JPH06226152A - 多重成分を含むコーティング材料の形成および分与の方法と装置 - Google Patents

多重成分を含むコーティング材料の形成および分与の方法と装置

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JPH06226152A
JPH06226152A JP33483193A JP33483193A JPH06226152A JP H06226152 A JPH06226152 A JP H06226152A JP 33483193 A JP33483193 A JP 33483193A JP 33483193 A JP33483193 A JP 33483193A JP H06226152 A JPH06226152 A JP H06226152A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 少なくとも三種の成分を混合すると共に各成
分の相対比率を制御することができるコーテイング材料
配合物または混合物を形成する方法と装置を提供する。 【構成】 多重成分を結合してコーテイング材料配合物
を形成する方法と装置において、前記多重成分の一つは
樹脂であり、他の成分は流体希釈剤としての超臨界流体
であり、また、好適には、第三成分は触媒である。前記
成分の内の二種は個別流路を通して第一ミキサー１４に
送出され、ここでそれらは結合されて混合物を形成し、
次に第三成分が第二ミキサー１５で前記混合物に付加さ
れてコーテイング材料配合物を形成し、１個以上のコー
テイングデイスペンサ１２または噴霧ガンにより基体上
に吐出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業状の利用分野】本発明は、コーテイング方式に係
り、特にコーテイング材料溶液または配合物を生成する
ために、液体コーテイング組成または樹脂、超臨界流
体、また好適には触媒などの第三成分を結合させる方法
と装置に係り、この方法と装置においては、超臨界流体
と触媒の比率が、樹脂の圧力に対して直接関係するよう
に、また一定の所望の比と、このような成分の各々の流
れに対する樹脂流の実際の比の比較により調整される。
【０００２】なお、本出願は、本発明の譲渡人が所有す
る、本出願と同じ日付けで提出されたＤａｖｉｓらによ
る、「触媒を含むコーテイング材料の分与方法と装置」
と題した米国特許出願に関連する。
【０００３】
【従来の技術】最近、コーテイング処理産業において、
溶媒により生成される不都合な環境効果を回避するため
に、塗料などのコーテイング材料の有機溶媒含有量を低
減させる多くの努力が払われている。最高６０重量％の
固形分を含む高固形分含有コーテイング配合物において
も液体溶媒成分を含んでおり、この液体溶媒成分は、操
作、噴霧時または基体上への堆積時に逃散し、従って環
境汚染や健康上の障害をもたらすものである。
【０００４】Ｃｏｂｂの米国特許第４，２４７，５８１
号には溶液または発泡剤を塗料中に混合してデイスペン
サの噴霧オリフィスの前に容易に噴霧化される発泡溶液
を生成することにより塗料中の溶媒含有料を低減させる
方法が提案されている。Ｒｅｈｍａｎらの米国特許第
４，６３０，７７４号には、発泡室とデイスペンサ内へ
の擾乱誘起装置を設計し、噴霧オリフィスの前における
発泡の形成を良好に制御することにより上記の考え方を
改良する方法が示してある。さらに、米国特許第４，５
０５，４０６号、第４，５０５，９５７号、および第
４，５２７，７１２号にも、塗料配合剤中に液体または
ガス発泡剤を混合する考え方が示してある。
【０００５】さらに、最近になって、Ｌｅｅらに対する
米国特許第４，９２３，７２０号にはコーテイング配合
剤を生成する方法と装置が示してあり、そこでは多量の
液体溶媒成分が除去され、希釈剤として機能する超臨界
二酸化炭素などの超臨界液体で置換して、コーテイング
配合剤の塗布特性を増強するようにしている。超臨界二
酸化炭素およびある液体溶媒材料が、例えばそれらの約
２／３以下の量が他のコーテイング組成中に要求され、
重合および顔料固形分と混合され、無機コーテイングデ
イスペンサを通して噴霧化を容易にする粘度を有するコ
ーテイング材料溶液または配合剤を形成する。コーテイ
ング材料配合剤が分与装置から基体に向けて吐出される
と、超臨界二酸化炭素は「フラッシュオフ」するか蒸発
して高固形分コーテイング組成の噴霧化を促進すると共
に基体上の組成物の乾燥時間を低減させる。このような
コーテイング材料配合物は、初期の頃の従来技術と同様
に、高固形分含有組成物をコーテイングすることにより
もたらされる不都合な環境効果をかなり低減させる利点
を有している。
【０００６】Ｌｅｅらの特許第４，９２３，７２０号に
は、液体コーテイング組成物および超臨界流体が個別材
料源からミキサーに供給され、このミキサーで２種類の
組成物が結合されてコーテイング材料溶液または配合物
を形成し、次にこのコーテイング材料溶液または配合物
が１個以上のコーテイングデイスペンサに配送されて基
体上に堆積されるように構成された装置が示してある。
このＬｅｅらの特許のシステムの実施例においては、液
体コーテイング組成物および超臨界流体がそれぞれ個別
のピストンポンプによりシステムに導入される。これら
の２個のピストンポンプは共にシヤフトにより従属さ
れ、このシヤフトは２個のポンプのピストンの間に延在
し、またシヤフトの位置は調整されて各々のポンプにお
けるピストンストロークの長さを制御する。次に、各々
のピストンストロークの長さは液体コーテイング組成物
の体積およびシステムに流入する超臨界流体の体積を制
御する。
【０００７】この特許第４，９２３，７２０号に示され
た設計には一連の問題点があり、それらは、本発明の譲
渡人が所有する、１９９１年７月１５日付けでＳａｉｄ
ｍａｎらによる、「流体希釈在を含む単一および多重コ
ーテイング材料の生成、分与方法と装置」と題した米国
特許出願番号第０７／７２８，０５１号で扱われてい
る。この出願において注目されるように、特許第４，９
２３，７２０号は主として、液体コーテイング組成物の
超臨界流体に対する相対比率の制御が困難であるという
ことにより制御される。これは、システムに侵入する１
つの材料の体積を調整すると、他の材料の体積が自動的
に調整されるためであり、このような自動調整は上記の
ような材料を導入する２個のピストンポンプが共通シャ
フトにより共に従属されることから得られるものであ
る。Ｌｅｅらのシステムにおいては、システムに導入さ
れた一方の材料の体積を他方の材料と無関係に調節する
いかなる保証もなされてなく、および／またはポンプの
キャビテーションや流体粘度、超臨界流体の漏洩、超臨
界流体と液体コーテイング組成物との不均一混合などの
変数、およびその他の変数に対する考慮はなされていな
い。
【０００８】特許出願番号第０７／７２８，０５１号に
示された発明は、超臨界流体および液体コーテイング組
成物または樹脂が個々の材料源から、ループ状または連
続的に循環する流路であって、２種の材料が結合されて
コーテイング材料溶液または配合物を形成し、次にこの
溶液または配合物がコーテイングデイスペンサに供給さ
れて基体上に堆積される流路中に導入されるシステムを
用いて上記の問題点の多くのものを解消している。超臨
界流体と樹脂との適切な比率を維持するために、流体希
釈在含有量か配合物の樹脂含有量のいずれかに相関づけ
ることができる配合物のパラメータをモニタする制御シ
