JP2021080527A - ホーロー容器の製造方法及びホーロー容器 - Google Patents

Abstract

【課題】エナメル層の厚さが均一であり、表面が滑らかであり、焦げ、チッピング、粉末堆積などの欠陥がないホーロー容器およびその製造方法を提供する。【解決手段】金属容器の内壁に付いた油汚れを除去するステップと、金属容器の内壁に対してサンドブラスト処理を行うステップと、金属容器の内壁に釉薬粉末を静電スプレーするステップと、金属容器を焼結炉に入れて焼成するステップと、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、ホーロー製造分野に関し、特に、ホーロー容器の製造方法及びホーロー容器に関する。

ホーロー容器は、無機材料を溶融によって基体の金属表面に凝結させて金属と強固に結合してなる器具であり、容器は、底部と、底部の周辺を取り囲む側壁とを含み、たとえばカップなどである。従来のホーローの製造方法は、釉薬製造、素地製造、施釉、乾燥、焼成及び検査などの工程を含む。釉薬の製造は、ケイ酸塩、酸化ホウ素、アルミナ、アルカリ金属酸化物などの乾燥釉薬粉末を水と混合して釉薬スラリーを形成しておくことであり、施釉とは、釉薬スラリーを素地の表面に塗布することである。従来技術には、以下の欠点がある。（１）釉薬スラリーを均一に素地へ塗布することができず、エナメルの厚さムラを引き起こす場合がよくある。（２）乾燥過程が長い作業時間を占め、生産周期を延長させる。（３）十分に乾燥させない場合、焼成過程に亀裂が発生しやすい場合がある。

従来技術の欠陥を解決するために、本発明によるホーロー容器の製造方法は、
金属容器の内壁に付いた油汚れを除去するステップＳ１と、
金属容器の内壁に対してサンドブラスト処理を行うステップＳ２と、
金属容器の内壁に釉薬粉末を静電スプレーするステップＳ３と、
金属容器を焼結炉に入れて焼成するステップＳ４と、を含む。

本発明の有益な効果は、以下のとおりである。静電気方式で釉薬粉末を施釉するため、エナメル厚さが均一であり、表面が滑らかであり、チッピング、粉末堆積などの欠陥がなく、釉薬粉末の静電スプレーにより生産効率を高め、また、乾燥工程を省略することで、ホーロー容器の品質を高めるとともに、プロセスフローを短縮する。

特定の実施形態では、ステップＳ１において、４００−４５０℃の温度で、３０ｍｉｎ加熱する加熱方法で、金属容器の内壁に付いた油汚れを除去する。その有益な効果は、きれいで、且つ環境にやさしく油汚れを除去できることである。

特定の実施形態では、ステップＳ２において、サンドブラストされた容器本体の表面粗さＲａが２以上である。その有益な効果は、金属容器の内壁への釉薬粉末の付着に寄与することである。

特定の実施形態では、サンドブラストには、金剛砂♯４６号が使用され、サンドブラストの空気圧力が０．６ＭＰａ以上であり、サンドブラスト時間が３５−５０ｓである。その有益な効果は、金属容器の内壁に適切な表面粗さを付与できることである。

特定の実施形態では、容器体の表面の釉薬粉末層の厚さが、１００−１５０μｍである。

特定の実施形態では、静電スプレーガンを用いて、電圧３０−６０ｋＶ、電流２０−３０μＡ、噴霧気圧２−４ＭＰａで釉薬粉末を静電スプレーする。その有益な効果は、釉薬粉末の塗布率が高く且つ均一に塗布できることである。

特定の実施形態では、金属容器の開口を上にして、静電スプレーガンを金属容器の内壁に傾斜して向けて、金属容器にその中心軸線周りを回転さる。その有益な効果は、圧縮空気により釉薬粉末が金属容器内に送られ、金属容器が回転するときに、静電気を帯電した釉薬粉末が金属容器の内壁の周辺に吸着されることができ、且つ金属容器の内壁の全面に被覆されることができ、塗布効率も高められることである。

特定の実施形態では、静電スプレーガンを垂直方向において揺動させる。有益な効果は、釉薬粉末釉薬粉末スプレーコーンによって金属容器の内壁を走査することを実現し、塗布の均一性を高め、また容器の側壁と容器底部を接続するコーナー部位でも高い塗布率及び塗布均一性を達成することができることである。

特定の実施形態では、焼成温度は、８２０±１０℃であり、チェーン速度は、２ｍ／ｍｉｎである。その有益な効果は、良好な焼成効果を有することである。

本発明の別の態様によれば、前記ホーロー容器の製造方法で製造されるホーロー容器を提供する。本発明のホーロー容器は、表面が滑らかであり、焦げ、チッピング、粉末堆積などの欠陥がない。

