JP5086293B2 - 乱糸模様塗装方法 - Google Patents
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一般的に塗料組成物の粘度を測定する際は、B型粘度計、E型粘度計等の粘度計を使用する。そして、これら粘度計で塗料組成物の粘度を測定する場合のせん断速度は高くても1,000sec−1程度である。
しかし、通常の平滑な塗膜を形成する際、スプレー塗装時に塗料組成物に加わるせん断速度は1,000sec−1以上の高せん断速度であるといわれている。
本発明者らは、乱糸模様塗装においても乱糸ガンによるスプレー塗装時には高せん断速度における塗料組成物の粘度を考慮することが重要と考え、乱糸模様塗装において、高せん断速度における塗料組成物の粘度に着目した。
そこで、本発明者らは、乱糸模様塗装において乱糸ガンによりスプレー塗装する際のせん断速度(γ)を、円管を通る流体に関するHagen−poiseuilleの式[下記式(1)]、せん断応力に関する式[下記式(2)](T.C.Patton、「塗料の流動と顔料分散」、共立出版、1971年、p.12〜14)、並びに、粘度、せん断速度、及びせん断応力に関する式[下記式(3)]を用いて概算したところ、およそ10,000sec−1であった。
Q=πr4p/8μL ・・・(1)
τ=pπr2/2πrL ・・・(2)
γ=τ/μ ・・・(3)
(ここで、Qは流体の流量、rは円管の半径、pは圧力差、μは粘度、Lは円管の長さ、τはせん断応力、γはせん断速度、を表す。)
そのため、本発明者らは、せん断速度10,000sec−1における塗料組成物の粘度に着目し検討を重ねた。その結果、せん断速度10,000sec−1における塗料組成物の粘度、塗料組成物の固形分濃度、及び乱糸ガンの塗装条件を特定の範囲とすることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の乱糸模様塗装方法に使用する塗料組成物の粘度は、せん断速度10,000sec−1において0.5Pa・sec以上である。前記せん断速度における粘度が0.5Pa・s未満の場合、乱糸ガンより吐出された塗料組成物が被塗物に塗着する際にはそのほとんどが糸状ではなく斑点状であるため、形成される模様に斑点が生じやすく、糸状の模様がほとんどない模様となる。一方、前記せん断速度における粘度が0.5Pa・sec以上の場合には、乱糸ガンより吐出された塗料組成物は連続した糸状で被塗物に塗着するため、乱糸模様を安定して形成することができる。塗料組成物の前記せん断速度における粘度は、好ましくは0.5〜3.5Pa・secであり、より好ましくは0.8〜2.0Pa・secである。これら範囲の下限値は、形成される乱糸模様に斑点が生じにくくなる点で意義がある。これら範囲の上限値は、塗料タンクから塗装ガンへ塗料組成物を送りやすくする点で意義がある。
はじめに、粘度計(HAAKE RheoStress RS150、ドイツ HAAKE社製)を用いて、低せん断速度〜中せん断速度領域における塗料組成物のせん断速度(γ)とせん断応力(τ)の関係を求める(測定温度は25℃;せん断速度は1〜1,000sec−1の間で変化させた。)
続いて、上記において求めた塗料組成物のせん断速度(γ)とせん断応力(τ)の関係をCASSON粘度式[τ1/2=τc1/2+(μc・γ)1/2;ここで、τcは降伏値、μcは残留粘度を表す]にあてはめ、高せん断速度領域におけるせん断速度(γ)とせん断応力(τ)の関係を求めて、せん断速度10,000sec−1における塗料組成物の粘度[せん断応力(τ)/せん断速度(γ)]を求めた。なお、塗料組成物のせん断速度(γ)とせん断応力(τ)の関係をCASSON粘度式にあてはめる際には、せん断速度(γ)が1.0、2.0、5.0、10、20、50、100、200、500、1000sec−1のデータを用いた。
溶剤としては、特に限定されるものではなく、公知の塗料用有機溶剤及び/又は水が挙げられる。
