JP2018172712A - 電着塗装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被塗物１に第１電着槽１１で第１電着塗膜を形成し、該被塗物１の水洗後に、第１電着塗膜の熱フローを行ない、次いで被塗物１に第２電着槽２１で第２電着塗膜を形成し、該被塗物１の水洗後に第１電着塗膜及び第２電着塗膜を加熱硬化させるようにしたダブルコートにおいて、塗面平滑性を改善する。【解決手段】第１電着槽１１及び第２電着槽各々の電着塗料にはカチオン電着塗料を使用し、第１電着槽１１の第１電着塗料のＭＥＱを第２電着槽２１の第２電着塗料のＭＥＱよりも高くする。【選択図】図１

Description

本発明は電着塗装方法に関する。

電着塗装は自動車ボディ等の金属製品の防食目的に広く採用されている。この電着塗装においては、被塗物が複雑な構造を有する場合のつきまわり性の確保が従来より課題になっている。例えば、自動車ボディの場合、外部に露出している外板部（外表面）だけでなく、車室内部やエンジンルーム内部、袋状になった部分の内側等の外部に露出していない内板部（内側面）にも所定厚さの電着塗膜が形成されることが要望される。しかし、自動車ボディの内板部は、外板部に比べて、対極（電極）から離れていて電流密度が低くなるため、塗料が析出し難く、塗膜が薄くなる傾向にある。これに対して、内板部に必要厚さの塗膜が形成されるようにすると、外板部の塗膜厚が過剰になってしまう。

上記つきまわり性問題の対策として、例えば、特許文献１に記載されているように、電着塗料を二回に分けて被塗物に付着させる方法（ダブルコート）が知られている。これは、被塗物を第１電着槽に浸漬して第１電着塗膜を形成し、該被塗物の水洗後に、該被塗物の外表面に形成されている第１電着塗膜を熱フローさせ、次いで該被塗物を第２電着槽に浸漬して第２電着塗膜を形成し、該被塗物の水洗後に上記第１電着塗膜及び第２電着塗膜を加熱硬化させるという方法である。この方法によれば、例えば、自動車ボディの場合、外板部の第１電着塗膜には電着時に発生する水素ガスが抜ける穴ができるところ、このガス穴が熱フローによって塞がれるため、外板部の電気抵抗が高くなる。その結果、内板部に通電され易くなって、第２電着塗料が内板部に多く付着するようになる。よって、外板部の塗膜厚の増大を抑えながら、内板部に所期の厚さの電着塗膜を形成することができる。

特開平１０−８２９１号公報

しかし、本発明者が上記ダブルコートについて実験・研究を進めた結果、第１電着塗膜が形成された被塗物を水洗し、その水洗用の洗浄水が一部残ったまま、第１電着塗膜を熱フローさせると、以下の問題が発生することがわかった。

図８（Ａ）は、被塗物１０１の上の第１電着塗膜１０２に洗浄水１０３が付着した状態を示す。この状態で、第１電着塗膜１０２を熱フローさせると、図８（Ｂ）に示すように、第１電着塗膜１０２の洗浄水１０３で濡れた部分と洗浄水が付着していない乾いた部分との境界に凹部１０４を生ずる。これは、第１電着塗膜１０２の乾いた部分は熱フロー時の加熱によって速やかに温度が上昇していくが、洗浄水１０３で濡れた部分は、その洗浄水１０３が蒸発するまで温度上昇が遅れるためである。つまり、濡れた部分と乾いた部分とに温度差を生じ、その結果、当該両部分の体積収縮量に差を生ずる。乾いた部分の体積収縮量が濡れた部分よりも大きいため、上記境界の位置がほとんど移動しないときは、上記境界部分の第１電着塗膜が乾いた部分の方へ引っ張られ、図８（Ｃ）に示すように、当該境界に対応する部位に比較的深い凹部１０４を生ずるものである。

このような凹部１０４を生じた状態で２回目の電着塗装が行なわれると、凹部１０４になった部分は電気抵抗がその周囲よりも低いため、電着塗料が付着しやすくなる。その結果、図８（Ｄ）に示すように、上記濡れた部分と乾いた部分の境界に対応部分の第２電着塗膜１０５が局部的に厚くなる。つまり、凸部１０６を生ずる。このようになると、中塗り及び上塗りが行なわれても、塗面平滑性が得られず、或いは、下塗りである電着塗膜の凹凸が中塗り及び上塗りを通して外観に現れ、見映えが悪くなる。

そうして、自動車ボディのルーフのように、被塗物の略水平になった面では特に、洗浄水が流下せずに表面張力によって部分的に停滞した状態になり易く、上記凹凸の問題が顕著になる。

そこで、本発明は、上記ダブルコートにおいて、塗面平滑性を改善することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するために、第１電着塗膜を形成する第１電着塗料のＭＥＱを高めるようにした。

