JPH0751225B2 - 粉体塗装装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は静電印加によって粉体塗料を被塗物に塗装する
粉体塗装装置に関する。

（従来の技術） 塗装方法は、液状の塗料を用いる方法（たとえば特開昭
61-25672号、特開昭61-220758号）と、粉体塗料を用い
る粉体塗装（たとえば雑誌『塗装技術』P80〜82、理工
出版社、1985年11月号）との２つに大別することがで
き、そして後者の粉体塗装はさらに流動浸漬法とこれか
ら述べようとするところの静電塗装とに分類することが
できる。

前者の例として、たとえば被塗物を水性塗料に浸漬して
塗装を行うドブヅケ法とカチオン電着塗装法とがある
が、ドブヅケ法の場合には要求品質を満足できず、北米
等の塩害地域では錆が発生し易いという問題がある。

この点カチオン電着塗装法は格別の問題はないが、設備
が大型となり、被塗物としてのショックアブソーバの専
用塗装設備として用いた場合、イニシャルコスト、ラン
ニングコストともに高額となるため、ショックアブソー
バのコストが上昇することになる。

そこで最近はこれらの問題を解決するものとして静電塗
装が注目されている。静電塗装は被塗物を陽極、塗装機
を陰極にして形成される静電場に粉体塗料を送り込むこ
とによって行われる。

ところで被塗物を塗装する場合、従来はつぎのようにし
て行っていた。すなわち、まず被塗物を脱脂、化成処理
等により前処理し、ついで前処理後の被塗物を塗装ブー
ス内に収容して静電ガンにより粉体塗料を被塗物に噴射
した後、焼付けを行うという大略３つの工程を経るのが
一般である。

塗装ブースには、通常、被塗物が出入りする開口部が形
成されているとともにダクトを介して粉体回収装置が接
続されてあって、被塗物が開口部から塗装ブース内に収
容されると静電ガンから粉体塗料が噴射され、この間粉
体回収装置は作動を続け、同装置による吸引力により被
塗物に付着しなかった粉体塗料はダクトから吸収され、
粉体回収装置に回収される。回収された粉体塗料は即座
に再使用される。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のような従来例では、前処理後の被塗物がそのまま
塗装ブースに収容されて静電塗装されるが、被塗物が、
たとえば自動車の足廻り部品であるショックアブソーバ
のように段部や隙間を有する場合には、粉体塗料が段部
の隅角部や隙間に入りこみにくく、そのためこれらの部
分における塗膜厚が不均一になっていた。

また、静電ガンから粉体塗料を噴射させる静電塗装は、
塗装ブースの開口部を閉鎖することなく行われるため、
粉体塗料が塗装ブースの外部に飛散し、粉体塗料のロス
が生ずることになる。もちろん塗装ブースからの粉体塗
料の洩れをエアーカーテンによって防止することも行わ
れているが、このようにすると塗装ブース内でかなりの
空気の移動が生ずるため好ましくない。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
被塗物に段部や隙間があっても塗膜の厚さの均一化が図
れかつ粉体塗料のロスを極力低減しうる粉体塗装装置を
得ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、被塗物を前加熱する前加熱装置と、 前加熱された被塗物に粉体塗料を噴射する静電ガンを備
えた塗装ブースと、前記静電ガンにより静電塗装された
被塗物を後加熱する後加熱装置とを連続に設置し、かつ
前記塗装ブース内の余剰の粉体塗料をダクトを通じて吸
引回収する粉体回収装置を設置した粉体塗装装置におい
て、前記塗装ブースの、被塗物を出し入れするための開
口部にシャッタを配置し、前記静電ガンは、回転自在に
支持された被塗物の回転軸線に対して交差する方向に粉
体塗料を噴射するように噴射向きを設定し、さらに前記
ダクトに吸引風量を調整するダンパを配設している。

（作用） 被塗物は塗装ブースに収容されて静電塗装が行われる前
に前加熱装置により前加熱されるので、被塗物に対する
粉体塗料の粘着性が増大し、かつ塗料電導度の温度依存
性により塗膜の絶縁性が低下するため静電印加効果が向
上することになり、したがって塗着効率が向上するとと
もに被塗物に段部や隙間があってもこれらの部分におけ
る塗膜の厚さの均一化が図れることになる。

