JP2021133320A - 塗装用ノズル、塗膜作製装置、及び塗膜作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液体塗料を用いても乾燥工程が不要となり、また、液体塗料組成物流路の詰まりを抑制可能な塗装用ノズル、塗膜作製装置、及び塗膜作製方法を提供する。【解決手段】（Ｉ）液体塗料組成物を準備する工程と、（ＩＩ）液体塗料組成物を、作動ガスと接触させる工程と、（ＩＩＩ）少なくとも樹脂を含む材料を吐出部４から吐出し、基材に衝突させて塗膜を作製する工程と、を含み、（ＩＩＩ）工程で、吐出時の作動ガスの温度が１００〜１５００℃であり、かつ、吐出部４から吐出される材料の初速が５〜２５００ｍ／ｓである、塗膜作製方法に用いる塗装用ノズル２０であって、送出筒部２１と、送出筒部２１の外周側に形成された冷風流路２５と、冷風流路２５の外周側に形成された熱風流路２６と、を備え、作動ガスが熱風流路２６を通過し、作動ガスよりも低温の気体が冷風流路２５を通過するように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、塗装用ノズル、塗膜作製装置、及び塗膜作製方法に関する。

塗料は、通常、塗膜形成要素である樹脂と、溶剤とを含み、その他、塗膜への装飾性の付与のための顔料、塗膜の老化防止のための酸化防止剤などの各種添加剤を含む。

溶剤を含む液体塗料を塗った直後の膜は乾燥状態ではないため、塗布から乾燥までの間の液体塗料のハネ（跳ね）および垂れ、ならびに乾燥していない塗膜への物または人の接触などの問題があり、乾燥工程が必要である。

加えて、液体塗料では、ハネまたは垂れなどがあるため、塗装前に塗装対象の周囲を養生する必要もある。

ところで、フッ素樹脂などの樹脂粉末を溶射によって固体基材の表面に固着させる方法が知られており、この場合、溶剤を使わないため、乾燥工程は不要となる。

しかしながら、例えば、特許文献１に記載された溶射による方法では、樹脂であるフルオロポリマーを高温のガス燃焼で発生した火炎中で融解状態にしているため、過剰な熱負荷がかかり、樹脂の劣化が生じやすいという問題を指摘している。そして、この問題に対して、特許文献１では、樹脂粉末の表面にトリアジンチオール誘導体を結合させる処理を行なう粉末表面処理工程と、該粉末表面処理工程で処理された樹脂粉末を、コールドスプレー方法を用い、該樹脂粉末の融点より低い温度に加温したガスに投入し該ガスを亜音速ないし超音速流にして固体基材に対して噴射して該固体基材の表面に樹脂を付着させる付着工程と、該付着工程で固体基材に付着させた樹脂を加温処理する熱処理工程とを備える樹脂皮膜の形成方法を提案している。

特開２００９−２２６３２９号公報

しかしながら、特許文献１の方法でも、乾燥工程に相当する熱処理工程（基材に付着した樹脂を加温処理する工程）が必要であり、その処理時間は３０分以上が好ましいとされている。

また、例えば、内装塗装など建築塗装では、塗装の依頼人に指定された色での塗装を行うため、まず、少量の白色ベースの液体塗料に、その指定した色の塗料となるように顔料を含む着色剤を添加し、混合して着色した液体塗料を調製する（この作業を調色ともいう）。そして、その液体塗料を壁などの対象物に試し塗りして塗膜の色が指定された色であるかを確認する。塗膜の色が指定された色であれば、塗装対象物の全体に塗装するための量の液体塗料を調製する。

しかし、特許文献１のような樹脂粉末では、調色を行う場合に、液体塗料のように均一に混ざらず、調色が技術的に困難である。さらに、樹脂粉末を調色する装置ないし設備が普及していないため、液体塗料を調色するための装置ないし設備に代えて、樹脂粉末を調色するための装置ないし設備の導入が必要となる問題もある。それゆえ、液体塗料を用いつつ、乾燥工程が不要な、塗膜作製方法が要望されている。

ここで、図１２、１３は、液体塗料を用いて乾燥工程が不要な方法により塗膜を作製しようとした際の、塗装用ノズル１００の内部の様子を示している。

図１２、１３に示す塗装用ノズル１００は、同軸で二重に配置された２つの円筒部（内筒部１１０と外筒部１２０）を備え、内筒部１１０の内部空間が液体塗料組成物の流路１１１となっており、内筒部１１０と外筒部１２０との間の空間が高温の作動ガスの流路１２１となっている。そして、液体塗料組成物の流路１１１を通して供給される液体塗料組成物を、作動ガスの流路１２１を介して供給される高温気流Ｈ（熱風）によって勢いよく噴出させることで、液体塗料組成物の溶剤を熱風によって揮発させつつ、基材に塗料を塗布して塗膜を形成することができる。

しかしながら、このような方法の場合、内筒部１１０の外周側の作動ガス流路１２１を流れる熱風によって、内筒部１１０内を流れる液体塗料組成物が加熱され、内筒部１１０の先端開口１１２（送出口）付近で塗料Ｐが固まり、液体塗料組成物流路１１１が詰まって（閉塞されて）吐出不良を引き起こす虞がある。

そこで、本発明は、液体塗料を用いても乾燥工程が不要となり、また、液体塗料組成物流路の詰まりを抑制可能な塗装用ノズル、塗膜作製装置、及び塗膜作製方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の塗装用ノズルは、（Ｉ）樹脂と溶剤とを含む液体塗料組成物を準備する工程と、
（ＩＩ）前記液体塗料組成物を、作動ガスと接触させる工程と、
（ＩＩＩ）少なくとも前記樹脂を含む材料を、前記作動ガスによって吐出部から吐出し、基材に衝突させて塗膜を作製する工程と、を含み、
前記（ＩＩＩ）工程で、吐出時の前記作動ガスの温度が１００〜１５００℃であり、かつ、前記吐出部から吐出される前記材料の初速が５〜２５００ｍ／ｓである、塗膜作製方法に用いる塗装用ノズルであって、
前記液体塗料組成物の流路を形成する送出筒部と、
前記送出筒部の外周側に形成された冷風流路と、
前記冷風流路の外周側に形成された熱風流路と、を備え、
前記作動ガスが前記熱風流路を通過し、該作動ガスよりも低温の気体が前記冷風流路を通過するように構成されていることを特徴とすることを特徴とするものである。

なお、本発明の塗装用ノズルにあっては、前記送出筒部の外周側に位置し、前記送出筒部との間に前記冷風流路を形成する内筒部と、
前記内筒部の外周側に位置し、前記内筒部との間に前記熱風流路を形成する外筒部と、を備え、
前記外筒部の先端及び前記内筒部の先端が、前記送出筒部の先端に設けられた送出口と同一の軸方向位置にある構成とすることができる。

また、本発明の塗装用ノズルにあっては、前記送出筒部の外周側に位置し、前記送出筒部との間に前記冷風流路を形成する内筒部と、
前記内筒部の外周側に位置し、前記内筒部との間に前記熱風流路を形成する外筒部と、を備え、
前記内筒部の先端が、前記送出筒部の先端に設けられた送出口と同一の軸方向位置にあり、
前記外筒部の先端が、前記送出口よりも軸方向に突出している構成とすることができる。

また、本発明の塗装装置は、上記何れかの塗装用ノズルと、
前記液体塗料組成物の流路に液体塗料組成物を供給する液体塗料組成物供給部と、
前記冷風流路に気体を供給する気体供給部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の塗膜作製方法は、上記の塗装装置を用いた塗膜作製方法であって、
（Ｉ）樹脂と溶剤とを含む前記塗料としての液体塗料組成物を準備する工程と、
（ＩＩ）前記液体塗料組成物を、作動ガスと接触させる工程と、
（ＩＩＩ）少なくとも前記樹脂を含む材料を、前記作動ガスによって前記吐出部から吐出し、基材に衝突させて塗膜を作製する工程と、を含み、
前記（ＩＩＩ）工程で、吐出時の前記作動ガスの温度が１００〜１５００℃であり、かつ、前記吐出部から吐出される前記材料の初速が５〜２５００ｍ／ｓであり、
前記（ＩＩＩ）工程は、前記熱風流路に前記作動ガスを供給するとともに前記冷風流路に該作動ガスよりも低温の気体を供給する工程を含むことを特徴とする。

