JP4906513B2 - 塗膜形成方法及び塗膜形成装置並びに調色塗料作成方法 - Google Patents
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Description
本発明は、塗膜形成方法及び塗膜形成装置並びに調色塗料作成方法に関する。
塗料製造現場や調色センター等で行なわれる調色作業では、通常、調色した塗料により形成される塗膜の光輝感や色味などを確認するため、調色ごとに塗板作成を行っている。調色された塗料は、塗装現場に納品され塗装に供される。特に自動車や家電など工業製品の塗装工程では、完全に空調された塗装環境において塗装が行なわれるものであり、その塗装工程における塗装条件や塗装環境条件で所望の仕上り（光輝材の配向性や塗色など）を有する塗膜が形成できるように塗料の調色が求められている。したがって、塗料製造業者等は、実際の塗装工程における塗装条件や塗装環境条件での仕上りを有する塗板作成を行う必要がある。
従来、このような塗板作成を行うには、実際の塗装工程と同等スケールの塗装設備を使用することにより塗装条件等を略一致させて塗膜を形成するのが一般的であった。
また、塗装設備の違い等の理由により、塗膜を形成する際の塗装条件等を、実際の塗装工程における塗装条件等と略一致させることが困難な場合には、例えば、特許文献１に開示されているような塗装方法により塗膜を形成していた。特許文献１に開示されている塗装方法は、まず、塗料粘度、塗料吐出流量、塗装距離、塗装ブース内の温度等の各塗装条件をそれぞれ変動させて取得した塗膜の仕上りデータに基づき、これら各塗装条件と塗膜の仕上りデータとの間の関係式を算出する。次に、この関係式を用いて、実際の塗装工程での塗装条件における塗膜の仕上り状態に近づけるように、各塗装条件下での塗膜の仕上りをシミュレートしつつ、制御しやすい塗装条件から優先的に適正化を行い塗膜を形成するという方法である。
特開２０００−２４６１６７号公報
実際の塗装工程と同等のスケールの塗装設備を使用して塗装条件を略一致させて塗膜を形成する場合、次のような問題があった。すなわち、塗料タンク、配管、ポンプ等からなる塗装設備を正常に動作させるためには、実際に塗板に吹き付けられる塗料の量以上の多量の塗料を当該塗装設備に供給する必要があり、特に、塗装回数が少なかったり、少量多品種の塗板を作成するような場合には資源的に無駄が生じるという問題があった。また、小さな塗板を作成するだけなのに、塗装設備が据え付けられている塗装ブース全体を空調する必要があり、エネルギー的にも無駄が生じるという問題があった。
また、特許文献１に開示されている方法を用いて塗板に塗膜を形成する場合には、塗料粘度、塗料吐出流量、塗装距離、塗装ブース内の温度等の各塗装条件をそれぞれ変動させて、塗膜の仕上りデータを予め取得し、塗装条件と塗膜の仕上りデータとの間の関係式を作成する必要があり、この作業に多大な工数を要するため効率よく塗板に塗膜を形成することができないという問題があった。
本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであって、実際の塗装工程における塗装条件での仕上りと略同等の仕上りを有する塗膜を効率よく形成することのできる塗膜形成方法及び塗膜形成装置の提供を目的とし、更に、所望の調色塗料を効率良く作成する調色塗料作成方法の提供を目的とする。
本発明の上記目的は、実際の塗装工程において被塗装物に塗料を噴霧して形成された塗膜の仕上りを再現するための塗膜形成方法であって、塗装ブース内の温度及び湿度を実際の塗装工程の雰囲気条件に合わせて制御する空調ステップと、前記塗装ブース内において、塗料を噴霧する塗料霧化装置によって被塗装物に塗膜を形成する塗装ステップとを備え、前記塗装ステップは、前記塗料霧化装置から噴霧される塗料の噴霧パターンにおける霧化粒子の霧化粒子径、霧化粒子濃度及び霧化粒子速度を実際の塗装工程に合わせて制御する塗装条件決定ステップと、実際の塗装工程における塗膜形成時間と塗膜の膜厚の変化との関係により決定される塗膜形成プロファイルに基づいて、前記塗料霧化装置と前記被塗装物との相対的な移動を制御する塗膜形成ステップとを備えている塗膜形成方法。により達成される。
この塗膜形成方法において、前記塗膜形成ステップは、前記塗料霧化装置と前記被塗装物との相対的な移動を、前記塗料霧化装置から噴霧される塗料の噴霧パターン内を通過する前記被塗装物の通過速度、通過回数及び通過完了から次通過開始までのインターバル時間によって制御するステップを備えることが好ましい。
また、前記塗装条件決定ステップは、前記塗料霧化装置から噴霧される塗料の噴霧パターンによって被塗装物に形成されるパターン面積に対する塗料吐出流量から前記霧化粒子濃度を決定するステップを含むことが好ましい。
また、前記塗料霧化装置は、回転ベル型霧化塗装機であって、前記塗装条件決定ステップは、前記回転ベル型霧化塗装機のベル径、ベル回転数及び塗料吐出流量を選択可能に調整することによって前記霧化粒子径を決定するステップを含むことが好ましい。
