(57)【要約】【課題】有機溶剤を含まない紫外線硬化型モノマーを塗料として用いて、特定の高圧力による工程制御を伴うプロセスフローで均一な混合流体の塗工を行う場合に、平面性に優れ、外観品位が良好な塗膜を得ること。【解決手段】紫外線硬化型アクリル系モノマーを含む紫外線硬化型塗料を有機溶剤で希釈することなく８ＭＰａ以上の条件で１次混合器に供給する工程と、臨界圧力以上の二酸化炭素を前記１次混合器に供給する工程と、前記１次混合器に供給された前記紫外線硬化型塗料および前記二酸化炭素を混合して混合流体を形成する工程と、前記混合流体を、噴霧する直前に２次混合器により２次混合する工程と、前記混合流体を、二酸化炭素の臨界圧力以上の条件で噴霧することにより塗膜を形成する工程と、前記塗膜に紫外線を照射することにより紫外線硬化膜を形成する工程と、を備える紫外線硬化型塗料の塗工方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線硬化型アクリル系モノマーを含む紫外線硬化型塗料を有機溶剤で希釈することなく８ＭＰａ以上の条件で１次混合器に供給する工程と、
臨界圧力以上の二酸化炭素を前記１次混合器に供給する工程と、
前記１次混合器に供給された前記紫外線硬化型塗料および前記二酸化炭素を混合して混合流体を形成する工程と、
前記混合流体を、噴霧する直前に２次混合器により２次混合する工程と、
前記混合流体を、二酸化炭素の臨界圧力以上の条件で噴霧することにより塗膜を形成する工程と、
前記塗膜に紫外線を照射することにより紫外線硬化膜を形成する工程と、を備える紫外線硬化型塗料の塗工方法。
【請求項２】
混合流体において、二酸化炭素は、紫外線硬化型塗料への飽和溶解濃度の１．０倍以上４．０倍以下の添加濃度で混合されている請求項１に記載の紫外線硬化型塗料の塗工方法。
【請求項３】
混合流体のノズル噴霧前の温度が３０℃以上８０℃以下に加熱された状態である請求項１または２に記載の紫外線硬化型塗料の塗工方法。
【請求項４】
前記１次混合器が、流路径１ｍｍ以下のマイクロ流路を有するマイクロ混合器である請求項１から３のいずれか１項に記載の紫外線硬化型塗料の塗工方法。
【請求項５】
前記２次混合器は、目開き１００μｍ以下のフィルター、流路径が０．３ｍｍ以下のマイクロ流路を有するマイクロ混合器、またはスタティックミキサである請求項１から４のいずれか１項に記載の紫外線硬化型塗料の塗工方法。
【請求項６】
紫外線硬化型アクリル系モノマーは、３官能以上のアクリル系多官能モノマー、または、アクリル系多官能モノマーおよび２官能以下のアクリル系非多官能モノマーを含み、かつ、紫外線硬化型塗料はさらに光重合開始剤を含む請求項１から５のいずれか１項に記載の紫外線硬化型塗料の塗工方法。
【請求項７】
紫外線硬化型塗料は有機溶剤を含まない請求項１から６のいずれか１項に記載の紫外線硬化型塗料の塗工方法。
【請求項８】
紫外線硬化型アクリル系モノマーを含む紫外線硬化型塗料を有機溶剤で希釈することなく８ＭＰａ以上の条件で１次混合器に供給する工程と、
臨界圧力以上の二酸化炭素を前記１次混合器に供給する工程と、
前記１次混合器に供給された前記紫外線硬化型塗料および前記二酸化炭素を混合して混合流体を形成する工程と、
前記混合流体を、噴霧する直前に２次混合器により２次混合する工程と、
前記混合流体を、二酸化炭素の臨界圧力以上の条件で噴霧することにより塗膜を形成する工程と、
前記塗膜に紫外線を照射することにより紫外線硬化膜を形成する工程と、を備える紫外線硬化膜の製造方法。
【請求項９】
紫外線硬化型アクリル系モノマーを含む紫外線硬化型塗料を有機溶剤で希釈することなく８ＭＰａ以上の条件で１次混合器に供給する工程と、
臨界圧力以上の二酸化炭素を前記１次混合器に供給する工程と、
前記１次混合器に供給された前記紫外線硬化型塗料および前記二酸化炭素を混合して混合流体を形成する工程と、
前記混合流体を、噴霧する直前に２次混合器により２次混合する工程と、
前記混合流体を、被塗工物である樹脂フィルム上に、二酸化炭素の臨界圧力以上の条件で噴霧することにより塗膜を形成する工程と、
前記塗膜に紫外線を照射することにより紫外線硬化膜を形成する工程と、を備える積層フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素を用いた紫外線硬化型塗料の塗工方法、紫外線硬化膜の製造方法および積層フィルムの製造方法に関する。詳しくは、従来の紫外線硬化型塗料の塗工において、大量に使用される有機溶剤を全て二酸化炭素に替え、特定の条件のもとで塗工することにより、揮発性有機化合物（以下、ＶＯＣともいう）の排出がないため低環境負荷型でかつ安全に、従来方法と同等に平面性に優れ外観品位が良好な硬化膜が得られる紫外線硬化型塗料の塗工方法、紫外線硬化膜の製造方法および積層フィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被塗工物への塗工は、その被塗工物の形状により種々の方式が用いられている。たとえば、プラスチックフィルムのような平面的（２次元的）な被塗工物に対しては、スロットダイ、バーコーティング、ロールコーティング、グラビアコーティングなどが一般的に用いられる。一方、プラスチック部品などの立体的（３次元的）な被塗工物への塗工や、上記の平面的な被塗工物に非接触で塗工をしたい場合においては、スプレーコーティングが主として用いられている。
【０００３】
これらの塗工技術においては、良好な塗工外観、塗工品位を得るために、塗料を有機溶剤で希釈し、粘度を低下させて用いることが一般的である。また、得られる塗膜の厚みを薄くする目的で、塗料を有機溶剤で希釈し、塗料の固形分濃度を低下させることが一般的に行われる。このため、塗装・コーティング産業は、工程からのＶＯＣの排出が非常に多いことが大きな課題である。ＶＯＣは、地球温暖化に繋がる有害化学物質であるとともに、安全上の問題（引火、爆発、健康被害等）の要因でもあり、排出削減のための取り組みが進められている。
【０００４】
ＶＯＣ削減のための方策としては、水性塗料への転換、有機溶剤を削減した塗料すなわちハイソリッド塗料など、あるいは、廃棄された有機溶剤の回収、分解処理などの技術開発などが挙げられる。
【０００５】
一方で、特開平１−２５８７７０号公報（特許文献１）においては、従来の有機溶剤を用いた塗工に代わり得る新しい塗工方法として、有機溶剤の代わりに、二酸化炭素を利用する技術が提案されている。この技術では、連続的に高圧供給されている塗料に、同じく連続的に高圧供給されている二酸化炭素を混合して溶解させ、噴霧可能なレベルまで粘度を低下させることで塗工が可能である事が示されている。それ以降、それに関連して、特開２０１０−２３４３４８号公報（特許文献２）、特開２０１０−２３４３４９号公報（特許文献３）、特開２０１２−８６１５０号公報（特許文献４）、特開２０１２−８６１５１号公報（特許文献５）、特開２０１４−２２３５９９号公報（特許文献６）などの複数の提案がされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−２５８７７０号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３４３４８号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３４３４９号公報
【特許文献４】特開２０１２−８６１５０号公報
【特許文献５】特開２０１２−８６１５１号公報
