(57)【要約】【課題】下塗り塗装後のボディに付着した水滴を、乾燥炉を設けることなく効率的に除去しつつ下塗り塗装と中塗り塗装とのウェットオンウェット塗装系が実現できる塗装方法を提供する。【解決手段】被塗物に、少なくとも下塗り塗料、中塗り塗料及び上塗り塗料の３つの塗料を塗装する塗装方法において、下塗り塗料を塗装したのち中塗り塗料を塗装する前であって、塗装された下塗り塗膜が未硬化状態であるときに、被塗物に電圧を印加して当該被塗物に静電荷を蓄積し、この状態で被塗物の所定部位をエアーブローする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被塗物に、少なくとも下塗り塗料、中塗り塗料及び上塗り塗料の３つの塗料を塗装する塗装方法において、
前記下塗り塗料を塗装したのち前記中塗り塗料を塗装する前であって塗装された下塗り塗膜が未硬化状態であるときに、前記被塗物に電圧を印加して当該被塗物に静電荷を蓄積し、この状態で前記被塗物の所定部位を気体を用いてブローすることを特徴とする塗装方法。
【請求項２】
前記被塗物への静電荷の蓄積は、前記被塗物に対して直接的または間接的に電圧を印加する印加極と、前記被塗物に対して離間した位置に設けられた接地極とにより行われることを特徴とする請求項１記載の塗装方法。
【請求項３】
前記接地極は、前記被塗物に対して局所的に設けられていることを特徴とする請求項２記載の塗装方法。
【請求項４】
前記下塗り塗料を塗装し、ウェットオンウェットで前記中塗り塗料を塗装し、これらを同時に焼き付け硬化させ、前記上塗り塗料を塗装することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の塗装方法。
【請求項５】
被塗物に付着した液体を除去するためのブロー装置であって、前記被塗物に直接的または間接的に電圧を印加する印加極と、前記被塗物に対して離間した位置に設けられた接地極と、前記印加極及び接地極の下流に設けられ前記被塗物に気体を吹き付けるブロー手段とを備えたことを特徴とするブロー装置。
【請求項６】
前記接地極は、前記被塗物が通過するように門型に形成されていることを特徴とする請求項５記載のブロー装置。
【請求項７】
前記接地極は、前記被塗物の所定部位について局所的に設けられていることを特徴とする請求項５または６記載のブロー装置。
【請求項８】
下塗り塗料が未硬化状態の工程に設置されることを特徴とする請求項５〜７の何れかに記載のブロー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、自動車ボディ等に適用して好ましい塗装方法及びブロー装置に関し、特に下塗り塗料と中塗り塗料とをウェットオンウェットで塗装し、これを同時に焼き付ける２コート１ベーク系の塗装方法及びブロー装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
自動車ボディの塗装系は、エポキシ系樹脂を主剤とする電着塗料などが適用される下塗り塗装と、ポリエステル系樹脂を主剤とする中塗り塗料と、同じくポリエステル系塗料を主剤とする上塗り塗料の３種の塗料を用い、下塗り塗装を施したのちこれを焼き付け、硬化した下塗り塗膜の上に中塗り塗装を施したのちこれを焼き付け、硬化した中塗り塗膜の上に上塗り塗装を施したのちこれを焼き付けることで完成する、いわゆる３コート３ベーク系の塗装方法が採用されている。
【０００３】
ところが、こうした３コート３ベーク塗装系では、下塗り塗装工程、中塗り塗装工程及び上塗り塗装工程のそれぞれに乾燥炉が必要とされるので、乾燥炉を設置するための広い工程スペースが必要となり、また乾燥炉で消費されるエネルギが自動車の生産コストに反映する。
【０００４】
そこで、これら３つの工程に設けられた乾燥炉を２つ以下に減じて上記問題を解決するために、下塗り塗装と中塗り塗装又は中塗り塗装と上塗り塗装をウェットオンウェットで塗装することが検討されている。
【０００５】
