JP2004195355A

JP2004195355A - 淡色系メタリック塗料の塗装方法

Info

Publication number: JP2004195355A
Application number: JP2002366660A
Authority: JP
Inventors: Tomonari Nagase; 伴成長瀬; Toshiharu Morita; 年春森田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】従来、強い静電気を付与することで、メタリック塗料中のアルミ箔片の姿勢を制御することが提案されてきた。姿勢は制御できるが、磁力線にアルミ箔片が沿って整列し、筋模様が発生するという新たな不具合が認められた。
【解決手段】ＮＶ値を５５〜６５％の範囲に制御することにより、色むら並びに乾燥むらの発生を抑えることができ、高い品質の塗装面を得ることができる。
【表５】

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の上塗り塗装に好適な淡色系メタリック塗料の塗装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メタリック塗料は、顔料に鋭いアルミ片を混ぜ、このアルミ片で金属感を発揮させる。アルミ片の姿勢によって、全体の明暗が変化するため、アルミ片の姿勢を制御することが重要であり、アルミ片の姿勢を調節する技術が提案されている（例えば、特許文献１。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１０８１０９号公報（請求項１）
【０００４】
特許文献１の請求項１に「被塗物にメタリック塗料が静電塗装された後、該メタリック塗料が乾燥固化する前に、・・・被塗物に第１電極を対峙させ、・・・静電誘導により前記被塗物表面を帯電させ、一方・・・被塗物表面に対峙させて第２電極を配設し、・・・前記メタリック塗料中のアルミ箔片の姿勢を変えることを特徴とするメタリック塗料の塗装後の表面処理方法。」と記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らが、特許文献１の方法を試したところ次の課題があることが分かった。
特許文献１での帯電電圧が数万ボルトであるため、強い磁力線（磁石であれば、Ｎ極とＳ極とに跨る弧状の線）が不可避的に形成される。
【０００６】
一方、塗料は、基本的に溶剤を加えて流動性を高めることが、塗布作業の円滑化を図るために行われる。
溶剤を多く加えるほど流動性が増すが、流動性が高いと含まれるアルミ箔片が移動しやすくなり、前記強い磁力線に沿って整列する現象が発生する。
すなわち、アルミ片が筋状に整列することから、筋状のむらができる。
【０００７】
また、磁力作用とは別に、流動性が高いと含まれるアルミ箔片が移動しやすいため、アルミ箔片同士が局部的に集まる現象も発生する。これは、色むらと称する不具合を引き起こす。
これら筋むら並びに色むらは、塗装面の品質を低下させることは言うまでもない。
そこで、本発明の目的は、メタリック塗装において、色むらの発生を抑えることのできる塗装方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１は、淡色系のメタリック塗料を回転霧化式塗装ガンで霧化するとともに高電圧で帯電させ、これと反対電位のワークに塗装するときに、下記のＮＶ値で塗装作業を実施することを特徴とする。
５５％≦ＮＶ値≦６５％
ただし、ＮＶ値は、（固形分／塗料量）×１００で定義される。
ＮＶ値は、吹付け後に一定時間経過したときの値である。
一定時間は、次の重ね塗りなどの次作業が可能になるまでの時間を指す。
【０００９】
ＮＶ値が５５％未満であると、塗料の流動性が過多であり、アルミ片が簡単に流動し、磁力線などにより色むらが発生する。
ＮＶ値が６５％を超えると、塗料の流動性が過少となり、膜厚が均一になる前に固まるなどの理由により、乾燥むらが発生する。
ＮＶ値を５５〜６５％の範囲に制御することにより、色むら並びに乾燥むらの発生を抑えることができ、高い品質の塗装面を得ることができる。
【００１０】
