JP3609912B2

JP3609912B2 - ボルトの被膜形成方法

Info

Publication number: JP3609912B2
Application number: JP02456297A
Authority: JP
Inventors: 秀偉桜木; 謙七郎島; 光古田; 茂人森; 眞次中野; 清治柏田
Original assignee: Kansai Paint Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd; Topura Co Ltd
Current assignee: Kansai Paint Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd; Topura Co Ltd
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2017-01-24
Also published as: JPH10202179A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車車体の塗装工程の前に、自動車車体に溶接で取り付けられるボルトのネジ部を予め絶縁性液状塗料で塗装して被膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
自動車の組立等において、ナットと溶接ボルト、ボルトと溶接ナットの組み合わせによる締結方法が行われている。通常の工程では、ボディー、シャシー、サスペンションなどにボルトまたはナットを溶接で取り付け、塗装を施した後に各部位をナットまたはボルトにより締結する方法であるが、一方を溶接することにより、回り止めをする必要がないことから作業性の高い方法として一般的に行われている。しかし、ボルトやナットを溶接で取り付けた後にその周辺で行われるアーク溶接などでスパッタ（溶融した金属飛沫）が飛散してボルト等のネジ部品のネジ部に付着したり、また車体の下塗りとして施されるカチオン電着塗膜がネジ部に厚く析出することによって、締結時にスパッタまたは電着塗膜が抵抗となり、ねじ込みトルクの異常増大や異常な噛み込みの発生など種々の不具合を引き起こしている。このような不具合を防止するためにネジ部をマスキングしておき、ボルトまたはナットのネジ部にスパッタの付着および塗料の浸入を防ぐ方法があるが、実際の生産ラインではマスキングの脱着に多大の工数を要し、組立効率の低下を引き起こすことになるので得策ではなく、効率的な方策が求められている。
【０００３】
このような問題を解決するために、予めネジ部品のネジ部に４フッ化エチレンの粉末を塗布する方法が行われているが、形成された被膜の密着性、耐摩耗性が不良で簡単に脱落するため、使用が困難であるという問題がある。
【０００４】
また、小物ネジ部品の塗装方法として、ディップ・スピン方式が一般的に行われているが、この方法で塗装するとネジ部品の全面を被覆することになり、ネジ部品を電気抵抗溶接で取り付ける際に、電極の接触する部分に絶縁性の高い被膜が存在すると過熱による鉄の溶融が生じて、ネジ部品の変形の原因となる。従って、ネジ部品のネジ部のみを被覆させて、その他の部分には塗料を付着させないことが重要である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上述した問題点を解決し、良好な締め付け作業性、トルク安定性を得るためのボルトのネジ部に絶縁被膜を形成する方法を提供することを目的に鋭意研究を重ねた結果、ボルトを縦方向垂直に位置させ、ネジ部のみを絶縁性液状塗料に浸漬することによって、１回の浸漬塗装で、エッジカバー性に優れ、膜厚均一性の高い絶縁性被膜を形成することができこの被膜は溶接時のスパッタの付着を防止すると同時にカチオン電着塗装工程での電着塗膜の析出を防止し組立時の良好な締結性を与え得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
