JP2005501699A - 改善されたノズルを有する空圧式低圧スプレー装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、改善されたスプレーノズルを備えた空圧式低圧スプレー装置に関し、当該スプレーは、ノズル（１５）を備えた２つもしくはそれ以上のカートリッジ（２３、２４）を有するコーキングガン（２２）と、各カートリッジ（２３、２４）に操作可能に係合するコーキングガン（２２）に搭載された２つ又はそれ以上のラムと、ラム（２５、２６）を徐々に各カートリッジと操作可能に係合させるべく前進させるトリガと、各カートリッジ（２３、２４）のノズル（１５）から液体成分を受け入れるために上流側端末に入口ポートを有する静止ミキサ（１）と、取り外し可能なスプレー（５）と、霧化ゾーン（１６）と、静止ミキサ・シュラウド（７）と、圧縮エアを受け入れる入口ポートと、エアを霧化ゾーン（１６）へ導入する出口ポート（１８）とを有し、前記スプレー先端がスプレー区域（１０）内のオリフィスを通過している。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、改善されたスプレーノズルを備えた空圧式低圧スプレー装置に関する。当該装置は、反応性の高い２成分からなるコート用、シール用又は接着用の混合物に対して特に適しており、前記２成分は好ましくはポリウレア・コート用混合物である。
【従来の技術の詳細】
【０００２】
２成分のコート混合物を塗布するためのスプレーシステムが幾つか知られている。２成分が高い反応性を示さなければ、これら２成分を使用前に混合して既存の１成分の非空圧式又は空圧式スプレーシステムに適合させることが可能である。これらのシステムは一般に、１ないし数時間の短寿命（pot life）のコート用成分に対して使用される。
【０００３】
好ましくは、前記２成分混合物には、高圧（１００ｂａｒ以上）又は低圧（１００ｂａｒ）システムのいずれかの２成分スプレーシステムが適用される。高圧システムは通常、非空圧式（airless）又はエアアシストされた非空圧式（air-assisted airless）スプレーシステムである。これらのシステムでは、前記２成分は一般に高圧下で静止ミキサ（static mixer）内に導入され、その後、前記液体を霧化するに十分な圧力下でスプレー先端を通過する。これらのシステムの１つの欠点は高コストにある。
【０００４】
適用可能な他のものは、低圧又は高圧の衝突ミキサであり、前記成分は個別オリフィスを通過して混合室内に導入され、その後、液体圧力の下に霧化スプレー先端を通過する。この混合室は一般に、排出ロッド又は圧縮エアにより一掃される。衝突混合システムの欠点は、そのコスト、使用の困難さ、そして通常は高圧が必要となることである。
【０００５】
２成分混合物に適用させるための低圧システムの例は空圧式（air-assisted）スプレー装置で、ここでは前記成分が予め混合され、その後吸い上げられて重力により、又は圧力ポットから放出されて霧化先端を通過する。エアは通常、対向する出口から混合成分に対して垂直に通過し、前記成分を所望のスプレーパターンに霧化する。これらのスプレーシステムの欠点は、反応性の高い２成分システムに対しては適用できないことである。スプレー工程の間、特には停止の間のいずれにおいても、前記成分が反応してポリマの固体を形成することがあり、これが液体スプレー先端及び／又はエア出口を詰まらせる。これはその後、使用する装置の清浄をするため長時間の停止を生む原因となる。
【０００６】
これら低圧又は高圧スプレー装置の詰まりを防ぐ１つの代替策は、停止前に溶剤またはエア吹き付けにより洗い流すことである。しかしながら、この装置によれば３番目の流動物が存在することによって高い装置コストとなる。加えて、溶剤の使用はコストの観点及び環境の観点の双方から不利となる。
【０００７】
本発明の目的は、コスト効果の観点から前記従来技術によるスプレーシステムの欠点を解消することにある。本発明の他の目的は、経済的で携帯可能、かつ効果的な２成分の反応性混合物のためのスプレーシステムを提供することにある。
