| 【発明の名称】 |
シャワーフローコート塗装装置およびこれを用いた塗装方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】佐藤 寛之
【氏名】福島 洋
【氏名】古川 浩二
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| 【要約】 |
【課題】複雑な立体形状の被塗布物に薄い塗膜を形成する場合でも均一に塗布でき、塗料のリサイクル性が優れ、環境への負荷も少ない塗装装置を提供する。
【解決手段】一定量の塗料を貯留しつつ底面に形成された滴下孔１０ａから塗料を滴下して、前記滴下孔１０ａの下方に配された基材１９に塗料を塗布する塗料貯留槽１０と、この塗料貯留槽１０に連続的に塗料を供給する塗料供給手段１１と、前記塗料貯留槽１０からオーバーフローした塗料を受ける塗料回収槽１２とを備えた塗装装置であって、前記塗料貯留槽１０は、塗料の液深さが１〜２０ｃｍに維持されるように形成され、かつ、前記滴下孔は、孔径が０．５〜５ｍｍであり、底面１ｃｍ2当たり０．０５〜２．０個の割合で形成されているシャワーフローコート塗装装置。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 一定量の塗料を貯留しつつ底面に形成された滴下孔から塗料を滴下して、前記滴下孔の下方に配された基材に塗料を塗布する塗料貯留槽と、この塗料貯留槽に連続的に塗料を供給する塗料供給手段と、前記塗料貯留槽からオーバーフローした塗料を受ける塗料回収槽とを備えた塗装装置であって、前記塗料貯留槽は、塗料の液深さが１〜２０ｃｍに維持されるように形成され、かつ、前記滴下孔は、孔径が０．５〜５ｍｍであり、底面１ｃｍ2当たり０．０５〜２．０個の割合で形成されていることを特徴とするシャワーフローコート塗装装置。
【請求項２】 塗料回収槽内の塗料を塗料供給手段に送る第１の送液手段が備えられていることを特徴とする請求項１に記載のシャワーフローコート塗装装置。
【請求項３】 滴下孔から滴下された余剰塗料を受ける余剰塗料槽が設けられ、この余剰塗料槽内の余剰塗料を塗料供給手段に送る第２の送液手段が備えられていることを特徴とする請求項１または２に記載のシャワーフローコート塗装装置。
【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載のシャワーフローコート塗装装置を用いて、２５℃での粘度が５０ｍＰａ・ｓ以下である塗料を塗布することを特徴とする塗装方法。
【請求項５】 塗料が架橋硬化性塗料であることを特徴とする請求項４に記載の塗装方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、塗料を基材に塗装する塗装装置とこれを用いた塗装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂からなる成形品は、軽量で耐衝撃性に優れているだけでなく、透明性も良好である。そのため、これらの熱可塑性樹脂は、近年、ヘッドランプ、クレージング、計器類のカバーなどの自動車用プラスチック材料や、高速道路遮音板等の土木材料、車庫屋根、アーケード屋根等の建築材料、光ディスク用材料等に多く用いられるようになってきている。しかし、これらの熱可塑性樹脂成形品はその表面の耐摩耗性や耐候性が不十分である。よって、これらの性能を補うために成形品表面への塗膜の形成が従来から行われている。
【０００３】塗膜を形成する方法としては、シリコン系、メラミン系の樹脂組成物からなる塗料を基材の表面に塗布して加熱縮合または付加反応させ、表面に架橋塗膜を形成する方法、ラジカル重合性単量体または多量体からなる樹脂組成物を塗料とし、これを基材の表面に塗布した後、活性エネルギー線を照射し、架橋塗膜を形成する方法等がある。こうして表面に架橋塗膜からなる保護皮膜を形成することによって、熱可塑性樹脂成形品の表面に耐摩耗性や耐候性を付与できる。
【０００４】塗料を特に立体形状の基材に塗布する場合、一般にはスプレー法が採用される。スプレー法は、成形品の形状が複雑であっても、比較的容易に均一な厚みで塗膜を形成できるため各種用途に広く使用されているが、その一方で、基材に塗着しなかった余剰の塗料がミストとなって空気中に散乱してしまうという問題がある。そのため、スプレー法で塗布する場合には、一般的にスプレーブースと呼ばれる捕集能力のある排気設備を使用する。ミストを捕集する方法には、凝集剤を含む水を使用してミストを凝集させる方法、オイルを使用してこれにミストを吸収させる方法、ミストを含む排気をスパイラル状の捕集部材に付着させて、ミストを捕集するドライブース方法等がある。しかしながら、これらの方法では捕集した余剰塗料を再使用することができない。そのため、スプレー法の場合には塗料の塗着効率は低く、一般には３０％以下であった。
