JPH04260472A

JPH04260472A - マイクロ波を利用した塗料の塗膜形成方法

Info

Publication number: JPH04260472A
Application number: JP4435591A
Authority: JP
Inventors: Toshio Horie; 俊男堀江; Hideoki Fukushima; 英沖福島; Masao Matsui; 松居　正夫; Takeshi Kawakami; 河上　毅; Mamoru Sugiura; 杉浦　護; Taketoshi Minohara; 雄敏蓑原
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1991-02-15
Filing date: 1991-02-15
Publication date: 1992-09-16

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱硬化性塗料等の塗料
の塗膜形成方法に関し、更に詳しくは、熱硬化性塗料等
の塗料をマイクロ波照射により加熱・硬化させる塗料の
塗膜形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、マイクロ波加熱により熱硬化
性樹脂を硬化させると、一般的に行われている外部加熱
方式に比べて加熱硬化時間が大幅に短縮されることが知
られている。

【０００３】そして、ほとんどの熱硬化性樹脂は有極性
であり、この樹脂の特性を利用してマイクロ波照射によ
り該樹脂を加熱・硬化できると考えられている。なお、
この加熱方法としては、レジスト膜の被塗布物の下又は
周囲に面状金属体を添えてマイクロ波を照射する「マイ
クロ波によるレジスト膜加熱方法」（特開昭５７−１８
０１２４号公報）に開示されており、これよりレジスト
膜全面を均一に加熱できるとしている。しかしながら、
マイクロ波により一般の熱硬化性樹脂塗膜を加熱硬化さ
せるには、塗膜の体積が被塗装物の体積に対して非常に
小さく該塗膜が充分にマイクロ波エネルギを吸収しない
ため、非常に多くのエネルギが必要である。従って、一
般の熱硬化性樹脂塗膜を直接マイクロ波加熱により硬化
させることは、莫大なエネルギを必要とするため現実的
ではないという問題があった。

【０００４】そこで、マイクロ波を用いて熱硬化性樹脂
塗膜を加熱硬化させる場合には、塗布剤粉末を基材上に
塗布し、これを水性エマルジョンで湿潤させ、マイクロ
波を照射し水の発熱作用を利用して塗膜を形成する「塗
布剤被膜形成法」（特開昭５１−１１８２７号公報：ほ
かに特開昭５１−１１８２６号公報など）や、被塗装物
が金属積層体やコイルの場合には、該被塗装物にマイク
ロ波を照射して該被塗装物の発熱作用を利用して合成樹
脂の加熱・硬化を行う「樹脂のマイクロ波硬化方法」（
特開昭５６−７３５７４号公報）などの工夫がされてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開昭５１−１１８２７号等の従来のマイクロ波を用いた
熱硬化性塗料の加熱では、塗料は水溶性のものに限られ
たり被塗装物の材質や形状が限定されるなどの制限があ
り、しかもマイクロ波による加熱効率が悪いという問題
を有していた。

【０００６】そこで、本発明者らは、上述の如き従来技
術の問題点を解決すべく鋭意研究し、各種の系統的実験
を重ねた結果、本発明を成すに至ったものである。

【０００７】本発明の目的は、熱硬化性樹脂等の樹脂の
種類や被塗装物の材質等に使用が制限されることがない
マイクロ波を利用した塗料の塗膜形成方法を提供するに
ある。

【０００８】本発明者らは、上述の従来技術の問題に関
し、以下のことに着眼した。すなわち、先ず、塗料中の
樹脂自体をマイクロ波により発熱させて該塗料を硬化さ
せる方法では大きなエネルギが必要となるため効率が悪
いので、樹脂よりもマイクロ波エネルギを吸収し易い物
質を塗料層中に混入することに着目した。そして、この
マイクロ波エネルギ吸収物質の発熱作用により、該塗料
層をマイクロ波加熱し易くし、エネルギ効率がよく短時
間で塗料を加熱硬化することを実現した。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のマイクロ波を利
用した塗料の塗膜形成方法は、マイクロ波吸収自己発熱
体粉末を含有する塗料層を被塗装物表面に形成する工程
と、該塗料層にマイクロ波を照射して該塗料層中のマイ
クロ波吸収自己発熱体粉末を加熱して、該マイクロ波吸
収自己発熱体粉末から放出される熱エネルギーにより前
記塗料層を硬化させる工程と、を含んでなることを特徴
とする。

