專利名稱：二氧化碳涂裝方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二氧化碳涂裝方法及其裝置，更詳細(xì)而言，涉及將在以往的利用有機(jī)溶劑系涂料的噴射涂裝中大量使用的稀釋溶劑(VOC)替換為極少量的二氧化碳，由此在確保與有機(jī)溶劑系涂裝同等的涂膜均勻性、光滑性、鮮映性等的涂裝精加工品質(zhì)的狀態(tài)下，能大幅減少VOC產(chǎn)生的涂裝方法及裝置。本發(fā)明提供新的涂裝技術(shù)，其涉及能大幅減少向大氣中的VOC產(chǎn)生的低環(huán)境負(fù)荷型的涂裝方法及其裝置、及能使一液固化型 二液固化型涂料穩(wěn)定而進(jìn)行二氧化碳涂裝的低環(huán)境負(fù)荷型的涂裝方法及其裝置。
背景技術(shù)：
對(duì)VOC產(chǎn)生而言，作為關(guān)系到地球變暖的有害化學(xué)物質(zhì)，在2010年包括自我控制， 要求削減3成。對(duì)涂裝工業(yè)界而言，作為用于涂料的降粘劑，大量地使用有機(jī)溶劑，涂裝產(chǎn)業(yè)，在日本的VOC產(chǎn)生量的約150萬(wàn)噸中，成為占接近其60%的VOC產(chǎn)生量的最大的VOC產(chǎn)生產(chǎn)業(yè)，VOC對(duì)策正成為涂裝工業(yè)中的緊要的課題。涂裝工業(yè)技術(shù)中，使用該稀釋溶劑的噴射涂裝為主流，為了 VOC的削減，尋求有各種對(duì)策。具體而言，可以舉出以下的技術(shù)開發(fā)向水性涂料的轉(zhuǎn)換、削減了有機(jī)溶劑的涂料、 即高固體涂料等或所排放的有機(jī)溶劑的回收、分解處理等。但是，現(xiàn)狀是，在這些對(duì)策技術(shù)中，特別是向水性涂料的轉(zhuǎn)換需要水處理裝置、空調(diào)設(shè)備等的附帶設(shè)備，另外，雖然水性涂料適于涂裝對(duì)象物為金屬材料的情況，但對(duì)于向要求高涂裝精加工品質(zhì)的塑料零件等的涂裝，不能應(yīng)對(duì)。因此，涂裝工業(yè)界中，特別是中小企業(yè)，應(yīng)對(duì)上述的VOC對(duì)策，在現(xiàn)有的技術(shù)中抱有需要大設(shè)備投資等的課題，因此，強(qiáng)烈要求開發(fā)能代替現(xiàn)在的有機(jī)溶劑涂裝或水性涂裝的新的涂裝技術(shù)。另一方面，關(guān)于涂裝技術(shù)，在由美國(guó)-二才 >力一"1卜公司申請(qǐng)的專利(專利文獻(xiàn)1)中，作為降粘劑(稀釋劑)，提出利用超臨界流體代替有機(jī)溶劑的技術(shù)。在該技術(shù)中示出，通過(guò)使超臨界流體、特別是二氧化碳溶解在涂料(聚合物和溶解聚合物而使其具有流動(dòng)性的真溶劑)中，使粘度降低至可噴霧的水平，由此可涂裝。這以后，由同一公司關(guān)于涂裝技術(shù)申請(qǐng)了 10多項(xiàng)專利，例如，作為專利注冊(cè)了噴射寬度的控制方法(專利文獻(xiàn)幻、涂料組成的限定(專利文獻(xiàn)幻、噴霧狀態(tài)的改良方法(專利文獻(xiàn)4)、堵塞的回避方法(專利文獻(xiàn)幻及涂料/(X)2混合物的密度控制方法(專利文獻(xiàn) 6)的5件。但是，在這些專利中，存在如下問(wèn)題點(diǎn)作為工藝流程僅顯示有一個(gè)流程，對(duì)于可實(shí)用化的工藝流程的構(gòu)筑、具體的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，完成度不充分。即，對(duì)將二氧化碳作為降粘劑的噴射涂裝技術(shù)而言，從可實(shí)用化的工業(yè)技術(shù)這樣的觀點(diǎn)考慮，仍為不得不說(shuō)未確立的狀況。將上述專利中所示的工藝流程示于圖1。在本流程中，涂料和0)2用空氣驅(qū)動(dòng)式的活塞泵加壓，涂料以降低粘度為目的被加熱，送至混合器。CO2不被加熱，在液體狀態(tài)下被送
5至混合器。此時(shí)的涂料和(X)2的供給量，通過(guò)同時(shí)控制兩泵的活塞的運(yùn)動(dòng)的機(jī)制，以固定容積比來(lái)供給。混合器為流體多段分割型靜態(tài)攪拌器，混合物被加熱后，通過(guò)過(guò)濾器，再次利用靜態(tài)攪拌器混合，根據(jù)需要減壓，送至噴霧槍，在噴霧槍中，根據(jù)壓力確定流量，進(jìn)行噴霧。剩余部分在循環(huán)線上被加壓，返回至第1個(gè)靜態(tài)攪拌器后的線上。以上為所提出的以往的二氧化碳涂裝的概略的工藝流程，為了使本流程可實(shí)用化，作為問(wèn)題假定涂料/(X)2的供給量與噴霧量不能平衡，例如，具有泵噴出壓力上升的危險(xiǎn)性。在該專利中，當(dāng)泵噴出壓力達(dá)到一定壓力以上時(shí)，采用從設(shè)置在線上的溢流閥與涂料/ CO2 一起向大氣壓下開放的構(gòu)成，但這些向大氣中的開放，在操作上并不優(yōu)選，在涂料/co2、 特別是(X)2的情況下，不能再利用，在經(jīng)濟(jì)上也變得不利。另外，設(shè)有循環(huán)線，但操作上不是特別需要。進(jìn)而，涂料及混合物的加熱可以使用電加熱方式，但在該方式中，裝置運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)、改變流量時(shí)等，難以將溫度控制為一定，期望采用其它加熱方式。另外，在實(shí)際的涂裝作業(yè)中，改變涂裝面時(shí)或涂裝對(duì)象物本身改變時(shí)等，也大多可能將噴霧停止片刻或一定時(shí)間。在這樣的情況下，在提出的工藝流程中，假定體系壓力的上升等問(wèn)題，為了形成可現(xiàn)實(shí)操作的工藝流程，需要相當(dāng)?shù)母牧?。進(jìn)而，完全沒(méi)有考慮在實(shí)際的涂裝中變得重要的、 涂裝結(jié)束時(shí)的線清洗等。這樣，清楚的是，在上述的一系列的專利中所示的二氧化碳涂裝， 未必為以可作為實(shí)際的涂裝技術(shù)適用的水平而構(gòu)筑的可實(shí)用化的工藝流程構(gòu)成。在該技術(shù)領(lǐng)域中，強(qiáng)烈要求可實(shí)用化的工藝流程的構(gòu)筑。進(jìn)而，在上述的專利中，該涂裝技術(shù)的實(shí)用化上非常重要的，涉及專利文獻(xiàn)5所示的堵塞的回避方法。根據(jù)本專利，示出，含有硝化纖維素或醋酸丁酸纖維素這樣的纖維素系聚合物的涂層用的濃厚物，在混合器內(nèi)產(chǎn)生固體沉淀物，繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)引起壓力上升，最終堵塞，變得不能噴霧。而且，該文獻(xiàn)中示出以下內(nèi)容為了解決該問(wèn)題，包括流體力學(xué)上的研究、混合型式的重新研究在內(nèi)，以硬件的變更來(lái)嘗試故障應(yīng)對(duì)，但即使可進(jìn)行短時(shí)間的操作，也不能進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，作為其對(duì)策，不以硬件應(yīng)對(duì)，而以操作溫度·壓力的限定、即軟件的應(yīng)對(duì)來(lái)進(jìn)行堵塞問(wèn)題的解決。具體而言，該專利為使用的降低粘度用的壓縮流體與涂料混合時(shí)為氣體或超臨界流體，且通過(guò)在達(dá)到約0. 5 約4. Ocal/cc的溶解度系數(shù)這樣的溫度 壓力進(jìn)行操作，防止固體聚合物的析出?；谠搶＠?，本發(fā)明人等也實(shí)施了一液固化型涂料(共混了硝化纖維素的丙烯酸類樹脂系涂料)的二氧化碳涂裝，結(jié)果確認(rèn)，在許多的溫度·壓力條件下，引起混合器內(nèi)的堵塞。而且確認(rèn)，該專利所示的溶解系數(shù)在約0. 5 約4. Ocal/cc內(nèi)的條件下，例如，在40°C 的一定溫度條件下，即使在SMPa以下的壓力下也頻繁發(fā)生混合器內(nèi)的堵塞故障，變得不可噴霧。在該專利中，從相平衡的觀點(diǎn)考慮，對(duì)該固體析出現(xiàn)象進(jìn)行考察，作為聚合物析出的防止條件，進(jìn)行溶解度系數(shù)的限定。對(duì)于該固體析出現(xiàn)象，本發(fā)明人等詳細(xì)地調(diào)查、研究了聚合物的析出狀況，結(jié)果表明，在混合器內(nèi)的析出之前，在混合器跟前的二氧化碳的單線引起聚合物的析出，由此，二氧化碳供給線的供給壓力迅速上升等。
