ペイント
背景
塗料は、油や水などの液体またはペーストビヒクルに懸濁された顔料で構成される多くの物質を表すために使用される用語です。ブラシ、ローラー、またはスプレーガンを使用して、木、金属、石などのさまざまな表面に薄いコートで塗料を塗布します。その主な目的はそれが適用される表面を保護することですが、ペイントは装飾も提供します。
2万年から2万5千年前に作られた最初の既知の絵画のサンプルは、フランスとスペインの洞窟で生き残っています。原始的な絵画は人間や動物を描く傾向があり、図も見られます。初期の芸術家は、天然土の色素、木炭、ベリージュース、ラード、血液、トウワタの樹液など、簡単に入手できる天然物質を使用して塗料を製造していました。その後、古代中国人、エジプト人、ヘブライ人、ギリシャ人、ローマ人は、壁の塗装など、限られた装飾用の塗料を製造するために、より洗練された材料を使用しました。ワニスには油が使用され、黄土色や赤黄土色、チョーク、などの顔料が使用されました。 硫化ヒ素イエロー、マラカイトグリーンをアラビアガム、ライム、卵白、蜜蝋などのバインダーと混合しました。
塗料は、エジプト人とヘブライ人によって最初に保護コーティングとして使用されました。彼らは、船の露出した木材にピッチとバルサムを塗布しました。中世には、一部の内陸の木材にも塗料の保護コーティングが施されていましたが、塗料が不足しているため、この慣行は一般的に店頭と看板に限定されていました。同じ頃、芸術家は樹脂を油で沸騰させて混和性の高い（混合可能な）塗料を入手し始め、15世紀の芸術家は最初に乾性油を塗料に加えて蒸発を早めました。彼らはまた、新しい溶剤である亜麻仁油を採用しました。これは、20世紀に合成油に取って代わられるまで最も一般的に使用されていた溶剤でした。
1700年頃のボストンで、トーマスチャイルドは、最も初期のアメリカのペイントミル、花崗岩のトラフを建設しました。このトラフ内で、1.6フィート（0.5メートル）の花崗岩のボールが転がり、顔料を粉砕しました。最初の塗料特許は、米国の初期によく使用されていた消石灰である白塗りを改良した製品に対して発行されました。 1865年、D。P。Flinnは、酸化亜鉛、水酸化カリウム、樹脂、牛乳、亜麻仁油を含む水性塗料の特許を取得しました。最初の商業用ペイントミルは、チャイルドの花崗岩のボールをバーストーンホイールに置き換えましたが、これらのミルは、顔料のみを粉砕する慣行を続けました（その後、個々の顧客はそれを自宅の車両とブレンドします）。メーカーが消費者のために車両と顔料を混合し始めたのは1867年になってからでした。
20世紀には、塗料の組成と製造に最も大きな変化が見られました。今日、合成顔料と安定剤は、塗料の均一なバッチを大量生産するために一般的に使用されています。ポリウレタンやスチレン-ブタデンなどのポリマーから開発された新しい合成ビヒクルは、1940年代に登場しました。アルキド樹脂が合成されて以来、生産を支配してきました。 1930年以前は、顔料は石臼で粉砕され、後に鋼球に置き換えられました。今日、サンドミルと高速分散ミキサーは、容易に分散可能な顔料を粉砕するために使用されています。
おそらく最大の塗料関連の進歩はその増殖でした。いくつかの木造住宅、店舗、橋、看板 
塗料を作成する最初のステップでは、顔料を樹脂、溶剤、添加剤と混合してペーストを形成します。塗料が工業用である場合、それは通常、砂ミルに送られます。これは、砂またはシリカの小さな粒子を攪拌して顔料粒子を粉砕し、それらを小さくして混合物全体に分散させる大きなシリンダーです。対照的に、ほとんどの商業用途のポイントは、高速分散タンクで処理されます。このタンクでは、回転シャフトに取り付けられた円形の歯付きブレードが混合物を攪拌し、顔料を溶媒にブレンドします。早くも18世紀に描かれていましたが、大量生産によって多種多様な塗料が普遍的に不可欠になったのはつい最近のことです。今日、塗料は内外装の家の塗装、ボート、自動車、に使用されています。 飛行機、電化製品、家具、および保護と魅力が望まれる他の多くの場所。
