JPH0659451B2 - エアレススプレイノズルによるフイルムコーティング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は液体のエアレススプレイ用ノズルによるフイル
ムコーティング方法に係る。

従来の技術 本発明の対象とする液体には、粘性の大なるもの小なる
ものまで、多種多様あるが、特にとりあげたいものとし
ては、粘性の比較的大なるもの、即ち溶解性又は溶融性
樹脂（天然及び合成樹脂で熱可塑性及び熱硬化性をも含
む）である。またこれら樹脂には溶剤にて稀釈されたも
の又は加熱溶融されたものも含まれる。これら溶解又は
溶融した樹脂をフイルム状にある品物の面上を被覆即ち
コーティングする技術は数多く発表されているが、それ
らの中、最も多く実用上使われている代表的のものをあ
げると (1) 浸漬法 (2) ハケ塗り法 (3) スプレイ法 (4) ローラ法 (5) 押出フイルム法 等である。しかしこれら各法において共通する欠点はコ
ーティングすべき品物上の非コーティング部に対して
は、マスキングを施工しなければならないことである。
多量生産工程においてこれらマスキング施工は大変な工
数であり、この工程を無くすことは業界における多年に
亘る懸案の課題であり、また難題でもあった。

本出願人は、この問題に対し、上記のスプレイコーテイ
ングの面からアタックしたものである。スプレイによる
コーティング作業を概略説明する。スプレイ法には大別
してエアスプレイとエアレススプレイとの二法がある
が、前者はノズルから噴出するスプレイパターンにおい
て液状部は殆ど見られない。しかるにエアレススプレイ
特にフラットスプレイにおいては、ノズルの噴出孔近く
には液体のフイルム状となって僅かに見られるのであ
る。これをダブテイル現象又は略してテイル現象とよん
でいる。この液状フイルム部を利用して一部にフイルム
コーティングが行われているので、このエアレススプレ
イ法をとりあげる。そもそもエアレススプレイとはエア
を使わずに液体を微粒子化即ち霧化するものであって、
液体そのものを加圧し、その加圧された液体のノズル孔
よりの噴出力によって、液体が大気中にて霧化され、そ
れを被塗物面に付着させて塗装を行わしめる方法であ
る。このエアレススプレイの場合、特にフラットスプレ
イパターンの場合には、そのノズル孔からある距離の間
は霧化せず、即ち液体そのまゝで、その液体がダブテイ
ル型のフイルム状となっている（第４Ａ図及び第４Ｂ図
参照）。このフイルム部の長さ（ノズル孔からの距離）
ｌは、液体の種類や液体に加えられる圧力によっても違
うが、一般塗料の場合には、約５mmから８mm位と言われ
ている。

元来、塗料のスプレイとは、エアスプレイにおいてもエ
アレススプレイにおいても、塗料の霧化部を利用して塗
装を行うものである。この霧化部とは塗料の細かい微粒
子が大気中に無数に浮遊している状態の部分である。こ
れら微粒子が概ね均一に（同密度に）浮遊しているの
で、比較的均一に被塗物に塗着されるのがスプレイ法の
特長であるが、一方欠点としては、それら微粒子の集ま
り即ち霧化部の周辺の密度は外方に向かうに従い漸次抵
下し、いわゆる漠然としている。云い換えると明っきり
した境界線がない。従って被塗物面上のある部分をコー
ティングしない場合、その部分にマスキングを施工しな
ければならないのである。逆に言うと上記のスプレイパ
ターン上に霧化部がなかったならば、マスキングは不要
となるのである。

よって、本出願人は、エアレススプレイ塗布作業におい
て、上記のフラットスプレイパターンの上のノズルから
近い部分のダブテイル状の部分即ち微粒子の全く存在し
ない液状フイルム部を利用して、境界線の明っきりとし
た塗布即ちマスキングを使わないですむ塗布を行ってき
たのである。

