水性塗料の塗膜乾燥方法
【課題】水性塗料の塗膜の乾燥を、エアー噴射および加熱することなく、省エネルギーで短時間かつ安全に行って塗膜の外観を向上させる塗膜乾燥方法を提供する。
【解決手段】被塗物の表面に水性塗料を塗布して塗膜を形成する塗装工程Ｂと、
塗膜の水分が突沸しない減圧割合で被塗物の周囲環境を減圧する減圧プロセスｄを複数段階に亘って行う減圧乾燥工程Ｄと、を有する水性塗料の塗膜乾燥方法。
【解決手段】被塗物の表面に水性塗料を塗布して塗膜を形成する塗装工程Ｂと、
塗膜の水分が突沸しない減圧割合で被塗物の周囲環境を減圧する減圧プロセスｄを複数段階に亘って行う減圧乾燥工程Ｄと、を有する水性塗料の塗膜乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被塗物の表面に水性塗料を塗布して形成された塗膜の乾燥方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水性塗料は溶剤系塗料に比べてＶＯＣ（揮発性有機化合物）量が少なく、環境負荷の少ない塗料である。また、塗装環境下での人体への危険性が低いため、工業用塗装、例えば自動車車体等への塗装に多用されている。
自動車車体への塗装の手法は、例えば、塗装ガンから水性塗料を被塗物の表面に向けて噴射させるスプレー塗装がある。当該スプレー塗装によれば、被塗物の表面に均一な薄い塗膜を形成することができる。
スプレー塗装では、水性塗料が被塗物に塗着した当初はウェットな塗膜が形成される。当該ウェット塗膜を乾燥することで、乾燥塗膜が得られる。
【０００３】
乾燥塗膜の外観は、水性塗料の噴霧中に蒸発し得る水性塗料の水の蒸発量と、ウェット塗膜の粘度に大きく依存する。
水の蒸発量は、通常、塗装時の雰囲気の状態に依存する。例えば、塗装時の温度が低くかつ湿度が高いと、水性塗料から水分が蒸発し難くなる。その結果、被塗物の表面に塗着したウェット塗膜の粘度が低下して流動性が高まるため、得られる乾燥塗膜に「タレ」が生じる。一方、塗装時の温度が高くかつ湿度が低過ぎると、水性塗料からの水の蒸発が激しくなる。その結果、ウェット塗膜の粘度が増加して流動性が悪くなり、乾燥塗膜に「肌不良」が生じる。
【０００４】
例えば特許文献１〜４には、水性塗料を使用して形成された塗膜を乾燥する塗膜乾燥技術が記載してある。
【０００５】
特許文献１には、水性塗料の塗装時に、水性塗料の噴霧粒子が被塗面に移動するほぼ同じ方向に向けて、塗料噴出口の後方から塗装パターンの周囲に当該塗装パターンに接触するように温湿度が制御されたエアーを噴射する方法により、塗膜の固形分を制御することが記載してある。
【０００６】
特許文献２には、水性塗料の塗装直前から塗装終了時まで、被塗物及び当該被塗物の表面に塗着する噴霧塗料粒子に対して熱線照射を行ない、塗膜の固形分を制御する方法が記載してある。
【０００７】
特許文献３，４には、水性塗料が塗布された被塗物を回転させながら、温湿度が制御されたエアーを噴射して、或いは、赤外線によって加熱して塗膜を乾燥させる方法が記載してある。これら特許文献３，４に記載の技術では、短時間で塗膜の乾燥を行える。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１１３４１５号公報
【特許文献２】特開２００３−２５１２５０号公報
【特許文献３】特開２００７−３１９７６２号公報
【特許文献４】特開２００８−１７８７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１〜４に記載してあるように、乾燥に際して温度制御されたエアーの噴射や熱線照射を行う方法では、ヒータユニット等の加熱装置が必要となる。さらに、例えば当該加熱装置の近隣に有機溶剤の塗装エリアが存在する場合には、安全上、防爆構造を構築する必要があった。
【００１０】
また、特許文献２に記載の塗膜乾燥方法では、熱線照射によって水性塗料の水分を揮発させて乾燥する。この方法では、噴射速度が速い水性塗料の水分を乾燥させる場合には、多くの熱線照射エネルギーが必要となる。
【００１１】
さらに、特許文献１，３に記載の塗膜形成方法では、被塗物に噴射するエアーの風速が大きい場合には、例えば塗装治具に付着したゴミ・塵などが塗面に付着してこれらが乾燥後突起となって表れる「ブツ不良」が形成されるため、塗面品質が低下する。
【００１２】
通常、塗膜乾燥に要する時間は、特許文献１〜４に記載してあるように乾燥時に塗面を高温に加熱すれば短縮できる。しかし、乾燥温度を上げると水等の揮発性成分が塗膜内で気化し、一般に「ワキ」と呼ばれる気泡状の膜欠陥が発生し易くなる。一方、乾燥温度が低いと「ワキ」は発生せず塗膜外観は向上するが、乾燥時間が長くなる。
【００１３】
従って、本発明の目的は、水性塗料の塗膜の乾燥を、エアー噴射および加熱することなく、省エネルギーで短時間かつ安全に行って塗膜の外観を向上させる塗膜乾燥方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するための本発明に係る水性塗料の塗膜乾燥方法の第一特徴構成は、被塗物の表面に水性塗料を塗布して塗膜を形成する塗装工程と、前記塗膜の水分が突沸しない減圧割合で前記被塗物の周囲環境を減圧する減圧プロセスを複数段階に亘って行う減圧乾燥工程と、を有する点にある。
【００１５】
本構成によれば、エアー噴射および加熱することなく、塗膜の水分が突沸しない減圧割合で減圧して水性塗料の塗膜の乾燥を行なうことができる。よって、本発明では塗膜の乾燥を省エネルギーで安全に行なえる。
【００１６】
水性塗料の水分の揮発は、被塗物の温度・水性塗料の温度・雰囲気温度・塗膜の膜厚・水性塗料に配合される材料の種類等に応じて変動する。
本構成のように減圧プロセスを複数段階に亘って行うことで、一様な減圧割合で減圧する場合に比べて、上述した条件に応じて適切な減圧時間および内部圧力を設定した減圧度の制御が行える。これにより、水性塗料の乾燥に伴う「ワキ」や「ムラ」の発生及びブツ不良の形成を未然に防止する制御が行い易くなる。その結果、塗膜の外観は向上する。
【００１７】
