JP3302309B2

JP3302309B2 - 成形材の塗装方法および塗装装置

Info

Publication number: JP3302309B2
Application number: JP33643197A
Authority: JP
Inventors: 英吉鍜冶; 剛岩本; 保照平目
Original assignee: 英吉鍜冶
Priority date: 1997-11-20
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 2002-07-15
Anticipated expiration: 2017-11-20
Also published as: JPH11156274A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は，ロール成形機か
ら連続的に送られてくる成形材の表面の塗装を行う成形
材の塗装方法，およびこの塗装方法を実施する塗装装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロール成形機で成形される鋼管，溝形鋼
その他の成形製品の錆を防止する対策として，成形製品
の表面に防錆油を塗布したり，塗装を施す場合がある。
成形製品に塗装を施す場合，オンラインで，すなわちロ
ール成形機と走間切断機との間に配置した塗装設備で，
ロール成形機から連続的に送られてくる成形材に対して
直接塗装を施すことができれば，生産性が高く望まし
い。しかし，成形材に塗布した塗料を乾燥させる塗料乾
燥方式として，ＵＶ（紫外線）を照射するＵＶ照射方式
や熱風による熱風乾燥方式等を採用した従来の一般的な
塗装方法等では，塗料の乾燥速度が遅いので，上記のよ
うなオンラインの塗装を行うことができず，オフライン
で塗装を行っている。すなわち，ロール成形機で成形し
所定長さに切断した後，その成形製品を別の塗装設備に
搬送して塗装を施している。なお，成形材を高周波加熱
により例えば８０°Ｃ以上に加熱し，成形材の熱で塗料
を乾燥させる高周波加熱乾燥方式を採用すれば，塗料の
乾燥速度は速いので，オンラインでの塗装が可能であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】成形製品の錆を防止す
る対策として，防錆油を塗布する方法は，オンラインで
行うことが可能であるが，この防錆油塗布の対策は，防
錆油が撒き散らされて工場内を汚しやすく，また，後工
程で脱脂・酸洗工程が必要なのでコストが高くなる等の
問題がある。

【０００４】また，上述のＵＶ照射方式や熱風乾燥方式
では，乾燥速度が遅くオンラインでなくオフラインの塗
装処理となるので，生産性が低い。また，塗装設備自体
についても，乾燥速度が遅いので長大な乾燥炉が必要と
なり，乾燥設備の価格が非常に高価なものとなり，塗装
コストが採算に合わないほど高くなるという問題があ
る。また，高周波加熱乾燥方式ではオンラインでの塗装
処理が可能であり，生産性の点では良好であるが，成形
材を高い温度に加熱するものであるから，成形材に熱変
形が生じてしまうという問題がある。

【０００４】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で，高周波加熱乾燥方式のように成形材に熱変形が生じ
る問題を伴うことなく，塗料乾燥工程における乾燥速度
を大幅に速くして，オンラインで成形材の塗装を施すこ
とを可能にすることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、ロール成形機から連続的に送られてくる鋼の成形
材の表面の塗装を行う成形材の塗装方法であって、成形
材の表面に水を噴射して表面の洗浄を行う洗浄工程と、
成形材の表面に付着した水を除去する水分除去工程と、
１０〜３０重量％のアルコールを配合した水系塗料を成
形材に塗布する塗料塗布工程と、塗料を塗布された成形
材の表面に、成形材の温度が８０℃以上にならない態様
で熱風を高速で吹き付ける高速熱風式乾燥工程とからな
ることを特徴とする。

