JP2007182616A - 浸漬式表面処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】持ち込まれる異物、発生する泡の影響を極力抑えることのできる浸漬式表面処理装置を提供する。
【解決手段】処理槽３の被処理物の入槽側３Ａは、処理液５の少なくとも上層流を被処理物の水平移動方向に対し順方向流ＦＬ１とし、出槽側３Ｂは処理液５の流れを対向流ＦＬ２とする攪拌手段を設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、被処理物を処理槽内の処理液に浸漬して表面処理する浸漬式表面処理装置に関する。

従来の自動車ボディの塗装の下塗り塗装工程では、たとえば脱脂処理、化成処理あるいは電着塗装などに、自動車ボディを処理液または塗料液中に浸漬させる浸漬式表面処理装置が広く用いられている。

この種の浸漬式表面処理装置では処理槽や塗料槽には大量の処理液や塗料液が用いられ、特に電着塗料液は、常時あるいは間欠的に攪拌しないと顔料沈降が生じ、塗膜が平滑でなくなり、これが上塗り塗膜にまで影響を及ぼす。

また、電着塗装においては、塗膜形成時、被塗面で反応ガスが発生し、また、放置すると泡の滞留により、析出中の塗膜内に残留して塗膜欠陥が生じる。槽内の電着塗料液に適当な流速を与え、これらの顔料沈降、反応ガス、泡の滞留による欠陥の発生を防止する必要がある。

さらに、電着塗装においては、塗装工程の前工程である溶接工程等での金属粉が、洗浄工程が設けられているとしても、自動車ボディに付着したまま塗装工程に持ち込まれる。電着塗装工程の前処理工程での、このような異物の電着槽内への混入は、塗膜欠陥を引き起こすことになる。

このため、塗料液の顔料沈降、反応ガス残留、泡の滞留の防止、金属粉などの異物の除去のため、槽内の攪拌手段または装置が利用される。脱脂処理、化成処理の工程段階においても同様な問題が発生する場合があり、これらの場合にも、槽内の攪拌手段または装置が利用される。

従来から、塗料液の流方向を自動車ボディの移動方向と逆一方向とする攪拌手段を有する電着塗装装置（特許文献１）、塗料液の流方向を自動車ボディの移動方向と順一方向とする攪拌手段を有する電着塗装装置（特許文献２）、さらには、塗料液の表面域及び中間域の流方向を自動車ボディの移動方向と逆方向とし、底面域を自動車ボディの移動方向と同方向とする攪拌手段を有する電着塗装装置（特許文献３）が工夫され用いられてきた。従来の表面処理装置では、槽内に持ち込まれた異物、鉄粉等は沈降し、底部域の流れに乗って入槽側に運ばれ、蓄積する傾向があった。これらの除去は、槽内液をセットリングタンクに移送後取り除く必要があった。
特許第３４８６０９６号公報（要約、図１） 特許第３２９９９２２号公報（要約、図１） 特許第３４１６１２２号公報（要約、図１）

しかしながら、塗料液の上層及び中層流の流方向を逆方向であれ、順方向であれ、一方向に流す従来の電着塗装装置の場合は、持ち込まれた異物、発生した泡が、分散、又は集中する問題がある。順方向では異物、泡は入槽側から電着槽全体に拡がる傾向がきわめて強く、また、逆方向では、入槽側に集まり被処理物に異物が付着し易い傾向が強い。

上記は電着塗装装置での問題を中心に述べたが、アルカリ化合物を主成分とする脱脂液が満たされた脱脂処理槽を用いる脱脂処理装置や、リン酸亜鉛を主成分とする化成処理液が満たされた化成処理槽を用いる化成処理装置においても同様の金属粉などの異物付着や発生した泡についての同様の問題を抱えている。

そこで本発明の課題は、持ち込まれる異物、発生する泡の影響を極力抑えることのできる新たな浸漬式表面処理装置を提供することにある。

上記課題を達成するために、本発明では、被処理物を処理槽内の処理液に浸漬して表面処理する浸漬式表面処理装置であって、前記処理槽の被処理物の入槽側は、前記処理液の少なくとも上層流を前記被処理物の水平移動方向に対し順方向流とし、出槽側は前記処理液の流れを対向流とする攪拌手段を有する浸漬式表面処理装置とする。

