JP2007260490A - 塗装方法及び塗装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塗着効率が高く、１ステージ塗装法により優れたメタリック感を有する塗膜を得ることができる塗装方法を提供する。
【解決手段】回転霧化式塗装ガン５を用いて鱗片状光輝性顔料を含有する塗料を被塗物に霧化塗装する塗装方法であって、塗料の種類に応じて回転霧化式塗装ガンのベルカップの周速度を制御し、被塗物に塗着するときの塗料の平均粒径が鱗片状光輝性顔料の平均粒径以下となるように、塗料を霧化して塗装する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、自動車ボディや自動車部品などの被塗物に鱗片状光輝性顔料を含む塗料を吹き付ける塗装方法及び回転霧化式塗装装置に関する。

アルミフレークやマイカ箔などの鱗片状光輝性顔料を含む塗料の外観仕上がり性、特にメタリック感と称されるフリップフロップ性を高めるために、塗料粒子の飛行速度を高くする塗装方法が提案されている（特許文献１，２）。

塗料粒子の飛行速度を高めるには、エアー霧化式塗装ガンにあっては霧化エアーまたはパターンエアーの流量を大きくし、回転霧化式塗装ガンにあってはシェーピングエアーの流量を大きくすることで、被塗物に向かう多量の空気流れを形成して塗料粒子に速度を付与する方法が一般的に用いられている。

これは塗料粒子の衝突速度が大きいほど鱗片状光輝性顔料が基材に対して平行に配向し易くなり、これによりフリップフロップ性に優れた塗膜を得やすいという知見に基づいた塗装方法である。

しかしながら、多量のエアーを使用する従来の塗装方法では、被塗物表面に余剰の空気流れが形成され、比較的微細で軽量の塗料粒子が運び去られることにより、塗着効率が低下するといった問題があった。

たとえば、エアー霧化式塗装ガンの塗着効率は約３０〜４５％であり、塗着効率が高いといわれている回転霧化式塗装ガンにあってもメタリックベース塗料を塗装する場合は約６０％であり、鱗片状光輝性顔料を含まないクリヤ塗料やソリッド塗料を塗装する場合の約８０％の塗着効率に比べると、未だ改善の余地がある。

このため、メタリックベース塗料を塗装する工程では、１ステージ目で塗着効率を重視した塗装条件で比較的厚膜に塗装したのち、２ステージ目で比較的薄い塗膜を上述した多量のエアーとともに塗装することで仕上がり性を確保するといった２ステージ塗装方法が採用されている。

この場合の１ステージ目には塗着効率に優れた回転霧化式塗装ガンが用いられるが、その塗装条件は塗着効率が高くなるようにシェーピングエアー流量を少なくし、これにより塗着効率を７０〜８０％にまで高める。２ステージ目にはエアー霧化式塗装ガンや多量のシェーピングエアー流量に設定した回転霧化式塗装ガンが用いられるが、多量のエアー流れが生じる結果、その塗着効率は約６０％に留まることとなる。

また、２ステージ塗装法を採用すると、塗装装置（塗装ガン）の台数が必然的に増加するので設備費用増加の問題があるが、これ以外にも、塗装装置（塗装ガン）が増加すればするほど、色替え時に廃棄する塗料量や洗浄液も増加するといった問題がある。

さらに、多量のエアーを用いる塗装方法では、必然的に有効パターン幅が狭くなるので、塗り重ね回数を増やさざるを得ず、限られた塗装時間内に所定面積を塗装するには塗装ガンの移動速度をアップせざるを得なかった。これにより、塗装ガンが装着されたロボットの故障率が高くなるといった問題もあった。
特開２００３−９３９６５号公報 特許第２５６０４２１号公報

本発明は、塗着効率が高く、１ステージ塗装法により優れたメタリック感を有する塗膜を得ることができる塗装方法および塗装装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の塗装方法は、回転霧化式塗装ガンを用いて鱗片状光輝性顔料を含有する塗料を被塗物に霧化塗装する塗装方法であって、前記塗料の種類に応じて前記回転霧化式塗装ガンのベルカップの周速度を制御し、前記被塗物に塗着するときの前記塗料の平均粒径が前記鱗片状光輝性顔料の平均粒径以下となるように、前記塗料を霧化して塗装することを特徴とする。

