JP3255644B2 - 強化樹脂マトリックスによる基材被覆装置 - Google Patents

強化樹脂マトリックスによる基材被覆装置

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JP3255644B2 JP51248694A JP51248694A JP3255644B2 JP 3255644 B2 JP3255644 B2 JP 3255644B2 JP 51248694 A JP51248694 A JP 51248694A JP 51248694 A JP51248694 A JP 51248694A JP 3255644 B2 JP3255644 B2 JP 3255644B2
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    • Y10S239/08—Cutter sprayer

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、基材を被覆するための方法及びその装置に
関するものであり、より具体的には強化材料を含有する
樹脂溶液による基材の被覆方法及びその装置に関するも
のである。
発明の背景 例えばファイバー、ガラス微粒子、又はその他の強化
材料で強化した液状樹脂等の強化樹脂マトリックスによ
る基材の被覆は、従来では液状の樹脂と強化材料を混合
し、その後に前記混合物を基材上に塗布、スプレーする
か、又は前記混合物中に基材をディップすることが必要
であった。前記基材の一部分の塗布が必要な場合には、
精密な制御が必要とされるために一般的にはスプレーコ
ーティング法が使用される。スプレーコーティング方法
はしかしながら、一般に高粘度な液状樹脂のスプレー能
力が低いこと、達成できる膜厚が制限されてしまうこ
と、及び大量の廃棄材料が発生してしまうことなどから
限界が有った。
スプレーコーティング法においては、粘度が約20,000
センチポイズ（centipoise）cps以上の種々の液状の樹
脂が使用される。このような高粘度においては、前記液
状の樹脂をスプレーコーティング装置の配管やノズルを
通過させて送液することは、困難であり、また極めて多
大なエネルギーを消費する。要求されるエネルギーを低
減しスプレーコーティング方法をより簡単にするため、
液状樹脂の粘度は多くの場合、前記樹脂に溶媒を混合し
て約2,000cpsにまで低下される。しかし、一般的にスプ
レーコーティング方法において有用な溶媒は、通常では
環境を害するものである。このためスプレーコーティン
グ法により廃棄された材料は有害な廃棄物となる。
通常のスプレーコーティング方法では、液状樹脂、溶
媒、強化材料、及びその他の、例えば硬化剤、殺菌剤等
といった通常の構成成分がバット中で混合されて混合物
が形成される。この混合物は、前記のバットから配管を
通って気化が行われるノズルへとポンプで輸送され、基
材上にスプレーされる。前記混合物を基材上に塗布した
後、揮発性気体を自然放出させるか、又は溶媒の放出を
速めるため前記混合物を加熱するかして溶媒が除去され
る。
溶媒が放出される間、基材表面近傍の溶媒は、被覆基
材中にマイグレートする。溶媒のマイグレートにともな
い液状樹脂も基材表面に侵入する。その結果被膜中で樹
脂が欠乏した領域が形成される。このように樹脂が欠乏
した領域は被膜と基材との間の接着力を弱め、潜在的に
被膜欠陥を生じさせる点となる。かかる溶媒のマイグレ
ーションの効果は、基材に対して約0.04インチ未満の薄
い被膜を形成することで低減される。しかしながらま
た、基材の熱的な保護を達成するためには約0.25インチ
から約0.50インチ以上の厚い被膜が要求される場合があ
る。
かかる被覆工程の別の欠陥は、系が目詰まりを起こす
ことである。すべての被膜構成成分がバット中で混合さ
れるため、その全てが前記コーティング装置中に単一の
混合物としてポンプで供給される。ポンプで供給する間
に、液状樹脂は系中で硬化し始めるため、ノズルやライ
ンを目詰まりさせてしまうことになる。さらに、強化材
料が、配管中又はノズルに蓄積してそれらを目詰まりさ
せてしまうことになる。
すなわち当業界においては、廃材や、系の目詰まりを
軽減し同時に厚い被膜を構造的に堆積させることができ
る改善されたスプレーコーティング装置が要求されてい
た。
発明の開示 本発明は、基材に強化樹脂マトリックスをコーティン
グするための装置に関する。本発明の装置は前記基材に
向けて液状の樹脂を噴出させるためのスプレーノズルを
有する。このノズルにはノズルの実質的な中心に配置さ
