特開 2024-79323 塗装方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024079323

(43)【公開日】2024-06-11

(54)【発明の名称】塗装方法

(51)【国際特許分類】

   B05D 1/04 20060101AFI20240604BHJP

   B05D 7/00 20060101ALI20240604BHJP

   B05D 3/00 20060101ALI20240604BHJP

【ＦＩ】

B05D1/04 J

B05D7/00 K

B05D3/00 G

B05D3/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022192199

(22)【出願日】2022-11-30

(71)【出願人】

【識別番号】000149790

【氏名又は名称】株式会社大気社

(71)【出願人】

【識別番号】000110321

【氏名又は名称】トヨタ車体株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】真鍋 敬二

(72)【発明者】

【氏名】野田 祥吾

(72)【発明者】

【氏名】赤荻 隆斗

(72)【発明者】

【氏名】渡部 世大

(72)【発明者】

【氏名】谷川 達也

(72)【発明者】

【氏名】嶋村 倫也

(72)【発明者】

【氏名】市岡 俊賢

(72)【発明者】

【氏名】小嶋 里佳

(72)【発明者】

【氏名】戸上 れいな

【テーマコード（参考）】

4D075

【Ｆターム（参考）】

4D075AA09

4D075AA37

4D075AA78

4D075AA81

4D075AA85

4D075CA47

4D075CA48

4D075DA06

4D075DA23

4D075DA31

4D075DA34

4D075DB35

4D075DB36

4D075DB37

4D075DB43

4D075DB61

4D075DC13

4D075EA05

(57)【要約】

【課題】プライマー塗料を塗装することなく静電霧化塗装を実施する。
【解決手段】絶縁体製の被塗物１の表面２を塗装する塗装方法であって、接地接続されている導電体４を配置するとともに、ノズルと導電体４との間に被塗物１を配置する配置工程と、被塗物１の表面２の少なくとも一か所２１の接地接続を確保する接地工程と、配置工程および接地工程より後に、被塗物１の表面２に塗装を施す塗装工程と、を含み、塗装工程において、電圧が印加されているノズルと導電体４との間に形成される電場の作用によって塗料を霧化する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁体製の被塗物の表面を塗装する塗装方法であって、
接地接続されている導電体を配置するとともに、ノズルと前記導電体との間に前記被塗物を配置する配置工程と、
前記被塗物の表面の少なくとも一か所の接地接続を確保する接地工程と、
前記配置工程および前記接地工程より後に、前記被塗物の表面に塗装を施す塗装工程と、を含み、
前記塗装工程において、電圧が印加されている前記ノズルと前記導電体との間に形成される電場の作用によって塗料を霧化する塗装方法。

【請求項2】

前記被塗物が、少なくとも二つの隣接する面と、当該二つの面の会合部に形成されるエッジ部分と、を有し、
前記導電体の、前記エッジ部分の裏面に対向して配置される部分に、当該裏面から離間して、曲面部分および面取り部分の少なくとも一つが形成されている請求項１に記載の塗装方法。

【請求項3】

前記曲面部分および前記面取り部分の少なくとも一つは、電気力線の集中を避けうる形状である請求項２に記載の塗装方法。

【請求項4】

前記被塗物が、開口部、凹部、および凸部の少なくとも一つを含む特定部分を有し、
前記導電体が、前記特定部分の周辺の裏面に対向して配置される湾曲部分と、前記湾曲部分に連設されている平面部分と、を有し、
前記塗装工程において、前記ノズルの前記湾曲部分に対向する部分における吐出量が、当該ノズルの前記平面部分に対向する部分における吐出量より小さくなるように、当該ノズルを制御する請求項１に記載の塗装方法。

【請求項5】

前記湾曲部分と前記平面部分との接続部に丸め加工および面取り加工の少なくとも一つが施されている請求項４に記載の塗装方法。

【請求項6】

前記被塗物が、開口部、凹部、および凸部の少なくとも一つを含む特定部分を有し、
前記導電体が、前記特定部分の周辺の裏面に対向し、かつ前記被塗物の裏面から離間して配置される平面状の傾斜部分を有し、
前記塗装工程において、前記ノズルと前記傾斜部分とが正対するように、当該ノズルを制御する請求項１に記載の塗装方法。

