JP2010000405A

JP2010000405A - 塗装方法

Info

Publication number: JP2010000405A
Application number: JP2008158728A
Authority: JP
Inventors: Keiji Manabe; 敬二真鍋
Original assignee: Taikisha Ltd
Current assignee: Taikisha Ltd
Priority date: 2008-06-18
Filing date: 2008-06-18
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2028-06-18
Also published as: JP5335296B2

Abstract

【課題】塗装仕上がり品質の高い塗装方法を提供する。
【解決手段】常磁性を示す光輝材片Ｚを分散させた塗料Ｔにより被塗物Ｗの表面に塗膜Ｍを形成し、その後、この塗膜Ｍが乾燥する前に、電磁誘導操作により塗膜Ｍ中の光輝材片Ｚに渦電流を生じさせて、この渦電流による形成磁界により光輝材片Ｚの個々と周辺他物との間に磁気的な相互作用力を生じさせ、この相互作用力により塗膜Ｍ中における光輝材片Ｚの姿勢を調整する。
【選択図】図２

Description

本発明は塗装方法に関し、特にアルミニウム片等の微細な光輝材片を分散させた塗料により被塗物を塗装する所謂メタリック塗装の塗装方法に関する。

メタリック塗装においてメタリック感や色感などに優れた高い塗装仕上がり品質を得るには、塗膜中に分散する光輝材片を極力均一な姿勢で塗膜の表面側に面部分が向く姿勢にすることが重要であることが知られているが、従来、塗膜中における光輝材片等の微細片の姿勢を調整する方法としては次の（イ）〜（ハ）の方法が提案されている。

（イ）鉄などの磁性体（強磁性体）からなる微細片を分散させた塗料により被塗物の表面に塗膜を形成し、この塗膜が乾燥する前に塗膜中の磁性体からなる微細片に磁石を作用させることで、磁性体（強磁性体）の磁気的性質により、その微細片の姿勢を磁石による磁界の磁力線に従う姿勢に調整する方法（特許文献１参照）。

（ロ）常磁性体であるアルミニウムは一般に磁石によって影響を受けないが、未乾燥な塗膜中のアルミニウム片（アルミ粒子）であれば被塗物の裏面から磁石をあてて磁界を加えると、その磁界部分におけるアルミニウム片の配向がわずかに変化するとの知見に基づき、アルミニウム片を分散させた塗料により被塗物の表面に塗膜を形成し、この塗膜が乾燥する前に被塗物の裏面に磁石をあてることで、その磁石の磁界によりアルミニウム片の配向を変化させて塗膜中におけるアルミニウム片の姿勢を調整する方法（特許文献２参照）。

（ハ）アルミニウム片（アルミ箔片）を分散させた塗料を用いて静電塗装により被塗物の表面に塗膜を形成し、この静電塗装に続き塗膜が乾燥する前に、被塗物側電極（第１電極）を被塗物に対峙させて静電誘導により被塗物を帯電させるともに、反対極性の塗膜側電極（第２電極）を塗膜表面に対峙させ、この状態で塗膜側電極と被塗物とを相対的に移動させることにより、塗膜中のアルミニウム片と塗膜側電極との間、及び、塗膜中のアルミニウム片と帯電被塗物との間に生じる静電気力を利用して、塗膜中におけるアルミニウム片の姿勢を調整する方法（特許文献３参照）。

特開昭６３−１７５６７０号公報特開昭５１−１３７７３３号公報特開平８−１０８１０９号公報

しかし、上記（イ）の従来方法は、磁性体（強磁性体）の強い磁性を利用するものであるため、一般に多用されるアルミニウム片を分散させたメタリック塗料など、常磁性を示す光輝材片を分散させた塗料を用いる場合には適用できない問題があった。

また、上記（ロ）の従来方法は、上記（イ）の従来方法において磁性体（強磁性体）の微細片に代えアルミニウム片等の常磁性を示す光輝材片を分散させた塗料を用いる場合に相当するが、このように常磁性を示す光輝材片を分散させた塗料を用いる場合において上記（イ）の従来方法を適用したとしても、アルミニウム片等の常磁性を示す光輝材片は磁場の印加に対して、その磁力線に従う方向にごく僅かに磁化する磁性を示すだけであることから、塗膜中の光輝材片を効果的に姿勢調整することが難しく、実用には耐えないものであった。

