JP5805147B2 - 塗装方法 - Google Patents
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Description
本発明によれば、上塗りベース塗膜を第1ベース塗膜と第2ベース塗膜に2層化し、中塗り塗膜が有していた光線遮断機能や下地隠蔽機能を第1ベース塗膜に組み込むことで、中塗り塗装及び中塗り塗装後の焼付けを廃止できるため、CO2排出量の削減及び省エネルギー化が可能な3C2B塗装技術を提供できる。
また本発明によれば、第1ベース外面塗装ゾーンと第2ベース外面塗装ゾーンの間に第2ベース内面塗装ゾーンを設けることで、第1ベース外面塗装から第2ベース外面塗装までのインターバルを十分に確保できる。これにより、第1ベースウェット塗膜の静置時間を十分に確保でき、第1ベースウェット塗膜の表面を十分にフローさせて平滑化させてから第2ベース塗料を塗装できる。従って、本発明によれば、塗膜表面を平滑化でき、良好な塗膜外観が得られる。
この発明によれば、少なくともいずれか1以上の塗装ゾーン間にセッティングゾーンが設けられるため、ウェット塗膜の静置時間をより十分に確保でき、ウェット塗膜の表面をより十分にフローさせることができる。従って、この発明によれば、塗膜表面をより平滑化でき、より良好な塗膜外観が得られる。
この発明によれば、例えば塗装ゾーン内に設けられた塗装ロボット等の塗装機に不具合が発生し、塗装が困難な場合であっても、その下流側に設けられたセッティングゾーンにおいて、人手によりその塗装を補完できる。即ち、この発明によれば、塗装機不具合時の対応スペースを確保でき、より効率的な塗装が可能である。
この発明によれば、人手による塗装を行う可能性のあるセッティングゾーンに新鮮なエアを空調して供給することで、作業環境を向上できる。また、温度及び湿度が適度に調節された新鮮なエアが供給されるため、セッティングゾーンにおいてウェット塗膜中の溶剤が効率良く揮発し、ウェット塗膜表面のフローを促進できる。ひいては、塗膜表面をより平滑化でき、より良好な塗膜外観が得られる。さらには、各ゾーンから排出された空調エアを塗装ゾーンにリサイクルするため、空調に要する電力を削減できる。
図1は、本発明の一実施形態に係る塗装設備1の平面図である。また、図2は、本実施形態に係る塗装設備1の側断面図である。本実施形態に係る塗装設備1は、被塗物に複層塗膜を形成するための塗装設備である。より詳しくは図1に示すように、塗装設備1は、被塗物の搬送方向に沿って設けられた複数の塗装ゾーンを備え、これらの塗装ゾーンで被塗物は順次塗装される。
なお、被塗物Wとしては、例えば自動車ボディWが好ましく用いられる。より詳しくは、電着塗装(例えばカチオン電着塗装)が施された自動車ボディWが好ましく用いられる。以下、被塗物Wとして電着塗装が施された自動車ボディWを用いた場合を例に挙げて説明する。
また、塗装設備1は、各セッティングゾーンに空調された新鮮なエアを供給するエア供給機構(図示せず)と、各ゾーンから排出されたエアをリサイクルして供給するリサイクル機構(図示せず)と、を備える。
以下、各ゾーンについて詳しく説明する。ただし、後述する塗装ロボット及びオープナーロボットと、エア供給機構及びリサイクル機構については、後段でまとめて詳述する。
第1ベース塗料としては、樹脂成分及び顔料成分を含み、水溶性あるいはエマルジョン等の水分散性の塗料を用いることができる。
樹脂成分としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等を主成分として含むものが用いられる。
顔料成分としては、汎用的な着色顔料及び体質顔料が用いられる。
着色顔料としては、例えば、酸化チタン等の白色顔料、カーボンブラック等の黒色顔料、黄土等の黄色顔料、弁柄やアントラキノン等の赤色顔料、フタロシアニンブルー等の青色顔料、フタロシアニングリーン等の緑顔料等が挙げられる。
体質顔料としては、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、カオリン、ケイ酸塩(タルク)等の無機顔料が挙げられる。
