JPH05507439A - 材料を気体に被覆する装置 - Google Patents
材料を気体に被覆する装置Info
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
材料を気体に被覆する装置
関連する特許出願
この出願は1990年5月30日に出願した米国特許出願第071531.48
1号明細書、1991年1月24日に出願した米国特許出願第07/647,1
86号明細書、および1991年4月29日に出願した米国特許出願第07/6
92゜861号明細書の一部係属出願である。これら、すべての出願明細書を、
ここに引用例として加える。
技術分野
本発明は基材を被覆する装置および方法に関する。特に、本発明は液体の均質被
膜または液体含有粒体を広い種々の基材、例えば紙、布および有機体に堆積する
装置および方法に関する。
背景技術
多くの製造プロセスは製品を液体被膜で被覆してその製品を保護しまたはその物
理的特性を改善している。例えば、澱粉は、しばしば紙の表面に塗布したり、防
腐剤および添加剤を食品に吹付けたり、表面処理を木材製品に施したり、および
なめし剤をなめし革に施したりしている。しばしば、上記液体の均一被覆を施す
か、または処理すべき表面の任意の部分を露出させないで完全に被覆するのが好
ましい。普通の吹付は手段は上記プロセスに用いられているか、しかし時には基
材の部分か残されたり、アントレーテッドされたり(untreated) 、
アンダートレーテッドされたり(undertreated)、またはオーバー
トレーテッドされたり(overtreated) して均一に塗布することか
できない。アプリケーターロールおよびナイフ塗布機は基材を均一に塗布できる
か、しかし液体を非線状表面に十分に接合および塗布することができない。二三
のこれらの特定システムの欠点をペーパーウェブ基材の被覆に関連して以下に説
明する。
ペーパーウェブはその表面強さを高めるように、およびベーパーウェブになめら
かな印刷表面を施すことによってその印刷適性を高めるように、しばしば処理さ
れている。しばしば、紙塗布は過剰量の塗料をウェブに与えるアプリケーターロ
ールに供給することによって実施されている。あるいは、また塗布液体はウェブ
に過剰に塗布し、ブレードまたはロッドて正確な厚さに計量している。ロッドお
よびブレード塗布システムは基材に比較的に均一な層を塗布するか、このシステ
ムは広い空間を占める高価な重機械を必要とする欠点かある。ペーパーミルにお
ける代表的なロール塗布システム、例えば普通の二本ロールサイズ プレスまた
はゲート ロール システムは100万ドルの価額で、かつ10〜30メートル
(30〜100フイート)のイン−ライン(in−1ine)空間を必要とする
。また、ロール塗布システムを装置の現存ライン内に配置するには現存の装置を
取り除くか、または再配置する必要かあり、据付はコストか著しく増すことにな
る。
吹付システムは安価であり、かつロール塗布に極めて小型である。代表的な吹付
はアプリケーターにおいては、圧力は吹付ヘッドにおける液体に直接に与えてい
る。吹付ヘッドの絞りオリフィスに通す液体の通路は、液体を種々の大きさの小
滴に破壊する。この便利さにもかかわらず、吹付システムは材料を基材に均一に
塗布することかできない。得られる塗布製品はむらかあり、かつよごれ、消費者
に対する魅力を低下する。また、この不規則な表面付着量(surface c
overage)は表面の印刷外観を低下させる。吹付システムによる他の欠点
は生ずる小滴かミストのように空中浮揚の傾向があり、ミストが吹付ノズル近く
の区域に運ばれ、吹付システムの上におよび装置のまわりに蓄積する。また、ミ
ストは、付近の作業者かミストに接触するか、または吸い込み、この作業者の健
康または衛生を害することになる。
代表的な従来の加圧吹付ヘッドの断面を図1に示す。吹付ヘッド10は環状の水
平断面を有する本体11、および小さい円筒上吹付ヘッド オリフィス13の方
向に先細にした中心内部孔12を有している。液体材料は先細中心孔を介して加
圧下で圧送され、オリフィスから高速度て放出して液体小滴にしている。材料上
の内圧との関連において、中心孔12およびオリフィス13の設計はノズルによ
って作られる吹付パターンによって定められる。生成する小滴の大きさ分布は広
い範囲にわたって変わり、吹付けを制御または指示することが困難である。また
、この吹付けては塗布するペーパーシートまたは他の物体の表面幅にわたって不
均一に堆積する。
普通の吹付ヘッドからの材料の代表的な横方向素材分布を図2に示す。塗布被膜
は吹付ヘッドの中心線から横方向に離間した2つのピーク14および15で著し
く不均一になる。各ピーク14および15における容積流は吹付パターンの中心
17における容積流の約2倍であり、パターンの外縁18および19における容
積流の約7倍である。中心17における容積流は縁18および19における流れ
の約4倍である。塗布のこの横方向不均一さは材料の幅を横切る厚くおよび薄く
塗布することによって基材に塗布した塗膜に望ましくないすしを生ずる。
本発明の目的は、液体を基材に普通の吹付けより均一に塗布できる改良装置およ
び方法を提供することである。
また、本発明の目的は、基材を吹付ノズルより完全にまたは徹底的に被覆するこ
とのできる改良装置および方法を提供することである。
また、本発明の目的はローラまたは他の普通のアプリケーターより安価で、かつ
空間を占めることがなく、しかも現存の生産ラインに改装しやすい装置および方
法を提供することである。
また、本発明の目的は多くの異なるトポグラフィ−(topographies
)を有する種々の基材に液体被膜を塗布する改良システムを提供することである
。
また、本発明の目的は普通のスプレーより周囲ミストの生成の少ない改良塗布シ
ステムを提供することである。
最後に、本発明の目的は極めて薄い液体被膜(liquid coatings
)および厚い被膜(thiker coatings)を堆積することのできる
改良アプリケーターを提供することである。
本発明の上述および他の目的を次の記載および添付図面に基ついて説明する。
発明の概要
本発明の方法は、出口、例えば多重オリフィスまたはスロワ)・から基材の細長
い配列(elongated array)の流れを基材に向けることによって
、材料の被膜を基材に均一に堆積する。流体(ガスのような)は流れを小滴に細
かくする配列に当て、均一被膜を基材に堆積するようにする。基材および配列は
互いに関係して移動し配列か被膜を基材の区域に均一にまたは完全に堆積するよ
うに小滴に細かくする。塗布材料および衝突流体の流量および速度は、配列の細
かくする度合(degree ofattenuati。
n)および基材に小滴を堆積する均一性を変える広い範囲にわたって変えること
かできる。
ある好適例において、塗料材料は、少なくとも100°C(212°F)以下に
おいて(規定することにより)水性液体(a、q ueous !1quid)
のような液体である。他の好適例において、液体は非水性、例えばPMD Iの
ようなイソシアネート、またはアクリル樹脂、スチレン−マレイン酸無水物、お
よびエポキシ樹脂である。液体の低粘度は液体を室温で流れるようにし、それ故
塗布プロセスを周囲温度(15〜40°Cまたは60〜100’F)で完全に行
うことができる。液体の粘度は広い範囲にわたって、例えば1〜2000 cP
(0,001〜2Pa −s)にわたって変えることができ、および液体の低
粘度は、液体を出口を介して基材に低圧、例えば2〜25psi(35〜175
kPa)または1psiのように低い圧力下て向けることかできる。この低圧の
例において、液体は比較的に低い速度で出口から基材に向けて移動し、液体より
速い速度で移動するガスのような流体により衝突させる。変えることができるけ
れとも、ガスの温度はioo’c以下か好ましく、および周囲温度か好ましい。
ガスは、アプリケーター ヘッドの内側または出口スロットにおいて水溶性塗布
材料か乾燥および付着しないように湿らせる。また、ガス流における湿気または
他の添加剤を用いて液体を基材に移動する際に、液体を細かい配列に触媒作用さ
せるか、または変化させるようにできる。複数の流体またはガス流は出口から種
々の距離で離間することかできる。出口からの他の干渉ガス流によって離間した
流れに触媒を含ませることによって、出口において液体の可能な触媒作用を最小
にする。
出口から放出する細長い液体配列は対向面を有し、流体を配列の一方または双方
の面に、200フィート/秒(60m/s)の速度から超音速度の広い範囲で衝
突することかできる。液体を極めて細かい小滴に細かくすることは、流体の速度
を高めるようにして、例えば流体速度を音波速度近くにするようにして生ずる。
また、低い流体速度は、大きい小滴の大きさを許容する多くの適用において適当
である。本発明は例えはセルロース系、繊維、有機、合成、ゴム、織物、木材、
なめし革、食物およびプラスチック物質のような広範囲にわたる種々の物質を被
覆するのに用いることかできる。また、広範囲にわたる塗布材料はこの方法を用
いて基材に被覆することかできる。塗布材料は、基材に達する前に固まらないよ
うな液体形態で基体に吹付けることかできるような室温て、液体であることが好
ましい。
塗布流体は基材に堆積する粒状物質を含有することができる。
あるいは、また粒状物質は液体に衝突流体により導入することができる。
プロセスの他の例において、塗布液体は衝突流体に遭遇する前に、小滴に分散さ
せる。この例において、液体はミストを静電的にまたは超音波的に方向を変える
ようにする。次いて、ミストを、基材に低圧下て向けることのできる衝突流体に
よって移動基材に向ける。
本発明の装置は、アプリケーター、基材とアプリケーターとの間に相対移動を確
立する移動手段、および塗布材料の細長い配列の流れを基材に向けるアプリケー
ターにおける出口を含んでいる。アプリケーターにおける流体出口はガスのよう
な流体を配列に衝突させて配列を小滴に細かくするが、または小滴を基材に向け
て液体の被膜を移動基材に堆積する。アプリケーター ヘッドのノズル部分は、
塗布材料を加圧下で射出して液体配列を形成する。■または2個以上の衝突流体
スロットは、塗布材料出口に隣接するアプリケーターに沿って延在させて、塗布
材料の配列に対して圧力下で推進するガスのような流体カーテンを形成する。記
載した装置は塗布材料(例えば液体)の均一被膜を基材に堆積することかでき、
および被膜の厚さは極めて薄い厚さから相当に厚い厚さに変えることができる。
他の好適例において、アプリケーターは材料の付着物をアプリケーター ヘッド
から除去する洗浄手段を含んでいる。ある例において、この洗浄手段を出口に導
く内部通路を覆う可動部を含んでいる。可動部はアプリケーターに枢着して可動
部をその閉鎖状態からアプリケーターを開放する状態に振り動かすことができる
。開放アプリケーターはその内部に出入を可能にして液体通路および液体出口ス
ロットを洗浄できるようにする。
他の例において、アプリケーターは出口に連通ずる内部塗布材料通路を画成する
互いに適合する三部分からなる部分から形成したヘッドである。ヘッドの部分は
互いに適合させ、必要に応じて互いに適合させた部分を少し移動する動力駆動さ
れたアームによって選択的に分離して洗浄するための内部通路および出口を露出
させることができる。
また、洗浄手段はヘッドに沿ったまたはヘッドを介して移動し、かつ付着固体を
除去する内部または外部ワイパーにすることかできる。また、可溶化材料、例え
ば湿った空気を衝突流体またはガスに加えて水溶性固体をヘッドおよび出口から
溶解除去することかできる。また、他の溶剤を衝突流体に洗浄の目的のために含
めることかできる。溶剤は乾燥塗布材料を適切に除去するように選択することか
できる。また、ヘッド中に固化した塗布材料の蓄積は、ヘッドの表面を塗布液体
のヘッドおよび出口への付着性を下げる低表面エネルギー材料で被覆することに
よって減少することかできる。この材料としては、例えばポリテトラフルオロエ
チレン、無定形炭素または多結晶質ダイヤモンドを挙げることかできる。また、
ヘッドへの付着性は、塗布材料および衝突液体か遭遇する出口またはオリフィス
のまわりに鋭い縁を設けることによって低くすることができる。
また、塗布装置はミスト回収装置を含めることかできる。このミストは圧力差に
より、例えばアプリケーターに隣接するフードから吸引圧力を与えることにより
回収するのが好ましい。
エアー カーテンはフードと可動基材との間の基材に向けて基材とフードとの間
にミストか逃げるのを防止する。代替回収装置はミストの移動を与える静電ディ
レクター(electrostaticdirectors)を含んでいる。デ
ィレクターは、例えば基材から離間した反発プレートまたはバーにすることかで
き、帯電して基材に向こう反対に帯電したミスト小滴をはね返すことができる。
あるいは、またミストは帯電ミスト粒子を引付けるように基材を接地することに
よって回収することかできる。
図面の簡単な説明
図1は従来の吹付ノズルの断面図である。
図2は図1の従来の吹付ノズルから液体の横方向流れ分布を示すグラフである。
図3は移動基Ffを被覆するのに用いる本発明の装置の斜視図である。
図4は図3の4−4線に沿って取った断面図である。
図5は図3および4のヘッドの拡大断面図である。
図6は液体オリフィスを示すヘッドの中心先端の拡大断面図である。
図7は図5の7−7線に沿って取ったヘッドの中心部分の斜視図である。
図8は図7の丸で囲んだヘッドの液体通路部分の拡大正面図である。
図9はアプリケーター ヘッドの変形構造の断面図である。
図10〜】3は図9に示すヘッドのノズル部分の変形構造の断面図である。
図14は液体出口をスロットにした(スロットの拡大部分を丸で示した)ヘッド
の他の例を示す図4と同様の断面図である。
図15はヘッドの交換可能なスロットを設けた出口ノズル部分の断面図である。
図16はスロッ1〜を設けたヘッドの他の変形構造の断面図である。
図17は本発明におけるヘッドの変形構造の断面図である。
図18A−Dは流体流れを液体に衝突させる種々の角度を示すヘッドのノズル部
分の各変形構造の断面図である。
図19はピボット点のまわりに三部分からなるヘッドを開放するための本発明の
変形構造の動力手段の斜視図である。
図20〜22はヘッドを開放して洗浄する異なる手段を有する図19のヘッドの
他の構造の斜視図である。
図23は交替できるチップを有するヘッドの変形構造の断面図である。
図24は図23の24−24線に沿って取った断面図である図25はヘッドのモ
ジュールの斜視図である。
図26は液体を基材に向ける前に予備霧化する本発明の詳細な説明するための線
図である。
図27は液体を小滴に分散する静電霧化器の断面図である。
図28は回収フードかアプリケーターを囲むアプリケーターの変形構造の斜視図
である。
図29は図28の29−29線に沿って取ったアプリケーターの断面図である。
図30は図28のフードの排出から液体小滴を除去するための空気スクラバーの
断面を示して説明する説明用線図である。
図31および32は空気の第2の流れをフードに導入するフードの他の変形構造
の断面図である。
図33〜34は基材の各側面に塗布するのに材料を異ならせることかてきる、異
なる面に移動する基材に被膜を塗布するアプリケーターを説明するための説明用
線図である。
図35〜37は高められたガス速度でガスと衝突した液体配列の高速ビデオテー
プから撮った写真である。
図38〜43はヘッドからの距離を変えて、種々の速度でガスと衝突した液体配
列の高速ビデオテープから撮った写真である。
図44は本発明により被覆した紙基材における沃素着色塗布液体の粒状分布を示
す写真である。
図45は沃素着色塗布液体のすし状分布を示す写真である。
図46は本発明のアプリケーターによる付着量均一性における空気圧および塗布
速度の効果を示すベーパーシーI・状の沃素着色塗布液体の一連の写真である。
図47は本発明のアプリケーターによる付着量均一性における空気圧および空気
ギャップ幅の効果を示すペーパーシート上の沃素着色塗布液体の一連の写真であ
る。
図48Aは画像を示しており、図48Bはカラム平均を示すグラフであり、図4
8Cは紙のゲート ロール塗布試料についての単一ラインのグレー強さプロフィ
ールを示すグラフである。
図49A〜51Aは画像を示しており、図49B〜51Bはカラム平均を示すグ
ラフであり、図49C〜51Cは本発明の装置および方法により塗布した材料に
ついての単一ラインのグし−強さプロフィールを示すグラフであり、表2ラーン
512C1、S7およびS6のそれぞれについてのプロセス パラメータの関数
とする製品品質における変化を示している。
図52A〜65Aはカラム平均強さプロフィールを示すグラフであり、図52B
〜65Bは表2中のラーンS3A、516G、St 6FSSl 8D、515
A、Sl、3B、Sl 2BSS5C,、S5Q、Sl 9E、Sl 9G、S
l、9に、52OAおよび521Aのそれぞれについての単一ラインのグレー強
さプロフィールを示すグラフである。
図66A−E、図67A−E、 68A−Eおよび69A−Eはトレーシングの
表面に記載した表2からのラーンについての基材の移動の方向における単一ライ
ンのグレー強さプロフィールを示すグラフである。
図70はアプリケーターの他の変形構造の断面図である。
図71は細長いヘッドの中心部分を省いて示している図70の71−71線に沿
って取ったヘッドの部分図である。
図72は1対の平行に離間した流体衝突スロットを液体出口の両側に沿うヘッド
に沿って延在させたアプリケーターの他の変形構造の断面図である。
図73および74はフィルター スクリーンのいくつかの可能な場所を示す図7
0の装置の部分図である。
図75はあるフィルター スクリーンを多孔性フィルターと取り替えた図70の
装置の他の変形構造の断面図である。
図76は液体を小滴に細かくする1つの可能なモードを説明する説明用線図であ
る。
幾つかの好ましい実施態様の詳細な記述本発明の装置56の好ましい実施態様は
、図3〜8に示されており、ペーパーウェブ基材60上のメカニカルアーム59
によりつり下げられたアプリケータ58を含み、ペーパーウェブ基材60は矢印
63の方向にローラー61上でヘッド58下を動いている。もちろん、ヘッドと
基材との間の相対的な動きは他の方法でも達成でき、例示すると、静止基打上を
ヘッドを動かす等である。ヘッド58は図5に、より詳細に示されており、断面
か2等辺三角形である中央部を有する2分岐ヘッドである。中央部は、対合した
ハープ82.84を有し、これらは対向面に沿って合わさっており、直線接合8
6を形成し、三角形断面の先端を2分する。各くさび82.84は、対向接合面
に沿ってノツチ88を有し、これは、一方の片方部分から相当するノツチを組み
合わせて、ヘッド80の長さに沿って液体室90対側の側面+03に連かり、穴
100は同様にランド部104を形成している。
室90の断面幅は広かり、接合86に沿ったテーパは複数の狭い液体通路92(
図5. 7. 8参照)に連なり、接合86に沿ってヘッド80を通ってヘッド
の先端に延びる。各通路92の終端は円形断面オリフィス93となるか、これは
、又、四角形の断面でもダイヤモンド形の断面でもよく、図6,8に示すように
、尖ったエツジ95を機械て作る。へ・ノドの面101゜103は尖った先端9
7に沿って合わさり、各へミオリフイスは面の平面に延び、尖ったエツジ95に
より外形付けられる。
尖ったエツジ95(例えば、半径50.002インチ)は液体出口にて塗布材料
のつまり(buld−ul))の減少に寄与する。あるいは、■又はそれ以上の
連続して延びた線状のスロット又は他の出口の形のもので複数のオリフィス93
を置き換えることができ、例示すると、図14に関連して示した以下のスロ・ス
トがある。このようなスロットは製造か容易で、多数のオリフィス形状よりすっ
きりしている。
対向したくさび82.84は選択的にボルト94.96で合わされており、ボル
ト94.96はくさび中の穴98.100を通って延びる。穴98はくさび84
