(57)【要約】【課題】電気絶縁体に対してコーティング材料の液滴群を安定して供給可能な、コーティングされた電気絶縁体の製造方法及び電気絶縁体のコーティング装置を提供する。【解決手段】コーティングされた電気絶縁体の製造方法は、電気絶縁体ＥＩの表面に水滴群又は水膜を形成する工程と、電気絶縁体ＥＩの表面に、帯電したコーティング材料の液滴群を供給する工程と、を備える。【選択図】図１
2018051466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁体の表面に水滴群又は水膜を形成する工程と、
前記電気絶縁体の表面に、帯電したコーティング材料の液滴群を供給する工程と、を備える、コーティングされた電気絶縁体の製造方法。
【請求項２】
前記電気絶縁体の表面に水滴群又は水膜を形成する工程は、表面温度Ａを有する前記電気絶縁体を、前記表面温度Ａ以上の露点Ｂを有する気体に曝すことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
Ｂ−Ａ≧２℃である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記水滴群又は水膜を形成してから、前記コーティング材料の液滴群を供給するまで、前記電気絶縁体が存在する空間中の気体の露点をＢ±１５℃以内に維持する、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記電気絶縁体は、食品、医薬品、半導体、セラミック、樹脂、及び、これらの組合せからなる群から選択されるいずれかである、請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記コーティング材料は、膜形成材料と、液体成分と、を含む、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
電気絶縁体の表面に水滴群又は水膜を形成する事前処理部と、
前記電気絶縁体の表面に、帯電したコーティング材料の液滴群を供給するコーティング材料噴霧部と、を備える、電気絶縁体のコーティング装置。
【請求項８】
前記事前処理部は、表面温度Ａを有する前記電気絶縁体を、前記表面温度Ａ以上の露点を有する気体に暴露する、請求項７に記載の電気絶縁体のコーティング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コーティングされた電気絶縁体の製造方法及び電気絶縁体のコーティング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、正又は負の電位に帯電したコーティング材料の液滴群を形成し、これらを負又は正の電位を有する電極に向かって移動させる噴霧方法が知られている。これによれば、電極上に配置した対象物にコーティング材料を効率よく被覆することができる。特に、コーティング材料の無駄を抑制しつつ、薄いコーティング層の形成が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−０５８６２８号公報
【特許文献２】特開２００４−１３６６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、コーティングの対象物が電気絶縁体である場合、コーティング材料の液滴群を対象物に安定して供給できず、コーティングが困難な場合があった。これは、コーティング材料の液滴群の供給により対象物が液滴群と同電位に帯電し、その後に供給される液滴群との間で静電反発力が生じることが一因である。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので有り、電気絶縁体に対してコーティング材料の液滴群を安定して供給可能な、コーティングされた電気絶縁体の製造方法及び電気絶縁体のコーティング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは鋭意検討の結果、電気絶縁体の表面に予め水滴群又は水膜を形成しておくと、電気絶縁体であってもコーティング材料の液滴群を安定して供給可能であることを見いだした。この理由の１つとして、水滴群又は水膜によって電気絶縁体の表面の導電性が向上し、帯電が抑制されることが考えられる。
【０００７】
本発明に係るコーティングされた電気絶縁体の製造方法は、電気絶縁体の表面に水滴群又は水膜を形成する工程と、
前記電気絶縁体の表面に、帯電したコーティング材料の液滴群を供給する工程と、を備える。
【０００８】
本発明によれば、コーティング材料の液滴群を十分に電気絶縁体に供給することが出来る。
