JP3532211B2 - 改良詰まり防止噴霧器用ノズル - Google Patents

改良詰まり防止噴霧器用ノズル

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、加圧流体源と関連して種々の流体製品を霧
に吹き供給するために有用な噴霧システムに関するもの
である。さらに詳しくは、本発明は、使用後にノズルア
ッセンブリの詰まりを減少させる改良された噴霧システ
ムに関するものである。
発明の背景 多くの流体製品は、それらを多数の細かい流体の小滴
からなる霧に噴霧することによって使用される。この噴
霧プロセスは、加圧流体が方向付けられるノズルと、加
圧流体源を提供することによって、しばしば達成され
る。加圧流体源は、例えば、手動ポンプによって、又
は、加圧が、大気ガスのように流体に溶解可能な高圧ガ
スによって与えられる加圧容器又は他の加圧形態によっ
て供給される。１又はそれ以上のオリフィスを通ってノ
ズルによって、流体流は、多数の小さな浮遊する小滴に
分解される。流体製品は、浮遊する雲又は霧の形で使用
され、より一般的には、噴霧状態の流体製品は、製品に
よって覆われるべき表面に向けられる。
噴霧器ノズルは、例えば、製品を細かい流体粒子に分
解し、これを渦を巻いて拡大する中空円錐状に押し出す
加圧渦巻きノズル（presure−swirl nozzle）、又は、
製品の２又はそれ以上の流れを衝突させて分解し細かい
粒子にする衝突型ノズル（impingement−type nozzle）
又は、他の同様な型を含む多数の型がある。
多くの流体製品は、大気中に晒されると固化し又は乾
燥する傾向を示し、最初は液状の製品で濡れていた表面
上に乾いた製品の膜又は層として置き去りにされる。こ
れは、しかるべき受液面においては望ましい特性である
けれども、このような乾いた層又は膜は、表面が流体通
路やノズルのオリフィスの内側である場合は、典型的に
否定的なインパクトを有している。通路壁やノズルのオ
リフィスの側面上の製品の乾燥した膜又は層は、特に積
層が徐々に増加していくと、通路やオリフィスを狭める
傾向がある。そのような積層物は、しばしば積層化率を
増加する傾向のある凸凹の粗い表面を生ずる。
噴霧器ノズルは、ノズルの通路とオリフィスが比較的
小さく、望まれるスプレーパターン生ずるのにきわどい
寸法を有しているので、乾燥された製品の積層物の影響
を特に受けやすい。ノズルの通路やオリフィスの表面が
供給動作中に積層された乾燥製品で覆われると、生ずる
スプレーパターンは、典型的にはより不規則になり、よ
り大型で不均一なサイズの粒子を有する。流体は、大型
の水滴、又は、噴霧化されない液体製品の連続した流れ
にさえなって現れる。ついには、積層物が十分に重大に
なってくると、ノズルを通る流体の流れは、完全に阻止
されノズルはその機能を停止する。
何年もの間、噴霧器の詰まりを処理すべく多くの試み
がなされてきた。大部分は、ノズルを大気からシール
し、（供給されなかった製品の乾燥を阻止するか）、又
は、ノズルのオリフィスや通路から乾燥した製品を機械
的に取り除くための例えば可動ピン、スリーブ、スクレ
ーパなどである。
それらの装置は、しばしば可動で付加的な部品であ
り、これらはその結果生ずるノズルの複雑さ、コストば
かりでなく貧弱な美観をも付け加える。特に、今日の大
量生産時代においては、成型樹脂部品であって別体成型
され組み込まれなければならない付加的な要素は、やっ
かいなことがらである。
従って、残された乾燥された製品によって詰まる傾向
を減少させ、さらに製品にするのに経済的で提供するの
に信頼性のある噴霧器ノズルの提供が望まれる。
発明の要旨 本発明は、薄膜を形成する性質のある流体製品を分配
し、噴霧するための改良された噴霧システムを提供す
る。噴霧システムは、基本材料の流体製品に対するぬれ
性を減少させるために、基本材料とぬれ性減少材を含む
低ぬれ性材料から形成された流体製品を噴霧するノズル
を含んでおり、ぬれ性減少材は、基本材料に混合される
溶融添加物を有している。
低ぬれ性特性は、製品が表面にぬれるか又はコーティ
ングすることよりノズルの表面で玉になる傾向を確実に
する。流体ノズルに向って駆動する供給圧が除かれる
と、表面はこのように製品をはじく傾向を示し、大気に
さらされると表面上に残留物を形成し乾燥させる傾向の
ある製品の薄膜がノズルの重要な表面に実質的にないよ
うな状態にする。
本発明に係る改良された噴霧ノズルは、供給圧が除か
れたとき、ノズルオリフィスから離れる方向への流体の
移動をさらに強化するための、ノズル通路の断面積の変
化を好ましくは組み入れる。断面積の変化は、毛管圧力