しかしながら、下塗り塗装と中塗り塗装とをウェットオンウェットで塗装し、これらを同時に焼き付ける塗装系では、下塗り塗装を行った状態のボディには溶剤である水滴が付着していることがあり、このような状態で中塗り塗料を塗装すると塗膜不良が発生する。このため、下塗り塗装後に水切り乾燥炉を設けてボディに付着した水滴を除去することも考えられるが、こうすると従来の下塗り乾燥炉を有する塗装系と大差なく、工程スペースや省エネの効果が期待できない。
【０００６】
【発明の開示】
本発明は、下塗り塗装後のボディに付着した水滴を、乾燥炉を設けることなく効率的に除去しつつ下塗り塗装と中塗り塗装とのウェットオンウェット塗装系が実現できる塗装方法及びブロー装置を提供することを目的とする。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、被塗物に、少なくとも下塗り塗料、中塗り塗料及び上塗り塗料の３つの塗料を塗装する塗装方法において、前記下塗り塗料を塗装したのち前記中塗り塗料を塗装する前に、前記被塗物に電圧を印加して当該被塗物に静電荷を蓄積し、この状態で前記被塗物の所定部位をエアーブローすることを特徴とする塗装方法が提供される。
【０００８】
また、本発明の第２の観点によれば、被塗物に付着した液体を除去するためのブロー装置であって、前記被塗物に直接的または間接的に電圧を印加する印加極と、前記被塗物に対して離間した位置に設けられた接地極と、前記印加極及び接地極の下流に設けられ前記被塗物に気体を吹き付けるブロー手段とを備えたことを特徴とするブロー装置が提供される。
【０００９】
本発明では、下塗り塗膜が未硬化状態である被塗物に電圧を印加して当該被塗物に静電荷を蓄積し、この状態で被塗物をブローする。下塗り塗膜が未硬化状態であるときは下塗り塗料の溶剤等が被塗物の表面に水滴となって付着するが、被塗物に静電荷を蓄積することにより、被塗物表面に付着している水滴が静電霧化又は水滴を微細化される。この状態でブローを行うと、少量の吐出量又は吐出圧であっても効率的に被塗物から水滴を飛散させることができ、乾燥炉を設ける必要もない。また、下塗り塗装と中塗り塗装とのウェットオンウェット塗装系の実現も期待できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施形態に係る塗装方法を示す工程図である。
【００１１】
本実施形態に係る塗装方法は、下塗り塗装、中塗り塗装及び上塗り塗装の３コート系の塗装系において、下塗り塗装と中塗り塗装とをウェットオンウェットで塗装し、これらを同時に焼き付けたのち上塗り塗装を施す、いわゆる３コート２ベークの塗装系である。下塗り塗装と中塗り塗装に関していえば２コート１ベークの塗装系である。
【００１２】
すなわち、洗浄・前処理された被塗物である自動車ボディを電着槽に浸漬させることで電着塗装を施し、これを焼き付け硬化させることなく中塗りブースに搬送し、未硬化の電着塗膜上に中塗り塗料を塗装したのち、中塗り乾燥炉にてこれら未硬化の電着塗膜及び中塗り塗膜を同時に焼き付ける。
【００１３】
ここで、本実施形態で用いられる電着塗料と中塗り塗料は、電着塗料の硬化温度Ｔ１が中塗り塗料の硬化温度Ｔ２よりも低い。従来の電着塗料の硬化条件は１７０℃×２０分保持が一般的であり、また中塗り塗料の硬化条件は１４０℃×２０分保持が一般的であるが、本実施形態では、たとえば電着塗料の硬化温度Ｔ１を１４０℃とし、中塗り塗料の硬化温度Ｔ２を１７０℃とする。それぞれの硬化温度保持時間については特に限定されないが、たとえば何れも２０分以上である。
【００１４】
電着塗料の硬化温度Ｔ１を既存の電着塗料の硬化温度に比べて低温化させる手法としては、たとえば、電着塗料が基体樹脂としてのエポキシ系樹脂と、架橋剤としてのブロックポリイソシアネートとを含む材質である場合には、ブロックポリイソシアネートをブロックするアルコール系ブロック剤に、既存のアルコール系ブロック剤より短いアルキル基のアルコール系ブロック剤を採用する。短いアルキル基のアルコール系ブロック剤を用いることでブロック剤の解離温度が低下し、これにより電着塗料の反応温度を低温化させることができる。
【００１５】
