JP2023006452A

JP2023006452A - エアゾール製品

Info

Publication number: JP2023006452A
Application number: JP2021109053A
Authority: JP
Inventors: 龍太郎磯部; Ryutaro Isobe; 剛史小杉; Takashi Kosugi; 功祐半澤; Kosuke Hanzawa; 聡亀谷; Satoshi Kameya
Original assignee: Kf Chemicals Ltd; Metropolitan Expressway Co Ltd; Shutoko Engineering Co Ltd
Current assignee: Kf Chemicals Ltd; Metropolitan Expressway Co Ltd; Shutoko Engineering Co Ltd
Priority date: 2021-06-30
Filing date: 2021-06-30
Publication date: 2023-01-18
Anticipated expiration: 2041-06-30
Also published as: JP7297012B2

Abstract

【課題】従来の有機溶剤を配合したエアゾール組成物は液化ガスに溶解して、エアゾール製品に用いられるという問題点があった。そこで、人体に悪影響を及ぼさないため、密閉空間での使用の制限がなく、また、有機溶剤及び液化ガスを使用しないため、引火の危険がなく安全に使用することができるエアゾール製品を提供することを目的とする。【解決手段】乳化剤を含む水性塗料１と、圧縮ガス２を含有したエアゾール組成物を容器３に充填して構成した。【選択図】図１

Description

特許法第３０条第２項適用申請有り公開日：２０２１年４月２６日公開場所：ＫＦケミカル株式会社本社（東京都港区新橋１丁目１番１号）発送日：２０２１年４月２６日公開場所：八千代マイクロサイエンス株式会社本社（東京都千代田区神田東松下町２９－６）公開日：２０２１年５月１６日公開場所：ＫＦケミカル株式会社本社（東京都港区新橋１丁目１番１号）発送日：２０２１年５月１７日公開場所：株式会社オリジン東京営業所（東京都渋谷区本町４－４０－５）公開日：２０２１年５月１７日公開場所：ＫＦケミカル株式会社本社（東京都港区新橋１丁目１番１号）発送日：２０２１年５月１８日公開場所：株式会社草野測器社情報技術プラザ（福島県福島市北五老内町５－２５）

本発明はエアゾール製品に係り、特に水性塗料を好適にエアゾール化できるようにしたものである。

従来の塗料用エアゾール製品においては、塗料を有機溶剤に配合したものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平２－１６０８７８号公報

しかしながら、従来の有機溶剤を配合したエアゾール組成物は液化ガスに溶解して、エアゾール製品に用いられるという問題点があった。有機溶剤は、人体に悪影響を及ぼすものであり、密閉空間（箱桁内、裏面吸音板内、外部足場内など）での使用は制限が設けられている。また、有機溶剤及び液化ガスは引火性があるため、取り扱い、貯蔵等に種々の制約が設けられている。

本発明は、水性溶剤を使用したエアゾール組成物を、エアゾール化することができるエアゾール製品を提供することを目的とする。本発明は、水性溶剤を用いているため、密閉空間での使用が制限されない。また、本発明は、液化ガスを使用していないため、引火の危険がなく、安全に使用することができる。

本発明は、前記課題を解決するためになされたもので、乳化剤を含む水性塗料と、圧縮ガスを含有したエアゾール組成物を容器に充填したことを特徴とするエアゾール製品である。

上記のように構成された本発明のエアゾール製品によれば、水性溶剤を用いてエアゾール組成物をエアゾール化することができるので、密閉空間での使用が制限されず、また、引火の危険がなく、安全に使用することができる。

本発明エアゾール製品の一実施の形態を示した概略縦断面図である。本発明エアゾール製品の一実施の形態を示した概略縦断面図である。本発明エアゾール製品の実施例を示す写真である。（ａ）は試験前、（ｂ）は試験後をあらわす。本発明エアゾール製品の比較例を示す写真である。（ａ）は試験前、（ｂ）は試験後をあらわす。

本発明の一実施形態について、以下図面（図１及び図２）に基づいて説明する。
本実施の形態にかかるエアゾール製品は、乳化剤を含む水性塗料１と、圧縮ガス２を含有したエアゾール組成物を容器３に充填している。
前記エアゾール製品は、複数のステム孔４を有している。
前記エアゾール製品は、容器内のエアゾール組成物を容器外へ噴射する噴射口５が複数設けられている。

