JPH03504690A - プリカーサーコーティング組成物 - Google Patents
プリカーサーコーティング組成物Info
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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】
名称:ブリカーサ−コーティング組成物11ユ丘旦1
本願は、1986年7月8日に出願し、現在放棄した出願′ij%883,15
6号の一部継続である1987年12月21日に出願した出願N133,068
号に関係する内容を載せている0本願はまた、1988年7月14日に出願した
米国特許出[N!zta、a9s号及び1988年7月14日に出願した同21
8.910号に関係する内容も載せている。
え豆立欠1
本発明は総括的にはコーティング組成物の分野に関する。一層特には本発明は、
粘度降下希釈剤として用いる少なくとも1種の超臨界流体と混和するのに特に通
した、水及び少なくとも1種の有機カップリング溶媒を含有するプリカーサ−コ
ーティング組成物に関する。得られた超臨界流体とプリカーサ−コーティング組
成物との混和液体混合物を次いで基材(substrate)に吹付けて塗被す
ることができる。
及qaと1糞
本発明より以前では、ラッカー、エナメル、ワニス等のコーティングの液体スプ
レー塗布は、車に有機溶媒を粘度降下希釈剤として用いることによって行なわれ
た、が、環境上の関心が増大することにより、ベインティング及び仕上げ作業か
ら生じる汚染を低減させることに努力が向けられてきた。このため、有機溶媒蒸
気の排出を少なくする新しいコーティング技術を開発することに多大の重点が置
かれてきた。多数の技術が性能及び塗装要件の全部ではないがほとんど満足した
として、同時に排出要求及び規制を満足するとして出現してきた。該技術は(a
)粉末コーティング、(b)水に運ばれる(water−borne)分散体、
(c)水に運ばれる溶液、(d)非水性分散液、(e)ハイソリッドのコーティ
ングである。これらの技術の各々は所定の用途において用いられてきて特有の産
業において適所を得てきたが、現時点で、初めに予期した性能及び塗布性をもた
らしたものはない。
例えば、粉末コーティングは有機蒸気の排出が極端に少ないが、光沢が悪いか或
は光沢が良くても重質のオレンジ皮(ビール)を有し、イメージ光沢(DOI
)の鮮明度に劣り、フィルムの均一性に劣ることを特徴とする。その上、これら
の限られた性能特性を得るのに過度のフィルム厚み及び/又は高い硬化温度を要
するのが普通である。粉末コーティングの顔料着色が困難であることはしばしば
であり、時にはポリマー−顔料複合混合物を微粉砕し及び押出した後に極低温で
粉砕することを必要とする。加えて、コーティングの色を変えることは、塗布装
置及び仕上面のダスト汚染のために完全に清浄することを必要とすることがしば
しばある。
水に運ばれるコーティングは相対湿度の高い条件下でひどいコーティング欠陥を
有しないで塗布することは極めて困難である。これらの欠陥は、湿度の高い条件
下で、水は融合助剤の有機補助溶剤に比べて蒸発するのが遅く及び水性分散液の
場合に予想される通りに、有機補助溶剤/融合助剤の損失がフィルム形成を妨げ
ることから生じる。あいにく、光沢に劣り、均一性に劣り、ピンホールが生じる
ことがしばしばある。加えて、水に運ばれるコーティングは、一層慣用の溶剤に
運ばれる(solvent borne)コーティング程に腐食性環境に耐性で
ない。
有機溶媒によりハイソリッドレベルで塗布するコーティングは粉末コーティング
及び水に運ばれるコーティングの落し穴の多くを回避する。しかし、これらの系
では、ポリマーの分子量が低下されかつコーティングを塗布した後にそれ以上の
重合及び架橋が起き得るように反応性官能価が加入されてきた。このタイプのコ
ーティングは常に増大する規制要求を満足し、更に最も厳しいコーティング性能
要求を満足するものと期待された。しかしながら、この技術が商業コーティング
作業の性能要求を満足する能力に関しては限界がある。現在のハイソリッド系は
コーティングが流れ及び垂れないで垂直表面に塗布することに困難を有し、また
しばしばコーティングにくぼみやピンホールを形成しがちである。該系が良好な
反応性を有するならば、保存寿命や可使時間に劣ることがしばしばある。しかし
、該系が適当な保存寿命を有する場合には、硬化及び/又は架橋がおそく或は基
材に適当なコーティングを行うのに高温を必要とする。
必要としているものは、粘性の非常に高い薄いポリマー及びコーティング組成物
に用いて液体スプレー塗布コンシスチンシーにすることができる環境上安全な非
汚染希釈剤である。このような希釈剤は有機溶媒に運ばれるコーティング塗布及
び性能の最良の面を利用することを可能にし、同時に環境上の問題を容認し得る
レベルに低減する。かかるコーティング系は作業所−及び現場−塗布される液体
スプレーコーティング、並びに工場塗布される仕上げ塗料の要求を満足し、なお
環境規制に従がうことができた。
このような必要とされる希釈剤を組成物を今見出し、上述した関連出願において
検討している。これらの関連出願は、とりわけ超臨界二酸化炭素流体のような超
臨界流体を高粘性有機溶媒に運ばれる及び/又は高粘性非水性分散体コーティン
グ組成物においてこれらの組成物を希釈する希釈剤として用いて液体スプレー技
法について要求される塗布粘度にすることを教示している。
1987年12月21日に出願された米国特許出願第133068号(ホイ(H
oy)等)はコーティングを基材に液体スプレー塗装する方法及び装置を開示し
ており、環境上望ましくない有機希釈剤の使用を最少にしている。同出願の最も
広いプロセス実施態様は下記を必要とする:
(1)密閉系において液体混合物を形成し、該液体混合物は下記から成る:
(al基材上にコーティングを形成することができる少なくとも1種のポリマー
化合物:及び(b)少なくとも、(a)に加えた際に、(a) と(b)
との混合物の粘度をスプレー塗装に適した点にさせる程の量の少なくとも1ff
Iの超臨界流体、(2)該液体混合物を基材に吹付けて基材上に液体コーティン
グを形成する。
その出願は、また、少なくとも1種の活性な有機溶媒(C)を(a)及び(b)
に混和した後に、生成した混合物を基材に液体スプレー塗装する液体スプレープ
ロセスも指向する。好ましい超臨界流体は超臨界二酸化炭素である。そのプロセ
スは、液体スプレー混合物の成分の混合物をブレンドして適当な基材に吹付ける
ことができる装置を使用する。該装置は下記を収容する:(1)連続した密着性
コーティングを形成することができる少なくとも1種のポリマー化合物を供給す
る手段;(2)少なくともlf!の活性有機溶媒を供給する手段;(3)超臨界
二酸化炭素流体を供給する手段:+41 (1)−(3)から供給された成分の
液体混合物を形成する手段。
(5)該液体混合物を基材に吹付ける手段。
装置は更に(6)該成分及び/又は成分の該液体混合物のいずれかを加熱する手
段を備えてもよい、米国特許出願第133.068号は超臨界二酸化炭素流体の
ような超臨界流体を、高粘性有機溶媒に運ばれる及び/又は高粘性非水性分散体
コーティング組成物において希釈剤として使用して組成物を希釈して液体スプレ
ー技法に必要とされる塗装粘度にすることを立証している。同出願は更に方法が
全ての有機溶媒に運ばれるコーティング系に全般に適用し得ることを立証してい
る。
1988年7月14日に出願した同時係属米国特許出願第218,910号は、
超臨界二酸化炭素流体のような超臨界流体を用いて粘濱なコーティング組成物を
、それらを液体スプレーとして適用することができる塗布コンシスチンシーに下
げる液体コーティング塗布プロセス及び装置を指向する。コーティング組成物は
、組成物を加圧下でオリフィスに通して基劇の環境に吹付ける。
特に、コーティングを基材に液体スプレー塗布する米国特許出願342113.
910号のプロセスは下記からなる:
(1)密閉系で液体混合物を形成し、該液体混合物は下記からなる:
(a)基材上にコーティングを形成することができる少なくとも1種のポリマー
成分:及び
(b)少なくとも、(a) に加えた際に、混合物の粘度をスプレー塗装に適し
た点にさせる程の量の、少なくとも1 fffiの超臨界流体を含有する溶媒成
分、(2)混合物を加圧下でオリフィスに通して基材の周囲に送って液体スプレ
ーを形成することによって液体混合物を基材に吹付けて基材上に液体コーティン
グを形成する。
1988年7月14日に出願した米国特許出願第218.895号は、1)超臨
界二酸化炭素流体のような超臨界流体を配合物を塗被するための粘度降下剤とし
て用い、2)超臨界流体とコーティング配合物との混合物を加圧下でオリフィス
より基材の環境に通して液体スプレーを形成し、3)液体スプレーを基材に対し
て高い電圧によって荷電する液体スプレーによって基材を塗布する方法及び装置
を指向する。
特に、コーティングを基材に静電液体スプレー塗布する米国特許出願′fS21
8.1395号のプロセスは下記からなる:
(1)密閉系で液体混合物を形成し、該液体混合物は下記からなる:
(a)基材上にコーティングを形成することかできる少なくとも1種のポリマー
成分、及び
(b)少なくとも、(a)に加えた際に、混合物の粘度をスプレー塗装に適した
点にさせる程の量の、少なくとも1f!の超臨界流体を含有する溶媒成分、(2
)混合物を加圧下でオリフィスに通して基材の周囲に送って液体スプレーを形成
することによって液体混合物を基材に吹付けて基材上に液体コーティングを形成
し、
(3)基材に対する高い電圧及び電流によって液体を荷電する。
超臨界流体を表面コーティングを製造するための移送媒体として用いることはよ
く知られている。***国特許出願第2853066号は超臨界状態のガスを、固
体或は液体コーテイング物質を溶解した形で含有する流体媒体として使用するこ
とを記載している。特に、同出願は、多孔質体を超匡界流体に浸漬することを圧
力降下と結び付けてコーティングを行うことによって、多孔質体に保護剤もしく
は反応性或は非反応性化粧仕上を被覆することを指向する。最も重要な多孔質体
は多孔性触媒であるが、出願人は多孔質体として織物を特徴としている。
1986年4月15日及び1988年3月29日に特許されたスミスの米国特許
4,582.731号及び同4.734,451号は、超臨界流体溶媒及び固体
物質の溶解した溶質を含む超臨界溶液を形成し、溶液を吹付けて「分子スプレー
」を生じることを記載している。
「分子スプレー」は「溶質の個々の分子(原子)或は極めて小さいクラスターの
」スプレーと定義されている。
スミスの特許は微細フィルム及び粉末を生成することを指向する。フィルムを表
面コーティングとして用いている。
コーティング配合物は、液体スプレーを形成し、これを基材に衝突させて液体コ
ーティングを形成させるために、加圧下でオリフィスを通して空気に送って基材
に塗布するのが普通である。コーティング産業では、通常、3つのタイプのオリ
フィススプレー、すなわち、エアスプレー、エアレススプレー、エアアシスト(
air−assisted)エアレススプレーが用いられている。
エアスプレーは圧縮空気を使用して液体コーティング配合物を粉砕して液滴にし
、液滴を基材に進ませる。最も一般的なタイプの空気ノズルはコーティング配合
物及び高速空気をノズルの外側で混合してアトマイゼーションを引き起こす、補
助空気流を用いてスプレーの形状を変更する。コーティング配合物がスプレーノ
ズルの液体オリフィスを通って流れる際の圧力降下は比較的小さい、吹付けるコ
ーティング配合物の粘度及び量に応じて、通常18psi (t、3kg/cm
2)より小さい圧力のサイホン或は圧力フィードを用いる。
エアレススプレーはオリフィスによる大きい圧力降下を用いてコーティング配合
物を高速でオリフィスに通させる。高速の液体はオリフィスを出る際に破砕して
液滴になり空気中に分散して液体スプレーを形成する。アトマイゼーシコンの後
に十分な運動量が残って液滴を基材に運ぶ、スプレーチップを輪郭に合わせて作
って液体スプレーの形状を変えるが、円形酸は楕円形コーン或はフラットファン
にするのが普通である。乱流プロモーターをスプレーノズルに挿入してアトマイ
ゼーションを助けることが時々ある。スプレー圧は700〜soo。
p s i (49〜350 k g / c m ” )の範囲が代表的で
ある。要する圧力は流体粘度によって増大する。
エアアシストエアレススプレーはエアスプレーとエアレススプレーとの特徴を兼
合せ、圧縮空気及びオリフィスによる高い圧力降下の両方を用いて、代表的には
各々のタイプのアトマイゼーションをそれ自体で発生する場合に比べて温和な条
件下でコーティング配合物をアトマイズしかつ液体スプレーを造形する。圧縮空
気圧及び空気流量はエアスプレーの場合に比べて小さいのが普通である。液体の
圧力降下はエアレススプレーの場合より小さく、エアスプレーの場合より大きい
のが普通である。
液体スプレー圧は200〜800psi (14〜56kg/am”)の範囲が
代表的である。要する圧力は流体粘度によって増大する。
エアスプレー、エアレススプレー、エアアシストスプレーは、また、液体コーテ
ィング配合物を加熱して、或は空気を加熱して或は両方を加熱して使用すること
ができる。加熱することにより液体コーティング配合物の粘度を下げてアトマイ
ゼーションを助ける。
コーティング組成物は、コーティング組成物を上記の手段の内のいずれかによっ
て基材に吹付け、次いで乾燥した後に生じ得るコーティング欠陥を最少にさせる
ように配合する。このような欠陥は下記を含み、確実にこれらに限定されないニ
オレンジビールコンディション、ラン或はサグ、ビンホーリング、溶媒ポツプ、
フィッシュアイ、ブリスターリング、等、これらは全て当業者によく知られてい
る。
実際、いくつかのコーティング配合物は濃厚な形で、すなわち、比較的高い固形
分含量で提供し、それで、該配合物を使用者がオンサイトで注文製造することか
でざる。すなわち使用者は特定の溶媒混合物を適当な量で加えて、変動し得る風
の状態、周囲温度、乾燥条件、湿度及びその他のかかる吹付は条件要因を含み得
る特定の最終使用の吹付は条件に適応させる。
上述した関連特許出願は、全て、超臨界液を希釈剤として利用して高粘性の有機
溶媒に運ばれる及び/又は高粘性の非水性分散体コーティング組成物の粘度を低
下させ、それでこれらの組成物を液体スプレー技法によって塗布するのを容易に
し、かつそうすることによって、他の方法では用いることになる有機溶媒の量を
望ましいことに減少させるが、総括的な目的は、依然均一、円滑、連続コーティ
ングを有しかつ上述した欠陥が実賞的にない被覆基材を得ることにあるのはもち
論である。
自明の理由で、従来技術のコーティング組成物の内、これらの組成物に希釈剤と
しての超臨界流体を組合わせ、ついで得られた混和液体混合物をオリフィスに通
して基材に吹付番すて液体コーティングを形成し、次いでこれを乾燥及び/又は
硬化させることを意図して配合したものはない。
実際、上述した関連出願に記載されている発明及び本発明より以前には、高濃度
の高揮発性超臨界流体、例えば超臨界二酸化炭素流体が固形分フラクション、該
固形分フラクションを溶解、懸濁或は分散させた希釈剤フラクション;超臨界流
体の一部を含有する液体スプレーの形成にいかに影響を与えるかは知られていな
かった。スプレー混合物は、オリフィスを通る際に大きいかつ急速な圧力降下を
受ける。よって、当業者は、超臨界スプレー混合物が、核生成して気泡を形成す
ることが非常に速くかつ強いことから、スプレーの代りにフオーム様シェービン
グクリームを生じると理論化することができた。
代って、当業者は、またスプレー混合物が、アトマイゼーションが非常に激しい
ことから、スプレーの代りに微小滴のミスト或はホブを生じることを予想するこ
とができた。理論化することができた別の結果は、スプレー混合物が液滴の代り
に気泡のスプレーを生じることになるというものであった。その上、たとえスプ
レーを形成したとしても、超臨界流体の急速な降圧及び膨張に伴う突然のかつ激
しい冷却は液滴な固体に凍結されることが予想された0例えば、二酸化炭素消火
器からのスプレーが固体のドライアイス粒子を生じることは一般に知られている
。
液体スプレーの形成を達成した場合、スプレーを用いて凝集性品質のポリマーコ
ーティングを基材上に生じ得る保証はない、当業者ならば、液滴が非常に小さく
或は有する運動量が非常に小さいので、基材にうまく付着され得ないと推量する
ことができた。当業者は、また、コーティングに溶解したフォーミング滴或は超
臨界流体が、これらの特性をコーティングにおいて望まない場合に、泡の層を基
材上に或は気泡がたくさんのコーティングを生じると理論構成することができた
。基材上に付着した液体コーティング滴は、超臨界流体希釈剤のほとんどを失い
かつ温度が一層低くなるため、スプレーした材料よりずっと大きい粘度を有する
ことになる。その上、コーティング材料は通常より揮発度の低い有機溶媒を含有
することになる。よって、粘度が大きくなることは付着した液が凝集して凝集性
液体コーティングを形成するのを妨げ或は妨害し、液滴が基材上で拡がるのを大
きく減小させ、それで薄いコーティングを生成することができず、円滑なコーテ
ィングを生じる表面流れを減小させるものと予想することは不合理でない、更に
、スプレーは冷却されて露点より低くなることから、水分が滴に凝集してコーテ
ィングに害を与えるものと理論構成することができる。
しかし、驚くべきことに、上述した出願第883゜156号において検討する通
りに、超臨界流体を粘度降下希釈剤として用いて実際液体スプレーを形成するこ
とができ、かかるスプレーを用いて凝集性品質ポリマーコーティングを基材に付
着させることができることを見出した。
しかしながら、高粘性有機溶媒に運ばれる或は高粘性水性分散液コーティング系
組成物に超臨界流体を希釈剤として混和した後に、粘度をなお更に低下させるが
、超臨界流体の総括使用量を実質的に同じままにすることは依然望ましい0代っ
て、また、混和したコーティング組成物の粘度を保ち(低下させ)かつ超臨界流
