专利名称：涂敷方法及用于实施该方法的涂敷装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将粉末涂料粘附到被涂物上进行粉末涂敷的方法及实施该方法的装置。更详细地说，涉及一边转动作为被涂物的工件一边向该工件上喷射粉末涂料，或者使工件在喷吹出粉末涂料且另其悬浮着的粉末涂料内转动并输送，藉此将粉末涂料粘附到工件上的粉末的涂敷方法及实施该方法的涂敷装置。
即，通常来说，作为主要涂料的合成树脂涂料的成份是涂膜成型用树脂、硬化剂、添加剂、颜料等和稀释剂等有机溶剂，有机溶剂达50％左右，但是因为涂敷后的有机溶剂会全部蒸发到大气中、所以溶剂浪费严重，同时对自然环境造成破坏。因此，人们正考虑用粉末涂敷的方法来解决上述问题。
下面，对目前的粉末涂敷方法进行简单的说明。现有的涂敷方法中，利用电晕放电使粉末带上一种电荷，之后，将带电的粉末喷向作为被涂物的工件，并附着在工件上，之后，对附着在工件上的粉末加热使之熔融，在工件上形成涂膜。
目前在进行这种粉末涂敷时，具有如下的方法例如，在涂敷作业间内，用安装在固定位置上或在确定位置上作往返移动的喷射器向通过输送带而移动的工件喷射粉末涂料的方法；或者在涂敷工作间内喷吹粉末涂料，并通过输送带等使工件在该吹浮的涂料中移动、从而进行工件涂敷的方法(例如，参照专利文献1)。
(专利文献1)特开平10-241922号公报。
然而，对于向由输送带输送的工件喷射粉末涂料的方法而言，因要向工件间喷射涂料，而喷射到工件之间的涂料就出现浪费的问题。另外，即使在涂敷作业间内喷吹粉末涂料的方法，也存在浪费涂料的问题。
此外，在上述的粉末涂敷中，在使粉末涂料粘附到工件上后，必须对其加热使其熔融，此时，一般要使用180度左右的加热炉，对于目前的粉末涂敷来说，在这种情况下会产生涂料斑点，形成的薄膜厚薄不均，对于要求外观精美的制品而言，这种涂敷效果是不合格的。
本发明的涂敷方法是通过使粉末涂料粘附到被涂物上而进行粉末涂敷，其特征在于一边使作为被涂物的工件转动，一边向该工件喷射粉末涂料，使涂料粘附到上述工件上，以及在涂敷作业间喷吹出粉末涂料并使粉末涂料呈悬浮状态的粉末涂料内，使作为被涂物的工件边转动边在该悬浮的粉末涂料内输送，使涂料粘附到上述工件上。
在本发明中，所述粉末涂料优选为体积平均粒径5～40μm的树脂粉末涂料。
并且，优选将工件固定在可转动的转动工作台上后，通过使所述转动工作台转动而可使工件转动。
优选一边转动工件一边输送，并向转动输送的工件喷射粉末涂料。
优选使用装设在涂敷作业间内的机械臂向工件喷射涂料。
优选用涂敷机器人向工件喷射涂料。
优选通过粉末涂料喷出枪来进行喷射，控制该粉末涂料喷出枪的喷出量、喷出时间、上下移动次数、上下移动速度以及所述工件的转数，对粉末涂料的膜厚进行管理。
所述工件的转数为10～400rpm，优选将粉末涂敷枪固定或者设定上下移动速度在3米/分钟以内，进行涂敷。
本发明的涂敷装置是通过使粉末涂料粘附到被涂物上，使得涂料粘附到作为被涂物的工件上，其特征在于，该涂敷装置具备可固定工件的工作台，可向固定在该工作台上的工件喷射粉末涂料的喷枪，并可使上述工作台转动；并且该涂敷装置具备用于向涂敷空间内吹出粉末涂料并使其悬浮的涂料喷射装置和可移动地装设在由该涂料喷射装置喷吹出粉末涂料且悬浮着的涂敷空间内、并能固定工件且使工件转动的工作台，在该喷吹并悬浮了粉末涂料的涂敷空间内使工件一边转动一边输送，由此对该工件进行粉末涂敷。
