JPH09511684A - 細長い部材を塗装する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この方法および装置は、粉末塗料によって高温の細長い部材を一様に塗装するものである。細長い部材および粉末は、一様な粉末塗膜を形成するのに役立つ静電荷を担持する。一つ実施例においては、この方法および装置は、窓線状体を引抜き成形ラインで直接一様に粉末塗装する。オンライン塗装は、線状体を高温に保つことと、線状体を静電的に荷電することとの組み合わせにより、線状体を効率的に製造することができる。高温の線状体の緊張によって狂いが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】 細長い部材を塗装する方法および装置 技術分野 本発明は、一定の横断面形状を有し、連続して前進する細長い部材の所定の表 面部分にわたって、塗料を所定厚さに塗布する方法および装置に関するものであ る。 背景技術 本発明は、窓を作るのに使用されるＦＲＰ引抜き成形線状体などの細長い部材 のすべてまたは一部に、ペンキなどの塗料を、所定の一定厚さに塗布することに 関している。細長い部材を引抜き成形する場合、引抜き成形と同時に或いは引抜 き成形とインラインで塗装する際に利点がある。米国特許第 4,681,722号を参照 されたい。 前進する細長い部材または線状体に、ペンキをオフラインで塗布する代表的な 装置は、スプレーガンおよびローラを有している。これらのオフライン装置では 、ペンキを十分な精度で塗布することができない。 米国特許第 4,883,690号に示される最近のオフライン開発は、塗装のため、前 進している細長い部材を受け入れるほぼ同線状であるガイドダイおよび塗装ダイ を使用する線状体塗装方法を開示している。この特許は、塗装ダイ用の液溜め部 が、ペンキを所望の圧力および量で送り出す定圧供給ポンプにより供給されるべ きことを教示している。液溜め部内の背圧は、液溜め部がマニフォールドとして 作用するように、高いレベルに維持される。液溜め部は、線状体および塗料通路 と直接接触している。 しかしながら、これらの装置を、一ステップだけさらに運び、線状体にオンラ インで、ペンキを塗布する必要がある。しかしながら、ほとんどのプラスチック 基質の熱歪み温度は、ある種の支持やバックアップなしには、粉末塗料に必要と される焼付または硬化サイクル温度、代表的には、１４９℃（３００°Ｆ）〜２ ０４℃（４００°Ｆ）に耐えられない。多くの線状体か、すべての表面における 全塗料付着量を必要するので、外部支持体は実用的でなく、使用する場合には、 線状体用の塗料を奪ってしまう。線状体または他の長い引抜き成形体の粉末塗料 は、代表的には、曲がりおよび歪みを防ぐために垂直位置で塗布され、硬化され る。この種類の塗装設備は購入したり、維持したり、支持したりするのが非常に 高価である。 発明の開示 これらの細長い部材を、オンラインで塗装するための静電的に電荷された粉末 塗装方法および装置を開発した。この開発によれば、窓の線状体に、たとえば、 引抜き成形ラインで、直接ペンキを塗布される。本発明においては、高温線状体 への粉末の熱吸着と、粉末塗料への静電吸着とが組み合わされている。線状体は 静電荷を運び、逆に、粉末は荷電されて吸着力を与える。また、熱が、粉末塗料 の流れを開始するのに役立つ。ＦＲＰ線状体の静電吸着または接地は、導電性表 面マットまたはベールを利用することにより達成される。トップコートアプリケ ータダイの部分で、さらに、接地が生ずる。 オフラインペンキ塗布の狂い、コストおよび二次操作をなくす本出願人の解決 策は、弓そりおよび狂いを除去するために、高温焼付中、引抜き成形線状体が緊 張下にある間、オンラインで粉末塗装することであった。また、本出願人の解決 策によれば、所望の任意の長さの線状体にペンキ塗布することができる。ファイ バガラス強化プラスチック基質に対する一貫した粉末塗料の付着を確保するため に、本出願人はインライン清浄および付着促進方法を使用した。本出願人が使用 した清浄設備は、高電圧コロナ放電ユニットであった。表面のコロナ処理は、基 質上の化学物質部分を酸化する。これにより、表面の表面エネルギを増大し、基 質に対する塗料の付着を向上させる。 