JP4166578B2 - バーナーアセンブリの使用方法 - Google Patents

Description

本出願は、２００１年４月１７日に出願された現在係属中の米国特許出願Ｎｏ．０９／８３６，６５９の一部継続出願である。

本発明は概して、塗装するプラスチック基体部分を処理する方法及び装置に関するものであり、とりわけ、接着増進剤を使用することなく塗装するプラスチック基体部分を処理する、例えば、平らな箇所、起伏及び凹部を有するプラスチック基体部分を適切に処理することができる方法及び装置に関するものである。

塗装の技術及び科学においては、塗料を受けるための塗装する表面の準備（前処理）を行うことが慣行である。適切に準備された表面は好ましい結果を提供し、適切な塗装を長期間保つようである。準備技術は、中でも、塗装する材質、使用する下塗り剤、着色剤及び／または塗料のタイプ、塗料の塗布方法及び塗装するアイテムが置かれる状況に依存し変化する。

過去において、自動車及び自動車の部品に関して、プラスチックの役割は小さく、一般にはプラスチック部品を所望する色で型取ってプラスチックを準備していた。自動車工業においてプラスチックが重要な製品になるにつれて、車内及び車外のドア、ダッシュボードや他の本体パネル、及びバンパーやドアの泥よけのような保護装置、などのアイテムがプラスチック製となっていった。一般に、車外のプラスチック部品は、特に最近の自動車においては、自動車のボディと調和する、もしくは美的なコントラストをなすように塗装されている。

部品の生産速度を上げるため及びコストを削減するために、現在プラスチック部品は一般に一色で成型し（自動車モデルで提示した全色について、唯一回の成型工程を必要とする）、その後、望む自動車の色に見合うように塗装する。これにより、手順を少なくでき、自動車モデルの全色を部品に利用でき、購入者の趣味に合わせて一般に多数の色の組み合わせが可能となる。さらに、この部品製造方法は、どのような色の自動車にも自動車修理の必要に応じて代替部品の十分な供給を行うことができる。

しかしながら、塗装部品の製造においては、本体部品として使用されるプラスチック材料は、受け入れられるために一般に滑らかな表面でなければならないという問題が生ずる。滑らかな表面は一般に塗装を受けにくい。滑らかな表面にスプレーされた、さもなければ塗られた塗料、特に勢いなくスプレーされたものは、一般に表面にはり付かず、剥がれ落ちたり、かけたりすることになり、商業的に非常に好ましくない結果となる。塗装するアイテムに塗料をはり付かせるために、塗装前の表面の研磨、もしくはエポキシなどの接着剤の塗料への添加など、この問題に対抗するための様々な手段が提供されたが、これらのいずれの方法も効果的でないことが判明した。

プラスチック部品に、多官能基アミン含有有機化合物類のようなカップリング剤を使用すると、酸化され、塗料がプラスチックによく接着することが知られている。例えば、Ｗｕらによる米国特許Ｎｏ．５，９２２，１６１（以下、「‘１６１特許」という）は、表面や界面の化学的性質及び分子構造を制御するための、ポリマー及び／またはポリマー素地の表面を変化させまたは適合させる方法を開示している。‘１６１特許はポリマー表面を酸化し、カップリング剤で表面を処理する方法を開示している。‘１６１特許の内容は、参照により、ここにすべて記載されているかのように本出願に組み込まれている。
米国特許第５９２２１６１号明細書

しかしながら、酸化したプラスチック部品に添加するカップリング剤を使用する処理は、一般にプラスチックシートに適用できるだけであることが分かった。さらに、不注意な重複ないし二度塗りにより、プラスチックシートの領域を２回以上処理するような仕方で、プラスチックの酸化及びプラスチックシートへの薬品の塗布に使用する装置及び方法を使用する可能性があり、薬品の消耗、製造時間のロス及び処理領域の接着力の低下を生ずる。

一回のプラスチックシート処理操作では、バーナー口を多く有する広面積のガス／エアバーナーを使用する。バーナー装置はプラスチックシート上を移動し、シートのいくつかの部分では移動が重複する。そのような装置操作においては、バーナーはプラスチックシートを酸化し、カップリング剤を酸化したプラスチック上にスプレーして、塗料、接着剤または他のコーティング剤などで処理するプラスチックを準備する。したがって、塗料を含む他の化学薬品によって、シートは接着されやすくなる。

しかしながら、プラスチック部品は、特に自動車の実用においては、一般にプラスチックシートの形状で製作されない。プラスチック部品は一般に起伏、くぼみ、穴、割れ目や他の輪郭を有するあらゆる形状に組み立てられる。上述のような処理装置及び方法の使用は最近のプラスチック部品のバリエーションに対しては有効ではない。さらに、酸化工程はプラスチック部品の非線形部分の前処理をすることができず、スプレーしたカップリング剤を無駄にするので、浸漬もしくはスプレーするなどの処理は有効ではないことが知られている。

さらに、従来の処理装置の使用は、プラスチック処理へのショットガンアプローチの結果、しばしば多くの有毒化学物質を大気中に放出していたことが知られている。特に、塗装するプラスチック基体部品の準備に接着増進剤（adhesion promotors）を使用する場合である。

現在のプラスチック部品処理方法の有するその他の問題は、いったん部品処理すると、複雑なテストをすることなく既処理部分と未処理部分の違いを識別することが一般に困難であることである。多くの場合、既処理アイテムは未処理のアイテムと混同され、再処理の材料と時間の無駄になり、そして一般に再処理部品の表面は弱くなる。

化学物質の供給に際し混合及び推進（送給）されなければならない分野で使用される典型的な装置においては、名目的かつ連続的に運転できるように機械装置は運転作業サイクルの間に分解及び／または通常のメンテナンスを必要とする傾向があることにその他の問題が存在している。一般に、修理のために、化学物質もしくは他の成分を補給するために、または通常のメンテナンスを完了するために、化学物質使用装置を停止しなければならず、装置を補充、修理またはメンテナンスしている間、生産を中止する。

接着増進剤を使用することなく、プラスチック基体部品の起伏、くぼみ、穴、割れ目、及び他の輪郭を効果的に処理することができる、塗装するプラスチック基体部分の処理方法及び装置を発見し発明した。本発明の一視点によれば、プラスチック基体部品の所望部分を火炎処理でき、カップリング剤（graft chemical）をスプレーすることができ、それによって実質上同時に、当該部分に塗料または他のコーティングを接着させることができる独自のバーナー装置を設計した。

本発明の基本構成によれば、製品またはモールドに対して機能的（operative）関係にあるバーナーアセンブリから放射される火炎を移動させることにより製品を火炎処理するか又は製造するバーナーアセンブリの使用方法であって、（ａ） バーナーアセンブリ内に画定されるチャンバーと、チャンバーに連通し、かつバーナーアセンブリ内に画定される少なくとも１つの火炎口を含む火炎噴射形成リングと、少なくとも１つの火炎口によって周囲を取り囲まれる放射口を有する放射管と、を有するバーナーアセンブリを、アーム器の先端に搭載する工程、（ｂ） エア／ガス混合物がチャンバー及び少なくとも１つの火炎口に亘り一様に分配されるように、かつチャンバーに供給されるエア／ガス混合物のすべてが少なくとも１つの火炎口を通じて大気中に流出するように、チャンバーにエア／ガス混合物を供給する工程、（ｃ） エア／ガス混合物が、バーナーアセンブリの火炎噴射形成リングから放射する環状の火炎を作る少なくとも１つの火炎口から出た後、エア／ガス混合物に点火する工程、（ｄ） 環状の火炎の少なくとも一部分が、所望時間、基体の所望部分に直接接触するように、基体に対してバーナーアセンブリを相対移動する工程、及び（ｅ） 環状の火炎が製品もしくはモールドに直接接触する間、放射管の放射口から混合物を望むようにスプレーし、混合物の少なくともいくらかが、製品の火炎処理部分の少なくとも一部に化学的に結合され、それにより改良された接着性で製品上に続けてコーティングを施す工程、を含み、混合物は、環状の火炎を製品に直接接触させることによって作製される製品の酸化表面の少なくとも一部分に化学的に結合される多量のカップリング剤を含有する流体混合物を含有する方法を提供する（第１形態）。

上記基本構成の第２形態によれば、流体混合物は、製品の処理面を別の色にさせる多量の着色剤をさらに含有し、製品の処理面は、火炎処理された後、カップリング剤及び着色剤をスプレーされる。

上記基本構成の第３形態によれば、流体混合物は、製品の処理面の静電塗装を容易にするために多量の電解質をさらに含有し、製品の処理面は、火炎処理された後、カップリング剤及び電解質をスプレーされる。