【特許文献６】特開２０１４−２２３５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、それらいずれの特許文献においても、仕上げ品位向上のため、主剤には有機溶剤を含む塗料（ポリマーと、ポリマーを溶解して流動性を持たせる真溶剤の混合物）が用いられており、系内には一定量の有機溶剤が含まれていた。つまり、希釈溶剤の全てが二酸化炭素で置き換えられた場合においても、系内には塗料に由来する有機溶剤が含まれるため、完全な無有機溶剤状態とはなっていなかった。
【０００８】
このような場合、塗工部の周辺では、ＶＯＣによる安全上の問題（引火、爆発、健康被害等）を軽減するための措置を講じる必要があり、設備の大型化や、施工費用の増加といった問題が、依然として残ることとなる。このため、当分野では塗料中の成分を含めた、プロセスの完全な無有機溶剤化が強く求められてきた。
【０００９】
そこで、本発明は、有機溶剤を含まない紫外線硬化型モノマーを塗料として用いて、特定の高圧力による工程制御を伴うプロセスフローで均一な混合流体の塗工を行う場合に、平面性に優れ、外観品位が良好な塗膜を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明には、以下の構成が含まれる。
【００１１】
［１］紫外線硬化型アクリル系モノマーを含む紫外線硬化型塗料を有機溶剤で希釈することなく８ＭＰａ以上の条件で１次混合器に供給する工程と、臨界圧力以上の二酸化炭素を前記１次混合器に供給する工程と、前記１次混合器に供給された前記紫外線硬化型塗料および前記二酸化炭素を混合して混合流体を形成する工程と、前記混合流体を、噴霧する直前に２次混合器により２次混合する工程と、前記混合流体を、二酸化炭素の臨界圧力以上の条件で噴霧することにより塗膜を形成する工程と、前記塗膜に紫外線を照射することにより紫外線硬化膜を形成する工程と、を備える紫外線硬化型塗料の塗工方法。
【００１２】
［２］混合流体において、二酸化炭素は、紫外線硬化型塗料への飽和溶解濃度の１．０倍以上４．０倍以下の添加濃度で混合されている上記［１］に記載の紫外線硬化型塗料の塗工方法。
【００１３】
［３］混合流体のノズル噴霧前の温度が３０℃以上８０℃以下に加熱された状態である上記［１］または［２］に記載の紫外線硬化型塗料の塗工方法
【００１４】
［４］前記１次混合器は、流路径が１ｍｍ以下のマイクロ流路を有するマイクロ混合器である上記［１］から［３］のいずれか１つに記載の紫外線硬化型塗料の塗工方法。
【００１５】
［５］前記２次混合器は、目開き１００μｍ以下のフィルター、流路径が０．３ｍｍ以下のマイクロ流路を有するマイクロ混合器、またはスタティックミキサである上記［１］から［４］のいずれか１つに記載の紫外線硬化型塗料の塗工方法。
【００１６】
［６］紫外線硬化型アクリル系モノマーは、３官能以上のアクリル系多官能モノマー、または、アクリル系多官能モノマーおよび２官能以下のアクリル系非多官能モノマーを含み、かつ、紫外線硬化型塗料はさらに光重合開始剤を含む上記［１］から［５］のいずれか１つに記載の紫外線硬化型塗料の塗工方法。
【００１７】
［７］紫外線硬化型塗料は有機溶剤を含まない上記［１］から［６］いずれか１つに記載の紫外線硬化型塗料の塗工方法。
【００１８】
［８］紫外線硬化型アクリル系モノマーを含む紫外線硬化型塗料を有機溶剤で希釈することなく８ＭＰａ以上の条件で１次混合器に供給する工程と、臨界圧力以上の二酸化炭素を前記１次混合器に供給する工程と、前記１次混合器に供給された前記紫外線硬化型塗料および前記二酸化炭素を混合して混合流体を形成する工程と、前記混合流体を、噴霧する直前に２次混合器により２次混合する工程と、前記混合流体を、二酸化炭素の臨界圧力以上の条件で噴霧することにより塗膜を形成する工程と、前記塗膜に紫外線を照射することにより紫外線硬化膜を形成する工程と、を備える紫外線硬化膜の製造方法。
【００１９】
［９］紫外線硬化型アクリル系モノマーを含む紫外線硬化型塗料を有機溶剤で希釈することなく８ＭＰａ以上の条件で１次混合器に供給する工程と、臨界圧力以上の二酸化炭素を前記１次混合器に供給する工程と、前記１次混合器に供給された前記紫外線硬化型塗料および前記二酸化炭素を混合して混合流体を形成する工程と、前記混合流体を、噴霧する直前に２次混合器により２次混合する工程と、前記混合流体を、被塗工物である樹脂フィルム上に、二酸化炭素の臨界圧力以上の条件で噴霧することにより塗膜を形成する工程と、前記塗膜に紫外線を照射することにより紫外線硬化膜を形成する工程と、を備える積層フィルムの製造方法。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、有機溶剤を含まない紫外線硬化型モノマーを塗料として用いて、特定の高圧力による工程制御を伴うプロセスフローで均一な混合流体の塗工を行う場合でも、平面性に優れ、外観品位が良好な塗膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明にかかる紫外線硬化型塗料の塗工方法、紫外線硬化膜の製造方法および積層フィルムの製造方法に用いられる塗工装置の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
【００２３】
［実施形態１：紫外線硬化型塗料の塗工方法］
本実施形態の紫外線硬化型塗料の塗工方法は、紫外線硬化型アクリル系モノマーを含む紫外線硬化型塗料を有機溶剤で希釈することなく８ＭＰａ以上の条件で１次混合器に供給する工程と、臨界圧力以上の二酸化炭素を１次混合器に供給する工程と、１次混合器に供給された紫外線硬化型塗料および二酸化炭素を混合して混合流体を形成する工程と、前記混合流体を、噴霧する直前に２次混合器により２次混合して流体均一性を再度向上させる工程と、混合流体を、二酸化炭素の臨界圧力以上の条件で噴霧することにより塗膜を形成する工程と、塗膜に紫外線を照射することにより紫外線硬化膜を形成する工程と、を備える。本実施形態の紫外線硬化型塗料の塗工方法によれば、ＶＯＣを削減するとともに安全な紫外線硬化型塗料の塗工方法であって、平面性に優れ、外観品位が良好な硬化膜が得られ、装置レイアウトの自由度が高い塗工方法が提供できる。
【００２４】
（被塗工物）
本実施形態の紫外線硬化型塗料の塗工方法が適用される被塗工物は、特に限定はなく、たとえば、プラスチック製品、布、紙、金属鋼板などが挙げられ、立体（３次元）構造の物品にも塗工できる。樹脂フィルムのような平面（２次元）構造の被塗工物の非接触塗工にも適している。
【００２５】
本発明において、被塗工物の樹脂フィルムは、いかなる樹脂フィルムであっても適用可能であるが、たとえば、ポリエチレンテレフタレート；ポリブチレンテレフタレート；ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル類、ナイロン６；ナイロン６，６；ナイロン６，１０；ナイロン１２などのポリアミド類、ポリメチルメタクリレート；ポリメタクリル酸エステル類；ポリメチルアクリレート；ポリアクリル酸エステル類などのアクリレート系樹脂、ポリアクリル酸系樹脂、ポリメタクリル酸系樹脂、ポリエチレン；ポリプロピレン；ポリスチレン；環状ポリオレフィンやジエン系ポリマーを含む各種ポリオレフィン、ポリウレタン系樹脂、酢酸セルロース；エチルセルロースなどのセルロース系樹脂、ポリアリレート、アラミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベンズイミダゾール；ポリベンズオキサゾール；ポリベンズチアゾールなどの芳香族系ポリマー、エポキシ樹脂；フェノール樹脂；ノボラック樹脂；ベンゾオキサジン樹脂などの熱硬化性樹脂等のフィルム状物を適用可能である。
【００２６】
