JPH07256192A - 塗料の乾燥焼付装置及びその内部汚染防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 塗料中の溶剤がヤニ化したヤニ化物の炉壁へ
の付着の進行を、簡単な構造によって抑制することがで
きる塗料の乾燥焼付装置、及び乾燥焼付装置の内部汚染
防止方法を提供すること。 【構成】 塗料を塗布した金属材を高温のガス（空気）
で加熱することにより前記塗料を前記金属材に乾燥焼付
けする熱処理炉と、この熱処理炉からガスを取り出し、
これを加熱して再び前記熱処理炉に戻す循環ダクトとを
含み、前記循環ダクトの途中には、少なくとも一箇所に
前記ガスが通過し得る耐熱性の多孔部材を隔壁状に設置
し、循環中のガスを、耐熱性の多孔部材へ通すことによ
り前記ガス中の炭素成分を酸化させる。また、所定期間
ごとに、塗料中の溶剤が分解気化する温度以上に炉内を
加熱した状態で２時間以上保持することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、塗料を塗布した金属
材を高温のガスで加熱することにより、前記塗料を前記
金属材に乾燥焼付けする熱処理炉と、この熱処理炉から
ガスを取り出し、これを加熱して再び前記熱処理炉に戻
す循環ダクトとを含む装置において、塗料中の有機溶剤
がヤニ化して炉壁に付着するのを抑制することができる
乾燥焼付装置、及びその装置の内部汚染防止方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の乾燥焼付装置においては、金属
材に塗布された塗料中の高沸点溶剤成分が、加熱により
一担蒸発した後タール状の炭化物に変化し、これが徐々
に乾燥しつつ炉壁に付着してヤニ化する。そして、この
ヤニ化物は所定量以上溜まると炉壁から剥離して炉内で
処理中の金属材に付着し、金属材を不良品化させる。前
述のような塗装金属材の不良品化を防止するため、従来
は、乾燥焼付装置を一定期間運転し、ヤニ化物が炉壁か
ら剥離し始める前に装置の運転を停止して自然冷却した
後、炉壁に付着したヤニ化物を人為的に又は機械的に除
去していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】例えば、金属材が肉厚
０．３mm，幅７５０〜１５００mm程度のアルミニウム合
金のストリップであって、フェノール樹脂系の溶剤を用
いた塗料を、前記ストリップの上面には１５μｍ，下面
には２０μｍ程度にそれぞれ乾燥焼付けする連続乾燥焼
付装置においては、２〜３日間程度の連続運転で炉壁の
ヤニ化物が剥離し始める。したがって従来は、２〜３日
間ごとにストリップの生産ラインを前記清掃に必要な時
間停止しなければならなかった。また、炉内を冷却した
後の炉壁のヤニ化物は炉壁に固く付着していて、それら
のヤニ化物を完全に排除することは難しかったので、し
ばしば不良品が発生していた。

【０００４】この発明の目的は、前述のようなヤニ化物
の炉壁への付着の進行を、簡単な構造によって抑制する
ことができる塗料の乾燥焼付装置、及び乾燥焼付装置の
内部汚染防止方法を提供することにある。この発明の他
の目的は、前述のようなヤニ化物の炉壁への付着の進行
を抑制することができるとともに、ヤニ化物が炉壁へ所
定量付着してラインの操業中に剥離し始めるようになっ
た段階において、そのヤニ化物を除去し易くする内部汚
染防止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】この発明による塗料の乾
燥焼付装置は、前述の課題を解決するため、塗料を塗布
した金属材を高温のガスで加熱することにより前記塗料
を前記金属材に乾燥焼付けする熱処理炉と、この熱処理
炉からガスを取り出し、これを加熱して再び前記熱処理
炉に戻す循環ダクトとを含む乾燥焼付装置において、前
記循環ダクトの途中少なくとも一箇所に、前記ガスが通
過し得る耐熱性の多孔部材を隔壁状に設置したことを特
徴としている。

【０００６】前記多孔部材は、多孔板若しくはその合板
又は耐熱性繊維層であるのが好ましいが、耐熱性を有し
ていれば他の材質でも差し支えない。多孔板若しくはそ
の合板には、金属のような耐熱性を有する材質のパンチ
ングボード，粉末冶金法によって製造された焼結金属
板，繊維冶金法によって製造された多孔金属板、セラミ
ックスを含む陶磁器製の多孔板材、発泡板材、及びこれ
らの合板を使用することができる。前記多孔部材が耐熱
性繊維層である場合には、当該繊維層を適当な枠に取り
付けて使用する。