なお、第1ベース塗料は、必要に応じて有機溶剤や各種添加剤を含むものであってよい。
焼き付け硬化後の第1ベース塗膜の顔料濃度の下限値を40質量%とすることで、明度の高い色の光線を確実に遮蔽して電着塗膜との界面における劣化及び剥離を十分に抑制できるとともに、優れた耐チッピング性を確保できる。また、上限値を60質量%とすることで、顔料の分散性を安定化させて色ムラを抑制できるとともに、塗膜の膜切れを抑制できるため、優れた仕上がり外観及び塗膜性能が得られる。
焼き付け硬化後の第1ベース塗膜の膜厚の下限値を20μmとすることで、明度の高い色の光線を確実に遮蔽して電着塗膜との界面における劣化及び剥離を十分に抑制できる。なお、塗装後にタレが生じて仕上がり外観が低下するのを回避する観点から、好ましい膜厚の上限値は、40μmである。
従来、同時焼き付け時に第2ベース塗膜の硬化が第1ベース塗膜の硬化よりも先に開始された場合には、第1ベース塗膜の硬化収縮に伴って、既に硬化が開始している第2ベース塗膜に歪みが発生し、複層塗膜の平滑性が損なわれてしまう不具合が生じていた。これに対して本実施形態によれば、同時焼き付け時において、第1ベース塗膜の硬化が開始された後に第2ベース塗膜の硬化が開始されるため、上記の不具合を回避して複層塗膜の平滑性を向上でき、外観特性としての艶感を向上できる。
ここで、「硬化温度」とは、温度上昇中に粘度の下降が停止して上昇に転じるときの温度を意味する。具体的には、動的粘弾性測定装置により測定される。
より詳しくは、第2ベース内面塗装ゾーン12は、上流側に設けられたドア塗装ゾーン12Aと、下流側に設けられたボンネット・テールゲート塗装ゾーン12Bとから構成される。
また、ボンネット・テールゲート塗装ゾーン12Bには、2台の塗装ロボット122と、自動車ボディWのボンネットフード及びトランクフードを開閉するオープナーロボット123が設けられる。このボンネット・テールゲート塗装ゾーン12Bでは、オープナーロボット123によりボンネットフード及びトランクフードが開かれ、この状態で、2台の塗装ロボット122によりボンネット及びトランクの内面に第2ベース塗料が塗装される。第2ベース塗料が塗装された後は、オープナーロボット123によりボンネットフード及びトランクフードは閉じられる。
第2ベース塗料としては、第1ベース塗料と同様に樹脂成分及び顔料成分を含み、水溶性あるいはエマルジョン等の水分散性の塗料を用いることができる。
樹脂成分としては、第1ベース塗膜と同様に、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等を主成分として含むものが用いられる。ただし、第1ベース塗膜の樹脂と同一の樹脂である必要は無い。
顔料成分としては、第1ベース塗膜と同様に、上記の各種着色顔料及び体質顔料が用いられる。また、第2ベース塗膜は、色相の発現の役割を担うものであり、上記の着色顔料に加えて光輝性顔料を用いることができる。
光輝性顔料としては、アルミフレーク、雲母、マイカフレーク、ガラスフレーク等の汎用的に自動車外板塗料に配合されているものが挙げられる。
なお、第2ベース塗料は、必要に応じて有機溶剤や各種添加剤を含むものであってよい。
焼き付け硬化後の第2ベース塗膜の膜厚の下限値を8μmとすることで、チッピング後の耐食性を向上できる。なお、塗装後にタレが生じて仕上がり外観が低下するのを回避する観点から、好ましい膜厚の上限値は、25μmである。
本実施形態によれば、第2ベース塗料の硬化温度において、クリア塗膜の方が第2ベース塗膜よりも粘度が低いため、第2ベース塗膜とクリア塗膜間での混層を抑制できる。また、第2ベース塗膜の硬化収縮時に生じる塗膜収縮方向の応力(硬化歪)を開放でき、塗膜中に硬化歪が残存するのを抑制できる。これにより、外観特性としての艶感を向上できるとともに、チッピングのような外部からの応力の入力と同時に、塗膜中に残存する硬化歪が開放されて剥離が生じるのを抑制できる。
