JPH10505273A - 改良詰まり防止噴霧器用ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、薄膜を形成する性質のある流体製品を分配し、噴霧するための改良された噴霧システムを提供する。噴霧システムは、基本材料の流体製品に対するぬれ性を減少させるために、基本材料とぬれ性減少材を含む低ぬれ性材料から形成された流体製品を噴霧するノズルを含んでいる。低ぬれ性特性は、製品が表面にぬれるか又はコーティングするよりノズルアッセンブリの表面で玉になる傾向を確実にする。流体をノズルに向って駆動する供給圧が除かれると、表面はこのように製品をはじく傾向を示し、大気にさらされると重要なノズルの表面上に残留物を形成し乾燥させる傾向のある製品の薄膜がノズルの重要な表面に実質的にないような状態にする。ノズルアッセンブリの低ぬれ性は、ノズルの基本材料に所望の特性を付与する溶融添加物の付加によって好ましくは達成される。本発明に係る改良された噴霧ノズルは、供給圧が除かれたとき、毛管圧力現象を利用して、ノズルオリフィスから離れる方向への流体の移動をさらに強化するための、ノズル通路の断面積の変化を好ましくは組み入れる。

Description

【発明の詳細な説明】 改良詰まり防止噴霧器用ノズル 発明の分野 本発明は、加圧流体源と関連して種々の流体製品を霧に吹き供給するために有 用な噴霧システムに関するものである。さらに詳しくは、本発明は、使用後にノ ズルアッセンブリの詰まりを減少させる改良された噴霧システムに関するもので ある。 発明の背景 多くの流体製品は、それらを多数の細かい流体の小滴からなる霧に噴霧するこ とによって使用される。この噴霧プロセスは、加圧流体が方向付けられるノズル と、加圧流体源を提供することによって、しばしば達成される。加圧流体源は、 例えば、手動ポンプによって、又は、加圧が、大気ガスのように流体に溶解可能 な高圧ガスによって与えられる加圧容器又は他の加圧形態によって供給される。 １又はそれ以上のオリフィスを通ってノズルによって、流体流は、多数の小さな 浮遊する小滴に分解される。流体製品は、浮遊する雲又は霧の形で使用され、よ り一般的には、噴霧状態の流体製品は、製品によって覆われるべき表面に向けら れる。 噴霧器ノズルは、例えば、製品を細かい流体粒子に分解し、これを渦を巻いて 拡大する中空円錐状に押し出す加圧渦巻きノズル(presure-swirl nozzle)、又は 、製品の２又はそれ以上の流れを衝突させて分解し細かい粒子にする衝突型ノズ ル(impingement-type nozzle)又は、他の同様な型を含む多数の型がある。 多くの流体製品は、大気中に晒されると固化し又は乾燥する傾向を示し、最初 は液状の製品で濡れていた表面上に乾いた製品の膜又は層として置き去りにされ る。これは、しかるべき受液面においては望ましい特性であるけれども、このよ うな乾いた層又は膜は、表面が流体通路やノズルのオリフィスの内側である場合 は、典型的に否定的なインパクトを有している。通路壁やノズルのオリフィスの 側面上の製品の乾燥した膜又は層は、特に積層が徐々に増加していくと、通路や オリフィスを狭める傾向がある。そのような積層物は、しばしば積層化率を増加 する傾向のある凸凹の粗い表面を生ずる。 噴霧器ノズルは、ノズルの通路とオリフィスが比較的小さく、望まれるスプレ ーパターン生ずるのにきわどい寸法を有しているので、乾燥された製品の積層物 の影響を特に受けやすい。ノズルの通路やオリフィスの表面が供給動作中に積層 された乾燥製品で覆われると、生ずるスプレーパターンは、典型的にはより不規 則になり、より大型で不均一なサイズの粒子を有する。流体は、大型の水滴、又 は、噴霧化されない液体製品の連続した流れにさえなって現れる。ついには、積 層物が十分に重大になってくると、ノズルを通る流体の流れは、完全に阻止され ノズルはその機能を停止する。 何年もの間、噴霧器の詰まりを処理すべく多くの試みがなされてきた。大部分 は、ノズルを大気からシールし、（供給されなかった製品の乾燥を阻止するか） 、又は、ノズルのオリフィスや通路から乾燥した製品を機械的に取り除くための 例えば可動ピン、スリーブ、スクレーパなどである。 それらの装置は、しばしば可動で付加的な部品であり、これらはその結果生ず るノズルの複雑さ、コストばかりでなく貧弱な美観をも付け加える。特に、今日 の大量生産時代においては、成型樹脂部品であって別体成型され組み込まれなけ ればならない付加的な要素は、やっかいなことがらである。 