JPS59156466A - 塗装方法 - Google Patents

塗装方法

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JPS59156466A
JPS59156466A JP58233753A JP23375383A JPS59156466A JP S59156466 A JPS59156466 A JP S59156466A JP 58233753 A JP58233753 A JP 58233753A JP 23375383 A JP23375383 A JP 23375383A JP S59156466 A JPS59156466 A JP S59156466A
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composition
coating
coating method
atomization
temperature
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JP58233753A
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ウオルタ−・エツチ・コブス・ジユニア
ウイリアム・ア−ル・レ−マン
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Nordson Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 塗装仕上げ業界は、その運営及び人間環境におよぼす愚
作用に最重点を置く様になってきている。現行の塗装技
術では悪臭・スモッグ等の人体に有害な物質が発生し易
い。塗装剤の製造及び使用の全レベル全対象としてこの
種の危険性を軽減する法律の制定がすすめられ実施され
ているが、これらに準処しても使用する塗装剤そのもの
が変わる訳ではなく、塗装剤はもっばら溶媒系のもので
あるのが現状である。原料及び環境整備の観点から業界
が最も問題視しているのは塗料の溶媒成分であろう。こ
れに関連する問題としては塗料および液体塗装剤を有益
な被膜に転換する際に要する高価なエネルギー、人件費
及び美大な費用が挙げられる。
一般に使用されている液体のスプレー塗装、静電スプレ
ー塗装及び静電粉体塗装は業界がかかえている問題を端
的に反映している。樹脂剤をスプレー塗装する場合は、
これを有機溶媒で溶いて吹付けに適した粘度にするのが
通例である。被膜形成樹脂の溶媒混合物を吹付けるこの
種の方法は大量の溶媒を必要とするばかりでなく有用物
品の取扱、塗装及び仕上げの際の溶媒損が大きい。静電
液体スプレー塗装法は空気、無気又は遠心霧化法で霧化
した液体物質即ち塗料又は溶媒塗装剤の塗装に使用され
ている。従って上記の方法では被膜形成固体を有機溶媒
で溶き、取扱い易く容易に霧化して仕上げされる物品に
付着し易い組成にするのが通例である。溶媒スプレー塗
装に伴う汚染問題全克服するため高度な回収及びアフタ
バーナ一方式を用いて排溶媒全捕獲又は焼却する試みが
なされているが、この種の排溶媒処理方式及び焼却炉の
設置運営費は美大なものである。ごく最近の静電粉体塗
装法は、溶媒を利用しないが高価な塗装剤及び処理施設
を用いなければならない。取扱及び塗装までの貯蔵保存
性に優れた充分乾燥した粉体を得ることは困難であるた
め、材料に関する問題は未だ解消されていないといえる
重要な点は、すでに発生している塗装剤の混入物の問題
である゛。大気を汚染せずに塗布できる高品質のポリマ
ー系塗装剤の研究には、多額の費用が投じられてきたが
、例えば溶融ポリマー又は濃縮ポリマー溶剤をスプレー
塗装する技術には霧化のメカニズムに対する調合者の理
解不足、及び高ポリマー液の性質に対するスプレー装置
設計者の理解不足によって未だ目だった進展がみられて
いない。理論上の必要エネルギー、や液体塗装剤の粘度
、表面張力、温度等の相関関係については多くの研究が
なされているが、高重合体及びこれらの濃縮溶液と共に
使用する場合には粘度測定は2つの異なるポリマー液の
霧化の相対的難易度の比較指示手段としては余り意味が
なく、かえって判断を誤らせ易い。ポリマー液を霧化し
て物品の表面まで搬送する工程の各段階で液体は高速変
形に耐える。従って溶媒はポリマー分子を分離し、これ
らの相対移動を容易にすることにより、溶液を高速変形
させて霧化し易くする点で、溶媒を添加する理由が理解
できる。しかし、約701景パーセントの高分子固体及
び固体顔料を含有するハイソリッド塗装組成物全調合す
るべく多年に亘る努力が成されてきたにもかかわらず、
未だに大した成功をおさめていない。米国特許第2,1
50,096号及び第2.754.228号は溶媒を用
いるスプレー塗装法を開示している。例えば後者の場合
は、温度を少くとも50パーセントの溶媒の大気圧下に
おける沸点より低い熱及び圧条件下にスプレーすること
により、スプレーオリフィス通過時に揮発する溶媒を5
0パ一セント未満におさえる様にしている。30乃至6
0重量パーセント以上の溶媒に含有する組成物が用いら
れている。現在この種の方法を実施する場合は溶媒の混
合物を用いるのが満足のいく被膜を得るにはかなり多量
を必要とする。
この様に塗料を希釈して霧化する溶媒を用いる従来法で
は溶媒の使用は低温に限られ、しかもかなシ多量の揮発
性溶媒を必要とする。
また開放型容器内で溶媒を含む塗料を加熱すると塗布前
に溶媒がかなり失われてしまう。
この種の溶媒塗料の循環装置では、貯蔵タンクが露出し
ているため揮発性溶媒の損失量が多くなったり、温度が
