JPS6393365A - 固体超微粒子の塗布方法とその装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体超微粒子の塗布方法とその装置に係る。

〔従来の技術〕

従来、粉体塗布というのは、殆んど粉体噴出方式による
粉体塗布装置によって行われてきた。そしてこれらに用
いられる粉体の粒径は５０ミクロン前後で小さくとも１
０ミクロン前後であった。所が最近エレクトロニック製
品の発達に伴い、それらの部品に対し１ミクロン前後の
超極薄の粉体塗布の需要が出始めてきたのである。

一例として、液晶板（ＬＣＤ）の場合をあげる。液晶板
の断面図を第１０図に、その平面図を第１１図に示す、
液晶板とは上下二枚のガラス板５１．５２の間に液晶の
充満されたものであるが、これらの間隔Ｃは極めて狭く
、１０ミクロン以下が要求されている。この狭い一定の
間隔を得るために、スペーサとして１０ミクロン前後の
微粒子が使用されているのである。即ちその製造過程と
して基板となるガラス板５１（上面に不電導Ｍ５３が塗
布されている）の上に、１０ミクロン前後の固体微粒子
５５が、疎（まばら）に（１０箇ないし４０箇ｌ■３）
散布され、その上に他のガラス板５２（下面に不電導膜
５４が塗布されている）を重ね、即ちそれら微粒子をス
ペンサーとして、１０ミクロン前後の間隔が保持される
である。その後、ガラス板の周縁をシール材５７でシー
ルし、その内部に液晶５６を注入充満させて液晶板を得
るのである。なお上記固体超微粒子としてはアルミナ粉
（Ａｔｂｏｘ＞−硅酸Ｃ３ｉＯ＊＞−プラスチック粉な
どが使われている。しかし、これら固体超微粒子は非常
に高価であり、その散布作業に当っては、効率よく、か
つ均一に、そして単一粒子として短時間に散布されなけ
ればならない、また上記作業は、クリーンルーム内で行
われることが必須条件である。何故なら上記固体微粒子
の散布に当っては。

上記基板上にスペーサとなる固体微粒子以外の如何なる
異物も、たとえ−箇たりとも混入することは許されない
からである。

以上の如き微粒子の塗布に当っては、一般の粉体噴射式
塗布袋打などによっては列置塗布できない、即ち現在法
のような三方式が採用されている。

（１）エアスプレィ方式 固体微粒子の液体中に分散された、いわゆる懸濁液を使
用する。これらを基板面上にエアスプレィする。実際に
はエアの代わりに、窒素ガスを使用する場合が多い、簡
単な方法であるが次のような欠点があった。

■　基板面上に対してエアスプレィしたあと、微粒子が
近辺に立ちこもり、それらが上記基板上に沈降するまで
多くの時間を要し、生産効率が極めて低い、（微粒子が
１０ミクロンの場合、塗布密度１０〜４０箇／閣２塗布
するのに１〜２分間を要し、最も望まれる１ミクロンの
場合には、より長時間を要した。） （ｐ　基板面上に付着した微粒子が敷部凝集しているも
のが多い（微粒子は単一に付着していることが望ましい
）。

■　ＩＩＪＩ着効率即ち歩溜りが極めて悪い（固体微粒
子は前述の如く極めて高価である）。

（２）スピン方式 固体微粒子系の懸濁液を基板面上にのせ、該板を高速回
転させ、その遠心力によって懸濁液を外方に飛ばし、そ
の中央部にできる薄膜を、レベリングさせると、その中
に固体微粒子の散在したものが得られる。

本方式の欠点は。

■　固体微粒子以外の液体即ち異質物が基板面上に残る
。

■　基板外にも懸濁液が飛散し１作業環境を汚染する。

■　歩溜り及び生産性が極めて悪い、 〔解決しようとする問題点〕 上述した従来の固体微粒子の塗布方式の諸欠点を総括す
ると次の如くなる。

（１）１ミクロン以下の固体微粒子の塗布が難しい。

（２）固体微粒子の単一（単離）状態は難しく、複数筒
の微粒子の寄り集まったもの（凝集）が基板上に付着し
ているのが多い。

（３）基板面上にスペーサーとしての固体微粒子以外の
異質物の混入が多い。

（４）　　歩溜りが悪るい。

（５）生産性が低い。

（６）コスト高である。

（７）作業環境を汚す。

本発明の動機は、上記諸欠点をすべて解決することであ
った。

〔問題を解決するための手段〕

本発明は、上記スピン方式と同様に懸濁液を使用するが
、それらの装置には依存せず、全く別な装置即ちエアロ
ゾル発生装置を利用するものである。

」ユ記エアロゾル発生装置というのは、我が国では余り
知られていないが、米国文献に見られるもので、それは
液体の超微粒子のエアロゾルを得る装置として発表され
ているものである。

