JP2825463B2

JP2825463B2 - 自動車用仕上塗料インライン合成方法

Info

Publication number: JP2825463B2
Application number: JP8041906A
Authority: JP
Inventors: エム．クリントンピーター; クラウドナサン; ロールバッヒェルフランク
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1996-02-28
Publication date: 1998-11-18
Anticipated expiration: 2016-02-28
Also published as: JPH08253712A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塗料の製造方法に
関するもので、特に液体を途中から注入することが可能
な循環モードを用いた単一処理タンク内で最終製品を製
造する自動車用仕上塗料インライン合成方法に関する。

【０００２】

【０００３】

【従来の技術】自動車会社は、塗料の清浄度、色彩、コ
スト、および配達スケジュールを含む厳格な仕様書を塗
料供給業者に対して求める。なぜなら、市場において品
質に関する厳しい要求が高まっているからである。一
方、消費者は、完成した自動車に対して、より一層高い
信頼性と優れた色彩性とを求める。同時に、政府はより
一層厳しく空気中への塗料成分の放散を規制している。
その結果、水媒性で、かつハイソリッド(hig solids)な
塗料を提供することの重要性が高まっている。

【０００４】従来の塗料製造方法は、樹脂、溶媒、中間
品、およびミルベースを大きなタンク内で櫂形撹拌機を
用いてゆっくりと混合または配合する。また、このよう
な方法では、配合物に溶媒が多く含まれているので、成
分間の混和性が問題となることが少ない。その結果、特
に固形物が少なく、かつ溶媒を主成分とする仕上塗料が
得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の塗料製
造方法を用いて水媒性の塗料を製造しようとすると以下
のような問題が生ずる。すなわち、従来の製造方法にも
とづく水媒性かつハイソリッドな塗料は、種々の成分に
対して混和性を持たせるための溶媒の含有量が少ない。
また、このような水媒性配合物は、高価な、粉末化困難
な疎水性顔料が含まれる。さらに、このような配合物は
粘性が高いので、大きなタンクと櫂形撹拌機とを用いる
従来の製造方法では製造が非効率的で、かつ低速なもの
となる。

【０００６】さらにまた、ハイソリッドな、あるいは水
媒性の配合物は、製造する際に別の問題を呈する。一般
に、このような配合物は、混和性が大変低い高濃度の材
料が含まれる。混合容器内で成分が相分離した一方の相
へ移ることによって顔料の“ショッキング(shocking)”
および“キックアオウト(kickout) ”が生ずる。これ
は、しばしば混合タンクに局在化した非混和性にもとづ
く。さらに、高い固形分濃度および低溶媒濃度で調製し
たミルベースは、配合物にゆっくりと取り込まれた場
合、しばしば凝集する。得られた凝集配合物は、色が
“白濁”しており、顔料効率が低下している。

【０００７】このような配合上の問題を克服するため
に、取込み困難な材料を混和性を有する混合物からなる
中間品としてオフラインで調製し、該中間品製造工程を
最終産物を作る一連の工程と組み合わせる。しかし、こ
のような配合工程をさらに加えることは、製造に要する
時間および経費を増大させる。また、中間品がタンクか
らタンクへと移されるため、各中間工程で原料の消費が
増大するとともに品質が低下するという問題も生ずる。

【０００８】したがって、本発明は上記問題点を解決
し、液体注入を有する循環ループを用いた単一タンクに
よる塗料の製造方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にもとづく自動車用仕上塗料インライン合成
方法は、ミルベース、樹脂、分散材、および溶媒を含む
複数の材料を段階的に合成ラインへ導入する自動車用仕
上塗料インライン合成方法であって、（ａ）混合手段を
有する処理容器へ材料の第一群を導入する工程と、
（ｂ）処理容器に設けられた出口から材料を循環ループ
へ供給する工程と、（ｃ）循環ループへ追加の材料を供
給する工程と、（ｄ）循環ループ内にある材料のすべて
を、循環ループ内に設けられた適度な剪断混合領域に通
過させる工程と、（ｅ）循環ループから均一に調色され
た仕上塗料を回収する工程と、を含むことを特徴とす
る。

