JPH08173860A - 水性塗料の塗装方法及び塗装室 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水性塗料を微粒化して塗装するとき、外気条
件が変化しても、水性塗料の標準条件における外観を維
持できる空気条件を、四季を通じて加熱と加湿のみによ
り拡大する。 【構成】 標準条件にたいする内部拡散速度比率と表面
蒸発速度比率が等しい条件で周辺空気の乾球温度および
湿球温度を調節する。また塗料の微粒化に使用する圧縮
エアーを塗装室への供給空気条件と等しくし、微粒化前
の塗料温度を湿球温度と等しい温度に調節する。さらに
平均粒径比率、距離比率、および推進力値比を調節して
微粒化前、または微粒化後の水分濃度すなわち不揮発分
濃度を調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水性塗料を微粒化して行
う塗装に関するものであり、特に自動車などの上塗り塗
装に関するものである。

【０００２】

【従来技術と問題点】自動車等などの上塗り塗装には、
塗料を微粒化して行うエアースプレイ塗装法や静電塗装
法などが用いられている。微粒化された塗料は、被塗物
に衝突した際、塗着時の衝撃力や、表面張力による濡れ
の拡散により、粒径の４〜１０倍の直径の大きさに広が
り平滑化されるが、平滑で美麗な塗装を行うには塗料の
微粒化度を上げる方が好ましい。それゆえ微粒化しやす
くするため、塗装前に石油系溶剤で形成されるシンナー
を加えることにより低い粘度に調整したり、微粒化前に
塗料を加熱したりしていた。微粒化された塗料はその飛
行中に２０〜４０％のシンナーを空気中に蒸発させ、そ
の粘度を適度に上昇させて塗着する。そのさいシンナー
の蒸発速度が遅すぎると、粘度が低いままで塗着するの
で、被塗物の垂直面上で塗料が垂れる、いわゆるタレ現
象を生じるため必要な膜厚が得られない。反対にシンナ
ーの蒸発速度が早すぎると、微粒化した塗料の粘度が上
がり過ぎたり、表面だけが乾いたりして、被塗物に塗着
後、平滑化が行われにくくなり、美麗な塗膜面が得られ
ない。またアルミ箔を含むメタリック色の塗料を塗装し
た場合、シンナーの蒸発速度が適切でなく、塗着する塗
料微粒子内の溶剤濃度に大きな勾配が形成されると、ア
ルミ箔の濃度分布や配列方向に差異が発生し、その色調
と標準の色調との間に大きな差異が発生する。それ故石
油系溶剤塗料の場合、シンナーとして蒸気圧と蒸発潜熱
の異なる数種の石油系溶剤を配合し、季節や気温の変化
に対し、その組成比率を変化させることにより、色調や
蒸発量を調節したり、微粒化前の塗料の温度を変えて膜
厚を調節していた。

【０００３】ところでそれらの塗装法は、常圧の空気流
れの中に配置された被塗物に圧縮エアーや静電気力など
により、２０〜１５０μの粒径に微粒化された液状の塗
料を、１５〜４５ｃｍの距離を隔てて吹き付けるもので
あった。エアースプレー塗装は圧縮空気を液体塗料に吹
き付けて微粒化するものであり、簡便に微粒化できるの
で、古くより使われている。しかるに微粒化した塗料
が、圧縮空気の拡散に伴って拡散するため、被塗物に塗
着しない多くの余剰の微粒化塗料が発生した。また静電
塗装は、静電塗装機が貝備する放電極に直流高電圧を印
加し、塗料を帯電させ、微粒化して、静電気力により被
塗物に塗着させるものであり、静電気力が強く働くの
で、エアースプレー塗装に比し格段に塗着効率が高い。
しかしながら静電塗装を行っても、実際には多くの原因
で塗着効率が低下し、大量に余剰な微粒化塗料が発生す
る。塗着しなかった余剰の微粒化塗料は、ダスト化して
被塗物に落下し、塗装不良品を発生させるため、速やか
に室外に排出せねばならない。それゆえ大量の新鮮空気
を室外から塗装室に供給し、これを排気装置により余剰
な微粒化塗料とともに強制的に室外に排出していた。そ
して塗装室に給気する際、供給する新鮮空気中に含まれ
るゴミを除去するため、フィルターによる濾過がおこな
われている。しかし大量の空気をフィルターで濾過する
と、目詰まりが発生し、安定的に濾過性能を維持できな
いため、大量の冷水や温湯をシャワースプレーして洗浄
していた。それゆえ供給空気が加湿され、その関係湿度
は８０％以上に上昇していた。

