JP2007319741A - 酸素硬化塗料の塗布装置、及び粉体塗料 - Google Patents

Abstract

【課題】水性、油性に関係なく、酸素硬化塗料をノズルから噴射して対象物に塗布する前の段階で十分な量の酸素を塗料中に混合することにより、塗膜の硬化速度を塗膜の内部に至るまで大幅に速め、しかも硬化後における硬度をも十分に高めることができる酸素硬化塗料の塗布装置を提供する。
【解決手段】酸素ガスハイドレート３に熱を加えて分解することにより酸素が溶存した酸素水５を生成するハイドレート分解槽２と、ハイドレート分解槽により生成された酸素水を搬送する給水管１０と、給水管により搬送される酸素水を酸素硬化塗料に混合して酸素水混合塗料２１を生成する酸素水・塗料混合部１５と、酸素水・塗料混合部において生成された酸素水混合塗料を噴射する噴射部２０と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は酸素ガスハイドレートが分解する時に生成される酸素水、又は酸素を酸素硬化塗料に多量に混合した状態でノズルから噴射することにより、塗装対象物上に形成された塗膜の硬化速度を大幅に短縮した酸素硬化塗料の塗布装置、及び粉体塗料に関する。

塗装対象物に塗料を噴射して塗装を行う塗布装置（塗布スプレー）は、通常コンプレッサの圧力を利用して塗料を噴射している。しかし、コンプレッサを使用する限り塗布装置の小型化、低コスト化には限界がある。
また、塗料は樹脂と顔料とからなっており、樹脂には様々な種類のものが存在するが、塗装対象物に塗布された塗膜が空気中の酸素と反応して硬化する酸素硬化塗料が知られている（特許文献１乃至３等）。
酸素硬化塗料は、酸素と反応して硬化するが、塗布対象物に塗布された塗膜の表面から空気中の酸素を吸収して硬化するために塗膜内部まで十分に硬化するのに要する時間が長期化し、最終的に得られる塗膜の硬化状態、硬度が十分なものではなかった。
特開２００５−２０６７２２公報 特開２００５−２３２２７５公報 特開２００５−３０６９２１公報

以上のように従来の酸素硬化塗料にあっては、空気中の酸素と接触する塗膜表面から徐々に硬化が進行してゆくために内部まで硬化するのに長い時間を要し、硬化後においても塗膜内部の硬度が不十分となることがあった。
本発明では、水性、油性に関係なく、酸素硬化塗料をノズルから噴射して対象物に塗布する前の段階で十分な量の酸素を塗料中に混合することにより、塗膜の硬化速度を塗膜の内部に至るまで大幅に速め、しかも硬化後における硬度をも十分に高めることができる酸素硬化塗料の塗布装置、及び粉体塗料を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために請求項１の発明に係る酸素硬化塗料の塗布装置は、酸素ガスハイドレートに熱を加えて分解することにより酸素が溶存した酸素水を生成するハイドレート分解槽と、前記ハイドレート分解槽により生成された前記酸素水を搬送する給水管と、該給水管により搬送される酸素水を酸素硬化塗料に混合して酸素水混合塗料を生成する酸素水・塗料混合部と、該酸素水・塗料混合部において生成された酸素水混合塗料を噴射する噴射部と、を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、酸素ガスハイドレートに熱を加えて分解することにより酸素を生成するハイドレート分解槽と、前記ハイドレート分解槽により生成された酸素を搬送する酸素供給管と、該酸素供給管により搬送される酸素を酸素硬化塗料に混合して酸素混合塗料を生成する酸素・塗料混合部と、該酸素・塗料混合部において生成された酸素混合塗料を噴射する噴射部と、を備えたことを特徴とする。