【００１０】

【作用】本発明の熱硬化性塗料の塗膜形成方法が優れた
効果を発揮するメカニズムについては、未だ必ずしも明
らかではないが、次のように考えられる。

【００１１】すなわち、本発明のマイクロ波を利用した
塗料の塗膜形成方法において、被塗装物表面に形成した
塗料層は、マイクロ波吸収自己発熱体粉末を含有してな
る。この塗料層にマイクロ波を照射すると、該塗料層中
のマイクロ波吸収自己発熱体粉末がマイクロ波エネルギ
を吸収し、該吸収エネルギにより自己発熱を起こす。次
いで、前記塗料層中の熱硬化性樹脂等の塗料構成物が、
自己発熱を起こしたマイクロ波吸収自己発熱体粉末から
熱を受け取り、加熱・硬化する。これより、単に塗料中
の樹脂をマイクロ波加熱する従来法に比べて、短時間で
加熱・硬化することができる。また、この塗料は、マイ
クロ波吸収自己発熱体粉末のマイクロ波エネルギ吸収に
より塗料層を硬化させるため、他の塗料成分を制限する
ことがないので、どのような熱硬化性塗料にも適用する
ことができる。

【００１２】

【発明の効果】本発明のマイクロ波を利用した塗料の塗
膜形成方法により、熱硬化性樹脂等の樹脂の種類や被塗
装物の材質等に使用が制限されることがなく、どのよう
なものであっても容易に塗料を硬化させて塗膜を形成す
ることができる。

【００１３】また、本発明の方法により、マイクロ波加
熱を容易に行うことができ、短時間で塗料を硬化・乾燥
させることができるので、生産性を向上させることがで
きる。

【００１４】

【実施例】先ず、本発明をさらに具体的にした具体例に
ついて説明する。

【００１５】本発明のマイクロ波を利用した塗料の塗膜
形成方法は、先ず、マイクロ波吸収自己発熱体粉末を含
有する塗料層を被塗装物表面に形成する（塗料層形成工
程）。

【００１６】ここで、マイクロ波吸収自己発熱体粉末を
含む部分の塗料層中での形成形態は、具体的には、以下
の形態が考えられる。

【００１７】第１の形態は、図１に示すように、熱硬化
性樹脂塗料１１中にマイクロ波吸収自己発熱体粉末１２
を分散させて塗料層１３を形成する形態である。このよ
うにすることにより、塗料層１３全体を均一に加熱する
ことができるので、欠陥の少ない良質の塗膜を短時間に
得ることができる。

【００１８】第２の形態は、図２に示すように、塗料層
２３の下部に形成、すなわち、被塗装物２４表面に接す
る部分にマイクロ波吸収自己発熱体粉末２２を含む部分
（発熱層）２５を形成する形態である。なお、該形態に
おいて、発熱層２５は、熱硬化性樹脂塗料２１１中にマ
イクロ波吸収自己発熱体粉末２２を分散させた塗膜を形
成し、該塗膜をマイクロ波加熱や炉中加熱等の方法によ
り加熱し、予め硬化させておき、さらに、該発熱層２５
の表面に塗料等２１を塗布して前記塗料層２３を形成す
ることもできる。これより、塗料層表面より遠い部分、
すなわち被塗装物表面に接する部分から加熱が進行する
ので塗料層表面が硬化する前に揮発成分が蒸発し、該揮
発成分の蒸発に伴う表面欠陥の生成が抑制され、良質の
塗膜を形成することができる。

【００１９】第３の形態は、図３に示すように、塗料層
３３の中間部３７に形成、すなわち、被塗装物３４表面
に接する部分３６および塗料層の上部３８を含まない部
分にマイクロ波吸収自己発熱体粉末３２を含む部分（発
熱層）３５を形成する形態である。これより、塗料層表
面が硬化する前に揮発成分を蒸発させることができるの
で、該揮発成分の蒸発に伴う表面欠陥の生成が抑制され
、良質の塗膜を形成することができる。

【００２０】第４の形態は、図４に示すように、塗料層
４３の上部４８に形成、すなわち、被塗装物４４表面に
接しない部分であって塗料層の表面部にマイクロ波吸収
自己発熱体粉末４２を含む部分（発熱層）４５を形成す
る形態である。これより、マイクロ波吸収自己発熱体粉
末を含有しない場合に比べ、加熱時間を短縮することが
できる。

【００２１】ここで、本具体例は、熱硬化性樹脂塗料な
ど、マイクロ波吸収自己発熱体粉末の発熱作用により硬
化、乾燥など形態が変化する塗料全般に適用することが
できる。従って、本具体例において用いる塗料層は、こ
れら塗料を含むものである。

