JPS635152B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は塗膜硬化装置に関するもので、より詳
細には、遊離イソシアネート基含有プレポリマー
を含む塗膜を、アンモニア又はアミン雰囲気中で
硬化させるために塗膜硬化装置に関する。

技術背景 従来、塗膜の形成には、熱エネルギー、公害及
び生産性の点で種々の問題が内在している。工業
的に最も普通に採用されている塗膜形成方法で
は、基体物品に塗装を行つた後、この塗装物品を
焼付炉に搬入し、高温で塗膜の焼付を行う。この
焼付に多大の熱エネルギーが必要であり、また塗
膜の焼付時に発生する溶媒、塗料ヤニ等の有害成
分を排気から除去するために、高価な排気処理シ
ステムが必要となる。また、塗膜の焼付を高温で
行えない木工品塗装等の場合には、この塗膜を自
然乾燥で硬化させねばならず、塗膜の硬化に著し
く長時間を必要とし、またその間湿つた塗膜にゴ
ミ等が付着しないような厳密な管理が必要とな
る。

近年に至つて、熱による硬化の不要な塗膜の乾
燥方法が提案されており、特公昭53−13038号公
報には、遊離イソシアネート基を含有するプレポ
リマーを含むビヒクルを基材上に塗布し、次いで
このヒビクルを蒸気相の状態にあるアンモニアま
たはアミンからなる薬剤で処理することからなる
乾燥塗膜の形成方法が記載されている。

かかる塗膜形成方法においては、アンモニア又
はアミン蒸気が外部に漏洩するという環境上の問
題があり、また塗膜内部まで均一に硬化を行なわ
なければならないという技術的課題がある。

発明の目的 本発明の目的は、遊離イソシアネート基を含む
塗膜のアンモニア又はアミンによる硬化を、密閉
系においてしかも連続的に行うための装置を提供
するにある。

本発明の他の目的は、アンモニア又はアミンを
含む硬化用蒸気を外部に漏洩することなく且つ塗
膜内部まで有効に硬化を行なうことが可能な塗膜
硬化塗膜を提供するにある。

本発明の更に他の目的は、高温での焼付操作が
不要で、しかも著しく短時間で塗膜の硬化が可能
であり、その結果として設備が小型でしかも生産
性が高く、また装置のメンテナンスも容易な塗膜
硬化装置を提供するにある。

本発明の更に他の目的は、木工品、油圧機器、
熱容量の著しく大きい物品等の、従来熱による塗
膜焼付が困難であつた物品に対しても、著しく短
時間で塗膜の硬化が可能となる装置を提供するに
ある。

発明の概要 本発明によれば、遊離イソシアネート基を有す
るプレポリマーを含有する塗膜を気相のアンモニ
ア又はアミンと接触させて該塗膜を硬化させるた
めの装置であつて、硬化室と、該硬化室内に塗装
物品を搬入し、且つ搬出するための搬送系と、ア
ンモニア又はアミンの蒸気を含む気流を発生させ
るための蒸気発生装置と、該蒸気発生装置からの
気流を硬化室に供給し且つ塗装物品と接触後の気
体を蒸気発生装置に循環する循環系と、硬化室内
雰囲気を吸引して高速の気流として塗装物品に吹
き付けるための気流吹付機構と、該硬化室の搬入
口及び搬出口をアンモニア又はアミン蒸気の漏洩
が生じないようにシールする機構とから成ること
を特徴とする塗膜硬化装置が提供される。

発明の構成 本発明を以下、添付図面に示す具体例に基づい
て詳細に説明する。

第１図は、本発明の塗膜硬化装置を附属の塗装
室及び後硬化室と共に示す平面配置図である。

第１図において、本発明の塗膜硬化装置は、大
まかに言つて、硬化室１と搬送系２と、蒸気発生
装置３と、硬化用気流の循環系４と、硬化用気流
の気流吹付装置５０と、硬化室１の搬入口５及び
搬出口６に設けられたシール機構７とから成つて
いる。