即ち、本発明は、自動車車体に溶接で取り付けられるボルトを縦方向垂直に位置させ、浸漬塗装によってネジ部のみに絶縁性液状塗料を塗布する工程、ネジ部に塗布された塗膜を焼付乾燥する工程およびボルトに防錆液を塗布、乾燥する工程とからなることを特徴とするボルトの被膜形成方法に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明方法を具体的に説明する。
本発明の被膜形成方法が適用されるボルトは、鉄生地のままでも、もしくはその表面に亜鉛メッキまたは亜鉛以外の金属を含有する合金化亜鉛メッキなどのメッキ処理が施されていてもよい。鉄生地のままの場合には、塗布工程の前に脱脂、乾燥する工程を実施することが好ましい。メッキ処理が施されている場合は、脱脂、乾燥する工程を省くことができる。
【０００８】
脱脂、乾燥工程：
必要に応じて行なわれる脱脂工程の目的は、絶縁性液状塗料の密着性不良や濡れ不良または仕上がり不良などを避けるために、ボルトに付着している成型加工時に使用されるマシン油などを除去することである。脱脂剤としては、マシン油などを溶解させることのできる有機溶剤、例えばトルエンなどの芳香族系溶剤、メチルエチルケトンなどのケトン系溶剤、酢酸エチルなどのエステル系溶剤および灯油などの石油系溶剤が使用できる。また界面活性剤の水溶液である公知の水系洗浄剤も使用することができる。脱脂方法は、脱脂液の中にボルトを浸漬したり、スプレーすることによりボルトに付着している油分を取り除くことができる。脱脂液で油分を取り除いた後、冷風または温風によるエアーブローまたは熱風乾燥炉を用いて乾燥させることにより、有機溶剤または水などを絶縁性液状塗料中に持ち込むことを防ぐことができ、このことは絶縁性液状塗料の性状安定化のために重要である。脱脂、乾燥後に、穴空きプレート等の治具にボルトを差し込むか、コンベアなどの搬送装置のハンガーに取り付けて、ボルトを縦方向垂直に位置させる。もしくはボルトを縦方向垂直に位置させた後に、脱脂液の中に浸漬するかまたは脱脂液をスプレーすることによって脱脂し、乾燥してもよい。
【０００９】
浸漬塗装工程：
必要に応じて脱脂、乾燥されたボルトのネジ部のみに浸漬塗装により液状塗料を塗布する。この時、液状塗料の固形分濃度および粘性を調整することによって、一回の浸漬で優れたエッジカバー性と膜厚均一性を得ることができる。固形分濃度については３〜２０重量％、好ましくは８〜１３重量％の範囲である。固形分濃度が３重量％未満では被膜が全体に薄すぎて、スパッタの付着防止効果、電着塗膜の析出防止能が充分には得られない。他方２０重量％を超えると被膜が全体に厚すぎて、締め付け作業に支障をきたす。
【００１０】
また膜厚均一性を確保するには、チクソトロピックな粘性が必要である。その為にはチクソトロピック性を付与させる増粘剤の配合が必要であり、そのような目的に合致する増粘剤としては、例えば長鎖脂肪酸エステル重合体、脂肪酸アマイド、硫酸エステル系アニオン活性剤およびエアロジルなどを用いられるが、中でも脂肪酸アマイドが最もチクソトロピックな粘性が得やすく、且つ仕上がり性も優れている点で好適である。
【００１１】
