(57)【要約】【課題】この発明は、平滑性の優れたトップクリア層を効率よく形成することができる自動車ボディのトップクリア塗装方法を提供することを課題とする。【解決手段】制御回路１５は、粉体流量測定装置７で測定された微粒子塗料Ｆの供給量Ｑｐが設定供給量Ｑｍとなるように吸引エア用圧力レギュレータ１２を調節して吸引エアの流量Ｑｆｍを制御すると共に吸引エアの流量Ｑｆｍと希釈エアの流量Ｑｆｓとの総和である搬送エアの流量Ｑｔが一定となるように希釈エア用圧力レギュレータ１３を調節する。このようにして塗装ガン５に供給された平均粒径１０〜２５μｍの微粒子塗料Ｆは、パルス電圧発生装置６からのパルス状の高電圧を塗装ガン５のコロナ電極に印加することにより発生するコロナ放電によってパルス荷電された後、自動車ボディの表面に塗着される。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に接地された自動車ボディの表面上に荷電粉体塗料を静電塗着してトップクリア層を形成する方法において、
平均粒子径１０〜２５μｍの微粒子塗料を収容する塗料タンクに接続されたインジェクタのメインノズルに圧縮エア源から吸引エアを吹き込ませることにより塗料タンクから微粒子塗料を吸引してガン本体へ供給し、
微粒子塗料の流量を測定してその流量が設定供給量となるように吸引エアの流量を制御すると共に吸引エアの流量との総和が一定となるような流量の希釈エアを圧縮エア源からインジェクタのサブノズルに吹き込ませ、
ガン本体から自動車ボディの表面に向けて微粒子塗料を噴出し、
ガン本体の先端部に設けられた複数のコロナ電極にパルス状の高電圧を印加してコロナ放電を発生させることにより噴出された微粒子塗料を荷電する
ことを特徴とする自動車ボディのトップクリア塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車ボディのトップクリア塗装方法に係り、特に微粒子塗料を用いた静電粉体塗装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車ボディの塗装にあっては、各種の塗装法が採用されているが、環境保全の見地から、溶剤を使用しない、環境に優しい無公害型の塗装法として静電粉体塗装が注目されている。この静電粉体塗装においては、塗料タンクからインジェクタを介して粉体塗料が塗装ガンへ供給され、塗装ガンの先端部に形成されたノズル開口から搬送エア流と共に被塗物である自動車ボディへ向けて噴射される。このとき、塗装ガンの先端部に設けられたピン型電極に高電圧が印加されると共に自動車ボディが接地されており、塗装ガンの電極から自動車ボディへ向けてコロナ放電が発生している。このため、ノズル開口から噴射された粉体塗料が電極近傍を通過する際に、粉体塗料がコロナ放電により生ずるイオンと衝突して荷電される。このようにして荷電された粉体塗料は搬送エア流と電気力線に沿った電気力との影響を受けて自動車ボディの表面上に塗着する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようにして自動車ボディへの粉体塗装が行われるが、特にトップクリア層は優れた平滑性が要求されるため、粒子径の小さい微粒子塗料の使用が提案されている。しかしながら、粉体塗料の粒子径が小さくなると、塗着効率が低下すると共に、粉体塗料の表面電位が上昇しやすくなり、その結果静電反発を引き起こして肌荒れ現象を発生する虞があった。
【０００４】
