JP2001232277A - 塗膜形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】至近距離で塗料を塗装する際に、タレやタマリ
等の塗膜欠陥を生じることなく、しかも空調エネルギー
を大幅に削減できる塗膜形成方法を提供する。 【解決手段】被塗面に、至近距離で塗料を塗装してなる
塗膜形成方法において、（Ｉ）該塗料の塗装時に、該塗
料の噴霧粒子が被塗面に移動するほぼ同じ方向に向け
て、塗料噴出口の後方から塗装パターンの周囲に該パタ
ーンに接触するように温度及び／又は湿度が制御された
空気を噴射する、あるいは（II）該塗料が塗装された被
塗物を空気流で包囲し、高速エアブローを行なう、のい
ずれか一方又は両方によって塗着塗料の固形分を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、至近距離で塗料を
塗装する際にタレやタマリ等を生じることなく塗膜を形
成できる方法に関する。

【０００２】

【従来技術及びその課題】従来、吹付け塗装は、刷毛や
ローラー塗装と比べて塗着効率が非常に低く、通常３０
〜６０％程度であり、該塗着効率を向上させるためには
至近距離で吹付け塗装を行なうことが有効であり、スプ
レーガンを数センチメートルの塗装距離で移動させなが
ら吹付け塗装すれば塗着効率を９０％以上確保すること
も可能である。また該吹付け塗装は、一般に塗装ブース
内で行われており、該塗装ブース内は、通常、温度及び
湿度を適性に制御する空調がなされている。

【０００３】該至近距離での塗装では、しかしながら、
噴霧塗料粒子の飛行中に溶媒があまり揮散しない内に被
塗面に塗着するため、塗着塗料の固形分が低くなり、タ
レやタマリ等の塗膜欠陥を発生するという不具合があっ
た。そのため塗装ブース内の温度及び湿度の制御を厳密
に行なうことが考えられが、該塗装ブース内では給排気
をしつつ温度及び湿度を制御するため、塗装ブース全体
で空調に消費されるエネルギーは相当なもので、通常、
一般工業塗装ラインの工程の中で最大であり、このエネ
ルギー削減も重要課題であった。

【０００４】本発明の目的は、至近距離で塗料を塗装す
る際にタレやタマリ等を生じることなく、しかも空調エ
ネルギーを大幅に削減できる塗膜形成方法を提供するこ
とである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、被塗面に、至
近距離で塗料を塗装してなる塗膜形成方法において、
（Ｉ）該塗料の塗装時に、該塗料の噴霧粒子が被塗面に
移動するほぼ同じ方向に向けて、塗料噴出口の後方から
塗装パターンの周囲に該パターンに接触するように温度
及び湿度が制御された空気を噴射する、あるいは（II）
該塗料が塗装された被塗物を空気流で包囲し、高速エア
ブローを行なう、のいずれか一方又は両方によって塗着
塗料の固形分を制御することを特徴とする塗膜形成方法
に関する。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明において用いられる塗料
は、水あるいは有機溶剤を主たる溶媒とし、基体樹脂成
分としてアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタ
ン系樹脂、アルキド系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコン
系樹脂、フッ素系樹脂などを含有し、さらに必要に応じ
て着色顔料、メタリック顔料（パール系含む）、体質顔
料、架橋剤、塗面調製剤、粘度調製剤、有機溶剤などを
配合してなるものである。

【０００７】本発明の塗膜形成方法において、被塗面
は、例えば金属もしくはプラスチックなどの素材面、さ
らには必要に応じて電着塗料などの下塗りや中塗りなど
を塗装、硬化してなる自動車車体外板面などの塗装面が
挙げられる。

【０００８】上記塗料の塗装は、回転式静電塗装、エア
ースプレー（二流体ノズル）、エアレススプレーなどを
用いて至近距離で行われ、１回又は２回以上塗り重ねて
もよく、塗装膜厚は硬化塗膜で約２〜２００μｍとなる
よう行われる。ここで至近距離とは、通常、塗装機と被
塗物面との塗装距離が２００ｍｍ以内、好ましくは１０
０ｍｍ以内のことである。

