JP5959420B2

JP5959420B2 - 粉体塗装方法

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Publication number: JP5959420B2
Application number: JP2012257388A
Authority: JP
Inventors: 海住　晴久; 晴久海住
Original assignee: Asahi Sunac Corp
Current assignee: Asahi Sunac Corp
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2016-08-02
Anticipated expiration: 2032-11-26
Also published as: JP2014104384A

Description

この発明は、金属製のバックプレート（裏金）に、摩擦部材であるパッド部を接着したブレーキパッドを、粉体塗料により塗装する方法に関するものである。

粉体塗装は、有機溶剤を含まず、被塗装物に付着しなかったオーバースプレー粉を回収して再使用することができるので、環境にやさしい塗装として、近年多くの製品に採用されている。

当初はガードレール、フェンスなどの道路資材から始まり、冷蔵庫、エアコンの室外機等、家庭内で使用する製品にも多く採用されている。

最近は、自動車のボディーの他、ワイパー、コイルスプリング等の自動車部品の塗装にも粉体塗装が使用され、ブレーキパッドの塗装にも粉体塗装が使用されるようになっている（特許文献１）。

特開２００７−１２５５２２号公報

ブレーキパッドは、金属製のバックプレート（裏金）に、摩擦部材であるパッド部を接着したものであるが、防錆、防食の観点から、従来は、金属製のバックプレートの外面だけを塗装することが多い。

ところが、ブレーキパッドは、アルミホイールの隙間から見える部品であるため、最近では、意匠性の観点から、バックプレートだけではなく、バックプレートに接着されたパッド部の外面も、摩擦面を除いて塗装されるようになっている。

摩擦部材であるパッド部は、基材繊維、充填材、摩擦調整剤、樹脂結合剤等の成形材料を押し固めて形成されている。

パッド部の基材繊維には、アラミド繊維、レーヨン繊維、ナイロン繊維、トリアセテート繊維などの有機繊維、チタン酸カリウム繊維、ロックウール繊維、あるいはスチール繊維、ステンレス繊維などの金属繊維を、単独又は複数を組み合わせて使用している。

また、充填材としては、例えば、硫酸バリュウム、炭酸マグネシュウム、硫酸鉛のアルカリ土類金属の硫酸塩や、シリカ、マイカ、炭酸塩、タルク、グラファイト、二硫化モリブデンの固体潤滑剤、タイヤゴム粉末などの有機粉粒体、銅合金、アルミニュウム、亜鉛などの金属粉や、金属片、黒鉛粉などの無機粉粒体の摩擦調整剤が使用されている。

また、樹脂結合剤としては、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、メラミン系樹脂などが使用されている。

ところで、ブレーキパッドのパッド部は、摩耗部品であるため、パッド部の材料中に金属材料が含まれていると、金属粉の飛散が環境ホルモンの問題となるため、パッド部の成形材料から金属材料が徐々に除かれ、パッド部が絶縁性になりつつある。

パッド部の成形材料中に金属材料を含んでいる場合には、パッド部も導電性を有するため、バックプレートと一緒にパッド部をアースすることにより、バックプレートとパッド部を、静電粉体塗装することが可能である。

しかしながら、パッド部が絶縁性になってくると、静電気による粉体塗料の付着力が弱く、静電式塗装ガンから粉体塗料を吹き付けた場合に、粉体塗料が一旦パッド部に付着しても、パッド部に付着した粉体塗料が静電式塗装ガンの吐出エアーによって吹き飛ばされてしまう。

特に、摩擦帯電式塗装ガンの場合には、強い搬送エアーによって摩擦帯電を行うために、粉体塗料と共に吐出されるエアーも強く、この吐出エアーによりパッド部に付着した粉体塗料が吹き飛ばされ易い。

このような粉体塗料が付着し難い絶縁性のパッド部も、粉体塗料を吹き付ける前に、被塗装物であるブレーキパッドを、加熱炉に収容して粉体塗料のメルト温度以上に予熱すると、バックプレートと同様に塗装が行える。

