(57)【要約】【課題】  多層塗装を行う場合に、基材の性能の維持可能な範囲で自由に焼付け温度や、焼付け時間を設定し各層の性能を満たすための乾燥条件制御を実現できる、塗装焼付用加熱炉の加熱制御方法およびそれを用いた外装材を提供すること。【解決手段】  基材に複数の塗料による塗装層を加熱炉にて焼付塗装する塗装焼付用加熱炉である。各塗装層それぞれに対して独立して必要加熱量を算出し制御する塗装焼付用加熱炉の加熱制御方法である。予め前記加熱炉における複数の温度設定条件下での基材の昇温に要する昇温時間とその際の表面温度とを計測し、同昇温時間と表面温度とを積算し、その積算値の合計として算出される値を硬化に要する必要加熱量とし、同必要加熱量を前記基材が性能的に不具合となる状態に変化する以前の熱量以下となるよう制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に複数の塗料による塗装層を加熱炉にて焼付塗装する塗装焼付用加熱炉であって、前記各塗装層それぞれに対して独立して必要加熱量を算出し制御する塗装焼付用加熱炉の加熱制御方法において、
予め前記加熱炉における複数の温度設定条件下での基材の昇温に要する昇温時間とその際の表面温度とを計測し、同昇温時間と表面温度とを積算し、その積算値の合計として算出される値を硬化に要する必要加熱量とし、同必要加熱量を前記基材が性能的に不具合となる状態に変化する以前の熱量以下となるよう制御することを特徴とする塗装焼付用加熱炉の加熱制御方法。
【請求項２】
前記必要加熱量は、加熱乾燥をおこなった後の余熱による塗料硬化時間を含むことを特徴とする請求項１に記載の塗装焼付用加熱炉の加熱制御方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２いずれかに記載の基材を窯業系の無機質板外装材とし、且つ前記塗料を熱硬化型塗料とし焼付塗装した外装材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗装焼付用加熱炉の加熱制御方法およびそれを用いた外装材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば窯業系の無機質板である基材へ２層塗装をおこなう、外装材のときのような多層焼付塗装を行う場合にあっては、該基材に対する下層の塗料の焼付けが不十分な状態において次層となる上層が焼付塗装されたときに、相互の塗料が２層間で混ざり合っで塗膜性能が十分発揮されなかったり、あるいは、外観が不具合になったりすることがある。また、反対に、下層を過剰に焼付けした後に上層が塗装されときには、２層間での密着不良が発生したりする場合があった。したがって、上記の不具合を解消するためには、それぞれの条件設定においての塗膜性能を確認する必要があった。また、他の工業製品の塗装においても、乾燥条件の設定の多くは、性能・外観のトライアンドエラーにより実施されていた。
【０００３】
ところで、塗装金属板焼付の加熱制御方法として、特許第３２１９９２７号公報において、炉内に１または複数の領域を有する塗装金属板焼付用加熱炉において、該各領域に対してそれぞれ独立して必要加熱量を算出する際、塗膜の必要加熱量を塗膜の状態変化に伴う必要熱量として、該焼付炉直前で塗装された塗料の固形分の昇温に必要な熱量、塗料の揮発分の昇温及び揮発に必要な熱量よりなる群の１または複数の熱量の和を算定する加熱制御方法の技術が示されている。
【０００４】
しかしながら、この手法を窯業系の無機質板である基材への２層塗装に応用した場合、必要加熱量が、塗料の固形分の昇温に必要な熱量、塗料の揮発分の昇温及び揮発に必要な熱量に基づくものとなる。
【０００５】
したがって、外装材の焼付塗装への適応を考えてみると、必要以上の熱量が加わった場合に、基材が性能的に不具合となることが想定されるために、性能維持の面からは十分とは言えないと考えられる。
【特許文献１】特許第３２１９９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、その課題は、多層塗装を行う場合に、基材の性能の維持可能な範囲で自由に焼付け温度や、焼付け時間を設定し各層の性能を満たすための乾燥条件制御を実現できる、塗装焼付用加熱炉の加熱制御方法およびそれを用いた外装材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本願発明による塗装焼付用加熱炉の加熱制御方法は、基材に複数の塗料による塗装層を加熱炉にて焼付塗装する塗装焼付用加熱炉であって、前記各塗装層それぞれに対して独立して必要加熱量を算出し制御する塗装焼付用加熱炉の加熱制御方法に対し、予め前記加熱炉における複数の温度設定条件下での基材の昇温に要する昇温時間とその際の表面温度とを計測し、同昇温時間と表面温度とを積算し、その積算値の合計として算出される値を硬化に要する必要加熱量とし、同必要加熱量を前記基材が性能的に不具合となる状態に変化する以前の熱量以下となるよう制御することを特徴としている。
