(57)【要約】【課題】基材に形成された塗膜等の被覆材を剥離するための従来の装置として、超音波振動する刃先を設けた被覆材剥離装置があるが、被覆材がエポキシ樹脂等の高硬度で、付着力が強い材料の場合には、刃先の超音波振動による衝撃力のみでは破壊力が不十分で、剥離が困難であったり、効率が低いということが起こる。【解決手段】そこで本発明では、刃先５による被覆材２の剥離操作と同時又はそれ以前に、或いは同時及びそれ以前に被覆材を加熱したり、或いは、超音波振動する刃先を備えた被覆材剥離装置３に、刃先を低周波数で前後に往復運動させる往復運動機構を設けて、往復運動させる被覆材剥離方法や装置を提案している。【選択図】　　　図１
2004052505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動する刃先により基材に被覆された被覆材を剥離する方法において、刃先による被覆材の剥離操作と同時又はそれ以前に、或いは同時及びそれ以前に被覆材を加熱することを特徴とする超音波振動する刃先を用いた被覆材剥離方法
【請求項２】
被覆材の加熱温度は４０℃以上とすることを特徴とする請求項１に記載の超音波振動する刃先を用いた被覆材剥離方法
【請求項３】
超音波振動する刃先を備えた被覆材剥離装置に、加熱側を下側に構成した加熱器を、上記刃先の前方に位置させて設置したことを特徴とする超音波振動する刃先を設けた被覆材剥離装置
【請求項４】
超音波振動する刃先を備えた被覆材剥離装置に、刃先を低周波数で前後に往復運動させる往復運動機構を設けたことを特徴とする超音波振動する刃先を設けた被覆材剥離装置
【請求項５】
超音波振動する刃先を備えた被覆材剥離装置に、加熱側を下側に構成した加熱器を、上記刃先の前方に位置させて設置すると共に、刃先を低周波数で前後に往復運動させる往復運動機構を設けたことを特徴とする超音波振動する刃先を設けた被覆材剥離装置
【請求項６】
往復運動の振幅を１０〜２０ｍｍ、周波数を１〜３Ｈｚとすることを特徴とする請求項４又は５に記載の超音波振動する刃先を設けた被覆材剥離装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、各種プラント類や建築物、構造物の補修、改修、解体工事等において、それらの床・壁等の基材に形成された塗膜等の被覆材を剥離する際に使用する、超音波振動する刃先を用いた被覆材剥離方法及び超音波振動する刃先を備えた被覆材剥離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記した各種の基材に形成された塗膜等の被覆材を剥離するための従来の装置として、例えば特開平６−３４１２３２号公報に記載されているように、超音波振動する刃先を設けた被覆材剥離装置がある。
【０００３】
この被覆材剥離装置は、刃先を、被覆材を剥離する基材の表面と平行に超音波振動させることにより、人間に対する騒音を発生させずに、その衝撃力を利用して被覆材を基材から剥離するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、被覆材がエポキシ樹脂等の高硬度で、付着力が強い材料の場合には、刃先の超音波振動による衝撃力のみでは破壊力が不十分で、剥離が困難であったり、効率が低いということが起こる。
【０００５】
即ち、刃先の超音波振動による衝撃力を利用して被覆材を剥離するためには、原理上、超音波振動する刃先が被覆材と基材との界面に侵入し、衝撃力がこの界面に沿って連続的に作用することが重要であるが、被覆材の種類や厚さ等の条件によっては、刃先を界面において、適度な角度、押え付け力で基材に押さえつけるだけでは、刃先が界面に良好に侵入して行かず、塗膜上で滑動してしまって剥離が困難となる。
【０００６】
このため、現状では、刃先が界面に侵入する「切っ掛け」を作業者が手加減で装置に与える必要があり、作業性や効率が、作業者のこつや熟練に多大なる影響を受けてしまうという課題がある。
そこで、本発明はこのような課題を解決することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、まず請求項１の発明では、超音波振動する刃先により基材に被覆された被覆材を剥離する方法において、刃先による被覆材の剥離操作と同時又はそれ以前に、或いは同時及びそれ以前に被覆材を加熱することとした超音波振動する刃先を用いた被覆材剥離方法を提案する。
【０００８】
また請求項２の発明では、上記請求項１の発明において、被覆材の加熱温度は４０℃以上とすることを提案する。
