JPH0531442A - 水系アルカリ珪酸塩系無機塗料の硬化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】水系アルカリ珪酸塩系無機塗料を塗装後、硬化
する方法において、塗料を熱風炉で硬化するまでに、塗
膜厚が２５μｍ未満では塗板の温度が１００〜１８０℃
に達するまで、塗膜厚が２５〜４５μｍでは塗板の温度
が１００〜１３０℃に達するまで波長が０．７〜３μｍ
の短波長赤外線照射を行い、そのあと２００〜３００℃
の塗板の温度で本硬化を行うことを特徴とする水系アル
カリ珪酸塩系無機塗料の硬化方法。 【効果】本発明の硬化方法は、塗装後のセッテイング時
間一温度、さらにはその本硬化に際し、雰囲気の変化、
昇温速度変化に十分対応でき、複雑形状からくる膜厚の
変化に対してもその幅広い作業性で容易に制御できるた
め、塗膜のクラック、剥離の発生がなく、本来その塗料
のもつ性能を十分に引き出せることができ、耐水性、耐
化学生、耐蝕性、さらに耐汚染性にとくに優れた塗膜を
得るのによりいっそうの向上につながり、より好ましい
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種金属製品およびカ
ラス、セラミックス、タイル、スレートなどの窯業製品
等に、クラックおよび膜剥離が起こらず、耐水性、耐化
学性、耐蝕性および耐汚染性に優れた塗膜を形成せしめ
るための硬化方法に係わる。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】水系ア
ルカリ珪酸塩系無機塗料は、珪酸塩のモル比が高くなる
に従い耐水性、耐化学性などは向上するが、同時に塗膜
にクラックが発生したり、素材と塗料の密着性が悪くな
ることが知られている。この原因として、塗装後のセッ
ティング温度、セッティング時間及び硬化時の昇温速
度、硬化炉内の熱風の強弱などに拠るところが大きいた
め、硬化条件を極めて狭い範囲に設定しなければならな
い欠点があった。

【０００３】また、水系無機塗料の焼き付け方法（特開
平３−３０８７５号公報参照）はこの欠点を一部解消す
るものであるが、この方法ではセッティング時間を１０
分以内に抑えること、遠赤外加熱時の塗板の温度を１５
０℃以下に抑えること及びその昇温速度を１０℃／分以
上、好ましくは５０℃／分以上とすること等厳格な設定
条件が要求され、これらの条件をすべて満足させるには
塗板の性状（重量、寸法、材質等）に合わせて照射距
離、照射出力をきめ細かく制御する必要があり、このよ
うな制御を行うのは容易ではなかった。

【０００４】本発明の目的は、厳格な硬化条件を要求す
ること無く、クラックおよび膜剥離が起こらず、耐水
性、耐化学性、耐蝕性および耐汚染性に優れた水系アル
カリ珪酸塩系無機塗料の塗膜を形成させる水系アルカリ
珪酸塩系無機塗料の硬化方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、水系アルカ
リ珪酸塩系無機塗料の硬化に際し、前述の問題点を解決
すべく鋭意検討を重ねた結果、波長が０．７〜３μｍの
短波長赤外線照射を行うと、より簡単な操作条件で優れ
た水系アルカリ珪酸塩系無機塗料の塗膜を形成できるこ
とを見出し、本発明を完成した。

【０００６】即ち、本発明は、水系アルカリ珪酸塩系無
機塗料を塗装後、硬化する方法において、塗料を熱風炉
で硬化するまでに、塗膜厚が２５μｍ未満では塗板の温
度が１００〜１８０℃に達するまで、塗膜厚が２５〜４
５μｍでは塗板の温度が１００〜１３０℃に達するまで
波長が０．７〜３μｍの短波長赤外線照射を行い、その
あと２００〜３００℃の塗板の温度で本硬化を行うこと
を特徴とする水系アルカリ珪酸塩系無機塗料の硬化方法
を提供するものである。

【０００７】以下に本発明の基本的な概念について説明
する。

【０００８】本発明者らは、水系アルカリ珪酸塩系無機
塗料の硬化に際して最も重要な因子として「熱風」の存
在があるものと考えた。すなわち、熱風の存在化で塗膜
を乾燥硬化すれば、塗膜表面のゲル化はそれ以下の塗膜
層よりもはるかに速く進行しする。また、熱風硬化炉で
は、主に対流エネルギーにより加熱されるため下層への
さらに素材への熱伝導も一層悪いものである。一方、ア
ルカリ珪酸塩のゲル化による体積収縮は、極めて大きく
なるため、各塗膜層で、著しい体積収縮差が発生する。
この差が大きくなると、微細なクラック、さらには大き
いクラックへ進展する。また、素地と塗膜界面では、そ
れぞれのシラノール基同志が反応し密着が完成されるの
であるが、先の理由から十分な熱の供給がない状態で上
層は熱風と対流により加熱されゲル化が進み、収縮して
いくため塗膜剥離へ繋がっていくものと考えられる。

