等于11.75μm。“d50”的值“23.06μm”(表1)指的是，全部粒子的50％的粒径为小于等于23.06μm。“d90”的值“61.20μm”(表1)指的是，全部粒子的90％的粒径为小于等于61.20μm。同样地，索特(ザウター，Sauter)平均粒子直径的值为“21.07μm”(表1)指的是，将全部粒子的总体积除以总面积的值，索特平均粒子直径是，以粒径Xi的粒子的个数作为ni，由下公式5导出。
公式5
在上述表1～9中，本发明的发明者们注意到尽管涂料喷出量约为以往的二倍600cc/min，但涂料粒子的直径仍是极好的数值，并研究扭转角度和微粒化的关系。
图4、图5是用于说明钟形杯10的背面10a、和指向该背面10a的微粒化空气即成形空气SA-IN的扭转角度的关系的图。图4示出成形空气SA-IN的扭转角度为零的例子。图4(I)是钟形杯的侧视图。图4(II)是沿着成形空气SA-IN切断的钟形杯的剖面图。图4(II)示出钟形杯10的外周缘部的表观角度An(a)。以θ0示出指向钟形杯10的位置P的成形空气SA-IN的入射角度。
图5示出成形空气SA-IN的扭转角度为β的例子。图5(I)是钟形杯的侧视图。图中，箭头R表示钟形杯10的旋转方向。图5(II)是沿着成形空气SA-IN切断的钟形杯的剖面图。
从图5(I)中可知，扭转角度β的成形空气SA-IN对着钟形杯10的背面10a以倾斜的状态入射。在此，所谓”倾斜”指的是对于钟形杯10的旋转轴线Ax倾斜。
与上述图4(II)同样地，图5(II)是沿着成形空气SA-IN切断的剖面图。换言之，图5(II)是斜着切断钟形杯10的图。在成形空气SA-IN具有扭转角度β的情况下，与扭转角度为零(图4(II))的情况相比，钟形杯10的外周缘部的表观角度An(a)变小。由此，与扭转角度为零(图4(II))的情况相比，成形空气SA-IN对于钟形杯10的入射角度θ1(图5(II))变小(θ1＜θ0)。
具有扭转角度β的成形空气SA-IN向着钟形杯10的入射角度θ1，随着扭转角度β变大而变小。扭转角度β和入射角度θ1的关系的估算数值如下：
(1)扭转角度β＝55°···入射角度θ1＝18.49°；
(2)扭转角度β＝56°···入射角度θ1＝18.07°；
(3)扭转角度β＝57°···入射角度θ1＝17.64°；
(4)扭转角度β＝58°···入射角度θ1＝17.21°；
(5)扭转角度β＝59°···入射角度θ1＝16.77°；
(6)扭转角度β＝60°···入射角度θ1＝16.32°。
成形空气的扭转角度β和成形空气SA-IN向着钟形杯10的入射角度θ1的关系，在讨论涂料粒子的微粒化后给出以下教导。
如上所述，随着成形空气SA-IN的扭转角度β变大，该成形空气SA-IN的入射角度θ1(图5(II))变小。换言之，随着扭转角度β变大，在钟形杯背面10a反射的成形空气SA-IN的反射角度变小。
并且，这意味着，成形空气SA-IN的反射角度变得越小，在钟形杯背面10a反射的成形空气SA-IN的到达点与钟形杯10的外周缘越接近。
涂料的液线从钟形杯10的外周缘延伸出。并且，从该液线的顶端离开的涂料形成涂料粒子。通过将微粒化空气即成形空气SA-IN指向钟形杯10的外周缘的附近，成形空气SA-IN能够为切断液线做出贡献。这指的是，涂料粒子的进一步微粒化是可能的。并且，通过该成形空气SA-IN具有与钟形杯10的旋转方向相反的方向的扭转角度β，与成形空气SA-IN具有与钟形杯10的旋转方向相同的方向的扭转角度的情况相比，该成形空气SA-IN能够有效地切断液线。这意味着，微粒化的程度变高。