体の総括使用量を実質的に同じに保つが、依然混和コーティング組成物中の有機
溶媒の量をなお更に低減させたいとすることが望ましい。
より詳細に言えば、初期粘度が非常に高いことから、組成物に2相分離を望まし
くない程に引き起こさないで組成物に混和することができる超臨界流体の量が粘
度を組成物を適当に吹付けることがで診る点にまで低下させるのに不十分になる
コーティング組成物があり得る。
或は、高分子ポリマーは通常完成コーティングの外部耐久性、タフネス、強さ及
び耐溶媒性を良好にすることが知られているので、かかる高分子ポリマーをコー
ティング組成物において、存在し得る同様であるが分子量の一層低いポリマーの
代りに使用することが望ましい。
が、このような高分子ポリマーの使用はコーティング組成物の総括粘度の増大を
もたらす、この粘度増大は、今組成物の粘度をスプレー塗布に通した点にまで降
下させるのに要する超臨界流体の量が組成物を2相に分けさせずに得ることがで
きないものになり得る。
なお更に、特定量のポリマー成分及び有機或は非水性溶媒をそれぞれ含有する所
定の高粘性コーティング組成物について、かかる揮発性溶媒の量をなお更に減少
させることが望ましいかもしれない、このような溶媒の減少が本来対応してコー
ティング組成物の総括粘度の増大に至ることはもち論である。ここで、再び、粘
度の増大は、今組成物の粘度をスプレー塗布に遺した点にまで降下させるのに要
する超臨界流体の量が得られないものになり得る。
上記の目的の全てを達成することができる必要があることは明らかである。好ま
しくは、これらの目的は、超臨界流体の予期される希釈効果が実質的にほぼ同じ
ままになることを期待し得るように、超臨界流体を元の使用量より多い量で加え
ることを必要としないで、実施し得るべきである。所望ならば、超臨界流体を元
の量よりも多く用いてよいのはもち論であるが、かかる量は組成物を過度に2相
に分離させないことを条件とする。
よって、本発明は上述した目標を実際に達成し得る手段を提供し、一層特には、
それらの目標を明らかに示したプリカーサ−コーティング組成物を提供する。
その上、また、上記の目的を達成するのに加えて、また下記になるように配合す
るプリカーサ−コーティング組成物を提供する必要が存在する:
(a)次いで、超臨界流体希釈剤を混和するのに特に適合し得る、
(b)一旦超臨界流体を混和して、このような超臨界流体の使用に格別に付随し
て生じ得る現象(かかる現象は混和した液体混合物の適当なア]・マイゼーショ
ン及び/又は一旦アトマイズした超臨界流体の適当な拡散を防げ得る)のいずれ
をも最小にさせるのに特に適し、(C)一旦基材に吹付けて、付着した滴が凝集
性液体コーティングを形成し、依然垂れ下り或はランを引き起こさないのに必要
な合体をもたらすのを助成しかつ上述した他の欠陥のいずれをも最小にさせ、同
時に、コーティングを基材に適用した後に存在し得る残留超臨界流体を放出させ
るような必要なコーティング特性をもたらす。
よって、本発明は、(1)粘度を更に低くし及び/又は(2)有機溶媒を更に少
なくする目標を実現させるだけでなく、また次いで少なくとも1種の超臨界流体
を混和し、該混和物を次いでエアレススプレー或はエアアシスエアレススプレー
法のように、オリフィスに通して吹付けて混和したコーティング組成物を基材に
塗布して、実質的に均一、連続なかつ実質的に欠陥のないコーティングを有する
基材にするのに特に通したプリカーサ−コーティング組成を提供する。
及Ff46と」力
本発明の一層広い態様では、水を実際に有機溶媒に運ばれるコーティング組成物
に加え、それで、超臨界流体を混和した際に、水は追加の粘度降下希釈剤として
作用して組成物の粘度を更に降下させ得ることを予期しないことに見出した。し
かし、最も重要なことは、この水含有コーティング組成物と混和性の超臨界流体
の量が、水が存在しない組成物の場合と少なくとも実質的に同しままであるとい
うことである。
この知見は、液体二酸化炭素或は超臨界二酸化炭素のような物質が水成は水に運
ばれるポリマー混合物とわずかにのみ混和し得ることを見出した点で全く驚<べ
診ことである。その上、少なくとも1種の有機カップリング溶媒を存在させた場
合、比較的多量の水を超臨界条件下で有機溶媒に運ばれるコーティング組成物に
加えて、元の組成物の超臨界流体混和特性を依然保持し得ることは極めて驚くべ
きことである0通常、組成物中に存在する溶媒/希釈剤の全重量を基準にして約
30重量%までの水を、組成物中に含有される超臨界流体の量を実質的に減少さ
せないで、加えることがで縫る。
よって、粘稠なコーティング組成物に、その粘度を吹付けるのに適した点にまで
降下させるように、十分な超臨界流体を加えることができなかったという上述し
た説明において、この問題は今、車に組成物に十分な水(存在する全溶媒/水の
約30重量%までの水)を加え、それで組成物の初期粘度を降下させ、組成物と
混和することができる超臨界流体の量を依然同じに保つことによって解決するこ
とができる。換言すれば、水を組成物に加えることは、組成物の粘度を降下させ
るそれ以上の希釈剤として作用するIきをし、合本を含有する組成物と超臨界流
体との混和性を実質的に低減させない、最も重要なことは、このような粘度降下
を、有機溶媒をはるか元々存在していた以上加えないで、達成する点である。
本明細書中以降で一層十分に検討する通りに、カップリング溶媒をかかる水添加
と共に組成物に加えるのが望ましいが、かかるカップリング溶媒を元の組成物に
存在する有機溶媒の内のいくらか或は全部に代えて使用してよく、それで、水含
有組成物中の有機溶媒の全量は元の組成物に含有される量に等しいか或はそれよ
り少なくなる。このような新規な水含有組成物の粘度降下により、この組成物に
混和することができる超臨界流体の量は、通常、粘度を更に吹付けに適した点に
降下させるのに十同様に、低分子ポリマーを分子量が一層大きい同様のポリマー
に代えることが望ましいが、新規組成物に加えることができる超臨界流体の量を
増大して粘度の上昇を埋め合わせることができないという上述した説明において
、それもまた、今、系に水を加えることによって達成することができる。水はそ
れ以上の希釈剤として作用し、かつ超臨界流体(該流体の全量は元の組成物及び
水を含有する組成物の両方で実質的に同じままである)と共に、分子量の一層大
きいポリマーを含有する再配合した組成物の粘度を、今、組成物に混和すること
ができる超臨界流体の量が今粘度を吹付けることができる点まで降下させるのに
十分な点にまで降下させる。
最も有意なことは、水を、存在する溶媒/希釈剤の総量を実際に増大させるよう
に、典型的に組成物に加える上記の2つの説明と対照して、本発明はまた、元の
組成物中の有機溶媒のいくらかに実際に代えて水もまた用い得ることを認めた点
である。このようにして、組成物中の溶媒/希釈剤の総量を実質的にほぼ同じに
保ちながら、コーティング組成物中に存在する揮発性有機或は非水性溶媒の量を
なお更に減少させ、それで必要ならば、課される厳しさの一層増すガイドライン
に適応させることが可能である。
本発明は、−組成配合物で始め、次いでそれを水を加えることによって変えるこ
とが必要でないことを認めることはもち論である0本発明が、本発明に従って水
を配合した初期組成物の配合物を包含することは明らかである。
なお更に、本発明は、また、少なくとも1種の超臨界流体を混和する意図であり
、次いでその後に、液体コーティングとして基材に吹付けるコーティング組成物
、特に水及び有機溶媒を本発明に従って含有し、かかる意図する用途に著しく通
したものにさせる物理的及び/又は化学的特性を付与させるように配合したコー
ティング組成物を指向する。
特に、コーティング組成物の1つ或はそれ以上の特定の物理的及び又は化学的性
質を最適にすることによって、超臨界流体の利用を含む総括コーティングプロセ
スに影響を与えかつ作用する数多くの要因を著しく向上させる。このような要因
は例えば下記を含み、これらに限定されない=(1)超臨界流体をかかる組成物
に混和する容易性=(2)望ましくは単−相を依然保ちながら、組成物に混和す
ることができる超臨界流体の量:(3)生成した液体混合物を吹付ける容易性:
(4)生成するアトマイズトスプレー滴の量:(5)超臨界流体がアトマイズト
スプレー滴から迅速に拡散する能カニ(6) アトマイズド液滴が基材に効率的
に付着される能カニ(7)アトマイズド液滴が、一旦基材に塗布されて、十分に
凝集して凝集性液体コーティングを形成する能力;(8)基材に塗布したコーテ
ィング中に依然残留する残留超臨界流体が有効に拡散して逃散する能カニ(9)
本質的に欠陥のないコーティングを形成させる能力;等、これらの要因の全部或
は少なくとも一部はプリカーサ−コーティング組成物の特性によって影響される
。
コーティング組成物自体の他の変数が上述した要因の内のいくつか或は全部に影
響を与え得ることが認められる0例えば、スプレ一温度、スプレー圧力、使用す
る特定の超臨界流体、プリカーサ−コーティング組成物に混和する超臨界流体の
量、基材が在る環境の温度及び圧力、スプレーオリフィスと基材との間隔、等は
全て吹付はプロセス及び得られるコーティング結果に影響を与える。しかし、通
常、かかるプロセス変数が全て一定に保たれると仮定すれば、プリカーサ−コー
ティング組成物の配合は、依然、総括吹付はプロセス及び得られる生成コーティ
ングにおいて重要な役割を果すことになる。
特に、本発明は下記の液体混合物:
(a)基相上にコーティングを形成することができる少なくとも1種のポリマー
化合物を含有する固形分フラクシヨン;
(b)少なくとも1種のポリマー化合物が少なくとも一部可溶性であり、かつ少
なくとも一部水と混和し得るカップリング溶媒を少なくとも1種含有する溶媒フ
ラクション:
(C)溶媒フラクシせンの重量を基準にして約30重量%より少ない量で存在す
る水
を含み、該液体混合物は下記:
(i)約6.000センチポイズより低い粘度及び混合物1リットル当り約65
0gより少ない溶媒フラクシヨン:
(i i)超臨界流体の臨界温度及び圧力より高い条件において、混合物中の超
臨界流体が5重量%より多い、少なくとも1種の超臨界流体に関する溶解度:(
i i i)十分な量の少なくとも1種の超臨界流体を混和する際に、混合物を
スプレー塗布するのに適したものにさせるように、超臨界流体の臨界温度及び圧
力より高い条件において、約300センチボイスより低い粘度:(ivl流体の
25℃及び1絶対気圧において、混合物中の流体が約0.8重量%より少ない、
非超臨界状態における超臨界流体に関する溶解度
を有するプリカーサ−コーティング組成物を含む。
本明細書中で使用する通りの「臨界温度」とは、そわより高い温度では、圧力を
増大してガスを液化することができない温度と定義する。また、本明細書中で使
用する通りの「臨界圧」とは、臨界温度において正置2相の出現を引き起こす程
のその圧力と定義する。
発明は、また、顔料、顔料エキステンダー、金属フレーク、充填剤、乾燥剤、消
泡剤、皮張り防止剤、湿潤剤、紫外線吸収剤、架橋剤及びその他のコーティング
添加剤を(a)及び(b)と共に混和した上記のプリカーサ−コーティング組成
物を指向するや
本発明は、また、上述したコーティングを基材に液体スプレー塗布する方法であ
って、環境上望ましくない揮発性有機溶媒及び非水性希釈剤の使用を、上述した
関連出願において実現したよりもなお一層減らし得る方法を指向するものである
。よって、本発明の方法は下記を含む:
^)下記を含む液体混合物を密閉系において形成し:(a)&材上にコーティン
グを形成することができる少なくとも1種のポリマー化合物を含有する固形分フ
ラクション:
(b)少なくとも1fIIのポリマー化合物が少なくとも一部可溶性であり、か
つ少なくとも一部水と混和し得るカップリング溶媒を少なくともif!含有する
溶媒フラクション:
(C)溶媒フラクションの重量を基準にして約3o重量%より少ない量で存在す
る水:
(d> (+)、(it)及び(iii) に加えた際に、少なくとも混合物
の粘度をスプレー塗布するのに適した点にさせる程の量の少なくとも1種の超臨
界流体:及びB)該液体混合物を基材上に吹付けて基材上に液体コーティングを
形成する。
本明細書中で用いる通りの「液体スプレー」、「液滴」成はr液体コーティング
」なる用語は、かかるスフ1/−1液滴或はコーティング中に依然存在し得る連
行(entrained)超臨界流体に加えて、固形分フラクシヨンの一部、溶
媒フラクションの一部、水の一部を含有するスプレー、滴或はコーティングを規
定する意味である。
プリカーサ−コーティング組成物、並びに該プリカーサ−組成物を用いて基材に
塗布するプロセスの両方において、水に加えて、通常また望ましいものはカップ
リング溶媒の使用である。このようなカップリング溶媒は、媒が全て少なくとも
同郡互いに混和し得るように、水含有組成物において単−相の存在を可能にする
。所望ならば、組成物中の有機溶媒を全てカップリング溶媒にしてもよい、プリ
カーサ−組成物は、少なくともポリマー成分、水及びカップリング溶媒を含有す
る0本発明で用いる通りの、ポリマー化合物が少なくとも一部可溶性であり、か
つまた少なくとも同郡超臨界温体と混和し得る有機溶媒である活性溶媒を存在さ
せることは、望ましいが、それでも随意である。かかる活性溶媒はカップリング
溶媒と共に用いるか或は実際、1種で同じにしてもよい。
本明細書中で用いる通りの「プリカーサ−コーティング組成物」なる語句は、少
なくとも1種の超臨界流体を混和し、次いで基材に液体噴霧して基材上に液体コ
ーティングをもたらすのが主たる意図でありかつ特に適している組成物であるこ
とは理解される。該液体コーティングは、乾燥或は硬化させた際に、実買的に均
一、連続な、実買的に欠陥のないコーティングを生じさせる。しかし、所望なら
ば、このブリカーサーコ・−ティング組成物を全く異なる目的に用いてよいこと
はもち論であるが、このような使用は本発明の好ましい目的を構成しない、すな
わち、プリカーサ−コーティング組成物は、所望ならば、単に適当な溶媒を組成
物(超臨界流体の他の)に加え、次いでかかる希釈した組成物を任意の慣用の方
法でコーティング媒体として用いることによって利用してもよい0本発明の範囲
はプリカーサ−コーティング組成物を超臨界流体のみと共に使用し、次いで生成
した混和物を吹付けることに狭く限らないことを理解すべきである0本発明のプ
リカーサ−コーティング組成物は、それを終局的に使用する方法にかかわらず、
独特であると考えられる。
また、本明細書中で用いる通りの「混和したコーテイング組成物」或は「混和し
た液体混合物」なる語句は、プリカーサ−コーティング組成物と少なくとも1f
!の超臨界流体との露化し得る混合物を意味する意図であることは了解される。
水を追加の粘度降下希釈剤として用いることが望ましい上記の例は単に例示にす
ぎないことに注意すべぎでありかつ強調する。超臨界流体を粘度降下希釈剤とし
て用いる場合、水を更に追加の希釈剤として用いることが適用可能な他の状態が
生じ得る0本発明の範囲がこのような追加の応用を同様に含むことはもち論であ
る。
図面の簡単な説
341図は、超臨界二酸化炭素流体スプレーコーティングの相図である。
第2図は、メチルアミルケトン中の粘稠ポリマー65%溶液についての粘度対組
成の関係を例示するグラフである。
!i43図は、本発明のプリカーサ−コーティング組成物に関して使用すること
ができるスプレー装置の略図である。
第4図は、本発明のプリカーサ−コーティング組成物に関して使用することがで
きるなお別のスプレー装置の略図である。
明の詳細な説明
関連する超臨界流体現象が本方法にとって重要であるため、それを簡単に検討す
る。
超臨界流体現象は十分に情報が提供されており、フロリダ、Boca Rato
n在CRCPress、Inc、出版のCRCHandlook of Che
a+1stry and Physics、67版1986〜1987のF−6
2〜F64頁を参照、臨界点を越える高い圧力では、生成する超臨界流体、或は
「濃密ガス」は流体の密度に近い密度を達成し及び流体の性質の内のいくつかを
帯びることになる。これらの性質は流体の組成、温度及び圧力に依存する0本明
細書中で用いる通りの「臨界点」とは、物質の液状及びガス状状態が互いに合同
して、所定の物質について臨界温度及び臨界圧力の組合せを表わす「転移点」で
ある。
超臨界流体の圧縮性は臨界温度より直ぐ上で大きく、圧力の小さな変化が超臨界
流体の密度の大きな変化に至る。一層高い圧力における超臨界流体の「液体様」
挙動は、「臨界以下の(subcritical) J化合物に比べて極めて高
い可溶化容量を生じ、拡散係数は一層大きくなり、液体に比べて有用な温度範囲
が広がる。高分子量の化合物を比較的低い温度で超臨界流体に溶解し得ることが
しばしばある。超臨界流体に伴なう興味のある現象は、高分子量溶質の溶解度に
ついて「しきい(thresholdl圧」の発生することである。圧力を上げ
るにつれて、溶質の溶解度が圧力をわずかに増大するだけで数オーダーの大きさ
で増大することがしばしばになる。しかし、超臨み流体の溶媒容量は発明の広い
態様に必須のものではない。
近超臨界液もまた超臨界流体と同様の溶解度特性及び他の関連のある性質を示す
、溶質はたとえ低い温度で固体であ)ても、超臨界温度では液体になり得る。加
えて、流体「改質剤」はしばしば超臨界流体特性を、比較的低い濃度においてさ
え有意に変え、いくつかの溶質について溶解度を大きく増大し得ることが立証さ
れた。
これらの変形は本発明の関係において用いる通りの超臨界流体の概念の中に入る
ものと考えられる。よって、本明細書中で用いる通りの「超臨界流体」なる語句
は、その化合物の臨界温度及び圧力(臨界圧力)における、それより高い或はそ
れよりわずかに低い化合物を意味する。
超臨界流体としての実用性を有することが知られている化合物を表1に挙げる。
乏−−よ
岨U匿J臼以廻
CO2−78,531,372,90,448N Hs
−33,35132,4112,50,235H本 0
100.00 374.15 218.3 0.315N2 0
−88.56 36.5 71.7 0.
