JP2001232281A

JP2001232281A - 過熱水蒸気を用いた塗装方法

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Publication number: JP2001232281A
Application number: JP2000052237A
Authority: JP
Inventors: Riyouhei Nanba; 瞭平難波; Susumu Nishikawa; 進西川; Yoshihiro Ishida; 良廣石田; Kazuhiko Yazaki; 和彦矢崎; Taizo Kawamura; 泰三川村; Yoshitaka Uchibori; 義隆内堀
Original assignee: Kogi Corp; Seta Giken KK
Current assignee: Kogi Corp; Seta Giken KK
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2001-08-28

Abstract

(57)【要約】【課題】塗装後の被塗装物の耐食性を向上できる過熱
水蒸気を用いた塗装方法を提供する。【解決手段】被塗装物の表面に過熱水蒸気による前処
理を施した後、前記被塗装物の表面に塗装を行う過熱水
蒸気を用いた塗装方法である。過熱水蒸気による前処理
を施すと、被塗装物の表面の汚れが十分に除去される。
また、被塗装物の表面に塗装に有効な酸化物等の皮膜が
形成される。このように、汚れを除去すると共に、皮膜
が形成されるため、塗装後に被塗装物の耐食性が向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塗装方法に関し、
特に、鋳鉄・鋳鋼・鋼等の金属に対して塗装前に施す前
処理に関する。

【０００２】

【従来の技術】被塗装物の表面に存在する水分、油分、
ヤニ、錆、ゴミ等の汚れは、塗膜の一次物性を阻害する
と共に、塗膜の耐久性や塗装面の外観に影響を与えるた
め、従来から塗装を行うに際しては、被塗装物の表面に
付着した汚れを十分に除去する前処理が行われている。
この前処理を行わずに、被塗装物の表面に汚れが付着し
たまま粗雑な塗装を行うと、塗膜のわれ、はがれ、ふく
れ等の原因となる。

【０００３】被塗装物が金属、特に、鋳鉄、鋳鋼、鋼で
ある場合、その代表的な汚れは、防錆油、プレス油、切
削油、薬品、水分、すず、ゴミ、チョークマーク、ペイ
ントマーク、赤錆、溶接フラックス、スパッタ、指紋等
である。これらの汚れを十分に除去するための前処理と
しては、処理薬品による化学的な除去方法と、ブラス
ト、サンドペーパー等による物理的な除去方法とがある
が、一般には、物理的な除去方法が主流である。

【０００４】物理的な除去方法は、ショットブラストや
サンドペーパー等により被塗装物の表面を処理した後、
水洗や湯洗や純水水洗により被塗装物の表面に付着した
汚れを除去する方法である。このように、被塗装物の汚
れを除去した後、塗装が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
塗装方法では、塗装後の被塗装物の耐食性が十分ではな
いという問題点がある。

【０００６】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、塗装後の被塗装物
の耐食性を向上できる過熱水蒸気を用いた塗装方法を提
供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
発明者は、鋭意検討の結果、塗装の前処理である物理的
な除去方法に代えて、過熱水蒸気を用いて前処理を行う
と、被塗装物の耐食性が向上することを発見した。この
理由についてさらに検討、考察した結果、過熱水蒸気
は、被塗装物の表面に塗装に有効な酸化物等の皮膜を形
成し、この作用により塗装後の被塗装物の耐食性が向上
するのではないかという知見を得た。

【０００８】上記知見に基づいた請求項１記載の発明
は、被塗装物の表面に過熱水蒸気による前処理を施した
後、前記被塗装物の表面に塗装を行う過熱水蒸気を用い
た塗装方法である。

【０００９】過熱水蒸気による前処理を施すと、被塗装
物の表面の汚れが十分に除去される。また、過熱水蒸気
は、一般的に脱油作用を有することが知られているが、
過熱水蒸気を用いて前処理を行うと、脱油作用に加え
て、被塗装物の表面に塗装に有効な酸化物等の皮膜を形
成する。このように、汚れを除去すると共に、皮膜を形
成するため、塗装後に被塗装物の耐食性が向上する。ま
た、水洗や湯洗や純水水洗により前処理を行うと、水洗
や湯洗や純水水洗により生じる排水を高価な処理装置を
用いて処理する必要があるが、過熱水蒸気による前処理
を行うと、水洗や湯洗や純水水洗を必要としないため、
排水処理が不要になる。