減圧プロセスを複数段階に亘って行う減圧乾燥工程において、例えば、第１の減圧プロセスで急激に減圧させた後、減圧割合をさらに減少させた第２の減圧プロセスを行えば、迅速に最終的な規定圧力に近づけることができる。当該規定圧力に近づいた状態を早めることで、一定割合の減圧度で一度だけ減圧する減圧処理を行って規定圧力に到達させた場合と比べて、水分の揮発量を増大させることができる。その結果、短時間で塗膜の乾燥を行なうことができる。
【００１８】
本発明に係る水性塗料の塗膜乾燥方法の第二特徴構成は、前記複数段階の減圧プロセスでは、後に行う減圧プロセスほど減圧終了後の圧力を低く設定した点にある。
【００１９】
本構成によれば、減圧プロセスを行なう毎に内部圧力を上昇させることなく減圧値を経時的に低くできるため、塗膜の水分を確実に揮発させることができる。
【００２０】
本発明に係る水性塗料の塗膜乾燥方法の第三特徴構成は、前記複数段階の減圧プロセスでは、後に行う減圧プロセスほど減圧割合を高く設定した点にある。
【００２１】
通常、減圧プロセスが進行すれば塗膜の水分が揮発して塗膜から失われるため、塗膜の水分量は減少する。そのため、後の減圧プロセスの減圧割合を、前の減圧プロセスと同程度の減圧割合とすれば、塗膜の水分の相対的な揮発量は減少するため、塗膜の乾燥に時間を要することとなる。しかし、本構成では、後に行う減圧プロセスほど減圧割合を高く設定するため、高く設定した減圧割合の分だけ相対的な揮発量を増やすことができ、塗膜の乾燥に時間が長引くのを防止できる。
【００２２】
本発明に係る水性塗料の塗膜乾燥方法の第四特徴構成は、前記減圧乾燥工程は、減圧した圧力を所定時間のあいだ維持する圧力維持プロセスを少なくとも一度行う点にある。
【００２３】
圧力維持プロセスの間は圧力値を略一定に維持することができる。そのため、本構成のように減圧乾燥工程を行うことで、圧力変動のない環境で塗膜の全面に亘って均一な乾燥表面を得易くなる。
減圧割合を高く設定するなどにより、塗膜の表面のみが乾燥して塗膜の内部の水分が揮発し難くなる場合がある。しかし、本構成であれば、例えば複数段階の減圧プロセスの間に圧力維持プロセスを行なって圧力値を略一定に維持する制御ができるため、塗膜表面の乾燥が急激に起こって当該塗膜の表面のみが乾燥するのを未然に防止し、塗膜の内部の水分が揮発し易い状況にすることができる。
【００２４】
本発明に係る水性塗料の塗膜乾燥方法の第五特徴構成は、減圧乾燥に伴う時間と減圧値とで表される関係について、前記減圧乾燥工程の開始から終了に至るまでの経過時間による積分値が、所定値よりも大きくなるように前記減圧プロセスおよび前記圧力維持プロセスの制御を行う点にある。
【００２５】
当該積分値は、減圧乾燥工程の開始から終了に至るまでの水分の揮発量を示す。この積分値が所定値よりも大きくなるように減圧プロセスおよび圧力維持プロセスを制御することで、塗膜の水分が突沸しない減圧割合であり、かつ、減圧乾燥工程の処理時間を早く完了させるような減圧スケジュールを設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の水性塗料の塗膜乾燥方法は、図１に示したように、被塗物Ｙの表面に水性塗料Ｐを塗布して塗膜を形成する塗装工程Ｂと、塗膜の水分が突沸しない減圧割合で被塗物Ｙの周囲環境を減圧する減圧プロセスｄを複数段階に亘って行う減圧乾燥工程Ｄと、を有する。
【００２７】
本実施形態では、被塗物投入工程Ａ、塗装工程Ｂ、ベース塗装後セッティング工程Ｃ、減圧乾燥工程Ｄ、クリア塗装工程Ｅ、クリア塗装後セッティング工程Ｆ、焼付け工程Ｇの各工程をこの順に行なう場合について説明する。
【００２８】
本発明の水性塗料の塗膜乾燥方法は、図２に示す塗装設備Ｘによって実施する。当該塗装設備Ｘは、上流から順に、ベース層を塗布する塗装ブース１０、セッティングブース２０、減圧乾燥ブース３０、クリア塗装ブース４０、クリア塗装後セッティング５０、焼付けブース６０を配置している。被塗物Ｙは、ベース塗装ブース１０から焼付けブース６０に向けて搬送される。
【００２９】
（被塗物）
被塗物Ｙは、水性塗料Ｐが塗布できる材質であれば限定されるものではない。例えば、鉄系・ステンレス等の金属材料、カーボン材料であるＣＦＲＰ（carbon fiber reinforced plastics）等が利用できる。本発明では、乾燥時に加熱処理を行わないため、特に熱に弱い樹脂材料等も使用することができる。
【００３０】
（水性塗料）
水性塗料Ｐは、水を含んだ塗料全般、例えば外装用水性塗料・内装用水性塗料・下塗用水性塗料などを使用することができる。使用可能な水性塗料を主要成分で分類すると、アクリルエマルジョン系塗料・アクリルラッカー系塗料・イソシアネート系塗料・水性メタリック塗料等がある。
【００３１】
（被塗物投入工程）
被塗物投入工程Ａは、脱脂・除電された被塗物Ｙをワーク投入口１より塗装ブース１０へ投入する処理を行う。
【００３２】
（塗装工程）
塗装工程Ｂは、被塗物Ｙの表面に水性塗料Ｐを塗布して塗膜を形成する処理を行う。本工程では、被塗物Ｙの表面にベース層を形成するため、塗装ブース１０にて、ベース塗料タンク１２からポンプ１３によって圧送される水性塗料Ｐを、塗装ガン１１を使って被塗物Ｙの表面に塗布する。塗装ガン１１は、エアフィルター１４、ドライヤー１５を介して吐出エアーを雰囲気中から取り込む。
【００３３】
（ベース塗装後セッティング工程）
ベース塗装後セッティング工程Ｃは、塗装工程Ｂの後、水性塗料Ｐが塗布された被塗物Ｙの塗膜表面を滑らかにする処理を行う。本工程は、セッティングブース２０にて常温で放置して塗面のレベリングと水分の揮発を行なう。
【００３４】
（減圧乾燥工程）
本発明の水性塗料の塗膜乾燥方法は、減圧することで塗膜の水分を揮発させる処理を行う。即ち、減圧乾燥工程Ｄでは、ベース塗装後セッティング工程Ｃの後、塗膜の水分が突沸しない減圧割合で被塗物Ｙの周囲環境を減圧する減圧プロセスｄを複数段階に亘って行う。
【００３５】
減圧プロセスｄは、被塗物Ｙを減圧乾燥ブース３０の真空容器３１に投入した状態で、真空ポンプ３２により真空容器３１の内部空気を吸引して行なわれる。真空計（図外）によって真空容器３１の内部圧力を例えば１００〜３００００Ｐａ程度に制御し、塗膜の全面に亘って塗膜の塗着ＮＶが７０〜９７％の範囲となるようにする。
【００３６】
尚、内部圧力とは、絶対真空を０Ｐａとしたときの数値である。また、塗着ＮＶとは、塗膜中の固形分比率のことを意味する。塗着ＮＶは、以下の数式で算出される。
【００３７】
[数１]
