(57)【要約】【課題】金属系基材をムラ無く、かつ効率よくフレーム処理可能なフレーム処理装置、塗装金属板製造装置、および塗装金属板の製造方法を提供する。【解決手段】フレーム処理装置は、金属系基材を搬送するための搬送部と、搬送部により搬送される金属系基材に対して火炎を放射するためのバーナーヘッドと、バーナーヘッドに燃焼性ガスを供給するためのガス供給部と、を有する。バーナーヘッドは、金属系基材と対向する面に火炎口を有する内側ノズルと、内側ノズルを挟んで対向して配置され、金属系基材と対向する面にそれぞれ火炎口を有する２つの外側ノズルと、を有し、内側ノズルおよび２つの外側ノズルは、金属系基材の搬送方向に沿って順に配置されている。内側ノズルのガスの流量と、２つの外側ノズルのガス流量の合計量との比は、９０：１０〜９５：５である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属系基材を搬送するための搬送部と、
前記搬送部により搬送される前記金属系基材に対し、火炎を放射するためのバーナーヘッドと、
前記バーナーヘッドに燃焼性ガスを供給するためのガス供給部と、
を有し、
前記バーナーヘッドは、前記金属系基材と対向する面に火炎口を有する内側ノズルと、前記内側ノズルを挟んで対向して配置され、前記金属系基材と対向する面にそれぞれ火炎口を有する２つの外側ノズルと、を有し、
前記内側ノズルおよび前記２つの外側ノズルは、前記金属系基材の搬送方向に沿って順に配置されており、
前記内側ノズルのガスの流量と、前記２つの外側ノズルのガス流量の合計量との比が、９０：１０〜９５：５である、
フレーム処理装置。
【請求項２】
前記内側ノズルから放射する火炎の中心軸と、前記搬送部により搬送される金属系基材の表面との角度が７０〜１１０°である、
請求項１に記載のフレーム処理装置。
【請求項３】
前記金属系基材の搬送方向に沿って、前記バーナーヘッドが２つ以上配置されている、
請求項１または２に記載のフレーム処理装置。
【請求項４】
金属系基材上に塗料を塗布し、塗膜を形成するための塗布部と、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のフレーム処理装置と、
を含み、
前記フレーム処理装置は、前記塗布部で形成された塗膜に対してフレーム処理を行う、
塗装金属板の製造装置。
【請求項５】
金属系基材上に塗料を塗布し、前記金属板上に塗膜を形成する塗膜形成工程と、
前記金属系基材上に形成された前記塗膜に対し、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフレーム処理装置によりフレーム処理を行うフレーム処理工程と、
を含む、
塗装金属板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレーム処理装置、塗装金属板の製造装置、および塗装金属板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属板に塗装等を行い、その機能性や意匠性を向上させて付加価値を高めることが行われている。塗装前の金属板にゴミや埃等が付着していると、金属板と塗膜との密着性が低下したり、金属板の濡れ性が変化したりするため、所望の塗装を行うことが難しい。そこで、塗装を行う前の金属板にフレーム処理を行うことが検討されている。例えば、特許文献１には、表面に付着した水分、埃、油脂等をバーナーの火炎で除去した後、鋼管にコーティング剤を塗布する方法が開示されている。
【０００３】
一方で、屋外の建造物や土木構造等には、塗装金属板が多く用いられている。このような塗装金属板では、自動車の排気ガス、工場からの煤煙等に含まれるカーボン系汚染物質の付着による汚れが問題となっている。汚れの中でも特に、雨筋に沿って付着する汚れ（以下、「雨筋汚れ」とも称する）が目立ちやすい。そこで近年、オルガノシリケートの縮合物を含む塗膜に対してフレーム処理を行い、雨筋汚れを防止すること等が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−９０３１３号公報
【特許文献２】特開２０１８−０５１５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、フレーム処理には、液化石油ガス（ＬＰＧ）や、液化天然ガス（ＬＮＧ）を燃料とするバーナーが汎用されている。例えば液化石油ガスが燃焼するときは、以下の化学式で表される化学反応が生じている。
Ｃ３Ｈ８（ＬＰＧ）＋５Ｏ２  →  ３ＣＯ２＋４Ｈ２Ｏ＋熱
【０００６】
上記化学式から明らかなように、ガスを燃焼させると、水が発生する。一方で、金属系基材は、高い熱伝導性を有する。そのため、金属系基材に対してフレーム処理を行うと、火炎が金属系基材に接触した瞬間に熱が迅速に拡散する。その結果、金属系基材表面の温度が高まらず、燃焼によって発生した水が金属系基材表面で冷却されて結露する。このような結露が生じると、フレーム処理が妨害され、特許文献１や特許文献２に記載されているような、所望の効果が得られない、との課題があった。
【０００７】
上記課題に対し、金属系基材を予備加熱したり、フレーム処理時間を長くしたりすることが考えられる。しかしながら、これらの方法ではフレーム処理に時間がかかるだけでなく、金属系基材全体の温度が高まってしまい、次工程前に冷却する必要等が生じる。
【０００８】
そこで、フレーム処理装置のバーナーヘッドから放射される火炎の出力を高め、金属系基材の表面温度を瞬時に高めることも考えられる。しかしながら、バーナーヘッドにおけるガス流量を多くすると、火炎が振動しやすく、処理ムラが生じる、という課題があった。
【０００９】
本発明は、このような課題を鑑みてなされたものである。具体的には、金属系基材をムラ無く、かつ効率よくフレーム処理可能なフレーム処理装置、塗装金属板製造装置、および塗装金属板の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１は、以下のフレーム処理装置に関する。
［１］金属系基材を搬送するための搬送部と、前記搬送部により搬送される前記金属系基材に対し、火炎を放射するためのバーナーヘッドと、前記バーナーヘッドに燃焼性ガスを供給するためのガス供給部と、を有し、前記バーナーヘッドは、前記金属系基材と対向する面に火炎口を有する内側ノズルと、前記内側ノズルを挟んで対向して配置され、前記金属系基材と対向する面にそれぞれ火炎口を有する２つの外側ノズルと、を有し、前記内側ノズルおよび前記２つの外側ノズルは、前記金属系基材の搬送方向に沿って順に配置されており、前記内側ノズルのガスの流量と、前記２つの外側ノズルのガス流量の合計量との比が、９０：１０〜９５：５である、フレーム処理装置。
