JPH09235496A

JPH09235496A - 静電塗装用塗料及び静電塗装方法

Info

Publication number: JPH09235496A
Application number: JP7098896A
Authority: JP
Inventors: Sukeyoshi Oota; 資良太田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 1997-09-09

Abstract

(57)【要約】【解決手段】体積電気抵抗値を１５〜２００ＭΩ・ｃ
ｍに調製した塗料を用いて静電塗装を行う。体積電気抵
抗値の調整は、四級アンモニウム塩を塗料に対して約２
ｗｔ％添加することにより行う。【効果】塗粒の帯電量が増加すると同時に、ウェット
塗膜の表面電位が下がり、その上に塗着する塗粒との電
気的反撥が抑制されるので、塗着効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のボディー
や部品の静電塗装に用いられる塗料及び静電塗装方法に
関し、特に塗料の電気抵抗値を低く調製することで塗着
効率の向上を図った静電塗装用塗料及び静電塗装方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車のボディーや各種自動車部品に
は、防錆性能及び外観意匠性の向上を目的として種々の
塗装が施される。例えば自動車のボディーにあっては、
フルディップ方式でカチオン電着塗装が施されたのち、
中塗り塗装及び上塗り塗装が行われる。上塗り塗装は、
さらにソリッド系塗装とメタリック系塗装に分けられ、
２コート１ベーク型メタリック塗装では、メタリックベ
ース塗料が塗布されたのちウェットの状態でクリア塗料
が塗布されて焼き付けられる。

【０００３】これら中塗り塗装及び上塗り塗装では、従
来より塗着効率を高めることを目的とした静電塗装が採
用されており、塗装ガンに電圧を印加することにより塗
料を帯電させる一方で、ボディーを接地し、霧化エアー
等による物理的力と塗料の帯電による電気的力によっ
て、微粒化された塗料をボディーに付着させる。

【０００４】静電塗装法としては、エアーにより塗料の
霧化を行ういわゆるエアー霧化静電塗装法と、ベルカッ
プの回転遠心力により塗料の霧化を行う回転霧化静電塗
装法とが広く採用されている。エアー霧化の場合は、霧
化エアーの吐出力により微粒化された塗料が被塗物周囲
に飛散するので、塗着効率の点で多少の問題がある。こ
れに対して回転霧化は、塗装パターンを決定するシェー
ピングエアーを調節することでエアー霧化に比べて塗着
効率が格段に向上し、実車ラインレベルで６０〜６５％
程度の塗着効率が得られることから、近年では回転霧化
静電塗装法が主流となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の回転
霧化静電塗装法では、塗着効率６５％前後が限界であ
り、これ以上の高塗着効率は期待できない。したがっ
て、残りの３５％程度の塗料は塗装ブース内に飛散する
こととなり、塗料コストの問題だけでなく廃棄塗料の後
処理にも高額な設備投資とランニングコストが必要であ
った。また、塗着効率が低いということは、所定の膜厚
を塗布するためにはコンベアスピードを所定速度以下に
設定する必要があるということで、単位時間当たりに塗
装できるボディー数の上限が自ずと決定されてしまい、
タクトタイムを短くすることの隘路となっていた。

【０００６】そこで、本発明者は、エアー霧化及び回転
霧化に拘わらず、静電塗装法においては、従来より成り
行きであった塗料の電気抵抗値（約７５０ＭΩ・ｃｍ）
に着目し、塗粒の帯電量のポテンシャルを増加させると
同時に、被塗物に塗着したウェット塗膜の表面電位を下
げこの上に塗着する帯電塗料との電気的反撥を抑制すれ
ば、相乗的に塗着効率が向上すことを見出し、本発明を
完成するに至った。すなわち本発明は、高塗着効率の静
電塗装用塗料及び静電塗装方法を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の静電塗装用塗料は、体積電気抵抗値
が１５ＭΩ・ｃｍ以上、２００ＭΩ・ｃｍ以下であるこ
とを特徴とする。また、上記目的を達成するために、請
求項４記載の静電塗装方法は、体積電気抵抗値を１５Ｍ
Ω・ｃｍ以上、２００ＭΩ・ｃｍ以下に調製した塗料を
用いて塗装することを特徴とする。

