JP2006143903A - 電磁波吸収性塗布剤の製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塗膜形成液中に電磁波吸収性物質を一様に分散させた塗布剤を製造する。
【解決手段】電磁波吸収性物質と塗膜形成液とを混在させた状態で液体吐出口１６１から吐出させつつ、液体吐出口１６１の周囲に配置された気体噴射口１６２から噴射させた高速気流により破砕することにより、電磁波吸収性物質を分散させた塗布剤１２４を製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電磁波を吸収する特性を持った塗布剤（塗料や接着剤など）の製造技術に属する。

現代の生活空間には様々な電子機器や電気機器が存在するため、これらが発する電磁波による機器障害や人体への悪影響が問題視されている。その対策として、建物の壁や窓、電子機器の筐体等に電磁波吸収性塗布剤を塗布することが行われている。（特許文献１、特許文献２）
電磁波吸収性塗布剤は、塗膜形成液中に電磁波吸収性物質を分散させることにより製造されるが、塗布膜の電磁波吸収性能を場所によらず均一にするためには、電磁波吸収性物質を塗布膜形成液中に一様に分散させる必要がある。
特開平１１−６０９９３号公報 特開２００４−１６２０５２号公報

本発明が解決しようとする課題は、電磁波吸収性物質を塗膜形成液中に一様に分散させた電磁波吸収性塗布剤を製造する方法および装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の製造方法は、電磁波吸収性物質と液状の塗膜形成液とを混在させた状態で液体吐出口から吐出させつつ当該液体吐出口の周囲に配置された気体噴射口から噴射させた高速気流により破砕することにより、電磁波吸収性物質を分散させた塗布剤を製造するようにした。

また、本発明の製造装置は、電磁波吸収性物質と塗膜形成液と混在させた状態で液体吐出口から吐出させつつ当該液体吐出口の周囲に配置された気体噴射口から噴射させた高速気流により破砕することにより、電磁波吸収性物質を分散させた塗布剤を製造する。

本発明によれば、電磁波吸収性物質と塗膜形成液とを混在させた状態で液体吐出口から吐出させつつ当該液体吐出口の周囲に配置された気体噴射口から噴射させた高速気流により破砕することにより、電磁波吸収性物質を分散させた塗布剤を製造するので、塗膜形成液中に電磁波吸収性物質を一様に分散させた塗布剤を容易に製造することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明にかかる電磁波吸収性塗布剤の製造方法を実施するための製造装置の形態例を示すブロック図である。

製造装置１００は、原料供給系１１０と二流体ノズル１６０とを備えている。

原料供給系１１０は、原料槽１１１を備えている。原料槽１１１は、密閉可能な耐圧容器であり、電磁波吸収性物質と塗膜形成液とを所定の割合で混在させた原料液１１２を注入した後に密閉される。原料槽１１１内の底部には、原料液１１２を撹拌する回転翼を備えた撹拌装置１１３が設けられている。

原料槽１１１には、その側壁を貫通して原料給送管１２１が接続されている。原料給送管１２１の入口１２１ｉは原料槽１１１の内底面付近に配置されている。原料給送管１２１の入口１２１ｉにはストレーナ１２２が取付けられている。

原料給送管１２１の出口１２１ｏは、二流体ノズル１６０の液体供給口１５１に接続されている。原料給送管１２１の中間部には、流量調節のための電磁可変絞り弁１２３が介設されている。

また、原料槽１１１には、その天井壁を貫通して圧力配管１３１が接続されている。圧力配管１３１の出口１３１ｏは、原料槽１１１の天井面付近に配置されている。

圧力配管１３１は、原料槽１１１の内部の上部空間（原料液１１２の上方に存在する空間に圧縮空気を導入するための配管である。圧力配管１３１の最上流端は、分岐管１３２を介してコンプレッサ１３３の圧縮空気排出口に接続されている。圧力配管１３１の途中には電磁弁１３４が介設されるととともに、原料槽１１１の上部空間の内部の空気圧力を検出するための空気圧センサ１３５が設けられている。