ステムが設けられる。出願番号第０７／７２８，０５１
号の好適な実施例においては、このような制御システム
は、流体希釈剤と樹脂が混合される点から下流にコンデ
ンサを配置している。このコンデンサは、混合物の誘電
定数に対応する信号を生成するキャパシタンスブリッジ
またはキャパシタンス検出回路の一部を形成する。この
誘電定数は混合物の流体希釈剤含有量に相関させること
ができ、またコンデンサにより検出されるキャパシタン
スに依存して、キャパシタンス検出回路に関係するコン
ピユータにより制御弁が操作されて、樹脂に対する超臨
界流体の所定の比率が維持されるようにループに供給さ
れる超臨界流体流を調整している。
【０００９】
【発明が解決しょうとする課題】上記出願番号第０７／
７２８，０５１号に示したようなシステムには、配合物
に対する変動する要求が求められる用途において１つの
潜在的な問題がある。例えば、いくつかの用途において
は、一連のコーテイングデイスペンサが間欠的にオンま
たはオフにされてもよく、そして／またはデイスペンサ
は、異なる個数のデイスペンサがオンになされるが他の
デイスペンサは動作していないように互いに無関係に動
作されてもよい。上記のように、出願番号第０７／７２
８，０５１号のシステムは、樹脂に対する超臨界流体の
適切な比を、先ず循環流路またはループ内でこれらの成
分を混合し、混合物のキャパシタンスを検出し、次に検
出されたキャパシタンスに依存してループに導入された
超臨界流体の量を調整することにより維持している。し
かし、配合物に対する要求が、例えば多数のデイスペン
サを突然オンにすることにより高くなり、従って超臨界
流体と樹脂の混合物が、そのキャパシタンスを検出し、
混合物がコーテイングデイスペンサに吐出されなければ
ならなくなる前に超臨界流体の入力を調整するためにル
ープ周りに循環できなくなる場合がある。その結果、樹
脂に対する超臨界液体の相対比率は、広範に変動する流
動用件のこのような期間の間に所望通り正確に維持でき
なくなる。
【００１０】Ｌｅｅらの米国特許第４，９２３，７２０
号および出願番号第０７／７２８，０５１号に示された
種類のシステムの他の潜在的な問題点として、色変更操
作が比較的時間がかかると共に困難であるという問題が
ある。これは、この種のシステムにおいては、樹脂およ
び超臨界流体が共通の循環流路またはループ中に導入さ
れ、ここでそれらが１個以上のコーテイングデイスペン
サへの吐出前に結合されるということになる。１つの色
の樹脂を他の色のものに変更するためには、ループ全体
が、このようなループ内の各々の要素を含んで、古い樹
脂で洗浄され、これは、新しい着色樹脂がシステムに導
入可能になる前になされなければならない。この操作は
時間がかかり、従って、ある用途には不向きである。
【００１１】以上の他に、Ｌｅｅらの特許第４，９２
３，７２０号およびＳａｉｄｍａｎらに対する出願番号
第０７／７２８，０５１号に開示されたようなシステム
は、樹脂および希釈剤としての超臨界流体からなるコー
テイング材料配合物または混合物の形成を目的としたも
のである。混合物全体において他の成分を付加したり、
或いはこのような他の成分の比率を制御する対策は何も
なされていない。例えば、迅速な乾燥時間が都合がよい
ときなどのある用途においては、塗料などの「二成分」
コーテイング材料配合物が望ましい。二成分塗料は、一
般に、重合性色素固形分および有機溶媒からなる「高体
積成分」と、触媒などの「低体積成分」とで構成されて
いる。使用する特定の樹脂に依存して、触媒に対する樹
脂の比は最高１００対１の程度であり、また触媒の流量
は３ｃｃｍ／分程度である。ＬｅｅらおよびＳａｉｄｍ
ａｎらのシステムは、循環流路またはループ内で第三成
分の付加を意図出来ないだけでなく、いずれのシステム
にも、ある二成分塗料に対して要求される大きな比率お
よび低流動体積を実現するようには設計されていない。
【００１２】従って、本発明は、その多くの目的の中
で、コーテイング材料配合物または混合物を形成する方
法と装置を提供することを目的とし、この方法と装置に
おいては、少なくとも三成分の各々を混合し、その相対
比率を制御することができ、また配合物に対する変動流
動要件の間でも所望の比を維持することができ、１種以
上の成分の低流動体積および高成分比を受け入れること
ができ、迅速な色変更を許容し、さらに製造および操作
が比較的安価になる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の目的は多重成分を
結合させてコーテイング材料配合物を形成する方法と装
置において実現され、この方法と装置においては、上記
多重成分の１つは樹脂であり、他の成分は希釈剤として
用いられる超臨界流体であり、さらに好適には第三成分
は触媒などが付加される。多重成分の２成分は個別流路
を通して第一ミキサーに送出され、第一ミキサーにおい
てはそれらは結合されて混合物を形成し、次に第三成分
が第二ミキサー内で混合物に付加されてコーテイング材
料配合物を形成し、１個以上のコーテイングデイスペン
サまたは噴霧ガンにより基体上に吐出される。
【００１４】本発明の一側面は、超臨界流体流路内に含
まれる超臨界流体弁および触媒流路内に含まれる触媒弁
のデユーテイサイクルまたは「弁オン」時間を制御する
ことにより、超臨界流体に対する樹脂の比および触媒に
対する樹脂の比の正確な制御を得るという考え方に従っ
て予測されるものである。以下に詳細に説明するよう
に、超流体および触媒流路の各々には動作時に樹脂流路
に接続されたアナログ制御装置が設けてある。システム
により分与される特定の樹脂の流動特性を斟酌するため
に、また開放および閉成するべき信号を受けた後超臨界
流体弁および触媒弁の両者の物理的運動によりもたらさ
れる固有の時間遅延を斟酌するために、以下で詳細に示
す初期設定または較正手順が行われる。この較正手順に
よりシステムのオフセット値または遅延値が決定され、
この値はアナログ制御装置の各々に入力される。次に、
アナログ制御装置は超臨界流体弁および触媒弁を動作さ
せ、特定の用途に対して要求されるように、１個のコー
テイングデイスペンサだけでなく、多重コーテイングデ
イスペンサの動作時に弁オンタイムと樹脂流量の間でほ
ぼ直線関係が得られるようにする。
【００１５】アナログ制御装置の各々はそれらのそれぞ
れの弁を動作させ、これにより適切な比率の超臨界流体
と触媒が、システムの流動要件とは無関係に、すなわち
多くのデイスペンサが与えられた時点でいかに動作して
いるかとは関わりなしに樹脂と結合される。このような
制御を与えるために、各々のアナログ制御装置は２つの
実質的に異なる制御機能を行い、これらの機能は共に樹
脂流路内の樹脂の流動に依存している。１つの機能は１
個以上のデイスペンサを通しての噴霧動作の開始、次に
流量計を通しての樹脂の流れにほぼ直ちに応答する。こ
のような樹脂流を表す樹脂流量計からの信号はアナログ
制御装置の各々に送出され、制御装置は出力信号を直ち
に発生して、それらのそれぞれの弁を開放し、また適切
な体積の超臨界流体および触媒かミキサーに流れて樹脂
との結合に供することを許容する。この結果、超臨界流
体弁と触媒弁の両者の動作は迅速かつ正確に樹脂流路を
通しての樹脂流の関数として制御される。
【００１６】アナログ制御装置の各々により行われる第
二の制御機能は、システムの動作時にそれぞれの超臨界
流体および触媒流を定期的に補正する。個々の成分に対
する流路の各々には、各成分がミキサーに入る前に送出
される流量計が設けられる。例えば、超臨界流体の流動