原材料
塗料は、顔料、溶剤、樹脂、およびさまざまな添加剤で構成されています。顔料は塗料の色を与えます。溶剤は塗布を容易にします。樹脂はそれを乾かすのを助けます。添加剤は、充填剤から殺菌剤まであらゆるものとして機能します。天然と合成の両方の何百もの異なる顔料が存在します。基本的な白色顔料は、その優れた隠蔽性のために選択された二酸化チタンであり、黒色顔料は通常、カーボンブラックから作られています。塗料の製造に使用される他の顔料には、赤には酸化鉄と硫化カドミウム、黄色とオレンジには金属塩、青と緑には鉄青とクロム黄色があります。
溶媒は、さまざまな低粘度の揮発性液体です。それらには、石油ミネラルスピリットや、ベンゼン、アルコール、エステル、ケトン、アセトンなどの芳香族溶媒が含まれます。最も一般的に使用される天然樹脂は、リンシード、ココナッツ、大豆油ですが、アルキド、アクリル、エポキシ、ポリウレタンは、最も人気のある合成樹脂の1つです。添加剤は多くの目的を果たします。炭酸カルシウムやケイ酸アルミニウムのように、特性を変えずに塗料の本体と物質を与える単なるフィラーです。他の添加剤は、特定の望ましい特性を生み出します 
ペイント缶詰は完全に自動化されたプロセスです。消費者が利用できる標準の8パイントのペンキ缶の場合、空の缶は最初にラベルに水平に巻かれ、次にポイントがそれらにポンプで送られるように直立に設定されます。 1台の機械が充填された缶に蓋を置き、2台目の機械が蓋を押して短所を密閉します。コイルから供給されるワイヤーから、バイロメーターはハンドルをカットして形を整えてから、缶に事前にカットされた穴に引っ掛けます。塗料に滑らかな質感を与えるチキソトロピー剤、乾燥機、沈降防止剤、皮むき防止剤、消泡剤、および塗料がしっかりと長持ちすることを可能にする他の多くの薬剤など。
デザイン
塗料は一般的に、産業顧客のニーズに合うようにカスタムメイドされています。たとえば、ある人は速乾性の塗料に特に興味があるかもしれませんが、別の人は長い寿命にわたって良好な被覆を提供する塗料を望むかもしれません。消費者向けの塗料もカスタムメイドが可能です。塗料メーカーは非常に幅広い色を提供しているため、それぞれを大量に手元に置いておくことは不可能です。 「アクアマリン」、「カナリアイエロー」、「マルーン」のご要望にお応えするため、メーカーは必要な色の濃さに適したベースを選択します。 （パステルペイントベースには、白い顔料である二酸化チタンが多く含まれていますが、暗い色調では少なくなります。）次に、メーカーは、所定の式に従って、キャリブレーションされたシリンダーからさまざまな顔料を導入して、適切な色を得ることができます。
製造
プロセス
ペーストの作成
- 1顔料メーカーは、細粒顔料のバッグを塗料工場に送ります。そこで、顔料は、樹脂（顔料を湿らせるのを助ける湿潤剤）、1つまたは複数の溶媒、および添加剤と事前に混合されて、ペーストを形成する。
顔料の分散
- 2現在、ほとんどの工業用塗料および一部の民生用塗料のペースト混合物は、砂またはシリカの小さな粒子を攪拌して顔料粒子を粉砕し、混合物全体に分散させる大きなシリンダーであるサンドミルに送られます。次に、混合物を濾過して砂粒子を除去します。
- 3個々の住宅所有者が使用するために設計された水性ラテックス塗料の最大90％は、サンドミルで処理される代わりに、高速分散タンクで処理されます。そこで、予混合されたペーストは、回転シャフトに取り付けられた円形の歯付きブレードによって高速攪拌されます。このプロセスでは、顔料を溶剤にブレンドします。
ペーストを薄くする
- 4サンドミルまたは分散タンクのどちらで作成した場合でも、最終製品を製造するには、ペーストを薄くする必要があります。大きなやかんに移し、希望する塗料の種類に適した量の溶剤で攪拌します。
ペンキの缶詰