（乾燥後重量−被塗物塗装前重量）/（予備乾燥後重量−被塗物塗装前重量）×１００ （単位：％）
【００３８】
塗着ＮＶは、塗装時の水性塗料Ｐからの水分蒸発の程度によって規制されることが知られている。そのため、「タレ」や肌不良等の塗装不良を発生させないためには、塗装の雰囲気（温度、湿度）の変化に対応して、水性塗料Ｐからの水の蒸発量を調整することにより間接的に、或いは、水性塗料Ｐ自体の水分量を調整することによって直接的に、ウェット塗膜の粘度を制御するとよい。
【００３９】
本発明では、真空ポンプ３２により規定圧力に到達させる際に内部圧力を一様に下降させるのではなく、複数の減圧プロセスｄ毎に減圧割合を設定し、次の減圧処理に移行することができる。
【００４０】
水性塗料Ｐの水分の揮発は、被塗物Ｙの温度・水性塗料Ｐの温度・雰囲気温度・塗膜の膜厚・水性塗料Ｐに配合される材料の種類等に応じて変動する。
本構成のように減圧プロセスｄを複数段階に亘って行うことで、一様な減圧割合で減圧する場合に比べて、上述した条件に応じて適切な減圧時間および内部圧力を設定した減圧度の制御が行える。これにより、水性塗料Ｐの乾燥に伴う「ワキ」や「ムラ」の発生及びブツ不良の形成を未然に防止する制御が行い易くなる。その結果、塗膜の外観は向上する。
【００４１】
減圧乾燥工程Ｄの減圧プロセスｄについては、本明細書では図１のように３回（第１減圧プロセスｄ１〜第３減圧プロセスｄ３）行なう場合を例示する。ただし、このような態様に限られるものではない。減圧前の圧力を１０００００Ｐａ程度に設定した場合、各減圧プロセスｄ１〜ｄ３は例えば以下のように条件設定する。時間（秒）は減圧開始時を基点とする。
【００４２】
第１減圧プロセスｄ１では１０〜３０秒で内部圧力３００００〜１００００Ｐａに到達させる。その後、第２減圧プロセスｄ２では２０〜７０秒で内部圧力２００００〜１００Ｐａに到達させる。続いて第３減圧プロセスｄ３では５０〜１２０秒で内部圧力１００００〜１００Ｐａに到達させる。
【００４３】
複数段階の減圧プロセスｄでは、後に行う減圧プロセスほど減圧終了後の圧力を低く設定するとよい。これにより、減圧プロセスｄを行なう毎に内部圧力が上昇することなく減圧値を低くできるため、塗膜の水分を確実に揮発させることができる。
【００４４】
また、複数段階の減圧プロセスｄでは、後に行う減圧プロセスほど減圧割合を高く設定してもよい。本構成では、後に行う減圧プロセスほど減圧割合を高く設定するため、高く設定した減圧割合の分だけ相対的な揮発量を増やすことができ、塗膜の乾燥に時間が長引くのを防止できる。
【００４５】
本実施形態の減圧乾燥工程Ｄは、減圧した圧力を所定時間のあいだ維持する圧力維持プロセスｄ’を少なくとも一度行う場合を示す。
【００４６】
圧力維持プロセスｄ’では減圧した圧力値は略一定である。そのため、本構成のように減圧乾燥工程Ｄを行うことで、圧力変動のない環境で塗膜の全面に亘って均一な乾燥表面を得易くなる。
【００４７】
尚、減圧乾燥工程Ｄでは、減圧乾燥に伴う時間と減圧値とで表される関係について、減圧乾燥工程Ｄの開始から終了に至るまでの経過時間による積分値が、所定値よりも大きくなるように減圧プロセスｄおよび圧力維持プロセスｄ’の制御を行うとよい。
【００４８】
当該積分値は、減圧乾燥工程Ｄの開始から終了に至るまでの水分の揮発量を示す。この積分値が所定値よりも大きくなるように減圧プロセスｄおよび圧力維持プロセスｄ’を制御することで、塗膜の水分が突沸しない減圧割合であり、かつ、減圧乾燥工程Ｄの処理時間を早く完了させるような減圧スケジュールを設定することができる。
【００４９】
（クリア塗装工程）
クリア塗装工程Ｅは、減圧乾燥工程Ｄの後、塗膜表面の艶出しや保護・手触りをよくする処理を行う。本工程では、クリア塗装ブース４０にて、塗料タンク４２からポンプ４３によって圧送される無色のクリア塗料Ｐ’（ラッカーやウレタンなどの樹脂）を、クリア塗装ガン４１を使って被塗物Ｙのベース層の表面に塗布する。
【００５０】
（クリア塗装後セッティング工程）
クリア塗装後セッティング工程Ｆは、クリア塗装工程Ｅの後、クリア塗料Ｐ’が塗布された被塗物Ｙの塗膜表面を滑らかにする処理を行う。本工程では、クリア塗装後セッティングブース５０にて常温で放置して塗面のレベリングと水分の揮発を行なう。クリア塗装肯定Ｅを水性塗料で行なう場合は、再度の減圧乾燥工程Ｄを行なってもよい。
【００５１】
（焼付け工程）
焼付け工程Ｇは、被塗物Ｙに付着した塗料を熱硬化させる処理を行う。本工程では、焼付けブース６０にて、被塗物Ｙを加熱して焼付けを行う。焼付け条件は使用する水性塗料Ｐの種類によって適宜変更すればよく、例えば８０〜２５０℃程度の焼付け温度で所定時間の焼付処理を行う。
【実施例】
【００５２】
被塗物Ｙとして、縦１５０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚さ１ｍｍのアルミテストピースＡ１０５０Ｐ（日本テストパネル社製）を用いて、本発明の水性塗料の塗膜乾燥方法を実施した。
【００５３】
真空容器３１は真空デシケータ円筒型（容量３．８Ｌ（内寸φ１５０×Ｈ２１５ｍｍ）、アクリル樹脂製）を用い、真空ポンプ３２は油回転式ポンプ（株式会社アルバック製Ｇ−１００Ｄ（ＵＬＶＡＣ）１２０Ｌ/ｍｉｎ（６０Ｈｚ））を用いた。
【００５４】
減圧条件を種々変更して実施例１〜５の実験を行なった。各実施例の減圧条件は以下の通りである（表１参照）。減圧前の圧力は約１０００００Ｐａ（常圧）に設定した。時間（秒）は減圧開始時を基点とする。
【００５５】
実施例１は、第１減圧プロセスｄ１では３０秒で内部圧力３００００Ｐａに到達させた。その後、第２減圧プロセスｄ２では７０秒で内部圧力２００００Ｐａに到達させた。続いて第３減圧プロセスｄ３では１２０秒で内部圧力１２０Ｐａに到達させた。
【００５６】
実施例２は、第１減圧プロセスｄ１では３０秒で内部圧力３００００Ｐａに到達させた。その後、５０秒まで圧力維持プロセスｄ’（２０秒間）を行い、６５秒で内部圧力３０００Ｐａに到達させる第２減圧プロセスｄ２を行なった。続いて９０秒まで圧力維持プロセスｄ’（２５秒間）を行った。
【００５７】
実施例３は、第１減圧プロセスｄ１では３０秒で内部圧力８０００Ｐａに到達させた。その後、５０秒まで圧力維持プロセスｄ’（２０秒間）を行い、６０秒で内部圧力３０００Ｐａに到達させる第２減圧プロセスｄ２を行なった。続いて９０秒まで圧力維持プロセスｄ’（３０秒間）を行った。
