JPH06262132A - 帯状塗装材の連続加熱乾燥方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワキ等の塗膜不良がない平滑で健全な塗膜を
安定形成することができる生産性の高い帯状材の連続塗
装手段を確立する。 【構成】 連続式塗装ラインの乾燥炉で塗装後の帯状材
を加熱乾燥するに当り、乾燥炉を低加熱速度ゾ−ンと急
加熱速度ゾ−ンとに分け、図２で示すように、まず低加
熱速度ゾ−ンにおいて、塗布液の種類と塗膜厚により定
まる“ワキの発生しない限界加熱速度”以下の低速加熱
を塗布液の種類により定まる“ワキの発生しない限界加
熱温度”以上の温度域まで実施し、続いて急加熱速度ゾ
−ンにて最終加熱温度まで急速加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鋼板等の帯状材に表
面欠陥のない健全な塗膜を安定して形成するための連続
塗装方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術とその課題】走行する帯状材に塗料や機能性
材料等の塗布液を連続的に塗布する手段としては、従来
から“ロ−ルコ−ティング法”が一般的に採用されてい
る。このロ−ルコ−ティング法は、ロ−ルコ−タ−のピ
ックアップロ−ル，トランスファ−ロ−ル，ミ−タリン
グロ−ル，スム−ジングロ−ル等を介して供給される塗
布液を、バックアップロ−ルに沿って通過するか或いは
２本のデフレクタ−ロ−ル間に支持された被塗装材にア
プリケ−タ−ロ−ルを使って塗布した後、乾燥炉で焼付
け乾燥する（乾燥炉では熱風を塗膜面に吹き付けて溶剤
を蒸発させながら昇温し、 塗布液のキュアリング，硬化
を行う）塗装法であるが、被塗装材の走行方向とアプリ
ケ−タ−ロ−ルの回転方向との組み合わせにより、これ
を“ナチュラルコ−ティング方式”及び“リバ−スコ−
ティング方式”の２つに大別することができる。

【０００３】例えば、図３は、バックアップロ−ル１に
沿って通過する被塗装材２にペイントパン３内の塗布液
をピックアップロ−ル４とアプリケ−タ−ロ−ル５を用
いて塗布する方式の、代表的な２ロ−ルによるロ−ルコ
−ティグ法を示しているが、ここに示したのはアプリケ
−タ−ロ−ル５の回転方向がバックアップロ−ル１の回
転方向と逆になった“ナチュラルコ−ティング方式”の
例である。

【０００４】これに対して、図４は、ロ−ル配置は前記
図３に示したものと同じであるが、アプリケ−タ−ロ−
ル５の回転方向をバックアップロ−ル１の回転方向と同
方向とした“リバ−スコ−ティング方式”の例である。
なお、図中の符号６で示されるのは塗膜厚調整のために
設けたミ−タリングロ−ルであり、符号７で示されるの
は乾燥炉である。

【０００５】しかし、塗装技術の主流をなすロ−ルコ−
ティング法にも、これまで次のような問題点が指摘され
ていた。即ち、例えば塗装鋼板を製造する場合等では、
コ−ティング装置により連続的に塗料が塗布された塗装
材を引き続いて乾燥炉へ連続的に送り塗膜の硬化処理を
行うことが一般的になされているが、この硬化処理過程
で塗膜の表面性状が劣化する現象が生じがちであった。

【０００６】つまり、上記「乾燥炉での塗膜の硬化処
理」は加熱により塗膜内の溶剤（揮発成分）を蒸発させ
て硬化させる処理であるが、この際に加熱速度が速すぎ
ると、溶剤の急速蒸発に伴う発泡現象によって乾燥後の
塗膜表面が凹凸になる“ワキ”と呼ばれる表面欠陥を生
じた。そして、塗装ラインで生産性を上げるためにライ
ン速度を増加させると加熱乾燥速度も速くなってワキが
発生しやすくなるので、ワキの発生が生産性向上の最大
の阻害要因となることが多かった。

【０００７】なお、このワキの問題はロ−ルコ−ティン
グ法のみに限られたものではなく、近年その使用実績が
上がってきたカ−テンフロ−コ−タ−やエクストルダ−
等での連続塗装においても同様の問題が指摘されていた
ことは言うまでもない。

【０００８】もっとも、特開平３−７７６７５号公報に
は、このワキを低減する手段として「塗料が塗布された
鋼板の昇温ヒ−トパタ−ンを制御し、 鋼板温度を塗料樹
脂の架橋反応開始温度以下でかつ溶剤の沸点温度以下に
１０〜２５秒保って溶剤の蒸発を促進させ、 ワキの原因
である溶剤の泡が発生するのを防止する方法」が提案さ
れている。しかし、この方法は加熱乾燥時間の短縮に必
ずしも結び付くものではなく、生産性の更なる向上を強
く望む近年の要求を満足させるものではなかった。