为了涂料的微粒化，除了以往所采用的两种方法，即(1)提高钟形杯的转数的方法，(2)增大钟形杯的直径的方法，根据本发明，还能够提出一种增大成形空气的扭转角度的方法。该增大扭转角度的方法，从钟形杯的转数、钟形杯的直径独立出来，并与它们没有相关关系。由此，使用扭转角度和钟形杯的转数的组合等，能够实现涂料粒子的进一步微粒化。
再次参照表1～9，尽管涂料喷出量约为以往的二倍600cc/min，涂料粒子的直径仍为极好的数值。若根据参照图5说明后的液线的切断效果的观点，则能够很好地理解这一点。
接着，发明者们注意到收集表3、表6的试验装置的数据后的现象。表3的试验装置和表6的试验装置在扭转角度β为60°这一点上是共通的。在表3、表6的试验装置中，涂料粒子不是向前方，而是向钟形杯10一侧逆流。
该现象指的是，扭转角度β为60°的微粒化空气即成形空气SA-IN，在周围环境下，将涂料粒子指向前方的力实质上为零或为负。换言之，扭转角度60°的成形空气SA-IN不仅使上述液线的切断效果优良，也会使涂料粒子逆流。
发明者们注意到这一该点。如上所述，当将扭转角度β设定为大于等于50°的值时，该扭转角度β能够对涂料粒子的微粒化做出贡献。但是，若扭转角度β成为60°，则将涂料粒子指向前方的力变为零。这意味着，扭转角度60°左右且比其还小的扭转角度β，将涂料粒子指向前方的力微弱。即，可以说，若扭转角度β设定为扭转角度60°左右且比其还小，则能够使成形空气SA-IN的力为涂料粒子的微粒化而发挥到最大限度。
使涂料粒子指向前方的力成为零的扭转角度β，根据成形空气SA-IN的喷出压力或其他的参数进行变化。若制作借助实验求得将涂料粒子指向前方的力成为零的扭转角度β、并将其设定为成形空气SA-IN的扭转角度的静电涂装机，则该成形空气SA-IN，理论上能够使成形空气SA-IN的全部力量对涂料粒子的微粒化起作用。换言之，借助成形空气SA-IN将涂料粒子指向前方的力变为零。即，能够使成形空气SA-IN的功能特别化为涂料粒子的微粒化。
为了探求在成形空气SA-IN的扭转角度60°的附近且比其小的扭转角度β的最佳值，制作了一些扭转角度为55°、56°、57°、58°、59°、60°的试验装置。这些试验装置的钟形杯10的直径为77mm，背面角度为60°。并且，喷出成形空气SA-IN的孔的直径为0.7mm，孔的个数为52个。并且，涂装条件如下：
(1)高电压：-80kV
(2)涂料喷出量(流量)：600cc/min
(3)钟形杯转数：25,000rpm
(4)涂装速度(喷枪速度)：350mm/sec
(5)涂装距离(喷枪距离)：200mm
表10
(扭转角度55°)
表11
(扭转角度56°)
表12
(扭转角度57°)
表13
(扭转角度58°)
表14
(扭转角度59°)
表15
(扭转角度60°)
根据从上述的试验装置获得的数据可知，成形空气SA-IN的扭转角度β在56°～59°为好，在56°～58°为更好。
图6示出成形空气SA-IN的扭转角度β和涂料粒子的微粒化的关系。在整理收集的数据，讨论成形空气SA-IN的扭转角度β和涂料粒子的微粒化的关系时，画出该图6。钟形杯10的转数为25,000rpm。并且，涂料喷出量(流量)是600cc/min。本领域技术人员从图6中图示的数据可知以下内容，即随着扭转角度β的增大，涂料粒子有变小的趋势。
