JP6033256B2 - 粉体塗装方法 - Google Patents

Description

この発明は、筒状の被塗装物の内面に、粉体塗料のコーティング膜を形成する粉体塗装方法に関するものである。

粉体塗料を使用する塗装方法としては、近年、静電塗装が用いられている。

この静電気を利用する塗装方法には大別して３つある。

塗料を溶剤に希釈して静電気で塗装を行なう溶剤式静電塗装、あるいは溶剤の代わりに、経済的な水性（水溶性）の塗料を希釈して静電気で塗装を行なう水性（水溶）式静電塗装の他、塗料を溶剤、水系に分散させることなく、塗料樹脂を粉砕し、粒子状にして、その塗料粒子に電荷を帯びさせて塗装を行なう静電式粉体塗装がある。

これら静電気を利用する塗装方法のうち静電式粉体塗装は、オーバースプレー粉を回収し再利用が可能であることから、近年溶剤塗装から粉体塗装への移行が進みつつある。

静電式粉体塗装は、当初フェンス、ガードレールなどの道路資材から始まり、家庭で使用する冷蔵庫、洗濯機、電子レンジ、消火器や、ワイパー、コイルスプリング、ブレーキパッド、アルミホイールなど自動車部品にも多く使用されている。海外では、乗用車のトップクリアー塗装にも使用されている。

静電式粉体塗装は、近年ビルの内外装として、パーテーションや耐候性の必要な外装パネル、オイルヒーターパネルにも使用されている。また、無公害の点から、鋼製家具、小学校の椅子、机にも使用されている。

静電式粉体塗装は、粉体塗料を例えば平均２０〜３０μｍの粒子にし、静電気にて被塗装物に付着させ、その後焼付け乾燥炉にて、溶融、硬化を行って塗膜を形成するという方法である。

一般に静電式粉体塗装に使用する吹き付けガンの方式には２つに大別できる。一つは、高電圧に昇圧して、電極に印加し塗装を行なうコロナガン方式であり、もう一つは、非導電性樹脂と粉体塗料を接触させて、塗料粒子に電荷を帯電させて塗装を行なう摩擦帯電ガン方式である。

また、別な方法として、特許文献１のように流動槽内にて粉体塗料を流動し、その底面の多孔板付近にコロナ電極を配置し、流動した上部で、粉体塗料が霧化した付近に、例えばモーターのローターといった被塗装物を回転しながら塗装を行なう静電流動浸漬塗装や、特許文献２のように、流動槽内に摩擦した粉体塗料を投入することにより、流動槽内の粉体塗料に電荷を付与して、流動槽の粉体塗料内に被塗装物を浸漬して塗装を行なったり、流動した粉体塗料上部の霧化部付近に、被塗装物を回転しながら塗装をおこなう方法もある。

特開平０６−２８５３９７号公報 特開平２０１２−１１３４０号公報

ところで、例えば、配管用エルボやニップルのような筒状の被塗装物の内面を、静電式粉体塗装によって塗装を行う場合に、静電式粉体塗装ガンから噴射された粉体塗料を、筒状の被塗装物の内面を通過させ、被塗装物の内面に粉体塗料を付着させるという方法がある。

静電式粉体塗装ガンによって、配管用エルボやニップルのような筒状の被塗装物の内面を塗装する場合、筒状の被塗装物の内径が大きいときには、筒状の被塗装物の内部に、ガン先を挿し入れて塗装を行うことが可能である。

しかしながら、筒状の被塗装物の内径が小さいときには、ガン先を挿し入れることができないし、ガン先を筒状の被塗装物に近づけすぎると、ガン先の電極と被塗装物との間でスパークが発生する恐れがある。

また、ガン先と被塗装物とを離し過ぎると、筒状の被塗装物の内部の奥の方に粉体塗料が届かず、塗装不良が生じる。

また、筒状の被塗装物の両端に開口部ある場合に、両端の開口部を開放した状態のまま、粉体塗料を通過させると、粉体塗料の通過速度が速くて、粉体塗料を筒状の被塗装物の内面に十分に付着させることが困難である。

