建設機械におけるフレームの塗装方法

【課題】油圧ショベルの上部旋回体を構成する旋回フレーム等のフレームを塗装するにあたり、溶剤塗料を用いた場合に発生する大気汚染、衛生環境、引火の惧れ、廃水処理等の問題を回避できるようにする。
【解決手段】旋回フレーム１を、ポリエステル／ウレタン粉体塗料等の高分子樹脂系粉体塗料を用いた粉体塗装で塗装することにより、高品質で、しかも、溶剤塗料を用いた場合に発生する問題を回避することができる環境保全に優れた塗装を行えるようにした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械におけるフレームの塗装方法の技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の建設機械を構成するフレームのなかには、例えば旋回フレームのように、板厚の異なる複数の鋼板を溶接等により一体的に固着して形成されるものがあるが、この様なフレームは、一般に、耐久性や外観の向上を図るために塗装が施される。
前記フレームを塗装する塗料としては、従来、顔料等の塗膜形成成分を溶剤で溶かした溶剤塗料が用いられている。しかるに、この様な溶剤塗料を用いた溶剤塗装は、最終的に溶剤を揮発させることになるため、該揮発溶剤による大気汚染が問題となる。さらに、溶剤として有機溶剤が用いられている場合には、作業員の衛生環境の問題や引火の惧れもあり、また、溶剤として水が用いられている場合には、廃水処理問題もある。さらにまた、オーバースプレーされた溶剤塗料を回収することは事実上できないため、塗料のロスが大きいという問題もある。
そこで、前記溶剤塗料を用いた場合の問題に対処するべく、油圧ショベルを構成する大型部品に、アルミニウム含有亜鉛合金の溶射皮膜を施すようにした技術が提唱されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−８８８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかるに、アルミニウム含有亜鉛合金の溶射皮膜は、多孔性のため、浸水によって耐食性が劣化しやすい。そこで、特許文献１のものでは、アルミニウム含有亜鉛合金の溶射後に、浸透性の高い塗料で封孔処理を行っているが、該封孔処理用の塗料として溶剤塗料を用いた場合には、前述した問題は依然として生じることになり、ここに本発明が解決しようとする課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、板厚の異なる複数の黒皮鋼板を一体的に固着して形成されるフレームを、高分子樹脂系粉体塗料を用いた粉体塗装で塗装したことを特徴とする建設機械におけるフレームの塗装方法である。
そして、この様にすることにより、溶剤塗料を用いる場合のように、溶剤による大気汚染や衛生環境の問題、引火の惧れ、廃水処理等の問題が生じることなく、環境保全に優れた塗装を行うことができる。さらに、粉体塗料は回収して再使用することができるから、塗料のロスを殆ど無くすことができる。また、高分子樹脂系粉体塗料は、耐食性、耐候性に優れた高品質の塗膜を形成することができるから、厳しい条件下で稼動することの多い建設機械に適した塗装を施すことができる。
請求項２の発明は、粉体塗装の工程は、脱脂、化成皮膜生成、密着処理薬剤塗布を行う前処理工程、高分子樹脂系粉体塗料の塗装を行う本塗装工程、塗装後の高分子樹脂系粉体塗料の焼付乾燥を行う焼付乾燥工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の建設機械におけるフレームの塗装方法である。
そして、この様にすることにより、前処理工程、本塗装工程、焼付乾燥工程を経てフレームに粉体塗装が施されることになるが、この場合に、前処理工程として密着処理薬剤を塗布することにより、化成皮膜と塗装膜との間の層間密着性を向上させることができ、而して、長期間に亘って剥がれ落ちることのない高品質な塗装を施すことができる。
請求項３の発明は、フレームは、油圧ショベルの上部旋回体の架台を構成する旋回フレームであることを特徴とする請求項１または２に記載の建設機械におけるフレームの塗装方法である。
そして、この様にすることにより、油圧ショベルの上部旋回体の架台を構成する旋回フレームに、高品質で、しかも環境保全に貢献できる塗装を施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