【００５８】
実施例４は、第１減圧プロセスｄ１では３０秒で内部圧力１００００Ｐａに到達させた。その後、４５秒まで圧力維持プロセスｄ’（１５秒間）を行い、６０秒で内部圧力１０００Ｐａに到達させる第２減圧プロセスｄ２を行なった。続いて８０秒まで圧力維持プロセスｄ’（２０秒間）を行った。
【００５９】
実施例５は、第１減圧プロセスｄ１では３０秒で内部圧力１００００Ｐａに到達させた。その後、第２減圧プロセスｄ２では７０秒で内部圧力１００Ｐａに到達させた。続いて１２０秒まで圧力維持プロセスｄ’（６０秒間）を行った。
【００６０】
リーク弁３３を開弁操作して圧力を解放し、エアーシリンダーを引くことで塗の乾燥を終了した。
【００６１】
尚、多段階の減圧プロセスを行なわない比較実験１〜５を行なった。比較例１〜５の条件を以下に説明する。
【００６２】
比較例１は乾燥工程として常圧（約１０００００Ｐａ）を１２０秒間維持した。比較例２は８０℃で温風乾燥して圧力値を１８０秒間維持した。比較例３は乾燥工程として常圧を１８００秒間維持した。これら比較例１〜３は減圧プロセスを行なわなかった。
比較例４は、常圧から１５秒で内部圧力１００Ｐａに到達させ、その後、約１２０秒まで減圧した圧力を維持した。比較例５は、常圧から１５秒で内部圧力１００Ｐａに到達させ、その後、約１２０秒まで減圧した圧力を維持した。
【００６３】
実施例１〜５および比較例１〜５について図３に実験結果を示す。表１に実験処理の概要および実験結果を示す。
【００６４】
【表１】
【００６５】
実施例１〜５では、９０〜１２０秒程度で塗面の乾燥が完了した。このとき、塗面ＮＶは７１〜９５％の良好な範囲で保持できた。また、塗装外観および塗装後の密着性の何れも良好な結果が得られた。
【００６６】
塗面の乾燥時間について、実施例１，５では１２０秒程度を要し、実施例２〜４では９０秒程度を要している。このように実施例２〜４で当該乾燥時間を短縮できたことについては以下のように説明できる。
実施例１では、第１減圧プロセスｄ１〜第３減圧プロセスｄ３において減圧割合を比較的低めに設定し、最終的な規定圧力に到達するのが最も遅い実施例であった。そのため、実施例１の乾燥時間は実施例２〜４の乾燥時間よりも長くなったと考えられる。
実施例５では、３０〜７０秒のときに減圧割合を比較的高めに設定した減圧プロセスを４０秒間行った後、圧力維持プロセスｄ’を６０秒間行なった。実施例５は最も低圧で乾燥プロセスを行い、長めの乾燥時間を設定したため、塗着ＮＶは９５％となり、実施礼１〜５のなかで最大の値を得ることができた。また、実施例５は最も低圧で乾燥プロセスを行えるため、塗膜の水分の揮発は実施例１〜５のなかでは最大となるはずである。しかし、実施例５では減圧割合を比較的高めに設定した減圧プロセスを長めに行なうことで、塗膜表面のみの乾燥が多少進行して塗膜の内部の水分が揮発し難くなると推測される。そのため、実施例５の乾燥時間は実施例２〜４の乾燥時間よりも長くなったと考えられる。
実施例２〜４では何れも圧力維持プロセスｄ’を行った後、減圧割合を比較的高めに設定した減圧プロセスを行なっている。これより、圧力維持プロセスｄ’を行えば、塗膜表面の乾燥が急激に起こって当該塗膜の表面のみが乾燥するのを未然に防止し、塗膜の内部の水分も揮発し易い状況にすることができると考えられる。そのため、減圧乾燥工程Ｄを行なうに際し、圧力維持プロセスｄ’を少なくとも一度行えば、迅速に乾燥が行なえると認められる。
【００６７】
一方、比較例１のように常圧で１２０秒の乾燥工程を行った場合、水性塗料Ｐが乾燥しきらず、塗装表面に「ワキ」が発生し、密着不良が生じる。比較例２，３のように常圧で１８０〜１８００秒程度の乾燥工程を行なった場合は、塗装外観及び密着性は良好となるが、水性塗料Ｐを乾燥するのに時間を要する。このように、常圧で乾燥工程を行なう場合は、乾燥ラインを長くしないと表面の塗膜品質（密着性品質）を保持するのが困難である。乾燥ラインを長くした場合は、スペース・コスト上の問題が生じる。
比較例２のように温風乾燥した場合、水性塗料Ｐを乾燥するのに１８０〜３００秒程度を要する。この場合、温風を噴射する時間が長いため、被塗物Ｙおよび周縁の治具も加熱されてしまう。よって、次のクリア塗装工程Ｅを行なう前にこれら被塗物および治具を冷却する必要がある。このように冷却工程を追加すると、その分、ラインが長くなるため、塗装設備が大掛かりとなる。また温風乾燥を行なうには、温湿度調整された塗装ブースの中に温風が入らないようにする対策が必要となる。
【００６８】
比較例４，５のように、急激に内部圧力を低下させると、塗膜の水分が突沸しない減圧割合で減圧処理ができなくなり、水性塗料Ｐに含まれる水分が突沸して塗膜表面に「ワキ」が生じるため、塗装外観は不良であった。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の水性塗料の塗膜乾燥方法の概要を示した図
【図２】塗装設備の概略図
【図３】実施例１〜５および比較例１〜５において乾燥時の圧力を経時的に示したグラフ
【符号の説明】
【００７０】
Ｂ 塗装工程
Ｄ 減圧乾燥工程
ｄ 減圧プロセス
ｄ’ 圧力維持プロセス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被塗物の表面に水性塗料を塗布して形成された塗膜の乾燥方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水性塗料は溶剤系塗料に比べてＶＯＣ（揮発性有機化合物）量が少なく、環境負荷の少ない塗料である。また、塗装環境下での人体への危険性が低いため、工業用塗装、例えば自動車車体等への塗装に多用されている。
自動車車体への塗装の手法は、例えば、塗装ガンから水性塗料を被塗物の表面に向けて噴射させるスプレー塗装がある。当該スプレー塗装によれば、被塗物の表面に均一な薄い塗膜を形成することができる。
スプレー塗装では、水性塗料が被塗物に塗着した当初はウェットな塗膜が形成される。当該ウェット塗膜を乾燥することで、乾燥塗膜が得られる。
【０００３】
乾燥塗膜の外観は、水性塗料の噴霧中に蒸発し得る水性塗料の水の蒸発量と、ウェット塗膜の粘度に大きく依存する。
