JPS5858425B2 - ホ−ロ−の形成法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、新規なホーローの形成法に関するもので、そ
の特徴は、焼成前の乾燥を遠赤外線を用いて行うところ
にある。

従来のホーロー形成法における乾燥法は、焼成炉の回り
の余熱を利用したものや、熱風循環による乾燥炉など、
所謂、対流伝熱によって乾燥させる方法が取られていた
。

この理由は、一般ホーローにおける乾燥工程が、焼成さ
れたホーロー質の表面特性を左右する重要な因子となら
ないことから、単に水分を除去する工程として見なされ
ていたからに他ならない。

しかしながら、アルミニウム用の低融ホーローや、表面
に触媒的な作用を持たせた自己浄化型ホーローなど、ス
リップ中にミル添加剤として水ガラスを含んだものは、
一般ホーローのような単に水分を除去するといった対流
式の乾燥炉では、目的とする良好なホーロー面が得られ
ない。

この理由は、水ガラスの持つ特性に由来する。

すなわち、水ガラス゛を含んだ塗膜は、対流による風の
影響で表面のみ薄く、硬い膜を形成し、濃度勾配によっ
て塗膜の内心部の水ガラスの濃度は低下する。

また、表面の薄く硬い膜の形成によって、内心部の水は
蒸散出来なくなり、内部に包含された形で焼成工程には
いる。

このような状態で焼成工程にはいると、包含された水は
表面に形成された水ガラスの塗膜を打ち破って蒸散する
ようになる。

したがって、焼成された塗膜は、表面層のみが硬度が高
く、内心部は水ガラスが欠乏するため、基板との密着力
が悪くなる。

また、包含された水の蒸散によるピンホールが表面に生
成する０このピンホールは、表面状態が悪いだけでなく
、金属基質の耐食性にも影響を及ぼすことになる。

本発明は、以上のような従来の乾燥法を改良したもので
、対流による乾燥ではなく、遠赤外線による乾燥法を提
供しようとするものである。

この乾燥法によると、水ガラスを含んだホーローのみな
らず、一般ホーローに対しても良好なホーロー面が得ら
れる。

赤外線とは、日光や高温の物体から出る光をスペクトル
に分けるとき、赤よりも外側の目に見えないところに表
われる強い熱作用をもつ輻射線を云う。

波長が１μｍ以上のものは主として物体に吸収されて熱
作用を有しているので、通称「熱線」とも云われる。

赤外線は、測定装置の面から大別して、０．７５〜４μ
ｍを近赤外線、４〜４００μｍを遠赤外線と呼ばれる。

この赤外線は電磁波であるため、その速度は光と同じで
直進し、反射笠を使用することができる。

また途中の媒体を加熱せず、直接、被物体に伝達するこ
とを特徴する。

しかもこの赤外線は、被物体の内心部まで波長が到達し
塗膜が均一に加熱される。

対流による加熱は表面だけで、その後伝導による加熱で
あるので、表面と内部で温度が異なる。

これに対し、赤外線による加熱は、被物体の分子の伸縮
振動に対し作用するので、表面のみならず、内部まで同
時に加熱される。

水の赤外線の吸収は４〜５０μｍまでなので、この範囲
の赤外線を放出するヒーターを用いればよい。

通常市販されている、近赤外線を放出する赤外線ランプ
の波長は０．４〜３．５μｍなので本発明に用いること
は好ましくない。

本発明に好ましい赤外線ヒーターは、遠赤外線波長を放
出する遠赤外線ヒーターで、このものだと１．０〜５０
μｍの波長である。

したがって水の吸収波長を含んでいるので、本発明のホ
ーロー形成法には最適である。

次に、遠赤外線を用いての乾燥法について述べる０ ホーローを形成するスリップは、乾式塗装を除くと溶媒
として水を含んでいる。

スリップ中に含まれ、かつ水ガラスと共存している水は
、６０℃前後で蒸発する。

第１図はフリット、ＴｉＯ２゜Ａｌ２Ｏ３、粘土、水ガ
ラス、水からなるスリップの熱天秤（ＴＧＡ）、示差熱
（ＤＴＡ）の分析結果で、昇温速度２℃／ｍｔｎでみた
ものである。

