JPS58104196A - 電着浴処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は限外濾過とｗ剣透析とを組み合わせて使用する
［９浴の処理方法に関する。

米国特許第８，６６８，４０５号は限外濾過を使用する
電着浴の処理方法を開示する。限外濾過工程では、電着
浴に有用な成分、主に樹脂および顔料を限外濾過膜表面
で濃縮し、これを電着浴に再利用する。電着浴に蓄積す
る不必要な物質、例えば被塗物から浴に導入される不純
物、樹脂分解生成物および過剰の可溶化剤は模を通って
限外ろ液に透過し連続的に浴から除去される。限外ｐ液
の一部を排出して糸から不純物を除去する。限外Ｆ５ｇ
Ｎ。

の残りの部分を電着された物品の水洗に用い、通常「ド
ラッグアウト（ｄｒａｇ　ｏｕｔ）Ｊと呼ばれるゆるく
沈着したペイントを含む洗浄水を電着浴に返す。

可溶化剤は樹脂骨格の残基と反応してイオン基ルに対し
ては、アミンの如き塩基が可溶化剤である。通常、ペン
ダントアミン基を有するカチオン樹脂にとっての可溶化
剤は酸、例えば酢酸の如き有機酸である。可溶化剤は電
着される樹脂ビヒクルと共には沈着しないので、可溶化
剤は除去しない限り浴内に蓄積し、浴を不安定にする。

限外濾過は洛中の多くの不純物の濃度を制御するには充
分であるが、詩に可溶化剤が非揮発性であったり、それ
が比較的多量に用いられる場合には、可溶化剤の蓄積を
制御することは困難である。

米国特許第８．６６８，４０６号は、電着浴の処理およ
び可溶化剤の蓄積の制御に限外濾過と重環透析の組み合
わせ使用を開示している。この特許の電気透析は電着浴
の中で行なわれる。浴内で電気透析を行なうことは可溶
化剤を制御するには優れているが、非常に費用がかかシ
ネ便でもある。この透析が効果的であるためには、二つ
以上の電気透析ユニットを浴内に取り付ける必要がある
。もし一つのユニットが動かなくなれば、仙のユニット
を作動させねばならず、しかもユニットは特に損傷を受
けやすいのである。例えば、被塗物がユニットの膜をし
ばしば引き裂くことがある。また、膜が２時々ペイント
で詰まシュニットを動かなくすることがある。掟って、
電気透析ユニットを浴内□５ に設置することを含む多額の投資および維持費が必要で
ある。更に、浴がペイントで満たされている時にユニッ
トを取り換えたシ修理することは不便でもある。

本発明は上記問題点を電気透析セルを電着浴の外に置く
ことにより解決した。そのように電電透析セルを設置す
ると電着浴を限外濾過して得られる限外ろ液を処理する
ことになる。本発明方法により浴の外に電気透析セルを
据え付けることは比較的安価で、かなり便利になりセル
の維持費も節約できる。

本発明の方法で使用する時、限外ろ液中の可溶化剤の濃
度は電着浴自体の濃度よりかなシ低いので、電気透析が
効果的であるという事実は驚くべきことである。

本発明は電着工程を操作する改良された方法を提供する
。電着工程では水性媒体中にイオン的に分散する合成樹
脂から構成される電着浴中で、導電性物品を電着塗装す
る。その電着浴の少なくとも一部分を限外濾過処理する
。そしてこの処理中に限外濾過膜が分散樹脂および顔料
を保持し、保持された樹脂より実質上、分子径の小さな
ものである溶質、および水を含む限外ｐ液が透過される
。

溶質は樹脂に対し反対の電荷を有するイオンを含む。最
終的に限外ろ液の少なくとも一部は電着浴に戻る。本発
明の改良は、限外ろ液が電着浴に戻る前に、そのろ液の
少なくとも一部をｉｌｆ気透析処環し、これによりろ液
から樹脂に対して反対の電荷を有するイオンを除去する
ことより構成される。

電着工程は当業者に周知であるが、それ自体は本発明の
一部ではない。一般に、重着性ペイントを含有する水性
浴を導電性ア′ノードと導電性カソードに接触するよう
に配置し、アノードとカソード間に電流（通常、直流）
を流し、その間ペイントを含む電着浴に浸漬すると、使
用される樹脂の型によりアノードまたはカソードのどち
らかに析出するペイントの沈着フィルムが生じる。電着
工程のパラメーターは広い範囲で変化させてよい。