45キセノン −108,316,657,60,118クリプトン
−153,2−63,854,30,091メタン −164
,00−82,145,80,2エタン −88,6332,28
48,10,203エチレン −103,79,2149,70,2
18プロパン −42,196,6741,90,217ペンタン
36.1 196.6 33.3 0.232メタノール
64゜7 240.5 78.9 0.272エタノール ?8
.5 243.0 63.0 0.276イソブロパノール 82.5 2
35.3 47.0 0.273イソブタノール 108.0 275.
0 42.4 0.272モノフルオロメタン −78,444,658,0
0,3シクロヘキサノール +55.65 356.0 38.0 0.27
3超瀉界二酸化炭素流体は、二酸化炭素の値段が安く、環境上容認され得、不燃
性でありかつ臨界温度が低いことにより、本発明のプリカーサ−コーティング組
成物に関して用いるのが好ましい、多くの同じ理由で、亜酸窒素(N 20)が
本発明のプリカーサ−コーティング組成物に混和するのが望ましい超臨界流体で
あるが、上述した超臨界流体及びそれらの混合物の内の任意のものがプリカーサ
−コーティング組成物に関して用いるのに適用可能であると考λるべきである。
超臨界性二酸化炭素の溶解力は低級脂肪族炭化水素の溶解力と同様であり、その
結果、超臨界二酸化炭素流体を慣用のコーティング配合物の炭化水素溶媒の代替
品と考えることができる。炭化水素溶媒を超臨界二酸化炭素に代えることの環境
上の利点に加えて、また、二酸化炭素は不燃性であることから、安全上の利点も
ある。
超臨界二酸化炭素等の超臨界流体をプリカーサ−コーティング組成物に加える際
に生じている現象及び遭遇し得る問題を一層良く理解するために、第1図を参照
する。第1図で、超臨界流体は超臨界二酸化炭素流体である第1図において、三
角図の頂点は混和したコーティング配合物の純成分を表わす(該配合物は本検討
の目的で、水を含有しない)、頂点Aは有機溶媒であり、頂点Bは二酸化炭素で
あり、頂点Cはポリマー物質である。
曲線BFCは1相と2相との相境界を表わす0点りは超臨界二酸化炭素を加えて
いないコーティング組成物の可能な組成を表わす0点Eは超臨界二酸化炭素を混
和した後の混和したコーティング配合物の可能な組成を表わす。超臨界二酸化炭
素を加えることにより、粘稠なプリカーサ−コーティング組成物の粘度を、液体
スプレー装置により容易にアトマイズすることができる範囲に下げるのが普通で
ある。
こうして、アトマイズした後に、大部分の二酸化炭素は気化し、実質的に元の粘
稠なコーティング組成の組成物が残る。ポリマー及び溶媒成分の残留液体混合物
は、基材に接触した際に流れる、すなわち合体して基材上に均一、平滑なフィル
ムを生成することになる。フィルム形成通路を第1図において、線分EE’D(
アトマイゼーシコン及び減圧(デコンブレッシ日ン))及びDC(凝集及びフィ
ルム形成)によって例示する。
しかし、超臨界二酸化炭素を粘稠なコーティング組成物に加えることは、必ずし
も組成物の吹付けを可能にする程の粘度降下に至らない、このような粘度降下は
、コーティング組成物に混和することができる超臨界二酸化炭素等の超臨界流体
の量に制限される。超臨界流体を十分に加えることができない場合、組成物の粘
度をスプレー塗布に遺したものにする程に下げない0組成物に加えることができ
る超臨界流体の量に関するこの限界は、通常、超臨界流体とコーティング組成物
との混和性の関数であり、再び第1図を参照して最もよく具象化することができ
る。
相図かられかる通りに、特に矢印10によフて示す通りに、コーティング組成物
の粘度を十分に下げようとして該組成物に加える超臨界二酸化炭素を益々多くす
ると、混和した液体コーティング混合物の組成はBFC線によって表わす2相境
界に近づく。超臨界二酸化炭素を十分に加えると、2相領域に達し、組成物は相
応して2相に分れる0時には、2相境界を越えさえする量の超臨界流体(この場
合、超臨界二酸化炭素)を混和するのが望ましいかもしれない、しかし、通常、
この2相境界をはるかに越えることは、最適な吹付は性能及び/又はコーティン
グ配合にとって好ましくない。しかし、この2相領域に達した後に、必要な粘度
降下を達成し得る。
超臨界二酸化炭素をこの点を越えて更に加えても、それ以上粘度降下を助成しな
いのが普通である。
超臨界二酸化炭素流体を粘稠なコーティング組成物に加えてもたらされる粘度降
下を第2図に例示する。
メチルアミルケトン中6596のポリマー溶液の粘稠なコーティング組成物は第
1図の点りに相当し、粘度約300センチボイスを有し、溶液は霧化し得ない、
超臨界二酸化炭素流体をコーティング組成物に加えると粘度を下げ、例えば、超
臨界二酸化炭素流体28%を含有する液体混合物(第1図の点Eに相当する)を
形成する。この液体混合物は今30センチボイスより小さい粘度を有し、混合物
は静電エアレススプレーガン内のオリフィスを通すことによって容易に液体スプ
レーを形成する。第2図で用いる圧力は1250ps i(87、9k g /
c m ” )であり、温度は50℃である。ポリマーはロームアンドハース
カンパニーの製品であるアクリロイド(^cryloid) (商標)AT−4
00であり、これは不揮発性アクリル系ポリマー75%をメチルアミルケトン2
5%に溶解させて含有する。
しかしながら、本発明に従えば、水をそれ以上の粘度降下希釈剤として高粘性コ
ーティング組成物に加え、次いでこれに超臨界流体を混和してもよい、コーティ
ング組成物がいかにして異常に高い粘度を有するようになったか、それがポリマ
ー自体の性質(例えば、ポリマーの分子量)或は組成物中に存在する溶媒の性質
及び/又は量によるかどうかにかかわらず、水を加えることは、超臨界流体を混
和した際に、かかる水及び超臨界流体を含有し生成する混和組成物が吹付けるの
に適する程度に粘度を下げるのを助成するのが普通である。
組成物中に存在する木の量は組成物に含有される全溶媒フラクシヨンの重量を基
準にして約30重量%までにするのが普通である。水の量は同じ基準で約20!
!量%より少なくするのが好ましい。
水の量を上述した量より多くすることは多くの理由で望ましくないかもしれない
、1つの理由は、水をあまり多くすることは、また、相分離に至り得、すなわち
、組成物は水相と有機溶媒相とに分れる。このような相分離は、過剰量の超臨界
流体によって引き起こされる相分離の場合のように、吹付は性能の不良及び/又
はコーティング形成の不良に至り得る。
すなわち、理論によって縛られることを望むものではないが、一旦、このような
相分直が起きると、分離した水相は超臨界流体及び有機溶媒を引き付けて、分離
した有機溶媒相に存在する有機溶媒が少なくなる。これは、2相の間の粘度の不
均衡を生じ、コーティング組成物のスプレー塗布をかなり妨害し或は妨げ得る。
再び理論によって縛られることを望むものではないが、水相における有機溶媒の
濃度は、たとえ組成物を吹付けても、該溶媒が過度に蒸発して、基材上の溶媒の
量がアトマイズした粒子を適当に凝集させるのに不十分になり、コーティング不
良に至り得るようなものであると考えられる。
同様の理由で、存在する有機溶媒の一部に代え、それで更に総括有機溶媒含量を
減少させるように、水をコーティング組成物に加える場合、基材に吹付けた粒子
の適当な流展性及び凝集を助成して望ましいコーティングを形成する十分な溶媒
が依然存在すべきである。
よって、プリカーサ−コーティング組成物であって、それの粘度を、次いで超臨
界流体を混和することによってスプレー塗布するのに適した点にまで降下させ得
る該組成物にするように、必要なだけ多くの水を加えるのが通常望ましい。
上記の検討は、粘稠な組成物に加える超臨界流体の量が粘度を該組成物を吹付け
るために必要な程度に降下させるのに不十分であり、かつ該組成物を吹付けるこ
とができるように本発明に従ってこれらの組成物に水を加えるそれらの場合に焦
点を合わせたが、水をコーティング組成物に加えることがそれらの条件にのみ限
られないことは理解される。実際、元の組成物の粘度が、超臨界流体の添加が実
際粘度を吹付けるのに適した点にまで降下させることができるものである場合で
さえ、水をコーティング組成物に加え次いで超臨界流体を混和してよい。
例えば、第1コーティング組成物(第1コーテイングは、超臨界流体を混和した
場合に、吹付けることができた)中に存在する揮発性有機溶媒の量を単に減少さ
せることが望ましい場合、水を使用して含有される揮発性溶媒のいくらかに代え
る際、過度の量の超臨界流体によフて引き起こされる相分離に関する心配がない
のは明らかである。
前に簡単に検討した通りに、水をコーティング組成物に加えた後でさえ、本発明
によって、今、水を含有する組成物に混和することができる超臨界流体の量は、
絶対条件で、実質的に同じままであることを見出した。換言すれば、例えば、超
臨界二酸化炭素100gを特定の組成物に混和することができるならば、水をこ
の組成物に加えた後に、合本を含有する組成物に超臨界二酸化炭素およそ100
gを依然加えることができる。
しかし、それは元の組成物に加えることができたと同じ量の二酸化炭素を新しい
水含有組成物に加えることが必要であると言うことではない、粘度降下用希釈剤
として用いる超臨界流体の量を最大限にし、それで溶媒フラクション、特に有機
溶媒及び/又は非水性希釈剤を最少に保つのが有利であるが、露化し得る組成物
を生成する量を用いる以外、使用する超臨界流体の量に関し臨界はない。
しかし、「乾燥」組成物において使用することができた同じ量の超臨界流体を混
和する水含有組成物の能力は、超臨界流体によって得られる付随する希釈効果を
また実質的に一定に保つことが期待され得るから、重要である。
本発明のプリカーサ−コーティング組成物中に存在する、それ以上の粘度降下用
希釈剤として用いる水に加えて、また、カップリング溶媒を同様にプリカーサ−
コーティング組成物中に存在させることが通常望ましい、水を加えるコーティン
グ組成物がすでにカップリング溶媒と特性表示し得る有機溶媒を含有するならば
、かかるカップリング溶媒を更に加える必要がないのはもち論である。同様に、
プリカーサ−組成物を初めに水で作っているならば、該組成物について用いる有
機溶媒の内の少なくとも18iをカップリング溶媒にするのが望ましい。
カップリング溶媒は、固形分フラクションにおいて用いるポリマー化合物が少な
くとも一部可溶性の溶媒である。しかし、最も重要なことは、かかるカップリン
グ溶媒もまた少なくとも一部水に混和し得ることである。すなわち、カップリン
グ溶媒は、固形分フラクションと、溶媒フラクションと、水との混和を、組成物
を最適に吹付けて良好なコーティングを形成し得るように、単−相を望ましい程
に保つ程度に可能にする。
カップリング溶媒は当業者によく知られており、前述した特性、すなわち、固体
フラクションのポリマー成分が少なくとも一部可溶性であり、かつ水が少なくと
も一部混和性である全ての慣用のカップリング溶媒が全て本発明において用いる
のに適している。
本発明において用い得る適用可能なカップリング溶媒は下記を含み、これらに限
定されない:エチレングリコールエーテル、プロピレングリコールエーテル、こ
れらの化学的及び物理的組合せ;ラクタム、環状尿素:等。
特定のカップリング溶媒は下記を含む(最も有効なものから有効性の最も低くな
る順に挙げる):ブトキシエタノール、プロポキシエタノール、ヘキソキシエタ
ノール、イソプロポキシ2−プロパツール、ブトキシ2−プロパツール、プロポ
キシ2−プロパツール、t−ブトキシ2−プロパツール、エトキシエタノール、
ブトキシエトキシエタノール、プロポキシエトキシエタノール、ヘキソキシエト
キシエタノール、メトキシエタノール、メトキシ2−プロパツール、エトキシエ
トキシエタノール、n−メチル−2−ピロリドン等のラクタム及びジメチルエチ
レン尿素等の環状尿素もまた含まれる。
カップリング溶媒に加えて、また、活性溶媒を同様に加える(存在させる)こと
が望ましいかもしれない6本発明で用いる通りの活性溶媒とは、少なくとも一部
超臨界流体との混和性を有することに加えて、組成物において用いるポリマー化
合物について特に良好な溶解性を有するそれらの溶媒を含む意味である。
本発明のプリカーサ−コーティング組成物において用い得る適した活性溶媒は下
記を含む:ケトン、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケ
トン、メシチルオキシド、メチルアミルケトン、シクロヘキサノン及びその他の
脂肪族ケトン;エステル、例えばメチルアセテート、エチルアセテート、アルキ
ルカルボン酸エステル;エーテル、例えばメチルt−ブチルエーテル、ジブチル
エーテル、メチルフェニルエーテル及びその他の脂肪族或はアルキル芳香族エー
テル:グリコールエーテル、例えばエトキシエタノール、ブトキシェタノール、
エトキシ2−プロパツール、プロポキシエタノール、ブトキシ2−プロパツール
及びその他のグリコールエーテル:グリコールエーテルエステル、例えばブトキ
シエトキシアセテート、エチル3−エトキシプロピオネート及びその他のグリコ
ールエーテルエステル:アルコール、例えばメタノール、エタノール、プロパツ
ール、イソ−プロパツール、ブタノール、イソ−ブタノール、アミルアルコール
及びその他の脂肪族アルコール:芳香族炭化水素、例えばトルエン、キシレン及
びその他の芳香族或は芳香族溶媒の混合物、脂肪族炭化水素、例えばVM&Pナ
フサ、ミネラルスピリット、及びその他の脂肪族或は脂肪族の混合物:ニトロア
ルカン、例えば2−ニトロプロパン、溶媒或は溶媒ブレンドの選定に重要な構造
上の関係のレビューかインダストリアルエンジニアリングケミストリー(プロダ
クトリサーチアンドディベロップメント)、24.162頁、1985年にジリ
ーブ(Dileep)等により及びジャーナルオブフィジ力ルケミストリー、5
8.1000頁、1954年にフランシス、ニー、ダブリュ(Francis、
A。
W、)により挙げられている。
カップリング溶媒並びに活性溶媒の裏方として機能することができる溶媒があり
、1種の溶媒を用いて両方の目的を達成し得るのはもち論である。このような溶
媒は例えばブトキシェタノール、プロポキシエタノール、プロポキシ2−プロパ
ツールを含み、グリコールエーテルが特に好ましい。
カップリング溶媒、並びに活性溶媒の両方を本発明のプリカーサ−コーティング
組成物において用いる場合、カップリング溶媒対活性溶媒の重量による比は、通
常約1.1〜4:1、好ましくは約2:1〜3.5:1、最も好ましくは約2.