現象を利用し、流体をノズル通路及びノズルオリフィス
から離れる方向へ移動させ、このようにして、分配動作
が完了した時ノズル表面との連続的な流体接触を排除す
ることによってノズルアッセンブリーの流体をはじく性
質を強化する。
結果として生じたノズルは、別体の可動機械部品を付
加することなく、詰まり防止性能を改良した。ノズルの
単純性は、生産上のコスト効果に優れ、動作依頼性を有
する非常にユーザーフレンドリーな噴霧システムと同等
である。
図面の簡単な説明 本発明は、以下の詳細な記述と添付された図面とを参
照してより良く理解されるであろう。
図１は、本発明の態様に係る噴霧アッセンブリーの正
面断面を示す図である。
図２は、図１において描かれたノズルインサートであ
って、２−２線に沿う部分正面断面図である。
図３は、本発明に係る接触角の測定及び定義を示す図
である。
図４は、本発明に係る流体通路の初期状態を示す図で
ある。
図５は、図４を示す流体通路の最終状態を示す図であ
る。
図６は、本発明のもう一つの態様に係る噴霧アッセン
ブリーの正面断面を示す図である。
図７は、本発明のさらなる態様に係る噴霧アッセンブ
リーの正面断面を示す図である。
他に記載がない限り、同様の要素は図面を通して同様
の番号で特定される。
発明の詳細な説明 図１は、本発明の好ましい実施態様である噴霧器組立
体を示している。この噴霧器組立体は、好ましくは、ア
クチュエータハウジング20、ステム30、ノズルインサー
ト40を含んでいる。アクチュエータハウジングは、好ま
しくは、ステム30を介して、手動ポンプ機構、又は、供
給される前の流体製品を収納する適切な容器（図示せ
ず）にはめ込まれたエアゾルバルブに固定されている。
図１に示された好ましい噴霧器組立体においては、ノ
ズルインサート40は、圧力渦巻き（pressure swirl）タ
イプである。圧力渦巻き噴霧器は、産業界においては全
く一般的なものでヘアスプレー、硬化表面（hand surfa
ce）クリーナ、前処理剤、香水、のどスプレー、のりス
プレー、自動車用製品のような製品を噴霧するのに一般
に利用される。渦巻き噴霧器の最も一般的なタイプのひ
とつは、単一放出孔オリフィスを有しており、インサー
ト40がアクチュエータハウジング20と別体に成型される
ことを許容しつつ、噴霧器組立体に挿入状態で含まれて
設けられている。より明確には、ノズルインサート40の
断面図である図２において、圧力渦巻きの型のノズルイ
ンサート40の典型的な要素は、ノズルフェイス41、放出
オリフィス42、渦巻き室43、複数の半径方向の渦巻き翼
44、アクチュエータハウジング20内の挿入を確実にする
ための外壁45を有している。他の種々の渦巻き噴霧器の
設計は、柱自体に成型された渦巻き翼を有する遮断され
ない内表面を有するノズルインサートを含んでいる。
ステム30は、製品又は加圧された適切な流体源とを含
んだ容器に流体的に連通されている。ステムは、加圧さ
れた流体をアクチュエータハウジング20の内側へ導く供
給路31を画している。アクチュエータハウジング20の中
へはいると、流体は、外側を壁21で内側を柱22で区切ら
れた環状の供給路32の中へ入る。
ノズルインサート40は、典型的な噴霧器組立体におい
ては、壁21によって区切られたキャビティに堅くはめ込
まれており、柱22に対して最適の位置に挿入され、適所
に固定される。ノズルインサート40と壁21は、典型的に
は係合リングと、確実な挿入を達成するための対になっ
た溝を有している。この確実性は重要であり、それはキ
ャビティへの挿入の出入の動きは、挿入体のうしろの流
体通過路の寸法を変えてしまい、噴霧器組立体の性能に
大きな影響を与えるからである。外壁45は、全ての加圧
流体が、外壁45の内表面と柱22の表面との間の環状供給
チャネル33の中に方向づけられるように、壁21と流体的
に密に接触している。供給チャネル33は、加圧流体を図
２に示す渦巻き翼44の外端に導く。
噴霧器組立体が作動されると、流体はステム30を通っ
て上昇し、アクチュエータハウジング20の中に入る。流
体は、外壁45と柱22との間に位置する供給チャネル33を
通って、渦巻き翼44に入り、渦巻き室43で回転エネルギ
を与えられる。そして、回転流体は、放出オリフィス42
において、薄く仕切られ延ばされ回転する円錐状の膜と
して存在する。不安定状態が流体を帯及び水滴に破壊し
霧を形成すると、薄膜が破壊される。
ここに記述したタイプの噴霧器組立体においては、渦
巻き翼44（典型的には３枚使用される）と放出オリフィ
ス42は、組立体全体において最も小さい通路のひとつで
ある。そのような小さな通路及びオリフィスは、示され
