JPH0368120B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は電気透析の方法および電気透析セルに
関する。より詳しくは、本発明は限外液を処理
する電気透析の使用に関する。

（従来技術の開示） 米国特許第3663405号には限外過による電着
浴の処理を開示する。限外過法では電着浴中の
望ましい成分、主として樹脂および顔料が限外過
液膜上で濃縮され、それらを再び電着浴に戻して
再利用する。電着浴に蓄積する不要成分、例え
ば、被塗装物品から浴に導入される不純物、樹脂
分解生成物および過剰の可溶化剤は膜を通過して
液に入り、連続的に浴から除去される。液の
一部は排出除去されて、系から不純物が除去され
る。残りの液は電着された物品のリンスに用い
られ、弱く接着した塗料（通常「ドラツグアウト
（drag−out）」と呼ばれる）を含むリンス液が再
び電着浴に戻る。

米国特許第3663406号には限外過と電気透析
とを組合せて電着浴の処理に用いることが開示さ
れている。この特許では電気透析は電着浴の内部
で用いられる。浴中で電気透析を用いることはイ
オン不純物の制御に優れているものの費用がかか
り不便である。効果的に行なうには１以上の電気
透析ユニツトを浴中に取り付けることを要する。
一つのユニツトが不活性になると別のユニツトを
作動するが、これらのユニツトは特に損傷を受け
易い。例えば、被塗装物品がたびたびユニツトの
膜を破壊する。また、膜が塗料で詰まり、ユニツ
トが不活性になる。

特願昭53−77920号（特開昭55−6452号公報）
および特願昭53−124101号（特開昭55−50493号
公報）には限外液と電気透析を組合せる電着浴
の処理が開示され、電気透析セルを電着浴の外に
取り付けて限外液を処理することが示されてい
る。この方法による電気透析の使用は電気透析セ
ルを電着浴の内部で用いる場合の問題点を克服す
るが、新たな問題が生じる。即ち、限外液中に
存在するイオン性物質が電極の１つに沈着してセ
ルの電気効率を悪くする。

（発明の技術） 本発明によれば、限外液、例えば電着浴から
の限外液を電気透析する方法および該方法を行
なう電気透析セルを提供する。この方法は限外
液に接触する電気透析セルに電流を通ずることに
よりなる。電気透析セルはアノードおよびカソー
ドを有し、その一方または両者を膜を用いて限外
液および一方の電極から分離する。限外液は
イオン性物質を含有し、それが一方の電極上に沈
着しセルの電気効率を阻害するが、本発明の方法
によれば、沈着物を有する電極を電気透析セルか
ら連続的または断続的に取り出し、同時に比較的
沈着物を有さない電極を導入する。これによりセ
ルの電気効率を確保する。

（図面の説明） 第１図は電着浴の処理における限外過液と電気
透析を組合せた使用の模式図である。

第２図および第３図は本発明電気透析セルの略
式立面図である。

（構成の説明） 電着の方法は当業者に知られており、これ自体
は本発明の一部ではない。一般に水性電着塗料を
導電性アノードおよび導電性カソードに接触して
アノードを通ずると、電着塗料に浸漬されている
間に塗料の付着フイルムが使用される塗料のイオ
ン特性に依存してアノードもしくはカソード上に
沈着される。電着工程のパラメーターは大きく変
化させてもよい。印加電圧は例えば１ボルトの如
き低い電圧から500ボルトまたはそれ以上の高い
電圧まで変化させてもよい。しかしながら典型的
には50〜400ボルトの範囲内である。一般には使
用される電極は導電性表面、例えばスチール、ア
ルミニウムまたは銅であつて良い。また、処理金
属表面、例えばメツキ鋼板およびリン酸処理鋼板
を用いても良い。

