JP2013001967A - 電着塗装装置及び電着塗装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】補助電極を設けて被塗装物の必要とする部位を電着塗装する場合であっても、塗装設備として複雑化することを抑える。
【解決手段】塗料３中に浸漬した被塗装物５と電極棒７とを直流電源９により接続する。被塗装物５と電極棒７との間には、第１の補助電極１１を配置する一方、箱状の被塗装物５内には第２の補助電極１３を配置し、これら各補助電極１１，１３同士を配線１９により接続する。第１の補助電極１１は、補助電極本体１５を絶縁部材１７によって塗料１３に対して電気的に絶縁する。絶縁部材１７は、電極棒７側が開口した箱状に形成してあり、その開口部にはイオン交換膜２１を取り付ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、一方の電極となる被塗装物を他方の電極とともに塗料中に浸漬し、各電極相互間に電圧を印加して被塗装物の表面に電着塗装皮膜を形成する電着塗装装置及び電着塗装方法に関する。

電着塗装を実施する際に、被塗装物からなる一方の電極と電極棒からなる他方の電極との間など必要とする部位に、被塗装物と対極となる補助電極を設け、この補助電極によって被塗装物の必要とする部位を厚膜塗装する技術が知られている（特許文献１参照）。

特公平５−２６８７９号公報

ところが、この場合、補助電極にも、電極棒と同様にして、電源から直接電圧を印加する必要があり、その際、給電レールや集電子を、電極棒とは別の給電系統として設けることになって塗装設備として複雑化を招く。

そこで、本発明は、補助電極を設けて被塗装物の必要とする部位を電着塗装する場合であっても、塗装設備として複雑化することを抑えることを目的としている。

本発明は、一方の電極となる被塗装物と他方の電極との間に第１の補助電極を配置し、被塗装物の第１の補助電極と反対側に、第１の補助電極に電気的に接続された第２の補助電極を配置したことを特徴とする。

本発明によれば、被塗装物を間に挟んで互いに電気的に接続された第１の補助電極及び第２の補助電極を配置するという簡素な構成によって、補助電極を用いて被塗装物の必要とする部位を電着塗装することができる。

本発明の一実施形態に係わる電着塗装装置の全体構成図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１の電着塗装装置に使用する第１の補助電極のより具体化した分解斜視図である。 自動車の車体を被塗装物とした場合の正面図である。 図４の右側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態では、塗装槽１内に収容したカチオン型の塗料３中に、一方の電極となる被塗装物５及び他方の電極となる電極棒７を浸漬してある。これら被塗装物５と電極棒７とは、電圧印加手段としての直流電源９を介して、被塗装物５が陰極で、電極棒７が陽極となるよう互いに電気的に接続している。

被塗装物５は、図１中で上下方向に長い直方体の箱状に形成した導電性の金属製であり、図１中で左側の一面のほぼ中央に貫通孔５ａを形成している。すなわち、箱状の被塗装物５の内部と外部とは貫通孔５ａを通して互いに連通しており、このため被塗装物５の内部にも塗料３が入り込んでいる。

また、被塗装物５と電極棒７との間には、第１の補助電極１１を塗料３中に浸漬して配置するとともに、箱状の被塗装物５内の塗料３中には、第２の補助電極１３を浸漬して配置している。

第１の補助電極１１は、図１中で上下方向に長い長方形の板状の補助電極本体１５を備え、補助電極本体１５は、その表面を電極棒７に対向するように配置した状態で、図１中で左側の電極棒７側が開口している絶縁部材１７内に収容している。補助電極本体１５は第２の補助電極１３と配線１９を介して電気的に接続している。なお、この配線１９と被塗装物５とは電気的に絶縁してある。

第１の補助電極１１及び第２の補助電極１３は、上記したように配線１９を介して互いに電気的に接続しているだけであり、直流電源９には接続しておらず、直流電源９を介さずに互いに電気的に接続しており、直流電源９から電圧が印加されるものではない。

