スプレー塗装

このプロセスは、空気圧式スプレーガンを使用して塗料を物体に塗布するときに発生します。エアガンには、ノズル、塗料容器、および空気圧縮機があります。トリガーを押すと、塗料は圧縮空気の流れと混合され、細かいスプレーとして放出されます。^{[ 5 ]}

ノズルの形状とサイズが多岐にわたるため、塗料の粘度を変化させることができます。ノズルを選択する際には、ワークピースの形状と、希望する塗料の粘度とパターンが重要な要素となります。最も一般的なノズルは、フルコーン、ホローコーン、フラットストリームの 3 種類です。^{[ 6 ]} エアガン スプレーのプロセスには 2 種類あります。手動操作方式では、熟練したオペレーターがエアガン スプレーを対象物から約6 ～ 10 インチ (15 ～ 25 cm)離して持ち、表面上で前後に動かし、各ストロークが前のストロークと重なるようにして連続したコーティングを確保します。^{[ 7 ]}自動プロセスでは、ガン ヘッドがマウント ブロックに取り付けられ、その位置から塗料の流れを噴射します。塗装対象物は通常、ローラーまたはターン テーブルの上に置かれ、すべての面が均等にカバーされるようにします。  

静電塗装は、1940年代後半にハロルド・ランスバーグによって米国で初めて特許が取得されました。ランスバーグはランスバーグ静電機器社を設立し、静電スプレー塗装が製造業者にとって大きな材料節約につながることをすぐに認識したため、すぐに成功を収めました。静電スプレー塗装または粉体塗装では、霧状の粒子が帯電するように作られており、スプレーノズルから噴射される際に互いに反発し合い、均一に広がります。塗装対象物は反対に帯電するか、接地されます。すると塗料は対象物に引き寄せられ、湿式スプレー塗装よりも均一な塗膜が得られ、対象物に付着する塗料の割合も大幅に増加します。この方法により、塗料は手の届きにくい場所にも塗布できます。全体を焼き付けて塗料をしっかりと密着させると、粉体が一種のプラスチックに変化します。自動車のボディパネルや自転車のフレームは、静電スプレー塗装がよく使用される例です。

流体（液体または粉末）を充填するための主な技術は3つあります。

• 直接充電：電極を塗料供給リザーバーまたは塗料供給導管に浸漬する。
• 摩擦帯電：これは、塗装ガンの銃身内を流れる液体の摩擦を利用する方式です。液体が銃身の側面と擦れ合うことで静電荷が発生します。
• 噴霧後帯電：噴霧された流体は、出口ノズルの下流で静電場と接触する。静電場は、静電誘導またはコロナ放電、あるいは1つまたは複数の電極（電極リング、メッシュ、またはグリッド）によって生成される。

手持ち式の塗装スプレーには、塗料を空気と混合するものや、塗料を微細な液滴に変換してノズルから噴射するものなど、さまざまな種類がある。

これらの装置は、一般的に300 ～7,500ポンド/平方インチ（2,100～51,700 kPa）の圧力で塗料を霧状にする高圧ポンプに接続して作動し、異なるサイズのノズルを使用することで、所望の霧化度と噴霧パターンを実現します。このタイプのシステムは、請負塗装業者が重工業用、化学薬品用、船舶用塗料やライニングの塗装に使用します。  

エアレススプレーの利点は以下のとおりです。

• このコーティング剤は、くぼみや隙間によく浸透します。
• 均一で厚い塗膜が形成されるため、必要な塗布回数を減らすことができる。
• 非常に「湿潤」なコーティングを施すことで、良好な密着性と流れ出しを確保します。

ほとんどの塗料は、ごく少量のシンナーを添加するだけでスプレー塗布できるため、乾燥時間を短縮し、環境への溶剤の放出量を減らすことができる。

エアレススプレーガンは、ノズルから高圧で塗料が噴射されるため、射出による怪我などの深刻な怪我を引き起こす可能性があるため、操作時には注意が必要です^{[ 9 ] 。}