種々の塗料を本方法に用いてもよい。塗料はア
ニオン性であつてもカチオン性であつてもよい。
塗料のイオン性能は塗料配合に用いられる樹脂バ
インダーにより付与される。種々の電着樹脂バイ
ンダーは周知である。アニオン樹脂バインダーは
通常ペンダントカルボン酸を有し、塩基、例えば
アミンで中和される。そのような樹脂バインダー
の例は米国特許第3441489号、同第3422044号、同
第340308号、同第3369983号および同第3366563号
に開示されている。

カチオン樹脂バインダーは周知であり、本発明
に用いるのに有用な樹脂である。これらの塩は通
常ペンダントアミン基を有し、アミン基は酸、例
えば有機酸（酢酸または乳酸等）で中和されてカ
チオン塩基を形成する。工業的に使用されるカチ
オン電着組成物の例は米国特許第4031050号およ
び同第4190567号、DE−OS第2752555号およびヨ
ーロツパ特許出願第12463号に記載されている。

水の他の電着樹脂は顔料、架橋剤、抑制剤およ
び有機共溶媒と組合せて電着塗料を形成する。鉛
含有顔料、例えばクロム酸ケイ酸鉛、塩基性ケイ
酸鉛、クロム酸鉛および硫酸鉛を電着塗料に使用
する。これらは塗装された物品に優れた防錆性を
付与する。しかしながら、カチオン電着浴に使用
される酸が場合によつては鉛顔料の一部を溶解し
て鉛塩を形成し、これが電着浴の水相に溶ける。
適当な塩の例としては酢酸鉛および乳酸鉛が挙げ
られる。また、所望により可溶性鉛塩を直接電着
浴に添加して塗装された物品の防錆性を改善す
る。例えば米国特許第4115226号に示されている。

電着浴に存在する水溶性鉛塩が浴の限外液中
に入り込む事がある。浴の限外液に電気透析処
理をする場合に、上記可溶性鉛塩が電気透析セル
のカソード上に沈着物に形成する。この沈着物が
電気透析セルの電気効率を阻害する。本発明がな
される以前は、限外液の流れを止めてセルを取
り外し沈着した電極を取り換える必要があつた。
本発明では沈着した電極をセルから連続的または
断続的に取り出すと同時に新しい電極表面を有す
るセルに取り換える。この方法によれば、セルの
電気効率はセルの運転を止める事なしに確保され
る。

本発明はイオン性無機物質、例えば金属鉛ばか
りでなく、電極の一方に沈着するイオン性有機物
質をも除去する効果を有する。このようなイオン
性有機物質は樹脂の分解生成物あるいは電着塗料
の樹脂バインダーそのものである。時には限外
過膜のクリーニングの後に限外過膜に少し破損
が生じることがある。この破損は通常短期間の内
に治癒するが、少量の電着塗料が限外液中に透
過する。このことは液のくもりで識別される。
本発明による電気透析を用いる限外液の処理は
前述の塗料がいずれかの電極に沈着するが、これ
も系から除去され、限外液を浄化する。

電着浴の処理に使用される限外過方法は比較
的簡易なもので、当業者に周知である。電着浴の
内容物を圧力下に多孔質の支持体に支持された適
当な限外過膜に接触する。分離される系に対し
化学的完全性（integrity）を有しかつ所望の分
離特性を有する膜またはフイルターを用いること
ができる。限外過工程において、樹脂および顔
料は限外過膜上に保持され、通常再び電着浴に
戻される。一方、水または水と混和しかつ水と同
様の分子の大きさを有する有機溶媒は低分子量の
イオン性物質とともに膜を透過する。限外過を
行なう好適な装置は米国特許第3495465号に開示
されている。

限外過を行ない圧力は厳格なものではない。
最高圧力はフイルターの強度に一部分依存する。
最低圧は水および低分子量溶質を測定し得る割合
で膜透過させるのに要する圧力である。工業的に
用いられるのは通常約35〜150psi、好ましくは約
50〜100psiで限外過を行なう。多くの場合、限
外フイルターは少なくとも８ガロン／ft.²／日で
あり、かつ40ガロン／ft.²／日程度の高さであつ
てもよい。