上記基本構成の第４形態によれば、カップリング剤は、多官能基有機化合物を有する。

上記基本構成の第５形態によれば、多官能基有機化合物はポリエチレンイミンを有する。

本発明の基本構成によれば、製品またはモールドに対して機能的（operative）関係にあるバーナーアセンブリから放射される火炎を移動させることにより製品を火炎処理するか又は製造するバーナーアセンブリの使用方法であって、（ａ） バーナーアセンブリ内に画定されるチャンバーと、チャンバーに連通し、かつバーナーアセンブリ内に画定される少なくとも１つの火炎口を含む火炎噴射形成リングと、少なくとも１つの火炎口によって周囲を取り囲まれる放射口を有する放射管と、を有するバーナーアセンブリを、アーム器の先端に搭載する工程、（ｂ） エア／ガス混合物がチャンバー及び少なくとも１つの火炎口に亘り一様に分配されるように、かつチャンバーに供給されるエア／ガス混合物のすべてが少なくとも１つの火炎口を通じて大気中に流出するように、チャンバーにエア／ガス混合物を供給する工程、（ｃ） エア／ガス混合物が、バーナーアセンブリの火炎噴射形成リングから放射する環状の火炎を作る少なくとも１つの火炎口から出た後、エア／ガス混合物に点火する工程、（ｄ） 環状の火炎の少なくとも一部分が、所望時間、基体の所望部分に直接接触するように、基体に対してバーナーアセンブリを相対移動する工程、及び（ｅ） 製品もしくはモールドの所望部分にマットを形成させるために、環状の火炎を製品もしくはモールドに直接接触させる間、放射管の放射口から環状の火炎を通じて粉末をスプレーする際に、製品もしくはモールドの表面にスラリーを推進させる工程、を含む方法を提供する（第６形態）。

上記基本構成の第７形態によれば、スラリーは、切り刻んだ繊維ガラススラリーである。

上記基本構成の第８形態によれば、粉末は、ポリエステル樹脂もしくはエポキシ樹脂を含有する。

上記基本構成の第９形態によれば、放射管は、バーナーの前後軸に関して平行である。

上記基本構成の第１０形態によれば、少なくとも１つの火炎口は、バーナーアセンブリの前後軸に関して平行である。

上記基本構成の第１１形態によれば、少なくとも１つの火炎口は、形が円形である。

上記基本構成の第１２形態によれば、少なくとも１つの火炎口は、バーナーの前後軸と同心である。

上記基本構成の第１３形態によれば、環状の火炎の形状を調節するように放射管の放射口から推進剤を噴射する工程をさらに含む。

そのような方法及び装置はいくつもの明瞭な利点を有する。第一に、あらゆる形状及び大きさのプラスチック基体部品の塗装準備（前処理）ができる。第二に、ここに開示する方法は環境に優しい形態で行われる。例えば、一般的な接着増進剤の組成に使用される活性溶媒の放出など接着増進剤の使用に関連する環境に有害なあらゆる効果を完全に除去する。これにより、例えば、大気への溶媒の放出を減少させる排除装置の必要性が低くなるので、製造業者の資本コストを減少させることができる。

第三に、本方法及び装置は、商業的規模の大きい実用に適している。例えば、本発明の実施の一形態によれば、プラスチックバンパーフェーシャ（fascia）を一部品あたり約４０秒以下で塗装前処理することができる。第四に、カップリング剤の使用を少量にすることができるように、本方法及び装置の使用は過剰のスプレーを著しく減らす。

さらに、実施の一形態においては、必要とする化学成分の補充を行っている間、または修理もしくはメンテナンスを行っている間に作業を進行させることができる予備を重要な構成要素のすべてが具備するように装置を製作する。

さらに、好ましい実施の形態においては、装置を現場でまたは離れて監視、修理及び／または調整できるように、装置は現場及び離れた位置から装置の全構成要素を監視することができる。

本発明の他の目的及び利点は説明が進行するにつれて明らかになるだろう。

本発明は様々な形態で実施可能であるが、以下に、より詳細に論じる好ましい実施の形態のいくつかを図面に示す。本開示は本発明の例示としてみなされるものであり、図示した特定の実施の形態に本発明を限定することを意図するものではないことは言うまでもない。さらに、本出願の本章のタイトル（「実施の形態の詳細な説明」）は米国特許庁の要求に関わるものであることは言うまでもなく、ここに開示する主題に限定するものと認められるべきではない。

図面を参照すると、図１は本発明の方法及び装置を利用する工場１０の実施の一形態の概略図を示す。そのような工場１０において、モールド（mold；成形ユニット）１２は、後に工場１０で処理及び塗装するアイテム１４又は装置の実際の製造に利用できる。工場１０はさらにローディングステーション１６、脱イオンエアポイント１９、ロボット火炎処理セクション１８、ホールド及びインデックスステーション２０、プライマー塗布ステーション２２、ベースコートステーション２４、クリアコートステーション２６、オーブン２８、及び検査ステーション３０を具備する。これら各ステーションの作動機能に関して、以下に、より詳細に記述する。

一例において、モールド１２は、処理及びその後塗装する多様なプラスチック基体部品（アイテム１４）の生産に適合させた射出成型装置を備える。本発明の自動車への実用においては、例えばバンパーフェーシャ、本体側面モールディングなどのような多様なプラスチック自動車部品の製造にモールド１２を適合させた。プラスチック基体部品を利用する実用性に関係なく、モールド１２が所望するいかなるプラスチック基体部品でも製造することは当業者にとって言うまでもないことである。

本発明による工場の好ましい実施の形態においては、プライマー塗布ステーション２２及びベースコートステーション２４などのコーティングを施すステーション間に、脱イオンエアを利用できるフラッシュトンネル３２をアイテム１４の送出、乾燥のために設ける。このようにして、手順上次の工程の前に中間のコーティングを適切に乾燥することが可能となる。工場１０の例示した配置は可能な多数の配置の中のひとつであり、本発明の範囲の限定としての意図はないことは言うまでもない。クリアコートステーション２６及びベースコートステーション２４のようなステーションを工場内の同一ステーションにおいて両工程それぞれ実施できるように構成できることは、当業者にとって言うまでもないだろう。

さらに、工場１０で処理するアイテム１４は、本発明の新規な範囲から外れることなく、どんな場所またはどこであっても、工場の外で組み立て可能であることは言うまでもない。工場の利用において、成型するか、さもなければ生産するアイテム１４をローディングステーション１６に置く。ローディングステーション１６は、本発明の新規な範囲から外れることなく、コンベヤーのベルトもしくは装置であってもよく、またはアイテム１４を保持する固定装置であってもよい。手順の実施の一形態において、アイテム１４を化学洗浄ワイパーで処理し、フラッシュトンネル３２を通過させる。本発明の新規な範囲から外れることなく、アイテム１４を化学的に洗浄（wipe）せずに処理してもよく、またはフラッシュトンネルを通過させず、もしくは乾燥脱イオンエアを使用せずに化学的にワイプしてもよいことは言うまでもない。

火炎処理ガスバーナーアセンブリ４４を具備するロボット装置４０は、図２に模式的に示し、及び図３ｂ及び図６〜１０に図示するように、以下詳細に記述する方法で、アイテム１４の丈を横断する。処理したアイテム１４に、インデックスを付け、プライマーを塗布し、フラッシュトンネル３２を通過させ、塗料のベースコートを塗布し、フラッシュトンネル３２に戻し、そしてクリアコートを塗布することができる。その後、アイテムをオーブン又は炉で乾燥でき、手順結果を検査できる検査ステーションに送ることができる。

好ましい実施の形態においては、ロボット装置４０は一般に、流体貯蔵もしくは接続手段４６を有するガスバーナーアセンブリ４４、流体噴霧器（アトマイザ）４８、火炎処理装置５０、及び（図１３及び１３ａに模式的に示す）コンピュータまたはプログラムの組み込みが可能な他の処理装置のような電子制御手段５２を具備する。本発明装置の運転においては、プラスチックアイテム１４をまず火炎６２によって酸化し、その後カップリング剤４６で処理する。好ましい実施の形態においては、以下詳細に記述するように、酸化した領域上にカップリング剤４６を直ちに置く。

本発明に関する使用に適した好ましいカップリング剤は、ＢＡＳＦ社から市販され、商標名ルパスロルＧ３５（ＬｕｐａｓｌｏｌＧ３５）として販売されているポリエチレンイミンである。本発明の好ましい実施の形態によれば、４００：１の比で水をルパスロルＧ３５と混合する。しかしながら、他のカップリング剤又は粉末（及び異なる比率の同一物）が本発明の範囲から外れることなく本発明に従い使用可能であることは言うまでもない。

流体貯蔵または接続手段４６は、以下に詳述するように、カップリング剤、着色剤、電解質剤及び必要とする他の化学剤などの流体用の貯蔵及び／または注入口をさらに具備する。図３ｂを参照すると、本発明のガスバーナーアセンブリ６０の斜視図が示されている。例示した実施の形態においては、ガスバーナーアセンブリ６０の火炎領域６２が、ガスバーナーアセンブリ６０の上面６４の至るところに火炎形成能力を有する円筒体６１において形成されていることに気がつくだろう。上面６４全体にわたり一様な火炎を発するように、（概略的に示す）複数の火炎噴射口（火炎口）６６で上面６４を構成できることは、当業者にとって言うまでもないだろう。図３ｂに図示するように、霧状流体放射管（放射器）６８は概して円筒体６１の中心に備わっている。

流体放射管６８は、本発明の新規な範囲から外れることなく、円筒体６１内で効果的かつ能率的な範囲に配置できることは言うまでもない。さらに、噴霧管（放射管）６８の一本のロッドを示しているが、容器から流体を引き出し、処理アイテム１４の方へ流体を推進させるため管上部を横切って加圧ガスを引き出す装置を備えている液体推進のいかなる形態も本発明の新規な範囲から外れることなく使用できることは言うまでもない。そのような装置を混合エアブラシ装置外部に使用し、本発明の新規な範囲から外れることなく本発明のガスバーナーアセンブリ６０に容易に適合させることができる。