【０００９】そこで、長波長の遠赤外照射は、水の蒸
発、反応生成水の気化に対しては極めて効果的に働く
が、その加熱効率の良さのため、とくに素材が厚くなれ
ばなるほど、塗膜は短時間で昇温することになり、素材
温度はついていかれず塗膜界面と素材の反応が進む前に
上層がゲル化して収縮し、密着を阻害する。また、セッ
テイングを１０分以内にしなければクラック、剥離が発
生するのは、セッテイングの間に表面のゲル化が進みつ
つあり、そこに高効率遠赤外照射が加速して、表面は大
きい体積収縮が起こることに起因し、セッテイングを１
０分以上にするとクラック、剥離へと進み、良好な塗膜
がえられない。また、高効率であるため、常に塗板の形
状（重量、寸法、材質）の変化に対して照射距離などの
きめ細かい制御をしなければ、昇温加熱速度が速くなり
すぎて、塗膜が膨れる。この制御のために、遠赤外炉の
炉長、炉幅を長くする必要性が生じ、非経済的で作業能
率も低下し、かつ又、設置面積も大きくなり最適な硬化
方法とは言いがたい。

【００１０】本発明で用いる短波長の近赤外照射は、水
系アルカリ珪酸塩系無機塗料の塗膜加熱昇温という点で
は遠赤照射に比べ効率は悪いが、過度の急激な昇温をと
らないため、塗膜表面から素地界面までゲル化度に大き
い差を生じることなく進行するので、クラック、剥離も
なく塗膜を形成するため、後の実施例で示されるように
水系アルカリ珪酸塩無機塗料に極めて適した予備加熱方
法であることが判明した。而も、その照射距離の制御幅
も広く結果的には、照射炉長、幅とも長くすることなく
作業できることが判った。

【００１１】このように、赤外照射は、塗膜の表面層か
ら素地界面まで著しいゲル化度の差を生じない加熱方式
が最適であることを見出し、とくに実験１から素地と界
面でのシラノール基間で反応が進んでいる状況ができれ
ば、クラック、剥離のない良好な塗膜が得られることが
判った。

【００１２】実験１． 加熱塗板への水系アルカリ珪酸
塩系無機塗料の塗布、熱風硬化 素材 脱脂されたステンレスＳＵＳ３０４ （０．４×
７０×１５０ｍｍ） 塗装 水系アルカリ珪酸塩系無機塗料 ＣＲＭ−７００Ｓ（奥野製薬工業株社製） ２０μｍ（硬化膜厚） スプレー塗布 硬化 ２５〜１００℃ ２０分で昇温 １００〜１５０℃ １０分で昇温 １５０〜２３０℃ １２分で昇温 ２３０℃で２０分
硬化

【００１３】

【表１】

【００１４】 微細クラック：金属顕微鏡×１５０倍で観察 剥 離：目視観察 実験２では、赤外照射昇温速度と塗膜の膨れの関係につ
いて求めた。結果を図１に示す。

【００１５】素材、塗膜は実験１と同様の条件で行っ
た。硬化膜厚は４５μｍであった。

【００１６】短波長赤外照射（近赤外）及び、その後の
熱風式硬化炉で、２６〜４５μｍの硬化膜厚を得るため
には、赤外照射時の昇温速度をおよそ３０℃／分以下と
する必要があり、それ以上の速さで昇温すると、塗膜膨
れが発生する。さらに、赤外での最終昇温は１００〜１
３０℃とする必要があり、それ以下では塗膜クラック、
それ以上では塗膜膨れが発生する。

【００１７】一方、硬化膜厚が２５μｍ以下のときは、
照射昇温１００℃／分以下で、最終昇温は、１００〜１
８０℃まで行うことにより、クラック、膨れもなく仕上
がる。

【００１８】遠赤外照射でも、３０℃／分の昇温は決し
て不可能なものではないが、１０℃／分未満の昇温で
は、クラック、剥離を生じるため照射条件の制御が厳し
くなる。

