JP2009082766A - 塗装方法及び塗装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表面に形成された塗膜の品質の低下を防止しつつも、乾燥時間を短縮することが目的とされる。
【解決手段】
本発明の実施の形態にかかる塗装方法は、第１工程及び第２工程を備え、第１工程と第２工程とを複数回繰り返し実行する。第１工程では、溶剤を含んだ塗料を対象基材（円筒物１０１）の表面（内面１０１ａ）に噴き付けて、表面（内面１０１ａ）に極めて薄い塗膜１１を形成する。第２工程では、第１工程で形成された塗膜１１から、溶剤を蒸発させる。
【選択図】図１

Description

本発明は塗装方法及び塗装装置に関し、特に対象基材の表面への塗膜の形成及び乾燥に関する。

従来から、対象基材の表面に塗料を塗布する技術が提案されている。具体的には例えば、スプレーやディスペンサなどの装置で、対象基材の表面に塗料を塗布する。そして、炉内で乾燥および焼成を行う。なお、塗料には、表面に塗膜を形成するための樹脂などの素材を、溶剤で溶かしたものが採用されている。かかる技術は、例えば下掲の特許文献１に開示されている。
特開２００３−３１４９５９号公報

しかし、上述した従来の技術では、乾燥時間を短縮すべく乾燥温度を高くすると、塗料に含まれた溶剤が発泡したり、樹脂などの固形成分が移動する現象（マイグレーション）が発生したりする。このため、対象基材の表面に形成された塗膜の品質が低下するという問題があった。

なお、溶剤の発泡による品質の低下は、以下の過程で生じる。まず、形成された塗膜の表面の溶剤が蒸発して、表面が固形化して流動性を失う。その後、塗膜内部に熱が伝播して、塗膜内部の溶剤が蒸発する。このとき、塗膜の表面が固形化しているため、溶剤が発泡して、塗膜の表面に発泡の跡が残る。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、表面に形成された塗膜の品質の低下を防止しつつも、乾燥時間を短縮することが目的とされる。

第１の発明にかかる塗装方法は、第１工程及び第２工程を備え、第１工程と第２工程とを複数回繰り返し実行する。第１工程では、溶剤を含んだ塗料を対象基材の表面に噴き付けて、表面に極めて薄い塗膜を形成する。第２工程では、第１工程で形成された塗膜から、溶剤を蒸発させる。

第２の発明にかかる塗装方法は、第１の発明にかかる塗装方法であって、第１工程と第２工程とを並行して行う。

第３の発明にかかる塗装方法は、第１または第２の発明にかかる塗装方法であって、第２工程では、溶剤を蒸発させた後、塗膜の焼成をも行う。

第４の発明にかかる塗装方法は、第１乃至第３の発明のいずれか一つにかかる塗装方法であって、第２工程では、第１工程で形成された塗膜に高温気体を噴き付ける。

第５の発明にかかる塗装方法は、第１乃至第３の発明のいずれか一つにかかる塗装方法であって、第２工程では、高温気体の流れの中に対象基材が曝される。

第６の発明にかかる塗装方法は、第４または第５の発明にかかる塗装方法であって、高温気体の温度は、塗料の主成分の焼成温度よりも高い。

第７の発明にかかる塗装方法は、第１乃至第３の発明のいずれか一つにかかる塗装方法であって、第２工程では、放射熱を用いて溶剤を蒸発させる。

第８の発明にかかる塗装方法は、第１乃至第７の発明のいずれか一つにかかる塗装方法であって、対象基材を同じ位置に置いたまま、第１工程と第２工程とを繰り返し実行する。

第９の発明にかかる塗装装置は、対象基材の表面を、溶剤を含んだ塗料で塗装する装置であって、噴付部と、蒸発促進部とを備える。噴付部は、表面に塗料を噴き付けて、表面に極めて薄い塗膜を形成する。蒸発促進部は、表面に形成された塗膜から、溶剤を蒸発させる。

