鋼棒の塗装装置
【課題】簡単な構成で鋼棒、特に異形鋼棒の表面に形成された塗装膜を損なうことなく、確実に鋼棒を冷却することができるようにした鋼棒の塗装装置を提供する。
【解決手段】鋼棒１５を軸方向に搬送する搬送手段と、搬送手段により搬送される鋼棒１５を予熱する加熱手段と、加熱手段により予熱された鋼棒１５の表面に粉体塗料を静電噴射する塗装手段と、粉体塗料が静電噴射された鋼棒を水冷する冷却手段３０と、を含む鋼棒の塗装装置１０であって、冷却手段３０が、鋼棒１５の通路に沿って入口及び出口を有する冷却槽３１と、冷却槽の入口から排出される冷却水を貯水槽に戻す帰還手段３２，３３と、冷却水を所定温度に保持する貯水槽３４と、貯水槽３４からの冷却水を冷却槽３１の出口側に設けられた給水口から入口側に向かって給水する給水手段３５と、を備えるように、鋼棒の塗装装置を構成する。
【解決手段】鋼棒１５を軸方向に搬送する搬送手段と、搬送手段により搬送される鋼棒１５を予熱する加熱手段と、加熱手段により予熱された鋼棒１５の表面に粉体塗料を静電噴射する塗装手段と、粉体塗料が静電噴射された鋼棒を水冷する冷却手段３０と、を含む鋼棒の塗装装置１０であって、冷却手段３０が、鋼棒１５の通路に沿って入口及び出口を有する冷却槽３１と、冷却槽の入口から排出される冷却水を貯水槽に戻す帰還手段３２，３３と、冷却水を所定温度に保持する貯水槽３４と、貯水槽３４からの冷却水を冷却槽３１の出口側に設けられた給水口から入口側に向かって給水する給水手段３５と、を備えるように、鋼棒の塗装装置を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼棒を粉体塗料により塗装するための塗装装置に関し、特に粉体塗料の塗装後に鋼棒を冷却するための冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築や土木の分野においては、近年、腐蝕環境下で構造物を建築施工や土木施工する状況が増えてきており、このような構造物の建築及び土木のために使用される鉄筋コンクリート高強度鋼材（これを「鋼棒」と総称する。）は、その表面に、エポキシ系粉末塗料を塗装したものが使用されている。
【０００３】
このような鋼棒の表面へのエポキシ系粉末塗料の塗布においては、塗布膜の厚さができるだけ薄くすると共に、鋼棒の曲げ等において付着性が損なわれないようにすることが重要である。このために、このような鋼棒の塗装装置及び塗装方法が種々工夫されている。例えば本出願人による特許文献１では、異形鉄筋を予熱し、その表面にエポキシ系粉体塗料を静電塗装する場合に、上記異形鉄筋を軸方向送りしつつ誘導加熱手段により所定予熱温度よりも１０〜２０℃高温に加熱のうえ、送り速度と異形形状とから定まる表面均熱までの所定時間後に異形鉄筋の表面へエポキシ系粉体塗料を静電噴射するようにし、次いで可及的に少数配置した送りローラと塗料被覆異形鉄筋表面との接触点に冷却水の細流を流すようにして搬送し、少なくとも粉体塗料硬化後に塗装鉄筋の表面を水冷するようにしたことを特徴とする、異形鉄筋の塗装方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特公平０６−０１６８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１による異形鉄筋の塗装方法及び装置においては、塗装後における鋼棒の冷却のために、送りローラと鋼棒の表面との接触点に対して、冷却水の細流を流すことにより鋼棒の表面を水冷するようにしている。
【０００６】
しかしながら、鋼棒は塗装前に誘導加熱手段により例えば２５０℃前後まで予熱されているので、塗装後においても鋼棒は高温を保持している。このため、送りローラと鋼棒の表面との接触点における冷却水の細流を流しただけでは、十分に冷却することができず、その後の搬送等において、鋼棒の表面に形成された塗布膜が傷ついたり付着性が損なわれてしまうことがある。
【０００７】
本発明は、上記課題点に鑑み、簡単な構成で、鋼棒、特に異形鋼棒の表面に形成された塗装膜を損なうことなく、確実に鋼棒を冷却することができるようにした鋼棒の塗装装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、本発明の構成によれば、鋼棒を軸方向に搬送する搬送手段と、搬送手段により搬送される鋼棒を予熱する加熱手段と、加熱手段により予熱された鋼棒の表面に粉体塗料を帯電噴射する塗装手段と、粉体塗料が帯電噴射された鋼棒を水冷する冷却手段と、を含む鋼棒の塗装装置であって、冷却手段が、鋼棒の通路に沿って入口及び出口を有する冷却槽と、冷却槽の入口から排出される冷却水を貯水槽に戻す帰還手段と、冷却水を所定温度に保持する貯水槽と、貯水槽からの冷却水を冷却槽の出口側に設けられた給水口から入口側に向かって給水する給水手段と、を備えるようにした鋼棒の塗装装置により達成される。
【０００９】
上記構成によれば、通路に沿って搬送される鋼棒がチャンバー内で、塗装手段により粉体塗料を帯電噴射することにより、鋼棒の表面に粉体塗料が付着して、塗装が行なわれ、その後冷却手段により鋼棒が冷却される。
その際、冷却手段内では通路に沿って搬送される鋼棒が、排水部から入口を通って冷却槽内に進入し、冷却槽内の冷却水中に浸漬されることにより冷却されて、冷却槽の出口から外部に排出される。
従って、鋼棒は、冷却水中に浸漬されることによって確実に且つ十分に冷却されるので、塗装膜が剥がれたり傷ついたり、また塗装膜の付着性が損なわれてしまうようなことがない。
【００１０】
また、冷却槽内では、出口側に設けられた給水口から新たな冷却水が供給され、入口側に向かって流れるので、冷却槽内で常に高い水位が保持される。従って、冷却槽内で鋼棒が効率良く冷却されることになる。
さらに、冷却槽の入口と鋼棒との間の間隙から排水部内に漏出する冷却水は、帰還手段によって貯水槽内に戻され、再び給水手段によって冷却槽内に再供給されるので、冷却水が効率よく使用される。
【００１１】
本発明による鋼棒の塗装装置は、好ましくは、冷却槽に設けられた給水口が、入口側に向かって、かつ、鋼棒の搬送軸に対して所定の角度で配置されている。
上記構成によれば、給水口から冷却槽内に供給される冷却水が入口側に向かって噴射されることになるので、冷却槽内で出口側から入口側に向かう冷却水の流れがより確実に生じる。
【００１２】
上記構成において、角度は、好ましくは、４５°以上７５°以下である。
上記構成によれば、冷却槽内の冷却水の流れを乱流ではなく整流にでき、加熱され表面に樹脂が塗布された鋼棒を冷却する際の樹脂の剥離を防止することができる。
【００１３】
本発明による鋼棒の塗装装置は、好ましくは、冷却槽が、その出口に冷却槽内に圧縮空気を噴射する給気口を備えており、圧縮空気源から給気口を介して冷却槽内に噴射される圧縮空気により、冷却槽の出口と鋼棒との間の間隙から外部に漏出しようとする冷却水が冷却槽内に押し戻される。
上記構成によれば、給気口を介して出口に向かって噴射される圧縮空気によって、冷却槽の出口から外部に漏出しようとする冷却水が冷却槽内に押し戻されるので、冷却槽の出口から冷却水が漏出するようなことはない。従って、冷却槽内で出口側から入口側に向かう冷却水の流れが損なわれるようなことはない。
【００１４】
本発明による鋼棒の塗装装置は、好ましくは、貯水槽内の冷却水が、常に所定温度に保持されている。
上記構成によれば、例えば貯水槽内で冷却水がチラー等により冷却されることにより、給水手段により冷却槽内に供給される新たな冷却水が常に所定温度に保持されるので、冷却槽内を搬送される鋼棒が効率良く且つ十分に冷却される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の鋼棒の塗装装置によれば、簡単な構成で、鋼棒、特に異形鋼棒の表面に形成された塗装膜を損なうことなく、確実に鋼棒を冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明による鋼棒の塗装装置１０の一実施形態の構成を示している。