【０００９】本発明の塗膜形成方法においては、（Ｉ）
該塗料の塗装時に、該塗料の噴霧粒子が被塗面に移動す
るほぼ同じ方向に向けて、塗料噴出口の後方から塗装パ
ターンの周囲に該パターンに接触するように温度及び／
又は湿度が制御された空気（以下、「制御空気」と略称
することがある）を噴射する、あるいは（II）該塗料が
塗装された被塗物を空気流で包囲し、高速エアブローを
行なう、のいずれか一方又は両方によって塗着塗料の固
形分を制御するものである。

【００１０】さらに必要に応じて上記塗料を２回以上塗
装する場合にも、各塗装ステージにおいて（Ｉ）を行な
って塗着塗料の固形分を制御したり、各塗装ステージの
塗装後に（II）を行なって塗着塗料の固形分を制御して
もよい。

【００１１】上記（Ｉ）の方法では、塗装機から塗料が
噴霧されて形成された噴霧塗料粒子パターンの噴霧塗料
粒子の被塗物への移動方向とほぼ同じ方向に向けて且つ
塗料噴出口より後方から該噴霧塗料粒子パターンに接触
するように該パターンの周囲に制御空気を供給する。通
常、噴霧塗料粒子の移動方向にほぼ平行に、被塗物に対
してほぼ鉛直に噴出される。

【００１２】制御空気の温度、湿度は、ブース内の空気
の条件（温度、湿度）などによって適宜設定すればよ
く、特に限定されるものではないが、通常、塗装面位置
での温度が２０〜８０℃、好ましくは３０〜７０℃であ
り、湿度が３０％ＲＨ以下、好ましくは１〜２０％ＲＨ
の範囲内にあることが好適である。制御空気は、例え
ば、外気を加熱することによって生成することができ、
また、加熱に加えて除湿を行うことによって生成するこ
とができ、場合によっては加熱せずに除湿を行うことに
よって生成することもできる。また、シェーピングエア
の空気の温度及び湿度を予め制御していてもよく、これ
によって、さらに効率的に本発明の効果を向上させるこ
とができる。

【００１３】上記したように、従来のようにブース全体
を空調することなく、局所的に制御空気を吹き付ける本
発明方法によって、噴霧塗料粒子の塗着塗料の固形分を
制御することが可能である。

【００１４】以下、図面に基いて（Ｉ）の方法を説明す
る。

【００１５】図１は、回転霧化塗装機での（Ｉ）の方法
を説明する概略図であり、（ａ）は塗装中の回転霧化塗
装機の側面図であり、（ｂ）は回転霧化塗装機をベルカ
ップ側からみた正面図である。また図２は、二流体ノズ
ルでの（Ｉ）の方法を説明する概略図であり、（ａ）は
塗装中の二流体ノズルの側面図であり、（ｂ）は制御空
気噴出機側からみた正面図である。

【００１６】図１において、回転霧化塗装機１の円筒ボ
ディーに、温度及び湿度が制御された空気を吹き出す複
数個のエアダクト８が取り付けられている。複数個のエ
アダクト８は、それぞれ空気噴出口８ａを有する。空気
噴出口８ａは、被塗物に対して塗料噴出口より後方とな
り、しかも複数個の該空気噴出口８ａが円状となるよう
に該エアダクト８が配置されており、且つ複数個のエア
ダクト８から温度及び湿度が制御された空気９を噴霧塗
料粒子パターンを取り囲むように供給する［図１（ａ）
においては、説明上、２個のエアダクトから噴出された
制御空気９が記載されているが、実際は複数個のエアダ
クト８の全てから制御空気９が噴出している。］。

【００１７】温度及び湿度が制御された空気９は、例え
ば、空温エア発生装置（図示せず）で生成することがで
き、生成された制御空気９は蛇腹ホース（図示せず）を
経て、エアダクト８に供給され、さらにスプレー開始信
号と連動してエアダクト８の空気噴出口８ａから塗料霧
化粒子の噴霧塗料粒子パターン６を取り囲むように該パ
ターン６の周囲に放出されるようになっている。該パタ
ーン６は、ベルカップ２によって生成された塗料粒子が
ベルカップ周囲から噴出されるシェーピングエアにより
形成されるものであり、温度及び湿度が制御された空気
９は、このシェーピングエアの随伴流となって噴霧塗料
粒子パターン６に接触する。