また、前記塗料霧化装置は、回転ベル型霧化塗装機であって、前記塗装条件決定ステップは、前記回転ベル型霧化塗装機のシェーピングエア流量及び塗装距離を選択可能に調整することによって前記霧化粒子速度を決定するステップを含むことが好ましい。
また、前記塗料霧化装置は、塗料を圧縮エアで霧化する装置であって、前記塗装条件決定ステップは、エア流量及び塗装距離を選択可能に調整することによって前記霧化粒子速度を決定するステップを含むことが好ましい。
また、前記塗料霧化装置は、塗料を圧縮エアで霧化する装置であって、前記塗装条件決定ステップは、エア流量及び塗料吐出流量を選択可能に調整することによって前記霧化粒子径を決定するステップを含むことが好ましい。
また、本発明の上記目的は、実際の塗装工程において被塗装物に塗料を噴霧して形成された塗膜の仕上りを再現するための塗膜形成装置であって、塗装ブース内の温度及び湿度を実際の塗装工程に合わせて制御する空調手段と、前記塗装ブース内において、被塗装物に塗料を噴霧する塗料霧化手段と、前記塗装ブース内において、前記被塗装物と前記塗料霧化手段との相対的な移動を生じさせる搬送手段と、前記空調手段と前記塗料霧化手段と前記搬送手段との作動を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記塗料霧化手段から噴霧される塗料の噴霧パターンにおける霧化粒子の霧化粒子径、霧化粒子濃度及び霧化粒子速度を実際の塗装工程に合わせて制御すると共に、実際の塗装工程における塗膜形成時間と塗膜の膜厚の変化との関係により決定される塗膜形成プロファイルに基づいて、前記搬送手段による前記塗料霧化装置と前記被塗装物との相対的な移動を制御する塗膜形成装置によって達成される。
また、前記制御手段は、前記塗料霧化手段と前記被塗装物との相対的な移動を、前記塗料霧化手段から噴霧される塗料の噴霧パターン内を通過する前記被塗装物の通過速度、通過回数及び通過完了から次通過開始までのインターバル時間によって制御することが好ましい。
また、前記搬送手段は、２軸アクチュエータであることが好ましい。
また、本発明の上記目的は、所望の調色塗料を作成する調色塗料作成方法であって、見本色の色データを測定する見本色測色ステップと、前記見本色測色ステップで測定された見本色の色データに基づいて、複数色の原色塗料の暫定的な配合率を決定する配合率仮決定ステップと、暫定的な配合率に基づいて複数色の原色塗料から作成された調色塗料を試験パネルに噴霧して試験塗膜を形成する試験塗膜形成ステップと、前記試験塗膜形成ステップで形成された試験塗膜の色データを測定する試験塗膜測色ステップと、見本色の色データと試験塗膜の色データとを比較して、予め定めた判定基準に基づき見本色と試験塗膜との色一致性を判定する色判定ステップとを備え、前記試験塗膜形成ステップは、塗装ブース内の温度及び湿度を実際の塗装工程に合わせて制御する空調ステップと、前記塗装ブース内において、調色塗料を噴霧する塗料霧化装置によって試験パネルに試験塗膜を形成する塗装ステップとを備えており、前記塗装ステップは、前記塗料霧化装置から噴霧される調色塗料の噴霧パターンにおける霧化粒子の霧化粒子径、霧化粒子濃度及び霧化粒子速度を実際の塗装工程に合わせて制御する塗装条件決定ステップと、実際の塗装工程における塗膜形成時間と塗膜の膜厚の変化との関係により決定される塗膜形成プロファイルに基づいて、前記塗料霧化装置と試験パネルとの相対的な移動を制御する塗膜形成ステップとを備える調色塗料作成方法によって達成される。
この調色塗料作成方法において、前記試験塗膜形成ステップは、前記色判定ステップにおいて色一致性が判定基準を満たしていないと判定された場合に、暫定的な原色塗料の配合率を修正して作成された調色塗料に基づき試験塗膜を形成することが好ましい。
本発明によれば、実際の塗装工程における塗装条件での仕上りと同様の仕上りを有する塗膜を効率よく形成することのできる塗膜形成方法及び塗膜形成装置を提供することができ、更に、所望の調色塗料を効率良く作成する調色塗料作成方法を提供することができる。
１ 塗膜形成装置
１０ 空調装置
１５ 配管
２０ 塗装装置本体
２１ 給気チャンバー
２２ 塗装ブース
２３ 排気チャンバー
２４ 給気フィルター
２５ ダスト捕集用フィルター
３０ 回転ベル型霧化塗装機
４０ 搬送装置格納部
４１ 搬送装置
４２ 運搬治具
５０ 被塗装物
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３０ 回転ベル型霧化塗装機
４０ 搬送装置格納部
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４２ 運搬治具
５０ 被塗装物
以下、本発明の塗膜形成装置について添付図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る塗膜形成装置の断面概略構成図である。