ここに開示する電着塗装方法は、第１電着塗料を貯留した第１電着槽において被塗物と対極との間に直流電圧を印加して該被塗物に第１電着塗膜を形成し、該被塗物の水洗後に、該被塗物の対極に近い部位に形成された第１電着塗膜の電気抵抗が対極から遠い部位に形成された第１電着塗膜の電気抵抗よりも高くなるように該第１電着塗膜の熱フローを行ない、
次いで、第２電着塗料を貯留した第２電着槽において該被塗物と対極との間に直流電圧を印加して該被塗物に第２電着塗膜を形成し、該被塗物の水洗後に上記第１電着塗膜及び第２電着塗膜を加熱硬化させるようにした電着塗装方法において、
上記第１電着塗料及び上記第２電着塗料各々にはカチオン電着塗料を使用し、
上記第１電着塗料のＭＥＱ（電着塗料組成物の樹脂固形分１００ｇに対する酸のミリグラム当量）を上記第２電着塗料のＭＥＱよりも高くすることを特徴とする。

カチオン電着塗装においてＭＥＱの調整に用いられる中和剤は、カチオン樹脂に水分散性を与える。すなわち、ＭＥＱが高くなると、樹脂粒子まわりに水和層が形成されて樹脂エマルションが安定になる。すなわち、親水性が良くなる。

上記電着塗装方法によれば、第１電着塗料のＭＥＱが高いため、得られる第１電着塗膜は水馴染み性が良くなる。そのため、水洗によって第１電着塗膜に付着した水滴は周囲に薄く広がり易くなり、熱フローさせたときにその水滴が速やかに蒸発することになる。従って、第１電着塗膜の濡れた部分も乾いた部分に大きく遅れることなく、温度が上昇していくことになり、その濡れた部分と乾いた部分の体積収縮量に大きな差を生ずることが避けられる。すなわち、当該濡れた部分と乾いた部分の境界に深い凹部を生ずることが避けられる。さらに、ＭＥＱが高くなると、塗着効率が下がり、塗膜厚が薄くなるため、そのことも、上記凹部の形成の抑制に有利になる。よって、第２電着塗膜を形成しても、当該凹部に大きな凸部を生ずることが避けられ、塗面平滑性が改善する。

中和剤としては、酢酸を用いることが好ましい。

好ましい実施形態では、上記第１電着塗膜の熱フローは、該第１電着塗膜の焼付け温度よりも低い温度の温風を上記被塗物にその外側から吹き付けることによって行なう。温風の吹き付けによって第１電着塗膜の洗浄水で濡れた部分が速やかに乾き、上記凹部が深くなることが避けられる。

好ましい実施形態では、上記第１電着塗膜の熱フローは、上記第１電着槽における上記被塗物の上記対極に近い部位に形成された第１電着塗膜が７０℃から１１０℃の温度に数分間加熱された状態になるように行なう。

加熱温度が低い場合、或いは加熱時間が短い場合には、被塗物の対極に近い部位の第１電着塗膜の熱フローが不十分になって、その電気抵抗が十分に上昇しない。そのため、被塗物の対極から遠い部位に所期の厚さの第２電着塗膜を形成する上で不利になる。一方、上記加熱温度が高い場合、或いは加熱時間が長い場合は、被塗物の対極から遠い部位に薄く形成されている第１電着塗膜が熱フローして緻密な塗膜となる。すなわち、電気抵抗が高くなり、この遠い部位への第２電着塗膜の形成に不利になる。

好ましい実施形態では、上記第１電着塗膜が形成された上記被塗物の水洗として、該被塗物をディップ水洗槽に貯留された洗浄水に浸漬するディップ水洗と、該被塗装物に対して洗浄水を吹き付けるスプレー水洗とを行なう。

本発明によれば、第１電着塗料のＭＥＱを上記第２電着塗料のＭＥＱよりも高くするから、塗面平滑性の改善に有利になる。

本発明の実施形態に係る電着塗装ラインを示す図。 第１電着槽を模式的に示す断面図。 洗浄水除去促進装置（エアブロー装置）を示す一部断面にした正面図。 同装置の側面図。 同装置の平面図。 塗膜熱フロー装置の横断面図。 同装置の縦断面図。 電着塗膜に凹凸を生ずることの説明図。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

＜電着塗装ラインの構成＞
図１に示す電着塗装ラインの被塗物は自動車ボディ１である。この電着塗装ラインには、上流側から順に、第１電着ステーション２、第１水洗ステーション３、洗浄水除去ステーション４、熱フローステーション５、第２電着ステーション６及び第２水洗ステーション７を配置してなる。図示は省略しているが、第２水洗ステーション７の次に電着塗膜の焼付けステーションが設けられる。自動車ボディ１はハンガーに吊り下げられて各ステーション２〜７に順に送られる。

