JPH10130889A - 洗浄可能カソード及びアノード電極を利用の電着制御法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 イオン・コーティング溶液のｐＨ及び導電率
を制御する電着アセンブリ。 【解決手段】 電着アセンブリ１０は、イオンコーティ
ング溶液を含有するタンク１２を有し、その内には一次
又は二次洗浄可能管状電極アセンブリが配置され、一次
及び二次洗浄可能管状電極アセンブリは電極の円周方向
を囲むイオン膜を有し、電極を電気管路に結合する手段
が提供され、その電気管路は一次及び二次電極に類似の
電荷をかけ、さらに、一次電極の膜は電極の電荷に対応
する電荷を有し、二次電極のイオン膜はその電極の電荷
の逆の電荷を有し、電解液循環装置を設けて電解液を第
１及び第２電極に循環させる、イオンコーティング溶液
のｐＨ及び導電性を制御する電着アセンブリ１０。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業の利用分野】本発明は電着塗装法、特に汚染物質
の排出を規制しながら電着溶液のｐＨ及び電気導電率値
を制御する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電着は、塗料を電流の作用によって対照
物の表面に塗布する方法である。その方法は、電流によ
って影響を受ける既知電離度を有して対照物に塗料を付
着させるカチオン又はアニオン溶液を充填した電着タン
クまたは浴を利用する。コーティングされる対照物はタ
ンクの溶液内に配置し、電流源を対照物に接続する。次
に電極形のデバイスはその溶液内に対照物から一定の間
隔を保って配置され、対照物に対して逆荷重の対抗電極
として作用する。かく生成した電気力は塗料を対照物へ
引き寄せさせ、それによって対照物上に電着させる。

【０００３】電着塗装法において、主として、ブチルセ
ロソルブのような樹脂から成るアニオン塗料又はカチオ
ン塗料は水溶液（それは普通溶媒も含有する）の形態で
使用される。アニオン電気コーティング法においては、
電気導電率を調節するためにイオンコーティング溶液に
アルカリ可溶化剤を添加する必要がしばしばある。カチ
オン電気コーティング法においては、溶液の電気導電率
を調節するために酸性可溶化剤を添加する必要がしばし
ばある。アニオン電着法の大部分において使用される可
溶化剤は、ジエタノールアミンのような有機アミンや水
酸化カリウム（ＫＯＨ）である。しかしながら、カチオ
ン塗装法における可溶化剤は、主に酪酸、酢酸、スルフ
ァミド酸、又はプロピオン酸のような有機酸である。塗
料を付着させる陽極及び陰極電気化学法間の相違は、被
覆される部品が陽極か陰極かに依存する。陽極法におけ
る部品は部品が陽極で逆の電極が陰極である。逆に、陰
極法における部品は陰極で逆の電極が陽極である。陽極
技術は最初に開発され、典型的にコーテッド部品の焼付
け温度が低い。さらに陽極塗料配合物は典型的に陰極配
合物より低コストであって中位の腐食保護を与える。し
かしながら、陽極技術は部品によっては分解をもたらし
て、塗料汚染をもたらす恐れがある。一方、陰極技術は
典型的に部品調製が少なく、優れた腐食耐性を有する。
さらに、陰極技術は部品の分解が極めて少ない。

【０００４】電着プロセスが一旦始まると、イオン塗料
粒子が被覆対照物に電着される。従って、コーティング
プロセスが継続するので、過剰の可溶化剤が徐々に生成
する、従って適切な塗料化学を維持するために過剰の可
溶化剤を除去する必要がある。 従来の電着法において
は、むき出しの電極を塗料タンクに配置した。これらの
装置におけるコーティング溶液は塗料タンクと結合した
限外ろ過装置を通された。限外ろ過はコロイド及び高分
子量物質を含有する溶液を分別及び濃縮する圧力駆動法
である。選択的、半透過性膜が塗料樹脂のような高分子
量物質を保持し、溶媒及び低分子量の溶質を通過させ
る。コーティング溶液は限外ろ過装置を循環され、コー
ティング粒子は塗料タンクに戻し、可溶化剤、溶媒及び
低分子量溶質の一部は下水管へ排出される。この排出物
は一般にＵＦ透過体と呼ばれる。従って、限外ろ過装置
でむき出しの電極が使用されるとき、過剰の可溶化剤は
ＵＦ透過体の一部を下水管へ排出することによって除去
される。ＵＦ透過体は過剰の可溶化剤を含有するが、陽
極塗料において通常ブチルセロソルブ、アニオン及びカ
チオンである溶媒も含有する。従って、ＵＦ透過体の下
水管への排出は、過剰の可溶化剤を排出することによっ
て電着溶液のｐＨを制御することである。さらに、アニ
オン及びカチオンの排出によってタンクの電気導電率が
制御される。