また、本発明の回転霧化式塗装装置は、少なくとも鱗片状光輝性顔料を含有する塗料を被塗物に霧化塗装する回転霧化式塗装装置であって、ベルカップの周速度を調節する周速度調節器と、前記ベルカップへ塗料を供給する塗料供給系と、前記塗料供給系により前記ベルカップへ供給される塗料の種類に応じて、前記被塗物に塗着するときの前記塗料の平均粒径が前記鱗片状光輝性顔料の平均粒径以下となるように、前記回転霧化式塗装ガンのベルカップの周速度を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明では、鱗片状光輝性顔料を含有する塗料を霧化塗装するにあたり、塗料の種類に応じて、塗着時の平均粒径が鱗片状光輝性顔料の平均粒径以下になるようにベルカップの周速度を制御するので、多量のシェーピングエアーを用いなくても被塗物表面において鱗片状光輝性顔料がほぼ平行に配向することになり、メタリック感の高い塗膜を得ることができる。換言すれば、少量のシェーピングエアーで良好なメタリック感を呈する塗膜を得ることができるので、有効パターン幅を大きくすることができ、塗り重ね工程を少なくすることができる。

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は本発明が用いられる塗装工程の一例を示す工程図、図２（Ａ）は本発明が用いられる上塗りブースの一例を示す平面図、図２（Ｂ）は従来の上塗りブースの一例を示す平面図、図３は本発明に係る鱗片状光輝性顔料の一例を示す正面図および側面図、図４は本発明に係る塗着メカニズムを説明するための模式図、図５は回転霧化式塗装ガンを用いて鱗片状光輝性顔料を含むベース塗料を塗装したときの塗料粒子の平均粒径とメタリック感（ＩＶ値）との関係を示すグラフ、図６は回転霧化式塗装ガンを用いて鱗片状光輝性顔料を含むベース塗料を塗装したときのシェーピングエアー流量と塗着効率との関係を示すグラフ、図７は回転霧化式塗装ガンを用いて塗装したときの膜厚分布を示す図、図８は回転霧化式塗装ガンを用いて鱗片状光輝性顔料を含むベース塗料を塗装したときの塗料粒子の平均粒径と白黒隠蔽膜厚との関係を示すグラフおよび顕微鏡写真、図９は本発明に係る回転霧化式塗装ガンの一例を示す断面図、図１０は本発明に係る自動車ボディの塗装方法の一例を示す平面図及び側面図、図１１は本発明に係る有効パターン幅を説明するための側面図である。
最初に図１を参照しながら自動車ボディの塗装ラインの概要を説明すると、車体ラインで組み立てられたホワイトボディは、まず下塗り塗装工程に搬入される。この下塗り塗装工程では、ホワイトボディに付着した油分や鉄粉などを洗浄したのち表面調整およびリン酸亜鉛などの化成皮膜処理が施され（以上が洗浄・前処理工程）、さらに下塗り塗膜を構成する電着塗装が行われる。ポリアミン樹脂などのエポキシ系樹脂を基体樹脂とする電着塗料が塗布されたボディは、電着乾燥炉に搬入されて、たとえば１６０〜１８０℃で１５分〜３０分焼き付けられ、これによりボディの内外板および袋構造部に、膜厚１０μｍ〜３５μｍの電着塗膜が形成される（電着工程）。

電着塗膜が形成されたボディは、シーリング工程（アンダーコート工程、ストーンガードコート工程を含む。）に送られて、鋼板合わせ目や鋼板エッジ部に防錆または目止めを目的とした塩化ビニル系樹脂製シーリング材が塗布される。また、アンダーコート工程では、タイヤハウスや床裏に塩化ビニル樹脂系の耐チッピング材が塗布され、ストーンガードコート工程では、シルやフェンダなどのボディ外板下部にポリエステル系又はポリウレタン系樹脂製耐チッピング材が塗布される。なお、これらシーリング材や耐チッピング材は専用の乾燥炉または次に述べる中塗り乾燥炉にて硬化することになる。

シーリング材や耐チッピング材が塗布され、内外板に電着塗膜が形成されたボディは、次に中塗り工程に搬入される。中塗り工程は中塗りブースと中塗り乾燥炉とを有し、中塗りブースでは、ボディの内板部に、その車両の外板色に対応した内板塗装用塗料が塗布されたのち、ウェットオンウェットで外板部に中塗り塗料が塗布される。このボディは中塗り乾燥炉に搬送され、中塗り乾燥炉をたとえば１３０〜１５０℃で１５分〜３０分通過することにより外板部に、膜厚１５μｍ〜３５μｍの中塗り塗膜が形成され、内板部に膜厚１５μｍ〜３０μｍの内板塗装用塗膜が形成される。なお、内板塗装用塗料および中塗り塗料は、アクリル樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂などを基体樹脂とする塗料である。

中塗り塗装を終えたボディは、必要に応じてサンディングを行ったのち上塗り工程に搬送され、上塗りブースにてメタリック系外板色の場合は、上塗りベース塗料とクリヤ塗料とがウェットオンウェットで塗布される。また、ソリッド系外板色の場合は、クリヤ塗装の工程にて上塗りソリッド塗料が塗布される。上塗りベース塗料、クリヤ塗料、上塗りソリッド塗料は、アクリル樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂などを基体樹脂とする塗料である。