の外面101につながり、ランド部102を含み、この反対にボルト94のヘッ
ドを納める。穴98はウェッジ82により形成されたヘッド80の反成され、そ
の結果、出口93からの液体列に30°の角度であを有し、この反対にボルト9
6のヘッドか臨む。ヘッド80のくさび84中のノツチ106はエラストマーシ
ール108を配し、接合86の液密性を確保している。包囲通路116はくさび
84にボルトて固定され、流体室118を形成し、くさび84の面101に沿っ
て延びる。通路116はボルト120により部分84に固定され、通路116中
の穴122及び、くさび84の一列に並んだ穴124を通って延びる。通路11
6は上方のセグメント126を含み、セグメント126は部分84の対向面10
1に密に接し、かなりの液密性を示す。通路の中位のセグメント1.28及び下
方のセグメント130は面101に向かって下方に内側に、ヘッド80のテーバ
端の方向に延びる。
セグメント130は平坦な面て面101のほんの手前て終り、而101に平行に
延び、狭い流体道路スロット1.32を形成し、スロット+32は流体室118
の一端と他端とをつないで、流体出口+34を形成する。流体通路132は面1
01に沿って液体通路92に対して30°の角度でのび、その結果、流体出口1
34からの流体は出口93からの液体列に300の角度であたる。
又、図5の実施態様はくさび82の面103に添えられた第2空気通路116を
含む。第2流体通路は面103に沿って形たる。これにより、液体列は両面から
流体かぶつかることにより細かくされる。このような2つの平面による細粒化は
受け入れられるか、小滴の形成の本質ではない。これにより、第2空気通路11
6は省かれ、特に低粘度液体を細かくするときは省かれる。
操作においては、塗布液体72(図3)は加圧下で管70に供給され、管70は
室90につながり、もって、液体はヘッドの長さにわたって等しく分配される。
加圧液体は複数のオリフィス92(図8)を通って進み、液体の直線状のカーテ
ン又は列78(図3)として現れ、これは基材60の幅にわたって延びる。加圧
空気66は管62.64に入り、そして、各々は空気室118につながっており
、空気は空気室118を通ってヘッド58の長さに沿って通路132に分配され
る。空気はスロット134にて現れ、液体列78に向かってあたり、流れ流体を
より小さいループ又は液体のひも状にし、ついには小滴にする。液体か基材34
に達する間に、小滴になり、基材の表面上をほとんど完全に覆い、付着する。
液体の細かさの程度は塗布材料の粘度及び流速並びに細かくする気体速度に依存
して変えることかできる。基材の表面に薄い均一の塗膜を形成する細かい霧に液
体を細かくすることか、経済上、外観上、機能上の理由からしばしば望まれる。
多数のヘッドを順次、線に沿って配置して、基材上に同じ又は異なる液体の多重
塗膜を形成してもよい。厚い単一の塗膜を臨む場合は、ヘッドの操作パラメータ
ーを変えることができ、例示すると、液体の流量を増やすことである。低均−性
を臨む場合、ぶつかる流体速度を減じて、液体の微小化を少なくする。基材の達
する液滴か大きければ大きい程塗膜は厚くなり、均一性か劣る。
アプリケーターヘッドの別の実施態様は、図9に示され、この例において、ヘッ
ドは断面か直線的である。アプリケータヘッド150は2分割され、対合する四
角形状体部分152,154を含む。部分152は頂部壁156、側壁158、
側壁158に平行て頂部壁156から下方に延びる縦形の液体間仕切り160、
及び間仕切り160の末端から側壁158から離れて延びる水平間仕切り162
を含む。ヘッド150の部分154は、完全に鏡像構造て頂部壁164、側壁1
66、縦形間仕切り168、水平間仕切り170を含む。合わさったヘッド15
2.154は共同的にヘッド150の長さを測って液体室17Iを延設して形成
する。頂部壁156,164は流体密接合]、 72に沿って隣接し、接合17
2は、接合172の液密性を保持するためのエラストマーシール174を含み、
使用中室171から液体か漏れることを回避する。しかしながら水平間仕切り1
62.170は隣接せず、その代わり互いに少し手前で止まっており、それらの
対向面175.177はマニホールド176を延設して形成する。マニホールド
はノズル部材178につながり、部材178はマニホールド176の下のヘッド
150の長さにわたる。複数の管状液体通路180はノズル部材178を通って
延び、各通路はノズルのチップ178にて液体オリフィス182中で終わってい
る。オリフィスは図3〜8の出口のような形と大きさである。別の実施態様にお
いては、単一のスロット180は通路を通って延び、複数のオリフィスの代わり
に連続した線状の出口182を形成する。1対のエラストマーシール184,1
.86はノズル部材178に沿ってヘッド150の長さにわたり、より確実な液
密性を与える。
1対の相補的な鏡像関係の空気プレート部材200,202は共同してヘッド1
50のノズル部分を形成する。空気プレート部材200はフランジ204を有す
るL型部材であり、側壁158の底面に合わさり、プレートは頂部壁156及び
水平間仕切り162に平行に延びる。部材200は、部分152の壁156.1
58,160と共同して空気室152を形成する。
エラストマーシール209は側壁158とフランジ204の間でヘッド150の
長さに沿って延び、流体密シールを形成する。空気プレート部材202は同様に
フランジ21CIを含み、側壁166の底に隣接し、部材210は頂部壁164
と水平間仕切り170に平行に延び、壁164,166.1.68と共同して空
気室2】2を形成し、空気室212はヘッド150の長さに沿って延びる。エラ
ストマーシール213は側壁166とフランジ210との間でヘッド150の長
さに沿って延設される。
プレー1−200,202はボルト214,216てヘッド150にそれぞれ固
定されており、ボルト214.216はそれぞれフランジ204,210を通っ
て側壁158,166中に形成された穴218,220に配置されている。
操作上は、空気は加圧下で室208.212に導入され、加圧液体は液体室17
1に導入される。空気はスロット226゜228から現れ、出口182から出る
直線状の液体にほぼ平行である。−緒に流れる空気流れは液体列を細かくし、小
滴にし基材上に塗布される。
ヘッド150のノズル部分の別の実施態様は図IOに示され、ここにおいて、類
似の部分には類似の参照符号を付した。この実施態様において、空気プレート2
30,232はほとんど平坦であり、L型ではない。各プレート230,232
は各々側壁158.166にボルト234.236で、各プレートのわずかに角
度をなす部分235.237を通って固定されている。各プレートの角度をなす
部分は壁158,166の底面に対して同一平面となって合わさり、エラストマ
ーシール209゜213によりシールされる。部分235,237とプレー1〜
230.232との間にはわずかな角度かあるので、プレートは壁158,16
6から下方に約30°の角度をなしてヘッド150の中央に向かって延びる。各
プレートはノズル238に向かって中央に延び、ノズル238を通って複数の液
体通路180が通り、通路180はヘッド150の長さに沿って縦に並んだオリ
フィス182の列で終わる。各プレート230,232はノズル部材238のオ
リフィス182に隣接して終り、1対のスロット242,244を形成し、これ
はヘッドの長さに沿ってノズル238中の複数のオリフィス182に隣接して延
びる。各スロットはノズル238のチップにより形成されたほぼ平行な壁と、プ
レー)230,232の隣接した壁を有し、もってスロットとオリフィスから空
気と液体の共同的平面流れ(co−planar flows)か現れる。
本発明の別の実施態様は図11に示されるか、ノズル238のチップの外側にテ
ーバかあることを除いて図9に示されたものと類似てあり、もって液体オリフィ
ス182のエツジは尖っている。各プレート230,232は末端及び中間の端
部にて同様にテーパを有し、プレートの残りの部分より断面幅が狭くなっており
、角度をなすエツジ246.248で終わる。ノズル238のテーバ付きチップ
の外側壁は約30’の角度をなし、プレートのエツジ24.6.248はノズル
238のテーバ付きチップに平行である。これにより、空気スロットから現れる
衝突気体は液体列に対して約306の角度で出口182から液体にぶつかる。オ
リフィス182の尖ったエツジはノズルのチップ上に塗布材料かたまるのを減じ
る。
図12はヘッドのノズル部分の別の実施態様を示し、ここにおいて、ノズル23
8は広かった基部254及びテーバ付き本体256を含み、これは三角形の断面
を有する。本体256は約30°の角度を成している。基部254及び本体25
6は複数の実質的に共同的に平面的な平行な液体通路180を規定し、これはノ
ズル238を通って延びる。各通路180は複数の並んだ液体出口182のうち
の1つに開口しており、アプリケーターヘッド150の長さに沿って延びる。各
空気プレート230.232は液体オリフィス182に隣接した尖ったエツジ2
58.260にテーバを有し、スロット262.264を形成し、複数のオリフ
ィスに隣接して平行に延びる。テーバ付き面266.268は平面を規定し、約
90°の角度にて交差し、もって、空気室208,212はテーバ付き本体25
6の付近でせまくなり、オリフィス182から現れる液体の直線状の列に対して
鋭い角度にて衝突する流体流れを指向する。プレートノ尖っタエッジ258,2
60及びノズル238の尖っタエッジはこれらの領域の乾燥した塗料材料の堆積
を防ぐ。
最後に、図13は図9〜12に類似のノズルヘッドを、同様な部分には同様な参
照符号を付して示す。液体ノズル238は平坦な基部270、テーバ付き本体2
72、スロット形成部材274、環状の尖ったエツジにより囲まれた円形のオリ
フィス1、82をそれぞれ規定する複数の管状の延長部材276を含む。空気プ
レー)230,232はノズル238に向がってテーバを有し、各々は平坦な延
長プレート278.280を備え、プレート278,280はノズル238に向
かって設けられたテーバにより非常に鋭いエツジを有し、管状の延長部材276
により規定された複数のオリフィス182に平行な空間を形成する。オリフィス
182周りとプレート278,280上の尖ったエツジはアプリケーターヘッド
150がらの塗料材料が乾燥して堆積するのを防ぐ。
本発明の別の実施態様において、液体通路180と液体オリフィス182は連続
したスロット282であり、図14に示される。この図は図4に似ており、類似
の部分には類似の参照符号を付した。ヘッドの分岐したスロット部分は図中に示
す。この実施態様において、液体はスロット282からカーテン列として現れ、
エツジ134により規定されたスロットから出る空気により細かくされる。
スロットを有するヘッドの別の実施態様は図15に示され、ここにおいて、ヘッ
ドのノズル部分のみ示す。ノズル部分290は三角形で、固定されたくさび部分
292を含み、これは断面三角形であり、夾角(included angle
) 294にテーバを有し、これは平坦面296,298の交差により規定され
ている。
又、同様なくさび形の固定したヘッド部分300は約30’の夾角302にテー
バを有し、この角は平坦面304.306の交差により規定される。面298.
304は互いに隣り合っており、平行で、その間には約4ミル(0,004イン
チ又は100μm)の幅308を空間を規定する。各ヘッド部分292.300
はテーバをなし尖ったエツジ310,312となり、これらにより境界を定めら
れたエアー ギャップ314を規定し、これは約4ミル幅である。三角断面の揺
動可能なくさび部分は中央部分292の隣りに位置し、平坦面322,324を
含み、長く尖ったエツジ328で規定された約30°の夾角326を有する。面
322は均一な距離330にて面296に隣り合い平行であり、この実施態様に
おいて、約8ミル(0,008インチ又は200μm)である。尖ったエツジ3
1o。
328は共同的に、液体出口として機能する長いスロットを規定する。
操作上、基材上に使用されるへき液体は加圧容器(図示せず)から液体通路33
2に導入される。液体は面296,322により規定されたスロットの空間を通
って動き、スロットの出口331から出て、長い直線状の液体列を形成する。同
時に、加圧容器(図示せず)からの空気336は面298.304により規定さ
れたスロットの空間に導入され、加圧下で進み、エアー ギャップ314から出
て、出口331からの液体列に対してぶつかり、細かくし、小滴にして基材上に
等しく分配する。
中央くさび部分292の夾角294は開示した実施態様では約30°であり、こ
れにより、ギャップ314からの空気は約30°の角度で液体列に衝突する。こ
の角は2つの流れが共同的に流れる限りにおいて、はぼゼロからほぼ90°に変
化できる。
使用期間の後、ヘッドからの液体と気体との流れを止め、部分320は矢印33
8の方向に揺開可能で、面296,322、エツジ310,328のクリーニン
グのために液体通路へのアクセスを可能とする。又、幾つかの実施態様において
、部分320は矢印340の方向に可動で、もってエツジ320は矢印340の
面内て動き、エツジ310はエツジ328に相対的に選択的に突出したり、後退
したりできる。
スロットの出口ノズルの別の実施態様は、図16に示され、ここにおいてノズル
350は固定したサイドプレート352を含み、これはテーバをなし末端に尖っ
たエツジ354を有し、このエツジ354は面356と平坦面358とにより規
定される。液体通路360は固定したプレート352と中央プレート362との
間に形成され、中央プレー1−362は平行な平坦な面366.368を有する
。中央プレート362はその末端でテーバをなし平坦な面366と傾斜した面3
70とにより規定された尖ったエツジ364を形成し、面370は面366との
間に約30°の角度をなし、面368との間に1500の角度をなす。中央プレ
ート362は矢印372により示された軸に沿って、引込み可能で調整できる。
プレート352.362はこの間に液体通路360を規定し、これは、スロット
の包囲形状を有し、尖ったエツジ354,364の間の液体出口スロット373
につながっている。
又、ノズル350は平坦面376.378を有する揺動可能なプレート374を
含み、面376.378に直角な平坦な丸いエツジ380を有する。面376の
末端部分は面370に平行で、エアー ギャップ381を有形し、その長さに沿
って、空気室386につながる。プレート374はヒンジ382にっなかり、も
って矢印384の方向にヒンジ382の軸まわりに4.412は互いに平行で、
5〜15ミル(0,005〜0゜外方向に揺動し、プレート362,378の間
の空気室386にアクセス可能である。
操作上、液体390は加圧容器から液体通路360中に導入され、液体スロット
373から流れ出て、液体の直線状の列を形成する。同時に空気は空気室386
に加圧下で導入され、エアー ギャップ381から出て、約30°の角度で液体
の直線上の列に衝突し、液体の列を小滴に細かくし、基材上に均一につもる。中
央プレート362は矢印372の軸方向に動き、エツジ364を前進、後退させ
、同時に、面370.376間で形成されたエアー ギャップの距離を変えるこ
とができる。使用後、ノズル350は矢印384の方向にプレート374を回動
させてクリーニングでき、空気室386、中央プレート362、エツジ354,
364によりアクセス可能にする。
アプリケーターヘッドの外側で液体を細かくする必要はない。
この原理は図17に図解されており、ここにおいて、アプリケーターヘッドのノ
ズル400は平行面404,406を有する平坦なプレート402を含むことを
示している。エツジ408は面404に直角にて交差するが、面406に向かっ
てカーブしており、面406とアーチ形に接合している。内部のくさび形状の部
材410は面412.414を含み、これらは30゜の角度をなして尖ったエツ
ジ416に沿って交差する。面4゜愼k I−七〜小しスナー汰/−) 1 r
: Jこ占りケA10出r−kn rT−てづ薯015インチ又は130〜40
0μm)離れ、その間に気体スロット又は通路418を形成している。
又ノズル400には平坦な平行面422.424と平坦な面426を有するプレ
ート420かあり、面426は面412と共同的に平面をなし、面424と約3
0°の角度をなし、面422と約150の角度をなす。スロット又は液体通路4
27は面414,422間に形成され、スロット418と30°の角度で交差す
る。くさび形部材430はブIノート420の下方に位置し、頂部内側面432
と底部外側面434を有し、互いに向けてテーバを有し、尖ったエツジ436に
沿って出合い、約20°の角度を規定する。面424.43mはスロット又は通
路438を規定し、エツジ436に近づくにつれて幅かせまくなっており、エア
ー ギャップ440て終わる。最後に、くさび442は平坦な内側上面444と
下外側面446を有し、これらはテーバを有して約45°の角度にて尖ったエツ
ジ448をなす。外側面446は、くさび430の外側面434と共同的に平面
をなす。面496,444はその間に空気室450を規定し、これらは室を通っ
て空気流れの方向に幅においてテーバをなしエツジ408.448の間にエアー
ギャップ452を形成する。
入される。碁打上に塗布されるへき液体456は同時に液体通路427を通って
導入され、もって、気体454は液体456に約30°の角度で衝突し、衝突域
458で面404,426により部分的にバウンドする。液体スロット427か
らの液体の直線状の列は気体454により細かくされ、小滴にされ、基材に向か
って気体454の方向にてノズル400から進む。加圧気体の第2流れ、例えば
空気、ギャップ440,452の片方から又は両方から低圧にて出し、細か(小
滴にされた流れを更に基材上に向かわせることかできる。
多くの種々のノズルの形状か、本発明においては可能である。
これは、流体と液体間の衝突の角度を広く変えることができることから特に真実
である。本発明の幾つかの種々の実施態様を図18に示し、本発明において可能
な幾つかの種々の衝突角を図解する。例えば、図18Aは、スロットの液体通路
462は外側プレート464と内側部材466の平行な面の間で規定される。内
部流体室468は部材466と外側面部材470の間に形成される。流体スロッ
ト462は実質的に垂直に示されるか空気室468はギャップ472に向けてテ
ーバを有し、すき間472は水平から垂直にアーチ形の道をなし、アーチ形のス
ロット476を形成している。アーチ形のスロット476は、部材466.47
0上の相補的に半径を描く部分478,480により形成される。アーチ形通路
476は基部の入口から末端の出口まで約90°の角度の弧を描き、液体スロッ
ト462にほとんど平行になる。これにより通路476からの流体はアプローチ
角ゼロで液体462の直線状の列に衝突する。
図18Bは同様な半径通路476を示しており、ここにおいて通路は垂直から水
平の方向に90°の角度で弧を描き、はとんとスロット462に垂直になり、ア
プローチ角90’で液体列上に気体が衝突する。図180は通路476を示して
おり、これは分かれて、その後集中し、液体列に対して衝突する気体の速度を上
げる。図18Dは同様な形状を示し、通路476ははじめに集中し、その後分か
れ、再び流体の衝突速度を挙げる。
流体は、図18C,18Dの実施態様において、約45°の角度で液体列に衝突
する。
洗浄方法
本発明はヘッド中で固化した塗料材料の固まりを除去する洗浄方法も含む。洗浄
方法は内部通路及びノズルオリフィスに容易にアクセスするために開くヘッド設
計を含む。洗浄方法の他の例は外部ワイパー、内部ワイパー、流体及び液体流れ
中の洗浄添加物、及びヘッドから固化した塗料材料の固まりを除去するために加
圧水又は他の溶媒のフラッシュを含む。洗浄流体(例えば水又は他の溶媒)のフ
