JPS6230581A - 被覆支持体を乾燥または硬化する装置および方法 - 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】 〔発明の分野〕 本発明は、被覆支持体を乾燥し、硬化させるための、さ
らに詳しく述べると、有機被覆を施した支持体を乾燥し
、硬化させる装置及び方法に関する。

〔発明の背景〕

常法に従えば、有機被覆を施した支持体は熱風炉中で硬
化せしめられる。支持体は、炉内にあって、約１０分間
の滞留時間にわたって１５０〜２１０℃の温度にさらさ
れる。この常用の硬化法にはしかしながら欠点がある。

すなわち、コーティングのキャリヤ溶剤が蒸発し、そし
て、大気中に放出せしめられた場合、有害な空気汚染を
ひきおこすという欠点がそれである。。

実際に、溶剤蒸気を含有している熱風の大半は通常エネ
ルギーの保存を考慮して再循環せしめられ、また、この
結果として、かなりのエネルギーコストをかけて溶剤蒸
気を燃却しなければならない。

硬化に原因して発生する空気汚染を軽減するため、水系
コーティングが開発されている。これらのコーティング
は、同じく、少量の有機溶剤を包含しており、そして品
質が劣り、したがって、例えば食品缶詰のような特定の
用途には不適当であるという問題をかかえている。

強力な紫外線に暴露した場合に硬化可能なコーティング
もまた公知である。これらのコーティングは、しかし、
高コストでありかつ比較的に品質が悪く、したがって、
食品を詰める缶の内面コーティングには不向きであると
いう欠点がある。

〔発明の概要〕

本発明は、被覆支持体を硬化させるためのものであって
、従来技術の欠点を伴なわずに高品質溶剤系支持体を乾
燥及び／又は硬化することを可能としかつ追加の経済的
利点を奏するような硬化装置を提供しようとするもので
ある。

したがって、本発明の好ましいＩＲ様によれば、金属製
支持体上のコーティングの乾燥用および／または硬化用
の装置であって、 前記の被覆支持体を非常に狭い空間内で誘導加熱する装
置と、 前記の加熱の結果として離れた蒸発液体を凝縮する装置
と を含んでなる装置が提供される。

前記コーティングは、例えば、常用の溶剤系あるいは水
系のコーティングであることができ、したがって、蒸発
液体は通常一般の溶剤および／または水である。

また、本発明の好ましい１態様によれば、前記の誘導加
熱装置は、交流電源と、その電源に連結ししかも乾燥お
よび／または硬化すべき前記支持体に物理的に極めて近
接して配置した誘導コイルとからなる。

さらに、本発明の好ましいＩＲ様によれば、誘導コイル
は、冷却液流用の導管を規定するように配置され、これ
によって、冷却された前記の誘導コイルが前記蒸発液体
用の凝縮器として機能し、そして前記の凝縮装置の一部
を形成する。

また、本発明の第２の好ましい態様に従えば、前記の凝
縮装置は、溶剤蒸気を凝縮するための非常に狭い空間の
開口部に配置された冷却コイルを含み、よって、上記の
狭い空間に対して溶剤蒸気雰囲気が閉じ込められている
。

さらに、本発明の１慧様に従えば、予め定められた溶剤
蒸気圧力を上記の限られた空間内で保持するための蒸気
発生装置が設けられており、これによって、空気あるい
はその他の気体がその空間に流入するのが防止されてい
る。

また、本発明の１態様に従えば、前記の凝縮装置は、蒸
発溶剤を大気圧付近で凝縮するのに有効である。

また、本発明のＩＲ様に従えば、前記の誘導加熱装置は
約１秒間の滞留時間で乾燥を行ない、そして約３〜１０
秒間の滞留時間で硬化を行なう。

さらに、本発明のＩＲ様に従えば、前記の電源は、周波
数範囲２０〜４５０ｋ　Ｈｚで動作する高周波交流電源
からなる。

また、本発明の１態様に従えば、被覆支持体を硬化後に
急速に冷却するための装置も提供され、また、この装置
は、例えば水滴のような霧化液体を被覆支持体に噴霧す
る装置を包含していてもよい。