従って、残された乾燥された製品によって詰まる傾向を減少させ、さらに製品 にするのに経済的で提供するのに信頼性のある噴霧器ノズルの提供が望まれる。 発明の要旨 本発明は、薄膜を形成する性質のある流体製品を分配し、噴霧するための改良 された噴霧システムを提供する。噴霧システムは、基本材料の流体製品に対する ぬれ性を減少させるために、基本材料とぬれ性減少材を含む低ぬれ性材料から形 成された流体製品を噴霧するノズルを含んでいる。 低ぬれ性特性は、製品が表面にぬれるか又はコーティングすることよりノズル の表面で玉になる傾向を確実にする。流体をノズルに向って駆動する供給圧が除 かれると、表面はこのように製品をはじく傾向を示し、大気にさらされると表面 上に残留物を形成し乾燥させる傾向のある製品の薄膜がノズルの重要な表面に実 質的にないような状態にする。 本発明に係る改良された噴霧ノズルは、供給圧が除かれたとき、ノズルオリフ ィスから離れる方向への流体の移動をさらに強化するための、ノズル通路の断面 積の変化を好ましくは組み入れる。断面積の変化は、毛管圧力現象を利用し、流 体をノズル通路及びノズルオリフィスから離れる方向へ移動させ、このようにし て、分配動作が完了した時ノズル表面との連続的な流体接触を排除することによ ってノズルアッセンブリーの流体をはじく性質を強化する。 結果として生じたノズルは、別体の可動機械部品を付加することなく、詰まり 防止性能を改良した。ノズルの単純性は、生産上のコスト効果に優れ、動作依頼 性を有する非常にユーザーフレンドリーな噴霧システムと同等である。 図面の簡単な説明 本発明は、以下の詳細な記述と添付された図面とを参照してより良く理解され るであろう。 図１は、本発明の態様に係る噴霧アッセンブリーの正面断面を示す図である。 図２は、図１において描かれたノズルインサートであって、２−２線に沿う部 分正面断面図である。 図３は、本発明に係る接触角の測定及び定義を示す図である。 図４は、本発明に係る流体通路の初期状態を示す図である。 図５は、図４を示す流体通路の最終状態を示す図である。 図６は、本発明のもう一つの態様に係る噴霧アッセンブリーの正面断面を示す 図である。 図７は、本発明のさらなる態様に係る噴霧アッセンブリーの正面断面を示す図 である。 他に記載がない限り、同様の要素は図面を通して同様の番号で特定される。 発明の詳細な説明 図１は、本発明の好ましい実施形態である噴霧器組立体を示している。この噴 霧器組立体は、好ましくは、アクチュエータハウジング２０、ステム３０、ノズ ルインサート４０を含んでいる。アクチュエータハウジングは、好ましくは、ス テム３０を介して、手動ポンプ機構、又は、供給される前の流体製品を収納する 適切な容器（図示せず）にはめ込まれたエアゾルバルブに固定されている。 図１に示された好ましい噴霧器組立体においては、ノズルインサート４０は、 圧力渦巻き(pressure swirl)タイプである。圧力渦巻き噴霧器は、産業界におい ては全く一般的なものでヘアスプレー、硬化表面(hand surface)クリーナ、前処 理剤、香水、のどスプレー、のりスプレー、自動車用製品のような製品を噴霧す るのに一般に利用される。渦巻き噴霧器の最も一般的なタイプのひとつは、単一 放出孔オリフィスを有しており、インサート４０がアクチュエータハウジング２ ０と別体に成型されることを許容しつつ、噴霧器組立体に挿入状態で含まれて設 けられている。より明確には、ノズルインサート４０の断面図である図２におい て、圧力渦巻きの型のノズルインサート４０の典型的な要素は、ノズルフェイス ４１、放出オリフィス４２、渦巻き室４３、複数の半径方向の渦巻き翼４４、ア クチュエータハウジング２０内の挿入を確実にするための外壁４５を有してい る。他の種々の渦巻き噴霧器の設計は、柱自体に成型された渦巻き翼を有する遮 断されない内表面を有するノズルインサートを含んでいる。 ステム３０は、製品又は加圧された適切な流体源とを含んだ容器に流体的に連 通されている。ステムは、加圧された流体をアクチュエータハウジング２０の内 側へ導く供給路３１を画している。アクチュエータハウジング２０の中へはいる と、流体は、外側を壁２１で内側を柱２２で区切られた環状の供給路３２の中へ 入る。 ノズルインサート４０は、典型的な噴霧器組立体においては、壁２１によって 区切られたキャビティに堅くはめ込まれており、柱２２に対して最適の位置に挿 入され、適所に固定される。