このため、粉体塗料の通過させる前に、被塗装物を予熱しておき、粉体塗料が通過する間に、粉体塗料をメルトさせて被塗装物の内面に粉体塗料を付着させるようにした場合、被塗装物の内面形状によって予熱温度分布が異なると、膜厚が大きくことなり、均一な塗膜が得られないという問題がある。

また、予熱した被塗装物に通過した粉体塗料は、メルトが開始され、ブロッキングや燐片状態になるため、塗膜表面にブツが発生しやすいと共に、回収粉にも鱗片状の粉体が混ざるため、回収粉の再利用にも問題が生じる。

そこで、この発明は、内径が小さい筒状の被塗装物や、内面形状が複雑な筒状の被塗装物であっても、内面に粉体塗料を均一に付着させて、筒状の被塗装物の内面に、粉体塗料のコーティング膜を形成する粉体塗装方法を提供することを課題とする。

この発明は、上記の課題を解決するために、少なくとも一つの開口部を有する筒状の被塗装物の内面に、粉体塗料のコーティング膜を形成する粉体塗装方法において、筒状の被塗装物の一つの開口部を残して他の開口部を閉塞した状態で、開口する開口部から筒状の被塗装物内に、静電気を帯びた粉体塗料を、開口する筒状の被塗装物の開口部から徐々に離しながら充填し、その後、充填した粉体塗料を開口する開口部から落下させ、被塗装物の内面に静電気力によって付着する粉体塗料をコーティング膜として残すようにしたものである。

筒状の被塗装物内には、静電気を帯びた粉体塗料を静電塗装ガンから散布して、粉体塗料を充填することができる。

筒状の被塗装物の開口部を閉塞する場合、絶縁性材料からなる蓋部材によって閉塞するようにしてもよい。

筒状の被塗装物に充填した粉体塗料を開口する開口部から落下させる際に、筒状の被塗装物に振動を与えて行うことができる。

筒状の被塗装物内に静電気を帯びた粉体塗料を充填する際には、被塗装物を回転させながら行うようにしてもよい。

この発明によれば、開口する開口部から筒状の被塗装物内に、静電気を帯びた粉体塗料を充填し、その後、充填した粉体塗料を開口する開口部から落下させ、被塗装物の内面に静電気力によって付着する粉体塗料をコーティング膜として残すようにしたので、内径が小さい筒状の被塗装物や、内面形状が複雑な筒状の被塗装物であっても、内面に粉体塗料を均一に付着させることができる。

この発明の被塗装物の一例である給水給湯配管のソケットの断面図である。 この発明の被塗装物の一例である給水給湯配管のソケットの内面にコーティング膜を形成した状態の断面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、図１の被塗装物の内部に粉体塗料を充填する状態を示す断面図である。 図１の被塗装物の内部に粉体塗料を充填した後、内部の粉体塗料の取り除く状態を示す断面図である。 この発明の被塗装物の一例であるリチュウムイオン電池のケースの断面図である。 この発明の被塗装物の一例であるリチュウムイオン電池のケースの内面に絶縁性のコーティング膜を被覆する前の状態を示す断面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、図６の被塗装物の内部に粉体塗料を充填し、その後、粉体塗料を除去する状態を示す断面図である。 この発明の被塗装物の一例であるステンレス管の断面図である。 この発明の被塗装物の一例であるステンレス管の内面にコーティング膜を被覆した状態を示す断面図である。 この発明の被塗装物の一例であるステンレス管の底部に粉体塗料を充填した状態を示す断面図である。 図１０の状態からさらに被塗装物の内部に粉体塗料を充填した状態を示す断面図である。 図１１の状態からさらに被塗装物の内部に粉体塗料を充填した状態を示す断面図である。 図８の被塗装物の内部に粉体塗料を充填した後、内部の粉体塗料の取り除く状態を示す断面図である。

