全般

Q1.
メタリック塗装の「花咲き現象」の原因と解決方法を教えてください。
A1.

「花咲き現象」は単に「花咲き」、または「フラワースポット」とも言われています。この現象と対策は、日本塗装機械工業会発行の「塗膜欠陥と対策の手引き」(\3,000)に他の90以上の塗膜欠陥用語とその対策がまとめてありますので、そちらをご覧ください。この「塗膜欠陥と対策の手引き」のCD-ROM(\18,000)もあります。いずれも当工業会事務局にお問い合せください。事務局 東京都中央区日本橋小舟町3-4 第一ナカビル TEL 03-5695-8240, FAX 03-3663-6009 E-mailcec46740@hkg.odn.ne.jp

(回答会社: 旭サナック株式会社)

Q2.
建材塗装では最近意匠塗装が多くなっています。スパッタリング塗装について教えてください。
A2.

Spatteringとは、「パラパラ落とすこと」で、被塗面に塗料の粒子をパラパラと落としていろいろな模様を作る塗装方法を言う。パラパラ落とす塗料の粒子の大きさ、色などを変えることによって各種の模様が生み出され、意匠性が高くなる。この塗装機は、ベル型塗装機をヒントに開発され、またスプレー型塗装機も同様に開発されている。

(回答会社: 旭サナック株式会社)

Q3.
今後、環境規制が厳しくなってきたときに、対応できる塗装方法にはどんな方法が考えられますか。
A3.

塗装方法は(1)塗装機と(2)塗料の種類による塗装システムに大別されます。

塗装機を環境面で評価する尺度として「塗着効率」があります。

<溶剤型、水性塗料の場合> 直接塗装方法(刷毛塗りは除く)

  • ロールコート、ブレードコート、ダイコーター 95~100%
  • 浸漬塗装 90~95%

<間接塗装方法>

  • フローコート 90~95%
  • シャワーコート 85~95%
  • スプレー(方式の詳細は、環境関係「Q4」を参照) 40~80%

<粉体塗料の場合>

  • 流動浸漬 90~95%
  • 電界カーテン 85~90%
  • 静電ガン 80~85%
  • 塗装システムによる分類では共通の環境尺度はありませんが、VOC、廃水、産廃などの量により判断します。
  • UV塗装:紫外線により瞬時に乾燥させるため、VOC負荷が少ない。
  • 電着塗装:塗料のロスはない。水洗が要る場合の廃水が問題。
  • 水性リサイクル:塗料の直接ロスはない。フィルターなどの交換が必要。
  • 電子線硬化:UV同様、VOC負荷が少ない。
  • 無機塗装:有機溶剤を使用しないためVOC対策になる。

環境規制にも種々の対策があり、水質面、大気面、騒音面、作業環境面などで対策が異なりますが、現在、日本で対策が遅れ、法も未整備なのは、VOCとCO2であり、地球温暖化対策そのものです。塗料、塗装に関わるものは、まず、本年4月施行されたPRTRに取り組み、ISO14001の指針に従うべきでしょう。

(回答会社: 日本ペイントプラント・エンジニアリング株式会社)

粉体

Q4.
粉体塗装とは、どんな塗装ですか? 塗料がどのようにつくのですか? 分かり易く教えてください。
A4.

ポリエステル、エポキシなどの樹脂粉体塗料を帯電させ、接地(アース)された被塗物に吹き付けると静電気の力で付着します。

これを160~180℃で15~20分間焼き付けると強靭な塗膜が得られます。

帯電(静電気を塗料粒子に帯びさせること)方法はニつあります。一つは、針状の放電極に60~100kV(通常はマイナス)の電圧を架けて放電(コロナ放電)させ、発生するイオン(マイナス放電の場合はマイナスイオン、プラス放電の場合はプラスイオン)により粉体塗料を帯電させます。

もう一つの方法は、異質な物質を擦り合わせたとき発生する静電気により帯電させる方法です。

一般的には、テフロンで作られたチャージャーと呼ばれるパイプの内側に粉体塗料を通過させ、テフロンと擦り合わせることで粉体塗料をプラスに帯電させることができます。このようにして、帯電させた粉体塗料は静電気の力で一粒一粒が強く被塗物に引き付けられていますので、焼き付けて塗膜にするまでの間、被塗物から落下することはありません。

粉体塗料は、100%樹脂分(顔料も含む)ですので、塗装時や焼付け時に大気中に放散される化学物質はほとんどないこと、被塗物に付着しなかった塗料を回収して再度使用できることから「人と環境に優しい塗装方法」、「省資源、省エネルギー塗装」として注目されています。

なお、「新しい塗装実務ハンドブック 入門編」(日本塗装機械工業会編纂)には塗装全般を含めてさらに詳しく掲載されていますのでそちらをご覧ください。この書籍については、当工業会事務局にお問い合せください。事務局 東京都中央区日本橋小舟町3-4 第一ナカビル TEL 03-5695-8240, FAX 03-3663-6009 E-mailcec46740@hkg.odn.ne.jp

(回答会社: 日本パーカエンジニアリング株式会社)

Q5.
粉体塗装ではどんな材質(たとえば金属以外)でも塗装できるのですか?
A5.