本開示の一実施例のフローチャートである。 本開示の一実施例に使用される粉末静電スプレーシステムの模式図である。 本開示の別の実施例に使用される粉末静電スプレーシステムの模式図である。 本開示の一実施例で製造されるホーロー容器の厚さ測定点の位置である。

本開示の一態様によれば、ホーロー容器の製造方法を提供し、図１に示すように、
金属容器の内壁に付いた油汚れを除去するステップＳ１と、
金属容器の内壁に対してサンドブラスト処理を行うステップＳ２と、
金属容器の内壁に釉薬粉末を静電スプレーするステップＳ３と、
金属容器を焼結炉に入れて焼成するステップＳ４と、を含む。

金属容器の内壁に付いた油汚れを除去すると、金属容器の内壁の油汚れによる容器壁への釉薬粉末の吸着力低下を防止できる一方、焼成時に油汚れが分解して気体を生成し、気孔欠陥を形成したり釉薬粉末の脱落を引き起こしたりすることを防止できる。特定の実施形態では、加熱方式で金属容器の内壁に付いた油汚れを除去する。金属容器の開口を上にして、一定の温度に加熱し、金属容器の内壁に付いた油汚れを蒸発して分解させる。具体的には、金属容器を加熱して油汚れを除去する工程において、加熱温度は、４００−４５０℃であり、加熱時間は、少なくとも３０ｍｉｎであり、この条件では、金属容器の内壁に付いた油汚れを徹底的に除去できる。いくつかの選択可能な実施形態では、有機溶媒で油汚れを溶解してもよく、この方法は、油の除去効率が低く、且つ有機溶媒が環境圧力を引き起こす可能性があるが、油汚れを除去することもできる。

サンドブラスト処理は、金属容器の内壁の粗さを増加し、金属容器の内壁への釉薬粉末及びエナメルの付着力を向上させることを目的とする。また、サンドブラストにより内壁における不純物も除去できる。たとえば、サンドブラストされた金属容器の内壁の粗さＲａは、２以上である。この粗さ値を有する内壁は、釉薬粉末と金属容器との内壁との接着に寄与する。具体的には、サンドブラストには、金剛砂♯４６が使用され、サンドブラストの空気圧力が、０．６ＭＰａ以上であり、サンドブラスト時間が、３５−５０ｓであり、このような条件では、金属容器の内壁に適切な表面粗さを付与できる。

釉薬粉末の静電スプレーは、粉末静電スプレーシステムにより行われ、図２に示すように、釉薬釉薬粉末静電スプレーシステムは、静電スプレーガン１、粉末供給システム２及び回転可能な載置具３を備える。静電スプレーガン１及び粉末供給システム２は、従来技術によるものを利用できる。たとえば、静電スプレーガン１内には、高圧発生装置が設置され、静電スプレーガン１の出口には、高圧発生装置に電気的に接続された針状電極が設置され、静電スプレーガン１には、補助空気入り口が設けられる。粉末供給システム２と静電スプレーガン１との間にホース５を介して接続される。粉末供給システム２は、主に粉末バケツ、流動床及びベンチュリ粉末ポンプを備え、粉末バケツへ空気を吹き付け、流動床で粉末バケツにおける粉末を流動させ、流動された粉末がベンチュリ粉末ポンプによって吸引されて粉末気流に形成しホース５を介して静電スプレーガン１に送られる。作動時に、静電スプレーガン１の補助空気入り口から空気を供給して釉薬粉末を霧化させ、針状電極が負極に接続され、高圧発生装置が高圧を解放して針状電極を放電させ、霧化された釉薬粉末に静電気を帯電させる。載置具３は、金属容器４を固定することに用いられ、金属容器４が金属容器４の中軸線の周りを回転するように連動できる。載置具３は、導電性金属材料で製造されるものであり、金属容器４と載置具３は、電気的に導通され、且つ載置具３は、接地する。金属容器側が接地すると、スプレーガンと金属容器との間に電界が形成され、静電気を帯電した釉薬粉末が電界力と圧縮空気の圧力による二重駆動により金属容器４の内壁に到着し、静電気を利用して金属容器４の内壁に吸引され、均一な釉薬粉末層を形成する。好ましくは、容器表面の釉薬粉末層の厚さは、１００−１５０μｍである。

特定の実施形態では、釉薬粉末静電スプレーの静電電圧は、３０−６０ｋＶであり、釉薬粉末静電スプレーの静電電流は、２０−３０μＡであり、スプレーガンの噴霧気圧は、２−４ＭＰａである。静電電圧が高すぎると、釉薬粉末のリバウンドや縁部の孔食が生じやすく、電圧が低すぎると、塗布率が低い。静電電流が高すぎると、放電によって粉末コーティングを破壊しやすく、電流が低すぎると、塗布率が低い。本実施形態によるスプレーガンの噴霧気圧では、釉薬粉末層の厚さを均一にすることができる。

