JP2006026547A - 塗装乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 マイクロ波照射を利用する塗膜の乾燥において、マイクロ波の照射条件を工夫することにより、乾燥時間の短縮化を図りつつ、「ワキ」の発生を効果的に抑える。
【解決手段】 被塗物１に水性塗料を塗布して被塗物１上にウェット塗膜３を形成する塗布工程と、マイクロ波出力を１００〜５００Ｗの範囲内に制御しつつ、ウェット塗膜３にマイクロ波を照射するマイクロ波照射工程とを備えている。マイクロ波照射工程では、マイクロ波出力を段階的に制御しつつマイクロ波を照射する。
【選択図】 図２

Description

本発明は塗装乾燥方法に関し、より詳しくは被塗物に液体塗料を塗布して形成したウェット塗膜を乾燥する塗装乾燥方法に関する。

例えば、自動車のバンパーを塗装する場合、被塗物としてのバンパーに水性塗料を塗布して、バンパー表面に未乾燥状態の塗膜を形成する。その後セッティングゾーンで、常温で５〜１０分程度予備乾燥して（予備乾燥工程）から、乾燥炉内で、熱風やヒータを用いて２０〜３０分程度加熱して、塗膜を最終乾燥させる（最終乾燥工程）。

このような水性塗料を用いた塗装乾燥工程は、上記予備乾燥工程及び上記最終乾燥工程で合わせて４０分近く時間が必要であり、工程が長くなるという問題がある。

一方、乾燥炉内で行う上記最終乾燥工程では、熱風やヒータ等を利用して塗膜の外部から熱を加えて塗膜を乾燥させる。このため、工程の短縮化を狙って、急速乾燥させるべく急激に加熱すると、塗膜表面がまず固化し、その後塗膜内の水分が蒸発するため、「ワキ」と呼ばれる外観不良が発生するという問題もある。なお、「ワキ」とは、塗膜表面にクレータ状の穴ぼこが形成される外観不良である。

このような「ワキ」の問題を解消するには、塗膜全体をできるだけ均一に温めるべく、できるだけゆっくり加熱する必要がある。

他方、５以上のアスペクト比を有する導電性フィラー（導電性繊維等）を０．０１〜２０重量部含有する水性塗料を被塗物に塗布した後、出力１５００Ｗの業務用電子レンジを用いてマイクロ波照射して、塗膜を乾燥させる方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この方法では、特定のアスペクト比を有する導電性フィラーを特定量含有する水性塗料を用いることにより、マイクロ波照射により該導電性フィラーを効率的に発熱させ、これによって塗膜の乾燥速度を速めることができる。
特開２００３−６４３１４号公報

しかしながら、乾燥時間の短縮化を図るべく、塗膜の乾燥にマイクロ波照射を利用する場合であっても、単純にマイクロ波照射するのみでは、前記「ワキ」を効果的に抑えることができない。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、マイクロ波照射を利用する塗膜の乾燥において、マイクロ波の照射条件を工夫することにより、乾燥時間の短縮化を図りつつ、「ワキ」の発生を効果的に抑えることを解決すべき技術課題とするものである。

上記課題を解決する本発明の塗装乾燥方法は、被塗物に水性塗料を塗布して該被塗物上にウェット塗膜を形成する塗布工程と、マイクロ波出力を１００〜５００Ｗの範囲内に制御しつつ、前記ウェット塗膜にマイクロ波を照射するマイクロ波照射工程とを備えていることを特徴とするものである。

好適な態様において、前記マイクロ波照射工程では、前記マイクロ波出力を段階的に制御しつつ前記マイクロ波を照射する。

好適な態様において、前記マイクロ波照射工程は、所定の低マイクロ波出力で前記マイクロ波を照射する初期照射段階と、該低マイクロ波出力よりも高いマイクロ波出力の高マイクロ波出力で前記マイクロ波を照射する終期照射段階とを少なくとも備えている。

好適な態様において、前記マイクロ波照射工程は、前記初期照射段階と前記終期照射段階との間で実施する、前記低マイクロ波出力よりも高くかつ前記高マイクロ波出力よりも低いマイクロ波出力の中間マイクロ波出力で前記マイクロ波を照射する中期照射段階をさらに備えている。

好適な態様において、前記初期照射段階は、前記ウェット塗膜の乾燥度が少なくとも１０％となるまで行う。

好適な態様において、前記マイクロ波照射工程は前記ウェット塗膜の乾燥度が１００％に到達する前に終了し、該マイクロ波照射工程終了後は自然乾燥させる自然乾燥工程を実施する。

