JP2001096215A - 塗装設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンベアで搬送される被塗物が、水性塗料を
塗る前段の塗装ゾーンから別異の塗料を重ね塗りする後
段の塗装ゾーンへ移行するまでの短い時間内に、水性塗
料の塗膜にたれ、たるみ、わき等の塗装欠陥を生ずるこ
となく、その塗膜中の水分を速やかに蒸発させる。 【解決手段】 前段の塗装ゾーン２と後段の塗装ゾーン
３との間に、水性塗料が塗られた被塗物１を加熱昇温さ
せる加熱装置５と、加熱昇温した被塗物１の表面に除湿
装置６で除湿された乾燥空気を吹き付けて水性塗料の水
分を蒸発させると同時に被塗物１の表面温度を低下させ
る乾燥空気吹付装置８とを設置した塗膜の蒸発乾燥ゾー
ン４が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンベアで搬送さ
れる被塗物の表面に水性塗料を塗った後、その水性塗料
の塗膜に別異の塗料を重ね塗りする塗装設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近は、有機溶剤の排出規制が厳しくな
るにつれ、広い用途分野にわたって水性塗料の使用が増
加しつつある。特に、自動車塗装の分野においては、有
機溶剤の排出規制をクリアするために、これまでの有機
溶剤系塗料による塗装から水性塗料を使用した塗装への
転換が図られつつある。

【０００３】自動車塗装には、高品質の塗膜が要求され
るが、各種合成樹脂を水溶化して焼付け乾燥するように
作られた水溶性焼付け塗料にも、例えば１５０℃で焼き
付けるアルミアクリル系のように、透明で、変色が少な
く、耐候性に優れたものがあることから、これを自動車
ボディの中塗り塗装や上塗り塗装に使用する試みがなさ
れている。

【０００４】ところで、例えば自動車ボディの上塗り塗
装を行う従来の自動車塗装設備は、コンベアで搬送され
る自動車ボディの表面に有機溶剤系のメタリック塗料に
よって美観付与のためのベースコートを施す前段の塗装
ゾーンと、そのベースコートの上に透明塗料によって外
的要因からの保護機能を有するクリアコートを施す後段
の塗装ゾーンとの間に、ベースコートの後補正塗装ゾー
ンと、長さ約２０ｍ程度のセッティングゾーンを設けた
ものが一般的である。

【０００５】このセッティングゾーンは、前段の塗装ゾ
ーンで自動車ボディの表面に塗られたベースコート用塗
料の塗膜を常温放置して、その塗膜中の有機溶剤を適度
に蒸発させることにより、ベースコートとクリアコート
とで成る上塗り塗膜を焼付け乾燥する際に、ベースコー
トの塗膜を適度に軟化させて平滑化すると同時に、ベー
スコートの塗膜中に有機溶剤の急激な蒸発による気泡が
発生して、わき（あわ）等の塗装欠陥が生ずることを防
止するために設けられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
既存の自動車塗装設備で、ベースコート用塗料として水
性塗料を使用すると、セッティングゾーンで常温放置さ
れるのみのベースコートの塗膜中に水性塗料の水分が過
剰に残存したまま、その塗膜の上にクリアコート用塗料
が重ね塗りされることとなるので、焼付け乾燥の際にベ
ースコートの塗膜中の水分が急激に蒸発して、たれ、た
るみ、わき等の塗装欠陥を生ずるおそれがある。

【０００７】すなわち、水性塗料は、通常、塗装後に加
熱して、水溶性樹脂を希釈する水と、それら水溶性樹脂
と水のカップリング効果を有する共溶剤とを蒸発させた
後、架橋反応等により緻密な塗膜を形成させるものであ
るが、既存の自動車塗装設備で上塗り塗装のベースコー
ト用塗料として水性塗料を使用すると、その水性塗料の
塗膜は、加熱されずに常温放置されて、塗膜中の水分が
十分蒸発しないまま、クリアコート用塗料が重ね塗りさ
れることとなるので、焼付け乾燥の際に、わき（あわ）
等の欠陥が発生することは避けられない。

【０００８】そこで、本出願人は、既存の自動車塗装設
備のセッティングゾーンに、図３に示すような赤外線ヒ
ータ２０と熱風加熱装置２１とを並設し、コンベアで搬
送される自動車ボディ２２の表面に塗られた水性塗料の
塗膜を高温に加熱して、その塗膜中の水分を蒸発させる
実験を試みた。