本発明によれば、液体塗料を用いても乾燥工程が不要となり、また、液体塗料組成物流路の詰まりを抑制可能な塗装用ノズル、塗膜作製装置、及び塗膜作製方法を提供することができる。

本発明に係る塗膜作製方法で用いることができる塗装装置の一例の構成を模式的に示した概念図である。 図１の塗装装置における吐出部の一例を拡大した模式図である。 本発明に係る塗装用ノズルの一例を示す断面図である。 図３の塗装用ノズルを軸方向から見た正面図である。 本発明に係る塗装用ノズルの変形例を示す断面図である。 本発明に係る塗装用ノズルの他の変形例を示す断面図である。 本発明に係る塗装用ノズルのさらに他の変形例を示す断面図である。 本発明に係る塗装用ノズルのさらに他の変形例を示す断面図である。 本発明に係る塗装用ノズルのさらに他の変形例を示す断面図である。 本発明に係る塗装用ノズルのさらに他の変形例を示す断面図である。 本発明に係る塗装用ノズルのさらに他の変形例を示す断面図である。 比較のために示す塗膜作製方法において、塗料を吐出する塗装用ノズルの内部の様子を模式的に示した概念図である。 図１１に示す塗装用ノズルの液体塗料組成物流路に塗料が詰まる様子を示す概念図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。これらの記載は、本発明の例示を目的とするものであり、本発明を何ら限定するものではない。

本発明において、２以上の実施形態を任意に組み合わせることができる。

本発明において、塗料と塗料組成物は相互互換的に用いることができる。

本明細書において、数値範囲は、別段の記載がない限り、その範囲の上限値および下限値を含むことを意図している。例えば、１００〜１５００℃は、１００℃以上１５００℃以下を意味する。

本明細書では、（Ｉ）樹脂と溶剤とを含む液体塗料組成物を準備する工程、（ＩＩ）前記液体塗料組成物を、作動ガスと接触させる工程、および（ＩＩＩ）少なくとも前記樹脂を含む材料（塗料）を、前記作動ガスによって吐出部から吐出し、基材に衝突させて塗膜を作製する工程をそれぞれ、単に、（Ｉ）工程、（ＩＩ）工程、および（ＩＩＩ）工程ということがある。

（塗膜作製方法）
本発明に係る塗膜作製方法は、
（Ｉ）樹脂と溶剤とを含む前記塗料としての液体塗料組成物を準備する工程と、
（ＩＩ）前記液体塗料組成物を、作動ガスと接触させる工程と、
（ＩＩＩ）少なくとも前記樹脂を含む材料を、前記作動ガスによって前記吐出口から吐出し、基材に衝突させて塗膜を作製する工程と、を含み、
前記（ＩＩＩ）工程で、吐出時の前記作動ガスの温度が１００〜１５００℃であり、かつ、前記吐出部から吐出される前記材料の初速が５〜２５００ｍ／ｓであり、
前記（ＩＩＩ）工程は、前記熱風流路に前記作動ガスを供給するとともに前記冷風流路に該作動ガスよりも低温の気体を供給する工程を含む、塗膜作製方法である。

本発明に係る塗膜作製方法では、液体塗料組成物中の溶剤は、所定の温度の作動ガスと接触して、揮発することで熱による樹脂の劣化を抑制する。また、溶剤が揮発することで、乾燥工程が不要となる利点もある。

本発明に係る塗膜作製方法では、所定の初速で少なくとも樹脂を含む材料を吐出することにより、樹脂と作動ガスとの接触時間を短くして、熱による樹脂の劣化を抑制することができることに加え、樹脂と基材が衝突した際に、樹脂を緻密な塗膜とするのに必要な樹脂の運動エネルギーも得られ、乾燥工程がなくとも、塗膜を形成可能となる利点もある。

ところで、液体塗料を吹き付けで塗装する方法には、作動ガスによって塗料を霧状に噴出させるスプレー塗装と、塗料自体を加圧して霧状に噴出させるエアレススプレー塗装がある。しかし、これらの方法では、通常、吐出される塗料の初速が、１００ｍ／ｓ以下であり、作動ガスの温度も常温程度であるため、単に液体塗料が霧状に噴出されて、液滴または樹脂微粒子が基材に付着して堆積するのみで、乾燥工程が必要であったり、連続した塗膜が得られなかったりするなどの問題がある。

さらに、液体塗料をこのような従来のスプレー塗装、エアレススプレー塗装、および刷毛による塗装などで塗装する場合、上述したように乾燥工程が必要であり、そのため塗り重ねを行う場合には、インターバル（乾燥のための待機時間）が必要となる。また、これらの従来の塗装方法（塗膜作製方法）では、液体塗料が垂れるため、厚膜を一回で塗装することができない。これに対して、本発明に係る塗膜作製方法では、乾燥工程が不要であるため、塗り重ねる場合のインターバルも不要で、塗膜作製をより効率的に行うことができる利点もある。加えて、本発明に係る塗膜作製方法では、塗装時の液体塗料の垂れも生じないため、厚膜を一回で塗装することができるという利点もある。さらには、本発明に係る塗膜作製方法では、乾燥工程が不要であるため、自然乾燥では水性塗料が乾燥しないような低温（例えば、氷点下）環境においても、塗膜を作製することができるという利点もある。

この他、吹き付けによって基材に皮膜を形成する方法には、溶射法およびコールドスプレー法がある。しかし、溶射分野およびコールドスプレー分野の当業者に明らかなように、溶射法およびコールドスプレー法は、金属粒子、サーメット、樹脂粉末などの粉末材料を用いることが技術常識である。溶射法については、例えば、特開２０１８−１９２３８２号公報では、「溶射法とは、皮膜材料を加熱により溶融もしくは軟化させ、当該皮膜材料を粒子状のまま加速し、基材表面に衝突させて、扁平に潰れた皮膜材料の粒子を凝固・堆積させることにより皮膜を形成するコーティング技術の一種である。」とある。また、コールドスプレー法については、例えば、特開２０１２−１８８６７７号公報では、「コールドスプレーとは、溶射用粉末の融点又は軟化温度よりも低い温度に加熱した作動ガスを超音速にまで加速し、その加速した作動ガスにより溶射用粉末を固相のまま高速で基材に衝突させることにより皮膜を形成する技術である。」とある。実際、特許文献１では、樹脂粉末をコールドスプレー法で噴射して、樹脂皮膜を形成することは記載されているが、樹脂を含む液体塗料を用いることについては、一切記載がない。

これに対して、本発明者は、溶剤を含む液体塗料組成物を所定の温度の作動ガスと接触させることで、上述したように、作動ガスと溶剤が、溶剤の揮発と熱に対する樹脂の保護において機能的に関連すること、加えて、少なくとも樹脂を含む材料を作動ガスによって所定の初速で吐出することで、上述したように、作動ガスと材料が、作動ガスの運動エネルギーの一部を樹脂の運動エネルギーに変換し、この運動エネルギーを利用して塗膜を形成することにおいて機能的に関連することを見出し、これらを利用して乾燥工程がなくとも塗膜を形成することに成功した。

以下、本発明に係る塗膜作製方法の（Ｉ）工程と（ＩＩ）工程と（ＩＩＩ）工程とを説明する。

・（Ｉ）工程
（Ｉ）工程では、樹脂と溶剤とを含む液体塗料組成物を準備する。本発明において、液体塗料組成物は、２５℃において流動性を有する塗料組成物である。したがって、本発明において、液体塗料組成物は、溶液、ペースト状またはスラリー状のいずれであってもよい。

＜樹脂＞
樹脂は、塗料分野で公知の樹脂を用いることができる。樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂などを挙げることができる。また、樹脂として、例えば、シリコーン樹脂、アルコキシシラン縮合物などの、無機成分を含む、または、無機成分からなる高分子化合物を用いることもできる。樹脂は、１種単独でまたは２種以上を組み合わせて用いてもよい。

