JP2007275828A - 表面処理鋼板の製造方法および加熱乾燥装置 - Google Patents

Abstract

【課題】めっき鋼板上に有機系ノンクロメート樹脂皮膜を塗布した後に加熱乾燥する表面処理鋼板の製造方法およびこの製造方法に用いる加熱乾燥装置において，例えば１００℃以上の高い目標温度まで，例えば４０℃／ｓｅｃ超の速い昇温速度で急速に加熱乾燥しても，塗装被膜全面にわたって塗装欠陥の発生を防止し，かつ，鋼板を均一に加熱する。
【解決手段】本発明に係る表面処理鋼板の製造方法は，めっき鋼板の表面に水性ポリオレフィン樹脂および水性ポリウレタン樹脂から選択される少なくとも１種の水性樹脂を塗布した後，放射エネルギーのピーク波長が０．７〜１．０μｍの近赤外線を用いて，めっき鋼板を昇温速度５０〜２００℃／ｓｅｃで１５０〜１６０℃まで加熱して塗膜を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は，表面処理鋼板の製造方法および加熱乾燥装置に関し，特に，クロムを含有しない有機系ノンクロメート鋼板の製造方法およびその製造方法に使用される加熱乾燥装置に関する。

従来，家電製品に用いられる表面処理鋼板としては，クロメート処理を施した溶融亜鉛めっき鋼板が多く用いられてきたが，最近では，環境問題に配慮して，クロメート代替素材である有機系ノンクロメート鋼板の開発が盛んである。その中でも耐黒変性，耐指紋性に優れたポリオレフィン樹脂，ポリウレタン樹脂等を溶融亜鉛めっき鋼板上に塗布し，加熱・乾燥させた表面処理鋼板が有望視されている。

ところが，このような表面処理鋼板は，樹脂の硬化または架橋反応を利用して安定性を高めるため，塗布後に１００℃以上の高温で乾燥・焼付け処理を行う必要がある。このような乾燥・焼付け処理は，従来，熱風乾燥方法により行われていたが，熱風乾燥方法では，加熱効率が悪い上に，塗膜の表面付近ばかりが加熱され，塗膜内部に熱が浸透せず，均一に加熱することが困難であった。また，従来の熱風乾燥方法の場合と同じ昇温速度で加熱した場合には，目標温度に到達するまでに長時間を要する。したがって，急速加熱することが効率的な生産を行うために必要であった。

ここで，急速加熱技術としては，誘導加熱（ＩＨ）や近赤外線加熱（ＮＩＲ）などが挙げられる。誘導加熱は，適正な交流電源やコイル形状を選択することにより，様々な要求に応じた急速加熱が可能である。しかし，他の加熱方法に比べてコストがかかり，経済的ではないと考えられている。一方，近赤外線は，０．７２〜２．０μｍを波長とする熱源であって，出力制御が容易である上，中赤外線や遠赤外線よりも熱エネルギーの透過性に優れ，経済的な加熱方法として知られている。

めっき鋼板の後処理被膜を近赤外線加熱する例として，特許文献１が挙げられる。特許文献１には，（１）水性樹脂，例えば，アクリルオレフィン系樹脂，ポリウレタン系樹脂（［００３９］）を形成させた表面処理鋼板を，（２）近赤外線炉による加熱で（［００４９］など），（３）到達温度５０〜２５０℃，より好ましくは７０〜２００℃まで加熱して乾燥・焼付けすること（［００５１］）が開示されている。

しかしながら，この特許文献１に開示された技術では，近赤外線加熱によって塗膜を急速加熱することは可能であるが，過度に急速加熱すると塗膜表面のみが乾燥してしまう現象が発生し，ワキと呼ばれる塗装被膜欠陥が発生する場合があった。したがって，これまでは，ワキの発生を防止するため，やむを得ず４０℃／ｓｅｃ以下の昇温速度に制限して加熱しなければならなかった。その結果，連続処理を行う場合，加熱設備を長大化するか，処理される鋼板の走行速度を遅くするかにより対応せざるを得ず，いずれにしても製造コスト面で不利な状況にあった。

さらに，通常市販されている近赤外線ヒーターの形状は，棒状・球状のものが殆どであるため，被加熱物が鋼板のように広い面積を加熱する場合は，複数のヒーターを適切に配置しないと，加熱むらが生じるおそれがある。すなわち，過加熱となった部分は樹脂の熱収縮が起こって歪み発生の原因となり，反対に加熱不足となった部分は樹脂がめっき鋼板に十分に融着せず，密着性不良の原因となるおそれがある。