【０００９】
ここで、前記電気絶縁体の表面に水滴群又は水膜を形成する工程は、表面温度Ａを有する前記電気絶縁体を、前記表面温度Ａ以上の露点Ｂを有する気体に曝すことを含むことができる。
【００１０】
これによれば、電気絶縁体の表面に気体中の水分が凝縮する。水の凝縮量は表面温度Ａと露点との温度差に基づいて容易に制御できるので好ましい。また、水分を均一に表面に供給できる。
【００１１】
また、Ｂ−Ａ≧２℃であってもよい。
【００１２】
また、前記水滴群又は水膜を形成してから、前記コーティング材料の液滴群を供給するまで、前記電気絶縁体が存在する空間中の気体の露点をＢ±１５℃以内に維持することができる。これによれば、水分量の制御性に優れる。
【００１３】
また、前記電気絶縁体は、食品、医薬品、半導体、セラミック、樹脂、及び、これらの組合せからなる群から選択されるいずれかであることができる。
【００１４】
また、前記コーティング材料は、膜形成材料と、液体成分と、を含むことができる。
【００１５】
本発明に係る電気絶縁体のコーティング装置は、電気絶縁体の表面に水滴群又は水膜を形成する事前処理部と、
前記電気絶縁体の表面に、帯電したコーティング材料の液滴群を供給するコーティング材料噴霧部と、を備える。
【００１６】
ここで、前記事前処理部は、表面温度Ａを有する前記電気絶縁体を、前記表面温度Ａ以上の露点を有する気体に暴露することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、電気絶縁体に対してコーティング材料の液滴群を安定して供給可能な、コーティングされた電気絶縁体の製造方法及び電気絶縁体のコーティング装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】電気絶縁体のコーティング装置１０００の模式図である。
【図２】静電噴霧器１００の１例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、電気絶縁体のコーティング装置１０００の模式図である。
【００２１】
このコーティング装置１０００は、主として、ベルトコンベア２００、冷却部３００、結露部（事前処理部）４００、コーティング材料噴霧部５００、乾燥部６００を備える。
【００２２】
ベルトコンベア２００は、ベルト２００ａを有する移動手段であり、このベルト２００ａ上に載置した電気絶縁体ＥＩを、冷却部３００、結露部４００、コーティング材料噴霧部５００、乾燥部６００の順に移動させる。
【００２３】
冷却部３００は、チャンバー３１０、及び、チャンバー３１０内の気体（たとえば空気）の温度を低温にする冷却機構３２０を有し、冷却部３００内の電気絶縁体ＥＩの表面温度を表面温度Ａに冷却する。表面温度Ａは、たとえば、−２０〜２０℃とすることが出来る。赤外線放射温度計等の温度センサにより電気絶縁体ＥＩの表面温度Ａを測定し、冷却機構３２０による冷却の度合いを制御することができる。
【００２４】
結露部４００は、チャンバー４１０、及び、チャンバー４１０内の気体（たとえば空気）の露点を調整する露点調節部４２０を備える。露点調節部４２０は、チャンバー４１０内の気体の露点Ｂが、上記の表面温度Ａ以上となるように制御する。具体的には、０≦Ｂ−Ａ＜２℃、Ｂ−Ａ≧２℃、Ｂ−Ａ≧３℃、Ｂ−Ａ≧４℃、Ｂ−Ａ≧５℃、Ｂ−Ａ≧６℃、Ｂ−Ａ≧７℃、Ｂ−Ａ≧８℃、Ｂ−Ａ≧９℃、Ｂ−Ａ≧１０℃、Ｂ−Ａ≧１１℃となるように露点Ｂを制御することができる。電気絶縁体ＥＩの表面に付着する水の量を適量とする観点から、Ｂ−Ａ≦２０℃とすることができる。露点調節部４２０は、公知の方法、たとえば、露点計又は温湿度計、及び、加湿除湿機構の組合せでチャンバー４１０内の湿度を制御することにより、気体の露点を制御できる。
【００２５】
電気絶縁体ＥＩの結露部４００における滞留時間は、５〜６００秒とすることができる。
【００２６】
上記露点Ｂを満たす範囲内で、たとえば、チャンバー４１０内の温度は１５〜４０℃とすることができる。
【００２７】
コーティング材料噴霧部５００は、チャンバー５１０及び静電噴霧器１００を備える。静電噴霧器１００は、ベルト２００ａ上の電気絶縁体ＥＩに対して、帯電したコーティング材料の液滴群を供給する。液滴群の径は、たとえば、０．５〜１００μｍとすることができる。
【００２８】
コーティング材料は液状であれば特に限定はない。たとえば、コーティング材料は、膜形成材料と、膜形成材料を溶解又は分散する液体成分を含むことができる。前記膜形成材料が融解して液状となってそのまま噴霧できる場合は、液体成分を必要としない。