図１に示すように、塗膜形成装置１は、空調装置１０、配管１５、塗装装置本体２０、搬送装置格納部４０及び図示しない制御装置を備えている。空調装置１０は、温度及び湿度を調整した空気を塗装装置本体２０に供給する装置であり、その上部と塗装装置本体２０の上部とが、配管１５を介して連通している。
塗装装置本体２０は、上部から給気チャンバー２１、塗装ブース２２及び排気チャンバー２３に区分けされており、給気チャンバー２１と塗装ブース２２とは給気フィルター２４により隔てられており、塗装ブース２２と排気チャンバー２３とはダスト捕集用フィルター２５により隔てられている。
給気チャンバー２１は、当該給気チャンバー２１の温度及び湿度を計測する図示しない温度検知手段及び湿度検知手段を備えている。温度検知手段としては、例えば、サーミスタや熱電対等の温度センサを用いることができる。また、湿度検知手段としては、例えば、高分子膜湿度センサ、セラミック湿度センサ、電解質湿度センサ等の湿度センサを用いることができる。
塗装ブース２２は、塗料霧化装置である回転ベル型霧化塗装機３０を備えている。回転ベル型霧化塗装機３０は、塗装ガン先端部に高速回転されるベルカップを有し、当該ベルカップの回転による遠心力によりベルカップに吐出された塗料を霧化するタイプの塗装機である。また、回転ベル型霧化塗装機３０は、ベルカップの外周エッジから半径方向外側に飛散する塗料の霧化粒子の飛散方向を調節して塗料の噴霧パターンのパターン幅を制御するシェーピングエアを噴出するエアノズルを備えている。なお、シェーピングエア流量を変更することにより霧化粒子の移動速度を制御することができる。
この回転ベル型霧化塗装機３０は、塗装ブース２２の略中心部に配置されており、図示しない塗料供給装置、エア制御盤、高電圧発生器、ケーブル等が接続されている。また、回転ベル型霧化塗装機３０は、被塗装物５０との距離を変更することができるように構成されている。
なお、塗料霧化装置としては、回転ベル型霧化塗装機３０の他、エア霧化型塗装機等の種々の塗料霧化装置を使用することができる。エア霧化型塗装機は、塗料の吐出口近傍を取り囲む圧縮エア（霧化エア）用の噴出口を備えており、塗料を吐出口から吐出すると共に、当該噴出口から圧縮エアを噴出することによって、塗料の霧化を行うタイプの塗装機である。また、噴霧パターンのパターン幅の制御を行うパターンエア噴出口を圧縮エアの噴出口の外側に備えるのが一般的である。
また、塗料供給装置としては、例えば、一定量の塗料を充填したシリンジのピストン部をマイクロアクチュエータで押し出しながら、塗料を供給する注射器型のシリンジポンプ等が例示できる。エア制御盤は、回転ベル型霧化塗装機３０のベル回転用の空気圧やシェーピングエアの流量等を制御する装置である。高電圧発生器は、霧化装置により微粒化された霧化粒子を静電気で被塗装物５０に塗着させるための装置である。
排気チャンバー２３は、空調装置１０から供給された空気を外部に排出する図示しない排気装置を備えている。
搬送装置格納部４０は、図１（ｂ）の断面図に示すように、塗装ブース２２に隣接して設けられており、搬送装置４１を備えている。搬送装置格納部４０と塗装ブース２２とを隔てる仕切り板４３の下部には所定の大きさの空間部４４が形成されている。搬送装置４１は、当該空間部４４を介して塗装ブース２２内の被塗装物５０を固定する運搬治具４２を備えている。搬送装置４１としては、例えば、１軸アクチュエータや２軸アクチュエータ等を適宜選択可能であるが、塗装ブース２２内の同一平面上において被塗装物５０を自由に移動することが可能である点から、２軸アクチュエータを採用するのが好ましい。
制御装置は、空調装置１０、温度センサ、湿度センサ、回転ベル型霧化塗装機３０及び搬送装置４１に接続しており、これらの作動を制御する。
次に、本実施形態に係る塗膜形成装置１を用いて、実際の塗装工程における塗膜の仕上りと同様の仕上りを有する塗膜を形成する方法について説明する。
まず、回転ベル型霧化塗装機３０に設けられている塗料供給装置に所定量の塗料を供給する。また、塗装ブース２２内において、搬送装置４１に設けられている運搬治具４２に塗膜を形成する被塗装物５０を固定する。その後、塗膜形成装置１を駆動することにより、空調装置１０、温度センサ、湿度センサ、回転ベル型霧化塗装機３０、搬送装置４１、排気装置及び制御装置を作動させる。
空調装置１０は、配管１５を介して給気チャンバー２１に空気を供給する。制御装置は、給気チャンバー２１内に設けられている温度センサ及び湿度センサからの出力信号をフィードバックしながら、空調装置１０が供給する空気の温度及び湿度が、実際の塗装工程の雰囲気条件と略同等になるように制御する。このように温度及び湿度を調整された空気は、給気フィルター２４を介して塗装ブース２２に供給される。その際、実際の塗装工程の雰囲気条件によっては必要に応じて、塗装ブース２２での温度及び湿度の調整された空気の風速を実際の塗装工程での風速と略同等となるように制御してもよい。