また、第2セッティングゾーン22には、エア供給機構により、第1セッティングゾーン21と同様に、外気から取り込まれて空調された新鮮エアが供給される。
また、第2ベース(特殊)外面塗装ゾーン14には、リサイクル機構によりリサイクルされたエアが供給される。これにより、空調に要する電力が削減される。
なお、プレヒート条件(温度、時間)は、第1ベース塗料及び第2ベース塗料(第2ベース特殊塗料)の種類に応じて、適宜設定される。
より詳しくは、クリア内面塗装ゾーン15は、上流側に設けられたドア塗装ゾーン15Aと、下流側に設けられたボンネット・テールゲート塗装ゾーン15Bとから構成される。
また、ボンネット・テールゲート塗装ゾーン15Bには、1台の塗装ロボット152と、ボンネットフード及びトランクフードを開閉するオープナーロボット153が設けられる。このボンネット・テールゲート塗装ゾーン15Bでは、オープナーロボット153によりボンネットフード及びトランクフードが開かれ、この状態で、1台の塗装ロボット152によりボンネット及びトランクフードの内面にクリア塗料がウェットオンウェット塗装される。クリア塗料が塗装された後は、オープナーロボット153によりボンネットフード及びトランクフードは閉じられる。
クリア塗料としては、汎用的な自動車外装用の水性塗料を用いることができる。硬化機構としては、例えば、アクリル−メラミン硬化、カルボン酸−グリシジル硬化、水酸基−(ブロック)イソシアネート硬化等が挙げられる。
クリア塗料は、1液あるいは2液混合塗料のいずれでも用いることができる。1液塗料の方が廉価でポットライフ等の制約が無いため、自動車塗装ラインにおける取り扱い易さの観点から好ましい。
なお、クリア塗料は、必要に応じて有機溶剤や各種添加剤を含むものであってよい。
なお、焼き付け条件(温度、時間)は、第1ベース塗料、第2ベース塗料(第2ベース特殊塗料)及びクリア塗料の種類に応じて、適宜設定される。
図2に示すように、第2ベース内面塗装ゾーン12及び第2ベース外面塗装ゾーン13間と、クリア内面塗装ゾーン15及びクリア外面塗装ゾーン16間を除いて、各ゾーンは、壁で仕切られたブースで構成される。ただし、各ゾーンを仕切る壁には、搬送台車113により搬送される自動車ボディWが通過可能な大きさの開口が形成される。
また、上記の壁掛け式塗装ロボットによれば、従来のシフトベース式塗装ロボットと比べて、シフトベースが不要であり且つアームがより上方から延びて設けられることから、自動車ボディWのドア等との干渉を回避できるため、動作範囲が格段に拡大し、より効率的な塗装が可能となっている。
ブース幅BWを小さくすることで、第2ベース内面塗装ゾーン12内のエア供給量を抑制でき、塗装品質向上のための温度や湿度の管理を行う空調に要する電力等を削減でき、省エネ化、品質の向上及びCO2排出量の削減が図れる。
また、第2ベース内面塗装ゾーン12の上流側にドア塗装ゾーン12Aを設け、その下流にボンネット・テールゲート塗装ゾーン12Bを設け、これら2つブースをまとめて第2自己リサイクル機構32で循環させることで、さらなる省エネ化を図っている。
なお、クリア内面塗装ゾーン15に設けられたオープナーロボット153にも、上記のようなスライド機構が設けられている。
図3は、塗装設備1の断面図である。より詳しくは、図1の第1ベース外面塗装ゾーン11を構成する塗装ブース10の塗装ロボット設置部分における幅方向の断面図である。図3に示すように、塗装ブース10は、湿式の塗装ブースである。塗装ブース10は、上壁101及び左右の側壁102,102により、搬送方向に延びるトンネル形状に形成される。塗装ブース10の内部は、仕切壁に設けられたバグフィルタ103、フィルタ104及びスノコ105により、上下4室に仕切られる。これら4室は、上方から順に、動圧室106、静圧室107、塗装室108及び捕集室109を構成する。また、捕集室109の下方中央部には、貯水槽110が設けられる。