【００１９】塗装現場において、塗装物が複雑形状にな
ればなるほど、硬化膜厚を一定に２５μｍ以下にするこ
とは難しいため、照射の制御が厳しいものであっては作
業上の問題といわざるをえない。

【００２０】なお、実験に用いた赤外照射の波長域と放
射率は、図２の通りである。

【００２１】本発明は、第一工程として、塗装後の塗板
を短波長赤外照射（近赤照射）し、所定の温度に達しめ
たのち、第二工程として、熱風硬化炉でもって昇温し２
００〜３００℃硬化するものである。

【００２２】本発明で用いる短波長赤外線（以下、近赤
外と略す）とは、波長が０．７〜３μｍの光が主成分と
なるものであり、近赤外の光源としては、タングステ
ン、炭素、タンタル等のフィラメントが使用される。本
発明で使用される水系アルカリ珪酸塩系無機塗料とは、
例えばＣＲＭ−７００Ｓ、ＣＲＭ−３００Ｓ（以上、奥
野製薬工業株式会社製）、が挙げられる。

【００２３】塗膜厚が２５μｍ未満の場合、塗板の温度
が１００〜１８０℃に達するまで、好ましくは１２０〜
１５０℃に達するまで短波長赤外線照射を行うのが良
い。また、塗膜厚が２５〜４５μｍの場合、塗板の温度
が１００〜１３０℃に達するまで、好ましくは１００〜
１２０℃に達するまで短波長赤外線照射を行うのが良
い。さらに、塗膜厚が２５μｍ付近である場合、塗板の
温度が、１００〜１３０℃に達するまで短波長赤外線の
照射を行なうのが良い。

【００２４】近赤外照射後に行う塗膜の本硬化時の温度
は、２００〜３００℃、好ましくは２００〜３００℃の
範囲内であるのが良い。

【００２５】

【発明の効果】本発明の硬化方法は、塗装後のセッテイ
ング時間一温度、さらにはその本硬化に際し、雰囲気の
変化、昇温速度変化に十分対応でき、複雑形状からくる
膜厚の変化に対してもその幅広い作業性で容易に制御で
きるため、塗膜のクラック、剥離の発生がなく、本来そ
の塗料のもつ性能を十分に引き出せることができ、耐水
性、耐化学生、耐蝕性、さらに耐汚染性にとくに優れた
塗膜を得るのによりいっそうの向上につながり、より好
ましいものである。

【００２６】

【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明を詳しく説明
する。

【００２７】実施例１． アルカリ脱脂したＳＵＳ３０
４（０．４×７０×１５０ｍｍ、重量４８ｇ）に、硬化
膜厚４０μｍとなるように水系アルカリ珪酸塩系無機塗
料 ＣＲＭ−７００Ｓ（ホワイト）（奥野製薬工業株社
製）を塗布し、表−１の条件でセッテイングしたのち、
実験−１と同じ熱風式硬化炉を用いて、同じ昇温硬化条
件で硬化（Ｎｏ．１）、図−２に示した波長域の遠赤外
照射（Ｎｏ．２）、あるいは近赤外照射（Ｎｏ．３，
４，５）したのち、Ｎｏ．１と同様に熱風硬化し、その
それぞれを試験に供した。その結果を表２に示した。

【００２８】

【表２】

【００２９】硬化塗膜試験 クラックの有無 ；金属顕微鏡（×１５０倍）にて
観察。

【００３０】油性黒マジック汚染 ；油性黒マジックを
塗膜表面に塗り、２４時間後、水にて拭き取る。

【００３１】耐沸騰水性 ；沸騰水１０時間浸
せき後の塗膜の変化を観察。

【００３２】耐アルカリ性 ；５％水酸化ナトリ
ウム、室温、２４０時間浸せき後の塗膜の変化を観察。

【００３３】耐酸性 ；５％硫酸、室温、
２４０時間浸せき後の塗膜の変化を観察。

【００３４】耐蝕性 ；キャス試験（ＪＩ
Ｓ Ｈ８６８１）７２０時間後の塗膜の観察。

【００３５】試験評価 〇 ； 各試験において、塗膜に変化、異常のないも
の。

【００３６】× ； 各試験において、塗膜に変化、
異常のあるもの。

【００３７】表２の結果から、熱風だけで硬化したもの
は（Ｎｏ．１）、クラック、剥離の発生が見られ、塗料
本来の性能を引き出すことが出来いこと。遠赤外照射し
たものは（Ｎｏ．２）、その照射時に膨れを呈すること
及び近赤外照射では、セッテイング時間、温度に関係な
く良好な塗膜が得られ、塗料本来の性能が引き出せるこ
とが判明した。

