JP4920362B2

JP4920362B2 - 塗装方法

Info

Publication number: JP4920362B2
Application number: JP2006276282A
Authority: JP
Inventors: 光彌村田; 大輔斎藤; 裕一伊藤
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2026-10-10
Also published as: JP2008093533A

Description

本発明は、自動車のボディ等に塗装を施す方法に関するものである。

従来、自動車のボディ等の塗装は、一般に回転霧化塗装により行われている。前記回転霧化塗装に用いられる塗装装置は、円筒状の本体と、該本体の先端に回転自在に装着されたベルカップとを備え、該ベルカップの回転により霧化された塗料の周囲をシェーピングエアにより包囲して被塗装面に案内するものである（例えば特許文献１参照）。

前記回転霧化塗装では、前記シェーピングエアが周囲の雰囲気を巻き込むので、周囲の雰囲気の温度、湿度等が塗装外観の仕上がりに影響する。そこで、塗装工程内に雰囲気の温度、湿度等が調整されたブースを設け、該ブース内で前記回転霧化塗装を行うことが知られている。（例えば特許文献２参照）。

ところが、前記ブース内の雰囲気の温度、湿度等の調整を行うには、大掛かりな装置と多大なエネルギーとを必要とし、コストの増大が避けられない。また、前記ブース内の雰囲気の温度、湿度等の調整を行う際に、調整能力が不足すると、適正な温度、湿度等が得られないことがある。

一方、塗装の外観品質を評価する指標の１つとして、塗着ノンブラ値がある。前記塗着ノンブラ値（以下、塗着ＮＶ値と略記することがある）は、塗料中の溶剤の乾燥による減量を示す数値であり、次式（１）で表される。

塗装外観は塗着ＮＶ値との間に相関関係があると考えられ、塗装の仕上がりにとって非常に重要なファクターである。

しかしながら、前記塗着ＮＶ値を実測により求めようとするときには、前式（１）から明らかなように、塗着時及び乾燥後の塗膜重量が必要であるという不都合がある。前記塗料の乾燥は、通常は前記塗装工程に続くオーブン等で行われ、時間がかかるため、塗装工程内で塗着ＮＶ値を検出することは難しい
特開平８−１０８１０４号公報特開２００３−１５４２９６号公報

本発明は、かかる不都合を解消して、塗装工程内で塗着ノンブラ値を迅速に検出することができ、優れた塗装外観を得ることができる塗装方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明の塗装方法は、ベルカップの回転により霧化された塗料をシェーピングエアで包囲して被塗装面に案内する塗装手段により回転霧化塗装を行う塗装工程内で、未乾燥の塗膜の赤外線吸光度を測定し、該赤外線吸光度から第１の塗着ノンブラ値を算出する工程と、算出された第１の塗着ノンブラ値を、塗装外観の仕上がりに対応する最適な値として予め設定された第２の塗着ノンブラ値と比較する工程と、前記比較結果に基づいて、前記シェーピングエアの温度または湿度を制御する工程とを備え、前記比較結果において前記第１の塗着ノンブラ値が前記第２の塗着ノンブラ値より大きいとき、該第１の塗着ノンブラ値を該第２の塗着ノンブラ値に一致させるために、前記塗料が溶剤系塗料であるときには、前記シェーピングエアの温度が低くなるように該シェーピングエアの温度を制御し、前記塗料が水系塗料であるときには、前記シェーピングエアの湿度が高くなるように該シェーピングエアの湿度を制御することを特徴とする。
本発明の塗装方法は、ベルカップの回転により霧化された塗料をシェーピングエアで包囲して被塗装面に案内する塗装手段により回転霧化塗装を行うものである。本発明の塗装方法では、まず、前記回転霧化塗装を行う塗装工程内で、未乾燥の塗膜の赤外線吸光度を測定し、該赤外線吸光度から第１の塗着ノンブラ値を算出する。前記第１の塗着ノンブラ値は、例えば、前記未乾燥の塗膜の赤外線吸光スペクトルの波数とスペクトル強度とを多変量解析することにより算出される。この結果、前記塗装工程内で、第１の塗着ノンブラ値を迅速に検出することができる。