ところが、ブレーキパッドを予熱して塗装を行うと、絶縁性のパッド部の膜厚もバックプレートの膜厚と同様の厚膜になる。

パッド部の膜厚が厚いと、パッド部がブレーキの制動により消耗すると、パッド部の塗膜も消耗し、塗膜成分の飛散も問題になる。

したがって、塗膜成分の飛散量を少なくするためには、バックプレートの塗膜の厚みよりもパッド部の塗膜の厚みの方を薄くすることが望ましい。

そこで、この発明は、パッド部が絶縁性の場合でも、パッド部の外周側面に粉体塗料を付着させることができ、しかも、ブレーキの制動により消耗するパッド部の塗膜を、バックプレートの膜厚よりも薄くすることができるブレーキパッドの塗装方法を提供しようとするものである。

前記の課題を解決するために、この発明は、金属製のバックプレートに絶縁性のパッド部が接合されているブレーキパッドにおける、パッド部の接合面を除くバックプレートの外面と、パッド部の摩擦面を除く外周側面とを塗装ガンから吐出された粉体塗料により塗装するブレーキパッドの粉体塗装方法において、粉体塗料を吹き付ける前に、バックプレートがパッド部よりも１８℃〜７０℃高温になるように、バックプレートとパッド部を加温するようにしたものである。
バックプレートがパッド部よりも１８℃〜７０℃高温になるように、バックプレートとパッド部を加温するには、バックプレートを高周波誘導加熱により加熱し、昇温したバックプレートの熱をパッド部に熱伝導させるようにすればよい。
また、バックプレートに遠赤外線を照射してバックプレートがパッド部よりも１８℃〜７０℃高温になるように、バックプレートとパッド部を加温するようにしてもよい。
前記塗装ガンとしては、静電塗装ガンを使用することができる。

この発明によれば、パッド部が絶縁性の場合でも、パッド部の外周側面に粉体塗料を付着させることができ、しかも、ブレーキの制動により消耗するパッド部の塗膜を、バックプレートの膜厚よりも薄くすることができる。

この発明の粉体塗装方法の被塗装物であるブレーキパッドをバックプレート側から見た斜視図である。この発明の粉体塗装方法の被塗装物であるブレーキパッドをパッド部側から見た斜視図である。この発明の第１の実施形態の塗装ラインを示す概略図である。この発明の第１の実施形態に使用する高周波加熱装置を備える加熱炉の断面図である。この発明の第１の実施形態の塗装ブース部分を示す概略正面図である。この発明の第２の実施形態の塗装ラインを示す概略平面図である。この発明の第２の実施形態の塗装ブース部分を示す概略側面図である。この発明の第３の実施形態の塗装ラインを示す概略平面図である。この発明の第３の実施形態に使用する遠赤外線装置を備える加熱炉の断面図である。この発明の第３の実施形態の塗装ガンを示す概略斜視図である。この発明の第３の実施形態の塗装ガンを示す概略側面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明に係る粉体塗装方法の被塗装物であるブレーキパッド１は、図１及び図２に示すように、金属製のバックプレート２に摩擦部材であるパッド部３を接合したものである。

被塗装物であるブレーキパッド１の塗装面は、パッド部３の接合面を除く金属製のバックプレート２の外面と、パッド部３の摩擦面を除いた外周側面であり、パッド部３は絶縁性材料からなる。

図３は、ブレーキパッド１の塗装ラインＡを示している。図３に示す塗装ラインＡは、ブレーキパッド１を４個一組で塗装を行っており、予熱ラインＢにおいても４個一組ずつ整列させて予熱を行っている。

ブレーキパッド１は、予熱ラインＢと塗装ラインＡ上で、パッド部３を下にして搬送コンベア４に載置されている。

予熱ラインＢには、４個一組のブレーキパッド１の上方に、２列の高周波加熱装置５が設置され、金属製のバックプレート２の上方から加熱を行っている。

高周波加熱装置５は、数秒間ＯＮするだけで、金属製のバックプレート２を急激に昇温することができる。例えば、１５ＫＷの出力の高周波加熱装置によって、金属製のバックプレート２を１〜１．５秒加熱すると、金属製のバックプレート２は１５０℃まで昇温する。

パッド部３は、絶縁性であるので、高周波加熱装置５をＯＮしても、高周波加熱されない。

パッド部３は、昇温した金属製のバックプレート２との接触面を介して熱伝導により加熱する。したがって、金属製のバックプレート２の温度よりもパッド部３の温度の方を低く設定することができる。

例えば、１５０℃に昇温したバックプレート２によってパッド部３の物温を８０℃に昇温するには、４分程度かかる。

この発明では、バックプレート２とパッド部３の温度が、パッド部３の方の温度を低く設定して塗装が行われる。即ち、１５０℃に昇温したバックプレート２に対し、パッド部３を８０℃に昇温した状態で、塗装ラインＡに移載して塗装ブース６内で塗装を行う。