請求項２では、ＮＶ値は、塗装面と塗装ガンとの間の塗装距離を変更することで調整することを特徴とする。
塗装距離を大きくすると、塗粒の飛行時間が延びる。飛行時間に比例して塗粒に含まれる溶剤が蒸発する。従って、塗装距離を増大することでＮＶ値を容易に高めることができる。
【００１１】
請求項３では、ＮＶ値は、塗装ガンから噴射する塗粒の径を変更することで調整することを特徴とする。
塗粒を小径にし、その数を増やすことで、重量当りの塗粒の表面積を増加することができる。表面積が大きければ大気との接触面積が増し、塗粒に含まれる溶剤をより蒸発させることができる。従って、塗粒を細粒化することで、ＮＶ値を高めることができる。
【００１２】
請求項４では、ＮＶ値は、塗装面と塗装ガンとの間の塗装距離を変更するとともに、塗装ガンから噴射する塗粒の径を変更することで調整することを特徴とする。
塗装距離を大きくすると、塗粒の飛行時間が延びる。飛行時間に比例して塗粒に含まれる溶剤が蒸発する。従って、塗装距離を増大することでＮＶ値を容易に高めることができる。
加えて塗粒を小径にし、その数を増やすことで、重量当りの塗粒の表面積を増加することができる。表面積が大きければ大気との接触面積が増し、塗粒に含まれる溶剤をより蒸発させることができる。従って、塗粒を細粒化することで、ＮＶ値を高めることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明で採用した回転霧化式塗装ガンの要部断面図であり、回転霧化式塗装ガン１０は、毎分数万回転で回転させるベル１１と、このベル１１を囲うガン本体１２と、このガン本体１２に設けたエア通路１３及びエアノズル１４と、を備える。そして、回転霧化式塗装ガン１０には−５００００Ｖの静電気を帯電させる。
【００１４】
白抜き矢印のごとく塗料をベル１１に供給すると、塗料１５は高速回転中のベル１１に沿って広がり、ベル１１の外縁から飛び出す。すなわち、ベル１１により付与された遠心力により、飛び出すと共に微細粒になる。そこで、この様な形式の塗装ガンを回転霧化式塗装ガンと呼ぶ。
【００１５】
なお、エアノズル１４から吹出すエア１５は塗粒１６を囲う。そのため、エア１５を増量すると塗粒１６の広がりを抑えつつ塗粒１６の飛行速度を高めることができる。逆に、減量すると塗粒１６の広がりを促しつつ塗粒１６の飛行速度を下げることができる。そこで、このエア１５をシェーピングエアと呼ぶ。
【００１６】
遠心力は、ベル１１の径及び回転速度に正比例するため、径及び／又は回転速度を増加することで、塗粒１６はより小径になる。
【００１７】
図２は塗装ロボットの配置図であり、ワークとしての車両ボディ２０の脇に塗装ロボット２１を設置し、この塗装ロボット２１のアーム２２の先端に回転霧化式塗装ガン１０を取付け、第１軌跡Ｔ１のごとく回転霧化式塗装ガン１０を、車両ボディ２０に沿って相対移動させる。第１軌跡Ｔ１はティーチングにより達成できる。
【００１８】
なお、回転霧化式塗装ガン１０の軸２３が、車両ボディ２０の曲面の法線２４に合致するように塗装ロボット２１を三次元立体形状追従制御させる。
【００１９】
各種の塗装作業を実施したところ以下のことが判明した。すなわち、塗装直後のアルミ片の姿勢を図３で述べ、塗装直後から一定時間経過時点でのアルミ片の形態を表１で説明する。
【００２０】
図３はアルミ片の姿勢とシェーピングエアの関係を調べたグラフであり、縦軸はシェーピングエアの量Ｎｌ（ノーマルリットル）／分を示す。なお、縦軸目盛りに添えた括弧内数値は流速を示す。
シェーピングエアの量が６５０Ｎｌ／分を超えるとアルミ片が好ましく寝る（倒れる）ことが分かった。また、シェーピングエアの量が４５０Ｎｌ／分を切ると立ったアルミ片が含まれることが分かった。
【００２１】
塗装直後から一定時間経過時点でのアルミ片の形態を、ＮＶ値で整理したものが表１である。このＮＶ値は、塗料に占める固形分の割合（％）を意味し、ＮＶ＝１００×固形分／塗料で計算することができる指標である。
ただし、ＮＶ値は、塗装ガンから塗布した後に一定時間（６０〜８０秒）経過した時点での値である。
この一定時間は、次作業（次の重ね塗りなどの作業）が可能になるまでの時間を指す。
【００２２】
【表１】

