JPH04180868A

JPH04180868A - 塗膜の乾燥方法

Info

Publication number: JPH04180868A
Application number: JP2310916A
Authority: JP
Inventors: Setsuo Tate; 楯　節男
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-11-16
Filing date: 1990-11-16
Publication date: 1992-06-29

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】（産業上の利用分野）この発明は、塗膜の乾燥方法にかかる。

（従来の技術）従来、各種塗料を塗布された被乾燥物等を乾燥させる乾
燥方法としては、いわゆる熱風炉、遠赤外線利用の乾燥
炉を用いた乾燥方法が知られている。これら乾燥方法の
乾燥メカニズムは以下のように理解されている。

すなわち、まず溶剤、アクリル樹脂等の樹脂からなる固
形分からなる塗料を表面に塗布水れた金属板等からなる
被乾燥物を炉内に搬入する。

次いで、熱風を吹き付けあるいは遠赤外線を照射する。

すると被乾燥物に塗布された塗料表面の溶剤がまず蒸発
され、表面が流動性を失い固形化する。熱風等の熱が内
部に即ち母材側に伝播すると加熱により塗膜の固形化が
進む。すると表面より内部の溶剤は、すでに固形化され
た塗膜表面を突き破って蒸発する。すると、発泡の跡が
表面に残りピンホールを生ずる。そのため、従来の熱風
炉あるいは遠赤外線利用の乾燥炉では、急激に加熱する
ことなくセツティングルームによって溶剤の発散を行っ
た後車さな温度勾配で遠赤外線を照射し熱風を吹き付け
ておこなう。

しかしながら、従来のこれら乾燥炉を使用した乾燥方法
では発泡を生じない程度の低温を維持しながら乾燥させ
るため乾燥に時間がかかる課題を有した。

特に熱風炉と赤外線との組み合わせによる短時間乾燥を
目的とする加熱では、塗膜表面はより高温となり、塗膜
との界面にあたる金属表面はより高温になるため温度差
が生じ発泡が生じ易い課題を有した。

他方、「近赤外線の液体、パウダ、コーティング、スト
ーブ」（実開平１−１５１８７３）、「塗料焼付炉専用
の先板」（実開平２−４３２１７）　、　ＵＳＰ４．８
６３，３７５　ｒＢＡＫＩＮＧ　ＭＥＴＩ（ＯＤ　ＦＯ
ＲＵＳＥ　ＷＩＴＨ４ｌＱＵＩＤ　ＯＲＰＯＷＤＥＲＶ
ＡＲＮＩＳＨＩＮＧ　ＦＵＲＮＡＣＥＪ　（ベーキング
　メソッド　フォー　ユース　ウィズ　リキッド　オア
　パウダー　ヴア一二シング　ファーニス）等が知られ
ている。これら従来例には、「−程近赤外線の液体、パ
ウダ、コーティング、ストーブのベーキング方法」につ
いての記載があり、「近赤外線の快速高温と貫通力が強
い特性を利用し、ストーブのベーキング物品の方法を改
良して、ペイントを快速に乾燥するとともにその付着力
を増強する考案」、すなわち「いわゆる液体、粉末液体
の塗装どおりに、粉末液体状態のパウダ、液体塗料、気
体あるいは流体を運送媒介体としてその物体表面に付着
させて、しかるのち加熱熔融をへて均等にコートの塗装
法」についての記載がある。

あるいは、［近赤外線を使用した乾燥炉、あるいは乾燥
炉内に高温部と低温部とを順次形成して乾燥する乾燥方
法、あるいは近赤外線ラップの背後には陶磁製反射板を
設け、および陶磁製反射板の中にはヒーターを設ける」
旨の記載がある。

又塗装技術増刊１０月号には「中波長赤外線ラジェータ
ー」ついての記載がある（　１９９０年１０月２０日株
式会社理工出版社刊２１１〜２１３頁）。すなわち、「
塗膜に到達した放射エネルギーは、その一部は吸収され
、一部は反射し、一部は透過する。このうち吸収された
エネルギーが熱に変り塗膜を加熱、乾燥させる。塗装の
場合は母材、ボディがあるため塗膜を透過した放射エネ
ルギーが母材を加熱し、熱伝導で塗膜を内側から加熱す
る。

