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コーティングとは、物体または基材の表面に塗布される被覆材である。[1]コーティングを塗布する目的は、装飾、機能、またはその両方である。[2]コーティングは、液体、気体、または粉体コーティングなどの固体として塗布される。
塗料やラッカーは、主に基材の保護と装飾の2つの用途を持つコーティングですが、一部の芸術家の塗料は装飾のみを目的としており、大型の工業用パイプの塗料は腐食防止に加えて識別用（プロセス水は青、消火制御は赤など）にも使用されます。耐腐食性に加えて、接着性、濡れ性、耐摩耗性など、基材の表面特性を変えるために機能性コーティングを塗布することもあります。[3]他の場合には、コーティングは磁気応答や導電性（基材がウェーハである半導体デバイス製造など）などのまったく新しい特性を追加し、完成品の重要な部分を形成します。[4] [5]
ほとんどのコーティング プロセスで考慮すべき主な点は、コーティングの厚さを制御することです。これを実現する方法は、単純なブラシから電子産業の高価な精密機械まで多岐にわたります。印刷などの一部のアプリケーションでは、コーティング領域を制限することが非常に重要です。
「ロールツーロール」または「ウェブベース」コーティングは、紙、布、フィルム、箔、シートストックなどのロール上の基材に機能材料の薄膜を塗布するプロセスです。この連続プロセスは、印刷、包装、電子機器などのさまざまな業界で不可欠なコーティングされた材料を大量に生産するのに非常に効率的です。この技術により、コーティング材料を広い表面積に一貫して高品質で塗布できるため、生産性と均一性が向上します。[6]
アプリケーション
コーティングは装飾的であると同時に他の機能も持つ。[3] [7]消火システム用の水を運ぶパイプには、赤色（識別用）の防錆塗料を塗ることができる。金属やコンクリートのメンテナンス用コーティングなど、ほとんどのコーティングは、ある程度基材を保護します。[8]装飾コーティングは、高光沢、サテン、マット、またはフラットな外観など、特定の反射特性を提供できます。[9]
コーティングの主な用途は、金属を腐食から保護することです。[10] [11] [12] [13] [14]自動車用コーティングは、車両の外観と耐久性を向上させるために使用されます。これらには、プライマー、ベースコート、クリアコートが含まれ、主にスプレーガンと静電的に塗布されます。[15] 自動車のボディとアンダーボディには、何らかの形のアンダーボディコーティングが施されます。[16]このような防錆コーティングでは、グラフェンを水性エポキシと組み合わせて使用する場合があります。[17]
コーティングは、シームレスなポリマー/樹脂床材、[18] [19] [20] [21] [22] 堤防壁/格納容器ライニング、防水・防湿コンクリート壁、橋梁デッキなどのコンクリート表面を密封するために使用されます。[23] [24] [25] [26]
ほとんどの屋根用コーティングは防水を主目的として設計されていますが、太陽光の反射（暖房や冷房の抑制）も考慮されることがあります。コーティング膜にひび割れが生じることなく屋根が動くように、エラストマー性のものが多くなっています。 [27] [28] [29]
木材は古代から建築の重要な材料であったため、塗装による木材の保存は大きな注目を集めてきました。[30]木材コーティングの性能を向上させる努力が続けられています。[31] [32] [33] [34] [35]
コーティングは、摩擦特性や摩耗特性を変えるために使用されます。 [36] [37]これらには、転がり軸受 用の摩擦防止、摩耗防止、スカッフィング防止コーティングが含まれます。 [38]
他の
コーティングのその他の機能は次のとおりです。
- 防汚コーティング[39] [40] [41]
- 抗菌コーティング[42]
- 例えば眼鏡の反射防止コーティング。 [43]
- 磁気的、電気的、電子的特性を変化させる、または有するコーティング。[44] [45] [46]
- 難燃性コーティング。[47] [48] [49]リンとバイオベースの難燃性材料とコーティングが開発されています。 [50]これらには膨張機能を備えたコーティングが含まれます。[51]
- ノンスティック PTFEコーティングされた調理鍋/フライパン。[52]
- 材料や物体の光学特性を変える光学コーティングが利用可能である。 [53]
- UVコーティング[54]
分析と特性評価
コーティングの特性評価には、数多くの破壊的および非破壊的評価（NDE）方法があります。[55] [56] [57] [58]最も一般的な破壊的方法は、コーティングとその基材の断面を顕微鏡で観察することです。 [59] [60] [61]最も一般的な非破壊技術には、超音波厚さ測定、X線蛍光（XRF）[62] 、 X線回折（XRD）、光熱コーティング厚さ測定[63]、および微小硬度インデンテーション[64]が含まれます。X線光電子分光法（XPS）も、材料のナノメートル厚の表面層の化学組成を調べるための古典的な特性評価方法です。[65]走査型電子顕微鏡とエネルギー分散型X線分光法（ SEM-EDX 、またはSEM-EDS）を組み合わせると、表面テクスチャを視覚化し、その基本的な化学組成を調べることができます。[66]その他の特性評価法としては、透過型電子顕微鏡（TEM）、原子間力顕微鏡（AFM）、走査型トンネル顕微鏡（STM）、ラザフォード後方散乱分光法（RBS）などがある。クロマトグラフィーのさまざまな方法も使用され、[67]熱重量分析も行われている。[68]