【請求項7】

前記導電体が、前記傾斜部分に連設されている平面部分と、を有し、
前記傾斜部分と前記平面部分との接続部に丸め加工または面取り加工が施されている請求項６に記載の塗装方法。

【請求項8】

前記被塗物が曲面部分を有し、
前記導電体の、前記曲面部分の裏面に対向して配置される部分が、平面状に形成されている請求項１に記載の塗装方法。

【請求項9】

前記塗装工程において、前記ノズルと前記導電体との距離に基づいて、前記ノズルの掃引速度を制御する請求項１～８のいずれか一項に記載の塗装方法。

【請求項10】

前記接地工程において、前記被塗物の表面の少なくとも一か所と前記導電体とを接続し、当該導電体を介して当該一か所を接地接続する請求項１～８のいずれか一項に記載の塗装方法。

【請求項11】

前記塗装工程において、前記ノズルと前記導電体との距離を６０ｍｍ以上１４０ｍｍ以下とする請求項１～８のいずれか一項に記載の塗装方法。

【請求項12】

前記塗装工程において、前記ノズルと前記被塗物の表面との距離を６０ｍｍ以上１４０ｍｍ以下とする請求項１～８のいずれか一項に記載の塗装方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、塗装方法に関する。

【背景技術】

【0002】

静電霧化塗装は、帯電したノズルと当該ノズルに対向して設けられる導電体との間に形成される電場の作用によって塗料を微細な液滴にして、これを被塗物に噴霧する塗装方法である。塗料が帯電状態で飛翔して被塗物の表面に付着することから、被塗物が絶縁体製であると、被塗物の表面に液滴粒子が付着したときに、液滴粒子が有する電荷がその場に留まる他なく、当該表面に蓄積されることになる。すると、塗装が進行すると被塗物の表面ノズルとが同じ極性に帯電し、やがて塗料の霧化を行えなくなる場合があった。

【0003】

この事態を避けるため、従来は、静電霧化塗装に先立って導電性のプライマー塗料を塗装しておくという方法が汎用されていた。たとえば特許文献１および特許文献２には、絶縁性の被塗物の表面に導電性を付与するためのプライマー塗料が開示されており、これらのプライマー塗料を静電霧化塗装の下塗りとして使用できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０２１／０５４３５２号

【特許文献2】国際公開第２０２１／１３２１３２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、加飾のための塗料の塗装に先立って下塗りを要することは、塗装工程の煩雑化を招いていた。

【0006】

そこで、プライマー塗料を塗装することなく静電霧化塗装を実施できる塗装方法の実現が望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る塗装方法は、絶縁体製の被塗物の表面を塗装する塗装方法であって、接地接続されている導電体を配置するとともに、ノズルと前記導電体との間に前記被塗物を配置する配置工程と、前記被塗物の表面の少なくとも一か所の接地接続を確保する接地工程と、前記配置工程および前記接地工程より後に、前記被塗物の表面に塗装を施す塗装工程と、を含み、前記塗装工程において、電圧が印加されている前記ノズルと前記導電体との間に形成される電場の作用によって塗料を霧化することを特徴とする。

【0008】

この構成によれば、被塗物の表面を接地接続し、当該接地接続を介して塗料が有する電荷を逃がすことができるので、プライマー塗料を塗装することなく静電霧化塗装を実施できる。

【0009】

本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施形態に係る塗装方法の実施状態を示す図である。

【図2】本発明の実施形態のうちエッジ部分を塗装する場合の第一の例を示す図である。

【図3】従来技術によりエッジ部分を塗装する場合の例を示す図である。

【図4】本発明の実施形態のうちエッジ部分を塗装する場合の第二の例を示す図である。

【図5】本発明の実施形態のうち開口部を塗装する場合の第一の例を示す図である。

【図6】従来技術により開口部を塗装する場合の例を示す図である。

【図7】本発明の実施形態のうち開口部を塗装する場合の第二の例を示す図である。

【図8】本発明の実施形態のうち曲面部分を塗装する場合の例を示す図である。

【図9】従来技術により曲面部分を塗装する場合の例を示す図である。

【図10】本発明の実施形態のうち塗膜を介して接地接続を確保する場合の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

〔実施形態の概要〕
本発明に係る塗装方法の実施形態について、図面を参照して説明する。以下では、本発明に係る塗装方法を、自動車用のバンパー１（被塗物の一例である。）に適用した例について説明する。