【００１１】
［２］前記内側ノズルから放射する火炎の中心軸と、前記搬送部により搬送される金属系基材の表面との角度が７０〜１１０°である、［１］に記載のフレーム処理装置。
［３］前記金属系基材の搬送方向に沿って、前記バーナーヘッドが２つ以上配置されている、［１］または［２］に記載のフレーム処理装置。
【００１２】
本発明の第２は、以下の塗装金属板の製造装置に関する。
［４］金属系基材上に塗料を塗布し、塗膜を形成するための塗布部と、［１］〜［３］のいずれかに記載のフレーム処理装置と、を含み、前記フレーム処理装置は、前記塗布部で形成された塗膜に対してフレーム処理を行う、塗装金属板の製造装置。
【００１３】
本発明の第３は、以下の塗装金属板の製造方法に関する。
［５］金属系基材上に塗料を塗布し、前記金属板上に塗膜を形成する塗膜形成工程と、前記金属系基材上に形成された前記塗膜に対し、［１］〜［３］のいずれかに記載のフレーム処理装置によりフレーム処理を行うフレーム処理工程と、を含む、塗装金属板の製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のフレーム処理装置によれば、フレーム処理時に火炎が振動し難く、ムラなく処理することができる。また、当該フレーム処理装置によれば、金属系基材全体の表面温度を効率よく高めることが可能であり、結露等を生じさせることなくフレーム処理を効率よく行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は本発明のフレーム処理装置の側面図である。
【図２】図２Ａはフレーム処理装置のバーナーヘッドの正面図であり、図２Ｂは、当該バーナーヘッドの図２ＡにおけるＡ−Ａ線での断面図であり、図２Ｃは、当該バーナーヘッドの図２ＢにおけるＢ−Ｂ線での部分断面図であり、図２Ｄは、当該バーナーヘッドの底面図である。
【図３】図３は本発明の塗装金属板の製造装置の側面図である。
【図４】図４は、実施例４、比較例１、および比較例３のフレーム処理装置のバーナーヘッドが放射する火炎のシミュレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
１．フレーム処理装置
本発明のフレーム処理装置は、フレーム処理時に結露が生じやすい部材、すなわち熱伝導率が高い金属系基材に火炎を放射し、フレーム処理するための装置である。本発明のフレーム処理装置は特に、熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上である金属板を含む金属系基材のフレーム処理に、非常に有用である。なお、本明細書において、金属系基材とは、金属板等の金属からなる部材を少なくとも一部に含む基材とし、例えば金属板の表面に塗膜等が形成されたものであってもよい。以下、本発明の一実施の形態に係るフレーム処理装置について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
本実施の形態に係るフレーム処理装置１００の側面図を図１に示す。本実施の形態のフレーム処理装置１００は、金属系基材１１を搬送するための搬送部１と、金属系基材１１の搬送方向（図１において、点線の矢印で示す方向）に沿って配置された２つのバーナーヘッド２と、当該バーナーヘッド２に燃焼性ガスを供給するためのガス供給部３とを有する。また、当該フレーム処理装置１００には、必要に応じて、他の構成が含まれていてもよく、例えばフレーム処理前の金属系基材１１の温度（以下、「フレーム処理前温度」とも称する）を測定する第１温度測定部（図示せず）や、フレーム処理後の金属系基材１１の温度（以下、「フレーム処理後温度」とも称する）を測定する第２温度測定部（図示せず）等を備えていてもよい。また、フレーム処理前温度やフレーム処理後温度に基づいて、ガス供給部３がバーナーヘッド２に供給する燃焼性ガスの量を制御するための制御部（図示せず）等をさらに備えていてもよい。
【００１８】
前述のように、一般的なフレーム処理条件で金属系基材にフレーム処理を行うと、燃焼性ガスの燃焼によって生じた水分が、金属系基材表面で結露しやすかった。また、結露を抑制するために、金属系基材を予備加熱したり、長い時間フレーム処理したりすると、処理効率が低下しやすかった。一方で、フレーム処理時の火炎の出力を高めると、火炎が振動しやすく、処理ムラが生じやすいとの課題があった。
【００１９】
これに対し、本実施の形態のフレーム処理装置１００のバーナーヘッド２はそれぞれ、金属系基材１１の搬送方向に沿って配置された３つのノズルを有する。図２Ａに、バーナーヘッド２の正面図を示し、図２Ｂに、図２ＡのＡ−Ａ線における断面図を示し、図２Ｃに、図２ＢのＢ−Ｂ線における断面図を示し、図２Ｄに、バーナーヘッド２の底面図を示す。なお、図２Ｄでは便宜上、内側火炎口２１ａおよび外側火炎口２２ａをそれぞれ黒く塗りつぶしている。
【００２０】
当該バーナーヘッド２では、３つのノズルのうち、中央のノズル（本明細書では「内側ノズル２１」と称する）から、金属系基材１１にフレーム処理を行うための火炎が主に放射される。また、当該内側ノズル２１を挟んで対向して配置された２つの外側ノズル２２から、内側ノズルの火炎の直進性を高めるための火炎が放射される。本実施の形態のフレーム処理装置１００では、内側ノズル２１のガス流量と、２つの外側ノズル２２のガス流量の合計量との比を、９０：１０〜９５：５とする。従来のフレーム処理では、１つのみノズルを有するバーナーヘッドが一般的であった。また、３つのノズル（内側ノズルおよび外側ノズル）を有するバーナーヘッドが用いられることもあったが、その場合、外側ノズルのガス流量の割合を上記より格段に大きな範囲に設定することが一般的であった。従来、３つのノズルを有するバーナーヘッドにおいて、外側ノズルのガス流量の割合を比較的大きくすることで、内側ノズルから放射される火炎が安定すると考えられており、外側ノズルのガス流量が少なくなると、内側ノズルから放射される火炎が振動するとされてきた。これに対し、本発明者らが鋭意検討したところ、外側ノズルのガス流量を少なくしていくと、内側ノズルから放射される火炎が振動しやすくなるが、内側ノズル２１のガス流量と、２つの外側ノズル２２のガス流量の合計量との比が９０：１０〜９５：５になると、内側ノズル２１から放射される火炎が非常に安定し、火炎の出力を高めても安定することが見出された。なお、本明細書において、内側ノズル２１のガス流量とは、フレーム処理時に内側ノズル２１の火炎口（本明細書では「内側火炎口２１ａ」とも称する）から排出される燃焼性ガスの量とし、外側ノズル２２のガス流量とは、外側ノズル２２の火炎口（本明細書では「外側火炎口２２ａ」とも称する）から排出される燃焼性ガスの量とする。以下、当該フレーム処理装置の各構成について、詳しく説明する。