【０００８】これら請求項１記載の静電塗装用塗料及び
請求項４記載の静電塗装方法では、塗料の体積電気抵抗
値が１５ＭΩ・ｃｍ以上、２００ＭΩ・ｃｍ以下ときわ
めて低いので、微粒化する際に塗粒の帯電量が大きくな
り、塗粒自体に与えられる電気的吸引力のポテンシャル
が増加することになる。また、塗料の体積電気抵抗値が
低いので、帯電した塗粒が塗装ガンから被塗物に塗着す
ると塗粒の電荷は被塗物側に即座に流れ、これによりウ
ェット塗膜の表面電位が下がる。これにより、このウェ
ット塗膜の上に塗着する塗粒との電気的反撥が抑制され
るので、被塗物に対する塗粒の相対的な電気的吸引力が
増加することになる。かかる帯電量の増加と電気的反撥
力の抑制とが相乗的に作用し、その結果、塗装ガンと向
かい合う被塗物面の塗着効率が向上する。これに加え、
塗粒の電気的吸引力のポテンシャルが増加する分、塗装
ガンから隠れた被塗物面にも塗粒がつき廻ることになる
ので、被塗物全体の塗着効率が格段に向上することにな
る。これは、被塗物が複雑な形状であっても所定の膜厚
を確保でき、補修作業などを省略できることを意味す
る。

【０００９】塗料の体積電気抵抗値を１５ＭΩ・ｃｍ以
上とするのは、塗料に電圧を印加したときに塗装ガンと
塗料との間に生じるリークを防止するためであり、一
方、塗料の体積電気抵抗値を２００ＭΩ・ｃｍ以下とす
るのは、２００ＭΩ・ｃｍより大きいと塗着効率の効果
がさほど期待できないからである。図２は、塗料の体積
電気抵抗値に対する塗着効率を示す片対数グラフであ
り、塗料の体積電気抵抗値を２００ＭΩ・ｃｍとするこ
とで、従来レベルに比べ塗着効率が約５％向上すること
になり、体積電気抵抗値を１５ｍΩ・ｃｍとすると、従
来レベルに比べ塗着効率が１０％以上も向上することに
なる。

【００１０】請求項１又は４記載のように、塗料の体積
電気抵抗値を１５ＭΩ・ｃｍ以上、２００ＭΩ・ｃｍ以
下とする具体的手段は特に限定されないが、請求項２記
載の本発明の静電塗装用塗料及び請求項６記載の本発明
の静電塗装方法は、前記体積電気抵抗値の調整剤とし
て、メタノール、ブタノール、四級アンモニウム塩、ス
ルホン酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩、ベタ
イン型界面活性剤、アラニン型界面活性剤、三級アミ
ン、脂肪酸エステルよりなる群から選ばれる調整剤が添
加されることを特徴とする。本発明の静電塗装用塗料及
び静電塗装方法では、メタノールやブタノールなどのア
ルコール類や、各種界面活性剤を体積電気抵抗値の調整
剤として用いることができ、これを添加するだけで体積
電気抵抗値を１５ＭΩ・ｃｍ以上、２００ＭΩ・ｃｍ以
下に調製できるので、調合作業もきわめて簡単である。
また、これらの調整剤は焼き付け後に塗膜に残留しない
ので、塗膜物性に何ら影響を与えるおそれもない。な
お、界面活性剤としては、四級アンモニウム塩などのカ
チオン系界面活性剤、スルホン酸塩，硫酸エステル塩，
リン酸エステル塩などのアニオン系界面活性剤、ベタイ
ン型，アラニン型などの両性界面活性剤、三級アミン、
脂肪酸エステルなどのノニオン系界面活性剤等々を例示
することができる。

【００１１】上述した調整剤の何れを用いても体積電気
抵抗値を１５ＭΩ・ｃｍ以上、２００ＭΩ・ｃｍ以下に
調製できるが、請求項３記載の本発明の静電塗装用塗料
及び請求項７記載の本発明の静電塗装方法は、前記体積
電気抵抗値の調整剤が、四級アンモニウム塩であるとを
特徴とする。上述した調整剤のうち、アルコール類など
は添加量が１５ｗｔ％になるため、調整剤の塗料に対す
る溶解性や塗装作業性に若干の懸念があるが、四級アン
モニウム塩を調整剤として用いると、僅か数ｗｔ％以下
の添加量で体積電気抵抗値を１５ＭΩ・ｃｍ以上、２０
０ＭΩ・ｃｍ以下に調製できるので、溶解性や塗装作業
性、及び塗膜物性に何ら悪影響を与えることはない。図
３は、塗料に対する四級アンモニウム塩の添加量と塗料
の体積電気抵抗値との関係示す片対数グラフであり、塗
料に対して約０．１８ｗｔ％の四級アンモニウム塩を添
加しただけで塗料の体積電気抵抗値が７５０ＭΩ・ｃｍ
から２００ＭΩ・ｃｍに低下することを示唆している。
また、塗料の体積電気抵抗値を１５ＭΩ・ｃｍまで下げ
るのにも、僅か２ｗｔ％程度の四級アンモニウム塩の添
加で足りることが理解される。

