JP2005199181A - 塗装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エアー霧化によるぼかし表現によって、外観上やわらかい感じに見せることができ、しかも、より自然な風合いの高意匠塗装を容易に実現すること。
【解決手段】 塗装対象物に塗料を模様状に塗装するための塗装装置１１である。開閉弁の開閉動作により塗料を不連続に粒状に吐出するための多数の吐出部４と、各吐出部４から吐出された直後の塗料粒状物２にエアーを吹き付けて塗料粒状物２を霧化するためのエアー吹き出し部５とを具備している。塗装部分と非塗装部分との境界が霧化によりぼかされ、ぼかし表現を可能とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、塗装装置に関し、詳しくは塗装対象物の表面塗装を行なうにあたって、エアー霧化によるぼかし表現の塗装を行なう技術に関するものである。

外壁材、屋根材、塀材などの建築基材には、セメント板などの無機質系の板材が広く用いられている。この種の建築基材は、建物の外観の形成を担うため、各種の意匠を実現する表面化粧について技術的な検討が加えられている。たとえば抄造、押出成形などにより成形された基材の表面にプレス成形などにより凹凸模様付けをし、その凹凸表面を塗装することが一般的に行なわれている。

塗装の一方式として、最近、塗料を基材表面に向けて噴射するインクジェットによる塗装が考えられている。このインクジェット塗装は、下地着色塗装を行なった基材若しくは無垢の基材に対して行なわれるが、これまで一般的に用いられてきた塗装ロールに比べ、局所的なしかも位置制御された塗装が可能である。

また、他の塗装手法として、１枚の基材の表面に濃淡のある塗装を行なうことが考えられる。インクジェット塗装では、一般に、インクジェット塗装機から吐出する塗料はあらかじめ定められたドットパターンとされているため、そのような濃淡塗装を実現するには、塗料の吐出間隔を変えたり、複数色の塗料を薄い色から順に濃い色へと重ね塗りしたりすることなどが検討されている。

しかしながら、塗料の吐出間隔を変えるための制御は容易でなく、複数色の重ね塗りの場合、塗料の色を多数用意しなければならない。これらの問題は、当然、建築板の塗装コストに反映する。

そこで、上記問題を解決すべく、インクジェットにおける塗料の吐出圧を変化させ、これにより基材表面に付着するドット状の塗料の大きさを変化させ、１枚の基材に対して濃淡のある塗装を行なう方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

ところが、特許文献１に示される従来例にあっては、塗料の濃淡をコントロールできるが、塗装部分と非塗装部分との境界がはっきりとして、ぼやかすことができないため、外観上やわらかい感じに見せることができず、より自然な風合いの高意匠塗装を行なうことが困難であった。
特開２００３−３３４９４３号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、エアー霧化によるぼかし表現によって、外観上やわらかい感じに見せることができ、しかも、より自然な風合いの高意匠塗装を容易に実現できる塗装装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、塗装対象物１に塗料を模様状に塗装するための塗装装置であって、開閉弁３の開閉動作により塗料を不連続に粒状に吐出するための多数の吐出部４と、各吐出部４から吐出された直後の塗料粒状物２にエアーを吹き付けて塗料粒状物２を霧化するためのエアー吹き出し部５とを具備することを特徴としている。

このような構成とすることで、吐出部４から吐出する塗料粒状物２に、高圧のエアーを吹き付けることで、吐出した塗料粒状物２が霧化される。これにより塗装部分と非塗装部分との境界が霧化によりぼかされ、ぼかし表現が可能となり、外観上やわらかい感じに見せることができ、意匠上の見栄えを良くすることができる。

また上記エアー吹き出し部５は、多数の吐出部４が設けられる本体ヘッド６とは別体の霧化用ノズルヘッド７に設けられ、この霧化用ノズルヘッド７が本体ヘッド６に取り付けられているのが好ましく、この場合、既存の本体ヘッド６に霧化用ノズルヘッド７を付加するだけで、加える変更が小規模で済み、低コスト化を図ることができる。

また上記吐出部４を挟んでその両側にエアー吹き出し部５を各々配置すると共に、一方のエアー吹き出し部５のエアー霧化圧力と他方のエアー吹き出し部５のエアー霧化圧力とを可変にするためのレギュレータ８を設けるのが好ましく、この場合、レギュレータ８を用いて両側のエアー霧化圧力を異ならせることで、ドットパターン２Ａの外周部分がエアー霧化圧力の弱い方に向って長く拡散するようになる。これにより、隣接するドット状の塗料２Ａが互いに重なる部分では濃度が濃くなり、重ならない部分では濃度が薄くなる。このようにエアー霧化圧力によって模様の濃淡をコントロールすることが可能となる。