棒状の近赤外線ヒーターを複数用意して，広い面積の搬送物質を加熱する方法としては，例えば，特許文献２に開示されている。特許文献２には，近赤外線ヒーターで熱可塑性樹脂シートを加熱する場合において，加熱エリアを数ブロックに分け，個々のブロックでヒーターの温度制御を行う技術が開示されている。しかしながら，特許文献２に記載の技術を使用した場合，有機樹脂で被覆されためっき鋼板を均一加熱するには，精度の面で適用が困難であった。

特開２０００−２４８３８０号公報 特開平１１−２６８１１１号公報

そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，めっき鋼板上に有機系ノンクロメート樹脂皮膜を塗布した後に加熱乾燥する表面処理鋼板の製造方法およびこの製造方法に用いる加熱乾燥装置において，例えば１００℃以上の高い目標温度まで，例えば４０℃／ｓｅｃ超の速い昇温速度で急速に加熱乾燥しても，塗装被膜全面にわたって塗装欠陥の発生を防止し，かつ，鋼板を均一に加熱することを目的とする。

本発明者は，上記課題を解決するために，特定の樹脂が被覆されためっき鋼板を近赤外線加熱で高速に昇温するとワキが発生する現象について，鋭意検討を行った結果，近赤外線ヒーターから放射されるエネルギーのピーク波長が関係することを見出した。具体的には，本発明者は，従来市販されていた近赤外線ヒーターのピーク波長は，短くともせいぜい１．２μｍまでの値であったのに対し，さらに短い特定領域のピーク波長を放射するヒーターを使えば，ワキを発生することなく高速昇温できることを見出した。

また，本発明者は，近赤外線を放射するフィラメントの配置条件を適正化することによって，フィラメントの出力に関わりなく，鋼板表面を均一に加熱できることを見出した。

これらの知見に基づいて完成された本発明の要旨とするところは，以下のとおりである。
（１）めっき鋼板の表面に水性ポリオレフィン樹脂および水性ポリウレタン樹脂から選択される少なくとも１種の水性樹脂を塗布した後，放射エネルギーのピーク波長が０．７〜１．０μｍの近赤外線を用いて，前記めっき鋼板を昇温速度５０〜２００℃／ｓｅｃで１５０〜１６０℃まで加熱して塗膜を形成することを特徴とする，表面処理鋼板の製造方法。
（２）めっき鋼板に被覆された樹脂を加熱乾燥させる表面処理鋼板の加熱乾燥装置であって，前記めっき鋼板の幅方向に沿って１５〜２５ｍｍ間隔で複数配置され，近赤外線を放射するフィラメントを備え，前記フィラメントと前記めっき鋼板との距離は，５０〜２００ｍｍであり，前記めっき鋼板の幅方向の中央を起点として前記めっき鋼板の両端から外側に４０〜６０ｍｍ離隔した位置までの間にある前記フィラメントで加熱するために，前記めっき鋼板の幅に応じて前記各フィラメントを加熱に使用するか否かを制御することを特徴とする，表面処理鋼板の加熱乾燥装置。
（３）前記フィラメントは，前記鋼板の進行方向に沿って複数配置されていることを特徴とする，（２）に記載の表面処理鋼板の加熱乾燥装置。
（４）前記フィラメントから放射される近赤外線は，放射エネルギーのピーク波長が０．７〜１．０μｍであることを特徴とする，（２）または（３）に記載の表面処理鋼板の加熱乾燥装置。
（５）前記めっき鋼板の幅方向端部の位置を検出する検出部をさらに備えることを特徴とする，（２）〜（４）のいずれかに記載の表面処理鋼板の加熱乾燥装置。

本発明によれば，表面処理鋼板の製造方法およびこの製造方法に用いる加熱乾燥装置において，有機系ノンクロメート被覆めっき鋼板を急速に昇温しても従来のように塗装欠陥を生じることなく，加熱乾燥することができる。また，本発明によれば，処理される鋼板全面を均一に加熱乾燥することができるので，塗料二次密着性や強アルカリ脱脂後の耐食性などを確保することが可能となる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（本発明の一実施形態に係る表面処理鋼板の製造方法）
本発明の一実施形態に係る表面処理鋼板の製造方法は，水性ポリオレフィン樹脂および水性ポリウレタン樹脂から選択される少なくとも１種の水性樹脂を含む塗液を塗布した後，放射エネルギーのピーク波長が０．７〜１．０μｍの近赤外線を用いて，めっき鋼板を，昇温速度５０〜２００℃／ｓｅｃで１５０〜１６０℃まで加熱して塗膜を形成する方法である。

