JPH0783858B2 - フィッシュテイルスプレーをフェザードスプレーに変化させる方法 - Google Patents

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【発明の詳細な説明】 関連する特許出願 本出願は、1987年12月21日付けで出願された米国特許出
願番号第133,068号の部分継続出願であり、その内容は
ここに言及することによりすべて本明細書の一部として
組み入れるものとする。上記出願は、1986年７月８日付
けで出願され、現在放棄された米国特許出願番号第833,
156号の部分継続出願でもある。本出願はまた、1988年
７月14日付け米国特許出願第218,896号並びに1988年７
月14日付け米国特許出願第218,910号に関係する技術内
容をも含んでいる。

発明の分野 本発明は一般に、液体組成物をスプレーする技術分野に
関するものである。特には、本発明は、エアレススプレ
ー技術においてフィッシュテイル・スプレー・パターン
を回避しそして望ましくはフェザード・スプレー・パタ
ーンを得るように液体組成物をスプレーする方法及び装
置に関するものである。

発明の背景 コーティング配合物は、基材に衝突しそして液体コーテ
ィングを形成する液体スプレーを形成させるために、そ
れを加圧下でオリフィスを通して大気中に噴出すること
により基材に被覆するのが普通である。コーティング業
界では、通常、３つのタイプのオリフィススプレー、す
なわち、エア・スプレー・エアレス・スプレー、エアア
シスト（air−assisted）・エアレス・スプレーが一般
に用いられている。

エアスプレーは、液体コーティング配合物を液滴に分断
しそしてこれら液滴を基材に向けて推進するのに圧縮空
気を使用する。最も一般的なタイプの空気ノズルは、コ
ーティング配合物及び高速空気をノズルの外側で混合し
て微粒子化即ち噴霧化を生ぜしめる。補助空気流を用い
てスプレーの形状を変更する。コーティング配合物は比
較的小さな圧力降下しか伴わずにスプレーノズルの液体
オリフィスを通って流れる。スプレーされるコーティン
グ配合物の粘度及び量に応じて、通常18psiより小さい
圧力のサイホン或は圧力フィードを用いる。

エアレススプレーは、コーティング配合物を高速でオリ
フィスに通して推進させるのにオリフィスを横切っての
大きい圧力降下を使用する。高速の液体は、オリフィス
を出る際に、液滴に分断されそして空気中に分散して液
体スプレーを形成する。液滴を基材に運ぶに充分の運動
量が噴霧化後に残っている。液体スプレーの形状を変え
るようにスプレーチップが輪郭どられるが、円形乃至楕
円形コーン或いはフラットファンにするのが普通であ
る。時として、乱流促進器をスプレーノズルに挿入して
噴霧化を助成することがある。スプレー圧は、700〜500
0psiの範囲が代表的である。必要とされる圧力は流体粘
度とともに増大する。

エアアシストエアレススプレーは、エアスプレーとエア
レススプレーとの特徴を兼備する。これは、圧縮空気及
びオリフィスによる高い圧力降下の両方を用いて、代表
的には各々のタイプの微粒子化を各々自体で発生する場
合に比べてて穏やかな条件下で、コーティング配合物を
噴霧化しかつ液体スプレーを造形する。圧縮空気圧及び
空気流量はエアスプレーの場合に比べて小さいのが普通
である。液体の圧力降下はエアレススプレーの場合より
小さいが、エアスプレーの場合より大きいのが普通であ
る。液体スプレー圧は200〜800psiの範囲が代表的であ
る。必要とされる圧力は流体粘度とともに増大する。

エアスプレー、エアレススプレー、エアアシストスプレ
ーは、また、液体コーティング配合物を加熱して、或い
は空気を加熱して或いは両方を加熱して使用することが
できる。加熱することにより液体コーティング配合物の
粘度を下げて噴霧化を助成する。

エアレススプレー技術に一般に関連する問題は、コーテ
ィング物質粒子の分布が至当に一様である比較的広幅の
中央部分と、幅当りの粒子数が漸減する両端部或いは縁
部とを有する、望ましい形のフェザードパターン（feat
hered pattern）を与えるような態様でコーティング物
質を噴霧化することが出来ないことであった。これが、
高品質仕上を有するコーティングを提供するのにエアレ
ススプレーの替わりにエアスプレーが使用された主たる
理由である。エアスプレー技術は、エアレスプレー技術
とは違って、スプレーの中央部において一様な量のコー
ティング物質粒子を生成することが出来る。これは隣り
合うスプレー層が重なり合うことを可能ならしめ、それ
により一様な厚さのコーティングを提供するのに特に望
ましい。

エアスプレー技術は大量の圧縮空気を使用して液体配合
物を噴霧化することによりフェザードパターンの生成を
実現する。

対照的に、エアレススプレーは圧縮空気をまったく使用
しない。その替わりに、液体コーティング配合物は、一
般に大気中である、被覆されるべき基材が存在する環境
中にオリフィスを通して高圧下で噴霧される。エアレス
スプレーガンは、固有に、フェザードパターンではなく
フィッシュテイルスプレーパターン（fishtail spraypa
ttern）を与える。これは、中央部ではなく両端部にお
いて一層多くのコーティング物質を含む。その結果、そ
うしたフィッシュテイルスプレーパターンで付着された
隣り合うコーティング層を被覆基材上に適当な一様なコ
ーティング皮膜を提供する態様で適正にならすことが困
難である。

しかし、エアレススプレー技術は、基材上に一層多くの
コーティング配合物を付着する、即ちエアスプレー技術
より一層高い移行効率を有することが知られている。そ
の結果、移行効率の点からはエアレススプレーを使用す
ることが望まれるが、その使用は、生成するスプレーパ
ターンが望ましいフェザードパターンを与えない事実に
より回避されてきた。

従って、エアレススプレー技術から望ましいフェザード
スプレーパターンを得んとする幾つかの試みがなされて
きた。一般に、そうした試みは、機械的な解決策、すな
わちエアレスプレーノズルの構造上の変化を与えるこ
と、スプレーガンに乱流促進装置を設けること、これら
の組合せその他に主に依存するものであった。米国特許
第3,659,787;3,754,710;及び4,346,849号は、様々の具
体例を例示し、ここではノズルチップがフェザードスプ
レーの提供を助成するよう構成されそして修正されてい
る。米国特許第3,556,711号をも参照されたい。ここで
も、エアレススプレー技術においてフィッシュテイル現
象の排除を助成するため組込まれた乱流促進器が記載さ
れている。

スプレーノズル及び／或いはスプレーガンに対するこう
した機械的改善はフィッシュテイルに伴う問題を改善の
助けとなり得るが、しかし、それらはエアースプレーに
おいて得られるのと実質均等な完全なフェザードスプレ
ーパターン一般にまだなお提供しれないという欠点を呈
する。加えて、それら改善策は、これら目的を達成する
には特別に構成されたノズルチップ及び／或いはスプレ
ーガンと交換／及び或いは使用する必要性を明らかに要
求する。

明らかに、必要とされていることは、エアースプレー技
術を使用した場合に得られる実質同等な完全なフェザー
ドスプレーパターンをエアレススプレー技術を用いて提
供する手段である。更には、そうした方法は、従来から
のエアレススプレーガン及びノズルを使用して、それら
をいかなる態様でも修正する必要なく、そうした望まし
いフェザードスプレーを提供できるものでなければなら
ない。

発明の概要 本発明によれば、上に挙げた目的を実際上達成すること
のできる方法及び装置が見いだされた。こうして、本発
明方法は、エアレススプレー技術を使用して、しかも先
行技術において必要とされたようなノズル、ノズルチッ
プ、スプレーガン等の機械的及び／或いは構造的特性を
修正する必要なく、フェザードスプレーパターンを提供
することができる。

詳しくは、本発明方法は、コーティング配合物のような
液体混合物のスプレーに対する完全に新規な解決策を提
供し、これは、少なくとも１種の超臨界流体を併用して
コーティング配合物をスプレーすることと関与する。超
臨界流体を含有するコーティング配合物をスプレーする
ことにより、エアスプレー技術と同様のフェザードスプ
レーパターンが、エアレススプレーの高い移行効率を保
持して得られる。その結果、エアスプレーとエアレスス
プレーの最適特性が本発明によりうまく実現される。驚
くべきことに、これら利益は、スプレーノズル或いはス
プレーガンいずれもの機械的或いは構造的変更になんら
頼ることなく得られる。従来からのエアレススプレー設
備が使用され得る。

ここで使用するものとして、「コーティング配合物」と
いう用語は超臨界臨時流体と混合されていない代表的な
従来からのコーティング組成物を含むことを意味するも
のである。また、ここで使用されるものとしての、「液
体混合物」或いは「混和された液体混合物」という用語
は、コーティング配合物と少なくとも１種の超臨界流体
とを混合物を含むことを意味するものである。

したがって、１様相において、本発明は、 （ａ） （ｉ）基体上にコーティングを形成することが
できる少なくとも１種のポリマー成分を含む固体フラク
ション、 （ii）該固体フラクションと少なくとも部分的に混和性
の溶媒フラクションと、 （iii）（ｉ）及び（ii）に添加されるときスプレーに
際してフェザードスプレーパターンを形成するに少なく
とも充分の量の少なくとも一種の超臨界流体と を含む液体混合物を密閉系で形成する段階と、 （ｂ）前記液体混合物を加圧下でオリフィスに通すこと
によって液体混合物をスプレーする段階と を包含するフェザードスプレーを得る液体混合物スプレ
ー方法に向けられる。

別の具体例において、本発明はまた、基材上にコーティ
ングを形成しうるスプレー液体コーティング組成物にお
いてフィッシュテイルを減少する方法であって、オリフ
ィスを通して加圧下でスプレーする前に、少なくとも１
種の超臨界流体を液体コーティング組成物と少なくとも
フィッシュテイルを減少するに充分な量において混合す
ることを含むスプレー液体コーティング組成物のフィッ
シュテイル減少方法と関係する。

本発明において使用される好ましい超臨界流体は超臨時
二酸化炭素である。

本発明装置は、コーティング配合物と超臨界流体との混
合物を混和しそしてスプレーする装置から成る。この装
置は、 （ａ） 基材上にコーティングを形成することができる
少なくとも１種の成分を含む固体フラクションを供給す
る手段； （ｂ） 前記固体フラクションと少なくとも部分的に混
和性の希釈フラクションを供給する手段； （ｃ） 少なくとも１種の超臨界流体を供給する手段； （ｄ） （ａ）〜（ｃ）から供給された成分の液体混合
物を形成する手段； （ｅ） 液体混合物を加圧下でオリフィスに通すことに
より液体混合物をスプレーしてフェザード液体スプレー
を形成する手段； を組合せて包含する。

本装置は、（ｆ）前記液体混合物の前記成分のいずれか
及び／或いは成分の液体混合物を加熱する手段を更に含
む。

表面コーティングの作成のための移送媒体としての超臨
界流体の使用は良く知られている。西独特許出願第8530
66号は、溶解形態での固体或いは液体コーティング物質
を含有する流体媒体として超臨界状態での気体の使用を
記載する。特には、この出願は、コーティングをもたら
すべく圧力降下と関連して超臨界流体中に多孔体の浸漬
により保護性或いは反応性もしくは非反応性装飾仕上剤
による多孔体のコーティングを目標とする。最も意義あ
る多孔体は多孔質触媒である。しかし、出願人は多孔体
として繊維を特に挙げている。