処方
コーティングの配合は、主にコーティングに求められる機能と、色や光沢などの求められる美観によって決まります。[69] 4つの主要成分は、樹脂（またはバインダー）、溶剤（水または無溶剤）、顔料、添加剤です。[例が必要] [70] [71]コーティング配合物から重金属を完全に除去するための研究が進行中です。[72]
例えば、実験的および疫学的証拠に基づき、IARC（国際がん研究機関）は、吸入によるヒト発がん性物質（クラスI）として分類しています（ISPESL、2008）。[73]
プロセス
コーティングプロセスは次のように分類できます。
蒸着
化学蒸着
- 有機金属気相エピタキシー
- 静電噴霧蒸着法（ESAVD）
- シェラダイジング
- エピタキシーのいくつかの形態
物理蒸着
- 陰極アーク堆積
- 電子ビーム物理蒸着法（EBPVD）
- イオンプレーティング
- イオンビームアシスト堆積（IBAD）
- マグネトロンスパッタリング
- パルスレーザー蒸着
- スパッタリング
- 真空蒸着
- 真空蒸着、蒸発（堆積）
- パルス電子沈着（PED）
化学および電気化学技術
- 化成コーティング
- オートフォレティックは、鉄金属基材に特化した独自の自動沈着コーティングシリーズの登録商標である[74]
- 陽極酸化処理
- クロメート化成コーティング
- プラズマ電解酸化
- リン酸塩（コーティング）
- イオンビーム混合
- 酸洗いと油塗り、鋼板コーティングの一種
- メッキ
- 無電解メッキ
- 機械的性質を維持するために異なる材料を使用したニッケルメッキコーティング[75]
- 電気メッキ
スプレー
ロールツーロールコーティングプロセス
一般的なロールツーロールコーティングプロセスには次のものがあります。
- エアナイフコーティング
- アニロックスコーター
- フレキソコーター
- ギャップコーティング
- ナイフオーバーロールコーティング
- グラビアコーティング
- ホットメルトコーティング- 必要なコーティング粘度がポリマーなどの溶解ではなく温度によって達成される場合。この方法は、通常、室温以上のスロットダイコーティングを意味しますが、ホットメルトローラーコーティング、ホットメルトメータリングロッドコーティングなども可能です。
- 浸漬ディップコーティング
- キスコーティング
- 計量ロッド（マイヤーバー）コーティング
- ローラーコーティング
- フォワードローラーコーティング
- リバースロールコーティング
- シルクスクリーンコーター
- ロータリースクリーン
- スロットダイコーティング- スロットダイコーティングは、もともと 1950 年代に開発されました。[76]スロットダイコーティングは運用コストが低く、材料の無駄を最小限に抑えながら、薄く均一なフィルムを迅速に堆積するための簡単にスケール化できる処理技術です。[77]スロットダイコーティング技術は、コーティングダイを基板に対して正確に動かしながら、処理流体を正確に計量し、制御された速度で吐出することにより、ガラス、金属、ポリマーなどのさまざまな材料の基板にさまざまな液体化学物質を堆積するために使用されます。 [78]従来のスロットダイの複雑な内部形状は機械加工が必要ですが、 3D プリントで実現できます。[79]
- 押し出しコーティング- 一般的に高圧、高温で、ウェブは押し出されたポリマーの速度よりもはるかに速く移動します。
- カーテンコーティング- 低粘度、スロットはウェブの垂直上にあり、スロットダイとウェブの間に隙間があります。
- スライドコーティング - スロットダイとビードの間に角度のついたスライドがあるビードコーティング。写真業界では、一般的に多層コーティングに使用されます。
- スロット ダイ ビード コーティング - 通常、ウェブはローラーで裏打ちされ、スロット ダイとウェブの間には非常に小さな隙間があります。
- 張力ウェブ スロット ダイ コーティング - ウェブの裏付けなし。
- インクジェット印刷
- リソグラフィー
- フレキソ印刷
物理的な
参照
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さらに読む
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- 電子機器用コーティング材料：ポリマー、プロセス、信頼性、試験、James J. Licari 著、William Andrew Publishing、Elsevier、ISBN 0-8155-1492-1
- 高性能有機コーティング、編集：AS Khanna、Elsevier BV、2015年、ISBN 978-1-84569-265-0