粉体塗装は静電気の力で粉体塗料を付着させるので、僅か(2~20mA)ですが、電気が流れないと塗装できません。しかし、金属以外の物質も自身に含まれる水分や表面調整により僅かな電気であれば、流すことができますので、プラスチック、ガラス、木材、紙、コンクリート、ゴムなどの製品への粉体塗装の実績はあります。

塗装ができるかどうかの質問に対しては、「できます」ですが、被塗物が粉体塗料の焼付温度に耐えられるかどうかが最大のポイントになります。

また、コンクリートや木材では焼付時に発生する水蒸気で塗膜欠陥を起こすことがありますのでこの点の解決が必要になります。金属以外の材質へは「静電散布」の目的で、焼き付ける必要がない材料を塗布するため粉体塗装装置が用いられることがあります。

(回答会社: 日本パーカライジング株式会社)

Q6.
粉体塗料の色替えについて次の事項を教えてください。
A6.
a) 色替方法にはどのような方法がありますか? 全自動式はありますか?

粉体塗装は塗料を回収して再利用することができるのが最大のメリットで、非回収(再利用なしで吹き捨て)であれば、ガン数にもよりますが、塗料ホッパーの交換とガン・ホースの清掃で比較的簡単に行うことができます。

計画に際し、色数、色替頻度を考慮して経済的で使い勝手の優れたシステムを選定してください。

<各種の色替方法>

(A) 直列多ブース固定型(連続使用可能)

色ごとにブース、回収機、塗装機を設置して専用化、他の色は使い捨て。

「例」

  • 色数 3(赤、青、白)使用量 各色ほぼ同量…3つのブースを設置して色替せず。
  • 色数10 使用量 2色(赤、青)ほぼ同量で全体の80%、残り20%が8色 この場合は、2色は色専用ブース(A,B)で、8色は回収せず。
  • 3色 赤色専用 青色専用 白色専用 色替えせず、各色回収再利用を行う。
  • 10色 赤色専用 青色専用 他の8色 赤、青は色替えせず、回収再利用を行う: 他の8色は吹き捨て。

(B) 直列多ブース差替型(ブースをラインからオン・オフする際にライン停止)

2基のブースを色替えごとに交互に使う方式。

(C) 並列多ブース固定型

色替えの全自動式はあります。

  1. ブースの清掃: セルフクリーニングブース
  2. 塗料輸送系統の清掃:ホッパーフィードセンター

(ノードソン株式会社)

b) 一つの装置で色替えできる色数は?

回収機をサイクロンにすることにより何色でも可能。

(ノードソン株式会社)

c) 色替時間をできるだけ短くしたいのです。最も長く必要な色替時間、および最も短い色替時間は何色から何色にするときですか?またそれぞれの時間は?

規模により異なりますが、1ブース、6~8ガン程度で

  • 同系統色で15分間程度、
  • 反対色で30分間程度

(ノードソン株式会社)

Q7.
粉体塗料を帯電させる方法として、コロナ帯電式と摩擦帯電式(トリボ)があると聞きましたが、それらの方式のメカニズム、および特徴、用途などを教えてください。
A7.

粉体塗装は、液体塗装のように有機溶剤を一切使用しない環境にやさしい塗装方法です。その名の通り、塗料が粉状(パウダー)になっており、一般には静電気の力で被塗物に付着させ、焼付けにより熔融して成膜して、丈夫で美しい塗膜ができあがります。塗料は回収して再利用できるので、塗料の無駄がほとんどありません。液体塗装と違い、1回で厚膜が得られ、熟練を必要としないため自動化が比較的容易です。

<主な用途(コロナ帯電方式、摩擦帯電方式)>

使用分野 被塗物
家電製品 冷蔵庫、電子レンジ、洗濯機、エアコン室外機、照明器具
道路・建築資材 フェンス、ボール、ガードレール
自動車部品 スプリング、ボディ下廻り、ワイパーアーム、ホイール
電気機器 配電盤、分電盤、キュービクル、ケーブルラック
水道資材 継手、異径管、バルブ、鋳鉄管
金属家具 椅子、ベッド、陳列台、ロッカー、書架
その他 パイプ、鉄筋、立体駐車場、自動倉庫部品、農機具