【０００８】
前記目的は、本発明にかかる低圧の、空圧式スプレーシステムによって達成することができる。本発明の重要な特性は、反応性の高い２成分システムをスプレーする際に、従来技術のシステムによる詰まりの問題を解消するため、使い捨てスプレー先端と静止ミキサを使用することである。本発明の他の重要な特性は、２成分混合物をスプレー先端に供給するためにオプションとしてパワーアシストされたコーキングガン（caulking gun）を使用することである。
【０００９】
継続中の米国特許出願第09/838,792号と09/838,794号は、低圧、２成分、空圧式スプレーシステムと組み合わされた使い捨てスプレー先端と静止ミキサの使用を開示している。しかしながら、そのシステムは広範な適用を意図したもので、２成分混合物を供給するためにコーキングガンを使用することについては開示していない。継続中の出願で弁護士のドケット番号第MD-00-13B-LS号は、オプションとして取り外し可能なスプレー先端を有した静止ミキサに２成分混合物を供給するためのコーキングガンの使用を記載しているが、当該出願は静止ミキサをシュラウド内に挿入することについては述べていない。
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、改善されたスプレーノズルを有する空圧式低圧スプレー装置に関するもので、当該装置は、
ａ）ノズルを有する２つもしくはそれ以上のカートリッジを受け入れるよう形成されたキャリッジと、前記カートリッジのノズルから液体成分を放出するため各カートリッジに操作可能に係合する２つ又はそれ以上のラムと、前記ラムを手動、空圧、液圧で、又は電気的に徐々に各カートリッジと操作可能に係合させるべく前進させるトリガ機構とを有するコーキングガンと、
ｂ）各カートリッジのノズルから液体成分を受け入れるために上流側端末に入口ポートを有し、前記混合液体成分を霧化ゾーン内へ導入するためにオプションとして取り外し可能なスプレー先端を下流側端末に有する静止ミキサと、
ｃ）上流側端末が前記コーキングガンのカートリッジと接続するよう寸法採りされ、圧縮エアを受け入れる入口ポートと、エアを霧化ゾーンへ導入する出口ポートとを下流側端末に有し、オプションとして取り外し可能なスプレー区域を備えている、前記静止ミキサを収納する静止ミキサシュラウドとを含み、
前記混合された液体成分が前記霧化ゾーン内に導入されるよう、前記スプレー先端が前記スプレー区域内のオリフィスを通過している。
【００１１】
本発明は２成分混合物をスプレーするための方法に関するもので、当該方法は、
ａ）２つ又はそれ以上のラムを備え、２つ又はそれ以上のカートリッジを収納するコーキングガンの前記トリガ機構を動作させ、各カートリッジと操作可能に係合するようラムを徐々に前進させ、第１のカートリッジから第１の液体成分を放出させ、前記第１の液体成分と反応する第２の液体成分を第２のカートリッジから放出させて、オプションとして取り外し可能なスプレー端末を有する静止ミキサ内にこれらを導入し、
ｂ）前記静止ミキサ内で前記第１の成分と第２の成分とを混合し、
ｃ）前記混合液体成分を、前記静止ミキサの下流側端末にあるオプションとして取り外し可能なスプレー先端を通して前記静止ミキサから霧化ゾーン内に放出し、
ｄ）前記霧化ゾーン内にエアを導入し、
ｅ）前記霧化ゾーン内で前記混合液体成分を霧化し、
ｆ）前記霧化された液体成分を基板上にスプレーし、
ｇ）前記スプレー工程が中断する間、又はスプレー工程が完了した後、前記静止ミキサとオプションとして取り外し可能なスプレー先端を廃却することからなる。
【本発明の詳細説明】
【００１２】
本発明によれば、コーキングガンを使用して２成分混合物をスプレーすることが可能である。このコーキングガンは、手動、又は、好ましくは空圧式、液圧式、又は電気モータにより、より正確かつ容易に２つ又はそれ以上の液体成分を前記コーキングガンの放出端末に接続された静止ミキサ内に放出するよう動作させることができる。
【００１３】