ラッシュパンをヘッドの流体及び液体出口に接触して運び、洗浄することかでき
る。
洗浄方法の特別な実施態様は図19に示されており、ここにおいてヘッド500
は図5に示されたものに似ているか、これはヘッドの両側に空気チャンネルを有
する。ヘッド500は相補的なくさび部分502,504を有し、共通な接合5
06に沿って合わさっており、これに沿って、液体スロット又は液体通路の列か
形成される。液体通路又はスロットはノズルヘッド500のチップにて一連の液
体オリフィス508又は連続したスロットで終わる。空気プレート510はくさ
び502のみ外側面に固定され、くさび502の外側に空気室を形成し、液体オ
リフィス508の隣りの空気スロット又はギャップ512に向けてテーバを有す
る。別の空気プレート514は同様に固定されくさび504の外側面により運ば
れ、空気スロット又はギャップ516で終わるテーバを有する空気室を形成する
。
くさび502上の直角フランジ518は第1及び第2レツグ520.522を有
し、レッグ522はくさび502の上面524にその外側長さに沿って付着して
いる。レッグ522はピボット ロッド526上に設けられ、もって部分502
及びプレート510は、ピボット526まわりに一緒に自由回動してくさび50
4とプレート514から離れる。レッグ520は面524から直角に上方に延び
、その末端は空気シリンダー532のピストン530に528にて回動自在に連
結している。順にシリンダー532は、くさび504の上面に付着した1対の平
行な直立のフランジ536(図19にのみ図示)間に回動自在に連結している。
順にフランジ536は支持管(図示せず)に順に確実にされ、これは塗布される
へき基材上のノズルヘッド500をつるす。
操作上、流体はノズルヘッド500から出る液体に対して衝突し、前記図5に関
連して記載されている。塗布工程か完了すると、ヘッドを有しての流体及び液体
の導入か止まる。シリンダー及びピストンアセンブリ530,532はその後駆
動され、ピストン530を元にもどし、くさび502とプレート510を回動し
てくさび504及びプレート514からはなす。この方法によると、接合506
に沿った液体通路又は液体スロットか露出され、洗浄のだめのアクセスが容易と
なる。
図20はノズルヘッド500を示し、図19に示されたものと類似てあり、同様
の部分には同様の参照符号を付す。しかしながら図20はピストン530か直接
ピボット ロッド538につながっているところか異なり、もって洗浄のために
ピストン530を元にもとしてヘッドを開く。図21は同様の配置を示しており
、ここにおいては両くさび502.504は接合506のそばでその上に形成さ
れたピボット ロッド526を有する。1対の平行なピボット ロッド538は
ロッド526に平行に各くさび502,504の頂部に確実にされるが、接合5
06から離される。ピストン530は順にロッド538の各々に連結される。ピ
ストン530を後退させるとピボット526まわりでヘッド部分の各々が回動し
、ジタ一部材か互いに離れるので洗浄のためにヘッド内部のアクセスが可能とな
る。
図22は洗浄のための別の実施態様を示し、ここではヘッドの部分はアーチ形で
はなく直線的に離される。L字型フランジ540は頂面524に確実にされたプ
レート542でくさび502に取り付けられており、直立のプレート544は隣
接する面524から垂直に且つ接合506に平行に設けられている。
1対のガイドレール又はプレーh546,548はプレート544から垂直に頂
面524に平行に離れて取り付けられる。U字型ガイドチャンネル550は面5
24に取り付けられ、これはレール546に沿って動く頂部チャンネル552を
含み、一方底部チヤンネル554は底部レール548に沿って動く。洗浄操作の
間、くさび504はレール546,548に沿って動き、くさび502からくさ
び504は移動し、洗浄のために接合506を露出する。
洗浄方法の別の実施態様を図23及び図24に示し、ここにおいてヘッドは取り
替え可能なチップを有する。ヘッド560は分割され、ピボット ロッド566
に沿って互いに回動自在に取り付けられた部分562,564を有する。部分5
62の頂面567は接合568に対して約45°の角度で傾斜し、機械的な干渉
なくヒンジまわりに45°の角度の弧を描いて動き、ヘッドを半分にする。部分
562,564の相補的な面は接合568に沿って合わさり、面は共同的操作の
角のあるノツチを有し、これは長く延びた内部の液体室570を形成し、これは
液体供給ライン572につながっている。
又、ヘッド部分562,564は相補的にへこませたアーチ面を有し、ガイドチ
ャンネルを形成し、チップ574を取り替え可能とし、チップ574はヘッド5
60のノズル部分中に且つ外に縦にスライドする。チップ574は断面拡大した
支持部材576を有し、これはアールを付けたエツジを有し、ヘッド56(?中
にチャンネル中に且つ外にスライドするのを容易にする。チップ574は2つの
相補的な対向した部材を有し、これは縦端に沿って共にヒンジし、その間に液体
通路578を形成し、尖ったエツジにて終り、その間にスロットの液体オリフィ
ス586を規定する。2分割するチップ574の対向面の片方又は両方上の複数
のランド579により、通路578がつまらないように維持できる。ランド57
9はダイヤモンド形で好ましくは長いダイヤモンド形で、ダイヤモンドのより小
さい角を液体の流路の軸に沿って置き、液体流れか乱れ妨害されるのを少なくす
る。
空気プレート580は空気室582を規定し、これは空気スロット584にテー
バをなし、液体スロット586を規定するチップの尖ったエツジに隣接するして
チップ572の長さに沿って延びる。スロット584にて空気は空582から出
てスロット586から出る直線の液体列(図示せず)上に衝突する。
液体通路578中に又はスロットのオリフィス586に材料がつまった場合は、
ヒンジまわりにヘッドを開けてチップをスライドさせることにより取り替えチッ
プ574をヘッド560から外して、洗浄できる。チップが損傷を受けた場合は
、別のチップ574と取り替える。
ヘッド内側の塗布材料のつまりはヘッドの内部を又は少なくとも塗布液体が接触
する部分を材料の付着を減少できる低表面エネルギー材料で塗布することにより
減少することができる。
このような材料の例としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクリスタリン
ダイヤモンド及びアモルファス カーボンコーティングがある。適用なポリク
リスタリン ダイヤモンドコーティングはペンシルベニアのアレンタウン(A1
. lentown)のダイアモネックス(Diamonex)から得られる。
ヘッドは800°C(1,470°F)にて化学蒸着法によりアモルファス ダ
イヤモンドを500人の厚さで塗布することかできる。このような塗膜は適用さ
れる表面をミクロスケールで平滑に密に反復するのに有利であり、化学的に表面
に結合される。
モジュールヘッド
本発明の1つの利点は、本発明を用いて、極めて広い基材、すなわち幅か数フィ
ートル数百フィートである基材の全域に均一な塗膜を設けることかできることで
ある。このような例におけるアプリケーターヘッドは極めて長く、巨大であり、
重い。
これらの問題は、個別に取り外すかまたは交換することかできる複数の一列に配
列したモジュールからヘッドを構成することにより最上にすることができる。こ
のようなモジュール590の一例を図25に示す。モジュール590は平坦な最
上部594、これに垂直な一対の側壁596および先細となって一対の空気スロ
ットを形成するノズル598を有するノズルヘッド592を備える。衝突ガスは
図3〜I8に関してすてに記載したようにノズルの先端において形成した直線状
液体配列に対して推進される。
最上面594から突出するものは、平坦な最上面602および内側に先細である
面604,606を有するモジュール接合部材600である。接合部材600は
、支持部材(図示せずうに沿って相補的な形状を有する凹部チャンネルに滑入し
てヘッド592を基材上方に懸垂させる。複数のモジュール590はこのように
して並置されたモジュールの長さ方向に連通した流体および空気供給ライン60
8,610と端どうしで配置される。
他の多くのモジュールの配列が可能である。例えば、モジュールを、垂直に下方
に引くことにより取り外すかまたは長さ方向の代わりに横断方向に滑出させるこ
とができるように載置することもまた有利である。これらのモジュールの配列に
より他のモジュールを全く取り外す必要なくラインの中央に個々のモジュールを
取り外すことか可能になる。取り外した後、モジュールを清浄にするかまたは単
に他の大量生産されている同一のモジュールと交換することができる。
他の微細化方法
本発明は必ずしも流体の衝突による液体の流れの微細化を必要としない。例えば
図26は、細長い液体室616かスロット618の方向に先細になる本発明の他
の例を示す。室616はプレート620,622により液体室616の両側の低
圧空気室624.626から分離されている。それぞれ室624. 626の底
面を形成するくさび628.630はスロット618の方向に先細であって液体
スロット18に隣接しており長さ方向に平行に延在する狭いギャップ632,6
34を形成する。
作動に際して、基材上に塗布する液体を、これか液体室616に入る前に静電気
的、超音波または高圧手段により微細粒子635に予e霧化する。霧化された液
体は室616からスロット618において排出し、スロット632,634から
進出する低圧空気により基材へと運搬される。液体を小滴に分散させる静電気的
な例はキャッスル(castle)ら、「産業利用におけるIEEE処理(I
E E E Tramaction or Industry applica
ti。
ns) J、fl :476〜477 (1953年5月〜6月)およびベイリ
ー(Bai!ey)、[液体の静電気的噴霧(ElectrostaticSp
laying of Liquid) J (ジョン・ウィリー・アンド・ソン
グ(John Wiley & 5ons)社、198B)に記載されている。
このような静電気的分散装置を図式的に示したものを図27に示し、ここで空気
か矢印638の方向に流れる空気導管637が設けられている。空気流は空気せ
ん断ノズル639に遭遇し、供給ライン640を介して液体を供給される。空気
638は、ノズルからの液体を次に誘導電極641により帯電される小滴の微細
なミストに分散させる。誘導帯電により、表面張力を消失させ、より小さくより
均一な大きさの小滴を形成させる静電気力か小滴に発生する。小滴における均一
な帯電により空気中のミストのより分散した飛沫同伴か形成し、小滴における電
荷を用いて小滴を反対に帯電したかまたは接地された基材に引きつけることかで
きる。
超音波微細化器は高振動数の振動子または音波を用いて液体を振動させてこれを
小滴に分散させる。適切な超音波霧化器の例はアメリカ合衆国ニューヨーク州ポ
フキーブシ−(Poughkeepsje)所在のソノチック(Sono−Te
k)社から入手できるウルトラソニック・アトマイジラグ・ノズルシステム(t
Jltrasonic Atomizing Nozzle systems)
である。液体流を、チタンノズルの霧化ヘッド上に集中した高振動数振動に当て
ることにより微細な小滴のスプレーに分解する。振動はノズル体中のセラミック
圧電性結晶により発生する。他の適切な予備分散システムはアメリカ合衆国コネ
クティカット州スタンフォード(Stanford)所在のクール フォック
システムズ(Cool−Fog Systems)社からのクール フォック
システム図またはアメリカ合衆国ニューヨーク州ファーミラグデール(Farm
ingdale)所在のヒート・システムズ・ウルトラソニック(Heat S
ystems Ultrasonic)社から入手できるウルトラソニック・ス
プレー・ノズル(Ultrasonic 5pray Nozzle)を含む。
他の例において、湿潤空気、流れまたは他の蒸気負荷ガスを塗布出口および衝突
スロットにより運搬する。材料の極めて薄い塗膜も、このようにして基材上に塗
布することかできる。例えば流れを図5における出口93および衝突スロット1
.32の両方により推進させた場合には、極めて薄いが完全な水の塗膜を基材に
塗布することかできる。
捕集装置
多くの塗膜または噴霧システムに伴う重大な問題は、これらが、アプリケーター
の付近の機器類および作業者に付着する微細なミストを生成することである。こ
れは、澱粉か接触するほとんどすべての表面上に堆積する厚い、固体の堆積物を
形成する澱粉のような物質に関する特定的な問題である。他の重大な問題は、腐
食性または生物学的に有害な物質、例えば環境的または健康的理由により含まな
ければならないイソシアネートを用いる装置により発生する。本発明のアプリケ
ーターシステムは、従来のスブIノーノズルより少ないミストを発生するため、
従来技術より著しく大きい利点を提供する。しかし、周囲のミストの発生量かさ
らに少ないことか望ましい若干の応用かある。
周囲のミストの量を減少させる捕集装置の例を図28〜29に示す、これは移動
する基材643の上方に懸垂されたアプリケーターヘッド642を示す。液体人
口644は塗布する液体をヘッド642の内側の液体室に導入する。空気導管6
45゜646は加圧された空気をヘッド642に運搬してこれかヘッドから進出
する際に液体を細かくする。液体直線状配列647はこの長さ方向に沿ってヘッ
ド642から進出し、液体は、液体を基材643に運搬する衝突ガスにより細が
くされる。捕集フードを、基材の移動軸線648に沿った両側にヘッド642か
らfl間した基材643の上方に懸垂させる。ヘッドの両Sのフードは、下方に
面した捕集フロント652を有する細長い管状の捕集器650を備える。各管状
捕集器は軸線648に垂直に配向されている。スロット652は管状の捕集器6
50の水平直径653より約45〜60°下の弧に対する。方形の覆いパネル6
54はスロット652の上端から延在し、基材643の方向へ下方に約15°の
角度を画成する。覆いパネル654は基材642の幅にわたり、液体配列647
に平行である遠位縁部656に沿って終了する前にヘッドへの距離の一部に延在
させる。2つのパネルの遠位縁部656は液体配列か基材643に運搬される開
放領域をこれらの間に画成する。他の方形パネル657は開口652の下端から
延在し、基材643の方向へ下方に突出してミストバリアを提供する。
直立壁658は各管状捕集器650の自由端を閉鎖し、捕集器650の間に延在
して基材643の1つの長さ方向の端の一部に沿って連続バリアを形成する。類
似した壁660は捕集器650の間に延在するが、各捕集器の端面を閉鎖しない
。代わりに、排出管662,664が捕集器650と連通し、基材642の方向
へ突出する。負の相対圧(例えば真空吸引)を導管662,664に加えてミス
トと衝突ガスとの混合物を矢印666により図式的に示したように捕集器の外へ
引き出す。
捕集器650.パネル654.657および壁658,660により画成された
閉鎖部を基材643のわずかに上方に懸垂して閉鎖部の下の基材か自由に移動す
るようにする。閉鎖部の懸垂はこのようにして小さな間隙670を閉鎖部の底部
と基材643の表面との間に画成し、これにより一般に若干のミストか閉鎖部か
ら逃散できる。はとんどのミストは基材に沿って、ヘッド642から両方向へ、
矢印648の軸線に沿って拡散する傾向かある。基材がミストをこれと共に運搬
するため、ミストの大部分は基材の移動方向648における間隙670の方向に
向けられる。従ってミストの大部分はバリア657の下を648の方向に通過す
る。エアカーテンを各バリア657の下端の下に導いて端部の下の閉鎖部から逃
散するミストの量を減少させる。図29において最も良好に見られるように、管
状の導管674を基材643の幅を横切って各捕集器650の下に各パネル65
7の外側表面上に載置する。導管674は導管の長さ方向に延在する空気スロッ
ト675を備え、空気を基材643において基材の表面より約45°下方に推進
させる空気推進部材676と連通ずる。空気678(図28)を各導管674に
、空気のカーテンか部材676の外に推進され、閉鎖フードの底面と基材の表面
との間にエアカーテン680(図29)を形成して閉鎖部材から逃散するミスト
の量を減少させるように供給する。
図29は、フードの内側のミストが発生して閉鎖部材の内側に曇り682を形成
することを示す。ミストの上方面への再循環683はミストの流れをヘッド64
2の方向に戻し、濁った曇りを最上部パネル654の下に形成する。この曇りの
発生により塗布材料かパネル654の下面に堆積し、パネルから鍾乳石が成長す
る。鍾乳石は基材上に塗布材料小滴が滴下する焦点として作用して堆積した塗布
材料の均一性を乱す。このような滴下物はまたシートの外見を悪化させる。従っ
て本発明者等は第2の空気流をヘッドに隣接したフードに導入して不所望な曇り
の形成を防止した。
第2の流れを図29において矢印684により図式的に示し、これはヘッドに隣
接したフードに向けられた空気の外部供給源とすることができる。第2の流れを
発生させる特定的な装置を図31に示し、ここで空気出口のマトリックスを下方
に傾斜した表面685上に設ける。空気流はフードの長さ方向に沿って出口から
進出して上方向へ循環するミストをすべて基材方向へ戻し、過剰空気捕集フード
686に向ける。あるいはまた、図32に示すように、空気供給室687はヘッ
ドとフードとの間の開放領域を覆うことができる。室687の下面は空気出口の
マトリックスをこの領域を横切って備えて空気のブランケットを曇り682に下
方に導いてフード付近にミストか蓄積して静止するのを防止する。
静電気的捕集
図28に示すように、基材を接地することにより、周囲のミストを減少させて液
体の基材上への堆積を改善することは可能である。基材643の下に基材の移動
方向648に対して横断方向に延在する接地部材690を示す。接地部材690
は例えば接地692に電気的に接触する一片の金属ティンセルまたは導電性ブラ
シとすることかできる。ミストの帯電した粒子は接地された基材に引きつけられ
てこれによりこれらの周囲への分散が減少し、これらの基材表面への再堆積か促
進される。
他のまたは付加的な静電気的反発部材を694において示す。
平坦なまたは弓形のプレートを含み、基材に対して横断方向に延在する多くのタ
イプの静電気的部材を用いることができる。
図28に示す特定的な例は断面方向において逆U字形の形状を有する棒を示す。
棒は従来の帯電器(図示せず)により負に帯電して部材と基材との間を通過する
すべての負に帯電した小滴を基材方向へ推進する。あるいはまたは棒は負に帯電
して正に帯電した小滴を基材方向へ推進することができる。図27に示すように
、これらの静電気的捕集方法は小滴を誘導電極により帯電することにより促進す
ることかできる。
ミストのスクラビングおよび排出
排気流666(図28)をフードから周囲に排出して液体を細か(することによ
り形成した大量のガスおよび同伴された液体小滴を廃棄することが望ましい。こ
のような大気中への排出はガスと液体との混合物か環境に温和である物質、例え
ば水のミストから成る際に可能である。しかも、より頻繁に、排出されるミスト
は、大気中に排出することかできない澱粉またはイソシアネートのような物質を
含む。例えば澱粉のミストは排出口の付近の物体上に堆積して澱粉薄膜となる。
より重大なことに、イソシアネー(・を大気中に排出した場合には人間に不所望
な生物学的結果か及ぼされる。このような状態において、ガスと空気との混合物
666をスクラバー700(図30)に導いてここでミストをガスから除去する
。
スクラバー700は、頂部パネル704および底部パネル706を有する容器7
02である。1対の平行に離間したバッフル708,710は頂部パネル704
から容器702の全幅を横切って下方に突出して底部パネル706の方向に延在
しているがこれに到達していない。1対の交互嵌合する平行なバッフルア12.