スミスに係る、1986年４月15日特許付与された米国特許
第4,582,731号並びに1988年３月29日特許付与された米
国特許第4,734,451号は、超臨界流体溶媒と固体物質の
溶解された溶質を含む超臨界溶液を形成しそして該溶液
をスプレーして「分子状スプレー」を生成することを記
載している。「分子状スプレー」とは、「溶質の個々の
分子（原子）或いは非常に小さなクラスター」のスプレ
ーとして定義される。これらスミスの特許は、薄い或い
は微細な皮膜或いは粉末を製造することに向けられてい
る。皮膜は表面コーティングとして使用される。

超臨界流体と液体コーティング配合物とを組合せて有効
でかつ有用なスプレー、ましてやエアー及びエアレスス
プレーの最前の長所を有益に兼備する望ましいフェザー
ドスプレーパターンを生成しうることはまったくの驚き
である。

実際上、本発明及び先に挙げた関連出願に記載された発
明以前には、超臨界二酸化炭素のような高度に揮発性の
超臨界流体が固体フラクション、該固体フラクションを
溶解、懸濁或いは分散した溶媒フラクション及び超臨界
流体の一部を含有する液体スプレーの形成にどのような
影響を与えるかは知られていなかった。スプレー混合物
は、それがオリフィスを通して進行する時圧力における
大きなそして急速な降下を受ける。したがって、当業者
は、超臨界スプレー混合物は気泡を形成するための核形
成が非常に急速でそして強いためにスプレーではなくシ
ェービングクリームのような泡を発生するであろうと理
論的に考察しよう。別様には、当業者はスプレー混合物
が噴霧化が強烈であるためにスプレーではなく微細液滴
のミスト或いは霧を生成すると予想しよう。理論的に予
想し得るまた別の結果は、スプレー混合物が液滴の代わ
りにバブルのスプレーを生成することである。更に、た
とえスプレーが形成されても、当業者は、超臨界流体の
急激な減圧と膨張とを伴う瞬時的にして激しい冷却は液
滴を固体状態に凍結せしめると予想するはずである。例
えば、二酸化炭素消火剤からのスプレーが固体ドライア
イス粒子を生成することが一般に知られている。

液滴の形成が実現された場合でも、そのスプレーが基材
上への良質のコーティングを生成するのに使用され得る
保証はない。当業者は、液滴は非常に小さくそして殆ど
運動量を持たないので、それらは基材上に良好に付着し
えないと推測するはずである。また、コーティング中の
発泡液滴或いはそこに溶解した超臨界流体は基材上に泡
の層即ち気泡だらけのコーティングを生成するとも理論
的に予測しうる。こうした特性はコーティングにおいて
は所望されない。基材上に付着される液体コーティング
滴は、超臨界流体希釈剤の大半を既に失っておりそして
温度が低くなっているから、スプレーされた物質よりは
るかに高い粘度を有している。当業者はまた、スプレー
が露点以下に冷却されるであろうから、水分が液滴上に
凝縮しそしてコーティングに悪影響を及ぼすと予想する
はずである。

しかしながら、驚くべきことに、エアレススプレー設備
を使用してフェザードスプレーパターンを有する液体ス
プレーが、超臨界流体を使用することにより実際上形成
されそしてこうしたスプレーは基材上に高品質のコーテ
ィングを付着するのに使用することが出来る。

図面の簡単な記述 第１図は、本発明方法により基材上に得られたフェザー
ドスプレーパターンコーティング層を概略的に例示す
る。

第２図は、本発明に従わないフィッシュテイルスプレー
パターンコーティング層を概略的に例示する。

第３図は、本発明に従うフェザードスプレーパターンの
を含む実際の噴霧液体スプレーの写真である。第3a及び
3b図は代表的なフェザードスプレーファンを例示し、第
3c図はフェザードスプレーの爆発的噴霧化特性によりス
プレーノズルにおいて目視しうる液体皮膜が存在しない
ことを示す。第3d図は、もっと狭いフェザードファンを
示しそして第3e図はスプレー面を90度回転した後、第3d
図のスプレーを示す。

第4a〜4d図は、本発明に従わないフィッシュテイルスプ
レーパターンを含む実際の噴霧液体スプレーの写真であ
る。

第５図は、本発明に従いフェザードスプレーパターンで
スプレーされたコーティング層の最上部分からの距離の
関数としての実際の付着されたコーティング層の厚さを
示すグラフである。

第6a及び6b図は、本発明に従わないフィッシュテイルス
プレーパターンでスプレーされたコーティング層の最上
部分からの距離の関数としての実際の付着されたコーテ
ィング層の厚さを示すグラフである。

第７図は、超臨界二酸化炭素流体スプレーコーティング
の相図である。

第８図は、コーティング配合物と超臨界流体との液体混
合物をスプレーするのに使用され得るスプレー装置の概
略説明図である。

第９図は、コーティング配合物と超臨界流体との液体混
合物をスプレーするのに使用され得るまた別のスプレー
装置の概略説明図である。

第10図は、酢酪酸セルロースコーティング配合物に対す
る実際の噴霧液体スプレーの写真である。第10a図は、
本発明に従わない超臨界二酸化炭素を使用しないエアレ
ススプレーによるフィッシュテイルスプレーパターンを
示す。第10b図は、本発明に従い超臨界二酸化炭素を使
用してのエアレススプレーにより得られたフェザードス
プレーパターンを示す。

第11図は、アクリルラッカーコーティング配合物に対す
る実際の噴霧液体スプレーの写真である。第11a図は、
本発明に従わない、フェザードスプレーパターンを得る
には不充分な超臨界二酸化炭素とスプレー温度を使用し
てのエアレススプレーにより得られたフィッシュテイル
スプレーパターンを示す。第11b図は、本発明に従い充
分な超臨界二酸化炭素とスプレー温度を使用してのエア
レススプレーにより得られたフェザードスプレーパター
ンを示す。

第12a〜12d図は、低い超臨界二酸化炭素含有量における
フィッシュテイルスプレーパターンから高い超臨界二酸
化炭素含有量におけるフェザードスプレーパターンへの
遷移状態を示す実際の噴霧液体スプレーの写真である。
第12a,12b,12及び12d図は、14％、19.7％、22％及び25
％超臨界二酸化炭素をそれぞれが含有する混和液体混合
物に対するものである。

第13図は、本発明に従うフェザードスプレーパターンを
含むポリエステル熱硬化性コーティング配合物に対する
実際の噴霧液体スプレーの写真である。

発明の具体的説明 本発明に対する重要性の故に、超臨界流体現象について
の簡単な論議を初めに提示する。

超臨界流体現象は文献において良く知られている。フロ
リダ州、ボカラトン、CRCプレス社により出版された「C
RCハンドブック・オブ・ケミストリ・アンド・フィジッ
クス」67編（1986−1987）のＦ−62〜F64頁を参照され
たい。臨界点を超える高い圧力において、生成する超臨
界流体即ち「濃密（dense）気体」は液体の密度に近い
密度を持ちそして液体の性質のうちの幾つかを帯びる。
これらの性質は、流体の組成、温度、圧力に依存する。
ここで使用される「臨界点」とは、物質の液体としての
性質及び気体としての性質が互いに合体しそして或る与
えられた物質に対する臨界圧力と臨界温度との組合わせ
を表わす。ここで使用するものとしての「臨界温度」と
は、それを超えると気体が圧力の増大によっても液化し
えない温度として定義される。ここで使用するものとし
ての「臨界圧力」は、臨界温度において２つの相の出現
をもたらすに丁度充分な圧力として定義される。

超臨界流体の圧縮率は、臨界温度の直上で大きく、ここ
では圧力をわずかに変えるだけで、超臨界流体の密度の
大きな変化が生じる。超臨界流体の、より高い圧力にお
ける「液体に似た」挙動は、「臨界未満の「sub−criti
cal）」化合物に比べて可溶能力を大きく高めることに
なり、液体に比べて拡散係数が大きくなり、有用な温度
範囲が広がる。高分子量の化合物が超臨界流体に比較的
低い温度で溶解され得ることがしばしばある。超臨界流
体に伴う興味ある現象は、高分子量溶質の溶解度に対し
て「限界圧力」が生じることである。圧力を上げるにつ
れて、溶質の溶解度が、ほんのわずかの圧力増加で、数
桁増大することがしばしばある。しかし、超臨界流体の
溶媒能力は本発明の広い様相に対して必須ではない。

近超臨界（near−supercritical）液もまた、超臨界流
体と同様の溶解度特性及びその他の関連する性質を示
す。溶質は、たとえ低い温度で固体だとしても、超臨界
温度で液体になりうる。加えて、流体「変性剤」が比較
的低い濃度においてさえ、超臨界流体特性を著しくに変
えることがしばしばあり、いくつかの溶質については溶
解度を大きく増大させることが実証された。これらの変
化は本発明に関連して使用されるものとしての超臨界流
体の概念の範囲内であると考えられる。よって、本明細
書において用いるものとしての「超臨界流体」なる用語
は、或る化合物の臨界温度及び臨界圧力（臨界点）を超
える或いは臨界点にある或いはわずかに低い状態での化
合物を表わす。

超臨界流体として有用性を有することが知られている化
合物の例を表１に挙げる。

二酸化炭素の環境への安全性は、非引火性及び低い超臨
界温度により、超臨界二酸化炭素流体が好ましくは、コ
ーティング配合物とともに使用される。同様の理由の多
くから、超臨界亜酸化窒素（N₂O）もコーティング配合
物と混和するに望ましい超臨界流体である。しかし、上
述した超臨界流体及びそれらの混合物のいずれもが、コ
ーティング配合物に対して応用できるものと考えられ
る。

超臨界二酸化炭素流体の溶解作用は低級脂肪族炭化水素
（例えば、ブタン、ペンタン或いはヘキサン）と実質上
同様であり、その結果、超臨界二酸化炭素流体を、慣用
のコーティング配合物の炭化水素溶媒の置換物と考える
ことができる。炭化水素溶媒を超臨界二酸化炭素と置き
換えることの環境上の利益に加えて、二酸化炭素が非引
火性であることから、安全上の利点もまた生じる。

超臨界流体のコーティング配合物への溶解性により、エ
アレススプレー技術によりスプレーされ得るのみなら
ず、所望のフェザードスプレーパターンを形成する単一
相液体混合物が形成され得る。

本発明は、コーティング配合物の希釈剤成分（後で定義
する）中の水が約30重量％未満、好ましくは約20重量％
未満であるなら、スプレーされうるコーティング配合物
の種類に臨界的ではない。従って、従来からエアレスス
プレー技術によりスプレーされてきた、上記水要件を満
足する実質上任意のものが、本発明方法及び装置により
スプレーされ得る。こうしたコーティング配合物は代表
的に、塗装及び仕上作業用にまた様々の接着剤等の被覆
用に使用される。こうしたコーティング配合物はまた、
肥料、除草剤等を散布する農業分野において代表的に使
用されるものも含む。

一般に、こうしたコーティング配合物は代表的に、基材
上にコーティングを形成しうる少なくとも１種の成分を
含有する固体フラクションを含んでいる。そうした成分
は、接着剤、塗料、ラッカー、ワニス、薬剤、潤滑剤、
保護油、非水性洗剤等いずれでもよい。代表的には、そ
の少なくとも１成分はコーティング業界で良く知られる
ポリマー成分である。