第１図に示す具体例において、硬化室１の上流
側には塗装室８が、また硬化室１の下流側には後
硬化室９が夫々配置され、これを通るように搬送
系２が設けられている。

塗装室８は、塗装処理されるべき物品（基体）
１０に、特定の塗料、即ち遊離イソシアネート基
含有プレポリマーを含む塗料を塗布するためのも
のであり、通常の簡易型塗装ブースと同様に、基
体１０が搬入される入口１１及び塗装基体が搬出
される出口１２を備えており、しかも基体１０の
移動路の一方の側には、前記塗料を基体に塗布す
るためのスプレーガンのような塗布機構１３が、
また他方の側には、必要に応じ、フイルター等の
塗料ミスト捕集機構１４を介して、排気吸引ダク
ト１５が設けられている。

本発明装置に用いる塗料は、遊離イソシアネー
ト基含有プレポリマーを含む塗料であり、後に詳
述する気相のアンモニア又はアミンとの接触で硬
化が行われるものである。このような塗料の適当
な例は、イソシアネート基末端プレポリマーと呼
ばれるものであり、例えばポリエステルポリオー
ル、ポリエーテルポリオール、水酸基含有アクリ
ル樹脂、水酸基含有ビニル樹脂、アルキド樹脂、
ポリアミド、等のイソシアネート基に対して反応
性を有するオリゴマー乃至ポリマーをポリイソシ
アネート、例えばトリレンジイソシアネート、ヘ
キサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン
ジイソシアネート、ジフエニルメタンジイソシア
ネーと反応させ、該イソシアネートをウレタン結
合、尿素結合等を介して、該オリゴマー乃至ポリ
マーの骨格に結合させたものが使用される。勿
論、上述したイソシアネート基に対して反応性の
オリゴマー乃至ポリマーと、ポリイソシアネート
とは、予め反応させたものでも、或いは混合物の
形で部分的に反応させたものでもよく、また、こ
の塗料は複数種の樹脂の混合物であつてよい。要
するに、本発明の目的には、気相のアンモニア又
はアミンで硬化するに足る量の遊離イソシアネー
ト基が含有されている限り任意の塗料が使用し得
ることが了解されるべきである。

遊離イソシアネート基の濃度は、一般に樹脂分
100g当り10乃至500ミリモル、特に30乃至300ミ
リモルの範囲にあるのが望ましい。

この塗料は、塗装に適した粘度の液体である場
合には、無溶媒塗料としても使用でき、また前記
プリポリマーを幾分溶剤で稀釈した溶液型塗料と
しても使用できる。勿論、この塗料には、それ自
体公知の塗料配合成分、例えば、顔料、可塑剤、
界面活性剤、垂れ防止剤、防錆剤、等をそれ自体
公知の配合比で配合される。好適な塗料は、不揮
発分濃度が20乃至100重量％で且つ動粘度（フオ
ードカツプ＃４）が15乃至150秒の範囲のもので
ある。

塗装すべき基体１０としては、通常の鋼板乃至
表面処理鋼板から形成された基体の他に、熱によ
る塗膜焼付の困難な木工製品、繊維製品、プラス
チツク製品、油圧機器製品、熱容量の大きい鋳造
製品等を挙げることができ、特に後者の基体の場
合には、熱による焼付が不要であり、しかも塗膜
の硬化が迅速に行われることによる本発明の顕著
な利点が達成される。

塗布機構１３としては、スプレーによる塗布機
構、例えばエアスプレーガン、エアレススプレー
ガン、回転霧化式塗装装置等が、非静電式、静電
式のものを含めて好適に使用される。勿論、基体
の種類によつては、浸漬塗布、ローラコート、フ
ローコート等の他の塗布方式も採用し得る。

硬化室１は、塗装室８からの塗装物品１０′を
気相のアンモニア又はアミンと接触させて、形成
された塗膜の硬化反応を行うためのものであり、
連続処理を可能とするために、塗装物品１０′を
室内に搬入するための入口５及びアンモニア又は
アミンと接触後の物品を搬出するための出口６を
備えている。

本発明の塗膜硬化装置には、塗膜の硬化処理を
連続的に、しかも短時間の内に有効に行うため
に、塗装室１と、硬化用のアンモニア又はアミン
の蒸気発生装置３と、硬化用気流の循環系４と、
硬化用気流の気流吹付機構５０とが、以下に詳述
する関連のもとに設けられている。