714は底部パネル706から上方に突出している。
バッフル708〜714は噴霧室716からガス出ロア18まで管状通路を形成
する。従来のスプレーノズルの配列を室716の頂部の噴霧プレート720に設
けて小滴をガスから除去する。ガスポンプ724はガス出ロア 1.8と連通し
てガスをスクラバー700から引き出し、これを726において周囲に排出する
。液体ポンプ728はスクラバー700の底部付近の液体量ロア30と連通して
スクラバーの底部に蓄積した液体を除去する。
作動に際して、水を734において噴霧プレート720に導入して下方に向いた
水スプレー736のマトリックスを形成する。スプレーは流入する流れ666中
の液体小滴と衝突し、同伴された液体小滴かスクラバー700の底部の方向へ推
進するのを補助してここでこれらはスプレー736からの水と共に液体ブール7
38に捕集される。ガスおよびすべての残りの同伴された液体を交互嵌合するバ
ッフル708〜714を介して矢印740〜744て示した方向にポンプ724
により引く。ガスは746において進出し、ポンプ724によりガス出ロア18
に引き込まれる。ガスはほとんど液体を含まず、726において大気中に排出す
ることができる。
液体ブール738はスプレー736からの水と流れ666かス821において鉄
了し−この結果直線状に配列した一連のオら除去された同伴された液体小滴との
両方を含む。従ってスクラバー700は有害なまたは不所望な同伴された液体を
フード排出口から除去して、この結果フードから除去された多量の空気または他
のガスを大気中に排出することができる。ガスの流れからの同伴された液体小滴
およびミストにはブール738において希釈されて廃棄されるかまたは再循環さ
れる。
他のシステムの設計
本発明の他の例は、本発明により設計された装置829(図70および71)で
ある。中心孔830はヘッド831を貫通して延在し、一連の離間した円筒形の
通路832は中心孔830と連通してここから下方に延在する。通路832の大
きさおよび形状は中心通路834を有するプラグ833の使用により変化させる
ことができる。通路834およびプラグ833はさらに装置の長さ方向に沿った
物質の分配を助ける。通路834は中心分配室835の頂部に入る。スクリーン
836は、容易に取り外し、洗浄することができるように設計されているか、中
心分配室835の横断方向に延在する。
三角形の断面を有するノズルまたはチップ837をヘッド831に接続し、中心
分配室835はノズル837を通して延在する。チップの下端および三角形の角
に、中心分配室835と連通ずる一連の通路838を設ける。各通路838はオ
リフィ舘;蚤敗OJI七トrg明ロ0QJI士状署I−砿一アオ注醸で奴1清、
リフイス821かヘッドの長さ方向に延在する。若干の設計において中心分配室
835を省略し、通路838または若干の通路838を直接通路832と連結す
ることができる。
ノズル837は金属、例えばアルミニウム、黄銅またはステンレス鋼製とするこ
とができ、物質のオリフィス821の周辺またはノズル837への蓄積を防止す
る潤滑剤または塗膜で覆うことができる。潤滑剤塗膜はテフロン(ポリテトラフ
ルオロエチレン)または他の低表面エネルギー塗膜とすることかできる。ノズル
837はまたテフロン製とすることができる。
オリフィス821は0.005インチ〜0.050インチの範囲内の直径を有し
、1インチあたり2〜30の範囲内で離間することができる。好ましい直径は0
.012インチ〜0.035インチの範囲内であり、好ましい離間は1インチあ
たり3〜24の範囲内である。実際の直径および離間は製品の必要性および用い
られる塗布材料に依存して変化しうる。
1対の側面プレート840を中心ヘッド831の側面に平行に、この側面から離
間して取り付け、中心ヘッド831およびノズル837を覆う。側面プレート8
40は、ヘッドの側面83Iおよびノズル837と共に、オリフィス821に隣
接する開口824を有するガスまたは空気通路841を画成する。空または通路
841中に形成した隆起部により断続的に一連の開口であることかてきる。隆起
部はヘッド831およびノズル837上またはプレート840の内側上に存在す
ることかできる。
空気または他のガスを通路841に、パイプ842を介して供給する。バイブ8
42の内側の円筒形スクリーン843はガス供給物からすべての汚れまたは残骸
を除去し、ガスが装置の長さ方向に分布するのを助ける。ガス分配室844はバ
イブ842と通路841との間にヘッド831の長さ方向に延在する。
パイプ842と室844との間に、連続的または不連続的開口が存在する。室8
44は次に通路841に直接連通ずる。室844に多孔性物質を満たしてガスの
分布を助長することがてきる。
図72に示すように、第2の一対の側面プレート846を、2つの空気流が必要
な際に用いる。プレート846をプレート840に平行に、これと離間して取り
付け、空気通路開口824から離間した開口848を有する第2の空気通路84
7を形成する。各側面プレート846の上端に第2のガス分配室850を形成す
るハウジング849を設ける。ガス分配室850は室844または分配管842
と接続されるかあるいはこれら自体か空気または他のガスの供給源を有する。水
蒸気または流れもまた通路847を通過するガスに加えることができる。
スクリーンの配置を、図73および74に示すよう修正することができる。図7
3における装ft829は分配室835内に物質スクリーン836を有し、ガス
スクリーン843が記載したようにバイブ842内に存在する。図74は、スク
リーンの外部を示す、他の装置829の図式図である。スクリーン836′はハ
ウジング851内に存在する。塗布材料をバイブ852を介してハウジング85
1内に圧送し、次にスクリーン836およびバイブ853を介して外方に通過し
て中心孔830中に入る。スクリーン843′はハウジング854内に存在する
。
空気またはガスはバイブ855を介してハウジング854内に圧送される。ガス
は次にスクリーン843′およびバイブ856を介して外方に通過し、これによ
りガスがバイブ842に送られる。
フィルターを図75に示すように嵩の高い多孔彫物質と交換して、粒状汚染物を
捕集し、さらに装置829の長さ方向中にガスが分布するのを助長する。バイブ
842内のスクリーンを、例えばこれらの全長に沿ってバイブ842内に配置さ
れた多孔性物質により置き換える。他の例において、付加的な多孔性物質845
を分配室844内に配置することかできる。
この方法は、前に記載した例に類似して、空気流を用いて、流体流をオリフィス
821の直径より小さい直径まで細かくする。空気または他のガスの流れ823
(図76)はオリフィス821に隣接する開口824を通過して液体流をオリフ
ィス821から進出する。より小さい直径まで細かくする。液体流822は最終
的に細かくされて、オリフィス821の直径より小さい直径を有するリガメント
(ligament)826となる。液体表面張力および関連する特性のために
これらのリガメント826はオリフィス821より小さい直径を有する小滴82
7を形成する。空気は小滴827を基材828の方向へ下方に導き、ヘット出口
の下方の領域に交差する乱流を生じ、この結果小滴827が基材828上により
均一に堆積する。
装置を0,05〜10psiの範囲内の液体への圧力および0.03:l〜7.
7:1の範囲内の空気対液体の質量比において用いた実験において、視覚可能な
ミストは発生しなかった。
これをメルトブロー(meltblown)条件において典型的なスプレーヘッ
ドまたはメルトブローヘッドを用いた極めて視覚可能なミスト形成と比較した。
ガス流823中の空気またはガスは蒸気または水蒸気を含んで、流体流822中
の塗布材料が、基材上に散布される前に乾燥するのを防止することができる。
本発明はまた、液体または物質の微細なミストを基材に対して導くことにより液
体または他の塗布材料を基材上に均一にまたは完全に堆積させる方法を含む。ミ
ストの形成および推進力は、細長い液体の配列を出口から基材の方向へ導くこと
により同時に達成することができる。細長い配列は、ミストを基材上に所望の配
列幅を横切って設ける任意の形状とすることかできる。配列は例えば直線状、弓
形または山形袖章の形状とすることかでき、あるいは連続的アプリケーターを用
いて所望の配列を形成することかできる。流体(例えばガス)を液体配列に衝突
させて液体流を細かくして小滴とし、細かくされた配列に相対して移動する基材
上に均一な塗布を堆積させる。より均一な配列、例えば直線状に離間したノズル
またはスロットの配列は、均一であることが好ましい応用において液体を基材上
により容易に均一に堆積させることかできる。
代表的な応用において、紙を、直線状に配列したカーテンまたは一連の円柱状の
液体を塗装ヘッドから基材の方向へ導くことにより塗装する。液体の流れを、液
体カーテンの一方または両方の表面上のスロットから進出するガスにより細かく
する。
液体は広範囲の粘度を有することができるが、代表的な塗料液体は比較的低い粘
度を有し、室温で液体である。液体の融点を室温より低くして液体か基材に到達
する前に固化するのを減少または防止することかできるのか好ましい。
好適例において、塗布液体は水性液体、例えば澱粉、カルボキシメチルセルロー
ス、ポリビニルアルコール、ラテックスの水溶液、細菌性セルロースの懸濁液ま
たは他の任意の水性物質、溶液または乳濁液である。水性液体はアプリケーター
ヘッドから100°C(212°F)より低い温度において分散させる。
これは定義により、水性液体はこの温度より高い温度において沸騰し、もはや液
相てなくなるためである。水性液体の温度が100℃(212°F)程度に高い
必要はなく、これらは70’C(160°F)より低い温度、または周囲温度(
25〜40℃(77〜104°F))においてさえも噴霧することかできる。水
性液体は基材に到達する前に固化せず、従って水性工程を約0°C(32°F)
より高い温度て実施するのがよい。若干の液体、例えば澱粉を含むものに関して
、液体を40〜70°C(104〜158°F)に加温してアプリケーター中に
澱粉か沈殿するのを防止するのが好ましい。また本発明の方法を用いて非水性液
体を基材上に堆積させることができる。特定的な例において、この方法は粒状物
質または有機液体、例えば重合体メチレンジフェニルジイソシアネート(PMD
I)または乳化性重合体メチレンジフェニルジイソシアネート(EMDI)のス
ラリーに用いることかできる。PMDIおよびEMD Iの使用は、係争中の米
国特許出願環07/692,861号明細書に開示されており、これをここに参
照文献として包含する。
液体の粘度か低い場合には、液体て低圧でヘッドの一連のあらかじめ選択された
オリフィス、長いスロットまたは他の出口を介して導くことかできる。液体圧は
代表的に25ps i (170kPa)より低く、例えば5〜12ps i
(34〜82kPa)または5ps iより低い。液体圧は液体がヘッドを離れ
る速度と直接関係し、従って液体速度もまた極めて低く、例えば約1m/s (
3,28フィート/秒)より低くすることができる。
液体流の小滴への微細化は、流体を液体配列に衝突させてこれをより小さいセグ
メントに、最後に例えば約100μm以下の直径を有する微細な小滴に分解する
ことにより達成される。
オリフィスから進出する小滴の直径はオリフィスの直径に等しいかまたはこれよ
りわずかに小さく、あるいはスロットの幅より小さい。従って、500μmの有
効直径または幅を有する出口から進出する小滴の直径は、細かくした後に500
μmより小さい。より小さい小滴の大きさを測定することは困難であり、本発明
者等は理論的算定数値または評価に深入りすることを望まないか、多くの小滴の
大きさは直径か5〜50μmであるようだ。小滴の直径は必ずしも均一である必
要はなく、通常広範囲の直径分布を有する。若干の小滴は直径か100μmを超
過する。小滴の大きさの重要性は、特定の液体の小滴か所望の配列幅を基材に完
全に塗布するのに十分小さい範囲の直径を有することにある。本発明の小さな小
滴は上記で定義したようにより低い粒状を有するより均一な塗料を形成する。好
適例において、小滴は薄い均一な塗膜を基材に提供するのに十分小さい。
0.11〜0.19g/m” (約4.9〜8.3ボンド/トン)の範囲内の薄
い塗膜を基材の表面に設けることかできる。
衝突流体はこの容器の外部に対して流れるかまたは適合する傾向がある任意の物
質とすることかできる。このような流体の例は、他の気体または液体に担持され
た気体、液体または固体流(例えば砂またはケイ素)を含む。衝突流体の特定的
な例は水、水または他のタイプの蒸気、酸触媒作用をすることかできる塗布材料
に用いる酸性液体、塩基、触媒作用をすることかできる塗布材料に用いる塩基性
液体、炭素粒子、乾燥顔料粒子(例えばTiO2、CaCO5) 、空気、酸素
、窒素ガスまたは塗布液体との触媒作用または反応にあずかるガスである。塗布
液体はすべて衝突流体として用いることができ、これには澱粉、PVA、細菌性
セルロースまたはラテックスの溶液または懸濁液か含まれる。流体を加熱する必
要はなく、任意の温度、例えば25〜100°C(7〜212°F)または25
〜40°C(77〜104°F)の周囲温度またはさらに低い温度とすることか
できる。衝突流体および液体は同時流れであり、液体の速度は衝突流体の速度よ
り低いのが好ましい。衝突ガス対塗布材料の質量比が0,03:I〜7.7:I
最も好ましくは0.2:1〜5:1である際に極めて良好な微細化が観察された
。衝突流体と塗布材料との相対速度および流速を広範囲に変化させて、液体を、
基材上に均一または完全に均一な塗膜を堆積させるのに十分小さい大きさの小滴
に細かくする、衝突流体対塗布材料の所望の質量比を達成することかできる。表
1および2における例は、最小の粒状またはすしを有する塗膜を堆積したこれら
のパラメーターを変化させることについての指標を与える。若干の応用は均一な
塗装を必要とせず、これらのパラメーターを繰り返すことは必要でない。最小の
粒状を図48および49の画像およびグレー強さプロフィールにより最適に示す
。
液体配列は対向面を有し、衝突流体は配列の一方または両方の面に衝突して配列
を小さい小滴に細かくすることができる。
衝突流体の所望の速度は液体の粘度および流速に依存して変化する。しかし、多
くの応用において、流体を液体に200〜1600フイート/s (60〜33
5m/s)の流体速度で衝突させる。液体の最も大きい微細化は、流体の速度か
音速(335m/5(1100フイート/S))に接近する際に発生し、この速
度を超えた場合には顕著な改善が観察されなかった。理論的に、微細化は音速を
超えて増加し続けるか、測定の限界によりこれらの小さな寸法における小滴の直
径の変化を測定することは困難である。微細化の程度の低下か音速を超えた場合
には記録されなかったが、若干の状態において、衝突速度を音速の範囲を超過さ
せて増加させることは不所望であるが、これは捕集しなければならない流体が結
果として増加するためである。
塗布材料
本方法の利点の1つは、本方法を用いて、広範囲の塗料を広範囲の基材に塗布す
ることかできることである。実際に、任意の塗料を本方法を用いて塗布すること
ができる。高粘度の液体、例えば熱可塑性物質を基材に、熱可塑性物質を加熱し
、これを塗布される表面上に均一に堆積する微細な小滴を形成するのに十分な程
度まで細かくすることにより塗布して薄い均一な層とすることかできる。他の応
用において、より低粘度の液体を基材に塗布する。澱粉(エチル化された、およ
び他のタイプの澱粉)、ポリビニルアルコール(PVA) 、着色塗料、カルボ
キシメチルセルロース(CMC) 、水、セルロース懸濁液、ラテックスおよび
PMDIのような物質をベーパーまたは容器用板紙のような基材上に塗布するこ
れらの列挙した物質の粘度は代表的に周囲温度において2000cp (2Pa
−s)より低く、時々周囲温度において50またはl00cp(0,05〜0.
1Pa−s)である。塗布工程を、周囲温度において液体である物質を供給する
ことにより促進してこれにより液体を加熱してこの粘度を低下させ、アプリケー
ターから押し出すことかできるようにする必要を解消する。
塗布材料の例はエチル化コーンスターチ、例えばアメリカ合衆国アイオワ州セダ
ーラビッヅ(Cedar Rapjds)所在のカーギル(Crgill)社か
ら入手できるもの:アメリカ合衆国アイオワ州セダーラビッヅ所在のペンフォー
ド・プロダクツ(Penford Products)社から入手できるペンフ
ォード・ガム(Penford Gum) ス9−チ、例えばPG200.22
0,230,240,250゜260.270,280,290,295,30
0,330゜360または380:アメリカ合衆国ペンシルベニア州アレンタウ
ン(Allen town)所在のエア・プロダクツ・アンド・ケミカルズ(A
ir Products and Chemicals)社から入手できるエア
ボール(airvol)ポリビニルアルコール:並びにクレー顔料、例えばアメ
リカ合衆国ニューシャーシー州エジソン(Edison)所在のエングルハード
(Englehard)社からエフシロン(Exsilon) 、ウルトラグロ
ス(Ultra Gloss) 、ウルトラホワイト(Ultra White
)90、ルストラ(Lustra)、ウルトラグロス(Ultra Cote)
、HT、ゴートン(Gordon)および5−23の商品名で入手できるものを
本発明の方法は多くの異なる平面を動く基材の片面あるいは両面で細かくした液
体の配列を方向づけるのに十分用途の広いものである。例えば図33はヘッド7
52の下の水平面を動くペーパーウェブ750を示す。細かくした液体配列75
4は下方のウェブ750へ向かい、その表面に塗膜756を堆積する。
同時に、第2ヘツド758は細かくした液体配列760を上方の基材へ向け、ペ
ーパーウェブ750の下面に塗膜762を堆積するように上方に鋭くして基材の
下に配置する。
図34に、ペーパーウェブ766の両側面に噴霧する一対のヘッド768.77
0の間の矢印767方向の垂直平面をペーパーウェブが動いている他の例を示す
。このヘッドは垂直に動く基材上に細かくした液体を概して水平方向に噴霧する
ために配置する。図33および34に示す基材766はペーパーウェブであるが
、本発明の方法はセルロース誘導体、繊維、有機および合成基材を含む多くのタ
イプの基材を塗布するのに適している。セルロース誘導体基材の例は、完成した
紙、バルブマット、ライナーボード(liner boaeds) 、新聞印刷
用紙およびすでに被覆した紙を含む。有機基材は転化剤またはスパイスを被覆し
た食物、または殺虫剤で被覆した植物を含む場合かある。
基材の他の例は形成した非−セルロース誘導体繊維マット、ゴム、布、木材、皮
およびプラスチックを含む。基材は金属質てあってもよく、平坦である必要はな
く、例えば基材に液体を順番に移す、移動ローラーてもよい。
ヘッドが液体配列を基材に向ける角度は通常の角度が好ましい。高められた体積
の均一性を有する一層好ましい付着は液体か塗布される平面に対し右の角度で向
けられる場合に観察される。他の角度も、特に不規則な、非平坦表面を有する塗
布対象物の場合に可能である。本発明の他の観点は1つより多くのヘッドを基材
に沿って続けて配置でき、それで塗被する層を基材の片面上で1つの層を他の層
の上に塗布することができることである。同様の複数のヘッドは多層を両面に塗
布するため基材の他の表面と塗布関係に配置することかできる。例えばペーパー
ウェブはその平坦面のそれぞれに塗布された多数の塗膜を有する場合かある。
基材とヘッドの間の距離は広範に変化させることができるが、極めて完全に均一
な堆積は基材表面から1/12インチ(2,5cm〜30cm)の距離、より好
ましくは1〜3インチ(2,5Cm〜7、5 cm)でアプリケーターヘッドか
ら出てくる液体により生ずる。均一な塗膜を所望する場合、ヘッドは好ましくは
、基材から少なくとも十分離れており、液体をほぼ完全に小滴にまで砕く必要が
ある。この距離は液体の粘度および液体ならびに衝撃液の流速および速度のよう
な変数に依存して変化する。液体を基材上の堆積物の完全性および均一性を測定
して、十分に小滴に砕かれるかどうかを確かめることは、図48〜69と関連し
て以下に述べたように可能である。また数百のプロセスの例を表Iおよび■の次
ぎに提供し、塗膜の質におけるこれらの効果および他の変数を示す。
液体の繊細化
本発明のプロセスは特定の空気のような流体流を用い、併流する(co−flo
wing)液体を液体が出てくるオリフィスより小さな直径または幅に細かくす
る。このプロセスの例を図35〜37に示す。これは、例えば図3〜4に示す多
数のオリフィスヘッドから出てくる細菌セルロース懸濁液の連続した写真である
。
図35の液体は20ミル(0,020インチすなわち500μm)の直径を有す
線状に整列させた円形オリフィスの列から出てくる。液体はオリフィスから出て