第１０の発明にかかる塗装装置は、第９の発明にかかる塗装装置であって、対象基材を支持する支持部を更に備える。

第１１の発明にかかる塗装装置は、第９または第１０の発明にかかる塗装装置であって、蒸発促進部は、高温気体を対象基材の表面に噴き付けるノズルを有する。

第１の発明にかかる塗装方法によれば、第１工程で形成される塗膜は極めて薄いので、第２工程で溶剤を蒸発させても溶剤は発泡しない。そして、第１工程と第２工程とを繰り返すことで、複数の極めて薄い塗膜を積層することができる。よって、品質の低下を防止しつつも、所望の厚みの塗膜を対象基材の表面に形成することができる。

しかも、第１工程で形成される塗膜は極めて薄いので、第２の工程での塗膜の乾燥時間は短い。よって、第１工程と第２の工程とを繰り返したとしても、一度の塗布で所望の厚みの塗膜を形成した後に乾燥する場合に比べて、乾燥時間は短縮される。

第２の発明にかかる塗装方法によれば、塗膜の形成及び乾燥に要する時間を短縮することができる。

第３の発明にかかる塗装方法によれば、第２工程で焼成まで行うので、溶剤のほとんどを塗膜から除去することができる。しかも、塗膜を形成する工程が簡略化される。

第４、第５及び第７の発明のいずれか一つにかかる塗装方法によれば、第２工程での塗膜の乾燥が容易である。

第６の発明にかかる塗装方法によれば、第２の工程において、溶剤の蒸発だけでなく、塗膜の焼成をも行うことができる。

第８の発明にかかる塗装方法によれば、対象基材が同じ位置に置かれたままであるので、塗膜を形成する工程が簡略化される。

第９の発明にかかる塗装装置によれば、第１乃至第８の発明のいずれか一つにかかる塗装方法の実施に直接使用することができる。具体的には、噴付部で第１工程を実行し、蒸発促進部で第２工程を実行する。

第１０の発明にかかる塗装装置によれば、対象基材を支持部に支持した状態のまま、噴付部を用いた第１工程の実行と、蒸発促進部を用いた第２工程の実行とを複数回繰り返すことできる。

第１１の発明にかかる塗装装置によれば、対象基材の表面に形成された極めて薄い塗膜を乾燥させやすい。

図１及び図２は、本発明の実施の形態にかかる塗装方法を順に示す図である。なお、図１及び図２には、かかる塗装方法の実施に直接使用することができる塗装装置１００も示されている。また図３は、塗装によって形成された塗膜１１を概念的に示す図である。

＜塗装装置１００＞
塗装装置１００は、対象基材の表面を塗料で塗装する装置であって、噴付部１と、蒸発促進部２と、支持部（図示せず）とを備えている。なお、塗装に用いられる塗料には、溶剤が含まれている。また、図１及び図２では、対象基材として円筒物１０１を採用し、かつ塗料を塗装する表面として円筒物１０１の内面１０１ａを採用した場合が示されている。

（噴付部１）
噴付部１は、対象基材（円筒物１０１）の表面（内面１０１ａ）に塗料を噴き付けて、かかる表面に極めて薄い塗膜を形成することができる。

具体的に図１乃至図３では、噴付部１は、塗料噴付け用のノズル１３を有し、ノズル１３の先端１３ａから塗料を散布する場合が例示されている。噴付部１は、塗料噴付け用のノズル１３によって、円筒物１０１の内面１０１ａに塗料を噴き付けて（図１）、内面１０１ａに極めて薄い塗膜１１を形成することができる（図３）。なお、表面（内面１０１ａ）に極めて薄い塗膜１１を形成できるものであれば、塗料噴付け用のノズル１３に限らず、他のものを採用しても良い。

また、図１乃至図３では、噴付部１が軸９０に沿って移動可能な場合が示されている。噴付部１が移動することにより、円筒物１０１の内面１０１ａに形成された塗膜１１の厚みを、軸９０に沿う方向において均一することができる。

（蒸発促進部２）
蒸発促進部２は、対象基材（円筒物１０１）の表面（内面１０１ａ）に形成された塗膜から、塗料に含まれる溶剤を蒸発させることを促進することができる。

具体的に図１及び図２では、蒸発促進部２は、熱風噴付け用のノズル２１を有し、ノズルの先端２１ａから高温気体７２を吐出する場合が例示されている。蒸発促進部２は、熱風噴付け用のノズル２１によって、円筒物１０１の内面１０１ａに形成された塗膜１１に高温気体７２を噴き付けることで、塗膜１１から溶剤を蒸発させることができる。