【０００９】この実験によれば、通常、分速５ｍ程度の
コンベア速度で搬送される自動車ボディ２２を、まず、
赤外線ヒータ２０の放射熱で約１分間加熱して、その自
動車ボディ２２の表面温度を約６０℃まで昇温させ、次
に、熱風加熱装置２１の熱風吹出ノズル２３から秒速８
ｍで吹き出す８０℃の熱風で、約６０℃の表面温度を約
３分間保持させたところ、水性塗料の塗膜中の水分が、
焼付け乾燥の際にわきを生じない程度まで蒸発すること
が確認された。

【００１０】しかし、８０℃の熱風で自動車ボディ２２
の表面温度を６０℃の高温に保持するには、その熱風を
逃がさないように、自動車ボディ２２の搬送路に沿って
その上方に断熱壁等を設ける必要があり、そのための工
事費が嵩む。

【００１１】また、上記の如く赤外線ヒータ２０と熱風
加熱装置２１で塗膜中の水分を蒸発させるまでに約４分
間かかると、分速５ｍで搬送される自動車ボディ２２
は、その間に約２０ｍ移動するので、既存の塗装設備で
あれば、セッティングゾーンを通過して、高い表面温度
を保持したままクリアコートを施す後段の塗装ゾーンに
移行することとなる。このため、水性塗料の塗膜がわき
等の欠陥を生ずるおそれは解消されても、今度は、その
塗膜の上に重ね塗りするクリアコート用塗料の塗膜に高
温による肌あれ等の欠陥が生ずるおそれがある。

【００１２】そこで、図３の如く、熱風加熱装置２１の
次段に冷風冷却装置２４を設置し、当該冷風冷却装置２
４の冷風吹出ノズル２５から秒速８ｍで吹き出す２０℃
の冷風を自動車ボディ２２の表面に吹き付けて、その表
面温度を低下させる実験を試みたところ、約６０℃の高
温に加熱された自動車ボディ２２の表面温度がクリアコ
ートの塗膜に肌あれ等を生じない温度まで低下するのに
約１分３０秒程度要した。したがって、冷風冷却装置２
４は、７ｍ以上の設置長さが必要となる。

【００１３】しかし、赤外線ヒータ２０と熱風加熱装置
２１についても、各々約５ｍ、約１５ｍの設置長さが必
要となるから、既存の自動車塗装設備に設けられた長さ
約２０ｍ程度あるいはそれ以下のセッティングゾーンに
は、冷風冷却装置２４を設置するスペースがない。

【００１４】なお、冷風冷却装置２４の設置スペースを
捻出するために、赤外線ヒータ２０や熱風加熱装置２１
の設置長さを短縮し、その設置長さを短縮した分だけ、
赤外線ヒータ２０と熱風加熱装置２１の加熱温度を高め
て、水性塗料の塗膜中の水分を短時間で蒸発させようと
すれば、水分の急激な蒸発による塗膜の流れや、気泡が
発生して、たれ、たるみ、わき等の欠陥を生ずるおそれ
が大きい。

【００１５】また、冷風冷却装置２４の冷却温度を下げ
てその設置長さを短縮しようとすれば、熱風加熱装置２
１で高温に保持された水性塗料の塗膜表面が低温の冷気
で急激に冷却されて、その表面に、結露を生じたり、し
わ等の欠陥を生ずるおそれがある。

【００１６】以上のような諸事情に鑑み、本発明は、既
存の自動車塗装設備においても、水性塗料による塗装が
行えるようにするため、水性塗料の塗膜にたれ、たる
み、わき等の塗装欠陥を生じさせることなく、その塗膜
中の水分を速やかに蒸発させると共に、その水性塗料の
塗膜に重ね塗りされる別異の塗料の塗膜に、高温による
肌あれ等の塗装欠陥が生じないようにすることを技術的
課題としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の塗装設備は、コンベアで搬送される被塗
物の表面に水性塗料を塗る前段の塗装ゾーンと、その水
性塗料の塗膜に別異の塗料を重ね塗りする後段の塗装ゾ
ーンとの間に、前段の塗装ゾーンで水性塗料が塗られた
被塗物を加熱昇温させてその水性塗料の塗膜中の水分を
蒸発させる加熱装置と、当該加熱装置で加熱された被塗
物の表面に、除湿装置で除湿した乾燥空気を高風速で吹
き付けて、その表面に塗られた水性塗料の水分を蒸発さ
せると同時に、その被塗物の表面温度を低下させる乾燥
空気吹付装置とを設置した塗膜の蒸発乾燥ゾーンが設け
られていることを特徴とする。

