JP5412278B2 - 回転霧化器の動作方法 - Google Patents

Description

本発明は回転霧化器用塗布部材、特にベル型プレート又は回転ディスクの形態の回転霧化器用塗布部材、および従属請求項による関連した動作方法に関する。

車のボディ等の構成要素の連続した塗装では、塗布部材として高速回転するベル型プレートを備える高速回転霧化器を用いることが知られている。塗布される塗料は通常中央の塗料パイプを用いて回転ベル型プレートに供給され、それからオーバーフロー面を通じて遠心力により塗料が跳ね飛ばされるベル型プレートの外側の環状周辺吹き付け端部に流れる。

特許文献１は光輝顔料又は「フレーク」の別名でも知られている固体の光輝粒子を含む光輝塗料の塗布に特に用いられるこのようなベル型プレートを開示している。

しかし、光輝塗料の塗装への従来のベル型プレートの使用は、従来の圧縮空気吹き付けに比べて、色調や色調の効果に望まない偏差が生じ、偏差は吹き付けプロセスにおける異なる材料の取り扱いによって生じる。特に、膜を形成し、塗膜が流れる間、オーバーフロー面の領域では、大きな摩擦力とせん断力が生じ、これらは塗料混合物の光を反射する光輝粒子を損傷し得る。仕上げ塗装された車体の傷は、表面仕上げ工程中（例えば、汚れの混入、表面の傷）、シェルの組立て中（表面と下地の傷）、および、最終組立てなどのさらに先の製造段階中に生じ、このような傷は製造中に明らかになり得る。このような傷は補修されなければならない。このようなその後の部分的な補修は通常エアスプレー装置を用いて行なわれる。したがって、高速回転霧化器を用いた自動塗料吹き付けとエアスプレー装置を使う手作業の補修の組み合わせを用いる時は、異なる塗布方法にもかかわらず、いずれの塗布方法に関しても外観は同等でなければならない。

この混合作業の理由は、既存の塗料（塗料配合）は変更されるべきではないということにある。手作業の塗装作業は現在もなお、例えば、内装塗装がエアスプレー装置を用いて実施される塗装ライン（自動化されたセル（ゾーン）の間）で実施されている。加えて、既存の塗装ラインの取替えや自動化が段階的に行なわれ、これもまた混合作業をもたらす。

したがって、異なる塗布方法から生じる色調の偏差を防ぐために、使われる塗装材に関する配合は、異なる塗布の後に同等の結果が生じるような調合に適合される。結果として必須な顔料を修正するには、成分と組成に関して著しい付加的な努力を要する。特に、色調の調和性を塗料の供給バッチの変更毎に監視しなければならない。さらに、手作業の補修には限られた保存期間と計算するのが困難な必要量を伴う少量の補修塗料を必要とするので、リッター毎のコストは高速回転霧化器を用いた自動塗料塗布のための材料のコストより著しく高い。加えて、手作業の補修に必要な塗料は通常の製造用分配パイプから取り込むことは出来ず、これは、適切な補修塗料を全ての生産塗料に関して利用できるようにしておかねばならず、撹拌機を用いて混合を続けなければならないことを意味する。

特許文献１に開示された上述のベル型プレートの欠点は、必要な色調が高速回転によって達成されるがこれは効率に関して悪影響を持つということである。さらに、これはより高い空気の値の偏向に関係する。

特許文献２は高速回転霧化器用の従来のベル型プレートを開示し、オーバーフロー面の摩耗性能を向上させ、したがってベル型プレートの耐用年数を向上させるために、オーバーフロー面は表面層でコートされる。しかし、この既知のオーバーフロー面がコートされたベル型プレートもまた光輝塗料を塗布するときには上述の欠点がある。

特許文献３はベル型プレートを開示し、そのオーバーフロー面は吹き付け性能を向上させることを意図したフッ素樹脂の表面層でコートされる。このベル型プレートもまた光輝塗料を塗布するときには上述の欠点に悩まされる。

特許文献４は塗布される粉体塗料がプラスチック表面に対する摩擦を通じて摩擦電気手段によって帯電される回転霧化器を開示する。このために、ベル型プレートのオーバーフロー面は、オーバーフロー面を流れる粉体塗料とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から作られた表面層との間の摩擦により、粉体塗料に良好な摩擦帯電をもたらすＰＴＦＥの表面層を持つ。しかし、この既知のベル型プレートも光輝塗料の塗布に対して限られた範囲にしか適さず、上述の欠点が生じる。

