粉体塗装方法
【課題】 ワーク６１表面に厚肉の粉体塗料の熔融塗膜を形成することができ、しかも、オートバイのスポークの内面や、モータのコア等、隙間が狭い場合でも、熔融塗膜の詰まりがなく、ワーク全体に亘って均一な膜厚の熔融塗膜を形成することができる粉体塗装方法を提供する。
【解決手段】 ワーク６１の被塗装面に、エアーによって流動又は霧化された粉体塗料Ａが存在する状態で、高周波電源７に接続された電磁誘導コイル１１によって粉体塗料Ａの融点以上の温度にワーク６１を加熱し、ワーク６１の被塗装面に粉体塗料Ａの熔融塗膜を形成する。
【解決手段】 ワーク６１の被塗装面に、エアーによって流動又は霧化された粉体塗料Ａが存在する状態で、高周波電源７に接続された電磁誘導コイル１１によって粉体塗料Ａの融点以上の温度にワーク６１を加熱し、ワーク６１の被塗装面に粉体塗料Ａの熔融塗膜を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特に、厚膜塗装が必要な製品や、通常の塗装ガンによる吹き付けでは粉体塗料が入り込みにくい、細いパイプ状のワークの内面等を効率的に、かつ均一な膜厚で塗装を行うことができる粉体塗装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、学校の椅子や机の塗装、ナンバープレートの塗装にも用いられている。
【０００４】
一般に粉体塗装は、コロナガンや摩擦帯電ガンを使用し、粉体塗料を被塗装物であるワークに吹き付けることによって行っている。
【０００５】
コロナガンによる粉体塗装は、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という塗装方法である。
【０００６】
また、摩擦帯電ガンによる塗装方法は、ガン内に、例えば、非導電性樹脂チューブを収容し、この非導電性樹脂チューブ内に粉体塗料を供給し、非導電性樹脂チューブ内を粉体塗料が通過する際の非導電性樹脂と粉体塗料との摩擦によって粉体塗料に電荷を与え、電荷を帯びた粉体塗料を静電気力でワークに付着させるという塗装方法である。
【０００７】
ところで、粉体塗装には、上記のような静電塗装方法以外に、ワークを粉体塗料の溶融温度以上に予熱し、この予熱したワークに粉体塗料を熔融付着させるという方法も特許文献１に開示されている。
【０００８】
また、電磁誘導加熱によって、ワークを予熱することも知られている。
【０００９】
そして、このワークを予熱して粉体塗料の熔融被膜を形成するという方法は、例えば、水道のエルボ管のような鋳鉄管の内面に、厚膜の重防食塗装を行う場合に利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−２３３８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上記の予熱熔融による粉体塗装方法では、予熱炉で予熱したワークの表面温度が１６０℃〜３００℃位である間に、粉体塗料をワークに付着させる必要があり、物温が下がると、所定の厚みの塗膜が得られなかったり、塗膜の厚みが不均一になったりするという問題がある。
【００１２】
また、ワークが筒状の場合、粉体塗料の入口部分で粉体塗料が熔融し、筒状のワークの内部が詰まって、ワークの全長に亘って塗膜を形成することができないという問題もあった。
【００１３】
特に、オートバイのスポークの内面や、モータのコア等、隙間が狭いワークの内面を塗装するような場合には、内部の詰まりが発生し易く、上記のような、予熱熔融方法では塗装が行えなかった。
【００１４】
そこで、この発明は、ワーク表面に厚肉の粉体塗料の熔融塗膜を形成することができ、しかも、オートバイのスポークの内面や、モータのコア等、隙間が狭い場合でも、熔融塗膜の詰まりがなく、ワーク全体に亘って均一な膜厚の熔融塗膜を形成することができる粉体塗装方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の課題を解決するために、この発明は、ワークの被塗装面に、エアーによって流動又は霧化された粉体塗料が存在する状態で、高周波電源に接続された電磁誘導コイルによって粉体塗料の融点以上の温度にワークを加熱し、ワークの被塗装面に粉体塗料の塗膜を形成するものである。
【００１６】
また、ワークの被塗装面に、エアーによって流動又は霧化された粉体塗料を通過させながら、高周波電源に接続された電磁誘導コイルによって粉体塗料の融点以上の温度にワークを加熱し、ワークの被塗装面に粉体塗料の塗膜を形成するものである。
【００１７】
管状のワークの内面を塗装する場合には、管状のワークの内部に、エアーによって流動又は霧化された粉体塗料を通過させながら、高周波電源に接続された電磁誘導コイルによって粉体塗料の融点以上の温度にワークを加熱し、ワークの内面に粉体塗料の塗膜を形成する。
【００１８】
また、管状のワークの上部から、エアーによって流動又は霧化された粉体塗料を吸引しながら、高周波電源に接続された電磁誘導コイルによって粉体塗料の融点以上の温度にワークを加熱し、ワークの内面に粉体塗料の塗膜を形成するようにしてもよい。
【００１９】
粉体塗料として、コロナ帯電又は摩擦帯電によって静電気を帯びている粉体塗料を使用すると、ワークの被塗装面に粉体塗料がより付着しやすくなるので好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の粉体塗装方法は、以上のように、ワークの被塗装面に、エアーによって流動又は霧化された粉体塗料が存在する状態で、高周波電源に接続された電磁誘導コイルによって粉体塗料の融点以上の温度にワークを直接加熱するので、ワークを予熱する従来の粉体塗装方法に比し、ワークの加熱箇所、加熱温度の管理をきっちりと行える。