【００１０】また、前記過熱水蒸気による前処理を施す
時間は、平均で１５分以上であるのが好ましい。被塗装
物に過熱水蒸気を平均で１５分以上作用させると、汚れ
の除去と皮膜の形成が十分なされる。

【００１１】また、前記過熱水蒸気を所定量作用させて
前処理するのが好ましい。過熱水蒸気を作用させる量を
多くすると、前処理時間を短縮できる。

【００１２】また、被塗装物は、鋳鉄、鋳鋼、鋼等の金
属であることが好ましい。

【００１３】請求項２記載の発明は、前記過熱水蒸気
は、電磁誘導加熱により水蒸気を過熱して得られたもの
である請求項１記載の過熱水蒸気を用いた塗装方法であ
る。電磁誘導加熱により過熱された過熱水蒸気は、電磁
誘導加熱により発熱した発熱体に水蒸気を接触させるこ
とによって間接的に過熱されて得られる過熱水蒸気であ
り、水蒸気が直接過熱されるのではない。

【００１４】請求項３記載の発明は、電磁誘導加熱によ
り過熱された過熱水蒸気だけが充満した雰囲気中で被塗
装物の表面に前記過熱水蒸気による前処理を施した後、
前記被塗装物の表面に塗装を行う過熱水蒸気を用いた塗
装方法である。ここで、過熱水蒸気だけが充満した雰囲
気とは、空気或いは窒素ガス等の不活性ガスが含まれな
い状態をいう。

【００１５】請求項４記載の発明は、前記過熱水蒸気
は、多数の板を積層して通路を形成した積層体を電磁誘
導加熱し、この加熱された積層体の通路に水蒸気を流し
て過熱することにより得られる請求項１乃至請求項３の
いずれかに記載の過熱水蒸気を用いた塗装方法である。
電磁誘導による磁場及び電場が高密度に作用する積層体
で水蒸気を過熱すると、通常のボイラーや電熱ヒータを
用いて過熱した場合に比べて、出来た過熱水蒸気は活性
化されている可能性があり、このような過熱水蒸気によ
り被塗装物の表面に塗装に有効な酸化物等の皮膜が十分
に形成される。

【００１６】請求項５記載の発明は、前記塗装が、電着
塗装である請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の過
熱水蒸気を用いた塗装方法である。電着塗装の工程は、
一般に、ショットブラスト、水洗、純水水洗、電着、第
１水洗、第２水洗、乾燥の順に行われるが、本発明で
は、水洗と純水水洗に代えて、過熱水蒸気を用いて前処
理を行う。尚、電着塗装は、金属、特に鋳鉄や鋳鋼や鋼
の塗装に適している。

【００１７】請求項６記載の発明は、前記過熱水蒸気の
温度が２５０℃以上である請求項１乃至請求項５のいず
れかに記載の過熱水蒸気を用いた塗装方法である。２５
０℃以上の過熱水蒸気を用いて前処理を行うと、耐食性
の向上が顕著になるが、好ましくは、４００℃以上であ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を電着塗
装する場合を例に説明する。まず、被塗装物の表面に塗
料が付きやすくなるように、ショットブラストやサンド
ペーパー等により被塗装物の表面を処理する。次に、被
塗装物を２５０℃以上の過熱水蒸気だけが充満した過熱
水蒸気雰囲気下に晒し、被塗装物の表面に過熱水蒸気を
作用させる。被塗装物の表面に過熱水蒸気を作用させる
と、被塗装物の表面に付着した汚れが除去される。ま
た、汚れの除去に加えて、被塗装物の表面に塗装に有効
な酸化物等の皮膜が形成されると考えられる。

【００１９】このように、被塗装物の表面に付着した汚
れを除去すると共に、皮膜を形成させた後、被塗装物の
表面に電着塗装を行う。電着塗装が終了すると、第１水
洗、第２水洗、乾燥処理が施されて過熱水蒸気を用いた
塗装が完了する。