【００２３】
ＮＶ値が５５％未満であると、塗料の流動性が過多であり、寝ていたアルミ片が起きる可能性がある。この結果、色差が発生する。また、磁力線などにより筋むらが発生する。
【００２４】
ＮＶ値が６５％を超えると、塗料の流動性が過少となり、膜厚が均一になる前に固まるなどの理由により、乾燥むらが発生する。
【００２５】
この点、ＮＶ値が５５〜６５％の範囲にあれば、流動性が適度であり、色差が発生せず、筋むらが発生せず、且つ乾燥むら発生しない。
従って、ＮＶ値が５５〜６５％の範囲になるように制御する技術が必要となる。
【００２６】
図４はベルの回転速度とＮＶ値の関係を調べたグラフであり、通常の速度である３×１０^４ｒｐｍでは、ＮＶ値（８０秒）は５０％より遙かに小さかった。
回転速度を増加して４×１０^４ｒｐｍにすると、ＮＶ値（８０秒）は５０％程度であった。
回転速度をさらに増加して５×１０^４ｒｐｍにすると、ＮＶ値（８０秒）は５３％程度まで増加した。
【００２７】
回転速度を増加すると、塗料の粒子が小径化するとともに粒の数が増加する。すると、塗粒の表面積総和が増加し、そこに含まれる溶剤がより蒸発する。その結果、回転速度に比例してＮＶ値が増加する。
【００２８】
しかし、目標とするＮＶ値には至らないため、更なる工夫が必要となる。本発明者らは、塗粒の飛行時間が長ければ、この時間に比例して溶剤の蒸発が進むのではないかと考え、塗装距離（塗装面と塗装ガンとの間の距離）を増加することを試した。その結果を、次図で示す。
【００２９】
図５は塗装距離とＮＶ値の関係を調べたグラフであり、ベルの回転速度は、一律、４×１０^４ｒｐｍとした。
通常の塗装距離である２００ｍｍでは、ＮＶ値（８０秒）は５５％より遙かに小さかった。
塗装距離を増加して２５０ｍｍにすると、ＮＶ値（８０秒）は５４％程度であった。
【００３０】
塗装距離をさらに増加して３００ｍｍにすると、ＮＶ値（８０秒）は５８％程度まで増加した。
従って、塗装距離を増加すれば、ＮＶ値を高めることができることが確認できた。
【００３１】
ところで、メタリック塗料は、顔料に鋭いアルミ片を混ぜ、溶剤で薄めたものであるから、顔料の濃さによりアルミ片の目立ち方が大きく異なる。これを表２にまとめる。
【００３２】
【表２】

