JP3990479B2 - 塗装前火炎処理方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は平坦面及び複雑形状の格子部を含む樹脂製被塗装物を火炎で加熱する塗装前火炎処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特開平４−１０８５７２号公報「重防食被覆角鋼管杭及びその製造法」には、ポリオレフィンを火炎処理する技術が開示されており、ポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂は、塗料の粒が弾かれるなどして、塗料が着きにくいことから前処理が必要であり、この前処理の一つに火炎処理（フレーム処理）が知られている。すなわち、火炎で樹脂の表面を加熱してぬれ性を高めて塗料の付着性を高めるというものである。
【０００３】
図６は火炎処理の原理図であり、燃料ガス及び酸素（又は空気）をガスミキサー１０１で混合したものを火炎バーナ１０２で燃焼させ、その火炎１０３で樹脂部品１０４を加熱する。燃料ガスをプロパンガスとしたときの燃焼反応は次に示す。
【０００４】
【化１】
【０００５】
Ｃ3Ｈ8に５Ｏ2と余剰酸素（α・Ｏ2と記載する）を混合して、燃焼させると、二酸化炭酸ガス（３ＣＯ2）と水蒸気（４Ｈ2Ｏ）とが発生し、この燃焼ガスにα・Ｏ2が残存する。このα・Ｏ2が樹脂部品の表面に作用してぬれ性を高めると考えられ、このα・Ｏ2を一般に活性酸素と呼ぶ。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
車両には樹脂部品が多数採用され、例えば樹脂製バンパーにも塗装前処理として火炎処理を施す。
後述の図４で説明するが、一般にバンパーは格子部と平坦部とからなる。この様なバンパーを火炎処理すると、平坦部はよいが、格子部は大きな塗装むらが出ることが分かった。そのために、従来は格子部にマスクをかけて、平坦部のみ火炎処理することにしていた。
しかし、これでは格子部を別途処理しなければならず、工程が長くなり生産性が低下していた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者らは格子部の様な複雑形状部を含む被塗装物を実用的に火炎処理する研究を開始した。
図１は火炎中の活性酸素と塗膜密着力との関係を示すグラフであり、横軸は火炎中の活性酸素の量、縦軸は塗膜密着力を示す。
塗膜密着力は次の要領で測定したものである。
７ｃｍ×７ｃｍの素材テストピースを用意し、このテストピースに前処理及び塗装を施し、得られた塗膜に１ｃｍ幅でカッタにて切れ目をいれる。１ｃｍ×７ｃｍの帯状の塗膜の一端を剥がし、この一端に荷重測定具のつかみ具を取付け、荷重測定具で帯状の塗膜をゆっくり剥がし、剥離に必要な荷重を計測する。帯状塗膜の幅が１ｃｍであるから、読み荷重がそのまま塗膜密着力ｋｇ／ｃｍとなる。
【０００８】
横軸の目盛で１．７％付近がピークであり、塗膜密着力を０．８ｋｇ／ｃｍ以上にするには火炎中の活性酸素を１．３〜２．３％の範囲に保つ必要があることが分かる。
【０００９】
そこで、本発明者らが各種要因を検討し、火炎バーナの火炎の状態が塗膜密着力に影響しているとの予見から、基礎試験を行なった。
図２は本発明に係る基礎実験の要領図である。
（ａ）において、
Ｐは試験片であり、材質はポリプロピレンである。
Ｎは丸型の火炎バーナであり、Ｄはノズル径で１ｃｍである。
Ｒは火炎バーナＮの回転速度であり、６０ｒｐｍである。
Ｓは火炎バーナＮが試験片Ｐに平行に移動する速度である。
Ｌは火炎バーナＮの出口端と試験片Ｐとの距離である。
また、燃焼ガスはプロパン：空気が１：２５の混合ガスであり、混合ガスの火炎バーナ出口速度は１０ｍ／ｓｅｃである。
【００１０】
（ｂ）は、横軸に火炎バーナＮと処理面との距離Ｌをとり、縦軸に火炎バーナＮの移動速度Ｓをとったグラフであり、試験片Ｐの塗膜密着力が０．８ｋｇ／ｃｍ以上、を有効範囲とした。
有効範囲中の長方形で囲んだ部分は、火炎バーナＮを回転しない場合の従来の使用領域である。
この従来の使用領域が狭いのは、火炎処理はムラが生じやすいので、使用範囲を限定していたからである。
このグラフで示すように火炎バーナＮを回転させることで、塗膜の有効範囲が非常に広くなった。
【００１１】
以上の基礎実験から例えばバーナを回転させることで得た乱流化火炎が極めて有効であることが分かった。