第１電着ステーション２には、化成処理された自動車ボディ１が浸漬される電着塗料を貯留した第１電着槽１１が設けられている。第１電着ステーション２において、図２に示すように、自動車ボディ１を陰極とし、第１電着槽１１内に設けられた対極１０を陽極としてカチオン電着塗装が行なわれる。なお、自動車ボディ１は、後述のハンガー式搬送装置で搬送され、ハンガーと共に電着塗料９中に浸漬されるが、図２では、搬送装置の図示を省略している。

第１水洗ステーション３では、第１電着槽１１の塗料が電着した自動車ボディ１のディップ水洗とこれに続くスプレー水洗が行なわれる。そのために、ディップ水洗槽１２及びスプレーノズル１３が設けられている。自動車ボディ１は、ディップ水洗槽１２に貯留された洗浄水に浸漬することによって洗浄され、次いで、スプレーノズル１３によって洗浄水が吹き付けられて洗浄される。

上記ディップ水洗及びスプレー水洗の洗浄水としては、第１電着槽１１の電着塗料の限外ろ過（以下、「ＵＦ」という場合がある。）で得られるＵＦろ液が使用される。そのために、ＵＦ装置１４及び該ＵＦ装置１４で得られるＵＦろ液を貯留するろ液タンク１５が設けられている。電着塗料の損失を減らすべく、ろ液タンク１５のＵＦろ液がスプレーノズル１３に供給され、スプレー済みの洗浄液がディップ水洗槽１２に回収され、ディップ水洗槽１２からのオーバーフロー水が第１電着槽１１に回収される。

洗浄水除去ステーション４では、自動車ボディ１の水洗用の洗浄水が停滞する略水平になった洗浄水停滞面であるルーフの洗浄水が非加熱で強制的に除去又は低減される。この洗浄水の除去又低減のために洗浄水除去促進装置８が設けられている。当該ステーションについては後に詳述する。

熱フローステーション５では、自動車ボディ１の外表面における第１電着槽１１の対極に近い部位に形成された第１電着塗膜が熱フローし、該近い部位の第１電着塗膜の電気抵抗が、自動車ボディ１の内板部など第１電着槽１１の対極から遠い部位に形成された第１電着塗膜の電気抵抗よりも高くなるように、自動車ボディ１を加熱する。そのために、塗膜熱フロー装置１６が設けられている。塗膜熱フロー装置１６は、ヒーター１８による温風が供給される温風加熱炉１７を備えている。自動車ボディ１が温風加熱炉１７を通過する間に、第１電着塗膜を熱フローさせる。塗膜熱フロー装置１６の具体的な構成は後に詳述する。

第２電着ステーション６には、熱フローステーション５を経た自動車ボディ１が浸漬される電着塗料を貯留した、第１電着槽１１と同様の第２電着槽２１が設けられている。第２電着ステーション２においても、自動車ボディ１を陽極とし、第２電着槽２１内に設けられた対極（図示省略）を陰極とするカチオン電着塗装が行なわれる。本例の第２電着槽２１の電着塗料は、その成分構成が第１電着槽１１の電着塗料と同じであるが、両電着槽１１，２１の塗料成分が異なるものであってもよい。

第２水洗ステーション７では、第２電着槽２１の塗料が電着した自動車ボディ１のスプレー水洗、ディップ水洗、スプレー水洗、ディップ水洗及びスプレー水洗が順に行なわれる。そのために、第１〜第３のスプレーノズル２２〜２４、第１ディップ水洗槽２５、第４スプレーノズル２６、第２ディップ水洗槽２７及び第５スプレーノズル２８が設けられている。

第１〜第４のスプレーノズル２２〜２４，２６によるスプレー水洗及び第１ディップ水洗槽２５によるディップ水洗では、洗浄水として、第２電着槽２１の電着塗料の限外ろ過で得られるＵＦろ液が使用される。そのために、ＵＦ装置３１及び該ＵＦ装置３１で得られるＵＦろ液を貯留するろ液タンク３２が設けられている。また、第２スプレーノズル２３及び第３スプレーノズル２４各々によるスプレー済みの洗浄液を回収する洗浄液回収タンク３３，３４が設けられている。一方、第２ディップ水洗槽２７によるディップ水洗及び第５スプレーノズル２８によるスプレー水洗には工業用水が使用される。

電着塗料の損失を減らすべく、ろ液タンク３２のＵＦろ液が第１及び第４の各スプレーノズル２２，２６に供給される。第４スプレーノズル２６によるスプレー済みの洗浄液が第１ディップ水洗槽２５に回収される。第１ディップ水洗槽２５からのオーバーフロー水は第３スプレーノズル２４用の洗浄液回収タンク３４に回収される。第３スプレーノズル２４には洗浄液回収タンク３４の洗浄液が供給され、洗浄液回収タンク３４からのオーバーフロー水が第２スプレーノズル２３用の洗浄液回収タンク３３に回収される。第２スプレーノズル２３には洗浄液回収タンク３３の洗浄液が供給され、洗浄液回収タンク３３からのオーバーフロー水が第２電着槽２１に回収される。

