JPS60193567A - 塗膜硬化方法 - Google Patents

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】 本発明は、塗膜硬化装置に関するもので、より詳細には
、遊離インシアネート基を有するプレポリマーを含有す
る塗料を、アンモニア又はアミン雰囲気中で硬化させる
ための塗膜硬化装置に関する。

従来、塗膜の硬化には、熱エネルギー、公害及び生産性
の点で種々の問題が内在している。工業的に最も普通に
採用されている塗膜硬化方法では、基体物品に塗装を行
った後、この塗装物品を焼付炉に搬入し、高温で塗膜の
焼付を行う。この焼付に多大の熱エネルギーが必要であ
り、また塗膜の焼付時に発生する溶媒、塗料ヤニ等の有
害成分を焼付炉の排気から除去するために、高価な排気
処理システムが必要となる。また、塗膜の焼付を高。

温で行えない木工品塗装等の場合には、この塗膜を自然
乾燥で硬化させねばならず、塗膜の硬化に！シフ長時間
を必要とし、またその間湿った塗膜（ゴミ等が付着しな
いような厳密な管理が必要となる。

近年に至って、熱による硬化の不要な塗膜の乾燥方法が
提案されており、特公昭５３−１３０３８号公報には、
遊離イソシアネート基を含有するプレポリマーを含むビ
ヒクルを基材上に塗布し、次いでこのビヒクルを蒸気相
の状態にあるアンモニアまたはアミンからなる薬剤で処
理することからなる乾燥塗膜の形成方法が記載されてい
る。

また、気相のアンモニアまたはアミンと上記塗膜とを接
触させた後、この塗膜を更に空気流と接触させることに
より、塗膜の後硬化（ボストキュア）が進行し、全体と
しての硬化時間が大巾に短縮されるという事実も、本発
明者等により既に見出されている。

この気相硬化方式は、熱エネルギーが不要で硬化時間も
比較的短かいという利点を有する反面として、塗装物品
の硬化室への搬入或いは搬出に際して、アンモニア又は
アミン蒸気が外部に漏れるという問題があり、またアン
モニア又はアミン蒸気の外部への漏れを防止するには、
硬化終了後に硬化室内に残留するこれらの蒸気を排気し
なければならず、それによりアンモニア各はアミン蒸気
が無駄になり、更に排気操作等のために硬化室内の塗装
物品の滞留時間が長くなり、結果として硬化コストが高
くなるという欠点がある。

本押明の目的は、上述した欠点が解消されたアンモニア
又はアミンの蒸気相による塗膜の硬化装置を提供するに
ある。

本発明の他の目的は、アンモニア又はアミン蒸気の外部
への漏洩が防止されると共に、硬化用のアンモニア又は
アミン蒸気の使用量を節約してしかも短かい操作サイク
ルで塗膜の硬化を行ない得る塗膜硬化装置を提供するに
ある。

本発明の更に他の目的は、操作が簡便であり、しかも装
置の設置面積も小さく、その結果として低いコストで塗
膜の硬化を行い得る半連続式の塗膜硬化装置を提供する
にある。

本発明によれば、遊離イソシアネート基を有するプレポ
リマーを含有する塗膜を気相のアンモニア又←アミンと
接触させて該塗膜を硬化させるための装置であって、排
気機構を有する準備室、硬化用気体の循環機構を有す゛
る主硬化室及、び気流吹付機構を有する第１及び第２の
後鍾化室なこの順序に且つ隣接位置関係で配置し、準備
室の入口及び各室の境界部に開閉可能な扉を設け、塗装
物品を一つおきに各室に搬送する搬送機構を設け、準備
室入口扉及び主硬化室、と第１後硬化室との境界部の扉
を閉じた状態で準備室と主硬化室との境界部の罪を開け
て主硬化室への塗装物品の搬入を行い且つ準備室と主硬
化室との境界部の扉及び第１後硬化室と第２後硬化室と
の境界部の扉を閉じた状態で主硬化室と第１後硬化室と
の境界部の扉な開けて主硬化室から第１後硬化室への塗
装物品の搬出を行うことを特徴とする半連続式塗膜硬化
装置が提供される。

本発明を添付図面に示す具体例に基づき以下に詳細に説
明する。

本発明の物置全体の配置を示す第１図において、このへ
置は、以下に述べる順序でしかも隣接位置関係に設けら
れた準備室１、主硬化室２、第１後硬化室３及び第２後
硬（ｉ室４から成っている。準備室の入口及びこれらの
各室の境界部、即ち各室の出入口には開閉可能な扉が設
けられており、準備室１の入口には扉５ａ、準備室１の
出口及び主硬化室２０入口には扉５ｂ、主硬化室２の出
口及び第１談硬化室６の入口には扉５ｃ、第１後硬化室
３の出口及び第２後硬化室４の入口には扉５ｄが夫々設
けられている。