本発明において固体フラクションとして用いるポリマー
のような材料は、それらと少なくとも１種の超臨界流体
とが混合されるとき関与する温度及び／或いは圧力に耐
えることができねばならない。そうした適用可能なポリ
マーは、熱可塑性材料であっても或いは熱硬化性材料で
あってもよく、また架橋性フィルム形成系であってもよ
い。

特には、ポリマー成分としては下記のものが挙げられ
る：ビニル系、アクリル系、スチレン系及びベースビニ
ル系、アクリル系及びスチレン系モノマーのインターポ
リマー；ポリスチレン、油フリーのアルキド、アルキド
等；ポリウレタン、油変性ポリウレタン、熱可塑性ウレ
タン系；エポキシ系；フェノール系；アセテートブチレ
ート、アセテートプロピオネート、ニトロセルロースの
ようなセルロース系エステル；アミノ樹脂、例えば尿素
ホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド及びその
他のアミノプラストポリマー及び樹脂材料；天然ガム及
び樹脂；ニトリルラバー（不飽和ニトリルトジエンのコ
ポリマー）、スチレン−ブタジエンラバー、熱可塑性ラ
バー、ネオプレン乃至ポリクロロプレンラバー等のラバ
ー基接着剤。

固体フラクション中に含有され得るポリマー化合物に加
えて、コーティングにおいて従来から代表的に用いられ
る添加材もまた使用される。例えば、顔料、顔料増量
剤、金属フレーク、充填剤、乾燥剤、消泡剤、皮張り防
止剤、湿潤剤、紫外線吸収剤、架橋剤、及びその混合物
がすべて、本発明によりスプレーされるべきコーティン
グ配合物において使用できる。

上に挙げた様々の添加剤の使用に関連して、コーティン
グ配合物中に顔料が存在することが特に望ましい。それ
は、スプレーされた組成物からの超臨界流体の拡散を助
成し、改善された噴霧化をもたらすことが見いだされた
からである。

固体フラクションに加えて、溶媒フラクションもまた、
固体フラクションを一つの媒体から別の媒体へと移行さ
せるビヒクルとして作用するために、接着剤或いは塗
料、ラッカー、ワニス等、或いは農業用スプレーいずれ
であれ、コーティング配合物中に代表的に使用され得
る。ここで使用するものとしての、溶媒フラクションと
は、固体フラクションと少なくとも部分的に混和性であ
って溶液、分散体或いは懸濁体を形成する活性有機溶媒
及び／或いは非水性希釈剤の実質任意のものから成る。
ここでの活性溶媒とは、固体フラクションが少なくとも
部分的に可溶である溶媒を云う。エアレススプレー技術
により被覆のための与えられた固体フラクションに対し
て特定の溶媒フラクションの選定は、従来から当業者に
良く知られている。一般に、約30重量％までの、好まし
くは20重量％までの水が、カップリング溶媒が存在する
なら含まれ得る。こうした溶媒フラクションすべてが本
発明において適当である。

カップリング溶媒は、固体フラクション中に使用される
ポリマー物質が少なくとも部分的に可溶である溶媒であ
る。しかも、最も重要なことに、カップリング溶媒は水
とも少なくとも部分的に混和性である。従って、カップ
リング溶媒は、固体フラクション、溶媒フラクション及
び水を、配合物が最適にスプレーされそして良質のコー
ティングが形成されるよう単一相が維持される程度まで
混和することを可能ならしめる。

カップリング溶媒は、斯界で周知であり、そして上記の
特性、即ち固体フラクション中に使用されるポリマー物
質が少なくとも部分的に可溶であり且つ水が少なくとも
部分的に混和性であるという要件に合う任意のものが本
発明において使用するに適当である。

本発明において使用しうるカップリング溶媒の例として
は、制限されるわけではないが、エチレングリコールエ
ーテル、プロピレングリコールエーテル、その化学的及
び物理的組合せ、ラクタム、環状ユリア等が挙げられ
る。

特定のカップリング溶媒の例は、最も有用なものから有
用性の少ないものの順に、ブトキシエタノール、プロポ
キシエタノール、ヘキソキシエタノール、イソプロポキ
シ２−プロパノール、ブトキシ２−プロパノール、プロ
ポキシ２−プロパノール、第３ブトキシ２−プロパノー
ル、エトキシエタノール、ブトキシエトキシエタノー
ル、プロポキシエトキシエタノール、ヘキソキシエトキ
シエタノール、メトキシエタノール、メトキシ２−プロ
パノール、エトキシエトキシエタノールがある。ｎ−メ
チル−２−ピロリドンのようなラクタムやジメチルエチ
レンウレアのような環状ユリアも含まれる。

コーティング配合物中に水が存在しないとき、カップリ
ング溶媒は必要でないが、しかしそれでもまだ使用しう
る。代表的なコーティング配合物中に存在し得るそして
本発明において使用され得る他の種溶媒、特に活性溶媒
としては、次のものが含まれる：ケトン、例えばアセト
ン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メ
シチルオキシド、メチルアミルケトン、シクロヘキサノ
ン及びその他の脂肪族ケトン；エステル、例えばメチル
アセテート、エチルアセテート及びその他のアルキルカ
ルボキシリックエステル；エーテル、例えばメチルｔ−
ブチルエーテル、ジブチルエーテル、メチルフェニルエ
ーテル、及びその他の脂肪族或いはアルキル芳香族エー
テル；グリコールエーテル、例えばエトキシエタノー
ル、ブトキシエタノール、エトキシ２−プロパノール、
プロポキシエタノール、ブトキシ２−プロパノール及び
その他のグリコールエーテル；グリコールエーテルエス
テル、例えばブトキシエトキシアセテート、エチル３−
エトキシプロピオネート及びその他のグリコールエーテ
ルエステル；アルコール、例えばメタノール、エタノー
ル、プロパノール、イソ−プロパノール、ブタノール、
イソ−ブタノール、アミルアルコール及びその他の脂肪
族アルコール；芳香族炭化水素、例えばトルエン、キシ
レン及びその他の芳香族或いは芳香族溶媒の混合物;VM
＆Ｐナフサ及びミネラルスピリット及び他の脂肪族或い
は脂肪族溶媒の混合物のような脂肪族炭化水素；ニトロ
アルカン、例えば２−ニトロプロパン。溶媒或いは溶媒
ブレンドを選定するのに重要な構造上の関係の総覧が、
ジリープ（Dileep）等、インダストリアルアンドエンジ
ニアリングケミストリープロダクトリサーチアンドディ
ベロップメント、24巻、162頁、1985年及びフランシス
（Francis）、A.W.,ジャーナルオブフィジカルケミスト
リー、58巻、1099頁、1954年に発表されている。

もちろん、カップリング溶媒並びに活性溶媒両方賭して
作用しうる溶媒が存在しそして一種の溶媒が両方の目的
を達成するのに使用できる。そうした溶媒としては、例
えばブトキシエタノール、プロポキシエタノール及びプ
ロポキシ２−プロパノールが挙げられる。グリコールエ
ーテルが特に好ましい。

スプレー用途を目的としてコーティング配合物中に従来
から存在する添加剤もまた本発明で存在し得る。その例
としては、硬化剤、可塑剤、表面活性剤等が挙げられ
る。

一般に、充分量の超臨界流体がコーティング配合物に添
加されて初めて、完全なフェザードスプレーが得られ
る。つまり、低濃度の超臨界流体においては、エアレス
スプレーは、超臨界流体量が所望のフェザードスプレー
を生成するに充分でないかぎり、フィッシュテイル特性
を示す。しかし、超臨界流体の濃度が増加するにつれ、
スプレーがフィッシュテイルパターンからスプレーの噴
霧化を改善し、より微細な噴霧滴をもたらすフェザード
スプレーパターンへの遷移を生じる点に達する。この遷
移は、スプレーの形状の変化並びに基材上へのスプレー
の付着における変化に見ることが出来る。

フィッシュテイルパターンからフェザードスプレーパタ
ーンへの完全な遷移をもたらすに必要な超臨界流体の特
定量は、特定のコーティング配合物、使用される特定の
超臨界流体、特定のプロセス条件に依存する。しかし、
一般に、スプレー性能の減少を生じることなくスプレー
系により受け入れられる、なるたけ多くの超臨界流体を
コーティング配合物に添加することが望ましい。

代表的に、超臨界流体添加の好ましい上限は、コーティ
ング配合物と混和しうる点である。この実用的な上限
は、コーティング配合物と超臨界流体との混合物が２つ
の流体相、超臨界流体相と希釈フラクション相とに分離
するときに認識することが出来る。

この現象を一層理解するために、第７図の状態図を参照
されたい。ここで超臨界流体は超臨界二酸化炭素流体で
ある。第７図において、三角図の頂点は混和されたコー
ティング配合物の純成分を表わす（この論議目的には水
を含まない）。頂点Ａは有機溶媒であり、頂点Ｂは二酸
化炭素であり、頂点Ｃはポリマー材料を表す。曲線BFC
は１相と２相との間の相境界を表わす。点Ｄは超臨界二
酸化炭素流体を添加しなかったコーティング配合物の可
能な組成を表わす。点Ｅは、超臨界二酸化炭素との混和
後の、混和されたコーティング配合物の可能な組成を表
わす。

かくして、噴霧化した後に、二酸化炭素の大部分が気化
して実質的に元のコーティング配合物の組成が残され
る。ポリマー及び溶媒成分の残留液体混合物は基材に接
触する際に、流動して即ち凝集して均一、円滑なフィル
ムを基体上に生成する。フィルム形成路を第１図に線分
EE′Ｄ（噴霧化及び減圧）及びDC（凝集及びフィルム形
成）によって示す。

しかし、第７図から良く分かるように、コーティング配
合物と混合し得る超臨界二酸化炭素のような超臨界流体
の量は一般に、コーティング配合物と超臨界流体との混
和性の関数である。

相図からわかるように、特に矢印10により示されるよう
に、超臨界二酸化炭素が多く添加される程、混合液体コ
ーティングの組成は線BFにより表わされる２相境界に近
づく。充分量の超臨界二酸化炭素が添加されるなら、２
相領域に達しそして組成物は相応的に２つの流体の相に
分離する。時として、２相境界を超えてさえの量の超臨
界流体（この場合は超臨界二酸化炭素）を添加すること
が所望されることがある。しかし、一般には、最適のス
プレー性能及び／或いはコーティング形成のためにはこ
の２相境界を大きく越えることは好ましくない。

従って、フェザードスプレーパターンを提供するために
使用される超臨界流体の量は、固体フラクション、溶媒
フラクション及び超臨界流体を含む混合液体混合物の総
重量に基づいて少なくとも約15重量％から２相分離によ
り識別される超臨界流体の溶解限の好ましい最大値まで
である。より好ましくは、同じ基準で約20〜50重量％の
範囲の量である。

一般に、スプレー温度が高い程、フェザードスプレーパ
ターンへの遷移を得るのに混和された液体混合物に必要
とされる超臨界二酸化炭素のような超臨界流体の濃度は
低くなる。しかし、温度が高い程、超臨界流体の溶解度
は下がるので、最適温度が存在する。二酸化炭素超臨界
流体に対して、最適スプレー温度は一般に50〜75℃の範
囲内である。