本発明によれば、限外液は電気透析ユニツト
に導入される。電気透析は定義によれば膜を通過
する拡散率の相違により溶質を分離する透析の一
種である。電気透析では膜を透過する物質の移動
は起動力により加速される。電気透析で用いられ
る膜は通常「半透膜」と呼ばれ、電極間に挿入さ
れる。この膜により電極の少なくとも一方を限外
液から隔離する。膜の性質はどの分子種を透過
し、どの分子種を保持するかを決定する。従つ
て、適当な膜の調製および選択が特に重要であ
る。種々の膜を本発明に用いる電気透析方法に用
いてもよい。これらには常套の透析膜、例えば布
若しくはフエルト上の再生セルロース、ポリビニ
ル化合物のフイルム、または通常透析膜としては
みなされないが、電着工程に用いられた場合に所
望の電気透析が得られる膜物質が挙げられる。有
用な膜としては種々の天然もしくは合成繊維、例
えば米国特許第3496083号に記載されいるものの
織布および不織布が挙げられる。

上述の如きイオン選択性のない膜の他に、選択
透過イオン交換膜を用いてもよい。イオン交換膜
の使用はイオン選択性のない膜に比べて有用であ
る。即ち、イオン交換膜は非イオン交換膜より低
い電気抵抗を有し、反対の電荷を有するイオンの
膜中の移動をわり早く効果的に行なう。電気透析
におけるイオン交換膜の詳しい記載は米国特許第
3419488号に記載されている。

本発明に実際に用いる電気透析セルは長方形ま
たはシリンダー状形状を有する金属もしくはプラ
スチツクの構造を持つ。上記半透膜の他に、セル
はその中央に位置するアノードおよびカソードを
有する。一方の電極は第２図および第３図に基づ
いて後に詳細に述べる取り外し可能の連続部材で
ある。他の電極は半透膜によつて限外液および
他の電極から分離されている固定された電極であ
る。電気透析セルのこの部分は固定電極室と呼ば
れる。電極室は通常フラツシング液（flushing
liguor）と呼ばれる通常水溶液である電解質を含
む。フラツシング液と限外液は半透膜のために
混ざらない。イオン性不純物は限外液からフラ
ツシング液に半透膜を通つて移行する。イオンの
蓄積を防止するために定期的または連続的に電極
室のフランジングが通常与えられる。

図面によれば、第１図は電着に用いられる塗料
を含む電着浴１を示す。電着浴は浴中で塗装され
る物品上にフイルムを沈着する適当な装置を有す
る。この装置は第１図には示されていない。電着
浴の一部は連続的または断続的に限外過装置５
に出口ライン３を通つて送られる。限外過では
水および低分子量不純物、例えば無機および有機
イオン物質（金属イオンおよびイオン性樹脂分解
生成物等）および可溶化剤が限外過膜７を透過
する。濃縮物または保持物（これらは高分子量樹
脂バインダーおよび顔料を含む）は限外過膜表
面に保持され、通常、ライン９により浴に戻され
る。限外液は出口ライン１１を通つて限外過
器から除去される。限外液の一部は電着された
物品を洗浄する洗浄位置に送られるかまたはライ
ン１８により電着浴に戻される。この限外液の
一部はライン１９を通つて電気透析ユニツト２１
に送られる。電気透析を受けた限外液はライン
２３を通つて電着浴に戻される。電気透析された
限外液は洗浄に用いてもよく、また洗浄に用い
られずに電着浴に戻してもよい。