認(rèn)為這些內(nèi)容教導(dǎo)出涂料的一部分逆流至向混合器的二氧化碳供給線，該混合物中的溶劑成分(真溶劑)在二氧化碳即液體二氧化碳或超臨界二氧化碳中被提取、除去， 結(jié)果，導(dǎo)致涂料中的聚合物成分析出，產(chǎn)生引起堵塞的現(xiàn)象。本來(lái)，在正常操作中，涂料不會(huì)逆流至二氧化碳供給線中。但是，推測(cè)上述堵塞是如下引起的，即，由于混合器以后的下游的流動(dòng)狀態(tài)，引起壓力變動(dòng)(壓力增加)時(shí)，由于涂料為非壓縮性流體，因此可以即刻升壓，但由于二氧化碳為壓縮性流體，因此升壓產(chǎn)生時(shí)間差，在其間引起涂料向二氧化碳線的逆流。即，相對(duì)于一液固化型這樣的速干性高的涂料， 將二氧化碳作為降粘劑的涂裝技術(shù)，從工業(yè)化技術(shù)這樣的觀點(diǎn)考慮，仍處于不得不說(shuō)未確立的狀況，在該技術(shù)領(lǐng)域中，強(qiáng)烈要求開發(fā)能解決這些問(wèn)題的可實(shí)用化的新技術(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1專利第1927328號(hào)
專利文獻(xiàn)2專利第2061845號(hào)
專利文獻(xiàn)3專利第沈70904號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)4專利第2785099號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)5專利第2739548號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)6專利第觀07927號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題在這樣的狀況中，本發(fā)明人等鑒于上述以往技術(shù)，對(duì)解決二氧化碳涂裝中的上述的問(wèn)題點(diǎn)、特別是以確立可實(shí)用化的工藝流程的構(gòu)筑及穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)方法為目標(biāo)進(jìn)行了潛心研究，結(jié)果，構(gòu)筑利用采用高壓微型混合器的新的工藝流程、同時(shí)成功確立具體的穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，以至完成了本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于提供適于利用二氧化碳作為降粘劑的低環(huán)境負(fù)荷型的低VOC涂裝的新的涂裝方法及其裝置。進(jìn)而，本發(fā)明人等鑒于上述以往技術(shù)，以解決二氧化碳涂裝中的上述問(wèn)題點(diǎn)、特別是確立相對(duì)于一液固化型涂料這樣的快干性高的涂料可優(yōu)選適用的使用了二氧化碳的涂裝裝置和其穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)方法為目標(biāo)進(jìn)行了潛心研究，結(jié)果，成功確立硬件改良和穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，以至完成了本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于提供利用二氧化碳作為降粘劑而可大幅減少向大氣中的VOC產(chǎn)生的可以優(yōu)選作為低環(huán)境負(fù)荷型的低VOC涂裝而使用的一液型 二液型涂料的涂裝方法及其裝置。用于解決課題的手段下面，對(duì)于本發(fā)明的第1方式詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的特征在于，提供低環(huán)境負(fù)荷型的新的涂裝方法及其裝置，其在以往的利用有機(jī)溶劑系涂料的噴射涂裝中，將大量使用的稀釋溶劑(VOC)替換為極少量的二氧化碳，由此在確保與有機(jī)溶劑系涂裝同等的涂裝精加工品質(zhì)、即涂膜均勻性、光滑性、鮮映性等的狀態(tài)下，能大幅減少VOC的產(chǎn)生。本發(fā)明為一種使用了二氧化碳的涂裝裝置，包括在用二氧化碳代替有機(jī)溶劑系的噴霧涂裝中使用的稀釋溶劑(稀釋劑)的一部分或全部的二氧化碳涂裝中，作為涂料供
7給線，具有儲(chǔ)存涂料的罐、將從該罐供給的涂料加壓至規(guī)定的壓力的涂料高壓泵、調(diào)節(jié)該涂料高壓泵的噴出壓力、使剩余部分送還至涂料罐的涂料1次壓力調(diào)節(jié)閥；作為二氧化碳供給線，具有儲(chǔ)存液體二氧化碳的罐、將該液體二氧化碳冷卻至規(guī)定溫度的冷卻器、將從該冷卻器供給的液體二氧化碳加壓至規(guī)定壓力的液體二氧化碳高壓泵、調(diào)節(jié)該液體二氧化碳高壓泵的噴出壓力、使剩余部分送還至該泵的空吸部的液體二氧化碳1次壓力調(diào)節(jié)閥；作為涂料/ 二氧化碳混合物供給線，具有將從上述涂料供給線供給的加壓了的涂料和從上述二氧化碳供給線供給的加壓了的二氧化碳進(jìn)行混合的混合器及將從該混合器所供給的混合后的涂料/二氧化碳加壓混合物向大氣下的涂裝對(duì)象物進(jìn)行噴霧的噴霧槍。本發(fā)明為使用上述的涂裝裝置而進(jìn)行使用了二氧化碳的涂裝的方法，包括將進(jìn)行噴霧控制的涂料高壓泵或(X)2高壓泵的噴出側(cè)的1次壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)定為噴霧壓力，將不進(jìn)行噴霧壓力控制的涂料高壓泵或(X)2高壓泵的噴出側(cè)的1次壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)定為比噴霧壓力高的壓力來(lái)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，由此將不進(jìn)行噴霧壓力控制的流體的流量設(shè)為一定，將進(jìn)行噴霧壓力控制的流體的流量設(shè)為根據(jù)噴嘴孔的流量特性而可變，將剩余部分返回至泵空吸部。另外，本發(fā)明為使用了二氧化碳的涂裝方法，其為使用上述的涂裝裝置而進(jìn)行使用了二氧化碳的涂裝的方法，包括將涂料高壓泵及二氧化碳高壓泵的噴出側(cè)的1次壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)定比噴霧壓力高，使從兩泵噴出的全部流體噴霧，依賴噴霧槍的噴嘴孔的流量特性來(lái)調(diào)節(jié)噴霧壓力。