JP3168074B2 - 電着塗料の顔料濃度測定方法および顔料濃度管理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電着塗料を用いて電着
塗装を行う際の電着塗装中の顔料濃度を測定する方法お
よび管理する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電着塗装は、自動車ボデー、部品および
電気製品、建材などの広い分野で工業用塗装として用い
られている。

【０００３】電着塗装は、連続して搬送される被塗物が
約３分間浸漬するための容量を有する電着槽と、電着塗
料を常時撹拌するための撹拌機器類、物理的に付着した
塗料を洗浄、回収するための水洗装置等の付帯設備から
構成される。電着槽には電着塗料が満たされている。

【０００４】電着塗料は水溶性で、水が約８０％弱を占
める。他の構成成分は、塗膜成分となる合成樹脂、着色
成分となる顔料、水溶化に必要な中和剤、および溶剤か
ら構成される。

【０００５】被塗物が電着槽に浸漬されて通電される
と、被塗物に電着塗料中の合成樹脂、顔料が析出、付着
（電着）して塗装される。塗装されるに従い、電着槽内
の合成樹脂、顔料が塗膜として系外に持出され、電着槽
内の合成樹脂および顔料濃度が低下するために、合成樹
脂および顔料濃度の高い補給塗料の補給が必要となる。
補給塗料は顔料濃度が高い第１補給塗料（Ｆ−１）と、
合成樹脂、中和剤、溶剤および水で構成される第２補給
塗料（Ｆ−２）の二液形補給塗料から成る。補給塗料の
補給量、補給タイミングは、電着塗装を行った塗装面
積、電気量、台数、またはハンガー数を検出して、電着
槽内の固形分（顔料、合成樹脂、添加物など）濃度が
０．１％消費されたときを補給タイミングとし、固形分
の０．１％に相当する成分を有する補給塗料が補給され
る。

【０００６】Ｆ−１とＦ−２との比率は各電着塗料、塗
装目的によって決定されるが、一般的には１：４の比率
で補給される。

【０００７】しかし、前述の補給、管理方法では、電着
槽内の各成分濃度および合成樹脂と顔料との濃度の比率
にバラツキが生じやすい。また、電着塗料の使用量の違
いによって合成樹脂と顔料との電気泳動、析出の違いに
よる濃度比率の差異、および電着槽の構造、循環能力低
下による顔料の沈殿、系外からの不純物の持込み等によ
る塗料の凝集、沈殿が発生して合成樹脂と顔料との濃度
比率が管理目標とする範囲から外れてしまうという問題
が生じる。

【０００８】電着塗料中の合成樹脂と顔料との濃度比率
は、仕上がり外観および塗膜性能に大きく影響する。

【０００９】顔料濃度が多い場合には、伸びのないツヤ
ビケ肌、入槽段付き肌、ピンホール肌などの外観不良と
なりやすいという問題がある。

【００１０】顔料濃度が低い場合には、伸びのあるツヤ
肌、ピンホール肌、水滴跡肌となり、また腐食性能を有
する顔料分が少ないために錆が発生しやすくなり、市場
における機能の低下を生じるという問題がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】合成樹脂、顔料の濃度
比率を管理条件範囲内に管理するために、生産ライン内
の電着槽より電着塗料を採取して、手作業により測定を
行うという方法がある。測定は、一般に塗料の一定量を
秤量して高温で燃焼する灰分法によって行われる。ルツ
ボに一定量の電着塗料を精秤して、１０５〜１１０℃、
３時間の条件で、乾燥炉にて水分、溶剤を蒸発させた後
に精秤を行い、その重量差によって数１を用いて不揮発
分を算出する。