【００１０】好ましくは、材料のすべてが、剪断混合領
域を通過した後に撹拌媒体ミルを通過する。

【００１１】好ましくは、材料が循環ループを循環する
とともに、材料のすべてが濾過処理される。

【００１２】好ましくは、追加の材料は混合領域に直接
注入される。

【００１３】また、請求項５に記載の発明は、ミルベー
ス、樹脂、分散材、および溶媒を含む複数の材料を段階
的に合成ラインに導入する自動車用仕上塗料インライン
合成方法であって、（ａ）混合手段を有する処理容器へ
材料の第一群を導入する工程と、（ｂ）処理容器に設け
られた出口から材料の第一群を循環ループへ供給する工
程と、（ｃ）循環ループへ追加の材料を供給する工程
と、（ｄ）循環ループ内にある材料のすべてを、循環ル
ープ内に設けられた適度な剪断混合領域に通過させる工
程と、（ｅ）バルブを介して循環ループに連通するサブ
ループへ材料を循環させるとともに、該循環ループに設
けられ、かつ材料をさらに混合するためのインライン撹
拌媒体ミルに材料を通過させ、さらに循環ループへ戻す
工程と、（ｆ）循環ループから均一に調色された仕上塗
料を回収する工程とを有することを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明が適用される装置
の構成を模式的に表したものである。容器１４は、固定
式、移動式、あるいは改良型のタンクである。容器１４
として、例えば種々の大きさや形状を有する輸送用容器
または万能型移動式タンク（ＵＰＴ）があげられ、一般
に容量が１２００ガロンで、かつ底面が円錐状あるいは
球面状となった円筒形タンクが用いられる。容器１４
は、低速度の剪断混合手段を有する。混合手段は、一般
に２重刃がついた羽根車で、少なくとも２００ｒｐｍで
走査される可変駆動モーター８０に接続されている。

【００１５】まず、分散樹脂からなる処理液や添加物か
らなる処理液を予混合材料として容器１４内に入れる。
羽根車１６を回転させて上記予混合材料を均一に混合
し、かつ混合状態を均一に維持する。既知の方法を用い
て湿った顔料を容器１４に加え、さらに容器１４内で他
成分と混合する。容器１４の底部近傍に位置した排出口
１８を介して容器１４から材料を排出する。

【００１６】循環ループ１０は排出口１８に接続されて
いる。このループ１８は１．５インチのステンレス製チ
ューブからなるもので、容器１４に連結した排出口端部
１７を有する。容器１４への連結は、好ましくは混合手
段１６による混合がなされる領域内またはその近傍の部
分である。ポンプ手段３６、通常は処理能力が４０ＧＰ
Ｍであるロビンス・マイヤー社(Robbins Myers Co.) モ
イノ・プログレッシブ・ポンプをループ１０に接続し、
材料をループ１０内で循環させる。

【００１７】循環ループ１０に対して、さらに追加のバ
ルブ２０が接続している。このバルブ２０はプロセスの
流れに材料を加えるためのもので、例えば原料の多量送
り出しを行う。また、特に材料間で混和性が悪い場合や
汚染の危険性を減少させるために、専用の注入口として
も使用される。さらに、循環ループ１０を洗浄する場合
に水を加えたり、あるいはいきよい良く流し込む際にバ
ルブ２０を用いても良い。

【００１８】任意に、測定用計装を循環ループ１０の適
当な位置に取り付けてもよい。当業者に知られているよ
うに、用いられる計装は、クラス１、ディビジョン１、
グループＣ／Ｄ電気的分類環境(class 1, Division 1,
Group C/D electrically classified environment)に応
じるようにして構成する。そのような手段は手動で操作
されるか、あるいは配電制御システム（コンピュータ制
御システム）１１に接続されて間欠的にあるいは連続的
に読まれる。

【００１９】図１に示すように、圧力測定手段３０、通
常はローズマウント社(Rosemount Inc.)製の１１５ＤＰ
６Ｅ２ＡＢ１Ｌ４Ｔ００８型を循環ループ１０に接続す
る。粘度測定手段３２は、通常はブロックフィールドエ
ンジニアリングラボラトリー社(Brookfield Engineerin
g Laboratories, Inc.) のＴＴ２００型イン・ライン粘
度計を再循環ループ１０に接続し、装置内に材料が流れ
るようにした。粘度測定手段３２に続いて、ｐＨメータ
３４が接続されている。このｐＨメーター３４は、通常
はレークウッドインストロメンツ社(Lakewood Instrume
nts)製の１１０２０型アナライザが用いられる。

【００２０】圧入口３８が循環ループ１０に接続されて
いる。この圧入口３８は染料等の材料を正確にオンライ
ンで添加するためのものである。循環ループ１０に接続
した圧入口４０は、適度の量の材料、例えば水を加える
ためのものである。圧入口３８および４０を通じて添加
される材料の量は、ポンプ手段（例えば容積式ポンプ）
を通過する材料の容量あるいは重量によって測定され
る。そのような添加は機械的あるいはコンピュータ制御
システム１１を介してなされる。

