JPH03178359A - 電着塗装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電着塗装装置に係り、更に詳述すると、第１
の電極部を成す被塗物とこれに対応して配設される第２
の電極部とを備えた電着塗装装置において、前記第２の
電極部として隔膜電極装置が使用される電着塗装装置に
関する。

（従来の技術〕 電着塗装には、大別してアニオン型塗料を用いたものと
、カチオン型塗料を用いたものとがあるが、そのいずれ
においても、被塗物における塗膜の均一性および密着性
が優れており且つ公害の発生が少ないことから、昨今に
おいては、特に金属塗装の下塗り若しくはｌコート仕上
げ等に好適なものとして、例えば自動車ボディの自動塗
膜処理等に広く応用されている。

このような電着塗装に用いられる塗料の内、前述したア
ニオン型塗料としては、例えば分子量２０（Ｏの樹脂に
カルボキシル基を付着せしめて水容性としたものが使用
され、また、前記カオチン型塗料としては、当該塗料の
樹脂成分にアミノ基を付着せしめて水溶性としたものが
使用されている。一方、これらの水溶性塗料であっても
水中に溶解した後の電離度は微弱である。このため、現
在では、アオニン型塗料の場合は例えばトリエチルアミ
ン等のアルカリ性中和剤を混入し、また、カオチン型塗
料の場合は酢酸等の酸性中和剤を混入し、それぞれ中和
せしめて水中での電離度の増大を図ったものが使用され
ている。

このように、各塗料の樹脂成分の性質に応じて電離度の
増大を図るための中和剤が混入されるが、一方、被塗物
の電着処理が進み溶液中の塗料の樹脂成分が減少すると
、前記塗料を外部から順次補給しなければならないため
、前述した溶液中には中和剤としてのアミン又は酢酸が
連続的に蓄積されて塗面の再溶解もしくはピンホールの
発生等の現象が生し、電着塗装の効率が著しく害される
という事態が生じる。

このため、昨今においては、例えば特公昭４５−２２２
３１号公報にみられるように、一方の電極としての被塗
物および水容液から、イオン交換膜笠によって他方の電
極を分離するとともに、当該イオン交換膜等によって前
記水溶液中からアミン又は酢酸を浸透抽出して当該水溶
液中の中和剤の増加を防止するという所謂ｐＨ管理が行
われ実効が図られている。

ここで、カチオン型塗料を用いたカチオン電着について
説明する。

従来より、カチオン電着においては、隔膜としてアニオ
ン交換膜が使用されている。このアニオン交換膜は、通
常酸除去の電気効率（酸のクーロン除去率）として、８
〜１０Ｘ１．０−６Ｃモル／クーロン〕の値を有してい
る。

電着浴層内の電着用水溶液（ＥＤ浴塗料）に加えられる
酸（中和剤）としては、電着浴層に補給される塗料に含
まれるｉＡだけである。

一方、ＥＤ浴塗料から外部に持ち出される酸としては、 ■電着塗装後に水洗液として用いられるＵＦｆｉ液に含
まれて持ち出されるＡの１０〜２０〔％〕■塗膜に含ま
れて持ち出されるＡの５〜１０〔％〕 ■隔膜電極によって除去されるＡの７０〜８０〔％〕 の合計の量Ｂである。

量ＡとｉＢが等しくなるのが理想的ではあるが、調整が
困難なため、一般にはＢＡＡとなるようにして、不足気
味になる酸を外部から補給している場合が多い。

かかる理由により、電着浴層内に装備された電極の全て
を酸抽出用の隔膜電極にした場合、極端に酸の除去が過
剰となって中和剤である酸の欠乏を惹起し、定期的に外
部より酸の補給が必要になる等、ＥＤ浴塗料中の中和剤
管理が面倒になるとともに、酸の無駄な消費にもなる。