【０００５】しかしながら、ＵＦ透過体の一部の下水管
へ排出は、排出される溶媒が高価で置換しなければなら
ず、したがって電着法の全操業コストを高めるので、不
利である。さらに、国によっては最近環境に排出する溶
媒の量を規制するようになった。

【０００６】従って、汚染物質の環境への排出を制限し
ながら、陽極又は陰極コーティング溶液を使用する電気
コート塗料法の反応を同時に制御する方法が必要であ
る。この要求を扱うこれまでの試みは逆浸透装置の使用
及び構成、及び洗浄可能管状カソードの使用を含んだ。
逆浸透装置は、過剰の可溶化剤を通過させながらＵＦ透
過体における溶媒を捕獲する限外ろ過装置と直列に使用
される。逆浸透装置は、最初の高キャピタル・コスト並
びに多量の濃縮溶媒の処理及び再循環を含む別の運転コ
ストのために不利である。従って、逆浸透装置は運転コ
ストが高すぎ、従って上記の要求を効率的に取り扱うこ
とができない。

【０００７】洗浄可能管状電極は、汚染物質を排出する
ことなく電着塗料法の反応制御の試みにも使用されてき
た。陽極塗料を使用する場合、管状の洗浄可能陰極セル
は電着タンクの現行のむき出しの陰極と交換する。管状
の洗浄可能陰極は、被覆又は塗装する対照物用対応電極
及び溶液から過剰の可溶化剤の除去用透析装置として作
用する。これらの装置において、電極は、一般に電極の
少なくとも一部分を囲み可溶化剤が流通する膜によって
溶液から分離される。使用する膜は、イオン交換樹脂を
共重合したシームレスのポリオレフィン重合体製のイオ
ン交換／電気透析膜である。イオン交換樹脂はイオン選
択性で陽極又は陰極にするとができる。

【０００８】例えば、カチオン膜を有する洗浄可能管状
電極はアニオン塗料顔料、結合剤及び溶媒を拒否する
が、過剰のカチオンに膜を自由に通過させる。膜と電極
間の装置内に空間を設けて、ろ過中にカチオンを蓄積さ
せる。膜バリヤーを通過するカチオンは電極と膜間の領
域から電解質流体によってフラッシングされる。この電
解質流体はその装置に入り、最初に電極を流通し、次に
電極と膜間の領域を通る。電解質溶液が装置内を流れる
際に、電極の電荷によって膜の中を通された過剰のカチ
オンを蓄積する。電解質とろ液の混合体は電解質排出口
を介して装置から除去される。従って、電着溶液のｐＨ
は過剰のカチオンを電着タンクから除去することによっ
て部分的に制御される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従って、上記方法は、
電着溶液のｐＨ及び導電性を制御するという目的を、環
境に汚染物質を排出することなくある程度満たす。しか
しながら、洗浄可能な陰極の使用がその問題を完全に解
決していない。例えば、アニオン塗料系において、洗浄
可能管状陰極上に使用されるカチオン膜は電着タンクか
ら過剰の陽イオンを除去する。しかしながら、そのカチ
オン膜はタンクからカチオンを除去できない。したがっ
て、電着プロセスの進行と共に、電着溶液の導電性は溶
液にアニオンの増成の結果として高くなる。したがっ
て、溶液からアニオンを除去してコ−ティング溶液の導
電性を制御する限外ろ過装置が依然として必要である。
前記のように、限外ろ過（ＵＦ）透過体を下水管に排出
してはならない。したがって、溶液のｐＨはカチオンの
除去によって制御し、導電性はカチオンとアニオンの両
方を除去することによって制御する。しかしながら、前
記のように、ＵＦ透過液は置換しなければならない高価
な溶媒を含み、その環境への排出は回避しなければなら
ない。したがって、洗浄可能管状陰極の使用は問題の部
分的解決のみであって、プロセスによって排出される汚
染物質の処理が依然として必要である。

【００１０】したがって、環境への汚染物質の排出を著
しく制限、又は排除しながら、イオン電着タンクの溶液
のｐＨ及び導電性を制御できる方法が必要である。

【００１１】したがって、本発明の目的は、イオン電着
装置に用いて環境への汚染物質の排出を制限しながら、
コーティング溶液のｐＨ及び導電性を制御できる方法を
提供することである。

【００１２】本発明の別の目的は、カチオン膜を有する
洗浄可能電極とアニオン膜を有する洗浄可能電極を使用
して電着装置におけるコーティング溶液のｐＨＳ導電性
を制御できる方法を提供することである。