【００３３】
濃色であれば、アルミ片は比較的目立たなくなり、アルミ片の姿勢は気にする必要がないため、ＮＶ値はそれほど重要ではない。
逆に、淡色は、アルミ片が目立つため、ＮＶ値は極めて重要となる。
中間色は、それらの中間であって、ＮＶ値の管理はやや重要になる。
【００３４】
上記のことから、色別に制御パラメータを決めることができる。その一例を表３で説明する。
【００３５】
【表３】

【００３６】
表の最も右欄に淡色の制御パラメータを示すが、ＮＶ値を５５〜６５に管理する必要があり、そのためにはシェーピングエアを７００Ｎｌ／分とし、塗装距離を３００ｍｍとし、ベル回転速度を５×１０^４ｒｐｍとすればよい。
【００３７】
濃色はＮＶ値を殆ど管理する必要がないので、シェーピングエアを４５０Ｎｌ／分とし、塗装距離を２００ｍｍとし、ベル回転速度を３×１０^４ｒｐｍとする。
【００３８】
中間色は、両者の中間であるから、シェーピングエアを６００Ｎｌ／分とし、塗装距離を２５０ｍｍとし、ベル回転速度を４×１０^４ｒｐｍとすればよい。
【００３９】
以上の塗装制御を前提とした本発明の作用を次に説明する。
図６は側面から見た塗装要領図であり、ワークとしての車両ボディ２０に塗装ロボット２１で塗装するときに、塗料が濃色であれば、第１軌跡Ｔ１（塗装距離＝２００ｍｍ）に沿って塗装ガン１０を相対移動させる。
塗料が中間色であれば、第２軌跡Ｔ２（塗装距離＝２５０ｍｍ）に沿って塗装ガン１０を相対移動させる。塗料が淡色であれば、第３軌跡Ｔ３（塗装距離＝３００ｍｍ）に沿って塗装ガン１０を相対移動させる。
【００４０】
図７は背面から見た塗装要領図であり、ワークとしての車両ボディ２０に塗装ロボット２１で塗装するときに、塗料が濃色であれば、第１軌跡Ｔ１（塗装距離＝２００ｍｍ）に沿って塗装ガン１０を相対移動させる。
塗料が中間色であれば、第２軌跡Ｔ２（塗装距離＝２５０ｍｍ）に沿って塗装ガン１０を相対移動させる。塗料が淡色であれば、第３軌跡Ｔ３（塗装距離＝３００ｍｍ）に沿って塗装ガン１０を相対移動させる。
【００４１】
図６、図７を実施する際に、前記の表３で述べた制御ファクターを選択することは勿論のこと、塗装ガン１０の軸２３を常に曲面（塗装面）の法線２４に沿わせることが重要である。
【００４２】
次に、本発明に係る２回塗り塗装方法について説明する。
従来は、厚塗りを達成するためなどを目的として２回塗りを実施してきたが、本発明方法によれば、別の目的を達成することができる。
【００４３】
図８は２回塗り塗装ラインの平面図であり、塗装ライン３０は、１回目の上塗り塗装を行う第１ステージ３１と、その上に２回目の上塗り塗装を行う第２ステージ３２とからなる。
【００４４】
第１ステージ３１には、左側面塗り用の１番塗装ロボット２１Ａ（位置を区別するためにＡを添えたが、図２の塗装ロボット２１と同一物である。以下、同じ）と、右側面塗り用の２番塗装ロボット２１Ｂと、右上面塗り用の３番塗装ロボット２１Ｃと、左上面塗り用の４番塗装ロボット２１Ｄとを備える。
【００４５】
同様に第２ステージ３１にも、左側面塗り用の１番塗装ロボット２１Ｅと、右側面塗り用の２番塗装ロボット２１Ｆと、右上面塗り用の３番塗装ロボット２１Ｇと、左上面塗り用の４番塗装ロボット２１Ｈとを備える。
【００４６】
本発明では、第１ステージ３１の塗装ロボット２１Ａ〜２１Ｄによる１回目の上塗り条件と、第２ステージ３２の塗装ロボット２１Ｅ〜２１Ｈによる２回目の上塗り条件とに、大きく差を付けたことを特徴とする。条件の一例を次表に示す。
【００４７】
【表４】