【００２１】
したがって、粉体塗料の熔融温度に適合するように、ワークを加熱することができるので、ワークの被塗装面に、厚膜の熔融被膜を均一な膜厚で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）は図１の実施形態のワークであるモータのステータの端面図、（ｂ）は（ａ）のステータの内部にマスキング部材を挿入した状態の端面図である。
【図３】この発明の第２の実施形態を示す概略構成図である。
【図４】この発明の第３の実施形態を示す概略構成図である。
【図５】この発明の第４の実施形態を示す概略構成図である。
【図６】この発明の第５の実施形態を示す概略構成図である。
【図７】図６の実施形態における電磁誘導コイルとワークであるスポークの配置状態を示す平面図である。
【図８】この発明の第６の実施形態を示す概略構成図である。
【図９】この発明の第７の実施形態を示す概略構成図である。
【図１０】この発明の第８の実施形態を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
図１は、この発明の第一の実施形態を示す概略図であり、塗装対象物であるワークは、風力発電用のモータ部品のステータ１である。
【００２４】
ステータ１は、図２の端面図に示すように、筒状で、内径面に、軸方向に延びる巻線を形成する凹部２が多数設けられており、第一の実施形態は、この凹部２の内面に、絶縁被膜を粉体塗装Ａにより形成しようとするものである。
【００２５】
上記ステータ１の大きさは、例えば、外径８０ｍｍ×内径５３ｍｍ×高さ６５ｍｍ程度であり、凹部２の隙間は、約７ｍｍと非常に狭い。
【００２６】
しかも、凹部２の内面に施される絶縁被膜の要望膜厚は、２００μｍ以上の厚膜であるため、通常の粉体塗装ガンでは塗装が行えない。
【００２７】
図１の塗装装置は、粉体塗料Ａが流動状態で収容されている流動槽３の上面に、ステータ１の端面の凹部２形状に合わせた粉体塗料Ａの出口４を設け、この出口４を塞ぐように、ステータ１の端面の凹部２と出口４を合せてステータ１を設置する。
【００２８】
流動槽３の上面に設置したステータ１の上方には、吸引フード５が設置され、流動槽３内の粉体塗料Ａを、集塵機６によって吸引し、ステータ１の凹部２を通過させている。
【００２９】
流動槽３は、槽内の下部に多孔板からなる流動パッド８が設置され、流動パッド８の下方に供給されるコンプレッサーエアー９により、流動槽３内に収容した粉体塗料Ａを流動状態にしている。そして、流動槽３内の粉体塗料Ａは、下部が流動状態で、その上部が霧化状態になる。
【００３０】
図１の実施形態では、ステータ１の内径面は、絶縁被膜の形成が不要であるため、図２（ｂ）に示すように、ステータ１の内径面に、シリコンゴム製のマスキング部材１３を挿入し、ステータ１の内径面に粉体塗料Ａが付着しないようにしている。
【００３１】
流動槽３の下部には、コロナ電極１０が設置され、流動槽３内の粉体塗料Ａに静電気を付与するようにしている。
【００３２】
上記ステータ１の周囲には、高周波電源７に接続された電磁誘導コイル１１が設置され、電磁誘導コイル１１によってステータ１を誘導加熱するようにしている。
【００３３】
電磁誘導コイル１１は、例えば、２．４ＫＷの出力のものを使用すると、高周波電源７をＯＮすると、数秒で、電磁誘導コイル１１によってステータ１が、粉体塗料Ａが熔融する１００〜１３０℃に昇温加熱される。
【００３４】
電磁誘導コイル１１内には、冷却水が循環するようになっており、ステータ１が加熱されても、電磁誘導コイル１１自身の温度は、４０℃位に保つことができる。
【００３５】
図１の実施形態では、ステータ１の凹部２内を通過する粉体塗料Ａの流れ方向と逆方向、即ち、粉体塗料Ａの出口から入口側に向かって、図１では上方から下方に向かって電磁誘導コイル１１を移動させている。
【００３６】
このように、電磁誘導コイル１１を上方から下方に向かって移動させると、ステータ１の上部から昇温され、上方部分から粉体塗料が熔融付着し、徐々に下方側が昇温され、凹部２の全体に粉体塗料が熔融付着する。
【００３７】
このように、電磁誘導コイル１１を上方から下方に移動させながら、凹部２内に、粉体塗料Ａを熔融付着させると、凹部２の下方の粉体塗料の入口側から上方の出口側まで、粉体塗料Ａが均一に熔融付着した。
【００３８】
この後、熔融付着した粉体塗料Ａを硬化せるために、電磁誘導コイル１１による再加熱により、焼き付けを行い、塗膜を完成させた。
【００３９】
このようにして、粉体塗料Ａを熔融付着させた凹部２の内面の膜厚を、下方の入口側部分と、中間部分の２か所と、上方の出口側部分の４箇所で測定したところ、全体の膜厚が均一で、中間部分で、２１０〜２３０μｍの厚膜が得られた。
【００４０】
また、凹部２の対向する右側面と左側面と奥の面の３面での膜厚も測定したが、凹部２の全面で均一な厚膜塗装が行えた。
【００４１】
その実験結果を示すと、表１の通りである。単位は、μｍである。
【００４２】
【表１】
【００４３】
比較例として、コロナ電極１０が設置された流動槽３内に、ステータ１を浸漬する静電流動浸漬方法により、ステータ１の凹部２内に粉体塗装を行った場合の膜厚を示すと、表２の通りであり、中間部分１、２と、凹部２の奥側の面で十分な膜厚が得られなかった。
【００４４】
【表２】
【００４５】
また、比較例として、２００℃に予熱を行ったステータ１に、粉体塗料Ａを通過させて、ステータ１の凹部２に粉体塗料Ａをステータ１の予熱で熔融付着させる予熱熔融方法により、ステータ１の凹部２内に粉体塗装Ａを行った場合の膜厚を示すと、表３の通りであった。
