JPS6038058A - 有機塗膜のベーキング方法およびその装置 - 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】 発明の利用分野 の装置、詳しくは、例えばガラスあるいは鋼ストリップ
等のガラスあるいは金属基板等の基板に設けた有情塗膜
のベーキング方法およびその装置に開する。

其米共報 美観、耐腐食性等を改良するために、金属ストリップ等
の基板表面に有を幾材料から成るフェス、ペンキあるい
は溶剤を含む接着剤等を塗布することが知られている。

この種の有機塗膜（有機コーティング）を基板に塗布す
るには、幾つかの連続した処理、とりわけ、有機塗膜を
ベーキングすることが必要である。

基板に塗布された有機塗膜は公知の方法、例えば、燃焼
ガスおよび空気の混合気体を用いて対流型の炉でベーク
される。

この炉内の空気は平均温度約３５０℃に加熱されかつ有
眠塗膜のベーキング時に有機溶剤の蒸発に基づいて残留
有機溶剤濃度が確実に該有機溶剤の空気中における爆発
限界以下の低いものとなるように再生される。、そして
、炉内の空気が略再生され、よって、炉の雰囲気中の有
機溶剤含量が該有機溶剤の空気中における爆発下限の２
５％を越えない、即ち、溶剤濃度的０．４容量％に相当
する濃度を越えないようにされる。

さらに、炉から放出されたガスは焼却炉を通過させられ
て大気中に排出される前に確実に浄化される。この焼却
温度は一般に約８７０°Ｃである。

エネルギー消費の面で、燃焼ガスおよび空気を用いて対
流炉内で基板に塗布された有機塗膜をベーキングするこ
とは非常に不利なものである。実際」二、基板を加熱し
かつ該基板に塗布されたコーティングから有機溶剤を蒸
発させるのに実質的に必要とされる熱量と比べて実質的
に大量の熱量を用いて大きな空気流をより高温に加熱し
ている。

製造に関与しない消費カロリーは基板の加熱および溶剤
の蒸発に必要な消費カロリーの約３００％の量となるも
のと推定される。

このエネルギーの不経済的な使用を改善するために、有
機溶剤とで爆発性混合体を形成することのない非酸化性
かつ非還元性の加熱不活性ガスを用いて鋼ストリップ等
の基板に塗布された有機塗膜をベークすることが提案さ
れた。

その１つの方法は温度約３５０℃の窒素ガスを用いて有
機塗膜をベークするものである。しがしなが呟この公知
の方法は十分に監視することが要求されかつ実行するに
あたりその容量（排水問題）および剛直性（強大な熱慣
性）に基因して使用の困難な長い伸延炉を用いることに
加えて窒素をベーキング温度に加熱する熱交換器を用い
ることが要求される不都合があった。

もうｊつの方法は、空気と燃焼ガスあるいは窒素との加
熱混合気体の代りに赤外線を用いた空気清浄炉内で金属
基板に塗布された有（幾塗膜をべ−りするものである。

しかるに、上記炉の清浄雰囲気を燃焼する必要かあると
考えた場合、当該方法は前記参照の対流炉におけるベー
キングとほとんど同程度の総エネルギー消費量を必要と
する。

ところで、不活性ガス雰囲気中で赤外線を用いて有機塗
膜をベーキングすることにより非常に良好な結果の得ら
れることが見い出された。

この発明は、金属あるいはガラス基板等の基板に設けら
れた有機塗膜のベーキングにあたり、波長２ミクロン以
下で最大放射度を有する短波長の赤外線を用いて不活性
ガス雰囲気中で上記塗膜をベークするすることを特徴と
する方法に関するものである。

この発明の有利な実施例において、高密度の赤外線放射
好ましくはＩＩＩＴ２当１１１００キロワツト以」二の
ものが基板面」二で用いられる。

不活性ガスとして好ましくは窒素が用いられるが、池の
非酸化性および非還元性のものを用いることもできる。

この発明の他の特徴によれば、不活性ガス雰囲気中に集
められた有酸溶剤は該溶剤を濃縮することにより回収さ
れる。

この発明の方法は」二連した公知の方法と比べて多くの
利点を有する。たとえば、この方法は塗膜を透過方法で
加熱せしめて塗膜と基板との境界部をベークし、よって
該塗膜に膨潤部が形成されるのを防止する一方、高めら
れたベーキング温度によりこれ等の塗膜のベーキング速
度を非常に高めることを可能にする。

