(57)【要約】【課題】スプレーガンを用いて可能な限りミストのない形態で塗料を適用可能とする、少なくとも一つのポリマー分散液をベースとした塗料を提案する。また同時に、本発明は適切な方法を提示することをその目的としている。【解決手段】本発明は、顔料と、充てん剤と、増粘剤と、分散剤と、添加剤とを含み、少なくとも一つのポリマー分散液をベースとした塗料に関するものであり、前記塗料は、  ａ）固形分として計算して２〜２０重量％のポリマー分散液と、  ｂ）２〜３５重量％の顔料と、  ｃ）０．１〜２００μｍの粒径を有する５〜６０重量％の充てん剤と、  ｄ）０．１〜３重量％の増粘剤と、  ｅ）０．１〜２重量％の分散剤と、  ｆ）最大５重量％の添加剤及び１００％とするための水とを含み、且つ  前記分散液が、粘度をキャピラリーレオメータにて３０、０００・１／ｓのせん断速度で測定して、２．０から５・１０２ｍＰａ／ｓの粘度を有することを条件としている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
顔料と、充てん剤と、増粘剤と、分散剤と、添加剤とを含み、少なくとも一つのポリマー分散液をベースとした塗料であって、
ａ）固形分として計算して２〜２０重量％のポリマー分散液と、
ｂ）２〜３５重量％の顔料と、
ｃ）０．１〜２００μｍの粒径を有する５〜６０重量％の充てん剤と、
ｄ）０．１〜３重量％の増粘剤と、
ｅ）０．１〜２重量％の分散剤と、
ｆ）最大５重量％の添加剤及び１００％とするための水とを含み、且つ
前記分散液が、粘度をキャピラリーレオメータにて３０、０００・１／ｓのせん断速度で測定して、２．０から５・１０２ｍＰａ／ｓの粘度を有することを条件としていることを特徴とする、少なくとも一つのポリマー分散液をベースとした塗料。
【請求項２】
前記粘度が、３．５から５．０・１０２ｍＰａ／ｓの範囲にあることを特徴とする、請求項１に記載の塗料。
【請求項３】
前記ポリマー分散液は、３〜２０の炭素原子を有するカルボン酸ビニルエステル、Ｎ−ビニルピロリドン、エチレン性不飽和カルボン酸、それらのエステル、アミド或いは無水物、スチレン或いはその誘導体、及び／またはα―オレフィンのモノマーから得られたポリマーから選択されることを特徴とする、請求項１または２に記載の塗料。
【請求項４】
それがポリスチレンアクリレート、アクリル樹脂、及び／またはシリコーン樹脂の分散液であることを特徴とする、請求項３に記載の塗料。
【請求項５】
前記顔料は、二酸化チタン、酸化鉄、酸化クロム、コバルトブルー、フタロシアニン顔料、スピネル顔料、ならびにチタン酸ニッケル及びチタン酸クロム、アゾイック顔料、キナクリドン顔料及び／またはジオキサジン顔料から選ばれることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の塗料。
【請求項６】
前記顔料が、二酸化チタンであることを特徴とする、請求項５に記載の塗料。
【請求項７】
前記充てん剤は、０．１と１００μｍとの間の直径を有し、且つ、ケイ酸塩、炭酸塩、蛍石、硫酸塩、及び酸化物から選ばれることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一つに記載の塗料。
【請求項８】
前記充てん剤の表面は、官能基化されていることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一つに記載の塗料。
【請求項９】
前記増粘剤は、ポリカルボン塩酸、ウレタン増粘剤、多糖類及び／またはセルロースエーテルから選ばれることを特徴とする、請求項１乃至８のいずれか一つに記載の塗料。
【請求項１０】
前記添加剤は、分散剤、安定剤、消泡剤、保存剤及び／または疎水化剤であることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれか一つに記載の塗料。
【請求項１１】
スプレー法を用いて請求項１乃至１０の少なくともいずれか一つに記載の前記塗料を適用するための方法であって、
前記分散液の塗料は、貯蔵部から移送ユニット及び連結ラインを介してエアレススプレーガンへと導かれ、該エアレススプレーガンの箇所での測定で、５５〜１３５バールのスプレー圧で噴射されることを特徴とする、塗料を適用するための方法。
【請求項１２】