【０００４】ところで近時、地球環境保全の為、また静
電塗装時の火災を防止するため、水溶性有機溶剤含有量
が１５％以下の性塗料、すなわち石油系溶剤を殆ど含ま
ない水性塗料の普及が期待されている。しかし微粒化し
た塗料中の水及び水溶性有機溶剤（以下水分と称する）
の蒸発速度が、塗装室に供給する空気の温度や湿度の影
響を受けタレやすいため、必要な膜厚を得ることが困難
であった。このことは微粒化前の塗料温度を変えても、
水分の蒸発潜熱が大きすぎるため殆ど効果が無かっ
た。、またアルミ箔片を含むメタリック色塗料の色調が
温度や湿度に影響されるため、平滑で美麗な塗膜を四季
を通じて安定的に得ることが困難であった。そのため水
性塗料は許容空気条件として、乾球温度が２０〜３０℃
で関係湿度が４５〜５５％などの狭い空気条件範囲内
で、エアースプレーや静電塗装が行われていた。或いは
また２０〜３０℃で７０〜８０％の条件で薄膜に塗装
し、薄膜を重ねて膜厚を得ていた。しかるに実際の大気
条件は気温が年間に５〜４０℃、関係湿度が３０〜１０
０％の範囲で変化し、１週間単位で考慮しても１５℃以
上の気温変動と、７０％以上の関係湿度変動に対応する
必要があった。しかも塗装室への供給空気は、上述のご
とくゴミを除去するために水で洗浄すると、関係湿度の
変動は小さくなるものの、絶対湿度（単位空気容量当た
りの水分重量）または湿度（単位空気重量当たりの水分
重量）が上昇し、水性塗料の塗装には殆ど適しない、高
湿度となった。それゆえ水性塗料を微粒化して上塗り塗
装するには、供給空気の温度、湿度に応じて加温、冷却
や加湿、除湿を行い、前述のごとく標準条件を設定し、
その許容範囲内に、空気条件を調整するしか方法がなか
った。しかしエアースプレー塗装や静電塗装を行うと、
石油系溶剤塗料の場合と同様に、大量の余剰の微粒化塗
料が発生し、これを排出するため、大量の給気および排
気が必要であった。それゆえ加熱や冷却に大きなエネル
ギーと費用を必要とし、特に冷却や除湿に大きなエネル
ギーと費用が必要となり、石油系溶剤塗相こよる塗装に
比し塗装コストが著しく上昇した。そのため水性塗料
は、その低公害性のため普及が期待されているにもかか
わらず、普及が進行しなかった。

【０００５】そこでこれを解決するため、特公昭６２−
５６５６において、空気量を５〜４０ｆｔ^３／ｍｉｎの
流速と３０〜９５ポンド／平方インチの空気圧の圧縮空
気を用いて、塗料を５〜３０オンス／分の量を、空気の
温度を１５〜４０℃に調節し、推進力値を０．００２〜
０．００４に調節して、スプレー塗装する方法が開示さ
れている。この方法は、供給空気の湿度と湿球温度にお
け湿度との差、すなわち推進力値を一定にすることによ
り、表面蒸発速度を一定にする方法であり、供給空気の
湿度に応じて、加熱と加湿のみによって空気の湿球温度
を変更し、推進力値従って塗料表面の水分蒸発速度を変
化させることができる方法である。この方法によれば、
例えば、夏季において、供給空気の乾球温度が３２℃、
関係湿度が８０％の場合、推進力値は０．００１４であ
り、標準条件の推進力値を０．００３とすば約１／２で
あり、従って１／２の表面蒸発速度となる。これを乾球
温度３７℃に加熱すれば、関係湿度が６０％となり、ま
た推進力値として０．００３が得られ標準条件と等しく
なり、表面蒸発速度を一定とすることができる。それゆ
え微粒化された塗料の表面が濡れている限り、一定の蒸
発量が得られる。