一実施形態では、樹脂は、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂およびエポキシ樹脂からなる群より選択される１種以上である。

液体塗料組成物における樹脂の大きさは、特に限定されず、適宜調節すればよい。粒子状樹脂の場合、液体塗料組成物における当該粒子状樹脂の大きさは、例えば、１０ｎｍ〜１０μｍである。樹脂は、後述する（ＩＩＩ）工程の吐出時には溶剤の蒸発などによって凝集して吐出されることがあり、その場合、吐出時の凝集した樹脂の大きさは、１μｍ〜１０ｍｍとなることがある。

液体塗料組成物における樹脂の含有量は、特に限定されず、適宜調節すればよい。例えば、液体塗料組成物における樹脂の含有量は、液体塗料組成物の総質量に対して、０．１〜９９．０質量％とすることができる。

一実施形態では、樹脂の含有量は、液体塗料組成物の全固形分量に対して、３０質量％以上、４０質量％以上、５０質量％以上、６０質量％以上、７０質量％以上、８０質量％以上、９０質量％以上または９５質量％以上である。一実施形態では、樹脂の含有量は、液体塗料組成物の全固形分量に対して、１００質量％以下、１００質量％未満、９５質量％以下、９０質量％以下、８０質量％以下、７０質量％以下、６０質量％以下、５０質量％以下または４０質量％以下である。

＜溶剤＞
溶剤としては、従来公知の塗料組成物の水または有機溶剤などの溶剤を適宜選択して用いることができる。溶剤は、１種単独でまたは２種以上を組み合わせて用いてもよい。

有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、２−プロパノール、１−ブタノールなどのアルコール類；酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、プロピオン酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートなどのエステル類；ジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）などのエーテル類；エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、１、３−ブチレングリコール、ペンタメチレングリコール、１、３−オクチレングリコールなどのグリコール類；ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルフォキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）などのアミド類；アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、シクロヘキサノンなどのケトン類；ミネラルスピリット、灯油などの脂肪族炭化水素；トルエン、キシレン、メシチレン、ドデシルベンゼンなどの芳香族炭化水素；クロロホルム、ジクロロメチレンなどのハロゲン系溶剤などが挙げられる。

一実施形態では、溶剤は、水である。別の実施形態では、溶剤は、水、エタノールおよびキシレンからなる群より選択される１種以上である。

溶剤の含有量は、特に限定されず、適宜調節すればよい。例えば、液体塗料組成物における溶剤の含有量は、液体塗料組成物の総質量に対して、１．０〜９９．９質量％とすることができる。一実施形態では、液体塗料組成物における溶剤の含有量は、液体塗料組成物の総質量に対して、３０質量％以上、４０質量％以上、５０質量％以上、６０質量％以上、７０質量％以上、８０質量％以上、９０質量％以上または９５質量％以上である。一実施形態では、液体塗料組成物における溶剤の含有量は、液体塗料組成物の総質量に対して、９９．９質量％以下、９５質量％以下、９０質量％以下、８０質量％以下、７０質量％以下、６０質量％以下、５０質量％以下または４０質量％以下である。別の実施形態では、液体塗料組成物における溶剤の含有量は、液体塗料組成物の総質量に対して、３０〜９０質量％である。

溶剤を用いない場合、樹脂を含む塗料組成物を基材に衝突させて一応塗膜を形成することもできる場合もあるが、溶剤による保護がないため、樹脂が変色したり、変質したりするおそれがある。

＜その他の成分＞
液体塗料組成物は、樹脂と溶剤以外に、顔料、分散剤、造膜助剤、凍結防止剤、架橋促進剤、硬化剤、レベリング剤、表面調整剤、消泡剤、可塑剤、防腐剤、防カビ剤、紫外線安定剤などの塗料組成物で使用されるその他の成分を含んでいてもよい。これらその他の成分はそれぞれ、１種単独でまたは２種以上を組み合わせて用いてもよい。

液体塗料組成物における塗料固形分の合計量としては、適宜調節すればよく、特に限定されない。例えば、塗料固形分の合計量は、液体塗料組成物１００質量部に対して、１〜９９．９質量部、好ましくは２０〜５０質量部である。

一実施形態では、液体塗料組成物は、水性塗料組成物である。別の実施形態では、液体塗料組成物は、油性塗料組成物である。

＜液体塗料組成物の調製方法＞
塗料組成物の調製方法は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、樹脂と溶剤とを任意の混合装置を用いて撹拌して調製することができる。

また、液体塗料組成物を構成する２以上の成分を別個に塗装装置に供給して、装置内で混合して液体塗料組成物を準備してもよい。

・（ＩＩ）工程
（ＩＩ）工程では、液体塗料組成物を、作動ガスと接触させる。これにより、液体塗料組成物中の溶剤の少なくとも一部が揮発し、また、作動ガスの運動エネルギーの一部が、樹脂または液体塗料組成物に付与される。

作動ガスとしては、公知の作動ガスを用いることができる。作動ガスとしては、例えば、空気、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、窒素（Ｎ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、水蒸気（Ｈ₂Ｏ）およびこれらの組合せなどが挙げられる。作動ガスは、１種単独でまたは２種以上を組み合わせて用いてもよい。

（ＩＩ）工程での作動ガスの温度は、例えば、１００〜２０００℃とすることができる。一実施形態では、（ＩＩ）工程での作動ガスの温度は、１００℃以上、１５０℃以上、２００℃以上、２５０℃以上、３００℃以上、３５０℃以上、４００℃以上、４５０℃以上、５００℃以上、５５０℃以上、６００℃以上、６５０℃以上、７００℃以上、７５０℃以上、８００℃以上、８５０℃以上、９００℃以上、９５０℃以上、１０００℃以上、１１００℃以上、１２００℃以上、１３００℃以上、１４００℃以上、１５００℃以上、１６００℃以上、１７００℃以上、１８００℃以上、１９００℃以上または２０００℃である。一実施形態では、（ＩＩ）工程での作動ガスの温度は、２０００℃以下、１９００℃以下、１８００℃以下、１７００℃以下、１６００℃以下、１５００℃以下、１４００℃以下、１３００℃以下、１２００℃以下、１１００℃以下、１０００℃以下、９５０℃以下、９００℃以下、８５０℃以下、８００℃以下、７５０℃以下、７００℃以下、６５０℃以下、６００℃以下、５５０℃以下、５００℃以下、４５０℃以下、４００℃以下、３５０℃以下、３００℃以下、２５０℃以下、２００℃以下または１５０℃以下である。

一実施形態では、（ＩＩ）工程での作動ガスの温度は、１００℃以上かつ溶剤の発火温度未満である（ただし、作動ガスが水蒸気である場合を除く）。本明細書において、発火温度は、国際化学物質安全性カード（ＩＣＳＣ）に規定の発火温度である。

