JP6269603B2 - 静電塗装方法 - Google Patents

Description

本発明は、静電塗装方法に関する。

絶縁性のワーク（塗装対象物）に導電性の水性塗料を静電塗装する方法として、ワークをアースして塗装する方法が知られている。例えば、特許文献１では、絶縁性のワークにアースクリップを取り付け、アースクリップから塗装を開始し、アースクリップから徐々に遠ざけながら静電塗装している。

特開２０１４−１３８９１９号公報

特許文献１に記載の静電塗装方法では、例えばワークＷが大型である場合には、塗装ガン１を複数回スキャンさせることにより、帯状の塗装膜を複数形成してワークＷの広範囲の塗装領域を静電塗装することになる。ここで、隣接する帯状の塗装膜同士は、導電性確保のため、互いにある程度重ね合わせながら塗装される必要がある。発明者らは、隣接する帯状の塗装膜同士の重ね合わせ量が小さいと、塗装膜厚のばらつきが急激に増大してしまうことを見出した。

本発明は、上記を鑑みなされたものであって、塗装膜厚のばらつき増大が抑制された静電塗装方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る静電塗装方法は、絶縁性の塗装対象物にアースされたクリップを取り付ける工程と、塗装ガンから前記クリップに対して負極に帯電した水性塗料を噴霧し、静電塗装を開始する工程と、前記塗装ガンを前記塗装開始位置から所定方向に移動させながら前記塗装対象物に向けて前記水性塗料を噴霧することにより、帯状の第１の塗装膜を形成する工程と、前記塗装ガンを移動させながら前記塗装対象物に向けて前記水性塗料を噴霧することにより、前記第１の塗装膜と並列かつ一部が重なり合った帯状の第２の塗装膜を形成する工程と、を備えた静電塗装方法であって、前記第１及び前記第２の塗装膜の間の重ね合わせ量は、前記第２の塗装膜を形成するときに噴霧された前記水性塗料がアース状態の前記第１の塗装膜により引き寄せられる影響に基づき予め定められた範囲である。それにより、塗装ガンから塗装対象物の未塗装部分に向けて噴霧された塗料がアース状態の塗装膜に引き寄せられるのを防ぐことができるため、塗装対象物の未塗装部分に対して適切に塗装を行うことができ、その結果、塗装膜厚のばらつき増大を抑制することができる。

前記第１及び前記第２の塗装膜のそれぞれの幅は、最大膜厚の１／２以上の膜厚を有する部分によって規定され、前記第１及び前記第２の塗装膜の間の重ね合わせ量は、前記第１及び前記第２の塗装膜が互いに前記幅の１／２以上重なり合う範囲であることが好ましい。それにより、塗装膜厚のばらつき増大をより効果的に抑制することができる。

本発明により、塗装膜厚のばらつき増大を抑制することが可能な静電塗装方法を提供することができる。

実施の形態１に係る静電塗装装置に設けられた塗装ガンの模式図である。 実施の形態１に係る基本的な静電塗装方法を説明するための概念図である。 塗料の飛行速度及び塗装ガンの移動速度の違いによる静電塗装結果の違いを示す図である。 帯状の塗装膜を複数形成するときの静電塗装方法を説明するための概念図である。 実施の形態１に係る静電塗装方法を示すフローチャートである。 隣接する帯状の塗装膜同士の重ね合わせ量と、塗装膜厚と、の関係を示す実験結果である。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

＜実施の形態１＞
まず、図１を参照して、実施の形態１に係る静電塗装装置について説明する。
図１は、実施の形態１に係る静電塗装装置に設けられた塗装ガン１の模式図である。
図１に示すように、塗装ガン１は、回転霧化式の塗装ガンであって、回転霧化ヘッド１２と、回転モータ１３と、カートリッジ１４と、トリガバルブ１５と、チューブ１６と、高電圧発生器１７と、シェーピングエアリング１８と、を備えている。なお、塗装ガン１は、静電塗装できるのであれば、回転霧化式に限られず他の方式のものであってもよい。