特許文献５は、耐摩耗性および低摩擦のカーボン含有コーティングを備えた被覆塗装ベルを開示し、カーボン含有コーティングはまた、塗装ベルの表面の湿潤性能を向上させるので、塗装の仕上がりが向上する。このようにコートされた塗装ベルもまた、光輝塗料の塗布について上述の問題に悩まされる。

特許文献６は、例えば、鱗形状の結晶構造を有するまたは窒化物を含有する、摩擦低減コーティングによる固体表面の表面摩擦の低減を開示している。

欧州特許出願公開第０９５１９４２号明細書 独国特許出願公開第１０１１２８５４号明細書 特開平８−１５５３４８号公報 独国実用新案出願公開第９３１５８９０号明細書 独国特許出願公開第４４３９９２４号明細書 欧州特許出願公開第００８７８３６号明細書

したがって、本発明は光輝粒子への損傷が最小となる光輝塗料の塗布にできるだけ適したベル型プレートを提供することを目的とする。

この課題は、付随する特許請求の範囲による塗布部材およびその動作方法により解決される。

本発明は、光輝塗料を塗布する際に生じる上述の問題がベル型プレートのオーバーフロー面の塗膜とオーバーフロー面自体の間の境界面摩擦によって生じるという新たに獲得された技術的な知識に基づく。

発明者は塗膜とオーバーフロー面の間の境界面摩擦が、光輝塗料の薄く、平らな光輝粒子を変形させそれらの表面を傷つける塗膜の大きな摩擦およびせん断力をもたらし、上述の望まない色調の偏差をもたらすことを発見した。

彼らはまた、塗膜とオーバーフロー面の間の境界面摩擦が比較的厚い塗膜をもたらし、薄く、平らな光輝粒子（フレーク）が塗膜内に直立することを発見した。境界面摩擦はまた、特に、例えば、長さが１００μｍで約１μｍの厚さを有する光輝粒子の移動をもたらし得る。光輝粒子は望ましい色調（つまり、塗布された塗料の見た目）を損なう表面の摩耗や破壊により損傷を受け得る。しかし、本発明に従って、塗膜とオーバーフロー面の間の境界面摩擦を減ずることは、摩擦およびせん断力による光輝粒子に対する損傷を防ぐことを可能にする。

上述の従来技術のコートされたベル型プレートと対照的に、本発明による表面コーティングは境界面摩擦の目標とする低減を生じさせる。一方、既知のベル型プレートによる表面コーティングは耐摩耗性を向上させるだけ、または摩擦帯電のために必要とされる。

本発明の変形では、オーバーフロー面の表面層の表面粗さが低減されるので、塗膜とオーバーフロー面の間の境界面摩擦は低減される。好ましくは、オーバーフロー面の表面層の表面粗さはコーティング剤膜の厚さより小さい。例えば、オーバーフロー面の表面層の表面粗さは、２００μｍ、１００μｍ、５０μｍ、１０μｍ、またはわずか５μｍより小さくてもよい。

本発明の他の変形では、オーバーフロー面が摩擦低減生地を有するので、塗膜とオーバーフロー面の表面層との間の境界面摩擦は低減され、摩擦低減生地はいわゆるリブレット構造またはいわゆる人工的な鮫肌にすることができ、それ自体公知でありこれ以上の説明を必要としない。この種の摩擦低減鮫肌フィルムは、例えば、”Ｓｃｏｔｃｈｃａｌ Ｍａｒｉｎｅ Ｄｒａｇ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｔａｐｅ”という名称で３Ｍ社から入手可能である。

上述のように、コーティング材料（吹き付けられる材料）は所定の粒子長を持つ平らで固体の光輝粒子（フレーク）を含む光輝塗料であり、オーバーフロー面の表面層の塗膜を形成し、塗膜は光輝粒子の粒子長より小さい厚さを有するので境界面摩擦は大幅に低減される。これは、光輝塗料の個々の粒子が塗膜内に直立することができず、したがってそれらはオーバーフロー面上を整列された空間的な配向を持って流れるという利点を提供する。したがって、オーバーフロー面上の塗膜は動作中、好ましくは、２００μｍ、１００μｍ、５０μｍ、１０μｍ、またはわずか５μｍより小さい厚さを有する。