れたオリフィス、該オリフィスの周囲を取り囲むように
して配設された平面上の噴霧口、及び前記噴霧口よりも
オリフィスから遠くに、前記オリフィスを取り囲むよう
にシェーピング（shaping）ホールが配設されている。
本ノズルはノズルに液状樹脂を導入するための手段の第
１の端部に取り付けられている。液状樹脂を導入するた
めの手段は第１の端部、第２の端部及び第１と第２の端
部とが交差した軸を有する。外部ハウジングは液状樹脂
の導入手段の周囲に同軸、かつその周囲を取り囲むよう
に配設されていて、それらの間でキャビティーを形成す
る。本ハウジングは開口端と閉鎖された端部を有してお
り、外側ハウジングの開口端部は液状樹脂を導入するた
めの手段の第１の端部の近傍に配設されている。
本発明はさらに、強化樹脂マトリックスによる基材の
コーティング方法に関するものである。本方法は前記の
液状樹脂導入手段に液状樹脂を導入し、前記液状樹脂を
オリフィスを通過させて液状樹脂を噴霧し、液状樹脂の
形状を整えることからなるものである。強化材料はキャ
ビティー中に導入され、導入された液状樹脂が実質上均
一に前記手段の周囲に分布される。強化材料は、前記の
キャビティー及び前記ノズルを通過してきた気体流によ
って輸送され、前記液体樹脂中に導入された後、混合流
を形成する。基材は前記混合流で接触する。
本発明はまた、ノズルに関するものである。
このノズルはノズルの実質的な中心に設置されたオリ
フィスを有し、該オリフィスの周囲を取り囲むようにし
て配設された平面上の噴霧口、及び前記の噴霧口よりも
オリフィスから離されれて、前記オリフィスを取り囲む
ようにシェーピング（shaping）ホールが配設されてい
る。本ノズルはまた、第１のガス配管と第２のガス配管
を有しており、第１のガス配管は噴霧口に取り付けられ
ており、第２のガス配管はシェーピングホールに取り付
けられ、このため異なった圧力のガスを噴霧口とシェー
ピングホールを通過させることができる。
以下、本発明の上述した特徴、他の特徴及び効果につ
いては、後述する記載及び図面によってより明確とされ
る。
図面の簡単な説明 図１は、本発明のスプレーコーティング装置の１態様
を示したものである。
図２は、本発明のスプレーコーティング装置を示した
部分断面図図である。
上述の図は、本発明をより明確に示し、かつ本発明を
説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するも
のではない。
発明の最良の実施態様 本発明は、スプレーコーティング法を廃棄物を低減
し、目詰まり等の装置場の問題を減少することによって
改良することを目的とする。廃棄材料の量は、液状樹脂
を他の液状樹脂や、他の通常の組成物をスプレーノズル
の直前で混合したり、環境を害する溶剤のかわりに加熱
することによって液状樹脂の粘度を低下させることによ
って低減することができる。ノズルの直前で混合するこ
とによって、スプレー工程中に樹脂混合物で装置及び配
管が詰まることが低減できる。加えて、配管中での樹脂
混合物の移動量を短くするすることによって、配管中や
装置中での目詰まりの原因となる液状樹脂の硬化も発生
しにくくなる。同時に前記液状樹脂の粘度を低減する手
段として加熱を使用することで、バット中で溶媒と液状
樹脂を混合する必要がなくなり、かつこのため液状樹脂
が迅速にスプレーコーティング装置に輸送され、ノズル
直前で構成成分が混合できる。したがって、前記本発明
のスプレーコーティング方法は典型的には通常のスプレ
ーコーティング方法よりも約10分の１程度の廃棄材料を
生じるにすぎないものである。
装置の目詰まりの問題は、さらにスプレーコーティン
グ装置の外部で液状樹脂を強化材料と混合することによ
っても解決できる。液状樹脂と強化材料の双方が、液状
樹脂を取り囲むようにして強化材料が周囲に平行に配列
された状態で前記基材に噴出される。一度液状樹脂がス
プレーコーティング装置のノズルを通過すれば、強化材
料は液状樹脂中に導入される。本装置の構成及び方法に
よればは、強化材料で引き起こされる目詰まりと言った
問題を排除することができる。
上述したことが達成できる装置は、シリンダーの周囲
を取り囲み、かつ同軸に配設された外部ハウジングを有
し、これによってシリンダーと前記他のハウジングの間
でシリンダーの一方の端部に取り付けられた液体用オリ
フィス、噴霧口、シェーピングホールを有するキャビテ
ィーが形成されたものを挙げることができる。シリンダ
ー12は、液状樹脂をノズル１に導入するための手段とし
て機能し、また、第１の端部12a及び第２の端部12bを有
し、12aの第１の端部がノズル１に取り付けられてお