在本發(fā)明中，優(yōu)選的實(shí)施方式如下具有將加壓了的涂料加熱至規(guī)定溫度的涂料加熱器；具有將送還至液體二氧化碳高壓泵的空吸部的剩余二氧化碳冷卻至規(guī)定溫度的冷卻器；具有將加壓了的液體二氧化碳加熱至規(guī)定溫度的二氧化碳加熱器；具有將混合后的涂料/ 二氧化碳加壓混合物加熱至規(guī)定溫度的混合物加熱器；混合器為能將涂料和二氧化碳迅速混合的微型混合器。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選的實(shí)施方式如下進(jìn)行噴霧壓力控制的流體為涂料；將涂料高壓泵及二氧化碳高壓泵的噴出側(cè)的1次壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)定比噴霧壓力高，使從兩泵噴出的全部流體噴霧，依賴噴霧槍的噴嘴孔的流量特性來(lái)調(diào)節(jié)噴霧壓力；將從混合器后至噴霧槍的滯留時(shí)間設(shè)定為至少15秒，由此形成穩(wěn)定的1相混合物。一般，在有機(jī)溶劑系涂裝中，需要以重量基準(zhǔn)計(jì)添加使涂料即聚合物和將聚合物溶解而使其具有流動(dòng)性的真溶劑的50% 150%的稀釋溶劑，例如甲苯、二甲苯等，使其降低至可噴霧的粘度。而且，該低粘度化了的涂料/稀釋溶劑的混合物，可通過(guò)以空氣作為霧化介質(zhì)的空氣噴射方式、不使用霧化空氣的高壓噴霧方式，以微小液滴的形式噴霧，涂布在涂裝對(duì)象物上。本發(fā)明提供用二氧化碳將在上述的有機(jī)溶劑系涂裝中使用的稀釋溶劑的一部分或全部替換的涂裝方式。在本發(fā)明的第1方式中作為對(duì)象的涂料，大致可分為紫外線固化型涂料、一液固化型涂料及二液固化型涂料的3種。所謂紫外線固化型涂料，是指用紫外線固化、進(jìn)行成膜的涂料，高硬度、耐磨性、耐擦傷性、耐化學(xué)藥品性、耐溶劑性等優(yōu)異，例如可以作為手機(jī)等的硬涂層來(lái)使用。上述涂料是以紫外線(UV)為能量、丙烯酸系低聚物、單體混合物進(jìn)行自由基聚合而形成涂膜的涂料。另外，所謂一液固化型涂料，是指無(wú)稀釋或者僅混合稀釋劑(thinner) 等的稀釋劑(粘度調(diào)節(jié)劑)而使用的涂料，主要用于家電制品、例如電視機(jī)外殼等、汽車零件、工業(yè)零件等。上述涂料，為以丙烯酸類樹脂為主要成分、即使不使用固化劑也可形成涂膜的涂料。通過(guò)共混硝化纖維素，為速干性，硬度高，耐磨性優(yōu)異。適用原材料可以用于聚苯乙烯樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、改性聚苯醚樹脂、硬質(zhì)聚氯乙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂等寬泛的用途。另一方面，所謂二液固化型涂料，是指在使用前混合固化劑、通過(guò)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行固化、干燥的涂料，耐醇性、耐磨性優(yōu)異，主要用于汽車內(nèi)裝、精密儀器、光學(xué)儀器等。該涂料是以丙烯酸類樹脂為主要成分、以多異氰酸酯化合物為固化劑的二液反應(yīng)固化型的丙烯酸類氨基甲酸酯涂料。在本發(fā)明中，在涂料中使二氧化碳混合、溶解，但對(duì)其條件而言，溫度為30 70°C、優(yōu)選為35°C至45°C，壓力為5 20MPa、優(yōu)選為7 lOMPa。因此，需要對(duì)涂料進(jìn)行加壓，但一般粘度高，為50 500cp，作為涂料高壓泵，可使用活塞泵、隔膜泵等。如果涂料粘度充分高，也可以采用齒輪泵。另一方面，作為二氧化碳高壓泵，除活塞泵、隔膜泵以外，也可以采用柱塞泵。但是，在二氧化碳的加壓時(shí)，液體二氧化碳下的加壓是有利的，此時(shí)，需要在泵的前段的冷卻。在本發(fā)明中，加熱器的樣式?jīng)]有特別限定，但要求在裝置運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)、改變了流量時(shí)等盡可能快地將溫度控制為一定，或因涂裝面的更換等暫時(shí)停止噴霧、在再次開始噴霧時(shí)等不使各自的流體的溫度發(fā)生大的變化。因此，與一般使用的電加熱式加熱器相比，可以優(yōu)選使用將流體通過(guò)的高壓配管以線圈狀浸漬在充滿了加熱介質(zhì)(通常為水)的罐中的罐 /線圈式的熱交換器。在本發(fā)明中，需要有效地混合二氧化碳和上述涂料、在涂料中將二氧化碳溶解。以往，為了該目的，使用作為在線混合器的應(yīng)用了流體多段分割原理的靜態(tài)混合器，但未必可以實(shí)現(xiàn)充分的混合、溶解。在本發(fā)明中，使用利用了微型混合的原理的高壓微型混合器。高壓微型混合器的樣式?jīng)]有特別限定，但當(dāng)考慮涂料的粘性高、有堵塞性等時(shí)，與使擴(kuò)散距離極短而混合2流體的交叉指型通道(彳 > 夕一 fl 7夕> f ~才、> )結(jié)構(gòu)、例如德國(guó)IMM公司提供的層流型微型攪拌器相比，期望利用流體的湍流混合效果的微型混合
ο作為這些混合器，例如可以舉出流路直徑為0. 5mm以下的T字型混合器、利用旋流的渦流式微型混合器、使流體在狹小的空間的中心碰撞的中心碰撞型微型混合器及內(nèi)管的內(nèi)徑為0. 5mm以下的套管式微型混合器等。另外，通過(guò)在這些微型混合器的后段連結(jié)以往使用的靜態(tài)混合器，可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳向涂料的充分的溶解，可形成穩(wěn)定的一相混合物。因條件不同，有時(shí)也在混合器以后、 至噴霧槍之間形成涂料和二氧化碳的二相形態(tài)，此時(shí)，由于兩流體的粘性差異大，因此噴霧不穩(wěn)定，存在不能實(shí)現(xiàn)清潔的涂布的危險(xiǎn)性。二氧化鈦向涂料的溶解度，根據(jù)涂料的種類、 溫度·壓力不同而發(fā)生大的變動(dòng)，但也根據(jù)混合器的構(gòu)成受很大的影響。根據(jù)后述的實(shí)施例中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，判明，即使通過(guò)微型混合器完全混合涂料和二氧化碳，但在二氧化碳完全溶解于涂料中之前也需要一定的保持時(shí)間，該保持時(shí)間是重要的。本發(fā)明中使用的噴霧槍，為無(wú)氣型的高壓噴霧槍即可，噴霧流量、噴霧壓力及噴霧圖案的最終的控制，由于依賴該噴霧槍上所安裝的高壓噴嘴孔的孔徑(等效直徑)和其形狀，因此是極其重要的。噴霧流量，根據(jù)將每單位時(shí)間的涂裝量設(shè)定為多少而差異大，但作為涂料的流量一般選擇50 500g/min的范圍。例如，在噴霧流量為lOOg/min左右的情況下，將此時(shí)的壓力設(shè)定為5 IOMPa時(shí)， 孔的等效直徑選擇0. 1 0. 2mm。對(duì)于孔的形狀，根據(jù)所要求的噴霧噴射圖案而不同，但如為齊平噴射(flat spray)，形成橢圓形的孔形狀。另外，如果孔形狀為圓形，則形成實(shí)心錐形噴射(full cone spray)，但在剛剛噴出后吹空氣等來(lái)控制噴射圖案，由此也可將實(shí)心錐形噴射變?yōu)辇R平噴射。接著，參照附圖具體地說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖2所示的裝置為本發(fā)明設(shè)計(jì)的二氧化碳涂裝裝置的優(yōu)選的實(shí)施方式的一例。