【００４６】
この予熱熔融方法では、再度予熱を行い、２回目は出口と入口を逆向きにして粉体塗料を通過させた。
【００４７】
この予熱熔融方法では、出口と入口部分の膜厚が、６００μｍを超え、一部が閉塞状態になり、中間部分１、２では、目標とする２００μｍの膜厚が得られなかった。表３中の※印は、閉塞状態が生じている。
【００４８】
【表３】
【００４９】
図１の実施形態では、ステータ１の凹部２を通過させる粉体塗料Ａは、流動槽３の上部の霧化状態の部分の粉体塗料を吸引している。
【００５０】
流動槽３の下部の流動状態の部分の粉体塗料Ａを直接吸引すると、ステータ１の凹部２の隙間が狭いので、凹部２内で粉体塗料の閉塞状態が起こる可能性があるためである。
【００５１】
図３の実施形態は、被塗装物であるワークが、比較的径の大きいパイプ２１であるため、被塗装面であるパイプ２１の内部に粉体塗料Ａの閉塞が起きにくいので、この実施形態では、流動槽３の下部の流動状態の部分の粉体塗料Ａを直接吸引するようにしている。
【００５２】
また、被塗装面であるパイプ２１の内部に粉体塗料Ａの閉塞が起きにくい場合には、図４の実施形態のように、ワークであるパイプ２１に、塗料タンク１４からインジェクター１５によって直接粉体塗料を流すようにしてもよい。
【００５３】
また、図５の実施形態のように、流動槽３内の霧化状態の粉体塗料を多くするために、流動槽３内に粉体塗装ガン１６によって粉体塗料Ａを吐出するようにしてもよい。
【００５４】
図６は、内径３ｍｍ、全長約５００ｍｍの２輪車のタイヤフレームのスポーク３１を、被塗装物のワークとした実施形態を示している。
【００５５】
この実施形態は、細いスポーク３１の内面が被塗装面であるため、内部に粉体塗料Ａの閉塞を起こさないように、流動槽３内の霧化状態の粉体塗料Ａを吸引するために、スポークの上部に吸引フード１７を設け、吸引ブロワ１８によって吸引フード１７から流動槽３内の霧化状態の粉体塗料Ａを吸引している。
好ましい吸引状態は、架台１９に設置した６本のスポーク３１の上部からあたかも粉体塗料Ａが煙のように立ち上がる程度である。
【００５６】
また、流動槽３には、粉体塗装ガン１６からエポキシ系粉体塗料を吐出し、流動槽３内に粉体塗料Ａの霧化領域を形成するようにしている。粉体塗装ガン１６には、粉体塗料タンク１４からインジェクター１５によって粉体塗料Ａが搬送される。
【００５７】
６本のスポーク３１は、図７に示すように、電磁誘導コイル１１内に設置されている。
【００５８】
電磁誘導コイル１１は、スポーク３１の全長を加熱するように設置し、電磁誘導コイル１１の高周波電源７をＯＮにしてスポーク３１を１００〜１２０℃になるように加熱した。
【００５９】
この加熱により、スポーク３１の内壁面にエポキシ系粉体塗料が付着し、塗膜が形成される。
【００６０】
膜厚は、平均４０〜９０μｍになるようにした。
【００６１】
スポーク３１は、全長を一度に加熱してもよいが、図１の実施形態と同様に、電磁誘導コイル１１を移動させることにより、加熱部分を移動させてもよい。
【００６２】
粉体塗装ガン１６から流動槽３に供給する粉体塗料Ａは、静電気を帯電させておく必要は必ずしもないが、コロナ放電あるいは摩擦帯電によって帯電させることにより、付着性をより向上させることができる。
【００６３】
上記のようにして、スポーク３１の内面に塗装を行った場合、塗膜が半硬化状態であるから、塗装後に、１８０℃の熱風循環炉にて１５分間、焼付けを行う。
【００６４】
流動槽３内の残粉は、流動槽３の下部のピンチバルブ２２を開いて、スポーク３１の上方に引き出された粉体塗料Ａとともに、塗料タンク１４に戻され、再使用される。
【００６５】
図８は、自動車のスプラインシャフト、ステアリングシャフト、リバースシャフト等の駆動系部品４１を、被塗装物のワークとした実施形態を示している。
【００６６】
このような駆動系部品４１は、先端から約７０ｍｍ程度を、摩擦係数を低下させ、摩擦面のかじりや焼付防止のために、ナイロンコーティングを施している。
【００６７】
従来、このようなナイロンコーティングは、下塗りプライマー塗装をスプレーガンによって行った後、常温で乾燥させ、その後、ナイロンパウダー（ナイロン１１）にて、ナイロンコーティングを３００μｍの厚みで行い、その後に、切削にて１５０μｍの膜厚にしている。
【００６８】
このような従来の方法は、スプレーガンによって塗膜を形成した後、切削によって膜厚を調整する必要があるため、塗装作業に手間がかかるという問題がある。
【００６９】
また、従来、誘導加熱によって２００ｍｍ程度の駆動系部品４１の全体を加熱した後に、ナイロンパウダーが収容された流動層に浸漬し、この浸漬を３回繰り返すことにより、３００μｍの塗膜を形成した後、必要な先端の７０ｍｍ程度の塗膜を残して不必要な塗膜を取り除くという方法もあるが、この方法も塗装後に塗膜を取り除く必要があり、手間であると共に、均一な膜厚も形成し難いという問題がある。
【００７０】
このため、図８の実施形態は、駆動系部品４１の先端の必要な部分のみに、均一な厚みの塗膜が形成することができるようにしたものである。
【００７１】
この図８の実施形態では、流動槽３内に電磁誘導コイル１１を設置し、駆動系部品４１の先端を電磁誘導コイル１１内に差し入れて、駆動系部品４１の塗装が必要な先端部分のみを電磁誘導コイル１１によって３５０℃程度に加熱することにより、駆動系部品４１の塗装が必要な先端部分のみに、ナイロンの熔融被膜を形成するようにしたのである。
【００７２】