り、液状樹脂をノズル１に輸送できる手段であれば導
管、パイプ、又はその他のいかなる従来のものであって
もよい。
同様にノズルはブリンクス（Brinks）、フランクリン
パーク（Franklin Park）、イリノイ（Illinois）、ガ
ラコ（Graco）、デトロイト（Detroit）、ミシガン（Mi
chigan）等によって製造されている通常のノズルを使用
することができ、シリンダー12から液状樹脂が流出され
るオリフィス７、オリフィス７を通過した液状樹脂を噴
霧するための複数の噴霧口６、及び所望のスプレー幅の
扇形を形成させ液状樹脂のスプレー領域を制御するため
のシェーピングホール８を有している。
オリフィス７は、通常実質的にノズル１の中心に設置
されている。このオリフィス７は、単一のホールであっ
ても複数のホールを有するものであってもよく、液状樹
脂をノズル１から基材上に噴出させるためのものであ
り、また所望の液状樹脂流量を維持するものであればい
かなる形状、大きさであってもよい。
一般には、本オリフィス７は、粘度が約1,000cpsから
約5,000cpsの液状樹脂のほとんどの物については、直径
約0.020インチから0.5インチ、約0.100インチから約0.2
インチであることが好ましい。
噴霧口６は、オリフィス７の周囲を取り囲むようにし
て配設されている。上記の噴霧口６の特性値は、当業者
により容易に決定することができ、噴霧される液状樹脂
の種類、噴霧に使用される圧力及び噴霧された液状樹脂
のサイズ等、系に依存する。強化材料が液状樹脂中に噴
出された際に強化材料の濡れ性を良くするためには液滴
サイズをできるだけ小さくすることが好ましい（下記に
記載する）。強化材料を十分に濡れさせることによっ
て、構造に欠陥のない安定な、特性及び表面仕上がりが
改善された被膜を製造することができる。液滴のサイズ
を減少させるには、噴霧口６直前の気体の圧力を増加す
るか、又は噴霧口６の直径を減少すればよい。例えば、
コルクを強化材料として使用したエポキシコート系で
は、約15psigから45psigの気体圧を使用し、約0.030イ
ンチから約0.100インチの直径を有するオリフィス７
を、液状樹脂が約50psigから約125psigの圧力で通過さ
せる際には、好適な噴霧口の直径は約0.010インチから
約0.030インチである。
噴霧口６とともに、シェーピングホール８が、同様に
オリフィス７の周囲に配設されているが、通常オリフィ
ス７から噴霧口６よりも離れたところに配設されてい
る。これは、液状樹脂の液状樹脂流が形成された後の噴
霧化によって、基材の望ましくない領域に液状樹脂が塗
布されることがないように液状樹脂流の流れ形状を制御
及び減少させることができるようにするためである。上
述したシェーピングホール８は、液状樹脂流のスプレー
領域を制御し、通常本質的に楕円の周囲形状をとる扇形
の流れを形成して、該樹脂が基材の所定の領域にスプレ
ーされる。所望の扇の幅に応じて、液状樹脂の種類、シ
ェーピングホールのサイズ及び数、及び液状樹脂流の軸
とシェーピングホールとの角度、シェーピングホールに
入る際のガス圧が調節される。
基材の塗布されるべき領域が対称的であるとは限らな
いため、液状樹脂の扇形の幅をコーティング工程中にシ
ェーピングホール８への気体圧を変更して調節すること
もできる。シェーピングホール８への気体の圧力を増加
することは、扇形の幅を減少させ、シェーピングホール
８への気体圧を減少させることは扇の幅を増加すること
になる。不都合なことには、従来のノズルは噴霧口６と
シェピングホール８の双方に共通した圧力制御を使用し
ていたため、シェーピングホール８へのガス圧の範囲
は、液状樹脂を噴霧させるのに要求される最低圧力に依
存したものとなっていた。このため、前記液状樹脂を連
続的に噴霧しつつ、広範な圧力範囲にわたってシェーピ
ングホール８への圧力を調節するには、噴霧口６とシェ
ーピングホール８で独立した圧力調節が要求される。従
って、圧力制御、及びガス供給ラインが、噴霧口６及び
シェーピングホール８で独立していることが好ましい。
一般に、シェーピングホール８と液状樹脂流の軸とが
なす角度は約５゜から約85゜であり、約20゜から約45゜
であることが好ましい。気体が流入する角度が約20゜か
ら約45゜の、直径が約0.01インチから約0.2インチのシ
ェーピングホール８の圧力としては、約10psigら約70ps
igの範囲であることが好ましい。直径が0.03インチから
約0.15インチを有するホールである場合には、約15psig
から30psigの圧力であることが好適である。シェーピン