ノズルインサート４０と壁２１は、典型的には係合 リングと、確実な挿入を達成するための対になった溝を有している。この確実性 は重要であり、それはキャビティへの挿入の出入の動きは、挿入体のうしろの流 体通過路の寸法を変えてしまい、噴霧器組立体の性能に大きな影響を与えるから である。外壁４５は、全ての加圧流体が、外壁４５の内表面と柱２２の表面との 間の環状供給チャネル３３の中に方向づけられるように、壁２１と流体的に密に 接触している。供給チャネル３３は、加圧流体を図２に示す渦巻き翼４４の外端 に導く。 噴霧器組立体が作動されると、流体はステム３０を通って上昇し、アクチュエ ータハウジング２０の中に入る。流体は、外壁４５と柱２２との間に位置する供 給チャネル３３を通って、渦巻き翼４４に入り、渦巻き室４３で回転エネルギを 与えられる。そして、回転流体は、放出オリフィス４２において、薄く仕切られ 延ばされ回転する円錐状の膜として存在する。不安定状態が流体を帯及び水滴に 破壊し霧を形成すると、薄膜が破壊される。 ここに記述したタイプの噴霧器組立体においては、渦巻き翼４４（典型的には ３枚使用される）と放出オリフィス４２は、組立体全体において最も小さい通路 のひとつである。そのような小さな通路及びオリフィスは、示された特定の噴霧 器において環状に形成された例えば供給チャネル３３のようなより大きい通路よ り詰まりや障害物の影響をより被りやすい傾向がある。 ノズル通路やオリフィスの寸法は、望ましいスプレーパターンを生成するには 重要である。ノズル通路やオリフィスの表面が供給動作中に蓄積された乾燥した 製品によって覆われてくると生成されるスプレーパターンは、典型的にはより不 規則になり、より大きなより不規則なサイズの流体粒子になる。渦巻き翼のひと つが部分的に詰まったとき、渦巻き室内に不規則な流れが生じ、典型的な不規則 スプレーが生ずる。流体は、大きな水滴として又は噴霧化されなかった液体製品 の連なった流れとして生ずる。ついには、積層が十分深刻になるとノズルを通る 流体の流れは、完全に遮断されノズルはその機能を停止する。 今日使用されているノズル組立体のこの欠点を処理するために、本発明は、今 日商業的に使用されているノズルの材料に対して減少された濡れ性を示す材料で 形成された改良されたノズル挿入体を提供する。減少された濡れ性は、ノズルイ ンサートの流体通路の表面を撥液体性にすることによって、少なくともある程度 は、詰まりの可能性を減らす。 図３は、固体表面の濡れ性を決定するのに重要な変数と定義を示す概略図であ り、その濡れ性は接触角の用語で定量化される。図３は、ガスＧによって囲まれ 固体表面Ｓの上に載置された液体Ｌの水滴が接触角Θを有していることを示して いる。液体によって固体表面が完全に濡れている状態は接触角は０度になり、全 く濡れていない状態では接触角は１８０度になる。固体と液体（γ_sg）との間、 液体と気体（γ_lg）との間、固体と液体（γ_sl）との間には、３つの表面張力が ある。これらの３つの力を水平方向に平衡状態にバランスさせると等式（１）と なる： γ_sg＝γ_sl＋γ_lgｃｏｓΘ （１） 等式（１）をｃｏｓΘについて解くと等式（２）が生ずる： ｃｏｓΘ＝（γ_sg−γ_sl）／γ_lg （２） 撥液性を最大にすると、接触角は最大になる。等式（２）からわかるように、 液体と気体との間の表面張力が低ければ低い程、発液性を生ずる高い接触角を得 るのがますます困難になる。例えば、水（γ_lg＝７２dynes/cm）を撥くことはア ルコール（γ_lg＝２３dynes/cm）を撥くことよりはるかに容易である。γ_lgを固 定すると、接触角はγ_sg（しばしば臨界表面張力（critical surface tension） といわれている）を減少させる材料を使用することによって最大となる。本発明 においては、乾燥した製品の膜は、ノズルインサートやノズルオリフィスの重要 な内表面上に形成されるのを阻止される。これは、噴霧化される流体をはじく傾 向のある材料又は表面処理を用いることによって達成される。ヤングの等式とし て知られる等式（１）をより詳しく議論するには、ヤング，ティー．，トランス ．ロイ．ソサエティ．(ロンドン)(Young,T.,Trans.Roy.Soc.(London))，95，65( 1805)．を参照するべきである。 ぬれ性を減少させたノズルインサートの製作のための本発明において関心のあ る材料は、特定の流体に対して生ずる接触角によって特徴づけられる。例えば、 現在利用可能なノズル材料は、特定の製品に対してある接触角を与えるであろう 。