低すぎてうまく希釈霧化しなかったり、又は低温又は中
温では溶媒の割合を多くしなければならなかった。他の
従来法では、ブチルセロソルブ(Ce1losolve
)等の高沸点、即ち「緩速」溶媒を用いている。
これらの物質は大気圧下で塗料・溶媒混合物の霧化に要
する温度以上で沸騰するため、溶媒の損失が少いが、実
利的成果を得るには例えば15乃至25パ一セント以上
の多量の高沸点溶媒を必要とする。従って揮発性溶媒よ
υ単位重量当シのコストが高くなると共に、塗布硬化中
に塗料被膜に、だれ等の好ましくない余効を引起す。ま
たオーブン硬化でこれらを除去するには、より多くのエ
ネルギーを必要とする。
米国特許第4,247.581号には大気汚染なしに、
高品質塗装剤を塗布する方法が開示されている。この方
法では先ず被膜形成固体を発泡させかなり安定した励起
状態にしてから外部から霧化力を加える。次に霧化した
粒子を搬送して基板に被膜を形成する。特に、ポリマー
液又は溶融物、さもなければ若干弾性があり変形しKく
いものは発泡状態にすると霧化してスプレーできる様に
なる。さらにこの方法は汚染溶媒にたよることな(、実
施できると共に汚染溶媒が加わっても微量にすぎない。
上記の背景に鑑み、ハイソリッド被膜形成組成物の塗装
法の改良が求められている。
本発明は、少量の揮発性溶媒で、塗料又はその他の塗装
剤を霧化塗布できるハイソリッド被膜形成組成物の塗装
方法ニ崗する。本発明の原理を用いることに上り、70
乃至99重量パーセントの固体を含有するハイソリッド
塗林廂成物を霧化塗装できる。本発明方法では高分子量
を有するポリマー組成物を、塗装剤として使用できると
共に、これまで多量の溶媒物質によって引起されてきた
健康及び保全上の害を回避できる。本発明の上記その他
の利点は以下に示す説明から理解されよ、う。
本発明によるハイソリッド被膜形成組成物の塗装方法は
被膜形成固体及び少量の液体霧化助剤から成るハイソリ
ッド液体塗装組成物を調合する工程から成っている。組
成物は、約70乃至99重量パーセントの被膜形成固体
及び約1乃至30重量パーセントの液体霧化助剤を含有
している。この様に調合された塗装組成物をその温度が
霧化剤の常態沸点以上であるように加熱加圧下に保持す
る。この様なハイブリッド塗装組成物を大気圧下におけ
る溶媒の常態沸点以上で組成物の最低発泡温度以下の温
度で組成物の流に・かけられた圧力を解放することによ
り霧化させる。次に被膜形成固体を外部から霧化力を加
えるか、又は外部の霧化手段なしに、物品の表面送出す
ることにより表面に固体被膜を形成する。この霧化方法
によると被膜形成固体を含有する液体組成物を約1乃至
30重量パーセント又は約1乃至10重量パーセントの
少量の溶媒で霧化させて表面塗装できる。
上記の様VC従来法は、かなシ多量の溶媒を必要とする
と共に室温から溶媒の常態沸点以下までの低温で塗装す
る。この様な溶媒の使い方をすると、ロスが大きくなり
大気を著しく汚染する。また従来の高温塗料スプレー法
は組成から低沸点溶媒を排除する方向に向うものであっ
たが、反対1(本発明は溶媒を含有する組成物を溶媒の
常態沸点以上かつ圧力解放時の組成物の最低発泡温度以
下で加熱加圧保持す・ることにより、少量の揮発性溶媒
で霧化させるものであり、高揮発性溶媒が、粘度を低減
して高温でハイソリッド樹脂組成物を霧化し易くする並
はずれた力全有しているという、新発見を活かしている
。本方法は被膜形成固体及び少量の揮発剤から成る、被
膜形成組成物を提供することにより実現される。
この種の組成物を溶媒の常態沸点以上で、かつ低圧又は
大気圧まで圧を解放した場合に組成物の発泡が起きる温
度以下の温度で加圧保持すると、霧化し易くなる。本発
明方法によると、約30重量パーセント以下、好適には
10重量パーセント以下の揮発性溶媒を用いると、所望
の霧化を確保する上で非常に有益である。米国特許第4
.247.581号の発泡塗装と異なり、励解放時の発
泡温度以下の高温を用いる。従って本発明原理による温
度範囲は、揮発性溶媒の常態沸点から溶媒と被膜形成組
成物との混合物の発泡温度までである。
本発明は溶媒の沸点以上でかつ大気圧下における組成の
最低発泡温度゛以下で効果的に霧化するハイソリッド樹
脂組成物中の少量の揮発性溶媒で達成される驚(べき霧
化効果に基づいている。これは混合される樹脂により少
量の溶媒の蒸気圧が大幅に低下するためと思われる。分
子構造に5個以下の炭素原子を有する゛メタブール又は
その他の低級アルコール類、アセトン等の溶媒はその常
態沸点以上、かつ溶媒・樹脂組成物の発泡点以下の温度
でハイソリッド樹脂組成物を効果的に霧化させることが
判っている。
本発明の別の実施態様では、溶剤・塗料系は分配装置で
処理され、無気又は空気霧化ガンに供給される。この種
の方法では被膜形成固体及び揮発性のある溶媒を用いる
ことにより霧化を助成している。この種の溶媒・塗料混
合物を供給容器内で低温及び低圧、即ち大気圧1(保持
する。供給容器から一部を循環ループ手段に移し、ここ
で高圧高温下で混合物を処理する。ループ内では加熱と
同時に混合するので組成物の均一性が保たれる。この様
に制御的に加熱混合すると均一組成物が圧力解放時にス
プレーされるため、揮発成分はガン又は塗出オリフィス
内で大気圧下で沸点以上になり、塗料の途布を助成する
。従って本方法は溶媒・塗料混合物を劣化なく保持し、
適切な加熱スプレー装置に移送し、均一にスプレーでき
るという非常に有益な特徴を有している。
本発明のその他の実施態様によると、所望流速を循環ル
ープに与えるポンプにより、容器から循環ループへの転
送を行っている。循環ループには高温高圧で容器から組