そこで、次に、算出された第１の塗着ノンブラ値を、塗装外観の仕上がりに対応する最適な値として予め設定された第２の塗着ノンブラ値と比較する。そして、前記比較結果に基づいて、前記シェーピングエアの温度または湿度を制御する。
前記シェーピングエアの温度または湿度の制御は、前記塗料が溶剤系塗料であるときには、前記比較結果が第１の塗着ノンブラ値が第２の塗着ノンブラ値より大きいとき、該第１の塗着ノンブラ値を該第２の塗着ノンブラ値に一致させるために、前記シェーピングエアの温度が低くなるように該シェーピングエアの温度を制御することにより行う。また、前記塗料が水系塗料であるときには、前記比較結果が第１の塗着ノンブラ値が第２の塗着ノンブラ値より大きいとき、該第１の塗着ノンブラ値を該第２の塗着ノンブラ値に一致させるために、前記シェーピングエアの湿度が高くなるように該シェーピングエアの湿度を制御することにより行う。前記シェーピングエアの温度または湿度の制御は、例えばフィードバック制御により行うことができる。
前記シェーピングエアの温度または湿度の制御を行うことにより、第１の塗着ノンブラ値を、第２の塗着ノンブラ値に容易に近づけることができる。

従って、本発明の塗装方法によれば、厳密に調整された空気条件下でなくとも前記回転霧化塗装により、優れた外観品質を得ることができる。

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は塗着ＮＶ値と塗装外観との関係を示すグラフであり、図２は本実施形態の一態様を示すブロック図であり、図３は未乾燥の塗膜の赤外線吸光スペクトルであり、図４はＮＶ値の実測値と計算値との関係を示すグラフである。また、図５は溶剤系塗料を塗装する際のシェーピングエアの温度と塗着ＮＶ値との関係を示すグラフであり、図６は水系塗料を塗装する際のシェーピングエアの湿度と塗着ＮＶ値との関係を示すグラフである。

自動車のボディは、まず、塗装工程において所定の塗装が施された後、乾燥工程に進み、オーブン中で前記塗装の乾燥、焼き付けが行われる。前記塗装と、乾燥、焼き付けとは、一般に下塗り塗装、中塗り塗装、上塗りベース塗装、上塗りクリア塗装等の各塗装毎に繰り返される。

前記塗装を、ベルカップの回転により霧化された塗料をシェーピングエアで包囲して被塗装面に案内する塗装装置を用いる回転霧化塗装で行う場合、前記シェーピングエアが周囲の雰囲気を巻き込むので、雰囲気が変動すると所望の塗装外観が得られないことがある。前記塗装外観は、例えば、ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ社製ウェーブスキャン（商品名）により測定することにより数値化することができ、このようにして数値化された塗装外観と塗着ノンブラ値（塗着ＮＶ値）との間には、相関関係があることが知られている。

例えば図１に、１つの塗装における塗装外観と塗着ＮＶ値との関係を示す。図１において、塗装外観は、乾燥、焼き付け後の被塗装面の外観を、ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ社製ウェーブスキャン（商品名）により測定することにより得られた数値である。また、塗着ＮＶ値は、次式（１）で表される数値であり、乾燥、焼き付け後の実測値である。

図１から、塗装外観と塗着ＮＶ値との間には、相関関係があることが明らかであり、塗着ＮＶ値を用いて、前記シェーピングエアの温度または湿度を制御することが考えられる。ところが、前記塗着ＮＶ値を実測により求めようとすると、前式（１）から明らかなように塗着時及び乾燥後の塗膜重量が必要である。塗着時の塗膜重量を知るには、ボディーのウェット塗膜（未乾燥塗膜）をかき取らなければならず、商品の損傷が避けられないという問題がある。また、乾燥後の塗膜重量は乾燥、焼き付け後でなければわからないので、前記塗着ＮＶ値の算出に時間がかかるという問題がある。前記塗着ＮＶ値の検出に時間を要すれば、その間に前記シェーピングエアの雰囲気が変化することが考えられ、検出された塗着ＮＶ値に基づいて前記シェーピングエアの温度または湿度を制御してみても意味が無い。

そこで、本実施形態の塗装方法では、図２に示すように、まず、温度、湿度等の空気条件を厳密に調整していない塗装工程内で、塗装装置１により自動車のボディＷ_１に回転霧化塗装を施し、塗装直後のボディＷ_２について、ＮＶ値分析部２により未乾燥の塗膜の赤外線吸光度を測定する。次に、ＮＶ値分析部２は、測定した赤外線吸光度、具体的には所定の範囲の波数と、該範囲の各波数毎の吸光度（スペクトル強度）とを塗着ＮＶ値制御装置３に送る。

塗着ＮＶ値制御装置３は、ＮＶ値検出部４、比較部５、温湿度調節部６、温湿度操作部７を備えている。そこで、ＮＶ値分析部２により測定された赤外線吸光度は、ＮＶ値検出部４で処理され、第１の塗着ＮＶ値が算出される。算出された第１の塗着ＮＶ値は、比較部５に送られる。