前記圧力は、７０〜８０バールであることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
ダイヤフラムポンプが、前記移送ユニットとして用いられていることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
温度制御されたホースが、前記連結ラインとして用いられていることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記分散液の塗料が前記スプレーガンの箇所で２７〜４０℃、好ましくは３０〜３８℃の温度となるように前記温度が調整されていることを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記エアレススプレーガンは、二頭ノズルを備えていることを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１７】
前記二頭ノズルは、互いの側方に配列され、好ましくは一列に配列された、二つのスリット状のノズル開口の形態に構成されていることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記二頭ノズルの配置と構成とは、それらのスプレー噴流が長手方向で交差するように選択されることを特徴とする、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１乃至１０の少なくとも一つの前記分散液の塗料を使用して、前記分散液の塗料をエアレス方法によって適用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顔料と、充てん剤と、増粘剤と、分散剤と、添加剤とを有し、少なくとも一つのポリマー分散液をベースとした塗料に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック分散液、顔料や充てん剤を含み、少なくとも一つのポリマー分散液をベースとした塗料は、あらゆる種類の下地塗装をする従来技術で幅広く用いられている塗装システムであり、特に建設業での外壁や内壁の下地塗装に用いられている。分散液の一般的性質のみならず、それから形成された最終製品の一般的性質も同様として、主に個々のポリマーにより左右される。
【０００３】
これまでそのような分散塗料は、通常、例えばローラーや塗装用はけ等のそれ自体既知である塗布手段により下塗りに適用されている。また、そのような分散塗料を、スプレーガンによって塗布することも既に従来技術にて知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、分散塗料をスプレーガンで適用して場合、特にそれによって発生した微細飛沫形態のミストが適用時に問題を引き起こすことが判明した。第一に、発生したミストは精密な被膜を実現可能とするものではなく、即ち、輪郭が明瞭なスプレーパターンを形成可能な塗装を実現することができなかった。
【０００５】
第二に、従来技術の既知の分散塗料を用いて通常のスプレー方法により形成される細かいミストは、＜１５μｍの大きさを有するので、その使用者の健康にストレスを招き、ここで生じたミストは健康障害を引き起こす原因にもなる。
【０００６】
本発明はこのような点を出発点して、スプレーガンを用いて可能な限りミストのない形態で塗料を適用可能とする、少なくとも一つのポリマー分散液をベースとした塗料を提案することをその目的としている。また同時に、本発明は適切な方法を提示することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、塗料に関する特許請求項１の特徴的構成要件、及び適用方法に関する特許請求項１１の特徴的構成要件により達成される。従属請求項は、より優れた発明を列挙している。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の塗料によって得られた小液滴の直径は、同一の試験条件下でも従来技術の塗料によって得られたそれよりも極めて大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の塗料（以下、「分散塗料」と称す）は、ポリマー分散液、顔料、充てん剤、増粘剤、分散剤、及び添加剤を含んでいる。その分散塗料の粘度は、キャピラリーレオメータを用いた３０、０００・１／ｓのせん断速度で測定して、２．０から５・１０２ｍＰａ／ｓに設定されている。なお、そのような粘度の測定方法は、例えば１９９２年、ニューヨーク、Ｅｌｉｓ  Ｈｏｒｗｏｏｄ出版の、Ｒ．Ｗ．Ｗｈｏｒｌｏｖ：Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓに記載されている。