た特定の噴霧器において環状に形成された例えば供給チ
ャネル33のようなより大きい通路より詰まりや障害物の
影響をより被りやすい傾向がある。
ノズル通路やオリフィスの寸法は、望ましいスプレー
パターンを生成するには重要である。ノズル通路やオリ
フィスの表面が供給動作中に蓄積された乾燥した製品に
よって覆われてくると生成されるスプレーパターンは、
典型的にはより不規則になり、より大きなより不規則な
サイズの流体粒子になる。渦巻き翼のひとつが部分的に
詰まったとき、渦巻き室内に不規則な流れが生じ、典型
的な不規則スプレーが生ずる。流体は、大きな水滴とし
て又は噴霧化されなかった液体製品の連なった流れとし
て生ずる。ついには、積層が十分深刻になるとノズルを
通る流体の流れは、完全に遮断されノズルはその機能を
停止する。
今日使用されているノズル組立体のこの欠点を処理す
るために、本発明は、今日商業的に使用されているノズ
ルの材料に対して減少された濡れ性を示す材料で形成さ
れた改良されたノズル挿入体を提供する。減少された濡
れ性は、ノズルインサートの流体通路の表面を撥液体性
にすることによって、少なくともある程度は、詰まりの
可能性を減らす。
図３は、固体表面の濡れ性を決定するのに重要な変数
と定義を示す概略図であり、その濡れ性は接触角の用語
で定量化される。図３は、ガスＧによって囲まれ固体表
面Ｓの上に載置された液体Ｌの水滴が接触角Θを有して
いることを示している。液体によって固体表面が完全に
濡れている状態は接触角は０度になり、全く濡れていな
い状態では接触角は180度になる。固体と液体（γsg）
との間、液体と気体（γlg）との間、固体と液体
（γsl）との間には、３つの表面張力がある。これらの
３つの力を水平方向に平衡状態にバランスさせると等式
（１）となる： γsg＝γsl＋γlgcosΘ （１） 等式（１）をcosΘについて解くと等式（２）が生ず
る： cosΘ＝（γsg−γsl）／γlg （２） 撥液性を最大にすると、接触角は最大になる。等式
（２）からわかるように、液体と気体との間の表面張力
が低ければ低い程、発液性を生ずる高い接触角を得るの
がますます困難になる。例えば、水（γlg＝72dynes/c
m）を撥くことはアルコール（γlg＝23dynes/cm）を撥
くことよりはるかに容易である。γlgを固定すると、接
触角はγsg（しばしば臨界表面張力（critical surface
tension）といわれている）を減少させる材料を使用す
ることによって最大となる。本発明においては、乾燥し
た製品の膜は、ノズルインサートやノズルオリフィスの
重要な内表面上に形成されるのを阻止される。これは、
噴霧化される流体をはじく傾向のある材料又は表面処理
を用いることによって達成される。ヤングの等式として
知られる等式（１）をより詳しく議論するには、ヤン
グ，ティー.,トランス．ロイ．ソサエティ．（ロンド
ン）（Young,T.,Trans.Roy.Soc.（London））,95,65（1
805）．を参照するべきである。
ぬれ性を減少させたノズルインサートの製作のための
本発明において関心のある材料は、特定の流体に対して
生ずる接触角によって特徴づけられる。例えば、現在利
用可能なノズル材料は、特定の製品に対してある接触角
を与えるであろう。本発明の低ぬれ性ノズル材料の使用
の有利な局面は、同じ流体製品に関する標準的なノズル
材料の接触面に比較した接触角の絶対的又は相対的な変
化に関して量的に評価されうる。
従来のノズル材料に比較して、本発明の低ぬれ性ノズ
ル材料は、接触角において好ましく少なくとも約20％の
増加、さらに好ましくは接触角において少なくとも約40
％の増加を与え、そして特定の製品に対するいくつかの
状況の下では、接触角において300％以上の増加を与え
うる。絶対的な意味において、経済上、実際上の制約の
制限内において接触角を最大にすることが目的であれ
ば、結果として得られる接触角は、好ましくは、少なく
とも約35゜であり、さらに好ましくは少なくとも約40゜
である。
低いぬれ性を有する表面は必ずしも低い摩擦係数を有
するとは限らず、又は逆もしかりであることは注意すべ
きである。例えば流体製品の表面張力を減少させる観点
から望ましい材料、及び／又は、コーティングは、低い
摩擦係数を生み出さないかもしれない。一方、低い摩擦
係数を生み出す材料、及び／又は、コーティングは、低
いぬれ性の特性を示さないかもしれない。
実際に、表面粗さは、流体の接触角を最大にし、さら
に撥液性を最大にしようとするとき、一つの要素とされ
てきた。Wenzelによって導き出された以下の等式（３）
は、この現象を説明している。
