塗膜若しくは接着膜の強化形成方法及び装置
【課題】塗料における被着面と塗膜、若しくは接着における被着面と接着膜との塗着や接着の強化形成を図る被着面と接着膜との塗着や接着の強化形成方法、及び装置の提供。
【解決手段】塗料の塗着面や接着剤の接着面に所要の各種類の周波数範囲の超音波２０を照射することにより、気泡の破壊滅失とぬれの促進を図り、被接着面と接着膜が強固に接着を生じる。
【解決手段】塗料の塗着面や接着剤の接着面に所要の各種類の周波数範囲の超音波２０を照射することにより、気泡の破壊滅失とぬれの促進を図り、被接着面と接着膜が強固に接着を生じる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は塗料における被着面と塗膜若しくは接着剤における被着面と接着膜との塗着若しくは接着を強化させることの可能な塗膜若しくは接着膜の強化形成方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
橋梁やガードレール、屋外遊園具、屋外装置等においては、構築素材の保護はもとより美装のうえからも多様な色彩と性能を保持した塗料を用いて塗装が施され、更には構築建物等においては、その建物空間内の美装に加えて保湿性や消音性等の快適性と且安価な費用による構築等により、モルタルや合板等の下地材の上面に、壁紙や織物、フィルム等の内装材を接着剤を用いて接着使用することが専らなされている。
【０００３】
ところで現状の構築物とりわけ屋外構築物に施される塗装の塗膜が短期に亀裂や裂損を発生し、更にはこの亀裂や裂損の増長とともに塗膜の剥落も惹起され、これによる素地の汚損劣化が促進されるばかりか美観も滅失されるため、その都度塗装が強いられるもので、屋外構築物は広面積に亘ることからその塗装費用も莫大なものとなる。
他方構築建物等の建物空間内のとりわけ壁部には、その壁部を形成するモルタルや合板材等からなる下地面に、接着剤を塗布し適宜の壁紙や織物、シート材等を接着させてなるのであるが、かかる壁紙等においても短期にその接着端縁や継ぎ合せ部分が変形剥離し且膨れとともに接着面全体に亘って剥離が拡大化され、或いは随所に膨れが伝播拡大化されて美観が著しく損なわれる。加えて変形剥離部分には細類や黴類の格好の繁殖場所ともなって、臭気の発生ばかりか極めて非衛生的空間となる恐れもある。
【０００４】
ところで、塗料における被着体との強固な塗膜形成や、接着における被着体と接着物との強固な接着膜の形成には被着体と塗膜若しくは接着膜相互の接触面間に強力な結合力が働くことが肝要であって、塗料や壁紙等の接着の場合には一対の電子を共有する一次結合（共有結合）やイオン結合、水素結合並びに二次結合（分子間結合）とされているが、少なくとも塗料における被着体と塗膜、若しくは接着における被着体と被着膜との間においては、一対の電子を共有する原子間の結合を意味する一次結合と水素を媒介とする水素結合及びファン・デル・ワースの分子結合の二次結合とが考えられる。
そしてこれら結合が十分に発揮されるためには、被着体と形成される塗膜若しくは接着膜とが相互に密着結合と且大きな接合面積であることが条件となる。
【０００５】
然るに現状における塗料や接着剤の成分としては、強固な塗膜や接着膜を形成させるビヒクルと粘度を調整し被着面への密な浸透を図るための溶媒、並びに美装上の顔料、及び使用性能を保持する添加剤等が配合されるものであるが、その使用目的が工作用や家庭用としては特段の性能も要請されず且使用量も僅かであるため、通常においては所要の成分割合で配合されたうえ小型密閉容器内に充填密閉されるものであるため、その内部には不用な気泡の混在もなく塗着や接着に際しても相互の接触面の密着接合と大きな接触面積率で塗着や接着がなしえ、以って強固の塗膜や接着膜の形成がなしえる。加えて工作用や家庭用における塗着や接着に際しては、塗着面積や接着面積も小面積であるから、仮令被着体の表面が平滑性に欠けていても、塗着圧や接着圧を自在に調整して粗雑な凹陥部内に塗済剤や接着剤を埋入浸透せしめて所謂ぬれを高めることも容易になしえる。
【０００６】
他方産業上における構築物の塗装や施設建物の建物空間等への壁紙等の接着においては、極めて広大な面積に塗着や接着がなされるものであって、実用使用に供するうえからは使用目的や使用性能を実現させるため、塗料成分や接着剤成分が適宜に配合撹拌がなされるもので、これがためにはビヒクルに溶媒と顔料や添加剤を混合撹拌させて使用するもので、かかる混合撹拌時に多量の気泡が混入し、これにより被着体と形成される塗膜若しくは接着膜との相互の密着接合はもとより大きな塗着面積や接着面積での塗着や接着も不可能となり、従って長期に亘る耐久性に優れた塗装も接着も実現できない。
加えて塗装や接着に係る被着面には多量の凹陥部が顕在した粗面状であって、消泡剤の配合により気泡の滅失が図られるものの、多量の凹陥部内への浸透充填所謂ぬれが阻害され、結果的に相互の密着接合や大きな塗着面積や接着面積での塗着や接着も不能となり、強力な塗着や接着の実現が不能となる。
【０００７】
これがため塗料や接着剤における混入気泡の除去手段としては、低粘度の塗料や接着剤の使用や塗料並びに接着剤を１０乃至２０ｍｍＨｇの減圧により脱泡させること、或いは塗料や接着剤を略４０乃至５０℃に加温すること等が技術的解決手段として提案されているものの、実用使用における広大な面積や複雑な形状部位への塗着や接着部分に対処させることが極めて至難であることから、実態上は何等の解決策もなされていない。
【０００８】