■近赤外線：温度２０００〜２２００℃　最大エネルギ
ー波長的１．２ｐｍ、エネルギー密度大、反射、透過エ
ネルギーが大きい、立上り速度が早い（１〜２秒）、寿
命が約５０００時間と短い。

■中赤外線：温度８５０〜９００℃　最大エネルギー波
長的２５μｍ、エネルギー密度中、吸収、透過エネルギ
ーがバランスしてエネルギーが塗膜内に浸透、寿命が長
い。

■遠赤外線：温度５００〜６００℃、最大エネルギー波
長的３．５μｍ、エネルギー密度小、良く吸収されるが
塗膜表面で吸収、加熱となりがち、立上り時間が長い（
５〜１５分）、対流損失が大きい。

」とされる。

さらに、「２．最大効率の中波長赤外線「より早く乾燥
し、より良い塗膜品質を得る」には、つまり最大効率で
加熱、乾燥させるには。

次の二つの条件を同時に満足している必要がある。

■赤外線ラジェターの温度が高い放射エネルギーはラジ
ェターの絶対温度（Ｔ）の４乗に比例する。

ＥｂＯＣＴ’ 温度が高いほど放射エネルギーは大きくなる。

■最大エネルギー波長が塗料のピーク吸収率よりいくぶ
ん短波長よりにあること塗料の工業用赤外線加熱で利用できる最大ピーク波長は
例外なく３μｍ前後にある。よって２５μｍ前後に最大
エネルギー波長を持つ赤外線ラジェターが吸収も良く、
透過し、母材も加熱し内部からも加熱できる。

上記の関連、赤外線ラジェターの温度（Ｔ）と最大エネ
ルギー波長（１ｍ）の関係を表す、ウィーンの変位則。

λｒｎ＝　２８９７／ＴよりＴ＝（ｔ↓２７３）　＝　２８９７／２．５ｔ＝８８０
°Ｃ中波長赤外線がこの条件を満足し有効エネルギーが大き
く最大効率となる。」とされる。

（発明が解決しようとする課題）実開平１−１５１８７３、実開平２−４３２１７、ＵＳ
Ｐ４，８６３．３７５等には、近赤外線を使用して塗膜
乾燥をおこなう旨の記載はあるが、使用される近赤外線
の性質については一般的に記載されるに止どまり金属表
面に塗布される塗膜と近赤外線との関係による照射され
る赤外線の最適な範囲、選択ついては記載がない。

他方、従来の塗膜乾燥に使用されてい１こ遠赤外線、中
赤外線では、塗膜の吸収率の高い領域、即ち塗膜の赤外
線吸収率の良い領域を選択して使用していたが、これは
塗膜表面から加熱させる目的のためである。しかしなが
ら、塗膜の吸収率の高い赤外線を使用すると、ピンホー
ルの発生の課題を本質的に抱えることになる。そのため
、発泡を生じない程度の低温を維持しながら乾燥させる
ため乾燥に時間がかかる課題を有した。

また、先の塗装技術増刊１０月号の記載には、赤外線と
母材の吸収率との関係からする赤外線の選択、あるいは
ピンホール派生原因からする赤外線の選択についての記
載はなく、そして塗装乾燥においては「２．５μｍ前後
に最大エネルギー波長を持つ赤外線ラジェターが吸収も
良く。

透過し、母材も加熱し内部からも加熱できる。

」と結論している。

他方、発明者は近赤外線による母材表面に塗布された塗
膜の乾燥を行う過程において、塗布された塗膜による赤
外線吸収率の高い領域を選択するよりはむしろ塗膜の赤
外線透過性の高い領゛域の近赤外線を選択すると、ピン
ホール発生を抑制することができることを知見した。塗
膜表面からではなく、塗膜に被覆された被塗物において
塗膜との界面に位置する母材表面を直接加熱し、母材表
面から逆に塗膜が乾燥されているため、と推測される。

すなわち、一般に母材として金属を使用した場合金属は
赤外線の波長が長くなるほど反射率が高くなり、波長が
短いほど金属の熱吸収率か高くなる。そして塗膜に関し
ては、近赤外線を使用して塗膜を乾燥させる場合は、む
しろ塗膜に対して透過率の高い、即ち塗膜の吸収率の悪
い近赤外線を使用して乾燥させるとピンホールが形成さ
れることなく加熱されると推測される。

