JPH03284375A - 塗装金属板の焼付方法および焼付炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 高周波誘導加熱方式を利用した塗装金属板の焼付方法お
よび焼付炉に関し、 焼付速度を速くして短時間に良好な表面性能を有する塗
装金属板を得ることを目的とする。

そのために、高周波誘導加熱により金属板に塗布された
塗料中の溶剤を蒸発させて該塗料の焼き付けを行う塗装
金属板の焼付方法において、金属板を高周波誘導加熱に
より加熱して焼き付け処理を行うと同時に、該金属板の
塗料表面に熱風を吹き付けて該塗料表面の性能を向上さ
せる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は塗装金属板の焼付方法および焼付炉のうち、特
に、高周波誘導加熱方式を利用した塗装金属板の焼付方
法および焼付炉に関する。

〔従来の技術〕

近年、例えば、家電製品等を初めとする各分野で予め塗
装された鋼板（プレコート鋼板）が広く使用されるよう
になった。それに伴って、鋼板の塗膜に対しても高い品
質が要求されるようになり、この高品質のプレコート鋼
板を短時間で大量に製造することのできる塗装金属板の
焼付技術の開発が期待されている。

従来、塗装金属板（例えば、塗装鋼板）は、ガス加熱方
式を用いた熱風炉を用いて、溶剤蒸発および焼付硬化等
の一連の塗料焼き付け処理を行なっている。

また、最近では、急速加熱が可能で熱慣性がなく、しか
も、クリーンな雰囲気で塗装欠陥の少ない塗装金属板が
得られる高周波誘導加熱方式も実用化されている。具体
的には２つの方法があり、高周波誘導加熱方式を用いた
誘導加熱炉で焼き付け処理を行う方法（例えば、特開平
１−１３９１７８号公報参照）、並びに、誘導加熱炉で
大部分の溶剤を蒸発させ、その後、熱風炉で焼き付けを
行う方法（例えば、特開昭６２−９９４７９号公報、特
開昭６２−１３３０８３号公報、特開昭６２−１３３０
８４号公報参照）である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述のように、従来の塗装金属板焼付方法としては、熱
風炉を使用するもの、誘導加熱炉を使用するもの、およ
び、誘導加熱炉と熱風炉との両方を使用するものが知ら
れている。しかし、これら従来の塗装金属板焼付方法に
は、以下に述べるような問題がある。

まず、熱風炉を用いた塗装金属板の焼付方法では、熱風
を塗装面外側から吹き付ける方式のため、加熱が塗装表
面から行われることになる。それが原因となって、急速
に加熱を行うと、塗装面内部の溶剤がうまく蒸発するこ
とができず、塗装面にワキ現象が発生して塗装金属板の
品質が低下することがある。このワキ現象発生を防止す
るためには、塗装面の加熱を穏やかに行う必要があるが
、それには、炉長を長くするか或いはラインスピードを
遅くしなければならず、生産性が低下することになる。

さらに、炉内で蒸発した溶剤を排気するために使用する
フレッシュエア−は、炉内の熱損失を少なくする必要か
ら加熱して吹き込むが、このフレッシュエア−の加熱に
は大量のエネルギーを要し、エネルギー原単位の上昇を
招くことにもなっている。

一方、上述の熱風炉を用いた塗装金属板焼付方法の短所
を解決するものとして誘導加熱炉を用いる方法がある。

この場合には、加熱が塗装面の内側から行われることに
なるため、塗装表面部（塗料）の硬化が不十分となり、
熱風炉により焼き付けられた塗装金属板よりも塗料表面
の性能（例えば、耐汚染性１表面硬度）が劣る。この欠
点を補うため、誘導加熱炉のあとに熱風炉を配置したも
のは、炉長が誘導加熱炉だけのものに比して必然的に長
くなり、設備保守の面でも問題がある。

本発明は上述した従来の塗装金属板焼付技術が持ってい
る課題に鑑み、高い焼付速度で短時間に良好な表面性能
を有する塗装金属板を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の第１は、高周波誘導加熱により、金属板に塗布
された塗料中の溶剤を蒸発させて該塗料の焼き付けを行
う塗装金属板の焼付方法であって、金属板を高周波誘導
加熱により加熱して焼き付け処理を行うと同時に、該金
属板の塗料表面に熱風を吹き付けて該塗料表面の性能向
上を図ることを特徴とする、塗装金属板の焼付方法の提
供にある。