【００２９】
膜形成材料とは、コーティング材料から液体成分を蒸発させた後に、蒸発せずに残存して膜を形成する成分である。膜形成材料の例は、樹脂、及び／又は、無機粒子、多糖類である。
【００３０】
樹脂の例は、セラック、ミツロウ等の天然樹脂である。
【００３１】
樹脂の他の例は、エポキシ樹脂（例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂）、ポリヒドロキシスチレン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂などの、合成樹脂である。
【００３２】
樹脂は、熱可塑性でも硬化性でも良い。硬化性樹脂は、モノマー及び／又はプレポリマーと、硬化剤とを含むことが出来る。硬化剤は、モノマー、プレポリマー、及び、静電塗布後の硬化条件（光硬化、熱硬化、反応硬化等）等により、任意好適に選択できる。硬化性樹脂は、また、重合性モノマー及び／又は重合性プレポリマーを含むことが出来る。
【００３３】
樹脂は、ナフトキノンジアジドなどの感光剤を含むことができ、その場合、樹脂は、感光性レジストになることができる。
【００３４】
また、樹脂は、界面活性剤、レベリング材等の種々の添加剤を含むことができる。
【００３５】
上述のような樹脂は、具体的には、光沢剤、感光性レジスト、接着剤、コーティング剤等であることができる。
【００３６】
無機粒子の例は、金属粒子、酸化物粒子である。金属粒子の例は、銀粒子、金粒子、銅粒子などである。酸化物粒子の例は、チタニア、シリカ、アルミナなどのセラミクス粒子、ガラス粒子などである。
【００３７】
金属粒子や酸化物粒子の粒径の例は、０．００１〜１００μｍである。
【００３８】
液体成分は、上記膜形成成分を溶解又は分散させることができる。液体成分の例は、γブチロラクトン、乳酸エチル、アセトン、ジグライム、シクロペンタノン、エタノール等のアルコール、及び、水である。液体成分は、これらの化合物の混合物であることができる。
【００３９】
液体成分は、２０〜３０℃において液体であるものが好ましい。また、液体成分の沸点は７０℃以上であることができ、また、２６０℃未満であることもできる。沸点が７０℃以上だと対象物上に液膜を形成しやすい。また、沸点が２６０℃未満であると乾燥時間を短くできて生産性を高めやすい。
【００４０】
コーティング材料は、添加物を含むことができる。添加物の例は、界面活性剤、レベリング剤等である。添加物の濃度は、１０質量％以下とすることができる。
【００４１】
コーティング材料の調製方法は特に限定されず、例えば、上述の膜形成成分と液体成分とを混合すればよい。
【００４２】
静電噴霧器１００の一例を図２に示す。この静電噴霧器１００は、ノズル１、対向電極２０、電源３０、及び、コーティング材料供給部４０を備える。
【００４３】
ノズル１は電源３０と接続され、ノズル１はコーティング材料供給部４０より送られてくるコーティング材料を帯電する筒状電極として機能する。ノズル１は上端で継ぎ手４を用いてコーティング材料供給部４０からのラインＬ１０と接続されている。
【００４４】
ノズル１は、少なくとも内面の一部が例えばステンレス等の導電性材料から形成されている。ノズル１の内面の全てが導電性の壁で形成されていることができ、ノズル１全体が導電性材料から形成されることもできる。ノズル１の内径は特に限定されないが、例えば、１０〜１０００μｍとすることができる。
【００４５】
対向電極２０は、ベルト２００ａを間に挟んで、ノズル１の軸線の延長線上に配置されており、ノズル１から離間されている。対向電極２０は接地されていることが好ましい。ノズル１と電気絶縁体ＥＩとの距離も特に限定されないが、例えば、１０〜６０ｍｍ程度とすることができる。
【００４６】
電源３０は、ノズル１と対向電極２０との間に電圧を印加する。通常、電圧は、直流であり、パルス状に供給することもできる。電圧は特に限定されないが、本実施形態では、５〜２０ｋＶとすることができる。電圧は、対向電極２０に対して、ノズル１側がプラスと成るように印加することが好ましい。
【００４７】
コーティング材料供給部４０は、ラインＬ１０を介してノズル１に対してコーティング材料を供給する。コーティング材料供給部４０は、コーティング材料を貯留する槽４１と、槽４１からラインＬ１０を介してノズル１にコーティング材料を供給するポンプ４２とを備える。本実施形態では、ポンプ４２が密閉状態にある槽４１に空気を供給することにより、ラインＬ１０を介してコーティング材料がノズル１に供給される。
【００４８】