比較部５には、別途、塗装外観の仕上がりに対応する最適な値として予め設定された第２の塗着ノンブラ値が入力されるようになっており、比較部５は、ＮＶ値検出部４で算出された第１の塗着ＮＶ値と、第２の塗着ノンブラ値とを比較し、その比較の結果を、温湿度調節部６に出力する。

温湿度調節部６は、比較部５から入力される第１の塗着ＮＶ値と、第２の塗着ノンブラ値との差に基づいて、塗装装置１のシェーピングエアの温度または湿度を変更し、変更された数値を温湿度操作部７に出力する。このとき、温湿度調節部６は、塗装装置１で用いられる塗料が溶剤系塗料である場合には前記シェーピングエアの温度を変更し、塗装装置１で用いられる塗料が水系塗料である場合には前記シェーピングエアの湿度を変更する。

温湿度操作部７は、温湿度調節部６から入力されるシェーピングエアの温度または湿度を変更する数値に基づいて、該シェーピングエアの温度または湿度を実際に変更して塗装装置１に出力する。そして、塗装装置１は、変更された前記シェーピングエアの温度または湿度により、次のボディＷ_１に塗装を施す。

本実施形態の塗装方法において、塗装装置１は、円筒状の本体と、該本体の先端に回転自在に装着されたベルカップとを備え、該ベルカップの回転により霧化された塗料の周囲をシェーピングエアにより包囲して被塗装面であるボディＷ_１の表面に案内する構成を備えている。塗装装置１としては、それ自体公知の装置を用いることができる。

ＮＶ値分析部２は、塗装直後のボディＷ_２について、未乾燥の塗膜の赤外線吸光度を測定する装置である。ＮＶ値分析部２により得られた赤外線吸光スペクトルの１例を図３に示す。図３は、溶剤としてのシンナーと、塗膜（塗装の１分後及び６．５分後）との波数毎の吸光度（スペクトル強度）を示すものである。ＮＶ値分析部２は、例えば図３に示す赤外線吸光スペクトルをＮＶ値検出部４に出力する。

ＮＶ値検出部４は、例えば図３に示す赤外線吸光スペクトルから、第１の塗着ＮＶ値を算出する。図３から、シンナー、塗装１分後の塗膜、塗装６．５分後の塗膜は、いずれも波数５４００〜６４００ｃｍ^−１の範囲でピークを取ることが明らかである。そこで、塗着ＮＶ値は次式（２）で表すことができる。

ＮＶ値検出部４は、まず、前式（２）を用いて多変量解析を行って、係数Ａ，Ｂ，・・・，Ｎを求め、塗着ＮＶ値の計算値を算出する。次に、前記のようにして算出された塗着ＮＶ値の計算値と、乾燥、焼き付け後に求められた塗着ＮＶ値の実測値との関係を図４に示す。

図４から、前式（２）を用いる多変量解析によって算出された塗着ＮＶ値の計算値と、乾燥、焼き付け後に求められた塗着ＮＶ値の実測値との間には相関関係があることが明らかであり、図４に示す直線を検量線として塗着ＮＶ値の計算値から塗着ＮＶ値の実測値を求めることができることが明らかである。

そこで、ＮＶ値検出部４は、前式（２）を用いる多変量解析によって算出された塗着ＮＶ値の計算値から、図４に示す直線を検量線として塗着ＮＶ値の実測値を求め、該実測値を第１のＮＶ値として、比較部５に出力する。

比較部５は、ＮＶ値検出部４で算出された第１の塗着ＮＶ値と、塗装外観の仕上がりに対応する最適な値として予め設定された第２の塗着ＮＶ値との大小を比較する。そして、前記比較の結果として、第１の塗着ＮＶ値と、第２の塗着ノンブラ値との差を、例えば第１の塗着ＮＶ値が第２の塗着ノンブラ値より大の場合は正の数値として、逆の場合は負の数値として、温湿度調節部６に出力する。

温湿度調節部６は、塗装装置１の前記シェーピングエアの温度または湿度を設定する機能を有し、初期状態では、予め第２の塗着ノンブラ値に基づいて前記シェーピングエアの温度または湿度が設定されている。温湿度調節部６では、塗装装置１で用いられる塗料が溶剤系塗料である場合には前記シェーピングエアの温度が設定されており、塗装装置１で用いられる塗料が水系塗料である場合には前記シェーピングエアの湿度が設定されている。

