JPH06285421A - 塗装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 塗装工程を短くし、複数の塗料を塗布する塗
料の乾燥時間を短くする。 【構成】 母材に塗料を複数回塗布する工程、塗布工程
間に塗料を塗布された母材に１．２μｍ〜１．５μｍ付
近に波長のピ−クを有する近赤外線を照射し併せて熱風
を吹き付け蒸発成分を蒸発させる工程、最表面に位置す
る塗料の塗布後、塗料を乾燥させる工程からなることを
特徴とする塗装方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 この発明は、塗装方法に係る。
更に詳細には、例えば母材との付着を主要な機能とする
下塗り塗料の塗布後、美観、耐環境性を主要な機能とす
る上塗り塗料を塗布する場合のような複数の塗料を塗布
する場合の塗装方法に係る。

【０００２】

【従来の技術】 従来、複数の塗料を塗布する場合、例
えば母材との付着を主要な機能とする下塗り塗料（アン
ダーコート）の塗布後、熱風炉等の炉で強制乾燥し、更
にその上に上塗り塗料（トップコート）を塗布し、次い
でセッティング後更に熱風炉等の炉で強制乾燥するいわ
ゆる２コート２ベーク塗装が知られている。

【０００３】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ー151873）、「塗料焼付
炉専用の光板」（実開平2ー43217）、USP4,863,375「BA
KINGMETHOD FOR USE WITH LIQUID OR POWDER VARNISHIN
G FURNACE」（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 ヴァーニシング
ファーニス）等が知られている。これら従来例には、
「一種近赤外線の液体、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。

【０００４】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ンプの背後には陶
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。

【０００５】又塗装技術増刊10月号には「中波長赤外線
ラジエーター」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。

【０００６】(1)近赤外線：温度2000〜2200℃ 最大エ
ネルギー波長約1.2μm，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。

【０００７】(2)中赤外線：温度850〜900℃ 最大エネ
ルギー波長約2.5μm，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。

【０００８】(3)遠赤外線：温度500〜600℃，最大エネ
ルギー波長約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。

【０００９】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。

【００１０】(1)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。

【００１１】Eb∝T⁴

【００１２】温度が高いほど放射エネルギーは大きくな
る。

【００１３】(2)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

【００１４】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。

【００１５】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（λm）の関係を表す，ウ
ィーンの変位則，

【００１６】λm＝2897/Tより

【００１７】T＝(t+273)＝2897/2.5

【００１８】t＝880℃

【００１９】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。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、従来
の２コート２ベーク塗装では、塗装毎に乾燥させる必要
があるため、１種類の塗料を塗布する場合に比し乾燥炉
の数が塗装回数だけ必要となり、塗装ラインが長くなる
課題を有した。

【００２１】更に、２コート２ベークの各塗装後の加熱
を省略すると２種類の塗料が混ぜあってしまいそれぞれ
の塗料の機能を果たさなくなり、外観、耐環境性が低下
し、あるいは１コート目の溶剤等が抜け切らないため発
泡等の外観不良をおこす課題を有した。更に、例えば、
トップコートが艶消剤を有する場合、溶剤が下塗塗膜中
に残在していると、上塗りをおこなったときに艶が消え
ない場合がある。下塗塗膜中の溶剤が樹脂成分ととも
に、上塗塗膜中に一部移行し上塗塗膜中の樹脂成分が艶
消剤の上に浮き上がり艶が消えないためと推測される。
あるいは、塗布にちぢみ、発泡を生ずる。

【００２２】他方、実開平1ー151873、実開平2ー4321
7、USP4,863,375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、選択については記載がない。

【００２３】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に基づくからする
赤外線の選択、あるいはピンホールの発生原因に基づく
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。

【００２４】他方、波長のピ−クを1.2μm〜1.5μmに有
するいわゆる近赤外線は、プラスチック薄膜に対して赤
外線透過率が高く、金属の吸収率が高いことが知られて
いる。

【００２５】

【課題を解決するための手段】 この発明は、

【００２６】母材に塗料を複数回塗布する工程、塗布工
程間に塗料を塗布された母材に赤外線を照射し併せて熱
風を吹き付け蒸発成分を蒸発させる工程、最表面に位置
する塗料の塗布後塗料を乾燥させる工程からなることを
特徴とする塗装方法、

【００２７】および、

【００２８】母材に塗料を複数回塗布する工程、塗布工
程間に塗料を塗布された母材に１．２μｍ〜１．５μｍ
付近に波長のピ−クを有する近赤外線を照射し併せて熱
風を吹き付け蒸発成分を蒸発させる工程、最表面に位置
する塗料の塗布後、塗料を乾燥させる工程からなること
を特徴とする塗装方法、

【００２９】を提供する。

【００３０】

【作用】 母材に複数回塗料を塗布し、塗布の間に母材
に赤外線を照射し併せて熱風を吹き付けると、塗料の蒸
発成分が蒸発される。最表面に位置する塗料の塗布後、
塗料を乾燥させる。