なお、前述のフラットスプレイパターンを得るために
は、エアレススプレイ用のフラットパターンノズルを使
用しなければならない。そのフラットパターンノズルの
従来の代表的例は第５図に示す通りである。同図は斜め
下方から見た立面図であるが、ドーム状をなしたノズル
の先端部に対して、ノズル孔がスリット状にＶカットさ
れたものである。しかし、上記ドーム型ノズルにおいて
は、本発明には不適であるので、同じ用途であるエアレ
ススプレイ用フラットスプレイパターン向けのクロスカ
ットノズル（本出願人の親会社（米）ノードソン・コー
ポレーション発明（日本特許公報昭61-50655）によるも
のであり、特許登録されているものである。）を使用す
ることとする。その理由については後述する。該クロス
カットノズルよりスプレイされるフラットスプレイパタ
ーンのノズル孔近辺にはダブテイル型の液状のフイルム
部が得られるのである。

発明が解決しようとする問題点 上記の如く、従来のエアレススプレイにおけるフラット
スプレイパターン上におけるダブテイル状フイルム部を
塗布作業に利用する場合、ノズル孔からの距離が比較的
短く（５〜８mm）、またその幅も比較的狭く（４〜７m
m）、かつこれらの寸法及びフイルムの厚薄が、比較的
不安定なことから、該フイルム部を塗布作業において利
用することは、非常に難しいという問題があった。

本発明の動機は、エアレススプレイのフラットスプレイ
パターン上におけるダブテイル状のフイルム部をより大
きくかつ安定化せしめてフイルムコーティングに使用す
ることであった。

本発明の目的はエアレススプレイによるフラットスプレ
イパターンにおけるフイルム部をより大きくし、かつ安
定せしめて、該部により広く被塗物面上をフイルムコー
ティングすることにある。

問題点を解決するための手段 上述の如く、液体のエアレススプレイによるフラットス
プレイパターンにおいて、ノズル孔よりある距離におい
てはダブテイル状の液体のフイルムとなっている。この
フイルム部を塗布に当って利用するためには、該フイル
ム部がより大きく安定せしめることが必要である。

元来、エアレススプレイにおいて、液体の圧力は、塗料
の場合、その粘度その他の条件によって相異はあるが、
40kg/cm²以上80kg/cm²までの範囲内が使われている。所
がこれらの範囲内においては、同一塗料の場合、前記フ
イルム部の長さは、上記液圧に逆比例することは分って
いた。しかし上記範囲以下に下げるという着目はなされ
なかった。

本発明者は、エアレススプレイには従来使われていなか
った液圧40kg/cm²以下に下げて、フラットスプレイパタ
ーン上のダブテイル型液状フイルム部の状態を詳細に観
測したのである。先ず粘度の異る二種の液体即ち粘度10
0cps及び50cpsの塗料を選んだ。エアレススプレイの常
用の液圧から次第に下げて行った場合の、その変化する
状態を順次図によって示す。第６図より第９図までを参
照されたい。第６図にては粘度100cpsの塗料の50kg/cm²
におけるダテイル型の液状フイルム部の長さは５mm前後
であり、またそれと同じ長さを得るための他の粘度50cp
sにては、液圧は35kg/cm²で得られることを括弧（）内
は示している。第７図にては同粘度が液圧20kg/cm²の場
合で、フラットスプレイパターンの拡がりは上図のもの
よりも大分狭くなっているが、その長さは８mm前後と長
くなってきている。次の第８図にては液圧は10kg/cm²に
下げ、上記フラットスプレイパターンの裾はダブテイル
状から垂（しだれ）状へと変わり、そのフイルム部のな
がさは９mm前後と、より伸びてきている。しかしその下
方にはまだ液体の粒子化が見られる。更に第９図におい
ては液圧５kg/cm²に、ダブテイルの長さは12mm前後とな
り、ダブテイルはつぼんできてその輪郭は糸瓜（へち
ま）状となるが、その下方には大分減ってはきている
が、粒子化の存在がまた見られる。上記の数値をグラフ
にて表わすと第10図に示す如くなる。即ち、液圧５kg/c
m²付近になると、曲線は粘度100cpsの場合も50cpsの場
合も、共に横に寝てくる。言いかえるとダブティル型の
液状フイルムの長さが急に長くなってくる。即ち、液圧
５kg/cm²にすれば、液状フイルム部のより大きいものが
得られる傾向のあることが分ったのである。ところが、
この場合、その液状フイルム部ＤＦもある塗布面にあて
ると、はね返えり現象が起きる。理由は液圧５kg/cm²に
おける吐出速度によるものと考えられる。よって更に液
圧を下げ、２kg/cm²としたところ、糸瓜状の輪郭のフイ
ルム部はローソクの焔（ほのお）状の輪郭のフイルムと
なり、その下方にも全く粒子の存在は認められなくな
り、その焔状の輪郭のフイルム部を被塗面に当てても、
全然はね返えり現象も発生しないことが分った。

