JP2000239896A - 電着塗装方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】線材、特に長尺で細い径の線材を、連続的にか
つ工業的に生産可能な電着塗装方法を提供する。 【解決手段】線材を電着槽20中に浸漬しかつ給電して、
線材Ｗ表面に電着塗装する工程と、電着塗装後、誘導加
熱してから乾燥及び焼成する工程とを備えた電着塗装方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、線材に電着塗装、
特に複数の線材にアクリル樹脂を電着塗装する方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、鉄線材、鋼線材並びにステン
レス線材、銅線材などの金属線材に、塩化ビニール、弗
化樹脂、ナイロンなどを被覆する方法として、溶融押し
出し法、静電塗装法、流動浸漬法、スプレイ法、浴浸漬
法などが知られているが、工業的には専ら溶融押し出し
法が採用されている。この溶融押し出し法は、塗装装置
内に１本の線材を走行、通過させる方法で、この方法に
よれば膜厚も通常５００μｍ以上と厚く、薄くても２５
０μｍ以下にはできないのが実状である。

【０００３】ところで、アクリル樹脂は透明度が高く、
これに染料を混ぜて着色すれば綺麗になる外観を呈する
ので、アクリル樹脂を線材に塗装することにより、他の
樹脂塗装品と同様着色線材として商品化が期待出来る。
更に、アクリル樹脂は紫外線にも強く、耐候性があり、
長期間腿色しない等の優れた特徴がある。しかし、アク
リル樹脂は、板材や部品などにスプレイ方式やデイップ
方式でのバッチタイプ方式での塗装処理が一般的で、５
００μｍ以下の鋼線材及びステンレス線材など長尺物か
つ細線材へランニング方式での溶融押し出し法並びに電
着塗装は行われていない。その理由は、線の直径３００
μｍ程度の細い線の上に溶融押し出し法で押し出し被覆
を片面３００μｍ程度の膜厚をコーティングすればその
線径は膜厚だけで６００μｍとなり、皮膜線材径を加え
ると９００μｍの直径となってしまう。また、電着塗装
で２０μｍ程度の薄い塗膜を１０ｍ／分以上の速度で走
行させた線材の上に電着、即ち電気的に析出させた場
合、生産上の問題点としては加熱時間に長時間を要する
ので（ディップ（バッチ）方式では１８０℃で３０分の
加熱必要）、それを満足させるためには著しく長い加熱
炉が必要となり、実際問題として不可能か又は低速度化
が必要で、生産性の点から、とても採算ベースにのり得
ないためである。また水溶液中から電着によって線材の
表面に析出したアクリル樹脂は、そのままでは極めて軟
かく他のガイド類や支えローラーに接触しただけで容易
にこすりとられてしまいその部分が不メッキとなる。前
述した如くアクリル樹脂を、線材を走行させた状態の下
に電着−乾燥−焼成塗装するためには克服しなければな
らない多くの問題点が存在し、これらが今日まで細線材
への電着塗装を、生産性、経済性、及び品質上から成功
させない原因でもあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情にか
んがみてなされたもので、線材、特に長尺で細い径の線
材を、連続的にかつ工業的に生産可能な電着塗装方法及
び装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、 （１） 走行する線材を被覆用塗料を入れた電着槽中に
浸漬する工程と、線材に給電して、電着槽に浸漬された
線材表面に塗料を被覆する工程と、塗料被覆後、線材を
誘導加熱してから乾燥炉で乾燥する工程と、乾燥された
線材を誘導加熱してから焼成炉で焼成する工程とを備え
た電着塗装方法。

【０００６】（２） 塗料被覆工程、乾燥工程及び焼成
工程において、走行する線材に張力を付与する工程を備
えた（１）に記載の電着塗装方法。

【０００７】（３） 給電して線材表面に塗料を被覆す
る工程は、電着槽底部に、線材の入側から出側にかけて
漸次線材に近づくように陰極板を配置する工程を備えて
いる（１）又は（２）に記載の電着塗装方法。

【０００８】（４） 電着槽に浸漬する工程は、被覆用
塗料がアクリル樹脂であり、電着槽内のアクリル樹脂塗
料の液温を所定の温度範囲で制御して、塗膜の着色を調
節する工程を備えた（１）〜（３）のいずれかに記載の
電着塗装方法。

【０００９】（５） 温度制御は、２０℃をベースと
し、温度コントロール範囲を＋７℃の範囲で区切り最高
４８℃までの４段階でそれぞれの色を変化せしめて着色
する（４）に記載の電着塗装方法。