グホールの数が少ない場合や、角度が約45゜よりも大き
いか、又は約20゜未満のシェーピングホールでは異なっ
た圧力であることが好ましい。
シリンダー12を通過する液状樹脂の流れ、オリフィス
７を通過する前記液状樹脂の流れ、液状樹脂の噴霧、と
そのシェーピングが合流して、強化材料がガス流で前記
シリンダー12を取り囲むキャビティー13を通じて輸送さ
れ、ノズル１を通過して液状樹脂中に強化材料が混合さ
れて実質的に均質な混合流が形成される。前記キャビテ
ィー13は、シリンダー12の回りを取り囲む同軸に配設さ
れた外部ハウジング14と、シリンダー12の第１の端部2a
近傍に配設された開口端14a、シリンダー12の第２の端
部12b近傍に配設された閉鎖された端部14bによって形成
される。本キャビティー13は、強化材料の流れを制御す
る様に機能すると同時に、キャビティー13を通過するガ
ス流の流れに強化材料を浮遊させる。またガス流によっ
て該強化材料はキャビティー13を通過して輸送され、強
化材料の流れがシリンダー軸に平行となり、これによっ
て液状樹脂の流れと平行にされる。
強化材料が液状樹脂に不均等に導入されると、強化材
料と液状樹脂が完全に混合されず、これにより強化材料
の濡れ性を低下し、被膜の構造的無欠陥性が低下するこ
とになる。強化材料が単に、液状樹脂中にシリンダー12
の周囲にある数点から導入された場合、得られる被膜
に、強化材料が樹脂に浸されずに樹脂が欠乏した領域が
形成される。本領域は被膜にクラックや基材からのはが
れが発生しやすい欠陥部位となる。強化材料の濡れ性
は、実質的に均一に強化材料をシリンダー12の回りに分
布させ、より均一に強化材料を液状樹脂中に導入するこ
とで改善される。シリンダー12を取り囲んだ実質的に均
一な強化材料の分布は、強化材料を輸送するガス流を形
成するエアディスク22と、強化材料をキャビティー13に
導入する導管16との組み合わせによって達成される。エ
アディスク22は、外部ハウジング14を仕切る端部を形成
し、シリンダー12を取り囲むガス流を形成するための複
数のホール18を有する。前記ホール18のサイズと数、及
びこれらを通過するガスの流速は、ガス流中に強化材料
を浮遊させ、強化材料を基材に向かって輸送し、強化材
料の流れをシリンダーの軸に対して平行とし、かつ液状
樹脂の流れに強化材料をほぼ均一に導入するに十分であ
るようにされる。上記の特性値は、当業者によって容易
に決定されるが、直接的には使用される樹脂の種類によ
って決定され、また所望のガス圧及び所望のホールサイ
ズに依存して変化させることができる。
強化材料としてコルクや、ガラス微粒子を使用する系
では、直径約0.062インチから0.125インチを有する８か
ら約32個のホールをほぼ等距離に離し、かつ実質的にシ
リンダー12と外部ハウジング14との間の等距離に設ける
ことが好ましい。また、約25psig（ポンドパースクエア
インチ単位）から約40psigのガスフロー圧が、コルク
や、ガラス微粒子の系については好ましく、またガス圧
としては、約28psigから約35psigであることが特に好ま
しい。
導管16は、強化材料をキャビティー13に導入するため
のものであり、エアディスク22とホール18とが組み合わ
されて、確実に前記強化材料をシリンダー12の回りに均
等に分布させ、かつ実質的に均等にキャビティー13から
噴出させるためのものである。この導管16は、一般には
シリンダー12の軸に対して垂直に配設されており、ま
た、一般的には外部ハウジング14から、ホール18を通過
するまで突出している。導管16をかかる配置とすること
で、ホール18を通過するガスが、キャビティー13から強
化材料を担持する前にキャビティー13を通過してしまう
ことがないようにしている。これによりシリンダー12の
回りに強化材料を均一に分布させることが妨げられるこ
とが無くなる。しかしながら本導管16の配置は、シリン
ダー12の回りに強化材料を十分均一に分布させることが
できればどのような角度であってもよい。導管16がホー
ル18にまで突き出している際には、導管16の背後にホー
ル18の少なくとも１個を配設し、導管16とエアディスク
22の間での傍流の形成を防止することが好ましい。この
傍流は強化材料を巻き込み、シリンダー12の回りに均一
に分布させることの障害となる。
強化材料は、導管16から通常の強化材料導入手段20に
よって導入される。使用される手段としては、自然落下
供給機、コークスクリュー供給機（cork screw feede
r）、ベルト供給機、加圧供給機、振動供給機、及びそ
の他の従来の供給機を挙げることができる。かかる供給
