JP5054884B2 - ノズル、及びフィルム状の流体を被塗物に塗布するための方法 - Google Patents
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また、広い面積を有する被塗物をフィルムコーティングする場合には、フィルム状部分の幅が小さいために、多数のガンを必要とすることがある。
また、本発明は、流体をワイドパターンでスプレイする方法を提供することを目的とする。
すなわち、流体を被塗物に塗布するためのノズルにおいて、ノズルの内部に形成されたほぼ半球形状の室と、ほぼ半球形状の室のほぼ中心部まで深く切り開かれた溝穴とを設け、溝穴が流体の吐出開孔を形成するようにした。
また、流体を被塗物に塗布するためのノズルにおいて、ほぼ半球形状の頂部と、該頂部の経線に沿って該頂部のほぼ全体にわたって形成された溝穴とを設け、該溝穴が流体の吐出開孔を形成するようにした。
該頂部の内部にほぼ半球形状の室を設け、該溝穴は、該ほぼ半球形状の室のほぼ中心部まで深く切り開かれているとよい。
溝穴の切り口は、二つのほぼ平行な平面に沿って切り開かれているとよい。
また、フィルム状の流体を被塗物に塗布するための方法において、ノズルの内部に形成されたほぼ半球形状の室と、ほぼ半球形状の室のほぼ中心部まで深く切り開かれた溝穴とからなり、溝穴が流体の吐出開孔を形成しているノズルから、流体を吐出する工程と、ノズルから吐出された流体のフィルム状部分を被塗物に塗布する工程とを設けた。
さらにまた、フィルム状の流体を被塗物に塗布するための方法において、ほぼ半球形状の頂部と、該頂部の経線に沿って該頂部のほぼ全体にわたって形成された溝穴とからなり、該溝穴が流体の吐出開孔を形成しているノズルから、流体を吐出する工程と、ノズルから吐出された流体のフィルム状部分を被塗物に塗布する工程とを設けた。
(1)より広い平坦なパターンのフィルム状部分Fを得られるので、必要塗布部(幅)に対して、例えば、図2に示すように、テイル(フィルム状部分Fの両縁)の数を減らすことができ、且つ、ガンの数を減らすことができる。図2は、本発明のノズル10が取り付けられているガンGと、従来のノズル1が取り付けられているガンG0とにより、同じ塗布幅にフィルム状に流体を塗布する場合におけるガンG、G0の数及びテイルT、T0の数の差を説明するための図である。図2に示す例においては、ガンGに装着された本発明のノズル10により形成されるフィルム状部分Fの幅Wは、ガンG0に装着された従来のノズル1により形成されるフィルム状部分F0の幅W0の約6倍である。一般に、フィルム状部分F、F0の両縁には、液滴集合部としてのテイルT、T0が生ずる。テイルT、T0には液滴が集合しているため、両縁以外のフィルム状部分F、F0に比べて、テイルT、T0の部分の膜厚が大きくなる傾向がある。本発明のノズル10により形成されるフィルム状部分Fの幅Wと同じ塗布幅を従来のノズル1で得ようとすると、6つのガンG0を設ける必要がある。ガンG0の1本あたりにテイルT0が2本生じるため、テイルT0の数は、6×2=12本となる。さらに、隣り合うガンG0のテイルT0同士が重なり合うため、ラップLAPの部分の膜厚は、さらに大きくなる。このため、塗膜の厚さにむらを生じる。これに対して、本発明のノズル10を使用すれば、一つのノズル10により塗布幅Wを得ることができる。したがって、テイルTの数は2本のみであるから、塗膜の厚さのむらを小さくすることができる。さらに、テイル(液滴集合部)が減少するので、塗布材料の削減を達成することができ、また、塗膜の厚い部分が減少することにより乾燥時間を短縮することができるという利点がある。さらにまた、塗膜の厚さにむらがなくなるので、塗膜の外観を向上することができる。
(2)本発明のノズル10によれば、より長い平坦なパターンのフィルム状部分Fを得られるので、ガンGと自動車ボディーなどの被塗物との間の距離Lを従来のノズル1の距離L0より長くすることができる。それによって、ガンGが被塗物に衝突して被塗物に損傷を与えるおそれを削減することができる。
(3)本発明のノズル10によれば、フィルム状部分Fは、従来のノズル1によるフィルム状部分F0に比べて、よりソフトに被覆すべき表面上に到達する。したがって、フィルム状部分Fが被塗物に接触するときの衝撃が従来のものに比べて小さいので、塗膜に気泡を巻き込みにくい。このため、塗膜は、保護膜としての作用が低下しない。
(4)本発明のノズルによれば、より広いパターンのフィルム状部分を形成することができるとともに、霧化領域の発生及び噴霧や粒子の飛散を防ぐことができる。
特に、本発明は、従来の塗布方法に比べて幅広で長く且つテイルフラットパターンの数が少ない液体の塗布方法を提供できる。