【００１３】本発明のさらに別の目的は、アニオン可溶
化剤又は溶媒を環境に排出することなくアニオン電着装
置における過剰のアニオン、カチオン及びアニオン可溶
化剤を除去することである。

【００１４】本発明のさらに別の目的は、負荷電（又は
帯電）カチオン及びアニオン膜を有する洗浄可能電極を
使用してアニオン電着装置における環境に排出される汚
染物質を防止することである。

【００１５】本発明のさらに別の目的は、カチオン可溶
化剤又は溶媒を環境に排出することなくカチオン電着装
置における過剰のアニオン、カチオン及びカチオン可溶
化剤を除去することである。

【００１６】本発明のさらに別の目的は、正荷電（帯
電）カチオン及びアニオン膜を有する洗浄可能電極を使
用してカチオン電着装置における環境に排出される汚染
物質を防止することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明のこれらの目的及
び他の関連した目的を達成するために、イオンコーティ
ング溶液のｐＨ及び導電性を制御する電着塗装アセンブ
リが提供される。そのアセンブリは、イオンコーティン
グ溶液を含有するタンクを有し、そのタンク内には一次
又は二次洗浄可能管状電極アセンブリが配置されてい
る。一次及び二次洗浄可能管状電極アセンブリは電極の
円周方向を囲むイオン膜を有する。電極を電気管路に結
合する手段が提供される、その電気管路は一次及び二次
電極に類似の電荷をかける。さらに、一次電極の膜は電
極の電荷に対応する電荷を有し、二次電極のイオン膜は
その電極の電荷の逆の電荷を有する。電解液循環装置を
設けて電解液を第１及び第２電極に循環させる。

【００１８】さらに、コーティング溶液を含有するタン
クに配置された洗浄可能管状電極を使用する電着装置の
制御法が提供される。そのコーティング溶液の導電性を
調節する可溶化剤と共にイオンコーティング粒子を含有
する。一次洗浄可能管状電極は、荷電され対応して荷電
されるイオン膜を介して溶液とアクセスできるタンクに
配置される。二次洗浄可能管状電極も第１の電極と同一
電荷に荷電され逆に荷電される膜を介して溶液とアクセ
スできるタンクに配置される。コーティングされる物体
は、電極に供給される電荷と逆の電荷を供給され、それ
らの電極と物体との間に電流が通される。荷電されたコ
ーティング粒子は、溶液に電流が流れるとその被電着物
体に引き寄せられてその上に付着される。電流の印加は
過剰のアニオン及びカチオンの放出もさせる。次に、そ
の被電着物体に印加された電荷に対応する電荷を有する
イオンは一次電極に引き寄せられて一次電極を囲む荷電
された膜に通される。その被塗電着物体の電荷と逆の電
荷を有するイオンは、驚くことに二次電極に引き寄せら
れて荷電された膜に通される。次に過剰のアニオン及び
カチオンは、電解質溶液を洗浄可能電極に循環させるこ
とによってそれぞれの電極から除去される。

【００１９】

【実施例】本発明の原理を実施する電着アセンブリは図
面に符号１０で総称する。最初に図１を参照すると、ア
センブリ１０は電着溶液１４を含有するのに達したタン
ク１２を含む。塗装又はコーティング溶液１４は、アニ
オン又はカチオン塗料であって、主として塗料樹脂及び
水性溶液にセロソルブのような有機溶媒から成り、それ
に導電性を調節するためにアルカリ又は酸が添加され
る。セロソルブは、エチレングリコールのモノ−及びジ
アルキルエーテル及びそれらの誘導体から成る工業用溶
媒系の登録商標である。タンク１２内には洗浄可能管状
電極アセンブリ１６と１８も配置されている。アセンブ
リ１６と１８の構成要素の大部分は同一であるので、こ
れらの共通要素には同じ符号が使用されている。一次電
極アセンブリ１６は細長管状体２０とその細長管状体２
０内に本質的に同心に配置された細長電極２２を含む。