回転ベル型霧化塗装機３０は、実際の塗装工程における塗装ブース内の温度及び湿度と略同じ環境条件下において、塗料を噴霧して塗装を行う。噴霧された塗料の霧化粒子は被塗装物５０上に積層し、塗膜が形成される。塗膜を形成するに際し、制御装置は、回転ベル型霧化塗装機３０により噴霧された塗料の噴霧パターンにおける霧化粒子の霧化粒子径、霧化粒子濃度及び霧化粒子速度が実際の塗装工程におけるものと略同等となるように回転ベル型霧化塗装機３０の作動を制御すると共に、実際の塗装工程における塗膜形成時間と塗膜の膜厚の変化との関係により決定される塗膜形成プロファイルに基づいて、塗料霧化装置３０と被塗装物５０との相対的な移動を制御する。噴霧パターンにおける霧化粒子の霧化粒子径、霧化粒子濃度及び霧化粒子速度の決定方法、及び、塗料霧化装置３０と被塗装物５０との相対的な移動を制御する方法については後述する。
被塗装物５０に積層されなかった余分な塗料の霧化粒子は、空調装置１０から供給される空気の流れに乗って、排気チャンバー２３側に送られる。このとき、塗料の霧化粒子は、ダスト捕集用フィルター２５によって除去される。また、空気は、ダスト捕集用フィルター２５を通過して排気チャンバー２３に送られ、排気装置によって排出される。
以下に、回転ベル型霧化塗装機３０から噴霧される塗料の噴霧パターンにおける霧化粒子の霧化粒子径、霧化粒子濃度及び霧化粒子速度の決定方法について説明する。
ここで、霧化粒子径とは、塗料霧化装置で霧化（微粒化）された塗料の霧化粒子の粒子群が、被塗装物５０面上に到達する時点での平均粒子径のことであり、例えば、レーザー回折式粒度分布測定装置等によって計測することができる。また、霧化粒子濃度とは、噴霧パターンの単位面積を通過する全粒子の体積の総和を意味し、簡易的には、噴霧のパターン面積に対する塗料の吐出流量から算出される平均霧化粒子濃度として推定することができる。なお、パターン面積は、噴霧パターンを板等に吹き付けることにより簡便に求めることができる。また、霧化粒子速度とは、霧化粒子が被塗装物５０面上に到達する時点における粒子群の被塗装物５０方向への平均粒子速度のことであり、例えば、ドップラー式レーザー粒子速度測定装置等によって計測することができる。
以下、霧化粒子径、霧化粒子濃度及び霧化粒子速度の具体的な決定方法について説明する。霧化粒子径は、回転ベル型霧化塗装機３０のベルカップ径の選択、ベル回転数及び塗料の吐出流量等を適宜調整することにより、実際の塗装工程における霧化粒子径と略同等となるように容易に決定することができる。ベル回転数は、回転ベル型霧化塗装機３０のベル回転用の空気圧を変更すること等により調整することができ、塗料の吐出流量は、塗料供給装置の吐出流量を変更することにより調整することができる。
なお、塗料霧化装置として、エア霧化型塗装機を使用する場合には、霧化エア流量及び塗料の吐出流量等を適宜調整することにより、実際の塗装工程における霧化粒子径と略同等となるように容易に決定することができる。霧化エア流量は、流出エアを絞ること等により調整可能である。
通常、実際の塗装工程において使用される回転ベル型霧化塗装機は、ベルカップ径が６０ｍｍφ〜７０ｍｍφ程度で、回転数が２００００〜３００００ｒｐｍ、吐出流量が２００〜３００ｃｃ／ｍｉｎで使用するのが一般的であるが、本実施形態において、小型ベルカップを使用した場合、２０〜３０ｃｃ／ｍｉｎ程度の少量の吐出流量で、回転数が１００００ｒｐｍ程度で、実際の塗装工程と略同等の霧化粒子径を再現することができる。
霧化粒子濃度は、回転ベル型霧化塗装機３０により噴霧された噴霧パターンによって被塗装物５０に形成されるパターン面積に対する塗料の吐出流量から簡易的に算出される。したがって、塗料の吐出流量を調整することにより、実際の塗装工程における霧化粒子濃度と略同等な濃度を容易に決定することができる。例えば、実スケールのパターン幅が３０ｃｍで吐出流量２００ｃｃ／ｍｉｎの場合に対して、本実施形態において、パターン幅を１０ｃｍとすれば、パターン面積比は１／９になるので、吐出流量２２．２ｃｃ／ｍｉｎ（２００×（１／９））で同等の霧化粒子濃度が得られることになる。なお、噴霧パターンのパターン幅は、回転ベル型霧化塗装機３０のシェーピングエアの噴出角度や流量を調節することにより容易に変更することができる。
霧化粒子速度は、回転ベル型霧化塗装機３０のシェーピングエア流量及び塗装距離等を適宜調整することにより、実際の塗装工程における霧化粒子速度と略同等な値に容易に決定することができる。なお、塗料霧化装置として、エア霧化型塗装機を使用する場合には、霧化エア流量及び塗装距離を適宜調整することにより、実際の塗装工程における霧化粒子速度と略同等な値に容易に決定することができる。
このように、回転ベル型霧化塗装機３０における塗料の吐出流量、回転ベルのベルカップ径の選択、ベル回転数等を調整することにより、被塗装物５０に積層する塗料の微粒化状態（霧化粒子径、霧化粒子濃度及び霧化粒子速度）を、実際の塗装工程におけるものと略一致させることができる。
次に、実際の塗装工程における塗膜形成時間と塗膜の膜厚の変化との関係により決定される塗膜形成プロファイルに基づいて、塗料霧化装置３０と被塗装物５０との相対的な移動を制御する方法について説明する。
