粉体塗装装置
【課題】 凹凸形状の被塗装物や、隙間の狭い被塗装物であっても、隅々まで十分な膜厚で塗装することができ、しかも粉体塗料の使用効率がよい粉体塗装装置を提供する。
【解決手段】 底面の多孔質材料２２から流動エアー２３が供給される粉体容器２１内に粉体塗料を収容し、流動エアー２３によって粉体容器２１内の下部に粉体塗料の流動層２１ａと、上部に粉体塗料の霧化層２１ｂを形成し、粉体容器内の流動層２１ａの上面に、摩擦帯電ガン２４によって摩擦帯電させた粉体塗料を吐出する吐出ノズル２５を設置し、この吐出ノズル２５から吐出された摩擦帯電した粉体塗料と、霧化層２１ｂの粉体塗料とを混合し、この混合粉体を被塗装物２０に接触させて静電気的に付着させるようにした。
【解決手段】 底面の多孔質材料２２から流動エアー２３が供給される粉体容器２１内に粉体塗料を収容し、流動エアー２３によって粉体容器２１内の下部に粉体塗料の流動層２１ａと、上部に粉体塗料の霧化層２１ｂを形成し、粉体容器内の流動層２１ａの上面に、摩擦帯電ガン２４によって摩擦帯電させた粉体塗料を吐出する吐出ノズル２５を設置し、この吐出ノズル２５から吐出された摩擦帯電した粉体塗料と、霧化層２１ｂの粉体塗料とを混合し、この混合粉体を被塗装物２０に接触させて静電気的に付着させるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、摩擦帯電した粉体塗料を被塗装物に吹き付けることなく、高効率で付着させることができる粉体塗装装置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、病院のパーテーションの塗装にも多く用いられている。
【０００４】
また、粉体塗装は、我が国の基幹産業の一つである自動車の部品の塗装にも多く使用され、ワイパー、ミッション、ドライブシャフト、ブレーキパッド、アルミホイール、ナンバープレートの他、自動車部品を稼働させる小型モーターの絶縁塗装にも使用されている。自動車には、パワーウィンドウ、カーミラー、ドアロック、ヘッドライト、ステアリングロック、パワーシート、シートベルト、電動パーキングブレーキ、トランスファーの他、コックピット、エンジン周辺等に一台当たり１００〜２００個の小型モーターが使用されている。今後は、ハイブリット車や電気自動車の駆動用モーターへの採用も考えられている。
【０００５】
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に吹き付けることによって行っている。
【０００６】
コロナガンの場合は、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被塗装物に付着させている。
【０００７】
また、摩擦帯電ガンは、ガン内に、例えば非導電性樹脂チューブが収容されており、この非導電性樹脂チューブ内に粉体塗料を通過させて、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るものであり、ガン先から吐出した電荷を帯びた粉体塗料は、静電気力で被塗装物に付着する。
【０００８】
当然、上記の２つの方式とも、図１８に示すように、塗装ガン１から被塗装物２に向けて、例えばコンプレッサーのエアーなどの強制エアーによって粉体塗料３を吐出するため、被塗装物２に付着しないオーバースプレー粉が発生する。このため、塗装作業は、塗装ブース４内で行われ、被塗装物２に付着しないオーバースプレー粉を塗装ブース４に設けた吸引口５から吸引回収している。吸引回収したオーバースプレー粉は、精選装置などを通過させて再使用される。
【０００９】
しかしながら、回収粉の塗料粒度分布は、新粉と大きくかけ離れ、被塗装物２に付着しにくい塗料も多くなる。このため、被塗装物２への付き回りに問題が残り、多数の塗装ガンでの塗装を余儀なくされる。
【００１０】
摩擦帯電ガンは、コロナガンのように電場がないため、凹凸形状の被塗装物であっても、内面部への粉体塗料の入り込みがよい。
【００１１】
このため、径方向にティースが狭い間隔で多数並ぶモーターのローターに、絶縁被膜を形成する塗装にも使用することができる。
【００１２】
摩擦帯電ガン６でローター２ａの塗装を行うには、図１９に示すように、塗装ブース４内に、ローター２ａを移動させるスクリュー搬送装置７を設け、このスクリュー搬送装置７によって塗装ブース４内を通過するローター２ａに対して、摩擦帯電ガン６の分岐する吐出ノズル８から粉体塗料を吹き付けることによって可能である。
【００１３】
ところが、摩擦帯電ガン６は、帯電チューブ内を強い搬送エアーによって勢いよく通過させることによって、粉体塗料を摩擦帯電させているため、吐出される粉体塗料に含まれる搬送エアーのエアー圧が高く、被塗装物に付着した粉体塗料を吹き飛ばしてしまうので、薄膜塗装には適しているが、厚膜塗装には適さない。
【００１４】
図１９に示すような摩擦帯電ガン６を使用する塗装装置によってモーターのローター２ａの絶縁被膜の塗装を行う場合には、１００μｍ以下の薄膜タイプの塗装は行なえても、２００μｍ以上の厚膜タイプの塗装は行えないという問題があった。
【００１５】
一方、塗装ガンからの吹き付けによらない粉体塗装装置として、静電流動浸漬装置がある。
【００１６】
静電流動浸漬装置は、図２０に示すように、粉体塗料を収容した粉体容器９に、高圧発生器１０によって高電圧が与えられるコロナ電極１１を設置し、コロナ電極１１によって発生させた電場により、粉体容器９を通過する被塗装物２に、粉体塗料を付着させる装置である。
【００１７】
この静電流動浸漬装置の粉体容器９は、底部が多孔質の樹脂やキャンパス布等の多孔質材料１２によって仕切られており、多孔質材料１２の下部に流動エアー１３を供給して、内部の粉体塗料をあたかも液体のように流動させている。
【００１８】
そして、コロナ電極１１は、多孔質材料１２の上や、電極の汚れを防ぐために、多孔質材料１２の内部や下面に設置され、コロナ電極１１と被塗装物２との間で電場を形成するようにしている。
【００１９】
この場合、粉体容器９内は、粉体塗料があたかも液体のように流動している流動層１４の部分と、流動層１４の上方に霧化（クラウド）した状態の霧化層１５の部分とが形成される。そして、粉体塗料が液体のように流動している流動層１４の部分に被塗装物２を浸漬させても、粉体塗料は被塗装物２に付着しないが、多孔質材料１２の付近のコロナ電極１１からの電場によって霧化層１５の部分の霧化（クラウド）した粉体塗料は被塗装物２に付着する。
【００２０】
このような塗装方法の例は、非特許文献１にも開示されている。非特許文献１では、流動化した粉体塗料内に、例えば被塗装物の２／３ほどを浸漬させ、霧化層（クラウド）内で１／３を塗装させ、被塗装物を徐々に上げることにより、残りの箇所を霧化層（クラウド）内を通過させることによって十分に塗装させている。
【００２１】
このように、流動層１４の部分に被塗装物２を浸漬させても、粉体塗料２は被塗装物２に付着しないのは、流動層１４は液体のように流動する密な粉体塗料の層であるため、流動層１４内の空気が希薄で電場ができないためであると考えられている。
【００２２】
コロナ電極１１を粉体容器９内に設置する静電流動浸漬装置においては、流動層１４の上部の霧化層１５のみでの塗装になるため、被塗装物２の大きさが限定される。その第１の理由は、霧化層１５の部分はその高さが低く、一般には、１００ｍｍ程度の被塗装物２までしか塗装ができないとされている。第２の理由は、コロナ電極１１と被塗装物２との距離が離れると、電場が形成されなくなるため、一般に被塗装物２とコロナ電極１１との距離は２５０ｍｍ程度が最大の距離とされている。
【００２３】
したがって、コロナ電極１１を粉体容器９に設置した静電流動浸漬装置においては、被塗装物２は、図２０に示すように、マイクロモーターなどの小さいものに限定される。このため、一般には、粉体塗料が液体のように流動している流動層１４内には被塗装物２を浸漬することなく、被塗装物２を、流動層１４の上に形成される霧化層１５を通過させることにより、霧化層１５の粉体塗料を被塗装物２に付着させる塗装を行っているというのが現状である。
【００２４】
また、コロナ電極１１を粉体容器９に設置した静電流動浸漬装置においては、粉体容器９の材質は、絶縁性のものに限られる。即ち、粉体容器９の材質が、導電性、例えば金属であると、コロナ電極１１から放電された、電子は全て近くの粉体容器９の（金属）材料に放電されてしまい、被塗装物２との間で電場を形成することができず、粉体塗料を被塗装物２に付着させることができなくなる。