二流体ノズル１６０の気体供給口１５２には空気供給管１３６が接続されている。空気供給管１３６の最上流端は分岐管１３２を介してコンプレッサ１３３の圧縮空気排出口に接続されている。すなわち、分岐管１３２は出口が２つに分岐しており、分岐管１３２の一方の出口に圧力配管１３１が、もう一方の出口に空気供給管１３６が、それぞれ接続されている。空気供給管１３６の途中には、上流側から下流側に向って順に、電磁弁１３７、空気圧センサ１３８、圧縮空気リザーバ１３９および圧力調節弁１４０が設けられている。空気圧センサ１１３８は、圧縮空気リザーバ１３９内の空気圧力を検出するためのセンサである。

コンプレッサ１３３は圧縮空気を発生させるためのものである。コンプレッサ１３３から吐出された圧縮空気は、分岐管１３２を経て圧力配管１３１および空気供給管１３６に分配される。空気供給管１３６は二流体ノズル１６０に圧縮空気を導入するための配管である。空気供給管１３６に供給された圧縮空気は、圧縮空気リザーバ１３９に蓄えられ、所定の圧力に調整されて二流体ノズル１６０に導入される。

二流体ノズル１６０の先端部分には液体供給口１５１に連通している液体吐出口１６１と、気体供給口１５２に連通している気体噴射口１６２とが設けられている。気体噴射口１６２は液体吐出口１６１の周囲に形成されている。

二流体ノズル１６０の液体供給口１５１に供給された原料液１１２は、電磁波吸収性物質と塗膜形成液とが未だ均一に混合されてない混在状態にて液体吐出口１６１から吐出されるが、二流体ノズル１６０の前方（図においては下方）には気体噴出口１６２から噴出された空気の高速渦流が形成されていて、混在状態で吐出された原料液１１２はこの高速渦流によって微粒子状（霧状）に破砕される。その結果、電磁波吸収性物質と塗膜形成液とが均一に混じり合った状態の電磁波吸収性塗布液１２４が生成され、二流体ノズル１６０の下方に設置された製品容器１２５内に霧状に噴出される。

つぎに、図２および図３を参照して二流体ノズル１６０の構造について説明する。図２（ａ）はノズルの平面図、図２（ｂ）はノズルの断面図、図３はノズルの正面図である。

二流体ノズル１６０は、略円筒状の中空のケーシング１６０Ａの内部に略円筒状の中子１６０Ｂを挿入してねじ込んだ構造になっている。ケーシング１６０Ａはステンレス鋼や黄銅などの金属材料を機械加工して作製されており、その先端には二流体ノズル１６０の中心軸線Ａと中心が一致した横断面が円形である開口孔１６３が形成されていて気体噴射口１６２の外側輪郭を形成している。ケーシング１６０Ａの側面には二流体ノズル１６０の中心軸線Ａに対して垂直な軸線を有するようにして気体供給口１５２が穿設されている。気体供給口１５２の内周面には雌ネジ溝が切られていて空気供給管１４７を螺入して結合できるようになっている。ケーシング１６０Ａの内面における基端部には雌ネジ溝１６６が形成され、そのさらに基端方向の部分にはやや内径の大きくなった段差部１６７が形成されている。またケーシング１６０Ａの先端部における外面には雄ネジ溝１６８が形成されていて、二流体ノズル１６０を取付けるための固定ナット１６９を螺着できるようになっている。

