JP6724270B2 - Drying device for high-concentration coater and drying method - Google Patents
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Description
本発明は高濃度で塗工した塗工層を効率良く乾燥する為の乾燥装置並びに乾燥方法に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a drying device and a drying method for efficiently drying a coating layer applied at a high concentration.
高濃度で塗工されたワークを乾燥する場合、従来のバッチ式熱風オーブンではゆっくり時間をかけて乾燥ムラを無くすように乾燥する必要がある。例えば、熱風を吹き付けて乾燥する場合、表面からしか熱が伝わらないので、表面だけが過乾燥して被膜化し、内部に低沸点溶剤まで閉じ込めてしまうことが多い。
したがって、熱サイホンによる温度差の影響や温風との接触の良いところと悪いところがあるなかで、一番悪いところに焦点を当ててゆっくり時間をかけて乾燥しないと乾燥ムラを増長することになる。
When drying a work coated at a high concentration, it is necessary to slowly dry the work in a conventional batch type hot air oven so as to eliminate unevenness in drying. For example, in the case of drying by blowing hot air, heat is transmitted only from the surface, so that only the surface is overdried to form a film, and the low boiling point solvent is often confined inside.
Therefore, among the good and bad points of contact with hot air and the effect of temperature difference due to thermosiphon, if you focus on the worst point and do not dry slowly over time, uneven drying will increase. ..
図11はセラミック基板の表面を塗工した状態の断面を表しているが、塗工液(固形分)濃度が例えば70%の状態では溶剤が表面に現れないで内部に点在して固形分が露出している状態と成っている。
このような高濃度で塗工されたワークに熱風を吹き付けて乾燥する場合を図12に表しているが、吹き付ける熱風にて表面の溶剤は吹き飛ばされ、同時に露出している固形分の表面は被膜化(硬化)する。溶剤は炉外(大気中)でも乾燥し易く、長時間おいているワークの一部被膜化が進み、製品の乾燥度にバラツキを招く。
FIG. 11 shows a cross section of a ceramic substrate with the surface coated, but when the concentration of the coating liquid (solid content) is, for example, 70%, the solvent does not appear on the surface and the solid content is scattered inside. Is exposed.
FIG. 12 shows the case where hot air is blown onto a work coated with such a high concentration to dry it. The solvent on the surface is blown off by the hot air blown, and at the same time, the surface of the exposed solid content becomes a film. Turn into (harden). The solvent easily dries outside the furnace (in the air), and a part of the work that has been left for a long time is formed into a film, which causes variations in the dryness of the product.
また、熱風を吹き付ける乾燥は、乾燥効率が良過ぎることによって、固形分内部の蒸発物質の表面への移動が間に合わず、表面の被膜化が進むことから、表面上には問題がなくても固形分内部に溶剤が残留していることで、後工程で品質上のバラツキの影響が出る可能性がある。その為に、従来の熱風乾燥では低風速の熱風循環によって乾燥効率を下げ、約60分バッチで溶剤が表面まで移動するに必要な時間をかけている。 In addition, the drying by blowing hot air is too good in drying efficiency, the evaporation material inside the solid content does not move to the surface in time, and the film formation on the surface proceeds, so even if there is no problem on the surface Since the solvent remains inside the components, there is a possibility that the quality may be affected in the subsequent process. Therefore, in the conventional hot air drying, the drying efficiency is lowered by circulating hot air at a low air velocity, and the time required for the solvent to reach the surface is taken in batches for about 60 minutes.
図13は遠赤外線を照射して乾燥する場合を示している。波長が長い遠赤外線を用いることで、ワーク内部に熱量を与えることが出来る。塗工液内部から温めて乾燥させることで固形分内部の溶剤が表面に移動する時間を早くする効果を得ることは出来る。固形分内部の溶剤が表面へ移動したことで蒸発物質にて覆われた状態となり、最も乾燥が促進される。
ただし、遠赤外線効果だけでは表面からの乾燥効率は悪いので、その為に熱風強制対流乾燥との併用が必要となる。
FIG. 13 shows a case of irradiating with far infrared rays and drying. By using far infrared rays having a long wavelength, it is possible to give a heat quantity to the inside of the work. It is possible to obtain the effect of accelerating the time for the solvent in the solid content to move to the surface by warming and drying from the inside of the coating liquid. When the solvent inside the solid content moves to the surface, the solvent is covered with the evaporation material, and the drying is most promoted.