さらに、本発明の１態様に従えば、加熱を行なう前に支
持体にコーティングを被覆する装置もまた提供される。

この被覆装置は、支持体のコイルが通過せしめられる浸
漬路を有していてもよい。

さらに、本発明の好ましい１態様によれば、被覆導電性
支持体を非常に狭い空間内で誘導加熱する工程とその加
熱の結果として離れた蒸発液体を凝縮する工程とを含ん
でなる被覆導電性支持体の加熱および／または硬化方法
が提供される。

さらに、本発明の好ましい１態様によれば、前記の誘導
加熱工程は、・交流電源に連結ししかも乾燥および／ま
なは硬化すべき前記支持体に物理的に極めて近接して配
置した誘導コイル内に交流電力を通す工程を含んでいる
。

また、本発明の好ましいＩＢ様によれば、前記の凝縮工
程は、前記誘導コイル内に形成した導管を通る冷却液流
を起こす工程を含んでいる。

さらに、本発明の好ましい１態様によれば、前記の凝縮
工程は、上記の狭い空間の開口にその空間から蒸発溶剤
が流出するのを防止するために配置された熱交換器を通
る冷却液流を形成する工程を含んでいる。

また、本発明の１態様に従えば、上記の狭い空間内の蒸
発溶剤の蒸気圧を少なくとも予め定められた蒸気圧で保
持し、よって、空気あるいはその他の気体がその空間に
流入するのを防止する工程もまた提供される６ また、本発明の１態様に従えば、前記の凝縮工程は、蒸
発溶剤を大気圧付近で凝縮するのに用いられる。

さらに、本発明の１態様に従えば、前記の誘導加熱工程
では、約１秒間の滞留時間で乾燥を行ない、そして約３
〜１０秒間の滞留時間で硬化を行なう。

さらに、本発明の１暦様に従えば、前記の誘導加熱工程
は、周波数範囲２０〜４５０ｋ　Ｈｚで動作する高周波
交流電力を前記の誘導コイルに通す工程を含んでいる。

また、本発明のＩＢ様に従えば、被覆支持体を硬化後に
急速に冷却する工程も提供され、また、この工程は、例
えば水のような液体の被覆支持体上への噴霧を包含して
いてもよい。

さらに、本発明のＩＢ様に従えば、加熱を行なう前に支
持体にコーティングを被覆する工程もまた提供される。

この被覆工程は、コイル状の支持体を浸漬洛中に浸漬す
る工程を含むことができる。

〔実施例〕

第１図を９照するが、第１図は本発明の好ましい態様に
よりウェブ支持体にコーティングし硬化する装置を示す
０図示の態様では、ウェブ支持体はブリキ板のコイルの
ようなコイルの形であるが、ブリキ板その他の支持体の
シートを慣用的に入手可能なシート供給手法を用いて類
似の仕方でコーティングすることができることが認めら
れる。ブリキ板などの支持体１０は好ましくは最初に本
出願人の米国特許第４，４４８，８７５号の教示に従っ
て表面処理を行ない、次いでコーティング材料を含むコ
ーティング浴１２に供給する。コーティング材料は例え
ば完全な有機溶剤系あるいは部分的な水系の有機コーテ
ィング材料であることができる。

過剰のコーティング材料は支持体１０の鉛直に配向した
表面が浴１２から離れるときにそこを伝って流れ落ちる
。

一対の位置調整可能ゴムローラ１４は支持体表面から過
剰のコーティング材料を除去し、また支持板を位置決め
する働きがある。ローラ１４の下流で支持体は全体を参
照数字１６で示される硬化ユニットに供給される。

本発明の好ましい態様に従うと、硬化ユニット１６は高
周波交流電源を有し、これは誘導コイル２０を介して典
型的には４４０Ｖの電圧および４５０ｋＨｚの周波数の
交流電力を供給する。誘導コイル２０は、第３図に見ら
れる如く、略矩形の円筒状に配置され、その中を通過す
る支持体とは非常に接近して配置するが、それらの間に
電気的接触やアークの発生が起きることは許されない。

