JP2005512810A - 特にワニス塗装用の塗装設備および／または乾燥設備の構成要素を形成するエネルギートランスミッター - Google Patents

Abstract

本発明は特にワニス塗装用の塗装および／または乾燥設備２の構成要素を形成するエネルギートランスミッター１に関する。発明によると、エネルギートランスミッター１にはアンテナ要素としての少なくとも２つのトランスミッター平面要素１０が含まれる。各トランスミッター平面要素はガラス支持板１１を有し、その裏面１２は放射層１３を支持し、裏面の反対側となる自由な正面１７は、被乾燥物体すなわち塗装材料で塗布された構造要素３の外面の位置に向けられる。さらに、ガラス裏面１２に平行に間隔を置いてほぼ同じ大きさの金属製平面反射体２０を設ける。発明によると、各放射層１３はある周波数帯で電磁放射を照射するように構成され、その周波数帯は被乾燥物体すなわち塗装材料の赤外線領域における特有の固有周波数を少なくとも包含する。塗装材料の固有周波数が共鳴状態で励起するように、制御ユニット１６を使用して、放射層１３は一定の周波数帯で放射するようになる。

Description

本発明は請求項１の上位概念部に記載された、特にワニス塗装用の塗装設備および／または乾燥設備の構成要素を形成するエネルギートランスミッターに関する。

従来のワニス処理工程においては、粉状ワニス、充填剤、ベースとなるワニス、透明ワニスなどの約８０℃から約２００℃までの反応温度で溶融または乾燥する必要のある様々なワニス材料が複数の層に部分的に使用される。例えば、建造物、自動車車体、金属構造物などの多くの構造要素を連続してワニス塗装する一般的に知られた塗装設備においては、莫大なエネルギーコストと長い乾燥時間が必要となる従来の循環熱風式乾燥で実施されている。加熱要素で加熱された熱風がエネルギートランスミッターとして使用される。構造要素を乾燥トンネルを介して連続的に搬送するに際して、トンネル寸法は大きな複雑な建造物に対応して複雑な構造が要求される寸法となる。従来の循環熱風式乾燥による塗装設備やワニス塗装設備においては、別のエネルギートランスミッターと関連して多段階で行う方法も知られ、そのエネルギーで溶融および／または乾燥させるためにワニス塗装が行われる。

公知のワニス塗装設備（ＤＥ１９８５７９４０Ｃ１）においてはＵＶ／ＩＲ組合せ硬化法が使用され、硬化させるワニス材料をＩＲ放射とＵＶ放射で交互に連続した間隔で数回照射する。ワニス塗装補修によく使用される特別に高価なワニス材料がこのため必要となる。

また、ワニス乾燥のため二段階式乾燥方法が使用されたワニス塗装設備がＤＥ１９５０３７７５Ｃ１で知られ、エネルギートランスミッターとしての第１の乾燥段階では赤外線放射装置が使用される。この赤外線放射装置の問題は、放射強度とそれによる塗装材料への有効なエネルギー供給が距離の２乗に反比例して減少するということにある。そのため、赤外線放射装置の形状を被乾燥物体の輪郭に正確に合わせ、制御された調整装置を使用してロボット技術で外面への間隔を少なくすることで、距離がわずかな間隔に保持できて効果が高まる。これは、装置に相当の費用がかかることを意味する。このように、第１の乾燥段階においては、物体は接近する赤外線放射装置の場所に固定しなければならないので、特に構造の大きい構造要素は乾燥装置によって連続的に搬送するのは明らかに不可能となる。第２の乾燥室においては第２の乾燥段階としての後乾燥が固定の赤外線放射装置でほとんど実施されるので、相当の時間が再度必要となる。

また、赤外線放射装置だけが使用されるワニス塗装設備がＤＥ３８１４８７１Ａ１で知られ、１．０から４．０μｍの近赤外線（ＮＩＲ）の放射周波数で操作される。これにもまたエネルギー供給に関する前述の問題がある。さらに、ＩＲ放射が直接当たらないアンダーカット領域などの覆われた領域はわずかしか加熱硬化されないという問題もある。