請求項３の発明は、基体と、該基体内に設けた空所である混合部と、該混合部から前方へ延びる流路と、該流路の先端に設けられた塗料噴射用の噴射部と、前記基体に沿って前後方向へ進退自在に支持された第１のスライド機構と、前記基体に沿って前後方向へ進退自在に支持された第２のスライド機構と、前記前記気体によって回動自在に支持されるとともに回動操作されることにより第１及び第２のスライド機構を開閉動作させるレバーと、酸素硬化塗料を収容し且つ前記基体によって支持された流体カップと、酸素ガスハイドレートに熱を加えて分解することにより酸素、及び酸素水を生成するハイドレート分解槽と、を備えた酸素硬化塗料の塗布装置であって、前記第１のスライド機構は、前記レバーが閉止位置にあるときには閉止位置に保持されることによって前記流体カップから前記混合部への酸素硬化塗料の流入を阻止し、前記第２のスライド機構は、前記レバーが閉止位置にあるときには閉止位置に保持されることによって前記ハイドレート分解槽から前記混合部への酸素、又は酸素水の流入を阻止し、前記レバーが開放位置にあるときには、前記第１のスライド機構、及び第２のスライド機構は夫々開放動作することにより、前記混合部内に前記酸素硬化塗料と、前記酸素又は酸素水を流入させて混合させることを特徴とする。
請求項４の発明に係る粉体塗料は、酸素ガスハイドレートに対して塗料を添加した構成を備えていることを特徴とする。

本発明では、酸素硬化塗料の塗布装置により噴射される酸素硬化塗料中に、予め酸素ハイドレートの分解により生成される酸素、或いは酸素を溶存した酸素水を混合し、噴射された塗料が硬化するのに要する時間を大幅に短縮するようにした。
即ち、水性の酸素硬化塗料の場合、酸素ハイドレートの分解槽内が高圧であることから、酸素ハイドレートから生成される水には高濃度の酸素が溶存している。この酸素溶存水（酸素水）が水性の酸素硬化塗料と混ざり、噴射される。また、油性の酸素硬化塗料の場合は、酸素ハイドレートから生成された高圧の酸素を利用して塗料を噴射させる。いずれの場合も、酸素硬化塗装液中に多量の酸素が取り込まれるため、硬化速度が高まり、高硬度の塗膜が得られる。また、いずれも酸素ハイドレート分解槽内の圧力を利用することができるので、コンプレッサも不要となる。

以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）は夫々本発明の一実施形態に係る酸素硬化塗料の塗布装置の原理を示す図であり、（ａ）は水性の酸素硬化塗料用の塗布装置の構成例、（ｂ）は油性の酸素硬化塗料用の塗布装置の構成例である。
図１（ａ）に示した塗布装置１は、水性の酸素硬化塗料用であり、酸素分子と水分子が結合した氷状物質である酸素ガスハイドレート３に熱を加えて分解することにより多量の酸素が溶存した酸素水５と酸素６とを生成するハイドレート分解槽２と、ハイドレート分解槽２により生成された酸素水５を槽外部に搬送する給水管１０と、給水管１０により搬送される酸素水５を図示しない塗料タンクから供給される水性の酸素硬化塗料１６中に混合して酸素水混合塗料２１を生成する酸素水・塗料混合部１５と、酸素水・塗料混合部１５において生成された酸素水混合塗料２１を噴射するノズル（噴射部）２０と、を備えている。

ハイドレート分解槽２は、内部に網２ａを備え、網２ａ上に酸素ガスハイドレート３を載置する構成を備えている。網２ａ上の酸素ガスハイドレートが加熱（常温下に置かれることを含む）されることにより分解すると、酸素水５は網２ａの下方に位置する槽底部に溜まり、酸素６は槽の上方に溜まる。
水性の酸素硬化塗料１６を取り扱う塗布装置１の場合は、図１（ａ）のように、ハイドレート分解槽２内の高圧を利用して酸素濃度の高い酸素水５が給水管１０に供給される。次いで、給水管１０の途中に配置された酸素水・塗料混合部１５にて水性の酸素硬化塗料１６に対して酸素濃度の高い酸素水５が混合されて、最後にノズル２０から塗装対象物に対して噴射される。この装置構成によれば、ハイドレート分解槽２内の内圧を利用して酸素水５を圧送するため、コンプレッサ等の付属装置は必要とせず、装置の小型化、簡素化、低コスト化を実現できる。

このように酸素ガスハイドレートの分解により生成された酸素水５は噴射前に水性の酸素硬化塗料１６と混合され、塗装対象物に塗装される。この酸素水５の中には多量の酸素が溶存しており、塗装対象物に塗布されることにより形成された塗膜は、塗料自体に含有される多量の酸素により早期に硬化する。
なお、水性の酸素硬化塗料の一例としては、アルキド樹脂の乳化物をバインダとして用いた水性アルキド樹脂塗料を挙げることができる。