図１において、鋼棒の塗装装置１０は、搬送手段１１と、加熱手段１２と、塗装手段２０と、冷却手段３０と、から構成されている。
【００１７】
搬送手段１１は、図示の場合、搬送すべき鋼棒１５を上下から挟み込んで、所定速度で回転駆動される複数対の駆動ローラ１１ａから構成されており、鋼棒１５を通路Ｐに沿って軸方向に搬送する。これにより、例えば１０ｍの定尺に切断された鋼棒１５が連続的にまたは間欠的に所定速度、例えば３３ｍｍ／秒で搬送される。
【００１８】
加熱手段１２は、図示の場合、通路Ｐ上で所定間隔に配置された二つの誘導加熱コイル１２ａ，１２ｂから構成されている。これらの誘導加熱コイル１２ａ，１２ｂは、それぞれ多巻されており、それぞれ図示しない所定出力・周波数から成る誘導加熱電源に接続されている。鋼棒１５は、上記搬送手段１１により通路Ｐを所定速度で搬送されて加熱手段１２の通過時に表面加熱され、所定の表面温度、即ち塗布すべき粉体塗料の分解温度以下の温度、例えば２７０℃程度の温度まで加熱される。
【００１９】
図２は図１の鋼棒の塗装装置１０における塗装手段２０の構成を示す概略断面、図３は図１の鋼棒の塗装装置１０における塗装手段２０の支持部材２２を示す部分拡大斜視図で、図４は図３の支持部材２２の断面図である。
図２〜図４に示すように、塗装手段２０は、図２に示すように、チャンバー２１と、支持部材２２と、噴射管２３と、塗料供給源２４と、塗料回収装置２５と、から構成されている。
【００２０】
チャンバー２１は内部が常圧雰囲気になっており、鋼棒１５の通路Ｐ上にそれぞれ入口２１ａ及び出口２１ｂを備えている。これらの入口２１ａ及び出口２１ｂには、それぞれチャンバー２１の中心に向かって通路Ｐに沿って支持部材２２の手前まで延びる保護管２１ｃ，２１ｄが設けられている。
【００２１】
保護管２１ｃ，２１ｄは、それぞれ内側を鋼棒１５が通路Ｐを通過し得るように、通路Ｐを包囲しており、入口２１ａ及び出口２１ｂに対して気密的に取り付けられている。
さらに、チャンバー２１の入口２１ａの手前（上流側）には、図１に示すように、受けローラ２６が設けられている。受けローラ２６は接地(アース)されている。
【００２２】
受けローラ２６は、その上方周面により搬送手段１１によって加熱手段１２を介して搬送されてくる鋼棒１５を支持し回転することにより、鋼棒１５をチャンバー２１内に送り込む。
【００２３】
支持部材２２は、チャンバー２１の内部の中心付近に配置され、鋼棒１５の通路Ｐの中心軸と同心の中空円筒状に形成されている。支持部材２２は、図３及び図４に示すように、支持棒２２ａによりチャンバー２１に対して保持されている。
【００２４】
支持部材２２は、その周面に複数組、図示の場合、二組の支持孔２２ｂ，２２ｃと、抜き孔２２ｄと、を有している。一組の支持孔２２ｂは、それぞれ同じ半径ｄを有しており、図４に示すように、中心軸Ｏに関して等角度間隔に、図示の場合、３０度間隔で配置された１２個の支持孔が、中心軸Ｏに沿って前後にずれて配置されている。即ち、支持孔２２ｂは、鋼棒１５の通路Ｐに対して前後にずれた二段に配置されている。
【００２５】
他の組の支持孔２２ｃは、中心軸Ｏに関して等角度間隔に配置されていると共に、上述した組の支持孔２２ｂとは異なる直径を有している。
【００２６】
これにより、各組の支持孔２２ｂ，２２ｃはそれぞれ中心軸Ｏに関して規則性をもって配置されている。
【００２７】
抜き孔２２ｄは、支持部材２２の支持孔２２ｂのない領域に設けられており、支持部材２２自体の重量を軽くすると共に、支持部材２２への粉体塗料の付着量を低減するものである。
【００２８】
噴射管２３は、フッ素樹脂等からなる中空管状の噴射ガンとして構成されており、塗料は中空管状の管璧との摩擦によって帯電する。図示の場合には、噴射管２３のそれぞれ先端が、通路Ｐの中心にほぼ垂直に向くように一つの組の支持孔２２ｂに支持されている。 なお、粉体塗料の噴射流量に応じて、異なる直径を有する噴射管２３が対応する直径の支持孔２２ｃに支持されるようにしてもよい。各噴射管２３は、図４に示すように、その他端が塗料供給源２４に接続されている。
【００２９】
これにより、各噴射管２３は支持部材２２の中心軸Ｏに関して規則性をもって配置されることになり、塗料供給源２４から供給される粉体塗料を支持部材２２の中心付近の通路Ｐに向かって均等に噴射する。
なお、各噴射管２３の一端は、帯電噴射ガンとして構成されていてもよい。
【００３０】
塗料供給源２４は公知の構成であって、圧縮空気等を利用して例えばエポキシ系の粉体塗料を所定の例えば３０ｇ／分の流量で各噴射管２３に対して供給する。
【００３１】
塗料回収装置２５は、チャンバー２１の底部に配置されたスクリューコンベア２５ａと、チャンバー２１の入口２１ａ及び出口２１ｂに設けられた押し込みノズル２５ｂ，２５ｃと、チャンバー２１の底部の吸引口２１ｅから粉体塗料を吸引するサイクロン式回収装置２５ｄと、サイクロン式回収装置２５ｄから粉体塗料を吸引して双方の押し込みノズル２５ｂ，２５ｃに供給するブロアー２５ｅと、から構成されている。
【００３２】
スクリューコンベア２５ａはモータ２５ｆにより駆動され、チャンバー２１の底部に堆積した粉体塗料を吸引口２１ｅに導く。
【００３３】
押し込みノズル２５ｂ，２５ｃは、チャンバー２１の入口２１ａ及び出口２１ｂから保護管２１ｃ，２１ｄ内に粉体塗料を吹き込むことにより、チャンバー２１内に回収した粉体塗料を再供給すると共に、チャンバー２１内から各保護管２１ｃ，２１ｄ内を通って外側に出ようとする粉体塗料をチャンバー２１内に押し戻す。
【００３４】
これにより、チャンバー２１の入口２１ａ及び出口２１ｂからの粉体塗料の流出が防止されると共に、チャンバー２１内における粉体塗料の流れが一定に保持される。
【００３５】
サイクロン式回収装置２５ｄは、チャンバー２１内に堆積した粉体塗料を吸引口２１ｅから吸引して回収する。ブロアー２５ｅは、サイクロン式回収装置２５ｄ内に回収された粉体塗料の一部を各押し込みノズル２５ｂ，２５ｃに供給する。
なお、図示の場合、ブロアー２５ｅにより供給される粉体塗料の一部は、サイクロン式回収装置２５ｄに戻される。
【００３６】
図５は、図１の塗装装置１０における冷却手段３０の構成を示す概略断面図である。
図５に示すように、冷却手段３０は、塗装手段２０に隣接して、鋼棒１５の通路Ｐに沿って配置された樋型の冷却槽３１と、冷却槽３１の上流側に配置された排水部３２と、ドレーンパン３３と、ドレーンパン３３の一側に設けられた貯水槽３４と、給水ポンプ３５と、圧縮空気源３６と、から構成されている。
【００３７】
冷却槽３１は密閉式に構成されており、鋼棒１５の搬送方向の下流側に設けられた給水口３１ａを介して給水ポンプ３５によって貯水槽３４から給水されることで上流側に向かって水流が形成される。
ここで、給水口３１ａは、冷却槽３１内で上流側に向かって例えば４５度だけ傾斜して配置されている。これにより、給水口３１ａから冷却槽３１内に放出される水流が上流側に進むことになる。
【００３８】
給水口３１ａの具体例について説明する。
図６は図５の冷却手段３０の給水口３１ａの概略断面図であり、図７は図６の給水口３１ａのＡ−Ａ方向に沿った平面図である。
図６及び７に示すように、給水口３１ａは円錐状冷却器３８から構成されている。円錐状冷却器３８において、鋼棒１５の通路となる搬送軸線Ｐの上部及び下部には、それぞれ冷却水供給配管３８ａと給気口３１ｄとが配設されている。
【００３９】
円錐状冷却器３８は、冷却槽３１内で入口（上流）側から軸方向、つまり鋼棒１５の搬送軸線Ｐに対して所定の角度の傾斜面を有している。この角度（θ）が好ましくは４５〜７５°である。複数の冷却水噴射孔Ｈが、円錐状冷却器３８の傾斜面に対して直角となるように穿孔されている。この円錐状冷却器３８の中心には、被冷却物である表面に樹脂を塗布した鋼棒１５の直径に対応し、かつ、被冷却物を通過させる穴が設けられており、被冷却物の通路となる。このため、円錐状冷却器３８は、表面に樹脂が塗布された鋼棒１５の円周方向から冷却することができる。
これにより、円錐状冷却器３８から冷却槽３１内に噴射される水流Ｗは上流側に向かって進む。つまり、冷却水は鋼棒１５の搬送方向に対して対向して流れる。