成物の一部を循環させるため第2ポンプが設けられてい
る。循環ループは、バルブ等の適切手段によって供給源
から分離されている。再循環ループ内のポンプはスプレ
ーガン又は塗出ヘッドを通る数倍の流速で組成物を再循
環させることもできるので発泡塗装又は溶媒・塗料塗装
において組成物を均一に保つことができる。
組成物を同時に加熱混合するには動物又は静的装置で達
成できる。動物ミキサの場合は機械作動式攪拌器で混合
する。一方静的ミキサの場合は壁部で熱伝達する様にし
た数多くの比較的に短い石巻及び圧巻の螺旋素子を備え
る加熱混合導管を用いるの゛が好ましい。この種の静的
ミキサは例えば米国特許第 3.800,985号に開示されている。循環ループ内
のヒータ・ミキサは、上記の様に組成物の成分を適切に
加熱混合する。例えば、被膜形成液と液体霧化助剤とを
含有する組成物が閉ループ方式に供給されている場合は
、ヒータ・ミキサ全弁して再循環させることにより塗出
前に処理温度で成分を充分な時間混合できる。低温保持
された供給源から循環ループをしゃ断することにより多
量の液体を保有する供給源全体をその液体の一部が霧化
するに必要な温度まで上げる必要がなくなる。さらに、
本発明の循環ループを用いると、スプレー又は塗装に通
常必要とされる直接供給源、加熱ホース、加熱ガン及び
電気的接続部材を省ける。また、溶媒・塗料混合物を用
いて塗装する場合は、閉ループを加圧加熱すれば揮発溶
媒を混合物内にとどめることによシ、霧化を助成できる
。本装置はループ内の温度を溶媒の常態沸点以上に保つ
必然性がある場合は特に有益である。この場合、加熱加
圧保持して同時に加熱混合するには混合物の一部をルー
プに移送するだけで良い。この様に本発明を用いると、
液体及び溶媒・塗料組成物等の熱感組成物を処理し、ス
プレーカンに分配することにより、物品表面に均一に塗
布できる。
本発明方法により追出される組成物は、被膜形成成分又
はポリマー系成分から成る接着塗装組成物全含有してい
る。ポリマー系成分は液体から、半固体のペースト状の
ものか、常態で固体であるが、加熱すると液化するもの
である。加熱と同時に加圧すると溶媒金倉む被膜形成固
体の液化が促進される。液体には熱可塑性又は熱硬化性
の何れの樹脂組成物をも含ませることができる。溶媒又
はその他の液体希釈剤を添加しなくても、ポリマー系被
膜形成組成物は液体で得ることができる。
溶媒を含まない工業用塗装剤の一般的樹脂としてはメタ
クリル酸、アクリル酸及びその共重合体、アル′キッド
樹脂、ポリエステル樹脂ポリウレタン、エポキシ、塗料
等級ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポ
リ塩化ビニル、種々のゴム組成物等の液状物を含むのが
適切である現在主に使用されている塗装仕上げ用樹脂は
、アルキッドポリエステル又はポリエステル系樹脂であ
る。この点に関し「アルキッド」ポリエステル樹脂とは
通常前によって変性された変性ポリエステル樹脂を含む
ものを指す。「ポリエステル樹脂」は多官能アルコール
又は酸から誘導された合成樹脂である。次に重要な樹脂
は主にアクリル重合体及びビニルエポキシ、ポリウレタ
ン、アミノ、セルロース及びその他の類似樹脂から成る
群とアクリルとの共重合体で構成されている。従って本
発明の液体組成物の被膜形成成分は、上記の様な多種多
様なポリマー成分金倉有己ていること全理解されたい。
上記の何れの方法にも使用できる主要ポリマー組成物は
組成物の最終用途(塗装剤、接着剤等)によって決まる
。特定のコーティング剤を示す文献としては、ニューサ
ウスウエーズ大学出版部(New 5outh Wal
es University Press)発行(1’
974年)のオーストラリア、油脂染料化学学会(Oi
l and Co1or Chemisto’As5o
l仁1ation、 Au5tra1ia )  及び
オーストラリア塗料製造者連M、 (Au5trali
an PaintManufacturers’ Fe
deration ) VCよる/)ンドブック「表面
塗装(5urfau Coatings ) J %マ
ーセル デツカ−社(Marcel Dekker+ 
Inc、 )のアール・アール・メイヤーズ(R,R。
Myers)及びジエイ、ニス、ロング(J、 S。
long )による− 「調合(Formulatio
ns )J”と称する2部から成るコーティング剤に関
する論文(第1部の2段目)、及び英国のロバ−トドラ
バー(Robert Draper )発行(1967
年)のエイ、ビー、ハーベイ(A、B。
Harvey )による「工業における塗料仕上げ(P
a1nt  Finishing in Indust
ry ) Jの第2版がある。本発明で霧化できるその
他の電装組成物としては、熱可塑性物質がある。これに
は天然又は合成の熱可塑性ポリマ又はポリマー組成物が
含まれる。熱可塑性物質は使用温度では通常固体又は半
固体物質であるが、加熱して温度を上げると融解又は液
化し、冷却すると凝固即ち固体又は半固体状態に戻る。
熱願塑性物としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リブチレン、ポリスチレン、ポリ(α−メチルスチレン
)、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリメタクリル
酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリロニトリ
ル等のエチレン的j(不飽和なモノマの重合体、エチレ