图7示出成形空气SA-IN的扭转角度β和涂覆效率的关系。在整理收集的数据，讨论成形空气SA-IN的扭转角度β和涂覆效率时，画出该图7。钟形杯10的转数是25,000rpm。并且，涂料喷出量是600cc/min。本领域技术人员从图7中图示的数据可知以下内容，即，若将成形空气SA-IN的扭转角度β设定为小于55°～59°，则与以往的涂覆效率约85％相比，效率要好得多。
图8是，在讨论钟形杯10的转数在比以往低的旋转区域中是否能够实现高涂覆效率时，画出的图。在涂料粒子的平均粒径相同(涂料的平均粒径为20.5μm)的条件下整理数据，画出该图8。涂料喷出量为600cc/min。成形空气SA-IN的扭转角度β为57°。
图8示出以下内容：
(1)成形空气SA-IN的喷出压力为0.03MPa、钟形杯10的转数为25,000rpm时的涂覆效率为91.6％。
(2)成形空气SA-IN的喷出压力为0.06MPa、钟形杯10的转数为22,500rpm时的涂覆效率为89.5％。
(3)成形空气SA-IN的喷出压力为0.09MPa、钟形杯10的转数为20,000rpm时的涂覆效率为91.4％。
(4)成形空气SA-IN的喷出压力为0.12MPa、钟形杯10的转数为17,500rpm时的涂覆效率为91.3％。
(5)成形空气SA-IN的喷出压力为0.15MPa、钟形杯10的转数为15,000rpm时的涂覆效率为91.6％。
在参照图8时，本领域技术人员会对尽管钟形杯10比以往旋转速度低、且涂料喷出量大，但也能实现高涂覆效率这一结果感到震惊。
图9中图示的旋转雾化型静电涂装机为比较例。图9中图示的静电涂装机1是现在使用的典型的旋转雾化型涂装机。钟形杯2的背面角度为40°。成形空气环3和钟形杯2的外周缘之间的轴线方向距离为22.86mm。成形空气SA-IN所接触的点P和钟形杯外周缘之间的轴线方向距离为2.4mm。
在关注一个微粒化空气即成形空气SA-IN时，该成形空气SA-IN直到与钟形杯2接触的距离L0为26.7mm。将距离L称为“空气到达距离”。
空气到达距离L的大小会影响成形空气SA-IN切断上述液线的效果。若空气到达距离L大，则成形空气SA-IN到达钟形杯背面时的动量变小。弱的成形空气SA-IN切断上述液线的力变弱。这样现象对涂料粒子的微粒化起负作用。
在图9图示的旋转雾化型静电涂装机1中，假定将成形空气SA-IN的扭转角度β设定为大于等于50°小于60°的情况。在该情况下，通过将扭转角度β设定为大于等于50°小于60°，能够将涂料粒子微粒化。但是，若扭转角度β变大，则空气到达距离L变大。若空气到达距离L变大，则借助成形空气SA-IN的液线切断力变弱。
为了解决该问题，最好设定成形空气环3和钟形杯2的外周缘之间的轴线方向距离，使得空气到达距离L与以往的空气到达距离L0(26.7mm)相等。若将空气到达距离L设定为与以往相同，则在理论上，周围环境的与以往相同的阻力作用于成形空气SA-IN。由此，能够享受将扭转角度β设定为大于等于50°小于60°所获得的好处，即涂料粒子的微粒化。
在设定成形空气环3和钟形杯2的外周缘之间的轴线方向距离，使得空气到达距离L成为比以往的空气到达距离L0(26.7mm)小的值的情况下，能够减小来自周围环境的阻力。即，能够使动量非常大的状态的成形空气SA-IN冲击液线。由此，在将成形空气SA-IN的喷出压力和/或流量设定为与以往相同时，能够增强切断上述液线时成形空气SA-IN的切断力。由此能够将涂料粒子进一步微粒化。