【０００６】請求項４は、請求項１の成形材の塗装方法
を実施するための成形材の塗装装置であって、ロール成
形機から連続的に送られてくる成形材に５０〜８０°Ｃ
の温水を４ｋｇ／ｃｍ^２以上の高圧で噴射して洗浄を行
う高圧温水洗浄装置と、成形材にその周囲からエアーを
吹き付けて成形材の表面の水分を除去する水分除去装置
と、１０〜３０重量％のアルコールを配合した水系塗料
を成形材の表面に塗布する塗料塗布装置と、前記塗料塗
布装置に塗料を循環式で供給する塗料供給装置と、塗料
の粘度・吐出量・圧力を調整して塗装膜厚の調整を行う
塗装膜厚調整装置と、塗料を塗布された成形材の表面
に、成形材の温度が８０℃以上にならない態様でかつほ
ぼ直角に整流の熱風を高速で吹き付ける高速熱風式乾燥
装置とを備えたことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下，本発明の実施の形態を図１
〜図８に示した一実施例の塗装装置を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例の塗装装置の全体構成図で
ある。この塗装装置は，図１で左方にある図示略のロー
ル成形機から連続的に送られてくる成形材（図示例では
電縫鋼管）Ｐの表面の塗装を行う塗装装置である。１は
仕切り板であり，この仕切り板１は，通過穴１ａの周囲
に例えばネオプレンゴムを配置した構成で，成形ロール
に散布されて成形材Ｐの表面に残っている成形油（水溶
性）を除去する。

【０００８】この塗装装置は、成形材Ｐの表面に温水を
噴射して洗浄を行う高圧温水洗浄装置２と、成形材にそ
の周囲からエアーを吹き付けて成形材の表面の水分を除
去する水分除去装置３と、アルコールを配合した水系塗
科を成形材の表面に塗布する塗科塗布装置４と、前記塗
料塗布装置４に塗料を循環式で供給する塗料供給装置６
と、塗料の粘度・吐出量・圧力を調整して塗装膜厚の調
整を行う塗装膜厚調整装置７と、塗料を塗布された成形
材の表面にほぼ直角に整流の熱風を高速で吹き付ける高
速熱風式乾燥装置８とから構成されている。

【０００９】前記高圧温水洗浄装置２は、成形材Ｐに付
着した成形油、金属イオン、塵埃等を取り除き、後述の
水系塗料と素地との密着性を向上させるためのものであ
り、図２にも示すように、温水タンク１２内の水を下方
の加熱源により加温して例えぱ６０〜８０°Ｃに保ち、
この温水タンク１２内の温水を５〜１５ｋｇ／ｃｍ^２の
ポンプ１３により圧送し、バルブ１４により圧力を調整
して、ブース１１内の温水噴射リング１５より温水を成
形材に噴射する構成である。１６はフィルタである。前
記温水噴射リング１５は、図３（イ）、（ロ）にも示す
ように、リング状のパイプの内周側の全周に多数の噴射
孔をあけた構成である。また、ブース１１の入側の通過
穴１７の内周にウレタン等を配置して、水が外部に飛散
するのを防止している。

【００１０】前記水分除去装置３は，図２のように高圧
温水洗浄装置２に隣接するブース２０を有し，このブー
ス２０内に図４にも示すような環状パイプの内周に円周
方向のスリットを設けたスリットリング２３を成形材を
囲むように配置し，このスリットリング２３に圧縮空気
を供給して，そのエア−ナイフにより成形材に付着した
水を除去する構成である。また，ブース２０の入側の通
過穴２１および出側の通過穴２２の内周には水切りをさ
らに確実にするためのフェルトを配置している。

【００１１】前記塗料塗布装置４は、図５（イ）に示す
ように、塗装ブース２５内にリング状のスプレー２６を
配置したスプレー方式、図５（ロ）に示すように、塗装
ブース２５内に浸漬槽２７を配置した浸潰方式、図５
（ハ）に示すように、塗装ブース２５内の成形材の上方
に、塗料を滴下する塗料滴下口２８を配置した滴下方式
等の方式を採用することができる。なお、図１および図
６に示した塗科塗布装置４は、図５（イ）のスプレー方
式を想定している。また、塗装ブース２５の前後の通過
穴２９、３０の周囲に成形材の断面形状に合わせたゴム
等を配置して極力密閉を図り、塗料特にその中のアルコ
ールが外部に漏れないようにし、また、余剰の塗料を絞
り取るようにしている。また、塗料タンク３１は、塗装
ブース２５内の底部に溜った塗料、塗装膜厚調整装置７
のブース３１の底部に溜った塗料を自然流下で回収する
ように設けられている。また、塗科タンク３１は収容し
た塗料の温度を調整して粘度を管理できるようにしてい
る。