以上を要約すると、従来知られた塗装設備およびワニス塗装設備では塗装材料を溶融および／または硬化させるのに非常に高いエネルギー出費と時間が必要になると断言することができる。この出費は、必要な高い温度を隣接する塗装材料が吸収できるように、塗装材料の支持体としての構造要素、特に周囲空気と同様に熱伝導の良好な金属構造要素自体も加熱しなければならないという事実にも基づいている。多量の材料を有する構造要素の場合は、エネルギーを多量に使用して加熱された構造要素は次の取り扱いのために時間をかけて再度冷却しなければならず、その際、積極的に冷却させるために再度高いエネルギー消費が必要となるという問題がさらに存在する。
ＤＥ１９８５７９４０Ｃ１ ＤＥ１９５０３７７５Ｃ１ ＤＥ３８１４８７１Ａ１

本発明の課題は処理エネルギーを大幅に節約するため、特にワニス塗装用の塗装設備および／または乾燥設備の構成要素を形成するエネルギートランスミッターを可能にすることにある。

この課題は請求項１に記載された特徴によって解決される。
請求項１によると、エネルギートランスミッターにはアンテナ要素として少なくとも２つのトランスミッター平面要素が含まれる。各トランスミッター平面要素はガラス支持板で構成され、このガラス支持板は、ガラス裏面で放射層を支持し、裏面の反対側となる自由面であるガラス正面は、被乾燥物体すなわち塗装材料で塗布された構造要素の外面の位置に向けられる。ガラス裏面にほぼ平行に間隔を保ち、少なくともその大きさの金属製の平面反射体が配置される。

それぞれの放射層は１つの周波数帯で電磁放射線を照射するように構成され、その周波数帯は被乾燥物体すなわち塗装材料の赤外線領域における特有の固有周波数を少なくとも包含する。このような分子の固有周波数は特に約１０^−９から１０^−１２ヘルツの赤外線領域に存在する。放射層は少なくとも１つの周波数帯で供給するため制御ユニットを使用して励起され、被乾燥物体すなわち塗装材料の固有周波数が共鳴状態に励起される。この場合、通常の共鳴プロセスにしたがい、高エネルギー密度でエネルギーを付与する放射周波数帯から、固有周波数に正確に対応する共鳴周波数を選択する配置にする。放射される周波数帯を測定技術で測定可能な、特にワニス材料の対応する固有周波数に調整することによって、高いエネルギー密度でこの材料にエネルギーを直接入力することが可能となり、隣接する周囲領域、特に構造要素の支持領域が高温に加熱されることがなく、加熱されたとしてもごくわずかである。さらに、従来のＩＲ放射装置とは対照的に、アンテナ要素として作用するエネルギートランスミッターの放射層の温度上昇は最小となる。塗装される構造要素が必然的に高温に加熱されることがないので、ワニス乾燥の後で、そうでなければ必要となる冷却プロセスが省略できるか、少なくともかなり減少できる。

全体として、エネルギーと時間出費をかなり減少させることになる塗装設備および／または乾燥設備を本発明によって構築することができる。
テストを広範囲に行った結果、特にトランスミッター平面要素の前述の構造を平面反射体や前述の放射方向と組合せることによって効果がかなり大きくなることが分かった。

請求項２に記載されたトランスミッター平面要素の具体的な配置では平面状のガラス平面は矩形または正方形に形成され、好ましくは互いに隣接する平面同士全体で、少なくとも１つの平面となるように配置される。これによって、効果的なエネルギー付与のために有利となる大面積の合計放射平面を有する簡単な構造物となる。トランスミッター平面要素の辺長さが約２０ｃｍから８０ｃｍ、好ましくは約４０ｃｍの場合、特に放射が有効になる。

請求項３に記載された特徴によって、正面が必要に応じて密閉され気密にされる。
請求項４に記載された特に好ましい形態では、トランスミッター平面要素の平面がトンネルの内壁を形成し、側壁および／または天井および／または床に配置される。このようなトンネルを通して特にワニス乾燥のための構造要素が自動的に搬送可能となる。

請求項５に記載された特徴によって、前述の周波数帯で多量に放射するのに適した放射層が請求される。請求項６にはさらに具体的で有利な実施形態が記載される。
請求項７によると、トランスミッター平面要素は放射層を設けたガラス裏面上の両側の領域にそれぞれ導電体を備え、すべてのトランスミッター平面要素は電気構成部品が含まれる制御ユニットの調和発信器に並列接続で結合される。調和発信器には電気構成部品が含まれ、制御振動を伴う制御の際に急峻な電流上昇速度となり、そのために高い調和比率を発生させるのに適する。この導電体は銅箔帯で形成されるのが好ましく、放射層と結合して容量性または誘導性となる。前述の特徴を有する電気構成部品としてトライアックまたは二重ＭＯＳＦＥＴまたは必要に応じては超高速スイッチが適している。放射層はこのような励起において周波数変換器の形で作用し、比較的小さな励起周波数で、前述の赤外線周波数帯を有する高い放射周波数となる。