并且，在本发明中，优选具有用于输送所述工作台的输送装置。
本发明中、一边转动工件、一边向转动的工件喷射粉末涂料，或者在喷吹并悬浮着粉末涂料的空间中边转动工件边输送工件，由此可进行涂敷粉末，因此，不会向无工件的空间喷射涂料，而且，因为利用工件转动产生的空气流使粉末涂料粘附到工件上，所以与向由传送带输送的工件喷射粉末涂料的方法以及使工件在悬浮的粉末中移动进行涂敷的方法不同，本方法的涂料没有浪费。
另外，通过高速转动工件，并对工件反复涂敷薄层，因此，能够使涂敷质量均匀，特别是即使对个人计算机、便携式电话等要求外观精美的产品而言仍能适用。
图2是表示本发明的涂敷装置的实施例中的工件供给台的构造图。
图3是说明本发明的涂敷装置的实施例中的喷枪的图。
图4是说明本发明的涂敷装置的实施例中使粉末涂料粘附到工件上的方法的概念图。
符号说明1涂敷装置；2工件供给台；201工件载置部；202主轴；203支承臂；204驱动皮带；3工件；4喷枪；401针型电极；402高压发生电路；5涂料粒子。
作为在本发明的方法中使用的粉末涂料可任意使用，但要想得到平滑且膜厚度薄的粉末涂敷膜，优选使用小粒径粉末涂料。该小粒径粉末涂料例如体积平均粒径为5～40μm，优选体积平均粒径16～25μm且体积平均粒径在5μm以下的粒子含有量在25质量％以下的粉末涂料。上述平滑且膜厚度薄的粉末涂膜在下述情况下有用，即在该涂膜上再形成别的涂敷膜例如由溶剂型涂料制成的彩色涂膜、由UV固化型涂料制成的光亮涂膜、进行多重薄膜涂敷的情况。为了得到特定的膜厚，用现有的溶剂型涂料进行涂敷例如需要60秒，而如通过可控制喷出少量的喷枪将小粒径粉末进行涂敷，可在30秒以下进行涂敷，生产效率大幅度上升。
在工件可能有褶皱或孔洞等缺陷的镁合金、铝合金等轻金属合金上涂敷的情况下，本发明使用的粉末涂料优选使用在烧结固化条件下的溶融最低粘度在1.0～2.0Pa·s范围内的。此时的烧结固化条件优选温度在140～200℃，时间在1～30分钟，固化膜厚优选形成为15～40μm。本发明中上述溶融最低粘度具有下述意义。即，随着烧结使工件的温度上升，涂敷在工件上的粉末涂料逐渐融化，随着温度的进一步上升，粘度逐渐降低。但是之后，通过固化催化剂的作用而开始凝胶化，最终固化。本发明所述的溶融最低粘度是指从通过上述温度上升使得粘度降低开始，到通过开始凝胶化使得粘度上升为止之间所出现的最低粘度值。
因为溶融最低粘度不足1.0Pa·s则粘度不够，故溶融的涂料沉入表面缺陷的孔底，不能覆盖缺陷部的表面，结果产生凹面。如超过2.0Pa·s则流动性不足，只沿金属表面的缺陷形状形成涂膜，结果留下凹面。优选上限值为1.5Pa·s，下限值为1.8Pa·s。例如使用UBM公司制造的ソリキツト计量器MR300那样的粘度测定机来确定上述溶融最低粘度，可连续地测定在烧结固化条件下的粘度变化。
本发明中使用的粉末涂料如上所述没有限制，作为主要成分可举出例如含有环氧基树脂和羧酸基或含有羧酸酐固化物(以下称为“含有(无水)羧酸基固化剂”)。在不需要遮蔽镁合金等的伤而进行涂敷的情况下，也可使用聚酯系、环氧-聚酯系或丙烯系等通用的粉末涂料。
作为上述含有环氧基树脂，可举出例如在一个分子内具有两个以上环氧基的化合物，具体地说，可使用线型酚醛树脂和环氧氯丙烷的反应生成物、双酚树脂(A型、B型、F型)与环氧氯丙烷的反应生成物。
