JP2015520008A - 粉体塗装装置、及び、粉体塗装方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、物体に塗装する粉体塗装装置であって、物体の塗装される領域に粉体塗料を塗布するよう構成された塗布装置と、少なくとも電磁放射線源を有し、物体の、粉体塗料が塗装された領域へと電磁放射線を方向付け、これにより、塗装された領域で粉体塗料を架橋させるよう構成された照射装置と、を備える粉体塗装装置に関する。更に、本発明は、本発明に係る粉体塗装装置を用いて物体に塗装する粉体塗装方法に関する。【選択図】図１

Description

本発明は、物体に塗装する粉体塗装装置に関する。更に、本発明は、本発明に係る粉体塗装装置を用いて物体に塗装する粉体塗装方法に関する。

塗装とは、製造技術においては、物体の表面に、無形の物質から成る付着性を有する層を塗るために利用される製造方法の一群として理解される。塗装方法は、層の塗布形態によって、化学的処理、機械的処理、熱処理、熱機械処理に区別される。

粉体塗装又はパウダーコーティングは、電導性を有する物体を粉体塗料として塗装する塗装方法である。典型的な塗装設備は、表面前処理装置と、一時乾燥装置と、静電塗装装置と、乾燥装置と、を有する。

塗布装置と呼ばれる塗装装置内では、塗装される粉末が、例えば溶射機を用いて物体に塗布される。

続いて、大方、炉を用いて粉体塗料の架橋が行われる。粉体塗料を架橋させるための温度は、１１０℃〜２５０℃の間である。炉の温度及び滞留時間の厳密な設定は、利用される粉体塗料に依存する。炉の加熱は通常、対流によって行われる。このために熱風気流が利用され、この熱風気流は、粉体塗料の粒子を互いに架橋させるために、被塗物のところで冷却し、このようにして被塗物に熱を伝達する。さらに、粉末粒子への熱の伝達は赤外線放射によって可能である。

独国特許出願公開第１０１１６７２０号明細書には、レーザ源と、当該レーザ源と光学的に接続されたユニットヘッドと、を有するレーザ粉体塗装のための装置が記載されている。レーザ光線は、塗装される部材の表面へと方向付けられ、同時に、粉末状の補助材料がレーザ光線によって混合される。レーザ光線によって、粉末と部材の表面の最小部分とが溶解し、補給された補助材料が、冶金学的に被塗物の表面と接合される。

本発明によれば、請求項１の特徴を備えた物体に塗装する粉体塗装装置と、請求項８の特徴を備えた物体に塗装する粉体塗装装置と、が提供される。

これに従って、物体に塗装する粉体塗装装置であって、物体の塗装される領域に粉体塗料を塗布するよう構成された塗布装置と、少なくとも電磁放射線源を有し、物体の、粉体塗料が塗装された領域へと電磁放射線を方向付け、これにより、塗装された領域で粉体塗料を架橋させるよう構成された照射装置と、を備える粉体塗装装置が構想される。

さらに、本発明に係る粉体塗装装置を用いて物体に塗装する粉体塗装方法であって、以下の処理ステップ、すなわち、
（ａ）物体を準備するステップと、
（ｂ）塗布装置を用いて物体の塗装される領域に粉体塗料を塗布するステップと、
（ｃ）照射装置を用いて電磁放射線によって粉体塗料を架橋させるステップと、
を含む、粉体塗装方法が構想される。

本発明の根底にある構想は、電磁放射線を利用して粉体塗料の架橋を行うため、粉体層内でのみ必要な温度に達して部材全体は加熱されないことである。

このようにして、例えば、特に感温性が高い材料、例えば、バッテリセルのための膜を粉体塗装を利用して塗装することが可能である。さらに、非常に効率の良い電磁放射線源を利用できるため、本発明によってエネルギー消費が削減される。