However, since the far-infrared effect alone is not effective in drying from the surface, it is necessary to use it together with hot air forced convection drying.
このように、熱風を吹き付ける乾燥及び遠赤外線照射による乾燥には、それぞれ上記の問題がある。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、熱風と遠赤外線を併用して立ち上がり時間を早めて乾燥時間を大幅に短縮することが出来る高濃度塗工機用乾燥装置及び乾燥方法を提供する。 As described above, the drying by blowing hot air and the drying by far-infrared irradiation have the above problems. The problem to be solved by the present invention is this problem. provide.
本発明に係る乾燥装置は遠赤外線乾燥と熱風乾燥を併用することで、両方の利点を併せ持って構成している。すなわち、遠赤外線によって前記図13に示す状態を作り、表面に移動した溶剤を最も乾燥効率の良い熱風で表面の溶剤を飛ばすことによって乾燥時間を短縮している。 The drying device according to the present invention is configured to have both advantages by using far-infrared ray drying and hot air drying together. That is, the state shown in FIG. 13 is created by far infrared rays, and the solvent that has moved to the surface is blown off with hot air that has the highest drying efficiency to reduce the drying time.
そこで、本発明の高濃度塗工機用乾燥装置は、その入口側に平板状遠赤外線ヒータを単列又は複数列配置し、発熱部表面と被乾燥ワークとの間を所定距離にセットしている。例えば、3列構造とした場合に発熱部表面と被乾燥ワークとの距離を一定でなく、段階的に変えることも可能である。
そして、遠赤外線が照射される乾燥表面に安定した空気流境界層を作る為に、遠赤外線ヒータの両サイドに空気吹き付けノズルを設け、該ノズルの吹き付け角度を例えば30°〜60°とし、空気の衝突後の2次流の干渉を最小に抑えると同時に、出口ノズルの入口部近傍で速やかに下部へ排気吸引することが出来る構造としている。
これをなくして近距離照射の遠赤外線は熱サイホンによる大きな温度ムラで均一乾燥不能となる。
Therefore, the drying device for a high-concentration coating machine of the present invention has a flat far-infrared heater arranged in a single row or a plurality of rows on the inlet side, and a predetermined distance is set between the surface of the heat generating portion and the work to be dried. There is. For example, in the case of a three-row structure, the distance between the surface of the heat generating portion and the work to be dried may not be constant but may be changed stepwise.
In order to form a stable air flow boundary layer on the dry surface irradiated with far infrared rays, air blowing nozzles are provided on both sides of the far infrared heater, and the blowing angle of the nozzles is set to, for example, 30° to 60°. The structure is such that the interference of the secondary flow after the collision is minimized, and at the same time, the exhaust gas can be quickly sucked to the lower portion near the inlet of the outlet nozzle.
Without this, far-infrared rays of short-distance irradiation cannot be uniformly dried due to large temperature unevenness due to the thermosyphon.
上記吹き付けノズルから吹き付ける風速は塗工表面温度をコントロールするように制御され、かつ遠赤外線照射によるワーク表面温度が過加熱されないように抑えることが出来る。そして、乾燥装置の中間部位には放射線型反射板付きの棒状ヒータを使用し、棒状ヒータからワーク乾燥表面までを所定の距離としている。
さらに、乾燥装置の最後(出口側)には熱風のみのノズルを設け、低沸点溶剤乾燥後に高沸点溶剤を乾燥させない温度で、表面からしか熱が伝わらない対流の良さを生かし、表面を過乾燥・被膜化し、乾燥後の質量の経時変化を抑えることが出来るようにしている。ただし、温度制約がない塗工剤に関しては従来の管型遠赤外線を使用しても構わない。
The speed of the air blown from the above-mentioned spray nozzle is controlled so as to control the coating surface temperature, and it is possible to suppress the work surface temperature from being overheated by far-infrared irradiation. Then, a bar-shaped heater with a radiation type reflection plate is used at an intermediate portion of the drying device, and a predetermined distance is provided from the bar-shaped heater to the work drying surface.
Furthermore, a nozzle for hot air only is installed at the end of the dryer (outlet side), and the surface is over-dried by taking advantage of the convection that heat is transferred only from the surface at a temperature that does not dry the high-boiling solvent after drying the low-boiling solvent. -It is made into a film so that the change of mass after drying can be suppressed. However, a conventional tube-type far infrared ray may be used for a coating material having no temperature restriction.