圖中的符號(hào)表示以下表示的裝置。即，表示為，1 涂料罐、2 涂料過(guò)濾器、3 涂料高壓泵、4 涂料背壓閥(調(diào)節(jié)1次壓力)、5 涂料加熱器、6 =CO2高壓儲(chǔ)氣瓶、7 :0)2過(guò)濾器、8 :0)2冷卻器、9 =CO2高壓泵、10 :0)2加熱器、11 =CO2 W 壓閥(調(diào)節(jié)1次壓力)、12 :0)2冷卻器2、13 涂料止回閥、14 :0)2止回閥、15 混合器、16 混合物加熱器、17 混合物截止閥、18 =CO2截止閥、19 噴霧槍。如果對(duì)于上述裝置及其動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明，則涂料填充在涂料罐1中，根據(jù)需要通過(guò)氮?dú)獾燃訅?數(shù)個(gè)大氣壓)，經(jīng)由過(guò)濾器2供給到涂料高壓泵3的空吸部中，通常，對(duì)過(guò)濾器2的網(wǎng)眼而言，如果是透明涂料，為數(shù)10 μ m即可，在有色涂料的情況下，由于含有固體物質(zhì)顏料，因此優(yōu)選設(shè)定為數(shù)100 μ m。涂料高壓泵3是容積式的泵，噴出壓力至20MPa左右即可，一般選定隔膜泵，優(yōu)選選定雙聯(lián)式的隔膜泵作為脈動(dòng)對(duì)策。根據(jù)涂料情況，也可以為柱塞泵，但由于柱塞密封部有涂料固著的危險(xiǎn)性，因此，通常不被選擇。作為對(duì)策，也可以適宜進(jìn)行用溶劑浸漬柱塞密封部。低于泵驅(qū)動(dòng)源而言，根據(jù)裝置的設(shè)置場(chǎng)所，可以適宜選擇空氣驅(qū)動(dòng)式、電動(dòng)式。涂料用涂料高壓泵3，通常被加壓至IOMPa左右，根據(jù)需要用涂料加熱器5加熱至40°C左右， 送至混合器15。此時(shí)，在恒壓運(yùn)轉(zhuǎn)操作的情況下，進(jìn)行設(shè)定比噴霧流量(由壓力和噴嘴孔決定)多的泵流量、將剩余部分從背壓閥4返回至涂料罐1的操作。此時(shí)，恒壓運(yùn)轉(zhuǎn)操作的控制壓力(體系壓力)為該背壓閥4的1次壓力。另一方面，(X)2吸入高壓儲(chǔ)氣瓶6的液體部分，通過(guò)過(guò)濾器7，用冷卻器8冷卻至飽和溫度以下，供給至(X)2高壓儲(chǔ)氣瓶9的空吸部。該液體(X)2用(X)2高壓泵9加壓，進(jìn)而，用 CO2加熱器10加熱到臨界溫度(31°C )以上、通常40°C的超臨界CO2，送至混合器15。在此，作為(X)2高壓泵，通?？蛇x定隔膜泵或柱塞泵等，但與涂料的情況同樣，為了防止脈動(dòng)，期望采用雙聯(lián)式泵。另外，通常，CO2供給的必要量為涂料的30%以下，為少量。 因此，在噴霧流量少的情況下，采用柱塞泵。加壓、加熱了的涂料及CO2用混合器15瞬時(shí)混合，形成涂料/(X)2混合物。作為混合器的構(gòu)造，考慮迅速混合性、完全混合性而期望采用微型混合器。例如，可以優(yōu)選使用流路直徑為0. 5mm以下的T字型混合器、利用了旋流的渦流式微型混合器、可使流體在狹小的空間的中心碰撞的中心碰撞型微型混合及內(nèi)管的內(nèi)徑為0. 5mm以下的套管式微型混合器等。將中心碰撞型微型混合器的構(gòu)造示于圖3 4。圖中，CO2從上部的入口導(dǎo)入，在調(diào)節(jié)混合狀態(tài)的繞滾針的環(huán)狀部向下流動(dòng)。另一方面，涂料從下部入口導(dǎo)入，在內(nèi)部被分割為多個(gè)流動(dòng)(通常為2成或4成)，在輥針前端部的微小空間，(X)2與涂料進(jìn)行中心碰撞，被瞬時(shí)混合。涂料/(D2混合物根據(jù)需要用混合物加熱器16加熱，經(jīng)由截止閥17，用噴霧槍19 向涂裝對(duì)象物噴霧。對(duì)涂料/(X)2混合物而言，剛剛噴霧后(X)2脫離，形成涂料的微細(xì)粒子。該涂料粒子的粒徑依賴溫度、壓力、以及噴霧槍的構(gòu)造，代表性地依賴噴嘴孔的孔徑等，但通常在10 50 μ m的范圍。在涂裝對(duì)象物為立體的形狀的情況下，噴霧槍搭載在3維機(jī)器人上進(jìn)行涂裝，但更換涂裝面時(shí)等，截止閥17關(guān)閉，緊接著截止閥18開啟，超臨界CO2被供給到噴霧槍的噴嘴，進(jìn)行瞬時(shí)清洗。如果沒(méi)有上述清洗，則噴嘴前端部的堵塞的可能性變高。此時(shí)，涂料高壓泵3繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，但如果為恒壓運(yùn)轉(zhuǎn)模式，則在操作壓力下，通過(guò)背壓閥4使涂料循環(huán)。在以定量運(yùn)轉(zhuǎn)模式進(jìn)行操作的情況下，通過(guò)使背壓閥4的設(shè)定略高于操作壓力，以少許的壓力上升而使涂料循環(huán)。再開始涂裝時(shí)，如果將截止閥18設(shè)為關(guān)閉、將截止閥17設(shè)為開啟，則再開始噴霧。 對(duì)本方式而言，即使截止閥17、18—起關(guān)閉，與涂料的情況同樣，CO2也可通過(guò)背壓閥11將剩余部分返回至(X)2高壓泵10的空吸部，特別是運(yùn)轉(zhuǎn)方面沒(méi)有問(wèn)題。但是，由于通過(guò)背壓閥11而減壓，因此為了確保液體狀態(tài)，優(yōu)選用冷卻器12冷卻C02。下面，對(duì)本發(fā)明的第2方式詳細(xì)進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)明的特征在于，提供低環(huán)境負(fù)荷型的新的涂裝方法及其裝置，其在以往的利用有機(jī)溶劑系涂料的噴射涂裝中，通過(guò)將大量使用的稀釋溶劑(VOC)替換為極少量的二氧化碳，可以在確保與有機(jī)溶劑系涂裝同等的涂裝精加工品質(zhì)、即涂膜均勻性、光滑性、鮮映性等下，能大幅減少VOC產(chǎn)生。本發(fā)明為使用了二氧化碳的涂裝裝置，其為用二氧化碳代替在有機(jī)溶劑系的噴霧涂裝中使用的稀釋溶劑(稀釋劑)的一部分或全部的使用了二氧化碳的一液型或二液型涂料的涂裝裝置，作為涂料供給線，具有儲(chǔ)存涂料的罐、將從該罐供給的涂料加壓至規(guī)定的壓力的涂料高壓泵、調(diào)節(jié)該涂料高壓泵的噴出壓力、使剩余部分送還至涂料罐的涂料1次壓力調(diào)節(jié)閥；作為二氧化碳供給線，具有儲(chǔ)存液體二氧化碳的罐、將該液體二氧化碳冷卻至規(guī)定溫度的冷卻器、將從該冷卻器供給的液體二氧化碳加壓至規(guī)定的壓力的液體二氧化碳高壓泵、調(diào)節(jié)該液體二氧化碳高壓泵的噴出壓力、使剩余部分送還至該泵的空吸部的液體二氧化碳1次壓力調(diào)節(jié)閥；作為溶劑供給線，具有溶劑罐、將從該罐供給的溶劑加壓至規(guī)定的壓力的溶劑高壓泵；作為涂料/ 二氧化碳混合物線，具有混合從上述涂料供給線供給的加壓了的涂料和從上述二氧化碳供給線供給的加壓了的二氧化碳的混合器及將從該混合器供給的混合后的涂料/二氧化碳加壓混合物向大氣壓下的涂裝對(duì)象物進(jìn)行噴霧的噴霧槍， 在進(jìn)行與涂料的混合前，在二氧化碳中預(yù)先添加機(jī)溶劑。另外，本發(fā)明為使用上述裝置而進(jìn)行使用了二氧化碳的一液型或二液型涂料的涂裝的方法，該涂裝裝置中，通過(guò)在二氧化碳中預(yù)先添加至少飽和溶解量的真溶劑成分，使二氧化碳對(duì)于真溶劑成分的溶解力降低，防止逆流而進(jìn)入的涂料成分的聚合物析出。在本發(fā)明中，優(yōu)選的實(shí)施方式在于，涂料為一液固化型涂料或二液固化型涂料；有機(jī)溶劑為一液固化型涂料或二液固化型涂料的真溶劑；在液體二氧化碳高壓泵的空吸部進(jìn)行有機(jī)溶劑的添加；在液體二氧化碳高壓泵的輸出部(加壓側(cè))進(jìn)行有機(jī)溶劑的添加；在液體二氧化碳加熱器之后的線進(jìn)行有機(jī)溶劑的添加。