流動槽３内に電磁誘導コイル１１を設置しても、電磁誘導コイル１１内には冷却水が循環しているため、電磁誘導コイル１１は、４０℃位しか昇温しないので、電磁誘導コイル１１の外面に熔融被膜が付着するということはない。
【００７３】
図９は、機械部品５１を、被塗装物のワークとし、この機械部品５１にフッ素樹脂塗装を行う実施形態を示している。
【００７４】
この実施形態では、フッ素樹脂の粉体塗料Ａとしては、旭化成のフルオンＥＴＦＥを使用した。
【００７５】
従来、機械部品５１にフッ素樹脂塗装を行う場合、塗装後に、切削加工を行って１５０μｍ以上の塗膜にしているため、当初の塗膜としては、２５０μｍの塗装が必要である。この塗装を、一般的な静電塗装ガンにて行なうと、膜厚の均一性は良いが、厚膜塗装ができず、また、オーバースプレー粉の回収、再使用の設備が大掛かりとなる。
【００７６】
また、従来、機械部品５１を２４０〜３５０℃以上に熱し、フッ素樹脂の入った流動槽３に浸漬して塗装を行う方法もある。ところが、フッ素樹脂のメルト温度は２３０℃付近からである。この場合、機械部品５１を予熱してから、浸漬するまでの時間、その周辺の雰囲気によって、塗膜の厚みが左右される。特に、図９に示すような形状の機械部品５１の場合、中心部の形状が膨れており、そのために、膜厚の均一性の管理幅が大きく左右されるという問題があった。
【００７７】
そこで、図９の実施形態では、機械部品５１をあらかじめ予熱するのではなく、フッ素樹脂の入った流動槽３内に、機械部品５１を浸漬し、同時に流動槽３内に設置した電磁誘導コイル１１によって塗装範囲ａのみを昇温しながら、塗装を行なうものである。
【００７８】
流動槽３の下部には、キャンパスを３重にした流動パッド８が設置してあるが、多孔樹脂板でも良い。
【００７９】
流動パッド８の下からは、コンプレッサーエアー９が入り、流動パッド８上のフッ素樹脂粉末を流動化させている。電磁誘導コイル１１は、流動状態の粉体塗料Ａの上部位置すれすれに設置している。
【００８０】
図９の実施形態の被塗装物である機械部品５１は、両端の約５０ｍｍと１００ｍｍは未塗装でもよい。
【００８１】
即ち、機械部品５１のうち、図９のａの範囲が塗装範囲である。このため、機械部品５１を、電磁誘導コイル１１を通過させながら、５０ｍｍ後付近から電磁誘導コイル１１の高周波電源７をＯＮにして、機械部品５１を２５０℃に昇温しながら機械部品５１を流動槽３内に下降させる。そして、上方の端部の１００ｍｍ付近で、高周波電源７をＯＦＦにし、その後、機械部品５１を引き上げる。同時に、電磁誘導コイル１１も上に移動し、機械部品５１を電磁誘導コイル１１の引き抜き時に、再度３５０℃に昇温し、塗膜を完全に溶融させて、製品とする。
【００８２】
なお、電磁誘導コイル１１には、粉体塗料Ａは固着しない。その理由は、電磁誘導コイル１１には冷却水が循環している。このため、電磁誘導コイル１１の表面温度は４０〜５０℃以上には上昇しない。
【００８３】
この実施形態では、一般の地下水を流し掛けで使用したが、水を冷却しながら循環しても良い。
【００８４】
機械部品５１は、中央部が膨らんでいるため、機械部品５１の全長の加熱温度が一定になるように、機械部品５１の移動スピードを調整する。
【００８５】
また、例えば、スピードを一定にして、誘導加熱のエネルギーを変更してもよい。
【００８６】
機械部品５１の膜厚は２５０μｍ付近に達した。この実施形態では、機械部品５１を上下したが、図１０の実施形態のように、電磁誘導コイル１１を流動槽３内で上下に移動させるようにしてもよい。
【００８７】
図１０の実施形態では、ワーク６１の周囲の電磁誘導コイル１１を流動槽３内で上下させ、ワーク６１の全長を加熱している。
【符号の説明】
【００８８】
１ ステータ
２ 凹部
３ 流動槽
４ 出口
５ 吸引フード
６ 集塵機
７ 高周波電源
８ 流動パッド
９ コンプレッサーエアー
１０ コロナ電極
１１ 電磁誘導コイル
１４ 粉体塗料タンク
１５ インジェクター
１６ 粉体塗装ガン
１７ 吸引フード
１８ 吸引ブロワ
２１ パイプ
２２ ピンチバルブ
３１ スポーク
４１ 駆動系部品
５１ 機械部品
６１ ワーク
Ａ 粉体塗料
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特に、厚膜塗装が必要な製品や、通常の塗装ガンによる吹き付けでは粉体塗料が入り込みにくい、細いパイプ状のワークの内面等を効率的に、かつ均一な膜厚で塗装を行うことができる粉体塗装方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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、学校の椅子や机の塗装、ナンバープレートの塗装にも用いられている。
【０００４】
一般に粉体塗装は、コロナガンや摩擦帯電ガンを使用し、粉体塗料を被塗装物であるワークに吹き付けることによって行っている。
【０００５】
コロナガンによる粉体塗装は、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という塗装方法である。
【０００６】
また、摩擦帯電ガンによる塗装方法は、ガン内に、例えば、非導電性樹脂チューブを収容し、この非導電性樹脂チューブ内に粉体塗料を供給し、非導電性樹脂チューブ内を粉体塗料が通過する際の非導電性樹脂と粉体塗料との摩擦によって粉体塗料に電荷を与え、電荷を帯びた粉体塗料を静電気力でワークに付着させるという塗装方法である。
【０００７】
ところで、粉体塗装には、上記のような静電塗装方法以外に、ワークを粉体塗料の溶融温度以上に予熱し、この予熱したワークに粉体塗料を熔融付着させるという方法も特許文献１に開示されている。
【０００８】