cosΘ＝（γsg−γsl）／γlg×ｒ （３） ここで、ｒ＝a/A＝da/dA１ ａ＝干渉する実際の面積（actual area of interfac
e） Ａ＝幾何学的な干渉の見かけの面積（″apparent″ar
ea of the″geometrical″interface） cosΘのΘ＝90゜における符号変化故に、Θ＜90゜にお
いては、粗さは接触角を減少させ、Θ＞90゜において
は、粗さは接触角を増大させる。このようにして、粗さ
の効果は、流体の特性に依存している。この現象につい
てのさらに詳しい議論は、アール．エヌ．ウェンゼル
（R.N.Wenzel）,Ind.Eng.Chem.,28,988（1936），とア
ール．エヌ．ウェンゼル（R.N.Wenzel）,J.Phys.Colloi
d Chem.,53,1466（1949）．に示されている。
操作において、本発明に係る噴霧システムは、流体製
品の必要量を供給し、噴霧するか、又は手動ポンプ機構
の場合はポンピングストロークは供給過程中に完了す
る。供給圧力が除去されると、いくつかの要因が、ノズ
ルオリフィスへ導かれる通路内に少量の空の空間を生ず
る傾向がある。機械的に作動するポンプにおいては、例
えば、ポンピングストロークが止った瞬間の流体の勢い
は、ポンプ機構からの流体の供給が遮断された後も小量
の流体をオリフィスに存在せしめる。この要因に加え
て、エアロゾルタイプが与える特徴においては、少量の
溶解した高圧ガスが、オリフィス領域の流体性製品から
蒸発し、ノズルオリフィスへの通路内に残留した製品の
濃縮を増加させ体積を減少させるであろう。
次の不使用、及び／又は、供給サイクルの間の期間の
間ノズルインサートの流体をはじく性質が活動し始め、
流体をノズルオリフィスとノズル通路（特にうず巻翼）
から空の空間がノズルに隣接する内側通路を通って追い
返す。これは、ノズルオリフィスとノズルオリフィスに
隣接する重要な通路を実質的に流体がない状態にし、そ
の結果、不使用中に大気にさらされるこれらの表面は、
表面上で残留物を乾燥させ形成させる傾向のある製品の
膜が実質的にない状態になる。このようにして、本発明
の特徴は、従来技術において存在していたノズル詰まり
における困難を除去でないにしても実質的に減少させ
る。
本発明に係る噴霧システムにおける流体の移動は、ノ
ズルアッセンブリーより大きいぬれ性を有するととも
に、より低い程度のぬれ性を有する表面から流体を引き
付ける傾向のある、ぬれ性を減少させたノズルアッセン
ブリーの上流にある通路の存在によって強化されるとま
た信じられている。
本発明に係るノズルアッセンブリーにここで含めるこ
とが好ましい付加的な特徴は、供給圧が除去されたと
き、流体をノズルオリフィスから離れる方向に移動する
ことをさらに強めることである。本発明に係るノズルア
ッセンブリーは、好ましくは供給通路33の断面面積の変
化を、ノズル通路及びノズルオリフィスから流体を除く
ために毛管圧現象（Capillary pressure phenomena）を
利用することに組み込み、流体通路中に含まれる空きス
ペースがノズルアッセンブリーに近接していることを確
実にする。これは、オリフィスを含むノズル及びオリフ
ィスへ導かれる重要な内側通路の領域との連続的な流体
接触を除去することによってノズルインサートの撥流体
性を強化する。そのような連続的な流体接触を排除し、
ノズル自体からの流体の移動を助けることによって、ノ
ズル表面がその低いぬれ性の特色によって流体製品をは
ねつけるとき、ノズル自体へ及びノズル自体から移動す
るはじかれた流体のためのあきスペースが生ずる。
図４と図５は、この現象を図式的に説明している。図
４は２つの異なる断面積を有する流体通路と、例えば流
体の流れが停止した瞬間における通路内に残された一定
量の流体を描いている。90゜以下の接触角を生ずる流体
と表面の組合せによって、全駆動圧は、ｒ′で示される
より大きい半径の通路領域からｒで示されるより小さい
半径の領域の中へ流体に力を加える。全駆動圧は等式
（４）によって定義される： Pcap＝２γcosΘ（1/r−1/r′） （４） ここでPcap＝毛管駆動圧（capillary driving pressur
e） γ＝表面張力 Θ＝接触角 r,r′＝それぞれの位置における通路の半径（＝円筒
状の通路でない場合は水力直径（hydraulic diameter）
の1/2） 90゜以上の接触角を生ずる流体と表面の組合せのために
は、図４と５に示された原理は逆となり、流体はより小
さい半径ｒの領域からより大きい半径ｒ′の領域に向っ
て移動する傾向がある。
同様の原理を用いることによって、ノズルアッセンブ
リーは製品のノズルインサートの重要な部分から離れる
