JP2005262011A

JP2005262011A - 高粘度材料の塗布装置

Info

Publication number: JP2005262011A
Application number: JP2004074764A
Authority: JP
Inventors: Masaki Ukai; 正樹鵜飼; Koichiro Masunaga; 孝一郎増永; Takayuki Oki; 隆行大木
Original assignee: Sunstar Engineering Inc
Current assignee: Sunstar Engineering Inc
Priority date: 2004-03-16
Filing date: 2004-03-16
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】本発明は、高粘度材料の塗布量や塗布形状の均一化を含め精度の高い塗布を行うことができる塗布装置を提供する。
【解決手段】本発明の塗布装置は、高粘度材料をホース１および定流量ポンプ２を介して塗布ガン３に供給し、次いで該塗布ガン３のスリットノズルから被塗物に帯状に塗布するための装置であって、（ｉ）上記塗布と同時もしくは直後に帯状の高粘度材料に気体を噴射して定着せしめる手段を塗布ガン３に付設したこと；（ii）上記定流量ポンプ２の塗布開始時の吐出側のホース１内の測定圧力値を、予め設定した予圧目標値に調整するため、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラー）５を介して定流量ポンプ２の自動切換運転を可能ならしめる予圧制御手段を設けたこと；（iii）上記スリットノズルは、放射状の導入通路１０に連通する、導入口１１から導出口１２へ一定の平行幅Ｗに延びかつ一定の間隙幅Ｓを持つノズル通路１３を有する平行ノズルであることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は高粘度材料の塗布装置、更に詳しくは、高粘度材料、たとえば塗布型板金補強材を自動車車体板金に対し、その安定した補強効果を得るため、塗布量（または塗布厚）や塗布形状の均一化を含め精度の高い塗布を行なうことができる塗布装置に関する。

背景技術と発明が解決しようとする課題

この種自動車車体板金への補強効果は、自動車車体の軽量化に伴い薄厚にした車体板金の張り剛性や耐デント性の確保のため、あるいは衝突安全性のためのもので、この補強効果には通常、高粘度粘調物である補強材を（一般にヒートホース等により加温下で）塗布ガンに供給し、次いで該塗布ガンのスリットノズルから車体板金に帯状（もしくはビード状）に塗布した後、加熱硬化に付して、所望の補強材層を形成することによって達成される。

しかしながら、かかる塗布工程において、
ｉ）たとえば車体板金の傾斜面、垂直面や天井面に塗布する場合、帯状に塗布した補強材の自重により、縁部からハガレ（または浮き）が生じたりすることが少なくなく；また塗布量の均一化のため、定量吐出性の良好な定流量ポンプが用いられているが、特に塗布始動時に
ii）吐出量の変動が起こり、これによって塗布量（塗布厚）が一定せず、補強材の硬化収縮によって板金を引っ張り、その表面に歪を生じさせる傾向がより大となり；あるいは
iii）塗布形状（帯状）が一定せず、塗布ビードエッジ部の防錆性の低下、補強性の低下、表面外観に支障を来たす
といった課題が残されていた。
このようにかかる塗布型板金補強材の塗布において、塗布量や塗布形状のバラツキは、補強効果や硬化後の歪に影響を与えるため、一般的な接着剤やシーリング材などよりも、高い塗布精度が要求される。

なお、先行技術として、上記課題（ii）,（iii）に関し、たとえば
ノズルからの吐出圧力を調整して粘性材料の吐出量を調整する圧力調整バルブと、吐出圧力を検出する圧力センサを塗布ガンに設けた粘性材料の塗布装置（特許文献１参照）;
補強材をビード形状に塗布する塗布ガンにおいて、そのノズル部先端に補強材の断面形状を調整するビード形状調整治具を設けた塗布ガン（特許文献２参照）
が提案されている。

