JP2012139653A - 水系塗料の厚膜塗装方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鋼材の表面に固形分が30〜70mass%の水系塗料を150μm以上の厚さに塗布した後、その塗膜を乾燥させる方法であり、鋼材の表面に水系塗料を塗布した後、塗膜の水分量が塗布直後の水分量の60mass%以下になるまで10〜40℃の雰囲気温度で自然乾燥させ、次いで、インダクションヒータにより鋼材を[雰囲気温度+1℃]〜[雰囲気温度+20℃]で且つ80℃以下の温度であって、塗膜の膜厚方向での温度勾配(塗膜表層側温度<塗膜下層側温度)が5〜140℃/mmとなるように加熱して、塗膜を乾燥させる。
【選択図】なし
Description
(b)上記のようにインダクションヒータを利用して塗膜を鋼材側から加熱することにより、塗膜下層側の水の蒸発が促進され、塗膜を短時間で効率的に乾燥させることができるとともに、水の蒸発が阻害されることによる塗膜欠陥の発生も抑えられる。しかし、これだけでは、欠陥のない高品質の乾燥塗膜は得られない。これは水を十分に含んだ厚い塗膜を最初からインダクションヒータで加熱すると、水の蒸発が激しすぎることに起因した塗膜欠陥が生じてしまうからである。このような問題に対しては、厚い塗膜から水をうまく逃しながら、塗膜を乾燥させることが必要であり、具体的には、まず最初に塗膜を自然乾燥させることで、塗膜中の水分量を適度に低減させ、その上で、鋼材をインダクションヒータで比較的低温に加熱することが必要である。
(c)さらに、塗膜からの水の蒸発をより促進するには、インダクションヒータで加熱する際に塗膜面を空気流に接触させて冷却するなどの方法が有効である。
[1] 鋼材の表面に固形分が30〜70mass%の水系塗料を150μm以上の厚さに塗布した後、その塗膜を乾燥させる方法であって、
鋼材の表面に水系塗料を塗布した後、塗膜の水分量が塗布直後の水分量の60mass%以下になるまで10〜40℃の雰囲気温度で自然乾燥させ、次いで、インダクションヒータにより鋼材を[雰囲気温度+1℃]〜[雰囲気温度+20℃]で且つ80℃以下の温度であって、塗膜の膜厚方向での温度勾配(塗膜表層側温度<塗膜下層側温度)が5〜140℃/mmとなるように加熱して、塗膜を乾燥させることを特徴とする水系塗料の塗装方法。
[2]上記[1]の塗装方法において、インダクションヒータにより鋼材の加熱を行う雰囲気中で空気流を作り、この空気流を塗膜表面と接触させて冷却することを特徴とする水系塗料の塗装方法。
[4]上記[1]の塗装方法において、インダクションヒータにより鋼材の加熱を行う雰囲気を冷却するとともに、この雰囲気中で空気流を作り、この空気流を塗膜表面と接触させて冷却することを特徴とする水系塗料の塗装方法。
[5]上記[1]〜[4]のいずれかの塗装方法において、鋼構造物用部材に対して、その製作若しくは組み立て工場又は施工現場にて塗料の塗布と塗膜の乾燥を行うことを特徴とする水系塗料の塗装方法。
[6]上記[5]の塗装方法において、インダクションヒータにより鋼構造物用部材を加熱して塗膜を乾燥させる工程では、鋼構造物用部材に対してインダクションヒータを移動させながら鋼構造物用部材を加熱しつつ、その加熱部に対して送風機から送風を行うことを特徴とする水系塗料の塗装方法。
本発明では、このような水系塗料を150μm以上の平均厚さ(wet)に塗装する場合を対象とする。水系塗料の塗装平均厚さが150μm未満では、溶媒(以下、単に「水」という)は比較的速やかに蒸発するので、本発明を適用する必要性に乏しい。塗装平均厚さの上限は特にないが、一般に3000μm程度が上限となる。
例えば、塗装鋼板を製造するための連続塗装ラインでは、塗装された鋼板をインダクションヒータで加熱して塗膜の乾燥焼付を行う場合があるが、この種のものは薄膜塗装(通常、膜厚10〜80μm程度)であり、塗膜中の水はすぐに蒸発するので、本発明が解決しようとするような課題は生じ得ないし、当然本発明と同じような作用効果は得られない。すなわち、上記のような本発明の作用効果は、厚膜塗装(150μm以上)に特有のものである。
また、インダクションヒータによる鋼材の加熱により塗膜内に生じる膜厚方向での温度勾配(塗膜表層側温度<塗膜下層側温度)は、5〜140℃/mm、好ましくは13〜140℃/mmとする。ここで、本発明において塗膜内の膜厚方向での温度勾配(℃/mm)とは、[鋼材加熱温度(℃)−雰囲気温度(℃)]/塗装厚(mm)により求められる値である。膜厚方向温度勾配が5℃/mm未満では、塗膜の加熱が不足し、乾燥に時間がかかるだけでなく、水の蒸発不足による塗膜欠陥が生じる恐れがある。一方、膜厚方向温度勾配が140℃/mmを超えると、水の蒸発が激しくなり、塗膜表面に水蒸気の抜けた後があばた状に残る塗膜欠陥が多数生じてしまう。
