JP6859318B2 - 製品計量装置 - Google Patents

Description

本開示は、製品計量装置に関する。当該装置は、計量装置に対して移動できる表面を覆う流動性の製品の深さを、エアカーテンを表面に向けることで調整し又は均すものである。本発明は、かかる計量装置を組み入れた、表面被覆システムにも関する。

エアナイフとも呼ばれることもある、エアカーテンを生み出すために使用される装置は一般に、圧縮空気源に接続されたチャンバを含み、当該チャンバから細長い開口部を通って周囲雰囲気に空気が放出される。エアカーテンは、当該エアカーテンに対して移動する表面に向けられ、エアカーテン中の空気は通常、表面に対して直交する方向に進む。エアカーテンを様々な目的に、役立てることができる。当該目的は、表面を乾燥させ、デブリを吹き飛ばし、材料をコンベアの表面上に留め、ある厚さの塗布液体層を取り除き又は塗布液体層の厚さを制御し、及び粒子を大きさごとに分離する等である。

かかるエアカーテンは一般に出口気流量が多く、これにより圧縮空気が向く表面に対して高い衝撃を生み出す。

本明細書において、第１の態様によれば、製品計量装置であり、製品計量装置は、製品計量装置は、エアカーテンを製品計量装置に対して移動可能な表面に向けることで、表面を覆う流動性の製品の深さを調整し又は製品を均し、製品計量装置は、内部チャンバを有する本体と、チャンバをガスの供給源に超過雰囲気圧力下で接続する入り口と、チャンバと連通し、口元を有する開口部と、を含み、ガスがチャンバから口元を通って表面に向かって放出されてエアカーテンを形成し、多孔性又は網目状の流れ調整膜が、製品計量装置の本体に固定され又は製品計量装置の本体と一体に形成され、製品計量装置の本体が開口部の口元を通って放出されるガスの通路に位置する、製品計量装置が提案される。

本明細書において用語「流動性の製品」を用いて、液体製品及び流動性固体製品（例えば粉末又は他の粒子材料）の両方を包含する。

本明細書で用いられる用語「開口部」は、一本溝及び一連の穴の両方を含むことを意図し、一本溝又は一連の穴を通って空気のカーテンを放出できる。開口部の最外部を、開口部の口元と呼ぶ。開口部又は開口部の口元は、対向する表面に適合可能な任意の形状を有することができる。例えば、細長い四辺形、若しくは曲線又は他の任意の閉じた図形若しくは開いた図形の形を想定することができ、開口部の口元を、放出されたガスが向かう向かい側の表面から実質的に等距離にできる。対向する表面を平板若しくは円柱状とすることができ、又は使用目的に対して有利となり得る任意の形状を想定することができる。

本開示において、当業者がしばしば使用するように、特定の用語を「空気」に関連して使用するが、かかる製品計量装置を他の気体とともに動作させることができるとともに、例えば開口部の口元を通る任意の他の圧縮気体を放出することで「エアカーテン」を形成できる。したがって、用語「空気」を限定的な用語として解釈する必要はない。

従来の（流れ調整膜を持たない）エアナイフを用いるときに、空気出口と、空気出口に対向する表面との間の小さな隙間により、当該隙間の圧力を比較的に高くチャンバ内の圧力と類似させて維持できる。雰囲気圧力との平衡を横方向で、主として表面の移動方向に逆らう方向に生み出される流量によって達成する。かかる非接触エアナイフは一般に、比較的高い圧力下で、表面の動きに沿う方向に大きな流量で動作する。

いくつかの用途に対して、空気が向かう対象が何であっても、当該対象の表面への衝撃気流速度を制御する必要がある。例えば、強すぎる衝撃気流又は速度は、対向する表面を変え又は損傷させるおそれがある。一方で、低すぎる出口気流又は速度は、その利用目的に対するエアナイフの有効性を妨害し、及び／又は表面に対する距離を狭くし、出口と衝撃との間の速度を更に失わせる必要がある場合がある。しかしながら、従来のエアナイフに関して、当業者は、かかる装置を用いた場合に、現実的な工学の検討に対して、特定の隙間下のかかる狭小化が現実的ではないことを容易に理解する。製品計量装置と製品計量装置の対象表面との間の所望の距離が、利用目的によって変わることがあるが、従来のエアナイフが約６ミリメートルよりも近くに位置付けられることはめったにない。

本明細書で提案する製品計量装置は、従来の製品計量装置とは、開口部の口元を覆う（かつ部分的に隠す）膜が存在する点で相違する。膜は、気流の通路の流れ制限をもたらし、開口部の口元とコンベアの対向する表面との間の隙間における圧力を減少させることなく、気体の流れの流量を減少させる。言い換えれば、所与の内圧Pi（すなわち内部チャンバの圧力）に対して、従来の製品計量装置では、Piと開口部の下流の雰囲気圧力との間で比較的高い圧力降下が起こり、比較的高い流量を発生する一方、膜を開口部に取り付けることで、開口部の下流の圧力降下が比較的小さくなり、付随して膜を持たない同様の基準装置と比較して流量が劇的に減少する。以下より詳細に説明しようとする適切な膜を、流れ調整膜と呼ぶこともできる。