図5は、塗装設備1のエアの供給経路を示す図である。より詳しくは、ベース塗装(第1ベース塗装及び第2ベース塗装)の各ゾーンにおけるエアの供給経路を示す図である。図5に示すように、塗装設備1が備えるリサイクル機構3は、第1自己リサイクル機構31と、第2自己リサイクル機構32と、第3リサイクル機構33と、を含んで構成される。これら各リサイクル機構は、ポンプ及び当該ポンプを駆動制御する駆動装置(いずれも図示せず)等を含んで構成される。
ここで、自己リサイクル機構とは、塗装ブースから排出されたエアを回収してリサイクルし、再び同一の塗装ブースにのみ供給するものを意味する。この自己リサイクル機構は、フィルタの目詰まり等により風量調整を行う必要がある場合に、メンテナンスが容易である利点を有する。
なお、塗装設備1が備えるエア供給機構4は、ブロア、空調装置及びこれらを駆動制御する駆動装置(いずれも図示せず)等を含んで構成される。
ただし、第1ベース外面塗装ゾーン11の供給ダクトには、エア供給機構4も接続されており、エア供給機構4により供給された新鮮エアと第1自己リサイクル機構31により供給された新鮮エアが混合されて、第1ベース外面塗装ゾーン11内に導入される。これにより、塗装ブース10内の揮発成分濃度の上昇が抑制される。また、上述したように第1ベース外面塗装ゾーン11から排出されるエアの一部が第1自己リサイクル機構31によりリサイクルされる一方で、残りのエアは排気口(図示せず)等を含んで構成される排出機構5により排出される。
ただし、第2ベース内面塗装ゾーン12には、後述する第3リサイクル機構33も接続されており、第3リサイクル機構33によりリサイクルされたエアと第2自己リサイクル機構32によりリサイクルされたエアが混合されて、第2ベース内面塗装ゾーン12内に導入される。これにより、第2ベース内面塗装ゾーン12を構成する塗装ブース内の揮発成分濃度の上昇が抑制される。また、上述したように第2ベース内面塗装ゾーン12から排出されるエアの一部が第2自己リサイクル機構32によりリサイクルされる一方で、残りのエアは排気口(図示せず)等を含んで構成される排出機構5により排出される。
また、エア供給機構4は、プレヒートゾーン24及びフラッシュオフゾーン25の供給ダクトにも接続されている。これにより、プレヒートゾーン24及びフラッシュオフゾーン25内に空調された新鮮エアが供給される。なお、プレヒートゾーン24及びフラッシュオフゾーン25から排出されたエアは、排出機構5を介して全量が系外に排出される。
先ず、電着塗装された自動車ボディWが第1ベース外面塗装ゾーン11内に搬送される。搬送された自動車ボディWは、4台の壁掛け式の塗装ロボット111により、その外面に第1ベース塗料が塗装される。
その後、オープナーロボット123によりボンネットフードを閉めた後、自動車ボディWの車種に応じて所定の位置までスライドしてトランクフードを開け、この状態で、2台の塗装ロボット122によりトランクの内面に第2ベース塗料が塗装される。その後、オープナーロボット123によりトランクフードは閉じられる。
その後、オープナーロボット153によりボンネットフードを閉めた後、自動車ボディWの車種に応じて所定の位置までスライドしてトランクフードを開け、この状態で、1台の塗装ロボット152によりトランクフードの内面にクリア塗料がウェットオンウェット塗装される。その後、オープナーロボット153によりトランクフードは閉じられる。
以上により、3C2Bの塗装が実行される。
本実施形態の塗装設備1では、自動車ボディWの搬送方向に沿って、第1ベース外面塗装ゾーン11、第2ベース内面塗装ゾーン12、第2ベース外面塗装ゾーン13、クリア内面塗装ゾーン15、クリア外面塗装ゾーン16及び焼き付けゾーン26を順次設けた。即ち、中塗り塗装及び中塗り塗装後の焼き付けを廃止する代わりに、上塗り塗装として、第1ベース塗装、第2ベース塗装及びクリア塗装をウェットオンウェットで塗装し、これらの塗装塗膜を同時に焼き付け硬化させた。
本実施形態によれば、上塗りベース塗膜を第1ベース塗膜と第2ベース塗膜に2層化し、中塗り塗膜が有していた光線遮断機能や下地隠蔽機能を第1ベース塗膜に組み込むことで、中塗り塗装及び中塗り塗装後の焼付けを廃止できるため、CO2排出量の削減及び省エネルギー化が可能な3C2B塗装技術を提供できる。
