JPS6393366A - 液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〕 本発明は液体超微粒子の塗布方法とその装置に係る。

〔従来の技術〕

元来、液体の塗布というのは、液体をエアスプレィ又は
エアレススプレィによってミスト化し、それを被塗物面
上に塗布していた。しかしそのミストの粒径は一般に５
σミクロン前後で、特に小さいものでも１０ミクロン前
後が限度であった。しかるに最近特にハイテク産業の急
成長により、１ミクロン以下即ちサブミクロン台の塗布
の需要が高まってきた。しかし上述の如く。

従来の塗布技術においては、その需要には応えられなか
ったのが実情である。

〔解決しようとする問題点〕

上述の従来の塗布技術即ち各種のスプレィ方式によって
は。

極薄塗布は数ミクロンが限度であって、サブミクロン台
の超極薄膜の塗布は不可能であった。

本発明の動機は、極薄膜塗布の限界である数ミクロン台
の壁を破り、サブミクロン台の超極薄膜塗布の技術を確
立することにあった。

〔問題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため、当発明者は、従来の各種ス
プレィ方式により、噴出気体又は噴出液体の圧力及び温
度の調整。

気液の割合、液体の配合及び粘度の調整、液体の材質の
選定等など、あらゆる手段を尽して実験してきたが、遂
に満足すべき結果は得られなかった。

そこで１本発明者は、上記問題を解決するためには、上
記の如き従来のスプレィ方式に頼ることは困難であると
判断し、全く別な視野に立って本間厘の解決に取組んだ
。

種々新しい方式を摸索しているうち、米国の文献にエア
ロゾル発生装置というものを見出した。同装置は特に液
体の超微粒子より成るエアロゾルの生成に用いられるも
のである。

上記エアロゾル発生装置の構造について、Ｎ単に説明す
る。

第４図を参照されたい、密閉容器７２の内側底部には、
外部よりの加圧気体導入管に接続された散気管７３の噴
気孔７４が開口している。この開口部より若干上方のレ
ベルまで液体りが補給される１次に比較的低い圧力にて
加圧された加圧電気ＣＡ、を散気管７３内に導入して、
その噴気孔７４より液体中に噴出する。それは気泡Ｂ、
となり、上昇して上記液面に達する（第５図）、その気
泡は液面上に出ると薄膜の半球形状８３′　となるが（
第６図）、同時に膨張して破裂する（第７図）、その時
、上記薄膜は超微粒子Ｐｌ３となって外気中に飛散する
（第８図）、その超微粒子の粒径は、０．１〜０．２ミ
クロンといわれている。

当発明者は、上記のエアロゾル内の液体の超微粒子に着
目し、これらを塗布作デに応用することを試みた。しか
しエアロゾル中に浮遊している超微粒子は、なかなか沈
降せず、一時間経っても被塗物面上には付着即ち塗布さ
れなかった。よって上記エアロゾル内にコロナ放電を仕
掛けたところ、静電塗布と同じく。

忽ち塗布が行われ、超極薄の噴膜が得られたのである。

本発明の要旨は、液体の中に散気させ１発生する気泡の
破裂によって生ずる液体の超微粒子を含むエアロゾルを
得た後、これらを直ちに静電気的に塗布する方法である
。

上記の場合には、液体は常温液体であったが、これを加
熱溶融して得られた液状熱可塑性樹脂においても適用す
ることができる。即ち上記液状熱可塑性樹脂をエアロゾ
ル発生装置内に仕込み、加圧気体を散気管内に導入、そ
の噴出孔より溶融樹脂中に吹き込んで気泡を発生させ、
その気泡が液中上昇、液面上にて破裂するときに発生す
る樹脂の超微粒子を得、それらの気体中に分散したエア
ロゾルを得るのである。

上記エアロゾル内には、粒径のサブミクロン台の熱可塑
性樹脂の超微粒子が含まれている。そして分散密度は均
一で、かつ分散密度は比較的低く、またこれら超微粒子
は凝隻せず、殆んどが単離した状態であるため、これら
を沈降塗布すれば、極めて薄いかつ均一な塗布を行うこ
とができるのである。しかしこれらサブミクロン台の超
微粒子の自然沈降による塗着には多くの時間を要し、非
生産的であるため、前と同様これらを静電気式に塗布す
るものである。

なお、上述の方法による作用の円滑をはかるために熱可
塑性樹脂の溶融した状態を維持するために、同装置に加
熱及び保温の諸設備を設けることが必要となる。即ち容
器の外周及び導管。