本発明のいくつかの実施形態では、温度が２５℃であり、ガスが空気であり、製品計量装置と表面との間の距離が実質的に無限大である外界状態において、流れ調整膜がチャンバに対して最小背圧を発生させ、圧力差ΔP-amが少なくとも０．２バール、少なくとも０．４バール、少なくとも０．７バール、少なくとも１バール、少なくとも１．５バール、少なくとも２バール、少なくとも３バール、少なくとも５バール、少なくとも１０バール又は少なくとも２０バールであるように、流れ調整膜が設計されて構成され、圧力差ΔP-amは、 ΔP-am ＝ Pchamber-am − Pambient と定義され、ここでPchamber-amはチャンバの圧力であり、Pambientは周囲圧力である。本明細書において、用語「最小背圧」は、膜を通して任意の気体を流すのに必要な、膜をわたる最小圧力差に当てはまる。

膜が存在することでチャンバの圧力まで達するという相違点による、流れ調整膜の流れ抵抗を特徴とすることもできる。いくつかの実施形態では、製品計量装置が外界状態であり、調整膜が製品計量装置から分離されている状態で、無膜圧力差ΔPmlが、 ΔPml ＝ Pchamber-ml − Pambient と定義されるとともに、圧力差比RΔPが、 RΔP ＝ΔP-am / ΔPml と定義され、ここでPchamber-mlは膜がない場合のチャンバの背圧であり、圧力差比が少なくとも７、少なくとも１０、少なくとも１５、少なくとも２０、少なくとも３０、少なくとも５０又は少なくとも１００である。

エアカーテンが向かう表面からの距離が、一般的に数ミリメートルとなるように配置される、従来のエアナイフと対照的に、流れ調整膜の使用により、開口部の口元と表面との間の距離を４ミリメートル未満、又は２ミリメートル未満、又は１ミリメートル未満、又は０．５ミリメートル未満とすることができる。

本開示のいくつかの実施形態では、エアカーテンが実質的に乱れなく製品計量装置と表面との間の隙間を流れて、製品計量装置の下流側で表面を覆う製品の深さを一様とする。いくつかの実施形態では、このように一様な製品の被覆により、被覆の深さの変動を被覆の平均深さの１０パーセント未満、又は５パーセント未満、又は２パーセント未満、又は１パーセント未満とすることができる。このような被覆の深さを、表面上の製品の被覆厚さを決定できる適切な器具類によって測定することができる。適切な被覆深さに依拠して、適切な測定技術は、顕微鏡、又は適切な寸法の範囲において所望の正確さ及び精度を有する、他の任意の厚さ測定計器を伴うことができる。一般的にこのような測定を、対象表面の幅及び長さに沿った多数（例えば少なくとも１０）の位置で繰り返し、測定の平均値を計算して、特定の製品の被覆の平均深さを定める。

新たな従来のエアナイフでは一般に、プレナムチャンバ又は開口部の特定の設計によって放出できる流量効率を向上しようと開発者が努めていることが報告されており、本教示に従う製品計量装置はこのような効果を維持しようとしている。

動作のセッティングにおいて、製品計量装置を対象表面から所定の距離に固定する。計量装置を使用することで変位可能な材料（例えば液体又は流動性の固体）が一般に（例えばコンベアの）対向面上に非常に薄い層を形成するときには、あらゆる実用的な目的のために、対象表面が対向面自体となる。製品計量装置の開口部は一般に、対向面の移動方向と直交する方向に延びる。膜の外表面と対象表面との間の、衝突対向面に直交する方向の距離を、装着間隔と呼ぶことができる。いくつかの実施形態では、装着間隔は約２．０ミリメートル未満、１．５ミリメートル未満又は１．０ミリメートル未満である。装着隙間を９００マイクロメートル以下、８００マイクロメートル以下、７００マイクロメートル以下、６００マイクロメートル以下、５００マイクロメートル以下、４００マイクロメートル以下又は３００マイクロメートル以下の狭さとすることができ、装着隙間は任意に少なくとも５０マイクロメートル又は少なくとも１００マイクロメートルである。特定の実施形態では、装着隙間は、２００マイクロメートルから１２００マイクロメートルの範囲内であり、又は０．５ミリメートルから１．０ミリメートルの範囲内である。

かかる独創的な製品計量装置は、特に、固体粒子を寸法で分類するために、表面を乾燥材料で（例えば粒子の薄層で又は粒子の単分子層で）、圧倒的に過剰な材料（乾燥していても液体形態であっても）を製品計量装置の上流の区域に閉じ込めた製品計量装置に対向する表面に、塗布される液体の厚さを制御して覆うときにより効率的であると認められた。

本開示の第２の態様によれば、表面に流動性の製品の一様な被覆を施すシステムであり、システムにおいて、過剰な製品が表面に配置され、表面を製品計量装置の下に移動させて、エアカーテンを表面に向けて製品を表面上に一様に広げて所望の被覆深さを達成し、製品計量装置は、内部チャンバを有する本体と、チャンバをガスの供給源に超過雰囲気圧力下で接続する入り口と、チャンバと連通し、口元を有する開口部と、を含み、ガスがチャンバから口元を通って表面に向かって放出されてエアカーテンを形成し、多孔性又は網目状の流れ調整膜が、製品計量装置の本体に固定され又は製品計量装置の本体と一体に形成され、開口部の口元を通って放出されるガスの通路に位置する、システムが提案される。