本実施例で用いられるエアゾール組成物は、乳化剤を含む水性塗料１と、圧縮ガス２を含有したものからなる。
本実施例で用いられる塗料は、合成樹脂、溶剤、添加物及び顔料の主に４つの成分から構成される。水性塗料とは、溶剤を水又は水を主成分とするものである。これに対し、溶剤として有機溶剤（エチルベンゼン、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン等）を主成分としているのが溶剤系塗料である。

本実施例で用いられる水性塗料１における溶剤は、水又は水を主成分とした水性溶剤である。水以外の成分を用いるときは、労働安全衛生法の特定化学物質障害予防規則（特化則）及び有機溶剤中毒予防規則（有機則）に該当しない成分であることが好ましい。水又は水を主成分とする溶剤は、人体に悪影響を及ぼさず、密閉空間（箱桁内、裏面吸音板内、外部足場内など）での使用は制限されない。また、引火の危険がなく安全に使用することができ、取り扱い、貯蔵等に便利である。

本実施例で用いられる水性塗料１における合成樹脂としては、シリコン樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。塗料の品質、耐久性を考慮して選択する。
例えば、塗装の対象物が、鋼構造物や鉄筋コンクリート構造物等の場合には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂が用いられる。高い強度を有するエポキシ樹脂が好ましい。

本実施例で用いられる水性塗料１における添加物としては、防錆剤、艶消し剤、界面活性剤、たれ防止剤、消泡剤、色別れ防止剤、防腐剤、防カビ剤、可塑剤、皮張り防止剤、レベリング剤等が挙げられる。塗料の品質安定化、塗装作業の効率化、塗装後の塗料の防護等、塗膜の性能を向上させるために用いる。添加物は用いても用いなくてもよい。これらの添加物は、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。

防錆剤としては、通常、塗料に用いられるものを使用することができる。例えば、エポキシ樹脂系防錆剤、アクリル樹脂系防錆剤等が挙げられる。高い強度を有するエポキシ樹脂系防錆剤が好ましい。アクリル樹脂系防錆剤はアクリル酸エステル類あるいはメタクリル酸エステル類およびこれらの誘導体の一種あるいは二種以上の混合物やこれをスチレンなどで変性したものを主成分としたものである。

艶消し剤、界面活性剤、たれ防止剤、消泡剤、色別れ防止剤、防腐剤、防カビ剤、可塑剤、皮張り防止剤、レベリング剤等についても、防錆剤と同様に、通常、塗料に用いられるものを使用することができる。

添加物は、水性塗料に乳化剤を含有したとき、すなわち、水性塗料をエマルジョン化したときに、その添加物の性能が有効に発揮される。

鋼構造物や鉄筋コンクリート構造物の小規模な発錆に対して、防錆剤を含有したエアゾール製品による塗料の吹き付けで簡易的な応急処置を施すことができる。

本実施例で用いられる水性塗料１における顔料は、色彩を付与するものである。顔料は、適宜、用いても用いなくても良い。顔料は、通常、塗料に用いられるものを使用することができる。

本実施例で用いられる乳化剤は、アニオン系乳化剤、カチオン系乳化剤、双性乳化剤、ノニオン系乳化剤などが挙げられ、これらの乳化剤は、それぞれ単独で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。

アニオン系（陰イオン系）乳化剤としては、カルボン酸型、スルホン酸型、硫酸エステル型、リン酸エステル型等が挙げられる。

カルボン酸型の具体例は、脂肪族モノカルボン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸、Ｎ－アシルサルコシン塩、Ｎ－アシルグルタミン酸塩等である。スルホン酸型の具体例は、ジアルキルスルホこはく酸塩、アルカンスルホン酸、アルファオレフィンスルホン酸塩、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキル（分岐鎖）ベンゼンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩―ホルムアルデヒド縮合物、アルキルナフタレンスルホン酸塩、Ｎ－メチル－Ｎ－アシルタウリン塩等である。硫酸エステル型の具体例は、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、油脂硫酸エステル塩等である。リン酸エステル型の具体例は、アルキルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルリン酸塩等である。

