JP7035562B2 - フレーム処理装置、塗装金属板の製造装置、および塗装金属板の製造方法 - Google Patents
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Description
C3H8(LPG)+5O2 → 3CO2+4H2O+熱
[1]金属系基材のフレーム処理前温度を測定する第1温度測定部と、前記第1温度測定部で測定された前記フレーム処理前温度に基づき、フレーム処理時の前記金属系基材の表面温度が56℃以上になるように、フレームの燃焼エネルギーを決定する制御部と、前記制御部で決定された前記燃焼エネルギーに基づき、前記金属系基材にフレーム処理を行うフレーム処理部と、を含む、フレーム処理装置。
[3]外気の湿度を測定する湿度測定部をさらに有し、前記制御部が、前記外気の湿度、前記フレーム処理前温度、および前記フレーム処理後温度に基づき、前記燃焼エネルギーを決定する、[2]に記載のフレーム処理装置。
[4]前記金属系基材を搬送する搬送部をさらに有し、前記搬送部の搬送方向に沿って、前記第1温度測定部、および前記フレーム処理部がこの順に配置されている、[1]~[3]のいずれかに記載のフレーム処理装置。
[5]金属板上に塗料を塗布し、塗膜を形成するための塗布部と、[1]~[4]のいずれかに記載のフレーム処理装置と、を含み、前記フレーム処理装置は、前記塗膜形成部で形成された前記塗膜に対してフレーム処理を行う、塗装金属板の製造装置。
[6]熱伝導率が10W/mK以上の金属板上に塗料を塗布し、前記金属板上に塗膜を形成する塗膜形成工程と、前記塗膜が形成された金属板の温度を測定する第1温度測定工程と、前記第1温度測定工程で測定された温度に基づき、フレーム処理時の前記塗膜表面の温度が56℃以上になるようにフレームの燃焼エネルギーを決定し、フレーム処理を行うフレーム処理工程と、を含む、塗装金属板の製造方法。
[8]前記フレーム処理工程が、フレーム処理時の前記塗膜表面の温度が56℃以上150℃以下となるようにフレーム処理を行う工程である、[6]または[7]に記載の塗装金属板の製造方法。
[9]前記フレーム処理工程後の前記塗膜が形成された金属板の温度を測定する第2温度測定工程をさらに有し、前記フレーム処理工程が、少なくとも前記第1温度測定工程で測定された温度および前記第2温度測定工程で測定された温度に基づいて前記燃焼エネルギーを決定し、フレーム処理を行う工程である、[6]に記載の塗装金属板の製造方法。
[10]外気の湿度を測定する湿度測定工程をさらに有し、前記フレーム処理工程が、少なくとも前記第1温度測定工程で測定された温度、前記第2温度測定工程で測定された温度、および前記湿度測定工程で測定された湿度に基づいて前記燃焼エネルギーを決定し、フレーム処理を行う工程である、[9]に記載の塗装金属板の製造方法。
[11]前記フレーム処理工程において、前記塗膜が形成された金属板を一定方向に搬送しながら、フレーム処理を行い、前記フレーム処理工程が、少なくとも前記第1温度測定工程で測定された温度、および前記金属板の搬送速度に基づいて前記燃焼エネルギーを決定し、フレーム処理を行う工程である、[6]に記載の塗装金属板の製造方法。
[12]前記フレーム処理工程が、少なくとも前記第1温度測定工程で測定された温度、および前記フレーム処理時に供給する燃焼ガスの種類に基づいて前記燃焼エネルギーを決定し、フレーム処理を行う工程である、[6]に記載の塗装金属板の製造方法。
[13]前記塗料がシリコーンレジンを含む、[6]~[12]のいずれかに記載の塗装金属板の製造方法。