本開示の第３の態様によれば、上述した製品計量装置又はシステムに依拠し、表面に流動性の製品を一様に塗布する方法が提案される。

製品計量装置の斜視図である。 図１に示す製品計量装置の部分断面図である。 従来の製品計量装置の放出開口部の口元を模式的に示す図である。 図３に類似する図であり、図１及び図２の製品計量装置の放出開口部の口元を示す図である。

添付図面を参照して、例示としての実施形態をこれから説明する。

裏付けとしての説明は、図面とともに、本開示の教示を実施可能な方法を当業者に対して明らかにする。図面は例示的検討を目的とするものであり、実施形態の構造の細部を、本開示の原理を理解するのに必要な程度を超えて詳細に示す意図はない。明瞭化し単純化するために、図面で図示されるものが縮尺通りに描かれないことがある。

図１及び図２に表す製品計量装置は、内部チャンバ１２を画定する細長い管状本体１０を含む。本体１０は、コンベアの表面２０（図３及び図４に表す）の上に支持ブラケット１４によって取り付けられる。一般に、管状本体の長さはコンベアの幅に応じ、本体の長手は相対移動方向に対して直交する。超過雰囲気圧力の空気が、コンプレッサ又はブロワ等の適切な供給源から、本体１０の一端に又は一端付近に存在する入口（図示せず）を通って、チャンバ１２内に入る。代わりに、本体の中央に配置された入口によって、及び／又は本体に沿って配置された２つ以上の入口によって、気体をチャンバ内に導入することができる。

チャンバ内の圧力を、最高10,000 kPaとし、最高2,000 kPaとし、又は最高1,000 kPaとすることができる。チャンバ内の圧力は一般に、200 kPaから1,000 kPaの間、又は200 kPaから800 kPaの間である。図２の面に直交する方向に延びる放出開口部１６は、圧縮空気をチャンバ１２から流出させて、エアカーテンを生み出す。

図１及び図２の製品計量装置は、従来のエアナイフとは、本体１０の外表面に多孔性又は網目状の流れ調整膜１８が固定されて開口部１６の口元を覆う点で異なる。膜１８を本体１０に取り付ける方法は決定的ではなく、三次元印刷を使用することで膜を本体１０と一体に形成することさえもできる。本図面において、製品計量装置の開口部を細長い線として図示したが、かかる形状を限定として解釈する必要はない。細長い線は、特定の用途に好適である場合に、所期の効果を得るのに適した任意の幅を持ち得る。一実施形態では、開口部は0.1−2.5ミリメートルの範囲又は0.5−2.0ミリメートルの範囲の幅の細長い形状を有する。

膜が網目状である場合、膜を、不通気性であるが気体（例えば空気）が通過する微細穴が形成された、有機材料又は無機材料（例えばプラスチック材料、セラミック、シリカ、金属又はこれらの組み合わせ）で形成することができる。したがって、膜を、かかる任意の材料（例えば無機金属又は有機プラスチックポリマー）の有孔シート、又はかかる任意の材料（例えばガラス、金属又はプラスチック繊維）の織布若しくは不織布のメッシュとすることができる。膜が多孔性の場合、膜の構造自体が、気体を通過させるミクロ孔（しばしば「オープンセル」とも呼ばれる）を有し得る。

有機プラスチックポリマー、無機材料又は両方の種類の混合物でできている膜が既知であり、様々な流動様相で市販されている。エチレン−酢酸ビニル（ＥＶＡ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン（ＰＵ又はＴＰＵ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）及び超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）の少なくとも１つを含む、様々な熱可塑性プラスチック材料製の多孔性のプラスチック膜を製造することができる。例えばいくつか挙げると、ＰＥ／ＰＥＴ、ＰＥ／ＰＰ及びＰＣ／ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）で共重合体を製造することができる。

無機膜をセラミックス（例えば酸化アルミニウム、炭化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、又はホウケイ酸ガラス等のガラス状材料）で製造することができる。また無機多孔性膜を、アルミニウム、ニッケル及びチタン等の金属又はこれらの酸化物、及び合金（例えば青銅合金、ニッケル合金及びステンレス鋼）で製造することができる。

膜を無機材料と有機材料との混合物で製造することもできる。このことには、材料それぞれが（例えば一方の材料が他方の材料を支持する）膜の別個の層を構成するかどうか、及び／又は材料すべてが一緒に膜を形成するかどうかは関係しない。かかる複合膜は例えば、プラスチックポリマー及び金属並びに／又はガラス繊維を含むことができる。

容易に理解されるように、本教示に従う製品計量装置に役立ち得る膜の様々な化学的種類及び物理構造は、様々な表面特性（いくつか挙げると親水性又は疎水性及び平滑度又は粗さ）をもたらすことができる。かかる特性に関する情報は一般に膜の供給者によって提供されるが、標準的な方法によって容易に評価され得る。加圧気体の所望の流量及び流れパターンに対応している限り、流れ調整膜のかかる任意の特性が許容できる。流れパターンはさらに、膜と、製品計量装置が向けられる表面（固体又は液体である）との間の間隔に依存する。任意の膜の、特定の目的に対する適合性を、当業者による通例の実験によって確立することができる。

