JP2002285387A - 電着塗装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鋭角なエッジ部分、狭い隙間部分、中空袋部分
などの電着塗膜の析出が困難又は不可能な部分を有する
導電性被塗物への電着塗装方法に関する。 【構成】電着塗膜の析出が困難又は不可能な部分を併存
する導電性被塗物を電着塗料浴に浸漬し電着塗装を行な
い、塗料浴から引き上げ、水洗することなしに、加熱し
てその塗膜を硬化せしめることを特徴とする電着塗装方
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、鋭角なエッジ部
分、狭い隙間部分、中空袋部分などの電着塗膜の析出が
困難又は不可能な部分を有する導電性被塗物への電着塗
装方法に関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】電着塗装は、水性電着塗料浴
中に導電性の被塗物を浸漬し電極との間に電圧を印加す
ることにより、浴中に分散している塗料微粒子が電気的
な力によって被塗物に引きつけられ、その表面に凝集析
出して電着塗膜が形成される塗装方式であり、電着塗装
が自動化されるので省力化ができる、工程管理が数値化
できるので管理水準が向上する、つきまわり性がすぐれ
ているので複雑な形状の被塗物に均一に塗装することが
可能である、ＵＦ又はＲＯ閉回路水洗システムを採用す
るので塗料損失が少ない、水性塗料であるので衛生的で
火災の危険性が少なくないなどの長所を有しており、自
動車車体や電気製品などの導電性被塗物の下塗り塗装と
して広く採用されている。

【０００３】電着塗装はつきまわり性がすぐれているの
で複雑な形状の被塗物に均一に塗装することが可能であ
るが、しかしながら、被塗物における鋭角なエッジ部
分、狭い隙間部分、中空袋内壁部分などに塗料微粒子を
電気的な力によって凝集析出させることは困難又は不可
能であり、未塗装部分として残存し、この部分における
防食性などが低下するという欠陥を有している。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、鋭角な
エッジ部分、狭い隙間部分、中空袋部分などの電着塗膜
の形成が困難又は不可能な部分（以下、これらの部分を
「電着不可能部分」と総称する）を併存する導電性被塗
物への電着塗装方法における上記した欠陥を解消するこ
とであり、鋭意研究を重ねた結果、電着不可能部分を併
存する導電性被塗物を電着塗料浴に浸漬し電着塗装を行
なった後、塗料浴から被塗物を引き上げ、水洗すること
なしに、加熱して塗膜を硬化せしめることにより目的が
達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００５】かくして、本発明によれば、電着塗膜の析
出が困難又は不可能な部分を併存する導電性被塗物を電
着塗料浴に浸漬し電着塗装を行なった後、塗料浴から被
塗物を引き上げ、水洗することなしに、加熱して塗膜を
硬化せしめることを特徴とする電着塗装方法が提供され
る。

【０００６】以下に、本発明の電着塗装方法（以下、本
方法という）について詳細に説明する。

【０００７】

【発明の実施の形態】本方法における導電性被塗物は、
導電性を有する金属製素材であればよく、例えば、鉄、
鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅及びこれらの金属
を含有する合金、さらにこれらの表面を亜鉛、亜鉛／ニ
ッケル、鉄などでメッキした金属板などの金属素材があ
げられ、その厚さは０．３〜２．０ｍｍ、特に０．５〜
１．０ｍｍの範囲内が適しており、これらの素材表面
は、電着塗料による塗膜の付着性や防食性などを向上さ
せるために、研磨処理、脱脂処理、りん酸塩処理などの
前処理をあらかじめ行なっておくことが好ましい。本方
法では、これらの金属製素材を目的とする大きさ、形状
に裁断し、さらに成型、組み立てたものを導電性被塗物
として使用することが好ましい。これらは、自動車車
体、家庭用電気製品、鋼製家具などに使用される。

【０００８】かかる被塗物には、裁断部分には鋭角なエ
ッジ部分が、成型、組み立てにより金属板同士が隣接し
て狭い隙間部分や中空袋部分などが形成され、これらの
部分が電着不可能部分に該当する。その結果、本方法
は、電着塗膜が形成されやすい部分と電着不可能部分と
の両部分が併存している導電性被塗物に適用することが
好ましい。

【０００９】本方法は、このような電着塗膜が形成され
やすい部分と電着不可能部分との両部分が併存している
導電性被塗物を電着塗料で塗装する方法に関する。

【００１０】本方法において使用される電着塗料として
はアニオン型及びカチオン型のいずれでもよいが、一般
的には、防食性のすぐれた塗膜を形成するカチオン型が
好ましい。

