(57)【要約】【課題】高周波誘導加熱方式のみによって、被膜特性や被膜外観の劣化を招くことなしに、打抜性に優れた塗膜を短時間で焼き付けることができる高周波誘導加熱による塗膜の焼付け方法を提案する。【解決手段】高周波誘導加熱により塗膜を焼き付けるに際し、水系塗料中の全樹脂量の５０ｍａｓｓ％以上を、粒径が３０ｎｍ以上のエマルション樹脂、ディスパージョン樹脂、サスペンション樹脂および粉末樹脂のうちから選んだ少なくともいずれか一種にした上で、到達板温が  １００〜２５０  ℃の温度域において、誘導加熱周波数：５０ｋＨｚ  以上、昇温速度：５０℃／ｓ以上の条件で焼き付ける。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板の表面に、樹脂と無機成分を含有する水系塗料を塗布したのち、高周波誘導加熱により塗膜を焼き付けるに際し、水系塗料中の全樹脂量の５０ｍａｓｓ％以上を、粒径が３０ｎｍ以上のエマルション樹脂、ディスパージョン樹脂、サスペンション樹脂および粉末樹脂のうちから選んだ少なくともいずれか一種とし、到達板温が  １００〜２５０  ℃の温度域において、誘導加熱周波数：５０ｋＨｚ  以上、昇温速度：５０℃／ｓ以上の条件で焼き付けることを特徴とする高周波誘導加熱による塗膜の焼付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高周波誘導加熱による塗膜の焼付け方法に関し、特に従来、高周波誘導加熱のみでの塗装焼付けの際に懸念された被膜欠陥の有利な改善を、打抜性の改善と共に達成しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
電磁鋼板の表面には、絶縁性をはじめとして、打抜性や耐食性、耐熱性などの諸特性を付与するために、絶縁被膜が被覆される。
従来、かような絶縁被膜の被覆に際しては、熱風炉を用いたガス加熱方式が採用されていたが、最近では、生産能率の向上の観点から、高周波誘導加熱方式が用いられるようになってきた。
しかしながら、上記した高周波誘導加熱方式では、加熱に際して塗装面の内部から加熱されることから、塗料表面の硬化が不十分となり、耐傷つき性や耐汚染性などの被膜特性の劣化を余儀なくされた。また、未蒸発の溶剤に起因してワキと呼ばれる、表面に無数の細かい穴が残る状態が発生し、被膜外観の劣化を招く場合もあった。
【０００３】
上記の問題を解決するものとして、高周波誘導加熱方式と熱風吹き付け方式の両者を併用する方法が提案された（例えば特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−２８４３７５号公報（特許請求の範囲）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した高周波誘導加熱と熱風吹き付けの両者を併用する方法では、設備費が嵩むだけでなく、加熱処理が煩雑になり、さらに高周波誘導加熱のみの場合に比べると処理時間が長いという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の問題を有利に解決するもので、高周波誘導加熱方式のみによって、前述したような被膜特性や被膜外観の劣化を招くことなしに、塗膜を短時間で焼き付けることができ、また打抜性の向上にも有用な高周波誘導加熱による塗膜の焼付け方法を提案することを目的とする。
【０００７】
さて、発明者らは、上記の課題を達成すべく、高周波誘導加熱に際し、その加熱条件を種々に変化させる広範囲な実験を行い、各場合における被膜特性および被膜外観、さらには打抜性について調査した。
その結果、
（１）  処理温度（到達板温）を従来よりも低めに設定した上で、適用周波数および昇温速度を的確に制御してやれば、高周波誘導加熱方式のみによっても、被膜特性や被膜外観の劣化を招くことなしに塗膜を効果的に焼付けできる、
（２）  また、塗布される水系塗料中の樹脂の形態を調整することにより、高周波誘導加熱での焼付けと相まって打抜性が格段に向上する
ことを新たに見出した。
この発明は、上記の知見に立脚するものである。
【０００８】
すなわち、この発明は、金属板の表面に、樹脂と無機成分を含有する水系塗料を塗布したのち、高周波誘導加熱により塗膜を焼き付けるに際し、水系塗料中の全樹脂量の５０ｍａｓｓ％以上を、粒径が３０ｎｍ以上のエマルション樹脂、ディスパージョン樹脂、サスペンション樹脂および粉末樹脂のうちから選んだ少なくともいずれか一種とし、到達板温が  １００〜２５０  ℃の温度域において、誘導加熱周波数：５０ｋＨｚ  以上、昇温速度：５０℃／ｓ以上の条件で焼き付けることを特徴とする高周波誘導加熱による塗膜の焼付け方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体的に説明する。