中子１６０Ｂは、前述のケーシング１６０Ａと同一の又は異なる金属材料を機械加工して作製されており、その中心軸線Ａに沿って内部がくり抜かれて中空になっている。また、その外径はケーシング１６０Ａの中空の孔にぴったりと嵌入するような寸法になっていて、長手方向の略中央部付近の外径はやや細く形成されて、ケーシング１６０Ａの内面との間において円環筒状の空間１７０が残されるようになっている。この空間１７０はケーシング１６０Ａに設けられた気体供給口１５２に連通している。中子１６０Ｂの基端部よりもやや手前の外周には雄ネジ溝１７１が切られていて前述の雌ネジ溝１６６と螺合して中子１６０Ｂをケーシング１６０Ａの内部に固定する。また同ネジ溝１７１よりもさらに基端側の部分はやや大径になっていて、前述の段差部１７７との間にてＯ−リングシール１７２を挟持して前述の空間１７０の気密性を確保している。中子１６０Ｂの基端部には液体供給口１５１が形成されている。液体供給口１５１の内周部には雌ネジ溝が切られており、合流管１３５の先端部が螺入して結合されている。中子１６０Ｂの先端部には、液体供給口１５１から内部の中空空間を通って連通した液体吐出口１６１が開口していて、その周囲の略円錐形状の膨大部分はスパイラル形成体１７６を成している。そして、スパイラル形成体１７６の先端面とケーシング１６０Ａの先端の内面との間には渦流室１７７が形成されている。渦流室１７７を構成している中子１６２の先端端面１７８は、前述のケーシング１６０Ａの開口孔１６３との間に隙間を有していて、これが気体噴射口１６２を構成する。

図３に示す二流体ノズル１６０の正面図を参照すると、中心に円形の液体吐出口１６１が配置され、その周囲に環状の気体噴射口１６２が配置されている。この気体噴射口１６２は、ケーシング１６０Ａの内部に配置されてなるスパイラル形成体１７６の円錐面に形成された渦巻状に延在する複数本の旋回溝１７９に連通している。

気体供給口１６４から供給された圧縮空気は、空間１７０を通過して、スパイラル形成体１７６に形成されている断面積の小さい旋回溝１７９を通り抜ける際に圧縮されて高速気流となる。この高速気流は渦流室１７７の内部で渦状の旋回気流となって、絞られた円環状の気体噴射口１６２から噴射されて二流体ノズル１６０の前方に気体の高速渦流を形成する。この渦流はケーシング１６０Ａの先端に近接した前方位置を焦点とするような先細りの円錐形に形成される。

原料槽１１１から送出された未混合の原料液１１２は、原料供給管１２１を通して液体供給口１５１に供給される。液体供給口１５１に供給された未混合の原料液１１２は、中子１６０Ｂの中空部分を通って液体吐出口１６１から吐出される。そして、気体噴射口１６２から噴射された気体の高速渦流によって微粒子に破砕され、渦流の回転に伴って強制的に混合されて、均一に混合された微粒子の混合物として二流体ノズル１６０の前方へ向けて噴霧状に放出される。なお、図示の例では液体吐出口１６１の内径を中子１６０Ｂの中ぐり孔の内径よりも若干小径としているが、目詰まりの虞がある場合には液体吐出口１６１の内径を中ぐり孔の内径と同一の径とすることが望ましい。

製造装置１００は、図４に示す制御装置１８０により制御される。制御装置１８０は、ＭＰＵ１８１と、ＲＯＭ１８２と、ＲＡＭ１８３と、インタフェースユニット１８４と、Ａ／Ｄコンバータ１８５と、駆動ユニット１８６とを内蔵していて、これらはバスライン１８７を介して相互に接続されている。ＲＯＭ１８２にはＭＰＵ１８１が実行するプログラムが格納されている。ＲＡＭ１８３はＭＰＵ１８１がプログラムを実行する際の作業領域等に使用される。インタフェースユニット１８４の出力ポートにはＣＲＴなどの表示装置１８８が接続されており、入力ポートにはキーボードなどの入力装置１８９が接続されている。

Ａ／Ｄコンバータ１８５の入力には、製造装置１００の空気圧センサ１３５、１３８が接続されていて、これらのセンサにより検出された空気圧のアナログ値をデジタル値に変換する。そして、デジタル値に変換された空気圧の値はバスライン１８７を経由してＭＰＵ１８１によって読み取られる。

駆動ユニット１８６の出力は、製造装置１００の電磁駆動弁１２３、１３４、１３７および１４０に接続されている。駆動ユニット１８６はＭＰＵ１８１からの指令に従ってこれらの電磁駆動のための電流を調節し、ＯＮ／ＯＦＦ切替する。