【００２１】
搬送部１は、一定の速度で金属系基材１１を搬送することが可能であれば、その種類は特に制限されず、例えば金属製の無端ベルトと、これを一定速度で回転させる駆動部と、を含む公知のコンベアとすることができる。
【００２２】
一方、ガス供給部３は、燃焼性ガスをバーナーヘッド２に供給することが可能であれば、その構成は特に制限されない。本実施の形態のガス供給部３は、燃焼ガス供給部３１と、助燃ガス供給部３２と、燃焼ガスおよび助燃ガスを混合するためのガス混合部３３と、燃焼性ガス（燃焼ガスおよび助燃ガスの混合ガス）を上述のバーナーヘッド２に供給するためのガス供給管３４と、を含む。ただし、必要に応じて、これら以外の構成を有していてもよい。例えば、ガス供給管３４を流動する燃焼性ガス中の酸素の濃度を一定とするため、必要に応じて酸素を供給するための酸素供給器（図示せず）等をさらに備えていてもよい。
【００２３】
燃焼ガス供給部３１は、水素、液化石油ガス（ＬＰＧ）、液化天然ガス（ＬＮＧ）、アセチレンガス、プロパンガス、およびブタン等の燃焼ガスを供給可能なボンベ等とすることができる。燃焼ガスは、上記の中でも所望の火炎を形成しやすいとの観点から、ＬＰＧ又はＬＮＧが好ましく、特にＬＰＧが好ましい。
【００２４】
一方、助燃ガス供給部３２は、空気や酸素等の助燃ガスを供給可能なボンベ等とすることができ、空気ボンベや、酸素ボンベ、コンプレッサーエアー、ブロアー等とすることができる。なお、助燃ガスは、上記の中でも取扱性等の面から、空気であることが好ましい。
【００２５】
ガス混合部３３は、燃焼ガス供給部３１および助燃ガス供給部３２と接続されており、これらから供給される燃焼ガスおよび助燃ガスを所望の比で混合して燃焼性ガスとするための攪拌部を有する。
【００２６】
一方、本実施の形態のバーナーヘッド２は、ガス供給部３（ガス供給管）から供給された燃焼性ガスを収容するためのガス収容部２３と、当該ガス収容部２３に接続された内側ノズル２１と、当該ガス収容部２３と貫通孔２４を介して接続された２つの外側ノズル２２とを有する。なお、本実施の形態のフレーム処理装置１００では、バーナーヘッド２の底面から火炎が放射される。
【００２７】
ガス収容部２３は、ガス供給部３のガス供給管３４と接続されており、燃焼性ガスを一時的に収容する領域である。ガス供給部３から供給された燃焼性ガスは、ガス収容部２３を介して、内側ノズル２１および外側ノズル２２に、所望の比で分配される。ガス収容部２３の大きさや、その形状は特に制限されず、本実施の形態では、略円柱状の空間とされている。
【００２８】
一方、内側ノズル２１は、金属系基材１１と対向する面、すなわちバーナーヘッド２の底面に、金属系基材１１の幅方向（金属系基材１１の搬送方向に対して垂直方向）に直線状に延びる内側火炎口２１ａを有する。
【００２９】
ここで、内側火炎口２１ａの長さ、すなわち内側火炎口２１ａの金属系基材１１の幅方向の長さ（図２ＤにおいてＷで表される長さ）は、金属系基材１１の幅と同等、もしくは当該幅より大きければよく、例えば５０〜１５０ｃｍ程度とすることができる。
【００３０】
また、内側火炎口２１ａの幅、すなわち内側火炎口２１ａの金属系基材１１の搬送方向の長さ（図２ＤにおいてＬ１で表される長さ）は、燃焼性ガスの吐出安定性等に応じて適宜設定することができるが、２〜８ｍｍであることが好ましく、３〜６ｍｍであることがより好ましい。内側火炎口２１ａの幅Ｌ１が２ｍｍ未満であると、内側火炎口２１ａを通過できる燃焼性ガスのガス流量が少なくなり、フレーム処理の速度が遅くなりやすい。一方、内側火炎口２１ａの幅Ｌ１が８ｍｍ超であると、内側ノズル２１から排出される燃焼性ガスの流速が低下しやすく、火炎の長さが短くなりやすい。その結果、金属系基材１１とバーナーヘッド２とを近づける必要が生じるため好ましくない。
【００３１】
また、内側ノズル２１は、一端が内側火炎口２１ａと接続され、他端がガス収容部２３と接続された内側流路２１ｂも有する。内側流路２１ｂは、燃焼性ガスを内側火炎口２１ａ側に安定して供給可能であれば、その幅や形状は特に制限されず、本実施の形態では、略直方体状に形成されている。
【００３２】
また、内側流路２１ｂの内側火炎口２１ａ側には、複数のリボン状の金属板が燃焼性ガスの流動方向に沿って配置された、火炎の形状を調整するための内側吐出調整部２１ｃが配置されている。なお、複数のリボン状の金属板は、間隙をあけて配置されており、これらの間隙を燃焼性ガスが流動する。なお、内側吐出調整部２１ｃの構造は、複数のリボン状の板が配置された構造に限定されず、例えば板状部材に多数の丸穴が形成された構造等であってもよい。ただし、金属系基材１１の幅方向にムラ無く均一に火炎を放射するとの観点から、複数のリボン状の板が配置された構造であることが好ましい。
【００３３】
一方、２つの外側ノズル２２は、金属系基材１１と対向する面、すなわちバーナーヘッド２の底面に、金属系基材１１の幅方向（金属系基材１１の搬送方向に対して垂直方向）に直線状に延びる外側火炎口２２ａをそれぞれ有する。
【００３４】
ここで、外側火炎口２２ａの長さ、すなわち外側火炎口２２ａの金属系基材１１の幅方向の長さは、内側ノズル２１の内側火炎口２１ａの長さと異なっていてもよい。ただし、本実施の形態では、金属系基材１１の幅方向全てで、内側ノズル２１から放射される火炎を安定させるとの観点で、これらの長さを略同一にしている。
【００３５】
また、外側火炎口２２ａの幅、すなわち外側火炎口２２ａの金属系基材１１の搬送方向の長さ（図２ＤにおいてＬ２で表される長さ）は、４〜８ｍｍであることが好ましい。外側火炎口２２ａの幅Ｌ２が４ｍｍ未満であると、燃焼性ガスの流路抵抗が大きくなり、外側ノズル２２から放射される火炎によって、内側ノズル２１から放射される火炎を安定させ難くなる。一方、上記幅Ｌ２が８ｍｍ超である場合にも、内側ノズル２１から放射される火炎の直進性が低くなりやすい。
【００３６】
なお、外側火炎口２２ａは、内側火炎口２１ａの端部から３〜９ｍｍ離して配置されていることが好ましい。これらの間隔（図２Ｄにおいて、Ｌ３で表される長さ）が３ｍｍ未満であると、外側火炎口２２ａ近傍で生じる熱風によって、内側ノズル２１から放射される火炎が振動しやすくなる。一方、上記間隔Ｌ３が９ｍｍ超であると、外側ノズル２２から放射される火炎が、内側ノズル２１から放射される火炎に影響を及ぼし難くなり、内側ノズル２１放射される火炎の振動を十分に抑制することができなくなる。ただし、当該間隔は、内側ノズル２１から放射される火炎の出力に応じて適宜調整することが好ましく、内側ノズル２１のガス流量を多くする場合には、当該間隔Ｌ３を長くしたほうが、内側ノズル２１から放射される火炎が安定しやすくなる。