【００２２】なお、塗料層は、一般の熱硬化性樹脂塗料
などの塗料と、誘電損率が大きく、外部から供給される
マイクロ波を吸収して自己発熱するとともに塗料に悪影
響とならないマイクロ波吸収自己発熱体粉末とからなる
ことを特徴とする塗料層である。すなわち、アルキッド
系、シリコン系、エポキシ系、などの熱硬化性樹脂など
を含み、かつマイクロ波吸収自己発熱体粉末を含むこと
を特徴とし、顔料及び溶剤等は前記樹脂や要求される塗
料特性に応じて適当なものが選択・添加されてなり、特
に制限はない。つまり、マイクロ波吸収自己発熱体粉末
以外の成分は、通常塗料として用いられているものを適
用することができる。なお、マイクロ波吸収自己発熱体
粉末の発熱作用により形態を変化する塗料としては、熱
硬化性樹脂塗料が好適である。

【００２３】マイクロ波吸収自己発熱体粉末は、誘電損
率が大きく、塗膜に硬度や耐候性の劣化等の要求性能の
発現を阻害するような悪影響を与えない無機物質からな
る。具体的には、ＺｎＯウィスカー、チタン酸バリウム
、酸化鉄、カーボンまたは半導体物質などが挙げられる
。このマイクロ波吸収自己発熱体粉末は、共存する熱硬
化性樹脂よりマイクロ波帯（０．３〜３０ＧＨｚ）にお
ける誘電損率が１．０以上と十分に大きい粉末状の物質
であることが好ましい。これは、マイクロ波吸収自己発
熱体の誘電損率が１．０未満の場合には、マイクロ波加
熱が困難であるからである。なお、マイクロ波吸収自己
発熱体の誘電損率が３．０以上の物質である場合には、
マイクロ波加熱による塗料の加熱・硬化を効果的に行う
ことができ、特に好ましい。しかし、該誘電損率が１５
を越える物質の場合には、被加熱体が急速に加熱され過
ぎるために塗料等の被加熱体の表面に欠陥が発生し易く
なり、また過熱による樹脂の黄変や劣化が起こり易くな
るので好ましくない。従って、マイクロ波吸収自己発熱
体は、誘電損率が３．０〜１５の範囲の物質を用いるこ
とが特に好ましい。

【００２４】また、マイクロ波吸収自己発熱体粉末の混
合量は、塗料層がマイクロ波吸収自己発熱体粉末の発熱
エネルギで硬化するので、塗料層中の被硬化部分に十分
なエネルギを供給できるだけの量が必要となる。しかし
、あまりに大量にマイクロ波吸収自己発熱体を塗料に混
入すると過熱の原因となり、そのため塗料が変質してし
まうので好ましくない。従って、マイクロ波吸収自己発
熱体の含有量が、該マイクロ波吸収自己発熱体を含む部
分（例えば、前記第１の形態では塗料全体、第２〜４の
形態ではマイクロ波吸収自己発熱体を含む部分）全体の
１重量％以上５重量％以下、若しくは塗料の固形成分（
顔料と樹脂の固形成分）に対して５〜２０重量％程度で
ある場合にはマイクロ波加熱がし易く、また塗膜温度の
制御がし易いので好適である。すなわち、マイクロ波吸
収自己発熱体が固形成分に対して５重量％未満では、発
熱量が少なくなり加熱のために時間とエネルギが大きく
消費され、硬化が困難となるので好ましくない。一方、
該含有量が２０重量％を越えると、該マイクロ波吸収自
己発熱体が塗膜の性質に大きく影響を与えることになり
、好ましくない。また、この場合、色、光沢等の要求さ
れる塗膜の性質により適用できるマイクロ波吸収自己発
熱体の種類を考慮する必要がある。

【００２５】また、マイクロ波吸収自己発熱体粉末が粒
子状の場合、該発熱体粉末の粒径は、平均径で５．０μ
ｍ以下であるとが好ましい。すなわち、平均径が５．０
μｍより大きい粒子では、塗膜表面を平滑にすることが
難しくなり、得られる塗膜表面にうねりが生じてしまう
ので好ましくない。また、マイクロ波吸収自己発熱体粉
末がウィスカーの場合は、前記と同様の理由により、該
発熱体ウィスカーの平均太さが５．０μｍ以下、長さが
５０μｍ以下であることが好ましい。