先ず、硬化室１は、アンモニア又はアミンを含
む硬化用ガスを均一且つ一様に供給するために、
パンチングメタル或いはメタルラス等の多孔性仕
切壁１６で仕切られた二重壁構造となつており、
該仕切壁１６内に位置し自転しながら移動する塗
装物品１０′に対して、仕切壁１６の外方に位置
するガス通路１７から、該多孔性仕切壁１６を通
して硬化用ガスを吹付ける。

このガス通路１７は、供給ダクト１８を介して
硬化用蒸気発生装置３に接続されている。この硬
化用蒸気発生装置は、アンモニア又はアミン類を
気相で硬化室に送るためのものであり、図面に示
す具体例では、フアン１９で送られる空気、窒素
等のキヤリヤガス中にスプレー装置２０によりア
ンモニア又はアミンをスプレーすることにより硬
化用蒸気を発生させる。

硬化室１には、排風口２１を介して排風ダクト
２２が設けられ、必要によりフイルター等の過
清浄化機構２３を介して、フアン１９の吸引側に
接続されている。

従つて本発明の塗膜硬化装置における硬化用蒸
気の循環系４は、排風口２１、排風ダクト２２、
フアン１９、供給ダクト１８、ガス通路１７及び
多孔性仕切壁１６で構成されていることが了解さ
れよう。この循環系４には、必要により硬化用ガ
スの加熱機構２４を設けることができ、温度の低
下する冬期中には、硬化用ガスの温度を、常温乃
至は30℃程度の温度に維持し得るようになつてい
る。

また、硬化用蒸気の供給口或いは硬化室内に、
アンモニア又はアミン類の濃度検出機構２５を設
け、この検出信号によつて、スプレー装置２０の
バルブ２６を制御し、硬化室内のアンモニア又は
アミン濃度を、常に所定の値に設定し得る。

また硬化用ガスの吹き付けは、気流吹付機構５
０を利用して行なう。気流吹付機構５０の構成を
簡略して示す第２図を参照して、この吹付機構５
０はノズルユニツト５１と、硬化室内雰囲気を吸
引してフイルター５２、ブロアー５３及びレギユ
レータ５４を介してノズルユニツト５１に供給す
るための循環系５５とから成つている。即ち、ノ
ズルユニツト５１の各ノズル５６から塗装物品１
０′への硬化用気流の高速での吹き付けが行なわ
れるのである。

かように硬化用気流の高速での吹き付けを格別
の気流吹付機構５０を用いて行なうのは次の様な
理由による。

即ち、塗装物品１０′に施されている塗膜の硬
化を良好に行なうためには、塗膜表面での吹き付
け気流の速度を通常１〜3m／sec以上とすること
が必要となる。この吹き付け気流の速度が遅い場
合には、硬化用気流が塗膜内面に浸透しないため
に塗膜表面のみが硬化されてしまうという不都合
が生ずるからである。この様な不都合を防止する
ために、ガス通路１７から吹き付け速度を大とす
ることが考えられるが、かかる場合には硬化室１
内全体での気流の速度が大となるために、後述す
るシール機構７を設けたとしてもアンモニア又は
アミン類を含む蒸気が硬化室１外に飛散するのを
防止し得ない。またフアン１９の容量を著しく大
としなければならない。かくして本発明において
は、硬化室１内に気流吹付装置５０を設け、硬化
用気流の吹き付け速度を塗装物品１０′の塗膜表
面に対してのみ局部的に大とすることによつて、
硬化用気流が外部に漏れることなく塗装物品１
０′に施された塗膜の硬化を有効に行なうのであ
る。

この場合、アンモニア又はアミンを含む硬化用
気流の循環系４と別個に硬化用気流吹き付けのた
めの気流循環系５５を設けたことにより、硬化室
１内のアンモニア又はアミンの濃度を均一な状態
として硬化用気流の吹き付けを行なうことが可能
となる。即ち、アンモニア又はアミンの濃度調整
を硬化用気流の吹き付け機構とは別個の循環系４
で行い得るので、アンモニア又はアミンの濃度を
硬化室１内全体にわたつて均一な状態に保持する
ことが出来、且つこのアンモニア又はアミンの濃
度が均一な硬化室内雰囲気を気流循環系５５によ
り吸引して塗装物品１０′への高速での気流吹き
付けが行なわれるため、塗装物品１０′の塗膜の
硬化を全体にわたつて均一にしかも塗膜内部まで
確実に行なうことが可能となるのである。