発明者等はかかる実情に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、超音波は塗着層や接着層内部にまで容易に浸透し、且その波長次第により混在する気泡の破壊滅失はもとより、塗着層や接着層内の加温や塗剤若しくは接着剤の粘性を低下せしめてぬれが著しく高められ、以って塗膜や接着膜の形成強化がなしえることを究明し本発明に至った。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は塗料における被着面と塗膜、若しくは接着剤における被着面と接着膜との塗着若しくは接着の形成を強化させ、以って長期に亘って塗装や接着を保持させることの可能な、塗膜若しくは接着膜の強化形成方法及び装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために本発明が採用した技術的手段は、塗装に係る塗膜層内若しくは接着に係る接着層内に容易に透過しえる超音波を照射せしめて塗膜層内の塗料若しくは接着層内の接着剤内に混在する気泡を、そのキャビテーション作用により破壊滅失させるとともに、更に塗膜層内の塗料や接着層内の接着剤に直進流や循環流を付加させて、被着体に顕在する微細凹陥部内への浸透によるぬれを高めて密着接合と、且塗着面積や接着面積の増大による強固な塗膜や接着膜を形成させ、而も被着体と塗膜若しくは接着膜との媒体界面に境界面摩擦による発熱も創出させ、早期の乾燥塗膜若しくは接着膜形成を図る方法の構成に存する。
【００１１】
加えて前記強化形成方法を実現するための装置においては、その実用使用における塗料は施設建物を初め屋外遊具装置等多岐に亘り、更に接着剤では建物区画内の壁紙等の接着や合板材や合紙或いは木工具等にも使用されている。
そして本発明ではこれら実用使用において塗装され接着される塗膜や接着膜に照射せしめて、これら塗膜や接着膜の強化を図るものである。
かかる強化形成方法を実現するための装置においては、その実用使用における広範囲の塗装形状や接着形状に有効に超音波の照射がなしえる形状並びに構造で、且特には塗装における塗膜、接着剤による接着膜を形成する原初の塗料や接着剤は低粘度であるものの時間経過とともに粘度の上昇と硬化が進むものであるから、該塗膜や接着膜内に混在する気泡のキャビテーション破壊滅失には、塗着や接着時の低粘度時には少ない照射強度によって気泡の破壊滅失が容易になしえるものの、且粘度上昇とともに等比級数的に大きな照射強度が要請される。
【００１２】
而もキャビテーションによる気泡破壊は低周波数の超音波が有利であることから、少なくとも３０乃至６０ＫＨｚの低周波数域と、１２０乃至２４０ＫＨｚの中周波数域、及び５００乃至１，０００ＫＨｚの高周波数域で、且これらを適宜時間を以って連続波長若しくはパルス波長で発振しえる超音波発振具と、塗料が塗着される塗着面若しくは接着剤が塗布され接着される接着面と押圧摺動し若しくは回転摺動しえる押圧摺動部や回転摺動部、塗着面若しくは接着面に近接してその全面に亘って均等に超音波が照射しえる扁平状部若しくは所要の寸法形状で且塗着面や接着面を包被しえる形状に形成された包被部、或いは塗着面や接着面から離れた位置より超音波照射のなしえる放射部が配位された構成からなる塗膜若しくは接着膜の強化形成装置に存する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は上述の如き構成からなるものであって、被着体に塗料が塗着されて塗膜層が形成され、若しくは被着体に接着剤が塗布されて形成される接着層に接触した状態で、若しくは所要の距離からその周波数が少なくとも３０乃至６０ＫＨｚの低周波数域と、その周波数が１２０乃至２４０ＫＨｚの中周波数域及びその周波数が５００乃至１，０００ＫＨｚの高周波数域の超音波が連続して若しくはパルス状に照射されるため、使用目的や使用特性に合せて多様の成分を配合撹拌することにより多量の気泡が混在しても、塗着後の塗膜や接着膜の低粘度の状態においては、キャビテーションにより混在気泡も容易に破壊滅失され、且時間経過により高粘度化しても低周波数の超音波照射により強力なキャビテーション作用が働き破壊滅失が確実に図られる。
【００１４】
加えて本発明においては塗着や接着直後の塗膜や接着膜は極めて低粘度であり、且照射される超音波も中周波数や高周波数が主となり、緩やかなキャビテーションによる気泡の破壊滅失と、特には微細に連続付加される直進流と循環流との作用により、被着体に顕在する微細凹陥部内に塗料や接着剤が積極的に浸透充填即ちぬれが促進され、密着接合とともに大きな塗着面積若しくは接着面積による塗着若しくは接着がなされるため、塗膜や接着膜の形成が著しく強化される結果となる。
【００１５】
加えて本発明装置においてはその周波数が３０乃至６０ＫＨｚの強力なキャビテーション作用を創出する低周波数超音波と、その周波数が１２０乃至２４０ＫＨｚのキャビテーション作用に加えて直進作用や循環作用によるぬれの促進を創出する中周波数超音波と、且その周波数が５００乃至１，０００ＫＨｚでキャビテーション作用と直進作用及び循環作用によるぬれの促進並びに被着体と塗膜若しくは接着膜との媒体界面に境界摩擦を生じせしめて発熱による乾燥促進を創出させる高周波数超音波を、適宜時間を以って連続波長若しくはパルス波長で発振しえる超音波発振具が、塗料が塗着される塗着面若しくは接着剤が塗布され接着される接着面と押圧摺動し若しくは回転摺動しえる回転摺動部や塗着面若しくは接着面に近接してその全面に亘って均等に超音波を照射しえる扁平状部若しくは所要の寸法形状で且塗着面や接着面を包被しえる形状に形成された包被照射部、或いは塗着面や接着面から離され 位置より照射しえる放射照射部からなる照射基台より、外面に向って超音波が照射されるよう発振具が配位されてなるから、塗装や接着される対象物の面積や構造等に合せて照射基台を適宜に選択することで、極めて能率的に超音波照射がなしえるとともに、塗膜や接着膜内の気泡の破壊滅失と且ぬれの促進により塗膜や接着膜の強化が図られ、而も高周波数の超音波により内部発熱により短時の乾燥も実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
