(57)【要約】  塗料を金属要素、特にロール状、薄片形状にある金属シート、あるいは金属部品形状にある金属要素に適用するための連続的方法であって、該方法は該金属シートを清浄化し、かつ所定温度まで加熱し、また引続き塗料を適用する工程を含み、該塗料は、その溶媒が該高温金属と直接接触した際に蒸発することから、迅速に硬化する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属要素に水性塗料を適用する方法であって、以下の工程を含むことを特徴とする、該方法：
該金属要素を、40〜90℃なる範囲の温度に予備加熱する工程；
該水性塗料が該予備加熱された金属と接触した際に、溶媒が蒸発され、かつ該塗料が硬化されるように、該水性塗料を該金属要素に適用する工程。
【請求項２】
前記金属要素が、好ましくは75℃なる温度に予備加熱される、請求項1記載の塗料を適用する方法。
【請求項３】
前記金属要素が、清浄な圧延ステンレススチールシートを含み、該ステンレススチールシートが、a) ロール炉によって加熱する方法；b) 該金属との物理的な接触を介して、また抵抗加熱器により電気的抵抗加熱する方法；c) 誘導加熱炉によって、金属製ロール全体を加熱することにより加熱する方法；d) アーク放電により加熱し、該金属を通る電流を制御するために、電圧を調節する方法を含む群から選択される一つの方法を用いて、予備加熱される、請求項1記載の塗料を適用する方法。
【請求項４】
前記予備加熱された金属シートが、コンベアベルトによって、水性ペイントを含む塗料を噴霧するための、1 又はそれ以上のノズルの下方を通過し、該コンベアベルトは、約3.05〜約122m/分(10〜400ft/分)なる速度、好ましくは約30.5m/分(100ft/分)なる速度にて該金属シートを移動させ、該1 又はそれ以上のノズルが、塗料の噴霧カーテンを生成して、材料の流れを、8〜25mL/秒なる量に調節する、請求項1記載の塗料を適用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属要素に塗料を適用する方法に係り、またより詳しくは金属ロール、金属シート 又は任意の金属要素等の金属要素に塗膜を適用する方法に係り、該方法は、該金属要素を設定温度まで予備加熱する工程 及び予め規定された適用パラメータの下で、該予備加熱された金属要素に該塗料を適用する工程を含む。
【背景技術】
【０００２】
金属要素に塗膜を適用するための伝統的な方法は、通常該塗料の該金属要素への適用工程 及び周囲温度にて、あるいは硬化時間を短縮するために熱を適用して、乾燥エリア 又はトンネル乾燥によって該塗料を硬化する工程を含む。
特に、金属シートのロールへの塗料の適用はコンパクト化される。というのは、該金属シートは該塗料の硬化処理後においてのみ巻取り可能であるからであり、従って硬化時間を短縮するために、可能な最大の長さの金属シートを加工すべく、硬化ラインを大きくする必要が生じる。更に、加工領域が該ロール全長を処理するのに十分に大きくない場合には、処理すべき硬化中の該金属シート部分を、残りの部分の処理のために、待機させる必要があり、従って該塗布行程は連続的に行うことができない。
【０００３】
このような伝統的な方法の一例は、米国特許第5,768,799号に記載されており、該方法において、塗料を受け取った後、シートは、トンネル式オーブン内で磁気誘導により加熱されて、溶媒が蒸発され、しかも該塗料が硬化される。
特許出願5,768,799号に記載されている上記方法は、上記塗料の硬化を促進するために上記金属シートを加熱するが、この方法は、依然として、可能な該シート状金属の主な部分を硬化するために、かなりの長さを持つ炉の使用が必要であり、従って上記ロールを加工し得る速度は、該炉の長さに依存し、このことは小さな工業的建造物にとっては決定的である。
【発明の概要】
【０００４】