【００１０】（６） 並走する複数の線材を同時に電着
塗装することを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに
記載の電着塗装方法。

【００１１】（７） 走行する線材が浸漬される被覆用
塗料を入れた電着槽と、電着槽に浸漬される線材に給電
する給電手段と、電着槽で塗料を被覆した線材に誘導加
熱する手段と、誘導加熱された線材を乾燥する乾燥炉
と、乾燥された線材を誘導加熱する手段と、誘導加熱さ
れた線材を焼成する焼成炉とを備えた電着塗装装置。

【００１２】（８） 給電手段は、電着槽底部に、線材
の入側から出側にかけて漸次線材に近づくように配置さ
れた陰極板を備えている（７）に記載の電着塗装装置。

【００１３】（９） 線材に張力を付与する張力付与手
段を更に備えている（７）または（８）に記載の電着塗
装装置である。

【００１４】（１０） 乾燥炉及び焼成炉は、並走する
複数の線材が同時に連通する構造である（７）〜（９）
のいずれかに記載の電着塗装装置。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明方法を行うための電着塗装
装置の概略図で、前処理槽10、電着槽20、誘導加熱装置
30、乾燥炉40、誘導加熱装置50、焼成炉60を順に配設
し、前処理槽10と電着槽20との間及び焼成炉60の後段に
それぞれ支持ロール70，80を配置し、支持ロール70の配
置個所に給電部材22を配して線材Ｗにプラスの電荷を印
加している。電着槽20底部には電極板24が配置されてい
る。この電極板は、線材の入口側から出口側にかけて線
材との距離が次第に短くなるように傾斜して配置され、
そのことにより線材に付加する電圧が一定になるように
している。更に、この装置の入側と出側には、それぞれ
線材に応力を付加する応力付加装置90，100が配置され
ている。これらの装置は、一本以上、複数本の線材を通
して、これらを同時に処理するもので、誘導加熱装置
は、矩形或は楕円形の誘電加熱用コイルを備え、その中
を複数本通して加熱するようになっている。

【００１７】本発明装置では、線材Ｗにインラインで電
着塗装を行わしめるものである。線材Ｗの線径は、特に
限定されないが、１．００ｍｍ以下、０．１０ｍｍ以上
の細線の鋼線、ステンレス鋼線などに特に有効である。
本発明では、この線材の走行速度が１０〜５０ｍ／min
の場合に特に有効である。また、本発明では、複数（例
えば１０本〜２０本）の並走する線材を同時に処理し
て、生産性を高めるのがよい。また、複数の並走する線
材を誘導加熱手段（誘導コイル）内部を通過させる場
合、一つの誘導コイル内に複数の線材を通して、設備コ
ストを低減するのが好ましい。

【００１８】更にこの装置では、張力付加装置90,100に
より線材に張力を付加して、線材が支持ロール70,80及
び給電部材22以外の機器に接触しないようにする。この
ことにより線材は電着塗装後、乾燥炉40及び焼成炉60を
通過して充分に塗料（例えばアクリル樹脂）が硬化した
後、支持ロール80に接触する。このことにより線材表面
に析出した電着物は、途中の機器に接触して擦り取られ
ることもなく、硬化することが可能となり、線材表面全
体について部分的な不メッキもなく、良好な塗装が可能
となります。

【００１９】張力を付加された線材は、前処理槽10を通
過後給電され、電着槽20内で塗料が被覆される。ここ
で、線材への給電は入口からのみおこなうのがよい。す
なわち、通常走行する線材へ電気めっきする場合、その
給電方法は、電着槽の両側から線材へ給電し、槽の底部
に配置した極板との間に電圧をかけ、又、電流を、めっ
き液を通じて流し、線材「−」の表面に帯電した金属
「＋」又は帯電物を析出せしめてメッキが行われる。電
着塗装の場合、樹脂の種類によっては、塗装する線材が
「＋」又は「−」いずれかに帯電させるが、塗料がアク
リル樹脂の場合、線材が「＋」となり水溶化した樹脂が
「−」に帯電し、これが「＋」の線材に引きつけられて
電着析出が行われることになります。この場合電着、析
出物は水分を含んで軟かく、槽の出口に給電部分、即ち
給電棒又は給電ローラーが存在すると線材と接着しこの
接触部分で電着物が、擦り取られることになります。従
って出口からの給電を避けて給電は入口側からのみで行
うのがよい。また、片側のみから給電すると、電着槽20
の出口側に行く程、線材Ｗと電極板24との間の電圧が低
くなって不安定な析出が行われますので、槽底部の電極
板24を勾配をつけて配置して線材に次第に近づくように
なし、一定の電圧下で安定して電着塗装を行わしめるこ
とが可能となります。すなわち、電極からの距離が遠く
なると、線表面への付着凝析の速度が遅くなり、十分な
る塗膜生成がおこなわれなくなるので、極板を線に近づ
けておくものです。