另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選的實(shí)施方式在于，用微型混合器進(jìn)行有機(jī)溶劑和二氧化碳的混合；混合有機(jī)溶劑和二氧化碳的微型混合器為流路直徑最大為0. 5mm的T字型微型混合器；混合涂料和二氧化碳的微型混合器為套管式微型混合器，二氧化碳流入的內(nèi)管的內(nèi)徑最大為0. 5mm,且外管的內(nèi)徑在2. 5mm 5mm的范圍；具有在與混合涂料和二氧化碳的微型混合器連接的二氧化碳供給線的連接部的盡可能近的位置上具備截止閥、防止涂料向二氧化碳供給線的逆流的結(jié)構(gòu)。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選的實(shí)施方式在于，混合涂料和二氧化碳的微型混合器為流路直徑最大為2mm的T字型微型混合器，具有使二氧化碳從下部、使涂料從上部對(duì)向地流入、使混合物從90度橫向排出的構(gòu)造，具有在內(nèi)部具備用于止回的金屬球、防止涂料向二氧化碳線的逆流的構(gòu)造；混合涂料和二氧化碳的微型混合器為流路直徑最大為2mm的T字型微型混合器，具有使二氧化碳從下部、使涂料從90度橫向流入、使混合物向上方排出的構(gòu)造，具有在內(nèi)部具備用于止回的金屬球、防止涂料向二氧化碳線的逆流的構(gòu)造；每二氧化碳重量在20 50%的范圍添加真溶劑成分。—般，在有機(jī)溶劑系涂裝中，需要以重量基準(zhǔn)計(jì)，加入涂料即聚合物和將聚合物溶解而使其具有流動(dòng)性的真溶劑的50% 150%的稀釋溶劑，例如甲苯、二甲苯等，使其降低至可噴霧的粘度。而且，該低粘度化了的涂料/稀釋溶劑的混合物，通過(guò)以空氣作為霧化介質(zhì)的空氣噴射方式、不使用霧化空氣的高壓噴霧方式，以微小液滴的形式進(jìn)行噴霧，涂布在涂裝對(duì)象物上。本發(fā)明提供用二氧化在上述的有機(jī)溶劑系涂裝中使用的稀釋溶劑的一部分或全部代替的涂裝方式。在本發(fā)明中作為對(duì)象的涂料分為一液固化型涂料及二液固化型涂料的 2種，特別以一液固化型涂料為主要對(duì)象。涂料包含形成涂膜的聚合物和將聚合物溶解而使其具有流動(dòng)性的真溶劑，作為真溶劑，由用于將噴霧后的蒸發(fā)性、在涂膜形成過(guò)程中的流平性等進(jìn)行各種調(diào)節(jié)的有機(jī)溶劑、 例如不飽和烴、芳香族烴、酮、酯、醚、醇及它們的混合物構(gòu)成。所謂一液型涂料，為無(wú)稀釋或僅調(diào)和稀釋劑等的稀釋劑(粘度調(diào)節(jié)劑)而使用的涂料，主要用于家電制品、例如電視機(jī)外殼等、汽車零件、工業(yè)零件。該涂料為以丙烯酸類樹脂為主要成分、即使不使用固化劑也可形成涂膜的涂料。通過(guò)共混硝化纖維素，為速干性、 硬度高、耐磨性優(yōu)異。適用材料可使用于聚苯乙烯樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、改性聚苯醚樹脂、硬質(zhì)氯乙烯樹脂、聚碳酸酯樹脂等寬泛的用途。另一方面，所謂二液型涂料，為在使用前混合固化劑、用化學(xué)反應(yīng)固化、干燥的涂料。耐醇性、耐磨性優(yōu)異，主要用于汽車內(nèi)裝、精密儀器、光學(xué)儀器。該涂料為以丙烯酸類樹脂為主要成分、以多異氰酸酯化合物為固化劑的二液反應(yīng)固化型的丙烯酸類氨基甲酸酯涂料。在本發(fā)明中，在涂料中使二氧化碳混合、溶解，但對(duì)其條件而言，溫度為30 70°C、優(yōu)選為35°C至45°C，壓力為5 20MPa、優(yōu)選為7 lOMPa。因此，需要對(duì)涂料加壓， 但一般粘度高，為50 500cp，作為涂料高壓泵，可以使用活塞泵、隔膜泵等。如果涂料粘度充分高，也可以采用齒輪泵。另一方面，作為二氧化碳高壓泵，除了活塞泵、隔膜泵以外，也可以采用柱塞泵。但是，在二氧化碳的加壓時(shí)，在液體二氧化碳下的加壓是有利的，此時(shí)，需要在泵的前段的冷卻。
在本發(fā)明中，需要將有機(jī)溶劑、特別是構(gòu)成使用的涂料的真溶劑本身供給至二氧化碳線，通?？梢圆捎没钊谩⒏裟け?、柱塞泵。對(duì)上述的涂料用而言，為了防止滑動(dòng)部與大氣接觸而聚合物析出，需要密閉式泵，但對(duì)真溶劑用而言，沒(méi)有該必要，因此從價(jià)格方面考慮，采用柱塞泵是有利的。在本發(fā)明中，加熱器的樣式?jīng)]有特別限定，但要求在裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)開始時(shí)、改變了流量時(shí)等盡可能快將溫度控制為一定、或因涂裝面的更換等暫時(shí)停止噴霧、開始再次噴霧時(shí)等不使各自流體的溫度發(fā)生大的變化。因此，與一般使用的電加熱式加熱器相比，可以優(yōu)選使用將流體通過(guò)的高壓配管以線圈狀浸漬在充滿有加熱介質(zhì)(通常為水)的罐中的罐/線圈式的熱交換器。在本發(fā)明中，需要在涂料和二氧化碳的混合前在二氧化碳中預(yù)先添加一定量的有機(jī)溶劑、優(yōu)選添加一定量與涂料相同的真溶劑。所謂有機(jī)溶劑，是指涂料中為了聚合物溶解而添加的真溶劑中的單獨(dú)或多個(gè)成分。在此，在二氧化碳中預(yù)先添加飽和溶解量(依賴真溶劑組成，但通常每二氧化碳重量為10 50%左右)以上的涂料的真溶劑成分。由此，使二氧化碳對(duì)于真溶劑成分的溶解力降低，由此防止從逆流而進(jìn)入的涂料成分中僅真溶劑向二氧化碳轉(zhuǎn)移，作為結(jié)果，可以防止聚合物的析出。因此，需要真溶劑成分向二氧化碳迅速 完全的溶解，微型混合器的采用，例如流路直徑為0. 5mm以下的T字型微型混合器可優(yōu)選使用。在本發(fā)明中，需要將上述涂料與二氧化碳有效地混合、在涂料中將二氧化碳溶解。 以往，為了該目的，使用作為在線混合器的應(yīng)用了流體多段分割原理的靜態(tài)混合器，但未必可以實(shí)現(xiàn)充分的混合溶解，另外，關(guān)于一液固化型涂料，在混合器內(nèi)或混合器跟前的二氧化碳線的堵塞頻繁發(fā)生。對(duì)以流體多段分割為原理的靜態(tài)混合器而言，有流動(dòng)被暫時(shí)停止的趨勢(shì)，認(rèn)為這引起暫時(shí)的壓力變動(dòng)，在二氧化碳溶解在涂料中前，涂料中的真溶劑成分轉(zhuǎn)移到二氧化碳中，作為其結(jié)果，引起聚合物的析出一壓力上升一堵塞一不可噴霧的狀況。另外，認(rèn)為，即使在可以期待迅速的混合性的流路直徑為0. 5mm以下的T字型微型混合器、中心碰撞型微型混合器中，也會(huì)在流體流動(dòng)經(jīng)受收縮一擴(kuò)大時(shí)，成為引起壓力變動(dòng)的原因，不能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。紫外線固化型涂料，由于只要不照射紫外線，就不會(huì)引起聚合物固化，因此，如果為微小的壓力變動(dòng)，則幾乎不受影響。但是，關(guān)于一液固化型涂料，設(shè)想為因壓力變動(dòng)，使真溶劑成分被提取至二氧化碳，瞬時(shí)引起聚合物的析出，即使在混合器及混合器以后至噴霧槍的配管構(gòu)成中也要求流動(dòng)盡可能流暢。