【００１２】前記塗料膜厚調整装置７は，同じく図６に
示すように，ブースを第１ブース３７と第２ブース３８
との二分割し，境界位置においてスリットリング３９
（この構造は図４のものとほぼ同様）より圧縮空気を吹
き付けて，そのエアーナイフで塗装膜厚を調整する構成
である。また，通過穴３５，３６の内周に成形材断面形
状に合わせたフェルトを設けて，成形材の表面に塗布さ
れた余剰の塗料を絞り，回収して，前述の通り塗料タン
ク３１に戻すようにしている。

【００１３】前記高速熱風式乾燥装置８は、ブロア４３
およびヒータ４４を備え、断熱材４１で囲んだ熱風炉４
２内に、その内周にリング状に設けた絞り傾斜面による
スリット状の吹き出し口４５から熱風を吹き込む構成で
あり、この構成により成形材の表面にほぼ直角に整流の
高速熱風を吹き付けるようにしている。これは、成形材
の表面にほぼ直角に吹き付けられる整流の高速熱風によ
り、塗装膜上の空気の境界層を破壊して乱流を起こし、
これにより、塗料中のアルコールおよび水分の蒸発を促
進するためである。また、熱風の風速は、熱風炉の容
積、熱風炉の長さ、成形材の表面積、塗装膜厚、塗料中
のアルコールおよび水分の割合、気化熱による損失熱
量、熱風温度、成形材の成形速度、等の各条件より、適
切に決定する。本発明では、成形材の温度が８０℃以上
にならない態様で塗装膜を乾燥させる。詳細な条件は省
略するが、例えば、熱風温度＝４６０°Ｃ、風量＝０．
９８ｍ^３／分、風速＝４００ｍ／分、あるいは、熱風温
度＝２００°Ｃ、風量＝３．０ｍ^３／分、風速＝１２０
０ｍ／分などである。また、図示のようにブロア４３の
吸い込み口を熱風炉４２の前後に配置して、熱風炉４２
から排出される熱風を循環させ、熱量を極力逃がさない
構成としている。

【００１４】上記の塗装装置による塗装工程を説明す
る。成形材Ｐは図１の左方から連続的に送られ、高圧温
水洗浄装置２において、５〜７ｋｇ／ｃｍ２程度の圧力
で温水噴射リング１５から噴射される６０〜８０°Ｃの
温水で洗浄されて、成形油、金属イオン、塵埃等が除去
される。次いで、水分除去装置３において、前後の通過
穴２１、２２における成形材断面形状に合わせたフェル
トにより、および、スリットリング２３から吹き付けら
れる圧縮空気によるエアーナイフにより水切りされる。

【００１５】次いで、塗料塗布装置４において、成形材
はスプレー式、あるいは浸漬方式、あるいは滴下方式で
水系塗料を塗布される。本発明では、水系塗料として、
アルコールを配合した水系塗料（エマルジョン塗料）を
用いる。この水系塗料の配合の一例を重量％で示すと、
例えば、ウレタンエステル・エーテル系樹脂＝１１．０
％、非イオン系界面活性剤＝０．７％、第二級アルコー
ル＝２５％、水道水＝６３．３％、消泡剤６００ｐｐｍ
である。アルコールは１０％〜３０％の範囲で配合す
る。このアルコールを配合した水系塗料では、水分とと
もにアルコールのバランスが変化し易いので、塗料タン
ク３１内で塗科の温度を一定にして、常に塗料を適切な
粘度に管理する。また、塗料の成分を定期的にチェック
して塗料の成分調整を行う。

【００１６】次いで，塗料膜厚調整装置７において，塗
料膜厚の調整が行われる。この塗料膜厚の調整は，主と
して，内部のスリットリング３９から吹き付ける圧縮空
気によるエア−ナイフで行う。

【００１７】次いで，成形材は高速熱風式乾燥装置８を
通過し，その間で高速熱風により塗料の乾燥が行われ
る。この乾燥工程における塗装膜の形成プロセスを説明
すると，熱風による水分蒸発に伴って粒子どうしが接近
し，融着し，これにより安定であったポリマ−中のアル
コキシシリル基が水と反応し，シラノ−ルを形成する。
そして，シラノ−ル基はさらに別のシラノ−ル基（ある
いは別のアルコキシシリル基）と反応してシロキサン架
橋を形成し，これにより塗装膜が形成される。