【０００９】このようなことから、本発明が目的とした
のは、ワキ等の塗膜不良がない平滑で健全な塗膜を安定
形成することができる生産性の高い帯状材の連続塗装手
段を確立することであった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は鋭
意研究を重ね、次のような過程をたどって前記目的達成
の道を開く新しい知見を得ることができた。

【００１１】即ち、ワキの発生機構は、前述したように
「急速加熱乾燥により塗膜表面が硬化し、 その後塗膜内
部に残留した溶剤が蒸発して塗膜表面に泡状痕跡を残す
ものである」と考えられているが、本発明者等は基本に
立ち返り、まず熱風による塗膜の加熱乾燥実験を実施し
て「塗膜厚，加熱速度とワキ発生の有無」に関する数多
くの調査を行った。

【００１２】この結果、図５に例示したように、「乾燥
塗膜厚で約１０μｍ以下の塗膜の場合には加熱速度を大
きくしてもワキ発生の問題は生じないが、 塗膜が厚くな
ると加熱速度を小さくしないとワキが発生する」との事
実が確認された。つまり、図５に示される結果は“ワキ
の発生しない限界加熱速度”が存在することを示してい
る。なお、図５は鋼板にキシレン・ポリエステル系塗料
を塗布した場合の結果であるが、上記“ワキの発生しな
い限界加熱速度”は塗布液の種類，混合される溶媒の量
や種類或いは塗膜厚によって異なるものの、実験により
簡単に調べ得ることも分かった。

【００１３】従って、その他種々の塗装の場合も“ワキ
の発生しない限界加熱速度”内で加熱すれば健全な塗膜
を得られる訳であるが、この結果のみからすれば、限界
速度を超える急速加熱ではワキが発生するので加熱速度
をそれ以上に上げることができなくなり、当然、生産性
の面で不満である。

【００１４】しかし、本発明者等は、上述のような結論
は塗膜の加熱乾燥が図６に示すように最高加熱温度まで
ほぼ直線的に昇温したヒ−トパタ−ンの場合に得られた
ものであることに着目し、このヒ−トパタ−ンを“多
段”とした場合の結果について更に研究を重ねた。

【００１５】そして、前記ヒ−トパタ−ンを２段にし、
１段目として先に述べた“ワキの発生しない限界加熱速
度”内の速度での加熱を行った後、続く２段目について
は加熱速度：１００℃/sの急速加熱を行うと共に、この
急速加熱に入る際の温度を種々変更して塗膜表面状態の
評価を行ったところ、図７に示すように、塗布液の種類
により定まるある限界加熱温度までは前記“ワキの発生
しない限界加熱速度”内の加熱を実施しないと“ワキ”
の発生を見るが、この限界加熱温度以上となった後であ
れば１００℃/sという急速加熱を行っても“ワキ”は発
生しないとの事実が見出されたのである。なお、この
“ワキの発生しない限界加熱温度”については、塗布液
が多成分系になるとズレが出てくるものの、溶媒成分の
うち最も沸点が高いものを使用した塗布液のそれにほぼ
一致した。

【００１６】本発明は、上記知見事項等を基に完成され
たものであり、「連続式塗装ラインの乾燥炉で塗装後の
帯状材を加熱乾燥するに当って、 乾燥炉を低加熱速度ゾ
−ンと急加熱速度ゾ−ンとに分け、 まず低加熱速度ゾ−
ンにおいて、 塗布液の種類と塗膜厚により定まる“ワキ
の発生しない限界加熱速度”以下の低速加熱を塗布液の
種類により定まる“ワキの発生しない限界加熱温度”以
上の温度域まで実施し、 続いて急加熱速度ゾ−ンにて最
終加熱温度まで急速加熱することを特徴とすることによ
り、 健全で平滑な塗装品を高い生産性の下で安定提供で
きるようにした点」に大きな特徴を有している。

【００１７】以下、本発明を図面に基づいてその作用と
共により具体的に説明する。図１は、本発明に係る帯状
塗装材の連続加熱乾燥法を実施する設備例の概要であ
り、ペイントパン３，ピックアップロ−ル４及びアプリ
ケ−タ−ロ−ル５等で構成されるロ−ルコ−タ（塗装装
置は別種類のものでも良いことは言うまでもない）の下
流側に、低加熱速度ゾ−ンと急加熱速度ゾ−ンとに区分
けされた乾燥炉が配置されたものを示している。なお、
ここに例示した乾燥炉は、低加熱速度ゾ−ンが熱風吹き
付け装置８により、また急加熱速度ゾ−ンが誘導加熱装
置９によりそれぞれ加熱されるタイプのものである。