與此相對(duì)，清楚的是，通過(guò)使用二氧化碳流入的內(nèi)管的內(nèi)徑為0.5mm以下且外管的內(nèi)徑為2. 5mm 5mm、涂料流入外管內(nèi)徑和內(nèi)管外徑的環(huán)狀部、二氧化碳導(dǎo)入部以后為簡(jiǎn)單配管的套管式微型混合器，可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)穩(wěn)定的涂裝。當(dāng)然，不優(yōu)選在混合器以后連結(jié)靜態(tài)混合器，期望至噴霧槍之前盡可能不進(jìn)行配管直徑的變更。但是，與紫外線固化型涂料同樣，有時(shí)也在混合器以后、至噴霧槍之間形成涂料和二氧化碳的二相形態(tài)，此時(shí)，由于兩流體的粘性差異很大，因此噴霧不穩(wěn)定，存在不能實(shí)現(xiàn)清潔的涂布的危險(xiǎn)性。清楚的是，二氧化碳在涂料中的溶解度，根據(jù)涂料的種類、溫度·壓力發(fā)生大的變動(dòng)，但至二氧化碳完全地溶解在涂料中之前，需要一定的保持時(shí)間。由于該溶解，必要的時(shí)間也對(duì)混合器以后的混合性(配管直徑與配管工作)造成影響，以改良混合性為目的的多個(gè)彎曲部的設(shè)置也可看到效果。本發(fā)明中使用的噴霧槍，只要是無(wú)氣型的高壓噴霧槍即可，但噴霧流量、噴霧壓力及噴霧圖案的最終控制，由于依賴該噴霧槍上所安裝的高壓噴嘴孔的孔徑(等效直徑)和其形狀，因此極為重要。噴霧流量因?qū)⒚繂挝粫r(shí)間的涂裝量設(shè)定為多少而差異較大，但作為涂料的流量，一般選擇50 500g/min的范圍。例如，在噴霧流量為lOOg/min左右的情況下，當(dāng)將此時(shí)的壓力設(shè)定為5 IOMPa 時(shí)，孔的等效直徑選擇0. 1 0. 2mm。對(duì)于孔的形狀，根據(jù)所要求的噴霧噴射圖案不同而不同，但如果是齊平噴射，則形成橢圓形的孔形狀。另外，如果孔形狀為圓形，則形成實(shí)心錐形噴射，但剛剛噴出后吹空氣等來(lái)控制噴射圖案，由此也可將實(shí)心錐形噴射變?yōu)辇R平噴射。下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式具體進(jìn)行說(shuō)明。圖7所示的裝置為本發(fā)明涉及的二氧化碳涂裝裝置的優(yōu)選的實(shí)施方式的一例。圖中，符號(hào)表示以下說(shuō)明的裝置。即表示為，1 涂料罐、2 涂料過(guò)濾器、3 涂料高壓泵、4 涂料背壓閥(1次壓力調(diào)節(jié))、5 涂料加熱器、6 =CO2高壓儲(chǔ)氣瓶、7 =CO2過(guò)濾器、8 =CO2冷卻器、9 =CO2高壓泵、10 =CO2加熱器、11 =CO2 背壓閥(1次壓力調(diào)節(jié))、12 :C02冷卻器2、13 涂料止回閥、14 :0)2止回閥、15 混合器、16 混合物加熱器、17 混合物截止閥、18 =CO2截止閥、19 噴霧槍、30 溶劑罐、31 溶劑高壓泵、 31 混合器。對(duì)上述裝置及其工作詳細(xì)地說(shuō)明時(shí)，則涂料填充在涂料罐1中，根據(jù)需要，通過(guò)氮?dú)獾缺患訅?數(shù)個(gè)大氣壓)，經(jīng)由過(guò)濾器2而供給到涂料高壓泵3的空吸部中。通常，對(duì)過(guò)濾器2的網(wǎng)眼而言，如果為透明的涂料，則為數(shù)10 μ m即可，在有色涂料的情況下，由于含有固體物質(zhì)顏料，因此期望設(shè)定為數(shù)100 μ m。涂料高壓泵3為容積式的泵，噴出壓力為20MI^左右即可，一般選定隔膜泵，優(yōu)選選定雙聯(lián)式的隔膜泵作為脈動(dòng)對(duì)策。根據(jù)涂料的不同，也可以為柱塞泵，但由于柱塞密封部有因涂料固著的危險(xiǎn)性，因此通常不被選擇。作為多應(yīng)的策略，也可以適宜進(jìn)行用溶劑浸漬柱塞密封部。作為泵驅(qū)動(dòng)源，可根據(jù)裝置的設(shè)置場(chǎng)所來(lái)適宜選擇空氣驅(qū)動(dòng)式、電動(dòng)式。涂料用涂料高壓泵3通常被加壓至IOMPa左右，根據(jù)需要用涂料加熱器5加熱至40°C左右，送至混合器15。此時(shí)，在恒壓運(yùn)轉(zhuǎn)操作的情況下，進(jìn)行設(shè)定比噴霧流量(由壓力和噴嘴孔決定)多的泵流量、將剩余部分促動(dòng)背壓閥4返回至涂料罐1的操作。此時(shí)，恒壓運(yùn)轉(zhuǎn)操作的控制壓力 (體系壓力)為該背壓閥4的1次壓力。另一方面，(X)2吸入高壓儲(chǔ)氣瓶6的液體部分，通過(guò)過(guò)濾器7，用冷卻器8冷卻至飽和溫度以下，供給至(X)2高壓泵9的空吸部。該液體(X)2用(X)2高壓泵9加壓，進(jìn)而，用(X)2 加熱器10加熱至臨界溫度(31°C )以上、通常40°C的超臨界CO2，送至混合器15。在此，作為(X)2高壓泵，通?？蛇x定隔膜泵或柱塞泵等，但與涂料的情況同樣，為了防止脈動(dòng)，期望采用雙聯(lián)式泵。另外，通常，CO2供給的必要量為涂料的30%以下，為少量。 因此，在噴霧流量少的情況下，可采用柱塞泵。另外，溶劑從溶劑罐30通過(guò)溶劑高壓泵31被加壓，在混合器32中與加壓加熱了的CO2混合。該混合器從價(jià)格、設(shè)置的限制方面考慮，期望采用T字型微型混合器。但是，混合器的設(shè)置位置可以為(X)2高壓泵9的空吸部，也可以為緊接輸出部后。加壓加熱了的涂料及(X)2 溶劑的混合物，用混合器15瞬時(shí)混合，形成涂料/(X)2混合物。作為混合器構(gòu)造，如上所述，可以優(yōu)選使用內(nèi)管的內(nèi)徑為0. 5mm以下的套管式微型混合器等。將本發(fā)明中使用的套管式微型混合器的概要示于圖8。另外，也可以優(yōu)選使用帶止回機(jī)構(gòu)的T字型混合器(參照?qǐng)D14)。涂料/(X)2混合物，根據(jù)需要用混合物加熱器16加熱，經(jīng)由截止閥17，用噴霧槍19 向涂裝對(duì)象物噴霧。涂料/CO2混合物，剛剛噴霧后，CO2脫離，形成涂料的微細(xì)粒子。該涂料粒子的粒徑依賴溫度、壓力、以及噴霧槍的構(gòu)造，代表性地依賴噴嘴孔的孔徑等，在10 50 μ m的范圍。在涂裝對(duì)象物為立體的形狀的情況下，噴霧槍搭載在3維機(jī)器人上進(jìn)行涂裝，但更換涂裝面時(shí)等，截止閥17關(guān)閉，緊接著截止閥18開啟，超臨界CO2被供給到噴霧槍的噴嘴，瞬時(shí)進(jìn)行清洗。如果沒(méi)有上述清洗，則噴嘴前端部的堵塞的可能性變高。此時(shí)，高壓涂料泵3持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，但如果為恒壓運(yùn)轉(zhuǎn)模式，則在操作壓力下，通過(guò)背壓閥4使涂料循環(huán)。在以定量運(yùn)轉(zhuǎn)模式進(jìn)行操作的情況下，通過(guò)使背壓閥4的設(shè)定略高于操作壓力，以少許的壓力上升而使涂料循環(huán)。再開始涂裝時(shí)，如果將截止閥18設(shè)為關(guān)閉、將截止閥17設(shè)為開啟，則再開始噴霧。本方式，即使截止閥17、18都為關(guān)閉，與涂料的情況同樣，CO2也可以利用背壓閥 11將剩余部分返回至CO2高壓泵10的空吸部。特別是在運(yùn)轉(zhuǎn)方面沒(méi)有問(wèn)題。但是，由于通過(guò)背壓閥11來(lái)減壓，因此為了確保液體狀態(tài)，優(yōu)選用冷卻器12冷卻C02。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，可以起到如下效果。(1)可以提供可大幅減少VOC產(chǎn)生的低環(huán)境負(fù)荷型的新的涂裝裝置及其涂裝方法。(2)可將在以往的利用有機(jī)溶劑系涂料的噴射涂裝中大量使用的稀釋溶劑(VOC) 替換為極少量的二氧化碳。(3)可以提供防止稀釋溶劑(VOC)向大氣中排出的涂裝技術(shù)。(4)可以提供能可靠地將由于涂料的粘度高所引起的裝置的堵塞性的問(wèn)題進(jìn)行抑制的可實(shí)用化的涂裝技術(shù)。(5)可以提供可大幅減少VOC產(chǎn)生的低環(huán)境負(fù)荷型的一液型· 二液型涂料的涂裝方法及其涂裝裝置。(6)可以提供防止稀釋溶劑(VOC)向大氣中排出的一液型· 二液型涂料的涂裝技術(shù)。


