(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記工程（１）〜（４）
（１）現場塗装する塗料について、流動調整剤の配合割合を変化させて、水晶振動子の片面に噴霧塗装し、該塗装された水晶振動子の共振抵抗を測定し、使用する流動調整剤の配合割合と共振抵抗との対応関係を予め求める工程、
（２）塗装現場において、水晶振動子の片面に現場塗装用塗料を噴霧塗装し、該塗装された水晶振動子の共振抵抗を測定する工程、
（３）工程（２）で測定された水晶振動子の共振抵抗を適性範囲内とするための流動調整剤の配合割合を、工程（１）で得た流動調整剤の配合割合と共振抵抗との対応関係、現場塗装用塗料中の流動調整剤量、及び工程（２）で測定された水晶振動子の共振抵抗に基いて求める工程、及び
（４）塗料容器中に充填された現場塗装用塗料における流動調整剤の配合割合を、工程（３）で求めた流動調整剤の配合割合とする工程、
を有することを特徴とする噴霧塗装における塗料調整方法。
【請求項２】
工程（２）において、水晶振動子のインピ−ダンスをインピ−ダンスアナライザで測定し、共振点でのインピーダンスの抵抗成分を共振抵抗とする、請求項１に記載された塗料調整方法。
【請求項３】
工程（２）において、水晶振動子の片面表面に現場塗装用塗料を塗装して膜厚１μm〜１００μmの塗膜を形成し塗装後約１分後に水晶振動子の共振抵抗を測定する、請求項１ないし２に記載された塗料調整方法。
【請求項４】
工程（３）において、共振抵抗の適性範囲を、塗料を水晶振動子へ塗装約１分後の共振抵抗で７〜１３ｋΩの範囲内としてなる、請求項１ないし３のいずれか１項に記載された塗料調整方法。
【請求項５】
工程（４）において、自動制御により該流動調整剤が所定割合となるように現場塗装用塗料中の流動性調整剤の量を調整する、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の塗料調整方法。
【請求項６】
水晶振動子の片面に対する塗料の塗装が、ケース内の中空に固定した水晶振動子の片面であるセンサー面の部分に窓を開けた状態で塗装を行う、請求項１ないし５のいずれか１項に記載された塗料調整方法。
【請求項７】
工程（１）と工程（２）の水晶振動子の片面の塗膜形成終了から共振抵抗を測定する時期までの時間を同一とする、請求項１ないし６のいずれか１項に記載された塗料調整方法。
【請求項８】
塗料容器、塗料容器に接続された流動性調整剤容器、塗料容器からの塗料を塗装する噴霧塗装装置、水晶振動子のインピーダンスを測定するインピーダンスアナライザ、及びインピーダンスアナライザで測定した共振点でのインピーダンスの抵抗成分を共振抵抗として取込み、塗装された水晶振動子の共振抵抗を適性範囲内とするための、塗料中の流動調整剤の配合割合を計算する演算制御システムを具備する装置であって、該噴霧塗装装置によって塗装され水晶振動子の共振抵抗に基き、塗装された水晶振動子の共振抵抗を適性範囲内とするための塗料中の流動調整剤の配合割合を求め、この配合割合に基き添加剤タンクから塗料容器に流動調整剤を配合することを特徴とする塗料調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水晶振動子を用いてなる、塗装環境などに応じた噴霧塗装における塗料調整方法、及びこの塗料調整方法に用いられる塗料調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
気中でスプレー塗装、回転霧化塗装、静電霧化塗装を行う際に、季節変動などにより湿度、温度が変化したり、ブース内風速などが変化すると、塗装機から微粒化され飛行する塗料粒子が被塗物に到着するまでの間の溶剤の揮発速度、被塗物に塗着した塗料膜の溶剤揮発速度及び、回転霧化装置の機械的な条件による粒径の変化が、塗着塗料の粘弾性特性に影響を及ぼし、塗面平滑性が低下したり、ハジキ、タレなどの被塗物の外観不良の原因となる。
従来はこれらの外観不良を防ぐために、塗料製造者は、例えば、季節、塗装機器の特性により揮発速度の異なる溶剤を配合したり、あらかじめ設定された添加剤を加えるなどして、季節に応じて最適な塗装特性を有すると考える塗料を供給していた。しかしながら、上記のような調整方法では、微細な塗装環境変化、塗装機器の特性に対応していないため最終的には現場での経験による調整に頼らざるを得なかった。