印加電圧は例えば、１ボルトぐらいの低さから約５００
ボルトぐらい、またはそれ以上の高さまで変化させても
よい。しか１７ながら、典型的な電圧は５００〜４００
ポルトの範囲である。供給電流は電着の初期の段階では
高いが、析出したフィルムが特定の電極を絶縁するので
減少する。一般に用いられる電極はどのような導電性表
面、例えばスチール、アルミニウムまたは銅であっても
よい。

また、処理金属表面、例えば亜鉛メツキスチールおよび
リン酸処理スチールを用いてもよい。

種々のペイントをこの工程に用いてよい。ペイントはア
ニオン型またはカチオン型でなければな−らない。ペイ
ントのイオンの型は通常、ペイントを形成する時に用い
られる樹脂バインダーによって与えられる。多くの種類
の電信可能な樹脂バインダーが当業者に知られている。

アニオン樹脂バインダーは通常、ペンダントカルボン酸
基を含有し、アミンの如き塩基で中和される。そのよう
な樹脂バインダーの例は米国特許第８，４４１，４８９
号、第８，４２２．０４４号、第８，４０８，０８８号
、第８，８６９，９８８号および第８，８６６，５６８
号各公報に開示されている。

カチオン樹脂バインダーもまた当業者に知られ１１ ている。・通常、ペンダントアミノ基を有ｊる樹脂であ
って、酸、例えば有欅酸（酢酸または乳酸が例示される
）で中和されカチオン塩残基を形成する。工業的に使用
されているカチオンｔｒｙ可能な組成物は米国特許第４
，０８１，０５０号および第４゜１９０．５６７号各公
報、ＤＥ−Ｏ８第２，７５２，５５５号公報およびヨー
ロッパ特許出願第１２４６８号公報に開示されている。

上述の特許に記載されているように、電着性樹脂は顔料
、架橋剤および補助剤（例えば、流れ調整剤）、抑制剤
および一有機補助溶剤と混合して電着ペイントを形成す
る。

電着浴は連続ベースで操作する。即ち、Ｗ着される物品
を連続的に浴に入れ、塗装し取シ出す。

また、連続−的にペイントを電着浴に補給する必要があ
る。

浴を連続して使用すると経時的に可溶化剤および不必要
な不純物を浴に蓄積する。そのような不着塗装されずに
浴中で濃縮される過剰の可溶化剤がある。そのような望
ましくない成分は塗装工程に悪影響を及ぼす。例えば、
析出フィルムが破断する電圧が著しく減少し、浴の導電
性が増大し、浴のｐＨが変動し、そしてフィルム厚の減
少および付着フ２イルムの化学的かつ物理的特性が悪く
なる。

これらの不純物を除去し、比較的均一な水準に電着浴の
組成を維持するために、浴の一部を取り出し限外濾過処
理する。

基本的な限外濾過方法は比較的簡単である。限外濾過膜
るべき溶液を多孔性支持体に支持された適当な限外濾過
膜竺接触して、例えば、セル中の圧縮ガスまたは液体ポ
ンプのどちらかを用いて圧力をかける。分離される系に
化学的に安全であ。

す、かつ所望の分離特性を有するいかなる膜またはフィ
ルターを用いてもよい。好ましくは、セルの内容物を少
なくとも緩やかに攪・拌処理をして、膜の有する結着性
で膜表面上に保持される溶質の蓄積を避ける。限外濾過
は、セル溶液に保持される溶質の濃度が一定水準に達す
るまで、または所望の溶媒量または溶媒と溶解性低分子
量溶質とを取り除くまで、絶えず続けられる。限外濾過
を行なう適当な装置は米国特許第８，４９５，４６５号
公報に開示されている。

実際には、電着浴の一部を連続的にまたは断続的に取シ
除き、圧縮ガスによシ、または限外フィルターに接触す
る含有液体にかけられる圧力によシ生じる圧力で透過さ
せる。もちろん所望ならば、フィルターの出口側を低圧
に保ち、圧力差を生み出してもよい。

それ程高い圧力は必ずしも必要でない。最高の圧力はフ
ィルターの強さに多少依存する。最低圧としては、水お
よび低分子量溶質を測定可能な速さでフィルターを透過
させることができる圧力である。工業的に可能な圧力と
しては、通常的ｌＯ〜１５０ｐＳｉ、好ましくは約２０
〜１００ＰＳｉである。多くの状況下で、限外フィルタ
ーは少なくとも１分間に膜の１平方フィート当り８ガロ
ンの初期流出速度を有する。また、１分間に膜の１平方
フィート当り４０ガロン程高くてもよい。