【０００５】塗着効率を上げるために有効と考えられているのがフローコート法である。フローコート法の場合には、基材に塗着しなかった余剰の塗料は塗装装置下部に設けられた塗料捕集用の受け皿に集められ再使用することが可能である。この結果、塗料の塗着効率は通常７０〜８０％となり、さらに設備対策を行うことにより、１００％近くの高い塗装効率で塗装することができる。また、余剰塗料がミスト状になって、含有される有機溶剤のほぼ全量が大気中に揮発してしまうスプレー法に比べると、フローコート法では有機溶剤の揮発量は少なく、地球環境汚染防止の観点から好ましく、また、有機溶剤処理設備が不要であるという観点からも好ましい。
【０００６】フローコート法として一般的な方法は、カーテンフローコート法である。この方法は、塗料を狭いスリット状のノズルからカーテン状に流して基材上に流しかけ塗装する方法であり、カーテンの厚さを調整することにより塗膜の膜厚を制御できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、塗料をカーテン状に保つためには塗料の粘度が数百ｍＰａ・ｓ以上であることが必要である。よって、膜厚が数十μｍ以上の塗膜を形成する場合や、２次元形状の基材に塗料を塗布する場合には、カーテンフローコート法は有効な手段であるが、２０μｍ以下の薄膜を基材に形成することは非常に困難であった。また、基材が複雑な立体形状である場合には膜厚が不均一になるため、カーテンフローコート法は適用できなかった。
【０００８】本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、複雑な立体形状の被塗布物に薄い塗膜を形成する場合でも均一な塗膜を形成でき、かつ、塗料のリサイクル性に優れ、環境への負荷も非常に少ない塗装装置および塗装方法を提案することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のシャワーフローコート塗装装置は、一定量の塗料を貯留しつつ底面に形成された滴下孔から塗料を滴下して、前記滴下孔の下方に配された基材に塗料を塗布する塗料貯留槽と、この塗料貯留槽に連続的に塗料を供給する塗料供給手段と、前記塗料貯留槽からオーバーフローした塗料を受ける塗料回収槽とを備えた塗装装置であって、前記塗料貯留槽は、塗料の液深さが１〜２０ｃｍに維持されるように形成され、かつ、前記滴下孔は孔径が０．５〜５ｍｍであり、底面１ｃｍ2当たり０．０５〜２．０個の割合で形成されていることを特徴とする。また、本発明の塗装方法は、上記のシャワーフローコート塗装装置を用いて、有機溶剤を含有し、２５℃での塗料粘度が５０ｍＰａ・s以下である塗料を塗布することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明のシャワーフローコート塗装装置を図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明のシャワーフローコート塗装装置の一例を示す概略構成図である。符号１０は塗料貯留槽であり、塗料供給手段１１から連続的に供給された塗料を一定量貯留しつつ底面に形成された滴下孔１０ａから滴下して、滴下孔１０ａの下方に配された基材１９に塗料を塗布するものである。塗料貯留槽１０の外側にはこの塗料貯留槽１０からオーバーフローした塗料を受けるための塗料回収槽１２が設けられていて、塗料供給手段１１から塗料貯留槽１０に供給された過剰な塗料が回収されるようになっている。よって、塗料貯留槽１０の底面の滴下孔１０ａから滴下する滴下量以上の塗料を塗料貯留槽１０に連続供給することにより、塗料貯留槽１０内には一定量の塗料が常時貯留され、貯留されている塗料による液圧力が一定となる。そのため、塗料が滴下孔１０ａから連続的に、かつ、一定の滴下速度で滴下するようになっている。