このため、今日では、一部の電極を隔膜を持たない所謂
裸電極で構成することにより、酸除去のバランスをとっ
ている。

上述したように、８〜ｌ０ＸＩＯ−６（モル／クーロン
〕の除去率では酸の除去が過剰となり、５〜６×１０−
ｂ〔モル／クーロン〕ではおよそ理想的な酸除去のバラ
ンスとなるため、かかる酸除去率を有する中性膜が使用
される場合もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来例の裸電極を一部に使用する手
法には、最近における高品質な塗装の仕上がり要求に応
える上で、次のような重大な不都合が有る。

即ち、裸電極の表面に析出する無機顔料を主成分とする
スラッジが問題となり、また、塗料中の有用成分の内に
電極（通常５ＵＳ３１６が使用される場合が多い）の電
食を促進させる成分がふくまれることが多く、通電によ
り激しい電食を起こす。通常、５ＵＳ３１６の電食率は
流れる電流に対して、２〜３Ｘ１０−６Ｃグラム／ク一
ロン〕程度であるが、上記の場合には１００〜１５０Ｘ
１０−６〔グラム／クーロン〕にも達することがある。

このようにして、電食によって極から溶出した重金属イ
オン（鉄、クロム、ニンケル等）等が塗料に混入し、塗
装面の肌荒れ、防錆力低下９重金属による着色問題等の
障害が生していた。

また、上記従来例の中性膜使用の場合にあっても、中性
膜は、電食を促進させる成分２重金属イオン等を通過さ
せるため、同様の不都合が生していた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、かかる従来例の有する不都合を改善し
、とくに、塗装の品質を維持しつつ電着塗装内の酸の量
を容易に調整することが可能な電着塗装装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段］ そこで、本発明では、電着浴槽内に配設された第１の電
極部としての被塗物と、この被塗物に対応して配設され
た複数の電極からなる第２の電極部とを備え、被塗物と
第２の電極部との間に、電着浴槽内に収容された塗膜形
成物質の水溶液を通して電流を通ずることによって塗膜
形成物質を前述した被塗物に電着するようになっている
。ここで、第２の電極部を構成する各電極として、当該
各電極を水溶液から分離する隔膜部を有する隔膜電極装
置を使用し、この内の一部の隔膜電極装置が、耐食性部
材からなる電極と２当該電極に吸引される水溶液中の中
和剤中におけるイオンの流れの大部分を阻止する第１の
隔膜部とを有し、残りの隔膜電極装置が中和剤を浸透抽
出する第２の隔膜部を備えているという構成を採ってい
る。これによって前述した目的を遠戚しようとするもの
である。

〔作　　用］ 本発明の電着塗装装置を、カチオン電着塗装に使用した
場合について説明する。

まず、被塗物を負極とすると共に第２の電極部を構成す
る各隔膜電極装置を正極として直流電圧を印加すると、
通常と同様直ちに電極塗装が開始され、電着塗装用水溶
液中で正電荷を有する塗料樹脂成分と顔料のコロイド分
子が負極の被塗物に向かって移動し、被塗物の表面に付
着して放電したのち、塗料の固形物が凝集して塗膜が形
成される。

一方、前記水溶液中には、負電荷を有する酢酸が蓄積さ
れる状態となるが、この酢酸は、前述した電着塗装の開
始と同時に各隔膜電極装置の電極に向かって移動を開始
する。そして、一部の隔膜電極装置に装備された第１の
隔膜部としてのカチオン交換膜の作用により水溶液中の
中和剤である酸（陰イオン）の流れは、このカチオン交
換膜により大部分阻止されて電極側に到達することがで
きず、酸が電着用水溶液内に蓄積される。但し、このカ
チオン交換膜では酢酸を完全に阻止することはないので
、一部が電極に到達し放電する。この場合、耐食性部材
からなる電極が陽極に使用されているため、当該陽極か
らの陽イオンの溶出は殆ど生じることがない。

一方、残りの隔膜電極装置が負電荷を備えた酢酸分子を
容易に通過せしめる第２の隔膜部としてのアニオン膜を
備えているため、正電位の当該隔膜電極装置の電極に吸
引される酸の分子は、電子力線に沿って当該アニオン交
換膜を容易に通過して電極に達して放電する。この場合
、アニオン交換膜の作用により電極より溶出した重金属
イオンの電着用水溶液側への流出は効果的に阻止される
。