そこで請求項１は、平坦面及び複雑形状部を含む樹脂製被塗装物の塗装前処理として被塗装物の表面を火炎で加熱する塗装前火炎処理方法において、複雑形状部は格子部であり、該格子部では、平坦面を処理するときの火炎よりも火炎バーナを回転させることで乱流化した火炎で処理することを特徴とする。
火炎バーナを回転させることで火炎を乱し、乱流化した火炎で処理することで、火炎を均一化することになり、火炎の有効処理深さが増す、また火炎処理の方向性が無くなる。
従って、複雑形状の格子部をムラなく火炎処理できる。
【００１２】
【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３は本発明に係る塗装前火炎処理装置の原理図であり、塗装前火炎処理装置１は樹脂製被塗装物としてのワーク２を所望の位置に、所望の姿勢で保持するワーク支持機構１０と、混合ガス供給部２０と、火炎バーナ３０部と、火炎バーナ３０部を保持し、一定の速度で図面表裏方向へ移動するロボット４０とからなる。
【００１３】
ワーク支持機構１０は、例えば、ワーク２を支える治具１１と、この治具１１を支える昇降軸１２と、この昇降軸１２を支える支持テーブル１３と、この支持テーブル１３を回転可能に支持する受け台１４とからなる。
支持テーブル１３を回転することにより、ワーク２を昇降軸１２廻りに旋回することができる。そして、昇降軸１３を上下することによりワーク２を上下に移動することができる。
【００１４】
混合ガス供給部２０は、ガスミキサー２１と、試燃バーナ２２と、Ｏ2アナライザー２３と、調節器２４と、燃料ガス調節弁２５とからなる。
なお、燃焼ガス供給部２０は、例えば、ガス量を調節した燃料ガスとエア（又は酸素）をガスミキサー２１で混合した混合ガスを、火炎バーナ部３０へ供給する箇所である。
燃料ガスのガス量の調節は、火炎中のＯ2量を最適値に保つためであり、具体的には、火炎バーナ部３０へ供給する混合ガスを途中で分岐させ、この分岐させた混合ガスを試燃バーナ２２で火炎にし、この火炎中のＯ2量をＯ2アナライザー２３で測定し、この測定値を調節器２４で設定Ｏ2値と比較し、設定Ｏ2値になるように燃料ガス調節弁２５の開度を調節することにより行なう。
【００１５】
火炎バーナ部３０は、ガスミキサー２１で混合した混合ガスを燃焼する火炎バーナ３１に、バーナ回転モータ３２と駆動スプロケット３３、従動スプロケット３４とによる回転機構を付加し、ロボット４０に回転可能に取付けたものである。
従って、火炎バーナ３１はその軸廻りに回転することができる。
【００１６】
図４（ａ）〜（ｄ）は本発明に係るワークの一例を示した図であり、（ａ）はワーク２の平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は（ａ）のｄーｄ断面図である。
ワーク２は折り曲げ部３，４を介して連続させた第１面５，第２面６及び第３面７を有する。第１面５及び第３面７は平坦面であり、第２面６は複雑形状部でる格子部８を有する面である。８ａは格子柵の側部であり、８ｂは格子柵の裏面である。
【００１７】
以上に述べた塗装前火炎処理装置１を用いて行なう塗装前火炎処理方法を次に説明する。
図５（ａ），（ｂ）は本発明に係る塗装前火炎処理装置の使用方法である。
（ａ）は第３面７の平坦面の火炎処理方法を示し、火炎バーナ３１を回転させないで、平坦面に対して平行に移動させることにより火炎処理を行なう。
平坦面に対しては、処理面までの距離が一定のため、火炎及び距離を調節し、この状態を一定に保持することで、ムラなくまた経済的に火炎処理ができるからである。
【００１８】
（ｂ）は格子部８を有する第２面６の火炎処理方法を示し、火炎バーナ３１を回転させつつ格子面部８に対し平行に移動させることにより火炎処理を行なう。火炎バーナ３１を回転させることで、火炎を乱し、火炎を均一化することで、火炎の有効処理深さが増し、また火炎処理の方向性が無くなる。
従って、格子部８の柵の側部８ａ及び裏部８ｂは火炎に包まれることによりムラなく火炎処理できる。
【００１９】
尚、火炎を平坦面より乱流にする方法は、任意であり、火炎バーナをその軸心廻りに回転させる方法だけでなく、火炎バーナを偏心させた軸廻りに回転させてもよい。
【００２０】
【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の塗装前火炎処理方法では、平坦面及び複雑形状部を含む樹脂製被塗装物の塗装前処理として被塗装物の表面を火炎で加熱する塗装前火炎処理方法において、複雑形状部は格子部であり、該格子部では、平坦面を処理するときの火炎よりも火炎バーナを回転させることで乱流化した火炎で処理するようにしたので、火炎バーナを回転させることで火炎を乱し、乱流化した火炎で処理することで、火炎を均一化することになり、火炎の有効処理深さが増す、また火炎処理の方向性が無くなる。