【００３７】
また、外側ノズル２２は、一端が外側火炎口２２ａと接続され、他端が後述の貫通孔２４と接続された外側流路２２ｂも有する。外側流路２２ｂは燃焼性ガスを外側火炎口２２ａ側に安定して供給可能であれば、その幅や形状は特に制限されず、本実施の形態では、略直方体状に形成されている。
【００３８】
また、外側流路２２ｂの内側火炎口２１ａ側には、内側吐出調整部２１ｃと同様に、複数のリボン状の金属板が燃焼性ガスの流動方向に沿って配置された、火炎の形状を調整するための外側吐出調整部２２ｃが配置されている。当該外側吐出調整部２２ｃの形状は、複数のリボン状の板が配置された構造に限定されず、例えば板状部材に多数の丸穴が形成された構造等であってもよい。ただし、金属系基材１１の幅方向全てで、内側ノズル２１から放射される火炎を安定させるとの観点から、複数のリボン状の板が配置された構造であることが好ましい。
【００３９】
さらに、外側流路２２ｂの外側吐出調整部２２ｃより上流側には、ステンレスウール２２ｄが配置されている。当該ステンレスウール２２ｄによって、外側吐出調整部２２ｃ側に向かう燃焼性ガスの量を調整している。
【００４０】
外側ノズル２２およびガス収容部２３を接続する貫通孔２４は、図２Ｃに示すように、略均一な間隔で均一な大きさに形成することができ、十分な量の燃焼性ガスを外側ノズル２２に供給することが可能であれば、その形状や個数は特に制限されない。当該貫通孔２４は、一部を塞ぐことも可能である。当該貫通孔２４の数によって、フレーム処理時の外側ノズル２２のガス流量を調整することができ、ひいては内側ノズル２１のガス流量と、２つの外側ノズル２２のガス流量の合計量との比を調整することが可能となる。
【００４１】
ここで、本実施の形態では２つの外側ノズル２２が、内側ノズル２１を挟んで対称な位置に配置されているが、これらの位置は、必ずしも対称でなくともよい。ただし、２つの外側ノズル２２を対称に配置すると、外側ノズル２２によって内側ノズル２１から放射される火炎をコントロールしやすくなり、その直進性を高めやすくなる。
【００４２】
なお、内側ノズル２１および２つの外側ノズル２２を有するバーナーヘッド２として、市販のバーナーヘッドを用いてもよく、その例には、Ｆｌｙｎｎ  Ｂｕｒｎｅｒ社（米国）の製品名Ｆ−３０００、Ｆｉｎｅｃｏｍ  Ｉ＆Ｔ社（韓国）の製品名ＦＦＰ２５０等がある。
【００４３】
また、本実施の形態に係るフレーム処理装置１００では、バーナーヘッド２が金属系基材１１の搬送方向（図１において、点線の矢印で示す方向）に沿って、２つ配置されているが、バーナーヘッド２は１つのみであってもよく、３つ以上であってもよい。フレーム処理時の火炎の出力を高め過ぎる（例えばガス流速が１００Ｌ／ｃｍ２・分を超える）と、ガス流速の勢いで火炎が消えてしまう。つまり、バーナーヘッド２に供給できるガス流量には上限がある。そこで、１つのバーナーヘッド２のみでは、処理量が不十分な場合、２つ以上のバーナーヘッド２でフレーム処理を行うことが好ましい。
【００４４】
複数のバーナーヘッド２を配置する場合、これらの距離は十分に近いことが好ましい。例えば、隣り合うバーナーヘッド２の内側ノズル２１から放射される火炎の中心軸どうしの距離が、２００〜１０００ｍｍとなるように配置することが好ましく、３００〜７００ｍｍ程度とすることがより好ましい。バーナーヘッド２どうしの距離が十分に近いと、搬送の間に金属系基材１１の温度が変化し難く、効率よくフレーム処理をすることが可能となる。本明細書において、内側ノズル２１から放射される火炎の中心軸とは、内側ノズル２１の内側火炎口２１ａの中心と、当該中心から放射された火炎の先端とを繋いだ直線とする。
【００４５】
また、フレーム処理は、熱によって金属系基材１１の表面を改質するのではなく、火炎中のプラズマによって金属系基材１１の表面を改質する。そこで、各バーナーヘッド２の内側火炎口２１ａから放射される火炎のうち、プラズマ発光量が高い位置に、金属系基材１１の被フレーム処理面が位置するように、バーナーヘッド２を設置することが好ましい。一般的にプラズマ発光量が高い位置は火炎の内炎と外炎の境目付近である。したがって、このような位置に金属系基材１１の被フレーム処理面が位置するようにバーナーヘッド２を配置することが好ましい。火炎中のプラズマ発生量はプラズマ分光分析等から特定可能である。
【００４６】
より具体的なバーナーヘッド２の底面と金属系基材１１の被フレーム処理面との距離は、１０〜１５０ｍｍ程度であることが好ましく、２０〜１００ｍ程度であることがより好ましい。バーナーヘッド２の底面と金属系基材１１との距離が近すぎる場合には、金属系基材１１の反り等によって、金属系基材１１とバーナーヘッドとが接触してしまうことがある。一方、バーナーヘッド２と金属系基材１１との距離が遠すぎる場合には、火炎の出力を高める必要が生じ、多大なエネルギーが必要となる。なお、表面処理効率とは無関係に、金属系基材１１とバーナーヘッド２との距離が近いほど金属系基材１１に熱が伝わりやすく、金属系基材１１の温度が上昇しやすくなる。
【００４７】
また、内側ノズル２１から放射される火炎の中心軸と、金属系基材１１表面とがなす角度が、７０〜１１０°（９０±２０°）となるようにバーナーヘッド２の角度を調整することが好ましい。ただし、フレーム処理効率を高めるとの観点から、上記角度は８０〜１００°がより好ましく、９０°に近いほど好ましい。本実施の形態では、略９０°となるようにバーナーヘッド２を配置している。
【００４８】
以下、本実施の形態のフレーム処理装置１００を用いたフレーム処理方法について説明する。
まず、搬送部１によって金属系基材１１を一定方向に一定速度で搬送する。このとき、金属系基材１１の搬送速度は、フレーム処理速度に応じて適宜選択されるが、通常５〜１５０ｍ／分とすることができ、２０〜１００ｍ／分であることがより好ましく、３０〜８０ｍ／分であることがさらに好ましい。金属系基材１１を５ｍ／分以上の速度で搬送することにより、効率的にフレーム処理を行うことができ、さらには過度に金属系基材１１の温度が高まることを抑制できる。一方で、金属系基材１１の搬送速度が速すぎる場合には、金属系基材１１の移動によって気流が生じやすく、フレーム処理にムラが生じることがある。
【００４９】