方向に力を加えるように設計することができる。図６と
図７は毛管現象（capillary action）によって流体をノ
ズルインサート40から離れる方向に移動させる傾向の設
計を示している。図６と図７は、外壁45の内表面によっ
て形成される流路の外径の差による環状の供給流路の断
面面積の変化Ｃを描いている。図６と７に描かれている
変化Ｃは、明確化のために誇張しており、製造上の考慮
と流体の特性によってより少なく主張されうることに留
意すべきである。図７は、90゜以下の接触角の場合の図
４と５に従い、形造られており、一方図６は、接触角が
90゜以上の状況のために形造られている。直径の変化
は、例えば外壁45の内表面に形成する型において下をえ
ぐり取ることによって達成されうる。
断面積の変化は、図６に描かれているように急激な場
合もあるし、図７に描かれているように徐々に変化する
場合もある。断面積は、例えば図６及び図７に描くよう
に環状の通路の内径又は内径の変化、又は矩形の通路の
幅又は深さの変化、又は例えば円筒状の通路の直径の変
化によって変化する。
動作において、本発明に係る噴霧システムは、ふたた
び必要な量の流体製品の噴霧と分配のために利用され、
手動駆動ポンプ機構の場合もポンプストロークは分配過
程で完了する。一度供給圧力が解除されると、いくつか
の要因がノズルオリフィスへ導く通路内に少量の空の空
間を生じさせる。機械駆動ポンプにおいては、例えば、
ポンプストローが止まった瞬間の流体の勢いは、ポンプ
機構からの流体の供給が遮断された後に少量の流体をし
てオリフィスから退出させしめる。この要因に加うる
に、エアロゾルタイプの分配機構において、少量の溶解
した高圧ガスがオリフィスの領域で流体製品が蒸発しつ
づけ、ノズルオリフィスへ導く通路内に残留する製品の
体積を減少させ、濃縮を増加させる。
不使用、及び／又は、分配サイクルの間の次に来る期
間の間に、内側流体通路の断面積の変化の毛管現象（ca
pillary function）は、流体をノズル領域から離れる方
向に移動させる。ノズルインサートの流体をはじく性質
が活動し始め、流体を、ノズルオリフィス及びノズル通
路（特にうず巻き翼）から離れる方向へ追払い、空きス
ペースがノズルに隣接するように毛管現象（capillary
action）の下、流体を退ぞかせることによって空けられ
スたペースの中へ内側通路を通って追い返す。これは、
ノズルオリフィス及びノズルオリフィスに隣接する通路
を実質的に流体がない状態にし、その結果、不使用の間
大気にさらされたこれらの表面には、乾燥された残留製
品の膜または層を形成する製品は残されていない。この
様にして、本発明の特徴は、従来技術に存したノズル詰
まりにおける困難性を除くのでないにしてもかなり減少
させる。
本発明に係る噴霧システムにおける流体の移動は、ノ
ズルアッセンブリーより大きいぬれ性を有するととも
に、より低い程度のぬれ性を有する表面から流体を引き
付ける傾向のある、ぬれ性を減少させたノズルアッセン
ブリーの上流にある通路の存在によって強化されるとま
た信じられている。
ノズルインサートそれ自体は、いかなる公知の従来の
方法によって製造されうる。そのインサートの射出成形
は、本発明に有用なノズルインサートを経済的に製造す
る今日において好ましい方法である。ノズルインサート
のぬれ性の制御に関する本発明の利点は、ノズルインサ
ートの主要な又は基本的な材料に組合せられる溶融添加
物（melt additive）の使用を通して得られる。溶融添
加物の使用に替わる手段は、ノズルインサート自体の形
成の後にノズルインサートに適切なコーティングを適用
することである。
噴霧システムの他の構成要素ばかりでく主要なノズル
インサートの材料としては、いかなる商業的に利用しう
る材料が使用されうる。そのような材料は、アセタール
の名前の下に商業的に利用できるポリエチレンやポリオ
キシメチレン（POM）のようなプラスチック材料を含
む。一般的に好ましい成形特性、低サイクルタイム、硬
さ、寸法安定性からすると、アセタールが主要なノズル
インサート材料として今日好まれる。
ノズルインサートがアセタールのようなプラスチック
樹脂から射出成形されるような今日の好まれる形態のた
めに、ノズルインサートのぬれ性を制御する好ましい方
法は、樹脂に溶融添加物を混合することである。そのよ
うな溶融添加物は、例えば、シリコーン、ディポンから
テフロンの商標で使用可能なポリテトラフルオロエチレ
ン（PTFE）又は他のフッ素化合物を含みうる。シリコー
ンは、好ましいアセタール樹脂材料との使用のために今
日好まれている。使用される溶融添加物の濃度は、基本