さらに、この発明の方法はエネルギー消費および得られ
るコーチ仁／グの質の面で利点を有する。

これ等の種々の利点はつぎの比較試験から明らかになろ
う。

これ等の試験において、鋼シートは肉厚が０．２１＋Ｔ
　ｉｌｌで鉄−錫合金で被覆され、最近軽金属包装に用
いられる型式の鋼シートである。

金属シートに２つの型式の有機塗膜を塗布して行われた
：　即ち、 −１０１２当り４〜Ｓｇｒの乾燥速度（乾留：３６重景
％）で塗布される透明育成溶剤含有エポキシ−７エ／−
ルワニス。

〜１ｍ２当り１４〜１６ｇｒの速度（乾留５６％）で塗
布される有数溶剤含有白色アクリルペイント。

２枚の金属シートの両面に塗布された２種類の塗膜は、
それぞれ、２８０℃および２６５℃（金属の温度）で高
速ス３トープ加熱された。

第１の試験において、２種類の塗膜が公知の対流炉にお
いてベークされた。その炉の雰囲気は温度約３５０°Ｃ
に加熱された。ワニスのベーキングには少なくとも　０
　、２５　Ｋ　Ｗｂ／　ｍ２が消費され、アクリルペイ
ントのベーキングには少なくとも０　、３２　ＫＷｈ／
ｍ２が消費された。

第２の試験において、空気雰囲気の炉内で上記２種類の
塗膜がベークされた。塗膜の一方の面を熱束密度１３４
　ＫＷ／ｍ２で赤外線放射により加熱を行なった。基板
にワニスを２２．２メ一トル／分の速度で塗膜を増大さ
せたとき、該透明ワニスをベークするのに０　、１０　
ＫＷＩ＋／ｌ１１２を消費する一方、基板に上記ペイン
トを　１７．１メ一トル／分の速度で塗膜を増大させた
とぎ、該白色ペイントをベークするのに０　、１３　Ｋ
Ｗｌ＋／鎗２を消費した。空気雰囲気中で赤外線を用い
て行ったこれ等のベーキング試験におけるエネルギー消
費は実質的に低いものであったが、赤外線ベーキング炉
の清浄空気は、また焼却しなければならないことを考慮
すると、総エネルギー渭費量は実質的に対流炉において
ベーキング試験を行なった場合と同程度であった。

第３の試験として、炉の雰囲気（空気）を窒素としたこ
とを除いて第２の試験におけると同様の条件下で」二記
方法を実行した。この第３の試験において、この発明の
方法にしたがって第２の試験におけると同量の電気エネ
ルギー量が用いられたが、炉において空気の代りに窒素
を用いたことは濃縮により回収を可能とする炉内で高含
量の溶剤の収得を可能にした。これ等の溶剤を燃焼する
ことにより得られる発熱量は、透明ワニスの場合０．１
７３７　Ｋ　Ｗｂ／　＋ｎ２で゛あり、白色アクリルペ
イントの場合０　、２３１６　ＫＷｈ／ｍ２であった。

このように、濃縮有（幾溶剤から回収されたポテンシャ
ルエネルギーはベーキングに用いられた電気エネルギー
（０，１０および０　、１３　ＫＷＩ＋／ｍ”）Ｊ−）
天外かった。この発明の方法のエネルギー消費の有利な
状況は当該方法の主な利点である。

従来方法と比べてもまた、この方法はベークした塗膜の
質の観点からも予期し得ない利点を有する。

このように、空気または窒素雰囲気にて対流炉内で行な
う公知のベーキング方法は、たとえベーキングを迅速に
行なっても塗膜に膨潤部（スウェリング）を生起せしめ
るが、この発明の方法は全←膨潤部を有しない塗膜を得
ることがで終る。