【０００６】しかしながら推進力値が一定で、表面蒸発
速度が一定であっても、微粒化された塗料中の水分の内
部拡散速度に制限されるため、蒸発量は必ずしも一定と
ならない。一方内部拡散速度は塗料の温度により変化す
る。しかるに微粒化された塗料の温度は瞬間的に周辺空
気の湿球温度に収斂し、従って周辺空気条件の変化によ
り、塗料微粒子の内部拡散速度が変化する。それゆえ、
空気を加熱しても加熱後の空気の湿球温度が標準条件よ
り低温度の場合、内部拡散速度が標準条件より小さくな
るため、推進力値を０．００２〜０．００４に維持して
表面蒸発速度を大きくしても、蒸発量が増大しない。そ
のためタレ現象が発生したり、反対に表面のみが乾いて
平滑な面が得られなかったりする。また空気の加熱によ
り、湿球温度が標準条件より高くなり塗料温度が上昇
し、内部拡散速度が標準条件より大きくなった場合、推
進力値が０．００２〜０．００４の範囲内でも、微粒化
された塗料の内部拡散速度と表面蒸発速度が異なると、
塗料微粒子の表面部と内部の水分濃度に差異が発生し、
表面の水分濃度が高くなる場合が発生する。それゆえア
ルミ箔を含むメタリック色の塗料を塗装した場合、アル
ミ箔の分布や配列方向に変化を与え、標準条件で塗装し
た場合に比し、大きな色調の差異が発生し、好適なメタ
リック色が得られなかった。それゆえ空気条件としては
コストを度外視して加熱、冷却や、加湿、除湿によっ
て、その乾球温度温度および関係湿度を塗料の内容に応
じて２０〜３０℃、４５〜５５％や７０〜８０％などの
狭い範囲の標準条件に空気の温度や湿度を調節して塗装
するしかなかった。そのため冬季においては大量の加熱
エネルギーを消費し、夏季においては、除湿と冷却に大
きな費用が必要となった。

【０００７】本発明は従来技術の抱える問題点に鑑み
て、水性塗料のエアースプレー塗装や静電塗装におい
て、微粒化された塗料の内部拡散速度と表面蒸発速度を
調節して、水性塗料の使用に最適な塗装室内環境を形成
し、四季を通じてピンホールやタレがなく、且つ色調が
一定となる均一な塗装品質を安価なエネルギーコストで
確保するする方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明が提供する手段は、新鮮空気が供給される塗装
室内で、エアースプレー塗装機または静電塗装機を用い
て、水性塗料を微粒化して行う塗装において、標準条件
にたいする前記新鮮空気の表面蒸発速度比率と、内部拡
散速度比率とを等しくして塗装することを特徴とするも
のであり、表面蒸発速度比率と内部拡散速度比率の調節
を、前記新鮮空気の乾球温度および湿球温度を調節して
行うことを特徴とすることを含むものであり、水性塗料
の微粒化に用いる圧縮エアーの空気条件を、塗装室に供
給する空気条件と等しくすることを特徴とすることを含
む。また微粒化前の水性塗料の温度を、供給する新鮮空
気の湿球温度と等しい温度に調節または維持して行うこ
とを特徴とすることを含み、さらに標準条件に対する平
均粒径比率、塗装機と被塗物間の距離比率および推進力
比率を調節することにより、微粒化前の水性塗料の水分
濃度または塗着後の水分濃度を調節することを特徴とす
ることを含むものである。さらに水性塗料を微粒化して
塗装を行うための塗装室であって、色調についての標準
条件にたいする新鮮空気の、表面蒸発速度比率と、内部
拡散速度比率を等しくし、調節するための前記新鮮空気
の供給装置、加熱装置、加湿装置および調節方法を記憶
し、調節指令を発する制御盤を具備する水性塗料の塗装
室である。

【０００９】

【作用】上記の手段によれば、供給新鮮空気の、標準条
件に対する微粒化塗料の表面蒸発速度比率と内部拡散速
度比率を等しくしているため、空気条件が変化しても塗
料微粒子内部の水分の濃度勾配が標準状態と等しくな
る。それゆえメタリック色塗料を塗装した場合、塗料中
のアルミ箔の分布や配列方向が標準条件との間に差異が
発生せず、従って色調に差異が発生しない。また表面蒸
発速度比率と内部拡散速度比率を一定にするには、塗料
中の水分に含まれる水溶性有機溶剤量比率を変化させる
ことにより調節することも可能であるが、本発明におい
ては、供給する新鮮空気の乾球温度及び湿球温度を調節
することによっても可能なので、低公害性を確保するこ
とが可能となり、また乾球温度および湿球温度の測定が
容易なので調節の自動化が容易となる。また微粒化に用
いる圧縮エアーの空気条件を塗装室へ供給する空気条件
と等しくするので、安定した周辺空気条件が得られる。
また微粒化前の塗料温度を湿球温度と等しくしているた
め、微粒化の瞬間から安定した蒸発時間が得られる。従
って四季を通じて安定した発色が得られることになる。
また微粒化された塗料の標準状態に対する平均粒径比
率、距離比率、および推進力値比率のうち少なくも１つ
を調整すれば、微粒化前の塗料中の水分濃度、または塗
着時の水分濃度を調節することが可能となる。それゆえ
空気条件を外気条件に合わせエネルギーコストが最低と
なるように選択しても、塗着後タレ現象が発生すること
が無く、微粒化された塗料の表面だけが乾くことによる
塗着後の表面の肌荒れが発生せず、四季を通じて安定し
た発色が得られることになる。また通常は加熱のみによ
って空気条件の調節が可能なので、低いエネルギーコス
トで空気調節が可能となる。さらに空気条件の調節が冷
却や除湿を必要としないので塗装室の改造が殆ど不要で
ある。また空気の乾球温度や湿球温度の測定が容易であ
り、かつ調節方法をコンピュウターに記憶させ、調節装
置に指令を発するので、空気条件が塗装作業中に大きく
変化しても、自動的に好適な空気条件に調節できる。