また、本発明の第２は、高周波誘導加熱により、金属板
に塗布された塗料中の溶剤を蒸発させて該塗料の焼き付
けを行う塗装金属板の焼付炉であって、金属板に塗布さ
れた塗料中の溶剤を蒸発させると共に、金属板を加熱し
て塗料の焼き付け処理を行う高周波誘導加熱手段と、該
高周波誘導加熱手段により金属板を加熱すると同時に、
該金属板の塗料表面に熱風を吹き付けて該塗料表面の性
能向上を図る熱風吹付手段とを具備したことを特徴とす
る塗装金属板の焼付炉の提供にある。

〔作　用〕

以下、本発明に係る塗装金属板の焼付方法および焼付炉
について詳述する。

本発明者らは、高周波誘導加熱方式により、塗料焼き付
け実験を行っているときに次の知見を得た。すなわち、
高周波誘導加熱による焼き付け処理のみでは塗料（塗膜
）表面の硬化が不十分な場合がある。すなわち、高周波
誘導加熱炉により焼き付けた塗膜は、熱風炉等の塗膜外
側から加熱する方式で焼き付けた塗膜よりも表面の性能
、例えば、耐汚染性や表面の傷つき性１表面硬度等にお
いて劣ることが見出された。これは、高周波誘導加熱方
式による焼き付けでは塗膜の内部から加熱され、塗膜の
表面を十分に硬化することができないためであると考え
られる。

通常、塗料を焼き付けるときには、炉内での金属板の温
度を測定して、金属板の到達板温を知ることにより焼き
付け程度を管理することが多いが、熱風炉焼付のように
塗膜の外側から加熱する方式の場合には、炉内温度（ま
たは、炉内風の温度）は目標とする金属板の到達板温よ
りも２０〜８０℃程度高い温度に設定されており、塗料
表面は金属板よりも高い温度の雰囲気中にさらされてい
る。ところが、高周波誘導加熱炉のように金属板の内部
から加熱する場合には、塗料表面は金属板と同じか僅か
に低い温度になり、熱風炉のような塗膜の外側から目標
到達温度より高い温度で加熱される場合に比して塗料表
面の硬度が低くなり、耐汚染性や表面硬度がやや劣る結
果になるものと考えられる。これを解決するために、高
周波誘導加熱で焼き付ける場合に熱風炉等の塗料表面か
ら加熱する方式よりも到達板温を高く設定することも考
えられるが、この場合には過剰焼付による加工性の低下
が見られて好ましくない。

そこで、本発明者らは、高周波誘導加熱方式が有する長
所、すなわち、急速加熱が可能で熱慣性がなく、しかも
、クリーンな雰囲気で塗装欠陥の少ない塗装金属板が得
られるという長所を生かしつつ、塗料表面の性能を熱風
炉により焼き付けられたものと同等以上にするために、
本発明の塗装金属板の焼付方法および焼付炉を提供する
ものである。

その際に次の点を考慮することによって、本発明の特徴
がより明確となる。すなわち、本発明者らは、金属板に
塗布された塗料中の溶剤を揮発させる、いわゆるフラッ
シュオフの段階において、高周波誘導加熱で金属板を加
熱すると同時に、該金属板の塗料表面に熱風を吹き付け
ることにより塗料のワキ現象が抑えられ、塗膜の表面外
観が向上することも見出している。このことから、初期
のフラッシュオフ段階から高周波誘導加熱と熱風炉加熱
を同時に実施することが好ましい、これは、先に述べた
ように、フラッシュオフ時に塗膜表面へ熱風を吹き付け
ることによって塗装の表面温度を確保することができ、
それがワキの防止に繋がっているものと考えられる。

さらに、フラッシュオフの段階、すなわち溶剤揮発ゾー
ンで、塗膜表面に熱風を吹付けることにより、ワキが抑
えられるため、溶剤揮発ゾーンを短くでき、全体の炉長
の短縮、及び焼付に要する時間の短縮が図れる。

したがって、本発明の塗装金属板の焼付方法によれば、
金属板は高周波誘導加熱により加熱されて焼き付け処理
が行われ、と同時に、該金属板の塗料表面には熱風が吹
き付けられる。この熱風の吹き付けによって、高い焼付
速度で短時間に良好な表面性能を有する塗装金属板を得
ることができる。

ここで、金属板の塗料表面に対する熱風の吹き付けは、
外観性能向上を目的として、高周波誘導加熱による金属
板加熱の初期段階すなわち溶剤の揮発ゾーンで行い、さ
らに、硬度、耐汚染性など表面物性改善を目的として、
高周波誘導加熱による金属板の加熱の最終段階で行うの
が好ましい。