【００２１】塗料の製造過程において、プロセスの工程
にすでに存在している材料とは混和性が低い材料をさら
に加える必要が生ずる場合がある。この場合、材料の流
れに部分的な混和性の低下が生じる。そのため、材料の
流れへすばやく添加しなければならない。

【００２２】加えられた材料が液体である場合、適度の
剪断力が生じた領域を作り出す混合手段４４によって混
合が急激になされる。適度の剪断力が生じた領域は、例
えばロス・ホライゾンタル・イン・ライン・ミキサー・
エマルシファイヤ・スペシャル・モデルＭＥ４１０を約
２，０００ｒｐｍで駆動した場合に得られる。

【００２３】プロセスの流れへの添加と均質混合との間
の最小滞留期間を持つことが望ましい材料は、追加口５
１、５２、および５３を介して導入される。これらの追
加口５１、５２、および５３は混合手段４４に連通した
パイプ５０に接続されている。図１ではそのような圧入
口が３つ連続しているけれども、圧入口の数や混合手段
４４に対応した圧入口の配置場所はこれに限定されるも
のではない。追加圧入口５１、５２、および５３は一般
的な、あるいは専用のポートとして使用することができ
る。添加物が材料の流れの全体に行き渡るように水を水
源５４およびポンプ（不図示）を用いてパイプ５０に流
入する。

【００２４】ホモゲナイザ４４の下流に温度測定手段６
０（一般に熱電対）が設けられている。なお、都合によ
り、あるいはシステムパラメータに応じて温度測定手段
を循環ループ１０のどこにでも配置することが可能であ
る。温度測定手段６０の操作は、手動あるいはコンピュ
ータ制御、すなわち配電制御システム１１により行うこ
とができる。

【００２５】循環ループ１０に結合したフィルター１０
４は、プロセスの流れを濾過する。このフィルターのふ
るいサイズは、フィルター機構の初期破損をさけるとと
もにプロセスの流れから不要な粒子を取り除くように、
プロセスの流れにある材料に依存している。フィルター
１０４に接続されているもは、フィルター・アセンブリ
・圧力差トランスミッタ１０５、一般にローズマウント
社(Rosemount Inc.)の１１５１ＤＰ６Ｅ２ＡＢ１Ｌ４Ｔ
００８６型である。この装置はフィルター手段１０４を
横切る圧力差を測定するもので、フィルター手段１０４
に対して過常に圧力がかかるのを防ぐ。

【００２６】本発明の第２の実施態様では、循環ループ
１０にバルブ１１２を介してホース１０８が接続されて
いる。ホース１０８は一般に可撓性の材料からなり、容
器１０６の形状にかかわりなく接続できるようになって
いる。容器１０６は、例えば輸送容器、汚物集合タン
ク、または容量の小さい容器であってもよい。しかし、
ある種の環境でホース８が固定あるは自然に硬化してし
まう。

【００２７】あるいは、容器１０６はセミバルクまたは
バルク材料を接続部１１１で容器１０６に接続されたホ
ース２４を介してプロセスの流れに加えるのに用いられ
る。再度、ホース２４は使用しやすいように可撓性の材
料かあなるけれども、固定または硬化することができ
る。容器１０６は、混合手段１１０、含有物を排出する
前あるいは排出途中で容器１０６内の含有物を撹拌する
ために、例えば櫂形撹拌機を有するものであってもよ
い。添加は循環ループ１０を介してなされる。プロセス
の流れに加えれられる材料の量の測定は、ポンプ手段
（例えば容積式ポンプ）を通過する材料の容量あるいは
重量によって測定される。そのような添加は機械的ある
いはコンピュータ制御システム１１を介してなされる。

【００２８】循環ループ１０の入口端部は、入口部６２
で容器１４に接続されている。この入口部６２は、容器
１４内での配合が最善な効率でもってなされるように、
通常は容器１４内の混合手段近傍に位置する。

【００２９】図２に示すように、循環ループ１０からプ
ロセスの流れのすべてあるいはいくつかをバルブ９０お
よび１２６によってバイパスサブループ１００に向かわ
せる。配合プロセスのいくつかのポイントにおいて、フ
ィルター１０４のバイパスを必要としてもよい。