〔第１実施例〕 以下、本発明の第１実施例を第１図ないし第４図に基づ
いて説明する。

この実施例は、本発明をカチオン型塗料を使用するカチ
オン電着塗装装置に実施した場合を示すものである。

この第１図に示す実施例は、電着浴槽１００内に配設さ
れた第１の電極部としての被塗物１とこの被塗物１に対
応して配設された複数の電極装置からなる第２の電極部
２とを備えている。この第２の電極部２を構成する各電
極として、中和剤抽出型の一方の隔膜電極装置３，３．
・・・・・・及び中和剤阻止型の他方の隔膜電極装置４
，４．・・・・・・が使用されている。−これらの隔膜
電極装置３．４は一本おきに交互に配設されている。

中和剤抽出型である一方の隔膜電極装置３としては、電
着浴槽１００内に収容された電着塗装用水溶液（カチオ
ン型塗料の水溶液）Ｗ中の中和剤を浸透抽出する隔膜部
を備えているものが使用されている。また、中和剤阻止
型である他方の隔膜電極装置４としては、耐食性部材（
例えばチタン合金上に酸化イリジウム等をコーティング
したもの、フェライト材等の良質材料が用いられる。）
からなる管状電極を有し、この管状電極に吸引される水
溶液Ｗ中の中和剤中におけるイオンの流れの大部分を阻
止する第１の隔膜部を備えたものが使用されている。

これを更に詳述すると、他方の隔膜電極装置４は、第２
図に示すように、本体部１１と、電極部１２と、この両
者間に設定された通水機構１４とを備えている。

本体部１１は、同軸上に所定間隔をおいて配設された第
１および第２の絶縁管１５．１６と、これらの各絶縁管
１５．１６を連結する比較的硬質の隔膜支持部材１７と
、この隔膜支持部材１７の外周に巻装された第１の隔膜
部としてのカチオン交換膜９と、このカチオン交換膜９
の外面にさらに巻装された外布１８とにより構成されて
いる。

この外布１８は、例えば化学繊維等から戒り且つ張力に
対し充分耐久性がある通水性を備えたものが使用されて
いる。

隔膜支持部材１７は、非導電性の網状部材もしくは通水
性ある多孔質部材によって比較的長い管状に形成され、
第１および第２の絶縁管１５．１６をその両端部の内径
側にて連結するように配設されている。

また、カチオン交換膜９は、第３図に示すように、それ
ぞれ円筒状に形成されるとともに、後述するようにして
、隔膜支持部材１７の外周に巻装されている。

また、このカチオン交換膜９は、隔膜支持部材１７に巻
回されているため、外圧に対して機械的強度が著しく増
強された状態となっている。さらに、このカチオン交換
膜９の外周面には、その全域にわたって前述した如く外
布１８が螺線状に巻装され、これによって内圧に対して
も充分な耐圧強度が付加されたものとなっている。

カチオン交換膜９おムび外布１８が巻装された隔膜支持
部材１７の両端部の外周側には、所定間隔をおいて第２
図に示す如く第１および第２の枠体２０，２１が配設さ
れ、同時にこの枠体２０゜２１の内径側にボッティング
材４１が充填され、これによって、各絶縁管１５．１６
と隔膜支持部材１７およびカチオン交換膜９．外布１８
とが同時に且つ強固に一体化された構造となっている。

この場合、前記第１の枠体２０は筒状に形成されており
、前記ボッティング材４１の充填に際しては当該固形化
前のポツティング材４１が流出するのを防止するために
リング部材２２が第１の枠体２０内に配設されている。

また、第２の枠体２１は、有底筒状に形成され、その内
側に隔膜支持部材１７および絶縁管１６等が挿入された
状態で前述した如くポンティング材４１が充填され、そ
の全体が同時に一体的に固着された構造となっている。