以下、この発明の実施形態について説明する。

図１は、給水給湯配管のソケットの断面図であり、両端が開口する筒状体からなり、内面にねじ山が形成されており、この給水給湯配管のソケットを被塗装物１として、図２に示すように、内面にポリエチレン樹脂のコーティング膜２を形成する実施形態について説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、アースされた金属板３の上面に、両端が開口する筒状の被塗装物１を立てて、一方の開口部を閉塞する。

筒状の被塗装物１の外面に、筒状のマスキング材４を被せ、筒状の被塗装物１の上方に静電塗装ガン５を設置する。この静電塗装ガン５のガン先には、内径２０ｍｍのマズルが設置され、筒状の被塗装物１の内径は、この静電塗装ガン５のマズルの径よりも小さい１２〜２０ｍｍである。

したがって、筒状の被塗装物１の内部に、静電塗装ガン５のマズルを挿し入れることはできないので、図３（ａ）に示すように、筒状の被塗装物１の上方の開口部に、静電塗装ガン５のマズルを近づけて、筒状の被塗装物１の内部に向かって、粉体塗料Ａを散布して、閉塞された筒状の被塗装物１の内部に粉体塗料Ａを堆積させる。

そして、筒状の被塗装物１の内部の粉体塗料Ａの堆積量が増えるにしたがって、図３（ｂ）（ｃ）に示すように、筒状の被塗装物１の上方の静電塗装ガン５を徐々に上昇させ、筒状の被塗装物１の内部を、図３（ｃ）に示すように、粉体塗料Ａによって満杯にさせる。

この後、図４に示すように、粉体塗料Ａによって満杯にした筒状の被塗装物１の外面に被せた筒状のマスキング材４と、金属板３を取り除いて、筒状の被塗装物１の側面に配置したショッカー（振動機）８によって、筒状の被塗装物１に振動を与えると、筒状の被塗装物１の下方の開口部から堆積粉が落下する。

筒状の被塗装物１の下方の開口部から堆積粉が落下しても、筒状の被塗装物１の内面には静電気力によって粉体塗料Ａが所定の厚みで均一に付着した状態になっている。この後、内面に粉体塗料Ａが付着した筒状の被塗装物１を焼付け炉で焼付けを行うことにより、塗装が完了する。

筒状の被塗装物１に付着する粉体塗料Ａの膜厚調整は、静電塗装ガン５の電圧調整によっても可能であるが、表１に示すように、使用する粉体塗料Ａの粒径を変更することによって行うことができる。

表１は、平均粒径が２３μｍ、５０μｍ、７７μｍ、１００μｍの４種類の変性ポリエチレン樹脂の粉体塗料を使用して、塗装を１０回行った場合の焼付け後の膜厚を示している。

次に、図５は、リチュウムイオン電池のケースの断面図であり、有底筒状のアルミ素材からなり、上面が開放され、内面の開口部から１／３の高さまでが変性ＰＰ（ポリプロピレン）樹脂のコーティング膜２によって絶縁され、閉塞された底部から上方の２／３は塗装不可になっている。また、ケースの開口部の外面上部もコーティング膜２によって絶縁されている。

図６に示す有底筒状のアルミ素材からなる筒状体を被塗装物１として、その内面に、図５に示すように、絶縁性のコーティング膜２を形成する実施形態について説明する。

まず、図７（ａ）に示すように、底部が閉塞された筒状の被塗装物１を、開口部を上にした状態で、閉塞された底部から上方の２／３までの部分に粉体塗料Ａが付着しないように、筒状の被塗装物１の内部にシリコンゴムによって形成されたマスキング材４を詰め、筒状の被塗装物１の上方の開口部に、静電塗装ガン５のマズルを近づけて、筒状の被塗装物１の内部に向かって、粉体塗料Ａを散布して、筒状の被塗装物１の内部に粉体塗料Ａを堆積させる。

そして、筒状の被塗装物１の内部の粉体塗料Ａの堆積量が増えるにしたがって、図７（ｂ）に示すように、筒状の被塗装物１の上方の静電塗装ガン５を徐々に上昇させ、筒状の被塗装物１の内部を粉体塗料Ａによって満杯にさせ、筒状の被塗装物１の開口部の外面上部にも粉体塗料Ａを付着させる。