このような静電噴霧器１００において、コーティング材料供給部４０からノズル１にコーティング材料を供給すると、コーティング材料がノズル１内で帯電され、さらに、ノズル１の先端から吐出された帯電したコーティング材料は分裂して液滴群ＬＤを形成する。帯電した液滴群ＬＤは、逆の電位を有する対向電極２０に向かって飛翔する。したがって、ベルト２００ａ上に載置された電気絶縁体ＥＩに帯電された液滴群ＬＤが供給され、電気絶縁体ＥＩの表面がコーティング材料で覆われる。被覆の態様としては、電気絶縁体ＥＩ上にコーティング材料の膜が形成される場合もあるし、コーティング量を少なくする場合には、電気絶縁体ＥＩの表面にコーティング材料の液滴群が形成される場合もある。
【００４９】
膜の厚みはたとえば、０．１〜５００μｍとすることができる。コーティング材料を複数回噴霧することにより、膜をより厚くすることができる。
【００５０】
電気絶縁体ＥＩに結露した水量の維持の観点から、コーティング材料噴霧部５００内の露点は、結露部４００の露点Ｂに対して±１５℃以内、±１０℃以内、±５℃以内、±４℃以内、±３℃以内、±２℃以内、±１℃以内とすることができる。
【００５１】
乾燥部６００は、チャンバー６１０及び乾燥器６２０を有し、電気絶縁体ＥＩに供給されたコーティング材料を乾燥させる。乾燥とは、電気絶縁体ＥＩ上のコーティング材料から液体成分を除去することである。乾燥器６２０の乾燥方法の例は、熱風供給、赤外線加熱、マイクロウエーブ加熱、除湿空気の供給である。
【００５２】
続いて、本実施形態のコーティング装置１０００を用いたコーティングされた電気絶縁体ＥＩの製造方法について説明する。
【００５３】
まず、電気絶縁体ＥＩを用意する。電気絶縁体ＥＩの第１の例は、食品、医薬品である。
【００５４】
食品の例は、チョコレート、油系クリーム、バター、及び前記食品のいずれか一つ以上でコーティングされた食品である。医薬品の例は、軟膏、座薬である。
【００５５】
電気絶縁体の他の例は、半導体、ガラス、セラミック、樹脂、蝋である。これらは、電子部品、光学部品等に利用されることができる。
【００５６】
電気絶縁体ＥＩの大きさに限定は無い。また、電気絶縁体ＥＩの形状にも特に限定は無く、棒状、板状等あらゆる形状に適用できる。
【００５７】
次に、電気絶縁体ＥＩをベルトコンベア２００のベルト２００ａ上に載せ、冷却部３００に移動して電気絶縁体ＥＩの表面を表面温度Ａに冷却する。
【００５８】
次に、表面温度Ａに冷却した電気絶縁体ＥＩを結露部４００に移動して、表面温度Ａの電気絶縁体ＥＩを、この表面温度Ａ以上の露点Ｂを有する気体に暴露して電気絶縁体ＥＩ上に水を結露させる。これにより、電気絶縁体ＥＩの表面に、水滴群、又は、水の膜が形成される。水の量は、電気絶縁体ＥＩの表面単位面積当たりの重量において、０．１〜６.０ｍｇ／ｃｍ２とすることができる。
【００５９】
次に、結露が生じた電気絶縁体ＥＩをコーティング材料噴霧部５００に移動して、電気絶縁体ＥＩに対して、帯電したコーティング材料の液滴群ＬＤを供給する。これにより、電気絶縁体ＥＩの表面に、コーティング材料の液滴群又は液膜が形成される。
【００６０】
最後に、電気絶縁体ＥＩを乾燥部６００に移動して、コーティング材料から液体成分を除去して固体の膜を形成し、電気絶縁体ＥＩのコーティング工程が完了する。
【００６１】
本実施形態によれば、帯電したコーティング材料の液滴群ＬＤの噴霧の前に、電気絶縁体ＥＩに対して水滴群又は水膜が形成されるので、電気絶縁体ＥＩの表面の導電性が高くなる。したがって、帯電したコーティング材料の液滴群ＬＤを供給しても電荷が溜まりにくくなり、コーティング材料の液滴群ＬＤを電気絶縁体に安定して供給できる。したがって、電気絶縁体であっても、帯電したコーティング材料の液滴群の供給によるコーティングが可能となる。そして、このような方法であると、ムラの無い均一な被覆が可能であり、コーティング材料の無駄も少ない。
【００６２】
さらに、本実施形態によれば、結露により、電気絶縁体ＥＩの表面に水滴群又は水膜を形成しているので、電気絶縁体ＥＩの表面に水滴群や水膜を均一に塗布できるうえに、水の供給量の調節も容易である。従って、コーティングのムラも起こりにくい。
【００６３】
また、結露により生じるのは水であるので、食品、医薬品等への適用も容易である。
【００６４】
また、結露部４００及びコーティング材料噴霧部の露点が制御されているので、水滴群又は水膜の付着量の制御も容易である。
【００６５】
また、電気絶縁体ＥＩがチョコレート又はチョコレートでコーティングされた食品である場合は、その製造（固化工程）や保存の過程において電気絶縁体ＥＩ自身が通常冷却されている。したがって、冷却されたチョコレートに対して結露工程を施せばよいので、工程の簡略化も可能となる。