従って、硬化ユニット１６の構成は支持体をそれを硬化
する間包囲する非常に小さい容積を成すものである。実
際的には、この容積は外部の大気から密閉して周囲温度
および周囲圧力でそこで飽和する蒸気が有効に凝縮する
ようにする。

誘導コイル２０に交流電流を流すと導電性の支持体１０
を誘導加熱して支持体を典型的には約４５０〜５００°
Ｃの温度に加熱する。支持体の熱はコーティングに伝熱
し、約１秒以内にコーティングを乾燥し、約３〜１０秒
以内にそれを硬化する。乾燥および硬化の際、コーティ
ング中の溶媒が支持体を包囲する非常に小さい容積中に
蒸発する。

本発明の好ましい態様によると、誘導コイル２０は中空
チューブとして形成して導管を構成し、この導管中を冷
却流体を通す。典型的にはこの冷却流体は室温の水であ
る。冷却流体の流れは誘導コイル２０を冷却し、−ｆｆ
ｉ的に大気圧で誘導コイル上での溶媒蒸気の凝縮を促進
する。凝縮液は重力で誘導コイルをっなって落下し、大
気圧で集成トレイ２２に集められる。このトレイ２２は
適当な集取装置と連結して凝縮した溶剤を再使用できる
ようにしてもよい、その他の蒸発した液体、例えば水も
同じ装置で凝縮できる。

硬化と凝縮の間支持体を包囲する小容積を提供して溶剤
の凝縮と回収の効率を高めることが可能になることは本
発明の特別の特徴である。小容積における誘導加熱の使
用は、溶剤の再循環のみならず支持体を加熱するのに用
いるエネルギーの点でも非常に著しいエネルギーの節約
である。従来技術では消費されたエネルギーの僅かに約
８％が支持体の加熱に用いられるのに対して、本発明に
よれば実質的に全部の誘導エネルギーが支持体の加熱に
用いられる。

硬化ユニット１６の下流に被覆し硬化した支持体を急速
に冷却するための噴霧水スプレー２４を提供してもよい
。水スプレー２４に続けて被覆した支持体を急速に乾燥
するための空気ブラスト２６を設けてもよい。その後、
被覆した支持体は所望であれば再び巻き取るか使用する
ことができる。

次に第２．４．５図を参照するが、これらの図は本発明
の好ましい態様によりバレルの被覆を硬化する装置およ
び方法を説明する。第１の工程として、適当な厚みの金
属シートをバレル壁部分３０に対応する円筒体に成形す
る。この円筒体に錫被覆を慣用手法、例えば電気メツキ
法で適用してもよい。代りに、その他の適当なコーティ
ングあるいは表面処理を円筒体に適用してもよい。バレ
ル壁円筒体の１方または両方の表面にそのように被覆す
ることができる。

バレル壁円筒体の錫被覆表面は次に本出願人の米国特許
第４，４４８，８７５号の教示に従って表面処理を行な
うことが好ましく、この教示は参照して本明細書に含め
る。次いで円筒体を洗浄し乾燥する。

表面処理および洗浄および乾燥工程の後、バレル壁部分
３０の内側および／または外側表面にスプレーなどの慣
用手法でラッカーを被覆する。ラッカー被覆工程の後、
バレル壁円筒体を第２図および第４図に図示したタイプ
の硬化ユニットに挿入する。第２図に見られるように、
全体として参照数字３２で示す硬化ユニットは、典型的
にはプラスチック製の、非導電性ハウジング３４を有す
る。

ハウジング３４の内側表面近くに誘導コイル４０を配置
する。この誘導コイル４０は第１図および第３図の態様
と関連して前に説明した誘導コイル２０と実質的に同じ
構成および操作である。