【００２０】尚、過熱水蒸気の温度を２５０℃以上とし
て説明したが、好ましくは、４００℃以上の過熱水蒸気
を用いるのが良い。また、被塗装物を過熱水蒸気の雰囲
気下に晒して被塗装物の表面に過熱水蒸気を作用させる
場合に限られず、被塗装物の表面に過熱水蒸気を直接吹
きつけて被塗装物の表面に過熱水蒸気を作用させてもよ
い。また、本実施形態では、電着塗装の場合を例に説明
したが、電着塗装の場合に限られず、その他の塗装の前
処理として、被塗装物の表面に過熱水蒸気を作用させて
もよい。

【００２１】次に、本実施形態に係る過熱水蒸気を用い
た塗装方法に使用できる前処理装置の一例を図１に基づ
いて説明する。図１に示すように、前処理装置１は、被
塗装物に過熱水蒸気を作用させる処理室２と、過熱水蒸
気発生部３とを備え、過熱水蒸気発生部３で発生した過
熱水蒸気を処理室２に導入し、処理室２内の被塗装物の
表面に過熱水蒸気を作用させるようになっている。

【００２２】処理室２には、被塗装物の搬入口２ａと搬
出口２ｂが設けられており、被塗装物を搬入口２ａから
搬出口２ｂに移送する複数のローラ６が設けられてい
る。また、処理室２の中央部には、過熱水蒸気を噴射す
るノズルがローラ６を介して上下に設けられている。さ
らに、処理室２には、処理室２内の温度を検出する温度
センサー（図示せず）が設けられている。

【００２３】過熱水蒸気発生部３は、電磁誘導加熱装置
１０と、図示されない水供給源とを備えており、水供給
源から電磁誘導加熱装置１０に水を供給し、電磁誘導に
より、水から水蒸気へ、水蒸気から過熱水蒸気へと２段
階で過熱水蒸気を発生させるようになっている。

【００２４】電磁誘導加熱装置１０は、図２に示すよう
に、電磁誘導加熱部１１、１２と高周波電源１９とで構
成されている。電磁誘導加熱部１１、１２は、発熱体１
３、１４と、コイル１５、１６と、非磁性体のパイプ１
７、１８とを備え、コイル１５、１６は高周波電源１９
に接続されている。

【００２５】発熱体１３、１４は、円筒状に形成された
非磁性体のパイプ１７、１８に収容されており、高周波
電源１９からコイル１５、１６に電力が供給されると、
渦電流を発生し、発熱するようになっている。

【００２６】パイプ１７、１８は、発熱体１３、１４を
収容すると共に、流体の通路を形成する。このパイプ１
７、１８は、非磁性体で耐熱性に優れたセラミックス製
のパイプで、例えば、窒化珪素で形成されている。

【００２７】コイル１５、１６は、パイプ１７、１８の
外周に巻かれており、発熱体に磁束を透過させるように
なっている。高周波電源１９は、高周波インバータであ
り、コイル１５及び図２に示す容器２内の温度センサー
７に接続されており、温度センサー７が検出した容器２
内の過熱水蒸気の温度に応じてコイル１５、１６に電力
を供給し、発熱体を発熱させるようになっている。

【００２８】以上のように、電磁誘導加熱装置１０は、
まず、電磁誘導加熱部１１で水を水蒸気に加熱し、次
に、電磁誘導加熱部１２で水蒸気を所定温度の過熱水蒸
気まで過熱するようになっている。電磁誘導加熱装置１
０は、過熱水蒸気の温度制御を容易に行うことができ、
また、小型化できるため、過熱水蒸気発生部３を小型化
することができる。尚、水から水蒸気に加熱する段階で
は、電磁誘導加熱によらなくても、通常のボイラーや電
熱ヒータを用いて水から水蒸気に加熱してもよい。