絶縁部材１７は、補助電極本体１５の電極棒７と反対側の裏面を固定している電極取付壁１７ａと、電極取付壁１７ａの図２中で上下の両側縁から電極棒７側に向けて延びる側壁１７ｂ，１７ｃとを備えている。さらに、絶縁部材１７は、これら電極取付壁１７ａ及び側壁１７ｂ，１７ｃの図１中で上下両端にそれぞれ接合される上壁１７ｄ及び下壁１７ｅを備えている。これにより、絶縁部材１７は電極棒７側が開口していることになる。

このような絶縁部材１７の電極棒７側の開口部を閉塞するように、イオン交換膜２１を、側壁１７ｂ，１７ｃ及び上壁１７ｄ，下壁１７ｅの端部に取り付けている。イオン交換膜２１は、電子の通過を許容する一方、塗料３の通過を阻止する電子透過膜を構成している。このような絶縁部材１７は、全体として図１中で上下方向に長い直方体形状となっており、イオン交換膜２１との間に形成される塗料３と隔絶した領域２２内に、導電性の液体２３、例えば酢酸や水酸化ナトリウムなどの希釈液を封入している。

補助電極本体１５は、絶縁部材１７とイオン交換膜２１とで囲まれた領域２２内に収容することで、塗料３に対して電気的に絶縁されている。

次に、第１の補助電極１１のより具体的な構成を図３に基づき説明する。ここでの絶縁部材１７は、図１のものに対して電極取付壁１７ａがなく、周囲四方の側壁１７ｂ，１７ｃ及び上壁１７ｄ，下壁１７ｅを有する構成としている。

ここで、補助電極本体１５は、パッキン２５を介して絶縁部材１７の一方の開口部を塞ぐようにして側壁１７ｂ，１７ｃ及び上壁１７ｄ，下壁１７ｅの一方の端縁部に配置する。この補助電極本体１５のパッキン２５と反対側の面及び外周縁には、図示しない絶縁テープを貼付して塗料３との電気的絶縁を図っている。一方、イオン交換膜２１は、パッキン２７を介して絶縁部材１７の他方の開口部を塞ぐようにして側壁１７ｂ，１７ｃ及び上壁１７ｄ，下壁１７ｅの他方の端縁部に配置する。

そして、この状態で補助電極本体１５とイオン交換膜２１の両側から枠体２９，３１で挟み込むようにしてこれらの周縁に設定してある複数の取付片２９ａ，３１ａを利用して、図示しないボルトなどの締結具により締結固定する。なお、上壁１７ｄには、領域２２内に発生する水素ガスや水を抜くためのパイプ３３を接続している。

このような構成の電着塗装装置では、直流電源９により被塗装物５と電極棒７との間に直流電圧を印加すると、電極棒７には陽極電位が、被塗装物５には陰極電位が、それぞれ付与される。すると、電極棒７は、陽極に帯電している塗料３を介して被塗装物５と電気的に接続する。この接続状態については、現状の電着塗装装置と同様であり、第１の接続系統とする。

本実施形態では、電極棒７は、上記した第１の接続系統のほかに、第１の補助電極１１及び第２の補助電極１３を介しても被塗装物５と電気的に接続する。すなわち、電極棒７は、塗料３→第１の補助電極１１の領域２２内の液体２３→第１の補助電極１１の補助電極本体１５→配線１９→第２の補助電極１３→塗料３→被塗装物５の順に電気的に接続される。この接続状態を第２の接続系統とする。

ここで、本実施形態では、第１の補助電極１１を、電極棒７と被塗装物５との間に配置することで、被塗装物５よりも電極棒７に近い位置に配置している。この際、第２の接続系統では、分極現象により第１の補助電極１１が電極棒７の陽極に対して陰極となり、第２の補助電極１３が陽極となる。したがって、この陽極となる第２の補助電極１３により、陰極となっている箱状の被塗装物５の内部の必要とする内表面５ｉに塗装皮膜を形成することができる。

一方、第１の接続系統についても電流が流れることで、被塗装物５の外表面５ｏに上記した内表面５ｉへの塗装被膜の形成に並行して塗装皮膜が形成される。

以上により、電極棒７だけでは塗装皮膜が形成されにくい被塗装物５の袋状となった内部の必要とする内表面５ｉに対しても、外表面５ｏと同様に効率よく塗装皮膜を形成することができる。