スプレーされたコーティングん配合物への超臨界流体の
添加の効果が第３及び４図に示される写真に明瞭に示さ
れる。本発明に従うものではない第４図においては、コ
ーティング配合物は超臨界流体を添加せずにスプレーさ
れ、様々の形式のフィッシュテイルスプレーパターンが
例示される。第4a及び4b図は、スプレーパターンの縁辺
が内部より高濃度のスプレー物質を含んでいるフィッシ
ュテイルスプレーパターンを示す。第4c及びｄ図では、
スプレーパターンの縁辺部がスプレーの内部から分離し
そしてスプレーの両側からはね飛ばされたフィッシュテ
イルスプレーパターンを示す。噴霧かが起こる前にスプ
レーノズルから伸びる凝集液体フィルムを見ることがで
き、これはエアレス噴霧化の典型である。

超臨界流体がより多く添加されるにつれ、スプレーパタ
ーンは遷移相に突入し、最終的に第３図に見られるよう
なフェザードスプレーパターンが得られる。第3a図は、
60゜のスプレー温度及び1600psigの圧力において25％超
臨界二酸化炭素濃度でスプレーされたポリエステルコー
ティング配合物により得られたフェザードスプレーパタ
ーンを示す。第3b図は、60℃のスプレー温度及び1600ps
igの圧力において37％超臨界二酸化炭素濃度でスプレー
された酢酪酸セルロースコーティング配合物により得ら
れたフェザードスプレーパターンを示す。第3c図は、50
℃のスプレー温度及び1600psigの圧力において28％超臨
界二酸化炭素濃度でスプレーされたアクリルコーティン
グ配合物により得られたフェザードスプレーパターンを
接写を示す。これはフェザードスプレーの場合に起こる
爆発性噴霧化を示し、これは凝集液体フィルムをスプレ
ーノズル内に引き込むので、液体フィルムは見えずそし
て噴霧化はスプレーオリフィスからは慣れて出はなく、
スプレーオリフィスにおいて起こる。第3d図は、60℃の
スプレー温度及び1600psigの圧力において30％超臨界二
酸化炭素濃度でスプレーされたアクリルコーティング配
合物により得られたもっと狭いフェザードスプレーパタ
ーンを示す。第3e図は、第3d図を90度回転したスプレー
を示し、これはスプレーがエアスプレーにおけるように
スプレー面から外方にフェザー状になっていることを示
す。

第10図は、酢酪酸セルロースコーティング配合物を使用
して得られたスプレーを示し、超臨界流体を使用しない
場合のフィッシュテイルスプレー（第10a図）と60℃の
スプレー温度及び1600psigの圧力において30％超臨界二
酸化炭素濃度でスプレーされた場合のフェザードスプレ
ー（第10b図）を示す。

第11図は、アクリルラッカーコーティング配合物を使用
して得られたスプレーを示し、この場合超臨界流体濃度
及び温度が遷移点未満、即ち38％超臨界二酸化炭素及び
53℃温度の場合に得られるフィッシュテイルスプレーを
（第11a図）、そして第11b図は、超臨界流体濃度及び温
度が遷移点を越える、即ち40％超臨界流体濃度及び59℃
温度の場合に得られるフェザードスプレーを（第11b
図）示す。

第12図は、熱硬化性アクリルコーティング配合物を使用
して得られたスプレーを示し、一定のスプレー温度（60
℃）及び圧力（1600psig）において、低濃度超臨界二酸
化炭素でのフィッシュテイルスプレーパターンからその
高濃度でのフェザードスプレーパターンまでの幾つかの
遷移段階を示す。第12a図は14％超臨界二酸化炭素の場
合に存在するスプレーパターンを示す。フィッシュテイ
ルサイドジェットが中央スプレー中戻ってほとんど合流
しているが、それらはいまだ明らかである。噴霧化がオ
リフィスのフロントで起こる前にスプレーオリフィスか
ら噴出する液体フィルムを見ることができる。第12b図
は、19.7％超臨界二酸化炭素の場合に存在するスプレー
パターンを示す。サイドジェットが中央スプレーに合流
しそして液体フィルムがオリフィス内部に引っ込んでい
るが、スプレー形状はスプレーのふち部を引張る表面張
力の影響をまだ示している。第12c図は、約22％超臨界
二酸化炭素の場合に存在するスプレーパターンを示す。
このスプレーパターンは明らかに、スプレーの中央にお
いてファンの面からいくぶん外方に張り出すスプレーに
より示されるように遷移領域にある。スプレー角度はノ
ズルにおいて幅広となる。第12d図は25％超臨界二酸化
炭素の場合のスプレーパターンを示す。スプレーパター
ンはフェザードパターーンへの遷移を完全に達成してい
る。

理論に縛られることを欲しないが、フェザードスプレー
を創り出す爆発性噴霧化は、混和された液体混合物中の
溶解超臨界流体が液体混合物がスプレーノズルから噴出
されそして急激にして大きな圧力降下を受けるに際し
て、瞬時的に過剰に過飽和状態となることにより生成さ
れるものと考えられる。これは、溶解超臨界二酸化炭素
のガス化に対する大きなドライビングフォースを生み、
この力は、噴霧化に対抗しそして流体流れを互いに凝集
せしめてフィッシュテイルスプレーパターンに結集せん
とする表面張力に打ち勝つ。

基材上にフィッシュテイルパターンでスプレーすること
により得られるコーティングの特性が、第２並びに6a及
び6b図にそれぞれ示される。第２図において、被覆粒子
が概略的に表され、ここではスプレーパターンの縁辺部
が中央部におけるより高い濃度の粒子を含んでいる。第
6a図は、被覆された基材上での付着位置の関数として付
着層の厚さを呈示することによりこの影響を定量的に明
示する。第6a図は、代表的に基材上に得られるまた別の
フィッシュテイルパターンを定量的に示し、ここではパ
ターンの最内側部が縁辺部と同じく、やはり異常に高い
被覆粒子濃度を有している。

これらとはまったく対照的に、本発明により、第１及び
５図にそれぞれ概略示されるようなフェザードスプレー
を使用して被覆された基材上にフェザードスプレーパタ
ーンが得られる。第１図は、スプレーパターンの縁辺が
その中央部におけるより少ない固体粒子を含む状態を示
し、それによりこうしたコーティング層の重なり合って
も一様なコーティングが可能とされる。これはまた第５
図においても定量的に示され、ここではコーティング層
の厚さがその位置の関数として呈示されている。

コーティング配合物は、超臨界流体と混合された後、オ
リフィスを通して加圧下でスプレーされるべき基材の環
境中にスプレーされる。

オリフィスは、静電スプレーガンのスプレーノズルのス
プレーチップにおけるような壁或はハウジングにおける
孔或いは開口であり、オリフィスを通って、液体混合物
が圧力の高い領域、例えばスプレーガンの内側から出て
圧力の低い領域、例えばスプレーガンの外側及び基材の
周りの空気環境に流れる。オリフィスはまた、加圧容
器、例えばタンク或いはシリンダーの壁における孔或い
は開口でもよい。オリフィスは、また、混合物を内部を
通して排出するチューブ或いはパイプ或いは導管の開放
端でもよい。チューブ或いはパイプ或いは導管の開放端
を、開放面積を小さくするように絞り或いは一部ブロッ
クしてもよい。

ペイント、ラッカー、エナメル、ワニス等のコーティン
グ配合物の慣用の静電エアレス及びエアアシストエアレ
ススプレーに用いられるスプレーオリフィス、スプレー
チップ、スプレーノズル及びスプレーガンが、本発明に
従いコーティング配合物を超臨界流体と混合してスプレ
ーするに適している。オリフィスとスプレーをオン及び
オフに切り替えるバルブとの間に過剰の流れ容積を持た
ないスプレーガン、ノズル及びチップが好ましい。スプ
レーガン、ノズル及びチップは使用するスプレー圧力を
封じ込めるように組み立てねばならない。

コーティング配合物を超臨界流体と混合した後、スプレ
ーするのに使用しうる広く様々のスプレー装置が存在す
る。従来からのエアレス及びエアアシストエアレススプ
レー装置から静電スプレー装置まで実質上任意のノズル
チップを含む任意のスプレーガンが使用できる。どのス
プレー装置を選択するかは、意図する用途の種別に依存
する。

混合液体混合物を噴霧するオリフィスの構成材料は、使
用される高い噴霧圧力に対して必要な機械的強度を具備
せねばならず、流体が流れることから生じる摩耗に耐え
るのに十分な耐摩耗性を有し、接触する化学薬品に対し
不活性であることを条件とする。エアレススプレーチッ
プを製作するのに用いられる材料、例えば炭化ホウ素、
炭化チタン、セラミック、ステンレススチール或いは黄
銅等の内の任意のものが適しており、炭化タングステン
が一般には好ましい。

混和液体混合物を噴霧するのに適したオリフィス寸法
は、直径約0.004〜約0.072インチの範囲が普通である。
オリフィスは通常円形でないため、言及される直径は等
価円直径である。その適正な選択は、所望の量の液体コ
ーティングを供給しかつコーティングについて適正な噴
霧化を達成するオリフィス寸法によって決められる。一
般には、粘度が低い程小さなオリフィス所望されそして
粘度が高い程オリフィスを大きくするのが望ましい。オ
リフィスが小さい程、噴霧は小さくなるが、吹き出し量
が小さくなる。オリフィスが大きい程、吹き出し量が大
きくなるが、噴霧化は不良になる。本発明の実施におい
ては、より微細な噴霧化が好ましい。従って、直径約0.
004−約0.025インチの小さいオリフィス寸法が好まし
い。直径0.007−0.015インチのオリフィス寸法が最も好
ましい。

スプレーオリフィスを収容するスプレーチップ及びスプ
レーチップを収容するスプレーノズルの設計は、本発明
の実施にとって臨界的なものではない。スプレーチップ
及びスプレーノズルは、オリフィスの近くにスプレーの
妨害となるような突起を持つべきでない。

スプレーの形状もまた、混和液体組成物を噴霧する能力
にとって臨界的なものではない。スプレーは、断面が円
形或いは楕円形のコーンの形状にしてもよく或いはフラ
ットファンの形状にしてもよく、スプレーはこれらの形
状に限定されない。フラットファン或いは断面が楕円形
のスプレーが好ましい。

オリフィスから基材までの距離は、一般に約４〜約24イ
ンチである。６〜18インチの距離が好ましく、８〜14イ
ンチの距離がが最も好ましい。

液体混合物を加圧下でオリフィスに通す前に、液体混合
物において乱流或いは撹拌した流れを促進する装置及び
流れ説明もまた本発明の実施において用いることができ
る。このような技術は、限定されるわけではないが、プ
リ−オリフィス、ディフューザー、ターブレンスプレー
ト、リストリクター、フロースプリッター／コンバイナ
ー、フローインピンジャー、スクリーン、バッフル、ベ
ーン並びに静電エアレススプレー及びエアーアシストエ
アレススプレーにおいて用いられる他の種挿入体、装置
及び流れネットワークを含む。

オリフィスを閉塞する恐れのある粒状物を除くため、液
体混合物をオリフィスに通して流す前に過するのが望
ましい。これは慣用の高圧ペイントフィルターを使用し
て行うことができる。フィルターをまたガンに或いはそ
の中に挿入してもよくそしてチップスクリーンをスプレ
ーチップに挿入してオリフィスの閉塞を防止してもよ
い。フィルターにおける流れ通過寸法は、オリフィスの
寸法より小さくすべきであり、好ましくは相当に小さく
すべきである。