【００１８】上記の乾燥工程すなわち塗装膜形成工程の
時間を短縮することは，いかに速く水分を蒸発させるか
という問題である。上述のアルコールを配合した水系塗
料を熱風で加熱した時，その熱エネルギによって塗料分
子に運動エネルギが与えられ水分等が蒸発するが，沸点
の低いアルコールが存在するので，低い温度でも塗料中
のアルコールが容易に蒸発し，かつ，その際の気化熱で
奪われる熱量も少なく，熱風の熱量が塗料中の水分の蒸
発に極めて有効に利用される。したがって，従来のアル
コール配合でない水系塗料の塗装に対して行う高周波加
熱や紫外線照射加熱や長時間の熱風乾燥等のような特に
高温の加熱あるいは長時間加熱を必要とせず，塗料中の
水分を短時間で蒸発させることが可能となる。これによ
り，ロール成形設備におけるインラインでの塗装が可能
となる。また，上記の乾燥工程では，成形材を熱風に通
す時間が短いので，従来の高周波加熱による乾燥方式の
ように，成形材の温度が８０°Ｃ以上になることはな
く，したがって，成形材に熱変形が生じるような問題は
生じない。

【００１９】なお，本発明の対象とする成形材は，丸鋼
管に限らず，軽量形鋼その他任意である。要するに，ロ
ール成形設備においてインラインで塗装する場合に適用
できる。

【００２０】

【発明の効果】本発明では，使用する塗料としてアルコ
ールを配合した水系塗料を用いており，そして，そのよ
うな配合の水系塗料の特性を効果的に利用するために，
高速熱風を吹き付けるという乾燥方法を採用している。
このような配合の水系塗料を熱風で加熱した時，その熱
エネルギによって塗料分子に運動エネルギが与えられ水
分等が蒸発するが，沸点の低いアルコールが存在するの
で，低い温度でも塗料中のアルコールが容易に蒸発し，
かつ，その際の気化熱で奪われる熱量も少なく，熱風の
熱量が塗料中の水分の蒸発に極めて有効に利用される。
したがって，従来のアルコール配合でない水系塗料の塗
装に対して行う高周波加熱や紫外線照射加熱や長時間の
熱風乾燥等のような特に高温の加熱あるいは長時間加熱
を必要とせず，塗料中の水分を短時間で蒸発させること
が可能となる。また，熱風を高速で吹き付けるから，そ
の高速の空気流により塗装膜表面の気圧が下がり，塗料
中のアルコールおよび水の沸点が下がる。特にアルコー
ルの沸点の低下が著しくアルコールが迅速に蒸発するの
で，この点でも塗料中の水分を短時間で蒸発させること
が可能となる。このようにアルコールの存在が水分の蒸
発を極めて効果的に促進するので，成形材に塗布した塗
料を短時間に乾燥させることが可能となり，これによ
り，ロール成形設備におけるインラインでの塗装が可能
となった。

【００２１】さらに，本発明の塗装方法においては，塗
料の迅速な乾燥のために，アルコールと水分を蒸発させ
るための気化熱相当分の熱量は最小限必要であるが，成
形材自体を特に高温に加熱する必要はなく，成形材は常
温に近い程度で済むので，成形材に加熱による変形が生
じるなどの問題は発生しない。また，長時間の加熱が不
要であるから，移動する成形材に対して長い乾燥時間を
確保するための長い乾燥炉を設備する等の大規模な加熱
設備は不要であり，設備がコンパクトにかつ安くなり，
さらに，ランニングコストも低減できるという効果が得
られる。

【００２２】また，錆を防止するために防錆油を塗布す
る対策のように，防錆油が撒き散らされて工場内を汚し
てまう等の問題や，後工程の脱脂・酸洗工程でコストが
高くなる問題は生じない。

【００２３】請求項２によれば，温水を用いて成形材を
洗浄するので，成形材が温水により加温されて，塗料塗
布後の塗料中のアルコールおよび水分の蒸発が促進さ
れ，この点でも塗料の乾燥時間の短縮化が図られる。