この際、本実施形態では、単に第１の補助電極１１を電極棒７と被塗装物５との間に配置するとともに、第２の補助電極１３を被塗装物５内に配置して、これら第１、第２の各補助電極１１，１３相互を配線１９により接続するという極めて簡素な構成としている。このため、本実施形態による電着塗装装置は、補助電極を設けて被塗装物の必要とする部位を塗装する場合であっても、塗装設備として複雑化することを抑えることができる。

なお、第１の補助電極１１を電極棒７と被塗装物５との間に配置するということは、図１に示すように、電極棒７と第１の補助電極１１との距離Ｂを、電極棒７と被塗装物５との距離Ｃより短くすることであり、これにより被塗装物５の内表面５ｉにも塗料を析出させることができる。

但し、被塗装物５の内表面５ｉにも塗料を析出させるか否かは、第１の補助電極１１の補助電極本体１５の表面積と被塗装物５の外表面５ｏの面積との差によっても変化するので、これら各表面積の差と前記した距離Ｂ，Ｃの差とを適宜調整する必要がある。

また、補助電極を設けない場合は、電極棒７により被塗装物５の外表面５ｏに先に必要以上の塗料が析出されることになる。ところが、本実施形態のように、第２の補助電極１３を被塗装物５内に配置してその内表面５ｉにも外表面５ｏと並行して塗料を析出させることで、被塗装物５の外表面５ｏへの必要以上の塗料の析出を抑え、これにより塗料の使用量を削減することができる。

また、本実施形態では、第２の補助電極１３は、直流電源９により直接電圧が印加されるものではないことから、被塗装物５との短絡を考慮して被塗装物５から充分離れた位置とする必要がなく、充分接近させることができる。その結果、被塗装物５の内表面５ｉに対する塗装皮膜の形成をより効率よく行うことができる。

また、本実施形態では、被塗装物５は、第１、第２の各補助電極１１，１３相互間に位置する第１の部分５ｂと、第２の補助電極１３の第１の部分５ｂに対向する部位とは別の部位に対向する第２の部分５ｃとを有し、第２の補助電極１３を第１、第２の各部分５ｂ，５ｃにそれぞれ対向する状態で配置している。

このため、第１の部分５ｂと第２の部分５ｃとの間の狭い領域内であっても、内部の電流密度が高くなり、総電流量を低く抑えたまま、被塗装物５の内表面５ｉに効率よく塗装皮膜を形成することができる。

また、本実施形態では、第１の補助電極１１は、電子の通過を許容する一方、塗料１３の通過を阻止するイオン交換膜２１を、電極棒７側に配置している。この場合、イオン交換膜２１が塗料１３の通過を阻止するため、第１の補助電極１１の被塗装物５と同様の陰極となっている補助電極本体１５に、被塗装物５のように塗装皮膜が形成されることを抑えることができる。その結果、第１の補助電極１１を繰り返し利用できて再利用が可能となる。

さらに、本実施形態では、第１の補助電極１１は、補助電極本体１５とイオン交換膜２１との間に、塗料３と隔絶する領域２２を有し、この領域２２内に導電性の液体２３を収容している。このため、イオン交換膜２１を通過して補助電極本体１５に向かう電流は、導電性の液体２３を介して効率よく流れて補助電極本体１５に達することになる。

この際、本実施形態では、電子透過膜としてイオン（アニオン）交換膜２１を使用している。これにより、イオン交換膜２１を補助電極本体１５から電極棒７に向けて電子が確実に通過して、電極棒７と補助電極本体１５との間に電流をより確実に流すことができる。

なお、電子透過膜としてイオン交換膜２１のほかに、ＵＦ膜（限外ろ過膜）を使用してもよい。要するに、電子透過膜としては、電子の通過を許容して電流を流すことができるが、塗料１３を通過させないものであればよい。