【００２５】
また、コロナ電極１１を設置した多孔質材料１２から被塗装物２への距離が大きくなると、つまりコロナ電極１１から離れると、粉体塗料が浮遊していても、被塗装物２との間での電界が弱くなり、粉体塗料が付着し難くなる。
【００２６】
さらに、別な塗装方法として静電気を使用しない流動浸漬方式があり、自転車の籠、ネットフェンスなどの塗装に多く採用されている。
【００２７】
この方法は、図２１に示すように、被塗装物２を搬送するライン１６に沿って、予熱炉１７、粉体塗料を流動状態で収容する流動槽１８、焼き付け乾燥炉１９を設置し、予熱炉１７内で被塗装物２を物温で２７０℃程度に予熱した後、昇降可能な流動槽１８の上方に被塗装物２を移動させ、流動槽１８を上昇させて流動槽１８内に被塗装物２を浸漬させることにより、被塗装物２の表面に粉体塗料を熔融付着させるという方法である。この後、流動槽１８を下降させて被塗装物２を取り出し、焼き付け乾燥炉１９に供給して、再加熱を約２００℃の温度で行って、被塗装物２の表面に付着した塗料の塗膜肌を平滑にする。その後、ライン１６から脱荷を行う。
【００２８】
この予熱浸漬による方法では、膜厚が４００μｍ以上と非常に厚膜になる。また、使用できる粉体塗料が、塩化ビニル、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂に限られ、エポキシ、ポリエステル系の粉体塗料は一般的に使用することができない。また、予熱後の浸漬により、粉体塗料が垂れた状態になり易い。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２９】
【非特許文献１】コーテック株式会社発行、「静電粉体塗装」 Ｊ・Ｆ・Ｈｕｇｈｅｓ著、６０〜６５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
上記のように、粉体塗料を被塗装物に対して吐出して塗装を行う従来の静電塗装方法は、凹凸部のある被塗装物やネットフェンスのように細い線材から形成されたものでは、粉体塗料が当たりにくい箇所ができると、その部分が塗装不良になり易い。
【００３１】
また、吐出した塗料の多くがオーバースプレー粉になるため、塗着効率が悪いという問題がある。
【００３２】
一方、粉体塗料を収容した粉体容器内にコロナ電極を設置した静電流動浸漬装置による塗装方法は、ガン塗装に比べて被塗装物周辺への粉体塗料の滞留時間は多いものの、粉体塗料が絶えずその箇所に留まらないため、特に塗装の難しい凹凸部への入り込みに難がある。また、コロナ電極の電界が被塗装物の凹部に到達し難いし、凹部の周辺に粉体塗料を留めることも難しい。
【００３３】
また、被塗装物を予熱して行う流動浸漬塗装方法は、粉体塗料の使用効率はよいが、被塗装物の予熱が必要であると共に、厚膜になるという問題がある。また、使用できる粉体塗料が限定されるという問題もある。
【００３４】
そこで、この発明は、粉体塗料の吹き付け塗装では、粉体塗料が入り込み難い凹凸部を有する被塗装物であっても、凹凸部の内部の隅々まで十分な膜厚で塗装することができ、しかも粉体塗料の使用効率がよい粉体塗装装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
前記の課題を解決するために、この発明に係る粉体塗装装置は、底面の多孔質材料から流動エアーが供給される粉体容器内に粉体塗料を収容し、流動エアーによって粉体容器内の下部に粉体塗料の流動層と、上部に粉体塗料の霧化層を形成し、粉体容器内の流動層の上面に、摩擦帯電ガンによって摩擦帯電させた粉体塗料を吐出する吐出ノズルを設置し、この吐出ノズルから吐出された摩擦帯電した粉体塗料と、霧化層の粉体塗料とを混合し、この混合粉体を被塗装物に接触させて被塗装物に混合粉体を付着させるようにしたものである。
【００３６】
上記混合粉体と被塗装物との接触は、粉体容器の内部で行ってもよいし、粉体容器の上部に、混合粉体の流出通路を形成し、この流出通路内で混合粉体と被塗装物とを接触させてもよい。
【００３７】
上記吐出ノズルは、流動層の上面に対し、水平又は上向き、あるいは下向きに向けられている
【００３８】
摩擦帯電ガンの吐出ノズルは、多数本に分岐させて粉体容器内に設置することが好ましい。
【００３９】
上記吐出ノズルの先端を、屈曲可能な角度調整ノズルによって形成してもよい。
【００４０】
上記粉体容器を、円形タンクにしてもよい。
【００４１】
上記粉体容器は、非導電性樹脂または金属、導電性樹脂などの導電材によって形成することができる。
【発明の効果】
【００４２】
この発明の粉体塗装装置は、以上のように、霧化状態の粉体塗料と、摩擦帯電した粉体塗料とを混合することにより、霧化状態の粉体塗料も電荷を帯びたような状態となり、凹凸形状の被塗装物であっても、隅々まで粉体塗料が付着する。
【００４３】
そして、摩擦帯電ガンから吐出される粉体塗料は、霧化状態の粉体塗料と混合させられることにより、吐出エアーが弱められるため、吐出エアーによる粉体塗料の吹き飛ばしがなく、粉体塗料が十分な厚みで付着する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の第１の実施例を示す概略縦断正面図である。
【図２】（ａ）は第１の実施例の被塗装物の正面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】この発明の第１の実施例の概略平面図である。
【図４】粉体容器に差し込む吐出ノズルの設置例を示す部分断面図である。
【図５】粉体容器に差し込む吐出ノズルの設置例を示す部分断面図である。
【図６】粉体容器に差し込む吐出ノズルの設置例を示す部分断面図である。
【図７】（ａ）（ｂ）は吐出ノズルの変更例を示す分断面図である。
【図８】この発明の塗装試験装置を示す概略縦断正面図である。
【図９】この発明の第１の実施例の塗装装置を使用した塗装実験の被塗装物の膜厚測定点を示す側面図である。
【図１０】この発明の第１の実施例の塗装工程を示す概略平面図である。
【図１１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は粉体容器に差し込む吐出ノズルと摩擦帯電ガンとの関係を示す部分断面図である。
【図１２】この発明の第２の実施例を示す概略縦断正面図である。
【図１３】図１２の部分横断面図である。
【図１４】この発明の第２の実施例の被塗装物を示す斜視図である。
【図１５】（ａ）はこの発明の第２の実施例の塗装装置を使用した塗装実験の被塗装物の膜厚測定点を示す端面図、（ｂ）は正面図である。
【図１６】この発明の第３の実施例を示す概略縦断正面図である。
【図１７】この発明の第３の実施例の塗装装置を使用した塗装実験の被塗装物の膜厚測定点を示す側面図である。
【図１８】従来の静電塗装装置の概略図である。
【図１９】従来の摩擦帯電ガンを使用する静電塗装装置の概略図である。
【図２０】従来の静電流動浸漬装置の概略図である。
【図２１】従来の予熱浸漬装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
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、被塗装物２０が、モーターのローター２０ａであるこの発明の第１の実施例である。
【００４６】
ローター２０ａは、図２(ａ)（ｂ）に示すように、径方向にティース２０ｂが狭い間隔で多数並び、ティース２０ｂの外面に絶縁被膜が設けられる。第１の実施例は、この絶縁被膜を粉体塗装によって形成するものであり、粉体塗料として緑色のエポキシ系粉体塗料を使用している。
【００４７】
この第１の実施例の粉体塗装装置は、図１に示すように、底面の多孔質材料２２を介して流動エアー２３が供給される粉体容器２１を有する。粉体容器２１内には、粉体塗料が収容されている。粉体容器２１内の粉体塗料は、下部が底面からの流動エアー２３によって液体のような状態で流動する流動層２１ａになり、上部が霧化状態（クラウド状態）で漂う霧化層２１ｂになる。
【００４８】
粉体容器２１内の流動層２１ａの上面には、摩擦帯電ガン２４の多数本に分岐された吐出ノズル２５が差し込まれ、この吐出ノズル２５から摩擦帯電した粉体塗料が粉体容器２１内に供給され、霧化層２１ｂの粉体塗料と混合される。