上述含有环氧基树脂也可并用两种以上。并且，作为上述含有环氧基树脂的环氧当量没有特别限定，优选在200～3000，更优选在300～2800。上述环氧当量小于200时储藏稳定性低下，大于3000时固化性低下。另一方面，作为上述含有环氧基树脂的数均分子量，没有特别限制，但是优选为200～10000，更优选为500～5000。上述数均分子量小于200时，得到的涂膜性能低下，上述溶融最低粘度可能小于1Pa·s，而在大于10000时，则得到的涂膜的平滑性低下，上述溶融最低粘度可能大于2Pa·s。另外，关于上述含有环氧基树脂的软化点，没有特别限定，通常优选在20～100℃，更优选在50～100℃。上述软化点在比20℃低时，耐震荡性低下，而比100℃高时，得到的涂膜的平滑性低下。
作为上述含有(无水)羧酸基固化剂，可举出在一个分子内具有两个以上(无水)羧酸基的化合物和树脂。具体地说，可举出多元(无水)羧酸化合物、含有(无水)羧酸基丙烯酸树脂、含有(无水)羧酸聚酯树脂等。也可将多种进行组合使用。
作为上述含有(无水)羧酸基固化剂的数均分子量，没有特别的限制，优选在100～10000，更优选在200～5000。上述数均分子量在比100小时，得到的涂膜性能低下，另一方面，在比10000大时，得到的涂膜的平滑性低下。
作为上述含有(无水)羧酸基固化剂的玻璃转移点(Tg)，从耐结块性和得到的涂膜的平滑性的观点来看，优选在20～100℃，更优选在50～100℃。另外，本发明中的Tg可通过示差扫描型热量计(DSC)求得，但当上述含有(无水)羧酸基固化剂是含有(无水)羧酸基丙烯酸树脂时，可从具有构成共聚合体的已知Tg的单体比求得。
上述含有环氧基树脂所具有的环氧基总量与上述含有(无水)羧酸基固化剂所具有的酸基总量的摩尔比通常为1/1～1/0.5，优选为1/0.8～1/0.6。上述环氧基少于1/1时，得到的涂料的上述溶融最低粘度可能会低于1.0Pa·s。当上述环氧基多于1/0.5时，得到的涂料的上述溶融最低粘度可能会高于2.0Pa·s。
作为上述丙烯系粉末涂料用的树脂，可举出用通常的方法使下述物质聚合苯乙烯、丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸叔丁酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸-2-甲基缩水甘油酯。
作为上述聚酯系粉末涂料用的树脂，可举出将多元酸与多元醇加热缩合得到的缩合物。作为多元酸可举出马来酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸、琥珀酸、谷氨酸、己二酸、癸二酸、β-羟基丙酸作为多元醇，例如可举出乙二醇、二乙二醇、丙二醇、戊二醇、己二醇、新戊二醇、三甲醇丙烷、季戊四醇。
作为在上述丙烯系和环氧系的粉末涂料中配合的固化剂，可从上述树脂官能基种类适当选择。例如嵌段异氰酸酯化合物、癸二酸(セバチン酸)等脂肪族多元羧酸、氨基树脂、脂肪族酸酐、二异氰脲酸三缩水甘油酯等聚环氧化合物、胺系固化剂、二氰胺、酚醛树脂、环氧树脂、具有环氧基的丙烯酸树脂、具有环氧基的聚酯树脂、环氧树脂等。
在本发明使用的粉末涂料中，除了上述成分如需要也可添加表面调整剂、消光剂、增粘剂、着色颜料、防锈颜料、体质颜料、固化颜料、可塑剂、颜料分散剂等添加剂。