＜洗浄水除去ステーション４＞
自動車ボディ１は、洗浄水除去ステーション４を含めて全塗装ラインをオーバーヘッドコンベア（ハンガー式搬送装置）によって搬送される。この搬送装置は、図３及び図４に簡略化して示すように、塗装ラインに沿って延びるガイドレール４１と、このガイドレール４１にローラ４２によって係合し該ガイドレール４１に沿って移動する前後のトロリー４３，４４と、トロリー４３，４４に吊り下げられ、自動車ボディ１が搭載されるハンガー４５とを備えている。図３において、４９はオイルパンである。

ハンガー４５は、自動車ボディ１を両側から支持するための、前後のトロリー４３，４４各々にＣネック４６を介して吊り下げられた前後の門型フレーム４７，４８を備えている。前後の門型フレーム４７，４８は連結バー５１，５２によって連結されている。前後の門型フレーム４７，４８の下端部には自動車ボディ１を受ける受け部５３，５４が設けられている。

本実施形態では、洗浄水除去ステーション４の洗浄水除去促進装置８は、気体としてのエアをルーフに向かって吹き付けるエアブロー装置によって構成されている。図５に示すように、このエアブロー装置は、２つが１組となった３組の、すなわち、計６つのノズル取付管５５を備えている。すなわち、自動車ボディ１の搬送方向と直交する水平方向に間隔をおいて配置された左右２つのノズル取付管５５が１組となっており、その３組が互いに該搬送方向の前側、中間及び後側に間隔をおいて並んでいる。左右のノズル取付管５５に取り付けたノズル６０がルーフ１ａの左部及び右部の洗浄水の除去をそれぞれ担う。

ノズル取付管５５は、自動車ボディがハンガー４５に搭載されて通る場所の上方に配置されている。各ノズル取付管５５は、３つのノズル取付部を備え、本実施形態では、図３に示すように、そのうちの１つのノズル取付部に銅管６０ａを介してノズル６０が取付けられている。各ノズル６０は、エアが自動車ボディ１のルーフ１ａに吹き付けられるように、エア吹出口が下向きに開口している。図４に矢符で示すように、本実施形態では、ノズル６０が吹き出すエアが、ハンガー４５の門型フレーム４７，４８よりも上側からエアがルーフ１ａに向かって吹き付けられる。ルーフ１ａに対するエアの吹付け速度はおよそ２０〜２５ｍ／秒である。

次に、ノズル６０にエアを供給するエア配管について説明する。エア源としてのエアコンプレッサー（図示省略）から、洗浄水除去ステーション４における自動車ボディ搬送路の傍らに第１エア供給管５６が延びている。第１エア供給管５６は、上記３組のノズル取付管５５にエアを供給すべく、３本の第２エア供給管５７〜５９に分岐している。各第２エア供給管５７〜５９は、左右のノズル取付管５５にエアを供給すべく、第３エア供給管５７ａ〜５９ａ，５７ｂ〜５９ｂに分岐している。

第１エア供給管５６には、手動開閉弁６１及び空圧メーター６２が設けられている。３本の第２エア供給管５７〜５９各々には、当該管路の手動開閉弁６３、ノズル６０へのエアの供給及びその停止を制御する電磁弁６４及び空圧メーター６５が設けられている。

そうして、エアブロー装置８は、自動車ボディ１のルーフ１ａがノズル６０のエア吹出口の前方を通過する間にエアがノズル６０に供給され、且つハンガー４５の門型フレーム４７，４８がノズル６０のエア吹出口の前方を横切るときにはエアの供給が停止するように、自動車ボディ１の搬送位置に応じて、電磁弁６４の作動を制御する制御装置６６を備えている。この制御のために、ノズル６０のエア吹出口の前方を自動車ボディ１のルーフ１ａが通過しているか否かを検出する光学センサ（図示省略）が設けられ、該センサの検出信号が上記制御装置に与えられる。

＜熱フローステーション５＞
図６に示すように、温風加熱炉１７の相対する側壁は、内側壁７１と外側壁７２とよりなる二重壁構造になっている。内側壁７１と天井壁７３と底壁７４で囲まれたトンネル炉が形成され、該トンネル炉の上部をハンガー式搬送装置のガイドレール４１がトンネル長手方向に通っている。自動車ボディ１はハンガー４５に搭載されてトンネル炉を通過する。