また、中塗り塗料の硬化温度Ｔ２を既存の中塗り塗料の硬化温度に比べて高温化させる手法としては、たとえば、中塗り塗料が水酸基とカルボキシル基とを有する基体樹脂と、架橋剤としてのブロックポリイソシアネートとを含む材質である場合には、ブロックポリイソシアネートをブロックするアルコール系ブロック剤に、既存のアルコール系ブロック剤より長いアルキル基のアルコール系ブロック剤を採用する。長いアルキル基のアルコール系ブロック剤を用いることでブロック剤の解離温度が上昇し、これにより中塗り塗料の反応温度を高温化させることができる。
【００１６】
また、中塗り塗料の硬化温度を高温化させる他の手法として、中塗り塗料が水酸基とカルボキシル基とを有する基体樹脂と、架橋剤としてのブロックポリイソシアネートとを含む材質である場合には、中塗り塗料中に中和しているアミンについて既存のアミンよりも高沸点のアミンを採用する。これによりアミンと水との結合力が低下し、極力長い時間カルボキシル基をブロックすることができるので、中塗り塗料の反応温度を高温化させることができる。
【００１７】
なお、本実施形態では、電着塗料の硬化温度を１４０℃、中塗り塗料の硬化温度を１７０℃としたが、この具体的数値は特に限定されるものではなく、本発明の塗装方法では任意の数値にすることもできる。また、電着塗料の硬化温度と中塗り塗料の硬化温度を同等にしても良い。
【００１８】
特に本実施形態では、電着塗料を塗装したのち中塗り塗料を塗装する前に、自動車ボディに高電圧を印加して静電荷を蓄積し、この状態でエアーブローすることによりボディに付着した水滴を効率的に除去することとしている。図５〜図７に静電印加装置とエアーブロー装置の具体例を示す。図５は、電着塗料を塗装したのち中塗り塗料を塗装する前の工程に設けられた静電印加装置及びエアーブロー装置を示す側面図、図６は同じく静電印加装置を示す正面図、図７は同じくエアーブロー装置を示す正面図である。
【００１９】
電着塗料が塗装されたのち、自動車ボディＢは塗装ハンガから塗装台車８１１に移載され、コンベアレール８１２に沿って塗装工場の床面を搬送される。本実施形態に係る静電印加装置８１は、コンベアレール８１２及び塗装台車８１１を介して間接的にボディＢに高電圧を印加する電圧印加装置（印加手段）８１３と、ボディＢに対して離間した位置に門型に設けられたアースゲート（接地極）８１４及びボディＢの特定部位に対して局所的に近接するアースアーム（接地極）８１５とを備える。
【００２０】
電圧印加装置８１３は、たとえば塗装台車１台分の範囲だけ導通され、その前後のコンベアレール８１２ａ，８１２ｂとは電気的に絶縁されたコンベアレール８１２にたとえば−５ｋＶ程度の高電圧を印加する。コンベアレール８１２と塗装台車８１１とは車輪部分で導通され、また塗装台車８１１と自動車ボディＢとはボディ受けアタッチメント８１１ａの部分で導通される。
【００２１】
アースゲート８１４は、図６に示すようにボディＢの外板面に対して近接して設けられた導電性部材であり電圧印加装置８１３により高電圧が印加されたボディＢがこのアースゲート８１４を通過するときに静電荷がボディＢの表面に集約され、これによりボディＢの表面に付着した水滴に静電荷が蓄積されることになる。また、アースアーム８１５は、自動車ボディＢのなかでも特に水滴が付着し易い部位に対して近接して設けられた接地極であり、他の部位に比べて多量に付着した水滴に静電荷を確実に蓄積させる。このアースアーム８１５を可動に構成し、１台のボディＢに対して部位別に移動させたり、あるいは異車種のボディＢに対して移動させたりすることもできる。
【００２２】
エアーブロー装置８２は、上述した静電印加装置８１の直後に設置され、自動車ボディＢが通過可能な門型配管８２１と、この門型配管８２１の適宜箇所に設けられ、供給されたエアーをボディＢに対して吐出するノズル８２２とを備える。なお、このエアーブロー装置８２は、自動車ボディＢに高電圧が印加されている範囲、換言すれば自動車ボディＢに静電荷が蓄積されている状態でエアーブローできる位置に設けることが必要である。
【００２３】