5:1〜3:1の範囲である。
カップリング溶媒対活性溶媒の比は、とりわけ、活性溶媒の疎水性に依存するの
が普通である。
カップリング溶媒があまり多く存在すればポリマーの溶解を妨げ得、活性溶媒が
あまり多く存在すれば水の適当な混和性を妨げ得る。
本発明においてコーテイング物質として用いるのに適したポリマー化合物は、通
常、コーティング分野の当業者によく知られたポリマーの内の任悪のものを含む
が、(1)超臨界流体を混和した後に、(2)該混和物を基材に吹付け、それで
欠陥のないコーティングを得るのを助成するのに通常一層適したものにさせる特
異な特性を保有することにより、特に望ましい好適なポリマーがある。
通常、本発明において用いることができるポリマーは、終局的に少なくとも1種
のポリマーを混和する際に伴う温度及び/又は圧力に耐えることができなければ
ならない、このような通用可能なポリマーは熱可塑性或は熱硬化性物質を含み或
は架橋性フィルム形成系でもよい。
特にポリマー成分は下記を含む:ビニル系、アクリル系、スチレン系及びベース
ビニル、アクリル及びスチレンモノマーのインターポリマー:ポリエステル、オ
イルフリーアルキド、アルキド等:ポリウレタン、油変性ポリウレタン、熱可盟
性つレタン系:エボキシ系:フェノール系:セルロース系エステル、例えばアセ
テートブチレート、アセテートプロピオネート、ニトロセルロース:アミノ樹脂
5例えばユリアホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド及びその他のアミ
ノブラストポリマー及び樹脂材料:天然ガム及び樹脂:エナメル、ワニス、ラッ
カー。商用コーティングに要求される性能及びコストバランスを達成するために
配合する一般に用いられかつ当業者に知られている上記のコーテイング物質の混
合物も含まれる。
本発明において用いる特に好ましいポリマーが保有する1つの特性は粘度の低弾
性成分を有するものである。
粘度の成分についての検討は1例えば、Rubber World(1980年
、12月)、31〜34頁、 S、B、口riscoll著r Rheolog
ical Measurement for Quality Lontrol
Jに見ることができる(同文献の内容を本明細書中に援用する)、すなわち、
本質的に同じ粘度を有するプリカーサ−コーティング組成物になり得るポリマー
は多数あるが、最も好ましいポリマーは、粘度の弾性成分(elasticco
mponent of viscosity)が最も少ないものである。粘度の
低弾性成分を有するこのようなポリマーは、溶解状態で、鎖のからみ合い(en
tranglement)を最少にする構造的及び分子量分布を有するものであ
るのが普通である。特に、ポリマー化合物の高分子量分布を最小にすべきである
0分子量分布の高分子量フラクションについての有用かつ簡便な尺度は、ポリマ
ー化合物の重量平均(M、)分子量対ポリマー化合物の数平均(M、)分子量の
比、すなわちM、/M、、である。例えば、ポリマーの分子量測定について検討
しているFederation 5eriesOn Coatings Tec
hnology (] 986年)、26〜31頁、r Introducti
on to Polymers and Re5ins Jを参詔。同文献の内
容を本明細書中に援用する。通常、数平均分子KM。が一定ならば、Mv/Ml
lの比が大きい程、ポリマー中に存在する高分子量フラクションが多くなり、か
つポリマーが保持する粘度の弾性成分が多くなる。
好ましくは、本発明のプリカーサ−組成物において用いる支配的なポリマー化合
物が有するM、7M、比は約4より小さく、約3より小さいのが好ましく、約2
より小さいのが最も好ましい。
ポリマーが保有する粘度の弾性成分が高い程、ポリマーは一層弾性になり、この
ようなポリマーから作る、超臨界流体を含有する混和プリカーサ−コーティング
組成物をアトマイズするのが難かしくなる。混和したコーティング組成物をスプ
レーオリフィスに通して開放すると、剪断力が物質に作用して引き裂けさせて微
細なアトマイズド滴にするのが普通である。しかし、ポリマーが粘度の高弾性成
分を有する場合、このような引裂き作用を妨害し、組成物はよくアトマイズしな
い。
比較的低い粘度の弾性成分を有する特に望ましいポリマーは下記の表2に挙げる
ものを含む。
表 2
アルキド樹脂 25.000− 50,000− 2−450.0
00 200,000
エポキシ樹脂 350−4.000 350−7,000 !、0−2
.5エマルション
固形分フラクションに含有されるポリマー化合物に加えて、コーティングに代表
的に用いられる添加剤を使用してもよい0例えば、顔料、顔料エキステンダー、
金属フレーク、充填剤、乾燥剤、消泡剤、皮張り防止剤、湿潤剤、紫外線吸収剤
、架橋剤及びこれらの混合物を全て本発明のプリカーサ−組成物において用いて
よい。
上述した種々の添加剤の使用に関して、顔料は吹付けた組成物から超臨界流体が
拡散するのを助成し、アトマイゼーションの向上に至るのが認められたので、プ
リカーサ−組成物中に存在させるのが特に望ましい。
本発明のプリカーサ−組成物の溶媒フラクションは、前に検討した通りに、少な
くとも1種のポリマー化合物が少なくとも一部可溶性であり、かつ少なくとも一
部水と混和し得るカップリング溶媒を少なくとも1種含む。
必要に応じて、上述した通りの活性溶媒を使用してもよい0本発明において用い
るのに通した溶媒は、通常、(カップリングタイプの溶媒が存在しさえすれば)
、超臨界流体を混和した際に、固形分フラクションを溶解、分散或は懸濁させる
ことができる任意の溶媒或は溶媒の混合物を含むが、前に検討した固形分フラク
ションの場合のように、特に望ましい好適な溶媒及び溶媒混合物がある。カップ
リング及び/又は活性のいずれかのかかる好適な溶媒は、超臨界流体を混和した
後に、該混和物を基材物質に吹付けるのに通常一層適したものにさせる所定の望
ましい特性を保有する。
特定の溶媒或は溶媒混合物の選定が通常使用する特定のポリマー化合物に依存す
ることになるのは、極めて明らかである。
通常、本発明に通した溶媒は上述した通りの望ましい溶解力特性かつまたコーテ
ィング形成を確実にするように蒸発速度の適当なバランスを持つべきである。換
言すれば、溶媒フラクションは速乾及び弱溶媒の適当なブレンドを有すべきであ
る。
より詳細には、固形分フラクションの溶解を助け、並びに粘度降下を助け、混和
コーティング組成物を一担取付け、アトマイズした滴が基材に接触する前に実質
的に該組成物を離れるのに、蒸発速度の速い溶媒を必要とする。対応して、固形
分フラクションの溶解を助けるのに、また、蒸発速度の遅い溶媒も必要とし、こ
れらの溶媒は、主に、均一かつ連続したコーティングを得るのに十分な流展性を
生じるのに個当に低い粘度をもたらすように、アトマイズした滴を塗布した後に
基材上に存在することを必要とする。
しかしながら、速乾溶媒があまり多いと十分な流展性をもたない乾燥コーティン
グを生じることになる0反対に、弱溶媒があまり多いと垂れ下り及びランニング
の欠点を有するコーティングを生じることになり、かつ容易に乾燥されず、それ
でかかる塗布した基材を速く取り扱うのを妨げる。
25℃及び1気圧におけるASTM Method D 3599を使用して、
100に等しいブチルアセテート基準番こ対する相対蒸発速度(REP)を基準
にして、溶媒フラクションは対応するREP値によって表わす通りの下記の速乾
及び弱溶媒の組成を有するのが望ましし):轡 フラクションの % −一
且旦旦一−30−100% < 500−70
% 50−100
0−40% 1ot−250
<10% 〉250
溶媒フラクシヨンは下記の組成を有するの力<−IJ好ましい。
全溶媒フラクションの重量% RER40−100%
<500−60% 5o−to。
O−30% 101−250
く5% 〉250
超臨界流体を混和した後の吹付けるのに特に遺したものにさせるように所望に最
適にする溶媒フラクシ目ンの別の特性は溶媒フラクシ琢ンの表面張力である。特
に、溶媒は、表面張力が小さい程、一層望ましくなる。
よって、表面張力が小さい溶媒は混和したプリカーサ−コーティング組成物の良
好なアトマイゼーションをもたらし、微細なエーロゾルを生じる。このような微
細エーロゾルは、望ましいことに、基材に接触する前に、吹付けた混和コーティ
ング組成物から超臨界流体が逃散するのを促進する。
その上、表面張力の小さい溶媒は、また、塗布したコーティング内に依然閉じ込
められた残留超臨界流体の拡散を助けて基材上に良好なコーティングを形成する
のを容易にする。低表面張力溶媒は、また、残留超臨界流体が逃散する際に引ぎ
起こす気泡の生成を抑制するのを助ける。なお更に、表面張力の小さい溶媒は、
望ましいことに、速い湿潤及び拡がり特性をもたらし、これらもまた基材上に欠
陥のない均一なコーティングを形成するのを助成する。
溶媒フラクションは、25℃における表面張力が35ダイン/ c mより望ま
しい程に小さいのが好ましい。表面張力は30ダイン/ c mより小さい、例
えば23〜28ダイン/ c mであるのが一層好ましい。
溶媒或は溶媒混合物はそれら自体でこのような表面張力特性を保有することは必
要でないと考えられる。このような溶媒は、トルエン、VM&Pナフサ、ブチル
アセテート、ペンチルプロピオネート、グリコールエーテル、メチルPROPA
SQL (登録商標)アセテート(コネチカット、ダンバリー、ユニオンカーバ
イドコーポレーション製)、UCAR(登録商標) Ester E E P
(ユニオンカーバイド製)、等のような溶媒によって例示する通りに、確かに存
在するが、溶媒及び固形分フラクションを含有するプリカーサ−組成物に、全体
としての組成物の表面張力を抑制するように加えることができる慣用の添加剤が
ある。このような添加剤は、一般に界面活性剤として知られている界面活性物質
を含む、かかる界面活性物質は当業者によく知られており、かつ本発明の溶媒フ
ラクション、並びに全体としてのプリカーサ−コーティング組成物の両方におい
て用いるのに適用可能である。
なお更に、溶媒フラクションに関し、ポリマー、溶媒、水及び超臨界流体の混合
物を含有する混和したコーティング組成物を吹付ける際に、速乾溶媒の気化は吹
付けた組成物の総括冷却に寄与する。はとんどの超臨界流体、特に二酸化炭素の
溶解度は温度が低い程大きくなることから、このような冷却は、吹付けた組成物
から超臨界流体が拡散するのを妨げることは明らかである。混和したコーティン
グ組成物を一旦吹付け、該組成物から木質的に全ての超臨界流体を逃散させ、そ
れで、一旦アトマイズした液滴が基材に接触して、超臨界流体を木質的に何ら残
さないようにするのが望ましい。
速乾溶媒の蒸発が引き起こす冷却作用を最小にさせるために、溶媒フラクション
は総括的に低い気化熱を有するのが望ましい、tS媒フラクションが有する総気
化熱は110力ロリー/溶媒フラクシヨン1gより小さいのが好ましく、約10
0カロリー/溶媒フラクシヨン1gより小さいのが一層好ましい、溶媒フラクシ
ョンの総気化熱は約65〜95カロリー/gの範囲であるのが好ましい。
本発明の基礎となる主たる目的、すなわち、混和したコーティング組成物をスプ
レー塗布する間の溶媒蒸気の大気への不必要な放出を最少限にすることを心に留
めて、プリカーサ−コーティング組成物において用いる溶媒の量は、液体スプレ
ー技法による塗布を可能にする粘度を有する、ポリマー化合物と溶媒との混合物
を生じるのに要する量より少なくすべきことは明らかである。
換言すれば、超臨界流体希釈剤の存在による希釈効果を十分に利用するように、
溶媒フラクションの導入は最少限にすべかである。
しかし、コーティング組成物中の溶媒の量を減らすことは環境汚染を最少限にす
る上で好都合であるばかりでなく、また、本発明が認める通りに、このような溶
媒量の低減は一旦超臨界流体を混和して、コーティング組成物を吹付けるのを容
易にさせ、並びに終局的に基材上に形成されるコーティングの外観を向上させる
のに望ましい。
より詳しくは、プリカーサ−コーティング組成物中に存在する溶媒フラクシヨン
の量を増すにつれそしてそうした組成物に超臨界流体を混和して吹付けた後に、
9n組成物を通してのかかる超臨界流体の拡散速度は一般に減少する。これは代
表的には、コーティングを基材に塗布した後にコーティング中に保持される残留
超臨界流体の量を増大させるに至り、これはコーティングの欠陥を形成するに至
り得る。そのような拡散率の低下を補うために、吹付ける組成物の温度を、超臨
界流体の溶解度を減少させるように昇温するのが普通である。しかしながら、そ
うした噴霧温度の上昇は、噴霧組成物の粒径及びアトマイゼーシミン品質に影響
を及ぼし得る。
なお更に、プリカーサ−コーティング組成物中の溶媒フラクシヨンを増すにつれ
、生成コーティングにおいて像光沢の判別度(ooI)において損失が相応して
在る。これは、コーティングから次第に散逸する塗布コーティング中に保留され
た残留超臨界流体の量が付随して増大することによって引き起こされるものと考
えられる。
その上、プリカーサ−コーティング組成物中の過剰の溶媒フラクションは、超臨
界流他の有効性を低下させる。これは、アトマイゼーションを、基材への液体ス
プレーの付着が、溶媒フラクションが過剰でないときに比べて乏しくなるように
強めるためである。即ち、液体コーティングの基材への転移の効率が低くなる。
従って、コーティング厚さを累積するのに一層多くのrg1霧が為されねばなら
ず、その結果一層多くの溶媒が環境に放出されそして一層多くのプリカーサ−コ
ーティング組成物が使用され、コストを増大する。加えて、所望のコーティング
厚さを累積するのにスプレーパスを一層多く使用しなければならないので、塗布
プロセスの間に失なわれる弱溶媒の割合が高くなり、それで一旦所望のコーティ
ング厚さを達成し、コーティングのりフローを助成して平滑な表面をもたらすの
に有効な弱溶媒が減少する。理論に縛られることを欲しないが、過剰の溶媒フラ
クシヨンにより引き起こされる粘度の低下が超臨界流体により引き起こされる粘
度低下と組合わさってスプレーから基材上に効率的に付着されるには不十分な買
置を有する液滴をもたらすものと考えられる。替わりに、液滴は気体流に乗って
環境中に運ばれる。溶媒の使用が少なくなることにより、超臨界流体の粘ffi
低下を完全に利用することが可能になりそして基材に効率的に付着する液滴寸法
をもたらす。
更には、過剰の溶媒ワラクシ3ンは、所望の乾燥コー・ティング厚さのための湿
潤コーティング厚さを大きくしかつ基材上のコーティング粘度を低くし、これは
コーティングが塗布、乾燥及びキユアリング9垂れたり流動したりする傾向を増
大する。加えて、過剰の溶媒がコーティングから蒸発するにつれて、コーティン
グは乾燥プロセス中一層大きな度合に収縮し、コーティング内部に流動が誘発さ
れて平滑な表面をもたらすためのレベリング作用を妨害し得る。乾燥時間もまた
増大させる。
結果的に、本発明に従えば、固形分フラクシヨン、溶媒フラクション及び水で構
成される液体混合物中に存在する溶媒フラクションの量は液体混合物単位1当た
り約650gを超えない、より好ましくは、液体混合物中に含まれる溶媒フラク
シヨンの量は、液体混合物中位1当たりの溶媒が約450gより少ない、最も好
ましくは、溶媒フラクションの量は、液体混合物単位1当たりの溶媒が約200
〜約400gの範囲である。
固形分フラクション、溶媒フラクシヨン及び水を含む本発明の液体プリカーサ−
コーティング組成物は、約s、oooセンチポイズ未満の、好ましくは3.00
0センチボイズ未満のそして最も好ましくは約500〜2,000センチボイズ
の範囲の粘度を有すべきである。明らかに、液体混合物の粘度に寄与する主因子
は、先に論じた変数である溶媒フラクシヨン及び水の含有量である。従って、プ
リカーサ−コーティング組成物中に存在する溶媒フラクシヨンの量は得るつもり
の所望の粘度と密接な関係をもって考慮すべぎことは明らかである。
プリカーサ−コーティング組成物の粘度は、組成物がひとたびffJTmされる
とき基材上に適正な融合凝集を与えるに充分なだけの溶媒及び水が存在するよう
充分低く、しかも超臨界流体希釈剤の使用効果を最大限とするように溶媒使用に
おける減少を可能ならしめるそして付随して良好なアトマイゼーションとコーテ
ィング形成を促進するに充分高くすべきである。
プリカーサ−コーティング組成物の粘度はまた、超臨界流体を添加する時、混合
物をスプレー塗布するのに適したものにさせるように超臨界流体の臨界温度及び
圧力を超えて粘度が約300センチポイズ未溝に低減されるよう、2Mi領域に
入ることなく、充分の超臨界流体を添加することを可能とするようにすべきであ
る。より好ましくは、混和された液体コーティング組成物は、約150センチポ
イズ未溝の粘度を有しそして好ましくは約5〜150センチポイズの範囲の粘度
を有する。最も好ましくは、固形分フラクシ羅ン、溶媒フラクシ寥ン、水及び超
臨界流体の混和物の粘度は、約10〜50センチボイズの範囲にある。
プリカーサ−コーティング組成物が指向しなければならないなお別の因子は、超
臨界条件でのそしてまた基材の条件での、即ち組成物を噴霧した後の条件の両方
での超臨界流体の溶解度である。
これら2つの条件設定について溶解度要件は互いに完全に対照的である。つまり
、超臨界流体を液体プリカーサ−組成物に混和するとき、超臨界条件における超
臨界流体について高い溶解度を有する組成を有するのが望ましい、対照的に、組
成物が一層オリフイスを通してoJtnされた後では、基材の環境において存在
する条件における超臨界流体についての溶解度はなるたけ低いことが望ましい。
より詳しくは、本発明に従えば、液体プリカーサ−コーティング組成物は、超臨
界流体の臨界温度及び圧力以上で、液体混合物中の超臨界流体少なくとも5重量
%の超臨界流体についての溶解度を有すべきである。好ましくは、溶解度は、混
合物中の超臨界流体少なくとも15重量%、より好ましくは混合物中の超臨界流
体約20〜50重量%乃至それ以上とすべきである。最も好ましくは、それは、
約25〜約35重量%の範囲である。
もしプリカーサ−コーティング組成物が上述した値より小さい溶解度を有するな