従って、複雑形状の格子部をムラなく火炎処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】火炎中の活性酸素と塗膜密着力との関係を示すグラフ
【図２】本発明に係る基礎実験の要領図
【図３】本発明に係る塗装前火炎処理装置の原理図
【図４】本発明に係るワークの一例を示した図
【図５】本発明に係る塗装前火炎処理装置の使用方法
【図６】火炎処理の原理図
【符号の説明】
１…塗装前火炎処理装置、２…ワーク、５…平坦面（第１面）、６…複雑形状部（第２面）、７…平坦面（第３面）、８…格子部、１０…ワーク支持機構、２０…混合ガス供給部、３０…火炎バーナ部、３１…火炎バーナ、３２…バーナ回転モータ。
【発明の属する技術分野】
本発明は平坦面及び複雑形状の格子部を含む樹脂製被塗装物を火炎で加熱する塗装前火炎処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特開平４−１０８５７２号公報「重防食被覆角鋼管杭及びその製造法」には、ポリオレフィンを火炎処理する技術が開示されており、ポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂は、塗料の粒が弾かれるなどして、塗料が着きにくいことから前処理が必要であり、この前処理の一つに火炎処理（フレーム処理）が知られている。すなわち、火炎で樹脂の表面を加熱してぬれ性を高めて塗料の付着性を高めるというものである。
【０００３】
図６は火炎処理の原理図であり、燃料ガス及び酸素（又は空気）をガスミキサー１０１で混合したものを火炎バーナ１０２で燃焼させ、その火炎１０３で樹脂部品１０４を加熱する。燃料ガスをプロパンガスとしたときの燃焼反応は次に示す。
【０００４】
【化１】
Ｃ3Ｈ8に５Ｏ2と余剰酸素（α・Ｏ2と記載する）を混合して、燃焼させると、二酸化炭酸ガス（３ＣＯ2）と水蒸気（４Ｈ2Ｏ）とが発生し、この燃焼ガスにα・Ｏ2が残存する。このα・Ｏ2が樹脂部品の表面に作用してぬれ性を高めると考えられ、このα・Ｏ2を一般に活性酸素と呼ぶ。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
車両には樹脂部品が多数採用され、例えば樹脂製バンパーにも塗装前処理として火炎処理を施す。
後述の図４で説明するが、一般にバンパーは格子部と平坦部とからなる。この様なバンパーを火炎処理すると、平坦部はよいが、格子部は大きな塗装むらが出ることが分かった。そのために、従来は格子部にマスクをかけて、平坦部のみ火炎処理することにしていた。
しかし、これでは格子部を別途処理しなければならず、工程が長くなり生産性が低下していた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者らは格子部の様な複雑形状部を含む被塗装物を実用的に火炎処理する研究を開始した。
図１は火炎中の活性酸素と塗膜密着力との関係を示すグラフであり、横軸は火炎中の活性酸素の量、縦軸は塗膜密着力を示す。
塗膜密着力は次の要領で測定したものである。
７ｃｍ×７ｃｍの素材テストピースを用意し、このテストピースに前処理及び塗装を施し、得られた塗膜に１ｃｍ幅でカッタにて切れ目をいれる。１ｃｍ×７ｃｍの帯状の塗膜の一端を剥がし、この一端に荷重測定具のつかみ具を取付け、荷重測定具で帯状の塗膜をゆっくり剥がし、剥離に必要な荷重を計測する。帯状塗膜の幅が１ｃｍであるから、読み荷重がそのまま塗膜密着力ｋｇ／ｃｍとなる。
【０００８】
横軸の目盛で１．７％付近がピークであり、塗膜密着力を０．８ｋｇ／ｃｍ以上にするには火炎中の活性酸素を１．３〜２．３％の範囲に保つ必要があることが分かる。
【０００９】
そこで、本発明者らが各種要因を検討し、火炎バーナの火炎の状態が塗膜密着力に影響しているとの予見から、基礎試験を行なった。
図２は本発明に係る基礎実験の要領図である。
（ａ）において、
Ｐは試験片であり、材質はポリプロピレンである。
Ｎは丸型の火炎バーナであり、Ｄはノズル径で１ｃｍである。
Ｒは火炎バーナＮの回転速度であり、６０ｒｐｍである。
Ｓは火炎バーナＮが試験片Ｐに平行に移動する速度である。
Ｌは火炎バーナＮの出口端と試験片Ｐとの距離である。
また、燃焼ガスはプロパン：空気が１：２５の混合ガスであり、混合ガスの火炎バーナ出口速度は１０ｍ／ｓｅｃである。
