JPH074838A - 乾燥炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 使用する赤外線ランプの本数を減少させなが
ら効率良く被乾燥物を乾燥させる。 【構成】 塗膜の硬化に必要な温度まで乾燥炉１１内の
雰囲気温度を上昇させる熱風と、複数本の赤外線ランプ
１３を近接させて設置しそのうちの１本を選択して使用
して塗膜を形成された被乾燥物ｗに向けて照射するとと
もに使用中の赤外線ランプｗが使用不能となると近接さ
せて設置された他の赤外線ランプ１３を使用する赤外線
発生装置とからなることを特徴とする乾燥炉。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 この発明は、乾燥炉に係る。詳
細には、赤外線ランプと熱風を併用する乾燥炉に係る。

【０００２】

【従来の技術】 従来、山型炉等の炉を使用し熱風を吹
き付けて被乾燥物を乾燥させる乾燥炉が知られている。
更に、１．２μｍ〜１．５μｍ付近に波長のピ−クを有
する近赤外線等の赤外線を照射し被乾燥物を乾燥させる
乾燥炉については、出願人は既に提案している（特願平
２ー３１０９１６「塗膜の乾燥方法」外）。

【０００３】他方、「近赤外線の液体、パウダ、コーテ
ィング、ストーブ」（実開平1ー151873）、「塗料焼付
炉専用の光板」（実開平2ー43217）、USP4,863,375「BA
KINGMETHOD FOR USE WITH LIQUID OR POWDER VARNISHIN
G FURNACE」（ベーキングメソッド フォー ユース
ウィズ リキッド オア パウダー ヴァーニシング
ファーニス）等が知られている。これら従来例には、
「一種近赤外線の液体、パウダ、コーティング、ストー
ブのベーキング方法」についての記載があり、「近赤外
線の快速高温と貫通力が強い特性を利用し、ストーブの
ベーキング物品の方法を改良して、ペイントを快速に乾
燥するとともにその付着力を増強する考案」、すなわち
「いわゆる液体、粉末液体の塗装どおりに、粉末液体状
態のパウダ、液体塗料、気体あるいは流体を運送媒介体
としてその物体表面に付着させて、しかるのち加熱熔融
をへて均等にコートの塗装法」についての記載がある。

【０００４】あるいは、「近赤外線を使用した乾燥炉、
あるいは乾燥炉内に高温部と低温部とを順次形成して乾
燥する乾燥方法、あるいは近赤外線ランプの背後には陶
磁製反射板を設け、および陶磁製反射板の中にはヒータ
ーを設ける」旨の記載がある。

【０００５】又塗装技術増刊10月号には「中波長赤外線
ラジエーター」ついての記載がある（1990年10月20日株
式会社理工出版社刊211〜213頁）。すなわち、「塗膜に
到達した放射エネルギーは、その一部は吸収され、一部
は反射し、一部は透過する。このうち吸収されたエネル
ギーが熱に変り塗膜を加熱、乾燥させる。塗装の場合は
母材、ボディがあるため塗膜を透過した放射エネルギー
が母材を加熱し、熱伝導で塗膜を内側から加熱する。

【０００６】(1)近赤外線：温度2000〜2200℃ 最大エ
ネルギー波長約1.2μm，エネルギー密度大、反射，透過
エネルギーが大きい，立上り速度が早い（1〜2秒），寿
命が約5000時間と短い。

【０００７】(2)中赤外線：温度850〜900℃ 最大エネ
ルギー波長約2.5μm，エネルギー密度中，吸収．透過エ
ネルギーがバランスしてエネルギーが塗膜内に浸透，寿
命が長い。

【０００８】(3)遠赤外線：温度500〜600℃，最大エネ
ルギー波長約3.5μm，エネルギー密度小，良く吸収され
るが塗膜表面で吸収，加熱となりがち，立上り時間が長
い（5〜15分），対流損失が大きい。」とされる。

