JPS63291659A - 粉体塗装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は静電印加によって粉体塗料を被塗物に塗装する
粉体塗装装置に関する。

（従来の技術） 塗装方法は、液状の塗料を用いる方法（たとえば特開昭
８１−２５８７２号、特開ｒ＠１１１１−２２０７５８
号）と、粉体塗料を用いる粉体塗装（たとえば雑誌ｒ塗
装技術Ｊ　　Ｐ２Ｏ〜Ｂ２．理工出版社、　１９８５年
１１月号）との２つに大別することができ、そして後者
の粉体塗装はさらに流動浸漬法とこれから述べようとす
るところの静電塗装とに分類するこ゛とができる。

前者の例として、たとえば被塗物を水性塗料に浸漬して
塗装を行うドブヅケ法とカチオン電着塗装法とがあるが
、ドブヅケ法の場合には要求品質を満足できず、北米等
の塩害地域では錆が発生し易いという問題がある。

この点カチオン電着塗装法は格別の問題はないが、設備
が大型となり、被塗物としてのシボツクアブソーバの専
用塗装設備として用いた場合、イニシャルコスト、ラン
ニングコストともに高額となるため、シミツクアブソー
バのコストが上昇することになる。

そこで最近はこれらの問題を解決するものとして粉体塗
装が注目されている。静電塗装は被塗物を陽極、塗装機
を陰極にして形成される静電場に粉体塗料を送り込むこ
とによって行われる。

ところで被塗物を塗装する場合、従来はつぎのようにし
て行っていた。すなわち、まず被塗物を脱脂、化成処理
等により前処理し、ついで前処理後の被塗物を塗装ブー
ス内に収容して静電ガンにより粉体塗料を被塗物に噴射
した後、焼付けを行うという大略３つの工程を経るのが
一般である。

塗装ブースには、通常、被塗物が出入りする開口部が形
成されているとともにダクトを介して粉体回収装置が接
続されてあって、被塗物が開口部から塗装ブース内に収
容されると静電ガンから粉体塗料が噴射され、この間粉
体回収装置は作動を続け、同装置による吸引力により被
塗物に付着しなかった粉体塗料はダクトから吸収され、
粉体回収装置に回収される０回収された粉体塗料は即座
に再使用される。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のような従来例では、前処理後の被塗物がそのまま
塗装ブースに収容されて静電塗装されるが、被塗物が、
たとえば自動車の足廻り部品であるショックアブソーバ
のように段部や隙間を有する場合には、粉体塗料が段部
の隅角部や隙間に入りこみにくく、そのためこれらの部
分における塗膜厚が不均一になっていた。

また、静電ガンから粉体塗料を噴射させる静電塗装は、
塗装ブースの開口部を閉鎖することなく行われるため、
粉体塗料が塗装ブースの外部に飛散し、粉体塗料のロス
が生ずることになる。もちろん塗装ブースからの粉体塗
料の洩れをエアーカーテンによって防止することも行わ
れているが、このようにすると塗装ブース内でかなりの
空気の移動が生ずるため好ましくない。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
被塗物に段部や隙間があっても塗膜の厚さの均一化が図
れかつ粉体塗料のロスを極力低減しうる粉体塗装装置を
得ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、被塗物を前加熱する前加熱装置と、 前加熱された被塗物が収容される密閉自在な塗装ブース
と。

回転自在に保持した被塗物に、その回転軸線に対して交
差する方向に粉体塗料を噴射する静電ガンとを備えてい
る。

（作用） 被塗物は塗装ブースに収容されて静電塗装が行われる前
に前加熱装置により前加熱されるので、被塗物に対する
粉体塗料の粘着性が増大し、かつ塗料型導度の温度依存
性により塗膜の絶縁性が低下するため静電印加効果が向
上することになり、したがって塗着効率が向上するとと
もに被塗物に段部や隙間があってもこれらの部分におけ
る塗膜の厚さの均一化が図れることになる。

また、静電印加粉体塗装時、塗装ブースの開口部を閉鎖
するので、塗装ブース内の空気の移動を小さくすること
ができ、したがって前加熱された被塗物の温度低下を抑
制することができる。