ンとプロピレン、エチレンとスチレン、エチレンとポリ
酢酸ビニル、スチレンと無水マレイン酸、スチレンとメ
タクリル酸メチル、スチレンとアクリル酸エチル、スチ
レンとアクリロニトリル、メタクリル酸メチルとアクリ
ル酸エチ゛ルの共重合体等のエチレン的に不飽和モノマ
ーの共重合体、ポリブタジェン、ポリイソプレン、ポリ
クロロプレン、スチレンブタジエンゴム、エチレン−プ
ロプレン−ジエンゴム、アクリロニトリル−スチレンブ
タジェンゴム等の複合ジエンの重合体及び共重合体、ア
ルキッド類その他のポリエステル類を含む飽和及び不飽
和ポリエステル類、ナイロンその他のポリアミド類、ポ
リエステルアミドとポリウレタン類、塩素化ポリエーテ
ル類、エポキシ重合体、酢酸酪酸セルロース等のセルロ
ースエステル類がある。
従って上記の熱か塑性又は熱硬化性被膜形成組成物を用
いて本発明方法全実施する場合は、少量即ち約1乃至3
0重量パーセ、ント、好ましくは約1乃至10重量パー
セントの液体霧化剤又は溶媒を用いる。適切な溶媒とし
てはメタノール、エタノール、イソプロノ(ノール、ア
セトン、メチルエチルケトン、クロロフォルム、メチノ
ール、プロピルアルコール、テトラヒドロフラン、塩化
メチレン、塩化n−ブチル、塩化−5ec−ブチル、ギ
酸フロロピル、メチルイソプロピルケトン、メチルシク
ロヘキサン、炭酸ジエチルギ酸メチル、塩化t−ブチル
、ギ酸イソプロピル、塩化プロピル、[1−ブタノール
、イソブタノール、ジエチルアセタフル、酢酸t−ブチ
ル、ギ酸ローブチル、酪酸メチル、ギ酸イソブチル、プ
ロピオニトリル、5ec−ブタノール、プロピオン酸エ
チル、ジメチルフラン、メチルピロレート(meili
yl pirolate ) 、酸化トリメチレン、プ
ロピオン酸メチル、及びギ酸エチルがある。
次に実験例及び添付図面全参照して本発明の詳細な説明
する。
第1図は、本発明の実施装置を示している。
該装置は塗料組成物を入れるポンプ11付のタンク又は
じょうご形グリッド1−刀ヲ使用している。図中のポン
プ11は空気モータギヤ駆動ポンプであるが、100ポ
ンド(45,3592kg、)までの充分な圧力で熱交
換器12全通してスプレーユニット13まで塗料サンプ
ルをポンプ送りできるものであれば良い。第1図の装置
を用いて実験例1のポリエステル樹脂塗料組成物をスプ
レーした。
実験例1 (1)ポリエステル樹脂     415.5グラム(
2) T 1o2475.0グラム (3)へキサメトキシメチル メラミン         178.1グラム(4)シ
リコン界面活性剤     1.8グラム(5)触媒 
             30グラム(6)メタノー
ル(樹脂固体の 5パーセント)         20.8グラム10
94.2グラム 使用したポリエステル樹脂はプロピレングリコール及び
トリメチロルプロパンでポリマー化した。呈、に、アジ
ピン酸及びフタル酸からなる1 00%の固体である。
メタノール及び触媒を含まないポリエステル樹脂組成の
粘度は、約125F(51,66C)乃至225FC1
07,22U)で約45,000乃至4,000センチ
ポアズであった。
約77F(25C)で、塗料組成物全タンクに入れた。
ヒータ14により高粘度塗料組成、物がポンプ11の入
口に流入できる温度(約130F(54,44C))ま
で加熱した。
次に組成物に約1001)、s、 i、gの圧力′をか
けて並列熱交換器12に通して約185F(85C)ま
で加熱してから、0.012乃至0025インチ(0,
0,305乃至0.0635センチ)のオリフィス15
に通した。この温度はメタノール(低沸点物)の沸点以
上、かつ組成物の最低発泡温度(約200F(93,3
tZ’)以下であった。この最低発泡温度は流体ノズル
17から塗出する流れに、肉眼で見える気泡の形で発泡
現象を検出できる最任温度を測定することにより得られ
たものである。この様に塗料は管16を通って例えば6
1型ビンクス(Model 61’ Binks ) 
 エアスプレーユニット等のスプレーユニット130入
ロニ流入する。組成物はユニット13のノズル17(0
,052インチ10.13センチ)直径から約5オンス
(141,75グラム)1分約185F(85C)で塗
出した。ユニット13の空気取入口18に40乃至50
p、s、i、gの圧力をかけたところ組成物は霧化し、
鋼板製のラストパネル19に付着した。
ノズルから8インチ(20,32センチ)の地点でスプ
レーに黒紙をあてその切片サンプルを採取したところ、
細かい組成物粒子が均一に分布している状態を示した。
テストパネル19を350′F(177C)のオーブン
で25分間焼成してから磁気ゲージで被膜の厚さを測定
したところ、0.8乃至1.0ミル(0,2032乃至
0.2540ミリ)であった。
上記実験例の対照として米国特許第 4.247.581号の実験例1では塗料溶媒混合物の
最低発泡温度以上で発泡させ空気スプレーで霧化して切
片サンプルを採取している。
しかし最低発泡温度以下(発泡量はほぼゼロ)にし、発
泡現象が見られない低温で再度切片サンプルを採取した
ところ、有益な霧化が忍られることか判った。この様な
低温切片サンプルの霧化品質は塗料を発泡させて霧化さ
せたものより劣っているが、約4乃至5重量パーセント
の揮発剤しか含まない塗料サンプルも含め、多くのもの
が有益な霧化品質レベルを示した。
ハイソリッド樹脂中の少量の揮発性溶媒はメタノールの
沸点以上でかつ大気圧下における組成物の最低発泡温度
以下の温度で有効に霧化するため、上記の結果は意外で
あった。
即ち、これは混合されるべき樹脂によって溶媒の蒸気圧
が予想外に大幅に低下したためと思われる。メタノール
