JPS6148993B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、鋼管外面に熱硬化型粉体樹脂を塗
装する方法に関するものであり、特に、静電粉体
塗装において、良好な塗膜面を得るための塗装方
法に関するものである。 鋼管外面に熱硬化型粉体樹脂を用いて静電塗装
を施す方法は、従来から多くの方法が提案されて
いるが、一般に、予め使用樹脂の塗装に適する温
度（例えば200℃〜250℃）に加熱した鋼管を、静
電スプレーガンが内蔵された塗装ブース中に、回
転させながら移動させ、上記塗装ブース内で、静
電スプレー塗装を行なう方法が行なわれている。 この方法によれば、熱硬化型粉体樹脂は、静電
スプレーガンによつてスプレーされるときに、静
電チヤージを受け、クーロン力によつて鋼管表面
に付着する。 鋼管表面に付着した熱硬化型粉体樹脂は、鋼管
の熱によつて一旦溶融し、ついでゲル化した後、
完全に硬化することによつて、鋼管外面に塗膜が
形成される。 熱硬化型粉体樹脂としては、エポキシ樹脂、ポ
リエステル樹脂、フエノール樹脂、尿素樹脂、ポ
リカーボネート樹脂等があるが、エポキシ樹脂が
最も多く使用されている。従つて、以下、粉体エ
ポキシ樹脂を使用した場合について説明する。 粉体エポキシ樹脂を使用して、鋼管に静電スプ
レーコーテイングを行なう場合、塗膜表面が、一
面に微細な凹凸の生じたいわゆる「オレンジピー
ル」とよばれる塗面肌になることがある。オレン
ジピールの発生の程度は、使用する樹脂の性質や
塗装条件によつて変化する。即ち、鋼管表面に付
着した樹脂のゲル化に至る時間（以下「ゲルタイ
ム」という）が長い性質の樹脂ほど、オレンジピ
ールは発生し難く、また、塗装前に行なわれる鋼
管の加熱温度、即ち、塗装時における鋼管の管体
温度が、その樹脂の塗装に必要な温度範囲内で低
い温度ほど、オレンジピールは発生し難いことが
経験的に知られている。 そこで、本発明者等は、上述の知見をもとにし
て、数種類の粉体エポキシ樹脂につき、その塗装
条件とオレンジピールの発生度合の関係を検討し
た。第１表には、３種類の粉体エポキシ樹脂を使
用し、鋼管の予熱温度を変化せしめてオレンジピ
ールの発生状況を検討した結果が示されている。

【表】 第１表において、○印は「オレンジピールが少
なく平滑な塗面」を、△印は、「オレンジピール
が若干有り」を、また×印は、「オレンジピール
有り」をそれぞれ示している。 上記第１表による検討結果から、鋼管の予熱温
度は低い方が、どの樹脂においてもオレンジピー
ルの発生が少ないこと、および樹脂の種類によつ
て、オレンジピールの発生が少ない予熱温度の限
界に差があることがわかつた。 ついで、本発明者等は、鋼管の予熱温度を同一
となし、塗装時間、すなわち、鋼管に対し塗装ブ
ース入側のスプレーガンにより塗装が始まつた時
から、塗装ブース出側のスプレーガンにより塗装
が終了するまでの時間を変化せしめて、オレンジ
ピールの発生状況を検討した。第２表には、各種
の樹脂による塗装時間とオレンジピール発生の関
係が示されている。なお、塗装時における鋼管の
予熱温度は、何れも230℃の一定温度とした。

【表】 第２表中の○印、△印および×印の表示は、第
１表の表示と同じである。 上記の検討結果から、第２表に見られるよう
に、オレンジピールが発生しやすい高温での塗装
においては、塗装時間が短かい場合はオレンジピ
ールが発生しないこと、即ち、オレンジピールの
少ない平滑な塗面を得るためには、塗装時間を、
オレンジピールの発生しない境界値以内としなけ
ればならないことが判明した。 一方、鋼管に対し、粉体エポキシ樹脂を用いて
静電塗装を施す場合においては、 鋼管を回転させながら、塗装ブース内に通過さ
せることが多い。 この場合、粉体エポキシ樹脂のごとき熱硬化型
粉体樹脂は、予熱された鋼管表面に付着すると、
一旦溶融し、その樹脂のゲルタイムを経過すると
ゲル化を起こす。このゲル化を起した樹脂の表面
に、薄く粉体樹脂が吹きかぶると、吹きかぶつた
粉体樹脂は鋼管の熱で溶融する。このとき鋼管表
