JP2013184135A - 管体塗装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない吐出量で粉体塗料を吐出しつつ、受口の内面を良好に塗装することができる管体塗装方法を提供する。
【解決手段】管体１を軸線Ｌ周りに回転させながら、管体１の軸線Ｌ上に配置されたノズル３２と管体１とを軸線Ｌ方向に沿って相対的に往復移動させる。ノズル３２の先端部から帯電された粉体塗料を吐出し、加熱された状態の受口１２の内面に塗装する。ノズル３２の先端部には、互いに平行に延びる２つの吐出口３２１を、軸線Ｌに対して対称配置する。２つの吐出口３２１から軸線Ｌ方向に吐出される粉体塗料は、２つの吐出口３２１がそれぞれ延びる方向に対して平行な平面内において、所定の角度範囲θで扇状に拡がる。これにより、吐出される粉体塗料の密度を高くすることができるため、少ない吐出量で粉体塗料を吐出しつつ、受口１２の内面を良好に塗装することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、他の管体の端部を挿入するための受口が形成された管体に対して、前記受口の内面に塗装を施すための管体塗装方法に関するものである。

水道水やガスなどを送るための管体には、例えば、一端部に挿し口が形成されるとともに、他端部に受口が形成されている。したがって、複数本の管体の挿し口を、それぞれ隣接する管体の受口に挿入するにより、複数本の管体を互いに連結することができるようになっている。管体の受口には、挿入される他の管体の挿し口との密着性を高めるためのパッキンや、挿し口の離脱を防止するためのロックリングなどが設けられる。そのため、受口の内面には、例えばパッキンやロックリングなどを取り付けるために複数の凹凸が形成されている。

上記のような管体には、防食の目的で塗装が施される場合がある。例えば、地中に埋設される水道用のダクタイル鋳鉄管には、その外面及び内面の両方に塗装が施されるのが一般的である。この場合、管体の外面には、例えば土壌に対する耐食性の観点から、溶剤系塗料を用いた合成樹脂塗装などが施される。一方、管体の内面のうち受口以外の部分、すなわち通過する水と接触する部分には、例えば水に対する耐食性や品質維持の観点から、モルタルライニングやエポキシ樹脂粉体塗装などが施される。

管体における受口の内面には、外面と同様に合成樹脂塗装が施されるのが一般的である。しかしながら、上記のような複数の凹凸を有する受口の内面に対して、未塗装部分や塗りムラを生じさせることなく自動で塗装することは困難である。そのため、従来、受口の内面に対する塗装は手作業で仕上げる場合もあり、作業が煩雑になるという問題があった。

そこで、例えば下記特許文献１では、帯電された粉体塗料を用いて受口の内面を自動で塗装する方法が提案されている。この特許文献１では、管体を軸線周りに回転させながら、管体の軸線方向に沿ってノズルを往復移動させることにより、ノズルから吐出される帯電された粉体塗料が、受口の内面に自動で塗装されるようになっている。

特開２０１０−２６９２４３号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されているような技術では、ノズルから円錐状に分散するように粉体塗料が吐出されるため、吐出量をある程度多くしなければ、小さい凹凸にまで粉体塗料が行き届かないおそれがある。特に管体が小径である場合には、通常、受口の内面に形成された凹凸も小さくなるため、当該凹凸の隅にまで未塗装部分や塗りムラを生じさせることなく塗装することがさらに困難になる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、少ない吐出量で粉体塗料を吐出しつつ、受口の内面を良好に塗装することができる管体塗装方法を提供することを目的とする。また、本発明は、小径の管体であっても、受口の内面を良好に塗装することができる管体塗装方法を提供することを目的とする。

本発明に係る管体塗装方法は、他の管体の端部を挿入するための受口が形成された管体に対して、前記受口の内面に塗装を施すための管体塗装方法であって、前記管体を軸線周りに回転させながら、前記管体の軸線上に配置されたノズルと前記管体とを軸線方向に沿って相対的に往復移動させることにより、前記ノズルの先端部から吐出される帯電された粉体塗料を、加熱された状態の前記受口の内面に塗装するものであり、前記ノズルの先端部には、互いに平行に延びる２つの吐出口が、前記軸線に対して対称配置され、前記２つの吐出口から軸線方向に吐出される粉体塗料が、当該２つの吐出口がそれぞれ延びる方向に対して平行な平面内において、所定の角度範囲で扇状に拡がることを特徴とする。