ガン更に気体導入配管上には断熱手段は勿論、必要箇所
に対しては自動温調による加熱の手段を講することが必
要である。

次に上述の方法による装置の基本的構造について説明す
る。

第１図を参照されたい、なお同図は加熱溶融した液状熱
可塑性樹脂を対象とするものを示し、加熱器、保温材な
ど設けられているが、常温液体に対しては、これらは不
要であり、これらを取除いたものとして考えていただき
たい、さて、エアロゾル発生装置１１は密閉型とし、そ
の外周はすべて断熱材にて覆われ、かつその底部には自
動＠調に連なる電熱ヒータ２１が設けられる。

容器の内部に収められた散気管１３の外方は加圧気体導
入管２５に接続し、かつ該導入管の内部には気体加熱用
ラジエタ２６を、その外部には断熱材を設ける。上記散
気管１３の噴出孔１４は、上記容器内側の底部若干上方
にて開口せしめる。また該容器１２の上部には気体排出
口１５を設け、導口には導管１６を接続し、その導管の
端末には静電式ガン１７を接続する。該静電式ガン及び
上記導管１６の外周部には断熱材２３及び２４が、又は
導管の内部にはラジエタ式加熱器２７が設けられる。ま
た必要によって、液面検出用静電容量式センサ２９が設
けられる。

〔作　　用〕

本発明による装置の基本的構造の作用について説明する
。

先ず、取扱われる液体が常温液体である場合について説
明する。この場合は、前述の従来の技術の項において述
べたと同じようなステップを経て液体の超微粒子のエア
ロゾルが得られるが１本発明にては、そのようにして得
られたエアロゾルを、その発生装置１１より導管１６に
よって導き、その吹出口１８より大気中に吹出し、その
流れの中にコロナ放電を発生させ、それによって上記エ
アロゾル内の液体の超微粒子を静電気的に被塗物面上に
効果的に塗着せしめるものである。

次に上記常温液体に代わって常温固体即ち加熱溶融され
た液状の熱可塑性樹脂の場合について述べる。同じく第
１−図を参照されたい、密閉容器１２上部の材料投入口
２８より加熱溶融した液状熱可塑性樹脂が注入され、噴
出孔１４より若干上方のレベルまで入れられる。そして
該容器の底部に設けられた加熱器２１により所定の温度
に維持される。また外部より供給される加圧気体ＣＡも
所定の温度に加熱され１敗気管１３内に導入され、その
噴気孔１４より上記溶融液体りの中に噴出し、気泡とな
って液中を上昇、液面に達し、半球形状の薄い気泡膜を
形成する。液面上に露出した気泡は膨張し、破裂してそ
の薄い気泡膜は破片となって外気中に飛散する（以上前
述の第５図ないし第８図ご参照）、その破片は液体の超
微粒子となるがその粒径は極めて小さく。

サブミクロン台のものとなる。即ち、該容器１２内は、
熱可塑性樹脂による超微粒子の気体中に分散された、い
わゆるエアロゾルＡ、どなって充満される。と同時に断
熱容器の保温効果により、上記エアロゾルＡｓはその状
態を維持しつつ、後続のエアロゾルに押されて気体排出
口１５を通って導管１６内を移動し、また開管の保温及
び又は自動温調加熱器２３によって、適温が保たれ１発
生時のエアロゾルの状態を保ったまま断熱及び又は自動
温調された加熱器２４付きの静電式ガン２７内を通って
ノズル８より大気中に吹出される（Ａｓ）−と同時にコ
ロナピン１９と被塗物Ａとの間に発生するコロナ放電に
より、荷電された熱可塑性樹脂の超微粒子は電気力線Ｅ
にのって被塗物へ面上に向って静電的に付着する。同超
微粒子の粒径は、前述の如く、サブミクロン台であるか
ら、サブミクロンの厚さの超極薄塗膜が得られる。

なお、上記説明においては、加熱溶融した液状熱可塑性
樹脂の注入について述べたが、同容器内底部の加熱器２
１を熱可塑性樹脂溶融用とすれば、固形のものを投入す
ることもできる。また密閉容器内の液面検出用として静
電容量式センサ２９の用いられることが望ましい、理由
は可動部がないため溶融樹脂の固着の心配はなく、また
耐熱性の比較的高いことに因る。

上記熱可塑性樹脂用としての装置は、ｔｌｔ気加熱加熱
わなければ、そのまま常温液体用としても使用すること
ができることは前述した通りである。即ち上記装置は双
方兼用型ということができる。

