塗料の塗布効率の向上はスプレーガンから始まります

May 09, 2023

転写効率の向上により、塗装ラインの効率が向上するだけでなく、塗料と溶剤のコストが削減され、排出ガスが削減され、より良い仕上がりが得られます。 すべてはスプレーガンから始まります。 画像提供：Graco, Inc.

コスト、性能、規制の観点から、スプレー仕上げには転写効率が非常に重要です。 転写効率の向上により、塗装ラインの生産性が向上するだけでなく、塗料と溶剤のコストが削減され、揮発性有機化合物 (VOC) の排出が削減され、より良い仕上がりが得られます。

簡単に言えば、転写効率という用語は、部品をスプレーして無駄になる材料の量と比較して、部品を覆う塗料スプレーの量を指します。

転写効率はパーセンテージで表されます。 たとえば、60% の転写効率は、スプレーされた材料の 60% が実際に部品に到達することを意味します。 残りの 40% は、スプレー仕上げプロセス中にスプレー ブースまたは他の領域で失われます。

塗布効率を向上させる最大の要因は、用途に適した塗料スプレーガンを使用することです。

スプレー作業の効率を最適化するには、用途に最も効率的なスプレーガンを選択することが重要です。 従来のエア スプレー、準拠の大容量/低圧 (HVLP)、エア アシスト、静電、および回転アトマイザーなどの各スプレー技術には、長所と短所があります。 それらの適用性は、希望する仕上げ結果とスプレーされる材料によって異なります。

従来のエア スプレー ガンの効率は最も低くなります。 ロータリーアトマイザーが最も高いです。

従来のエアスプレー 。 従来のエアスプレーガンは、エアキャップで圧縮空気を伴う低圧流体流を使用して、制御された方法で材料を霧化します。 このエア スプレー ガンは、低粘度から中粘度の液体をスプレーするために使用され、高品質のクラス A または装飾仕上げを生成します。

HVLP。 これらのエア スプレー ガンは、従来のスプレー ガンと同様に塗料を霧化しますが、減圧された空気圧で塗料を対象物上に噴射します。 速度が低いと、スプレーガンのエアキャップを通過する塗料の量が制限され、より詳細な制御が可能になります。 HVLP スプレー ガンは、米国の規制基準を満たすために、エア キャップでの空気圧が 10 PSI に制限されています。

準拠またはLVMP。低容量/中圧エア スプレー ガンは、空気入口圧力を 29 PSI 以下に制限する欧州の要件を満たしています。 この規格に準拠すると、HVLP と同等以上の転送効率が得られます。

エアレス。エアレススプレーは、圧縮空気を使用せずに高圧で流体を噴射します。 エアレス スプレー ガンは、大型タンクや海洋機器に保護コーティングを塗布するためによく使用され、高粘度の材料を迅速かつ効率的に塗布します。

移送効率は従来のエアスプレーで最も低く、HVLP、エアレス、エアアシストから静電および回転アトマイザーへと段階的に増加します。

エアアシストエアレス。エアアシスト式エアレススプレーガンは、中粘度から高粘度の液体をスプレーする際に微細な霧化を実現します。 エアレス技術とエアスプレー技術の組み合わせは、木製キャビネットや家具の加工金属部品やトップコートに適しています。

静電気。液体塗料は噴霧される際に静電気を帯びます。 帯電した塗料は、接地された金属部品の表面に引き寄せられ、その表面を包み込みます。 静電スプレーガン方式により高い転写効率と均一な塗装を実現します。 より多くの塗料が均一に塗布されるため、無駄になる塗料が少なくなります。 これらのペイントガンは、仕上げ品質と生産スループットも向上させます。

ロータリーアトマイザー。ロータリー アプリケーターは、静電気を帯びた材料を渦巻きパターンで供給し、優れた品質、高い転写効率、正確なスプレーを実現します。 パターン形状と転写効率を向上させ、全体の仕上がり品質を向上させるデュアルシェーピングエアを搭載しています。 ロボットの構成には、中空リスト ロボット、中実リスト ロボット、固定マウント、レシプロケータ マウントなどがあります。

スプレー アプリケーターから最適な結果を得るには、適切なセットアップが行われていることを確認してください。

空気圧と流体圧。適切な空気圧と流体圧が重要です。

• 空気圧が高すぎると過剰なオーバースプレーが発生し、移送効率が低下する可能性があります。 重要なのは、高品質のスプレー パターンを得るのに十分な空気圧を使用し、転写効率を最適化するのに十分な低圧を使用することです。

• 基板上の材料の跳ね返りを減らすために、流体圧力を最小限に抑える必要があります。

スプレーパターン。スプレーパターンの高さも重要です。

• スプレー パターンの高さは、スプレーする部分と一致する必要があります。 大きすぎるスプレーパターンによる材料の吹き抜けにより、転写効率が低下します。

• スプレー ガンの先端は、部品の最大のスプレー パターンの高さに合わせたサイズにする必要がありますが、それより大きくないようにします。

• ファンパターン調整ノブ付きのスプレーガンも購入する必要があります。 パーツのサイズが異なるため、パーツのサイズに合わせてスプレー パターンの高さを調整できます。

オペレーターのテクニックは転送効率に 10% ～ 30% 影響する可能性があります。 このため、オペレーターは適切なスプレー技術について訓練を受ける必要があります。 トレーニングには次の内容を含める必要があります。

• 部品から適切な距離を置いてスプレーします。

• 部品に対して垂直にスプレーします。

• 適切なタイミングでのトリガーとトリガー解除。

塗装ロボットを使用すると、毎回同じスプレーを設定できるため、技術は考慮されず、転写効率が最適化されます。

転写効率を測定する 2 つの主要なテスト (ASTM と EN 13699-1) は、まったく異なる結果を示します。 そのため、特に異なるアプリケーターを比較する場合には、転写効率パーセンテージにどの基準が適用されるかを特定することが重要です。

• ASTM (米国材料試験協会) テストは、部品がアプリケーターを通過するときに部品をスプレーすることによってコンベア システムをシミュレートします。 従来のスプレーの場合、ASTM は 50% を超える転写効率を規定することはありません。 ASTM 規格は、部品に巻き付くスプレー材料の測定を可能にするため、静電アプリケーターには常に使用されます。

• 欧州規格 EN 13699-1 テストは、大きなターゲットの中央にパターンをスプレーすることによって実行されます。 テストの方法により、EN 規格は、同じ塗料スプレーガンに対して ASTM 規格よりも高い転写効率パーセンテージを示します。

たとえば、ASTM 規格に従ってテストされた HVLP ペイント スプレー ガンの塗布効率は 25% ～ 32% です。 EN 規格に従ってテストされた同じ HVLP ガンの転写効率は 70% ～ 78% です。

転写効率が向上すると、塗料の消費量が減るのは当然です。 実際にパーツに到達する塗料の量が増えると、仕上げに必要な塗料の量が減ります。 さらに、スプレーする塗料の量を減らすと、放出される VOC が減り、ブースフィルターの寿命が長くなります。

これらの要因により、製造コストが削減され、収益性が向上します。

Wendy Hartley は、Graco Inc. の工業製品部門のグローバル製品マーケティング マネージャーです。