酢酸ビニル、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等のビヒクルが２０乃至４０重量％に顔料や安定剤が配合されたエマルジョン接着剤で、合板下地材に壁紙を接着のうえ直径１２ｃｍ長さ５０ｃｍの回転摺動部から、高周波数超音波と中周波数超音波を１．５秒間隔で交互にパルス状に発振照射させる。
【実施例１】
【００１７】
以下に本発明実施例を強化形成装置の図とともに詳細に説明すれば、図１のＡには本発明の主たる使用途とされる塗料１による塗膜１Ａが被着体１Ｂに塗着されてなる説明図であって、更に図１のＢには接着剤２の塗布により接着膜２Ａが被着体たる躯体２Ｂの下地材２Ｃに塗布されたうえ壁紙２Ｄと接着された状態が示されている。
而してかかる現状の塗料１による塗膜１Ａや、接着剤２による接着膜２Ａは、見掛上被着体１Ｂや下地材２Ｃ等と塗着や接着がなされているものの、均質且強固な塗着や接着がなされていない。即ち図２には塗装１による塗膜１Ａと被着体１Ｂとの塗着状態の拡大図であって被着体１Ｂの外表面は平滑なようでも、多量の微細凹陥部１０Ｂが顕在しており、実質的には塗膜１Ａが該微細凹陥部１０Ｂ内に十分浸透した状態所謂ぬれがなされた塗着では無く、従って塗膜１Ａと被着体１Ｂとは実質的に密着接合及び塗着面積も極めて少なく、十分な分子結合力も発揮されていない。
【００１８】
加えて塗膜１Ａには、その使用目的や使用性能に合せて塗料成分が配合撹拌されたうえ塗着使用されるものであるから、該塗料１により塗着形成された塗膜１Ａ内には多量の気泡１０Ａが混在するとともに、該気泡１０Ａが使用経過に伴う温度変化で膨張拡裂し、更には吸湿や吸水或いは細菌や黴の付着繁殖等により、短時に塗膜１Ａの亀裂や剥離と且錆の発生原因となっている。
そしてかかる原因は塗膜１Ａ内や塗膜１Ａと被着体１Ｂとの内部境界で発生するものであるから、亀裂や剥離或いは錆の発見が遅れて、応々にして莫大な補修費用が強いられる結果となっている。
【００１９】
これがためには、塗膜１Ａや或いは接着膜２Ａの形成に際しては、該塗膜１Ａや接着膜２Ａ内に混在する気泡１０Ａを滅失せしめて塗膜１Ａや接着膜２Ａ自体の強度を向上させることと、該塗膜１Ａと被着体１Ｂの外表面に顕在する微細凹陥部１０Ｂ内に十分浸透塗着、即ちぬれを高めて密着接合と且塗着面積を増大化させることが肝要となる。
この対処策としては、被着体１Ｂに塗着形成される塗膜１Ａ等を容易に透過し、塗膜１Ａ内や接着膜２Ａ内に混在する気泡１０Ａをそのキャビテーション作用により破壊滅失させ更には塗膜１Ａが塗着される被着体１Ｂ表面に顕在する微細凹陥部１０Ｂ内に、その直進作用や循環作用或いは境界部における振動発熱作用を以って浸透塗着させる所謂ぬれを高めることの可能な超音波２０を照射する手段が用いられる。
【００２０】
そしてこの超音波２０は一般的にはその周波数が３０Ｈｚ以下を低周波、３０乃至２０ＫＨｚを可聴周波、及び２０ＫＨｚ以上を超音波と区分しているが、本発明においては超音波の作用たるキャビテーション作用や直進作用及び循環作用、並び境界部の振動発熱作用を活用するうえから、便宜上その周波数が２０乃至１００ＫＨｚの範囲を低周波数超音波、その周波数が１００乃至５００ＫＨｚを中周波数超音波及びその周波数が５００ＫＨｚ以上を高周波数超音波として扱っている。
【００２１】
更にこの超音波２０の使用におけるキャビテーション作用は、低周波数超音波となる程強力な破壊滅失効果が発揮され、直進作用や循環作用においては中周波数超音波が優れた効果を発揮し且境界部の振動発熱作用は中周波数及び高周波数超音波により良好な振動発熱が発揮されることから、実用使用に際しては塗膜１Ａや接着膜２Ａの配合成分や粘度、厚さ、混在気泡１０Ａ量、及び乾燥見込み等を勘案のうえ照射させる超音波周波数の照射割合や連続波長若しくはパルス波長を決定すべきであって、特にキャビテーション作用による混在気泡１０Ａの破壊滅失のみには、１．５秒及至３．０秒間隔のパルス波長が望ましい。
【００２２】
本発明において使用する超音波発振具３は、その発振素材としては多種多様なものが挙げられるが実用使用のうえからは超音波波長領域の発振特性が良好で且軽量、小型、安価なものが好都合であることから、図３のＡに示す如く圧電素子を用いたユニモルフ発振具３Ａが提案されるもので、該ユニモルフ発振具３Ａは振動板３０Ａの一側にチタン酸バリウム系やチタン酸ジルコン酸鉛からなる圧電セラミックス層３０Ｂが接合されたうえ、電圧付加のための入力線３０Ｃが接続された構成のもので、該圧電素子を用いたユニモルフ発振具３Ａやバイモルフ発振具３Ｂはピアゾ電気逆効果即ち外部からの電圧付加により形状が歪んで、この歪みに伴い低周波、可聴周波或いは超音波を発振するものであって、図３のＢに示す如く振動板３０Ａの両側面に圧電セラミックス層３０Ｂ、３０Ｂが接合されたバイモルフ発振具３Ｂでは、一段と強力なピアゾ電気逆効果により強度の超音波発振がなされる。
【００２３】
かかる圧電素子を用いたユニモルフ発振具３Ａ若しくはバイモルフ発振具３Ｂに代えて有利な超音波発信具３としては図４において示す如く磁歪振動作用を持つフェライト素材を用いたフェライト発振具３Ｃが挙げられる。そして実用使用に際しては当然に小さな範囲から照射させ若しくは広範囲から照射させる場合もあるが、圧電素子を用いたユニモルフ発振具３Ａやバイモルフ発振具３Ｂは軽量で小型且薄い形状でもあることから、広い面積からの照射に際しては所要の間隔を以って並列配置させて使用することが有利である。
【００２４】