第２図および第３図は本発明に有用な電気透析
セル２５の一態様を示す。セルは同一の極性を有
する固定電極２７および２９を有し、これらは限
外液から除去されるべきイオン物質に基づいて
アノードまたはカソードのどちらであつてもよ
い。固定電極は半透膜３１により限外液と分離
される。この半透膜と電気透析セルの壁により電
極室３３および３５を形成する。入口ライン３７
および４１と出口ライン３９および４３により電
極室にフラツシング液、例えば、脱イオン水また
は脱イオン水と限外液の混合物を供給する。限
外液は４５からセルに入り、可動電極４９を越
えて４７よりセル外に出る。第２図に示すように
可動電極４９は長尺の金属ホイル（metal foil）
の形であつてもよく、通常ストツクロール５１か
らガイド部材５３を経てロール５２に巻き取られ
て、最終的に廃棄される。第３図に示すように電
極は連続ベルトであつてもよく、このベルトは限
外液中に入り、ガイド部材５３の周りをまわつ
て、クリーニング部５７に入り、再び液中に入
る。クリーニング部５７で電気透析処理中に電極
５５上に形成される沈着物を除去する。クリーニ
ング部は溶媒浴若しくはブラシであつてよく、こ
れにより電極から沈着物を除去する。連続可動電
極は連続的または断続的に電気透析セルを通過す
る。可動電極が除去されると、新しい電極は同時
にセルに供給される。

本発明は電着浴の限外液の処理に関連して述
べたが、もちろん他のイオン性物質を含有する限
外液、例えば電気メツキ浴の限外液に応用す
ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電着浴の処理における限外過と電気
透析を組合せた使用の模式図である。第２図およ
び第３図は本発明電気透析セルの略式立面図であ
る。 図中の主な記号は以下の通りである： １……電着浴、７……限外過膜、２１……電
気透析ユニツト、２５……電気透析セル、２７お
よび２９……固定電極、３３および３５……電極
室、３１……半透膜、５５……可動電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アノードとカソードを有し、該電極の少なく
   とも一方が膜により限外濾液および他の電極から
   分離されている電気透析セルに電流を流すことか
   ら成る限外濾液の電気透析方法であつて、該限外
   濾液が前記電極の少なくとも一方の上に沈着物を
   形成してセルの電気効率を阻害するイオン性物質
   を含有する場合に、沈着物を形成した電極を電気
   透析セルから連続的または断続的に取り出すと同
   時に比較的沈着物を有していない電極をセルに導
   入して電気効率を確保することを特徴とする限外
   濾液の電気透析方法。 ２ 限外濾液が金属イオンを含有する第１項記載
   の方法。 ３ 限外濾液が鉛イオンを含有する第２項記載の
   方法。 ４ 鉛イオンがカソード上に沈着する第３項記載
   の方法。 ５ 限外濾液がイオン性有機物質を含み、該物質
   が電極上に沈着し取除かれる第１項記載の方法。 ６ 沈着物を形成した電極が連続的にセルから取
   出され、クリーニングされた後、再びセルに導入
   される第１項記載の方法。 ７ 沈着物を形成した電極がセルから取出され、
   処分され、新しい電極がセルに供給される第１項
   記載の方法。 ８ 電極が金属ホイル（metal foil）の形を有
   し、沈着物を形成した電極がセルから取出される
   と共に金属ホイルが供給される第１項記載の方
   法。 ９ 透析膜により互いに分離したアノードおよび
   カソードを有する電気透析セルにおいて、該セル
   が電極の一方を連続的または断続的に取り出すと
   同時に新しい電極をセルに導入する手段を有し、
   該取り出し可能な電極が連続部材であることを特
   徴とする電気透析セル。 １０ 取り出し可能な電極が長尺の金属ホイルの
   形である第９項記載のセル。 １１ 取り出し可能な電極がエンドレスベルトで
   ある第９項記載のセル。 １２ 金属ホイルがストツクロールから電気透析
   セルに供給され、かつセルから巻き取りロール上
   に取り出される第１０項記載のセル。 １３ エンドレスベルトが通過するクリーニング
   部を有する第１１項記載のセル。