JP6374594B1 - 塗装方法及びコーティング組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る塗装方法は、塗料及び二酸化炭素を混合してコーティング組成物を得る工程と、前記コーティング組成物を対象物に噴霧する工程と、を備える。前記塗料は、溶剤を含まないか、又は、前記塗料全量に対して1質量%未満の溶剤を含む。前記塗料及び前記二酸化炭素は、二酸化炭素の密度が0.7kg/L以上となる温度及び圧力において混合され、混合される前記二酸化炭素の量は、前記塗料100質量部に対して1.5質量部以上である。
【選択図】図1
Description
本工程では、塗料と二酸化炭素とを混合してコーティング組成物を得る。
塗料は、溶剤を実質的に含まず、かつ、液状であるものであれば特に限定はない。溶剤を実質的に含まないとは、溶剤を含有しないか、又は、極めて微量、例えば、塗料全量に対して1質量%未満、0.5質量%以下、若しくは0.1質量%以下となる量の溶剤を含有する場合を意味する。溶剤は、20℃、1気圧において液体状態で存在し、一般的には、塗料の粘度を低下させる目的で塗料に添加される。溶剤は、塗料に対する二酸化炭素の溶解を妨げるものでなければ特に限定されず、例えば、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチルジグリコールアセテート、n−ブタノール、ジイソブチルケトン、トルエン、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸イソブチル、メチルエチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のいわゆる真溶剤、ホルムアミド、ブチロラクトン、プロピレングリコール、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド等の高極性溶剤、脂肪族炭化水素、ガソリン、灯油、コールタールナフサ、石油エーテル、石油ナフサ、石油ベンジン、テレピン油、ミネラルスピリット等のいわゆる弱溶剤、及び、水が例示される。
塗料と二酸化炭素を混合することにより得られたコーティング組成物は、塗料と、二酸化炭素と、を含有する。上記に述べたとおり、二酸化炭素は0.7kg/L以上の密度を有し、二酸化炭素の量は、塗料100質量部に対して1.5質量部以上である。好ましくは、二酸化炭素の全量が塗料に溶解している。
本工程では、上記コーティング組成物を対象物に噴霧して、対象物に塗料の膜を形成する。コーティング組成物を、例えばノズル又はオリフィスから噴霧すると、加圧状態から解放されたコーティング組成物中の二酸化炭素は瞬時に気化して、その体積が大幅に膨張する。膨張により生じるエネルギーにより、コーティング組成物は細かい霧状(ミスト)になる。このミストを対象物に接触させることにより、対象物の表面に塗料の膜が形成される。より細かいミストを形成する観点から、噴霧するコーティング組成物中に含まれる二酸化炭素の量は、その塗料に対する溶解度を超えない範囲で、多いことが好ましい。本発明において、コーティング組成物は一相の混合物であることが好適であり、二酸化炭素は全て塗料に溶解していることが好適である。コーティング組成物が二相混合物である、すなわち、コーティング組成物中に、二酸化炭素が溶解した塗料の主相(液体)と、二酸化炭素を主成分とし前記主相よりも塗料の濃度が低い相(液体、超臨界、又は気体)とが存在すると、十分に2相を分散混合した状態で噴霧しないと、一方の相は噴霧されないままもう一方の相のみが噴霧される場合があり、ミストを安定的に(連続的に)形成することが難しくなる場合がある。なお、本発明は、混合工程と噴霧工程との間に、コーティング組成物を溶剤により希釈する工程を備えない。
本発明の塗装方法は、噴霧工程により対象物に形成された塗料の膜を硬化して、コーティング膜を形成する工程(硬化工程)をさらに備えることができる。本工程では、塗料の膜を硬化してコーティング膜を形成する。硬化の方法は塗料の種類によるが、例えば、加熱又はUV等の活性エネルギー線によって、塗料の膜を硬化することができる。