【０００９】さらに、「2．最大効率の中波長赤外線
「より早く乾燥し，より良い塗膜品質を得る」には，つ
まり最大効率で加熱，乾燥させるには，次の二つの条件
を同時に満足している必要がある。

【００１０】(1)赤外線ラジェターの温度が高い放射エ
ネルギーはラジェターの絶対温度(T)の４乗に比例す
る。

【００１１】Eb∝T⁴

【００１２】温度が高いほど放射エネルギーは大きくな
る。

【００１３】(2)最大エネルギー波長が塗料のピーク吸
収率よりいくぶん短波長よりにあること

【００１４】塗料の工業用赤外線加熱で利用できる最大
ピーク波長は例外なく3μm前後にある。よって2.5μm前
後に最大エネルギー波長を持つ赤外線ラジェターが吸収
も良く，透過し，母材も加熱し内部からも加熱できる。

【００１５】上記の関連，赤外線ラジェターの温度
（Ｔ）と最大エネルギー波長（λm）の関係を表す，ウ
ィーンの変位則，

【００１６】λm＝2897/Tより

【００１７】T＝(t+273)＝2897/2.5

【００１８】t＝880℃

【００１９】中波長赤外線がこの条件を満足し有効エネ
ルギーが大きく最大効率となる。」とされる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、出願
人は加熱をすべて赤外線ランプを使用せず、熱風により
炉内の雰囲気温度を上昇させることで赤外線ランプの本
数を減少させることが可能なこと、また赤外線ランプを
減少させることで、熱風使用に比し加熱効率では劣る赤
外線ランプの使用数を減少させ、乾燥効率を向上するこ
とが可能であることを知見した。

【００２１】他方、実開平1ー151873、実開平2ー4321
7、USP4,863,375等には、近赤外線を使用して塗膜乾燥
をおこなう旨の記載はあるが、使用される近赤外線の性
質については一般的に記載されるに止どまり金属表面に
塗布される塗膜と近赤外線との関係による照射される赤
外線の最適な範囲、選択については記載がない。

【００２２】また、先の「塗装技術増刊１０月号」の記
載には、赤外線と母材の吸収率との関係に基づくからす
る赤外線の選択、あるいはピンホールの発生原因に基づ
く赤外線の選択についての記載はなく、そして塗装乾燥
においては「２．５μｍ前後に最大エネルギー波長を持
つ赤外線ラジェターが吸収も良く，透過し，母材も加熱
し内部からも加熱できる。」と結論している。

【００２３】他方、波長のピ−クを１．２μｍ〜１．５
μｍに有するいわゆる近赤外線は、プラスチック薄膜に
対して赤外線透過率が高く、金属の吸収率が高いことが
知られている。

【００２４】

【課題を解決するための手段】 この発明は、

【００２５】塗膜の硬化に必要な温度まで乾燥炉内の雰
囲気温度を上昇させる熱風と、塗膜の形成された被乾燥
物に向けて照射する赤外線発生装置とからなることを特
徴とする乾燥炉、

【００２６】および、

【００２７】塗膜の硬化に必要な温度まで乾燥炉内の雰
囲気温度を上昇させる熱風と、複数本の赤外線ランプを
近接させて設置しそのうちの１本を選択して使用して塗
膜を形成された被乾燥物に向けて照射するとともに使用
中の赤外線ランプが使用不能となると近接させて設置さ
れた他の赤外線ランプを使用する赤外線発生装置とから
なることを特徴とする乾燥炉、

【００２８】および、

【００２９】塗膜の硬化に必要な温度まで乾燥炉内の雰
囲気温度を上昇させる熱風と、塗膜の形成された被乾燥
物に向けて照射する２５０ｍｍ前後の間隔で設置される
赤外線発生装置とからなることを特徴とする乾燥炉、