一方、上記（ハ）の従来方法は、静電分極を利用することから、アルミニウム片等の常磁性を示す光輝材片についても塗膜中における姿勢を調整し得るが、防爆が要求される塗装において高電圧の電極を被塗物や塗膜に対峙させるため、それら電極に対する絶縁処理等の防爆処理が必要になり、そのことで設備が複雑化する問題があった。

これらの実情に鑑み、本発明の主たる課題は、塗膜中における光輝材片の姿勢を調整するのに合理的な調整方式を採用することで、上記の如き問題を効果的に解消し、また併せて塗着効率の向上や塗装能率の向上を可能にする点にある。

本発明の第１特徴構成は、光輝材片を分散させた塗料により被塗物の表面に塗膜を形成する塗装方法に係り、その特徴は、
常磁性を示す光輝材片を分散させた塗料により被塗物の表面に塗膜を形成し、その後、この塗膜が乾燥する前に、電磁誘導操作により塗膜中の光輝材片に渦電流を生じさせて、この渦電流による形成磁界により光輝材片の個々と周辺他物との間に磁気的な相互作用力を生じさせ、この相互作用力により塗膜中における光輝材片の姿勢を調整する点にある。

この構成では、先述の（イ），（ロ）の従来方法の如く塗膜中の微細片を磁石による磁界の磁力線に従う方向に磁化させることで姿勢変化させるのではなく、塗膜中の光輝材片に生じさせた渦電流による形成磁界により光輝材片の個々と周辺他物との間に磁気的な相互作用力を生じさせることで光輝材片の姿勢を調整するから、電磁誘導操作による渦電流の発生が可能なものであれば、アルミニウム片を分散させた一般のメタリック塗料など、常磁性を示す光輝材片を分散させた塗料を用いる場合にも、塗膜中における光輝材片の姿勢を効果的に調整することができて、高い塗装仕上がり品質を得ることができる。

また、電磁誘導操作により光輝材片に渦電流を生じさせることで光輝材片の姿勢を調整するから、先述の（ハ）の従来方法の如く光輝材片の姿勢を調整するための高電圧の電極を被塗物近くに配備する必要がなくて、その分、絶縁処理等の防爆処理を軽減することができ、これにより、設備の複雑化も回避できる。

そしてまた、上記の如く高い塗装仕上がり品質を得られることで、従前において塗膜中光輝材片の姿勢を極力良好にするために採られていた塗料粒子の小径化や塗料粒子の飛行パターンを整えるシェーピングエアの増量あるいは静電塗装における電極電圧の低減や塗膜の薄膜化などの間接的な対策も不要ないし軽減することができ、これにより、それら間接的な対策を採ることで生じていた塗着効率の低下や塗装能率の低下も回避することができて、塗着効率や塗装能率も効果的に高めることができる。

なお、第１特徴構成の実施において、常磁性を示す光輝材片は、アルミニウムに限らず、常磁性を示すとともに電磁誘導操作により渦電流を生じ得るものであれば、その他の金属、導電性樹脂、絶縁物表面に導電性被膜処理を行ったものなど、種々の材質のものを用いることができる。

また、光輝材片に渦電流を生じさせる電磁誘導操作は、次の第２〜第５特徴構成に記載の操作に限らず、電磁誘導により光輝材片に渦電流を生じさせる操作、換言すれば、光輝材片を通過する磁束数を変化させて光輝材片に渦電流を生じさせる操作であれば、どのような形態の操作であってもよい。

本発明の第２特徴構成は、第１特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、前記電磁誘導操作として磁石を前記塗膜の近傍で移動させる点にある。

この構成では、塗膜の近傍で磁石を移動させることにより塗膜中の光輝材片を通過する磁束数を変化させて光輝材片に渦電流を生じさせるから、磁石の移動操作というごく簡単な電磁誘導操作で第１特徴構成を容易に実施することができる。

本発明の第３特徴構成は、第１特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、前記電磁誘導操作として交流電流を通電しているコイルを前記塗膜の近傍で移動させる点にある。

この構成では、交流電流の通電により生じるコイルの周期的な磁界変化と、そのコイルの移動による磁界の変位とにより、塗膜中の光輝材片を通過する磁束数を効果的に変化させることができ、これにより、光輝材片に渦電流を効果的に生じさせることができて、この渦電流による形成磁界を利用した前述の如き光輝材片の姿勢調整を一層効果的に行うことができる。

本発明の第４特徴構成は、第１特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、前記電磁誘導操作として前記塗膜の近傍に設置したコイル又は前記塗膜の近傍で移動させるコイルにパルス状の直流電流を通電する点にある。