次に特許請求の範囲第６項の固体超微粒子の塗布装置に
ついて述べる。第２図を参照されたい１本エアロゾル発
生装［３１の容器３２は上部開放型とする０本装置も上
述と同じく常温液体用と熱可塑性用との双方兼用型につ
いて述べる。容器の外周は全面断熱材４２が施工され、
その底部には自動温調に接続する加熱器４５が設けられ
る。散気管３３への気体導入管４５上には、その内部に
は気体加熱用ラジエタ４６が、またその外部には断熱材
が設けられる。上記散気管３３の噴気孔３４は、上記容
器３２内側の底部若干上方にて開口せしめる。そして該
容器上方は開口型とし。

該開口壁に沿って、ある所要高さの四方包囲の側壁板３
６を設け。

その外周を断熱材３７にて覆う、該四方側壁板の上方に
は被塗物Ａ４、保持具３８が設けられる。また必要によ
って液面検出用の静電容量式センサ４９が設けられる６ 次に同装置の作用について説明する。同じく第２図を参
照されたい、容器３２の上方より加熱溶融された液状の
熱可塑性樹脂が供給される。該液状樹脂は必要によって
は、該容器の底部の加熱器４５によって所要の温度まで
加熱され維持される。また供給される加圧気体ＣＡ、も
加熱ラジェタ４６等により所要温度に加熱され、散気管
３３を通って噴気孔３４より液中に噴出し、気泡となっ
て液中を上昇、液面に達し、半球形状の薄い気泡膜を形
成する。液面上に露出した気泡は膨張し、破裂して、そ
の薄い気泡膜は超微粒子となって外気中に飛散する。そ
の超微粒子の粒径は極めて小さく、サブミクロン台のも
のとなる。即ち該容器３２内は熱可塑性樹脂による超微
粒子の気体中に分散された、いわゆるエアロゾルとなっ
て充満される。と同時に、断熱容器の保温効果により、
上記エアロゾルＡｃｔは、その状態を維持しつつ、後続
して発生するエアロゾルに押されて上昇する。その途上
、コロナピン３９によりその上方の被塗物Ａ１に向けて
コロナ放電が発生し、その電気力！ＪＡ　Ｅ　、に沿い
、荷電された熱可塑性樹脂の超微粒子は、その被塗物Ａ
、に向かって突進し、その面上に付着する。同超微粒子
の粒径は、サブミクロン台であるので、それらより成る
塗膜の厚さもサブミクロン台の超極薄塗膜が得られるの
である。

次に特許請求の範囲第８項の固体超微粒子の塗布袋につ
いて説明する。第３図を参照されたい１本例は前述した
基本構造の装置の静電式ガンノズルに対し、より塗着効
果を上げるため、更に大きな静電気荷電用装置を付加し
たものである１本装置も常温液体と熱可性樹脂との兼用
型について述べる。上記静電式ガン５７と、その下方を
走る被塗物移動用コンベア６７との間に。

上側及び四方包囲型のブース６８（又は上側及び両側板
型）を設計、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６９の設けられたものである。