【００１０】
本発明では、請求項１で挙げた粘度範囲が順守されることが分散塗料においては不可欠であり、そのような組成と粘度とを有する分散塗料のみが、スプレーガンを用いて適用した際に、特定の最小の大きさ以上の小液滴となり、明確な輪郭のスプレーパターンを形成することが明らかとなった。また、本発明の塗料は、それによってスプレーミストを吸引することを最大限に防止するという利点をさらに有している。
【００１１】
本発明の分散塗料の場合、請求項１に挙げたポリマー分散液に関する組成が守られていることが確実となるように注意を払う必要がある。本発明では、塗料につき、固形分として計算して２〜２０重量％のポリマー分散液と、２〜３５重量％の顔料と、０．１から２００μｍの粒径を有する５〜６０重量％の充てん剤と、０．１〜３重量％の増粘剤と、０．１〜２重量％の分散剤と、最大で５重量％までの添加剤とを含むように規定されている。実験では、粘度が、３．５と５・１０ｍ２Ｐａ／ｓとの間の範囲にあることが特に好ましいことを出願人は実証することができた。
【００１２】
材料からの観点では、本発明の分散塗料において、ポリマー分散液が特定のモノマーから構成されたポリマーから選択されることが好ましい。好適なモノマーとしては、例えば、３から２０の炭素原子を有するカルボン酸ビニルエステルであり、特に酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、及びカルボン酸成分中９から１１の炭素原子を有するカルボン酸ビニルエステルであり、また、Ｎ−ビニルピロリドンとその誘導体、エチレン性不飽和カルボン酸、それらのエステル、アミドまたは無水物であり、さらにα−オレフィンで、特にエチレン、プロピレン及びアクリロニトリルである。
【００１３】
とりわけ好ましいのは、エチレン性不飽和カルボン酸、特にアクリル酸及びメタクリル酸の使用であり、また、エチレン性不飽和カルボン酸エステル、特にアルコール残基において１から１２の炭素元素を有するアクリル及びメタクリル酸エステルの使用である。エステルのアルコール残基は、直鎖或いは分岐アルキル鎖、脂環式化合物または芳香族化合物を含むことができ、これをさらにヒドロキシル基、ハロゲン原子またはエポキシ基で変成することもできる。なお、スチレン及びスチレン誘導体の使用も特に好適である。
【００１４】
従来技術から知られている顔料を、実際にここでの顔料として使用することができる。その例としては、二酸化チタン、酸化鉄、酸化クロム、コバルトブルー、フタロシアニン顔料、スピネル顔料、及びチタン酸ニッケル並びにチタン酸クロムである。また、アゾイック顔料、キナクリドン顔料、及び／またはジオキサジン顔料等の有機顔料を使用することもできる。なお、二酸化チタンを顔料として用いた場合が特に有利であることが証明されている。
【００１５】
充てん剤としては、ケイ酸塩、炭酸塩、蛍石、硫酸塩、及び酸化物が考えられる。特に好ましい充てん剤は、カオリン、雲母、滑石及び炭酸カルシウムであり、上記の充てん剤を混合物の形態で用いても好適である。
【００１６】
充てん剤は、０．１から２００μｍ、特に好ましくは、０．１から１００μｍの直径を有する場合が特に有利であることが実証されている。充てん剤の粒径を選択することも粘度を設定する上で明らかに重要であり、ここではモノモダルの粒度分布に加え、バイモダルの粒度分布を使用することも可能である。
【００１７】
さらに、本発明の塗料の粘度を調整するための好ましい態様としては、表面に官能基を有する充てん剤の粒子であり、本発明の「官能基化された充てん剤粒子」は、官能基が該表面に共有結合または簡単な相互作用を介して結合したものであると理解される。また、例えば撥水剤コーティング等によって後に処理された粒子を使用することもできる。
【００１８】