ほとんどすべての粉末塗料塗布は、非常に良好の熱導体で、代表的には、非常 に密度が高く、高い加熱速度を示す金属基質に対してである。ＦＲＰ線状体は、 低い加熱速度を伴う断熱体として作用し、その横断面全体にわたって、あまり密 度が高くない。 トップコート硬化ダイの通常の機能は、約１４９℃（３００°Ｆ）〜１７７℃ （３５０°Ｆ）の温度でダイを出る硬化線状体を生成することにある。清浄プロ セスが必要とされる場合、トップコートダイの後に清浄プロセスが実施される。 １４９℃（３００°Ｆ）〜１７７℃（３５０°Ｆ）の温度の線状体が、粉末ブー スに入り、そこで、６０〜１００ＫＶでの単一または多数の静止摩擦電荷された あるいはコロナのユニットが粉末塗料を線状体に塗布する。一様な塗膜が塗布さ れたとき、線状体はオーブン（ＩＲまたは対流）を通過する。硬化温度は、線状 体がオーブンを出る前に硬化し終わるために、１４９℃（３００°Ｆ）〜２０４ ℃（４００°Ｆ）の範囲である。また、硬化の程度は、オーブンの長さおよびラ イン速度により制御される。このとき、粉末塗装された線状体は、水スプレー、 エアノズルあるいはエアナイフ吹出しにより、塗料特性に応じて、約３８℃（± ２２℃）〔１００°Ｆ（±４０°Ｆ）〕にまで冷却される。 図面の簡単な説明 第１図は、繊維ガラス構造部材により構成された二重釣り窓フレームおよびサ ッシの図面である。 第２図は、成形された繊維ガラス構造部材の拡大図である。 第３図は、本発明の塗装装置の概略ブロック図である。 第４図は、本発明の粉末ブースをより詳細に示す図面である。 発明を実施するための最良の態様 第１図は、フレーム１２と、線状構造部材で構成された上側および下側窓サッ シ１４、１６とを有する窓１０を示している。フレーム１２およびサッシ１４、 １６は、それぞれ、真っ直ぐな頂部材、底部材および両側部材を有している。各 サッシ１４、１６は、断熱ガラスユニット１８を備えたものとして、示されてい るが、代わりに、取外し可能な二重ガラス張りを使用してもよい。 第２図は、成形ファイバーガラス構造部材２０を示している。構造部材２０用 のコア２２は、フェノール─尿素ホルムアルデヒドなどの約２０重量％以下、好 ましくは、１４重量％のフェノール樹脂バインダによって含浸され、320.369kg/ m³（20ポンド／立方フィート）未満、好ましくは、96.111〜128.148kg/m³（６〜 ８ポンド／立方フィート）の密度および適切な厚さに成形硬化されたガラスウー ルを含んだガラスファイバボードである。このボードは、両端に適切に溝が付け られており、適切な矩形横断面のコア２２に滑り入れられている。ケーシ ングがコア２２を包囲しており、このケーシングは、樹脂３２を含浸したマット ２６、２８およびロービング３０を備えている。ケーシングは、強化された高品 質で空隙のない表面仕上げ材を有するコア２２まわりのカバーを提供している。 一般に、マット２６はポリエステルベールであり、マット２８は連続したガラス ストランドマットであり、樹脂３２はポリエステル樹脂である。マット２６は接 地可能な導電性ベールである。 構造部材２０は、引抜き成形など、任意の連続法により製造することができる 。連続した細長い部材を製造する好適な方法および装置は、米国特許第 4,681,7 22号によって開示されている。たとえば、本発明にかかる塗装装置は、米国特許 第 4,681,722号の図１の装置に組み込まれている。好ましくは、本発明の塗装装 置は、米国特許第 4,681,722号の図１の樹脂硬化ダイ３８および冷却装置４０の 後に設けられる。 第３図に関しては、ウールコアはテーブル４０を通り、樹脂をウールコアに塗 布するプライマーダイ４２に達する。次いで、コアは点検テーブル４４を通り、 トップコート樹脂を塗布するためのコータダイ４６を通る。その後、コロナヘッ ド４８が線状体の表面エネルギを増大させる。次いで、オーブン５０、５０’が 線状体を最適な塗装温度まで加熱する。オーブン５０、５０’としては、赤外線 オーブンまたは強制高温空気もしくは加熱コイルを使用した燃焼型ヒータを使用 することができる。粉末塗装ブース５２によって、粉末塗料が線状体に塗布され る。オーブン５４、５４’により粉末塗料が硬化される。オーブン５４、５４’ 、５４”は：先に述べた加熱手段のいずれかを使用している。