この後、図７（ｃ）に示すように、粉体塗料Ａによって満杯にした筒状の被塗装物１をひっくり返すと、筒状の被塗装物１の内部の堆積粉が開口部から落下する。筒状の被塗装物１の下方の開口部から堆積粉が落下しても、筒状の被塗装物１の内面と、被塗装物１の開口部の外面上部には、静電気力によって粉体塗料Ａが所定の厚みで均一に付着した状態になっている。この後、被塗装物１を焼付け炉で焼付けを行って、シリコンゴムのマスキング材４を取り除くと、図７（ｄ）に示すように、内面の開口部から１／３の高さまで部分と開口部の外周面がコーティング膜２によって絶縁されたリチュウムイオン電池のケースが完成する。

図８は、下方に２つの分岐管１ａ、１ｂを有し、上方の開口部近くの内面に突壁１ｃを有する下端が閉塞されたステンレス管の断面図であり、このステンレス管を被塗装物１として、図９に示すように、内面にポリエチレン樹脂のコーティング膜２を形成する実施形態について説明する。

まず、図１０に示すように、分岐管１ａ、１ｂの開口を、蓋部材６、７によって閉塞した後、ロングマズルを付いた静電塗装ガン５を挿し入れて、ステンレス管の下部に粉体塗料Ａの充填を開始する。

粉体塗料Ａの充填は、ステンレス管を横に向けた状態で、図１０に示すように、分岐管１ａを下にして開始し、分岐管１ａが埋まる高さまで粉体塗料Ａが充填されると、次に、図１１に示すように、分岐管１ｂが下になるように、ステンレス管を回転させて、分岐管１ｂに粉体塗料Ａを充填する。

この後、図１２に示すように、静電塗装ガン５のロングマズルをステンレス管の開口部の方に移動させて、ステンレス管の内部が粉体塗料Ａによって満杯になるように、ステンレス管の内部に粉体塗料Ａを充填する。

この後、図１３に示すように、分岐管１ａ、１ｂの開口を閉塞した蓋部材６、７を取り外し、粉体塗料Ａによって満杯にしたステンレス管の開口部を下に向けると、開口部から堆積粉が落下する。

ステンレス管の開口部から堆積粉が落下しても、ステンレス管の内面には静電気力によって粉体塗料Ａが所定の厚みで均一に付着した状態になっている。この後、内面に粉体塗料Ａが付着したステンレス管を焼付け炉で焼付けを行うことにより、塗装が完了する。

１ ：被塗装物
１ａ ：分岐管
１ｂ ：分岐管
１ｃ ：突壁
２ ：コーティング膜
３ ：金属板
４ ：マスキング材
５ ：静電塗装ガン
６ ：蓋部材
７ ：蓋部材
Ａ ：粉体塗料

Claims (4)

1. 少なくとも一つの開口部を有する筒状の被塗装物の内面に、粉体塗料のコーティング膜を形成する粉体塗装方法において、筒状の被塗装物の一つの開口部を残して他の開口部を閉塞した状態で、開口する開口部から筒状の被塗装物内に、静電気を帯びた粉体塗料を、開口する筒状の被塗装物の開口部から徐々に離しながら充填し、その後、充填した粉体塗料を開口する開口部から落下させ、被塗装物の内面に静電気力によって付着する粉体塗料をコーティング膜として残すことを特徴とする粉体塗装方法。
2. 筒状の被塗装物の開口部を、絶縁性材料からなる蓋部材によって閉塞することを特徴とする請求項１に記載の粉体塗装方法。
3. 筒状の被塗装物に充填した粉体塗料を開口する開口部から落下させる際に、筒状の被塗装物に振動を与えることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体塗装方法。
4. 筒状の被塗装物内に、静電気を帯びた粉体塗料を充填する際に、被塗装物を回転させながら行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粉体塗装方法。

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