作为上述表面调整剂，可举出二甲基硅酮、甲基苯基硅酮等硅酮、丙烯基低聚物等。作为消光剂可举出各种蜡类、下述各种体质颜料等；作为增粘剂可举出胶状二氧化硅、皂土等；作为着色颜料可举出二氧化钛、氧化铁红、氧化铁、碳黑、酞菁蓝、酞菁绿、キクナドン系颜料、偶氮系颜料；作为防锈颜料可举出三聚磷酸铝等；作为体质颜料可举出氧化铝、滑石、粘土、碳酸钙、硫酸钡、二氧化硅等。
作为固化催化剂可使用咪唑系固化催化剂、咪唑啉等；作为可塑剂可使用环氧化大豆油等。另外，关于上述各种添加剂的含有量，优选除了颜料，在上述粉末涂料100质量份中，占10质量份以下。在超过10质量份时，得到的涂膜的平滑性可能会低下。关于颜料的总含有量，在上述粉末涂料100质量份中，优选占50质量份以下。如超过50质量份则涂膜的平滑性可能会低下。
作为本发明中使用的粉末涂料的制造方法没有特别限定，只要是粉末涂料领域中众所周知的制造方法即可。例如，将上述原料在亨舍尔混炼机等中进行干式混合后，在布斯科(ブスコ)捏合机中以含有环氧基树脂和含有(无水)羧酸基固化剂不反应的温度进行溶融混炼，冷却后进行粉碎分级。
在此，作为涂料喷射装置，可使用具有在涂敷工作间内自由移动的机械臂、固定式或可移动的涂敷机器人，由此可正确且自动地向工件喷射涂料。
也可以一边由传送带等连续地输送固定有工件的工件供给台，一边向输送的工件喷射涂料，由此可对大量的工件进行涂敷。
另外，也可在涂敷空间内将粉末涂料吹起并悬浮，同时在该吹起并悬浮的粉末涂料内，一边使作为被涂物的工件转动一边输送，从而对工件进行涂敷。
并且，本发明的涂敷装置是使用粉末涂料向作为对象的工件上喷射涂料的涂敷装置，其具有可固定工件的工作台、和向固定在该工作台上的工件喷射粉末涂料的喷枪。特征在于可通过发动机等驱动装置使所述工作台转动；并且还具有用于在涂敷空间内将粉末涂料吹起并悬浮的涂料喷射装置、和通过该涂料喷射装置在粉末涂料被吹起并悬浮的涂敷空间内移动、可固定工件并可转动的工作台，在粉末涂料被吹起并悬浮的涂敷空间内，可一边使工件转动一边输送，由此可对工件进行粉末涂敷。
(实施例)下面参照附图，说明本发明涂敷方法及实施该方法的涂敷装置的实施例。
图1是表示本实施例的涂敷装置1的局部省略的概要图。在该图1中，2是工件供给台。
该工件供给台工2具备可将工件3固定在其上面的工件载置部201，连接在该工件载置部201下方的主轴202和连接主轴202的支承臂203。
图2是说明该工件供给台2的构造的附图。在该图中，上述主轴202通过图中未示出的轴承等支承在上述支承臂203内，另外，在上述支承臂203内，主轴202连接驱动皮带204，而该驱动皮带204连接到图未示出的电机的驱动装置上，因此，通过使电机等的驱动装置动作，经上述主轴202使工件载置部201转动，由此，可使固定在工件载置部201上的工件3转动。
图1示出对便携式电话进行涂敷的情况，沿工件载置部201的圆周固定多部便携式电话，并非本发明的涂敷装置必须把这样多个工件固定到工件载置部上，也可以在工件供给台上固定1个或少量的工件。
另外，工件供给台2的构造不必如上所限，只要是能够使工件转动，任何构造均可使用。
图中4是向上述工件3喷射粉末涂料的喷枪，本实施例中的该喷枪4选用现有的粉末涂敷等使用的静电式喷枪。
即，图3是示出喷枪4前端部的构造的概略图，该喷枪4的前端部上露出针型电极401，将高电压发生电路402连接到该针型电极401上，因此、可对上述针型电极401施加负高电压。