さらに、金属板の塗料表面に吹き付ける熱風の温度は８
０℃〜２８０°Ｃの範囲内に設定するのが好ましく、ま
た、熱風の風速は０．１ｍ／ｓｅｃ、　〜８　ｖａ／ｓ
ｅｃ、の範囲内に設定するのが好ましい。理由は、熱風
の温度が８０°Ｃ未満、熱風の風速がＱ、ｉｓ／ｓｅｃ
、未満の場合には、塗料表面の性能向上が不可能となり
、また、熱風の温度が２８０℃を超え、熱風の風速が８
　ｍ／ｓｅｃ、を超えた場合には、加工折り曲げ性の低
下を招くことになるためである。

一方、本発明の塗装金属板の焼付炉によれば、高周波誘
導加熱手段で加熱することにより、金属板に塗布された
塗料中の溶剤が蒸発し、塗料が金属板に焼き付けられる
。さらに、熱風吹付手段により溶剤の揮発及び焼き付け
処理中の金属板の塗料表面に対して熱風が吹き付けられ
、これによって、塗料表面の性能が向上する。

〔実施例〕

以下、本発明に係る塗装金属板の焼付炉及び焼付方法の
実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明に係る塗装金属板の焼付炉の一実施例を
示す図である。同図に示されているように、本実施例の
焼付炉１は、例えば、ロールコータ方式、スプレ一方式
、静電粉体塗装方式、或いは、カーテンフロ一方式等に
より綱板６に塗布された塗料７を該網板６に焼き付ける
ために使用されるものである。焼付炉１には、鋼板６を
誘導加熱するために電源装置２に接続されたコイル３、
並びに、鋼板６に塗布された塗料７の表面性能（例えば
、耐汚染性１表面硬度）を向上させるために熱風発生装
Ｒ４からの熱風を鋼板６上の塗料７に吹き付ける熱風吹
出口５が設けられている。

すなわち、塗料７が塗布された鋼板６は、電源装置２お
よびコイル３から構成された高周波誘導加熱装置によっ
て順次加熱され、まず、塗料７における溶剤が蒸発しく
７ａ）、次いで、塗料７が綱板６に焼き付けられる（７
ｂ）。その後、塗料７の焼き付け処理が行われると同時
に、熱風吹出口５がら熱風が塗料７の表面に吹き付けら
れる（７ｃ）ようになっている。ここで、熱風吹出口５
は、コイル３の下流側に隣接して設けられていて、コイ
ル３による綱板６の高周波誘導加熱の最終段階にあたる
場所で熱風の吹き付けが行われ、塗料７の表面硬度およ
び耐汚染性を向上させるようになっている。

また、本実施例の焼付炉は、従来の誘導加熱炉と同程度
の炉長として構成することができる。なお、この第２図
には記載してないが、吹出した熱風を排出するための排
気口を適宜設けることができる。

一方、電源装置２は、例えば、サイリスタ等を使用して
６ＫＨｚ〜１０　Ｋ　Ｈｚ程度の高周波電圧を発生する
もので、該電源装置２からの電圧はコイル３に印加され
るようになっている。ここで、電源装置２は、例えば、
コンピュータ等によりコイル３に流す電流が制御され、
金属板（綱板）６の材質、厚さ、および塗料７の種類や
膜厚等に応じて最適な制御を行うことができる。また、
第１図において、コイル３は鋼板６を巻く形で配設され
、磁力線がストリップ進行方向に発生するように構成さ
れているが、このコイルは綱板６の上面および下面に一
対のコイルを設けて磁力線がストリップ厚さ方向に発生
するように構成することもでき、金属板６の材質および
厚さ等により適切なものを選択することができる。

熱風発生装置４は、一般的な熱風炉で使用される熱風発
生装置と同様のものである。ただし、本実施例で使用す
る熱風発生装置４は、一般的な熱風炉のものよりも低い
温度の熱風（ガス）を発生すればよ（、使用済みのガス
（−度鋼板に吹き付けた熱風）を再使用する場合に必要
とされるフィルタに関しても一般的に用いられる様々な
材質のものを利用することが可能なようにする。すなわ
ち、一般的な熱風炉で発生させる熱風の温度は、３００
℃〜３５０℃程度であるために、−度使用したガスを再
使用するためには、例えば、約３００’Ｃ以上の温度に
対しても使用できるような材質のフィルタが要求される
。しかし、これまでにそのような高温に耐え得る材質で
塵埃等を有効に取り除くことのできるフィルタは実用化
されていない、これに対して、本実施例で使用する熱風
の温度は８０℃〜２８０℃程度でよいために、−担使用
したガスを再使用する場合でも塵埃等を有効に取り除く
ことのできるフィルタが提供されており、−度加熱され
たガスを何度も繰返し使用することにより無駄な熱の浪
費を抑えてエネルギー原単位を向上させることができる
。

