JP2005230641A - 保護膜材料用塗布ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】保護膜用塗液の塗布に際して、均一及び所望の膜厚分布を有する良好な塗膜形成を可能にした保護膜材料用塗布ノズルを提供する。
【解決手段】球面の一部で形成される先端部１と、先端部１に連なる中空軸芯２を内蔵する円筒胴部３と、中空軸芯２を先端部１の内側で閉じる盲管構造の塗液供給流路２と、先端部１から塗液供給流路２に達する深さの直線スリット４から成る吐出部４とを備え、塗液供給流路２の閉端部５を半球球面５ａで形成し、直線スリット４の直線溝４ａ、４ｂが、半球５ａの半球半径ｒ以上直径２ｒ以下の範囲に設けられた保護膜材料用塗布ノズルを構成する。さらに、最深直線溝４ａ、４ｂと、直線溝４ａ、４ｂにそれぞれ通なる先端部球面１ａ及び半球球面５ａの両球面とで形成される流路壁面４ｃ、４ｄで、壁面４ｃ、４ｄの両球面１ａ及び５ａの間の距離Ｌを、閉端部半球５ａの半径距離ｒ以上かつ直径距離２ｒ以下の範囲内とするものとしても良い。
【選択図】図１

Description

本発明は、保護膜材料用塗布ノズルに関する。この保護膜は、例えば自動車車体を被覆対象とするものである。

完成車の工場出荷の際に、販売店までの運搬中の外傷及び酸性雨対策や糞害対策、あるいは、輸出入時に長期に亘る海上輸送期間中の船荷環境対策として、自動車車体の、例えばルーフ、フード、トランクなどのフラット面に対して、液状ラップと称する保護膜を被覆することが行われる。この被覆膜は、比較的低粘度の塗液を材料とするもので、工場での組立離装時に、ノズルより自然流下させた粘性塗液を引き延ばし、これを乾燥させることにより、フィルム状に形成される。しかしながら、塗液の引き延ばしはローラを用いた手作業により行われるため、作業に人手を要することになる。

この塗膜形成作業を自動化するため、被覆対象たる車体に対して、例えば塗装用スプレーガンにより材料塗液を吹き付けることが考えられる。しかしながら、この場合、スプレーガンによりミスト化した塗液が飛散して被覆すべき表面範囲外に付着するおそれがある。このため、車体のフラット面全体で均一な膜厚の１枚フィルムを形成することが困難となる。さらに、ミスト化された塗液を用いて形成された塗膜面は、特に端縁部分において塗液の飛散程度が大きくなり、非塗膜面と明確に判別できる境界線を形成することは難しい。

また、被覆されたフィルム剥離を容易に行うためには、フィルム端縁部分に一定の厚みを持たせることが望ましいが、このように形成される端縁部分に厚膜化を施すのは簡単でない。したがって、スプレーガンを用いて塗膜形成を行った場合、保護膜離装に際し、フィルム剥離を確実かつ簡便に行えないという不具合がある。

また、シール材などの高粘度液体を塗布対象とする塗布ノズルが、例えば特許文献１に開示されるが、これを用いて保護膜材料の塗膜を行う場合、塗布ノズルが想定する材料塗液より保護膜材料粘度が低いことが原因となり、種々の問題発生が予想される。
実開平７−７７７１号公報（図４−図６）

即ち、特許文献１に開示されるものの第１態様は、塗布ノズルの先端部外形を球面形状とし、かつ、その先端部内側で供給流路の盲管構造終端部分に相当する内壁面を円錐台形状とすることにより、液体吐出部を構成するスリットの肉厚長を略一定にして、塗布パターンの均一性を確保するものである。しかし、供給流路の盲管構造の円筒基部と円錐終端部との連接部、及び円錐台斜面と円錐台頂上面との連接部における内表面部分が屈曲して形成されているため、比較的低粘度の保護膜材料塗液を用いる場合、これらの屈曲部分で塗液の流れが均一でなくなり、これにより吐出圧に不均衡が生じる。そして、この結果、一様な塗液吐出が妨げられ、塗装面における均一若しくは所望の膜厚での塗膜形成が困難になるばかりでなく、吐出直前の塗液内に気泡が生じたりして塗膜の品質低下を招くおそれがある。