【００１１】この図示例において塗料供給手段１１は、塗料タンク１３と、この塗料タンク１３内の塗料を塗料貯留槽１０に送液するダイヤフラムポンプ１４とを備えて構成されている。塗料タンク１３とダイヤフラムポンプ１４との間にはストレーナ１５などの濾過器が設けられ、塗料中の異物がここで除去されるようになっている。また、塗料タンク１３には、粘度調整用タンク１６が備えられている。この粘度調整用タンク１６には、溶剤タンク１７と、この溶剤タンク１７中の有機溶剤などの溶剤を必要に応じて粘度調整用タンク１６に加えて塗料の固形分濃度を調節し、塗料の粘度を自動制御する粘度コントローラ１８とが具備され、粘度制御された塗料が塗料タンク１３に供給されるようになっている。連続的に固形分濃度を一定にするためには、塗料粘度を常時測定し、自動的に有機溶剤を添加する機能を有する粘度コントローラ１８を用いるのが好ましく、塗装設備内の液温を一定に保つことにより制御可能になる。このような粘度コントローラ１８としては、塗料粘度上昇に伴いダイヤフラムポンプへの負荷増大が引き起こす、ポンプ脈動数減少をカウントし、脈動数変化に応じて都度塗料を供給して粘度を制御する（株）メイセイ製のＭＳ粘度コントローラなどを例示できる。なお、濾過器にはストレーナ１５のかわりにフィルタを使用してしてもよい。
【００１２】また、この図示例の塗装装置においては、塗料回収槽１２に回収された塗料を塗料供給手段１１に送る第１の送液手段が備えられていて、塗料貯留槽１０からオーバーフローした塗料を塗料貯留槽１０に再供給できるようになっている。この例の第１の送液手段は、塗料回収槽１２と粘度調整用タンク１６とを接続する配管２０で構成されていて、粘度調整用タンク１６を塗料回収槽１２よりも下方に設けることにより、塗料回収槽１２内の塗料をその重力によって粘度調整用タンク１６に送液できるようになっている。粘度調整用タンク１６に送液された塗料は粘度制御された後、塗料タンク１３に送られ、再び塗料貯留槽１０へ供給される。なお、第１の送液手段には必要に応じてポンプなどを備えて、強制的に塗料回収槽１２内の塗料を粘度調整用タンク１６に送液できるようにしてもよい。この場合には、粘度調整用タンク１６を塗料回収槽１２よりも下方に設けなくてもよい。
【００１３】このような塗装装置における塗料貯留槽１０と塗料回収槽１２の具体的な形態としては、例えば図２に示すように、塗料貯留槽１０の外周に塗料回収槽１２が設けられた形態を例示できる。塗料貯留槽１０の底面の大きさや形状は、被塗装物である基材１９の大きさや形状に応じて任意に設定でき、特に制限はない。この例においては、塗料供給手段１１からの塗料がノズル１１ａから吐出され、塗料貯留槽１０に供給される。そして、塗料貯留槽１０の底面の滴下孔１０ａから塗料が滴下するとともに、過剰に供給された塗料は塗料貯留槽１０の側壁を超えてオーバーフローし、塗料回収槽１２に回収される。塗料回収槽１２に回収された塗料は第１の送液手段である配管２０を通って、粘度調整用タンク１６へと送られる。
【００１４】塗料貯留槽１０と塗料回収槽１２の容積は、塗料供給手段１１から塗料貯留槽１０への塗料供給量、滴下孔１０ａからの滴下量および第１の送液手段１１による塗料回収槽１２から塗料供給手段１１への送液量とのバランスなどによって決定され、塗料貯留槽１０には常時一定量の塗料が貯留され、かつ、塗料回収槽１２から塗料が溢れないように設計することが必要である。また、第１の送液手段１１が備えられていない場合には、塗料回収槽１２から塗料が溢れない範囲でこのシャワーフローコート塗装装置を連続運転し、塗料が溢れる前に一旦停止し、塗料回収槽１２から塗料を排出した後、再度運転すればよい。ただし、塗料回収槽１２の液面は塗料貯留槽１０の液面上限を越えないようにする必要がある。
【００１５】ここで、塗料貯留槽１０の深さは１〜２０ｃｍに形成されていて、塗料貯留槽１０における塗料の液深さも１〜２０ｃｍの範囲内で一定に維持されるようになっている。このように塗料の液深さを一定に維持することにより、液圧力も一定に維持され、塗料を一定の滴下速度で連続的に滴下することができる。塗料貯留槽１０の深さが１ｃｍ未満であって塗料の液深さが１ｃｍ未満であると、後述する大きさの滴下孔１０ａが形成されている場合には液圧力が不十分となり、塗料を滴下孔１０ａから連続的に滴下できない。また、ノズル１１ａから塗料が供給される際に発生する泡が塗料と共に滴下して基材１９に付着し、その結果、塗膜が外観不良となる。一方、塗料貯留槽１０の深さが２０ｃｍを超えて塗料の液深さも２０ｃｍを超えると、液圧力が大き過ぎて滴下する塗料の勢いが強くなり、塗料が基材１９の表面で飛散し好ましくない。塗料を一定の滴下速度で連続的に、かつ、基材１９の表面で飛散しないように滴下するためには、塗料貯留槽１０における塗料の液深さが１〜２０ｃｍであることが必要であり、好ましくは３〜１０ｃｍである。