、この実施例で本質的にオリフィスと同一の初期直径(20ミル)を有する液体
の下方に向けられた共に平坦なカラムの列である線状配列を形成する。空気は一
対の平行なスロットまたは配列に近接したエアギャップから出てくる。スロット
は配列の平面に対し平行であり、配列の方に鋭角で特定の空気を向ける。空気、
または他のガスもしくは流体がオリフィスに近接したギャップを通り抜けると、
図35に示すように流体流を細かくしはじめる。液体より大きな速度で動くガス
が液体に衝突すると、それで配列の各円柱の流れの幅すなわち直径に振動か発生
する。空気の速度が増加すると、液体流は結局、図36に示すような種々の平面
上で方向づけられたループを形成しはじめる。ループか元来液体流か出てくるオ
リフィスより小さな種々の寸法の小滴に砕かれるまでループの直径は、衝撃ガス
の速度のように徐々に小さくなり、オリフィスからの距離か増加する(図37)
。空気と共に流れる衝撃ガス流は小滴を下方の基材に向け、さらに結果として基
材上に小滴の一層均一な堆積をもたらすヘッド出口の下の領域に交差して流れる
乱れを生ずる。
さらに、衝撃流はアプリケーターヘッドを浄化しあるいは液体流を変える手助け
をする場合がある。衝撃空気流は、例えば、ヘッドの内部を塗被し、エアギャッ
プまたは液体オリフィスの周りに蓄積する水溶性材料を可溶にするように湿らせ
る場合かある。ガスを7096〜1o o q6の相対湿度、より好ましくは9
0%〜100%に加湿する場合がある。あるいはまた、ガスはこの液体を改良し
た添加剤を含む場合がある。例えば加湿した空気は塗布中にPMDIの重合化に
触媒作用を及ぼす水分を提供する。加湿空気のような触媒を使用する場合、まず
乾燥した衝撃流を液体に衝突させ、出口またはその近くで重合化の開始を防止す
ることか好ましい。1組の平行な衝撃スロットはかかる条件で、1つのスロット
を他のスロットより液体出口に近くなるように液体出口に近接して設ける。出口
に近いスロットは液体に対し乾燥したガスを衝突させて繊細化を起こさせるとと
もに、第2スロットは触媒作用を及ぼす流体に影響を与えて出口から離れた触媒
作用を起こさせる。
他の例中、水分は塗布する液体に有害となる場合があり、その場合衝撃ガスはア
プリケーターヘッドから加湿空気を取り除くために用いられる。パージングは窒
素ガスのような乾燥ガスを導入することによりアプリケーターおよび出口を通し
て実施する。
碁打上の液体の繊細化およびミストの堆積のプロセスは次の実施例を参照するこ
とでよりよく理解することができる。
実施例 ■
この実施例の試験は、液体配列を細かくして小滴にする研究のため、さらに流体
を細かくし、堆積させるうえての異なるプロセスパラメータの作用を示すために
設計された。これらの試験の間液体流パターンをシカゴのビジョアル データ
システム社の画像増感剤カメラを用いた高速ビデオシステムで記録した。増感剤
は画像を、各ビデオフレーム記録のために液体の動きを効果的に固定して、10
マイクロ秒の感光時間で得る。これらの試験のフレーミング速度は代表的に1砂
場たり1000フレームであった。
各ビデオセツションは特定の1組の操作条件に対応させた。
操作条件は次のもの:液体のタイプ(水、696CMC溶液、または10%澱粉
溶液)、空気スロットギャップ(5,15または23ミル)(125,375ま
たは585μm)、ヘッド空気プレナム圧力、およびヘッド液体ブレナム圧力か
らなる。空気および液体流の以前およびその後の較正を用い、各操作条件のため
の空気および液体の流速を計算した。
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88
餡N gggg田$基Hさnn−:;V9F28号d ef A −; −:
dd 0 C5C5C5d cJ −5−−5eJ cJ■峠慕ににに=旧を漬
口)==H票
+1 +−1+−1−+1−C3f:鴬!2!2臣臣臣8円沼宮沼Iトd 5
d ; :; (i 、−5、−2; −i −5Q −+ d cJ c;
d d” sts===gstq=osgに1qtsz==額弄g S c4
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11閥HHHHujHFド七====
@ig!門里蕃要羊駕■=基基手
顧蕎元8旧凍qp=n¥:3基3 p g3 g3 q q g3E1慕慕口s
ssssgWbmii’m表1には各ビデオセツションのための操作条件を列挙
する。
幾何学的および未処理データを除くか、すべての繊細化値を流れ較正に基づいて
計算した。繊細化は高速度空気か取り囲むことにより液体流が加速される際に、
液体流直径が減少することを示すために用いた用語である。繊細化の直接測定は
この試験の間には行なわなかったが、概算はビデオ映像のいくつかから作製する
ことができた。“繊細化”として列挙した数は、オクラホマ大学のアール、エル
、ジャムバーによりメルトブロウンテクノロジー トウディ(カリフォルニア州
、サンフランシスコ所在のミラー クリ−マン出版社)の「微小繊維を生産する
ためのメルトブローイング プロセスの肉眼で見える写真(A Macrosc
opic VieWof the Melt−blowing Process
for pr。
ducing Microfibers) Jに提唱しているエネルギーの保存
技術に基づいた極めて似通った値である。この方法は正確な小滴の寸法に関して
あまり精密ではないが、良好な繊維化に資する操作条件を確認するうえて有用で
あると思われる。割合が低いほど、繊細化の程度は大きくなる。
繊細化の物理的なプロセスおよび操作条件の相対的な作用をビデオ画像のスチー
ル写真(図38〜43)に示した。図38はCMC試験の分離スクリーン画像(
表Iのセ・ノション56)を示す。画像はカメラをその側面で回転させるため水
平てあり;現実のスプレー方向は下方であった。スクリーン画像は分離しており
、連続した時間に4つの孔から出てくる液体流を示している。スクリーンの下半
分はスクリーンの上半分の画像を撮影したあと1/2000秒で撮影した画像で
ある。これはスクリーンの上半分の画像とスクリーンの下半分の画像の間の上部
流中の[ルーブノの置換により見ることができる。
図38では、液体および空気が左から右に流れている。最も左の位置の液体流の
幅は孔寸法(0,020ミルすなわち500μm)の好ましい示度である。孔か
ら孔までの間隔は1/12インチ(2,1mm)である。流れはそれらがスクリ
ーンの右側の画像を出ていくのでかなりシンナーである。それらは元来の流れの
幅の約半分の寸法であり、50%の繊細率を示す。
図39はセツション57(表I)のための画像を示す。この画像はセツション5
6でヘッドから1インチ(2,5cm)下に動かしたカメラを用いて同一の操作
条件下に撮影した。流れの繊細化のプロセスは周囲の高速空気か液体流を加速し
ている時に継続し、流れをそれらか進行するにつれて[ループJにさせる。
スクリーンの中央では、流れか図38のオリフィスから出るので流れの元来の寸
法の約115と思われる。図39の右の暗い領域では、一層大きな液体の束が見
られる。液体流が砕けた後、それらはそれ自体「スナップバック」する場合かあ
り、最終的な細かくされた流れより大きな成分が形成される。また、これは下部
画像の中央近くに単一の大きなしづくとして見ることができる。
図40はセツション56でカメラを2%インチ(6cm)だけヘッドから下方に
動かした同様の条件下のセツション58の分離画像である。そこで、元来の流れ
は主として延長したリガメントおよび小滴に砕かれた。結局、はとんどすべての
液体はヘッドからの距離が増加する際小滴の形態である。液体がほとんどすべて
小滴の形態である距離は、液体の粘度、ならびに液体および気体の流速および速
度でかなり変化する。しかし、距離は碁打上の液体の堆積の均一性を試験するこ
とにより、またはこの実施例に示すタイプの高速写真撮影により容易に確かめる
ことができる。
図40の画像の液体の量はヘッドに対しすぐ右上のセツション56の画像の液体
の量より少ないように思われる。ヘッドからこの距離にある液体の量は実際に同
様であるが、カメラの解像度が一層小さな小滴を記録しないので少ないように思
われる。
また、液体スプレーはそれがオリフィスから移動し、ビデオテープに記録されな
いのでカメラの焦点の視野の外に広がる。セツション58のためのエネルギーの
保存の計算に基づく最終的な液体の繊細率の概算は、19%である。これは最終
的な小滴寸法か元来の液体孔寸法の約115であるか、またはセツション56〜
58の条件にとって約100μmであることを意味する。
以上のセツション56〜58のために空気の速度を200フィート/秒(67m
、/s)、液体の速度を0.38フィート/秒(0,I3m/s)とし、空気対
液体の比を2.5:Iとした。メルトブロウン ヘッド プロセスのための代表
的な値は490フィート/秒(150m/s)の空気速度、0.01m/s(0
,033フィート/秒)の液体速度、および25対125の空気対液体の比であ
る。
図41はセツション60の遅い液体流速で撮影したCMCスプレーの画像を示す
。ここで示した繊細化は液体の流れが空気流によりヘッドから出て迅速に加速さ
れる不連続なリガメント形成の1種である。この液体流はそれが砕かれるまでし
だいにシンナーになる。小さな細かくした小滴は碁打上の堆積のためにリガメン
トから形成される。
図42は澱粉ビデオセツション66についての分離画像を示す。単一画像に圧縮
した流体塊の加速はスナップバックして、小滴の寸法分布を得る[ルービイ(l
oopy)J リガメンI・を生ずる。最大の小滴はほぼ元来の液体孔の寸法で
あり、最も細かなものは画像上でほんやりした明細を示すだけである。表からこ
れか1.35 m/ s (4,4フィート/秒)の速い液体速度、0.57の
低い空気対液体比および薄い均一な塗膜にはあまり好ましくない57%の計算し
た繊細率の比較的好ましくない操作条件であることがわかる。
図43は水を使用したセツション42についてのものである。
この図は、空気流のエネルギーがあまりに小さくて繊細化に作用しない場合の水
のための崩壊機構を示している。空気対液体の比は0.37と低く、繊細率は単
に73%と計算されるにすぎない。通常の繊細化機構はいずれもこの図で明らか
ではなく、液体流は単にほぼ均一な幅でヘッドから外に(下に)移動するにすぎ
ない。特定の距離で、この幅は振動しはじめる。結局、頚部(neck)は砕か
れ、孔より約50%大きなほぼ均一な小滴を、孔の約115の寸法の衛星のよう
な小滴の小分画とともに生じて形成される。これは典型的な液体シェド崩壊であ
る。これはほとんどすべての小滴が細かくされない実施例であり、すなわち、は
とんどの小滴は配列を形成するために液体がでてくる開口の幅より大きな直径を
有する。対照的に、本発明はほとんどすへての小滴、または少なくとも液体か出
てこないものより多くの小滴を液体が出てくる開口の幅より小さい直径にまて細
かくすることを構想する。
実施例 ■
この実施例で報告する試験はすてに実施例Iで議論したものに加え、4つの異な
るヘッド配置で実施し、操作パラメータを試験した。2つの配置は図3〜8に示
すような、直線状に並べたオリフィスか塗料液の整然とした円柱の配列を作る多
くのオリフィスヘッドの設計に基づいた。2つの付加的な配置は図14に示すよ
うなスロットヘッド設計に基づいた。表■に記載するこの設計の基本的な特徴、
および特定の実施例は、2つの迅速な、併流するガス(空気)流の間に配置した
徐々に移動する液体流である。迅速に移動する空気流はほぼ500μmのその初
期に特徴的な寸法より小さな寸法にまで液体流を引き伸ばす。
この液体はスロットまたは直線に配置した一連の接近して間隔をおいた孔から噴
出する。空気は孔の両側および液体スリットのすぐ近く、または孔のライン上に
配置した2つのギャップから噴出する。代表的な空気ギャップ寸法(空気か噴出
するギャップの幅)は約250μm(0,010インチ)である。
これらの試験で使用した主なヘッド配置は1インチ当たり18個(すなわち中心
と中心の間隔か56ミルまたは1.4 mmと同じ0.056インチ)の離間し
た0、 024インチの同等の直径の孔(24ミルすなわち610μm)および
4インチ(10cm)の全体の長さを有するものであった。このヘッドのための
空気ギャップは0.005〜0.015インチ(5ミル〜15ミルすなわち12
5μm〜375μm)で変化させた。第2の配置は同様であるが一層長いヘッド
を用いた。この第2ヘツドは1m当たり787個あるいは1インチ当たり20個
の離間した0、 020インチの同等な直径の孔(20ミルすなわち0.5 m
m)を有する12インチ(30Ca1l)の長さであった。以下で確認の目的の
ためにこれらのヘッドを4インチMOR(多数のオリフィスヘッド)および12
インチMOHと称し、「H」タイプ(すなわち「孔」タイプ)として記載する。
他の組のヘッドは連続した特定の配列と同様に液体かヘッドから出てくるように
多数の孔の代わりに単一スロットを用いた。このタイプのヘッドは「S」タイプ
(すなわち、「スロット」タイプ)ヘッドと称する。
この一連の試験のための操作条件を特定する7つの主要なパラメータは表■に示
す。これらのパラメータは=1)液体速度;2)空気速度;3)空気ギャップ(
すなわち空気の量);4)ヘッドと紙の離間距離;5)紙のシートの移動方向に
対するヘッドの向き:6)塗布組成;および7)空気プレートセットパックであ
る。また、他のパラメータ例えば空気および液体の温度または空気の湿度も最適
ヘッド動作に影響を及はすが、この組合せの試験では評価しなかった。
表1f−A
塗布 f布 液体 へ2F ヘッド 水中の 空気 孔(l()対照 シート
空気 空気 量 量 流 長さ 高さ へフF ギャップ またはNo、材料#
CFMPSIg/a’Ib/トンg/分(ンf′イン拳圧力5ルスロフト(S)
1 セルロン EIA 10 5 0.16 6.9 784 4 3 5 H
2セルロン 8B 15 10 0.16 6.9 784 4 3 5 H3
セルロン 8C18150,166,9784435H4セルロン 8D 20
20 0.16 6゜9 784 4 3 5 H16セルロン 8P 20
20 0.2611.31280 4 3 5 )120 セルo:、’ 8
T 5 5 0.16 6.8 774 4 3 5 H21セルロン 80
9 1.0 0.16 6.8 774 4 3 5 H22セルロン8V 1
2 15 0.16 6.8 774 4 3 5 8表 n−A (つづき)
塗布塗布 液体 ヘッド へyF 水中の 空気 孔()l)対照 ノート 空
気 空気 量 量 流 長さ 高さ ヘッド ギャップ またはNo、材料tC
FMPsig/−1b/)287分インチインチ圧力ミルスロット(S)加 セ
ルロン 8AD 15 25 0.21 8.9 1012 4 3 5 H3
1セルロン 8Al!16 30 0.21 119 1012 4 3 5
H32セルロン8AF 12 15 0.26 11.5 1300 4 3
5 )133 セルロン8AG 14 20 Q、26 11.5 1300
4 3 5 H34セルロン8AH15250,2611,51300435H
35’crルロン8AI 16 30 0.26 11.5 1300 4 3
5 Hあ セルロン 8BA 15 5 0.15 6.7 758 4 3
10 H訂 セルロン 88B 20 10 0.15 6.7 758 4
3 10 H羽 セルロン 88C22’15 0.15 6.7 758
4 3 10 H圏 セルロン 8BDI 25 20 0.15 6.7 7
58 4 3 10 H40セルロン 8BD2 25 20 0.15 6.
7 758 4 3 10 H41セルロン 88E 28 25’ 0.15
6.7 758 4 3 10 H42セルロン8BF 30 30 0.+
5 6.7 758 4 3 10 H43セルロン 8BG 15 5 0.
21 9.1 1032 4 3 IOH44セルロン 888 19 10
0.2+、 9.1 1032 4 3 10 )1°45 セルロン 8B+
22 15 0.21 9.1 1032 4 3 10 H46セルロン
8BJ 25 20 0.21 9.1 1032 4 3 1o H47セル
ロン 88K 28 25 0.21 9.1 1032 4 3 40 84
8 セルロン 8BL 30 30 0.2+ 9.1. 1032 4 3
10 H49セルロン 88M 15 5 0.26 11.3 1276 4
3 10 H刃 セルロン 88N 19 10 0.26 11.3 12
76 4 3 to H51セルロン 8BO23150,2611,3127
64310H52セルロン 8BP 25 20 0.26 11.3 127
6 4 3 10 Hl)セルロン 8BQ あ 25 0.26 11.3
1276 4 3 to H5+ セルロン 8BR30300,2611,3
12′76 4 3 10 8I セルロン 8CA 25 2.5 0.11
4.9 1670 12 3 10 8% セルロン 8CB 50 to
O,1,14,91670123108表 n−A (つづき)
v5 蟹シせ 液体 ヘラ「 ヘ1F 水中の 模りへ 孔(H)対照 ンート
空気 空気 量 量 流 長さ 高さ ヘッド ギャップ または&、手オオ
斗−CFMPSIgノ′Il”Ib/)ンg/分インfインチ圧力ミlX[Iy
)(S)59 セルロン 8CE 45 7.5 0,11 4.9 1670
12 1.5 10 H■ セルロン 8CF 45 7.5 0.11.
4.916701210 10)161 セルロン 8CG 55 13 0.
11 4.9 1670 12 10 10 H62セルロン 8CH4,58
0,114,9167012310H63セルロン 8C1457,50,11
4,9167012310H倒 セルロン 8CJ 45 7.5 0.11
4.9 1670 12 3 to H65セルロン 8Cに 45 8 0.
11 4.9 1670 12 3 10 H圓 セルロン 8CI、45 7
.5 0.11 4.9 1.670 12 3 10 1(釘 セルロン 8
CM 45 ’ 7.5 0.11 4.9 1670 12 3 10 H簡
セルロン 8CN 45 8 0.11 4.9 1.670 1.2 1
10 H69セルロア 8C055130,114,916701,2110H
70セルCIン8CP 30 22 0.11 49 1670 12 1 1
0 H71セルロン 8CQ 45 35 0.14 6.2 1670 12
1 10 H72セルロン 8DA 5 5 0.10 4.6 544 4
3 5 H73セルロン 80B 9 10 0.10 4.6 544 4
3 5 )174 セルロン 8DC1,2150,1,04,6544,4
35H75セルロン 8DD 14 20 0.10 4.6 544 4 3
5 1176 セルロン 8DE 15 25 0.10 4.6 544
4 3 5 )In セルロン8DF 1.7 30 ’0.10 4.6 5
44 4 3 5 H78セルロン 8DG 5 5 0,18 7.7 92
4 4 3 10 H79セルロン 8DH91,00,1,87,79244
310)1■ セルロン 801 12 15 0.18 7.7 924 4
3 10 H81セルロン 8Dj 14 20 0.18 7.7 924
4 3 10 882 セルロン 8DK 15 25 0.18 7.7
924 4 3 10 )183 セルロン 8DL 17 30 0.18
7.7 924 4 3 10 H泪 セルロン 8EA 11.5 2.9
0.11 4.8 556 4 3 10 H団 セルロン 8EB 19 8
.8 0.11 4.8 556 4 3 10 H関 セルロン 8EC23
,315,50,114,855643101+訂 セルロン 8ED 26.
522.2 0.11 4.8 556 4 3 10 8表 n−A (つづ
き)
なた4i なと11 液体 ヘラF ヘッド 水中の ηじ汽 孔(II)羽
セルロン 8EE 28.516.9 0.11 4.8 556 4 3 t
o H表 n−A (つづき)
塗布 塗布 液体 ヘッド ヘッド 水中の 空気 孔()I)対照 ンート
空気 空気 量 量 流 長さ 高さ へyF ギャップ またはNo、材料M
CFMPSIg/m’Ib/)ンg/分インチインチ圧力ミル10yト(S)+
17 セルロン C2E 22 10 0.07 3.2 1(6) 41.5
103118#S+、3540.5211.7870+237910)1119
11kf分524050.521!、78701238410H120jlil
aS34050.5211..78701237210H121j号を分543
54.50.521.1.78701.237210H1221に!’;>55
3030.5211.787012370101+123澱扮563541..