【００２６】なお、このマイクロ波吸収自己発熱体は、
顔料等の塗料の構成物質の一部を兼用させてもよい。

【００２７】このマイクロ波吸収自己発熱体粉末を含む
部分、すなわち熱硬化性塗料等の塗料とマイクロ波吸収
自己発熱体粉末とを含む塗膜の作製方法としては、通常
の塗料を作成する方法を採用することができ、マイクロ
波吸収自己発熱体粉末は顔料や他の添加剤の混和段階の
適当な時期に添加する。なお、該塗料の作製方法におい
て、顔料を樹脂や溶剤と混和する段階でマイクロ波吸収
自己発熱体粉末を添加・混合することが好ましい。これ
は、加熱を均一に行うためにマイクロ波吸収自己発熱体
を塗料中に均一に分散させなければならないが、該工程
においてマイクロ波吸収自己発熱体粉末を混合すること
により、特別な工程を付加することなく均一に分散する
ことができるからである。また、電着塗料のように顔料
が樹脂によって覆われているような塗料組成物にマイク
ロ波吸収自己発熱体を含有させる場合には、マイクロ波
吸収自己発熱体も塗料組成物中で樹脂に覆われる必要が
あるので、該発熱体を顔料と同時に混和して樹脂に覆わ
れるようにすることが好ましい。

【００２８】また、被塗装物にマイクロ波吸収自己発熱
体粉末を含有した熱硬化性塗料等の塗料を塗布する方法
としては、一般に行われている熱硬化性塗料等の塗料を
塗布する方法を適用することができる。例えば、それぞ
れの粘度等の塗料の特性や性質に適合した方法が選択さ
れ、該方法としては、刷毛塗り法、スプレーガン塗装法
、静電塗装法、浸漬塗り法などがある。

【００２９】次に、前記塗料層、少なくとも該塗料層中
のマイクロ波吸収自己発熱体粉末を含む部分にマイクロ
波を照射して該塗料層中のマイクロ波吸収自己発熱体粉
末を加熱して、該マイクロ波吸収自己発熱体粉末から放
出される熱エネルギーにより前記塗料層を硬化させる（
塗膜形成工程）。マイクロ波の照射は、電子レンジや空
胴共振器等のマイクロ波加熱装置中で行う。このとき、
被塗装物を電界強度の大きい位置に配設して、マイクロ
波照射により加熱することが好ましい。これは、マイク
ロ波吸収自己発熱体に効率よくエネルギを吸収させるた
めである。

【００３０】マイクロ波照射の条件は、塗膜の寸法、形
状、種類等やマイクロ波加熱装置により異なるが、塗布
面積が２００ｃｍ２　程度までは、市販の電子レンジ（
周波数２．４５ＧＨｚ）を用いることが好ましい。これ
より、５００Ｗ〜２ｋＷ程度で表面に欠陥の少ない塗膜
が得られ、かつ照射時間５〜３０分程度で塗膜を硬化さ
せることができる。すなわち、照射電力が５００Ｗ未満
の場合は、熱伝導や熱放射のために充分な加熱を施すこ
とができず、また２ｋＷを越える場合には加熱効率が悪
くなるとともに過熱による塗料の発泡などが生じて良質
の塗膜を得ることができないからである。また、塗布面
積が１０ｃｍ２　程度までは、シングルモードの空胴共
振器を加熱室に用いることが好ましい。この場合は、マ
イクロ波出力が５０〜５００Ｗ、照射時間３〜３０分で
塗膜を硬化させることができる。すなわち、照射電力が
５０Ｗを未満の場合は、熱伝導や熱放射のために充分な
加熱を施すことができず、また５００Ｗを越える場合に
は、反射電力が大きくなるため加熱効率が悪くなるとと
ともに過熱による塗料の発泡、変色などが生じて良質の
塗膜を得ることができない。

【００３１】従って、塗布面積１ｃｍ２　当りマイクロ
波エネルギ１０Ｗ程度のマイクロ波を照射すれは、かな
り高速の加熱硬化が期待できる。さらに、電子レンジを
用いる前記のことを併せて考えると、塗布面積１ｃｍ２
当り１Ｗ〜１００Ｗ程度マイクロ波エネルギを照射する
ことが好ましいと思われる。しかし、一般には加熱物の
大きさ、形状、加熱室である空胴共振器や電子レンジの
特性、被加熱物と加熱装置の組合せ等で単位面積当りの
マイクロ波エネルギの照射量は変わると考えられる。そ
こで、実際に被加熱物が吸収するエネルギをマイクロ波
加熱条件として考える必要がある。この被加熱物の吸収
エネルギについては未だ十分に明らかではないが、前記
の電子レンジ及びシングルモードの空胴共振器における
加熱条件、加熱硬化時間、熱伝導による熱の損失等を考
慮すると、被加熱物の吸収エネルギは１ｃｍ２　当り０
．１Ｗ〜１０Ｗ程度が適当と考えられる。