また、このものの第２態様は、塗布ノズルの先端部外形と先端部内側の内壁面とをともに球面形状とすることにより、第１態様では不完全であった肉厚長の一定化をさらに改善するものである。しかしながら、このものにおいても、保護膜材料塗液を用いる場合、供給流路の盲管構造の円筒基部と球面終端部との連接部における内表面部分に屈曲部分が残るため、塗液の流れの均一性が確保されず、また、気泡発生の危惧を残したままである。さらに、このものの第３態様においても屈曲部分が残るため、これらの不具合の発生懸念は、第１及び第２の態様と同様に解消されないままである。

本発明は、上記問題点に鑑み、特に、保護膜用材料塗液の塗布に際して、均一及び所望の膜厚分布を有する良好な塗膜形成を可能にした保護膜材料用塗布ノズルを提供することを課題としている。なお、この場合の所望膜厚分布とは、例えば局所的に一定の膜厚変化を生じさせることを含む。

上記課題を解決するため、本発明の保護膜材料用塗布ノズルは、球面の一部から成る先端部と、この先端部に連なる中空の円筒胴部と、この円筒胴部の中空軸芯を前記先端部の内側で閉じて成る盲管構造の塗液供給流路と、先端部から前記供給流路に到達する深さの直線スリットから成る吐出部とを備え、塗液供給流路の盲管構造閉端部を半球球面で形成すると共に、直線スリットの最深直線溝を、閉端部半球の半球半径以上直径以下の範囲に設けた構造を有する。

これによれば、塗液供給流路の盲管構造閉端部を半球球面で形成するため、この盲管構造内で中空軸芯の直線延伸部が閉端部に連接する連接部において、屈曲部分を介することなく曲線状に連続する。このため、比較的低粘度の保護膜材料塗液を用いても、吐出直前まで一様な塗液の流れが確保され、また、気泡発生が防止される。そして、直線スリットの最深直線溝を、この閉端部半球の半球半径以上直径以下の範囲に位置させることにより、供給流路からの塗液の吐出開始が、盲管構造内の直線延伸部からとなる。したがって、塗液の外部吐出が比較的スムーズに行われる。これとは逆に、盲管構造内の閉端部半球で塗液吐出が開始される場合、塗液の流れは、半球球面に沿って天頂位置に向かう方向、即ち、供給路を構成する中空軸芯の芯軸に向かう内側方向のものに規制される。このため、塗液の外部吐出に際し、直線スリットの最深直線溝において、上記規制方向とは逆の外側方向に塗液の流れの進路変更が必要となり、この際に、気泡が発生する機会が生じてしまうのである。

即ち、本発明の保護膜材料用塗布ノズルは、上記したような機構から、気泡発生を防止し、かつ、一様な塗液の流れを確保した状態で、中空軸芯を挟んだ対称な方向へ、スムーズに塗液が吐出されるため、塗装面において均一な膜厚分布を有する良好な塗膜形成が行われる。

なお、先端部の球面形状と盲管構造閉端部の半球形状とは、円筒胴部の中空軸芯に合致する同一軸線上にある限り、必ずしも同球心の位置関係である必要はない。例えば、これらの球心位置が互いに異なる場合でも、スリットの最深直線溝は中空軸芯を挟んで対称配置される。そして、上記したように、中空軸芯の直線延伸部が閉端部に連接する連接部が曲線状に連続するため、一様な塗液の流れが確保される。また、この際に、最深直線溝の近傍部分を通過して吐出される塗液と、スリットを介して対向する流路壁面との接触距離が中空軸芯を挟んで同程度に対称的になる。即ち、このような形状の保護膜材料用塗布ノズルを用いて塗布を行うことにより、例えば、塗装面でビード端部が盛り上がるといった所望の膜厚分布を有する塗膜形成を確実に行うことができる。