このような構成によれば、粉体塗料を円錐状に分散するように吐出するのではなく、吐出口が延びる方向に対して平行な平面内において、扇状に拡がるように粉体塗料を吐出するため、少ない吐出量であっても、吐出される粉体塗料の密度を高くすることができる。この場合、粉体塗料が吐出される面積は狭くなるが、２つの吐出口を軸線に対して対称配置するとともに、管体を回転させながらノズルと管体とを相対的に往復移動させ、かつ、帯電された粉体塗料を吐出することにより、未塗装部分や塗りムラを生じさせることなく塗装することが可能になる。したがって、少ない吐出量で粉体塗料を吐出しつつ、受口の内面を良好に塗装することができる。

また、吐出される粉体塗料の密度が高いため、管体が小径の場合であっても、受口の内面に形成された小さい凹凸の隅にまで粉体塗料を行き届かせることができる。したがって、小径の管体であっても、受口の内面を良好に塗装することができる。

前記ノズルの先端部には、前記２つの吐出口から吐出される粉体塗料を帯電させるための電極が、前記２つの吐出口の間に形成されていてもよい。この場合、２つの吐出口から吐出された直後の粉体塗料が帯電されて、受口の内面に付着する。これにより、粉体塗料が帯電されてから受口の内面に付着するまでの時間を短くすることができるため、粉体塗料の静電気力を高く維持することができる。したがって、粉体塗料の付着力を高めて、受口の内面をより良好に塗装することができる。

前記所定の角度範囲の一端側と他端側（例えば、上端側と下端側）の両方において、吐出される粉体塗料が前記受口の内面に塗装されるものであってもよい。この場合、吐出口から吐出される粉体塗料を２箇所で同時に塗装することができる。これにより、作業効率を向上させることができるとともに、受口の内面をより良好に塗装することができる。

前記ノズルは、前記２つの吐出口がそれぞれ鉛直方向に延びるように配置されていることが好ましい。

このような構成によれば、２つの吐出口がそれぞれ鉛直方向に対して傾斜している場合と比較して、吐出される粉体塗料が、２つの吐出口がそれぞれ延びる方向に対して平行な平面内から逸脱しにくい。すなわち、粉体塗料に加わる重力が、上記平面に対して平行に作用するため、粉体塗料を塗装する位置が上記平面からずれるのを防止することができる。これにより、受口の内面をより良好に塗装することができる。

前記ノズルと前記管体とを相対的に往復移動させることにより、前記管体の外部における第１の位置と、前記管体の内部における第２の位置との間で、前記ノズルが往復移動することが好ましい。

このような構成によれば、従来のように管体の内部においてノズルを相対的に往復移動させるのではなく、管体の外部と内部との間でノズルを相対的に往復移動させることができる。したがって、例えば管体の外部にノズルが位置する状態（第１の位置）で塗装が開始及び終了するような構成とした場合には、上記第１の位置においてノズルが管体から退避しているため、この位置で管体を入れ替えたり、高さを調整したりすることができる。したがって、複数本の管体に対して連続的に塗装を施す場合であっても、管体からノズルを退避させてから管体を入れ替えたり、高さを調整したりする必要がないため、作業効率を向上させることができる。

本発明によれば、吐出される粉体塗料の密度を高くすることができるため、少ない吐出量で粉体塗料を吐出しつつ、受口の内面を良好に塗装することができる。また、本発明によれば、受口の内面に形成された小さい凹凸の隅にまで粉体塗料を行き届かせることができるため、小径の管体であっても、受口の内面を良好に塗装することができる。

本発明の一実施形態に係る管体塗装方法を実施するためのシステムの構成例を示した概略側面図である。 ノズルの構成例を示した図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図をそれぞれ示している。 塗装を行う際の態様を説明するための要部拡大断面図である。 図３におけるＡ−Ａ断面図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る管体塗装方法を実施するためのシステムの構成例を示した概略側面図である。当該システムは、例えば管体１を保持するための台車２と、管体１に対して塗装を施すための塗装装置３とを備え、これらの台車２及び塗装装置３の動作により、管体１を自動で塗装することができるようになっている。ただし、このような互いに分離した台車２及び塗装装置３を用いて管体１を塗装する構成に限らず、例えば一体的に構成された装置を用いて管体１を塗装するなど、他のあらゆる構成を採用することができる。