特開平５−２９３４１３号公報（１頁）特開平７−２５６１７９号公報（１頁）

本発明者らは、かかる先行技術とは異なる手段により、前記課題（ｉ）〜（iii）を達成せしめんがために鋭意研究を進めたところ、
先ず（ｉ）のハガレ（浮き）の防止については、高粘度材料の塗布と同時もしくは直後に気体を噴射して定着せしめる手段を設けたことにより；
（ii）の吐出量の変動防止については、塗布開始時の定流量ポンプの吐出側のホース内の圧力を所定目標値に調整するため、定流量ポンプの自動切換運転を可能ならしめる手段を設けたことにより；
（iii）の塗布形状の維持については、塗布ガンのスリットノズル自体を特殊な形状とすることによって、それぞれ達成しうることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は、高粘度材料をホース１および定流量ポンプ２を介して塗布ガン３に供給し、次いで該塗布ガン３のスリットノズルから被塗物に帯状に塗布するための装置であって、
（ｉ）上記塗布と同時もしくは直後に帯状の高粘度材料に気体を噴射して定着せしめる手段を塗布ガン３に付設したこと；
（ii）上記定流量ポンプ２の吐出側のホース１内の塗布開始時の測定圧力値を、予め設定した予圧目標値に調整するため、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラー）５を介して定流量ポンプ２の自動切換運転を可能ならしめる予圧制御手段を設けたこと；
（iii）上記スリットノズルは、放射状の導入通路１０に連通する、導入口１１から導出口１２へ一定の平行幅Ｗに延びかつ一定の間隙幅Ｓを持つノズル通路１３を有する平行ノズルであること
を特徴とする高粘度材料の塗布装置を提供するものである。

本発明における高粘度材料は、上述の塗布型板金補強材に限らず、一般の接着剤、塗料、シーリング材、コーティング材、防音材、制振材等をも対象とする。なお、塗布型板金補強材としては、たとえば特開２００２−２２６９９５公報や特開２００３−１２７８９７公報に記載されるようなエポキシ樹脂やポリウレタン樹脂を主成分とするものが例示される。特に、液状エポキシ、潜在性硬化剤および特定量（２０〜５０重量％）のアスペクト比（Ｌ／Ｄ）５以上の無機質充填剤を含有する補強材が好適である。

本発明における被塗物は、特にその種類に制限はなく、たとえば上記塗布型板金補強材が塗布される車体板金としては、ＳＰＣ鋼板、電気亜鉛メッキ鋼板、溶融亜鉛メッキ鋼板、有機系表面処理鋼板、合金化亜鉛メッキ鋼板、亜鉛−ニッケル合金メッキ鋼板、錫−鉛メッキ鋼板、カチオン系電着塗装鋼板、アルミニウム板、マグネシウム板等が包含される。

以下、本発明の塗布装置並びに該装置を用いる塗布方法について、図面に基づき詳述する。
本発明の塗布装置は、図１にも示されるように、高粘度材料、たとえば塗布型板金補強材（以下、単に補強材と云う）の供給装置（図示せず）に接続して、該補強材を供給するためのホース１(一般に３５〜６０℃の加温下で供給するためのヒートホースであることが好ましい）、定流量ポンプ２およびスリットノズル（図示せず）を備えた塗布ガン３で基本的に構成され、スリットノズルから加温状態の補強材を車体板金に帯状に塗布する。この場合、ロボットによる自動塗布が好ましい。

ここで、先ず第１の特徴である気体の噴射手段は、塗布ガン３に付設され、塗布された帯状の補強材に気体を噴射して圧着せしめ、該補強材が車体板金に対し強固に定着するようになっている。これによって、垂直面や天井面に塗布した場合にも、ハガレや浮きを未然に防止することができる。なお、使用する気体としては空気の使用が一般的で好ましいが、これ以外に加熱あるいは冷却した空気、乾燥空気、窒素等の不活性ガスも使用可能である。
また、噴射方法としては、圧縮された気体を噴射する方法や、プロペラやファン等を用いて気体を送風することで噴射する方法などが使用できるが、圧縮空気を噴射する手段が最も好ましい。

また、気体の噴射角度は塗布ノズルに対し１５〜８５°が好ましく、３０〜６０°が特に好ましい。気体の噴射圧力は０．５〜５ＭＰａが好ましく、１〜４ＭＰａが特に好ましい。噴射圧力が０．５ＭＰａ未満だと高粘度材料の定着効果が低くなる傾向にあり、５ＭＰａを越えると高粘度材料の変形が生じ易くなる傾向にある。
また、気体の噴射には、端部の定着性を良くするため、帯状に吐出された高粘度材料と同じ幅もしくはそれ以上の幅に渡り気体を噴射できるエアーノズルの使用が好ましい。

次に第２の特徴である上記予圧制御手段およびその作用について、図１に基づき説明する。
該予圧制御手段は、定流量ポンプ２の吐出側のホース１内の塗布開始時の圧力を測定する圧力伝送器４と、ＰＬＣ（Programmable Logic Controllerの略で、プログラマブルコントローラーと称す）５で構成される。