作 用 上記液圧２kg/cm²における吐出パターンは第１Ａ図に示
すように、ローソクの焔状の輪郭部の液状フイルムが形
成される。その側面図は第１Ｂ図に示す如く膜状である
が、上記焔部の下方は、糸状となる。

焔部の最大幅部がフイルムコーテイングに最適の部分で
あり、そのフイルムの厚さも安定している。最大巾を
Ｗ、該部までのノズル孔からの距離をＬとすると、粘度
100cps、液圧２kg/cm²、吐出量400cc/minの場合にはＬ
≒24mm、Ｗ≒１０mm、厚さ≒２mmとなる。左記の寸法に
おいては、被塗物面への塗布作業は極めて容易である。

なお、本発明における上記各実験においては、前述した
ように、エアレススプレイ用フラットスプレイパターン
向けノズルとして、（米）ノードソン・コーポレーショ
ン特許のクロスカットノズルを使用した。同ノズルの特
長は、従来のドーム型ノズルよりもスプレイされるフラ
ットスプレイパターンが均一かつ均質であり、それによ
って塗布されたパターンの幅及び長さが均等、かつ粒子
の分布密度の均一なものが得られるということである。
従って、そのフラットスプレイパターンの根本（ねも
と）であるノズル出口部におけるダブテイル状のフィル
ムもまた均一厚さであると言うことは言うまでもない。

更に又、本クロスカットノズルと、従来の前出したドー
ム型ノズルとの場合とを比較してみる。ドーム型ノズル
の形状は、前出した第５図にも示されているように、オ
リフィスはスリット孔であり、その正面図は第11Ｃ図に
示すように、同孔の両端はシャープになっており、該部
を流れる液体の抵抗は、その中央部よりも大であるの
で、流出する量も、中央部より少なく、従ってダブテイ
ル状フィルムの厚さは、第11Ｂ図にその断面を示すよう
に薄くなるのである。このような厚さの不均一なフィル
ムを塗布した場合には、当然の事乍ら種々の問題が発生
することになる。

それに対し、本発明に使用されるクロスカットノズルの
場合について述べる。先ずその概要を、前出の特許公報
より抜粋して説明する。第12Ａ図を参照されたい。同図
はそのノズルチップを示すものであるが、その上面（液
体の流入側）には楔状溝が切削され、またその下面には
梯形溝が、上記楔状溝に交叉（クロス）して切削され、
かつ両溝のかち合う部分には、言うまでもなく空虚部が
形作られ、それがオリフィス（噴出孔）となるのであ
る。

該オリフィスは、上図にも見られるように、前出のドー
ム型ノズルにおけるが如く、その両端はシャープにはな
ってはおらず、立体的となっている。即ちオリフィスは
「かすがい」状となっており、オリフィスの両端部は立
ち下り、ある高さ（Ｈ）をもってあけられているので、
その分、オリフィスの両端部における面積は、より大と
なっているので、流出量も大となり、前出のドーム型ノ
ズルにおけるが如く、シャープ部の抵抗によって流出量
が少なくなるということはなくなるのである。上記両端
部における（Ｈ）の高さの加減によって、オリフィスの
中央部におけると同量の液体を流出することができ、第
12Ｃ図に示すように、ダブテイル状フィルムの厚さを均
等とすることができるのである。数ミクロン厚さのフィ
ルムを塗布するに当っては、このような均一性の高いフ
ィルムを成膜することは絶対必要要件であり、本発明の
方法においては、上記クロスカットノズルの使用を必須
要件とする所以のものである。

