(57)【要約】【課題】マグネシウム合金成形品など微小な巣や湯じわ等の表面欠陥があったとしても塗装外観不良にならない高歩留りの塗装方法及び塗装装置を提供する。【解決手段】塗料を塗布したマグネシウム合金成形品の焼付け中において、焼付け時に温度上昇および反応によって塗膜の粘度が低下した時に、塗膜およびマグネシウム合金成形品に振動を与えることによって、塗膜を流動化させることにより、塗膜表面で凹形状の上部の塗膜へ流れ込み、表面欠陥上の塗膜を平坦化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム合金成形品に塗料を塗布し、焼付けを行う塗装方法において、
マグネシウム合金成形品に塗料を塗布する工程と、
前記塗料を塗布されたマグネシウム合金成形品を振動させながら焼付けを行う工程とを
備えたことを特徴とする塗装方法。
【請求項２】
前記焼付けを行う工程中で、マグネシウム合金成形品に与える振動源の周波数もしくは振幅を変化させることを特徴とする請求項１に記載の塗装方法。
【請求項３】
マグネシウム合金成形品への振動が、超音波であること特徴とする請求項１〜２に記載の塗装方法。
【請求項４】
塗料焼付け型の塗装装置において、
塗料を塗布されたマグネシウム合金成形品の焼付けを行う焼付け機構と、
マグネシウム合金成形品を振動させる振動印加手段とを備えたことを特徴とする塗装装置。
【請求項５】
マグネシウム合金成形品の振動印加手段が、超音波発振器であることを特徴とする請求項４に記載の塗装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネシウム合金成形品の塗装方法及び塗装装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、リサイクルの容易性、軽量性、放熱特性、電磁波シールド特性が優れている点などから、マグネシウム合金が家電製品や自動車部品等の成形材料として注目されている。このマグネシウム合金が使用されている商品群としては、ポータブル家電製品の外装部品(携帯電話、ノート型パソコン、ポータブルＤＶＤプレーヤ、ポータブルＭＤプレーヤ等)や、車両関係の車輪のホイール等が既に実用化されている。
【０００３】
マグネシウム合金成形品は、ダイキャスト法、チクソモールド法などを用いて成形された後、耐食性や美観の向上を目的として化成処理や陽極酸化などの表面処理や、または、表面処理に加えて塗装が施される。
【０００４】
しかしながら、マグネシウム合金成形品の表面には、溶かした金属を鋳型に注湯する際に発生する微小な巣や湯じわなどの表面欠陥が存在しているのが現状であり、この表面欠陥の上に塗布された塗料を焼付けると、塗膜表面が凹形状になったり、溝底部に空気が残存した場合は空気の熱膨張によって塗膜が発泡するなどして、塗装外観不良となる問題があった。
【０００５】
図４は、湯じわなどの溝状の表面欠陥を有する場合に焼付け後に塗膜表面が凹形状になる様子を示し、ここで図４（ａ）は、溝状の表面欠陥として湯じわ１０２を有すマグネシウム合金成形品１０１に溶媒型塗料をスプレー法により塗布した状態を、図４（ｂ）は焼付け後の状態を示す。ここで、塗膜４０６の膜厚は、１０〜３０μｍとする。図４（ａ）塗布後の図に示すように塗料４０３の表面は、湯じわ１０２上で平坦化されている状態にあるが、これを焼付けると、溶剤の揮発及び樹脂の反応によって体積収縮が起こるため、焼付け後の塗膜４０６は塗膜表面で凹形状４０７となる。
【０００６】
また、溶媒型塗料以外の別の塗料、例えば、水溶性の電着塗料や粉体塗料を用いた場合においても、水溶性の電着塗装の場合は塗膜中に含まれた水分が揮発しながら重合して体積収縮し、一方紛体塗料の場合は凝集堆積した塗料粒子が低粘度化して粒子間の空隙を埋めて塗膜が体積収縮することから、溶媒型塗料と同じように湯じわなどの表面欠陥部の塗膜表面は凹形状となり、外観歩留りを低下させるという問題を有していた。
【０００７】
また、塗膜４０３の膜厚を例えば５０μｍ程度に厚くすることにより、この塗膜表面の凹形状におけるへこみ具合を緩和させることは可能であるが、成形品の稜線形状が厚塗り塗装により不明瞭になるため、美観的に実用上は問題があった。
【０００８】
また、この外観不良を避けるために、マグネシウム合金成形品の表面欠陥部分を平滑化させるためにサンディングなどの磨きを行う、パテ埋め修正を行うなどの工程を追加することは、生産性を低下させるという問題があった。
【０００９】