3730.8230012315810H124jlWさ57405.51.3
730.8230012316310H125−ひ1分5EA13’90.36
8.+22O2431810H126!S2B+390.36a1202431
810I11277975)S3A303.50.265.843412347
108+28 lllf分 33B 26 3 0.51 ]、1.4 852
12 3 80 10 H129HjS5A1540,327.218041
.570105130MylS5B+97.50.327.218041.57
010S+31−マfdS5C22100,327,218041,57010
Sj32#扮55D1440.75]7.042241.5119103133
a55B1.97.50.7517.042241.5120+、O3、I34
澱N35F22100.7S17.042241.5+2110Sj35訓ン1
t)S5G]440.7517.042241.51221O3130βでt→
55+1 19 7.5 0.75 17.0’ 422 4 1.5 12
2 10 5137澱ff155122100.75+、7.042241.5
122+O5!38#扮 S5J 1.4 4 0.34 7.6 1.90
4 1.5 70 10 5139 澱を分 35K 1.9 7.5 0,3
4 7.6 190 4 1.5 70 1OS!10澱扮351.22100
.347.619041.5701O3+41澱f5)55M1440.347
.61.904370105142P力5511197.50,347.619
043701O51・13 澱粉 550 22 10 0.34 7.6 1
90 4 3 70 1OS144m)55F+440.347.619043
701O5+45jlf5)S5Q207.50,347.619043701
05表 I[−A (つづき)
訃 tm 液体 へyF へyF 水中の ηづへ 孔(H)表 n−A (つ
づき)
塗布 塗布 液体 ヘッド へd 水中の 空気 孔(H)対照 シート 空気
空気 量 量 流 長さ 高さ ヘッド ギヤフグ またはNo、 本オ寧斗
g CFM Psi gノ′腸” Ib/)ン 27分 インチ インチ 圧
力 ミル スロット(S)175#f5) 5128+49 10 1.092
4.6183212 1.5 100 10 H1761mSI2CI5313
1.0924.61832121.510010H1,77jl?9SI3A1
.750.14135441.51901O3178jla Sl、3B 24
10 0.1.4 43 54 4 1.5 200 to 51791夛を
玲 5I3C24100,6715,125041,55521OS180MJ
SI4^1750.081.81641.533210S+81 澱粉 314
B +7 5 0.14 3.1. 28 4 1.5 416 1O5182
尉分5I4CI750.163.53241.547110SI&l#5I4D
17’50.286.25641.555410S184RmSI4E1750
.39a、98041.569310S+85MS14F217.50.398
.98041.5693103186fiS14G24100.5913.31
2041.5&]110S187ζ6S14H29150,5913゜3120
41.5831103188 澱粉 Sl41 28 15 1.08 24.
3 220 4 1.5 1108 10 5189 澱粉 5TI5A +7
5 2.39 53.9 912 t 1.5 139 4 H190Jアを
今5TI5B351013953.991241.513948191jぴ訃む
ST]5C40115Z3953.991241.51394H192澱粉 5
I6A 10 4 0.115 ]、0.2 130 4 1.5 52 4
H193im 516B16 7.5’0.4710.6 130 4 1.5
52 4 )1194 澱粉 5I6C25100,4810,913041
,5514H195Jしtσ5I6D145α35g、09241.5404)
1+913 澱粉 5I6E 17 7.5 0.37 EL2 92 4 1
.5 41 4 H197澱扮516F26100.388.59241.54
04H198R7分5I6G1850.204.64841.53041119
9澱扮516H1250,439,810041,5&34H2oO#扮 51
61 23 10 0.45 10.1 100 4 1.5 83 4 11
20+Illわ+516J241011147.546041.5277482
02Mf5) Sl6に38 15 ZI64a、8 460 4 1.5 2
n 4 H2O3調賢豹号5I6L4016.5’;12250.046041
.52774)1表 I[−A (つづき)
塗布 塗布 液体 へ5F へtF 水中の 空気 孔(H)対照 シート 空
気 空気 量 量 流 長さ 高さ へyF ギヤフグ またはNo、材料#C
FMPSIg/m’lb/トンg/分インチインfEEノプミルスロフト(S)
204jひt瞼516M441712851.346041.53054H20
5im扮 5160 45 +7 29.01 653.7 5720 4 1
.5 1939 4 H2O6PVAPVIA1130.9521.4.792
41.5204H207FVAPVIB1750.092.0?341.584
1+208FVAPVICI750.0910’7341.5841+209P
VAPVID1750.09107341.584H210FVAPVIEI7
50.051.14041.564H211PVAPVIF1750.051.
14041.574H212PVAPVIG17’50.061.45241.
574H213PVAPVI)11850.235.11904]、、5144
H214PVAPVI11850.132L910841.594H215PV
APVIJ2150.132.910841.594)1216PVAI’VI
K2150.255.7212415204H217PVA PVIL 21
5 0.12 2.7 100 4 1.5 12 4 H218PVAPV2
A2050.296.523041.54010S219PVAPV2B205
0.+43.211441.5.3010S220PVAPV2C2050,2
14,616441,53510S221PVAPV2D2050.061.4
5141.520toS222PVAPV2E2050.051.24241.
51710S223PVAPV2F2050.11148441.5251O3
224PVAFV2G2050.000.1241.5101O522,5PV
APV2H2050,010,1441,51510S226、m−PG250
SI8A1850.7517.03+041.5554H2271it号−PG
250518B30100.7517.031041.5554H228#m−
PG250SI8C41130,7517,031041,5554H22g#
扮−PG250 5I8D 50 15 0.75 17.0 310 4 1
.5 55 4 [1230iI!fA−PG250 518E 37 10
0.57 12.9 236 4 1.5 28 4 H231M−PG250
518F 31 10 3.57 80.4 1470 4 1.5 277
4 H232JiもI−PG250S18G21153.5780.4147
041.52774)1表 n−A (つづき)
塗布 塗布 液体 へyF へ7F 水中の 空気 孔(H)対照 シート 空
気 空気 量 量 流 長さ 高さ へqF ギjffブ またはNo、+41
1#CFMPsig/+e″lb/)ンg/分インチインチ圧力ミル20フト(
S)233ζし+1)−PG250318)127100.000.041.5
7294H鵠 澱粉−に250 5lll+ 28 10 0.00 0.0
4 1.5 1108 4 H235#f分−PG250S]8J28100.
8719.73604.1.544324H236Jぴtう519^1750.
11167541.53010S237 澱粉 5I9B 45 4 0.12
λ6 75 4 1.5 30 1OS238iimS19C25100,1
2177541,53010S239i険tう5I9D1,750.11157
041.5281O32401mSI9E1750.429.526041.5
60toS241 澱粉 519F 17 ’ 5 0.35 7.9 210
4 1.5 凹 10 5242納519G1750.3811L52254
1.55310S243jlffA519)1207.50.39117225
41.5531O5244iB!519124100.398.922541.
5531O5245[Sl、9J24100.409.0Z2541.5531
0S216澤ひ1SI9K1750.265.814241.54210S24
7訓1を今5I9L24100.265.814241.54210S248R
扮 519M 24 10 0.26 5.9 142 4 1.5 42 1
0 5249肺519N+750゜224.911541.53610S25J
NR319025!、00.225.011541.536toS251Rt9
jS2OA28100.11145641.54410S252jWS2OB3
614.50.12175641.54410S253Aアわ)S2DC281
00,ODO,041,5701O3251澱粉 520D 28 10 0.
00 0.0 4 1.5 45 1O5255肺521^1850.286.
214641.5451O35澱粉 S2]B 24 10 0.閥 6.4
146 4 1.5 45 10 5257駒521C217,50,296,
634641,54510S258yンFaS21DI850.46+0.42
2241.5651O3259澱粉 521B 21 7.5 0.47 +0
.6 222 4 1.5 65 to S2GOMS21F25100.48
10.922241.56510S表II−B
外観(im玉 5不良)
2 20 0 60 1.14
3 20 0 60 1.14
4 20 0 60 1.14
5 20 0 60 1.14
6 20 0 60 1.14
7 20 0 60 1.14
8 20 0 60 1.14
9 20 0 60’ 1.14
10 20 0 60 1.14
It 20 0 60 1.14
12 20 0 60 1.14
15 20 0 60 1.14
ia 20 0 60 1.14
19 20 0 60 ’ 1.14
20 20 0 61 1、.14
2.5 20 0 61 1.14
29 20 0 61 1.14
表 11−B (つづき)
外観(l良好、5不部
Hまたは 液体 ヒーター 空気相 粘度 1+機械対照 S11去 角度 M
M 文tM 液側μつ ブ財り 虫(こく による恥、ミル 度 ’F 叩 %
固形分% フィールr むら われた 粒状 すじ30 20 0 61、
1.14
31 20 0 61 1.14
32 20 0 61 1.14
33 20 0 61、 1.14
34 20 0 6+、 1.14
35 20 0 61、 1.14
36 20 0 60 1.14
37 20 0 60 1.14
38 20 0 60’ 1.14
39 20 0 60 1.14
40 20 0 60 1.14
41 20 0 60 1.14
4.2 20 0 60 1.14
43 20 0 60 1.1.4
44 20 0 60 1.1.4
45 20 0 60 1.1.4
4G 20 0 60 1.14
47 20 0 60 1.14
48 20 0 60 ’ 1.14
49 20 0 60 1.14
50 20 0 60 1.14
5] 20 0 60 1.14
52 20 0 60 1、、!、4
53 20 0 60 1.14
別 20 0 60 1.14
55 20 0 61 1.14
56 20 0 61 1.14
57 20 0 61 1.14
58 20 0 61 1.14
表 n−B (つづき)
外観(l良好、5不良
Hまたは 液体 ヒーター 空気相 粘度 1=機械対照 S寸法 角度 温度
温度 対湿度 液体の 1hり 虫にく によるNo、 Eル 度 叩 叩
% 固形分% 74−ルド むら われた 粒状 すじ59 20 0 61、
1.14
60 20 0 61 1.14
61 20 0 61 1.14
62 20 60 48 1.14
63 20 45 48 1.14
引 20 45 48 1.14
65 20 30 48 1.14
66 20 45 48 1.14
67 20 30 48 ’ 1.1468 20 0 48 1.14
09 20 0 48 1.14
70 20 0 48 1.14
71 20 0 48 1.44
72 20 0 60 1.08
73 20 0 60 1.08
74 20 0 60 1.08
75 20 0 60 1.08
7G 20 0 60 1.08
77 20 0 60 ’ 1.08
78 20 0 60 1.08
79 20 0 60 1.08
80 20 0 60 1.08
81 20 0 60 1.08
82 20 0 60 1.08
83 20 0 60 1.08
&420 0 59 1.12
85 20 0 59 1.12
86 20 0 59 1.12
訂 20 0 59 1.1.2
表 n−B (つづき)
外11!(1良好、5不良)
■(または 液体 ヒーター 空気相 粘度 1=機械対照 S寸法 角度 温
度 温度 対湿度 液体の ブロック 虫にく によるNo、 ミル 度 ′1
7 7 % 固形分% フィールF むら われた 粒状 すじ88 20 0
59 1、.12
89 20 0 59 1.12
90 20 0 59 1.1.2
91 20 0 59 1.12
g220 0 59 1.]、2
93 20 0 59 ]、、I2
94 20 0 59 1.12
95 20 0 59 1、、]2
圓 30060’ 1.14
97 30 0 60 1.14
98 30 0 60 1.14
99 30 0 60 1、]、4
1.00 30 0 60 1.14
101 30 0 60 1.14
+02 30 0 60 1..14
103 30 0 60 1.14
104 30 0 60 1.14
105 30 0 60 1.14
+06 30 0 60 1.1.4
107 30 0 60 1.14
108 30 0 60 1.14
109 30 0 60 1.14
110 30 0 60 1.14
1.11 30 0 60 1.14
112 30 0 60 1.14
113 6 0 0.41
114 6 0 0.41
115 6 0 0.41
116 6 0 0.41
表 I[−B (つづき)
外観(1良好、5不良)
Hまたは 液体 ヒーター 空気相 粘度 1=1=機械対照 S寸法 角度
温度 温度 対湿度 液体の 10ツク 虫にく (こよるNo、 ミル 度’
F’F % 固形分% 71−ルド むら われた 粒状 すじ1.17 6
0 0.41
11.8 20 0 1.8.1 10 1. 2 1119 20 0 18
.110 132120 20 0 18.1 10 1 3 2121 20
0 18.1 10 1 3 3122 20 0 18.1 10 1 3
4123 20 0 9610718.110 1 3 3124 20 0
961.071B、110 1 3 11.26 20 0 112 118
10 1. 2 1127 30 0 112 118 10 1、 2 4
128 30 0+12118 10 3 3 5 1129 6 01301
3392.110 1 1 1130 .6 0 129 134100.0
10 1 2 1131、 6 012913591.510 1 1 !13
2 6 012613286.210 1 1 1133 6 0126133
87.710 !、 1 1+34. 6 012513394.010 1
1 1135 6 45 125 133 例、010 11.1136 6
4512513393.410 1 1 1137 6 45 125 133
94.3 10 1 1. 1138 6 45125 136 76.7
10 1 2 1139 6 4512313494.410 1 1 114
0 6 45 123 132 乾810 111141 6 0122134
89.910 2 3 3142 6 012213298.910 1 3
1143 6 0 120 13896.1. 10 1 2 1144 6
45 118 132 67.5 10 1 2 2145 6 451201
3695.610 1 3 1表 I[−B (つづき)
外観(1良好、5不良)
172 6 013216297.810 5 3 3 1表 I[−B (つ
づき)
外観(1良好、5不良)
表 I[−B (つつき)
外観(1良好、5不良)
表 II−B (つづき)
外観(1良好、5不良)
液体の速度は液体か孔またはスリットから出て、空気流または流れと接触する直
前の液体の速度を表す。この速度は代表的に3フィート/秒(1m、/s)より
若干小さい。空気速度は空気が初期の空気/液体衝突のゾーンより先に空気ギャ
ップを出た直後の空気の速度である。空気速度は200フィート/秒がら110
0フィート/秒(61m/s 〜335m/sすなわちマツパ0.2〜1.0)
の範囲にわたり、1100フィート/秒は音速である。
空気ギャップは空気プレートおよび液体通路およびオリフィスを含むヘッドの主
本体の間に形成されたスリットの寸法である。代表的に、空気ギャップのスリッ
ト幅は5ミルおよび12ミルの間で(125mm〜500μm)であり、両端の
液体オリフィスのラインを越えて約0.5インチ広がる。ヘッドと紙の離間距離
は代表的に1インチおよび10インチの間(2,5cm〜25 cm)であった
。
ヘッドの向きはヘッド中の液体オリフィスのラインの外に液体か流れる平面およ
び塗布する紙の移動平面の間の角度により決定される。代表的に、ヘッドは液体
か紙の移動平面に直角になるように方向づける。いくつかの試験は液体の配列の
平面か紙の移動に対し約45°となるように回転したヘッドを用いて実施した。
塗布組成は濃度、温度、成分およびバッチを広範に変更することかできる。代表
的な組成は0.5〜1.5%濃度のCMCを含むセルロン、120°Fて10%
濃度の澱粉(PG290)、100%のPMDIを有したMOf(を用いた。種
々の他の成分ならびに種々の濃度およびバッチの変動も試験した。
空気プレートセットパックは空気プレートの末端および液体オリフィスの末端の
間の距離である。代表的に空気プレートは液体オリフィス先端から約lO〜15
ミル(0,010〜0.015インチ;250μm〜380μm)引っ込んでい
る。空気プレートセットパック値は表■には示していない。
液体および空気速度、空気ギャップおよびヘッド対紙の離間距離は表■に報告し
た試験において試験した。試験1−117のための塗布組成は水中1l100p
pのソルビン酸を加えた0、8%のセルロン10.2%CMC混合物であった。
この材料はガラリンホモジナイザー(オランダ国、ヒルヴアーシュムのニービー
ブイガラリン社から)中で均質化し、3回細胞ディスラブター (CV)弁に通
し、次いで1回150μmのフィルターに通して1回125μmのフィルターに
通した。ヘッドの向きは紙の移動方向に直角であり空気プレートセットパックは
15ミル(0,015インチすなわち380μm)で一定とした。
これらの試験のための液体速度は塗布速度に基づいて選択した2種の塗布レベル
、31bm/l−ン/側面および5ミルm/トン/側面を用いた。これらの付着
量は501.bm/ 3300平方フイートのシートについて約0.11 g/
m” /側面および0.19 g/m2/側面と一致した。1インチ当りの液体
孔の寸法および数の違いから同一レベルの付着量の2つのヘッドについて現実の
液体速度に違いを生じた。
空気速度を計算できるように空気流速度および空気圧をともに試験中に測定した
。空気速度は空気速度および空気圧か直接に関連するのて空気圧によって明記し
た。公称または同等の空気圧は5psig(ポンド/平方インチゲージ)からa
o psigに5psig増加させて変化させた。さらに、種々の試験のため
に空気ギャップを3つの弁:5.10または15ミル(125,250または3
80μm)の1って調節した。
はとんどの試験は3インチのヘッド対紙の離間距離で実施したか、いくつかの試
験は1インチおよび10インチの距離で実施した。
これらの試験のための変動の範囲を表■に示す。
流体の調製および操作システムは円すい形の保存タブ、モイノボンブ、ワイヤー
メツシュフィルター、スプレー収集タブ、および回転ポンプからなる。フィルタ
ーおよびヘッドの間のすべての配管および備品は食物の品質等級としてオリフィ
ス詰まりからの解放を確保した。液体流はヘッドで液体の表示する圧力に基づき
手動弁を用いて調節した。また、ヘッドからの調節した放出速度を試験の各組の
初めおよび終りで測定し、これらを試験中に読み取る正確な圧力を決定するため
の根拠とした。
紙の機械上で紙のシートの動きをシュミレーションするために、スレッドシステ