体積を制御するために、樹脂および超臨界流体流量計の
両者から信号が得られ、これらの信号はそれらのそれぞ
れの流路を通しての樹脂および超臨界流体の実際の流れ
を表している。このような実際の流量の比は比コンパレ
ータ内で一定の所望の比と比較されるが、このコンパレ
ータは所望の比と実際の比の間の差異を表す出力または
誤差信号を生成するのに有効である。超臨界流路に係わ
るアナログ制御装置は以下に示すようにして上記の誤差
信号を処理し、さらに超臨界流体流路内に配置される流
体弁に接続された弁駆動回路に入力される。弁駆動回路
は超臨界流体弁、すなわち、電磁弁のデユーテイサイク
ルを制御し、従って、超臨界流体のミキサーに対する流
量は、超臨界流体に対する樹脂の実際の比と所望の比の
間の変動に従って定期的に調整される。
【００１７】この同じ制御機能は、樹脂、超臨界流体、
および触媒の混合物内の触媒の所望の比率を得るために
行われる。触媒流路内に設けられた触媒弁のデユーテイ
サイクルと同様に制御される。樹脂および触媒流量計か
ら、それらの実際の流量を表す信号が得られ、またこの
ような実際の流量の比が所定、所望の比および実際の比
の間の差を示す誤差信号を生成するように作用する第二
の比コンパレータ内で所定、所望の比と比較される。触
媒流路内のアナログ制御装置は超臨界流路で用いたもの
と同じ種類の弁駆動回路を備えており、この回路は、触
媒弁のデユーテイサイクルを制御し、これにより触媒の
補正または調整された体積が上記の誤差信号に依存して
触媒弁から吐出されるように作用する。
【００１８】本発明の他の側面として、より大きな体積
の成分、例えば樹脂の圧力変動に直接応答して、より小
さな体積の成分、例えば超臨界流体および触媒の圧力を
調整することにより、３種の成分の各々の相対的比率の
迅速な補正を得るようにしている。多重デイスペンサま
たは噴霧ガンを付勢するなどによりコーテイング材料配
合物に対する要求に応じて、要求された量の樹脂が所定
の圧力で流量計からミキサーに送出される。樹脂流動ラ
インに接続された圧力センサにより、樹脂がミキサーに
配送される圧力が検出され、さらにこの圧力を示す流動
信号が、超臨界流体と触媒を搬送する個別流路の各々に
配置された作動圧力調整器に送出される。樹脂流路内の
圧力レベルに正比例する圧力レベルで、超臨界流体およ
び触媒をそれぞれ送出するには２個差動圧力調整器が有
効である。例えば、超臨界流体流路においては、超臨界
流体はその臨界圧力以上に維持されるが、作動圧力調整
器から超臨界流体が放出される圧力の変動は、樹脂との
結合のための、超臨界流体のミキサーに対する体積測定
流量の比例差をもたらす。触媒の流動体積は、その流路
に係る作動圧力調整器樹脂圧力に直接応答して触媒圧力
を制御する場合と同様に制御される。
【００１９】上記の種類のシステムと異なって、本発明
におけるコーテイング材料配合物を形成する成分に供す
る「ループ」または循環流路は存在しない。その代わり
に、各成分の各々はそれ自身の個別供給ラインまたは流
路内で搬送され、さらに第一ミキサーを用いて各成分の
２種類を結合し、そのののち第二ミキサーが第三成分を
初めの２種類の混合物に付加してコーテイング材料配合
物を形成する。次に、この配合物は第二ミキサーから１
個以上のデイスペンサに直接送出される。従って、諸成
分の各々の相対比率の制御は、混合物なたは配合物の性
質に依存することはない。むしろ、超臨界流体に対する
樹脂の比および触媒に対する樹脂の比の制御は、（１）
樹脂流量の変動に対する直接的な応答および（２）樹脂
の圧力変動に対する直接的な応答に対して与えられ、次
に、上記の応答は共にコーテイング材料配合物に対する
要求の変動によりもたらされる。
【００２０】さらに、本発明の他の側面は改良された色
変更機能を含む。コーテイング材料配合物を形成する諸
成分の各々は独立した流路を通して送出されるので、色
変更動作はダウンタイムおよび困難性が最小の状態で行
うことができる。樹脂流路のみが色変更手順において、
また樹脂が超臨界流体および触媒と結合されるミキサー
内で洗浄される必要があり、これは、超臨界流体および
触媒に供する流路が樹脂流路から分離されることによ
る。この結果、溶媒、空気またはその他の洗浄材料の空
気流路を通しての導入が迅速に実施できるようになり、
さらに短時間内で、また最小の問題点と共に１つの色の
樹脂を他の色の樹脂で置き換えることができるようにな
る。
【００２１】本発明の本好適な実施例の構造、動作およ
び利点は、添付した図面に関してなされる以下の説明か
らさらに明らかになる。
【００２２】
【実施例】本発明の方法と装置１０は、３種の成分、す
なわち（１）液体コーテイング組成物または樹脂、
（２）希釈剤として作用する超臨界流体、および（３）
触媒を混合してコーテイング材料溶液または配合物を形
成し、この溶液または配合物が１個以上のコーテイング
デイスペンサ１２に送出されて基体（図示省略）上への
堆積に供するように特に意図されたものである。以下の
説明のため、用語「液体コーテイング組成物」は、噴
霧、塗布、あるいは分散される１種以上の成分を含む塗
料などの樹脂材料と、溶媒成分を意味する。また、用語
「超臨界流体」は、ガスであって、このガスが液体材料
のものに近い密度を有するこのガスの臨界圧力と臨界温
度以上の超臨界状態にあるガスを意味する。さらに、樹
脂を形成する際に液化ガスを利用することができ、従っ
て用語「液化ガス」は、以下の説明では、「超臨界流
体」で置き換えてもよい。用語「流体希釈剤」は超臨界
流体および液化ガスと交換可能に用いられる。用語「コ
ーテイング材料溶液」および／または「コーテイング材
料配合物」は、樹脂、超臨界流体、および触媒と同義に
用いられ、そこでは流体希釈剤は樹脂中にほぼ溶解さ
れ、溶液あるいは少なくともエマルジヨンまたは分散液
を形成する。
【００２３】「コーテイングデイスペンサ」、「デイス
ペンサ」または「噴霧ガン」は、通常は、装置１０で用
いられる流体圧力を操作できる無気式噴霧ガンである。
各デイスペンサには、本発明の譲渡人が所有し、その全
体をここで引用により取り込むことにするＨａｓｔｉｎ
ｇｓらに対する米国特許第５，１０６，６５９号に開示
された種類の無気式噴霧ガンが好適に用いられる。一
方、エア・アシステッド無気式噴霧ガンはＣｏｗａｎに
対する米国特許第３，８４３，０５２号に示されるよう
に用いることができる。
【００２４】超臨界流体および／または液化ガスの目的
はコーテイング組成物に対する流体希釈剤として作用す
ることにあり、従って、液体コーテイング組成物内の有
機溶媒の比率またはパーセンテージは、例えば塗料など
の市販品として最も入手し易い高固形分含有液体コーテ
イング組成物と比べると、例えば約２／３だけ低減させ
ることができる。超臨界または液化状態の一連の化合物
が塗料または樹脂などの液体コーテイング組成物と混合
され、以下に示すように、触媒と混合されたときコーテ
イング材料溶液または配合物を生成することができる。
これらの化合物には、二酸化炭素、アンモニア、水、酸
化窒素（Ｎ2 Ｏ）、メタン、エタン、エチレン、プロパ
ン、ペンタン、メタノール、イソプロパノール、イソブ
タノール、クロロトリフルオロメタン、モノフルオロメ
タンなどがある。ここでの説明のため、超臨界二酸化炭
素がその非毒性のため用いられ、またその臨界温度８５
゜Ｆおよび臨界圧力１０７０ｐｓｉがそれぞれ、本発明
の装置１０を含む標準の無気噴霧システムの動作範囲内
にあるため用いられる。
【００２５】以下では、先ず、装置１０の全体にわたる