【００１０】そこで本発明の手段と作用を、さらに明確
にするために湿度図表に基ずいて説明する。図１は化学
工学の教科書や便覧に広く記載されている湿度図表を簡
略化した図である。図１において横軸は空気の乾球温度
ｔ（℃）を示し、縦軸は湿度Ｈ（ｋｇ−ｗ／ｋｇ−ａ）
を示し、曲線θは関係湿度（％）を示す。関係湿度θは
相対湿度とも称され、空気温度ｔと湿度Ｈから定まるも
のであり、関係湿度１００％は、湿球温度ｔ_ｍにおける
飽和湿度Ｈ_ｍ（ｋｇ−ｗ／ｋｇ−ａ）を示す。また線Ｒ
は断熱冷却線または乾湿球温度線と称され、線Ｒ上の点
はある条件の空気の乾球温度および湿球温度ｔ_ｍを示
す。それゆえ乾球温度ｔ、湿球温度ｔ_ｍ、湿度Ｈ、およ
び関係湿度θのうちいずれか２つが定まれば、他の２つ
の値も定まるものである。例えば乾球温度２５℃、関係
湿度５０％の空気の湿度は０．０１０ｋｇ−ｗ／ｋｇ−
ａであり、湿球温度は１８℃である。また湿球温度１８
℃にたいする飽和湿度は０．０１３ｋｇ−ｗ／ｋｇ−ａ
である。

【００１１】いま表面蒸発速度をα、内部拡散速度をβ
とし、蒸発量をＶとして、標準条件に添え字０を付して
表すと、空気条件は標準条件Ｘ_０を通過する次の３本の
曲線により、図３に示すごとく６つのゾーンに分割でき
る。すなわち推進力値、従って表面蒸発速度αが標準条
件Ｘ_０と等しい線すなわちα＝α_ｎの線と、本発明によ
る標準条件Ｘ_０に対する調整された空気の表面蒸発速度
比率が内部拡散速度比率に等しい曲線すなわちα／α_０
＝β／β_０の線、および標準空気条件Ｘ_０を通過する断
熱冷却線Ｒ_１である。

【００１２】図３において、Ｚ−１、−２、−３は、内
部拡散速度βが標準条件における内部拡散速度β_０より
小さいゾーンである。すなわちβ≦β_０のため標準条件
における蒸発量Ｖ_０に比し、αの値に関係なく蒸発量Ｖ
が減少する。そのためいずれのゾーンにおいてもタレ易
いのみならず、Ｚ−３のゾーンでは、表面蒸発速度αが
α_０より大きいため、表面だけが乾き過ぎたりする。ま
たα／α_０＝β／β_０の線上および斜線で示した許容範
囲を除いて各ゾーン共表面蒸発速度αと内部拡散速度β
のバランスが取れていないため、アルミのムラが発生す
る。しかるに表面蒸発速度比率α／α_０と内部拡散速度
比率β／β_０を等しくなるように空気条件を調整した場
合、すなわちα／α_０＝β／β_０の線上および許容範囲
においては、蒸発量Ｖが変化しても、水分の濃度勾配が
標準条件と等しいのでア ルミのムラが発生しない。一
方微粒化度や、被塗物と塗装機との距離や微粒化前の水
分濃度を調節すれば、塗着時の水分濃度を調節出来るの
で、蒸発量Ｖが標準条件における蒸発量Ｖ_０より少なく
てもタレや表面乾きが発生しない。ただし湿球温度１２
℃以下のゾーンにおいては、実用上許容範囲が狭いの
で、湿球温度を１２℃以上とするのが好ましい。