そのエアロゾル発生装置について簡単に説明する。その
構造は第１２図に示す通りである。密閉容器６２の内側
底部には、外部よりの加圧気体導入管６９に接続された
散気管６３の噴気孔６４が開口している。この開口部よ
り若干上方のレベルまで液体りは入れられる。

次にある加圧された気体ＣＡＳが散気管６３内に導入さ
れ、その噴気孔６４より液体り中に噴出する。それは気
泡Ｂ、となり。

上昇して上記液面に達する。その気泡が液面上に出ると
薄膜の半球形状となるが、同時に膨張して破裂する。そ
の時上記薄膜は破片となって飛散するが、その破片は超
微粒子となって上記液面上の外気の中に分散するのであ
る。その超微粒子の粒径はサブミクロン（コンマ以下）
台といわれている。このようにして液体の超微粒子のエ
アロゾルが得られるのである。因みに、一般のエアスプ
レィなどによる液体の微粒子の粒径は５０〜１０ミクロ
ンである。

しかし本発明は、上述のような単なる液体を用いずに、
それに代わって固体の超微粒子の分散している懸濁液を
使用することである。それらを上述と同じエアロゾル発
生装置に仕込んで発生させると、液体の超微粒子は勿論
、それらと共に固体の超微粒子の分散された二種共存の
エアロゾルが得られるのである。

次にそのエアロゾル内の液体の超微粒子を気化消去せし
め、そして単なる固体の超微粒子のみの分散されたエア
ロゾルを得るのである。そして更にそれらに静電気を荷
電せしめ、よって被塗物面上に効果的に塗着せしめるこ
とが本発明の方法である。

次に上記方法に基く基本構造を第１図に示す、エアロゾ
ル発生装置は前述したように、密閉容器２の内側底部に
、外部よりの加圧気体導入管１５に接続された散気管３
の噴気孔４が設けられたものであり、該密閉容器２の上
部の排気口５は、導管６をもって、静電式ガン７に接続
されているものである。また必要によっては、該導管６
及び又はガン７に加熱器１７．１７Ａが設けられる。

〔作　　用〕

本発明の基本的作用について説明する。同じく第１図を
参照されたい、先ず固体の超微粒子の分散した懸濁液Ｓ
が、エアロゾル発生袋！１の密閉容器２内に補給される
。その液面レベルは同密閉容器内の散気管３の噴気孔４
より若干上方とする３次に上記散気管３に接続されてい
る加圧気体導入管を通し、比較的低圧（Ｌ　ｋｇ／ａＪ
前後）に加圧された気体ＣＡが開閉弁、流量調整弁、圧
力計などを経て供給される。そしてその散気管の末端に
取付けられた噴気孔４より、加圧気体は懸濁液Ｓ中に噴
出し、気泡Ｂとなって液中を上昇、液面に達する（第２
図）、気泡Ｂが液面上に浮上すると、その上面は一時、
薄膜状Ｓ１より成る半球形状となるが（第３図）、大気
中に飛び出した気泡Ｂの急激な膨張により、該気泡は破
裂する（第４図）、即ち上記薄膜は破片となって飛び敗
る。即ちその薄膜を形成している懸濁液中の固体の超微
粒子と液体は、それぞれ単一の超微粒子となって飛散す
るのである。このとき、固体の超微粒子の粒径はいうま
でもなく懸濁する前と同じく１ミクロン又はそれ以下で
あるが、液体の超微粒子の粒径も、実験で使用したジク
ロル・シフルオル・メタン（商品名フレオン）の場合に
は、０．１〜０．２ミクロンであった。そ九らの分散状
態は、第５図に示すように、それぞれ単離した状態で分
散しているか、若しくは固体超微粒子Ｐに、より小さい
液体の超微粒子ＰＱが付着した状態で分散している。又
は上述とは逆に液体の超微粒子の方が大きい場合も考え
られる（第６図）、このようにして、液体と固体との二
種の超微粒子が気体中に分散することになるが、液体で
も気化し易いものは間もなく消失する。そして固体の超
微粒子のみが残ることになる（第７図）、このようにし
て、固体の超微粒子のみよりなるエアロゾルＡＳ、が得
られるのである。なお常温にては気化しにくい液体に対
しては、第１図に示すように、導管６上及び又は静電式
ガン７上に設けられた加熱器１７．１７Ａにより、液体
の超微粒子を含むエアロゾルを加熱して、それらを気化
消去せしめるのである。