溶質は膜表面に保持される。即ち、樹脂および顔料は通
常、再び電着浴に戻される。

限外濾過はＮ着浴から多くの不純物を除去するには有用
であるが、特に可溶化剤の除去に有用な訳ではない。こ
の理由の一つは工業的に実施される場合、限外ｐ液は電
着されたばかシの物品の洗浄水として使用され、物品か
ら薬品を洗い落とし、その薬品を含んだ洗浄水は再び電
着浴に入るからである。限外炉液の一部は通常排出され
るが、過剰の可溶化剤を除去するにはしば、しば不十分
である。従って、電電透析を用いて電着浴を処理する必
要がある。

上Ｒおよび第１図、第２図および第８図に示す通り、本
発明では電気透析を用いて限外ろ液が電着浴に戻される
前に、限外炉液を処理する。電電透析は膜を通る拡散速
度の相異による溶質の分離と定義される透析の一種で′
ある。Ｗ気透析では電解質の膜の通過を起電力に１より
加速する。Ｎ９透析に用いられる膜はしばしば「半透膜
」といわれ、限外濾過液と電解質の間に挿入し、大きな
混合物は通さないが、限外炉液から電解質へ溶媒と溶質
は通すものである。電電透析は起電力、−拡散速度およ
び膜特性により制御される。起電力は電着工程に用いる
ものと同じであってよいが、必ずしもそうである必要は
ない。拡散は分子およびイオンを膜に向かって、可能な
らば膜を越えて移動する力である。膜の性質は分子種が
通過可能か通過しないかを決定する。従って、適当な膜
を調製し選定することが特に重要なことである。本発明
で用いる１！完透析には種々の膜を用いてもよい。これ
らには常套の透析膜、例えば、織物またはフェルト状の
再生セルロース、ポリビニル化合物のフィルム、ならび
に通常透析膜としては用いられないが、電着工程に用い
た場合に望ましい電電透析を行なう膜物質も含まれる。

有効な膜の中には、種々の天然または合成繊維を含む織
布または不織布から成るもの、例えば米国特許第８，４
９６，０８８号に開示されるも□のがある。

上述のイオン達：ｍ性のない膜の代わりに、選択透過性
イオン交換膜を用いてもよい。イオン交換膜を利用する
ことは、イオン選択性のない透析膜を用いるよりも電着
性組成物から蓄積イオンを分離できる利点を有する。し
かも、イオン交換膜は通常イオン選択性のない透析膜よ
り電電抵抗が少なく、膜を通って反対電荷のイオンをよ
シ速く、そして効果的に透過する。電電透析におけるイ
オン交換膜のより詳しい記載は米国特許第８，４１９゜
４８８号に存在する。

限外ｐ液からアノードまたはカソードを分離する電電透
析装置中に使用される電極区画はいかなる便利な形態で
もよい。穴あき円筒°状プラスチックコンテナーであっ
て、その上部構造の上に膜を有し、その中に！極を有す
るものを用いてもよい。

しかしながら、もつと一般に利用されている構造は、中
央に位置する電極およびｗ極に平行でかつ膜を有する箱
の主壁を備えた長方形の複数の箱である。通常、電極区
画は入力および出力コネクションを備え、該区画のフラ
ッシングを容易にする。

電極区画は電解質を含む。電解質は通常水、特に電解質
が最小ｔまで除去された脱イオン水である。

イオンの蓄積を防止するために、脱イオン水または脱イ
オン水と最小限の分離可能な電解質との混合物で電極区
画を定期的にまたは連続的に流出浄化することが通常必
要である。電気透析の構造と操作は当業者に周知であ夛
、米国特許第８．２６４゜２５０号および第８，６６８
，４０６号各公報に記載されている。

本発明を図面により詳細に説明する。

第１図は本発明の態様を模式的に表わす。

電着浴（１）は電着に使用されるペイントを含む。

電着浴は被塗物上にフィルムを析出させる装置を有して
いるが、そのような装置は図示されていない。電着浴の
一部は出口ライン（３）を通って、限外濾過装置（５）
に連続的にまたは断続的に取り出される。限外濾過装置
で、水、低分子量不純物および可溶化剤が限外濾過膜（
７）を透過する。高分子量樹脂Ａイ、、３１−および顔
料から成る濃縮物または保持物は限外濾過膜に保持され
、通常ライン（９）を通って浴に戻る。限外炉液は出口
ライン（１１）を通って限外フィルターから除去される
。限外炉液の一部を一方向または比例的に断続的または
連続的にドレン０３）に導くかまたはライン（１５）を
通って電着浴に再び送る。限外ろ液の一部を洗浄槽（１
７）で塗装された物品を水洗するために用いてもよい。