【００４９】
粉体容器２１の材質は、上記の実施例では、ステンレスを採用しているが、導電性樹脂によって形成してもよい。粉体容器２１は、接地されており、導電性材料によって形成することにより、粉体容器２１の総電荷を少なくすることができる。
【００５０】
また、粉体容器２１を従来の静電流動浸漬装置と同様に、絶縁材料、例えば、塩化ビニル製のタンクにしても付着量、付き回りに差は生じない。
【００５１】
粉体容器２１の上面には、吸引フード２６が設置され、粉体容器２１の上面の開口部２７から霧化層２１ｂの粉体塗料と混合された摩擦帯電した粉体塗料が引き出されている。
【００５２】
吸引フード２６によって回収された粉体塗料は、集塵機２８を経て塗料タンク２９に送られて再利用に供される。
【００５３】
粉体容器２１の上面には、開口部２７に沿ってスクリュー搬送装置３０が設置され、このスクリュー搬送装置３０によって、被塗装物２０であるローター２０ａが回転しながら、開口部２７の一端から他端に向かって所定の速度で移送されるようになっている。
【００５４】
粉体容器２１の上面の開口部２７からは、霧化層２１ｂの粉体塗料と摩擦帯電した粉体塗料とが混合状態で引き出され、この引き出し流路中を被塗装物２０であるローター２０ａが通過し、ローター２０ａの狭いティース２０ｂ間に霧化層２１ｂの粉体塗料と摩擦帯電した粉体塗料とが混合状態で浸入する。
【００５５】
ローター２０ａのコア軸２０ｃは、スクリュー搬送装置３０のチャック３１によってマスキングされている。スクリュー搬送装置３０のスクリュー３２は導電性材料によって形成され、スクリュー３２を介して被塗装物２０であるローター２０ａが接地（アース）されている。
【００５６】
ローター２０ａの外面には、霧化層２１ｂの粉体塗料と摩擦帯電した粉体塗料とが付着する。
【００５７】
付着する粉体塗料の膜厚は、ローター２０ａを移送するスクリュー搬送装置３０の速度を変更することにより調整することができる。即ち、ローター２０ａの移送速度を遅くすれば、粉体塗料の付着時間が長くなるので、それだけ膜厚が厚くなる。反対に移送速度を速くすれば、粉体塗料の付着時間が短くなるので、膜厚が薄くなる。
【００５８】
摩擦帯電ガン２４の吐出ノズル２５は、多数本に分岐され、図３に示すように、ローター２０ａの移送方向に沿っての対向するように４角形の粉体容器２１内に２列に挿し込まれている。
【００５９】
吐出ノズル２５の向きは、流動層２１ａの上面に対して、水平、斜め下方、斜め上方に組合せて配置される。
【００６０】
吐出ノズル２５の向きを、流動層２１ａの上面に対して、図４に示すように、水平に、あるいは図５に示すように、斜め上方に向けると、流動層２１ａの上面から霧状に粉体塗料が立ち昇り難く、反対に、図６に示すように、斜め下方に向けると、流動層２１ａの上面から霧状に立ち昇り易くなる。したがって、吐出ノズル２５の向きを適宜変更することにより、霧化層２１ｂに含まれる粉体塗料の濃度を調整することができる。
【００６１】
吐出ノズル２５は、図７（ａ）（ｂ）に示すように、向きを自在に変えることができる構造にしてもよい。
【００６２】
霧化層２１ｂに含まれる粉体塗料の濃度調整は、吐出ノズル２５の向きの他、吐出ノズル２５から吐出される搬送エアーの量、流動エアー２３の量によって行うことができる。
【００６３】
粉体容器２１の側面部には、流動槽２１ａの高さを一定にするために、オーバーフロー用のスリット３３が設置され、オーバーフローした粉体塗料は、塗料タンク２９に集められる。この塗料タンク２９には、吸引フード２６から吸引したオーバースプレー粉が集塵機２８を経て回収される。塗料タンク２９に集められた粉体塗料は、定量供給装置３４を介してインジェクター３５によって摩擦帯電ガン２４に供給される。
【００６４】
また、塗料タンク２９には、新粉タンクから粉体塗料が補給される。
【００６５】
粉体容器２１の上方には、霧化層２１ｂの粉体塗料の濃度を調整するために、ダンパー３６を備えた排気ダクト３７が設けられ、排気ダクト３７は吸引フード２６に接続されている。
【００６６】
ところで、霧化層２１ｂの粉体塗料が摩擦帯電した粉体塗料と共に、被塗装物２０に付着するのは、霧化層２１ｂの粉体塗料と摩擦帯電した粉体塗料とが混合されたことにより、霧化層２１ｂの粉体塗料に疑似帯電が行われたと考えられる。
【００６７】
このことを実験的に確認するために、図８に示すように、粉体容器２１の開口部２７の上面に平板のテストピース３８を設置し、粉体容器２１内の流動層２１ａの粉体塗料の色を白色にして、摩擦帯電ガン２４の吐出ノズル２５から粉体容器２１内に吐出される粉体塗料の色を緑色にして、摩擦帯電ガン２４の吐出ノズル２５からの粉体塗料の供給を行った場合、即ち、摩擦帯電ガン２４をＯＮにした場合と、摩擦帯電ガン２４の吐出ノズル２５からの粉体塗料の供給を停止した場合、即ち、摩擦帯電ガン２４をＯＦＦにした場合とについて、テストピース３８に粉体塗料がどのように付着するのかについて実験を行った。
【００６８】
実験は、要望膜厚８０μｍに対して摩擦帯電ガン２４からの吐出量を２０ｇ／ｍｉｎで、搬送エアーを０．１ＭＰａに設定して行った。
【００６９】
摩擦帯電ガン２４がＯＦＦの場合には、テストピース３８には粉体容器２１内の白色の粉体塗料がほとんど付着しなかった。次いで、摩擦帯電ガン２４をＯＮにすると、テストピース３８に、白色と緑色の粉体塗料が混合された状態で付着した。この付着した白色と緑色の粉体塗料は、塗膜の内部まで混合された状態で付着しており、白色の粉体塗料は、摩擦帯電により電荷を帯びた緑色の粉体塗料と混合されることにより、疑似帯電して、緑色の粉体塗料と共に、テストピース３８に付着したものと考えられる。
この実験結果を纏めると、表１の通りである。
【００７０】
【表１】
【００７１】
次に、図１に示す実施例の塗装装置を使用し、摩擦帯電ガン２４の吐出量３０ｇ／ｍｉｎ、搬送エアー０．１ＭＰａで、スクリュー搬送装置３０の搬送速度を１．０ｍ／ｍｉｎと０．６ｍ／ｍｉｎでモーターロータの塗装実験を行った結果を、表２に示す。
【００７２】
その結果、搬送速度を０．６ｍ／ｍｉｎにした塗装では、搬送速度を１．０ｍ／ｍｉｎの塗装よりも膜厚が厚く、要望膜厚として２００μｍのものが得られた。
【００７３】
表２は、４ロットの塗装で、各ロット１０個ずつの膜厚（μｍ）の平均値であり、膜厚の測定点は、図９のａ〜ｐ点である。
【００７４】
【表２】
【００７５】
上記のようにして塗装したローター２０ａは、図１０に示すように、余剰粉体除去槽３９の上で、ローラー刷毛及びエアーナイフで外周の余剰粉を取り除いた後、高周波加熱装置及び熱風循環炉を備える焼付炉４０において塗膜を熔融硬化させた後に脱荷される。
【００７６】
図１の実施例では、摩擦帯電ガン２４の吐出ノズル２５を流動層２１ａの上方の霧化層２１ｂに配置したが、図１１（ａ）に示すように、吐出ノズル２５を流動層２１ａ内に配置してもよい。吐出ノズル２５を流動層２１ａ内に配置した場合、吐出ノズル２５から流動層２１ａ内の粉体塗料が逆流するおそれがある。このため、図１１（ｂ）又は図１１（ｃ）に示すように、吐出ノズル２５の供給パイプを、吐出ノズル２５の手前で流動層２１ａの上方に屈曲する部分を設け、逆流を防止することが望ましい。
【００７７】
次に、図１２及び図１３は、自動車部品であるスライドシャフト２０ｄを被塗装物２０とする塗装装置の実施例を示している。
【００７８】
スライドシャフト２０ｄは、図１４に示すように、例えば、長さ２３０ｍｍ、幅２３ｍｍで、断面が十文字の形状をしている。
【００７９】
このスライドシャフト２０ｄの外面は、３００μｍの塗装を行なった後に、切削により２００〜２５０μｍの膜厚に仕上げられる。塗装面は、図１４のＡの範囲である。粉体塗料は、ナイロン系の粉体塗料、例えば、アルケマ社製のものを使用する。
【００８０】
スライドシャフト２０ｄを塗装する際には塗装前に、脱脂を行い、ショットブラストの後、プライマー処理を行い、その後、乾燥を行なう。
【００８１】
粉体容器２１の上面には、シャフト用設置台４１を設け、このシャフト用設置台４１に、摩擦帯電ガン２４から吐出された帯電した粉体塗料と混合された霧化層２１ｂの粉体塗料を上方へ引き出す粉体流路パイプ４２が８本、環状に設置されている。
【００８２】