水の蒸発量は、通常、塗装時の雰囲気の状態に依存する。例えば、塗装時の温度が低くかつ湿度が高いと、水性塗料から水分が蒸発し難くなる。その結果、被塗物の表面に塗着したウェット塗膜の粘度が低下して流動性が高まるため、得られる乾燥塗膜に「タレ」が生じる。一方、塗装時の温度が高くかつ湿度が低過ぎると、水性塗料からの水の蒸発が激しくなる。その結果、ウェット塗膜の粘度が増加して流動性が悪くなり、乾燥塗膜に「肌不良」が生じる。
【０００４】
例えば特許文献１〜４には、水性塗料を使用して形成された塗膜を乾燥する塗膜乾燥技術が記載してある。
【０００５】
特許文献１には、水性塗料の塗装時に、水性塗料の噴霧粒子が被塗面に移動するほぼ同じ方向に向けて、塗料噴出口の後方から塗装パターンの周囲に当該塗装パターンに接触するように温湿度が制御されたエアーを噴射する方法により、塗膜の固形分を制御することが記載してある。
【０００６】
特許文献２には、水性塗料の塗装直前から塗装終了時まで、被塗物及び当該被塗物の表面に塗着する噴霧塗料粒子に対して熱線照射を行ない、塗膜の固形分を制御する方法が記載してある。
【０００７】
特許文献３，４には、水性塗料が塗布された被塗物を回転させながら、温湿度が制御されたエアーを噴射して、或いは、赤外線によって加熱して塗膜を乾燥させる方法が記載してある。これら特許文献３，４に記載の技術では、短時間で塗膜の乾燥を行える。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１１３４１５号公報
【特許文献２】特開２００３−２５１２５０号公報
【特許文献３】特開２００７−３１９７６２号公報
【特許文献４】特開２００８−１７８７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１〜４に記載してあるように、乾燥に際して温度制御されたエアーの噴射や熱線照射を行う方法では、ヒータユニット等の加熱装置が必要となる。さらに、例えば当該加熱装置の近隣に有機溶剤の塗装エリアが存在する場合には、安全上、防爆構造を構築する必要があった。
【００１０】
また、特許文献２に記載の塗膜乾燥方法では、熱線照射によって水性塗料の水分を揮発させて乾燥する。この方法では、噴射速度が速い水性塗料の水分を乾燥させる場合には、多くの熱線照射エネルギーが必要となる。
【００１１】
さらに、特許文献１，３に記載の塗膜形成方法では、被塗物に噴射するエアーの風速が大きい場合には、例えば塗装治具に付着したゴミ・塵などが塗面に付着してこれらが乾燥後突起となって表れる「ブツ不良」が形成されるため、塗面品質が低下する。
【００１２】
通常、塗膜乾燥に要する時間は、特許文献１〜４に記載してあるように乾燥時に塗面を高温に加熱すれば短縮できる。しかし、乾燥温度を上げると水等の揮発性成分が塗膜内で気化し、一般に「ワキ」と呼ばれる気泡状の膜欠陥が発生し易くなる。一方、乾燥温度が低いと「ワキ」は発生せず塗膜外観は向上するが、乾燥時間が長くなる。
【００１３】
従って、本発明の目的は、水性塗料の塗膜の乾燥を、エアー噴射および加熱することなく、省エネルギーで短時間かつ安全に行って塗膜の外観を向上させる塗膜乾燥方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するための本発明に係る水性塗料の塗膜乾燥方法の第一特徴構成は、被塗物の表面に水性塗料を塗布して塗膜を形成する塗装工程と、前記塗膜の水分が突沸しない減圧割合で前記被塗物の周囲環境を減圧する減圧プロセスを複数段階に亘って行う減圧乾燥工程と、を有する点にある。
【００１５】
本構成によれば、エアー噴射および加熱することなく、塗膜の水分が突沸しない減圧割合で減圧して水性塗料の塗膜の乾燥を行なうことができる。よって、本発明では塗膜の乾燥を省エネルギーで安全に行なえる。
【００１６】
水性塗料の水分の揮発は、被塗物の温度・水性塗料の温度・雰囲気温度・塗膜の膜厚・水性塗料に配合される材料の種類等に応じて変動する。
本構成のように減圧プロセスを複数段階に亘って行うことで、一様な減圧割合で減圧する場合に比べて、上述した条件に応じて適切な減圧時間および内部圧力を設定した減圧度の制御が行える。これにより、水性塗料の乾燥に伴う「ワキ」や「ムラ」の発生及びブツ不良の形成を未然に防止する制御が行い易くなる。その結果、塗膜の外観は向上する。
【００１７】
減圧プロセスを複数段階に亘って行う減圧乾燥工程において、例えば、第１の減圧プロセスで急激に減圧させた後、減圧割合をさらに減少させた第２の減圧プロセスを行えば、迅速に最終的な規定圧力に近づけることができる。当該規定圧力に近づいた状態を早めることで、一定割合の減圧度で一度だけ減圧する減圧処理を行って規定圧力に到達させた場合と比べて、水分の揮発量を増大させることができる。その結果、短時間で塗膜の乾燥を行なうことができる。
【００１８】
本発明に係る水性塗料の塗膜乾燥方法の第二特徴構成は、前記複数段階の減圧プロセスでは、後に行う減圧プロセスほど減圧終了後の圧力を低く設定した点にある。
【００１９】
本構成によれば、減圧プロセスを行なう毎に内部圧力を上昇させることなく減圧値を経時的に低くできるため、塗膜の水分を確実に揮発させることができる。
【００２０】
本発明に係る水性塗料の塗膜乾燥方法の第三特徴構成は、前記複数段階の減圧プロセスでは、後に行う減圧プロセスほど減圧割合を高く設定した点にある。
【００２１】
通常、減圧プロセスが進行すれば塗膜の水分が揮発して塗膜から失われるため、塗膜の水分量は減少する。そのため、後の減圧プロセスの減圧割合を、前の減圧プロセスと同程度の減圧割合とすれば、塗膜の水分の相対的な揮発量は減少するため、塗膜の乾燥に時間を要することとなる。しかし、本構成では、後に行う減圧プロセスほど減圧割合を高く設定するため、高く設定した減圧割合の分だけ相対的な揮発量を増やすことができ、塗膜の乾燥に時間が長引くのを防止できる。
【００２２】
本発明に係る水性塗料の塗膜乾燥方法の第四特徴構成は、前記減圧乾燥工程は、減圧した圧力を所定時間のあいだ維持する圧力維持プロセスを少なくとも一度行う点にある。
【００２３】
圧力維持プロセスの間は圧力値を略一定に維持することができる。そのため、本構成のように減圧乾燥工程を行うことで、圧力変動のない環境で塗膜の全面に亘って均一な乾燥表面を得易くなる。