また、電磁誘導加熱によって、ワークを予熱することも知られている。
【０００９】
そして、このワークを予熱して粉体塗料の熔融被膜を形成するという方法は、例えば、水道のエルボ管のような鋳鉄管の内面に、厚膜の重防食塗装を行う場合に利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−２３３８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上記の予熱熔融による粉体塗装方法では、予熱炉で予熱したワークの表面温度が１６０℃〜３００℃位である間に、粉体塗料をワークに付着させる必要があり、物温が下がると、所定の厚みの塗膜が得られなかったり、塗膜の厚みが不均一になったりするという問題がある。
【００１２】
また、ワークが筒状の場合、粉体塗料の入口部分で粉体塗料が熔融し、筒状のワークの内部が詰まって、ワークの全長に亘って塗膜を形成することができないという問題もあった。
【００１３】
特に、オートバイのスポークの内面や、モータのコア等、隙間が狭いワークの内面を塗装するような場合には、内部の詰まりが発生し易く、上記のような、予熱熔融方法では塗装が行えなかった。
【００１４】
そこで、この発明は、ワーク表面に厚肉の粉体塗料の熔融塗膜を形成することができ、しかも、オートバイのスポークの内面や、モータのコア等、隙間が狭い場合でも、熔融塗膜の詰まりがなく、ワーク全体に亘って均一な膜厚の熔融塗膜を形成することができる粉体塗装方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の課題を解決するために、この発明は、ワークの被塗装面に、エアーによって流動又は霧化された粉体塗料が存在する状態で、高周波電源に接続された電磁誘導コイルによって粉体塗料の融点以上の温度にワークを加熱し、ワークの被塗装面に粉体塗料の塗膜を形成するものである。
【００１６】
また、ワークの被塗装面に、エアーによって流動又は霧化された粉体塗料を通過させながら、高周波電源に接続された電磁誘導コイルによって粉体塗料の融点以上の温度にワークを加熱し、ワークの被塗装面に粉体塗料の塗膜を形成するものである。
【００１７】
管状のワークの内面を塗装する場合には、管状のワークの内部に、エアーによって流動又は霧化された粉体塗料を通過させながら、高周波電源に接続された電磁誘導コイルによって粉体塗料の融点以上の温度にワークを加熱し、ワークの内面に粉体塗料の塗膜を形成する。
【００１８】
また、管状のワークの上部から、エアーによって流動又は霧化された粉体塗料を吸引しながら、高周波電源に接続された電磁誘導コイルによって粉体塗料の融点以上の温度にワークを加熱し、ワークの内面に粉体塗料の塗膜を形成するようにしてもよい。
【００１９】
粉体塗料として、コロナ帯電又は摩擦帯電によって静電気を帯びている粉体塗料を使用すると、ワークの被塗装面に粉体塗料がより付着しやすくなるので好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の粉体塗装方法は、以上のように、ワークの被塗装面に、エアーによって流動又は霧化された粉体塗料が存在する状態で、高周波電源に接続された電磁誘導コイルによって粉体塗料の融点以上の温度にワークを直接加熱するので、ワークを予熱する従来の粉体塗装方法に比し、ワークの加熱箇所、加熱温度の管理をきっちりと行える。
【００２１】
したがって、粉体塗料の熔融温度に適合するように、ワークを加熱することができるので、ワークの被塗装面に、厚膜の熔融被膜を均一な膜厚で形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】（ａ）は図１の実施形態のワークであるモータのステータの端面図、（ｂ）は（ａ）のステータの内部にマスキング部材を挿入した状態の端面図である。
【図３】この発明の第２の実施形態を示す概略構成図である。
【図４】この発明の第３の実施形態を示す概略構成図である。
【図５】この発明の第４の実施形態を示す概略構成図である。
【図６】この発明の第５の実施形態を示す概略構成図である。
【図７】図６の実施形態における電磁誘導コイルとワークであるスポークの配置状態を示す平面図である。
【図８】この発明の第６の実施形態を示す概略構成図である。
【図９】この発明の第７の実施形態を示す概略構成図である。
【図１０】この発明の第８の実施形態を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。
図１は、この発明の第一の実施形態を示す概略図であり、塗装対象物であるワークは、風力発電用のモータ部品のステータ１である。
【００２４】
ステータ１は、図２の端面図に示すように、筒状で、内径面に、軸方向に延びる巻線を形成する凹部２が多数設けられており、第一の実施形態は、この凹部２の内面に、絶縁被膜を粉体塗装Ａにより形成しようとするものである。
【００２５】
上記ステータ１の大きさは、例えば、外径８０ｍｍ×内径５３ｍｍ×高さ６５ｍｍ程度であり、凹部２の隙間は、約７ｍｍと非常に狭い。
【００２６】
しかも、凹部２の内面に施される絶縁被膜の要望膜厚は、２００μｍ以上の厚膜であるため、通常の粉体塗装ガンでは塗装が行えない。
【００２７】
図１の塗装装置は、粉体塗料Ａが流動状態で収容されている流動槽３の上面に、ステータ１の端面の凹部２形状に合わせた粉体塗料Ａの出口４を設け、この出口４を塞ぐように、ステータ１の端面の凹部２と出口４を合せてステータ１を設置する。
【００２８】
流動槽３の上面に設置したステータ１の上方には、吸引フード５が設置され、流動槽３内の粉体塗料Ａを、集塵機６によって吸引し、ステータ１の凹部２を通過させている。