【０００９】
また請求項３の発明では、超音波振動する刃先を備えた被覆材剥離装置に、加熱側を下側に構成した加熱器を、上記刃先の前方に位置させて設置した超音波振動する刃先を設けた被覆材剥離装置を提案する。
【００１０】
また請求項４の発明では、超音波振動する刃先を備えた被覆材剥離装置に、刃先を低周波数で前後に往復運動させる往復運動機構を設けた超音波振動する刃先を設けた被覆材剥離装置を提案する。
【００１１】
また請求項５の発明では、超音波振動する刃先を備えた被覆材剥離装置に、加熱側を下側に構成した加熱器を、上記刃先の前方に位置させて設置すると共に、刃先を低周波数で前後に往復運動させる往復運動機構を設けた超音波振動する刃先を設けた被覆材剥離装置を提案する。
【００１２】
また請求項６の発明では、上記請求項４又は５の発明において、往復運動の振幅を１０〜２０ｍｍ、周波数を１〜３Ｈｚとすることを提案するものである。
【００１３】
以上の本発明において、被覆材を加熱すると、加熱された被覆材は軟化するため、超音波振動する刃先が、被覆材と基材の界面に侵入しやすくなる。また基材と被覆材の熱膨張係数の相違により、界面で歪み集中が発生するため、被覆材が基材との界面から浮くような状態になり、剥離が容易となる。また、基材がコンクリートやモルタル等の水硬性材料の場合には、加熱によって基材中の水分の一部が気化膨張して、被覆材に膨張蒸気圧を及ぼすことで、被覆材が基材との界面から浮くような状態になり、剥離が容易となる。
【００１４】
被覆材の加熱は、刃先による被覆材の剥離操作と同時に行っても良いし、又は刃先により被覆材の剥離操作を行う以前に行っても良いし、これらの両方の時点に行っても良い。
【００１５】
被覆材の加熱手段としては、如何なる手段を適用しても良く、例えば熱風発生器、ガスヒータ、赤外線ヒータ、遠赤外線ヒータ、レーザ光照射器、電気加熱マット等の適宜の加熱手段を適用することができる。また被覆材の加熱方法としては、被覆材の表面側から直接的に行っても良いし、基材の裏面が加熱可能な場合には、基材の裏面を加熱することにより、間接的に被覆材を加熱することもできる。
【００１６】
被覆材の加熱温度は４０℃以上であれば良いが、６０℃以上が好ましい。即ち、一般的に被覆材の加熱温度が４０℃を越えると超音波振動する刃先による剥離作業が徐々に容易になって行くが、６０℃以上になると極めて容易となり、例えば加熱を行わない場合と比較して数倍の作業効率が得られるようになる。
【００１７】
加熱温度の上限は適宜であるが、被覆材中の溶剤等の成分蒸発による臭気の発生の問題や引火の問題等を考慮して決定すれば良い。たとえは、これらの問題を考慮すれば、一般的には１５０℃以下とするのが望ましい。
【００１８】
また以上の本発明において、超音波振動する刃先を、往復運動機構により、低周波数で前後に往復運動させると、刃先から被覆材には、超音波振動のエネルギーに、この運動によるエネルギーが加わって、極めて大きなエネルギーが加わり、このため被覆材に対する破壊力が飛躍的に増大し、例えばエポキシ樹脂等の高硬度の被覆材であっても剥離が可能となる。
【００１９】
往復運動の振幅や周波数は、被覆物に応じて適宜に設定すれば良いが、例えば一般的には振幅を１０〜２０ｍｍ、周波数を１〜３Ｈｚとすれば、良好な結果が得られる。
【００２０】
また本発明においては、被覆材の加熱と、超音波振動する刃先の往復運動とを組み合わせれば、それらの相乗作用により、被覆材の剥離を更に良好に行うことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
まず図１は本発明を適用した超音波振動する刃先を備えた被覆材剥離装置の第１の実施の形態を剥離操作している状態において模式的に示す側面図である。
符号１は各種プラント類や建築物、構造物等におけるコンクリート等の基材であり、２はこの基材１に被覆されている塗膜や粘着シート等の被覆材である。
符号３は被覆材剥離装置を概して示すものであり、この被覆材剥離装置３は、手動ツールとして構成している。この被覆材剥離装置３は、超音波振動機構の要素を内蔵した装置本体４の前方側に被覆材剥離のための刃先５を設置して、この刃先５を前後に超音波振動可能に構成している。
【００２２】
また装置本体４から前方側に固定用治具６を突設しており、この固定用治具６の先端側に加熱器７を支持しており、この加熱器７は加熱側を下側に構成している。加熱器７は、上述したように、熱風発生器、ガスヒータ、赤外線ヒータ、遠赤外線ヒータ、レーザ光照射器、電気加熱マット等の適宜の構成のものを適用することができる。