これによって、入槽側は、前記処理液の少なくとも上層流を前記被処理物の水平移動方向に対し順方向流とし、出槽側は前記処理液の流れを対向流とする攪拌手段により、被処理物とともに入槽側から持ち込まれる異物、泡は入槽側の順方向流によって、すばやく排除され、これらの異物、泡の付着を抑制できる。さらに、出槽側は、処理液の流れが対向流とされるため、処理液流と被処理物との相対速度を高めて、異物、泡の付着を抑制できる。これらにより塗装品質などの品質劣化は、効果的に防止できる。

また、前記順方向流と前記対向流とのぶつかる位置の前記処理槽の長手方向サイドに泡きり用のサイドオーバーフロータンクを設ければ、被処理物とともに入槽側から持ち込まれる異物、泡は入槽側の順方向流によって、すばやく泡きり用のサイドオーバーフロータンクに流れ込むため、これらの異物、泡の付着を抑制できる。さらに、泡きり用のサイドオーバーフロータンクの位置から出槽側は、処理液の流れが対向流とされるため、処理液流と被処理物との相対速度を高めて、異物、泡の付着を抑制できる。これらの異物、泡は出槽側に滞留せず、そのまま泡きり用のサイドオーバーフロータンクに流し込まれる。これらにより塗装品質などの品質劣化は、効果的に防止できる。

また、前記攪拌手段による前記順方向流と前記対向流とのぶつかる位置を、前記処理槽の長手方向の長さに対し１／３乃至１／４の入槽側近傍の位置とし、この位置の前記処理槽の長手方向サイドに泡きり用のサイドオーバーフロータンクを設けた浸漬式表面処理装置とすれば、泡きり用のサイドオーバーフロータンクへの流れ込みを左右バランスよくスムーズにでき、被処理物の左右バランスのよい加工処理が可能となる。

また、前記処理槽内の入槽側端部に前記順方向流補強の補強用ライザー（液吹き出し用配管）を設けた浸漬式表面処理装置とすれば、入槽側上層の流速を高めて、異物、泡の付着を抑制でき、これらの異物、泡はそのまま泡きり用のサイドオーバーフロータンクにスムーズに流し込め、塗装品質などの品質劣化を抑制できる。

また、前記処理槽の入槽側底部にろ過用のホッパーを設けた浸漬式表面処理装置とすれば、処理槽内に持ち込まれた異物の除去をスムーズにできる。

また、前記処理槽の前記入槽側における、前記処理液の下層流を対向方向流とすれば、ろ過用のホッパーの処理槽内の入槽側底端部への配設を可能とでき、処理槽内に持ち込まれた異物をさらにスムーズに排出できる。

また、前記浸漬式表面処理装置が、前記処理槽を電着槽とし、前記処理液を電着塗料液とし、この電着塗料液に浸漬した被処理物と電極の間に電圧をかけて塗膜形成を行う電着塗装装置である浸漬式表面処理装置とすれば、特に、電着槽への入槽時における被処理物が反応ガスと接触することを抑制でき、電着塗装における塗装品質などの品質劣化を効果的に抑制できる。

本発明によれば、入槽側は、前記処理液の少なくとも上層流を前記被処理物の水平移動方向に対し順方向流とし、出槽側は前記処理液の流れを対向流とする攪拌手段を備えたことにより、被処理物とともに入槽側から持ち込まれる異物、泡は入槽側の順方向流によって排除され、これらの異物、泡の被処理物への付着を抑制できる。さらに、出槽側は、処理液の流れが対向流とされるため、処理液流と被処理物との相対速度を高めて、異物、泡の付着を抑制できる。これらにより塗装品質などの品質劣化は、効果的に防止できる。