<コロナ帯電方式>

一般に、ガンに内臓された高電圧発生器によって、ガン先端の電極からコロナ放電させ、その中を粉体塗料を通過させて帯電させる方式。

形成された電界とエアの流れによって、粉体塗料は被塗物まで運ばれて付着します。この方式は、摩擦帯電方式と異なり塗料を強制的に帯電させるので、塗料の種類や性質に関係なく静電塗装が可能で、従来から広く普及している方式であります。

一方、コロナ放電によってフリーイオンが発生し、それによって形成された電気力線はエッジ部に集中する性質から、それに沿って進む塗料はエッジに付着し易く、塗膜厚の均一性が悪くなる。また、凹状の内部は電気力線が入らないので(ファラデーケージ)、内部はほとんど塗装できない。この短所を補う方法として、フリーイオンを除去する装置を付加して使用することが多くなっています。

<摩擦帯電方式>

塗料がガン内部を通過するとき、ガン内壁と接触し、塗料を帯電させる方式。

この場合、ガン内壁と塗料の樹脂の種類(帯電列)が帯電効率に大きく影響する(「帯電列」の詳細は、「新しい塗装実務ハンドブック」を参照)。したがって、塗料の選択に制限があり、従来はコロナ帯電式が主流でありました。しかし、最近では塗料が改良され、性能の良い摩擦帯電用塗料が普及し、また帯電効率を向上させる添加剤の登場などで、この方式が急速に普及してきています。

(回答会社: 松尾産業株式会社)

Q8.
粉体でのメタリック塗装は難しいと聞いていますが、何故ですか?
A8.

粉体メタリック塗料は粉体アルミパウダーに樹脂コーティングしたり特殊な表面処理を施して、塗膜とのなじみを良くしたり、耐候性を向上させている。

粉体塗料は静電塗装されると溶剤を含まないため、液体メタリック塗料のように、水平配向が得られず、粉体メタリックは液体メタリックよりも全体に黒っぽくなるほか、メタリック感も若干劣る。

従来は、アルミパウダーを含有しない粉体塗料を熔融混連粉砕法で製造した後、この粉体塗料にアルミパウダーを混合する、ドライブレンド法と呼ばれる製造方法が用いられてきた。

しかし、この方法には以下のような欠点がある。

  • 帯電力の違いによる、静電電界での顔料の分離
  • アルミむらが発生しやすい
  • ガン先端へのパウダー付着
  • 額縁現象が発生しやすい
  • スピットが発生しやすい
  • 再利用が出来ない

近年ボンディング法と称し粉体塗料粒子にアルミ顔料を接着させ、塗装時の粉体塗料粒子とアルミパウダーの分離現象をなくし、上記の欠点を改善した粉体メタリック塗料が販売されている。

塗装機側ではガン先端のコロナピンへのパウダー付着を防ぐ為、エアーウォッシュ方式等メタリック対応のガンが販売されている。

(回答会社: ノードソン株式会社)

Q9.
粉体塗装でのリコートが難しいのですが、何か良い方法はありますか?
A9.

静電粉体塗装で焼き付け後、リコート(再塗装)は塗装表面が絶縁性になり印加電圧を下げ電流を抑えて塗装するが、近年の静電粉体塗装ガンはリコート用のモードが有り比較的容易にリコートが出来るようになった。

(回答会社: ノードソン株式会社)

Q10.
粉体塗料は、何故液体塗料と同じように調色できないのですか?
A10.

粉体塗料も理論的には、溶剤塗料と同じように調色は可能です。

しかしながら、赤原色と白原色を混合した時、溶剤塗料の場合はピンク色に見えますが、粉体塗料の場合は赤と白のドット模様に見えます。

この違いは、塗料粒子の大きさに対する人間の識別能力の問題です。

溶剤塗料の場合は、粒子径が小さい為、均一に混合されてピンク色に見えますが、粉体塗料の場合は、塗料粒子が大きい為、1個1個の塗料粒子が識別され、ドット模様に見えます。

従って、粉体塗料の粒子を細かくすれば溶剤塗料のように調色は可能です。

最近では、このような粉体塗料が開発されつつあります。

尚、カラーコピーのトナーが実施例として挙げられます。

(回答会社: 大日本塗料株式会社)

Q11.
粉体塗料における逆電離現象とは、何ですか?
A11.