【００１６】また、滴下孔１０ａは、孔径が０．５〜５ｍｍであり、塗料貯留槽１０の底面１ｃｍ2当たり０．０５〜２．０個の割合で形成されている。ここで、滴下孔１０ａの割合は、塗料貯留槽１０の底面に形成された滴下孔１０ａの総数（個数）を塗料貯留槽１０の底面積（ｃｍ2）で除して求められる。滴下孔１０ａの孔径が０．５ｍｍ未満では、塗料が連続的に滴下しにくく、塗料詰まりも発生し易い。一方、孔径が５ｍｍを超えると、滴下量が大きくなり隣接する複数の滴下孔１０ａから滴下する塗料が一体化して滴下し、基材１９の表面での飛散が大きくなり好ましくない。塗料を一定の滴下速度で連続的に、かつ、基材１９の表面で飛散しないように滴下するためには、滴下孔１０ａの孔径は０．５〜５ｍｍであることが必要であり、好ましくは１〜２ｍｍである。また、滴下孔１０ａの密度が、底面１ｃｍ2当たり０．０５個未満では、塗料が基材１９の表面に均一に塗布されず塗装斑が起こり易く、また膜厚を均一に制御できない。一方、２．０個を超えると、滴下量が大きくなり隣接する複数の滴下孔１０ａから滴下する塗料が一体化して滴下し、基材１９の表面での飛散が大きくなり好ましくない。滴下孔１０ａは１ｃｍ2当たり０．１〜０．２個形成されることが好ましい。また、滴下孔１０ａの配列には特に制限はなく、図３に示す縦横均等配列（ａ）、ちどり状配列（ｂ）、ランダム配列（ｃ）等のどのような配列であってもよい。
【００１７】このようなシャワーフローコート塗装装置を使用して、基材１９に塗料を塗布する方法を図１を用いて説明する。まず、粘度が制御された塗料を塗料供給手段１１から塗料貯留槽１０に連続的に供給する。そして、塗料貯留槽１０から塗料がオーバーフローし始め、滴下孔１０ａから滴下される塗料の滴下量が定常状態になった後、被塗布物である基材１９を、基材供給手段２１によって塗料貯留槽１０の下方に配する。その結果、滴下孔１０ａからの塗料が基材１９の表面に塗布される。塗料回収槽１２には、塗料貯留槽１０に過剰に供給された塗料が回収され、第１の送液手段である配管２０を通って、塗料供給手段１１の粘度調整用タンク１６へ送液される。そして、粘度調整用タンク１６において必要に応じて有機溶剤などの塗料の種類に応じた溶剤が添加され、粘度調整された塗料が塗料タンク１３に送られ、再び塗料貯留槽１０へ供給される。
【００１８】この図示例において基材供給手段２１は塗料貯留槽１０の下方を水平に移動するベルトコンベアであり、基材１９をベルトコンベア上に固定治具２２で固定して、ベルトコンベアを作動させ、基材１９を滴下孔１０ａの下方に配する。また、ベルトコンベアの速度を調節して、基材１９が塗料貯留槽１０の下方を通過する速度を調節することによって、基材１９への塗料の塗布量を制御できる。例えば基材１９を、塗料貯留槽１０の下方で一旦停止させて塗布量を大きくしたり、あるいは塗料貯留槽１０の下方を水平方向に高速で通過させ塗布量を小さくしたりできる。ただし、形成される膜厚は充分基材に塗布できる量があれば基本的に塗布量には依存せず、塗料粘度、固形分および基材固定の形態（傾斜配置にする等）に依存する。よって、膜厚は、塗料の粘度や固形分を調節するとともに、基材１９を固定治具２２へ固定する際の基材１９の向きなどを調節して決定する。
【００１９】また、この図示例の塗装装置においては、基材供給手段２１の下方に、滴下孔１０ａから滴下され、基材１９上に塗布されなかった余剰塗料を受けるための余剰塗料槽２３が設けられている。そして、この余剰塗料槽２３には、この余剰塗料槽２３に溜まった余剰塗料を塗料供給手段１１に送る第２の送液手段が備えられていて、余剰塗料を再び塗料貯留槽１０に供給できるようになっている。この例の第２の送液手段は、余剰塗料槽２３と粘度調整用タンク１６とを接続する配管２４で構成され、粘度調整用タンク１６を余剰塗料槽２３よりも下方に設けることにより、余剰塗料槽２３内の塗料をその重力によって粘度調整用タンク１６へ送液できるようになっている。粘度調整用タンク１６に送液された余剰塗料はここで粘度制御された後、塗料タンク１３に送られ、再び塗料貯留槽１０へ供給される。また、第２の送液手段には必要に応じてポンプなどを備えて、強制的に余剰塗料槽２３内の塗料を粘度調整用タンク１６に送液できるようにしてもよい。この場合には、粘度調整用タンク１６を余剰塗料槽２３よりも下方に設けなくてもよい。
【００２０】このような塗装装置を使用すると、粘度が小さな塗料であっても一定の滴下速度で連続的に、かつ、基材１９の表面で飛散しないように滴下できる。よって、塗料を基材１９の表面に均一に、塗装斑を起こすことなく塗布でき、基材１９が複雑な立体形状である場合にも、その表面に一定の膜厚で外観に優れた塗膜を形成できる。また、塗料貯留槽１０からオーバーフローした塗料を塗料回収槽１２に回収することができ、塗料のリサイクル性に優れ、環境への負荷を低減することができる。さらに、塗料回収槽１２内の塗料を塗料供給手段１１に送る配管２０などの第１の送液手段を備えることによって、より効率的に塗料をリサイクルできる。また、滴下孔１０ａから滴下された余剰塗料を受ける余剰塗料槽２３を備え、この余剰塗料槽２３内の余剰塗料を塗料供給手段１１に送る配管２４などの第２の送液手段を設けることによって、さらに効率的に塗料をリサイクルできる。