【００３２】また、照射時間は、マイクロ波加熱方法や
マイクロ波出力、さらには塗料の種類によって異なり、
必要とされる塗膜の性状が形成されるに必要な時間を適
宜選択する。なお、電子レンジの場合、５分未満で塗膜
を硬化させることは困難であり、一方シングルモードの
空胴共振器で加熱を行う場合には高速での加熱硬化が可
能であるが、３分未満で加熱・硬化させようとすると塗
料中の揮発成分の急激な蒸発により、塗膜にワキ、ピン
ホール、クレーター等の欠陥が生成し、好ましくない。

【００３３】これより、被塗装物の表面に形成した塗料
を効率よく加熱・硬化させることができ、塗膜を形成す
ることができる。

【００３４】ここで、図１を用いて、本具体例のマイク
ロ波を利用した塗料の塗膜形成方法の具体的な原理を、
前記第１の形態を例に説明する。図中、１０はマイクロ
波、１１は塗料、１２はマイクロ波吸収自己発熱体粉末
、１３は塗料層、１４は被塗装物、１９は顔料をそれぞ
れ示す。塗料層１３にマイクロ波１０が照射されると、
塗料層１３の内部に顔料１９と同様に分散したマイクロ
波吸収自己発熱体粉末１２はマイクロ波１０のエネルギ
を優先的に吸収して自己発熱を起こし、該マイクロ波吸
収自己発熱体粉末１２から放出される熱エネルギにより
塗料膜１３全体が加熱される。従って、短時間に高温で
塗料層を硬化させても、塗料層表面が硬化する前に揮発
成分が蒸発し、該揮発成分の蒸発に伴う表面欠陥の生成
が抑制され、良質の塗膜が形成される。

【００３５】このとき、マイクロ波吸収自己発熱体粉末
１２を塗料層１３中に分散する形態としては、該発熱体
粉末１２を塗料層中に均一に分散する形態や、被塗装物
１４側に分散密度を高くする形態、すなわち、表面層に
遠い部分で分散密度を高くし、表面層に近い部分で分散
密度を低く或いは分散させないようにする形態などがあ
る。前者の場合は、塗料層１３中に均一に分散させるこ
とにより、塗料膜１３全体をより均一に加熱することが
できるので、短時間に高温で欠陥の少ない塗料層を硬化
することができる。また、後者の場合は、表面より遠い
部分から加熱が進行するので、塗料層表面が硬化する前
に揮発成分が蒸発し、該揮発成分の蒸発に伴う表面欠陥
の生成が抑制され、良質の塗膜を形成することができる
。

【００３６】本具体例のマイクロ波を利用した塗料の塗
膜形成方法は、マイクロ波照射により塗料中のマイクロ
波吸収自己発熱体をマイクロ波加熱することより塗料膜
を硬化させてなるので、高温加熱を可能にし、すなわち
加熱硬化温度を従来よりも高くすることができるので、
短時間でワキやピンホールなどのない良質の塗膜を形成
することができる。

【００３７】また、被塗装物に形成された塗料膜はマイ
クロ波吸収自己発熱体を含んでいるので、マイクロ波加
熱を容易に行うことができ、例えば、小さいサイズの被
塗装物の場合には、市販の電子レンジでも容易かつ簡便
に加熱硬化させることができるというメリットを有する
。

【００３８】また、塗膜は多層膜を形成してなることが
多くある。例えば、自動車用の塗膜などのように、下塗
り、中塗り、上塗りと多数回の塗装工程を行うことがあ
る。この場合には、前記第２の形態等を適用することに
より、先に形成したマイクロ波エネルギ吸収物質を含有
する塗膜にマイクロ波を照射して、該マイクロ波エネル
ギ吸収物質を含有する塗膜から放出される熱エネルギに
より他の塗膜を乾燥・硬化することができるという特有
の効果も奏することができる。