本実施形態の表面処理鋼板の製造方法においては，被覆する有機樹脂として，水性ポリオレフィン樹脂および水性ポリウレタン樹脂から選択される少なくとも１種の水性樹脂を使用しているのは，上述したように，これらの水性樹脂が，ノンクロメート系の有機樹脂の中で，耐黒変性，耐指紋性に優れるためである。

また，上記水性樹脂は，一般的に使用される塗布方法により塗布することができ，例えば，ロールコータ，スプレー，リンガーロール，バーコータ，浸漬等を使用することができる。

また，本実施形態においては，放射エネルギーのピーク波長が０．７〜１．０μｍの近赤外線を使用して加熱している。ここで，近赤外線を利用した加熱装置においては，一般に，フィラメントの温度によりその近赤外線が有する放射エネルギーが異なり，また，所定の波長において放射エネルギーのピークを有する。この放射エネルギーがピークを有するときの波長をピーク波長という。以下，上記ピーク波長の範囲の近赤外線を使用する理由について説明する。

従来は，近赤外線を用いた加熱装置（例えば，近赤外線ヒーターと称され市販されているもの）は，フィラメントを有する電熱体で構成されており，フィラメントの温度が２５００℃付近で使用するものが殆どであった。これは，一般的に，２５００℃以上に温度を上昇させると，フィラメントの寿命を著しく短くするおそれがあったためである。

なお，上述した特許文献１において記載されている近赤外線ヒーターも，文献中にフィラメントの温度に関する具体的な記載はないが，本発明者は，上記近赤外線ヒーターのフィラメントの温度が２５００℃付近のものであることを実験的に確認している。

ここで，フィラメントの温度は，近赤外線ヒーターから放出されるエネルギーや波長の分布に関係しており，下記数式（１）で表されるプランクの法則として一般に知られている。

Ｃ_１（定数）＝５．９５４４×１０^７
Ｃ_２（定数）＝１．４３８７×１０^４
λ：波長〔μｍ〕
Ｔ：フィラメントの温度〔Ｋ〕
ε：放射率〔−〕
Ｅ_λ＝放射エネルギー〔Ｗ／（ｍ^２・μｍ）〕

また，ピーク波長とフィラメントの温度との間には，プランクの法則から導かれるウィーンの変移則と呼ばれる下記式（２）で示される関係がある。

ピーク波長［μｍ］＝２８９７．６／フィラメントの温度（絶対温度）［Ｔ］
・・・（２）

かかるプランクの法則およびウィーンの変移則によれば，２５００℃のフィラメントの温度を有する従来の近赤外線のヒーターに使用される近赤外線のピーク波長は１．２μｍ程度であることがわかる。本発明者は，ピーク波長が１．２μｍ程度である従来の近赤外線ヒーターでは，急速に昇温するとワキが発生するが，１．０μｍ以下のピーク波長を有する近赤外線を用いて加熱を行うと，ワキが発生することなく急速に昇温することが可能となるということを実験的に確認している。なお，この実験の詳細については後述する。

このように，ピーク波長が１．０μｍ以下であるとワキが発生しない理由は，ピーク波長が１．０μｍを超えると，有機樹脂の塗膜の表面が優先的に加熱・乾燥されてしまうためであると考えられる。したがって，ピーク波長が１．０μｍ以下であれば，有機樹脂の塗膜を均一に加熱でき，急速に加熱した場合でもワキの発生を防止することができる。

なお，同じ近赤外線ヒーターを用いても，入力電力の加減によってフィラメントの温度が変化する。その結果，ピーク波長も大出力の場合は短波長側に，小出力の場合は長波長側にずれる。ただし，そのずれの可変範囲はそれほど大きくないため，ワキの発生の有無にはほとんど影響がない。

一方，近赤外線のピーク波長を０．７μｍ以上としたのは，ピーク波長が０．７μｍ未満の近赤外線を出力するためには，フィラメントの温度を４０００Ｋ程度（フィラメントを構成するタングステンの融点よりも高い）とする必要があり，このような高温ではフィラメントの寿命が著しく短くなり，技術的に困難となるからである。