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、平滑性の優れたトップクリア層を効率よく形成することができる自動車ボディのトップクリア塗装方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る自動車ボディのトップクリア塗装方法は、平均粒子径１０〜２５μｍの微粒子塗料を収容する塗料タンクに接続されたインジェクタのメインノズルに圧縮エア源から吸引エアを吹き込ませることにより塗料タンクから微粒子塗料を吸引してガン本体へ供給し、微粒子塗料の流量を測定してその流量が設定供給量となるように吸引エアの流量を制御すると共に吸引エアの流量との総和が一定となるような流量の希釈エアを圧縮エア源からインジェクタのサブノズルに吹き込ませ、ガン本体から自動車ボディの表面に向けて微粒子塗料を噴出し、ガン本体の先端部に設けられた複数のコロナ電極にパルス状の高電圧を印加してコロナ放電を発生させることにより噴出された微粒子塗料を荷電する方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
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にこの発明の実施の形態に係る自動車ボディのトップクリア塗装方法を実施するための装置の構成を示す。平均粒径１０〜２５μｍの微粒子塗料Ｆを収容する塗料タンク１は多孔板２を備えた、いわゆる流動床タンクであり、この塗料タンク１に塗料供給装置を介して塗装ガン５が接続されている。塗料タンク１内に搬送管３の一端が挿入され、搬送管３の他端にインジェクタ４が接続され、さらにインジェクタ４に塗装ガン５が接続されている。塗装ガン５にはパルス電圧発生装置６が接続されている。
【０００７】
搬送管３には管路内の静電容量の変化から粉体塗料Ｆの流量を測定する粉体流量測定装置７が取り付けられ、粉体流量測定装置７に増幅回路８が接続され、さらに増幅回路８に補正回路９が接続されている。そして、補正回路９からの出力信号がコントローラ１０に入力され、コントローラ１０からインジェクタ４のメインノズル４ａ及びサブノズル４ｂへそれぞれ吸引エア及び希釈エアが供給されるように構成されている。
【０００８】
コントローラ１０には、図示しない圧縮エア源に接続され且つ塗装ガン５の運転信号に基づいて開閉されるバルブ１１と、このバルブ１１に分岐点Ａを介してそれぞれ接続された吸引エア用圧力レギュレータ１２及び希釈エア用圧力レギュレータ１３とが備えられている。これらのレギュレータ１２及び１３は、それぞれインジェクタ４のメインノズル４ａ及びサブノズル４ｂに接続されている。さらに、コントローラ１０は、コントロールパネル１４を有すると共に、このコントロールパネル１４、レギュレータ１２及び１３並びに補正回路９に接続された制御回路１５を有している。
なお、予めコントロールパネル１４から、粉体塗料Ｆの設定供給量Ｑｍと、塗装ガン５へ粉体塗料Ｆを搬送するための搬送エアの流量Ｑｔとが入力されているものとする。
【０００９】
図２に示されるように、塗装ガン５は、ほぼ円筒形状のガン本体１６を有しており、ガン本体１６の中心軸上に粉体流路１７が形成されている。粉体流路１７はガン本体１６の前端部に向かって次第に拡径され、この粉体流路１７の内部で且つガン本体１６の中心軸上に電極保持部材１８が吊設されている。電極保持部材１８は流線型の断面形状を有すると共にその前端部がガン本体１６の前端部よりわずかに前方に突出しており、電極保持部材１８の存在によって粉体流路１７の前端部に環状のノズル開口１９が形成されている。電極保持部材１８には、それぞれ先端部が粉体流路１７内に突出するように４本のコロナ電極２０が放射状に保持されている。各コロナ電極２０は、互いに電気的に接続され、パルス電圧発生装置６に接続されている。
【００１０】