また、優れた仕上り外観が必要とされる塗装分野、例えば、自動車外板塗装においては、地球環境保全に対応した塗料、特に水性塗料や高固形分塗料の塗装に際しては、塗装雰囲気、塗装機器の特性の影響による塗着後の塗料粘弾性特性の変化に応じた制御を塗料調整によって行うことが難しいため、塗装環境、塗装機器の特性の微妙な制御により対応せざるを得なかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
被塗装物に塗着した塗着物の粘弾性特性を測定する方法としては、被塗装物に塗着した塗料を採取し、コーン＆プレートのような機械的な測定器で測定する、あるいは、プレートに塗装を行い、そのプレートを速やかに測定器に取り付けて粘弾性測定を行う方法が知られているが、この方法では、測定時間が非常に長くかかり、塗着塗料の採取、測定時に構造が破壊して正確な粘弾性特性が得られ難いこと、測定雰囲気が現場塗装雰囲気と通常異なるため、リアルタイムにかつ連続的に、塗着塗膜の粘弾性特性を把握することは困難であった。
本発明の目的は、塗装現場において、塗装環境の変化などに対応して、噴霧塗装における良好な塗装塗膜外観を得るために短時間で行うことができる塗料調製方法を提供することである。また、この塗料調製方法を行うための塗料調整装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、実際の現場塗装環境で高感度のセンサーである水晶振動子に塗装し、その共振抵抗から塗装環境雰囲気、塗装機器の特性によって変動する塗着塗料の粘弾性特性に対応するパラメータを短時間に計測でき、そのデータをもとにして、塗料中の添加剤量を現場塗装雰囲気に対して適性範囲内の量に調整することによって、塗装雰囲気が変化しても、良好な塗装作業特性を得ることができることを見出し本発明を完成するに至ったものである。
すなわち本発明は、下記工程（１）〜（４）
（１）現場塗装する塗料について、流動調整剤の配合割合を変化させて、水晶振動子の片面に噴霧塗装し、該塗装された水晶振動子の共振抵抗を測定し、使用する流動調整剤の配合割合と共振抵抗との対応関係を予め求める工程、
（２）塗装現場において、水晶振動子の片面に現場塗装用塗料を噴霧塗装し、該塗装された水晶振動子の共振抵抗を測定する工程、
（３）工程（２）で測定された水晶振動子の共振抵抗を適性範囲内とするための流動調整剤の配合割合を、工程（１）で得た流動調整剤の配合割合と共振抵抗との対応関係、現場塗装用塗料中の流動調整剤量、及び工程（２）で測定された水晶振動子の共振抵抗に基いて求める工程、及び
（４）塗料容器中に充填された現場塗装用塗料における添加剤の配合割合を、工程（３）で求めた流動調整剤の配合割合とする工程、
を有することを特徴とする噴霧塗装における塗料調整方法を提供するものである。
また、本発明は、塗料容器、塗料容器に接続された流動性調整剤容器、塗料容器からの塗料を塗装する噴霧塗装装置、水晶振動子のインピーダンスを測定するインピーダンスアナライザ、及びインピーダンスアナライザで測定した共振点でのインピーダンスの抵抗成分を共振抵抗として取込み、塗装された水晶振動子の共振抵抗を適性範囲内とするための、塗料中の流動調整剤の配合割合を計算する演算制御システムを具備する装置であって、該噴霧塗装装置によって塗装され水晶振動子の共振抵抗に基き、塗装された水晶振動子の共振抵抗を適性範囲内とするための塗料中の流動調整剤の配合割合を求め、この配合割合に基き添加剤タンクから塗料容器に流動調整剤を配合可能としてなることを特徴とする塗料調整装置を提供するものである。
以下、本発明について、詳細に説明する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
水晶振動子は、時間、温度、圧力、膜厚などの測定に用いられており、また、水晶振動子が溶液中にある場合、溶液の粘弾性や密度によって共振周波数が変化し、溶液の粘弾性や密度の変化を調べることができることが、「計測技術」ｖｏｌ．１７（７）ｐ３５〜４０  １９８９、「超音波ＴＥＣＨＮＯ」ｖｏｌ．５（７）ｐ４５〜５０  １９９３  などに記載されている。
【０００６】