さらに、この発明の方法によりベークされた塗膜の網状
質の度合は空気または窒素雰囲気下で対流炉内でベーク
された塗膜におけるよりも非常に良好な状態であった。

網状質の度合はいわゆる゛ラブーテスト”にすり試験）
゛を用いて判定され、該こすり試験はメチルエチルケト
ン内に浸漬せしめた生締結物を用いて基板に塗布してベ
ークされた有機塗膜をこすることがら成り、当該基板面
が露出せしめるのに必要なこすり回数を計数するもので
ある。上述の白色アクリルペイントの場合、空気雰囲気
下で１８５℃、１９５℃あるいは２０５℃において１５
分間このペイントの塗膜をベークシタ後、僅かに１０〜
１５回のこすりを必要とするに過ぎなかった。これに対
して、この発明の方法にしたがって窒素雰囲気の炉内で
熱束密度１３４ＫＷ／＋ｎ２をもって赤外線放射により
加熱してベークした白色アクリルペイントの塗膜の場合
、上記こすり回数は１００以上であった。

このように、短い波長の赤外線放射はそれ等の熱効果に
加えである型式の有機塗膜に対し光網状質丸果（ｐｈｏ
ｔｏｒｅｔｉｃｕｌａｔｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ　）があ
るものと推定することができる。

また、この発明は、ガラスあるいは金属基板、更に詳し
くは鋼ストリップ等に塗布された有は塗膜をベーキング
する方法を実行するための装置に関するものである。

この発明の装置は、その内部を不活性ガス雰囲気に維持
せしめる手段を備えた実質的に気密のチャンバ、上記チ
ャンバの一端部に位置する入口から該チャンバの他端部
に位置する出口に至り有機塗膜を備えた基板を移動する
手段、上記チャンバ内で有機塗膜を備えた基板の周りに
不活性ガスを循環せしめる手段、上記有機塗膜と対面せ
しめた短波長の赤外線加熱手代、および上記加熱手段に
より有機塗膜から蒸発せしめられた有機溶剤を濃縮する
手段から構成したことを特徴とするものである。

更に、この発明についての情報および詳細は添付図面と
ともに記述したことから明らかになろう。

これ等の添付図面は説明用の一例であって、この発明の
範囲を限定するものではない。この発明の装置について
は２つの実施例か示される。

犬施掴み脱朋 この発明の実施例を添付図面とともに説明する。

添付図面において、等価の構成部分には同一の数字符号
が付されている。

第１図乃至第３図に示すこの発明の装置は、金属ストリ
ップＭに塗布された、ワニスまたはペイント等の有機コ
ーティング（有機塗膜）をベークするのに用いられる。

上記装置は、言うまでもなく、ガラス基板あるいは塗膜
のベーキング温度に抗し得る他の材料から成る基板に塗
布された溶剤含有の有機塗膜をべ−りするのに用いるこ
ともできる。

金属ストリップＭはローラＡおよびロー２８間で矢印Ｘ
で示す方向に移動せしめられる。これ等のローラＡおよ
びＢはベーキング炉を構成する密封状チャンバ１０の外
部に設置される。金属ストリップＭは炉１０に入れられ
る前にステーション２０を通過さぜられる。該ステーシ
ョン２０において上記ストリップＭが準備されかつ有機
塗膜が該ストリップＭの上面に塗布される。このステー
ションはそれ自体公知でありかつ公知のいずれの型式の
ものであってもよい。炉１０の各端部に閉鎖チャンバ１
１が設けられ、これ等の閉鎖チャンバ１１により、空気
を炉内に入り込ませることなく位置１２においてストリ
ップＭを炉１０に入らせかつ位置１３においてそこから
出現させることがで終る。

窒素等の不活性保護ガスは少なくとも１つのパイプ１４
により炉内に導入される。ベンチレータ１５は金属スト
リップＭの周りにこの不活性ガスを満足に循環すること
を確実なものにする。

第２図に示すよう１＝、ベーキング炉１０において、ス
トリップＭはデフレクタ−１６により包囲される領域を
通過させられ、該デフレクタ−１６は矢印Ｇ方向に不活
性ガスを確実に循環させるようになっている。

炉１０の下方部にコンデンサチューブ１７が設けられ、
該コンデンサチューブ１７内に、水等の冷却液が参照符
号１８で示される回路を介して循環させられる。コンデ
ンサチューブ１７は、ストリップＭに塗布された有機塗
膜からベーキング炉１０内に蒸発せしめられた溶剤を濃
縮する作用を行なう。濃縮溶剤はフンジット１９により
集められる。