本発明に係る高濃度塗工機用乾燥装置は、連続で塗工層の内部を加熱することが出来る遠赤外線の良さで、蒸発物質の表面までの移動を促進させると同時に、プレヒートゾーンでは遠赤外線表面温度を同一に抑えながら大容量にし(一般的には平板状遠赤となる)、室温から低沸点溶剤湿球温度プラスα、例えば50℃まで20〜30℃を熱風と併せて、瞬時に立ち上げることは、乾燥時間を短縮する為に絶対必須条件である。 The dryer for a high-concentration coating machine according to the present invention has the goodness of far-infrared rays that can continuously heat the inside of the coating layer, and at the same time promotes the movement of the vaporized substance to the surface, it can be used at a long distance in the preheat zone. While keeping the infrared surface temperature the same, the capacity is increased (generally flat far infrared), and room temperature to low boiling solvent wet-bulb temperature plus α, for example, 20 to 30°C from 50°C with hot air, instantaneously. Starting up is an absolute prerequisite for reducing the drying time.
また、遠赤外線表面温度が低いほど内部を加熱する長い波長(例えば、3.5μ以上)の分布が増加する。しかし、遠赤表面温度が下がると伝熱効果は落ちる。そこで、効果を落とさない為には照射距離を近づけて輻射熱の吸収効率を上げる必要がある。 In addition, the distribution of long wavelengths (for example, 3.5 μm or more) that heats the inside increases as the far-infrared surface temperature decreases. However, the heat transfer effect diminishes when the far-red surface temperature decreases. Therefore, in order not to reduce the effect, it is necessary to shorten the irradiation distance to increase the radiation heat absorption efficiency.
図1は高濃度塗工機用乾燥装置の概略図を示す実施例であり、同図の1a,1b,1c・・・は塗工して乾燥される対象物(以下、ワークという)を示し、2c、2d,2e・・・はノズル、3c,3dは平板状遠赤外線ヒータ、4e,4fは棒状ヒータ、5e,5fは反射板をそれぞれ表している。
そして、上記ワーク1a,1b・・・はコンベヤ6に載っていて、コンベヤ6の動きに伴って一定速度で移動することが出来る。
FIG. 1 is an embodiment showing a schematic view of a drying device for a high-concentration coating machine, and 1a, 1b, 1c... In the figure show objects to be coated and dried (hereinafter referred to as works). , 2c, 2d, 2e... Nozzles, 3c and 3d are flat far infrared heaters, 4e and 4f are rod heaters, and 5e and 5f are reflectors, respectively.
The works 1a, 1b... Are placed on the conveyor 6 and can move at a constant speed as the conveyor 6 moves.
ところで、本発明の乾燥装置は熱風とヒータを用いて表面が塗工されたワーク1a,1b・・・を短時間で乾燥することが出来るように構成している。
図2は乾燥装置に入る前で塗工されていない場合(図1のA部)のワーク1aを示す断面図であり、塗工前のワーク1aは所定の縦横寸法及び厚さを有すセラミック基板である。ただし、ベースとなるワーク1aの材質はセラミックに限定するものではない。
By the way, the drying device of the present invention is configured to be able to dry the works 1a, 1b,...
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the work 1a before being coated (portion A in FIG. 1) before entering the drying device, and the work 1a before coating is a ceramic having predetermined vertical and horizontal dimensions and thickness. The substrate. However, the material of the work 1a as the base is not limited to ceramic.
図3に示すワーク1bはワーク1aのセラミック基板7の表面に塗工液8が塗工されて、塗工層9を形成しているB部での状態であり、塗工された塗工液8は乾燥溶剤が塗工層9の表面及び内部に分散している。
そこで、表面が塗工されたワーク1bは本発明の乾燥装置の内部をコンベヤに載って移動することで、上記塗工層9は短時間で乾燥することが出来る。
The work 1b shown in FIG. 3 is in the state of the portion B in which the coating liquid 8 is applied to the surface of the ceramic substrate 7 of the work 1a to form the coating layer 9, and the applied coating liquid is In No. 8, the dry solvent is dispersed on the surface and inside of the coating layer 9.
Therefore, the work 1b whose surface is coated can be dried in a short time by placing the work 1b on the conveyor inside the drying apparatus of the present invention and moving it.
