JPH0570998A - カチオン電着塗装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被塗物の合わせ目部内部や袋部にも十分な塗
装を行なうことができ、かつ塗膜の異常析出の発生がな
く、さらに発熱による浴の温度上昇を抑えることができ
るカチオン電着塗装方法を得る。 【構成】 カチオン電着塗装方法において、（１）印加
電圧を電着開始電圧から１００〜２５０Ｖの範囲の一定
電圧まで昇圧速度４．２Ｖ／秒以下で５０秒間以上かけ
て昇圧する工程、および（２）該昇圧工程の後に、低電
圧が１００〜２５０Ｖで高電圧が２００〜４００Ｖであ
って、高電圧と低電圧との差が５０〜３００Ｖの範囲で
あるパルス状電圧を１サイクルが０．１秒〜５秒となる
条件で３０秒間以上印加する工程を含むことを特徴とす
るカチオン電着塗装方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、合わせ目部（隙間部）
および袋状構造体部を有する被塗物の、これらの部位の
内部にも十分な塗膜を形成できるカチオン電着塗装方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術およびその課題】従来、カチオン電着塗装
ラインでは、他の工程との関係や生産性の点からライン
スピードは一定値以上に保持されており、例えば自動車
ボディの電着塗装ラインでの電着時間は通常、４分以内
に設定されている。

【０００３】被塗物の金属板同士の合わせ目部は通常２
００〜４００μｍ程度の間隙を有しており、この間隙内
部に十分なカチオン電着塗膜を形成するには、２５０Ｖ
以下の低電圧で５０秒間以上印加、通常、０Ｖから一定
昇圧速度で５０秒間以上かけて１００〜２５０Ｖまで徐
々に昇圧する。電着初期に２５０Ｖを超える電圧をかけ
ると、合わせ目部の入口が塗膜析出によって閉塞される
ため、合わせ目部の内部に塗膜が形成されなくなる。

【０００４】また、被塗物の袋部構造体内部（以下、
「袋部」と略称する。）に十分な塗装を行なうために
は、つきまわり性をよくすることが必要であり、可能な
限り高電圧、通常、２００〜４００Ｖの高電圧で定電圧
法にて１分間以上印加を行なう。

【０００５】カチオン電着塗装ラインにおける電着時間
を変化させずに合わせ目部および袋部を有する被塗物に
十分な塗装を行なうには、まず低電圧で５０秒間以上印
加し、合わせ目部の間隙内部に十分に塗膜を形成させた
後、ついで袋部の塗装を目的に高電圧を印加することが
考えられる。

【０００６】しかしながら合わせ目部の塗装に消費され
る時間が長いため、高電圧を印加する時間がその分短か
くなり、袋部に十分な塗装を行なうには、電圧をより高
くすることが必要となってくる。この場合、より高電
圧の印加によって塗膜の破壊電圧に近づくため塗膜の異
常析出（プレーグ）や塗膜異常（ピンホール、膜厚む
ら）が発生しやすくなる、浴中の発熱量が高くなり、
ラインの冷却負荷が高くなるという問題が発生する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、合
わせ目部内部や袋部にも十分な塗装を行なうことがで
き、かつ塗膜の異常析出の発生がなく、さらに発熱によ
る浴の温度上昇を抑えることができるカチオン電着塗装
方法を得るべく鋭意研究した結果、低電圧での印加とパ
ルス状電圧による印加とを組合せることによって上記目
的を達成できることを見出し、本発明を完成させた。

【０００８】すなわち本発明は、被塗物を陰極として通
電し、カチオン電着塗装する方法において、（１）印加
電圧を電着開始電圧から１００〜２５０Ｖの範囲の一定
電圧まで昇圧速度４．２Ｖ／秒以下で５０秒間以上かけ
て昇圧する昇圧工程、および（２）該昇圧工程の後に、
低電圧が１００〜２５０Ｖで高電圧が２００〜４００Ｖ
であって、高電圧と低電圧との差が５０〜３００Ｖの範
囲であるパルス状電圧を１サイクルが０．１秒〜５秒と
なる条件で３０秒間以上印加するパルス状電圧印加工程
を含むことを特徴とするカチオン電着塗装方法を提供す
るものである。

