JP2712944B2 - 塗装用乾燥炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、樹脂製自動車部品等の
塗装工程にて用いられる乾燥炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】塗装工程においては塗膜の乾燥工程が重
要な役割を占めていることはいうまでもないが、前処理
後の水切り乾燥、水研後の水切り乾燥あるいはパテやシ
ール材の強制乾燥などにも乾燥炉が必要である。一般に
用いられる塗装用乾燥炉は設置場所などの諸条件により
種々の形式のものが知られている。例えば、その形状に
よりトンネル型乾燥炉と箱型乾燥炉、また、熱源により
輻射式乾燥炉と対流式乾燥炉とに分類することができ
る。自動車の塗装用乾燥炉としてはトンネル型の輻射式
乾燥炉あるいは対流式乾燥炉若しくは輻射式と対流式と
を組み合わせた乾燥炉が広く用いられている。

【０００３】輻射式と対流式とを組み合わせた乾燥炉の
代表例は、図４に示すように、乾燥炉本体３０の側壁下
部に熱風吹出しダクト３１が設けられており、側壁上部
に熱風吸込みダクト３２が設けられている。この熱風吸
込みダクト３２から吸込まれた炉内の熱風は循環ファン
３３により燃焼装置３４に導かれ所定の温度に加熱され
た後に熱風吹出しダクト３１から再び炉内に吹出され
る。また、燃焼装置３４にはファン３５により燃焼用の
フレッシュエアーが導入されるようになっている。一
方、乾燥炉本体３０の側壁に輻射パネル３６が設けられ
ており、この輻射パネル３６表面から照射される輻射熱
により乾燥炉本体３０内が昇温され、所定の温度に維持
されるようになっている。

【０００４】上述した対流式乾燥法は熱効率に優れてい
る反面、炉内の空気を循環させるために炉内の塵埃が未
硬化状態の塗面に付着し、これが塗膜欠陥となる欠点を
有している。逆に、輻射式乾燥法は、対流式乾燥法に比
べて熱効率の点で劣るものの、上述した塗膜欠陥を防止
するという面では優れている。したがって、従来の塗装
用乾燥炉にあっては、塗装直後の未硬化状態では輻射式
乾燥法を採用すると共に、塗面がある程度硬化した状態
では対流式乾燥法を採用している。すなわち、乾燥炉の
入口側ゾーンは輻射式とし、出口側ゾーンは対流式とし
て、両乾燥方式の長所を生かすように構成しているのが
一般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ポリプロピ
レンやポリウレタン、ＡＢＳなどから成形された樹脂製
自動車部品（バンパー、グリル、インストルメントパネ
ル等）にも種々の塗装が施されているが、熱硬化性塗料
を使用した場合には自動車車体と同様に乾燥炉を用いて
塗料を焼き付けている。

【０００６】このような樹脂製自動車部品の乾燥炉は基
本的には上述した対流式乾燥炉、輻射式乾燥炉、あるい
は両者の組み合わせからなる乾燥炉であるが、被塗物が
樹脂の場合は熱容量が大きいため、被塗物表面が塗膜表
面に比べて温度上昇し難く、したがって塗膜全域にわた
って乾燥条件を満足させるためには設備能力を高める必
要があった。すなわち、熱硬化型塗料は、所定の温度以
上で所定の時間だけ保持して乾燥させる必要があり、例
えば、現在広く使用されている上塗り塗料や中塗り塗料
では１４０℃以上の温度を２０分以上保持しなければな
らない。１４０℃まで昇温しなかったり、あるいは１４
０℃まで昇温したにも拘らず、この温度を２０分以上保
持できなかった場合のように乾燥条件が不十分である
と、いわゆる「焼き甘」となって、塗膜性能の低下や、
塗膜剥がれの原因となる。また、被塗物表面と塗膜表面
に温度差が生じた状態で乾燥を行なうと、硬化前の塗膜
の流動性が不均一となり、その結果塗膜表面の平滑性が
低下するという問題があった。