トンネル炉の内側壁７１と外側壁７２の間にヒーター、ブロアモーター及び送風ファンを備えた温風吹出手段７６が設けられている。そうして、相対する内側壁７１には、ハンガー４５に搭載された自動車ボディ１に向けて温風を吹き出すための上段、中段及び下段の各ノズルボックス７７，７８，７９が設けられている。

図７に示すように、中段及び下段の各ノズルボックス７８，７９は、自動車ボディ１の側面に向かって温風を吹き出す複数の縦長スロット状の第１温風吹出口８１をトンネル長手方向に間隔をおいて備えている。上段のノズルボックス７７は、自動車ボディ１の洗浄水停滞面であるルーフ１ａを指向して温風を吹き出す筒孔状の第２温風吹出口８２を備えている。

ここに、第２温風吹出口８２からルーフ１ａまでの距離は、第１温風吹出口８１から自動車ボディ１の側面までの距離よりも遠い。そこで、温風がルーフ１ａに確実に到達するように、第２温風吹出口８２の温風吹出速度は第１温風吹出口８１の温風吹出速度よりも大きくされている。また、温風の指向性を高めるべく、第２温風吹出口８２は筒孔状に形成されている。第１温風吹出口８１及び第２温風吹出口８２各々のボディ側面及びルーフ１ａに対する温風吹付け速度は、およそ５〜１５ｍ／秒程度である。

内側壁７１の上部には、トンネル炉内の加熱されたエアを吸い込んで温風吹出手段７６に循環させるためのエア吸込口８３が開口している。

＜電着塗装＞
第１電着ステーション２において、図２に示すように、自動車ボディ１が第１電着槽１１の電着塗料９中に浸漬される。これにより、自動車ボディ１の外板部及び内板部に第１電着塗膜が形成される。第１電着塗膜は、外板部のように対極１０に近く電流密度が高くなる部位に厚く形成され、内板部のように対極１０から遠く電流密度が低くなる部位には薄く形成される。

自動車ボディ１は、ハンガー４５に搭載された状態で第１電着ステーション２から第１水洗ステーション３に搬送される。第１水洗ステーション３において、自動車ボディ１は、ディップ水洗槽１２の洗浄水中に浸漬して引き上げられることにより、ディップ水洗が行なわれ、次いでスプレーノズル１３による洗浄水の吹付けによってスプレー水洗が行なわれる。

自動車ボディ１は、ハンガー４５に搭載された状態で第１水洗ステーション３から洗浄水除去ステーション４に搬送される。洗浄水除去ステーション４では、自動車ボディ１のルーフ１ａが各ノズル６０のエア吹出口の前方を通過するときに、当該ノズル６０に係る電磁弁６４が開となってエアがルーフ１ａに吹き付けられる。このエア吹付けによって、ルーム１ａに停滞している洗浄水の殆どが吹き飛ばされて除去される。従って、続く熱フロー工程において第１電着塗膜に凹部を生ずることを防止する上で有利になる。また、ハンガー４５のフレーム４７，４８がノズル６０のエア吹出口の前方を通過するときは、エアの吹出が停止する。従って、ハンガー４５に付着している油やごみがエアで飛ばされて第１電着塗膜に付着することは避けられる。

自動車ボディ１は、ハンガー４５に搭載された状態で洗浄水除去ステーション４から熱フローステーション５に搬送され、温風加熱炉１７に、すなわち、トンネル炉に搬入される。自動車ボディ１の外板部の第１電着塗膜は、トンネル炉を通過する間に、第１温風吹出口８１及び第２温風吹出口８２から吹き出される温風によって加熱されて熱フローする。

第２温風吹出口８２の温風はルーフ１ａを指向するから、ルーフ１ａに洗浄水が残っていても、その洗浄水は速やかに蒸発する。すなわち、ルーフ１ａの洗浄水で濡れた部分と乾いた部分の境界が速やかに消失する。そのため、濡れた部分と乾いた部分との体積収縮量の違いによって当該境界に局部的な凹部を生ずることが抑制される。濡れた部分と乾いた部分の境界が消失した後は、ルーフ１ａの全面にわたって第１電着塗膜の温度が略均一に上昇していく。

第１及び第２温風吹出口８１，８２の温風は自動車ボディ１の外板部に当てられるから、外板部の第１電着塗膜は熱フローするものの、内板部の第１電着塗膜が受ける熱量は少ない。そのため、内板部の第１電着塗膜は、外板部の第１電着塗膜に比べて、熱フローの程度が軽くなる。外板部からみて内板部の奥まった箇所では殆ど熱フローしない。従って、外板部の第１電着塗膜の電気抵抗が内板部の第１電着塗膜の電気抵抗に比べて高くなる。