尚、第２図の例では気流吹付装置５０としてノ
ズルユニツトを使用した態様を示したが、勿論こ
れに限定されるものではなく、第３図に示す様に
硬化室１内にブロアー又はフアン等を内蔵する送
風機ユニツト６０を設けて高速での気流吹き付け
を行なうことも可能である。

即ちこの送風機ユニツト６０は、箱型本体６１
内にブロアー又はフアン等の送風機６２を内蔵
し、該本体６１の下部又は側面に設けられた気流
吸込口６３から硬化室１内の雰囲気を吸引し、送
風機６２を介して本体６１の上部に設けられた気
流吹出口６４から塗装物品１０′に向けて高速気
流を吹き付ける様に構成されている。

尚、本発明に用いるアミン類は一級、二級或い
は三級のモノアミン類の他に、多価アミン類であ
つても良く、例えばメチルアミン、エチルアミ
ン、プロピルアミン、ジエチルアミン、トリエチ
ルアミン、ピペリジン、モルホリン、ピペラジ
ン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、ト
リエタノールアミン、シクロヘキシルアミン、エ
チレンジアミン、テトラメチルエチレンジアミ
ン、エチレントリアミン、等の１種又は２種以上
の組合せを挙げることができる。

硬化用気流中に、アンモニア又はアミンは無稀
釈の蒸気の状態で存在させることもできるが、操
作の容易性や経済性の見地からは、アンモニア又
はアミンは、50乃至50000ppm、特に100乃至
10000ppmとなる濃度で気流中に含有させること
が望ましい。

本発明においては、硬化室１の搬入口５及び搬
出口６に、アンモニア又はアミン蒸気の漏洩を防
止するために、全体として７で示すシール機構を
設ける。第１図においては、このために、入口５
及び出口６に、物品の通過を可能にする仕切板乃
至はフラツプ２７を設けると共に、吸気ダクト２
８に連なる周状の吸気口２９を配置して、入口及
び出口近傍の空気を吸引して、硬化用蒸気が硬化
室外に漏出するのを完全に遮断している。

尚、吸気ダクト２８から排出されるガス及び前
述した循環系に連なる排気ダクト３０から取出し
た硬化用ガスの一部を、スクラバー、吸着装置、
接触分解装置、等の排気処理装置３１を経て、実
質上の無臭の無害ガスとして大気中に放出でき
る。尚、吸着装置で捕集されるアンモニア又はア
ミンは、これを脱着させて回収し、硬化の目的で
再利用できることは当然である。

塗装物品がアンモニア又はアミンと接触する時
間は、塗料の種類や厚み、硬化用ガス中の濃度や
温度によつても相違するが、一般的に言つて、10
乃至600秒、特に20乃至300秒のような極めて短時
間でよい。

本発明によれば、上述した構成により、有害な
アンモニア又はアミンの蒸気が外部に漏洩するこ
となしに、密閉系でアンモニア又はアミンによる
塗膜の硬化処理を連続的に且つ塗膜内面まで有効
に行うことが可能となる。しかも、実質上密閉さ
れた硬化室内にアンモニア又はアミン蒸気を気流
として供給し、しかもこの気流を蒸気発生装置を
介して循環させることにより、塗膜と蒸気との接
触が均一且つ一様にしかも密に行われることによ
り、塗膜の硬化反応が有効にしかも短時間の内に
行われる。また、密閉系で蒸気を循環させること
により、アンモニア又はアミンの損失を防止しな
がら経済的な硬化処理が可能となる。

第１図に示す具体例では、硬化室１において、
アンモニア又はアミンを含有する硬化用ガスと接
触した塗装物品１０″を、後硬化室９において空
気流と接触させる。

即ち、アンモニア又はアミン類との接触が終了
したばかりの塗膜は、硬化が進行しているとして
も、その塗膜を爪でこすると塗膜に引掻傷が容易
に入るようなものであり、その塗膜を鉛筆硬度で
測定し得るように硬化を続行させるためには、空
気との接触を必要とする。

後硬化室９は、塗装物品１０″の搬入口３２と
搬出口３３とがあるトンネルの形状を有してお
り、その内部には、塗装物品の移動路に沿つて、
多孔質の仕切壁３４が設けられている。この仕切
壁３４を介して空気通路３５があり、通路３５に
導入される空気は、仕切壁３４を介して塗装物品
１０″に吹付けられ、これにより塗膜の後硬化が
進行する。空気通路３５は供給ダクト３６を介し
て送風フアン３７に接続され、一方後硬化室にお
いて塗膜と接触した後の空気流は排気ダクト３８
から、過清浄化機構３９加熱機構４０を経てフ
アン３７の吸引側に循環される。