また，鋼板の昇温速度を２００℃／ｓｅｃとしたのは，図１に示した実験の結果からもわかるように，ピーク波長を１．０μｍ以下とした場合でも，昇温速度が２００℃／ｓｅｃを超えるとワキが発生し，あるいは，乾燥ムラが生じるおそれがあるためである。一方，鋼板の昇温速度の下限については，特に限定はされないが，昇温速度が遅いと目標温度に到達するまでに長時間を要するため，効率的な生産を行うためには，昇温速度を５０℃／ｓｅｃ以上とすることが好ましい。

また，めっき鋼板の到達温度は，めっき鋼板の皮膜に要求される特性である塗料二次密着性と強アルカリ脱脂後耐食性を確保するという観点から，１５０〜１６０℃であることが好ましい。すなわち，めっき鋼板の到達温度が１６０℃を超える場合には，樹脂が乾燥後の温度（１６０℃）から室温まで冷却される際に，熱収縮による樹脂の歪みが発生し，めっき鋼板に被覆されている有機樹脂の強度が弱くなるため，塗料二次密着性を確保することができない場合がある。一方，めっき鋼板の到達温度が１５０℃未満である場合には，有機樹脂中の架橋結合が不足し，有機樹脂とめっき鋼板との融着力が不足するため，強アルカリ脱脂後耐食性を確保することができない場合がある。

なお，塗料二次密着性とは，塗料一次密着性と区別され，塗料一次密着性が，塗装後，負荷を与えない上での塗料密着性であるのに対し，塗料二次密着性は，塗装後，ユーザ環境に相当する負荷を与えた後の塗料密着性を意味する。評価方法としては，例えば，塗料一次密着性については，塗装後テープ剥離評価を行う方法があり，塗料二次密着性については，塗装後，沸騰水中に所定時間浸漬した後にテープ剥離評価を行う方法がある。

また，強アルカリ脱脂後耐食性の確保が必要とされるのは，本実施形態に係る方法により製造された表面処理鋼板を取得したユーザは，通常，塗装を行う前に脱脂処理を行うが，この脱脂処理に用いる脱脂液は，ｐＨ９程度の弱アルカリからｐＨ１３程度の強アルカリまであり，ｐＨが高いほどめっき層（例えば，Ｚｎ）が溶解しやすくなり耐食性が悪化するため，厳しい条件である強アルカリ脱脂後の耐食性を確保することが必要となる。

このように，本実施形態に係る表面処理鋼板の製造方法においては，塗料二次密着性や強アルカリ脱脂後耐食性という特性を確保するために，めっき鋼板の到達温度を１５０〜１６０℃という狭い温度範囲（１０℃）で管理しているという点が重要である。

また，めっき鋼板に被覆される有機樹脂皮膜の乾燥後の膜厚は，０．７〜２．０μｍであることが好ましい。本実施形態に係る方法により乾燥させた場合，乾燥後の膜厚が２．０μｍを超えると，電気抵抗が大きくなって溶接性が悪化するため好ましくない。一方，乾燥後の膜厚が０．７μｍ未満であると，十分な耐食性が確保できないため好ましくない。

（本発明の一実施形態に係る加熱乾燥装置の構成）
次に，図１に基づいて，本発明の一実施形態に係る表面処理鋼板の製造方法に用いる加熱乾燥装置１０の構成について説明する。なお，図１（ａ）は，本発明の一実施形態に係る加熱乾燥装置１０の構成を示す平面図であり，図１（ｂ）は，（ａ）のＡ−Ａ断面図であり，図１（ｃ）は，（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

図１に示すように，加熱乾燥装置１０は，めっき鋼板Ｓに被覆された有機樹脂を加熱乾燥させるための装置であって，反射板１２と，内部にフィラメントを含む近赤外線ヒーター１４と，エアーノズル１６と，ガラス１８と，を主に備える。

めっき鋼板Ｓは，幅が１１００〜１５００ｍｍ程度であり，３０〜３００ｍ／ｍｉｎで通板しており，近赤外線ヒーター１４の下方を通過する間に加熱される。

反射板１２は，近赤外線ヒーター１４による加熱を効率的に行うために設けられており，近赤外線ヒーター１４の上面側を覆うように配置されている。近赤外線ヒーター１４から放射された近赤外線は，一部は直接めっき鋼板Ｓに当たり，一部は反射板１２に反射された後にめっき鋼板Ｓに当たる。また，本実施形態では，反射板１２は，断面が略Ｗ字状に形成されているが，このように略Ｗ字状に形成することにより，めっき鋼板Ｓをより均一に加熱することができる。ただし，反射板１２の形状は，略Ｗ字状に限定されず，近赤外線ヒーター１４から放射された近赤外線が反射してめっき鋼板Ｓに当てることができる構造であれば，いかなる構造のものであっても良い。