また、図１及び図２では、蒸発促進部２が軸９０に沿って移動可能な場合が示されている。蒸発促進部２が移動することにより、軸９０に沿う方向において、塗膜１１の乾燥状態にむらが生じるのを防止できる。

（支持部）
支持部は、塗装の際に対象基材（円筒物１０１）を支持する。なお、対象基材が円筒物１０１である場合には、支持部は、円筒物１０１に回転力を付与して、円筒物１０１を軸９０の中心として回転させる。これにより、軸９０の周りで周方向において、円筒物１０１の内面１０１ａに形成された塗膜１１の厚みを、軸９０の周りにおいて均一にすることができる。なお、支持部に支持された円筒物１０１への回転力の付与は、支持部とは別の装置によって行っても良い。

＜塗装方法＞
図１及び図２、並びに図３を用いて、塗装方法について説明する。塗装方法は、第１工程と第２工程とを備え、第１工程と第２工程とを複数回繰り返す。

（第１工程）
第１工程は、溶剤を含んだ塗料を対象基材（円筒物１０１）の表面（内面１０１ａ）に噴き付ける。以下、対象基材が円筒物１０１である場合（図１及び図２）について説明する。

噴付部１を円筒物１０１内に挿入する。具体的には、塗料噴付け用のノズル１３の先端１３ａを、円筒物１０１内に挿入する。このとき、ノズル１３の先端１３ａは、円筒物１０１の内面１０１ａの方へと向けられる。そして、円筒物１０１の回転と、噴付部１の方向９１（図１）への移動とを並行して行いながら、先端１３ａから塗料を散布する。

これにより、円筒物１０１の内面１０１ａに、極めて薄い塗膜１１が形成される。しかも、円筒物１０１の回転と、噴付部１の移動とを並行して行うことで、塗膜１１が内面１０１ａにらせん状に形成され、以って塗膜１１の厚みを均一になる。すなわち、内面１０１ａ全体に均一な塗膜１１を形成することができる。

（第２工程）
第２工程は、第１工程で形成された塗膜１１から、塗料に含まれる溶剤を蒸発させる。以下、対象基材が円筒物１０１である場合（図１及び図２）について説明する。

第１工程で塗膜１１を形成した後、蒸発促進部２を円筒物１０１内に挿入する。具体的には、熱風噴付け用のノズル２１の先端２１ａを、円筒物１０１内に挿入する。このとき、ノズル２１の先端２１ａは、内面１０１ａに形成された塗膜１１の方へと向けられる。そして、円筒物１０１の回転と、蒸発促進部２の方向９１（図２）への移動とを並行して行いながら、先端２１ａから高温気体７２を吐出する。

これにより、内面１０１ａに形成された塗膜１１からの溶剤の蒸発が促進される。しかも、塗膜１１全体を乾燥することができ、乾燥状態にむらが生じるのを防止することができる。

第１工程及び第２工程を備えた塗装方法によれば、第１工程で形成される塗膜１１は極めて薄いので、第２工程で溶剤を蒸発させても溶剤は発泡しない。そして、第１工程と第２工程とを繰り返すことで、複数の極めて薄い塗膜１１を積層することができる。よって、品質の低下を防止しつつも、所望の厚みの塗膜を対象基材（円筒物１０１）の表面（内面１０１ａ）に形成することができる。

しかも、第１工程で形成される塗膜１１は極めて薄いので、第２の工程での塗膜１１の乾燥時間は短い。よって、第１工程と第２の工程とを繰り返したとしても、一度の塗布で所望の厚みの塗膜を形成した後に乾燥する場合に比べて、乾燥時間は短縮される。

さらには、対象基材（円筒物１０１）を同じ位置に置いたまま、第１工程と第２工程とを繰り返し実行することができるので、塗膜１１を形成する工程が簡略化される。

＜焼成＞
第１工程及び第２工程によって形成された塗膜１１は、焼成によって、対象基材（円筒物１０１）の表面（内面１０１ａ）上に焼き付けられる。

塗膜１１の焼成は、第１工程及び第２工程を複数回繰り返し実行することで所望の厚みの塗膜を得た後に行っても良いし（第１態様）、第１工程と第２工程とを一回または数回実行する毎に行っても良い（第２態様）。以下、焼成の第１態様及び第２態様のそれぞれについて説明する。