図3は、本発明のノズル10の斜視図である。図4は、本発明のノズル10の正面図である。図5は、本発明のノズル10の側面図である。図6は、本発明のノズル10の平面図である。ノズル10は、ガンに取り付けられる基部12と、基部12から外方へ延在する円筒部14と、円筒部14の端部に形成されたほぼ半球形状の頂部16とからなる。頂部16には、ほぼ半球形状の中心部分まで深く切れ込んだ溝穴18が形成されている。溝穴18は、ほぼ半球形状の頂部16の表面と、頂部16の頂点を通る仮想平面とが交差する線、すなわち経線にそって、頂部16のほぼ全域にわたって形成されている。この溝穴18は、流体の吐出開孔20(オリフィス)を形成している。図3に示す実施例においては、溝穴18は、円筒部14にほぼ達するまで切り込まれていて、吐出開孔20が頂部16のほぼ全体にわたって形成されている。
切り口18aの幅dは、ほぼ半球形状の室(ドーム)22の半径rよりも小さい。本発明においては、r/dが、2.8から20の範囲内にあると好ましく、特に、6から15であるとよい。
例えば、ノズル10は、80mmの塗布距離で、ミストの飛散無く120mm以上のワイドパターンで流体あるいは塗装材料などの液体のスプレイが可能である。そして、被塗物の表面上に気泡を含みにくい。
好適な条件において、本発明のノズル10から吐出される液体のフィルム状部分Fの幅W及び長さLは、それぞれ200mm以上及び100mm以上である。
半球形状の室(ドーム)22内の半径r: 2mm〜6mm
切り口18aの幅(スリット幅)d: 例えば、0.3mm〜0.7mm
液体材料の粘度: 2000cps〜3700cps
ノズル吐出圧力: 0.1MPa〜1.0MPa
この適用範囲内において、幅Wが80mm〜330mm、長さLが50mm〜240mmのフィルム状部分Fを得ることができる。
半球形状の室(ドーム)22内の半径rが2mmよりも小さいと、フィルム状部分Fの幅の開きが悪くなり、幅Wが小さすぎて実用に供しない。半球形状の室(ドーム)22内の半径rが6mmを超えると、単純に寸法を大きくしただけの効果しか得られない。
次に、本発明のノズルを使用してマスキング材料を塗布した実験例を示す。
図9は、本発明のノズルを使用して、ほぼ半球形状の室(ドーム)22の半径rを4.5mm、ほぼ半球形状の頂部16の肉厚を1.5mm、切り口18aの幅(スリット幅)dを0.5mm、液体材料を粘度2000cpsのマスキング材料、及び液温を30℃としたときに、吐出圧力の変化に対するフィルム状部分Fの幅W及び長さLの変化の関係を示す図である。マスキング材料は、水溶性エマルジョンのものを使用した。
図9において、比較のために、従来のクロスカットノズルにおける最適条件におけるフィルム状部分の幅及び長さを記号×で示している。従来のクロスカットノズルにおいては、最適条件であっても、フィルム状部分の幅は16mm、長さは18mmである。これに対して、本発明のノズル10を使用した場合には、吐出圧力0.2MPaにおいてフィルム状部分Fの幅Wが240mm、長さLが225mmというきわめて良好なワイドパターンを得ることができた。
実験例1においては、吐出圧力が0.28MPa以上になると、長さLが115mmを超えた部分で液体の飛散が生じた。また、吐出圧力が0.14MPaよりも低くなるとフィルム状部分Fの幅W及び長さLが小さくなった。
図10は、本発明のノズルを使用して、ほぼ半球形状の室(ドーム)22の半径rを4.5mm、ほぼ半球形状の頂部16の肉厚を1.5mm、液体材料を粘度3700cpsのマスキング材料、及び液温を20℃としたときに、切り口18aの幅(スリット幅)dを0.3mm、0.5mm、0.7mmに変えて、吐出圧力の変化に対するフィルム状部分Fの幅W及び長さLの変化と液体材料の吐出量の変化の関係を示す図である。マスキング材料は、水溶性エマルジョンのものを使用した。
図10においても、比較のために、従来のクロスカットノズルにおける最適条件におけるフィルム状部分の幅及び長さを記号×で示している。
本発明のノズルを使用することにより、切り口18aの幅(スリット幅)dが0.3mmの場合には、吐出圧力0.5MPaにおいてフィルム状部分Fの幅Wが270mm、長さLが170mmという良好なワイドパターンを得ることができ、切り口18aの幅(スリット幅)dが0.5mmの場合には、吐出圧力0.8MPaにおいてフィルム状部分Fの幅Wが260mm、長さLが240mmという良好なワイドパターンを得ることができ、切り口18aの幅(スリット幅)dが0.7mmの場合には、吐出圧力0.6MPaにおいてフィルム状部分Fの幅Wが280mm、長さLが210mmという良好なワイドパターンを得ることができた。