管体１には、一端部に挿し口１１が形成されるとともに、他端部に受口１２が形成されている。挿し口１１の外径は、受口１２の内径に対応している。したがって、複数本の管体１の挿し口１１を、それぞれ隣接する管体１の受口１２に挿入するにより、複数本の管体１を互いに連結することができるようになっている。

本実施形態における管体１は、ダクタイル鋳鉄管であり、例えば地中に埋設された状態で水道水を送るなどの目的で使用される。ただし、管体１は、ダクタイル鋳鉄管に限らず、他の材料により形成されていてもよい。また、本発明は、図１のような一直線状に延びる管体１に限らず、他の形状を有する管体１の塗装にも適用可能である。

管体１の外面には、例えば土壌に対する耐食性の観点から、溶剤系塗料を用いた合成樹脂塗装などが施される。一方、管体１の内面のうち受口１２以外の部分、すなわち通過する水と接触する部分には、例えば水に対する耐食性や品質維持の観点から、モルタルライニングやエポキシ樹脂粉体塗装などが施される。本実施形態に係る管体塗装方法は、後述するように、管体１における受口１２の内面に対する塗装方法に特徴を有している。

台車２は、管体１を保持する回転可能な複数の保持ローラ２１と、台車２を移動させるために回転可能な複数の移動ローラ２２とを備えている。複数の保持ローラ２１は、それぞれ管体１の軸線Ｌに対して平行な回転軸を中心に回転可能であり、各保持ローラ２１を回転させることにより、管体１を軸線Ｌ周りに回転させることができる。複数の移動ローラ２２は、それぞれ管体１の軸線Ｌに対して直交する回転軸を中心に回転可能であり、設置面４上で各移動ローラ２２を回転させながら台車２を移動させることにより、軸線Ｌに沿って管体１を平行移動させることができる。

塗装装置３は、管体１の受口１２の内面に塗装を施すために設置面４上に設置された装置であり、帯電された粉体塗料を用いて静電粉体塗装を行う。粉体塗料としては、例えばエポキシ樹脂粉体を用いることができるが、これに限られるものではない。塗装装置３には、粉体塗料を送るためのランス３１と、ランス３１の先端部に取り付けられたノズル３２と、これらのランス３１及びノズル３２の高さを調整するための高さ調整機構３３とが備えられている。ランス３１及びノズル３２は、例えば管体１の軸線Ｌに対して平行に延びている。

管体１の受口１２の内面を塗装する際には、高さ調整機構３３を用いて、ランス３１及びノズル３２を管体１の軸線Ｌ上に配置する。そして、台車２の保持ローラ２１を回転させることにより、管体１を軸線Ｌ周りに回転させながら、台車２の移動ローラ２２を回転させることにより、管体１をノズル３２側に移動させる。これにより、管体１の受口１２内にノズル３２が一旦進入し、その後に台車２を逆方向に移動させることにより、管体１の外部にノズル３２が再度退避する。

このようにして、ノズル３２と管体１とを軸線Ｌ方向に沿って相対的に往復移動させる間、ノズル３２の先端部から帯電された粉体塗料を吐出することにより、受口１２の内面を塗装することができる。なお、管体１は、塗装前に予め加熱され、常温よりも温度が高い状態で塗装が行われるようになっている。

図２は、ノズル３２の構成例を示した図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図をそれぞれ示している。図２に示すように、ノズル３２の先端部には、例えば円弧状の２つの吐出口３２１が、互いに平行に延びるように形成されている。この例では、２つの吐出口３２１が、それぞれ鉛直方向に延びるように形成され、軸線Ｌに対して水平方向に対称配置されている。すなわち、軸線Ｌを挟んで水平方向両側に、それぞれ吐出口３２１が形成された構成となっている。各吐出口３２１の水平方向の幅は、例えば１〜３ｍｍ程度である。