そして、上塗り塗料が塗布されたボディは上塗り乾燥炉へ搬送され、ここでたとえば１３０〜１５０℃で１５分〜３０分焼き付けられ、これにより上塗り塗膜が形成される。なお、クリヤ塗膜の膜厚は、たとえば１５μｍ〜３０μｍ、上塗りソリッド塗膜の膜厚は、たとえば１５μｍ〜３５μｍであるが、後述するとおり本発明の塗装方法を用いると、上塗りベース塗膜の膜厚を、従来の１０μｍ〜２０μｍから８μｍ〜１６μｍに低減することができる。

最後にこの塗完ボディは、検査および手直し工程を経たのち、自動車部品が組み付けられる組立ラインへ搬送される。

以上が自動車ボディの塗装ラインの概要であるが、このうちの上塗り工程の上塗りベース塗装工程に本発明の塗装方法が好適に用いられる。

本例の塗装方法は、鱗片状光輝性顔料を含有する塗料としてアルミフレークを含有したメタリックベース塗料やマイカ箔を含有したパールベース塗料を中塗り塗膜の表面に塗装する方法において、中塗り塗膜表面に塗着するときの塗料の平均粒径が鱗片状光輝性顔料の平均粒径以下となるように、塗料を霧化して塗装するものであって、塗料の種類に応じて回転霧化式塗装ガンのベルカップの周速度及びシェーピングエアー流量の少なくとも一方を制御する。

ここで、塗料の種類に応じてというのは、塗料の色目や目的とするメタリック感によって塗料に含まれる鱗片状光輝性顔料の平均粒径や含有濃度が異なるからである。塗料に含まれる鱗片状光輝性顔料の平均粒径は既知であることから、塗着時の塗料平均粒径を鱗片状光輝性顔料の平均粒径以下にするために、ベルカップの周速度（ベルカップの回転数に比例する。）を制御因子とし、また有効パターン幅を従来に比べて拡大化するためにシェーピングエアー流量を制御因子とする。

一般的に上塗りベース塗料を塗装する場合、塗料を霧化するための塗装ガンとして回転霧化式塗装ガンやエアー霧化式塗装ガンの何れも用いることができるが、本例では、塗料粒径を２０μｍ以下程度まで超微粒化する必要があるので回転霧化式塗装ガンを用いることが好ましい。

また、中塗り塗膜表面に塗着するときのベース塗料の粒径が鱗片状光輝性顔料の平均粒径とほぼ等しいかそれ以下であれば塗料の飛行速度は特に限定されないが、塗着効率の観点からは塗料の塗着時の飛行速度を５ｍ／秒未満とすることが好ましい。

また、中塗り塗膜表面に上述した所定膜厚８μｍ〜１６μｍを形成する場合、２ステージ以上の塗り重ね法で塗装しても良いが、塗着効率の観点からはベース塗料を１ステージで塗装することが好ましい。

なお、メタリック塗料およびパールベース塗料は、有機溶剤系塗料であっても良いが、水系塗料であるときは特に本発明の効果が大きい。有機溶剤系塗料は飛行中に溶剤分が蒸発して塗着直前の粒径がやや小さくなるが、水系塗料はあまり変化しないからである。

ところで、本例に係るベース塗料中に含まれる光輝性顔料１は、図３に示すように鱗片状をなすものであり、平面視における実質面積を円２に換算したときの半径Ｒを本発明にいう平均粒径と定義する。すなわち、本発明にいう鱗片状光輝性顔料の平均粒径とは、同図に示す厚さｔではなく、主面の平均直径Ｒを意味するものとする。本例に係るベース塗料中に含まれる光輝性顔料の平均粒径Ｒは一般的には１０〜３０μｍ程度であり、厚みは０．２〜１μｍ程度である。したがって、含有する鱗片状光輝性顔料の主面の平均直径が２０μｍであるときは、塗料の塗着時の粒径を２０μｍ以下に微粒化して塗装する。

ここで、塗料粒子の平均粒径は、塗料の吐出量と回転霧化塗装ガンのベルカップの周速度によって制御することができるが、塗料の吐出量は目標膜厚により制御範囲に限界があるため、本例ではベルカップの周速度（ベルカップの直径が一定ならばベルカップの回転数）を制御する。

なお、塗着時の粒径は、レーザー光散乱方式の粒子径測定装置を用いて測定することができる。またこの測定と校正をとった画像処理計測システムを用いることもできる。後者の方法では、ガラス板にフッ素系界面活性剤を薄膜に塗布し、その板を１秒くらいの時間、被塗物表面に暴露する。このようにして捕集した塗料粒子を顕微鏡で拡大してその粒子径を測定することによって容易に測定することができる。本発明においては、このようにして測定した塗料粒子径の重量平均粒径を塗料粒子の平均粒径として用いている。