本発明の塗装乾燥方法は、塗布工程と、マイクロ波照射工程とを備えている。

上記塗布工程では、被塗物に水性塗料を塗布して該被塗物上にウェット塗膜を形成する。

上記被塗物としては特に限定されず、樹脂や金属等からなる被塗物を採用することができる。

上記水性塗料としては特に限定されず、顔料、樹脂バインダ、有機溶剤、水性溶媒及び各種添加剤を含む溶剤蒸発型で液状の各種水性塗料を被塗物の種類等に応じて適宜用いることができる。水性溶媒としては、マイクロ波を吸収しやすい水を用いることが好ましい。また、水性塗料中の水性溶媒の含有量は、水性塗料全体を１００質量％としたとき、３０〜８０質量％程度とすることが好ましい。

上記ウェット塗膜の膜厚は特に限定されず、１０〜１００μｍ程度とすることができる。ここに、ウェット塗膜とは、被塗物に水性塗料を塗布した直後の塗膜のことをいう。

水性塗料の塗装方法も特に限定されず、エア、エアレスやベル等の方法を適宜採用することができる。

上記マイクロ波照射工程では、マイクロ波出力を１００〜５００Ｗの範囲内に制御しつつ、前記ウェット塗膜にマイクロ波を照射する。

このマイクロ波照射工程では、マイクロ波出力を１００〜５００Ｗの範囲内に制御しつつマイクロ波を照射する。マイクロ波出力が小さいほど、「ワキ」を防止する上では有利になる一方、乾燥時間の短縮化を図る上では不利になる（マイクロ波出力が大きいほど、乾燥時間の短縮化を図る上では有利になる一方、「ワキ」を防止する上では不利になる）。したがって、マイクロ波照射工程で照射されるマイクロ波の出力が１００Ｗよりも小さいと、乾燥時間の短縮化の効果が小さくなる。一方、５００Ｗよりも大きいと、「ワキ」の防止効果が小さくなる。

上記マイクロ波の周波数としては２４００〜２５００ＭＨｚ程度とすることが好ましい。

マイクロ波照射工程全体におけるマイクロ波の照射時間（すなわち、乾燥時間）は、照射するマイクロ波のマイクロ波出力、ウェット塗膜の膜厚、用いる水性塗料の種類や含水量等に応じて、適宜設定することができるが、１０〜１８０秒程度とすることができる。

本発明の塗装乾燥方法では、マイクロ波照射工程でマイクロ波を照射する際に、マイクロ波出力を１００〜５００Ｗの範囲内に制御する。このため、乾燥時間の短縮化を効果的に図りつつ、「ワキ」の発生を効果的に抑えることができる。したがって、乾燥時間の短縮化と「ワキ」の防止の両立を図ることが可能となる。

ここに、乾燥時間の短縮化と「ワキ」の防止の両立をより効果的に図るべく、前記マイクロ波照射工程では、前記マイクロ波出力を段階的に制御しつつ前記マイクロ波を照射することが好ましい。

具体的には、前記マイクロ波照射工程は、所定の低マイクロ波出力で前記マイクロ波を照射する初期照射段階と、該低マイクロ波出力よりも高いマイクロ波出力の高マイクロ波出力で前記マイクロ波を照射する終期照射段階とを少なくとも備えていることが好ましい。また、前記マイクロ波照射工程は、前記初期照射段階と前記終期照射段階との間で実施する、前記低マイクロ波出力よりも高くかつ前記高マイクロ波出力よりも低いマイクロ波出力の中間マイクロ波出力で前記マイクロ波を照射する中期照射段階をさらに備えていることが好ましい。

上記初期照射段階における上記低マイクロ波出力は１００Ｗ〜２００Ｗとすることが好ましく、１００Ｗとすることがより好ましい。また、上記終期照射段階における上記高マイクロ波出力は３００Ｗ〜５００Ｗとすることが好ましく、５００Ｗとすることがより好ましい。上記中期照射段階における上記中間マイクロ波出力は２００〜３００Ｗとすることが好ましく、２００Ｗとすることがより好ましい。

また、上記初期照射段階は、前記ウェット塗膜の乾燥度が少なくとも１０％（より好ましくは１３％）となるまで行うことが好ましい。こうすることで、「ワキ」の発生をより効果的に抑えることができる。

さらに、上記マイクロ波照射工程は、前記ウェット塗膜の乾燥度が１００％に到達する（すなわち、ウェット塗膜を完全に乾燥固化させる）まで行うこともできるが、前記ウェット塗膜の乾燥度が１００％に到達する前に（好ましくは８０％に到達する時点までに）終了し、該マイクロ波照射工程終了後は自然乾燥させる自然乾燥工程を実施することが好ましい。このようにウェット塗膜の乾燥度が１００％に到達する前にマイクロ波の照射を停止して、その後は自然乾燥させることにより、エネルギーの消費を低減させることができる。