面に既に付着している樹脂は、ゲル化しているた
め、吹きかぶつた粉体樹脂は、ゲル化している樹
脂と共に溶融して一体となる。いわゆるレベリン
グをすることが出来ず、塗膜とは別にゲル化して
硬化する。この結果、吹きかぶつた粉体樹脂は、
最終的には、塗面に局部的な小さなブツブツ状と
なつて残ることになる。 しかしながら、鋼管表面に付着した樹脂が、未
だゲル化する前の溶融状態であり、しかも、前記
樹脂の表面に吹きかぶつた粉体樹脂が、溶融して
レベリングが出来る状態であれば、付着した粉体
樹脂は、前記溶融状態の樹脂と一体となり、次い
でゲル化、キユアリングの過程を経過するので、
塗面に局部的なブツブツが生ずることはない。 本発明者等の検討結果によれば、上記粉体樹脂
が、予熱された鋼管に付着してから、レベリング
が出来る状態までの時間は、鋼管の予熱温度など
でも影響はあるが、樹脂の種類による影響の大き
いことがわかつた。 例えば、鋼管の予熱温度を230℃と一定にし
て、鋼管表面に粉体樹脂を静電スプレーし、その
塗膜の上に、粉体樹脂を吹きかぶり状態に付着さ
せる際、塗装開始からの時間を変化させて、レベ
リングの状況を観察したところ、第３表のような
結果となつた。 第３表において、○印は、「レベリング可能」、
△印は、「レベリング若干可能」、×印は、「レベリ
ング不可能」をそれぞれ示す。

【表】 第３表の結果から明らかなように、樹脂の種類
によつて、レベリング可能の時間は著しく異なる
ことが判明した。 上述の検討結果から、鋼管に対し、エポキシ粉
体樹脂を、静電スプレーにより塗装するに当り、
オレンジピールの少ない平滑な塗面を得るために
は、塗装時間の限定が必要であることが判明し
た。 更に、鋼管を回転させながら上記の塗装を行な
う場合において、吹きかぶりによるブツブツの発
生のない塗面を得るためには、レベリングを行い
うる時間を考慮した塗装条件が必要となることも
確認された。 本発明は、上述の知見に基づきなされたもので
あり、エポキシ粉体樹脂により静電スプレー塗装
を施すに当り、オレンジピールや、吹きかぶりに
よるブツブツの発生の欠陥をなくし、塗面肌の極
めて平滑なすぐれた塗装を行う方法を提供するも
ので、 所定温度に加熱された鋼管を、複数の静電塗装
用スプレーガンが、前記鋼管の移動方向と周方向
とに、前記鋼管の外面に向けて所定間隔で配設さ
れている塗装ブース内に、移動させ、前記スプレ
ーガンから噴射される熱硬化型粉体樹脂により前
記鋼管外面を塗装する、鋼管外面の熱硬化型粉体
樹脂による静電スプレー塗装方法において、前記
鋼管の塗装面に生ずるオレンジピールを低減し得
る、前記鋼管の塗装時間T₁を予め決定し、前記
塗装ブース内における入側スプレーパターンの端
部から、出側スプレーパターンの端部に至る距離
ｌと、前記塗装ブース内における前記鋼管の移動
速度Ｖの何れか一方を一定にした上、前記塗装時
間T₁との関係において、ｌ／Ｖ≦T₁を満足する
ように、前記距離ｌあるいは前記移動速度Ｖの他
方を定め、また、鋼管を回転させながら塗装ブー
ス内に移動させる場合には、 前記鋼管の回転によりその塗装面に生ずる塗膜
のラツプ部分が一体化し得る、前記鋼管の１回転
に要する時間T₂を予め決定し、前記鋼管の周方
向に配設された、各隣接する静電塗装用スプレー
ガンが前記鋼管の軸心となす角度αと、前記鋼管
の回転数Ｒの何れか一方を一定にした上、前記鋼
管の１回転に要する時間T₂との関係において、 ６０／Ｒ×α／３６０≦T₂ を満足するように、前記角度αあるいは前記回転
数Ｒの他方を定めて操業することに特徴を有する
ものである。 次に、この発明の図面と共に説明する。第１図
において、２は塗装ブース、３ａ，３ｂ，３ｃ，
３ｄ，３ｅは、塗装ブース２内を通過する鋼管１
に対し、エポキシ粉体樹脂をスプレーするため
の、前記鋼管１の移動方向に対し、所定間隔で設
けられた複数個のスプレーガン、５ａ，５ｂ，５
ｃ，５ｄ，５ｅは、前記複数個のスプレーガン３
から噴射されるエポキシ粉体樹脂のスプレーパタ
ーンである。 上記において、矢印４の方向に進行する鋼管１
