JP3622869B2 - 回転霧化静電塗装方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車製造工程における車体塗装に用いられる回転霧化静電塗装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転霧化静電塗装方法は、アースした被塗装物を陽極とすると共に、回転するカップ状の噴霧頭を備えた塗装ガンを陰極とし、噴霧頭の内周面に塗料を供給して遠心力により塗料を霧化すると共に、噴霧頭の先端縁部から霧化した塗料を放出し、且つ被塗装物と噴霧頭との間に高電圧を印加して、帯電させた塗料粒子を被塗装物に吸引付着させる方法であり、静電効果を利用するので、通常のスプレー塗装に比べて塗料の塗着効率がきわめて優れ、被塗装物の表裏を同時に塗装できるなどの特徴がある。
【０００３】
また、このような回転霧化静電塗装方法では、噴霧頭の背面側から同噴霧頭と同心円状に被塗装物に向かってシェーピングエアを吐出し、これにより形成された空気層によって塗料の飛散方向を規制し、噴霧パターンを形成している。
【０００４】
さらに、上記のような回転霧化静電塗装方法が行われる自動車の車体塗装等において、塗装品質の評価としては塗装の鮮映性がある。この鮮映性の評価値を左右する代表的な要因としては、塗料の塗着後の非揮発性成分（以下、「塗着Ｎ．Ｖ」とする）が挙げられる。
【０００５】
塗着Ｎ．Ｖは、図３に上塗りクリア塗装用塗料の例を示すように、値が大きい場合、すなわち塗着後の固形分が多い場合には塗着時の粘度が高くなり、フロー性が悪化することから平滑性が低下し、鮮映性（ＮＩＤ値）が低くなる。また、逆に値が小さい場合には、塗着時の粘度が低くなり、たれや流れの原因となる。そして、この塗着Ｎ．Ｖは、品質との相関が高くなる状態として、塗着完了から約９分後の状態が指標とされており、その値は５５〜６０％が最適である。
【０００６】
また、メタリックの上塗りベース塗装用塗料の塗着Ｎ．Ｖは、図５に示すように、上塗りクリア塗装用塗料と同様に値が大きくなると鮮映性（ＮＩＤ値）が低くなり、逆に値が小さい場合には塗着時の粘度が低くなり、その値は６５〜７０％が最適である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したような回転霧化静電塗装方法において、塗装品質の向上を図るには、塗料の塗着Ｎ．Ｖ等を充分に把握しておく一方で、塗料をより微粒化するのがよく、このためには噴霧頭の回転を高速にして遠心力を高める必要がある。しかしながら、噴霧頭を非常に高速で回転させると、塗料が微粒化するものの、その塗料粒子の一部が遠心力によってシェーピングエアの流れの外側に飛び出し、これによって塗着効率が低下するという問題があり、このような問題を解決することが課題であった。
【０００８】
【発明の目的】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、塗装品質を良好に維持しつつ、塗料粒子がシェーピングエアの外側に流れるような事態を防止して塗着効率の向上を図ることができる回転霧化静電塗装方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる回転霧化静電塗装方法は、請求項１として、回転するカップ状の噴霧頭を備えた塗装ガンと、塗着から９分間が経過した後の非揮発性成分が５５〜６０％の上塗りクリア塗装用の塗料を用いて静電塗装を行うに際し、噴霧頭の回転数を３００００〜３５０００ｒｐｍの範囲にし、噴霧頭の内周面先端縁部における周速を７８．５〜９１．９ｍ／ｓｅｃの範囲にして静電塗装を行う構成としており、上記の構成を課題を解決するための手段としている。
【００１０】