請求項８に記載された実施形態によると、いくつかのトランスミッター平面要素はメガヘルツ範囲の周波数で励起可能とし、残りのトランスミッター平面要素はギガヘルツ範囲の周波数で励起可能とすることが提起される。それぞれの励起周波数に関する、より高い周波数への周波数変換器あるいは周波数倍率器としての放射層の前述の機能によって、具体的な適用が必要となる場合は、トランスミッター平面要素のこのような分割された励起で固有周波数範囲の広範な適用が可能となる。例えば、発明による共鳴目的に適し互いに比較的離れた固有周波数がともに含まれる混合材料を塗装材料として使用する場合がこれに該当する。

請求項９により平面反射体は負荷に耐えうる少なくとも１つの金属板で形成され、この金属板に絶縁要素を介してトランスミッター平面要素が支持される。最適な効果を得るためには、平面反射体とトランスミッター平面要素との間隔は約１ｃｍから１０ｃｍ、好ましくは約４ｃｍとする。この間隔は絶縁要素の対応する設計によって簡単に特定できる。このような配置により構造が簡単となりコストが低くなる。一方、平面反射体自体は電気的に取り付ける必要がなく、適切な支持構造物または支持壁に取り付けられる。このような配置では、放射層はトランスミッター平面要素と平面反射体の間の間隙に配置され、そのため乱暴な操作をしても機械的および場合によっては化学的影響から保護されるので好都合である。それに対し、外側に面する被覆されないガラス平面は敏感ではなく、また特に簡単に清浄に維持できる。このことは有効でトラブルのない放射にとって重要である。被覆されないガラス平面は、溶融および乾燥の際にワニス塗装設備で通常発生する化学物質、例えば溶剤蒸気などによっても影響を受けない。したがって、保守出費が少なく、トラブルがなくて、使用期間が長期となる。

さらに、請求項１０では、自動式で操作可能なワニス塗装設備が記載され、第１のステーションとしての第１の装置において、塗装材料は液状または粉状または粒状の形で塗布される。請求項１０により、公知の方法による静電気および／またはスプレイで実施できるので好都合である。第２のステーション内の第２の装置には前述のエネルギートランスミッターが含まれ、それによって塗装する必要のない材料、好ましくは粉状ワニス材料が溶融可能および／または乾燥可能となる。これによって、エネルギー出費が非常に少なく、操作時間が短縮された、完全で接着性の良好な塗装が達成できる。金属構造部分、自動車車体、または金属製建造物のような塗装される構造要素は、好ましくはトンネル式設備で例えばコンベアベルトのような搬送装置を使用して連続的または場合によっては循環的に自動搬送できる。

請求項１２によると、固有周波数が約１０００から１８００ｃｍ^−１の範囲にある粉状ワニスが最適なものとして記載され、これが請求項１３により金属材料の構造要素に塗布される。

図面に基づいて発明を詳細に説明する。
図１にワニス塗装用の塗装設備および乾燥設備２の構造要素を形成するエネルギートランスミッター１の概略斜視図を示す。この塗装設備および乾燥設備２には図示しない第１のステーションに、塗装される構造要素３、例えば自動車車体の外面に塗装材料として、例えば粉状ワニスを塗布する第１の装置が含まれる。粉状ワニスは約１０００から１８００ｃｍ^−１の周波数の範囲の固有周波数を有し、第１の装置において構造要素３に静電気塗布される。粉状ワニスで静電気塗布された構造要素３は搬送装置４を使用し連続的あるいは循環的に図示しない第１の装置によって搬送され、第１のステーションを通過した後、図１に概略的に斜視図で示す第２のステーション５に達する。このステーション５はトンネル７で覆われて第１のステーションの後に配置され、ここを通って構造要素３は搬送装置４によって所望の方法で連続的あるいは循環的に搬送される。

