JP7064919B2

JP7064919B2 - 鋳鉄管内面への粉体塗装方法及びその装置

Info

Publication number: JP7064919B2
Application number: JP2018056317A
Authority: JP
Inventors: 裕也森田
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2022-05-11
Anticipated expiration: 2038-03-23
Also published as: JP2019166469A

Description

この発明は、鋳鉄管内面の粉体塗装において、平滑かつ均一な塗膜を得るための粉体塗装方法及びその塗装装置に関する。

水道管などに広く使用されている鋳鉄管は、内外径が一定な円筒形の直部と、その一端の内外径が前記直部より大きい受口と、その受口に嵌め込まれる他端の内外径が前記直部と等しい挿し口と、から構成される物が多い。
この鋳鉄管は、通常、主に、遠心鋳造法によって造られ、熱処理や内面研磨等の機械加工を経た後、管内に圧力水を満たす水圧試験にかけられる。その後、錆取り等の下処理を行い、さらに防食のための塗装が管内外全面に施される。
その管内面の塗装方法として、加熱した鋳鉄管の内面に熱硬化性のエポキシ樹脂等の樹脂粉体塗料を噴射して鋳鉄管の内表面に樹脂からなる塗装面（塗装膜）を形成する、いわゆる粉体塗装が広く行われている。

その粉体塗装方法は、一般的に、静電吹き付け方法や静電流動真跡法があるが、長尺である鋳鉄管においては、長尺で浸漬が困難であること、また、求められる膜厚が厚く、かつ直部は単純形状であり、塗料の回り込みの必要性が低いことから、予め、塗料の溶融温度以上に鋳鉄管を予熱し、その鋳鉄管内面に粉体塗料を直接吹き付ける塗装方法を採っている場合が多い。
この粉体塗装方法において、塗装を効率よく行うためには、塗料の大きな吐出量が必要となるので、粉体塗装装置には、加圧式の粉体塗装装置を用いる場合が多い。この加圧式の粉体塗装装置は、塗料タンク内の圧力を上げることで比較的多い吐出量を得ることができる（特許文献１）。

特開平０８－１７５６６５号公報

この加圧タンクを用いた塗装において、塗料吐出量は、ホース、ガン（ノズル）内面への塗料の付着、加圧タンク内塗料レベルの変動等、様々な要因により影響を受ける。また、装置を構成する機器が適切に管理されていても、塗装開始直後は加圧タンク付設のインジェクター以降の系に圧力がかかっていない状態であり、吐出量が不安定になりやすいことや、吐出が長時間になると、加圧タンクの圧力が下がって吐出量が減る等の吐出量変動要因がある。
塗料吐出量が変動すると、鋳鉄管へ付着する塗料の量が変動するため、平滑な塗膜を得ることが難しくなる。

また、通常、鋳鉄管のような長尺の対象に塗装を行う場合、塗装後に鋳鉄管内部の塗膜厚を測定することが困難である。特に、鋳鉄管の直径が５００ｍｍ以下である場合、作業者が管内部に入って測定することが困難であることから、鋳鉄管と同じ長さのランスを有する電磁式等の膜厚計を用いて測定を行うか、工程管理による膜厚の保証が必要となる。
その全ての鋳鉄管に対して、全長の膜厚を測定することは、生産性が著しく悪いため、実用上、工程管理によって膜厚を保証することとなる。その方法としては、鋳鉄管への塗装前に、一定時間、塗料を吐出し、吐出した塗料重量を時間で割ることで単位吐出量を求め、常に、同じ単位吐出量が得られるものとして、塗装条件を設定するようにしている。
しかし、塗料吐出量は上記のような変動要因を含んでいるため、変動幅を吸収できるだけの単位吐出量を吐出して過剰な膜厚を形成する必要がある。過剰な膜厚形成は塗料の無駄となるとともに作業時間が長くなる。

この発明は、以上の実状の下、鋳鉄管の全長に亘って過剰な塗料塗布を防ぎ、平滑な所定の膜厚を得ること課題とする。

上記課題を達成するため、この発明は、粉体塗装中の加圧タンク（特許請求の範囲でいう「塗料タンク」に適宜に相当、以下同様）の重量をロードセル等によって連続的に測定することで、塗料の切り出し量（送り出し量）を経時的に把握し、その経時変化量により噴射位置変化速度を制御するようにしたのである。
このようにすれば、切り出し量が多ければ、噴射位置変化速度（台車速度）を速くし、逆に、切り出し量が少なければ、噴射位置変化速度を遅くすることにより、被塗装面への噴射塗装量を常に一定にすることができるため、粉体塗膜厚は平均化（均一化）する。特に、上記内径が一定な円筒形の直部にあっては、噴射距離が一定となるため、その粉体塗膜厚を平均化する作用効果はより有効である。