エアレスポンプは、電動、圧縮空気（空気圧）、油圧など、さまざまな種類のモーターで駆動できます。ほとんどのエアレスポンプには、ダブルアクションピストン式の塗料ポンプ（下部ポンプとも呼ばれる）が備わっており、ピストンが上下両方のストロークで塗料を送り出します。ピストンの代わりにダイヤフラムを使用するエアレスポンプもありますが、どちらのタイプにも吸入口と吐出口のバルブがあります。

ほとんどの電動エアレスポンプは、電動モーターがギアトレインを介して塗装ピストンポンプに接続されています。圧力は、圧力センサー（トランスデューサーとも呼ばれる）を介してモーターを停止および始動することで得られます。より高度なユニットでは、デジタル制御によってこれが実現され、モーターの速度は要求と圧力設定値からの差に応じて変化するため、非常に優れた圧力制御が可能になります。一部のダイレクトドライブピストンポンプは、ガソリンエンジンによって駆動され、電気クラッチを介して圧力制御が行われます。電動ダイヤフラムポンプでは、モーターが油圧ピストンポンプを駆動し、ピストンによって押し出されたオイルをダイヤフラムに伝達します。

油圧式および空気圧式のエアレスポンプは、油圧ポンプまたは空気圧縮機を必要とするリニアモーターを備えています。空気圧縮機は電動式またはガソリン式がありますが、移動式の場合は通常ディーゼル式、固定設置の場合は電動式が使用されます。一部のエアレスユニットでは、油圧ポンプとそのモーターが塗装ポンプと同じシャーシに組み込まれています。

油圧式または空気圧式のエアレス塗装では、塗装ピストンが方向転換時を除いて一定速度で移動するため、より均一な圧力制御が可能になります。ほとんどの直動式ピストンポンプでは、ピストンはクランクシャフトによって駆動されるため、ピストンの速度は常に変化します。油圧式または圧縮空気式ポンプのリニアモーターは、クランクシャフト駆動式ユニットよりもエンジン動力を材料動力に変換する効率が優れています。エアレス塗装では、あらゆる種類の塗料を塗装できます。

木材製品を大量生産するメーカーは、自動スプレーシステムを使用して、最小限の人員で非常に高い速度で材料を塗装します。自動スプレーシステムには通常、製品に塗布されなかった塗料を回収する塗料節約システムが組み込まれています。一般的に、直線スプレーシステムは、コンベアベルト上に平らに置かれた製品に使用され、直線スプレーシステムに供給され、その上に自動スプレーガンが設置されます。材料がガンの真下に達すると、ガンが材料への塗装を開始します。材料は、通常、幅が12 インチ (30 cm)未満の直線状の部品で構成され、窓枠、木製モールディング、幅木、ケーシング、トリム材、その他単純なデザインの材料などです。これらの機械は、ステイン、シーラー、ラッカーを塗布するためによく使用されます。水性または溶剤系のコーティングを塗布できます。近年、紫外線硬化コーティングがプロファイル仕上げで一般的になり、この種のコーティングに特に適した機械があります。 

大量生産された材料はコンベアベルトに載せられ、フラットライン塗装機に供給されます。フラットライン塗装機は、厚さ10cm未満で形状が複雑な材料、例えばキッチンキャビネットの扉や引き出しの前面などを塗装するために特別に設計されています。スプレーガンは材料の上に配置され、材料の溝全体に塗料を塗布するように動きます。ガンは、周期的に、円を描くように、または前後に動かすことで、材料全体に均一に塗料を塗布できます。フラットラインシステムは通常大型で、扉、キッチンキャビネット、その他のプラスチック製品や木製品の塗装が可能です。 

スプレー ブースは、もともとは車体工場で車両を塗装するために使用されていた、圧力制御された密閉環境です。その効果的な設計により、効率的な塗装が可能になり、汚染が最小限に抑えられ、完成品の品質が最大限に高まります。^{[ 10 ]}理想的な作業条件（温度、気流、湿度）を確保するために、これらの環境には、電動モーターで駆動される機械式ファンと、オプションで空気を加熱して塗料の乾燥を早めるバーナーからなる換気装置が備えられています。有毒な溶剤と塗料の粒子は、空気汚染を減らすために、ろ過と処理の後、外部に排出されます。火災や粉塵爆発の防止も最優先事項です。空気中から過剰に噴霧された塗料を除去し、ダウンフローを効率的に動作させるために、水洗式塗装スプレー ブースでは、塗料の粘着性除去剤が使用されます。