【００２９】
流動槽３は、槽内の下部に多孔板からなる流動パッド８が設置され、流動パッド８の下方に供給されるコンプレッサーエアー９により、流動槽３内に収容した粉体塗料Ａを流動状態にしている。そして、流動槽３内の粉体塗料Ａは、下部が流動状態で、その上部が霧化状態になる。
【００３０】
図１の実施形態では、ステータ１の内径面は、絶縁被膜の形成が不要であるため、図２（ｂ）に示すように、ステータ１の内径面に、シリコンゴム製のマスキング部材１３を挿入し、ステータ１の内径面に粉体塗料Ａが付着しないようにしている。
【００３１】
流動槽３の下部には、コロナ電極１０が設置され、流動槽３内の粉体塗料Ａに静電気を付与するようにしている。
【００３２】
上記ステータ１の周囲には、高周波電源７に接続された電磁誘導コイル１１が設置され、電磁誘導コイル１１によってステータ１を誘導加熱するようにしている。
【００３３】
電磁誘導コイル１１は、例えば、２．４ＫＷの出力のものを使用すると、高周波電源７をＯＮすると、数秒で、電磁誘導コイル１１によってステータ１が、粉体塗料Ａが熔融する１００〜１３０℃に昇温加熱される。
【００３４】
電磁誘導コイル１１内には、冷却水が循環するようになっており、ステータ１が加熱されても、電磁誘導コイル１１自身の温度は、４０℃位に保つことができる。
【００３５】
図１の実施形態では、ステータ１の凹部２内を通過する粉体塗料Ａの流れ方向と逆方向、即ち、粉体塗料Ａの出口から入口側に向かって、図１では上方から下方に向かって電磁誘導コイル１１を移動させている。
【００３６】
このように、電磁誘導コイル１１を上方から下方に向かって移動させると、ステータ１の上部から昇温され、上方部分から粉体塗料が熔融付着し、徐々に下方側が昇温され、凹部２の全体に粉体塗料が熔融付着する。
【００３７】
このように、電磁誘導コイル１１を上方から下方に移動させながら、凹部２内に、粉体塗料Ａを熔融付着させると、凹部２の下方の粉体塗料の入口側から上方の出口側まで、粉体塗料Ａが均一に熔融付着した。
【００３８】
この後、熔融付着した粉体塗料Ａを硬化せるために、電磁誘導コイル１１による再加熱により、焼き付けを行い、塗膜を完成させた。
【００３９】
このようにして、粉体塗料Ａを熔融付着させた凹部２の内面の膜厚を、下方の入口側部分と、中間部分の２か所と、上方の出口側部分の４箇所で測定したところ、全体の膜厚が均一で、中間部分で、２１０〜２３０μｍの厚膜が得られた。
【００４０】
また、凹部２の対向する右側面と左側面と奥の面の３面での膜厚も測定したが、凹部２の全面で均一な厚膜塗装が行えた。
【００４１】
その実験結果を示すと、表１の通りである。単位は、μｍである。
【００４２】
【表１】
【００４３】
比較例として、コロナ電極１０が設置された流動槽３内に、ステータ１を浸漬する静電流動浸漬方法により、ステータ１の凹部２内に粉体塗装を行った場合の膜厚を示すと、表２の通りであり、中間部分１、２と、凹部２の奥側の面で十分な膜厚が得られなかった。
【００４４】
【表２】
【００４５】
また、比較例として、２００℃に予熱を行ったステータ１に、粉体塗料Ａを通過させて、ステータ１の凹部２に粉体塗料Ａをステータ１の予熱で熔融付着させる予熱熔融方法により、ステータ１の凹部２内に粉体塗装Ａを行った場合の膜厚を示すと、表３の通りであった。
【００４６】
この予熱熔融方法では、再度予熱を行い、２回目は出口と入口を逆向きにして粉体塗料を通過させた。
【００４７】
この予熱熔融方法では、出口と入口部分の膜厚が、６００μｍを超え、一部が閉塞状態になり、中間部分１、２では、目標とする２００μｍの膜厚が得られなかった。表３中の※印は、閉塞状態が生じている。
【００４８】
【表３】
【００４９】
図１の実施形態では、ステータ１の凹部２を通過させる粉体塗料Ａは、流動槽３の上部の霧化状態の部分の粉体塗料を吸引している。
【００５０】
流動槽３の下部の流動状態の部分の粉体塗料Ａを直接吸引すると、ステータ１の凹部２の隙間が狭いので、凹部２内で粉体塗料の閉塞状態が起こる可能性があるためである。
【００５１】
図３の実施形態は、被塗装物であるワークが、比較的径の大きいパイプ２１であるため、被塗装面であるパイプ２１の内部に粉体塗料Ａの閉塞が起きにくいので、この実施形態では、流動槽３の下部の流動状態の部分の粉体塗料Ａを直接吸引するようにしている。
【００５２】
また、被塗装面であるパイプ２１の内部に粉体塗料Ａの閉塞が起きにくい場合には、図４の実施形態のように、ワークであるパイプ２１に、塗料タンク１４からインジェクター１５によって直接粉体塗料を流すようにしてもよい。
【００５３】
また、図５の実施形態のように、流動槽３内の霧化状態の粉体塗料を多くするために、流動槽３内に粉体塗装ガン１６によって粉体塗料Ａを吐出するようにしてもよい。
【００５４】
図６は、内径３ｍｍ、全長約５００ｍｍの２輪車のタイヤフレームのスポーク３１を、被塗装物のワークとした実施形態を示している。
【００５５】
この実施形態は、細いスポーク３１の内面が被塗装面であるため、内部に粉体塗料Ａの閉塞を起こさないように、流動槽３内の霧化状態の粉体塗料Ａを吸引するために、スポークの上部に吸引フード１７を設け、吸引ブロワ１８によって吸引フード１７から流動槽３内の霧化状態の粉体塗料Ａを吸引している。
好ましい吸引状態は、架台１９に設置した６本のスポーク３１の上部からあたかも粉体塗料Ａが煙のように立ち上がる程度である。
【００５６】
また、流動槽３には、粉体塗装ガン１６からエポキシ系粉体塗料を吐出し、流動槽３内に粉体塗料Ａの霧化領域を形成するようにしている。粉体塗装ガン１６には、粉体塗料タンク１４からインジェクター１５によって粉体塗料Ａが搬送される。