本発明のガスバーナーアセンブリ６０は、ロボット装置４０に化学剤を供給する挿入手段５４をさらに具備することが分かるだろう。挿入手段５４は、バルブや他の入力源など、流体４６の挿入手段、推進剤４７を注入可能なバルブ、及びエア／ガス取入口４９を備える。本発明の好ましい実施の形態において、使用する推進剤４７は加圧窒素ガス（Ｎ_２）である。好ましい推進剤４７は、（火炎処理装置５０の前において）可燃性でなく、火炎処理装置５０における火炎の酸素含有量に影響しないが、その使用は望む様に化学剤を推進させる力を提供することが分かっている。同様の性質を有する推進剤が本発明の新規な範囲から外れることなく当業者によって利用可能であることは言うまでもない。

図３ａにおいて、本出願において図示かつ開示する本発明の例示的な装置と比較できるように、従来技術のバーナー装置８０の一例を図示する。バーナー装置８０は、注入口８０Ａ及び複数の火炎噴射口８０Ｂを備え、平坦なシート材料の表面処理に有用な平らに引き延ばされたタイプであるであることが分かるだろう。

図３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ及び３ｉにおいて、バーナーの好ましい実施の一形態が第一及び第二火炎噴射形成リング６６ａ、６６ｍと一緒に例示されている。図３ｃ〜３ｉに例示する好ましい実施の形態においては、類似部品が関連するように図３ａ及び３ｂにおいて使用した同様の番号を使用する。

図３ｄのガスバーナーアセンブリ６０の組立において、略円筒体６１は以下の部品を有し、略円形のボトムエレメント６１ａは好ましい手段で管状部品３９が挿入かつ取り付けされる開口（図示なし）を当業者に知られた方法で画成する。そのような接続手段は、本発明の範囲を限定することなく、管状部品４８及び定義されるボトムエレメント６１ａ上の通路の包括を備えることが可能である。先に記述したように、管状部品３９の隣接端部がカップリング剤の供給及び推進剤の供給に連結するために適合されることは言うまでもない。円筒体６１内においてエア／ガス取入口４９を限定する。本体６１にエアを供給するいかなる方法も本発明の新規な範囲から外れることなく代用できることは言うまでもない。図３ｄに示すように、周知の方法でホース及びバルブの配置を通じてエアを供給するように、エア／ガス取入口４９を本体６１に形成する。そのような配列を容易にするために、エア供給を付与する周知の手段で取入口４９を設けることができる。

本実施の形態において、ネジ６１ｃを有するネック６１ｄに通じるショルダー６１ｂで本体６１を形成する。図３ｅ及び３ｆに示すように、噴射形成口６６及び保持カラー６６ｂを有する火炎噴射形成リング６６ａを備える。リング６６ａのカラー６６ｂは本体６１のリム６１ｅ上に配置し、保持リング６７で保持する。リング６７は、本体６１上にリング６６ａを保持するために本体６１のネジ６１ｃと協同する内部ネジを備える。本体チャンバー６１内においては、流体噴霧管６８が本体６１のボトムエレメント６１ａの開口６１ｆから現れていることがわかるだろう。好ましくはきつく織った金属メッシュのロールで構成するメッシュスクリーンロール７３を混合チャンバー７１の内壁周囲に備える。好ましい実施の形態においてきつく織った金網で作成したカバー７５は、その中に画成される開口７５ａを有し、噴霧管６８がそこから現れる。好ましい実施の形態においては、２層のカバー７５を設置する。

図３ｅに示すように、噴霧管６８は、当業者に周知の望ましい方法で噴霧管６８から噴霧微粒子をスプレーすることができる噴霧ヘッド６５、及び噴霧管６８上にヘッド６５を保持する保持カラー６９をさらに備える。

図３ｈ及び３ｉには、代用噴射形成リング６６ｍを示す。図示するように、リング６６ｍの噴射形成口（火炎口）６６ｎは連続的な開口を具備し、より強い火炎を出すことができる。リング６６ｍは、噴霧器４８を現すことができる開口６６ｏを備える。

図４においては、火炎領域６２を有する本発明のガスバーナーアセンブリ６０をロボット装置４０上の位置に見ることができる。自動車バンパーとしてここで図示するアイテム１４を処理する位置に示す。図示するように、バンパー１４は、形状的特徴の中で、くぼみ９０、起伏９２、開口９４を有するプラスチック材料からなる。そのようなバンパーの塗装準備のために、不規則な形状的特徴のすべてを適切に処理し、塗装準備しなければならない。図５〜１０に図示するように、火炎領域６２がバンパー１４のいかなる形状的特徴にも及ぶように、本発明のガスバーナーアセンブリ６０を操作する。図６は最初の点火位置にある火炎領域６２の形を示している。

プラスチック部品の処理において、処理領域の大きさに合うようにバーナーを調整する。実験室のブンゼンバーナーの使用で大いに理解されているように、特に圧力の高低で推進剤（propellant）４７を増減する制御を使用して、火炎領域６２を調節できることは言うまでもない。特に、平坦な領域（図５ａ及び図７）に及ぶときは、すばやく広範囲に及ぶように推進剤４７の圧力を低くすることにより、火炎領域６２を幅広い炎で燃焼させることができる。アイテム１４の開口９４、または割れ目もしくは他の外形的特徴の処理において、火炎領域６２は推進剤４７の圧力の増減によって調節することができる。図５ｂ及び５ｃは、火炎の舌６３が狭い割れ目に入ることができる細い火炎領域６２を図示している。一度、火炎の舌６３が開口９４の底部９４ａに達すれば、推進剤４７の圧力を低くし、火炎の舌６３が開口９４の内面９４ｂに触れるような幅の火炎の舌６３とする。アイテム１４の全表面領域部分に単一の正確な通過が行われるように、電子制御装置５２を使用して火炎の舌６３の縮小拡大制御が実施可能であることは言うまでもない。

火炎の舌６３が開口９４から引き上げられるとき、火炎の舌６３は開口９４の内面９４ｂの全体をなめる。火炎の舌６３を引き抜くときに、カップリング剤４６または他の流体４６を噴霧し、新たに酸化した表面を被覆する。

本発明のさらなる例示的視点に従えば、カップリング剤をアイテム１４上に塗布するとき、操作者や作業者がどのアイテムが処理されたのか容易に理解できるようにアイテム１４を着色するため、着色流体４６ｃをバーナー６２に注入する。本発明のこの視点の好ましい実施の形態において、プロピレングリコールと適当な着色剤（例えば赤色染料Ｎｏ．５５）を、プロピレングリコール１部及び着色剤１部に対し２５０部の割合の水／カップリング剤混合物と混合する。ここに開示した本発明のこの視点に関連して、上記で特に確認した以外の化学剤を使用できることは、関連技術の当業者に認識されるだろう。

本発明の他のさらなる例示的な視点に従えば、カップリング剤をアイテム１４に塗布するときに、アイテム１４が小さなイオン電荷を受け、静電方法によって続けてアイテム１４の塗装ができるようにするため、電解質剤をバーナー６２に注入する。本発明のこの視点の好ましい実施の形態において、クエン酸カリウム、塩化ナトリウム、クエン酸ナトリウムなどの適当な電解質を水／カップリング剤混合物と、混合物１Ｌに対し１０ｍＬの割合で混合する。プラスチック基体部分の表面を少なくとも部分的に導電性にするように他の電解質を使用できることは言うまでもない。

ここに開示した本発明は、塗装するプラスチック基体部品を処理する接着増進剤を利用する従来の装置に比べ重要な利点を提供する。例えば、３．８Ｌ（１ガロン）の典型的な接着増進剤では約４０個のプラスチックバンパーフェーシャの処理が可能であるのに対し、ここで開示したように混合した３．８Ｌ（１ガロン）の濃縮カップリング剤は約１２，０００個のバンパーフェーシャの処理が可能である。さらに、本発明は、各プラスチック基体部品の処理に関連する時間を大幅に短縮することができる。例えば、ここに開示した本発明の実施の一形態に従えば、プラスチックバンパーフェーシャの塗装前処理を約４０秒で完全にすることができる。

ここに開示した本発明のさらなる発展によれば、ロボット火炎処理装置は、グラフトカップリング剤（graft chemicals）以外の、例えば粉末などの材料のスプレーに使用することができる。そのような粉末材料の一例は、低密度の粉末と混合した切り刻んだ繊維ガラスである。この場合、切り刻んだ繊維ガラスを火炎と粉末の混合体を通じてモールド上にスプレーし、以下で詳述するようにバーナーの火炎によって少なくとも部分的に硬化させるために、モールド上を所定の方法で移動するようにバーナーを制御する。例えば、これにより手漕ぎボートやレジャーボートなどの繊維ガラス製品の製造時間を大幅に短縮することができる。ここに開示する本発明のこの視点の自動車への実用においては、例えば高強度、低重量、薄型の計器ボディパネルなど、さまざまな多くの自動車部品を製造することができる。