かくしてなる超音波発振具３からは、その周波数において３０乃至６０ＫＨｚの低周波超音波領域の適宜周波数と、その周波数が１２０乃至２４０ＫＨｚの中周波数超音波領域の適宜周波数、及びその周波数が５００乃至１，０００ＫＨｚの高周波数領域の適宜周波数を発振させるための発振回路４が図５に示されてなるもので、該発振回路４は所望の特定周波数をセラミックス発振子４Ａとトラジェスター４Ｂにより発振できる極めて安価な自励発振回路であって、所要の特定周波数の自励発振回路４を適宜数配位のうえ切替えにより、低周波数超音波から高周波数超音波まで簡便に切替えて発振ができる。
当然に該自励発振回路４からの発信出力４Ｃを、直接超音波発振具３に入力させれば連続発振がなされ、且パルス回路（図示せず）を介在させればパルス発振が可能となる。
【００２５】
図６は本発明塗膜若しくは接着膜の強化形成装置５の使用態様図であって、図６のＡは建物空間内の壁面等に接着された壁紙２Ｄの上面より押圧摺させ若しくは回転摺動させて超音波照射をなす装置のうち、回転摺動発振具３１が基部５に連結されてなる状態が示されてなり、この回転摺動発振具３１の外周面には耐熱性や耐久性、非接着性、絶縁性及び軽量性等が要請されることから、テトラフロロエチレン樹脂やシリコン樹脂、及び軽量性ポリエステル樹脂若しくはポリアミド樹脂からなる外面材３１Ａが略円筒状に形成されてなるとともに、該外面材３１Ａの内部には適宜数望ましくは６乃至８等分にその芯部３１Ｂより放射状に放射壁３１Ｃ、３１Ｃ、３１Ｃ…が形成されており、この放射壁３１Ｃ、３１Ｃ、３１Ｃ…の先端縁に超音波発振具３が設けられている。更にこの放射壁３１Ｃ、３１Ｃ、３１Ｃ…を磁歪振動子としてフェライト素材により一体的に形成させて使用することも提案される。
【００２６】
図６のＢには、扁平な施設面に塗装や接着がなされた塗着面や接着面の上面を押圧摺動させて超音波処理を施し、押圧摺動発振具３５の使用態様が示されてなり、基部５の先端には所要の寸法で扁平状の押圧摺動発振具３２が連結されてなるとともに、該扁平状の押圧摺動発振具３２内には適宜の間隔を以って前記ユニモルフ発信具３Ａ若しくはバイモルフ発振具３Ｂが、その下面より照射しえるよう配設されている。
更に図６のＣには、塗装による塗膜面や接着による接着面に対して、離れた位置から放射照射させて塗膜や接着膜の強化形成を図る放射照射発振具３３が示されてなるもので、当然に空中を且離れた距離を照射させるものであるから大出力の照射が要求されるとともに超音波は指向性も高く、従って拡散させることなく確実に照射させるうえから、パラボラ状の基部５の内面に照射方向が集束されるよう間隔と位置を以ってバイモルフ発振具３Ｂの如き発振具を配設させるものが望まれる。
【００２７】
図７は本発明による塗膜若しくは接着膜の強化形成方法が施された場合における塗膜１の内部状態の説明図であって、塗膜１Ａ内に混在していた気泡１０Ａはキャビテーション作用により破壊滅失されており、且直進作用並びに循環作用と且塗膜１Ａと被着体１Ｂの境界部における振動発熱作用とも相俟って、被着体１Ｂ表面に顕在する微細凹陥部１０Ｂ内にも確実に浸透か促進されて塗膜１Ａが強力に塗着形成され、亀裂や剥離も長期に亘って防止される。
【産業状の利用可能性】
【００２８】
現状の塗料による塗着面や、接着剤による接着面には即時に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】 塗膜及び接着膜の説明図である。
【図２】 塗膜の塗着状態の拡大説明図である。
【図３】 超音波発振具の説明図である。
【図４】 フェライト発振具の説明図である。
【図５】 発振回路の例示図である。
【図６】 強化形成装置の使用態様図である。
【図７】 超音波処理された塗膜の説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１ 塗料
１Ａ 塗膜
１Ｂ 被着体
２Ａ 接着膜
２Ｂ 駆体
２Ｃ 下地材
２Ｄ 壁紙
３ 超音波発振具
３Ａ ユニモルフ発振具
３Ｂ バイモルフ発振具
３Ｃ フェライト発振具
４ 発振回路
４Ａ セラミックス発振子
４Ｂ トランジェスター
４Ｃ 発振出力
５ 本発明強化形成装置
５Ａ 基部
１０Ａ 気泡
１０Ｂ 微細凹陥部
２０ 超音波
３０ 圧電素子による超音波発振具
３０Ａ 振動板
３０Ｂ 圧電セラミックス層
３０Ｃ 入力線
３１ 回転摺動発振具
３１Ａ 外面材
３１Ｂ 芯部
３１Ｃ 放射壁
３２ 押圧摺動発振具
３３ 放射照射発振具
【技術分野】
【０００１】
本発明は塗料における被着面と塗膜若しくは接着剤における被着面と接着膜との塗着若しくは接着を強化させることの可能な塗膜若しくは接着膜の強化形成方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
橋梁やガードレール、屋外遊園具、屋外装置等においては、構築素材の保護はもとより美装のうえからも多様な色彩と性能を保持した塗料を用いて塗装が施され、更には構築建物等においては、その建物空間内の美装に加えて保湿性や消音性等の快適性と且安価な費用による構築等により、モルタルや合板等の下地材の上面に、壁紙や織物、フィルム等の内装材を接着剤を用いて接着使用することが専らなされている。
【０００３】
ところで現状の構築物とりわけ屋外構築物に施される塗装の塗膜が短期に亀裂や裂損を発生し、更にはこの亀裂や裂損の増長とともに塗膜の剥落も惹起され、これによる素地の汚損劣化が促進されるばかりか美観も滅失されるため、その都度塗装が強いられるもので、屋外構築物は広面積に亘ることからその塗装費用も莫大なものとなる。
他方構築建物等の建物空間内のとりわけ壁部には、その壁部を形成するモルタルや合板材等からなる下地面に、接着剤を塗布し適宜の壁紙や織物、シート材等を接着させてなるのであるが、かかる壁紙等においても短期にその接着端縁や継ぎ合せ部分が変形剥離し且膨れとともに接着面全体に亘って剥離が拡大化され、或いは随所に膨れが伝播拡大化されて美観が著しく損なわれる。加えて変形剥離部分には細類や黴類の格好の繁殖場所ともなって、臭気の発生ばかりか極めて非衛生的空間となる恐れもある。