主硬化室２は、物品上に形成されるイソシアネート系の
塗膜を、アンモニア又はアミンを含む硬化用気流と接触
させて塗膜の硬化反応を行わせるものセあり、一方準備
室１はこの主硬化反応に先立つズ塗装物品をその準備の
ために待機させ、更に塗膜のセツティングを行わせるも
のである。また、第１及び第２の後硬化室６，４は主硬
化反応後の塗膜を空気等の気流と接触させることによっ
て、後硬化（ボストキュア）を進行させ、これによって
全体としての塗膜硬化時間を短縮させるものである。

塗装置物品６をこれらの各室に搬送するための搬機構７
が、これら各室を通るように設けられ、後に詳述するよ
うに、一つおきに塗装物品６を各室に供給する。

主硬化室２内には、該室内の塗装物品６に対して硬化用
気流を吹付けるための例えば吹付ダクト等の吹付機構８
が設けられる。主硬化室２内に、気流を循環するために
、主硬化室２には例えば吸込ダクト等の気流の吸引機構
９が設けられる。この具体例では、物品上の塗膜が気流
と一様に接触するようにするため、主硬化室２の上部に
気流の吹付口８′、主硬化室２の下部に吸引口９′を夫
々設けて層流状で下降する気流と塗膜表面とがたえず一
様に接触する方式が採用されている。勿論、吹付機構８
としてノズルを使用して、強い気流と塗膜表面とが接触
する方式をも採用し得る。

この具体例において、気流循環機構は、上述した吸引機
構９に加えて、送風ファン１０及びアンモニア又はアミ
ン蒸気の発生機構１１及び送風ライン１２．１３等によ
り構成される。更に循環する気流中に含まれる粉塵や汚
染物を除去するためのフィルター機構１４や、流量を調
節するための弁（ｉ９１節ダンパ）１５を設けることも
できる。また、図示はしていないが、寒冷時に循環気流
を暖めるための加熱機構を設けることもできる。

アンモニア又はアミン蒸気発生機構１１は、気流中にア
ンモニア又はアミンを噴霧する噴霧機構１６を備えてお
り、との噴霧機構１６はアンモニア又はアミンの供給調
節弁１７を介してそれらの貯留タンク１８に接続されて
いる。

かくして、主硬化室２内に充満する雰囲気は、吸引機構
９から吸引され、送風ライン１２、フィルター機構１４
を介して送風ファン１０の吸気側に吸引され、アンモニ
ア又はアミン蒸気発生機構１１、送風ライン１６、流量
調節弁１５及び送風ライン１３を経て、吹付機構８に再
び循環される。

主硬化室２内のアンモニア又はアミン濃度を検出し、こ
れによりその濃度を制御するために、アンモニア又はア
ミンの濃度検出機構（図示せず）を主硬化室２内に設け
ることができる。

準備室１には、主硬化室入口扉５ｂを開いたとき、準備
室１内に充満するアンモニア又はアミン蒸気を排気する
ための排気機構が設けられる。この排気機構は、排気ラ
イン１９、排気ファン２０゜流量調節弁（パージダンパ
）２１、排気ライン２２及びスクラバーの如き排気処理
装置２３から成っ−ている。即ち準備室１内のアンモニ
ア又はアミン蒸気を含む雰囲気は、排気ファン２ｏの作
動により、−排気ライン１９、調節弁２１及びライン２
２を経て排気処理装置２６に送られ、アンモニア又はア
ミンが除去された後、大気中に放出される。

一方、第１及び第２の後硬化室３，４にも、空気のよう
な気体と埠婢とを接触させるための気流循環機構が設け
られる。

この気流循環機構も、後硬化室に設けられた気流吹付機
構２４Ｇ（２４Ａ）及び気流吸引機構２５αＣ２５ｂ）
と、これらを結ぶ気流循環ライン２６α（２６Ａ）及び
２７α（２７Ａ）と、送風ファン２８α（２８，６）と
から成っており、気流吹付口２４α’（２４ｂ’）によ
り主硬化反応後の塗膜に空気を吹付けて、該塗膜中に残
留するアンモニア又はアミン或いは更に有機溶媒等を除
去することにより後硬化反応を進行させる。後硬化室３
゜４内の雰餠気は、気流吸引機構２５α（２５ｈ）、ラ
イン２６α（２６ｂ）、除塵のためのフィルター機構２
９α（２９Ａ）、送風ファン２８α（２８ｂ）、流量調
節弁３０α（６ｏｂ）及びライン２７ａ（２７ｂ）を通
して、吹付機構２４α（２４，６）に循環させる。なお
、送風ファン２８α、２８ｂ、及びフィルター機構２９
α、２９ｂは、同一の送風ファン及びフィルター機構を
用いて、切換ダンパ（図示せず）等を用いて接続ライン
を切換ることにより部品を省力化することもできる。