減圧割合を高く設定するなどにより、塗膜の表面のみが乾燥して塗膜の内部の水分が揮発し難くなる場合がある。しかし、本構成であれば、例えば複数段階の減圧プロセスの間に圧力維持プロセスを行なって圧力値を略一定に維持する制御ができるため、塗膜表面の乾燥が急激に起こって当該塗膜の表面のみが乾燥するのを未然に防止し、塗膜の内部の水分が揮発し易い状況にすることができる。
【００２４】
本発明に係る水性塗料の塗膜乾燥方法の第五特徴構成は、減圧乾燥に伴う時間と減圧値とで表される関係について、前記減圧乾燥工程の開始から終了に至るまでの経過時間による積分値が、所定値よりも大きくなるように前記減圧プロセスおよび前記圧力維持プロセスの制御を行う点にある。
【００２５】
当該積分値は、減圧乾燥工程の開始から終了に至るまでの水分の揮発量を示す。この積分値が所定値よりも大きくなるように減圧プロセスおよび圧力維持プロセスを制御することで、塗膜の水分が突沸しない減圧割合であり、かつ、減圧乾燥工程の処理時間を早く完了させるような減圧スケジュールを設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の水性塗料の塗膜乾燥方法は、図１に示したように、被塗物Ｙの表面に水性塗料Ｐを塗布して塗膜を形成する塗装工程Ｂと、塗膜の水分が突沸しない減圧割合で被塗物Ｙの周囲環境を減圧する減圧プロセスｄを複数段階に亘って行う減圧乾燥工程Ｄと、を有する。
【００２７】
本実施形態では、被塗物投入工程Ａ、塗装工程Ｂ、ベース塗装後セッティング工程Ｃ、減圧乾燥工程Ｄ、クリア塗装工程Ｅ、クリア塗装後セッティング工程Ｆ、焼付け工程Ｇの各工程をこの順に行なう場合について説明する。
【００２８】
本発明の水性塗料の塗膜乾燥方法は、図２に示す塗装設備Ｘによって実施する。当該塗装設備Ｘは、上流から順に、ベース層を塗布する塗装ブース１０、セッティングブース２０、減圧乾燥ブース３０、クリア塗装ブース４０、クリア塗装後セッティング５０、焼付けブース６０を配置している。被塗物Ｙは、ベース塗装ブース１０から焼付けブース６０に向けて搬送される。
【００２９】
（被塗物）
被塗物Ｙは、水性塗料Ｐが塗布できる材質であれば限定されるものではない。例えば、鉄系・ステンレス等の金属材料、カーボン材料であるＣＦＲＰ（carbon fiber reinforced plastics）等が利用できる。本発明では、乾燥時に加熱処理を行わないため、特に熱に弱い樹脂材料等も使用することができる。
【００３０】
（水性塗料）
水性塗料Ｐは、水を含んだ塗料全般、例えば外装用水性塗料・内装用水性塗料・下塗用水性塗料などを使用することができる。使用可能な水性塗料を主要成分で分類すると、アクリルエマルジョン系塗料・アクリルラッカー系塗料・イソシアネート系塗料・水性メタリック塗料等がある。
【００３１】
（被塗物投入工程）
被塗物投入工程Ａは、脱脂・除電された被塗物Ｙをワーク投入口１より塗装ブース１０へ投入する処理を行う。
【００３２】
（塗装工程）
塗装工程Ｂは、被塗物Ｙの表面に水性塗料Ｐを塗布して塗膜を形成する処理を行う。本工程では、被塗物Ｙの表面にベース層を形成するため、塗装ブース１０にて、ベース塗料タンク１２からポンプ１３によって圧送される水性塗料Ｐを、塗装ガン１１を使って被塗物Ｙの表面に塗布する。塗装ガン１１は、エアフィルター１４、ドライヤー１５を介して吐出エアーを雰囲気中から取り込む。
【００３３】
（ベース塗装後セッティング工程）
ベース塗装後セッティング工程Ｃは、塗装工程Ｂの後、水性塗料Ｐが塗布された被塗物Ｙの塗膜表面を滑らかにする処理を行う。本工程は、セッティングブース２０にて常温で放置して塗面のレベリングと水分の揮発を行なう。
【００３４】
（減圧乾燥工程）
本発明の水性塗料の塗膜乾燥方法は、減圧することで塗膜の水分を揮発させる処理を行う。即ち、減圧乾燥工程Ｄでは、ベース塗装後セッティング工程Ｃの後、塗膜の水分が突沸しない減圧割合で被塗物Ｙの周囲環境を減圧する減圧プロセスｄを複数段階に亘って行う。
【００３５】
減圧プロセスｄは、被塗物Ｙを減圧乾燥ブース３０の真空容器３１に投入した状態で、真空ポンプ３２により真空容器３１の内部空気を吸引して行なわれる。真空計（図外）によって真空容器３１の内部圧力を例えば１００〜３００００Ｐａ程度に制御し、塗膜の全面に亘って塗膜の塗着ＮＶが７０〜９７％の範囲となるようにする。
【００３６】
尚、内部圧力とは、絶対真空を０Ｐａとしたときの数値である。また、塗着ＮＶとは、塗膜中の固形分比率のことを意味する。塗着ＮＶは、以下の数式で算出される。
【００３７】
[数１]
（乾燥後重量−被塗物塗装前重量）/（予備乾燥後重量−被塗物塗装前重量）×１００ （単位：％）
【００３８】
塗着ＮＶは、塗装時の水性塗料Ｐからの水分蒸発の程度によって規制されることが知られている。そのため、「タレ」や肌不良等の塗装不良を発生させないためには、塗装の雰囲気（温度、湿度）の変化に対応して、水性塗料Ｐからの水の蒸発量を調整することにより間接的に、或いは、水性塗料Ｐ自体の水分量を調整することによって直接的に、ウェット塗膜の粘度を制御するとよい。
【００３９】
本発明では、真空ポンプ３２により規定圧力に到達させる際に内部圧力を一様に下降させるのではなく、複数の減圧プロセスｄ毎に減圧割合を設定し、次の減圧処理に移行することができる。
【００４０】
水性塗料Ｐの水分の揮発は、被塗物Ｙの温度・水性塗料Ｐの温度・雰囲気温度・塗膜の膜厚・水性塗料Ｐに配合される材料の種類等に応じて変動する。
本構成のように減圧プロセスｄを複数段階に亘って行うことで、一様な減圧割合で減圧する場合に比べて、上述した条件に応じて適切な減圧時間および内部圧力を設定した減圧度の制御が行える。これにより、水性塗料Ｐの乾燥に伴う「ワキ」や「ムラ」の発生及びブツ不良の形成を未然に防止する制御が行い易くなる。その結果、塗膜の外観は向上する。
【００４１】
減圧乾燥工程Ｄの減圧プロセスｄについては、本明細書では図１のように３回（第１減圧プロセスｄ１〜第３減圧プロセスｄ３）行なう場合を例示する。ただし、このような態様に限られるものではない。減圧前の圧力を１０００００Ｐａ程度に設定した場合、各減圧プロセスｄ１〜ｄ３は例えば以下のように条件設定する。時間（秒）は減圧開始時を基点とする。
【００４２】
第１減圧プロセスｄ１では１０〜３０秒で内部圧力３００００〜１００００Ｐａに到達させる。その後、第２減圧プロセスｄ２では２０〜７０秒で内部圧力２００００〜１００Ｐａに到達させる。続いて第３減圧プロセスｄ３では５０〜１２０秒で内部圧力１００００〜１００Ｐａに到達させる。
