JPH0649692A

JPH0649692A - 電着塗装における自動液管理装置

Info

Publication number: JPH0649692A
Application number: JP4202220A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamamoto; 山本　　明; Shigeharu Tanaka; 重治田中; Kanji Nishijima; 寛治西島
Original assignee: Nippon Paint Co Ltd
Current assignee: Nippon Paint Co Ltd
Priority date: 1992-07-29
Filing date: 1992-07-29
Publication date: 1994-02-22

Abstract

(57)【要約】【目的】人手を要せず、リアルタイムで各成分量を測
定し、制御信号により槽内の各成分量を調整することが
できるとともに、特に溶剤成分の測定においては用いる
溶剤成分の密度に制約されず、溶剤成分の量的変動で塗
料中の樹脂成分の膨潤度即ち塗料密度が変化し、超音波
の減衰をより感度よく捕らえ、測定精度をあげることが
できる自動液管理装置を提供する。【構成】中和剤濃度と溶剤濃度とを中和剤濃度分析手
段３０，３２と溶剤濃度分析手段２１，２２ａ，２２
ｂ，２３，２４とでそれぞれ測定したのち、この測定結
果に基づき中和剤及び溶剤の供給手段４と除去手段５と
を制御手段３で制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電着塗装における中和
剤濃度及び溶剤濃度を制御する自動液管理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電着塗装とは、電着塗料槽内に
浸漬された導電性の被塗物に通電することにより電着塗
料の固形分を被塗物表面に析出させて均一塗膜を形成す
る塗装方法のことである。この電着塗装時、塗装中に槽
内の電着塗料成分の変動があり、均一塗膜、特に一定膜
厚を得るためには各成分量の制御により槽内の電着塗料
の各成分を安定化させることが重要な管理ポイントとな
っている。ところで、一般的に自動車の下塗用としての
電着塗料としては、樹脂と顔料成分が固形分として配合
され、下地防錆と外観平滑性を主たる機能として膜厚２
０μｍが標準として使用されている。そして、電着塗装
ラインでの膜厚管理は一般的に２０〜２５μｍ程度の範
囲内で管理されている。

【０００３】本発明にかかる実施例において記載されて
いるようにフォトレジストとして感光性樹脂組成物を用
いる場合には、このような組成物、特に光分解性のポジ
型組成物では樹脂成分のみが固形分として配合され、感
光性と耐酸性エッチング液性の機能が要求され、膜厚８
μｍが標準として使用されている。電着塗装ラインでの
膜厚管理は要求機能を満足するために６〜８μｍを必要
とし、一般の電着塗料の膜厚管理とは異なり、より厳密
な管理を必要とするものである。そこで、上記膜厚管理
においては電着塗料成分として固形分、中和剤及び溶剤
が管理される対象になるが、その中で特に溶剤は環境要
因、例えば雰囲気温度、液面の風量、液温の影響を受け
て揮発による変動が大きくなる。

【０００４】また、中和剤は電着塗装中にイオン交換膜
からなる隔膜を通して被塗物の対極側に設けられた隔膜
室に捕捉され、所定の電導度まで上昇することにより、
イオン交換水が隔膜室に供給され、その結果、過剰中和
剤を系外へ排出することにより自動管理されている。し
かしながら、上記した方法は中和剤の管理幅が広く設定
できる管理方法においては有効であるが、上記感光性樹
脂組成物からなる電着塗料の厳密な膜厚管理を必要とす
る場合は、中和剤の管理幅を広く設定することは難し
く、隔膜による制御だけでは充分ではなく、定期的な液
分析に基づく補給と除去で調整が必要である。

【０００５】ところで、アニオン電着塗料における中和
剤としては一般的に有機アミン類が使用されている。こ
の有機アミン類としては、トリエチルアミン、ジエタノ
ールアミン、トリエタノールアミンなどが挙げられる。
また、カチオン電着塗料における中和剤としては一般的
に有機酸類が使用されている。この有機酸類として蟻
酸、酢酸、乳酸などが挙げられる。一方、固形分として
は環境要因、液温等の影響による揮発はなく被塗物の面
積と相関し、制御は比較的容易で、塗装面積に応じて自
動補給をしていくことで管理ができる。