また、上記したスリットの最深直線溝とこの直線溝にそれぞれ通なる、先端部の球面及び閉端部の半球球面の両球面とで形成される流路壁面で、壁面の両球面間の距離を、閉端部半球の半径以上かつ直径以下の範囲内とすることにより、スリットを介して対向する流路壁面に対して、吐出口たるスリットを通過する塗液の接触距離が比較的大きく確保される。そして、これにより塗液吐出の方向性が安定するため、比較的低粘度の保護膜材料塗液を用いても、均一または所望膜厚分布を有する良好な塗膜形成を確実に行うことができる。

これは、塗液供給流路から供給される塗液による吐出圧や流速は、上記塗液供給流路の盲管構造閉端部を形成する半球の半径に相関すると考えられるためである。特に、上記の保護膜材料のような比較的低粘度の塗液の場合、シール材などの高粘度材料に比べて流速が比較的大きく、塗装面形成に際して、外部吐出時の方向性が重要な影響を与える。即ち、吐出口を構成するスリットを介して対向する流路壁面を吐出塗液が通過する際に、塗液と流路壁面との接触距離が確保されるように、先端部球面及び閉端部半球球面の両球面間の距離を、流路壁面のどの部分においても、閉端部半球の半径以上かつ直径以下の範囲内に収めることにより、塗液の吐出方向を所定範囲内に収束でき、また、拡散散布度を小さくした塗液塗布が可能となる。

そして、このような塗布を行うことにより、例えば、塗装面でビード端部が盛り上がるといった所望の膜厚分布を有する塗膜形成を確実に行うことができる。

車体を被覆した状態の保護膜は、盛り上がって形成されたビード両端部分から剥離を開始することにより、１回の剥離作業で１枚フィルム全体を離装することが可能となるので作業性の向上が期待できる。

本発明の保護膜材料用塗布ノズルは、塗液供給流路の盲管構造閉端部を半球球面で形成するため、盲管構造を構成する中空軸芯において、その直線延伸部と閉端部との連接部が曲線状に連続する。したがって、比較的低粘度の保護膜材料塗液を用いても、一様な塗液の流れが確保される。また、直線スリットの最深直線溝を、閉端部半球の半球半径以上直径以下の範囲に設けることにより、外部への塗液吐出が、盲管構造内の直線延伸部で開始されるため、その外部吐出が比較的スムーズに行われる。したがって、塗装面において一様な膜厚分布を有する塗膜形成が可能となる。

さらに、先端部の球面及び閉端部の半球球面の両球面とで形成される流路壁面で、壁面の両球面間の距離を、閉端部半球の半径以上かつ直径以下の範囲内とすることにより、塗液吐出の方向性が安定するため、均一または所望膜厚分布での良好な塗膜を形成する際の確実性が増大する。

図１は、本発明の保護膜材料用塗布ノズルの第１態様を示す概略図であり、図１（ａ）において上面概略図を、図１（ｂ）において、該上面概略図のＡ-Ａ線截断面図を示す。本塗布ノズルは、供給塗液のエアレス塗装を行うためのものであり、球面の一部で形成される先端部１と、先端部１に連なる中空軸芯２を内蔵する円筒胴部３と、中空軸芯２を先端部１の内側で閉じる盲管構造の塗液供給流路２と、先端部１から塗液供給流路２に達する深さの直線スリット４から成る吐出部４とを備えた基本構成に対して、塗液供給流路２の閉端部５を半球球面５ａで形成し、さらに、直線スリット４の最深直線溝４ａ、４ｂが、半球５ａの半径ｒ以上直径２ｒ以下の範囲に設けられた構成を加えたものである。

また、スリット４の直線溝４ａ、４ｂより下方部分は、塗布ノズルの円筒胴部３として形成され、盲管構造２の閉端部５を構成する半球５ａに連なる塗液供給流路２を囲繞する。さらに、胴部３の下端部分は、本塗布ノズルに接続される図外の塗液供給管への脱着を行うための脱着部３ａが形成されている。