若要求涂料粒子的粒径可以与以往相同，则能够将成形空气SA-IN的喷出压力和/或流量设定为比以往小的值。由此，能够减弱借助成形空气SA-IN将涂料粒子指向前方的力。并且，能够将钟形杯的转数设定为比以往低的值。并且，能够采用小的直径的钟形杯。由此，能够减小作用在涂料粒子上的离心力。若作用于涂料粒子的离心力减小，则用于将涂料粒子指向前方力也可以减小。这意味着，涂装图案的幅度(涂装图案的直径)的控制变得容易。
为了控制涂装图案幅度，可以在上述成形空气SA-IN的外周采用追加的成形空气SA-OUT。通过开关(ON―OFF)该追加的成形空气SA-OUT或控制喷出压力和/或喷出流量，即可控制涂装图案幅度。即，追加的成形空气SA-OUT在控制涂装图案幅度的同时，还具有将微粒化了的涂料粒子指向被涂装物的功能。为了实现该功能，追加的成形空气SA-OUT可以是最小限度的空气。作为变形例，在控制涂装图案幅度时，也可以添加上述的成形空气SA-IN的喷出压力和/或喷出流量的控制。
根据钟形杯10的直径，上述空气到达距离L的最佳值不同，但在钟形杯10的直径约为70mm～77mm的情况下，空气到达距离L是30mm～1mm，更好是15mm～1mm，最好是10mm～1mm。
图10示出设定空气到达距离L为8.63mm的试验装置(L＝8.63mm)。在图10图示的试验装置中，钟形杯10的直径为77mm。并且，钟形杯10的外周缘和成形空气环12之间的轴线方向距离为12.4mm，成形空气SA-IN接触钟形杯10的点和钟形杯的外周缘之间的轴线方向距离为7.7mm。成形空气SA-IN的扭转角度是57°。在下表16中示出图10中图示的试验装置的数据。从表16可知，已获得了良好的结果。
此外，涂装条件如下所述：
(1)高电压：-80kV
(2)涂料喷出量(流量)：600cc/min
(3)钟形杯转数：25,000rpm
(4)涂装速度(喷枪速度)：350mm/sec
(5)涂装距离(喷枪距离)：200mm
表16
(扭转角度57°)
本领域技术人员，会对在与成形空气SA-IN的数值的关系上，惊叹于上述表16的平均涂料粒子直径的数值。即，可以明白，尽管成形空气SA-IN的喷出压力低，涂料粒子也充分地微粒化。这指的是，静电涂装机的微粒化性能格外地提高。并且，这也可以说是涂料喷出量比以往大。
根据本发明的旋转雾化型静电涂装机，即使不使用强的成形空气，涂料粒子的微粒化也是可能的。如上所述，公知金属涂装为提高其品质而将对于汽车车身表面的涂料粒子的冲击速度加速即可，基于该考量，在以往的旋转雾化型静电涂装机中，使用强的成形空气。根据本发明的涂装机，通过不使用强的成形空气而将涂料粒子微粒化，就能够提高金属涂装的品质。由此，通过使用与以往的金属涂装相比相对弱的成形空气，能够提高使用了本发明的旋转雾化型静电涂装机的金属涂料的涂覆效率。这也可以说，涂料喷出量比以往大。
附图说明
图1示出试制品的静电涂装机的顶端部分的图，图示的静电涂装机具备背面角度为60°的钟形杯。
图2示出试制品的静电涂装机的顶端部分的图，图示的静电涂装机具备背面角度为75°的钟形杯。
图3示出试制品的静电涂装机的顶端部分的图，图示的静电涂装机具备背面角度为90°的钟形杯。
图4用于说明作为比较例，在成形空气的扭转角度为零时，成形空气与钟形杯背面接触时的入射角度的图，(I)是钟形杯的侧视图，(II)是沿着(I)的4(II)-4(II)线切断的剖面图。
图5用于说明在成形空气具备扭转角度时，成形空气与钟形杯背面接触时的入射角度相对变小的图，(I)是钟形杯的侧视图，(II)是沿着(I)的5(II)-5(II)线切断的剖面图。
图6示出成形空气SA-IN的扭转角度β和涂料粒子的微粒化的关系的图。
图7示出成形空气SA-IN的扭转角度β和涂覆效率的关系的图。