【００２０】細長管状体２０は互いに同軸に配置の上及
び下セグメント２４、２８をそれぞれ有する。上セグメ
ント２４は、上下を開口し、ＰＶＣや他の適当なプラス
チック材料製で、一般に円筒チューブである。さらに、
上セグメント２４は延在する円筒形流体出口３０を有す
る。流体出口３０は上セグメント２４の内部へのアクセ
スを提供する。上セグメント２４はその下端に同心配向
の連結リング２４を配置している。上下のセグメント２
４と２８の間には、電極２２の一部を円周方向に囲む膜
２６が同軸関係に配置されている。膜２６はその上端に
おいて連結リング３２によって保持される。膜の下端
は、対応する連結リング３４によって下セグメント２８
の上端の適所に固持される。膜２６はイオン交換樹脂と
共重合したシームレスのポリオレフィン重合体である。
膜２６はカチオン膜であり、従ってカチオンを通過させ
ながら、アニオン塗料粒子及び塗料溶液１４からの溶媒
アニオンを保持する。下セグメント２８はさらに細長管
状体２０をシールする作用をする底部を有する、従っ
て、電極アセンブリ１６が塗装溶液１４に部分的に沈め
られるときに膜２６を介してのみ細長管状体２０の内部
に浸透できる。下部２８は上部２４と類似し、ＰＶＣや
他の適当なプラスチック材料製にすることができる。

【００２１】従って、上部２４、膜２６及び下部２８は
協力して細長管状体２０を形成する。細長管状体２０
は、一般に上部で開口し底部を閉じる開口内部を有す
る。細長管状体２０の開口内部に電極２２を配置する。
電極２２は一般に中空であって、細長管状体２０内に同
心に配置され、その底部から所定の間隔を有する。さら
に、電極２２と細長管状体２０間には空間が設けられ
る。電極２２は細長管状体２０内に上部２４の内部に配
置保持される電極キャップ３８によって保持される。電
極キャップ３８には電流を電極２２に送る電気ケーブル
４０が接続される。ケーブル４０はその反対端部を電流
源（図示せず）に接続する。

【００２２】上部２４のトップに一般にその開口をカバ
ーする任意のダストカバー４２が配置される。カバー４
２は電極アセンブリ１６の内部を保護する作用をし、上
部２４と共に液密シールを形成する。カバー４２はその
上端にアクセス・ポート４４を有する。アクセス・ポー
ト４４を電気ケーブル４０と、電極２２の中空内部に配
置の終端部４８を有する流体入口４６が貫通する。

【００２３】流体入口４６の反対端部は供給管路５０と
接続する。供給管路５０は、電解質タンク５８と接続す
る電解質ポンプ５４の出口５２と流体接続する。電解質
タンク５８は、流体出口３０と流体接続の再循環管路を
介して再循環電解質を供給される。

【００２４】導電性モニタ６２は供給管路５０と接続し
て供給管路を流れる電解質の導電性を監視する、そして
流量計６３は供給管路５０と接続して供給管路を流れる
電解質の流量を監視する。フィード管路６４はタンク５
８と接続して以下にさらに詳述するように、メーキャッ
プ脱イオン水（ＤＩ水）を供給する。さらにタンク５８
はオーバフロー管路６６とドレン管路６８を図２に明示
するように接続している。二次電極アセンブリの構成
は、膜２６の代わりに膜２７を設けることを除いて電極
アセンブリ１６と同一である。膜２７は、カチオンを拒
否しながら、アニオンを膜に通すアニオンイオン交換膜
である。アニオン膜２７は荷電した塗料樹脂成分を確実
に拒否し、塗装溶液１４に残る荷電可溶化剤成分を確実
に拒否する。 通常、多数の電極アセンブリ１６、１８
を図２に示すように直列又は並列にタンク内に配置す
る。コーティング溶液１４がアニオン・コーティング粒
子とアニオン可溶化剤を含有するときには、典型的に二
次電極アセンブリ１８よりさらに多くの一次電極アセン
ブリ１６が設けられる。

【００２５】さらに詳しくは、一次電極アセンブリ１６
の全面積は被覆される部分７０の面積の約１５〜２０
％、最適には１６〜１７％であることが望ましい。この
環境下で、二次電極アセンブリ１８の全面積は被覆され
る部分７０の面積の３〜５％であることが望ましい。同
様に、コーティング溶液１４がカチオン・コーティング
粒子とカチオン可溶化剤を含有するときには、典型的に
二次電極アセンブリ１８よりさらに多くの一次電極アセ
ンブリ１６が設けられる。さらに詳しくは、一次電極ア
センブリ１６の全面積は被覆される部分７０の面積の約
１５〜２０％、最適には１６〜１７％であることが望ま
しい。この環境下で、二次電極アセンブリ１８の全面積
は被覆される部分７０の面積の３〜５％であることが望
ましい。