【０００７】この発明による塗料の乾燥焼付装置の第１
の汚染防止方法は、前述の課題を解決するため、塗料を
塗布した金属材を高温のガスで加熱することにより前記
塗料を前記金属材に乾燥焼付けする熱処理炉と、この熱
処理炉からガスを取り出し、これを加熱して再び前記熱
処理炉に戻す循環ダクトとを含む乾燥焼付装置におい
て、循環中のガスを、耐熱性の多孔部材へ通すことによ
り前記ガス中の炭素成分を酸化させる工程を含むことを
特徴としている。

【０００８】この発明による塗料の乾燥焼付装置の第２
の汚染防止方法は、前記第１の方法による工程を繰り返
した後、前記乾燥焼付装置内を前塗料中の溶剤が分解気
化する温度以上に加熱した状態で２時間以上保持するこ
とを特徴としている。乾燥焼付装置内を前記温度以上に
加熱し、これを２時間以上保持するには、具体的には循
環ダクトの途中の通常の加熱手段であるバーナにより、
炉内のガスを循環させながら空焚きして装置内温度を上
昇させ、この状態を２時間以上継続する。装置内の加熱
温度が溶剤の分解気化温度以下では、その溶剤のヤニ化
物は分解せず、また、加熱温度が溶剤の分解気化温度以
上でも、加熱時間が２時間未満では溶剤のヤニ化物が分
解しない。前述の加熱温度は、当然溶剤によって異なる
が、例えばアルミニウム合金ストリップに使用される塗
料の溶剤では、おおむね３５０℃以上である。

【０００９】第１の方法による工程の繰り返しは、最大
限、塗料中の溶剤が炉内でヤニ化して炉壁に所定量以上
付着し、それ以上付着すると剥離し始める状態になる直
前までである。この繰り返しの期間は、塗料中に含まれ
ている溶剤の成分、生産ラインのスピード，処理する塗
装金属材の種類やサイズ（すなわち、塗料の使用量）に
よって異なるが、連続運転の場合おおよそ１２〜１５日
間程度連続して繰り返される。

【００１０】

【作用】この発明の乾燥焼付装置及び乾燥焼付装置の第
１の汚染防止方法によれば、加熱されたガスが装置内を
循環する過程において、塗料から分離した有機溶剤は加
熱ガスによって全部又は一部が蒸発し、その蒸気を含む
ガスは多孔部材を通過する。多孔部材は比表面積が大き
いため、この多孔部材を通過するとき、前述のように蒸
発してやがてタール化（ヤニ化）するガス中の炭素成分
は、前記多孔部材の触媒作用によってガス中の酸素との
反応が促進され、それらの大半が酸化して分子量の小さ
い炭酸ガスと水蒸気に変化する。したがって、炉壁への
ヤニ化物の単位時間当たりの付着量は非常に減少する。
すなわち、塗料中の溶剤のヤニ化が抑制される。

【００１１】この発明による乾燥焼付装置の第２の汚染
防止方法によれば、前述の第１の汚染防止方法の工程を
繰り返すことによりヤニ化物の装置内壁への付着量が少
なくなるとともに、装置内を２時間以上前記のような高
温で保持することにより、装置の内壁へ付着したヤニ化
物は分解気化されて装置内壁から除去される。装置内壁
へ付着したヤニ化物の量が多く、前記加熱時間中に完全
に分解気化しなかった残留ヤニ化物は、継続的な高温加
熱によって薄箔状に変化して部分的に内壁から剥離され
た状態になる。そして、半剥離状態の箔状のヤニ化物は
装置内壁から容易に剥離することができるので、装置内
へのガス（空気）の圧送によって装置内から排除するこ
とが容易になる。

【００１２】装置内へのガスの圧送によっても前記箔状
のヤニ化物が完全に排除されない場合には、これらを人
為的又は機械的に排除するが、これらは前述のように半
剥離状態かつ箔状であって剥離し易くなっており、か
つ、その付着残留量も少ないため、それらの完全排除に
要する時間は従来の方法と比較すると非常に短い。

【００１３】

【実施例】以下図面を参照しながら、この発明による塗
料の乾燥焼付装置及びその内部汚染防止方法の好ましい
実施例を説明する。図１はこの発明を実施した連続乾燥
焼付装置の一例を示す部分概略配置図、図２は図１の連
続乾燥焼付装置における１ゾーンの拡大平断面図、図３
は図２の矢印Ａ−Ａに沿う断面図、図４は図１の実施例
で使用した多孔部材の正面図、図５は図４の多孔部材の
部分拡大断面図である。