- 5完成した塗料製品は、缶詰室にポンプで送られます。消費者が利用できる標準の8パイント（3.78リットル）の塗料缶の場合、空の缶は最初にラベルに水平に巻かれ、次に塗料をポンプで注入できるように直立させます。機械が充填された缶に蓋を置き、2番目の機械が蓋を押して密封します。コイルから供給されるワイヤーから、バイロメーターはハンドルをカットして形を整えてから、缶に事前にカットされた穴に引っ掛けます。次に、一定数の缶（通常は4つ）が箱に入れられ、積み重ねられてから倉庫に送られます。
品質管理
塗料メーカーは、さまざまな品質管理手段を利用しています。原材料と製造工程は厳しいテストを受け、完成品は高品質であることを確認するためにチェックされます。完成した塗料は、その密度、粉砕の細かさ、分散、および粘度について検査されます。次に、塗料を表面に塗布し、耐ブリード性、乾燥速度、および質感を調べます。
塗料の美的要素に関しては、経験豊富な観察者とスペクトル分析によって色がチェックされ、標準の目的の色と一致するかどうかが確認されます。要素によって引き起こされる退色に対する色の耐性は、塗装面の一部をアークランプに露光し、そのように露光されていない塗装面との退色の量を比較することによって決定されます。塗料の隠蔽力は、黒い面と白い面に塗って測定します。次に、白い表面の被覆率に対する黒い表面の被覆率が決定され、.98が高品質の塗料になります。光沢は、塗装面から放出される反射光の量を測定することによって測定されます。
塗料のより機能的な品質を測定するためのテストには、乾燥した塗料のコートを引っかいたり磨耗させたりすることを伴う耐傷性のテストが含まれます。接着性は、乾燥した塗料表面に.07インチ（2ミリメートル）に校正されたハッチングを作成することによってテストされます。クロスハッチにテープを貼り付けてから、引き剥がします。良いペンキが表面に残ります。スクラブ性は、塗料の表面に石鹸のブラシをこすりつける機械によってテストされます。決済を評価するシステムも存在します。優れた塗料は、落ち着かずに6か月間使用でき、評価は10です。ただし、塗料の質が悪いと、缶の底にある混和しない顔料の塊に落ち着き、ゼロと評価されます。耐候性は、塗料を屋外条件にさらすことによってテストされます。人工風化は、塗装面を太陽、水、極端な温度、湿度、または硫酸ガスにさらします。難燃性は、塗料を燃焼させ、その重量損失を測定することによってチェックされます。失われた量が10％を超える場合、塗料は耐火性とは見なされません。
副産物/廃棄物
揮発性有機化合物（VOC）の排出に関する最近の規制（カリフォルニア規則66）は、塗料業界、特に工業用油性塗料のメーカーに影響を与えています。染みやワニスを含むすべてのコーティングが、年間に放出される230万メートルトンのVOCの1.8％を占めていると推定されています。新しい規制では、1リットルの塗料に含まれる溶剤は250グラム（8.75オンス）以下であることが許可されています。塗料メーカーは、溶剤を顔料、フィラー、または基本的な塗料処方に固有の他の固形物に置き換えることができます。この方法では、塗るのが難しい厚い絵の具ができますが、そのような絵の具が長持ちするかどうかはまだわかりません。他の解決策には、溶剤を使用しない粉体塗装の使用、VOCを回収できる閉鎖系での塗料の塗布、溶剤としての水の使用、または紫外線または熱で乾燥するアクリルの使用が含まれます。未使用の塗料を手元に持っている消費者は、適切な処理のために購入場所に戻すことができます。
大手塗料メーカーは、雨水流出も含め、現場で生成されたすべての液体を処理する社内の廃水処理施設を備えています。施設は24時間監視されており、環境保護庁（EPA）は、すべての塗装施設の定期的な記録とシステムチェックを行っています。廃棄物の液体部分は、地元の公営廃水処理施設の基準に従って現場で処理されます。低品質の塗料を作るために使用することができます。ラテックススラッジを回収して、他の工業製品のフィラーとして使用できます。廃溶剤を回収し、他の産業の燃料として使用することができます。きれいなペンキの容器は再利用するか、地元の埋め立て地に送ることができます。
製造プロセス