【００４０】
冷却手段３０で冷却される被冷却物は、加熱した鋼棒１５の表面に樹脂を塗布したものであるので、被冷却物に直接冷却水を噴射して冷却した場合、剥離等の不具合を起こすことがあり得るので、冷却水を被冷却物の表面に沿って被冷却物の出口３１ｃ側から乱流とならずに整流として流して冷却することが好ましい。
【００４１】
加熱した鋼棒１５の表面に樹脂を塗布して冷却した場合、鋼棒１５の表面に塗付した樹脂の剥離等の不具合が生起しないように、円錐状冷却器３８の傾斜面の角度θを４５〜７５°としている。角度が４５°未満では、冷却水が乱流となり易く樹脂の剥離が生じ好ましくない。逆に、角度が７５°を越えると、冷却効果が低下するので好ましくない。また、円錐状冷却器３８の傾斜面の角度は、被冷却物に対して６０°以上７０°以下の範囲がより好ましいことが分かった。
【００４２】
冷却槽３１は、その鋼棒１５の通路Ｐ上に入口３１ｂ，出口３１ｃを有している。ここで、冷却槽３１の下流側の出口３１ｃに隣接して給気口３１ｄが設けられている。圧縮空気源３６から送出される圧縮空気により、出口３１ｃから鋼棒１５と共に付着して漏れ出す冷却水を冷却槽３１へ一部戻すと同時に、ドレーンパン３３内に落とすことで、冷却槽３１の出口３１ｃからの冷却水の排出が阻止される。
【００４３】
ここで、圧縮空気源３６から給気口３１ｄを介して冷却槽３１へ圧縮空気を送出する目的は、鋼棒１５に付着して漏れてくる冷却水を冷却槽３１外部へ漏れないように、圧縮空気でドレーンパン３３上に落とすことが主であり、漏れてくる冷却水の一部を出口３１ｃ方向へ戻ることも考慮している。このため、圧縮空気の流量や圧力は、冷却槽３１内の水流が整流となるように、整流に影響の無い範囲とすることが好ましい。
【００４４】
これらの操作により、冷却槽３１内において、冷却水が水密、つまり満杯な状態で冷却槽３１内を満たしている。鋼棒１５は、軸方向の下流側から上流側に流れる乱流ではなく整流状態の冷却水で冷却されるので、鋼棒１５の表面に塗布された被膜に影響を与えずに被膜された鋼棒１５が冷却される。
【００４５】
冷却槽３１内では、給水口３１ａから給水される冷却水と給気口３１ｄから給気される空気により、通路Ｐを搬送される鋼棒１５の最上部より上側にて点線で示す水位３１ｅが保持される。つまり、排水部３２とドレーンパン３３とが、冷却槽３１内の冷却を循環させる帰還手段となっている。
【００４６】
排水部３２は、上方が開放した縦樋として構成されており、冷却槽３１の入口３１ｂから排出された冷却水を受けて、排水口３２ａからドレーンパン３３内に排出する。ドレーンパン３３は、冷却槽３１全体の下方に配置されており、排水部３２及び冷却槽３１の出口３１ｃから排出された冷却水を受けて、貯水槽３４に導くように形成されている。
【００４７】
貯水槽３４には、冷却槽３１に供給される冷却水が貯蔵されている。冷却水は、好ましくは例えばチラー等の図示しない冷却槽３１用の冷却部により、その温度が例えば５℃に保持されている。
【００４８】
本発明実施形態による鋼棒の塗装装置１０は以上のように構成されており、本発明による塗装方法に基づいて、以下のように動作する。
まず、前処理された鋼棒１５は、順次に搬送手段１１により、連続的または間欠的に通路Ｐを所定速度で搬送される。
【００４９】
通路Ｐを搬送される鋼棒１５は加熱手段１２内に導かれ、二つの誘導加熱コイル１２ａ，１２ｂにより表面加熱されて所定の表面温度に予熱される。
続いて、鋼棒１５は、受けローラ２６を介して塗装手段２０のチャンバー２１の入口２１ａから保護管２１ｃを通ってチャンバー２１内に導入される。
【００５０】
チャンバー２１内で、鋼棒１５は、所定速度で通過する際に保護管２１ｃ，２１ｄの間の区間だけチャンバー２１内に露出して、環状の支持部材２２により支持された複数個の噴射管２３から粉体塗料が噴射されることで塗装される。
その際、鋼棒１５の上面へのチャンバー２１内に浮遊する粉体塗料の堆積が、保護管２１ｃ，２１ｄにより阻止される。従って、複数個の噴射管２３が環状に規則的に配置されていることと相まって、鋼棒１５は、その表面全体に亘って均等の厚さで塗装膜が形成されることができる。
【００５１】
さらに、噴射管２３の内径及び個数そして塗布すべき粉体塗料の流量が適宜に選定されることにより、塗装膜ができるだけ薄く形成される。
その後、下流側に搬送される鋼棒１５は、塗装手段２０のチャンバー２１の保護管２１ｄを通って出口２１ｂから搬出される。
【００５２】
次に、塗装手段２０から下流側に搬送される鋼棒１５は、冷却手段３０の排水部３２から冷却槽３１内に進入し、冷却槽３１内で冷却水中に浸漬されることで冷却される。
その後、下流側に搬送される鋼棒１５は、冷却槽３１の出口３１ｃから搬出される。
【００５３】
冷却槽３１から入口３１ｂと鋼棒１５の間の間隙を通って排水部３２内に排水された冷却水は、ドレーンパン３３を通って貯水槽３４に戻され、冷却された後、給水ポンプ３５により再び給水口３１ａから冷却槽３１内に循環される。
【００５４】
また、冷却槽３１の出口３１ｃでは、冷却槽３１内に向かって給気口３１ｄから圧縮空気が給気されているので、出口３１ｃと鋼棒１５との間の間隙から排出されようとする冷却水がこの圧縮空気により押し戻される。従って、冷却槽３１の出口３１ｃからの冷却水の洩れは生じない。
【００５５】
このようにして、搬送手段１１により搬送される鋼棒１５は、受けローラ２６を介して塗装手段２０のチャンバー２１内に導入された後は、その表面が何にも触れることなく冷却手段３０により冷却される。その際、冷却手段３０の冷却槽３１内を搬送される鋼棒１５は、冷却槽３１内で冷却水中に浸漬されるので、確実に且つ十分に冷却されことになり、粉体塗料による塗装膜が確実に硬化され、鋼棒１５の表面に対する付着性が高められる。
【００５６】
従って、冷却手段３０から排出された鋼棒１５は、後処理等のために、例えば図示しない第二の搬送手段により搬送されたとしても、鋼棒１５の表面に形成された塗装膜が傷ついたり、鋼棒１５の表面から塗装膜が剥がれてしまったりすることはない。
【００５７】
ところで、塗装手段２０のチャンバー２１内に浮遊する粉体塗料は、重力により落下して、チャンバー２１の底部に堆積する。チャンバー２１の底部に堆積した粉体塗料は、スクリューコンベア２５ａにより吸引口２１ｅに導かれる。その際、チャンバー２１の底部に堆積した粉体塗料が固まったとしても、スクリューコンベア２５ａの駆動により固まった粉体塗料が崩れて容易に吸引口２１ｅに導かれることになる。
そして、吸引口２１ｅに導かれた粉体塗料は、サイクロン式回収装置２５ｄにより吸引される。
【００５８】
サイクロン式回収装置２５ｄに吸引され回収された粉体塗料は、その一部がブロアー２５ｅにより押し込みノズル２５ｂ，２５ｃからチャンバー２１の入口２１ａ及び出口２１ｂに設けられた保護管２１ｃ，２１ｄ内に噴射される。
これにより、回収された粉体塗料が再びチャンバー２１内に供給されると共に、チャンバー２１内から保護管２１ｃ，２１ｄを通ってチャンバー２１から外部に出ようとする粉体塗料がチャンバー２１内に押し戻される。
従って、チャンバー２１内に浮遊する粉体塗料は、保護管２１ｃ，２１ｄが存在することもあって、入口２１ａ，出口２１ｂからチャンバー２１の外側に漏出しない。
【００５９】
このようにして、塗料回収装置２５によって、チャンバー２１内で堆積した粉体粒子が回収され、再びチャンバー２１内に供給されると共に、チャンバー２１内に浮遊する粉体塗料がチャンバー２１の外側に出ないので、粉体塗料の利用効率が向上し、且つ周囲に対する粉体塗料の飛散が確実に防止される。
【００６０】
本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができる。
例えば、上述した実施形態においては、鋼棒１５の予熱は、二つの誘導加熱コイル１２ａ，１２ｂを備えた加熱手段１２により行なわれているが、これに限らず、他の任意の形式の加熱手段１２が使用されてもよいことは明らかである。
【００６１】
上述した実施形態においては、塗装手段２０が塗料回収装置２５を備えているが、これに限らず、塗料回収装置２５は省略されてもよい。