本発明の塗料では、増粘剤を使用することがさらに重要である。本発明では、増粘剤を０．１〜３重量％の割合で用いる。材料の観点からでは、特に従来技術で知られているポリカルボン酸塩増粘剤のすべてを、ここでの増粘剤とすることが可能であるが、その例としては、ポリカルボン酸塩、ウレタン増粘剤、多糖類及びセルロースエーテルである。
【００１９】
もちろん、本発明の分散塗料は、従来技術により既に知られている添加剤を、５重量％までの量で含有することができる。その添加剤の例としては、分散剤、安定剤、消泡剤、保存剤、及び／または疎水化剤である。
【００２０】
この時点で、上述した分散塗料は、散布法によって適用されるのに非常に適していることが重要となる。本発明におけるここでの適用方法としては、分散塗料を、好ましくは塗料容器である貯蔵部から、移送ユニット及び連結ラインを介してエアレススプレーガンに導くことである。
【００２１】
ここにおいて、ここで設定されているスプレー圧力が、スプレーガンの箇所での測定で５０〜１３５バールで、好適には７０〜８０バールにあることが重要である。これによりスプレー法に対して必要となる、ノズル径ｄ、ラメラ厚ｌ、平均流出速度ｕ、粘度υ、ならびに表面張力σ、及び密度ρ等のすべての特性量は、明らかに好影響を受けることとなる。したがって、それ自体が周知であるエアレススプレー法と比較すると、本発明の方法では平均してより大きな小液滴が発生し、且つ、９９％までの非常に高い適用能率となる。
【００２２】
本発明の方法では、移送装置としてダイヤフラムポンプを使用すると有利である。また、例えばホースの形態の連結ラインを、加熱可能とすれば有利であることが判明している。この方法によれば、移送ユニットにより貯蔵部即ち塗料容器からスプレー装置へ、分散塗料を実質的に周辺温度とは無関係に誘導することが確保できる。ここでの温度は、２７から４０℃の間で、特に３０から３８℃の間の範囲に設定されていることが有利であり、上述の温度がスプレーガンにて達成されるように、処理過程を管理しなくてはならない。これによって、上述した分散塗料の卓越した性質が保たれることになる。
【００２３】
また、ここでとりわけ驚くべきことは、この方法では高圧および温度が用いられているにもかかわらず、好ましい物理的性質即ち特に高粘度が、実質的に損なわれていないということである。
【００２４】
使用されるエアレススプレーガンに二頭ノズルが設けられている場合には、さらに有利な要因となることも判明している。ここでのその二頭ノズルの構成の配置は、それらのスプレー噴流が互いに長手方向で交差するように選択されなくてはならない。そのため、一列に配列された二つのスリット状のノズル開口の形態の二頭ノズルが、特に好都合なものと見なされる。
【実施例】
【００２５】
本発明は、さらに、上述した分散塗料を使用して、該塗料をエアレススプレー法により適用する方法に関する。以下、原処方及び図１乃至５を用いて、本発明をさらに詳細に説明する。
【００２６】
以下は、本発明の塗料の原処方を示すものであり、以降、これを「ＮＥＳＰＲＩ」と称す。
【００２７】
【表１】
2006522191.tif 000002
【００２８】
図１は、本発明の方法を行うための装置の構造を模式的に示すものである。その装置は、符号１で示す塗料槽としての形態の貯蔵部を備える。ここで、分散塗料は、塗料槽１から供給ライン５を介して、塗料移送装置としてのダイヤフラムポンプにより移送される。本発明の方法では、ダイヤフラムポンプによって塗料貯蔵部１から取り出された塗料が、連結ライン３を通じてエアレススプレーガン４へと導かれることが重要であり、その連結ライン３は加熱されたホースの形態となっている。これは、図３に図示した構造によって象徴的に理解することができる。
【００２９】
また、本発明の方法では、エアレススプレーガン４の箇所での測定で、スプレー圧が５５〜１３５バールであって、好ましくは７０〜８０バールに設定されるように処理過程を管理することが重要である。さらに、物理的性質を維持すべく、粘度の範囲が動作圧及び周辺温度によって実質的に影響を受けないように、連結ライン３即ちホース中の塗料の温度が制御されることも重要である。
【００３０】
このために、エアレススプレーガンの箇所での測定で、温度が２７と４０℃との間の範囲、特に好ましくは３０と３８℃との間の範囲という前提で、予備加熱を行う必要がある。このように、これらの条件が確保される限り、最適な小液滴サイズの形成が得られる。
【００３１】