次に、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１において、１は油圧ショベルの上部旋回体の架台を構成する旋回フレームであって、このものは、外殻を形成する側面フレーム１ａ、図示しない旋回ベアリングが取付けられるターンテーブル１ｂ、図示しない作業機が取付け支持される左右のメインフレーム１ｃ、図示しないカウンタウエイトが支持される支持フレーム１ｄ、図示しないキャブや各種部材装置を取付けるための取付フレーム１ｅ等の各部から構成されるが、該旋回フレーム１は、板厚の異なる複数の黒皮鋼板（酸化スケールが付着したままの鋼板）を溶接により一体的に固着して形成されると共に、耐久性や外観の向上を図るべく、後述する粉体塗装による塗装が施される。
尚、前記旋回フレーム１を構成する各部のうち、一般的に、ターンテーブル１ｂや左右のメインフレーム１ｃ、支持フレーム１ｄは板厚の厚い鋼板（例えば、２５ｍｍ〜３５ｍｍ）を用いて形成される一方、側面フレーム１ａや取付フレーム１ｆは板厚の薄い鋼板（例えば、５ｍｍ〜１０ｍｍ）を用いて形成されている。
【０００６】
前記旋回フレーム１の塗装工程の設備および手順について、まず、図２に示す塗装設備全体図に基づいて全体の流れを簡単に説明すると、搬入口Ａから搬入されたワーク１（塗装工程における旋回フレーム１をワーク１と称する。以下、同様）は、後述する搬送装置２に吊り下げられた状態で、走行レール３によってガイドされることにより、前処理工程エリアＢ、エアブロー工程エリアＣ、水切乾燥エリアＤ、第一クーリング工程エリアＥ、本塗装工程エリアＦ、焼付乾燥工程エリアＧ、第二クーリング工程エリアＨ、ストックエリアＩへと順次移動して、搬出口Ｊから搬出される。
【０００７】
前記搬送装置２は、図３に示すごとく、走行レール３、該走行レール３上を走行するカート４、該カート４に設けられる吊り下げ装置５、カート４を走行せしめる走行駆動機構６等を用いて構成される。そして、上記吊り下げ装置５にワーク１を吊り下げた状態でカート４を走行せしめることにより、ワーク１を自動的に搬送できるように構成されている。
【０００８】
前記搬送装置２によって、ワーク１は、まず前処理工程エリアＢに搬送されるが、該前処理工程エリアＢは、図４に示すごとく、脱脂処理薬剤タンク７、第一水洗タンク８、化成処理薬剤タンク９、第二水洗タンク１０、密着処理薬剤タンク１１がワーク搬送経路に沿って順次配されていると共に、図５に示すごとく、各タンク７、８、９、１０、１１の液体をワーク１に噴霧するためのポンプ１２、配管１３、ノズル１４等が装備されている。
【０００９】
そして、上記前処理工程エリアＢでは、粉体塗装を行う前の前処理が行われるが、該前処理としては、ワーク１の脱脂、化成皮膜生成、密着処理薬剤塗布が順次行われる。
【００１０】
脱脂の工程では、脱脂処理薬剤タンク７に貯溜された脱脂処理薬剤（アルカリ系あるいは酸系の脱脂処理薬剤）をワーク１にスプレー噴霧して、ワーク１に付着した油分を除去する。その後、第一水洗タンク８に貯溜された水をスプレー噴霧して、ワーク１を水洗する。
【００１１】
化成皮膜生成の工程では、化成処理薬剤タンク９に貯溜された化成処理薬剤をワーク１にスプレー噴霧して、ワーク１の表面に化成皮膜を生成する。その後、第二水洗タンク１０に貯溜された水をスプレー噴霧して、ワーク１を水洗する。
ここで、本実施の形態では、化成処理薬剤としてリン酸鉄が用いられている。該リン酸鉄は、化成処理薬剤として汎用に用いられているリン酸亜鉛のように亜鉛を含む廃水が発生しないため、環境保全に優れると共に、大規模な廃水処理設備が不要となり、而して、廃水処理設備のコストダウンやスペースの縮小を図ることができる。
【００１２】
密着処理薬剤塗布の工程では、密着処理薬剤タンク１１に貯溜された密着処理薬剤をワーク１にスプレー噴霧して、ワーク１の表面に密着処理薬剤を塗布する。
ここで、本実施の形態では、密着処理薬剤として三価クロム溶液（例えば、フッ化クロムの１〜５％水溶液）が用いられている。そして、この様にして密着処理薬剤を塗布することにより、前述した化成皮膜生成の工程においてワーク１の表面に形成された化成皮膜と、後述する本塗装工程において形成される塗装膜との間の層間密着性を向上させることができ、而して、黒皮鋼板から形成されるワーク１であっても、長期間に亘って剥がれ落ちることのない高品質な塗装を施すことができる。