機としては、シェンク社（フェアフィールド（Fairfiel
d）、ニュージャージー州）製の重量損失型振動供給機
を挙げることができる。この供給機は、強化材料の所定
量を導管16に連続的に導入することができ、実質的に均
等量の強化材料を液状樹脂に導入することができかつ、
強化材料の濡れ性をを改善することができることから好
適である。
さらに液状樹脂により強化材料全てが確実に濡らされ
るようにするため、強化材料の流速を調節することがで
きる。供給速度が大きすぎる場合には強化材料が、樹脂
が濡れされる以上に液状樹脂に添加され、樹脂が欠乏し
た領域を有する被膜が得られることが確実であり、同時
に強化材料の流速が低すぎる場合には、強化材料の量が
被膜強化として利用するには十分ではなくなってしまう
ことになる。強化材料と液状樹脂双方の好適な流速は、
特定の強化材料と液状樹脂に応じて当業者により容易に
決定される。一般に、エポキシ液状樹脂／コルク被覆系
では強化材料が約50g/min（グラムパーミニッツ）から2
00g/minで供給されることが好適である。しかしながら
この速度は系及び所望の被覆における強化材料の量に応
じて変化させることができる。
強化材料の濡れ性はさらに、液状樹脂の濡れ性を改善
し、また液状樹脂の噴霧性を改善することによってもさ
らに改善される。液状樹脂の粘度を低下させると、コー
ティング系を通過する液状樹脂の流動性が改善され、ま
たより微小な液滴とする噴霧特性が改善される。一般に
は、液状樹脂は約20,000cps以上の高い粘度を有し、約
2,000cpsの粘度であることが好ましく、2216A＆Ｂ液状
樹脂系では、約900cpsから約1,500cpsの粘度にあること
が特に好ましい。
液状樹脂の粘度は、液状樹脂がシリンダー12へと向か
う配管15にある液状樹脂供給機24,26（図１参照）中
で、又はシリンダー12の中でのいずれで過熱することに
よっても調節される。液状図示が十分に加熱されて、液
状樹脂の粘度が約2,000cps以下、好ましくは未然に硬化
することなく約1,000未満にまで低下させ、劣化する事
がないようにされる。液状樹脂を加熱するための適切な
温度は、当業者によって容易に決定され、液状樹脂自体
の特性に依存するものである。2216A＆Ｂ液状樹脂系
は、3M社（セントポール、ミネソタ州、（St.Paul,Minn
esota）製のエポキシ樹脂と加速剤であり、約20,000cps
から約1,000cpsにまで粘度を低下させるために約110゜F
から約145゜Fにまでエポキシ樹脂と加速剤を加熱するこ
とが好ましく、液状樹脂が噴霧できる流速が得られる。
これより高い温度では、エポキシ樹脂の硬化が速く、ス
プレーコート装置を目詰まりさせがちであり、同時にそ
れよりも低い温度では、エポキシ樹脂の粘度を十分に下
げることができない。
強度材料が液状樹脂中に混合されて、濡らされてしま
えば、混合流はその後基材上に接触される。ノズル１と
基材の距離は、通常スタンドオフ（stand−off）距離と
して知られており、混合流の飛跡によって決定される。
スタンドオフ距離は、混合流の飛跡が重力の影響を受け
て下方に弧状となる距離よりも短い距離であることが好
ましい。一般に、スタンドオフ距離は約５インチから約
30インチの範囲、約８インチから約15インチであること
が、ほとんどのコルク／ガラス／エポキシ液状樹脂コー
ティングでは好ましい。被覆された基材は、その後に通
常の方法によって硬化されて被覆された製品が形成され
る。
複数の液状樹脂が望ましい場合又は、通常の硬化剤、
抗菌剤、等の他の構成成分が使用される場合には、混合
手段が使用できる。本混合手段は、シリンダー12の中の
ノズル１の手前にあって、液状樹脂、硬化剤、抗菌剤、
及び他の構成成分をノズルに入る直前で混合して樹脂混
合物を形成する。ノズル１のそばに本混合機を配設する
のは、混合機からノズル１までの配管を長くしないよう
にするためである。樹脂混合物が移動しなければならな
い距離を短くすることで、液状樹脂を混合してから樹脂
混合物が基材上にスプレーされるまでの時間が短縮で
き、このことが配管や装置が目詰まりする可能性を低下
させている。加えて、移動距離を低下させることは、コ
ーティング工程が完了した際に、配管中の余分な樹脂混
合物の量を低減させることができ、このため廃棄される
材料を減少させることができる。使用できる混合手段と
しては、通常の混合機、具体的にはスタティックミキサ
ー、ダイナミックミキサーやその他の通常の手段と言っ
た従来の混合機を使用することができる。ダイナミック
ミキサーが、最も小さな長さですむため好適である。ス