【００１０】
（ｂ）は、横軸に火炎バーナＮと処理面との距離Ｌをとり、縦軸に火炎バーナＮの移動速度Ｓをとったグラフであり、試験片Ｐの塗膜密着力が０．８ｋｇ／ｃｍ以上、を有効範囲とした。
有効範囲中の長方形で囲んだ部分は、火炎バーナＮを回転しない場合の従来の使用領域である。
この従来の使用領域が狭いのは、火炎処理はムラが生じやすいので、使用範囲を限定していたからである。
このグラフで示すように火炎バーナＮを回転させることで、塗膜の有効範囲が非常に広くなった。
【００１１】
以上の基礎実験から例えばバーナを回転させることで得た乱流化火炎が極めて有効であることが分かった。
そこで請求項１は、平坦面及び複雑形状部を含む樹脂製被塗装物の塗装前処理として被塗装物の表面を火炎で加熱する塗装前火炎処理方法において、複雑形状部は格子部であり、該格子部では、平坦面を処理するときの火炎よりも火炎バーナを回転させることで乱流化した火炎で処理することを特徴とする。
火炎バーナを回転させることで火炎を乱し、乱流化した火炎で処理することで、火炎を均一化することになり、火炎の有効処理深さが増す、また火炎処理の方向性が無くなる。
従って、複雑形状の格子部をムラなく火炎処理できる。
【００１２】
【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３は本発明に係る塗装前火炎処理装置の原理図であり、塗装前火炎処理装置１は樹脂製被塗装物としてのワーク２を所望の位置に、所望の姿勢で保持するワーク支持機構１０と、混合ガス供給部２０と、火炎バーナ３０部と、火炎バーナ３０部を保持し、一定の速度で図面表裏方向へ移動するロボット４０とからなる。
【００１３】
ワーク支持機構１０は、例えば、ワーク２を支える治具１１と、この治具１１を支える昇降軸１２と、この昇降軸１２を支える支持テーブル１３と、この支持テーブル１３を回転可能に支持する受け台１４とからなる。
支持テーブル１３を回転することにより、ワーク２を昇降軸１２廻りに旋回することができる。そして、昇降軸１３を上下することによりワーク２を上下に移動することができる。
【００１４】
混合ガス供給部２０は、ガスミキサー２１と、試燃バーナ２２と、Ｏ2アナライザー２３と、調節器２４と、燃料ガス調節弁２５とからなる。
なお、燃焼ガス供給部２０は、例えば、ガス量を調節した燃料ガスとエア（又は酸素）をガスミキサー２１で混合した混合ガスを、火炎バーナ部３０へ供給する箇所である。
燃料ガスのガス量の調節は、火炎中のＯ2量を最適値に保つためであり、具体的には、火炎バーナ部３０へ供給する混合ガスを途中で分岐させ、この分岐させた混合ガスを試燃バーナ２２で火炎にし、この火炎中のＯ2量をＯ2アナライザー２３で測定し、この測定値を調節器２４で設定Ｏ2値と比較し、設定Ｏ2値になるように燃料ガス調節弁２５の開度を調節することにより行なう。
【００１５】
火炎バーナ部３０は、ガスミキサー２１で混合した混合ガスを燃焼する火炎バーナ３１に、バーナ回転モータ３２と駆動スプロケット３３、従動スプロケット３４とによる回転機構を付加し、ロボット４０に回転可能に取付けたものである。
従って、火炎バーナ３１はその軸廻りに回転することができる。
【００１６】
図４（ａ）〜（ｄ）は本発明に係るワークの一例を示した図であり、（ａ）はワーク２の平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は（ａ）のｄーｄ断面図である。
ワーク２は折り曲げ部３，４を介して連続させた第１面５，第２面６及び第３面７を有する。第１面５及び第３面７は平坦面であり、第２面６は複雑形状部でる格子部８を有する面である。８ａは格子柵の側部であり、８ｂは格子柵の裏面である。
【００１７】
以上に述べた塗装前火炎処理装置１を用いて行なう塗装前火炎処理方法を次に説明する。
図５（ａ），（ｂ）は本発明に係る塗装前火炎処理装置の使用方法である。
（ａ）は第３面７の平坦面の火炎処理方法を示し、火炎バーナ３１を回転させないで、平坦面に対して平行に移動させることにより火炎処理を行なう。
平坦面に対しては、処理面までの距離が一定のため、火炎及び距離を調節し、この状態を一定に保持することで、ムラなくまた経済的に火炎処理ができるからである。
【００１８】
（ｂ）は格子部８を有する第２面６の火炎処理方法を示し、火炎バーナ３１を回転させつつ格子面部８に対し平行に移動させることにより火炎処理を行なう。火炎バーナ３１を回転させることで、火炎を乱し、火炎を均一化することで、火炎の有効処理深さが増し、また火炎処理の方向性が無くなる。