この表面欠陥を有するマグネシウム合金成形品に対しての塗装の問題を解決する従来の塗装方法としては、粉体塗料において被膜形成樹脂の溶融粘度を規定すること、及び、３〜１０μｍの範囲内で異なる平均粒径を有する２種類のフィラーを含ませる組成物を用いるものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
また、マグネシウム材料成形品の表面欠陥部分の塗装を平坦化するために、焼付け硬化型紛体塗料の硬化条件下での溶融最低粘度を規定するものがあった。（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−２７３３９０号公報（第２−６頁）
【特許文献２】特開２００３−１８１３７１号公報（第２−６頁、表１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前記従来の塗装方法では、焼付け後、成形品の表面欠陥部分上で表面平滑な塗膜を得るには不十分であった。特許文献１においては、粒径が異なる２種類のフィラーを含んでいても焼付け中に塗膜が体積収縮を起こすことにあり、特許文献２においては、表面欠陥の凹形状に依存して塗料の溶融粘度が低過ぎる際には塗料が表面欠陥の底に沈んでしまって欠陥部の表面を平坦に覆うことができず、結果として焼付け後の塗膜表面が凹形状の外観不良となること、また、溶融粘度が高すぎる場合は、流動性が不足するため、表面欠陥の底に残存空気が残ることとなり、密着性の低下や加熱による空気の熱膨張により塗膜の発泡が起こり、塗膜が凸形状となることである
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、マグネシウム合金成形品に微小な巣や湯じわ等の表面欠陥があったとしても塗装外観不良にならない高歩留りの塗装方法及び塗装装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の塗装方法は、マグネシウム合金成形品に塗料を塗布する工程と、前記塗料を塗布されたマグネシウム合金成形品を振動させながら焼付けを行う工程とを有す。
【００１３】
一般に粉体塗料や溶剤型塗料などの熱硬化型塗料は、焼付け時に温度上昇及び反応によって一旦粘度が低下した後、硬化していく。本方法は、この塗膜の焼付け中の粘度特性を利用し、塗膜の粘度が低下した時に塗膜及びマグネシウム合金成形品に振動を与えることによって、塗膜の流動化、埋め込み平坦化を促進するものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明の塗装方法によれば、マグネシウム合金成形品に微小な巣や湯じわ等の表面欠陥があったとしても、塗膜表面に凹形状の塗装外観不良を形成せず、高歩留りの塗装を行うことができる。
【００１５】
一方、本発明の塗装装置によれば、マグネシウム合金成形品に微小な巣や湯じわ等の表面欠陥があったとしても、振動を印加できることで塗膜表面に凹形状の塗装外観不良の発生を防ぐことができ、高歩留まりの塗装を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における塗料塗布から焼付けまでの塗料状態を示す、塗装方法の図である。
【００１８】
図１において、マグネシウム合金成形品１０１はその表面に表面欠陥である湯じわ１０２を有している。湯じわ１０２は、最大深さＨで１５μｍ、幅Ｗで９０μｍ、長さ（図示せず）３ｍｍの大きさである。図１（ａ）は粉体塗料１０３が塗布された状態、図１（ｂ）は焼付け中の状態を示し、焼付け中の塗料１０４を担持したマグネシウム合金成形品１０１に振動として超音波１０５が印加されている様子を模式的に示す。図１（ｃ）は塗料の焼付け後の状態を示し、焼付け後の粉体塗料１０６が担持されている。
【００１９】
図２は、本発明の実施の形態１における塗装装置の焼付け炉の構成を示す図であり、焼付け炉２０１内の支持台２０２上に、塗料が塗布されたマグネシウム合金成形品２０３が設置され、支持台２０２には連結棒２０４を介して超音波発振器２０５が連結されている。超音波発振器２０５は超音波制御装置２０６を有している。また、焼付けを行うヒーター２０７、マグネシウム合金成形品２０３の温度を測定する温度計（例えば熱伝対）２０８を有している。なお、ヒーター２０７の電源および制御に関する装置の図示は、省略する。
【００２０】
図３は、本発明の実施の形態１において、粉体塗料の焼付け中の温度上昇及び塗料粘度と焼付け時間の関係を示す図である。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態１における塗装方法について詳細に説明する。
【００２２】