【０００６】電着塗料において溶剤量が多い場合、被塗
物に付着する膜厚が厚くなり、例えば感光性樹脂組成物
からなる電着液の場合、得られた感光性膜の感光機能制
御が困難になる。一方、溶剤量が少ない場合、被塗物に
付着する膜厚が低下したり、膜厚の平滑性が低下し、ピ
ンホールなどの問題が生じる。また、中和剤が多い場合
は被塗物に付着する膜厚が低く、ピンホールなどの問題
につながる。一方、中和剤が少ない場合は逆に膜厚が厚
くなり、感光性膜の感光機能が低下する。

【０００７】従って、電着塗料中の溶剤成分と中和剤成
分を常に管理基準値内に保持することが特に感光性樹脂
組成物からなる電着塗料においては重要である。従来に
おいては、電着塗料中の溶剤量及び中和剤成分量の測定
は槽内塗料を採取してマニュアルで分析者が測定してデ
ータをチェックし、各々の成分量が適正管理値より不足
の時は不足分を計算し、不足分だけ槽内に供給し、過剰
にある時は適正管理値に下がるまで供給を停止するよう
にしていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな管理方法では槽内からの採取時点と分析結果が得ら
れる時点で大きな時間的ずれが生じ、槽内の塗料成分の
変動をタイムリーに制御することができていなかった。
このようなマニュアルによる管理を改善するために、従
来においても種々の方法が考案されている。ここで、例
示的に従来のより具体的な管理方法について考えてみ
る。

【０００９】特開平１−２５５６９６号公報には超音波
伝播速度を利用した塗料中の溶剤成分制御装置が開示さ
れている。また、特開平３−１７９２５４には超音波伝
播速度を利用した塗料中の溶剤成分を塗料の限外濾過液
より間接的に測定する方法が開示されている。特開平３
−１７９２５４号公報で述べられているように超音波伝
播速度は固形分濃度の変動で影響され、固形分濃度の高
い塗料を直接測定しても正確な溶剤成分の変動を捕らえ
られないものである。そこで、後者の特開平３−１７９
２５４号公報にかかる方法においては、限外濾過による
固形分濃度の低い濾過液を取り出して測定することによ
り、もとの塗料中の溶剤成分を間接的に知る方法で前者
の特開平１−２５５６９６号公報にかかる方法の問題点
を改良したものである。ここで言う「固形分」とは樹脂
成分と顔料成分を含んだものであり、一定濃度の固形分
であっても樹脂成分と顔料成分の成分比が変動すること
で超音波伝播速度は変動することが特開平１−２６３２
９７号公報に開示されている。従って、超音波伝播速度
を利用して精度良く塗料中の溶剤成分を制御するために
は、固形分濃度即ち樹脂と顔料の成分比を含めて一定化
した塗料で測定することが必須である。

【００１０】特開平３−１７９２５４号公報には、さら
に超音波伝播速度に対して影響しないように固形分、即
ち樹脂成分と顔料成分を排除した限外濾過液を用いて超
音波伝播速度を測定し間接的に塗料中の溶剤成分を計算
によって求める方法が開示されている。しかしながら、
限外濾過液を用いて超音波伝播速度を測定する場合、濾
液中の溶剤成分は水の密度と差が大きいものでないと測
定値の感度が上がらないといった問題がある。なぜな
ら、超音波の伝播速度は塗料の密度変化と相関するた
め、限外濾過液の密度は固形分濃度がほとんどない系で
あり水の密度に近く、測定できる溶剤成分の密度が水に
近くなければ測定が難しいことになるからである。従っ
て、本発明の目的は、上記問題を解決することあって、
人手を要せず、リアルタイムで各成分量を測定し、制御
信号により槽内の各成分量を調整することができるとと
もに、特に溶剤成分の測定においては用いる溶剤成分の
密度に制約されず、溶剤成分の量的変動で塗料中の樹脂
成分の膨潤度即ち塗料密度が変化し、超音波の減衰をよ
り感度よく捕らえ測定精度をあげることができる自動液
管理装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、中和剤濃度と溶剤濃度とをそれぞれ濃度
分析手段で測定したのち、この測定結果に基づき中和剤
及び溶剤の供給手段と除去手段とを制御するように構成
する。すなわち、顔料を含まない電着塗料において中和
剤濃度を測定する中和剤濃度分析手段と、溶剤濃度を超
音波を利用して測定する溶剤濃度分析手段と、上記中和
剤及び溶剤濃度に従って予め設定した基準値内での適正
管理を判断し、かつ、その判断に基づいて制御信号を出
す制御手段と、上記制御信号に従って電着塗料槽内に中
和剤及び溶剤を供給する供給手段と、上記槽内から上記
中和剤及び溶剤を除去する除去手段とを備えるように構
成する。また、樹脂成分に対して顔料成分の濃度が５重
量％以内である電着塗料において中和剤濃度を測定する
中和剤濃度分析手段と、溶剤濃度を超音波を利用して測
定する溶剤濃度分析手段と、上記中和剤及び溶剤濃度に
従って予め設定した基準値内での適正管理を判断し、か
つ、その判断に基づいて制御信号を出す制御手段と、上
記制御信号に従って電着塗料槽内に中和剤及び溶剤を供
給する供給手段と、上記槽内から上記中和剤及び溶剤を
除去する除去手段とを備えるように構成する。