上述のようにして生成された固体超微粒子のみのエアロ
ゾルＡｓをガンノズル８から吹出して被塗物入面上を塗
布する。しかしその場合、その吹出流にかき乱されて超
微粒子が周辺器こ飛散浮遊し、塗着効率も下がるばかり
ではなく、被塗物面上における微粒子の塗着力も弱くな
って、塗着効率は著しく低下する。

それらを防止するために第１図に示す如く静電式ガン７
を使用するのである。即ち静電気荷電用のコロナピン９
と被塗物Ａとの間に発生するコロナ放電により、その近
辺を通過する超微粒子は荷電し、また電気力線Ｅに沿っ
て被塗物Ａ面」二に到達付着するのである。従ってノズ
ル８から吹出した微粒子が周辺に飛散浮遊することも少
く、かつ電気的付着によって塗着効率をより上げること
ができるのである。

なお、この際塗着される固体超微粒子の粒径は１ミクロ
ン以下のサブミクロン台のものも極めて容易である。ま
た懸濁液の分散媒としては、常温揮発性かつ不活性のも
のが望ましく、特に引火性２着火性、爆発性のないジク
ロル・シフルオル・メタン（商品名フレオン）において
は実験上満足すべき結果が得られた。またエアロゾル発
生装置内に圧送する気体は、空気でもよいが、更に不活
性の窒素ガス、炭酸ガス等はより望ましい。

次に特許請求の範囲第７項の固体超微粒子の塗布装置に
ついて説明する０本装置は上述した基本構造におけるが
如く、エアロゾル発生装置より導管及びガンノズルを介
して塗布するものではなく、エアロゾル発生装置より直
接に被塗物面上に塗布するものである。第８図を参照さ
れたい、前述の如くエアロゾル発生装置は密閉型ではな
く、上部開放型である。即ちエアロゾル発生装置ｉ！１
１の容器１２の上部開放部上に、それと同型の四方包凹
型の側板１２Ａを設ける。該側壁板１２Ａ内には、上方
に向けた静電気荷電用のコロナピン１９を複数筒数け、
それらを高電圧発生装置２０と電気接続する。また上記
側壁板１２Ａ上方には被塗物保持具１８を設ける。なお
、上記四方包囲型の側壁板と容器側壁板とを構造上一体
化してもよい。

次にその作動について説明する０発生したエアロゾルＡ
１１ｘは。

更にその下方より発生した後続のエアロゾルに押上げら
れて上方に移動する。その移動の流れの中におかれたコ
ロナピン１９は。

より上方に置かれた被塗物Ａ８との間にコロナ放電を発
生し。

その近辺の固体超微粒子は荷電し、またそれらは電気力
線Ｅ１にのって被塗物ＡＳに向かって突進し、該被塗物
面上に電気的に付着するのである。

次に本発明の特許請求の範囲第９項における固体超微粒
子の塗布装置について説明する。第９図を参照されたい
、前述した基本構造における装置の静電式ガンノズルに
対し、静電気荷電装置を更に付加して、塗着効率のより
向上をはかったものである。即ち静電式ガン２７と、そ
の下方を走る被塗物移動用コンベア３５との間に、上側
及び四方包囲型のブース３２（又は上側及び西側抜型）
を設け、更に該ブース内部には、下方の被塗物に向けた
複数のコロナピン３９の設けられたものである。

本例の装置によれば、ブース３２によって超微粒子の飛
散は防止され、かつ複数のコロナピン２９．３９によっ
てより広範囲に被塗物Ａ８面上に固体超微粒子を付着せ
しめることができるのである。