また、静電印加粉体塗装時、塗装ブースの開口部をシャ
ッタで閉鎖し、かつダクトをダンパで絞ることにより、
塗装ブース内の空気の移動を小さくすることができ、し
たがって前加熱された被塗物の温度低下を抑制すること
ができる。

さらに静電ガンは被塗物の回転軸線に対して交差して配
置されるので、被塗物に段部があっても粉体塗料の塗着
率が低下することがない。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。第
１図は本発明にかかる粉体塗装装置の全体構成を示すも
ので、１はループ状に架設されたトロリーコンベアで、
トロリーコンベア１には被塗物を吊下自在な複数のハン
ガ２が適宜の間隔をおいて移動自在に取り付けられ、図
示しない駆動装置により時計方向に間欠的に駆動される
ようになっている。

トロリーコンベア１の下方には、ハンガ２に被塗物を取
り付ける取付けゾーン３、脱脂ゾーン４、水洗ゾーン
５、表調ゾーン６、化成処理ゾーン７、水洗ゾーン８、
湯洗ゾーン９、エアブローゾーン10、前加熱ゾーン11、
塗装ゾーン12、後加熱ゾーン13、水冷ゾーン14、空冷ゾ
ーン15、ハンガ２から被塗物を取り外す取外しゾーン16
が設けられている。17は塗装機、18は塗料回収装置であ
る。

つぎにこれらについてより詳細に説明するが、被塗物を
脱脂する脱脂ゾーン４、水洗ゾーン5,8、表調ゾーン
６、化成処理ゾーン７、湯洗ゾーン９、エアブローゾー
ン10、水冷ゾーン14、空冷ゾーン15の各ゾーンにおける
技術内容については、逐一文献名を掲げることは省略す
るが、すでに種々の技術が公開され、かつ実施されてい
るのでその詳細については説明を省くことにする。

したがってここではまず前加熱ゾーン11から説明してい
くことにする。前加熱では電磁誘導加熱により、被塗物
を150〜200℃に加熱する。

前加熱を行う理由は、塗料の電導度が温度に対する依存
性を有することから被塗物を前加熱することにより塗膜
の絶縁性を低下させて静電印加効果を向上させ、さらに
被塗物の熱によって粉体塗料の粘度を増大させることに
より、被塗物のくぼみや隙間内での塗膜厚の均一性を向
上させることにある。

前加熱の方法は、短時間の昇温が可能で熱変換によるエ
ネルギー効率が優れた高周波電磁誘導加熱が好ましい
が、たとえば、特開昭61-45592号公報、実開昭61-96504
号公報に記載されているように、高周波励磁コイルで被
塗物を包囲して誘導加熱するという従来の方法では、被
塗物の寸法変化に対して高周波励磁コイルの形状に余裕
をもたせた場合、温度分布の変化が大きくなる。

そこで本発明では、たとえば実開昭61-96503号公報に記
載されているように、棒状体に形成した高周波励磁コイ
ルを中空体の被塗物の内部に挿入することにより、被塗
物の寸法変化に起因する温度分布の変化を防止する。

ここに被塗物の温度変化とは、被塗物の機能に基づく形
状はおおむね類似するが、細部の寸法が型式、年度また
は車種ごとに変化することをいう。

前述のようにして被塗物の前加熱が終了したならば、つ
ぎに静電印加塗装を行う。

この塗装工程では、被塗物の前加熱による予熱温度の低
下を防止するため、塗装ブースの開口部を閉鎖可能にし
て密閉状態で静電印加粉体塗装を行う。

第２図は静電印加粉体塗装に使用される装置を示すもの
で、19は塗装ブースで、塗装ブース19内には一対の静電
ガン20,21が相対向して設置され、一方の静電ガン20は
ガン移動装置22によって粉体塗料の噴射方向と直交する
方向に移動自在に支持されている。

この塗装ブース19は上述したように密閉可能になってい
る。すなわち、塗装ブース19には、被塗物を出し入れす
るための開口部が必要であるが、本発明ではこの開口部
はシャッタ23によって閉鎖されるようになっている。

