JPH0785784B2

JPH0785784B2 - 液体超微粒子の塗布方法とその装置

Info

Publication number: JPH0785784B2
Application number: JP61238741A
Authority: JP
Inventors: 隆渡辺
Original assignee: ノードソン株式会社
Priority date: 1986-10-07
Filing date: 1986-10-07
Publication date: 1995-09-20
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: JPS6393366A

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、液体をエアスプレイ又は
エアレススプレイ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50
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。しかるに最近時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イ方式によって
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
プレイ方式により、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、従来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、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イ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問題の解決に取組ん
だ。

種々新しい方式を模索しているうち、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、簡単に説明す
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Ｌが補給される。次に比較的低い圧力にて
加圧された加圧空気CA₃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B₃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B₃′となるが（第６図）、同
時に膨脹して破裂する（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、これらを塗布作業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、一時管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、
超極薄の塗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、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
は凝集せず、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
段を講ずることが必要である。

次の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
状態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
には自動温調に連なる加熱器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、該口
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、又は該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、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、その静電式ガン17のノズル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、散気管13内に導入され、その噴気孔14より上
記溶融液体Ｌ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脹し、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_S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A_S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
同管の保温及び又は自動温調機能付きのラジエタ式加熱
器27によって、適温が保たれ、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30付
きの静電式ガン17内を通ってノズル18より大気中に吹出
される（A_S）。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Ａ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21
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、電気加熱を使わな
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３項の液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。本エアロゾル発
生装置31の容器32は上部開放型とする。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36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A₁、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。

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CA₁も加熱
ラジエタ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脹し、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A_S1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、その電気力線E₁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A₁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４項の液体超微粒子の塗布装につ
いて説明する。第３図を参照されたい。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。本装置も常温液体と熱可塑性樹脂との兼
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。

本装置によれば、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59,69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A₂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、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図は特許請求の範囲
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、13,33,53,73……散気管、14,34,54,74……噴気
孔、15,55,75……気体排出口、16,56,76……排気管、1
7,57……静電式ガン、19,39,59,69……コロナピン、21,
45,61……加熱器、22,23,24,37,42,62,63,64……断熱
材、25,45,65……加圧気体導入管、26,27,30,46,66,70,
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_S,
A_S1,A_S2……エアロゾル、B,B₁,B₂,B₃……気泡、CA,CA₁,
CA₂CA₃……加圧気体、E,E₁,E₂……電気力線、L,L₁,L₂,L
₃……液体、Pl₃……液体超微粒子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体又は加熱溶融した液状熱可塑性樹脂
（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、分散された液体又は加熱溶融した液
状熱可塑性樹脂超微粒子（Pl）を分散質とするエアロゾ
ル（As）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
ある上記液体又は加熱溶融した液状熱可塑性樹脂超微粒
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。
【請求項２】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）の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、導
管（16）をもって静電式ガン（17）に接続され、更に前
記密閉容器（12）の底部には自動温度調節式の加熱器
（21）が設けられ、前記加圧気体導入管（25）には気体
加熱用のラジエタ（26）がもうけられ、前記導管（16）
にはラジエタ式加熱器（27）が設けられていることを特
徴とする、液体超微粒子の塗布装置。
【請求項３】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）の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
に該コロナピンの上方、かつ上記側壁板の上方には被塗
物保持具（38）が設けられ、更に前記容器（32）の底部
には自動温度調節式の加熱器（45）が設けられ、前記加
圧気体導入管（45）には気体加熱用のラジエタ（46）が
設けられていることを特徴とする、液体超微粒子の塗布
装置。
【請求項４】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（57）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（A₂）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、更に前記密閉容器（12）の底部に
は自動温度調節式の加熱器（61）が設けられ、前記加圧
気体導入管（65）には気体加熱用のラジエタ（66）がも
うけられ、前記導管（56）にはラジエタ式加熱器（70）
が設けられていることを特徴とする、液体超微粒子の塗
布装置。