【００１４】肉厚０．３mm、幅１３００mm程度のアルミ
ニウム合金からなる帯状の金属材（ストリップ）１は、
コイル状に巻かれた状態から一定のラインスピードと同
調して繰り出される。前記のように繰り出される金属材
１には、塗工ロール１０によって塗料が塗布され、熱処
理炉（オーブン）２内を連続的に通過する過程で、高温
ガス（熱風）によって前記塗料が乾燥・焼付けされる。
焼付けされた塗料の厚みは、金属材１の上面では平均１
５μｍ、下面では平均２０μｍになるように設定されて
いる。

【００１５】熱処理炉２は、金属材１の通過方向に沿っ
て複数のゾーン２０〜２４に区分されており、熱処理炉
２内の温度は入口２５側のゾーン２０が最も低く、出口
側のゾーン２４が最も高くなりように制御される。各ゾ
ーン２０〜２４からは、排気ダクト３を介してブロワ３
０により内部ガスを一部排気し、その排ガスは高温の脱
臭炉３１により燃焼無害化し、熱交換器３２で熱回収を
行った後煙突３３から大気中に放出されるようになって
いる。

【００１６】各ゾーン２０〜２４には、炉内ガスを取り
出して再び炉内へ戻す循環ダクト４が設置されており、
各循環ダクト４の途中には、バーナからなる加熱手段４
１を有する加熱室４０と、強制循環用のブロワ４２が設
置されている。そして、各ゾーン２０〜２４において、
加熱手段４１で加熱されたガスは、前記ブロワ４２によ
り、循環ダクト４を経て当該ゾーン２０〜２４内を通過
する金属材１の上下に位置するノズル付きダクト４３，
４４に圧送され、ダクト４３，４４に取りつけたノズル
から金属材１へ吹き付けられた後、加熱室４０へ導いて
加熱されるようになっている。

【００１７】熱交換器３２には、ブロワ５０により外部
の清浄空気を採り入れ、これを熱交換により加熱した清
浄な熱風を、熱風供給ダクト５，その分岐ダクト５１を
介して各循環ダクト４へ供給するように構成されてい
る。そして、各ゾーン２０〜２４の温度は熱電対からな
る図２の温度センサ７で常時検出し、その検出温度に応
じて加熱手段４１の作動を制御するように構成してい
る。なお、図２及び図３の符号２６は各ゾーン２０〜２
４を仕切る仕切板である。

【００１８】この実施例の装置においては、前記各循環
ダクト４の途中一箇所に、循環しているガスが通過し得
る耐熱性の多孔部材６が隔壁状に設置されている。この
実施例では、前記多孔部材６は図２で示すように加熱室
４０の入口側に設置されており、全体が屏風状に構成さ
れている。

【００１９】この実施例の多孔部材６は、図５のように
厚み８．３mm程度の白金板に平均径３mm程度の小孔６ａ
を形成した金属製のパンチングプレート６１，６２，６
３を、各プレート６１，６２，６３の小孔６ａが互いに
連通してずれる状態に重ねて接合した合板である。この
ように構成された４４５mm×２５mm×５９５mmのサイズ
の９枚の合板６０を、図４のような金属製の枠６４に並
べて取付けたものを４個使用し、これらを屏風状に組み
合わせて構成したものである。そして、隣接の小孔６ａ
相互の平均中心間隔は５mm〜６mm程度であり、各合板６
０における隣接のプレート６１と６２、及び６２と６３
における各小孔６ａ相互は、最大部平均１mm強程度の平
面凸レンズ状の空間で連通するように設計されている。
また、循環ダクト４の途中において、前記多孔部材６の
設置位置の直前４ａ（ガスの流れ方向から見た場合の直
前）には、底部に図示しない排出用開閉扉を設置してい
る。

【００２０】この実施例による塗料の乾燥焼付装置によ
れば、熱処理中に金属材１に塗布されている塗料から分
離した有機溶剤は、加熱ガスによって全部又は一部が蒸
発し、その溶剤の蒸気を含む加熱ガスは循環中に前記多
孔部材６を通過する。多孔部材６は小孔６ａによって比
表面積が大きいため、この多孔部材６を加熱ガスが通過
するとき、前述のように蒸発してやがてタール化（ヤニ
化）するガス中の炭素成分は、前記多孔部材の触媒作用
によってガス中の酸素との反応が促進され、それらの大
半は酸化して分子量の小さい炭酸ガスと水蒸気に変化す
る。したがって、炉壁へのヤニ化物の単位時間当たりの
付着量は非常に減少する。すなわち、塗料中の溶剤のヤ
ニ化が抑制される結果、はるかに長時間の連続運転が可
能である。