まず、この発明の基礎となった実験結果について説明する。
図１に、高周波誘導加熱を用いた塗膜の焼付けに際し、到達板温、昇温速度および誘導加熱周波数を種々に変化させた場合における被膜外観および被膜特性について調査した結果を示す。なお、被膜外観としてはワキ等の塗装むらの発生の有無を、また被膜特性としては耐傷つき性の良否について調べた。
同図に示したとおり、到達板温を  １００〜２５０  ℃と低めに設定した上で、鋼板の昇温速度：５０℃／ｓ以上、誘導加熱周波数：５０  ｋＨｚ以上の条件で塗膜の焼付けを行えば、ワキ等の塗装むらの発生は全くなく、かつ耐傷つき性の劣化もないことが究明されたのである。
【００１０】
なお、この発明において鋼板の昇温速度の上限は特に制限されることはないが、本発明は誘導加熱のみで加熱されるので、鋼板側（塗膜下層）から加熱されることになり、粉末樹脂やエマルション樹脂、ディスパージョン樹脂のように完全溶解ではなく、粒子の形態をもっている樹脂が表層近傍に濃縮されるので、最表層樹脂量が多くなって打抜性が向上する。しかしながら、昇温速度があまりに大きいとこの打抜性の向上効果が不十分となるので、昇温速度の上限は  ２００℃／ｓ程度とすることが好ましい。
同様に、誘導加熱周波数についてもその上限は特に制限されることはないが、この誘導加熱周波数があまりに大きいと、インバーターの容量が増大し、設備コストが大きくなるので、誘導加熱周波数の上限は  ２００  ｋＨｚ程度とすることが好ましい。
【００１１】
さらに、打抜性の向上には、後述する実施例からも明らかなように、上記した粒子の形態をもっている樹脂の粒径が３０ｎｍ以上であることが必要である。というのは、粒径が３０ｎｍ未満の粒子では十分な打抜性の改善効果が得られないからである。
また、粒径が３０ｎｍ以上の樹脂が全樹脂量の５０ｍａｓｓ％以上とすることも重要である。というのは、粒径が３０ｎｍ以上の樹脂量が全樹脂量の５０ｍａｓｓ％を下回ると、やはり十分な打抜性の改善効果が得られないからである。
上記のような樹脂形態にすること、および誘導加熱によって鋼板側から加熱することによって、粒子の形態をもった樹脂が効果的に表層近傍に濃縮し、打抜性の一層の向上が達成されるのである。
【００１２】
この発明における好適塗料としては、次のようなものが挙げられる。
（１）  電磁鋼板用のクロム含有半有機系絶縁被膜
・クロム酸塩水溶液：５〜２０００重量部（ＣｒＯ３換算）
・水性樹脂：１００  重量部（樹脂固形分）
・還元剤：５〜１００  重量部
・アルミニウム化合物：５〜１０００重量部（アルミニウム換算）
ここに
クロム酸塩水溶液：無水クロム酸、クロム酸塩、重クロム酸塩のうちから選んだ少なくとも一種を主剤に用いた水溶液。
水性樹脂：内層としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アミノ樹脂、ポリアミド樹脂など。外層としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸などのエチレン性不飽和カルボン酸と、これに重合可能な（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル等のアクリル酸またはメタクリル酸のアルキルエステルなどのエチレン性不飽和単量体から形成される樹脂。
還元剤：エチレングリコール、ショ糖、グリセリン等の多価有機アルコール類、ぎ酸、酢酸等のカルボン酸など。
アルミニウム化合物：アルミニウムの酸化物、水酸化物、炭酸塩、クロム酸塩など。
【００１３】
（２）  電磁鋼板用のクロムレス半有機系絶縁被膜
無機成分および水性樹脂、その他必要に応じて防錆剤等の添加剤を、水性塗液中の固形分濃度が１０〜３０質量％の範囲で含有させたもの。
ここに
無機成分：シリカ、アルミナ、酸化チタン、酸化アンチモンなど。
水性樹脂：アクリル樹脂、アルキド樹脂、ポリオレフィン樹脂、スチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂など。
【００１４】
次に、この発明の実施に用いて好適な塗料焼付け設備について説明する。