上記の方法は、例えば、図1に示す塗装装置を用いて行うことができる。塗装装置は、塗料タンク1、高圧ポンプ2、加熱器3、二酸化炭素ボンベ4、冷却器5、高圧ポンプ6、加熱器7、混合器8、及び、ノズル9を有する。塗料タンク1に貯蔵された塗料は、高圧ポンプ2によって所定の圧力まで加圧され、加熱器3によって所定の温度まで加温されてから、混合器8(混合部)へと供給される。一方、二酸化炭素ボンベ4に貯蔵された二酸化炭素は、冷却器5によって冷却されて液化し、高圧ポンプ6(例えば、プランジャーポンプなどの定容ポンプ)によって所定の圧力まで加圧される。加圧された二酸化炭素は、加熱器7によって所定の温度まで加温されてから、混合器8へと供給される。混合器8内で塗料及び二酸化炭素が混合され、コーティング組成物となる。混合器8としては、例えば、インラインミキサーを使用できる。このように調製されたコーティング組成物は、ノズル9を通して大気中に噴霧される。
図1に示すような二酸化炭素塗装装置において、塗料タンク1に塗料を仕込み、混合器8内での塗料と二酸化炭素との混合比が表1及び表2に示す混合比となるように、高圧ポンプ2及び6の流量を設定した。混合器内の温度Tm及び圧力Pmは、表1及び表2に示す温度及び圧力に調節した。表1〜3において、塗料及び二酸化炭素の量の単位は質量部である。いずれの塗料も溶剤を含まない。表1におけるアクリル樹脂塗料は、アクリルオリゴマー、アクリルモノマー、及び光重合開始剤を含む、UV硬化性の無溶剤塗料である。表2において、エポキシ樹脂塗料A及びエポキシ樹脂塗料Bは、それぞれエポキシ樹脂のプレポリマーの硬化剤としてポリアミン及び酸無水物を含む、2液硬化型の無溶剤塗料である。ウレタン樹脂塗料及びシリコーン系ウレタン樹脂塗料も、2液硬化型の無溶剤塗料である。これらの実施例において、混合器8に供給された二酸化炭素の濃度は、塗料に対する二酸化炭素の飽和濃度を下回っていた。
○:ミストが安定的に形成された。
×:ミストの形成が不安定であった。ときにはミストが形成され、ときには噴霧してもミストが形成されなかった。
○:ミストの粒子が全て微細であった。
△:ミスト中のほとんどの粒子が微細であったが、大きい粒子が少し混ざっていた。
×:ミストは形成されず、コーティング組成物は、水鉄砲のように直線を描いて放出された。
表3に示す組成のコーティング組成物について、実施例1〜22と同様にして、塗装試験を行った。使用したアクリル樹脂塗料は、実施例1〜14において使用した塗料と同じであり、塗料は溶剤を含まない。なお、比較例1〜3において、混合器8に供給された二酸化炭素の濃度は、塗料に対する二酸化炭素の飽和濃度を下回っていた。比較例4〜6において、コーティング組成物は混合器8内で二相に分かれていた。塗装試験の結果を表3に示す。
Claims (4)
- 塗料及び二酸化炭素を混合してコーティング組成物を得る工程と、
前記コーティング組成物を対象物に噴霧する工程と、を備え、
前記塗料は、溶剤を含まないか、又は、前記塗料全量に対して1質量%未満の溶剤を含み、
前記塗料及び前記二酸化炭素は、二酸化炭素の密度が0.7kg/L以上となる温度及び圧力において混合され、
前記温度は、30℃未満であり、
混合される前記二酸化炭素の量は、前記塗料100質量部に対して1.5質量部以上である、塗装方法。 - 前記塗料及び前記二酸化炭素が、二酸化炭素が密度0.7kg/L以上の液体状態で存在する温度及び圧力において混合される、請求項1に記載の方法。
- 混合される前記二酸化炭素の量は、前記塗料に対する前記二酸化炭素の溶解度を超えない、請求項1又は2に記載の方法。
- 塗料と、二酸化炭素と、を含有するコーティング組成物であって、
前記塗料は、溶剤を含まないか、又は、前記塗料全量に対して1質量%未満の溶剤を含み、
前記二酸化炭素は、0.7kg/L以上の密度を有し、
前記二酸化炭素の量は、前記塗料100質量部に対して1.5質量部以上であり、
前記コーティング組成物の温度は30℃未満である、コーティング組成物。
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