（課題を解決するための手段）この発明は、このような知見に基づくものであり、すな
わち、母材表面に塗布された塗料の塗膜に対する赤外線透過率
が高くかつ母材の吸収率の高い領域の赤外線を使用して
、母材表面に形成された塗膜を乾燥させることを特徴と
する塗膜の乾燥方法、を提供することで従来の課題を解決する。

（作用）塗膜の形成された母材表面に、当該塗膜に対して赤外線
透過率が高く、母材の吸収率の高い領域の赤外線を照射
する。すると、塗膜を透過した赤外線は、表面に塗膜を
形成された母材に吸収され母材表面が加熱される。その
ため、塗膜は、母材表面に近い塗膜裏面から加熱され固
化される。そのため、塗膜中の溶剤が蒸発しても固化し
た塗膜表面を破りピンホールを形成することはない。

（実施例）塗膜を形成される母材として金属板を使用する場合金属
板としては、鉄、アルミニウム、銅、真ちゅう、金、ベ
リリウム、モリブデン、ニッケル、鉛、ロジウム、銀、
タンケル、アンチモン、カドミウム、クロム、イリジウ
ム、コバルト、マグネシウム、タングステンそのほかの
金属からなるが、とりわけ銅、アルミニウム、鉄が望ま
しい。金属表面に塗布される塗膜を形成する塗料として
は、アクリル系樹脂塗料、ウレタン樹脂系塗料、エポキ
シ樹脂系塗料、メラミン樹脂系塗料、その他の塗料が可
能である。

第１表〜第４表に、各金属の各波長における反射率を示
す（ＡＭＥＲＩｃＡＮ　ｌＮ５ＴＩＴＵＴＥ　ＯＦ　Ｐ
Ｉ（ＹＳＩＣ３ＨＡＮＤＢＯＯＫ、アメリカン　インス
ティテユート　オブ　フィジックス　ハンドブック６−
１２０）。反射率の高いほど吸収率は低く、反射率の低
いほど吸収率は高くなる。