作動ガスの速度は、適宜調節すればよく、例えば、５〜２５００ｍ／ｓである。一実施形態では、（ＩＩ）工程での作動ガスの速度は、５ｍ／ｓ以上、１０ｍ／ｓ以上、２０ｍ／ｓ以上、３０ｍ／ｓ以上、４０ｍ／ｓ以上、５０ｍ／ｓ以上、６０ｍ／ｓ以上、７０ｍ／ｓ以上、８０ｍ／ｓ以上、９０ｍ／ｓ以上、１００ｍ／ｓ以上、１５０ｍ／ｓ以上、２００ｍ／ｓ以上、２５０ｍ／ｓ以上、３００ｍ／ｓ以上、３５０ｍ／ｓ以上、４００ｍ／ｓ以上、４５０ｍ／ｓ以上、５００ｍ／ｓ以上、５５０ｍ／ｓ以上、６００ｍ／ｓ以上、６５０ｍ／ｓ以上、７００ｍ／ｓ以上、７５０ｍ／ｓ以上、８００ｍ／ｓ以上、８５０ｍ／ｓ以上、９００ｍ／ｓ以上、９５０ｍ／ｓ以上、１０００ｍ／ｓ以上、１１００ｍ／ｓ以上、１２００ｍ／ｓ以上、１３００ｍ／ｓ以上、１４００ｍ／ｓ以上、１５００ｍ／ｓ以上、１６００ｍ／ｓ以上、１７００ｍ／ｓ以上、１８００ｍ／ｓ以上、１９００ｍ／ｓ以上、２０００ｍ／ｓ以上、２１００ｍ／ｓ以上、２２００ｍ／ｓ以上、２３００ｍ／ｓ以上、２４００ｍ／ｓ以上または２５００ｍ／ｓである。一実施形態では、（ＩＩ）工程での作動ガスの速度は、２５００ｍ／ｓ以下、２４００ｍ／ｓ以下、２３００ｍ／ｓ以下、２２００ｍ／ｓ以下、２１００ｍ／ｓ以下、２０００ｍ／ｓ以下、１９００ｍ／ｓ以下、１８００ｍ／ｓ以下、１７００ｍ／ｓ以下、１６００ｍ／ｓ以下、１５００ｍ／ｓ以下、１４００ｍ／ｓ以下、１３００ｍ／ｓ以下、１２００ｍ／ｓ以下、１１００ｍ／ｓ以下、１０００ｍ／ｓ以下、９５０ｍ／ｓ以下、９００ｍ／ｓ以下、８５０ｍ／ｓ以下、８００ｍ／ｓ以下、７５０ｍ／ｓ以下、７００ｍ／ｓ以下、６５０ｍ／ｓ以下、６００ｍ／ｓ以下、５５０ｍ／ｓ以下、５００ｍ／ｓ以下、４５０ｍ／ｓ以下、４００ｍ／ｓ以下、３５０ｍ／ｓ以下、３００ｍ／ｓ以下、２５０ｍ／ｓ以下、２００ｍ／ｓ以下、１５０ｍ／ｓ以下、１００ｍ／ｓ以下、９０ｍ／ｓ以下、８０ｍ／ｓ以下、７０ｍ／ｓ以下、６０ｍ／ｓ以下、５０ｍ／ｓ以下、４０ｍ／ｓ以下、３０ｍ／ｓ以下、２０ｍ／ｓ以下または１０ｍ／ｓ以下である。

（ＩＩ）工程での液体塗料組成物と作動ガスとの接触時間は、適宜調節すればよく、例えば、１μｓ〜１ｓである。

（ＩＩ）工程は、大気圧下で行ってもよいし、減圧下で行ってもよい。減圧下の場合、真空度は、適宜調節すればよく、例えば、１ｋＰａ〜１００ｋＰａとしてもよい。

本発明に係る塗膜作製方法の一実施形態では、前記（ＩＩ）工程を大気圧下で行う。

・（ＩＩＩ）工程
（ＩＩＩ）工程では、少なくとも樹脂を含む材料を、作動ガスによって吐出部から吐出し、基材に衝突させて塗膜を作製する。そして、（ＩＩＩ）工程で、熱風流路２６を通過する作動ガスの温度が１００〜１５００℃であり、且つ、吐出部から吐出される前記材料の初速が５〜２５００ｍ／ｓである。

（ＩＩ）工程及び（ＩＩＩ）工程は、後述する吐出部４における塗装用ノズル２０の冷風流路Ｃに気体供給部７から加圧された気体を供給して低温気流Ｃを形成する工程を含む。冷風流路２５を通過する気体の温度は、少なくとも熱風流路２６を通過する作動ガスの温度よりも低く、例えば−２０℃以上、９０℃以下とすることができる。

気体供給部７から供給される（加圧された）気体としては、公知の気体を用いることができる。当該気体としては、例えば、空気、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、窒素（Ｎ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、水蒸気（Ｈ₂Ｏ）およびこれらの組合せなどが挙げられる。当該気体は、１種単独でまたは２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、当該気体は、作動ガスと同一の気体であってもよいし、異なる気体であってもよい。

（ＩＩ）工程で液体塗料組成物を作動ガスと接触させることにより、液体塗料組成物中の溶剤の少なくとも一部が揮発する。そのため、溶剤がすべて揮発した場合、（ＩＩＩ）工程では、溶剤以外の少なくとも樹脂を含む材料が、作動ガスによって吐出部から吐出される。溶剤の一部が揮発し、残りの溶剤が揮発しなかった場合、（ＩＩＩ）工程では、少なくとも樹脂を含む材料として液体塗料組成物が、作動ガスによって吐出部から吐出される。

（ＩＩＩ）工程での吐出時の作動ガスの温度は、１００〜１５００℃である。一実施形態では、（ＩＩＩ）工程での吐出時の作動ガスの温度は、１００℃以上、１５０℃以上、２００℃以上、２５０℃以上、３００℃以上、３５０℃以上、４００℃以上、４５０℃以上、５００℃以上、５５０℃以上、６００℃以上、６５０℃以上、７００℃以上、７５０℃以上、８００℃以上、８５０℃以上、９００℃以上、９５０℃以上、１０００℃以上、１１００℃以上、１２００℃以上、１３００℃以上、１４００℃以上または１５００℃である。一実施形態では、（ＩＩＩ）工程での吐出時の作動ガスの温度は、１５００℃以下、１４００℃以下、１３００℃以下、１２００℃以下、１１００℃以下、１０００℃以下、９５０℃以下、９００℃以下、８５０℃以下、８００℃以下、７５０℃以下、７００℃以下、６５０℃以下、６００℃以下、５５０℃以下、５００℃以下、４５０℃以下、４００℃以下、３５０℃以下、３００℃以下、２５０℃以下、２００℃以下または１５０℃以下である。

本発明に係る塗膜作製方法の一実施形態では、前記（ＩＩＩ）工程での前記作動ガスの温度が、１００〜１０００℃である。

一実施形態では、（ＩＩＩ）工程での作動ガスの温度は、１００℃以上かつ溶剤の発火温度未満である（ただし、作動ガスが水蒸気である場合を除く）。

吐出部から吐出される少なくとも樹脂を含む材料の初速は、５〜２５００ｍ／ｓである。一実施形態では、（ＩＩＩ）工程で吐出される少なくとも樹脂を含む材料の初速は、５ｍ／ｓ以上、１０ｍ／ｓ以上、２０ｍ／ｓ以上、３０ｍ／ｓ以上、４０ｍ／ｓ以上、５０ｍ／ｓ以上、６０ｍ／ｓ以上、７０ｍ／ｓ以上、８０ｍ／ｓ以上、９０ｍ／ｓ以上、１００ｍ／ｓ以上、１５０ｍ／ｓ以上、２００ｍ／ｓ以上、２５０ｍ／ｓ以上、３００ｍ／ｓ以上、３５０ｍ／ｓ以上、４００ｍ／ｓ以上、４５０ｍ／ｓ以上、５００ｍ／ｓ以上、５５０ｍ／ｓ以上、６００ｍ／ｓ以上、６５０ｍ／ｓ以上、７００ｍ／ｓ以上、７５０ｍ／ｓ以上、８００ｍ／ｓ以上、８５０ｍ／ｓ以上、９００ｍ／ｓ以上、９５０ｍ／ｓ以上、１０００ｍ／ｓ以上、１１００ｍ／ｓ以上、１２００ｍ／ｓ以上、１３００ｍ／ｓ以上、１４００ｍ／ｓ以上、１５００ｍ／ｓ以上、１６００ｍ／ｓ以上、１７００ｍ／ｓ以上、１８００ｍ／ｓ以上、１９００ｍ／ｓ以上、２０００ｍ／ｓ以上、２１００ｍ／ｓ以上、２２００ｍ／ｓ以上、２３００ｍ／ｓ以上、２４００ｍ／ｓ以上または２５００ｍ／ｓである。一実施形態では、（ＩＩＩ）工程で吐出される少なくとも樹脂を含む材料の初速は、２５００ｍ／ｓ以下、２４００ｍ／ｓ以下、２３００ｍ／ｓ以下、２２００ｍ／ｓ以下、２１００ｍ／ｓ以下、２０００ｍ／ｓ以下、１９００ｍ／ｓ以下、１８００ｍ／ｓ以下、１７００ｍ／ｓ以下、１６００ｍ／ｓ以下、１５００ｍ／ｓ以下、１４００ｍ／ｓ以下、１３００ｍ／ｓ以下、１２００ｍ／ｓ以下、１１００ｍ／ｓ以下、１０００ｍ／ｓ以下、９５０ｍ／ｓ以下、９００ｍ／ｓ以下、８５０ｍ／ｓ以下、８００ｍ／ｓ以下、７５０ｍ／ｓ以下、７００ｍ／ｓ以下、６５０ｍ／ｓ以下、６００ｍ／ｓ以下、５５０ｍ／ｓ以下、５００ｍ／ｓ以下、４５０ｍ／ｓ以下、４００ｍ／ｓ以下、３５０ｍ／ｓ以下、３００ｍ／ｓ以下、２５０ｍ／ｓ以下、２００ｍ／ｓ以下、１５０ｍ／ｓ以下、１００ｍ／ｓ以下、９０ｍ／ｓ以下、８０ｍ／ｓ以下、７０ｍ／ｓ以下、６０ｍ／ｓ以下、５０ｍ／ｓ以下、４０ｍ／ｓ以下、３０ｍ／ｓ以下、２０ｍ／ｓ以下または１０ｍ／ｓ以下である。