空圧式又は液圧式コーキングガンのラムは、たとえばラムに接続されたピストンを駆動する圧縮空気や水などの液体によって駆動することができる。電気式コーキングガンのラムは、ラムを駆動するスクリュ又はウォーム駆動のいずれかを回転させる電気モータによって駆動される。本発明によれば、液体成分を放出するどのような既存の適切なガンであっても使用可能である。例となる手動及び空圧式コーキングガンは、Cox North America社から入手可能である。空圧式コーキングガンを使用する１つの利点は、ラムを駆動するものと同じ圧縮エア源が、本明細書に説明するスプレーシステムへのエア供給に使用可能であることである。
【００１４】
２つ又はそれ以上のカートリッジから材料を放出するためにコーキングガンが使用されるときは、異なる大きさのカートリッジを使用するか、又は例えば個別の駆動機構を使用して異なるスピードで前進するよう各カートリッジのラムを調整することにより、異なる混合比率を得ることもできる。異なる混合比率を得る他の可能性は、一方の液体成分を含んだカートリッジを１つよりも多く使用することである。好ましくは、異なる混合比率は、各成分に対して異なる大きさのカートリッジを使用することによって得られる。
【００１５】
例となるこのようなカートリッジには、Plas-Pak Industries社のRatio-Pakカートリッジが含まれる。これらカートリッジの他の利点は、そのノズルにねじが切られ、本明細書に説明する使い捨て静止ミキサのシュラウドに取り付け可能に設計されることである。２つのカートリッジを使用するときは、この２つのノズルが一体にされて前記使い捨て静止ミキサに取り付け可能なねじ付端末を構成する。
【００１６】
本発明によれば、特に反応性の高い２成分混合物などからなる反応性２成分混合物のような、限定された寿命（pot life）を有する混合物をスプレーする際、静止ミキサ、スプレー先端及び／又はエア入口ポートの詰まりによる問題を解消することが可能である。これは、オプションとして取り外し可能なスプレー端末を下流端末に有する取り外し可能な静止ミキサを使用することによって達成される。１つの実施の形態では、静止ミキサが下流側端末で先細りとなってスプレー先端を形成する。好ましい実施の形態では、取り外し可能なスプレー先端が静止ミキサの下流側端末に取り付けられる。この好ましい実施の形態によれば、スプレーされる材料の量を制御するため異なるサイズのスプレー先端が取り付け可能である。
【００１７】
前記静止ミキサは、金属、プラスチック、又は他の適切な材料によって作られる。コストの観点からはプラスチックで作られることが好ましい。というのは、スプレー工程が完了したとき、又はスプレー工程が中断されたとき、前記静止ミキサとオプションとして取り外し可能なスプレー先端が取り外されて廃却されるからである。適切な静止ミキサの例として、Tah Industries社から不動ミキサ（motionless mixer）として入手可能である。例として、プラスチックチューブミキサやプラスチックベルノズルが含まれる。取り外し可能なスプレー先端は、Tah IndustriesからLuer needleとして入手可能である。これらはプラスチック又は金属とプラスチックの混合で作られている。この金属／プラスチックのニードルは好ましい。
【００１８】
本発明によれば、前記静止ミキサは、静止ミキサシュラウドの中に挿入される。前記シュラウドの上流側端末は、コーキングガン、好ましくはコーキングガン内に挿入されたカートリッジに取り外し可能に接続されている。静止ミキサやオプションとして取り外し可能なスプレー先端を廃却するため、前記シュラウドが取り外し可能となるよう前記接続が逆転可能となっている限り、この接続の形式はあまり重要ではない。適切な接続としては、ねじ、クランプ、リテーナリング、クイックコネクタが含まれる。
【００１９】
図１に示す一つの実施の形態では、コーキングガンから延びるカートリッジのねじ付端末に取り付け可能となるよう、前記シュラウドの上流側端末にはねじが切られている。図２に示す他の実施の形態では、シュラウドの上流側端末は、好ましくはねじ付きとなったリテーニングリングによってカートリッジに対して保持が可能となるようシュラウドの上流側端末が拡開されている。