近赤外線ヒーター１４は，内部にフィラメント（図示せず）が配置され，周囲にはハロゲンなどの気体が存在している。この近赤外線ヒーター１４は，例えば，めっき鋼板Ｓの通板方向に平行な方向の長さが２５０ｍｍ程度であり，約３〜５ｋＷの出力を有するものを使用できる。

また，上記フィラメントから放射される近赤外線は，上述したように，ワキなどの塗装欠陥の発生防止およびフィラメントの寿命等の観点から，放射エネルギーのピーク波長が０．７〜１．０μｍであることが好ましい。

本実施形態に係るフィラメントは，近赤外線を放射し，その長手方向がめっき鋼板Ｓの通板方向と平行であり，めっき鋼板Ｓの幅方向に沿って１５〜２５ｍｍ間隔で複数配置されている。このように，隣り合う各フィラメントの間隔をめっき鋼板Ｓの幅方向に沿って１５〜２５ｍｍ間隔としたのは，各フィラメントの間隔が１５ｍｍ未満であると，使用するフィラメントの本数が多くなり不経済である上に，近赤外線ヒーター１４の直径を小さくする必要性が生じて技術的に困難になるため好ましくない。一方，各フィラメントの間隔が２５ｍｍ超であると，めっき鋼板Ｓの幅方向に温度ムラが生じたり，現行の技術では製作が困難な高出力のヒーターが要求されたりするため好ましくない。

また，本実施形態に係るフィラメントとめっき鋼板Ｓとの距離は，図１（ｃ）に示すように，５０〜２００ｍｍとなるように構成されている。このように，フィラメントとめっき鋼板Ｓとの距離を５０〜２００ｍｍとしたのは，フィラメントとめっき鋼板Ｓとの距離が５０ｍｍ未満であると，めっき鋼板Ｓが移動中に，上下にばたついて，近赤外線ヒーター１４などの設備破損を生じるおそれがあるため好ましくない。一方，フィラメントとめっき鋼板Ｓとの距離が２００ｍｍを超えると，加熱効率が悪くなり，大出力の近赤外線ヒーター１４や近赤外線ヒーター１４の増設が必要となるため好ましくない。

本実施形態に係る加熱乾燥装置１０においては，めっき鋼板Ｓの幅方向の中央を起点としてめっき鋼板Ｓの両端から外側に４０〜６０ｍｍ離隔した位置までの間にあるフィラメントで加熱するために，めっき鋼板Ｓの幅に応じて各フィラメントを加熱に使用するか否かが制御される。

本実施形態において，加熱に使用するフィラメントを，めっき鋼板Ｓの両端から外側に４０〜６０ｍｍ離隔した位置までの間にあるものとしたのは，めっき鋼板Ｓの端部の温度低下を防止するために，めっき鋼板Ｓの端部よりも外側を加熱するためである。また，４０〜６０ｍｍとしたのは，４０ｍｍ未満であると，めっき鋼板Ｓの端部は十分に加熱されず，めっき鋼板Ｓの中央部と端部との温度差が大きくなりすぎるため好ましくない。一方，６０ｍｍを越えると，めっき鋼板Ｓの端部は過度に加熱されて，めっき鋼板Ｓの中央部と端部との温度差が大きくなりすぎるため好ましくない。

また，本実施形態に係るフィラメントは，めっき鋼板Ｓの進行方向に沿って複数配置されていることが好ましい。このように構成することにより，通板速度を速めても目標到達温度まで加熱することができる。

なお，各フィラメントを加熱に使用するか否かの制御方法の詳細については後述する。

エアーノズル１６は，加熱乾燥装置１０の内部の換気をするために設けられている。すなわち，エアーノズル１６は，有機樹脂の塗膜から蒸発した水分によって加熱乾燥装置１０内の湿度が上昇し，有機樹脂の塗膜からの水分の蒸発速度が遅くなることを防止するために，エアーノズル１６からエアーを送り込んで水分を外部へ排除する役割を果たす。