図１に示すように、湯じわ１０２を有すマグネシウム合金成形品１０１（例えば、携帯電話の液晶用筐体部品）に粉体塗料１０３を静電粉体塗装によって焼付け後の膜厚が２５μｍとなるように塗布する。次に、図２に示す焼付け炉２０１内の支持台２０２上に塗料を担持したマグネシウム合金成形品２０３を設置し、マグネシウム合金成形品２０３の温度を温度計２０８で測定し、４０℃から１６０℃まで１０℃／分の昇温速度でヒーター２０７で昇温を行う。１６０℃までの昇温には１２分を要し、この１２分間に、超音波制御装置２０６によって２０ｋＨｚの発振周波数、出力１００Ｗで超音波発振器２０５を起動し、連結棒２０４、支持台２０２を介して、塗料を担持したマグネシウム合金成形品２０３に超音波振動を印加する。この焼成時において、塗料を担持したマグネシウム合金成形品２０３の温度は、図３の点線に示すように、１０℃／分の昇温速度で昇温し、１６０℃に達した時点で１６０℃を保つようにしている。また、熱硬化型の粉体塗料の粘度は、図３の実線に示すように、マグネシウム合金成形品２０３の温度上昇及び樹脂材料の反応によって一旦粘度が低下した後上昇し硬化していく。粉体塗料の最低溶融粘度は１．１Ｐａ・ｓのものを用いた。この時、同時に塗料の体積も収縮していく。塗料粘度の低下が始まった時間から塗料粘度が上昇を始めかつ焼付け温度に達する時間までの間に超音波振動によって、焼付け中の塗料１０４は流動化が促進され、図１（ｂ）に示すように表面欠陥１０２の凹部分の上部の塗膜へ流れ込み、平坦化されることとなる。その後、超音波振動をオフし、１６０℃で２０分間保持させ、表面欠陥１０２上の塗膜表面は平坦化状態で固定されることとなる。なお、塗料の焼成時における粘度特性は、動的粘弾性測定装置（例えばＭＲ−３００ソリキッドメータ（株）レオロジー製等）を用いて測定することができる。
【００２３】
かかる方法によれば、マグネシウム合金成形品を振動させながら焼付けを行うことにより、塗膜焼付け中の粘度低下特性を利用しつつ超音波振動を与えることによって、塗膜を流動化させ表面欠陥の上部の塗膜を平坦化することができる。
【００２４】
なお、本実施の形態において、塗装方法を粉体塗料としたが、溶媒型の塗料、電着塗料としてもよい。また、塗装方法は静電塗装法を用いたが、スプレー法などの周知の塗装法を用いてもよい。また、塗膜の流動を促進するために、マグネシウム合金成形品１０１に与える振動を２０ｋＨｚの超音波としたが、これに限定されるものでなく、公知の圧電アクチュエータや機械的振動などが利用可能である。また塗装方法はマグネシウム合金の成形品を用いたが、アルミニウム合金や亜鉛合金などの様々な金属材料の成形品を用いてもよい。また、塗装方法として単層膜の塗装を用いたが、２層以上の積層塗装に本方法を用いてもよい。また、振動印加手段の周波数または振幅を変化させる、例えば２０ｋＨｚから１０ｋＨｚまでの周波数を、塗料を把持したマグネシウム合金成形品の昇温時に段階的に変化させるなどマグネシウム合金成形品に与える振動モードを変化させて、定在波の影響を回避する構成を採用しても、マグネシウム合金成形品の表面欠陥上の塗膜を平坦化することも可能である。
【００２５】
また、焼付け温度の制御は、マグネシウム合金成形品の温度を熱伝対で測定して行ったが、炉内雰囲気温度と被加熱物温度との相関関係を事前に把握することによって、炉内雰囲気温度により制御を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１における塗装方法の塗料塗布から焼付けまでの塗料状態を示す図
【図２】本発明の実施の形態１における塗装方法の焼付け炉の構成を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における塗装方法の粉体塗料焼付け中のマグネシウム合金成形品の温度上昇及び塗料粘度と焼付け時間の関係を示す図
【図４】従来の塗装方法の塗料塗布から焼付けまでの塗料状態を示す図
【符号の説明】
【００２７】
１０１    マグネシウム合金成形品
１０２    湯じわ
１０３    塗布後の粉体塗料
１０４    焼付け中の粉体塗料
１０５    振動
１０６    焼付け後の粉体塗料
２０１    焼付け炉
２０２    支持台
２０３    マグネシウム合金成形品
２０４    連結棒
２０５    超音波発振器
２０６    超音波制御装置
２０７    ヒーター
２０８    温度計
４０３    塗布後の塗料
４０６    焼付け後の塗膜
４０７    焼付け後の塗膜表面凹形状
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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