スプレーから基材上に付着されるコーティング配合物の
比率を増大するために静電力が使用されうる。これは一
般に転移効率を増大することとして呼称される。これ
は、スプレーに電荷を付与するために基材に対して高い
電圧を使用することにより為される。これは、スプレー
滴と基材との間に電気的な吸引力を生みだし、これによ
り、そうしないと基材から外れるスプレー滴を基材上に
付着せしめる。電気的力が液滴を基材の縁及び背面に付
着せしめるとき、この作用は一般に付き回りあるいはウ
ラップアラウンドと呼ばれる。

基材を接地するのが好ましいが、また、スプレーと反対
の極性に荷電してもよい。基材を液体混合物或いはスプ
レーと同極性に荷電してもよいが、この場合、接地電圧
に対してより低くされる。しかし、これは、基材を電気
滴に接地するか或いは反対の極性に荷電する場合に比べ
てスプレーと基材との間に発生する電気吸引力が弱いこ
とからそれ程好都合ではない。基材を電気的に接地する
のが最も安全な操作方式である。スプレーを電気的接地
に対して負に荷電するのが好ましい。

スプレーの荷電方法は、それらが有効である限り、発明
の実施にとって臨界的なものではない。コーティング配
合物は、（１）スプレーガン内で、オリフィスを出る前
に直接帯電壁或いは内部電極と接触させることにより；
（２）液体がオリフィスから出た後に、オリフィスの近
く及びスプレーに近接して配置した外部電極から放電さ
せることにより；或いは（３）オリフィスから離れて、
液体スプレーを基材に付着する前に外部電極の帯電グリ
ッド或いはアレイの中に或いは間に通すことにより、基
材に対し高い電圧及び電流をかけて荷電することができ
る。（１）及び（２）の方法が、個々に或いは組合わせ
て好ましい。（２）の方法が最も好ましい。

上記の荷電方法（１）では、スプレーガンを電気的に絶
縁しなければならない。高い電圧及び電流をガンの内部
の混和液体混合物に、導電性でありかつ帯電した内面に
直接接触させて供給する。これはガンの内部の流れ導管
の壁の一部或いは流れの中に伸びる内部電極或いはスプ
レーノズルを含む帯電要素の組合せとすることができ
る。接触面積は、混和液体混合物がガンの中を流れるに
つれてこれに十分な電荷を伝達するに充分の大きさにし
なければならない。この内部荷電法は、スプレーを妨害
する恐れのある外部電極が存在しない利点を有する。そ
の欠点は、混和液体混合物が十分に電気的に絶縁性でな
ければ、混和液体混合物を通して接地したフィード供給
タンク或いはフィード送出装置系への電流漏れが生じう
ることである。これはスプレーに移行する電荷量を減少
させる。電流漏れがあまりに大きければ、フィード供給
タンク及びフィード送出装置系を電気的接地と絶縁しな
ければならない、すなわち高い電圧に荷電しなければな
らない。電流漏れは、流体を流さないで高電圧の電力源
からの電流の流れを測定することによって測定すること
ができる。スプレーを荷電する電流は流体が流れる時の
電流と流体が流れない時の電流との差である。漏れ電流
は荷電電流に比べて小さくすべきである。

上記の荷電法（２）では、スプレーがオリフィスから出
た後或いはオリフィスの近傍でスプレーを荷電する。ス
プレーガン及びスプレーノズルは電気的に絶縁性でなけ
ればならない。電荷をスプレーチップに近接し且つスプ
レーに隣接した外部電極から供給する。高い電圧下で、
スプレーに放電がなされる。好ましい電極は、スプレー
に隣接した位置に置いた１本或いはそれ以上の金属ワイ
ヤである。電極はスプレーに対し平行でも或いは垂直で
も或いは鋭尖点から出る電流を好都合に液体スプレーに
向けるようなそれらの間の任意の配向にしてよい。電極
は、スプレーの流れを妨げずにスプレーを有効に荷電す
るために、スプレーに十分近く、好ましくは1cm以内に
位置させなければならない。電極は先を鋭くしてもよ
く、分岐してもよい。プラナースプレーの場合、１つ或
いはそれ以上の電極をスプレーの側面に、スプレーの面
に放電させるように配置するのが好ましい。卵形スプレ
ーの場合、１つ或いはそれ以上の電極をスプレーに隣接
して周囲に沿って配置する。電極はスプレーを有効に荷
電するように配置する。主電極と異なる電圧にした或い
は電気的に接地した補助電極を１つ或いはそれ以上用い
て、主電極とスプレーとの間の電場或いは電流を修正し
てもよい。例えば、主荷電電極をスプレーファンの一方
の側にそして接地した絶縁補助電極をスプレーファンの
反対側に配してもよい。荷電法（２）は、荷電法（１）
に比べて混合液体混合物を通しての電流漏洩が少ないと
いう利点を有する。充分に導電性の液体混合物は、フィ
ード源及びフィードラインを電気的接地から絶縁させな
ければならない。

上記荷電法（３）では、液体をオリフィスからもっと離
して荷電し、方法（２）よりもっと十分に分散させる。
よって、スプレーを有効に荷電するために、外部電極の
一層大きい配列系或いはネットワークを必要とするのが
普通である。従って、この方法は、安全性及び融通性が
劣る。また、電極とスプレーとの間の距離を大きくして
スプレーを妨害しないようにしなければならない。従っ
て、スプレーに適用される電荷は小さくなりやすい。し
かし、供給ラインを通しての電流漏れは排除される。液
体スプレーを外部電極の帯電グリッド或いはアレイの中
に或いは間に通してから基材に付着させる。スプレー滴
は、電極から空気中に放電した電流からのイオン衝撃に
よって荷電する。帯電グリッドは、スプレー領域を横切
って伸びる１つ或いはいつかのワイヤ電極とすることが
できる。電流は電極の長さに沿って放出することができ
る。帯電アレイは、スプレー領域の周囲に位置しそして
電極の端から放電が起こるようにスプレー中に伸びる或
いはスプレーに近接して伸びる１本或いは幾本かのワイ
ヤ或いは先が細くなった電極とすることができる。

本発明は、約30〜約150キロボルトの範囲の高い電圧で
用いることができる。液体スプレーに付与する電荷を大
きくして基材への吸引力を高めるために、電圧を高くす
るのが好都合であるが、但し電圧は使用する特定形式の
荷電方法及びスプレーガンに対して安全でなければなら
ない。安全上の理由のために、ハンドスプレーガンの電
圧は、通常70キロボルトより低く制限されそして電流が
安全レベルを越える際に電圧を自動的に遮断するように
設計されている。ハンドスプレーガンの場合、有用な電
流範囲は20〜200マイクロアンペアが普通であり、そし
て最適な結果は、極めて小さい電導率、すなわち極めて
大きい電気抵抗を有するコーティング配合物を使用して
得られる。遠隔操作する自動スプレーガンの場合、ハン
ドスプレーガンに比べて一層大きい電圧及び電流を安全
に用いることができる。従って、電圧は70キロボルトを
越えて150キロボルトまでにもすることができ、電流は2
00マイクロアンペアを越えることができる。

これらの静電荷電法は慣用の静電スプレー分野の当業者
に知られている。

静電スプレーする場合、基材は金属等の電導体にするの
が好ましい。但し、電導体でない或いは半導体の基材に
スプレーすることもできる。かかる基材は好ましくは、
電動性表面を生じさせるように前処理される。例えば、
基材を特殊な溶液に浸漬して表面に導電性を付与するこ
とができる。

高い電圧及び電流を発生する方法は、本発明の実施にと
って臨界的なものではない。従来からの高電圧の電力源
を使用することができる。電力源は、電流或いは電圧サ
ージを防止する標準の安全特性を持つべきである。電力
源をスプレーガンに組入れてもよい。また、その他の荷
電法を用いてもよい。

使用されるスプレー圧は、使用するコーティング配合物
及び超臨界流体並びに液体混合物の粘度の関数である。
最小スプレー圧は超臨界流体の臨界圧であるか或いはそ
れより僅かに低いものとされる。一般に、圧力は、5000
psiより低くされる。スプレー圧は超臨界流体の臨界圧
より高く且つ3000psiより低いのが好ましい。超臨界流
体が超臨界二酸化炭素流体である場合、好ましいスプレ
ー圧は1070〜3000psiの範囲である。最も好ましいスプ
レー圧は1200〜2500psiである。

使用されるスプレー温度は、コーティング配合物、使用
している超臨界流体及び液体混合物中の超臨界流体の濃
度の関数である。最小スプレー温度は、超臨界流体の臨
界温度であるか或いはそれよりわずかに低い。最高温度
は、液体混合物がその温度にある間、液体混合物の成分
が認められる程に熱的に劣化しない範囲での最も高い温
度である。

超臨界流体が超臨界二酸化炭素流体である場合、スプレ
ーノズルから漏れる超臨界流体が固体の二酸化炭素及び
周囲スプレー環境における高い湿度により存在する周囲
水蒸気の凝縮点にまで冷える可能性があることから、ス
プレー組成物を加熱してから噴霧化するのが好ましい。
最低のスプレー温度は約31℃である。最高温度は液体混
合物中の成分の熱安定性によって決まる。好ましいスプ
レー温度は35゜〜90℃の範囲であり、最も好ましい温度
は45゜〜75゜の範囲である。通常、超臨界二酸化炭素流
体量の多い液体混合物程、一層大きくなる冷却作用を打
ち消すために、スプレー温度を高くする必要がある。

スプレー温度は、液体混合物をスプレーガンに入れる前
に加熱することにより、スプレーガン自体を加熱するこ
とにより、一定のスプレー温度を維持するべく加熱した
液体混合物をスプレーガンに或いはスプレーガンを通し
て循環させることにより、或いはこれら方法を組合わせ
ることにより得ることができる。加熱した液体混合物を
スプレーガンに通して循環させることが、熱損失を回避
しかつ所望のスプレー温度を保つために好ましい。配
管、パイプ、ホース及びスプレーガンを断熱し或いはヒ
ートトレースして熱損失を防止するのが好ましい。

混和されたコーティング配合物のスプレーを実施する環
境は臨界性のものではない。しかし、環境圧力は、液体
スプレー混合物の超臨界流体成分を超臨界状態に保つの
に必要とされる圧力より低くなければならない。好まし
くは、混和液体コーティング組成物は、大気圧における
或いはその近傍の条件下で空気中スプレーされる。その
他のガス環境、例えば酸素含量を減らした空気、或いは
不活性ガス、例えば窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アル
ゴン、キセノン或いはその混合物もまた用いることがで
きる。酸素或いは酸素富化空気は、酸素がスプレー中の
有機成分の引火性を高めることから望ましくない。

通常、全体的に平均直径１ミクロン或いはそれ以上を有
する液体スプレー滴が生成される。これらの液滴は、固
体フラクションの一部、溶媒フラクションの一部及び超
臨界流体の一部を含有する。これらの液滴は、平均直径
約５〜1000ミクロンを有するのが好ましく、平均直径約
10〜約300ミクロンを有するのが最も好ましい。小さい
スプレー滴が、基材に衝突する前にスプレー滴から超臨
界流体を排出させるために望ましい。小さいスプレー滴
はまた、一層高品質の仕上げをもたらす。