さらに静電ガンは被塗物の回転軸線に対して交差して配
置されるので、被塗物に段部があっても粉体塗料の塗着
率が低下することがない。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。第
１図は本発明にかかる粉体塗装装置の全体構成を示すも
ので、ｌはループ状に架設されたトロリーコンベアで、
トロリーコンベア１には被塗物を吊下自在な複数のハン
ガ２が適宜の間隔をおいて移動自在に取り付けられ、図
示しない駆動装置により時計方向に間欠的に駆動される
ようになっている。

トロリーコンベアｌの下方にｔｋ、　ハツカ２　ニ被塗
物を取り付ける取付はゾーン３．脱脂ゾーン４．水洗ゾ
ーン５、哀調ゾーン６、化成処理ゾーン７、水洗ゾーン
８、湯洗ゾーン９、エアプローゾーン１０．前加熱ゾー
ン１１、塗装ゾーン１２、後加熱ゾーン１３、水冷ゾー
ン１４、空冷ゾーン１５、ハンガ２から被塗物を取り外
す取外しゾーン１Ｂが設けられている。１７は塗装機、
１８は塗料回収装はである。

つぎにこれらについてより詳細に説明するが、被塗物を
脱脂する脱脂ゾーン４、水洗ゾーン５，８、哀調ゾーン
６、化成処理ゾーン７゜湯洗ゾーン９、エアブロ−ゾー
ンｌＯ１水冷ゾーン１４．空冷ゾーン１５の各ゾーンに
おける技術内容については、逐−文献名を掲げることは
省略するが、すでに種々の技術が公開され、かつ実施さ
れているのでその詳細については説明を省くことにする
。

したがってここではまず前加熱ゾーン１１から説明して
いくことにする。前加熱では電ｌ１１１誘導加熱により
、被塗物を　１５０〜２００℃に加熱する。

前加熱を行う理由は、塗料の電導度が温度に対する依存
性を有することから被塗物を前加熱することにより塗膜
の絶縁性を低下させて静電印加効果を向上させ、さらに
被塗物の熱によって粉体塗料の粘度を増大させることに
より、被塗物のくぼみや隙間内でのｍ膜厚の均一性を向
上させることにある。

前加熱の方法は、短時間の昇温か可能で熱変換によるエ
ネルギー効率が優れた高周波電磁誘導加熱が好ましいが
、たとえば、特開昭ｅｔ−４５５９２号公報、実開昭８
１−９８５０４号公報に記載されているように、高周波
励磁コイルで被塗物を包囲して誘導加熱するという従来
の方法では、被塗物の寸法変化に対して高周波励磁コイ
ルの形状に余裕をもたせた場合、温度分布の変化が大き
くなる。

そこで本発明では、たとえば実開昭８１−９８５０３号
公報に記載されているように、棒状体に形成した高周波
励磁コイルを中空体の被塗物の内部に挿入することによ
り、被塗物の寸法変化に起因する温度分布の変化を防止
する。

ここに被塗物の温度変化とは、被塗物の機能゛に基づく
形状はおおむね類似するが、細部の寸法が型式、年度ま
たは車種ごとに変化することをいう。

前述のようにして被塗物の前加熱が終了したならば、つ
ぎに静電印加塗装を行う。

この塗装工程では、被塗物の前加熱による予熱温度の低
下を防止するため、塗装ブースの開口部を閉鎖可能にし
て密閉状態で静電印加粉体塗装を行う。

第２図は静電印加粉体塗装に使用される装置を示すもの
で、１８は塗装ブースで、塗装ブース１９内には一対の
静電ガン２０．２１が相対向して設置され、一方の静電
ガン２０はガン移動装置２２によって粉体塗料の噴射方
向と直交する方向に移動自在に支持されている。