【００２９】次に、上記の前処理装置を用いた過熱水蒸
気を用いた前処理方法を図１に基づいて説明する。ま
ず、被塗装物を搬入口２ａから処理室２内に搬入する。
被塗装物が処理室２内に搬入されると、過熱水蒸気発生
部３において、図示されない水供給源から電磁誘導加熱
部１１に水が供給され、水蒸気まで加熱される。そし
て、この水蒸気が電磁誘導加熱部１２で２５０℃以上の
所定温度の過熱水蒸気まで過熱される。尚、２５０℃以
上の所定温度の過熱水蒸気まで過熱される際、高周波電
源１９は、処理室２内の温度センサーが検出した処理室
２内の過熱水蒸気の温度に応じてコイル１５、１６に電
力を供給し、発熱体１３、１４を発熱させる。発熱体１
３、１４は、渦電流を発生して発熱し、水蒸気を２５０
℃以上の所定温度の過熱水蒸気まで過熱する。電磁誘導
加熱装置１０によれば、過熱水蒸気の温度制御が容易で
ある。

【００３０】次に、過熱された２５０℃以上の所定温度
の過熱水蒸気をノズル４、５から被塗装物７に噴射す
る。被塗装物７は、ローラ６により搬出口２ｂに向けて
移送されるため、被塗装物の表面全体に過熱水蒸気が吹
きつけられ、被塗装物７の表面の汚れが除去されると共
に、被塗装物７の表面に塗装に有効な酸化物等の皮膜が
形成される。この時、処理室２内は、２５０℃以上の所
定温度の過熱水蒸気が充満し、空気や窒素等の不活性ガ
スが含まれない状態である。

【００３１】次に、発熱体１３、１４として積層体を用
いた場合を説明する。例えば、図３に示すように、ジグ
ザグの山型に折り曲げられた第１金属板３１と平らな金
属板３２とを交互に積層し、全体として円筒状の積層体
に形成した発熱体３０を図２に示す発熱体１３、１４の
例として用いた場合を説明する。各金属板３１、３２の
材質としては、ＳＵＳ４４７Ｊ１の如きマルテンサイト
系ステンレスが用いられる。

【００３２】発熱体３０は、図４に示すように、第１金
属板３１の山（又は谷）３３を中心軸３４に対して角度
αだけ傾くように配設し、第２金属板３２を挟んで隣り
合う第１金属板３１の山（又は谷）３３は交差するよう
に配設されている。そして、隣り合う第１金属板３１に
おける山（又は谷）３３の交差点において、第１金属板
３１と第２金属板３２とがスポット溶接で溶着され、電
気的に導通可能に接合されている。

【００３３】これで、最外周の第１金属板３１と第２金
属板３２との間には、角度αだけ傾いた第１小流路３５
が形成され、次の第２金属板３２と第１金属板３１との
間は、角度−αだけ傾いた第２小流路３６が形成され、
この第１小流路３５と第２小流路３６は角度２×αで交
差している。又第１金属板３１や第２金属板３２には、
水又は水蒸気の乱流を生じさせるための第３小流路とし
ての孔３７が形成されている。更に、第１金属板３１や
第２金属板３２の表面は平滑でなく、梨地加工又はエン
ボス加工によって微小な凹凸３８が施されている。この
凹凸３８は山（又は谷）３３の高さと比較して無視でき
る程度に小さい（図４参照）。

【００３４】この発熱体３０をパイプ１７、１８に挿入
し、コイル１５、１６に高周波電流を流して、発熱体３
０に高周波磁界を作用させると、磁力線を横切るように
斜めに配置された第１金属板３１と第２金属板３２の全
体に渦電流が生じ、発熱体３０の全体が均一に発熱す
る。発熱体３０は、各金属板３１、３２を形成するＳＵ
Ｓ４４７Ｊ１等の磁気特性（キューリ点）で決まる温度
（６００℃程度）まで発熱することが可能となる。

【００３５】又図４のように、発熱体３０内で交差する
第１小流路３５と第２小流路３６で周辺と中央部との水
又は水蒸気の拡散が行われ、加えて第３小流路となる孔
３７の存在によって、第１小流路３５と第２小流路３６
間の厚み方向の拡散も行われる。従って、各小流路３
５、３６、３７によって発熱体８の全体にわたる水又は
水蒸気のマクロ的な拡散、放散、揮散が生じると共に、
表面の微小な凹凸３８によってミクロ的な拡散、放散、
揮散も生じる。この結果、発熱体３０を通過する水又は
水蒸気は略均一な流れになって、第１金属板３１及び第
２金属板３２と水又は水蒸気との均一な接触機会が与え
られ、均一な加熱が確保される。