以下、実施例により、本発明を更に詳しく説明するが本発明はこれらに限定されるものではない。

本実施例は、自動車用樹脂製バンパーの塗装に本発明を適用したものである。

（実施例１）
まず、熱可塑性樹脂としてのポリプロピレンから射出成形によりバンパー形状の被塗物１を準備した。

一方、樹脂バインダ：１５質量％、有機溶剤：１０質量％、水性溶媒としての水：７０質量％、その他顔料等：５質量％よりなる水性塗料を準備した。

＜塗布工程＞
そして、図１に示されるようにベル塗装機２を用いたベル塗装方法により、上記被塗物１に上記水性塗料を塗布して被塗物１上にウェット塗膜３を形成した。このウェット塗膜３の膜厚は１５μｍとした。

＜マイクロ波照射工程＞
塗布工程終了後、直ぐに、上記ウェット塗膜３が形成された被塗物１を、内壁が鉄板よりなるブース４内に移動し、このブース４の上部に配設されたマイクロ波発生器（マグネトロン）５からウェット塗膜３にマイクロ波を照射した。

このマイクロ波照射工程における照射条件は、以下のとおりである。また、マイクロ波照射工程終了時における上記ウェット塗膜３の乾燥度は８０％である。
マイクロ波出力：１００Ｗ
照射時間 ：３００秒

＜自然乾燥工程＞
上記マイクロ波発生器５からのマイクロ波の照射を停止した後、上記ブース４内で３００秒間、自然乾燥させた。これにより、上記ウェット塗膜３は、乾燥度が１００％となり、完全に乾燥固化した塗膜となった。

本実施例では、乾燥時間の合計（上記マイクロ照射工程の照射時間及び上記自然乾燥工程の自然乾燥時間の合計）は、６００秒であった。

（実施例２）
＜塗布工程＞
前記実施例１と同様の被塗物１及び水性塗料２を準備し、前記実施例１と同様に被塗物１上にウェット塗膜３を形成した。

＜マイクロ波照射工程＞
マイクロ波照射工程における照射条件を以下のようにすること以外は、前記実施例１と同様である。
マイクロ波出力：２００Ｗ
照射時間 ：２１０秒

＜自然乾燥工程＞
マイクロ波の照射を停止させてからウェット塗膜３の乾燥度が１００％となるまでの自然乾燥時間を２１０秒とすること以外は、前記実施例１と同様である。

本実施例では、乾燥時間の合計（上記マイクロ照射工程の照射時間及び上記自然乾燥工程の自然乾燥時間の合計）は、４２０秒であった。

（実施例３）
＜塗布工程＞
前記実施例１と同様の被塗物１及び水性塗料２を準備し、前記実施例１と同様に被塗物１上にウェット塗膜３を形成した。

＜マイクロ波照射工程＞
マイクロ波照射工程における照射条件を以下のようにすること以外は、前記実施例１と同様である。
マイクロ波出力：５００Ｗ
照射時間 ：９０秒

＜自然乾燥工程＞
マイクロ波の照射を停止させてからウェット塗膜３の乾燥度が１００％となるまでの自然乾燥時間を２１０秒とすること以外は、前記実施例１と同様である。

本実施例では、乾燥時間の合計（上記マイクロ照射工程の照射時間及び上記自然乾燥工程の自然乾燥時間の合計）は、３００秒であった。

（実施例４）
＜塗布工程＞
前記実施例１と同様の被塗物１及び水性塗料２を準備し、前記実施例１と同様に被塗物１上にウェット塗膜３を形成した。

＜マイクロ波照射工程＞
以下に示す照射条件で、低マイクロ波出力でマイクロ波を照射する初期照射段階と、高マイクロ波出力でマイクロ波を照射する終期照射段階との２段階でマイクロ波を照射すること以外は、前記実施例１と同様である。
低マイクロ波出力 ：１００Ｗ
低マイクロ波出力の照射時間：５０秒
高マイクロ波出力 ：５００Ｗ
高マイクロ波出力の照射時間：１００秒

上記初期照射段階の終了時点におけるウェット塗膜３の乾燥度は１３％であった。

＜自然乾燥工程＞
マイクロ波の照射を停止させてからウェット塗膜３の乾燥度が１００％となるまでの自然乾燥時間を２１０秒とすること以外は、前記実施例１と同様である。

本実施例では、乾燥時間の合計（上記マイクロ照射工程の照射時間及び上記自然乾燥工程の自然乾燥時間の合計）は、３６０秒であった。

（実施例５）
＜塗布工程＞
前記実施例１と同様の被塗物１及び水性塗料２を準備し、前記実施例１と同様に被塗物１上にウェット塗膜３を形成した。

＜マイクロ波照射工程＞
以下に示す照射条件で、低マイクロ波出力でマイクロ波を照射する初期照射段階と、中間マイクロ波出力でマイクロ波を照射する中期照射段階と、高マイクロ波出力でマイクロ波を照射する終期照射段階との３段階でマイクロ波を照射すること以外は、前記実施例１と同様である。
低マイクロ波出力 ：１００Ｗ
低マイクロ波出力の照射時間：５０秒
中マイクロ波出力 ：２００Ｗ
中マイクロ波出力の照射時間：５０秒
高マイクロ波出力 ：５００Ｗ
高マイクロ波出力の照射時間：８０秒