18は上述した塗料回収装置で、同装置は塗装ブース19の
底部に取り付けられた集塵ダクト25によって塗装ブース
19に接続されている。塗料回収装置18は塗装ブース19内
を排気するための図示しない真空引き装置を有し、被塗
物に付着しない粉体塗料は集塵ダクト25を介して塗料回
収装置18に吸引されて回収される。26は集塵ダクト25の
内部に設けられたダンパで、ダクト25内の風量を調整す
るためのものである。

塗料回収装置18によって回収された粉体塗料は振動ふる
い27を有する塗装機17に供給される。振動ふるい27は粉
体塗料に混入した異物を除去するためのもので、異物が
除去された粉体塗料は静電ガン20,21に供給される。

ところでシャッタ23とダンパ26とを設けた理由である
が、シャッタ23を設けない場合には、塗装ブース19の開
口部からの粉体塗料の洩れをエアーカーテンによって防
止することが必要になるが、こうした場合には塗装ブー
ス19内で空気の移動が生ずるため、前加熱した被塗物の
温度が低下することになる。

また静電印加塗装時に、集塵ダクト25内の風量を調整す
ることなく粉体塗料を吸引すると、上記同様塗装ブース
19内でかなりの空気の移動が生ずることになる。

このようにシャッタ23およびダンパ26を設けない場合に
は、塗装ブース19内でかなりの空気の移動が生ずるた
め、前述のごとく前加熱した被塗物の温度が低下するこ
とになる。

そこで本発明では静電印加粉体塗装時に被塗物の出入口
用の開口部をシャッタ23で閉鎖し、かつダンパ26をシャ
ッタ23に連動させ、シャッタ23の閉鎖時にはダンパ26の
開度を小さくすることによって風量を低下させることに
より、粉体塗料の回収量を少なくし、塗装ブース19から
の被塗物の取出し後におけるシャッタ23の開放時にはダ
ンパ26の開度を大にすることによって風量を増大させて
迅速に粉体塗料を回収する。

このようにすることにより、静電印加粉体塗装時におけ
る塗装ブース19内の空気の移動を小さくすることがで
き、被塗物の温度の低下を極力抑制できる。

なお、塗装時ブース19の内面には塩化ビニル樹脂製のプ
ラスチック板を内張りすることが好ましい。この理由は
静電ガン20,21からの静電効果が塗装ブース19の壁面に
吸収されることを防止するためである。このようにする
ことにより、被塗物の塗膜厚の均一化、塗着効率の向上
および塗料回収率の向上が期せられ、この結果塗装ブー
ス19の容積を小さくすることができる。

第３図は静電ガン20,21による塗装状態を示すもので、2
8は被塗物である。ここでは被塗物28としてショックア
ブソーバを例にとって説明する。ショックアブソーバの
場合、両端部のそれぞれに段部28a,28bが形成されてい
るので、段部28a,28bの隅角部に粉体塗料が付着し易い
ように、各静電ガン20,21を斜め上向きに配置し、粉体
塗料が段部28a,28bに対し斜め下方から噴射されるよう
にして粉体塗料の付着性を向上させる。

より具体的には、一方の静電ガン20を他方の静電ガン21
よりも上方に位置させ、かつこの一方の静電ガン20を静
電印加塗装時、同一姿勢を保持させて上下方向にストロ
ークさせるとともに他方の静電ガン21は固定しておく。

なお、一方の静電ガン20の傾斜角度θ_１は約15°、他方
の静電ガン21の傾斜角度θ_２は約75°であるのが最も好
ましい。また一方の静電ガン20のストロークは350mm、
ストロークの速度は300mm/秒が好ましい。

さらに静電印加粉体塗装に際しては被塗物28を回転させ
る。この回転速度は塗装時間により規制される。

つぎに上記装置を用いての塗装条件のより具体的な一例
について述べる。

静電印加塗装を行う場合、一方の静電ガン20で９〜10
回、他方の静電ガン21で２〜３回の重ね塗りを行う。こ
の場合、被塗物28の回転速度は、一方の静電ガン20の塗
装時間が10秒で、他方の静電ガン21の塗装時間が４秒の
とき、44rpmに設定する。