【００３１】

【実施例】 被加熱物Ｗの母材としては、温度条件等を
選択して、加熱により変形等しない素材であれば、金属
以外のプラスチックス等も使用可能である。母材に使用
する金属としては、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。

【００３２】図７〜図１０に、各金属の各波長における
反射率を示す（AMERICAN INSTITUTEOF PHYSICS HANDBOO
K、アメリカン インスティテュート オブ フィジッ
クスハンドブック6ー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。

【００３３】図１は、ブチル化尿素ーブチル化メラミン
樹脂の赤外吸収曲線である。図２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。図３は、ＭＭＡ
ホモポリマー（アクリル系）の赤外吸収曲線である。図
４はＥＭＡホモポリマー（アクリル系）赤外吸収曲線で
ある。図５は、不飽和ポリエステル樹脂の赤外吸収曲線
である。図６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１．
４μｍ、遠赤外線ランプのピーク波長は３．５μｍであ
る。この発明では、メラミン系塗料を使用したが、他の
塗料を使用してもよい。

【００３４】被乾燥物Ｗの母材として、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製丸パイプを使用し、被
膜としていわゆるブロック材を含有する一液型ウレタン
塗料を使用する場合は、波長のピークが３μｍ以下の赤
外線ランプ、波長のピークが２．５μの中赤外線ランプ
も有効であるが、望ましくは１．２μｍ〜１．５μｍ
の、当該プラスチックス塗膜に対して赤外線透過率が高
く、母材である金属の吸収率の高い領域の赤外線からな
るいわゆる近赤外線ランプを使用するのが望ましい。

【００３５】図１１において、１１は溶剤蒸発装置であ
る。溶剤蒸発装置１１は、母材への塗料の塗装工程の間
に設置される。すなわち、アンダーコートとトップコー
トの２コートからなる場合は、アンダーコートの塗装工
程と、トップコートの塗装工程との間に設置する。トッ
プコートの塗装工程後に熱風炉あるいは、赤外線炉およ
び熱風炉の併用炉、あるいは、赤外線炉からなる乾燥工
程を設置する。被加熱物Ｗは、被加熱物搬入口２１から
搬入され、被加熱物搬出口２２から搬出される。溶剤蒸
発装置１１は、被加熱物搬入口２１および被加熱物搬出
口２２以外は開口部を設けず、密閉する。溶剤蒸発装置
１１は、複数個連続して設けてもよい。

【００３６】１２は、赤外線発生装置であり、この実施
例では赤外線ランプからなる。１３は、気体吐出口、１
４は気体吸入口である。気体吐出口１３から加熱された
気体を溶剤蒸発装置１１内に吐出させ溶剤蒸発装置１１
内を加熱し、気体吸入口１４で吸入する。気体吸入口１
４で吸入した熱風は循環させ再度気体吐出口１３から溶
剤蒸発装置１１内に吐出させてもよい。

【００３７】赤外線発生装置である赤外線ランプ１２
は、被加熱物Ｗの金属として、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、タンタル、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、薄膜として一液型
ウレタン系樹脂塗膜を使用する場合は、波長のピークが
３μｍ以下の赤外線ランプ、望ましくは１．２μｍ〜
１．５μｍのいわゆる近赤外線ランプからなるが、波長
のピークが２．５μの中赤外線ランプであっても有効で
ある。赤外線ランプ１２表面からワークである被加熱物
Ｗ表面までは約１５０〜６００ｍｍに設置した。赤外線
ランプ１２は、水平方向に複数本設置される。複数本の
赤外線ランプ１２からなるバンクは、被加熱物Ｗの搬送
方向を挟んだ両側に被加熱物Ｗを挟んで溶剤蒸発装置１
１内側面にそれぞれ対向させて設置される。

【００３８】母材にメラミン系塗料を複数回塗布する。
塗布工程間に、溶剤蒸発装置１１を設置させ搬入し、１
分間〜２分間、塗料を塗布された母材に１．２μｍ〜
１．５μｍ付近に波長のピ−クを有する近赤外線を照射
し、併せて熱風噴き出し風速３ｍ／ｍｉｎ以上で、熱風
噴き出し温度１００℃程度の熱風を吹き付ける。蒸発成
分を溶剤蒸発度７０％以上蒸発させる。最表面に位置す
る塗料の塗布しセッティング後、近赤外線および熱風併
用炉で塗料を乾燥させる。