実施例 その1. ローソクの焔状の輪郭の液状フイルム部ＣＦの最大幅Ｗ
及び該部までのノズル孔からの距離Ｌを、液体の粘度10
0cps、液圧２kg/cm²において、各種ノズル孔の大きさの
下における上記Ｗ，Ｌの数値を実験測定した結果をグラ
フにまとめて第２図に示した。なお同表ノズル孔の大き
さの数値はクロスカットノズルのオリフィスの面積を円
型ノズル孔に換算した等価の数値である。

その2. 上記その１において、液状の粘度を50cps、液圧その他
はそのまゝにした場合の、Ｗ及びＬを第３図に示した。

上述したように、従来、エアレススプレイ用クロスカッ
トノズルよりの液状フイルム部が僅か５mm前後であった
ものが、液圧４kg/cm²以下に下げることによって、同上
図のグラフにも見られるように、25mm前後まで、延長さ
れ、また幅も10mm以上に拡げられたのである。また粒子
の飛散は全く見られず、鮮明な縁取りのフイルム塗布が
できる。更に派生的メリットとして、従来塗布膜に厚薄
の差が大であったものが、より小となり均一な塗布膜が
得られるようになった。これは低液圧による塗布膜の安
定化に因るものと思はれる。

発明の効果 以上のように、本発明による方法によればクロスカット
ノズルより比較的長いかつ安定したローソク焔状の輪郭
の液状フイルムが得られ、該フイルム部を利用して被塗
物面上を塗布すれば、飛散微粒子発生の皆無により塗布
部の境界線を明確にすることができるので、従来の如き
非コーティング部に対するマスキングなどは不要にし
て、フイルムコーティング作業の効率化と更に資源節約
をはかることもできるのである。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明により吐出された液体の吐出パターン
の正面図 第１Ｂ図は同上の側面図 第２図は本発
明による液体粘度100cps、液圧２kg/cm²における各ノズ
ル径（吐出量）に対する吐出パターンの長さＬ、幅Ｗの
寸法グラフ。第３図は同上、粘度50cps、１kg/cm²にお
けるもの。第４Ａ図は従来のエアレススプレイにおける
ダブテイル現象の状態説明図 第４Ｂ図は同上の側面
図 第４Ｃ図は同上における塗布パターン 第５図
はエアレススプレイ用フラットスプレイパターン向けの
ドーム型ノズルの斜め下方からみた立面図 第６図は
エアレススプレイ、液圧50kg/cm²におけるフラットスプ
レイパターンのダブテイル部の説明図 第７図は同じ
く20kg/cm²におけるもの 第８図は同じく10kg/cm²に
おけるもの 第９図は同じく５kg/cm²におけるもの
第10図は上記各液圧−液状フイルムの長さの関係グラ
フ 第11Ａ図はドーム型ノズルの縦断面図であり、同
ノズルよりの液体の流出する状態説明図 第11Ｂ図は
上図の側面図 第11Ｃ図は上図上オリフィスの正面図
第11Ｄ図は第11Ａ図上“Ｘ−Ｘ”断面図 第12Ａ
図はクロスカットノズルより液体の流出する状態を斜め
下方より見た図 第12Ｂ図は上図上“Ａ”部の拡大図
第12Ｃ図は第12Ａ図上“Ｙ−Ｙ”断面図 主要な符号の説明 ＣＦ……焔型液状フイルム、Ｌ……同上長さ、Ｗ……同
上幅、ｌ……従来のダブティルの長さ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体を0.3 kg／cm²ないし４kg／cm²の比較
   的低液圧の下に、エアレススプレイ用フラットスプレイ
   パターン向けのクロスカットノズルにより、ダブテイル
   状フィルムを吐出し、該フィルムを被塗物面上に塗布す
   ることを特徴とするエアレススプレイノズルによるフィ
   ルムコーティング方法。