【００１８】本発明によれば、前段の塗装ゾーンで被塗
物の表面に塗られた水性塗料の塗膜が、まず、加熱され
て、その塗膜中の水分が塗膜の表面から蒸発し始める。
次に、その塗膜の表面に、除湿装置で除湿した乾燥空気
が高風速で吹き付けられて、塗膜の表面に接する空気を
次々と運び去ってその空気を相対湿度の低い乾燥空気と
入れ替える高速気流が生ずることにより、塗膜の表面か
らの水分の蒸発作用が促進されると同時に、水分の蒸発
による気化熱で塗膜が徐冷される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
よって具体的に説明する。図１は本発明に係る塗装設備
の一例を示す図、図２は本発明の効果を示すグラフであ
る。

【００２０】本例の塗装設備は、自動車ボディに上塗り
塗装を施す自動車塗装設備であって、コンベアで搬送さ
れる自動車ボディ１の表面に水性メタリックベースコー
トを施す前段の塗装ゾーン２と、その水性メタリックベ
ースコートの上に透明塗料を塗ってクリアコートを施す
後段の塗装ゾーン３との間に、前段の塗装ゾーン２で水
性メタリック塗料が塗られた自動車ボディ１を加熱して
その自動車ボディ１の表面温度を上昇させる加熱装置５
と、当該加熱装置５で加熱昇温された自動車ボディ１の
表面に、除湿装置６で除湿して送風機７で供給される高
風速の乾燥空気を吹き付けて、その表面に塗られた水性
メタリック塗料の水分を蒸発させると同時に、自動車ボ
ディ１の表面温度を低下させる乾燥空気吹付装置８とを
設置した塗膜の蒸発乾燥ゾーン４が設けられている。

【００２１】加熱装置５は、分速５ｍで搬送される自動
車ボディ１をその搬送路の両側から約１分間加熱して、
自動車ボディ１の表面温度を約４５〜６０℃に昇温させ
る設置長さ約５ｍの赤外線ヒータで構成されている。

【００２２】乾燥空気吹付装置８は、自動車ボディ１の
搬送路の両側に沿って並設した前後二つの空気吹出ダク
ト９ａ，９ｂで構成され、それら空気吹出ダクト９ａ，
９ｂの前面には、約３００mm程度離れて対峙する自動車
ボディ１の側面に向かって乾燥空気を高風速で吹き出す
多数の空気吹出ノズル１０が設けられている。

【００２３】除湿装置６は、処理空気を露点温度以下ま
で冷却してその空気中の水蒸気分を凝縮除去する冷却式
の除湿装置や、処理空気をロータに通してその空気中の
水分をシリカゲル、活性アルミナ等の多孔性物質で成る
ロータエレメントに吸着させる吸着式の除湿装置等を用
いることができる。

【００２４】送風機７は、除湿装置６で除湿した乾燥空
気を給気ダクト１１を通じて乾燥空気吹付装置８の空気
吹出ダクト９ａ，９ｂへ供給するもので、その乾燥空気
の供給量を自在に調節できる可変速ファンが用いられて
いる。

【００２５】また、給気ダクト１１は、除湿装置６で除
湿した乾燥空気を空気吹出ダクト９ａ，９ｂへ分配供給
する分岐ダクトで成ると共に、その分岐した各ダクトに
夫々風量調節ダンパ１２ａ，１２ｂが設けられて、乾燥
空気吹付装置８で自動車ボディ１の表面に吹き付ける乾
燥空気の風速・風量を各空気吹出ダクト９ａ，９ｂごと
に個別に調節できるようになっている。

【００２６】なお、前段の塗装ゾーン２には、自動車ボ
ディ１の搬出側に後補正塗装ゾーン１３が付設されてい
る。

【００２７】また、乾燥空気吹付装置８の空気吹出ダク
ト９ａ，９ｂは、既存の塗装設備に設けられた長さ約２
０ｍ程度のセッティングゾーンにも設置可能なように、
双方合わせた設置長さの全長が約１５ｍ以下に選定され
ている。