図１１では、ガラス繊維の予成形品の製造方法の概略図を図示している。特に、ロボット火炎処理装置２００は、ロボット２０２、電子制御装置２０４、２丁のチョップガン２０６と２０８、及びバーナー２１０を具備する。以下に詳述するようにガラス予成形品を製造するために、モールド２１２に関連する所定のシーケンスで、バーナー２１０及びチョップガン２０６と２０８をロボット２０２に作動させるように電子制御装置２０４をプログラムする。

ロボット火炎処理装置２００は、以下に詳述した場合を除き、図１に示すロボット火炎処理ステーション１８と同じ構成を概して含む。噴霧器と共に中心噴霧管を使用する代わりに、バーナー２１０のハウジングを通る１．２７ｃｍ（１／２”）管を使用する。当該管は、バーナー２１０の面に接するバーナー２１０頂部にロックナットで固定される。ノズルは、スプレー粉末２１１と合致するこの管の内部に適合される。

バーナー２１０の底部に０．９５ｃｍ（３／８”）ポリエチレン管を接続する。当該管は粉末／エアの送給ラインとして形成する。さらに、窒素／流体送給装置を取り外し、典型的なオーガー駆動粉末送給ポンプで置換する。このユニットは、オーガー上の周波数駆動モーターによって動力を次々に一定供給するベンチュリ管に圧縮空気を連結する必要がある。この構成の最終結果は所与の空気流中における一定比の粉末である。

この過程では、火炎温度を制御して、バーナー２１０からスプレーされた粉末が火炎中で燃焼しないようにすることが重要である。この目的のために、火炎処理装置５０（図２）と同様の火炎処理装置（図示なし）をバーナー２１０に接続して運転する。火炎処理装置はガス／エア制御装置及び酸素分析器（測定器）を具備する。火炎温度を一定に保つように、運転者は酸素分析器により火炎の精度の監視及び保持をすることができる。

例えば、火炎を「冷やし」たいのであれば、最初のガス／エア混合ガスに使用する燃焼空気量を増加させる。これは火炎温度を低下させるが、酸素分析器の酸素量の増加として示されるだろう。逆に、火炎温度を上げたいのであれば、最初の混合ガスに使用する燃焼空気量を減少させる。これは酸素分析器の酸素量の低下として示されるだろう。設定値及び制御ループは、当業者にとって容易に明らかなように、最適な運転を維持するために制御パネル内で設定することができる。

自動化して使用するように、及び関節結合でロボットアーム器に搭載するようにバーナー装置を設計する。特に、バーナー２１０をロボット２０２のアーム器の末端の作動板に搭載する。チョップガン２０６及び２０８もこの末端の作動板に搭載する。チョップガン２０６及び２０８は、単位時間当たりに所定量の切り刻んだガラス繊維または炭素繊維（strands）を供給するように設計する。チョップガンは圧縮空気により駆動し、エア駆動モーターと同様の原理で機能する。また、流出するチョップ片（スラリー）に「送風（"fan"）」空気（キャリア）を供給するためにも少量の空気を使用し、このようにスプレーパターンと同様の方法でチョップ片（スラリー）を形付ける。圧力または体積によるこの少量の空気量の変更が送風パターンの形状を変化させる。

図示した発明の実施の形態において、チョップガン２０６及び２０８は、バーナー２１０から１８０度離して、バーナー２１０の一方に搭載し、交差中心点に向かって曲げる。交差中心点は、チョップ片（スラリー）の流れ（streams）が合流するバーナーに関連した空間点であり、チョップ片重量／分（pounds of chop/minute）で測定した所要出力に対応して調節することができる。

上記記載の装置は以下に詳述する様々な製品の製造に使用可能である。本発明の典型的な応用のひとつは、ガラスまたは炭素繊維をチョップガン２０６及び２０８で所定の速度で切り刻み、バーナー２１０の面から約１５〜約３０ｃｍ（約６〜１２インチ）の距離で合流させる。チョップ片（スラリー）の必要散布速度に関連して、火炎を点火し出力調整する。バーナー２１０の中心を通り、チョップガン２０６及び２０８の中心交差点に向かって粉末をスプレーする。当該粉末の例を挙げれば、低分子量ポリエステル樹脂、高分子量ポリエステル樹脂、低分子量エポキシ樹脂、または高分子量エポキシ樹脂を用いることができる。使用する樹脂の選択は、構成部品内で要求される強度の必要条件と共に、置かれている予成形品の複雑さに依存するだろう。

バーナー２１０で起こす火炎を通じて粉末をスプレーすると、火炎と共に移動する熱によって粉末を「粘着性」にする。粘着性であり火炎の速度流内にあるので、「粘着性」粉末はガラスチョップ片（スラリー）と一緒に交差点に運ばれ、チョップ片（スラリー）と混合する。この結果、チョップ片（スラリー）材料の表面は覆われ、予成形品の表面からたるんだり、吹き飛ばされたりする繊維ストランドのチョップ片（スラリー）の発生のおそれなく「マット」を形成することができる。予成形品の必要な厚さや嵩張り（loft）を築くこの多層スラリーを提供するように電子制御装置２０４をプログラムする。

図１２において、本発明のロボット火炎処理装置１８に流体を混合し、用意し、配送するスキーム１００の好ましい実施の形態を示す。スキーム１００において、１７０システムを経て２つの混合タンク１０６ａ及び１０６ｂのひとつに清水供給１０４を流すためにバルブ１０２を設置する。スキーム１００の一部の停止にもかかわらずスキーム１００を続行させるための以下に説明するようないくらかの予備を本スキーム１００に設けることは、当業者にとって言うまでもないだろう。好ましい実施の形態において、第一の混合タンク１０６ａが停止するか、または一般のメンテナンスを受ける場合に、本発明のスキーム１００の操業を継続できるように、周知のタイプの２つの混合タンク１０６ａと１０６ｂを設置する。混合タンク１０６ａは、塗料タンク１０８ａ、電解質タンク１１０ａ及びカップリング剤タンク１０９ａに接続する。混合タンク１０６ｂは、第二の塗料タンク１０８ｂ、第二の電解質タンク１１０ｂ及び第二のカップリング剤タンク１０９ｂに接続する。

混合タンク１０６ａ及び１０６ｂの運転において、供給１０４からの清水、及び供給１０９ａまたは１０９ｂからのカップリング剤はそれぞれ（必要であれば、塗料供給１０８ａまたは１０９ｂからの塗料、同様に供給１１０ａまたは１１０ｂからの電解質をそれぞれ）、混合タンク１０６ａ及び１０６ｂのそれぞれに必要量引き込むか、またはポンプ注入する。混合タンク１０６ａ及び１０６ｂの一部に含まれ、または一部を成す、当業者に知られた混合手段は、塗料、電解質及びカップリング剤溶液を所望の混合物に混合する。その所望の混合物は、混合タンク１０６ａ及び１０６ｂそれぞれから、バルブ１２を経て、中間バルブ１１４ａ及び１１４ｂをそれぞれ通過し、調合機構１１６ａ及び１１６ｂに移動する。３方ソレノイド及び３方バルブを図に示しているが、他のタイプのバルブ及びソレノイドを本発明の新規な範囲から外れることなく使用できることは言うまでもないだろう。

同時に、窒素供給タンク１２０ａ及び１２０ｂを窒素ガス１２１で満たして設置する。上記で説明したように、加圧窒素ガスは本発明装置に使用する好ましい推進剤である。上記で説明したように、図３Ｂに関連して、処理するプラスチックアイテム１４上にカップリング剤及び他の液体４６の噴霧を推進させるために推進剤４７をガスバーナーアセンブリ６０に注入することができる。図３Ｂ及び１２に示すように、窒素１２１、及び塗料、電解質、カップリング剤の所望の混合物を、独立してバルブ１２２及び１２４に供給し、所定の方法でスプレーガスバーナーアセンブリ４４に供給する。そこで、窒素１２１によって、処理する選択アイテム１４上に所望混合物を推進させ、噴霧する。

本発明のスキーム１００は図１３に示すように制御装置１３０に関連して実行することができることが分かるだろう。制御装置１３０は少なくとも以下の要素を具備する：マイクロプロセッサ（図示なし）及びメモリー１３３の形をとるＣＰＵ１１５；火炎制御ユニット１１４；ロボットコントローラー１１２。その各々は、例えば周知のメモリー及び他の電子部品を有する様々な異なるマイクロプロセッサであってもよい。制御装置１３０はさらにモデム１３８、ディスプレイユニット１４０及びデータ入力手段１４２（キーボード、カードリーダー、スキャナー、スキャニング装置、ＵＰＣコードスキャナー及び／またはマウスのいずれか一つ以上を含む）を具備する。制御装置１３０は、清水供給１０４、混合タンク１０６ａ及び１０６ｂ、塗料供給１０８ａ及び１０８ｂ、カップリング剤供給１０９ａ及び１０９ｂ、電解質供給１１０ａ及び１１０ｂ、調合機構１１６ａ及び１１６ｂ及び窒素供給１２０ａ及び１２０ｂの各々に制御装置１３０を接続するデータ通信手段１４４をさらに備える。