塗装の使用量はつぎのとおりである。静電ガン20,21の
円管部の長さ350mm、円管部の直径53mm、ショックアブ
ソーバ（被塗物28）の段部28a,28bの直径d₁,d₂が200mm
の場合； 平均膜厚42μｍ、最大膜厚60μｍ、最小膜圧30μｍの塗
膜が上記の条件で得られた。

このときの塗料の重量は12gであった。

ここに上記の条件とは、つぎのとおりである。すなわ
ち、一方の静電ガン20の吐出量56g/分、他方の静電ガン
21の吐出時間４秒、被塗物28の回転速度44rpm、一方の
静電ガン20のストローク速度300mm/秒、ストローク350m
m。

上記から塗着率94.5％、剰余塗料5.5％であることがわ
かる。

この剰余塗料は、第２図に示すように、塗料回収装置18
によって回収され、振動ふるい27で異物が除去された
後、図示しない塗料タンクを経て直ちに再使用される。

上記のようにして被塗物の静電印加粉体塗装が完了した
ならば、被塗物に付着した塗料を完全に溶着させるため
に後加熱により塗膜の焼付けを行う。

塗膜焼付け装置としては高温型赤外線加熱装置を用い
る。塗膜の色は主として黒色であることから、特に赤外
線の周波数にかかわらず赤外線の吸収効率が高く、この
ため、赤外線発生熱源の表面温度を500〜1000℃にする
ことによって被塗物の急速加熱が可能になる。

加熱装置の具体的な例として熱コイルをカンタル線と
し、カンタル線を熱伝導率約0.1〜0.2Kcal/n・ｈのセラ
ミックファイバ製断熱ボードに取り付けて定格10.5KWお
よび21KWの２種類のパネル構造体を形成し、これらのパ
ネル構造体を組合せて箱形にした加熱炉を一例として挙
げることができる。

このような加熱炉に、塗装ブースと同様に被塗物の出入
開口部にシャッタを設け、内部の空気の移動を抑制しな
がら塗装後の被塗物を装入して測温したところ、炉内装
入時間２分40秒で、焼付け温度180℃、焼付け時間２分
が得られた。このときの赤外線発生熱源の表面温度は加
熱炉の下部が500℃、上部が700℃であった。

つぎに上記塗装に使用される粉体塗料について述べる。
粉体塗料としては焼付け温度180℃、焼付け時間２分で
硬化するもの、たとえばエポキシ樹脂（平均分子量約12
00〜1600、エポキシ当量700〜1000のビスフェノールＡ
型エポキシ樹脂）と、カルボキシル基を有するポリエス
テル樹脂（平均分子量2800〜3800、酸価50〜70）と、こ
れらの樹脂の硬化反応速度を促進するグリコール変性イ
ミダゾール触媒とからなる粉体塗料を用いる、 この具体的な一例として東京ペイント株式会社の製造に
かかる製品名「パウゼットTM-85黒」で、最大粒径100μ
ｍ、平均粒径42μｍに調整されたものを挙げることがで
きる。

しかし粉体塗料としては上記に限らず温度180〜250℃、
焼付け時間２分間で硬化するものであれば適宜選択でき
る。

このように本実施例では短時間で硬化するという樹脂の
性質に加えて急速加熱が可能な加熱炉を用い、かつ被塗
物は前加熱されることから焼付け時間が大巾に短縮され
る。

このような粉体塗料は焼付け時間の短縮化という点にお
いて有利であるばかりではなく塗装においても有利とい
える。すなわち、本発明では粉体塗料の粘度を増大させ
るために前加熱することは前述のとおりであるが、この
効果をさらに増大させるためには粉体塗料が110℃前後
で被塗物に溶着することが好ましく、さきに例示した樹
脂はこれを満足するからである。