本発明の低ぬれ性ノズル材料の使用の有利な局面は、同じ流体製品に関する標 準的なノズル材料の接触面に比較した接触角の絶対的又は相対的な変化に関して 量的に評価されうる。 従来のノズル材料に比較して、本発明の低ぬれ性ノズル材料は、接触角におい て好ましくは少なくとも約２０％の増加、さらに好ましくは接触角において少な くとも約４０％の増加を与え、そして特定の製品に対するいくつかの状況の下で は、接触角において３００％以上の増加を与えうる。絶対的な意味において、経 済上、実際上の制約の制限内において接触角を最大にすることが目的であれば、 結果として得られる接触角は、好ましくは、少なくとも約３５°であり、さらに 好ましくは少なくとも約４０°である。 低いぬれ性を有する表面は必ずしも低い摩擦係数を有するとは限らず、又は逆 もしかりであることは注意すべきである。例えば流体製品の表面張力を減少させ る観点から望ましい材料、及び／又は、コーティングは、低い摩擦係数を生み出 さないかもしれない。一方、低い摩擦係数を生み出す材料、及び／又は、コーテ ィングは、低いぬれ性の特性を示さないかもしれない。 実際に、表面粗さは、流体の接触角を最大にし、さらに撥液性を最大にしよう とするとき、一つの要素とされてきた。Wenzelによって導き出された以下の等式 （３）は、この現象を説明している。 ｃｏｓΘ＝（γ_sg−γ_sl）／γ_lg×ｒ （３） ここで、ｒ＝ａ／Ａ＝ｄａ／ｄＡ＞１ ａ＝干渉する実際の面積 （actual area of interface） Ａ＝幾何学的な干渉の見かけの面積 （″apparent″area of the″geometrical″interface） ｃｏｓΘのΘ＝９０°における符号変化故に、Θ＜９０°においては、粗さは接 触角を減少させ、Θ＞９０°においては、粗さは接触角を増大させる。このよう にして、粗さの効果は、流体の特性に依存している。この現象についてのさらに 詳しい議論は、アール．エヌ．ウェンゼル(R.N.Wenzel),Ind.Eng.Chem.,28,988 (1936)，とアール．エヌ．ウェンゼル(R.N.Wenzel),J.Phys.Colloid Chem.,53,1 466 (1949).に示されている。 操作において、本発明に係る噴霧システムは、流体製品の必要量を供給し、噴 霧するか、又は手動ポンプ機構の場合はポンピングストロークは供給過程中に完 了する。供給圧力が除去されると、いくつかの要因が、ノズルオリフィスへ導か れる通路内に少量の空の空間を生ずる傾向がある。機械的に作動するポンプにお いては、例えば、ポンピングストロークが止った瞬間の流体の勢いは、ポンプ機 構からの流体の供給が遮断された後も小量の流体をオリフィスに存在せしめる。 この要因に加えて、エアロゾルタイプが与える特徴においては、少量の溶解した 高圧ガスが、オリフィス領域の流体製品から蒸発し、ノズルオリフィスへの通路 内に残留した製品の濃縮を増加させ体積を減少させるであろう。 次の不使用、及び／又は、供給サイクルの間の期間の間ノズルインサートの流 体をはじく性質が活動し始め、流体をノズルオリフィスとノズル通路（特にうず 巻翼）から空の空間がノズルに隣接する内側通路を通って追い返す。これは、ノ ズルオリフィスとノズルオリフィスに隣接する重要な通路を実質的に流体がない 状態にし、その結果、不使用中に大気にさらされるこれらの表面は、表面上で残 留物を乾燥させ形成させる傾向のある製品の膜が実質的にない状態になる。この ようにして、本発明の特徴は、従来技術において存在していたノズル詰まりにお ける困難を除去でないにしても実質的に減少させる。 本発明に係る噴霧システムにおける流体の移動は、ノズルアッセンブリーより 大きいぬれ性を有するとともに、より低い程度のぬれ性を有する表面から流体を 引き付ける傾向のある、ぬれ性を減少させたノズルアッセンブリーの上流にある 通路の存在によって強化されるとまた信じられている。 本発明に係るノズルアッセンブリーにここで含めることが好ましい付加的な特 徴は、供給圧が除去されたとき、流体をノズルオリフィスから離れる方向に移動 することをさらに強めることである。本発明に係るノズルアッセンブリーは、好 ましくは供給通路３３の断面面積の変化を、ノズル通路及びノズルオリフィスか ら流体を除くために毛管圧現象（Capillary pressure phenomena）を利用するこ とに組み込み、流体通路中に含まれる空きスペースがノズルアッセンブリーに近 接していることを確実にする。