以下本発明の実施の形態を、図を参照しつつ説明する。

図１乃至図３は、本発明による浸漬式表面処理装置を電着塗装装置とした場合の一実施形態を示す。図１は、処理液、ここでは電着塗料液の基本的流れを示す説明平面図で、図２は、図１の電着処塗装装置の処理槽、ここでは電着槽の長手方向の中央線に沿った説明断面図で、流れ方向、パイプ、ノズルの位置と噴出し方向を示す。図３は、図１の電着処塗装装置の電着槽の説明斜視図で、パイプ先端とノズルの位置と噴出し方向を示す。なお、図２ではノズルの一部を省略して示す。

この実施の形態の電着塗装装置１は、図１乃至図３に示すように、長い船状（平面長方形状）の電着槽（処理槽）３を有し、この電着槽３内に電着塗料液５が満たされている。図２に示すように、被塗物（被処理物）２４（ここでは自動車ボディを例としている）は、ハンガ２２に搭載されオーバーヘッドコンベア２０により一定速度で搬入される。矢印Ｘ１にてその搬入方向を示す。また矢印Ｘ２にて、オーバーヘッドコンベア２０の運行方向を示す。オーバーヘッドコンベア２０は、電着槽３内へ被塗物２４を全没させるために、電着槽３の入槽側３Ａで下向きに傾斜され、電着槽３の中央有効範囲３Ｃにおいて被塗物２４が全没する高さを水平に保ち、出槽側３Ｂで上向き傾斜とされる。

図２に示すように、電着槽３の中央有効範囲３Ｃの長さは、塗装に適切な全没時間が確保されるように設定される。カチオン型電着塗装では、電着槽３の側壁および底壁に配置された電極板（図示を省略する。）を介して、電着塗料液５に直流電圧が印加され、被塗物２４がアースされ、被塗物２４に電着塗膜が形成される。

図１に示すように、電着槽３の長手方向の長さに対し１／３乃至１／４の入槽側３Ａ近傍の、電着槽３の長手方向両サイドに泡きり用のサイドオーバーフロータンク７Ａ，７Ｂを設ける。このサイドオーバーフロータンク７Ａ，７Ｂは、それぞれ電着槽３の側面壁切込部３Ｋ，３Ｌ（図３に示す）によって電着槽３と繋がっており、配置位置は後述する攪拌手段による順方向流と対向流とのぶつかる位置としている。このサイドオーバーフロータンク７Ａ，７Ｂには、それぞれ吸引ポンプＰ、フィルタＦ、が繋がれたパイプ１１Ｐに伸びる吸引口１１Ｓ、吸引ポンプＰ、フィルタＦ、が繋がれたパイプ１２Ｐに伸びる吸引口１２Ｓがサイドに設けられ、処理槽３内の入槽側３Ａ端部上層に設けられた順方向流を補強する補強用ライザー１０などに繋がれる。図３にも示すように、補強用ライザー１０は、パイプ１０Ｐと多数の順方向に向いたノズル１０Ｎを有する。

図２に示すように、入槽側３Ａの下部には、大型のホッパー１３が、沈殿する異物を強力に除去するために設けられる。ホッパー１３はパイプ１３ＰによりポンプＰ，フィルタＦと繋がれ、その先は、縦パイプ１３Ｐ２，１３Ｐ３に繋がれる。この縦パイプ１３Ｐ２，１３Ｐ３には、上層と中層に、順方向を向いた複数のノズル１３Ｎ２，１３Ｎ３がそれぞれに設けられ、さらに、その先端には、下層に、対向方向を向いた複数のノズル１３Ｎ４，１３Ｎ５がそれぞれに設けられる。図２には、入槽側３Ａ側から見て、左サイド側に配置された、ノズル及びパイプを主として示しているが、図３に示すように、右サイドには、それらと対称に、縦パイプ１４Ｐ２，１４Ｐ３に順方向を向いた複数のノズル１４Ｎ２，１４Ｎ３がそれぞれに設けられ、さらに、その先端には、対向方向を向いた複数のノズル１４Ｎ４，１４Ｎ５がそれぞれに設けられる。これらの縦パイプ１４Ｐ２，１４Ｐ３もパイプ１３Ｐ（図３には図示せず）によりフィルタＦ，ポンプＰを介してホッパー１３に繋がれる。