製造装置１００を作動させるに際して、オペレータは、原料槽１１１に電磁波吸収性物質と塗膜形成液とを入れて、原料槽１１１の蓋をしっかりと密閉する。その後、入力装置１８９から混合開始を指令する。この指令を受けると、ＭＰＵ１８１は駆動ユニット１８６に指令を発して電磁弁１３４を開くと共に、空気圧センサ１３５の出力をＡ／Ｄコンバータ１８５を介して監視して、コンプレッサ１３３からの圧縮空気が原料槽１１１の上部空間に充満して所定の圧力に達するまで待つ。この初期状態においては、製造装置１００の他の電磁弁は閉鎖されている。原料槽１１１の空気圧センサ１３５によって同タンク内部が所定の空気圧にまで昇圧したことが確認されると、ＭＰＵ１８１は電磁弁１３４を閉鎖する。その後、電磁弁１３７を開く。これにより、圧縮空気リザーバ１３９内に圧縮空気が供給される。

圧縮空気リザーバ１３９の内部圧力が所定の圧力に昇圧したならば、ＭＰＵ１８１は、製造開始（電磁波吸収性物質と塗膜形成液との混合開始）の条件が整ったと判断し、圧力調節弁１４０を開く。すると、圧縮空気リザーバ１３９から二流体ノズル１６０の気体供給口１５２へ圧縮空気が供給され、二流体ノズル１６０の先端の気体噴射口１６２から空気の高速渦流が噴射されるようになる。次に、ＭＰＵ１８１は電磁可変絞り弁１２３を所定の開度になるように開く。すると、原料槽１１１に貯蔵されている原料液１１２が、原料給送管１２１を通して二流体ノズル１６０の液体供給口１５１に供給され、二流体ノズル１６０の先端の液体吐出口１６１から吐出される。二流体ノズル１６０から吐出された原料液１１２は、吐出方向に既に形成されている空気の高速渦流によって微粒子に破砕され、その渦流の流れに伴って、電磁波吸収性物質と塗膜形成液とが互いに完全に混じり合った状態となって製品容器１２５内に放出される。

上述の処理が進行するにつれて、原料槽１１１内の原料液１１２の液面が低下するため、原料槽１１１内の上部の空間の体積が増加し、それに伴って空気圧力が低下する。この圧力は空気圧センサ１３５によって常時検出され、その値がＭＰＵ１８１に送られる。ＭＰＵ１８１は、空気圧センサ１３５による検出値を常時監視し、その値が適正値を下回ると、原料槽１１１の電磁弁１３４を適当な時間だけ開状態に切換えて、原料槽１１１の内部の空気圧を所定の適正値に維持する。同様に、圧縮空気リザーバ１３９の内部の圧縮空気の圧力も、ＭＰＵ１８１が電磁弁１３７を制御することにより適正値に維持される。

以上の動作により、電磁波吸収性物質と塗膜形成液とが均一に混り合った状態の電磁波吸収性塗布液１２４が生成され製品容器１２５内に収容されることになる。この電磁波吸収性塗布液１２４は、電磁波吸収性物質と塗膜形成液とを混ぜ合わせた原料液１１２を二流体ノズル１６０の液体吐出口１６１から吐出させつつその液体吐出口１６１の周囲に配置された気体噴射口１６２から噴射させた高速気流により破砕することによって生成されるため、電磁波吸収性物質が塗膜形成液中に完全に均一に分散した状態なっており、その分散状態を長時間に亘って保ちうる。

このようにして得られた電磁波吸収性塗布液１２４は、塗布対象（披塗物）にスプレーガン、ロールコータ、カーテンフローコータ、刷毛を用いて塗布することができる。スプレーガンを使用する場合、電磁波吸収性塗布液１２４を希釈剤で希釈することにより、粘度調整してから使用してもよい。