的なノズルインサート材料の特性と流体製品の性質に高
く依存しており、また例えばノズル材料の表面処理は既
に議論したように接触角に強い影響を与えうるし、より
小さい断面積の通路は、より大きい通路より、与えられ
た製品に対してより強い毛管現象を示す傾向がある。
一般的な製品系列のためには、本発明の利益を得るた
めの充分に低いぬれ特性を達成するには、少なくとも40
゜が好ましくはそれ以上の接触角を得ることが望まし
い。材料のぬれ性を減少させるための溶融添加物（melt
additive）の使用に関しては、溶融添加物（melt addi
tive）の濃度は、（添加物が材料のより少ない構成要素
であるように）約0.1重量％と約50重量％との間である
ことが好ましく、さらに好ましくは約0.5重量％と約20
重量％との間であり、さらに好ましくは約１重量％と５
重量％との間であり、特定の材料に対しては今日では約
２重量％が好ましい。
ぬれ性制御材料溶融添加物の与えられた濃度の利点
は、成形されたノズルインサートの表面に対する添加材
料のブルーミング（blooming）を利用することを通して
好ましくは最大となる。この現象は、成型時の溶融添加
材料がノズルインサートを通して均一に分散していくと
き起こり、成形後においては、濃度勾配が表面において
より高濃度であり、中心部付近においてより低濃度であ
るようにインサート表面に向って移動する傾向がある。
ブルーミングは、平衡状態が成形材料の構成に依存する
特定の濃度勾配に到達するまで続く。例えばシリコーン
／アセタール樹脂が成型されたノズルインサートに関し
ては、シリコーン分子は、お互いの引力の方がアセター
ルへの引力より大きい傾向がある。それらは、自身を成
型部品の表面に向かわせ、そしてお互いの方向へ向かわ
せる。
ブルーミングは、ノズルインサートが成形された後に
昇温状態にさらされることによって加速されうるが、単
にインサートを一定期間典型的な室温に保持するだけ
で、しばしば満足できる結果が得られる。“ブルーミン
グ時間”（blooming time）は、もちろん、例えばノズ
ルの基本材料、溶融添加材料、要求濃度勾配等の要素に
依存している。
代りの方法としては、ノズルインサートを従来の方法
で形成し、ノズルインサートの表面に適切な表面コーテ
ィングを施すことがある。適切なコーティング材料は、
溶融添加物について上述した物、すなわち、シリコン、
テフロン（登録商標）、他のフッ化化合物ばかりでな
く、他の例えばろうや長鎖脂肪酸などの材質を含む。
本発明の改良された噴霧器ノズルは、広い範囲の流体
製品に使用可能で、特に薄膜を形成する性質（この性質
は蒸発後乾燥された残存製品の薄膜又は層を形成する傾
向がある）を有する流体製品にとって特に有効である。
そのような製品の例としては、ヘアスプレー、硬化表面
クリーナー、前処理剤、香水、のどスプレー、スプレー
のり、自動車用品が含まれる。今日興味ある特定の製品
は、ヘアスタイリング製品の分野にある。
ここで参照した接触角は、従来の方法を用いたRame−
Hart,Inc製のModel100−00Goniometer（測角器）によっ
て測定された実験的測定値に基づくものである。他の適
切な測定器と実験方法の使用は、特定の表面の流体の接
触角の測定について満足すべき結果をもたらしている。
図面は、本発明における使用のための圧力うず巻き噴
霧器を描いているが、本発明の原理は、例えばインピン
ジメント（impingement）タイプノズルやうず巻き室と
流体流の衝突とを組合せたハイブリッドノズルを含む他
のノズル形状にも適用しうることは理解されるべきであ
る。単一の形状又はそれとは異なる形状のマルチプルノ
ズル、及び／又は、噴霧器アッセンブリーを組合せた分
配噴霧システムは、本発明の原理を包含しうる。
ノズルアッセンブリーを作動させる圧力流体源は、例
えば、加圧エアロゾルタイプ容器（例えば、加圧が流体
に溶解しうる高圧ガスによって行なわれるようなも
の）、駆動ポンプシステムを有するある種の大型貯蔵室
を含む連続加圧供給システム、手動作動ポンプ機構のよ
うに多くの形態をとりうる。本発明は、断続的に使用さ
れ、従ってノズルオリフィスや内側通路に積層された製
品のフィルムを生じさせる機会の多い不使用期間をしば
しば経験する噴霧システムに用いられて特に有用なもの
と信じられている。
さらに、前述の議論の多くは、機能的なノズル形状は
ノズル“インサート”に含まれるという筋書に焦点があ
てられていたが、例えばノズルがアクチュエーターの一
部として成形されるか、又は他の構造部材の一部である
他の形状に対しても、本発明の有用性は適用されうるこ
とは、当業者にとって明らかである。ノズル形状の他の