プレーコート装置を操作している間、液状樹脂はシリン
ダー12を通過してノズル１のオリフィス７の外部へと通
過し、同時に強化材料が同時にガス流によりキャビティ
ー13、及びノズル１を通過して輸送される。１度液状樹
脂がオリフィス７から流出すると、噴霧口６を通ったガ
スによって噴霧され、シェーピングホール８によって扇
形の形状に成形されると同時に、強化材料が液状樹脂中
に混合される。混合された流れは、その後に基材と接触
する。
従って、２種の強化材料と高粘度の２種の液状樹脂を
含有する４種の材料からなるコーティングでの基材の被
覆は、次のようにして行われる。液状樹脂Ａ及びＢが加
熱され約1,000cpsに粘度が低下されて、別々に液状樹脂
供給源24,25からそれぞれ第２の端部12bと通過してシリ
ンダー12の中に輸送される。そこで、これらが定法に従
って混合され、樹脂混合物が形成される。この樹脂混合
物は、ノズル１から導入され、オリフィス７を通過し
て、直径約75μｍから約100μｍの直径の微細な液滴と
して10個の噴霧口６を通過してくるガスによって噴霧さ
れる。
その間に２種の強化材料は導管16を通過してキャビテ
ィー13に輸送され、エアディスク22のホール18を通過し
てくるガスによって基材に向けて保持、輸送される。強
化材料がノズル１を通過した後、樹脂混合物中に混合さ
れ、濡らされて、混合された流れを形成する。かかる混
合流は基材に向けて進行し、被膜を形成する。
被膜の膜厚は、ノズル１と基材の間の運動速度を変更
することによって変化させることができる。相対的な運
動速度が減少すると膜厚は増加する。加えて、転換効
率、液滴サイズ、及び液状樹脂の流速は所望の膜密度及
び強度を達成するように調製される。強化材料の流速を
増加すると、被膜密度が減少し、強化材料の流れを増加
させると被膜強度が増加する。
本発明のスプレーコーティング装置及び方法は通常の
自動化技術とコンピューター、計量装置、圧力制御装置
や他の通常の装置を使用して容易に自動化することがで
きる 本発明を後述する代表的な実施例によって説明する。
本実施例は、本発明のスプレーコーティング装置を使用
した基材のコーティング方法を示したものである。しか
しながらこれは、本発明の概略的な広い範囲を制限する
ことを意味するものでない。
実施例 液状の2216エポキシ樹脂、コルク、及びガラス微小粒
子の0.50厚の被膜を被膜を有する基材上に製造するた
め、次の工程を使用した。
1. ５ガロンの2216液状樹脂（部材Ｂ）及び５ガロンの
硬化剤（部材Ａ、末端アミンポリマー）を別々に110゜F
に加熱し、225グラムパーミニンツ（g/min）（200ミリ
リットルパーミニンツ（ml/min））の速度でシリンダー
12に送液し、樹脂混合物を形成した。
2. かかる樹脂混合物をその後、ノズル１中のオリフィ
ス７を通過させて系が0.015インチから0.030インチの10
個の噴霧口６によって25psigのエアで噴霧した。
3. 噴霧された樹脂混合物を、その後４つのシェーピン
グホール８から15psigのエアを噴出させることによって
形状を整え、８インチの扇形状を形成させた。
これらのシェーピングホール８は、樹脂材料の流れる
軸に対して20゜の角度で配設されている。
4. この液状樹脂流、100g/min（700ml/min）のコル
ク，及び100g/min（400ml/min）のガラス微粒子を20psi
gで合流させ、キャビティー13にステンレス製の3ft3の
容器から重量減少制御系と導管16を通じてキャビテイー
13に導入した。
5. コルクとガラスは、その後に直径0.080インチを有
する８つのホール18を通過して90゜で通過するエアで保
持され基材に向かってシリンダー12を取り囲むようにし
て輸送される。
6. シリンダー12の単部で、コルクとガラスは樹脂混合
物に混合され、濡らし、混合流を形成させた。
7. 基材から10インチのスタンドオフ距離に保持されて
いるノズル１により、前記の混合流は0.5インチの被膜
を垂直にされている基材上に４パスして形成した。
上述した実施例の被膜は均一であり、密度が約25lbs/
ft3（ポンドパーキュービックフィート）から30lbs/ft3
の範囲の軽量のコルク／ガラス被膜であり、平面的引っ
張りに対する接着力は約100lbs/in2から約300lbs/in2で
あった。本被膜は断熱材や航空機装置の摩耗性被膜に使
用される。
本発明は、無駄がなく、低コストであり、補修が容易
で、簡略化された系であり、強化材料の濡れ性が向上さ
れ、スプレー性能が改善され、ポットライフの問題がな
く、良好な接着性を有する均一な厚い被膜を形成するこ