この構成では、コイルに通電するパルス状の直流電流によりコイルの磁界を瞬発的に発生させることができるから、塗膜中の光輝材片を通過する磁束数を急激に変化させることができ、これにより、光輝材片に渦電流を効果的に生じさせることができて、この渦電流による形成磁界を利用した前述の如き光輝材片の姿勢調整を一層効果的に行うことができる。

本発明の第５特徴構成は、第１〜第４特徴構成の実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、前記電磁誘導操作として磁石又は通電状態のコイルを前記塗膜の近傍で回転又は振動させる点にある。

この構成では、磁石又は通電状態のコイルを塗膜の近傍で回転又は振動させることで塗膜中の光輝材片を通過する磁束数を変化させるから、例えば前記電磁誘導操作として磁石や通電状態のコイルを塗膜の近傍で単に一方向へのみ一過的に移動させるなどに比べ、塗膜中の光輝材片に一層確実かつ十分に渦電流を生じさせることができ、これにより、前述の如き光輝材片の姿勢調整を一層効果的に行うことができる。

なお、第２〜第４特徴構成のいずれかと第５特徴構成との併行実施として、磁石又は通電状態のコイルを塗膜の近傍で塗膜に沿って移動させながら回転又は振動させるようにすれば、塗膜中の光輝材片にさらに効果的に渦電流を生じさせることができる。

また、その他、第２〜第５特徴構成は単独で実施するに限らず、組み合わせて実施してもよい。

本発明の第６特徴構成は、第１〜第５特徴構成のいずれかの実施に好適な実施形態を特定するものであり、その特徴は、
塗料を吐出する塗装機を可動アームの先端に装備した塗装装置と、磁石又はコイルを可動アームの先端に装備した配向調整装置とを並置しておき、
常磁性を示す光輝材片を分散させた塗料を前記塗装機から吐出させながら前記塗装装置の可動アーム操作により前記塗装機を被塗物の表面に沿わせる状態に移動させて被塗物の表面に塗膜を形成し、
その後、この塗膜が乾燥する前に、前記電磁誘導操作として、前記磁石又は通電状態の前記コイルを前記配向調整装置の可動アーム操作により被塗物の塗膜に沿わせる状態に移動させて又は塗膜に沿わせる状態に移動させながら回転もしくは振動させて塗膜中における光輝材片の姿勢を調整する点にある。

この構成によれば、塗装装置の可動アーム操作による塗膜の形成とそれに続く配向調整装置の可動アーム操作による塗膜中光輝材片の姿勢調整とを、並置した塗装装置と配向調整装置とで能率的に行うことができ、これにより、塗膜中における光輝材片の姿勢を適切に調整した高い塗装仕上がり品質の塗装品を能率良く生産することができる。

図１において、１は多関節ロボットなどの可動アーム１ａを備える塗装装置、２は同じく多関節ロボットなどの可動アーム２ａを備える配向調整装置であり、これら塗装装置１と配向調整装置２とは被塗物Ｗ（本例では自動車ボディ）の搬送経路に沿って並べるなどの配置で塗装ブース内に設置してある。

塗装装置１の可動アーム１ａの先端には回転霧化式の静電塗装機３を装備してあり、この静電塗装機３は、高速回転により塗料をカップ縁から飛散させるベルカップ３ａと、このベルカップ３ａから飛散させる塗料を帯電させる高電圧発生器３ｂと、ベルカップ３ａから半径方向に飛散した塗料粒子群の飛行パターンをベルカップ後方からのシェーピングエア噴出により前向きに整えるエア噴出口３ｃ等を備えている。

一方、配向調整装置２の可動アーム２ａの先端には前面側をＮ極（又はＳ極）とし背面側をＳ極（又はＮ極）とする平板状の磁石４を装備してある。

これら塗装装置１と配向調整装置２とを用いて被塗物Ｗに塗装を施すにあたっては、常磁性を示すとともに電磁誘導操作により渦電流を生じ得るアルミニウム片等の光輝材片Ｚを分散させた塗料Ｔを静電塗装機３に供給し、この塗料Ｔを帯電状態でシェーピングエアＡとともに静電塗装機３から被塗物Ｗに向けて吐出させることで、被塗物Ｗと塗料粒子Ｔとの間に生じる静電引力により塗料粒子Ｔを被塗物Ｗの表面に塗着させる。