ボッティング材４１としては、本実施例ではエポキシ樹
脂が使用されているが、ウレタン樹脂。

若しくはフェノール樹脂等であってもよい。

第１および第２の絶縁管１５．１６としては、本実施例
では硬質の塩化ビニール管が使用されている。この内、
第１の絶縁管５には、第２図に示す如く排水部１３が設
けられ、その上方端部にはキャップ２４が着脱自在に装
備されている。符号１５Ａは絶縁管１５の上端部内径側
に固着されたスペーサを示す。

一方、電極部１２は、チタン製で管状に形成されその表
面に酸化イリジウム等をコーティングしてなる管状電極
３０と、この管状電極３０の第２図における上端部に装
着された電極垂下係止用の金属製蓋部材３１と、この蓋
部材３１に設けられた電源用接続端子３２および給水部
３３とにより構成されている。この内、管状電極３０は
、その外径が前述した本体部１１の第１および第２の各
絶縁管１５．１６の内径よりも更に小さく形成されてい
る。このため、本体部１１に対する当該管状電極３０の
着脱が容易となっており、同時に当該本体部１１と管状
電極３０との間に通水機構１４の一部が形成されるよう
になっている。また、金属製の蓋部材３１は、その外周
端縁が管状電極３０から突設されており、これによって
管状電極３０が第２図に示すように第１の絶縁管１５に
より係止されるようになっている。このため、電極部１
２は、外部から本体部１１内に極く容易に挿入配設され
、また必要に応して極く容易に外部へ離脱せしめること
ができるようになっている。

通水機構１４は、カチオン交換膜９と管状電極３０との
間に蓄積される酢酸などを外部へ排出するためのもので
、具体的には上述した電極部１２と本体部１１とにより
構成されている。すなわち、電極部１２の給水部３３か
ら流入される水は、第３図中の矢印にて示すように、管
状電極３０内を流下し、下方から管状電極３０の外周側
へ流動してゆき、同時に該管状電極３０の外周側を上昇
しながらカチオン交換膜９の内側を流動して不純物と共
に排出部１３から外部へ強制的に流出されるようになっ
ている。

本体部１１の一方の枠体２０部分には、電着塗装に際し
浴槽へ装着するための装着用金具１１Ａが巻装される。

また、カチオン交換膜９の外面に巻装した外布１８は、
必ずしも布状のものに限定されず、同一の補強機能およ
び通水性を備えたものであれば、他の部材で置き換えて
もよい。更にカチオン交換膜９は、接合部を防水するこ
とを前提として螺旋状に巻き付けても或いは輪切り状に
形成したものを装着してもよい。

ここで、前述した本体部１１の主要部をなすカチオン交
換膜９の固定方法について更に詳述する。

まず、隔膜支持部材１７の外周にカチオン交換膜９を巻
装し、その当接端部を重ねるか或いは当接端縁を突き合
わせるかして、第４図に示す如くにほぼ断面円形状に固
着する。続いて、このカチオン交換膜９の外面に、外布
１８をｇ線状に巻きつけ、これによって隔膜支持部材１
７とカチオン交換膜９との一体化が完了する。次に、こ
のようにして形成された円筒状隔膜部材の７両端部に、
前述した第１および第２の絶縁管１５．１６を第２図に
示す如く嵌合せしめ、同時にこの各嵌合部の外側には第
１１よび第２の枠体２０．２１を前述した如く所定間隔
をおいて配置する。そして、この各枠体２０，２１内に
各々ボッティング材４１を充填して固形化せしめ、これ
によって本体部１１の一体化が完了する。

なお、第１の枠体２０の第２図における下端部内側に配
設されたシール部材２２は、前述した如く固形化前のポ
ツティング材４１の流出を防ＩＬするためのものであり
、当該ボンティング材　４１が固形化した後は取り除い
てもよい。

また、一方の隔膜電極装置３は、前述した他方の隔膜電
極装置４とほぼ同様に構成されているが、カチオン交換
膜９に換えて第２の隔膜部としてのアニオン交換膜が使
用され、管状電極３０の代わりに通常のステンレス製の
管状電極が使用されている。その他の構成は、前述した
隔膜電極装置、４と同一となっている。