【００２６】操作において、電着アセンブリ１０は対照
物７０に被膜を付けるために使用される。対照物７０
は、対照物に電流を供給するために連結の機械的導体７
２を有する。導体７２は典型的に接触板を備えた母線で
ある。本発明の一実施例において、正電荷が対照物７０
に供給される。従って、対照物７０は陽極として動作す
る。この実施例におけるコーティング溶液１４はアニオ
ン・コーティング粒子並びにブチル・セロソルブ（エチ
レングリコールモノブチルエーテル）のような溶媒も含
有する。アニオン可溶化剤は普通ジエタノールアミンの
ような有機アミンである。アニオン可溶化剤として水酸
化カリウムも使用できる。対照物７０が正荷電されると
き、電極２２は負電荷を与えられる。従って、電極２２
は陰極である。電流が系に供給されると、アニオン・コ
ーティング粒子は対照物７０に引き寄せられ、コーティ
ング溶液からのカチオンは電極２２に引き寄せられる。
コーティング溶液からのカチオンの外に、電着コーティ
ングプロセスの継続に伴い可溶化剤からのアニオンの形
成もある。膜２６は陽イオン性であるから、カチオンが
アセンブリ１６の電極２２に引き寄せられるので、過剰
のカチオンを通過させる。膜２６を通過した過剰のカチ
オンは電極２２と細長管状体２０との間の空間に保持さ
れ、その後この空間から電解質を電極アセンブリ１６に
循環させることによって除去される。電極２２が負に荷
電されるとき、電解質溶液は触媒溶液である。その触媒
溶液は電解質ポンプ５４から供給管路５０を通って流体
入口４６へ送られる。

【００２７】その触媒は電極２２の内部に入り、電極２
２を下方へ流通する。触媒は次に電極２２の底部を通過
して、ポンプで電極２２と細長管状体２０との間の空間
を通って上方へ送られる。電解質はポンプで電極アセン
ブリ１６を通されるので、それは最後に流体出口３０に
達し、再循環管路６０を介して電解質タンク５８に戻さ
れる。従って、この実施例において、電極アセンブリ１
６は電解質循環系と協力してタンク１２から過剰のカチ
オンを除去する。従って、電極アセンブリ１６は過剰の
カチオンを除去することによってコーティング溶液１４
のｐＨを制御する。

【００２８】従来のアセンブリの場合のように電極アセ
ンブリ１６のみがタンク１２内にある場合には、アニオ
ン可溶化剤から放出された過剰のアニオンが除去されな
いのでコーティング溶液１４の導電性は時間と共に上昇
する。これまで、これらのアニオンは限外ろ過装置から
の透過体の一部を下水管へ放出することによって除去さ
れた、そしてそれは大量の希釈濃度の汚染物質の環境へ
の排出をもたらす。驚くことに、アニオン膜を備えた第
２の陰極が過剰のアニオンを除去できること、従って限
外ろ過装置からの透過体の排出の必要がなくなることが
わかった。第２の電極アセンブリ１８はカチオンのみを
引き寄せる負荷電陰極２２を有する。しかしながら、ア
センブリ１８は、陰極２２を囲むアニオン膜２７を備え
る。メカニズムは良くわからないが、可溶化剤のアニオ
ンはアセンブリ１８の負荷電電極に引き寄せられ、勿論
アニオン膜２７を通過することがわかった。これらのア
ニオンはアセンブリ１８の細長管状体２０に集まる。

【００２９】電極アセンブリ１８に蓄積する過剰のアニ
オンは、電極アセンブリ１６におけるカチオンの除去場
合と同様にタンク１２から除去される。さらに詳しく
は、触媒溶液は同一電解質循環装置を使用して電解質ポ
ンプ５４から供給管路５０及び電極２２を通ってポンプ
で送られる。その触媒溶液は次に細長管状体２０と電極
２２間の空間を通り、最後に流体出口３０を通る。触媒
は流体出口３０を出て、電解質をタンク５８に戻す再循
環管路６０に入る。従って、電極アセンブリ１６と１８
をタンク１２に配置することによって、過剰の可溶化剤
アニオン並びに過剰のカチオンは除去され、コーティン
グ溶液１４のｐＨ及び電気導電率は限外ろ過透過体を下
水管に排出することができる、又は限外ろ過透過体の下
水管への排出量及び化学濃度を少なくとも著しく下げる
ことができる。

【００３０】図２に示すように、供給管路５０を通る電
解質の導電率は導電率モニタ６２で監視する。電解質の
導電率が必要な最高値に達すると、新しく供給する電解
質がフィード管路６４を介して電解質タンク５８ヘ添加
される。新しい脱イオン水が添加されると、オーバーフ
ロー管路６６がタンク５８によって制御できない電解質
濃溶液を放出する。このプロセスは、電解質の導電率が
最高値の１０％以内になるまで続く。限外ろ過装置の使
用と異なり、放出電解質には低レベルで著しく少量の溶
媒のみが存在するので、電解質の下水管への放出は環境
に有害でない。従って、溶媒の大部分は、膜２６、２７
が溶媒を通さないのでタンク１２内に保持される。