（紫外線硬化型塗料）
本実施形態の紫外線硬化型塗料の塗工方法において用いられる紫外線硬化型塗料は、有機溶剤で希釈されていない固形分１００％の紫外線硬化型アクリル系モノマーを含む。かかる紫外線硬化型アクリル系モノマーは、３官能以上のアクリル系多官能モノマー、またはアクリル系多官能モノマーと２官能以下のアクリル系非多官能モノマーを含むことが好ましい。アクリル系多官能モノマーとアクリル系非多官能モノマーとの質量比は、特に制限はないが、好適な塗膜および硬化膜を形成する観点から、たとえば、１００：０〜５０：５０を例示できる。塗料として上記の紫外線硬化型アクリル系モノマーを用いることにより、有機溶剤を排出せずに塗工物を得ることが可能となる。ここで、アクリル系多官能モノマーは塗膜を主に構成する役割を持ち、アクリル系非多官能モノマーは、塗料粘度を下げ、取り扱いやすさや、塗膜および硬化膜の平面性向上に寄与する役割を持ち、両者を任意の割合で混合することにより、塗膜および硬化膜の性能を調整することが可能である。
【００２７】
アクリル系多官能アクリル系モノマーとしては、特に制限はなく、たとえば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、プロピレンオキサイド変性トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールエタントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、トリペンタエリスリトールポリ（メタ）アクリレート、グリセロール（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性グリセロール（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。これらの化合物は、その１種のみを単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。また、上記のアクリル系多官能モノマーが５０質量％以上存在していれば、アクリル系１官能モノマーやアクリル系２官能モノマーなどのアクリル系非多官能モノマーが混合されていても構わない。
【００２８】
アクリル系非多官能モノマーのアクリル系２官能モノマーとしては、特に制限はなく、たとえば、１,６−ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレートなどが挙げられる。これらの化合物は、その１種のみを単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２９】
アクリル系非多官能モノマーのアクリル系１官能モノマーとしては、特に制限はなく、たとえば、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ノニルアクリレート、ラウリルアクリレート、トリデシルアクリレート、ヘキサデシルアクリレート、オクタデシルアクリレート、イソアミルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソステアリルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、メトキシエチルアクリレート、ブトキシエチルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、フェノキシジエチレングリコールアクリレート、ノニルフェノキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、グリシジルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシー３−フェノキシプロピルアクリレート、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ノニルフェノキシエチルテトラヒドロフルフリルアクリレート、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、ジシクロペンテニロキシエチルアクリレートなどが挙げられる。
【００３０】
また、本実施形態の紫外線硬化型塗料の塗工方法において用いられる紫外線硬化型塗料は、上記の紫外線硬化型アクリル系モノマーとともに、光重合開始剤を含むことが好ましい。紫外線硬化型塗料は、光重合開始剤を含むことにより、紫外線などの活性エネルギー線照射により樹脂成分が良好に重合することとなり、好適な硬化膜を形成することができる。また、光重合開始剤の添加量は、特に制限はなく、たとえば、アクリル系多官能モノマーおよびアクリル系非多官能モノマーの合計１００質量部に対して０．５質量部以上１０質量部以下が例示できる。光重合開始剤は、紫外線を吸収して、ラジカル、カチオン、および／またはアニオンを生成する化合物であれば特に制限はなく、たとえば、アルキルフェノン系光重合開始剤、アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤、チタノセン系光重合開始剤、オキシムエステル系重合開始剤などが挙げられる。
【００３１】
アルキルフェノン系光重合開始剤としては、たとえば、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン、１−［４−（２−ヒドロキシエトキシ）−フェニル］−２−ヒドロキシ−２−メチル−１−プロパン−１−オン、２−ヒロドキシ−１−｛４−［４−（２−ヒドロキシ−２−メチル−プロピオニル）−ベンジル］フェニル｝−２−メチル−プロパン−１−オン、２−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）−２−モルフォリノプロパン−１−オン、２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１、２−（ジメチルアミノ）−２−［（４−メチルフェニル）メチル］−１−［４−（４−モルホリニル）フェニル］−１−ブタノンなどが挙げられる。
【００３２】
アシルフォスフィンオキサイド系光重合開始剤としては、たとえば、２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイド、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニルフォスフィンオキサイドなどが挙げられる。
【００３３】
チタノセン系光重合開始剤としては、たとえば、ビス（η５−２，４−シクロペンタジエン−１−イル）−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピロール−１−イル）−フェニル）チタニウムなどが挙げられる。
【００３４】
オキシムエステル系重合開始剤としては、たとえば、１，２−オクタンジオン、１−［４−（フェニルチオ）−２−（Ｏ−ベンゾイルオキシム）］、エタノン、１−［９−エチル−６−（２−メチルベンゾイル）−９Ｈ−カルバゾール−３−イル］−１−（０−アセチルオキシム）、オキシフェニル酢酸、２−［２−オキソ−２−フェニルアセトキシエトキシ］エチルエステル、２−（２−ヒドロキシエトキシ）エチルエステルなどが挙げられる。
【００３５】
上記の光重合開始剤は、１種を単独で用いてもよく、また２種以上を併用してもよい。
【００３６】