【００３０】および、

【００３１】塗膜の硬化に必要な温度まで乾燥炉内の雰
囲気温度を上昇させる熱風と、複数本の赤外線ランプを
近接さたせた赤外線ランプ群を２５０ｍｍ前後の間隔で
設置し、赤外線ランプ群のうちの１本を選択して使用し
て塗膜を形成された被乾燥物に向けて照射するとともに
使用中の赤外線ランプが使用不能となると近接させて設
置された他の赤外線ランプを使用する赤外線発生装置と
からなることを特徴とする乾燥炉、

【００３２】を提供する。

【００３３】

【作用】 乾燥炉内の雰囲気温度を熱風により被乾燥物
の塗膜の硬化に必要な温度まで加熱する。乾燥炉内に搬
入された塗膜を形成された被乾燥物に向けて赤外線ラン
プを照射し、熱風とともに赤外線により塗膜を乾燥す
る。

【００３４】

【実施例】 被乾燥物Ｗの母材としては、温度条件等を
選択して、加熱により変形等しない素材であれば、金属
以外のプラスチックス等も使用可能である。母材に使用
する金属としては、鉄、アルミニウム、銅、真ちゅう、
金、ベリリウム、モリブデン、ニッケル、鉛、ロジウ
ム、銀、タンケル、アンチモン、カドミウム、クロム、
イリジウム、コバルト、マグネシウム、タングステンそ
のほかの金属からなるが、とりわけ銅、アルミニウム、
鉄が望ましい。

【００３５】図７〜図１０に、各金属の各波長における
反射率を示す（AMERICAN INSTITUTEOF PHYSICS HANDBOO
K、アメリカン インスティテュート オブ フィジッ
クスハンドブック6ー120）。反射率の高いほど吸収率は
低く、反射率の低いほど吸収率は高くなる。

【００３６】図１は、ブチル化尿素ーブチル化メラミン
樹脂の赤外吸収曲線である。図２は、ビスフェノールＡ
型エポキシ樹脂の赤外吸収曲線である。図３は、ＭＭＡ
ホモポリマー（アクリル系）の赤外吸収曲線である。図
４はＥＭＡホモポリマー（アクリル系）赤外吸収曲線で
ある。図５は、不飽和ポリエステル樹脂の赤外吸収曲線
である。図６は、この実施例に使用される近赤外線ラン
プの特性曲線および比較例に使用される遠赤外線ランプ
の特性曲線を表す。近赤外線ランプのピーク波長は１．
４μｍ、遠赤外線ランプのピーク波長は３．５μｍであ
る。

【００３７】被乾燥物Ｗの母材として、鉄、アルミニウ
ム、銅、真ちゅう、金、ベリリウム、モリブデン、ニッ
ケル、鉛、ロジウム、銀、タンケル、アンチモン、カド
ミウム、クロム、イリジウム、コバルト、マグネシウ
ム、タングステンからなる金属製丸パイプを使用し、被
膜としていわゆるブロック材を含有する一液型ウレタン
塗料を使用する場合は、波長のピークが３μｍ以下の赤
外線ランプ、波長のピークが２．５μの中赤外線ランプ
も有効であるが、望ましくは１．２μｍ〜１．５μｍ
の、当該プラスチックス塗膜に対して赤外線透過率が高
く、母材である金属の吸収率の高い領域の赤外線からな
るいわゆる近赤外線ランプを使用するのが望ましい。

【００３８】１１は、乾燥炉である。乾燥炉１１は、乾
燥ブースからなり内部に被乾燥物Ｗを搬送するコンベア
１２を設置する。１３は、赤外線発生装置であり、この
実施例では近赤外線ランプからなる。赤外線ランプ１３
は、２本づつ近接して並べられて１単位を構成する赤外
線ランプ群１４を、乾燥炉１１内面の３カ所に設置す
る。