続いて、ガス供給部３からバーナーヘッド２に対して燃焼性ガスを供給し、搬送部１により搬送される金属系基材１１に対し、上述のバーナーヘッド２からフレーム処理を行う。このとき、ガス供給部３から供給する燃焼性ガス中の燃焼ガスと助燃ガスとの混合比は、燃焼ガス及び助燃ガスの種類に応じて適宜設定することができる。例えば、燃焼ガスがＬＰＧ、助燃ガスが空気である場合、ＬＰＧの体積１に対して、空気の体積を２４〜２７とすることが好ましく、２５〜２６とすることがより好ましく、２５〜２５．５とすることがさらに好ましい。また、燃焼ガスがＬＮＧ、助燃ガスが空気である場合、ＬＮＧの体積１に対して、空気の体積を９．５〜１１とすることが好ましく、９．８〜１０．５とすることがより好ましく、１０〜１０．２とすることがさらに好ましい。
【００５０】
またこのとき、バーナーヘッド２の内側ノズル２１のガス流量と、２つの外側ノズル２２のガス流量の合計量との比を、９０：１０〜９５：５とする。これらの比は、火炎の振動をさらに抑制するとの観点から、９２：８〜９４：６であることが好ましい。全ガス流量に対する、外側ノズル２２のガス流量の割合が１０％を超える、もしくは５％未満となると、内側ノズル２１から放射される火炎が大きく振動しやすくなる。
【００５１】
上記内側ノズル２１のガス流量および外側ノズル２２のガス流量の比は、内側ノズル２１から放射される火炎の形状を、汎用熱流体解析ソフトウェア「ＡＮＹＳＹＳ社製Ｆｌｕｅｎｔ」によってシミュレーションした結果と比較すること等によって特定することができる。また、上記ガス流量の比は、上述のように、バーナーヘッド２のガス収容部２３と外側ノズル２２とを接続する貫通孔２４の数や、外側ノズル２２の外側流路２２ｂ内に配置されるステンレスウール２２ｄの量等によって調整することが可能である。また、本実施の形態では、２つのバーナーヘッド２における上記ガス流量比を、略同一の値としているが、これらは異なっていてもよい。
【００５２】
また、各バーナーヘッド２から放射される火炎の出力（内側ノズル２１および外側ノズル２２から放射される火炎の出力の合計）が、金属系基材１１の幅１０ｍｍあたり２，５００ｋＪ／時間〜１４，０００ｋＪ／時間となるようにガス流量を調整することが好ましく、３，５００ｋＪ／時間〜１４，０００ｋＪ／時間とすることがより好ましく、４，５００ｋＪ／時間〜１０，０００ｋＪ／時間とすることがさらに好ましい。本実施の形態では、内側ノズル２１から放射される火炎の出力が低くても高くても、上述の外側ノズル２２から放射される火炎によって、内側ノズル２１から放射される火炎が安定する。ただし、各バーナーヘッド２から放射される火炎の出力が、金属系基材１１の幅１０ｍｍ当たり２０００ｋＪ／時間未満では、燃焼性ガスの流速が低くなりすぎて、瞬時に金属系基材１１の表面の温度を高めることが難しく、フレーム処理の効率が低下する。一方、金属系基材の幅１０ｍｍ当たりの出力が１４，０００ｋＪ／時間を超えると、燃焼性ガスの流速が速すぎて火炎の形状が多少不安定になることがある。なお、各バーナーヘッド２から放射される火炎の出力は、本実施の形態では略同一の値としているが、これらは異なっていてもよい。
【００５３】
（その他）
上述のフレーム処理装置では、バーナーヘッドのガス収容部、内側ノズル、および外側ノズルが一体に成形されていたが、別々に成形されたものが組み合わせられていてもよい。
【００５４】
また、上述のフレーム処理の際に、フレーム処理前温度や、フレーム処理後温度を測定してもよく、これらの温度に基づいて、上述のバーナーヘッドの内側ノズルから放射される火炎の出力を調整してもよい。また、フレーム処理装置の周囲の湿度を測定し、当該湿度を勘案して、火炎の出力を調整してもよい。
【００５５】
さらに、上記実施の形態では、金属系基材が平板状である場合を例に説明したが、金属系基材は、コイル状に巻き取られたもの等であってもよい。また、その厚みや幅も特に制限されず、金属系基材の種類や用途に応じて適宜選択される。
【００５６】
（効果）
前述のように、従来のフレーム処理装置では、金属系基材をフレーム処理する際に、バーナーヘッドからの火炎の出力を高めようとすると、火炎が振動しやすく、ムラ無くフレーム処理することが難しかった。これに対し、本発明の処理装置では、内側ノズルおよび外側ノズルを有するバーナーヘッドを用い、当該内側ノズルのガス流量および２つの外側ノズルのガス流量の合計量の比を、９０：１０〜９５：５としている。これにより、内側ノズルから放射される火炎が振動し難く、安定して金属系基材のフレーム処理を行うことが可能である。また、内側ノズルのガス流量と外側ノズルのガス流量との比を上述の範囲とすると、内側ノズルのガス流量を多くしても、火炎が安定するため、瞬時に金属系基材の温度を高めることができる。したがって、燃料の燃焼によって水分が発生したとしても、金属系基材表面に結露が生じ難く、フレーム処理が阻害され難くなる。その結果、例えば金属系基材の親水化処理や、金属系基材表面に付着した埃、油脂等の除去等を効率的にムラなく行うことが可能となる。
【００５７】
２．塗装金属板の製造装置
本発明の塗装金属板の製造装置は、金属板上に塗膜を有する塗装金属板を製造するための装置であり、金属板上に塗料を塗布し、塗膜を形成するための塗布形成部と、当該塗膜をフレーム処理するためのフレーム処理装置と、を含む構成とすることができる。
【００５８】
塗装金属板の製造に用いる金属板の種類は特に制限されないが、前述のように、熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上である金属板を含む金属系基材をフレーム処理する際に、その表面に結露が生じやすい。そこで、本発明の塗装金属板の製造装置は、熱伝導率が１０Ｗ／ｍＫ以上である金属板上に塗膜を形成し、塗装金属板を製造する際に非常に有用である。
【００５９】
このような金属板の種類は特に制限されず、その例には溶融Ｚｎ−５５％Ａｌ合金めっき鋼板等のめっき鋼板；普通鋼板やステンレス鋼板等の鋼板；アルミニウム板；銅板等が含まれる。また、金属板には、本発明の効果を阻害しない範囲で、その表面に化成処理皮膜や下塗り塗膜等が形成されていてもよい。さらに、当該金属板は、本発明の効果を損なわない範囲で、エンボス加工や絞り成形加工等の凹凸加工がなされていてもよい。
【００６０】
また、金属板上に塗布する塗料の種類は特に制限されないが、後述のシリコーンレジンを含む塗料を塗布し、フレーム処理を行うことで、表面の親水性が高く、雨筋汚れの生じ難い塗装金属板を得ることが可能である。以下、本発明の一実施の形態に係る塗装金属板の製造装置について、図３を参照して詳細に説明するが、本発明は、当該実施の形態に限定されない。
【００６１】