次に、図１（ｂ）に示した塗布装置１は、油性の酸素硬化塗料用であり、酸素分子と水分子が結合した氷状物質である酸素ガスハイドレート３に熱を加えて分解することにより酸素水５と酸素６を生成するハイドレート分解槽２と、ハイドレート分解槽２により生成された酸素６を槽外に搬送する酸素供給管３０と、酸素供給管３０により搬送される酸素６に図示しない塗料タンクから供給される酸素硬化塗料３６を混合して酸素混合塗料４１を生成する酸素・塗料混合部３５と、酸素・塗料混合部３５において生成された酸素混合塗料４１を噴射するノズル（噴射部）４０と、を備えている。
油性の酸素硬化塗料３６を取り扱う塗布装置１の場合は、図１（ｂ）のようにハイドレート分解槽内の高圧を利用して酸素が酸素供給管３０に搬送される。次いで、酸素供給管３０の途中に配置された酸素・塗料混合部３５にて油性の酸素硬化塗料３６に対して酸素６が混合されて、最後にノズル４０から塗装対象物に対して噴射される。この装置構成によれば、ハイドレート分解槽２内の内圧を利用して酸素を圧送するため、コンプレッサの付属装置は必要とせず、装置の小型化、簡素化、低コスト化を実現できる。

このように酸素ガスハイドレートの分解により生成された酸素６は噴射前に油性の酸素硬化塗料３６と混合され、塗装対象物に塗装される。塗装後の塗膜中には多量の酸素が含まれており、塗装対象物に塗布されることにより形成された塗膜は、塗料自体に含有される多量の酸素により早期に硬化する。
油性の酸素硬化塗料としては、アルキド樹脂をバインダとして用いたアルキド樹脂塗料を挙げることができる。

次に、図２は本発明の酸素硬化塗料の塗布装置の一例としてのスプレーガンの構成を説明する図である。
このスプレーガン５０は、基体５１と、基体５１の内部に設けた空所である混合部５２と、混合部から前方へ延びる流路５３と、流路５３と連通し基体５１の先端で開放した塗料噴射用のノズル部５４と、基体５１の上面に沿って長手方向へ進退自在に支持された第１のスライド機構Ａと、基体５１の下面に沿って長手方向へ進退自在に支持された第２のスライド機構Ｂと、各スライド機構Ａ、 Ｂを作動させるレバーＣと、水性の酸素硬化塗料６１を収容し且つ基体５１によって支持された流体カップＤと、を備えている。

第１のスライド機構Ａは、混合部５２の上部開口５２ａと選択的に連通可能な塗料導入孔５６を備え且つ矢印で示す長手方向へ進退可能な第１のスライダ５５と、第１のスライダ５５を塗料導入孔５６と混合部５２とが連通しない閉止方向（図面右方向）へ付勢する第１の弾性部材５７と、を備える。第１の弾性部材５７は一端部を基体適所に固定されると共に他端部を第１のスライダ５５に固定されることにより、第１のスライダ５５を常時右方（閉止方向）へ付勢している。
実線で図示した閉止状態においては、塗料導入孔５６と混合部５２との間は非連通状態にある。

第２のスライド機構Ｂは、混合部５２の下部開口５２ｂと選択的に連通可能な酸素水導入孔６６を備え且つ矢印で示す長手方向へ進退可能な第２のスライダ６５と、第２のスライダ６５を酸素水導入孔６６と混合部５２とが連通しない閉止方向（図面左方向）へ付勢する第２の弾性部材６７と、を備える。第２の弾性部材６７は一端部を基体適所に固定されると共に他端部を第２のスライダ６５に固定されることにより、第２のスライダ６５を常時左方（閉止方向）へ付勢している。

第２のスライド機構Ｂの下方には図１に示した如きハイドレート分解槽２が連設されており、ハイドレート分解槽２内で酸素ハイドレートを分解することにより生成された高圧の酸素水５が酸素水供給経路７０から酸素水導入孔６６へ供給される。
実線で示した待機状態では第２のスライダ６５が第２の弾性部材６７によって図面左方へ付勢されているため、酸素水供給経路７０と酸素水導入孔６６とは非連通の状態にあり、その結果酸素水供給経路（給水管）７０と混合部５２との間も非連通状態にある。
破線で示すように弾性部材６７による付勢力に抗して第２のスライダ６５が図面右方（開放方向）へスライドすると、酸素水導入孔６６が酸素水供給経路７０と混合部５２との間を連通させるため、混合部５２内に酸素水５が供給される。