【００２１】この実施例の乾燥焼付装置を応用した実験
炉（この発明方法の実施例、以下単に「実施例」と言
う。）と、前記多孔部材６が設置されていない実験炉
（従来例）について、以下のような要領によって塗料の
連続乾燥焼付試験を行った。 金属材１のサイズ及び材質： 前述のとおり 金属材１の上面塗布用塗料： 東洋インキ株式会社製、
キャンエンド用塗料８５７０（溶剤はフェノール樹脂） 金属材１の下面塗布用塗料： 東洋インキ株式会社製、
キャンエンド用塗料８５６０−２（溶剤はフェノール樹
脂） 焼付け塗料厚み： 前述のとおり 炉内設定温度 ゾーン２０： ２１０℃ ゾーン２１： ２３５℃ ゾーン２２： ２６０℃ ゾーン２３： ２８５℃ ゾーン２４： ３１０℃ 平均ラインスピード： １５０ｍ／min 連続運転期間 １回目： ３日間 ２回目： ３日間（この実施例のみ） ３回目： ３日間（この実施例のみ） ４回目： ６日間（この実施例のみ） ５回目： ９日間（この実施例のみ） ６回目：１２日間（この実施例のみ） ７回目：１５日間（この実施例のみ） ８回目：１６日間（この実施例のみ） 連続運転後における炉内の高温加熱（この実施例のみ） １回目： ３３０℃、２時間 ２回目： ３５０℃、１時間３０分 ３回目： ３５０℃、２時間 ４回目： ３５０℃、４時間 ５回目： ４００℃、５時間 ６回目： ４００℃、５時間 ７回目： ４００℃、６時間

【００２２】前記試験において、熱処理炉２内に付着し
たヤニ化物が剥離してこれが製品に付着する製品不良部
分の発生状況は以下のとおりであった。 （回目）（実施例） （従来例） １ 発生せず ３日目に発生 ２ 同上 １回目の不良部分発生により中止 ３ 同上 同上 ４ 同上 同上 ５ 同上 同上 ６ 同上 同上 ７ 同上 同上 ８ １６日目に発生 同上

【００２３】前記試験結果によれば、この実施例の汚染
防止方法を採用した場合には、製品不良部分が１５日間
発生していない。したがって、この実施例の汚染防止方
法によれば、従来例による場合と比較して、熱処理炉２
内に付着するヤニ化物の量はほぼ１／５程度であること
が明らかである。

【００２４】前記方法の実施例において、連続運転後各
ゾーン内を、それぞれのブロワ４２を作動させながらバ
ーナで連続空焚きすることにより、炉内を前述の温度及
び時間高温加熱し、その後、前記多孔部材６の直前位置
４ａ底部の図示しない排出用扉を適度に開口させ、ブロ
ワ４２により圧力を高めて内部ガスを１時間程度循環さ
せた。その結果は以下のとおりであった。 （回目） （各ゾーン及び循環ダクトの内壁へのヤニ化物の付着残留状態、及 び排出用扉からの排出状態） １ 箔状ヤニ化物若干残留 ２ 同上 ３ 残留せず ４ 残留せず、少量（箔状）排出あり ５ 箔状のヤニ化物残留、排出あり ６ 同上 ７ 同上

【００２５】そして、ヤニ化物が装置の内壁に付着残留
した４回目以降のケースでも、それらのヤニ化物は箔状
で反剥離状態になっているので、例えば濡れ雑巾等を使
用してそれらのヤニ化物を簡単に除去することができ
た。前述の試験結果のように、この発明の実施例による
塗料の乾燥焼付装置の汚染防止方法では、塗料の溶剤が
変化したヤニ化物の装置内壁への付着量が減少し、その
ため、製品に不良部分を発生させずに、はるかに長期間
にわたる金属塗装製品製造ラインの連続操業が可能にな
った。また、前記方法の実施例によれば、例えば一週間
以内の時間単位で連続操業した後、前記要領で炉内を空
焚きによって２時間以上加熱すれば、熱処理炉２を冷却
させないで内部に残留するヤニ化物を、より短時間でか
つ自動的に排除することができる。さらに、装置内の前
記のような連続高温加熱によってもヤニ化物が排除され
ずに、装置内壁に付着残留している場合でも、それらは
箔状になって半剥離状態であるから極めて短時間内にそ
れらを簡単に排除することが可能になる。