そこで、温湿度調節部６は、比較部５から入力される前記正または負の数値に基づいて、前記塗料が溶剤系塗料である場合には前記シェーピングエアの設定温度を変更し、前記塗料が水系塗料である場合には前記シェーピングエアの設定湿度を変更する。

前記塗料が溶剤系塗料である場合、塗着ＮＶ値と前記シェーピングエアの温度との間には、図５に示すような関係がある。そこで、温湿度調節部６は、例えば、比較部５から入力される数値が正の数値であった場合には、第１の塗着ＮＶ値が第２の塗着ＮＶ値より大であると判断し、第１の塗着ＮＶ値を第２の塗着ＮＶ値に一致させるために、前記シェーピングエアの温度を予め設定されている温度よりも低い温度として新たに設定する。また、比較部５から入力される数値が負の数値であった場合には、第１の塗着ＮＶ値が第２の塗着ＮＶ値より小であると判断し、第１の塗着ＮＶ値を第２の塗着ＮＶ値に一致させるために、前記シェーピングエアの温度を予め設定されている温度よりも高い温度として新たに設定する。

一方、前記塗料が水系塗料である場合、塗着ＮＶ値と前記シェーピングエアの温度との間には、図６に示すような関係がある。そこで、温湿度調節部６は、例えば、比較部５から入力される数値が正の数値であった場合には、第１の塗着ＮＶ値が第２の塗着ＮＶ値より大であると判断し、第１の塗着ＮＶ値を第２の塗着ＮＶ値に一致させるために、前記シェーピングエアの湿度を予め設定されている湿度よりも高い湿度として新たに設定する。また、比較部５から入力される数値が負の数値であった場合には、第１の塗着ＮＶ値が第２の塗着ＮＶ値より小であると判断し、第１の塗着ＮＶ値を第２の塗着ＮＶ値に一致させるために、前記シェーピングエアの湿度を予め設定されている湿度よりも低い湿度として新たに設定する。

そして、温湿度調節部６は、新たに設定された前記シェーピングエアの温度または湿度を温湿度操作部７に出力する。

温湿度操作部７は、塗装装置１の前記シェーピングエアの温度または湿度を、温湿度調節部６で設定された前記シェーピングエアの温度または湿度とする機能を有し、初期状態では、予め第２の塗着ノンブラ値に基づいて設定された温度または湿度とされている。温湿度操作部７は、温湿度調節部６から新たに設定された前記シェーピングエアの温度または湿度が入力されたならば、それまでの温度または湿度を直ちに新たに設定された温度または湿度に変更して、塗装装置１に出力する。

従って、本実施形態の塗装方法によれば、厳密に温湿度を調整していない空気条件下における前記回転霧化塗装でも、塗装直後のボディＷ_２について算出された第１の塗着ＮＶ値に基づいて、極く短時間で前記シェーピングエアの温度または湿度を変更することができ、優れた塗装外観を安定して得ることができる。

塗着ＮＶ値と塗装外観との関係を示すグラフ。本発明の一実施形態を示すブロック図。未乾燥の塗膜の赤外線吸光スペクトル。ＮＶ値の実測値と計算値との関係を示すグラフ。溶剤系塗料を塗装する際のシェーピングエアの温度と塗着ＮＶ値との関係を示すグラフ。水系塗料を塗装する際のシェーピングエアの湿度と塗着ＮＶ値との関係を示すグラフ。

符号の説明

１…塗装手段、２…ＮＶ値分析部、３…塗着ＮＶ値制御装置。

Claims

ベルカップの回転により霧化された塗料をシェーピングエアで包囲して被塗装面に案内する塗装手段により回転霧化塗装を行う塗装工程内で、未乾燥の塗膜の赤外線吸光度を測定し、該赤外線吸光度から第１の塗着ノンブラ値を算出する工程と、
算出された第１の塗着ノンブラ値を、塗装外観の仕上がりに対応する最適な値として予め設定された第２の塗着ノンブラ値と比較する工程と、
前記比較結果に基づいて、前記シェーピングエアの温度または湿度を制御する工程とを備え、
前記比較結果において前記第１の塗着ノンブラ値が前記第２の塗着ノンブラ値より大きいとき、該第１の塗着ノンブラ値を該第２の塗着ノンブラ値に一致させるために、前記塗料が溶剤系塗料であるときには、前記シェーピングエアの温度が低くなるように該シェーピングエアの温度を制御し、前記塗料が水系塗料であるときには、前記シェーピングエアの湿度が高くなるように該シェーピングエアの湿度を制御することを特徴とする塗装方法。