【００１１】カチオン電着塗料として既知のものを使用
することができ、例えば、水酸基及びカチオン性基を有
する基体樹脂及びブロックポリイソシアネ−ト化合物を
含有する水性塗料があげられる。

【００１２】基体樹脂として、例えば、エポキシ樹脂と
カチオン化剤との反応生成物、ポリカルボン酸とポリア
ミンとの重縮合物を酸でプロトン化したもの、ポリイソ
シアネ−ト化合物及びポリオ−ルとモノ又はポリアミン
との重付加物を酸でプロトン化したもの、水酸基及びア
ミノ基含有アクリル系またはビニル系モノマ−の共重合
体を酸でプロトン化したもの、ポリカルボン酸樹脂とア
ルキレンイミンとの付加物を酸でプロトン化したものな
どがあげられる。

【００１３】このうち、ポリフェノ−ル化合物とエピク
ロルヒドリンとの反応により得られるグリシジルエーテ
ル型エポキシ樹脂にカチオン化剤を反応せしめた基体樹
脂が、防食性のすぐれた塗膜を形成するので特に好まし
い。ポリフェノ−ル化合物としては、例えば、ビス（４
−ヒドロキシフェニル）−２，２−プロパン、４，４´
−ジヒドロキシベンゾフェノン、ビス（４−ヒドロキシ
フェニル）−１，１−エタン、ビス−（４−ヒドロキシ
フェニル）−１，１−イソブタン、ビス（４−ヒドロキ
シ−ｔｅｒｔ−ブチル−フェニル）−２，２−プロパ
ン、ビス（２−ヒドロキシブチル）メタン、１，５−ジ
ヒドロキシナフタレン、ビス（２，４−ジヒドロキシフ
ェニル）メタン、テトラ（４−ヒドロキシフェニル）−
１，１，２，２−エタン、４，４´−ジヒドロキシジフ
ェニルエ−テル、４，４´−ジヒドロキシジフェニルス
ルホン、フェノ−ルノボラック、クレゾ−ルノボラック
などがあげられる。カチオン化剤は、エポキシ樹脂中の
エポキシ基の殆ど又はすべてと反応して、第２級アミノ
基、第３級アミノ基、第４級アンモニウム塩基などのカ
チオン性基を導入するものであり、それ自体既知の塩基
性化合物が使用できる。

【００１４】基体樹脂中の水酸基として、カチオン化剤
として使用されるアルカノ−ルアミンとの反応などによ
り導入される第１級水酸基が、ブロックポリイソシアネ
−ト化合物（架橋剤）との架橋反応性がすぐれているの
で好ましい。基体樹脂中の水酸基の量は、水酸基当量で
２０〜５０００、特に１００〜１０００ｍｇＫＯＨ／
ｇ、特に、第１級水酸基当量が２００〜１０００ｍｇＫ
ＯＨ／ｇの範囲内にあることが好ましい。

【００１５】架橋剤としてのブロックポリイソシアネ−
ト化合物は、ポリイソシアネ−ト化合物のイソシアネ−
ト基の実質的にすべてをブロック剤で封鎖したものであ
り、所定温度以上に加熱するとブロック剤が解離してイ
ソシアネ−ト基が再生して、基体樹脂との架橋反応に関
与する。

【００１６】ポリイソシアネ−ト化合物としては、脂肪
族ジイソシアネ−ト、脂環族ジイソシアネ−ト、芳香族
ジイソシアネ−ト、これらのウレタン化付加物、ビユ−
レットタイプ付加物、イソシアヌル環タイプ付加物等が
あげられる。ブロック剤としては、フェノ−ル系、アル
コ−ル系、活性メチレン系、メルカプタン系、酸アミド
系、イミド系、アミン系、イミダゾ−ル系、尿素系、カ
ルバミン酸系、イミン系、オキシム系、亜硫酸系、ラク
タム系などが使用できる。

【００１７】基体樹脂とブロックポリイソシアネ−ト化
合物との構成比率は、両成分の合計固形分重量に基づい
て、前者は４０〜９０％、特に５０〜８０％、後者は６
０〜１０％、特に５０〜２０％の範囲内にあることが好
ましい。

【００１８】カチオン電着塗料は、基体樹脂中のカチオ
ン性基を酢酸、ギ酸、乳酸、りん酸などの酸性化合物で
中和してから、ブロックポリイソシアネ−ト化合物と共
に水に混合することにより調製することができ、塗装時
のｐＨは一般に３〜９、特に５〜７、固形分濃度は５〜
３０重量％の範囲内が適している。カチオン電着塗料に
は、必要に応じて、硬化触媒、体質顔料、着色顔料、防
錆顔料、沈降防止剤などを適宜配合することができる。