これは、オリフィスを含むノズル及びオリフィス へ導かれる重要な内側通路の領域との連続的な流体接触を除去することによって ノズルインサートの撥流体性を強化する。そのような連続的な流体接触を排除し 、ノズル自体からの流体の移動を助けることによって、ノズル表面がその低いぬ れ性の特色によって流体製品をはねつけるとき、ノズル自体へ及びノズル自体か ら移動するはじかれた流体のためのあきスペースが生ずる。 図４と図５は、この現象を図式的に説明している。図４は２つの異なる断面積 を有する流体通路と、例えば流体の流れが停止した瞬間における通路内に残され た一定量の流体を描いている。９０°以下の接触角を生ずる流体と表面の組合せ によって、全駆動圧は、ｒ′で示されるより大きい半径の通路領域からｒで示さ れるより小さい半径の領域の中へ流体に力を加える。全駆動圧は等式（４）によ って定義される： Ｐｃａｐ＝２γｃｏｓΘ（１／ｒ−１／ｒ′） （４） ここでＰｃａｐ＝毛管駆動圧（capillary driving pressure） γ＝表面張力 Θ＝接触角 ｒ，ｒ′＝それぞれの位置における通路の半径 （＝円筒状の通路でない場合は水力直径(hydraulic diameter)の1/2） ９０°以上の接触角を生ずる流体と表面の組合せのためには、図４と５に示され た原理は逆となり、流体はより小さい半径ｒの領域からより大きい半径ｒ′の領 域に向って移動する傾向がある。 同様の原理を用いることによって、ノズルアッセンブリーは製品にノズルイン サートの重要な部分から離れる方向に力を加えるように設計することができる。 図６と図７は毛管現象（capillary action）によって流体をノズルインサート４ ０から離れる方向に移動させる傾向の設計を示している。図６と図７は、外壁４ ５の内表面によって形成される流路の外径の差による環状の供給流路の断面面 積の変化Ｃを描いている。図６と７に描かれている変化Ｃは、明確化のために誇 張しており、製造上の考慮と流体の特性によってより少なく主張されうることに 留意すべきである。図７は、９０°以下の接触角の場合の図４と５に従い、形造 られており、一方図６は、接触角が９０°以上の状況のために形造られている。 直径の変化は、例えば外壁４５の内表面に形成する型において下をえぐり取るこ とによって達成されうる。 断面積の変化は、図６に描かれているように急激な場合もあるし、図７に描か れているように徐々に変化する場合もある。断面積は、例えば図６及び図７に描 くように環状の通路の内径又は内径の変化、又は矩形の通路の幅又は深さの変化 、又は例えば円筒状の通路の直径の変化によって変化する。 動作において、本発明に係る噴霧システムは、ふたたび必要な量の流体製品の 噴霧と分配のために利用され、手動駆動ポンプ機構の場合もポンプストロークは 分配過程で完了する。一度供給圧力が解除されると、いくつかの要因がノズルオ リフィスへ導く通路内に少量の空の空間を生じさせる。機械駆動ポンプにおいて は、例えば、ポンプストロークが止まった瞬間の流体の勢いは、ポンプ機構から の流体の供給が遮断された後に少量の流体をしてオリフィスから退出させしめる 。この要因に加うるに、エアロゾルタイプの分配機構において、少量の溶解した 高圧ガスがオリフィスの領域で流体製品から蒸発しつづけ、ノズルオリフィスへ 導く通路内に残留する製品の体積を減少させ、濃縮を増加させる。 不使用、及び／又は、分配サイクルの間の次に来る期間の間に、内側流体通路 の断面積の変化の毛管現象（capillary function）は、流体をノズル領域から離 れる方向に移動させる。ノズルインサートの流体をはじく性質が活動し始め、流 体を、ノズルオリフィス及びノズル通路（特にうず巻き翼）から離れる方向へ追 払い、空きスペースがノズルに隣接するように毛管現象（capillary action）の 下、流体を退ぞかせることによって空けられたスペースの中へ内側通路を通って 追い返えす。これは、ノズルオリフィス及びノズルオリフィスに隣接する通路を 実質的に流体がない状態にし、その結果、不使用の間大気にさらされたこれらの 表面には、乾燥された残留製品の膜または層を形成する製品は残されていない。 この様にして、本発明の特徴は、従来技術に存したノズル詰まりにおける困難性 を除くのでないにしてもかなり減少させる。 