本発明のフレーム処理装置は、金属系基材をフレーム処理するための装置である。本発明のフレーム処理装置は、フレーム処理時に結露が生じやすい部材、すなわち熱伝導率が高い部材を含む部材をフレーム処理するための装置であり、熱伝導率が10W/mK以上である金属板を含む金属系基材をフレーム処理する際に、非常に有用である。以下、本発明の一実施形態に係るフレーム処理装置について、図面を参照して詳細に説明する。
上記では、制御部が、第1温度測定部により測定されるフレーム処理前温度、第2温度測定部により測定されるフレーム処理後温度、湿度測定部により測定される湿度、金属系基材の熱伝導率、金属系基材の厚み、搬送部による金属系基材の搬送速度、燃焼ガスの種類等に基づいて、燃焼エネルギーを決定する実施形態を説明したが、制御部は、第1温度測定部で測定されるフレーム処理前温度のみに基づいて燃焼エネルギーを決定してもよい。この場合、必要に応じてフレーム処理後温度や湿度を参照し、燃焼エネルギーを修正してもよい。また、フレーム処理装置は、湿度測定部や第2温度測定部を有していなくてもよい。また、フレーム処理前温度、フレーム処理後温度、湿度、金属系基材の熱伝導率、金属系基材の厚み、金属系基材の搬送速度、および燃焼ガスの種類の中から2つ以上を任意に組み合わせて、燃焼エネルギーを決定してもよい。
前述のように、従来のフレーム処理装置では、金属系基材をフレーム処理する際に、金属系基材表面で燃料の燃焼によって生じた水が結露しやすく、金属系基材のフレーム処理を十分に行うことができないとの課題があった。また、結露を抑制するため、フレーム処理前に金属系基材を予備加熱すること等も行われているが、処理装置が大型化したり、工程が煩雑になる等の観点で課題があった。
本発明の塗装金属板の製造装置は、金属板上に塗膜を有する塗装金属板を製造するための装置であり、金属板上に塗料を塗布し、塗膜を形成するための塗布形成部と、当該塗膜をフレーム処理するためのフレーム処理装置と、を含む構成とすることができる。
上述の実施形態では、シリコーンレジンを含む塗料を用いて塗膜を形成し、塗膜にフレーム処理を行ったが、塗料の種類はシリコーンレジンを含むものに制限されず、例えばオルガノシリケート等を含む塗料を用いて塗膜を形成し、フレーム処理を行ってもよい。
本実施形態の塗装金属板の製造装置では、金属板上に塗膜を形成した後、当該塗膜に対してフレーム処理を行う。当該塗装金属板の製造装置では、前述のように、塗膜が形成された金属板(金属系基材)をフレーム処理する際、その表面温度が56℃以上となるように燃焼エネルギーを決定するため、燃料の燃焼によって水分が発生したとしても、塗膜表面に結露が生じ難く、フレーム処理が阻害され難くなる。その結果、ムラなく金属系基材10を親水化処理することが可能となり、例えば、耐雨筋汚れ性の高い塗装金属板等を得ることが可能となる。
数平均分子量5,000、ガラス転移温度30℃、水酸基価28mgKOH/gの高分子ポリエステル樹脂(DIC社製)と、メトキシ基90モル%メチル化メラミン樹脂硬化剤(三井サイテック社製 サイメル(登録商標)303)とを混合し、ベースとなるポリエステル樹脂およびメラミン樹脂硬化剤を含む組成物を得た。ポリエステル樹脂とメチル化メラミン樹脂硬化剤との配合比は70/30とした。
上記組成物に下記一般式で表されるブロックスルホン酸触媒を、ブロック基が脱離した後のスルホン酸量が、塗料の固形分量に対して1質量%となるように加えた。
上記塗料を用いて、以下のように塗装金属板を作製した。