对于这样的构成，当向针型电极401施加5～10万伏电压时，针型电极401产生电晕放电，且放出的电子被空气分子捕捉到而成为离子，该离子汇集到电极附近产生空间电荷。因此，从喷枪4喷出的粉末涂料与该负离子结合而带电，因此，附着到接地的正极侧工件3上。图4示出该关系的概念图，图4(A)是在喷枪4的前端部形成电场的状态，图4(B)示出涂料粒子5带电的状态，此外图4(C)示出带电的粉末涂料被工件3吸附的状态。
喷枪4也可以使用如连接到涂敷工作间内具备的机械臂前端部上的喷枪，或者，也可以使用固定式、移动式的涂敷机械所具备的喷枪，只要能向转动的工件喷射粉末涂料即可。
接着，对使用这样构成的本实施例的涂敷装置的本发明涂敷方法的实施例进行说明。在本实施例的涂敷方法中，首先，把工件3固定到工件供给台2上的工件载置部201上后，使电机等的驱动装置工作，通过主轴202使工件载置部201转动，同时使工件3也转动。
之后，使用喷枪4，向上述转动的工件3喷射粉末涂料，由此使粉末涂料附着到工件3上，之后，在粉末涂料带电附着到工件3期间，把涂料与工件3一起加热到180℃左右，因此，在工件3上形成涂膜。
此时，对于本实施例的涂敷方法，因为边转动工件边对转动的工件喷射涂料，由此可完成粉末涂敷，所以不会向无工件的空间喷射涂料，而且，因为利用工件转动所产生的气流使粉末涂料粘附到工件上，所以与向由传送带输送的工件喷射粉末涂料的方法以及使工件在悬浮的粉末中移动进行涂敷的方法不同，本方法的涂料不会浪费。
通过高速转动工件，并对工件反复涂敷薄层，因此，能够使涂敷质量均匀，特别是即使对个人计算机、数字相机、便携式电话等要求外观精美的产品而言仍能适用。
在上述实施例中、说明了固定工件供给台的情况，但除此以外，也可利用皮带等边使多个工件供给台转动边连续地输送，而且，也可用固定式喷枪或移动式喷枪向这些被连续地输送的工件喷射涂料，如果这样操作，那么与固定工件供给装置的情况相比，能够大批量地对工件进行涂敷。
另外，也可以使用这样的涂敷装置，即该涂敷装置具备向涂敷空间内吹出粉末涂料并使涂料悬浮的涂料喷射装置、以及可移动地装设在由该涂料喷射装置喷吹出粉末涂料且悬浮着的涂敷空间内、并能固定工件并使工件转动的工作台，来完成在该喷吹并悬浮了粉末涂料的涂敷空间内使工件一边转动一边输送、由此对该工件进行涂敷。
使用图1所示的装置，可将作为工件3的镁合金制的便携式电话筐体20个固定在充分接地的圆形工件载置部201上。使用的粉末涂料为使材料缺陷部高度隐藏的环氧粉末涂料(「マグダイン·マルチカバ-·ナノ」、日本涂料株式会社制)，该体积平均粒径为18μm。在涂敷时，连接可控制为少量喷出的粉末涂料供给机(20g±1g/分钟)，使用可控制电流值模式的粉末涂料电晕放电枪4涂敷30秒。此时的工件载置部201的转数为100rpm。
接着在160℃下对完成涂敷的工件烧制20分钟。结果在便携电话筐体上形成膜厚在20～25μm范围内的均匀且外观良好的粉末涂膜。并且，在现有的往复式涂敷中，涂敷效率为50％左右，而本发明的转动涂敷方法的涂敷效率在85％以上。
本发明的涂敷方法及实施该方法的涂敷装置如上所述，其可获得下述效果。
在本发明中，一边使工件转动一边对该转动的工件喷射粉末涂料，或者，在将粉末涂料吹起并悬浮中使工件转动地输送，由此可进行粉末涂敷，因此不会向工件不存在的空间喷射涂料，并且，通过工件转动产生的气流使粉末涂料粘附在工件上，因此，与通过传送带移动而对工件进行粉末涂敷的方法或在粉末吹起中移动工件进行涂敷的方法不同，不会浪费涂料。并且，通过使工件高速转动，可对工件进行薄且反复的涂敷，因此很均匀。特别是可适用于个人计算机、便携式电话等需要美观的制品。