本実施の形態の塗装金属板の製造装置１１０は、金属板２１０上に塗膜を形成するための塗膜形成部２００と、当該塗膜形成部２００によって塗膜に対してフレーム処理を行うためのフレーム処理装置１００とを含む。なお、本実施の形態の塗装金属板の製造装置１１０では、塗膜形成部２００の搬送部と、上述のフレーム処理装置１００の搬送部１とが共通であるが、塗膜形成部２００の搬送部と、フレーム処理装置１００の搬送部とが別々に形成されていてもよい。また、塗装金属板の製造装置１１０において、塗膜形成部２００とフレーム処理装置１００との間に他の構成が含まれていてもよい。ここで、本実施の形態の塗装金属板の製造装置１１０が含むフレーム処理装置１００については、前述のフレーム処理装置１００と同様であるため、各構成に同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６２】
本実施の形態の塗装金属板の製造装置１１０における塗膜形成部２００は、塗料を塗布するための塗布部２２０と、塗料を固化させるための固化部２３０と、を有する。塗布部２２０は、金属板２１０に塗料を塗布するための手段であり、本実施の形態では、ロールコーターである。ただし、塗布部２２０の種類はロールコーターに制限されず、塗料の種類や、金属板の種類、大きさ、形状等に応じて適宜選択される。塗布部２２０は、例えば、公知のスピンコーター、カーテンコーター、スプレーコーター、ディップコーター、インクジェット装置等とすることもできる。
【００６３】
一方、固化部２３０は、塗布部２２０によって塗布された塗料を固化させるための手段であり、本実施の形態ではオーブンである。また、本実施の形態の固化部２３０（オーブン）は、短時間で塗料を固化させるため、板面風速が０．９ｍ／秒以上となるように風を吹き付け可能な送風機能も有する。ただし、固化部２３０の種類はオーブンに制限されず、塗料の種類によって適宜選択され、塗料が紫外線硬化性である場合等には、固化部２３０が紫外線照射手段等であってもよい。
【００６４】
以下、本実施の形態の塗装金属板の製造装置を用いた塗装金属板の製造方法について説明する。本実施の形態の塗装金属板の製造装置１１０を用いた塗装金属板の製造方法では、まず、搬送部１によって、金属板２１０を一定方向に一定速度で搬送する。金属板２１０の搬送速度は、前述のフレーム処理装置１００における金属系基材１１の搬送速度と同様とすることができる。そして、塗布部２２０において、搬送部１によって搬送された金属板２１０の表面に塗料を塗布する（塗料塗布工程）。このときの塗布膜厚は、塗装金属板の種類に応じて適宜選択され、固化後の膜（塗膜）の厚みが３〜３０μｍ程度となるように塗布することが好ましい。当該厚みは、塗膜の比重、およびサンドブラスト等による塗膜除去前後の塗装金属板の重量差から重量法によって求められる値である。塗膜が薄すぎる場合、塗膜の耐久性および隠蔽性が不十分となることがある。一方、塗膜が厚すぎる場合、製造コストが増大するとともに、固化時にワキが発生することがある。
【００６５】
上記塗布部２２０で塗布する塗料の種類は、特に制限されないが、前述のように、シリコーンレジンを含む塗料であることが好ましい。このような塗料は、シリコーンレジンの他に、必要に応じて樹脂や硬化剤、無機粒子、有機粒子、着色顔料、溶媒等を含んでいてもよい。なお、本明細書において、シリコーンレジンとは、アルコキシシランが部分加水分解縮合した化合物であって、三次元状の架橋型構造を主体とするが、ゲル化までには至らず、有機溶剤に可溶なポリマーである。シリコーンレジンが含む三次元状の架橋型構造は特に制限されず、例えば、カゴ状、梯子状、またはランダム状のいずれであってもよい。なお、本明細書において、テトラアルコキシシラン、およびテトラアルコキシシランのみを加水分解縮合させた縮合物（オルガノシリケート）は、シリコーンレジンに含まないものとする。
【００６６】
シリコーンレジンは、三次元状の架橋型構造を含むため、塗料を金属板２１０に塗布すると、シリコーンレジンが膜の表面側に移行する。そして、このようなシリコーンレジンを含む膜に、フレーム処理装置１００でフレーム処理を行うと、シリコーンレジンが含む有機基（例えば、メチル基やフェニル基等）がムラなく除去されて、塗膜表面にシラノール基やシロキサン結合が導入される。その結果、最終的に得られる塗装金属板の表面の親水性が均一に高くなり、耐雨筋汚れ性が非常に良好となる。また、シリコーンレジンが塗膜表面に均一に並ぶことで、塗膜の耐傷付き性も良好になる。
【００６７】
ここで、塗料が含むシリコーンレジンの重量平均分子量は好ましくは７００〜５００００であることが好ましく、１０００〜１００００であることがより好ましい。シリコーンレジンの重量平均分子量が７００未満になると、固化部２３０においてシリコーンレジンが揮発しやすくなり、固化部２３０を汚染したり、耐雨筋汚れ性が不十分となることがある。一方、重量平均分子量が５００００を超えると、塗料の粘度が高まりやすくなり、塗布部２２０で均一に塗布し難いことがある。なお、上記シリコーンレジンの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定されるポリスチレン換算量である。
【００６８】
また、塗料は、その固形分１００質量部に対して、シリコーンレジンを１〜１０質量部含むことが好ましく、２〜６質量部含むことがより好ましい。塗料がシリコーンレジンを当該範囲含むと、フレーム処理後の塗膜表面の親水性が十分に高まり、塗装金属板の耐雨筋汚れ性が良好になる。また、塗膜表面の硬度も高くなる。
【００６９】
一方、塗料が含む樹脂は、塗膜のバインダとなる成分であればよい。当該樹脂の例には、ポリエステル樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、アミノ−ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、アミノ−アクリル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂等の高分子化合物が含まれる。これらの中でも、汚れ付着性が低いことから、ポリエステル樹脂、ポリエステルウレタン樹脂、アミノ−ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、アミノ−アクリル樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂が好ましく、特に耐候性が高いことから、ポリエステル樹脂またはアクリル樹脂が好ましい。
【００７０】
塗料が含む樹脂の量は、塗装金属板の樹脂の種類に応じて適宜選択される。得られる塗膜の強度等の観点から、その固形分１００質量部に対して、上記樹脂が２５〜６０質量部であることが好ましく、３０〜５０質量部であることがより好ましい。
【００７１】