また上記エアーに、塗料の溶剤を希釈するための希釈液９を混入させるのが好ましく、この場合、希釈液９をエアーに混入させることで、塗料が希釈され、仮りに塗料の滞積によって吐出部４が多少閉塞した状態であっても、吐出部４の目詰まりを防止できるものであり、さらに希釈液９によって、塗料の濃淡のコントロールも可能になる。

また上記塗装対象物１を搬送する搬送装置１０を備え、上記構成の吐出部４及びエアー吹き出し部５を、塗装対象物１の搬送方向Ａに間隔をあけて複数列配置すると共に、各列ごとに吐出部４から吐出する塗料の色を異ならせるのが好ましく、この場合、同一の搬送ラインで、建築基材１Ａの表面に複数色の模様層を順次塗装することが可能となり、美麗な模様を簡単に形成できると同時に、複数色の重ね塗りによって外観デザイン性や長期耐久性も良好となり、塗装品質が向上するうえに、複数色の塗料を調合する手間を省くことができる。

以上のように本発明に係る塗装装置を用いたエアー霧化塗装によって、吐出部から吐出した塗料粒状物がエアー吹き出し部にて霧化されて、ぼかし表現が可能となり、その結果、より自然な風合いの高意匠塗装を容易に実現できるものである。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

本実施形態の塗装装置１１は、塗装対象物１に塗料を模様状に塗装するためのものであり、図１に示すように、塗料粒状物２を吐出させて模様状に塗装する本体ヘッド６と、本体ヘッド６から吐出された直後の塗料粒状物２に図１の矢印Ｂ方向からエアーを吹き付けて塗料粒状物２を霧化するための霧化用ノズルヘッド７とで主体が構成されている。本例では複数の本体ヘッド６と、本体ヘッド６とは別体の複数の霧化用ノズルヘッド７とで構成されている。以下では、塗装対象物１として、セメント板などの無機質系の建築基材１Ａ（図８）を例示する。

上記複数個の本体ヘッド６は、例えば図８に示すように、建築基材１Ａの搬送方向Ａと直交する方向Ｄ（建築基材１Ａの幅方向）に向って、一列に配列されている。複数個の本体ヘッド６は同じ構成をしており、以下、１個の本体ヘッド６について説明する。

本体ヘッド６の下面には、図３（ａ）に示すように、建築基材１Ａの搬送方向Ａと直交する方向Ｄに向って、多数の吐出部４が一列に並設されている。本体ヘッド６の内部には、図２に示すように、多数の吐出部４の数と同数の塗料室１２と、塗料室１２内で往復移動可能なピストン３Ａと、ピストン３Ａを駆動するアクチュエータ１３とが設けられている。本体ヘッド６にはコントローラー１４（図１）が接続されている。このコントローラー１４には、アクチュエータ１３の動作及び後述の霧化用ノズルヘッド７への圧搾エアーの供給源の動作を制御する制御部が含まれる。

上記塗料室１２の天井面には、塗料圧送パイプ１５の一端が接続され、塗料圧送パイプ１５の他端は、図１に示すストレーナ１６を介して塗料圧送タンク１７に接続されており、エアー圧力によって、塗料圧送タンク１７内の塗料を塗料圧送パイプ１５から塗料室１２内に導入することで、塗料が補給される。塗料室１２の下面には、例えばφ１８０μｍ〜３５０μｍ程度のノズル孔状の吐出部４が開口している。本例では塗料室１２がピストン３Ａを往復動作させるシリンダ室としても機能し、またピストン３Ａは開閉弁３として機能し、このピストン３Ａの往復動作によって吐出部４が開閉されることで、塗料室１２内の塗料が高速で且つ不連続に粒状に吐出するようになっている。また従来と同様、多数のピストン３Ａを開閉するタイミングや時間を制御することで、塗料を直線状、或いはジグザグ状、蛇行状などに変化させることが可能となっている。

上記本体ヘッド６の下面には、略扁平筒状の一対の霧化用ノズルヘッド７（７ａ，７ｂ）がネジ固定されている。一対の霧化用ノズルヘッド７は、図２、図３に示すように、本体ヘッド６の吐出部４を挟んでその両側に取り付けられている。両側の霧化用ノズルヘッド７は同じ構成をしており、以下、一方の霧化用ノズルヘッド７について説明する。