【００６２】
さらに、上述した実施形態においては、鋼棒１５の表面に粉体塗料を付着させるために、塗装手段２０が備えられているが、これに限らず、鋼棒１５を塗装することができれば、任意の構成の塗装手段２０を使用することも可能である。
【実施例】
【００６３】
以下、本発明による鋼棒の塗装装置１０の具体的な実施例について詳細に説明する。
鋼棒の塗装装置１０を使用し、鋼棒１５にエポキシ樹脂からなる粉体塗料（大日本塗料社製）を塗装した。鋼棒１５としては、平均外径３２ｍｍの異形鉄筋（ネジボン（高周波熱錬株式会社の登録商標）、Ｄ３２）を用いた。塗装前の前処理として、鋼棒１５にはショットブラスト等による表面清浄化を施した。鋼棒１５の送り速度を３０ｍｍ／秒とした。周波数が２５ｋＨｚで出力が２２ｋＷの誘導加熱装置を加熱手段１２として用い、鋼棒１５を２００〜２５０℃に加熱した。鋼棒１５の熱処理状態の一例を示すと、鋼棒１５のチャンバー２１の入口２１ａの表面温度は２４０℃であり、チャンバー２１の出口２１ｂの温度は２３５℃であり、その後で鋼棒１５を冷却槽３１において水温５℃の冷却水で冷却し、４５℃とした。
なお、上記実験例において、塗工後の鋼棒１５にピンホールは認められなかった。
【００６４】
（比較例）
実施例に対する比較例として、保護管２１ｃ、２１ｄを設置しないチャンバー２１を使用し、他は同じ条件によってエポキシ塗料を鋼棒１５に塗装した。
【００６５】
表１に、実施例及び比較例のエポキシ塗料の塗膜厚さ（μｍ）を測定した結果を示す。塗膜の厚さは電磁式厚膜計（ケット科学研究所社製、ＬＥ−３００Ｊ）で測定した。
【表１】
【００６６】
表１の測定値は、実施例及び比較例の鋼棒１５の平滑部、節の低部（節底と呼ぶ）、節の頂部（節頂と呼ぶ）における塗膜の厚さを示している。実施例の場合は、鋼棒１５を４本測定した場合の塗膜厚さとその平均値を示し、比較例の場合は、鋼棒１５が３本について測定した塗膜厚さとその平均値を示している。
【００６７】
実施例の鋼棒１５の場合、平滑部上面の塗膜厚さは２７５μｍ，２９８μｍ，３０４μｍ，２９０μｍで、平均厚さは２９２μｍであった。平滑部下面の塗膜厚さは３０４μｍ，２９６μｍ，３０９μｍ，２８１μｍで、平均厚さは２９８μｍであった。節底の塗膜厚さは２６０μｍ，２７１μｍ，２７６μｍ，２６６μｍで、平均厚さは２６８μｍであった。節頂の塗膜厚さは２６８μｍ，２５８μｍ，２４２μｍ，２８４μｍで、平均厚さは２６３μｍであった。
【００６８】
比較例の鋼棒１５の場合、平滑部の塗膜厚さは３４５μｍ，３４６μｍ，３１３μｍで、平均厚さは３３４μｍであった。節底の塗膜厚さは２６８μｍ，２７８μｍ，２９３μｍで、平均厚さは２８０μｍであった。節頂の塗膜厚さは４０７μｍ，４２２μｍ，４３５μｍで、平均厚さは４２１μｍであった。
【００６９】
表１から明らかなように、実施例の鋼棒１５の塗膜における平滑部の上面及び下面の塗膜厚さは、それぞれ、２９２μｍ，２９８μｍであり、殆ど差がないことが分かる。さらに、実施例の鋼棒１５の平滑部における上面及び下面の塗膜厚さは、比較例の場合よりも約３０μｍ薄くなっていることが分かる。実施例の鋼棒１５では、節底と節頂の塗膜を平均厚さで比較した場合、差が５μｍ程度である。
一方、比較例の場合、節底と節頂の塗膜を平均厚さで比較した場合、差が１４０μｍ程度と非常に大きいことが分かる。これから、実施例の鋼棒１５の塗膜は、比較例の場合よりも塗膜が薄く、かつ、より均一に塗付されていることが判明した。
【００７０】
実施例の鋼棒１５の塗工には、保護管２１ｃ、２１ｄを設置したチャンバー２１を使用しており、塗工に保護管２１ｃ、２１ｄを設置しない比較例と比較すると、粉体塗料が鋼棒１５の表面全体に亘ってより一層均等の厚さとすることができた。保護管２１ｃ、２１ｄをチャンバー２１内に設けることによって、塗膜の厚さを均等にできることが分かる。
【００７１】
実施例の塗工した鋼棒１５を、土木学会基準「エポキシ樹脂塗装鉄筋の曲げ試験方法(ＪＳＣＥ−Ｅ５１５−２００３）」によって曲げ試験を実施した。
曲げ試験条件を以下に示す。
曲げ試験条件
試験本数 ：各水準 ６本（加熱温度２００℃、２４０℃）
曲げ内半径：３Ｄ、４Ｄ（ここで、Ｄは鋼棒１５の直径であり、試験では３２ｍｍである。）
曲げ角度 ：９０°
試験温度 ：室温
【００７２】
曲げ試験における割れ発生率は、下記（１）式で求めた。
Ｐ＝Ａ／Ｎ×１００（％） （１）
ここで、Ｐは割れ発生率（％）、Ａは割れの発生した供試体数、Ｎは全供試体測定数である。
【００７３】
曲げ試験において、曲げ内半径による差は見られなかった。鋼棒１５の加熱温度を２００℃とした場合、１〜２ｍｍ以下のクラックが３３％発生した。鋼棒１５の加熱温度が２４０℃の場合、割れは０％、発生しなかった。
【００７４】
以上述べたように、本発明によれば、簡単な構成により鋼棒１５、特に異形鋼棒１５の表面に形成された塗装膜を損なうことなく、確実に鋼棒１５を冷却することができるようにした、極めて優れた鋼棒の塗装装置１０が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明による鋼棒の塗装装置の一実施形態の全体構成を示す概略図である。
【図２】図１の鋼棒の塗装装置における塗装手段の構成を示す概略断面図である。
【図３】図１の鋼棒の塗装装置における塗装手段の支持部材を示す部分拡大斜視図である。
【図４】図３の支持部材の断面図である。
【図５】図１の鋼棒の塗装装置における冷却手段の構成を示す概略断面図である。
【図６】図５の冷却手段の給水口の概略断面図である。
【図７】図６の給水口のＡ−Ａ方向に沿った平面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０：鋼棒の塗装装置
１１：搬送手段
１１ａ：駆動ローラ
１２：加熱手段
１２ａ，１２ｂ：誘導加熱コイル
１５：鋼棒
２０：塗装手段
２１：チャンバー
２１ａ：入口
２１ｂ：出口
２１ｃ，２１ｄ：保護管
２１ｅ：吸引口
２２：支持部材
２２ａ：支持棒
２２ｂ，２２ｃ：支持孔
２２ｄ：抜き孔
２３：噴射管
２４：塗料供給源
２５：塗料回収装置
２５ａ：スクリューコンベア
２５ｂ，２５ｃ：押し込みノズル
２５ｄ：サイクロン式回収装置
２５ｅ：ブロアー
２５ｆ：モータ
２６：受けローラ
３０：冷却手段
３１：冷却槽
３１ａ：給水口
３１ｂ：入口
３１ｃ：出口
３１ｄ：給気口
３２：排水部
３２ａ：排水口
３３：ドレーンパン
３４：貯水槽
３５：給水ポンプ
３６：圧縮空気源
３８：円錐状冷却器
３８ａ：冷却水供給配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼棒を粉体塗料により塗装するための塗装装置に関し、特に粉体塗料の塗装後に鋼棒を冷却するための冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築や土木の分野においては、近年、腐蝕環境下で構造物を建築施工や土木施工する状況が増えてきており、このような構造物の建築及び土木のために使用される鉄筋コンクリート高強度鋼材（これを「鋼棒」と総称する。）は、その表面に、エポキシ系粉末塗料を塗装したものが使用されている。
【０００３】
このような鋼棒の表面へのエポキシ系粉末塗料の塗布においては、塗布膜の厚さができるだけ薄くすると共に、鋼棒の曲げ等において付着性が損なわれないようにすることが重要である。このために、このような鋼棒の塗装装置及び塗装方法が種々工夫されている。例えば本出願人による特許文献１では、異形鉄筋を予熱し、その表面にエポキシ系粉体塗料を静電塗装する場合に、上記異形鉄筋を軸方向送りしつつ誘導加熱手段により所定予熱温度よりも１０〜２０℃高温に加熱のうえ、送り速度と異形形状とから定まる表面均熱までの所定時間後に異形鉄筋の表面へエポキシ系粉体塗料を静電噴射するようにし、次いで可及的に少数配置した送りローラと塗料被覆異形鉄筋表面との接触点に冷却水の細流を流すようにして搬送し、少なくとも粉体塗料硬化後に塗装鉄筋の表面を水冷するようにしたことを特徴とする、異形鉄筋の塗装方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特公平０６−０１６８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１による異形鉄筋の塗装方法及び装置においては、塗装後における鋼棒の冷却のために、送りローラと鋼棒の表面との接触点に対して、冷却水の細流を流すことにより鋼棒の表面を水冷するようにしている。