さらに、エアレススプレーガン４が二頭ノズルを有することも重要であり、ここでの二頭ノズルの形状及び配置は、スプレー噴流が互いに長手方向で交差するように選択される。ここで、二頭ノズルが、一列に配列された二つのスリット状のノズル開口の形態に構成された場合が有利であることが確認されている。
【００３２】
図２は、本発明に係る塗料ＮＥＳＰＲＩ６と従来技術の塗料との平均値ＤＶ１０に関する比較を示す。図２が示すように、本発明の塗料は、検査が行われた５５、７５及び１３５バールの圧力範囲のすべてにおいて、平均値ＤＶ１０につき従来技術の塗料に対して明らかに優れている。ここでの平均値ＤＶ１０は、全容積の１０％が既定値以下の小液滴として存在するものとして定義されている。本発明の塗料は、従来技術の塗料との比較で高い平均値ＤＶ１０を示しており、これは微細な要素が大幅に減少していることを表している。なお、小液滴の大きさはμｍ（０〜８０）で挙げている。
【００３３】
図３は、二つの希釈即ち１０％及び５％での、本発明の塗料ＮＥＳＰＲＩ６と、やはり従来技術の塗料との、所定のせん断速度の範囲の関数としてのせん断粘度に関する比較を示す。図に明確に現れているように、本発明の塗料は、１Ｅ０４と１．５Ｅ０．５との間の範囲のせん断速度において大幅に高い粘度を有しており、これは上述したスプレー法に対して好ましい効果を有する。
【００３４】
図４は、一方の４ａにおいて、塗料ＮＥＳＰＲＩ６と従来技術の塗料との体積分布を示し、４ｂにおいて、やはり上述した二つの塗料の小液滴数を示している。なお、ＤＶ１０及びＤＶ５０の定義は図１にて挙げられたものと対応しており、小液滴の数は図４ｂ）に示されている。
【００３５】
図５は、スプレーしぶきに関してのスプレーパターンの評価を示すものである。ここで評価されたのは小液滴ではなく、吹き付けによって発生したスプレーパターンであり、図５は、クレームされた方法によって適用された場合の本発明の塗料の優れた特性をここで示している。
【００３６】
図５ａに図示したグラフは、従来技術の塗料を用いたスプレーパターンを示している。そのグラフから、スプレーパターンで評価されたしぶきの数と、想像上のゼロ線及び半径からのそれらの距離との両方を理解することができる。図５ａから、従来技術の塗料が、略２０と４０μｍとの間の非常に小さい塗料の粒によってスプレーしぶきを発生していることが明らかとなる。
【００３７】
一方、本発明の塗料では、驚くべきことに、そのようなスプレーしぶきを事実上、完全になくすことが可能である。上記のグラフ及びスプレーパターンの画像の両方から、適用方法を併用した本発明の塗料によって、実質的なスプレーしぶきの除去を達成することができることが明らかとなる。
【００３８】
また、本発明の塗料によって得られた小液滴の直径は、同一の試験条件下でも従来技術の塗料によって得られたそれよりも極めて大きいことが、図ａ）から明確に理解することができ、その違いは、図４ｂから理解できる小液滴数を考慮した場合、さらに明白となる。これにより、ここでの例がＮＥＳＰＲＩ６としての本発明の塗料では、飛沫の形成が最大で８５％にまで減少しているという事実が明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の方法を達成するための装置の模式的な構造を示す。
【図２】本発明の塗料と、従来技術の塗料との小液滴の大きさの平均に関する比較を示す。
【図３】所定のせん断速度の範囲における、二つの希釈段階での本発明の塗料と、従来技術の塗料との粘度を示す。
【図４】発生した小液滴の体積分布とその小液滴数とに関する、従来技術の塗料と本発明の塗料との比較をさらに示す。
【図５】本発明の塗料のスプレーパターンの評価と、従来技術の塗料のスプレーパターンの評価とを示す。
【符号の説明】
【００４０】
１  貯蔵部
３  連結ライン
４  エアレススプレーガン
５  供給ライン
【図１】
2006522191.tif 000003
【図２】
2006522191.tif 000004
【図３】
2006522191.tif 000005
【図４】
2006522191.tif 000006
【図５】
2006522191.tif 000007
【国際調査報告】
2006522191.tif 000008
2006522191.tif 000009
2006522191.tif 000010
2006522191.tif 000011