【００１２】上記各構成においては、上記槽内から上記
中和剤及び溶剤を除去する除去手段が限外濾過装置であ
るようにすることもできる。上記各構成においては、上
記電着塗料が感光性樹脂組成物からなるようにすること
もできる。

【００１３】

【作用】本発明によれば、中和剤及び溶剤濃度を測定
し、予め設定した基準値で電着塗料槽内が管理されてい
るかどうかを判断し、各濃度が不足していれば適正値ま
で電着塗料槽内に各成分を供給手段により供給し、過剰
であれば電着塗料槽内より各成分を除去手段により除去
する制御信号を供給または除去手段に制御手段から出す
ことで電着液の自動液管理を行うことができる。

【００１４】

【発明の効果】本発明に基づく自動液管理装置によれ
ば、中和剤濃度を中和剤濃度分析手段により測定し、溶
剤濃度を溶剤濃度分析手段で測定し、これらの測定結果
に基づき予め設定した管理範囲内にこれらの値を維持す
るため制御手段より制御信号を中和剤及び溶剤供給手段
と中和剤及び溶剤除去手段とに送ることにより、電着塗
料中の中和剤濃度及び溶剤濃度を管理適正値内に維持
し、電着塗装での膜厚を常に一定管理できることで塗膜
の品質を安定維持することができる。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明にかかる実施例を図１〜図３
に基づいて詳細に説明する。まず、図１により本実施例
にかかる自動液管理装置全体の概略構成を説明する。上
記管理装置は、電着塗装を行う電着塗料槽１と、電着塗
料各成分を調整する管理槽２と、電着塗料槽１内の中和
剤濃度ならびに溶剤濃度を制御する制御装置３と、電着
塗料管理槽２に制御装置３により出された制御信号に基
づき、中和剤ならびに溶剤を供給する供給装置４と、電
着塗料管理槽２から制御装置３により出された制御信号
に基づき、中和剤ならびに溶剤を除去する除去装置５と
を備えている。実施例に用いた電着塗料は日本ペイント
(株)製のアニオン電着塗料(フォトＥＤＰ−１０００)で
中和剤として有機アミンを使用している。

【００１６】電着塗料槽１の電着塗料は循環ポンプ１１
により電着塗料槽１のオーバーフロー槽６から管理槽２
を経て電着塗料槽１の下部よりノズルから噴出すること
により、常時循環している。さらに、管理槽２からは循
環ポンプ１５により限外濾過装置１０へ常に電着塗料が
送られ、濾過された濾液が濾液槽４０に、限外濾過装置
で濃縮された電着塗料は管理槽２へ戻される。さらに、
濾液槽４０からは循環ポンプ７０により電着塗装後の被
塗物の回収系にある水洗工程へ送られ、最終的には電着
塗料槽１へ戻るクローズドシステムが運用されている
が、本発明とは直接関係しないので概略図からは省略し
た。

【００１７】管理槽２からは定量ポンプ１２により所定
容量の電着塗料が中和剤濃度測定装置３０へ送られ、自
動化された酸・塩基中和滴定により測定され、中和剤濃
度計測部３２を経て演算部５０へ電気信号が出力され
る。演算部５０では下式(１)に基づき、中和剤濃度が算
出される。

【００１８】

【数１】中和剤濃度（固形分100g当りのミリ当量）＝
（滴定量×中和試薬の規定度×100）／（試料固形分）
……(１)