第１後硬化室入口用の扉５ｃを開いたとき、第１後硬化
室６１にも、アンモニア又はアミン蒸気を含む雰囲気が
充満するが、これを排気処理するために、循環ライン２
７ａ’（２７，６）には、これから分岐し且つ排気ライ
ン２２を介して排気処理装置２３に連なる排気ライン６
１α１１　Ａ＞が設けられる。また、各排気ライン２２
，３１α。

６１・ｂには流量調整及び逆流防止用の弁（ダンパ）３
２，３３ｈが設けられている。

本発明においては、準備室１、主硬化室２、第１及び第
２の後硬化室３，４を上述した構成とし１、塗装物品６
を一つおきに各室に搬入すると共に、準備室入口扉５α
及び第１後硬化室入口扉５Ｃを閉じた状態で主硬化室入
口扉５ｂを開けて主硬化室２への塗装物品６の搬入を行
い且つ主硬化室入口扉５ｂ及び第２後硬化室入口扉５ｔ
Ｌを閉じた状態で第１後硬化室入口扉５Ｃを開けて主硬
化室２から第１後硬化室６への塗装物品６の搬出を行う
。

この動作サイクルを第２，４乃至２−ｐ図に基づき説明
する。

先ず、第２　Ａ図において、塗装物品は一つおきに室に
装入されており、主硬化室２に塗装物品６ｂが、また第
２の後硬化室４には塗装物品６αが位置しており、準備
室１及び第１の後硬化室は空の状態にある。塗装終了物
品６Ｃは準備室入口扉５αの前で待機して′いる。準備
室１にはアンモニア又はアミン蒸気を含む雰囲気が充満
しており、全ての扉５α、５ｂ、５０，５ｄは閉じてい
る。

なお、第２ｆｌｋ硬化室４の気流循環機構（ファン）２
８Ａは作動中であり、塗装物品６αの塗膜の後硬化及び
排気処理装置２３による排気の処理は進行中である。

第２−Ｂ図において、主硬化室２の気流循環機構（ファ
ン及びアンモニア又はアミンの蒸気発生機構）１０．１
１を作動させ、物品６ｈの塗膜をアンモニア又はアミン
蒸気と接触させて、塗膜の主硬化を行わせる。また、第
２後硬化室４の気流循環機構２８ｈは引続き作動中であ
り、物品６ａの塗膜を空気流と接触させて後硬化を続行
させる。

更に、準備中１の入口扉５αを半開状態にすると共に、
排気機構（ファン）２０を作動させ、準備室１内のアン
モニア又はアミン蒸気を外部に漏洩させることなく、排
気処理装置２３に送り、アンモニア又はアミンの除去を
行う。

塗膜の主硬化及び塗膜の後硬化が終了した段階で、第２
ｃ図に示す通り、準備室入口扉５α及び第１後硬化室入
口扉５Ｃを全開する。この際、主碑化室入口、扉５ｂ及
び第２硬化室入口扉５ｄは閉じた状態にある。そこで搬
送機構７を駆動させ、後硬化終了物品６αな第２後硬化
室４から外部に、また主硬化終了物品６ｂを主硬化室２
から第１ｖｋ硬化室３に搬送すると共に塗装物品６Ｃを
準備室１に搬入する。

搬送終了後、第２−Ｄ図に示す通り、準備室入口扉５α
及び第２後硬化室入口扉５Ｃを閉じる。

第１後硬化室６にはアンモニア又はアミン蒸気を含む雰
囲気が充満する。

第２−Ａ図において、第２１硬化室入口扉５ｄを半開状
態にすると共に、第１後硬化室３の気流循環機構（ファ
ン）２８α及び排気処理装置２６を作動させて、雰囲気
中のアンモニア又はアミン蒸気を除去しつつ、主硬化後
の塗膜を空気流と接触きせて後硬化を進行させる。また
、準備室１では塗膜のセツティングが行われる。