【００１８】従って、噴霧塗料粒子パターン６内の霧化
塗料粒子は、ベルカップ２から被塗物４へ飛行し塗着す
るまでの間、制御空気９が随伴されたシェーピングエア
雰囲気により揮発成分（有機溶剤、水など）の蒸発速度
が制御され、適正な塗着塗料固形分で被塗物面４に到達
することができる。

【００１９】図２においても同様に、二流体ノズルの円
筒ボディー１０に、温度及び湿度が制御された空気を吹
き出す複数個のエアダクト１２が取り付けられており、
これらのエアダクト１２は、それぞれ空気噴出口１２ａ
を有する。空気噴出口１２ａは、被塗物に対して塗料噴
出口より後方となり、しかも複数個の該空気噴出口１２
ａが塗料噴出口を取り囲むように該エアダクト１２が配
置されており、且つ複数個のエアダクト１２から温度及
び湿度が制御された空気１３を噴霧塗料粒子パターンを
取り囲むように供給する。

【００２０】温度及び湿度が制御された空気１３は、例
えば、空温エア発生装置（図示せず）で生成することが
でき、生成された制御空気１３は蛇腹ホース（図示せ
ず）を経て、エアダクト１２に供給され、さらにスプレ
ー開始信号と連動してエアダクト１２の空気噴出口１２
ａから塗料霧化粒子の噴霧塗料粒子パターン１４を取り
囲むように該パターン１４の周囲に放出されるようにな
っている。該パターン１４は、二流体ノズルの霧化エア
・パターンエアにより形成されるものであり、温度及び
湿度が制御された空気１３は、この霧化エア・パターン
エアの随伴流となって噴霧塗料粒子パターン１４に接触
する。従って、噴霧塗料粒子パターン１４内の霧化塗料
粒子は、被塗物１５へ飛行し塗着するまでの間、制御空
気が随伴された霧化エア・パターンエア雰囲気により揮
発成分（有機溶剤、水など）の蒸発速度が制御され、適
正な塗着塗料固形分で被塗物面１５に到達することがで
きる。

【００２１】次いで上記（II）の方法では、塗料が塗装
された被塗物を空気流で包囲し、高速エアブローを行な
うものである。これによって、塗着面からの揮発成分
（有機溶剤、水など）の蒸発速度を調節することがで
き、塗装後の塗着塗料の固形分を制御することができ
る。空気流には、前記（Ｉ）の制御空気を用いることが
でき、その温度、湿度は前記（Ｉ）の方法と同様にし
て、適宜設定することもできる。さらに該空気流には、
熱風発生装置からのものや、塗装ブースの空気をそのま
ま使用して、その空気流の当て方（水平及び／又は垂
直）や風速を調整することによって水分蒸発を促進して
もよい。

【００２２】以下、図面に基いて（II）の方法を説明す
る。

【００２３】図３は、（II）の方法を説明する概略図で
あり、（ａ）は被塗物が搬送されるラインに対して垂直
方向に高速エアブロー装置が設置された図であり、
（ｂ）は同ラインに対して水平方向に高速エアブロー装
置が設置された図である。

【００２４】図３（ａ）及び（ｂ）において、高速エア
ブロー装置は、ダクト２１で接合された熱風発生装置２
０及び熱風ボックス２２を具備し、該熱風ボックス２２
には多数の吹き出し口２３が設けられている。該吹き出
し口２３は被塗物の形状によって吹き出しの有無が制御
される。（ａ）では被塗物の両側面部に熱風である空気
流の吹き出し口２３を設けており、一方（ｂ）では被塗
物の上部に吹き出し口２３を設けている。夫々熱風ボッ
クス２２は、被塗物の部位によって熱風を当てる適性距
離に調整できるように前後、あるいは上下に移動可能に
設置されている。

【００２５】従って、塗装された被塗物の塗着面は、空
気流により揮発成分（有機溶剤、水など）の蒸発速度が
制御され、適正な塗着塗料の固形分にすることができ、
セッティングやプレヒート工程を大幅に削減できる。さ
らにかかる高速エアブローの能力を高めることでこれら
の工程をなくすことが可能である。