本例によれば、アルミフレークやマイカ箔のような鱗片状光輝性顔料を含むベース塗料を塗装するにあたり、塗着時（もしくは塗着直前）の塗料粒子の平均粒径が光輝性顔料の平均粒径よりも小さくすることにより、多量もしくは高速のエアー流れを形成することなく、光輝性顔料の配向を良好にでき、もって塗膜仕上がり外観を良好にできるとともに、塗着効率を高めることができる。

このように、高速のエアー流れがない場合の、塗料の粒子径と光輝性顔料の配向との関係はこれまで知られていなかったが、塗料粒子径が小さく、特に光輝性顔料の平均粒径と同等もしくはそれ以下の粒子径になった場合に、顕著な効果を発揮することから、本発明者らは、塗料粒子径が小さい場合の光輝性顔料の配向には特別な作用があるとの結論に至った。

すなわち、塗料粒子が塗着したときの表面張力が、光輝性顔料の配向を支配する要因であるとの結論である。つまり、微粒化されて飛行途中にある塗料粒子の内部では、光輝性顔料の方向性は定まらず被塗物に対してランダムになっていると予想される。ところが、塗料粒子が塗着した場合には、既に塗着して被塗物表面を覆っている塗料と融合する際に、表面張力によって表面を平滑にする効果があるが、本例の塗装方法によれば、降着した塗料粒子にほぼ同程度の大きさの鱗片状光輝性顔料が含まれているため、光輝性顔料は表面張力によって塗料表面と平行に引っ張られると推察される。この表面張力による配向では、塗料粒子の衝突速度を高めることで塗料粒子を被塗物表面で押し潰すのと同程度の力が作用していると考えられる。

これに対し、光輝性顔料の平均粒径よりも大きな平均粒径の塗料粒子で塗装した場合には、塗料粒子が表面張力で平滑になるように流動しても、その塗料粒子の内部で光輝性顔料が配向の自由度をある程度有しているため、被塗物の表面と完全には平行にならないと考えられ、これにより光輝性顔料の配向が不十分になると推察される。

また、塗料粒子の平均粒径が光輝性顔料の平均粒径よりもはるかに小さくなった場合には、光輝材が単独で塗着するのと同視できることから、やはり配向が良好になると考えられる。すなわち光輝性顔料が単独で被塗物に塗着する場合には、光輝性顔料は最も広い面、すなわち鱗片状光輝性顔料の主面（平面部）で被塗物に塗着することが最も安定であると考えられ、これにより鱗片の主面が被塗物と平行に配向することになり、良好なメタリック感を呈する塗膜仕上がり外観を得ることができる。

この様子を図４（Ａ）〜（Ｃ）に示す。同図において、符号１が鱗片状光輝性顔料、符号３が塗料粒子、符号４が被塗物であり、同図（Ａ）はそれぞれ鱗片状光輝性顔料１を含有する２つの塗料粒子３が被塗物４に向かって飛行している状態を示す。同図（Ａ）の下側の塗料粒子３が被塗物４の表面に到着すると、同図（Ｂ）に示すように塗料粒子３が被塗物４の表面に沿ってその表面張力により平滑になろうと流動して放射状に広がる。このとき、塗料粒子３に含まれた光輝性顔料１は、塗料粒子３の粒径が自分の粒径より小さいので塗料粒子３の内部で自由度をもつことができず、光輝性顔料１の主面が被塗物４の表面に沿って動くことになる。そして、同図（Ｃ）に示すように、塗料粒子３が被塗物４の表面に広がると光輝性顔料１も被塗物４の表面に平行に配向した状態で塗料粒子３の内部に包含されることになる。このような塗着メカニズムによって、各塗料粒子３が被塗物４の表面に堆積し塗膜を形成するので、光輝性顔料１が被塗物４の表面に平行に配向した塗膜を得ることができる。

図５は、回転霧化式塗装ガンを用いて平均粒径が２２μｍの鱗片状光輝性顔料を含むベース塗料を塗装したときの塗料粒子の平均粒径とメタリック感（ＩＶ値，ＩＶ値が大きいとメタリック感も大きい。）との関係を検証したグラフであり、回転霧化式塗装ガンのシェーピングエアー流量を１００〜５００ＮＬ／分としたものである。これによれば、シェーピングエアー流量が２００ＮＬ／分であっても塗料粒子の平均粒径を２２μｍ以下にすれば、メタリック感ＩＶ値を２００以上に高められることが理解される。したがって、本例では、塗料の種類に応じてシェーピングエアー流量を１００〜２００ＮＬ／分の範囲で制御する。