まず、実際の塗装工程における塗膜形成プロファイルについて、図２及び図３を用いて以下に説明する。図２は、被塗装対象物１０１上のある微小面積部分１０３での実際の塗装工程における回転ベル型霧化塗装機１００の軌跡を示す説明図であり、図３は、その微小面積部分１０３における時間と塗膜の厚みとの関係を示す説明図である。
図２において、回転ベル型霧化塗装機１００は垂直レシプロ１０２に取り付けられ、被塗物面に対し塗料を噴霧する。この例では、被塗装対象物１０１上のある微小面積部分１０３を回転ベル型霧化塗装機１００が７回通過し、その部分に噴霧パターンが７回塗り重ねられて塗膜が形成されていることを示している。
回転ベル型霧化塗装機１００が微小面積部分１０３を１回通過するときの霧化粒子の降り積もり時間ＴＦは、（微小面積部分１０３の通過距離Ｌ１／レシプロ速度）から算出できる。回転ベル型霧化塗装機１００はこの微小面積部分１０３以外にもレシプロされるものであり、この微小面積部分１０３以外の所を通過する時間、即ち、微小面積部分１０３の通過から次通過までのインターバル時間ＴＩは、（（レシプロ幅Ｌ２−微小面積部分１０３の通過距離Ｌ１）／レシプロ速度）から算出できる。したがって、横軸を塗膜形成時間とし、縦軸を膜厚とすると、図３に示すような塗膜形成プロファイルを得ることができる。膜厚は、例えば、電磁膜厚計やレーザー変位計等により計測することができる。尚、図３において、積膜を模式的に直線で表現しているが、実際にはロジスティック関数的に積膜するものである。
この実際の塗装工程における塗膜形成時間と塗膜の膜厚の変化との関係により決定される塗膜形成プロファイルを再現するように、制御装置は搬送装置４１を制御する。つまり、実際の塗装工程における塗膜形成プロファイルに合わせるように、回転ベル型霧化塗装機３０が噴霧する塗料の噴霧パターン内を通過する被塗装物５０の通過時間、通過回数、及び、通過完了から次通過開始までのインターバル時間ＴＩによって搬送装置４１を制御する。なお、インターバル時間ＴＩにおいて、搬送装置４１は、塗料の霧化粒子が被塗装物５０上に積層しない塗装ブース内の任意の領域内にて被塗装物５０を静止させ或いは移動させることにより、被塗装物５０に塗料の霧化粒子が積層しないように制御されている。
これにより、回転ベル型霧化塗装機３０によって噴霧された塗料の霧化粒子の被塗装物５０上への降り積もり方（積膜挙動）を実際の塗装工程における積膜挙動と略一致させることができる。
また、実際の塗装工程が、被塗装物の塗装を行った後、再度重ね塗りを行う２ステージ塗装である場合、図４の塗膜形成プロファイルに示すように、１ｓｔステージの塗装完了から次の２ｎｄステージの塗装開始までの間、塗装が行われないフラッシュタイムが設けられる。このように実際の塗装工程において２回の重ね塗りが行われ、フラッシュタイムが設けられるような場合には、フラッシュタイムが設定されるタイミングにおけるインターバル時間Ｔ１を適宜変更することにより、回転ベル型霧化塗装機３０によって噴霧された塗料の霧化粒子の被塗装物５０上への降り積もり方（積膜挙動）を実際の塗装工程における積膜挙動と略一致させることができる。
また、３回以上の複数回にわたって被塗装物上への塗料の重ね塗りが行われるような多ステージの塗装工程の場合であっても、上記と同様に、複数のフラッシュタイムが設定されるタイミングにおけるインターバル時間Ｔ１を適宜変更すればよい。
このように、本実施形態に係る塗膜形成装置１は、塗装ブース２２における空気の温度及び湿度、並びに、回転ベル型霧化塗装機３０から噴霧される塗料の霧化粒子の霧化粒子径、霧化粒子濃度及び霧化粒子速度、並びに、被塗装物５０の塗装面上に積層される霧化粒子の積膜挙動を実際の塗装工程におけるものと略同等となるように制御することにより、実際の塗装工程における塗装条件を再現することが可能となり、実際の塗装工程における塗膜の仕上りと略同等の仕上りを有する塗膜を形成することができる。
また、塗料の塗装作業において、作業者の技量に関係なく塗膜を形成することができるため、人的なバラツキが発生せず、効率よく一定の仕上りを有する塗膜を得ることができる。
また、実際の塗装工程における塗料霧化装置とは異なる小型の塗料霧化装置を使用することにより、塗膜形成装置１を小型化することができる。これにより、塗膜形成装置１の設置スペースや空調エネルギーを削減することが可能であると共に、少ない塗料の量で被塗装物５０上に塗膜を作成することができ、無駄な廃棄塗料を大幅に減少することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態に限定されない。例えば、本実施形態において、搬送装置４１により被塗装物５０を移動させて、回転ベル型霧化塗装機３０から噴霧される塗料の噴霧パターン内を被塗装物５０が通過するように構成されているが、以下に示すようにしてもよい。すなわち、搬送装置４１に回転ベル型霧化塗装機３０を取り付けて、当該回転ベル型霧化塗装機３０を移動させることにより、被塗装物５０上を噴霧パターンが通過するように構成してもよい。このような構成により、例えば、搬送装置４１により移動させることが困難な大きな被塗装物５０に対しても、実際の塗装工程における塗膜形成プロファイルを再現することができ、実際の塗装工程における塗膜の仕上りと略同等の仕上りを有する塗膜を形成することができる。