この塗装ブース！ａは上述したように密閉可能になって
いる。すなわち、塗装ブース１９には。

被塗物を出し入れするための開口部が必要であるが、本
発明ではこの開口部はシャッタ２３によって閉鎖される
ようになっている。

１８は上述した塗料回収装置で、同装置は塗装ブース１
８の底部に取り付けられた集塵ダクト２５によって塗装
ブース１８に接続されている。塗料回収装置１８は塗装
ブース１θ内を排気するための図示しない真空引き装置
を有し、被塗物に付着しない粉体塗料は集塵ダクト２５
を介して塗料回収装ｆｉｌＢに吸引されて回収される。

２Ｂは集塵ダクト２５の内部に設けられたダンパで、ダ
クト２５内の風量を調整するためのものである。

塗料回収装置１８によって回収された粉体塗料は振動ふ
るい２７を有する塗装機１７に供給される。振動ふるい
２７は粉体塗料に混入した異物を除去するためのもので
、異物が除去された粉体塗料は静電ガン２０．２１に供
給される。

ところでシャッタ２３とダンパ２Ｂとを設けた理由であ
るが、シャッタ２３を設けない場合には。

塗装ブース１９の開口部からの粉体塗料の洩れをエアー
カーテンによって防止することが必要になるが、こうし
た場合には塗装ブース１３内で空気の移動が生ずるため
、前加熱した被塗物の温度が低下することになる。

また静電印加塗装時に、集塵ダクト２５内の風景を調整
することなく粉体塗料を吸引すると、上記同様塗装ブー
ス１９内でかなりの空気の移動が生ずることになる。

このようにシャッタ２３およびダンパ２６を設けない場
合には、塗装ブース１９内でかなりの空気の移動が生ず
るため、前述のごとく前加熱した被塗物の温度が低下す
ることになる。

そこで本発明では静電印加粉体塗装時に被塗物の出入口
用の開口部をシャッタ２３で閉鎖し、かつダンパ２Ｂを
シャッタ２３に連動させ、シャッタ２３の閉鎖時にはダ
ンパ２８の開度を小さくすることによって風量を低ｆさ
せることにより、粉体塗料の回収量を少なくシ、塗装ブ
ース１９からの被塗物の取出し後におけるシャッタ２３
の開放時にはダンパ２Ｂの開度を大にすることによって
風量を増大させて迅速に粉体塗料を回収する。

このようにすることにより、静電印加粉体塗装時に゛お
ける塗装ブース１９内の空気の移動を小さくすることが
でき、被塗物の温度の低下を極力抑制できる。

なお、塗装ブース１９の内面には塩化ビニル樹脂製のプ
ラスチック板を内張すすることが好ましい、この理由は
静電ガン２０．２１からの静電効果が塗装ブース１９の
壁面に吸収されることを防止するためである。このよう
にすることにより、被塗物の塗膜厚の均一化、塗料効率
の向上および塗料回収率の向上が期せられ、この結果塗
装ブース１９の容積を小さくすることができる。

第３図は静電ガン２０．２１による塗装状態を示すもの
で、２８は被塗物である。ここでは被塗物２８としてシ
ョックアブソーバを例にとって説明する。ショックアブ
ソーバの場合、両端部のそれぞれに段部２８ａ、　２８
ｂが形成されているので、段部２８ａ、　２８ｂの隅角
部に粉体塗料が付着し易いように、各静電ガン２０．２
１を斜め上向きに配置し、粉体塗料が段部２８ａ、　２
８ｂに対し斜め下方から噴射されるようにして粉体塗料
の付着性を向上させる。

より具体的には、一方の静電ガン２０を他方の静電ガン
２１よりも上方に位置させ、かつこの一方の静電ガン２
０を静電印加塗装時、同一姿勢を保持させて上下方向に
ストロークさせるとともに他方の静電ガン２１は固定し
ておく。

なお、一方の静電ガン２０の傾斜角度θ１は約１５°、
他方の静電ガン２１の傾斜角度θ２は約７５°であるの
が最も好ましい、また一方の静電ガン２０のストローク
は３５０１層、ストロークの速度は３００鵬■／秒が好
ましい。