【００１９】中和剤濃度測定装置３０で滴定された廃液
は電磁バルブ３１を経て系外へ排出される。

【００２０】また、管理槽２からは循環ポンプ１３によ
り超音波減衰測定装置２０へ常に電着塗料が送られて循
環している。超音波減衰測定装置２０は、温度センサー
２１で測定された温度が電気信号により温度計測部２３
に送られるとともに、超音波発信部２２aと受信部２２b
とで測定された電気信号が超音波減衰度計測部２４に送
られ、上記温度計測部２３と超音波減衰度計測部２４と
を経てこれらの信号が上記演算部５０に入力される。溶
剤濃度Ｓは超音波の減衰Ｖと温度Ｔの関数Ｓ＝Ｆ(Ｖ．
Ｔ)で表すことができる。超音波の減衰は発信超音波の
反射波の振幅を出力電圧として取り出し、標準とする電
着塗料の出力電力Ｖ₀と測定している電着塗料の出力電
力Ｖ₁の相対強度比(Ｖ₁／Ｖ₀)で表すことができる。

【００２１】実際には、図２に示したような実測で得ら
れた溶剤濃度Ｓ、超音波減衰Ｖ、温度Ｔの関係を用いて
演算式を求め、測定試料となる電着塗料の溶剤濃度を算
出する。濾液槽４０からは定量ポンプ１６により所定容
量の濾液が中和剤濃度測定装置３０へ送られ、中和滴定
により測定され、中和剤濃度計測部３２を経て演算部５
０に電気信号が入力される。演算部５０では下式(２)に
基づき、濾液の中和剤濃度が算出される。

【００２２】

【数２】中和剤濃度(当量／リットル)＝（滴定量×中和
試薬の規定度）／（試料容量）……(２)

【００２３】演算部５０で算出された中和剤濃度及び溶
剤濃度の出力信号を制御部６０に送り、制御部６０では
予め設定されている図３に示した中和剤であるアミン濃
度と溶剤濃度との関係で求められた溶剤濃度４〜７％及
びアミン濃度３６〜４２を満足する管理範囲内に入って
いるかどうかを判断し、外れている場合は電着塗料の中
和剤濃度及び溶剤濃度を設定された管理値に向けて調整
する。

【００２４】また、演算部５０で算出された中和剤濃度
及び溶剤濃度の出力信号は記録部５１で記録することも
できる。制御部６０で出された制御信号は供給装置４ま
たは除去装置５に送られる。供給装置４は、溶剤補給タ
ンク７と、中和剤補給タンク８と、イオン交換水補給タ
ンク９とそれぞれの定量ポンプ１７,１８,１９とからな
り、制御部６０からの制御信号をそれぞれの定量ポンプ
１７,１８,１９に送ることで溶剤、中和剤、及びイオン
交換水の補給を行うことにより電着塗料の成分調整を行
うことができる。

【００２５】また、除去装置５は、限外濾過装置１０
と、濾液槽４０と、濾液槽４０に接続された定量ポンプ
１４とからなり、制御部６０の制御信号を定量ポンプ１
４に送ることで電着塗料から溶剤、中和剤を一定量除去
することができる。除去される濾液に含まれる溶剤濃度
は、使用する塗料系、溶剤種、及び限外濾過装置によっ
て異なるために、予めもとになる塗料と限外濾過装置に
よって得らけた濾液の溶剤濃度の関係をガスクロマトグ
ラフィーによる分析により求めておく必要がある。

【００２６】一般的には濾液中の溶剤濃度は電着塗料中
の溶剤濃度に約０．９を乗じて求められる。さらに、中
和剤濃度は前述した濾液の中和剤濃度測定により算出さ
れる。本実施例の構成によれば、中和剤及び溶剤濃度を
例えば一定時間毎に測定し、予め設定した基準値で電着
塗料槽内が管理されているかどうかを判断し、各濃度が
不足していれば適正値まで電着塗料槽内に各成分を供給
し、過剰であれば電着塗料槽内より各成分を除去する制
御信号を供給または除去装置に出すことで電着液の自動
液管理を行うことができる。