この８本の粉体流路パイプ４２内に、被塗装物２０である８本のスライドシャフト２０ｄをハンガー４３に吊るして、上方から挿入すると、粉体流路パイプ４２の内面とスライドシャフト２０ｄの外面との隙間を通過する粉体塗料がスライドシャフト２０ｄの外面に付着する。
粉体流路パイプ４２の内径は、スライドシャフト２０ｄの外径より１０〜３０ｍｍ大きい。
【００８３】
粉体流路パイプ４２の内径と被塗装物２０であるスライドシャフト２０ｄとの隙間は、粉体塗料の粒度分布、要望膜厚等の条件により、適宜に決定する。
【００８４】
シャフト用設置台４１の中心部には、粉体容器２１内の霧化層２１ｂの粉体塗料濃度を調整する濃度調節用ダンパー４５を設置している。
【００８５】
摩擦帯電ガン２４から分岐延長された複数の吐出ノズル２５は、粉体容器２１の側面に均一に並べられている。
【００８６】
吐出ノズル２５は、粉体容器２１内の流動層２１ａの上面よりも上方に差し込まれている。吐出ノズル２５を粉体容器２１内の流動層２１ａの上面よりも上方に差し込む理由は、吐出ノズル２５から摩擦した粉体塗料が吐出した後、塗装が終了した時点で、吐出をＯＦＦにすると、流動層２１ａの粉体塗料は水のように漂っているために、吐出ノズル２５から摩擦帯電ガン２４に向かって流動層２１ａ内の粉体塗料が逆流し、その後、流動層２１ａ内の粉体エアー抜けて、吐出ノズル２５と摩擦帯電ガン２４との間の供給パイプ内で粉体塗料が閉塞状態になるおそれがある。この閉塞状態をなくすために、吐出ノズル２５を流動層２１ａの上面よりも上方に差し込むことにより、閉塞状態を防止できる。
【００８７】
吐出ノズル２５を流動層２１ａに差し込む場合には、図１１（ｂ）（ｃ）に示すように、吐出ノズル２５の手前の供給パイプに、流動層２１ａの上面よりも上方に屈曲する屈曲部を形成することにより、吐出ノズル２５及び摩擦帯電ガン２４への粉体塗料の逆流を防止する。
【００８８】
摩擦帯電ガン２４の吐出ノズル２５から吐出された電荷を持った粉体塗料は、流動層２１ａ内で流動した粉体塗料に当たり、流動化した粉体塗料と混合され、流動層２１ａ上にクラウド状態（霧化状態）の雰囲気を作る。クラウド状態の粉体塗料は、粉体流路パイプ４１とスライドシャフト２０ｄの隙間を通過する。
【００８９】
この第２の実施例では、スライドシャフト２０ｄを固定したが、より均一性を上げるためにスライドシャフト２０ｄを粉体流路パイプ４２内で回転させてもよい。
【００９０】
粉体流路パイプ４１内での塗装は、1回でもよいが、例えば、スライドシャフト２０ｄの上下をひっくり返して再度塗装を行なってもよい。スライドシャフト２０ｄは、塗装後、高周波装置内にてメルト、硬化を行う。
【００９１】
この第２の実施例において、吐出ノズル２５からの吐出を１００ｇ/ｍｉｎで５５秒間行ったところ、膜厚は、表３の通りになった。
【００９２】
この塗装試験の膜厚の測定箇所は、図１５（ａ）（ｂ）に示す通りである。
【００９３】
なお、膜厚（μｍ）は、８本のスライドシャフト２０ｄの平均値を示している。
【００９４】
【表３】
【００９５】
第２の実施例では、粉体容器２１が円形であり、粉体流路パイプ４１の上方の周囲４個所に、吸引フード２６を設け、オーバースプレー粉を回収に塗料タンク２９に回収している。
【００９６】
塗料タンク２９から摩擦帯電ガン２４への供給や、粉体容器２１の側面部に流動槽２１ａの高さを一定にするために、オーバーフロー用のスリット３３を設置している点は、第１の実施例と同じである。
【００９７】
次に、図１６は、冷蔵庫の棚板のスライドレール２０ｅを被塗装物２０とするこの発明の第３の実施例を示している。
【００９８】
この実施例では、粉体塗料として、滑り性が良好なポリエステル系のものを使用している。
【００９９】
スライドレール２０ｅは、図１７に示すように、Ｌ型をしている。
【０１００】
粉体容器２１は、第１、第２の実施例と同様に、内部に流動層２１ａと霧化層２１ｂが形成されている。
【０１０１】
粉体容器２１は、角型式で、流動層２１ａの上方の対向面に摩擦帯電ガン２４の吐出ノズル２５が差し込まれている。
【０１０２】
霧化層２１ｂの粉体塗料の濃度は、上部に行けばいくほど薄くなりやすい。
【０１０３】
スライドレール２０ｅは、上下の長さが長いので、膜厚を均一性にするために、被塗装物２０であるスライドレール２０ｅを流動層２１ａ内にディッピングした後、スライドレール２０ｅを上昇させて、スライドレール２０ｅが霧化層２１ｂ内を十分に通過させることにより安定した均一な塗膜を形成できるようにしている。
【０１０４】
スライドレール２０ｅは、７本をハンガー４４に並列に吊るして、粉体容器２１の開口部２７から粉体容器２１に挿入し、塗装後に、上方へ引き上げるようにしている。
【０１０５】
スライドレール２０ｅは、塗装前に、脱脂、リン酸鉄処理、水洗、水切り乾燥を行なう。
【０１０６】
スライドレール２０ｅは、ハンギングされたまま、粉体容器２１の上面にタクト運転にて搬送され、粉体容器２１の流動層２１ａにディッピングされる。
【０１０７】
そして、ディッピングしたままで摩擦帯電ガン２４を作動させ、流動層２１ａの上面の霧化層２１ｂの粉体塗料と摩擦帯電した粉体塗料とを混合させる。
【０１０８】
その後に、スライドレール２０ｅを上昇させて、摩擦帯電した粉体塗料が混合された霧化層２１ｂを通過させると、スライドレール２０ｅに粉体塗料が均一に付着する。
【０１０９】
第３の実施例では、粉体容器２１の開口部２７の上方に、吸引フード２６を設け、オーバースプレー粉を回収に塗料タンク２９に回収している。
【０１１０】
塗料タンク２９から摩擦帯電ガン２４への供給や、粉体容器２１の側面部に流動槽２１ａの高さを一定にするために、オーバーフロー用のスリット３３を設置している点は、第１、第２の実施例と同じである。
【０１１１】
スライドレール２０ｅは、塗装後、高周波装置内にてメルト、硬化を行う。
【０１１２】
この第３の実施例において、吐出ノズル２５からの吐出量を１２０ｇ/ｍｉｎにして塗装試験を行ったところ、膜厚は、表４の通りになった。
【０１１３】
この塗装試験の膜厚の測定箇所は、図１７に示す通りである。なお、膜厚（μｍ）は、１つのハンガー４４に吊るした７本のスライドレール２０ｅの平均値を示している。塗装試験は計３回行った。
【０１１４】
【表４】
【符号の説明】
【０１１５】
２０ 被塗装物
２０ａ ローター
２０ｂ ティース
２０ｃ コア軸
２０ｄ スライドシャフト
２０ｅ スライドレール
２１ 粉体容器
２１ａ 流動層
２１ｂ 霧化層
２２ 多孔質材料
２３ 流動エアー
２４ 摩擦帯電ガン
２５ 吐出ノズル
２６ 吸引フード
２７ 開口部
２８ 集塵機
２９ 塗料タンク
３０ スクリュー搬送装置
３１ チャック
３２ スクリュー
３３ スリット
３４ 定量供給装置
３５ インジェクター
３６ ダンパー
３７ 排気ダクト
３８ テストピース
３９ 余剰粉体除去槽
４０ 焼付炉
４１ シャフト用設置台
４２ 粉体流路パイプ
４３ ハンガー
４４ ハンガー
４５ 濃度調節用ダンパー
【技術分野】
【０００１】
この発明は、摩擦帯電した粉体塗料を被塗装物に吹き付けることなく、高効率で付着させることができる粉体塗装装置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、病院のパーテーションの塗装にも多く用いられている。
【０００４】
また、粉体塗装は、我が国の基幹産業の一つである自動車の部品の塗装にも多く使用され、ワイパー、ミッション、ドライブシャフト、ブレーキパッド、アルミホイール、ナンバープレートの他、自動車部品を稼働させる小型モーターの絶縁塗装にも使用されている。自動車には、パワーウィンドウ、カーミラー、ドアロック、ヘッドライト、ステアリングロック、パワーシート、シートベルト、電動パーキングブレーキ、トランスファーの他、コックピット、エンジン周辺等に一台当たり１００〜２００個の小型モーターが使用されている。今後は、ハイブリット車や電気自動車の駆動用モーターへの採用も考えられている。
【０００５】
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に吹き付けることによって行っている。
【０００６】
コロナガンの場合は、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被塗装物に付着させている。
【０００７】