【００２６】また本発明の塗膜形成方法においては、塗
装ブースの温湿度に応じて、予めプログラムされた条件
から、（Ｉ）及び（II）において使用される空気の温度
及び／又は湿度、風量を最適値になるように自動的に制
御することができる。

【００２７】具体的には、図４に基いて説明する。塗装
ブース内に設置された温度及び湿度センサーで温度及び
湿度が感知され、そのフィードバック信号が塗装ブース
温湿度管理端末に常時送られモニターされており、その
温湿度データが中央制御盤にリアルタイムで送られる。
該中央制御盤では、塗装ブースの温湿度が塗装可能範囲
であるかを判断すると共に、予めプログラムされた条件
から、（Ｉ）及び（II）において使用される制御空気の
温度、湿度、風量などが適切であるかを判断する。ブー
スの温湿度及び制御空気発生装置の空調能力から予測塗
着塗料の固形分を推定し、適切でない場合には、最適値
となるように演算され、（Ｉ）及び（II）において使用
される制御空気（熱風）発生装置の温度、湿度、風量の
指示が送られ、ファン回転数や各ダンパーの調整弁の開
閉度が自動的に調整される。

【００２８】

【発明の効果】本発明方法によれば、至近距離での塗装
においてタレやタマリ等の塗膜欠陥を生じることなく、
また塗装ブース内の温湿度調節も厳密に行なう必要がな
く空調エネルギーを大幅に削減できる塗膜形成が可能で
ある。

【００２９】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明する。

【００３０】実施例１ 直径約５ｍｍφの空孔を有する厚さ０．８ｍｍの鋼板
に、「エレクロン＃９４００」（関西ペイント社製、商
品名、カチオン電着塗料）を常法により乾燥膜厚で２０
μｍとなるよう電着塗装し、１７５℃で３０分間加熱硬
化させ、その上に自動車用中塗りサーフェーサーを乾燥
膜厚で３０μｍとなるようエアスプレー塗装し、１４０
℃で３０分間加熱硬化させ、被塗板とした。

【００３１】「ソフレックス５００ＴＬ」（関西ペイン
ト社製、商品名、上塗り塗料）を、希釈用シンナーで１
２秒／フォードカップ＃４（２０℃）に粘調し、希釈固
形分４０％とした。該塗料を、図１に示す上記（Ｉ）の
回転霧化塗装機１として「μマイクロベル」（ランズバ
ーグ社製）を使用し、ベルカップ２として、直径７０ｍ
ｍφのメタリックベル用ベルカップ（ランズバーグ社
製）を使用して、垂直に設置した被塗板に乾燥膜厚で２
５μｍとなるように塗装した。

【００３２】塗装条件は、回転数９０００ｒｐｍ、塗料
吐出量９０ｃｃ／ｍｉｎ、シェーピングエア圧１．０ｋ
ｇ／ｃｍ２（空気使用量：３００Ｎｌ／ｍｉｎ）、塗装
距離５０ｍｍ、印加電圧０ｋＶ、コンベア速度２．５ｍ
／分、レシプロ幅３０ｃｍ、レシプロ速度１８ｍ／分と
し、塗装ブースは、ブース温度２０℃、ブース湿度７０
％とし、図１における温度及び湿度が制御された空気９
の温度を５０℃（２０％ＲＨ）、風速３ｍ／秒、その供
給空気量を１ｍ３／ｍｉｎに設定して、該制御空気９を
ベル２及びレシプロ機（図示せず）と連動させて吹き付
けた。

【００３３】比較例１ 上記実施例１において、温度及び湿度が制御された空気
９を吹き付けない以外は実施例１と同様に行った。

【００３４】比較例２ 上記実施例１において、塗装距離を２００ｍｍ、印加電
圧−４０ｋＶとし、温度及び湿度が制御された空気９を
吹き付けない以外は実施例１と同様に行った。

【００３５】実施例２ 比較例１において、塗料塗装後、１分間のセッティング
後に、図３（ａ）に示す上記（II）の通り高速エアブロ
ーを行なう以外は比較例１と同様にして塗装を行なっ
た。高速エアブローの吹き付け空気は、制御空気（５０
℃、２０％ＲＨ）を利用し、風速７ｍ／ｓで1分間吹き
付けた。