下図に示すように逆電離現象とは被塗物に塗着した粉体塗着層を流れる電流(主に塗料に帯電しないフリーイオン)が増加すると塗着層に著しい電位降下を生じ、粉体塗着で絶縁破壊を引き落とす現象をいう。粉体塗着層の電界強度をEd、粉体塗着層の電気抵抗率をρ、粉体塗着層を流れる電流密度をIdとすると、Ed=ρ×Idとなり粉体塗着層の絶縁破壊電界強度EdbよりEdが大きくなると逆電離が始まる。したがって逆電離を抑制するには粉体塗着層を流れる電流密度Idを少なくする、即ちガン先から被塗物に流れる電流(主にフリーイオン電流)を抑制することが必要である。

絶縁破壊電界強度を越えると、層内で微少な火花放電が発生し、粉体塗着層を通ってガンに向かう逆極性のイオン電流が流れるようになる。この状態になると、ガンで荷電された塗料は、この逆向きのイオンにより除電されるため、塗着効率が低下し、火花放電の発生箇所にはクレータが生じ、塗装面がオレンジピール状に荒れる。

逆電離現象

逆電離現象

(回答会社: 日本パーカーライジング株式会社)

水性

Q12.
水性塗料の静電塗装はどのようにするのですか?
A12.

静電塗装とは、接地した被塗物を陽極(+)とし、静電塗装機を陰極(-)として、これに負の高電圧(一般には直流 -60kV、または-90kV)を与えて両極間に静電界をつくり、噴霧させた塗料粒子を負に帯電させて、反対極である被塗物に吸着させる方法です。

水性塗料の場合、溶媒として導電性のある水を使用する関係から、静電塗装において大きなウィークポイントになってしまいます。すなわち、静電塗装機に与える負の高電圧が、塗料供給系を通ってリークしてしまい、静電効果が得られなくなってしまいます。

これを解消するために、塗料供給系を絶縁(絶縁物で接地から絶縁する)するという方法がとられています。一般的で最も多く利用されているのは、塗料供給系全体を絶縁する方法です。これは絶縁台と呼ばれる台の上に塗料タンクを置き、静電塗装機までの間にある全ての機器を絶縁してしまう方式です。ただし、この方式の場合、静電気が溜まってしまう部分が多くなるという安全上の問題、ラインを停止しないと「色替え」、「塗料の補給」ができないという作業上の問題があります。この問題を解決するために、塗料タンクと静電塗装機の中間で絶縁を行い、塗料タンクを接地して使用できるような方式も考案されています(一般にはボルテージブロック方式と呼ばれている)。

また、自動車ボディの水性塗料用塗装機として多く使用されている外部電極方式の静電塗装機があります。これは、塗装機の外部に針状の電極を配置し、ここに高電圧を与えて間接的に塗料粒子を帯電させる方法です。この方式の場合、塗料供給系を絶縁せずに使用できますが、前記の絶縁方式に比べ、若干塗着効率が低下します。

(回答会社: ランズバーグインダストリー株式会社)

Q13.
水性塗料の使用を検討していますが、塗装ロボットを使用した静電塗装は可能でしょうか?
A13.

基本的には、可能です。しかし、注意しなければならない事項があります。

水性塗料の静電塗装には2つの方法があります。

  • 「塗料供給系の絶縁」による方法
  • 「外部電極型塗装機」による方法

(1) 塗料供給系の絶縁

この方法を採用する場合、塗料系を伝わって静電圧がリークすることを防ぐために、塗料系をアースから絶縁しなければなりません。ロボットは多軸であり、1軸あるいは2軸のレシプロケータに比べ、複雑で効率的な動きが可能ですが、ロボット本体がアースされているために、塗料系の絶縁方法が難しいと言うことは否定できません。塗料系の絶縁が不要な塗料に比べ、使用状況に制限が発生することは避けられません。

また、塗料供給チューブを肉厚にして、耐電圧を高めるという方法も有りますが、チューブの硬さにより、ロボット動作に制約が生じる場合があります。

(2) 外部電極型塗装機

(1)のような塗料供給系の絶縁が不要な方式です。但し、この方式の塗装機は汚れが高電圧リークの要因になり易く、塗装機および周辺機器を汚さないようなティーチィングを行うと同時に、ブースコンディション(温湿度・風向/風速)の管理が重要な要素となります。

(回答会社: ランズバーグ・インダストリー株式会社)

Q14.
水性塗料を検討していますが、調色(色数)は溶剤塗料と同じように出来ると考えて良いのですか?
A14.

基本的に、溶剤塗料と同様な調色が可能です。

但し、現在使用している溶剤塗料と同様の原色(顔料)を使用する事が前提となります。

特殊色(濃彩色、メタリック、パール色など)の場合、水性塗料が溶剤塗料と同様な原色のバリエーションを取り揃えていない場合が考えられ、同一の色が再現できない場合もあります。(この場合、近似色となります。メタメリズム(条件等色)とも言い、ある光源のもとには同じ色に見えるのに、違う光源の下で比べると違った色に見える現象が起こる可能性があります。)

厳密な色合わせを要する場合は、色見本を塗料メーカーに送付して、確認する必要があります。

(回答会社: ロックペイント株式会社)