流体カップＤは、水性の酸素硬化塗料６１を収容したカップ本体６０と、塗料導入孔５６と混合部５２との非連通時にスライダ５５上面により閉止される流体カップの塗料吐出口６２と、を備えている。実線で示した待機状態（閉止状態）では第１のスライダ５５によって塗料吐出口６２は閉止された状態にあるが、破線で示したように第１のスライダ５５が第２の弾性部材５７の付勢力に抗してノズル側へスライドした場合には塗料導入孔５６を介して塗料吐出口６２と混合部５２とが連通した状態となり、混合部５２内に水性の酸素硬化塗料６１が供給される。

このように流体カップＤ内の水性の酸素硬化塗料６１が混合部５２内に供給される動作と、ハイドレート分解槽２からの酸素水５が混合部５２内に供給される動作とがほぼ同時に実施されることにより、混合部５２では酸素濃度の高い酸素水５が酸素硬化塗料６１に混合された状態となる。この実施形態では、この混合動作はレバーＣを操作することにより実現される。
レバーＣは、基体５１の適所に設けたピン８０により実線で示した位置（閉止位置）と破線で示した位置（開放位置）との間を回動自在に支持されると共に、ピン８０よりも上部適所から延びる連結部材８１によって第１のスライダ５５と連結され、更にピン８０よりも下部適所から延びる連結部材８２によって第２のスライダ６５と連結されている。

実線で示した閉止位置にあるレバーＣを作業者が指等により破線で示した開放位置まで反時計回り方向へ引くことにより、連結部材８２を介して第２のスライダ６５が前方（ノズル側）へ移動することにより、第１の弾性部材５７が縮み、塗料導入孔５６が前方へ移動する。その結果、塗料導入孔５６が酸素硬化塗料６１の流路６２と一致し、流体カップＤ中の酸素硬化塗料６１が重力により混合部５２へ供給される。
また、レバーＣを開放位置に回動させると、連結部材８１を介して第１のスライダ５５が後方へ移動することにより、第２の弾性部材６７が伸びて酸素水導入孔６６が後方へ移動して破線で示した連通位置に達する。その結果、酸素水導入孔６６が酸素水供給経路７０及び下部開口５２ｂと連通し、酸素ハイドレートが分解されたことにより生成された酸素水５が混合部５２まで供給される。

このようにレバーＣを開放方向へ回動させる操作を行うことにより、混合部５２内に酸素硬化塗料６１と酸素水５が導入して混合され酸素水混合塗料２１となってノズル５４を介して噴霧される。酸素ガスハイドレートの分解により生成された酸素水５は分解槽２内の圧力を利用して圧送されるため、大型化、高コスト化の原因となるコンプレッサを省略してスプレーガンを構成することができる。そして、塗装対象物に形成された塗膜中には必要十分な量の酸素が混合されているため、塗膜内部に至るまで短時間で硬化することができる。
なお、上記実施形態では、水性の酸素硬化塗料を使用したスプレーガンの構成について説明したが、このスプレーガンの構成は油性の酸素硬化塗料にも流用することができる。即ち、流体カップＤ内に油性の酸素硬化塗料を収容すると共に、酸素水供給経路（酸素供給管）７０に対して分解槽２から供給される高圧の酸素を供給することにより、混合部５２内にて酸素硬化塗料を混合するように構成すればよい。

以上のように本発明においては、酸素硬化塗料の塗布装置により噴射される酸素硬化塗料中に、予め酸素ハイドレートの分解により生成される酸素、或いは酸素を溶存した酸素水を混合し、噴射された塗料が硬化するのに要する時間を大幅に短縮することが可能となる。
即ち、水性の酸素硬化塗料の場合には酸素ハイドレートの分解槽内が高圧であることから、酸素ハイドレートから生成される水には高濃度の酸素が溶存している。この酸素溶存水（酸素水）が水性の酸素硬化塗料と混ざって噴射される。また、油性の酸素硬化塗料の場合は、酸素ハイドレートから生成された高圧の酸素を利用して塗料を噴射させる。いずれの場合も、酸素硬化塗装液中に多量の酸素が取り込まれるため、硬化速度が高まり、高硬度の塗膜が得られる。また、いずれも酸素ハイドレート分解槽内の圧力を利用することができるので、コンプレッサも不要となる。