【００３６】以上のように、積層体を用いた電磁誘導加
熱装置で水蒸気を過熱すると、水蒸気に電磁誘導による
磁場及び電場が高密度に作用し、出来た過熱水蒸気は活
性化されている可能性があり、このような過熱水蒸気に
より被塗装物７の表面の微細な孔の中に存在する酸素が
効率的に除去される。尚、水から水蒸気に加熱する段階
では、電磁誘導加熱によらなくても、通常のボイラーや
電熱ヒータを用いて水から水蒸気に加熱してもよい。

【００３７】尚、過熱水蒸気を用いた上記塗装方法は、
本実施形態に係る過熱水蒸気を用いた塗装方法の一例に
すぎないため、本実施形態に係る過熱水蒸気を用いた塗
装方法は上記方法に限定されるものではない。

【００３８】次に、本実施形態に係る過熱水蒸気を用い
た塗装方法に使用できる前処理装置の他の例を図５に基
づいて説明する。図５に示すように、前処理装置４１
は、被塗装物に過熱水蒸気を作用させる処理室４２と、
過熱水蒸気発生部４３とを備え、過熱水蒸気発生部４３
で発生した過熱水蒸気を処理室４２に導入し、処理室４
２内の被塗装物４７の表面に過熱水蒸気を作用させるよ
うになっている。

【００３９】処理室４２には、被塗装物４７を載置する
多孔体４４が設けられている。多孔体４４には、過熱水
蒸気が均一に通過して被塗装物４７の表面に作用するよ
うに、多数の孔が設けられている。また、処理室４２に
は、過熱水蒸気を導入する導入口４２ａと、被塗装物に
作用した過熱水蒸気を排出する排出口４２ｂが設けられ
ている。さらに、処理室４２には、処理室４２内の温度
を検出する温度センサー（図示せず）が設けられてい
る。尚、過熱水蒸気発生部４３は、図１に示す過熱水蒸
気発生部３と同様のものであるので、説明を省略する。

【００４０】次に、上記の前処理装置４１を用いた過熱
水蒸気を用いた前処理方法を図５に基づいて説明する。
まず、被塗装物を多孔体４４の上に載置し、２５０℃以
上の所定温度の過熱水蒸気を導入口４２ａから供給す
る。導入口４２ａから供給された過熱水蒸気は、多孔体
４４の下から被塗装物に均一に作用し、被塗装物４７の
表面の汚れを除去すると共に、被塗装物４７の表面に塗
装に有効な酸化物等の皮膜を形成する。この時、処理室
４２内は、２５０℃以上の所定温度の過熱水蒸気が充満
し、空気や窒素等の不活性ガスが含まれない状態であ
る。

【００４１】

【実施例】次に、本発明に係る過熱水蒸気を用いた塗装
方法を以下の条件の下に行った。

【００４２】＜実施例１＞＜前処理の条件＞試験片には、普通鋳鉄材を使用した。
試験片の寸法は、５０×１００mm、厚み６mmである。前
処理装置は、図５に示すものを使用した。過熱水蒸気の
雰囲気温度は、２５０℃とした。試験片を過熱水蒸気の
雰囲気下に１５分晒した。

【００４３】＜電着塗装の条件＞電着塗料には、パワー
トップエクセル２２０ブラックを使用した。膜厚は、３
０〜３５ミクロンに形成した。焼き付け条件は、１４０
℃×２０分とした。

【００４４】＜実施例２＞＜前処理の条件＞過熱水蒸気の雰囲気温度は、４００℃
とした。その他の条件は、実施例１と同様である。＜電着塗装の条件＞実施例１と同様である。