【００１３】ゾーンＺ−４，−５，−６においては内部
拡散速度βが標準条件より大きいゾーンであり、蒸発量
Ｖの標準条件における蒸発量Ｖ_０と比べての大小は、表
面蒸発速度αの値により定まる。すなわちゾーンＺ−４
においてはα＝α_０の線上を除いて蒸発量ＶがＶ_０より
小さくタレやすくなり、またアルミのムラも発生しやす
い。またα＝α_０の線上ではＶ＝Ｖ_０となるが、標準条
件の近辺を除けば、塗料微粒子中の水分濃度が不均一な
のでアルミ箔の分布にムラを発生し、色調が標準条件と
差異が発生する。ゾーンＺ−５、−６においては、α＝
α_０の線上を除いてＶ≧Ｖ_０となり、蒸発量が標準条件
より大きくなる。従って乾き過ぎとなる。またａ／α_０
＝β／β_０の線上を除いて、α＝α_０の線上であって
も、微粒化塗料中の水分濃度に差異が発生するのでアル
ミのムラを発生する。しかるに本発明のごとくα／α_０
＝β／β_０とすれば標準条件に対する表面蒸発速度比率
と内部拡散速度比率とが等しく、それゆえ微粒化塗料中
の水分濃度勾配が標準状態と等しくなるので、アルミの
ムラが発生せず、標準条件と等しい色調が得られる。こ
の場合蒸発量Ｖが標準条件の蒸発量Ｖ_０より大きいが、
微粒化前の水分濃度を標準条件より大きくしたり、粒径
を大きくすれば、塗着時の水分濃度を調節できるので、
乾き過て塗膜の面が荒れることが無い。

【００１４】以下に表面蒸発速度比率と内部拡散速度比
率の等しい空気条件、即ちα／α_０＝β／β_０の線Ａ_ｎ
を求める手順を示す。

【００１５】水性塗料を空気中で微粒化すると、瞬間的
に塗料微粒子の表面温度および塗料表面に接する空気温
度が変化し、周辺空気の湿球温度ｔ_ｍに収斂する。そこ
で微粒化した水性塗料の表面蒸発速度をαとすると、α
は微粒化塗料の表面温度ｔ_ｍにたいする飽和湿度Ｈｍと
周辺空気の湿度Ｈとの差、即ち推進力値（Ｈｍ−Ｈ）に
比例し、水蒸気の空気側境膜内での移動係数ｋに比例す
る。移動係数ｋは標準温度２５℃にたいする空気の絶対
温度比率の約二乗に比例し、また水溶性溶剤濃度の他、
風速や全圧に関係するが、それらの条件に変化がなけれ
ば一定なので、これをＫ_１とすれば、これらの関係を

【数１】 に表すことができる。一方微粒化塗料中の内部拡散速度
βは塗料温度ｔ_ｍによって定まる水分の蒸気圧ｐ_ｍに比
例する。ここで水蒸気圧ｐ_ｍおよび湿度Ｈｍ，Ｈは水性
塗料中に含まれる水分すなわち水と水溶性溶剤との組成
比率に応じて定まる両者の合計分圧および合計湿度であ
る。しかるに水溶性溶剤量が１５％以下の少ない量なの
で、その合計分圧または湿度は、全体を水とした場合の
蒸気圧または湿度にほぼ比例的に変化するので、水の蒸
気圧または湿度で代用できる。また塗装における微粒化
塗料の粒径は小さく、従って熱容量が小さく、それに比
して蒸発潜熱が大きいため、表面のみならず、塗料粒子
全体の温度は殆ど周辺空気の湿球温度Ｌ_ｍとなる。それ
ゆえこれを

【数２】 と表すことができる。

【００１６】本発明においては、空気条件を調節し、標
準条件に対する表面蒸発速度比率を内部拡散速度比率に
等しくしている。これを

【数３】 に表す。

【数３】が成り立つ条件は塗料中の水溶性の有機溶剤量
を一定とすれば

【数１】

【数２】より

【数４】 が成り立つことである。すなわち空気側の推進力値比率
が塗料温度によって定まる水蒸気圧比率に等しい事であ
る。

【数４】を書き換えれば

【数５】 を得る。

【数５】から新鮮空気の外気条件を加熱のみにより、す
なわち湿度Ｈを変えないで好ましい空気条件に調節する
方法が得られる。すなわち、

【数５】より外気条件Ｈ、ｔを与えれば好ましい湿球温
度Ｈ_ｍの値が得られる。

【００１７】また微粒化塗料表面からの蒸発量Ｖ_Ｇは、
表面蒸発速度αと蒸発面積Ａと、さらに塗装作業のよう
に微粒化後短時間で塗着する場合は、塗装機から被塗物
に塗着するまでに要する時間θに比例する。しかるに蒸
発面積Ａは塗料の使用量が等しいとき、平均粒径ｄに反
比例し、蒸発時間θは塗装機と被塗物との距離Ｌに比例
し、飛行速度に反比例する。しかるに飛行速度はエアー
スプレー塗装においてはエアー圧力およびエアー量によ
って定まるほぼ一定の速度であり、静電塗装においては
印加電圧によって定まる、ほぼ一定の速度となるので、
蒸発時間θは距離Ｌに比例することになる。これを