ガラス１８は，上述した近赤外線ヒーター１４を保護し，かつ，エアーノズル１６から送り込まれたエアーを円滑に流動させるために，フィラメントとめっき鋼板Ｓとの間に配置されている。

（フィラメントの制御方法）
以上，本実施形態に係る加熱乾燥装置１０の構成について説明したが，次に，図２〜図４に基づいて，上述した各フィラメントを加熱に使用するか否かの制御方法の詳細について説明する。なお，図２は，本実施形態に係る加熱乾燥装置の構成を概略的に示す説明図であり，図３は，本実施形態に係るフィラメントの制御方法を示すフローチャートであり，図４は，本実施形態に係るフィラメントの制御方法を用いた具体例を示す説明図である。

図２に示すように，通板しているめっき鋼板Ｓを加熱するための近赤外線ヒーターが，加熱乾燥装置の中心に対して対称にＮ個ずつ設けられている（近赤外線ヒーター１４−０〜１４−Ｎ）。また，加熱中にフィラメントのコイルの幅が変化したり，めっき鋼板Ｓがウォーク（蛇行）したりするので，加熱乾燥装置の前または後ろに，めっき鋼板Ｓの幅方向の端部の位置を検出する検出部（センサ）２０を設けることができる。この検出部２０からの信号によって使用する近赤外線ヒーター１４−０〜１４−Ｎを選択することとなる。以下，本実施形態に係るフィラメントの制御方法について説明する。

ここで，フィラメントの制御を開始する前に，めっき鋼板Ｓの幅方向の中央を起点としてめっき鋼板Ｓの両端から外側に所定距離α（＝４０〜６０ｍｍ）離隔した位置までの間にあるフィラメントで加熱するように制御するため，めっき鋼板Ｓの両端から外側にはみ出した距離（以下，「はみ出し加熱幅」という）αを，予め定めておく。

フィラメントの制御の開始後は，まず，予め決定されたはみ出し加熱幅α（図２を参照）を読み込む（ステップＳ１０２）。次いで，検出部２０により検出された加熱装置中心からめっき鋼板Ｓの端部までの距離Ｗ（図２を参照）を読み込む（ステップＳ１０４）。なお，ステップＳ１０２とステップＳ１０４とは，いずれが先に行われてもよい。

次いで，ステップＳ１０２とステップＳ１０４で読み込んだはみ出し加熱幅αと距離Ｗとから算出したＷ＋αと，加熱乾燥装置中心からｉ番目（ｉ＝０〜Ｎ）の近赤外線ヒーター１４−ｉまでの距離（Ｈ_ｉ）とを比較する（ステップＳ１０６）。このステップＳ１０６の処理は，ｉ＝０，すなわち加熱装置中心に配置された近赤外線ヒーター１４−０から開始される。

ステップＳ１０６の処理の判定（ステップＳ１０８）の結果，Ｗ＋αがＨ_ｉ以上である（Ｗ＋α≧Ｈ_ｉ）場合には，ｉ番目の近赤外線ヒーター１４−ｉを使用する（ヒーターをＯＮにする）ように制御する（ステップＳ１１０）。

次に，加熱乾燥装置中心からｉ＋１番目の近赤外線ヒーター１４−ｉ＋１までの距離（Ｈ_ｉ＋１）とＷ＋αとを比較する（ステップＳ１１２）。このステップＳ１１２の判定（ステップＳ１０８）の結果，Ｗ＋αがＨ_ｉ＋１以上である（Ｗ＋α≧Ｈ_ｉ＋１）場合には，ｉ＋１番目の近赤外線ヒーター１４−ｉ＋１を使用する（ヒーターをＯＮにする）ように制御する（ステップＳ１１０）。

以上のステップＳ１０８〜Ｓ１１２の工程は，Ｎ番目の近赤外線ヒーター１４−Ｎまで全ての近赤外線ヒーター１４−０〜１４−ＮについてステップＳ１０８の判定が行われるまで繰り返される。すなわち，加熱乾燥装置中央部（０番目）の近赤外線ヒーター１４−０から最外部（Ｎ番目）の近赤外線ヒーター１４−Ｎまで，順次上記の処理が行われる。ただし，ステップＳ１０８の判定の結果，Ｗ＋αがＨ_ｉ未満である（Ｗ＋α＜Ｈ_ｉ）場合には，ｉ番目の近赤外線ヒーター１４−ｉを使用しない（ヒーターをＯＦＦにする）ように制御し（ステップＳ１１４），フィラメントの制御を終了する。