本発明方法では、水晶振動子表面に付着した、粘弾性物質の特性により、回路の共振周波数、共振抵抗が変化することに着目し、水晶振動子の表面に塗料を塗装し、塗装された水晶振動子の共振点でのインピーダンスを測定することによって、インピーダンスの実数成分、すなわち抵抗成分である共振抵抗をリアルタイムに計測でき、その共振抵抗から塗装現場の塗装雰囲気中、塗装条件での塗着塗膜の粘弾性特性を非破壊のもとで把握することができる。
本発明方法は、下記の工程（１）〜（４）を有する噴霧塗装における塗料調整方法である。
工程（１）
工程（１）は、現場塗装する塗料について、流動調整剤の配合割合を変化させて、水晶振動子の片面に噴霧塗装して、該塗装された水晶振動子の共振抵抗を測定し、使用する流動調整剤の配合割合と共振抵抗との対応関係、例えば、検量線、関係式、関係図などを予め求める工程である。
上記塗装に際しての塗装条件は、特に制限されるものではないが、現場塗装において標準とされる条件であることが好適である。
上記流動調整剤は、現場塗装用塗料に用いられるものであって、塗料の粘弾性特性に影響を与えるものである。その代表例として、例えば、モノ１級アミンとジイソシアネートとの反応生成物であるジウレアなどのジウレア系流動性調整剤；超微粒子状硫酸バリウム、シリカ系微粉末、ベントナイト系調整剤、ポリアミド系調整剤、水系乳化重合で製造した架橋重合体微粒子、非水系で製造した架橋重合体微粒子等を挙げることができる。
水晶振動子への塗装は、水晶振動子の片面表面が、均一に膜厚が１μｍ〜１００μｍ、好ましくは１〜５０μｍとなるように行うことが、バラツキのない共振抵抗を得るという観点から好適である。
また、塗装された水晶振動子の共振抵抗の測定は、塗装約１分後に行うことが、後記工程（３）との対応の取り易さの面から好適である。
すなわち、塗着膜は、噴霧塗装によって塗料膜形成後３０秒から１分３０秒位の間つまり約１分後に、その粘弾性特性の発現により、塗料膜の状態が決定されることが経験的に知られており、その時期の粘弾性特性に起因する流動特性を制御することにより最適な塗面状態を得ることができる。
【０００７】
工程（２）
工程（２）は、塗装現場において、インピーダンスアナライザに接続された水晶振動子の片面に現場塗装用塗料を噴霧塗装し、該塗装された水晶振動子の共振抵抗を測定する工程である。
水晶振動子への塗装は、水晶振動子の片面表面が、均一に膜厚が１μｍ以上となるように行う。また、塗装された水晶振動子の共振抵抗の測定は、塗装約１分後に行うことが、後記工程（３）との対応の取り易さと上記の面から好適である。
この工程（２）は、塗装現場において、本塗装する直前の試験塗装の段階で行われるのが一般的であるが、これ以外に、現場塗装環境の変化に応じて本塗装の途中にも適宜行うことができる。
【０００８】
工程（３）
工程（３）は、工程（２）で測定された水晶振動子の共振抵抗を、適性範囲内とするための流動調整剤の配合割合を、工程（１）で得た流動調整剤の配合割合と共振抵抗との対応関係、現場塗装用塗料中の流動調整剤量及び工程（２）で測定された水晶振動子の共振抵抗に基いて求める工程である。
上記共振抵抗の適性範囲とは、噴霧塗装に塗装され被塗物に塗着した塗料がタレ、ハジキ、平滑性低下などを起こさず、良好な塗面外観を得ることができる塗着塗料の粘弾性特性の範囲に相当する共振抵抗の範囲を意味する。共振抵抗の適性範囲は、塗料種によって大きなバラツキはなく、通常、水晶振動子への塗料塗装約１分後に７〜１３ＫΩ、好ましくは８〜１２ＫΩ、特に好ましくは９〜１１ＫΩにある。
共振抵抗の適性範囲の設定は、例えば、前記工程（１）において、水晶振動子への塗装と同時に他の被塗物にも塗装し、その被塗物上の塗料膜の状態を判定して、良好な塗料膜を形成できる範囲に相当する共振抵抗の範囲を設定することによって行うことができる。
良好な塗料膜を形成するための流動調整剤の配合割合Ｘは、例えば、次のようにして求めることができる。
工程（２）で測定された共振抵抗をＡとし、工程（１）で得た対応関係から共振抵抗がＡのときの流動性調整剤の配合割合ａが得られる。共振抵抗の適性範囲が７〜１３ＫΩであるとき、例えば、その中心値である共振抵抗１０ＫΩのとき、工程（１）で得た対応関係から共振抵抗１０ＫΩに対応する流動調整剤の配合割合ｂが得られる。また、工程（２）で用いた現場塗装用塗料における流動調整剤の配合割合をｃとすると、流動調整剤の配合割合Ｘは下記式で求めることができる。
Ｘ＝（ｂ−ａ）＋ｃ