に対し、塗装ブース２内に設けられた複数個のス
プレーガン３ａ〜３ｅから、粉体エポキシ樹脂が
スプレーされるとき、鋼管１の入側スプレーパタ
ーン５ａの入側端から出側スプレーパターン５ｅ
の出側端までの間のスプレー塗装距離をｌcm、鋼
管１のラインスピードをＶcm／秒、そして鋼管１
に対する、最初のスプレーガン３ａでの塗装開始
から、最後のスプレーガン３ｅでの塗装終了まで
に要する時間であつて、オレンジピールの発生を
低減でき得る最大時間をT₁とする。 このときに、鋼管１の表面にオレンジピールが
少ない平滑な塗面を形成するためには、前記
T₁，ｌおよびＶの間に、下記(1)式に示す関係が
成り立つような条件で操業を行なわなければなら
ない。 ｌ／Ｖ≦T₁ ………(1) 従つて、塗装ブース２内におけるスプレーガン
３ａ〜３ｅの配列が固定され、塗装距離ｌcmを一
定とした条件において、鋼管１の表面にオレンジ
ピールが少ない平滑な塗面を形成するためには、
鋼管１のラインスピードを、使用する樹脂のT₁
に応じて、下記(2)式の範囲で行なうことが必要で
ある。 Ｖ≧ｌ／T₁ ………(2) また、ラインスピードＶを一定とした条件にお
いては、塗装距離ｌを、スプレーガン３ａ〜３ｅ
の配列を変えるか、あるいは、その一部の使用を
停止する等の手段により、使用する樹脂のT₁に
応じて、下記(3)式の範囲にすることが必要であ
る。 ｌ≦T₁×Ｖ ………(3) 上述したように、鋼管の塗膜に生ずるオレンジ
ピールが低減できる最大塗装時間T₁を予め決定
し、これに基づいて、鋼管のラインスピードＶ、
あるいは塗装距離ｌを、上記(2)式あるいは(3)式の
範囲に定めて操業を行なうときは、鋼管の表面
に、オレンジピールが少ない平滑な塗面を形成す
ることができる。 なお、上述の条件は、鋼管の移動を、管体を回
転させず管軸方向にのみ直進させる場合、また
は、管体を回転させながら移送する場合のいずれ
の方法においても適用することができる。 一方、鋼管の外面に塗装を施す場合は、一般に
鋼管を回転させながら、塗装ブース内を移送する
ことが多い。この場合塗膜は、鋼管外面にスパイ
ラル状に形成されながら重なり合つて均一の塗膜
となる。 第２図は、塗装ブース２内に、１つのスプレー
ガン３が設けられている場合の状態を示したもの
で、鋼管１は、矢印６の方向に回転しながら、矢
印４方向へと移動される。この場合、鋼管１に形
成される１回転前のスプレーパターン７とそれに
つづくスプレーパターン８とを一部ラツプさせる
ことにより、ラツプ部９によつて膜厚の均一な塗
膜が形成される。 第３図には、前記塗膜の塗り重ね状況の詳細が
示されている。 第３図において、横軸は鋼管の管軸方向の移動
距離、縦軸は、鋼管表面の塗膜の膜厚で、破線は
スプレーパターンを、実線は塗り重ね後の膜厚分
布を示す。鋼管が１回転して塗装されたときのス
プレーパターン７は、その両端部分の膜厚が薄く
なるが、その１回転により形成されるスプレーパ
ターン８と、ラツプ部９でラツプさせることによ
り、スプレーパターンの両端部分の膜厚を、他の
部分の膜厚と均一の厚さとすることが出来、塗り
重ね後の膜厚は、実線で示す如く均一の厚さとな
る。 ところで、第２図に示すように、１つのスプレ
ーガン３を用いて塗装する場合を考えると、ラツ
プ部９は、１回転前のスプレーパターン７による
塗膜の上に重なることになる。 このとき、１回転前に塗装された塗膜が、すで
にレベリング出来ない状態に達していると、ラツ
プ部９は、前述の吹きかぶりを起こすこととな
り、その結果、ラツプ部９に小さなブツブツが発
生する。このブツブツは、鋼管１の外面にスパイ
ラル状に生ずるため、外観上好ましくない結果が
生じる。 したがつて、ラツプ部９に吹きかぶりを生じさ
せないためには、少くとも鋼管の１回転の時間
を、前述のレベリングが可能な最大時間T₂秒以
内とすることが必要となる。 上記は、スプレーガン３が１つ設けられている
最も簡単な装置の場合の例であるが通常、スプレ
ーガン３は、第４図に示すごとく、鋼管１の周方
向に向けて放射状に複数本が一定間隔で設けられ
