JP5602002B2

JP5602002B2 - 粉体塗装装置

Info

Publication number: JP5602002B2
Application number: JP2010282734A
Authority: JP
Inventors: 晴久海住; 真也奥村
Original assignee: Asahi Sunac Corp
Current assignee: Asahi Sunac Corp
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2014-10-08
Anticipated expiration: 2030-12-20
Also published as: JP2012130828A

Description

この発明は、粉体塗料の吐出パターンを制御する粉体塗装用ノズルを静電粉体塗装ガンのガン先に装着して粉体塗装を行う装置に関するものである。

粉体塗装は、有機溶剤を含まず、被塗装物に付着しなかったオーバースプレー粉を回収して再使用することができるので、環境にやさしい塗装として、近年多くの製品に採用されている。

当初はガードレール、フェンスなどの道路資材から始まり、冷蔵庫、エアコンの室外機等、家庭内で使用する製品にも多く採用されている。最近は、自動車のボディー塗装にも広く使用されている。

粉体塗装では、塗装色の中でもメタリック色は、溶剤塗装のような、高輝度性を出し難かったが、最近は、粉体塗装でも溶剤塗装に近い、高輝度で平滑性の高い塗装が可能となり、メタリック色も粉体塗装によって塗装が行われることが多くなりつつある。

メタリック色の粉体塗装は、粉体塗料に、シリカやアクリル樹脂またはその両方でコーティングを行ったアルミ顔料を混ぜるという方法が採られる。

このアルミ顔料と粉体塗料との混合方法には、大別して次の２つの方法がある。

その1つは、粉体塗料にアルミ顔料をミキシングし、塗装を行なうドライブレンドという方式である。

もう1つは、粉体塗料に、例えば、５０℃付近で加熱を行いながらアルミ顔料を混ぜ、熱により粉体塗料にアルミ顔料を固定させ、あるいは、粉体塗料に水性又は溶剤エマルジョンを分散しながら、アルミ顔料を粉体塗料に固定（付着）させるというボンディング方式である。

少ロットの塗装の場合には、製造が容易なドライブレンド方式を採用することが多い。しかし、ドライブレンド方式は、粉体塗料とアルミ顔料とが分離しているために、回収粉のアルミ顔料の比率が変わりやすく、回収粉を再使用する場合、意匠性が異なることが考えられる。そのために、使い捨てによる塗装が多い。

量産塗装の場合は、回収粉の再使用が可能なボンディング方式を採用することが多い。ボンディング方式は、粉体塗料とアルミ顔料が一体になっているために、意匠性が変わりにくい。しかし、ボンディング粉体塗料でも、全てのアルミ顔料が粉体塗料に付着しているわけではない。その製造方法や、アルミ顔料率などによって異なるが、一般的にアルミ顔料の３〜５％前後が、ドライブレンドと同様に、粉体塗料内に存在する。

メタリック色ではない一般のソリッドの粉体塗料は、例えば、粒度分布を３０〜３５μｍ付近にピークを考えて、製造を行なっている。一般に粉体塗料には、５μｍ以下の微粉が５％以上含まれる。この微粉は、帯電効率が３０μｍ付近の粉体塗料の粒子に比して、塗着効率が落ちる。そのために、回収粉への微粉量は多くなり、回収粉のみの塗装では、新粉に比べると塗着効率は落ちる。

ところで、コロナガンは、ガン先のコロナ電極と被塗装物との間に電場を作り、そのコロナ放電により、ガンから吐出された粉体塗料をワークに付着させるものであるが、コロナガンを使用してメタリック塗装を行った場合、特に、ガン先のコロナ電極に、メタリック粉体塗料のボンディング及びドライブレンドに関係なく、アルミ顔料が付着しやすい。

そして、アルミ顔料がコロナ電極に付着すると、コロナ電極からのコロナ放電がリークし、コロナガンから吐出した粉体塗料の付き回りが著しく低下する。時には、そのリークが大きくなり、電圧（電流）異常により、塗装停止となる。