勿論、シェーピングエアー流量を４００ＮＬ／分以上にすれば、塗料粒子の平均粒径が３０μｍと大きくてもＩＶ値が２００以上のメタリック感を得ることができるが、シェーピングエアー流量を大きくすると塗着効率が低下するという問題がある。

図６は、回転霧化式塗装ガンを用いて平均粒径が２２μｍの鱗片状光輝性顔料を含むベース塗料を塗装したときのシェーピングエアー流量と塗着効率との関係を検証したグラフであり、塗料の吐出量を５０〜２００ｃｃ／分としたものである。これによれば、シェーピングエアー流量を２００ＮＬ／分以下に抑えれば吐出量１００〜２００ｃｃ／分において塗着効率を８０％以上に高めることができる。これに対して、上述したシェーピングエアー流量が４００ＮＬ／分であると吐出量が２００ｃｃ／分であっても８０％未満となる。

このように本例によれば、特許文献１，２のようにシェーピングエアー流量を大きくしなくても、メタリック感を容易に現出させることができるため、シェーピングエアー流量を抑制することで高い塗着効率を得ることが容易になり、クリヤ塗装や中塗り塗装とほぼ同等の塗着効率を実現することができる。

さらに、回転霧化静電塗装機で塗装する場合には、光輝性顔料を含む塗料の塗装でありながら任意のシェーピングエアー流量を選択することができ、塗装パターン幅を自由に設定できるという付随効果がある。

さらに、本例の付随的な効果として、回転霧化式塗装ガンのシェーピングエアー流量を少なくすることにより、パターン分布を比較的フラットにすることができる。ここでいうパターン分布とは、塗装ガンを被塗物表面に沿って動かした場合の、塗装ガンの進行方向と直交する方向の膜厚分布のことであるが、通常の回転霧化式塗装ガンでは、図７に点線で示すように膜厚のピークが２つ現れる、いわゆる２コブラクダ型の膜厚分布になることが一般的であり、多量のシェーピングエアー流量を使用するメタリックベース塗装ではその傾向が顕著に現れる。

しかし、本例によれば、同図に実線で示すように、シェーピングエアー流量を２００ＮＬ／分程度以下に抑制することでパターン分布がほぼ平坦な台形型にすることができるため、部位による膜厚の差異（ムラと称する）に起因するいわゆるメタリックムラの発生がほぼなくなるという効果が得られる。

さらに、本例の別の効果として、メタリックベース塗料を用いた場合には下地隠蔽膜厚が薄くできる。これはアルミフレークのような不透明な光輝性顔料の場合には、微粒化が進んで平均粒径が小さくなるにつれて光輝性顔料の配向性が良くなるだけでなく、被塗物表面に均一に塗着する傾向があるからである。

このことは、塗料粒子の平均粒径が小さくなるほど粒子の個数が増え、塗着回数が増える結果、被塗物表面の部位による塗着量の不均一性がなくなること、すなわち膜厚の均一性が図れることを意味している。この効果を利用すればメタリックベース塗料の吐出量そのものを少なくすることができ、塗装コストを引き下げることができるという効果がある。

これらの効果を複合的に使用することにより、従来２ステージにわけて塗装していたメタリックベース塗料を１ステージで塗装することができ、色替え回数を少なくすることができる。

図８は、回転霧化式塗装ガンを用いて平均粒径が２２μｍの鱗片状光輝性顔料を含むベース塗料を塗装したときの塗料粒子の平均粒径と白黒隠蔽膜厚との関係を検証したグラフおよび顕微鏡写真であり、塗料粒子の平均粒径を２０μｍまで小さくすると、塗料粒子の平均粒径が５６μｍである場合に比べて、白黒隠蔽膜厚が半分近くまで低減される。

以上の特徴を利用した上塗り工程の一例を図２（Ａ）に示す。また、本実施形態で用いられる回転霧化式塗装ガンの一例を図９に示す。さらに、図２（Ａ）に示す上塗りベース工程における塗装ガンの塗装軌跡の一例を図１０、回転霧化式塗装ガンによる有効パターンの説明を図１１に示す。

最初に、本実施形態で用いられる回転霧化式塗装ガンについて説明すると、本実施形態の回転霧化式静電塗装ガン５は、図９に示すように、ハウジング５１０内に回転軸５２０がエアーモータ５１１により回転可能に支持されており、この回転軸５２０の先端にベルカップ５３０がベルハブ部５３４において固定されている。本例のベルカップ５３０は、直径が５０ｍｍとされ、塗装時において、２０，０００〜９０，０００ｒｐｍの回転数、周速度に換算して約５０〜２４０ｍ／ｓｅｃで回転する。本例の塗装ガン５は、回転数調節器５１２により、この回転数がたとえば２０，０００ｒｐｍ〜９０，０００ｒｐｍの間の所望の回転数で切替可能となっている。この回転数調節器５１２が本発明に係る周速度調節器に相当する。