本発明に係る塗膜作製方法の一実施形態では、前記初速が５０〜１０００ｍ／ｓである。

吐出部から吐出される少なくとも樹脂を含む材料の初速は、例えば、高速度カメラで、吐出を開始した時（ｔ＝０）から、基材に材料が最も早く衝突した時（ｔ＝ｉ）までの時間を測定し、吐出部と基材との距離（ｄ）をその時間（ｔ＝ｉ）で割ることで求めることができる。ここで、基材に材料が最も早く衝突した時は、基材が材料（塗料）で着色した時としてもよい。あるいは、吐出部から吐出される少なくとも樹脂を含む材料の初速は、例えば、高速度カメラで、吐出部を一定時間撮影し、その時間内に吐出される材料のメジアン径（ｄ５０）を求め、そのメジアン径の材料の速度を高速度カメラの撮影画像から求めて、材料の初速とすることもできる。

吐出部から吐出された少なくとも樹脂を含む材料の基材との衝突時の速度は、例えば、５〜２５００ｍ／ｓまたは５〜１０００ｍ／ｓである。一実施形態では、吐出された少なくとも樹脂を含む材料の基材との衝突時の速度は、５ｍ／ｓ以上、１０ｍ／ｓ以上、２０ｍ／ｓ以上、３０ｍ／ｓ以上、４０ｍ／ｓ以上、５０ｍ／ｓ以上、６０ｍ／ｓ以上、７０ｍ／ｓ以上、８０ｍ／ｓ以上、９０ｍ／ｓ以上、１００ｍ／ｓ以上、１５０ｍ／ｓ以上、２００ｍ／ｓ以上、２５０ｍ／ｓ以上、３００ｍ／ｓ以上、３５０ｍ／ｓ以上、４００ｍ／ｓ以上、４５０ｍ／ｓ以上、５００ｍ／ｓ以上、５５０ｍ／ｓ以上、６００ｍ／ｓ以上、６５０ｍ／ｓ以上、７００ｍ／ｓ以上、７５０ｍ／ｓ以上、８００ｍ／ｓ以上、８５０ｍ／ｓ以上、９００ｍ／ｓ以上、９５０ｍ／ｓ以上、１０００ｍ／ｓ以上、１１００ｍ／ｓ以上、１２００ｍ／ｓ以上、１３００ｍ／ｓ以上、１４００ｍ／ｓ以上、１５００ｍ／ｓ以上、１６００ｍ／ｓ以上、１７００ｍ／ｓ以上、１８００ｍ／ｓ以上、１９００ｍ／ｓ以上、２０００ｍ／ｓ以上、２１００ｍ／ｓ以上、２２００ｍ／ｓ以上、２３００ｍ／ｓ以上、２４００ｍ／ｓ以上または２５００ｍ／ｓである。一実施形態では、吐出された少なくとも樹脂を含む材料の基材との衝突時の速度は、２５００ｍ／ｓ以下、２４００ｍ／ｓ以下、２３００ｍ／ｓ以下、２２００ｍ／ｓ以下、２１００ｍ／ｓ以下、２０００ｍ／ｓ以下、１９００ｍ／ｓ以下、１８００ｍ／ｓ以下、１７００ｍ／ｓ以下、１６００ｍ／ｓ以下、１５００ｍ／ｓ以下、１４００ｍ／ｓ以下、１３００ｍ／ｓ以下、１２００ｍ／ｓ以下、１１００ｍ／ｓ以下、１０００ｍ／ｓ以下、９５０ｍ／ｓ以下、９００ｍ／ｓ以下、８５０ｍ／ｓ以下、８００ｍ／ｓ以下、７５０ｍ／ｓ以下、７００ｍ／ｓ以下、６５０ｍ／ｓ以下、６００ｍ／ｓ以下、５５０ｍ／ｓ以下、５００ｍ／ｓ以下、４５０ｍ／ｓ以下、４００ｍ／ｓ以下、３５０ｍ／ｓ以下、３００ｍ／ｓ以下、２５０ｍ／ｓ以下、２００ｍ／ｓ以下、１５０ｍ／ｓ以下、１００ｍ／ｓ以下、９０ｍ／ｓ以下、８０ｍ／ｓ以下、７０ｍ／ｓ以下、６０ｍ／ｓ以下、５０ｍ／ｓ以下、４０ｍ／ｓ以下、３０ｍ／ｓ以下、２０ｍ／ｓ以下または１０ｍ／ｓ以下である。

吐出部と基材との距離は、作動ガスの温度、吐出される材料の初速などに応じて適宜調節すればよい。吐出部と基材との距離は、例えば、１ｍｍ〜１ｍである。一実施形態では、吐出部と基材との距離は、１０ｍｍ〜５００ｍｍである。好ましくは５０ｍｍ〜３００ｍｍである。

基材は、特に限定されず、適宜選択することができる。基材としては、例えば、自動車、電車、バス、タクシーなどの車両；船；飛行機、ヘリコプターなどの航空機；戸建住宅、マンションなどの集合住宅、オフィスビル、公共施設、商業施設、研究施設、軍事施設、トンネルなどの建築物ないし建造物の壁面、床面、天井、屋根、柱、看板、電子看板（デジタルサイネージ）、ドア、門；橋；自動販売機；道路標識；信号；街灯；ＬＥＤ方式、液晶方式、電球方式などの電光掲示板；建築現場の建築材料、作業機械、建築機械；石碑；墓石；衣類；靴などの履物；傘などの雨具；包装材；メガネ、望遠鏡、カメラ、ビデオカメラなどのレンズ；鏡などが挙げられる。基材は、１種単独でまたは２種以上を組み合わせて用いてもよい。組み合わせて用いる場合の例としては、壁面とドアとの組み合わせなどである。

基材の材料は、特に限定されず、適宜選択することができる。基材の材料としては、例えば、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、アルキド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、イソシアネート樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、フッ素樹脂、ゴムなどの有機ないしプラスチック材料；ガラス；ブリキ、ステンレス、鉄材、鋼材、銅材、金、銀、アルミニウム、チタンなどの金属；アスファルト；セラミック；コンクリート、モルタル、れんが、スレート、大理石などの石材；木材、合板などが挙げられる。基材の材料は、１種単独でまたは２種以上を組み合わせて用いてもよい。

本発明に係る塗膜作製方法を用いて作製された塗膜を有する物品としては、例えば、自動車、鉄道車両などの車両、航空機、船舶、建築物、家具、建具、窓ガラス、透明体（ケース、容器、樹脂板およびフィルムを含む）、電化製品などが挙げられる。

本発明に係る塗膜作製方法で得られる塗膜は、乾燥工程が不要な状態である。本発明に係る塗膜作製方法で得られる塗膜の乾燥状態としては、例えば、指触乾燥、半硬化乾燥、硬化乾燥または表面乾燥などが挙げられる。一実施形態では、本発明に係る塗膜作製方法で得られる塗膜の乾燥状態は、指触乾燥である。ここで、指触乾燥は、ＪＩＳ Ｋ ５５００に規定の「塗った面の中央に軽く触れてみて、試料で指先が汚れない状態」をいう。