好ましくは、オーバーフロー面の表面層は少なくとも部分的に窒化物からなり、例えば、窒化チタン、窒化クロム、炭窒化チタン、窒化ジルコニウム、炭窒化タングステン、窒化チタンアルミニウム等がオーバーフロー面の表面層の材料として適している。しかし、本発明の範囲内で、オーバーフロー面の表面層が少なくとも部分的にガラス、セラミック材料、金属、またはナノ粒子からなるという可能性もある。しかし、全ての化学的に不活性で、機械的に安定で、十分粘着する材料は基本的に摩擦低減表面層として適している。

摩擦低減表面層が、好ましくは全オーバーフロー面および／または他の塗料フロー面への適用に局所的に限定されることもまた注目すべきである。しかし、代替として、摩擦低減表面層が大きな遠心力のかかるオーバーフロー面の領域に限定されるという可能性もある。回転塗布部材全体が摩擦低減表面層で被覆されるというさらなる可能性もある。

さらに、オーバーフロー面の摩耗特性を向上させ、それにより塗布部材の耐用年数を延ばすために、オーバーフロー面の表面層は、好ましくはより耐磨耗性があり、および／またはコートされていないオーバーフロー面より硬い。したがって、オーバーフロー面の表面層は好ましくは、５００ＨＶ、１０００ＨＶ、１５００ＨＶ、２０００ＨＶ、またはさらに３０００ＨＶ超、より大きいビッカース硬さを有する。

オーバーフロー面の表面層は、その下のオーバーフロー面とは異なる材料からなることも述べておくべきである。

しかし、代替として、オーバーフロー面の表面層は、その下のオーバーフロー面と同じ材料から作られる可能性もある。この変形では、例えば表面層の適切な表面生地により境界表面摩擦は低減され得る。

例えば、オーバーフロー面の表面層はオーバーフロー面に塗布されるフィルムを備え、これは摩擦抵抗を低減するために航空機の製造に使われる、上述した鮫肌フィルムであってもよい。

上記記載から本発明に係る塗布部材は好ましくは高速回転霧化器用のベル型プレートであることは明らかである。しかし、本発明は、塗布部材の型について、ベル型プレートに限定されるものでは無く、ディスク霧化器用の回転ディスク等も含む。このような回転ディスクおよび関連するディスク霧化器はまた、例えば、Ｐａｖｅｌ Ｓｖｅｊｄａ ”Ｍｏｄｅｒｎｅ Ｌａｃｋｉｅｒｔｅｃｈｎｉｋ， Ｐｒｏｚｅｓｓｅ ｕｎｄ Ａｐｐｌｉｋａｔｉｏｎｓｖｅｒｆａｈｒｅｎ”、 Ｖｉｎｃｅｎｔｚ−Ｖｅｒｌａｇ、２００３、Ｓｅｉｔｅ ７５ ｆ．に開示されている。

本発明は、単一コンポーネントとして上述された本発明による塗布部材だけでなく、このような塗布部材を持つ回転霧化器や塗料塗布機械、特にこのような回転霧化器を持つ多軸塗装ロボットにも関係する。

本発明はまた、オーバーフロー面上のコーティング剤膜とオーバーフロー面自身との間の境界表面摩擦が摩擦低減表面層で特に低減されるこのような回転霧化器のための対応する動作方法にも関係する。

表面摩擦は好ましくは、本発明による動作方法により、オーバーフロー面上の塗膜の厚さが光輝粒子（フレーク、顔料とは区別される）の粒子長より小さくなり、光輝粒子が塗料層内で直立できないほどの膜厚さになるまで減少するほどに低減される。

したがって、本発明は、特別な塗料を必要とせず、効率性を悪化させること無く、空気レベルの大きな偏向により空気の使用量を増加させること無く、回転霧化器により光輝塗料を自動的に塗布することができるので、得られる色調が同じ塗装材料を用いた圧縮エアスプレーコーティングの品質に匹敵し得て塗料の配合を修正する必要が無いという利点を提供する。

本発明の他の有利な実施形態は、従属請求項に開示され、または以下の本発明の好適な実施形態の記載に図面を参照しながら記述されている。

光輝塗料を塗布するための本発明によるベル型プレートの断面図を示す。 図１のベル型プレートのオーバーフロー面の大幅に拡大した断面図を示す。

図１は、光輝塗料の塗布用の高速回転霧化器のベル型プレート１を示す。ベル型プレート１の構造と機能は概して従来技術と一致し、特許文献１に記載されており、その文献の内容は全てベル型プレート１の構造および機能に関する本記述の一部とみなすことができる。