重装口によれば、ブース６８によって超微粒子の飛散は
完全に防止され、かつ複数のコロナピン５９．６１によ
るコロナ放電によって、より広範囲に静電気的に超微粒
子を被塗物Ａ８面上に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液体超微粒
子の塗布に当って９粒径１ミクロン以下の超微粒子を塗
布し、それによって厚さ１ミクロン以下の極薄膜を、高
い塗着効率をもって塗布することができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に基づく装置の基本構造の液体超
微粒子の塗布装置の側断面図　第２、特許請求の範囲第
６項の装置の側断面図　第３図は特許請求の範囲第８項
の装置の側断面図　第４図はエアロゾル発生装置の作用
説明図　第５図は気泡の液面に到達した説明図　第６図
は同上気泡の液面上に気泡膜の発生した状態説明図　第
７図は同上気泡の破裂した状態説明図　第８図は同上破
裂直後液体の超微粒子の飛散分散した状態説明図主要な
符号の説明 １１、３１．５１．７１・・・・・・エアロゾル発生装
置　　１２．３２．５２．７２・・・・・・容器　　１
３．３３．５３．７３・・・・・・散気管　　１４．３
４．５４．７４・・・・・・噴気孔　　１５．５５．７
５・・・・・・気体排出口　　＋６．５６．７６・・・
・・・排気管　　１７．５７・・・・・・静電式ガン　
　１９．３９．５９．６９・・・・・・コロナピン　　
２１．４６．６１・・・・・・加熱器　　２２．２３．
２４．３７．４２゜６２、６３．６４・・・・・・断熱
材　　２５．４５．６５・・・・・・加圧気体導入管２
６、２７．３０．４６．６６、７０．７１・・・・・・
加熱器　　２９．４９．７９・・・・・・静電容量式セ
ンサ　　３８・・・・・・被塗物保持具　　６７・・・
・・・コンベア　６８・・・・・・ブース　　Ａ　ＩＩ
　＃　Ａ　ｆｉｌｍ　ｇ　Ａ　Ｉｉｍ・・・・・・エア
ロゾル　　Ｂ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液体Ｌの中に加圧気体ＣＡを噴出発泡せしめ、その
   気泡Ｂが上昇、液面上にてその気泡膜が破裂し、液面上
   の気体中に飛散し、分散された液体超微粒子Ｐｌを分散
   質とするエアロゾルＡ＿Ｓを得、これらを導いてガンノ
   ズル１８より吹出し、同時にコロナ放電を発生せしめて
   その流れの中にある上記液体超微粒子Ｐｌを荷電し、そ
   れらを被塗物面上に塗着せしめることを特徴とする液体
   超微粒子の塗布方法。 ２、「液体」が「加熱溶融した液状熱可塑性樹脂」であ
   り、かつ「加圧気体」が「加圧加熱気体」であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項の液体超微粒子の塗布
   方法。 ３、特許請求の範囲第１項及び第２項記載の「液体超微
   粒子」が「１０ミクロン以下の液体超微粒子」であるも
   の。 ４、特許請求の範囲第１項記載の「エアロゾル」が「液
   体超微粒子の数が液体超微粒子の数が１０，０００箇／
   ｍｍ＾３以下のエアロゾル」であるもの。 ５、密閉容器１２の底部に、外部よりの加圧気体導入管
   ２５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、その密閉容器１２の上
   部の気体排出口１５より、排気管１６をもって静電式ガ
   ン１７に接続されることを特徴とする液体超微粒子の塗
   布装置。 ６、上部開放型の容器３２の底部に、外部よりの加圧気
   体導入管４５に接続された散気管３３の噴気孔３４が設
   けられたエアロゾル発生装置３１に対し、その容器３２
   の上部開放口上に、四方包囲型の側壁板３６が、また該
   側壁板の内側には単数又は複数の静電気荷電用コロナピ
   ン３９が上向きに設けられ、更に該ピンの上方、かつ上
   記側壁板の上方には被塗物保持具３８の設けられること
   を特徴とする液体超微粒子の塗布装置。 ７、四方包囲型の側壁板が容器の側壁板の延長されたも
   のである特許請求の範囲第６項の液体超微粒子の塗布装
   置。 ８、密閉容器５２の底部に、外部よりの加圧気体導入管
   ６５に接続された散気管５３の噴気孔５４の設けられた
   エアロゾル発生装置５１に対し、その密閉容器５２の上
   部の気体排出口５５より導管５６をもって静電式ガン５
   ７に接続せしめ、かつ該ガンより、その下方を走るコン
   ベア６７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６８が設けられ、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５９、６９が下方に向けて設けられることを特徴とす
   る液体超微粒子の塗布装置。 ９、密閉又は開放容器１２又は３２、５２の底部には、
   自動温度調節式加熱器２１又は４５、６１の設けられる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第５項及び第６項、第
   ８項の液体超微粒子の塗布装置。 １０、加圧気体導入管２５、４５、６５の外部又は内部
   に自動温度調節式加熱器２６、４６、６６及び又は導管
   １６、５６の外部又は内部に自動温度調節式加熱器２３
   、２７、６３、７０及び又は静電式ガン１７、５７の外
   部又は内部に自動温度調節式加熱器３０、７１の設けら
   れることを特徴とする特許請求の範囲第５項及び第６項
   、第８項の液体超微粒子の塗布装置。 １１、加圧気体導入管２５、４５、６５及び容器１２、
   ３２、５２、導管１６、５６、静電式ガン１７、５７の
   それぞれの外周を断熱材で被覆された特許請求の範囲第
   ５項及び第６項、第８項の液体超微粒子の塗布装置。 １２、容器１２、３２、５２の内部にレベル検出用静電
   容量式センサ２９、４９、７９の設けられることを特徴
   とする特許請求の範囲第５項及び第６項、第８項の液体
   超微粒子の塗布装置。