【００５７】
６本のスポーク３１は、図７に示すように、電磁誘導コイル１１内に設置されている。
【００５８】
電磁誘導コイル１１は、スポーク３１の全長を加熱するように設置し、電磁誘導コイル１１の高周波電源７をＯＮにしてスポーク３１を１００〜１２０℃になるように加熱した。
【００５９】
この加熱により、スポーク３１の内壁面にエポキシ系粉体塗料が付着し、塗膜が形成される。
【００６０】
膜厚は、平均４０〜９０μｍになるようにした。
【００６１】
スポーク３１は、全長を一度に加熱してもよいが、図１の実施形態と同様に、電磁誘導コイル１１を移動させることにより、加熱部分を移動させてもよい。
【００６２】
粉体塗装ガン１６から流動槽３に供給する粉体塗料Ａは、静電気を帯電させておく必要は必ずしもないが、コロナ放電あるいは摩擦帯電によって帯電させることにより、付着性をより向上させることができる。
【００６３】
上記のようにして、スポーク３１の内面に塗装を行った場合、塗膜が半硬化状態であるから、塗装後に、１８０℃の熱風循環炉にて１５分間、焼付けを行う。
【００６４】
流動槽３内の残粉は、流動槽３の下部のピンチバルブ２２を開いて、スポーク３１の上方に引き出された粉体塗料Ａとともに、塗料タンク１４に戻され、再使用される。
【００６５】
図８は、自動車のスプラインシャフト、ステアリングシャフト、リバースシャフト等の駆動系部品４１を、被塗装物のワークとした実施形態を示している。
【００６６】
このような駆動系部品４１は、先端から約７０ｍｍ程度を、摩擦係数を低下させ、摩擦面のかじりや焼付防止のために、ナイロンコーティングを施している。
【００６７】
従来、このようなナイロンコーティングは、下塗りプライマー塗装をスプレーガンによって行った後、常温で乾燥させ、その後、ナイロンパウダー（ナイロン１１）にて、ナイロンコーティングを３００μｍの厚みで行い、その後に、切削にて１５０μｍの膜厚にしている。
【００６８】
このような従来の方法は、スプレーガンによって塗膜を形成した後、切削によって膜厚を調整する必要があるため、塗装作業に手間がかかるという問題がある。
【００６９】
また、従来、誘導加熱によって２００ｍｍ程度の駆動系部品４１の全体を加熱した後に、ナイロンパウダーが収容された流動層に浸漬し、この浸漬を３回繰り返すことにより、３００μｍの塗膜を形成した後、必要な先端の７０ｍｍ程度の塗膜を残して不必要な塗膜を取り除くという方法もあるが、この方法も塗装後に塗膜を取り除く必要があり、手間であると共に、均一な膜厚も形成し難いという問題がある。
【００７０】
このため、図８の実施形態は、駆動系部品４１の先端の必要な部分のみに、均一な厚みの塗膜が形成することができるようにしたものである。
【００７１】
この図８の実施形態では、流動槽３内に電磁誘導コイル１１を設置し、駆動系部品４１の先端を電磁誘導コイル１１内に差し入れて、駆動系部品４１の塗装が必要な先端部分のみを電磁誘導コイル１１によって３５０℃程度に加熱することにより、駆動系部品４１の塗装が必要な先端部分のみに、ナイロンの熔融被膜を形成するようにしたのである。
【００７２】
流動槽３内に電磁誘導コイル１１を設置しても、電磁誘導コイル１１内には冷却水が循環しているため、電磁誘導コイル１１は、４０℃位しか昇温しないので、電磁誘導コイル１１の外面に熔融被膜が付着するということはない。
【００７３】
図９は、機械部品５１を、被塗装物のワークとし、この機械部品５１にフッ素樹脂塗装を行う実施形態を示している。
【００７４】
この実施形態では、フッ素樹脂の粉体塗料Ａとしては、旭化成のフルオンＥＴＦＥを使用した。
【００７５】
従来、機械部品５１にフッ素樹脂塗装を行う場合、塗装後に、切削加工を行って１５０μｍ以上の塗膜にしているため、当初の塗膜としては、２５０μｍの塗装が必要である。この塗装を、一般的な静電塗装ガンにて行なうと、膜厚の均一性は良いが、厚膜塗装ができず、また、オーバースプレー粉の回収、再使用の設備が大掛かりとなる。
【００７６】
また、従来、機械部品５１を２４０〜３５０℃以上に熱し、フッ素樹脂の入った流動槽３に浸漬して塗装を行う方法もある。ところが、フッ素樹脂のメルト温度は２３０℃付近からである。この場合、機械部品５１を予熱してから、浸漬するまでの時間、その周辺の雰囲気によって、塗膜の厚みが左右される。特に、図９に示すような形状の機械部品５１の場合、中心部の形状が膨れており、そのために、膜厚の均一性の管理幅が大きく左右されるという問題があった。
【００７７】
そこで、図９の実施形態では、機械部品５１をあらかじめ予熱するのではなく、フッ素樹脂の入った流動槽３内に、機械部品５１を浸漬し、同時に流動槽３内に設置した電磁誘導コイル１１によって塗装範囲ａのみを昇温しながら、塗装を行なうものである。
【００７８】
流動槽３の下部には、キャンパスを３重にした流動パッド８が設置してあるが、多孔樹脂板でも良い。
【００７９】
流動パッド８の下からは、コンプレッサーエアー９が入り、流動パッド８上のフッ素樹脂粉末を流動化させている。電磁誘導コイル１１は、流動状態の粉体塗料Ａの上部位置すれすれに設置している。
【００８０】
図９の実施形態の被塗装物である機械部品５１は、両端の約５０ｍｍと１００ｍｍは未塗装でもよい。
【００８１】
即ち、機械部品５１のうち、図９のａの範囲が塗装範囲である。このため、機械部品５１を、電磁誘導コイル１１を通過させながら、５０ｍｍ後付近から電磁誘導コイル１１の高周波電源７をＯＮにして、機械部品５１を２５０℃に昇温しながら機械部品５１を流動槽３内に下降させる。そして、上方の端部の１００ｍｍ付近で、高周波電源７をＯＦＦにし、その後、機械部品５１を引き上げる。同時に、電磁誘導コイル１１も上に移動し、機械部品５１を電磁誘導コイル１１の引き抜き時に、再度３５０℃に昇温し、塗膜を完全に溶融させて、製品とする。