また、ベルカップ５３０の内周面５３２とベルハブ部５３４との隙間には、複数の塗料孔５３６が開設されており、塗料供給系５５１から圧送されて、回転軸５２０に挿通された塗料ノズル５５０の先端からベルハブ部５３４の裏面に供給された塗料は、これらの塗料孔５３６を通ってベルカップ５３０の内周面５３２に導かれることになる。なお、図示は省略したが、ベルカップ５３０の内周面５３２の先端には、内周面５３２に沿って液膜状に広がった塗料Ｐを微粒化するための、微細な凹凸が形成されている。また、図示しない印加電圧回路は回転軸５２０に電気的に接続され、当該回転軸５２０を介してベルカップ５３０に例えば−６０ｋＶ程度の直流電圧が印加される。

本実施形態の回転霧化静電塗装ガン５０では、ハウジング５１０とベルカップ５３０との間にエアーガイド５４０が固定されており、このエアーガイド５４０の外表面に全周にわたってエアー誘導面５４２が形成されている。このエアーガイド５４０は、ハウジング５１０に対してＯリング等を介して挿入されるが、このときハウジング５１０にねじ込むことでハウジング５１０側に固定される。

ハウジング５１０とハウジングカバー５１４との間には環状のエアー通路５１６が形成され、この環状のエアー通路５１６は、エアーガイド５４０に形成された複数のエアー通路５４４に連通されている。さらにこのエアー通路５４４は、後述するエアー吹出口５４６に連通されている。

本実施形態のエアー吹出口５４６は、エアーガイド５４０のエアー誘導面５４２を内周面としハウジングカバー５１４の内面を外周面とする円環状のスリットで構成されている。すなわち、エアーガイド５４０をハウジング５１０にねじ込んだのち、このエアーガイド５４０の外側にハウジングカバー５１４をねじ込むことにより、当該ハウジングカバー５１４とエアーガイド５４０のエアー誘導面５４２との間にスリット状のエアー吹出口５４６を形成し、エアー通路５４４および５１６から供給されたシェーピングエアーをこのエアー吹出口５４６からベルカップ５３０に向けて環状に吹き出す。

本例では、このエアー吹出口５４６から吹き出されるシェーピングエアー(shaping air)ＳＡの流量は、エアーレギュレータなどで構成されるシェーピングエアー流量調節器５６０によって、たとえば５０ＮＬ／分、１００ＮＬ／分、１５０ＮＬ／分、２００ＮＬ／分、２５０ＮＬ／分のように多段階（ディジタル的）または５０〜２５０ＮＬ／分の間を連続的（アナログ的）に調節可能とされている。

さらに、シェーピングエアー流量調節器５６０と回転数調節器５１２は制御装置５７０により制御される。この制御装置５７０は、演算装置と記憶装置とを備え、生産管理システムから送出されてきた自動車ボディの塗色仕様を取り込んで、この塗色の塗料に対応したシェーピングエアー流量とベルカップの回転数を記憶装置から読み出し、シェーピングエアー流量調節器５６０と回転数調節器５１２のそれぞれにデータを送出する。

制御装置５７０の記憶装置には、塗色の塗料のそれぞれに対応したシェーピングエアー流量とベルカップの回転数のデータがマップ化されており、たとえばその塗料に含まれる鱗片状光輝性顔料の平均粒径及び含有濃度に応じたベルカップの回転数が予め設定され、またその塗色の塗料に応じた有効パターン幅となるようにシェーピングエアー流量が予め設定されている。

なお、生産管理システムから送出される塗色データは塗料供給系５５１にも送られ、これにより色替え操作が実行される。

以上の回転霧化式塗装ガン５は、図２（Ａ）に示す塗装ブース６の上塗りベースステージに設置される。同図に示す例では、上塗りベースステージに左右２基の塗装ロボットＲＢが配置され、この塗装ロボットＲＢのハンドに回転霧化式塗装ガン５が設けられている。また、フラッシュオフゾーンを挟んで、クリヤ塗装ステージにも左右２基の塗装ロボットＲＢが配置されている。

既述したとおり、上塗りベースステージにおいて上塗りベース塗料を塗装する場合、本例の塗装方法によれば、(1) シェーピングエアー流量を大きくしなくても、メタリック感を容易に現出させることができるため、シェーピングエアー流量を抑制することで高い塗着効率を得ることができること、(2) シェーピングエアー流量を少なくすることにより、有効パターン幅を拡大することができること、(3)シェーピングエアー流量を少なくすることによりパターンの膜厚分布を比較的フラットにすることができること、(4)鱗片状光輝性顔料が被塗物表面に平行に配向して下地隠蔽力が高まる結果、上塗りベース塗膜を１０〜２０％程度薄膜化できること、などの効果があることから、上塗りベース塗料を１ステージにて仕上ることができる。したがって、図２（Ａ）に示す上塗りベースステージでは、各塗装ロボットＲＢの塗装範囲は殆ど重ならず、それぞれ別の塗装部位を塗装する。