ノズル３２は中空状に形成されており、ランス３１からノズル３２に送られる粉体塗料が、ノズル３２内を通って、２つの吐出口３２１から軸線Ｌ方向に吐出される。各吐出口３２１から吐出される粉体塗料は、各吐出口３２１が延びる方向に対して平行な平面Ｐ内において、所定の角度範囲θで扇状に拡がる。すなわち、この例では、鉛直方向に延びる平面Ｐ内で、各吐出口３２１から粉体塗料が扇状に吐出されるようになっている。

上記所定の角度範囲θは、１８０°未満であれば特に限定されるものではないが、６０°以上であることが好ましく、９０°以上であればさらに好ましい。図２（ｂ）に示すように、各吐出口３２１から吐出される粉体塗料は、鉛直方向だけではなく、水平方向にも若干拡がりながら進むこととなる。

ノズル３２の先端部には、２つの吐出口３２１から吐出される粉体塗料を帯電させるための電極３２２が、２つの吐出口３２１の間に形成されている。この例では、軸線Ｌ上に、軸線Ｌ方向に沿って延びるように電極３２２が形成されている。したがって、各吐出口３２１と電極３２２との距離は一致している。塗装を行う際には、電極３２２に電圧が印加され、各吐出口３２１から吐出される粉体塗料が、吐出された直後に電極３２２により帯電されるようになっている。

これにより、粉体塗料が帯電されてから受口１２の内面に付着するまでの時間を短くすることができるため、粉体塗料の静電気力を高く維持することができる。したがって、粉体塗料の付着力を高めて、受口１２の内面をより良好に塗装することができる。ただし、粉体塗料を帯電させるための構成としては、本実施形態のような構成に限らず、他の各種構成を採用することができる。

図３は、塗装を行う際の態様を説明するための要部拡大断面図である。また、図４は、図３におけるＡ−Ａ断面図である。塗装を行う際には、台車２を軸線Ｌ方向に沿って往復移動させることにより、ノズル３２と管体１とを相対的に往復移動させる。これにより、ノズル３２が、図３に実線で示すような管体１の外部における第１の位置と、破線で示すような管体１の内部における第２の位置との間で往復移動する。

このように、本実施形態では、管体１の内部においてノズル３２を相対的に往復移動させるのではなく、管体１の外部と内部との間でノズル３２を相対的に往復移動させる。したがって、例えば管体１の外部にノズル３２が位置する状態（第１の位置）で塗装が開始及び終了するような構成とした場合には、上記第１の位置においてノズル３２が管体１から退避しているため、この位置で管体１を入れ替えたり、高さを調整したりすることができる。したがって、複数本の管体１に対して連続的に塗装を施す場合であっても、管体１からノズル３２を退避させてから管体を入れ替えたり、高さを調整したりする必要がないため、作業効率を向上させることができる。

ただし、台車２を往復移動させることにより、ノズル３２と管体１とを相対的に往復移動させるような構成に限らず、例えばノズル３２（又は塗装装置３全体）を往復移動させることにより、ノズル３２と管体１とを相対的に往復移動させるような構成であってもよい。また、台車２とノズル３２（又は塗装装置３全体）の両方を往復移動させるような構成であってもよい。往復移動の回数については、１往復（２パス）であることが好ましいが、３パス以上とすることも可能である。

管体１における受口１２の入口１２１は、管体１の内部と外部との境界を構成しており、ノズル３２を内部に進入させることができるように、ノズル３２の外径よりも大きく形成されている。管体１は、呼び径が７５ｍｍ未満であることが好ましく、例えば５０ｍｍ程度であってもよい。この場合、受口１２の入口１２１の直径も呼び径と同程度となる。ノズル３２の外径は、２０〜４０ｍｍ程度であることが好ましく、例えば３０ｍｍ程度であってもよい。上記のような小径（例えば、呼び径が７５ｍｍ未満）の管体１は、例えば配水管から各家庭などに分岐する給水管として好適に使用することができる。