さらに、本実施形態の紫外線硬化型塗料の塗工方法において用いられる紫外線硬化型塗料は、上記の紫外線硬化型アクリル系モノマーとともに、または上記の紫外線硬化型アクリル系モノマーおよび光重合開始剤とともに、二酸化炭素との混合、塗膜の形成、および紫外線硬化膜の形成に支障のない限り、その他の充填剤を含んでいてもよい。ここで、その他の充填剤としては、無機顔料、酸化防止剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、紫外線吸収剤、黄変防止剤、有機の易滑剤、顔料、染料、有機または無機の微粒子、充填剤、帯電防止剤、界面活性剤、レベリング剤、核剤、拡散剤、ワックス剤などが挙げられる。
【００３７】
紫外線硬化型塗料は、ＶＯＣを削減し安全に塗工する観点から、有機溶剤を含まない。ここで、紫外線硬化型塗料が有機溶剤を含まないとは、その成分である紫外線硬化型アクリル系モノマーおよびその他の充填剤を希釈するための有機溶剤を含まないことをいい、紫外線硬化型アクリル系モノマーおよびその他の充填剤に不可避的に含まれる有機溶剤は含まれていてもよい。すなわち、紫外線硬化型塗料が有機溶剤を含まないとは、実質的に有機溶剤を含まないことをいう。有機溶剤としては、紫外線硬化型塗料を希釈できるものであれば特に制限はなく、たとえば、メチルエチルケトン、アセトン、酢酸エチル、トルエン、テトラヒドロフラン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられる。
【００３８】
（塗工装置）
図１を参照して、本実施形態の紫外線硬化型塗料の塗工方法において用いられる塗工装置１は、塗料供給部１０、二酸化炭素供給部２０、１次混合部３０、および噴霧部４０を備える。塗工装置１は、塗料供給部１０の塗料供給ライン１０Ｌと二酸化炭素供給部２０の二酸化炭素供給ライン２０Ｌとが、別々のラインであることが好ましい。塗料供給部１０は、塗料供給ライン１０Ｌ上に、紫外線硬化型塗料を圧空送液するための加圧ガスである窒素ガスを貯蔵する窒素ガスボンベ１１、紫外線硬化型塗料を貯蔵する塗料タンク１２、紫外線硬化型塗料を所定の圧力まで加圧する塗料高圧ポンプ１３、フィルター１４、塗料高圧ポンプの吐出圧を調整し余剰分塗料を塗料タンクに返送する塗料１次圧力調整弁１５、および圧力計１６をこの順に含む。二酸化炭素供給部２０は、二酸化炭素供給ライン２０Ｌ上に、二酸化炭素を貯蔵する二酸化炭素ボンベ２１、圧力計２２、二酸化炭素を所定温度まで冷却する冷却器２３、二酸化炭素を所定の圧力まで加圧する二酸化炭素高圧ポンプ２４、二酸化炭素高圧ポンプの吐出圧を調整し余剰分二酸化炭素を二酸化炭素ボンベに返送する二酸化炭素１次圧力調整弁２５、圧力計２６、流量計２７、圧力計２８、および二酸化炭素高圧ポンプの吐出圧が１次混合器の圧力より所定圧力（たとえば１ＭＰａ）以上高く保持する二酸化炭素供給ライン背圧弁２９をこの順に含む。１次混合部３０は、１次混合ライン３０Ｌ上に、紫外線硬化型塗料と二酸化炭素とを混合する１次混合器３１、混合流体の粘度を算出するための差圧伝送器３２、および温度計３３をこの順に含み、さらに、１次混合器、差圧伝送器および温度計の温度を調節する温度調節機３４を含む。噴霧部４０は、噴霧ライン４０Ｌ上に、２次混合器４１、圧力計４２、温度計４３、および噴霧ガン４４をこの順に含む。
【００３９】
（塗工方法）
本実施形態の紫外線硬化型塗料の塗工方法は、紫外線硬化型アクリル系モノマーを含む紫外線硬化型塗料を有機溶剤で希釈することなく８ＭＰａ以上の条件で１次混合器に供給する工程（以下、紫外線硬化型塗料の供給工程ともいう）と、臨界圧力以上の二酸化炭素を１次混合器に供給する工程（以下、二酸化炭素の供給工程ともいう）と、１次混合器に供給された紫外線硬化型塗料および二酸化炭素を混合して混合流体を形成する１次混合工程（以下、混合流体の形成工程という）と、噴霧直前に混合流体を２次混合器で均一性を向上させる工程（以下、混合流体の２次混合工程または均一性向上工程という）と、二酸化炭素の臨界圧力以上の条件で噴霧することにより塗膜を形成する工程（以下、塗膜の形成工程ともいう）と、塗膜に紫外線を照射することにより紫外線硬化膜を形成する工程（以下、紫外線硬化膜の形成工程ともいう）と、を備える。
【００４０】
本実施形態の紫外線硬化型塗料の塗工方法において、紫外線硬化型塗料の供給工程および二酸化炭素の供給工程は、塗工効率を高くする観点から、並列で行なわれることが好ましく、また、同時に行なわれることが好ましい。さらに、紫外線硬化型塗料の供給工程および二酸化炭素の供給工程、混合流体の形成工程、ならびに塗膜の形成工程は、塗工効率を高くする観点から、連続的に行なうことが好ましい。
【００４１】
（紫外線硬化型塗料の供給工程）
紫外線硬化型塗料の供給工程は、紫外線硬化型アクリル系モノマーを含む紫外線硬化型塗料を有機溶剤で希釈することなく８ＭＰａ以上の条件で１次混合器３１に供給することにより行なわれる。１次混合器３１に供給する紫外線硬化型塗料の圧力は８ＭＰａ以上である。ここれにより、１次混合器３１への紫外線硬化型塗料の供給が確実かつ容易に行なわれる。１次混合器３１に供給する紫外線硬化型塗料の圧力は、塗料１次圧力調整弁１５で調節できる。塗料１次圧力調整弁１５の圧力が過剰となる流量に相当する余剰分塗料を塗料高圧ポンプ１３のポンプサンクションに戻すことが好ましい。塗料高圧ポンプ１３は、特に制限はないものの、紫外線硬化型アクリル系モノマーのメカニカルストレスによるラジカル発生が嫌われるため、ギヤポンプの使用は避けられるが、モノマーの粘度が十分に高い場合は、モノーポンプ、口径の大きいダイヤフラムポンプがよく使用される。
【００４２】
また、１次混合器３１に供給する紫外線硬化型塗料の温度は、３０℃以上８０℃以下が好ましい。紫外線硬化型塗料の温度が３０℃以上であると、流体の粘度が上がりすぎることがないため取り扱いが容易となり、紫外線硬化型塗料の温度が８０℃以下であると、塗料であるモノマーの熱分解のおそれがない。かかる観点から、塗工装置１の塗料供給部１０は、供給された紫外線硬化型アクリル系モノマーを上記の所定温度まで加熱する塗料加熱器をさらに含むことが好ましい。塗料加熱器の型式は、特に限定されないが、装置の運転開始時や、流量を変えたときなどに、温度をなるべく早く一定に制御することや、塗工面の切り替えなどで噴霧を一時的に停止し、再度噴霧を開始するときなどに、紫外線硬化型塗料の温度が大きく変化しないことが求められる。そのため、一般的に使用される電気加熱式加熱器よりは、加熱媒体（通常は、水）の満たされたタンクに、紫外線硬化型塗料の通過する高圧配管をコイル状に浸漬したタンク／コイル式の熱交換器が好適に用いられる。
【００４３】
（二酸化炭素の供給工程）
二酸化炭素の供給工程は、臨界圧力以上の二酸化炭素を１次混合器３１に供給することにより行なわれる。１次混合器３１に供給する二酸化炭素の圧力は臨界圧力である７．４ＭＰａ以上である。二酸化炭素は、超臨界状態となることにより、液体の溶解性と気体の拡散性を兼備するため、塗料と均一に混合することができ、均一な混合物が得られる。１次混合器３１に供給する二酸化炭素の圧力は、二酸化炭素１次圧力調整弁２５で調節できる。二酸化炭素１次圧力調整弁２５の圧力が過剰となる流量に相当する余剰分二酸化炭素を二酸化炭素高圧ポンプ２４のポンプサンクションに戻すことが好ましい。二酸化炭素高圧ポンプ２４は、特に制限はなく、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプ、およびプランジャーポンプなどが使用される。ただし、二酸化炭素の加圧に際しては、液体二酸化炭素での加圧が有利であり、この場合、ポンプの前段での冷却が必要とされる。
【００４４】