【００４８】
濃色の場合、１回目は、シェーピングエアを４５０Ｎｌ／分とし、塗装距離を２００ｍｍとし、ベル回転速度を３×１０^４ｒｐｍとした。
ベルの回転速度が比較的低速であるため、得られる塗粒の径は比較的大径となる。そして、シェーピングエアの量が比較的少量であるため塗粒の噴射角は比較的大きくなる。
この結果、大径の塗粒を効率よく塗装面に付着させることができ、塗着効率を高めることができる。
【００４９】
濃色の場合の２回目は、シェーピングエアを６００Ｎｌ／分とし、塗装距離を２５０ｍｍとし、ベル回転速度を５×１０^４ｒｐｍとした。
ベルの回転速度が高速であるため、得られる塗粒の径は小径になる。この小径化によりＮＶ値が高まる。
そして、シェーピングエアの量が多量であるためアルミ片を寝かせることができると共に塗粒の噴射角は比較的小さくなる。加えて、塗装距離が長くなったために塗粒の飛行時間が増し、これに比例して溶剤が蒸発してＮＶ値が高まる。
この結果、色差や色むらのない光沢のある上塗り塗膜を得ることができる。
【００５０】
すなわち、本発明の２回塗り方法では、１回目は塗着効率を重視し、２回目は仕上がり品質を重視した。この結果、生産性と品質の双方を達成することができた。
【００５１】
淡色の場合、１回目は、シェーピングエアを３５０Ｎｌ／分とし、塗装距離を３００ｍｍとし、ベル回転速度を４×１０^４ｒｐｍとた。
ベルの回転速度が比較的低速であるため、得られる塗粒の径は比較的大径となる。そして、シェーピングエアの量が比較的少量であるため塗粒の噴射角は比較的大きくなる。
この結果、大径の塗粒を効率よく塗装面に付着させることができ、塗着効率を高めることができる。
【００５２】
淡色の場合の２回目は、シェーピングエアを７００Ｎｌ／分とし、塗装距離を３００ｍｍとし、ベル回転速度を５×１０^４ｒｐｍとた。
ベルの回転速度が高速であるため、得られる塗粒の径は小径になる。この小径化によりＮＶ値が高まる。
そして、シェーピングエアの量が多量であるためアルミ片を寝かせることができると共に塗粒の噴射角は比較的小さくなる。
この結果、色差や色むらのない光沢のある上塗り塗膜を得ることができる。
【００５３】
すなわち、本発明の２回塗り方法では、１回目は塗着効率を重視し、２回目は仕上がり品質を重視した。この結果、生産性と品質の双方を達成することができた。
【００５４】
濃色の塗装条件と淡色の塗装条件とを比較すると、濃色に対して淡色は、シェーピングエアを増量し、且つベル回転速度を大きく設定する。
これは、ＮＶ値の管理などを厳しく行う必要がある淡色と、ＮＶ値の管理などを厳しく行う必要がない濃色とに差を付けたことを意味する。
【００５５】
中間色については、濃色を淡色の中間であるため、説明は省略する。
【００５６】
表４の条件で塗装を実施したところ、目的とする塗装品質を得ることができた。そこで、表４を考察すると、１回目より２回目に、シェーピングエアを増量したのでアルミ片をより寝かせることことができ、塗装距離及びベル回転速度を増加したのでＮＶ値を高めることができたと考えられる。
【００５７】
従って、塗装品質を高める上では、シェービングエアの増量、塗装距離の増加、ベル回転速度の増加の３つが有効である。しかし、塗装距離とベル回転速度との一方を増加することでもＮＶ値を高めることができることなどを考慮すれば、少なくとも、シェービングエアの増量、塗装距離の増加の３つのうち２つが達成できれば塗装品質を高めることができると言える。
【００５８】
例えば、機構的にベル回転速度を高めることに限界があるときには、ベル回転速度は据え置き、シェービングエアを増量し塗装距離を増加させるとよい。また、設備的に塗装距離を増加することに制約がある場合には、塗装距離は据え置き、シェービングエアを増量し、ベル回転速度を増加させるとよい。
【００５９】
尚、本実施例では、ワークは車両ボディとしたが、ワークはこれに限定するものではなく、筐体、平板、曲板などの塗装に、本発明を適用することは差し支えない。
【００６０】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１によれば、ＮＶ値を５５〜６５％の範囲に制御することにより、色むら並びに乾燥むらの発生を抑えることができ、高い品質の塗装面を得ることができる。
【００６１】
請求項２では、ＮＶ値は、塗装面と塗装ガンとの間の塗装距離を変更することで調整することを特徴とする。
塗装距離を大きくすると、塗粒の飛行時間が延びる。飛行時間に比例して塗粒に含まれる溶剤が蒸発する。従って、塗装距離を増大することでＮＶ値を容易に高めることができる。
【００６２】
請求項３では、ＮＶ値は、塗装ガンから噴射する塗粒の径を変更することで調整することを特徴とする。
塗粒を小径にし、その数を増やすことで、重量当りの塗粒の表面積を増加することができる。表面積が大きければ大気との接触面積が増し、塗粒に含まれる溶剤をより蒸発させることができる。従って、塗粒を細粒化することで、ＮＶ値を高めることができる。
【００６３】
請求項４では、ＮＶ値は、塗装面と塗装ガンとの間の塗装距離を変更するとともに、塗装ガンから噴射する塗粒の径を変更することで調整することを特徴とする。
塗装距離を大きくすると、塗粒の飛行時間が延びる。飛行時間に比例して塗粒に含まれる溶剤が蒸発する。従って、塗装距離を増大することでＮＶ値を容易に高めることができる。
加えて塗粒を小径にし、その数を増やすことで、重量当りの塗粒の表面積を増加することができる。表面積が大きければ大気との接触面積が増し、塗粒に含まれる溶剤をより蒸発させることができる。従って、塗粒を細粒化することで、ＮＶ値を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で採用した回転霧化式塗装ガンの要部断面図
【図２】塗装ロボットの配置図
【図３】アルミ片の姿勢とシェーピングエアの関係を調べたグラフ
【図４】ベルの回転速度とＮＶ値の関係を調べたグラフ
【図５】塗装距離とＮＶ値の関係を調べたグラフ
【図６】側面から見た塗装要領図
【図７】背面から見た塗装要領図
【図８】２回塗り塗装ラインの平面図
【符号の説明】
１０…回転霧化式塗装ガン、２０…ワークとしての車両ボディ。

Claims

淡色系メタリック塗料を回転霧化式塗装ガンで霧化するとともに高電圧で帯電させ、これと反対電位のワークに塗装するときに、下記のＮＶ値で塗装作業を実施することを特徴とする淡色系メタリック塗料の塗装方法。
５５％≦ＮＶ値≦６５％
ただし、ＮＶ値は、（固形分／塗料量）×１００で定義される。
ＮＶ値は、吹付け後に一定時間経過したときの値である。
一定時間は、次の重ね塗りなどの次作業が可能になるまでの時間を指す。
前記ＮＶ値は、塗装面と塗装ガンとの間の塗装距離を変更することで調整することを特徴とする請求項１記載の淡色系メタリック塗料の塗装方法。
前記ＮＶ値は、塗装ガンから噴射する塗粒の径を変更することで調整することを特徴とする請求項１記載の淡色系メタリック塗料の塗装方法。
前記ＮＶ値は、塗装面と塗装ガンとの間の塗装距離を変更するとともに、塗装ガンから噴射する塗粒の径を変更することで調整することを特徴とする請求項１記載の淡色系メタリック塗料の塗装方法。