また、上記の形態例では、二流体ノズル１６０から吐出された電磁波吸収性塗布液１２４を製品容器１２５に収容することとしたが、二流体ノズル１６０から吐出された電磁波吸収性塗布液１２４を塗布対象に直接吹きつけて塗布を行うようにしてもよい。すなわち、二流体ノズル１６０をスプレーガンとして使用してもよい。

なお、電磁波吸収性物質として、鉄、ニッケル、コバルト、フェライトなど磁性体の粉体を用いることができる。また、電気石（トルマリン）、希土類金属、アモルファス合金、アルミニウム、銅など非磁性体の粉体を用いることもできる。また、これらのうちの複数種類を含む複合粉体を用いることもできる。さらには、磁性体を内包したカーボンナノチューブやカーボンマイクロコイルを電磁波吸収性物質として用いることも可能である。

塗膜形成液としては、電磁波吸収性物質の結着媒体（バインダ）として機能し且つ塗布対象表面に塗膜を形成し得るものであれば、熱可塑性樹脂の熱硬化性樹脂のどちらを主成分とするものも使用可能である。用途に応じて適切な樹脂を使用すればよい。

熱可塑性樹脂としては、ＡＢＳ、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリカーボネート、アクリル酸低級アルキルエステル、メタクリル酸低級アルキルエステルの重合体または共重合体などのアクリル樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等を挙げることができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ウレタン樹脂等を挙げることができる。

電磁波吸収性塗布液１２４を製造する際、塗膜形成液に色素（着色剤）を適量含ませておけば、その色素に応じた色の電磁波吸収性塗布液１２４が得られる。したがって、塗膜形成液として、塗料に適した樹脂を使用するとともに、その中に所望の色素を適量含ませておくことにより、電磁波吸収性を有する所望の色のカラー塗料を製造することができる。

また、塗膜形成液として、接着性樹脂を使用することにより、電磁波吸収性を有する接着剤や粘着剤を製造することができる。公知のフィルム・シート製造技術を利用することにより、粘着性を有するシートやシール材等を製造することも可能である。

また、塗膜形成液に分散剤を添加してもよい。本発明によれば、遊星ミルやボールミル、ホモジナイザ等の従来の装置を使用した場合と比較して、電磁波吸収性物質の塗膜形成液中への分散性（空間的均一性、経時的安定性）を格段に向上させることができるが、分散剤を使用することにより、さらに分散性を高めることができる。

また、塗膜形成液の粘度は、有機溶媒を使用することにより調整可能である。有機溶媒を使用することにより、電磁波吸収性物質の分散させる媒体としての樹脂の粘度を低下させ、電磁波吸収性物質の分散性を向上させることができる。かかる有機溶媒の例として、ケトン系溶媒、飽和炭化水素類、芳香族炭化水素類、グリコールエーテル類、グリコールエーテルエステル類、アルコール類を挙げることができる。

本発明にかかる電磁波吸収性塗布剤の製造方法を実施するための製造装置の形態例を示す装置構成図 （ａ）二流体ノズルの形態例を示す平面図、（ｂ）二流体ノズルの形態例を示す断面図 二流体ノズルの形態例を示す正面図 制御装置の構成例を示すブロック図

符号の説明

１００ 製造装置
１１０ 原料供給系
１１１ 原料槽
１１２ 原料液
１２４ 塗布剤
１５１ 液体供給口
１５２ 気体供給口
１６０ 二流体ノズル
１６１ 液体吐出口
１６２ 気体噴射口
１８０ 制御装置

Claims (2)

1. 電磁波吸収性物質と塗膜形成液とを混在させた状態で液体吐出口から吐出させつつ当該液体吐出口の周囲に配置された気体噴射口から噴射させた高速気流により破砕することにより、電磁波吸収性物質を分散させた塗布剤を製造することを特徴とする、電磁波吸収性塗布剤の製造方法。
2. 電磁波吸収性物質と塗膜形成液と混在させた状態で液体吐出口から吐出させつつ当該液体吐出口の周囲に配置された気体噴射口から噴射させた高速気流により破砕することにより、電磁波吸収性物質を分散させた塗布剤を製造することを特徴とする、電磁波吸収性塗布剤の製造装置。