【００１２】

【数１】

【００１３】さらに電気炉に入れ、予め定める昇温曲線
に沿って８５０℃まで加温を行い、合成樹脂分を燃焼し
て冷却、精秤を行って数２によって顔料濃度を算出す
る。

【００１４】

【数２】

【００１５】電気炉での加温は、低温から徐々に昇温し
て行う。昇温の方法はスライダックによって電圧を可変
させ、電気炉内のヒータを制御して行う。時間短縮のた
めにいきなり８５０℃の温度の電気炉に試料を入れる方
法が考えられるが、試料内に高沸点の溶剤が残存してい
て突沸し、試料が飛散して測定誤差を生じるという問題
がある。また、合成樹脂分の発火温度（３５０℃前後）
以上の温度の電気炉に試料を入れると、一気に燃焼して
危険が伴う。このため８５０℃焼成後の残量を求めるた
めには、長時間を要する。

【００１６】前述のような８５０℃における灰分を求め
る顔料分の測定は、人手と時間とを必要とし、危険を伴
うため、多くは塗料メーカにて行われる。そのためその
頻度は週に１度から月に１度となる。

【００１７】電着塗料中の合成樹脂と顔料との比は、前
述のように仕上がり外観および塗膜性能に大きく影響を
与えるけれども、測定の煩わしさから測定回数が少ない
のが実情である。また、大半が塗料メーカで行われるた
め、サンプルの移送時間、測定時間などからの測定結果
に基づく塗料調整を行うのは２〜４日後となる。

【００１８】電着塗装のような大量生産方式の工業塗料
においては、測定結果による対応が遅れることによって
多くの不良が発生するという問題がある。

【００１９】本発明の目的は、顔料濃度の測定を頻繁に
自動的に行い、その結果に基づいて安定した塗装仕上が
り、外観および防食性能を得られ、塗膜の品質が向上す
る電着塗料の顔料濃度測定方法および管理方法を提供す
ることである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、合成樹脂、顔
料、溶剤、中和剤および水を含んで構成される電着塗料
において、顔料濃度、固形分濃度および比重の関係を用
いて、固形分濃度と比重とから顔料濃度を算出すること
を特徴とする電着塗料の顔料濃度測定方法である。

【００２１】また本発明は、合成樹脂、顔料、溶剤、中
和剤および水を含んで構成される電着塗料の顔料濃度を
予め定める範囲に自動的に管理する方法において、電着
塗料の顔料濃度、固形分濃度および比重の関係を用い
て、固形分濃度と比重とから顔料濃度を算出し、その結
果に基づいて顔料濃度が高い第１補給塗料と顔料を含ま
ず、合成樹脂、中和剤および水からなる第２補給塗料と
の各々の補給量と補給回数とを制御することを特徴とす
る電着塗料の顔料濃度管理方法である。

【００２２】

【作用】本発明に従えば、電着塗料は合成樹脂、顔料、
溶剤、中和剤および水を含んで構成されている。各成分
は、一般に下記表１に示されるような組成および比重を
有している。

【００２３】

【表１】

【００２４】各成分の比重はほぼ１．０であるけれど
も、顔料だけが２．６〜６．２と大きな比重を有してい
る。合成樹脂、溶剤、中和剤および水の組成は９４〜９
６％であるため、電着塗料の比重はほぼ１．０である。
顔料の構成比は４〜６％であり、比重が他の構成成分よ
りも大きいため、電着塗料中の顔料濃度が変化すれば比
重も変化する。そのため、電着塗料中の比重を測定すれ
ば、顔料濃度を知ることが可能となる。

【００２５】電着塗料に配合される顔料は３〜５種類で
あり、品質設計当初に決定された配合割合はほとんど変
更を行わない。したがって品質設計の完了した電着塗料
について比重と顔料濃度との相関関係を測定すれば、ほ
とんど直線の相関関係が成立つ。図１には、顔料濃度と
比重との関係が示されている。固形分（顔料、合成樹
脂、添加分など）が同一である場合、顔料濃度を変化さ
せれば比重もそれに応じて変化する。

【００２６】前述のように顔料濃度と比重とはほぼ直線
の相関関係を有している。電着塗料中に含有される固形
分が変化した場合には、それに応じて比重が変化し、そ
れぞれに異なる切片を有している。