【００３９】このように、先に形成したマイクロ波エネ
ルギ吸収物質を含有する層部を発熱層として利用するこ
とにより、他の熱硬化性塗料などの塗料等を加熱・硬化
・乾燥して塗膜を形成する方法としては、以下の方法が
好適な方法として挙げられる。

【００４０】すなわち、図２を用いて説明すると、被塗
装物２４にマイクロ波吸収自己発熱体粉末２２を含有す
る発熱層２５を形成する工程と、該発熱層２５を含む部
分の表面に熱硬化性塗料などの塗料等２１を塗布する工
程と、該塗布物（塗料層）２３を被覆した被塗装物２４
の前記発熱層２５を含む部分にマイクロ波２０を照射し
て前記自己発熱体粉末２２を優先的に加熱して発熱層２
５を発熱させ、該発熱層２５から放出される熱エネルギ
ーにより前記塗料層２３を加熱し硬化または乾燥させる
工程と、を含んでなることを特徴とするマイクロ波を利
用した塗料の塗膜形成方法である。

【００４１】以上により、被塗装物が如何なる材料、あ
るいは、塗料組成物中の構成物質、例えば熱硬化性樹脂
が如何なるものであっても、塗料組成物中にマイクロ波
吸収自己発熱体を含有させることにより、マイクロ波に
よって該塗料組成物または該マイクロ波吸収自己発熱体
を含有する塗膜に近接または近傍に配設された塗料等の
加熱・硬化を短時間でしかもエネルギー効率良く行うこ
とができる。このように、マイクロ波加熱による塗膜形
成処理を簡便に行うことができるので、マイクロ波加熱
の塗料加熱に対する適用性を格段に向上することができ
る。すなわち、本発明は、金属や、プラスチック、木材
、さらにコンクリート，モルタル，セラミックス，ガラ
ス等の無機材料などの被塗装物に、広く適用することが
でき、また熱硬化性塗料としても、アルキッド系、シリ
コン系、エポキシ系、その他の熱硬化性樹脂を塗膜形成
主要素とする塗料全般にマイクロ波加熱を適用すること
ができる。また、多層膜を形成する場合には、マイクロ
波吸収自己発熱体を含む塗膜を先に形成しておけば、後
から塗布する塗料はマイクロ波吸収自己発熱体を含有し
ていなくても先に形成したマイクロ波吸収自己発熱体を
含む塗膜が発熱するので、マイクロ波による加熱が可能
となる。従って、マイクロ波加熱による塗膜の焼付、乾
燥が可能であり、各種材料の小物の装飾用塗膜や自動車
用鋼板の塗膜等、あらゆる分野でマイクロ波による塗膜
の加熱・硬化が可能となる。

【００４２】以下に、本発明の実施例を説明する。

【００４３】第１実施例

【００４４】熱硬化性樹脂としてエポキシ系樹脂を、顔
料として酸化チタン、カーボンブラックおよびカオリン
を、マイクロ波吸収自己発熱体としてＺｎＯウィスカー
（平均太さ：１μｍ、平均長さ：２０μｍ）を用い、塗
料の固形成分の重量配合比が表１となるように前記原料
を用意し、溶剤としてシンナーを添加してボールミルで
均一に混合し、本実施例の熱硬化性塗料を作製した。

【００４５】

【表１】

【００４６】次いで、１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚さ０．７
ｍｍの鋼板に筆で塗布した後、該塗料を塗布した鋼板を
電子レンジの所定位置に配設し、周波数２．４５ＧＨｚ
、出力５００Ｗ、マイクロ波照射時間１０〜４０分間の
条件で前記鋼板の表面に形成された塗料膜にマイクロ波
を照射し、該塗料膜を加熱して硬化させ、鋼板の表面に
塗膜を形成した（試料番号１および２）。

【００４７】次いで、得られた塗膜の性能評価試験を、
鉛筆硬度試験により行った。なお、この鉛筆硬度試験は
、ＪＩＳ　　Ｋ　　５４００に準拠して行った。得られ
た結果を、図５に示す。同図中、「Ａ」が試料番号１、
「Ｂ」が試料番号２の結果を、それぞれ示す。

【００４８】比較のために、表１の塗料の固形成分の重
量配合比を有しマイクロ波吸収自己発熱体としてＺｎＯ
ウィスカーを配合しないほかは、前記実施例と同様にし
て比較用の熱硬化性樹脂塗料を作製し、前記実施例と同
様にして塗膜を形成した（試料番号Ｃ１）。同様に塗膜
の性能評価試験を行った結果を、図５に併せて示す。同
図中、「Ｃ」が試料番号Ｃ１の結果を示す。