【００２０】塗料を被覆した線材は、誘導加熱装置３０
に入り、ここで瞬時に１００℃に昇温され、その後乾燥
炉40に入る。このことにより、所定の乾燥温度での保持
時間を長くすることができる。

【００２１】次に、乾燥された線材を誘導加熱装置50に
通して、瞬時に所望温度（例えば２５０℃）とした後、
焼成炉60に通す。このことにより、所定の加熱温度での
保持時間を長くすることができる。このことを図２に示
す。また、誘導加熱を行う網一つの理由は、誘導加熱は
コーティングされた被覆線材それ自身が加熱されるの
で、その熱は内部から外部のアクリル樹脂に伝達され、
乾燥は内部から外部に向かっておこなわれることになる
ので、電着した樹脂（例えばアクリル樹脂）の内部の水
分や気泡を外気に放散しやすくする。

【００２２】より詳細に説明すれば、誘導加熱装置を用
いずに、乾燥炉だけで乾燥し、或いは焼成炉だけで焼成
する場合、乾燥炉、焼成炉での線材昇温曲線を考慮しな
ければならないので、走行する線材を所定時間の加熱す
るには、乾燥炉、焼成炉の炉長を長くしなければなら
ず、工業的に生産には受け入れがたい。そこで、各炉の
入口側に誘導加熱装置を設置し、瞬時に所定の温度まで
線材を上昇しその後は加熱炉及び焼成炉でその温度を維
持せしめられることにする。

【００２３】この結果、乾燥炉、焼成炉の炉長を長くし
なくとも、所定の温度での保持時間を長くすることが出
来る。又、誘導加熱によって線材を内部から加熱する
と、電着したアクリル樹脂の内部の水分や気泡を外気に
放散し易くすることにもなるので、アクリル樹脂内部に
気泡などの残存をすくなくすることができる。。一般の
加熱炉では電着したアクリルの外皮膜がまず乾燥され、
その後内部が加温されるため内部の水分の放散は、硬化
し始めたアクリル外皮を破ぶって放出せざるを得なくな
り、皮膜にピンホールを生じることになり、好ましくな
い。従って誘導加熱方式は、温度の急上昇により保持時
間が延長されることと共に健全な塗膜を形成するという
利点も有する。

【００２４】図３は電着槽20を示す。この槽20内には液
温を測定する温度測定器110が設けられ、この測定器か
ら測定信号を制御回路120で入力し、ここで目的とする
温度と比較し、その温度差に応じて、加熱・冷却装置13
0に信号を送り、槽20内の温度が所定の温度となるよう
にする。具体的には、２０℃をベースとし、温度コント
ロール範囲を＋７℃の範囲で区切り最高４８℃までの４
段階の温度となるように制御する。この方法によれば、
塗膜、特にアクリル樹脂の温度により着色が変化すると
いう特性を利用して、線材に或る範囲内において所望さ
れる色の着色をすることができる。

【００２５】詳しく説明すれば、アクリル樹脂に限定さ
れる現象ではないが、液温が上昇するにつれて分散状樹
脂並びに可溶化樹脂等の荷電体の電極への移動速度が大
となり、電気析出、すなわち、樹脂（被覆体）の不溶化
が促進されることになり、被覆体へ樹脂被覆が活発とな
ります。また、これらの樹脂分子は温度によってその分
子粒の大きさが変化し、温度が高い程大きくなります。
結果としては、温度上昇に連れて付着物が大きくなり、
膜厚が厚くなり、素地色の影響も受け難くなります。こ
れらの総合された現象として色が変化するわけで、その
変化は温度とともに変化していきますが、肉眼観察可能
な範囲としておおむね７℃を区切っている。