なお、図１、及び図２の各実施形態では、水性の酸素硬化塗料、及び油性の酸素硬化塗料に対して、酸素ガスガイドレートに由来する酸素水、又は酸素を混合する塗布装置の構成を示したが、これ以外にも例えば酸素ガスハイドレートに塗料（樹脂、顔料成分）を予め混合したもの自体を塗料（粉体塗料）として使用することも可能である。即ち、塗料成分を予め添加した酸素ガスハイドレートを細かい粉体状にしておき、この粉体塗料としての酸素ガスハイドレートを塗布対象物に塗布することにより、塗装対象物に付着した後で溶解して固化するように構成してもよい。

（ａ）及び（ｂ）は夫々本発明の一実施形態に係る酸素硬化塗料の塗布装置の原理を示す図であり、（ａ）は水性の酸素硬化塗料用の塗布装置の構成図、（ｂ）は油性の酸素硬化塗料用の塗布装置の構成図である。 本発明の酸素硬化塗料の塗布装置の一例としてのスプレーガンの構成を説明する図である。

符号の説明

Ａ…第１のスライド機構、Ｂ…第２のスライド機構、Ｃ…レバー、Ｄ…流体カップ、１…塗布装置、２…ハイドレート分解槽、２ａ…網、３…酸素ガスハイドレート、５…酸素水、６…酸素、１０…給水管、１５…酸素水・塗料混合部、１６…酸素硬化塗料、２０…ノズル、２１…酸素水混合塗料、３０…酸素供給管、３５…酸素・塗料混合部、３６…酸素硬化塗料、４０…ノズル、４１…酸素混合塗料、５０…スプレーガン、５１…基体、５２…混合部、５２ａ…上部開口、５２ｂ…下部開口、５３…流路、５４…ノズル、５５…スライダ、５６…塗料導入孔、５７…弾性部材、６０…カップ本体、６１…酸素硬化塗料、６２…塗料吐出口、６２…流路、６５…スライダ、６６…酸素水導入孔、６６…水導入孔、６６…塗料導入孔、６７…弾性部材、７０…酸素水供給経路、８０…ピン、８１…連結部材、８２…連結部材。

Claims (4)

1. 酸素ガスハイドレートに熱を加えて分解することにより酸素が溶存した酸素水を生成するハイドレート分解槽と、前記ハイドレート分解槽により生成された前記酸素水を搬送する給水管と、該給水管により搬送される酸素水を酸素硬化塗料に混合して酸素水混合塗料を生成する酸素水・塗料混合部と、該酸素水・塗料混合部において生成された酸素水混合塗料を噴射する噴射部と、を備えたことを特徴とする酸素硬化塗料の塗布装置。
2. 酸素ガスハイドレートに熱を加えて分解することにより酸素を生成するハイドレート分解槽と、前記ハイドレート分解槽により生成された酸素を搬送する酸素供給管と、該酸素供給管により搬送される酸素を酸素硬化塗料に混合して酸素混合塗料を生成する酸素・塗料混合部と、該酸素・塗料混合部において生成された酸素混合塗料を噴射する噴射部と、を備えたことを特徴とする酸素硬化塗料の塗布装置。
3. 基体と、該基体内に設けた空所である混合部と、該混合部から前方へ延びる流路と、該流路の先端に設けられた塗料噴射用の噴射部と、前記基体に沿って前後方向へ進退自在に支持された第１のスライド機構と、前記基体に沿って前後方向へ進退自在に支持された第２のスライド機構と、前記前記気体によって回動自在に支持されるとともに回動操作されることにより第１及び第２のスライド機構を開閉動作させるレバーと、酸素硬化塗料を収容し且つ前記基体によって支持された流体カップと、酸素ガスハイドレートに熱を加えて分解することにより酸素、及び酸素水を生成するハイドレート分解槽と、を備えた酸素硬化塗料の塗布装置であって、
   前記第１のスライド機構は、前記レバーが閉止位置にあるときには閉止位置に保持されることによって前記流体カップから前記混合部への酸素硬化塗料の流入を阻止し、
   前記第２のスライド機構は、前記レバーが閉止位置にあるときには閉止位置に保持されることによって前記ハイドレート分解槽から前記混合部への酸素、又は酸素水の流入を阻止し、
   前記レバーが開放位置にあるときには、前記第１のスライド機構、及び第２のスライド機構は夫々開放動作することにより、前記混合部内に前記酸素硬化塗料と、前記酸素又は酸素水を流入させて混合させることを特徴とする酸素硬化塗料の塗布装置。
4. 酸素ガスハイドレートに対して塗料を添加した構成を備えていることを特徴とする粉体塗料。

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