【００１８】さて、図１において、バックアップロ−ル
１に支持されロ−ルコ−タで所定の膜厚の塗液が塗布さ
れた被塗装材２は連続的に乾燥炉へ導入され、塗膜の乾
燥焼き付けが行われる。

【００１９】乾燥炉の前段は低加熱速度ゾ−ンとなって
おり、ここでは塗布液の種類や塗膜厚により定まる“ワ
キの発生しない限界加熱速度”以内の加熱速度で、これ
も塗布液の種類によって定まる“ワキの発生しない限界
加熱温度”以上まで加熱される。なお、上記“ワキの発
生しない限界加熱速度”や“ワキの発生しない限界加熱
温度”については簡単な実験により予め知ることができ
ることは前述した通りである。この結果、乾燥炉前段の
低加熱速度ゾ−ンにおいて塗膜はワキを発生することな
く“ワキの発生しない限界加熱温度”以上にまで昇温さ
れることになる。

【００２０】この低加熱速度ゾ−ン（加熱炉の前段）の
加熱方式は種類を問わないが、上記の如く加熱速度を大
きく取る必要がなく、また発生した揮発分を系外に除去
して処理するために熱風が必要であることから、従来か
ら一般的に用いられる熱風循環方式とするのが望まし
い。

【００２１】乾燥炉前段の低加熱速度ゾ−ンにて“ワキ
の発生しない限界加熱温度”以上にまで昇温された後、
塗装材は、直ちに急加熱速度ゾ−ンへ導入され、この急
加熱速度ゾ−ンにおいて最終加熱温度まで急速加熱す
る。

【００２２】ここでの“急速加熱”は塗膜の乾燥焼き付
け時間を短縮して生産性を上げるためのもので、“ワキ
の発生しない限界加熱速度”を超える速度で実施される
ことは言うまでもないが、“ワキの発生しない限界加熱
温度”以上に達した塗膜にこのような急速加熱を施して
もワキが発生しないことは先に述べた通りである。そし
て、上記“急速加熱”においては、健全な塗膜を得るた
めの加熱速度の上限は実際上特に見当たらず、２００℃
/sの加熱速度でもワキの発生は見られなかった。

【００２３】また、急加熱速度ゾ−ンでの加熱方式は加
熱速度が大きく取れることから実際的には誘導加熱方式
を採用するのが望ましく、図１に示した設備例の如く前
段に熱風循環式加熱ゾ−ンを配し、後段に誘導加熱ゾ−
ンを配した乾燥炉の組み合わせ構成は、誘導加熱炉内の
雰囲気温度を維持するのに熱風が利用できるので非常に
好ましいものと言える。なお、誘導加熱ゾ−ンの誘導コ
イルは水冷されるので、そのまま炉内に露出すると炉内
雰囲気に含まれる溶媒が凝縮して炉内汚染の原因にな
る。このため、図１で示したように内部ダクト10を設
け、かつダクト内面の温度を上昇させて溶剤の凝縮を防
止するのが良い。そして、ダクト内面の温度上昇にはダ
クト内部に熱風を通す構造とするのが効果的である。

【００２４】なお、図２は塗装材乾燥炉における“従来
の加熱パタ−ン例”と“本発明に係る加熱パタ−ン例”
を対比して示したものであるが、この図２からも、本発
明法によると健全な塗膜を備えた塗装材を極めて生産性
良く得られることが明らかである。

【００２５】続いて、本発明の効果を実施例によって更
に具体的に説明する。

【実施例】従来法と、図１に示されるタイプの設備を使
用する本発明法とによって、帯鋼板の連続塗装試験を実
施した。なお、この塗装試験ではキシレン・ポリエステ
ル系の塗料を数種（Ａ〜Ｅ）用いたが、試験に先立つ予
備実験によって各塗料の“ワキの発生しない限界加熱速
度”及び“ワキの発生しない限界加熱温度”を予め測定
しておいた。表１は、この測定結果を示している。

【００２６】

【００２７】〈従来例１〉塗料Ｅを用い、６０ｍ長の従
来の熱風循環式乾燥炉を適用した設備によって乾燥塗膜
厚が３４μｍの塗装試験を行った。この際、乾燥炉では
初期温度３０℃から２３０℃まで昇温乾燥を実施した。
この場合、塗料Ｅの“ワキの発生しない限界加熱速度”
は５℃/sであるので、４０秒以上をかけて昇温乾燥した
場合にはワキを発生することがなかったが、昇温乾燥時
間を短くしようとしてライン速度を 1.5ｍ/s以上（９０
ｍ/min以上）にするとワキが発生して目的とする（健全
塗膜の）製品が得られなかった。