カチオン系（陽イオン系）乳化剤としては、アルキルアミン塩型、第四級アンモニウム塩型等が挙げられる。

アルキルアミン塩型の具体例は、モノアルキルアミン塩、ジアルキルアミン塩、トリアルキルアミン塩等である。第四級アンモニウム塩型の具体例は、塩化（又は臭化、ヨウ化）アルキルトリメチルアンモニウム、塩化（又は臭化、ヨウ化）ジアルキルジメチルアンモニウム、塩化アルキルベンザルコニウム等である。

双性（両性）乳化剤としては、カルボキシベタイン型、２－アルキルイミダゾリンの誘導型、グリシン型、アミンオキシド型等が挙げられる。

カルボキシベタイン型の具体例は、アルキルベタイン、脂肪族アミドプロピルベタイン等である。２－アルキルイミダゾリンの誘導型の具体例は、２－アルキル－Ｎ－カルボキシメチル－Ｎ－ヒドロキリエチルイミダゾリニウムベタイン等である。グリシン型の具体例は、アルキル（又はジアルキル）ジエチレントリアミノ酢酸等である。アミンオキシド型の具体例は、アルキルアミンオキシド等である。

ノニオン系（非イオン系）乳化剤としては、エステル型、エーテル型、エステルエーテル型、アルカノールアミド型等が挙げられる。
エステル型の具体例は、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル等である。エーテル型の具体例は、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール等である。エステルエーテル型の具体例は、脂肪族ポリエチレングリコール、脂肪族ポリオキシエチレンソリビタン等である。アルカノールアミド型の具体例は、脂肪族アルカノールアミド等である。

乳化剤の水性塗料１における配合量は１～１０重量％である。また、該配合量は３～７重量％とするのが好ましい。さらに、該配合量は４～６重量％とするのがより好ましい。

本実施例で用いられる圧縮ガス２は、水素、酸素、窒素、アルゴン、ヘリウム等が挙げられる。不燃性及び不毒性の窒素、アルゴン、ヘリウムが好ましい。さらに、入手しやすさから、窒素がより好ましい。

容器３内の圧縮ガス２は、該容器３外の気圧より高い状態で充填されている。

該容器３に取り付けられるバルブを開放すると、圧縮ガス２の圧力により水性塗料１が霧状に放出される。

圧縮ガス２は、容器３の内圧が０．５～１．１Ｍｐａとなるように該容器３に充填されている。また、容器３の内圧は、０．６～１．０Ｍｐａとなるように圧縮ガス２を充填するのが好ましく、容器３の内圧は、０．７～０．９Ｍｐａとするのがさらに好ましい。水性塗料は、圧力がかかり過ぎると固まりやすいからである。エアゾール組成物を均一な霧状にして放出するためである。

圧縮ガスの代わりに液化ガス（液化石油ガス（ＬＰＧ：liquefied petroleum gas）、ジメチルエーテル（ＤＭＥ：dimethyl ether）等）を用いた場合、液化ガスは、乳化剤を含有する水性塗料（エマルジョン塗料）と反応してしまい、水性塗料が凝集固化してエアゾール化することが困難であった。圧縮ガスは、乳化剤を含有する水性塗料（エマルジョン塗料）と反応しないため、水性塗料をエアゾール化することができる。

水性塗料は、圧力をかけると凝固しやすい。水性塗料に乳化剤を添加すると、水性塗料に圧力をかけても凝固しない。

本実施例で用いられる容器３は、エアゾール組成物が充填される耐圧性の容器である。該容器３の開口部には、バルブが装着される。該バルブにはボタン６が取り付けられる（図１）。
該容器３の材質は特に限定されない。例えば、アルミニウム、ブリキ、スチール等の金属、耐圧性の合成樹脂、耐圧性のガラス等が挙げられる。