また、塗料が必要に応じて含む硬化剤の種類や量は、塗装金属板の用途や、樹脂の種類に応じて適宜選択され、その量は、上記樹脂１００質量部に対して、５〜３５質量部であることが好ましく、１０〜３０質量部であることがより好ましい。硬化剤の量が上記範囲であると、塗料から得られる塗膜の硬化性が良好になる。
【００７２】
また、塗料は、公知の無機粒子や有機粒子を含んでいてもよい。これらの平均粒子径は４〜８０μｍであることが好ましく、１０〜６０μｍであることがより好ましい。無機粒子や有機粒子の平均粒子径は、コールターカウンター法で測定される値である。なお、無機粒子や有機粒子の形状は特に制限されないが、得られる塗膜の表面状態を調整しやすいとの観点から、略球状であることが好ましい。また、塗料が含む無機粒子および／または有機粒子の量は、所望の塗膜の表面状態等に応じて適宜選択され、塗料の固形分１００質量部に対して、合計で１〜４０質量部であることが好ましい。
【００７３】
またさらに、塗料は、必要に応じて着色顔料を含んでいてもよい。着色顔料の平均粒子径は、例えば０．２〜２．０μｍとすることができる。さらに、塗料は、必要に応じて有機溶剤を含んでいてもよい。当該有機溶剤は、上記シリコーンレジンや樹脂、硬化剤、無機粒子や有機粒子等を十分に溶解、または分散させることが可能なものであれば特に制限されない。
【００７４】
上記塗布部２２０による塗料の塗布後、金属板２１０を搬送部１によって固化部２３０側へ搬送し、固化部２３０（本実施の形態ではオーブン）で塗膜を固化させる（塗料固化工程）。本実施の形態では、塗料中の樹脂等の分解を防止し、かつ均質な塗膜を得るとの観点から、金属板２１０を１２０〜３００℃に加熱することが好ましく、１５０〜２８０℃に加熱することがより好ましく、１８０〜２６０℃に加熱することがさらに好ましい。加熱時間は特に制限されず、上記と同様の観点から、３〜９０秒であることが好ましく、１０〜７０秒であることがより好ましく、２０〜６０秒であることがさらに好ましい。
【００７５】
またこのとき、板面風速が０．９ｍ／秒以上となるように風を吹き付けてもよい。一般的な塗料では、塗料中の低分子量成分が揮発し、固化部２３０を汚染することがある。これに対し、上述の塗料中では、シリコーンレジンが他の成分と水素結合する。そのため、風を吹き付けながら塗料を固化させても、シリコーンレジンが蒸発し難く、加熱装置を汚染し難い。
【００７６】
続いて、塗膜が形成された金属板（金属系基材１１）を搬送部１によってフレーム処理装置１００側に搬送し、塗膜に対してフレーム処理を行う。上記塗料塗布工程および塗料固化工程（これらをまとめて「塗膜形成工程」とも称する）で形成された塗膜表面に、前述の方法でフレーム処理を行う。なお、本実施の形態では、塗膜表面をフレーム処理する際、バーナーヘッド２の内側ノズルのガス流量および２つの外側ノズルのガス流量の合計量の比を、９０：１０〜９５：５とする。
【００７７】
（その他）
上述の実施の形態では、シリコーンレジンを含む塗料を用いて塗膜を形成し、塗膜にフレーム処理を行ったが、塗料の種類はシリコーンレジンを含むものに制限されず、例えばオルガノシリケート等を含む塗料を用いて塗膜を形成し、フレーム処理を行ってもよい。
【００７８】
（効果）
本実施の形態の塗装金属板の製造装置では、金属板上に塗膜を形成した後、当該塗膜に対してフレーム処理を行う。当該塗装金属板の製造装置では、前述のように、塗膜が形成された金属板（金属系基材）をフレーム処理する際、バーナーヘッドの内側ノズルから放射される火炎が振動し難い。したがって、塗膜が形成された金属板（金属系基材）をムラ無く処理することが可能である。また、当該塗装金属板の製造装置では、内側ノズルから放射される火炎の出力を高めることができるため、素早くフレーム処理を行うことができる。したがって、燃焼によって水分が発生したとしても、塗膜表面に結露が生じ難く、フレーム処理が阻害され難くなる。その結果、ムラなく金属系基材を親水化処理することが可能となり、例えば、耐雨筋汚れ性の高い塗装金属板等を得ることが可能となる。
【実施例】
【００７９】
以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例により限定されない。
【００８０】
１．塗料の調製
数平均分子量５，０００、ガラス転移温度３０℃、水酸基価２８ｍｇＫＯＨ／ｇの高分子ポリエステル樹脂（ＤＩＣ社製）と、メトキシ基９０モル％メチル化メラミン樹脂硬化剤（三井サイテック社製  サイメル（登録商標）３０３）とを混合し、ベースとなるポリエステル樹脂およびメラミン樹脂硬化剤を含む組成物を得た。ポリエステル樹脂とメチル化メラミン樹脂硬化剤との配合比は７０／３０とした。
上記組成物に下記一般式で表されるブロックスルホン酸触媒を、ブロック基が脱離した後のスルホン酸量が、塗料の固形分量に対して１質量％となるように加えた。
【００８１】
【化１】
2020041709.tif 000003
【００８２】
さらに、下記表に示す構造を有するメチル／フェニル系シリコーンレジンを、それぞれ塗料の総固形分量に対して５質量％となるように添加した。なお、下記表において、Ｔ単位とは、シリコーンレジンに含まれる、トリアルコキシシラン由来の構造単位を表し、Ｄ単位とは、ジアルコキシシラン由来の構造単位を表す。また、当該表におけるメチル／フェニルとの記載は、メチル基を有する構造単位と、フェニル基を有する構造単位との比を表す。さらに、「Ｓｉ原子量に対するシラノール基量」とは、シリコーンレジン中のＳｉ原子の量（モル）に対する、シラノール基の量（モル）の割合である。
【００８３】
【表１】
2020041709.tif 000004
【００８４】
２．評価
上記塗料を用いて、以下のように塗装金属板を作製した。
【００８５】
２−１．金属板の準備
板厚０．２７ｍｍ、Ａ４サイズ（２１０ｍｍ×２９７ｍｍ）、片面当りめっき付着量９０ｇ／ｍ２の溶融Ｚｎ−５５％Ａｌ合金めっき鋼板を金属板として準備し、表面をアルカリ脱脂した。その後、当該表面に、塗布型クロメート処理液（日本ペイント株式会社製  ＮＲＣ３００ＮＳ）を、Ｃｒの付着量が５０ｍｇ／ｍ２となるように塗布した。さらに、エポキシ樹脂系プライマー塗料（日本ファインコーティングス株式会社製  ７００Ｐ）を、硬化膜厚が５μｍとなるようにロールコーターで塗布した。続いて、基材の最高到達板温２１５℃となるように焼き付け、プライマー塗膜を形成しためっき鋼板（以下、単に「めっき鋼板」とも称する）を得た。
【００８６】
２−２．塗料の塗布
上述の塗料を、硬化膜厚が１８μｍとなるように上述のめっき鋼板にロールコーターで塗布し、最高到達板温２２５℃、板面風速０．９ｍ／秒で９０秒間焼き付けた。
【００８７】
２−３．フレーム処理