切り口18aの幅(スリット幅)dが0.3mm、0.5mm、0.7mmの場合に、それぞれ吐出圧力が0.75MPa、1.0MPa、0.8MPaを超えると液体材料の飛散を生じ始めた。
また、いずれの場合においても、吐出圧力が0.4MPaよりも低くなるとフィルム状部分Fがほとんど広がらず幅Wが小さくなった。
本発明のノズル及び塗布方法をディスクブレーキ部材の塗装に使用する例を以下に示す。
図11は、ディスクブレーキ部材30の斜視図である。図12は、ディスクブレーキ部材30の縦断面図である。ディスクブレーキ部材30は、軸部31と、軸部31に設けられた環状のフランジ部32とからなる。フランジ部32の両面は、それぞれ二点鎖線で示す摩擦材(ブレーキパッド)33が押し付けられる面であり、ブレーキ(制動)作用が行われる面である。軸部31に、塗料を塗布するのであるが、摩擦材33が押し付けられるフランジ部32の両表面には、塗料が絶対に付着してはならない。
そこで、軸部31に塗料を塗布する前に、フランジ部32へ本発明のノズルを使用してマスキング材料を塗布する。
図13は、フランジ部32の表面にマスキング材料40が塗布されているディスクブレーキ部材30の縦断面図である。
図14は、ディスクブレーキ部材30のフランジ部32へマスキング材料40を塗布しているノズル10を示す斜視図である。固定されたガンGに取り付けられたノズル10からマスキング材料40をディスクブレーキ部材30を矢印Aで示す方向に回転させながらフランジ部(塗料が付着してはいけない部分)32に塗布する。ノズル10は、幅広のフィルム状部分Fを形成することができるので、唯一つのノズル10により、幅広のフランジ部32にマスキング材料40を塗布することができる。したがって、複数本のガンを使用する従来の方法に比べて、テイル数が減るので、余分なマスキング材料の消費を節約できるという効果がある。なお、このマスキング材料40の塗布において、ノズル10から吐出されるフィルム状部分Fからマスキング材料の飛散が防がれるため、隣接する軸部31へのマスキング材料の付着を防止することができる。
フランジ部32にマスキング材料40を塗布した後に、軸部(塗料を塗布すべき部分)31に他のエアノズル又はエアレスノズルなどを備えた一般の塗布装置を用いて塗料を塗布する。塗料の塗布の後に、マスキング材料40をはがす。
本発明のノズル10は、液体材料の周囲への飛散がほとんどないので、マスキング材料を使用しなくても塗料を塗布すべき部分のみに正確に塗料を塗布することができる。したがって、塗料が絶対に付着してはいけない部分を有するディスクブレーキ部材30についても、マスキング材料を使用せずに必要部分にのみ正確に塗料を塗布することができる。
図15は、ディスクブレーキ部材30の軸部31の端面31aに塗料50を塗布しているノズル10を示す斜視図である。図16は、ディスクブレーキ部材30の軸部31の側面31bに塗料50を塗布しているノズル10を示す斜視図である。固定されたガンGに取り付けられたノズル10から塗料50をディスクブレーキ部材30を矢印Aで示す方向に回転させながら軸部31の端面31a及び側面31b(塗料を塗布すべき部分)に塗布する。
本発明のノズル10によれば、液体材料の周囲への飛散がほとんどないので、塗料が絶対に付着してはいけない部分にマスキングをしなくても、塗料を塗布すべき部分のみに正確に塗料を塗布することができる。
18 溝穴
18a 切り口
20 吐出開孔
22 ほぼ半球形状の室
Claims (3)
- 流体を被塗物に塗布するためのノズルであって、
半球形状の頂部と、
前記半球形状の頂部の内部に形成された半球形状の室と、
前記半球形状の頂部の経線に沿って前記半球形状の頂部の全体にわたって形成され、前記半球形状の室の中心部まで深く切り開かれた溝穴とからなり、
前記溝穴が流体の吐出開孔を形成しており、
前記半球形状の頂部の肉厚は、全体にわたって、前記半球形状の室の半径よりも小さいことを特徴とするノズル。 - 前記溝穴の切り口は、二つの平行な平面に沿って切り開かれていることを特徴とする請求項1に記載のノズル。
- フィルム状の流体を被塗物に塗布するための方法であって、
半球形状の頂部と、該半球形状の頂部の内部に形成された半球形状の室と、該半球形状の頂部の経線に沿って該半球形状の頂部の全体にわたって形成され、該半球形状の室の中心部まで深く切り開かれた溝穴とからなり、該溝穴が流体の吐出開孔を形成しており、前記半球形状の頂部の肉厚は、全体にわたって、前記半球形状の室の半径よりも小さいノズルから、流体を吐出する工程と、
該ノズルから吐出された流体のフィルム状部分を被塗物に塗布する工程とからなることを特徴とする方法。
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