後硬化が一定段階迄進行した後、第２−ｐ図に示す通り
、主硬化室入口扉５ｂ及び第２後硬化室入口扉５ｄを全
開する。この場合、準備室入口扉５α及び第１ｖｋ硬化
室入口扉５Ｃは閉じた状態にある。そこで搬送機構７を
駆動させ、セツティングが終了した塗装物品６Ｃを準備
室１から主硬化室２に、また後硬化進行物の塗装物品６
ｂを第１後硬化室６から第２後硬化室４に搬送する。

搬送終了と共に、再び第２−Ａ図に示す通り、主硬化室
入口扉５ｈ及び第２後硬化室入口扉５Ｃを閉じ、以後同
様のサイクルを実行する。

本発明の装置においては、上述した各室の構成及び搬送
方式更には入口扉の開閉方式を採用することにより、極
めて顕著な利点が達成される。即ち、主硬化室２の入口
扉５ｂ及び出口扉５Ｃの開閉操作が、その前後にある扉
５α、５Ｃ又は扉５ｈ、５ｔｔが閉じた状態で行われ、
しかも主硬化室２０前後にある準備室１及び第１後硬化
室３には排気処理機構が付設されていることから、アン
モニア又はアミン蒸気の外方への漏洩が完全に防止され
る。しかも、主硬化室２の雰囲気中のアンモニア又はア
ミン蒸気濃度は、塗装物品の搬出入に伴なって完全にゼ
ロになることなしに、最も低い状態でも約３になるにす
ぎないことから、硬化に必要なアンモニア又はアミンの
コストを著しく節約することができる。更に、硬化装置
の設置面積を比較的小さいものとしながら、しかも塗装
物品の間欠送りにより半連続的な操業が可能となる。

本発明において、１個の主硬化室２に２個の後硬化冨を
設けることは、アンモニア又はアミン蒸気の漏洩防止以
外にも重要な意義を有する。即ち、遊離イソシアネート
基含有塗膜のアンモニア又はアミンによる硬化では、主
硬化が１乃至５分間であるのに対して、空気流との接触
による後硬化は約２乃至４倍の時間を必要とする。

かくして、本発明゛においては、１個の主硬化室におけ
る滞留時間と、２個の後硬化室におけるトータルの滞留
時間とがほぼ対応して、ロスタイムのない硬化処理が可
能となるのである。

各界の開閉操作は、主硬化に要する時間及び後硬化に要
する時間を適当な制御機構に記憶させるか、或いはタイ
マー等により自動的に行うことができ、また扉の開閉操
作に連動して、各排気及び循環系の作動及び搬送系の駆
動をも行い得る。第６図は、このタイムチャートを示す
。

本発明装置に用いる塗料は、遊離インシアネート基含有
プレポリマーを含む塗料であり、後に詳述する気相のア
ンモニア又はアミンとの接触で硬化が行われるものであ
る。このような塗料の適当な例は、インシアネート基末
端プレポリマーと呼ばれるものであり、例えばポリエス
テルポリオール、水酸基含有アクリル樹脂、水酸基含有
ビニル樹脂、アルキド樹脂、ポリアミド等のイソシアネ
ート基に対して反応性を有するオリゴマー乃至ポリマー
をポリイソシアネート、例えばトリレンジイソシアネー
ト、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン
ジインシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート
と反応させ、該イソシアネートをウレタン結合、尿素結
合等を介して。

該オリゴマー乃至ポリマーの骨格に結合させたものが使
用される。勿論、上述したインシアネート基に対して反
応性のオリゴマー乃至ポリマーと、ポリイソシアネート
とは、予め反応させたものでも、或いは混合物の形で部
分的に反応させたものでもよく、またこの塗料ｊ！複数
種の樹脂の混合物であってよい。要するに、本発明の目
的には、気相のアンモニア又はアミンで硬化するに足る
量の遊離イソシアネート基が含有されている限り任意の
塗料が使用し得ることが了解されるべぎである。

遊離インシアネート基の濃度は、一般に樹脂分１００ｇ
当り１０乃至５００ミリモル、特に６０乃至６００ミリ
モルの範囲にあるのが望ましい。

この塗料は、塗装に適した粘度の液体である場合には、
無溶媒塗料とし【も使用でき、また前記プリポリマーを
幾分溶剤で稀釈した溶液型塗料としても使用できる。勿
論、この塗料には、それ自体公知の塗料配合成分、例え
ば、顔料、可塑剤、界面活性剤、垂れ防止剤、防錆剤等
をそれ自体公知の配合比で配合される。好適な塗料は、
不揮発分濃度が２０乃至１００重量％で且つ動粘度（フ
ォードカップ＃４）が１・５乃至１５０秒の範囲のもの
である； 塗装すべき基体としては、通常の鋼板乃至表面処理鋼板
から形成された基体の他に、熱による塗膜゛焼付の困難
な木工製品、繊維製品、プラスチック製品、油圧機器製
品、熱容量の大きい鋳造製品等を挙げることができ、特
に後者の基体の場合には、熱による焼付が不要であり、
しかも塗膜の硬化が迅速に行われることによる顕著な利
点が達成される。