【０００４】
ところで、塗料における被着体との強固な塗膜形成や、接着における被着体と接着物との強固な接着膜の形成には被着体と塗膜若しくは接着膜相互の接触面間に強力な結合力が働くことが肝要であって、塗料や壁紙等の接着の場合には一対の電子を共有する一次結合（共有結合）やイオン結合、水素結合並びに二次結合（分子間結合）とされているが、少なくとも塗料における被着体と塗膜、若しくは接着における被着体と被着膜との間においては、一対の電子を共有する原子間の結合を意味する一次結合と水素を媒介とする水素結合及びファン・デル・ワースの分子結合の二次結合とが考えられる。
そしてこれら結合が十分に発揮されるためには、被着体と形成される塗膜若しくは接着膜とが相互に密着結合と且大きな接合面積であることが条件となる。
【０００５】
然るに現状における塗料や接着剤の成分としては、強固な塗膜や接着膜を形成させるビヒクルと粘度を調整し被着面への密な浸透を図るための溶媒、並びに美装上の顔料、及び使用性能を保持する添加剤等が配合されるものであるが、その使用目的が工作用や家庭用としては特段の性能も要請されず且使用量も僅かであるため、通常においては所要の成分割合で配合されたうえ小型密閉容器内に充填密閉されるものであるため、その内部には不用な気泡の混在もなく塗着や接着に際しても相互の接触面の密着接合と大きな接触面積率で塗着や接着がなしえ、以って強固の塗膜や接着膜の形成がなしえる。加えて工作用や家庭用における塗着や接着に際しては、塗着面積や接着面積も小面積であるから、仮令被着体の表面が平滑性に欠けていても、塗着圧や接着圧を自在に調整して粗雑な凹陥部内に塗済剤や接着剤を埋入浸透せしめて所謂ぬれを高めることも容易になしえる。
【０００６】
他方産業上における構築物の塗装や施設建物の建物空間等への壁紙等の接着においては、極めて広大な面積に塗着や接着がなされるものであって、実用使用に供するうえからは使用目的や使用性能を実現させるため、塗料成分や接着剤成分が適宜に配合撹拌がなされるもので、これがためにはビヒクルに溶媒と顔料や添加剤を混合撹拌させて使用するもので、かかる混合撹拌時に多量の気泡が混入し、これにより被着体と形成される塗膜若しくは接着膜との相互の密着接合はもとより大きな塗着面積や接着面積での塗着や接着も不可能となり、従って長期に亘る耐久性に優れた塗装も接着も実現できない。
加えて塗装や接着に係る被着面には多量の凹陥部が顕在した粗面状であって、消泡剤の配合により気泡の滅失が図られるものの、多量の凹陥部内への浸透充填所謂ぬれが阻害され、結果的に相互の密着接合や大きな塗着面積や接着面積での塗着や接着も不能となり、強力な塗着や接着の実現が不能となる。
【０００７】
これがため塗料や接着剤における混入気泡の除去手段としては、低粘度の塗料や接着剤の使用や塗料並びに接着剤を１０乃至２０ｍｍＨｇの減圧により脱泡させること、或いは塗料や接着剤を略４０乃至５０℃に加温すること等が技術的解決手段として提案されているものの、実用使用における広大な面積や複雑な形状部位への塗着や接着部分に対処させることが極めて至難であることから、実態上は何等の解決策もなされていない。
【０００８】
発明者等はかかる実情に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、超音波は塗着層や接着層内部にまで容易に浸透し、且その波長次第により混在する気泡の破壊滅失はもとより、塗着層や接着層内の加温や塗剤若しくは接着剤の粘性を低下せしめてぬれが著しく高められ、以って塗膜や接着膜の形成強化がなしえることを究明し本発明に至った。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は塗料における被着面と塗膜、若しくは接着剤における被着面と接着膜との塗着若しくは接着の形成を強化させ、以って長期に亘って塗装や接着を保持させることの可能な、塗膜若しくは接着膜の強化形成方法及び装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の課題を解決するために本発明が採用した技術的手段は、塗装に係る塗膜層内若しくは接着に係る接着層内に容易に透過しえる超音波を照射せしめて塗膜層内の塗料若しくは接着層内の接着剤内に混在する気泡を、そのキャビテーション作用により破壊滅失させるとともに、更に塗膜層内の塗料や接着層内の接着剤に直進流や循環流を付加させて、被着体に顕在する微細凹陥部内への浸透によるぬれを高めて密着接合と、且塗着面積や接着面積の増大による強固な塗膜や接着膜を形成させ、而も被着体と塗膜若しくは接着膜との媒体界面に境界面摩擦による発熱も創出させ、早期の乾燥塗膜若しくは接着膜形成を図る方法の構成に存する。
【００１１】
加えて前記強化形成方法を実現するための装置においては、その実用使用における塗料は施設建物を初め屋外遊具装置等多岐に亘り、更に接着剤では建物区画内の壁紙等の接着や合板材や合紙或いは木工具等にも使用されている。
そして本発明ではこれら実用使用において塗装され接着される塗膜や接着膜に照射せしめて、これら塗膜や接着膜の強化を図るものである。
かかる強化形成方法を実現するための装置においては、その実用使用における広範囲の塗装形状や接着形状に有効に超音波の照射がなしえる形状並びに構造で、且特には塗装における塗膜、接着剤による接着膜を形成する原初の塗料や接着剤は低粘度であるものの時間経過とともに粘度の上昇と硬化が進むものであるから、該塗膜や接着膜内に混在する気泡のキャビテーション破壊滅失には、塗着や接着時の低粘度時には少ない照射強度によって気泡の破壊滅失が容易になしえるものの、且粘度上昇とともに等比級数的に大きな照射強度が要請される。