【００３１】本発明の別の実施例において、コーティン
グ溶液１４はカチオン樹脂塗料を含有する。この実施例
において、対照物７０は陰極になって負に荷電され、電
極２２は正荷電陽極である。またこの実施例において、
一次電極アセンブリ１６はアニオン膜を備え、二次電極
アセンブリ１８はカチオン膜を備える。両方の電極アセ
ンブリは正荷電陽極２２を有する。電流がコーティング
溶液１４に供給されると、対照物７０上に正荷電コーテ
ィング粒子が付着する。溶液１４はさらに、大部分の場
合に酪酸、酢酸、スルファミド又はプロピオン酸のよう
な有機酸であるカチオン可溶化剤を含有する。この環境
で被覆プロセスが続くので、過剰の可溶化剤カチオンは
過剰のアニオンと共にコーティング溶液から放出され
る。被覆プロセスによって生成された過剰のアニオンは
一次電極アセンブリに引き寄せられ、陽極２２の影響下
でアニオン膜２６を通過する。過剰のアニオンが一旦膜
２６を通過すると、それらは電解質をアンブリ１６にポ
ンプで送り再循環管路６０に戻すことによってその領域
からフラッシされる。電極２２が正に荷電されるときに
は、電解質は陽極液である。従って、過剰のアニオンは
系から除去される。

【００３２】過剰のカチオンはまだコーティング溶液１
４から除去されていない。過剰のカチオンがコーティン
グ溶液１４に残った儘であると、カチオンの蓄積はタン
クの導電率を時間と共に高めることになる。これまで、
過剰のカチオンは限外ろ過透過体のいくらかを下水管に
排出することによって除去された、それは汚染物質の環
境への放出をもたらした。しかしながら、本発明のこの
実施例において、二次電極アセンブリ１８はコーティン
グ溶液１４から過剰のカチオンの除去に利用される。二
次電極アセンブリ１８は通常アニオンのみを引き寄せる
正荷電陽極２２を有する。しかしながら、アセンブリ１
８は、陽極２２を囲むカチオン膜２７を備える。メカニ
ズムは良くわからないが、可溶化剤カチオンはアセンブ
リ１８の正荷電電極に引き寄せられ、勿論カチオン膜２
７を通過することがわかった。これらのカチオンはアセ
ンブリ１８の細長管状体２０に集まる。アセンブリ１８
に蓄積する過剰のカチオンは、電極アセンブリ１６での
アニオン除去の場合のようにタンク１２から除去され
る。陽極溶液は同じ電解質系を使用して電解質ポンプ５
４から供給管路５０と電極２２を介して送られる。陽極
液は次に細長管状体２０と電極２２間の空間を通り、最
後に流体出口３０を通る。流体出口３０を通る際に、陽
極液は電解質をタンク５８に戻す再循環管路６０に入
る。従って、電極アセンブリ１６と１８の両方をタンク
１２に配置することによって、過剰の可溶化剤並びに過
剰のカチオンが除去され、コーティング溶液１４のｐＨ
及び導電率は汚染物質を環境に排出することなく制御で
きる、又は汚染物質を環境への排出を少なくとも著しく
下げることができる。

【００３３】本発明は対照物に被膜を付ける電気コーテ
ィング法も包含する。被覆する必要のある対照物は、イ
オン・コーティング粒子と導電性溶媒から成るコーティ
ング溶液を含有するタンクに配置する。そのタンクに、
荷電され対応する荷電膜を介して溶液にアクセスできる
一次洗浄可能管状電極を配置する。そのタンクに一次電
極と同様に荷電され対応する正荷電膜を介して溶液にア
クセスできる二次洗浄可能管状電極を配置する。次に電
流が被覆対照物に印加され、その電極に逆の電荷が印加
される。

【００３４】アニオン塗料を使用する時には、対照物に
正電荷を印加して電極に負電荷を印加する。一次電極を
囲む膜はカチオン膜で二次電極を囲む膜はアニオン膜で
ある。電流の印加は、逆荷電のカチオンが放出されるの
でアニオンコーティング粒子の一部を対照物に引き寄せ
てそれに付着させる。さらに、可溶化剤のアニオンが放
出される。コーティング溶液によって放出されたカチオ
ンはその負電荷のために一次電極へ引き寄せられる。そ
れらのカチオンは一次電極を囲むカチオン膜を通され
る。これらの過剰のカチオンは次に、電極と膜との間に
部分に電解質溶液を循環させることによってその部分か
ら除去される。電解質溶液は次に電解質貯蔵タンクへ戻
される。