また、本実施形態に係る塗膜形成装置１を用いることにより、所望の調色塗料を効率良く作成することが可能になる。以下、図５に示す調色工程のフロー図を参照しながら調色塗料の作成方法について説明する。
まず、作成しようとする所望の色と同色の見本色の色データを測定する（見本色測色ステップＳ１）。見本色の色データを測定するには、例えば、見本色の分光反射率を測定する測色計が用いられる。特に、メタリック系の塗色にも対応可能な、測定角度が多角度である多角度測色計が好適である。測定された見本色の色データは、データ処理されて整理される。
次に、測定された見本色の色データに基づいて、複数色の原色塗料の暫定的な配合率を決定する（配合率仮決定ステップＳ２）。複数色の原色塗料の暫定的な配合率を決定するには、コンピュータカラーマッチング（ＣＣＭ）によって行うことが好ましい。コンピュータカラーマッチング（ＣＣＭ）とは、目標とする色彩を実現する原色塗料の配合率を、コンピュータにより予測計算する技法である。通常、見本色の分光反射率を測定し、基礎データとなる原色塗料を塗布したサンプル塗板から得られた分光反射率から、着色に供する複数の原色塗料等の着色剤をある配合率で混合した場合を予測色として、その予測反射率を計算し、この予測反射率と見本色の反射率とを比較しつつ、予測色が色彩として見本色と一致するように、予測色の原色塗料配合率を計算する。この比較の際、見本色と予測色の反射率の差が所定以上であれば、所定内に納まるまで原色塗料配合率を変更し、所定内に納まれば、その配合が求める予測色に使用する原色塗料の配合率として取扱う。
そして、上記配合率仮決定ステップＳ２で決定された暫定的な配合率に基づいて複数色の原色塗料から作成された調色塗料を試験パネルに噴霧して試験塗膜を形成する（試験塗膜形成ステップＳ３）。この試験塗膜の形成は、本実施形態に係る塗膜形成装置１を用いて行われる。つまり、実際の塗装工程における塗装条件と略同一の塗装条件において、試験塗膜が形成されることになる。
次いで、塗膜形成装置１により形成された試験塗膜の色データを測定する（試験塗膜測色ステップＳ４）。試験塗膜の色データの測定は、上述の見本色の色データを測定する方法と同様な方法により行う。測定された見本色の色データは、データ処理されて整理される。
その後、見本色の色データと試験塗膜の色データとを比較して、予め定めた判定基準に基づき見本色と試験塗膜との色一致性を判定する（色判定ステップＳ５）。見本色と試験塗膜との色一致性が判定基準を満たしている場合には、調色塗料の作成作業を終了し、試験塗膜形成ステップＳ３で噴霧される調色塗料における複数色の原色塗料の配合率を所望の調色塗料を形成する配合率であるとして出力する。
一方、見本色と試験塗膜との色一致性が判定基準を満たしていない場合には、配合率仮決定ステップＳ２で決定された暫定的な原色塗料の配合率が修正される（配合率修正ステップＳ６）。そして、試験塗膜形成ステップＳ３において、修正後の配合率に基づいて複数色の原色塗料から作成された調色塗料を試験パネルに噴霧して試験塗膜を再度形成する。その後、修正後の調色塗料により形成された試験塗膜の色データを試験塗膜測色ステップＳ４で再度測定し、色判定ステップＳ５において、見本色と修正後の試験塗膜との色一致性が判定される。このように、色判定ステップＳ５における判定基準を満たすまで、試験塗膜形成ステップＳ３、試験塗膜測色ステップＳ４及び色判定ステップＳ５が繰り返される。
配合率修正ステップＳ６においては、見本色の色データと試験塗膜の色データとの相違（色差）に基づき、暫定的な原色塗料の配合率の補正値が決定される。例えば、コンピュータカラーマッチング（ＣＣＭ）により原色塗料の配合率の補正値を求めることが可能であり、かかる補正値に基づいて、暫定的な原色塗料の配合率を修正することができる。
このような調色塗料の作成方法によれば、調色作業における調色回数を大幅に減らすことができ、所望の見本色との色一致性が非常に良好な調色塗料を効率良く得ることができる。つまり、試験塗膜形成ステップＳ３において試験パネル上に形成された試験塗膜は、実際の塗装工程における塗装条件と略同一の条件にて形成されているため、調色作業における試験塗装工程と実際の塗装工程との塗装条件の相違に起因して、塗膜の仕上りが相違することを防止することができるので、実際の塗装工程で塗装される製品の色が、見本色の色と同等な色となる調色塗料を効率良く作成することができる。また、見本色の色データと試験塗膜の色データとを比較した場合に生じる両者の相違は、原色塗料の配合率の相違に対応し、その他の相違要因を排除することができるため、複数色の原色塗料の配合率を修正するだけで所望の見本色と同等の色を有する調色塗料を効率良くかつ確実に作成することができる。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