本発明に係る塗膜作製方法で得られる塗膜は、乾燥工程が不要な状態であれば、微量の溶剤が含まれていてもよい。

本発明に係る塗膜作製方法で得られる塗膜の固形分量は、例えば、塗膜の総質量に対して、６０〜１００質量％である。一実施形態では、得られる塗膜の固形分量は、塗膜の総質量に対して、６０質量％以上、７０質量％以上、８０質量％以上、９０質量％以上または９５質量％以上である。一実施形態では、得られる塗膜の固形分量は、塗膜の総質量に対して、１００質量％以下、９５質量％以下、９０質量％以下、８５質量％以下、８０質量％以下、７５質量％以下、７０質量％以下または６５質量％以下である。

例えば、本発明に係る塗膜作製方法で得られる塗膜の固形分量が、塗膜の総質量に対して、８０〜９０質量％の場合、塗膜の表面がミクロなレベルで流動してレベリングしやすい利点がある。塗膜の表面のレベリングが不要な場合は、得られる塗膜の固形分量は、塗膜の総質量に対して、１００質量％であってもよい。

本発明に係る塗膜作製方法では、本発明を実施するための機能を備えていれば、公知の溶射装置またはコールドスプレー装置を用いてもよい。これらの装置の従来、粉末材料を装填していた部分に、粉末材料に代えて、液体塗料組成物を装填して、塗装を行ってもよい。

例えば、公知の溶射装置またはコールドスプレー装置を用いて本発明の塗膜作製方法を行う場合、液体塗料組成物の流量は、０．０１〜１００（ｃｃ／秒）としてもよい。一実施形態では、公知の溶射装置またはコールドスプレー装置を用いて本発明の塗膜作製方法を行う場合、当該液体塗料組成物の流量は、０．０１ｃｃ／秒以上、０．１ｃｃ／秒以上、１ｃｃ／秒以上、１０ｃｃ／秒以上または１００ｃｃ／秒である。一実施形態では、公知の溶射装置またはコールドスプレー装置を用いて本発明の塗膜作製方法を行う場合、当該液体塗料組成物の流量は、１００ｃｃ／秒以下、１０ｃｃ／秒以下、１ｃｃ／秒以下、０．１ｃｃ／秒以下または０．０１ｃｃ／秒である。

また、例えば、公知の溶射装置またはコールドスプレー装置を用いて本発明の塗膜作製方法を行う場合、塗装環境（塗膜を作製する環境）の温度は、−５０〜５０℃としてもよい。

本発明に係る塗膜作製方法では、上述した（Ｉ）工程、（ＩＩ）工程および（ＩＩＩ）工程以外の工程を任意に含んでいてもよい。

本発明に係る塗膜作製方法では、乾燥工程が不要、すなわち、乾燥工程が必要ではないが、塗膜の乾燥状態の変更、または塗膜に含まれる添加剤の機能の発現などのために、任意に公知の乾燥工程を含んでいてもよい。任意の乾燥工程としては、例えば、自然乾燥および加熱乾燥などが挙げられる。

塗膜の乾燥状態の変更としては、例えば、半硬化乾燥から硬化乾燥への乾燥状態の変更などが挙げられる。

塗膜に含まれる添加剤の機能の発現としては、例えば、特定の温度範囲で所定の色に変色する示温材料による変色などが挙げられる。このような示温材料としては、例えば、内外コーポレーション社製の「サーモペイント」などが挙げられる。

自然乾燥を行う場合、乾燥時間は、例えば、１秒〜７２時間とすることができる。

加熱乾燥を行う場合、加熱温度は、例えば、４０〜３５０℃とすることができる。加熱乾燥を行う場合、加熱時間は、例えば、１秒〜２時間とすることができる。

一実施形態では、本発明に係る塗膜作製方法は、乾燥工程を含まない。別の実施形態では、本発明に係る塗膜作製方法は、加熱乾燥工程を含まない。

図１は、本発明に係る塗膜作製方法で用いることができる塗装装置の一例の構成を模式的に示した概念図である。この一例の塗装装置１は、作動ガス供給部２、加熱部３、吐出部４、液体塗料組成物供給部５、液体塗料組成物供給管６および気体供給部７を含む。そして、この塗装装置１では、作動ガス供給部２から作動ガスが加熱部３に供給されて加熱され、その後、作動ガスは吐出部４に導入される。一方、液体塗料組成物供給部５から、液体塗料組成物が液体塗料組成物供給管６を通って吐出部４（例えば後述する塗装用ノズル２０の供給口２１ｂ）に供給される。そして、吐出部４で液体塗料組成物が作動ガスと接触する。次いで、少なくとも樹脂を含む材料が作動ガスによって、吐出部４から吐出される。気体供給部７は、吐出部４における冷風流路２５に気体を供給する。なお、作動ガス供給部２を、気体供給部７として用いてもよい。すなわち、作動ガス供給部２から、高温気流Ｈを形成し、塗料を吐出させるための作動ガスと、低温気流Ｃを形成するための気体とを供給する構成としてもよい。その場合、作動ガスと、低温気流Ｃを形成するための気体とは温度の異なる同一の種類の気体であることが好ましいが、異なる種類の気体を供給可能な構成としてもよい。

本発明において、図面は、塗装装置の構成を例示することを優先しており、図中の各構成の縮尺および構成間の距離は、正確ではない。

図１では、塗装装置１が、作動ガス供給部２、加熱部３、吐出部４、液体塗料組成物供給部５および液体塗料組成物供給管６を含む例を示したが、吐出部４以外の部分は、塗装装置１とは別のユニットないし装置としてもよい。例えば、塗装装置１から作動ガス供給部２および加熱部３を取り外し、公知のコールドスプレー装置の作動ガス供給ユニットおよび加熱ユニットを塗装装置１と組み合わせて使用してもよい。また、例えば、塗装装置１から液体塗料組成物供給部５および液体塗料組成物供給管６を取り外し、公知の液体塗料供給装置を塗装装置１と組み合わせて使用してもよい。

また、任意に、図１に示した２以上の部分を組み合わせてもよい。例えば、加熱部３と吐出部４を組み合わせて、加熱機能付き吐出部としてもよいし、作動ガス供給部２と加熱部３を組み合わせて、加熱機能付き作動ガス供給部としてもよい。また、作動ガス供給ユニット、加熱ユニット、液体塗料組成物供給管を含む液体塗料組成物供給ユニットを、塗装装置１とは別の独立したユニットとして設けてもよい。

塗装装置１の吐出部４の内部の作動ガスおよび液体塗料組成物が移動する空間の形状は、特に限定されず、一定幅の矩形状または筒状でもよいし、吐出方向に沿って幅が異なる形状でもよい。一定幅の矩形状または筒状の形状の吐出部の場合、中塗り塗装の上などに模様を描く描画塗装にも好適に利用可能である。吐出方向に沿って幅が異なる形状の吐出部の場合、例えば、吐出側の端部（例えば後述の吐出口２０ａ）の幅（内径）を広くすることで、大面積の塗装にも好適に利用可能である。

一定幅の矩形状または筒状の形状の吐出部の場合、吐出側の端部の幅（吐出口２０ａの幅内径）は、例えば、２ｍｍ〜２００ｍｍでもよい。

吐出方向に沿って幅が異なる形状の吐出部の場合、吐出側の端部の幅は、例えば、２ｍｍ〜５００ｍｍでもよい。

また、図１に示す実施形態では、吐出部４で、作動ガスと液体塗料組成物が接触する構成としているが、吐出部４とは別部品の接触部において、作動ガスと液体塗料組成物とが接触し、吐出部４へと移動するようにしてもよい。

図２は、吐出部４の一例を拡大した模式図である。この吐出部４では、吐出方向に沿って幅が異なる形状を有する。そして、この吐出部４では、加熱された作動ガスが導入される部分Ｐ１の幅（紙面縦方向）に対して、吐出方向側のある部分Ｐ２の幅が狭く、かつ、部分Ｐ２の幅に対して、吐出側の部分Ｐ３の幅が広い。さらに、液体塗料組成物を供給するための液体塗料組成物供給管６は、部分Ｐ２の近傍部分のうち、部分Ｐ３側に連結されている。このような構成とすることにより、吐出部４内の最も幅の狭い部分Ｐ２で、作動ガスによる圧力が最も高くなる一方、吐出部４内の液体塗料組成物供給管６が位置する部分は、部分Ｐ２に比べて幅が広く、部分Ｐ２の圧力に対して圧力が低くなる。そのため、液体塗料組成物を吐出部４内に供給しやすいという利点がある。