また本実施形態によれば、第1ベース外面塗装ゾーン11と第2ベース外面塗装ゾーン13の間に第2ベース内面塗装ゾーン12を設けることで、第1ベース外面塗装から第2ベース外面塗装までのインターバルを十分に確保できる。これにより、第1ベースウェット塗膜の静置時間を十分に確保でき、第1ベースウェット塗膜の表面を十分にフローさせて平滑化させてから第2ベース塗料を塗装できる。従って、本実施形態によれば、塗膜表面を平滑化でき、良好な塗膜外観が得られる。
本実施形態によれば、少なくともいずれか1以上の塗装ゾーン間にセッティングゾーンが設けられるため、ウェット塗膜の静置時間をより十分に確保でき、ウェット塗膜の表面をより十分にフローさせることができる。従って、本実施形態によれば、塗膜表面をより平滑化でき、より良好な塗膜外観が得られる。
本実施形態によれば、例えば塗装ゾーン内に設けられた塗装ロボット等の塗装機に不具合等が発生し、塗装が困難な場合であっても、その下流側に設けられたセッティングゾーンにおいて、人手によりその塗装を補完できる。即ち、本実施形態によれば、塗装機不具合時の対応スペースを確保でき、より効率的な塗装が可能である。
本実施形態によれば、人手による塗装を行う可能性のあるセッティングゾーンに新鮮なエアを空調して供給することで、作業環境を向上できる。また、温度及び湿度が適度に調節された新鮮なエアが供給されるため、セッティングゾーンにおいてウェット塗膜中の溶剤が効率良く揮発し、ウェット塗膜表面のフローを促進できる。ひいては、塗膜表面をより平滑化でき、より良好な塗膜外観が得られる。さらには、各ゾーンから排出された空調されたエアをリサイクルするため、空調に要する電力を削減できる。
3…リサイクル機構
4…エア供給機構
11…第1ベース外面塗装ゾーン
12…第2ベース内面塗装ゾーン
13…第2ベース外面塗装ゾーン
15…クリア内面塗装ゾーン(クリア塗装ゾーン)
15A…ドア塗装ゾーン
15B…ボンネット・テールゲート塗装ゾーン(フード類塗装ゾーン)
16…クリア外面塗装ゾーン(クリア塗装ゾーン)
26…焼き付けゾーン
21…第1セッティングゾーン(セッティングゾーン)
22…第2セッティングゾーン(セッティングゾーン)
23…第3セッティングゾーン(セッティングゾーン)
31…第1自己リサイクル機構(リサイクル機構)
32…第2自己リサイクル機構(リサイクル機構)
33…第3リサイクル機構(リサイクル機構)
W…自動車ボディ(被塗物)
Claims (2)
- 自動車ボディを搬送しながら複数の塗装工程により前記自動車ボディを順次塗装する塗装方法であって、
電着塗装された自動車ボディの外面に、中塗り塗装を施すことなく、樹脂成分と顔料成分を含み焼き付け硬化後の塗膜の顔料濃度が40〜60質量%となる第1ベース塗料を塗装する第1ベース外面塗装工程と、
該第1ベース外面塗装工程を経た自動車ボディの内面に、樹脂成分と顔料成分を含み硬化温度が前記第1ベース塗料よりも高い第2ベース塗料を塗装する第2ベース内面塗装工程と、
前記第1ベース外面塗装工程を経た自動車ボディの外面に、前記第2ベース塗料をウェットオンウェット塗装する第2ベース外面塗装工程と、
該第2ベース外面塗装工程を経た自動車ボディに、クリア塗料をウェットオンウェット塗装するクリア塗装工程と、
該クリア塗装工程を経た自動車ボディの前記第1ベース塗料と前記第2ベース塗料で形成された各ウェット塗膜を、同時に焼き付け硬化させる焼き付け工程と、を有することを特徴とする塗装方法。 - 前記クリア塗料は、前記第2ベース塗料の硬化温度において、該第2ベース塗料よりも塗膜の粘度が低いことを特徴とする請求項1に記載の塗装方法。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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