図１の塗膜形成装置１において、塗装ブース２２の断面積が約５０ｃｍ×４０ｃｍである例を示す。この大きさは、塗装工程における標準的な自動塗装ブース（標準ブース）の断面積（約５ｍ×４ｍ）に対して約１／１００のスケールである。
図１において、空調装置１０（アピステ社製）で温度及び湿度が調整された空気は、塗装装置本体２０の給気チャンバー２１に供給される。空調装置１０は、給気ダクト内に取り付けられた温度センサと湿度センサからの信号出力を常時フィードバックしながら一定の温度及び湿度範囲になるように制御している。一定の温度及び湿度に制御された空気は給気フィルター２４を介して塗装ブース２２へ給気され、平均風速約０．３ｍ／ｓｅｃのダウンフローとなり、ダスト捕集用フィルター２５を介し、排気チャンバー２３に設置した排気装置より排気される。搬送冶具４２は、ダスト捕集用フィルター２５から約５ｃｍ上に設置されている。
水性メタリックベース塗料（「ＴＢ−５１０」、関西ペイント株式会社製）を塗装固形分２３重量％に希釈し、これを用いて、目標膜厚（乾燥膜厚）１３〜１５μｍの塗膜を２ステージ塗装（フラッシュタイム約２分間）で形成するための各ステージにおける標準ブースにおける塗装条件を表１に示す。また、塗膜形成プロファイル条件も表１に併せて示す。
上記塗装条件による塗装距離位置における噴霧パターンの霧化粒子径は約２１〜２３μｍ、霧化粒子濃度は約０．２５ｃｍ３／ｃｍ２・ｍｉｎ、及び霧化粒子速度は約７〜８ｍ／ｓｅｃであった。これらの条件で形成される塗膜を、上記本発明に係る塗膜形成装置１によって再現するための塗装条件を表２に示す。表２に示す塗装条件は、約２分間のフラッシュタイムを挟んだ２回塗装の各回塗装条件に相当し、本条件により実際の塗装工程における塗膜形成プロファイル条件を再現することが可能である。
一例として５ｃｍ×５ｃｍの試験パネル上に表２の塗装条件で塗装を行った。標準ブースと同等の塗膜を形成するのに要した塗料のサンプル量は、約１２ｃｃ程度であった。また実際の塗装工程において表１の条件で塗装された試験塗板（Ｉ）と、上記本発明に係る装置で表２の条件で塗装された試験塗板（II）の仕上り性を対比したところ、（Ｉ）の塗膜の膜厚は約１２〜１５μｍ、ＩＶ値が２５６〜２６０であり、（II）の塗膜の膜厚は約１３〜１４μｍ、ＩＶ値が２５８〜２５９であった。このように、実際の塗装工程における塗装条件での仕上りと略同等の仕上りを有する塗膜を再現することができた。
尚、「ＩＶ値」は、Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｖａｌｕｅの略であって、明暗度を意味するものであり、光輝性顔料を含有する塗膜において、光輝性顔料の配向性、メタリック感などの指標として用いられる特性値である。ＩＶ値は数値が大きい程、光輝性顔料の配向性が良好で光輝感が高いことを示す。ＩＶ値は、例えば関西ペイント社製、「アルコープ」を用いて測定することができる。
次に、塗膜形成装置１を構成する塗料霧化装置３０として圧縮エアにより塗料を霧化するエア霧化型塗装機を用いて、実際の塗装工程における塗膜の仕上りと同様の仕上りを有する塗膜を形成する実施例について説明する。使用する塗料は、溶剤型シルバーメタリックベース塗料（「ＳＦ４２０Ｔ」：関西ペイント株式会社製）である。この塗料を用いて、目標膜厚（乾燥膜厚）１３〜１５μｍの塗膜を２ステージ塗装（フラッシュタイム約２分間）で形成するための各ステージにおける標準塗装工程における塗装条件を表３に示す。また、塗膜形成プロファイル条件も表３に併せて示す。
上記塗装条件の塗装距離位置における噴霧パターンの霧化粒子径は約２０μｍ、霧化粒子濃度は約０．２５５ｃｍ３/ｃｍ２・ｍｉｎ、及び粒子速度は約１２ｍ／ｓであった。これらの条件で形成される塗膜を、塗料霧化装置３０としてエア霧化型塗装機を用いる塗膜形成装置１によって再現するための塗装条件を表４に示す。表４に示す塗装条件は、約２分間のフラッシュタイムを挟んだ２回塗装の各回塗装条件に相当し、本条件により実際の塗装工程における塗膜形成プロファイル条件を再現することが可能である。
７．５ｃｍ×１５ｃｍの試験パネル上に表４の塗装条件で塗装を行った。実際の塗装工程において表３の条件で塗装された試験塗板（III）と、上記本発明に係る装置で表４の条件で塗装された試験塗板（IV）との仕上り性を、ＢＹＫ社の多角度色彩計（ＭＡ６８II）を用いて計測した明度（Ｌ値）に基づく色差（△Ｅ）により比較した。その結果、５角度（１５°、２５°、４５°、７５°、１１０°）における色差は全て１．０以下で、目視評価でもほぼ同じ色（仕上り）を再現出来ることを確認した。
Claims (12)
- 実際の塗装工程において被塗装物に塗料を噴霧して形成された塗膜の仕上りを再現するための塗膜形成方法であって、
塗装ブース内の温度及び湿度を実際の塗装工程の雰囲気条件に合わせて制御する空調ステップと、
前記塗装ブース内において、塗料を噴霧する塗料霧化装置によって被塗装物に塗膜を形成する塗装ステップとを備え、
前記塗装ステップは、前記塗料霧化装置から噴霧される塗料の噴霧パターンにおける霧化粒子の霧化粒子径、霧化粒子濃度及び霧化粒子速度を実際の塗装工程に合わせて制御する塗装条件決定ステップと、