図4は乾燥装置のC部でのワーク1cを示している。C部には平板状遠赤外線ヒータ3cと冷却用ノズル2cが配置され、セラミック基板7に塗工されたワーク1cには上記平板状遠赤外線ヒータ3cから遠赤外線を照射して、余熱を目的とした急速加熱を行う。ただし、塗工液8の部分的な過加熱を防ぐ為にノズル2cからエアーを吹き出している。 FIG. 4 shows the work 1c in the section C of the drying device. A flat far infrared heater 3c and a cooling nozzle 2c are arranged in the portion C, and the work 1c coated on the ceramic substrate 7 is irradiated with far infrared rays from the flat far infrared heater 3c for the purpose of residual heat. The rapid heating is performed. However, air is blown from the nozzle 2c in order to prevent partial overheating of the coating liquid 8.
図5は乾燥装置のD部でのワーク1dを示している。平板状遠赤外線ヒータ3dから遠赤外線が照射されて、塗工液8の内部から加熱されて乾燥溶剤10,10・・・が表面に移動する。前記図4に示したC部の場合と同じく、ノズル2dからはエアーが噴き出して部分的な過加熱を防止している。
従来のように熱風を吹き付ける場合とは異なり、表面が被膜化(硬化)することはない。
FIG. 5 shows the work 1d in the D section of the drying device. Far infrared rays are radiated from the flat far infrared heater 3d and heated from the inside of the coating liquid 8 so that the dry solvents 10, 10... As in the case of the portion C shown in FIG. 4, air is ejected from the nozzle 2d to prevent partial overheating.
Unlike the conventional case where hot air is blown, the surface is not filmed (cured).
図6は乾燥装置のE部でのワーク1eを示している。E部には棒状ヒータ4eが配置され、該棒状ヒータ4eには反射板5eが組み合わされている。該棒状ヒータ4eから放射する遠赤外線は反射板5eにて反射してワーク1eに照射し、塗工液8内部の乾燥溶剤10は表面に移動する。そして、ノズル2eから噴射するエアーが表面に当たって、過加熱を抑制すると共に表面が被膜化しないように該表面に移動した乾燥溶剤10を乾燥する。その為に、塗工層9は内部から徐々に固化することが出来る。 FIG. 6 shows the work 1e in the E section of the drying device. A rod-shaped heater 4e is arranged in the E portion, and a reflector 5e is combined with the rod-shaped heater 4e. Far-infrared rays emitted from the rod-shaped heater 4e are reflected by the reflection plate 5e and applied to the work 1e, and the dry solvent 10 inside the coating liquid 8 moves to the surface. Then, the air ejected from the nozzle 2e hits the surface, and the drying solvent 10 moved to the surface is dried so as to suppress overheating and prevent the surface from becoming a film. Therefore, the coating layer 9 can be gradually solidified from the inside.
図7は乾燥装置のF部でのワーク1fを示しているが、図6に示したE部と同じである。したがって、F部には棒状ヒータ4fが配置され、該棒状ヒータ4fには反射板5fが組み合わされている。該棒状ヒータ4fから放射する遠赤外線は反射板5fにて反射してワーク1fに照射し、塗工液8内部の乾燥溶剤10はさらに表面に移動する。
そして、ノズル2fから噴射するエアーが表面に当たって、過加熱を抑制すると共に表面が被膜化しないように該表面に移動した乾燥溶剤10が乾燥される。その為に、塗工層9の内部から硬化がさらに進む。
FIG. 7 shows the work 1f in the F section of the drying device, which is the same as the E section shown in FIG. Therefore, the rod-shaped heater 4f is arranged in the F portion, and the reflector 5f is combined with the rod-shaped heater 4f. Far-infrared rays emitted from the rod-shaped heater 4f are reflected by the reflection plate 5f to irradiate the work 1f, and the dry solvent 10 inside the coating liquid 8 further moves to the surface.
Then, the air ejected from the nozzle 2f hits the surface, and the drying solvent 10 that has moved to the surface is dried so as to suppress overheating and prevent the surface from becoming a film. Therefore, the curing further proceeds from the inside of the coating layer 9.