ら、超臨界流体がもたらす希釈効果は車に充分なものにならないことになる。こ
れは、組成物が適正に噴霧され得ないような不十分な粘度減少になる。
ひとたび組成物に超臨界流体を混和して噴霧し、基材に接触したら、超臨界流体
はコーティング中に残留する超臨界流体がほとんど残らないようになるたけ迅速
に噴n組成物を通して拡散させるのが望ましい、従って、もちろん今や超臨界で
ない流体は、プリカーサ−コーティング組成物において非超臨界状態での流体約
0.8重量%未満の液体プリカーサ−コーティング組成物中の溶解度を有すべき
である。流体の溶解度は組成物巾約0.6重量%より小さいのが好ましい、最も
好ましくは、流体はプリカーサ−コーティング組成物に約0.4重量%より少な
い量で溶解すべきである0本明細書中で用いる通りの非臨界状態の流体の溶解度
は流体の25℃及び1気圧絶対圧において測定すると理解すべ台である。
プリカーサ−コーティング組成物が望ましくは具備すべきなおそれ以上の特性は
、−担、該組成物を超臨界流体と共に基材の環境に吹付けたら、超臨界流体を組
成物から出す高い拡散率である。そうした高い拡散率は、噴霧液体混合物から超
臨界流体が迅速に逃出するのを助成するために望ましい、これは基材に塗布した
液体コーティング中の残留超臨界流体が存在するのを防止し、それで一様な欠陥
の存在しないコーティングの形成を確実にするのを助ける。
従って、プリカーサ−コーティング組成物は、望ましくは、超臨界流体と共に噴
霧した時点から基材上に衝突する時点まで毎秒プリカーサ−コーティング組成物
単位g当たりの超臨界流体少なくとも約7gから約26gの、見掛は気体拡散速
度(25℃及び1気圧において約2〜約8m/秒の噴霧粒子平均速度及び約30
cmの噴霧距離に基づく)を具備すべきである。
プリカーサ−コーティング組成物は、超臨界流体を混和した後に、混和した液体
混合物を加圧下でオリフィスに通して基材の環境に通して液体スプレーを形成す
ることによって、基材上に吹付けて固形分フラクション、溶媒フラクションの一
部、水の一部及び残され得る残留超臨界流体を含有する液体コーティングを基材
上に形成する。
オリフィスは、静電スプレーガンのスプレーノズルのスプレーチップにおける等
の壁或はハウジングにおける孔或は開口であり、オリフィスを通って、混和した
液体コーティング組成物は圧力の高い領域、例えばスプレーガンの内側から出て
圧力の低い領域、例えばスプレーガンの外側及び基材の周りの空気環境に向かっ
て流れる。
オリフィスは、また、加圧容器、例えばタンク或はシリンダーの壁における孔或
は開口でもよい、オリフィスは、また、混合物を通して排出するチェーブ或はバ
イブ或は導管の開放端でもよい、チューブ或はバイブ或は導管の開放端を、開放
面積を小さくするようにすぼめ或は一部ブロックしてもよい。
ペイント、ラッカー、エナメル、ワニス等のコーティング配合物の慣用の静電エ
アレス及びエアアシストエアレス吹付けするのに用いられるスプレーオリフィス
、スプレーチップ、スプレーノズル及びスプレーガンが本発明のプリカーサ−コ
ーティング組成物を超臨界流体と混和して吹付けるのに適している。オリフィス
とスプレーをオン及びオフに代えるバルブとの間に過多な流れ容積を持たないス
プレーガン、ノズル及びチップが好ましい、スプレーガン、ノズル及びチップは
使用するスプレー圧力を封じ込むように作らなければならない。
本発明のプリカーサ−コーティング組成物を超臨界流体と混和した後に、吹付け
るのに使用しうるスプレー装置は広範囲に在る。木賞的に、慣用のエアレス及び
エアーアシストエアレススプレー装置から静電スプレー装置までの任意のスプレ
ーガンを使用してよい、スプレー装置の選定は意図する塗布の種類による。
混和したコーティング組成物を噴霧するオリフィスの構成材料は、使用される高
い噴霧圧に対して必要な機械的強度を具備し、流体が流れることから生じる摩耗
に耐えるのに十分な耐摩耗性を有し、接触する化学薬品に対し不活性でなければ
ならない、エアレススプレーチップを製作するのに用いられる材料、例えば炭化
ホウ素、炭化チタン、セラミック、ステンレススチール或は黄銅等の内の任意の
ものが適しており、炭化タングステンが通常好ましい。
混和した液体混合物を噴霧するのに適したオリフィス寸法は直径約、004〜約
、072インチ(0,10〜1.8mm)の範囲が普通である。オリフィスは通
常円形でないため、称呼直径は等偏置直径である。適当な選択は、所望の量の液
体コーティングを供給しかつコーティングについて適当なアトマイゼーシジンを
達成するオリフィス寸法により決める。粘度が低い程オリフィスを小さくし、粘
度が高い程オリフィスを大きくするのが通常望ましい。オリフィスが小さい程、
アトマイゼーシ1ンは小さくなるが、出力が小さくなる。オリフィスが大きい程
、出力が大ぎくなるが、アトマイゼーションは不良になる0本発明の実施におい
て、より微細なアトマイゼーシコンが好ましい、よって、直径約、004〜約、
025インチ(0,10〜0.64mm)の小さいオリフィス寸法が好ましい、
直径、007〜.015インチ(0,18〜0.38mm)のオリフィス寸法が
最も好ましい。
スプレーオリフィスを収容するスプレーチップ及びスプレーチップを収容するス
プレーノズルの設計は臨界的なものではない、スプレーチップ及びスプレーノズ
ルはオリフィスの近くにスプレーを妨げる突起を持つべきでない。
スプレーの形状もまた混和コーティング組成物を噴霧するのに臨界的なものでは
ない、スプレーは断面が円形成は楕円形のコーンの形状にしてもよく或いはフラ
ットファンの形状にしてもよく、スプレ一番まこれらの形状に限られない、フラ
ットファン或いは断面が楕円形のコーンのスプレーが好ましい。
オリフィスから基材までの間隔は、約4〜約24・インチ(10〜61cm)の
距離にするのが普通である。距1116〜18インチ(15〜46cm)が好ま
しく、距離8〜14インチ(20〜36cm)が最も好ましい。
液体混合物を加圧下でオリフィスに通す前に、液体混合物において乱流或いは攪
拌した流れを促進する手段及びフローデザインもまた用いることができる。この
ような技術は例えば下記を使用することを含み、これらに限定されない:ブリー
オリフイス、ディフューザー、ターブレンスプレート、リストリクタ−、フロー
スプリッタ−/コンバイナー、フローインビンジャー、スクリーン、バッフル、
ベーン並びに静電エアレススプレー及びエアーアシストエアレススプレーにおい
て用いられる他のインサート、手段、フローネットワーク。
オリフィスを閉蒸するおそれがある粒状物を除くために、液体混合物をオリフィ
スに通して流す前に濾過するのが望ましい、これは慣用の高圧ペイントフィルタ
ーを使用して行うことができる。フィルターをまたガンに或いはその中に挿入し
てもよく及びチップスクリーンをスプレーチップの所に挿入してオリフィスの閉
春を防止してもよい、フィルターにおける流れが通過する寸法はオリフィスの寸
法より小さく、好ましくは相当に小さくすべきである。
スプレーから基材上に付着させるプリカーサ−コーティング組成物の割合を増大
するために静電力を使用することができる。これは一般に転穆効率を増大すると
称される。これは、スプレーに電荷を付与するために基材に対して高い電圧を使
用することにより為される。これはスプレー滴と基材との間に電気引力を生じ、
電気引力がない場合、基材に達しそこなう滴を基材に付着させる。電気力が液滴
を基材の縁及び背面に付着させる場合、この作用は一般に回り込み(ラップアラ
ウンド)と呼ばれる。
基材を接地するのが好ましいが、また、スプレーと反対の符号に荷電してもよい
、基材をスプレーと同じ符合に荷電してもよいが、この場合、接地電圧に対して
より低くするのがよい、しかし、これは基材を電気的に接地するか或いは反対の
符合に荷電する場合に比べてスプレーと基材との間に発生する電気引力が弱いこ
とからそれ程好都合ではない、基材を電気的に接地するのが最も安全な操作方式
である。スプレーを電気的接地に対して負に荷電するのが好ましい。
スプレーの荷電方法は、荷電方法が有効である限り、発明の実施にとフて臨界的
なものではない、プリカーサ−コーティング組成物は、1)オリフィスを出る前
に、スプレーガン内で、直接帯電壁或いは内部電極と接触させることにより:2
)スプレーがオリフィスから出た後に、オリフィスの近く及びスプレーの近くに
配置した外部電極から放電させることにより:或いは3)オリフィスから離れて
、スプレーを外部電極の帯電グリッド或いはアレーの中に或いは間に通した後に
スプレーを基材に付着させることによって、基材に対し高い電圧及び電流をかけ
て荷電することができる。(1)及び(2)の方法が、個々に或いは組合わせて
好ましい、(2)の方法が最も好ましい。
上記の荷電方法(1)では、スプレーガンを電気的に絶縁しなければならない、
高い電圧及び電流をガンの内部の混和液体混合物に、電導性でありかつ帯電した
内面に直接接触させて供給する。これはガンの内部の流れ導管の壁の部分或いは
流れの中に伸びる内部電極或いはスプレーノズルを含む帯電要素の組合せにする
ことができる。接触面積は、混和液体混合物がガンの中を流れるにつれてこれに
十分な電荷を伝達する程の大ぎさにしなければならない、この内部荷電法はスプ
レーを妨げ得る外部電極を持たない利点を有する。混和液体混合物が十分に電気
絶縁性でなければ、混和液体混合物を通って接地したフィード供給タンク或いは
フィード送出系への電流漏れが生じ得る不利がある。これはスプレーに向かう電
荷量を減少させる。電流漏れがあまりに大きければ、フィード供給タンク及びフ
ィード送出系を電気的接地と絶縁する、すなわち高い電圧に荷電しなければなら
ない、電流の漏れは、流体を流さないで高電圧の電力源からの電流の流れを測定
することによって測定することができる。それで、スプレーを荷電する電流は流
体が流れる時の電流と流体が流れない時の電流との差である。漏れ電流は荷電電
流に比べて小さくすべきである。
上記の荷電法(2)では、スプレーがオリフィスから或いはオリフィスの近辺に
出た後にスプレーを荷電する。
スプレーガン及びスプレーノズルは電気的に絶縁性でなければならない、電荷を
スプレーチップに近い及びスプレーに隣接した外部電極から供給する。高い電圧
下で、スプレーに放電させる。好ましい電極は、スプレーに隣接した位置に置い
た1つ或いはそれ以上の金属ワイヤである。電極はスプレーに対し平行でも或い
は垂直でも或いは観点から発する電流を好都合にスプレーに向けるようなそれら
の間の任意の配向にしてよい、電極は、スプレーの流れを妨げずにスプレーを有
効に荷電するために、スプレーに十分近く、好ましくは1cm以内に位置させな
ければならない、電極は先を鋭くしてもよく、ブランチにしてもよい、プラナ−
(planar)スプレーの場合、1つ或いはそれ以上の電極をプラナ−スプレ
ーの側面に、スプレーの面に放電させるように配置するのが好ましい、卵形スプ
レーの場合、1つ或いはそれ以上の電極をスプレーに隣接して周囲をめぐって配
置する。電極はスプレーを有効に荷電するように配置する。補助電極を1つ或い
はそれ以上用い、主電極と異なる電圧にし或いは電気的に接地して主電極とスプ
レーとの間の電場或いは電流を変えてもよい0例えば、主荷電電極をスプレーフ
ァンの一方の側にし、接地した絶縁補助電極をスプレーファンの反対側にしても
よい、荷電法(2)は混和液体混合物を通る電流漏れが荷電法(1)に比べて少
ないという利点を有する。十分に導電性の混和液体混合物はフィード供給及びフ
ィードラインを電気的接地と絶縁させなければならない、上記荷電法(3)では
、スプレーをオリフィスからもつと離して荷電し、方法(2)よりもフと十分に
分散させる。よって、スプレーを有効に荷電するために、外部電極の一層大きい
系或いはネットワークを必要とするのが普通である。従って、その方法は安全性
及び融通性が劣る。また、電極とスプレーとの間の距離を大きくしてスプレーを
妨害しないようにしなければならない。よって、スプレーにかける電荷は小さく
なりそうであるが、供給ラインを通る電流漏れは排除される。スプレーを外部電
極の帯電グリッド或いはアレーの中に或いは間に通してから基材に付着させる。
スプレー液滴を、電極から空気中に放電した電流からのイオン衝撃によって荷電
する。帯電グリッドはスプレー領域を横切って伸びる1つ或いはいくつかのワイ
ヤ電極にすることができる。電流は電極の長さに沿フて放出することがで診る。
帯電アレーはスプレー領域の周囲に位置させ及びスプレーの近く或いはその中に
、電流が電極の端から放出するように伸びる1つ或いはいくつかのワイヤ或いは
先が細くなった電極にすることができる。
本発明は約30〜約150キロボルトの範囲の高い電圧で用いることができる。
スプレーに付与する電荷を大きくして基材への引力を高めるために、電圧を高く
するのが好都合であるが、電圧レベルは使用する荷電及びスプレーガンのタイプ
について安全でなければならない。
安全上、ハンドスプレーガンの電圧は通常70キロボルトより低く制限されかつ
電流が安全レベルを越える際に電圧を自動的に遮断するようにデザインされる。
ハンドスプレーガンの場合、有用な電流範囲は20〜200マイクロアンペアが
普通であり、最適な結果は極めて小さい電導率、すなわち極めて大きい電気抵抗
を有するコーティング配合物によって得られる。遠隔で使用する自動スプレーガ
ンの場合、ハンドスプレーガンに比べて一層大きい電圧及び電流を安全に用いる
ことができる。よって、電圧は70キロボルトを趙えて150キロボルトまでに
することができ、電流は200マイクロアンペアを趙えることができる。
これらの静電荷電法は慣用の静電吹付けの分野の当業者に知られている。
静電吹付けする場合、基材は金属等の電導体にするのが好ましいが、また、導体
でない或いは半導体の基材に吹付けることもできる。かかる基材を前処理して電
導性表面を生じるのが好ましい0例えば、基材を特殊な溶液に浸漬して表面に導
電性を付与することができる。
高い電圧及び電流を発生する方法は、本発明の実施にとって臨界的なものではな
い、慣用の高電圧の電力源を使用することができる。電力源は電流或いは電圧サ
ージを防止する標準の安全特徴を持つべきである。電力源をスプレーガンに組入
れてもよい、また、その他の荷電法を用いてもよい。
用いるスプレー圧はプリカーサ−コーティング組成物、使用する超臨界流体及び
液体混合物の粘度の関数になる。最少スプレー圧は超臨界流体の臨界圧であるか
或いはそれよりわずかに低い、圧力は5000psi(3sokg/crn”)
より低いのが普通である。スプレー圧は超臨界流体の臨界圧より高く、3000
ps i(210k g / c m’ )より低くするのが好ましい、超臨界
流体が超臨界二酸化炭素流体である場合、好ましいスプレー圧は10フO〜30
00psi (75,2〜210 k g/Cut”)である、最も好ましいス
プレー圧は1200〜2500pgi (84〜180kg/an?)である。
使用するスプレ一温度はプリカーサ−コーティング組成物、使用する超臨界流体
及び液体混合物中の超臨界流体の濃度の関数になる。最低スプレ一温度は超臨界
流体の臨界温度であるか或いはそれよりわずかに低い、最高温度は、液体混合物
がその温度にある間、液体混合物の成分が有意に熱分解されない最も高い温度で
ある。
超臨界流体が超臨界二酸化炭素流体である場合、スプレーノズルから逃げる超臨
界流体が固体の二酸化炭素及び周囲スプレー環境における高い湿度により存在す
る周囲水蒸気の凝縮点にまで冷える可能性があることから、スプレー組成物を加
熱してか゛らアトマイズするのが好ましい、最低のスプレ一温度は約31℃であ
る。最高温度は液体混合物中の成分の熱安定性によって決まる。好ましいスプレ
一温度は35°〜90℃であり、最も好ましい温度は45°〜75℃である0通
常、超臨界二酸化炭素流体量の多い液体混合物中、一層大きくなる冷却作用に対
抗するために、スプレ一温度を高くする必要がある。
超臨界二酸化流体を超臨界流体希釈剤として使用するなら、それは固形分フラク
ション、溶媒フラクション、水及び超臨界流体二酸化炭素を含有する混和コーテ
ィング組成物の総重量に基づいて約10〜60!i量%の範囲内の量で存在すべ
きであり、それにより、スプレ一温度において約5〜約150センチポイズの粘
度を有する混合物を生成する。最も好ましくは、超臨界二酸化炭素流体は、同じ
基準で約20〜60重量%の範囲の量で存在し、それでスプレ一温度において約
10〜約50センチボイズの粘度を有する混合物を生成する。
スプレ一温度は、液体混合物をスプレーガンに入れる前に加熱することにより、
スプレーガン自体を加熱することにより、加熱した液体混合物をスプレーガンに
或いはスプレーガンを通して循環させてスプレ一温度を保つことにより、或いは
これら方法を組合わせて得ることができる。加熱した液体混合物をスプレーガン
に通して循環させることが、熱損失を回避しかつ所望のスプレ一温度を保つため
に、好ましい、チュービング、パイピング、ホース及びスプレーガンを断熱し或
いはヒートトレースして熱損失を防止するのが好ましい。
混和したコーティング組成物を吹付ける環境は狭い臨界性のものではないが、環
境内の圧力は液体スプレー混合物の超臨界流体成分を超臨界状態に保つのに要す
る圧力より低くなければならない。混和した液体コーティング組成物は空気中、
大気圧の或いはその近くの条件下で吹付けるのが好ましい、その他のガス環境、
例えば酸素含量を減らした空気或は不活性ガス、例えば窒素、二酸化炭素、ヘリ
ウム、アルゴン、キセノン、或いは混合物もまた用いることができる。酸素はス
プレー中の有機成分の易燃性を高めることから、酸素或いは酸素富化空気は望ま
しくない。
平均直径1ミクロン或いはそれ以上を有する液体スプレー滴を生成するのが普通
である。これらの液滴は平均直径約5〜1oooミクロンを有するのが好ましく
、平均直径約10〜約300ミクロンを有するのが最も好ましい、小さいスプレ
ー滴は基材に衝突する前にスプレー滴から超臨界流体をベントさせるために望ま
しい、小さいスプレー滴はまた一層高品買の仕上げをもたらす。
本発明の方法を用い、液体スプレーを種々の基材に塗布することによフてコーテ