次に、この実施の形態の方法について説明する。まず、塗料タンク１に流動エアが吹き込まれて微粒子塗料Ｆが塗料タンク１内で流動状態に保たれる。塗装ガン５が運転されると、その運転信号によりコントローラ１０内のバルブ１１が開放され、図示しない圧縮エア源からの圧縮エアがバルブ１１を通った後、分岐点Ａで分流され、吸引エア用圧力レギュレータ１２を介して吸引エアがインジェクタ４のメインノズル４ａへ吹き込まれると共に希釈エア用圧力レギュレータ１３を介して希釈エアがインジェクタ４のサブノズル４ｂへ吹き込まれる。メインノズル４ａに吹き込まれた吸引エアにより、塗料タンク１から微粒子塗料Ｆが搬送管３内に吸引され、さらに吸引エアと希釈エアとによって微粒子塗料Ｆが塗装ガン５へ供給され、被塗物である自動車ボディに向かって噴出される。
【００１１】
なお、粉体流量測定装置７は、静電容量の変化として測定した搬送管３内の密度と搬送管３内に導入した測定用エアの流量Ｑｆとに基づいて微粒子塗料Ｆの流量を測定するもので、この粉体流量測定装置７からの出力信号が増幅回路８で増幅され、補正回路９で例えば０点補正を受けた後、微粒子塗料Ｆの供給量Ｑｐを表す信号としてコントローラ１０の制御回路１５に入力される。ここで、０点補正は、微粒子塗料の供給中に搬送管３の内壁に付着する粉体の影響を実用上弊害のない程度にまで減少させるもので、この塗料供給装置の停止後の測定値（粉体付着量に相当する測定値）を補正基準値として運転中の測定値を補正するものである。
【００１２】
補正回路９から供給量Ｑｐを表す信号を入力した制御回路１５は、この信号により表される供給量Ｑｐをコントロールパネル１４から予め入力された微粒子塗料Ｆの設定供給量Ｑｍと比較し、設定供給量Ｑｍに対する過不足量に応じて吸引エア用圧力レギュレータ１２を調節してインジェクタ４のメインノズル４ａへ吹き込まれる吸引エアの流量Ｑｆｍを制御する。これにより、塗装ガン５に常に設定供給量Ｑｍの微粒子塗料Ｆが供給されることとなる。これと同時に、制御回路１５は、コントロールパネル１４から予め入力された搬送エア流量Ｑｔと吸引エアの流量Ｑｆｍとの差分Ｑｔ−Ｑｆｍを演算し、希釈エアの流量Ｑｆｓがこの差分と一致するように希釈エア用圧力レギュレータ１３を調節する。すなわち、希釈エアは、吸引エアの流量Ｑｆｍと希釈エアの流量Ｑｆｓとの総和である搬送エアの流量Ｑｔが一定となるように制御される。
【００１３】
このようにして設定供給量Ｑｍの微粒子塗料Ｆが供給される塗装ガン５においては、まず、パルス電圧発生装置６により図３に示されるようなパルス状の高電圧を発生して各コロナ電極２０に印加し、コロナ電極２０から被塗物である自動車ボディに向けてコロナ放電を発生させる。このとき、パルス状の高電圧のピーク値を５０〜１５０ＫＶ、パルス幅ｔ１を５０μｓ〜数百ｍｓ、パルス間隔ｔ２／パルス幅ｔ１を１〜５０の範囲内に設定することが好ましい。
【００１４】
この状態で、搬送エアと共に微粒子塗料Ｆが粉体流路１７に供給され、環状のノズル開口１９から前方へ噴出される。噴出された粉体塗料は、コロナ電極２０から自動車ボディに向けて発生しているコロナ放電により生ずる負イオンによって荷電された後、自動車ボディへと向かい、自動車ボディの表面に塗着される。
【００１５】
ここで、各コロナ電極２０にパルス状の高電圧を印加しているので、コロナ放電による負イオンがガンと自動車ボディとの間の空間に充満することがなく、平均粒径１０〜２５μｍの微粒子塗料Ｆを用いても、塗料の表面電位の上昇が抑えられて静電反発の発生が抑制される。また、負イオンの空間電荷に起因するコロナ放電の抑制作用が小さくなり、パルス電圧の印加中は複数のコロナ電極２０の全体から均一なコロナ放電が発生するため、自動車ボディへの塗着効率が向上する。
さらに、パルス状の高電圧を印加しているので、パルス幅及びパルス間隔の調整により印加電圧を下げることなくコロナ電流を小さくすることができる。
【００１６】
また、上述したように、微粒子塗料Ｆの供給量Ｑｍと搬送エアの流量Ｑｔを互いに独立に制御することにより、塗装ガン５からの塗料吐出量の制御に伴う吸引エア流量Ｑｆｍの変動を希釈エアの流量Ｑｆｓで補い、搬送エアの流量Ｑｔを一定に保つことができる。従って、塗装ガン５からの塗装パターンが安定し、安定した膜厚分布の塗膜を形成することが可能となる。