【００２６】ここで、特にアクリル樹脂は、本来透明な
色ですから、それに着色をしたもので、しかも電着塗装
では５〜２０μｍ（５／１０００〜２０／１０００μ
ｍ）の薄膜でありますから、わずかの条件変化でもその
色が著しく影響を受けて変化するので、適切な条件設定
が大切となる。逆に、この現象を利用することにより、
適切な色管理を行うことができる。

【００２７】

【実施例】一例として、従来の樹脂加温押し出し方法で
は製造困難な極細線２００μｍ（０．２０ｍｍ）鋼線
（硬鋼線ＳＷＣ種）に赤色アクリル樹脂電着塗装コーテ
ィング１０μｍ〜２０μｍの膜厚コートの場合について
具体的な実施例を示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】なお、電着槽に入れる液は、以下の通りで
ある。

【００３１】 エレコートＡＭ−１（商品名） １ 重量部 純水 １ 重量部 エレコートカラー（商品名） 0.01重量部 以上の結果から明らかなように、本発明のアクリルコー
ティングは、従来の樹脂加温押し出し方法のコーティン
グと比較して、品質が著しく向上し、特に、従来方法で
は製造困難な極細線０．２０ｍｍ以下のものでも、均一
で良好なコーティングが可能であることがわかる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
線材、特に長尺で細い径の線材を、連続的にかつ工業的
に効率よく生産可能であり、しかも、得られた塗膜が健
全である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電着塗装方法を実施する装置の1例を
示す図。

【図２】乾燥炉及び焼成炉での線材の加熱温度特性を示
す図で、（１）は本発明の誘導加熱と炉加熱、（２）は
通常の加熱炉での加熱を示す。

【図３】図1の電着装置の電着槽での温度制御を示す
図。

【符号の説明】

10…前処理槽、 20…電着槽、22…給電部材、 24…電極板、 30…誘導加熱装置、 40…乾燥炉、 50…誘導加熱装置、 60…焼成炉、 70…支持ロール、 80…支持ロール、 90…応力付加装置、 100…応力付加装置、 110…温度測定器、 120…制御回路、 130…加熱・冷却装置

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行する線材を、被覆用塗料を入れた電
   着槽中に浸漬する工程と、 線材に給電して、電着槽に浸漬された線材表面に塗料を
   被覆する工程と、 塗料被覆後、線材を誘導加熱してから乾燥炉で乾燥する
   工程と、 乾燥された線材を誘導加熱してから焼成炉で焼成する工
   程とを備えた電着塗装方法。
2. 【請求項２】 塗料被覆工程、乾燥工程及び焼成工程に
   おいて、走行する線材に張力を付与する工程を備えた請
   求項１に記載の電着塗装方法。
3. 【請求項３】 給電して線材表面に塗料を被覆する工程
   は、電着槽底部に、線材の入側から出側にかけて漸次線
   材に近づくように陰極板を配置する工程を備えている請
   求項１又は２に記載の電着塗装方法。
4. 【請求項４】 電着槽に浸漬する工程は、被覆用塗料が
   アクリル樹脂であり、電着槽内のアクリル樹脂塗料の液
   温を所定の温度範囲で制御して、塗膜の着色を調節する
   工程を備えた請求項１〜３のいずれかに記載の電着塗装
   方法。
5. 【請求項５】 温度制御は、２０℃をベースとし、温度
   コントロール範囲を＋７℃の範囲で区切り最高４８℃ま
   での４段階でそれぞれの色を変化せしめて着色する請求
   項４に記載の電着塗装方法。
6. 【請求項６】 並走する複数の線材を同時に電着塗装す
   ることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電
   着塗装方法。
7. 【請求項７】 走行する線材が浸漬される被覆用塗料を
   入れた電着槽と、 電着槽に浸漬される線材に給電する給電手段と、 電着槽で塗料を被覆した線材に誘導加熱する手段と、誘
   導加熱された線材を乾燥する乾燥炉と、 乾燥された線材を誘導加熱する手段と、 誘導加熱された線材を焼成する焼成炉とを備えた電着塗
   装装置。
8. 【請求項８】 給電手段は、電着槽底部に、線材の入側
   から出側にかけて漸次線材に近づくように配置された陰
   極板を備えている請求項７に記載の電着塗装装置。
9. 【請求項９】 線材に張力を付与する張力付与手段を更
   に備えている請求項７または８に記載の電着塗装装置。
10. 【請求項１０】 乾燥炉及び焼成炉は、並走する複数の
    線材が同時に連通する構造である請求項７〜９のいずれ
    かに記載の電着塗装装置。