上記した伝統的な方法の諸欠点に鑑みて、本出願人は、塗料を金属シートに適用するための連続的な方法を開発した。この方法は、該金属シートを清浄化し、かつ設定温度に加熱し、その後塗料を適用する工程を含み、該塗料は、可溶性物質が、高温金属と直接接触することにより蒸発するにつれて、迅速に硬化する。使用すべき塗料の型に依存して、製造ラインを稼働する職員から、これらを除去するために、蒸気抽出設備を使用する必要がある可能性がある。該スチールロール 又はテープは、これらを該製造ラインにもたらす前に予備加熱し、あるいは被覆する前に加熱することができる。
本発明の方法により、小さな領域内で、金属ロールから送り出される金属シートに、塗料を連続的に適用することが可能となり、その理由は、該塗料が殆ど瞬間的に硬化されることから、該シートを即座に巻き上げることができ、また該塗料の硬化時間を最低値に減じることができるからである。
同様に、本発明の方法は、任意の形状 及びサイズを持つ金属要素を被覆するのに使用することができ、またエポキシペイント、水性ペイント、ワニス誘電体何れであれ、任意の塗料に対する塗装作業に対して利用し得る。
【０００５】
従って、本発明の主な目的の一つは、金属、特に金属シート、ロール、テープ、 又は任意の金属部品に、塗料を適用するための連続的な方法を提供することにあり、該連続的方法は、該金属シートを、清浄化し、設定温度まで加熱し、次いでペイント 又はワニスからなる塗料を適用する工程を含み、該塗料は、その可溶性物質が、高温金属と直接的に接触した際に蒸発されるので、即座に硬化される。
本発明のもう一つの目的は、上記特性を持つ金属要素に塗料を適用する連続的な方法を提供することにあり、該方法において、該金属シートは、これを製造ラインに搬入するに先立って、予備加熱し、あるいは被覆する前に加熱することができる。
【０００６】
本発明のもう一つの目的は、上記特性を持つ金属要素に塗料を適用する連続的な方法を提供することにあり、該方法の提供によって、金属ロールのシート状金属に、規定された領域内で、連続的に塗料を適用することが可能となり、その理由は、該塗料が殆ど瞬間的に硬化されることから、該シートを殆ど即座に巻取ることができ、またその硬化時間を最低限度に減じ得るからである。
本発明の更に別の目的は、上記特性を持つ金属要素に塗料を適用するための連続的な方法を提供することにあり、該方法は、任意の形状 及びサイズを持つ金属要素を被覆するのに使用することができる。
本発明の上記した 及びその他の目的並びに本発明による金属要素に塗料を適用するための上記連続的方法の利点は、当業者にとっては、本発明の態様に係る以下に記載される詳細な説明から明らかとなるであろう。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下本発明の方法を、その好ましい態様に従って説明する。ここで、被覆すべき金属要素は、スチールロールで構成され、また該塗料は、水性ペイントで構成され、更に本発明の上記方法は以下の諸工程を含む：
塗装すべきステンレススチールのシートロール 又は該スチールシートのロールから解放された、巻出し部分を、40〜90℃なる範囲の温度、好ましくは75℃なる温度に、a) ロール炉(rolls furnace)によって加熱する方法；b) 該金属との物理的な接触を介して、また抵抗加熱器により電気抵抗加熱する方法；c) 誘導加熱炉によって、金属製ロール全体を加熱することにより加熱する方法；d) アーク放電により加熱し、該金属を通る電流を制御するために、電圧を調節する方法を含む群から選択される一つの方法を用いて、予備加熱する工程；
前記予備加熱された金属シートを、コンベアベルトによって、水性ペイントを含む塗料を噴霧するための1 又はそれ以上のノズル下方を通過させる工程、ここで該コンベアベルトは、約3.05〜約122m/分(10〜400ft/分)なる速度、好ましくは約30.5m/分(100ft/分)なる速度にて該金属シートを移動させ、かつ該1 又はそれ以上のノズルは、塗料のスプレーカーテンを生成し、材料の流れを、8〜25mL/秒なる量に調節する。場合により、必要ならば、該スチールシートの表面から過剰量の塗料を除去するためにスキージーロール 又はレーキを使用することができ、これにより、硬化された塗料を持つ該スチールシートを巻取る前に、該塗膜の厚みを調節することができる。
【０００８】
上記塗料が上記予備加熱された金属と接触した後の硬化時間は、該スチールシート上に噴霧された塗料を含む水1m3当たりのkg単位で表した溶質の量に依存して、1〜3秒なる範囲にある。