１５０℃のバックプレート２と、８０℃のパッド部３の間には、７０℃の温度差があり、この温度差のあるブレーキパッド１を塗装ブース６内で塗装を行うと、高温のバックプレート２の方に、粉体塗料が多く付着するため、バックプレート２とパッド部３の膜厚に差が生じ、パッド部３の膜厚を薄くすることができる。

図３に示す塗装ラインＡでは、塗装ブース６内においてバックプレート２側からアースを行って、塗装ガン７を使用して塗装を行っているが、この実施形態では、バックプレート２を１５０℃、パッド部３を８０℃に予熱を行っているため、アースを行わなくても粉体塗料は、バックプレート２とパッド部３に付着する。塗装ガン７としては、コロナガンを使用することができる。

塗装ラインＡで塗装されたブレーキパッド１は、移載コンベア８によって焼付け乾燥炉９に導かれる。

図３の塗装ラインＡでは、バックプレート２を１５０℃、パッド部３を８０℃に予熱して塗装を行ったが、パッド部３の材質、性質（例えば、パッド内の吸湿量など）や、粉体塗料の性質（塗料融点、ガラス転移点など）や、塗装条件、塗装ブースの雰囲気等によってバックプレート２とパッド部３の温度を適宜変更する。ただし、この発明では、バックプレート２よりもパッド部３の温度を低く設定することが重要である。

例えば、バックプレート２を１５０℃、パッド部３を８０℃にして塗装を行った場合（この発明の実施例１）と、バックプレート２とパッド部３を共に１５０℃にして塗装を行った場合（比較例１）と、バックプレート２とパッド部３を共に常温（２６℃）で塗装した場合（比較例２）とを比較すると、表１の通りである。

表１の通り、実施例１ではバックプレート２の膜厚が規格膜厚（３０〜４５μｍ）に収まり、パッド部３の膜厚がバックプレート２の膜厚よりも薄い規格膜厚（２０〜３０μｍ）にきっちりと収まっているのに対し、バックプレート２とパッド部３を温度差がない状態に予熱を行った比較例２の場合には、パッド部３の膜厚の方がバックプレート２の膜厚よりも厚くなる。また、バックプレート２とパッド部３を常温で予熱を行わずに塗装を行った比較例３の場合には、パッド部３に十分に粉体塗料が付着しなかった。

表１は、テスト１回につき、ブレーキパッド１を４個塗装し、４個の各測定箇所３点の最小値と最大値を示している。塗装実験を行ったブレーキパッド１のパッド部３の絶縁抵抗値は、４×１０^１３Ω（１０００Ｖ×２０００ＭΩ抵抗計）であった。搬送コンベアのスピードは、３．５ｍ／ｍｉｎ、吐出量２６ｇ／ｍｉｎ（１ガン）と吐出量２４ｇ／ｍｉｎ（１ガン）の２ガンで、総吐出量５０ｇ／ｍｉｎで塗装を行った。使用した粉体塗料は、エポキシ系の黒色を使用した。

また、この表１の実施例１では、予熱に出力１５ＫＷの高周波加熱装置を使用し、比較例１では、予熱に熱風循環炉（ガス炉）を使用した。

次に、図６は、この発明の他の実施形態の塗装ラインＡを示している。

この図６の塗装ラインＡでは、パッド部３が導電性であるブレーキパッド１１と、パッド部３が絶縁性であるブレーキパッド１の２種類のものを塗装することができるようにしている。

パッド部３が導電性であるブレーキパッド１１と、パッド部３が絶縁性であるブレーキパッド１を別々にストックするストックヤード１０Ａ，１０Ｂを設け、パッド部３が絶縁性であるブレーキパッド１だけを、ストックヤード１０ｂに設けた高周波誘導加熱装置１２によって予熱を行って塗装を行うようにしている。

塗装ラインＡに移送されたブレーキパッドは、移動台車１３に載置して、塗装ブース１４内を通過させ、その後に焼付け乾燥炉１５に搬送される。

移動台車１３は、アルミニウム製であり、ブレーキパッド１の載置面には、予熱されたブレーキパッド１を塗装ブース１内に直接搬入できるように、耐熱性を有する樹脂製の載置板１６が設置されている。載置板１６を形成する樹脂としては、例えば、塩化ビニル、ポリエーテルエーテルケトンを使用することができる。