尚、本実施の形態に用いたフッ化クロム水溶液は、化成皮膜と塗装膜との間の層間密着性を向上させる密着処理薬剤として優れたものであるが、これに限定されるものではなく、例えば、三価クロム化合物（あるいはチタン、鉄、銅等の金属化合物）とアミノ化フェノール重合体とを含有する溶液等も密着処理薬剤として知られており、この様な密着処理薬剤を用いることもできる。
【００１３】
次いで、ワーク１は、エアブロー工程エリアＣに搬送され、ここで、エアブローによる水切りが行われる。
【００１４】
次いで、ワーク１は、水切乾燥工程エリアＤに搬送されるが、該水切乾燥工程エリアＤには、図６に示すごとく、バーナー１５、給気ファン１６、排気ファン１７等を備えた水切乾燥炉１８が設置されている。そして、該水切乾燥炉１８により、間接加熱熱風循環式による水切乾燥が行われる。
【００１５】
次いで、ワーク１は、第一クーリング工程エリアＥに搬送されるが、該第一クーリング工程エリアＥには、図７に示すごとく、送風機１９、排気ファン２０等が装備されている。そして、ここでは、送風機１９からの送風による冷却が行われる。
【００１６】
次いで、ワーク１は、本塗装工程エリアＦに搬送されるが、該本塗装工程エリアＦは、自動塗装機２１を用いた自動塗装が行われる自動塗装工程エリアＦ１と、作業者による手塗り補正が行われる補正塗装工程エリアＦ２とに分割されている。
【００１７】
前記自動塗装工程エリアＦ１には、図８に示すごとく、塗料タンク２２、摩擦帯電ガン２３、分岐ノズル２４、塗料回収ホッパー２５、集塵機２６等を備えた自動塗装機２１が装備されている。そして、該自動塗装機２１によって、ワーク１に高分子樹脂系粉体塗料を用いた静電粉体塗装が施される。また、補正塗装工程エリアＦ２では、作業者が静電ハンドガン（図示せず）を用いて高分子樹脂系粉体塗料による手塗り補正を行う。
【００１８】
ここで、本実施の形態では、高分子樹脂系粉体塗料として、ポリエステル／ウレタン粉体塗料が用いられている。そして、この様な高分子樹脂系粉体塗料を用いた粉体塗装を行うことにより、溶剤塗料を用いた溶剤塗装の場合、あるいはアルミニウム含有亜鉛合金の溶射後に封孔処理のために溶剤塗料を用いる場合のように、溶剤による大気汚染や衛生環境の問題、引火の惧れ、廃水処理等の問題が生じることなく、環境保全に優れた塗装を行うことができる。さらに、オーバースプレーされた粉体塗料は、塗料回収ホッパー２５により回収されて再使用することができるから、塗料のロスを殆ど無くすことができる。
尚、本実施の形態に用いたポリエステル／ウレタン粉体塗料は、耐食性、耐候性に優れた高分子樹脂系粉体塗料であって、建設機械の旋回フレーム１に用いる塗料として好適なものであるが、これに限定されることなく、ポリエステル粉体塗料、エポキシ粉体塗料、エポキシ／ポリエステル粉体塗料、アクリル／ポリエステル粉体塗料等の各種の高分子樹脂系粉体塗料を用いることもできる。
【００１９】
次いで、ワーク１は、焼付乾燥工程エリアＧに搬送される。該焼付乾燥エリアＧには、図９、図１０に示すごとく、赤外線バーナー２７、ガスバーナー２８、給気ファン２９、循環ファン３０等を備えた焼付乾燥炉３１が設置されているが、上記赤外線バーナー２７は、焼付乾燥炉３１内のワーク搬送上手側端部に配されている。
【００２０】
そして、前記焼付乾燥炉３１に搬入されたワーク１は、まず、赤外線バーナー２７の放射により加熱されるが、該赤外線バーナー２７の放射加熱により、ワーク１の表面は、短時間（例えば、数分）で一気に昇温する。その後、ガスバーナー２８を用いた熱風循環式による間接加熱で、ワーク１の表面温度を略一定の適温（例えば、１５０度〜２００度）に保つことにより、塗布された粉体塗料の焼付乾燥を行う。そして、この様に赤外線バーナー２７による放射加熱とガスバーナー２８による熱風循環式加熱とを併用することによって、板厚の異なる複数の鋼板から形成されるワーク１であっても、加熱が不足したり加熱しすぎたりする部位が発生することなく、均一な状態での焼付乾燥を行うことができて、高品質の塗装膜を形成することができる。
【００２１】
次いで、ワーク１は、第二クーリング工程エリアＨに搬送されるが、該第二クーリング工程エリアＨには、前記第一クーリング工程エリアＥと同様に、図７に示すごとく、送風機１９、排気ファン２０等が装備されている。そして、ここでは、前記焼付乾燥工程において昇温したワーク１を、送風機１９からの送風により冷却して、高分子樹脂系粉体塗料の塗装膜を完成させる。
【００２２】