誘導コイル４０は冷却液通路およびその中を水などの冷
却液を通過させてそれを冷却しかつ蒸発した溶剤のａ縮
を促進する手段を含むことができる。

誘電コイル４０は適当な制御装置（図示せず）を介して
ＡＣ電源と連結する。処理すべきバレル壁円筒体３０は
誘導コイル４０の内側に位置する。

バレル壁円筒３０内に且つこれに接近した間隔で容器４
４が配置される。これは典型的にはプラスチック又は金
属のごとき適当な材料で作られており、水又は任意の他
の適当な液体が満たされる。

適切に満たされた容器４４はハウジング３４内の容積を
減少せしめるために役立ち、このハウジング中で乾燥及
び硬化中にコーティングから溶剤が蒸発することができ
、そして第１図及び第３図の具体例と関連して上記した
理由により設けられる。

この発明の好ましい態様に従えば、満たされた容器４４
はまた、蒸発した溶剤の凝縮がその上で起こり得る比較
的冷たい表面を構成する。従って、凝縮液収集容器４６
が容器４４の下方に設けられる。

バレル壁円筒３０の内側及び外側の両者が硬化し又は乾
燥されることが求められる場合、容器４０及び冷却され
た内股コイル４０の両者は凝縮表面として役立つ。

第１図及び第３図の具体例と関連して上に記載したよう
に、ラッカーの乾燥及び硬化段階中に離れた溶剤は、容
器４４及び内設コイル４０において、その凝縮により回
゛収され、そして収集器４６に垂れ落ち、そして次にこ
こから除去される。

ラッカー硬化段階は、１０〜２０秒間にわたり４５０〜
５００℃の基材温度を達成することにより流れ増白段階
と同時に実施することができる。

ラッカーの硬化及び凝縮の同時的実施はこの発明の顕著
な特徴であり、装置、時間及び空間のコストを節約し、
そして溶剤の再循環を可能にする。

非常に限られた体積の基材の誘導加熱の使用は、エネル
ギーの大巾な節約及び汚染の防止というかなりの利点を
有する。

誘導が熱段階の完了及び過剰の溶剤の凝縮の後、バレル
壁円筒３０が、頂端部及び底端部を有する完全なバレル
に組み立てられる。

第６図を参照にして、この図はこの発明の１つの好まし
い態様に従う、コートされたカンを硬化せしめるための
装置及び技法を説明するものである。参照番号６２によ
り一般的に示される硬化ユニットが与えられており、こ
のユニットは長い非導電性円筒状ハウジング６４、誘導
コイル７０及び２個の冷却コイル７４を有し、そして前
記ハウジンクは典型的にはプラスチック製でありそして
２個の拡張域７６が一体に形成されている。

誘導コイル７０は、適当な調節装置（示されていない）
を介して交流電源に接続される。これはハウジング６４
に近接してその内部に配置されており、そして第１．２
．３．４及び５図に関して前記した誘導コイルに類似し
ており、唯一の有意な差異は誘導コイル７０は中空チュ
ーブとして形成される必要がなく、その中を冷却液を通
す必要がないことである。

誘導コイル７０に近接してその内部に、非導電性材料、
典型的にはプラスチックにより作られたスリーブ７２が
設けられる。スリーブ７２の直径は、硬化のためにそれ
を通過することが望まれるカン壁円筒６０のそれよりわ
ずかに大きい。

２個の冷却コイル７４はハウジング６４の内部にそして
それに接近して設けられ、そして誘導コイル７０の各端
にそれと直列的に、溶剤の蒸発が起こる限られた空間中
に構成される開口に接近して配置され、こうして硬化さ
れるべきカン６０が冷却コイル７４及び誘導コイル７０
により構成される円筒状ギャップを通過する。

さらに、位置７８に硬化ユニット６２への出口を有する
溶剤蒸気発生器６６を設けることができる。

溶剤コート金属カンの硬化方法を第６図を参照しながら
ここに説明しよう。第１段階として、適当な厚さのシー
ト状金属が、参照番号６０により示される円筒状カンに
成形される。常法、例えば電気メッキにより、この円筒
に錫コーティングが適用される。他の方法として、他の
任意のコーティング又は表面処理を円筒に適用すること
ができる。カン円筒の片面又は両面をこのようにしてコ
ーティングすることができる。