特定の実施形態では、金属容器の開口を上にして、静電スプレーガンを金属容器の内壁に傾斜して向けて、金属容器がその軸線周りを回転させる。釉薬粉末を静電スプレーする工程において、金属容器の開口を上にして、金属容器の内壁に傾斜して向かうように静電スプレーガンを金属容器の上方に置き、圧縮空気により釉薬粉末を金属容器に送り、金属容器が回転するときに、静電荷を帯電した釉薬粉末が金属容器の内壁の周辺に吸着されて、金属容器の内壁全面に被覆されることができ、また塗布効率を高める。

さらに、静電スプレーガンを垂直方向において揺動させる。スプレーガンから噴出された粉末気体混合物が円錐状となり、静電スプレーガンが時計回り又は反時計回りに徐々に揺れて、スプレーコーンに金属容器の内壁を上下に走査させる。たとえば、図３に示した実施例では、破線で示される静電スプレーガンは、静電スプレーガンの初期位置を示し、実線で示される静電スプレーガンは、静電スプレーガンの揺動後の位置を示す。スプレーコーンの径方向において、スプレーコーンの中心付近にある釉薬粉末の分布密度が大きく、スプレーコーンの中心位置から離れる場所に、釉薬粉末の分布密度が小さくなる。高さが高い容器の場合、釉薬粉末を均一に塗布させるために、本実施形態ではスプレーガンを揺動させることによって、スプレーコーンが金属容器の内壁を走査することを実現し、それにより、塗布の均一性を高め、また、容器の側壁と容器底部とを接続するコーナー位置でも高い塗布率及び塗布均一性を実現できる。

特定の実施形態では、焼成温度は、８２０±１０℃であり、チェーン速度は、２ｍ／ｍｉｎである。粉末を静電スプレーして乾燥させた後、金属容器を焼結フレームに掛け、たたし、この作業において、粉末を塗布した後の素地を壊さないように軽く扱うべきである。通常、連続トンネル炉を用いて焼成を行い、釉薬粉末が脱落しないように金属容器を２ｍ／ｍｉｎの速度で運動することができる。連続トンネル炉の中で焼成時間は、通常６−７ｍｉｎである。

本開示の一態様によれば、本開示の前記製造方法で製造されるホーロー容器を提供する。本開示のホーロー容器の利点は、表面が滑らかであり、焦げ、チッピング、粉末堆積などの欠陥がないことである。

実施例１
本実施例の金属容器は、高さが１０ｃｍであり、側壁が円筒状であるステンレス鋼容器である。ステンレス鋼容器を加熱炉に入れて４００℃の温度で３０ｍｉｎ加熱した。ステンレス鋼容器を冷却した後、金剛砂♯４６でステンレス鋼容器の内壁に対してサンドブラスト処理を、サンドブラストの空気圧力０．６ＭＰａで、３５ｓ行った。測定したところ、このステンレス鋼容器の内壁の粗さＲａは、２である。釉薬粉末静電スプレー工程は、
静電スプレーガンと回転可能な載置具を備えるホーロー容器用の釉薬粉末静電スプレーシステムを提供するステップＳ３１１と、
金属容器を載置具に固定し、金属容器と載置具を電気的に導通し、載置具を接地させるステップＳ３１２と、
静電スプレーガンの出口が金属容器の内壁の中央部付近に向かうように静電スプレーガンの傾斜角度を調整するステップＳ３１３と、
５周り／分の回転速度で載置具を回転させ、電圧３０ｋＶ、電流２０μＡ、スプレーガンの気圧２ＭＰａで、静電スプレーガンによりステンレス鋼容器の内壁へ釉薬粉末を噴射するステップＳ３１４と、を含む。

釉薬粉末静電スプレーにより得られたステンレス鋼容器を高温炉に入れて、焼成温度８２０±１０℃、チェーン速度２ｍ／ｍｉｎで焼成を行い、ホーロー容器を得た。

ホーロー容器における４つの位置を選択し、この４つの位置でのエナメル層の厚さを測定し、選択された４つの位置は、それぞれ容器壁の上端に近いＡ位置、容器壁の中央部でのＢ位置、容器壁の下端のＣ位置及び容器底の中央部でのＤ位置である。エナメル層の厚さ計算方法としては、ホーロー容器の厚さから施釉されないときの金属容器の厚さを引くことである。この４つの位置のエナメル層の厚さは、それぞれ１１５μｍ、１１７μｍ、１１５μｍ及び１１６μｍであり、このデータから本実施例のホーロー容器への塗布が均一であることを示している。