次に、この実施例の全体的動作を説明する。

まず、被塗物ｌを負極とすると共に一方の隔膜電極装置
３，３．・・・・・・及び他方の隔膜電極装置４゜４、
・・・・・・の各管状電極を正極として直流電圧を印加
すると、通常と同様直ちに電極塗装が開始され、水溶液
中で正電荷を有する塗料樹脂成分と顔料のコロイド分子
が負極の被塗物１に向かって移動し、被塗物の表面に付
着して放電したのち、塗料の固形物が凝集して塗膜が形
成される。

一方、水溶液中には、負電荷を有する酢酸が蓄積される
状態となるが、この酢酸は、前述した電着塗装の開始と
同時に各隔膜電極装置３，３・・・・・・４．４・・・
・・・の各管状電極に向かって移動を開始する。ここに
おいて、一方の各隔膜電極装置３では負電荷を備えた酢
酸分子を容易に通過せしめるアニオン膜が使用されてい
るため、正雷位の当該隔膜電極装置３の管状電極に吸引
される酢酸分子は、電子力線に沿って当該アニオン交換
膜を容易に通過して管状電極の周囲から該管状電極に達
して放電する。この場合１．放電した中和剤も低濃度で
は殆ど全量が電離しているため、通電中は陽極に引かれ
ているので、管状電極とアニオン交換膜との間に集積さ
れる。

ところで、この管状電極とアニオン交換膜との間には、
前述したように例えば純水が強制的に流通されているた
め、集積された酢酸は純水とともに連続的に外部へ排出
される。

これに対し、他方の各隔膜電極装置４では、カチオン交
換膜９が使用されているため、酸のクーロン除去効率は
ｌＸｌ０−’Ｃグラム／クーロン］以下と非常に低く、
水溶液Ｗ中の中和剤である酢酸（陰イオン）の流れは、
このカチオン交換膜９により大部分阻止されて電極３０
側に到達することができず、酢酸が電着用水溶液Ｗ内に
蓄積される。この場合、水溶液Ｗ側から管状電極３０側
にはマイナス（−）の電荷は移動できないが、予め管状
電極３０とカチオン交換膜９との間に満たされている極
液中の酸の電離によって生じた水素イオン〔Ｈ゛〕が被
塗物ｌに吸引されカチオン交換膜９を通過するため、こ
の水素イオンがプラス〔＋〕の電荷を運ぶことにより電
流が流れている。

但し、このカチオン交換膜９では酢酸を完全に阻止する
ことはないので、一部が電極３０に到達し放電する。前
述した場合と同様にして、管状電極３０と隔膜部９との
間には酢酸が集積され、集積された酢酸は純水とともに
連続的に外部へ排出される。

他方の隔膜電極装置４の管状電極３０はチタン製でその
表面に酸化イリジウムをコーティングしたものが使用さ
れていることから、当該管状電極３０より重金属イオン
が殆ど溶出することがない。

以上説明したように、本第１実施例によると、酸の除去
率を抑制するとともに、極が殆ど溶出することがない他
方の隔膜電極装置４と、酸を有効に除去し得るとともに
極の溶出による陽イオンの流れを阻止するアニオン膜を
備えた一方の隔膜電極装置３とを使用しているので、従
来問題となっていた中和剤である酸の過剰除去を防止で
きるとともに、電着用水溶液中の塗料成分（ＥＤ浴塗料
）中に極の溶出による重金属イオンが混入するのを略完
全に阻止することができるという利点がある。また、こ
の一方の隔膜電極装置３と他方の隔膜電極装置４とを適
当に組み合わせることにより、酸の除去率を所望の値に
設定し得るという利点をも有している。

尚、上記実施例における一方の隔膜電極装置３゜３、・
・・・・・及び他方の隔膜電極装置４，４．・・・・・
・の配置を、第５図に示すように、入槽部に他方の隔膜
電極装置４，４．・・・・・・を並べ、その下流側に隔
膜電極装置３，３．・・・・・・を並べてもよい。