圖1表示以往專利所示的涂裝裝置的工藝流程。圖2表示本發(fā)明的第1方式涉及的二氧化碳涂裝裝置的實(shí)施方式的一例。圖3表示中心碰撞型混合器的概要。圖4表示中心碰撞型混合器的剖面圖。圖5表示(X)2的溶解度測(cè)定體系流程。
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圖6表示實(shí)施例9的涂裝結(jié)果。圖7表示本發(fā)明的第2方式涉及的二氧化碳涂裝裝置的實(shí)施方式的一例。圖8表示套管式微型混合器的概要。圖9表示為了確認(rèn)聚合物的析出而構(gòu)筑的比較例3的評(píng)價(jià)體系。圖10表示增設(shè)了真溶劑的添加組件的實(shí)施例10的評(píng)價(jià)體系。圖11表示實(shí)施例11中的僅有(X)2的情況下的結(jié)果。圖12表示實(shí)施例中的添加真溶劑的效果。圖13表示實(shí)施例11中的添加有機(jī)溶劑的效果(添加3ml/min時(shí))。圖14表示帶止回槽的T型混合器的概要。
具體實(shí)施例方式接著，基于實(shí)施例具體對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于以下的實(shí)施例。實(shí)施例1接著，示出本發(fā)明的第1方式的實(shí)施例。(混合器的性能比較)作為進(jìn)行涂料和(X)2的初始混合的混合器，使用混合后的流路直徑為1. 3mm的 1/16英寸T字接頭(標(biāo)準(zhǔn)T字接頭，簡(jiǎn)記為STD-T)、混合后的流路直徑為0. 3mm的1/16英寸T字接頭(負(fù)載體積T字接頭，簡(jiǎn)記為L(zhǎng)DV-T)、及混合后的流路直徑為Imm的中心碰撞型混合器，通過(guò)用高壓可視化窗直接觀察混合物的狀態(tài)來(lái)對(duì)(X)2向紫外線固化型透明涂料的溶解度進(jìn)行評(píng)價(jià)。將溶解度測(cè)定體系的流程示于圖5。具體而言，將涂料高壓泵的流量按50g/分鐘設(shè)為一定，使(X)2高壓泵的流量慢慢增加，將從透明的一相狀態(tài)變?yōu)闅庖憾酄顟B(tài)的情況作為在該混合器中的極限溶解度進(jìn)行評(píng)價(jià)。此時(shí)，溫度按40°C設(shè)為一定，將壓力設(shè)為6ΜΙ^和lOMPa。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果示于表1。[表1]
混合器樣式40°C . 6MPa下的極限溶解度 (g · C02/g ·涂料)40°C · IOMPa下的極限溶解度 (g . C0a/g ·涂料)STD-T0. 190. 6LDV-T0. 520. 6中心碰撞型0. 340. 55由上述表看到，在IOMPa的條件下，關(guān)于極限溶解度，未發(fā)現(xiàn)因混合器的型式而有大的差異，但在6MPa下，在STD-T中僅溶解19%，與此相對(duì)，在中心碰撞型中為34%、在 LDV-T中為52%，混合性有大的差異。由該結(jié)果可知，初始混合性按LDV-T >中心碰撞> STD-T的順序?yàn)榱己?。?shí)施例2(初始混合后的靜態(tài)混合器的效果)作為進(jìn)行涂料和(X)2的初始混合的混合器，使用LDV-T，對(duì)在其后段使用和不使用以往使用的靜態(tài)混合器(元件外徑2. 4mmX元件數(shù)60，簡(jiǎn)記為SM)的情況進(jìn)行比較。評(píng)價(jià)體系·方法與實(shí)施例1相同。將其結(jié)果示于表2。[表 2]
權(quán)利要求
1.一種使用了二氧化碳的涂裝裝置，其為用二氧化碳代替在有機(jī)溶劑系的噴霧涂裝中使用的稀釋溶劑(稀釋劑)的一部分或全部的二氧化碳涂裝，其特征在于，作為涂料供給線，具有儲(chǔ)存涂料的罐，將從該罐供給的涂料加壓至規(guī)定的壓力的涂料高壓泵，調(diào)節(jié)該涂料高壓泵的噴出壓力、使剩余部分送還至涂料罐的涂料1次壓力調(diào)節(jié)閥；作為二氧化碳供給線，具有儲(chǔ)存液體二氧化碳的罐，將該液體二氧化碳冷卻至規(guī)定溫度的冷卻器，將從該冷卻器供給的液體二氧化碳加壓至規(guī)定的壓力的液體二氧化碳高壓泵，調(diào)節(jié)該液體二氧化碳高壓泵的噴出壓力、使剩余部分送還至該泵的空吸部的液體二氧化碳1次壓力調(diào)節(jié)閥；作為涂料/ 二氧化碳混合物線，具有將從上述涂料供給線供給的加壓了的涂料和從上述二氧化碳供給線供給的加壓了的二氧化碳進(jìn)行混合的混合器，及將從該混合器供給的混合后的涂料/二氧化碳加壓混合物向大氣壓下的涂裝對(duì)象物進(jìn)行噴霧的噴霧槍。
2.如權(quán)利要求1所述的使用了二氧化碳的涂裝裝置，其具有將加壓了的涂料加熱至規(guī)定溫度的涂料加熱器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的使用了二氧化碳的涂裝裝置，其具有將送還至液體二氧化碳高壓泵的空吸部的剩余二氧化碳冷卻至規(guī)定溫度的冷卻器。
4.如權(quán)利要求1 3的任一項(xiàng)所述的使用了二氧化碳的涂裝裝置，其具有將加壓了的液體二氧化碳加熱至規(guī)定溫度的二氧化碳加熱器。
5.如權(quán)利要求1 4的任一項(xiàng)所述的使用了二氧化碳的涂裝裝置，其具有將混合后的涂料/二氧化碳加壓混合物加熱至規(guī)定溫度的混合物加熱器。
6.如權(quán)利要求1 5的任一項(xiàng)所述的使用了二氧化碳的涂裝裝置，其中，混合器為能迅速混合涂料和二氧化碳的微型混合器。
7.如權(quán)利要求6所述的使用了二氧化碳的涂裝方法及裝置，其中，微型混合器為流路直徑最大為0. 5mm的T字型微型混合器。
8.如權(quán)利要求6或7所述的使用了二氧化碳的涂裝裝置，其中，微型混合器為使流體在微小空間的中心進(jìn)行碰撞的中心碰撞型微型混合器，使二氧化碳從上部流入，使涂料分割為多份而從側(cè)面的多個(gè)方向流入以使得在中心部進(jìn)行碰撞。
9.如權(quán)利要求6 8的任一項(xiàng)所述的使用了二氧化碳的涂裝裝置，其中，在微型混合器的后段具備有靜態(tài)混合器。
10.如權(quán)利要求1 9的任一項(xiàng)所述的使用了二氧化碳的涂裝裝置，其中，混合后的混合物為在涂料中溶解了二氧化碳的1相混合物。
11.如權(quán)利要求1 10的任一項(xiàng)所述的使用了二氧化碳的涂裝裝置，其中，涂料為紫外線固化型涂料、一液固化型涂料或二液固化型涂料。