また単にライン（１８）を通して電着浴に戻してもよい
。

限外炉液の一部はライン（１９）を通って電気透析ユニ
ツ）　（２１）に達する。電気透析ユニット中では、電
極間にある特定の硬とは反対の電荷を有する可溶化剤、
望ましくない異物および不純物を起電力により加速し半
透膜を透過し、洗浄液と共にドレン（２８）に送シ系か
ら排出する。ｗ幇透析処理した限外ろ液はライン（２５
）を通って電着浴に送られる。

ｗ覧透析された限外炉液を水洗に使用してもよく、水洗
に用いないで電着浴に戻してもよい。

第２図は、本発明を第１図とは別の観点から模式的に表
わしたものである。

電源（２７）は、電着および電気透析工程に必要な電気
を供給する。電着浴は当業者に周知の如く、アノード（
２８）およびカッ−Ｐ（８ωを有する。電気透析セルも
アノード（３２）およびカソード（８４）を有する。ア
ノード（８２）は膜（８６）により電電透析セルの残り
の部分と分けられ、アノード区画（３８）を形光業者に
知られたどのようなタイプの典型的な膜を用いてもよい
。

さらに、第２図に描かれる本発明方法に記載される目的
では、ペイントはカチオンペイントで、限外ろ液は酸を
含むと考えられる。しかしながら、本発明はまたアニオ
ンペイントの電着にも使用可能と解されるべきであシ、
その場合には電着ユニット中のカソード＠４）はセルの
残シの部分と分けられ、電気透析工程による塩・基を除
去する。

カチオンペイントの電着からの限外ろ液は、電着浴（１
）からライン（１９）を通って電気透析ユニットＧ２１
）に送られ、これを電気透析ユニツ）　（２１）を通過
中に電気透析する。アノード区画Ｇ＆３）にライン（４
０）から連続または断続的に限外炉液または脱イオン水
の如き洗浄液・を流し、膜（３６）を通過する酸胃、。

またはアニオンを除去、する。アノード区画の組成物（
通常、陽極液（ａｎｏｌｙＬｅ）と呼ばれる）を−掃し
く２Ｂ）で排出する。電気透析がなされた限外炉液はラ
イン（２５）を通って電着浴に返される。しかしながら
、１触外枦液が浴に帰るかまたは水洗に使）＋１さＦす
るＭｉＪ　ｖこセンサー（４４）を通してもよい。セン
サーは電気透析された限外炉故の酸の含有量を監視する
もので、例えばｐＨメーターであってよい。

限外？Ｚｊ液からりまシ多くの酸が除去されることは、
それが水洗用に使用されまだは電着浴に再利用される場
合には、安定性の問題が生じる。もし限外ｔｒ＝液に酸
が十分含まれていないと、薬品含有水洗用の水は酸が存
在しないから凝固することがある。従って、限外ろ液の
酸の含有量を注意深く１轡する・区要がある。もし、あ
まり多くの酸が除去されると、センサー（４４）がスイ
ッチ（４７）を開放し電気透析ユニットを停止させる。

第２図に示されるＶ気透析ユニットの酸除去率は、ユニ
ットを通して電流を導くことにより制御される。電着ペ
イント系中で、ペイントを沈着するのに要する電流の全
部または一部を電源（５）から電電透析ユニットを通し
てベイン）１１浴（１）に通じ、酸を除去する。多くの
電着系は、ペイント沈着に必要な電流に等しいかまたは
異なる量を供給する幾つかのアノードｃ２８）を有して
いる。ライン（４６）によって電気透析ユニットを通っ
て導かれる電流は原則として、連続してつながる多くの
アノードにより制御される。残りの電流がもしあるのな
ら、電源から直接電着浴にライン（４８）を経由して流
れる。第２図はまた、製造しない期間にスイッチ・ポジ
ション（５２）を切シ換えて電電透析を行ない得ること
を示唆する。電源省）は軍法を電気透析ユニットに供給
し、スイッチ（５２）とライン（５０）を通って電着浴
を迂回して電源（２７）に帰る。