カートリッジ１４には、静電塗装に用いられる水性の塗料Ｐ１が格納されている。塗料Ｐ１は、例えば水分を含んだ樹脂性の塗料である。

カートリッジ１４は、チューブ１６を介して、回転霧化ヘッド１２に接続されている。また、チューブ１６にはトリガバルブ１５が取り付けられている。例えば、トリガバルブ１５を開くことにより、カートリッジ１４に格納された塗料Ｐ１がチューブ１６を介して回転霧化ヘッド１２内に供給され、トリガバルブ１５を閉じることにより、カートリッジ１４から回転霧化ヘッド１２内への塗料Ｐ１の供給が停止する。

回転霧化ヘッド１２は、基部から開口端部に向けて内径が拡大するベル形状を有し、開口端部の内周面には複数の溝が放射状に形成されている。回転モータ１３を用いて回転霧化ヘッド１２を高速回転させると、カートリッジ１４から回転霧化ヘッド１２内に供給された塗料Ｐ１が、遠心力の影響を受けて、内周面を伝わって開口端部にまで達し、開口端部の内周面に形成された複数の溝から糸状に放出される。

シェーピングエアリング１８は、回転霧化ヘッド１２の基部を取り囲むように設けられ、噴出口から回転霧化ヘッド１２の開口端部の外周面に向けてシェーピングエアを吹き出す。シェーピングエアリング１８は、回転霧化ヘッド１２から放出された糸状の塗料Ｐ１に対してシェーピングエアを吹き付けることにより、糸状の塗料Ｐ１を霧化するとともに、霧化された塗料Ｐ１の塗布パターンを整形する。

高電圧発生器１７は、高電圧を生成して塗料Ｐ１に印加することにより、塗料Ｐ１を負極に帯電させる。それにより、負極に帯電した霧状の塗料Ｐ１は、正極に帯電したワークＷのアース部（後述）によって引き寄せられアース部周辺に付着する。つまり、静電塗装される。

続いて、実施の形態１に係る静電塗装装置による静電塗装方法について説明する。
図２は、基本的な静電塗装方法を説明するための概念図である。図３は、塗料の飛行速度及び塗装ガンの移動速度の違いによる静電塗装結果の違いを示す図である。図４は、帯状の塗装膜を複数形成するときの静電塗装方法を説明するための概念図である。図５は、実施の形態１に係る静電塗装方法を示すフローチャートである。なお、図２〜図４には、構成要素の位置関係を説明するために便宜的に右手系ｘｙｚ座標が示されている。

本例では、樹脂バンパー等の絶縁性のワーク（塗装対象物）Ｗに対して静電塗装が行われる。

図２に示すように、まず、アースされたアースクリップ２１をワークＷに取り付ける（図５のステップＳ１０１）。それにより、絶縁性のワークＷの塗装領域のうちアースクリップ２１近傍の塗装領域への静電塗装が可能となる。

その後、塗装ガン１からアースクリップ２１に向けて負極に帯電した塗料Ｐ１を噴霧することにより、静電塗装を開始する（図５のステップＳ１０２）。それにより、アースクリップ２１近傍のワークＷの塗装領域には、塗料Ｐ１からなる塗装膜Ｐ２が形成される。

アースクリップ２１近傍のワークＷの塗装領域に形成された塗装膜Ｐ２は、乾燥前で水分を含んでいるため、導電性を有する。そのため、塗装膜Ｐ２は、アースクリップ２１によってアースされた状態となる。ここで、アースクリップ２１及びアースクリップ２１によってアースされた塗装膜Ｐ２を、ワークＷにおけるアース部とも称す。

その後、塗装ガン１を塗装開始位置から所定方向（図２の例では略ｚ軸方向）に移動させながら、ワークＷの塗装完了部分と未塗装部分との境界付近に向けて塗料Ｐ１を噴霧する。このとき、負極に帯電した霧状の塗料Ｐ１とアース状態の塗装完了部分（アース部）との間に形成される電界の力を利用して、塗装完了部分だけでなく未塗装部分（絶縁部）にも塗料Ｐ１が塗布される。これを繰り返すことで、塗装膜Ｐ２を帯状に形成していく。