板厚0.27mm、A4サイズ(210mm×297mm)、片面当りめっき付着量90g/m2の溶融Zn-55%Al合金めっき鋼板を金属板として準備し、表面をアルカリ脱脂した。その後、当該表面に、塗布型クロメート処理液(日本ペイント株式会社製 NRC300NS)を、Crの付着量が50mg/m2となるように塗布した。さらに、エポキシ樹脂系プライマー塗料(日本ファインコーティングス株式会社製 700P)を、硬化膜厚が5μmとなるようにロールコーターで塗布した。続いて、基材の最高到達板温215℃となるように焼き付け、プライマー塗膜を形成しためっき鋼板(以下、単に「めっき鋼板」とも称する)を得た。
上述の塗料を、硬化膜厚が18μmとなるように上述のめっき鋼板にロールコーターで塗布し、最高到達板温225℃、板面風速0.9m/sで90秒間焼き付けた。
上記塗料の塗膜をフレーム処理した。具体的には、フレーム処理前(フレーム処理15秒前)の塗装金属板の塗膜の温度(フレーム処理前温度)と外気の湿度を測定した。フレーム処理前の塗装鋼板の温度は20~28℃であった。外気の絶対湿度は2.2g/m2であった。そして、当該フレーム処理前温度と外気の湿度を、予め作製した検量線に照らし合わせ、フレーム処理時の塗装金属板の塗膜表面の温度が所望の温度になるように、フレームの燃焼エネルギーを決定した。そして、決定された燃焼エネルギーに基づき、フレーム処理を行った。フレーム処理用バーナーには、Flynn Burner社(米国)製のF-3000を使用した。また、燃焼性ガスには、LPガス(燃焼ガス)と、ブロアーにより採取した外気とを、ガスミキサーで混合した混合ガス(LPガス:外気(体積比)=1:25)を使用した。なお、塗膜の搬送方向のバーナーヘッドの炎口の長さ(図1AにおいてLで表される長さ)は4mmとした。一方、バーナーヘッドの炎口の搬送方向と垂直方向の長さ(図2BにおいてWで表される長さ)は、450mmとした。さらに、バーナーヘッドの炎口と塗膜表面との距離は20mmとした。そして、ガス流量で、燃焼エネルギーを調整した。なお、フレーム処理後(フレームス処理終了10秒後)の塗装金属板の塗膜表面の温度も測定し、フレーム処理時の塗装金属板の塗膜の表面温度が所望の温度になっていたかも確認した。フレーム処理後の塗装金属板の塗膜表面温度も表2に示す。
実施例および比較例のフレーム処理条件で作製した塗装鋼板について、以下の試験を行った。その結果を表2に示す。
実施例および比較例で調製した塗料を用いて作製した塗装金属板の塗膜表面の対水接触角を測定した。測定は気温23±2℃、相対湿度50±5%の恒温恒湿度室で0.01ccの精製水の水滴を形成して、協和界面科学株式会社製の接触角計DM901を使用して測定した。
耐雨筋汚れ性は、以下のように評価した。
まず、垂直暴露台に実施例および比較例で調製した塗料を用いて作製した塗装金属板をそれぞれ取り付けた。さらに、当該塗装金属板の上部に、地面に対して角度20°となるように、波板を取り付けた。このとき、雨水が塗装金属板表面を筋状に流れるように、波板を設置した。この状態で、屋外暴露試験を2ヶ月間行い、汚れの付着状態を観察した。耐雨筋汚れ性の評価は、暴露前後の塗装金属板の明度差(ΔL)で、以下のように評価した。
×:ΔLが2以上の場合(汚れが目立つ)
△:ΔLが1以上2未満の場合(雨筋汚れは目立たないが視認できる)
〇:ΔLが1未満の場合(雨筋汚れがほとんど視認できない)
◎:ΔLが1未満で、かつ雨筋汚れが全く視認できない。
なお、○、◎を合格とした。
11 第1温度測定部
12 制御部
13 フレーム処理部
14 第2温度測定部
15 搬送部
16 湿度測定部
20 塗膜形成部
21 塗布部
22 固化部
23 金属板
100 フレーム処理装置
132 バーナーヘッド
132a 筐体
132b 炎口
133 ガス供給管
200 塗装金属板の製造装置
Claims (13)
- 金属系基材のフレーム処理前温度を測定する第1温度測定部と、