霧化用ノズルヘッド７の内部には、図４に示すように、細長いエアー通路２０が形成されている。図４中の１９はビス孔である。エアー通路２０の両端側には、図２（ａ）に示すように、エアーチューブ２１の一端が接続されるチューブ用継手２２が設けられ、エアーチューブ２１の他端はエアーポンプ２３に連通している。また、本体ヘッド６の吐出部４に近い霧化用ノズルヘッド７の一側面１８には、図３（ａ）（ｂ）に示すように、本体ヘッド６の多数の吐出部４と個別に対向する多数のエアー吹き出し部５が開口しており、エアー通路２０内のエアーが多数のエアー吹き出し部５から同時に吹き出すようになっている。また本例では、エアー吹き出し部５からのエアー吹き付け角度（図４（ｃ）のθ）が、吐出部４からの塗料粒状物２（図１）の吐出方向Ｈに対して例えば４５°となるように、上記霧化用ノズルヘッド７の一側面１８を傾斜させている。これにより、１つの吐出部４から吐出する塗料粒状物２に対して、前後２つのエアー吹き出し部５から、各々、エアーが４５°の角度で吹き付けられ、建築基材１Ａの表面に付着するドットパターン２Ａをぼやかす効果が得られるようになっている。さらに本例では、濃淡のある塗装を行なうために、図１に示すように、２本のエアーチューブ２１に、各々、レギュレータ８を介在させ、一方の霧化用ノズルヘッド７ａからのエアー霧化圧力と、他方の霧化用ノズルヘッド７ｂからのエアー霧化圧力とが可変となっている。

なお、図２（ａ）において、霧化用ノズルヘッド７の上下方向の厚みＥは例えば６ｍｍ、霧化用ノズルヘッド７のエアー吹き出し部５のノズル穴径は例えばφ０．５ｍｍに設定される。また対向するエアー吹き出し部５，５間のピッチＦは例えば８．９ｍｍ、本体ヘッド６の下面からエアー吹き出し部５までの上下方向の距離は例えば４．２５ｍｍに設定される。もちろんこれらの数値は一例であり、適宜設計変更自在である。

また、塗料として、次の表１の組成からなる無機シリコン系塗料と、着色顔料等からなる着色剤とを、溶剤（メタノール、ＭＥＫ、ＩＰＡ等）に含有させたものが、好適な一例として挙げられる。

図５は建築基材１Ａの表面塗装を行なう一例を示している。先ず図５（ｂ）のように、従来の「フローコータ法」によって建築基材１Ａの凹凸面２３，２４全体に下地層２５を塗装し、次いで図５（ｃ）のように、従来の「ロールコータ法」によって下地層２５の凸部分のみに下地着色層２６を部分的に塗布する。その後、本発明の霧化用ノズルヘッド７を付加した本体ヘッド６から無機シリコン系塗料をエアー噴霧して、図５（ｄ）のように、下地着色層２６の凸部分の一部に模様層２７を塗装する。このとき、無機シリコン系塗料の吐出条件として、吐出圧力を例えば０．０５Ｍｐａ〜０．１Ｍｐａとし、吐出時間を例えば１ｍｓｅｃ〜４ｍｓｅｃとした。また、エアー霧化圧力を例えば０．０５Ｍｐａ〜０．１５Ｍｐａとした。

ここで、図６は、表面塗装した後の建築基材１Ａの一例を示している。ただし図６では、図面の理解を容易にするため、模様層２７の輪郭をはっきりと図示しているが、実際には、模様層２７の輪郭はぼかし状態となっており、天然のレンガ壁に酷似した印象を与える建築基材１Ａが得られるものである。

上記構成によれば、塗料粒状物２（図１）を吐出しながら、それに高圧のエアーを吹き付けることで、吐出した塗料粒状物２を霧化し、模様のきめこまかい線をぼかすことができる。例えば図７（ａ）に示すように、ドットパターン２Ａが放射状に拡散し、このため中心側では濃くなるが、周辺領域ハではぼかし状態となり、色が自然に移っていくようになる。なお図７（ａ）中の矢印Ａは建築基材１Ａの搬送方向を示している。またスジ状模様もはっきり表れなくなるので、スジ不良対策の期待もできる。この結果、外観上やわらかい感じに見せることができ、意匠上の見栄えが良好となる。