【００１２】
而もキャビテーションによる気泡破壊は低周波数の超音波が有利であることから、少なくとも３０乃至６０ＫＨｚの低周波数域と、１２０乃至２４０ＫＨｚの中周波数域、及び５００乃至１，０００ＫＨｚの高周波数域で、且これらを適宜時間を以って連続波長若しくはパルス波長で発振しえる超音波発振具と、塗料が塗着される塗着面若しくは接着剤が塗布され接着される接着面と押圧摺動し若しくは回転摺動しえる押圧摺動部や回転摺動部、塗着面若しくは接着面に近接してその全面に亘って均等に超音波が照射しえる扁平状部若しくは所要の寸法形状で且塗着面や接着面を包被しえる形状に形成された包被部、或いは塗着面や接着面から離れた位置より超音波照射のなしえる放射部が配位された構成からなる塗膜若しくは接着膜の強化形成装置に存する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は上述の如き構成からなるものであって、被着体に塗料が塗着されて塗膜層が形成され、若しくは被着体に接着剤が塗布されて形成される接着層に接触した状態で、若しくは所要の距離からその周波数が少なくとも３０乃至６０ＫＨｚの低周波数域と、その周波数が１２０乃至２４０ＫＨｚの中周波数域及びその周波数が５００乃至１，０００ＫＨｚの高周波数域の超音波が連続して若しくはパルス状に照射されるため、使用目的や使用特性に合せて多様の成分を配合撹拌することにより多量の気泡が混在しても、塗着後の塗膜や接着膜の低粘度の状態においては、キャビテーションにより混在気泡も容易に破壊滅失され、且時間経過により高粘度化しても低周波数の超音波照射により強力なキャビテーション作用が働き破壊滅失が確実に図られる。
【００１４】
加えて本発明においては塗着や接着直後の塗膜や接着膜は極めて低粘度であり、且照射される超音波も中周波数や高周波数が主となり、緩やかなキャビテーションによる気泡の破壊滅失と、特には微細に連続付加される直進流と循環流との作用により、被着体に顕在する微細凹陥部内に塗料や接着剤が積極的に浸透充填即ちぬれが促進され、密着接合とともに大きな塗着面積若しくは接着面積による塗着若しくは接着がなされるため、塗膜や接着膜の形成が著しく強化される結果となる。
【００１５】
加えて本発明装置においてはその周波数が３０乃至６０ＫＨｚの強力なキャビテーション作用を創出する低周波数超音波と、その周波数が１２０乃至２４０ＫＨｚのキャビテーション作用に加えて直進作用や循環作用によるぬれの促進を創出する中周波数超音波と、且その周波数が５００乃至１，０００ＫＨｚでキャビテーション作用と直進作用及び循環作用によるぬれの促進並びに被着体と塗膜若しくは接着膜との媒体界面に境界摩擦を生じせしめて発熱による乾燥促進を創出させる高周波数超音波を、適宜時間を以って連続波長若しくはパルス波長で発振しえる超音波発振具が、塗料が塗着される塗着面若しくは接着剤が塗布され接着される接着面と押圧摺動し若しくは回転摺動しえる回転摺動部や塗着面若しくは接着面に近接してその全面に亘って均等に超音波を照射しえる扁平状部若しくは所要の寸法形状で且塗着面や接着面を包被しえる形状に形成された包被照射部、或いは塗着面や接着面から離され 位置より照射しえる放射照射部からなる照射基台より、外面に向って超音波が照射されるよう発振具が配位されてなるから、塗装や接着される対象物の面積や構造等に合せて照射基台を適宜に選択することで、極めて能率的に超音波照射がなしえるとともに、塗膜や接着膜内の気泡の破壊滅失と且ぬれの促進により塗膜や接着膜の強化が図られ、而も高周波数の超音波により内部発熱により短時の乾燥も実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
酢酸ビニル、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等のビヒクルが２０乃至４０重量％に顔料や安定剤が配合されたエマルジョン接着剤で、合板下地材に壁紙を接着のうえ直径１２ｃｍ長さ５０ｃｍの回転摺動部から、高周波数超音波と中周波数超音波を１．５秒間隔で交互にパルス状に発振照射させる。
【実施例１】
【００１７】
以下に本発明実施例を強化形成装置の図とともに詳細に説明すれば、図１のＡには本発明の主たる使用途とされる塗料１による塗膜１Ａが被着体１Ｂに塗着されてなる説明図であって、更に図１のＢには接着剤２の塗布により接着膜２Ａが被着体たる躯体２Ｂの下地材２Ｃに塗布されたうえ壁紙２Ｄと接着された状態が示されている。
而してかかる現状の塗料１による塗膜１Ａや、接着剤２による接着膜２Ａは、見掛上被着体１Ｂや下地材２Ｃ等と塗着や接着がなされているものの、均質且強固な塗着や接着がなされていない。即ち図２には塗装１による塗膜１Ａと被着体１Ｂとの塗着状態の拡大図であって被着体１Ｂの外表面は平滑なようでも、多量の微細凹陥部１０Ｂが顕在しており、実質的には塗膜１Ａが該微細凹陥部１０Ｂ内に十分浸透した状態所謂ぬれがなされた塗着では無く、従って塗膜１Ａと被着体１Ｂとは実質的に密着接合及び塗着面積も極めて少なく、十分な分子結合力も発揮されていない。
【００１８】
加えて塗膜１Ａには、その使用目的や使用性能に合せて塗料成分が配合撹拌されたうえ塗着使用されるものであるから、該塗料１により塗着形成された塗膜１Ａ内には多量の気泡１０Ａが混在するとともに、該気泡１０Ａが使用経過に伴う温度変化で膨張拡裂し、更には吸湿や吸水或いは細菌や黴の付着繁殖等により、短時に塗膜１Ａの亀裂や剥離と且錆の発生原因となっている。
そしてかかる原因は塗膜１Ａ内や塗膜１Ａと被着体１Ｂとの内部境界で発生するものであるから、亀裂や剥離或いは錆の発見が遅れて、応々にして莫大な補修費用が強いられる結果となっている。
【００１９】