【００６６】
本発明は上記実施形態に限定されず様々な変形態様が可能である。
【００６７】
例えば、冷却部３００、結露部４００、コーティング材料噴霧部５００、及び乾燥部６００の形態は上記の形態でなくてもよい。
【００６８】
たとえば、コーティング材料噴霧部５００の静電噴霧器１００において、非導電性のノズルを使用し、ノズル内に電極を挿入した形態でも良いし、スプレーノズルの外に電極を配置して液滴群を帯電させてもよい。いずれにしても、電気絶縁体に対して帯電した液滴群を供給できれば良い。
【００６９】
また、コーティング材料噴霧部５００のコーティング材料供給部４０において、供給機構も特に上記の形態に限定されず、種々の機構を利用できる。
【００７０】
また、環境条件によっては、各チャンバーが無くても実施は可能である。たとえば、冷却部３００において、周囲の大気の露点Ｂ以下の温度に電気絶縁体ＥＩの表面温度を冷却しておけば、周囲の大気に電気絶縁体ＥＩを曝すだけで結露が可能となり、結露部４００での露点調整も不要である。また、コーティング材料噴霧部５００内の露点を積極的に調整しなくても実施は可能である。
【００７１】
また、結露部４００とコーティング材料噴霧部５００とが１つのチャンバー内に設けられていることもできる。
【００７２】
また、各部間の電気絶縁体ＥＩの移動において、ベルトコンベア以外の手段を用いても良いし、手作業で行ってもよい。
【００７３】
さらに、上記実施形態では、冷却部３００で冷却した電気絶縁体ＥＩを、結露部４００で結露させることにより電気絶縁体ＥＩに水滴群又は水膜を形成しているが、これに代えて、電気絶縁体ＥＩへの水の噴霧、電気絶縁体ＥＩの水中への浸漬、電気絶縁体ＥＩへの水の刷毛塗り等によって電気絶縁体ＥＩに水滴群又は水膜を付与しても実施は可能である。
【００７４】
また、上記実施形態では結露部４００、及び、コーティング材料噴霧部５００の雰囲気が大気であるが、水蒸気を含むガスであれば特に限定されず、たとえば、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気などで有ることも出来る。もちろん、冷却部３００、乾燥部６００の雰囲気は特に限定されない。
【００７５】
また、自然乾燥により乾燥が可能である場合には、乾燥部６００も不要である。
【実施例】
【００７６】
（実施例１）
３８ｍｍ×２０ｍｍ×７ｍｍの板状のホワイトチョコレートを用意した。コーティング材料として、セラックのエタノール溶液を用意した。
【００７７】
ホワイトチョコレートの表面温度を恒温器内で１４℃にした。次に、ホワイトチョコレートを露点１７℃（気温２２℃、湿度７５％）の空気中に６０秒間暴露した。その後、ホワイトチョコレートの上面に、ナガセテクノエンジニアリング製の静電噴霧装置でセラックのエタノール溶液の帯電液滴群を供給した。噴霧装置内の空気の温度及び露点は暴露空気と同一とした。ノズル径は５００μｍ、送液圧は４．８ｋＰａ、電圧は９．１ｋＶとした。塗布時のコンベア速度は２０ｍｍ／ｓとした。
【００７８】
（実施例２）
恒温器内でチョコレートの表面温度を６℃とする以外は、実施例１と同様とした。
【００７９】
（比較例１）
恒温器内でチョコレートの表面温度を２１℃とする以外は、実施例１と同様とした。
【００８０】
（比較例２）
恒温器内でチョコレートの表面温度を２１℃とし、暴露空気の露点を９℃（気温２１℃、湿度４６％）とする以外は、実施例１と同様とした。
【００８１】
（比較例３）
恒温器内でチョコレートの表面温度を１３℃とし、暴露空気の露点を１０℃（気温２１℃、湿度４８％）とする以外は、実施例１と同様とした。
【００８２】
（評価）
チョコレートの重量変化に基づいて、チョコレート表面（上面）の単位面積当たりのセラック塗布量を算出した。条件及び結果を表１に示す。
【表１】
2018051466.tif 000003
【００８３】
（大気露点Ｂ−チョコレートの表面温度Ａ）が正となり、表面に結露が生じる実施例１、２では、十分な量のセラックを塗布できたが、Ｂ−Ａが負となり結露が生じない比較例では十分にセラックの塗布が出来なかった。
【００８４】
また、目視したところ、実施例１、２では、セラックのムラも見いだされなかった。
【符号の説明】
【００８５】
ＥＩ…電気絶縁体、ＬＤ…コーティング材料の液滴群、１００…静電噴霧器、４００…結露部（事前処理部）、５００…コーティング材料噴霧部、１０００…電気絶縁体のコーティング装置。
【図１】
2018051466.tif 000004
【図２】
2018051466.tif 000005