【００３９】２１は、気体吐出口、２２は気体吸入口で
ある。気体吐出口２１から、熱風発生装置２３で発生さ
れた加熱された気体を、ブロアー２４で乾燥炉１１内に
吐出させ乾燥炉１１内を加熱し、気体吸入口２２で吸入
する。気体吸入口２２で吸入した熱風は循環させる。

【００４０】赤外線発生装置である赤外線ランプ１３
は、被加熱物Ｗの金属として、鉄、アルミニウム、銅、
真ちゅう、金、ベリリウム、モリブデン、ニッケル、
鉛、ロジウム、銀、タンタル、アンチモン、カドミウ
ム、クロム、イリジウム、コバルト、マグネシウム、タ
ングステンからなる金属板を使用し、薄膜として一液型
ウレタン系樹脂塗膜を使用する場合は、波長のピークが
３μｍ以下の赤外線ランプ、望ましくは１．２μｍ〜
１．５μｍのいわゆる近赤外線ランプからなるが、波長
のピークが２．５μの中赤外線ランプであっても有効で
ある。赤外線ランプ１３表面からワークである被加熱物
Ｗ表面までは約１５０〜６００ｍｍに設置した。赤外線
ランプ１３は、水平方向に複数本設置される。

【００４１】図３は３相交流を使用した場合の赤外線ラ
ンプ１３の設置回路である。併設される２本の赤外線ラ
ンプにより赤外線ランプ群を構成する。赤外線ランプ１
３は、マグネットスイッチ４２、４２を介して接続さ
れ、一方の赤外線ランプ１３を使用中、電流異常検出器
４１が非通電を感知し、シーケンサー４３の作動により
他方の赤外線ランプ１３が作動されることで、使用赤外
線ランプが切り替えられる。そのため、常に赤外線ラン
プ１３を照射可能である。

【００４２】そこで、乾燥炉１１内の雰囲気温度を熱風
により被乾燥物Ｗの塗膜の硬化に必要な温度まで加熱す
る。即ち、メラミン系塗料では１５０°Ｃ、アクリル系
塗料では１８０°Ｃ、エポキシ系粉体塗料では２１０°
Ｃ、ポリエステル系粉体塗料では２３０°Ｃである。乾
燥炉１１内に搬入された塗膜を形成された被乾燥物に向
けて赤外線ランプ１３を照射し、熱風とともに赤外線に
より塗膜を乾燥する。

【００４３】図１５に図示されるように、水平部分であ
る載荷点と脱着点の距離ｌが５０００ｍｍからなる山型
炉３１に、赤外線ランプ１２を水平に５０ｍｍ間隔づつ
並べたバンク３２、３２を１８００ｍｍ間隔に設置す
る。各バンク３２、３２の前を、幅３００ｍｍ高さ１０
００ｍｍ厚さ１．５ｍｍからなり塗膜を形成されたテス
トピース３３を通過させる。各バンク３２、３２とテス
トピース３３との間は６００ｍｍである。赤外線ランプ
１２は、波長のピークが１．２μｍ〜１．５μｍにあ
り、フィラメント長は２６０ｍｍ出力は１ｋｗ／１本で
ある。テストピースにはそれぞれ次の塗料を塗布した。
(1)、メラミン系塗料（関西ペイント製アミラック（商
標））、(2)、アクリル系塗料（関西ペイント製マジク
ロン（商標））、(1)、(2)ともに静電用シンナーを溶剤
としてしようした（大伸化学製＃１２２０）。粉体塗料
としては以下の塗料を塗布した。(3)、エポキシ系粉体
塗料（久保考ペイント製、テオデュールＤＭ７５７ー９
０１ホワイト（商標））、(4)、ポリエステル系粉体塗
料（テオデュールＰＥ７８５ー９０１ホワイト（商
標））。

【００４４】各テストピースに付き、それぞれの塗料の
キュアリング条件にまで山型炉の雰囲気温度を熱風によ
り加熱し、点灯する赤外線ランプ１２の間隔を変化させ
各テストピース塗膜の硬度を測定した。