当業者は、パネルの前にマイクロビュー運転画面を有するアレンブラッドリー工業用コンピュータなどの工業用コンピュータ、または他の同様のコンピュータ装置を本発明の新規な範囲から外れることなく使用できることを認識するだろう。ＵＳＢ接続、ＳＣＳＩ接続、赤外線接続、Ｂｌｕｅ Ｔｏｏｔｈ接続、シリアルケーブル接続、パラレルケーブル接続及び知られている他の接続を含む様々なタイプの周知のコンピュータ接続手段を含めて、周知技術の方法で制御装置１３０の各要素を通信手段１４４に接続する。

図１５、１６、１７及び１８においては、いくつかの装置を示しており、以下にそれらの装置は予備を有することを記載している。１つ以上のユニットを有する予備を本説明中及び添付図面において示し、説明しているが、本発明の新規な範囲から外れることなく、多くの予備ユニットが使用可能であり、そのようなユニットが発明の各要素にとって同数の予備を必要としない（例えば、装置内に３つの予備推進剤タンク及び１つだけの予備水タンクがあってもよい）ことは、当業者にとって言うまでもないだろう。さらに、図面において予備を同等の容量で示しているが、本発明の新規な範囲から外れることなく、異なるサイズ（例えば、１１４Ｌ（３０ガロン）の水タンクを７６Ｌ（２０ガロン）の予備タンクとみなす、また逆も同様）のタンク、貯蔵手段、導管、センサー、バルブ及び他の要素が使用可能であり、適切で望ましい予備であると考えられることは言うまでもないだろう。

図１４において、図１２で使用するような窒素供給１２１装置の表示を示す。図１２の説明で示したように、いくつかの予備を有する装置を提供する。本明細書において提供し説明した多くの予備が多くの目的を成し遂げるために作られていることは当業者にとって言うまでもないだろう。第一の目的は、故障、通常のメンテナンスまたは供給の結果として、そのような予備を有する装置が遊んでいる期間を延長させないことである。二重の貯蔵ラインにより、代替ラインを使用して運転を継続する間に、ラインの一方の故障を概して修理することができる。使い果たした供給は予備供給を使用する間に補充することができ、機械、供給管及びライン、容器または他の容積保持装置のメンテナンスを様々な装置の運転を妨害することなく行うことができる。そのような予備装置は、本発明の新規な範囲から外れることなく、示すように、または様々な変更及び方法をもって作成できることは当業者にとって言うまでもないだろう。

圧縮窒素ガスまたは本発明で使用する他の推進剤のフロー１３３ａ及び１３３ｂを可能にする手段、及びタンク１２０ａ及び１２０ｂ及びフロー１３３ａ及び１３３ｂを可能にする手段の状態を通信する手段１３４ａ及び１３４ｂを備えるライン１３２ａ及び１３２ｂと平行にして、タンク１２０ａ及び１２０ｂを取り付ける。フローを可能にする手段（１３３ａ及び１３３ｂ）がＰＶＣもしくは銅管または同様の望ましい性質を有する材質からなる管、強化フレキシブル管または当業者に知られている同様の望ましい性質を有する他のタイプの導管を含むいかなるタイプの導管であってもよいことは、当業者にとって言うまでもないだろう。さらに、タンク１２０ａ及び１２０ｂとフロー手段１３３ａ及び１３３ｂの状態を通信する手段１３４ａ及び１３４ｂが、圧力、温度、体積及び質量センサーを含むいかなるタイプのセンサー及び通信手段であってもよく、また有線または無線通信装置の形態であってもよいことは、当業者にとって言うまでもないだろう。

図１４においては、タンク１２０ａ及び１２０ｂを結局ロボットスプレー４０及びガスバーナーアセンブリ４４に取り付けることが分かるだろう。しかしながら、圧縮窒素ガスまたは他の推進剤（キャリア）のガスバーナーアセンブリ４４への望ましい供給を保証するために、ライン１３２ａ及び１３２ｂは図１４に示すような多くのセンサー及び圧力装置を具備する。これらの装置は、推進ガスの経路に沿った数箇所、高圧及び低圧レギュレーターの各上下流、に設置された圧力スイッチ１４０を有する高圧レギュレーター１３６ａ及び１３６ｂ及び低圧レギュレーター１３８ａ及び１３８ｂを具備することができる。ライン１３２に沿った推進剤の体積及び圧力に関するデータをコンピュータもしくは他の監視装置に提供する上述の圧力スイッチを、図１３に示し、以下に詳述する。ライン１３２を通過する窒素ガス１２１（またはいずれかの望ましい推進ガス）の流量を測定するように、流量計１３９もライン１３２に沿って設置することができる。流量計１３９はコントローラー１１２にライン１３２内のガスの存在を確認させる。圧力は流量がなくてもしばしば存在することがあり、流量計１３９は制御装置１３０に所望するガスの存在を確認させることができ、流量を検出しない場合に予備ガス装置に必要な推進剤を供給するように指令を出すことができることは、当業者にとっていうまでもない。

（以前に説明したタイプの）センサー１５６に接続した周知のタイプのバルブ１３３によって、予備の推進ガス供給を単一の供給ライン１４２に連結することは、図１４から分かるだろう。ガスバーナーアセンブリ４４に接近する供給ライン１４２中の推進ガスの状態を監視装置にフィードバックするために、供給ライン１４２上に圧力スイッチ１４０を設ける。

図１５において、清水の製造及び貯蔵設備を有し、本発明のカップリング剤の準備に使用する水の供給精製及び貯蔵装置１５０を示す。水道局から供給されるような水の供給源を水の供給精製及び貯蔵装置１５０に接続するバルブ１５２が、水の供給が可能なタイプ、好ましくはＰＶＣもしくは他のプラスチック材製の管または銅管のなど、浸出要素または汚染物質が加わることなく水を移送する手段を提供するタイプの導管１５４に取り付けられているのが分かる。本発明の好ましい実施の形態において、導管１５４は、図１５に示す圧力センサー１５６などのセンサー要素を備える。水処理設備においてセンサー要素の付加は任意であり、本発明の新規な範囲から外れることなく、そのような設備にセンサーを付けないことができ、または図１５より多くのセンサーをつけることができることは、当業者にとって言うまでもないだろう。

導管１５４を通過する水は、飲用水装置を含む自治体や他の水装置に一般に見られる、浮遊粒子、色、臭気及び他の汚染物質を除去する周知のタイプの初期フィルター１５８を通過する。水がバルブ、好ましくはＴ型バルブ１６０、へと導管１５４中を続いている時、初期フィルター１５８を通過した後、センサー（圧力スイッチ）１５６によって水圧が測定され、測定値は周知の手段によって制御装置１３０（図１３）に伝えられる。水の精製の予備装置を提供するためにバルブ１６０を設ける。バルブ１６０は、導管１５５を通じて２つの独立した逆浸透処理ステーション；逆浸透ＲＯステーション１６２ａ及び１６２ｂにろ過水を進ませる。水の供給から金属及び他の毒物や汚染物質を除去するために、ステーションを電気に連結する回路遮断器１６３をそれぞれ有するＲＯステーション１６２ａ及び１６２ｂを周知の方法で使用することは、当業者にとって言うまでもないだろう。

ＲＯステーション１６２ａ及び１６２ｂから出る水は、導管１５５を通じて、導管１５５内の圧力を制御装置１３０に伝えるセンサー１５６を通過し、貯蔵タンク１６４に移動する。好ましい実施の形態において、導管１５５からタンク１６４へのフローを閉鎖することができるバルブ１６６を貯蔵タンク１６４近くの導管１５５上に設ける。好ましい実施の形態においては、バルブ１６６は制御装置１３０とバルブ１６６間の通信を可能にする手段１６８を具備するので、装置１３０のコントローラーは１以上の導管１５５を望むように開閉できる。

図１５に見られるように、精製水の貯蔵タンク１７０を設置する。好ましい実施の一形態において、タンク１７０は１１４Ｌ（３０ガロン）のプラスチック防水貯蔵タンクである。どのようなサイズ、材質のタンクであっても、水の純度に影響与えず所望量の精製水を保持できるものであれば、本発明の新規な範囲から外れることなく、代用できることは言うまでもないだろう。十分なサイズ及び能力の装置であれば、本発明の新規な範囲から外れることなく、貯蔵を必要とせずに、精製水を必要量作成し、使用できることも言うまでもないだろう。精製水の供給を行うことが望ましいが、本発明の新規な範囲から外れることなく、望ましい質の精製水を本発明の装置に購入使用できることも、当業者にとって言うまでもないだろう。一般に、予備の水タンクは不必要であろうが、本出願の予備の水タンクの設置は本発明の新規な範囲からの離脱であると理解されないことは言うまでもないだろう。精製水を必要量製造する、または購入する装置において、予備の水タンクは非常時の水の供給の保護に利用可能である。

精製水の供給を監視するために、センサー１５６を取り付けたフロートスイッチ１７２をタンク１７０内に設置する。フロートスイッチ１７２の運転において、タンク１７０の水量を所望のレベルより低くすれば、ボール１７２ａは下がり、ディスプレイユニット１４０に低い流体レベルを示すために、センサー１５６を通じて制御装置１３０へスイッチエレメント１７０ｂに信号を送らせるだろう。ピックアップ管１７４は、以下詳述するように、精製水をタンク１７０から移動し、所望のカップリング剤の作成に利用するために、タンク１７０に設置されている。ピックアップ管１７４は有用な方法で作ることができるが、好ましい実施の形態においては、ピックアップ管１７４は、好ましくはＰＶＣプラスチックもしくは銅、または他の安定な物質で作成され、卵形の注入口領域になるように管の直径を斜めに切った下端部１７４ａを有する引き延ばした管である。