とができるという効果を有する。水平面に対しては、膜
厚に対する制限はない。垂直面に対しては、初期工程で
１インチ以上の被膜が得られると同時に、約１インチ毎
に被膜を乾燥させる場合には、約４インチの被膜を得る
ことができる。
液状樹脂は、スプレーコーティング装置中では強化材
料と混合されず、また該液状樹脂はノズルの直前まで添
加される液状樹脂や他の成分と混合されないため、液状
樹脂量、廃材として捨てられる強化材料と液状樹脂の混
合物の量が最小とされ、目詰まりの問題が事実上排除で
きる。
一般には、従来のスプレーコーティング方法は、液状
樹脂と溶媒をバット中で混合することによって粘度を低
下させて被覆用混合物を製造し、その後に該混合物を配
管を通じてノズルへと輸送し、該混合物を基材上にスプ
レーするものである。すべての混合工程が工程の初期に
なされるため、余剰の混合物が配管中で硬化し始めて系
を目詰まりさせることから、全体の系を清掃する必要が
生じる。加えて、多くの余剰混合物が製造され、そして
前記溶媒が一般には環境を害する物質であるため、余剰
の全混合物が有害であり、従って廃棄コスト及び環境汚
染を増大させることになる。
スプレー性能の向上は、また本発明においては加熱す
ることによって液状樹脂の粘度を低下させることによっ
て達成されている。粘度の低減は、流動性を改善し、こ
のために液状樹脂のスプレー性能が、環境を害する溶媒
の使用をせずに改善される。
本発明はスプレー性能を改善し、余剰材料を軽減し、
さらに有害な廃材を出さずに粘度を軽減させることによ
る流動性の改善を図るものであって、従来のスプレーコ
ーティング技術を全てにわたって改善したものと言え
る。
本発明のついて詳細な実施例をもって開示し及び記載
を行ったが、その本発明の請求にかかわる要旨の範囲内
でなされる形態および細部の種々の変更は、当業者によ
って容易である。
次について請求する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マシアス，デイヴィッド ディー. アメリカ合衆国，アラバマ 35611，ア シンズ，シャイアン 109 (56)参考文献 特開 昭50−134072（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−95957（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−137764（ＪＰ，Ａ) 米国特許2646314（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B05B 7/00 - 7/32

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】a. i.ノズルの実質的な中心部に設けられたオリフィスを有
    し、 ii.前記オリフィスを取り囲んだ周囲に複数の噴霧口が
    配設され、 iii.前記オリフィスに対して、前記噴霧口より外側に前
    記オリフィスを取り囲むように周囲に配設された複数の
    シェーピングホールを有する、基材に対して液体樹脂を
    噴出するためのスプレーノズルと、 b.前記液状樹脂をノズルへ導入するための手段と、を有
    し、前記液状樹脂を導入するための手段が、第１の端部
    と第２の端部、及び前記第１の端部と第２の端部と交差
    する軸を有し、前記ノズルが上記第１の端部に結合され
    ており、 c.前記液状樹脂を導入するための手段の周囲を取り囲む
    ように同軸に配設され、これらの間でキャビティーを形
    成する外部ハウジングを有し、該外部ハウジングが、開
    口端及び閉鎖された端部を有し、外部ハウジングの開口
    端の近傍に液状樹脂を導入するための前記第１の手段の
    端部が配設され、 前記外部ハウジングによって液状樹脂が前記ノズルを通
    過した後に該液状樹脂に対して該強化材料を供給させる
    ことを特徴とする、基材に対する強化樹脂マトリックス
    被膜塗布装置。
  2. 【請求項２】さらに液状樹脂を導入するための前記手段
    の第２の端部においてキャビティーを仕切るように前記
    外部ハウジングの閉鎖された端部を形成するエアディス
    クを有し、前記エアディスクが、前記のキャビティーに
    十分なガスを導入して、強化材料を保持し、かつ基材に
    向かってノズルを通じて前記強化材料を輸送し、液状樹
    脂を導入するための手段の軸に対してフロー経路を平行
    にするためのガスホールを有することを特徴とする請求