【００２１】また、本発明のシャワーフローコート塗装装置における塗料貯留槽１０と塗料回収槽１２は、図２に例示した形態の他に、図４〜７に示すような形態であってもよい。図４の形態は、底面が四角形である容器２６内に堰板２５を配置して、この堰板２５で容器２６を２つに分割し、一方を塗料貯留槽１０とし他方を塗料回収槽１２とする形態で、図５は底面が楕円形である容器２６を使用した形態である。図６は容器２６内に堰板２５を２枚配置して、容器２６を３分割して中央を塗料貯留槽１０とし、この塗料貯留槽１０の両側を塗料回収槽１２としたものである。図４〜６の例においては、使用する堰板２５の高さを容器２６の側壁よりも低くすることによって、塗料貯留槽１０に供給された塗料を堰板２５からオーバーフローさせ、塗料回収槽１２に回収することができる。また、容器２６の底面の形状は、ここで例示した四角形や楕円形の他、基材１９の形状に応じて三角形、円形などの任意の形状にすることができるが、特別な場合を除き、底面の形状は四角形または楕円形であると、様々な形状の基材１９に対応でき好ましい。
【００２２】また、これらの例の場合には、堰板２５の高さを１〜２０ｃｍ、好ましくは３〜１０ｃｍに形成して、塗料貯留槽１０における塗料の液深さが１〜２０ｃｍ、好ましくは３〜１０ｃｍの範囲内となるようにする。また、堰板２５を可動式にして堰板２５を設ける位置を移動可能とすることによって、塗料貯留槽１０と塗料回収槽１１の容積を適宜調整できる。なお、１つの容器２６内に堰板２５を設けて塗料貯留槽１０と塗料回収槽１２とを形成する場合、通常、堰板２５の枚数は図４〜６で示したように１〜２枚である。
【００２３】また、塗料貯留槽１０と塗料回収槽１２は、図７のように、塗料貯留槽１２の側壁に開口部１０ｂが形成され、この開口部１０ｂから塗料がオーバーフローする形態であってもよい。図７の例の場合には、開口部１０ｂを高さ１〜２０ｃｍ、好ましくは３〜１０ｃｍの位置に形成して、塗料貯留槽１０における塗料の液深さが１〜２０ｃｍ、好ましくは３〜１０ｃｍの範囲内で一定になるようにする。また、図８に例示したように塗料貯留槽１０の外周に塗料回収槽１２が設けられ、塗料貯留槽１０の側壁が塗料回収槽１２の側壁よりも高く形成された形態でもよい。塗料貯留槽１０と塗料回収槽１２が、図４〜８に示すような形態である場合にも、塗料貯留槽１０と塗料回収槽１２の大きさは、塗料供給手段１１からの塗料供給量および滴下孔１０ａからの塗料滴下量と、第１の送液手段が備えられている場合には第１の送液手段による塗料供給手段１１への塗料送液量とのバランスによって決定される。すなわち、塗料貯留槽１０には常に一定量の塗料が貯留され、一定の液圧力で連続的に塗料が滴下し、かつ、塗料回収槽１２から塗料が溢れない限り、塗料貯留槽１０と塗料回収槽１２の形態や大きさには特に制限はない。
【００２４】本発明のシャワーフローコート塗装装置で使用される塗料には特に制限はないが、粘度が２５℃において、５０ｍＰａ・ｓ以下である塗料が好ましい。粘度が５０ｍＰａ・ｓを超えると塗料の流動性が悪くなり、滴下孔から塗料が連続的に滴下しにくく、また塗着後のレベリング性が悪く、塗膜外観が優れない。本発明の塗装装置を特に架橋硬化性塗料の塗布に使用すると、塗料を薄く塗布でき、薄い硬化膜が形成可能であるため好ましい。
【００２５】使用可能な塗料の具体例は、単官能アクリレート、多官能アクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート等を含む活性エネルギー線硬化性塗料や、コロイダルシリカとオルガノアルコキシシランを成分とする縮合型シリコン系塗料、アクリルポリオールポリマーをブチル化メラミン樹脂で架橋硬化させるメラミン系塗料、アクリルポリオールポリマーを有機イソシアネートで架橋硬化させるウレタン系塗料、アクリルポリマーの酸／エポキシ架橋系塗料が挙げられる。これらの中でも、本発明の塗装装置は、プラスチック成形品表面の保護被膜として好適に使用される活性エネルギー線硬化性塗料を塗布する場合に適し、特に薄い膜厚で塗布する場合に適している。
