コーティング装置は、現代の工業生産システムに不可欠かつ重要な構成要素です。自動車、家電、金物、造船、エンジニアリング機械、家具、鉄道輸送などの業界で広く利用されています。その主な役割は、ワークピースの表面にコーティング剤を均一に塗布し、保護性、美観、機能性を兼ね備えたコーティングを形成することです。コーティング工程では、気流、液体、粉末、化学反応、高温乾燥、腐食性物質といった複雑な作業条件が伴うため、コーティング装置の製造に使用される材料は、長期にわたる安定した動作、高品質のコーティング、そして運用安全性を確保するために、信頼性が高く、適応性に優れたものでなければなりません。
コーティング設備の適切な材料選定には、エンジニアが様々な材料の性能特性を十分に理解し、設備の動作環境、プロセス要件、経済性などを考慮した総合的な判断が必要です。コーティング生産ラインメーカーは、コーティング設備の機能構造に基づき、共通部品の負荷と材料要件を分析し、コーティング設備における様々な材料の適用性、長所と短所を検討し、材料選定に関する包括的な戦略と開発動向を提案します。
I. コーティング装置の基本構造と主要コンポーネント
塗装設備は、一般的に前処理システム、塗料供給システム、噴霧装置、搬送システム、乾燥装置、回収システム、換気・排気システム、制御システムなどから構成されています。構造は複雑で、動作環境も多岐にわたります。各システムはそれぞれ異なる機能を果たし、必要な材料も異なります。
前処理システムには、高温、高湿度、および強力な腐食性化学物質が使用されます。
噴霧システムには、高速気流、高電圧静電気、および放電の危険が伴います。
コンベア システムはワークピースの重量に耐え、長期間にわたって稼働する必要があります。
乾燥装置には高温加熱と熱膨張の問題が伴います。
換気システムには、耐腐食性と耐老化性を備えたパイプとファン構造が必要です。
廃ガス処理およびコーティング回収システムは、可燃性、爆発性、または腐食性の高いガスや粉塵を処理する必要があります。
したがって、材料の選択は、画一的なアプローチではなく、各機能領域の特定の作業条件に合わせて行う必要があります。
II. コーティング装置における材料選定の基本原則
さまざまな部品の材料を選択するときは、次の基本原則に従う必要があります。
1耐食性を優先
コーティング工程では、酸性およびアルカリ性溶液、有機溶剤、コーティング剤、洗浄剤などの腐食性媒体が頻繁に使用されるため、錆、穴あき、構造劣化を防ぐために、材料は優れた耐化学腐食性を備えている必要があります。
2高温耐性または熱安定性
高温の乾燥室や焼結炉で稼働する部品は、温度変化や熱衝撃に対応するために、高温強度、良好な熱膨張係数の適合性、耐熱老化性を備えている必要があります。
3機械的強度と剛性
構造ベアリング部品、昇降システム、トラック、コンベアは、変形のない安定した動作を確保するために十分な強度と耐疲労性を備えている必要があります。
4.滑らかな表面と簡単なお手入れ
コーティング装置はコーティング剤、ほこり、その他の汚染物質による汚染を受けやすいため、メンテナンスを容易にするために、材料は表面が滑らかで、接着抵抗が良好で、洗浄しやすい性質を備えている必要があります。
5優れた加工性と組み立て性
材料は、切断、溶接、曲げ、打ち抜き、その他の機械加工が容易で、複雑な装置構造の製造および組み立てに適応できるものでなければなりません。
6耐摩耗性と長寿命
頻繁に動作したり、摩擦接触する部品は、耐用年数を延ばし、メンテナンス頻度を減らすために、優れた耐摩耗性を備えている必要があります。
7.電気絶縁または導電性の要件
静電噴霧装置の場合、材料には優れた電気絶縁性が必要です。一方、接地保護装置には優れた電気伝導性を持つ材料が必要です。
III. コーティング装置の主要部品の材料選定に関する分析
1.前処理システム（脱脂、錆除去、リン酸塩処理など）
前処理システムでは、高温の酸性またはアルカリ性液体を用いたワークピース表面の化学処理が必要となることがよくあります。この環境は非常に腐食性が高いため、材料の選定は特に重要になります。
材料の推奨事項:
ステンレス鋼 304/316: 耐酸性、耐アルカリ性、耐腐食性に優れ、タンクやパイプのリン酸塩処理や脱脂によく使用されます。
プラスチックライニング鋼板（PP、PVC、PEなど）：酸性度の高い環境に適しており、比較的低コストで優れた耐腐食性を備えています。チタン合金またはFRP：腐食性が高く高温の環境でも優れた性能を発揮しますが、コストは高くなります。
2. スプレーシステム（自動スプレーガン、スプレーブース）
スプレー装置の鍵は、塗料を霧化すること、流れを制御すること、塗料の蓄積と静電放電のリスクを防ぐことです。
材料の推奨事項:
アルミニウム合金またはステンレス鋼: スプレーガンのハウジングと内部チャネルに使用され、優れた耐腐食性と軽量性を備えています。