この非製造モードでは、電流は原則として、電源から与
えられる電圧によシ制御する。どのような操作形態下で
も電気透析に導く電流を、アノード区画（８８）中の溶
液導電率、ペイント浴導電率、電気透析ユニットにかけ
られる電圧、電極間の距離、または電気透析ユニットに
直列または並列である電圧または電流調節ユニットによ
シ制御または調整してもよい。

上記電気透析ユニットを酸および塩基を同時に除去する
能力を持つ第８図に示すような８区画ユニットに拡張し
てもよい。この３区画を有するユニットは二個の十ｍＨ
により分離されている。限外ｐ液をライン（１９）を通
して電気透析ユニットに供給し、ライン（２５）を通し
てＴ青光で再利用するか、トレンに送る。アノード（３
２）からカソード（３４）に通ずる電流はハタ（８６）
を透過する酸およびアニオン物質を除去し、また膜（５
４）を透過する塩基およびカチオン物質をカッ−ド区画
に取シ除く。

区Ｉ！ｌ！］１（３８）および（５６）に含まれる溶液
はライン（４０２よび２３）、若しくはライン（５８お
よび６０）全通瀞して、各々流出させる。この流出物は
浄化して排出してもよく、更に、部分的に限外：Ｆ５液
ライン（２５）に送り、限外ろ液のｐＨを所望の水数に
にＭ節してもよい。区ｔｒｉ（８８または５６）の流出
は、どのようなｍＷで行なってもよいが、典型的には限
外ろ液または脱ネオン水を用いる。

別に重接をｌｉ−の限外炉″最側に用いて、酸または塩
基の除去を更に制御してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の態様を示す模式図、第２図は第１図と
異なる面からの模式図、第３図は３区画の電気透析ユニ
ットの模式図である。 図中の記号は以下の通りである。 （１）・・・電着浴、（３）・・・流出ライン、（５）
・・・限外濾過装置、（７）・・・限外濾過膜、（９）
・・・ライン、（１１）・・・流出う槽 ［８）・・・ライン、（１９）・・・ライン、（２１）
・・・電気透析ユニット、Ｃ２３）・・・ドレン、（２
５）−・・ライン、（２７）・・・電源、（２Ｂ＞・・
・アノード、（３０）・・・カソード、（３２）　−・
・アノード、Ｃ３４）・・・カソード、（３６）・・・
膜、Ｃ３８）−・・アノード区画、（４ｏ）・・・ライ
ン、（４４）・・・センサー、（４６）・・・ライン、
舅η・・・スイッチ、（４８）−、ライン、６０）・・
・ライン、６つ・・・スイッチ、　　（５４）・・・ｌ
１ｌｆｆ、（５６）・＃ソードｌＸ画、（５８）、、、
ライン、（資））・・・ライン。 （Ｌ 、、ｊＪ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〜１．導電性物品を、水性媒体中でイオン的に分散した
   合成樹脂を含む電着浴で電着塗装する重着工程において
   、該電着浴の少なくとも一部分を、分散樹脂は保持する
   が、水および該樹脂より実質上小さな分子径を有し該樹
   脂とは反対の電荷を有するイオンを含む溶質を含む限外
   ろ液は透過する限外濾過処理に付し、少なくとも該限外
   ろ液の一部を電着浴に戻すことから成る電着浴処理方法
   において、該限外炉液を電着浴に戻す前に限外ｐ液の少
   なくとも一部を電気透析処理して、前記樹脂とは゛反対
   の電荷を有するイオンを限外ろ液から除去することを特
   徴とする電着浴処理方法。 ２、樹脂を可溶化するのに用いられるカウンター・イオ
   ン（ｃｏｕｎｔｅｒ　−１ｏｎ）を限外ろ液から除去す
   る第１項記載の方法。 ３、　カウンター・イオンが酸から誘導されるアニオン
   である第２項記載の方法。 ４、酸が有機酸である第３項記載の方法。 ５、有機酸が酢酸、乳酸またはそれらの混合物である第
   ４項記載の方法。 ６、樹脂と同じ電荷を有するイオンもまた限外濾過によ
   シ除去される第１項記載の方法。 ？、　　［気透析がイオン選択性のガい半透膜に限外炉
   液を通すことによシ行なわれる第１項記載の方法。　　
   　　　　− ８、電気透析が限外炉液をイオン交換膜に通すことによ
   り行なわれる第１項記載の方法。 ９、電気透析された限外炉液の少なくとも一部を電着艙
   装された物品の水洗に用いる第１項記載の方法。