図１に示す塗布ノズルを用いて、保護膜材料から成る比較的低粘度の塗液によるエアレス塗装を行う場合、塗液供給流路２から供給される塗液は、流路２の盲管構造内で連続面として連接する直線延伸部２ａと半球球面５ａとに沿って乱れの少ない一様な塗液流となる。この塗液流は一様な状態を保ったまま、スリット４から成る吐出部に向かうので塗液内での気泡発生が防止される。

また、スリット４の直線溝４ａ、４ｂを、半球５ａの半球半径ｒ以上直径２ｒ以下の範囲、即ち、半球５ａの天頂位置５ｂから、半球半径ｒ以上直径２ｒ以下の距離の深さに位置させている。これにより、塗液供給流路２内に供給される塗液の外部吐出が、直線延伸部２ａに属する部分で開始されるため、塗液の吐出が比較的スムーズに行われる。この機構は、本構成と異なる場合を想定すると明確になる。即ち、本態様と異なり、直線溝４ａ、４ｂを、半球５ａの半球半径ｒより小さい範囲に設定すると、半球５ａに到達した塗液の外部吐出が開始されるに際して、塗液の流れが、半球球面５ａに沿って天頂位置５ｂの方向、つまり、塗液供給流路２を構成する中空軸芯の芯軸６に向かう内側方向のものに規制される。しかしながら、半球５ａまで到達せずに、直線溝４ａ、４ｂの近傍部分で外部に吐出する塗液は、上記した内側に規制される方向とは逆の外側方向に向かうものである。このため、直線溝４ａ、４ｂの近傍部分では、塗液流の進行方向がスムーズなものとならない。そして、この場合、塗液流中で気泡が発生することが多くなる。

したがって、図１に示す、直線溝４ａ、４ｂが、半球５ａの半球半径ｒ以上直径２ｒ以下の範囲に設けられた構造の塗布ノズルを用いてエアレス塗装を行うことにより、スムーズな塗液吐出が行われる。そして、この際の塗膜形成は、軸芯６に対して対称的な膜厚分布を有するものとなる。

次に、図２は、本発明の保護膜材料用塗布ノズルの第２態様を示す概略図であり、図２（ａ）において上面概略図を、図２（ｂ）において、該上面概略図のＢ-Ｂ線截断面図を示す。球面の一部で形成される先端部１と、先端部１に連なる中空軸芯２を内蔵する円筒胴部３と、中空軸芯２を先端部１の内側で閉じる盲管構造の塗液供給流路２と、先端部１から塗液供給流路２に達する深さの直線スリット４から成る吐出部４とを備えた基本構成に対して、塗液供給流路２の閉端部５を半球球面５ａで形成し、さらに、直線スリット４の最深直線溝４ａ、４ｂが、半球５ａの半球半径ｒ以上直径２ｒ以下の範囲に設けられた構成を加えたものである点などは図１に示す第１態様と同様である。一方で、図１に示す塗布ノズルの構造と異なるのは、直線スリット４の最深直線溝４ａ、４ｂと、これら直線溝４ａ、４ｂにそれぞれ通なる先端部球面１ａ及び半球球面５ａの両球面とで形成される流路壁面４ｃ、４ｄで、これら壁面４ｃ、４ｄの両球面１ａ及び５ａの間の距離Ｌを、閉端部半球５ａの半径距離ｒ以上かつ直径距離２ｒ以下の範囲内とする構成をさらに加えた点である。

なお、この場合の距離Ｌは、先端部球面１ａ及び半球球面５ａのそれぞれの任意点位置の最短長さを示すものである。即ち、図１（ｂ）において、先端部球面１ａ及び半球球面５ａのそれぞれの天頂位置１ｂ、５ｂ間の長さを「距離」と言うことはできるが、例えば、天頂位置１ｂの近傍点１ｃと天頂位置５ｂとの間の長さは「距離」の定義外である。

図２に示す塗布ノズルを用いて、保護膜材料から成る比較的低粘度の塗液によるエアレス塗装を行う場合、スリット４を介して対向する流路壁面４ｃ、４ｄと、このスリット４から成る吐出口を通過する塗液との接触距離が比較的大きく確保されるため、塗液吐出の方向性が安定し、所望の膜厚分布に対応すべく良好な塗膜形成を確実に行うことが可能になる。