【０００９】本発明方法において、被塗物をカチオン電
着塗装する際に、通電時の印加電圧をまず電着開始電圧
から１００〜２５０Ｖの範囲、好ましくは０Ｖから１０
０〜２００Ｖの範囲の一定電圧まで、昇圧速度４．２Ｖ
／秒以下、好ましくは１Ｖ／秒〜３．５Ｖ／秒の速度
で、５０秒間以上、好ましくは６０〜９０秒かけて昇圧
する。この工程によって被塗物の素材と素材の合わせ目
部の隙間内部に十分に塗装を行なうことができる。電着
開始電圧は通常０Ｖであるが、通電入槽法などの場合に
おいて電着開始電圧が０〜１００Ｖの範囲内であっても
よい。

【００１０】この工程において到達する一定電圧が１０
０Ｖ未満では、合わせ目部内部の奥のほうが塗装されな
くなるという問題がある。一方、この昇圧工程において
到達する一定電圧が２５０Ｖを超えると、昇圧速度４．
２Ｖ／秒以下で昇圧するのにより多くの時間を要するた
め好ましくない。

【００１１】また、この工程における０Ｖから一定電圧
までの昇圧時間は５０秒以上が必要であって、５０秒未
満では昇圧速度が速くなって合わせ目部入口が閉塞され
て内部が塗装されなくなったり、塗装されても合わせ目
部内部の奥のほうまで塗装されなくなる。また、この工
程における昇圧速度が４．２Ｖ／秒を超えると合わせ目
部の入口が塗膜析出により閉塞されるため、合わせ目部
の内部に塗膜が形成されなくなる。なお、昇圧は、一定
昇圧速度で直線的に行なってもよいし、２次曲線的に変
化させたり、昇圧の途中で段階的に昇圧速度を変化させ
て行なってもよい。

【００１２】本発明においては、上記低電圧での電着塗
装後、パルス状電圧を１サイクルが０．１秒〜５秒、好
ましくは１秒〜３秒となる条件で３０秒間以上、好まし
くは６０秒〜１８０秒印加する。本発明においてパルス
状電圧とは、きわめて短い時間で変化する電圧で、その
変化が周期的である電圧を意味し、波形は長方形状、三
角状のいずれであってもよい。またパルス状電圧は同調
パルス状であっても変調パルス状であってもよい。

【００１３】本発明において印加するパルス状電圧は、
低電圧と高電圧とを往復するものであって、この低電圧
が１００〜２５０Ｖ、好ましくは１００〜２００Ｖで、
高電圧が２００〜４００Ｖ、好ましくは３００〜４００
Ｖであり、かつ高電圧と低電圧との差が５０〜３００
Ｖ、好ましくは１５０〜３００Ｖである。

【００１４】パルス状電圧における低電圧が１００Ｖ未
満では袋部内におけるつきまわり性が不足しやすいとい
う問題があり、一方低電圧が２５０Ｖを超えると発熱
により塗膜異常析出（プレーグ）が起きやすい、塗膜
異常（ピンホール、膜厚むら）が発生しやすい、また
浴中の発熱量が大きく、冷却負荷が大きくなるという問
題がある。また、パルス状電圧における高電圧が２００
Ｖ未満では、つきまわり性が十分でなく、袋部の塗装が
十分に行なえなくなり、一方、高電圧が４００Ｖを超え
ると、塗膜の異常析出（プレーグ）が発生しやすくなる
という問題がある。また、パルス状電圧における高電圧
と低電圧との差が５０Ｖ未満では塗装性の改良効果が十
分でなくなり、上記の差が３００Ｖを超えると低電圧が
１００Ｖの場合でも高電圧が４００Ｖを超えることにな
り、塗膜異常が発生しやすく、また浴中の発熱量が大き
くなる。