該バルブは、主にステム７、ステムガスケット８、ハウジング９、ディップチューブ１０から構成される。

ハウジング９は、略筒状であり、ステム７とスプリング１１が収納されている。ハウジング９の下端には、ディップチューブ１０が接続されている。ディップチューブ１０を通して水性塗料１がハウジング９に流入する。ステム７は、略円筒状である。ステム７の中空部はエアゾール組成物が通過するステム通路である。ステムの側面から内面にかけて、貫通したステム孔４が設けられている。ステム孔４は複数設けられている。ステム孔４を通じてハウジング内のエアゾール組成物がステム通路へ移動するように構成されている。ステム７の上端には、ボタン６が装着される。ステムガスケット８は、ステム孔４及びステム孔４の周囲に取り付けられ、容器内のエアゾール組成物が外部に漏れないように密閉されている。ステムガスケット８はリング状である。ハウジング９の側面には、圧縮ガス２をハウジング９内に導くための貫通したガス導入孔１２が設けられている。ボタン６には複数の噴射口５が設けられている。噴射口５は、水性塗料を粉砕すると共に、圧縮ガスの急激な膨張によって水性塗料を霧状にして容器外部に放出する。

ステム孔４の断面形状は特に限定されない。例えば、円形、楕円形、多角形等が挙げられる。ステム孔４の断面積は、０．３～０．７ｍｍ^２であることが好ましい。また、ステム孔４の断面積は、０．４～０．６ｍｍ^２であることがより好ましく、０．４５～０．５５ｍｍ^２であることがさらに好ましい。ハウジング９内のエアゾール組成物を円滑且つ効率的にステム通路へ移動させるためである。また、ステム孔４がエアゾール組成物により詰まらないようにするためである。

噴射口５の形状は特に限定されない。例えば、円形、楕円形、多角形等が挙げられる。噴射口５の断面積は、０．３～０．７ｍｍ^２であることが好ましい。また、噴射口５の断面積は、０．４～０．６ｍｍ^２であることがより好ましく、０．４５～０．５５ｍｍ^２であることがさらに好ましい。水性塗料１を均一な霧状にするためである。また、噴射口５がエアゾール組成物により詰まらないようにするためである。

エアゾール製品を使用するには、ボタン６を容器方向に押す。ボタン６を押すと、ステム７が下がり、ステム孔４がステムガスケット８から離れる。それにより、ステム孔４とステム通路を通して、容器３の内外が連通される。圧縮ガス２の圧力によってディップチューブ１０を介してハウジング９内に充填されていた水性塗料１が、ガス導入孔１２から注入される圧縮ガス２と共にステム孔４からステム通路へ導かれる。ステム通路を通ったエアゾール組成物は、ボタン６の噴射口５から外部に噴出される（図２）。

ボタン６を離すと、ハウジング９内のスプリング１１に押し戻されてステム７が上がり、ステム孔４がステムガスケット８で塞がり、エアゾール組成物の噴出が止まる（図１）。

ステム７にステム孔４を複数設けると、ステム孔４が１の場合に比べて、エアゾール組成物をステム通路へ効率よく導くことができる。また、一部のステム孔４が目詰まりしても、他のステム孔４によりエアゾール組成物の流路が確保され、エアゾール製品としての耐久性が向上する。

ボタン６に噴射口５を複数設けると、噴射口５が１の場合に比べて、エアゾール組成物を効率よく外部へ噴出することができる。また、一部の噴射口５が目詰まりしても、他の噴射口５によりエアゾール組成物の流路が確保され、エアゾール製品としての耐久性が向上する。

実施例により本発明を具体的に説明する。本発明は、これらの実施例により限定されるものではない。

（実施例）
塗料一般試験法（ＪＩＳＫ５６００７－９）を行った。
以下の処方に従い、水性塗料を調整した。１００ｇの水性塗料及び圧縮ガスをアルミニウム製耐圧容器に充填した。次に、該容器の開口部にバルブを装着して、ボタンを取り付けてエアゾール製品完成した。該容器内の圧力は、０．８ＭＰａ（２５℃）とした。

「水性塗料」
精製水（イオン交換水（標準イオン交換水）、ＫＦケミカル株式会社製）：４０質量％
乳化剤：５質量％
合成樹脂（アクリル樹脂（サビナー樹脂）、ＫＦケミカル株式会社製）：２５質量％
防錆剤（リン酸アルミニウム（リン酸塩K）、テイカ株式会社製）：５質量％
顔料（酸化チタン、カーボンブラック（汎用酸化チタン、三菱カーボンブラック）、テイカ株式会社、三菱ケミカル株式会社製）：１９．７質量％、０．３質量％
その他添加剤：５質量％
合計：１００質量％
「圧縮ガス」
窒素（窒素ガス（標準窒素ガス）、大陽日酸株式会社製）