（第１態様）
焼成の第１態様では、所望の厚みの塗膜を得た後に、例えば焼成炉で対象基材（円筒物１０１）を焼成する。かかる態様によれば、焼成は一度だけで良い。ただし、所望の厚みの塗膜を形成した後に焼成するので、焼成後の塗膜に溶剤が残留するおそれがある。

（第２態様）
焼成の第２態様では、第２工程において溶剤を蒸発させた後、同じ第２工程において塗膜の焼成をも行う。具体的には、熱風噴付けのノズル２１から吐出される高温気体７２の温度を、塗料の主成分の焼成温度よりも高くする。

これにより、第２工程において、溶剤の蒸発だけでなく、塗膜１１の焼成をも行うことができる。よって、塗膜を形成する工程が簡略化される。しかも、第２工程で焼成まで行うので、溶剤のほとんどを塗膜１１から除去することができ、以って形成された所望の厚みの塗膜には、残留した溶剤がほとんどない。

＜第１の変形例＞
図４は、上述した塗装方法の第１の変形例を概念的に示す図である。本変形例にかかる塗装方法では、第１工程と第２工程とを並行して行う。以下、対象基材が円筒物１０１である場合について説明する。

本変形例では、噴付部１及び蒸発促進部２のいずれをも、円筒物１０１内に挿入する。具体的には、塗料噴付け用のノズル１３の先端１３ａ、及び熱風噴付け用のノズル２１の先端２１ａのいずれをも、円筒物１０１内に挿入する。そして、ノズル１３によって塗膜１１を形成しながら、その塗膜１１をノズル２１によって乾燥させる。

図４では、ノズル１３とノズル２１とが軸９０に対して反対側に位置し、これらの先端１３ａ，２１ａが互いに反対側を向いている場合が示されている。塗膜１１の形成と乾燥とを行う際には、軸９０を中心として円筒物１０１を回転させる。これにより、ノズル１３によって形成された塗膜１１は、円筒物１０１の回転によってノズル２１側へと移動し、ノズル２１によって乾燥される。

本変形例にかかる塗装方法によれば、塗膜１１の形成と乾燥とを並行して行うので、塗膜１１の形成及び乾燥に要する時間を短縮することができる。

＜第２の変形例＞
図５は、上述した塗装方法の第２の変形例を概念的に示す図である。なお、図５には、本変形例にかかる塗装方法の実施に直接使用することができる塗装装置１０２が示されている。

（塗装装置１０２）
塗装装置１０２は、上述した塗装装置１００（図１及び図２）と同様に、噴付部１と蒸発促進部２とを備える。ただし、塗装装置１０２の蒸発促進部２は、放射熱を発する部材２２を有する。

そして、部材２２によって、円筒物１０１の内面１０１ａに形成された塗膜１１に放射熱を与える。

（塗装方法）
本変形例にかかる塗装方法の第２工程では、放射熱を用いて、塗膜１１から溶剤を蒸発させる。

具体的には、第１工程で塗膜１１を形成した後、またはこれに並行して、部材２２を円筒物１０１内に挿入する。そして、部材２２による放射を実行することで、部材２２から発せられた放射熱が塗膜１１に与えられる。これにより、内面１０１ａに形成された塗膜１１からの溶剤の蒸発が促進される。

本変形例にかかる塗装方法によれば、第２工程での塗膜１１の乾燥が容易である。

＜第３の変形例＞
図６は、上述した塗装方法の第３の変形例を概念的に示す図である。なお、図６には、本変形例にかかる塗装方法の実施の直接使用することができる塗装装置１０３が示されている。

（塗装装置１００）
塗装装置１０３は、上述した塗装装置１００（図１及び図２）と同様に、噴付部１と蒸発促進部２とを備える。ただし、塗装装置１０３の蒸発促進部２は高温気体７３の流れを発生する。また、対象基材（円筒物１０１）は、高温気体７３の流れの中に曝される。