图8为了讨论试制品的涂装机在低旋转的区域中能够实现高涂覆效率而作成的图。
图9示出比较例的旋转雾化型静电涂装机的顶端部分的图，空气到达距离L0＝26.7mm。
图10示出空气到达距离L为8.63mm的旋转雾化型静电涂装机的顶端部分的图。
图11示出实施例的静电涂装机的顶端部分的图。
图12示出图11的涂装机中所包含的成形空气环的正视图。
图13示出实施例的涂装机的涂装图案的控制能力的图(涂料喷出量为600cc/min)。
图14示出将实施例的涂装机的涂料喷出量设定为200cc/min时、仅使微粒化空气(第一成形空气SA-IN)的喷出压力变化时的涂装图案控制能力的图。
图15示出将实施例的涂装机的涂料喷出量设定为200cc/min时、仅使图案空气(第二成形空气SA-OUT)的喷出压力变化时的涂装图案控制能力的图。
图16示出将实施例的涂装机的涂料喷出量大幅度变化为600cc/min和200cc/min、涂装图案幅度一起变化的图。
图17使用实施例的涂装机涂装时的涂膜的膜厚分布图。
具体实施方式
实施例
下面，根据附图，说明本发明的最佳实施例。
实施例的旋转雾化型静电涂装机(图11～图17)：
图11是实施例的旋转雾化型静电涂装机的顶端部分的侧视图。图11中图示的静电涂装机20具有钟形杯22和成形空气环24。钟形杯22的直径是77mm。钟形杯的背面22a的背面角度是60°。
成形空气环24定位于比以往在前方的位置。图12是成形空气环24的正视图。成形空气环24具有：位于以钟形杯22的旋转轴线Ax为中心的第一圆周(半径35.95mm)上的第一空气喷出孔群26，以及，位于该外周侧的第二圆周(半径46.1mm)上的第二空气喷出孔群28。
第一空气喷出孔群26由等间隔地配置的多个第一空气喷出孔30构成。从该第一空气喷出孔30喷出的空气，是之前说明的成形空气SA-IN。将第一空气喷出孔30称为“微粒化空气孔”。微粒化空气孔30的直径是0.5mm。微粒化空气孔30的个数是“90”。
第二空气喷出孔群28由等间隔地配置的多个第二空气喷出孔32构成。将该第二空气喷出孔32称为“图案空气孔”。图案空气孔32的直径比微粒化空气孔30的大0.8mm。图案空气孔32的个数是比微粒化空气孔30的一半还少的“40”。
从独立的路径向微粒化空气孔30和图案空气孔32供给空气。由此，能够分布独立地控制从微粒化空气孔30喷出的第一成形空气SA-IN的喷出压力及流量、和从图案空气孔32喷出的第二成形空气SA-OUT的喷出压力及流量。
第一成形空气SA-IN及第二成形空气SA-OUT，都在与钟形杯22的旋转方向相反的方向上具有扭转角度。即，微粒化空气孔30及图案空气孔32都由向着与钟形杯22的旋转方向相反的方向倾斜的孔构成。
将从微粒化空气孔30喷出的第一成形空气SA-IN称为“微粒化空气”。微粒化空气SA-IN指向钟形杯22的背面22a。微粒化空气孔30的喷出端、和微粒化空气SA-IN与钟形杯背面22a接触的冲击点P1之间的轴线方向距离是3.1mm。该冲击点P1和钟形杯的外周缘之间的轴线方向距离是5mm。从各微粒化空气孔30喷出的微粒化空气SA-IN的冲击点P1，等间隔地设定在钟形杯的背面22a上的同一圆周上。微粒化空气(成形空气SA-IN)的扭转角度β是57°。
将从图案空气孔32喷出的第二成形空气SA-OUT称为”图案空气”。图案空气SA-OUT指向从钟形杯22的外周缘离开7.5mm的位置P2。即，图案空气SA-OUT在包含钟形杯22的外周缘的平面中，指向距钟形杯22的外周缘7.5mm的位置P2。