好ましい実施の形態において、タンク１７０内にピックアップ管１７４の下端部１７４ａを配置し、ピックアップ管１７４の下端部１７４ａがタンク１７０の底に触れないように、周知の手段によってタンク１７０に固定する。このようにして、以下詳述する本発明装置の運転中にタンク１７０の底にある残渣をピックアップ管１７４に取り込ませない。タンク１７０から精製水を引き上げるポンプ１７６に取り付けた導管１５５にピックアップ管の上端部１７４ｂを取り付ける。タンク１７０とポンプ１７６との間で使用する導管１５５は、本発明の新規な範囲から外れることなく、ホースのような可撓性材質で作った導管に加えて、上述の導管を含む所望するいかなるタイプでもよいことは、当業者にとって言うまでもないだろう。ポンプ１７６は、精製水を引き上げることができ、本発明装置の残余部分に所望の圧力で水を供給できるいずれのタイプであってもよい。好ましい実施の形態においては、ポンプ１７６を制御装置で監視でき、所望するのであればポンプの運転をディスプレイユニット１４０に表示できるように、センサー１５６をポンプ１７６に関連して設置する。図１６に示すように、ポンプ１７６によって精製水を混合タンク１８０にポンプ注入する。

図１６において、精製水を導く導管１５５は、水精製装置１５０から下流の精製水の有用性に関して、制御装置１３０に接続され、装置１３０のオペレーターに情報を提供するセンサー１５６を備える。精製水が少なくとも二つの混合撹拌タンク１８０ａ及び１８０ｂに向かえるように導管１５５を分割する。混合撹拌タンク１８０ａ及び１８０ｂは所望するどのような形状及び材質であってもよいが、好ましい実施の形態においては、各混合撹拌タンク１８０はその中の精製水または化学剤によって影響を受けない材質からなり、概して少なくとも５７Ｌ（１５ガロン）サイズであることは言うまでもないだろう。混合撹拌タンク１８０ａ及び１８０ｂはそれぞれ水入口バルブ１８２ａ及び１８２ｂを有し、各バルブは、当業者が知っている上述の方法で、通信を継続し、タンク１８０ａ及び１８０ｂに精製水を加え、タンクへの水を止めることを制御装置１３０に行わせるセンサー及び作動装置１５６に取り付けられる。ここに記載したカップリング剤、着色成分及び電解質成分の添加に関してタンク１８０を使用することが、図１７及び後述の記載で分かるだろう。

撹拌装置１８４は、各タンク１８０に設置され、好ましい実施の形態においては、延長シャフト１８５ａ及び混合素子１８５ｂを有する電気動力モーターを備える。撹拌装置１８４は、本発明の工程で要求する化学剤と水の所望の混合をもたらすどのような形態であってもよいことは、当業者にとって言うまでもないだろう。ここに記述した本発明の他の要素で使用するようなセンサー及び活性化装置に混合装置１８４をさらに取り付ける。

図１６に示すように、本発明の好ましい実施の形態は、撹拌した流体をタンク１８０の下から引き抜くような、タンク１８０から漏斗状装置１８０ｄに通じる排水設備を具備する。好ましい実施の形態においては、タンク１８０の内容物の唯一の測定手段である電子秤１８６上にタンク１８０をそれぞれ置くことが特筆されるだろう。各秤は、ディスプレイ装置１８６ａ、及びディスプレイ装置１８６ａと制御装置間の接続を備える。既知の比重及び体積情報を有する（物質の様々な状態における）流体及び化学剤の既知の量の付加により、適切かつ所望量の化学剤及び水の添加を組み合わせ重量に従って測定することができる。

以下に記載するように、流体を引き抜き、さらに本発明装置の経路に沿った流体のポンプ輸送を補助するための適切なバルブ、センサー及びポンプを備える。

図１７においては、好ましい実施の形態におけるカップリング剤及び他の望ましい成分の添加を示している。精製水の撹拌タンク１８０への添加に関して記載した同様の方法で、化学剤のタンク１８０への添加を行うことは言うまでもないだろう。カップリング剤を入れるタンク１８８を示していることが分かる。本発明の新規な範囲から外れることなく、カップリング剤の影響を受けることなくカップリング剤を入れることができるなどの所望の性質を有するいかなる種類のタンクであってもよいことは当業者にとって言うまでもないだろう。ピックアップ管１８９、導管１５５及びポンプ１９０は上述の水精製装置に関する記載と同様の方法で運転する。本発明装置にカップリング剤を供給する方法で、本発明の新規な範囲から外れることなくこれらの装置の変更を行えることは当業者にとって言うまでもないだろう。

ポンプ１９０、導管１５５及びカップリング剤の状態を提供する監視装置を設置し、上述のような方法で制御装置１３０において監視することができる。図１７は単一のカップリング剤タンク１８８及び装置を示しているが、本発明の開示を考慮すれば、（一以上の）予備のカップリング剤タンク及び装置が本発明の範囲内で設置可能であることは言うまでもないだろう。

導管１５５は図１７で示すようにもう一度分割できるので、化学剤添加の予備を作ることができる。カップリング剤は導管１５５に入り、続けて一以上の撹拌タンク１８０に入る。バルブ１８２は一以上の撹拌タンク１８０へのカップリング剤の通路を提供する。図１７に示すように、撹拌タンク１８０の中間に調合シリンダー１９１ａを設置する。好ましい実施の形態において、予備の調合シリンダーも設置する。調合シリンダー１９１は、撹拌タンクに入れる化学剤を導管１５５を通じて調合する手段を備えることが分かるだろう。満タンスイッチ１９２及び空スイッチ１９４を設置し、各々は調合シリンダー１９１の状況（満タンまたは空）を伝えるセンサー手段を有する。

調合シリンダー１９１が満タン時に満タンスイッチ１９２が作動し、調合シリンダーが空になったときに空スイッチ１９４が作動することは言うまでもないだろう。本発明における予備の包含は、第一の調合シリンダーが空であるという通知をセンサー１５６から受けたとき、化学剤を有する第二の調合シリンダーを制御装置１３０が選択することを可能にする。さらに、３つの調合シリンダーの使用は、異なる量を添加する種々の化学薬品を撹拌タンク１８０に添加することを可能にする。

図１８において、撹拌タンク１８０からロボットスプレー４４へ移動する混合化学剤をつなぐ最終調合シリンダー１９８を示す。導管１５５は、上記で詳述したように精製水、カップリング剤、塗料溶液及び電解質を含むタンク１８０からの製品を供給する。周知の方法（及び以下により詳細に記載する方法）で、エンコーダー１９７、リニア作動装置１９３、ボールスクリュー１９５及びピストン１９８ｅの設備を使用して、調合シリンダー１９８の作動を電子制御できることが分かるだろう。

リニアモーターコントローラー１９６は、前もってプログラムした工程によって作動するか、またはローカルコントローラーもしくはインターネットや他の通信手段を使用したリモートコントローラーで与えた追加指令によって作動する。リニア作動装置及び続くボールスクリュー１９５の運転、及びスプレー４４の受容口に連結する導管に（撹拌タンク１８０からの）混合流体を放出するピストン１９８ｅを押し下げる程度を制御装置１３０が制御するように、エンコーダー１９７を制御装置１３０にさらに接続する。上述のすべてのセンサー及び伝達ステーションからの制御装置１３０で受けた情報を評価し、スプレー４４に向かう化学剤の前に、必要に応じて化学剤混合物を改良することは、当業者にとって言うまでもないだろう。

撹拌タンクからの所望化学剤混合物の追加を最終導管１５５伝いにロボットスプレー４４に送り、上述の方法で推進剤をスプレー４４に追加し、その後化学剤混合物を塗装するアイテム上に上述の方法で推進させることが分かるだろう。

図１９においては、塗料部分の方法における予備装置の使用を説明する。方法の工程は図面に示した予備装置の提供を含み、例えば化学剤供給及び推進装置に関し、１）選択した調合器及び推進剤から引き出し、２）選択したディスペンサーが基準量より下であるかを決定し、３）推進剤が低ければ、予備タンクに切り替え、４）混合タンクセンサーが低水位の体積を報告するなら、予備タンクに切り替え、５）所望するように塗装部分の塗装を終える。化学剤及び推進剤を供給する他の方法、及び／または開示した方法の工程が本発明の新規な範囲から外れることなく利用可能であることは、当業者にとって言うまでもないだろう。

図２０においては、塗布溶液の作成方法を示す。当該方法は、１）所定の量及び質の水を供給し、２）所望量の塗料溶液、電解質物質及びカップリング物質を供給し、３）水と化学剤を混合する、工程を有する。図２０は好ましい方法の簡易化したフローチャートを表し、ここで論じた詳細が本発明の他の説明を提供することは、当業者にとって言うまでもないだろう。さらに、精製水及び化学剤を供給する他の方法が本発明の新規な範囲から外れることなく利用可能であることは言うまでもないだろう。さらに、本発明の方法の視点に関して、種々の化学剤、種々の純度の水、種々の推進剤（及び／または望むのであれば、推進剤を付加しない）、及び種々の程度の予備が本発明の新規な範囲から外れることなく使用できることは言うまでもないだろう。