【数６】 に表す。同様に内部拡散量Ｖ_ｉは内部拡散速度βと蒸発
面積Ａと蒸発時間θに比例するので、これを

【数７】 に表す。また本発明においては、色調の標準条件にたい
する表面蒸発速度比率を内部拡散速度比率に等しくし、
すなわちα／α_０＝β／β_０とするので

【数８】 が成り立つ。

【数６】、

【数７】、

【数８】より

【数９】 が成り立つ。

【数９】より明らかなごとく、推進力値比率、粒径比率
または距離比率を自由に選んで調節すれば、蒸発量比率
Ｖ／Ｖ_０を調節できる。

【００１８】いまある水性塗料について、水分濃度をｗ
と表し、微粒化前を添え字１で表し、塗着時を添え字２
で表すと、これを

【数１０】 と表せる。さらにこれを書き変えると

【数１１】 となる。

【数１１】により、望ましい塗着後の水分濃度ｗ_２を定
めれば、微粒化前の水分濃度、粒径比率、距離比率、推
進力比率の、少なくとも１つを選択調節又は一定とすれ
ば、微粒化後の水分濃度が調節できることになる。また
微粒化前の水分濃度ｗ_１を定めれば塗着後の水分量また
は不揮発分濃度が定まる。また微粒化前の塗料中の不揮
発分濃度ＮＶ（％）は

【数１２】 により求めることができる。

【００１９】また空気条件の調節における許容範囲は、
標準条件の許容範囲について、同様の手順を実施すれば
求めることが出来るが、通常は乾球温度の±５℃および
関係湿度について、±５％の範囲内に調節すればよい。

【００２０】また塗料温度は微粒化後、周辺空気の湿球
温度に瞬間的に収斂するが、平均粒径の比率的大きい場
合や、平均粒径が小さくても粒径分布が広い場合には、
湿球温度に収斂するのに時間を消費する。そのため微粒
化前の塗料温度と空気の湿球温とに大きな差異がある
と、蒸発時間が短縮され蒸発量が安定しないので、空気
の湿球温度に等しくしておくのが、微粒化直後から安定
した蒸発が得られるので好ましい。さらに被塗物の温度
も、空気の湿球温度と大きな差異があると外観に影響
し、特に被塗物の温度が湿球温度より低い場合は塗着し
た塗料表面に結露するので、湿球温度に加温するのが好
ましい。

【００２１】また塗装機としてエアースプレー塗装機を
用いる場合や、静電塗装において微粒化に圧縮エアーを
使用する場合、圧縮エアーの温度、湿度も微粒化塗料の
湿球温度への収斂時間に影響するので塗装室の空気条件
と等しくするのが好ましい。その場合は塗装室へ供給す
る調節された空気の一部をエアーコンプレッサー室に供
給すればよい。

【００２２】本発明の手段であるα／α_０＝β／β_０の
線を求め、実際に空気を調整する方法および装置につ
き、図１および図２を用いて、実施例によりさらに詳細
を説明する。

【００２３】

【実施例１】図１は好適な塗装条件を見出す方法を示す
ものである。周辺空気の標準条件が乾球温度が２５℃、
関係湿度が５０％で、微粒化前の水分濃度が２２％，従
って不揮発分濃度ＮＶが７８％の塗料を用いて、変化す
る外気を調節して好適な空気条件を求めるには、次のご
とき手順で求めればよい。ただし塗料中に含まれる水溶
性有機溶剤量比率は一定とする。

【００２４】（１）図１において乾球温度（ｔ_０）２５
℃関係湿度５０％を点Ｘ_０とする。図１より湿球温度
（ｔ_ｍ０）として１８℃と湿度（Ｈ_０）として０．０１
０および、飽和湿度（Ｈ_ｍ０）として０．０１３を得
る。また水蒸気圧表より湿球温度（ｔ_ｍ０）１８℃にた
いする水蒸気圧（ｐ_ｍ０）として１５．４８ｍｍＨｇを
得る。 （２）次に湿球温度（ｔ_ｍ）を１２℃と仮定して、図１
と水蒸気圧表から断熱飽和湿度（Ｈ_ｍ）として０．００
９０、水蒸気圧（ｐ_ｍ）として１０．５２を得る。これ
を

【数５】に代入し、

【数５】より空気湿度（Ｈ）を求め０．００６８を得
る。湿球温度１２℃の断熱冷却線上に湿度０．００６８
を求めると空気の乾球温度（ｔ）として１６℃と、関係
湿度（θ）として６１％を得る。これを点Ｘ_１とする。 （３）点Ｘ_１を図１上にプロットする。 （４）同様に湿球温度を１５℃と仮定して点Ｘ_２として
空気の乾球温度２１℃と関係湿度５５％を得る。さらに
湿球温度を２４℃、２７℃、３０℃、３３℃、３６℃、
と変化させて点 Ｘ_３、Ｘ_４、Ｘ_５、Ｘ_６、Ｘ_７、およ
びＸ_８を得る。これを