【０００７】かかる問題点を解消するためには輻射式乾
燥炉を採用することが有効ではあるが、輻射式乾燥炉で
は、被塗物が炉内に滞留した時に塗膜が過熱状態となっ
て、塗色が黄変したり、ピンホールや塗膜剥離の原因に
なったりする。例えば、搬送装置の故障によってワーク
が炉内で滞留すると、塗膜表面が昇温し過ぎ、塗料樹脂
の硬化速度が溶剤の蒸発速度より早くなって両者の均衡
が図れず、塗膜表面が初期に硬化して内部から溶剤蒸気
が蒸発するときに表面を突き破って外部へ逃げるとい
う、いわゆるピンホールが発生する。

【０００８】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、塗膜全域にわたって昇温を
均一にすることにより設備を大型化することなく塗膜表
面の平滑性を高めることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、乾燥炉本体内に、被塗物に対して当該被塗
物の焼付温度より高い輻射熱を照射する輻射パネルと、
前記被塗物の焼付温度より低い熱風を当該被塗物に吹き
付ける加熱手段とを有することを特徴とする塗装用乾燥
炉である。

【００１０】

【作用】このように構成した本発明にあっては、乾燥炉
本体に設けられた輻射パネルからの輻射熱によって被塗
物が昇温する。この輻射パネルからの輻射熱は塗膜の内
部にまでエネルギーが吸収されて加熱が一度に行われる
ので、加熱時間が短くなるし均一な加熱も可能となる。
この輻射パネルによる加熱と平行して加熱手段である熱
風吹出しノズルから被塗物の設定温度より低い温度の熱
風を吹き出しているため、塗膜表面の温度は低くなる。
したがって、塗膜全体で見ると温度分布の幅が小さくな
り、その結果、ピンホールや平滑性の低下などの塗膜欠
陥を防止することができ、一方、塗膜の温度分布が均一
になることによって設定温度を高めるなどの設備改造や
設備の大型化を行なう必要もない。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の一実施例に係る塗装用乾燥炉を
示す断面図、図２は同実施例の塗装乾燥炉を搬送方向に
沿って切断した断面図、図３は同実施例の塗装用乾燥炉
にて処理した塗膜の温度分布を示す塗膜断面図および温
度分布グラフ、図５は従来の輻射・対流併用式乾燥炉に
て処理した塗膜の温度分布を示す塗膜断面図および温度
分布グラフである。

【００１２】本実施例の塗装用乾燥炉は、乾燥炉本体１
の側壁に輻射パネル３が乾燥炉本体１の長手方向にわた
って設けられており、この輻射パネル表面から照射され
る輻射熱により乾燥炉本体内が昇温され、所定の温度に
維持される。

【００１３】本実施例に係る輻射パネル３には、例えば
赤外線パネルヒータ、特に遠赤外線パネルヒータを用い
ることができる。赤外線は熱硬化型の塗料乾燥にそのま
ま適用できるものであり、特に遠赤外線（波長４μｍ以
上）は熱硬化型の塗料乾燥により効果的である。一般
に、塗料を形成する樹脂は４μｍ以上の波長をよく吸収
するという性質がある。塗料の分子は、このようなエネ
ルギーを吸収することによって分子運動が活発となり、
分子間に摩擦熱が発生する。一方、エネルギーの吸収に
よって分子間の衝突も激しくなり溶剤などの揮発が進行
すると同時に、分子間を他の分子でつなぐ現象、すなわ
ち架橋反応が起こり、高分子物質となったときに、この
塗膜は乾燥して硬化したことになる。対流式乾燥炉で加
熱した場合には、塗膜の外部から内部に向かって徐々に
熱が浸透して行き、乾燥までにかなりの時間を要するば
かりでなく、表面だけが初期に硬化すると内部から溶剤
蒸気が蒸発するときに表面を突き破って外部へ逃げるの
でピンホールのような塗膜欠陥となったり、塗膜表面と
内部との温度上昇速度の違いによって塗膜表面の平滑性
が低下することがあるが、遠赤外線を照射すると塗膜の
内部にまでエネルギーが吸収されて加熱が一度に行われ
るので、加熱時間が短くなるし均一な加熱も可能とな
る。遠赤外線ヒータとしては遠赤外線管型ヒータ、遠赤
外線ランプ型ヒータ、遠赤外線パネルヒータなど、何れ
も採用することができるが、本実施例では遠赤外線パネ
ルヒータを使用している。この遠赤外線パネルヒータ
は、面状の輻射面にニクロム線抵抗発熱体を内蔵し、そ
の外表面の放射面に遠赤外線輻射素子を塗布、あるいは
焼付け加工している。この輻射素子は主として酸化チタ
ンを還元して得られた半導体酸化チタンを主剤としたも
のによって形成されている。遠赤外線管型ヒータや遠赤
外線ランプ型ヒータは、何れも発熱面が高温なので受熱
面に均一に熱を輻射するためにはある程度（通常３５０
ｍｍ以上）の距離を設ける必要がある。しかしながら、
輻射強度は距離の２乗に反比例して弱まることから、本
実施例においては、被塗物に近接して配置することがで
き、しかも、均一に熱を輻射することができる遠赤外線
パネルヒータを用いることが好ましい。