図２１において、本発明の好ましい別の実施の形態の概略図を示す。明瞭性のために、先の図面に使用した数字と同様の数字を図２１に関して使用することは言うまでもないだろう。さらに、先の実施の形態のように、記述した装置数の予備を示していることが分かるだろう。本発明の全要素に関する予備もしくは示したものより少ない予備の包括を本発明の新規な範囲から外れることなく使用できることは言うまでもないだろう。

本実施の形態において、清水供給１０４、好ましくは水道水を物理的及び／または化学的にろ過したものを、上述の水の純度水準を提供するため、逆浸透処理ユニット１６２ａ及び１６２ｂの一方もしくは両方に供給する。所望する純度の水を混合タンク１０６ａ及び１０６ｂの一方または両方に供給する。同時に、電解質タンク１１０ａ及び１１０ｂからの電解質及び塗料タンク１０８ａ及び１０８ｂからの塗料化学剤を混合タンク１０６ａ及び１０６ｂに供給する。上述のように、カップリング剤タンク１８８ａ及び１８８ｂからのカップリング剤を、所望する測定量を供給するため、中間調合ユニット１１６ａ及び１１６ｂを使用して、混合タンク１０６ａ及び１０６ｂに供給する。さらに、窒素タンク２２０からレギュレーター２２２ａを経由した（窒素タンク２２０ｂからレギュレーター２２２ｂを経由した）窒素のチャージを、混合過程を補助するため、及びガスバーナーアセンブリ４４へ混合物を推進させるように水、電解質、塗料及びカップリング剤の混合物を加圧するために、混合タンク１０６ａ及び１０６ｂに供給する。

制御手段１３４ａ及び１３４ｂはタンク２２０ａ及び２２０ｂから窒素が流れているかどうかを検知し、制御装置にこの結果を伝達する。

上記で詳細に記載したガスバーナーアセンブリ４４は、火炎を放射する砲口４４ｃに加えて、ガス注入口４４ａ及び流体供給注入口４４ｂを備える。ガスバーナーアセンブリ４４の点火手段は周知の方法で提供されることは上記説明から言うまでもないだろう。混合タンク１０６ａ及び１０６ｂから流体供給注入口４４ｂへ、流体をガスバーナーアセンブリ４４に供給し、推進剤、本実施の形態においては窒素、をガス注入口４４ａに供給する。ガスバーナーアセンブリ４４を作動するとき、制御した火炎を塗装する処理対象の準備（前処理）に使用する間、窒素ガスによってガスバーナーアセンブリ４４から流体を推進させる。

本発明方法の前述の説明が好ましい実施の一形態であり、上記詳述のような多くの変更を本発明の新規な範囲から外れることなく行うことができることは当業者にとって言うまでもないだろう。

図２２、２３ａ及び２３ｂにおいて、典型的な飾り板に行われた試験を示すチャート及び試験データのグラフを示す。当業者にとっては言うまでもないことだが、試験は、本発明の実際の方法及び方法の実施に使用する本発明の装置のシミュレーションのために行われた。試験に対する様々な変更を本発明の新規な範囲から外れることなく行い、装置及び方法の効果を証明するために試験を示し、発明またはその開示の限定としての意味を持たないことは、当業者にとって言うまでもないことだろう。当業者は、使用した装置と方法及び行った試験の状況において示した方法、測定ユニット及び結果を理解するだろう。

試験は以下のように行った。ロボットのプログラムは、首尾一貫した再現可能な方法で、ほぼ１０．２〜１５．２ｃｍ（４”〜６”）のプラスチック材質の飾り板を処理するために確立した。２．５〜７．６ｃｍ（１”〜３”）間で可変であり、テーブル上の固定位置に装置を配置する高低調節装置上の飾り板の配置を試験は提供した。バーナー面からテーブル面までが１０．２ｃｍ（４”）名目距離である第一及びバーナー面からテーブル面までが１５．２ｃｍ（６”）名目距離である第二の２つの標準ロボットプログラムを確立した。これら二つの配置について、２．５〜１５．２ｃｍ（１”〜６”）のいずれの距離でもテストジグによって調節可能であることが分かるだろう。

飾り板表面上のエア／ガス混合物の速度である表面速度表示は、羽根型風力計を使用し、飾り板表面上の固定位置であり、バーナーヘッド面の真下に風力計の球をセンタリングして測定した。この速度測定方法に従い、全表示が比較でき、首尾一貫していることは言うまでもないだろう。

試験の間、エア体積を火炎処理装置内から手動で変更し、そこに入っている流量計を使用して、体積制御の画面をオペレーターパネルに作成した。試験データ報告に示したように、記録結果をグラフ化し、図２２のチャートに示す。試験は２００２年２月２７日に行った。

試験データ報告のパート２、パート３及びパート４として示した試験は、ダイン単位で得られる処理レベルを立証するために行った。

例えば２．５、７．６、１０．２ｃｍ（２、３、４インチ）など必要距離をおいて飾り板ないし額様物（表面凹凸のある被処理材）（plaque）を台上に置いた。空気の必要体積出力に火炎を調整し、酸素分析器が示す必要酸素濃度を供給するためガス制御キャビネット内でガスを手動削減した。試験においては、上記で詳述したようなロボットアーム器を使用した。ロボットアーム器の移動速度を常に一定維持した。ロボットアーム器は飾り板を横切って火炎を移動し、開始位置に戻った。

ＡＮＳＩ規格に従い綿棒を使用して塗布したインクの表面張力を使用して表面のエネルギーレベルを測定した。物質の最初の表面エネルギーは３２×１０^−５Ｎ（３２ダイン）より小さいと報告書に示されている。運転のプロセスウィンドウを引くことができるように、表面エネルギーデータをグラフ上に転載した。５０×１０^−５Ｎ（５０ダイン）より大きい最終的な表面エネルギーレベルが望ましいことが分かり、本発明の方法を使用して達成された。

図２３ａ及び２３ｂにおいて、プロセスウィンドウを示す。プロセスウィンドウチャート、特に陰影マークで強調したチャート部分がロボットアーム器の正確なプログラミングを考慮する分野に役立つことは、当業者にとって言うまでもないだろう。表面速度に対し分当たりのエア体積をグラフ化するようにプロットした図２３ａ及び２３ｂのプロセスチャート上に図２２に示した試験データを置いた。図示した実施の形態において、酸素含有量０．２％のデータポイントを一つのグラフ（図２３ａ）に示し、酸素含有量１．０％のデータポイントを別のグラフ（図２３ｂ）に示す。当業者が本発明の新規な範囲から外れることなく試験及び試験に使用したパラメーターを変更できることは言うまでもないだろう。

図２３ａ及び２３ｂに示すポイントがプロットされ、本発明方法の運転において、いったん当業者が現在及び所望する材料及び条件に関するプロセスウィンドウを発展させれば、本発明の処理を進行させるときに試験条件が常にプロセスウィンドウに示したパラメーター範囲内にあるように特殊な形状を有する所定の処理部分用のプログラムを開発するためにプログラマーはロボットアーム器をプログラムすることができる。図２３ａ及び２３ｂのグラフの強調範囲は、試験パラメーターが５０×１０^−５Ｎ（５０ダイン）以上の表面エネルギーを導き、それにより望ましい結果を提供する範囲を示す。

プロセスウィンドウで立証したような試験のパート２、３及び４に関する結論は、５．１ｃｍ（２”）の距離において、体積及び速度が大きくなるにつれて処理レベルが落ちる；処理の達成に酸素含有量の役割は小さい；小体積かつ低速度で５０×１０^−５Ｎ（５０ダイン）より大きい測定を達成できる；及び、物質添加剤を赤く加熱するため物質表面が処理後と一致しない；ことを含む。

酸素含有量が減少するにつれて処理ウィンドウが実質的に増大することは特筆されるだろう。酸素濃度が増大すれば処理レベルが小さくなることは試験から明らかであり、当業者にとっても明らかだろう。試験材料を使用して、酸素を低くすればプロセスウィンドウが大きくなることを当業者は理解するだろう。バーナーの動力、例えば火炎形状、はプロセスウィンドウに大きな影響がある。記述した特徴に加えて本試験のバーナーを使用するとき、「処理カーブ」が予想できることは当業者にとって言うまでもないだろう。

示したデータの研究から、最適な処理は、バーナー面から材料の表面までの距離が５．１〜７．６ｃｍ（２”〜３”）間でロボットアーム器を使用し、約３３５ｍ／ｍｉｎ（１１００ｆｔ／ｍｉｎ）の速度で約４５０Ｌ／ｍｉｎの空気流量につき０．２０％の酸素含有量を使用して達成されることは言うまでもないだろう。記載及び図示した装置及び方法をもってこれらのパラメーターを使用すると、５４〜５６×１０^−５Ｎ（５４〜５６ダイン）の処理レベルを使用者は得ることができる。上述のように、これらの結果は本発明装置を使用する本発明方法の典型例を表している。本発明の新規な範囲から外れることなく、装置及び方法の多くの変更を行えば、同様の、または異なる結果となることは言うまでもないだろう。