較正、および初期較正手順を含むその動作について説明
する。
【００２６】システムの構成 図１を参照すると、図面の上部には樹脂流路が示してあ
り、中央部には超臨界流路が、さらに下部には触媒流路
が示してある。以下でさらに詳細に説明するように、樹
脂および超臨界流体が第一ミキサー１４に送出され、そ
こでそれらは混合され、次に第二ミキサー１５に送出さ
れて触媒と結合される。超臨界流体の第一ミキサー１４
への流れはアナログ制御装置１６により制御され、また
第二ミキサー１５への触媒の流れは以下に示すようにア
ナログ制御装置１６’により制御される。これについて
は図１のドット線で示してある。各々の成分に対する流
路の構成は以下で個別に説明され、これに伴って超臨界
流体および触媒流の制御についての説明も与えられる。
【００２７】先ず、樹脂流路を考えると、それぞれ参照
番号１７および１８を付与され、「樹脂１」および「樹
脂２」と示したボックスが、ポンプ（図示省略）を含む
タンクまたはその他の容器であって、本発明の譲渡人が
所有する、Ｋｏｌｉｂａｓに対する米国特許第４，６５
７，０４７号に開示された種類の色変更器２０に異なる
色の樹脂を供給する。特許第４，５６７，０４７号に説
明されるように、色変更器２０は材料源１７または１８
から樹脂の選択されたものを吐出し、このような樹脂を
樹脂供給ライン２４に送出するように作用する。樹脂は
樹脂供給ライン２４を通して、好適には、図１に概略図
示したように、嵌合する歯車歯２８および３０の組を有
する種類の流量計２６に流入する。適切な流量計２６が
ＭｏｄｅｌＮｏ．ＺＨＭ０２／１としてウイスコンシン
州ＲａｃｉｎｅのＡＷＣｏｍｐａｎｙから市販されてい
る。流量計２６から計量された量の樹脂が供給ライン２
４に送出され、そこで樹脂は第一逆止弁３２、樹脂遮断
弁３４、および第二逆止弁３６を通してミキサー１４に
流動する。逆止弁３２、３６の目的はミキサー１４から
下流方向流量計２６に向かう樹脂の逆流を防止すること
にある。樹脂遮断弁３４は、装置１０の動作が何らかの
目的のために停止されたときなど、必要に応じてミキサ
ー１４への樹脂の流れを停止させるために設けられてい
る。
【００２８】すでに示したように、超臨界流体流路が図
１の中央に図示してある。この超臨界流体流路は金属製
シリンダーまたはタンク３８を備えており、このシリン
ダーまたはタンク３８は流体希釈剤、例えば液化二酸化
炭素を約８００ｐｓｉの圧力および約７５゜Ｆの温度
（周囲温度）でライン３９を介してポンプ４２に供給
し、ポンプ４２はその圧力を、約２０００ｐｓｉに、す
なわち超臨界二酸化炭素を形成するのに必要な１０７０
ｐｓｉの臨界圧力以上に増加させるものである。ポンプ
４２は、カリフオルニア州ＢｕｒｂａｎｋのＨａｓｋｅ
ｌｌＣｏｍｐａｎｙにより販売されているＭｏｄｅｌＤ
ＳＦ３５ポンプが好適に用いられる。ポンプ４２は上記
超臨界二酸化炭素を、ライン４３を通して、好適にはミ
ネソタ州ＥｌｋＲｉｖｅｒのＴｅｓｃｏｍによりＭｏｄ
ｅｌＮｏ．Ｓ４−２０００の下で販売されている種類の
作動圧力調整気４４に吐出する。
【００２９】作動圧力調整器４４から供給ライン４６を
通して超臨界流体が流量計４８に放出され、この流量計
４８は、本実施例においては、２組の嵌合歯車５０およ
び５２を備えており、これらの歯車は計量された量の超
臨界流体をそれから下流の流体供給ライン４６に放出す
る。流量計で使用に適した１つの種類のものがＭｏｄｅ
ｌＮｏ．ＺＨＭ０１としてウイスコンシン州Ｒａｃｉｎ
ｅのＡＷＣｏｍｐａｎｙから市販されている。図１には
歯車メータ式の流量計４８を図示したが、コロラド州Ｂ
ｏｕｌｄｅｒのＭｉｃｒｏＭｏｔｉｏｎＣｏｍｐａｎｙ
により製造されたＭｏｄｅｌＰ２１−Ｓｅｃｔ１０流量
計装置などの他の種類の流量計装置を超臨界流体流路内
に用いてもよい。
【００３０】流量計４８から放出された計量された量の
超臨界二酸化炭素は供給ライン４６を通して電磁弁５４
に、次にニードル弁５６に送出される。これらの弁５４
および５６の動作は当該装置１０の動作の説明と関連し
て以下に詳しく説明する。電磁弁５４は、オハイオ州Ｈ
ｉｇｈｌａｎｄＨｅｉｇｈｔｓのＷｈｉｔｅｌｙＣｏｍ
ｐａｎｙにより製造されたＭｏｄｅｌＳＳＨＢ５４が好
適である。ニードル弁は、オハイオ州Ｗｉｌｌｏｕｂｙ
のＮｕｐｒｏＳｗａｇｅｌｏｃｋＣｏｍｐａｎｙにより
製造されたＭｏｄｅｌＮｏ．Ｓ５２−Ａ弁が適してい
る。超臨界二酸化炭素は、ニードル弁５６から触媒遮断
弁５８および第三の逆止弁６０を通してミキサー１４に
流れ、ここで樹脂と混合されて混合物を形成し、この混
合物においては、超臨界二酸化炭素はほぼ樹脂中に溶解
されて溶液あるいは少なくともエマルジヨンまたは分散
液を形成している。逆止弁６０の目的は、下流方向でニ
ードル弁５６に向かう超臨界流体の逆流を防止するよう
に作用し、また遮断弁５８は、ミキサー１４への超臨界
流体流を完全に不連続にするために設けてある。
【００３１】図１の下部に示したように、触媒流路は、
ブロックにより概略図示したように、触媒源６２からな
り、このブロックは、触媒を、圧力下でライン６３を通
して２、好適にはＭｏｄｅｌＮｏ．５４ ─０００の下
でミネソタ州ＥｌｋＲｉｖｅｒのＴｅｓｃｏｎにより製
造された種類の作動圧力調整器６４に配送するためのタ
ンクおよびポンプ（図略）を代表するものである。触媒
は、作動圧力調整器６４からライン６６中に、樹脂圧力
に正比例するがそれよりは大きな圧力、すなわち約１０
０ｐｓｉから３００ｐｓｉ以上の圧力で配送される。加
圧触媒は流量計６８に流入し、この流量計は、本実施例
においては、計量された量の触媒をその下流の供給ライ
ン６６中に放出することができる２組の嵌合歯車７０お
よび７２を備えている。流量計の使用に適した１つの種
類のものがＭｏｄｅｌＮｏ．ＺＨＭ０１としてウイスコ
ンシン州ＲａｃｉｎｅのＡ．Ｗ．Ｃｏｍｐａｎｙから市
販されている。流量計６８から送出された計量された流
量の触媒は供給ライン６６を通して電磁弁７４、次にニ
ードル弁７６に送出される。ニードル弁７６の動作は以
下で説明する。電磁弁５４は、ＭｏｄｅｌＮｏ．Ａ−１
０−Ａとしてオハイオ州ＷｅｓｔｌａｋｅのＮｏｒｄｓ
ｏｎＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより販売されているもの
が好適であり、またオハイオ州ＷｉｌｌｏｕｂｙのＮｕ
ｐｒｏＳｗａｇｅｌｏｃｋＣｏｍｐａｎｙにより製造さ
れたＭｏｄｅｌＮｏ．ＳＳ２−Ａ弁がニードル弁として
適している。触媒は、ニードル弁７６から吐出される
と、触媒遮断弁７８および第三逆止弁８０を通して第に
ミキサー１５に流れ、このミキサーで触媒は樹脂および
超臨界流体との混合物と混合されてコーテイング材料配
合物と混合されてコーテイング材料配合物を形成し、デ
イスペンサ１２に送出される。逆止弁８０の目的は、超
臨界流体流路の場合と同様に、下流方向でニードル弁７
６に向かう触媒の逆流を防止することにあり、また遮断
弁７８は必要に応じて触媒流を完全に遮断するために設
けてある。
【００３２】本好適な実施例においては、ダイアフラム
１１４がタップライン１１５により樹脂流路内の樹脂供
給ライン２４に接続される。ダイアフラムシール１１４
の出力側は転送ライン１１６に接続され、次にこの転送
ライン１１６は、ライン１１８により、超臨界二酸化炭
素流路に係る作動圧力調整器４４に接続され、さらに、
ライン１２０により、触媒流路に係る作動圧力調整器６
４に接続される。ダイアフラムシール１１４は「出力信
号」、すなわち、樹脂供給ライン２４内での樹脂の圧力