ステーション５６ において、線状体に、空気または水の噴霧することにより、冷却がされる。 第４図は、粉末塗装ブース５２をより詳細に示している。粉末ノズル６２がブ ース５２に一様な粉末を供給する。エアを、天井６６から下方に、ブース５２の 床６８に向けて下方に向ける。プレナム（図示せず）が、下方に向けられた空気 を供給する。ガン６４が静電荷を粉末塗料に与える。次いで、荷電された粉末塗 料は、接地されたベールマット２６によって、線状体に引付けられる。粉末塗料 は、ブース５２を通る線状体の全面に一様に集まる。線状体に付着しない過剰に 噴霧された粉末塗料はすべて、ブース５２の床６８の格子（図示せず）を通って 、 引き抜かれる。床６８の下方に設けられた粉末収集／回収装置（図示せず）によ り、過剰に噴霧された粉末が収集される。 以下に、本装置および方法につき、より詳細に説明を加える。赤外線（ＩＲ） オーブン５０は、線状体の温度を、粉末塗料の硬化温度以上でトラップされる揮 発物をすべて、ガス抜きできる２０４℃（４００°Ｆ）〜２１８℃（４２５°Ｆ ）まで上昇させる。対流オーブン５０’は、線状体の温度を、１７７℃（±６℃ ）〔３５０°Ｆ）（±１０°Ｆ）〕に保って、ブース５２内における線状体への 粉末塗布時点で、線状体の温度が、確実に、１６０℃（±６℃）〔３２０°Ｆ（ ±１０°Ｆ）〕になるようにする。 代表的な粉末塗布は、線状体から約７６ｍｍ（３インチ）の距離を置いた８つ の固定ノズル６２を備え、「スプレーリング」の概念を利用した単一の摩擦荷電 固定位置ガン６４によって実行される。ノズルは、ＰＶＣ管７０により、所定の 位置に保持される。表面積の増大した線状体の輪郭は、単一のガンあたり、さら にスプレーノズルを、あるいは、多数のガン上のより少ないスプレーノズル、あ るいは、これらの組み合わせを必要とすることになるであろう。 線状体の表面に接触する実質的にすべての粉末塗料が、高温の表面（１５４℃ 〜１６６℃（３１０°Ｆ〜３３０°Ｆ）に付着され、溶融状態に保たれて、振動 などに起因する塗装損失がなくされる。 周囲温度およびスプレーブースのエアの流れに起因して、ＩＲオーブン５４に 入る線状体の温度は、約１２１℃〜１２７℃（２５０°Ｆ〜２６０°Ｆ）にまで 降下する。使用されるある粉末塗料は、熱遮断添加剤を含有しており、この添加 剤は、塗料の硬化を開始させ、約１７１℃（３４０°Ｆ）で活性化され、塗料を １７７℃（３５０°Ｆ）以上の温度で硬化する。 ２つのＩＲオーブン５４、５４’はいくつかの機能を有している。これらのオ ーブンは、ゲル化あるいは塗料の硬化を開始されることなく、１７１℃〜１７７ ℃（３４０°Ｆ〜３５０°Ｆ）より低い温度で塗料を流出させ、一様にする高く 制御された加熱速度をもたらす。 ＩＲ才ーブン５４、５４’はまた、線状体の温度を急速に上昇させて、塗料を 開始温度に位置させ、対流オーブン５４”が最短オーブン長を使用することを可 能にする１７７℃（３５０°Ｆ）以上の線状体の温度を維持しなけらればならな いだけで済むように、硬化を開始させる。 対流オーブン５４”内にある間の線状体の代表的な表面温度は、１８５℃（± ８℃）〔３６５°Ｆ（±１５°Ｆ）〕である。これらの温度において、１．５２ 〜２．１３ｍ（５〜７フィート）／分の線速度で、塗料は完全に硬化する。 オーブン５４”の出口端部における線状体の温度は、代表的には、約１７７℃ （３５０°Ｆ）であり、十分に硬化されるものの、塗料は温度および摩耗によっ て損傷されるおそれがある。 １０℃〜２７℃（５０°Ｆ〜８０°Ｆ）の温度の冷却水は、線状体にミストス プレーされて、ステーション５６における冷却が開始される。線状体は、周囲の 空気および水で濡れた表面により、引き続き、冷却される。 線状体が、これを完全に取り囲むエアナイフ５８を通過するにつれて、最終的 な冷却および水乾燥除去が達成される。エアナイフ５８は、約１３８〜２７６ｋ Ｐａ（２０〜４０ｐｓｉ）の圧縮空気を使用している。エアナイフ５８を出る線 状体の温度は、代表的には、プラー６０あるいは切断鋸部でのクランプによって 損傷されることがない４９℃±１１℃〔１２０°Ｆ±２０°Ｆ〕である。 エアナイフ５８を用いないと、水が切断鋸をダメにして、パッキン材料に染み 込んで損傷させることになるのに対し、エアナイフ５８を用いると、線状体を完 全に乾燥することができるという他の利点があり、また、塗膜面にカビが生成し 、水の斑点が生ずる可能性をなくすという利点もある。 