【００２７】したがって、電着槽内の電着塗料の顔料濃
度と比重との関係を固形分濃度毎に予め求めておき、演
算器または演算装置に入力を行い、比重計によって得ら
れた比重を演算器または演算装置に入力して顔料濃度を
算出することができる。

【００２８】顔料濃度の算出には、固形分濃度の測定値
が必要となる。電着塗料中の固形分濃度の測定は、すで
に公知となっている超音波測定器による超音波減衰率に
よって算出する。求められた固形分濃度を演算器あるい
は演算装置に入力して、これと比重とから顔料濃度の算
出を行う。

【００２９】電着塗料の補給に際しては、通常顔料濃度
が高い第１補給塗料（Ｆ−１）と、合成樹脂、中和剤、
溶剤および水で構成される第２補給塗料（Ｆ−２）の二
液形補給塗料を用いる。下記表２に、Ｆ−１およびＦ−
２の各々の成分組成およびＦ−１とＦ−２とを１：４で
混合して作られた電着塗料内における組成を示す。Ｎ．
Ｖ．は、固形分である合成樹脂、顔料および添加剤の合
計組成を示し、添字１，２，３はそれぞれＦ−１、Ｆ−
２、電着塗料に対するものを示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】補給量、補給比率は、通常、数週間あるい
は１カ月間の測定結果および濃度変化によって決定され
る。塗料補給のタイミングは、電着槽内の固形分濃度が
０．１％低下を目安として、塗装面積または電気量を定
時間毎に測定し、補給装置に対し、指示を行い補給を行
う。補給量は積算流量計によって計量、積算されて補給
の確認が行われる。

【００３２】前述の補給量および補給比率の算出例につ
いて説明する。Ｆ−１内の固型物濃度をＮＶ１、Ｆ−２
の固型物濃度をＮＶ２、電着塗料内の固型物濃度をＮＶ
３とする。電着槽容量Ｔを１００トン、ＮＶ３を１８％
とすれば、数３を用いて固形分０．１％の低下に相当す
る固形分減量を算出することができる。

【００３３】

【数３】

【００３４】数３より、固形分として１８Ｋｇの補給が
必要であるということがわかる。

【００３５】Ｆ−１の補給量は、数４から求めることが
できる。

【００３６】

【数４】

【００３７】同様にＦ−２の補給量は、数５から求める
ことができる。

【００３８】

【数５】

【００３９】Ｆ−１とＦ−２との補給比率は、槽内塗料
の顔料濃度の設定値（固形物中の顔料の１００分率）に
よって決定する。電着塗料の槽内の顔料濃度の設定値を
２０．０５％とすれば、Ｆ−１の基本補給量Ｆ１は数６
から求めることができる。

【００４０】

【数６】

【００４１】同様にＦ−２の基本補給量Ｆ２は数７から
求めることができる。

【００４２】

【数７】

【００４３】Ｆ−１の基本補給量Ｆ１は９．１Ｋｇ、Ｆ
−２の基本補給量Ｆ２は３６．３Ｋｇであることが求め
られ、Ｆ−１とＦ−２との比は略４：１となる。

【００４４】顔料濃度を管理範囲内にするように管理を
行う場合には、予め演算器あるいは演算装置に管理下限
値および管理上限値を入力する。

【００４５】比重計において測定された比重から、演算
器あるいは演算装置で顔料濃度が算出され、その数値が
管理上限外であるか、あるいは下限外であるかによって
補給装置に指示を送り補給制御を行う。

【００４６】顔料濃度が上限外の場合には、Ｆ−１の補
給を停止し、Ｆ−２のみの補給を行う。ただしＦ−１が
補給されないため、Ｆ−１の補給量分だけ固形分が低下
するため、補正分の係数を演算するか、あるいは予め係
数補正を行った調整用の補給量を設定しておき、選択し
て補給を行い、顔料濃度を調整するとともに固形分を一
定に維持する。そのときの係数Ｋ１は数８で求められ
る。