本発明方法を用いることにより、液体スプレーを種々の
基材に塗布することによってコーティングを被覆するこ
とができる。よって、基材の選定は本発明の実施におい
て臨界的なものではない。適した基材の例は、これらに
限定されるものではないが、金属、木材、ガラス、プラ
スチック、紙、布、セラミック、組積造、石、セメン
ト、アスファルト、ゴム及び複合材並びに農業関連基材
を含む。

本発明の実施を通して、硬化後のフィルムが厚さが約0.
2〜約6.0ミルを有するように基材にフィルムを塗布する
ことが出来る。フィルムは厚さは、約0.5〜約2.0ミルが
好ましいが、約0.7〜約1.5ミルの範囲が最も好ましい。

被覆基材上に存在するコーティング組成物を硬化するこ
とを必要とする場合は、それは、この時点で、慣用の手
段により、例えば活性及び／あるいはカップリング溶媒
を蒸発せしめること、熱或いは紫外線を適用すること等
によって行うことができる。

圧縮ガスを利用して、液体スプレーの形成を助成しそし
て／又はオリフィス噴出する液体スプレーの形状を変え
ることができる。この補助気体は、代表的には圧力５〜
80psiの圧縮空気であり、５〜20psiの低目の圧力が好ま
しいが、酸素含量を減らした空気或いは不活性ガス、例
えば圧縮窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン、キセ
ノン、或いはその混合物としてもよい。圧縮酸素或いは
酸素富化空気は、スプレー中の有機成分の引火性を高め
ることから望ましくない。補助気体は、好ましくは液体
スプレーの各々の側に対称に配置して互いにバランスさ
せた１つ或いはそれ以上の高速ジェットの気体として液
体スプレーに差し向けられる。補助気体ジェットは、静
電スプレーチップ及び／又はノズルに組み込んだ気体オ
リフィスから噴出させるようにするのが好ましい。補助
気体はまた、スプレーチップにおける、液体オリフィス
を取り巻き且つそれと同心の同心環状リングにおける開
口から噴射して液体スプレー上に差し向けられる中空コ
ーン高速気体ジットを生じさせてもよいが、これは一層
多量の補助気体流れを生じ、それ程望ましくはない。遠
心環状リングを幾つかのセグメント分割して、ガス流量
を減少させてもよく、円形の代りに楕円形にしてスプレ
ーを賦形してもよい。補助気体の流量及び圧力はエアス
プレーで用いられているものより小さくするのが好まし
い。補助気体を加熱して、液体スプレーにおける超臨界
流体希釈材の急速な冷却作用を打ち消してもよい。加熱
した補助気体の好ましい温度は約35〜約90℃であり、最
も好ましい温度は約45〜約75℃の範囲である。

コーティング配合物は、第８或いは９図いずれかに示し
たようなスプレー装置によりフェザードスプレーパター
ンを生成するべく超臨界流体と混合されそして後基材上
に噴霧される。

以下は、コーティング配合物と超臨界流体の混合コーテ
ィング組成物を得そして本発明の実施においてそれをバ
ッチ方式でスプレーするのに使用される装置を例示す
る。例示の超臨界流体は超臨界二酸化炭素である。

表３は、バッチ方式で所記の工程を実施するのに使用さ
れる設備備品のリストである。

表３に掲げられた装置は、第３図に概略図に示されるよ
うにして組立てられる。固定接続管は気体流れに対して
は1/8インチ直径の高圧用管そして液体流れに対しては1
/4インチ直径の高圧用管で作製し、swagelock（商標）
取付け具を使用した。スプレーガンは、5000psi圧力定
格を有する２つのGraco可撓性1/4インチ無帯電ナイロン
製高圧ホースモデル＃061−214を使用することにより管
に接続した。二酸化炭素供給タンク（３）及びバルク供
給タンク（１）へのそして窒素ボンベ（21）への逆流を
防止するために逆止弁を使用した。循回ループ及び二酸
化炭素供給タンクを圧力逃し弁（４）により過剰加圧か
ら防護した。

装置は、循回ループ、二酸化炭素供給系統、及び粘度及
び密度を測定するためのサイドループから構成された。
循回ループは、ポンプ供給タンク（７）、循回作用を与
えそして一定スプレー圧力を維持するためのギヤポンプ
（８）、静的ミキサ（11）、余剰熱を除去するための冷
却器（12）、スプレー供給タンク（13）、エアレス・ス
プレーガン（14）、サイトガラス（18）、及び一定のス
プレー圧力を維持するための圧力調節器（19）を含ん
だ。圧力調節器（19）は所望の流れ圧力に調整した圧縮
窒素（21）を使用して設定した。二酸化炭素供給系統
は、二酸化炭素バルク供給ボンベ（１）、冷凍熱交換器
（２）、及び電子天秤（６）上に設置される二酸化炭素
供給タンク（３）を含んだ。供給タンク（３）に接続さ
れる供給及び排出管路は、天秤上を移動するタンクの力
が天秤の読みに悪影響を与えないようにコイル巻きとし
た。サイドループは、所望ならば、スプレー溶液の粘度
及び密度を測定するため粘度計（24）及び比重瓶（25）
を含んだ。

流れ管路及びタンクのすべては、溶液をスプレー温度に
加熱するため電熱テープでライニングしそして断熱材で
覆った。電熱テープを独立して制御される幾つかの回路
に分割した： 回路＃１ 圧力調節器（19）、バイパス管路（20）、サイトガラス
（18）、及び接続用管路 回路＃２ ポンプ供給タク（７）、ギヤポンプ（８）、循回ループ
中二酸化炭素供給地点までの管路 回路＃３ 循回ループ中二酸化炭素供給地点から冷却器（12）まで
の管路 回路＃４ スプレー供給タンク（13） 回路＃５ スプレー供給タンク（13）からスプレーガン（14）まで
の管路 回路＃６ 二酸化炭素供給タンク（３） タンク及び管路内部に配置された熱電対が溶液温度を測
定した。混合コーティング組成物を急速循回によりまた
電熱テープを調節することによりループに沿って一様に
維持した。

本バッチスプレーユニットに次の手順で所要の材料を充
填した。ユニットを循回ループベント（16）を通して排
気しそして計量された量のコーティング配合物を供給弁
（17）を通して添加し、その場合、ギヤポンプ（８）が
材料を圧力調節器バイパス弁（20）を通してゆっくりし
た速度で循回せしめた。二酸化炭素供給タンク（３）を
通気弁（５）を通して排気しそして二酸化炭素供給ボン
ベ（１）からの液体二酸化炭素で充填した。供給タンク
（３）の充填を容易ならしめるために、供給タンク
（３）における蒸気圧が供給ボンベ（１）内の蒸気圧よ
り低くなるように二酸化炭素を冷凍熱交換器（29）を通
して流した。所望量の二酸化炭素を二酸化炭素供給タン
ク（３）を加熱しそして天秤（６）において読まれるも
のとしての所望量に弁設定することにより循回ループ中
に加圧通入した。

スプレー圧力は、コーティング組成物及び二酸化炭素を
所要全体密度まで充填しそして後それをスプレー温度ま
で加熱することにより発生せしめた。スプレーに先立っ
て、圧力調節器（19）はバイパスされ（20）そしてルー
プは一様な圧力とした。スプレー作業への準備のため
に、流れ圧力に調節した圧力調節器（19）を通して流れ
が生ずるようにバイパス（20）を閉鎖した。スプレー
中、スプレー圧力をギヤポンプ（８）及び圧力調節器
（19）により一定に維持した。ギヤポンプ（８）は、ポ
ンプ供給タンク（７）からスプレー供給タンク（13）中
に高い循回速度で溶液を送給した。圧力調節器（19）
は、ポンプ供給タンク（７）に余剰溶液を戻して放出し
た。ポンプ供給タンク（７）の収蔵物及び圧力は失われ
たが、スプレー供給タンク（13）は満杯状態にそしてス
プレー圧力に維持された。

次は、本発明の実施において、コーティング配合物及び
超臨界流体の混合コーティング組成物を得そしてそれを
連続方式でスプレーするのに使用される装置を例示す
る。例示の超臨界流体は超臨界二酸化炭素である。

表４は、本例で記載される工程を実施するのに使用され
る設備備品のリストである。

表４に掲げられた装置は、第９図に概略図に示されるよ
うに配列された。固定管接続は、デクロン（Dekuron）
社製1/4インチ直径、0.036インチ厚のシームレス、溶接
タイプ304ステンレス鋼液圧管ASTM−269（5000psig定
格、swagelock（商標）取付け具を使用）を使用して為
された。圧力タンク（17）はポンプ（８）にGraco可撓
性の3/8インチ無帯電ナイロン製高圧ホースモデル＃061
−221（3000psi定格）を使用することにより接続した。
他の可撓性接続部のすべては、Graco可撓性の1/4インチ
無帯電ナイロン製高圧ホースモデル＃061−214（5000ps
i定格）を使用することにより管に接続した。

コーティング配合物及び二酸化炭素をポンプ送給しそし
てGraco可変比Hydra−Cat（商標）プロポーショニング
ポンプユニットを使用することにより比率配分した。こ
れは、互いに従属関係にある２つのピストンポンプを使
用することにより２種の流体を与えられた容積比の分配
する。各ポンプに対するピストンロッドは、中心支点を
中心として上下に枢動するシャフトの両端に付属され
た。容積比は、行程長さを変更するシャフトに沿ってポ
ンプ（７）の摺動により変化された。ポンプは、必要に
応じて空気モータ（10）によって駆動される。ポンピン
グ圧力は空気モータを駆動する空気圧力により制御され
る。ポンプは複動式である。これらは上方行程及び下方
行程においてポンプ作動する。一次ポンプ（８）はコー
ティング配合物を給送するのに使用した。これは、一つ
の入口と出口を有する標準設計のものである。流体を逆
止弁を通して底部で充填しそして頂部において逆止弁を
通して放出する。第３の逆止弁がピストンヘッド内に配
置されそしてピストンが下方に移動するとき液体を下方
区画室から上方区画室へと流通せしめる。この型式のポ
ンプは、代表的に100psiより低い低供給圧でもって使用
されるよう設計されている。コーティング配合物は一次
ポンプ（８）から２ガロン容積の圧力タンク（17）に供
給された。ポンプ内でスプレー圧力まで加圧後、コーテ
ィング配合物を、その粘度を減じるために（二酸化炭素
との混合を助成するために）電熱器（20）内で加熱し、
粒状物を除去するために流体フィルター（21）で過し
そして逆止弁（22）を通して二酸化炭素との混合地点に
送った。液体二酸化炭素を給送するのにプロポーショニ
ングポンプユニット（９）における二次ポンプ（７）を
使用した。二酸化炭素の蒸気圧が高いが故に、４逆止弁
設計を有する複動ピストンポンプ（７）を使用した。ポ
ンプはピストンの各側に入口及び出口を有する。ピスト
ンを通しての流れは起こらない。混和液体混合物に給入
される二酸化炭素の比率は、移動シャフトに沿って二次
ポンプ（７）を移動することにより変更される。無水等
級の液体二酸化炭素をボンベ（１）から冷凍熱交換器
（２）を通して二次ポンプ（７）に送った。二酸化炭素
取り込み量を測定するために二酸化炭素をホークシリン
ダ（３）から熱交換器（２）を通してポンプ（７）にポ
ンプ給送した。液体二酸化炭素は、ポンプ（７）におけ
るキャビテーションを防止するべく蒸気圧を低減するた
めに熱交換器（２）において冷凍した。ホークシリンダ
（３）にはボンベ（１）から充填を行なった。充填中、
シリンダ（３）内の空気或いは気体二酸化炭素は（５）
において排気した。二酸化炭素の量を計量し得るよう
に、ホークシリンダ（３）を16kgサートリウス電子天秤
（感度0.1g）の取り付けた。液体二酸化炭素をポンプ
（７）内でスプレー圧力まで加圧した後、液体二酸化炭
素を逆止弁（23）を通して未加熱のままコーティング濃
縮物との混合地点まで給送した。コーティング配合物と
二酸化炭素を混合地点で互いに所定の比率で混合した
後、混合物を静的ミキサ（24）内で混合しそして混合物
を循回ループ内へと必要に応じて送給した。循回ロープ
はスプレー圧力及び温度において混和液体混合物をスプ
レーガン（30）へと或いはそこを通して循回する。混合
物を所望のスプレー温度を得るために電熱器（25）にお
いて加熱しそして粒状物を除去するために流体フィルタ
ー（26）において過した。流体圧力調整器（28）を所
望ならポンプ圧力以下までスプレー圧力を下げるために
また一定のスプレー圧力を維持するために組み込んだ。
混合物の相状態を検査するためにジェルグソンサイトガ
ラス（29）を使用した。循回ループにおける循回流れは
ギヤポンプ（32）を通して得た。