ィングを適用することができる。適した基材の例は下記を含み、これらに限定さ
れない二金属、木材、ガラス、プラスチック、紙、布、セラミック、組積造、石
、セメント、アスファルト、ゴム及び複合材料。
本発明の実施を通して、フィルムを基羽に、硬化フィルムが厚さ約0.2〜約6
.0ミル(o、oos〜0.15mm)を有するように塗布するのがよい。フィ
ルムは厚さ約O,S〜約2.0ミル(0,013〜0.051mm)を有するの
が好ましく、フィルムの厚さは約0.7〜約1.5ミル(0,017〜0.03
8mm)の範囲が最も好ましい。
被覆基材上に存在するコーティング組成物を硬化することを必要とする場合は、
硬化をこの点で慣用の手段により、例えば活性及び/あるいはカップリング溶媒
を蒸発させる、熱或いは紫外線をかける、等によフて行うことができる。
圧縮ガスを利用して液体スプレーの形成を助成及び/又はオリフィスから来る液
体スプレーの形状を変えることができる。アシストガスは代表的には圧力5〜8
0psi (0,35〜6kg/eta”)の圧縮ガスであり、5〜20ps
i (0,35〜1.4kg/crd)の低い圧力が好ましいが、また、酸
素含量を減らした空気或いは不活性ガス、例えば圧縮窒素、二酸化炭素、ヘリウ
ム、アルゴン、或はキセノン、或いは混合物にしてもよい、酸素はスプレー中の
有機成分の易燃性を高めることから、圧縮酸素或いは酸素富化空気は望ましくな
い。
アシストガスを、好ましくは液体スプレーの各々の側に対称に配置して互いにバ
ランスさせた1つ或いはそれ以上の高速ジェットのガスとして液体スプレーに向
ける。
アシストガスジェットは静電スプレーチップ及び/又はノズルに組み込んだガス
オリフィスから来るようにするのが好ましい、アシストガスは、また、スプレー
チップにおける開口或いは円くかつ液体オリフィスの中央近くに置いた同心環状
環であるノズルから射出して液体スプレー上に向けられる中空コーン高速ジェッ
トのガスを生じてもよいが、これは一層大きいアシストガスの流れを生じ、それ
程望ましくはない。同心環状環をいくつかのセグメント分割してガス流量を減少
させてもよく、円形の代りに楕円形にしてスプレーに付形してもよい、アシスト
ガスの流量及び圧力はエアスプレーで用いられているものより小さくするのが好
ましい、アシストガスを加熱してスプレーにおける超臨界流体希釈剤の急速な冷
却作用に反作用させてもよい、加熱したアシストガスの好ましい温度は約35〜
約90℃の範囲であり、最も好ましい温度は約45〜約75℃の範囲である。
本発明のプリカーサ−コーティング組成物は、′s3あるいは4図のいずれかに
示したようなスプレー装置により超臨界流体を混和し、次いで基材上に吹付ける
ことができる。
次は、本発明の実施において、プリカーサ−コーティング組成物と超臨界流体と
の混和コーティング組成物を得そしてそれをパッチ様式で噴霧するのに使用する
ことができる装置を例示する0例示する超臨界流体は超臨界二酸化炭素流体であ
る。
表3に、バッチ方式について説明する手順を実施するのに使用する設備備品のリ
ストを載せる。
表 3
■、 リンデ無水グレードの、排出管付き液体二酸化炭素ボンベ(サイズK)
。
2、 冷凍熱交換器。
3 、 * 9 シリンダ#8HD3000,3.01容積、304ステン
レス鋼製、両端接続管装備、1800ps i g (126kg/crn’G
)圧力定格、計量器に取付け、二酸化炭素供給タンク。
4、 1800ps i g (126kg/cm”G)に設定したC1rc
le 5eal (商品名)圧力逃し弁P168−344−2000゜
5、 通気弁。
6、 特注16kg計量器(0,1g感度)。
7、 71t−クシIJ:/ダ#8HD2250,2.2!M容積、304ス
テンレス鋼製、両端接続管装備、1800ps i g (126kg/crn
”G)圧力定格、ポンプ供給タンク。
8、 ゼニス単流ギヤポンプ、モデル#HLB−5592−300C1金属対金
属シールを改善する為薄いGrafoil (商標ンガスケットを付加するこ
とにより改良。
9、 ゼニスギャボンブドライブモデル# 4204157.15.1歯車比、
及びポンプスピードコントローラ#QM−371726F−15−XP、6〜1
20回転/分回転度範囲。
10、 循環ループからのドレン。
11、 ケニックス静的ミキサ。
12、 冷却水熱交換器。
13、 ホークシリンダ#8HD2250,2.2512容積、304ステン
レス鋼製、両端接続管装備、1800psig (126kg/crt?G)圧
力定格、スプレー供給タンク。
14、 エアレス・スプレーガン。
15、 ボンデライト(商標)37研磨24ゲージ鋼パネル、6インチX12イ
ンチ(15〜30 c m )寸法。
16、 通気弁。
17、 液体給送弁。
18、 ジェルグソン高圧サイトサイトガラスシリーズT−30、サイズ#6窓
付き、200@F(93℃)温度において2260ps i g(158k g
/ crn”G)圧力に対して定格。
19、 グローブ背圧レギュレータ#5−90−W、200@F (93℃)温
度において2oO0ps i g (140kg/cm’G)圧力に対して定格
、ドームは所望のスプレー圧力まで加圧窒素で充填。
20、 バイパス弁。
21、 グローブ背圧レギュレータを設定しそしてユニットをパージするための
加圧窒素。
22、 窒素パージ弁。
23、 窒素通気弁。
24、 ルスカ転勤ボール高圧粘度計#1602−811−00、温度制御器及
び電子タイマー装備。
25、 比重瓶、複弁付き1/4インチ(6,4mm)高圧チューブ。
表3に掲げられる装置を第3図に載せる概略図に示す通りに配列する。硬質接続
管は気体流れについては1/8インチ(3,2mm)直径の高圧用管でそして液
体流れについては1/4インチ(6,4mm)直径の高圧用管で作製し、Swa
gelok (商標)取付は具を使用した。スプレーガンは、5000ps i
(350k g/ crr?)圧力定格を有する2つのGraco可撓性の1/
4インチ(6,4mm)無帯電ナイロン製高圧ホースモデル9061−214を
使用することにより管に接続する。二酸化炭素供給タンク(3)及びバルク供給
タンク(1)へのそして窒素ボンベ(21)への逆流を防止するために逆止弁を
使用する。循回ループ及び二酸化炭素供給タンクを圧力逃し弁(4)により過剰
加圧から防護する。
装置は、循回ループ、二酸化炭素供給系統、及び粘度及び密度を測定するための
サイドループからなる2循回ループは、ポンプ供給タンク(7)、循環作用を与
えそして一定スプレー圧カを維持するためのギヤポンプ(8)、D的ミjl−サ
(11)、余剰熱を除去するための冷却器(12)、スプレー供給タンク(13
)、エアレス・スプレーガン(14)、サイトガラス(111)、及び一定のス
プレー圧力を維持するための圧力調節器(19)を収容する。圧力調節器(19
)は所望の流れ圧力に調整した圧縮窒素(21)を使用して設定する。二酸化炭
素供給系統は、二酸化炭素バルク供給ボンベ(1)、冷凍熱交換器(2)、及び
電子天秤(6)上に設置する二酸化炭素供給タンク(3)を収容する。供給タン
ク(3)に接続される供給及び排出管路は、天秤上を8動するタンクのカが天秤
の読みに影響を与えないようにコイル@きとする。サイドループは、所望ならば
、混和コーティング組成物の粘度及び密度を測定するため粘度計(24)及び比
重瓶(25)を収容する。
流れ管路及びタンクはすべて、溶液をスプレ一温度に加熱するため電熱テープで
ライニングしそして断熱材で覆う、電熱テープを独立して制御する幾つかの回路
に分割する:
回路#1 圧力調節器(19)、バイパス管路(2o)、サイトガラス(18)
、及び接続用管路
回路#2 ポンプ供給タンク(7)、ギヤポンプ(8)、循回ループ中の二酸化
炭素供給点までの管路回路#3 循回ループ中の二酸化炭素供給点から冷却器(
12)までの管路
回路#4 スプレー供給タンク(13)回路#5 スプレー供給タンク(13)
からスプレーガン(14)に接続する可撓性ボースまでの管路回路#6 二酸化
炭素供給タンク(3)タンク及び管路内部に配置された熱電対が温度を測定する
。混和コーティング組成物温度は、急速循回によりまた電熱テープを調節するこ
とによりループのまわりで一様に維持する。
バッチスプレーユニットに次の手順で充填する。ユニットな循回ループベント(
1ll)を通して排気しモしで計量した量のプリカーサ−コーティング組成物を
供給弁(]7)を通して添加し、ギヤポンプ(8)が材料を圧力調節器バイパス
弁(2o)を通してゆっくりした速度で循回させる。二酸化炭素供給タンク(3
)を通気弁(5)を通して排気しそして二酸化炭素供給ボンベ(1)から液体二
酸化炭素を充填する。供給タンク(3)の充填を容易にさせるために、供給タン
ク(3)における蒸気圧力供給ボンベ(1)内の蒸気圧より低くなるように二酸
化炭素を冷凍熱交換器(2)を通して流す、所望の質量の二酸化炭素を二酸化炭
素供給タンク(3)を加熱しそして天秤(6)で読む通りの所望量に弁設定する
ことにより循回ループ中に加圧通人する。
スプレー圧カは、ブリカーサルコーティング組成物及び二酸化炭素をユニットに
所要の全体密度まで充填しそして後それをスプレ一温度まで加熱することにより
発生させる。スプレーに先立って、圧力調節器(19)をバイパスしく20)そ
してループを一様な圧力にする。スプレーへの準備のため、流れ圧力に調節した
圧力調節器(19)を通して流れが生ずるようにバイパス(2o)を閉鎖する。
スプレー中、スプレー圧力をギヤポンプ(8)及び圧力調節器(19)により一
定に維持する。ギヤポンプ(8)は、ポンプ供給タンク(7)からスプレー供給
タンク(13)中に高い循回速度で溶液を送給する。圧力調節器(19)は、ポ
ンプ供給タンク(7)に余剰溶液を戻して放出する。ポンプ供給タンク(7)は
在庫量及び圧力を失うが、スプレー供給タンク(13)は満杯状態にそしてスプ
レー圧力に維持する。
次は、本発明の実施において、プリカーサ−コーティング組成物及び超臨界流体
の混和コーティング組成物を得そしてそれを連続方式で吹付けするのに使用する
ことができる装置を例示する0例示する超臨界流体は超臨界二酸化炭素である。
表4に、連続方式について説明する手順を実施するのに使用する設備備品のリス
トを載せる。
表4
1旦1 設層1、 リンデ無水グレードの、排出管
付き液体二酸化炭素ボンベ(サイズK)
2、 冷凍熱交換器
3、 ホークシリンダ#8HD3000.3.04容積、304ステンレス鋼
製、両端接続管装備、工800psig (126kg/cm”ゲージ圧)圧力
定格4、 1800psigに設定したC1rcle 5eal (商標)
圧力逃し弁P16B−344−20005、通気弁
6、 窒素ガス供給
7、 Graco複動ピストンポンプモデル#947−963゜4ボール設計
、テフロン(商標)バッキング装備、#5Hydra−Cat (商標) C
ylinder 5layKit #947−943内に設置、ポンプ及び供給
管路は冷凍トレースする、二酸化炭素ポンプ。
8、 Graco標準複動−次ピストンポンプモデル#207−865.テフ
ロン(商標)バッキング装備、コーティングコンセントレートポンプ。
9、 Graco可変比Hydra−Cat (商標)ブロボーショニング
ボンブユニットモデル#226−936、比率範囲09:1〜4.5:1゜
10 、 Graco President空気モータモデル#207−35
2゜11、 ユーティリティ圧縮空気95ρsig (6,7kg/cm”G
)供給圧力。
12 、 Graco空気フィルターモデル#106−149゜13 、
Graco空気圧調整器モデル#206−197゜14 、 0raco空気管
路オイラモデル#214−848゜15 、 Graco圧力逃し弁モデル#
208−317.3000psig (210kg/cm”G )設定。
16 、 0raco圧力逃し弁モデル8208−317.3000psig
(210kg/c+e”G )設定。
17、 Graco 2ガロン(7,6ρ)圧力タンクモデル#214−83
3゜
18 、 Graco空気圧調整器モデル#171−937゜19 、 G
raco圧力逃し弁モデル#103−437.100 psig(7kg/cが
G)設定。
20 、 Graco高圧流体加熱器モデル1226−816゜21 、
Graco高圧流体フィルタモデル#218−029゜22 、 Graco
逆止弁モデル#214−037.テフロン(商標)シール装備。
23 、 Graco逆止弁モデル#214−037.テフロン(商標)シー
ル装備。
24 、 Graco静的ミキサモデル#500−639゜25゜ Grac
o高圧流体加熱器モデル#226−816゜26 、 Graco高圧流体フ
ィルタモデル#218−029゜27 、 Kenics静的ミキサ。
28 、 Graco流体圧力調整器モデル#206−661゜29 ジエ
ルグソン高圧サイトガラスシリーズT−30、サイズ#6急付き、200’ F
(93℃)温度において2260 psig (158kg/cm”)圧力に
対して定格。
30、 エアレススプレーガン。
31、 ボンデライト(商標)37研磨24ゲージ鋼パネル、6インチ×12イ
ンチ(15〜30cm)。
32、 ゼニス単流ギヤポンプ、モデル#HLB−5592−30C1金属対金
属シールを改善する為薄いGrafoil (商標)ガスケットを付加するこ
とにより改良、ポンプドライブモデル#4204157装備、15:1歯車比、
及びボンブスピードコ’、t ドロー ラ−T−f ル#QM−371726F
−15−XP 、 6〜120回転/分の速度範囲
33、 サークルシール(商標)圧力逃し弁PI68−344−2000.20
00psig (140kg/cm”G)に設定。
34、 循環ループからのドレン
上記表4に掲げる装置は、第4図に載せる概略図に示す通りに配列する。硬質管
接続は、デクロン(Dekuron)1/4インチ(6,4mm)直径、0.0
36インチ(0,9mm)厚さのシームレス、溶接タイプ304ステンレス鋼液
圧管ASTM−269(5000ps i(350k g/cm’)定格)を用
いて作り、Swagelock(商標)取付は具を使用した。圧力タンク(17
)はポンプ(8)にGraco 3/8インチ(9,5mm)無帯電ナイロン製
高圧ホースモデル#081−221 (3000p s i(210k g /
c m” )定格)を使用することにより接続する。他の可撓性接続部のすべ
ては、araco 1/4インチ(s、 4mm)無帯電ナイロン製高圧ホース
モデル1106l−214(5000p i (350kg/cn)定格)を使
用して作る。
プリカーサ−コーティング組成物及び二酸化炭素は、Graco可変比Hydr
a−Cat (商標)ブロポーシ日二ングポンブユニットを使用することによ
りポンプ送給しそして分配する。該ポンプユニットは、互いに従属関係にある2
つのピストンポンプ()及び8)を使用することにより2種の流体を一緒に所定
の容積比に分配する。各ポンプについてのピストンロッドは、中心支点を中心と
して上下に枢動するシャフトの両端に付属される。容積比は、シャフトに沿って
ポンプ())を摺動することにより変化される。これは行程長さを変更する。ポ
ンプは必要時に空気モータ(10)によって駆動される。ポンピング圧力は空気
モータを駆動する空気圧力により制御される、ポンプは複動式であり、上方行程
及び下方行程においてポンプ作動する。−次ポンプ(8)はプリカーサ−コーテ
ィング組成物を給送するのに使用する。これは、一つの人口と出口とを有する標
準設計のものである。流体を逆止弁を通して底部で充填しそして頂部において逆
止弁を通して排出する。第3の逆止弁がピストンヘッド内に配置されそしてピス
トンが下方に移動するとき液体を下方区画室から上方区画室へと流動させる。こ
の型式のポンプは、代表的に100 p s i (7k g / c td
)より低い低供給圧で以って使用されるよう設計されている。
プリカーサ−コーティング組成物は2ガロン圧力タンク(17)から−次ポンプ
(8)に供給する。ポンプ内で吹付は圧力まで加圧した後に、プリカーサ−コー
ティング組成物を、その粘度を減じるために(二酸化炭素との混合を助成するた
めに)電熱器(20)内で加熱し、粒状物を除去するために流体フィルター(2
1)で濾過しそして二酸化炭素との混合地点に逆止弁(!2)を通して供給する
。液体二酸化炭素を給送するのにプロポーシ■ニングポンブユニット(9)にお
ける二次ポンプ(7)を使用する。4逆止弁設計の複動ピストンポンプ(7)は
、二酸化炭素の蒸気圧が高いが故に使用する。ポンプはピストンの各々の側に入
口及び出口を有する。ピストンを通しての流れは起こらない、混和コーティング
組成物に給入する二酸化炭素の割合は移動シャフトに沿って二次ポンプ(7)を
移動することにより変更する。無水グレードの液体二酸化炭素をボンベ(1)か
ら冷凍熱交換器(2)を通して二次ポンプ(7)に送る。二酸化炭素取り込み量
を測定するために二酸化炭素をホークシリンダ(3)から熱交換器(2)を通し
てポンプ(7)にポンプ給送する。液体二酸化炭素は、ポンプ(7)におけるキ
ャビテーションを防止するべく蒸気圧を下げるために熱交換器(2)において冷
凍する。ホークシリンダ(3)にボンベ(1)から充填する。充填中シリンダ(
3)内の空気或いはガス状二酸化炭素を(5)においてベントする。ホークシリ
ンダ(3)を、二酸化炭素の量を計量し得るように、16kgサートリウス電子
天秤(感度0、Ig)に取り付ける。液体二酸化炭素を、ポンプ())内でスプ
レー圧力まで加圧した後、逆止弁(23)を通して未加熱のままプリカーサ−コ
ーティング組成物との混合点まで給送する。プリカーサ−コーティング組成物及
び二酸化炭素を混合点で一緒に配分した後、混和コーティング組成物を静的ミキ
サ(24)内で混合しモして循回ループ内へと必要に応じて送給し、混和コーテ
ィング組成物をスプレー圧力及び温度においてスプレーガン(30)へと或はそ
こを通して循回させる。混和したコーティング組成物を所望のスプレ一温度を得
るために電熱器(25)において加熱しそして粒状物を除去するために流体フィ
ルター(26)において濾過する。流体圧力調整器(28)を設置して所望の場