【０００６】
しかしながら、鋼棒は塗装前に誘導加熱手段により例えば２５０℃前後まで予熱されているので、塗装後においても鋼棒は高温を保持している。このため、送りローラと鋼棒の表面との接触点における冷却水の細流を流しただけでは、十分に冷却することができず、その後の搬送等において、鋼棒の表面に形成された塗布膜が傷ついたり付着性が損なわれてしまうことがある。
【０００７】
本発明は、上記課題点に鑑み、簡単な構成で、鋼棒、特に異形鋼棒の表面に形成された塗装膜を損なうことなく、確実に鋼棒を冷却することができるようにした鋼棒の塗装装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、本発明の構成によれば、鋼棒を軸方向に搬送する搬送手段と、搬送手段により搬送される鋼棒を予熱する加熱手段と、加熱手段により予熱された鋼棒の表面に粉体塗料を帯電噴射する塗装手段と、粉体塗料が帯電噴射された鋼棒を水冷する冷却手段と、を含む鋼棒の塗装装置であって、冷却手段が、鋼棒の通路に沿って入口及び出口を有する冷却槽と、冷却槽の入口から排出される冷却水を貯水槽に戻す帰還手段と、冷却水を所定温度に保持する貯水槽と、貯水槽からの冷却水を冷却槽の出口側に設けられた給水口から入口側に向かって給水する給水手段と、を備えるようにした鋼棒の塗装装置により達成される。
【０００９】
上記構成によれば、通路に沿って搬送される鋼棒がチャンバー内で、塗装手段により粉体塗料を帯電噴射することにより、鋼棒の表面に粉体塗料が付着して、塗装が行なわれ、その後冷却手段により鋼棒が冷却される。
その際、冷却手段内では通路に沿って搬送される鋼棒が、排水部から入口を通って冷却槽内に進入し、冷却槽内の冷却水中に浸漬されることにより冷却されて、冷却槽の出口から外部に排出される。
従って、鋼棒は、冷却水中に浸漬されることによって確実に且つ十分に冷却されるので、塗装膜が剥がれたり傷ついたり、また塗装膜の付着性が損なわれてしまうようなことがない。
【００１０】
また、冷却槽内では、出口側に設けられた給水口から新たな冷却水が供給され、入口側に向かって流れるので、冷却槽内で常に高い水位が保持される。従って、冷却槽内で鋼棒が効率良く冷却されることになる。
さらに、冷却槽の入口と鋼棒との間の間隙から排水部内に漏出する冷却水は、帰還手段によって貯水槽内に戻され、再び給水手段によって冷却槽内に再供給されるので、冷却水が効率よく使用される。
【００１１】
本発明による鋼棒の塗装装置は、好ましくは、冷却槽に設けられた給水口が、入口側に向かって、かつ、鋼棒の搬送軸に対して所定の角度で配置されている。
上記構成によれば、給水口から冷却槽内に供給される冷却水が入口側に向かって噴射されることになるので、冷却槽内で出口側から入口側に向かう冷却水の流れがより確実に生じる。
【００１２】
上記構成において、角度は、好ましくは、４５°以上７５°以下である。
上記構成によれば、冷却槽内の冷却水の流れを乱流ではなく整流にでき、加熱され表面に樹脂が塗布された鋼棒を冷却する際の樹脂の剥離を防止することができる。
【００１３】
本発明による鋼棒の塗装装置は、好ましくは、冷却槽が、その出口に冷却槽内に圧縮空気を噴射する給気口を備えており、圧縮空気源から給気口を介して冷却槽内に噴射される圧縮空気により、冷却槽の出口と鋼棒との間の間隙から外部に漏出しようとする冷却水が冷却槽内に押し戻される。
上記構成によれば、給気口を介して出口に向かって噴射される圧縮空気によって、冷却槽の出口から外部に漏出しようとする冷却水が冷却槽内に押し戻されるので、冷却槽の出口から冷却水が漏出するようなことはない。従って、冷却槽内で出口側から入口側に向かう冷却水の流れが損なわれるようなことはない。
【００１４】
本発明による鋼棒の塗装装置は、好ましくは、貯水槽内の冷却水が、常に所定温度に保持されている。
上記構成によれば、例えば貯水槽内で冷却水がチラー等により冷却されることにより、給水手段により冷却槽内に供給される新たな冷却水が常に所定温度に保持されるので、冷却槽内を搬送される鋼棒が効率良く且つ十分に冷却される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の鋼棒の塗装装置によれば、簡単な構成で、鋼棒、特に異形鋼棒の表面に形成された塗装膜を損なうことなく、確実に鋼棒を冷却することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に示した実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明による鋼棒の塗装装置１０の一実施形態の構成を示している。
図１において、鋼棒の塗装装置１０は、搬送手段１１と、加熱手段１２と、塗装手段２０と、冷却手段３０と、から構成されている。
【００１７】
搬送手段１１は、図示の場合、搬送すべき鋼棒１５を上下から挟み込んで、所定速度で回転駆動される複数対の駆動ローラ１１ａから構成されており、鋼棒１５を通路Ｐに沿って軸方向に搬送する。これにより、例えば１０ｍの定尺に切断された鋼棒１５が連続的にまたは間欠的に所定速度、例えば３３ｍｍ／秒で搬送される。
【００１８】
加熱手段１２は、図示の場合、通路Ｐ上で所定間隔に配置された二つの誘導加熱コイル１２ａ，１２ｂから構成されている。これらの誘導加熱コイル１２ａ，１２ｂは、それぞれ多巻されており、それぞれ図示しない所定出力・周波数から成る誘導加熱電源に接続されている。鋼棒１５は、上記搬送手段１１により通路Ｐを所定速度で搬送されて加熱手段１２の通過時に表面加熱され、所定の表面温度、即ち塗布すべき粉体塗料の分解温度以下の温度、例えば２７０℃程度の温度まで加熱される。
【００１９】
図２は図１の鋼棒の塗装装置１０における塗装手段２０の構成を示す概略断面、図３は図１の鋼棒の塗装装置１０における塗装手段２０の支持部材２２を示す部分拡大斜視図で、図４は図３の支持部材２２の断面図である。
図２〜図４に示すように、塗装手段２０は、図２に示すように、チャンバー２１と、支持部材２２と、噴射管２３と、塗料供給源２４と、塗料回収装置２５と、から構成されている。
【００２０】
チャンバー２１は内部が常圧雰囲気になっており、鋼棒１５の通路Ｐ上にそれぞれ入口２１ａ及び出口２１ｂを備えている。これらの入口２１ａ及び出口２１ｂには、それぞれチャンバー２１の中心に向かって通路Ｐに沿って支持部材２２の手前まで延びる保護管２１ｃ，２１ｄが設けられている。
【００２１】
保護管２１ｃ，２１ｄは、それぞれ内側を鋼棒１５が通路Ｐを通過し得るように、通路Ｐを包囲しており、入口２１ａ及び出口２１ｂに対して気密的に取り付けられている。
さらに、チャンバー２１の入口２１ａの手前（上流側）には、図１に示すように、受けローラ２６が設けられている。受けローラ２６は接地(アース)されている。
【００２２】
受けローラ２６は、その上方周面により搬送手段１１によって加熱手段１２を介して搬送されてくる鋼棒１５を支持し回転することにより、鋼棒１５をチャンバー２１内に送り込む。
【００２３】
支持部材２２は、チャンバー２１の内部の中心付近に配置され、鋼棒１５の通路Ｐの中心軸と同心の中空円筒状に形成されている。支持部材２２は、図３及び図４に示すように、支持棒２２ａによりチャンバー２１に対して保持されている。
【００２４】
支持部材２２は、その周面に複数組、図示の場合、二組の支持孔２２ｂ，２２ｃと、抜き孔２２ｄと、を有している。一組の支持孔２２ｂは、それぞれ同じ半径ｄを有しており、図４に示すように、中心軸Ｏに関して等角度間隔に、図示の場合、３０度間隔で配置された１２個の支持孔が、中心軸Ｏに沿って前後にずれて配置されている。即ち、支持孔２２ｂは、鋼棒１５の通路Ｐに対して前後にずれた二段に配置されている。