すなわち、圧力伝送器４で測定した圧力値は、ＰＬＣ５に送られ、ここで、予め設定した予圧目標値と比較され、該予圧目標値に対する過不足が判定される。
過剰のときは逆回転信号が、不足のときは正回転信号がそれぞれ、ＰＬＣ５から定流量ポンプ２へ送られ、定流量ポンプ２は予め設定された速度にて正回転又は逆回転動作を行なう。
そして、ホース内の圧力が予圧目標値と等しくなるように調整されると、ＰＬＣ５から定流量ポンプ２への運転信号は停止される。このようにＰＬＣ５の命令によって、定流量ポンプ２の自動切換運転が可能となる。
なお、ホース１は、高粘度材料を３５〜６０℃の範囲で一定温度に加温できるヒートホースであることが好ましい。高粘度材料の粘度を一定とすることで塗布量が外気温の影響をも受けず、また、材料粘度が低くなることで定流量ポンプ２の負荷を低減できるからである。

（Ａ）塗布開始時の予圧制御をしない場合と、（Ｂ）塗布開始時の予圧制御を行なった場合の、塗布状態を図２に示す。特に（Ａ）は、端部の材料が厚くなり、外板歪を誘発する。
なお、上記圧力が低いと、塗布量不足から定着不良となり、垂れによる汚れ、電着塗装不良の要因、かつ発錆の誘因となる。逆に高いと、塗布量増から厚み過多になり、歪が生じて外観不良となる。

最後に第３の特徴である上記塗布ガン３に用いるスリットノズルの特殊形状について、その一例を図３および４に示す。
図３において、該スリットノズルを二つに分割してその内部構造が示されている。そして、図３のスリットノズルは、図４の（Ａ）および（Ｂ）で示されるように、放射状の導入通路１０に連通する、導入口１１から導出口１２へ一定の平行幅Ｗ（好ましくは１０〜１００ｍｍ）に延びかつ一定の間隙幅Ｓ（好ましくは０．５〜５ｍｍ）を持つノズル通路１３（導入口１１から導出口１２への長さＬは、好ましくは５ｍｍ〜３０ｍｍ、さらに好ましくは８〜２０ｍｍ）を有する平行ノズルである。特にＬが５ｍｍ未満もしくは３０ｍｍを超える場合はいずれも、ノズル口の中心部からの吐出圧が両端部に比し片寄って高くなり、均一正常な塗布が得られなくなる傾向にある。
なお、該スリットノズルは前述のホースと同様、高粘度材料を３５〜６０℃の範囲で一定温度に加温できるヒートノズルであることが好ましい。

また、該ノズルのスリット口としては、図５の（Ａ）の形状、あるいは同（Ｂ）の如く、両側部の一部を切欠した形状、または同（Ｃ）の如く、楕円形状であってもよい。特に（Ｂ）、（Ｃ）の場合、１サイクル（予圧→塗布開始→塗布終了→予圧、のサイクルを繰り返す場合において、最初の予圧開始から次の予圧開始前までを１サイクルとする）毎の塗布幅の一部（上記切欠部あるいは楕円端部）を重ねて塗布するのに好適である。
このように特殊形状のスリットノズルを使用すれば、常に一定形状の、すなわち、図５に示されるようなスリット口に対応した塗布物が得られることになる。

このように本発明によって、所定の被塗物、たとえば車体板金に対し補強材を塗布した後、焼付条件（一般に１４０〜２２０℃×１０〜６０分）で加熱硬化させて、均一厚および形状の補強材層を形成することにより、補強板金構造体が得られる。

次に実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
実施例１
（１）塗布装置
図１の予圧制御手段を配設した装置において、塗布ガン３に、圧縮空気の噴射手段を一体に付設し、かつスリットノズルとして図３〜４に示される、Ｗ＝３０ｍｍ、Ｓ＝１．０ｍｍおよびＬ＝１１ｍｍの平行ノズル（高粘度材料を４０℃に調温できるヒートノズル）を取付けた、ロボットによる自動塗布装置を、下記の方法に使用する。
（２）塗布方法
被塗物としてＳＰＣ鋼板の自動車車体板金および高粘度材料として４０℃に調温したサンスター技研（株）製「ペンギンスティフナー＃１１９０」（塗布型板金補強材）を用い、ヒートホース１内の塗布開始時の圧力を予圧目標値６ＭＰａに調整してから、吐出量１２００cc／min、塗布速度４００ｍｍ／ｓｅｃにてロボットによる自動塗布および圧縮空気の噴射を行なう。
なお、圧縮空気の噴射は図６に示す要領で実施する。すなわち、被塗物に矢印方向へ高粘度材料を塗布するスリットノズルに対して４５°の角度で取り付けたエアーノズル（（株）いけうち製「タイフージェット」、外形３８×６５×８ｍｍ）を通して、３．５ＭＰａに調圧した圧縮空気を噴射して、塗布型板金補強材を自動車車体板金に定着せしめる。
次いで、１７０℃×２０分の焼付条件で加熱硬化を行って、均一正常な補強材層を形成し、自動車車体板金の補強板金構造体を得る。