【００３５】次に、二次電極によって可溶化剤のアニオ
ンが除去される。それらのアニオンは、電極に負電荷が
印加されても二次電極へ引き寄せられる。勿論、アニオ
ンは二次電極を囲むアニオン膜を通される。次にそれら
のアニオンは、電解質溶液を二次電極と膜との間の部分
に循環させることによってその部分から除去される。そ
の電解質溶液は次に電解質を一次電極に供給する同一貯
蔵タンクヘ戻される。かくして、過剰のカチオンとアニ
オンはコーティング溶液から除去され、それによってコ
ーティング溶液のｐＨと導電率を制御する。

【００３６】そのプロセスは継続するので、貯蔵タンク
の電解質の導電率は監視される。電解質の電気導電率が
必要な最高値に達したならば、電解質の導電率が許容値
に下がまるで電解質を貯蔵タンクに添加する。

【００３７】本発明を特定の理論に限定しないが、電極
自身と逆ではなくて同じ電荷を有する粒子を引き寄せる
二次電極の能力は、可溶化剤粒子と結合する又はそれら
の粒子を他の荷電粒子で囲むコーティング溶液の特性に
寄与すると考えられる。電解質の両側での浸透圧の差も
イオン膜を通して同じ荷電電極へ行かせる要素の一つで
ある。

【００３８】別の限外ろ過装置からの透過体を処分する
必要を無くする又は著しく減じる外に、本発明は電解質
溶液を再循環させることによって電着コーティングのコ
ストを下げる。

【００３９】以上の記載から、本発明が、明白でありか
つその構造に固有の他の利点と共に上記の結果及び目的
を得るのに良く適したものであることがわかる。いくつ
かの特徴及びサブコンビネーションは有用であり、かつ
他の特徴及びサブコンビネーションを参照することなく
使用できることが理解される。これは、特許請求の範囲
内にあるものである。

【００４０】発明の範囲を逸脱することなく本発明の可
能な多くの実施例が可能であるから、ここに記載した又
は添付図面に示した全ての事項は説明のためのものであ
って限定を意味するものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を実施した電着アセンブリの正面
略図である。

【図２】本発明のアセンブリの斜視図であって、電解質
配管系の詳細を示す。

【符号の説明】

１０ 電着アセンブリ １２ タンク １４ コーティング溶液 １６，１８ 洗浄可能管状アセンブリ ２０ 細長管状体 ２２ 細長電極 ２４ 上セグメント ２６ 膜 ２８ 下セグメント ３０ 流体出口 ３２ 連結リング ３４ 連結リング ３６ 底部 ３８ 電極キャップ ４０ 電気ケーブル ４２ ダストカバー ４４ アクセスポート ４６ 流体入口 ４８ 終端 ５０ 供給管路 ５２ 出口 ５４ 電解質ポンプ ５８ 電解質タンク ６０ 再循環管路 ６２ 導電率モニタ ６３ 流量計 ６４ フィードライン ６８ ドレンライン ７０ 対照物 ７２ 導体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダブリュ ジェイムス オールスハウス アメリカ合衆国マサチュセッツ州02038 フランクリン ストーン リッジ ロード 76