バリエーションは、内側通路の全部又は一部が例えば図
面に描かれた柱のように、ノズルインサートそれ自体の
うしろのもう一つの構成要素の一部として形成されてい
るような場合も含みうる。
本発明に係る噴霧器アッセンブリーの性能をさらに強
化するには、ノズルインサートが通路に片側又は一部の
みを形成するような場合、通路の全ての側が同じぬれ特
性を有するように嵌合部（すなわちアクチュエーターハ
ウジング等）のぬれ性を減少させるのが望ましい。
本発明の特定の態様について説明し、記述してきた
が、当業者にとっては、本発明の精神及び要旨から離れ
ることなく種々の変更、修正が可能であることは明らか
であろう。例えば、製品の構成、分配器全体のサイズ及
び形、適用／分配表面のサイズ及び形、寸法、比率、間
隔、ノズル要素の公差、製造方法、使用材質、それらの
濃度は、特定の適用に合うように全て適合させることが
できる。添付クレームにおいて、本発明の要旨内のその
ような全ての修正を含むことが意図されている。
例 本発明に係る低ぬれ性を有するノズルインサートの典
型的な態様は、以下のようなヘアスタイリング成分のた
めに準備された（全て重量パーセント）:4％のシリコー
ングラフテッドポリマー（Silicone Grafted Polymer）
（60％の第３ブチルアクリレート（ｔ−butyl acrylat
e）/20％のアクリル酸（acrylic acid）/20％のシリコ
ーンマクロマー（silicone macromer）（約10000のシリ
コーンマクロマーの重量平均分子量）を含み、約150000
の重量平均分子量を有する）、３％のイソドデカン（Is
ododecane）（アメリカ合衆国、ニュージャージー州、
サウスプレーンフィールド（South Plainfield）のプレ
スパース社（Presperse,Inc.,）のパーメシール（PERME
THYL）99A）、0.20％のアセチルトリエチルクエン酸塩
（acetyl triethyl citrate）（アメリカ合衆国、ノー
スキャロライナ州、グリーンスボロー（Greensboro）の
モフレックス社（Morflex,Inc.,）のシトロフレックス
（CITROFLEX）Ａ−２）、0.40％の水酸化カリウム、0.1
0％の香料、16％の水、そして75.3％のエチルアルコー
ル（SDA40（100％エチルアルコール））。この製品は、
最初にエチルアルコールとともに、ポリマープレミック
スを準備し、（45％水溶液として加えられた）水酸カリ
ウムとともにそのポリマーを中和し、そして順次混合
物、水、イソドデカン、可塑剤（plasticizer）、香料
を加えることによって準備された。
この典型的な態様に従うと、手動作動ポンプ機構を有
する噴霧器アッセンブリーにおける使用のための図１及
び２に描かれた形状を有するノズルインサートは、約98
重量％のアセタールと溶融添加物としての約２重量％の
シリコーンとを有する低ぬれ性材料から成形された。ノ
ズルインサートは、幅0.010″、深さ0.015″の寸法と直
角の断面を有する３つのうず巻き翼を有した。オリフィ
ス42の出口は、直径0.013″であった。ノズルインサー
トは、従来の射出成型技術、方法、条件を用いて成形さ
れた。この材料の“プラック”（円板）は、上述した製
品との接触角を測定するために同様に成形され、測定さ
れた接触角は、100％アセタール樹脂（ノズル材料とし
て今日の工業の標準）のプラックがたった32゜の接触角
しか与えないのに対して、46゜であった。結果として、
接触角は約44％増加した。
ノズルインサートは、雰囲気温度において１週間のブ
ルーミング期間にさらされ、それは、ここに記述された
特定のヘアスタイリング製品に対して、満足すべき結果
を生じた。このノズルインサートは、記述された低ぬれ
性材料から成形された場合、同一形状のアセタール製の
ノズルインサートに比較すると、詰まり傾向を減少させ
ることを示した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ルンド，マーク トーマス アメリカ合衆国オハイオ州、ウェスト、 チェスター、ボドフォード、ロード、 9361 (56)参考文献 特開 昭57−122956（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−20055（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−65564（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−55739（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−113460（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−46956（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−79567（ＪＰ，Ｕ) 特表 昭62−502248（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B05B 1/00