さらに静電印加粉体塗装に際しては被塗物２Ｂを回転さ
せる。この回転速度は塗装時間により規制される。

つぎに上記′ｌｔ２！を用いての塗装条件のより具体的
な一例について述べる。

静電印加塗装を行う場合、一方の静電ガン２０で９〜１
０回、他方の静電ガン２１で２〜３回の重ね塗りを行う
、この場合、被塗物２８の回転速度は、一方の静電ガン
２０の塗装時間が１０秒で、他方の静電ガン２１の塗装
時間が４秒のとき、４４ｒｐｓに設定する。

塗装の使用量はつぎのとおりである。静電ガン２０．２
１の円管部の長さ３５０■■、円管部の直径５３騰膳、
ショックアブソーバ（被塗物２８）の段部２８ａ、　２
８ｂの直径ｄｌ＋ｄ２が２００■の場合；平均膜厚４２
終霞、最大膜厚８０ＩＬｍ、最小膜圧３０＃Ｌ−の塗膜
が下記の条件で得られた。

このときの塗料の重量は１２ｇであった。

ここに上記の条件とは、つぎのとおりである、すなわち
、一方の静電ガン２０の吐出量５６ｇ／分、他方の静電
ガン２１の吐出時間４秒、被塗物２８の回転速度４４ｒ
ｐ■、一方の静電ガン２０のストローク速度３００ｓ■
／秒、ストローク３５０−一。

上記から塗着率８４．５％、剰余塗料５，５％であるこ
とがわかる。

この剰余塗料は、第２図に示すように、塗料回収装置１
８によって回収され、振動ふるい２７で異物が除去され
た後１図示しない塗料タンクを経て直ちに再使用される
。

上記のようにして被塗物の静電印加粉体塗装が完了した
ならば、被塗物に付着した塗料を完全に溶着させるため
に後加熱により塗膜の焼付けを行う。

塗膜焼付は装置としては高温型赤外線加熱装置を用いる
。塗膜の色は主として黒色であることから、特に赤外線
の周波数にかかわらず赤外線の吸収効率が高く、このた
め、赤外線発生熱源の表面温度を５００〜ｔｏｏｏ℃に
することによって被塗物の急速加熱が可能になる。

加熱装置の具体的な例として熱コイルをカンタル線とし
、カンタル線を熱伝導率約０．１〜０．２　Ｋｃａｌ／
　ｎ・ｈのセラミックファイバ製断熱ボードに取り付け
て定格ＩＱ、５ＫＷおよび２１ＫＩＩＩの２種類のパネ
ル構造体を形成し、これらのパネル構造体を組合せて箱
形にした加熱炉を一例として挙げることができる。

このような加熱炉に、塗装ブ・−スと同様に被塗物の出
入開口部にシャッタを設け、内部の空気の移動を抑制し
ながら塗装後の被塗物を装入して測温したところ、炉内
装入時間２分４０秒で、焼付は温度１８０℃、焼付は時
間２分が得られた。このときの赤外線発生熱源の表面温
度は加熱炉の下部が５００℃、上部が７００℃であった
。

つぎに上記塗装に使用される粉体塗料について述べる。

粉体塗料としては焼付は温度１８０℃、焼付は時間２分
で硬化するもの、たとえばエポキシ樹脂（平均分子量約
１２００〜１８００．エポキシ当ｆｆｉ　７００〜１０
００のビスフェノールＡ型　エポキシ樹脂）と、カルボ
キシル基を有するポリエステル樹脂（平均分子量２８０
０−３８００．酸価５０〜７０）と、これらの樹脂の硬
化反応速度を促進するグリコール変性イミダゾール触媒
とからなる粉体塗料を用いる、 この具体的な一例として東京ペイント株式会社の製造に
かかる製品名「パウゼッ）ＴＭ−１１５黒」で、最大粒
径　１００ル層、平均粒径４２終曽に調整されたものを
挙げることができる。

しかし粉体塗料としては上記に限らず温度１８０〜２５
０℃、焼付は時間２分間で硬化するものであれば適宜選
択できる。

このように本実施例では短時間で硬化するという樹脂の
性質に加えて急速加熱が可能な加熱炉を用い、かつ被塗
物は前加熱されることから鏡付は時間が大巾に短縮され
る。

このような粉体塗料は焼付は時間の短縮化という点にお
いて有利であるばかりではなく塗装においても有利とい
える。すなわち１本発明では粉体塗料の粘度を増大させ
るために前加熱することは前述のとおりであるが、この
効果をさらに増大させるためには粉体塗料が１１０℃前
後で被塗物に溶着することが好ましく、さきに例示した
樹脂はこれを満足するからである。