これがためには、塗膜１Ａや或いは接着膜２Ａの形成に際しては、該塗膜１Ａや接着膜２Ａ内に混在する気泡１０Ａを滅失せしめて塗膜１Ａや接着膜２Ａ自体の強度を向上させることと、該塗膜１Ａと被着体１Ｂの外表面に顕在する微細凹陥部１０Ｂ内に十分浸透塗着、即ちぬれを高めて密着接合と且塗着面積を増大化させることが肝要となる。
この対処策としては、被着体１Ｂに塗着形成される塗膜１Ａ等を容易に透過し、塗膜１Ａ内や接着膜２Ａ内に混在する気泡１０Ａをそのキャビテーション作用により破壊滅失させ更には塗膜１Ａが塗着される被着体１Ｂ表面に顕在する微細凹陥部１０Ｂ内に、その直進作用や循環作用或いは境界部における振動発熱作用を以って浸透塗着させる所謂ぬれを高めることの可能な超音波２０を照射する手段が用いられる。
【００２０】
そしてこの超音波２０は一般的にはその周波数が３０Ｈｚ以下を低周波、３０乃至２０ＫＨｚを可聴周波、及び２０ＫＨｚ以上を超音波と区分しているが、本発明においては超音波の作用たるキャビテーション作用や直進作用及び循環作用、並び境界部の振動発熱作用を活用するうえから、便宜上その周波数が２０乃至１００ＫＨｚの範囲を低周波数超音波、その周波数が１００乃至５００ＫＨｚを中周波数超音波及びその周波数が５００ＫＨｚ以上を高周波数超音波として扱っている。
【００２１】
更にこの超音波２０の使用におけるキャビテーション作用は、低周波数超音波となる程強力な破壊滅失効果が発揮され、直進作用や循環作用においては中周波数超音波が優れた効果を発揮し且境界部の振動発熱作用は中周波数及び高周波数超音波により良好な振動発熱が発揮されることから、実用使用に際しては塗膜１Ａや接着膜２Ａの配合成分や粘度、厚さ、混在気泡１０Ａ量、及び乾燥見込み等を勘案のうえ照射させる超音波周波数の照射割合や連続波長若しくはパルス波長を決定すべきであって、特にキャビテーション作用による混在気泡１０Ａの破壊滅失のみには、１．５秒及至３．０秒間隔のパルス波長が望ましい。
【００２２】
本発明において使用する超音波発振具３は、その発振素材としては多種多様なものが挙げられるが実用使用のうえからは超音波波長領域の発振特性が良好で且軽量、小型、安価なものが好都合であることから、図３のＡに示す如く圧電素子を用いたユニモルフ発振具３Ａが提案されるもので、該ユニモルフ発振具３Ａは振動板３０Ａの一側にチタン酸バリウム系やチタン酸ジルコン酸鉛からなる圧電セラミックス層３０Ｂが接合されたうえ、電圧付加のための入力線３０Ｃが接続された構成のもので、該圧電素子を用いたユニモルフ発振具３Ａやバイモルフ発振具３Ｂはピアゾ電気逆効果即ち外部からの電圧付加により形状が歪んで、この歪みに伴い低周波、可聴周波或いは超音波を発振するものであって、図３のＢに示す如く振動板３０Ａの両側面に圧電セラミックス層３０Ｂ、３０Ｂが接合されたバイモルフ発振具３Ｂでは、一段と強力なピアゾ電気逆効果により強度の超音波発振がなされる。
【００２３】
かかる圧電素子を用いたユニモルフ発振具３Ａ若しくはバイモルフ発振具３Ｂに代えて有利な超音波発信具３としては図４において示す如く磁歪振動作用を持つフェライト素材を用いたフェライト発振具３Ｃが挙げられる。そして実用使用に際しては当然に小さな範囲から照射させ若しくは広範囲から照射させる場合もあるが、圧電素子を用いたユニモルフ発振具３Ａやバイモルフ発振具３Ｂは軽量で小型且薄い形状でもあることから、広い面積からの照射に際しては所要の間隔を以って並列配置させて使用することが有利である。
【００２４】
かくしてなる超音波発振具３からは、その周波数において３０乃至６０ＫＨｚの低周波超音波領域の適宜周波数と、その周波数が１２０乃至２４０ＫＨｚの中周波数超音波領域の適宜周波数、及びその周波数が５００乃至１，０００ＫＨｚの高周波数領域の適宜周波数を発振させるための発振回路４が図５に示されてなるもので、該発振回路４は所望の特定周波数をセラミックス発振子４Ａとトラジェスター４Ｂにより発振できる極めて安価な自励発振回路であって、所要の特定周波数の自励発振回路４を適宜数配位のうえ切替えにより、低周波数超音波から高周波数超音波まで簡便に切替えて発振ができる。
当然に該自励発振回路４からの発信出力４Ｃを、直接超音波発振具３に入力させれば連続発振がなされ、且パルス回路（図示せず）を介在させればパルス発振が可能となる。
【００２５】
図６は本発明塗膜若しくは接着膜の強化形成装置５の使用態様図であって、図６のＡは建物空間内の壁面等に接着された壁紙２Ｄの上面より押圧摺させ若しくは回転摺動させて超音波照射をなす装置のうち、回転摺動発振具３１が基部５に連結されてなる状態が示されてなり、この回転摺動発振具３１の外周面には耐熱性や耐久性、非接着性、絶縁性及び軽量性等が要請されることから、テトラフロロエチレン樹脂やシリコン樹脂、及び軽量性ポリエステル樹脂若しくはポリアミド樹脂からなる外面材３１Ａが略円筒状に形成されてなるとともに、該外面材３１Ａの内部には適宜数望ましくは６乃至８等分にその芯部３１Ｂより放射状に放射壁３１Ｃ、３１Ｃ、３１Ｃ…が形成されており、この放射壁３１Ｃ、３１Ｃ、３１Ｃ…の先端縁に超音波発振具３が設けられている。更にこの放射壁３１Ｃ、３１Ｃ、３１Ｃ…を磁歪振動子としてフェライト素材により一体的に形成させて使用することも提案される。
【００２６】
図６のＢには、扁平な施設面に塗装や接着がなされた塗着面や接着面の上面を押圧摺動させて超音波処理を施し、押圧摺動発振具３５の使用態様が示されてなり、基部５の先端には所要の寸法で扁平状の押圧摺動発振具３２が連結されてなるとともに、該扁平状の押圧摺動発振具３２内には適宜の間隔を以って前記ユニモルフ発信具３Ａ若しくはバイモルフ発振具３Ｂが、その下面より照射しえるよう配設されている。