現場塗装用塗料に流動調整剤を加える場合、ｃの量は既に塗料中に存在するので、その添加割合は、（ｂ−ａ）となる。
【０００９】
工程（４）
工程（４）は、塗料容器中に充填された現場塗装用塗料における流動調整剤の配合割合を、工程（３）で求めた流動調整剤の配合割合とする工程であり、良好な塗料膜を形成することができるように、現場塗装用塗料中の流動調整剤量を調節するものである。
現場塗装用塗料中の流動調整剤量の調節は、工程（３）で求めた流動調整剤の配合割合Ｘに基いて、自動的に行うようにしてもよい。
本発明方法においては、上記（１）〜（４）の工程を行うことによって、現場にて塗料を噴霧塗装するにあたって、現場塗装用塗料中における流動調整剤量を、塗膜外観が適性な範囲となる量に調整でき、タレ、ハジキ、平滑性低下などを起こさず、良好な塗面外観を得ることができる。
【００１０】
【実施例】
次に、本発明の塗料調整装置について後記図１を参照して説明する。図１は、本発明塗料調整装置の基本構成の一例を示すモデル図である。図１を参照して、本発明塗料調整装置の一例、本発明塗料調整方法の一例について説明する。
本発明の塗料調整装置は、塗料容器、塗料容器に接続された流動調整剤用容器、塗料容器からの塗料を塗装する噴霧塗装装置、水晶振動子、水晶振動子のインピーダンスを測定するインピーダンスアナライザ、及びインピーダンスアナライザで測定した共振点でのインピーダンスの抵抗成分を共振抵抗として取込み、塗装された水晶振動子の共振抵抗を適性範囲内とするための、塗料中の流動調整剤の配合割合を計算する演算制御システムを具備する。
【００１１】
図１において、塗料容器中の塗料は、噴霧塗装装置に送られ、噴霧塗装装置から塗料が噴霧され、水晶振動子の片面が塗装される。センサーである水晶振動子には９ＭＨｚの共振周波数を持つＡＴカットされた水晶片が用いられている。塗装された水晶振動子は、インピーダンスアナライザで水晶振動子の共振点でのインピーダンスをリアルタイムに測定でき、共振抵抗を求めることができる。
この共振抵抗は、塗着塗料の粘弾性特性に対応するものである。現場塗装に際しては、リアルタイムに共振抵抗を測定することによって、そのときの環境、塗装条件による塗着塗料の粘弾性特性を検出することができる。
水晶振動子の片面に塗料が塗装されるが、この際、水晶振動子の裏面に塗料が回りこむと測定誤差の原因になるため、水晶振動子はケースの中にリード線を使って中空に固定されており、水晶振動子の片面であるセンサー面の部分に窓を開けた状態で塗装が行われる。例えば、マスクを使用して塗装すればよい。塗装された水晶振動子の共振点での共振抵抗が、インピーダンスアナライザで測定される。塗装から計測までの時間は、ラインの塗装条件によって異なるが、噴霧塗装によって塗料膜形成後３０秒から１分３０秒位の間、おおむね１分間程度が好適であり、ここでは、塗料噴霧終了のトリガーが発生してから１分後のインピーダンスを測定し、共振点でのインピーダンスの抵抗成分を共振抵抗として演算制御システムに取り込むように設定されている。
上記のようにして、本発明方法の、工程（１）における現場塗装する塗料についての、使用する流動調整剤の配合割合と共振抵抗との対応関係を予め求めること、また、工程（２）の塗装現場において、現場塗装用塗料の塗装された水晶振動子の共振抵抗を求めることができる。流動調整剤の配合割合と共振抵抗との対応関係は、通常、２次から３次の多項式として表現することができる。また、工程（１）において、流動調整剤の配合割合と共振抵抗との対応関係を求めるために水晶振動子の共振抵抗を測定する時期（塗料膜形成終了からの時間）と工程（２）において水晶振動子の共振抵抗を測定する時期（塗料膜形成終了からの時間）とを一致させておくことが好ましい。すなわち、工程（１）において、塗料膜形成終了から１分後の塗装水晶振動子の共振抵抗を測定して対応関係を求めるるのであれば、工程（２）において、塗料膜形成終了から１分後の塗装水晶振動子の共振抵抗を測定することが好適である。
【００１２】
演算制御システムでは、各種の現場塗装する塗料について、流動調整剤の配合割合と共振抵抗との対応関係が予め入力されており、現場塗装に際して、現場塗装用塗料を塗装した水晶発振子の共振抵抗、現場塗装用塗料に配合されている流動調整剤の配合割合を入力して計算することによって、良好な塗装作業適性を示す塗着塗料の粘弾性特性に対応する適正な共振抵抗とするための前記流動調整剤の配合割合Ｘ、流動調整剤の添加割合（ｂ−ａ）を求めることができる。