ここで、上記の構成において、請求項１で噴霧頭の回転数の範囲を３００００〜３５０００ｒｐｍとし、噴霧頭の内周面先端縁部における周速を７８．５〜９１．９ｍ／ｓｅｃとしたのは、図２に示すように、噴霧頭の回転数が３００００ｒｐｍ（周速７８．５ｍ／ｓｅｃ）よりも小さい場合には、塗着効率が向上するものの塗装品質（鮮映性；ＮＩＤ値）が許容以下になるからであり、また、３５０００ｒｐｍ（周速９１．６ｍ／ｓｅｃ）よりも大きい場合には、塗料粒子がシェーピングエアの流れの外側に飛び出して塗着効率が低下するからである。なお、上記の回転数および周速に対応する噴霧頭は、その内周面先端縁部の直径が５０ｍｍである。
【００１１】
また、本発明に係わる回転霧化静電塗装方法は、請求項２として、回転するカップ状の噴霧頭を備えた塗装ガンと、塗着から９分間が経過した後の非揮発性成分が６５〜７０％の上塗りベース塗装用の塗料を用いて静電塗装を行うに際し、噴霧頭の回転数を１５０００〜２００００ｒｐｍの範囲にして静電塗装を行う構成とし、請求項３として、噴霧頭の内周面先端縁部における周速が５５．０〜７３．３ｍ／ｓｅｃである構成としており、上記の構成を課題を解決するための手段としている。
【００１２】
ここで、上記の構成において、請求項２で噴霧頭の回転数の範囲を１５０００〜２００００ｒｐｍとし、請求項３で噴霧頭の内周面先端縁部における周速を５５．０〜７３．３ｍ／ｓｅｃとしたのは、図４に示すように、噴霧頭の回転数が１５０００ｒｐｍ（周速５５．０ｍ／ｓｅｃ）よりも小さい場合には、塗着効率が向上するものの塗装品質（鮮映性；ＮＩＤ値）が許容以下になるからであり、また、２００００ｒｐｍ（周速７３．３ｍ／ｓｅｃ）よりも大きい場合には、塗料粒子がシェーピングエアの流れの外側に飛び出して塗着効率が低下するからである。なお、上記の回転数および周速に対応する噴霧頭は、その内周面先端縁部の直径が７０ｍｍである。
【００１３】
【発明の作用】
本発明の請求項１に係わる回転霧化静電塗装方法では、上塗りクリア塗装において、塗着から９分間が経過した後の非揮発性成分が５５〜６０％の塗料を用いて静電塗装を行うに際し、噴霧頭の回転数を３００００〜３５０００ｒｐｍの範囲にし、噴霧頭の内周面先端縁部における周速を７８．５〜９１．９ｍ／ｓｅｃの範囲にすることにより、良好な塗装品質を維持し、且つ塗料粒子がシェーピングエアの流れの外側に飛び出さないようにして、塗着効率を向上させることとなる。
【００１４】
また、本発明の請求項２に係わる回転霧化静電塗装方法では、上塗りベース塗装において、塗着から９分間が経過した後の非揮発性成分が６５〜７０％の塗料を用いて静電塗装を行うに際し、噴霧頭の回転数を１５０００〜２００００ｒｐｍの範囲にし、あるいは請求項３に係わる回転霧化静電塗装方法のように、噴霧頭の内周面先端縁部における周速を５５．０〜７３．３ｍ／ｓｅｃの範囲にすることにより、良好な塗装品質を維持し、且つ塗料粒子がシェーピングエアの流れの外側に飛び出さないようにして、塗着効率を向上させることとなる。
【００１５】
【実施例】
図１（ａ）および（ｂ）は、本発明に係わる回転霧化静電塗装方法に適用可能な塗装ガンを示す図である。
【００１６】
図示の塗装ガン１は、エアモータにより回転駆動されるカップ状の噴霧頭２を備えており、噴霧頭２とエアモータの中空状の回転軸３とは、回転アンバランスが発生するのを防ぐため、芯が出せるようにテーパのついた取付穴４と先端軸部５とで結合してある。回転軸３は内筒６により保持されている。また、内筒６の外周側には、その軸線方向に沿ってエア流路７を形成した外筒８が設けてあり、外筒８の先端部には、噴霧頭２の外周を囲む状態でエアシリンダ９が連結してある。
【００１７】