合、スプレー圧力をポンプ圧力より低く下げ、或は一定の吹付は圧力を維持させ
る。ジェルグソンサイトガラス(29)を使用して混和コーティング組成物の相
状態を検査する。循回ループにおける循回流れはギヤポンプ(32)を使用して
得られる。
圧力タンク(17)にブリカーサーコーティングコンセントレートを充填しそし
て空気で50psig (3,5k g / c rn’ G )に加圧する。
−次ボンブ(8)を管路がら空気が追い出されるまでフィルター(21)底部の
ドレン弁を開くことにより訓導始動する。
二酸化炭素二次ポンプ(7)を最大ピストン変位量の所望の%とするように枢動
軸に沿って位置決めする。冷媒流れを一10℃の温度に調整しそして冷凍熱交換
器(2)及びポンプ(7)の冷却トレーシングを通して循回させる。二酸化炭素
給送管路及び循回ループを二酸化炭素で充満しそして系から空気を追い出すため
に数回弁(34)を通してベントさせる。その後、混合点への弁を閉じ二酸化炭
素給送管路をプライムポンプ(7)まで充填する。
空気圧調整器(13)を調整して供給管路を加圧するべく所望の圧力における空
気を空気モータ(lO)に供給する。混合点への弁を開きモして循回ループに材
料を充填した。循回ループ戻し弁を閉として、逆混合を生じることなく循回ルー
プに沿っての栓流を与えるために、一様な組成が得られるまで材料を弁(34)
から排出する。加熱器(20)を調整して供給温度37℃とする。スプレ一温度
を与えるよう加熱器(25)を調整する。循回ループ戻し弁を開きそしてギヤポ
ンプ(32)を調整することにより、スプレー混合物を高速で循回させる。スプ
レーガンを通してスブl/−シつつ、混和したコーティング組成物の二酸化炭素
含量を、ホークシリンダ(3)からの二酸化炭素取り込み速度並びに加圧タンク
(17)からのプリカーサ−コーティング組成物取り込み速度を測定することに
より測定する。その後、二酸化炭素の供給は供給ボンベ(1)に戻して切り替え
る。
プリカーサ−コーティング組成物と超臨界流体とを連続方式で配合する別の方法
は、上に例示した容積配合装置の代りに、質量基準配合装置(マスプロポーショ
ネーシiン装置)を使用する。第4図に示す可変比ブロボーシHニングポンプユ
ニット(9)をポンプ(7)及び(8)とともに、次の要素を有する装置と置き
換える。
二酸化炭素のポンピングのために、複動式4ボールピストンポンプ())を移動
用ビームにより駆動される代わりにそこの直接エアーモータ(10)を付設する
ことにより必要時に個別に駆動する。別法として、二酸化炭素は、Haskel
モデルDSF−35のような空気駆動式タライオジェニツクポンプを使用して供
送することができる。これは、キャビテーシ腿ンを回避するよう冷凍を必要とす
ることなく圧力下の液化ガスを供送するよう設計された三方サイクリングスプー
ルを使用した単動式ポンプである。その後、加圧二酸化炭素を所望のスプレー圧
力をl1lJIXlするのに使用する圧力調整器に通させ、次いで二酸化炭素を
必要時に供送するに際してその流量を測定する質量流量計、例えばMicro
MotionモデルD6に通させる。プリカーサ−コーティング組成物を供送す
るのに、標準複動−次ピストンポンプ(8)を、循回ループにおいて使用するゼ
ニスギャボンブ(32)のような可変速度ギヤポンプに置き換える。ギヤポンプ
のボンピング速度は、質量流量計からの瞬時的な二酸化炭素流量を受取りそして
混和コーティング組成物中のプリカーサ−コーティング組成物と二酸化炭素との
所望の割合を当てるに適当な流量でプリカーサ−コーティング組成物を供送する
ようギヤポンプ回転速度を制御する信号プロセッサにより制御される。 Tob
ulモデル4.7^30−4のようなアキュムレータを、スプレーガンを起動す
るときループ容量を増大しそしてループ内の圧力脈動を最小限にするよう設置し
てもよい。
倒
1上ニユ
例1〜3において、ポリマーコーティング成分として水還元性アルキドを含有す
るプリカーサ−コーティング組成物の有機溶媒を次第に増大する量の水と漸次置
換して、これら組成物の各々に添加しうる超臨界炭化水素の量を求め、かつ水添
加後でさえもこの量が実買上同じままであることを立証する。
水を含有しない対照事例として、94.6gのポリマー及び40.6gのブトキ
シェタノールを含有する135.2gの水還元性タル油脂肪酸アルキド樹脂(C
argill Inc、製Cargill 7451、ブトキシェタノール中
の70%溶液として供給される)、組成物中で使用するカップリング溶媒を増量
するべく添加する追加10.8gのブトキシェタノール(全ブトキシェタノール
カップリング溶媒−51,+g)、及び16.8gのCymel (登録量1
p[)303(アメリカンシアナミド社製の架橋剤)を1100psi〜260
0psi (77〜180 k g / c m’ )の圧力範囲及び35〜5
5℃の温度範囲にわたって超臨界二酸化炭素と混和する。
この「乾燥」混和物に添加することができそして依然透明な単−相を提供しつる
超臨界二酸化炭素の最大量は混和物の全成分の総重量に基づいて27重量%であ
る。
匠ユ
本例では、例1のプリカーサ−組成物中に存在する有機溶媒の10重量%を水に
換える。
従フて、5.0gの蒸留水を5.0gのブトキシブタノールと置換することを除
いて例1を繰り返す。
添加することができそして依然透明な単−相を提供しつる超臨界二酸化炭素の最
大量は混和物の全成分の総重量に基づいて26重量%である。
健ユ
本例では、例1のプリカーサ−組成物中に存在する有機溶媒の20重量%を水に
換える。
従って、10.0gの蒸留水を10.0gのブトキシブタノールと置換すること
を除いて例1を繰り返す。
溶液が許容しそして超臨界炭化水素の飽和による相分離を回避することのできる
超臨界二酸化炭素の最大量番よ全成分の総重量に基づいて27重量%である1例
1及び2と異なり、溶液の実質上の曇りが超臨界二酸化炭素121i量%を超え
る場合に発生し、これは相分離が起こり始めることを示す、しかし、そうした曇
りの発生は本組成物のスプレー性能を妨げない。
匹土ニュ
例4〜7で鎗、(1)有機溶媒を水と置換する影響及び(2)ポリマーコーティ
ング成分として水還元性ポリエステルを含有するプリカーサ−コーティング組成
物中に存在する溶媒フラクシ纏−ンに水を添加する影響を立証する。
匠1
水を含有しない対照事例として、フ5.Ogのポリマー、18.7gの2−ブタ
ノール及び6.3gのブトキシェタノールを含有するtoo、Ogの水還元性油
不含ポリエステル樹脂(Carglll、 Inc、製Cargll17203
.2.97:1の2−ブタノール:ブトキシェタノール975%溶液として供給
される)、組成物中で使用するカップリング溶媒を増量するべく添加する追加2
5.0gのブトキシェタノール(全ブトキシェタノールカップリング溶媒=31
.3g)、及び25.0gのCyIle1303を例1に記載する同じ温度及び
圧力にわたって超臨界二酸化炭素と混和する。
溶液が許容し、透明度を保持しそして超臨界二酸化炭素の飽和による相分離を回
避することのできる超臨界二酸化炭素の最大量は全成分の総重量に基づいて31
3i量%である。
涯1
水を含まないなお別の対照事例として、ブトキシェタノールの合計量を5.0g
減らすことを除いて例4を繰り返す、溶液が許容し、透明度を保持しそして超臨
界二酸化炭素の飽和による相分離を回避することので幹る超臨界二酸化炭素の最
大量は全成分の総重量に基づいて30重量%である。
医」一
本例では、例4のプリカーサ−組成物の有機溶媒の10重量%を水に換える。本
例は、また、例5のプリカーサ−組成物に有機溶媒の総重量に基づいて11重量
%の水を添加することに相当する。
従フて、5.0gの蒸留水を5.0gのブトキシブタノールと置換することを除
いて例4を繰り返す0例5もまた、5.0gの水を組成物に添加することを除い
て繰返す。
各々の場合に、溶液が許容し、透明性を維持しそして超臨界二酸化炭素の飽和に
よる相分離を回避することのできる超臨界二酸化炭素の最大量は全成分の総重量
に基づいて29重量%である。
皿ユ
例4のプリカーサ−組成物中に存在する有機溶媒の20重量%を水に換える。
従って、10.0gの蒸留水を10.0gのブトキシブタノールに換えることを
除いて例4を繰り返す。溶液が許容し、透明性を維持しそして超臨界二酸化炭素
の飽和による相分離を回避することのできる超臨界二酸化炭素の最大量は25%
である0例4〜6と異なり、溶液の実質上の曇りが超臨界二酸化炭素を約15重
量%超える場合に発生し、これは相分離が起こり始めることを示す、しかし、そ
うした曇りの発生は組成物のスプレー性能を妨げない。
例」:ヱユ」や
例8〜11において、ポリマー成分として慣用のポリエステル樹脂を含有するプ
リカーサ−コーティング組成物の有機溶媒を次第に増大させる量の水と漸次置換
して、これら組成物の各々に添加することができる超臨界二酸化炭素の量を求め
そして水添加後でさえもこの量が実質上同じままであることを立証する。
匠1
水を含有しない対照事例として、75.0gの油を含まないポリエステル樹脂(
Cargill、 Inc、製のCargil15780、溶媒を含まない形態
)、50.0gのブトキシェタノール及び25.0gのCy+nel 303を
例1に記載するのと同じ温度及び圧力にわたって超臨界二酸化炭素と混和する。
酸化炭素の最大量は全成分の総重量に基づいて32重量%である。
匠旦
本例では、例8のプリカーサ−組成物中に存在する有機溶媒の10重量%を水に
換える。
従って、5.0gの蒸留水を5.0gのブトキシブタノールと置換することを除
いて例8を繰り返す。
今添加することがで幹、そして依然透明な単−相を提供することができる超臨界
二酸化炭素の最大量は混和物の全重量の総重量に基づいて32重量%である。
1工!
本例では、例8のプリカーサ−組成物中に存在する有機溶媒の20重量%を水に
換える。
従って、10.0gの蒸留水を10.0gのブトキシブタノールと置換すること
を除いて例8を繰り返す。
溶液が許容し、透明性を保ちそして超臨界二酸化炭素の飽和により相分離を回避
することので鮒る超臨界二酸化炭素の最大量は全成分の総重量に基づいて28重
量%である。溶液の中位の曇りが超臨界二酸化炭素23重量%を超える場合に発
生する。これは極く少量の相分離が起こっていることを示す。
匠エユ
本例では、例8のプリカーサ−組成物中に存在する有機溶媒の30重量%を水に
換える。
従って、15、Ogの蒸留水を15.0gのブトキシブタノールと置換すること
を除いて例8を繰り返す。
溶液が許容しそして超臨界二酸化炭素の飽和により相分離を回避することのでき
る超臨界二酸化炭素の最大量は全成分の総重量に基づいて26重量%である。溶
液の曇りが最初の超臨界二酸化炭素添加時に発生し、これは所望されざる相分離
が起きていることを示す。
1上主ニユA
例12〜14は、水が存在する場合、プリカーサ−組成物中にカップリング溶媒
(ブトキシェタノール)を使用することの望ましいことを例示する。
乱上上
本例は、例】0においてカップリング溶媒の25重量%を非カップリング活性溶
媒、エチル3−エトキシプロピオネートに換えることの影響を示す。
10.0gのエチル3−エトキシプロピオネートをto、Ogのブトキシェタノ
ールと置換することを除いて例10を繰り返す、溶液が許容しそして超臨界二酸
化炭素の飽和による相分離を回避することのできる超臨界二酸化炭素の最大量は
全成分の総重量に基づいて28重置%である。溶液の実質上の曇りが超臨界二酸
化炭素26重量%を超える場合に発生し、これは相分離が起こり始めていること
を示す。
肱エユ
本例は、例10においてカップリング溶媒の50重量%を非カップリング活性溶
媒、エチル3−エトキシプロピオネートに換えることの影響を示す。
20.0gのエチル3−エトキシプロピオネートを20.0gのブトキシェタノ
ールと置換することを除いて例10を繰り返す、溶液が許容しそして超臨界二酸
化炭素の飽和による相分離を回避することのできる超臨界二酸化炭素の最大量は
全成分の総重量に基づいて25重量%である。溶液の実質上の曇りが超臨界二酸
化炭素の最初の添加時に発生し、これは望ましくない相分離が起きていることを
示す。
理工3
本例は、例10においてカップリング溶媒のすべてを非カップリング活性溶媒、
エチル3−エトキシプロピオネートに換えることの影響を示す。
40.0gのエチル3−エトキシプロピオネートを40.0gのブトキシェタノ
ール全部と置換することを除いて例10を繰り返す、超臨界二酸化炭素を添加す
る前に、2相混合物が形成する。ブトキシェタノールと違って、エチル3−エト
キシプロピオネートは水に不混和であることが知られているが、それは、有意の
水への溶解度を有する2−エトキシエチルアセテートに構造的に関係のある溶媒
である。すなわち、エチル3−エトキシプロピオネートは境界分離性水混和性及
び不混和性溶媒に近い程の極性である。2相混合物が許容しそ1ノで超臨界炭化
水素の飽和による相分離を回避することのできる超臨界二酸化炭素の最大量は全
成分の総重量に基づいて26重量%である。
上記の例は二酸化炭素の水への溶解度が低いにもかかわらず、水還元性及び慣用
の1g脂両方を使用するコーティング配合物において有機溶媒のいくらかを水に
換えそして超臨界二酸化炭素のような超臨界流体と混和するのに適した混合物を
得ることが可能であることを示す。
水添加の両方の利点が実現しつる。水は、粘度を減少し同時に有機溶媒量を一定
に維持するためにコーティング配合物に加えることができる(例えば例4及び5
)。
その上、水はまた、コーティング中に存在する溶媒全体量を低減し同時に粘度レ
ベルを依然維持するのに有機溶媒と置換することができる(例4及び6)。
水を有機コーティング中に結合させるのに充分な量のカップリング溶媒が所望さ
れるが、ひとたび充分な量のそうしたカップリング溶媒が存在すると、水を用い
てコーティングを更に希釈して粘度を下げ、スプレーを可能にさせることができ
る。
超臨界CO2スプレー塗布したコーティングの相図溶媒
二酸化炭素による粘度低下
架橋剤の有る場合と無い場合の溶媒
(C02が存在しない)中ポリマー65%系内の二酸化炭素質量%
F/C,2
国際調査報告
US 9001443
S^ 35657
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.下記の液体混合物: (a)基材上にコーティングを形成することができる少なくとも1種のポリマー 化合物を含有する固形分フラクション; (b)少なくとも1種のポリマー化合物が少なくとも一部可溶性であり、かつ少 なくとも一部水と混和し得るカッブリング溶媒を少なくとも1種含有する溶媒フ ラクション;及び (c)溶媒フラクションの重量を基準にして約30重量%より少ない量で存在す る水 を含み、該液体混合物は下記: (i)約6,000センチポイズより低い粘度及び混合物1リットル当り約65 0gより少ない溶媒フラクション; (ii)超臨界流体の臨界温度及び圧力より高い条件において、混合物中の超臨 界流体が5重量%より多い、少なくとも1種の超臨界流体に関する溶解度;(i ii)十分な量の少なくとも1種の超臨界流体を混和する際に、混合物をスプレ ー塗布するのに適したものにさせるように、超臨界流体の臨界温度及び圧力より 高い条件において、約300センチポイズより低い粘度;(iv)流体の25℃ 及び1絶対気圧において、混合物中の流体が約0.8重量%より少ない、非超臨 界状態における超臨界流体に関する溶解度 を有するプリカーサーコーティング組成物。 2.少なくとも1種のポリマー化合物を熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、架橋性フ ィルム形成系及びこれらの混合物からなる群より選ぶ請求の範囲第1項記載のプ リカーサー組成物。 3.少なくとも1種のポリマー化合物をエナメル、ワニス、ラッカー、アクリル 系樹脂、ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル、アルキド、ポリウレタ ン、ウレタン、エポキシド、フェノール樹脂、セルロース系エステル、アミノ脂 、天然ガム、天然樹脂、これらのインターポリマー及び混合物からなる群より選 ぶ請求の範囲第2項記載のブリカーサー組成物。 4.更に、顔料、顔料エキステンダー、金属フレーク、充填剤、乾燥剤、消泡剤 、皮張り防止剤、湿潤剤、紫外線吸収剤、架橋剤及びこれらの混合物を含む請求 の範囲第1項記載のブリカーサー組成物。 5.溶媒フラクションが更に、前記ポリマー化合物が少なくとも一部可溶性であ り、かつ超臨界流体と少なくとも一部混和し得る活性溶媒を少なくとも1種含む 請求の範囲第1項記載のプリカーサー組成物。 6.溶媒フラクション組成が下記の重量%溶媒分布及び相対蒸発速度を含有する 請求の範囲第1又は5項記載のプリカーサー組成物: 全溶媒フラクションの重量% RER 30−100% <50 0−70% 50−100 0−40% 101−250 <10% >250 7.下記の溶媒フラクション組成: 全溶媒フラクションの重量% RER 40−100% <50 0−60% 50−100 0−30% 101−250 <5% >250 を有する請求の範囲第6項記載のプリカーサー組成物。 8.溶媒フラクションが25℃に於て約35ダイン/cmより小さい表面張力を 有する請求の範囲第1又は5項記載のプリカーサー組成物。 9.溶媒フラクションが25℃に於て約30ダイン/cmより小さい表面張力を 有する請求の範囲第8項記載のプリカーサー組成物。 10.溶媒フラクションが25℃に於て約23〜28ダイン/cmの表面張力を 有する請求の範囲第8項記載のプリカーサー組成物。 11.溶媒フラクションが約110カロリー/溶媒フラクション1gより小さい 気化熱を有する請求の範囲第1又は5項記載のプリカーサー組成物。 12.溶媒フラクションが約100カロリー/溶媒フラクション1gより小さい 気化熱を有する請求の範囲第11項記載のプリカーサー組成物。 13.溶媒フラクションが約65〜約95カロリー/溶媒フラクション1gの気 化熱を有する請求の範囲第12項記載のプリカーサー組成物。 14.