【００１５】本発明方法において、上記パルス状電圧を
印加することによって従来一般に行なわれている２５０
〜４００Ｖの定電圧法による印加に比べ、つきまわり性
が優れ、短時間で袋部にも十分に塗装することができ、
かつ塗膜の異常析出の発生がなく、発熱による浴の温度
上昇を抑えることができる。

【００１６】この理由は、連続的に高電圧を印加する従
来法の場合、印加により浴中の一般部、袋部とも発熱
し、熱拡散による浴中の温度上昇の抑制は、袋部におい
ては撹拌がほとんどなされないため不十分であり、発熱
が連続的であるため一般部においても十分でなく、浴中
における一般部と袋部との温度差は小さい。

【００１７】一方、パルス状電圧を印加する場合には、
瞬時に高電圧をかけ、次の瞬間は低電圧となるため、高
電圧時に発生した熱は、低電圧時に、一般部においては
撹拌によって熱拡散されやすく、また袋部においては撹
拌がほとんどなされないため不十分であり、浴中におけ
る一般部と袋部との温度差は、連続的に高電圧を印加す
る場合に比較して大きくなり、袋部へのつきまわり性が
向上する。

【００１８】上記のようにパルス状電圧印加の場合に
は、熱拡散の点から袋部のつきまわり性が向上するこ
と、および、瞬時の印加であるので異常析出が発生する
電圧が従来法より高くなるため、より高電圧を印加する
ことができ、つきまわり性を向上できることから短時間
で袋部にも十分に塗装することができる。また、上記の
ごとく、より高電圧でしか、塗膜の異常析出が起こら
ず、熱拡散によって浴の温度上昇を抑えることができ
る。

【００１９】本発明方法によって塗装される被塗物は、
導電性表面を有するものであれば使用でき、例えば、
鉄、亜鉛、アルミニウム、錫、銅、ニッケルなどの金
属、これらの金属の合金などの表面を有する素材；これ
らの素材表面にリン酸塩処理やクロム酸塩処理などの表
面処理を施してなる表面処理材などが挙げられる。また
本発明方法に使用される電着塗料は、カチオン型電着塗
料であれば特に制限なく使用でき、公知のカチオン型電
着塗料が使用できる。

【００２０】

【発明の効果】本発明カチオン電着塗装方法は、低電
圧、低昇圧速度による昇圧工程とパルス状電圧印加工程
とを組合せることによって、従来のカチオン電着塗装方
法に比べ通電時間が短かくても、合わせ目部および袋部
にも十分な塗膜を形成することができ、かつ塗膜の異常
析出の発生がなく、良好な電着塗膜を形成でき、かつ電
着浴の温度上昇も抑えることができるため、特にこれま
で問題のあった合わせ目部および袋部を有する被塗物に
対しても、ラインスピードを落とさずに優れた塗装性を
発揮できる。

【００２１】

【実施例】以下、実施例によって本発明をより具体的に
説明する。被塗物の作成 合わせ目塗装性試験用被塗物：横９０×縦１５０×厚さ
０．８mmの無処理冷延ダル鋼板２枚を重ね合わせ、２枚
の鋼板の間の、左右両端に１０×１５０×０．２０mmの
スペーサを１枚ずつ計２枚はさみ、両端部計４箇所をク
リップで固定して２枚の冷延ダル鋼板の間に７０×１５
０×０．２０mmの間隙を有する構造体を作成した。得ら
れた構造体を合わせ目塗装性試験用に供する。

【００２２】袋部塗装性試験用被塗物：横７０×縦１５
０×厚さ０．８mmのリン酸亜鉛処理冷延鋼板４枚のうち
の３枚に底辺から４５ｍ／ｍで左右対称となる位置に８
ｍ／ｍφの穴を開け、４枚の鋼板を等間隔に平行に配置
し、側面、底面もリン酸亜鉛処理冷延鋼板で遮蔽して、
上面が開放された、７０×１５０×６０ｍ／ｍの箱状構
造体を作成した。なお、上記４枚の鋼板のうちの穴を開
けていない鋼板が構造体の外面を形成するように配置し
た。得られた箱状構造体を袋部塗装性試験用に供する。
この箱状構造体は、電着塗装時、９０ｍ／ｍの深さまで
浸漬され、電着塗料は８ｍ／ｍφの穴を通じてのみ出入
する。