【００４５】＜比較例＞＜前処理の条件＞実施例１及び実施例２と異なり、試験
片を水洗した後、純水水洗した。＜電着塗装の条件＞実施例１及び実施例２と同様であ
る。

【００４６】実施例１、実施例２、比較例により塗装さ
れた試験片を用いて耐食性能試験を行った。実施例１、
実施例２、比較例により塗装された各試験片に５％の食
塩水を連続２４０時間噴霧し、各試験片の腐食の状態を
調べると、表１のような結果となった。尚、評価の良い
順に◎、○、×である。

【００４７】

【表１】

【００４８】２５０℃の過熱水蒸気を用いて前処理を行
った実施例１では、図６に示すように、試験片は、ほと
んど腐食しなかった。また、４００℃の過熱水蒸気を用
いて前処理を行った実施例２では、図７に示すように、
試験片は、全く腐食しなかった。これに対して過熱水蒸
気による前処理を行わず、水洗、純水水洗による前処理
を行った比較例では、試験片は、図８に示すように、腐
食した。

【００４９】以上の耐食性能試験の結果、過熱水蒸気を
用いた前処理を行うと、耐食性が向上することが実証さ
れた。

【００５０】

【発明の効果】請求項１乃至請求項６のいずれかに記載
の発明は、過熱水蒸気の作用により被塗装物の表面に塗
装に有効な酸化物等の皮膜が形成される可能性があると
考えられるため、塗装後に被塗装物の耐食性が向上する
という効果を奏する。また、水洗や湯洗や純水水洗によ
り前処理を行うと、水洗や湯洗や純水水洗により生じる
排水を高価な処理装置を用いて処理する必要があるが、
過熱水蒸気による前処理を行うと、水洗や湯洗や純水水
洗を必要としないため、排水処理が不要になるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施に係る過熱水蒸気を用いた塗装方法
に使用される前処理装置の概略を説明する図である。

【図２】電磁誘導加熱装置を説明する図である。

【図３】積層体を説明する図である。

【図４】積層体を説明する図である。

【図５】本発明実施に係る過熱水蒸気を用いた塗装方法
に使用される前処理装置の概略を説明する図である。

【図６】実施例１の腐食試験の結果を示す写真である。

【図７】実施例２の腐食試験の結果を示す写真である。

【図８】比較例の腐食試験の結果を示す写真である。

【符号の説明】１、４１前処理装置２、４２処理室３、４３過熱水蒸気発生部４、５ノズル６ローラ７、４７被塗装物３０積層体４４多孔体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ２５Ｄ 13/20 Ｃ２５Ｄ 13/20 Ｃ (72)発明者西川進兵庫県姫路市大津区勘兵衛町３丁目12 虹技株式会社内 (72)発明者石田良廣兵庫県姫路市大津区勘兵衛町３丁目12 虹技株式会社内 (72)発明者矢崎和彦兵庫県姫路市大津区勘兵衛町３丁目12 虹技株式会社内 (72)発明者川村泰三大阪府茨木市美沢町19番21号株式会社瀬田技研内 (72)発明者内堀義隆大阪府茨木市美沢町19番21号株式会社瀬田技研内Ｆターム(参考） 4D075 AC96 BB35X BB65X BB79X BB93X CA47 DA06 DB02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被塗装物の表面に過熱水蒸気による前処
理を施した後、前記被塗装物の表面に塗装を行う過熱水
蒸気を用いた塗装方法。
【請求項２】前記過熱水蒸気は、電磁誘導加熱により
水蒸気を過熱して得られたものである請求項１記載の過
熱水蒸気を用いた塗装方法。
【請求項３】電磁誘導加熱により過熱された過熱水蒸
気だけが充満した雰囲気中で被塗装物の表面に前記過熱
水蒸気による前処理を施した後、前記被塗装物の表面に
塗装を行う過熱水蒸気を用いた塗装方法。
【請求項４】前記過熱水蒸気は、多数の板を積層して
通路を形成した積層体を電磁誘導加熱し、この加熱され
た積層体の通路に水蒸気を流して過熱することにより得
られる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の過熱水
蒸気を用いた塗装方法。
【請求項５】前記塗装は、電着塗装である請求項１乃
至請求項４のいずれかに記載の過熱水蒸気を用いた塗装
方法。
【請求項６】前記過熱水蒸気の温度が２５０℃以上で
ある請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の過熱水蒸
気を用いた塗装方法。