【００４７】

【数８】

【００４８】Ｆ−１から補給される固形分の不足は、係
数Ｋ１を数９で示されるようにＦ２に乗じた量を用いる
ことによって、補正される。

【００４９】

【数９】

【００５０】ＮＶ１が５８％、ＮＶ２が３５％であると
きの係数Ｋ１の算出例を、数１０で示す。

【００５１】

【数１０】

【００５２】数１０からＫ１は１．４１であることが求
められ、Ｆ−２の補給量は、通常の補給量Ｆ２の１．４
１倍であることが求められる。

【００５３】数１１で示されるようにＦ−２の補給量
は、５１．１８Ｋｇとなる。

【００５４】

【数１１】

【００５５】顔料濃度が低い場合は、Ｆ−２の補給を停
止してＦ−１のみの補給を行う。そのときの補正分の係
数Ｋ２は数１２で算出される。

【００５６】

【数１２】

【００５７】前述と同様の条件でＫ２を求めれば３．４
１倍であり、Ｆ−１の補給量は基本補給量Ｆ１の３．４
１倍であることがわかる。

【００５８】数１３を用いることによって、Ｆ１の補給
量は３１．０Ｋｇであることがわかる。

【００５９】

【数１３】

【００６０】顔料分の調整タイミングは前述の塗料補給
と同時サイクル時間と設定して、１回の補給タイミング
毎に調整を行う方法が適当である。さらに、測定結果が
管理値外で調整が何回も続くようであれば、測定器の信
頼性を確認するため従来の分析による確認が可能であ
る。他方、測定結果に基づき数％の調整を１回で実施し
た場合、電着槽内の組成が大きく変化して、仕上がり外
観、膜厚等が急激に変化することが考えられる。また、
測定器のバラツキ、エラーが短時間で調整指示となるた
め、機器の信頼性確認が不可能となる。

【００６１】

【実施例】図２および図３は、本発明の一実施例の電着
塗装を行う装置の構成を説明する系統図である。電着槽
１内に電着塗料２が満たされている。被塗物３は搬送コ
ンベア４によって順次電着槽に搬送される。電着槽１に
浸漬された被塗物３は、整流器５によって電圧が印加さ
れて電着塗装が行われる。順次搬送される被塗物３は、
入槽部に設置された検知装置６によって被塗物数、塗装
面積が検知され、検知結果は補給装置１１に出力され
る。電着塗料２は、電着槽１に設置された循環ポンプ７
で、循環管路８を通り、固形分濃度を測定するための超
音波濃度計９および顔料濃度を測定する比重計１０を経
て、電着槽１へ戻る。超音波濃度計９および比重計１０
で測定された数値は、演算装置１２へ入力される。演算
装置１２には、予め定めた固形分濃度範囲で該電着塗料
２から得た比重と顔料濃度との相関関係が入力されてお
り、超音波濃度計９および比重計１０から出力される値
に基づいて顔料濃度が算出される。算出された顔料濃度
は、表示装置１３で表示が行われる。

【００６２】前記で算出された顔料濃度を電気信号で補
給装置１１へ入力する。補給装置１１には、演算器１
４，１５，１６，１７，１８，１９が接続されている。
演算器１４，１５，１６はＦ−１の補給制御に使用さ
れ、演算器１７，１８，１９はＦ−２の補給制御に使用
される。

【００６３】演算器１４は顔料分が管理範囲内の補給設
定を行い、補給量はＦ１×１に設定される。演算器１５
は顔料が管理上限外の補給設定を行い、補給量Ｆ１の補
給を停止する。演算器１６は顔料が管理下限外の補給設
定を行い、補給量はＦ１×Ｋ２に設定され、固形分の補
正も行う。