表面の方向では非接触形態で動作するが、膜はある場合には、液体又は他の材料と接触し、製品計量装置によって、開口部１６の口元の領域ではないが上流側に拘束され得る。例えば、製品計量装置が液体で覆われたコンベアに向いて、製品計量装置の下を通過した後の、コンベアを覆う液体皮膜の厚さを制御する場合に、製品計量装置の口元の上流で生み出される液体のダムの高さは、気流によって液体が製品計量装置の口元に接触することが妨げられていても、液体が製品計量装置の本体の側面に接触するのに十分であり得る。かかる状況では、膜が、任意に接触するかかる液体又は材料に関して、化学的に不活性であり耐化学性であることが更に望ましい。

チャンバ内の上流ガス圧力及び／又は開口部の口元における所望の流量によって、膜は変化することができ、他の事項の中で例えば、様々な厚さ（例えば最大１ミリメートル）及び／又は微細孔及び／又はメッシュ密度及び／又はミクロ孔を有することができる。望ましくは、すべての開口部の位置に沿って本質的に同じ流量とするために、ガスに膜を横断させる通路又は隙間を、口元の区域にわたって実質的に均一とするべきである。有利には、かかる孔又は通路は、経時的に実質的に一定の構造を有する。膜（及び膜の穴又はマイクロ孔）の構造安定性は、製品計量装置の寿命を延長することができ、及び／又は膜の交換の必要性を減少させることができる。気体の流量が均一でなくなり、所定の上流圧力負荷下で制御可能でなくなると、膜又は製品計量装置が適さなくなり、ひいては寿命に達したと考えられるであろう。

本教示に関して適切な、膜の微細孔又はメッシュ開口又はマイクロ孔の適切な直径は、１００マイクロメートル（μm）以下、典型的には５０マイクロメートル以下又は３０マイクロメートル以下、一般的には２０マイクロメートル以下、又は１０マイクロメートル以下、又は８マイクロメートル以下、又は６マイクロメートル以下、又は４マイクロメートル以下、又は２マイクロメートル以下であり、１マイクロメートル以下さえもある。しかしながら、膜の流量に対する抵抗が過大とならないようにするため、及び／又はチャンバ内の気体圧力をより高くする必要がないようにするため、かかる穴、開口又はマイクロ孔が小さすぎないようにする必要がある。したがって、適切な膜は一般に、少なくとも１ナノメートル、少なくとも１０ナノメートル、少なくとも１００ナノメートル、又は少なくとも２００ナノメートルの通路を含む。１００ナノメートルから１０マイクロメートルの範囲の直径が、又は１マイクロメートルから１０マイクロメートルの範囲の直径でさえも、適切となり得る。

言及するように、膜の微細孔又はメッシュ開口又はマイクロ孔の寸法は、膜のチャンバ上流で形成される気体圧力と、膜の下流の気体流量との間の関係に影響を及ぼすことがある。一般に、液体を移し又は均すために使用される場合には、圧力をより高めて粘性を増加させることが必要になり、液体を移し又は均すために使用される場合には、圧力をより高めて粒子の大きさを小さくすることが必要になる。

上述した通路の寸法の検討に加えて、膜の機械的特性及び製品計量装置の形状の両方が、その耐用圧力及び／又は結果として生じる流量に影響を及ぼし得る。種々の膜が、種々の所望の効果に関して適切となり得る。例えば、製品計量装置を使用して液体を均す場合、より厚い液体層の形成には、同じ液体でより薄い層を形成するのと比較して、より低い圧力を必要とするであろう。様々な粘性の液体は、異なる膜を受け入れることができ、又は異なる膜を要求することがある。

一実施形態では、膜が、耐圧非膨潤性マイクロ孔膜で形成される。当該膜は、直径が５０マイクロメートル未満、４０マイクロメートル未満、３０マイクロメートル未満、又は２０マイクロメートル未満のマイクロ孔を有し、有利には、孔のおおよその直径は約１マイクロメートルから１０マイクロメートルの範囲内である。この文脈において、用語「孔」を、任意の形状（例えばヘビ状）の空洞を含むように理解する必要がある。少なくともいくつかの用途において、膜の好ましい特性は、耐摩耗性、耐引裂性、耐溶剤性、疎水性、防水性及び通気性であろう。膜のガス透過率を低くするべきであり、言い換えれば、膜は大きな流れ抵抗を発揮するべきである。多孔性の膜を、当該膜が含み得る空所の比率によって定めることができる。少なくとも４０パーセント、少なくとも５０パーセント、少なくとも６０パーセント、又は少なくとも７０パーセントの気孔率を有する膜を適切とすることができる。最大気孔率は、膜を形成する特定の材料に依存し得る。当該材料により、膜は全体的に良好な機械的特性を維持しつつ、より高い気孔率と両立できるより強い引っ張り強さを有する。いくつかの実施形態では、気孔率は、特定の材料がある気体圧力下で発揮できる流れ抵抗に依拠して、９５パーセント、９０パーセント又は８５パーセントを超えるべきではない。一実施形態では、膜の気孔率は、６０−９０パーセントの範囲内又は７５−８５パーセントの範囲内である。