従って、格子部８の柵の側部８ａ及び裏部８ｂは火炎に包まれることによりムラなく火炎処理できる。
【００１９】
尚、火炎を平坦面より乱流にする方法は、任意であり、火炎バーナをその軸心廻りに回転させる方法だけでなく、火炎バーナを偏心させた軸廻りに回転させてもよい。
【００２０】
【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の塗装前火炎処理方法では、平坦面及び複雑形状部を含む樹脂製被塗装物の塗装前処理として被塗装物の表面を火炎で加熱する塗装前火炎処理方法において、複雑形状部は格子部であり、該格子部では、平坦面を処理するときの火炎よりも火炎バーナを回転させることで乱流化した火炎で処理するようにしたので、火炎バーナを回転させることで火炎を乱し、乱流化した火炎で処理することで、火炎を均一化することになり、火炎の有効処理深さが増す、また火炎処理の方向性が無くなる。
従って、複雑形状の格子部をムラなく火炎処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】火炎中の活性酸素と塗膜密着力との関係を示すグラフ
【図２】本発明に係る基礎実験の要領図
【図３】本発明に係る塗装前火炎処理装置の原理図
【図４】本発明に係るワークの一例を示した図
【図５】本発明に係る塗装前火炎処理装置の使用方法
【図６】火炎処理の原理図
【符号の説明】
１…塗装前火炎処理装置、２…ワーク、５…平坦面（第１面）、６…複雑形状部（第２面）、７…平坦面（第３面）、８…格子部、１０…ワーク支持機構、２０…混合ガス供給部、３０…火炎バーナ部、３１…火炎バーナ、３２…バーナ回転モータ。
Claims (1)
- 平坦面及び複雑形状部を含む樹脂製被塗装物の塗装前処理として被塗装物の表面を火炎で加熱する塗装前火炎処理方法において、
前記複雑形状部は格子部であり、
該格子部では、平坦面を処理するときの火炎よりも火炎バーナを回転させることで乱流化した火炎で処理するようにした、
ことを特徴とした塗装前火炎処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18411397A JP3990479B2 (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | 塗装前火炎処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18411397A JP3990479B2 (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | 塗装前火炎処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1128416A JPH1128416A (ja) | 1999-02-02 |
| JP3990479B2 true JP3990479B2 (ja) | 2007-10-10 |
Family
ID=16147621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18411397A Expired - Fee Related JP3990479B2 (ja) | 1997-07-09 | 1997-07-09 | 塗装前火炎処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3990479B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6891485B2 (ja) * | 2016-12-26 | 2021-06-18 | 日本製鉄株式会社 | 基材の表面処理方法 |
-
1997
- 1997-07-09 JP JP18411397A patent/JP3990479B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH1128416A (ja) | 1999-02-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051104 |
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| A521 | Written amendment |
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