次に好ましくは、カン壁円筒の錫コーティングされた片
面又は両面を本発明者の米国特許Ｎｏ。

４．４４８，８７５の教示に行って表面処理にがける。

この教示を引用によりこの明細書に組み入れる。次に、
この円筒を洗浄しそして乾燥する。

表面処理、洗浄及び乾燥段階に続き、カン円筒６０の内
及び／又は外表面に、常法、例えば噴霧によりラッカー
をコートする。ラッカーコーティング段階の後、この円
筒をコンベアー８０上に置く０次に、円筒６０を硬化ユ
ニット６２に導入する。このユニットは、通常は示され
ているように垂直に配置されるが、このように配置され
る必要はない。

硬化中にカン６０上の溶剤コーティングの蒸発の結果と
して硬化ユニット６２の内部に導入される溶剤蒸気は、
溶剤蒸気発生器６６により発生しそして位置７８でハウ
ジング６２に導入されることもできる。

典型的には水が通される冷却コイル７４は、溶剤蒸気が
ハウジング６２の外に逃げず、それと接触するすべての
溶剤蒸気が直接凝縮しそして重力によって溶剤回収トレ
イ８２に流下することを保証する。

誘導コイル７０の内側の空間内の蒸気圧は大気圧より高
く維持されるので、この空間に空気も他のいかなる大気
圧ガスも入ることができないことが、この発明の顕著な
特徴である。溶剤蒸気発生器６６は、硬化ユニット６２
内の蒸気圧が所望のレベルより低下した場合に溶剤蒸気
を提供するように運転される。

従って、硬化ユニット６２を外界大気から隔離するなめ
にバルブ又は類似の装置を必要としないことが、この発
明の顕著な特徴である。

この発明の他の特徴は拡張域７６を有することである。

スリーブ７２の広さに対するこのような大きな広さのた
め、硬化ユニット６２のいずれかの端の近傍での乱流に
より硬化ユニット６２の内部に不所望のガスが入る可能
性が低下する。