ム(sled system)を構成して高速ヘッドの下の紙の単一シートを移
動させた。スレッドはフレームおよび1対の滑走部を移動させる1組のレールか
らなる。紙のシートを支持するプラテンを滑走部に付け、さらにバンギーコード
(bungee cords)を使用しプラテン/滑走部の組合せを推進する。
ヘッドはプラテン/スレッドがその最大速度に達する位置てレールの上の枠組み
からつるした。高速ビデオデータを用いこの速度か約1800フイート/分であ
ることを測定した。ヘッド位置の下を通過後、プラテン/滑走部組合せは速度か
落ちて止めているワイヤーで停止された。1度塗布スプレーに暴露した後、紙の
シートを移動させて、同様の速度の紙の機械で得られる暴露をシュミレーション
する。紙試料をさらに処理することなく乾燥させ、ゆるい束で保存する。
はとんどのこれらの試験のために使用した紙は印刷等級の寸法に作成したが、い
くつかの寸法の整っていない新聞印刷用紙も用いた。同一の条件下のこれら2つ
のタイプのシートの視覚に関する比較は明らかな違いを示さなかった。2つのタ
イプの紙からのデータは表π中で区別しなかった。
塗布均一性の欠損
平滑、平坦な基材の上面に横たわるような「塗膜」を目に見えるようにするのは
便利である。この状況で塗膜厚さの均一性は塗布均一性の基準である。大部分の
基材は公称塗膜厚さの尺度(〜0,6〜10μm)では平滑および平坦でない。
従って塗膜厚さの代わりに単位面積当りの乾燥塗膜の量を測定するのはより適当
なことである。塗布量のために選択した単位は平方メートル当りのグラム数(g
/m2)である。連続的な塗膜が普通所望されるため、塗布量を測定する尺度は
小さく、1mm掛ける1mmより下である。この小さな尺度で単位面積当たりの
塗布量の変化は塗膜均一性の基準となる。
はとんどの条件下ては、紙に塗布したセルロンおよび澱粉は透明である。塗膜均
一性について情報を得るため、螢光性染料がこれらの試験に用いられたセルロン
またはCMC塗料混合物に添加された。紫外線の下に、これは紙試料上の塗膜分
布を見えるようにする。染料は塗料の液相に分布し、従って実際にそれは目に見
える液相の分布の均一性である。この分布は正確に塗料固形分の分布に一致しな
いが、それはこれらの研究にとって適当な近似である。
図48〜69の画像および写真は澱粉試験中に得た試験シートから生じた。澱粉
試験は規定した条件下にヘッドの下に移動したスレッドに付着させた紙のシート
上に澱粉をスプレーすることからなる。塗布したシートを空気乾燥させた。シー
トの名称(例えばS l 2C1)は操作条件を示した表■に使用したものと一
致する。澱粉は螢光性染料または染色剤がともに塗膜を目に見えるようにするた
めに用いられる必要があるため透明な塗膜となる。図48A〜68Aの場合、ヨ
ウ素染色を澱粉がどこでも塗布された暗かっ色を生じるように用いた。染色はよ
り多くの澱粉が存在する所でより暗くなり、そのため色の強さを用いて澱粉の塗
布量均一性を判断することができる。
塗布量均一性の量的基準を得るために、試験シートの色の強さをカラースキャナ
ーを用いてディジタル化した。この装置は極めて小さな試料面積を用いて試験シ
ートの染色面積の各位置で暗さすなわち強さを測定する。試料面積の寸法はイン
チ当たりのドツトまたはビクセルの数によって明記する。この場合、1インチ当
たり75ドツト(dpi)を用い、約0.33 mm平方の見本とした面積寸法
にした。代表的な試験シートのために、染色した面積は約100mmX 100
mmであり、そのため総計的90000の強度試料を試験シート当たりに撮影し
た。強さ範囲は黒に一致する0(ゼロ)の値および白に一致する255の値の2
56レベルに分けた。すべての他のレベルのグレーはこれら2つの極値の間にあ
る。図48A〜51Aに示す画像はマツキントラシュコンピューターおよびレー
ザーライタープリンターを用いて走査した試験シートのプリントアウトである。
図48〜69の写真はグレー強さ画像のための多くの有効な画像分析プログラム
の1つを用いて作製した。この計画は国立衛生研究所のために実施した研究から
生じた「画像1.22fJと称するパブリックドメインプログラム(publi
c domain program)てあった。2つのタイプの写真が示され、
それらはどちらもグレー強さプロフィール写真である。下の写真はラインプロフ
ィールで、それは画像に引かれたラインに沿ったグレー強さの変化を示す。ここ
で用いるラインのすべては交差方向で染色した領域の中心点近くに描かれ、すな
わちラインは試験シートが塗布される際の試験シートの移動方向に直角に描いた
。
また上部の写真はグレー強さプロフィールであるが、グレー強さのための「カラ
ム平均(column average) J値を示す。このプロットのため、
機械方向で見本とした領域のカラムに沿つたグレー強さの平均を利用した。次い
で交差方向のこれらの値の変化を図で示した。このタイプの写真は点から点の変
化の若干を排除するか塗布量変化中に任意のすし状を示す。
MOHm布アプリケーターについて2つの主要な塗布均一性の欠損二粒およびす
しかある。粒は約1mmの尺度の不均一性である。わずかな繊細化ではMOHヘ
ッドからの個々の小滴は相対的に大きく、およそオリフィスの寸法すなわち50
0μmである。これらの小滴を紙に衝突させる場合それらは広がり主として非塗
布紙により包囲された塗膜の円形またはだ円形スポットを形成する。この結果、
局部に制限された不均一性が生ずる。
著しい粒状の塗膜を有する試料の例を図44に示す。
またMOH塗料アプリケーターは一般に紙の移動方向に一列に並べたより大きな
尺度の不均一性を生じる場合がある。すへての紙試料を塗被するが、塗膜は若干
の区域で他よりも顕著にシンナーである。薄い区域は代表的に約1cm幅であり
連続した長さである場合かあるか、3または4インチのすしかより普通である。
著しいすし状を示す試料の例を図45に示す。すしの継続時間のだめの対照とし
て、1800フィー1−/分(471m/分)で移動する紙試料中の3インチの
すしは83ミリ秒間の不均一性に一致する。
MOH塗布均一性試験からのデータは3つの変数について示す:
l)塗布速度および空気圧の作用
2)空気ギャップ幅の作用
3)ヘッド対紙の離間距離の作用
図46は、どちらも3および5ミルm/トン/側面の塗布速度(約0. l l
〜0.19 g/mりについておよび3インチ(7,5cm)のヘッド対紙の離
間を有す4インチのMOHヘッドを用いた10ミル(250μm)の空気ギャッ
プで公称上5および25psig (35キロパスカル〜170キロパスカル)
の空気圧についての試料の12枚の写真の1組みである。これらの写真は所定の
範囲の塗布速度(3〜5ミルm/)ン/側面)および空気圧(5〜30psi)
について塗膜均一性を比較する。図46の比較からセルロン/CMCの塗布速度
が画像の密度に作用し粒またはすしのどちらについても塗膜均一性の一般的特性
に作用しないと思われる。増加した空気圧は有意に粒を減少させこの所定の塗被
材料を用いた試験のこの組合せについて若干のすしを減少させる。
図47に51bn+/)ン/側面の塗布速度て5ミルおよびI5ミル(125μ
mおよび375μm)の空気ギャップについておよび5〜30 psigの空気
圧についての試料の1組の写真を示す。図47の比較から、一定圧力の空気ギャ
ップの幅が最小の空気圧を除き唯一塗膜均一性に適度に作用すると思われる。増
加した空気圧は粒を減少させ若干のすしを減少させる。
1!4.3および10インチ(3,75,7,5および25cm)のヘッド対紙
の離間距離について3ミルm/トン/側面で10ミル(250μm)の空気ギャ
ップを有す12インチMOHヘッドについておよび公称上7.5psig (1
10キロパスカル)の空気圧についての試料の写真も撮影したが、示してはいな
い。これらの試験の比較から増加させたヘッド対紙の離間距離がセルロン/CM
C付着のすしを増加させると思われる。すしは1%および3インチ(3,75お
よび7.5 cm)のヘッド対紙の離間ではあまり示されない。10インチ(2
5cm)の離間では付着は粒状であり大規模な不均一性が明らかとなる。
1%セルロン/CMC塗布材料を用いた最初の噴霧試験は粒状が空気圧(空気速
度)の増加に伴い最も効果的に排除されることを示した。またすしは空気圧を増
すことにより減ぜられるか、有意なものとしてまたは一貫したものとしててはな
かった。
最良の条件下で、目視データはセルロン/CMCかペーパー面を被覆して少なく
とも1800ft/分までのペーパー速度で被覆の良好な均一性が得られた。
試験118〜260および他の試験および観察はヘッドにおける液体圧かスリッ
トまたは一連のオリフィスに沿って種々の位置で流れの均一性に影響することを
示した。これ等のデータおよび観察に基づいて、流れの通路に沿う圧力低下が比
較的大になる液体の通過長さを選定し、このようにして一端から他端までの液体
の流れの均一性を得、すしか望ましくない特定の場合にすしを回避した。ヘッド
圧は20kPa (3ps i)以上が今迄試験した多くの塗布材料に適当のよ
ってある。
異なる材料は異なる好適空気流で粒状か少ないことを確かめた。実際に、各新規
な材料また液体の流れ条件を比較的低い空気圧、約27kPa (4ps f)
で始めた。被覆パターンを粒状について観察し、粒状か望ましくない場合には、
粒状か除去されるまで空気圧を増加した。これまで、100 k P a (1
5p s i)未満の空気圧か粒状を低減するのに十分であった。
若干の用途に対する所望の特質を図48および図49により示す。
図48Cの単一ライングレー強さプロフィールは常に200以下であり、従来の
ゲート ロールを用いて得た被膜には不連続は表われなかった。図49における
匹敵する単一ライン密度グラフは同様に常に200以下であり、被膜の不連続は
なかった。図49Cにおける単一ラインの変化の大きさは一層少なく、被膜は従
来技術のゲート ロールの場合より一層均−であることを示した。
単一ライン密度グラフの変化の大きさが小であることは目視て粒状の存在か少な
いことに相当した。大きさか大であること(図52B図における如く)は過剰に
粒状か存在することを示した。
カラム密度グラフの基準線からの変化は被膜のすしと関連した。例えば、図54
は表■における高いすじ値(3)に表される波動するカラム密度ラインを示す。
200から80へのグラフの移動は基材上の被覆量を表わす。従ってプロセス
パラメータを、カラム平均および単一ライン密度を測定することによって材料の
広い変化に対して算定し選定した。一般的に、液体の流れか大となるほと虫にく
われ方の少ない被膜が得られ空気流れか大のほど、粒状の分布か少なく、塗布液
体圧が大きいほど、すしの少ない被膜が得られた。
実施例3
MOHにおけるオリフィスの直径、塗布流体の粘度および若干の他の操作パラメ
ータの間には最適の(然し必要とされない)関係かある。これ等の関係を液体流
に沿った圧力低下に対し次式により示す・
但し
ΔP=圧力低下、P。
μ =液体の見掛密度、P、−8
■=液体速度、m/s
lニオリフイス長さ、m
d=ニオリフイス効直径、m
見掛密度、μは1100RPにおけるブルックフィールド粘度、μ3に関係し次
式で表される:
γ
v
但し γ=□ で、
ここで
μ、 =10ORPMにおけるブルックフィールド粘度、P、−6γ =剪断速
度 1/s
S 二指数、単位なし
円形でないオリフィスでは直径の有効値は:A
A=ニオリフイス流れ面積、m2
流れ条件および形状寸法に対する若干の例の代表的数値は次の通りである:
流体パラメータに対する若干の数値は次の通りである・多くの場合の圧力低下の
目標値は、ヘッド寸法および予期した流れ範囲によって決まるか13.000P
a〜250.000Paであった。
縁部95.97.328.312.354まはた364のような鋭い縁部は0、
002インチ以下の半径を有することができた。鋭い縁部は塗布材料の出口にお
いてまたは出口の周囲に塗布材料の堆積を減することかできた。
実施例 ■
本発明で達成することができる若干の極めて薄い塗膜を示すため若干の例の被膜
厚さを計算し次に示す。
本発明における薄い被膜は通常付着量か1 g/m”以下、例えば0.40g/
m 、好ましくは0.25g/m”、最も好ましくは0.0510.258/m
2となる。また更に厚い被膜を塗布することができ、基材に過剰の塗布材料を塗
布することにより浸透させることができる。
実施例5
本発明を用いて細菌セルロース(細菌により生成されたセルロース)をペーパー
ウェブに塗布することができた。適当な細菌セルロースは、参考のためここに記
載する、米国特許第4、861.427号に開示されている。この細菌セルロー
スはセルロンとして市場で入手し得る。細菌セルロースは2000フィート/分
以上のウェブ速度で塗布することかできる。細菌セルロースは0.5%〜2.0
%の範囲の濃度で塗布することができた。好適範囲は0.5%〜1.3%の範囲
である。細菌セルロース対CMCの重量比か2.1〜10:1であり、0.25
%〜2.0%の範囲の固形分濃度を有する細菌セルロースとCMCの混合物は基
材に塗布することができた。好ましい濃度は0.25%〜1.3%の範囲である
。すべての濃度は重量基準である。
実施例 ■
本発明の方法および装置は、また段ボール包装材料の強度を増大させるのに用い
ることかてきた。この強度の向上は比較的少ない分量の選定したイソシアネート
化合物を包装用段ボールに塗布することにより達成された。一つの適当なイソシ
アネート樹脂化合物は重合体のメチレン ジフェニル ジ イソアネ−1−(P
MDI)である。他のものは乳化性重合体のメチレンジイソフェニル ジ イソ
シアネート(EMD I)である。
これ等の化合物は液状て、またEMD Iの場合は乳濁液の形感て、段付容器用
板紙基材上に(選定した幅に亘り)噴霧しこれにより段付基材の全表面を被覆す
ることができ、或いは先端のみを段付チップロールコータ−により塗布すること
ができた。
本発明を用いてPMDI若しくはEMD Iを基材の重量に対して5重量%噴霧
し、PMD Iに対しては約5日間硬化させ、容器の短い円筒状部または頂部か
ら底部までの段積強度(stack−ing 5treBth)の改善は約33
%であった。EMDIは一層迅速に硬化し、硬化するのに僅かに2日間必要であ
った。これ等の材料の10重量%を塗布する場合には、強度は約40%改善され
た。
強度の向上はイソシアネート樹脂化合物を基材の0.5〜50重量%の範囲の分
量で添加する除虫ずると考えられた。
更にかたい段付基材を供給するために用いることができる他の適当な化合物は種
々のアクリル樹脂、ポリビニル アセテート/アルコール、種々のラテックス、
スチレン−無水マレイン酸、エポキシ樹脂等である。
実施例 ■
被膜の均一性の最適定義は、これか図48および図49に示すカラム平均および
単一ラインのグレー強さプロフィール グラフ(ゲート ロール試験および#5
12C1)と同様のグラフをつくることである。大体被膜の均一性を示すこれ等
のグラフの状態はグレー強さカラムおよびラインの大きさの変化の小さいことで
ある。これ等のグラフのカラム強さのプロフィールは強さの約10単位以下で変
化するが、単一ラインの強さは強さの約30〜50単位以下で変化する。各グラ
フにおける200以下のばらつきのない値は被覆の完成であることを示し;20
0より更に低くなるほど、シート上の被覆の不連続か更にないよってある。
図48および図49におけるラインは約80〜150好ましくは125以下で、
被覆される基材の所望スワッチを横切る十分な被覆か得られる確率の高いことを
示す。
多くの好適例において本発明の原理を記載し、例示したか、本発明がかかる原理
から逸脱することなく配列および細部を変更することかできることは当業者に明
らかである。次に示す請求の範囲の精神および範囲内に入るすへての変更を請求
する。
DISTANCE FROM CENTERLINE(!NCHES)FIG、
2
FIG、 4
特表千5−507439 (38)
FIG、 5 .58
H
FIG、 19
\t
FIG、 46
FIG、 47
FIG、 55
FIG、 73
要 約 書
ミストの生成を少なくすることかでき、被膜厚さおよび付着量の均一性を高める
ことができる塗布材料を基材に向ける方法および装置を提供することである。塗
布液体または流体の流れを基材(643’)に向け、同時流れ衝突流体により移
動中に水滴(647)に形成する。衝突流体は微細なミスト(682)を生ずる
水滴を形成することがてきる。ミストは基材(643)に衝突流体により推進さ
せ、基材に堆積する。水性液体は100°C以下にするのか好ましく、液体速度
を遅くする(例えば1m/秒以下)ように低い圧力、例えば12p s i (
82k P a)以下の圧力下で出口を介して送出する。フロセス パラメータ
は粒状またはすし状被膜を少なくするように変えることができ、これによって極
めて薄い被膜による場合ても基材の全付着量を確実にする。
国際調査報告
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.基材とアプリケーターとの間に相対移動を確立する移動手段;液体の細長い 配列の流れを基材に向ける液体出口手段;および液体の均一被膜を基材に堆積す るために流体に衝突させ、および配列を小滴に細かくするアプリケーターにおけ る流体出口手段からなることを特徴とする液体を基材に均一に堆積する装置。 2.液体出口および流体出口手段は液体の薄い均一被膜を基材に堆積する手段で ある請求の範囲1記載の装置。 3.粒状材料をアプリケーターから除去する洗浄手段を含む請求の範囲1記載の 装置。 4.洗浄手段は液体出口に導く内部通路を覆うアプリケーターの可動部を含む請 求の範囲3記載の装置。 5.可動部は旋回して内部通路を露出するように開くヘッドのヒンジ結合した部 分を含む請求の範囲4記載の装置。 6.アプリケーターは固定部分および揺動する部分を含み、および固定および揺 動する部分は液体通路と液体出口手段との間に形成した請求の範囲1記載の装置 。 7.洗浄手段はガス出口に動く内部通路を覆うアプリケーターの可動を含む請求 の範囲3記載の装置。 8.液体出口手段は鋭い縁によって画成した請求の範囲1記載の装置。 9.鋭い縁が液体出口手段および流体出口手段を分離するようにした請求の範囲 1記載の装置。 10.室温で、またはそれ以下で凝固する液体を供給する液体出口手段に連通す る液体供給源を含む請求の範囲1記載の装置。 11.液体の流れを0.3psi〜25psi(2kPa〜170kPa)にお ける液体出口手段の圧力下で向ける加圧手段を含む請求の範囲10記載の装置。 12.液体出口手段は液体出口を含み、流体出口手段は流体出口を含み、さらに ヘッドは流体出口手段に連通する流体チャンバー、および該流体チャンバーおよ び流体通路を分離する隔壁を含み、隔壁の縁が液体出口を流体出口から画成する ようにした請求の範囲6記載の装置。 13.隔壁縁を液体通路に向かう鋭い縁に対して先細にした請求の範囲12記載 の装置。 14.隔壁は流体および液体出口から離れて引っ込むことができる請求の範囲1 2記載の装置。 15.揺動部分は流体チャンバーの壁を含む請求の範囲14記載の装置。 16.揺動部分は流体および液体出口手段から離れて引っ込むことができる請求 の範囲6記載の装置。 17.アプリケーターは、液体出口手段に連通する中心液体チャンバーを形成す るように適合する第1および第2の選択的に分離しうる部分、および液体チャン バーの外側で、かつ流体出口手段に連通する流体チャンバーを含む請求の範囲3 記載の装置。 18.流体出口手段は流体出口を含み、液体出口手段は液体出口を含み、流体出 口および液体出口をハウジングの鋭い内縁により分離した請求の範囲17記載の 装置。 19.アプリケーターは内部通路を画成するように合する第1および第2の互い に適合する部分を含み、洗浄手段はアプリケーターの部分を選択的に分離する開 放手段を含む請求の範囲4記載の装置。 20.アプリケーターは内部通路を画成するように合する第1および第2の互い に適合する部分を含み、洗浄手段は少なくとも1部分を旋回するヒンジを含む請 求の範囲4記載の装置。 21.アプリケーターの少なくとも1部分をヒンジのまわりに移動する動力手段 を含む請求の範囲20記載の装置。 22.アプリケーターは、内部通路を画成するように合する第1および第2の互 いに適合する部分、およびアプリケーターの少なくとも1部分を選択的に移動し て洗浄のために内部通路を露出する引込み部材を含む請求の範囲4記載の装置。 23.洗浄手段は液体オリフィスに摺勒し、およびそれをきれいにするようにふ くように形成した外部ワイパーを含む請求の範囲3記載の装置。 24.流体および液体出口手段を形成するヘッドの表面上に材料の被膜を含み、 材料はヘッドに被膜の形成を少なくする物質を含む請求の範囲1記載の装置。 25.材料がポリテトラフルオロエチレンである請求の範囲24記載の装置。 26.材料が無定形炭素である請求の範囲24記載の装置。 27.材料が多結晶質ダイヤモンドである請求の範囲24記載の装置。 28.移動手段は基材を液体配列に移動する手段を含む請求の範囲1記載の装置 。 29.液体出口手段は液体の流れを基材に対して下方にむける請求の範囲1記載 の装置。 