増粘剤の配合によって、粘度とチソクトロピックインデックスを調整することができるが、粘度についてはＢ型回転粘度計で１０〜５００センチポイズ／６０ｒｐｍの範囲、好ましくは１００〜３００センチポイズであり、チクソトロピックインデックス（６ｒｐｍでの粘度と６０ｒｐｍでの粘度の比）については２〜７の範囲、好ましくは４〜６である。粘度が１０センチポイズ未満の時は、被膜が全体に薄すぎて電着塗膜の析出防止能が不十分となる。他方５００センチポイズを超えると、被膜が厚すぎてネジの締め付け作業に支障をきたす。次に、チクソトロピックインデックスが２未満の時は、塗着した液が流れやすく上下の膜厚差が大きくなり、膜厚均一性に欠け、ネジ山の被膜性が不十分となり電着塗膜の析出防止能が低下する。他方７を超えると、増粘剤の配合量が多くなり被膜が脆くなる傾向がみられ、また全体に厚すぎて締め付け作業に支障をきたす。
【００１２】
以上のように固形分濃度、粘度、チクソトロピックインデックスを調整して、ネジ山の完全な被覆性の確保とネジ斜面およびネジ谷の膜厚均一性を得ることができるが、カチオン電着塗膜の析出を完全に防止するためには、形成された被膜の体積固有抵抗値が常温で１０^１４オーム・ｃｍ以上であることが必要である。それ未満であると被覆膜の通電性が高まり、電着塗膜が析出してネジの締め付け作業性が極めて悪くなる。
【００１３】
上記条件を満足する絶縁性液状塗料として、（ｉ）パーフルオロアルキル（メタ）アクリレートと水酸基含有ビニル単量体とを主成分とするフッ素原子含有率が１０〜４０重量％である水酸基含有フッ化アクリル樹脂に、ブロック型ポリイソシアネート化合物または有機チタン化合物を配合して得られるフッ化アクリル樹脂系組成物；（ｉｉ）ビスフェノール型高分子量エポキシ樹脂を主成分とするもの、またはビスフェノール型エポキシ樹脂の両末端エポキシ基をアルカノールアミンもしくはヒドロキシ酸で１級水酸基に変性したエポキシ樹脂にメラミン樹脂またはブロック型ポリイソシアネート化合物を配合して得られるエポキシ樹脂系組成物；（ｉｉｉ）ポリエステル樹脂、アルキド樹脂で変性したシリコーンポリエステルワニスおよびシリコーンアルキドワニス、アクリル樹脂で変性したシリコーンアクリルワニス、エポキシ樹脂で変性したシリコーンエポキシワニスなどの変性シリコーン樹脂系組成物；（ｉｖ）レゾール型油溶性フェノール樹脂を無水フタール酸などの多塩基酸とグリセリンなどの多価アルコールと共縮合して得られるフェノール樹脂変性アルキド樹脂ワニス；（ｖ）アルキド樹脂にメラミン樹脂を配合して得られるメラミンアルキドワニスなどのアルキド樹脂系組成物；（ｖｉ）ノボラック型またはレゾール型フェノール樹脂をアルコール系有機溶剤に溶解して得られるフェノール樹脂系組成物；（ｖｉｉ）ポリエステル樹脂にブロック型ポリイソシアネート化合物を配合して得られるポリウレタン系組成物；その他にポリエステルワニス、ポリイミドワニス、ポリイミドアミドワニスなどを挙げることができる。
【００１４】
ボルトのネジ部を浸漬塗装する際には、空気の巻き込みを抑え塗布部分への泡の付着を防ぐために、ボルトの入槽速度は遅くすることが肝要であり、０．５ｍ／分から１．５ｍ／分の範囲が適当である。出槽速度には特に制限はない。浸漬浴は、液面管理が容易で、ゴミの除去もできるオーバーフロー方式が適切である。
【００１５】
塗膜の焼付乾燥工程：
浸漬塗装後被膜は焼付乾燥されるが、乾燥炉は一般的な熱風循環式のものでよく、乾燥温度は１００℃〜１８０℃、乾燥時間は１０分〜６０分である。
【００１６】
防錆液塗布乾燥工程：
焼付乾燥後、浸漬またはスプレーで、ボルト全面に従来から公知の水溶性防錆剤例えば、日本エヌ・シー・エイチ社製クールマスターＲＰ（１０％水溶液）を塗布する。これにより、ボルトを短時間で冷却すると同時に無塗装部分に防錆処理を施すことができる。防錆液を塗布した後、冷風または３０〜４０℃の温風によるエアーブローで乾燥される。
【００１７】
以下、本発明を図面に基づいてさらに説明する。
【００１８】
図１は、本発明方法における各工程の構成を説明するための略図である。