その結果，例えば，図４に示したように，めっき鋼板Ｓの端部からαｍｍだけ離隔した位置までにある近赤外線ヒーター１４−１〜１４−６までが加熱に使用され（ヒーターがＯＮにされ），めっき鋼板Ｓの端部からαｍｍだけ離隔した位置の外側にある近赤外線ヒーター１４−７は加熱に使用されない（ヒーターがＯＦＦにされる）ように制御される。なお，図４においては，一例として，近赤外線ヒーターの数が片側に７つの場合（Ｎ＝７の場合）を示してあり，ヒーターＯＮの状態を黒塗りで，ヒーターＯＦＦの状態を白塗りで示してある。

以上のステップＳ１０２〜Ｓ１１４までの処理は，一定時間（例えば，１秒未満の短時間）で繰り返される。

以下に，実施例により本発明をさらに詳細に説明する。ただし，本発明は下記実施例にのみ限定されるものではない。

（近赤外線のピーク波長とワキの発生との関係）
初めに，加熱に使用する近赤外線のピーク波長を変化させて，ワキの発生の有無を調べた結果について説明する。まず，本実験の条件について説明する。溶融亜鉛めっき鋼板を５０℃の脱脂剤（ファインクリーナー３０１，日本パーカライジング社製）２％水溶液に３０秒間浸漬した後，流水中で洗浄して脱脂した。次に，ポリオレフィンとポリウレタンからなる水性樹脂に防錆剤としてシリカ粒子を添加した被覆剤を，バーコータで乾燥後の膜厚が１．０μｍとなるように塗布し，近赤外線ヒーターで加熱した。その結果を図５に示す。なお，図５は，鋼板の昇温速度，近赤外線のピーク波長およびワキの発生の有無の関係を示すグラフである。

図５に示すように，近赤外線のピーク波長が１．０μｍ以下の場合には，昇温速度を２００℃／ｓｅｃまで上げてもワキが発生しなかった。一方，近赤外線のピーク波長が１．０μｍを超えると，著しくワキが発生しやすくなり，従来から用いられている近赤外線ヒーターにおけるピーク波長である１．２μｍの場合には，昇温速度を５０℃／ｓｅｃより大きくするとワキが発生するということが判明した。なお，ワキの発生有無の評価は，目視により行った。

この結果から，近赤外線のピーク波長が１．０μｍ以下の場合には，急速に昇温してもワキの発生を防止することができるということが示唆された。

（加熱条件と塗膜特性との関係）
次に，加熱条件（加熱温度（鋼板の到達温度）および昇温速度）と，塗膜特性（塗料二次密着性および強アルカリ脱脂後耐食性）との関係について調べた結果について説明する。その結果を図６に示す。なお，図６は，加熱温度および昇温速度と塗膜特性との関係を示すグラフである。

ここで，本実施例において，塗料二次密着性および強アルカリ脱脂後耐食性の評価は以下のようにして行った。

すなわち，塗料二次密着性については，サンプルとして用いた表面処理鋼板の表面に，メラミンアルキッド塗料（アミラック♯１０００，日本ペイント社製）をバーコータを用いて乾燥膜厚２０μｍとなるように塗布した後，１２０℃で２５分間焼き付けて塗装済み試験板を作成した。一昼夜放置した後，塗装済み試験板を沸騰水中に３０分間浸漬し，取り出して１日放置した。次いで，１ｍｍ間隔の碁盤目カット疵を塗装済み試験板に入れ，さらにエリクセン７ｍｍ押し出しを行い，その押し出し部にセロハンテープ（ニチバン社の登録商標）を貼付し，強制剥離した後の塗膜状態を観察した。塗膜の残存率に応じて段階的に評点１０（剥離なし）〜評点１（完全剥離）を与えた。このうち，評点９および１０のものを塗料二次密着性が良好とした。

また，強アルカリ脱脂後耐食性については，サンプルとして用いた表面処理鋼板の端面および裏面にテープを貼って被覆した後，ＳＳＴ試験（ＪＩＳ−Ｚ２３７１）を行った。そして，１２０時間後の白錆発生状況を観察し，白錆発生面積の割合（％）を評価し，白錆発生面積の割合（白錆面積率）が５％以下のものを，強アルカリ脱脂後耐食性が良好とした。