【０００８】
そして、前記必要加熱量は、加熱乾燥をおこなった後の余熱による塗料硬化時間を含むことが好ましい。
【０００９】
また、本願発明による外装材は、前記基材を窯業系の無機質板外装材とし、且つ前記塗料を熱硬化型塗料とし焼付塗装することとしている。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明の塗装焼付用加熱炉の加熱制御方法は、複数の塗料による塗装層を基材に焼付塗装するにあたっての硬化に要するその必要加熱量を、予め、当該塗装焼付用加熱炉における複数の温度設定条件下での当該基材の昇温に要する昇温時間とその際の表面温度とが計測され、その昇温時間と表面温度とが積算されてその積算値の合計として算出される値として、その基材が性能的に不具合となる状態に変化する以前の熱量以下となるように加熱炉が制御されるので、多層塗装を行う場合に、基材の性能の維持可能な範囲で自由に焼付け温度や焼付け時間を設定して、各層の性能を満たすための乾燥条件制御が実現できる。
【００１１】
そして、複数の塗料による塗装層を基材に焼付塗装するにあたっての硬化に要する必要加熱量が、加熱乾燥をおこなった後の余熱による塗料硬化時間を含むものとなるので、熱エネルギが効率的に利用できて塗装コスト低減という役目を果たす。
【００１２】
また、本願発明の外装材は、基材を窯業系の無機質板外装材とし、且つ塗料を熱硬化型塗料とし焼付塗装することとした結果として、塗装焼付用加熱炉が、窯業系の無機質板外装材が性能的に不具合となる状態に変化する以前の熱量以下となるように制御されて、熱硬化型塗料が焼付塗装されるので、容易に性能維持されたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の上記および他の効果、特徴および利点を明確にすべく、添付した図面を参照しながら、本発明の実施の形態を以下に詳述する。
【００１４】
図１を参照すると、本発明の実施例１としての基材昇温パターンが示されている。図２および図３は、図１に示した基材による熱量と性能との関係を示した異なる実施例に係る説明図である。
【００１５】
この塗装焼付用加熱炉の加熱制御方法は、基材に複数の塗料による塗装層を加熱炉にて焼付塗装する塗装焼付用加熱炉であって、前記各塗装層それぞれに対して独立して必要加熱量を算出し制御する塗装焼付用加熱炉の加熱制御方法において、予め前記加熱炉における複数の温度設定条件下での基材の昇温に要する昇温時間とその際の表面温度とを計測し、同昇温時間と表面温度とを積算し、その積算値の合計として算出される値を硬化に要する必要加熱量とし、同必要加熱量を前記基材が性能的に不具合となる状態に変化する以前の熱量以下となるよう制御する。
【００１６】
また、本形態の塗装焼付用加熱炉の加熱制御方法は、前記基材を窯業系の無機質板外装材とし、且つ前記塗料を熱硬化型塗料とし焼付塗装することとして、以下に説明する外装材の製造に効果的に適用される。
【００１７】
具体的には、まず、予め、加熱炉における複数の温度設定条件下での基材の昇温に要する昇温時間とその際の表面温度とを計測する。この場合、基材上に熱電対を貼り付け、加熱炉内に同基材を投入して時間毎の表面温度の変化を測定している。なお、測定の時間間隔は例えば１秒毎に行い、測定は、加熱の結果、過乾燥によって基材において不具合な状態が発生する時間まで継続する。これにより、得られた表面温度変化の測定データから、焼付け時間となる経過時間とその時の表面温度との積算を行い、その積算した値の合計として算出される量を、硬化に必要とされる硬化熱量（マチュリティー）とする。
【００１８】
次いで、基材に不具合な状態が発生した時間、すなわち、性能的に不具合が起きる加熱条件を算出する。ところで、下層の焼付けが不十分で上層が塗装された場合、２層間で混じり合って性能がでなかったり、表現したい外観にならない場合がある。また下層を過剰に焼付けた後に上層が塗装された場合には、２層間で密着不良を起こしたりすることがある。したがって、焼付け条件を把握するためには、まず、下層用塗料を基材に塗装し、上記と同じ加熱炉の温度設定下において所定時間毎に取り出して上層の塗料を塗装し、その塗膜の性能を評価する。なお。取り出すまでの時間は特に限定されないが、上記不具合な状態が発生する範囲からそうでない範囲までを一様に含むことが好ましい。