第２図は本発明に係る塗装金属板の焼付炉の他の実施例
を示す図である。同図に示されているように、本実施例
の焼付炉１゛は、第１図の焼付炉１において、該焼付炉
を三つの領域Ｉ、■および■に分割すると共に、コイル
３を二つのコイル３１および３２に分割してそれぞれ領
域Ｉおよび■の位置に配設し、熱風吹出口５”をコイル
３１の直後の位置にも配設したものである。すなわち、
第１図の焼付炉１では、鋼板６に塗布された塗料７に対
する溶剤の蒸発および該塗料の焼き付けを１つの電源装
置２およびコイル３で行っている。それに対して、本実
施例の焼付炉１゛では、領域Ｉにおいて電源装置２１お
よびコイル３１により構成された高周波誘導加熱装置で
鋼板６を加熱して該綱板６に塗布された塗料中の溶剤を
蒸発させ（７ａ）、コイル３１の直後に設けられた熱風
吹出口５゛からの熱風により塗膜外観性能を向上させる
。次に、領域■において該綱板６を一定温度に保持して
溶剤を完全に揮散させる。さらに、領域■において電源
装置２２およびコイル３２により構成された高周波誘導
加熱装置で鋼板６を加熱して塗料を焼き付ける（７ｂ）
ようになっている。そして、最後に、コイル３２の下流
側に隣接して設けられた熱風吹出口５からの熱風により
鋼板６に塗布された塗料７の表面性能を向上させる（７
ｃ）。

以上が本発明に係る塗装金属板の焼付炉の実施例である
。以下では本発明に係る塗装金属板の焼付方法の実施例
を説明する。

第１表は、三種類のサンプルＡ、Ｂ、Ｃに対して、従来
の高周波誘導加熱だけ、熱風加熱だけ、および本発明で
ある高周波誘導加熱＋熱風加熱を比較して示すものであ
り、前述の本発明に係る塗装金属板の焼付炉により焼き
付け処理したものは、熱風の風速および温度を種々変化
させて検討した結果を示す。

ここで用いた塗装原板は、０．６謹厚の電気亜鉛メツキ
鋼板に電解クロメート処理を施したものである。また、
塗装系は、下塗りとしてポリエステル系塗料を５μｍ塗
布焼付後、上塗りを２０Ｉ１ｍ塗布した。第１表は、上
塗りの焼付けに関する条件である。

なお、第１表「焼付条件」中「方法」に記載の「高周波
誘導加熱装置風」とあるのは、高周波誘導加熱による金
属板の加熱の最終段階で熱風を吹付けたものである。

参考までに、第１表に挙げた評価試験の方法を以下に記
載する。

まず、耐汚染性の試験方法は、塗膜に黒と赤のマジック
インキで線を引き、２４時間経過後にエタノールで拭き
取り、マジックインキの線の跡の残り方で判定する。基
準は以下の通りである。

◎・・・・・・痕跡なし Ｏ・・・・・・僅かに痕跡あり Δ・・・・・・あまり拭き取れない ×・・・・・・全く拭き取れない また、折り曲げ加工性の試験方法は、２０°Ｃ雰囲気下
でプレコート鋼板のＴ折り曲げ試験を行い（塗膜面を外
側とする）、３０倍ルーペで観察して、クラックのない
限界値で表示する。

具体的には、例えば、第１表の実施例３と比較例１１と
の対比から、膜厚が２０ｔＩｍのサンプルＡについて、
加工折り曲げ性が共に３Ｔと変わらないが、耐汚染性（
黒マジック汚染性および赤マジック汚染性）は向上させ
ることができる。この表には、塗料表面の硬度に関する
項目はないが、本発明に係る塗装金属板の焼付方法を適
用して、高周波誘導加熱による焼き付け処理の最終段階
で熱風を吹き付ける処理を行えば、耐汚染性と同様に、
塗料表面の硬度を向上させることができる。