次に本実施形態の塗装方法を適用した塗装ラインの一例を説明する。図２は本発明の実施形態に係る塗装方法を適用した塗装ラインを示す図、図３は本発明の実施形態に係る塗装方法の中塗り乾燥炉における時間と温度との関係及び時間と粘度との関係を示すグラフ、図４は中塗り乾燥炉の設定温度を示す図である。
【００２４】
ホワイトボディとして組み立てられた自動車ボディは、車体組立工程から塗装工場に搬入され、最初の前処理ブース１にて、ボディに付着した油や塵埃が除去されるとともに、ボディを構成する鋼板表面に防錆用化成被膜が形成される。
【００２５】
前処理ブース１を通過することで清浄及び化成被膜が形成されたボディは、電着塗料が満たされた電着塗装槽２に搬送され、電着塗料に浸漬される。電着塗装槽２では電着塗料に高電圧が印加されることにより電着塗料が電気泳動し、これによりボディに電着塗膜が形成される。電着塗装槽２を出槽したボディは、電着水洗ブース３に搬入され、ここでボディに付着した余分な電着塗料が洗い流される。ここで、硬化条件を１４０℃×２０分保持とした電着塗料を電着塗装槽２に満たしておく。
【００２６】
従来の塗装方法では、電着水洗を終了したボディを電着乾燥炉に搬入し、電着塗膜を焼き付け硬化させるが、本実施形態では電着乾燥炉を設けずに、電着塗膜が未硬化の状態でボディを、静電印加・エアーブロー工程８へ搬入する。この工程８には、上述した図５〜図７に示す静電印加装置８１及びエアーブロー装置８２が設けられている。そして、塗装台車８１１に搭載されたボディＢが工程８に搬入されると、コンベアレール８１２及び塗装台車８１１を介して電圧印加装置８１３によりボディＢに負の高電圧が印加され、この高電圧が印加されたボディＢがアースゲート８１４を通過する際にボディ表面に静電荷が蓄積される。また、高電圧が印加されたボディＢの所定部位がアースアーム８１５を通過すると、このアースアーム８１５に近接した局所部位に静電荷が蓄積される。
【００２７】
自動車ボディＢの表面には、電着水洗を終了した後の水滴が残存しているが、静電印加装置８１によりボディに静電荷が蓄積されるので水滴にも静電荷が蓄積されることになる。この状態で自動車ボディＢがエアーブロー装置８２の門型配管８２１を通過してノズル８２２から高圧エアーが吐出されると、静電荷が蓄積された水滴が微粒化し、効率的に飛散することになる。特に、通常の高圧エアーに比べて低圧のエアーであっても、あるいはエアーの吐出時間が短くても、静電荷により微粒化する分だけ除去効率が向上することになり、乾燥炉などを設けなくてもボディ表面の水滴を除去することができる。
【００２８】
次に、自動車ボディＢを中塗りブース４へ搬入する。なお、既存の塗装ラインをそのまま使用する場合には、電着乾燥炉の運転を停止して未硬化の電着塗膜が形成されたボディをそのまま通過させる。
【００２９】
中塗りブース４では、硬化条件を１７０℃×２０分保持にした中塗り塗料をボディに塗装する。塗装方法は特に限定されず、ベル式塗装ガンやスプレー式塗装ガンなどを用いて塗装する。また、中塗り塗料の材質も特に限定されず、水系塗料及び有機溶剤系塗料の何れも使用することができるが、電着塗料が水系塗料である場合には中塗り塗料も水系塗料を用いることがより好ましい。
【００３０】
未硬化の電着塗膜の上に中塗り塗料が塗布されたボディは中塗り乾燥炉５に搬入され、ここで電着塗膜及び中塗り塗膜が同時に焼き付け硬化される。
【００３１】
ここで、本実施形態の中塗り乾燥炉５の設定温度は、図４に示すように入口側の第１ゾーンを電着塗料の硬化温度以上かつ中塗り塗料の硬化温度未満である、たとえば１４０℃に設定し、出口側の第２ゾーンを中塗り塗料の硬化温度以上である１７０℃に設定している。ただし、これら１４０℃及び１７０℃という数値は本発明を限定するものではない。
【００３２】
図３は、このように設定された中塗り乾燥炉５におけるボディの昇温曲線と塗膜の粘度曲線を示すグラフであり、本実施形態では電着塗料の硬化温度Ｔ１が中塗り塗料の硬化温度Ｔ２よりも低いので、同図上に示すようにボディ温度が１４０℃近傍に達したときに、電着塗膜のみが硬化反応を開始する。この状態では中塗り塗膜の硬化反応は開始されていない。