図３に示すように入槽側３Ａの斜面３Ａ１に沿って、複数のパイプ１５Ｐ１乃至１５Ｐ３がそれぞれ斜面を登る方向へ向いた複数のノズル１５Ｎ１を持って、幅方向に水平に配置されている。入槽側３Ａの水平底面３Ａ２に沿って、複数のパイプ１５Ｐ４乃至１５Ｐ６がそれぞれ対向方向へ向いた複数のノズル１５Ｎ２をもって、幅方向に水平配置されている。

図２に示すようにサイドオーバーフロータンク７Ａには、底部に吸引口１７Ｓを有しポンプＰ，フィルタＦと繋がれるパイプ１７Ｐ１，１７Ｐ２が設けられ、サイドオーバーフロータンク７Ｂにも同様、対称的に吸引口（図示せず）が配設される。

図３に示す複数のパイプ１５Ｐ１乃至１５Ｐ６は、上記のホッパー１３、吸引口１１Ｓ，１２Ｓ，１７Ｓ等のいずれかにポンプＰ，フィルタＦを介して繋がれる。

サイドオーバーフロータンク７Ａ、７Ｂから出槽側３Ｂに近い電着槽３内には、サイドオーバーフロータンク７Ａ底部に設けられた吸引口１７Ｓからパイプ１７Ｐ２を介して繋がれた縦パイプ１７Ｐ３乃至１７Ｐ９が入槽側３Ａから向かって左側サイドに設けられ、同様に、サイドオーバーフロータンク７Ｂ底部に設けられた吸引口（図示せず）からパイプ（図示せず）を介して繋がれた縦パイプ１８Ｐ３乃至１８Ｐ９が入槽側３Ａから向かって右側サイドに設けられる。これらの縦パイプ１７Ｐ３乃至１７Ｐ９，１８Ｐ３乃至１８Ｐ９のそれぞれには、いずれも対向方向を向いた複数のノズル１７Ｎ１、１８Ｎ１が設けられている。

出槽側３Ｂに近い側の電着槽３内の水平底面に沿って、複数のパイプ１６Ｐ１乃至１６Ｐ６がそれぞれ対向方向へ向いた複数のノズル１６Ｎ１をもって、幅方向に水平配置されている。出槽側３Ｂの斜面に沿って、複数のパイプ１６Ｐ７乃至１６Ｐ９がそれぞれ斜面を下る方向へ向いた複数のノズル１６Ｎ６をもって、横方向に水平に配置されている。

複数のパイプ１６Ｐ１乃至１６Ｐ９などは、上記のホッパー１３、吸引口１１Ｓ，１２Ｓ，１７Ｓ等のいずれかにポンプＰ，フィルタＦを介して繋がれる。各パイプには、ポンプＰ，フィルタＦのほかに、電着塗料液を適切な温度に調節するための熱交換器を必要に応じ設ける。

なお、ここでの攪拌手段は、複数のパイプと、これに設けられた複数のノズル、ポンプ、フィルタ、を含む。

次に電着槽３内の電着塗料液５の流れについて図１乃至図３に基づき説明する。

上記の構成から、電着槽３内の電着塗料液５の流れは、上面側から観察すれば、図１に示すように入槽側３Ａの側では、順方向の流れＦＬ１となり、それぞれのサイドオーバーフロータンク７Ａ、７Ｂに流れＦＬ４、ＦＬ３として流れ込み循環する。図２及び図３に示すように、ホッパー１３に繋がった縦パイプ１３Ｐ２，１３Ｐ３，１４Ｐ２，１４Ｐ３の下層側の複数のノズル１３Ｎ４，１３Ｎ５，１４Ｎ４，１４Ｎ５により、また、パイプ１５Ｐ１乃至１５Ｐ３に設けられ、斜面を登る方向へ向いた複数のノズル１５Ｎ１、パイプ１５Ｐ４乃至１５Ｐ６に設けられ、対向方向へ向いた複数のノズル１５Ｎ２によって、入槽側３Ａの側の流れは流れＦＬ１１のように、下層側が対向方向で、さらに斜面を登り、上層、中層は、順方向の流れとなる。この実施の形態では、さらに上層の順方向の流れに補強用ライザー１０が加勢している。