また、１次混合器３１に供給する二酸化炭素の温度は、臨界温度である３１．１℃以上が好ましい。ここで、臨界状態とは、気体と液体が共存できる限界の圧力・温度（臨界点）を超えた状態をいい、通常の気体、液体とは異なる性質を示す。二酸化炭素の臨界点は、臨界圧力が７．４ＭＰａかつ臨界温度が３１．１℃である。かかる観点から、塗工装置１の二酸化炭素供給部２０は、二酸化炭素高圧ポンプ２４のポンプサンクションに戻される余剰分二酸化炭素を上記の所定温度まで冷却する冷却器２３をさらに含むこと、加圧された二酸化炭素を上記所定温度まで加熱する二酸化炭素加熱器をさらに含むことが好ましい。二酸化炭素加熱器の型式は、特に限定されないが、装置の運転開始時や、流量を変えたときなどに、温度をなるべく早く一定に制御することや、塗工面の切り替えなどで噴霧を一時的に停止し、再度噴霧を開始するときなどに、二酸化炭素の温度が大きく変化しないことが求められる。そのため、一般的に使用される電気加熱式加熱器よりは、加熱媒体（通常は、水）の満たされたタンクに、二酸化炭素の通過する高圧配管をコイル状に浸漬したタンク／コイル式の熱交換器が好適に用いられる。
【００４５】
（混合流体の形成工程）
混合流体の形成工程は、１次混合器に供給された紫外線硬化型塗料および二酸化炭素を混合することにより行なわれる。紫外線硬化型塗料および二酸化炭素を混合するのに用いられる１次混合器３１は、特に制限はないが、効率的に均一に混合する観点から、流路径が１ｍｍ以下のマイクロ流路を有するマイクロ混合器が好ましい。
【００４６】
本実施形態の紫外線硬化型塗料の塗工方法では、紫外線硬化型塗料と二酸化炭素とを効率的に混合し、紫外線硬化型塗料中に二酸化炭素を溶解していくことが必要である。従来、この目的のためには、１次混合器としてインラインミキサである流体多段分割原理を応用したスタティックミキサ（静的混合器）が用いられてきたが、必ずしも充分な混合、溶解が実現できていない。本実施形態の紫外線硬化型塗料の塗工方法においては、マイクロ混合器が用いられ、好ましくは、高圧の流体を混合できる高圧マイクロ混合器が用いられる。ここで、マイクロ混合器とは、マイクロ混合の原理を利用した流路径が１ｍｍ以下の混合器をいう。
【００４７】
高圧マイクロ混合器の型式は、特に限定されないが、紫外線硬化型塗料の粘性が高いことや、閉塞性があることなどを勘案すると、拡散距離を極めて短くして２流体を混合するインターディジタルチャネル構造を有する混合器（たとえばドイツのＩＭＭ社が提供する層流型マイクロミキサ）よりは、流体の乱流混合効果を利用した乱流型マイクロ混合器の方が望ましい。
【００４８】
これらの乱流型マイクロ混合器としては、たとえば、流路径が１ｍｍ以下のＴ字型混合器、旋回流を利用したスワール型マイクロ混合器（主流内径１ｍｍ以下、副流内径０．８ｍｍ以下）、流体を微小な空間の中心で衝突させる内径が１ｍｍ以下の中心衝突型マイクロ混合器、および内管の内径（流路径）が１ｍｍ以下の二重管式マイクロ混合器などが挙げられる。マイクロ混合器の好適な具体例としては、Ｓｗａｇｅｌｏｋ社の流路径０．３ｍｍのＴ字型混合器ＳＳ−１Ｆ０−３ＧＣ、特開２００８−１２４５３号公報に記載の旋回流を利用したスワール型マイクロ混合器（主流内径０．８ｍｍ、副流内径０．５ｍｍ）、特開２０１０−２３４３４８号公報に記載の構造を有する中心衝突型マイクロ混合器（内径１ｍｍ）が挙げられる。
【００４９】
本実施形態の紫外線硬化型塗料の塗工方法においては、供給された時の紫外線硬化型塗料の粘度に対して、混合後の差圧伝送器での混合流体粘度が低下している。供給された時の紫外線硬化型塗料の粘度は、投入前に別途、塗料供給時の設定温度での粘度を、レオメータを用いて測定したデータである。一方、混合後の混合流体粘度は、上記のように差圧伝送器において差圧から算出される粘度を用いる。１次混合ライン３０Ｌ内における混合流体の温度は、ノズル噴霧前の混合流体の温度を３０℃以上８０℃以下とする観点から、３０℃以上８０℃以下が好ましい。かかる観点から、混合流体を上記の所定の温度に調節する温度調節機３４を含むことが好ましい。温度調節機３４の型式は、特に限定されないが、装置の運転開始時や、流量を変えたときなどに、温度をなるべく早く一定に制御することや、塗工面の切り替えなどで噴霧を一時的に停止し、再度噴霧を開始するときなどに、混合流体の温度が大きく変化しないことが求められる。そのため、一般的に使用される電気加熱式加熱器よりは、加熱媒体（通常は、水）の満たされたタンクに、混合流体の通過する高圧配管をコイル状に浸漬したタンク／コイル式の熱交換器を含むものが好適に用いられる。
【００５０】
また、混合流体において、二酸化炭素は、紫外線硬化型塗料への飽和溶解濃度の１．０倍以上４．０倍以下の添加濃度で混合されていることが好ましい。より好ましくは、１．２倍以上３．５倍以下であり、さらに好ましくは１．５倍以上３．０倍以下である。１．０倍以上であると、噴霧ガンから噴出される時に液滴が微粒化し、且つ、噴霧（スプレー）角度が大きくなり、広範囲に均一に噴霧されるからである。４．０倍以下であると、混合流体を含む系内の圧力が高くなり過ぎず、装置の負荷が抑制され好ましい。ここで、紫外線硬化型塗料への二酸化炭素の飽和溶解濃度は、１次混合器後のライン中に設けた可視化窓から目視できる混合流体の状態から判断できる。二酸化炭素濃度を変化させて、二酸化炭素の泡が目視された状態をもって飽和に達したと判断し、その時の濃度を飽和溶解濃度とすることができる。若しくは、紫外線硬化型塗料と二酸化炭素との混合流体を流通させるキャピラリーを設け、その前後の差圧を計測することで混合流体の粘度を算出する機構を設ける。その差圧の安定性が高ければ、高圧二酸化炭素が塗料中に溶解した１相状態と判断し、その差圧が不安定であれば２相状態となったと推測することができる。さらには、噴霧ガンから噴出される流体を目視観察し、吹出し直後に液膜が観察される条件では、高圧二酸化炭素が塗料中に溶解した１相状態と判断し、噴出直後から液膜が消失してスプレーが広角に広がる現象がみられる条件では、２相状態となったと推察することができる。
【００５１】
（混合流体の２次混合工程、均一性向上工程）
混合流体の２次混合工程である均一性向上工程は、噴霧ノズルの直前に設けられることが望ましい態様である。ここで、噴霧ノズルの直前とは、噴霧ノズルの手前の流路１ｍ以内であることが好ましく、更に好ましくは５０ｃｍ以内、特に好ましくは３０ｃｍ以内、最も好ましくは２０ｃｍ以内である。塗料と高圧二酸化炭素よりなる混合流体は、流体間の密度差が大きい為、塗料の混合から噴霧までの配管長が長い場合、２流体が分離してしまう。分離した混合流体がスプレーノズルから噴出した場合、スプレー状態が不安定となり、これにより形成される塗膜は平面性の悪い不均一なものとなる。混合流体の均一性向上工程は、分離した２流体を再混合し、スプレーを安定化し、得られる塗膜の平面性を向上させるものである。
【００５２】
本実施形態の紫外線硬化型塗料の塗工方法の２次混合器を用いた２次混合手段としては、特定粗さのフィルター、マイクロ混合器またはスタティックミキサを用いることができる。好ましくは目開き１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下のフィルターが好適に用いられる。また、流路径が０．３ｍｍ以下のマイクロ流路を有するマイクロ混合器を用いることが可能である。
【００５３】
２次混合手段として用いられるフィルターの型式には特に限定はないが、金属微粉末を焼結して作られた焼結フィルターが好適に用いられる。焼結フィルターは、複雑な流路を持ち、混合流体が通過する際に、良好な混合効果が得られる為である。２次混合手段として用いられるフィルターの好適な具体例としては、Ｓｗａｇｅｌｏｋ社製焼結フィルター（公称目開き２μｍ）が挙げられる。