実際の塗装工程における塗膜形成時間と塗膜の膜厚の変化との関係により決定される塗膜形成プロファイルに基づいて、前記塗料霧化装置と前記被塗装物との相対的な移動を制御する塗膜形成ステップとを備えている塗膜形成方法。 - 前記塗膜形成ステップは、前記塗料霧化装置と前記被塗装物との相対的な移動を、前記塗料霧化装置から噴霧される塗料の噴霧パターン内を通過する前記被塗装物の通過速度、通過回数及び通過完了から次通過開始までのインターバル時間によって制御するステップを備える請求項１に記載の塗膜形成方法。
- 前記塗装条件決定ステップは、前記塗料霧化装置から噴霧される塗料の噴霧パターンによって被塗装物に形成されるパターン面積に対する塗料吐出流量から前記霧化粒子濃度を決定するステップを含む請求項１に記載の塗膜形成方法。
- 前記塗料霧化装置は、回転ベル型霧化塗装機であって、
前記塗装条件決定ステップは、前記回転ベル型霧化塗装機のベル径、ベル回転数及び塗料吐出流量を選択可能に調整することによって前記霧化粒子径を決定するステップを含む請求項１に記載の塗膜形成方法。 - 前記塗料霧化装置は、回転ベル型霧化塗装機であって、
前記塗装条件決定ステップは、前記回転ベル型霧化塗装機のシェーピングエア流量及び塗装距離を選択可能に調整することによって前記霧化粒子速度を決定するステップを含む請求項１に記載の塗膜形成方法。 - 前記塗料霧化装置は、塗料を圧縮エアで霧化する装置であって、
前記塗装条件決定ステップは、エア流量及び塗料吐出流量を選択可能に調整することによって前記霧化粒子径を決定するステップを含む請求項１に記載の塗膜形成方法。 - 前記塗料霧化装置は、塗料を圧縮エアで霧化する装置であって、
前記塗装条件決定ステップは、エア流量及び塗装距離を選択可能に調整することによって前記霧化粒子速度を決定するステップを含む請求項１に記載の塗膜形成方法。 - 実際の塗装工程において被塗装物に塗料を噴霧して形成された塗膜の仕上りを再現するための塗膜形成装置であって、
塗装ブース内の温度及び湿度を実際の塗装工程に合わせて制御する空調手段と、
前記塗装ブース内において、被塗装物に塗料を噴霧する塗料霧化手段と、
前記塗装ブース内において、前記被塗装物と前記塗料霧化手段との相対的な移動を生じさせる搬送手段と、
前記空調手段と前記塗料霧化手段と前記搬送手段との作動を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記塗料霧化手段から噴霧される塗料の噴霧パターンにおける霧化粒子の霧化粒子径、霧化粒子濃度及び霧化粒子速度を実際の塗装工程に合わせて制御すると共に、実際の塗装工程における塗膜形成時間と塗膜の膜厚の変化との関係により決定される塗膜形成プロファイルに基づいて、前記搬送手段による前記塗料霧化装置と前記被塗装物との相対的な移動を制御する塗膜形成装置。 - 前記制御手段は、前記塗料霧化手段と前記被塗装物との相対的な移動を、前記塗料霧化手段から噴霧される塗料の噴霧パターン内を通過する前記被塗装物の通過速度、通過回数及び通過完了から次通過開始までのインターバル時間によって制御する請求項８に記載の塗膜形成装置。
- 前記搬送手段は、２軸アクチュエータである請求項８に記載の塗膜形成装置。
- 所望の調色塗料を作成する調色塗料作成方法であって、
見本色の色データを測定する見本色測色ステップと、
前記見本色測色ステップで測定された見本色の色データに基づいて、複数色の原色塗料の暫定的な配合率を決定する配合率仮決定ステップと、
暫定的な配合率に基づいて複数色の原色塗料から作成された調色塗料を試験パネルに噴霧して試験塗膜を形成する試験塗膜形成ステップと、
前記試験塗膜形成ステップで形成された試験塗膜の色データを測定する試験塗膜測色ステップと、
見本色の色データと試験塗膜の色データとを比較して、予め定めた判定基準に基づき見本色と試験塗膜との色一致性を判定する色判定ステップとを備え、
前記試験塗膜形成ステップは、塗装ブース内の温度及び湿度を実際の塗装工程に合わせて制御する空調ステップと、
前記塗装ブース内において、調色塗料を噴霧する塗料霧化装置によって試験パネルに試験塗膜を形成する塗装ステップとを備えており、
前記塗装ステップは、前記塗料霧化装置から噴霧される調色塗料の噴霧パターンにおける霧化粒子の霧化粒子径、霧化粒子濃度及び霧化粒子速度を実際の塗装工程に合わせて制御する塗装条件決定ステップと、
実際の塗装工程における塗膜形成時間と塗膜の膜厚の変化との関係により決定される塗膜形成プロファイルに基づいて、前記塗料霧化装置と試験パネルとの相対的な移動を制御する塗膜形成ステップとを備える調色塗料作成方法。 - 前記試験塗膜形成ステップは、前記色判定ステップにおいて色一致性が判定基準を満たしていないと判定された場合に、暫定的な原色塗料の配合率を修正して作成された調色塗料に基づき試験塗膜を形成する請求項１１に記載の調色塗料作成方法。
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