自動車ボディ１は、ハンガー４５に搭載された状態で熱フローステーション５から第２電着ステーション６に搬送される。第２電着ステーション６では、自動車ボディ１が第２電着槽２１の電着塗料中に浸漬される。これにより、自動車ボディ１の外板部及び内板部に第２電着塗膜が形成される。この場合、先の熱フローによって、外板部の第１電着塗膜は内板部の第１電着塗膜に比べて電気抵抗が高くなっているから、外板部に比べて内板部の方に第２電着槽２１の電着塗料が多く付着する。従って、第２電着槽２１の電着塗料中への自動車ボディ１の浸漬時間の調整等により、外板部と内板部の電着塗膜の厚さ（第１電着塗膜と第２電着塗膜を合わせた厚さ）を所望の膜厚にコントロールすることが容易になる。

自動車ボディ１は、ハンガー４５に搭載された状態で第２電着ステーション６から第２水洗ステーション７に搬送される。第２水洗ステーション７において、自動車ボディ１に対して、第１〜第３のスプレーノズル２２〜２４によるスプレー水洗、第１ディップ水洗槽２５によるディップ水洗、第４スプレーノズル２６によるスプレー水洗、第２ディップ水洗槽２７によるディップ水洗、及び第５スプレーノズル２８によるスプレー水洗が順に行なわれる。

自動車ボディ１は、ハンガー４５に搭載された状態で第２水洗ステーション７から電着塗膜の焼付けステーションに搬送され、第１電着塗膜及び第２電着塗膜の焼付け硬化が行なわれる。

＜電着塗料の溶剤濃度及びＭＥＱの調整による塗面平滑性＞
[電着塗料の調製について]
アミン変性エポキシ樹脂エマルションと顔料分散ペーストとイオン交換水とを混合し、エージングすることにより、カチオン電着塗料組成物を得る。

−アミン変性エポキシ樹脂エマルションの調製−
樹脂エマルションは、アミン化樹脂およびブロックイソシアネート硬化剤を有機溶媒中に溶解させて、溶液を調製し、これらの溶液を混合した後、中和剤を用いて中和することにより、調製することができる。アミン化樹脂とブロックイソシアネート硬化剤との固形分質量比（アミン化樹脂／硬化剤）は、例えば、８０／２０〜６５／３５の範囲とすることができる。

具体的には、アミン化樹脂とブロックイソシアネート硬化剤とを混合し、親水性溶剤を所定の濃度となるように添加する。次に、中和剤を添加量が樹脂中和率４０％程度になるように加えて中和する。そして、イオン交換水を加え、所定の固形分率になるように減圧下でメチルイソブチルケトンを除去することで、アミン変性エポキシ樹脂エマルションを得る。

樹脂エマルションの固形分量は、樹脂エマルションの全量に対して２５〜５０質量％、特に３５〜４５質量％であるのが好ましい。

アミン化樹脂は、電着塗膜を構成する塗膜形成樹脂であり、エポキシ樹脂骨格中のオキシラン環を、アミン化合物で変性して得られるアミン変性エポキシ樹脂が好ましい。

ブロックイソシアネート硬化剤は、電着塗膜を構成する塗膜形成樹脂であり、ブロックイソシアネート硬化剤は、ポリイソシアネートを、封止剤でブロック化することによって調製することができる。

親水性溶剤としては、ｎ−ブタノール、ｎ−ヘキシルアルコール、２−エチルヘキサノール、ラウリルアルコール、フェノールカルビノール、メチルフェニルカルビノールなどの一価のアルキル（または芳香族）アルコール類や、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルなどのセロソルブ類が好ましく用いられる。

中和剤としては、メタンスルホン酸、スルファミン酸、乳酸、ジメチロールプロピオン酸、ギ酸、酢酸などの有機酸が好ましく用いられる。

−顔料分散ペーストの調製−
分散ペーストの固形分が所定濃度になるように、イオン交換水に、乳酸水溶液および酸化ビスマスを撹拌・混合しながら、顔料分散樹脂を添加し、室温で所定時間攪拌する。その後、アミン変性エポキシ樹脂エマルションを添加し、さらに顔料を加え、４０℃で所定時間撹拌することにより、顔料分散ペーストを得るこどできる。

顔料分散樹脂として、変性エポキシ樹脂などの、カチオン基を有する顔料分散樹脂を用いる。

−顔料分散樹脂の調製−
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とビスフェノールＡとを反応容器に仕込み、窒素雰囲気下で反応させ、次いで、１２０℃に冷却した後、２−エチルヘキサノールハーフブロック化ＩＰＤＩ（ＭＩＢＫ溶液）を加える。反応混合物を１１０〜１２０℃で１時間撹拌し、エチレングリコールモノｎ−ブチルエーテルを加え、混合物を８５〜９５℃に冷却し、４級化剤を添加する。酸価が１となるまで反応混合物を８５〜９５℃に保持した後、脱イオン水を加えることにより、顔料分散樹脂を得る。