したがって、本発明は、粉末塗料を高温の一定断面の細長い部材の所定部分に わたって所定の厚さで塗布するための簡単な装置を提供する。細長い部材の接地 および粉末塗料の静電荷のため、塗料の実質的にすべてが部材に塗布されるか、 あるいは、オーバーフロー手段により回収される。また、静電荷は、部材に対し て一様な厚さの粉末塗膜を与える。本発明は、線状体を、引抜き成形法からプラ ーにより緊張下に保つことによって、狂いを防止することができる高温線状体の インライン塗装を提供する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．一定の横断面形状を有し、高温の前進する細長い部材に粉末塗料を塗布して 、分布させる装置において、 細長い部材に粉末塗料を塗布するための制御された領域を与える内部を有す るブースと、 細長い部材がブースに入る前に、細長い部材に対する付着力を向上させる手 段と、 前記細長い部材がブースに入る前に、前進する前記細長い部材を加熱する手 段と、 前記ブースの内部に設けられ、粉末塗料を供給する手段と、 ブースの内部を通して、エア流を供給する手段であって、前記エア流が、前 記粉末塗料に接触し、前記粉末塗料を細長い部材に接触するように向ける手段と 、 前記細長い部材と接触する前に、前記ブース内の粉末塗料に静電荷を与える 手段と、 前進する前記細長い部材を、緊張下に保つ手段と を備えたことを特徴とする装置。 ２．前記粉末塗料を供給する手段が粉末スプレーノズルであり、前記エア流を供 給する手段が空気ベントであることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ３．前記粉末塗料を供給する手段が、細長い部材の上方に位置しており、前記エ ア流を供給する手段が、前記粉末塗料を供給する手段の上方に位置し、エアを下 方に向けるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の装置。 ４．前記細長い部材に対する付着力を向上させる手段がコロナ放電ユニットであ ることを特徴とする請求項１に記載の装置。 ５．前記加熱手段が赤外線オーブンまたは高温空気対流オーブンであることを特 徴とする請求項１に記載の装置。 ６．前記細長い部材を緊張下に保つ手段が引抜き法からのプラーであることを特 徴とする請求項１に記載の装置。 ７．前記細長い部材がブースを離れた後、前記細長い部材を高温に保つ手段を備 えたことを特徴とする請求項１に記載の装置。 ８．一定の横断面形状を有し、高温の前進する細長い部材に粉末塗料を塗布する 方法において、 粉末塗料を細長い部材に塗布するための制御された領域をなす内部を有する ブースを用意し、 細長い部材が前記ブースに入る前に、前記細長い部材に静電荷を与え、 前記細長い部材が前記ブースに入る前に、前記細長い部材を加熱し、 粉末塗料を前記ブースの内部に供給し、 前記細長い部材と接触する前に、前記ブース内の前記粉末塗料を静電的に荷 電し、 前進する前記細長い部材を緊張下に保つ ことを特徴とする粉末塗料を塗布する方法。 ９．粉末塗料を前記ブースの内部へスプレーし、エア流を前記ブースの内部に吹 き込むことを特徴とする請求項８に記載の方法。 10．前記細長い部材が前記ブースに入る前に、コロナ電荷が前記細長い部材を清 浄することを特徴とする請求項８に記載の方法。 11．前記エアがブースの内部を通って流れ、前記エア流が下方を向いていること を特徴とする請求項８に記載の方法。 12．前記細長い部材が、前記細長い部材上に静電荷を担持させる導電性ベールを 有することを特徴とする請求項８に記載の方法。 13．前記細長い部材が、赤外線オーブンまたは高温空気対流オーブンにより加熱 されることを特徴とする請求項８に記載の方法。 14．前記細長い部材を１４９℃（３００°Ｆ）〜２０４℃（４００°Ｆ）の範囲 の温度まで加熱することを特徴とする請求項８に記載の方法。 15．前記細長い部材が、引抜き成形法からの引抜き手段により、緊張下に保たれ ることを特徴とする請求項８に記載の方法。 16．前記ブースを離れた後に、前記細長い部材が高温に保たれることを特徴とす る請求項８に記載の方法。