前記第1温度測定部で測定された前記フレーム処理前温度に基づき、フレーム処理時の前記金属系基材の表面温度が56℃以上になるように、フレームの燃焼エネルギーを決定する制御部と、
前記制御部で決定された前記燃焼エネルギーに基づき、前記金属系基材にフレーム処理を行うフレーム処理部と、
を含む、フレーム処理装置。 - 前記金属系基材のフレーム処理後温度を測定する第2温度測定部をさらに有し、
前記制御部が、前記フレーム処理前温度および前記フレーム処理後温度に基づき、前記燃焼エネルギーを決定する、
請求項1に記載のフレーム処理装置。 - 外気の湿度を測定する湿度測定部をさらに有し、
前記制御部が、前記外気の湿度、前記フレーム処理前温度、および前記フレーム処理後温度に基づき、前記燃焼エネルギーを決定する、請求項2に記載のフレーム処理装置。 - 前記金属系基材を搬送する搬送部をさらに有し、
前記搬送部の搬送方向に沿って、前記第1温度測定部、および前記フレーム処理部がこの順に配置されている、
請求項1~3のいずれか一項に記載のフレーム処理装置。 - 金属板上に塗料を塗布し、塗膜を形成するための塗膜形成部と、
請求項1~4のいずれか一項に記載のフレーム処理装置と、
を含み、
前記フレーム処理装置は、前記塗膜形成部で形成された前記塗膜に対してフレーム処理を行う、塗装金属板の製造装置。 - 熱伝導率が10W/mK以上の金属板上に塗料を塗布し、前記金属板上に塗膜を形成する塗膜形成工程と、
前記塗膜が形成された金属板の温度を測定する第1温度測定工程と、
前記第1温度測定工程で測定された温度に基づき、フレーム処理時の前記塗膜表面の温度が56℃以上になるようにフレームの燃焼エネルギーを決定し、フレーム処理を行うフレーム処理工程と、
を含む、
塗装金属板の製造方法。 - 前記フレーム処理工程が、前記第1温度測定工程で測定された温度、および前記金属板の熱伝導率に基づいて前記燃焼エネルギーを決定し、フレーム処理を行う工程である、
請求項6に記載の塗装金属板の製造方法。 - 前記フレーム処理工程が、フレーム処理時の前記塗膜表面の温度が56℃以上150℃以下となるようにフレーム処理を行う工程である、
請求項6または7に記載の塗装金属板の製造方法。 - 前記フレーム処理工程後の前記塗膜が形成された金属板の温度を測定する第2温度測定工程をさらに有し、
前記フレーム処理工程が、少なくとも前記第1温度測定工程で測定された温度、および前記第2温度測定工程で測定された温度に基づいて前記燃焼エネルギーを決定し、フレーム処理を行う工程である、
請求項6に記載の塗装金属板の製造方法。 - 外気の湿度を測定する湿度測定工程をさらに有し、
前記フレーム処理工程が、少なくとも前記第1温度測定工程で測定された温度、前記第2温度測定工程で測定された温度、および前記湿度測定工程で測定された湿度に基づいて前記燃焼エネルギーを決定し、フレーム処理を行う工程である、
請求項9に記載の塗装金属板の製造方法。 - 前記フレーム処理工程において、前記塗膜が形成された金属板を一定方向に搬送しながら、フレーム処理を行い、
前記フレーム処理工程が、少なくとも前記第1温度測定工程で測定された温度、および前記金属板の搬送速度に基づいて前記燃焼エネルギーを決定し、フレーム処理を行う工程である、
請求項6に記載の塗装金属板の製造方法。 - 前記フレーム処理工程が、少なくとも前記第1温度測定工程で測定された温度、および前記フレーム処理時に供給する燃焼ガスの種類に基づいて前記燃焼エネルギーを決定し、フレーム処理を行う工程である、
請求項6に記載の塗装金属板の製造方法。 - 前記塗料がシリコーンレジンを含む、
請求項6~12のいずれか一項に記載の塗装金属板の製造方法。
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