ベル型プレート１を高速回転霧化器のベル型プレート軸に締結するために、ベル型プレート１はベル型プレート軸の対応する雌ねじにねじ込まれる雄ねじを備える締結ハブ２を有する。

ベル型プレート１への光輝塗料の供給はベル型プレート１の締結ハブ２と中央開口３を通じて行なわれる。

前面側の中央開口３の出口オリフィスに位置するのは中央に配置され放射状に延びる後面５と外側に円錐状に延びる後面６とを有する偏向部材４である。偏向部材の２つの後面５、６は、別に円錐状に延びるオーバーフロー面８の領域７の反対側に形成される隙間の境界面を備える。オーバーフロー面８はベル型プレート１の前面とともにほぼ一定の角度αで閉じるとともに、環状周辺吹き付けエッジ９に通じる。

光輝塗料はベル型プレート１に軸方向に供給され、つまり、締結ハブ２を経て、次いでベル型プレート１の中央開口３を通過する。偏向部材４は次いで光輝塗料を半径方向に偏向するので、光輝塗料はオーバーフロー面８を流れて最終的に吹き付けエッジ９から飛ばされる。

ベル型プレート１の独創的な特徴は、オーバーフロー面８とともに塗膜１０がその上に位置するとともに摩擦低減表面層１１がそれらの間に位置することを示す図２の断面図から明白である。断面図の描写からは、塗膜１０が所定の粒子長Ｌ_粒子を持つ多数の長く平坦な光輝粒子１２を含むことも明らかである。

オーバーフロー面８上の摩擦低減表面層１１は、塗膜１０と表面層１１またはオーバーフロー面８との間の境界表面摩擦を、他の吹き付け方法と比較した結果として起こる色調の偏向を予防し、それから生じる適合コストを避けるために、摩耗や粉砕によって生じる光輝粒子の損傷が防がれる程度にまで低減する。

摩擦低減表面層１１が、塗膜１０の膜厚ｄ_塗料より著しく小さい、層厚さｄ_層を有することも、断面図から明らかである。

例えば、粒子サイズＬ_粒子は、１０μｍから４０μｍの範囲にあってもよく、一方で、膜厚ｄ_塗料は、例えば、５μｍから２０μｍの範囲にあってよい。摩擦低減表面層１１の層厚さｄ_層は１μｍから４μｍの範囲にあってよい。しかし、本発明は、上記値に限定されるものではなく、粒子サイズＬ_粒子、膜厚ｄ_塗料、および層厚さｄ_層のほかの値でも成立し得る。

本実施形態中の摩擦低減表面層１１が窒化チタンで作られ、塗膜１０とオーバーフロー面８との間の４の要因による境界表面摩擦を低減することも注目すべきである。

本発明は、上述の好適な実施形態に限定されるものではない。むしろ、本発明の思想を利用し、したがって保護される範囲内にある、多くの変形や修正が可能である。

１ ベル型プレート
２ 締結ハブ
３ 中央開口
４ 偏向部材
５ 偏向部材の放射状後面
６ 偏向部材の円錐状後面
７ オーバーフロー面の領域
８ オーバーフロー面
９ 吹き付けエッジ
１０ 塗膜
１１ 表面層
１２ 光輝粒子

Claims (1)

1. 回転塗布部材を備え、コーティング剤が前記回転塗布部材のオーバーフロー面上を流れるとともに所定の膜厚で前記オーバーフロー面上にコーティング剤膜を形成し、前記コーティング剤膜と前記オーバーフロー面との間の境界表面摩擦が前記オーバーフロー面上の摩擦低減表面層により低減され、前記摩擦低減表面層は、摩擦低減生地を有するまたは前記膜厚より小さい表面粗さを有しており、前記コーティング剤が所定の粒子長を有する固体で平坦な塗料粒子を含む塗料であるとともに前記オーバーフロー面の表面層上に所定の膜厚を有する前記コーティング剤膜を形成する、回転霧化器の動作方法において、
   前記表面層上の前記コーティング剤膜の前記膜厚が前記塗料粒子の前記粒子長より小さくなるように回転霧化器を動作させることを特徴とする回転霧化器の動作方法。

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