【００３０】添加されるものが前湿潤粉末または粒状の
凝結体である場合、高剪断速度を有する混合手段が求め
られる。そのような混合手段としては、ネッチ社(Netzc
h Inc.）のＬＭＺ−２５撹拌ビーズミルがある。混合手
段４４を介してプロセスの流れに入る材料は、急激に混
合されてショッキングまたはキックアウトオンラインの
危険性を最小限とする。

【００３１】別の実施態様では、図２に示すように、第
二の混合手段１２０を分離ループ１３０上でサブループ
１００、例えば撹拌ビーズミルに接続する。バルブ１２
２および１２４によって、必要に応じて、例えば特定の
材料のデアグロメレーションに応じて第二の混合手段１
２０へ材料を流れ込ませる。バルブ１２２および１２４
は手動またはコンピュータ制御手段１１によって操作さ
れる。

【００３２】第二混合手段１２０は、循環ループ１０に
接続された混合手段４４と連続して、あるいは独立して
用いられる。混合手段４４を中位の剪断混合機とするこ
とが必要とし、かつ稼働状態で高い剪断能力を有する環
境とする。このことは、混合手段３３をホモゲナイザと
し、第二混合手段１２０を撹拌媒体ミルとすることによ
って達成される。

【００３３】以下、実施例にもとづいて本発明をより一
層詳細に説明する。しかし、本発明は以下の実施例に限
定されるものではない。

【００３４】

【実施例】比較例として、メジウムグレイメタリック塗
料の第１のバッチを従来の塗料調製方法を用いて調合
し、本発明の方法によって得られた同一成分からなる塗
料のバッチと比較した。従来の方法では、成分は低速の
櫂形撹はん機を用いて混合タンク内で混合した。表１
は、塗料の調製に使用した成分を示す。全体として最終
塗料容量の約４０％を占める９種類の中間生成物をライ
ンから取り除いた。なぜなら、それらの中間生成物は従
来の方法で使用された他の成分に対して不相溶性を示す
からである。ラインから外して製造した中間生成物は、
表１に示すように、着色剤が３種類、メラミン架橋剤が
２種類、流動性制御用添加物が１種類、マイカフレーク
分散が１種類、アミンが１種類であった。

【００３５】

【表１】成分中間生成物の数容量アクリルラテックス４１４フロー添加剤４６．５ラテックス２４．５着色剤３４０．５メラミン架橋剤２２９．８紫外線遮断剤流動制御用添加物１７７マイカフレーク分散２４７アミン１水１４８．５同一のメジウムグレイメタリック塗料の第２のバッチを
表２に示す成分を用い、かつ図１に示す本発明の方法に
よって調合した。ラインから分けて製造した中間生成物
の数は４で、着色剤が３種類、マイカフレーク分散が１
種類であり、最終塗料容量の約５．２％であった。

【００３６】

【表２】成分中間生成物の数容量メラミン架橋剤７４アクリル樹脂３８増粘剤１０アクリルラテックス４１４フロー添加剤４６５ラテックス２４．５着色剤３４０．５紫外線遮断剤４流動制御用添加剤８．２アミン２．８マイカフレーク分散１１７水各パッチについて、耐衝撃性、ＳＡＥＪ−４００；塗料
接着性、ＧＭ試験規格ＴＭ５５−３；耐水性および耐湿
性、ＧＭ試験規格ＴＭ５５−３；光沢、ＡＳＴＭ方法Ｄ
−５２３−６７；画像の明瞭性、ＧＭ試験規格ＴＭ−２
０４−Ｍ；粘性、ＧＭ試験規格ＴＭ９−Ｋ；ｐＨ、ＧＭ
試験規格ＴＭ２４３−Ａ；重み固形分、ＧＭ試験規格Ｔ
Ｍ２２１−Ｚ；およびＶＯＣ、ＧＭ試験規格ＴＭ２２５
−Ｍに関して試験した。

【００３７】本発明の方法にもとづいて製造したバッチ
の結果は、従来の方法によって製造されたバッチによっ
て確率された規格範囲内にあった。また、本発明にもと
づく方法によって得られたバッチは、剥離損失が少なく
なり、中間生成物が９から４種類に減少し、かつサイク
ルタイムの顕著な減少により歩留まりが改善された。

【００３８】実施例２二酸化チタン処理マイカフレーク含有ダークブルー水系
調合物のバッチ（５００ガロン）を従来の方法を用いて
合成した。５枚の金属板に対して、制御された条件下で
スプレイし、フラッシュし、クリアコートでスプレイ
し、そして２５０Ｆで３０分間焼いた。許容できない程
度のクレータ（へこみ）が生じたので、このバッチは拒
否された。