また、他方の隔膜電極装置４の極液循環系を一方の隔膜
電極装置３の極液循環系より分離すると、一方の隔膜電
極装置３の極液が他方の隔膜電極装置４に供給されるこ
とがないので、はぼ完全に重金属の浴塗料への混入を防
止することができる。

〔第２実施例〕 次に、第２実施例を第６図に基づいて説明する。

ここで前述した第１実施例と同等の構成部材については
、同一の符号を用いるものとする。

この実施例では、前述した第１実施例における一方の隔
膜電極装置３，３．・・・・・・と被塗物１との間に印
加される電圧を調整する電圧調整手段４０が設けられて
いる点に特徴を有する。その他の構成は前述した第１実
施例と同一になっている。

このように構成しても、第１実施例と同等の作用・効果
を得られる他、電圧調整手段４０の作用により一方の各
隔膜電極装置３と被塗物１との間に印加される電圧を調
整ことかできるので、−層容易に電着浴槽１００内の酸
の量を調整できるという利点がある。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成され機能するので、例えば上
記実施例のように、これをカチオン電着塗装に使用した
場合、第１の隔膜部を備えた一部の隔膜電極装置の作用
により水溶液中の中和剤である酸の過剰除去を抑制する
ことができ、同時に第２の隔膜部を備えた残りの隔膜電
極装置の作用により水溶液中の酸を浸透抽出して除去す
ることができ、上記一部の隔膜電極装置が耐食性部材か
らなる電極を備えているので当該電極が溶出することが
ないので、重金属イオン等が水溶液中に流出することが
ない。

従って、電着塗装の品質を維持しつつ、電着浴槽内の中
和剤である酸の量を容易に調整することができるという
従来にない実用的な孟春塗装装置を提供することができ
る。

尚、上記実施例においては、第２の電極部を成す各電極
として管状電極を使用する場合を例示したが、本考案は
これに限定されるものではなく、箱形電極等を使用して
もよく、この場合にも全く同一の効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（１）は本発明の第１実施例における各隔膜電極
装置の上方からみた配置を示す説明図、第１図（２）は
本発明の第１実施例の構成を示す説明図、第２図は第１
図における第１の隔膜部を備えた一部の隔膜電極装置の
具体的構成を示す断面図、第３図は第２図の装置内にお
ける水の流通経路を示す説明図、第４図は第２図のＴＶ
−ＴＶ線に沿った断面図、第５図は第１図の各隔膜電極
装置の他の配置例を示す説明図、第６図は本発明の第２
実施例の構成を示す説明図である。 １・・・・・・第１の電極としての被塗物、２・・・・
・・第２の電極、３・・・・・・第１の隔膜部を備えた
一部の隔膜電極装置、４・・・・・・第２の隔膜部を備
えた残りの隔膜電極装置、９・・・・・・第１の隔膜部
としてのカヂオン交換膜、３０・・・・・・耐食性部材
からなる電極としての管状電極、１００・・・・・・電
着浴槽、Ｗ・・・・・・塗膜形成物質の水溶液としての
カチオン型塗料の水溶液。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、電着浴槽内に配設された第１の電極部としての
   被塗物と該被塗物に対応して配設された複数の電極から
   なる第２の電極部とを備え、 前記被塗物と第２の電極部との間に前記電着浴槽内に収
   容された塗膜形成物質の水溶液を介して通電することに
   よって前記塗膜形成物質を前記被塗物に電着する電着塗
   装装置において、 前記第２の電極部を成す複数の各電極として、当該各電
   極を前記水溶液から分離する隔膜部を有する隔膜電極装
   置を使用し、 この内の一部の隔膜電極装置が、耐食性部材から成る電
   極と、当該電極に吸引される前記水溶液中の中和剤中に
   おけるイオンの流れの大部分を阻止する第１の隔膜部と
   を有し、残りの隔膜電極装置が前記中和剤を浸透抽出す
   る第２の隔膜部を備えていることを特徴とした電着塗装
   装置。