特に図１で明らかなように、トンネル７の内壁、すなわち側壁８と天井９に、エネルギートランスミッター１を構成する多数のトランスミッター平面要素１０が配置され、好ましくは、例えば相互の間隙を少なくするように互いにほぼ隣接し、この間隙には図２に概略的に示すように、弾力性のある絶縁性密封テープ２１を使用することができる。これによって正面は密閉されて気密となる。このトランスミッター平面要素は一般にほぼ矩形に形成され、特に図２および図３の拡大した概略図で詳細を示すようにガラス支持板１１で構成される。図３で点模様で概略示される放射層１３はこのガラス支持板１１のガラス裏面１２上に支持される。ガラス裏面１２上の放射層１３上の両側の領域にそれぞれ導電体１４，１５が配置され、図３に極めて概略的に例示した制御ユニット１６の調和発信器に並列に接続される。制御ユニット１６のこの調和発信器には電気部品が含まれ、制御振動を伴う制御の際に、急峻な上昇曲線に対応して急峻な電流上昇速度となり、これにより高い調和比率を発生させるのに適する。これによってトランスミッター平面要素１０はメガヘルツ領域の周波数またはギガヘルツ領域の周波数で励起される。

トランスミッター平面要素１０においてガラス裏面１２の反対側となる自由面であるガラス正面１７は自動車車体３の方向に向く。
トンネル７の内壁１８は平面反射体２０を形成し、負荷に耐え得る金属板で形成され、図２に示す絶縁要素１９上にトランスミッター平面要素１０が保持される。平面反射体２０とトランスミッター平面要素１０の間の間隔はほぼ１ｃｍから１０ｃｍの間にされる。

放射層１３の構成に関しては請求項４および５、さらに明細書の序文の対応する個所に記載される。
静電気で粉状ワニスが付着した構造要素３が搬送装置４によってトンネル７内に搬送されるとすぐに、トランスミッター平面要素１０上の各放射層１３によって赤外線の電磁放射が行われ、この周波数帯は粉状ワニスの特有の固有周波数を包含するので、粉状ワニスは構造要素３上で溶融し、そして乾燥する。

ワニス塗装用の塗装設備および乾燥設備の構造要素を形成するエネルギートランスミッターの概略斜視図を示す。 図１のＡ部の概略拡大図を示す。 ガラス裏面に放射層が塗布されたトランスミッター平面の概略の部分斜視図を示す。

Claims (13)