图案空气孔32的喷出端、和包含钟形杯22的外周缘的平面上的图案空气所到达的位置P2之间的轴线方向距离是12.4mm。从图案空气孔32喷出的图案空气所到达的上述位置P2，等间隔地设定在包含钟形杯22的外周缘的平面上的同一圆周上。图案空气SA-OUT的扭转角度是15°。
微粒化空气孔30的空气喷出端、和包含钟形杯22的外周缘的平面之间的轴线方向距离是8.1mm。图案空气孔32的空气喷出端、和包含钟形杯22的外周缘的平面之间的轴线方向距离是12.4mm。成形空气环24的前表面由台阶面构成。即，成形空气环24的前表面具有该内周侧向着前方突出的形状。在向着前方突出的内周部上开口有微粒化空气孔30。该向着前方突出的内周部、和包含钟形杯22的外周缘的平面之间的轴线方向距离是8.1mm。另一方面，在位于相对后方的外周部上开口有图案空气孔32。该外周部、和包含钟形杯22的外周缘的平面之间的轴线方向距离是12.4mm。
图11中图示的具备钟形杯22和成形空气环24的旋转雾化型静电涂装机的数据在下表17中示出。
此外，涂装条件如下所述：
(1)高电压：-80kV
(2)涂料喷出量：600cc/min
(3)钟形杯转数：20,000rpm
(4)涂装速度(喷枪速度)：350mm/sec
(5)涂装距离(喷枪距离)：200mm
表17
为确认实施例的旋转雾化型静电涂装机20的性能，进行了如下的试验。
当涂料喷出量大(600cc/min)时，试验涂装图案幅度(图案的直径)的控制能力，如下表18及图13中示出的，能够获到良好的结果。
此外，涂装条件如下:
(1)高电压：-80kV
(2)涂料喷出量：600cc/min
(3)钟形杯转数：20,000rpm
(4)涂装速度(喷枪速度)：350mm/sec
(5)涂装距离(喷枪距离)：200mm
表18
接着，当设定涂料的最大喷出量为750cc/min～300cc/min时，在保持一定的涂装图案幅度的状态下、对控制涂料喷出量的能力进行检验，其结果如下表19所示。
表19
涂装图案幅度(直径：mm) 450 450 450 450
涂料喷出量(流量cc/min) 750 600 450 300
图案空气孔32的空气喷出压力(Mpa) 0.01 0.01 0.01 0.01
图案空气孔32的空气流量(NL/min) 150 150 150 150
微粒化空气孔30的空气喷出压力(Mpa) 0.12 0.1 0.08 0.05
微粒化空气孔30的空气流量(NL/min) 375 330 290 225
钟形杯22的转数(rpm) 20,000 20,000 20,000 20,000
接着，在涂料喷出量相对少(200cc/min)时，对涂装图案幅度(图案的直径)的控制能力进行检验后，如下表20所示，能够获得良好的结果。
表20
涂料喷出量(流量cc/min) 200 200 200 200
图案空气孔32的空气喷出压力(Mpa) 0.08 0.1 0.12 0.15
图案空气孔32的空气流量(NL/min) 420 465 510 575
微粒化空气孔30的空气喷出压力(Mpa) 0.05 0.05 0.05 0.05
微粒化空气孔30的空气流量(NL/min) 225 225 225 225
图案幅度(直径：mm) 300 250 220 200
钟形杯22的转数(rpm) 20,000 20,000 20,000 20,000
涂覆效率(％) -- 90.9 -- 90.2