【００２６】また、これらの塗料には有機溶剤などの溶剤を添加して粘度を調整することができる。有機溶剤の種類や使用量は基材や塗料の種類に応じて決定すればよく、特に限定されないが、使用可能な具体例としては、例えば、イソプロピルアルコール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、ジアセトンアルコール等のアルコール系溶剤；ヘキサン、シクロヘキサン、等の炭化水素系溶剤、トルエン、キシレン、等の高沸点芳香族溶剤；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤；エチルエーテル等のエーテル系溶剤；酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸アミル、酢酸メトキシプロピル、酢酸エトキシエチル等のエステル系溶剤；メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、メトキシプロパノール、メトキシブタノール、エチルジグリコール等の多価アルコール誘導体系溶剤等が挙げられる。これらは単独で、または複数を混合して使用可能であるが、塗装装置を連続運転する際における塗料の管理が容易であることから使用する溶剤の種類は単独、または多くても３種類以下が望ましい。
【００２７】塗料として架橋性塗料が塗布された基材１９は、各々の塗料の種類に応じて加熱や活性エネルギ−線の照射により、架橋し、硬化被膜が形成される。活性エネルギ−線照射により硬化させる際には、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等を用いて、１００〜４００ｎｍの紫外線を照射する。照射する雰囲気は、空気でもよいし、窒素、アルゴン等の不活性ガス中でもよい。
【００２８】本発明の塗装装置および塗装方法によれば、プラスチック成形品、金属、木材、ガラス、陶器、無機質材等のあらゆる形状のあらゆる基材１９に塗料を均一に塗布できるが、特に、ポリメチルメタクリル樹脂、ポリカ−ボネ−ト樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ（ポリエステル）カ−ボネ−ト樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアリレ−ト樹脂、ポリメタクリルイミド樹脂、ポリアリルジグリコ−ルカ−ボネ−ト樹脂などの熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂からなるプラスチック成形品への塗布に適している。これらのプラスチック成形品に上記したような塗料を適宜塗布し、塗膜を形成することによって、耐摩耗性や耐侯性などの性能をプラスチック成形品に付与することができる。特に、ポリメチルメタクリル樹脂、ポリカ−ボネ−ト樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメタクリルイミド樹脂は透明性に優れ、このような透明性を維持したまま耐摩耗性を向上させるためには架橋性塗料などの塗料を透明性に悪影響を与えないように薄く塗布することが必要である。よって、本発明の塗装装置および塗装方法の適用が特に有効である。
【００２９】
【実施例】以下、実施例により、本発明をさらに詳しく説明する。
［製造例］
＜活性エネルギー線硬化型塗料の調整＞１００Ｌの調合用ステンレスタンクにジペンタエリスリトールヘキサアクリレート（商品名：カヤラッドＤＰＨＡ、日本化薬社製）１５ｋｇ、ウレタンアクリレート（商品名：ＵＫ−６０９１、三菱レイヨン（株）製）７．４ｋｇ、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン（商品名：イルガキュア１８４、チバスペシャリティーケミカルズ社製）０．７ｋｇ、有機溶剤としてメトキシプロパノール５８ｋｇを入れ、室温で良く撹拌して活性エネルギー線硬化型塗料を調整した。なお、この塗料の２５℃における粘度は７ｍＰａ・ｓであった。
【００３０】［実施例１］
＜シャワーフローコート塗装装置を用いた塗装＞図１に示すシャワーフローコート塗装装置を使用して、ポリカーボネート成形品の板状テストピースに上記で調製した活性エネルギー線硬化型塗料を塗布した。塗料貯留槽１０および塗料回収槽１２としては図２に示す形態のものを使用した。ただし、塗料貯留槽１０は、側壁高さ１０ｃｍ、幅３０ｃｍ、奥行き１０ｃｍであり、滴下孔１０ａは、孔径が２ｍｍであり、塗装貯留槽１０の底面１ｃｍ2当たり０．１５個の割合でちどり状に配列され形成されているものを使用した。尚、塗料貯留槽１０の底面積は３００cm2、滴下孔１０ａの数は４４個であった。また、塗料回収槽１２の側壁の高さは１２ｃｍであった。活性エネルギー線硬化型塗料は約１５Ｌ／分の流量でノズル１１ａから塗料貯留槽１０に供給した。滴下孔１０ａからの滴下量は、１個の滴下孔１０ａあたり約２００ｃｃ／分であった。