【００４９】図５より明らかの如く、同一加熱時間での
硬度は、ＺｎＯウィスカーを含有している本実施例にか
かるもののほうが高く、特に、マイクロ波照射時間２０
分では、鉛筆硬度試験結果に大きな差が現れた。また、
ＺｎＯウィスカーの含有量は、固形成分に対して１０〜
２０重量％、すなわち塗料全体に対しては２〜４重量％
の場合、良質の塗膜が短時間で効率良く形成されている
ことが分かる。

【００５０】また、本実施例より、単にマイクロ波照射
しただけでは加熱・硬化に長時間を要するような一般の
熱硬化性樹脂を含む塗料であっても、該塗料にマイクロ
波吸収自己発熱体粉末を配合して本発明を適用すること
により、短時間で加熱・硬化が起こることが分かる。こ
れより、塗膜形成のためのマイクロ波照射効率を向上さ
せることができ、エネルギーの省力化を図ることができ
る。

【００５１】第２実施例

【００５２】熱硬化性樹脂としてメラミンアルキッド樹
脂を用い、塗料の固形成分の重量配合比を樹脂：顔料＝
８：２とし、マイクロ波吸収自己発熱体としてカーボン
粒子（平均粒径：１．０μｍ）を用いて塗料全体に対し
て５重量％添加したほかは、前記第１実施例と同様にし
て熱硬化性塗料を作製した。

【００５３】次に、１５ｍｍ×１５ｍｍ×厚さ０．７ｍ
ｍのアルミナ板にスプレーガンで塗布した後、該塗料を
塗布したアルミナ板を電子レンジの所定位置に配設し、
周波数２．４５ＧＨｚ、出力５００Ｗ、マイクロ波照射
時間１０分間の条件で前記アルミナ板の表面に形成され
た塗料膜にマイクロ波を照射し、該塗料膜を加熱して硬
化させ、アルミナ板の表面に塗膜を形成した（試料番号
３）。

【００５４】次に、得られた塗膜の性能評価試験を、前
記第１実施例と同様に鉛筆硬度試験により行った。その
結果、マイクロ波エネルギが十分に塗料膜に吸収され、
マイクロ波照射時間、すなわち加熱時間が１０分と短い
にも関わらず、鉛筆硬度でＨの良質な表面を有する塗膜
が形成されていることが分かった。

【００５５】本実施例により、アルミナ（誘電損率：０
．００５程度）のように被塗装物がマイクロ波により非
常に加熱されにくい場合でも、本発明を適用することに
より、被塗装物表面に形成された塗料膜を短時間で充分
に加熱して硬化させ、良質の塗膜を形成できることが分
かる。

【００５６】第３実施例

【００５７】前記第１実施例の試料番号１と同様の組成
からなる塗膜（第１膜）を形成した鋼板に、自動車用の
白の塗料（組成：塗料全体に対して、メラミンアルキッ
ド樹脂１６重量％：ＴｉＯ２　等顔料４重量％、残部シ
ンナーからなる溶剤）をスプレーガンで塗布し、電子レ
ンジの所定の位置に配設して、周波数２．４５ＧＨｚ、
出力５００Ｗ、マイクロ波照射時間１０分間の条件で前
記アルミナ板の表面に形成された塗料膜にマイクロ波を
照射し、該塗料膜を加熱して硬化させ、鋼板の表面に塗
膜を形成した（試料番号４）。次に、得られた塗膜の性
能評価試験を、前記第１実施例と同様に鉛筆硬度試験に
より行った。その結果、鉛筆硬度でＦの良質な表面を有
する塗膜が形成されていることが分かった。

【００５８】なお、比較のために、同様の被塗装物に前
記自動車用の白の塗料のみを塗布して、同様の条件でマ
イクロ波を照射して加熱を試みたが、硬化は起こらなか
った。

【００５９】以上より、マイクロ波加熱が困難な塗料で
あっても、本発明を適用することにより、該被塗装物に
先に形成された第１膜中のマイクロ波吸収自己発熱体が
マイクロ波エネルギを吸収して自己発熱を起こし、該発
熱エネルギにより第１膜の上に形成されたマイクロ波加
熱が困難な塗料の加熱硬化を実現することができること
が分かる。すなわち、マイクロ波加熱が困難な塗料であ
っても、下地に本発明で用いるマイクロ波加熱用の塗料
の塗膜を形成しておけば、マイクロ波による加熱硬化が
可能であり、かつ、一般的な加熱法に比べ効率がよいこ
とが分る。また、下地塗膜より加熱を行うので、塗膜表
面の性状がより良好となり、より良質の塗膜が形成でき
ることが分かる。