次いで、ワーク１は、ストックエリアＩに搬送されるが、該ストックエリアＩには、前記図２に示すごとく、搬送されたワーク１をストックすると共に順次排出口Ｊまで搬出するストックコンベア３２が配されている。そして、該搬出口Ｊから搬出されたワーク１は、塗装工程の次の工程（例えば組立工程）へと搬送される。
【００２３】
叙述の如く構成された本形態において、油圧ショベルの上部旋回体の架台となる旋回フレーム１は、板厚の異なる黒皮鋼板を溶接により一体的に固着して形成されるものであるが、該旋回フレーム１は、高分子樹脂系粉体塗料を用いた粉体塗装で塗装されることになる。
この結果、溶剤塗料を用いた溶剤塗装の場合、あるいはアルミニウム含有亜鉛合金の溶射後に封孔処理のために溶剤塗料を用いる場合のように、溶剤による大気汚染や衛生環境の問題、引火の惧れ、廃水処理等の問題が生じることなく、環境保全に優れた塗装を行うことができる。さらに、粉体塗料は回収して再使用することができるから、塗料のロスを殆ど無くすことができ、コスト的にも有利である。また、高分子樹脂系粉体塗料は、耐食性、耐候性に優れた高品質な塗膜を形成することができるから、厳しい条件下で稼動することの多い建設機械に適した塗装を施すことができる。
【００２４】
また、前記高分子樹脂系粉体塗料の塗装を行う本塗装工程の前処理工程として、脱脂、化成皮膜生成、密着処理薬剤塗布を行うが、この場合に、本実施の形態では、化成皮膜を形成する化成処理薬剤としてリン酸鉄が用いられている。これにより、化成処理薬剤として汎用に用いられているリン酸亜鉛のように亜鉛を含む廃水が発生することなく、環境保全に優れると共に、大規模な廃水処理設備が不要となり、而して、廃水処理設備のコストダウンやスペースの縮小を図ることができる。さらに、化成皮膜生成後に密着処理薬剤を塗布することにより、化成皮膜と塗装膜との間の層間密着性を向上させることができ、而して、黒皮鋼板から形成される旋回フレーム１であっても、長期間に亘って剥がれ落ちることのない高品質な塗装を施すことができる。
【００２５】
一方、本塗装工程の後は、塗装後の高分子樹脂系粉体塗料の焼付乾燥が行われるが、該焼付乾燥工程では、赤外線バーナー２７による放射加熱とガスバーナー２８による熱風循環式加熱とが併用されており、而して、板厚の異なる複数の鋼板から形成される旋回フレーム１であっても、加熱が不足したり加熱しすぎたりする部位が発生することなく、均一な状態での焼付乾燥を行うことができて、高品質の塗装膜を形成することができる。
【００２６】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されないことは勿論であって、高分子樹脂系粉体塗料を用いた粉体塗装で塗装される建設機械のフレームとしては、旋回フレーム１に限定されることなく、例えば建設機械の走行体を形成するトラックフレーム、運転室を形成するフレーム、車体を形成するフレーム等、様々なフレームに実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】旋回フレームの斜視図である。
【図２】塗装設備全体図である。
【図３】搬送装置を示す図である。
【図４】前処理工程エリアの全体を示す図である。
【図５】前処理工程エリアを示す図である。
【図６】水切乾燥工程エリアを示す図である。
【図７】第一、第二クーリング工程エリアを示す図である。
【図８】自動塗装工程エリアを示す図である。
【図９】焼付乾燥工程エリアの全体を示す図である。
【図１０】焼付乾燥工程エリアを示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１旋回フレーム（ワーク）
Ｂ前処理工程エリア
Ｆ本塗装工程エリア
Ｇ焼付乾燥エリア

【特許請求の範囲】
【請求項１】
板厚の異なる複数の黒皮鋼板を一体的に固着して形成されるフレームを、高分子樹脂系粉体塗料を用いた粉体塗装で塗装したことを特徴とする建設機械におけるフレームの塗装方法。
【請求項２】
粉体塗装の工程は、脱脂、化成皮膜生成、密着処理薬剤塗布を行う前処理工程、高分子樹脂系粉体塗料の塗装を行う本塗装工程、塗装後の高分子樹脂系粉体塗料の焼付乾燥を行う焼付乾燥工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の建設機械におけるフレームの塗装方法。
【請求項３】
フレームは、油圧ショベルの上部旋回体の架台を構成する旋回フレームであることを特徴とする請求項１または２に記載の建設機械におけるフレームの塗装方法。

【図１】