JPH0744754U

JPH0744754U - 電着塗装装置

Info

Publication number: JPH0744754U
Application number: JP005715U
Authority: JP
Inventors: 昭人井上
Original assignee: 株式会社ポリテックス
Priority date: 1995-05-18
Filing date: 1995-05-18
Publication date: 1995-11-28

Abstract

(57)【要約】【目的】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。【構成】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、塗膜形成物質の水溶液を
介して通電することにより塗膜形成物質を被塗物に電着
する電着塗装装置において、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する。そして、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，
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
備えていること。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、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、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。

【０００２】

【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１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。

【０００３】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２０００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。

【０００４】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じ、電着塗装の効率が著しく害されるという事態が生じる。

【０００５】このため、昨今においては、例えば特公昭４５−２２２３１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、イオン交換膜等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。

【０００６】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、８〜１０×１０^-6〔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量Ａだけである。

【０００７】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ＵＦ濾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と量Ｂ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「Ｂ＞Ａ」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。

【０００８】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、昨今にあっては、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。

【０００９】上述したように、８〜１０×１０^-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^-6〔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。

【００１０】

【考案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。

【００１１】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ＳＵＳ３１６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、ＳＵＳ３１６の電食率は流れる電流に対して、２〜３×１０^-6〔グラム／クーロン〕程度であるが、上記の場合には１００〜１５０×１０^-6〔グラム／クーロン〕にも達することがある。

【００１２】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，ニッケル等）等が塗料に混入し、塗装面の肌荒れ，防錆力低下，重金属による着色問題等の障害が生じていた。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，重金属イオン等を通過させるため、同様の不都合が生じていた。

【００１３】

【考案の目的】

本考案は、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を、その目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本考案では、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じ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，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達成しようとするものである。

【００１５】

【作用】

本考案にかかる電着塗装装置を、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。

【００１６】一方、電着塗装用水溶液中には、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。

【００１７】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。

【００１８】

【実施例】

以下、本考案の第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、本考案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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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とを備えて構成されている。

【００２２】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成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。

【００２３】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。又、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。

【００２４】そして、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。

【００２５】カチオン交換膜９および外布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の内径側にポッテイング材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、前記ポッテイング材４１の充填に際しては当該固形化前のポッテイング材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。

【００２６】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ッテイング材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。ポッテイング材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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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１２は、外部から本体部１１内に極く容易に挿入配設され、また必要に応じ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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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を螺線状に巻きつけ、これによって隔膜支持部材１７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内に各々ポッテイング材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。

【００３４】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ッテイング材４１の流出を防止するためのものであり、当該ポッテイング材４１が固形化した後は取り除いてもよい。

【００３５】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。

【００３６】次に、この実施例の全体的動作を説明する。まず、被塗物１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。

【００３７】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、正電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、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。

【００３８】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。

【００３９】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１×１０^-6〔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１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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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、ほ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。

【００４４】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。

【００４５】この第６図に示す第２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。

【００４６】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ができるので、一層容易に電着浴槽１００内の酸の量を調整できるという利点がある。

【００４７】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。

【００４８】

【考案の効果】

本考案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電着塗装装置を提供することができる。

【００４９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例における各隔膜電極装置の
配置を示す図で、図１（１）は上方からみた配置を示す
説明図、図１（２）は浴槽の断面内における各隔膜電極
装置の配置を示す説明図である。

【図２】図１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である。

【図３】図２の装置内における水の流通経路を示す説明
図である。

【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。

【図５】図１の各隔膜電極装置の他の配置例を示す説明
図である。

【図６】本考案の第２実施例の構成を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

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チオン交換膜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

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項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。