電磁放射線により、粉体層のより良好な架橋が生じるため、粉体層は、より高い強度と硬度とを有する。従って、塗装の耐用年数が延ばされる。

有利な構成及び発展形態は、他の従属請求項及び以下の明細書の記載から、図を参照して明らかとなろう。

本発明の一実施形態において、電磁放射線は、粉体塗料を架橋させるために、塗装された物体に対して選択的に粉体塗料を加熱するように選択される。例えば、電磁放射線の波長は、当該電磁放射線が、粉体塗料の材料の吸収範囲内に存在し、塗装される物体の吸収範囲内には存在しないように選択される。このようにして、物体への熱の伝達が最小限に抑えられるため、感温性が高い薄壁の部分にも塗装することが可能である。

他の実施形態において、線源は、レーザ、特にダイオードレーザである。ダイオードレーザは、非常にコンパクトな構造形態をしており、簡単に電流によって励起されうるため、本発明に係る粉体塗装装置内での利用のために特に良好に適している。さらに、ダイオードレーザは、非常に効率が良いため、物体に塗装するためのエネルギー消費が著しく削減される。さらに、ダイオードレーザは、保守整備が少なくて済み、非常に耐用年数が長い。電磁放射線の結合及び伝達が、ダイオードレーザによって非常に簡単である。

しかしながら、本願のために、例えば、ヤグ（ＹＡＧ）レーザ、アルゴンイオンレーザ、炭素ガスセンサ、又は窒素レーザのような他のレーザを利用することも可能である。さらに、メーザの利用も可能である。さらに、本発明は、電磁放射線の特定の波長に固定されない。粉体塗料へのエネルギー伝達のために、紫外線からより長い赤外線までの範囲の波長が利用可能である。超音波も利用可能である。粉体塗料の組成に応じて、粉体塗料に対して波長を調整することが可能である。

本発明の他の実施形態において、上記線源、及び、塗装される物体上に配置された温度センサと結合された制御装置が設けられ、上記線源の放射電力は、温度センサにより検知された温度に従って開ループ制御又は閉ループ制御が可能である。温度センサは、例えば、物体の塗装される面の裏側に設けられてもよい。電磁放射線源の放射電力は、物体の温度に従って変更されてもよい。このようにして、塗装される物体の材料に損傷が与えられずに、粉体塗料の良好な架橋が生じるということが可能である。上記線源の放射電力は、例えば、電磁放射線源のパルス運転によって、又は、波長の変更によって開ループ制御若しくは閉ループ制御が可能である。また、複数の電磁放射線源を照射装置内に設けることも可能であり、その際に、照射装置の放射電力を変更するために、稼働中の電磁放射線源の数を変えることが可能である。

本発明の他の実施形態において、線源の電磁放射線を、物体の塗装される領域へと偏向するよう設計された偏向装置が設けられる。例えば、偏向装置は、ラインごと及びカラムごとに、電磁放射線を物体の塗装される領域へと方向付ける所謂スキャナ（Ｓｃａｎｎｅｒ）の形態により構成される。さらに、偏向装置を介しても、電磁放射線源から物体の塗装される領域へと伝達される全エネルギーを簡単に制御することが可能である。

本発明の他の実施形態において、上記線源の波長は、前記制御装置によって調整可能である。このようにして、粉体塗料の最適な架橋が実現されうる。

本発明の他の実施形態において、粉体塗装装置内へとプロセスガスを供給するよう構成されたプロセスガス装置が設けられる。このようにして、部材の非常に均一な塗装を行うことが可能である。プロセスガスとして、例えば不活性ガスが利用される。塗装される物体の適用及び利用に応じて、プロセスガス装置を、換気装置、脱水設備等と組み合わせてもよい。

本発明は、感温性を有する部材の塗装のために特に適している。さらに、本発明は、例えば、食洗機、乾燥機、洗濯機、冷蔵庫等の白い製品の部材の塗装にも適している。さらに、腐食から保護するための金属塗装のためにも粉体塗装装置及び紛体塗装方法は非常に良好に適している。

上述の構成及び発展形態を、有効である限り、任意に互いに組み合わせることが可能である。本発明の更なる別の可能な構成、発展形態、及び実現は、以前に又は以下で実施例に関して述べられる本発明の特徴の、明示的に挙げられていない組み合わせも含む。その際には特に、当業者は、個々の観点も、本発明の各基本形態の改善案又は補足案として追加するであろう。