そして、このように塗料粒子Ｔを被塗物Ｗの表面に塗着させながら、塗装装置１の可動アーム操作により静電塗装機３を被塗物Ｗに対向する姿勢で被塗物Ｗの表面に沿わせて移動させることで、光輝材片Ｚが分散した塗膜Ｍを被塗物Ｗの表面に形成する。

この塗膜Ｍの形成に続き、その塗膜Ｍが乾燥して塗膜Ｍを形成する塗料Ｔの流動性が低下する前に、配向調整装置２の可動アーム操作により、そのアーム先端の磁石４を塗膜Ｍとの間隔を所定の小寸法ｄ（例えば１０ｍｍ）に保った状態で被塗物Ｗの塗膜Ｍに沿わせて移動させ、これにより、塗膜Ｍ中における光輝材片Ｚの姿勢を良好な塗装仕上がり品質が得られる所望の姿勢に調整する。

その後、塗装装置１の可動アーム操作による塗膜形成と配向調整装置２の可動アーム操作による光輝材片Ｚの姿勢調整とを複数回繰り返して、姿勢調整された光輝材片Ｚが分散する複数層の塗膜Ｍの積層を被塗物Ｗの表面に形成し、これにより、所要の塗装厚さの塗装を被塗物Ｗに施す（なお、条件によっては塗膜形成と姿勢調整とを各々一回のみ行って１層の塗膜Ｍだけを形成する場合もある）。

光輝材片Ｚの姿勢調整についてさらに詳述すると（図２，図３参照）、上記の如く配向調整装置２の可動アーム操作により磁石４を被塗物Ｗの塗膜Ｍに対し近接状態で沿わせて移動させることにより、その塗膜Ｍ中における光輝材片Ｚの各々を通過する磁束数を変化させて電磁誘導による渦電流を光輝材片Ｚに生じさせる。

そして、この渦電流による形成磁界により光輝材片Ｚと周辺他物との間（具体的には、光輝材片Ｚどうしの間や、光輝材片Ｚと磁石４との間、また光輝材片Ｚと被塗物Ｗとの間など）に磁気的な斥力や引力の相互作用力を生じさせ、この相互作用力により未乾燥塗膜Ｍ中において光輝材片Ｚの姿勢を高い塗装仕上がり品質が得られる姿勢に変化させる。

図２，図３は、この光輝材片Ｚの姿勢調整を模式的に示す図であり、図中における記号の意味は各図の傍らに記載した通りである。

つまり、図２のＡ部，Ｂ部，Ｃ部は夫々、塗膜形成時点での光輝材片Ｚの塗膜中分散パターン（即ち、未だ姿勢調整を行っていない光輝材片Ｚの状態）を例示しており、この状態において、磁石４を塗膜Ｍに対し近接状態で沿わせて移動させることにより、図中に示す如く光輝材片Ｚに渦電流が生じ、各々の光輝材片Ｚに磁極が生じる（換言すれば渦電流による磁界が形成される）。

そして、このように光輝材片Ｚの各々に磁極が生じる結果、図３に示す如く、光輝材片Ｚどうしの間や、光輝材片Ｚと磁石４との間、また光輝材片Ｚと被塗物Ｗとの間などに磁気的な斥力や引力が生じて光輝材片Ｚの姿勢変化が進み、高い塗装仕上がり品質が得られるようになる。

なお、塗膜Ｍ中における光輝材片Ｚの姿勢を高い塗装仕上がり品質が得られる調整後の姿勢に適切に固定化する上で、上記の如き渦電流発生による光輝材片Ｚの姿勢調整は塗膜Ｍの乾燥速度を考慮しながら適切なタイミングで実行する必要がある。

次に、光輝材片Ｚとしてアルミニウム片を用いる場合において、上記の如く電磁誘導操作により塗膜Ｍ中の光輝材片Ｚに渦電流を生じさせることで光輝材片Ｚの姿勢を調整する本発明方法による塗装での塗装結果（実施例）と、この渦電流による姿勢調整を行わずにベルカップ回転速度の増加による塗料粒子の小径化やシェーピングエアの増量あるいは重ね塗り回数の増加による塗膜Ｍの薄膜化などの対策だけを採った塗装での塗装結果（比較例１，２）を図４に示す。

これらの塗装結果から分かるように、比較例１では塗着効率及び仕上がり品質（ＩＶ値：正面から見たときの白さの評価値）がともに低く、比較例２では仕上がり品質の向上は見られるものの塗着効率が大巾に低下し、また、これら比較例１，２はいずれも重ね塗り回数が多くなることで生産能率が低い。