30.液体出口手段は流体の流れを基材に対して上方に向ける請求の範囲1記載 の装置。 31.基材は対向面を有し、および液体出口手段は液体の流れを基材の対向面に 向ける請求の範囲1記載の装置。 32.液体出口手段は液体の流れを基材に対して横方向に向ける請求の範囲1記 載の装置。 33.液体出口手段は多数の隣接出口を含む請求の範囲1記載の装置。 34.隣接出口を整列させた請求の範囲33記載の装置。 35.液体出口手段をアプリケーターにおけるスロットとした請求の範囲1記載 の装置。 36.液体出口手段をアプリケーターにおける多数の整列開口とし、および流体 出口手段を開口に隣接して延在する細長いスロットとした請求の範囲35記載の 装置。 37.流体出口手段は、流体を液体配列の流れの方向にゼロ度に近い角度で衝突 させる手段を含む請求の範囲1記載の装置。 38.流体出口手段は、流体を液体配列の流れの方向にほぼ90度の角度で衝突 させる手段を含む請求の範囲1記載の装置。 39.流体出口手段は空気収束ノズルを含む請求の範囲1記載の装置。 40.流体出口手段は空気発散ノズルを含む請求の範囲1記載の装置。 41.流体出口手段は移動する二部分からなるモジュールの部分間に液体通路を 画成する移動する二部分からなるモジュールを含む請求の範囲1記載の装置。 42.液体通路の開口度を維持するモジュールの対向面に多数のランド部を含む 請求の範囲41記載の装置。 43.アプリケーターは多数の移動しうる隣接アプリケーターモジュールを含む 請求の範囲1記載の装置。 44.液体配列に衝突させる第2の空気出口を含む請求の範囲1記載の装置。 45.少なくとも1部分が他の部分に関して選択的に可動する第1および第2部 分からなるヘッド;液体の細長い配列を基材に向け、かつ基材上に薄い均一な被 膜を形成するための、鋭い縁により画成された液体出口を含むヘッドにおける液 体出口手段;液体出口に連通するヘッドを通る液体通路、この場合ヘッドの可動 部は、ヘッドのこの可動部が洗浄するために液体通路および液体出口を横切って 移動するように、前記液体通路および液体出口を覆うように;および流体を液体 の流れに衝突させ、基材に均一に堆積するために、この流れを小滴に細かくする ための液体出口に隣接するヘッドにおける流体出口手段からなることを特徴とす る液体を基材に均一に堆積する装置。 46.少なくとも1つの部分は、他の部分から離れて移動するために、ヒンジに 固定したヒンジ結合した部分とする請求の範囲45記載の装置。 47.ヘッドのヒンジ結合した部分をヒンジのまわりに旋回する動力駆動される 手段を含む請求の範囲46記載の装置。 48.ヘッドの各部分は共通壁で分離した液体運搬部および流体運搬部を含み、 各ヘッドの液体運搬部はヘッドの他の液体運搬部と連通してその間に液体通路お よび液体出口を形成する開放面を存し、各ヘッドの流体運搬部は液体運搬部の外 部の包囲区域を画成し、流体運搬部が流体出口を画成するエアギャップを形成す るようにした請求の範囲47記載の装置。 49.液体出口はヘッドにおける多数のノズルを含む請求の範囲45記載の装置 。 50.流体出口手段はノズルに隣接して位置した細長いスロットを含む請求の範 囲47記載の装置。 51.スロットは9〜15ミル(125〜380μm)のエアギャップを含む請 求の範囲50記載の装置。 52.エアギャップは5ミル(125μm)である請求の範囲51記載の装置。 53.液体出口は基材から1〜10インチ(2.5〜25cm)離した請求の範 囲45記載の装置。 54.液体出口は基材から1〜3インチ(2.5〜7.5cm)離した請求の範 囲53記載の装置。 55.アプリケーター;基材および配列をいずれか一方に関して移動する際に液 体の細長い配列の流れを基材に向けるアプリケーターにおける液体出口;および 液体の均一被膜を基材に堆積するために、配列に流体を衝突させ、配列を小滴に 細かくするアプリケーターにおける流体出口からなることを特徴とする液体を基 材に均一に堆積する装置。 56.線状配列の液体の流れを基材に向けるアプリケーター;流れおよび基材を 互いに関連して移動する可動部;および基材に均一に堆積するために、流体を液 体の線状配列に衝突させて線状配列を小滴に細かくする流体衝突部からなること を特徴とする均一被膜を基材に塗布する装置。 57.液体を供給し;出口からの液体の細長い配列の流れを基材に向け;流れお よび基材を互いに関係して移動し;および流体を液体流に衝突させて液体流を小 滴に細かくして均一被膜を基材に堆積する各段階からなることを特徴とする液体 の被膜を基材に均一に堆積する方法。 58.液体流れを向ける段階は周囲温度で液体である液体を向けることを含む請 求の範囲57記載の方法。 59.液体流れを向ける段階は水性液体を向けることを含む請求の範囲58記載 の方法。 60.液体流れを向ける段階は、液体を100℃以下で向けることを含む請求の 範囲57記載の方法。 61.液体を25〜40℃にする請求の範囲60記載の方法。 62.液体流れを向ける段階は液体を25psi(170kPa)以下の圧力下 で出口を介して向けることを含む請求の範囲56記載の方法。 63.液体流れを向ける段階は液体を5〜12psi(35〜82kPa)の圧 力下で出口を介して向けることを含む請求の範囲62記載の方法。 64.液体流れを向ける段階は液体を5psi(35kPa)以下の圧力下で出 口を介して向けることを含む請求の範囲62記載の方法。 65.供給段階は水性液体を与えることを含む請求の範囲56記載の方法。 66.液体流れを向ける段階は液体流れを出口から約1m/秒以下の液体速度で 向けることを含む請求の範囲56記載の方法。 67.衝突させる段階は100℃以下の流体温度の流体を衝突させる請求の範囲 56記載の方法。 68.衝突させる段階は流体を25〜100℃の範囲の温度で衝突させる請求の 範囲67記載の方法。 69.衝突させる段階は流体を25〜40℃の範囲の流体温度で衝突させる請求 の範囲67記載の方法。 70.衝突させる段階は周囲温度の流体を衝突させる請求の範囲67記載の方法 。 71.衝突させる段階は流体を周囲温度で衝突させる請求の範囲56記載の方法 。 72.衝突させる段階はガスである流体を衝突させる請求の範囲56記載の方法 。 73.衝突させる段階は液体である流体を衝突させる請求の範囲56記載の方法 。 74.液体配列は対向面を有し、および衝突段階は流体を液体配列の片側面だけ に衝突させる請求の範囲56記載の方法。 75.液体配列は対向面を有し、および衝突段階は流体を液体配列の対向面の双 方に衝突させる請求の範囲56記載の方法。 76.衝突させる段階は流体を200〜1600フィート/秒(60〜490m /s)の流体速度で衝突させる請求の範囲56記載の方法。 77.液体の供給段階は周囲温度で2000cP(2Pa−s)以下の速度を有 する液体を供給する請求の範囲56記載の方法。 78.液体の供給段階は周囲温度で約900cP(0.9Pa−s)以下の速度 を有する液体を供給する請求の範囲77記載の方法。 79.供給段階は周囲温度で100cP(0.1Pa−s)以下の速度を有する 液体を供給する請求の範囲78記載の方法。 80.供給段階は周囲温度で約50cP(0.05Pa−s)以下の速度を有す る液体を供給する請求の範囲79記載の方法。 81.供給段階は周囲温度で液体である液体を供給する請求の範囲56記載の方 法。 82.液体流れを向ける段階は液体の流れをセルロース系基材に向ける請求の範 囲56記載の方法。 83.液体流れを向ける段階は液体を両面を有する基材に向け、および液体の流 れを両面に向けることを含む請求の範囲56記載の方法。 84.液体流れを向ける段階は液体の流れを基材に下方に向けることを含む請求 の範囲56記載の方法。 85.液体流れを向ける段階は液体の流れを基材に上方に向けることを含む請求 の範囲56記載の方法。 86.液体流れを向ける段階は液体の流れを基材に上方および下方の両方向に向 けることを含む請求の範囲56記載の方法。 87.基材は直立に定位し、および段階は液体の流れを基材において横方向に向 けることを含む請求の範囲56記載の方法。 88.液体の流れを2つの対向方向から横方向に向ける請求の範囲87記載の方 法。 89.液体流れを向ける段階は液体を繊維基材に向けることを含む請求の範囲5 6記載の方法。 90.液体流れを向ける段階は液体を有機基材に向けることを含む請求の範囲8 9記載の方法。 91.液体流れを向ける段階は液体を合成基体に向けることを含む請求の範囲8 9記載の方法。 92.液体流れを向ける段階は液体を塗被紙基材に向けることを含む請求の範囲 89記載の方法。 93.液体流れを向ける段階は液体を金属基材に向けることを含む請求の範囲5 6記載の方法。 94.液体流れを向ける段階は液体をゴム基材に向けることを含む請求の範囲5 6記載の方法。 95.液体流れを向ける段階は液体をパルプ マット基材に向けることを含む請 求の範囲89記載の方法。 96.液体流れを向ける段階は液体をライナー ボード基材に向けることを含む 請求の範囲89記載の方法。 97.液体流れを向ける段階は液体を布、木材、なめし革およびプラスチックか らなる群から選択した基材に向けることを含む請求の範囲56記載の方法。 98.衝突段階は、流体流れを液体に、液体流れより速い速度で移動する流体流 れによって衝突させる請求の範囲56記載の方法。 99.流体を衝突させる段階は流体を液体出口に隣接するギャップから流出させ ることを含む請求の範囲56記載の方法。 100.衝突させる段階は液体出口に隣接するギャップからガスを放出すること を含んでおり、ギャップは5〜20ミル(125〜500μm)の幅を有する請 求の範囲99記載の方法。 101.液体流れを向ける段階は液体の流れを基材に1〜12インチ(2.5〜 30cm)の距離から向けることを含む請求の範囲56記載の方法。 102.液体流れを向ける段階は液体を基材に直角に向けることを含む請求の範 囲56記載の方法。 103.供給段階はセルロース繊維の懸濁物を含む液体を供給することを含む請 求の範囲56記載の方法。 104.供給段階はカルボキシルメチル セルロースを含有する液体を供給する ことを含む請求の範囲103記載の方法。 105.カルボキシルメチル セルロースを0.5〜1.5%にする請求の範囲 104記載の方法。 106.供給段階は液体を含有する澱粉を供給することを含む請求の範囲56記 載の方法。 107.澱粉をエチル化澱粉とする請求の範囲106記載の方法。 108.供給段階は細菌セルロースを供給することを含む請求の範囲103記載 の方法。 109.液体流れを向ける段階は均質化細菌セルロースを基材に向けることを含 む請求の範囲108記載の方法。 110.供給段階は細胞デスラブダー中で均質化した細菌セルロースを供給する ことを含む請求の範囲109記載の方法。 111.供給段階は液体流れを向ける前に液体をフィルターを通すことを含む請 求の範囲56記載の方法。 112.衝突させる段階は薄い均一な被膜を基材に堆積することを含む請求の範 囲56記載の方法。 113.薄い被膜は基材上に0.11〜0.19g/m2/側面の被膜を含む請 求の範囲112記載の方法。 114.液体流れょ向ける段階は液体供給部に連通する複数のノズルを含めるこ とを含み、このノズルを介して液体の流れを基材に向ける請求の範囲56記載の 方法。 115.ノズルを1列整列させ、および衝突させる段階はノズルに隣接して延び る流体ギャップを規定する細長いスロットを設けることを含む請求の範囲114 記載の方法。 116.ガスを十分な量の水分で湿らして、出口において液体の蓄積するのを減 少させる段階を含む請求の範囲56記載の方法。 117.湿潤段階はガスを70〜100%の相対湿度に湿らすことを含む請求の 範囲116記載の方法。 118.添加剤を液体を変える流体に供給する段階を含む請求の範囲56記載の 方法。 119.ガスを液体に衝突させる前に水分の気体を除去する段階を含む請求の範 囲72記載の方法。 120.除去段階は不活性ガスを出口を介して流すことを含む請求の範囲119 記載の方法。 121.室音で液体である水性液体を供給し;非加熱液体の流れを塗布すべき基 材に向け;薄い均一被膜を基材に堆積するために、非加熱ガスを液体流れに衝突 させて液体流れを小滴に細かくし;および基材および流れを互いに移動させる各 段階からなることを特徴とする水性液体の薄い均一被膜を基材に堆積する方法。 22.液体を25psi(170kPa)以下の圧力下て出口を介して送出させ 、およびガスを液体流れに200〜1100フィート/秒(61〜335m/s )で衝突させる請求の範囲120記載の方法。 123.衝突させる段階はガスを液体に向け細長いスロットを介して移動させる ことを含む請求の範囲121記載の方法。 124.衝突させる段階は0.11〜0.19g/m2/側面の被膜を基材に堆 積することを含む請求の範囲121記載の方法。 125.液体小滴の細長い配列を与え;基材および流れを互いに関係させて移動 させ;および流体を配列に衝突させて液体の薄い被膜を基材に向ける各段階から なることを特徴とする液体の均一被膜を基材に堆積する方法。 126.供給段階は水性液体を供給することを含む請求の範囲56記載の方法。 127.供給段階は液体PMDIを供給することを含む請求の範囲56記載の方 法。 128.供給段階は液体EMDIを供給することを含む請求の範囲56記載の方 法。 129.液体をアクリルとする請求の範囲56記載の方法。 30.液体をスチレン−マレイン酸無水物とする請求の範囲56記載の方法。 131. 液体をエポキシ樹脂とする請求の範囲56記載の方法。 132.室温において液体である水性液体を供給し;非加熱液体の流れを出口か ら塗布すべき基材に向け;被膜を基材に堆積ずるために非加熱ガスを液体流れに 衝突させて液体流れを小滴に細かくし;および基材および流れを互いに関係させ て移動する各段階からなることを特徴とする水性液体の薄い均一被膜を基材に堆 積する方法。 133.液体を25psi(170kPa)以下の圧力下で出口を介して送出し 、およびガスを液体流れに200〜1100フィート/秒(61〜336m/s )て衝突させる請求の範囲132記載の方法。 134.衝突させる段階はガスを液体に細長いスロットを介して移動させること を含む請求の範囲132記載の方法。 135.衝突させる段階は0.11〜0.19g/m2/側面の被膜を基材に堆 積することを含む請求の範囲132記載の方法。 136.水性液体の小滴の細長い配列を与え;基材および配列を互いに関係させ て移動させ;流体を配列に衝突させて液体小滴を基材に向け、かかる小滴を均一 被膜として基材に堆積する各段階からなることを特徴とする水性液体の均一被膜 を基材に堆積する方法。 137.供給段階はポリビニルアルコールを含む液体を与える請求の範囲132 記載の方法。 138.供給段階は実質的に水からなる液体を与える請求の範囲132記載の方 法。 139.水性流体の細長い配列を与え;基材および配列を互いに関係させて移動 させ;および同じまたは他の流体を配列に衝突させて水性流体を基材に向ける各 段階からなることを特徴とする水性液体の被膜を基材に堆積する方法。 140.供給段階は湿らせたガス配列を与える請求の範囲139記載の方法。 141.衝突させる段階は配列を細かくすることを含む請求の範囲139記載の 方法。 142.液体の流れを細長い配列の状態で基材に、流れおよび基材を互いに関係 させて移動させながら向け;流体を液体の配列に衝突させて配列を、微細なミス トを形成し、かつ基材に均一に堆積する小滴に細かくし;および基材に堆積しな いミストの少なくとも1部分を回収する各段階からなることを特徴とする均一被 膜を基材に塗布する方法。 143.回収段階はミストを圧力差により回収することを含む請求の範囲142 記載の方法。 144.回収段階はミストをフードにより回収する請求の範囲143記載の方法 。 145.回収段階はフードに吸引圧力を与えてミストをフードに引きつけること を含む請求の範囲144記載の方法。 146.回収段階は、フードを基材上に、空間を基材とフードとの間に形成する ように、液体の線状配列に隣接するフードの近位端および基材の通路に沿い線状 配列から離間したフードの遠位端により懸垂させ、および空気流を空間に向ける ことを含む請求の範囲145記載の方法。 147.回収段階は他のフードからの線状配列の反対側に基材の通路に沿い基材 上に第2フードを懸垂させることを含む請求の範囲146記載の方法。 148.ミストは主電荷を有し、および回収段階はミストを静電気的に回収する ことを含む請求の範囲142記載の方法。 149.回収段階は、ミストをミストの主電荷と反対の電荷を有する部材により 基材に向けて推進することを含む請求の範囲148記載の方法。 150.ミストを静電的に回収する段階は基材を接地することを含む請求の範囲 148記載の方法。 151.ミストを基材に静電的に堆積することを含む請求の範囲148記載の方 法。 152.回収したミストを液相および気相に分離する段階を含む請求の範囲14 2記載の方法。 153.気相を大気に放出する段階を含む請求の範囲152記載の方法。 154.フードを基材上に懸垂させ、およびエア カーテンをフードの下の基材 に向ける請求の範囲144記載の方法。 155.第2の流れを基材に向けて導入してミストを基材におよびフードに向け る段階を食む請求の範囲154記載の方法。 156.基材は対向面を有し、および方法は基材の対向面における圧力差を釣り 合わせる段階を含む請求の範囲143記載の方法。 157.基材は対向面を有し、およびミストは表面の同じ側において回収し、こ れから液体の流れを送出する請求の範囲142記載の方法。 158.液体の流れおよび基材を互いに関係させて移動させながら、液体の流れ を線状配列の状態で基体に向けるアプリケーター;流体を液体の線状配列に衝突 させ、微細なミストを形成し、かつ基材に均一に堆積するために、線状配列を小 滴に細かくする流体衝突部;および基材に堆積しないミストの少なくとも1部分 を回収するための基材に隣接する回収部からなることを特徴とする均一被膜を基 材に塗布する装置。 159.回収部をアプリケーターと同じ基材の側に設けた囲いとした請求の範囲 158記載の装置。 160.囲いを基材から離間したフードとした請求の範囲159記載の装置。 161.フードを負圧のフードとした請求の範囲160記載の装置。 162.フードは基材を横切って、かつその上に延在する細長い負圧回収部材を 含む請求の範囲160記載の装置。 63.回収部材から基材上にアプリケーターに向けて延在する頂部パネルを含む 請求の範囲160記載の装置。 164.フードと基材との間に基材に向けるエア カーテンを含む請求の範囲1 60記載の装置。 165.ミストを基材に向け、かつ囲いに向けるために、基材の同じ側に第2空 気流を囲いとして含む請求の範囲159記載の装置。 166.アプリケーターを移動基材上に配置した請求の範囲159記載の装置。 167.1対のアプリケーターを配置し、アプリケーターの各側部の一方を基材 の移動軸に沿って配置した請求の範囲166記載の装置。 168.回収部はミストの移動を静電的に行う静電ディレクターを含む請求の範 囲158記載の装置。 169.ミストは主電荷を有する帯電小滴を含み、および静電ディレクターを基 材から離間し、かつミスト小滴を基材に向けてはねつけるよう帯電した反発プレ ートとした請求の範囲168記載の装置。 170.小滴を主電荷により帯電する充電器を含む請求の範囲169記載の装置 。 171.回収部は囲いと組合せる静電デイレクターを含む請求の範囲159記載 の装置。 172.静電ディレクターは基材と電気的に接触する接地を含む請求の範囲16 8記載の装置。 173.回収部は囲いと組合せる接地を含む請求の範囲159記載の装置。 174.アプリケーターは液体を加圧下で送出して液体配列を形成する複数のオ リフィスを有するヘッドを含む請求の範囲159記載の装置。 175.アプリケーターは液体を加圧下で送出して液体配列を形成する細長いス ロットを有するヘッドを含む請求の範囲159記載の装置。 176.液体衝突部は流体を加圧下で送出する複数のオリフィスに隣接する細長 いスロットを含む請求の範囲174記載の装置。 177.液体衝突部は流体を加圧下で送出する複数のオリフィスに隣接する細長 いスロットを含む請求の範囲175記載の装置。 178.液体小滴の細長い配列を形成し;基材および配列を互いに関係させて移 動させ;流体を配列に衝突させて液体小滴を基材に向け、この小滴を基材に均一 被膜として堆積し;および基材に堆積したミストの少なくとも1部分を回収する 各段階からなることを特徴とする被膜を基材に塗布する方法。 179.液体をジイソシアネートとする請求の範囲142記載の方法。 180.ジイソシアネートを重合体メチレンジフェニルジイソシアネートとする 請求の範囲179記載の方法。 181.ジイソシアネートを乳化性重合体メチレンジフェニルジイソシアネート とする請求の範囲179記載の方法。 182.小滴の配列を与える段階は同時流れ流体を液体に衝突させることによっ て液体の流れを細かくすることを含む請求の範囲178記載の方法。
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