（塗装方法）
本変形例にかかる塗装方法の第２工程では、高温気体７３を用いて、塗膜１１から溶剤を蒸発させる。

具体的には、第１工程で塗膜１１を形成した後、またはこれに並行して、蒸発促進部１０３によって高温気体７３の流れを発生することで、円筒物１０１を高温気体７３に曝す。これにより、内面１０１ａに形成された塗膜１０１からの溶剤の蒸発が促進される。

本変形例にかかる塗装方法によれば、第２工程での塗膜１１の乾燥が容易である。

＜変形例４＞
対象基材として円筒物１０１を用いた場合について上述したが、円筒以外の形状を呈する基材、例えば板状の基材などにも、上述した技術を適用することができる。

また、上述した技術を用いて塗膜の形成及び乾燥を行う場合、塗膜を形成する表面は滑らかであることが好ましい。ただし、表面に細かな凹凸がある対象基材にも、上述した技術を用いることはできる。

第１工程で塗膜１１を形成した後、第２工程で溶剤を蒸発させた塗膜１１は、その厚みが１０μｍ程度である。そして、第１工程及び第２工程を繰り返すことで、２００μｍ程度の厚みの塗膜を、対象基材（円筒物１０１）の表面（内面１０１ａ）に形成する。すなわち、１０μｍ程度の厚みの塗膜１１が２０層ほど積層される。

なお、乾燥後の塗膜１１の厚みは１０μｍ程度に限定されるものでない。また、塗膜１１を積層して形成される塗膜の厚みについても、２００μｍに限定されるものではない。

本発明の実施の形態にかかる塗装方法を概念的に示す図である。 本発明の実施の形態にかかる塗装方法を概念的に示す図である。 塗装によって形成された塗膜１１を概念的に示す図である。 塗装方法の第１の変形例を概念的に示す図である。 塗装方法の第２の変形例を概念的に示す図である。 塗装方法の第３の変形例を概念的に示す図である。

符号の説明

１ 噴付部
２ 蒸発促進部
１１ 塗膜
２１ ノズル
７２，７３ 高温気体
１００，１０２，１０３ 塗装装置
１０１ 円筒物（対象基材）
１０１ 内面（表面）

Claims (11)

1. 溶剤を含んだ塗料を対象基材（１０１）の表面（１０１ａ）に噴き付けて、前記表面に極めて薄い塗膜（１１）を形成する第１工程と、
   前記第１工程で形成された前記塗膜から、前記溶剤を蒸発させる第２工程と
   を備え、
   前記第１工程と前記第２工程とを複数回繰り返す、塗装方法。
2. 前記第１工程と前記第２工程とを並行して行う、請求項１記載の塗装方法。
3. 前記第２工程では、前記溶剤を蒸発させた後、前記塗膜（１１）の焼成をも行う、請求項１または請求項２記載の塗装方法。
4. 前記第２工程では、前記第１工程で形成された前記塗膜（１１）に高温気体（７２）を噴き付ける、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の塗装方法。
5. 前記第２工程では、高温気体（７３）の流れの中に前記対象基材（１０１）が曝される、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の塗装方法。
6. 前記高温気体（７２；７３）の温度は、前記塗料の主成分の焼成温度よりも高い、請求項４または請求項５記載の塗装方法。
7. 前記第２工程では、放射熱を用いて前記溶剤を蒸発させる、請求項1乃至請求項３のいずれか一つに記載の塗装方法。
8. 前記対象基材（１０１）を同じ位置に置いたまま、前記第１工程と前記第２工程とを繰り返し実行する、請求項１乃至請求項７のいずれか一つに記載の塗装方法。
9. 対象基材（１０１）の表面（１０１ａ）を、溶剤を含んだ塗料で塗装する装置（１００；１０２；１０３）であって、
   前記表面に前記塗料を噴き付けて、前記表面に極めて薄い塗膜（１１）を形成する噴付部（１）と、
   前記表面に形成された前記塗膜から、前記溶剤を蒸発させる蒸発促進部（２）と
   を備える、塗装装置。
10. 前記対象基材（１０１）を支持する支持部を更に備える、請求項９記載の塗装装置。
11. 前記蒸発促進部（２）は、高温気体（７２）を前記対象基材（１０１）の前記表面（１０１ａ）に噴き付けるノズル（２１）を有する、請求項９または請求項１０記載の塗装装置。

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