また、コロナ電極に付着したアルミ顔料が剥がれ、塗膜にスピットとなって付着する。一般のソリッド粉体塗料においても、微粉がコロナ電極に付着し、付着した微粉がはがれ、塗膜にスピットとなって付着し、塗膜不良の原因となる。

このため、従来、コロナ電極にアルミ顔料や微粉が付着しないように、コロナガンのガン先に装着して粉体塗料の吐出パターンを制御する粉体塗装用ノズルに、コロナ電極に向けてリンスエアーを噴出するエアー導出口を設けたものがある（特許文献１）。

特開平１１−１９５３８号公報

ところが、コロナガンのガン先に装着した粉体塗装用ノズルからリンスエアーをコロナ電極に向けて流すと、粉体塗装用ノズルによって形成される粉体塗料の吐出パターン内にリンスエアーが流入・混入することによって、粉体塗料の吐出パターンが乱れて、均一な塗装が困難となり、膜厚も不均一になるという問題が生じやすい。

また、コロナガンは、コロナ電極からのコロナ放電のイオン風によって粉体塗料粒子を帯電させているが、上記リンスエアーの供給により、粉体塗料粒子への帯電効果が少なくなり、被塗装物への粉体塗料の付着量が低下する。

実際に、扇状にフラットに広がる粉体塗料の吐出パターンを形成する、スリット形状の吐出口を有するフラットノズルを使用して、コンベアスピード：１．０ｍ／ｍｉｎ、ハンガーピッチ：１２００ｍｍ、コロナガンの電圧：１００ｋＶ、吐出量：１００ｇ／ｍｉｎ、搬送エアー：７８リットル／ｍｉｎ、レシプロスピード：２８ｍ／ｍｉｎ、レシプロの上下方向の移動量：８００ｍｍ、フラットノズルと先端と被塗装物との距離：１５０ｍｍという条件で、幅８００ｍｍ、高さ６００ｍｍの金属板の塗装実験を行ったところ、表１のように、５種類の粉体塗料（塗料Ａ:メタリック・ドライブレンド、塗料Ｂ:メタリック・ボンディング、塗料Ｃ:ポリエステル系白、塗料Ｄ:エポキシ系黒、塗料Ｅ:ポリエステル系ハンマートーン）とも、０．０１７５ＭＰａのリンスエアーを流した場合の方が、リンスエアーを流さない場合よりも、被塗装物１枚当たりの付着量が少なかった。

上記のように、被塗装物への粉体塗料の付着量が低下しても、リンスエアーを流さなければ、表２に示すように、コロナ放電電極ピンに、粉体塗料粒子が時間の経過に伴って付着して汚れ、付着した粉体塗料粒子が増えるとそれが剥がれて塗装面にスピットが繰り返し生じた。

表２は、表１と同じ条件で塗装実験を行った場合のコロナ電極への粉体塗料の付着状態を示し、◎：付着なし、○：付着が始まる、△：付着あり、×：付着粉の剥離（スピット）生じる、というように評価した。

次に、配電盤の内面コーナー部や、換気扇を設置するためのＣ形チャンネル等の凹凸部材が数多く使用されているレンジフードの内面のように、自動塗装機による塗装が困難な箇所がある場合には、手持ち式のコロナガンやフリーアーム式の塗装ロボットを使用し、塗装が困難な箇所にコロナガンのガン先のノズルを、３０〜５０ｍｍ位まで近づけて塗装を行う必要がある。

このような場合、ノズルの先端からリンスエアーが出ていると、リンスエアーによって被塗装物に付着した塗装面の粉体塗料を吹き飛ばしてしまうことがある。また、被塗装物とコロナガンのガン先のノズルとの距離が近いので、吐出した粉体塗料の跳ね返りにより、コロナ電極への粉体塗料の付着が著しく早まるという問題もあった。

そこで、この発明は、コロナ電極への粉体塗料の付着を防止しながら、リンスエアーによる被塗装物に対する粉体塗料の付着量の低下を防止し、かつ、被塗装物とコロナガンのガン先のノズルとの距離が近づいても、リンスエアーによって被塗装物に付着した粉体塗料を吹き飛ばしてしまうことがないようにしようとするものである。