【００３８】実施例２． 実施例１．と同様に、塗料を
かえ表−２の条件にしたがって、試験を実施し、その結
果を表３に示した。

【００３９】素材；ＳＵＳ３０４ ０．４×７０×１５
０ｍｍ 重量４８ｇ 硬化膜厚；２０μｍ 塗料；水系アルカリ珪酸塩系無機塗料 ＣＲＭ−３００
Ｓ（奥野製薬工業株製）

【００４０】

【表３】

【００４１】表３の結果から、塗装後のセッテイング時
間について、遠赤照射では（Ｎｏ．６，８）、近赤照射
の（Ｎｏ．７，９，１０）の比較から前者はある範囲内
でなければならないことが判った。

【００４２】実施例３． 素材を変えた以外は実施例
１．と同様の条件にしたがって、試験を実施した。その
結果を表４に示した。

【００４３】素材；冷間圧延鋼板ＳＰＣＣ ２×５０×
１５０ｍｍ 重量１２８ｇ 硬化膜厚；４５μｍ 塗料；ＣＲＭ−７００Ｓ

【００４４】

【表４】

【００４５】表４の結果から、塗板の重量が１２８ｇを
用い、同じ照射距離で、遠赤と近赤の昇温を比較したと
ころ、重量が増加するに従って、明らかに近赤では昇温
速度に大きい差が生じたが（Ｎｏ．１３，１４）遠赤で
は大きい差が生じないことが判明した。（Ｎｏ．１１，
１２）。

【００４６】遠赤外照射の場合の昇温時間は（３０〜１
２０℃）、１分程度となり塗膜が膨れた。遠赤外照射で
は、高効率のため塗膜の昇温が極めて速く、一気に気化
した水は厚膜を突き破って外界に放出されるときに膨れ
るものと考えられる。

【００４７】実施例４． 塗料、素材を変える以外は実
施例１．と同様の条件にしたがって、試験を実施した。
その結果を表５に示した。

【００４８】素材；アルマイト（６μｍ）アルミニウム
ＪＨ４０００ （１×７０×１５０ｍｍ） 重量２８
ｇ 硬化膜厚；２５μｍ 塗料；ＣＲＭ−３００Ｓ

【００４９】

【表５】

【００５０】表５の結果から、遠赤、近赤照射で昇温時
に到達させる温度が１００℃未満のときは、塗膜にクラ
ック、剥離が発生し、（Ｎｏ．１５，１６）塗膜厚２５
μｍでは、照射到達温度が、１８０℃でも膨れなく仕上
がることが判明した。（Ｎｏ．２０，２１） 実施例５． 硬化膜厚を４５μｍとした以外は実施例４
と同様の条件に従って、試験を実施した。その結果を表
６に示した。

【００５１】

【表６】

【００５２】表６の結果から、硬化膜厚４５μｍとした
とき赤外照射による昇温到達温度は、１３０℃未満であ
れば膨れなく仕上がったが（Ｎｏ．２２，２３）、１５
０℃では膨れが発生することがわかった。（Ｎｏ．２
４）。

【００５３】実施例６． 硬化膜厚のみ２０μｍとした
以外は、実施例１．と同様の条件に従い、試験を実施し
た。その結果を表７に示した。なお、硬化開始塗板温度
は２８℃。

【００５４】

【表７】

【００５５】表７の結果から、赤外照射での昇温速度と
クラックの有無を見たところ、遠赤外照射では、およそ
５℃／１分の昇温でクラックが発生するが（Ｎｏ．２
５）、近赤照射では、およそ５℃／１分さらに２℃／１
分でもクラックの発生は見られないことが明らかになっ
た。（Ｎｏ．２６，２７）。

【図面の簡単な説明】

【図１】昇温速度と塗料膜膨れの関係を示す。

【図２】実験に供したヒーターの放射率と波長を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】水系アルカリ珪酸塩系無機塗料を塗装後、
   硬化する方法において、塗料を熱風炉で硬化するまで
   に、塗膜厚が２５μｍ未満では塗板の温度が１００〜１
   ８０℃に達するまで、塗膜厚が２５〜４５μｍでは塗板
   の温度が１００〜１３０℃に達するまで波長が０．７〜
   ３μｍの短波長赤外線照射を行い、そのあと２００〜３
   ００℃の塗板の温度で本硬化を行うことを特徴とする水
   系アルカリ珪酸塩系無機塗料の硬化方法。