【００１２】本発明の静電塗装用塗料及び静電塗装方法
では、エアー霧化及び回転霧化の何れの霧化方式をも採
用できるが、請求項５記載の本発明の静電塗装方法は、
回転霧化静電塗装であることを特徴とする。本発明の静
電塗装用塗料及び静電塗装方法は、既述したように塗粒
の帯電量を増加させると同時に、ウェット塗膜の表面電
位を低くすることにより次に飛来する塗粒の電気的吸引
力を強化するものであることから、霧化エアーによる物
理的影響が比較的少ない回転霧化静電塗装に特に適して
いる。

【００１３】

【発明の効果】請求項１記載の静電塗装用塗料及び請求
項４記載の静電塗装方法によれば、塗着効率が従来に比
べ格段に向上するので、塗料の使用量が低減してコスト
ダウンを図ることができる。また、塗着効率が向上する
分だけ被塗物の生産速度を速めることができるので単位
時間当たりの生産量が増加する。これに加え、塗料のつ
き廻り性も向上するので、複雑な形状の被塗物に対して
も補修作業を行うことなく良好な塗装面品質が得られ
る。

【００１４】また、請求項２記載の静電塗装用塗料及び
請求項６記載の静電塗装方法によれば、請求項１及び４
記載の発明に係る効果に加え、体積電気抵抗値の調整剤
であるアルコール類や界面活性剤を添加するだけで体積
電気抵抗値を最適範囲に調製できるので、調合作業がき
わめて簡単である。また、これらの調整剤は焼き付け後
に塗膜に残留しないので塗膜物性に何ら影響を与えるお
それもない。

【００１５】また、請求項３記載の静電塗装用塗料及び
請求項７記載の静電塗装方法によれば、四級アンモニウ
ム塩を調整剤として用いると、僅か数ｗｔ％以下の添加
量で体積電気抵抗値を１５ＭΩ・ｃｍ以上、２００ＭΩ
・ｃｍ以下に調製できるので、アルコール類に比べ、調
整剤の塗料に対する溶解性や所定の塗装品質を得るため
の塗装作業性の点で優れている。

【００１６】請求項５記載の静電塗装方法によれば、霧
化エアーによる物理的影響が比較的に少ない回転霧化静
電塗装に本発明を応用するので、請求項４記載の発明に
係る効果に加え、塗着効率の向上がより以上に期待でき
る。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。実施例１関西ペイント社製金属クリア塗料を所定の溶剤で希釈し
て所定の粘度に調製し、これに四級アンモニウム塩を
１．７ｗｔ％添加したものを塗料として用いた。この塗
料の体積電気抵抗値を測定したところ、１７ＭΩ・ｃｍ
であった。

【００１８】塗装機は、図１に示すように、ベルカップ
径５０φのランズバーグ社製９２１型μμベル塗装ガン
１を用い、回転数を３５，０００ｒｐｍ、印加電圧を−
６０ｋＶ、ガン距離を２００ｍｍとして、吐出量１００
ｍｌ／ｍｉｎで上記調製塗料の静電塗装を行った。被塗
物２は、幅３００ｍｍ，長さ８００ｍｍの鋼板全面にア
ルミ箔を貼着したものを用い、これを接地端に接続し
た。また、塗装にあたり、塗装ガン１を被塗物の上下中
央を中心に鉛直方向に０．５ｍ／ｓｅｃで上下往復移動
させる一方で、被塗物２をコンベア速度３．６２ｍ／ｍ
ｉｎで図示する水平方向に移動させた。

【００１９】塗料の吐出開始から吐出停止までの塗装時
間を計測し、上述した吐出量を基に、塗装ガン１から実
際に噴霧された塗料の重量を計算するとともに、鋼板２
に貼着されたアルミ箔を取り外して重量を測定し、予め
測定しておいたアルミ箔自体の重量を基に、アルミ箔に
塗着したウェット塗膜の重量を算出した。塗着効率は、
このウェット塗膜の重量を噴霧重量で除することにより
求めた。

【００２０】なお、被塗物裏面へのつき廻り性をも確認
するために、アルミ箔を取り外す際に表面のアルミ箔と
裏面のアルミ箔とを分別し、それぞれの重量を測定し、
それぞれのアルミ箔に塗着したウェット塗膜の重量を求
めることにより、最終的には、表面及び裏面を含めた被
塗物全体の塗着効率と、被塗物の裏面のみの塗着効率と
を算出した。この結果を、表１に示す。

【００２１】比較例１実施例と同じ関西ペイント社製金属クリア塗料を同じ溶
剤で希釈して同じ粘度に調製したものを塗料として用い
た。この塗料の体積電気抵抗値を測定したところ、７５
０ＭΩ・ｃｍであった。これを実施例と同じ塗装ガンを
用いて同じ条件で静電塗装を行い、表面及び裏面を含め
た被塗物全体の塗着効率と、被塗物の裏面のみの塗着効
率とを算出した。この結果を、表１に示す。