表　　　　　１波長（μｍ）　　Ａｕ　　　Ｂｅ　　　Ｃｕ　　　Ｍｏ　　
　Ｎｉ０．２５　　　・・　　５６　　２５．９　　　
・・・　　４７．５０．３０　　　・・・　　５０　　
２５．３　　　・・・　　４１，５０．３５　　　・・
・　　・・・　　２７．５　　　・　　４５．００．４
０　３６．０　　４８　　３０．０　４４．０　５３．
３０．５０　４１．５　　４６　　４３．７　４５，５
　５９．７０．６０　８７．０　　　・・・　　７１．
８　４７，６　６４．５０．７０　９３．０　　　・　
　８３．１　４９．８　６７．６０．８０　　　・・　
　５０　　８８．６　５２Ｊ　　・・・１．０　　　・
　　５４．５　９０．ｉ　　５８．２　７４．１２８０
　　　・・・　　・・・　　９５．５　８１，６　８４
．４４．０　　　・・・　　・・　　９７．３　９０．
５　　・６．０　　　・・・　　・・・　　９８．０　
９３．０　　・・８．０　　　・・　　・・・　　９８
．３　９３．７　９６．０１０．０　　　・・　　・・
　　９８，４　９４．５　　・・・１２．０　　　・・
・　　・・・　　９ｇ、４　９５．２　　　・・表　　
　　　２波長（μｍ）　　　Ｐｄ　　　Ｒｈ　　　Ａｇ　　　Ｔａ０
２５　　・・・　　　　　　　２５０．３０　　　　・・　　　　　　　１３０．３５　　
　　　　　　　　６８０．４０　　　・・・　　　　　　　８７．５０．５０
　　　・・・　　　７６　　９５．２　　３８．００．
６０　　　・・・　　　　　　　　　　　４５．００．
７０　　　　・　　　７９　　９６．１　　５６，００
．８０　　　　　　　　ｇｌ　　　９６．２　　６４．
５１．０　　７４．８　　　８４　　９６．４　　７８
．５２．０　　　　・・・　　　９１　　９７．３　　
９０．５４．０　　８８．１　　　９２．５　９７．７
　　９３．０６．０　　　　・・・　　　９３．５　９
ｇ、０　　９３．２ｇ、０　　９４．７　　　９４　　
９ｇ、７　　９３．８１０．０　　９６．５　　　９５
　　９ｇ、９　　９４．５１２．０　　９６．５　　　
　・・・　　９ｇ、９　　９５．０表　　　　　３波長（μｍ）　　ＡＩ　　Ｓｂ　　　Ｃｄ　　　Ｃｒ　　　
Ｆｅ００６　　・・　　５３　　　・・・　　５５．６
　５７．５１．０　７３．３　　５５　　７１．０　５
７．０　６５．０２．０　８２．０　　６０　　　・・
・　　６３，０　７８．０３．０　８８．３　　６５　
　９３　　７０．０　８４．５４．０　９１．４　　６
８　　　・・・　　７６．０　　Ｂ９．５５．０　９３
．７　　　・・・　　９５．９　８１．０　９１．５６
．０　　　・・・　　７０　　　・・・　　８５，０　
９３．０７．０　９５．０　　　・・・　　・・・　　
・・　　９４．０８．０　９６．９　　　・・・　　９
７．２　８９．０　９４．０９．０　　　・・・　　７
２　　９ｇ、０　９２．０　９４．０１０．０　９７．
０　　　・・・　　９８，０　９３．０　　　・・・１
２．０　９７．３　　　・・・　　９８，２　　　・・
・　　・・・表　　　　　４波長（μｍ）　　　Ｉｒ　　　Ｃｏ　　　Ｍｇ　　　ＷＯ７
６・・・　　　　　　　・・・　　５３．１１．０　　
７９．４　　６７．６　　７４，０　５７．６２．０　
　　　・・、　　　　　　　７７．０　９０．０３．０
　　９１，４　　７６．７　　８０．５　９４．３４．
０　　９３．３　　８０．７　　　ｇ３．５　９４．８
５．０　　９４．０　　８６．０　　８６．０　９５．
３６．０　　９４．５　　　・・・　　８８．０　９５
．８７．０　　９４．７　　９８，０　　９１．０８．
０　　９４．８　　９５．８　　９３．０９．０　　９
５．５　　９６．４　　　Ｌｌ、０１０．０　　９５．
８　　９６．８１２．０　　９６．１　　９６．６第１図は、ブチル化尿素−ブチル化メラミン樹脂の赤外
吸収曲線である。第２図は、ビスフェノールＡ型エポキ
シ樹脂の赤外吸収曲線である。第３図は、ＭＭＡホモポ
リマー（アクリル系）の赤外吸収曲線である。第４図は
ＥＭＡホモポリマー（アクリル系）赤外吸収曲線である
。第５図は、不飽和ポリエステル樹脂の赤外吸収曲線で
ある。第６図は、この実施例に使用される近赤外線ラン
プの特性曲線および比較例に使用される遠赤外線ランプ
の特性曲線を表す。近赤外線ランプのピーク波長は１６
４μｍ、遠赤外線ランプのピーク波長は３．５μｍであ
る。

金属板として、鉄、アルミニウム、銅、真ちゅう、金、
ベリリウム、モリブデン、ニッケル、鉛、ロジウム、銀
、タンケル、アンチモン、カドミウム、クロム、イリジ
ウム、コバルト、マグネシウム、タングステンからなる
金属板を使用し、塗料としてアクリル系樹脂塗料、ウレ
タン樹脂系塗料、エポキシ樹脂系塗料、メラミン樹脂系
塗料を使用する場合は、波長のピークが２μｍ以下の赤
外線ランプ、望ましくは１．２μｍ〜１．５μｍのいわ
ゆるの近赤外線ランプを使用するのが望ましい。