【００３９】このようにして得られた配合物を、ホモゲ
ナイザの回転を３６００ｒｐｍとし、かつ３０ガロン／
分の速度でもって３時間循環させた。配合物のｐＨ，
色、および粘度を再調整した。上記のように金属板にス
プレイしたが、クレータが生ずるような傾向は認められ
なかった。

【００４０】実施例３ハイカラーカーボンブラックを用いてブラックミルベー
スを合成した。塗料を製造する際に、ブラウンブラック
トーンよりもむしろジェットブラックファイナルカラー
を達成するために、細心の注意を払って顔料の凝集を避
けなければならない。従来の方法を用いた場合、バッチ
はブラウンブラックトーンとなり、拒否された。

【００４１】１２００ガロン混合容器に、アクリルラテ
ックス、添加物、メラミン、および溶媒を加えた。１ｇ
ｐｍの速度でブラックミルベースを配合物に加えた。本
発明の添加口から、１ｇｐｍで稼働する乳化機(Ross Ho
rizontal In-Line Mixer Emulsifier)によって作られた
高密度混合領域に本発明の添加口を介して直接注入し
た。全体的な循環率は４０ｇｐｍであった。

【００４２】得られた塗料は、色彩および外観を含むす
べての規格をパスした。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にもとづく
自動車用仕上塗料インライン合成方法によって、液体を
途中から注入することが可能な循環モードを用いた単一
処理タンク内で最終製品を製造することが可能となり、
従来のものよりも優れた塗料を簡単かつ経済的に得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづく塗料合成方法を実施するため
の装置の概略的構成を説明する模式図である。

【図２】本発明にもとづく塗料合成方法を実施するため
の装置の概略的構成を説明する模式図である。

【符号の説明】

１０循環ループ１４容器４４ホモゲナイザ（混合手段）１００サブループ１０６容器１２０第二混合手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ナサンクラウドアメリカ合衆国 19810 デラウエア州ウイルミントンインディアンフィールドロード 29 (72)発明者フランクロールバッヒェルアメリカ合衆国 19810 デラウエア州ウイルミントンネバコート（番地なし) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C09D 7/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ミルベース、樹脂、分散材、および溶媒
を含む複数の材料を段階的に合成ラインへ導入する自動
車用仕上塗料インライン合成方法であって、（ａ）混合手段を有する処理容器へ前記材料の第一群を
導入する工程と、（ｂ）前記処理容器に設けられた出口から前記材料を循
環ループへ供給する工程と、（ｃ）前記循環ループへ追加の材料を供給する工程と、（ｄ）前記循環ループ内にある前記材料のすべてを、前
記循環ループ内に設けられた適度な剪断混合領域に通過
させる工程と、（ｅ）前記循環ループから均一に調色された仕上塗料を
回収する工程と、を含むことを特徴とする自動車用仕上
塗料インライン合成方法。
【請求項２】請求項１に記載の方法であって、前記材
料のすべてが、前記剪断混合領域を通過した後に撹拌媒
体ミルを通過することを特徴とする自動車用仕上塗料イ
ンライン合成方法。
【請求項３】請求項１に記載の方法であって、前記材
料が前記循環ループを循環するとともに、前記材料のす
べてが濾過処理されることを特徴とする自動車用仕上塗
料インライン合成方法。
【請求項４】請求項１に記載の方法であって、前記追
加の材料は前記混合領域に直接注入されることを特徴と
する自動車用仕上塗料インライン合成方法。
【請求項５】ミルベース、樹脂、分散材、および溶媒
を含む複数の材料を段階的に合成ラインに導入する自動
車用仕上塗料インライン合成方法であって、（ａ）混合手段を有する処理容器へ前記材料の第一群を
導入する工程と、（ｂ）前記処理容器に設けられた出口から前記材料の第
一群を循環ループへ供給する工程と、（ｃ）前記循環ループへ追加の材料を供給する工程と、（ｄ）前記循環ループ内にある前記材料のすべてを、前
記循環ループ内に設けられた適度な剪断混合領域に通過
させる工程と、（ｅ）バルブを介して前記循環ループに連通するサブル
ープへ前記材料を循環させるとともに、該循環ループに
設けられ、かつ前記材料をさらに混合するためのインラ
イン撹拌媒体ミルに前記材料を通過させ、さらに前記循
環ループへ戻す工程と、（ｆ）前記循環ループから均一に調色された仕上塗料を
回収する工程とを有することを特徴とする自動車用仕上
塗料インライン合成方法。