膜を、例えば英国のPIL Membranes Limitedが供給するPermair（登録商標） Base Foilとすることができる。膜の材料をポリウレタンとすることができる。膜は、実質的に均一とすべきであり、ピンホール、かすれ、及び局所的に膜の効能に影響を及ぼし得る任意のかかる欠陥がないようにするべきである。膜がマイクロ多孔性であるときに、張力がかかった膜における必要な膜厚は実際には、対象位置の具体的な密度及び空洞の形状に依拠するであろう。

いくつかの実施形態では、膜厚を３００−６００マイクロメートルの範囲内とすることができ、好ましくは３００−４５０マイクロメートルの範囲内とすることができる。膜の表面重量は、膜の厚さに加えて、膜を形成する材料、膜の密度及び「気孔率」のレベル、又は単位面積あたりの微細孔の数／大きさに依拠し得る。比較的低密度の材料（例えばプラスチック材料）及び当該材料でできている気孔率が比較的高い膜に関して、膜の表面重量を、１００ g/m²までの低さとすることができ、又は更に低くすることができる。比較的高密度の材料（例えば金属又は合金）及び当該材料でできている気孔率が比較的低い膜に関して、膜の表面重量を、より高い大きさのオーダーまで高くすることができる。かかる膜の表面重量を、最大約１２００ g/m²、１０００ g/m²、８００ g/m²若しくは６００ g/m²とすることができ、又は最大約４００ g/m²とすることさえもできる。膜の表面重量を適切に、１００−３００ g/m²の範囲内、１００−２００ g/m²の範囲内又は１４０−１８０ g/m²の範囲内とすることができる。供給者が気孔率を提示しない場合に、気孔率を推定するのに膜の密度を役立てることができる。膜を形成する材料によって、膜の密度を約０．３ g/m³（約７５パーセントの気孔率を有するプラスチック材料でできている膜に関する）から、最大８ g/m³（約４０−５０パーセントの気孔率を有するセラミック材料でできている膜に関する）又は最大４−５ g/m³（金属又は合金でできている膜に関する）の範囲内とすることができる。一実施形態では、膜の密度を０．３３−０．３８ g/m³の範囲内とする。好ましくは膜の収縮を８パーセント以下とするべきである。

膜の流れ抵抗を、例えばチャンバ１２内の圧力が約1,000 kPaで、２リットル／分／mm² の流量を可能とするようにできる。膜及び動作条件を、最大５リットル／分／mm² 又は最大３リットル／分／mm²の流量をもたらすように選択することができ、最大約１リットル／分／mm² の流量をもたらすように選択することさえできる。製品計量装置を、所望の効果を得るために十分な任意の流量（一般には少なくとも０．０１リットル／分／mm² 又は少なくとも０．１リットル／分／mm²）で動作させることができる。膜を不可逆的に変形させない任意の流量が許容される。

膜を、型で（すなわちダイとカウンタダイとの間で）、予備成形することができる。ダイは実質的に、放出開口部１６の口元における本体１０の形状を有する。膜を型内で、膜の組成及び構造に適合する条件下で、適切に制御された任意の方法で押圧して、膜を型の形状に維持することができる。例えば、本明細書で例示するプラスチック膜（Permair（登録商標）Base Foil）を、型内で、１２０−１３０℃の熱処理を施している間に、１−２時間押圧してダイの形状に維持する。種々の膜に対して、当該膜の性能に悪影響を及ぼさないような実施条件である限り、様々な圧縮力、継続時間及び温度が適切となり得る。その後、処理された膜を、製品計量装置の本体に、機械的に又は接着剤によって取り付けることができる。

あるいは、製品計量装置の本体をダイとして使用することができ、膜の変形が「その位置で」起きる。熱処理により、膜の機械的特性の制御を改善でき、ノズル出口において流量低減をより良く制御できる。図４に見られるように、膜にわたって圧力差を作用させた状態で、膜１８を少し引き伸ばし、膜１８を開口部１６の口元からわずかに離すことができる。製品計量装置の本体の外表面に膜を接触させながら、膜に熱を与えることで、開口部を包囲する膜の「伸展性」を変えて、開口部に対向する膜の伸展性の制御が改善されると考えられる。

例えば、膜を、ダイとしての製品計量装置の本体に付着させながら、適切な型で形成することができる。製品計量装置、接着剤又は膜が型の壁に意図せず付着しないようにする薄板と、型とを一列に並べることができる。ホットメルト接着剤の箔のストライプを、製品計量装置に挿入するにあたり、開口部に隣接する、製品計量装置の口元の表面を覆うように位置付ける。その後型を加熱して（例えば１３０−１４０℃で１−２時間）、接着剤の箔を製品計量装置に付着させる。型から薄い保護板を取ることができる。型に所望の膜を挿入する前に、開口部の区域から接着剤を慎重に取り除く。その後、既に加工された製品計量装置によって所望の膜を形成し、接着剤の区域を支えて、膜が所望の形状をとったまま接着剤の区域を膜に付着させる。型は、膜と、接着処理された本体とを含む。型をその後更に加熱して、予め塗布されたホットメルト接着剤によって膜を本体に付着させる。選択された膜及び接着剤に適合する、任意の温度でかつ任意の期間の間、かかる加熱を行うことができる。例えば、エチレンアクリル酸（ＥＡＡ）でできているホットメルト接着剤に関して第２の加熱を、約１００℃で１．５−２時間の間行うことができる。膜を製品計量装置の本体に付着させた後に、型をもとの周囲温度まで（例えば空冷によって）冷却し、装置を使用するために型から取り外す。型の部品同士の間にスペーサを使用して、（例えば、開口部の領域におけるマイクロ孔の構造の有害な変更を防止するために）膜の様々な区域に異なる圧力を加える制御ができる。