前記の課題を解決するために、この発明は、コロナガンのガン先に、粉体塗料の吐出パターンを制御する吐出口を備えた粉体塗装用ノズルを装着し、上記吐出口に、コロナ電極に向けてリンスエアーを噴出するエアー導出口を設けた粉体塗装装置において、被塗装物と吐出口との距離が近づいた際に、上記エアー導出口からのリンスエアーの噴出を停止又は弱めるように間欠的に行うようにしたものである。

コロナガンの電流値は、被塗装物と吐出口との距離が近づくと上昇するため、コロナガンの電流値の変動により、リンスエアーの噴出量を調整することにより、被塗装物と吐出口との距離が近づいた際に、エアー導出口からのリンスエアーの噴出を停止又は弱める制御が可能となる。

被塗装物に対する粉体塗料の吐出の停止時に、上記エアー導出口からのリンスエアーの噴出を行うことにより、塗装停止時に、コロナ電極のクリーニングが可能となる。

この発明の粉体塗装用ノズルとしては、扇状にフラットに広がる粉体塗料の吐出パターンを形成する、スリット形状の吐出口を有するものを使用することができる。

この発明に係る粉体塗装装置は、コロナ電極をクリーニングするリンスエアーの噴出を間欠的に、具体的には、被塗装物と吐出口との距離が近づいた際に、エアー導出口からのリンスエアーの噴出を停止又は弱め、また、塗装停止時のみ、コロナ電極をクリーニングするリンスエアーを噴出するという制御を行うことにより、コロナ電極への粉体塗料の付着を防止しながら、リンスエアーによる被塗装物に対する粉体塗料の付着量の低下を防止し、かつ、被塗装物とコロナガンのガン先のノズルとの距離が近づいても、リンスエアーによって被塗装物に付着した粉体塗料を吹き飛ばしてしまうということを防止することができる。

この発明に係る粉体塗装装置に使用するノズルの例を示す斜視図である。図１のノズルの正面図である。図１のノズルの側面図である。図１のノズルの縦断側面図である。コロナガンのガン距離と電流値の関係を示すグラフである。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
この発明に係る粉体塗装装置は、コロナガンのガン先に、粉体塗料の吐出パターンＡを形成する粉体塗装用ノズル１を装着している。

粉体塗装用ノズル１としては、例えば、扇状にフラットに広がる粉体塗料の吐出パターンＡを形成する、スリット形状の吐出口２を有する、いわゆるフラットノズルと呼ばれるものが使用される。

スリット形状の吐出口２は、ノズル円筒部の先端の山形部分に形成されている。

粉体塗装用ノズル１は、フッ素系樹脂によって形成されている。

粉体塗装用ノズル１は、ノズル円筒部の後端から先端の山形部分に向かって電極線３が挿通され、電極線３の先端に形成されたコロナ電極４を、スリット形状の吐出口２の先端中央に突出させ、電極線３を通じて直流の高電圧をコロナ電極４に印加することにより、コロナ電極４の近傍にコロナ放電によるイオンを発生させて、吐出口２から吐出する粉体塗料に電荷を付与している。

上記電極線３は、粉体塗装用ノズル１のノズル円筒部の後端から山形部分の先端に向かって形成された空気通路５内に挿通され、空気通路５の先端のエアー導出口６からコロナ電極４に向かってリンスエアーを噴出させて、コロナ電極４に粉体塗料が付着しないようにしている。

この発明に係る粉体塗装装置では、エアー導出口６からリンスエアーを、次のように間欠的に噴出させている。

例えば、リンスエアーを、塗装中に３秒間噴出させ、その後、一定時間停止するという間欠運転を行うことにより、コロナ電極４への粉体塗料の付着を防止することができる。

停止時間は、粉体塗料の種類によって異なり、次の５種類の粉体塗料（塗料Ａ:メタリック・ドライブレンド、塗料Ｂ:メタリック・ボンディング、塗料Ｃ:ポリエステル系白、塗料Ｄ:エポキシ系黒、塗料Ｅ:ポリエステル系ハンマートーン）の場合には、コロナ電極４へ粉体塗料が付着しない停止時間は、表３の通りであった。