圧力タンク（17）にコーティング濃縮物を充填しそして
空気で50psigにまで加圧した。一次ポンプ（８）を管路
から空気が追い出されるまでフィルター（21）底部のド
レン弁を開くことによりその始動を誘導した。

二酸化炭素二次ポンプ（７）を最大ピストン変位量の所
望の％を与えるよう枢動軸に沿って位置決めした。冷媒
流れを−10℃の温度に調整しそして冷凍熱交換器（２）
を通して循回した。系から空気を追い出すために数回二
酸化炭素給送管路及び循回ループをに二酸化炭素で充満
しそして弁（34）を通して排気した。その後、混合地点
への弁を閉じ二酸化炭素給送管路を充填してポンプ
（７）を始動した。

空気圧調整器（13）を調整して供給管路を加圧するべく
所望の圧力における空気を空気モータ（10）に供給し
た。混合地点への弁を開きそして循回ループを材料で充
填した。循回ループ戻し弁を閉として、逆混合を生じる
ことなく循回ループに沿っての栓流を与えるために、一
様な組成物が得られるまで材料を弁（34）から排出し
た。加熱器（20）を調整して37℃の供給温度を得た。所
定のスプレー温度を与えるよう加熱器（25）を調整し
た。循回ループ戻し弁を開きそしてギヤポンプ（32）を
調整することにより、スプレー混合物を高速で循回し
た。スプレーガンを通してスプレーしつつ、混合したコ
ーティング組成物の二酸化炭素含有量をホークシリンダ
（３）からの二酸化炭素取り込み率並びに加圧タンク
（17）からのコーティング配合物取り込み率を測定する
ことにより測定した。その後、二酸化炭素の供給は供給
ボンベ（１）に戻して切り替えた。

コーティング配合物と超臨界流体とを連続方式で比率配
分するまた別方法は、上のような容積配合ではなく、質
量基準配合装置、マスプロポーショネーション装置を使
用する。第４図に示されるポンプユニット（９）がポン
プ（７）及び（８）とともに、次の要素を有する装置と
置き換えられる。二酸化炭素のポンプ給送のために、複
動式４ボールピストンポンプ（７）が移動用ビームによ
り駆動される代わりにそこの直接エアーモータを付設す
ることにより要求に応じて個別に駆動される。別方とし
て、二酸化炭素は、HaskelモデルDSF−35のような空気
駆動式クライオポンプを使用してポンピングされうる。
これは、キャビテーションを回避するよう冷凍を必要と
することなく圧力下の液化ガスをポンプ給送するよう設
計されている。その後、加圧二酸化炭素が、所望のスプ
レー圧力を制御するのに使用される圧力調整器を通され
そして二酸化炭素が必要時にポンプ給送されるに際して
その流量を測定する質量流量計に通される。コーティン
グ配合物をポンプ給送するのに、標準的は複動一次ピス
トンポンプ（８）が循環ループにおいて使用されたゼニ
スギヤポンプに（32）のような可変速度ギヤポンプと置
き換えられる。ギヤポンプのポンプ給送速度は、質量流
量計からの一時点での二酸化炭素流量を受信しそして所
望の混合比率を当てるに適正な流量でコーティング配合
物をポンプ給送するようにギヤポンプ回転速度を制御す
る信号プロセッサにより制御される。Tobulモデル4.7A3
0−４のようなアキュムレータが、スプレーガンが起動
されるときループ容量を増大しそしてループ内の圧力脈
動を最小限にするよう設置されうる。

例１ 透明アクリルコーティングを与えるコーティング配合物
を、25％メチルアミルケトン溶媒に溶解した75％非揮発
性アクリルポリマーを含有するロームアンドハース社製
アクリロイド（Acryloid）AT−400樹脂、及び20％イソ
ブタノール溶媒に溶解した80％非揮発性メラミンポリマ
ーを含有する架橋剤であるアメリカン・シアナミド社製
シメル（Cymel）TM323樹脂からこれら樹脂を溶媒ｎ−ブ
タノール及びメチルアミルケトンと次の比率で混合する
ことにより調製した。

アクリロイド−AT400 8694.0 ｇ シメル323 2718.0 ｇ ｎ−ブタノール 626.0 ｇ メチルアミルケトン 1336.0 ｇ 合計 13374.0 ｇ コーティング配合物は65.01％固体フラクション及び34.
99％溶媒フラクションを含んだ。

コーティング配合物と二酸化炭素とを加圧し、混合し、
加熱し、そしてバッチ方式でスプレーした。28％の二酸
化炭素含有量を有する混合液体混合物を59℃の温度及び
1550psigの圧力においてスプレーした。これは透明な単
相溶液を与えた。９ミルのオリフィス寸法と８インチの
ファン巾定格を有するNordsonスプレーチップ＃0004/08
を装備するNordsonA4B循回式エアレスハンドスプレーガ
ンモデル＃152−200を使用してスプレーした。スプレー
は、第3c図に示されるようなフェザーパターンであっ
た。第５図に示されるようなテーパ縁を有する一様な厚
さのコーティングが付着した。この配合物をスプレーす
るのに使用された他のスプレーチップもまたフェザード
スプレーを与えた。24％以上の二酸化炭素含有量に対し
ても、フェザードスプレーが得られた。

例２ 白色顔料入りアクリルコーティングを与えるコーティン
グ配合物を、アクリロイドAT−400樹脂及びシメル323樹
脂からこれら樹脂をデュポン社製白色顔料R902、溶媒ｎ
−ブタノール及びメチルアミルケトン並びにキシレンニ
溶解した10％ユニオンカーバイト社製シリコーン表面活
性剤L5310と次の比率で混合することにより調製した。

顔料R902 1182.3 ｇ アクリロイド−AT400 1445.3 ｇ シメル323 451.6 ｇ ｎ−ブタノール 343.2 ｇ メチルアミルケトン 290.9 ｇ キシレン中10％L5310 1.7 ｇ 合計 3715.0 ｇ コーティング配合物は70.73％固体フラクション及び29.
27％溶媒フラクションを含んだ。

コーティング配合物と二酸化炭素とを加圧し、混合し、
加熱し、そしてバッチ方式でスプレーした。混和液体混
合物は、28％の二酸化炭素含有量を有し、これは50℃の
スプレー温度及び1600psigの圧力において単相溶液を与
えた。９ミルのオリフィス寸法と８インチのファン巾定
格を有するNordsonスプレーチップ＃0004/08を装備する
NordsonA4B循回式エアレスハンドスプレーガンモデル＃
152−200を使用して混和液体混合物をスプレーした。ス
プレーは、フェザードスプレーパターンを有しそして一
様な厚さのコーティングが付着した。

例３ 透明アクリルコーティングを与えるコーティング配合物
を、アクリロイドAT−400樹脂、20％メチルアミルケト
ン溶媒に溶解した80％非揮発性アクリルポリマーを含有
するロームアンドハース社製アクリロイドAT−954樹
脂、及びシメルTM323樹脂からこれら樹脂を溶媒ｎ−ブ
タノール、エチル３−エトキシプロピオネート（EE
P）、メチルアミルケトン及びキシレンと次の比率で混
合することにより調製した。

アクリロイド−AT400 6520.5 ｇ アクリロイド−AT954 1917.8 ｇ シメル323 2718.0 ｇ ｎ−ブタノール 626.0 ｇ EEP 889.0 ｇ メチルアミルケトン 320.0 ｇ キシレン 39.0 ｇ 合計 13030.3 ｇ コーティング配合物は66.73％固体フラクション及び32.
97％溶媒フラクションを含んだ。

コーティング配合物と二酸化炭素とを加圧し、混合し、
加熱しそして連続方式でスプレーした。30％の二酸化炭
素含有量を有する混合液体混合物を50〜60℃の温度及び
1400〜1600psigの圧力においてスプレーした。これらは
すべて、透明な単相溶液を与えそしてフェザードスプレ
ーを生成した。９ミルのオリフィス寸法と２インチのフ
ァン巾定格を有するNordsonスプレーチップ＃016−011
のようなチップすべてを使用してフェザードスプレーが
得られた。この狭いフェザードスプレーは、第3d及び3e
図に示される。

例４ 透明アクリルコーティングを与えるコーティング配合物
を、アクリロイドAT−400樹脂、アクリロイドAT954樹
脂、及びシメルTM323樹脂からこれら樹脂を溶媒ｎ−ブ
タノール、エチル３−エトキシプロピオネート（EE
P）、メチルアミルケトン、メチルエチルケトン及びキ
シレンと次の比率で混合することにより調製した。

アクリロイド−AT954 1197.9 ｇ アクリロイド−AT400 4072.9 ｇ シメル323 1697.8 ｇ ｎ−ブタノール 391.0 ｇ EEP 555.3 ｇ メチルアミルケトン 199.9 ｇ メチルエチルケトン 2860.8 ｇ キシレン 24.4 ｇ キシレン中50％L5310 32.9 ｇ 合計 11032.9 ｇ コーティング配合物は49.23％固体フラクション及び50.
77％溶媒フラクションを含んだ。

コーティング配合物と二酸化炭素とを加圧し、混合し、
加熱しそして連続方式でスプレーした。９ミルのオリフ
ィス寸法と８インチのファン巾定格を有するNordsonス
プレーチップ＃016−014を装備するNordsonA7Aサーキュ
レーティングエアレスオートマチックスプレーガンを使
用して混和液体混合物をスプレーした。液体混合物を、
様々の異なった二酸化炭素濃度で、60℃の温度及び1600
psigの圧力でスプレーした。第4c図に見られるように、
二酸化炭素が存在しない場合フィッシュテイルが存在し
た。14％二酸化炭素でも、第12a図に見られるようにフ
ィッシュテイルサイドジェットと液体フィルムがまだ尚
存在した。19.7％二酸化炭素で、サイドジェットが中央
に合流し液体フィルムはオリフィス内に引っ込んだ（第
12b図）。約22％二酸化炭素で、スプレーパターンは、
第12c図に見られるような、スプレーの中央においてフ
ァン面から幾分外方に張り出すスプレーに示されるよう
なの遷移領域に入った。25％二酸化炭素で、第12d図に
示されるように、スプレーパターンはフェザードスプレ
ーへの遷移を完了した。