【００２５】
他の組の支持孔２２ｃは、中心軸Ｏに関して等角度間隔に配置されていると共に、上述した組の支持孔２２ｂとは異なる直径を有している。
【００２６】
これにより、各組の支持孔２２ｂ，２２ｃはそれぞれ中心軸Ｏに関して規則性をもって配置されている。
【００２７】
抜き孔２２ｄは、支持部材２２の支持孔２２ｂのない領域に設けられており、支持部材２２自体の重量を軽くすると共に、支持部材２２への粉体塗料の付着量を低減するものである。
【００２８】
噴射管２３は、フッ素樹脂等からなる中空管状の噴射ガンとして構成されており、塗料は中空管状の管璧との摩擦によって帯電する。図示の場合には、噴射管２３のそれぞれ先端が、通路Ｐの中心にほぼ垂直に向くように一つの組の支持孔２２ｂに支持されている。 なお、粉体塗料の噴射流量に応じて、異なる直径を有する噴射管２３が対応する直径の支持孔２２ｃに支持されるようにしてもよい。各噴射管２３は、図４に示すように、その他端が塗料供給源２４に接続されている。
【００２９】
これにより、各噴射管２３は支持部材２２の中心軸Ｏに関して規則性をもって配置されることになり、塗料供給源２４から供給される粉体塗料を支持部材２２の中心付近の通路Ｐに向かって均等に噴射する。
なお、各噴射管２３の一端は、帯電噴射ガンとして構成されていてもよい。
【００３０】
塗料供給源２４は公知の構成であって、圧縮空気等を利用して例えばエポキシ系の粉体塗料を所定の例えば３０ｇ／分の流量で各噴射管２３に対して供給する。
【００３１】
塗料回収装置２５は、チャンバー２１の底部に配置されたスクリューコンベア２５ａと、チャンバー２１の入口２１ａ及び出口２１ｂに設けられた押し込みノズル２５ｂ，２５ｃと、チャンバー２１の底部の吸引口２１ｅから粉体塗料を吸引するサイクロン式回収装置２５ｄと、サイクロン式回収装置２５ｄから粉体塗料を吸引して双方の押し込みノズル２５ｂ，２５ｃに供給するブロアー２５ｅと、から構成されている。
【００３２】
スクリューコンベア２５ａはモータ２５ｆにより駆動され、チャンバー２１の底部に堆積した粉体塗料を吸引口２１ｅに導く。
【００３３】
押し込みノズル２５ｂ，２５ｃは、チャンバー２１の入口２１ａ及び出口２１ｂから保護管２１ｃ，２１ｄ内に粉体塗料を吹き込むことにより、チャンバー２１内に回収した粉体塗料を再供給すると共に、チャンバー２１内から各保護管２１ｃ，２１ｄ内を通って外側に出ようとする粉体塗料をチャンバー２１内に押し戻す。
【００３４】
これにより、チャンバー２１の入口２１ａ及び出口２１ｂからの粉体塗料の流出が防止されると共に、チャンバー２１内における粉体塗料の流れが一定に保持される。
【００３５】
サイクロン式回収装置２５ｄは、チャンバー２１内に堆積した粉体塗料を吸引口２１ｅから吸引して回収する。ブロアー２５ｅは、サイクロン式回収装置２５ｄ内に回収された粉体塗料の一部を各押し込みノズル２５ｂ，２５ｃに供給する。
なお、図示の場合、ブロアー２５ｅにより供給される粉体塗料の一部は、サイクロン式回収装置２５ｄに戻される。
【００３６】
図５は、図１の塗装装置１０における冷却手段３０の構成を示す概略断面図である。
図５に示すように、冷却手段３０は、塗装手段２０に隣接して、鋼棒１５の通路Ｐに沿って配置された樋型の冷却槽３１と、冷却槽３１の上流側に配置された排水部３２と、ドレーンパン３３と、ドレーンパン３３の一側に設けられた貯水槽３４と、給水ポンプ３５と、圧縮空気源３６と、から構成されている。
【００３７】
冷却槽３１は密閉式に構成されており、鋼棒１５の搬送方向の下流側に設けられた給水口３１ａを介して給水ポンプ３５によって貯水槽３４から給水されることで上流側に向かって水流が形成される。
ここで、給水口３１ａは、冷却槽３１内で上流側に向かって例えば４５度だけ傾斜して配置されている。これにより、給水口３１ａから冷却槽３１内に放出される水流が上流側に進むことになる。
【００３８】
給水口３１ａの具体例について説明する。
図６は図５の冷却手段３０の給水口３１ａの概略断面図であり、図７は図６の給水口３１ａのＡ−Ａ方向に沿った平面図である。
図６及び７に示すように、給水口３１ａは円錐状冷却器３８から構成されている。円錐状冷却器３８において、鋼棒１５の通路となる搬送軸線Ｐの上部及び下部には、それぞれ冷却水供給配管３８ａと給気口３１ｄとが配設されている。
【００３９】
円錐状冷却器３８は、冷却槽３１内で入口（上流）側から軸方向、つまり鋼棒１５の搬送軸線Ｐに対して所定の角度の傾斜面を有している。この角度（θ）が好ましくは４５〜７５°である。複数の冷却水噴射孔Ｈが、円錐状冷却器３８の傾斜面に対して直角となるように穿孔されている。この円錐状冷却器３８の中心には、被冷却物である表面に樹脂を塗布した鋼棒１５の直径に対応し、かつ、被冷却物を通過させる穴が設けられており、被冷却物の通路となる。このため、円錐状冷却器３８は、表面に樹脂が塗布された鋼棒１５の円周方向から冷却することができる。
これにより、円錐状冷却器３８から冷却槽３１内に噴射される水流Ｗは上流側に向かって進む。つまり、冷却水は鋼棒１５の搬送方向に対して対向して流れる。
【００４０】
冷却手段３０で冷却される被冷却物は、加熱した鋼棒１５の表面に樹脂を塗布したものであるので、被冷却物に直接冷却水を噴射して冷却した場合、剥離等の不具合を起こすことがあり得るので、冷却水を被冷却物の表面に沿って被冷却物の出口３１ｃ側から乱流とならずに整流として流して冷却することが好ましい。
【００４１】
加熱した鋼棒１５の表面に樹脂を塗布して冷却した場合、鋼棒１５の表面に塗付した樹脂の剥離等の不具合が生起しないように、円錐状冷却器３８の傾斜面の角度θを４５〜７５°としている。角度が４５°未満では、冷却水が乱流となり易く樹脂の剥離が生じ好ましくない。逆に、角度が７５°を越えると、冷却効果が低下するので好ましくない。また、円錐状冷却器３８の傾斜面の角度は、被冷却物に対して６０°以上７０°以下の範囲がより好ましいことが分かった。
【００４２】
冷却槽３１は、その鋼棒１５の通路Ｐ上に入口３１ｂ，出口３１ｃを有している。ここで、冷却槽３１の下流側の出口３１ｃに隣接して給気口３１ｄが設けられている。圧縮空気源３６から送出される圧縮空気により、出口３１ｃから鋼棒１５と共に付着して漏れ出す冷却水を冷却槽３１へ一部戻すと同時に、ドレーンパン３３内に落とすことで、冷却槽３１の出口３１ｃからの冷却水の排出が阻止される。
【００４３】
ここで、圧縮空気源３６から給気口３１ｄを介して冷却槽３１へ圧縮空気を送出する目的は、鋼棒１５に付着して漏れてくる冷却水を冷却槽３１外部へ漏れないように、圧縮空気でドレーンパン３３上に落とすことが主であり、漏れてくる冷却水の一部を出口３１ｃ方向へ戻ることも考慮している。このため、圧縮空気の流量や圧力は、冷却槽３１内の水流が整流となるように、整流に影響の無い範囲とすることが好ましい。
【００４４】
これらの操作により、冷却槽３１内において、冷却水が水密、つまり満杯な状態で冷却槽３１内を満たしている。鋼棒１５は、軸方向の下流側から上流側に流れる乱流ではなく整流状態の冷却水で冷却されるので、鋼棒１５の表面に塗布された被膜に影響を与えずに被膜された鋼棒１５が冷却される。
【００４５】
冷却槽３１内では、給水口３１ａから給水される冷却水と給気口３１ｄから給気される空気により、通路Ｐを搬送される鋼棒１５の最上部より上側にて点線で示す水位３１ｅが保持される。つまり、排水部３２とドレーンパン３３とが、冷却槽３１内の冷却を循環させる帰還手段となっている。
【００４６】
排水部３２は、上方が開放した縦樋として構成されており、冷却槽３１の入口３１ｂから排出された冷却水を受けて、排水口３２ａからドレーンパン３３内に排出する。ドレーンパン３３は、冷却槽３１全体の下方に配置されており、排水部３２及び冷却槽３１の出口３１ｃから排出された冷却水を受けて、貯水槽３４に導くように形成されている。
【００４７】