【００１４】なお、遠赤外線パネルヒータの表面を湾曲
させ、輻射面と平行に近い角度で放射されたエネルギー
を反射して再び被塗物２に対して垂直に近い角度で放射
させることにより、より多くのエネルギーを被塗物２に
集中放射することが好ましいといえる。

【００１５】また、乾燥炉内部を搬送される被塗物２の
周囲には、当該被塗物に熱風を吹き付ける複数の熱風吹
出しノズル４が設けられており、一方、側壁上部には乾
燥炉内の熱風を吸い込む吸込みダクト５が設けられてい
る。この吸込みダクト５から吸込まれた炉内の熱風は循
環ファン６により燃焼装置７に導かれ、所定の温度に加
熱された後に熱風吹出しノズル４から再び炉内の被塗物
２に向かって吹き出される。また、燃焼装置７にはファ
ン８により燃焼用のフレッシュエアーが導入されるよう
になっている。

【００１６】本実施例の乾燥炉においては、上述した輻
射パネル３、熱風吹出しノズル４および被塗物２の設定
温度の関係は以下のようになっている。すなわち、従来
の輻射・対流併用式乾燥炉では、被塗物の焼き付けは主
に熱風循環によるものであり、補助的に乾燥炉入口で輻
射加熱を行なっているが、この場合には、被塗物２の設
定温度が１４０℃であるのに対し、輻射パネルの温度が
３００℃、吹き出された熱風の温度が１７０℃、吸い込
まれた熱風の温度が１５０℃であり、輻射パネルおよび
熱風の温度は何れも被塗物の設定温度より高くなってい
る。これに対して、本実施例の乾燥炉の場合は、被塗物
２の焼き付けを輻射加熱によってのみ行ない、熱風は輻
射加熱による過熱を防止、すなわち被塗物２を冷却する
ために用いている。つまり、被塗物２の設定温度が１２
０℃であるのに対し、輻射パネル３の温度が８００℃、
吸い込みダクト５に吸い込まれる熱風の温度が１１５
℃、熱風吹出しノズル４から吹き出される熱風の温度が
１１０℃となるように設定しており、被塗物の設定温度
（１２０℃）よりも低温の熱風（１１０℃）を吹き付け
るように構成している。

【００１７】図２は本実施例の塗装乾燥炉を被塗物２の
搬送方向に沿って切断した断面図であるが、輻射パネル
３と熱風吹出しノズル４の設定位置の一例を示してい
る。すなわち、図示する実施例においては、塗装乾燥炉
の入口側から出口側に向かって、昇温ゾーン、保持ゾー
ン、冷却ゾーンに設定されており、昇温ゾーンには輻射
パネル３のみが設けられ、保持ゾーンには輻射パネル３
と熱風吹出しノズルの両方が設けられている。また、冷
却ゾーンには熱風吹出しノズル４のみが設けられてい
る。これら昇温ゾーン、保持ゾーン、冷却ゾーンの被塗
物の通過時間比は、塗装乾燥炉全長を３０分とした場合
に、昇温ゾーンを約５分、保持ゾーンを約２０分、冷却
ゾーンを約５分とすることが好ましい。このように塗装
乾燥炉の入口側の昇温ゾーンを輻射パネル３のみにした
のは、かかるゾーンは冷却作用を必要としないためであ
り、また、塗装乾燥炉の出口側の冷却ゾーンを熱風吹出
しノズル４のみにしたのは、輻射熱による昇温を省略し
て冷却のみを熱風吹出しノズル４で行うようにしたため
である。