また、例えば、第１表の実施例５と比較例４との対比か
ら、膜厚が２０μｍのサンプルＡについて、熱風の風速
あるいは温度の設定が低過ぎると塗料表面の性能を向上
させることはできない。さらに、例えば、第１表の実施
例２と比較例２との対比から、膜厚が２０μｍのサンプ
ルＡについて、熱風の風速あるいは温度の設定が高過ぎ
ると、加工折り曲げ性が３Ｔから５Ｔとなって加工性が
低下することが判る。さらに、膜厚が２０ｕｍのサンプ
ルＡ、膜厚が１７μｍのサンプルＢ、および膜厚が１５
μｍのサンプルＣの比較から、塗料表面に吹き付ける熱
風の風速および温度は、該塗料（塗ｌ１ｌ）の膜厚に適
した範囲に設定する必要のあることが判るであろう。こ
こで、第１表では、一部の塗料７および鋼板６について
の試験データを示しただけであり、また、塗料７の表面
に吹きつける熱風の風速と温度とは密接に関係している
ため、全てを網羅することはできないが、金属板（ｆｉ
Ｉ板）の塗料表面に吹き付ける熱風の温度は、８０℃〜
２８０“Ｃの範囲に設定するのが好ましく、また、金属
板の塗料表面に吹き付ける熱風の風速は、０．１ｍ／ｓ
ｅｃ、〜８ｍ７ｓｅｃ、の範囲に設定するのが好ましい
。

第２表は、外観の向上を目的として溶剤揮発ゾーンでも
熱風を吹付けた場合の実施例を示す。ここで、塗装原板
と塗装系は第１表と同じであり、焼付最終段階での熱風
は、温度２００℃、風速２ｍ／ｓｅｅ、に固定した。ま
た、表中に記載した「外観」の項は、○がワキが発生し
なかった場合、×がワキが発生した場合を表わしている
。

結果は、サンプルＡを用いた場合、溶剤揮発ゾーンで熱
風を吹付けると、１５秒間の焼付けではワキが発生する
が、２０秒間の焼付ではワキが発生していない、それに
対して、溶剤揮発ゾーンで熱風を吹付けないと、２５秒
間の焼付でもワキが発生し、３０秒間の焼付で初めてワ
キの発生が見られなくなる。また、サンプルＢを用いた
場合は、熱風を吹付けた場合には２５秒焼付でワキが発
生しないが、熱風を吹付けないと、２５秒焼付でもワキ
が発生する。

このように、溶剤揮発ゾーンで熱風を吹付けることによ
り、ワキが発生して塗装表面の外観悪化を抑制すること
ができる。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように、本発明によれば、金属板を高周
波誘導加熱により加熱して焼き付け処理を行うと同時に
、該金属板の塗料表面に熱風を吹き付けることによって
、高い焼付速度で短時間に良好な表面性能を有する塗装
金属板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る塗装金属板の焼付炉の一実施例を
示す図、 第２図は本発明の塗装金属板の焼付炉の他の実施例を示
す図である。 （参照符号の説明） １．１゛　・・・焼付炉、 ２．２１．２２・・・電源装置、 ３．３１．３２・・・コイル、 ４・・・熱風発生装置、 ５．５°・・・熱風吹出口、 ６・・・綱板、 ７・・・塗料（塗膜）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高周波誘導加熱により、金属板に塗布された塗料中
   の溶剤を蒸発させて該塗料の焼き付けを行う塗装金属板
   の焼付方法であって、金属板を高周波誘導加熱により加
   熱して焼き付け処理を行うと同時に、該金属板の塗料表
   面に熱風を吹き付けることを特徴とする塗装金属板の焼
   付方法。 ２、金属板の塗料表面に対する熱風の吹き付けを、前記
   高周波誘導加熱による金属板の加熱の最終段階、または
   初期段階と最終段階の両方に当たる場所で行う請求項第
   １項に記載の塗装金属板の焼付方法。 ３、金属板の塗料表面に吹きつける熱風の温度を、８０
   ℃〜２８０℃の範囲内とする請求項第１項に記載の塗装
   金属板の焼付方法。 ４、金属板の塗料表面に吹きつける熱風の風速を、０．
   １ｍ／ｓｅｃ．〜８ｍ／ｓｅｃ．の範囲内とする請求項
   第１項に記載の塗装金属板の焼付方法。 ５、高周波誘導加熱により、金属板に塗布された塗料中
   の溶剤を蒸発させて該塗料の焼き付けを行う塗装金属板
   の焼付炉であって、 金属板に塗布された塗料中の溶剤を蒸発させると共に、
   金属板を加熱して塗料の焼き付け処理を行う高周波誘導
   加熱手段と、 該高周波誘導加熱手段により金属板を加熱すると同時に
   、該金属板の塗料表面に熱風を吹き付ける熱風吹付手段
   とを具備したことを特徴とする塗装金属板の焼付炉。