被塗物としては、自動車車体、自動車内装部品、家電製品、家具等が挙げられる。被塗物としては、これら自動車車体等を形成する冷延鋼板、亜鉛メッキ鋼板、亜鉛合金メッキ鋼板、ステンレス鋼板、錫メッキ鋼板等の鋼板、アルミニウム板、アルミニウム合金板、マグネシウム板、マグネシウム合金板等の金属基材;プラスチック成形体、プラスチック発泡体等のプラスチック基材;ガラス基材等も包含する。
本発明に用いる乱糸ガンは、従来公知の乱糸ガンを用いることができる。例えば、市販の乱糸ガンとしては、SGD−71(商品名、アネスト岩田社製、乱糸ガン)が挙げられる。
本発明の乱糸模様塗装方法において、吐出ノズルから吐出される塗料組成物の吐出量は、5〜70ml/分である。好ましくは5〜50ml/分、より好ましくは10〜30ml/分である。これら範囲の下限値は、形成される乱糸模様において斑点が形成されることを低減しうる点で意義がある。これら範囲の上限値は、形成される乱糸模様において糸状部分が太くなりすぎることにより、乱糸模様が不鮮明になることを低減させる点で意義がある。
本発明において形成される乱糸模様は、主に、前記塗料組成物を連続した糸状で被塗物上に塗着させてなり、糸状の模様部分と、糸状の模様が混じりあい溜まった模様部分とを含む乱糸模様である。該乱糸模様とすることにより、立体感のある乱糸模様となる。該乱糸模様に立体感があるのは、該乱糸模様のうち、糸状の模様部分と、糸状の模様が混じりあい溜まった模様部分との間で、厚み及び幅(溜まることによる模様部分の広がり)が適度に異なることに起因するものと考えられる。
固形分濃度70質量%のアクリル樹脂(重量平均分子量7,000)100質量部に対して、カーボンブラック 0.5質量部、及び顔料分散剤 0.6質量部を酢酸ブチルの存在下で混合して、固形分濃度が67質量%、粘度がせん断速度10,000sec−1において0.86Pa・secの塗料組成物A−1を製造した。塗料組成物A−1のせん断速度−粘度曲線を図2に示した。
固形分濃度70質量%のアクリル樹脂(重量平均分子量7,000)100質量部に対して、カーボンブラック 0.5質量部、及び顔料分散剤 0.6質量部を酢酸ブチルの存在下で混合して、固形分濃度が64質量%、粘度がせん断速度10,000sec−1において0.52Pa・secの塗料組成物A−2を製造した。塗料組成物A−2のせん断速度−粘度曲線を図2に示した。
固形分濃度70質量%のアクリル樹脂(重量平均分子量7,000)100質量部に対して、カーボンブラック 0.5質量部、及び顔料分散剤 0.6質量部を酢酸ブチルの存在下で混合して、固形分濃度が60質量%、粘度がせん断速度10,000sec−1において0.30Pa・secの塗料組成物A−3を製造した。塗料組成物A−3のせん断速度−粘度曲線を図2に示した。
固形分濃度70質量%のアクリル樹脂(重量平均分子量7,000)100質量部に対して、カーボンブラック 0.5質量部、顔料分散剤 0.6質量部、及びチクソトロピック剤(ディスパロン6900−10X、楠本化成社製)1.4質量部を酢酸ブチルの存在下で混合して、固形分濃度が67質量%、粘度がせん断速度10,000sec−1において0.88Pa・secの塗料組成物B−1を製造した。塗料組成物B−1のせん断速度−粘度曲線を図3に示した。
固形分濃度70質量%のアクリル樹脂(重量平均分子量7,000)100質量部に対して、カーボンブラック 0.5質量部、顔料分散剤 0.6質量部、及びチクソトロピック剤(ディスパロン6900−10X、楠本化成社製)1.4質量部を酢酸ブチルの存在下で混合して、固形分濃度が64質量%、粘度がせん断速度10,000sec−1において0.55Pa・secの塗料組成物B−2を製造した。塗料組成物B−2のせん断速度−粘度曲線を図3に示した。
固形分濃度70質量%のアクリル樹脂(重量平均分子量7,000)100質量部に対して、カーボンブラック 0.5質量部、顔料分散剤 0.6質量部、及びチクソトロピック剤(ディスパロン6900−10X、楠本化成社製)1.4質量部を酢酸ブチルの存在下で混合して、固形分濃度が60質量%、粘度がせん断速度10,000sec−1において0.32Pa・secの塗料組成物B−3を製造した。塗料組成物B−3のせん断速度−粘度曲線を図3に示した。