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】薄膜を形成する性質を有する流体製品を分
    配し、噴霧する噴霧システムであって、前記流体製品を
    噴霧するノズルを有し、このノズルは、オリフィスと、
    このオリフィスへ導かれる内側流体通路とを有し、低ぬ
    れ性材料から形成されたものである噴霧システムにおい
    て、 前記低ぬれ性材料は、分配動作が終了したときに、前記
    オリフィスと前記内側流体通路が前記流体製品をはじ
    き、薄膜の形成とノズル詰まりを防止するように前記流
    体製品に対する前記基本材料のぬれ性を減少させるため
    に、基本材料と、ぬれ性減少材とを備え、前記ぬれ性減
    少材は前記基本材料に混合される溶融添加物を有してい
    ることを特徴とする。
  2. 【請求項２】請求項１に係る噴霧システムであって、前
    記基本材料は、好ましくはポリオキシメチレン（polyox
    ymethylene）を備えることを特徴としている。
  3. 【請求項３】請求項２に係る噴霧システムであって、前
    記溶融添加物は、前記低ぬれ性材料の0.1重量％から50
    重量％、好ましくは、２重量％を備えることを特徴とし
    ている。
  4. 【請求項４】請求項２又は請求項３に係る噴霧システム
    であって、前記溶融添加物はシリコーンを備えることを
    特徴としている。
  5. 【請求項５】薄膜を形成する性質を有する流体製品を分
    配し、噴霧する噴霧システムであって、前記流体製品を
    噴霧するノズルを有し、このノズルは、オリフィスと、
    このオリフィスへ導かれる内側流体通路とを有し、低ぬ
    れ性材料から形成されたものである噴霧システムにおい
    て、 前記ぬれ性材料は、分配動作が終了したときに、前記オ
    リフィスと前記内側流体通路が前記流体製品をはじき、
    薄膜の形成とノズル詰まりを防止するように前記流体製
    品に対する前記基本材料のぬれ性を減少させるために、
    シリコンのぬれ性減少材に混合されるポリオキシメチレ
    ンの基本材料を備えていることを特徴とする。
  6. 【請求項６】請求項１ないし５のいずれかに係る噴霧シ
    ステムであって、前記噴霧システムはアクチュエータア
    ッセンブリを含み、前記ノズルは好ましくは前記アクチ
    ュエータアッセンブリの開口に挿入されるノズルインサ
    ートを備え、前記ノズルインサートは、好ましくは圧力
    うず巻き噴霧ノスルを備えていることを特徴としてい
    る。
  7. 【請求項７】請求項１ないし６のいずれかに係る噴霧シ
    ステムであって、前記噴霧システムは、前記流体製品の
    間欠的な源を含み、前記間欠的な源は好ましくは、手動
    動作ポンプ機構を備えていることを特徴としている。
  8. 【請求項８】請求項１ないし７のいずれかに係る噴霧シ
    ステムであって、前記低ぬれ性材料は、前記流体製品に
    対して少なくとも40゜の接触角を生ずることを特徴とし
    ている。
  9. 【請求項９】請求項１ないし８のいずれかに係る噴霧シ
    ステムであって、 前記内側流体通路は、前記分配動作が終了して薄膜の形
    成と前記ノズルの詰まりを防止するとき、前記内側流体
    通路内における前記流体製品に対する毛管現象が、前記
    流体製品を前記オリフィスから離れる方向に引っぱるよ
    うな前記ノズル内の断面積の変化を含むことを特徴とす
    る。
JP50387496A 1994-07-01 1995-06-12 改良詰まり防止噴霧器用ノズル Expired - Lifetime JP3532211B2 (ja)

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US08/265,311 1994-07-01
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