【００２８】しかして、前段の塗装ゾーン２で自動車ボ
ディ１の表面に塗られた水性メタリック塗料の塗膜は、
まず、塗膜の蒸発乾燥ゾーン４に設置した加熱装置５に
より約４５〜６０℃に加熱昇温されて、その塗膜中の水
分が蒸発を開始する。

【００２９】次いで、加熱装置５で加熱された水性メタ
リック塗料の塗膜に対して、除湿装置６で温度約３０
℃、相対湿度約３０％に調製した乾燥空気が、乾燥空気
吹付装置８の空気吹出ダクト９ａ，９ｂに設けた多数の
空気吹出ノズル１０から秒速約１０ｍの高風速で約３分
間吹き付けられて、塗膜中の水分の蒸発作用が促進され
ると同時に、その水分が蒸発する際の気化熱によって、
塗膜が、表面に急冷によるしわ等の塗装欠陥を生ずるこ
となく、徐々に冷却される。

【００３０】これにより、前段の塗装ゾーン２で自動車
ボディ１の表面に塗られた水性メタリック塗料の塗膜
は、後段の塗装ゾーン３でクリアコート用の透明塗料を
重ね塗りする際に、そのクリアコート用塗料の塗膜に高
温による肌あれ等の塗装欠陥を生ずるおそれがない程度
まで、温度が低下すると同時に、焼付け乾燥の際に、た
れ、たるみ、わき等の塗装欠陥を生ずるおそれがない程
度まで、塗膜中の水分が適度に蒸発する。

【００３１】なお、実験によれば、自動車ボディ１の表
面に塗られた膜厚約１５μｍ、不揮発分（nonvolatile
content ）ＮＶ＝２５．５重量％の水性塗料の塗膜を常
温放置すると、３分経過時のＮＶ値が約３０重量％にし
か達しないのに対し、上記塗膜を加熱装置５で約３０秒
間加熱して約４８℃に昇温させた後、その塗膜の表面に
空気吹出ダクト９ａ，９ｂの各空気吹出ノズル１０から
吹付風速約１０ｍ／sec で温度３０℃、相対湿度３０％
の乾燥空気を吹き付けると、図２のグラフに実線で表す
ように、３分経過時のＮＶ値が約７５重量％にまで達す
ることが確認された。つまり、本発明によれば、僅か３
分間で、塗膜のＮＶ値が焼付け乾燥に最適とされる７５
〜８０重量％の範囲内に到達する。

【００３２】また、本発明の比較例となる図３の実験設
備を用いて、上記塗膜を赤外線ヒータ２０で約３０秒間
加熱して約４８℃に昇温させた後、熱風加熱装置２１か
ら吹き出す８０℃の熱風で更に加熱する実験を行ったと
ころ、図２のグラフに破線で表すように、３分経過時の
ＮＶ値が約７７重量％であった。したがって、本発明に
係る乾燥空気吹付装置８は、水性塗料の塗膜を蒸発乾燥
させる効果において、熱風加熱装置２１と殆ど遜色がな
い。

【００３３】また、乾燥空気吹付装置８は、水性塗料の
塗膜表面に乾燥空気による高速気流を生じさせて、塗膜
中の水分を蒸発させるものであるから、その周囲を断熱
壁等で囲う必要もないし、高温の熱風を吹き付ける装置
ではないから、空気吹出ダクト９ａ，９ｂや空気吹出ノ
ズル１０等を安価なプラスチック製とすることができ、
設備費も安くて済むという利点がある。

【００３４】また、実施態様の如く、乾燥空気吹付装置
８を複数の空気吹出ダクト９ａ，９ｂで構成すると、例
えば、除湿装置６から空気吹出ダクト９ａへ供給される
乾燥空気の量を給気ダクト１１に設けた風量調節ダンパ
１２ａで減少させて、空気吹出ダクト９ａの空気吹出ノ
ズル１０から吹き出す乾燥空気の風速・風量を低下させ
ることにより、その乾燥空気で冷却される自動車ボディ
１の表面温度を若干高めに保持するなどして、塗膜中の
水分の蒸発量を最適に調整することもできる。