ここで、図３の右図を参照すると、塗装ガン１の移動速度が速すぎると、塗料Ｐ１を噴霧するターゲット領域に占める未塗装部分（絶縁部）の割合が大きくなってしまうため、未塗装部分に向けて噴霧された塗料Ｐ１がアース状態の塗装完了部分に引き寄せられてしまい、未塗装部分に適切に静電塗装が行われない可能性がある。その結果、塗装膜Ｐ２の膜厚ばらつきが大きくなったり、塗着効率が低下してしまったりする可能性がある。

したがって、塗装ガン１の移動速度は、できるだけ低速にすることが好ましい。具体的には、塗装ガン１の移動速度は、６００ｍｍ／ｓｅｃ以下に設定されることが好ましい。それにより、図３の左図を参照すると、塗料Ｐ１を噴霧するターゲット領域に占める未塗装部分（絶縁部）の割合が小さくなるため、未塗装部分に向けて噴霧された塗料Ｐ１がアース状態の塗装完了部分に引き寄せられる影響を小さくすることができ、未塗装部分に適切に静電塗装を行うことができる。その結果、塗装膜Ｐ２の膜厚ばらつきを抑制したり、塗着効率の低下を抑制したりすることが可能になる。

また、塗装ガン１から噴霧された塗料Ｐ１の飛行速度が遅すぎると、未塗装部分に向けて噴霧された塗料Ｐ１がアース状態の塗装完了部分に引き寄せられてしまい、未塗装部分に適切に静電塗装が行われない可能性がある。その結果、塗装膜Ｐ２の膜厚ばらつきが大きくなったり、塗着効率が低下してしまったりする可能性がある。
したがって、塗装ガン１から噴霧された塗料Ｐ１の飛行速度は、できるだけ高速にすることが好ましい。
さらに、塗装ガン１の噴射口とワークＷと間の距離は、その飛行速度を維持できる程度に短くすることが好ましい。具体的には、塗装ガン１の噴射口とワークＷとの間の距離は、２００ｍｍ〜１５０ｍｍ程度に設定されることが好ましい。それらにより、ワークＷの未塗装部分に向けて噴霧された塗料Ｐ１がアース状態の塗装完了部分に引き寄せられる影響を小さくすることができ、未塗装部分に適切に静電塗装を行うができる。その結果、塗装膜Ｐ２の膜厚ばらつきを抑制したり、塗着効率の低下を抑制したりすることが可能になる。

さらに、例えばワークＷが大型である場合には、塗装ガン１を複数回スキャン（移動）させることにより、帯状の塗装膜を並列に複数形成してワークＷの広範囲の塗装領域を静電塗装することになる。ここで、隣接する帯状の塗装膜同士は、導電性確保のため、互いにある程度重ね合わせながら静電塗装される必要がある。

しかし、隣接する帯状の塗装膜同士の重ね合わせ量が小さいと、塗料Ｐ１を噴霧するターゲット領域に占める未塗装部分（絶縁部）の割合が大きくなってしまう。そのため、帯状の塗装膜を形成するために未塗装部分に向けて噴霧された塗料Ｐ１が、先に形成されたアース状態の帯状の塗装膜に引き寄せられてしまい、未塗装部分に適切に静電塗装が行われなくなってしまう。その結果、塗装膜Ｐ２の膜厚ばらつきが大きくなる可能性がある。

例えば、塗装ガン１のスキャン回数を減らすために、最小限の重ね合わせ量にした場合、上述のような問題が発生する可能性が高い。

そこで、本実施の形態では、隣接する帯状の塗装膜同士の重ね合わせ量を、帯状の塗装膜を形成するために未塗装部分に向けて噴霧された塗料Ｐ１が、先に形成されたアース状態の帯状の塗装膜によって引き寄せられないような（あるいは引き寄せられる力を無視できるような）所定範囲としている（図５のステップＳ１０３）。換言すると、当該重ね合わせ量を、未塗装部分に向けて噴霧された塗料Ｐ１が先に形成された帯状の塗装膜によって引き寄せられる影響に基づく所定範囲としている。

具体的には、隣接する帯状の塗装膜同士の重ね合わせ量は、図５に示すように、隣接する帯状の塗装膜が互いに幅方向（図５の例ではｙ軸方向）に幅の１／２以上重なり合う範囲とすることが好ましい。なお、塗装膜のそれぞれの幅は、最大膜厚の１／２以上の膜厚部分によって規定される。