図１に示すようにボルトのネジ部のみに絶縁性液状塗料の被膜を形成するための工程は、穴の空いたプレートにボルトを差し込み、縦方向にボルトを位置させる着荷工程▲１▼、必要に応じてボルトの表面に付着している油分を除去するための脱脂工程▲２▼、必要に応じて脱脂液を除去する乾燥工程▲３▼、ボルトのネジ部のみに絶縁性液状塗料を塗布する浸漬塗装工程▲４▼、被膜形成のための焼付乾燥工程▲５▼、無塗装部分の防錆とボルトの冷却を目的とする防錆液塗布工程▲６▼、水分を除去するための乾燥工程▲７▼およびボルトをプレートから取り外す脱荷工程▲８▼とから構成されている。
着荷工程▲１▼において、図２の（Ａ）に例示するような穴空きのプレート１にボルト２を差し込んで縦方向に位置させてもよいし、また図２の（Ｂ）および（Ｃ）に示すようにコンベアなどの搬送装置４に取り付けられたハンガー５またはマグネット板６にボルトを縦方向でセットしてもよい。マグネット板６を使用した場合一度に多くのボルトを取り付けることが可能で、生産効率を上げることができる。図２の（Ａ）において、３はプレート１を昇降または固定する手段を示す。
【００１９】
脱脂工程▲２▼で用いる脱脂液については、有機溶剤または公知の水系洗浄剤が使用でき、例えばサンウォッシュＦＭ−５５０〔ライオン（株）製、水系洗浄剤〕を３〜５％の濃度に水で薄めたものを用い、スプレーでネジ部を中心に吹き付けて洗浄する。
【００２０】
次の乾燥工程▲３▼では温風エアーブローを用いて脱脂液を乾燥、除去する。浸漬塗装工程▲４▼では、図３の（Ａ）に例示するように、ボルト２をプレート１にセットした状態で、絶縁性液状塗料７の入ったオーバーフロー方式の浸漬浴槽８の中にネジ部２ａのみが浸かるように垂直に引き下げ、浸漬後垂直に引き上げる。この際、ボルト２をセットしたプレート１は固定して、浴槽８の方が上下する方式でも構わない。図３の（Ａ）において、３はプレート１を昇降または固定させる手段を示す。または図３の（Ｂ）に例示するように、舟形の浸漬浴槽９にコンベア４に取り付けられたボルト２を連続的に斜め方向から角度を付けて浸漬していく方式もとることができる。浸漬の際の入槽速度は０．５〜１．５ｍ／分で行い、出槽速度は通常１．５ｍ／分前後で行う。
【００２１】
浸漬塗装後の焼付乾燥工程▲５▼では、熱風循環乾燥炉を用いて乾燥させる。
【００２２】
ついで、防錆液塗布工程▲６▼で水溶性防錆剤の浴槽に全没するように浸漬してボルト全面に防錆液を塗布した後、次の乾燥工程▲７▼で温風を用いたエアーブローにより水切り乾燥を行う。
【００２３】
【実施例】
以下実施例を示す。「部」および「％」は「重量部」および「重量％」を示す。
【００２４】
実施例１
メチルエチルケトンで脱脂処理し、温風エアブローで乾燥したＭ−１０ボルト（ネジピッチ：１．２５ｍｍ）を、固形分５０％の水酸基含有フッ化アクリル樹脂ＡＳ−１３０２（三菱レイヨン（株）製、フッ素原子含有率１７％、水酸基価５２、重量平均分子量２００００）１００部に、ジ−ｉ−プロポキシ・ビス（アセチルアセトン）チタネート２０部および増粘剤である高融点脂肪酸ポリアマイド１０部を配合し、混合有機溶剤（キシレン／酢酸ブチル／ブチルセロソルブ重量比＝４／３／３）で希釈して得られた固形分濃度１０％、粘度２２０センチポイズ／６０ｒｐｍ、チクソトロピックインデックス５．６の絶縁性液状塗料の入った図３（Ａ）の浸漬槽８に入槽速度１ｍ／分で、縦方向垂直の姿勢でネジ部２ａのみを浸漬した。ネジ部２ａ全体が浸漬した後１０秒後に出槽速度１．５ｍ／分で垂直に引き上げ室温で５分間放置後１２０℃／１５分で被膜を焼付乾燥した。