後硬化用空気は、室温で十分であるが、後硬化
を促進させるには、50℃程度迄の温度に加温され
ていることが有利である。

本発明において、搬送機構２は、一連のホイー
ル乃至スプロケツト４１を介して、塗装室８、硬
化室１及び後硬化室９を順次通過するように配置
され、駆動機構４２により、連続的に或いは間欠
的に駆動される。この具体例において搬送機構２
は、エンドレスのオーバーヘツド、コンベアであ
り、塗装すべき物品１０は、積込位置４３でコン
ベアに載せられ、塗装製品１０ａは降し位置４４
でコンベアから取外される。

本発明において、塗膜の後硬化に或る程度の時
間をかけてもよい場合には、後硬化室９を省略
し、半硬化の塗装物品を空気中に放置する方式を
も採用し得る。また、塗装室８と切離して塗膜硬
化装置にのみ搬送系を設けることも可能である。

発明の効果 以上説明した本発明の装置によれば、次の顕著
に利点が付加的に達成される。即ち、塗装設備の
中で塗膜を乾燥焼付するための炉が消費する熱エ
ネルギーは膨大なものであるが、本発明によれ
ば、高温での焼付が必要でないので、大巾な省エ
ネルギーとなる。また、塗膜の高温焼付が困難な
物品に対しても、短時間での塗膜硬化が可能とな
り、更に硬化時間が短かいことから、設備が小型
ですみ、しかも生産能力を著しく向上させ得る。
更に、室温乃至は室温附近での操業であることか
ら火災の危険性がなく、また従来の焼付炉のよう
なヤニ清掃が不要で、メンテナンスも容易であ
る。

しかもアンモニアやアミンを含む硬化用気流が
外部に漏れるのを完全に防止しつつ且つ塗膜全体
にわたつて均一に且つ塗膜内面まで硬化が有効に
行なわれるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の塗膜硬化装置を附属の塗装
室及び後硬化室と共に示す平面配置図、第２図
は、本発明において使用する気流吹付装置の一例
を示す概略図、第３図は、気流吹付装置の他の例
を示す概略図である。 １は硬化室、２は搬送系、３は蒸気発生装置、
４は硬化用気流の循環系、７はシール機構、８は
塗装室、９は後硬化室、１０，１０′，１０″は塗
装物品（基体）、１０ａは塗装製品、１３は塗布
機構、１６は多孔性仕切壁、１７はガス通路、１
８は供給ダクト、１９はフアン、２０はスプレー
装置、２１は排風口、２２は排風ダクト、２８は
吸気ダクト、２９は周状の吸気口、３１は排気処
理装置、５０は気流吹付装置、５１はノズルユニ
ツト、６０は送風機ユニツトを夫々示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 遊離イソシアネート基を有するプレポリマー
   を含有する塗膜を気相のアンモニア又はアミンと
   接触させて該塗膜を硬化させるための装置であつ
   て、 硬化室と、該硬化室内に塗装物品を搬入し、且
   つ搬出するための搬送系と、アンモニア又はアミ
   ンの蒸気を含む気流を発生させるための蒸気発生
   装置と、該蒸気発生装置からの気流を硬化室に供
   給し且つ塗装物品と接触後の気体を蒸気発生装置
   に循環する循環系と、硬化室内雰囲気を吸引して
   高速の気流として塗装物品に吹き付けるための気
   流吹付機構と、該硬化室の搬入口及び搬出口をア
   ンモニア又はアミン蒸気の漏洩が生じないように
   シールする機構とから成ることを特徴とする塗膜
   硬化装置。 ２ 前記吹付機構が、硬化室内に設けられたノズ
   ルユニツトと、硬化室内雰囲気を吸引してブロア
   ーを介して該ノズルユニツトに循環供給する気流
   循環系とから成る特許請求の範囲第１項記載の塗
   膜硬化装置。 ３ 前記吹付機構が硬化室内に設けられた送風機
   ユニツトから成る特許請求の範囲第１項記載の塗
   膜硬化装置。