12.一種使用了二氧化碳的涂裝方法，其為使用權(quán)利要求1 11的任一項(xiàng)所述的涂裝裝置而進(jìn)行使用了二氧化碳的涂裝的方法，其特征在于，將進(jìn)行噴霧控制的涂料高壓泵或 CO2高壓泵的噴出側(cè)的1次壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)定為噴霧壓力，將不進(jìn)行噴霧壓力控制的涂料高壓泵或(X)2高壓泵的噴出側(cè)的1次壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)定為比噴霧壓高的壓力來(lái)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，由此使不進(jìn)行噴霧壓力控制的流體的流量為一定，使進(jìn)行噴霧壓力控制的流體的流量為根據(jù)噴霧噴嘴的孔的流量特性而可變，將剩余部分返回至泵空吸部。
13.如權(quán)利要求12所述的涂裝方法，其中，進(jìn)行噴霧壓力控制的流體為涂料。
14.一種使用了二氧化碳的涂裝方法，其為使用權(quán)利要求1 11的任一項(xiàng)所述的涂裝裝置而進(jìn)行使用了二氧化碳的涂裝的方法，其特征在于，將涂料高壓泵及二氧化碳高壓泵的噴出側(cè)的1次壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)定比噴霧壓力高，使從兩泵噴出的全部流體噴霧，依賴噴霧槍的噴嘴孔的流量特性來(lái)調(diào)節(jié)噴霧壓力。
15.如權(quán)利要求12 14的任一項(xiàng)所述的使用了二氧化碳的涂裝方法，其中，通過(guò)使從混合器后至噴霧槍的滯留時(shí)間為至少15秒，形成穩(wěn)定的1相混合物。
16.如權(quán)利要求12 15所述的使用了二氧化碳的涂裝方法，其中，在涂裝的中斷或結(jié)束時(shí)，關(guān)閉涂料/ 二氧化碳混合物線，在其繼流閥和噴霧槍之間緊接其后或同時(shí)供給二氧化碳，由此使噴霧槍內(nèi)的涂料向噴霧槍外排出。
17.一種使用了二氧化碳的涂裝裝置，其為用二氧化碳代替在有機(jī)溶劑系的噴霧涂裝中使用的稀釋溶劑(稀釋劑)的一部分或全部的使用了二氧化碳的一液型或二液型涂料的涂裝裝置，其特征在于，作為涂料供給線，具有儲(chǔ)存涂料的罐，將從該罐供給的涂料加壓至規(guī)定的壓力的涂料高壓泵，調(diào)節(jié)該涂料高壓泵的噴出壓力、使剩余部分送還至涂料罐的涂料1次壓力調(diào)節(jié)閥；作為二氧化碳供給線，具有儲(chǔ)存液體二氧化碳的罐，將該液體二氧化碳冷卻至規(guī)定溫度的冷卻器，將從該冷卻器供給的液體二氧化碳加壓至規(guī)定的壓力的液體二氧化碳高壓泵，調(diào)節(jié)該液體二氧化碳高壓泵的噴出壓力、使剩余部分送還至該泵的空吸部的液體二氧化碳1次壓力調(diào)節(jié)閥；作為溶劑供給線，具有溶劑罐，將從該罐供給的溶劑加壓至規(guī)定的壓力的溶劑高壓泵；作為涂料/ 二氧化碳混合物線，具有將從上述涂料供給線供給的加壓了的涂料和從上述二氧化碳供給線供給的加壓了的二氧化碳進(jìn)行混合的混合器，及使從該混合器供給的混合后的涂料/二氧化碳加壓混合物向大氣壓下的涂裝對(duì)象物進(jìn)行噴霧的噴霧槍，在進(jìn)行與涂料的混合前，在二氧化碳中預(yù)先添加機(jī)溶劑。
18.如權(quán)利要求17所述的使用了二氧化碳的涂裝裝置，其中，涂料為一液固化型涂料或二液固化型涂料。
19.如權(quán)利要求17或18所述的使用了二氧化碳的涂裝裝置，其中，有機(jī)溶劑為一液固化型涂料或二液固化型涂料的真溶劑。
20.如權(quán)利要求17 19的任一項(xiàng)所述的使用了二氧化碳的涂裝裝置，其中，在液體二氧化碳高壓泵的空吸部進(jìn)行有機(jī)溶劑的添加。
21.如權(quán)利要求17 19的任一項(xiàng)所述的使用了二氧化碳的涂裝裝置，其中，在液體二氧化碳高壓泵的輸出部(加壓側(cè))進(jìn)行有機(jī)溶劑的添加。
22.如權(quán)利要求17 19的任一項(xiàng)所述的使用了二氧化碳的涂裝裝置，其中，在液體二氧化碳加熱器之后的線進(jìn)行有機(jī)溶劑的添加。
23.如權(quán)利要求17 22的任一項(xiàng)所述的使用了二氧化碳的涂裝裝置，其中，用微型混合器進(jìn)行有機(jī)溶劑和二氧化碳的混合。
24.如權(quán)利要求23所述的使用了二氧化碳的涂裝裝置，其中，混合涂料和二氧化碳的微型混合器為套管式微型混合器，二氧化碳流入的內(nèi)管的內(nèi)徑最大為0. 5mm、外管的內(nèi)徑在 2. 5mm 5mm的范圍。
25.如權(quán)利要求17 M的任一項(xiàng)所述的使用了二氧化碳的涂裝裝置，其具有在與混合涂料和二氧化碳的微型混合器連接的二氧化碳供給線的連接部的盡可能近的位置上具備止回閥、防止涂料向二氧化碳供給線的逆流的構(gòu)造。
26.如權(quán)利要求17 23的任一項(xiàng)所述的使用了二氧化碳的涂裝裝置，其中，混合涂料和二氧化碳的微型混合器為流路直徑最大為2mm的T字型微型混合器，具有使二氧化碳從下部、使涂料從上部對(duì)向地流入、使混合物從90度橫向排出的構(gòu)造，具有在內(nèi)部具備用于止回的金屬球、防止涂料向二氧化碳線的逆流的構(gòu)造。
27.如權(quán)利要求17 23的任一項(xiàng)所述的使用了二氧化碳的涂裝裝置，其中，混合涂料和二氧化碳的微型混合器為流路直徑最大為2mm的T字型微型混合器，具有使二氧化碳從下部、使涂料從90度橫向流入、使混合物向上方排出的構(gòu)造，具有在內(nèi)部具備用于止回的金屬球、防止涂料向二氧化碳線的逆流的構(gòu)造。
28.一種使用了二氧化碳的涂裝方法，其為使用權(quán)利要求17 27的任一項(xiàng)所述的涂裝裝置而進(jìn)行使用了二氧化碳的一液型或二液型涂料的涂裝的方法，其特征在于，在該涂裝裝置中，在二氧化碳中預(yù)先添加至少飽和溶解量的涂料的真溶劑成分，使二氧化碳對(duì)于真溶劑成分的溶解力降低，由此防止逆流而進(jìn)入的涂料成分的聚合物的析出。
29.如權(quán)利要求觀所述的使用了二氧化碳的涂裝方法，其中，每二氧化碳重量在20 50%的范圍添加真溶劑成分。
30.如權(quán)利要求27或觀所述的使用了二氧化碳的涂裝方法，其中，涂料為一液固化型涂料或二液固化型涂料。
全文摘要
本發(fā)明設(shè)計(jì)二氧化碳涂裝裝置，其具有具有涂料罐(1)和涂料高壓泵(2)的涂料供給線；具有液體二氧化碳高壓儲(chǔ)氣瓶(6)、冷卻器(8，12)和液體二氧化碳高壓泵(9)的二氧化碳供給線；混合從涂料供給線供給的涂料和從二氧化碳供給線供給的二氧化碳的混合器(15)；將在混合器(15)中得到的涂料/二氧化碳加壓混合物向涂裝對(duì)象物進(jìn)行噴霧的噴霧槍(19)，其將涂料中的稀釋溶劑的一部分或全部用二氧化碳代替，其中，在涂料供給線上設(shè)置調(diào)節(jié)涂料高壓泵(2)的噴出壓力、使剩余部分送還至涂料罐(1)的涂料1次壓力調(diào)節(jié)閥(4)，另外，在二氧化碳供給線上設(shè)置調(diào)節(jié)液體二氧化碳高壓泵(9)的噴出壓力、使剩余部分送還至液體二氧化碳高壓儲(chǔ)氣瓶(6)的二氧化碳1次壓力調(diào)節(jié)閥(11)。通過(guò)該構(gòu)成可以大幅降低VOC產(chǎn)生。
文檔編號(hào)B05B7/04GK102369067SQ20108001423
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者川崎慎一朗, 早坂宜晃, 鈴木明 申請(qǐng)人:加美電子工業(yè)株式會(huì)社, 獨(dú)立行政法人產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所