貯水槽３４には、冷却槽３１に供給される冷却水が貯蔵されている。冷却水は、好ましくは例えばチラー等の図示しない冷却槽３１用の冷却部により、その温度が例えば５℃に保持されている。
【００４８】
本発明実施形態による鋼棒の塗装装置１０は以上のように構成されており、本発明による塗装方法に基づいて、以下のように動作する。
まず、前処理された鋼棒１５は、順次に搬送手段１１により、連続的または間欠的に通路Ｐを所定速度で搬送される。
【００４９】
通路Ｐを搬送される鋼棒１５は加熱手段１２内に導かれ、二つの誘導加熱コイル１２ａ，１２ｂにより表面加熱されて所定の表面温度に予熱される。
続いて、鋼棒１５は、受けローラ２６を介して塗装手段２０のチャンバー２１の入口２１ａから保護管２１ｃを通ってチャンバー２１内に導入される。
【００５０】
チャンバー２１内で、鋼棒１５は、所定速度で通過する際に保護管２１ｃ，２１ｄの間の区間だけチャンバー２１内に露出して、環状の支持部材２２により支持された複数個の噴射管２３から粉体塗料が噴射されることで塗装される。
その際、鋼棒１５の上面へのチャンバー２１内に浮遊する粉体塗料の堆積が、保護管２１ｃ，２１ｄにより阻止される。従って、複数個の噴射管２３が環状に規則的に配置されていることと相まって、鋼棒１５は、その表面全体に亘って均等の厚さで塗装膜が形成されることができる。
【００５１】
さらに、噴射管２３の内径及び個数そして塗布すべき粉体塗料の流量が適宜に選定されることにより、塗装膜ができるだけ薄く形成される。
その後、下流側に搬送される鋼棒１５は、塗装手段２０のチャンバー２１の保護管２１ｄを通って出口２１ｂから搬出される。
【００５２】
次に、塗装手段２０から下流側に搬送される鋼棒１５は、冷却手段３０の排水部３２から冷却槽３１内に進入し、冷却槽３１内で冷却水中に浸漬されることで冷却される。
その後、下流側に搬送される鋼棒１５は、冷却槽３１の出口３１ｃから搬出される。
【００５３】
冷却槽３１から入口３１ｂと鋼棒１５の間の間隙を通って排水部３２内に排水された冷却水は、ドレーンパン３３を通って貯水槽３４に戻され、冷却された後、給水ポンプ３５により再び給水口３１ａから冷却槽３１内に循環される。
【００５４】
また、冷却槽３１の出口３１ｃでは、冷却槽３１内に向かって給気口３１ｄから圧縮空気が給気されているので、出口３１ｃと鋼棒１５との間の間隙から排出されようとする冷却水がこの圧縮空気により押し戻される。従って、冷却槽３１の出口３１ｃからの冷却水の洩れは生じない。
【００５５】
このようにして、搬送手段１１により搬送される鋼棒１５は、受けローラ２６を介して塗装手段２０のチャンバー２１内に導入された後は、その表面が何にも触れることなく冷却手段３０により冷却される。その際、冷却手段３０の冷却槽３１内を搬送される鋼棒１５は、冷却槽３１内で冷却水中に浸漬されるので、確実に且つ十分に冷却されことになり、粉体塗料による塗装膜が確実に硬化され、鋼棒１５の表面に対する付着性が高められる。
【００５６】
従って、冷却手段３０から排出された鋼棒１５は、後処理等のために、例えば図示しない第二の搬送手段により搬送されたとしても、鋼棒１５の表面に形成された塗装膜が傷ついたり、鋼棒１５の表面から塗装膜が剥がれてしまったりすることはない。
【００５７】
ところで、塗装手段２０のチャンバー２１内に浮遊する粉体塗料は、重力により落下して、チャンバー２１の底部に堆積する。チャンバー２１の底部に堆積した粉体塗料は、スクリューコンベア２５ａにより吸引口２１ｅに導かれる。その際、チャンバー２１の底部に堆積した粉体塗料が固まったとしても、スクリューコンベア２５ａの駆動により固まった粉体塗料が崩れて容易に吸引口２１ｅに導かれることになる。
そして、吸引口２１ｅに導かれた粉体塗料は、サイクロン式回収装置２５ｄにより吸引される。
【００５８】
サイクロン式回収装置２５ｄに吸引され回収された粉体塗料は、その一部がブロアー２５ｅにより押し込みノズル２５ｂ，２５ｃからチャンバー２１の入口２１ａ及び出口２１ｂに設けられた保護管２１ｃ，２１ｄ内に噴射される。
これにより、回収された粉体塗料が再びチャンバー２１内に供給されると共に、チャンバー２１内から保護管２１ｃ，２１ｄを通ってチャンバー２１から外部に出ようとする粉体塗料がチャンバー２１内に押し戻される。
従って、チャンバー２１内に浮遊する粉体塗料は、保護管２１ｃ，２１ｄが存在することもあって、入口２１ａ，出口２１ｂからチャンバー２１の外側に漏出しない。
【００５９】
このようにして、塗料回収装置２５によって、チャンバー２１内で堆積した粉体粒子が回収され、再びチャンバー２１内に供給されると共に、チャンバー２１内に浮遊する粉体塗料がチャンバー２１の外側に出ないので、粉体塗料の利用効率が向上し、且つ周囲に対する粉体塗料の飛散が確実に防止される。
【００６０】
本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができる。
例えば、上述した実施形態においては、鋼棒１５の予熱は、二つの誘導加熱コイル１２ａ，１２ｂを備えた加熱手段１２により行なわれているが、これに限らず、他の任意の形式の加熱手段１２が使用されてもよいことは明らかである。
【００６１】
上述した実施形態においては、塗装手段２０が塗料回収装置２５を備えているが、これに限らず、塗料回収装置２５は省略されてもよい。
【００６２】
さらに、上述した実施形態においては、鋼棒１５の表面に粉体塗料を付着させるために、塗装手段２０が備えられているが、これに限らず、鋼棒１５を塗装することができれば、任意の構成の塗装手段２０を使用することも可能である。
【実施例】
【００６３】
以下、本発明による鋼棒の塗装装置１０の具体的な実施例について詳細に説明する。
鋼棒の塗装装置１０を使用し、鋼棒１５にエポキシ樹脂からなる粉体塗料（大日本塗料社製）を塗装した。鋼棒１５としては、平均外径３２ｍｍの異形鉄筋（ネジボン（高周波熱錬株式会社の登録商標）、Ｄ３２）を用いた。塗装前の前処理として、鋼棒１５にはショットブラスト等による表面清浄化を施した。鋼棒１５の送り速度を３０ｍｍ／秒とした。周波数が２５ｋＨｚで出力が２２ｋＷの誘導加熱装置を加熱手段１２として用い、鋼棒１５を２００〜２５０℃に加熱した。鋼棒１５の熱処理状態の一例を示すと、鋼棒１５のチャンバー２１の入口２１ａの表面温度は２４０℃であり、チャンバー２１の出口２１ｂの温度は２３５℃であり、その後で鋼棒１５を冷却槽３１において水温５℃の冷却水で冷却し、４５℃とした。
なお、上記実験例において、塗工後の鋼棒１５にピンホールは認められなかった。
【００６４】
（比較例）
実施例に対する比較例として、保護管２１ｃ、２１ｄを設置しないチャンバー２１を使用し、他は同じ条件によってエポキシ塗料を鋼棒１５に塗装した。
【００６５】
表１に、実施例及び比較例のエポキシ塗料の塗膜厚さ（μｍ）を測定した結果を示す。塗膜の厚さは電磁式厚膜計（ケット科学研究所社製、ＬＥ−３００Ｊ）で測定した。
【表１】
【００６６】
表１の測定値は、実施例及び比較例の鋼棒１５の平滑部、節の低部（節底と呼ぶ）、節の頂部（節頂と呼ぶ）における塗膜の厚さを示している。実施例の場合は、鋼棒１５を４本測定した場合の塗膜厚さとその平均値を示し、比較例の場合は、鋼棒１５が３本について測定した塗膜厚さとその平均値を示している。
【００６７】
実施例の鋼棒１５の場合、平滑部上面の塗膜厚さは２７５μｍ，２９８μｍ，３０４μｍ，２９０μｍで、平均厚さは２９２μｍであった。平滑部下面の塗膜厚さは３０４μｍ，２９６μｍ，３０９μｍ，２８１μｍで、平均厚さは２９８μｍであった。節底の塗膜厚さは２６０μｍ，２７１μｍ，２７６μｍ，２６６μｍで、平均厚さは２６８μｍであった。節頂の塗膜厚さは２６８μｍ，２５８μｍ，２４２μｍ，２８４μｍで、平均厚さは２６３μｍであった。
【００６８】
比較例の鋼棒１５の場合、平滑部の塗膜厚さは３４５μｍ，３４６μｍ，３１３μｍで、平均厚さは３３４μｍであった。節底の塗膜厚さは２６８μｍ，２７８μｍ，２９３μｍで、平均厚さは２８０μｍであった。節頂の塗膜厚さは４０７μｍ，４２２μｍ，４３５μｍで、平均厚さは４２１μｍであった。
【００６９】