を表す、転送ライン１１６を流れる加圧液体流を生成す
る。このような圧力レベルは転送ライン１１６に沿って
接続された圧力ゲージ１２２により可視的にモニタ可能
である。
【００３３】作動圧力調整器４４および６４の各々は、
樹脂ライン２４内の樹脂圧力に正比例して、それぞれ超
臨界二酸化炭素および触媒を吐出するように作用する。
例えば、作動圧力調整器４４は、転送ライン１１６およ
びライン１１８を介してダイアフラムシール１１４から
出力信号を受け、また樹脂圧力に正比例するが、１０７
０ｐｓｉ以上の圧力、すなわち超臨界二酸化炭素の臨界
圧力において超臨界二酸化炭素を流体供給ライン４６中
に吐出するのに有効である。同様に、触媒流路に係る作
動圧力調整器６４はダイアフラムシール１１４から信号
を受け、触媒流を、ライン２４内の樹脂圧力に正比例す
る圧力を有する触媒供給ライン６６に送出する。樹脂圧
力と超臨界二酸化炭素圧力、および触媒圧力の間の相対
比率または比が、それぞれ作動圧力調整器４４、６４内
で設定される。これらの設定は、樹脂の流体特性や超臨
界二酸化炭素に対する、また触媒に対する樹脂の所望の
堆積測定比、さらに樹脂との結合に要求されるこのよう
な成分の流量などの印加に依存して与えられる。
【００３４】ミキサー構成 上記のように、第一ミキサー１４は、樹脂と超臨界二酸
化炭素を混合して溶液あるいは少なくともエマルジヨン
または分散液を形成し、これは次にライン８２を開始、
逆止弁８４を通して第二ミキサー１５に移送され、触媒
と結合される。ミキサー１４と１５の構成は同じであ
り、ここでは説明のためミキサー１４のみについて図
示、説明する。
【００３５】図２を参照すると、ミキサー９４は、流入
口端部９２と流出口端部９４を有して内部９０を画定す
る壁部８８を有したミキサーチューブ８６を備えてい
る。ミキサーチューブ内部９０は２つの要素、すなわち
プレミックススクリーン９６と、このプレミックススク
リーン９６から下流に配置されたミキサーロッド９８と
を受容する。プレミックススクリーン９６は円筒状をな
し、チューブ壁８８に当接する一端部に環状フランジ１
００を有すると共に、中央通し孔１０２およびこの中央
通し孔１０２から半径方向外方に延在する複数個のスク
リーン開口１０４を有する。図２に矢印で示したよう
に、超臨界二酸化炭素および樹脂は、ミキサーチューブ
８６の流入口端部９２に導入され、プレミックススクリ
ーン９６の中央通し孔１０２に流入する。樹脂および超
臨界二酸化炭素の一部は中央の通し孔１０２に沿って流
動し、残部はそれから半径方向外方にスクリーン開口１
０４を通してプレミックススクリーン９６の外表面とミ
キサーチューブ８６のチューブ壁８８の間の環状空間ま
たはギャップ１０６に流入する。
【００３６】上記のように、ミキサーロッド９８はミキ
サーチューブ内部９０内でプレミックススクリーン９６
から下流に配置される。本好適な実施例においては、ミ
キサーロッド７８の外表面は第一の組のねじ山またはチ
ャンネル１０８と第二の組のねじ山またはチャンネルで
形成され、それらは共にミキサーロッド９８の長手方向
に延在している。チャンネル１０８はミキサーロッド９
８の長手方向軸線に対して約７５程度の角度αをなすピ
ッチを有するが、チャンネル１１０は長手方向軸線１１
２に対して約５０の角度ｅをなすピッチを有する。その
結果、ミキサーロッド９８のながて方向に沿って測定す
ると、チャンネル１０８に比べてより短い流路がチャン
ネル１１０により与えられる。これは、樹脂、超臨界二
酸化炭素および／またはそれらの混合物が、より鋭い角
度をなすチャンネル１０８に沿って流れなければなら
ず、従って、より小さい角度のチャンネル１１０に沿っ
て流れる液体に比べると、所定の時間にわたり軸方向で
ミキサーチューブ８６の長さ方向に沿う前進がより低減
されなければならないことによる。チャンネル１０８お
よび１１０の異なるピッチの１つの目的は、超臨界二酸
化炭素および／ＭＡＴＡＨＡ樹脂が互いに「捕捉する」
すなわちミキサーチューブ８６の軸方向長さに沿ってよ
り迅速に移動する機会を与えることにあり、従って、超
臨界二酸化炭素の前または後のいずれかで樹脂がミキサ
ー１４に導入されている場合は、樹脂がミキサーチュー
ブ８６を流出する前に超臨界二酸化炭素と混合するとい
うことがそれにも係わらず保証されることになる。チャ
ンネル８８、９０の異なるピッチの他の目的は、２つの
ピッチの交差点毎に流れを分割し、混合することにあ
る。混合は液体の方向の一定の変化、すなわち流れの分
割と結合された循環および直線運動により実現される。
【００３７】アナログ制御装置とシステム動作 上記のように、樹脂流路、超臨界流体流路、および触媒
流路は、超臨界流体および触媒圧力が「トラックする」
すなわち樹脂圧力に直接応答するように相互に接続され
ている。これは、超臨界流体に対する樹脂の比および触
媒に対する樹脂の比の調整を迅速にするものである。こ
のような比の主要な制御は、超臨界流体および触媒流量
を追跡またはそれらをミキサー１４、１５への樹脂の流
量に整合させることにより得られる。このような制御機
能はアナログ制御装置１６および１６’により与えられ
る。
【００３８】図１に示したように、アナログ制御装置１
６は超臨界流体流路に係わるが、アナログ制御装置１
６’は触媒流路に係わる。これらの制御装置１６および
１６’は共に樹脂流路に操作的に接続され、また構造
的、機能的に同等である。現在の説明に対しては、アナ
ログ制御装置１６のみを詳細に説明し、ま制御装置１
６’内に含まれる同様の構造は「’」を付けた同じ参照
番号が付されている。
【００３９】図１の上部を参照すると、第一ライン１３
０が樹脂流量計２６から延在し、この樹脂流量計はライ
ン１３２により比コンパレータ１３４に接続され、また
ライン１３２’により触媒流路に係わる比コンパレータ
１３４に接続される。第二ライン１３６が流量計４８と
比コンパレータ１３４の間に接続される。ライン１３０
は樹脂流量計２６からの実際の樹脂流を表す出力を送出
し、またライン１３６は流量計４８からの実際の超臨界
二酸化炭素流を送出する。第三ライン１３８は、ブロッ
ク１４０から比コンパレータ１３４に、超臨界二酸化炭
素流に対する樹脂流の所望の比を表す入力を与える。触
媒流路およびアナログ制御装置１６’に係わるブロック
１４０’は触媒に対する樹脂の所望の比を表す信号を与
える。比コンパレータ１３４は超臨界二酸化炭素流に対
する樹脂の所望の比を実際の流量比（ライン１３０およ
び１３６から）と比較し、かつライン１４２により表さ
れる出力を積分器１４４に対して発生するように作用す
る。比コンパレータ１３４の出力はまた、図１でボック
ス１４６により示されたアラームに入力され、これは、
問題の状況の可視または音響による表示であり、すなわ
ち所望のおよび実際の超臨界流体に対する樹脂の比の所
定のレベルまたはパーセンテージを越えたかという表示
を与える。比コンパレータ１３４の適切なものはＭｏｄ
ｅｌＮｏ．ＥＭＯ−６００としてウイスコンシン州Ｒａ
ｃｉｎｅのＡＷＣｏｍｐａｎｙから入手可能である。
【００４０】積分器１４４は、選択された時間にわたっ
て比コンパレータ１３４からの入力信号の積分を取り、
かつ触媒に対する樹脂の所望の、および実際の比の間の
誤差または差を表す出力「Ｅ」を生成する。次に、この
誤差信号Ｅはライン１４８を通してマルチプライヤ１５
０に入力される。
【００４１】ライン１３０を通して樹脂流量計２６に接
続されたライン１５２は樹脂流量を表す信号を、図１に
おいてブロック１５４により概略的に示した周波数／電