具体的には、鋳鉄管の内全面に粉体塗料を塗装する粉体塗装方法であって、前記粉体塗料をノズルを介して鋳鉄管内面に向かって噴出し、そのノズルを台車によって鋳鉄管内全長に亘って移動させ、前記ノズルに可撓性ホースを介して加圧タンクから粉体塗料を送り込むとともに、前記加圧タンクの重量を前記送り込みに伴って連続的に測定し、その重量測定により前記粉体塗料の送り込み量を把握し、その送り込み量の変化に基づき、前記台車の走行速度、すなわち噴射位置変化速度を調節して鋳鉄管内面の粉体塗膜厚を平均化する構成を採用したのである。

この鋳鉄管の内面全長に亘って粉体を塗装する粉体塗装方法を行う粉体塗装装置としては、前記粉体塗料を上記鋳鉄管内面に向かって噴出するノズルと、そのノズルを鋳鉄管内全長に亘って移動させる台車と、前記ノズルに可撓性ホースを介して粉体塗料を送る加圧タンクと、その加圧タンクの重量を測定するロードセルと、を有し、ロードセルによる加圧タンクの重量に基づき、上記台車の走行速度を調節する構成を採用することができる。

この構成の粉体塗装装置は、ロードセルによって加圧タンクの重量変動量を測定することにより、塗料の実切り出し量（送り出し量）を把握して塗装後の膜厚を推測することができる。
また、塗料が加圧タンク付設のインジェクター等から排出されてから、塗装ガン（ノズル）先端に至るまで、若干の時間を要する。このため、塗料の切り出し量が変動した場合、塗料が塗装ガン先端に至るタイミングで、塗料の吐出量の変動比率分、塗装台車速度を変動させて、平滑な（平均化された）塗装膜厚を得るようにする。
さらに、塗料切り出し量の測定により、塗装設備の健全性を評価することもできる。すなわち、塗料の切り出し量が閾値を超えた場合、塗装設備の何れかの機器に問題がある場合が多く、その機器を把握すればその機器を交換できるため、設備全体のメンテナンス周期を長くとることができる。

この発明は、以上のように構成したので、鋳鉄管の内面塗装厚を均一にして平滑面を得ることができる。

この発明に係る鋳鉄管内面への粉体塗装装置の一実施形態の概略図同実施形態の要部拡大正面図同実施形態の制御説明図

この発明に係る鋳鉄管内面への粉体塗装装置の一実施形態を図１～図３に示し、この実施形態は、鋳鉄管Ｐの内面にエポキシ樹脂粉粒体ａを噴出して塗布する装置である。
鋳鉄管Ｐは、遠心鋳造によって製造されたものであって、この塗装前に、脱型された鋳鉄管Ｐの内面を研磨した後、水圧試験にかけ、管種ごとに決められた水圧、例えば、口径２５０ｍｍまでであれば、６ＭＰａの圧力で耐圧性を検査する。この試験に合格すれば、鋳鉄管Ｐの内面を錆取り研磨し、さらにブラシ清掃する。つぎに、鋳鉄管Ｐを加熱炉内に搬入し、２２０℃前後で加熱し、昇温して水分をなくするとともに塗料焼き付け可能状態とした後、この塗装装置に送り込まれる。

この塗装装置は、台座１に支持ローラ２を介して鋳鉄管Ｐをその軸回りに回転可能に支持する。その台座１の一側には、台車３が鋳鉄管Ｐの筒軸に沿って移動可能に設けられている。この台車３にランス４が片持ち梁状に支持されている。ランス４は、図２に示すように、水が一端（後端）から他端（先端）に流通する水冷筒５の中を塗料ホース６が通って先端のノズル７に至っている。この水冷筒５内の塗料ホースは鋼管などからなる。
上記鋼管に連続する塗料ホース６は、樹脂等からなって可撓性を有し、インジェクター８を介して加圧タンク９に接続され、この加圧タンク９には、流動塗料タンク１０から塗料ａが適宜に送り込まれる。このインジェクター８、加圧タンク９及び流動塗料タンク１０は、従来と同様の特許文献１に記載の通りであって、加圧タンク９と流動塗料タンク１０は散気管１１によって適宜に撹拌される。

以上の塗装装置において、この発明の特徴は、加圧タンク９にロードセル１５を設け、その計測値に基づき、台車３の走行速度Ｖを制御することであり、この塗装装置の図示しない制御器に、ロードセル１５及び台車３の駆動機が接続され、図３に示すように、ロードセル１５からの重量測定によって台車速度が制御される。