【００２３】
以上の図１の構成では、作業員が、装置本体４の適所を保持して、超音波振動している刃先５を被覆材２と基材１との界面に侵入させて剥離を行う際には、被覆材２が上方から加熱器７により加熱されているので、上述した理由により、超音波振動する刃先５が、被覆材２と基材１の界面に侵入しやすく、剥離が極めて容易となる。
【００２４】
このような剥離作業を行う際には、それ以前に被覆材２を適宜の加熱手段により、予め加熱しておくこともできる。
【００２５】
次に図２は本発明を適用した超音波振動する刃先を備えた被覆材剥離装置の第２の実施の形態を剥離操作している状態において模式的に示す側面図である。尚、図２においては、上記第１の実施の形態と同様な要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
符号３は第１の実施の形態と同様に、被覆材剥離装置を概して示すものであり、この被覆材剥離装置３は、上記刃先５を備えた装置本体４を、後ろ側にのみ車輪８を有する台車９に支持した構成である。台車９には把手１０を設けており、この把手１０を持って台車９を動かすことにより、前側に位置する刃先５を基材１に圧接させて移動させることができる。
尚、以上の構成の被覆材剥離装置３は、本出願人の先の出願である特願２００２−１３０７１１において提案しているものと同様な構成である。
【００２６】
本実施の形態においては、以上の構成に加え、台車９の前側には第１の実施の形態と同様に、加熱側を下側に構成した加熱器７を設けている。この加熱器７は、上述したように、熱風発生器、ガスヒータ、赤外線ヒータ、遠赤外線ヒータ、レーザ光照射器、電気加熱マット等の適宜の構成のものを適用することができる。
【００２７】
以上の図２の構成では、作業員が、把手１０を持って台車９を動かすことにより、前側に位置する刃先５を基材１に圧接させて移動させることができ、従って超音波振動している刃先５を被覆材２と基材１との界面に侵入させて剥離作業を行うことができる。この際には、被覆材２が上方から加熱器７により加熱されているので、上述した理由により、超音波振動する刃先５が、被覆材２と基材１の界面に侵入しやすく、剥離が極めて容易となる。
【００２８】
このような剥離作業を行う際にも、それ以前に被覆材２を適宜の加熱手段により、予め加熱しておくこともできる。
【００２９】
以上の第２の実施の形態の被覆材剥離装置３を用いて被覆材の剥離作業を行った実施例を次に説明する。
この実施例では、コンクリートの床に被覆された約１２００μｍの厚いエポキシ樹脂塗料の塗膜を剥離する作業を、次の３つの方法により行った。
Ａ．上述したように本出願人の先の出願である特願２００２−１３０７１１において提案している被覆材剥離装置を用いて塗膜を剥離する方法
Ｂ．Ａの被覆材剥離装置に加熱器を設けた本発明の第２の実施の形態において、塗膜表面を約８０℃に加熱しながら塗膜を剥離する方法
Ｃ．塗膜の表面を電気マットにより約８０℃に加熱した直後に、Ａの方法を適用して塗膜を剥離する方法
【００３０】
この結果、Ａの方法の場合において、１時間当りに塗膜が剥離可能な床面積は約１０ｍ２であり、剥離した塗膜は小片状であったのに対して、Ｂ，Ｃの方法の場合、１時間当りに塗膜が剥離可能な床面積は約２０〜２５ｍ２で剥離作業が極めて容易に実施でき、またこれらの場合には塗膜は連続したシート状で剥離され、小片状の飛び散りは殆どなかった。
【００３１】
次に図３は本発明を適用した超音波振動する刃先を備えた被覆材剥離装置の第３の実施の形態を、剥離操作している状態において模式的に示す側面図である。尚、図３においても、上記第１、第２の実施の形態と同様な要素には同一の符号を付している。
符号３は第１の実施の形態と同様に、被覆材剥離装置を概して示すものであり、この被覆材剥離装置３は、上記刃先５を備えた装置本体４を、後ろ側にのみ車輪８を有する台車９に支持した構成である。台車９には把手１０を設けており、この把手１０を持って台車９を動かすことにより、前側に位置する刃先５を基材１に圧接させて移動させることができる。
尚、以上の構成の被覆材剥離装置３は、第２の実施の形態の場合と同様に、本出願人の先の出願である特願２００２−１３０７１１において提案しているものと同様な構成である。
【００３２】