圧コンバータに送出する。コンバータ１５４は、樹脂流
量計２６からの出力を、樹脂供給ライン２４内の樹脂流
を表す電圧信号「Ｒ」に変換する。コンバータ１１６か
らの電圧出力Ｒはライン１５６を通して大体市販されて
いる種類のポテンショメータ１５８に入力される。ポテ
ンシヨメータ１５８はこの電圧信号Ｒに利得因子Ｇを乗
じ、その目的は以下に説明する。次に、ポテンシヨメー
タ１５８から得られた出力、すなわちＲｘＧはライン１
６０を通してマルチプライヤ１５０に入力される。次
に、マルチプライヤ１５０は、積分器１４４からの誤差
信号（Ｅ）とポテンシヨメータ１５８からの出力（Ｒ
Ｇ）との積である出力を生成する。このマルチプライヤ
１５０からの出力（ＥＲＧ）はライン１６２を通して、
ＭｏｄｅｌＮｏ．ＦＥＴ−４としてオハイオ州Ｗｅｓｔ
ｌａｋｅのＮｏｒｄｓｏｎＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによ
り販売されている種類の弁駆動回路１６４に入力され
る。駆動回路１６４はマルチプライア１５０からの出力
（ＥＲＧ）をライン１６６を通してポテンシヨータ１６
８から入力されるオフセット値「Ｃ」と結合する。この
オフセット値Ｃの大きさは以下に示すシステム較正手順
の間に決定される。次に、以下に説明する時間因子Ｔに
より表される駆動回路１６４の出力はライン１７０を通
して電磁弁５４に入力され、そのデユーテイサイクル、
すなわち電磁弁５４が開放されかつ閉成される時間を制
御する。上記のように、アナログ制御装置１６’は制御
装置１６と同様の要素を含み、上記と同様に機能する。
【００４２】較正手順 アナログ制御装置１６および１６’の一般的構成を以上
に示したが、以下では装置１０の初期設定の手順につい
て説明する。初期設定または較正手順の目的は、分与す
べき特定の樹脂および触媒の流体特性を斟酌するため
に、また電磁弁５４および７４がそれらのそれぞれの駆
動回路１６４および１６４’から信号を受けた後、開放
しかつそれらを通しての安定化流を得、そして閉成する
のに必要なタ時間を補償するために、電磁弁５４の「オ
ン─イム」Ｔおよび電磁弁７４のオンタイムＴ’を調整
することにある。装置１０の全ての噴霧条件、すなわち
異なる個数のデイスペンサ１２が異なる時点で作動され
る条件に対して超臨界流体に対する樹脂および触媒に対
する樹脂の正確な比を得るため電磁弁５４および７４お
開放またはオン時間を適切に制御する予備動作、設定手
順においてオフセットまたは時間補正因子が決定されな
ければならない。
【００４３】図３を参照すると、縦座標が弁「オンタイ
ム」（Ｔ）を表し、横軸が樹脂流量（Ｒ）を表すグラフ
が示してある。以下に説明する較正手順は、全てが縦お
よび横座標の原点の下の点Ｙで交差するグラフ状に示し
た曲線族を生成する。電磁弁５４のデユーテイサイクル
を制御する出力Ｔを生成するために、点Ｙは駆動回路１
６４に入力される時間期間補正因子「Ｃ」を表わしてい
る。図３のグラフ上に描かれた各種曲線は全て標準多項
式の形ｙ＝ｍｘ＋ｂで与えられ、また次の公式から導出
されるものである。 Ｔ＝（Ｅ）（Ｒ）（Ｇ）−Ｃ （１） 但し、Ｔ＝超臨界流体または電磁弁５４、７４のオンタ
イム Ｅ＝所望の、および実際の、超臨界流体に対する樹脂流
または触媒に対する樹脂流の間の誤差信号または差。 Ｒ＝樹脂流 Ｇ＝利得 Ｃ＝オフセットまたは時間補正因子
【００４４】触媒流路に係わるオフセットまたは時間遅
延値Ｃ’を決定するために触媒電磁弁７４のオン時間
Ｔ’と樹脂流の間の関係を表す同様の組の曲線を生成す
ることができる。説明を簡単にするために、超臨界流体
路に係わる値Ｃを得るために用いられる較正手順が説明
されるが同様の手順がオフセット値Ｃ’を得るために使
用される。
【００４５】初期設定または較正手順がオペレータによ
り始められ、装置１０の最低流動状態を開始させる。す
なわち、コーテイングデイスペンサ１２の１つがオンに
され、樹脂供給ライン２４を通しての樹脂流および流体
供給ライン４６を通しての超臨界流体流をもたらす。次
に、オペレータは、「Ｃ」値または時間遅延量が約１５
〜２０ミリ秒（ｍｓ）の範囲にあるようにポテンシヨメ
ータ１６８を調整する。この初期「Ｃ」値は、電磁弁５
４が、例えば１０Ｈｚの動作周波数で１００ｍｓ内で循
環するために選択され、またこの値が、電磁弁５４が完
全に開放しかつそれを通しての超臨界流体の安定流を得
るのに約１０〜２０ｍｓのオーダをとることが見出され
ている。このようなＣ値が、電磁弁が安定化することを
許容する時間幅が少なくとも十分である限りは、異なる
サイクルタイムを持つ他の電磁弁に対して選択されるこ
とになる。
【００４６】次に、オペレータは、超臨界二酸化炭素の
所望の比が比コンパレータ１３４に読み取られる時間ま
でニードル弁５６のオリフィス（図略）を手動で調整す
る。上記のように、比コンパレータ１３４は樹脂流量計
２６と超臨界流体流量計４８の両者に接続され、また超
臨界二酸化炭素に対する樹脂の流れの実際の比の可視読
出値を生成するように動作する。例えば、５：１の比が
望まれると仮定すると、ニードル弁５６の操作は、比コ
ンパレータ１３４で５：１の指示値が得られるまで継続
される。この時点で、オペレータにより第二デイスペン
サ１２がオンにされる。これは樹脂および超臨界二酸化
炭素の両者に対して異なる組の流動条件を生成するが、
超臨界二酸化炭素に対する樹脂の同じ比が維持されなけ
ればならない。同じ比を維持するために、オペレータ
は、比コンパレータ１３４の指示値が５：１になる時間
までポテンシヨメータ１５８を操作することにより利得
値「Ｇ」を調節する。
【００４７】利得値「Ｇ」は図３のグラフ上のラインの
傾斜を示す電圧であり、利得が高い程、傾斜は急にな
り、低いときはその逆になる。利得Ｇは上記の式（１）
に反映されるように、弁５４の一定オンタイムＴにする
Ｃ値に影響するので、ポテンシヨメータ１５８を介した
利得の調整により、初期評価値Ｃがポテンシヨメータ１
６８により設定されたグラフの縦座標に交差しないライ
ンを図３のグラフ上に生成する。実際のＣ値を得るため
に、オペレータは第二デイスペンサ１２を遮断し、第一
デイスペンサ１２が噴霧動作を継続することを許容し、
さらに比コンパレータ１３４から超臨界二酸化炭素に対
する樹脂の実際の比を読み取る。指示値が５：１でない
ときは、本例においてはオペレータは５：１の指示値が
得られるまでポテンシヨメータ１６８を操作することに
よりＣ値を調整する。念のため、正しいＣ値が今や設定
されているということを保証するために、オペレータは
第二デイスペンサ１２を再びオンにして、ポテンシヨメ
ータ１５８および１６８の設定を調整して超臨界二酸化
炭素に対する樹脂の比が引き続き５：１にあることを確
実にする。
【００４８】従って、この設定または較正手順の目的
は、所定の超臨界二酸化炭素に対する樹脂の比において
電磁弁５４「オン」タイムＴと樹脂流Ｒの間で直線関係
を得ることにある。樹脂の流体特性により生成される固
有の遅延のために、また電磁弁５４が駆動回路１６４か
ら信号を受け、それを通しての安定化流を生成した後電
磁弁５４が開放するのに必要な時間のために、システム
の時間遅延補正またはオフセットＣは、図３おグラフの
縦座標上に負の値Ｃによりグラフとして示した駆動回路
１６４の動作に分解されなければならない。図３のグラ
フ上のライン７２が５：１の超臨界流体に対する樹脂の
比を表すとすると、より鋭い傾斜のライン１７４および
１７６はより小さな比（４：１以下）を表し、またより