焼付は硬化が完了したならば、つぎに冷却を行う、この
冷却は被塗物急冷用の水スプレ装設または浸漬装置とフ
ァンによる冷却とによって行う。

つぎに上記構成に係る粉体塗装装置の作用について述べ
る。まず第１因に示す取付はゾーン３において被塗物を
ハンガ２に取付けた後、ハンガ２を間欠駆動して被塗物
を各ゾーンで停止させ、脱脂、水洗１哀調、化成処理、
水洗、湯洗、エアブロ−した後、前加熱ゾーン１１で前
述した手段により被塗物を１５０〜２００℃に加熱する
。

ついで前加熱後の被塗物を塗装ブース１９の開口部から
塗装ブース１８内に収容して、該開口部をシャッタ２３
で閉鎖した後、前述したようにして被塗物２Ｂに粉体塗
料を噴射する。

こうして塗装が完了したならば、後加熱ゾーン１３で被
塗物２８に付着した粉体塗料の焼付けを行う、ここでは
前述したように被塗物２８を加熱炉内に２分４０秒間入
れ、１８０　”の温度で２分間焼付けを行う。

焼付は後、水冷ゾーン口および空冷ゾーン１５で被塗物
を冷却した後、取外しゾーン１Ｂでハンガ２から被塗物
を取り外す。

第４図および第５図は、上記のようにして塗装された塗
膜厚の測定結果を示すもので、第３図は上下にストロー
クする静電ガン２０によって塗装された被塗物（ショッ
クアブソーバ）のシェル部２８ｃにおける塗膜厚を示し
、第４図は固定静電ガン２１によって塗装された下側段
部２８ｂ（スプリング受け）における塗膜厚を示す。

同図において、・を結ぶグラフは第６図に示すショック
アブソーバのＡ部位における膜圧、×を結ぶグラフはＢ
部位の膜厚、Δを結ぶグラフはＣ部位の膜厚、０を結ぶ
グラフはＤ個所における膜厚を示す、また、＾を結ぶグ
ラフは従来の静電塗装によって得られた１漠厚を示す。

なお、第４図および第５図において、Ｐの範囲は上側段
部２８ａの下面から１０■−下までのシェル部２８ｃに
おける膜厚を示し、Ｒの範囲はシェル部２８ｃの外周面
から径方向１０ｍｍまでの下側段部２８ｂの下面におけ
る膜厚を示す。

同図かられかるように２本発明による場合は、４０ｇｍ
＋以上の膜厚が得られ、しかも膜厚はほぼ均一で、この
塗装状態はグラフのＰ、Ｒかられかるように段部２８ａ
、　２８ｂの隅角部においてもほとんど変化していない
。

（発明の効果） 以旧説明したように１本発明では前加熱を行った後、静
電印加塗装を行うので、被塗物に対する粉体塗料の塗着
率が向上し厚い膜厚が得られ、しかも膜厚の均一化が図
れるため、連続運転での品質の安定確保が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる粉体塗装装置の全体構成図、 第２図は第１図の塗装ゾーンの具体例を示す平面図、 第３図は静電ガンの配置を示す略示図、第４図および第
５図は塗膜厚を示すグラフ、第６図はショックアブソー
バの下側段部の下面図である。 １１・・・前加熱ゾーン（前加熱装置）１３・・・後加
熱ゾーン（後加熱装置）１３・・・塗装ブース ２０、２１・・・静電ガン ２８・・・被塗物

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被塗物を前加熱する前加熱装置と、前加熱された被塗物
   が収容される密閉自在な塗装ブースと、 回転自在に保持した前記被塗物に、その回転軸線に対し
   て交差する方向に粉体塗料を噴射する静電ガンと、 静電塗装された前記被塗物を後加熱する後加熱装置とを
   有することを特徴とする粉体塗装装置。