【００５４】
（塗膜の形成工程）
塗膜の形成工程は、２次混合工程を経た混合流体を、二酸化炭素の臨界圧力以上の条件で噴霧することにより行なわれる。混合流体の噴霧圧力（噴霧時の圧力をいう、以下同じ）は、噴霧ガンのノズルオリフィスの流量特性に依存する。混合流体の噴霧圧力は二酸化炭素の臨界圧力（７．４ＭＰａ）以上である。混合流体の噴霧圧力が二酸化炭素の臨界圧力以上であると、噴霧の液滴が微粒化し、塗膜の均一な膜厚が実現されやすい。ノズル噴霧前の混合流体の温度は３０℃以上８０℃以下が好ましい。ノズル噴霧前の混合流体の温度が３０℃以上であると、噴霧後の混合流体の温度が下がりすぎることがなく、混合流体の粘度が上がりすぎることがなく、均質な膜厚が得られやすい。一方、ノズル噴霧前の混合流体の温度が８０℃以下であると、塗料である紫外線硬化型アクリル系モノマーの熱分解のおそれがない。かかる観点から、塗工装置１の噴霧部４０は、噴霧される混合流体を上記の所定温度まで加熱する噴霧加熱器をさらに含むことが好ましい。噴霧加熱器の型式は、特に限定されないが、装置の運転開始時や、流量を変えたときなどに、温度をなるべく早く一定に制御することや、塗工面の切り替えなどで噴霧を一時的に停止し、再度噴霧を開始するときなどに、混合流体の温度が大きく変化しないことが求められる。そのため、一般的に使用される電気加熱式加熱器よりは、加熱媒体（通常は、水）の満たされたタンクに、混合流体の通過する高圧配管をコイル状に浸漬したタンク／コイル式の熱交換器が好適に用いられる。
【００５５】
塗膜の形成工程で用いられる噴霧ガンは、エアレスタイプの高圧噴霧ガンであれば良いが、噴霧流量、噴霧圧力、および噴霧パターンの最終的な制御は、この噴霧ガンに装着されている高圧ノズルオリフィスの開口径（相当径）とその形状に依存するため、極めて重要である。噴霧流量は、単位時間当たりの塗工量をどのくらいに設定するかで、大きく異なるが、塗料噴霧流量として、一般的に、５０ｇ／ｍｉｎ以上５００ｇ／ｍｉｎ以下の範囲が選択される。
【００５６】
上記の塗膜の形成工程により、平面性に優れ、外観品位が良好な塗膜が得られる。
【００５７】
（塗膜の熱処理工程）
本実施形態の紫外線硬化型塗料の塗工方法は、塗膜の平面性および外観品位をさらに高める観点から、塗膜の形成工程後の塗膜を熱処理する工程（塗膜の熱処理工程）をさらに含むことが好ましい。噴霧された微小な液滴は、噴霧ガンのノズルから噴出後の急速な圧力低下と体積膨張により、急速に温度が低下、粘度が上昇する。これに伴い、被塗工物に着滴した紫外線硬化型塗料は、着滴時の形状からの変化しづらく、平滑な連続膜の形成をより効率的なものとするために、塗工後、紫外線照射前の塗膜に熱処理を加え、塗料の粘度を下げ、流動性を高めることが有効である。熱処理装置としては、特に限定はなく、通常の熱風乾燥機などが好適に使用できる。熱処理条件としては、特に制限はなく、たとえば、３０℃以上８０℃以下で５秒以上５分以下の保持を例示できる。
【００５８】
（紫外線硬化膜の形成工程）
紫外線硬化膜の形成工程は、塗膜に紫外線を照射することにより行われる。紫外線照射装置は、特に限定はなく、高圧水銀灯、フュージョンＨランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプなどが使用でき、光量、光源の配置などが適宜調整される。
【００５９】
上記のように、本実施形態の紫外線硬化型塗料の塗工方法によって、紫外線硬化型塗料の噴霧により形成された塗膜に紫外線を照射することにより硬化膜（すなわち紫外線硬化膜）が得られる。かかる観点から、本実施形態の紫外線硬化型塗料の塗工方法は、紫外線硬化膜の製造方法でもある。
【００６０】
［実施形態２：紫外線硬化膜の製造方法］
本実施形態の紫外線硬化膜の製造方法は、紫外線硬化型アクリル系モノマーを含む紫外線硬化型塗料を有機溶剤で希釈することなく８ＭＰａ以上の条件で１次混合器に供給する工程と、臨界圧力以上の二酸化炭素を１次混合器に供給する工程と、１次混合器に供給された紫外線硬化型塗料および二酸化炭素を混合して混合流体を形成する工程と、混合流体を噴霧する直前に２次混合器により２次混合し流体の均一性を再度向上させる工程と、二酸化炭素の臨界圧力以上の条件で噴霧することにより塗膜を形成する工程と、塗膜に紫外線を照射することにより紫外線硬化膜を形成する工程と、を備える。本実施形態の紫外線硬化膜の製造方法によれば、ＶＯＣを削減するとともに安全に、平面性に優れ、外観品位が良好な紫外線硬化膜が得られる製造方法が提供できる。
【００６１】
本実施形態の紫外線硬化膜の製造方法において、実施形態１の紫外線硬化型塗料の塗工方法と同様に、混合流体において、二酸化炭素は、紫外線硬化型塗料への飽和溶解濃度の１．０倍以上４．０倍以下の添加濃度で混合されていることが好ましい。また、混合流体のノズル噴霧前の温度が３０℃以上８０℃以下に加熱された状態であることが好ましい。また、１次混合器は、流路径が１ｍｍ以下のマイクロ流路を有するマイクロ混合器であることが好ましい。また、流体を再混合し流体均一性を向上させる２次混合器は目開き１００μｍ以下のフィルターまたは流路径が０．３ｍｍ以下のマイクロ流路を有するマイクロ混合器であることが好ましい。また、外線硬化型アクリル系モノマーは、３官能以上のアクリル系多官能モノマー、または、アクリル系多官能モノマーおよび２官能以下のアクリル系非多官能モノマーを含み、かつ、紫外線硬化型塗料はさらに光重合開始剤を含むことが好ましい。また、紫外線硬化型塗料は、有機溶剤を含まない。ここで、紫外線硬化型塗料が有機溶剤を含まないとは、その成分である紫外線硬化型アクリル系モノマーおよびその他の充填剤を希釈するための有機溶剤を含まないことをいい、紫外線硬化型アクリル系モノマーおよびその他の充填剤に不可避的に含まれる有機溶剤は含まれていてもよい。
【００６２】
本実施形態の紫外線硬化膜の製造方法において、紫外線硬化型塗料（具体的には、紫外線硬化型アクリル系モノマーおよび光重合開始剤など）、塗工装置、塗工方法（具体的には、紫外線硬化型塗料の供給工程、二酸化炭素の供給工程、混合流体の形成工程、混合流体の均一性向上工程、塗膜の形成工程、塗膜の熱処理工程、および紫外線硬化膜の形成工程など）などについては、実施形態１の紫外線硬化型塗料の塗工方法と同様であるため、それらの説明を繰り返さない。
【００６３】
［実施形態３：積層フィルムの製造方法］
上記のような種々の被塗工物上に前記の紫外線硬化膜の製造方法を適用することが可能である。特に好ましくは、被塗工物を上記のような種々の樹脂フィルムとすることにより、積層フィルムの製造方法の提供が可能となる。本実施形態の積層フィルムの製造方法において、紫外線硬化膜の製造方法は、実施形態２の紫外線硬化膜の製造方法と同様である。
【実施例】
【００６４】
以下、実施例および比較例によって、紫外線硬化型塗料の塗工方法、紫外線硬化膜の製造方法および積層フィルムの製造方法についてさらに具体的に説明するが、以下の例に限定されるものではない。
【００６５】
（評価方法）
以下、本紫外線硬化型塗料の塗工、本紫外線硬化膜の製造および積層フィルムの製造において用いた評価方法を説明する。
【００６６】
（１）塗工幅
被塗工物であるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム上に塗工した試料について、反射分光膜厚計（大塚電子株式会社製、ＦＥ−３０００）を用いて、塗工厚みを幅方向において１０ｍｍピッチで試料全幅について計測を実施した。塗工厚みが０μｍである以外の部分を塗工部とし、塗工部の幅を塗工幅とした。試料フィルム幅３００ｍｍ全てにおいて塗工されている場合、塗工幅を３００ｍｍとした。