本発明装置の基本構造および予圧制御手段を説明するための簡略図である。（Ａ）は塗布開始時の予圧制御をしない場合、（Ｂ）は塗布開始時の予圧制御を行った場合の塗布状態を示す概要図である。特殊形状スリットノズルの一例の内部構造を示す斜視図である。（Ａ）は図３のスリットノズルの横断面図、（Ｂ）は同ノズルの縦断面図である。（Ａ）は図３のスリットノズルのスリット口、（Ｂ）および（Ｃ）はそれぞれ他のスリット口を示す正面図である。気体の噴射手段による高粘度材料の定着状態を示す概要図である。

符号の説明

１ホース
２定流量ポンプ
３塗布ガン
４圧力伝送器
５ＰＬＣ

Claims

高粘度材料をホース１および定流量ポンプ２を介して塗布ガン３に供給し、次いで該塗布ガン３のスリットノズルから被塗物に帯状に塗布するための装置であって、上記塗布と同時もしくは直後に帯状の高粘度材料に気体を噴射して定着せしめる手段を塗布ガン３に付設したことを特徴とする高粘度材料の塗布装置。
高粘度材料をホース１および定流量ポンプ２を介して塗布ガン３に供給し、次いで該塗布ガン３のスリットノズルから被塗布物に帯状に塗布するための装置であって、上記定流量ポンプ２の吐出側のヒートホース１内の測定圧力値を、予め設定した予圧目標値に調整するため、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラー）５を介して定流量ポンプ２の自動切換運転を可能ならしめる予圧制御手段を設けたことを特徴とする高粘度材料の塗布装置。
高粘度材料をホース１および定流量ポンプ２を介して塗布ガン３に供給し、次いで該塗布ガン３のスリットノズルから被塗物に帯状に塗布するための装置であって、
上記スリットノズルは、放射状の導入通路１０に連通する、導入口１１から導出口１２へ一定の平行幅Ｗに延びかつ一定の間隙幅Ｓを持つノズル通路１３を有する平行ノズルであることを特徴とする高粘度材料の塗布装置。
平行ノズルにおける、Ｗが１０〜１００ｍｍ、Ｓが０．５〜５ｍｍ、および導入口１１から導出口１２への長さＬが５〜３０ｍｍである請求項３に記載の塗布装置。
高粘度材料をホース１および定流量ポンプ２を介して塗布ガン３に供給し、次いで該塗布ガン３のスリットノズルから被塗物に帯状に塗布するための装置であって、
上記塗布と同時もしくは直後に帯状の高粘度材料に気体を噴射して定着せしめる手段を塗布ガン３に付設し；
上記定流量ポンプ２の吐出側のホース１内の測定圧力値を、予め設定した予圧目標値に調整するため、ＰＬＣ（プログラマブルコントローラー）５を介して定流量ポンプ２の自動切換運転を可能ならしめる予圧制御手段を設け；および
上記スリットノズルは、放射状の導入通路１０に連通する、導入口１１から導出口１２へ一定の平行幅Ｗに延びかつ一定の間隙幅Ｓを持つノズル通路１３を有する平行ノズルである
ことを特徴とする高粘度材料の塗布装置。
ロボットによる自動塗布を行なう請求項１乃至５のいずれか１つに記載の塗布装置。
請求項１乃至６のいずれか１つに記載の塗布装置を用いて、高粘度材料を被塗布物に帯状に塗布する方法。
高粘度材料が塗布型板金補強材で、被塗布物が自動車車体板金である請求項７に記載の塗布方法。
請求項８に記載の方法で塗布した後、補強材を加熱硬化させたことから得られる補強板金構造体。