ついで、水溶性防錆剤（日本エヌ・シー・エイチ社製「クールマスタ−ＲＰ」１０％水溶液）の浴槽に得られたボルトを全没するように浸漬して、引き上げた後３０℃の温風でエアーブローして水切り乾燥を行った。かくして得られたボルトネジ部の被膜の体積固有抵抗値は１５×１０^１４オーム・ｃｍ（東亜電波工業社製ＳＭＥ−８３１０平板試料測定用電極で測定）であり、このボルトをカチオン電着塗装（関西ペイント社製ＨＢ−２１００を使用）してもネジ部に電着塗膜が析出せず、また溶接によるスパッターの付着も認められず、ナット締結性に優れたものであった。
【００２５】
実施例２
実施例１における絶縁性液状塗料の代わりに、変性エポキシ樹脂エピクロンＨ−３０５（大日本インキ化学工業（株）製、１級水酸基当量２５００、２級水酸基当量２７０、数平均分子量８０００）１００部に、増粘剤である高融点脂肪酸ポリアマイドを１２部配合し、混合有機溶剤（キシレン／酢酸ブチル／ブチルセロソルブ重量比＝４／３／３）で希釈して得られた固形分濃度１０％、粘度２６０センチポイズ／６０ｒｐｍ、チクソトロピックインデックス５．８の塗料を使用する以外は実施例１と同様にＭ−１０ボルトを処理した。このボルトはネジ部に電着塗膜が析出せず、また溶接によるスパッターの付着も認められずナット締結性に優れたものであった。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、ボルトのネジ部のみへの塗布および乾燥を適切且つ連続的に行うことができ、液状塗料の濃度、粘性を特定の範囲に調整することにより、一回の浸漬塗装で優れたエッジカバー性および膜厚均一性の高い被膜を形成することができる。本発明の方法を用いて、予めボルトのネジ部のみを絶縁性の高い液状の塗料で被覆することで、スパッタの付着や電着塗膜の析出を防止することができ、良好なネジ部品の締め付け作業性、トルク安定性を得ることができる。従来のマスキング方法に比べて、工数削減の効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法における各工程の構成を説明するための略図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明方法においてボルトを縦方向垂直に位置させる手段を説明するための略図である。
【図３】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明方法の絶縁性液状塗料をネジ部のみに塗布する工程を説明するための略図である。
【符号の説明】
１穴あきプレート
２ボルト
２ａボルトのネジ部
３昇降又は固定手段
４コンベア
５ハンガー
６マグネット板
７絶縁性液状塗料
８，９浸漬浴槽

Claims

自動車車体に溶接で取り付けられるボルトを縦方向垂直に位置させ、浸漬塗装方法によって絶縁性液状塗料をネジ部のみに塗布する工程、ネジ部に塗布された塗膜を焼付乾燥する工程および得られたボルトに防錆液を塗布し、乾燥する工程からなり、該絶縁性液状塗料が、固形分濃度３〜２０重量％、粘度１０〜５００センチポイズ、およびチクソトロピックインデックス２〜７を有することを特徴とするボルトの被膜形成方法。
絶縁性液状塗料が、体積固有抵抗値が常温で１０¹⁴オーム・ｃｍ以上の被膜を形成する有機樹脂系組成物である請求項１記載の方法。
絶縁性液状塗料が、パーフルオロアルキル（メタ）アクリレートおよび水酸基含有ビニル単量体を共重合成分とするフッ素原子含有率１０〜４０重量％の水酸基含有フッ化アクリル樹脂、架橋剤および増粘剤を含有する組成物である請求項１または２のいずれかに記載の方法。
絶縁性液状塗料が、ビスフェノール型エポキシ樹脂の分子鎖の両末端エポキシ基が１級水酸基で置換された数平均分子量３０００〜１００００の変性エポキシ樹脂および増粘剤を含有する組成物である請求項１または２のいずれかに記載の方法。
絶縁性液状塗料が変性シリコーン樹脂および増粘剤を含有する組成物である請求項１または２のいずれかに記載の方法。