【００２６】前記乾燥焼付装置の実施例において、多孔
部材６は、循環するガス圧力が金属材１に対する塗料の
乾燥焼付けに必要な限度以下に低下しない限り、循環ダ
クトの途中に数箇所設置しても実施することができる。
この場合には、循環するガス中の炭素成分の酸化はさら
に促進されるので、より長期間の連続運転が可能にな
る。前記多孔材料６が耐熱性の繊維層である場合には、
その繊維層を例えば図４で示すような枠６４へ挟み込む
要領で取り付けるのが好ましい。また、多孔材料６は前
記実施例のものに限定されるものではなく、その比表面
積を拡大でき、かつガスが通過し得る程度の孔ないし隙
間を有する耐熱性部材であれば、前記実施例のものと同
様な効果を奏する。

【００２７】

【発明の効果】この発明による請求項１の塗料の乾燥焼
付装置によれば、ガスの循環ダクトの途中に比表面積の
大きい多孔材料が隔壁状に設置され、塗料中の溶剤が気
化してタール化する前にその炭素成分の酸化反応が促進
されて炭酸ガスと蒸気に分離され、溶剤がタール化する
量が極めて少なくなる。したがって、従来の装置と比べ
てはるかに長期間の連続運転が可能になる。

【００２８】この発明による請求項３の汚染防止方法に
よれば、塗料中の溶剤による炉内の汚染が抑制され、長
期にわたる装置の連続運転が可能になる。この発明によ
る請求項４の汚染防止方法によれば、前記請求項２の汚
染防止方法の効果に加えて、装置内壁に付着残留してい
るヤニ化物が箔状化して半剥離状態になるので、装置か
らのヤニ化物の排出が非常に簡単になりその排出時間も
より短くなる。また、数日の連続運転であれば、炉内を
冷却させないでヤニ化物を炉外へ自動的に排出すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施した連続乾燥焼付装置の一例を
示す部分概略配置図である。

【図２】図１の連続乾燥焼付装置における１ゾーンの拡
大平断面図である。

【図３】図２の矢印Ａ−Ａに沿う断面図である。

【図４】図１の実施例で使用した多孔部材の正面図であ
る。

【図５】図４の多孔部材の部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 金属材 １０ 塗工ロール ２ 熱処理炉 ２０，２１，２２，２３，２４ 熱処理炉のゾーン ２５ 炉の入口２５ ２６ 隔壁 ３ 排気ダクト ３０ ブロワ３０ ３１ 脱臭炉 ３２ 熱交換器３２ ３３ 煙突３３ ４ 循環ダクト ４０ 加熱室 ４１ 加熱手段 ４２ ブロワ ４３，４４ ノズル付きダクト ５ 熱風供給ダクト ５０ ブロワ ５１ 分岐ダクト ６ 多孔部材 ６ａ 小孔 ６０ 合板 ６１，６２，６３ パンチングプレート ６４ 枠 ７ 温度センサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塗料を塗布した金属材を高温のガス（空
   気）で加熱することにより前記塗料を前記金属材に乾燥
   焼付けする熱処理炉と、この熱処理炉からガスを取り出
   し、これを加熱して再び前記熱処理炉に戻す循環ダクト
   とを含み、前記循環ダクトの途中には、少なくとも一箇
   所に前記ガスが通過し得る耐熱性の多孔部材を隔壁状に
   設置したことを特徴とする、塗料の乾燥焼付装置。
2. 【請求項２】 前記多孔部材は多孔板若しくはその合板
   又は耐熱性繊維層であることを特徴とする、請求項１に
   記載の塗料の乾燥焼付装置。
3. 【請求項３】 塗料を塗布した金属材を高温のガス（空
   気）で加熱することにより前記塗料を前記金属材に乾燥
   焼付けする熱処理炉と、この熱処理炉からガスを取り出
   し、これを加熱して再び前記熱処理炉に戻す循環ダクト
   とを含む乾燥焼付装置において、循環中のガスを、耐熱
   性の多孔部材へ通すことにより前記ガス中の炭素成分を
   酸化させる工程を含むことを特徴とする、塗料の乾燥焼
   付装置の内部汚染防止方法。
4. 【請求項４】 請求項３の工程を繰り返した後、前記乾
   燥焼付装置内を前記塗料中の溶剤が分解気化する温度以
   上に加熱した状態で２時間以上保持することを特徴とす
   る、塗料の乾燥焼付装置の内部汚染防止方法。