ここまでホットメルト接着剤について例示したが、膜及び製品計量装置に適合する他の任意の種類の非反応性接着剤（例えば乾燥接着剤、感圧接着剤又はコンタクト接着剤はもちろん、反応性接着剤も）によって、膜を製品計量装置の本体に、一カ所であるか複数箇所であるかにかかわらず、固定できる。

膜を製品計量装置の本体に固定するために選択された接着剤の材料、及び／又はかかる付着が行われる状況は、膜が、かかる区域、微細孔、メッシュ開口又はマイクロ孔で、気体流を実質的に通さなくするのに役立ち得る。「効力」（すなわち開放状態）を、口元の開口部の区域のみに残す又は本質的に当該区域に残すことができる。

Permair（登録商標）Base Foilでは、マイクロ孔が無作為に分布しており、必ずしもまっすぐなマイクロチャネルを形成していない。この相対的な曲がりが、スチール箔に直径５０マイクロメートルの穴を形成し、優れた結果を生み出すと判明した。いずれかの特定の理論にも拘束されることを望むものではないが、類似する断面寸法の通り道に対して、膜を厚さ方向に横断する「以下の」通路がより大きく曲がることで、膜にわたる圧力降下をより効率的に比較的小さく維持し、及び／又は下流で放出される圧縮気体の流量を低下させると考えられる。かかる膜を通るマイクロ通路の「曲がった」特性は、必須ではないが、膜を通じて（対向する表面まで）内圧をより一様に「伝達」することを促進でき、及び／又は放出流量の拡散を促進できる。一様に間隔があき、まっすぐであり、円形断面を有するマイクロチャネルのアレイの簡潔に説明すると、膜の下流側の開口は、広い円柱状又は円錐状の流れ形状を有する一連のマイクロジェットを放出できる。隣接するジェットと目的表面上のかかるマイクロジェットのアレイの衝撃との間の干渉に影響し得る多数のパラメータとは無関係に、結果として生じる「パターン」を比較的予測可能である。次に、各開口のガス上流に続く通路が変化する、マイクロ孔の膜を考えると、下流開口が膜に比較的均一に分布する場合であっても、結果として生じるジェットの形状及び流路はより予測しにくくなり得る。かかる現象は、目的表面の衝撃を全体的により均一に又はより「より滑らかに」すると考えられる。

出願人は、上述した膜を有する製品計量装置と、当該膜を持たない製品計量装置との比較実験を行った。手短に言えば、塗装台に取り付けられた基板に対して変位可能になるように、製品計量装置を塗装台に装着した。粘着性が比較的高い（２４℃で約150 mPa・s）皮膜形成試液の、長さ２センチメートルの「ライン」を、プラスチック箔（ポリエステル製であり厚さ約１００マイクロメートル）のストライプに塗布した。プラスチック箔を、製品計量装置の移動時に製品計量装置と重なるように、塗装台に固定した。ナイフを、試液に向かってまたプラスチックストライプの他端部に向かって変位させる少し前に、液体（蒸留水で希釈し十分に中和させた、DSM Coating Resins, LLCの２０重量パーセントのNeoCryl（登録商標）BT9）を、ストライプの一端部に存在する製品計量装置の下流に、製品計量装置に沿って塗布した。ほんの少数のパラメータを制御した。制御したパラメータは、ａ）製品計量装置の先端部と箔との間の隙間の寸法（２００マイクロメートル、４００マイクロメートル又は８００マイクロメートルのいずれかのステップで）と、ｂ）気圧（０バール、０．５バール、２バール、３バール又は４バール、なお１バールは１００ kPaと等しい）とである。膜を持つ場合又は膜を持たない場合について、様々な圧力条件によりノズルの先端部に生成される流量を監視した。

製品計量装置の通路と、結果として生じる試験液の有限量の広がりに続いて、プラスチックストライプを熱板に移し、試験液を６０℃で５分間乾燥させた。乾燥した皮膜を、相対的な平滑度又は粗さに関して視覚的に評価するとともに、ストライプ（及びストライプ上の乾燥層）の幅及び長さに沿った多数の各位置で厚さを測定した。

膜を持たない試験計量装置（従来の試験計量装置の操作で）を空気中で試験するとともに、約１０−５０マイクロメートルのマイクロ孔を有するPermair（登録商標）Base Foilの膜を備える試験計量装置を試験した。それぞれの場合で、製品計量装置の先端部を、試験液の表面の上に位置付けた。試験液の層は、製品計量装置の非接触変位と、製品計量装置が生成したガス流パターンとに起因する。