【００２８】〈本発明例１〉加熱炉の熱風循環式低加熱
速度ゾ−ン長が６０ｍ、誘導加熱式急加熱速度ゾ−ン長
が２ｍの図１に示す加熱炉を適用した設備によって、塗
料Ｅを用い、乾燥塗膜厚が３４μｍの塗装試験を行っ
た。この場合、塗料Ｅの“ワキの発生しない限界加熱速
度”は５℃/sで、“ワキの発生しない限界加熱温度”は
１６０℃であるので、低加熱速度ゾ−ンでは１６０℃ま
では加熱速度５℃/sで昇温し（この時に要した時間は２
６秒であった）、その後は急加熱速度ゾ−ンにて約８０
℃/sの加熱速度で２３０℃まで昇温したがワキを発生す
ることがなかった。これにより、ライン速度を１３８ｍ
/minまで増速させることができた。

【００２９】〈従来例２〉塗料Ｃを用い、３０ｍ長の従
来の熱風循環式乾燥炉を適用した設備によって乾燥塗膜
厚が２１μｍの塗装試験を行った。この際、乾燥炉では
初期温度３０℃から２３０℃まで昇温乾燥を実施した。
この場合、塗料Ｃの“ワキの発生しない限界加熱速度”
は１０℃/sであることから、２０秒以上をかけて昇温乾
燥した場合にはワキを発生することがなかったが、昇温
乾燥時間を短くしようとしてライン速度を 1.5ｍ/s以上
（９０ｍ/min以上）にするとワキが発生して目的製品
（健全塗膜製品）が得られなかった。

【００３０】〈本発明例２〉加熱炉の熱風循環式低加熱
速度ゾ−ン長が３０ｍ、誘導加熱式急加熱速度ゾ−ン長
が２ｍの図１に示す加熱炉を適用した設備によって、塗
料Ｃを用い、乾燥塗膜厚が２１μｍの塗装試験を行っ
た。この場合、塗料Ｃの“ワキの発生しない限界加熱速
度”は１０℃/sで、“ワキの発生しない限界加熱温度”
は１４０℃であるので、低加熱速度ゾ−ンにおいては１
４０℃まで加熱速度１０℃/sで昇温し（この時に要した
時間は１１秒であった）、その後は急加熱速度ゾ−ンに
て約１２３℃/sの加熱速度で２３０℃まで昇温したがワ
キを発生することがなかった。これにより、ライン速度
を１６４ｍ/minまで増速させることができた。

【００３１】なお、塗料Ａ，Ｂ及びＤについても同様の
試験を実施したが、本発明法に従うと、何れの場合も従
来法に比べて加熱乾燥時間が大幅に短縮され、従来法よ
りも５０％以上のライン速度の増加が可能であった上、
ワキ発生のない健全な塗装品が安定して得られることが
確認された。

【００３２】また、本発明法は、新設の設備のみなら
ず、既設の乾燥炉（特に熱風乾燥炉が好適）の出側に数
ｍの炉長の急速加熱炉（例えば誘導加熱炉）を設けた設
備を用いても容易に実施することが可能で、これにより
生産性を大きく高めることができるので、新設炉の設置
スペ−スが殆どない場合にも採用可能な極めて有効な方
法であると言える。

【００３３】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、健全で美麗な帯状塗装品を高い生産性の下で安定提
供できるようになるなど、産業上極めて有用な効果がも
たらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法を実施する設備の一例を説明した概要
図である。

【図２】本発明法と従来法とのヒ−トパタ−ンを対比し
たグラフである。

【図３】ナチュラルコ−ティング法の説明図である。

【図４】リバ−スコ−ティング法の説明図である。

【図５】ワキ発生限界加熱速度の測定例を示すグラフで
ある。

【図６】ワキ発生限界加熱速度を測定した際のヒ−トパ
タ−ンの説明図である。

【図７】塗膜の加熱乾燥時におけるヒ−トパタ−ンとワ
キ発生の関係についての調査結果を示すクラフである。

【符号の説明】

１ バックアップロ−ル ２ 被塗装材 ３ ペイントパン ４ ピックアップロ−ル ５ アプリケ−タ−ロ−ル ６ ミ−タリングロ−ル ７ 乾燥炉 ８ 熱風吹き付け装置 ９ 誘導加熱装置 10 内部ダクト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続式塗装ラインの乾燥炉で塗装後の帯
   状材を加熱乾燥するに当って、乾燥炉を低加熱速度ゾ−
   ンと急加熱速度ゾ−ンとに分け、まず低加熱速度ゾ−ン
   において、塗布液の種類と塗膜厚により定まる“ワキの
   発生しない限界加熱速度”以下の低速加熱を塗布液の種
   類により定まる“ワキの発生しない限界加熱温度”以上
   の温度域まで実施し、続いて急加熱速度ゾ−ンにて最終
   加熱温度まで急速加熱することを特徴とする、帯状塗装
   材の連続加熱乾燥方法。