    項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】独立したガス供給配管が前記噴霧口及び前
    記シェーピングホールに連結されるように、複数のガス
    供給配管をさらに有することを特徴とする、請求項１に
    記載の装置。
  4. 【請求項４】前記の液状樹脂を導入するための手段に連
    結されているとともに液状樹脂の粘度を減少するための
    加熱手段を有した液状樹脂供給手段をさらに有すること
    を特徴とする、請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】液状樹脂を導入するための手段中に配設さ
    れた混合手段を有することを特徴とする、請求項１に記
    載の装置。
  6. 【請求項６】a. i.ノズルの実質的な中心部に設けられたオリフィスを有
    し、 ii.前記オリフィスを取り囲んで周囲に複数の噴霧口が
    配設され、 iii.前記オリフィスに対して前記噴霧口より外側に、前
    記オリフィスを取り囲む周囲に配設された複数のシェー
    ピングホールを有し、独立したガス配管が噴霧口と前記
    シェーピングホールに連結された基材に対して液状樹脂
    を噴霧するためのスプレーノズルと、 b.前記液状樹脂をノズルへ導入するための手段と、を有
    し、前記液状樹脂を導入するための手段が、第１の端部
    と第２の端部、及び前記第１の端部と第２の端部と交差
    する軸を有し、前記ノズルが導入用前記手段の上記第１
    の端部に連結されており、 c.液状樹脂を導入するための前記手段に同軸にかつこれ
    を取り囲むようにして周囲に配設した外部ハウジングを
    有し、液状樹脂を導入するための手段と前記外部ハウジ
    ングとの間でキャビティーが形成され、前記ハウジング
    が、開口端と閉鎖された端部を有し、前記外部ハウジン
    グの開口部が液状樹脂を導入するための手段の第１の端
    部の近傍に配設されており、液状樹脂が前記ノズルを通
    った後に前記外部ハウジングによって強化材料が前記液
    状樹脂に導入され、 d.外部ハウジングの閉鎖された端部を形成し、液状樹脂
    を導入する前記手段の第２の端部を仕切る前記のエアデ
    ィスクが、前記キャビティーに十分なガスを導入して、
    強化材料を保持し、かつ基材に向かってノズルを通して
    前記強化材料を輸送し、液状樹脂を導入するための手段
    の軸に対してフロー経路を平行にするためのガスホール
    を有することを特徴とする基材への強化樹脂マトリック
    ス塗布装置。
  7. 【請求項７】前記液状樹脂の粘度を低下させるための加
    熱手段をさらに有する、請求項６記載の装置。
  8. 【請求項８】混合手段が液状樹脂を導入するための手段
    にさらに配設されていることを特徴とする請求項７に記
    載の装置。
  9. 【請求項９】a.液状樹脂を、オリフィス、複数の噴霧
    口、及び複数のシエーピングホールを有するノズルに液
    状樹脂を導入するための手段へ導入し、 b.液状樹脂を前記オリフィスを通過させ、 c.前記液状樹脂を噴霧し、 d.前記液状樹脂の形状を整え、 e.液状樹脂を導入するための手段の周囲を取り囲むよう
    に同軸に配設された外部ハウジングによって形成されか
    つ一端が閉じたキャビティーへ強化材料を導入し、 f.前記強化材料を液状樹脂を導入するための手段の回り
    に実質的に均一に分布させ、 g.前記強化材料をキャビティーを通過させたガス流によ
    って輸送して、前記ノズルを通過させた後、前記材料を
    液状樹脂に導入して混合流を形成させ、 h.前記混合流を前記基材に接触させる工程を有する強化
    樹脂マトリックスによる基材の被覆方法。
  10. 【請求項１０】前記液状樹脂を加熱して前記液状樹脂の
    粘度を約2,000cps未満にまで減少させる工程を有するこ
    と特徴とする請求項９に記載の被覆方法。
  11. 【請求項１１】前記ノズルを通過する前に第２の液体を
    前記液状樹脂に混合する工程を有することを特徴とす
    る、請求項９に記載の基材の被覆方法。
  12. 【請求項１２】前記第２の液体が助材である液状樹脂、
    硬化材、抗菌剤、又は、それらの混合物であることを特
    徴とする請求項11に記載の基材の被覆方法。
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