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電着対照物をイオン・コーティング粒子
   と導電性溶媒から成るコーティング溶液含有のタンク内
   に配置する工程；第１の洗浄可能管状電極であって、荷
   電され該電極上の電荷に対応する電荷を有する膜を介し
   て前記溶液にアクセスできる該第１の電極を前記タンク
   内に配置する工程；第２の洗浄可能管状電極であって、
   第１の電極に対応して荷電され前記第１及び第２の電極
   上の電荷と逆の電荷を有する膜を介して前記溶液にアク
   セスできる該第２の電極を前記タンク内に配置する工
   程；前記対照物及び電極に電荷を印加して、該対照物を
   該電極と逆に荷電させ、該電極と前記逆に荷電された対
   照物が協力して前記イオン・コーティング粒子の一部を
   引き寄せて該対照物上に電着させ、カチオンとアニオン
   から成る第１と第２のイオンを放出させる工程；前記第
   １の電極において前記対照物上の電荷に対応する電荷を
   有する前記第１のイオンを除去し、前記第１の電極の荷
   電膜に該第１のイオンを通させる工程；前記第２の電極
   において前記対照物上の電荷と逆の電荷を有する前記第
   ２のイオンを除去し、前記第２の電極の荷電膜に該第２
   のイオンを通させる工程；前記第１の電極を電解質溶液
   でフラッシングして前記第１のイオンを除去する工程；
   及び前記第２の電極を電解質溶液でフラッシングして前
   記第２のイオンを除去する工程から成り；それにより、
   電着中に過剰のアニオン及びカチオンを除去することに
   よって前記溶液の導電率を制御することを特徴とする電
   着法。
2. 【請求項２】 さらに、前記電解質溶液に必要な最高導
   電率値を計算する工程；前記電解質溶液の導電率を監視
   する工程；及び前記電解質溶液は前記必要な最高値と等
   しい又は該値より大きい導電率を有するとき、前記電解
   質溶液に脱イオン水を添加して前記電解質溶液の導電率
   を前記必要な最高値の１０％に下げる工程から成る請求
   項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記第２の電極より極めて多数の前記第
   １の電極を前記タンクに配置する請求項１記載の方法。
4. 【請求項４】 前記第１の電極の面積が前記電着対照物
   の面積の１５〜２０％である請求項３記載の方法。
5. 【請求項５】 前記第２の電極の面積が前記対照物の面
   積の３〜５％である請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】 前記コーティング溶液がアニオン可溶化
   剤を含有するアニオンコーティング溶液であり、前記第
   １及び第２の電極が負に荷電され前記対照物が正に荷電
   され、前記電流が過剰量のコーティングカチオン及び過
   剰量のコーティングアニオンを遊離する請求項１記載の
   方法。
7. 【請求項７】 さらに、前記第２の電極において前記過
   剰の可溶化剤を除去し、前記第２の電極の前記荷電膜が
   前記アニオンを通過させ、前記第１の電極において前記
   過剰のコーティングカチオンを除去し、前記第１の電極
   の前記荷電膜が該カチオンを通過させる工程から成る請
   求項６記載の方法。
8. 【請求項８】 前記電解質溶液での前記第２の電極のフ
   ラッシングが前記過剰の可溶化剤を除去し、前記電解質
   溶液での前記第１の電極のフラッシングが前記コーティ
   ングカチオンを除去し、それによって、溶液のｐＨと導
   電率を制御する請求項７記載の方法。
9. 【請求項９】 前記電解質溶液が触媒溶液である請求項
   ８記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記イオンコーティング溶液が陰極可
    溶化剤を含有するカチオンコーティング溶液であり、前
    記第１及び第２の電極が正に荷電され前記対照物が負に
    荷電され、前記電流が過剰量のコーティングカチオン及
    び過剰量のコ−ティングアニオンを遊離する請求項１記
    載の方法。
11. 【請求項１１】 さらに、前記第２の電極において前記
    過剰の可溶化剤を除去し、前記第２の電極の前記荷電膜
    が前記アニオンを通過させ、前記第１の電極において前
    記過剰のコーティングカチオンを除去し、前記第１の電
    極の前記荷電膜が該カチオンを通過させる工程から成る
    請求項１０記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記電解質溶液での前記第２の電極の
    フラッシングが前記過剰の可溶化剤を除去し、前記電解
    質溶液での前記第１の電極のフラッシングが前記コーテ
    ィングカチオンを除去し、それによって、溶液のｐＨと
    導電率を制御する請求項１１記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記電解質溶液が陽極液溶液である請
    求項１２記載の方法。
14. 【請求項１４】 イオン・コーティング粒子と導電性溶
    媒を含有するコーティング溶液含有のタンク；前記タン
    ク内に少なくとも部分的に配置され電荷を有する第１の
    洗浄可能管状電極；前記第１の電極を部分的に囲み該第
    １の電極にアクセスする溶液を提供し、対応して荷電さ
    れる第１のイオン膜；前記タンク内に配置され前記第１
    の電極上の電荷に対応する電荷を有して、前記タンク内
    に配置される第２の洗浄可能管状電極；前記第２の電極
    を部分的に囲み該第２の電極にアクセスする溶液を提供
    し、逆荷電される第２のイオン膜；及び前記第１及び第
    ２の電極に接続され、該第１及び第２の電極を通して電
    解質溶液を循環させる手段を有する電解質循環装置から
    成ることを特徴とする電着装置。
15. 【請求項１５】 さらに、前記電解質溶液の導電率を監
    視及び制御する手段から成る請求項１４記載の装置。
16. 【請求項１６】 前記第２の電極より多数の前記第１の
    電極を前記タンクに配置する請求項１５記載の装置。
17. 【請求項１７】 前記第１の電極の面積が前記被覆対照
    物の面積の１５〜２０％である請求項１６記載の装置。
18. 【請求項１８】 前記第２の電極の面積が前記被覆対照
    物の面積の３〜５％である請求項１７記載の装置。