、その他の低アルコール、アセトン等の溶媒は、その常
態沸点以上で、かつ溶媒・樹脂組成物の発泡点以下の温
度で、ハイブリッド物質を霧化させるのに非常に有効で
あることが判った。
第2図は本発明を実施する別の装置である。
塗料調合剤を加熱タンク20に入れて通常120乃至1
50F(49乃至65.55C)まで加熱する。ギヤポ
ンプ21を駆動するモータに空気圧を送り、バルブ22
を開く。出力線ゲージ24に表示される定圧に対してポ
ンプ21から最少量の調合剤が流出する様にバルブ23
を調整する。粘性のハイブリッド塗料は、線(パイプ)
を通って矢印方向に流れ、流量調整ブロック25に入p
さらにヒータ・ミキサユニット26に達する。ミキサに
ついては米国特許第3.2.86,992号、第3,6
64,638号、第3.704. OO6号、及び第3
,800,985号に開示されている様な静止型にする
ことができる。図示のミキサは、好適には布巻及び圧巻
の多数の短い(V2インチ(1,,27センチ))螺旋
素子(21個)で構成されている。塗料はこ=こからガ
ン27に向い、さらに戻υ線を通ってポンプ28に入る
。ポンプ28はループ戻り線29全通して塗料全流量調
整ブロック25の入口に戻す。
温度制御器は所望に応じて、ヒータ・ミキサ26に熱を
送り、ループ内の塗料を選択式れた温度(160乃至2
30F (71乃至110C))まで加熱する。ガン及
び全ラインを含むループが作用温度に達すると、空気圧
スイッチ30は空気バルブ31及び空気バルブ32およ
び/又は33と共に作動する。メタノール等の揮発性溶
媒即ち低沸点物は、窒素タンク35土の調節器でライン
及びバルブ37を介してグリセ(Greer )ボトル
ダイヤフラム36に印加された圧力差でバルブ34全通
って調整ブロックに流入する。圧力差を100p、 s
、 i、  にセットするとグリャボトルの圧力が、調
整ブロック25人口の塗料圧力より100 p、 s−
i、たけ高くなる。メタノールを計量して塗料に加える
と流体は、スイッチ30でオンされるガンから流出する
が、ループ内の循環とガンからの塗出は同時に行われる
。ポンプ21および28を調整し、ガンから通常5重量
オンス(141,75グラム)7分の所望流速で塗出す
る様にする。ループ内の再循環速度は上記流速の4乃至
12倍、即ち通常20乃至60重量オ・ンス(567乃
至1701グラム)7分である。調整ブロック25のワ
イヤ38を調整して、溶媒を2乃至10グラム/分の定
速で送出することにより、塗料内の溶媒を所望パーセン
ト(2乃至5パーセント)にすることができる。しかし
、ダリアボトルメタノールタンク36と調整ブロック2
5に入る塗料との圧力差を変えることにより、微調整す
る。
所望の場合はガンから塗出する塗料サンプルk 150
 CCの大型カップに入れて重量測定することにより、
最低発泡温度及び割合に定量できる。主力を上記の様に
設定すると一定流量及び流速で流れるためガンから一定
量の塗料が塗出する。条件を設定してからガンエアキャ
ップに空気を送り、ガンノズルの塗料を霧化する。黒紙
で切片サンプルを取り、工業規格との比較により霧化の
状態を調べるダリアボトルからメタノールを供給する°
代9に、塗料をタンクに入れる時又はその前に混入させ
ることができる。この場合、バルブ31をオンにするが
、その他は先と同様の手順である。
実験例2 第2図の装置を用いて、以下に示す材料で調製されたエ
ポキシ塗料製剤をスプレーした。
シェルエポン(5bell Epon)1001*  
           2602.8グラムシエルエポ
ン 828*     162.0グラムへキサメトキ
シメチルメラミン  122.4グラムメタノール  
        32.4グラム(*エピクロロヒドロ
ン及びビスフェノール−Aの低分子量縮合ポリマー) 第2図に関する上記手順に従い、エポキシ塗料全ループ
装置に入れ、約100 p−s、 i。
y、の圧力下で以下に示す作用温度にしてから加熱され
たサーモスタット式ガンで空気噴霧してスプレー塗装し
た。流速全約5オンス(141,7グラム)7分に調整
し、ノズルから数インチ離れた地点で黒紙をスプレーパ
ターンに通して切片サンプルを取った。最低発泡温度、
即ち流体ノズルから流出する液体中に、可視気泡の形で
発泡現象を検出できる最低温度は、180乃至185F
(82乃至85C)であった。225”/’;”(10
7,2tll’)で最。
も良く霧化し、容積当りの発泡率は14乃至911であ
り、良質のパネルが得られた。次に温度を1757’(
79,4t?)に下げたが、この温度では発泡せず、2
25Fにおける程にはうまく霧化しなかったが、テスト
パネルを350FC176,70)で20分間焼成した
ところ、上記と同様に良質のものが得られた。従って本
実験例は少量の揮発性溶媒全加圧加熱してその通常沸点
以上で、かつ組成物の最低発泡温度以下に保っこパとに
より得られる。被膜形成樹脂固体物質の霧化を例証する
ものである。スプレーノズル通過時に圧力全大気圧まで
下げると、外部の空気噴霧手段によシ霧化する。
3」糺±」− 第2図に示す様な装置を用いて、重量パーセント単位で
調剤された、以下の成分をスプレー塗装した。
12.7チ  VYLF(ユニオンカーバイド社(un
ion carbide)樹脂即ち塩化ビニルと酢酸ビ
ニル(88:12) との共重合体)樹脂 12.7%  へキサメチルメトキシメラミン47.2
%  フタル酸ジオクチル可塑剤0.3係    サー
モライト(Thermolite) 49安定剤(エム
アンドティーケミ カルズ社(M&T C11ernicals) )0.