図３、４は、本発明に係る塗装用ノズル２０の一例を示している。図３は、塗装用ノズル２０を、当該塗装用ノズル２０の軸線Ｏ（中心軸線）を通る平面で切断した縦断面を示している。図４は、塗装用ノズル２０を前方側（吐出口２０ａ側）から見た正面図である。なお、塗装用ノズル２０は、上記塗装装置１における吐出部４の少なくとも一部を構成することができる。また、塗装用ノズル２０は、軸方向（軸線Ｏに沿う方向）の一端に設けられた吐出口２０ａ（本例では外筒部２３の先端開口）を備える。吐出口２０ａは、少なくとも樹脂を含む材料が作動ガスとともに吐出される塗装用ノズル２０の先端の開口部である。このような塗装用ノズル２０においては、軸線Ｏの延在方向に沿って吐出口２０ａに向かう方向が上記吐出方向となる。

塗装用ノズル２０は、液体塗料組成物流路２４を形成する送出筒部２１と、送出筒部２１の外周側に位置し、送出筒部２１との間に冷風流路２５を形成する内筒部２２と、内筒部２２の外周側に位置し、内筒部２２との間に熱風流路２６を形成する外筒部２３と、を備える。本例の送出筒部２１、内筒部２２、及び外筒部２３は、同軸配置されており、中心軸（軸線Ｏ）が全て一致している。なお、送出筒部２１、内筒部２２、及び外筒部２３の中心軸はそれぞれずれていてもよい。

送出筒部２１は、液体塗料組成物流路２４を流れる液体塗料組成物が送出される送出口２１ａを有する。送出口２１ａは、送出筒部２１の先端開口（吐出口２０ａ側の先端開口）で構成されている。送出筒部２１の基端部（送出口２１ａの逆側の端部）には供給口２１ｂが形成されており、当該供給口２１ｂは液体塗料組成物供給管６に接続されている。なお、送出筒部２１を液体塗料組成物供給管６で構成してもよい。

内筒部２２は、送出筒部２１を外周側から全周にわたって取り囲んでいる。冷風流路２５は、気体供給部７に接続されている。気体供給部７から低温の気体が冷風流路２５に供給されることにより、冷風流路２５には、塗装用ノズル２０の吐出口２０ａに向かう低温気流Ｃが形成される。

外筒部２３は、内筒部２２を径方向外側から全周にわたって取り囲んでいる。熱風流路２６は、加熱部３を介して作動ガス供給部２に接続されている。作動ガス供給部２から供給され、加熱部３で所定の温度に加熱された作動ガスが熱風流路２６に供給される。これにより、熱風流路２６には、塗装用ノズル２０の吐出口２０ａに向かう高温気流Ｈが形成される。

なお、本例の送出筒部２１は、軸線Ｏに垂直な断面（横断面）が円形となる筒形状であるが、これに限定されない。例えば、送出筒部２１は、横断面が楕円形または多角形等となる筒形状であってもよい。同様に、内筒部２２及び外筒部２３も、本例のように横断面が円形となる筒形状に限られず、横断面が楕円形または多角形等となる筒形状であってもよい。また、図示例の送出筒部２１、内筒部２２、及び外筒部２３は全て軸方向に直径が変化しない、すなわち直径が軸方向の全体にわたって一定となっているが、これに限られず、軸方向に沿って直径が変化していてもよい。

ここで、送出筒部２１、内筒部２２、及び外筒部２３は、一体物として形成してもよいし、それぞれ別々に形成した部材を組み合わせてもよい。なお、送出筒部２１、内筒部２２、及び外筒部２３を一体物として形成する場合には、送出筒部２１、内筒部２２、及び外筒部２３を相互に連結する連結部（図示省略）が設けられる。連結部は、例えば、周方向の一部で送出筒部２１と内筒部２２、または内筒部２２と外筒部２３とを連結する板状の構成とすることができる。

液体塗料組成物流路２４は、送出筒部２１の内側の空間であり、供給口２１ｂから送出口２１ａに向けて液体塗料組成物を流すことができるように構成されている。冷風流路２５は、送出筒部２１の外周側、かつ内筒部２２の内周側に形成された筒状の空間であり、冷風入口２５ａから冷風出口２５ｂに向けて低温の気体が流れるように構成されている。冷風入口２５ａは、例えば内筒部２２の軸方向の一端部（供給口２１ｂ側の端部）に位置し、冷風出口２５ｂは他端部に位置する。

熱風流路２６は、冷風流路２５のさらに外周側に形成された筒状の空間であり、熱風入口２６ａから熱風出口２６ｂに向けて低温の気体が流れるように構成されている。熱風入口２６ａは、例えば外筒部２３の軸方向の一端部（供給口２１ｂ側の端部）に位置し、熱風出口２６ｂは他端部に位置する。なお、本例の冷風流路２５は、送出筒部２１の外周面を全周にわたって取り囲む円筒形状となっているが、これに限られず、例えば、周方向の一部が間欠していてもよい。同様に、熱風流路２６も円筒形状に限られず、周方向の一部が間欠していてもよい。

塗装用ノズル２０は、高温の作動ガスが熱風流路２６を通過し、作動ガスよりも低温の気体が冷風流路２５を通過するように構成されている。このような構成とすることにより、熱風流路２６を流れる高温の作動ガスの熱が、液体塗料組成物流路２４を流れる液体塗料組成物に伝わり難くなる。その結果、液体塗料組成物流路２４の内部で液体塗料組成物の溶剤が揮発して塗料が固まり、液体塗料組成物流路２４が詰まってしまうことを抑制することができる。

ここで、図３に示す塗装用ノズル２０においては、送出筒部２１、内筒部２２、及び外筒部２３の軸方向の長さが全て同一であり、送出筒部２１、内筒部２２、及び外筒部２３の先端位置も一致している。つまり、塗装用ノズル２０では、送出口２１ａ、冷風出口２５ｂ、及び熱風出口２６ｂの軸方向の位置が同一である。塗装用ノズル２０は、図３の形状に限られるものではなく、例えば図５〜１１に示すような形状であってもよい。

図５の例では、送出筒部２１と内筒部２２の軸方向長さが同一であり、外筒部２３の軸方向長さが送出筒部２１と内筒部２２よりも長くなっている。これにより、外筒部２３の先端が、送出筒部２１の先端に設けられた送出口２１ａよりも軸方向に突出している。このような構成とすることで、塗料が熱風と高温で接する時間が長くなるため乾燥性を上げることができる。

図６の例では、送出筒部２１よりも内筒部２２の軸方向長さが短く、外筒部２３の軸方向長さが送出筒部２１よりも長くなっている。これにより、内筒部２２の先端よりも送出口２１ａが軸方向に突出しており、外筒部２３の先端が送出口２１ａよりも軸方向に突出している。図７の例では、内筒部２２と外筒部２３の軸方向長さが同一であり、送出筒部２１の軸方向長さが内筒部２２及び外筒部２３よりも短くなっている。すなわち、内筒部２２の先端及び外筒部２３の先端が、送出口２１ａよりも軸方向に突出している。また図８の例では、送出筒部２１と外筒部２３の軸方向長さが同一であり、内筒部２２の軸方向長さが内筒部２２及び外筒部２３よりも長くなっている。すなわち、内筒部２２の先端が、送出口２１ａ及び外筒部２３の先端よりも軸方向に突出している。

なお、塗装用ノズル２０は、図９に示すように、送出筒部２１よりも内筒部２２の軸方向長さが長く、外筒部２３の軸方向長さが送出筒部２１及び内筒部２２よりも長くなっていてもよい。すなわち、塗装用ノズル２０は、送出口２１ａよりも内筒部２２の先端が軸方向に突出し、外筒部２３の先端が内筒部２２の先端よりも軸方向に突出している構成としてもよい。