本実施の形態においては、以上の構成に加え、刃先５を低周波数で前後に往復運動させる往復運動機構１１を設けたものである。図３に示す往復運動機構１１を説明すると、この往復運動機構１１は、上記装置本体４の支持部材１２を台車９に対して前後方向に移動可能に構成すると共に、回転駆動装置１３にクランク機構１４を構成し、このクランク機構１４と支持部材１２を駆動リンク１５で連結した構成である。
【００３３】
以上の図３の構成において、作業員が、把手１０を持って台車９を動かすことにより、前側に位置する刃先５を基材１に圧接させて移動させることができ、従って超音波振動している刃先５を被覆材２と基材１との界面に侵入させて剥離作業を行うことができるのであるが、この構成では、超音波振動している刃先５は、往復運動機構１１により低周波で前後方向に移動するため、刃先５から被覆材２には、超音波振動のエネルギーに、この運動によるエネルギーが加わって、極めて大きなエネルギーが加わり、このため被覆材２に対する破壊力が飛躍的に増大し、例えばエポキシ樹脂等の高硬度の被覆材であっても剥離が可能となる。
【００３４】
往復運動の振幅や周波数は、被覆物に応じて適宜に設定すれば良いが、例えば一般的には振幅を１０〜２０ｍｍ、周波数を１〜３Ｈｚとすれば、良好な結果、例えばこれらの往復運動を行わない場合と比較して剥離効率が２倍程度向上する。
【００３５】
往復運動機構１１の具体的構成は、上述した図３の構成の他、適宜である。例えば、クランク機構の他、カム機構等を適用することもでき、その動力源としても、電動モーター、油圧、空気圧等を適用することができる。更に、刃先５の往復運動の振幅を微小とすることもでき、この場合には往復運動機構１１として、バイブレータ等の振動モータや振動機械を適用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は以上のとおりであるので、次のような効果がある。
ａ．まず、超音波振動する刃先により被覆材を剥離する操作において、その操作と同時に、又は操作の前に、或いはそれらの両方を適用して、被覆材を加熱するようにしたので、▲１▼加熱された被覆材は軟化するため、超音波振動する刃先が、被覆材と基材の界面に侵入しやすくなる、▲２▼基材と被覆材の熱膨張係数の相違により、界面で歪み集中が発生するため、被覆材が基材との界面から浮くような状態になり、剥離が容易となる、▲３▼基材がコンクリートやモルタル等の水硬性材料の場合には、加熱によって基材中の水分の一部が気化膨張して、被覆材に膨張蒸気圧を及ぼすことで、被覆材が基材との界面から浮くような状態になり、剥離が容易となるというようなことから、被覆材の剥離を容易に、しかも確実に行うことができ、エポキシ樹脂等の高硬度の被覆材であっても剥離が可能となる。
ｂ．次に、超音波振動する刃先を、往復運動機構により、低周波数で前後に往復運動させるようにしたので、刃先から被覆材には、超音波振動のエネルギーに、この運動によるエネルギーが加わって、極めて大きなエネルギーが加わり、このため被覆材に対する破壊力が飛躍的に増大し、例えばエポキシ樹脂等の高硬度の被覆材であっても剥離が可能となる。
ｃ．ａにおける被覆材の加熱と、ｂにおける超音波振動する刃先の往復運動とを組み合わせることにより、それらの相乗作用により、被覆材の剥離を更に良好に行うことができる。
ｄ．剥離作業に要していた作業者のこつや熟練が不要となり、作業の安定化が可能となるほか、剥離作業の機械化や、無人化、遠隔操作化等の高度化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る被覆材剥離装置の第１の実施の形態を模式的に示す側面図である。
【図２】本発明に係る被覆材剥離装置の第２の実施の形態を模式的に示す側面図である。
【図３】本発明に係る被覆材剥離装置の第３の実施の形態を模式的に示す側面図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　基材
２　　　　　　　　被覆材
３　　　　　　　　被覆材剥離装置
４　　　　　　　　装置本体
５　　　　　　　　刃先
６　　　　　　　　固定用治具
７　　　　　　　　加熱器
８　　　　　　　　車輪
９　　　　　　　　台車
１０　　　　　　　把手
１１　　　　　　　往復運動機構
１２　　　　　　　支持部材
１３　　　　　　　回転駆動装置
１４　　　　　　　クランク機構
１５　　　　　　　駆動リンク
【図１】
2004052505.tif 000003
【図２】
2004052505.tif 000004
【図３】
2004052505.tif 000005