実施例２
本実施例の金属容器は、高さが２０ｃｍであり、側壁が円筒状であるステンレス鋼容器である。ステンレス鋼容器を加熱炉に入れて４５０℃の温度で３０ｍｉｎ加熱した。ステンレス鋼容器を冷却した後、金剛砂♯４６でステンレス鋼容器の内壁に対してサンドブラスト処理を、サンドブラストの空気圧力１ＭＰａで、５０ｓ行った。測定したところ、このステンレス鋼容器の内壁の粗さＲａは、３．２であった。釉薬粉末静電スプレー工程は、
静電スプレーガンと回転可能な載置具を備えるホーロー容器用の釉薬粉末静電スプレーシステムを提供するステップＳ３２１と、
金属容器を載置具に固定し、金属容器と載置具を電気的に導通し、載置具を接地させるステップＳ３２２と、
静電スプレーガンの出口が金属容器の内壁の上部付近に向かうように静電スプレーガンの傾斜角度を調整するステップＳ３２３と、
５周り／分の回転速度で載置具を回転させ、電圧６０ｋＶ、電流が３０μＡ、噴霧気圧４ＭＰａで、静電スプレーガンによりステンレス鋼の内壁へ釉薬粉末を噴射するステップＳ３２４と、
静電スプレーガンを垂直平面において０．５周り／分の速度で揺動させ、終点まで揺動すると静電スプレーガンの出口が金属容器の底部の中心に向かうようになり、静電スプレーガンが終点まで揺動する時、更に、静電スプレーガンを逆方向に揺動させ、このように繰り返して作動するステップＳ３２５と、を含む。

釉薬粉末静電スプレーにより得られたステンレス鋼容器を高温炉に入れて、焼成温度８２０±１０℃、チェーン速度２ｍ／ｍｉｎで焼成を行い、ホーロー容器を得た。

ホーロー容器における４つの位置を選択し、この４つの位置でのエナメル層の厚さを測定し、選択された４つの位置は、それぞれ容器壁の上端に近いＡ位置、容器壁の中央部でのＢ位置、容器壁の下端のＣ位置及び容器底の中央部でのＤ位置である。エナメル層の厚さ計算方法としては、ホーロー容器の厚さから施釉されないときの金属容器の厚さを引くことである。この４つの位置でのエナメル層の厚さは、それぞれ１３６μｍ、１３５μｍ、１３６μｍ及び１３７μｍであり、このデータから本実施例のホーロー容器への塗布が均一であることを示している

以上は、本発明の実施形態の一部に過ぎない。当業者にとって、本発明の構想を逸脱しない限り、さまざまな変形や改善が可能であり、これらはすべて本発明の特許範囲に属する。

Claims (10)

1. ホーロー容器の製造方法であって、
   金属容器の内壁に付いた油汚れを除去するステップＳ１と、
   金属容器の内壁に対してサンドブラスト処理を行うステップＳ２と、
   金属容器の内壁に釉薬粉末を静電スプレーするステップＳ３と、
   金属容器を焼結炉に入れて焼成するステップＳ４と、を含む、
   ことを特徴とするホーロー容器の製造方法。
2. ステップＳ１において、４００−４５０℃の温度で、少なくとも３０ｍｉｎ加熱する加熱方法で金属容器の内壁に付いた油汚れを除去する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のホーロー容器の製造方法。
3. ステップＳ２において、サンドブラストされた容器本体の表面粗さＲａが２以上である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のホーロー容器の製造方法。
4. サンドブラストには、金剛砂♯４６が使用され、サンドブラストにおける空気圧力が０．６ＭＰａ以上であり、サンドブラスト時間が３５−５０ｓである、
   ことを特徴とする請求項３に記載のホーロー容器の製造方法。
5. 前記容器本体の表面の釉薬粉末層の厚さが、１００−１５０μｍである、
   ことを特徴とする請求項１に記載のホーロー容器の製造方法。
6. ステップＳ３において、静電スプレーガンを用いて、電圧３０−６０ｋＶ、電流２０−３０μＡ、噴霧気圧２−４ＭＰａで釉薬粉末を静電スプレーする、
   ことを特徴とする請求項１に記載のホーロー容器の製造方法。
7. 金属容器の開口を上にして、静電スプレーガンを金属容器の内壁に傾斜して向けて、金属容器にその軸線周りを回転さる、
   ことを特徴とする請求項６に記載のホーロー容器の製造方法。
8. 静電スプレーガンを垂直方向において揺動させる、
   ことを特徴とする請求項８に記載のホーロー容器の製造方法。
9. 焼成温度は、８２０±１０℃であり、チェーン速度は、２ｍ／ｍｉｎである、
   ことを特徴とする請求項１に記載のホーロー容器の製造方法。
10. ホーロー容器であって、
    請求項１−９のいずれか１項に記載のホーロー容器の製造方法で製造される、ことを特徴とするホーロー容器。
    

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