图14是在将涂料喷出量(流量)设定为200cc/min时，确认仅使微粒化空气孔30的空气喷出压力(MPa)变化时的涂装图案幅度的控制性时的图。图14(1)示出在微粒化空气孔30的空气喷出压力为0.01MPa时的喷雾状态。图14(2)示出在微粒化空气孔30的空气喷出压力为0.03MPa时的喷雾状态。图14(3)示出在微粒化空气孔30的空气喷出压力为0.05MPa时的喷雾状态。图14(4)示出在微粒化空气孔30的空气喷出压力为0.07MPa时的喷雾状态。
图15是在将涂料喷出量(流量)设定为200cc/min时，确认仅使图案空气孔32的空气喷出压力变化时的涂装图案幅度的控制性时的图。图15(1)示出在图案空气孔32的空气喷出压力为0(零)MPa时的喷雾状态。图15(2)示出在图案空气孔32的空气喷出压力为0.10MPa时的喷雾状态。图15(3)示出在图案空气孔32的空气喷出压力为0.15MPa时的喷雾状态。
如对比图14和图15则能够很好地理解，从微粒化空气孔30喷出的微粒化空气SA-IN对于涂装图案幅度的控制的作用不足。从图案空气孔32喷出的图案空气SA-OUT对该涂装图案幅度的控制贡献巨大。
接着，在涂料的小喷出量(小流量)(150cc/min～250cc/min)中，在保持一定的涂装图案幅度的状态下、对控制涂料喷出量的能力进行检验，其结果如下表21所示。
表21
图16是在使涂料喷出量(流量)大幅度变化为600cc/min和200cc/min，涂装图案幅度一起变化时的图。图16(1)的涂装条件如下：
(i)涂料喷出量(流量)：600cc/min；
(ii)钟形杯22的转数：20,000rpm；
(iii)微粒化空气孔30的喷出压力：0.12MPa(流量375NL/min)；
(iv)图案空气孔32的喷出压力：0.01MPa(流量150NL/min)。
图16(1)的涂料喷出量为600cc/min时的涂装图案幅度(图案直径)为470mm。并且，涂料粒子的平均粒径为19.9μm。
图16(2)的涂装条件如下：
(i)涂料喷出量(流量)：200cc/min；
(ii)钟形杯22的转数：20,000rpm；
(iii)微粒化空气孔30的喷出压力：0.05MPa(流量225NL/min)；
(iv)图案空气孔32的喷出压力：0.15MPa(流量575NL/min)。
图16(2)的涂料喷出量200cc/min时的涂装图案幅度(图案直径)是220mm。并且，涂料粒子的平均粒径是16.6μm。
图17示出使用实施例的涂装机20涂装时的涂膜的膜厚分布(最大膜厚为40μm)。涂装条件如下：
(i)涂料的喷出量(流量)：200cc/min；
(ii)钟形杯22的转数：20,000rpm；
(iii)微粒化空气孔30的喷出压力：0.01MPa(流量110NL/min)；
(iv)图案空气孔32的喷出压力：0.15MPa(流量575NL/min)；
(v)对钟形杯施加电压：-80kV。
参照图17，膜厚大于等于20μm的范围(d)是直径200mm。膜厚大于等于10μm的范围(d’)是直径330mm。缓坡(裾野)扩大率(d’/d)＝330/200＝1.6。该数值“1.6”是与以往相比极好的数值。顺便说一下，若是以往的涂装机，一般地，缓坡扩大率(d’/d)＝3.2。
标记说明
20 实施例的旋转雾化型静电涂装机
10，22 钟形杯
10a，22a 钟形杯背面
24 成形空气环
30 第一空气喷出孔(微粒化空气孔)
32 第二空气喷出孔(图案空气孔)
SA-IN 成形空气(微粒化空气)
SA-OUT 图案空气
P 成形空气SA-IN与钟形杯背面接触的点

Claims (18)