上記塗膜をフレーム処理した。フレーム処理装置は、図１に示すように、搬送部１と、当該搬送部１によって搬送される塗装金属板（金属系基材）１１をフレーム処理するためのバーナーヘッド２と、当該バーナーにガスを供給するためのガス供給部３とを有するフレーム処理装置１００（Ｆｌｙｎｎ  Ｂｕｒｎｅｒ社（米国）製のＦ−３０００）を用いた。
【００８８】
また、上記フレーム処理装置１００のバーナーヘッド２には、製品番号Ａ−ＨＣ−５１１−ＢＦ（Ｆｌｙｎｎ  Ｂｕｒｎｅｒ社（米国）製）を使用した。当該バーナーヘッド２の内側ノズル２１の内側火炎口２１ａの幅（図２ＤにおいてＬ１で表される長さ）は３．５ｍｍ、外側ノズル２２の外側火炎口２２ａの幅（図２Ｄにおいて、Ｌ２で表される長さ）は、それぞれ７ｍｍとした。また、内側火炎口２１ａの端部から、外側火炎口２２ａの端部までの間隔（図２Ｄにおいて、Ｌ３で表される長さ）は、それぞれ６ｍｍとした。さらに、内側火炎口２１ａの長さ（図２ＤにおいてＷで表される長さ）および外側火炎口２２ａの長さは、いずれも４５０ｍｍとした。
【００８９】
燃焼性ガスには、ＬＰガス（燃焼ガス）と、ブロアーにより採取した外気とを、ガスミキサーで混合した混合ガス（ＬＰガス：外気（体積比）＝１：２５）を使用した。さらに、内側ノズル２１の内側火炎口２１ａと、塗装金属板（金属系基材）１１の表面との距離が４０ｍｍとなるように、バーナーヘッド２を配置した。また、フレーム処理は以下の条件で行った。
【００９０】
（フレーム処理条件）
・ＬＰガス流量  ４０Ｌ／分
・外気流量  １，０００Ｌ／分
・フレーム処理スピード  ２８ｍ／分
・フレーム処理量  ３０３ｋＪ／ｍ２
【００９１】
なお、フレーム処理に際しては、内側ノズル２１のガス流量、およびこれを挟んで対向する２つの外側ノズル２２のガス流量の合計量の比を、下記表２に示すように調整し、複数の条件でフレーム処理を行った。当該ガス流量の比は、図２Ｃに示すガス収容部２３と外側ノズル２２とを接続する貫通孔２４の数により調整した。そして、汎用熱流体解析ソフトウェア「ＡＮＹＳＹＳ社製Ｆｌｕｅｎｔ」を使用して特定されたシミュレーション結果（炎の形状）と、実際の炎の形状とを比較し、内側ノズル２１のガス流量と、２つの外側ノズル２２のガス流量の合計量との比を特定した。
（シミュレーション条件）
・ＬＰガス流量  ４０Ｌ／分
・外気流量  １，０００Ｌ／分
【００９２】
２−４．試験
上記各フレーム処理条件で作製した塗装鋼板について、以下の試験を行った。その結果を表２に示す。合わせて、図４に、実施例４、比較例１、および比較例３のフレーム処理装置のバーナーヘッドが放射する火炎のシミュレーション結果を示す。
【００９３】
（１）対水接触角の測定
実施例および比較例で調製した塗料を用いて作製した塗装金属板の塗膜表面の対水接触角を測定した。測定は気温２３±２℃、相対湿度５０±５％の恒温恒湿度室で０．０１ｃｃの精製水の水滴を形成して、協和界面科学株式会社製の接触角計ＤＭ９０１を使用して測定した。
【００９４】
（２）フレーム処理の均一性の評価
６２ダインのダインペン（春日電機株式会社製  テンションチェッカーペン  ＴＣ−Ｂ−６２）を用いて、Ａ４サイズの塗装鋼板のフレーム処理の均一性を評価した。具体的には、Ａ４サイズの塗装鋼板の長手方向と短手方向にダインペンで線を引き、目視にてダインペンで書いた線の濡れ性ムラを評価した。
×：  ダインペンによる線の一部にハジキがある。
○：  ダインペンの線にハジキがない。
【００９５】
（３）耐雨筋汚れ性の評価
耐雨筋汚れ性は、以下のように評価した。
まず、垂直暴露台に実施例および比較例で作製した塗装金属板をそれぞれ取り付けた。さらに、当該塗装金属板の上部に、地面に対して角度２０°となるように、波板を取り付けた。このとき、雨水が塗装金属板表面を筋状に流れるように、波板を設置した。この状態で、屋外暴露試験を２ヶ月間行い、汚れの付着状態を観察した。耐雨筋汚れ性の評価は、暴露前後の塗装金属板の明度差（ΔＬ）で、以下のように評価した。
×：ΔＬが２以上の場合（汚れが目立つ）
△：ΔＬが１以上２未満の場合（雨筋汚れは目立たないが視認できる）
〇：ΔＬが１未満の場合（雨筋汚れがほとんど視認できない）
◎：ΔＬが１未満で、かつ雨筋汚れが全く視認できない。
なお、○、◎を合格とした。
【００９６】
（４）フレーム処理前後の板温の測定
フレーム処理前後の板温は、熱電対を用いた接触温度計で測定した。
【００９７】
（５）結果
【表２】
2020041709.tif 000005
【００９８】
内側ノズルのガス流量と、２つの外側ノズルのガス流量の合計量との比が９０：１０〜９５：５であると、フレーム処理時の炎を観察したときに、その振動が少なく、フレーム処理の均一性が優れ、雨筋汚れが生じ難かった。また特に、内側ノズルのガス流量と、２つの外側ノズルのガス流量の合計量との比が９２：８〜９４：６であると、フレーム処理時の炎を観察したときに、殆ど振動がなく、フレーム処理の均一性が良好であった。またこの場合には、特に耐雨筋汚れ性が良好になった。
【００９９】
これに対し、図４にも示すように、内側ノズルのガス流量と、これを挟んで対向する２つの外側ノズルのガス流量の合計量との比が９０：１０〜９５：５の範囲外となると、格段にフレーム処理の均一性が低くなり、十分な耐雨筋汚れ性が得られなかった。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明のフレーム処理装置や塗装金属板の製造装置によれば、予熱処理を行うことなく、さらには塗装金属板の温度を過度に高めることなく、塗装金属板をフレーム処理することが可能である。したがって、熱伝導率の高い各種金属系基材に対してフレーム処理を行う際に非常に有用であり、例えば、各種建築物の外装建材の製造等にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１  搬送部
２  バーナーヘッド
３  ガス供給部
１１  金属系基材
２１  内側ノズル
２１ａ  内側火炎口
２１ｂ  内側流路
２１ｃ  内側吐出調整部
２２  外側ノズル
２２ａ  外側火炎口
２２ｂ  外側流路
２２ｃ  外側吐出調整部
２２ｄ  ステンレスウール
２３  ガス収容部
２４  貫通孔
３１  燃焼ガス供給部
３２  助燃ガス供給部
３３  ガス混合部
３４  ガス供給管
１００  フレーム処理装置
１１０  塗装金属板の製造装置
２００  塗膜形成部
２１０  金属板
２２０  塗布部
２３０  固化部
【図１】
2020041709.tif 000006
【図２】
2020041709.tif 000007
【図３】
2020041709.tif 000008
【図４】
2020041709.tif 000009