ノズル３２が図３に実線で示す第１の位置にあるとき、ノズル３２の先端部と受口１２の入口１２１との距離Ｄ１は、例えば５〜１０ｍｍ程度である。一方、ノズル３２が図３に破線で示す第２の位置にあるとき、ノズル３２の先端部と受口１２の入口１２１との距離Ｄ２は、例えば２００ｍｍ程度である。ただし、距離Ｄ１及び距離Ｄ２の値は、管体１の種類によって適宜に設定可能であり、上記値に限定されるものではない。

管体１の受口１２の内面には、挿入される他の管体１の挿し口１１との密着性を高めるためのパッキンや、挿し口１１の離脱を防止するためのロックリングなどを取り付けるために、複数の凹凸１２２が形成されている。一般的に、受口１２の内面に形成された小さい凹凸１２２にまで粉体塗料を行き届かせることは困難であり、粉体塗料の吐出量をある程度多くするなどの措置が必要である。特に、管体１が小径（例えば、呼び径が７５ｍｍ未満）である場合には、通常、受口１２の内面に形成された凹凸１２２も小さくなるため、当該凹凸１２２の隅にまで未塗装部分や塗りムラを生じさせることなく塗装することが困難になる。

しかし、本実施形態では、ノズル３２の吐出口３２１が延びる方向に対して平行な平面Ｐ内において、扇状に拡がるように粉体塗料を吐出するため、少ない吐出量（例えば、１０〜３０ｇ／３０ｓ）であっても、吐出される粉体塗料の密度を高くすることができる。この場合、粉体塗料が吐出される面積は狭くなるが、２つの吐出口３２１を軸線Ｌに対して対称配置するとともに、管体１を回転させながらノズル３２と管体１とを相対的に往復移動させ、かつ、帯電された粉体塗料を吐出することにより、未塗装部分や塗りムラを生じさせることなく塗装することが可能になる。したがって、少ない吐出量で粉体塗料を吐出しつつ、受口１２の内面を良好に塗装することができる。

また、吐出される粉体塗料の密度が高いため、管体１が小径（例えば、呼び径が７５ｍｍ未満）の場合であっても、受口１２の内面に形成された小さい凹凸１２２の隅にまで粉体塗料を行き届かせることができる。したがって、小径の管体１であっても、受口１２の内面を良好に塗装することができる。

特に、本実施形態では、２つの吐出口３２１がそれぞれ鉛直方向に延びるように配置されているため、吐出される粉体塗料が上記平面Ｐ内から逸脱しにくい。すなわち、粉体塗料に加わる重力が、上記平面Ｐに対して平行（鉛直下方）に作用するため、粉体塗料を塗装する位置が上記平面Ｐからずれるのを防止することができる。これにより、受口１２の内面をより良好に塗装することができる。

ただし、ノズル３２の構成は、上記のような構成に限られるものではない。例えば、２つの吐出口３２１がそれぞれ鉛直方向に対して傾斜するようにノズル３２を配置することも可能である。また、３つ以上の吐出口３２１がノズル３２に形成された構成などであってもよい。

ノズル３２が図３に実線で示す第１の位置にあるときは、各吐出口３２１から粉体塗料が吐出される角度範囲θ内に、少なくとも受口１２の入口１２１が位置している。一方、ノズル３２が図３に破線で示す第２の位置にあるときは、各吐出口３２１から粉体塗料が吐出される角度範囲θ内に、少なくとも最も奥側（入口１２１側とは反対側）に形成された凹凸１２２が位置している。管体１の内面には、受口１２と、当該受口１２に連結された直部１３との間に、段部１４が形成されており、ノズル３２が第２の位置にある状態では、ノズル３２の先端部が段部１４よりも手前側（入口１２１側）に位置している。

本実施形態では、ノズル３２が第１の位置と第２の位置との間にあるときに、上記角度範囲θの一端側と他端側（この例では、上端側と下端側）の両方において、吐出される粉体塗料が受口１２の内面に塗装される。これにより、吐出口３２１から吐出される粉体塗料を２箇所で同時に塗装することができるため、作業効率を向上させることができるとともに、受口１２の内面をより良好に塗装することができる。