図1に示す乱糸ガン(吐出ノズルの口径:0.82mm)を用い、塗料組成物の吐出量を20ml/分、エアノズルから吐出されるエアの流量を30NL/min、被塗物と乱糸ガンの距離を150mmにして、塗料組成物A−1を塗装し被塗物上に模様を形成した。得られた模様は、斑点模様がほとんどなく、前記塗料組成物A−1を連続した糸状で被塗物上に塗着させてなり、糸状の模様部分と、糸状の模様が混じりあい溜まった模様部分とを含む乱糸模様であった。得られた乱糸模様を図4に示した。得られた乱糸模様は立体感がある模様であった。また、得られた乱糸模様の断面を図4のA−A’線に沿って測定して図5に示した。図5より、得られた乱糸模様の各部分の厚み及び幅が異なっていることが確認できる。
実施例1において、塗料組成物A−1を塗料組成物A−2に替えた以外は実施例1と同様の条件で塗料組成物A−2を塗装し、被塗物上に模様を形成した。得られた模様は、斑点模様がほとんどなく、前記塗料組成物A−2を連続した糸状で被塗物上に塗着させてなり、糸状の模様部分と、糸状の模様が混じりあい溜まった模様部分とを含む乱糸模様であった。また、得られた乱糸模様は、実施例1と同様に立体感がある模様であった。
実施例1において、塗料組成物A−1を塗料組成物B−1に替えた以外は実施例1と同様の条件で塗料組成物B−1を塗装し、被塗物上に模様を形成した。得られた模様は、斑点模様がほとんどなく、前記塗料組成物B−1を連続した糸状で被塗物上に塗着させてなり、糸状の模様部分と、糸状の模様が混じりあい溜まった模様部分とを含む乱糸模様であった。また、得られた乱糸模様は、実施例1と同様に立体感がある模様であった。
実施例1において、塗料組成物A−1を塗料組成物B−2に替えた以外は実施例1と同様の条件で塗料組成物B−2を塗装し、被塗物上に模様を形成した。得られた模様は、斑点模様がほとんどない、前記塗料組成物B−2を連続した糸状で被塗物上に塗着させてなり、糸状の模様部分と、糸状の模様が混じりあい溜まった模様部分とを含む乱糸模様であった。また、得られた乱糸模様は、実施例1と同様に立体感がある模様であった。
実施例1において、塗料組成物A−1を塗料組成物A−3に替えた以外は実施例1と同様の条件で塗料組成物A−3を塗装し、被塗物上に模様を形成した。得られた模様は、わずかに糸状の模様が形成されているものの、ほとんどが斑点模様からなる模様であった。得られた模様を図6に示した。
実施例1において、塗料組成物A−1を塗料組成物B−3に替えた以外は実施例1と同様の条件で塗料組成物B−3を塗装し、被塗物上に模様を形成した。得られた模様は、わずかに糸状の模様が形成されているものの、ほとんどが斑点模様からなる模様であった。
2:吐出ノズル
3:エアノズル
4:塗料供給管
5:エア供給管
6:製造例1で得られた塗料組成物A−1のせん断速度−粘度曲線
7:製造例2で得られた塗料組成物A−2のせん断速度−粘度曲線
8:製造例3で得られた塗料組成物A−3のせん断速度−粘度曲線
9:製造例4で得られた塗料組成物B−1のせん断速度−粘度曲線
10:製造例5で得られた塗料組成物B−2のせん断速度−粘度曲線
11:製造例6で得られた塗料組成物B−3のせん断速度−粘度曲線
Claims (2)
- 粘度がせん断速度10,000sec−1において0.5Pa・sec以上及び固形分濃度が40〜95質量%である塗料組成物を、乱糸ガンを用いて塗料組成物の吐出量が5〜70ml/分及びエアの流量が10〜60Nl/分で塗装することにより被塗物上に乱糸模様を形成する乱糸模様塗装方法。
- 前記乱糸模様が、前記塗料組成物を連続した糸状で被塗物上に塗着させてなり、糸状の模様部分と、糸状の模様が混じりあい溜まった模様部分とを含む乱糸模様である請求項1記載の乱糸模様塗装方法。
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