例５ 透明ポリエステルコーティングを与えるコーティング配
合物を、20％メチルプロパゾル（PROPASOL）アセテート
（MPA）溶媒に溶解した80％非揮発性ポリエステリポリ
マーを含有するSpencer Kellog Aroplaz 6025−A6−80
及びシメル323樹脂からこれら樹脂を溶媒ｎ−ブタノー
ルとブチルセルロソルブ（CELLOSOLVE）アセテート（BC
A）と混合することにより調製した。

Aroplaz 6025−A6−80 11000.0 ｇ シメル323 3666.7 ｇ ｎ−ブタノール 450.0 ｇ BCA 2250.0 ｇ キシレン中50％L5310 75.0 ｇ 合計 17441.7 ｇ コーティング配合物は62.27％固体フラクション及び32.
73％溶媒フラクションを含んだ。

コーティング配合物と二酸化炭素とを加圧し、混合し、
加熱しそして連続方式でスプレーした。25.5％の二酸化
炭素含有量を有する混和液体混合物を70℃の温度及び16
00psiの圧力でスプレーした。これは透明な単相溶液を
与えた。この混和液体混合物は、最小限のキャビティ挿
入体を備えるスプレイイング・システムズ・チップ＃50
0011そしてまた９ミルのオリフィス寸法と８、２及び４
インチのファン巾定格とをそれぞれ有するNordsonスプ
レーチップ＃016−014、−016及び−012を装備するNord
sonA7A循回式エアレス・オートマチック・スプレーガン
を使用してスプレーした。すべてのチップが、スプレー
チップ＃500011に対して第13図に示したようなフェザー
ドスプレーファンを与えた。

例６ 透明ポリエステル／アクリルコーティングを与えるコー
ティング配合物をアロプラズ（Aroplaz）6025−A6−80
樹脂、アクリロイドAT−400樹脂及びシメルTM323樹脂か
らこれら樹脂を溶媒ｎ−ブタノール、エチル３−エトキ
シプロピオネート（EEP）及びブチルセルロソルブアセ
テート（BCA）と次の比率で混合することにより調製し
た。

Aroplaz 6025−A6−80 4510.8 ｇ Acryloid AT−400 2405.6 ｇ シメル323 2255.3 ｇ ｎ−ブタノール 276.8 ｇ EEP 888.0 ｇ BCA 500.0 ｇ キシレン中50％L5310 200.0 ｇ 合計 11028.5 ｇ コーティング配合物は、65.44％固体フラクション及び3
4.56％溶媒フラクションを含んだ。

コーティング配合物と二酸化炭素とを加圧し、混合し、
加熱しそして連続方式でスプレーした。25.8％の二酸化
炭素含有量を有する混和液体混合物を69℃の温度及び16
00psiの圧力でスプレーした。これは透明な単相溶液を
与えた。混和液体混合物を９ミルのオリフィス寸法と８
インチのファン巾定格を有するNordsonスプレーチップ
＃500011を装備するNordsonA7A循回式エアレスオートマ
チックスプレーガンを使用してスプレーした。フェザー
ドスプレーパターンが得られた。

例７ 架橋或いはベーキングを必要としない透明アクリルコー
ティングを与えるコーティング配合物をメチリアミルケ
トン溶媒中にロームアンドハース社製Ｂ−66樹脂を溶解
することにより調製した。コーティング配合物は35.00
％固体フラクション及び65.00％溶媒フラクションを含
み、次の成分組成を有した： Acryloid B−66 5600.0 g 35.00 ％ メチルアミルケトン 10400.0 g 65.00 ％ 合計 16000.0 g 100.00 ％ ９ミルのオリフィス寸法と次の８、２、４、６、８イン
チのファン巾定格を有するNordsonスプレーチップ＃500
011＃、016−011、−012、−013及び−014を装備するNo
rdsonA7A循回式エアレスオートマチックスプレーガンを
使用して混和液体混合物をスプレーした。スプレーチップ ファン巾 500011 ８インチ 016−011 ２インチ 016−012 ４インチ 016−013 ６インチ 016−014 ８インチ コーティング配合物と二酸化炭素とを加圧し、混合し、
加熱しそして連続方式でスプレーした。42％の二酸化炭
素含有量を有する混和液体混合物を60℃及び70℃の温度
及び1600psiの圧力でスプレーした。これは透明な単相
溶液を与えた。各スプレーチップ及び条件は、フェザー
ドスプレーパターンが与えた。

例８ 架橋或いはベーキングを必要としない透明酢酪酸セルロ
ース（CAB）コーティングを与えるコーティング配合物
を、イーストマン・ケミカル・セルロース・エステル社
製CAB−381−0.1を溶媒メチルアミルケトン及びメチル
エチルケトンに溶解することにより調製した。

CAB 4800.0 g 30.00 ％ メチルエチルケトン 4480.0 g 28.00 ％ メチルアミルケトン 6720.0 g 42.00 ％ この混和液体混合物を、９ミルのオリフィス寸法を有す
る。最小限のキャビティ挿入体を備えるスプレイイング
システムチップ＃500011を装備するNordsonA7A循回式エ
アレス・オートマチック・スプレーガンを使用してスプ
レーした。

コーティング配合物と二酸化炭素とを加圧し、混合し、
加熱しそして連続方式でスプレーした。約48％の二酸化
炭素含有量を有する混和液体混合物を60℃の温度及び16
00psiの圧力でスプレーした。これは透明な単相溶液を
与えた。48％の二酸化炭素含有量において、フェーザド
スプレーパターンが得られた（第10b図）。二酸化炭素
無しでは、スプレーパターンは第10a図のようなフィッ
シュテイルを有した。28％に酸化炭素でも、スプレー
は、フィッシュテイルからフェザードパターンに遷移し
なかった。

例９ 架橋及びベーキングを必要としない透明アクリルラッカ
ーコーティングを与えるコーティング配合物を、通常各
シンナーを使用せずにエチル３−エトキシプロピオネー
ト（EEP）及びブチルセルロソルブアセテート（BCA）を
添加したギュポンカッラー380Sを使用することにより調
製した。コーティング配合物は27.4％固体フラクション
及び72.6％溶媒フラクションを含み、次の成分組成を有
した： 380Sアクリルポリマー 27.4％ アセトン 11.8％ メチルエチルケトン 4.5％ イソプロピルアルコール 0.7％ トルエン 24.5％ ブチルアセテート 0.2％ メチルプロパゾールアセテート 8.4％ aromatic 100 4.1％ エチル３−エトキシプロピオネート 9.2％ ブチルCELLOSOLVEアセテート 9.2％ ９ミルのオリフィス寸法及び８インチファン巾定格のNo
rdsonスプレーチップ＃016−014を装備するNordsonA7A
循回式エアレスオートマチックスプレーガンを使用して
混和混合物をスプレーした。

コーティング配合物と二酸化炭素とを加圧し、混合し、
加熱しそして連続方式でスプレーした。約38％の二酸化
炭素含有量を有する混和液体混合物を58℃の温度及び16
00psiの圧力でスプレーしたものは、11a図に示されるよ
うなフィッシュテイルスプレーパターンをあたてた。40
％の僅かに高い二酸化炭素含有量で但し59℃の高めの温
度で、第11b図に見られるように、スプレーパターン
は、フェザードパターンに遷移した。

例10 青色のメタリックアクリルエナメルコーティングを与え
るコーティング配合物を、１）デュポン社製CentariTM
アクリルエナメルB8292A中間ブルーメタリック自動車再
仕上ペイント1061gの速乾溶媒を除去するべく蒸留しそ
して２）1061gの遅乾溶媒、即ち836Ggのエチル３−エト
キシプロピオネート（EEP）及び225gのブチルCELLOSOLV
Eアセテート（BCA）を添加して調製した。このペイント
は通常、２ガロンのペイントに１ガロンのシンナーを添
加する比率でシンナー（デュポン社製8034Sアクリルエ
ナメル希釈剤）を用いてしよう前に希釈されるが、これ
は使用しなかった。コーティング配合物は39.4％固体フ
ラクション及び0.6％溶媒フラクションを含んだ。

７ミルのオリフィス寸法及び８インチファン巾定格のNo
rdsonスプレーチップ＃0003/08を装備するNordsonA4B循
回式エアレスハンドスプレーガンを使用して混和液体混
合物をスプレーした。

コーティング配合物と二酸化炭素とを加圧し、混合し、
加熱しそして連続方式でスプレーした。スプレー温度は
60℃でありそして圧力は1500〜2000psigの範囲で変更し
た。約28％の二酸化炭素含有量において、スプレーはフ
ィッシュテイルパターンを有したが、これは31％の二酸
化炭素濃度でフェザードパターンに変化した。このフェ
ザードスプレーは、低圧側では卵形でありそして高圧側
ではプラナーファンである点でユニークであった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ニールセン，ケネス アンドルー アメリカ合衆国 25303 ウエストバージ ニア，チャールストン，ストラトフォード プレイス 108 (72)発明者 ボク，ヘンドリック フレデリック アメリカ合衆国 02719 マサチューセッ ツ，フェアヘイブン，トムプソン ストリ ート 52 (56)参考文献 特開 平２−111477（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−258770（ＪＰ，Ａ) 特表 平３−504689（ＪＰ，Ａ)

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）（ｉ）基体上にコーティングを形成
   することができる少なくとも１種のポリマー成分を含む
   固体フラクションと、（ii）該固体フラクションと少な
   くとも部分的に混和性の溶媒フラクションと、（iii）
   少なくとも一種の超臨界流体とを含む液体混合物を密閉
   系で形成する段階と、（ｂ）前記液体混合物を加圧下で
   オリフィスに通すことによって該液体混合物をスプレー
   し、（ｃ）スプレーがフィッシュテイルスプレーパター
   ンを形成する量より超臨界流体の添加量を増大すること
   によりフィッシュテイルスプレーをフェザードスプレー
   に変化させる方法。
2. 【請求項２】溶媒フラクションがケトン、エステル、エ
   ーテル、グリコールエーテル、グリコールエーテルエス
   テル、アルコール、芳香族炭化水素、脂肪族アルカン、
   ニトロアルカン、不飽和炭化水素、ハロカーボン及びこ
   れらの混合物からなる群より選択される少なくとも１種
   活性溶媒を含む特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. 【請求項３】溶媒フラクションが30重量％までの水を含
   有する特許請求の範囲第１項記載の方法。
4. 【請求項４】溶媒フラクションがカップリング溶媒を含
   有する特許請求の範囲第３項記載の方法。
5. 【請求項５】カップリング溶媒がエチレングリコールエ
   ーテル、プロピレングリコールエーテル、ラクタム、環
   状ユリア及びその組合せから成る群から選択される特許
   請求の範囲第４項記載の方法。
6. 【請求項６】超臨界二酸化炭素流体を使用してスプレー
   する特許請求の範囲第１項記載の方法。
7. 【請求項７】超臨界二酸化炭素が液体混合物総重量に基
   づいて少なくとも15重量％の量で存在する特許請求の範
   囲第６項記載の方法。
8. 【請求項８】液体混合物を高電圧により荷電する特許請
   求の範囲第１項記載の方法。