これは、塗液供給流路２から供給される塗液の吐出圧や流速は、塗液供給流路２の盲管構造における閉端部５の半球５ａの半径ｒに相関すると考えられるためである。特に、保護膜材料のような比較的低粘度の塗液の場合、シール材などの高粘度材料に比べて流速が比較的大きく、これによる塗装面形成には外部吐出時の方向性が重要な影響を与える。吐出口を構成するスリット４を介して対向する流路壁面４ｃ、４ｄを吐出塗液が通過する際に、塗液と流路壁面４ｃ、４ｄとの接触距離に相当する、先端部球面１ａ及び半球球面５ａの両球面間距離Ｌを、閉端部半球５ａの半径距離ｒ以上かつ直径距離２ｒ以下の範囲内に収めることにより、塗液の吐出方向を所定範囲内に収束でき、これにより拡散の程度を小さくした塗液塗布が可能となる。したがって、図１に示す構造の塗布ノズルを用いてエアレス塗装を行うことにより、均一な膜厚分布を有する良好な塗膜形成が可能になる。

ところで、図２に示す塗布ノズルにおいては、球面１ａと半球５ａとを同球心のものとして設定し、スリット４を構成する流路壁面４ｃ、４ｄの任意の部分で上記距離Ｌを一定にしたが、例えば、球面１ａ及び半球５ａの球心位置を互いに相違させることにより、スリット４上の距離Ｌを局地的に相違させることができる。上記したように、塗液と流路壁面４ｃ、４ｄとの接触距離に相当する距離Ｌは、塗液吐出方向の拡散程度の増減要因であるため、これを調整することにより、塗装面において所望の膜厚分布での塗膜形成が可能になる。特に、塗装面においてビード両端部が盛り上がる形状に形成されたフィルム保護膜は、１回の剥離作業で１枚フィルム全体を離装するのに便利である。

そして、このような塗布を行うことにより、例えば、塗装面でビード端部が盛り上がるといった所望の膜厚分布を有する塗膜形成を確実に行うことができる。車体を被覆した状態の保護膜は、盛り上がって形成されたビード両端部分から剥離を開始することにより、１回の剥離作業で１枚フィルム全体を離装することが可能となるので作業性の向上が期待できる。

本発明の保護膜材料用塗布ノズルは、所望及び均一の膜厚分布の良好な保護膜を確実に形成するための自動化装置の構成部品として活用できる。

（ａ）本発明の第１態様塗布ノズルの上面概略図 （ｂ）図１（ａ）で示すＡ-Ａ線による截断面図 （ａ）本発明の第２態様塗布ノズルの上面概略図 （ｂ）図２（ａ）で示すＢ-Ｂ線による截断面図

符号の説明

１ 先端部
１ａ 先端部球面
２ 塗液供給流路（中空軸心、盲管構造）
３ 円筒胴部
４ 直線スリット（吐出部）
４ａ ４ｂ スリット最深直線溝
４ｃ ４ｄ 流路壁面
４ｅ ４ｆ 対称点
５ 閉端部
５ａ 半球（半球球面）
６ 芯軸
Ｌ 距離
ｒ 半球半径

Claims (2)

1. 球面の一部から成る先端部と、該先端部に連なる中空の円筒胴部と、該円筒胴部の中空軸芯を前記先端部の内側で閉じて成る盲管構造の塗液供給流路と、前記先端部から前記供給流路に到達する深さの直線スリットから成る吐出部とを備え、前記供給流路の盲管構造閉端部を半球球面で形成すると共に、前記スリットの最深直線溝を、前記閉端部半球の半球半径以上直径以下の範囲に設けたことを特徴とする保護膜材料用塗布ノズル。
2. 前記スリットの最深直線溝と該直線溝にそれぞれ通なる前記先端部の球面及び前記閉端部の半球球面の両球面とで形成される流路壁面で、該壁面の前記両球面間の距離が、前記閉端部半球の半径以上かつ直径以下の範囲内であることを特徴とする保護膜材料用塗布ノズル。
   
   

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