【００１９】本方法では、電着塗装した被塗物を水洗す
ることなく、その塗膜を加熱硬化せしめるので、カチオ
ン電着塗料における上記の基体樹脂のカチオン性基の酸
性化合物による中和価は１０〜１４であることが好まし
く、そのための樹脂成分として、ポリプロピレングリコ
ールなどのポリエーテルやポリアミドアミンなどの親水
性可塑化成分で変性したエポキシ樹脂に、ジエチレント
リアミンやモノメチルエタノールアミンなどの１級アミ
ン化合物をカチオン化剤として反応せしめてなる基体樹
脂を使用することが、分散性との両立性がすぐれてお
り、特に好適である。

【００２０】さらに、カチオン電着塗料に、りん酸亜
鉛、亜りん酸亜鉛、亜りん酸亜鉛とカルシウム、ストロ
ンチウム、マグネシウムなどとの複合化合物、トリポリ
りん酸塩（例えば、アルミニウム塩、亜鉛塩など）、酸
化亜鉛、モリブデン酸亜鉛、ビスマス化合物、ハイドロ
タルサイト類化合物、水酸化アルミニウムなどの防錆顔
料を含有せしめることも好ましい。これらの防錆顔料の
配合量は、樹脂成分１００重量部（固形分）あたり、
０．５〜１０重量部、特に２〜５重量部の範囲内が適し
ている。

【００２１】本方法では、電着塗膜が形成されやすい部
分と電着不可能部分との両部分が併存している導電性被
塗物を、固形分含有率５〜４０重量％に調整された電着
塗料、好ましくはカチオン電着塗料浴に浸漬（全没）
し、被塗物をカソ−ドとして、浴温２０〜３５℃、電圧
１００〜４００Ｖで、１〜１０分間通電することによっ
て電着塗装を行なって、主として電着塗膜が形成されや
すい部分に電着塗膜を析出させる。形成される電着塗膜
の膜厚は硬化塗膜を基準に、平坦部分で１０〜４０μｍ
程度が好ましい。通電（電着塗装）終了後、電着塗料浴
から被塗物を引上げ、水洗することなく、そのまま、１
００〜２００℃、好ましくは１５０〜１８０℃で１０〜
４０分間程度加熱することにより本方法による電着塗装
方法が達成される。

【００２２】このように電着塗装を行なった後、電着浴
から被塗物を引き上げると、無水洗であるために、電着
塗膜が形成されやすい部分には、浴中に分散している塗
料微粒子が電気的な力によって凝集析出した電着塗膜が
形成されており、一方、電着不可能部分には電着塗料が
単なる浸漬塗装を行なったように物理的に付着してい
る。両部分の膜厚は、電着塗膜が形成されやすい部分に
おける電着塗膜は１０〜４０μｍ程度（硬化塗膜）、電
着不可能部分に付着している塗膜は０．５〜１０μｍ程
度（硬化塗膜）である。これが、電着浴から引き上げて
水洗すると、電着塗膜が形成されやすい部分における電
着塗膜の膜厚は殆ど変化ないが、電着不可能部分では電
着塗料が水洗除去されて塗膜は殆どもしくは全く形成さ
れない。

【００２３】その結果、本方法によれば、電着不可能部
分にも電着塗料の塗膜を形成することができるので、そ
の部分の防食性などを顕著に向上させることが可能にな
った。一方、水洗除去すると、その後、この部分の防錆
塗装が極めて困難であるか、又は不可能であるので、こ
の部分における防食性は非常に劣っている。

【００２４】

【実施例】以下、本発明に関する実施例について説明を
する。部及び％はいずれも重量を基準にしたものであ
り、また、塗膜の厚さは硬化塗膜についてのものであ
る。

【００２５】１．試料の調製 １）被塗物：自動車車体用合金化溶融亜鉛メッキ鋼板
（厚さ０．８ｍｍ）を「ＰＢＬ３０２０」（日本パーカ
ライジング社製、商品名、りん酸亜鉛系表面処理剤）で
処理した長さ２５０ｍｍ、巾１５ｍｍの帯状鋼板を試験
用の被塗物とした。

【００２６】２）カチオン電着塗料：ポリアミドアミン
で変性したエポキシ樹脂及びブロックポリイソシアネー
ト化合物をビヒクル成分とする中和価が１１．８のエマ
ルジョン（注１）と防錆顔料としてモリブデン酸亜鉛を
含有する顔料ペースト（注２）とを混合してなる固形分
含有率が２０％、ＰＨが６．５のカチオン電着塗料。