特に本例においては、シェーピングエアー流量を１００〜２００ＮＬ／分程度に少なくするので、有効パターン幅も拡大することができる。ここで、有効パターン幅とは、ガン距離を３００ｍｍとしたときの回転霧化式塗装ガン５によって塗装したパターン幅のうち、その平均膜厚が５０％以上のパターン幅をいうものとする（図１１参照）。本例においては、各塗装ロボットＲＢに設けられた塗装ガン５の有効パターン幅を、従来の４００ｍｍ前後に対して、８００ｍｍ±５０ｍｍに設定する。

こうすることで、たとえば図１０（Ａ）に示す自動車ボディＢの水平面（主としてフード、ルーフ、トランクリッドなど）を塗装する場合には、自動車ボディＢの車幅Ｗは１５５０〜１８５０ｍｍであるため、同図に示すように車幅Ｗの塗装範囲が２基の塗装ガン５，５で均等に塗装できるように配置すれば、塗装ガン５，５を車両左右方向に往復移動させなくても、車両前後方向に相対移動させるだけで水平面を塗装することができる。同図において塗装ガン５の周りの点線は有効パターン幅を示し、一転鎖線は塗装ガン５の相対的移動軌跡を示す。

また、図１０（Ｂ）に示す自動車ボディＢの垂直面（主としてフロントフェンダ、ドア、リヤフェンダなど）を塗装する場合には、自動車ボディＢのドアベルトラインからシルアウタまでの高さＨは７００〜９００ｍｍであるため、同図に示すように高さＨの塗装範囲の中心に１基の塗装ガン５を配置すれば、塗装ガン５を車両上下方向に往復移動させなくても、車両前後方向に相対移動させるだけで垂直面を塗装することができる。同図において塗装ガン５の周りの点線は有効パターン幅を示し、一転鎖線は塗装ガン５の相対的移動軌跡を示す。

なお、自動車ボディＢと塗装ガン５との相対移動は、自動車ボディＢをコンベアで定速搬送し、塗装ガン５を固定にする組み合わせ、自動車ボディＢを停止させ、塗装ガン５を塗装ロボットＲＢで定速移動させる組み合わせ、または自動車ボディをコンベアで搬送しながら塗装ガン５も塗装ロボットＲＢで移動させる組み合わせの何れを採用しても良い。この相対速度は、主として塗装ガン５の吐出量と目標膜厚によって定められる。

このように、本発明の塗装方法を採用すると、図２（Ｂ）に示す従来の２ステージ塗装法に比べて上塗りベースの１ステージ分を省略することができ、上塗りブース６の長さを短縮することができる。また、塗装ガン５の台数も低減することができるので色替え時に廃棄する塗料も少なくすることができる。

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。

本発明が用いられる塗装工程の一例を示す工程図である。 （Ａ）は本発明が用いられる上塗りブースの一例を示す平面図、（Ｂ）は従来の上塗りブースの一例を示す平面図である。 本発明に係る鱗片状光輝性顔料の一例を示す正面図および側面図である。 本発明に係る塗着メカニズムを説明するための模式図である。 回転霧化式塗装ガンを用いて鱗片状光輝性顔料を含むベース塗料を塗装したときの塗料粒子の平均粒径とメタリック感（ＩＶ値）との関係を示すグラフである。 回転霧化式塗装ガンを用いて鱗片状光輝性顔料を含むベース塗料を塗装したときのシェーピングエアー流量と塗着効率との関係を示すグラフである。 回転霧化式塗装ガンを用いて塗装したときの膜厚分布を示す図である。 回転霧化式塗装ガンを用いて鱗片状光輝性顔料を含むベース塗料を塗装したときの塗料粒子の平均粒径と白黒隠蔽膜厚との関係を示すグラフおよび顕微鏡写真である。 本発明に係る回転霧化式塗装ガンの一例を示す断面図である。 本発明に係る自動車ボディの塗装方法の一例を示す平面図及び側面図である。 本発明に係る有効パターン幅を説明するための側面図である。

符号の説明

１…鱗片状光輝性顔料
３…塗料粒子
４…被塗物
５…塗装ガン
５１２…回転数調節器（周速度調節器）
５６０…シェーピングエアー流量調節器
５７０…制御装置（制御手段）

Claims (16)