４級化剤は、反応容器に、ジメチルエタノールアミン、乳酸水溶液およびエチレングリコールモノｎ−ブチルエーテルを順に加え、例えば、６５℃で３０分攪拌することにより調製することができる。

[電着塗料の溶剤濃度の調整による塗面平滑性]
親水性溶剤濃度が異なる複数の電着塗料を調製し、第１電着塗料及び第２電着塗料各々の親水性溶剤濃度が塗面平滑性に及ぼす影響を調べた。

第１電着塗料及び第２電着塗料として用いたカチオン電着塗料の基本組成はいずれも同じであって、次のとおりである。

電着塗料の基本組成
アミン変性エポキシ樹脂エマルション３１６部
顔料分散ペースト１４４部
イオン交換水４９６部
ここに、アミン変性エポキシ樹脂エマルションの固形分質量比（アミン化樹脂／ブロックイソシアネート硬化剤）＝７０／３０であり、固形分量４０質量％である。

顔料分散ペーストの組成は、イオン交換水１２０部、５０％乳酸水溶液３.１部、酸化ビスマス４部、顔料分散樹脂２００部、アミン変性エポキシ樹脂エマルション２５部、カーボン１部、酸化チタン４０部、及びサテントン（焼成カオリン）５９部（以上の「部」は「重量部」である。）である。

また、電着塗料のＭＥＱ（電着塗料組成物の樹脂固形分１００gに対する酸のミリグラム当量）は２３である。

そうして、親水性溶剤としてはブチルセロソルブ（エチレングリコールモノブチルエーテル）を用いて各電着塗料の親水性溶剤濃度を変化させた。第１電着塗料及び第２電着塗料として組み合わせた各電着塗料の親水性溶剤濃度は表１のとおりである。

−塗面平滑性の評価方法−
鋼板製試験片に対して、次の方法で第１電着塗膜及び第２電着塗膜を形成した。Ａ 試験片を第１電着塗料に浸漬し、６０Ｖの電圧を３分間印加する。
Ｂ 試験片を第１電着槽から引き上げた後、１０秒間の水洗及び６０秒間のエアブローを順次行なう。
Ｃ エアブロー後の試験片の第１電着塗膜上に水を垂らして直線状に延びる水濡れ部を設ける。
Ｄ 試験片を温度８５℃及び暴露時間３分の条件で加温する。
Ｅ 加温後の試験片を第２電着塗料に浸漬し、３００Ｖの電圧を３分間印加する。
Ｆ 試験片を第２電着槽から引き上げた後、１０秒間の水洗及び６０秒間のエアブローを順次行なう。
Ｇ エアブロー後の試験片を温度１６０℃及び暴露時間２０分の条件で乾燥させる。

上記Ａ〜Ｇの工程を経て得られた試験片の第２電着塗膜の、上記水濡れ部とその両側の乾いた部分との境界に生じた凸部の高さ測定した。結果を表１に親水性溶剤濃度と併せて示す。

表１によれば、第２電着塗料の親水性溶剤濃度を固定して第１電着塗料の親水性溶剤濃度を高めていったとき、逆に、第１電着塗料の親水性溶剤濃度を固定して第２電着塗料の親水性溶剤濃度を高めていったときのいずれにおいても、親水性溶剤濃度が高くなるほど、凸部高さが低くなっている。しかし、試験１〜３の結果と試験１，４，５の結果を比較して明らかなように、第２電着塗料の親水性溶剤濃度を高める場合よりも、第１電着塗料の親水性溶剤濃度を高めた方が凸部高さが格段に低くなっている。

これから、第２電着塗料の親水性溶剤濃度よりも、第１電着塗料の親水性溶剤濃度を高くすると、塗面平滑性が大きく改善されることがわかる。

[電着塗料のＭＥＱの調整による塗面平滑性]
ＭＥＱが異なる複数の電着塗料を調製し、第１電着塗料及び第２電着塗料各々のＭＥＱが塗面平滑性に及ぼす影響を調べた。

第１電着塗料及び第２電着塗料として用いたカチオン電着塗料は、その基本組成は親水性溶剤濃度が塗面平滑性に与える影響をみた上記試験と同じであり、また、親水性溶剤濃度はいずれも０．８質量％であり、ＭＥＱが相違するものである。このケースでは、中和剤として酢酸を用いた。第１電着塗料及び第２電着塗料として組み合わせた各電着塗料のＭＥＱは表２のとおりである。

塗面平滑性の評価方法は、親水性溶剤濃度が塗面平滑性に与える影響をみた上記試験と同じである。結果を表２にＭＥＱと併せて示す。

表２によれば、第２電着塗料のＭＥＱを固定して第１電着塗料のＭＥＱを高めていったとき、逆に、第１電着塗料のＭＥＱを固定して第２電着塗料のＭＥＱを高めていったときのいずれにおいても、ＭＥＱが高くなるほど、凸部高さが低くなっている。しかし、試験６〜９の結果と試験６，１０〜１２の結果を比較して明らかなように、第２電着塗料のＭＥＱを高くする場合よりも、第１電着塗料のＭＥＱを高くする方が凸部高さが格段に低くなっている。