【0012】

バンパー１は、ポリプロピレン、繊維強化プラスチック、ＡＢＳ樹脂などの絶縁体により形成されており、車体に装着されたときに外側に配置される表面２と、その裏側の裏面３と、を有する。本実施形態に係る塗装方法において塗装対象とするのは、バンパー１の表面２である。

【0013】

本実施形態に係る塗装方法は、バンパー１の裏面３に接触する導電体４を配置する配置工程と、バンパー１の表面２を接地接続する接地工程と、バンパー１の表面２に塗装を施す塗装工程と、を含む。

【0014】

〔配置工程〕
配置工程では、接地接続されている導電体４を配置するとともに、ノズルヘッドＨ（ノズルＮ）と導電体４との間にバンパー１を配置する（図１）。本実施形態に係る塗装方法は、塗料を吐出するノズルヘッドＨと、バンパー１の裏面３側に配置される導電体４と、の間に形成される電場の作用によって塗料Ｐを霧化することによって、塗料Ｐを均一に微粒化するものであり、いわゆる静電霧化塗装の技術分野に属する。なお、ノズルヘッドＨの位置は、産業用ロボット等によって制御される。

【0015】

静電霧化塗装では、形成される電場の均一性が、塗料Ｐを均一に微粒化するための重要な要素となりうる。たとえば、ノズルヘッドＨと導電体４とが正対しているときは、ノズルヘッドＨに設けられている複数のノズルＮの先端の導電体４からの距離が均一になるので、各ノズルＮと導電体４との間に形成される電場が均一になりやすく、塗料Ｐを均一に微粒化しやすい。なお、ノズルヘッドＨと導電体４とが正対しているとは、ノズルＮの基端が接続されている面と導電体４とが実質的に平行であることをいう。一方、導電体４に角部や凸部などがある場合は、これらの部分に電気力線が集中するため、電場が不均一になりやすく、塗料の粒径が不均一になる場合がある。

【0016】

そこで本実施形態に係る塗装方法では、導電体４の形状を工夫して、電場の均一性を高めている。特に、対向するバンパー１の部分形状に応じて導電体４を設計することが好ましいため、塗装対象のバンパー１の種類ごとに用意された専用の金型などが、導電体４として好適である。また、導電体４は接地接続されている必要がある。

【0017】

（エッジ部分の塗装の場合）
第一に、バンパー１のエッジ部分１１を塗装する場合の例について説明する（図２）。ここでエッジ部分１１とは、少なくとも二つの隣接する面１２の会合部に形成される稜線状の部分である。この場合、導電体４の、エッジ部分１１の裏面３１に対向して配置される部分に、裏面３１から離間する曲面部分４１が形成されている。

【0018】

従来技術では、被塗物の裏面側の形状に沿って導電体を設けることが一般的だった。この方法を、バンパー１のエッジ部分１１を塗装する場合に適用すると、エッジ部分１１の裏側に配置される導電体４にエッジ部分４２が設けられることになる（図３）。このようなエッジ部分４２は、電気力線の集中により不均一な電場を形成しうる。

【0019】

本実施形態では、エッジ部分４２に替えて曲面部分４１を設けた導電体４を用いることで、電気力線の集中を避けている。これによって、バンパー１のエッジ部分１１の周囲に均一な電場が形成されやすいので、塗料Ｐを均一に微粒化しやすい。なお、曲面部分４１の曲率半径は、電気力線の集中を避けうる限度で特に限定されないが、たとえば１０ｍｍ以上でありうる。

【0020】

なお、曲面部分４１に替えて、面取り部分４３を設けた導電体４を用いてもよい（図４）。この場合の面取りの形状は、電気力線の集中を避けうる程度の形状として適宜設定されうる。

【0021】

（開口部等の塗装の場合）
第二に、バンパー１の開口部１４（特定部分の一例である。）を塗装する場合の例について説明する（図５）。この場合、導電体４の、開口部１４の裏面３４に対向して配置される部分に、裏面３４から離間する湾曲部分４４が形成されている。また、バンパー１の開口部１４に連接されている平面部分１５に対向する導電体４の部分として、湾曲部分４４に連設されている平面部分４５が形成されている。

【0022】

開口部１４は、寸法や位置などの条件によりノズルヘッドＨが進入できず、開口部１４の一部（特に奥の方）に対して、ノズルヘッドＨを正対させることができない場合がある。そのため、導電体４の形状を裏面３４に沿う形状とすると、開口部１４の周辺において各ノズルＮの先端の導電体４からの距離が急峻に変化することになる場合がある（図６）。