【００２７】（注１）エマルジョン：カチオン化剤とし
てジエチレントリアミンを反応したポリアミドアミン変
性エポキシ樹脂７０部（固形分）、ヘキサメチレンジイ
ソシアネートのイソシアヌレート体（３量体）をメチル
エチルケトオキシムでブロックしたもの３０部（固形
分）、ブチルカービトール（疎水性高沸点溶剤）２部、
ブチルセロソルブ（親水性溶剤）１部、メチルエチルケ
トン（低沸点溶剤）、９０％酢酸水溶液（中和剤）１．
４部及び脱イオン水１８８．６部を均一に混合分散して
なる固形分含有率３４％のエマルジョン。

【００２８】（注２）顔料ペースト：ポリエステル樹脂
変性カチオン化エポキシ樹脂５部、酢酸（中和剤）０．
３部、チタン白２０部、カーボンブラック１部、アルミ
ナシリケート（クレー）４部、モリブデン酸亜鉛３部、
ジブチル錫オキサイド２部及び脱イオン水４８部を均一
に混合分散してなる固形分含有率５０％の顔料ペース
ト。

【００２９】上記のエマルジョン４４０部、顔料ペース
ト１００部及び脱イオン水４６０部を混合して固形分含
有率２０％のカチオン電着塗料を調製した。

【００３０】２．実施例及び比較例 実施例 １ 円筒状のステンレス製浴槽内の浴温２８℃に調製したカ
チオン電着塗料の浴中に、上下の筒口が開放された導電
性円筒（内径１６．４ｍｍ、長さ３７５ｍｍ）を縦方向
に上端部が電着塗料の液面から約２０ｍｍ程度飛び出す
出すように浸漬し、さらにその筒内部に帯状鋼板の被塗
物を挿入して電着浴中にほぼ全没させる。浴槽を陽極、
被塗物及び円筒を陰極として、電圧２００Ｖで3分間通
電して電着塗装を行なった後、帯状鋼板の被塗物を浴か
ら引き上げ、水洗することなく、そのまま１７０℃で３
０分間加熱して塗膜を硬化せしめた。

【００３１】その結果、帯状鋼板の被塗物の下方部分
（電着塗膜が形成されやすい部分）に形成された電着塗
膜の膜厚は２０μｍ、上方部分（電着不可能部分）に形
成された電着塗料塗膜の膜厚は２〜５μｍであった。上
下両部分の塗膜の平滑性などの仕上り外観を良好であっ
た。このように塗装し塗膜を硬化した帯状鋼板をソルト
スプレーに入れ、２４０時間試験を行なった後の塗面を
観察すると、下方部分は錆の発生は殆ど認められず、上
方の電着不可能部分は錆発生がわずか認められる程度で
あり、しかも下方部分及び上方部分の角部のエッジ部の
防錆性は優れていた。

【００３２】比較例 １ 実施例１と同様に行い、電着浴から浴から引き上げ、帯
状鋼板の被塗物を水洗した後、１７０℃で３０分間加熱
して塗膜を硬化せしめた。

【００３３】その結果、帯状鋼板の被塗物の下方部分
（電着塗膜が形成されやすい部分）には電着塗膜（膜厚
は２０μｍ）が形成されているが、上方部分（電着不可
能部分）には電着塗料塗膜の形成は全く認められなかっ
た。この塗装された帯状鋼板をソルトスプレーに入れ、
２４０時間試験を行なった後の塗面を観察すると、下方
部分は錆の発生は殆ど認められなかったが、上方部分は
金属が露出していたので錆が著しく発生していた。

【００３４】実施例 ２ 実施例１のカチオン電着塗料で使用した「ポリアミドア
ミンで変性したエポキシ樹脂」を「ポリプロピレングリ
コールで変性したエポキシ樹脂」に変更した以外は、す
べて実施例１と同様に行なった。

【００３５】その結果、帯状鋼板の被塗物の下方部分
（電着塗膜が形成されやすい部分）に形成された電着塗
膜の膜厚は２０μｍ、上方部分（電着不可能部分）に形
成された電着塗料塗膜の膜厚は２〜５μｍであった。上
下両部分の塗膜の平滑性などの仕上り外観を良好であっ
た。このように塗装し塗膜を硬化した帯状鋼板をソルト
スプレーに入れ、２４０時間試験を行なった後の塗面を
観察すると、下方部分は錆の発生は殆ど認められず、上
方の電着不可能部分は錆発生がわずか認められる程度で
あり、しかも下方部分及び上方部分の角部のエッジ部の
防錆性は優れていた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電着塗膜の析出が困難又は不可能な部分を
   併存する導電性被塗物を電着塗料浴に浸漬し電着塗装を
   行ない、塗料浴から引き上げ、水洗することなしに、加
   熱してその塗膜を硬化せしめることを特徴とする電着塗
   装方法。