【００１８】このように構成した本実施例の塗装用乾燥
炉によれば、乾燥炉本体１の側壁に設けられた輻射パネ
ル３からの輻射熱によって被塗物２が昇温する。この輻
射パネルから遠赤外線を照射すると塗膜の内部にまでエ
ネルギーが吸収されて加熱が一度に行われるので、加熱
時間が短くなるし均一な加熱も可能となる。この輻射パ
ネルによる加熱と平行して熱風吹出しノズル４から被塗
物の設定温度より低い温度の熱風を吹き出しているた
め、塗膜表面温度は低くなる。

【００１９】この様子を図３および図５を参照して説明
する。図３は本実施例の乾燥炉にて処理した場合の塗膜
の温度分布を示しており、一方、図５は従来の輻射・対
流併用式乾燥炉にて処理した場合の塗膜の温度分布を示
しているが、図中「１０」は樹脂素材、「１１」はプラ
イマーなどからなる下地塗膜、「１２」はカラーベース
塗膜、「１３」はクリヤ塗膜を示している。従来の輻射
・対流併用式乾燥炉によると、輻射熱１４は、図５に示
すように、クリヤ塗膜１３からカラーベース塗膜１２、
下地塗膜１１を通過して各塗膜を昇温して僅かな温度勾
配を生じさせるが、対流式による熱風１５は塗膜の設定
温度より高く設定されているため、当該熱風１５が直接
吹き付けられるクリヤ塗膜１３が最も昇温し、その結
果、塗膜の内部に向かう温度勾配がさらに助長されるこ
とになる。これに対して、本実施例の乾燥炉にて処理す
ると、輻射熱１４は、図３に示すように、クリヤ塗膜１
３からカラーベース塗膜１２、下地塗膜１１を通過して
各塗膜を昇温し、僅かな温度勾配が生じるが、最も高温
となったクリヤ塗膜１３には塗膜の設定温度より低い熱
風１６が吹き付けられるため、クリヤ塗膜１３の温度が
降下することになる。したがって、塗膜全体で見ると温
度分布の幅が小さくなり、その結果、ピンホールや平滑
性の低下などの塗膜欠陥を防止することができ、一方、
塗膜の温度分布が均一になることによって設定温度を高
めるなどの設備改造や設備の大型化を行なう必要もな
い。

【００２０】本発明は上述した実施例のみに限定される
ことなく種々に改変することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、乾燥
炉本体内に、被塗物に対して当該被塗物の焼付温度より
高い輻射熱を照射する輻射パネルと、前記被塗物の焼付
温度より低い熱風を当該被塗物に吹き付ける加熱手段と
を設けたため、塗膜の温度分布が均一になり、設備を大
型化することなく塗膜表面の平滑性を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係る塗装用乾燥炉を
示す縦断面図である。

【図２】図２は同実施例の塗装乾燥炉を搬送方向に沿っ
て切断した断面図である。

【図３】図３は同実施例の塗装用乾燥炉にて処理した塗
膜の温度分布を示す塗膜断面図および温度分布グラフで
ある。

【図４】図４は従来の輻射・対流併用式乾燥炉を示す縦
断面図である。

【図５】図５は従来の輻射・対流併用式乾燥炉にて処理
した塗膜の温度分布を示す塗膜断面図および温度分布グ
ラフである。

【符号の説明】

１…乾燥炉本体、 ２…被塗物、３
…輻射パネル、 ４…熱風吹出しノズル（加熱手
段）、５…吸込みダクト（加熱手段）、 ６…循環
ファン（加熱手段）、７…燃焼装置（加熱手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】乾燥炉本体内に、被塗物に対して当該被塗
   物の焼付温度より高い輻射熱を照射する輻射パネルと、
   前記被塗物の焼付温度より低い熱風を当該被塗物に吹き
   付ける加熱手段とを有することを特徴とする塗装用乾燥
   炉。