【００８２】
なお、電磁誘導コイル１１には、粉体塗料Ａは固着しない。その理由は、電磁誘導コイル１１には冷却水が循環している。このため、電磁誘導コイル１１の表面温度は４０〜５０℃以上には上昇しない。
【００８３】
この実施形態では、一般の地下水を流し掛けで使用したが、水を冷却しながら循環しても良い。
【００８４】
機械部品５１は、中央部が膨らんでいるため、機械部品５１の全長の加熱温度が一定になるように、機械部品５１の移動スピードを調整する。
【００８５】
また、例えば、スピードを一定にして、誘導加熱のエネルギーを変更してもよい。
【００８６】
機械部品５１の膜厚は２５０μｍ付近に達した。この実施形態では、機械部品５１を上下したが、図１０の実施形態のように、電磁誘導コイル１１を流動槽３内で上下に移動させるようにしてもよい。
【００８７】
図１０の実施形態では、ワーク６１の周囲の電磁誘導コイル１１を流動槽３内で上下させ、ワーク６１の全長を加熱している。
【符号の説明】
【００８８】
１ ステータ
２ 凹部
３ 流動槽
４ 出口
５ 吸引フード
６ 集塵機
７ 高周波電源
８ 流動パッド
９ コンプレッサーエアー
１０ コロナ電極
１１ 電磁誘導コイル
１４ 粉体塗料タンク
１５ インジェクター
１６ 粉体塗装ガン
１７ 吸引フード
１８ 吸引ブロワ
２１ パイプ
２２ ピンチバルブ
３１ スポーク
４１ 駆動系部品
５１ 機械部品
６１ ワーク
Ａ 粉体塗料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの被塗装面に、エアーによって流動又は霧化された粉体塗料が存在する状態で、高周波電源に接続された電磁誘導コイルによって粉体塗料の融点以上の温度にワークを加熱し、ワークの被塗装面に粉体塗料の塗膜を形成することを特徴とする粉体塗装方法。
【請求項２】
ワークの被塗装面に、エアーによって流動又は霧化された粉体塗料を通過させながら、高周波電源に接続された電磁誘導コイルによって粉体塗料の融点以上の温度にワークを加熱し、ワークの被塗装面に粉体塗料の塗膜を形成することを特徴とする粉体塗装方法。
【請求項３】
管状のワークの内部に、エアーによって流動又は霧化された粉体塗料を通過させながら、高周波電源に接続された電磁誘導コイルによって粉体塗料の融点以上の温度にワークを加熱し、ワークの内面に粉体塗料の塗膜を形成することを特徴とする粉体塗装方法。
【請求項４】
管状のワークの上部から、エアーによって流動又は霧化された粉体塗料を吸引しながら、高周波電源に接続された電磁誘導コイルによって粉体塗料の融点以上の温度にワークを加熱し、ワークの内面に粉体塗料の塗膜を形成することを特徴とする粉体塗装方法。
【請求項５】
コロナ帯電又は摩擦帯電によって静電気を帯びている粉体塗料を使用する請求項１〜４のいずれかの項に記載の粉体塗装方法。
【請求項６】
電磁誘導コイルをワークに対して移動させる請求項１〜５のいずれかの項に記載の粉体塗装方法。
【請求項７】
電磁誘導コイルに対してワークを移動させる請求項１〜５のいずれかの項に記載の粉体塗装方法。
【請求項１】
ワークの被塗装面に、エアーによって流動又は霧化された粉体塗料が存在する状態で、高周波電源に接続された電磁誘導コイルによって粉体塗料の融点以上の温度にワークを加熱し、ワークの被塗装面に粉体塗料の塗膜を形成することを特徴とする粉体塗装方法。
【請求項２】
ワークの被塗装面に、エアーによって流動又は霧化された粉体塗料を通過させながら、高周波電源に接続された電磁誘導コイルによって粉体塗料の融点以上の温度にワークを加熱し、ワークの被塗装面に粉体塗料の塗膜を形成することを特徴とする粉体塗装方法。
【請求項３】
管状のワークの内部に、エアーによって流動又は霧化された粉体塗料を通過させながら、高周波電源に接続された電磁誘導コイルによって粉体塗料の融点以上の温度にワークを加熱し、ワークの内面に粉体塗料の塗膜を形成することを特徴とする粉体塗装方法。
【請求項４】
管状のワークの上部から、エアーによって流動又は霧化された粉体塗料を吸引しながら、高周波電源に接続された電磁誘導コイルによって粉体塗料の融点以上の温度にワークを加熱し、ワークの内面に粉体塗料の塗膜を形成することを特徴とする粉体塗装方法。
【請求項５】
コロナ帯電又は摩擦帯電によって静電気を帯びている粉体塗料を使用する請求項１〜４のいずれかの項に記載の粉体塗装方法。
【請求項６】
電磁誘導コイルをワークに対して移動させる請求項１〜５のいずれかの項に記載の粉体塗装方法。
【請求項７】
電磁誘導コイルに対してワークを移動させる請求項１〜５のいずれかの項に記載の粉体塗装方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−４５４７４（Ｐ２０１２−４５４７４Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８９０３２（Ｐ２０１０−１８９０３２）
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（０００１１７００９）旭サナック株式会社 (194)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（０００１１７００９）旭サナック株式会社 (194)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]