4%  サーモライト31安定剤(M&TChemi 
ca l s ) 25.4%  Ti0 1.3%  メタノール 上記のビニル樹脂、ヘキサメチルメトキシメラミン、及
びTiO□全容器内で混合し、高速で攪拌した。攪拌中
、粉砕開始近くで、上記の安定剤を添加して加熱によΣ
′劣化を防止した。約30分後、可塑剤とメタノールで
混合物を希釈し、完全にブレンドされるまで再度攪拌し
た。ASTM(米国材料試験協会)規格指定番号D32
36による粘度は200F(93,3r)で2090セ
ンチポアズ(メタノールを含まない)であった。このコ
ーティング組成物を第2図と同様の装置で処理した。約
125F(51,7tZ’)でタンクに入れてから、連
続的に循環させながら約100 p−s、 i+ g、
で塗料を下記の作用温度まで加熱した。流体ノズルから
流出する液体中の気泡形成を視検して、最低発泡点を約
205F′(96C)と210F(98,9C)との間
に設定した。最低発泡点以上の温度(例えば225FC
107,2C))と最低発泡点以下の温度(例えば20
0F(93,31Z’)で空気スプレーヘッド及び無気
スプレーヘッドから得られるスプレーパターンに黒紙全
通して切片サンプルを採取した。空気スプレー及び無気
スプレーは共に225F(107,2C)(°最低発泡
温度以上)で、かなり良好な霧化状態を示したが、22
5FC107,2C)と200F(93,3G)とにお
いて、4゜6オンス(130,4グラム)7分の流速で
スプレー塗装したところ良質のパネルが得られた。無気
結果は900乃至1000 p、 s、 i、 g、の
圧をかけ、ノードソン社(Nordson Corpo
ration)製の無気000910ノズルW109T
Pを用いて得られたものである。
実験例4 第2図と同様の装置を用いて試験した。以下の成分(重
量単位)を化合することにより、ポリエステル樹脂で増
量したアクリルエナメルを製剤した。
アクリル樹脂(デ丘ポン(Dupont)製の「エルバ
サイト (Elvacite)J EP2028)     261.9グラムアクリル・
ポリエステル樹脂 カストライト社(Casto l i teCompa
 ny )製の「カストラ イト(Ca5tol目e)J−AF) 1900.7グラム へキサメチルメトキシメラミン   930.1グラム
TiO□               2479.2
グラムシリコン界面活性剤         8.6グ
ラムメタノール          352.2グラム
この製剤のASTMD3236による粘度は、200F
(93,3C)で1100センチポアズであった。製剤
を第2図と同様のループ装置に入れ循環させながら約2
001)、S。
1、g、の圧力をかけて以下に示す作用温度まで加熱し
た。流体ノズルから流出する液体中の可視気泡を観察す
ることにより、175F(79,4C)と180F(8
2,2C)の間の最低発泡温度を得た。次に物質を約2
15F(101,6C)で空気スプレー塗装し、黒紙で
切片サンプルを取った。最低発泡温度以下に冷却してか
ら、約1737;’(78,3C)で再度切片サンプル
を作成した。これらの切片サンプルは最低発泡温度以上
の方がより良好に霧化することを示したが、何れの方法
でも空気乾燥させると許容品質のパネルが得られた。
実験例5 第2図と同様の装置で、比較評価する庭め3種類の製剤
全調合した。揮発性の溶媒成分により夫々5パーセント
アセトン、5パーセントアセトン−5パーセント酢酸エ
チル「セーロソルブ(Ce1losol’ve ) J
 、及び10パーセントアセトンとしておく。製剤の内
訳は次の通りである。
■ 5パーセントアセトン (1)ポリエステル樹脂      2077.5グラ
ム(2) T 102              2
375.0グラム(3)ヘキサメトキシメチルメラミン
 890.5グラム(4)シリコン界面活性剤    
   9.0グラム(5)触媒           
      237グラム(6)アセトン      
      268.8グラム(1)ポリエステル樹脂
     2077.5グラム伐)T10□     
          :2375.0グラム(3)へキ
サメトキシメチルメラミン  890.5グラム(4)
シリコン界面活性剤      9.0グラム(5)触
媒               23.7グラム(6
)アセトン            268.8グラム
(7)酢酸エチルセロソルブ      268.8グ
ラムI  10パーセントアセトン (1)ポリエステル樹脂     20 ’77.5グ
ラム(2) T i 022375.0グラム(3)へ
キサメトキシメチルメラミン  8905グラム(4)
シリコン界面活性剤      9.0グラム(5)触
媒               23.7グラム(6
)アセトン            537.6グラム
これら製剤中のポリエステル樹脂は、二塩基酸混合物及
び二価と三価のポリオール混合物で形成されている。二
塩基酸は、オルト反はイソフタール酸とアジピン酸又は
アゼライン酸との化合物である。三価アルコールはグリ
セリン、トリメチロールエタン、又はトリメチロールプ
ロパンであり、二価アルコールはエチレン、プロピレン
、ネオペンチル、又はトリメチルベンタンジオールであ
る。またやし脂肪酸、ペラルゴン酸、安息香酸又はパラ
第三ブチル安息香酸等の少量の飽和−塩基酸を用いるこ
とができる。酢酸エチル「セロソルブ」は、酢酸エチレ
ングリコールモノエチルエーテルの商標名である。
各−製剤を第1図のタンクに入れ、約150p (65
,5C)の入口温度にし、タンクから循環ループにポン
プ送りし、ギヤポンプで循環させた。ループ巡回路は、
約100p、 s、 i。
g、のタンクからの供給圧力に保持されている。この場
合、ヒータ・ミキサは、第2図に示す型の2個のミキサ
で構成されており、油の循環と調整とを別々に行うサー
モスタット付油浴に浸しである。空気スプレーガンは、
ホットメルトホース製剤の供給をうける。これらのホー
スを、電熱器で加熱してループ温度に調節すると共にカ
ンも同様に温度調節した。特に第1図の空気スプレー塗
装手順に従って各サンプルを選定温度でスプレーして黒
紙切片サンプルを作成した。その概要を次表に示す。
表  工 発泡温度=210F  8/222F セルソルブ        3/156F発泡温度= 
185F  5/175F 7/196F 9/220
F品質の尺度O乃至10のうち、2は霧化が有効であっ
たことを示している。2から10まで数が増すごとに、
好結果を示し10で最高となる。従って上記の結果は、
使用する特定溶媒及びその量に応じて発泡温度が変わる
ことを示している。しかし、発泡温度以下でも、有効か
つ良質の霧化が達成された。一般に霧化品質は発泡温度
以上の方が勝ってしまたがこれら実験例は発泡点以下、
かつ低沸点溶媒の沸点以下では微量の溶媒で霧化できる
ことを示している。従って本発明原理を用l/Xると少
くとも約70乃至80重量パーセントから92乃至93
重量パーセント以上までの樹脂固体全スプレー塗装でき
る。高沸点溶媒を入れると、パネルに付着する量が増す
ことを理解されたい。この場合、5パーセント酢酸エチ
ルセロソルブは約156Cの沸点を有しているが、これ
はアセトンの沸点又は185F(85C)の発泡温度よ
りはるかに高い。
しかし高沸点溶媒が存在すると5パーセントアセトンの
発泡温度が211;’:(’98.91r)から185
F(851r)まで下がり、パネルにスプレーされる流
量が増加する。
実験例6 実質的に第2図と同一の装置を用いて、以下に示すエポ
キシ・メラミンハイソリッド剤をカンにスプレー塗装し
た。
シェル エポネツクス(Shell   ’L856.