ている。 この場合、或るスプレーガン３a′の先端と、隣
接するスプレーガン３b′の先端とが、鋼管１の中
心点に対してなす角度をαとし、鋼管１の回転数
をＲ（rpm）とすれば、塗膜のラツプ部分が一体
化し吹きかぶりを防止し得る時間T₂（秒）との
間に、(4)式のごとき関係の成り立つことが必要と
なる。 ６０／Ｒ×α／３６０≦T₂ ………(4) したがつて、塗装ブース２内におけるスプレー
ガン３の鋼管の周方向における配列が固定されて
いる場合において、ラツプ部を一体化させるため
には、鋼管の回転数Ｒを下記(5)式の如くすること
が必要である。 Ｒ≧６０／Ｔ_２×α／３６０ ………(5) 一方、鋼管１の回転数Ｒを一定とした条件にお
いては、スプレーガンの鋼管周方向への配列、即
ちスプレーガン間の角度αを、下記(6)式を満足さ
せる如く設定することが必要である。 α≦360×Ｒ／６０×T₂ ………(6) 以下この発明を実施例により説明する。 実施例 １ 熱硬化型粉体樹脂として、３種類のエポキシ樹
脂、Ａ、Ｂ、Ｃを利用した。各樹脂のオレンジピ
ール発生を低減しうる最大許容時間T₁、およ
び、ラツプ部分を一体化し得る最大許容時間T₂
は、下記第４表のとうりである。

【表】 被塗装体として、呼び径600A、肉厚9.5mm長さ
6000mmの鋼管を使用した。 静電スプレー塗装のスプレーガンは８本とし、
鋼管の予熱温度は230℃、塗装の膜厚は400μｍ平
均とした。 スプレーガン３の配列は、第５図、第６図に示
すごとく、管の円周方向に４本、管長方向に２列
とした。前記(2)式におけるｌ＝60cmである。 オレンジピールの発生を低減させるためには、
第４表の時間T₁に応じて、前述の(2)式により、
それぞれラインスピードＶを求めると、樹脂Ａに
おいては６cm／秒、Ｂでは3.5cm／秒、Ｃでは４
cm／秒以上としなければならない。 そこで、ラインスピードを変化させて、オレン
ジピールの発生状況を調べた。第５表にはその結
果が示されており、上記のラインスピード以下で
は、オレンジピールの発生することが認められ
た。 表中、○印はオレンジピールが少なく平滑な塗
面を、また×印はオレンジピールの発生した塗面
を示す。 次に、ラツプ部分における吹きかぶり防止につ

【表】 いては、本実施例の場合、スプレーガン間の角度
はα＝90゜であり、塗膜を一体化し得る時間T₂
は、Ａ、Ｂ、Ｃ各樹脂について、第４表からそれ
ぞれ２秒、８秒、３秒であるから、前述の(5)式に
よつて、鋼管の回転数Rrpmはそれぞれ7.5rpm、
1.9rpm、5.0rpm以上としなければならない。 そこで、鋼管の回転数を変化させて、吹きかぶ
りの発生状況を調べた。第６表にはその結果が示
されており、上述の回転数以下では、吹きかぶり
の発生することが認められた。 表中○印は吹きかぶりのない良好な塗面を、×
印は吹きかぶりのある塗面を示す。 実施例 ２

【表】 使用樹脂、鋼管のサイズ、鋼管の予熱温度、塗
装の膜厚は実施例１と同じであるが、８本のスプ
レーガン３の配列を、第７図、第８図のように、
管の円周方向に２本、即ちα＝180℃とし、管長
方向には４列とした。前記(2)式におけるｌ＝120
cmであり、同式からラインスピードＶは、樹脂
Ａ、Ｂ、Ｃにつき、それぞれ12cm／秒、７cm／
秒、８cm／秒以上としなければならない。 そこで、ラインスピードを変化させてオレンジ
ピールの発生状況を調べた。第７表にはその結果
が示されており、上記のライｂスピード以下にお
いてはオレンジピールの発生することが認められ
た。

【表】 なお、表中の○、×印は第５表と同じである。 また、吹きかぶり状況については、α＝180゜
であるので、(5)式から、鋼管の回転数は、樹脂
Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれにつき、15rpm、
3.75rpm、10rpm以上であければならないことが
判る。 そこで鋼管の回転数を変化させて吹きかぶり状
況を調べた。第８表にはその結果が示されてお
り、上述の回転数以下では、吹きかぶりの発生す