図8は乾燥装置のG部でのワーク1gを示している。G部には遠赤外線ヒータはなく、2本のノズル2g,2gは両側からワーク1gに吹き付けることが出来るように、対にして取付けられている。2本のノズル2g,2gからは熱風が吹き出し、この熱風にて表面に移動した乾燥溶剤10,10・・・が乾燥される。そして、塗工液は乾燥して固化することが出来る。
このように、ワーク1はコンベヤ6に載って乾燥装置を移動する間に塗工液8は効率よく乾燥して固化することが出来る。
この部分は温度制約がなければ、一般的遠赤外線を使用してもよい。
FIG. 8 shows a work 1g in the G part of the drying device. There is no far-infrared heater in the G section, and the two nozzles 2g, 2g are attached in pairs so that they can be sprayed onto the work 1g from both sides. Hot air is blown from the two nozzles 2g, 2g, and the dry solvent 10, 10... Then, the coating liquid can be dried and solidified.
In this way, the coating liquid 8 can be efficiently dried and solidified while the work 1 is placed on the conveyor 6 and moved in the drying device.
If there is no temperature restriction, general far infrared rays may be used for this portion.
図9は平板状遠赤外線ヒータ3を表す実施例であり、下面から遠赤外線を放射することが出来る。そして、両端部には電気コードが接続される端子11,11を設けている。該平板状遠赤外線ヒータ3は図1に示しているように、ワーク1との距離を調整することが出来るように、上下動可能に取付けられている。 FIG. 9 shows an example of the flat far-infrared heater 3, which can radiate far-infrared rays from the lower surface. Then, terminals 11 and 11 to which the electric cord is connected are provided at both ends. As shown in FIG. 1, the flat plate far infrared heater 3 is mounted so as to be vertically movable so that the distance to the work 1 can be adjusted.
図10は反射板5と組み合わされた棒状ヒータ4を示している。反射板5は円弧状に湾曲し、その中心部に上記棒状ヒータ4が配置され、棒状ヒータ4から上方へ照射する遠赤外線は反射板5に当たって反射し、下方へ放射してワーク1に当たるように成っている。
そして、ワーク1の過加熱を抑制する為にエアーを吹き付けるノズル2c,2d、2e,2fは水平面からの角度が30°を成しており、出口側に設けられて熱風を吹き付けるノズル2gは水平面からの角度が60°を成して傾斜している。
FIG. 10 shows the rod-shaped heater 4 combined with the reflector 5. The reflection plate 5 is curved in an arc shape, and the rod-shaped heater 4 is arranged in the center of the reflection plate 5. Far-infrared rays emitted upward from the rod-shaped heater 4 hit the reflection plate 5 and are reflected, and are emitted downward to hit the work 1. Made of
The nozzles 2c, 2d, 2e, 2f for blowing air to suppress overheating of the work 1 form an angle of 30° with the horizontal plane, and the nozzle 2g provided on the outlet side for blowing hot air is on the horizontal plane. The angle from is 60° and is inclined.
乾燥装置のC部、D部・・・にはノズル2c,2d・・・から吹き出すエアーを吸い込む為のダクト12c,12d・・・がコンベヤ6の下側に設けられている。
ところで、図1に示す乾燥装置は、ノズル2と組合した平板状遠赤外線ヒータを2組、ノズル2と組み合わせた反射板付き棒状ヒータを2組配置し、出口側では熱風を吹き出す対を成して配置した2本のノズルを1組設けている。
本発明では、これら組数は限定するものではなく、乾燥されるワーク1の種類や大きさによって異なる。
Ducts 12c, 12d... For sucking air blown from the nozzles 2c, 2d... Are provided on the lower side of the conveyor 6 in the portions C, D...
By the way, in the drying device shown in FIG. 1, two sets of flat far-infrared heaters combined with the nozzles 2 and two sets of rod-shaped heaters with a reflector combined with the nozzles 2 are arranged, and a pair of hot air is blown on the outlet side. One set of two nozzles arranged in a line is provided.
In the present invention, the number of these sets is not limited and differs depending on the type and size of the work 1 to be dried.
1 ワーク
2 ノズル
3 平板状遠赤外線ヒータ
4 棒状ヒータ
5 反射板
6 コンベヤ
7 セラミック基板
8 塗工液
9 塗工層
10 乾燥溶剤
11 端子
12 ダクト
1 Work 2 Nozzle 3 Flat Far Infrared Heater 4 Rod Heater 5 Reflector 6 Conveyor 7 Ceramic Substrate 8 Coating Liquid 9 Coating Layer
10 Dry solvent
11 terminals
12 ducts
Claims (3)
The coating layer drying method according to claim 2, wherein heating is performed by a far-infrared heater instead of hot air blowing by a nozzle provided on the outlet side.
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