【００２０】
霧化ゾーンを有する従来のスプレー区域は、前記シュラウドの下流側端末に、好ましくは取り外し可能に接続される。１つの実施の形態では、前記スプレー区域は恒久的に接続され、又はシュラウドの下流側端末の一部とされる。好ましくは、シュラウドの下流側端末は、上述したシュラウドの上流側端末をコーキングガンのカートリッジに接続するものと同様の接続方式により、スプレー区域の上流側端末に取り外し可能に接続される。スプレー先端は、スプレー区域の後部にあるオリフィスを通過して霧化ゾーン内に延びる。
【００２１】
成分が静止ミキサ内で混合された後、スプレー区域の霧化ゾーン内に導入されてそこでエアにより霧化される。エアは、圧縮ガスシリンダ内に貯蔵されているか、又は既知の方法でコンプレッサにより連続的に製造される。スプレーのためにエアで液体成分を霧化する方法は広く知られており、本発明においては重要ではない。図４に示す好ましい実施の形態では、前記混合された液体成分は、２つ又はそれ以上の対向するエアの出口に対してほぼ直交して通過する。混合成分に対するこれらの出口ポートの配置に応じ、既知の方法によって平坦な又は円錐状のスプレーパターンが制御可能である。
【００２２】
エアはまた、スプレー先端が通過するスプレー区域の同じオリフィスを通過させて導入することができる。この実施の形態では、前記エアはスプレー先端の外側を前記混合された成分と平行して通過する。しかしながら、この実施の形態では霧化の発生は僅かとなる。エアの導入は、平行から直角又はより大きな角度に至るまで、液体成分に対して他の角度で導入することも可能である。
【００２３】
本発明にかかる方法によれば、液体成分は好ましくは、コーキングガンから供給される２〜１００ｂａｒ、より好ましくは５〜７０ｂａｒ、最も好ましくは１０〜５０ｂａｒの圧力で静止ミキサ内に導入される。前記成分はその後、静止ミキサ内で混合され、静止ミキサの下流側端末にあるオプションとして取り外し可能なスプレー先端を通して霧化ゾーンに放出される。前記霧化ゾーンにも好ましくは０．５〜１０ｂａｒ、より好ましくは１〜７ｂａｒ、より好ましくは３〜６ｂａｒのエアが導入される。前記霧化された液体成分はその後、適切な基板に塗布される。
【００２４】
２成分混合物をスプレーする際、適切な第１と第２の成分には相互に反応してポリマを形成するどのような成分をも含み得る。例としては、ポリイソシアネートとポリオールの反応によるポリウレタンの形成、ポリイソシアネートとポリアミンの反応によるポリウレアの形成、エポキシレジンもしくはエポキシ化ウレタンとアミン医薬品（amine curative）の反応によるポリアミドの形成が含まれる。適切な成分の例は広く知られている。好ましい成分は、例えば数分から数秒で硬化又は反応するような、相互によく反応する成分である。これらタイプの成分をスプレーすると、スプレー操作の中断は静止ミキサ、特にはスプレー先端、時には霧化ゾーンへのエア入口などの詰まりを直ちに招くことになる。
【００２５】
よく反応する成分の例は、米国特許第5,126,170号公報、第5,236,741号公報に開示されているポリイソシアネート及びポリアスパラギン酸塩（polyaspartate）であり、その内容は参考として本明細書に含まれる。
【００２６】
触媒、溶剤、着色剤などの他の添加剤がカートリッジ内に存在してもよい。例えば、２つの液体反応成分のいずれか一方とこれらを混合することができる。代替として、これらは、例えば第３のカートリッジなど個別のカートリッジ内にあってもよい。これは特に着色成分をスプレーする際に有利である。一般に、着色剤は２つの液体反応成分のいずれか一方に混合される。しかしながら、着色剤が個別のカートリッジ内に存在するときは、前記成分の色を変更するのが容易である。というのは、前記反応成分の内の１つとそれぞれの着色剤とを混合したものを在庫にして持つ必要がなくなるからである。
【００２７】