それにより、塗料Ｐ１を噴霧するターゲット領域に占める未塗装部分（絶縁部）の割合が小さくなる。そのため、帯状の塗装膜を形成するために未塗装部分に向けて噴霧された塗料Ｐ１が、先に形成されたアース状態の帯状の塗装膜により引き寄せられる影響を小さくすることができ、未塗装部分に適切に静電塗装を行うことができる。その結果、塗装膜Ｐ２の膜厚ばらつきを抑制することが可能になる。さらに、塗着効率も向上する。

ここで、発明者らが、隣接する帯状の塗装膜同士の重ね合わせ量と、塗装膜厚と、の関係について実験を行ったので、その実験結果について説明する。図６は、隣接する帯状の塗装膜同士の重ね合わせ量と、塗装膜厚と、の関係を示す実験結果である。なお、横軸の重ね合わせ量は、帯状の塗装膜の幅に対する重ね合わせ幅の割合で表されている。実験条件は、回転霧化ヘッド１２の回転数が２００００ｒｐｍ、回転霧化ヘッド１２への印加電圧が−８０ｋＶ、塗装ガン１の移動速度が５００ｍｍ／ｓｅｃである。

図６に示すように、隣接する帯状の塗装膜が互いに幅の１／２未満重なり合う場合、塗装膜の膜厚ばらつきは大きくなっている。それに対し、隣接する帯状の塗装膜が互いに幅の１／２以上重なり合う場合、塗装膜の膜厚ばらつきは小さくなっている。このことからも、隣接する帯状の塗装膜同士の重ね合わせ量は、隣接する帯状の塗装膜が互いに幅の１／２以上重なり合う範囲とすることが好ましいことがわかる。

以上のように、上記実施の形態１に係る静電塗装方法では、隣接する塗装膜同士の重ね合わせ量を、帯状の塗装膜を形成するために未塗装部分に向けて噴霧された塗料Ｐ１が、先に形成されたアース状態の帯状の塗装膜によって引き寄せられないような（あるいは引き寄せられる力を無視できるような）所定範囲としている。それにより、塗装ガン１からワークＷ１の未塗装部分に向けて噴霧された塗料がアース状態の塗装膜に引き寄せられるのを防ぐことができるため、ワークＷの未塗装部分に対して適切に塗装を行うことができ、その結果、塗装膜厚のばらつき増大を抑制することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 塗装ガン
１２ 回転霧化ヘッド
１３ 回転モータ
１４ カートリッジ
１５ トリガバルブ
１６ チューブ
１７ 高電圧発生器
１８ シェーピングエアリング
１９ エア
２１ アースクリップ
Ｐ１ 塗料
Ｐ２ 塗装膜
Ｗ ワーク

Claims (1)

1. 絶縁性の塗装対象物にアースされたクリップを取り付ける工程と、
   塗装ガンから前記クリップに対して水性塗料を噴霧し、静電塗装を開始する工程と、
   前記塗装ガンを前記塗装開始位置から所定方向に移動させながら前記塗装対象物に向けて前記水性塗料を噴霧することにより、帯状の第１の塗装膜を形成する工程と、
   前記塗装ガンを移動させながら前記塗装対象物に向けて前記水性塗料を噴霧することにより、前記第１の塗装膜と並列かつ一部が重なり合った帯状の第２の塗装膜を形成する工程と、を備えた静電塗装方法であって、
   前記第１及び前記第２の塗装膜の間の重ね合わせ量は、前記第２の塗装膜を形成するときに噴霧された前記水性塗料がアース状態の前記第１の塗装膜により引き寄せられる影響に基づき予め定められた範囲であって、
   前記第１及び前記第２の塗装膜のそれぞれの幅は、最大膜厚の１／２以上の膜厚を有する部分によって規定され、
   前記第１及び前記第２の塗装膜の間の重ね合わせ量は、前記第１及び前記第２の塗装膜が互いに前記幅の１／２以上重なり合う範囲である、静電塗装方法。

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