本発明に係る噴霧システムにおける流体の移動は、ノズルアッセンブリーより 大きいぬれ性を有するとともに、より低い程度のぬれ性を有する表面から流体を 引き付ける傾向のある、ぬれ性を減少させたノズルアッセンブリーの上流にある 通路の存在によって強化されるとまた信じられている。 ノズルインサートそれ自体は、いかなる公知の従来の方法によって製造されう る。そのインサートの射出成形は、本発明に有用なノズルインサートを経済的に 製造する今日において好ましい方法である。ノズルインサートのぬれ性の制御に 関する本発明の利点は、ノズルインサートの主要な又は基本的な材料に組合せら れる溶融添加物(melt additive)の使用を通して得られる。溶融添加物の使用に 替わる手段は、ノズルインサート自体の形成の後にノズルインサートに適切なコ ーティングを適用することである。 噴霧システムの他の構成要素ばかりでく主要なノズルインサートの材料として は、いかなる商業的に利用しうる材料が使用されうる。そのような材料は、アセ タールの名前の下に商業的に利用できるポリエチレンやポリオキシメチレン（Ｐ ＯＭ）のようなプラスチック材料を含む。一般的に好ましい成形特性、低サイク ルタイム、硬さ、寸法安定性からすると、アセタールが主要なノズルインサート 材料として今日好まれる。 ノズルインサートがアセタールのようなプラスチック樹脂から射出成形される ような今日の好まれる形態のために、ノズルインサートのぬれ性を制御する好ま しい方法は、樹脂に溶融添加物を混合することである。そのような溶融添加物は 、 例えば、シリコーン、ディポンからテフロンの商標で使用可能なポリテトラフル オロエチレン（ＰＴＦＥ）又は他のフッ素化合物を含みうる。シリコーンは、好 ましいアセタール樹脂材料との使用のために今日好まれている。使用される溶融 添加物の濃度は、基本的なノズルインサート材料の特性と流体製品の性質に高く 依存しており、また例えばノズル材料の表面処理は既に議論したように接触角に 強い影響を与えうるし、より小さい断面積の通路は、より大きい通路より、与え られた製品に対してより強い毛管現象を示す傾向がある。 一般的な製品系列のためには、本発明の利益を得るための充分に低いぬれ特性 を達成するには、少なくとも４０°か好ましくはそれ以上の接触角を得ることが 望ましい。材料のぬれ性を減少させるための溶融添加物(melt additive)の使用 に関しては、溶融添加物(melt additive)の濃度は、（添加物が材料のより少な い構成要素であるように）約０．１重量％と約５０重量％との間であることが好 ましく、さらに好ましくは約０．５重量％と約２０重量％との間であり、さらに 好ましくは約１重量％と５重量％との間であり、特定の材料に対しては今日では 約２重量％が好ましい。 ぬれ性制御材料溶融添加物の与えられた濃度の利点は、成形されたノズルイン サートの表面に対する添加材料のブルーミング（blooming）を利用することを通 して好ましくは最大となる。この現象は、成型時の溶融添加材料がノズルインサ ートを通して均一に分散していくとき起こり、成形後においては、濃度勾配が表 面においてより高濃度であり、中心部付近においてより低濃度であるようにイン サート表面に向って移動する傾向がある。ブルーミングは、平衡状態が成形材料 の構成に依存する特定の濃度勾配に到達するまで続く。例えばシリコーン／アセ タール樹脂が成型されたノズルインサートに関しては、シリコーン分子は、お互 いの引力の方がアセタールへの引力より大きい傾向がある。それらは、自身を成 型部品の表面に向かわせ、そしてお互いの方向へ向かわせる。 ブルーミングは、ノズルインサートが成形された後に昇温状態にさらされるこ とによって加速されうるが、単にインサートを一定期間典型的な室温に保持する だけで、しばしば満足できる結果が得られる。“ブルーミング時間”（blooming time）は、もちろん、例えばノズルの基本材料、溶融添加物材料、要求濃度勾 配等の要素に依存している。 代りの方法としては、ノズルインサートを従来の方法で形成し、ノズルインサ ートの表面に適切な表面コーティングを施すことがある。適切なコーティング材 料は、溶融添加物について上述した物、すなわち、シリコン、テフロン（登録商 標）、他のフッ化化合物ばかりでなく、他の例えばろうや長鎖脂肪酸などの材質 を含む。 本発明の改良された噴霧器ノズルは、広い範囲の流体製品に使用可能で、特に 薄膜を形成する性質（この性質は蒸発後乾燥された残存製品の薄膜又は層を形成 する傾向がある）を有する流体製品にとって特に有効である。