ブレーキパッド１を載置した載置板１６の上面には、ブレーキパッド１のパッド部３からアースを行えるようにアース部１７が設置されている。

この図６に示す実施形態では、塗装ガン７として摩擦帯電式塗装ガンを２ガン使用している。摩擦帯電式塗装ガンは、粉体塗料と共に吐出エアーが勢いよく吐出されるので、吐出エアーによって被塗装物に付着した粉体塗料が吹き飛ばされないように、摩擦帯電式塗装ガンからの粉体塗料と吐出エアーを移動台車１３の載置面に当てて、跳ね返った粉体塗料が間接的に被塗装物に当てるようにしている。

この図６に示す実施形態では、パッド部３が絶縁性であるブレーキパッド１の場合には、ストックヤード１０Ｂにおいて、バックプレート２が８０℃、パッド部３が５０℃になるよう予熱された後に、塗装ブース１４に送られる。

この予熱温度は、図３の実施形態の場合よりも低い温度に設定されているが、この温度で絶縁性のパッド部３にも粉体塗料が十分に付着する。その理由としては、パッド部３内に含まれる水分などの不純物が、予熱によって活性化され、予熱前の常温時において２×１０^１３Ωであった絶縁性のパッド部３の絶縁抵抗値が、４×１０^１１Ωに下がり、帯電した粉体塗料が付着し易くなるためであると考えられる。

図６に示す塗装ラインＡを使用して、パッド部３が絶縁性のブレーキパッド１と、パッド部３が導電性のブレーキパッド１１を塗装した結果を表２に示す。

パッド部３が絶縁性のブレーキパッド１の場合、予熱を行ってバックプレート２を８０℃、パッド部３を５１℃にして塗装を行ったのに対し（実施例２）、パッド部３が導電性のブレーキパッド１１の場合には、予熱を行わず、バックプレート２とパッド部３を共に常温（２７℃）で塗装を行った（比較例３）。

表２の通り、バックプレート２の方の温度をパッド部３よりも高くなるように予熱を行った場合（実施例２）では、パッド部３が絶縁性であっても、導電性のパッド部３とほぼ同様に、バックプレート２の膜厚が規格膜厚（２５〜４５μｍ）に収まり、パッド部３の膜厚がバックプレート２の膜厚よりも薄い規格膜厚（１５〜３０μｍ）にきっちりと収まった。

表２は、テスト１回につき、ブレーキパッド１を４個塗装し、４個の各測定箇所３点の最小値と最大値を示している。塗装実験を行った絶縁性のパッド部３の絶縁抵抗値は、常温時で２×１０^１３Ωであったが、５１℃まで予熱を行うと、４×１０^１１Ωまで絶縁抵抗値が下がった。移動台車１３のスピードは、８．５ｍ／ｍｉｎ、吐出量４０ｇ／ｍｉｎ（１ガン）と吐出量４２ｇ／ｍｉｎ（１ガン）の２ガンで、総吐出量８２ｇ／ｍｉｎで塗装を行った。使用した粉体塗料は、エポキシ系の黒色を使用した。

また、予熱には、出力１０ＫＷの高周波誘導加熱装置１２を使用した。

次に、図８の塗装ラインＡは、図６の塗装ラインＡと同様にパッド部３が導電性のブレーキパッド１１と、パッド部３が絶縁性のブレーキパッド１を同じラインにて塗装を行なうものである。

この図８の塗装ラインＡは、エンドレスの搬送ベルト１８が塗装ブース１９内を通過している。そして、導電性のブレーキパッド１１は進行方向の右側から移載される。一方、絶縁性のブレーキパッド１は左側から移載される。塗装ガン７は、摩擦帯電式塗装ガンを使用している。摩擦帯電式塗装ガンは、コロナガンと異なり、フリーイオンによる電場の集中がないために、エッジ部への厚膜を抑制できる。パッド部３が導電性の場合は、そのまま（常温）にてストックヤード１０Ａから3個直列にセットされて搬送ベルト１８上に移載される。移載されたブレーキパッド１１は塗装ブース１９内を通過して塗装が行なわれる。この図８の実施例では、膜厚の均一性を重視するために、図１０及び図１１に示すように、ガン先分岐ノズル２０は被塗装物に向かって直接塗装を行なっていない。つまり、吐出パターン同士がぶつかり合うようにして吐出パターンを分散させて塗装を行っている。