図２に、上記した塗料焼付け設備の好適例を模式で示し、図中番号１は連続焼鈍炉、２は塗液塗装装置、３は塗料焼付け装置、そして４は鋼板冷却装置である。
冷間圧延後の鋼板を、連続焼鈍炉１で所望の焼鈍処理を施したのち、塗液塗装装置２にて鋼板の表面に、所定の成分に調整された水系の絶縁塗液を塗布し、ついで塗料焼付け装置３において．この発明に従う焼付け処理を施す。すなわち、鋼板の到達板温を  １００〜２５０  ℃と低めに設定した上で、鋼板の昇温速度：５０℃／ｓ以上、誘導加熱周波数：５０  ｋＨｚ以上の条件で塗料の焼付け処理を行う。その後、鋼板冷却装置４を通して鋼板を室温まで冷却する。
【００１５】
【実施例】
実施例１
常法に従い製造した無方向性電磁鋼板の表面に、焼付け条件を種々に変化させて半有機系の絶縁被膜を被成した。
なお、半有機系絶縁被膜用の塗料は、次のとおりである。
・アクリル樹脂エマルション（粒径：１００  ｎｍ）：１００  重量部（樹脂固形分）
・重クロム酸マグネシウム：  ２００  重量部（ＣｒＯ３換算）
・エチレングリコール：１２０  重量部
・水酸化アルミニウム：２０重量部（アルミニウム換算）
【００１６】
得られた絶縁被膜付き無方向性電磁鋼板におけるワキ発生の有無、耐傷つき性および打抜性について調べた結果を、表１に示す。
なお、ワキ発生の有無は目視により判断した。
また、打抜性は、下記の条件で打ち抜いた時、初期かえり高さが１０μｍ  になるように金型を調整して連続打抜性試験を行い、かえり高さが５０μｍ  に達するまでの打抜き回数で評価した。
・１５ｍｍφスチール鋼ダイス使用
・クリアランス：５％
・打抜油：使用
さらに、耐傷つき性は、フェルトに荷重を付加した状態で被膜表面を往復させ、目視により被膜のキズの程度を判定した。試験条件は、フェルト接触面積：１０×１０ｍｍ、荷重：０．９  ｋｇ、２０往復とした。評価基準は次のとおりである。
◎：ほとんどキズが認められない
○：擦り跡が判別できる程度
△：地鉄が若干露出
×：剥離し、地鉄が露出
【００１７】
【表１】
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【００１８】
同表から明らかなように、本発明の要件を満足する発明例はいずれも、ワキの発生はなく、また耐傷つき性に優れ、さらには打抜性も良好であった。
【００１９】
実施例２
実施例１と同様の方法で製造した無方向性電磁鋼板の表面に、高周波誘導加熱方式で半有機系の絶縁被膜を被成した。誘導加熱の条件は、到達板温：２００  ℃、到達板温までの昇温速度：８０℃／ｓ、誘導加熱周波数：７０  ｋＨｚとした。
ここで、半有機系絶縁被膜用の塗料としては、表２に示すように
・アクリル酸樹脂（水溶性）
・アクリル樹脂エマルション
の混合比率およびアクリル樹脂エマルションの粒径を種々に変化させた以外は、実施例１と同様の組成とした。
得られた絶縁被膜付き無方向性電磁鋼板におけるワキ発生の有無、耐傷つき性および打抜性について調べた結果を、表２併記する。
【００２０】
【表２】
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【００２１】
同表から明らかなように、本発明に従い、水系塗料中における粒子形態の樹脂の粒径および比率を適正に調整することによって、打抜性が格段に向上することが分かる。
【００２２】
以上、主に電磁鋼板の表面に絶縁被膜を被成する場合について説明したが、この発明は、上記の場合だけに限るものではなく、家電製品等に使用される塗装鋼板を製造する場合にも同様に適用できることはいうまでもない。
【００２３】
【発明の効果】
かくして、この発明によれば、鋼板の表面に塗膜を焼き付けるに際し、高周波誘導加熱方式のみによって、被膜特性や被膜外観の劣化を招くことなしに短時間で焼き付けることができ、さらには打抜性も格段に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】被膜特性および被膜外観に及ぼす到達板温、昇温速度および誘導加熱周波数の影響を示した図である。
【図２】この発明の実施に用いて好適な塗料焼付け設備の模式図である。
【符号の説明】
１  連続焼鈍炉
２  塗液塗装装置
３  塗料焼付け装置
４  鋼板冷却装置
【図１】
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【図２】
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