【表１】 に示す。 （５）点Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３、Ｘ_４、Ｘ_５、Ｘ_６、Ｘ_７、
Ｘ_８、を図１上にプロットすれば、等蒸発速度比率曲線
Ａ_１を得る。

【００２５】次に等蒸発速度比率曲線Ａ_１を用いて加熱
と加湿のみにより、外気条件が０℃〜３７℃、関係湿度
が３０〜９０％の空気を調節する方法を説明する。 （６）外気温度が３５℃、Ｍ係湿度を９０％の点Ｙ_２の
場合。図１に示すごとく点Ｙ_２から水平線を引き、線Ａ
_１との交点Ｚ_２を求め、乾球温度ｔとして５２℃、関係
湿度３８％の空気条件を得る。また湿球温度ｔ_ｍとして
３６℃を得る。 （７）また

【数１１】より微粒化前の水分濃度ｗ_１として０．７８
従って不揮発分濃度ＮＶは２２％とすれば塗着後の水分
濃度は６１．８％となり、従って不揮発分濃度ＮＶは３
８．２％となる。ただし平均粒径比率は（ｄ_０／ｄ）を
０．７０とし、塗装機と被塗物の距離比率は１．００と
する。 （８）この場合塗料温度は湿球温度が３６℃なので３４
〜３８℃とすればよい。

【００２６】（９）外気温度が１０℃以下のＹ_１点の場
合、２０〜２５℃の水で洗浄し、関係湿度を９０〜１０
０％に加湿する。 （１０）これを１０℃に加熱し、乾球温度を１０℃、関
係湿度９０％とし、上記の手順で空気条件Ｚ_１を求めれ
ば、乾球温度１８℃、関係湿度６０％と、湿球温度ｔ_ｍ
として１４℃を得る。また微粒化前の水分濃度ｗ_１とし
て０．７６２従って不揮発分濃度ＮＶＨは２３．８％と
すれば、塗着後の水分濃度は０．７０となり、従って不
揮発分濃度は３０％となる。 （１１）この場合塗料温度は湿球温度が１４℃なので１
２〜１６℃とすればよい。 （１２）これらの値を

【表２】 に示す。ただし調節後の空気条件がＸ_１、Ｚ_１、Ｘ_２、
Ｘ_０のとき、ｗ_１を変化させｗ_２は一定の０．７とした
ものである。また空気条件がＸ_３、Ｘ_４のときｗ_１を
０．７８と一定にし、ｗ_２を変化させたものである。さ
らに空気条件がＸ_５、Ｘ_６、Ｘ_７、Ｘ_８（＝Ｚ_２）のと
きｗ_１を一定とし、粒径比率を変化させ、ｗ_２の変化を
少なくしたものである。