また、摩擦帯電ガンは、ガン内に、例えば非導電性樹脂チューブが収容されており、この非導電性樹脂チューブ内に粉体塗料を通過させて、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るものであり、ガン先から吐出した電荷を帯びた粉体塗料は、静電気力で被塗装物に付着する。
【０００８】
当然、上記の２つの方式とも、図１８に示すように、塗装ガン１から被塗装物２に向けて、例えばコンプレッサーのエアーなどの強制エアーによって粉体塗料３を吐出するため、被塗装物２に付着しないオーバースプレー粉が発生する。このため、塗装作業は、塗装ブース４内で行われ、被塗装物２に付着しないオーバースプレー粉を塗装ブース４に設けた吸引口５から吸引回収している。吸引回収したオーバースプレー粉は、精選装置などを通過させて再使用される。
【０００９】
しかしながら、回収粉の塗料粒度分布は、新粉と大きくかけ離れ、被塗装物２に付着しにくい塗料も多くなる。このため、被塗装物２への付き回りに問題が残り、多数の塗装ガンでの塗装を余儀なくされる。
【００１０】
摩擦帯電ガンは、コロナガンのように電場がないため、凹凸形状の被塗装物であっても、内面部への粉体塗料の入り込みがよい。
【００１１】
このため、径方向にティースが狭い間隔で多数並ぶモーターのローターに、絶縁被膜を形成する塗装にも使用することができる。
【００１２】
摩擦帯電ガン６でローター２ａの塗装を行うには、図１９に示すように、塗装ブース４内に、ローター２ａを移動させるスクリュー搬送装置７を設け、このスクリュー搬送装置７によって塗装ブース４内を通過するローター２ａに対して、摩擦帯電ガン６の分岐する吐出ノズル８から粉体塗料を吹き付けることによって可能である。
【００１３】
ところが、摩擦帯電ガン６は、帯電チューブ内を強い搬送エアーによって勢いよく通過させることによって、粉体塗料を摩擦帯電させているため、吐出される粉体塗料に含まれる搬送エアーのエアー圧が高く、被塗装物に付着した粉体塗料を吹き飛ばしてしまうので、薄膜塗装には適しているが、厚膜塗装には適さない。
【００１４】
図１９に示すような摩擦帯電ガン６を使用する塗装装置によってモーターのローター２ａの絶縁被膜の塗装を行う場合には、１００μｍ以下の薄膜タイプの塗装は行なえても、２００μｍ以上の厚膜タイプの塗装は行えないという問題があった。
【００１５】
一方、塗装ガンからの吹き付けによらない粉体塗装装置として、静電流動浸漬装置がある。
【００１６】
静電流動浸漬装置は、図２０に示すように、粉体塗料を収容した粉体容器９に、高圧発生器１０によって高電圧が与えられるコロナ電極１１を設置し、コロナ電極１１によって発生させた電場により、粉体容器９を通過する被塗装物２に、粉体塗料を付着させる装置である。
【００１７】
この静電流動浸漬装置の粉体容器９は、底部が多孔質の樹脂やキャンパス布等の多孔質材料１２によって仕切られており、多孔質材料１２の下部に流動エアー１３を供給して、内部の粉体塗料をあたかも液体のように流動させている。
【００１８】
そして、コロナ電極１１は、多孔質材料１２の上や、電極の汚れを防ぐために、多孔質材料１２の内部や下面に設置され、コロナ電極１１と被塗装物２との間で電場を形成するようにしている。
【００１９】
この場合、粉体容器９内は、粉体塗料があたかも液体のように流動している流動層１４の部分と、流動層１４の上方に霧化（クラウド）した状態の霧化層１５の部分とが形成される。そして、粉体塗料が液体のように流動している流動層１４の部分に被塗装物２を浸漬させても、粉体塗料は被塗装物２に付着しないが、多孔質材料１２の付近のコロナ電極１１からの電場によって霧化層１５の部分の霧化（クラウド）した粉体塗料は被塗装物２に付着する。
【００２０】
このような塗装方法の例は、非特許文献１にも開示されている。非特許文献１では、流動化した粉体塗料内に、例えば被塗装物の２／３ほどを浸漬させ、霧化層（クラウド）内で１／３を塗装させ、被塗装物を徐々に上げることにより、残りの箇所を霧化層（クラウド）内を通過させることによって十分に塗装させている。
【００２１】
このように、流動層１４の部分に被塗装物２を浸漬させても、粉体塗料２は被塗装物２に付着しないのは、流動層１４は液体のように流動する密な粉体塗料の層であるため、流動層１４内の空気が希薄で電場ができないためであると考えられている。
【００２２】
コロナ電極１１を粉体容器９内に設置する静電流動浸漬装置においては、流動層１４の上部の霧化層１５のみでの塗装になるため、被塗装物２の大きさが限定される。その第１の理由は、霧化層１５の部分はその高さが低く、一般には、１００ｍｍ程度の被塗装物２までしか塗装ができないとされている。第２の理由は、コロナ電極１１と被塗装物２との距離が離れると、電場が形成されなくなるため、一般に被塗装物２とコロナ電極１１との距離は２５０ｍｍ程度が最大の距離とされている。
【００２３】
したがって、コロナ電極１１を粉体容器９に設置した静電流動浸漬装置においては、被塗装物２は、図２０に示すように、マイクロモーターなどの小さいものに限定される。このため、一般には、粉体塗料が液体のように流動している流動層１４内には被塗装物２を浸漬することなく、被塗装物２を、流動層１４の上に形成される霧化層１５を通過させることにより、霧化層１５の粉体塗料を被塗装物２に付着させる塗装を行っているというのが現状である。
【００２４】
また、コロナ電極１１を粉体容器９に設置した静電流動浸漬装置においては、粉体容器９の材質は、絶縁性のものに限られる。即ち、粉体容器９の材質が、導電性、例えば金属であると、コロナ電極１１から放電された、電子は全て近くの粉体容器９の（金属）材料に放電されてしまい、被塗装物２との間で電場を形成することができず、粉体塗料を被塗装物２に付着させることができなくなる。
【００２５】
また、コロナ電極１１を設置した多孔質材料１２から被塗装物２への距離が大きくなると、つまりコロナ電極１１から離れると、粉体塗料が浮遊していても、被塗装物２との間での電界が弱くなり、粉体塗料が付着し難くなる。
【００２６】
さらに、別な塗装方法として静電気を使用しない流動浸漬方式があり、自転車の籠、ネットフェンスなどの塗装に多く採用されている。
【００２７】
この方法は、図２１に示すように、被塗装物２を搬送するライン１６に沿って、予熱炉１７、粉体塗料を流動状態で収容する流動槽１８、焼き付け乾燥炉１９を設置し、予熱炉１７内で被塗装物２を物温で２７０℃程度に予熱した後、昇降可能な流動槽１８の上方に被塗装物２を移動させ、流動槽１８を上昇させて流動槽１８内に被塗装物２を浸漬させることにより、被塗装物２の表面に粉体塗料を熔融付着させるという方法である。この後、流動槽１８を下降させて被塗装物２を取り出し、焼き付け乾燥炉１９に供給して、再加熱を約２００℃の温度で行って、被塗装物２の表面に付着した塗料の塗膜肌を平滑にする。その後、ライン１６から脱荷を行う。
【００２８】
この予熱浸漬による方法では、膜厚が４００μｍ以上と非常に厚膜になる。また、使用できる粉体塗料が、塩化ビニル、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂に限られ、エポキシ、ポリエステル系の粉体塗料は一般的に使用することができない。また、予熱後の浸漬により、粉体塗料が垂れた状態になり易い。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２９】
【非特許文献１】コーテック株式会社発行、「静電粉体塗装」 Ｊ・Ｆ・Ｈｕｇｈｅｓ著、６０〜６５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
上記のように、粉体塗料を被塗装物に対して吐出して塗装を行う従来の静電塗装方法は、凹凸部のある被塗装物やネットフェンスのように細い線材から形成されたものでは、粉体塗料が当たりにくい箇所ができると、その部分が塗装不良になり易い。
【００３１】
また、吐出した塗料の多くがオーバースプレー粉になるため、塗着効率が悪いという問題がある。
【００３２】
一方、粉体塗料を収容した粉体容器内にコロナ電極を設置した静電流動浸漬装置による塗装方法は、ガン塗装に比べて被塗装物周辺への粉体塗料の滞留時間は多いものの、粉体塗料が絶えずその箇所に留まらないため、特に塗装の難しい凹凸部への入り込みに難がある。また、コロナ電極の電界が被塗装物の凹部に到達し難いし、凹部の周辺に粉体塗料を留めることも難しい。