この流動調整剤の添加割合（ｂ−ａ）に基き、塗料タンクに必要な量の流動調整剤を自動制御により投入し攪拌して塗料タンク内の塗料が均一になった状態で、現場での本番の塗装を行う。
現場塗装用塗料を塗装した水晶振動子の共振抵抗測定を、本塗装する直前の試験塗装の段階に行うことによって、本塗装の塗装環境、塗装条件にあった塗料を得ることができる。
【００１３】
上記流動調整剤量の調整は塗装開始時に行うことが望ましく、塗料タンク内の塗料量は少なくともその日のうちに使用してしまう量にして、翌日にそのまま使用することの無いような量の塗料を入れておくことが好適である。流動調整剤量の調整は塗装開始時以外に、塗装環境、塗装条件の変化に応じて塗装途中にも適宜行うことができる。場合によっては、塗料タンク中の塗料の流動調整剤量を減らすため、流動調整剤量の少ない、又は含有しない塗料を添加することもできる。
塗着塗料の粘弾性調整
噴霧塗装において、塗液を微粒化して塗装し被塗装物表面に塗着した塗料の粘弾性特性は、塗装環境、塗装条件、微粒化の程度、溶剤の蒸発程度などにより変動するため、微粒化を行う前の塗液の粘弾性特性を測定しても、被塗装物に塗着した塗料の粘弾性特性を推定することはできない。
【００１４】
実際に塗装作業性に影響する粘弾性特性は、塗着した塗膜の構造粘性を破壊することなく測定する必要がある。また、同一の配合の塗料であっても、現場での雰囲気、塗装器具の特性などにより、塗着時に発現する粘弾性挙動は微妙に異なってくる。
本発明方法において、水晶振動子表面に塗着した塗料の粘弾性特性に対応する共振抵抗は、一般的に、塗着１分後に７〜１３ｋΩ、好ましくは８〜１２ｋΩ、特に好ましくは９〜１１ｋΩの範囲内にあることが好適であることが経験的に確認されており、塗着１分後に１０ｋΩの共振抵抗になるように調整された塗料は、良好な作業性と適正な仕上がり性を得ることができる。
現場塗装する塗料についての、流動性調整剤の配合割合と共振抵抗との対応関係は、例えば、以下の実験によって決定することができる。
実際に現場で使用される静電塗装装置あるいは類似の機器を用い、環境雰囲気は温度２５℃±３℃に、湿度は６０〜７０％に調整しておく。
必要最小限の流動調整剤が添加されている現場塗装用塗料を用いて、水晶振動子の片面を塗装し、塗装完了１分後の共振抵抗値を測定する。その後、塗料中の樹脂分１００重量部に対して、０．５重量部刻みで添加量を変動させて流動調整剤を添加し、同様の測定を行ってゆく。
最終的には流動調整剤が総量で、樹脂分１００重量部に対して、１０〜２０重量部の配合割合となるまで順次同様の測定を行い、塗装完了１分後の水晶振動子の共振抵抗を測定し記録する。流動調整剤の配合割合に対する共振抵抗の値の一例は下記表のとおりであった。
【００１５】
【表１】
0003975081.tif 000002
【００１６】
この実験から得られた、流動調整剤の配合割合Ｙと共振抵抗Ｚとの対応関係を示す検量線は概ね以下の１次式で表される。
Ｙ＝０．０００９Ｚ−１．０３９９
流動調整剤の配合割合と共振抵抗の変化とは加成性が成り立ち、上記式より演算した塗着時の共振抵抗を１０ｋΩに調整するための流動調整剤の割合、現場塗装用塗料を試験塗装して測定された共振抵抗、及び現場塗装用塗料中に既に含有されている流動調整剤の割合から、塗装現場の環境で必要な流動調整剤の配合量を求め、この配合量の流動調整剤を塗液タンク中に定量ポンプにより自動的に添加し、十分に攪拌安定化した後再度試験塗装を行い、概ね１０ｋΩに共振抵抗が到達していることを確認した後、本塗装を行う。
【００１７】
【発明の効果】
本発明方法によって、実際の現場塗装環境で高感度のセンサーである水晶振動子に塗装し、その共振抵抗から塗装環境雰囲気における塗着塗料の粘弾性特性を短時間に計測でき、そのデータをもとにして、塗料中の添加剤量を現場塗装雰囲気に対して適性範囲内の量に調整することができ、塗装雰囲気が変化しても、リアルタイムに良好な塗装作業特性を得ることができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明塗料調整装置の基本構成の一例を示すモデル図である。
【図１】
0003975081.tif 000003