【００３９】（実施例）

【００４０】塗料 メラミンアルキド樹脂塗料（粘度１
８ｄｅｃａｔ２６℃）（関西ペイント製アミラック）

【００４１】溶剤 静電用シンナー＃１２２０（大伸化
学製）

【００４２】ワーク １ｍ2（６２０ｍｍ×１６００ｍ
ｍ）、２５Ｋｇ鉄板

【００４３】塗料蒸発装置滞留時間 １分

【００４４】熱風噴き出し速度 ６ｍ／ｍｉｎ

【００４５】熱風噴き出し風量 ２４ｍ3／ｍｉｎ

【００４６】熱風噴き出し口温度 ９５℃

【００４７】高温部平均温度 ８４℃

【００４８】高温部以外の塗料蒸発装置内の雰囲気温度
平均６２℃

【００４９】実施例（近赤外線ランプ（ピーク波長は1.
4μｍ）及び熱風併用の昇温）

【００５０】ワーク温度（加熱前） １５℃

【００５１】ワーク温度（最高到達温度） ６８℃

【００５２】４０℃以上キープ時間 １分１０秒

【００５３】比較例（遠赤外線ランプ（ピーク波長は1.
4μｍ）のみ使用の昇温）

【００５４】ワーク温度（加熱前） １５℃

【００５５】ワーク温度（最高到達温度） ４２℃

【００５６】４０℃以上キープ時間 １０秒

【００５７】実施例（近赤外線ランプ（ピーク波長は1.
4μｍ）及び熱風併用の蒸発）

【００５８】ａ、塗布時塗膜重量 １０６．０ｇ

【００５９】ｂ、塗料蒸発装置での２分乾燥後塗膜重量
６２．７ｇ

【００６０】ｃ、乾燥炉でキュアリング後塗膜重量（硬
度Ｈまで硬化） ５６．２ｇ

【００６１】（ａ−ｂ）／（ａ−ｃ）×１００＝８７％

【００６２】比較例（近赤外線ランプ（ピーク波長は1.
4μｍ）使用の蒸発）

【００６３】ａ、塗布時塗膜重量 １１２．３ｇ

【００６４】ｂ、塗料蒸発装置での２分乾燥後塗膜重量
８９．８ｇ

【００６５】ｃ、乾燥炉でキュアリング後塗膜重量（硬
度Ｈまで硬化） ５８．６ｇ

【００６６】（ａ−ｂ）／（ａ−ｃ）×１００＝４２％

【００６７】下塗り後、熱風のみ２分使用して上塗り
し、キュアリングしたところ、発泡を生じた。表面のみ
が乾燥し内部は加熱されないためと思われる。

【００６８】（ａ−ｂ）／（ａ−ｃ）×１００が、４０
％では、発泡を生じた。６０％では、僅かな発泡を生じ
た。上塗塗料が艶消塗料の場合は艶がでた。更に、塗膜
にちぢみを生じた。８０％では発泡は見られない。

【００６９】１コート後、塗料蒸発装置に１〜２分滞留
させその後２コート目をおこない乾燥炉で乾燥させても
発泡、縮み等の問題は生じない。なお、雰囲気温度をこ
れ以上例えば１４０℃とすると、２コート目の乾燥を行
なった場合、１コート目の塗料が硬化反応を起こしたと
きに１コート目の塗料に僅かでも残った溶剤が塗膜中を
一部の硬化した塗膜を突き抜けて発泡を生ずる。すなわ
ち、溶剤は極力飛ばしながら、塗膜の硬化反応は起きな
い程度の温度が必要となる。他方、温度が低いと、溶剤
が抜け切らず後の乾燥工程で発泡を生ずる。温度条件
は、溶剤が十分に蒸発する温度と、塗料が硬化反応を生
ずる温度の中間が望ましい。即ち、メラミン系樹脂の場
合は、塗膜が硬化反応を生ずる９０℃〜１００℃以下に
塗膜温度がなるようにすることが望ましい。

【００７０】２コート２ベークのように、複数の塗料を
重ねて塗布する場合のみならず、溶剤蒸発装置１１を厚
膜塗装の発泡防止として炉内の一部に設置したり、指触
乾燥（完全に塗料を硬化乾燥させるのではなく、次工程
で手で触れても塗料が手につかない程度に乾燥させる）
用としても有効である。

【００７１】

【発明の効果】 したがって、この発明では塗装工程を
短くし、複数の塗料を塗布する塗料の乾燥時間を短くす
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】各樹脂の赤外線吸収曲線図

【図２】各樹脂の赤外線吸収曲線図

【図３】各樹脂の赤外線吸収曲線図

【図４】各樹脂の赤外線吸収曲線図

【図５】各樹脂の赤外線吸収曲線図

【図６】赤外線ランプの特性曲線図

【図７】金属の各波長における反射率

【図８】金属の各波長における反射率

【図９】金属の各波長における反射率

【図１０】金属の各波長における反射率

【図１１】この発明の実施例の溶剤蒸発装置の中央断面
図

【符号の説明】

１１ 溶剤蒸発装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 母材に塗料を複数回塗布する工程、塗布
   工程間に母材に塗布された塗料に赤外線を照射し併せて
   熱風を吹き付け蒸発成分を蒸発させる工程、最表面に位
   置する塗料の塗布後塗料を乾燥させる工程からなること
   を特徴とする塗装方法。
2. 【請求項２】 母材に塗料を複数回塗布する工程、塗布
   工程間に母材に塗布された塗料に１．２μｍ〜１．５μ
   ｍ付近に波長のピ−クを有する近赤外線を照射し併せて
   熱風を吹き付け蒸発成分を蒸発させる工程、最表面に位
   置する塗料の塗布後、塗料を乾燥させる工程からなるこ
   とを特徴とする塗装方法。