ゆるやかな傾斜のライン１７８はより大きな比（６：１
以上）を表すことになる。これらの他のライン１７４、
１７６および１７８の各々はまたグラフ上の点Ｙを通
過し、従って、このようなラインは、設定手順の間に得
られたポテンシヨメータ１５８（利得Ｇ）およびポテン
シヨメータ１６８（時間Ｃ）の設定を維持し、かつニー
ドル弁５６を操作することにより生成することができ
る。弁６０のこのような操作は単に、超臨界流体に対す
る樹脂の比、従ってこのようなライン１７４、１７６お
よび１７８の傾斜を変化させることになる。
【００４９】図３に示したドットラインには、電磁弁５
４が駆動回路１６４から信号を受けて開放した後ほぼ初
めの１０ｍｓの間にライン１７２、 １７４、 １７６
および１７８により示される超臨界流体に対する樹脂の
比の各々に対して装置１０に対する弁オンタイムおよび
樹脂流の間の実際の関係を表すものである。約１０ｍｓ
の後、電磁弁５４を通しての流れは安定化し、また、弁
オンタイムと樹脂の間の直線関係がその後存在すること
が仮定される。
【００５０】ほぼ同等の較正手順が装置１０の触媒流路
に係わる値Ｃ’を設定するために行われることがここで
理解されるべきである。Ｃ値が適切な超臨界二酸化炭素
流に対して設定された後、樹脂と超臨界二酸化炭素の混
合物がミキサー１５に送出され、デイスペンサ１２に吐
出される。次に、デイスペンサ１２、ポテンシヨメータ
１５８’、１６８’、およびニードル弁７６が上記のそ
れらの相手の場合と同様に動作され、装置１０の触媒流
路部分に対してオフセットまたは時間遅延Ｃ’を得る。
【００５１】上記のように装置１０が較正されると、正
常動作がほぼさらに手動調整を要求されることなしに進
行する。１個以上のコーテイングデイスペンサ１２の作
動に応じて、樹脂源１８からの樹脂が樹脂供給ライン２
４および上記樹脂流路の残部を通して送出される。樹脂
がライン２４を通して配送される圧力はダイアフラムシ
ール１１４により検出され、またこのような圧力レベル
は超臨界流体供給ライン４６内の差動圧力調整器４４お
よび触媒供給ライン６６内の作動圧力調整器６４に入力
される。作動圧力調整器４４および６４は、流量計４８
および６８に対する所定の比例圧力レベルにおいてそれ
ぞれ超臨界流体と触媒を放出し、これは次にそれらの係
わる電磁弁５４および７４に計量された触媒流を与え
る。
【００５２】超臨界流体流路に係わるアナログ制御装置
１６は、触媒または電磁弁５４のデユーテイサイクルを
含む２つの制御機能、すなわち（１）１個以上のデイス
ペンサ１２が動作されたとき電磁弁５４のほぼ直ちに行
われる開放、および（２）上記のように生成された誤差
信号Ｅに依存する電磁弁５４のデユーテイサイクルの周
期的な比較的「ゆっくりした」調整を与えるのに有効で
ある。樹脂流量計２６はライン１３０および１５２によ
りアナログ制御装置１６に接続され、流量計２６を通し
ての樹脂流を表す信号が、内部の歯車２８、１３０の移
動に際して直ちに、すなわち、１個以上のデイスペンサ
１２の開放に応じて樹脂が流量計２６を流れたとき直ち
に制御装置１６に送出される。この信号は周波数／電圧
コンバータ１５４、ポテンシヨメータ１５８、マルチプ
ライヤ／デイバイダ１５０および駆動回路１６４により
処理されて、電磁弁５４を開放するほぼ瞬時的に信号を
ライン１７０を通して生成する。流量計２６を通しての
樹脂流に正比例する正確な堆積の触媒が電磁弁５４を流
れることを許容され、これは上記の較正時にＧおよび
Ｃ’に対する適当な値が予め設定されていることによ
る。この結果、ミキサー１４に送出された超臨界流体の
体積は正確に制御され、またミキサー１５への送出のた
めのその適切な比率を得る際の遅延はほぼ存在しなくな
る。同様に、アナログ制御装置１６’がライン１３０お
よび１５２’により樹脂流量計２６に接続される。アナ
ログ制御装置１６’は上記と同様に動作し、流量計２６
を通しての樹脂流に応じて電磁弁７４をほぼ直ちに開放
し、これにより適切な体積の触媒がミキサー１５に送出
され、樹脂と超臨界流体の混合物との結合に供される。
【００５３】アナログ制御装置１６および１６’により
与えられる第二の制御機能として、装置１０が動作して
いる間周期的な間隔をなしてそれぞれ電磁弁５４および
７４のデユーテイサイクルが調整される。比コンパレー
タ１３４および１３４’の設定に依存して、このような
調整は、約１０秒程度の比較的「長い」時間幅において
なされる。従って、この第二の制御動作は主として比較
的少ないものであり、また超臨界流体および触媒流につ
いての比較的稀な「トリム（調節）」または調整であ
り、これらは、さもなければ、上記のように樹脂流量計
２６からの信号に応じて制御されるものである。
【００５４】上記のように、比コンパレータ１３４は、
例えば、流量計２６からの樹脂流量を表すと共に流量計
４８からの超臨界流体流量を表す信号を受信する。ま
た、比コンパレータ１３４は、超臨界流体と樹脂の流量
の実際の比と所定の比の間の比較を行うように作用す
る。実際の比が所望の比から変動する場合には、比コン
パレータ１３４により出力が生成され、この出力は約１
０秒の間隔で積分器１４６に入力され、次に積分器１４
６は誤差信号Ｅを生成する。次に、この誤差信号Ｅは、
上記のように、マルチプライヤ１５０内で樹脂流量Ｒと
利得Ｇの積を乗じられ、ポテンシヨメータ１５８から出
力される。マルチプライヤ１５０からの出力は駆動回路
１６４に入力され、ここで上記出力はポテンシヨメータ
１６８からの出力、すなわち較正手順時に決定された
「Ｃ」値または時間遅延補正因子と結合される。駆動回
路１６４は、上記方程式（１）に従ってマルチプライヤ
１５０（Ｅ、Ｒ、Ｇ）からの入力から値Ｃを減じて、適
切な体積の超臨界二酸化炭素をミキサー１４に導入する
ために電磁弁５４について要求される「オン」タイムを
表す出力Ｔを生成する。検出された誤差に依存して、電
磁弁５４はより短いがより長い時間のいずれかにわたっ
て開放され、かくしてミキサー１４に供給される超臨界
二酸化炭素の体積を制御する。ミキサー１４内で樹脂お
よび触媒が混合され、このミキサーは、上記のように、
ある程度の「キャッチアップ」または超臨界流体および
／またはミキサーを通しての超臨界流体のより迅速な運
動を斟酌するように構成され、従ってこのような成分は
第二ミキサー１５への伝達前に混合される。
【００５５】アナログ制御装置１６’は制御装置１６と
同様に動作して触媒流路に係わる電磁弁７４のデユーテ
イサイクルを制御する。値Ｒ’、Ｇ’、Ｅ’およびＣ’
の全てが同様に処理され、時間Ｔ’を与え、電磁弁７４
を制御する駆動回路１６４’から出力される。この結
果、超臨界流体に対する樹脂および触媒に対する樹脂の
両者の正確に制御された比率が装置１０の動作の間に互
いに独立に得られる。
【００５６】装置１０の上記の構成と動作の１つの重要
な利点は、装置１０が、液体コーテイング配合物に対す
る要求を変えることにより生成された樹脂流と圧力の変
動を斟酌するように感度が高くまた迅速に調節自在であ
るという点にある。特定の用途の要求に依存して、１個
のコーテイングデイスペンサ１２が所定の時間に動作
し、次に数個のデイスペンサ１２が被コーテイング対象
に対する所望の範囲を与えるために作動されてもよい。
さらに、異なる個数のデイスペンサ１２が間欠的にオ
ン、オフされ、従ってさらに液化コーテイング組成物に
対する広く変動する要求を生成することになる。何個の
デイスペンサ１２が開放されるかに依存して、対応する
流れおよび圧力の変動が樹脂供給ライン２４に生成さ