【００２３】実施例１ 温度２８℃の恒温室中でカチオン電着塗料エレクロン９
４００グレー（関西ペイント社製、アミン付加エポキシ
樹脂−ブロックポリイソシアネート化合物系）を固形分
２０％、ｐＨ６．３、温度２８℃に調節し、この浴中に
浸漬深さが９０mm、対極との距離が１５０mmとなるよう
に上記合わせ目塗装性試験用被塗物を浸漬し、被塗物を
陰極として通電し電着塗装を行なった。通電条件を表１
に示す。

【００２４】上記電着塗装が終了した直後に、同じ電着
浴中に、浸漬深さが９０mm、対極との距離が１１０mmと
なるように、かつ８ｍ／ｍφの穴の開いた面が対極に面
するように前記袋部塗装性試験用被塗物を浸漬し、被塗
物を陰極として通電し電着塗装を行なった。通電条件は
合わせ目塗装性被塗物に電着塗装する場合と同じ条件と
した。電着塗装されたそれぞれの被塗物は、水洗後、１
７０℃で３０分間焼付けた。

【００２５】実施例２〜６および比較例１〜３ 実施例１において通電条件を各々表１に示すとおりに変
更する以外は実施例１と同様に行なった。なお、実施例
１および比較例１における印加電圧条件を図１に示す。
各実施例および比較例によって得られた電着塗装材につ
いて下記に示す試験を行なった。また各例において、袋
部塗装性試験用被塗物の電着塗装終了直後の浴温も測定
した。これらの結果を表１に示す。

【００２６】試験項目 塗面外観：袋部塗装性試験用被塗物の一般部である外面
の電着塗膜面の外観を下記基準によって目視評価した。 ○：良好 △：ブツ、ヘコミ、膜厚むらのうちの１つ以上の欠陥が
少しみられる。 ×：ブツ、ヘコミ、膜厚むらのうちの１つ以上の欠陥が
かなりみられる。 合わせ目塗装性：合わせ目塗装性試験用被塗物の間隙部
において、塗膜形成された塗膜の底面からの浸入長さ
（最大値）によって評価した。浸入長さが大きいほど合
わせ目塗装性は良好である。

【００２７】袋部塗装性：袋部塗装性試験用被塗物の平
行に配置された４枚の鋼板のうちの穴の開いていない鋼
板の、箱状体における内面に相当する部分の電着塗膜の
膜厚を、箱状体を形成している穴の開いた鋼板のうちの
対極に最も近い鋼板の、箱状体における外面に相当する
部分の電着塗膜の膜厚に対する比率（％）で表わした。
比率の高いものほど袋部塗装性は良好である。

【００２８】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１および比較例１のカチオン電着塗装に
おける通電時間に対する印加電圧条件の図を示す。実線
が実施例１、破線が比較例１における印加電圧条件を示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被塗物を陰極として通電し、カチオン電
   着塗装する方法において、（１）印加電圧を電着開始電
   圧から１００〜２５０Ｖの範囲の一定電圧まで昇圧速度
   ４．２Ｖ／秒以下で５０秒間以上かけて昇圧する昇圧工
   程、および（２）該昇圧工程の後に、低電圧が１００〜
   ２５０Ｖで高電圧が２００〜４００Ｖであって、高電圧
   と低電圧との差が５０〜３００Ｖの範囲であるパルス状
   電圧を１サイクルが０．１秒〜５秒となる条件で３０秒
   間以上印加するパルス状電圧印加工程を含むことを特徴
   とするカチオン電着塗装方法。