更に図６のＣには、塗装による塗膜面や接着による接着面に対して、離れた位置から放射照射させて塗膜や接着膜の強化形成を図る放射照射発振具３３が示されてなるもので、当然に空中を且離れた距離を照射させるものであるから大出力の照射が要求されるとともに超音波は指向性も高く、従って拡散させることなく確実に照射させるうえから、パラボラ状の基部５の内面に照射方向が集束されるよう間隔と位置を以ってバイモルフ発振具３Ｂの如き発振具を配設させるものが望まれる。
【００２７】
図７は本発明による塗膜若しくは接着膜の強化形成方法が施された場合における塗膜１の内部状態の説明図であって、塗膜１Ａ内に混在していた気泡１０Ａはキャビテーション作用により破壊滅失されており、且直進作用並びに循環作用と且塗膜１Ａと被着体１Ｂの境界部における振動発熱作用とも相俟って、被着体１Ｂ表面に顕在する微細凹陥部１０Ｂ内にも確実に浸透か促進されて塗膜１Ａが強力に塗着形成され、亀裂や剥離も長期に亘って防止される。
【産業状の利用可能性】
【００２８】
現状の塗料による塗着面や、接着剤による接着面には即時に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】 塗膜及び接着膜の説明図である。
【図２】 塗膜の塗着状態の拡大説明図である。
【図３】 超音波発振具の説明図である。
【図４】 フェライト発振具の説明図である。
【図５】 発振回路の例示図である。
【図６】 強化形成装置の使用態様図である。
【図７】 超音波処理された塗膜の説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１ 塗料
１Ａ 塗膜
１Ｂ 被着体
２Ａ 接着膜
２Ｂ 駆体
２Ｃ 下地材
２Ｄ 壁紙
３ 超音波発振具
３Ａ ユニモルフ発振具
３Ｂ バイモルフ発振具
３Ｃ フェライト発振具
４ 発振回路
４Ａ セラミックス発振子
４Ｂ トランジェスター
４Ｃ 発振出力
５ 本発明強化形成装置
５Ａ 基部
１０Ａ 気泡
１０Ｂ 微細凹陥部
２０ 超音波
３０ 圧電素子による超音波発振具
３０Ａ 振動板
３０Ｂ 圧電セラミックス層
３０Ｃ 入力線
３１ 回転摺動発振具
３１Ａ 外面材
３１Ｂ 芯部
３１Ｃ 放射壁
３２ 押圧摺動発振具
３３ 放射照射発振具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗料が塗装された塗着面若しくは接着剤が塗布された接着面に、その周波数が３０乃至６０ＫＨｚの範囲並びに１２０乃至２４０ＫＨｚの範囲及び５００乃至１、０００ＫＨｚの範囲の適宜周波数の超音波を照射し、キャビテーション作用により混在する気泡の破壊滅失と直進作用並びに循環作用及び境界部の振動発熱作用とにより塗料や接着剤のぬれを高めることにより、塗膜や接着膜の強化形成を著しく高めることを特徴とする、塗膜若しくは接着膜の強化形成方法。
【請求項２】
塗着面若しくは接着面に照射する超音波が、１．０乃至３．０秒のパルス間隔からなるパルス照射である、請求項１記載の塗膜若しくは接着膜の強化形成方法。
【請求項３】
周波数が３０乃至６０ＫＨｚの範囲並びに１２０乃至２４０ｋＨｚの範囲及び５００乃至１，０００ＫＨｚの範囲の適宜周波数を発振しえる発振回路と、この発振出力により超音波を発振する超音波発振具と、塗着面や接着面と押圧摺動する押圧摺動部若しくは回転摺動する回転摺動部、若しくは塗着面や接着面と離れた位置より放射する放射部に該超音波発振具が配設され、且これら押圧摺動部や回転摺動部若しくは放射部が基部と連結された構成からなる、塗膜若しくは接着膜の強化形成装置。
【請求項４】
超音波発振具が圧電素子を用いたユニモルフ若しくはバイモルフからなる、請求項３記載の塗膜若しくは接着膜の強化形成装置。
【請求項１】
塗料が塗装された塗着面若しくは接着剤が塗布された接着面に、その周波数が３０乃至６０ＫＨｚの範囲並びに１２０乃至２４０ＫＨｚの範囲及び５００乃至１、０００ＫＨｚの範囲の適宜周波数の超音波を照射し、キャビテーション作用により混在する気泡の破壊滅失と直進作用並びに循環作用及び境界部の振動発熱作用とにより塗料や接着剤のぬれを高めることにより、塗膜や接着膜の強化形成を著しく高めることを特徴とする、塗膜若しくは接着膜の強化形成方法。
【請求項２】
塗着面若しくは接着面に照射する超音波が、１．０乃至３．０秒のパルス間隔からなるパルス照射である、請求項１記載の塗膜若しくは接着膜の強化形成方法。
【請求項３】
周波数が３０乃至６０ＫＨｚの範囲並びに１２０乃至２４０ｋＨｚの範囲及び５００乃至１，０００ＫＨｚの範囲の適宜周波数を発振しえる発振回路と、この発振出力により超音波を発振する超音波発振具と、塗着面や接着面と押圧摺動する押圧摺動部若しくは回転摺動する回転摺動部、若しくは塗着面や接着面と離れた位置より放射する放射部に該超音波発振具が配設され、且これら押圧摺動部や回転摺動部若しくは放射部が基部と連結された構成からなる、塗膜若しくは接着膜の強化形成装置。
【請求項４】
超音波発振具が圧電素子を用いたユニモルフ若しくはバイモルフからなる、請求項３記載の塗膜若しくは接着膜の強化形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−３５２４６（Ｐ２０１２−３５２４６Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８５５６３（Ｐ２０１０−１８５５６３）
【出願日】平成２２年８月４日（２０１０．８．４）
【出願人】（５０１４８９７８６）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月４日（２０１０．８．４）
【出願人】（５０１４８９７８６）
【Ｆターム（参考）】
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