【００３５】なお、加熱装置５は、水性塗料の塗膜のＮ
Ｖ値を焼付け乾燥に最適な７５〜８０重量％とするため
に必要なもので、若し、この加熱装置５で自動車ボディ
１を４５〜６０℃に加熱昇温することなく、その自動車
ボディ１の表面に塗られた膜厚約１５μｍ、ＮＶ値２
５．５重量％の水性塗料の塗膜を乾燥空気吹付装置８で
吹き付ける温度３０℃、相対湿度３０％の前記乾燥空気
のみによって蒸発乾燥させると、３分経過後のＮＶ値は
約７１％にまで達するが、それ以後はＮＶ値が上昇せ
ず、４分経過後のＮＶ値も約７１％である。

【００３６】これは、水性塗料の塗膜を加熱せずに、こ
れに高風速の乾燥空気を吹き付けるのみでは、水性塗料
に配合された共溶剤の蒸発を促すことができないからで
あり、加熱装置５で加熱して塗膜中の共溶剤をある程度
蒸発させることによって、塗膜のＮＶ値を数分間で焼付
け乾燥に最適な７５〜８０重量％とすることができるの
である。

【００３７】なお、加熱装置５は、赤外線ヒータに限ら
ず、被塗物となる自動車ボディ１を熱風で加熱する熱風
加熱装置であっても良い。また、本発明は、上塗り塗装
用の塗装設備に限らず、中塗り塗装用の塗装設備にも適
用することができる。また、自動車塗装設備に限らず、
コンベアで搬送される被塗物の表面に水性塗料を塗る前
段の塗装ゾーンと、その水性塗料の塗膜に別異の塗料を
重ね塗りする後段の塗装ゾーンとを備えた各種塗装設備
に適用できる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、コンベアで搬送される
被塗物の表面に塗られた水性塗料の塗膜に、高温による
たれ、たるみ、わき等の塗装欠陥を生じさせず、また、
その塗膜に重ね塗りする別異の塗料の塗膜にも、高温に
よる肌あれ等の塗装欠陥を生じさせることなく、その水
性塗料の塗膜を速やかに蒸発乾燥させることができると
いう大変優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る塗装設備の一例を示す図。

【図２】本発明の効果を示すグラフ。

【図３】本発明の比較例となる実験的な塗装設備を示す
図。

【符号の説明】

１・・・・・自動車ボディ（被塗物） ２・・・・・前段の塗装ゾーン ３・・・・・後段の塗装ゾーン ４・・・・・塗膜の蒸発乾燥ゾーン ５・・・・・加熱装置 ６・・・・・除湿装置 ８・・・・・乾燥空気吹付装置 ９ａ・・・・空気吹付ダクト ９ｂ・・・・空気吹付ダクト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山 本 高 櫻 愛知県豊田市柿本町一丁目９番地 トリニ ティ工業株式会社内 (72)発明者 桑 島 隆 之 愛知県豊田市柿本町一丁目９番地 トリニ ティ工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4F042 AA09 DB02 DB19 DB36 DB39

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンベアで搬送される被塗物（１）の表
   面に水性塗料を塗る前段の塗装ゾーン（２）と、その水
   性塗料の塗膜に別異の塗料を重ね塗りする後段の塗装ゾ
   ーン（３）との間に、前段の塗装ゾーン（２）で水性塗
   料が塗られた被塗物（１）を加熱昇温させてその水性塗
   料の塗膜中の水分を蒸発させる加熱装置（５）と、当該
   加熱装置（５）で加熱された被塗物（１）の表面に除湿
   装置（６）で除湿した乾燥空気を高風速で吹き付けて、
   その表面に塗られた水性塗料の水分を蒸発させると同時
   に、その被塗物（１）の表面温度を低下させる乾燥空気
   吹付装置（８）とを設置した塗膜の蒸発乾燥ゾーン
   （４）が設けられていることを特徴とする塗装設備。
2. 【請求項２】 前記加熱装置（５）が、前記被塗物
   （１）を約４５〜６０℃に加熱昇温させる赤外線ヒータ
   もしくは熱風加熱装置である請求項１記載の塗装設備。
3. 【請求項３】 前記乾燥空気吹付装置（８）が、前記除
   湿装置（６）で除湿した乾燥空気が分配供給される複数
   の空気吹出ダクト（９ａ，９ｂ）で構成されている請求
   項１又は２記載の塗装設備。