【００４３】
複数段階の減圧プロセスｄでは、後に行う減圧プロセスほど減圧終了後の圧力を低く設定するとよい。これにより、減圧プロセスｄを行なう毎に内部圧力が上昇することなく減圧値を低くできるため、塗膜の水分を確実に揮発させることができる。
【００４４】
また、複数段階の減圧プロセスｄでは、後に行う減圧プロセスほど減圧割合を高く設定してもよい。本構成では、後に行う減圧プロセスほど減圧割合を高く設定するため、高く設定した減圧割合の分だけ相対的な揮発量を増やすことができ、塗膜の乾燥に時間が長引くのを防止できる。
【００４５】
本実施形態の減圧乾燥工程Ｄは、減圧した圧力を所定時間のあいだ維持する圧力維持プロセスｄ’を少なくとも一度行う場合を示す。
【００４６】
圧力維持プロセスｄ’では減圧した圧力値は略一定である。そのため、本構成のように減圧乾燥工程Ｄを行うことで、圧力変動のない環境で塗膜の全面に亘って均一な乾燥表面を得易くなる。
【００４７】
尚、減圧乾燥工程Ｄでは、減圧乾燥に伴う時間と減圧値とで表される関係について、減圧乾燥工程Ｄの開始から終了に至るまでの経過時間による積分値が、所定値よりも大きくなるように減圧プロセスｄおよび圧力維持プロセスｄ’の制御を行うとよい。
【００４８】
当該積分値は、減圧乾燥工程Ｄの開始から終了に至るまでの水分の揮発量を示す。この積分値が所定値よりも大きくなるように減圧プロセスｄおよび圧力維持プロセスｄ’を制御することで、塗膜の水分が突沸しない減圧割合であり、かつ、減圧乾燥工程Ｄの処理時間を早く完了させるような減圧スケジュールを設定することができる。
【００４９】
（クリア塗装工程）
クリア塗装工程Ｅは、減圧乾燥工程Ｄの後、塗膜表面の艶出しや保護・手触りをよくする処理を行う。本工程では、クリア塗装ブース４０にて、塗料タンク４２からポンプ４３によって圧送される無色のクリア塗料Ｐ’（ラッカーやウレタンなどの樹脂）を、クリア塗装ガン４１を使って被塗物Ｙのベース層の表面に塗布する。
【００５０】
（クリア塗装後セッティング工程）
クリア塗装後セッティング工程Ｆは、クリア塗装工程Ｅの後、クリア塗料Ｐ’が塗布された被塗物Ｙの塗膜表面を滑らかにする処理を行う。本工程では、クリア塗装後セッティングブース５０にて常温で放置して塗面のレベリングと水分の揮発を行なう。クリア塗装肯定Ｅを水性塗料で行なう場合は、再度の減圧乾燥工程Ｄを行なってもよい。
【００５１】
（焼付け工程）
焼付け工程Ｇは、被塗物Ｙに付着した塗料を熱硬化させる処理を行う。本工程では、焼付けブース６０にて、被塗物Ｙを加熱して焼付けを行う。焼付け条件は使用する水性塗料Ｐの種類によって適宜変更すればよく、例えば８０〜２５０℃程度の焼付け温度で所定時間の焼付処理を行う。
【実施例】
【００５２】
被塗物Ｙとして、縦１５０ｍｍ×横７０ｍｍ×厚さ１ｍｍのアルミテストピースＡ１０５０Ｐ（日本テストパネル社製）を用いて、本発明の水性塗料の塗膜乾燥方法を実施した。
【００５３】
真空容器３１は真空デシケータ円筒型（容量３．８Ｌ（内寸φ１５０×Ｈ２１５ｍｍ）、アクリル樹脂製）を用い、真空ポンプ３２は油回転式ポンプ（株式会社アルバック製Ｇ−１００Ｄ（ＵＬＶＡＣ）１２０Ｌ/ｍｉｎ（６０Ｈｚ））を用いた。
【００５４】
減圧条件を種々変更して実施例１〜５の実験を行なった。各実施例の減圧条件は以下の通りである（表１参照）。減圧前の圧力は約１０００００Ｐａ（常圧）に設定した。時間（秒）は減圧開始時を基点とする。
【００５５】
実施例１は、第１減圧プロセスｄ１では３０秒で内部圧力３００００Ｐａに到達させた。その後、第２減圧プロセスｄ２では７０秒で内部圧力２００００Ｐａに到達させた。続いて第３減圧プロセスｄ３では１２０秒で内部圧力１２０Ｐａに到達させた。
【００５６】
実施例２は、第１減圧プロセスｄ１では３０秒で内部圧力３００００Ｐａに到達させた。その後、５０秒まで圧力維持プロセスｄ’（２０秒間）を行い、６５秒で内部圧力３０００Ｐａに到達させる第２減圧プロセスｄ２を行なった。続いて９０秒まで圧力維持プロセスｄ’（２５秒間）を行った。
【００５７】
実施例３は、第１減圧プロセスｄ１では３０秒で内部圧力８０００Ｐａに到達させた。その後、５０秒まで圧力維持プロセスｄ’（２０秒間）を行い、６０秒で内部圧力３０００Ｐａに到達させる第２減圧プロセスｄ２を行なった。続いて９０秒まで圧力維持プロセスｄ’（３０秒間）を行った。
【００５８】
実施例４は、第１減圧プロセスｄ１では３０秒で内部圧力１００００Ｐａに到達させた。その後、４５秒まで圧力維持プロセスｄ’（１５秒間）を行い、６０秒で内部圧力１０００Ｐａに到達させる第２減圧プロセスｄ２を行なった。続いて８０秒まで圧力維持プロセスｄ’（２０秒間）を行った。
【００５９】
実施例５は、第１減圧プロセスｄ１では３０秒で内部圧力１００００Ｐａに到達させた。その後、第２減圧プロセスｄ２では７０秒で内部圧力１００Ｐａに到達させた。続いて１２０秒まで圧力維持プロセスｄ’（６０秒間）を行った。
【００６０】
リーク弁３３を開弁操作して圧力を解放し、エアーシリンダーを引くことで塗の乾燥を終了した。
【００６１】
尚、多段階の減圧プロセスを行なわない比較実験１〜５を行なった。比較例１〜５の条件を以下に説明する。
【００６２】
比較例１は乾燥工程として常圧（約１０００００Ｐａ）を１２０秒間維持した。比較例２は８０℃で温風乾燥して圧力値を１８０秒間維持した。比較例３は乾燥工程として常圧を１８００秒間維持した。これら比較例１〜３は減圧プロセスを行なわなかった。
比較例４は、常圧から１５秒で内部圧力１００Ｐａに到達させ、その後、約１２０秒まで減圧した圧力を維持した。比較例５は、常圧から１５秒で内部圧力１００Ｐａに到達させ、その後、約１２０秒まで減圧した圧力を維持した。
【００６３】
実施例１〜５および比較例１〜５について図３に実験結果を示す。表１に実験処理の概要および実験結果を示す。
【００６４】
【表１】
【００６５】
実施例１〜５では、９０〜１２０秒程度で塗面の乾燥が完了した。このとき、塗面ＮＶは７１〜９５％の良好な範囲で保持できた。また、塗装外観および塗装後の密着性の何れも良好な結果が得られた。
【００６６】