そのような製品の 例としては、ヘアスプレー、硬化表面クリーナー、前処理剤、香水、のどスプレ ー、スプレーのり、自動車用品が含まれる。今日興味ある特定の製品は、ヘアス タイリング製品の分野にある。 ここで参照した接触角は、従来の方法を用いたＲａｍｅ−Ｈａｒｔ，Ｉｎｃ製 のＭｏｄｅｌ１００−００Ｇｏｎｉｏｍｅｔｅｒ（測角器）によって測定された 実験的測定値に基づくものである。他の適切な測定器と実験方法の使用は、特定 の表面の流体の接触角の測定について満足すべき結果をもたらしている。 図面は、本発明における使用のための圧力うず巻き噴霧器を描いているが、本 発明の原理は、例えばインピンジメント(impingement)タイプノズルやうず巻き 室と流体流の衝突とを組合せたハイブリッドノズルを含む他のノズル形状にも適 用しうることは理解されるべきである。単一の形状又はそれとは異なる形状のマ ルチプルノズル、及び／又は、噴霧器アッセンブリーを組合せた分配噴霧システ ムは、本発明の原理を包含しうる。 ノズルアッセンブリーを作動させる圧力流体源は、例えば、加圧エアロゾルタ イプ容器（例えば、加圧が流体に溶解しうる高圧ガスによって行なわれるような もの）、駆動ポンプシステムを有するある種の大型貯蔵室を含む連続加圧供給シ ステム、手動作動ポンプ機構のように多くの形態をとりうる。本発明は、断続的 に使用され、従ってノズルオリフィスや内側通路に積層された製品のフィルムを 生じさせる機会の多い不使用期間をしばしば経験する噴霧システムに用いられて 特に有用なものと信じられている。 さらに、前述の議論の多くは、機能的なノズル形状はノズル“インサート”に 含まれるという筋書に焦点があてられていたが、例えばノズルがアクチュエータ ーの一部として成形されるか、又は他の構造部材の一部である他の形状に対して も、本発明の有用性は適用されうることは、当業者にとって明らかである。ノズ ル形状の他のバリエーションは、内側通路の全部又は一部が例えば図面に描かれ た柱のように、ノズルインサートそれ自体のうしろのもう一つの構成要素の一部 として形成されているような場合も含みうる。 本発明に係る噴霧器アッセンブリーの性能をさらに強化するには、ノズルイン サートが通路の片側又は一部のみを形成するような場合、通路の全ての側が同じ ぬれ特性を有するように嵌合部（すなわちアクチュエーターハウジング等）のぬ れ性を減少させるのが望ましい。 本発明の特定の態様について説明し、記述してきたが、当業者にとっては、本 発明の精神及び要旨から離れることなく種々の変更、修正が可能であることは明 らかであろう。例えば、製品の構成、分配器全体のサイズ及び形、適用／分配表 面のサイズ及び形、寸法、比率、間隔、ノズル要素の公差、製造方法、使用材質 、それらの濃度は、特定の適用に合うように全て適合させることができる。添付 クレームにおいて、本発明の要旨内のそのような全ての修正を含むことが意図さ れ ている。 例 本発明に係る低ぬれ性を有するノズルインサートの典型的な態様は、以下のよ うなヘアスタイリング成分のために準備された（全て重量パーセント）：４％の シリコーングラフテッドポリマー（Si1icone Grafted Polymer）（６０％の第３ ブチルアクリレート（t-butyl acrylate）／２０％のアクリル酸（acrylic acid ）／２０％のシリコーンマクロマー（silicone macromer）(約１００００のシリ コーンマクロマーの重量平均分子量)を含み、約１５００００の重量平均分子量 を有する）、３％のイソドデカン（Isododecane）(アメリカ合衆国、ニュージャ ージー州、サウスプレーンフィールド（South Plainfield）のプレスパース社(P resperse,Inc.,)のパーメシール(PERMETHYL)９９Ａ）、０．２０％のアセチルト リエチルクエン酸塩（acetyl triethyl citrate）（アメリカ合衆国、ノースキ ャロライナ州、グリーンスボロー（Greensboro）のモフレックス社(Morflex,Inc .,)のシトロフレックス(CITROFLEX)Ａ−２）、０．４０％の水酸化カリウム、０ ．１０％の香料、１６％の水、そして７５．３％のエチルアルコール（ＳＤＡ４ ０（１００％エチルアルコール））。この製品は、最初にエチルアルコールとと もに、ポリマープレミックスを準備し、（４５％水溶液として加えられた）水酸 化カリウムとともにそのポリマーを中和し、そして順次混合物、水、イソドデカ ン、可塑剤(plasticizer)、香料を加えることによって準備された。 