アーティストは、スプレー塗装（自動車用塗料を含む）を効率的かつ安全に使用するために、スプレー塗装ブース設備を利用することもできます。自動車修理工場でスペースや時間を借りたり、学校やアーティスト協同組合と提携して施設を設置したりすることが可能です。

スプレー塗料には、作業者に副作用を引き起こす可能性のある有害化学物質が含まれています。スプレー塗料で最も一般的に使用されている化学物質の 1 つはアセトンです。アセトンは、一般的な工業製品に使用されている透明で強い香りのある液体ですが、有機物としても存在します。この化学物質は、「知る権利のある有害物質」リストと「特別健康有害物質リスト」の両方に掲載されています。アセトンは非常に引火性が高く、取り扱いには注意が必要です。^{[ 17 ]} 職場では、吸入または皮膚接触や経口接触などの直接接触によって曝露する可能性があります。^{[ 18 ]} アセトンへの曝露は健康リスクの可能性があるため、職場でのアセトン曝露に関する現行の規制があります。吸入すると、鼻、喉、肺に刺激が生じることがわかっています。皮膚接触によっても、皮膚の刺激、乾燥、発赤が生じる可能性があります。化学物質の濃度が高い場合、頭痛、吐き気、嘔吐、意識喪失などの副作用が発生する可能性があります。長期的な影響についてはほとんど研究されておらず、肝臓と腎臓が影響を受けるというのが現在の共通認識である。アセトンとの長時間の接触は推奨されない。^{[ 19 ]}

職場では、暴露防止が推奨されます。アセトンを保管する際は、密閉容器に入れ、安全な温度が維持される場所に保管し、火気にさらされる可能性のある場所から遠ざける必要があります。皮膚暴露防止には、手袋やバリアとして機能する衣服などの個人用保護具（PPE）の使用が推奨されます。吸入暴露は、空気循環の調整や、フィルターや呼吸器などの保護具の使用によって防止できます。^{[ 20 ]}

キシレンは、スプレー塗料を含む塗料によく使用される溶剤であり、そのため多くのスプレー塗装環境で見られます。キシレンは無色で可燃性の液体であり、多くの人の健康にも危険です。^{[ 21 ]} キシレンは、皮膚に接触すると有害であり、より深刻な場合は、目、鼻、喉にも有害です。キシレン曝露の症状は、頭痛、めまい、錯乱、筋協調運動の喪失など、さまざまな形で現れる可能性があり、高濃度では死に至ることもあります。曝露された作業員はさまざまな症状を示す可能性がありますが、これらの症状の重症度は、最終的には曝露の期間、濃度、およびキシレンの有害な影響を防ぐために使用される保護措置によって異なります。これは、特に個人がこれらの蒸気に対処するための適切な装備を着用していない場合、毎日曝露されるスプレー塗装作業員にとって大きな問題になる可能性があります。^{[ 22 ]}高濃度の曝露では、キシレンは中枢神経系に影響を与える可能性があります。これにより、極度の疲労と吐き気を引き起こし、意識を失う可能性があります。残念ながら、多くの熱心なスプレー塗装愛好家にとって、キシレンの影響は、長期間にわたる継続的な曝露によってさらに深刻化するばかりである。^{[ 23 ]}

キシレンへの長期曝露は、多くの慢性的な健康問題の一因となる可能性があります。キシレンは、肝臓、腎臓、さらには脳に関連する認知機能など、人体内の特定の臓器に影響を与える可能性があります。キシレンは、記憶力と集中力に悪影響を与えることが示されています。これらのリスクを軽減するために、スプレー塗料を取り扱う際には、良好な換気、保護服、安全な取り扱い方法などの安全装置を使用することが不可欠です。^{[ 24 ]}