実施例１近赤外線ランプ（出力ピーク１．４μｍ）金属板　　ボ
ンデ鋼板（板厚１ｍｍ、寸法１００ｍ　ｍ　Ｘ　ｌｏｏ
ｍ　ｍ　）塗料　　　メラミン系樹脂（関西ペイント株式会社製ア
ミラックＮ　ｏ　１５３１、白、アルキド・メラミン樹
脂塗料、粘度２０ｓｅｃ、イワタカップＮＫ−２粘度計
）比較例１遠赤外線ランプ（出力ピーク３．５μｍ）金属板　　ボ
ンデ綱板（板厚１ｍｍ、寸法１００ｍ　ｍ　Ｘ　１００
ｍ　ｍ　）塗料　　　メラミン系樹脂（関西ペイント株式会社製ア
ミラックＮ　ｏ　１５３１、白、アルキド・メラミン樹
脂塗料、粘度２０ｓｅｃ、イワタカップＮＫ−２粘度計
）実施例２近赤外線ランプ（出力ピーク１．４μｍ）金属板　　ボ
ンデ鋼板（板厚１ｍｍ、寸法１００ｍ　ｍ　Ｘ　１００
ｍｍ　）　　　　　′塗料　　　アクリル系樹脂（関西
ペイント株式会社製マジクロンＮ　ｏ’１５３Ｌ白、ア
クリル・メラミン・エポキシ樹脂塗料、粘度２０ｓｅｃ
。

イワタカップＮＫ−２粘度計）比較例２遠赤外線ランプ（出力ピーク３．５μｍ）金属板　　ボ
ンデ鋼板（板厚１ｍｍ、寸法１００ｍ　ｍ　Ｘ　１０（
１ｍ　ｍ　）塗料　　　アクリル系樹脂（関西ペイント株式会社製マ
ジクロンＮｏ１５３１、白、アクリル・メラミン・エポ
キシ樹脂塗料、粘度２０ｓｅｃ、イワタカップＮＫ−２
粘度計）実施例１、実施例２、比較例１、比較例２についてそれ
ぞれの膜厚３０μｍ１４０μｍ１５０μｍについて雰囲
気温度及び照射時間が、１３０°ＣＸ１２分、１４０°
　ＣＸｌ０分、１５０°　ＣＸ８分、１６０゛　ＣＸ６
分、１７０°　ＣＸ５分、１８０°　ＣＸ４分の各場合
の発泡、ピンホール数を以下に示す。

（実施例１）３０μｍ４０μｍ　　５０μｍ１３０°　ＣＸｌ２分　　０００１４０°　ＣＸｌ０分　　０　　０　　０１５０°　Ｃ
Ｘ８分　　　０　　０　　０１６０°　ＣＸ６分　　　
０　　０　　０■７０°　ＣＸ５分　　　０　　　０　
　　１０１８［１’ＣＸ４分　　　００２０（比較例１）３０μｍ　　４０μｍ　　５０μｍ＋３０°　ＣＸｌ２分　　０　　０　　５１４０°　Ｃ
Ｘ　１０分　　０３１０１５０°ＣＸ８分　　２　２０　　全面１６０’ＣＸＢ
分　　０　はぼ全面　全面１７０″ＣＸＳ分はぼ全面　
全面　全面１８０’ｃＸＪ分　全面　　全面　全面（実
施例２）３０μｍ　　４０μｍ　　５０μｍ１３０°　ＣＸ１２分　　０００】４０°　ＣＸ１０分　　０　　０　　０１５０°　Ｃ
Ｘ８分　　　０００１６０°　ＣＸ６分　　　０　　０　　０２７０’ＣＸ
Ｓ分　　　０　　０８１８０’ｃＸＪ分　　　Ｄ　　　　０　　　２５（比較
例２）３０ｕｍ　　４０ａｍ　　５０ｕｍ１３０°　ＣＸ１２分　　００１０１４０°　ＣＸ１０分　　０７２０１５０°　ＣＸ８分　　０　　１５　　　はぼ全面１６
０°ＣＸ６分　　５５０以上　はぼ全面１７０°ＣＸ５
分はぼ全面　全面　全面１８０°ＣＸ４分　全面　　全
面　全面（発明の効果）し１ニがって、この発明では、塗膜中の溶剤が蒸発して
も固化した塗膜表面を破りピンホールを形成することは
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図、第５図は、各樹脂の
赤外線吸収曲線図であり、第６図は、赤外線ランプの特
性曲線図である。

Claims

【特許請求の範囲】

母材表面に塗布された塗料の塗膜に対する赤外線透過率
が高くかつ母材の吸収率の高い領域の赤外線を使用して
、母材表面に形成された塗膜を乾燥させることを特徴と
する塗膜の乾燥方法。