図１は、本発明にかかる好ましい実施の形態を示している。静止ミキサ１は、１又は２成分混合物を受け入れる拡開端末２と、取り外し式スプレー先端５を受け入れるテーパ端末３を有する。静止ミキサ１は、前記１又は２成分混合物を均質に混合するための内部混合ユニット４を有する。スプレー先端５は端末６を有する。
【００２８】
静止ミキサ１とスプレー先端５は、端末６が霧化ゾーン１６内に延びるようシュラウド７とスプレー区域１０を通過して挿入される。シュラウド７は、コーキングガンのカートリッジに取り付けるためのねじ付端末８と、スプレー区域１０に接続するためのねじ付端末９とを有する。静止ミキサ１がプラスチック材料で作られているとき、シュラウド７の目的の１つは１又は２成分混合物の供給圧力によって静止ミキサが破裂することを防止することにある。チューブ１２を介し、エアが改善された流体ノズル１５の出口ポートを通過し、エアキャップ１４の出口ポート１８を通過して霧化ゾーン１６内に導入される。ねじ付リテーニングリング１７をスプレー区域１０のねじ１３に取り付けることにより、エアキャップ１４は改善された流体ノズル１５に保持される。出口ポート１８を通過した前記エアは、霧化ゾーン１６内で静止ミキサ１及びスプレー先端５の端末６を通過した１又は２成分混合物の液体流れを霧化する。
【００２９】
図２は代替の実施の形態を示しており、ここでシュラウド７は、リテーニングリング２１によって２成分コーキングガン２２のカートリッジ２３、２４のねじ付端末２０に対向して保持される拡開端末１９を有する。
【００３０】
図３は、２成分コーキングガン２２のカートリッジ２３、２４につながれた本発明にかかるスプレーノズルの好ましい実施の形態を示している。カートリッジ２３、２４に入れられた成分Ａ、Ｂは、ラム２５、２６による圧力下でシュラウド７内に挿入された静止ミキサ１内に供給される。カートリッジ２３、２４のねじ付端末２０は、シュラウド７のねじ付端末８に取り付けられる。成分Ａ、Ｂは静止ミキサ１内で混合され、その後スプレー先端５と端末６を通過して霧化ゾーン１６に入る。スプレー先端５の縮径した端末６はエアキャップ１４のベースを越えて延びている。
【００３１】
図４は、スプレー区域１０の好ましい実施の形態を拡大して示している。シュラウド７はねじ９によりスプレー区域１０に接続されている。スプレー先端５は、端末６がエアキャップ１４のオリフィスを通過するようにスプレー区域１０を通過して延びており、エアキャップ１４はリテーニングリング１７によってスプレー区域１０の端末に保持されている。エアはチューブ１２を通過してスプレー区域１０の上部に入り、改善された流体ノズル１５の出口ポートを通過し、エアキャップ１４の出口ポート１８を通過して霧化ゾーン１６に入る。
【００３２】
以上、表示目的で本発明を詳細に述べてきたが、これらの詳細は単に前記目的のためだけであって、請求の範囲により限定される場合を除いて当業者により変更が可能であることは理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明にかかる好ましい実施の形態のスプレーノズルの分解図である。
【図２】本発明にかかる他の実施の形態のシュラウドを示す図である。
【図３】コーキングガンのカートリッジに接続されたスプレーノズルの実施の形態を示す図である。
【図４】前記スプレーノズルのスプレー部分の拡大図である。
【符号の説明】
【００３４】
１．静止ミキサ、 ２．拡開端末、 ３．テーパ端末、 ４．内部混合ユニット、 ５．スプレー先端、 ６．端末、 ７．シュラウド、 ８、９．ねじ付端末、 １０．スプレー区域、 １２．チューブ、 １３．ねじ、 １４．エアキャップ、 １５．流体ノズル、 １６．霧化ゾーン、 １７．リテーニングリング、 １８．出口ポート、 １９．拡開端末、 ２０．ねじ付端末、 ２１．リテーニングリング、 ２２．コーキングガン、 ２３、２４．カートリッジ、 ２５、２６．ラム。

Claims (20)

1. 改善されたスプレーノズルを備える空圧式低圧スプレー装置であって、