塗料貯留槽１０から雨状に塗料が連続的に滴下していることを目視確認後、ベルトコンベアの固定冶具２２に基材１９としてポリカーボネート成形品の板状テストピースを固定した。その後、このコンベアを３ｍ／ｍｉｎの速度で動かして滴下孔１０ａの下方を通過させ、板状テストピースを塗装した。塗装後、板状テストピースから余剰塗料が滴るのが止まった後、これを５０℃の温風乾燥機に５分間入れ、有機溶剤分を揮発させた後、空気中で高圧水銀ランプを用い、波長３４０〜３８０ｎｍの積算光量が１０００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギーを照射し硬化させて、硬化塗膜が形成されたテストピースを得た。目視で行った外観検査では、硬化塗膜には異常がなく平滑性に優れ、その膜厚は塗装面全域に渡り、６〜１０μｍであった。
【００３１】［実施例２］使用塗料として、熱硬化型シリコン系塗料（商品名：トスガード５１０、東芝シリコン社製、粘度７ｍＰａ・ｓ、２５℃）を用い、硬化工程は紫外線照射の代わりに１２０℃の熱風乾燥機に２時間入れて硬化させた以外は実施例１と同様にしてテストピースを塗装した。目視で行った外観検査では、硬化塗膜には異常がなく平滑性に優れ、その膜厚は塗装面全域に渡り、３〜６μｍであった。
【００３２】［実施例３］図４に示す塗料貯留槽１０と塗料回収槽１２を備えた図１の塗装装置を使用した以外は実施例１と同様にしてテストピースを塗装した。なお、図４において容器２６の側壁高さは１５ｃｍで、堰板２５の高さが１０ｃｍで、滴下孔１０ａは、孔径が０．８ｍｍでちどり状に配列され、底面１ｃｍ2当たり１個形成されていた。目視で行った外観検査では、硬化塗膜には異常がなく平滑性に優れた塗膜が得られ、その膜厚は塗装面全域に渡り、６〜１０μｍであった。
【００３３】［実施例４］図６に示す塗料貯留槽１０と塗料回収槽１２を備えた図１の塗装装置を使用した以外は実施例１と同様にしてテストピースを塗装した。なお、図６において容器２６の側壁高さは１０ｃｍで、堰板２５の高さが５ｃｍで、滴下孔１０ａは、孔径が２．５ｍｍで縦横均等に配列され、底面１ｃｍ2当たり０．１個形成されていた。目視で行った外観検査では、硬化塗膜には異常がなく平滑性に優れた塗膜が得られ、その膜厚は塗装面全域に渡り、６〜１０μｍであった。
【００３４】［実施例５］
＜粘度コントローラーを使用した長時間運転試験＞実施例１に記載の装置（粘度コントローラ１８装着済み）と、実施例１と同じ塗料を用いて８時間のランニングテスト（連続運転）を実施した。ランニングテスト中の有機溶剤の揮発による塗料液の物性変化を、液粘度と液比重、及び液屈折率を測定して追跡した。その結果を表１に記す。表１から明らかなように、粘度は常に一定に保持され、その他の物性も初期と同等の性質を示した。粘度コントローラ１８を装備することで、塗料のリサイクル性が高まり、連続運転が可能であることが判明した。粘度、屈折率、比重はそれぞれ下記のようにして測定した。
・ 粘度：B型粘度計により、２０℃における粘度を測定・ 屈折率：アッベ屈折率計により、２０℃における粘度を測定・ 比重：浮き秤により、２０℃における粘度を測定【００３５】
【表１】
表中、粘度の単位はｍＰａ・ｓである。
【００３６】＜長時間の運転試験＞実施例１に記載の装置から粘度コントローラ１８をはずしたものを使用し、実施例１と同じ塗料を用いて８時間のランニングテスト（連続運転）を実施した。ランニングテスト中の塗料の液物性を測定したところ、表２に示したように、約８時間後には塗料の粘度が７．１ｍＰａ・ｓまで上昇し、その他の液物性も変化した。
【００３７】
【表２】
表中、粘度の単位はｍＰａ・ｓである。
【００３８】［比較例１］実施例１と同じ塗装装置と塗料を用いて、約９Ｌ／ｍｉｎの流量でノズルから塗料を塗料貯留槽１０に供給した。塗料貯留槽１０の底面の滴下孔１０ａからの塗料滴下量は約２００ｃｃ／ｍｉｎであり、この条件では塗料貯留槽１０から塗料はオーバーフローしなかった。この条件以外は実施例１と同じ条件でテストピースを塗装した。目視で行った外観検査では、硬化塗膜に若干の泡が見られ、外観不良であった。その膜厚は塗装面全域に渡り、６〜１０μｍであった。
【００３９】［比較例２］側壁高さが１０ｃｍで、滴下孔１０ａは、孔径が０．３ｍｍでちどり状に配列され、底面１ｃｍ2当たり０．３個形成された塗料貯留槽１０を使用した以外は実施例１と同じ装置を用いてテストピースを塗装した。目視で行った外観検査では、硬化塗膜は平滑性に劣っており、その膜厚は塗装面全域に渡り、３〜９μｍとばらつきが見られた。