【００１９】
その後、加熱炉の複数の温度設定条件下での表面温度測定から上記と同様の評価をおこない上記不具合な状態が発生する範囲からそうでない範囲まで表面温度の測定をおこなう。この場合、加熱炉の温度設定条件は、好ましくは３水準以上の温度条件設定であり、それぞれについて、硬化熱量（マチュリティー）を算出し、その温度条件値と塗膜性能を評価の合否判定結果とから、対象とする塗料の塗り重ねにおける硬化熱量（マチュリティー）と塗膜性能との関係が求められる。
【００２０】
なお、この塗膜性能は、塗料を調合する際の硬化剤の種類や量によって大きく影響を受けるが、２液硬化型塗料の場合は、その硬化に大きく寄与する焼付け温度があり、上記の硬化熱量（マチュリティー）の算出と同様に、寄与する焼付け温度以上と時間を掛け合わせた有効な硬化熱量（マチュリティー）が求められる。この有効な硬化熱量値と塗膜性能を評価の合否判定との関係を求めることにて、さらに多くの焼付け設定において精度をより高めることができる。
【００２１】
また、加熱乾燥をおこなった後の余熱による塗料硬化作用を利用することも好ましい。例えば、乾燥工程では目標とする硬化の９０％までを行い、残り１０％の硬化を乾燥直後の余熱により行うのである。
【００２２】
上記の手順による硬化熱量（マチュリティー）の算出により、乾燥直後の塗装対象に対してハンドリングを可能とする時間を把握できたり、塗装対象を積み重ねしたりする時間を決めたりすることができることとなる。
【００２３】
なお、本発明は、上記の窯業系外装材の多色塗装する場合に応用できるが、基材の温度変化を測定できるものであれば、基材は窯業系外装材以外のものを含むことは勿論である。さらに、使用される塗料についても溶剤系以外に、水系塗料であっても良く、塗装方法についても限定されないことは言うまでもない。
【００２４】
以下、実施例によって本発明を詳細に説明する。
＜実施例１＞
窯業系外装材の表面に熱電対を取り付け、１４０℃、１６０℃、１８０℃、２００℃のそれぞれの温度設定条件下での加熱炉に２０分間入れて、１秒毎に基材の表面温度を記録し、４種類の基材の昇温パターンから、それぞれの温度設定条件下での熱量（マチュリティー）を算出した。（図１参照）
次いで、新たに準備した同様の基材に、熱硬化型塗料である２液硬化型ウレタン系エナメル塗料を、スプレーを用いて、塗布量が３０ｇ／ｍ2 程度になるように塗装し、一定時間間隔をおいてその時間毎に同基材を取り出し、その後、ウレタン系クリアーをその塗布量が１０ｇ／ｍ2 程度になるように塗装を行った。この時点で、塗膜密着性に関して接着テープ剥離試験を実施し、その外観を目視にて評価した。その結果を、図中に○×で示す（図２参照：○は、外観性能上問題なし、×は、外観あるいは性能に問題有）。
＜実施例２＞
同昇温時間と表面温度とを積算し、その積算値の合計として算出される値を硬化に要する必要加熱量とし、この場合、熱量計算において８０℃以上を有効温度として、熱量を算出した以外は、上記実施例１と同様にして評価用サンプルを作成して外観評価をおこなった。その結果を横軸を乾燥時間（単位：分）縦軸を熱量（単位：マチュリティー）として図３に示す。
【００２５】
実施例１の温度設定条件下において１６０℃×６分間の加熱乾燥の後、塗装された２枚の基材を重ねるまで１２０秒間隔を空けてから行った。その結果においては、ブロッキングを起こすことなく良好であった。
＜比較例１＞２枚の基材を重ねるまで１０秒間隔を空けてから行った以外は、実施例１と同じようにしてサンプルを作成し、評価したその結果は、ブロッキングを起こし、外観がが不具合となった。
【００２６】
上記の結果、多層塗装を行う場合に、各層で性能が満足するための乾燥条件を、事前に熱量（マチュリティー）範囲で規定することにより、その範囲で自由に焼付け温度や、焼付け時間を設計することができる。
【００２７】
なお、本発明は上記各実施例に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施例は適宜変更され得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本願発明の実施例１における基材昇温パターン示す説明図。
【図２】同実施例１としての熱量（マチュリティー）と基板性能との関係を示す説明図。
【図３】同実施例２としての、有効温度を８０℃としたときの熱量（マチュリティー）と基板性能との関係を示す説明図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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