比較例３は実施例と同じ条件で塗膜を形成した後、渦電流による姿勢調整だけを行わなかった場合の塗装結果を示すが、この比較例３では塗着効率が高く、また、重ね塗り回数が少ないことで生産能率は高いものの、仕上がり品質が低い。

これら比較例１〜３に対し、本発明方法を用いた実施例では塗着効率及び仕上がり品質のいずれも高く、また、重ね塗り回数が少ないことで生産能率も高いものになっている。

〔別の実施形態〕
次に本発明の別実施形態を列記する。
本発明の実施において被塗物Ｗは自動車ボディ、バンパー等の自動車部品、家電製品など、どのようなものであってもよい。

上記の実施形態では、塗膜Ｍ中の常磁性光輝材片Ｚに渦電流を生じさせる電磁誘導操作として磁石４を塗膜Ｍの近傍で移動させる例を示したが、これに代えて、あるいは、これと組み合わせて、交流電流を通電しているコイルを塗膜Ｍの近傍で移動させたり、塗膜Ｍの近傍に設置したコイル又は塗膜Ｍの近傍で移動させるコイルにパルス状の直流電流を通電したり、また、磁石４や通電状態のコイルを塗膜Ｍの近傍で回転又は振動させたりするようにしてもよい。

前述の実施形態では、塗装装置１及び配向調整装置２として夫々、多関節ロボット型のものを例示したが、本発明の実施において塗装装置１や配向調整装置２は夫々、多関節ロボット型のものに限らず種々の形式・構造のものを採用でき、例えば、被塗物搬送経路の両側に立設した支柱間に可動アームを横架した門型の装置や、被塗物搬送経路の横側に設置した装置本体に上下方向や水平方向に揺動する可動アームを備えさせたもの、あるいは、多関節型以外のロボットなどを採用してもよい。

また、塗装装置１と配向調整装置２とを部分的又は全体的に一体化した装置構成にしてもよい。

塗装装置及び配向調整装置を示す図光輝材片の姿勢調整において渦電流の発生状態を模式的に示す説明図光輝材片の姿勢調整において相互作用力の発生状態を模式的に示す説明図実施例及び比較例の塗装結果を示す図表

符号の説明

Ｚ常磁性を示す光輝材片
Ｔ塗料
Ｗ被塗物
Ｍ塗膜
４磁石
３塗装機
１ａ可動アーム
１塗装装置
２ａ可動アーム
２配向調整装置

Claims

常磁性を示す光輝材片を分散させた塗料により被塗物の表面に塗膜を形成し、その後、この塗膜が乾燥する前に、電磁誘導操作により塗膜中の光輝材片に渦電流を生じさせて、この渦電流による形成磁界により光輝材片の個々と周辺他物との間に磁気的な相互作用力を生じさせ、この相互作用力により塗膜中における光輝材片の姿勢を調整する塗装方法。
前記電磁誘導操作として磁石を前記塗膜の近傍で移動させる請求項１記載の塗装方法。
前記電磁誘導操作として交流電流を通電しているコイルを前記塗膜の近傍で移動させる請求項１記載の塗装方法。
前記電磁誘導操作として前記塗膜の近傍に設置したコイル又は前記塗膜の近傍で移動させるコイルにパルス状の直流電流を通電する請求項１記載の塗装方法。
前記電磁誘導操作として磁石又は通電状態のコイルを前記塗膜の近傍で回転又は振動させる請求項１〜４のいずれか１項に記載の塗装方法。
塗料を吐出する塗装機を可動アームの先端に装備した塗装装置と、磁石又はコイルを可動アームの先端に装備した配向調整装置とを並置しておき、
常磁性を示す光輝材片を分散させた塗料を前記塗装機から吐出させながら前記塗装装置の可動アーム操作により前記塗装機を被塗物の表面に沿わせる状態に移動させて被塗物の表面に塗膜を形成し、
その後、この塗膜が乾燥する前に、前記電磁誘導操作として、前記磁石又は通電状態の前記コイルを前記配向調整装置の可動アーム操作により被塗物の塗膜に沿わせる状態に移動させて又は塗膜に沿わせる状態に移動させながら回転もしくは振動させて、塗膜中における光輝材片の姿勢を調整する請求項１〜５のいずれか１項に記載の塗装方法。