また、図１０、図１１に示すように、内筒部２２に貫通孔２２ａを設けて、熱風流路２６を流れる作動ガスの少なくとも一部が、矢印で示すように貫通孔２２ａを通して径方向内側に流れるようにしてもよい。このような構成とすることで、乾燥性を向上しつつ、熱風の向きを内側にすることで内筒部への塗料の付着を抑制することができる。なお、貫通孔２２ａの形状、数及びその配置は特に限定されず、適宜設定することができる。

また、図１１に示すように、内筒部２２の先端及び外筒部２３の先端とを連結する閉塞壁２７を設けて、熱風流路２６を流れる作動ガスの全体が、貫通孔２２ａを通して径方向内側に流れるようにしてもよい。このような構成とすることで、乾燥性を向上しつつ、熱風の向きを内側にすることで内筒部への塗料の付着を抑制することができる。

以上の通り、本実施形態の塗装用ノズル２０は、（Ｉ）液体塗料組成物を準備する工程と、（ＩＩ）液体塗料組成物を、作動ガスと接触させる工程と、（ＩＩＩ）少なくとも樹脂を含む材料を吐出部から吐出し、基材に衝突させて塗膜を作製する工程と、を含み、（ＩＩＩ）工程で、吐出時の作動ガスの温度が１００〜１５００℃であり、かつ、吐出部から吐出される材料の初速が５〜２５００ｍ／ｓである、塗膜作製方法に用いる塗装用ノズル２０であって、送出筒部２１と、送出筒部２１の外周側に形成された冷風流路２５と、冷風流路２５の外周側に形成された熱風流路２６と、を備え、作動ガスが熱風流路２６を通過し、作動ガスよりも低温の気体が冷風流路２５を通過するように構成されている。このような構成とすることで、熱風流路２６を流れる高温の作動ガス（高温気流Ｈ）の熱が、液体塗料組成物流路２４を流れる液体塗料組成物に伝わり難くなる。その結果、液体塗料組成物流路２４の内部で液体塗料組成物の溶剤が揮発して塗料が固まり、液体塗料組成物流路２４が詰まってしまうことを抑制することができる。また、本実施形態では、送出口２１ａから送出された液体塗料組成物が高温の作動ガスに接触し、当該作動ガスによって吐出口２０ａから吐出される構成とすることで、液体塗料組成物に含まれる溶媒が揮発し易くなり、塗料の乾燥を促進して塗膜の乾燥性を向上させることができる。すなわち、本実施形態によれば、液体塗料を用いても乾燥工程が不要となり、また、液体塗料組成物流路２４の詰まりを抑制することが可能となる。

なお、本実施形態にあっては、図３に示すように、外筒部２３の先端及び内筒部２２の先端が、送出口２１ａと同一の軸方向位置にあることが好ましい。このような構成とすることで、液体塗料組成物流路２４の軸方向全体にわたって、液体塗料組成物流路２４の外周側が低温気流Ｃで覆われることになるため、高温気流Ｈからの熱の影響をさらに受け難くなる。これにより、送出筒部２１の内側（液体塗料組成物流路２４）で塗料が乾燥して詰まってしまうことを、より確実に抑制することができる。また、内筒部２２の先端が、送出口２１ａと同一の軸方向位置にあることで、送出口２１ａから送出された液体塗料組成物は、熱風流路２６を通過した高温の作動ガスに接触し易くなり、さらに塗料の乾燥を促進して塗膜の乾燥性を向上させることができる。

また、図５に示すように、内筒部２２の先端が、送出口２１ａと同一の軸方向位置にあり、外筒部２３の先端が、送出口２１ａよりも軸方向に突出しているようにしてもよく、この場合においても、液体塗料組成物流路２４の軸方向全体にわたって、液体塗料組成物流路２４の外周側が低温気流Ｃで覆われることになるため、高温気流Ｈからの熱の影響をさらに受け難くなる。これにより、送出筒部２１の内側（液体塗料組成物流路２４）で塗料が乾燥して詰まってしまうことを、より確実に抑制することができる。また、内筒部２２の先端が、送出口２１ａと同一の軸方向位置にあることで、送出口２１ａから送出された液体塗料組成物は、熱風流路２６を通過した高温の作動ガスに接触し易くなり、さらに塗料の乾燥を促進して塗膜の乾燥性を向上させることができる。

本発明によれば、液体塗料を用いても乾燥工程が不要となり、また、液体塗料組成物流路の詰まりを抑制可能な塗装用ノズル、塗膜作製装置、及び塗膜作製方法を提供することができる。

１：塗装装置
２：作動ガス供給部
３：加熱部
４：吐出部
５：液体塗料組成物供給部
６：液体塗料組成物供給管
７：気体供給部
２０：塗装用ノズル
２０ａ：吐出口
２１：送出筒部
２１ａ：送出口
２１ｂ：供給口
２２：内筒部
２２ａ：貫通孔
２３：外筒部
２４：液体塗料組成物流路
２５：冷風流路
２５ａ：冷風入口
２５ｂ：冷風出口
２６：熱風流路
２６ａ：熱風入口
２６ｂ：熱風出口
２７：閉塞壁
Ｃ：低温気流
Ｈ：高温気流
Ｏ：軸線

Claims (5)

1. （Ｉ）樹脂と溶剤とを含む液体塗料組成物を準備する工程と、
   （ＩＩ）前記液体塗料組成物を、作動ガスと接触させる工程と、
   （ＩＩＩ）少なくとも前記樹脂を含む材料を、前記作動ガスによって吐出部から吐出し、基材に衝突させて塗膜を作製する工程と、を含み、
   前記（ＩＩＩ）工程で、吐出時の前記作動ガスの温度が１００〜１５００℃であり、かつ、前記吐出部から吐出される前記材料の初速が５〜２５００ｍ／ｓである、塗膜作製方法に用いる塗装用ノズルであって、
   前記液体塗料組成物の流路を形成する送出筒部と、
   前記送出筒部の外周側に形成された冷風流路と、
   前記冷風流路の外周側に形成された熱風流路と、を備え、
   前記作動ガスが前記熱風流路を通過し、該作動ガスよりも低温の気体が前記冷風流路を通過するように構成されていることを特徴とする塗装用ノズル。
2. 前記送出筒部の外周側に位置し、前記送出筒部との間に前記冷風流路を形成する内筒部と、
   前記内筒部の外周側に位置し、前記内筒部との間に前記熱風流路を形成する外筒部と、を備え、
   前記外筒部の先端及び前記内筒部の先端が、前記送出筒部の先端に設けられた送出口と同一の軸方向位置にある、請求項１に記載の塗装用ノズル。
3. 前記送出筒部の外周側に位置し、前記送出筒部との間に前記冷風流路を形成する内筒部と、
   前記内筒部の外周側に位置し、前記内筒部との間に前記熱風流路を形成する外筒部と、を備え、
   前記内筒部の先端が、前記送出筒部の先端に設けられた送出口と同一の軸方向位置にあり、
   前記外筒部の先端が、前記送出口よりも軸方向に突出している、請求項１に記載の塗装用ノズル。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の塗装用ノズルと、
   前記液体塗料組成物の流路に液体塗料組成物を供給する液体塗料組成物供給部と、
   前記冷風流路に気体を供給する気体供給部と、を備える塗装装置。
5. 請求項４に記載の塗装装置を用いた塗膜作製方法であって、
   （Ｉ）樹脂と溶剤とを含む前記塗料としての液体塗料組成物を準備する工程と、
   （ＩＩ）前記液体塗料組成物を、作動ガスと接触させる工程と、
   （ＩＩＩ）少なくとも前記樹脂を含む材料を、前記作動ガスによって前記吐出部から吐出し、基材に衝突させて塗膜を作製する工程と、を含み、
   前記（ＩＩＩ）工程で、吐出時の前記作動ガスの温度が１００〜１５００℃であり、かつ、前記吐出部から吐出される前記材料の初速が５〜２５００ｍ／ｓであり、
   前記（ＩＩＩ）工程は、前記熱風流路に前記作動ガスを供給するとともに前記冷風流路に該作動ガスよりも低温の気体を供給する工程を含む、塗膜作製方法。

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