以下では、本発明が、概略図に示される実施例を用いてより詳細に解説される。
粉体塗装装置の概略図を示す。 照射装置の概略図を示す。 粉体塗装装置の概略図を示す。 粉体塗装方法の概略的なフロー図を示す。

添付の図は、本発明の実施形態をより良く理解する助けとなるものである。具体的に解説される実施形態は、以下の明細書の記載との関連で、本発明の原理及び構想を解説する役目を果たす。他の実施形態及び上記の利点の多くが、図面を参照すれば明らかとなろう。図面の構成要素は、必ずしも互いに縮尺通りに示されていない。

図では、同一、機能的に同一、及び同一に機能する構成要素、特徴、コンポーネントには、特に記載がない限り同一の符号が付される。

図１は、物体１１に塗装する粉体塗装装置１の概略図である。図１の左側には、物体１１の塗装される領域へと粉体塗料を塗布するよう構成された塗布装置２が示されている。塗布装置２は、外界から隔てられたチャンバ１８を有する。このチャンバ１８内には、保持体１２が設けられ、この保持体１２上に、溶射機９が、物体１１の全ての側面の周りに設けられる。物体１１は、例えば、（図示されない）置き台の上で保持される。保持体１２は、塗布装置内に摺動自在に取り付けされ、従って、物体１１の全ての側面に粉体塗料を施すことが可能である。

図１の右側には、照射装置３が示されている。照射装置３内にも、照射装置３内に摺動自在に配置可能な複数の保持体１２が設けられる。保持体１２には、複数の電磁放射線源４が設けられている。電磁放射線源４は、物体１１の、粉体塗料で塗装された領域へと電磁放射線１０を方向付けるよう構成される。上記線源４から発せられた電磁放射線の放射エネルギーにより、粉体塗料の粒子が互いに架橋されて、均一な粉体塗料層が形成される。その際に、電磁放射線は、当該電磁放射線が粉体塗料の粒子にのみ吸収され、物体１１の材料によっては吸収されないよう選択される。このようにして、物体１１は、粉体塗料の粒子の架橋の間最小限に加熱される。このようにして、感温性が高い部材、特に非常に薄壁の部材も粉体塗料で塗装することが可能である。

図２は、照射装置３の概略図を示している。本実施例による照射装置３内では、物体１１の塗装される領域へと上記線源４の電磁放射線を偏向するよう構成された偏向装置７が、保持体１２上に設けられている。電磁放射線源４は電磁放射線１０を発し、この電磁放射線１０は偏向装置７へと導かれる。その後、偏向装置７は、例えば、作動要素が設けられた鏡によって、電磁放射線１０を、物体１１の塗装される領域へと偏向する。このようにして、照射装置３内での電磁放射線源４の数を減らすことが可能である。

さらに、図２に示される照射装置３は制御装置５を有する。制御装置５は、電磁放射線源４と、物体１１上に配置された温度センサ６と、結合されている。制御装置５は、温度センサ６から物体１１の温度の測定値を獲得し、物体１１の検知された温度に従って、電磁放射線源４の放射電力を制御する。予め設定された温度値を超える測定値が検知される場合には、制御装置５は、電磁放射線源４を停止する。予め設定された温度を下回る場合には、制御装置５は、電磁放射線源４を再び作動させる。このようにして、粉体塗料の粒子を架橋させるための電力が、非常に厳密に調整されうる。

当然のことながら、開ループ制御の代わりに、連続的な閉ループ制御を利用することが可能である。このために、電磁放射線源４の放射電力を連続的に調整することが可能なＰＩＤ（比例・積分・微分）制御回路が利用される。

温度センサ６は、例えば、塗装される膜の裏側に配置することが可能である。温度センサ６として、例えば、半導体温度センサ、ＮＴＣサーミスタ、ＰＴＣサーミスタ、又は、熱電対、又は、水晶振動子を利用してもよい。