その結果，図６に示すように，昇温速度が５０〜２００℃／ｓｅｃのいずれの場合も，加熱温度が１６０℃を超えると，塗料二次密着性が不良となり，加熱温度が１５０℃未満となると，強アルカリ脱脂後耐食性が不良となることがわかった。このことから，めっき鋼板に塗布した有機樹脂の皮膜特性を確保するためには，鋼板の加熱温度（到達温度）を１５０〜１６０℃という温度範囲とすることが必要であることが示唆された。なお，この実験においては，ワキ等の塗装欠陥は発生せず，皮膜の外観は良好であった。

（鋼板端部からヒーターまでの制御範囲の検討）
次に，めっき鋼板端部から使用する最も外側のヒーターまでの距離αについて検討を行った結果について説明する。この検討は，ヒーターの本数を６８本，各ヒーター間の距離を２０ｍｍ，めっき鋼板とヒーターとの間の距離を１５０ｍｍ，めっき鋼板の幅を１２５０ｍｍ，としてモデル解析を行った。その結果を図７に示した。なお，図７は，鋼板の幅方向の温度差ΔＴ（℃）と鋼板端部から使用している最も外側のヒーターまでの距離α（ｍｍ）との関係を示すグラフである。

めっき鋼板の幅に対してヒーターの幅が広すぎると，めっき鋼板端部の温度が高くなり，めっき鋼板の幅に対してヒーターの幅が狭すぎると，めっき鋼板端部の温度が低くなる。適正な温度範囲，すなわち，めっき鋼板幅方向の温度差が１０℃以内（めっき鋼板の温度の適正な範囲は１５０〜１６０℃）とするためには，図７に示すように，めっき鋼板端部から使用する最も外側のヒーターまでの距離αを４０〜６０ｍｍ程度とする必要があることがわかった。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

（ａ）は，本発明の一実施形態に係る加熱乾燥装置１０の構成を示す平面図であり，（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図であり，（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の一実施形態に係る加熱乾燥装置の構成を概略的に示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るフィラメントの制御方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るフィラメントの制御方法を用いた具体例を示す説明図である。 鋼板の昇温速度，近赤外線のピーク波長およびワキの発生の有無の関係を示すグラフである。 加熱温度および昇温速度と塗膜特性との関係を示すグラフである。 鋼板の幅方向の温度差ΔＴ（℃）と鋼板端部から使用している最も外側のヒーターまでの距離α（ｍｍ）との関係を示すグラフである。

符号の説明

１０ 加熱乾燥装置
１２ 反射板
１４ 近赤外線ヒーター
１６ エアーノズル
１８ ガラス
２０ 検出部（センサ）
Ｓ めっき鋼板

Claims (5)

1. めっき鋼板の表面に水性ポリオレフィン樹脂および水性ポリウレタン樹脂から選択される少なくとも１種の水性樹脂を塗布した後，放射エネルギーのピーク波長が０．７〜１．０μｍの近赤外線を用いて，前記めっき鋼板を昇温速度５０〜２００℃／ｓｅｃで１５０〜１６０℃まで加熱して塗膜を形成することを特徴とする，表面処理鋼板の製造方法。
2. めっき鋼板に被覆された樹脂を加熱乾燥させる表面処理鋼板の加熱乾燥装置であって，
   前記めっき鋼板の幅方向に沿って１５〜２５ｍｍ間隔で複数配置され，近赤外線を放射するフィラメントを備え，
   前記フィラメントと前記めっき鋼板との距離は，５０〜２００ｍｍであり，
   前記めっき鋼板の幅方向の中央を起点として前記めっき鋼板の両端から外側に４０〜６０ｍｍ離隔した位置までの間にある前記フィラメントで加熱するために，前記めっき鋼板の幅に応じて前記各フィラメントを加熱に使用するか否かを制御することを特徴とする，表面処理鋼板の加熱乾燥装置。
3. 前記フィラメントは，前記鋼板の進行方向に沿って複数配置されていることを特徴とする，請求項２に記載の表面処理鋼板の加熱乾燥装置。
4. 前記フィラメントから放射される近赤外線は，放射エネルギーのピーク波長が０．７〜１．０μｍであることを特徴とする，請求項２または３に記載の表面処理鋼板の加熱乾燥装置。
5. 前記めっき鋼板の幅方向端部の位置を検出する検出部をさらに備えることを特徴とする，請求項２〜４のいずれかに記載の表面処理鋼板の加熱乾燥装置。
   
   
   

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