【００３３】
また、被塗装物を予熱して行う流動浸漬塗装方法は、粉体塗料の使用効率はよいが、被塗装物の予熱が必要であると共に、厚膜になるという問題がある。また、使用できる粉体塗料が限定されるという問題もある。
【００３４】
そこで、この発明は、粉体塗料の吹き付け塗装では、粉体塗料が入り込み難い凹凸部を有する被塗装物であっても、凹凸部の内部の隅々まで十分な膜厚で塗装することができ、しかも粉体塗料の使用効率がよい粉体塗装装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
前記の課題を解決するために、この発明に係る粉体塗装装置は、底面の多孔質材料から流動エアーが供給される粉体容器内に粉体塗料を収容し、流動エアーによって粉体容器内の下部に粉体塗料の流動層と、上部に粉体塗料の霧化層を形成し、粉体容器内の流動層の上面に、摩擦帯電ガンによって摩擦帯電させた粉体塗料を吐出する吐出ノズルを設置し、この吐出ノズルから吐出された摩擦帯電した粉体塗料と、霧化層の粉体塗料とを混合し、この混合粉体を被塗装物に接触させて被塗装物に混合粉体を付着させるようにしたものである。
【００３６】
上記混合粉体と被塗装物との接触は、粉体容器の内部で行ってもよいし、粉体容器の上部に、混合粉体の流出通路を形成し、この流出通路内で混合粉体と被塗装物とを接触させてもよい。
【００３７】
上記吐出ノズルは、流動層の上面に対し、水平又は上向き、あるいは下向きに向けられている
【００３８】
摩擦帯電ガンの吐出ノズルは、多数本に分岐させて粉体容器内に設置することが好ましい。
【００３９】
上記吐出ノズルの先端を、屈曲可能な角度調整ノズルによって形成してもよい。
【００４０】
上記粉体容器を、円形タンクにしてもよい。
【００４１】
上記粉体容器は、非導電性樹脂または金属、導電性樹脂などの導電材によって形成することができる。
【発明の効果】
【００４２】
この発明の粉体塗装装置は、以上のように、霧化状態の粉体塗料と、摩擦帯電した粉体塗料とを混合することにより、霧化状態の粉体塗料も電荷を帯びたような状態となり、凹凸形状の被塗装物であっても、隅々まで粉体塗料が付着する。
【００４３】
そして、摩擦帯電ガンから吐出される粉体塗料は、霧化状態の粉体塗料と混合させられることにより、吐出エアーが弱められるため、吐出エアーによる粉体塗料の吹き飛ばしがなく、粉体塗料が十分な厚みで付着する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の第１の実施例を示す概略縦断正面図である。
【図２】（ａ）は第１の実施例の被塗装物の正面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】この発明の第１の実施例の概略平面図である。
【図４】粉体容器に差し込む吐出ノズルの設置例を示す部分断面図である。
【図５】粉体容器に差し込む吐出ノズルの設置例を示す部分断面図である。
【図６】粉体容器に差し込む吐出ノズルの設置例を示す部分断面図である。
【図７】（ａ）（ｂ）は吐出ノズルの変更例を示す分断面図である。
【図８】この発明の塗装試験装置を示す概略縦断正面図である。
【図９】この発明の第１の実施例の塗装装置を使用した塗装実験の被塗装物の膜厚測定点を示す側面図である。
【図１０】この発明の第１の実施例の塗装工程を示す概略平面図である。
【図１１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は粉体容器に差し込む吐出ノズルと摩擦帯電ガンとの関係を示す部分断面図である。
【図１２】この発明の第２の実施例を示す概略縦断正面図である。
【図１３】図１２の部分横断面図である。
【図１４】この発明の第２の実施例の被塗装物を示す斜視図である。
【図１５】（ａ）はこの発明の第２の実施例の塗装装置を使用した塗装実験の被塗装物の膜厚測定点を示す端面図、（ｂ）は正面図である。
【図１６】この発明の第３の実施例を示す概略縦断正面図である。
【図１７】この発明の第３の実施例の塗装装置を使用した塗装実験の被塗装物の膜厚測定点を示す側面図である。
【図１８】従来の静電塗装装置の概略図である。
【図１９】従来の摩擦帯電ガンを使用する静電塗装装置の概略図である。
【図２０】従来の静電流動浸漬装置の概略図である。
【図２１】従来の予熱浸漬装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
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、被塗装物２０が、モーターのローター２０ａであるこの発明の第１の実施例である。
【００４６】
ローター２０ａは、図２(ａ)（ｂ）に示すように、径方向にティース２０ｂが狭い間隔で多数並び、ティース２０ｂの外面に絶縁被膜が設けられる。第１の実施例は、この絶縁被膜を粉体塗装によって形成するものであり、粉体塗料として緑色のエポキシ系粉体塗料を使用している。
【００４７】
この第１の実施例の粉体塗装装置は、図１に示すように、底面の多孔質材料２２を介して流動エアー２３が供給される粉体容器２１を有する。粉体容器２１内には、粉体塗料が収容されている。粉体容器２１内の粉体塗料は、下部が底面からの流動エアー２３によって液体のような状態で流動する流動層２１ａになり、上部が霧化状態（クラウド状態）で漂う霧化層２１ｂになる。
【００４８】
粉体容器２１内の流動層２１ａの上面には、摩擦帯電ガン２４の多数本に分岐された吐出ノズル２５が差し込まれ、この吐出ノズル２５から摩擦帯電した粉体塗料が粉体容器２１内に供給され、霧化層２１ｂの粉体塗料と混合される。
【００４９】
粉体容器２１の材質は、上記の実施例では、ステンレスを採用しているが、導電性樹脂によって形成してもよい。粉体容器２１は、接地されており、導電性材料によって形成することにより、粉体容器２１の総電荷を少なくすることができる。
【００５０】
また、粉体容器２１を従来の静電流動浸漬装置と同様に、絶縁材料、例えば、塩化ビニル製のタンクにしても付着量、付き回りに差は生じない。
【００５１】
粉体容器２１の上面には、吸引フード２６が設置され、粉体容器２１の上面の開口部２７から霧化層２１ｂの粉体塗料と混合された摩擦帯電した粉体塗料が引き出されている。
【００５２】
吸引フード２６によって回収された粉体塗料は、集塵機２８を経て塗料タンク２９に送られて再利用に供される。
【００５３】
粉体容器２１の上面には、開口部２７に沿ってスクリュー搬送装置３０が設置され、このスクリュー搬送装置３０によって、被塗装物２０であるローター２０ａが回転しながら、開口部２７の一端から他端に向かって所定の速度で移送されるようになっている。
【００５４】
粉体容器２１の上面の開口部２７からは、霧化層２１ｂの粉体塗料と摩擦帯電した粉体塗料とが混合状態で引き出され、この引き出し流路中を被塗装物２０であるローター２０ａが通過し、ローター２０ａの狭いティース２０ｂ間に霧化層２１ｂの粉体塗料と摩擦帯電した粉体塗料とが混合状態で浸入する。
【００５５】
ローター２０ａのコア軸２０ｃは、スクリュー搬送装置３０のチャック３１によってマスキングされている。スクリュー搬送装置３０のスクリュー３２は導電性材料によって形成され、スクリュー３２を介して被塗装物２０であるローター２０ａが接地（アース）されている。
【００５６】
ローター２０ａの外面には、霧化層２１ｂの粉体塗料と摩擦帯電した粉体塗料とが付着する。
【００５７】
付着する粉体塗料の膜厚は、ローター２０ａを移送するスクリュー搬送装置３０の速度を変更することにより調整することができる。即ち、ローター２０ａの移送速度を遅くすれば、粉体塗料の付着時間が長くなるので、それだけ膜厚が厚くなる。反対に移送速度を速くすれば、粉体塗料の付着時間が短くなるので、膜厚が薄くなる。
【００５８】
摩擦帯電ガン２４の吐出ノズル２５は、多数本に分岐され、図３に示すように、ローター２０ａの移送方向に沿っての対向するように４角形の粉体容器２１内に２列に挿し込まれている。
【００５９】
吐出ノズル２５の向きは、流動層２１ａの上面に対して、水平、斜め下方、斜め上方に組合せて配置される。
【００６０】
吐出ノズル２５の向きを、流動層２１ａの上面に対して、図４に示すように、水平に、あるいは図５に示すように、斜め上方に向けると、流動層２１ａの上面から霧状に粉体塗料が立ち昇り難く、反対に、図６に示すように、斜め下方に向けると、流動層２１ａの上面から霧状に立ち昇り易くなる。したがって、吐出ノズル２５の向きを適宜変更することにより、霧化層２１ｂに含まれる粉体塗料の濃度を調整することができる。