また、第１の補助電極１１は、図１、図２に示したような直方体形状に限ることはなく、円筒形状であっても構わない。

このような電着塗装は、図４、図５に示すように、図１の被塗装物５として自動車の車体３５に適用することができる。この場合、車体３５は、搬送用ハンガー３７によって吊り下げられた状態で、図示しないコンベアにより搬送され、図１に示したような塗装槽１の塗料３中に浸漬される。搬送用ハンガー３７上には台３９を設けてあり、この台３９の上に車体３５を載せている。

その際、図１に示してある第１の補助電極１１は、図５に示すように、車体３５の左右両側の角部３５ａの外側に配置し、第２の補助電極１３は、第１の補助電極１１に対応して上記した角部３５ａの車体内側に配置している。第１の補助電極１１は、図示しない絶縁材を介して搬送用ハンガー３７もしくは台３９に取り付ける。また、第２の補助電極１３は、車体３５内に図示しない絶縁材を介して取り付ける。

電極棒７は、車体３５の左右両側面に沿って前後方向にほぼ等間隔に複数配置するとともに、車体３５の下方においても前後方向にほぼ等間隔に複数配置することで、第１の補助電極１１は電極棒７と車体３５の角部３５ａとの間に位置することになる。

これにより、電極棒７だけでは、塗装皮膜を形成しにくい角部３５ａの袋状となっている車体内側を、第２の補助電極１３によって効率よく電着塗装することができる。

また、前記図１に示してある直流電源９から車体３５への給電は、搬送用ハンガー３７を介して行う。

３ 塗料
５ 被塗装物（一方の電極）
５ｂ 被塗装物の第１の部分
５ｃ 被塗装物の第２の部分
７ 電極棒（他方の電極）
９ 直流電源（電圧印加手段）
１１ 第１の補助電極
１３ 第２の補助電極
１９ 配線
２１ イオン交換膜（電子透過膜）
２２ 塗料と隔絶する領域
２３ 導電性の液体

Claims (6)

1. 塗料中に、一方の電極となる被塗装物と、他方の電極と、前記被塗装物と前記他方の電極との間に位置する第１の補助電極と、前記被塗装物の前記第１の補助電極と反対側に位置する第２の補助電極と、をそれぞれ浸漬し、前記一方の電極と前記他方の電極とを、これら各電極相互間に電圧を印加するための電圧印加手段を介して互いに電気的に接続するとともに、前記第１の補助電極と前記第２の補助電極とを前記電圧印加手段を介さずに配線を介して互いに電気的に接続することを特徴とする電着塗装装置。
2. 前記被塗装物は、前記第１、第２の各補助電極相互間に位置する第１の部分と、前記第２の補助電極の前記第１の部分に対向する部位とは別の部位に対向する第２の部分とを有し、前記第２の補助電極を前記第１、第２の各部分にそれぞれ対向する状態で配置したことを特徴とする請求項１に記載の電着塗装装置。
3. 前記第１の補助電極は、電子の通過を許容する一方、前記塗料の通過を阻止する電子透過膜を、前記他方の電極側に備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の電着塗装装置。
4. 前記第１の補助電極は、前記電子透過膜と、該電子透過膜の前記他方の電極と反対側に位置する補助電極本体との間に、前記塗料と隔絶する領域を有し、この領域内に導電性の流体を収容したことを特徴とする請求項３に記載の電着塗装装置。
5. 前記電子透過膜は、イオン交換膜であることを特徴とする請求項３または４に記載の電着塗装装置。
6. 塗料中に浸漬した一方の電極となる被塗装物と他方の電極との間に電圧を印加し、この電圧印加により、前記他方の電極から、前記塗料を通して、前記被塗装物と前記他方の電極との間に配置した第１の補助電極に電流が流れ、この第１の補助電極から、前記被塗装物の前記第１の補助電極と反対側に配置した第２の補助電極に配線を通して電流が流れることで、前記第２の補助電極に対向する前記被塗装物の部分に電着塗装皮膜を形成するとともに、前記他方の電極から、前記塗料を通して前記被塗装物に電流が流れることで、前記被塗装物の他の部分に電着塗装皮膜を形成することを特徴とする電着塗装方法。

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