   ａ）ノズルを有する２つもしくはそれ以上のカートリッジを受け入れるよう形成されたキャリッジと、前記カートリッジのノズルから液体成分を放出するため各カートリッジに操作可能に係合する２つ又はそれ以上のラムと、前記ラムを手動、空圧、液圧で、又は電気的に徐々に各カートリッジと操作可能に係合させるべく前進させるトリガ機構とを有するコーキングガンと、
   ｂ）各カートリッジのノズルから液体成分を受け入れるために上流側端末に入口ポートを有し、前記混合液体成分を霧化ゾーン内へ導入するためにオプションとして取り外し可能なスプレー先端を下流側端末に有する静止ミキサと、
   ｃ）上流側端末が前記コーキングガンのカートリッジと接続するよう寸法採りされ、圧縮エアを受け入れる入口ポートと、エアを霧化ゾーンへ導入する出口ポートとを下流側端末に有し、オプションとして取り外し可能なスプレー区域を備えている、前記静止ミキサを収納する静止ミキサシュラウドとを含み、
   前記混合された液体成分が前記霧化ゾーン内に導入されるよう、前記スプレー先端が前記スプレー区域内のオリフィスを通過しているスプレー装置。
2. 前記スプレー先端が取り外し可能である、請求項１のスプレー装置。
3. オプションである第２の液体成分が存在している、請求項１のスプレー装置。
4. オプションである第２の液体成分が存在している、請求項２のスプレー装置。
5. 前記スプレー区域が取り外し可能である、請求項１のスプレー装置。
6. 前記スプレー区域が取り外し可能である、請求項２のスプレー装置。
7. 前記スプレー区域が取り外し可能である、請求項３のスプレー装置。
8. 前記スプレー区域が取り外し可能である、請求項４のスプレー装置。
9. 前記シュラウドが、上流側端末及び下流側端末でねじ式に取り付け可能に構成されている、請求項１のスプレー装置。
10. 前記シュラウドが、上流側端末及び下流側端末でねじ式に取り付け可能に構成されている、請求項２のスプレー装置。
11. 前記シュラウドが、上流側端末及び下流側端末でねじ式に取り付け可能に構成されている、請求項３のスプレー装置。
12. 前記シュラウドが、上流側端末及び下流側端末でねじ式に取り付け可能に構成されている、請求項４のスプレー装置。
13. 前記シュラウドが、上流側端末及び下流側端末でねじ式に取り付け可能に構成されている、請求項５のスプレー装置。
14. 前記シュラウドが、上流側端末及び下流側端末でねじ式に取り付け可能に構成されている、請求項６のスプレー装置。
15. 前記シュラウドが、上流側端末及び下流側端末でねじ式に取り付け可能に構成されている、請求項７のスプレー装置。
16. 前記シュラウドが、上流側端末及び下流側端末でねじ式に取り付け可能に構成されている、請求項８のスプレー装置。
17. 前記静止ミキサが、先細りとなってスプレー先端を形成している、請求項１のスプレー装置。
18. １又は２成分混合物をスプレーする方法であって、
    ａ）１つ又はそれ以上のラムを備え、２つ又はそれ以上のカートリッジを収納するコーキングガンのトリガ機構を動作させ、各カートリッジと操作可能に係合するようラムを徐々に前進させ、第１のカートリッジから第１の液体成分を放出させ、前記第１の液体成分と反応する第２の液体成分を第２のカートリッジから放出させて、オプションとして取り外し可能なスプレー端末を有している静止ミキサ内にこれらを導入し、
    ｂ）前記静止ミキサ内で前記第１の成分と第２の成分とを混合し、
    ｃ）前記混合液体成分を、前記静止ミキサの下流側端末にあるオプションとして取り外し可能なスプレー先端を通して前記静止ミキサから霧化ゾーン内に放出し、
    ｄ）前記霧化ゾーン内にエアを導入し、
    ｅ）前記霧化ゾーン内で前記混合液体成分を霧化し、
    ｆ）前記霧化された液体成分を基板上にスプレーし、
    ｇ）前記スプレー工程が中断する間、又はスプレー工程が完了した後、前記静止ミキサとオプションとして取り外し可能なスプレー先端とを廃却することを含む方法。
19. 前記第１の液体成分がポリイソシアネートを含み、前記第２の液体成分がポリオールを含む、請求項１８の方法。
20. 前記第１の液体成分がポリイソシアネートを含み、前記第２の液体成分がポリアスパラギン酸塩を含む、請求項１９の方法。