6グラムEporex)DRH1511樹脂* <’ 62. iグラムのイソプロパツル内でH3PO
4で前処理した) ヘキサメトキシメチルメラミン  1508.1’7”
ラムモンサント モダフロラ       7.3グラ
ム(Mon5a、nt Modaf、low)(アクリ
ロフ゛オス′フオエステル加工助剤)触媒3525(ア
ルコールに     30,0グラム25パーセントの
ジノニルナ フタレン ジスルフオン酸全 入れたもの) 酢酸エチルセロソルブ       iso、oグラム
アセトン              150.0グラ
ム*イソプロピリデンジシクロヘキサノルーエビクロロ
ヒドリン樹脂 上記樹脂1− ガロンバケツに入れ、攪拌器で約20分
間混合した。次に製剤のその他の成分を添加してそのま
ま約15分間混合した。
全混合物の粘度を測定すると共に約225F(107,
2r)約2時間での重量損により、固体含量を定量した
。固体量は約75.8パーセントであった。次に製剤の
一部で発泡温度を定置した(約220乃至2257;’
(104,4乃至107.20))。第2図と同一のル
ープ装置及び先の実験例と同様の無気スプレーガン及び
ノズルを用いると共に、約goop。
s、i、g、  の圧力をかけ、かつ約210乃至21
5:/’(98,9乃至101.7C)の作用温度にし
て、夫々アルミニウム及びスズのめっき鋼製のテストパ
ネルをスプレー塗装した。
スズめっき鋼の、場合、8平方インチ(51,613c
m” )のパ氷ル上ぞ被膜重量が約18.2乃至56.
9グラム変化した。被膜品質はきわめて良好で塗出量も
優れていた。作用温度は最低発泡温度以下(約21’O
乃至2157’ (98,9乃至101.7C))VC
設定した多数の異なるノズル及びリストツクターを用い
て上記テストパネルした。飲料カン表面で、非常に良好
な被膜重量及び分布が得られた。
上記実験例は、アセトン、イソブタツル及びイソプロパ
ツルから成る混合溶媒系を含有しておシ、この混合物は
通常98乃至102Cで沸騰する。しかし上記の様に、
約8’OOp、s、 i、 g、の圧力下における沸点
以上で、かつ組成物の最低発泡温度以下で作動する様に
ガンをセットしたところ、約75容量パーセントの固体
を含むコーティング製剤は効果的に霧化した。
実験例7乃至32 上記実験例の他に、選別法を用いて、本発明に適した一
連の有機溶媒を定量した。このため、実験例1で特定さ
れた成分を有する標準ポリエステル塗料を用いると共に
、表Hに示す溶媒を5重量パーセント単位でメタノール
と置換えた。
次に溶媒を添加した標準塗料を最高225FC107,
2c)まで加熱し、大気圧下でビーカー内で発泡する温
度を観察した。
表  ■ 7  メタノール   64.7   100  21
7.48  エタノール   78.4   95  
203.09  インプロパツル 82.4   97
  206.610   アセトン    56.0 
  100  212.011   メチルエチルヶ 
?9.6   96  204.8トン 12   クロロフォルム 61.0   90  1
94.013   メチツル    42.3    
85  185.014   プロピルアルコ 97.
0   100  212.0−ル 15   テトラヒドロフ +3.5.094  20
1.2ラン 16   塩化メチレン  40.0   85’18
5.017   塩化n−ブチル 78.5   89
  192.218   塩化5ec−ブ  68.3
   84  183.2チル 19   ギ酸プロピル  81.0   :197 
 206.620   メチルイソプ  95.C11
02215,60ビルケトン 21   ギ酸メチル   32.0   90  1
94.022   塩化t−ブチ  50.7   8
9  192.2ル 乙  ギ酸イソプロ  70.0   102  21
5.6ピル U  塩化プロピル  47.0   87  188
.65  酢酸t−ブチ  96.0   99  2
10.2ル あ  酪酸メチル  103.0   ’105  2
21.027   ギ酸イソブチ  98.0  10
3  217.4ル 路  プロピオニド  97.0   100  21
2.0リル 29   プロピオン酸  99.0   107  
224.6エチル 30   ジメチルフラ  93.0  10j   
215.6ン 31   酸化トリメチ  50.0    94  
201.2レン 32   ギ酸エチル   54.0   89  1
92.2表Hの揮発成分から、第2図装置で実施する本
発明原理により、多数の被膜形成ポリマー組成物と共に
、多数の揮発性溶媒を使用できることが理解されよう。
従つ℃、特定の溶媒又はそれらの混合物をエポキシ、ポ
リエステルその他樹脂系の何れの被膜形成塗装組成物と
も組合せて使用できることが理解されよう。
上記の実験例は、第3図の状態図に示す、総体的状態を
示す。固体、液体、気体間の状態図は、圧力及び温度に
左右される物理的状態に応じた実線で示されてい企。先
行技術による製剤の推移は、室温と、塗料を希釈霧化す
る溶媒の沸点との間の領域に示されている。
上記の様に従来はこの種の溶媒の使用は、室温から沸点
以下の低温までで、かなり多量を使用する場合に限定さ
れており、しかも損失量及び汚染度が高すぎた。さらに
、米国特許第4.247.581号に開示されている様
に、被膜形成固体剤は最低発泡温度以上で、しかも発泡
塗装剤を連続的に霧化させる場合は、たいていこれより
若干高めの温度で霧化する。
本発明で得られる領域は、従来の溶媒塗料と発泡塗装法
との間に示されている。本図に示す様に、本発明方法は
高揮発性溶媒が粘度を下げると共に、高温での塗料の霧
化を促進する並はずれの能力を有しているという新発見
を活用している。上記の様に本発明方法によると30重
量パーセント以下、好適には10重量パーセント以下の
少量の揮発性溶媒全使用するだけで、ハイソリッド塗装
剤を所望に霧化できる。
上記の詳細な説明から、本発明の有益な成果を達成する
その他の実施例は明白であをう。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す塗装法の概略図、第2
図は本発明の第二実施例を示す塗装法の概略図、第3図
は先行技術と比較した本発明の塗装方法の概略的状態図