図１に示すように、出槽側３Ｂの側では、対向方向の流れ（対向流）ＦＬ２となり、それぞれのサイドオーバーフロータンク７Ａ、７Ｂに流れＦＬ６、ＦＬ７として流れ込み循環する。また図２に示すように、上層から下層までの流れが縦パイプ１７Ｐ３乃至１７Ｐ９の複数のノズル，１８Ｐ３乃至１８Ｐ９の複数のノズル（図３）と、幅方向パイプ１６Ｐ１乃至１６Ｐ９の複数のノズル（図３）によって、対向方向の一方向の流れＦＬ１２となる。なお、ここでの幅方向パイプ１６Ｐ７と１６Ｐ８とは、出槽側３Ｂの斜面に沿って置かれノズル１６Ｎ６の方向が斜面に沿った下方に向いている。この流れの下層部は入槽側３Ａの下層の流れＦＬ１２に合流し、その一部はホッパー１３に吸引されて循環する。電着槽３の底部に停滞しがちな異物は、流れＦＬ１２と、流れＦＬ１１の底部の流れとによって、ホッパー１３に吸引されて、排除される。

さらにここでオーバーフロータンク７Ａ，７Ｂについて説明しておきたい。図３には、一点鎖線で従来のオーバーフロータンク９を説明の便宜上示している。サイドオーバーフロータンク７Ａ，７Ｂを設けたことにより、従来のオーバーフロータンク９は、廃止可能である。事実この実施の形態でも廃止されていることを前提に説明した。

出槽側、または、入槽側の従来のオーバーフロータンク９の廃止は、まずもって長さ方向の省スペースを実現できる。また被処理物の必要に応じ、電着槽の延長によって通電時間を確保して、膜厚の適正化を図ることが可能となる。

次に、上記の実施の形態での電着塗装装置１の動作と作用につき説明する。

図１に示すように、入槽側３Ａでは、電着塗料液の流れＦＬ１，ＦＬ１１（図２），ＦＬ３，ＦＬ４が循環して生じている。また、出槽側３Ｂでは、電着塗料液５の流れＦＬ２，ＦＬ１２（図２），ＦＬ６，ＦＬ７が循環して生じている。ここで、オーバーヘッドコンベア２０のハンガ２２に吊り下げられた被処理物２４（ここでは自動車のボディが、図２に示されている。）が、オーバーヘッドコンベア２０の動きにつれて図２の左方向から電着槽３の入槽側３Ａの上部に近づき、オーバーヘッドコンベア２０の下向き傾斜によって、斜めに入槽する。このとき被処理物２４に付着し、前工程で処理し切れなかった金属粉などの異物が電着塗料液に混入し、被処理物２４の入槽に伴う泡が発生する。これらの異物及び泡は、サイドオーバーフロータンク７Ａ，７Ｂに補強用ライザー１０の増流も加わり速やかに排出される。下方に沈む重い金属粉などの異物は、流れＦＬ１１に乗ってホッパー１３に吸引され排出される。なお、補強用ライザー１０は、被処理物２４の入槽時に干渉することのない位置に配設されている。

被処理物２４は、入槽後水平に、電着槽３の中央有効範囲３Ｃにおいて全没するよう高さが保たれる。出槽側３Ｂでオーバーヘッドコンベア２０の上向き傾斜によって、被処理物２４は斜めに出槽し次の工程に至る。電着槽３の中央有効範囲３Ｃ及び出槽側３Ｂでの異物、泡は、電着塗料液５の対向方向の流れＦＬ２，ＦＬ１２，ＦＬ６，ＦＬ７によって、サイドオーバーフロータンク７Ａ，７Ｂに速やかに排出される。流れが対向方向のため、相対流速も大きく、異物、泡と被処理物２４との接触時間も短く、異物、泡の影響を抑制できる。

なお、上記の実施の形態では、サイドオーバーフロータンクを両サイドに設けバランスのよい塗装品質を得るようにしているが、泡の少ない電着処理、化成処理、水洗処理においては、サイドオーバーフロータンクは、一方サイドのみにして省スペースとすることも可能である。