これらの実験により、試験条件下で、膜を持たない従来の製品計量装置が試験液の上を変位することで形成された層の表面上に、製品計量装置が乱流を生み出し、乾燥した試験液が粗く／波打って見える表面を示すことが実証された。その一方で、隙間の寸法及び気圧が同じ条件下で、（１．１４リットル／分／mm²の流量で）膜が存在することにより、試験液の乾燥層の表面を滑らかにでき、下流の液体が十分である限り、過剰な液体を（製品計量装置が下流に押し出して）除去することで一様な厚さを有利にもたらした。

直径約１−３マイクロメートルの固体ビードを用いて同様の実験を行った。初めに球状の粒子を比較的粘着性である表面上に位置付けた。膜がない製品計量装置は、粒子を不規則に変位させ、ビードの孤立したクラスターによる小さな表面適用範囲が得られた。ビードのクラスターは、基板の表面の１０パーセント未満を覆うと評価された。製品計量装置に固定された膜の存在によって、製品計量装置はビードを均等に分配／適用し、比較的連続的な粒子の皮膜を形成し、表面の少なくとも６５パーセントを覆うと評価された。かかる被覆で観察された不連続性は一般に、１つ又は２つの粒子の大きさのオーダーであった。かかる適用範囲は、製品計量装置のシングルパスを受けた有限量の粒子に起因することが理解できる。

本開示の明細書及び特許請求の範囲において、動詞「備える」、「含む」及び「有する」のそれぞれ並びにこれらの活用形を用いて示す、動詞の１つ以上の目的語は、必ずしも動詞の１つ以上の主語の部材、構成要素、要素、ステップ又は部品の完全な列挙を表すものではない。これらの用語は、表現「から構成される」及び「を主成分とする」を含む。

本明細書で使用されるように、単数形”a”、”an”び”the”は、複数の言及を含み、文脈が異なる意味を明示しない限り、「少なくとも１つ」又は「１つ以上」を意味する。

位置的及び動作的な用語（例えば「上部の」、「下部の」、「右方の」、「左方の」、「底部の」、「下方の」、「下位の」、「低い」、「最上の」、「上方の」、「上昇した」、「高い」、「垂直の」、「水平な」、「後方への」、「前方への」、「上流の」、「下流の」並びにこれらの文法的な変化を、例示のみを目的として本明細書で使用して、ある構成要素の相対的位置、配置若しくは変位を示し、本説明の第１構成要素及び第２構成要素を示し、又はこれら両方を示すことがある。例えば、方向、構成要素若しくはこれら両方を裏返し、回転させ、空間的に移動させ、斜め方向若しくは位置に配置し、水平若しくは垂直に配置し又は同様に変更する場合に、かかる用語は、「底部の」構成要素が「最上の」構成要素の下方に位置することを必ずしも示すとは限らない。

別に言及しない限り、列挙した選択肢の最後の２つの要素の間で使用される表現「及び／又は」は、列挙した選択肢の１つ以上の選択が適切であり、選択できることを示す。

本開示において、別に言及しない限り、本技術の実施形態における１つ以上の構成の条件又は関係の特徴を変更する、「実質的な」及び「約」等の形容詞又は副詞は、条件又は特徴が、本願が意図する用途で実施形態の動作に許容される許容誤差の範囲内に存在するという定義を意味すると理解できる。

本開示をある実施形態及び一般的に関連する方法に関して説明したが、当業者にとって、実施形態及び方法の変形及び置換が明らかである。本明細書で説明した特定の実施形態に限定するものと本開示を理解すべきではなく、添付した特許請求の範囲の範囲のみによって限定されるものと理解できる。

Claims (17)