【００３６】実施例３ 実施例１において、塗料塗装後、１分間のセッティング
後に、図３（ａ）に示す上記（II）の通り垂直に高速エ
アブローを行なう以外は実施例１と同様にして塗装を行
なった。高速エアブローの吹き付け空気は、制御空気
（５０℃、２０％ＲＨ）を利用し、風速７ｍ／ｓで吹き
付けた。

【００３７】上記実施例及び比較例における塗料塗装１
分後及び２分後の塗着塗料の固形分を測定し、また得ら
れた塗装板における塗料のタレ、タマリなどの塗面状態
を調査した。下記表１に塗着塗料の固形分及び塗面状態
の結果を示す。

【００３８】表１において、塗装板における塗料のタ
レ、タマリは、塗装板の穴部周辺の塗膜の膨らみ程度に
よって下記基準に基づいて評価した。

【００３９】 ○：穴部周辺の塗膜に膨らみは認められない △：穴部周辺の塗膜に膨らみがかなり認められる ×：穴部周辺の塗膜に膨らみが著しく認められる。

【００４０】

【表１】

【００４１】上記表１から明らかなように、塗装距離が
２００ｍｍから５０ｍｍと至近距離になると塗着塗料の
固形分が低くなり、タレやタマリの問題が生じるが、塗
着固形分を制御する（Ｉ）及び（II）の手法を用いるこ
とにより、至近距離での塗装でも塗着塗料の固形分が上
昇し、タレやタマリの問題が解消し、良好な塗面状態と
なる。またする（Ｉ）及び（II）の手法を併用すれば塗
着固形分は急上昇し、乾燥炉のエネルギー削減も可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法において回転霧化塗装機での塗着塗
料の固形分を制御する手法（Ｉ）の概略図であり、
（ａ）は塗装中の回転霧化塗装機の側面図であり、
（ｂ）は回転霧化塗装機をベルカップ側からみた正面図
である。

【図２】本発明方法において二流体ノズルでの塗着塗料
の固形分を制御する手法（Ｉ）の概略図であり、（ａ）
は塗装中の二流体ノズルの側面図であり、（ｂ）は制御
空気噴出機側からみた上面図である。

【図３】本発明方法において塗着塗料の固形分を制御す
る手法（II）を説明する概略図であり、（ａ）は被塗物
が搬送されるラインに対して水平方向に高速エアブロー
装置が設置された図であり、（ｂ）は同ラインに対して
垂直方向に高速エアブロー装置が設置された図である。

【図４】本発明方法で用いられる空調制御システムの工
程説明図である。

【符号の説明】

１：回転霧化塗装機 ２：ベルカップ ４：被塗物 ５：ウェット塗膜 ６：噴霧塗料粒子パターン ８：エアダクト ９：温度及び湿度が制御された空気 １０：二流体ノズルの円筒ボディ １２：エアダクト １３：温度及び湿度が制御された空気 １４：噴霧塗料粒子パターン １５：被塗物 ２０：熱風発生装置 ２１：ダクト ２２：熱風ボックス ２３：吹き出し口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井納 智史 神奈川県平塚市東八幡４丁目17番１号 関 西ペイント株式会社内 Ｆターム(参考） 4D075 AA01 AA23 AA76 AA86 4F033 AA01 BA03 LA02 4F035 AA03 BA23 BB15 BB16

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被塗面に、至近距離で塗料を塗装してなる
   塗膜形成方法において、（Ｉ）該塗料の塗装時に、該塗
   料の噴霧粒子が被塗面に移動するほぼ同じ方向に向け
   て、塗料噴出口の後方から塗装パターンの周囲に該パタ
   ーンに接触するように温度及び／又は湿度が制御された
   空気を噴射する、あるいは（II）該塗料が塗装された被
   塗物を空気流で包囲し、高速エアブローを行なう、のい
   ずれか一方又は両方によって塗着塗料の固形分を制御す
   ることを特徴とする塗膜形成方法。
2. 【請求項２】塗装ブースの温湿度に応じて、予めプログ
   ラムされた条件から、（Ｉ）及び（II）において使用さ
   れる空気の温度及び／又は湿度、風量を最適値になるよ
   うに自動的に制御する請求項１記載の塗膜形成方法。