焼付け硬化が完了したならば、つぎに冷却を行う。この
冷却は被塗物急冷用の水スプレ装置または浸漬装置とフ
ァンによる冷却とによって行う。

つぎに上記構成に係る粉体塗装装置の作用について述べ
る。まず第１図に示す取付けゾーン３において被塗物を
ハンガ２に取付けた後、ハンガ２を間欠駆動して被塗物
を各ゾーンで停止させ、脱脂、水洗、表調、化成処理、
水洗、湯洗、エアブローした後、前加熱ゾーン11で前述
した手段により被塗物を150〜200℃に加熱する。

ついで前加熱後の被塗物を塗装ブース19の開口部から塗
装ブース19内に収容して、該開口部をシャッタ23で閉鎖
した後、前述したようにして被塗物28に粉体塗料を噴射
する。

こうして塗装が完了したならば、後加熱ゾーン13で被塗
物28に付着した粉体塗料の焼付けを行う。ここでは前述
したように被塗物28を加熱炉内に２分40秒間入れ、180
°の温度で２分間焼付けを行う。

焼付け後、水冷ゾーン14および空冷ゾーン15で被塗物を
冷却した後、取外しゾーン16でハンガ２から被塗物を取
り外す。

第４図および第５図は、上記のようにして塗装された塗
膜厚の測定結果を示すもので、第３図は上下にストロー
クする静電ガン20によって塗装された被塗物（ショック
アブソーバ）のシェル部28cにおける塗膜厚を示し、第
４図は固定静電ガン21によって塗装された下側段部28b
（スプリング受け）における塗膜厚を示す。

同図において、●を結ぶグラフは第６図に示すショック
アブソーバのＡ部位における膜圧、×を結ぶグラフはＢ
部位の膜厚、△を結ぶグラフはＣ部位の膜厚、○を結ぶ
グラフはＤ個所における膜厚を示す。また、▲を結ぶグ
ラフは従来の静電塗装によって得られた膜厚を示す。

なお、第４図および第５図において、Ｐの範囲は上側段
部28aの下面から10mm下までのシェル部28cにおける膜厚
を示し、Ｒの範囲はシェル部28cの外周面から径方向10m
mまでの下側段部28bの下面における膜厚を示す。

同図からわかるように、本発明による場合は、40μｍ以
上の膜厚が得られ、しかも膜厚はほぼ均一で、この塗装
状態はグラフのP,Rからわかるように段部28a,28bの隅角
部においてもほとんど変化していない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明では前加熱を行った後、噴
射向きを工夫した静電ガンにより静電印加塗装を行うの
で、被塗物に対する粉体塗料の塗着効率が向上し厚い膜
厚が得られ、しかも膜厚の均一化が図れるため、連続運
転での品質の安定確保が可能になる。

また、塗装ブースのシャッタおよびダクト内のダンパの
操作により、塗装ブース内の空気の流れを小さく抑える
ことができるので、粉体塗料の粘着性や静電印加効果を
最大限に高めることが可能になり、塗着効率のより一層
の向上を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる粉体塗装装置の全体構成図、 第２図は第１図の塗装ゾーンの具体例を示す平面図、 第３図は静電ガンの配置を示す略示図、 第４図および第５図は塗膜厚を示すグラフ、 第６図はショックアブソーバの下側段部の下面図であ
る。 11……前加熱ゾーン（前加熱装置） 13……後加熱ゾーン（後加熱装置） 19……塗装ブース 20,21……静電ガン 28……被塗物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉本 辰夫 東京都江東区豊洲１−１−７ (56)参考文献 特開 昭51−38324（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被塗物を前加熱する前加熱装置と、前加熱
   された被塗物に粉体塗料を噴射する静電ガンを備えた塗
   装ブースと、前記静電ガンにより静電塗装された被塗物
   を後加熱する後加熱装置とを連続に設置し、かつ前記塗
   装ブース内の余剰の粉体塗料をダクトを通じて吸引回収
   する粉体回収装置を設置した粉体塗装装置において、前
   記塗装ブースの、被塗物を出し入れするための開口部に
   シャッタを配置し、前記静電ガンは、回転自在に支持さ
   れた被塗物の回転軸線に対して交差する方向に粉体塗料
   を噴射するように噴射向きを設定し、さらに前記ダクト
   に吸引風景を調整するダンパを配設したことを特徴とす
   る粉体塗装装置。