レッスン 11.2コーティング第 11 章 · コーティングと表面仕上げ

粉体塗装

帯電した乾いた粉が部品に付着し、オーブンで溶ける

粉体塗装は、乾いた色つきの粉を金属にスプレーし、焼き付けて、硬くなめらかな皮膜にする工程です。多くの自転車のフレーム、庭用の椅子、洗濯機が、この方法で仕上げられています。液体塗料より厚くて丈夫な塗膜になり、溶剤も使いません。

写真：Hardcoreraveman, Public domain, 提供： Wikimedia Commons

粉体塗装・ブース内での静電スプレーと、オーブンでの硬化丸数字は下のステップに対応しています。ブースの中では粉はまだゆるい粒ですが、オーブンの中で融合して 1 つの連続した膜になります。

しくみ

洗浄して前処理する。 部品は頭上のコンベヤーのフックに吊るされ、洗浄槽やスプレーの中を通ります。化成処理皮膜(化学浴でつくる、リン酸塩やジルコニウムの薄い層)が、粉の付着を助け、錆を遅らせます。そのあと部品を乾燥させます。
粉を流動化させて送る。 粉は、樹脂、顔料、硬化剤を細かく粉砕したもので、小麦粉ほどの細かさです。ホッパーの下から吹き上げる空気で、液体のように流れるようになり、ポンプがホースを通してガンに送ります。
粉を帯電させる。 ガンの先端にある電極は、通常数十キロボルトの高電圧で動きます。周りの空気を帯電させ、粉の粒は通過するときにマイナスの電荷を帯びます。
接地した部品にスプレーする。 部品はフックを通して接地(電気的に大地につなぐ)されているので、帯電した粒を引きつけます。粒は電気力線に沿って、縁をまわって裏側まで回り込み(回り込み)、こすった風船が壁にくっつくように付着します。
オーバースプレーを回収する。 外れた粒は回収装置(サイクロンとフィルター)に吸い込まれ、ホッパーに戻されます。回収を行えば、粉の 90% 以上が部品に付くことも多くあります。
オーブンで硬化させる。 約 160〜200 °C で 10〜20 分間加熱すると、粒が溶けて流れ合い、架橋(エポキシ接着剤が固まるときのように、永続的な化学結合ができる)します。部品はオーブンから出て冷え、取り扱える状態になります。

ほとんどの粉は熱硬化性(加熱すると永続的に固まるプラスチック)です。屋内の部品にはエポキシ、屋外の部品には日光に強いポリエステルが使われます。ナイロンのような熱可塑性の粉は、単に溶けて再び固まります。多くは、熱した部品を粉の流動床に浸して塗布します。

主なポイント

材料: エポキシ、ポリエステル、ハイブリッド、ポリウレタン、ナイロンの粉。部品は電気を通し、オーブンに耐えなければならないため、主に鋼とアルミニウムに施す
代表的な部品: 自転車のフレーム、庭用家具、家電のパネル、自動車のホイール、棚、窓枠
部品サイズ: 小さなブラケットから、長さ数メートルの部品まで。上限はオーブンで決まる
精度: 膜厚は通常 50〜100 µm で、液体塗料より均一さに劣る。約 40 µm より薄い塗膜は塗りにくい
表面仕上げ: 光沢、サテン、つや消しに加え、凹凸やメタリックの効果も。わずかなゆず肌はよくある
向いているロット数: 受託加工業の数個から、一日中動くコンベヤーラインまで
金型・設備コスト: 趣味用のガンと小型オーブンは数百ドル。前処理とオーブン付きの自動化ラインは、およそ数十万〜数百万ドル
速度: スプレーは 1 個あたり数秒から数分、硬化は約 10〜20 分。コンベヤーラインは部品を連続して運ぶ