塗面の乾燥時間について、実施例１，５では１２０秒程度を要し、実施例２〜４では９０秒程度を要している。このように実施例２〜４で当該乾燥時間を短縮できたことについては以下のように説明できる。
実施例１では、第１減圧プロセスｄ１〜第３減圧プロセスｄ３において減圧割合を比較的低めに設定し、最終的な規定圧力に到達するのが最も遅い実施例であった。そのため、実施例１の乾燥時間は実施例２〜４の乾燥時間よりも長くなったと考えられる。
実施例５では、３０〜７０秒のときに減圧割合を比較的高めに設定した減圧プロセスを４０秒間行った後、圧力維持プロセスｄ’を６０秒間行なった。実施例５は最も低圧で乾燥プロセスを行い、長めの乾燥時間を設定したため、塗着ＮＶは９５％となり、実施礼１〜５のなかで最大の値を得ることができた。また、実施例５は最も低圧で乾燥プロセスを行えるため、塗膜の水分の揮発は実施例１〜５のなかでは最大となるはずである。しかし、実施例５では減圧割合を比較的高めに設定した減圧プロセスを長めに行なうことで、塗膜表面のみの乾燥が多少進行して塗膜の内部の水分が揮発し難くなると推測される。そのため、実施例５の乾燥時間は実施例２〜４の乾燥時間よりも長くなったと考えられる。
実施例２〜４では何れも圧力維持プロセスｄ’を行った後、減圧割合を比較的高めに設定した減圧プロセスを行なっている。これより、圧力維持プロセスｄ’を行えば、塗膜表面の乾燥が急激に起こって当該塗膜の表面のみが乾燥するのを未然に防止し、塗膜の内部の水分も揮発し易い状況にすることができると考えられる。そのため、減圧乾燥工程Ｄを行なうに際し、圧力維持プロセスｄ’を少なくとも一度行えば、迅速に乾燥が行なえると認められる。
【００６７】
一方、比較例１のように常圧で１２０秒の乾燥工程を行った場合、水性塗料Ｐが乾燥しきらず、塗装表面に「ワキ」が発生し、密着不良が生じる。比較例２，３のように常圧で１８０〜１８００秒程度の乾燥工程を行なった場合は、塗装外観及び密着性は良好となるが、水性塗料Ｐを乾燥するのに時間を要する。このように、常圧で乾燥工程を行なう場合は、乾燥ラインを長くしないと表面の塗膜品質（密着性品質）を保持するのが困難である。乾燥ラインを長くした場合は、スペース・コスト上の問題が生じる。
比較例２のように温風乾燥した場合、水性塗料Ｐを乾燥するのに１８０〜３００秒程度を要する。この場合、温風を噴射する時間が長いため、被塗物Ｙおよび周縁の治具も加熱されてしまう。よって、次のクリア塗装工程Ｅを行なう前にこれら被塗物および治具を冷却する必要がある。このように冷却工程を追加すると、その分、ラインが長くなるため、塗装設備が大掛かりとなる。また温風乾燥を行なうには、温湿度調整された塗装ブースの中に温風が入らないようにする対策が必要となる。
【００６８】
比較例４，５のように、急激に内部圧力を低下させると、塗膜の水分が突沸しない減圧割合で減圧処理ができなくなり、水性塗料Ｐに含まれる水分が突沸して塗膜表面に「ワキ」が生じるため、塗装外観は不良であった。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の水性塗料の塗膜乾燥方法の概要を示した図
【図２】塗装設備の概略図
【図３】実施例１〜５および比較例１〜５において乾燥時の圧力を経時的に示したグラフ
【符号の説明】
【００７０】
Ｂ 塗装工程
Ｄ 減圧乾燥工程
ｄ 減圧プロセス
ｄ’ 圧力維持プロセス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被塗物の表面に水性塗料を塗布して塗膜を形成する塗装工程と、
前記塗膜の水分が突沸しない減圧割合で前記被塗物の周囲環境を減圧する減圧プロセスを複数段階に亘って行う減圧乾燥工程と、を有する水性塗料の塗膜乾燥方法。
【請求項２】
前記複数段階の減圧プロセスでは、後に行う減圧プロセスほど減圧終了後の圧力を低く設定してある請求項１に記載の水性塗料の塗膜乾燥方法。
【請求項３】
前記複数段階の減圧プロセスでは、後に行う減圧プロセスほど減圧割合を高く設定してある請求項１または２に記載の水性塗料の塗膜乾燥方法。
【請求項４】
前記減圧乾燥工程は、減圧した圧力を所定時間のあいだ維持する圧力維持プロセスを少なくとも一度行う請求項１〜３の何れか一項に記載の水性塗料の塗膜乾燥方法。
【請求項５】
減圧乾燥に伴う時間と減圧値とで表される関係について、前記減圧乾燥工程の開始から終了に至るまでの経過時間による積分値が、所定値よりも大きくなるように前記減圧プロセスおよび前記圧力維持プロセスの制御を行う請求項４に記載の水性塗料の塗膜乾燥方法。
【請求項１】
被塗物の表面に水性塗料を塗布して塗膜を形成する塗装工程と、
前記塗膜の水分が突沸しない減圧割合で前記被塗物の周囲環境を減圧する減圧プロセスを複数段階に亘って行う減圧乾燥工程と、を有する水性塗料の塗膜乾燥方法。
【請求項２】
前記複数段階の減圧プロセスでは、後に行う減圧プロセスほど減圧終了後の圧力を低く設定してある請求項１に記載の水性塗料の塗膜乾燥方法。
【請求項３】
前記複数段階の減圧プロセスでは、後に行う減圧プロセスほど減圧割合を高く設定してある請求項１または２に記載の水性塗料の塗膜乾燥方法。
【請求項４】
前記減圧乾燥工程は、減圧した圧力を所定時間のあいだ維持する圧力維持プロセスを少なくとも一度行う請求項１〜３の何れか一項に記載の水性塗料の塗膜乾燥方法。
【請求項５】
減圧乾燥に伴う時間と減圧値とで表される関係について、前記減圧乾燥工程の開始から終了に至るまでの経過時間による積分値が、所定値よりも大きくなるように前記減圧プロセスおよび前記圧力維持プロセスの制御を行う請求項４に記載の水性塗料の塗膜乾燥方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１４２７８０（Ｐ２０１０−１４２７８０Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２５６７４（Ｐ２００８−３２５６７４）
【出願日】平成２０年１２月２２日（２００８．１２．２２）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２２日（２００８．１２．２２）
【出願人】（０００００００１１）アイシン精機株式会社 (5,421)
【Ｆターム（参考）】
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