1. 回転霧化式塗装ガンを用いて鱗片状光輝性顔料を含有する塗料を被塗物に霧化塗装する塗装方法であって、
   前記塗料の種類に応じて前記回転霧化式塗装ガンのベルカップの周速度を制御し、前記被塗物に塗着するときの前記塗料の平均粒径が前記鱗片状光輝性顔料の平均粒径以下となるように、前記塗料を霧化して塗装することを特徴とする塗装方法。
2. 前記塗料の種類に応じてシェーピングエアー流量を制御し、所定のメタリック感特性値（ＩＶ）を超えるように前記塗料を霧化して塗装することを特徴とする請求項１記載の塗装方法。
3. 前記回転霧化式塗装ガンのベルカップの周速度を１８０〜２４０ｍ／ｓｅｃの範囲で制御することを特徴とする請求項１又は２記載の塗装方法。
4. 前記回転霧化式塗装ガンのシェーピングエアー流量を１００〜２００ＮＬ／ｍｉｎの範囲で制御することを特徴とする請求項２又は３記載の塗装方法。
5. 被塗物までのガン距離が３００ｍｍであるときの前記回転霧化式塗装ガンの有効パターン幅を８００±５０ｍｍにして塗装することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の塗装方法。
6. 被塗物が自動車ボディであり、当該自動車ボディの水平面に対して２台の前記回転霧化式塗装ガンを、前記８００±５０ｍｍの有効パターン幅による塗装範囲がほぼ均等になるように配置し、前記回転霧化式塗装ガンを自動車ボディの前後方向にのみ相対的に移動させて前記水平面を塗装することを特徴とする請求項５記載の塗装方法。
7. 被塗物が自動車ボディであり、当該自動車ボディの垂直面に対して１台の前記回転霧化式塗装ガンを、前記ベルカップの中心が前記垂直面の上下方向のほぼ中心になるように配置し、前記回転霧化式塗装ガンを自動車ボディの前後方向にのみ相対的に移動させて前記垂直面を塗装することを特徴とする請求項５又は６記載の塗装方法。
8. 前記被塗物に対して前記鱗片状光輝性顔料を含有する塗料を１ステージで塗装することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の塗装方法。
9. 少なくとも鱗片状光輝性顔料を含有する塗料を被塗物に霧化塗装する回転霧化式塗装装置であって、
   ベルカップの周速度を調節する周速度調節器と、
   前記ベルカップへ塗料を供給する塗料供給系と、
   前記塗料供給系により前記ベルカップへ供給される塗料の種類に応じて、前記被塗物に塗着するときの前記塗料の平均粒径が前記鱗片状光輝性顔料の平均粒径以下となるように、前記回転霧化式塗装ガンのベルカップの周速度を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする回転霧化式塗装装置。
10. シェーピングエアー流量を調節するシェーピングエアー流量調節器を有し、前記制御手段は、前記塗料供給系により前記ベルカップへ供給される塗料の種類に応じて、所定のメタリック感特性値（ＩＶ）を超えるようにシェーピングエアー流量を制御することを特徴とする請求項９記載の回転霧化式塗装装置。
11. 前記制御手段は、前記ベルカップの周速度を１８０〜２４０ｍ／ｓｅｃの範囲で制御することを特徴とする請求項９又は１０記載の回転霧化式塗装装置。
12. 前記制御手段は、前記シェーピングエアー流量を１００〜２００ＮＬ／ｍｉｎの範囲で制御することを特徴とする請求項１０又は１１記載の回転霧化式塗装装置。
13. 前記制御手段は、被塗物までのガン距離が３００ｍｍであるときの前記回転霧化式塗装ガンの有効パターン幅を８００±５０ｍｍにして塗装することを特徴とする請求項９〜１２の何れかに記載の回転霧化式塗装装置。
14. 被塗物が自動車ボディであり、当該自動車ボディの水平面に対して２台の当該回転霧化式塗装装置が、前記８００±５０ｍｍの有効パターン幅による塗装範囲が均等になるように配置され、前記ベルカップを自動車ボディの前後方向にのみ相対的に移動させて前記水平面を塗装することを特徴とする請求項１３記載の回転霧化式塗装装置。
15. 被塗物が自動車ボディであり、当該自動車ボディの垂直面に対して１台の当該回転霧化式塗装装置が、前記ベルカップの中心が前記垂直面の上下方向のほぼ中心になるように配置され、前記ベルカップを自動車ボディの前後方向にのみ相対的に移動させて前記垂直面を塗装することを特徴とする請求項１３又は１４記載の回転霧化式塗装装置。
16. 前記被塗物に対して前記鱗片状光輝性顔料を含有する塗料を１ステージで塗装することを特徴とする請求項９〜１５の何れかに記載の回転霧化式塗装装置。
    

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