权利要求
1.一种将粉末涂料粘附到被涂物上而进行的粉末涂敷方法，其特征在于，一边使作为该被涂物的工件转动，一边向该工件喷射粉末涂料，使涂料粘附到所述工件上。
2.根据权利要求1所述的涂敷方法，其特征在于，所述粉末涂料是体积平均粒径为5～40μm的树脂粉末涂料。
3.根据权利要求1或2所述的涂敷方法，其特征在于，将工件固定在可转动的转动工作台上后，通过使所述转动工作台转动而可使工件转动。
4.根据权利要求1或3任一项所述的涂敷方法，其特征在于，一边转动工件一边输送，同时向该转动输送的工件喷射粉末涂料。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的涂敷方法，其特征在于，使用装设在涂敷作业间内的机械臂向工件喷射涂料。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的涂敷方法，其特征在于，使用涂敷机器人向工件喷射涂料。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的涂敷方法，其特征在于，所述喷射通过粉末涂料喷出枪来进行，控制该粉末涂料喷出枪的喷出量、喷出时间、上下移动次数、上下移动速度以及所述工件的转数，对粉末涂料的膜厚进行管理。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的涂敷方法，其特征在于，所述工件的转数为10～400rpm，将粉末涂敷枪固定或者设定上下移动速度在3米/分钟以内，进行涂敷。
9.一种通过使粉末涂料粘附到被涂物上而进行的粉末涂敷方法，其特征在于，在涂敷空间内将粉末涂料吹起并使之悬浮，同时在该被吹起并悬浮的粉末涂料内一边使作为被涂物的工件转动一边将其输送，由此使涂料粘附到所述工件上。
10.一种通过将粉末涂料粘附到被涂物上而向作为被涂物的工件上涂敷涂料的涂敷装置，其特征在于，具有可固定工件的工作台；以及可向固定于该工作台上的工件喷射粉末涂料的喷枪。该工作台可转动。
11.根据权利要求10所述的涂敷装置，其特征在于，具有用于输送所述工作台的输送装置。
12.一种通过将粉末涂料粘附到被涂物上而向作为被涂物的工件上涂敷涂料的涂敷装置，其特征在于，具有用于在涂敷空间内将粉末涂料吹起并悬浮的涂料喷射装置；可在通过该涂料喷射装置将粉末涂料吹起并悬浮的涂敷空间内移动、将工件固定并能转动的工作台，在将粉末涂料吹起并悬浮的涂敷空间内，一边使工件转动一边输送，由此对工件进行粉末涂敷。
全文摘要
本发明涉及涂敷方法及用于实施该方法的涂敷装置，其中，在将粉末状涂料粘附到被涂物上进行粉末涂敷中，能够减少涂料的浪费，可使涂敷均匀且外观精美。本发明使用的涂敷装置具备可固定工件的工作台(2)，向固定在该工作台(2)上的工件(3)喷射粉末涂料的喷枪(4)，可使上述工作台(2)转动。把工件(3)固定到上述工作台(2)上后，使上述工作台(2)转动而带动工件(3)，与此同时，用喷枪(4)向转动着的工件(3)喷射涂料，而将涂料涂敷到上述工件(3)上。
文档编号B05B5/025GK1448225SQ0312119
公开日2003年10月15日 申请日期2003年3月27日 优先权日2002年3月27日
发明者佐佐木荣治, 川边统也, 山崎浩美, 吉川保 申请人:田漥工程股份有限公司, 日本涂料株式会社