次に、例えば、配電盤の内面やレンジフードの内面を塗装する場合、粉体塗装用ノズル１を３０〜５０ｍｍ付近まで近づける必要があり、粉体塗装用ノズル１が被塗装物に近い状態で、エアー導出口６からリンスエアーを多く噴出させると、リンスエアーによってパターンの乱れだけでなく、リンスエアーによって付着した粉体塗料を飛ばしてしまうことがあるので、この発明では、被塗装物に近い状態での塗装時にはリンスエアーを非常に弱くしたり、停止させたりし、被塗装物から離れた状態での塗装時や、塗装停止時に、リンスエアーを多くすることにより、コロナ電極４への粉体塗料の付着を防止するようにしている。

リンスエアーは、０．０１５ＭＰa以下の噴出量であると、塗装面に付着した粉体塗料を飛ばすことなく塗装が可能であるが、時間の経過に伴い、粉体塗料がコロナ電極４に付着する。

このため、被塗装物から離れた状態での塗装時や、塗装停止時には、リンスエアーの噴出量は、０．１ＭＰaとした。コロナ電極４に付着した粉体塗料を取り除くためには、０．０５ＭＰa以上であればよい。

コロナガンは、図５のグラフに示すように、ガン先が被塗装物に近づくと、電流値が上昇する。

このため、コロナガンの電流値の変動によって、リンスエアーの調整を行なうことができる。

例えば、図５のグラフのように、被塗装物とのガン距離が５０ｍｍ以下になると、８０μＡの定電流制御になるので、電流値が最大（８０μＡ）になったときに、リンスエアーを停止させ、電流値の数値により徐々にエアー圧（量）を上昇させるように制御を行なうことができる。

被塗装物が、例えば、レンジフードのような場合、電流値が最小（４０μＡ）になると、被塗装物とガン先との距離が大きく離れるため、その時のリンスエアーを０．０５ＭＰaとなるように強く設定しても、リンスエアーによる吹き飛ばしなどは見られず、また、コロナ電極４への粉体塗料の付着はなく、クリーニングは良好であった。さらに、電流値がゼロ、即ち、粉体塗料の吐出をＯＦＦにした時に、リンスエアーの噴出量を最大の０．１ＭＰaにして３秒間流すことによって、コロナ電極４のクリーニングを完全に行なうことができる。

また、コロナガンは、被塗装物に近づくと、電流値は上昇する。例えば、被塗装物とコロナガンとの距離が、１５０ｍｍになると、電流値が５３μＡになるので、電空比例弁を使用して、リンスエアーを０．０３ＭＰaに設定し、被塗装物とコロナガンとの距離が、２３０ｍｍに遠ざかり、電流値が４２μＡに下がると、コロナガンの正面に被塗装物が存在しないため、電空比例弁によって、リンスエアーをあらかじめ設定した０．０５ＭＰaにすることにより、コロナ電極の完全クリーニングを行なうことができる。

このように、リンスエアーを間欠的に噴出させることにより、コロナ電極４への粉体塗料の付着を防止、除去しながら、安定した電荷を粉体塗料に与えて、安定した塗装を行える。

１粉体塗装用ノズル
２吐出口
３電極線
４ピン型放電電極
５空気通路
６エアー導出口

Claims

コロナガンのガン先に、粉体塗料の吐出パターンを制御する吐出口を備えた粉体塗装用ノズルを装着し、上記吐出口に、コロナ電極に向けてリンスエアーを噴出するエアー導出口を設けた粉体塗装装置において、被塗装物と吐出口との距離が近づいた際に、上記エアー導出口からのリンスエアーの噴出を停止又は弱めるように間欠的に行うようにしたことを特徴とする粉体塗装装置。
上記リンスエアーの噴出量を、コロナガンの電流値の変動に応じて調整を行うことを特徴とする請求項１記載の粉体塗装装置。
被塗装物に対する粉体塗料の吐出の停止時に、上記エアー導出口からのリンスエアーの噴出を行うことを特徴とする請求項１記載の粉体塗装装置。
上記粉体塗装用ノズルが、扇状にフラットに広がる粉体塗料の吐出パターンを形成する、スリット形状の吐出口を有する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装置。