【００２４】請求項３によれば，整流の熱風を成形材の
表面に直角に吹き付けるので，塗装膜上の空気の境界層
を破壊して，乱流を起こすことができ，これにより，塗
料中のアルコールおよび水分の蒸発が促進され，この点
でも，塗料の乾燥時間の短縮化が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の成形材の塗装装置の全体構
成図である。

【図２】図１における高圧温水洗浄装置および水分除去
装置の部分の詳細構成図である。

【図３】（イ）は図２における高圧温水洗浄装置の温水
噴射部の拡大図、（ロ）は（イの右側面図である。

【図４】図２における水分除去装置のエアー吹き付け部
の拡大した正面図である。

【図５】図１における塗料塗布装置の実施例を示すもの
で、（イ）はスプレー方式の塗料塗布装置の構成図、
（ロ）は浸漬方式の塗料塗布装置の構成図、（ハ）は滴
下方式の塗料塗布装置の構成図である。

【図６】図１における塗装膜厚調整装置の詳細構成図で
ある。

【図７】図１における高速熱風式乾燥装置の詳細構成図
である。

【図８】図７の高速熱風式乾燥装置における熱風吹き出
し部の詳細構成図である。

【符号の説明】

２高圧温水洗浄装置３水分除去装置４塗科塗布装置６塗料供給装置７塗科膜厚調整装置８高速熱風式乾燥装置１２温水タンク１５温水噴射リング１７通過穴２０ブース２１、２３通過穴２３スリットリング２５塗装ブース２６リング状スプレー２７浸漬槽２８塗料滴下管２９、３０通過穴３１塗料タンク３７第１のブース３８第２のブース４１断熱材４２熱風炉４３ブロア４４ヒータ４５吹き出しロ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−95180（ＪＰ，Ａ) 特開平８−281222（ＪＰ，Ａ) 特開平５−138131（ＪＰ，Ａ) 特開平９−24330（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−90061（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−41741（ＪＰ，Ａ) 特公昭63−40224（ＪＰ，Ｂ１) 特公昭61−50660（ＪＰ，Ｂ１) 特表昭63−500441（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B05C 9/08 B05C 9/14 B05D 3/02 B05D 7/24 301 B05D 7/24 303

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ロール成形機から連続的に送られてくる
鋼の成形材の表面の塗装を行う成形材の塗装方法であっ
て、成形材の表面に水を噴射して表面の洗浄を行う洗浄工程
と、成形材の表面に付着した水を除去する水分除去工程
と、１０〜３０重量％のアルコールを配合した水系塗料
を成形材に塗布する塗料塗布工程と、塗料を塗布された
成形材の表面に、成形材の温度が８０℃以上にならない
態様で熱風を高速で吹き付ける高速熱風式乾燥工程とか
らなることを特徴とする成形材の塗装方法。
【請求項２】前記洗浄工程において、成形材の表面に
５０〜８０°Ｃの温水を４ｋｇ／ｃｍ^２以上の高圧で噴
射して成形材の洗浄を行うことを特徴とする請求項１記
載の成形材の塗装方法。
【請求項３】前記高速熱風式乾燥工程において、成形
材の表面にほぼ直角に整流の高速熱風を吹き付けること
を特徴とする請求項１記載の成形材の塗装方法。
【請求項４】請求項１の成形材の塗装方法を実施する
ための成形材の塗装装置であって、ロール成形機から連続的に送られてくる成形材に５０〜
８０°Ｃの温水を４ｋｇ／ｃｍ^２以上の高圧で噴射して
洗浄を行う高圧温水洗浄装置と、成形材にその周囲から
エアーを吹き付けて成形材の表面の水分を除去する水分
除去装置と、１０〜３０重量％のアルコールを配合した
水系塗料を成形材の表面に塗布する塗料塗布装置と、前
記塗料塗布装置に塗料を循環式で供給する塗料供給装置
と、塗料の粘度・吐出量・圧力を調整して塗装膜厚の調
整を行う塗装膜厚調整装置と、塗料を塗布された成形材
の表面に、成形材の温度が８０℃以上にならない態様で
かつほぼ直角に整流の熱風を高速で吹き付ける高速熱風
式乾燥装置とを備えたことを特徴とする成形材の塗装装
置。