塗布機構としては、スプレーによる塗布機構、例工ばエ
アスプレーガン、エアレススプレーガン回転霧化式塗装
装置等が、非静電式、静電式のものを含めて好適に使用
される。勿論、基体の種類によっては、浸漬塗布、ｐ−
ラコート、フ四−コート等の他の塗布方式も採用し得る
。

尚、本発明に用いるアミン類は一級、二級或いは三級の
モノアミン類の他に、多価アミン類であっても良く、例
えばメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ジ
エチルアミン、トリエチルアミン、ピペリジン、モルホ
リン、ピペラジン、エタノールアミン、ジェタノールア
ミン、トリ丹りノールアミン、ジメチルエタノールアミ
ン、シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、テトラ
メチルエチレンジアミン、エチレントリアミン、等の１
種又は２種以上の組合せを挙げることができる。

尚、硬化用ガス中のアンモニア又はアミンの濃度は、５
０乃至５０，０００　ｐｐｍの濃度があれば十分である
が、反応速度と経済的見地からみて、１００乃至２０，
０ＯＯＰＦ”の濃度であるのが好ましい。

尚、本発明においては、既に述べた通り、アンモニア又
はアミンと接触させた塗装物品を空気流と接触させると
、塗膜の後硬化が迅速に進行し、アンモニア又はアミン
と塗膜との接触時間が比較的短い場合にも、全体として
の硬化時間が著しく短縮されるものである。即ち、アン
モニア又はアミン類との接触が終了したばかりの塗膜は
、硬化が進行しているとしても、その塗膜を爪でこする
と塗膜に引掻傷が容易に入るようなものであり、その塗
膜な鉛線硬度で測定し得るよう和するためには、かなり
長い時間放置を必要とする。これに対して、本発明によ
る空気流との接触による後硬化を用いると、全体として
の硬化時間が約８乃至稀に大巾に短縮されるのである。

−例として、同じアミンとの接触時間で比較して、鉛筆
硬度が２Ｈとなるに必要な自然放置時間が６０分間であ
るのに対して、本発明による後硬化を採用すると、塗膜
硬度が２Ｈとなるのにわずか５分間を必要とするにすぎ
ないことが実験的に確認されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の塗膜硬化装置の一例の全体配置を示
す概略側面説明図、 第２図は、第１図に示す装置の動作サイクルを模式的に
示す概略図、 第３図は、同装置の経時的動作状態を示すタイムチャー
トである。 引照数字１は準備室、２は主硬化室、３は第１後硬化室
、４は第２後硬化室、５α１５ｈ１５’１５ｄは開閉扉
、６は塗装物品、７は搬送機構、１０は循環ファン、１
１はアンモニア又はアミイ蒸気の発生機構、２０は排気
ファン、２８ａ。 ２Ｂｈは送風ファンを夫々示す。 特許出願人　トリニティ工業株式会社 く　の　Ｑ ％Ｊ　′

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）遊離インシアネート基を有するプレポリマーを含
   有する塗膜を気相のアンモニア又はアミンと接触させて
   該塗膜を硬化させるための装置であって、 排気機構を有する準備室、硬化用気体の循環機構を有す
   る主硬化室及び気流吹付機構を有する第１及び第２の後
   硬化室をこの順序に且つ隣接位置関係で配置し、準備室
   の入口及び各室の境界部に開閉可能な扉を設け、塗装物
   品を一つおきに各室に搬送する搬送機構を設け、準備室
   入口扉及び主硬化室と第１後硬化室との境界部の扉な閉
   じた状態で準備室と主硬化室との境界部の扉を開けて主
   硬化室への塗装物品の搬入を行い且つ準備室と主硬化室
   との境界部の扉及び第１後硬化室と第２後硬化室との境
   界部の扉を閉じた状態で主硬化室と第１後硬化室との境
   界部の扉を開けて主硬化室から第１後硬化室への塗装物
   品の搬出を行うことを特徴とする半連続式塗膜硬化装置
   。