【００４０】［比較例３］側壁高さが１０ｃｍで、滴下孔１０ａは、孔径が８ｍｍでちどり状に配列され、底面１ｃｍ2当たり０．３個形成された塗料貯留槽１０を使用した以外は実施例１と同じ装置を用いてテストピースを塗装した。目視で行った外観検査では、硬化塗膜は塗料のタレマークが見られ、平滑性に劣っており、その膜厚は塗装面全域に渡り、９〜１５μｍとばらつきが見られた。
【００４１】［比較例４］側壁高さが１０ｃｍで、滴下孔１０ａは、孔径が１ｍｍでちどり状に配列され、底面１ｃｍ2当たり０．０２個の塗料貯留槽１０を使用した以外は実施例１と同じ装置を用いてテストピースを塗装した。目視で行った外観検査では、硬化塗膜は平滑性に劣っており、その膜厚は塗装面全域に渡り、３〜９μｍとばらつきが見られた。
【００４２】［比較例５］側壁高さが１０ｃｍで、滴下孔１０ａは、孔径が１ｍｍでちどり状に配列され、底面１ｃｍ2当たり３個の塗料貯留槽１０を使用した以外は実施例１と同じ装置を用いてテストピースを塗装した。目視で行った外観検査では、硬化塗膜は塗料のタレマークが見られ、平滑性に劣っており、その膜厚は塗装面全域に渡り、９〜１５μｍとばらつきが見られた。
【００４３】［比較例６］側壁高さが１０ｃｍ、滴下孔１０ａは、孔径が０．３ｍｍでちどり状に配列され、底面１ｃｍ2当たり０．０２個の塗料貯留槽１０を使用した以外は実施例１と同じ装置を用いてテストピースを塗装した。目視で行った外観検査では、硬化塗膜は平滑性に劣っており、その膜厚は塗装面全域に渡り、３〜６μｍとばらつきが見られた。
【００４４】［比較例７］側壁高さが１０ｃｍで、滴下孔１０ａは、孔径が０．３ｍｍでちどり状に配列され、底面１ｃｍ2当たり３個の塗料貯留槽１０を使用した以外は実施例１と同じ装置を用いてテストピースを塗装した。目視で行った外観検査では、硬化塗膜は平滑性に劣っており、その膜厚は塗装面全域に渡り、３〜９μｍとばらつきが見られた。
【００４５】［比較例８］側壁高さが１０ｃｍで、滴下孔１０ａは、孔径が８．０ｍｍでちどり状に配列され、底面１ｃｍ2当たり０．０４個の塗料貯留槽１０を使用した以外は実施例１と同じ装置を用いてテストピースを塗装した。目視で行った外観検査では、硬化塗膜は平滑性に劣っており、その膜厚は塗装面全域に渡り、３〜１２μｍとばらつきが見られた。
【００４６】［比較例９］側壁高さが１０ｃｍで、滴下孔１０ａは、孔径が８ｍｍでちどり状に配列され、底面１ｃｍ2当たり３個の塗料貯留槽１０を使用した以外は実施例１と同じ装置を用いてテストピースを塗装した。目視で行った外観検査では、硬化塗膜は平滑性に劣っており、その膜厚は塗装面全域に渡り、９〜１５μｍとばらつきが見られた。
【００４７】このように、本実施例によれば、得られる硬化塗膜は平滑性に優れ、膜厚が均一であった。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように本発明のシャワーフローコート塗装装置および塗装方法によれば、活性エネルギー線硬化型塗料やその他の各種の塗料を、粘度が小さな塗料であっても一定の滴下速度で連続的に、かつ、基材の表面で飛散しないように滴下できる。よって、塗料を基材の表面に均一に、塗装斑を起こすことなく塗布でき、基材が複雑な立体形状である場合にも、その表面に一定の膜厚で外観に優れた塗膜を形成できる。また、塗料貯留槽からオーバーフローした塗料を塗料回収槽に溜めることができ、塗料のリサイクル性に優れ塗着効率、生産性が良好で、環境への負荷を低減することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６０３５
【氏名又は名称】三菱レイヨン株式会社
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| 【出願日】 |
平成１３年１月１８日（２００１．１．１８） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６４９０８
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武 （外６名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−２１０４００（Ｐ２００２−２１０４００Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年７月３０日（２００２．７．３０） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−１０５４８（Ｐ２００１−１０５４８） |
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