【００２７】ここで、中和剤濃度分析は酸及び塩基の中
和滴定を自動化することで実施できる。さらに、詳細に
は電着液槽中から試料のサンプリング、溶媒希釈、中和
滴定、廃棄、洗浄の自動化を図ることで達成される。ま
た、溶剤濃度分析は電着塗料中に超音波を放射したとき
の超音波エネルギーの減衰が塗料中の溶剤量と直線性の
関係があることを利用して実施できる。この場合、既知
量の溶剤を含む電着塗料に対して超音波を放射し、前記
直線性の関係を予め求めておく。次に、量が未知である
溶剤を含む電着塗料に超音波を放射し、その減衰率を実
測することで、溶剤量を求めることができる。この超音
波の放射及び超音波エネルギーの減衰度の測定は電気的
に処理可能であり、上記したように自動化が容易であ
る。電着塗料槽内の溶剤及び中和剤を除去する方法とし
て限外濾過装置を用いるので、電着塗料を限外濾過を通
じることで濾液として除去することができる。

【００２８】従って、本実施例によれば、電着塗料中の
中和剤濃度及び溶剤濃度を管理適正値内に維持し、電着
塗装での膜厚を常に一定管理できることができ、塗膜の
品質を安定維持することができる。よって、本実施例に
よれば塗料中の溶剤成分をより精度良く求めるために、
樹脂成分に対して顔料成分の濃度が５重量％以内、好ま
しくは２重量％以内である樹脂成分主体の塗料、より好
ましくは顔料を全く含まない樹脂成分主体の塗料を直接
測定するものである。即ち、樹脂成分主体の塗料であれ
ば用いる溶剤成分の密度に制約されず、溶剤成分の量的
変動で塗料中の樹脂成分の膨潤度即ち塗料密度を変化さ
せることができ、超音波の減衰をより感度よく捕らえる
ことができる。その場合、固形分は常に整流器の電気量
換算で塗装面積を求め自動補給で一定値に保持しておく
ことが必要である。なお、本発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、その他種々の態様で実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電着塗料槽に接続された本発明の一実施例に
用いた電着塗料における自動液管理装置の概略図であ
る。

【図２】溶剤濃度と超音波減衰度の関係図である。

【図３】電着塗料における溶剤濃度と中和剤であるア
ミン濃度相互の管理範囲を示す図である。

【符号の説明】

１…電着塗料槽、２…管理槽、３…制御装置、４…供給
装置、５…除去装置、１０…限外濾過装置、１１…循環
ポンプ、１３…循環ポンプ、１４…定量ポンプ、１６…
定量ポンプ、２０…超音波減衰測定装置、２１…温度セ
ンサー、２２a…超音波発信部、２２b…超音波受信部、
３０…中和剤濃度滴定装置、４０…濾液槽、５０…演算
部、６０…制御部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】顔料を含まない電着塗料において中和剤
濃度を測定する中和剤濃度分析手段（３０,３２）と、溶剤濃度を超音波を利用して測定する溶剤濃度分析手段
（２１,２２a,２２b,２３,２４）と、上記中和剤及び溶剤濃度に従って予め設定した基準値内
での適正管理を判断し、かつ、その判断に基づいて制御
信号を出す制御手段（３）と、上記制御信号に従って電着塗料槽（１）内に中和剤及び
溶剤を供給する供給手段（４）と、上記槽内から上記中和剤及び溶剤を除去する除去手段
（５）とを備えることを特徴とする電着塗装における自
動液管理装置。
【請求項２】樹脂成分に対して顔料成分の濃度が５重
量％以内である電着塗料において中和剤濃度を測定する
中和剤濃度分析手段（３０,３２）と、溶剤濃度を超音波を利用して測定する溶剤濃度分析手段
（２１,２２a,２２b,２３,２４）と、上記中和剤及び溶剤濃度に従って予め設定した基準値内
での適正管理を判断し、かつ、その判断に基づいて制御
信号を出す制御手段（３）と、上記制御信号に従って電着塗料槽（１）内に中和剤及び
溶剤を供給する供給手段（４）と、上記槽内から上記中和剤及び溶剤を除去する除去手段
（５）とを備えることを特徴とする電着塗装における自
動液管理装置。
【請求項３】上記槽内から上記中和剤及び溶剤を除去
する除去手段（５）が限外濾過装置である請求項１又は
２に記載の電着塗装における自動液管理装置。
【請求項４】上記電着塗料が感光性樹脂組成物からな
る請求項１〜３のいずれかに記載の電着塗装における自
動液管理装置。