上記初期照射段階の終了時点におけるウェット塗膜３の乾燥度は１３％であった。また、上記中期照射段階の終了時点におけるウェット塗膜３の乾燥度は３０％であった。

＜自然乾燥工程＞
マイクロ波の照射を停止させてからウェット塗膜３の乾燥度が１００％となるまでの自然乾燥時間を２１０秒とすること以外は、前記実施例１と同様である。

本実施例では、乾燥時間の合計（上記マイクロ照射工程の照射時間及び上記自然乾燥工程の自然乾燥時間の合計）は、３９０秒であった。

（評価）
前記実施例１〜５における乾燥固化後の塗膜について、目視により「ワキ」の発生状況を調べた。その結果を図１に示す。

なお、図１中「ワキ○」はワキの発生が全く認められなかったことを示し、「ワキ○△」は、サンプルの端の溜まり部にのみワキが発生したことを示し、「ワキ△」は、サンプルの一部でワキが発生したことを示す。

図１から明らかなように、マイクロ波出力を１００〜５００Ｗの範囲内に制御しつつマイクロ波を照射することにより、乾燥時間の短縮化を効果的に図りつつ、「ワキ」の発生を効果的に抑えることができた。特に、マイクロ波出力を段階的に制御しつつマイクロ波を照射し、しかもウェット塗膜３の乾燥度が１３％となるまで初期照射段階を行った実施例４及び５では、乾燥時間を効果的に短縮化しつつ、「ワキ」の発生を完全に防止することができた。

また、上記実施例１〜５では、ウェット塗膜の乾燥度が８０％に到達した時点でマイクロ波照射工程を終了し、その後は自然乾燥させたことからエネルギーの消費を低減させることができた。

（その他の例）
ベル塗装機におけるベル本体部の外周側にカバーを設けることにより、ベル本体部とカバーとの間にマイクロ波を通す空間を形成し、ベル塗装機による塗装を行うと同時に、マイクロ波による塗膜乾燥を行えば、塗装乾燥時間の短縮化を効果的に図ることができる。

本実施例における塗布工程の様子を模式的に示す断面図である。 本実施例におけるマイクロ波照射工程の様子を模式的に示す断面図である。 各実施例における乾燥度と乾燥時間との関係を示す図である。

符号の説明

１…被塗物 ３…ウェット塗膜
５…マイクロ波発生器

Claims (6)

1. 被塗物に水性塗料を塗布して該被塗物上にウェット塗膜を形成する塗布工程と、
   マイクロ波出力を１００〜５００Ｗの範囲内に制御しつつ、前記ウェット塗膜にマイクロ波を照射することにより、該ウェット塗膜を乾燥させるマイクロ波照射工程とを備えていることを特徴とする塗装乾燥方法。
2. 前記マイクロ波照射工程では、前記マイクロ波出力を段階的に制御しつつ前記マイクロ波を照射することを特徴とする請求項１記載の塗装乾燥方法。
3. 前記マイクロ波照射工程は、所定の低マイクロ波出力で前記マイクロ波を照射する初期照射段階と、該低マイクロ波出力よりも高いマイクロ波出力の高マイクロ波出力で前記マイクロ波を照射する終期照射段階とを少なくとも備えていることを特徴とする請求項２記載の塗装乾燥方法。
4. 前記マイクロ波照射工程は、前記初期照射段階と前記終期照射段階との間で実施する、前記低マイクロ波出力よりも高くかつ前記高マイクロ波出力よりも低いマイクロ波出力の中間マイクロ波出力で前記マイクロ波を照射する中期照射段階をさらに備えていることを特徴とする請求項３記載の塗装乾燥方法。
5. 前記初期照射段階は、前記ウェット塗膜の乾燥度が少なくとも１０％となるまで行うことを特徴とする請求項３又は４記載の塗装乾燥方法。
6. 前記マイクロ波照射工程は前記ウエット塗膜の乾燥度が１００％に到達する前に終了し、該マイクロ波照射工程終了後は自然乾燥させる自然乾燥工程を実施することを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の塗装乾燥方法。

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