1.一种旋转雾化型静电涂装机，其涂料的最大吐出量为1000cc/min～300cc/min，其特征在于，包括：
钟形杯，微粒化空气接触其背面的角度小于等于90°；
第一空气孔，其喷出指向该钟形杯背面的所述微粒化空气；以及
第二空气孔，配置于所述第一空气孔的外周侧，使从所述第二空气孔喷出的图案空气从所述钟形杯的外周缘通过径向外侧；
所述第一空气孔等间隔地配置在以所述钟形杯的旋转轴线为中心的圆周上；
所述第一空气孔指向与所述钟形杯的旋转方向相反的方向；
从所述第一空气孔喷出的所述微粒化空气向着与所述钟形杯的旋转方向相反的方向扭转大于等于50°小于60°的角度。
2.如权利要求1所述的旋转雾化型静电涂装机，其特征在于，从所述第二空气孔喷出的所述图案空气以比从所述第一空气孔喷出的所述微粒化空气的所述扭转角度小的角度扭转。
3.如权利要求2所述的旋转雾化型静电涂装机，其特征在于，所述图案空气向着与所述钟形杯的旋转方向相反的方向扭转。
4.如权利要求1所述的旋转雾化型静电涂装机，其特征在于，所述微粒化空气的扭转角度为56°～59°。
5.如权利要求1所述的旋转雾化型静电涂装机，其特征在于，所述微粒化空气的扭转角度为56°～58°。
6.如权利要求1～5的任意一项所述的旋转雾化型静电涂装机，其特征在于，从所述第一空气孔出来的所述微粒化空气到达所述钟形杯的背面的空气到达距离等于或小于26.7mm。
7.如权利要求1～5的任意一项所述的旋转雾化型静电涂装机，其特征在于，从所述第一空气孔出来的所述微粒化空气到达所述钟形杯的背面的空气到达距离为30mm～1mm。
8.如权利要求1～5的任意一项所述的旋转雾化型静电涂装机，其特征在于，从所述第一空气孔出来的所述微粒化空气到达所述钟形杯的背面的空气到达距离为15mm～1mm。
9.如权利要求1～5的任意一项所述的旋转雾化型静电涂装机，其特征在于，从所述第一空气孔出来的所述微粒化空气到达所述钟形杯的背面的空气到达距离是10mm～1mm。
10.如权利要求1～5的任意一项所述的旋转雾化型静电涂装机，其特征在于，从所述第一空气孔喷出的所述微粒化空气的喷出压力为0.03～0.2Mpa。
11.如权利要求1～5的任意一项所述的旋转雾化型静电涂装机，其特征在于，从所述第一空气孔喷出的所述微粒化空气的喷出压力为0.03～0.15Mpa。
12.如权利要求10所述的旋转雾化型静电涂装机，其特征在于，所述微粒化空气的喷出量为180～435NL/min。
13.如权利要求3所述的旋转雾化型静电涂装机，其特征在于，所述第一空气孔的直径比所述第二空气孔的直径小。
14.如权利要求3或13所述的旋转雾化型静电涂装机，其特征在于，所述第一空气孔的个数比所述第二空气孔的个数多。
15.如权利要求14所述的旋转雾化型静电涂装机，其特征在于，所述第一空气孔的个数是所述第二空气孔的个数的二倍以上。
16.如权利要求1～5的任意一项所述的旋转雾化型静电涂装机，其特征在于，从侧向观察所述旋转雾化型静电涂装机时，所述第一空气孔定位于接近所述钟形杯的位置，所述第二空气孔定位于远离所述钟形杯的位置。
17.如权利要求1～5的任意一项所述的旋转雾化型静电涂装机，其特征在于，所述钟形杯的转数为25,000～15,000rpm。
18.一种成形空气环，其特征在于，所述成形空气环是适用于权利要求1～17的任意一项所述的旋转雾化型静电涂装机的成形空气环，其具有所述第一空气孔和所述第二空气孔。
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