ス）　ｌ）ツブＭの塗膜のコーティングは反射器２１を
備えた放射器２（）から成る赤外線加熱器により確実な
ものとされる。

第１図および第２図に示すこの発明の実施例において、
赤外線加熱器は炉１０の内部でス）　ｌ）ツブＭの通行
路上方に装着される。これと対照的に、第３図に示す実
施例においては、この加熱器は炉１０の外部で赤外線を
透過する石英等の材料から成る上側壁２２の上方に装着
される。

第３図に示すように、炉１０の外部に赤外線加熱器を装
着することは、赤外線２０の電源を容易に修理したり保
守することができる利点がある。

さらに、放射器２０および反射器２１上に炭素のデポジ
ットを形成する危険性がない。

炉１０に装着されるコンデンサチューブ１７により形成
する代りに、蒸発した溶剤の濃縮器を炉１０の外部に設
け、溶剤から蒸気の状態で充填された不活性ガスはベン
チレータ１５を介しして該濃縮器に通過せしめられる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のベーキング装置の一実施例の縦断面
図、第２図は第１図のＩＩ−ＩＩ線断面図、第３図はこ
の発明のベーキング装置のもう１つの実施例の第１図と
同様の縦断面図である。 １０・・・（ベーキング）炉、１１・・・閉鎖チャンバ
、１４・・・パイプ、１５・・・ベンチレータ、１６・
・・デフレクタ−１１７・・・コンデンサチューブ、１
８・・・冷却液、１９・・・コンノット、２０・・・放
射器、　２１・・・反射器、　Ｍ・・・金属ストリップ
Ｍ、Ａ＋Ｂ・・・ローラ。 特許出Ｍ人　コケーリル・サンプル・ソシエテ・ア／ニ
ム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （］）　基板に設けられた有機塗膜をベークするにあた
   り、不活性ガス雰囲気中で短い波長の赤外線により」ユ
   記有磯塗膜をベークする工程を含むことを特徴とする方
   法。 （２）約２ミクロンより小さい最大放射波長を有する赤
   外線放射を用いる特許請求の範囲第１項記載の方法。 （３）高密度の赤外線放射を用いる特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 （４）赤外線放射の熱束密度が基板面上で約１００キロ
   ワツト／ｌ１１２以」二である特許請求の範囲第３項記
   載の方法。 （５）不活性ガス雰囲気が窒素から形成される特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 （６）塗膜から留去された溶剤蒸気を濃縮せしめる特許
   請求の範囲第１項記載の方法。 （７）基板が金属ストリップである特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 （８）基板がガラスシートである特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 （９）塗膜がワニス、ペイント、有機溶剤を含有する接
   着剤から選択したもので゛ある特許請求の範［Ｉ［］第
   １項記載の方法。 （１０）基板に設けられた有（幾塗膜をベークする装置
   において、 実質的に気密化したチャンバ、その内部に不活性ガス雰
   囲気を維持するために該チャンバと共働せしめるように
   した手段、上記チャンバの一端部に位置する入口から該
   チャンバの他端部に位置する出口に至り有機塗膜を備え
   た基板を移動せしめる手段、上記チャンバ内で上記基板
   の周りに不活性ガスを循環せしめる手段、上記基板を上
   記チャンバ内で移動させて該基板上の有機塗膜と対面せ
   しめる短波長の赤外線加熱手段、および上記加熱手段に
   より上記有機塗膜から蒸発せしめられた有機溶剤を濃縮
   する手段から構成したことを特徴とする装置。 （１１）基板の周りに不活性ガスを循環する手段力吐記
   基板の通行路のいずれか一方側に延在するデフレクタ−
   と該デフレクタ−の各端部の近傍に設けたベンチレータ
   を含む特許請求の範囲第１０項記載の装置。 （１２）溶剤を濃縮する手段がチャンバの下方に設置さ
   れた熱交換器を含む特許請求の範囲第１０項記載の装置
   。 （１３）溶剤を濃縮する手段がナヤンバの外部に装着さ
   れた特許請求の範囲第１０項記載の装置。 （１４）赤外線加熱手段がチャンバに装着された特許請
   求の範囲第１０項記載の装置。 （）５）赤外線加熱手段が赤外線を透過し得るチャンバ
   の壁と対面するように該チャンバの外部に装着された特
   許請求の範囲第１０項記載の装置。 り１６）赤外線加熱手段が放射器および反射器を含む特
   許請求の範囲第１０項記載の装置。