表１から明らかなように、実施例の鋼棒１５の塗膜における平滑部の上面及び下面の塗膜厚さは、それぞれ、２９２μｍ，２９８μｍであり、殆ど差がないことが分かる。さらに、実施例の鋼棒１５の平滑部における上面及び下面の塗膜厚さは、比較例の場合よりも約３０μｍ薄くなっていることが分かる。実施例の鋼棒１５では、節底と節頂の塗膜を平均厚さで比較した場合、差が５μｍ程度である。
一方、比較例の場合、節底と節頂の塗膜を平均厚さで比較した場合、差が１４０μｍ程度と非常に大きいことが分かる。これから、実施例の鋼棒１５の塗膜は、比較例の場合よりも塗膜が薄く、かつ、より均一に塗付されていることが判明した。
【００７０】
実施例の鋼棒１５の塗工には、保護管２１ｃ、２１ｄを設置したチャンバー２１を使用しており、塗工に保護管２１ｃ、２１ｄを設置しない比較例と比較すると、粉体塗料が鋼棒１５の表面全体に亘ってより一層均等の厚さとすることができた。保護管２１ｃ、２１ｄをチャンバー２１内に設けることによって、塗膜の厚さを均等にできることが分かる。
【００７１】
実施例の塗工した鋼棒１５を、土木学会基準「エポキシ樹脂塗装鉄筋の曲げ試験方法(ＪＳＣＥ−Ｅ５１５−２００３）」によって曲げ試験を実施した。
曲げ試験条件を以下に示す。
曲げ試験条件
試験本数 ：各水準 ６本（加熱温度２００℃、２４０℃）
曲げ内半径：３Ｄ、４Ｄ（ここで、Ｄは鋼棒１５の直径であり、試験では３２ｍｍである。）
曲げ角度 ：９０°
試験温度 ：室温
【００７２】
曲げ試験における割れ発生率は、下記（１）式で求めた。
Ｐ＝Ａ／Ｎ×１００（％） （１）
ここで、Ｐは割れ発生率（％）、Ａは割れの発生した供試体数、Ｎは全供試体測定数である。
【００７３】
曲げ試験において、曲げ内半径による差は見られなかった。鋼棒１５の加熱温度を２００℃とした場合、１〜２ｍｍ以下のクラックが３３％発生した。鋼棒１５の加熱温度が２４０℃の場合、割れは０％、発生しなかった。
【００７４】
以上述べたように、本発明によれば、簡単な構成により鋼棒１５、特に異形鋼棒１５の表面に形成された塗装膜を損なうことなく、確実に鋼棒１５を冷却することができるようにした、極めて優れた鋼棒の塗装装置１０が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明による鋼棒の塗装装置の一実施形態の全体構成を示す概略図である。
【図２】図１の鋼棒の塗装装置における塗装手段の構成を示す概略断面図である。
【図３】図１の鋼棒の塗装装置における塗装手段の支持部材を示す部分拡大斜視図である。
【図４】図３の支持部材の断面図である。
【図５】図１の鋼棒の塗装装置における冷却手段の構成を示す概略断面図である。
【図６】図５の冷却手段の給水口の概略断面図である。
【図７】図６の給水口のＡ−Ａ方向に沿った平面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０：鋼棒の塗装装置
１１：搬送手段
１１ａ：駆動ローラ
１２：加熱手段
１２ａ，１２ｂ：誘導加熱コイル
１５：鋼棒
２０：塗装手段
２１：チャンバー
２１ａ：入口
２１ｂ：出口
２１ｃ，２１ｄ：保護管
２１ｅ：吸引口
２２：支持部材
２２ａ：支持棒
２２ｂ，２２ｃ：支持孔
２２ｄ：抜き孔
２３：噴射管
２４：塗料供給源
２５：塗料回収装置
２５ａ：スクリューコンベア
２５ｂ，２５ｃ：押し込みノズル
２５ｄ：サイクロン式回収装置
２５ｅ：ブロアー
２５ｆ：モータ
２６：受けローラ
３０：冷却手段
３１：冷却槽
３１ａ：給水口
３１ｂ：入口
３１ｃ：出口
３１ｄ：給気口
３２：排水部
３２ａ：排水口
３３：ドレーンパン
３４：貯水槽
３５：給水ポンプ
３６：圧縮空気源
３８：円錐状冷却器
３８ａ：冷却水供給配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼棒を軸方向に搬送する搬送手段と、搬送手段により搬送される鋼棒を予熱する加熱手段と、加熱手段により予熱された鋼棒の表面に粉体塗料を帯電噴射する塗装手段と、粉体塗料が帯電噴射された鋼棒を水冷する冷却手段と、を含む鋼棒の塗装装置であって、
上記冷却手段が、
鋼棒の通路に沿って入口及び出口を有する冷却槽と、
上記冷却槽の入口から排出される冷却水を貯水槽に戻す帰還手段と、
冷却水を所定温度に保持する貯水槽と、
上記貯水槽からの冷却水を上記冷却槽の出口側に設けられた給水口から入口側に向かって給水する給水手段と、
を備えることを特徴とする、鋼棒の塗装装置。
【請求項２】
前記冷却槽に設けられた給水口が、入口側に向かって、かつ、前記鋼棒の搬送軸に対して所定の角度で配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の鋼棒の塗装装置。
【請求項３】
前記角度が、４５°以上７５°以下であることを特徴とする、請求項２に記載の鋼棒の塗装装置。
【請求項４】
前記冷却槽が、その出口に冷却槽内に圧縮空気を噴射する給気口を備えており、
圧縮空気源から上記給気口を介して冷却槽内に噴射される圧縮空気により、前記冷却槽の出口と前記鋼棒との間の間隙から外部に漏出しようとする冷却水が前記冷却槽内に押し戻されることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の鋼棒の塗装装置。
【請求項５】
前記貯水槽内の冷却水が、常に所定温度に保持されていることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の鋼棒の塗装装置。
【請求項１】
鋼棒を軸方向に搬送する搬送手段と、搬送手段により搬送される鋼棒を予熱する加熱手段と、加熱手段により予熱された鋼棒の表面に粉体塗料を帯電噴射する塗装手段と、粉体塗料が帯電噴射された鋼棒を水冷する冷却手段と、を含む鋼棒の塗装装置であって、
上記冷却手段が、
鋼棒の通路に沿って入口及び出口を有する冷却槽と、
上記冷却槽の入口から排出される冷却水を貯水槽に戻す帰還手段と、
冷却水を所定温度に保持する貯水槽と、
上記貯水槽からの冷却水を上記冷却槽の出口側に設けられた給水口から入口側に向かって給水する給水手段と、
を備えることを特徴とする、鋼棒の塗装装置。
【請求項２】
前記冷却槽に設けられた給水口が、入口側に向かって、かつ、前記鋼棒の搬送軸に対して所定の角度で配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の鋼棒の塗装装置。
【請求項３】
前記角度が、４５°以上７５°以下であることを特徴とする、請求項２に記載の鋼棒の塗装装置。
【請求項４】
前記冷却槽が、その出口に冷却槽内に圧縮空気を噴射する給気口を備えており、
圧縮空気源から上記給気口を介して冷却槽内に噴射される圧縮空気により、前記冷却槽の出口と前記鋼棒との間の間隙から外部に漏出しようとする冷却水が前記冷却槽内に押し戻されることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の鋼棒の塗装装置。
【請求項５】
前記貯水槽内の冷却水が、常に所定温度に保持されていることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の鋼棒の塗装装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−５５３６（Ｐ２０１０−５５３６Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６７９８７（Ｐ２００８−１６７９８７）
【出願日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【出願人】（３９００２９０８９）高周波熱錬株式会社 (288)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【出願人】（３９００２９０８９）高周波熱錬株式会社 (288)
【Ｆターム（参考）】
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