【００６１】
吐出ノズル２５は、図７（ａ）（ｂ）に示すように、向きを自在に変えることができる構造にしてもよい。
【００６２】
霧化層２１ｂに含まれる粉体塗料の濃度調整は、吐出ノズル２５の向きの他、吐出ノズル２５から吐出される搬送エアーの量、流動エアー２３の量によって行うことができる。
【００６３】
粉体容器２１の側面部には、流動槽２１ａの高さを一定にするために、オーバーフロー用のスリット３３が設置され、オーバーフローした粉体塗料は、塗料タンク２９に集められる。この塗料タンク２９には、吸引フード２６から吸引したオーバースプレー粉が集塵機２８を経て回収される。塗料タンク２９に集められた粉体塗料は、定量供給装置３４を介してインジェクター３５によって摩擦帯電ガン２４に供給される。
【００６４】
また、塗料タンク２９には、新粉タンクから粉体塗料が補給される。
【００６５】
粉体容器２１の上方には、霧化層２１ｂの粉体塗料の濃度を調整するために、ダンパー３６を備えた排気ダクト３７が設けられ、排気ダクト３７は吸引フード２６に接続されている。
【００６６】
ところで、霧化層２１ｂの粉体塗料が摩擦帯電した粉体塗料と共に、被塗装物２０に付着するのは、霧化層２１ｂの粉体塗料と摩擦帯電した粉体塗料とが混合されたことにより、霧化層２１ｂの粉体塗料に疑似帯電が行われたと考えられる。
【００６７】
このことを実験的に確認するために、図８に示すように、粉体容器２１の開口部２７の上面に平板のテストピース３８を設置し、粉体容器２１内の流動層２１ａの粉体塗料の色を白色にして、摩擦帯電ガン２４の吐出ノズル２５から粉体容器２１内に吐出される粉体塗料の色を緑色にして、摩擦帯電ガン２４の吐出ノズル２５からの粉体塗料の供給を行った場合、即ち、摩擦帯電ガン２４をＯＮにした場合と、摩擦帯電ガン２４の吐出ノズル２５からの粉体塗料の供給を停止した場合、即ち、摩擦帯電ガン２４をＯＦＦにした場合とについて、テストピース３８に粉体塗料がどのように付着するのかについて実験を行った。
【００６８】
実験は、要望膜厚８０μｍに対して摩擦帯電ガン２４からの吐出量を２０ｇ／ｍｉｎで、搬送エアーを０．１ＭＰａに設定して行った。
【００６９】
摩擦帯電ガン２４がＯＦＦの場合には、テストピース３８には粉体容器２１内の白色の粉体塗料がほとんど付着しなかった。次いで、摩擦帯電ガン２４をＯＮにすると、テストピース３８に、白色と緑色の粉体塗料が混合された状態で付着した。この付着した白色と緑色の粉体塗料は、塗膜の内部まで混合された状態で付着しており、白色の粉体塗料は、摩擦帯電により電荷を帯びた緑色の粉体塗料と混合されることにより、疑似帯電して、緑色の粉体塗料と共に、テストピース３８に付着したものと考えられる。
この実験結果を纏めると、表１の通りである。
【００７０】
【表１】
【００７１】
次に、図１に示す実施例の塗装装置を使用し、摩擦帯電ガン２４の吐出量３０ｇ／ｍｉｎ、搬送エアー０．１ＭＰａで、スクリュー搬送装置３０の搬送速度を１．０ｍ／ｍｉｎと０．６ｍ／ｍｉｎでモーターロータの塗装実験を行った結果を、表２に示す。
【００７２】
その結果、搬送速度を０．６ｍ／ｍｉｎにした塗装では、搬送速度を１．０ｍ／ｍｉｎの塗装よりも膜厚が厚く、要望膜厚として２００μｍのものが得られた。
【００７３】
表２は、４ロットの塗装で、各ロット１０個ずつの膜厚（μｍ）の平均値であり、膜厚の測定点は、図９のａ〜ｐ点である。
【００７４】
【表２】
【００７５】
上記のようにして塗装したローター２０ａは、図１０に示すように、余剰粉体除去槽３９の上で、ローラー刷毛及びエアーナイフで外周の余剰粉を取り除いた後、高周波加熱装置及び熱風循環炉を備える焼付炉４０において塗膜を熔融硬化させた後に脱荷される。
【００７６】
図１の実施例では、摩擦帯電ガン２４の吐出ノズル２５を流動層２１ａの上方の霧化層２１ｂに配置したが、図１１（ａ）に示すように、吐出ノズル２５を流動層２１ａ内に配置してもよい。吐出ノズル２５を流動層２１ａ内に配置した場合、吐出ノズル２５から流動層２１ａ内の粉体塗料が逆流するおそれがある。このため、図１１（ｂ）又は図１１（ｃ）に示すように、吐出ノズル２５の供給パイプを、吐出ノズル２５の手前で流動層２１ａの上方に屈曲する部分を設け、逆流を防止することが望ましい。
【００７７】
次に、図１２及び図１３は、自動車部品であるスライドシャフト２０ｄを被塗装物２０とする塗装装置の実施例を示している。
【００７８】
スライドシャフト２０ｄは、図１４に示すように、例えば、長さ２３０ｍｍ、幅２３ｍｍで、断面が十文字の形状をしている。
【００７９】
このスライドシャフト２０ｄの外面は、３００μｍの塗装を行なった後に、切削により２００〜２５０μｍの膜厚に仕上げられる。塗装面は、図１４のＡの範囲である。粉体塗料は、ナイロン系の粉体塗料、例えば、アルケマ社製のものを使用する。
【００８０】
スライドシャフト２０ｄを塗装する際には塗装前に、脱脂を行い、ショットブラストの後、プライマー処理を行い、その後、乾燥を行なう。
【００８１】
粉体容器２１の上面には、シャフト用設置台４１を設け、このシャフト用設置台４１に、摩擦帯電ガン２４から吐出された帯電した粉体塗料と混合された霧化層２１ｂの粉体塗料を上方へ引き出す粉体流路パイプ４２が８本、環状に設置されている。
【００８２】
この８本の粉体流路パイプ４２内に、被塗装物２０である８本のスライドシャフト２０ｄをハンガー４３に吊るして、上方から挿入すると、粉体流路パイプ４２の内面とスライドシャフト２０ｄの外面との隙間を通過する粉体塗料がスライドシャフト２０ｄの外面に付着する。
粉体流路パイプ４２の内径は、スライドシャフト２０ｄの外径より１０〜３０ｍｍ大きい。
【００８３】
粉体流路パイプ４２の内径と被塗装物２０であるスライドシャフト２０ｄとの隙間は、粉体塗料の粒度分布、要望膜厚等の条件により、適宜に決定する。
【００８４】
シャフト用設置台４１の中心部には、粉体容器２１内の霧化層２１ｂの粉体塗料濃度を調整する濃度調節用ダンパー４５を設置している。
【００８５】
摩擦帯電ガン２４から分岐延長された複数の吐出ノズル２５は、粉体容器２１の側面に均一に並べられている。
【００８６】
吐出ノズル２５は、粉体容器２１内の流動層２１ａの上面よりも上方に差し込まれている。吐出ノズル２５を粉体容器２１内の流動層２１ａの上面よりも上方に差し込む理由は、吐出ノズル２５から摩擦した粉体塗料が吐出した後、塗装が終了した時点で、吐出をＯＦＦにすると、流動層２１ａの粉体塗料は水のように漂っているために、吐出ノズル２５から摩擦帯電ガン２４に向かって流動層２１ａ内の粉体塗料が逆流し、その後、流動層２１ａ内の粉体エアー抜けて、吐出ノズル２５と摩擦帯電ガン２４との間の供給パイプ内で粉体塗料が閉塞状態になるおそれがある。この閉塞状態をなくすために、吐出ノズル２５を流動層２１ａの上面よりも上方に差し込むことにより、閉塞状態を防止できる。
【００８７】
吐出ノズル２５を流動層２１ａに差し込む場合には、図１１（ｂ）（ｃ）に示すように、吐出ノズル２５の手前の供給パイプに、流動層２１ａの上面よりも上方に屈曲する屈曲部を形成することにより、吐出ノズル２５及び摩擦帯電ガン２４への粉体塗料の逆流を防止する。
【００８８】
摩擦帯電ガン２４の吐出ノズル２５から吐出された電荷を持った粉体塗料は、流動層２１ａ内で流動した粉体塗料に当たり、流動化した粉体塗料と混合され、流動層２１ａ上にクラウド状態（霧化状態）の雰囲気を作る。クラウド状態の粉体塗料は、粉体流路パイプ４１とスライドシャフト２０ｄの隙間を通過する。
【００８９】
この第２の実施例では、スライドシャフト２０ｄを固定したが、より均一性を上げるためにスライドシャフト２０ｄを粉体流路パイプ４２内で回転させてもよい。
【００９０】
粉体流路パイプ４１内での塗装は、1回でもよいが、例えば、スライドシャフト２０ｄの上下をひっくり返して再度塗装を行なってもよい。スライドシャフト２０ｄは、塗装後、高周波装置内にてメルト、硬化を行う。
【００９１】
この第２の実施例において、吐出ノズル２５からの吐出を１００ｇ/ｍｉｎで５５秒間行ったところ、膜厚は、表３の通りになった。
【００９２】
この塗装試験の膜厚の測定箇所は、図１５（ａ）（ｂ）に示す通りである。