この図から明らかな様に、水が蒸散する温度は６０℃前
後である。

この温度を超えると、水ガラスは硬化がはじまり、塗膜
は強固となる。

したがって、乾燥は、この６０°Ｃ内で水分を充分蒸散
させることが重要である。

しかしながら、早く蒸散させる意味で６０℃以上に、短
時間内に上昇させるような遠赤外線ヒーターの設置を行
なうと、対流による乾燥法と同様に、表面にのみ、水ガ
ラスの強固な塗膜を形成してしまう。

本発明にとって、有益な乾燥条件は６０℃に温度が上昇
しない温度で、スリップ全体の乾燥後の重量減少率が１
５〜２０％にすることである。

そのために必要とされる時間は５分以上である。

５分以内で重量減少率を１５％以上にしようとすれば、
表面温度は５分後には６０℃以上に達してしまい、本発
明の主旨は満足されない。

さらに、好ましい時間は８分以上である。８分程度で、
塗膜層の温度が６０℃以内に抑えられる場合、乾燥率は
１５〜２０％程度となり、適度な表面硬度と、基板との
良好な密着力が得られる。

５分以上を経過して、６０℃以上に保持された場合は、
既に水分が蒸発し、水ガラスの均一な硬化が塗膜の全体
にわたっているので、左程問題とならない。

逆に、５分以内で６０℃以内に保ったとしても、重量減
少率が１５％以下であれば水分は塗膜内に包含されて、
焼成時の対流で表面にのみ水ガラスの硬い塗膜を形成し
てしまうことになる。

したがって、スリップの重量減少率が１５％以上で、す
なわち、５分以上の時間をかけて６０°Ｃを超えないよ
うに遠赤外線加熱を行なう必要がある。

遠赤外線加熱なしに、上述したような条件を設定しよう
とすれば、スリップを塗布した後、自然に放置して水分
の蒸発をすることである。

この場合、乾燥率を１５％以上にしようとすれば、３０
分以上（２５℃において）の時間を要する。

これは、量産ラインでは季節変動の影響が犬であること
、生産性が期待できないことから、採用することは困難
である。

遠赤外線加熱の特徴は、上述したように塗膜の内部を均
一に行ない、水ガラスの局在化を抑制することである。

また、水ガラスを含まないようなホーロースリップにお
いても、内部を均一に乾燥させることが可能なため、水
の蒸散から生ずるホーロー質的の泡の発生を抑制するこ
とができる。

この場合の乾燥条件も、水ガラスを含有していない場合
と同様であるが、水ガラスで硬い塗膜が形成されないの
で、水ガラスを含有した時のような厳しい条件設定は必
要ではない。

乾燥条件としては、単に水分が充分蒸散できるような条
件でよい。

赤外線による有機質塗膜の乾燥、焼成は古くから使用さ
れており、既に、幾多の実績のあるところであるが、ホ
ーロー業界においては、今だ例を見ず、本発明者らは種
々検討した結果遠赤外線による加熱乾燥が、特に水ガラ
スを含んだスリップのホーロー形成法においても、充分
その効果を発揮するものとして本発明を生むに至ったも
のである。

次に具体例によって本発明を詳述する。

まず、本発明で用いる基板について述べる。

スリップ中の一成分として水ガラスを含むのは、アルミ
ニウムホーローや、低融ホーローがほとんどである。

低融ホーローとは焼成温度が６００℃以下で、基板とし
てアルミニウム、もしくは溶融アル□メッキ鋼板上にホ
ーローを施こしたものである０ 基材としてアル□ニウムを用いると、ホーローを形成す
るスリップのｐＨがアルカリを呈しているので、通常は
アルミとスリップが反応して水素ガスを発生する。