前述から、本発明の新規な概念の真意及び範囲から外れることなく多くの変更及び変化を実施できることにも気が付くだろう。図示した特定の実施の形態に関する限定を意図せず、または推測すべきでないことは言うまでもない。特許請求の範囲が適切に解釈されるとき、開示は、特許請求の範囲に含まれるようなすべての変更を添付の請求項によって保護する意図を持つ。

図１は本発明の方法の概略図である。 図２は本発明の装置の運転の実施の一形態の概略図である。 図３ａは従来技術のバーナーの斜視図である。 図３ｂは本発明の実施の一形態によるガスバーナーアセンブリの斜視図である。 図３ｃは本発明の実施の一形態によるガスバーナーアセンブリの概略図である。 図３ｄは本発明のガスバーナーアセンブリの好ましい実施の一形態の斜視図である。 図３ｅは図３ｄのガスバーナーアセンブリの分解斜視図である。 図３ｆは図３ｄのガスバーナーアセンブリの末端部の正面図である。 図３ｇは図３ｄのガスバーナーアセンブリの混合チャンバー末端部の正面図である。 図３ｈは図３ｄのガスバーナーアセンブリの末端部品の代替物の斜視図である。 図３ｉは図３ｈの線ｉ−ｉの面に沿って切断した図３ｈの末端部品の断面図である。 図４は本発明の装置によって処理するアイテムの斜視図である。 図５は輪郭をつけた塗装するアイテムに使用する本発明の装置の一連の概略図である。 図６は処理するアイテムに使用する図３ｃのガスバーナーアセンブリに備え付けたロボット処理アーム器の斜視図である。 図７は処理するアイテムの平坦部分の処理を示す図６のアーム器とガスバーナーアセンブリの斜視図である。 図８は処理するアイテムにおいてくぼみの処理準備を示す図６のアーム器とガスバーナーアセンブリの斜視図である。 図９は第一前処理の空洞内の位置においてくぼみの中に降ろした図６のアーム器とガスバーナーアセンブリの斜視図である。 図１０は処理するアイテムのくぼみの壁の処理を示す図６のアーム器とガスバーナーアセンブリの斜視図である。 図１１はガラス繊維の予成形品の製造に使用する装置の概略図である。 図１２は本発明の好ましい実施の形態の流体準備及び分配装置の概略図である。 図１３は本発明の好ましい実施の形態の制御装置の概略図である。 図１３ａは図１３の制御装置のより詳細な概略図である。 図１４は本発明の好ましい実施の形態の窒素供給装置の概略図である。 図１５は本発明の好ましい実施の形態の清水供給装置の概略図である。 図１６は本発明の好ましい実施の形態の流体混合タンクの概略図である。 図１７は本発明の好ましい実施の形態の添加剤分配器の概略図である。 図１８は本発明の塗布要素に所望の化学混合物を供給する添加剤分配器の概略図である。 図１９は本発明の流体分配の好ましい工程を示すフローチャートである。 図２０は本発明のカップリング液の好ましい作成工程を示すフローチャートである。 図２１は本発明の方法の別の好ましい実施の形態を示す概略図である。 図２２は本発明の装置及び方法を使用した試験結果を示すチャートである。 図２３ａは図２２のチャートに示したデータのグラフ図である。 図２３ｂは図２２のチャートに示したデータのグラフ図である。

符号の説明

１４：アイテム
３９：管状部品
４０：ロボット装置
４７：推進剤
４８：流体噴霧器
４９：エア／ガス取入口
５４：挿入手段
６０：ガスバーナーアセンブリ
６１：円筒体（本体）
６１ａ：ボトムエレメント
６１ｂ：ショルダー
６１ｃ：ネジ
６１ｄ：ネック
６１ｅ：リム
６１ｆ：開口
６２：火炎領域
６３：火炎の舌
６４：バーナーの上面
６５：噴霧ヘッド
６６：火炎噴射口（火炎口）
６６ａ：火炎噴射形成リング
６６ｂ：保持カラー
６６ｍ：火炎噴射形成リング
６６ｎ：噴射形成口（火炎口）
６６ｏ：開口
６７：保持リング
６８：霧状流体放射器（流体噴霧管）
６９：保持カラー
７１：混合チャンバー
７３：メッシュスクリーンロール
７５：カバー
７５ａ：開口
８０：従来技術のバーナー装置
８０ａ：注入口
８０ｂ：火炎噴射口
９２：起伏
９４：開口
９４ａ：開口底部
９４ｂ：開口内面
２００：ロボット火炎処理装置

Claims (13)

1. 製品またはモールドに対して機能的関係にあるバーナーアセンブリから放射される火炎を移動させることにより製品を火炎処理するか又は製造する前記バーナーアセンブリの使用方法であって、
   （ａ） 前記バーナーアセンブリ内に画定されるチャンバーと、前記チャンバーに連通し、かつ前記バーナーアセンブリ内に画定される少なくとも１つの火炎口を含む火炎噴射形成リングと、前記少なくとも１つの火炎口によって周囲を取り囲まれる放射口を有する放射管と、を有する前記バーナーアセンブリを、アーム器の先端に搭載する工程、
   （ｂ） エア／ガス混合物が前記チャンバー及び前記少なくとも１つの火炎口に亘り一様に分配されるように、かつ前記チャンバーに供給される前記エア／ガス混合物のすべてが前記少なくとも１つの火炎口を通じて大気中に流出するように、前記チャンバーに前記エア／ガス混合物を供給する工程、
   （ｃ） 前記エア／ガス混合物が、前記バーナーアセンブリの前記火炎噴射形成リングから放射する環状の火炎を作る前記少なくとも１つの火炎口から出た後、前記エア／ガス混合物に点火する工程、
   （ｄ） 前記環状の火炎の少なくとも一部分が、所望時間、基体の所望部分に直接接触するように、基体に対して前記バーナーアセンブリを相対移動する工程、及び
   （ｅ） 前記環状の火炎が製品もしくはモールドに直接接触する間、前記放射管の前記放射口から混合物を望むようにスプレーし、前記混合物の少なくともいくらかが、製品の火炎処理部分の少なくとも一部に化学的に結合され、それにより改良された接着性で製品上に続けてコーティングを施す工程、を含み、
   前記混合物は、前記環状の火炎を製品に直接接触させることによって作製される製品の酸化表面の少なくとも一部分に化学的に結合される多量のカップリング剤を含有する流体混合物を含有することを特徴とする方法。
2. 前記流体混合物は、製品の処理面を別の色にさせる多量の着色剤をさらに含有し、製品の処理面は、火炎処理された後、前記カップリング剤及び前記着色剤をスプレーされる、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記流体混合物は、製品の処理面の静電塗装を容易にするために多量の電解質をさらに含有し、製品の処理面は、火炎処理された後、前記カップリング剤及び前記電解質をスプレーされる、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記カップリング剤は、多官能基有機化合物を有する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記多官能基有機化合物はポリエチレンイミンを有する、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 製品またはモールドに対して機能的関係にあるバーナーアセンブリから放射される火炎を移動させることにより製品を火炎処理するか又は製造する前記バーナーアセンブリの使用方法であって、
   （ａ） 前記バーナーアセンブリ内に画定されるチャンバーと、前記チャンバーに連通し、かつ前記バーナーアセンブリ内に画定される少なくとも１つの火炎口を含む火炎噴射形成リングと、前記少なくとも１つの火炎口によって周囲を取り囲まれる放射口を有する放射管と、を有する前記バーナーアセンブリを、アーム器の先端に搭載する工程、
   （ｂ） エア／ガス混合物が前記チャンバー及び前記少なくとも１つの火炎口に亘り一様に分配されるように、かつ前記チャンバーに供給される前記エア／ガス混合物のすべてが前記少なくとも１つの火炎口を通じて大気中に流出するように、前記チャンバーに前記エア／ガス混合物を供給する工程、
   （ｃ） 前記エア／ガス混合物が、前記バーナーアセンブリの前記火炎噴射形成リングから放射する環状の火炎を作る前記少なくとも１つの火炎口から出た後、前記エア／ガス混合物に点火する工程、
   （ｄ） 前記環状の火炎の少なくとも一部分が、所望時間、基体の所望部分に直接接触するように、基体に対して前記バーナーアセンブリを相対移動する工程、及び
   （ｅ） 製品もしくはモールドの所望部分にマットを形成させるために、前記環状の火炎を製品もしくはモールドに直接接触させる間、前記放射管の前記放射口から前記環状の火炎を通じて前記粉末をスプレーする際に、製品もしくはモールドの表面にスラリーを推進させる工程、を含むことを特徴とする方法。
7. 前記スラリーは、切り刻んだ繊維ガラススラリーである、ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記粉末は、ポリエステル樹脂もしくはエポキシ樹脂を含有する、ことを特徴とする請求項６又は７に記載の方法。
9. 前記少なくとも１つの火炎口は、前記バーナーアセンブリの前後軸に関して平行である、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記少なくとも１つの火炎口は、形が円形である、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記少なくとも１つの火炎口は、前記バーナーの前後軸と同心である、ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記放射管は、前記バーナーの前後軸に平行である、ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記環状の火炎の形状を調節するように前記放射管の放射口から推進剤を噴射する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。

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