【0023】

本実施形態では、湾曲部分４４を設けた導電体４を用いることで、開口部１４の周辺における各ノズルＮの先端の導電体４からの距離の変化率を抑制している。これによって、開口部１４の周辺における電場の変化が小さくなるため、塗装が均一になりやすい。なお、湾曲部分４４の曲率半径は、たとえば被塗物表面の曲率半径の２倍以上でありうる。

【0024】

また、湾曲部分４４に替えて、平面状の傾斜部分４６を設けた導電体４を用いてもよい（図７）。この形態によっても、開口部１４の周辺における各ノズルＮの先端の導電体４からの距離の変化率を抑制できるので、湾曲部分４４を設ける場合と同様に塗料Ｐを均一に微粒化しやすい。

【0025】

なお、湾曲部分４４または傾斜部分４６と平面部分４５との接続部分４７が鋭利であると、前述の電気力線の集中が生じうるため、接続部分４７に丸め加工または面取り加工が施されていることが好ましい。

【0026】

また、バンパー１の凹部または凸部を塗装する場合にも、開口部１４を塗装する場合と同様である。すなわち、導電体として、凹部または凸部の裏面に対向して配置される湾曲部分または傾斜部分を有するものを用いればよい。

【0027】

（曲面部分の塗装の場合）
第三に、バンパー１の曲面部分１８を塗装する場合の例について説明する（図８）。この場合、導電体４の、曲面部分１８の裏面３８に対向して配置される部分に、裏面３８から離間する、平面状の平面部分４８が形成されている。

【0028】

導電体４の形状を曲面部分１８の裏面３８に沿う形状にすると、導電体４が曲面形状になる（図９）。そのため、曲面部分１８の周辺において各ノズルＮの先端の導電体４からの距離を一定にすることが難しくなるため、曲面部分１８の塗装を均一に行うことが難しい。

【0029】

本実施形態では、平面部分４８を設けた導電体４を用いることで、曲面部分１８の周辺における各ノズルＮの先端の導電体４からの距離を一定にしやすくしてある。これによって、曲面部分１８の周辺における電場の変化が小さくなるため、塗料Ｐを均一に微粒化しやすい。

【0030】

〔接地工程〕
接地工程は、バンパー１の表面２の少なくとも一箇所の接地接続を確保するする工程である。その方法は限定されず、たとえば、導電体４の一部を延ばして表面２の接地点２１に到達させることによって、表面２の一か所を、導電体４を介して接地接続する方法（図１）や、導電体４の一部をバンパー１からはみ出す態様で配置し、そのはみ出し部分とバンパー１の表面２とを一体に塗装することで塗膜Ｃを介して表面２を接地接続する方法（図１０）、などが例示される。

【0031】

本実施形態に係る塗装方法は、原理として、ノズルヘッドＨ（ノズルＮ）と導電体４の間に形成される電場の作用によって塗料を帯電した液滴粒子と化し、これをバンパー１の表面２に付着させることによって塗装を施すものである。塗料の液滴粒子はノズルＮと同じ極性に帯電した状態で、接地されている（または反対の極性に帯電している）導電体４に引き寄せられる形で、バンパー１に向けて飛翔する。ここで、バンパー１の表面２が接地接続されていない場合、バンパー１が絶縁体製であることから、バンパー１の表面２に液滴粒子が付着したときに、液滴粒子が有する電荷がその場に留まる他なく、表面２に蓄積されていた。すると、塗装が進行するとノズルＮと表面２とが同じ極性に帯電し、やがて塗料の霧化を行えなくなる場合があった。この事態を避けるため、従来は、静電霧化塗装に先立って導電性のプライマー塗料を塗装しておくという方法が汎用されていた。

【0032】

これに対し本実施形態では、バンパー１の表面２を接地接続することによって、プライマー塗装が施されていないバンパー１であっても、液滴粒子が有する電荷を逃がすことができる。そのため、塗装が進行しても表面２に電荷が蓄積することがなく、静電霧化塗装を継続することができる。