インダクションヒータによる鋼材の加熱時間は、雰囲気温度や加熱温度によっても異なるが、膜厚方向の温度勾配を小さくする場合には数時間程度以上の加熱が好ましく、温度勾配を大きくとれる場合には、順次この時間を短くすることができる。加熱時間が長くなることについては、特に乾燥に不具合を生じることはないが、あまり長くなると不経済な乾燥方法となる。
上記(i)の方法では、例えば、インダクションヒータで加熱中の鋼材(被塗物)に送風機などにより空気流を送り、塗膜表面を冷却する。
また、上記(ii)の方法では、例えば、インダクション加熱を行う雰囲気を 空調機などを使用して一定温度に冷却保持することで雰囲気温度をコントロールする。上記(iii)の方法は、例えば、上記(i)、(ii)の方法を組み合わせることで実現できる。
○:指触して、塗料が指に付着せず、指紋跡も残らない状態。また、塗膜表面にあばた状などの欠陥がなく、且つ後述する碁盤目剥離試験において、塗膜残存率が80%以上である。
×:指触して、塗料が指に付着するか、指紋跡が残る状態。または、塗膜表面にあばた状などの欠陥が生じ、或いは後述する碁盤目剥離試験において、塗膜残存率が80%未満である。
また、雰囲気流速が8m/secを超えると、大きな雰囲気流速によって塗膜表面が波打ったり、塗膜表面の乾燥が著しく進行して内部に水が残留するため、塗膜欠陥が生じやすくなるので、評価は×となる。
なお、本発明法では、第一及び第二の乾燥工程ともに、雰囲気湿度は95%以下が好ましい。雰囲気湿度が95%を超えると、水蒸気の大気中への放出が大きく阻害され、本発明の効果が得られにくくなる。
また、塗膜中央の部分を指先で強くこすり、指先に塗料が付着するか、塗膜表面に指紋痕が残るかという観点から、塗膜の硬化度を以下の基準で評価した。この評価では“◎”を合格とした。
◎:指先に塗料が付着せず、塗膜表面に指紋痕も残らない。
○:指先に塗料は付着しないが、塗膜表面に指紋痕が残る。
×:指先に塗料が付着し、且つ塗膜表面に指紋痕が残る。
◎:塗膜欠陥が全くない。
○:10cm2当たりの塗膜欠陥の平均個数が1個未満
×:10cm2当たりの塗膜欠陥の平均個数が1個以上
以上の塗膜品質の評価結果を、塗膜の乾燥条件とともに表1に示す。
2 インダクションヒータ
3 送風機
4 簡易覆
Claims (6)
- 鋼材の表面に固形分が30〜70mass%の水系塗料を150μm以上の厚さに塗布した後、その塗膜を乾燥させる方法であって、
鋼材の表面に水系塗料を塗布した後、塗膜の水分量が塗布直後の水分量の60mass%以下になるまで10〜40℃の雰囲気温度で自然乾燥させ、次いで、インダクションヒータにより鋼材を[雰囲気温度+1℃]〜[雰囲気温度+20℃]で且つ80℃以下の温度であって、塗膜の膜厚方向での温度勾配(塗膜表層側温度<塗膜下層側温度)が5〜140℃/mmとなるように加熱して、塗膜を乾燥させることを特徴とする水系塗料の塗装方法。 - インダクションヒータにより鋼材の加熱を行う雰囲気中で空気流を作り、この空気流を塗膜表面と接触させて冷却することを特徴とする請求項1に記載の水系塗料の塗装方法。
- インダクションヒータにより鋼材の加熱を行う雰囲気を冷却することを特徴とする請求項1に記載の水系塗料の塗装方法。
- インダクションヒータにより鋼材の加熱を行う雰囲気を冷却するとともに、この雰囲気中で空気流を作り、この空気流を塗膜表面と接触させて冷却することを特徴とする請求項1に記載の水系塗料の塗装方法。
- 鋼構造物用部材に対して、その製作若しくは組み立て工場又は施工現場にて塗料の塗布と塗膜の乾燥を行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の水系塗料の塗装方法。
- インダクションヒータにより鋼構造物用部材を加熱して塗膜を乾燥させる工程では、鋼構造物用部材に対してインダクションヒータを移動させながら鋼構造物用部材を加熱しつつ、その加熱部に対して送風機から送風を行うことを特徴とする請求項5に記載の水系塗料の塗装方法。
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