更に、図２では、照射装置３のチャンバ１８内にプロセスガス装置８が設けられている。プロセスガス装置８は、プロセスガス、例えば、アルゴン又は窒素をチャンバ１８に供給することが可能である。このようにして、物体１１上に非常に均一な粉体塗料層を形成することが可能である。追加的に、照射装置３内に、換気、脱水、又は通風のための更なる装置を設けてもよい。

図３は、粉体塗装装置１の概略図を示している。符号１８が付された領域内では、未だ塗装されていない部材が装置１に収容される。領域１３内では、塗装される物体１１の前処理が行われる。例えば、物体１１の表面の酷い汚れが洗浄され、表面が溶剤によって脱脂される。領域１４内では、物体１１が一時的に乾燥される。領域１４の横の右側には塗布装置２が示されている。塗布装置２内では、物体１１の、塗装される領域に粉体塗料が塗布される。このために、塗布装置２内に溶射機９が設けられる。続いて、物体１１が照射装置３へと案内される。照射装置３内では、物体の塗装される領域の粉体塗料が、物体の粉体塗料で塗装された領域へと電磁放射線を方向づけるよう構成された電磁放射線源によって架橋される。

領域１５内では、例えば、物体１１の後処理が行われる。例えば、領域１５内では粉体塗料が硬化される。領域１７内では、塗装された物体１１をプロセス連鎖から外すことが可能である。

図４は、粉体塗装方法の概略的なフロー図を示している。ステップＳ１で、塗装される物体が準備される。ステップＳ２で、粉体塗料が、物体の塗装される領域に塗布される。ステップＳ３で、電磁放射線によって粉体塗料の架橋が行われる。

本発明は、好適な実施例を用いて上述のように遺漏なく記載されたが、本発明は、当該実施例に限定されるものではなく、多様な形態に修正が可能である。

本発明によれば、請求項１の特徴を備えた物体に塗装する粉体塗装装置と、請求項９の特徴を備えた物体に塗装する粉体塗装装置と、が提供される。

Claims (8)

1. 物体（１１）に塗装する粉体塗装装置（１）であって、
   前記物体（１１）の塗装される領域に粉体塗料を塗布するよう構成された塗布装置（２）と、
   少なくとも電磁放射線源（４）を有し、前記物体（１１）の、粉体塗料が塗装された領域へと電磁放射線を方向付け、これにより、前記塗装された領域で前記粉体塗料を架橋させるよう構成された照射装置（３）と、
   を備える粉体塗装装置（１）。
2. 前記電磁放射線は、前記粉体塗料を架橋させるために、前記塗装された物体に対して選択的に前記粉体塗料を加熱するように選択される、請求項１に記載の粉体塗装装置（１）。
3. 前記線源（４）は、レーザ、特にダイオードレーザである、請求項１又は２に記載の粉体塗装装置（１）。
4. 前記線源（４）、及び、塗装される前記物体（１１）上に配置された温度センサ（６）と結合された制御装置（５）が設けられ、前記線源（１０）の放射電力は、前記温度センサ（６）により検知された温度に従って開ループ制御又は閉ループ制御が可能である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の粉体塗装装置（１）。
5. 前記線源（４）の前記電磁放射線（１０）を、前記物体（１１）の前記塗装される領域へと偏向するよう設計された偏向装置（７）が設けられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の粉体塗装装置（１）。
6. 前記線源（４）の波長は、前記制御装置（５）によって調整可能である、請求項４又は５のいずれか１項に記載の粉体塗装装置（１）。
7. 前記粉体塗装装置（１）内へとプロセスガスを供給するよう構成されたプロセスガス装置（８）が設けられる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の粉体塗装装置（１）。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の粉体塗装装置（１）を用いて物体（１１）に塗装する粉体塗装方法であって、以下の処理ステップ、すなわち、
   （ａ）物体（１１）を準備するステップと、
   （ｂ）前記塗布装置（２）を用いて前記物体（１１）の塗装される領域に粉体塗料を塗布するステップと、
   （ｃ）前記照射装置（３）を用いて電磁放射線（１０）によって前記粉体塗料を架橋させるステップと、
   を含む、粉体塗装方法。
   

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