これから、第２電着塗料のＭＥＱよりも、第１電着塗料のＭＥＱを高くすると、塗面平滑性が大きく改善されることがわかる。

また、上記表１及び表２の結果から、第１電着塗料の親水性溶剤濃度を第２電着塗料の親水性溶剤濃度よりも高くし、且つ第１電着塗料のＭＥＱを第２電着塗料のＭＥＱよりも高くすると、塗面平滑性がさらに改善されることがわかる。

＜その他＞
自動車ボディ搬送用のハンガーとしては、自動車ボディ１をその片側から支持するＣ型ハンガーを採用することもできる。この場合、洗浄水除去ステーション４では、自動車ボディ１を挟んでＣ型ハンガーの反対側に第２エア供給管５７〜５９を配置し、該第２エア供給管５７〜５９から、Ｃ型ハンガーの上部フレームが通過する位置と自動車ボディ１のルーフ１ａが通過する位置の中間位置に向けてエア供給管を延ばし、該中間位置にノズル６０を配置することができる。これにより、ノズル６０の下をハンガーの上部フレームが通過することがないため、ノズル６０の下をルーフ１ａが通過するときに、エアをルーム１ａに対して連続的に吹き付けることができる。

Ｃ型ハンガーを採用するときは、熱フローステーションにおいても、自動車ボディ１を挟んでＣ型ハンガーの反対側から、Ｃ型ハンガーの上部フレームが通過する位置と自動車ボディ１のルーフ１ａが通過する位置の中間位置に温風吹出管を延設することができる。これにより、ルーフ１ａが通過する位置の直上に第２温風吹出口８２を下方へ向けて配置することができるから、ルーフ１ａに残る洗浄水を速やかに蒸発除去する上で有利になる。

１ 自動車ボディ（被塗物）
１ａ ルーフ（洗浄水停滞面）
２ 第１電着ステーション
３ 第１水洗ステーション
４ 洗浄水除去ステーション
５ 熱フローステーション
６ 第２電着ステーション
８ 洗浄水除去促進装置（エアブロー装置）
９ 電着塗料
１０ 対極
１１ 第１電着槽
１２ ディップ水洗槽
１３ スプレーノズル
１６ 塗膜熱フロー装置
１７ 温風加熱炉
２１ 第２電着槽
４５ ハンガー
４７ フレーム
４８ フレーム
５５ ノズル取付管
６０ ノズル
７１ 側壁
７６ 温風吹出手段
８１ 第１温風吹出口
８２ 第２温風吹出口

Claims (5)

1. 第１電着塗料を貯留した第１電着槽において被塗物と対極との間に直流電圧を印加して該被塗物に第１電着塗膜を形成し、該被塗物の水洗後に、該被塗物の対極に近い部位に形成された第１電着塗膜の電気抵抗が対極から遠い部位に形成された第１電着塗膜の電気抵抗よりも高くなるように該第１電着塗膜の熱フローを行ない、
   次いで、第２電着塗料を貯留した第２電着槽において該被塗物と対極との間に直流電圧を印加して該被塗物に第２電着塗膜を形成し、該被塗物の水洗後に上記第１電着塗膜及び第２電着塗膜を加熱硬化させるようにした電着塗装方法において、
   上記第１電着塗料及び上記第２電着塗料各々にはカチオン電着塗料を使用し、
   上記第１電着塗料のＭＥＱ（電着塗料組成物の樹脂固形分１００ｇに対する酸のミリグラム当量）を上記第２電着塗料のＭＥＱよりも高くすることを特徴とする電着塗装方法。
2. 請求項１において、
   中和剤として酢酸を用いることを特徴とする電着塗装方法。
3. 請求項１又は請求項２において、
   上記第１電着塗膜の熱フローは、該第１電着塗膜の焼付け温度よりも低い温度の温風を上記被塗物にその外側から吹き付けることによって行なうことを特徴とする電着塗装方法。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
   上記第１電着塗膜の熱フローは、上記第１電着槽における上記被塗物の上記対極に近い部位に形成された第１電着塗膜が７０℃から１１０℃の温度に数分間加熱された状態になるように行なうことを特徴とする電着塗装方法。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
   上記第１電着塗膜が形成された上記被塗物の水洗として、該被塗物をディップ洗水洗槽に貯留された洗浄水に浸漬するディップ水洗と、該被塗装物に対して洗浄水を吹き付けるスプレー水洗とを行なうことを特徴とする電着塗装方法。

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