【００３３】
そして、同図下の粘度曲線に示すように、中塗り乾燥炉５の第１ゾーンでは、電着塗膜及び中塗り塗膜ともに、それぞれに含まれた溶剤成分が温度上昇にともなって蒸発し、これによる粘度上昇が観察されるが、ボディ温度が電着塗料のガラス転移点を超えると電着塗膜の粘度が一旦低下する。
【００３４】
さらにボディ温度が１７０℃近傍まで達すると、電着塗膜の硬化は終期を迎えるとともに中塗り塗料のガラス転移点を超えたところで中塗り塗膜の粘度が一旦低下し、ここで中塗り塗膜の塗肌が平滑になる。このとき、下層にある電着塗膜は硬化をほぼ終了しているので、中塗り塗膜の平滑性はそのまま維持されることになる。そして、さらにボディ温度が上昇すると中塗り塗膜は硬化反応を開始し、これにより中塗り塗膜の粘度が再び上昇する。
【００３５】
中塗り乾燥炉５を通過したボディには、硬化した電着塗膜及び中塗り塗膜が形成され、次にこれを上塗りブース６に搬入する。上塗りブース６では従来公知の方法により上塗り塗料が塗装され、次の上塗り乾燥炉７にて上塗り塗膜が焼き付け硬化される。
【００３６】
以上のように、本実施形態の塗装方法によれば、従来必要とされた電着乾燥炉が不要となるので、塗装ラインの工程スペースが格段に縮小される。また、電着乾燥炉にて使用されていた熱エネルギーも不要となるので生産コストを低減させることができる。
【００３７】
これに加えて、電着塗膜と中塗り塗膜とが同一の硬化条件で焼き付け硬化するので、ワキ不具合や肌不良といった塗装不具合を防止することができる。
【００３８】
また、電着塗装後のボディＢに付着した水滴を、乾燥炉を設けることなく効率的に除去することができるので、電着塗装と中塗り塗装とのウェットオンウェット塗装系が実現できる。
【００３９】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００４０】
上述した実施形態では、下塗り塗装と中塗り塗装を２コート１ベーク塗装系とした例で本発明を説明したが、本発明の塗装方法は従来の下塗り塗装と中塗り塗装とを２コート２ベークとした塗装系にも適用することができる。さらに、本発明は下塗り塗装後の水滴除去のみに限定されず、中塗り塗装後の水滴除去についても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る塗装方法を示す工程図である。
【図２】本発明の実施形態に係る塗装方法を適用した塗装ラインを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る塗装方法の中塗り乾燥炉における時間と温度との関係及び時間と粘度との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施形態に係る塗装方法の中塗り乾燥炉における設定温度を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る静電印加装置及びエアーブロー装置を示す側面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る静電印加装置を示す正面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るエアーブロー装置を示す正面図である。
【符号の説明】
１…前処理ブース
２…電着塗装槽
３…電着水洗ブース
４…中塗り塗装ブース
５…中塗り乾燥炉
６…上塗り塗装ブース
７…上塗り乾燥炉
８…静電印加・エアーブロー
８１…静電印加装置（ブロー装置）
８２…エアーブロー装置（ブロー装置）
【図１】
2004337692.tif 000003
【図２】
2004337692.tif 000004
【図３】
2004337692.tif 000005
【図４】
2004337692.tif 000006
【図５】
2004337692.tif 000007
【図６】
2004337692.tif 000008
【図７】
2004337692.tif 000009