絶縁性のパッド部３を有するブレーキパッド１は、進行方向左側にストックヤード１０Ｂが設置され、ストックヤード１０Ｂにおいてブレーキパッド１の昇温が行われる。この図８の実施例では、図９に示すように、メッシュ形状の搬送ベルト１７上に、カーボンヒータなどの遠赤外線装置２１を設置して予熱を行なっている。遠赤外線装置２１は、一般の炉と異なり、直接照射した箇所のみを昇温させることができる。遠赤外線には短波、中波、長波等があるが、その直接照射した表面又は内面などの昇温によってその種類分けを行なう。この実施例では、中波を使用した。バックプレート２が上面、つまり搬送ベルト１７にパッド部３が設置するように整列させたブレーキパッド１を、遠赤外線装置２１から搬送ベルト１８に移載された時の物温を、バックプレート２が９０℃のとき、パッド部３が７２℃になるように設定して塗装を行った。ブレーキパッド１は、一度昇温するとさめにくい。塗装ガン７の吐出量は、導電性のパッド部３を有するブレーキパッド１１と同じにして塗装を行なった。

図８に示す塗装ラインを使用して、パッド部３が絶縁性のブレーキパッド１と、パッド部３が導電性のブレーキパッド１１を塗装した結果を表３に示す。

パッド部３が絶縁性のブレーキパッド１１の場合、予熱を行ってバックプレート２を９０℃、パッド部３を７２℃にして塗装を行い、また、パッド部が導電性のブレーキパッド１１の場合には、予熱を行わず、バックプレート２とパッド部３を共に常温（２８℃）で塗装を行った。

表３の通り、バックプレート２の方の温度をパッド部３よりも高くなるように予熱を行った場合（実施例３）には、パッド部３が絶縁性であっても、導電性のパッド部３を有するブレーキパッド１１を塗装する場合（比較例４）とほぼ同様に、バックプレート２の膜厚が規格膜厚（３０〜４５μｍ）に収まり、パッド部３の膜厚もバックプレート２の膜厚よりも薄い規格膜厚（１０〜３０μｍ）にきっちりと収まった。

表３は、テスト１回につき、ブレーキパッド１を３個塗装し、３個の各測定箇所３点の最小値と最大値を示している。搬送ベルト１７のスピードは、４．０ｍ／ｍｉｎ、吐出量３９ｇ／ｍｉｎ（１ガン）と吐出量３６ｇ／ｍｉｎ（１ガン）の２ガンで、総吐出量７２ｇ／ｍｉｎで塗装を行った。使用した粉体塗料は、エポキシ系の黒色を使用した。

また、予熱には、ヘリウス社製の赤外線炉を使用した。

１ブレーキパッド
２バックプレート
３パッド部
４搬送コンベア
５高周波加熱装置
６塗装ブース
７塗装ガン
８移載コンベア
９乾燥炉
１０Ａ，１０Ｂストックヤード
１２高周波誘導加熱装置
１３移動台車
１４塗装ブース
１５乾燥炉
１６載置板
１７アース部
１８搬送ベルト
１９塗装ブース
２０ガン先分岐ノズル
２１遠赤外線装置

Claims

金属製のバックプレートに絶縁性のパッド部が接合されているブレーキパッドにおける、パッド部の接合面を除くバックプレートの外面と、パッド部の摩擦面を除く外周側面とを塗装ガンから吐出された粉体塗料により塗装するブレーキパッドの粉体塗装方法において、粉体塗料を吹き付ける前に、バックプレートがパッド部よりも１８℃〜７０℃高温になるように、バックプレートとパッド部を加温することを特徴とするブレーキパッドの粉体塗装方法。
バックプレートを高周波誘導加熱により加熱し、昇温したバックプレートの熱をパッド部に熱伝導させてパッド部を加温することを特徴とする請求項１記載のブレーキパッドの粉体塗装方法。
バックプレートに遠赤外線を照射してバックプレートがパッド部よりも高温になるように、バックプレートとパッド部を加温することを特徴とする請求項１記載のブレーキパッドの粉体塗装方法。
前記塗装ガンに静電塗装ガンを使用する請求項１〜３のいずれかに記載のブレーキパッドの粉体塗装方法。