【００９３】
なお、膜厚（μｍ）は、８本のスライドシャフト２０ｄの平均値を示している。
【００９４】
【表３】
【００９５】
第２の実施例では、粉体容器２１が円形であり、粉体流路パイプ４１の上方の周囲４個所に、吸引フード２６を設け、オーバースプレー粉を回収に塗料タンク２９に回収している。
【００９６】
塗料タンク２９から摩擦帯電ガン２４への供給や、粉体容器２１の側面部に流動槽２１ａの高さを一定にするために、オーバーフロー用のスリット３３を設置している点は、第１の実施例と同じである。
【００９７】
次に、図１６は、冷蔵庫の棚板のスライドレール２０ｅを被塗装物２０とするこの発明の第３の実施例を示している。
【００９８】
この実施例では、粉体塗料として、滑り性が良好なポリエステル系のものを使用している。
【００９９】
スライドレール２０ｅは、図１７に示すように、Ｌ型をしている。
【０１００】
粉体容器２１は、第１、第２の実施例と同様に、内部に流動層２１ａと霧化層２１ｂが形成されている。
【０１０１】
粉体容器２１は、角型式で、流動層２１ａの上方の対向面に摩擦帯電ガン２４の吐出ノズル２５が差し込まれている。
【０１０２】
霧化層２１ｂの粉体塗料の濃度は、上部に行けばいくほど薄くなりやすい。
【０１０３】
スライドレール２０ｅは、上下の長さが長いので、膜厚を均一性にするために、被塗装物２０であるスライドレール２０ｅを流動層２１ａ内にディッピングした後、スライドレール２０ｅを上昇させて、スライドレール２０ｅが霧化層２１ｂ内を十分に通過させることにより安定した均一な塗膜を形成できるようにしている。
【０１０４】
スライドレール２０ｅは、７本をハンガー４４に並列に吊るして、粉体容器２１の開口部２７から粉体容器２１に挿入し、塗装後に、上方へ引き上げるようにしている。
【０１０５】
スライドレール２０ｅは、塗装前に、脱脂、リン酸鉄処理、水洗、水切り乾燥を行なう。
【０１０６】
スライドレール２０ｅは、ハンギングされたまま、粉体容器２１の上面にタクト運転にて搬送され、粉体容器２１の流動層２１ａにディッピングされる。
【０１０７】
そして、ディッピングしたままで摩擦帯電ガン２４を作動させ、流動層２１ａの上面の霧化層２１ｂの粉体塗料と摩擦帯電した粉体塗料とを混合させる。
【０１０８】
その後に、スライドレール２０ｅを上昇させて、摩擦帯電した粉体塗料が混合された霧化層２１ｂを通過させると、スライドレール２０ｅに粉体塗料が均一に付着する。
【０１０９】
第３の実施例では、粉体容器２１の開口部２７の上方に、吸引フード２６を設け、オーバースプレー粉を回収に塗料タンク２９に回収している。
【０１１０】
塗料タンク２９から摩擦帯電ガン２４への供給や、粉体容器２１の側面部に流動槽２１ａの高さを一定にするために、オーバーフロー用のスリット３３を設置している点は、第１、第２の実施例と同じである。
【０１１１】
スライドレール２０ｅは、塗装後、高周波装置内にてメルト、硬化を行う。
【０１１２】
この第３の実施例において、吐出ノズル２５からの吐出量を１２０ｇ/ｍｉｎにして塗装試験を行ったところ、膜厚は、表４の通りになった。
【０１１３】
この塗装試験の膜厚の測定箇所は、図１７に示す通りである。なお、膜厚（μｍ）は、１つのハンガー４４に吊るした７本のスライドレール２０ｅの平均値を示している。塗装試験は計３回行った。
【０１１４】
【表４】
【符号の説明】
【０１１５】
２０ 被塗装物
２０ａ ローター
２０ｂ ティース
２０ｃ コア軸
２０ｄ スライドシャフト
２０ｅ スライドレール
２１ 粉体容器
２１ａ 流動層
２１ｂ 霧化層
２２ 多孔質材料
２３ 流動エアー
２４ 摩擦帯電ガン
２５ 吐出ノズル
２６ 吸引フード
２７ 開口部
２８ 集塵機
２９ 塗料タンク
３０ スクリュー搬送装置
３１ チャック
３２ スクリュー
３３ スリット
３４ 定量供給装置
３５ インジェクター
３６ ダンパー
３７ 排気ダクト
３８ テストピース
３９ 余剰粉体除去槽
４０ 焼付炉
４１ シャフト用設置台
４２ 粉体流路パイプ
４３ ハンガー
４４ ハンガー
４５ 濃度調節用ダンパー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面の多孔板から流動エアーが供給される粉体容器内に粉体塗料を収容し、流動エアーによって粉体容器内の下部に粉体塗料の流動層と、上部に粉体塗料の霧化層を形成し、粉体容器内の流動層の上面に、摩擦帯電ガンによって摩擦帯電させた粉体塗料を吐出する吐出ノズルを設置し、この吐出ノズルから吐出された摩擦帯電した粉体塗料と、霧化層の粉体塗料とを混合し、この混合粉体を被塗装物に接触させて被塗装物に混合粉体を付着させることを特徴とする粉体塗装装置。
【請求項２】
上記粉体容器の内部で、混合粉体と被塗装物とを接触させて被塗装物に混合粉体を付着させることを特徴とする請求項１記載の粉体塗装装置。
【請求項３】
上記粉体容器の上部に、混合粉体の流出通路を形成し、この流出通路内で混合粉体と被塗装物とを接触させて被塗装物に混合粉体を付着させることを特徴とする請求項１記載の粉体塗装装置。
【請求項４】
上記吐出ノズルが、流動層の上面に向けられている請求項１〜３のいずれかに記載の粉体塗装装置。
【請求項５】
摩擦帯電ガンの吐出ノズルが多数本に分岐している請求項１〜４のいずれかに記載の粉体塗装装置。
【請求項６】
上記吐出ノズルの先端が、屈曲可能な角度調整ノズルによって形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の粉体塗装装置。
【請求項７】
上記粉体容器が円形タンクになっている請求項１〜６のいずれかに記載の粉体塗装装置。
【請求項８】
上記粉体容器が、非導電性樹脂または金属、導電性樹脂などの導電材によって形成されている請求項１〜７のいずれかに記載の粉体塗装装置。
【請求項１】
底面の多孔板から流動エアーが供給される粉体容器内に粉体塗料を収容し、流動エアーによって粉体容器内の下部に粉体塗料の流動層と、上部に粉体塗料の霧化層を形成し、粉体容器内の流動層の上面に、摩擦帯電ガンによって摩擦帯電させた粉体塗料を吐出する吐出ノズルを設置し、この吐出ノズルから吐出された摩擦帯電した粉体塗料と、霧化層の粉体塗料とを混合し、この混合粉体を被塗装物に接触させて被塗装物に混合粉体を付着させることを特徴とする粉体塗装装置。
【請求項２】
上記粉体容器の内部で、混合粉体と被塗装物とを接触させて被塗装物に混合粉体を付着させることを特徴とする請求項１記載の粉体塗装装置。
【請求項３】
上記粉体容器の上部に、混合粉体の流出通路を形成し、この流出通路内で混合粉体と被塗装物とを接触させて被塗装物に混合粉体を付着させることを特徴とする請求項１記載の粉体塗装装置。
【請求項４】
上記吐出ノズルが、流動層の上面に向けられている請求項１〜３のいずれかに記載の粉体塗装装置。
【請求項５】
摩擦帯電ガンの吐出ノズルが多数本に分岐している請求項１〜４のいずれかに記載の粉体塗装装置。
【請求項６】
上記吐出ノズルの先端が、屈曲可能な角度調整ノズルによって形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の粉体塗装装置。
【請求項７】
上記粉体容器が円形タンクになっている請求項１〜６のいずれかに記載の粉体塗装装置。
【請求項８】
上記粉体容器が、非導電性樹脂または金属、導電性樹脂などの導電材によって形成されている請求項１〜７のいずれかに記載の粉体塗装装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−７０８（Ｐ２０１３−７０８Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３６９３２（Ｐ２０１１−１３６９３２）
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【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２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２１日（２０１１．６．２１）
【出願人】（０００１１７００９）旭サナック株式会社 (194)
【Ｆターム（参考）】
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