ることが認められた。

【表】 なお、表中の○、×印は第５表と同じである。 上述のように、この発明の静電スプレー塗装方
法によれば、使用樹脂のオレンジピール発生条件
または更に吹きかぶり発生条件に応じ、静電スプ
レー塗装のスプレーガンの配置あるいは被塗装鋼
管のラインスピード等の各種塗装条件を定めて塗
装を行なうことにより、塗装面に生ずるオレンジ
ピールは低減し、しかもラツプ部の塗膜は一体化
して、吹きかぶりのない優れた塗膜が得られる
等、多くの優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は粉体樹脂の静電スプレー塗装方法を示
す説明図、第２図は、１本のスプレーガンを用い
て鋼管を回転させながら塗装するときの説明図、
第３図は、第２図における塗膜の形成状況を示す
模式図、第４図は、鋼管の円周方向における静電
スプレーガンの配置例を示す図、第５図および第
６図は、本発明における実施例の静電スプレーガ
ンの管長方向および管円周方向の配置を示す図、
第７図および第８図は、他の実施例の静電スプレ
ーガンの管長方向および管円周方向の配置を示す
図である。 図面において、１……鋼管、２……塗装ブー
ス、３，３ａ〜３ｅ……スプレーガン、４……鋼
管の移動方向を示す矢印、５ａ〜５ｅ……スプレ
ーパターン、６……鋼管の回転方向を示す矢印、
７，８……スプレーパターン、９……ラツプ部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定温度に加熱された鋼管を、複数の静電塗
   装用スプレーガンが、前記鋼管の移動方向に、前
   記鋼管の外面に向けて所定間隔で配設された塗装
   ブース内に移動させ、前記スプレーガンから噴射
   される熱硬化型粉体樹脂により前記鋼管外面を塗
   装する、鋼管外面の熱硬化型粉体樹脂による静電
   スプレー塗装方法において、 前記鋼管の塗装面に生ずるオレンジピールを低
   減し得る、前記鋼管の塗装時間T₁を予め決定
   し、前記塗装ブース内における入側スプレーパタ
   ーンの端部から、出側スプレーパターンの端部に
   至る距離ｌと、前記塗装ブース内における前記鋼
   管の移動速度Ｖの何れか一方を一定にした上、前
   記塗装時間T₁との関係において、 ｌ／Ｖ≦T₁を満足するように、前記距離ｌあ
   るいは前記移動速度Ｖの他方を定めて操業するこ
   とを特徴とする鋼管外面の熱硬化型粉体樹脂によ
   る静電スプレー塗装方法。 ２ 所定温度に加熱された鋼管を、複数の静電塗
   装用スプレーガンが、前記鋼管の移動方向と周方
   向とに、前記鋼管の外面に向けて所定間隔で配設
   されている塗装ブース内に、回転させながら移動
   させ、前記スプレーガンから噴射される熱硬化型
   粉体樹脂により前記鋼管外面を塗装する、鋼管外
   面の熱硬化型粉体樹脂による静電スプレー塗装方
   法において、 前記鋼管の塗装面に生ずるオレンジピールを低
   減し得る、前記鋼管の塗装時間T₁を予め決定
   し、前記塗装ブース内における入側スプレーパタ
   ーンの端部から、出側スプレーパターンの端部に
   至る距離ｌと、前記塗装ブース内における前記鋼
   管の移動速度Ｖの何れか一方を一定にした上、前
   記塗装時間T₁との関係において、ｌ／Ｖ≦T₁を
   満足するように、前記距離ｌあるいは前記移動速
   度Ｖの他方を定めると共に、 前記鋼管の回転によりその塗装面に生ずる塗膜
   のラツプ部分が一体化し得る、前記鋼管の１回転
   に要する時間T₂を予め決定し、前記鋼管の周方
   向に配設された、各隣接する静電塗装用スプレー
   ガンが前記鋼管の軸心となす角度αと、前記鋼管
   の回転数Ｒの何れか一方を一定にした上、前記鋼
   管の１回転に要する時間T₂との関係において、 ６０／Ｒ×α／３６０≦T₂ を満足するように、前記角度αあるいは前記回転
   数Ｒの他方を定めて操業することを特徴とする鋼
   管外面の熱硬化型粉体樹脂による静電スプレー塗
   装方法。