このようにして、管体１の受口１２の内面に対し、帯電された粉体塗料を用いた静電粉体塗装が施された後、管体１の直部１３の内面に対し、別の方法により塗装が施される。この例では、管体１の直部１３の内面に対し、帯電されていない粉体塗料を用いた粉体塗装（例えば、エポキシ樹脂粉体塗装）が施される。このとき、直部１３の内面に対する塗装の一部が、受口１２の内面に対する塗装の一部と重なり合ってもよい。

以下では、上記実施形態と同様の構成を用いて、複数の条件で管体１の受口１２の内面を塗装することにより行った実験結果について説明する。この実験では、管体１としてダクタイル鋳鉄管を採用し、呼び径が５０ｍｍの管体１と、１５０ｍｍの管体１とを用いた。また、塗装前に管体１を加熱することにより、受口１２の温度を２００〜２２０℃とした状態で塗装を行った。その実験結果を下記表１に示す。

実施例１に示すように、ノズル３２と管体１とを相対的に１往復（２パス）させる間、帯電された粉体塗料を吐出することにより塗装を行った場合には、未塗装部分や塗りムラを生じさせることなく、受口１２の内面を良好に塗装することができた。

これに対して、比較例１に示すように、ノズル３２と管体１とを相対的に１往復（２パス）させた場合であっても、粉体塗料を帯電させずに塗装を行った場合には、受口１２の内面に形成された凹凸１２２における凹部に、膜厚の小さい部分（薄膜部）が発生した。比較例１では、粉体塗料を帯電させなかったこと以外は、実施例１と同一の条件であったにもかかわらず、上記結果となったことから、粉体塗料を帯電させることが、受口１２の内面を良好に塗装する上で重要であることが分かる。

また、比較例２及び比較例３のように、粉体塗料を帯電させた場合であっても、ノズル３２と管体１とを相対的に片道（１パス）だけ移動させて塗装を行った場合には、未塗装部分としての小さい穴（いわゆるピンホール）が発生した。比較例２では、台車２の移動速度を実施例１の２分の１とすることにより、受口１２の内面に対して塗装される粉体塗料の量を実施例１と同一にした。一方、比較例３では、粉体塗料の吐出量を実施例１の２倍とすることにより、受口１２の内面に対して塗装される粉体塗料の量を実施例１と同一にした。このような条件でも上記結果となったことから、ノズル３２と管体１とを相対的に１往復（２パス）させることが、受口１２の内面を良好に塗装する上で重要であることが分かる。

参考例１では、実施例１よりも大径の管体１を用いて、ノズル３２と管体１とを相対的に１往復（２パス）させる間、帯電された粉体塗料を吐出することにより塗装を行った。この場合、未塗装部分や塗りムラを生じさせることなく、受口１２の内面を良好に塗装することができた。

１ 管体
２ 台車
３ 塗装装置
４ 設置面
１１ 挿し口
１２ 受口
１３ 直部
１４ 段部
２１ 保持ローラ
２２ 移動ローラ
３１ ランス
３２ ノズル
３３ 高さ調整機構
１２１ 入口
１２２ 凹凸
３２１ 吐出口
３２２ 電極
Ｌ 軸線
Ｐ 平面
θ 角度範囲

Claims (3)

1. 他の管体の端部を挿入するための受口が形成された管体に対して、前記受口の内面に塗装を施すための管体塗装方法であって、
   前記管体を軸線周りに回転させながら、前記管体の軸線上に配置されたノズルと前記管体とを軸線方向に沿って相対的に往復移動させることにより、前記ノズルの先端部から吐出される帯電された粉体塗料を、加熱された状態の前記受口の内面に塗装するものであり、
   前記ノズルの先端部には、互いに平行に延びる２つの吐出口が、前記軸線に対して対称配置され、
   前記２つの吐出口から軸線方向に吐出される粉体塗料が、当該２つの吐出口がそれぞれ延びる方向に対して平行な平面内において、所定の角度範囲で扇状に拡がることを特徴とする管体塗装方法。
2. 前記ノズルは、前記２つの吐出口がそれぞれ鉛直方向に延びるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の管体塗装方法。
3. 前記ノズルと前記管体とを相対的に往復移動させることにより、前記管体の外部における第１の位置と、前記管体の内部における第２の位置との間で、前記ノズルが往復移動することを特徴とする請求項１又は２に記載の管体塗装方法。
   

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