このためにアル□ニウムとの反応抑制剤として水ガラス
を添加する。

水ガラスはアルミの活性点に吸着し反応を阻害する働き
をする。

したがって、アルミニウムを基材としたホーローにとっ
て、水ガラスは不可欠の成分である。

本発明では、主にアルミニウム、もしくはアル□を溶融
メッキ法によって担持したアルミナイズド鋼板について
述べるが、本発明はこれに限定するものではなく、通常
の軟鋼板を基材として用いた一般ホーローの場合も応用
が可能である。

アルミナイズド鋼板はまず脱脂洗浄を行なう。

脱脂剤は弱アルカリ性のものを用い、脱脂後充分洗浄を
行ない乾燥させる。

アルミナイズド鋼板はそれ自体耐食性を有しているので
、片面のみのホーロー掛けが可能なこと、脱脂などの前
処理が容易なこと、遠赤外線で乾燥させた場合、基材は
遠赤外線を反射するので、効率よく乾燥させることが可
能であるなどの観点からも望ましい材料と云える。

次にスリップについて述べる。

本発明に用いることの可能なフリットは、軟化温度が４
５０〜５５０℃の範囲内にあるもので、一例として特願
昭５１−５２４１４号明細書に記述されているものであ
る。

スリップを構成する組成は目的によって異なるが一実施
例として、調理器庫内壁面に用いて汚れを浄化する自己
浄化型被覆層について述べる。

自己浄化型被覆層は、耐食性を付与する下塗り層と、浄
化機能を有する上塗り層より構成され、そのスリップの
構成は各々、次に示すような組成より構成される。

これらのスリップは、材料をボールミルで混合粉砕し、
３２５メツシユのフルシ上に、スリップ１００ｇが残渣
として１６〜２０．Ｆ残るように粒度調整を行なう。

塗布はスプレーガンを用いて行ない、下塗りは１００μ
ｍ程度、上塗りの自己浄化被覆層が２００μｍ程度にな
るように行なう。

塗布後、乾燥工程にはいるが、本発明では以下に示す２
通りの乾燥方法が可能である。

１つは、一層ごとに遠赤外線で乾燥させる方法であり、
他の一つは、乾燥なしに各層を塗布後、一度に乾燥させ
てその後焼成する方法である。

前者の方法は、第２層目を塗布した時に塗布面の”タレ
″が生じて困る場合などに適用される。

遠赤外線による乾燥の特徴は、塗膜表面も内部も均一に
加熱することが可能なため、下塗り層の乾燥に際しても
、はんの２〜３分で充分である。

遠赤外線は云うまでもなく、塗膜面の内部まで透過する
ので、多層構造で膜厚が厚い塗膜の乾燥には特に適して
いる。

次に乾燥条件について述べる。

第１図、第２図は、示差熱（ＤＴＡ）、熱天秤（Ｔ Ｇ
Ａ ）測定装置（真空理工（絹製）による下塗り、上塗
りスリップの熱挙動をみたものである。

図から明らかなように、水の吸熱と思われるピークがい
ずれも６０℃近傍に存在し、この温度でＴＧＡの重量減
少が認められる。

この６０℃の温＊度を境界にして、水ガラスは強固な膜
を張るようになる。

対流による乾燥では、表面のみ６０’Ｃ以上になり強固
な塗膜が形成されて表面と内部で水の濃度がアンバラン
スとなり、焼成後亀裂や発泡を呈するようになる。

水ガラスを含有した塗膜に対しては、６０ ℃に昇温す
る以前に、いかに均一に水分を除去するかが重要な問題
となる。

第３表は、第１表、２表に示したスリップを用いて、遠
赤外線加熱による表面状態をみたものである。

試験に用いた基板は、アル□ナイズド鋼板で厚みが０．
６ ｍｍ、大きさが３０Ｘ３０ｃｆｒＬ、下塗りに用い
たスリップの塗布量は４０〜６０ｇ、上塗り８０〜１０
０ｇ程度である。

遠赤外線ヒーターは（のジャード社のインフラジェット
ＬＰ型定格２００Ｖ、５００Ｗを用い、設置を基材より
８０ｃｒｒＬ離して行ない、乾燥条件を変化させて、そ
の影響を検討したものである。