【００６４】演算器１７は顔料分が管理範囲内の補給設
定を行い、補給量はＦ２×１に設定される。演算器１８
は顔料分が管理上限外の補給設定を行い、補給量はＦ２
×Ｋ１にされ、前述同様固形分の補正を行う。演算器１
９は顔料分が管理下限外の補給設定を行い、補給量はＦ
２×０になり補給を停止する。

【００６５】電着槽入槽部に設置された被塗物３の検知
装置６からの信号を補給装置１１が受けて、塗料補給
時、顔料濃度測定の結果、選択された演算器１４，１
５，１６，１７，１８，１９に補給指示を出して補給を
行う。

【００６６】Ｆ−１塗料の補給は、補給ポンプ２１が起
動、定量弁２３が開くと、Ｆ−１の補給タンク２０から
補給ポンプ２１によって流量計２２、定量弁２３を経て
電着槽１に供給される。補給量は流量計２２より信号が
演算器１４，１５，１６に送られて設定量に達したら補
給ポンプ２１は停止し、定量弁２３が閉じて補給が完了
する。

【００６７】Ｆ−２塗料の補給開始および完了は、Ｆ−
１と同様に実施される。補給ポンプ２５が起動、定量弁
２７が開くと、Ｆ−２の補給タンク２４から補給ポンプ
２５によって流量計２６および定量弁２７を経て電着槽
１に補給される。補給量は流量計２６および信号が演算
器１７，１８，１９に送られて設定量に達したら補給ポ
ンプ２５を停止、定量弁２７が閉じて補給が完了する。

【００６８】以上のように本実施例に従えば、電着塗料
２の比重と固形分濃度を測定することによって補給塗料
の補給量の割合および量を制御することができ、電着塗
料２の成分を一定に保つことができる。このため、安定
した仕上がり外観、膜厚および防食性能が得られ、被塗
物の品質が向上する。

【００６９】

【発明の効果】以上のように本発明に従えば、顔料濃
度、固形分濃度および比重との関係を用いて固形分濃度
と比重を求めることによって顔料濃度を算出し、算出さ
れた顔料濃度に応じて不足している成分は電着塗料に加
え、不足していない成分は加えないように電着塗料の成
分の管理を行う。これによって電着塗料の成分組成を一
定の範囲に保つことができ、被塗物の安定した仕上がり
外観、膜厚および防食性能が得られ、塗膜の品質が向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】顔料濃度と比重との関係を示すグラフである。

【図２】本発明の一実施例の電着塗装に用いられる装置
の系統図である。

【図３】本発明の一実施例の電着塗装に用いられる装置
の系統図である。

【符号の説明】

１ 電着槽 ２ 電着塗料 ３ 被塗物 ９ 超音波濃度計 １０ 比重計 １２ 演算装置 １４，１５，１６，１７，１８，１９ 演算器 ２０，２４ 補給タンク ２１，２５ 補給ポンプ ２２，２６ 流量計 ２３，２７ 定量弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉波 信男 兵庫県尼崎市南塚口町６丁目10番73号 神東塗料株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−5565（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C25D 13/22 G01N 9/36

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合成樹脂、顔料、溶剤、中和剤および水
   を含んで構成される電着塗料において、 顔料濃度、固形分濃度および比重の関係を用いて、固形
   分濃度と比重とから顔料濃度を算出することを特徴とす
   る電着塗料の顔料濃度測定方法。
2. 【請求項２】 合成樹脂、顔料、溶剤、中和剤および水
   を含んで構成される電着塗料の顔料濃度を予め定める範
   囲に自動的に管理する方法において、 電着塗料の顔料濃度、固形分濃度および比重の関係を用
   いて、固形分濃度と比重とから顔料濃度を算出し、その
   結果に基づいて顔料濃度が高い第１補給塗料と顔料を含
   まず、合成樹脂、中和剤および水からなる第２補給塗料
   との各々の補給量と補給回数とを制御することを特徴と
   する電着塗料の顔料濃度管理方法。