れ、この変動は、アナログ制御装置１６、１６’の各々
の中で、また作動圧力調整器４４、６４内で「トラッ
ク」され、また比例的に整合され、これにより適切な体
積の超臨界二酸化炭素および触媒がミキサー１４および
１５に供給されて樹脂との結合に供給されることにな
る。さらに、このような超臨界二酸化炭素および触媒の
供給の制御はこのような成分の混合物のパラメータを参
照することなしに直ちに得られ、これは、（１）アナロ
グ制御装置１６、１６’の各々が樹脂流量計２６から受
信された信号を直ちに処理し、また電磁弁５４、７４を
制御するためであり、また（２）作動圧力調整器４４お
よび６４が樹脂供給ライン１１６を介して瞬時「信号」
を受信し、次に従って超臨界二酸化炭素と触媒の圧力を
変動させるように作用するためである。この結果、超臨
界二酸化炭素に対する樹脂の比および触媒に対する樹脂
が１００対１のオーダのレベルでも正確に維持され、さ
らに超臨界二酸化炭素か触媒のいずれかの比較的低い流
量が例えば３ｃｃｍ／分のオーダで正確に維持可能にな
る。
【００５７】ある着色樹脂を他のものに変更することが
望まれるときは、色変更器１９が動作され、ボックス１
８で示した樹脂２などの第二の着色樹脂が導入される前
に先ず古い樹脂の装置１０を洗浄する。上記のように、
色変更器は、比較的少量のシステムが樹脂に直接露出さ
れることから装置１０において迅速かつ効率的になされ
る。樹脂流路のみ、およびそれに係わる各要素、すなわ
ち樹脂調整器２２、弁３２、３４、３６および８４、ミ
キサー１４、１５、およびデイスペンサ１２、さらに樹
脂供給ライン２４が洗浄される必要がある。超臨界流体
流路または触媒流路に係わるラインまたは他のシステム
要素のいずれも、ミキサー１４および１５におけるを除
いて樹脂に当接することはなくなる。従って、色変更動
作は、超臨界流体および触媒の流れを一時的に、それぞ
れ遮断弁５８および７８を閉成することによるなどによ
り遮断しながら、短時間で行うことができる。
【００５８】本発明は好適な実施例を参照して説明され
たが、当業者には明らかなように、本発明の範囲から逸
脱することなしに各種の変更が可能であり、またその各
要素を等価なものに置き換えることができる。さらに、
本発明の本質的な範囲から逸脱することなしに、本発明
の教えに特定の状況または材料を適合する多くの変形が
可能である。
【００５９】例えば、装置１０は、触媒を付加する前に
樹脂と混合される超臨界流体と共に示されたが、混合の
順序は厳密ではなく、逆にすることもできる。すなわ
ち、触媒は超臨界流体の導入前に樹脂と混合することが
できる。さらに、特定の用途で要求される場合は、ほぼ
上記のものと同じ構成の付加的な流路、アナログ制御装
置、およびミキサーを単に付加することにより、３個以
上の成分を本発明の教えに従って混合してもよい。
【００６０】本発明は、本発明の実施例のための最良の
態様として開示された特定の実施例に限定されず、添付
したクレームの範囲内に入る全ての実施例を含むもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の好適な実施例を示す概略ブロッ
ク図である。
【図２】図１に示されたミキサーの１つを示す断面図で
ある。
【図３】図１の装置の初期設定動作の間に得られた時間
対樹脂流に関する弁のグラフである。
【符号の簡単な説明】 １０ 本発明の装置 １２ コーテイングデイスペンサ １４ 第一ミキサー １５ 第二ミキサー １６ アナログ制御装置 １６’ アナログ制御装置 １７ 樹脂 １８ 樹脂 ２０ 色変更器 ２４ 樹脂供給ライン ３４ 樹脂遮断弁 ４２ ポンプ ４４ 圧力調整器 ５４ 電磁弁 ５６ ニードル弁 ５８ 触媒遮断弁 １１４ ダイヤフラム

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コーテイング材料配合物に含まれる第一
    成分と第二成分の相対比率を制御する装置であって、 前記第一および第二成分を結合させて前記コーテイング
    材料配合物を形成するミキサーと、 第一流路に沿い第一流量で前記第一成分を前記ミキサー
    に供給する第一供給手段と、 前記第一流路から分離された第二流路に沿い前記第二成
    分を前記ミキサーに供給する第二供給手段であって、前
    記第一成分の流量の関数として前記第二成分の流量を調
    整する手段を含む第二供給手段と、 異なる色の第一成分を前記第一流路に導入する色変更手
    段とを備える装置。
  2. 【請求項２】 前記第一成分は樹脂である請求項１記載
    の装置。
  3. 【請求項３】 前記第二成分は、超臨界流体および液化
    ガスのグループから選択された流体希釈剤である請求項
    １記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記第二成分は触媒である請求項１記載
    の装置。
  5. 【請求項５】 第三成分を、前記第一および第二成分の
    混合物と結合させる第二ミキサーと、 前記第一成分の前記第一流量に依存する第三流量で前記
    第三成分を前記第二ミキサーに供給する第三供給手段と
    をさらに備える請求項１記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記第三供給手段は、前記第三成分が前
    記第二ミキサーに供給される圧力を前記第一成分の前記
    圧力の関数として調整する手段を備える請求項５記載の
    装置。
  7. 【請求項７】 前記第二供給手段は、前記第二成分が第
    一ミキサーに供給される圧力を、前記第一成分の圧力の
    関数として調整する手段を備える請求項１記載の装置。
  8. 【請求項８】 コーテイング材料配合物に含まれる樹
    脂、超臨界流体、および第三成分の相対比率を制御する
    方法であって、 第一圧力および第一流量における樹脂を第一ミキサーに
    供給するステップと、 第一流量、および第一圧力の関数であると共に超臨界流
    体の臨界圧力以上の第二圧力において超臨界流体を第一
    ミキサーに供給するステップと、 第一ミキサー内の樹脂と超臨界流体を結合させて第一混
    合物を形成するステップと、 第一流量、および前記第一圧力の関数である第三圧力に
    おいて前記第三成分を第二ミキサーに供給するステップ
    と、 前記第二ミキサー内で前記第一混合物と前記第三成分と
    を結合させてコーテイング材料配合物を形成するステッ
    プとで構成される方法。
  9. 【請求項９】 前記第一流量と前記第二流量の比をそれ
    らの所定の比と比較し、この比較を表す信号を生成する
    ステップと、 前記信号に依存する前記第一ミキサーに対する超臨界流
    体流を制御するステップとをさらに備える請求項８記載
    の方法。
  10. 【請求項１０】 前記第一流量と前記第三流量の比をそ
    れらの所定の比と比較し、この比較を表す信号を生成す
    るステップと、 前記信号に依存する前記第二ミキサーに対する第三成分
    の流れを制御するステップとをさらに備える請求項８記
    載の方法。
JP33483193A 1992-12-30 1993-12-28 多重成分を含むコーティング材料の形成および分与の方法と装置 Withdrawn JPH06226152A (ja)

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