【００１７】
なお、図４に示されるように、パルス電圧発生装置６から塗装ガン５の複数のコロナ電極２０に一定のベース電圧Ｖｂを有するパルス状の高電圧を印加することもでき、同様の効果を得ることができる。ベース電圧Ｖｂとしては、０〜５０ＫＶ程度が好ましい。
【００１８】
また、塗料供給装置内の粉体流量測定装置７において搬送管３内に導入された測定用エアも塗装ガン５へ粉体塗料Ｆを搬送するための搬送エアの一部となるが、測定用エアの流量Ｑｆは吸引エアの流量Ｑｆｍ及び希釈エアの流量Ｑｆｓに比べて極めて小さいため、搬送エアの流量Ｑｔには算入していない。ただし、測定用エアの流量Ｑｆを加味し、吸引エアの流量Ｑｆｍ、希釈エアの流量Ｑｆｓ及び測定用エアの流量Ｑｆの総和を搬送エアの流量Ｑｔとしてもよい。
【００１９】
コントローラ１０内の制御回路１５は、コンピュータにより構成することができる。あるいは、図５に示されるように、減算器２１、ＰＩＤ（比例積分微分）制御器２２及びコンパレータ２３を用いて構成することもできる。コントロールパネル１４から入力された設定供給量Ｑｍと補正回路９から入力された供給量Ｑｐとの差分Ｑｍ−Ｑｐが減算器２１で演算され、この差分に基づいてＰＩＤ制御器２２により吸引エア用圧力レギュレータ１２への電圧指令Ｖｍが作成される一方、コントロールパネル１４から入力された搬送エアの流量Ｑｔを示す電圧指令Ｖｔと上記の吸引エア用圧力レギュレータ１２への電圧指令Ｖｍとの差分Ｖｔ−Ｖｍが希釈エア用圧力レギュレータ１３への電圧指令Ｖｓとしてコンパレータ２３で演算される。そして、電圧指令Ｖｍ及びＶｓにより吸引エア用圧力レギュレータ１２及び希釈エア用圧力レギュレータ１３がそれぞれ制御される。
【００２０】
なお、吸引エア用圧力レギュレータ１２及び希釈エア用圧力レギュレータ１３の代わりにそれぞれコントロールバルブを用いても良い。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、平均粒子径１０〜２５μｍの微粒子塗料を設定供給量となるようにガン本体に安定供給すると共にガン本体の先端部に設けられた複数のコロナ電極により微粒子塗料をパルス荷電するので、静電反発の発生を抑制しつつ平滑性の優れたトップクリア層を効率よく形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る自動車ボディのトップクリア塗装方法を実施するための装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態で用いられた塗装ガンの構成を示す断面図である。
【図３】実施の形態において複数のコロナ電極に印加されるパルス状の高電圧の波形を示す図である。
【図４】他の実施の形態において複数のコロナ電極に印加されるパルス状の高電圧の波形を示す図である。
【図５】さらに他の実施の形態に係る自動車ボディのトップクリア塗装方法を実施するための装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　塗料タンク、３　搬送管、４　インジェクタ、４ａ　メインノズル、４ｂサブノズル、５　塗装ガン、６　パルス電圧発生装置、７　粉体流量測定装置、８　増幅回路、９　補正回路、１０　コントローラ、１１　バルブ、１２　吸引エア用圧力レギュレータ、１３　希釈エア用圧力レギュレータ、１４　コントロールパネル、１５　制御回路、１６　ガン本体、１７　粉体流路、１８　電極保持部材、１９　ノズル開口、２０　コロナ電極、２１　減算器、２２　ＰＩＤ制御器、２３　コンパレータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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