上記塗膜の硬化は、上記可溶性物質の殆ど瞬間的な蒸発のために、殆ど測時に起こるので、該スチールシートを、該スチールロールを加工しつつ巻き取ることができ、従って伝統的な方法により必要とされるスペースと比較して、より小さな処理スペースが必要とされる。
好ましくは、上記スチールロールが巻出され、また該スチールシートの全長さは、ヒーター内で連続的に予備加熱され、該ヒーターは好ましくは5mなる長さを持ち、従って予備加熱中の該金属シート部分が存在し、かつ同時に他の部分を塗料で噴霧し得る。
本態様において、上記製造ラインは、好ましくは、上記シートのロールを巻出すための手段、5mなる長さを持つ輻射加熱炉を最初に通り、次いで被覆ノズル下方を通るコンベアベルト、 及び最後に該スチールシートの巻取り手段を含む。
【実施例】
【０００９】
7,850kg/m2なる密度、0.12Btu/(kg-C)なる比熱、0.6mmなる厚み、0.25なるスチールの輻射率(Ep) 及び30℃なる初期温度を持つ、完全に清浄化されかつ巻回されたASTM A1011 DSスチールシートを、巻出して開放し、かつコンベアベルト上に配置する。
上記コンベアベルトは、約30.5m/分(100ft/分)なる線速度にて移動し、また長さ5m 及び幅約1.52m(60in)を持つ輻射加熱炉を介して該スチールシートを搬送する。ここで、該輻射熱発生体は0.85なる輻射率(Ep)を持つ。該炉の有効輻射率(E)は0.2394であり、またその輻射温度について、理論的には683.86℃であり、また現実的には748.73℃である。
上記ラジエータから上記スチールシートまでの距離は約10.2cm(4in)であり、上記コンベアによって常に移動されているものの、9.84秒という全期間中上記炉の内部に維持される該スチールシートの各部分は、75℃という最終的な温度に達する。この最終的な温度に達するために、該スチールが必要とする熱は、理論的には1.08J/s/cm2(6.98W/in2)でありまた実際的には約1.41J/s/cm2(9.07W/in2)である。
【００１０】
上記スチールシートは一旦予備加熱された後、上記輻射加熱炉を出て、チャンバー内に入り、そこで噴霧されたペイント、即ち該スチールの酸化を遅らせるために使用される型の、50℃にて水に希釈されたペイントを、該スチールシート上に、10-ノズルペイント噴霧により、該金属シートの各側面につき約76.2cm(30in)にて、10mL/秒なる量で、適用した。該ペイントの乾燥時間は2秒であり、これは塗料の約76.2μm(0.003in)なる層を与え、これは該スチールシートの表面に付着していた。該ノズルは3種の圧力下で作動する：計量弁の操作を可能とする、7.16kg/cm(40lb/in)なる賦活圧力；流量15mL/秒にて、約19.8m/分(65ft/分)なる速度の上記コンベアベルト上での該スチールシートの併進速度に対して、約11.6kg/cm(65lb/in)に調節される計量圧力； 及び約5.01kg/cm(28lb/in)に設定される、上記噴霧ペイントのカーテンを展開するのに使用される使用圧力の下で作動する。各ノズルは該スチールシートから約10.2cm(4in)離れており、また幅約8.26cm(3.25in)のカーテンを生成する。該ペイントは、上記塗装チャンバーを通過した後2秒間で乾燥するので、該スチールシートは、該ロールに対する該ペイントの粘着を引起すことなしに、即座に巻取ることができた。
【００１１】
最後に、塗料を金属要素に適用するための本発明の連続的方法は、上で説明し、かつ例示された態様にもっぱら限定されるものではなく、また当業者が、本発明によって与られた教示に従って、真の本発明の概念 及びここに添付した特許請求の範囲において請求されている本発明の範囲内に明らかに入る、塗料を金属要素に適用するための本発明の連続的方法に対する改良を施すことが可能であることを理解しなければならない。
【国際調査報告】
2015501219.tif 000002
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