円筒６０は、典型的には、誘導コイル７０に交流電流を
通す結果として得られる誘導加熱により４５０〜５００
℃の温度に加熱される。

円筒壁材の熱が伝導によりコーティングに伝達され、こ
れによって約１秒間以内にコーティングが乾燥し、そし
て約３〜１０秒間以内に硬化する。

ラッカー硬化段階は、１０〜２０秒間にわたる４５０〜
５００℃の基材温度を達成することにより、流れ増白段
階と同時に実施することができる。

ラッカー硬化及び凝集の同時実施は、装置、時間及び空
間のコストを節約し、そして溶剤の再循環を可能にする
この発明の顕著な特徴である。

この発明は上に具体的に示しそして記載したものに限定
されるものではないことが当業者により認識されるであ
ろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい態様により支持体にコーティ
ングし硬化する装置を説明する概略図、第２図は本発明
の好ましい態様により円筒体の内部被覆を硬化する装置
の概略図、第３図は第１図の態様の支持体の周りの誘導
コイルの配置を示す側断面図、第４図は第２図の暦様の
支持体の周りの誘導コイルの配置を示す側断面図、第５
図は第２図および第４図の装置を用いてバレルを製造す
る手法を説明する流れ図、第６図は本発明のもう１つの
好ましい態様により円筒体の被覆を硬化する装置の概略
図である。 １０・・・支持体、　　　　１２・・・コーティング浴
、１４・・・ローラ、　　　　１６・・・硬化ユニット
、１８・・・交流電源、　　２０・・・誘導コイル、２
２・・・集取トレイ、　３０・・・バレル壁、３２・・
・硬化ユニット、 ３４・・・ハウジング、　４０・・・誘導コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属製支持体上のコーティングの乾燥用または硬化
   用の装置であって、 前記の被覆支持体を非常に狭い空間内で誘導加熱する手
   段と、 前記の加熱の結果として離れた蒸発液体を凝縮する手段
   と を含んでなる前記の装置。 ２、前記のコーティングが溶剤系コーティングまたは水
   系コーティングである特許請求の範囲第１項記載の装置
   。 ３、前記の誘導加熱手段が、交流電源と、その電源に連
   結ししかも乾燥または硬化すべき前記支持体に物理的に
   極めて近接して配置した誘導コイルとからなる特許請求
   の範囲第１項記載の装置。 ４、冷却液流用の導管を規定するように前記誘導コイル
   を配置し、これによって、冷却された前記の誘導コイル
   が前記蒸発液体用の凝縮器として機能し、そして前記の
   凝縮手段の一部を形成する特許請求の範囲第３項記載の
   装置。 ５、前記の凝縮手段の機能が、蒸発溶剤を大気圧付近で
   凝縮するものである特許請求の範囲第１項記載の装置。 ６、前記の凝縮手段の機能が、蒸発溶剤を雰囲気温度付
   近で凝縮するものである特許請求の範囲第１項記載の装
   置。 ７、前記の誘導加熱手段が約１秒間の滞留時間で乾燥を
   行ない、そして約３〜１０秒間の滞留時間で硬化を行な
   う特許請求の範囲第１項記載の装置。 ８、前記の電源が、周波数範囲２０〜４５０ｋＨｚで動
   作する高周波交流電源からなる特許請求の範囲第３項記
   載の装置。 ９、硬化後に、前記の被覆支持体を急速に冷却する手段
   を更に含む特許請求の範囲第１項記載の装置。 １０、加熱の前に、前記の支持体をコーティングで被覆
   する手段を更に含む特許請求の範囲第１項記載の装置。 １１、前記の凝縮手段が、前記の非常に狭い空間の開口
   部に配置された冷却手段を含む特許請求の範囲第１項記
   載の装置。 １２、前記の非常に狭い空間内の蒸気圧を、その非常に
   狭い空間の外側よりも高い水準に維持するための蒸気発
   生手段を更に含む特許請求の範囲第１１項記載の装置。 １３、前記の非常に狭い空間の開口部に隣接して、その
   中での乱れを防止するために拡大領域を含む特許請求の
   範囲第１２項記載の装置。 １４、被覆導電性支持体を非常に狭い空間内で誘導加熱
   する工程とその加熱の結果として離れた蒸発液体を凝縮
   する工程とを含んでなる被覆導電性支持体の乾燥または
   硬化方法。 １５、前記の誘導加熱が、交流電源に連結ししかも乾燥
   または硬化すべき前記支持体に物理的に極めて近接して
   配置した誘導コイル内に交流電力を通す工程を含む特許
   請求の範囲第１４項記載の方法。 １６、前記の凝縮工程が、前記誘導コイル内に形成した
   導管を通る冷却液流を起こす工程を含む特許請求の範囲
   第１４項記載の方法。 １７、前記の凝縮工程の機能が、前記の蒸発溶剤を大気
   圧付近で凝縮するものである特許請求の範囲第１４項記
   載の方法。 １８、前記の凝縮工程の機能が、前記溶剤を雰囲気圧力
   付近で凝縮するものである特許請求の範囲第１４項記載
   の方法。 １９、前記の誘導加熱工程が、約１秒間の滞留時間で乾
   燥を行ない、約３〜１０秒間の滞留時間で硬化を行なう
   特許請求の範囲第１４項記載の方法。 ２０、前記の誘導加熱工程が、周波数範囲２０〜４５０
   ｋＨｚで動作する高周波交流電力を前記の誘導コイルに
   通す工程を含む特許請求の範囲第１４項記載の方法。 ２１、前記の凝縮工程が、前記の狭い空間の開口部に近
   接して配置した冷却コイル少なくとも２個の活性化を含
   み、これによってその狭い空間内に前記の蒸発溶剤に含
   ませる特許請求の範囲第１４項記載の方法。