なお焼成温度は５４８°Ｃで５分である。

表中、表面硬度とは塗膜面をＡｌで傷つけＡｌが削り取
られ、Ｃｕで傷つくものを○とし、Ａ７１！が削り取ら
れるか、もしくはＣｕが削り取られた場合を×とした。

この評価は、自己浄化被覆層の性能を支配するもので、
適性な硬度はＡＡより硬く、Ｃｕより柔らかいことを基
準としたものである０表中×、Ｃｕと表現しであるもの
はＣｕが削り取られたことを意味している。

密着性とは基材をφ２０朋の円筒に押しあてて、１８０
°に折り曲げた場合のホーローの剥離を観察したもので
、剥離がない場合を○、剥離を生じた場合を×としたも
のである。

表から明らかなように、乾燥時間は５分以上で乾燥率が
１５％以上であれば、良好な塗膜が得られることが解る
。

乾燥時間が５分以下で、乾燥率が１０％以下だと、塗膜
内にはまだ水ガラスが溶解した水分を含んでおり、焼成
時に乾燥が行なわれ、亀裂を生じさせたものと思われる
。

次に遠赤外線ヒーターの設置条件を変えて実験を行なっ
た。

表中、距離とはヒーターから基板までの距離である。

表から明らかなように、早く乾燥させる目的で距離を短
かくし、５分以内に塗膜の表面温度を６０℃以上に昇温
させたものは、良好な結果が得られない。

余り急激に温度を上昇させると、対流による乾燥と同じ
ように均一に水が蒸散する以前に、表面にのみ硬い水ガ
ラスの塗膜を形成してしまうことによって望ましい結果
が得られないものと思われる。

第３表、第４表に示した結果より、本発明にとって好ま
しい遠赤外線加熱の乾燥条件は、塗膜表面温度が６０℃
に達するまでに５分以上の時間をかけて乾燥させること
である。

しかしながら、６０℃に昇温させるまでに、数十分の時
間をかけることは、量産性、季節変動の影響を受ける観
点からも余り好ましくない。

また、６０℃に到達するまでに５分以上の時間を有した
としても、スリップの乾燥率が１５％以下であると、乾
燥が不充分で、焼成時の炉の対流伝熱による影響を受け
、亀裂や発泡を生じるので好ましくない。