カップリング溶媒をエチレングリコールエーテル、プロピレングリコール エーテル、ラクタム、環状尿素及びこれらの混合物からなる群より選ぶ請求の範 囲第1項記載のプリカーサー組成物。 15.カップリング溶性媒ブトキシエタノール、プロポキシエタノール、ヘキソ キシエタノール、イソプロポキシ2−プロパノール、プトキシ2−プロパノール 、プロポキシ2−プロパノール、t−プトキシ2−プロパノール、エトキシエタ ノール、ブトキシエトキシエタノール、プロポキシエトキシエタノール、ヘキソ キシエトキシエタノール、メトキシエタノール、メトキシ2−プロパノール、エ トキシエトキシエタノール、n−メチル−2−ピロリドン、ジメチルエチレン尿 素及びこれらの混合物からなる群より選ぶ請求の範囲第1項記載のプリカーサー 組成物。 16.少なくとも1種の活性溶媒をケトン、エステル、エーテル、グリコールエ ーテル、グリコールエーテルエステル、アルコール、芳香族炭化水素、脂肪族炭 化水素、ニトロアルカン、不飽和炭化水素、ハロカーボン、及びこれらの混合物 からなる群より選ぶ請求の範囲第5項記載のプリカーサー組成物。 17.カップリング溶媒と活性溶媒とが同じである請求の範囲第5項記載のプリ カーサー組成物。 18.溶媒フラクション中のカップリング溶媒対活性溶媒の重量比が約1:1〜 4:1の範囲である請求の範囲第5項記載のプリカーサー組成物。 19.溶媒フラクション中のカップリング溶媒対活性溶媒の重量比が約2:1〜 3.5:1の範囲である請求の範囲第18項記載のプリカーサー組成物。 20.溶媒フラクション中のカップリング溶媒対活性溶媒の重量比が約2:5〜 3:1の範囲である請求の範囲第18項記載のプリカーサー組成物。 21.25℃及び1気圧に於て、見掛けのガス拡散速度約7〜約26gの超臨界 流体/プリカーサー組成物1g/秒を有する請求の範囲第1項記載のプリカーサ ー組成物。 22.液体混合物の粘度が約3,000センチポイズよりも小さい請求の範囲第 1又は5項記載のプリカーサー組成物。 23.液体混合物の粘度が約500〜2.000センチポイズである請求の範囲 第22項記載のプリカーサー組成物。 24.液体混合物が有する溶媒が約450g/混合物1lより少ない請求の範囲 第1又は5項記載のプリカーサー組成物。 25.液体混合物が溶媒約200〜約400g/混合物1lを有する請求の範囲 第24項記載のプリカーサー組成物。 26.超臨界二酸化炭素流体とともに吹き付ける請求の範囲第1又は5項記載の プリカーサー組成物。 27.超臨界二酸化炭素流体とともに吹き付ける請求の範囲第1又は5項記載の プリカーサー組成物。 28.超臨界流体の臨界温度及び臨界圧力以上に於て、超臨界流体の溶解度が前 記混合物中約15重量%より多い超臨界流体である請求の範囲第1又は5項記載 のプリカーサー組成物。 29.超臨界流体の臨界温度及び臨界圧力以上に於て、超臨界流体の溶解度が前 記混合物中、超臨界流体約20〜約50重量%である請求の範囲第28項記載の プリカーサー組成物。 30.超臨界流体の臨界温度及び臨界圧力以上に於て、超臨界流体の溶解度が前 記混合物中、超臨界流体約25〜約35重量%である請求の範囲第28項記載の プリカーサー組成物。 31.超臨界流体を混和したときに粘度5〜150センチポイズを有する請求の 範囲第1又は5項記載のプリカーサー組成物。 32.超臨界流体を混和したときに粘度10〜50センチポイズを有する請求の 範囲第31項記載のプリカーサー組成物。 33.流体の25℃及び1絶対気圧において非超臨界状態の超臨界流体に関する 溶解度が前記混合物中の流体約0.6重量%よりも小さい請求の範囲第1又は5 項記載のプリカーサー組成物。 34.流体の25℃及び1絶対気圧において非超臨界状対の超臨界流体に関する 溶解度が前記混合物中の流体約0.4重量%よりも小さい請求の範囲第1又は5 項記載のプリカーサー組成物。 35.主ポリマー化合物がMw/Mn比約4未満を有する請求の範囲第1又は5 項記載のプリカーサー組成物。 36.主ポリマー化合物がMw/Mn比約3未満を有する請求の範囲第35項記 載のプリカーサー組成物。 37.主ポリマー化合物がMw/Mn比約2未満を有する請求の範囲第36項記 載のプリカーサー組成物。 38.下記の液体混合物: (a)基材上にコーティングを形成することができる少なくとも1種のポリマー 化合物を含有する固形分フラクション; (b)少なくとも1種のポリマー化合物が少なくとも一部可溶性であり、かつ少 なくとも一部水と混和し得るカップリング溶媒を少なくとも1種含有し、及び該 ポリマー化合物が少なくとも一部可溶性でありかつ少なくとも一部超臨界流体と 混和し得る活性溶媒を少なくとも1種含有する溶媒フラクション;及び (c)溶媒フラクションの重量を基準にして約30重量%より少ない量で存在す る水 を含み、該液体混合物は下記: (i)約6,000センチポイズより低い粘度及び混合物1リットル当り約65 0gより少ない溶媒フラクション; (ii)超臨界流体の臨界温度及び圧力より高い条件において、混合物中の超臨 界流体が5重量%より多い、少なくとも1種の超臨界流体に関する溶解度;(i ii)十分な量の少なくとも1種の超臨界流体を混和する際に、混合物をスプレ ー塗布するのに適したものにさせるように、超臨界流体の臨界温度及び圧力より 高い条件において、約300センチポイズより低い粘度;(iv)流体の25℃ 及び1絶対気圧において、混合物中の流体が約0.8重量%より少ない、非超臨 界状態における超臨界流体に関する溶解度 を有するプリカーサーコーティング組成物。 39.(a)下記を含む液体混合物を密閉系において形成し: (i)基材上にコーティングを形成することができる少なくとも1種のポリマー 化合物を含有する固形分フラクション; (ii)少なくとも1種のポリマー化合物が少なくとも一部可溶性であり、かつ 少なくとも一部水と混和し得るカップリング溶媒を少なくとも1種含有する溶媒 フラクション; (iii)溶媒フラクションの重量を基準にして約30重量%より少ない量で存 在する水;及び(iv)(i),(ii)及び(iii)に加えた際に、少なく とも混合物の粘度をスプレー塗布するのに適した点にさせる程の量の少なくとも 1種の超臨界流体(b)該液体混合物を基材上に吹付けて基材上に液体コーティ ングを形成する ことを含む基材にコーティングを液体スプレー塗布する方法。 40.(i)−(iv)の液体混合物の粘度が約300cpsより低い請求の範 囲第39項記載の方法。 41.(i)−(iv)の液体混合物の粘度が約5〜約150cpsの範囲であ る請求の範囲第39項記載の方法。 42.(i)−(iv)の液体混合物の粘度が約10〜約50cpsの範囲であ る請求の範囲第39項記載の方法。 43.更に、工程(b)の前に、前記液体混合物を十分な温度に加熱して、液体 混合物を吹付ける際の急速冷却によって引き起こされる悪影響を防止することを 含む請求の範囲第39項記載の方法。 44.更に、少なくとも1種のポリマー化合物(i)が少なくとも一部可溶性で あり、かつ超臨界流体(iv)と少なくとも一部混和し得る活性溶媒(v)を少 なくとも1種前記液体混合物に加えることを含み、該溶媒は、(i),(ii) ,(iii)及び(iv)の粘度を約300cpsより大きくかつ6000cp sより小さくするような量で存在する請求の範囲第39項記載の方法。 45.少なくとも1種の超臨界流体が超臨界二酸化炭素流体を含む請求の範囲第 39項記載の方法。 46.少なくとも1種の超臨界流体が超臨界二酸化炭素流体を含む請求の範囲第 44項記載の方法。 47.(i)−(v)の液体混合物の粘度が約300cpsより低い請求の範囲 第44項記載の方法。 48.(i)−(v)の液体混合物の粘度が約150cpsより低い請求の範囲 第47項記載の方法。 49.(i)−(v)の液体混合物の粘度が約10〜約50cpsの範囲である 請求の範囲第47項記載の方法。 50.少なくとも1種のポリマー化合物を熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、架橋性 フィルム形成系及びこれらの混合物からなる群より選ぶ請求の範囲第39項記載 の方法。 51.少なくとも1種のポリマー化合物をエナメル、ワニス、ラッカー、アクリ ル系樹脂、ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル、アルキド、ポリウレ タン、ウレタン、エポキシド、フェノール樹脂、セルロース系エステル、アミノ 脂、天然ガム、天然樹脂、これらのインターポリマー及び混合物からなる群より 選ぶ請求の範囲第50項記載の方法。 52.カップリング溶媒をエチレングリコールエーテル、プロピレングリコール エーテル、ラクタム、環状尿素及びこれらの混合物からなる群より選ぶ請求の範 囲第39項記載の方法。 53.カップリング溶媒をブトキシエタノール、プロポキシエタノール、ヘキソ キシエタノール、イソプロポキシ2−プロパノール、プトキシ2−プロパノール 、プロポキシ2−プロパノール、t−プトキシ2−プロパノール、エトキシエタ ノール、ブトキシエトキシエタノール、プロポキシエトキシエタノール、ヘキソ キシエトキシエタノール、メトキシエタノール、メトキシ2−プロパノール、エ トキシエトキシエタノール、n−メチル−2−ピロリドン、ジメチルエチレン尿 素及びこれらの混合物からなる群より選ぶ請求の範囲第39項記載の方法。 54.カップリング溶媒対活性溶媒の重量比が約1:1〜4:1の範囲である請 求の範囲第44項記載の方法。 55.カップリング溶媒対活性溶媒の重量比が2:1〜3.5:1の範囲である 請求の範囲第44項記載の方法。 56.カップリング溶媒対活性溶媒の重量比が約2:5〜3:1の範囲である請 求の範囲第44項記載の方法。 57.少なくとも1種の活性溶媒をケトン、エステル、エーテル、グリコールエ ーテル、グリコールエーテルエステル、アルコール、芳香族炭化水素、脂肪族炭 化水素、ニトロアルカン、不飽和炭化水素、ハロカーボン、及びこれらの混合物 からなる群より選ぶ請求の範囲第44項記載の方法。 58.基材を金属、木材、ガラス、セラミック及びプラスチックからなる群より 選ぶ請求の範囲第39項記載の方法。 59.更に、液体コーティングを基材上で硬化させることを含む請求の範囲第3 9項記載の方法。 60.主ポリマー化合物がMw/Mn比約4未満を有する請求の範囲第39項記 載の方法。 61.主ポリマー化合物がMw/Mn比約3未満を有する請求の範囲第60項記 載の方法。 62.主ポリマー化合物がMw/Mn比約2未満を有する請求の範囲第61項記 載の方法。 63.(a)下記を含む液体混合物を密閉系において形成し: (i)基材上にコーティングを形成することができる少なくとも1種のポリマー 化合物を含有する固形分フラクション; (ii)少なくとも1種のポリマー化合物が少なくとも一部可溶性であり、かつ 少なくとも一部水と混和し得るカップリング溶媒を少なくとも1種含有し、及び 該ポリマー化合物が少なくとも一部可溶性でありかつ少なくとも一部(iv)の 超臨界流体と混和し得る活性溶媒を少なくとも1種含有する溶媒フラクション; (iii)溶媒フラクションの重量を基準にして約30重量%より少ない量で存 在する水;及び(iv)(i),(ii)及び(iii)に加えた際に、少なく とも混合物の粘度をスプレー塗布するのに適した点にさせる程の量の少なくとも 1種の超臨界流体(b)混合物を基材上に吹付けて基材上にコーティングを形成 する ことを含む基材にコーティングを液体スプレー塗布する方法。 64.(a)下記を含む液体混合物を密閉系において形成し: (i)基材上にコーティングを形成することができる少なくとも1種のポリマー 化合物を含有する固形分フラクション; (ii)少なくとも1種のポリマー化合物が少なくとも一部可溶性であり、かつ 少なくとも一部水と混和し得るカップリング溶媒を少なくとも1種含有する溶媒 フラクション; (iii)溶媒フラクションの重量を基準にして約30重量%より少ない量で存 在する水;及び(iv)(i),(ii)及び(iii)に加えた際に、少なく とも混合物の粘度をスプレー塗布するのに適した点にさせる程の量の少なくとも 1種の超臨界流体(b)該液体混合物を加圧下でオリフィスを通して基材の環境 に押出して液体スプレーを形成することによって該混合物を基材に吹付けて基材 上に液体コーティングを形成する ことを含む基材にコーティングを液体スプレー塗布する方法。 65.溶媒フラクションが、更に、前記ポリマー化合物が少なくとも一部可溶性 であり、かつ超臨界流体と少なくとも一部混和し得る活性溶媒を少なくとも1種 含む請求の範囲第64項記載の方法。 66.カップリング溶媒対活性溶媒の重量比が約1:1〜4:1の範囲である請 求の範囲第65項記載の方法。 67.カップリング溶媒対活性溶媒の重量比が約2:1〜3.5:1の範囲であ る請求の範囲第66項記載の方法。 68.オリフィス寸法が直径約.004〜約.072インチ(0.10〜1.8 mm)の範囲である請求の範囲第64項記載の方法。 69.オリフィス寸法が直径約.004〜約.025インチ(0.10〜0.6 4mm)の範囲である請求の範囲第68項記載の方法。 70.オリフィス寸法が直径約.007〜約.015インチ(0.18〜0.3 8mm)の範囲である請求の範囲第69項記載の方法。 71.スプレー圧がおよそ超臨界流体の臨界圧力〜約5,000ポンド/in2 (350kg/cm2)の範囲である請求の範囲第64項記載の方法。 72.スプレー圧が約3000ポンド/in2(210kg/cm2)より低い 請求の範囲第71項記載の方法。 73.液体混合物の粘度がスプレー温度において約300cpsより低い請求の 範囲第64又は65項記載の方法。 74.液体混合物の粘度がスプレー温度において約5〜約150cpsの範囲で ある請求の範囲第73項記載の方法。 75.液体混合物の粘度がスプレー温度において約10〜約50cpsの範囲で ある請求の範囲第74項記載の方法。 76.更に、工程(b)の前に、前記液体混合物を十分な温度に加熱して、液体 混合物を吹付ける際の急速冷却によって引き起こされる悪影響を防止することを 含む請求の範囲第64項記載の方法。 77.液体温度が約35°〜約90℃の範囲である請求の範囲第76項記載の方 法。 78.液体温度が約45°〜約75℃の範囲である請求の範囲第77項記載の方 法。 79.超臨界流体が超臨界二酸化炭素流体を含む請求の範囲第64項記載の方法 。 80.超臨界流体が超臨界二酸化炭素流体を含む請求の範囲第64項記載の方法 。 81.少なくとも1種のポリマー成分を熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、架橋性フ ィルム形成系及びこれらの混合物からなる群より選ぶ請求の範囲第64項記載の 方法。 82.少なくとも1種のポリマー成分をエナメル、ワニス、ラッカー、アクリル 系樹脂、ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル、アルキド、ポリウレタ ン、ウレタン、エポキシド、フェノール樹脂、セルロース系エステル、アミノ脂 、天然ガム、天然樹脂、これらのインターポリマー及び混合物からなる群より選 ぶ請求の範囲第81項記載の方法。 83.更に、工程(b)の前に、顔料、顔料エキステンダー、金属フレーク、充 填剤、乾燥剤、消泡剤、皮張り防止剤、湿潤剤、紫外線吸収剤、架橋剤及びこれ らの混合物を前記液体混合物に混和することを含む請求の範囲第64項記載の方 法。 84.更に、工程(b)の前に、前記液体混合物を濾過してオリフィスを閉塞す るおそれのある粒子を除くことを含む請求の範囲第64項記載の方法。 85.更に、工程(b)の前に、前記液体混合物の乱流或は撹拌流を促進して液 体スプレーのアトマイゼーションを助成することを含む請求の範囲第64項記載 の方法。 86.更に、圧縮ガスのジェットを利用して前記液体スプレーの形成及びアトマ イゼーションを助成しかつ液体スプレーの形状を変えることを含む請求の範囲第 64項記載の方法。 87.前記圧縮ガスが圧縮空気である請求の範囲第86項記載の方法。 88.前記圧縮空気の酸素含量を低下させて前記液体スプレーの易燃性を低下さ せる請求の範囲第87項記載の方法。 89.前記圧縮ガスが圧縮二酸化炭素である請求の範囲第86項記載の方法。 90.前記圧縮ガスを窒素、ヘリウム、アルゴン、キセノン及びこれらの混合物 からなる群より選ぶ請求の範囲第86項記載の方法。 91.前記圧縮ガスの圧力が約5〜約80ポンド/in2(0.35〜5.6k g/cm2)の範囲である請求の範囲第86項記載の方法。 92.前記圧縮ガスの圧力が約5〜約20ポンド/in2(0.35〜1.4k g/cm2)の範囲である請求の範囲第91項記載の方法。 93.前記圧縮ガスを加熱して液体スプレーに熱を供給して、前記液体混合物を 吹付ける際の急速冷却によって引き起こされる悪影響を防止する請求の範囲第8 6項記載の方法。 94.前記圧縮ガスの温度が約35°〜約90℃の範囲である請求の範囲第93 項記載の方法。 95.前記圧縮ガスの温度が約45°〜約75℃の範囲である請求の範囲第94 項記載の方法。 96.基材を金属、木材、ガラス、プラスチック、紙、布、セラミック、粗積造 、石、セメント、アスファルト、ゴム及びこれらの複合材料からなる群より選ぶ 請求の範囲第64項記載の方法。 97.更に、前記液体コーティングを前記基材上で硬化させることを含む請求の 範囲第64項記載の方法。 98.液体混合物を高い電圧で荷電する請求の範囲第64項記載の方法。 99.高い電圧が約30〜約150キロボルトの範囲である請求の範囲第98項 記載の方法。 100.基材上にコーティングを形成することができる少なくとも1種のポリマ ー化合物を有する固形分フラクション及び少なくとも1種のポリマー化合物が少 なくとも一部可溶性であり、かつ少なくとも一部超臨界流体と混和し得る溶媒フ ラクションを含有する、少なくとも1種の超臨界流体と混和する意図のプリカー サーコーティング組成物の粘度の降下方法であって、水を溶媒フラクションの重 量を基準にして約30重量%より少ない量で組成物に加えることを含む方法。
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