【００２７】

【実施例】図２は本発明の装置を示すフローチャートで
ある。図２において２は塗装室であり、微粒化塗料捕集
装置６により捕集された余剰ダストは供給された空気と
ともに、排気用送風機４によりダクト８を経て塗装室外
に排出される。１２は塗装室２へ新鮮空気を供給するた
めの送風機であり、送風量は排出送風機４とほぼ等しく
なっている。新鮮空気は外気よりシャワースプレー装置
１４により洗浄され、エリミネーター１６により余剰の
水滴が除去され、さらにフイルター１８によりゴミが除
去された後ヒーター２０および加湿装置２１を経てダク
ト２２により塗装室２および図示しないエアーコンプレ
ッサー室へ供給される。洗浄され濾過された空気の乾球
温度及び湿球湿度は温湿度計１０１、１０２により測定
され、コンピュウターを内蔵する制御盤１００に送られ
る。コンピューターは標準条件が設定されている幾つか
の塗料について、等蒸発速度比率曲線Ａ_ｎを記憶し、外
気条件に応じて最適条件を計算し、その条件をヒーター
２０およびまたは加湿装置２１に指令し、塗装室２へ送
る空気条件を調節する。また８０はエアースプレー塗装
機または静電塗装機であり被塗物９０にたいし連続的に
塗料が吹き付けられ塗装される。塗装機８０には塗料タ
ンク４０からポンプ４２により、ミキサー５４、カラー
チェンジヤー６０、温度調節器６１を経て塗装機８０に
塗料が供給される。塗装機が静電塗装機の場合は印加さ
れる高電圧が塗料供給用の機器に漏電しないよう電圧絶
縁用ボルトブロックが挿入される。塗料タンク４０から
の塗料の不揮発分濃度の測定には、電着塗装用に既に市
販されている超音波式の不揮発分計１０４の使用が可能
であり、測定された結果は前記コンピューターに常時送
られ監視される。コンピューターは調節された空気条件
に応じて、塗装機に供給すべき塗料の水分濃度を計算
し、水分供給用開閉弁５３を操作し、水分貯蔵タンク５
１からポンプ５２によりミキサー５４に水分を圧送し水
分濃度を調整する。水分貯蔵タンク５１には、標準条件
において微粒化する際に希釈用に用いた水分と同組成、
同比率の水溶性溶剤を含有する水が貯蔵される。また塗
装機にたいし微粒化度や、塗装機と被塗物との距離を調
節するよう指令を発する。これによりり塗装室２の空気
条件は水性塗料を塗装する為に好適な状態を常に維持で
きることになる。コンピュウターに記憶させる手段やそ
の他計器類などは通常のものが使用できるので、詳細な
説明は省略する。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、調節後の空気条件の標
準条件に対する表面蒸発速度比率を、内部拡散速度比率
と等しくして空気条件を調節するので、塗料中のアルミ
箔の配列方向が標準状態と同様の色調が維持され、表面
乾きが発生しないので塗料なじみがよく、平滑な面が得
られる。また蒸発速度比率の調節を空気条件の調節によ
って行うので、水溶性溶剤比率を変化させる必要がな
く、また過大に含有させる必要がない。また塗料温度を
調節後の湿球温度と等しくするので、安定した蒸発時間
が確保され、空気条件調節作業が容易となる。さらに微
粒化前の水分濃度または平均粒径比率、塗装機と被塗物
の距離比率および推進力比率を調節すれば、塗着後の水
分濃度を調節できるので、濃度勾配を発生させることな
く、塗着塗料の粘度が一定となりタレが発生しない。ま
た加熱または加熱と加湿のみで空気条件が調節できるの
で、既設の塗装室を少しの改造で使用できる。それゆえ
安価に改造できる。

【００２９】本発明において、空気条件の調節を、加熱
または加熱と加湿のみにより実施することが可能であ
り、かつ最も経済的であり好ましいが、本発明はこれに
限定されるものでく、冷却や除湿工程を加えてもよいの
は当然である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 空気条件の調節方法を説明する図

【図２】 塗装室のフローチャート

【図３】 空気条件の許容範囲をを説明するための図

【符号の説明】 α，α_０ ；表面蒸発速度 β，β_０ ；内部拡散速度 ｔ，ｔ_０ ；周辺空気の乾球温度 ｔ_ｍ、ｔ_ｍ０；周辺空気の湿球温度 Ｈ，Ｈ_０ ；周辺空気の湿度 θ ；周辺空気の関係湿度 ２ ；塗装室 １２ ；新鮮空気供給用送風機 ２０ ；加熱装置 ２１ ；加湿装置 ５３ ；水分供給用開閉弁 ８０ ；塗装機 １００ ；制御盤

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 新鮮空気が供給される塗装室内で、エア
   ースプレー塗装機または静電塗装機を用いて水性塗料を
   微粒化して行う塗装において、標準条件に対する前記新
   鮮空気の表面蒸発速度比率と、内部拡散速度比率とを等
   しくして行うことを特徴とする水性塗料の塗装方法
2. 【請求項２】 表面蒸発速度比率と、内部拡散速度比率
   とを等しくする方法が、供給する新鮮空気の乾球温度お
   よび湿球温度を調節して行うことであることを特徴とす
   る請求項１に記載の水性塗料の塗装方法
3. 【請求項３】 水性塗料の微粒化に用いる圧縮エアーの
   空気条件を、塗装室に供給する空気条件と等しくするこ
   とを特徴とする請求項１に記載の水性塗料の塗装方法
4. 【請求項４】 微粒化前の水性塗料の温度を、供給する
   新鮮空気の湿球温度と等しい温度に調節または維持して
   行うことを特徴とする請求項１に記載の水性塗料の塗装
   方法
5. 【請求項５】 微粒化された塗料の標準条件にたいする
   平均粒径比率、塗装機と被塗物間の距離比率および推進
   力値比率のうちで少なくも１つを調節することにり、微
   粒化前の水性塗料の水分濃度、または塗着後の水分濃度
   を調節することを特徴とする請求項１に記載の水性塗料
   の塗装方法
6. 【請求項６】 水性塗料を微粒化して塗装を行うための
   塗装室であって、標準条件にたいする新鮮空気の、表面
   蒸発速度比率と、内部拡散速度比率を調節し、等しくす
   るための前記新鮮空気の供給装置、加熱装置、加湿装置
   および調節方法を記憶し、調節指令を発する制御盤を具
   備する水性塗料の塗装室