〔発明の効果〕

以上の如く本発明による方法と装置によれば、固体超微
粒子の塗布に当って１粒径１０ミクロン以下サブミクロ
ン台の超微粒子を単離した状態で、しかも夾雑物を含ま
ず、その上分散密度を小に、かつ分散密度を均一に、そ
して短時間に連続的に被塗物面上に塗布することができ
るのである。即ち本装置により超微粒子による精密な塗
布製品が得られるばかりでなく、生産速度をより高く１
歩溜り良く１品質及び生産性の向上に大いに寄与するこ
とができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による固体超微粒子の塗布方法とその装
置の基本構造の説明図　第２図は懸濁液内より上昇し該
液面に到達した気泡の状態説明図　第３図は仝上にて液
面上に出た気泡の状態説明図　第４図は仝上気泡の破裂
時の状態説明図　ｆｆ１５図は懸濁液より発生した直後
のエアロゾル内の固体超微粒子と液体超微粒子との分散
状態図　第６図は同上図において液体超微粒子の大きい
場合の状態説明図　第７図は同上にて液体超微粒子が気
化消失し固体超微粒子のみが分散している状態説明図　
第８図は本発明の特許請求の範囲第７項の固体超微粒子
の塗布装置の側断面図　第９図は本発明の特許請求の範
囲第９項の固体超微粒子の塗布装置の側断面図　第１０
図は液晶板の側断面の構造説明図　第１１図は同上図上
“Ｅ″−“Ｅ”の断面図　第１２図は公知のエアロゾル
発生装置の側断面図 主要な符号の説明

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固体超微粒子の分散された懸濁液Ｓの中に加圧気体
   ＣＡを噴出発泡させ、その気泡Ｂが上昇、その液面上に
   て懸濁液の気泡膜Ｓ＿１が破裂し、その力によって、該
   液面上の気体中に飛散、分散された固体超微粒子Ｐを分
   散質とするエアロゾルＡ＿Ｓを得、次にそれらを導いて
   ガン７ノズル８より吹出し、その流れの中にある上記固
   体超微粒子Ｐに対しコロナ放電により静電気を荷電し、
   それらを被塗物Ａ面上に塗着せしめることを特徴とする
   固体超微粒子の塗布方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の「固体超微粒子」が「
   粒径１０ミクロン以下サブミクロン台の固体超微粒子」
   であるもの。 ３、特許請求の範囲第１項記載の「エアロゾル」が「固
   体超微粒子の数が１０，０００箇／ｍｍ＾３以下のエア
   ロゾル」であるもの。 ４、特許請求の範囲第１項記載の「懸濁液」が「ジクロ
   ル・シフルオル・メタン（商品名フレオン）を分散媒と
   する懸濁液」であるもの。 ５、特許請求の範囲第１項ないし第３項記載の「固体超
   微粒子」が「硅酸、アルミナ粉、プラスチック粉等の固
   体超微粒子」であるもの。 ６、密閉容器２の内側底部に、外部よりの加圧気体導入
   管１５に接続された散気管３の噴気孔４の設けられたエ
   アロゾル発生装置に対し、その密閉容器２の上部の気体
   排出口５より、導管６をもって静電式ガン７に接続され
   ることを特徴とする固体超微粒子の塗布装置。 ７、上部開放型の容器１２の底部に、外部よりの加圧気
   体導入管１６に接続された散気管１３の噴気孔１４に設
   けられたエアロゾル発生装置１１に対し、その容器１２
   の上部開放口上に四方包囲型の側壁板１２Ａを設け、か
   つ該側壁板の内側に単数又は複数の静電気荷電用コロナ
   ピン１９を上向きに設け、更に上記側壁板上方に被塗物
   保持具１８の設けられることを特徴とする固体超微粒子
   の塗布装置。 ８、上部開放型容器の側壁板１２とその上方に設けられ
   た四方包囲板１２Ａの側壁板とが一体化された特許請求
   の範囲第７項の固体超微粒子の塗布装置。 ９、密閉容器２２の底部に、外部よりの加圧気体導入管
   ３６に接続された散気管２３の噴気孔２４の設けられた
   エアロゾル発生装置２１に対し、その密閉容器２２の上
   部の気体排出口２５より、導管２６をもって静電式ガン
   ２７に接続せしめ、かつ該ガンよりその下方を走るコン
   ベア３５又は保持具上の被塗物Ａ＿２との間に上側四方
   包囲型又は上側両側型のブース３２を設け、更に該ブー
   ス内部には単数又は複数の静電気荷電用コロナピン２９
   、３９が下方に向けて設けられることを特徴とする固体
   超微粒子の塗布装置。 １０、導管６又は２６、及び又は静電式ガン７又は２７
   に加熱器１７又は３７及び又は１７Ａ又は３８の設けら
   れた特許請求の範囲第６項及び第９項の固体超微粒子の
   塗布装置。