すなわち、図３に示すように、まず、予め、均一かつ平滑な粉体塗装面が得られる標準単位吐出量Ａ_０（ｇ／秒(s)）、標準台車速度Ｖ_０（ｃｍ／秒（ｓ））を設定する。
その標準単位吐出量Ａ_０は、ノズル７から安定して吐出する量を予め実験によって得ておく。
標準台車速度Ｖ_０は、標準単位吐出量Ａ_０、目標膜厚ｔ（ｍｍ）、鋳鉄管Ｐの内径Ｒ（ｍｍ）、塗装回数ｎ（＝１、２、３・・）、塗料比重ａ（ｇ／ｃｍ^３）、実験により得たその歩留まりｂ（％）、塗装回数ｎの場合の１パス目の塗装膜厚を形成するために必要な合計吐出量ｃ_１、同２パス目の塗装膜厚を形成するために必要な合計吐出量ｃ_２、・・同ｎパス目の塗装膜厚を形成するために必要な合計吐出量ｃ_ｎにより、例えば、下記の式（１）～（４）で計算する。このとき、目標膜厚ｔは被塗装物である鋳鉄管Ｐによって適宜に設定する。また、「パス」とは、所要長さの被塗装面のその長さ全長をノズル７が移動することを言い、例えば、１パスとは、往路のみ、２パスとは、往復路又は往路を２回行うことを言う。なお、ｃ_ｎはそのパスにおける塗装膜厚とも言える。
・１パスの場合：Ｖ_０＝（Ａ_０×ｂ）／（ａ×ｔ×Ｒ×π）・・・（１）
・等速、複数回塗装を行う場合：Ｖ_０＝（Ａ_０×ｂ×ｎ）／（ａ×ｔ×Ｒ×π）・・・（２）
・２パスでそのパス毎に速度変更を行う場合（吐出量割合、例えば、ｃ_１：ｃ_２＝１：２）
１パス目：Ｖ_０＝（Ａ_０×ｂ）／（ａ×ｔ×Ｒ×π×（ｃ_１／（ｃ_１+ｃ_２）））・・・（３）
２パス目：Ｖ_０＝（Ａ_０×ｂ）／（ａ×ｔ×Ｒ×π×（ｃ_２／（ｃ_１+ｃ_２）））・・・（４）

つぎに、ロードセル１５からの重量測定値に基づき、測定単位吐出量Ａを計算し、その測定単位吐出量（測定重量）Ａと前記標準単位吐出量Ａ_０とを比較し、Ａ＝Ａ_０の場合、台車３の速度Ｖ＝Ｖ_０として、塗装を行い、Ａ≠Ａ_０の場合、Ｖ＝Ａ／Ａ_０×Ｖ_０とする、フィードバック制御を行う。
このフィードバック制御によって、加圧タンク９からの塗料ａの吐出量に基づき鋳鉄管Ｐへの被塗装面の単位面積当たりの塗料量が均一にされて、平滑な塗膜厚を得ることができる。このとき、塗料ホース６による加圧タンク９からノズル７に至る塗料ａのタイムラグを考慮する。

なお、この鋳鉄管Ｐにおいて、上記内径が一定な円筒形の直部にあっては、ノズル７から被塗装面である鋳鉄管Ｐの内周面への噴射距離がほぼ一定であるため、より平滑な塗膜厚を得ることができる。しかし、その内周面への噴射距路が変化する受口にあっても、その距離変化に応じて塗料ａの噴射位置変化速度を変化させて平滑な塗膜厚を得るようにすることができる。

上記実施形態は、加圧タンク９からノズル７に塗料ａを送り込んだが、加圧タンク９ではなく、単に流動槽等の適宜な態様の塗料タンクを用いることもできる。
このように、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１台座
２支持ローラ
３台車
４ランス
５ランスの筒
６塗料ホース
７ノズル
８インジェクター
９加圧タンク
１０流動塗料タンク
１１散気管
１５ロードセル

Claims

鋳鉄管（Ｐ）の内全面に粉体塗料（ａ）を塗装する粉体塗装方法であって、
上記粉体塗料（ａ）をノズル（７）を介して上記鋳鉄管（Ｐ）内面に向かって噴出し、そのノズル（７）を台車（３）によって鋳鉄管（Ｐ）内全長に亘って移動させ、前記ノズル（７）に可撓性ホース（６）を介して塗料タンク（９）から粉体塗料（ａ）を送り込むとともに、前記塗料タンク（９）の重量を前記送り込みに伴って連続的に測定し、その重量測定により前記粉体塗料（ａ）の送り込み量（Ａ）を把握し、その送り込み量（Ａ）の変化に基づき、前記台車（３）の走行速度（Ｖ）を調節して鋳鉄管内面の粉体塗膜厚を平均化する粉体塗装方法。
鋳鉄管（Ｐ）の内全面に粉体塗料（ａ）を塗装する請求項１記載の粉体塗装方法を行う粉体塗装装置であって、
上記粉体塗料（ａ）を上記鋳鉄管（Ｐ）内面に向かって噴出するノズル（７）と、そのノズル（７）を鋳鉄管（Ｐ）内全長に亘って移動させる台車（３）と、前記ノズル（７）に可撓性ホース（６）を介して粉体塗料（ａ）を送る塗料タンク（９）と、その塗料タンク（９）の重量を前記粉体塗料（ａ）の送り込みに伴って連続的に測定するロードセル（１５）と、を有し、
上記ロードセル（１５）により塗料タンク（９）の連続的な重量測定により前記粉体塗料（ａ）の送り込み量（Ａ）を把握し、その送り込み量（Ａ）の変化に基づき、上記台車（３）の走行速度（Ｖ）を調節して鋳鉄管内面の粉体塗膜厚を平均化する粉体塗装装置。