【0033】

〔塗装工程〕
塗装工程は、上記の配置工程および接地工程を行った後に、バンパー１の表面２に塗装を施す工程である。

【0034】

本実施形態では、バンパー１の表面２のうち接地点２１から塗装を開始する。一般的に、静電霧化塗装に用いられる塗料はバンパー１を構成する絶縁体に比べて電気抵抗率が低い（たとえば１０ＭΩｃｍ以下である。）ため、接地点２１と塗装面とを接触させることで、電荷の経路を確保するのである。これによって、塗装中に表面２が帯電することを防ぎやすい。

【0035】

また、本実施形態では、ノズルヘッドＨ（ノズルＮ）と導電体４との距離に基づいて、ノズルヘッドＨの掃引速度を制御する。ノズルヘッドＨと導電体４との距離と塗料を霧化する能力とは負の相関関係にあるため、塗料Ｐを均一に微粒化するためには、ノズルヘッドＨと導電体４との距離が一定になるようにノズルヘッドＨの動作を制御することが好ましい。しかし、前述のエッジ部分１１、開口部１４、曲面部分１８等を塗装する際には、バンパー１とノズルヘッドＨとの干渉を避けるなどの目的により、ノズルヘッドＨと導電体４との距離を一定に保つことが難しい場合がある。そこで、これらの場所を塗装する際に、他の場所（たとえば平面部分１５）を塗装する場合に比べてノズルヘッドＨと導電体４との距離が大きくなる場合は、塗料吐出量を下げて塗料の微粒化低下を防ぐ、ノズルヘッドＨの掃引速度を落として当該場所に対する塗装時間を長くする、などの方法により、他の場所を同等の膜厚を確保できるようにする。なお、ノズルヘッドＨの位置は、たとえばノズルヘッドＨが装着されている産業ロボットの制御量に基づいて特定可能であり、バンパー１および導電体４の位置は、あらかじめ用意されているバンパー１の図面を、塗装ブース内に設けられたカメラの撮影画像に基づいて補正することにより特定可能であるので、これらに基づいてノズルヘッドＨと導電体４との距離を特定できる。

【0036】

なお、バンパー１、導電体４、およびノズルヘッドＨの形状が許す限りにおいて、ノズルヘッドＨと導電体４とができる限り正対するようにノズルヘッドＨを制御するとよい。たとえば、導電体４に傾斜部分４６が設けられている場合は、ノズルヘッドＨと傾斜部分４６とを正対させるとよい。また、導電体４に湾曲部分４４が設けられている場合も、湾曲部分４４の湾曲方向に合わせてノズルヘッドＨの角度を変更すると良い。これによって、各ノズルＮの先端の導電体４からの距離が一定になりやすいので、塗料Ｐを均一に微粒化しやすい。

【0037】

塗装工程において、ノズルＮと導電体４との距離が６０ｍｍ以上１４０ｍｍ以下になるように、ノズルヘッドＨの動作を制御することが好ましい。ノズルＮと導電体４との距離が６０ｍｍ以上であると、ノズルＮと導電体４との間にスパークが生じにくい。また、ノズルＮと導電体４との距離が１４０ｍｍ以下であると、塗料Ｐを均一に微粒化しやすい。

【0038】

塗装工程において、ノズルＮとバンパー１の表面２との距離が６０ｍｍ以上１４０ｍｍ以下になるように、ノズルヘッドＨの動作を制御することが好ましい。ノズルＮと表面２との距離が上記の範囲であると、塗料Ｐを均一に微粒化しやすい。

【0039】

〔その他の実施形態〕
最後に、本発明に係る塗装方法のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。

【0040】

上記の実施形態では、バンパー１のエッジ部分１１、開口部１４、および曲面部分１８を塗装する場合について、導電体４にそれぞれ特徴的な構造を設けることを説明した。しかし本発明において、プライマー塗装を省略するという観点からは、被塗物の表面の少なくとも一か所の接地接続を確保できる限りにおいて、導電体の構造は任意である。

【0041】

上記の実施形態では、バンパー１の表面２の接地点２１を導電体４と接続し、導電体４を介して接地点２１を接地接続する構成を例として説明した。しかし、本発明において被塗物の表面の少なくとも一か所を接地接続する方法は上記に限定されず、たとえば、被塗物の裏面に接地される導電体とは別の導電体を介して被塗物の表面を接地接続してもよい。

【0042】

その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0043】

１ ：バンパー
２ ：表面
２１ ：接地点
３ ：裏面
４ ：導電体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】