1. 特にワニス塗装用の塗装設備および／または乾燥設備の構成要素を形成するエネルギートランスミッターにおいて、
   エネルギートランスミッター（１）にはアンテナ要素として少なくとも２つのトランスミッター平面要素（１０）が含まれ、
   各トランスミッター平面要素（１０）はガラス支持板（１１）で構成され、前記ガラス支持板（１１）は、ガラス裏面（１２）で放射層（１３）を支持し、裏面の反対側となる自由面であるガラス正面（１７）は被乾燥物体すなわち塗装材料で塗布された構造要素（３）の外面の位置に向けられ、
   ガラス裏面（１２）にほぼ平行に間隔を保ち、少なくともその大きさの金属製の平面反射体（２０）が配置され、
   それぞれの放射層（１３）は１つの周波数帯で電磁放射線を照射するように構成され、その周波数帯は被乾燥物体すなわち塗装材料の赤外線領域における特有の固有周波数を少なくとも包含し、
   放射層（１３）は制御ユニット（１６）によって少なくとも１つの周波数帯で照射するよう励起され、それによって被乾燥物体すなわち塗装材料の固有周波数が共鳴状態に励起される
   ことを特徴とする。
2. 矩形または正方形の複数のトランスミッター平面要素（１０）が使用され、少なくとも１つの平面となるように隣接配置されることを特徴とする請求項１に記載の塗装設備および／または乾燥設備の構成要素を形成するエネルギートランスミッター。
3. トランスミッター平面要素の隣接する縁部の間に、電気絶縁する密封テープが使用されることを特徴とする請求項２に記載のエネルギートランスミッター。
4. トランスミッター平面要素（１０）はトンネル（７）の内壁（１８）として形成されて、側壁（８）および／または天井（９）および／または床に配置され、かつ被乾燥物体すなわち塗装材料で塗布された構造要素はトンネル（７）内に搬送可能であることを特徴とする請求項２または３に記載の塗装設備および／または乾燥設備の構成要素を形成するエネルギートランスミッター。
5. ガラス支持板（１１）上の放射層（１３）は、結合剤、絶縁剤、分散剤、水、および黒鉛とから構成され次の成分からなる塗料で塗布されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の塗装設備および／または乾燥設備の構成要素を形成するエネルギートランスミッターであって、前記成分は
   ａ）３９から４９％量の結合剤と、
   １８から２３％量の絶縁剤と、
   １８から２４％量の分散剤と、
   １２から１６％量の蒸留水と、
   からなる５５から６５％量の基本物質および
   ｂ）３５から４５％量の黒鉛とからなり、
   前記結合剤の成分は
   ６４．０６から７５．５４％量の蒸留水と、
   ４から６％のスルホン化油と、
   ０．１６から０．２４％量のフェノールまたは０．０５から０．５％量のベンゾイソチアゾリノンと、
   １５から１９％量のカゼインと、
   ０．８から１．２％量の尿素と、
   ２から３％量の希釈剤と、
   ２．５から３．５％量のカプロラクタム
   とからなる。
6. スルホン化油はスルホン化リシン油であり、
   フェノールは分解によって製造された炭化フェノールであり、またはベンゾイソチアゾリノンが使用され、
   希釈剤は芳香族化合物および／またはアルコールおよび／またはエステルおよび／またはケトンをベースとする溶剤および／またはアルカリ希釈剤であり、
   絶縁剤は絶縁ススであり、
   分散剤は無機および／または有機のモノマー物質および／またはポリマー物質であり、
   塗料はチキソトロピー剤を含む
   ことを特徴とする請求項５に記載の塗装設備および／または乾燥設備の構成要素を形成するエネルギートランスミッター。
7. トランスミッター平面要素（１０）は放射層（１３）を設けたガラス裏面（１２）上の両側の領域にそれぞれ導電体（１４，１５）を備え、すべてのトランスミッター平面要素は電気構成部品が含まれる制御ユニット（１６）の調和発信器に並列接続で結合され、電気構成部品は制御振動を伴う制御の際に急峻な上昇曲線に対応して急峻な電流上昇速度となり、そのために高い調和比率を発生させるのに適することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の塗装設備および／または乾燥設備の構成要素を形成するエネルギートランスミッター。
8. いくつかのトランスミッター平面要素（１０）はメガヘルツ範囲の周波数で励起可能とされ、残りのトランスミッター平面要素（１０）はギガヘルツ範囲の周波数で励起可能とされることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の塗装設備および／または乾燥設備の構成要素を形成するエネルギートランスミッター。
9. 平面反射体（２０）は負荷に耐え得る少なくとも１つの金属板で形成され、前記金属板に絶縁要素（１９）を介してトランスミッター平面要素（１０）が支持され、平面反射体（２０）とトランスミッター平面要素（１０）との間隔は、好ましくは約１ｃｍから１０ｃｍとすることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の塗装設備および／または乾燥設備の構成要素を形成するエネルギートランスミッター。
10. 構造要素（３）の外面の少なくとも一部に液状、粉状または粒状の塗装材料を塗布するため第１の装置が設けられ、第１の装置は塗装材料を塗布するため第１のステーションに配置され、ここから塗装される構造要素を搬送装置（４）によって連続的または循環的に搬送可能にされ、
    塗装材料で塗布された構造要素（３）の外面方向に有効な方向を有する制御可能なエネルギートランスミッター（１）が含まれる第２の装置（６）が設けられ、エネルギートランスミッター（１）を使用して塗装材料、好ましくは、粉状ワニス材料は溶融可能および／または乾燥可能とし、またエネルギートランスミッターを有する第２の装置は第１のステーションの後方にある第２のステーション（５）に配置され、搬送装置（４）を使用して連続的または循環的に第２のステーション（５）に搬送可能である
    ことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の塗装設備および／または乾燥設備の構成要素を形成するエネルギートランスミッター。
11. 第１の装置における塗装材料の塗布は静電気および／または噴霧によって実施されること特徴とする請求項１０に記載の塗装設備および／または乾燥設備の構成要素を形成するエネルギートランスミッター。
12. 塗装材料として固有周波数がほぼ１０００から１８００ｃｍ^−１の範囲にある粉状ワニスが使用されることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の塗装設備および／または乾燥設備の構成要素を形成するエネルギートランスミッター。
13. 塗装される構造要素（３）は金属材料で構成されることを特徴とする請求項１２に記載の塗装設備および／または乾燥設備の構成要素を形成するエネルギートランスミッター。
    
    
    
    

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