上記エアゾール製品を試験体（ブラスト処理鋼板）に吹き付けて塗膜を形成した。エアゾール組成物は凝固することなく、噴射され、塗装面はむらのないものであった。塗膜の厚さは、４０μｍである。試験体は２種類使用した。試験体１は塗装面に切れ込みを入れた（図３（ａ）（ｂ）の上半分）。試験体２は塗装面をそのまま用いた（図３（ａ）（ｂ）の下半分）。

試験期間は、７日間（１６８時間）行った。すなわち、
第１段階：０．５時間、３０±２℃、（条件）塩水（塩分濃度５０±１０ｇ／Ｌ（５±１％））噴霧
第２段階：１．５時間、３０±２℃、（条件）湿潤（９５±３）％ＲＨ
第３段階：２時間、５０±２℃、（条件）熱風乾燥
第４段階：２時間、３０±２℃、（条件）温風乾燥
第１段階から第４段階まで順に試験を行うと６時間要する（これを１サイクルとする）。第４段階が完了したら第１段階へ戻り、繰り返し２８サイクル行った。

（比較例）
塗料一般試験法（ＪＩＳＫ５６００７－９）を行った。
以下の処方に従い、水性塗料を調整した。１００ｇの水性塗料及び圧縮ガスをアルミニウム製耐圧容器に充填した。次に、該容器の開口部にバルブを装着して、ボタンを取り付けてエアゾール製品完成した。該容器内の圧力は、０．８ＭＰａ（２５℃）とした。

「水性塗料」
精製水（イオン交換水（標準イオン交換水）、ＫＦケミカル株式会社製）：６０質量％
合成樹脂（アクリル樹脂（サビナー樹脂）、ＫＦケミカル株式会社製）：３０質量％
防錆剤（リン酸アルミニウム（リン酸塩K）、テイカ株式会社製）：５質量％
その他添加剤：５質量％
合計：１００質量％
「圧縮ガス」
窒素（窒素ガス（標準窒素ガス）、大陽日酸株式会社製）

上記エアゾール製品を試験体（ブラスト処理鋼板）に吹き付けて塗膜を形成した。エアゾール組成物は凝固することなく、噴射され、塗装面はむらのないものであった。塗膜の厚さは、４０μｍである。試験体は２種類使用した。試験体３は塗装面に切れ込みを入れた（図４（ａ）（ｂ）の上半分）。試験体４は塗装面をそのまま用いた（図４（ａ）（ｂ）の下半分）。

試験期間は、７日間（１６８時間）行った。段落番号［００４７］と条件は同様である。

試験結果
試験体１には膨れはなく、錆幅は１．０ｍｍ以下であった。
試験体２には、錆、膨れ、割れ、剥がれ等の欠損はなく、塗装面に異常がないことが確認できた。
試験体３には、錆、膨れ、割れ、剥がれ等の欠損が顕著にあらわれた。
試験体４には、錆、膨れ、割れ、剥がれ等の欠損があらわれた。

以上より、乳化剤を含む水性塗料と、圧縮ガスを含有したエアゾール組成物を容器に充填したエアゾール製品は、安全に使用することができると共に、塗料としての性能も発揮していることが確認できた。

１水性塗料
２圧縮ガス
３容器
４ステム孔
５噴射口
６ボタン
７ステム
８ステムガスケット
９ハウジング
１０ディップチューブ
１１スプリング
１２ガス導入孔

Claims

乳化剤を含む水性塗料と、圧縮ガスを含有したエアゾール組成物を容器に充填したことを特徴とするエアゾール製品。
水性塗料に防錆剤を含有したことを特徴とする請求項１記載のエアゾール製品。
乳化剤の水性塗料における配合量が、１～１０質量％であることを特徴とする請求項１又は２に記載のエアゾール製品。
圧縮ガスは、容器の内圧が０．５～１．１Ｍｐａとなるように該容器に充填されていることを特徴とする請求項１～３の何れかに記載のエアゾール製品。
複数のステム孔を有することを特徴とする請求項１～４の何れかに記載のエアゾール製品。
容器内のエアゾール組成物を容器外へ噴射する噴射口が複数設けられていることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載のエアゾール製品。