1. 製品計量装置であり、前記製品計量装置は、エアカーテンを前記製品計量装置に対して移動可能な表面に向けることで、前記表面を覆う流動性の製品の深さを調整し又は前記製品を均し、
   前記エアカーテンは、前記エアカーテンの下流の前記表面を覆う前記製品の厚さを所望の深さまで減少させるのに役立ち、
   前記製品計量装置は、
   内部チャンバ（１２）を有する本体（１０）と、
   前記チャンバ（１２）をガスの供給源に超過雰囲気圧力下で接続する入り口（１４）と、
   前記チャンバ（１２）と連通し、口元を有する開口部（１６）と、を含み、
   ガスが前記チャンバ（１２）から前記口元を通って前記表面に向かって放出されて前記エアカーテンを形成し、
   多孔性又は網目状の膜（１８）が放出された空気の流れを調整するように設けられ、流れ調整膜（１８）が、前記製品計量装置の前記本体（１０）に固定され又は前記製品計量装置の前記本体（１０）と一体に形成され、前記製品計量装置の前記本体（１０）が、使用時に前記製品が被覆する表面に隣接して配置されるように、前記開口部（１６）の前記口元を通る前記ガスの通路に位置する、製品計量装置。
2. 温度が２５℃であり、前記ガスが空気であり、前記製品計量装置と前記表面との間の距離が実質的に無限大である外界状態において、圧力差ΔP-amが少なくとも０．２バール、少なくとも０．４バール、少なくとも０．７バール、少なくとも１バール、少なくとも１．５バール、少なくとも２バール、少なくとも３バール、少なくとも５バール、少なくとも１０バール又は少なくとも２０バールであるように、前記流れ調整膜（１８）が設計されて構成され、
   前記圧力差ΔP-amは、 ΔP-am ＝ Pchamber-am − Pambient と定義され、
   ここでPchamber-amは前記チャンバ（１２）の圧力であり、Pambientは周囲圧力である、請求項１に記載の製品計量装置。
3. 前記製品計量装置が前記外界状態であり、前記調整膜（１８）が前記製品計量装置から分離されている状態で、無膜圧力差ΔPmlが、 ΔPml ＝Pchamber-ml − Pambient と定義されるとともに、圧力差比RΔPが、 RΔP ＝ΔP-am / ΔPml と定義され、
   ここでPchamber-mlは膜（１８）がない場合の前記チャンバ（１２）の背圧であり、
   前記圧力差比が少なくとも７、少なくとも１０、少なくとも１５、少なくとも２０、少なくとも３０、少なくとも５０又は少なくとも１００である、請求項２に記載の製品計量装置。
4. 前記製品の層を担持する表面と向かい合って配置されるときに、前記開口部の前記口元と、前記表面との間の距離は２ミリメートル未満、又は１．５ミリメートル未満、又は１ミリメートル未満、又は０．５ミリメートル未満である、請求項１−３のいずれか一項に記載の製品計量装置。
5. 前記エアカーテンが実質的に乱れなく前記製品計量装置と前記表面との間の隙間を流れて、前記製品計量装置の下流側で前記表面を覆う製品の深さを一様とし、任意に、被覆の深さの変動が前記被覆の平均深さの１０パーセント未満、又は５パーセント未満、又は２パーセント未満、又は１パーセント未満である、請求項４に記載の製品計量装置。
6. 前記流れ調整膜（１８）が、金属、セラミック、シリカ又はプラスチック材料の少なくとも１つでできたシートで形成され、前記シートは５０マイクロメートル以下、３０マイクロメートル以下、又は２０マイクロメートル以下の直径を有する微細孔を含む、請求項１−５のいずれか一項に記載の製品計量装置。
7. 前記流れ調整膜（１８）が、金属繊維、セラミック繊維、シリカ繊維又はプラスチック繊維の少なくとも１つで形成されたメッシュであり、隣接する繊維同士の間の開口が５０マイクロメートル以下、３０マイクロメートル以下、又は２０マイクロメートル以下となるように前記繊維が密集している、請求項１−５のいずれか一項に記載の製品計量装置。
8. 前記流れ調整膜（１８）が、直径が５０マイクロメートル以下、３０マイクロメートル以下、又は２０マイクロメートル以下であるマイクロ孔を有する、耐圧マイクロ孔膜で形成され、前記流れ調整膜（１８）は、金属、セラミック、シリカ又はプラスチック材料の少なくとも１つでできている、請求項１−５のいずれか一項に記載の製品計量装置。
9. 微細孔の直径、隣接する繊維同士の間の開口及びマイクロ孔の直径が、１０マイクロメートル以下であるとともに、１０ナノメートル以上又は１００ナノメートル以上である、請求項６−８のいずれか一項に記載の製品計量装置。
10. 前記流れ調整膜（１８）が疎水性物質で形成される、請求項１−９のいずれか一項に記載の製品計量装置。
11. 前記流れ調整膜（１８）が親水性物質で形成される、請求項１−９のいずれか一項に記載の製品計量装置。
12. 前記流れ調整膜（１８）は、エチレン−酢酸ビニル（ＥＶＡ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン（ＰＵ又はＴＰＵ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）及び超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）の少なくとも１つを含む群から選択されるプラスチック材料で形成されている、請求項１−１１のいずれか一項に記載の製品計量装置。
13. 前記流れ調整膜（１８）が、３００−６００マイクロメートルの範囲内又は３００−４５０マイクロメートルの範囲内の厚さを有する、請求項１−１２のいずれか一項に記載の製品計量装置。
14. 前記流れ調整膜（１８）の重量が、100-1200 g/m²の範囲内、100-300 g/m²の範囲内又は140-180 g/m²の範囲内である、請求項１−１３のいずれか一項に記載の製品計量装置。
15. 前記流れ調整膜（１８）の密度が、0.3-8 g/cm³の範囲内、0.3-5 g/cm³の範囲内又は0.33-0.38 g/cm³の範囲内である、請求項１−１４のいずれか一項に記載の製品計量装置。
16. 前記流れ調整膜（１８）にわたる圧力差が約1,000 kPaであるときに、気体流量が0.01リットル／分／mm²−5リットル／分／mm²の範囲内、0.1リットル／分／mm²−3リットル／分／mm²の範囲内、又は1リットル／分／mm²−2リットル／分／m^m2の範囲内であるような流れ抵抗を前記流れ調整膜（１８）が有する、請求項１−１５のいずれか一項に記載の製品計量装置。
17. 前記流れ調整膜（１８）は、前記本体（１０）の外表面の形状に適合するように予備成形され、前記本体（１０）に機械的に又は接着剤によって固定される、請求項１−１６のいずれか一項に記載の製品計量装置。
    

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