【００６７】
（２）平均厚み
上記塗工幅算出時に使用した反射分光膜厚計（大塚電子株式会社製、ＦＥ−３０００）を用いて算出した塗工厚みの平均値を平均厚みとした。
【００６８】
（３）三次元中心面平均表面粗さＳＲａ
三次元中心面平均表面粗さＳＲａは、ＩＳＯ  ２５１７８に規定されるものであり、３次元表面形状測定装置バートスキャン（菱化システム社製、Ｒ５５００Ｈ−Ｍ１００（測定条件：ｗａｖｅモード、測定波長５６０ｎｍ、対物レンズ１０倍））を用いて、三次元中心面平均表面粗さＳＲａを求めた。測定数を５とし、それらの平均値を求めた。また、小数点第５桁以下の端数は、四捨五入によりまるめた。
【００６９】
（使用装置）
図１に示したような塗工装置１を用いた。塗工装置１は、紫外線硬化型塗料を１次混合器３１に供給する塗料供給ライン１０Ｌと、二酸化炭素を１次混合器３１に供給する二酸化炭素供給ライン２０Ｌ、供給された紫外線硬化型塗料および二酸化炭素を混合する１次混合ライン３０Ｌ、混合された混合流体を噴霧する噴霧ライン４０Ｌを含む。塗料供給ライン１０Ｌには、窒素ガスボンベ１１、塗料タンク１２、塗料高圧ポンプ１３、フィルター１４、塗料１次圧力調整弁１５、および圧力計１６が、この順に配置されていた。二酸化炭素供給ライン２０Ｌには、二酸化炭素ボンベ２１、圧力計２２、冷却器２３、二酸化炭素高圧ポンプ２４、二酸化炭素１次圧力調整弁２５、圧力計２６、流量計２７、圧力計２８、および二酸化炭素供給ライン背圧弁２９が、この順に配置されていた。１次混合ライン３０Ｌには、１次混合器３１、差圧伝送器３２、および温度計３３が、この順に配置され、これらの温度を調節する温度調節機３４が配設されていた。噴霧ライン４０Ｌには、２次混合器４１、圧力計４２、温度計４３、および噴霧ガン４４が、この順に配置されていた。
【００７０】
塗料高圧ポンプ１３としては、ミルフロー制御容量ポンプを用いた。二酸化炭素高圧ポンプ２４としては、２連式プランジャーポンプを用いた。１次混合器３１としては、マイクロ混合器である混合後の流路径が０．３ｍｍの１／１６インチＴ字継ぎ手を用いた。温度調節機３４は、熱媒として温水を循環するコイル型熱交換器を用い、６０±１℃に制御した。
【００７１】
２次混合器としては、実験水準により、（Ａ）公称目開き２μｍの焼結フィルター、（Ｂ）目開き１００μｍの金属メッシュフィルター、（Ｃ）目開き２３０μｍの金属メッシュフィルターおよび（Ｄ）流路径が０．３ｍｍのマイクロ流路を有するマイクロ混合器から選定して配置した。使用した２次混合器を表１に整理して記載する。
【００７２】
【表１】
2019034261.tif 000003
【００７３】
ここで、紫外線硬化型塗料の供給時温度、二酸化炭素の供給時の温度、およびそれらの
１次混合時温度は、単一のウォーターバス温度で調節されており、その温度を温度計３３で測定した。紫外線硬化型塗料の供給圧力は、圧力計１６で測定した。混合流体の粘度は差圧伝送器３２の値より算出した。二酸化炭素の供給時の圧力は圧力計２８で測定した。二酸化炭素の飽和については、混合流体を流通させるキャピラリーを設け、紫外線硬化型塗料に対する二酸化炭素の添加濃度を変化させ、その前後差圧を差圧伝送器３２において計測された差圧が安定し、噴霧ガン４４から噴出するスプレーの噴霧角度が使用したノズルの公称スプレー角度（本実験においては５０°）よりも大きくなる添加濃度を飽和二酸化炭素濃度とした。噴霧圧力は圧力計４２で測定した。噴霧直前温度は温度計４３で測定した。塗工速度とは、噴霧ガンの移動速度を意味し、噴霧ロボットを通じて噴霧ガンのノズルを操作した。
【００７４】
噴霧による成膜後に、成膜した塗膜を、熱風乾燥機で、６０℃で３分間熱処理した。
【００７５】
塗膜を、アイグラフィックス株式会社製ＥＹＥ  ｍｉｎｉ  ＧＲＡＮＤＡＧＥ  （ＥＣＳ−１５１Ｕ）を用いた紫外線照射により、硬化させて、硬化膜を得た。紫外線は、光量２００ｍＪ／ｃｍ２の条件で２回繰り返して照射した（積算光量４００ｍＪ／ｃｍ２）。
【００７６】
（紫外線硬化型塗料の構成原料）
使用した紫外線硬化型アクリル系モノマーを以下に示した。アクリル系多官能モノマーは、大阪有機化学株式会社製ビスコート８０２（登録商標）（トリペンタエリスリトールアクリレート／モノおよびジペンタエリスリトールアクリレート／ポリペンタエリスリトールアクリレート混合物）を使用した（多官能アクリレートが全体の１００質量％）。アクリル系非多官能モノマーとしては、アクリル系２官能モノマーである大阪有機化学株式会社製ビスコート２３０（登録商標）（１，６−ヘキサンジオールジアクリレート）を使用した。また、光重合開始剤としては、ＢＡＳＦ社製イルガキュア（登録商標）１８４（１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン）を使用した。また、比較例３、４における希釈溶剤としては、メチルエチルケトンを使用した。
【００７７】
紫外線硬化型塗料として、下記の表２の「塗料１」の欄に示す組成質量比で上記の紫外線硬化型アクリル系モノマー、光重合開始剤を混合した液を調整した。
【００７８】
【表２】
2019034261.tif 000004
【００７９】
（実施例１）
塗料高圧ポンプの吐出量が６０ｇ／ｍｉｎとなるように、あらかじめ求めておいた流量／ポンプストロークの関係より、ストロークを調整した。二酸化炭素高圧ポンプの吐出量が流量計の値で３０ｇ／ｍｉｎとなるように、目盛を調整した。２次混合器であるフィルターには公称目開き２μｍの焼結フィルターを使用し、噴霧ガンの先端には、オリフィス相当径０．１３ｍｍの楕円形高圧ノズル（噴霧角５０°）を装着した。噴霧ガン直前の圧力は二酸化炭素の臨界圧力（７．４ＭＰａ）以上の１２ＭＰａであった。二酸化炭素の１次圧力調整弁は１４ＭＰａに設定した。各部圧力、温度、粘度測定結果などを表３に示した。
【００８０】
上記の噴霧ガンを２次元塗装ロボットに装着し、膜厚２５０μｍの二軸延伸ポリエステルフィルム（東洋紡株式会社製コスモシャイン（登録商標）Ａ４３００）を幅３００ｍｍにスリットしたものに塗工を行った。塗料噴霧後のフィルムは６０℃のオーブン内で３分間保持した後、上記の紫外線照射機を用いて上記の紫外線照射条件で塗膜を硬化させて硬化膜を得た。その後、紫外線硬化膜の評価を行った。評価結果を表３に示した。
【００８１】
その結果、得られた紫外線硬化膜の平均厚さは１．０μｍ、三次元中心面平均表面粗さＳＲａは０．００５０μｍであり、平面性に優れる結果であった。
【００８２】
（実施例２）
実施例１において、２次元塗装ロボットの塗装速度を変更したこと以外は、実施例１と同様にして塗工を行い、塗工フィルムを得た。できあがった紫外線硬化膜は、下記の表３に示したように、平均厚さは８．２μｍと実施例１に比べて厚く、三次元中心面平均表面粗さＳＲａは０．０００９μｍで、平面性はより良好な結果であった。
【００８３】
（実施例３）
実施例２において、塗膜の硬化処理前に６０℃で３分の熱処理を行わなかったこと以外は、実施例２と同様にして塗工を行い、塗工フィルムを得た。できあがった紫外線硬化膜は下記の表３に示したように、平均厚さは７．１μｍであり、三次元中心面平均表面粗さＳＲａは０．０２９０μｍとなり、実施例１、２に比較するとやや劣るが、良好な平面性を示した。
【００８４】
（実施例４）
実施例１において、２次混合器を目開き１００μｍの金属フィルターに変更した以外は、実施例１と同様にして塗工を行い、塗工フィルムを得た。できあがった紫外線硬化膜は下記の表３に示したように、平均厚さは２．１μｍ、三次元中心面平均表面粗さＳＲａは０．００７６μｍとなり、実施例１に比較するとやや劣るが、良好な平面性を示した。