また本例では、多数の吐出部４を備えた本体ヘッド６と、エアー吹き出し部５を備えた霧化用ノズルヘッド７とを別体で構成し、霧化用ノズルヘッド７を本体ヘッド６に取り付けているので、既存の本体ヘッド６に対して、新規の霧化用ノズルヘッド７を後付けすることができる。このように霧化用ノズルヘッド７はネジ止めによって本体ヘッド６への組込みも容易であり、既存の本体ヘッド６をそのまま使用することができ、加える変更は小規模で済む。そのうえ、エアー霧化によってぼかし表現を行なう方式であるため、簡便で、かつ低コスト化を図ることもできる。

さらに本例では、図１〜図３に示すように、建築基材１Ａの搬送方向Ａに向って、一方の霧化用ノズルヘッド７ａのエアー吹き出し部５と、本体ヘッド６の吐出部４と、他方の霧化用ノズルヘッド７ｂのエアー吹き出し部５とが一列に配列された構造とし、さらに、２つのレギュレータ８を用いて両側のエアー霧化圧力を可変にできるようにしたので、前述したぼかし効果に加えて、模様の濃淡のコントロールも可能となる。ちなみに、模様の濃淡のコントロールは、本体ヘッド６からの塗料の吐出圧や吐出時間を制御することでも行なえるが、本例では、エアー霧化圧力を異ならせることで、様々な濃淡の表現が得られる。その一例を図７（ｂ）（ｃ）に示す。図７（ｂ）（ｃ）中の矢印Ａは建築基材１Ａの搬送方向を示している。ここで、後側の霧化用ノズルヘッド７ｂのエアー霧化圧力を前側の霧化用ノズルヘッド７ａのエアー霧化圧力よりも大きくした場合は、図７（ｂ）のように各ドット状パターン２Ａが前方（矢印Ａ方向）に向って長く拡散するようになり、逆に、前側の霧化用ノズルヘッド７ａのエアー霧化圧力を後側の霧化用ノズルヘッド７ｂのエアー霧化圧力よりも大きくした場合は、図７（ｃ）のように各ドットパターン２Ａが後方に向って長く拡散するようになる。いずれの場合も、前後に隣接するドットパターン２Ａ同士が互いに重なる部分（イで示した部分）では最も濃い模様となり、拡散した部分（ロで示した部分）では最も淡い模様となる。このようにエアーを吹き付ける方向によってドットパターン２Ａのぼかし部分を簡単に変えることができるようになる。もちろん図７（ｂ）（ｃ）はその一例であり、エアー圧力の強弱によってドットパターン２Ａが拡散する方向、形状については様々な態様があることはいうまでもない。このようにエアー霧化圧力を可変にすることによって、模様の濃淡を低コストでコントロールできるようになり、建築基材１Ａの意匠性の自由度がますます広がる利点がある。なお、更に他の変形例として、霧化用ノズルヘッド７の各エアー吹き出し部５のエアー霧化圧力を各々、可変にする設計とすることも可能であり、この場合、模様の濃淡をよりランダム感のあるものにすることが可能となる。

図８は本発明の他の実施形態であり、霧化用ノズルヘッド７を付加した３列の本体ヘッド６，６’，６”を、コンベアなどの搬送装置１０の上方に、その搬送方向Ａに間隔をあけて配置すると共に、各列の本体ヘッド６，６’，６”ごとに吐出する塗料の色を異ならせる場合の一例を示している。本例では、１列目〜３列目の本体ヘッド６，６’，６”からの塗料の色を、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３色とすることで、同一の搬送ラインで、建築基材１Ａの表面に３色の模様層を順次塗装することが可能となり、美麗な模様を簡単に形成できると同時に、３色の重ね塗りによって外観デザイン性や長期耐久性も良好となり、塗装品質が向上する利点があり、さらに、３色の塗料を調合する手間が省ける利点もある。もちろん本体ヘッド６の数、塗料の種類は図８の例には限られず、適宜変更自在である。

図９は、本発明の更に他の実施形態であり、エアーに、塗料の溶剤を希釈するための希釈液９を混入させる場合の一例を示している。希釈液９は、例えば、ＩＰＡ、メタノール、ＭＥＫ、キシレン、酢酸エチル、水等の希釈溶媒からなる。本例では、希釈液タンク４１とエアーチューブ２１とを接続するパイプ４３の途中にポンプ４２と逆止弁４０とを設け、希釈液タンク４１内の希釈液９をエアーチューブ２１に混入させるようにしている。これにより、仮りに塗料の滞積によって本体ヘッド６の吐出部４が多少閉塞した状態であっても、吐出部４の目詰まりを防止できる。すなわち、塗装装置が長期間使用されなかった場合には、本体ヘッド６内の塗料室１２内に残留する塗料の粘性が増大して吐出部４において目詰まりが生じやくなる。そこで、希釈液９の混じったエアーを噴霧することで、吐出部４の多少の目詰まりを解消できるようになり、塗装むらも発生しなくなる。そのうえ、希釈液９の量をポンプ４２によって制御することで、塗料の濃淡をコントロールできるという利点もある。