噴霧頭２は、内側に隔壁部材１０が設けてあって、その後方側（各図において右側）に塗料供給室１１が形成してある。隔壁部材１０には、その中央部および外周部に、夫々複数の流路１２および吐出穴１３が形成してある。また、エアモータの回転軸３内には、非回転の塗料供給管１４が挿設してあって、この塗料供給管１４の先端部は噴霧頭２の塗料供給室１１内で開放してある。
【００１８】
エアシリンダ９は、その内部に外筒８のエア流路７と連通する脈動吸収用チャンバ１５を有すると共に、先端部には、円周方向に一定の間隔でエアの吹き出し孔１６が設けてある。なお、エアシリンダ９の先端部は、噴霧頭２の先端縁部よりも後方側に位置している。
【００１９】
上記の構成を備えた塗装ガン１は、アースされた被塗装物（各図の左方向に位置する）に対向し、回転する噴霧頭２内に塗料供給管１４から塗料を供給して遠心力により塗料を霧化すると共に、噴霧頭２の先端縁部から霧化した塗料を放出し、さらに、被塗装物と噴霧頭２との間に高電圧を印加して、帯電させた塗料粒子を被塗装物に吸引付着させる。
【００２０】
また、これと同時に、エアシリンダ９の各吹き出し孔１６から被塗装物に向かってシェーピングエアＳａを吐出し、これにより形成された空気層によって塗料の放出方向を規制し、噴霧パターンＰを形成する。
【００２１】
ここで、上塗りクリア塗装において、上記の塗装ガン１と、塗装完了９分後の塗着Ｎ．Ｖ（非揮発性成分）が５５〜６０％の塗料を用いると共に、塗装ガン１の噴霧頭２の回転数を異ならせて静電塗装を行い、塗着効率および鮮映性（ＮＩＤ値）を測定した。
【００２２】
なお、噴霧頭２の内周面先端縁部２ａの直径ｄは５０ｍｍである。また、塗着Ｎ．Ｖを５５〜６０％に保つ塗料としては、アクリル樹脂系の塗料で、希釈率３０〜４０％、希釈粘度３０ｓｅｃ／２０℃（フォードカップＮｏ．４）であり、とくに、溶剤を多めに入れることで同溶剤の蒸発が遅くなるようにしている。このとき、溶剤としては、エーテル系やエステル系のシンナーを用いた。
【００２３】
上記実験の結果、噴霧頭２の回転数が１５０００ｒｐｍ（噴霧頭２の内周面先端縁部２ａの周速３９．２ｍ／ｓｅｃ）以下では、霧化不良で粒径分布がばらつき、塗装不良となり、２５０００ｒｐｍ（周速６５．４ｍ／ｓｅｃ）では、塗着効率が８８．５％であるものの、ＮＩＤ値が０．９６であって、品質が許容以下となった。
【００２４】
そして、噴霧頭２の回転数を３００００〜３５０００ｒｐｍ（周速７８．５〜９１．６ｍ／ｓｅｃ）とすると、塗着効率が８４．１〜８６．０％であると共に、ＮＩＤ値が０．９８〜１．０４であり、さらに、従来の噴霧頭の回転数である４２０００ｒｐｍ（周速１０９．９ｍ／ｓｅｃ）以上では、塗料粒子がシェーピングエアの外側に流れて塗着効率が低下する。
【００２５】
これにより、上塗りクリア塗装において、噴霧頭２の回転数を３００００〜３５０００ｒｐｍの範囲にし、また、噴霧頭２の内周面先端縁部２ａの周速を周速７８．５〜９１．６ｍ／ｓｅｃの範囲にすることにより、良好な塗装品質を維持しつつ、塗着効率が高められることが判明した。
【００２６】
さらに、メタリックの上塗りベース塗装において、先述の塗装ガン１と、塗装完了９分後の塗着Ｎ．Ｖ（非揮発性成分）が６５〜７０％の塗料を用いると共に、塗装ガン１の噴霧頭２の回転数を異ならせて静電塗装を行い、塗着効率および鮮映性（ＮＩＤ値）を測定した。
【００２７】
なお、噴霧頭２の内周面先端縁部２ａの直径ｄは７０ｍｍである。また、塗着Ｎ．Ｖを６５〜７０％に保つ塗料としては、アクリル樹脂系の塗料で、希釈率６０〜７０％、希釈粘度１８ｓｅｃ／２０℃（フォードカップＮｏ．３）であり、とくに、溶剤を多めに入れることで同溶剤の蒸発が遅くなるようにしている。このとき、溶剤としては、エーテル系やエステル系のシンナーを用いた。
【００２８】
上記実験の結果、噴霧頭２の回転数が１００００ｒｐｍ（噴霧頭２の内周面先端縁部２ａの周速３６．６ｍ／ｓｅｃ）では、塗着効率が７０％を超えるものの、ＮＩＤ値が０．９４であって、品質が許容以下となり、２５０００ｒｐｍ（周速９１．６ｍ／ｓｅｃ）では、塗着効率が６６．２％まで低下した。