エンジニアリングプラスチック（例：POM、PTFE）：塗料の固まりや詰まりを防ぐため、フロー部品のコーティングに使用されます。帯電防止複合材料：スプレーブースの壁面に使用され、火花や爆発につながる静電気の蓄積を防ぎます。
3. コンベア システム (トラック、吊り下げシステム、チェーン) コーティング ラインでは、重い荷重に耐え、長時間稼働するチェーン コンベアや地上ローラー コンベアがよく使用されます。
材料の推奨事項:
合金鋼または熱処理鋼: 強度が高く、耐摩耗性に優れたスプロケット、チェーン、トラックなどに使用されます。
低合金耐摩耗鋼: 旋回線や傾斜部など、摩耗が激しい場所に適しています。
高強度エンジニアリングプラスチックスライダー: 摩擦低減および緩衝システムに使用され、ノイズを低減し、スムーズな操作性を向上させます。
4.乾燥設備（熱風炉、乾燥ボックス）乾燥エリアでは、金属の熱安定性に対する要求が高く、150℃～300℃以上の温度で連続運転する必要があります。
材料の推奨事項: 耐熱ステンレス鋼 (例: 310S):
変形や酸化がなく高温に耐えます。
炭素鋼 + 高温コーティング: 中温から低温の乾燥トンネルに適しており、コスト効率は良いですが、寿命は若干短くなります。
耐火繊維断熱層: 内部壁断熱に使用され、熱損失を減らし、エネルギー効率を向上させます。
5.換気・排気システム
空気の流れを制御し、有毒物質や有害物質の拡散を防ぎ、清潔な作業場と作業者の安全を確保するために使用されます。
材料の推奨事項:
PVC または PP ダクト: 酸およびアルカリガスの腐食に耐性があり、酸性ミストおよびアルカリ性ミストの排気によく使用されます。
ステンレス製ダクト:高温ガスや塗料溶剤を含むガスの輸送に使用します。
グラスファイバー製ファンインペラー: 軽量で耐腐食性があり、化学コーティング環境に適しています。
6.回収・排ガス処理装置
粉体塗装および溶剤塗装プロセスでは、粉塵や揮発性有機化合物 (VOC) が発生するため、回収と精製が必要です。
材料の推奨事項:
スプレーコーティング＋防錆コーティングを施した炭素鋼：回収容器や除塵室に使用でき、コスト効率に優れています。ステンレス鋼製フィルターシェル：溶剤濃度が高く、有機腐食が激しい環境に適しています。
活性炭容器および触媒燃焼装置: 高温反応を伴うため、耐高温性の金属またはセラミックが必要です。
IV. 材料選択における環境と安全の要因
コーティング工場では、次のようなリスクに直面することがよくあります。
有機溶剤の可燃性と爆発: 材料は帯電防止性と耐火花性を備え、信頼性の高い接地接続を備えている必要があります。
粉塵爆発の危険性: 特に密閉された空間では、粉塵が蓄積したり発火したりしやすい材料を避けてください。
厳格な VOC 排出制御: 材料の選択では環境の持続可能性を考慮し、二次汚染を回避する必要があります。
高湿度または腐食性ガス: 機器のメンテナンス頻度を減らすために、酸化防止、腐食防止、耐候性のある材料を使用します。
コーティング生産ラインメーカーは、設計時に、頻繁な交換や安全上の危険を回避するために、材料の選択、構造設計、安全基準、および動作条件を考慮する必要があります。
V. 材料選択における経済性とメンテナンスの考慮
コーティング装置の製造において、すべての部品に高価な高性能材料が必要なわけではありません。合理的な材料勾配構成が、コストを抑え、性能を確保する鍵となります。
重要でない領域では、コスト効率の高い炭素鋼または通常のプラスチックを選択できます。
腐食性や高温性の高い場所では、信頼性の高い耐腐食性と高温性を備えた材料を使用する必要があります。
摩耗頻度の高い部品には、交換可能な耐摩耗部品を使用することで、メンテナンス効率を高めることができます。
表面処理技術（スプレー、防錆コーティング、電気メッキ、酸化など）は、一般的な材料の性能を大幅に向上させ、一部の高価な原材料を置き換えることができます。
VI. 将来の開発動向と材料革新の方向性
産業オートメーション、環境規制、持続可能な製造の進歩に伴い、コーティング装置の材料選択は新たな課題に直面しています。
環境に優しい素材
VOC排出量が少なく、リサイクル可能で、毒性のない新しい金属や非金属が主流になるでしょう。
高性能複合材料
ガラス繊維強化プラスチック、炭素繊維複合材などの使用により、軽量化、耐腐食性、構造強度の相乗的な向上を実現します。
スマートマテリアルアプリケーション
「スマートマテリアル”温度センサー、電気誘導、自己修復機能を備えた技術がコーティング装置に徐々に適用され、自動化レベルと障害予測能力が向上します。
コーティング技術と表面工学の最適化
レーザークラッディング、プラズマ溶射などの技術により、一般的な材料の表面性能が向上し、材料コストが削減されるとともに、耐用年数が延長されます。
投稿日時: 2025年9月15日