前記実施形態では本体ヘッド６と霧化用ノズルヘッド７とを別体で構成したが、他の実施形態として、図１０に示すように、本体ヘッド部６Ａと霧化用ノズルヘッド部７Ａとを一体形成してもよい。他の構成は図２と同様である。本例では、本体ヘッド部６Ａの下面の吐出部４の外周に沿って、霧化用ノズルヘッド部７Ａの環状のエアー通路２０が設けられ、エアー通路２０に連通するエアー吹き出し部５が吐出部４の周囲を囲むように開口している。このように、吐出部４の周囲にエアー吹き出し部５を設けることで、吐出部４からの塗料粒状物２（図１）に対して周方向からエアーが吹き出し、エアー霧化が確実に行なわれるようになる。そのうえ、本体ヘッド部６Ａと霧化用ノズルヘッド部７Ａとの一体化によって部品数を削減できる利点もある。

本発明に係る塗装装置は、凹凸模様付けした建築基材の表面塗装に限らず、例えば、表面が平坦な建築基材、さらには建築材以外の例えばプラスチック、金属板、ガラス板、紙など、塗料を受容可能なものに広く適用可能である。

本発明の一実施形態の塗装装置の一例を示す構成図である。 （ａ）は同上の本体ヘッド及び霧化用ノズルヘッドの側面図、（ｂ）は正面図である。 （ａ）は同上の本体ヘッド及び霧化用ノズルヘッドの底面図、（ｂ）は（ａ）のニ部の拡大図である。 （ａ）〜（ｃ）は同上の霧化用ノズルヘッドの正面図、平面図、側面図である。 （ａ）〜（ｄ）は同上の下地着色工程からエアー霧化塗装工程に至る塗装工程図である。 同上の塗装後の建築基材の表面の説明図である。 （ａ）は同上のエアー霧化によるぼかし効果が得られる場合の説明図、（ｂ）（ｃ）は同上のエアー霧化圧力を変えて模様の濃淡を得る場合の一例の説明図である。 同上の霧化用ノズルヘッドを付加した本体ヘッドを複数列設けて、異なる色の塗料を塗布する場合の例の説明図である。 同上のエアーに希釈液を混入させる場合の一例の説明図である。 （ａ）は同上の本体ヘッドと霧化用ノズルヘッドとを一体化した場合の説明図、（ｂ）は吐出部の周囲にエアー吹き出し部が形成された説明図である。

符号の説明

１ 塗装対象物
２ 塗料粒状物
３ 開閉弁
４ 吐出部
５ エアー吹き出し部
６ 本体ヘッド
７ 霧化用ノズルヘッド
８ レギュレータ
９ 希釈液
１０ 搬送装置
Ａ 搬送方向

Claims (5)

1. 塗装対象物に塗料を模様状に塗装するための塗装装置であって、開閉弁の開閉動作により塗料を不連続に粒状に吐出するための多数の吐出部と、各吐出部から吐出された直後の塗料粒状物にエアーを吹き付けて塗料粒状物を霧化するためのエアー吹き出し部とを具備することを特徴とする塗装装置。
2. 上記エアー吹き出し部は、多数の吐出部が設けられる本体ヘッドとは別体の霧化用ノズルヘッドに設けられ、この霧化用ノズルヘッドが本体ヘッドに取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の塗装装置。
3. 上記吐出部を挟んでその両側にエアー吹き出し部を各々配置すると共に、一方のエアー吹き出し部のエアー霧化圧力と他方のエアー吹き出し部のエアー霧化圧力とを可変にするためのレギュレータを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の塗装装置。
4. 上記エアーに、塗料の溶剤を希釈するための希釈液を混入させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の塗装装置。
5. 上記塗装対象物を搬送する搬送装置を備え、請求項１〜４のいずれかに記載の吐出部及びエアー吹き出し部を、塗装対象物の搬送方向に間隔をあけて複数列配置すると共に、各列ごとに吐出部から吐出する塗料の色を異ならせたことを特徴とする塗装装置。
   

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