【００２２】

【表１】被塗物全体の塗着効率被塗物裏面のみの塗着効率実施例１９１％８．０％比較例１８１％５．０％

【００２３】この結果からも明らかなように、実施例の
低抵抗塗料を用いると被塗物の塗着効率が１０％程度向
上する。また、被塗物裏面のみの塗着効率を比較しても
約３％向上していることから、実施例の低抵抗塗料を用
いて静電塗装を行うと、塗装ガンと向かい合う被塗物表
面のみならず、被塗物裏面への廻り込み、いわゆるつき
廻り性も向上することになる。したがって、被塗物の表
面形状が複雑な自動車のボディーや、表裏の塗装を必要
とする自動車の部品などの塗装に適用すると、補修塗装
が不要となり効果も大きい。

【００２４】実施例２塗料に添加する四級アンモニウム塩の添加量と、塗料の
体積電気抵抗値との関係を検証し、さらに塗料の体積電
気抵抗値と塗着効率との関係を検証した。塗料は実施例
１と同じ金属クリア塗料を用い、溶剤で希釈したのち、
これに０．６〜１．７ｗｔ％の範囲で四級アンモニウム
塩を添加し、それぞれ調製された塗料の体積電気抵抗値
を測定したところ、図２に示す結果が得られた。また、
このようにしてそれぞれ調製された塗料を用いて、実施
例１の塗装機及び塗装条件で静電塗装を行い、実施例１
と同様に被塗物全体の塗着効率を求めたところ、図３に
示す結果が得られた。

【００２５】図２に示すように、四級アンモニウム塩を
添加しない塗料は７５０ＭΩ・ｃｍの高い体積電気抵抗
値であるが、僅か０．６ｗｔ％の四級アンモニウム塩を
添加しただけで、塗料の体積電気抵抗値は４２ＭΩ・ｃ
ｍまで低下する。このときの塗着効率は、図３に示され
るように８８％にまで向上する。また、図３に示される
ように、塗料の体積電気抵抗値が４０ＭΩ・ｃｍより低
下すると漸減し始めるので、四級アンモニウム塩の添加
量が多少ばらついても塗料の体積電気抵抗値にはさほど
影響せず、したがって塗料の調合管理も容易である。

【００２６】なお、以上説明した実施例は、本発明の理
解を容易にするために記載されたものであって、本発明
を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施例に開示された各要素や具体的数値等
は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等
物をも含む趣旨である。例えば、本発明の静電塗装用塗
料及び静電塗装方法は、回転霧化以外のエアー霧化静電
塗装にも具現化でき、またクリア塗料以外にも中塗り塗
料、ソリッド塗料、メタリックベース塗料にも具現化で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る塗装装置を示す斜視図で
ある。

【図２】塗料の体積電気抵抗値と塗着効率との関係を示
す片対数グラフである。

【図３】塗料に対する四級アンモニウム塩の添加量と、
塗料の体積電気抵抗値との関係を示す片対数グラフであ
る。

【符号の説明】

１…回転霧化塗装ガン２…被塗物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】体積電気抵抗値が１５ＭΩ・ｃｍ以上、２
００ＭΩ・ｃｍ以下であることを特徴とする静電塗装用
塗料。
【請求項２】前記体積電気抵抗値の調整剤として、メタ
ノール、ブタノール、四級アンモニウム塩、スルホン酸
塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩、ベタイン型界
面活性剤、アラニン型界面活性剤、三級アミン、脂肪酸
エステルよりなる群から選ばれる調整剤が添加されるこ
とを特徴とする請求項１記載の静電塗装用塗料。
【請求項３】前記体積電気抵抗値の調整剤が、四級アン
モニウム塩であることを特徴とする請求項２記載の静電
塗装用塗料。
【請求項４】体積電気抵抗値を１５ＭΩ・ｃｍ以上、２
００ＭΩ・ｃｍ以下に調製した塗料を用いて塗装するこ
とを特徴とする静電塗装方法。
【請求項５】回転霧化静電塗装であることを特徴とする
請求項４記載の静電塗装方法。
【請求項６】前記体積電気抵抗値の調整剤として、メタ
ノール、ブタノール、四級アンモニウム塩、スルホン酸
塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩、ベタイン型界
面活性剤、アラニン型界面活性剤、三級アミン、脂肪酸
エステルよりなる群から選ばれる調整剤が添加されるこ
とを特徴とする請求項４又は５記載の静電塗装方法。
【請求項７】前記体積電気抵抗値の調整剤が、四級アン
モニウム塩であることを特徴とする請求項６記載の静電
塗装方法。