【００２９】
そして、噴霧頭２の回転数を１５０００〜２００００ｒｐｍ（周速５５．０〜７３．３ｍ／ｓｅｃ）とすると、塗着効率が６８．１〜７０．０％であると共に、ＮＩＤ値が０．９９〜１．３８となった。
【００３０】
これにより、メタリックの上塗りベース塗装において、噴霧頭２の回転数を１５０００〜２００００ｒｐｍの範囲にし、また、噴霧頭２の内周面先端縁部２ａの周速を周速５５．０〜７３．３ｍ／ｓｅｃの範囲にすることにより、良好な塗装品質を維持しつつ、塗着効率が高められることが判明した。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の請求項１に係わる回転霧化静電塗装方法によれば、上塗りクリア塗装において、塗着から９分間が経過した後の非揮発性成分が５５〜６０％の塗料を用いて静電塗装を行うにあたり、噴霧頭の回転数を３００００〜３５０００ｒｐｍの範囲にし、また、噴霧頭の内周面先端縁部における周速を７８．５〜９１．９ｍ／ｓｅｃの範囲にすることにより、きわめて良好な塗装品質（鮮映性）を得ることができ、そのうえに、塗料粒子がシェーピングエアの外側に流れるような事態を防止して、塗着効率を高めることができるという優れた効果がもたらされる。
【００３２】
また、本発明の請求項２および３に係わる回転霧化静電塗装方法によれば、上塗りベース塗装において、塗着から９分間が経過した後の非揮発性成分が６５〜７０％の塗料を用いて静電塗装を行うにあたり、噴霧頭の回転数を１５０００〜２００００ｒｐｍの範囲にし、また、噴霧頭の内周面先端縁部における周速を５５．０〜７３．３ｍ／ｓｅｃの範囲にすることにより、きわめて良好な塗装品質（鮮映性）を得ることができ、そのうえに、塗料粒子がシェーピングエアの外側に流れるような事態を防止して、塗着効率を高めることができるという優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる回転霧化静電塗装方法に適用可能な塗装ガンを説明する断面図（ａ）および側面図（ｂ）である。
【図２】上塗りクリア塗装における噴霧頭の回転数と、塗着効率およびＮＩＤ値との関係を示すグラフである。
【図３】上塗りクリア塗装用塗料の非揮発性成分（塗着Ｎ．Ｖ）と鮮映性（ＮＩＤ値）との関係を示すグラフである。
【図４】メタリックの上塗りベース塗装における噴霧頭の回転数と、塗着効率およびＮＩＤ値との関係を示すグラフである。
【図５】メタリックの上塗りベース塗装用塗料の非揮発性成分（塗着Ｎ．Ｖ）と鮮映性（ＮＩＤ値）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 塗装ガン
２ 噴霧頭
２ａ 内周面先端縁部

Claims (3)

1. 回転するカップ状の噴霧頭を備えた塗装ガンと、塗着から９分間が経過した後の非揮発性成分が５５〜６０％の上塗りクリア塗装用の塗料を用いて静電塗装を行うに際し、噴霧頭の回転数を３００００〜３５０００ｒｐｍの範囲にし、噴霧頭の内周面先端縁部における周速を７８．５〜９１．９ｍ／ｓｅｃの範囲にして静電塗装を行うことを特徴とする回転霧化静電塗装方法。
2. 回転するカップ状の噴霧頭を備えた塗装ガンと、塗着から９分間が経過した後の非揮発性成分が６５〜７０％の上塗りベース塗装用の塗料を用いて静電塗装を行うに際し、噴霧頭の回転数を１５０００〜２００００ｒｐｍの範囲にして静電塗装を行うことを特徴とする回転霧化静電塗装方法。
3. 噴霧頭の内周面先端縁部における周速が５５．０〜７３．３ｍ／ｓｅｃであることを特徴とする請求項２に記載の回転霧化静電塗装方法。

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