【００４５】(1)、メラミン系塗料（キュアリング条件
１５０°Ｃ×５分、塗料仕様上の硬度Ｈ）

【００４６】

【００４７】(2)、アクリル系塗料（キュアリング条件
１８０°Ｃ×５分、塗料仕様上の硬度２Ｈ）

【００４８】 ランプピッチ（ｍｍ） 到達硬度（鉛筆硬度） １５０ ２Ｈ（一部にわきを生じた。ランプ間隔が短か過ぎ たものと思われる。） ２００ ２Ｈ ２５０ ２Ｈ ３００ ２Ｈ ４００ Ｈ ５００ Ｆ

【００４９】(3)、エポキシ系粉体塗料（キュアリング
条件 ２１０°Ｃ×５分）

【００５０】

【００５１】(4)、ポリエステル系粉体塗料（キュアリ
ング条件 ２３０°Ｃ×５分）

【００５２】

【００５３】したがって、ランプのピッチを２５０ｍｍ
以上狭め、炉内に設置される赤外線ランプの本数を増加
させても、２５０ｍｍピッチ以上では、効果に差異がな
い。

【００５４】

【発明の効果】 したがって、この発明では使用する赤
外線ランプの本数を減少させながら効率良く被乾燥物を
乾燥させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】各樹脂の赤外線吸収曲線図

【図２】各樹脂の赤外線吸収曲線図

【図３】各樹脂の赤外線吸収曲線図

【図４】各樹脂の赤外線吸収曲線図

【図５】各樹脂の赤外線吸収曲線図

【図６】赤外線ランプの特性曲線図

【図７】金属の各波長における反射率

【図８】金属の各波長における反射率

【図９】金属の各波長における反射率

【図１０】金属の各波長における反射率

【図１１】この発明の実施例の乾燥炉の正面図

【図１２】この発明の実施例の乾燥炉の側面図

【図１３】この発明の実施例の乾燥炉に使用される赤外
線ランプの回路図

【図１４】この発明の実施例の乾燥炉に使用される赤外
線ランプの設置状態の正面図

【図１５】この発明の実施例の山型炉の中央断面図

【図１６】この発明の実施例の山型炉に設置される赤外
線ランプのバンクの中央断面図

【符号の説明】

１１ 乾燥炉 １３ 赤外線発生装置（赤外線ランプ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塗膜の硬化に必要な温度まで乾燥炉内の
   雰囲気温度を上昇させる熱風と、塗膜の形成された被乾
   燥物に向けて照射する赤外線発生装置とからなることを
   特徴とする乾燥炉。
2. 【請求項２】 塗膜の硬化に必要な温度まで乾燥炉内の
   雰囲気温度を上昇させる熱風と、複数本の赤外線ランプ
   を近接させて設置しそのうちの１本を選択して使用して
   塗膜を形成された被乾燥物に向けて照射するとともに使
   用中の赤外線ランプが使用不能となると近接させて設置
   された他の赤外線ランプを使用する赤外線発生装置とか
   らなることを特徴とする乾燥炉。
3. 【請求項３】 塗膜の硬化に必要な温度まで乾燥炉内の
   雰囲気温度を上昇させる熱風と、塗膜の形成された被乾
   燥物に向けて照射する２５０ｍｍ前後の間隔で設置され
   る赤外線発生装置とからなることを特徴とする乾燥炉。
4. 【請求項４】 塗膜の硬化に必要な温度まで乾燥炉内の
   雰囲気温度を上昇させる熱風と、複数本の赤外線ランプ
   を近接さたせた赤外線ランプ群を２５０ｍｍ前後の間隔
   で設置し、赤外線ランプ群のうちの１本を選択して使用
   して塗膜を形成された被乾燥物に向けて照射するととも
   に使用中の赤外線ランプが使用不能となると近接させて
   設置された他の赤外線ランプを使用する赤外線発生装置
   とからなることを特徴とする乾燥炉。