この典型的な態様に従うと、手動作動ポンプ機構を有する噴霧器アッセンブリ ーにおける使用のための図１及び２に描かれた形状を有するノズルインサートは 、約９８重量％のアセタールと溶融添加物としての約２重量％のシリコーンとを 有する低ぬれ性材料から成形された。ノズルインサートは、幅０．０１０″、深 さ０．０１５″の寸法と直角の断面を有する３つのうず巻き翼を有した。オリフ ィス４２の出口は、直径０．０１３″であった。ノズルインサートは、従来の射 出 成型技術、方法、条件を用いて成形された。この材料の“プラック”（円板）は 、上述した製品との接触角を測定するために同様に成形され、測定された接触角 は、１００％アセタール樹脂（ノズル材料として今日の工業の標準）のプラック がたった３２°の接触角しか与えないのに対して、４６°であった。結果として 、接触角は約４４％増加した。 ノズルインサートは、雰囲気温度において１週間のブルーミング期間にさらさ れ、それは、ここに記述された特定のヘアスタイリング製品に対して、満足すベ き結果を生じた。このノズルインサートは、記述された低ぬれ性材料から成形さ れた場合、同一形状のアセタール製のノズルインサートに比較すると、詰まり傾 向を減少させることを示した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 薄膜を形成する性質を有する流体製品を分配し、噴霧する噴霧システム であって、前記流体製品を噴霧するノズルを有し、このノズルは、オリフィスと 、このオリフィスへ導かれる内側流体通路とを有し、低ぬれ性材料から形成され たものである噴霧システムにおいて、 前記低ぬれ性材料は、分配動作が終了したときに、前記オリフィスと前記内側 流体通路が前記流体製品をはじき、薄膜の形成とノズル詰まりを防止するように 前記流体製品に対する前記基本材料のぬれ性を減少させるために、基本材料と、 ぬれ性減少材とを備えていることを特徴とする。 ２． 請求項１に係る噴霧システムであって、前記ぬれ性減少材は前記基本材 料に混合される溶融添加物を備え、前記基本材料は、好ましくはポリオキシメチ レン(polyoxymethylene)を備えることを特徴としている。 ３． 請求項２に係る噴霧システムであって、前記溶融添加物は、前記低ぬれ 性材料の０．１重量％から５０重量％、好ましくは、２重量％を備えることを特 徴としている。 ４． 請求項２又は請求項３に係る噴霧システムであって、前記溶融添加物は シリコーンを備えることを特徴としている。 ５． 請求項１に係る噴霧システムであって、前記ぬれ性減少材は、前記ノズ ルの表面に適用されたコーティングを備え、前記基本材料は好ましくはポリオキ シメチレンを備えることを特徴としている。 ６． 薄膜を形成する性質を有する流体製品を分配し、噴霧する噴霧システム であって、前記流体製品を噴霧するノズルを有し、このノズルは、オリフィスと 、このオリフィスへ導かれる内側流体通路とを有し、低ぬれ性材料から形成され たものである噴霧システムにおいて、 前記低ぬれ性材料は、分配動作が終了したときに、前記オリフィスと前記内側 流体通路が前記流体製品をはじき、薄膜の形成とノズル詰まりを防止するように 前記流体製品に対する前記基本材料のぬれ性を減少させるために、ポリオキシメ チレンの基本材料と、シリコンのぬれ性減少材とを備えていることを特徴とする 。 ７． 請求項１ないし６のいずれかに係る噴霧システムであって、前記噴霧シ ステムはアクチュエータアッセンブリを含み、前記ノズルは好ましくは前記アク チュエータアッセンブリの開口に挿入されるノズルインサートを備え、前記ノズ ルインサートは、好ましくは圧力うず巻き噴霧ノズルを備えていることを特徴と している。 ８． 請求項１ないし７のいずれかに係る噴霧システムであって、前記噴霧シ ステムは、前記流体製品の間欠的な源を含み、前記間欠的な源は好ましくは、手 動動作ポンプ機構を備えていることを特徴としている。 ９． 請求項１ないし８のいずれかに係る噴霧システムであって、前記低ぬれ 性材料は、前記流体製品に対して少なくとも４０°の接触角を生ずることを特徴 としている。 １０． 請求項１ないし９のいずれかに係る噴霧システムであって、 前記内側流体通路は、前記分配動作が終了して薄膜の形成と前記ノズルの詰ま りを防止するとき、前記内側流体通路内における前記流体製品に対する毛管現象 が、前記流体製品を前記オリフィスから離れる方向に引っぱるような前記ノズル 内の断面積の変化を含むことを特徴とする。