以上述べた実施例は、下塗り層と上塗り層と２層より構
成される自己浄化被覆層について述べたが、本発明はこ
れに限るものではない。

例えば、上述した実施例と同様に、基板としてアルミナ
イズド鋼板を用いたカラーホーローがある。

こレバ、アルミナイズド鋼板に着色し、装飾性を付与さ
せる目的で行なわれるもので、自己浄化被覆層と同様に
スリップ成分として、水ガラスを含んでいる。

この様な目的のカラーホーローは、通常の対流による乾
燥炉では、乾燥ムラが生ずると、色むらや、光沢のむら
が生じやすい。

これに対し、本発明の遠赤外線加熱による乾燥では上述
した問題が解決され、品質の安定したホーロー面が得ら
れる。

さらに本発明は、水ガラスをスリップの一成分として含
まない軟鋼板用の一般ホーローに対しても有効である。

一般ホーローは確かに水ガラスを含んでいないので、乾
燥条件は許容巾が広いように思われるが、塗膜の厚いと
ころと薄いところが存在し、亀裂となる。

一般ホーローの場合の乾燥条件は、水ガラスを含んだ場
合とは異なり、６０℃という条件に固守する必要はない
。

この場合は、単に乾燥率を上げることを目的とすればよ
い。

遠赤外線加熱による乾燥は、上述したように数数の特長
を有しているが、量産性の面からも優れている。

その一つは、炉の建造費や運転費が安いことである。

遠赤外線炉は、反射率の大きい金属面で９７％以上反射
されるので、炉の外壁には従来のような断熱層が不要で
、薄いアルミニウム板だけでよい。

さらに、水分を含んだ被加熱物以外には遠赤外線は吸収
されにくいので、塗膜面に効率よく吸収され、省エネル
ギーに寄与する。

次に実施例を述べる。

実施例 １ フリットして、第５表に示す組成を用い、下塗り層スリ
ップを第６表に、上塗り層スリップを第７層に示した。

これらのスリップを３０ Ｘ ３０ｃｒｎ、 ｔ ＝０
．６ｍｒｎのアル□ナイズド鋼板上に、下塗り層として
１００μｍになる様塗布をスプレーガンで行なった。

下塗り層を前述した遠赤外線ヒーターを用いて乾燥を行
なった。

乾燥は２分間行ないその時の塗膜表面温度は４２°Ｃで
あった。

この下塗り層の上に第７表に示した組成のスリップを膜
厚が２５０μｍ程度になるように塗布し、その後乾燥を
行なった。

条件は、８分間行ない、その時の表面温度は５５℃で、
下塗り層の水分の残りと上塗り層を合わせた乾燥率は２
０．４％であった。

このものを５５０℃で５分間焼成した。

評価方法は前述したものと同様にして行なった。

その結果、表面状態、表面硬度、密着性とも良好であっ
た。

実施例 ２ 実施例１において、下塗り層を塗布後、すぐに上塗り層
の塗布を行ない、その後、遠赤外線ヒーターによる乾燥
を行なった。

乾燥時間は１０分で、その時の温度は５７℃で乾燥率は
２１％であった。

評価は実施例１と同様にして行ない、結果は全て良好で
あった。

実施例 ３ 第８表に示した組成のカラーホーロー用スリップを用い
、実施例１に示した基材を用いて膜厚が２００μｍにな
るよう塗布を行なった。

遠赤外線ヒーターにより、乾燥を１０分間行ない、その
時の温度は５９℃で、乾燥率は２１％であった。

焼成を５６０℃で５分間行なった。このものは、表面状
態、密着性、表面光沢とも良好で、色むらも生じなかっ
た。

実施例 ４ 基材として、ホーロー用鋼板（大きさ２０Ｘ２０の厚み
ｔ＝０．８ｍｍ）を用い、脱脂酸洗い、Ｎｉ処理を従来
ホーロー技術の教えるところに従い前処理を行なった。

フリットは市販品（日本フェロ−社製）のものを用い、
スリップも同社の仕様書に従って作成した。

このスリップを用い、上記基材を含浸し両面に付着させ
た。

このものを遠赤外線ヒーターで乾燥を行なった。

乾燥時間は５分間で、温度は８０℃、乾燥率は２４％で
あった。

このものの表面状態は良好で、光沢が良く、顕微鏡でみ
てもピンホールが存在していなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は下塗り用スリップのＤＴＡ（示差熱）、ＴＧＡ
（熱天秤）を示した図で、第２図は上塗り用スリップの
ＤＴＡ、ＴＧＡを示した図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属基質にホーロー質を形成するスリップを塗布後
   、遠赤外線加熱で乾燥し、その後焼成したことを特徴と
   するホーローの形成法。 ２ ホーロー質を形成するスリップが水ガラスを含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のホーローの
   形成法。 ３ 遠赤外線が４．０〜５０μｍの波長を含むことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のホーローの形成法
   。 ４ 遠赤外線加熱の乾燥で、塗布面の温度が、６０℃に
   到達するまでに５分以上の時間を有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載のホーローの形成法。 ５ ホーロー質層が二層以上で達成される場合、一層ご
   とに遠赤外線加熱で乾燥することを特徴とする特許請求
   の範囲第１〜４項のいずれかに記載のホーローの形成法
   。 ６ ホーロー質層が二層以上で構成される場合、各層を
   乾燥工程なしに塗布後、遠赤外線加熱で乾燥したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１〜４項のいずれかに記載
   のホーローの形成法０７ 金属基質が溶融アルミメッキ
   鋼板であることを特徴とする特許請求の範囲第１〜６項
   のいずれかに記載のホーローの形成法。 ８ 金属基質へのホーロー面が片面であることを特徴と
   する特許請求の範囲第７項に記載のホーローの形成法。 ９ ホーロー質が自己浄化型被覆層であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１〜８項のいずれかに記載のホー
   ローの形成法。