さらに、サイドオーバーフロータンク、ホッパーも設けない場合にも、ノズルまたは補強用ライザーからの液噴射のために、必ず循環ポンプにより液を抜いてろ過し、それをノズルか槽内に戻す循環システムは設けられる。

以上のように、本発明による浸漬式表面処理装置は、脱脂処理、化成処理、電着処理などに活用できるが、特に電着塗装装置に活用して有用である。また、各種の金属部品の表面処理に適用できる。

本発明による浸漬式表面処理装置を電着塗装装置とした場合の一実施形態における、塗料液の基本的流れを示す説明平面図である。 図１の電着塗装装置の電着槽長手方向の中央線に沿った説明断面図で、流れ方向、ノズルの位置と噴出し方向を示す。 図１の電着塗装装置の電着槽の説明斜視図で、ノズルの位置と噴出し方向を示す。

符号の説明

１ 電着塗装装置（浸漬式表面処理装置）、３ 電着槽（処理槽）、３Ａ 入槽側、３Ｂ 出槽側、３Ｃ 中央有効範囲、３Ｋ，３Ｌ 側面壁切込部、５ 電着塗料液（処理液）、７Ａ，７Ｂ サイドオーバーフロータンク、９ 従来のオーバーフロータンク、１０ 補強用ライザー、１３ ホッパー、２０ オーバーヘッドコンベア、２２ ハンガ、２４ 被塗物（被処理物）、ＦＬ１ 順方向流（流れ），ＦＬ２ 対向流（流れ），ＦＬ３，ＦＬ４，ＦＬ６，ＦＬ７ 流れ、ＦＬ１１ 下層流（流れ）、ＦＬ１２ 流れ（対向流）、Ｆ フィルタ、Ｐ 吸引ポンプ、１０Ｐ，１１Ｐ，１２Ｐ，１３Ｐ，１５Ｐ１乃至１５Ｐ６，１６Ｐ１乃至１６Ｐ９，１７Ｐ１，１７Ｐ２ パイプ、１３Ｐ２，１３Ｐ３，１４Ｐ２，１４Ｐ３，１７Ｐ３乃至１７Ｐ９，１８Ｐ３乃至１８Ｐ９ 縦パイプ、１１Ｓ，１２Ｓ，１７Ｓ 吸引口、１０Ｎ，１３Ｎ２，１３Ｎ３，１３Ｎ４，１３Ｎ５，１４Ｎ２，１４Ｎ３，１４Ｎ４，１４Ｎ５，１５Ｎ１，１５Ｎ２，１６Ｎ１，１６Ｎ６，１７Ｎ１、１８Ｎ１ ノズル。

Claims (7)

1. 被処理物を処理槽内の処理液に浸漬して表面処理する浸漬式表面処理装置であって、前記処理槽の被処理物の入槽側は、前記処理液の少なくとも上層流を前記被処理物の水平移動方向に対し順方向流とし、出槽側は前記処理液の流れを対向流とする攪拌手段を有することを特徴とする浸漬式表面処理装置。
2. 前記順方向流と前記対向流とのぶつかる位置の前記処理槽の長手方向サイドに泡きり用のサイドオーバーフロータンクを設けたことを特徴とする浸漬式表面処理装置。
3. 前記攪拌手段による前記順方向流と前記対向流とのぶつかる位置を、前記処理槽の長手方向の長さに対し１／３乃至１／４の入槽側近傍の位置とし、この位置の前記処理槽の長手方向サイドに泡きり用のサイドオーバーフロータンクを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の浸漬式表面処理装置。
4. 前記処理槽内の入槽側端部に前記順方向流補強の補強用ライザーを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の浸漬式表面処理装置。
5. 前記処理槽の入槽側底部にろ過用のホッパーを有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の浸漬式表面処理装置。
6. 前記処理槽の前記入槽側における、前記処理液の下層流を対向方向流とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の浸漬式表面処理装置。
7. 前記浸漬式表面処理装置が、前記処理槽を電着槽とし、前記処理液を電着塗料液とし、この電着塗料液に浸漬した被処理物と電極の間に電圧をかけて塗膜形成を行う電着塗装装置であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の浸漬式表面処理装置。
   

Images