【００８５】
（実施例５）
実施例１において、２次混合器を目開き２３０μｍの金属フィルターに変更した以外は、実施例１と同様にして塗工を行い、塗工フィルムを得た。できあがった紫外線硬化膜は下記の表３に示したように、平均厚さは３．０μｍ、三次元中心面平均表面粗さＳＲａは０．０３５０μｍとなり、実施例１に比較してやや劣る平面性を示した。
【００８６】
（実施例６）
実施例１において、２次混合器として流路径０．３ｍｍのマイクロ混合器を用いた以外は、実施例１と同様にして塗工を行い、塗工フィルムを得た。できあがった紫外線硬化膜は下記の表３に示したように、平均厚さは１．１μｍ、三次元中心面平均表面粗さＳＲａは０．００４９μｍとなり、実施例１と同等の良好な平面性を示した。
【００８７】
（比較例１）
実施例１において、塗料に二酸化炭素を混合しなかったことおよび噴霧ガンの直前の圧力が二酸化炭素の臨界圧力（７．４ＭＰａ）未満の６ＭＰａであったこと以外は実施例１と同様に塗工を行い、塗工フィルムを得た。できあがった紫外線硬化膜を評価した結果、下記表３に示したように紫外線硬化膜の平面性が劣る結果となった。
【００８８】
（比較例２）
実施例１において、二酸化炭素の混合比率を表３に示す比率に変更したことおよび噴霧ガンの直前の圧力は二酸化炭素の臨界圧力（７．４ＭＰａ）未満の６ＭＰａであったこと以外は、実施例１と同様に塗工を行い、塗工フィルムを得た。できあがった紫外線硬化膜を評価した結果、下記表３に示したように紫外線硬化膜の平面性が劣る結果となった。
【００８９】
（比較例３）
実施例１において、紫外線硬化型塗料として表２の「塗料２」の欄に示した組成質量比のメチルエチルケトンを希釈有機溶剤として含む塗料を用いたこと以外は実施例１と同様に塗工を行い、塗工フィルムを得た。噴霧ガン直前の圧力は１２ＭＰａであった。できあがった紫外線硬化膜を評価した結果、下記の表３に示したように紫外線硬化膜の平面性が劣る結果となった。
【００９０】
（比較例４）
実施例１において、紫外線硬化型塗料として表２の「塗料３」の欄に示した組成質量比のメチルエチルケトンを希釈有機溶剤として含む塗料を用いたこと以外は実施例１と同様に塗工を行い、塗工フィルムを得た。噴霧ガン直前の圧力は１２ＭＰａであった。できあがった紫外線硬化膜を評価した結果、下記の表３に示したように紫外線硬化膜の平面性が劣る結果となった。
【００９１】
（比較例５）
実施例１において、２次混合器を工程から省いた以外は実施例１と同様に塗工を行い塗工フィルムを得た。噴霧ガン直前の圧力は１２ＭＰａであった。できあがった紫外線硬化膜を評価した結果、下記の表３に示したように平均厚さは４．３μｍ、三次元中心面平均表面粗さＳＲａは０．０７９０μｍとなり、得られた紫外線硬化膜は実施例１と比較して平面性が劣る結果となった。
【００９２】
【表３】
2019034261.tif 000005
【００９３】
表３を参照して、実施例１〜６においては、紫外線硬化型塗料を有機溶剤で希釈することなく二酸化炭素の臨界圧力以上で二酸化炭素と混合して混合流体の粘度を低下させ、かつ、二酸化炭素の臨界圧力以上で噴霧し紫外線を照射することにより、三次元中心平面平均表面粗さＳＲａが０．０００９μｍ〜０．０３５０μｍと小さかったことから、平面性に優れ外観品位が良好な紫外線硬化膜が得られた。すなわち、実施例１〜６においては、ＶＯＣを削減するとともに安全に、平面性に優れ、外観品位が良好な紫外線硬化膜が得られた。
【００９４】
これに対して、比較例１においては、紫外線硬化型塗料を有機溶剤で希釈することなくまた二酸化炭素も用いず、流体の粘度が高くなったため、得られた紫外線硬化膜は三次元中心平面平均表面粗さＳＲａが０．１５８０μｍと大きく、平面性が劣り外観品位も不良であった。また、比較例２においては、紫外線硬化型塗料を有機溶剤で希釈することなく二酸化炭素の臨界圧力以上で二酸化炭素と混合したが、二酸化炭素の添加濃度が飽和濃度未満のため混合流体の粘度が高くなり、また、噴霧圧力が二酸化炭素の臨界圧力未満であったため、得られた紫外線硬化膜は三次元中心平面平均表面粗さＳＲａが０．０６９５μｍと大きかったことから、平面性が劣り外観品位も不良であった。また、比較例３においては、希釈のために有機溶剤を用いたことから、ＶＯＣにより環境負荷の増大および安全性の低下の問題があり、有機溶剤および臨界圧力以上の二酸化炭素を用いたにもかかわらず、混合流体の粘度が高くなったため、得られた紫外線硬化膜は三次元中心平面平均表面粗さＳＲａが０．１９９０μｍと大きかったことから、平面性が劣り外観品位も不良であった。また、比較例４においては、希釈のために有機溶剤を用いたことから、ＶＯＣにより環境負荷の増大および安全性の低下の問題があり、有機溶剤および臨界圧力以上の二酸化炭素を用いて、紫外線硬化型塗料および混合流体の粘度を実施例１−６の場合と同じ程度まで低減したにもかかわらず、得られた紫外線硬化膜は三次元中心平面平均表面粗さＳＲａが０．０８０３μｍと大きかったことから、平面性が劣り外観品位も不良であった。これは、添加された有機溶剤が噴霧時に揮発し、被塗工物に付着後の紫外線硬化型塗料が、有機溶剤希釈前の状態となり、粘度が高くなったためと考えられた。比較例５においては、２次混合器を用いなかったため、スプレーノズルからの流体の吐出が不均一となり、得られた紫外線硬化膜は三次元中心平面平均表面粗さＳＲａが０．０７９０μｍと大きかったことから、平面性が劣り外観品位も不良であった。
【００９５】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
以上、詳述したように、本発明は、紫外線硬化型塗料の塗工方法、紫外線硬化膜の製造方法および積層フィルムの製造方法であり、本発明により、塗工時にＶＯＣの発生が伴わない低環境負荷型の新しい塗工方法および製造方法を提供することができる。また、塗工液となる紫外線硬化型塗料に危険物である有機溶剤を含まないことから、安全性に優れた紫外線硬化型塗料の塗工方法、紫外線硬化膜の製造方法および積層フィルムの製造方法を提供することができる。
【００９７】
本発明は、平面性の高い塗工が困難な有機溶剤無希釈の紫外線硬化型アクリル系モノマーを含む紫外線硬化型塗料に対して、二酸化炭素の混合と所定の高圧条件により、噴霧（スプレー）塗布を可能にし、噴霧ノズル直前に位置する２次混合器による２次混合により、混合流体の均一性を向上させることにより、平面性の高い塗膜および紫外線硬化膜を提供する技術である。本発明により、プラスチックフィルムなどの２次元の対象物をはじめ、三次元の立体構造をもつ対象物にもアクリル樹脂を有機溶剤無希釈で直接塗布することを可能とするものとして、極めて有用である。
【符号の説明】
【００９８】
１  塗工装置
１０  塗料供給部
１０Ｌ  塗料供給ライン
１１  窒素ガスボンベ
１２  塗料タンク
１３  塗料高圧ポンプ
１４  フィルター
１５  塗料１次圧力調整弁
１６，２２，２６，２８，４２  圧力計
２０  二酸化炭素供給部
２０Ｌ  二酸化炭素供給ライン
２１  二酸化炭素ボンベ
２３  冷却器
２４  二酸化炭素高圧ポンプ
２５  二酸化炭素１次圧力調整弁
２７  流量計
２９  二酸化炭素供給ライン背圧弁
３０  １次混合部
３０Ｌ  １次混合ライン
３１  １次混合器
３２  差圧伝送器
３３，４３  温度計
３４  温度調節機
４０  噴霧部
４０Ｌ  噴霧ライン
４１  ２次混合器
４４  噴霧ガン
【図１】
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