【００６０】第４実施例

【００６１】塗料の固形成分の重量配合比を樹脂：顔料
＝８：２とし、マイクロ波吸収自己発熱体として酸化鉄
粒子（平均粒径：０．１μｍ）を用いて塗料全体に対し
て１０重量％添加したほかは、前記第１実施例と同様に
して熱硬化性塗料を作製した。

【００６２】次に、φ１５０ｍｍ×高さ４０ｍｍの鋼製
の電動ファンにスプレーガンで塗布した後、該塗料を塗
布した電動ファンを電子レンジの所定位置に配設し、周
波数２．４５ＧＨｚ、出力２ｋＷ、マイクロ波照射時間
１０分間の条件でマイクロ波を照射し、塗料膜を加熱・
硬化させて塗膜を形成した（試料番号５）。得られた塗
膜の性能評価試験を、前記第１実施例と同様に鉛筆硬度
試験により行った結果、鉛筆硬度でＨの良質な表面を有
する塗膜であることが分かった。

【００６３】第５実施例

【００６４】前記第１実施例の試料番号１と同様の組成
からなる塗料膜を形成した鋼板を、シングルモードの空
胴共振器の中に配設し、マイクロ波を照射して該塗料膜
を加熱・硬化させた。

【００６５】図６に、シングルモードのマイクロ波加熱
装置を模式的に表した断面図を示す。シングルモードマ
イクロ波加熱装置６０は、マイクロ波を発生させるため
のマイクロ波発生手段６１と、被塗装物を加熱するため
の空胴共振器６５と、前記マイクロ波発生手段６１から
空胴共振器６５へマイクロ波を伝送する導波管６２と、
該導波管６２から空胴共振器６５へマイクロ波を導入し
該空胴共振器６５の共振を維持するアイリス（可変結合
窓）６３と、前記空胴共振器６５内に挿置する被塗装物
６６を支持する石英またはサファイヤ製の支持棒６４と
からなる。また、空胴共振器６５はプランジャー（可変
短絡板）６７を具備しており、該プランジャー６７と前
記アイリス６３との距離を調節することにより共振が保
たれるようになっている。

【００６６】なお、マイクロ波の照射条件は、共振周波
数を２．４５ＧＨｚ、出力１００Ｗ、マイクロ波照射時
間３分間、雰囲気は大気中とした。その結果、マイクロ
波エネルギーが十分に塗膜に吸収され、加熱時間が３分
と短いにも関わらず、鉛筆硬度でＦの良質な表面を有す
る塗膜が得られた（試料番号６）。

【００６７】このように、シングルモードの空胴共振器
を用いれば、より高速の塗膜形成が可能となることが分
かった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマイクロ波を利用した塗料の塗膜形成
方法の一具体例を示す説明図である。

【図２】本発明のマイクロ波を利用した塗料の塗膜形成
方法の一具体例を示す説明図である。

【図３】本発明のマイクロ波を利用した塗料の塗膜形成
方法の一具体例を示す説明図である。

【図４】本発明のマイクロ波を利用した塗料の塗膜形成
方法の一具体例を示す説明図である。

【図５】第１実施例の鉛筆硬度試験の結果を示す線図で
ある。

【図６】第５実施例で用いた加熱装置を模式的に示した
断面図である。

【符号の説明】

１０、２０、３０、４０　　マイクロ波１１、２１　　
　　　　　　　　　　　　塗料１２、２２、３２、４２
　　マイクロ波吸収自己発熱体粉末１３、２３、３３、４３　　塗料層１４、２４、３４、４４　　被塗装物６０　　シングルモードマイクロ波加熱装置器６１　　
マイクロ波発生手段６５　　空胴共振器６６　　被塗装物Ａ　　試料番号１Ｂ　　試料番号２Ｃ　　試料番号Ｃ１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　マイクロ波吸収自己発熱体粉末を含有
する塗料層を被塗装物表面に形成する工程と、該塗料層
にマイクロ波を照射して該塗料層中のマイクロ波吸収自
己発熱体粉末を加熱して、該マイクロ波吸収自己発熱体
粉末から放出される熱エネルギーにより前記塗料層を硬
化させる工程と、を含んでなることを特徴とするマイク
ロ波を利用した塗料の塗膜形成方法。