である。 〔主要部分の符号の説明〕 12   ・−熱交換器 13   ・・・スプレーユニット δ  ・・・流量調整ブロック 26   ・・−ヒータ・ミキサ 27   ・・・スプレーガン RT   ・・・室温 BPT  ・・・溶媒の沸点 MFT  ・・・最低発泡温度 FAOT ・・・発泡塗装法 霧化温度 温 度 手続補正書 昭和59年6 月1311 特許ノテ館若杉和夫殿 l事(’lの表示昭和58年 特許願力233753号
塗装方法 3 補正をする渚 氏名   ノードソン コーポレーション(名称) 4代理人 (1)別紙の辿り、印書せる全文明細書を1通提出致し
まず。 (2)別紙の通り、 J−1′、式図面1通を提出致し
、ます。 十沖:出1頭当初手男の明細書を提出致しましたが、こ
のたびタイプ印男明細書と差替えます。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、約70乃至99重量パーセントの被膜形成固体及び
    約1乃至30重量パーセントの少量の液体霧化助剤を含
    有する塗装組成物を調整する工程、 前記組成物を、前記液体霧化助剤の常態沸点以上の温度
    で加圧保持する工程、 大気圧下における前記霧化助剤の常態沸点以上で、かつ
    前記組成物の大気圧下における最低発泡温度以下の温度
    で、前記圧力を減圧し前記組成物を霧化する工程、及び
    前記霧化状態の組成物を搬送することにより、表面に前
    記固体の被膜を形成する工程から成ることを特徴とする
    塗装方法。 2、特許請求の範囲第1項に記載の方法であって前記液
    体霧化助剤の含量が、約1乃至10重量パーセントであ
    ること全特徴とする塗装方法。 3、特許請求の範囲第1項に記載の方法であって前記固
    体の含量が約90乃至99重量パーセントであることを
    特徴とする塗装方法。 4、特許請求の範囲第1項に記載の方法であって前記組
    成物を外部の霧化力で霧化させることを特徴とする塗装
    方法。 5、 特許請求の範囲第4項に記載の方法であって、前
    記霧化力が、外部の空気流であることを特徴とする塗装
    方法。 6、特許請求の範囲第1項に記載の方法で、あって無気
    霧化装置により前記組成物を霧化させることを特徴とす
    る塗装方法。 7、特許請求の範囲第1項に記載の方法であって、前記
    組成物が、ポリマー被膜形成固体を含有することを特徴
    とする塗装方法。 8、%許請求の範囲第7項に記載の方法であって、前記
    ポリマーが熱硬化性樹脂組成物から成ることを特徴とす
    る塗装方法。 9.特許請求の範囲第8項に記載の方法であって、前記
    熱硬化性樹脂が、ポリエステル樹脂であることを特徴と
    する塗装方法。 10、特許請求の範囲第9項に記載の方法であって、前
    記ポリエステル樹脂がメタノール、アセトン、イソブタ
    ノール、インプロパツール、メチルエチルケトン、及び
    これらの混合物から成る群から選択された液体霧化助剤
    であることを特徴とする塗装方法。 11、特許請求の範囲第1項に記載の方法であって、前
    記被膜形成固体がポリエステル、エポキシポリマー、塩
    化ビニルと酢酸ビニルとの共重合体、アクリル樹脂及び
    これらの混合物から成る群から選択されたポリマーから
    成ることを特徴とする塗装方法。 12、約70乃至99重量パーセントの被膜形成固体及
    び約1乃至30重量パーセントの少量の液体霧化助剤を
    含有する塗装組成物を調合する工程、 前記組成物全循環圧力下前記霧化助剤の常態沸点以上の
    温度に保持されたループ内で同時に加熱混合し、前記組
    成物を加圧下でループ内で液体状態に保つ工程、 循環ループから前記組成物を選択的に塗出する工程、 大気圧下における前記霧化助剤の常態沸点以上でかつ前
    記組成物の最低発泡温度以下の温度で前記圧力を減圧し
    前記組成物を霧化させる工程、及び 前記霧化状態の組成物を搬送して表面に前記固体被膜全
    形成する工程から成ることを特徴とする塗装方法。 13、特許請求の範囲第12項に記載の方法であって、
    静的ミキサ′によって同時に加熱混合することを特徴と
    する塗装方法。 14、特許請求の範囲第13項に記載の方法であって、
    前記静的ミキサが布巻及び左巻の多数、の固体螺旋素子
    、及び前記組成物に熱伝達する壁部を備える導管から成
    ることを特徴とする塗装方法。 15、特許請求の範囲第12項に記載の方法であって、
    空気スプレーガンで霧化することを特徴とする塗装方法
    。 16、特許請求の範囲第12項に記載の方法であって、
    無気スプレーガンで霧化することを特徴とする塗装方法
    。 17、特許請求の範囲第12項に記載の方法であって、
    前記組成物がヒドロキシル樹脂及びアミン硬化剤から成
    ることを特徴とする塗装方法。 18、特許請求の範囲第17項に記載の方法であって、
    。前記霧化助剤がメタノールであることを特徴とする塗
    装方法。 19、特許請求の範囲第12項に記載の方法であって、
    前記組成物が熱硬化性樹脂組成物から成ることを特徴と
    する塗装方法。 2、特許請求の範囲第19項に記載の方法で。 あって、前記熱硬化性樹脂がポリエステA2、特許請求
    の範囲第1′9項に記載の方法であって、前記霧化助剤
    が前記樹脂の熱硬化性反応の副成物である−こと、全特
    徴とする塗装方法。 2、特許請求の範囲第21項に記載の方法であって、前
    記霧化助剤がメタノールであり、また前記樹脂がポリエ
    ステル樹脂であることを特徴とする塗装方法。 2、特許請求の範囲第12項に記載の方法であって、前
    記霧化助剤の量が約1乃至10重量パーセントであり、
    前記固体の量が約90乃至99重量パーセントであるこ
    とを特徴とする塗装方法。 あ、特許請求の範囲第12項に記載の方法であって、前
    記被膜形成固体が、ポリエステ゛ ル、エポキシポリマ
    ー、塩化ビニルと酢酸ビニルとの共重合体、アクリル樹
    脂、及びこれらの混合物から成る群から選択、されたポ
    リマーであることを特徴とする塗装方法。
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