JPS5825497A - カチオン型電着塗装方法 - 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、カチオン濡電着１１袈において、改良された
陽電極材料を甲いる電着塗置方法に関するものである。

近年、自動車の車体＊＊にあっては％　ｐ錆性の向上が
４９ｉ（１１！視され、Ｖ錆対策として、素材、化＊＠
理鎗料の種類、塗装法、ボデー構造勢の多方面から検討
されている。なかても、電着ｍ装は自動車車体等のよう
に、Ｗ雑な構造物の袋構造内面やスプレー？装の困離な
部位の切錆に対して最も有効かつ経済的な方法であるた
め、現在広く使用さねでいる。

従来の電着１！！Ｗｐ＠に右いては、使用する塗料が安
価でかつ塗料の焼付湯度が比較的低く、設備費も比較的
安価である勢の点からアニオン滓電着塗料の使用が主で
あった。しかしながら。

アニオン型電着ｔＩＩ装法においては、電着槽もしくは
塗料中に浸漬した鉄製等の陰極（カソード）の溶出がな
いが、被塗物を陽極（アノード）とするために電着塗装
時に被塗物の溶出があり。

このため化成皮膜の効果が低下し、また被塗物表面に形
成される］！！Ｉ装膜厚も薄いので、腐蝕環境の苛酷化
に伴なって、従来のアニオン濡電着塗袈では切錆性が充
分とはいえなくなってきた。

このため、最近ではカチオン型電着＊ＩＩ−が広く採用
されるようになってきた。

カチオン型電着塗装をするには、水不溶性の樹脂１例え
ばビスフェノール膠等のエポキシ樹脂のグリシジル基に
、第一アミンオたは第二Ｔミンを付加させて開墳させて
なる水不溶性ポリアミン樹脂Ｒ−Ｎ）１．に１次の反応
式（１）で示すよろに、酢酸、乳醒醇の有轡酸等を中和
剤（水溶化斉１）ＡＨとして作用させて、水性樹脂Ｒ−
Ｎｆ（３＋とする。

Ｒ−Ｎｕち十甜→ａ−団、＋　＋　Ａ−（１）上１水性
樹脂と、必要により架橋剤および―料とよりなるカチオ
ン瑠電着塗料溶液中に、被塗物を陰電極（以下、陰極と
いう）として浸漬し、これと別に前記溶液中に、ｆｌえ
はステンレス、カーボン等の陽電極（以下、陽極といろ
）を浸漬し、これら陰極（被塗物）と陽極との間に通電
する。

この通電により、正に帯電した塗料弁は溶液中を電気線
動して、被塗物である陰極上で、次式（１）で示すよう
に電荷を放出して凝集・０析出して水不溶性塗膜を形成
する。

また、陽極では、５ｃ■に示すように陽極が金属製１例
えばステンレスの場合は、金属イオンの溶出とともに、
式■で示すように酸素の発生が見られる。

Ｍ　　　−＋　　Ｍ”＋ｏｅ　　　　　（１）４０Ｈ−
→０□↑十訃−〇＋４Ｃ−面 陽極がカーボン製の場合は、金属でないため式曹で表わ
す溶出反応は生じないが、式■の反応によりＩｌ素が発
生するため、カーボン自体が酸化される。従って、陽極
は経時によりかさの目減り、切損が発生するとともに、
％に金属製の場合には、溶出した金属イオンが溶液中に
混入し、ｍ料の凝集析出とともに、被塗物上へこれら金
属イオンも凝集・析出し、得られる塗膜の防錆性が響く
なったり、？面が荒わたりする。

また、カーボンの場合には、酸化によりカーボンの微粉
末の脱落部が生じ、溶液中にこの微粉末が混入し、この
状態で電着塗装を続けると被塗物表面にブツが生じて、
ｅ面の見映えや防錆性が悪くなるという問題があった。

本発明は、陽極（アノード）材質が従来のステンレス、
カーボン叫の場合に発生する不具合いを解決するための
もので、陽極材料として不溶出性もしくは極めて溶出の
少ない導電性を有する金属酸化物焼結体を使用すること
により、陽極の耐久性を向上し、同時に、＊料溶液中に
異物又は夾雑イオンの混入が少なく、極ゎめて安定な高
品質のｔ膜を得ることのできる電着塗装方法−）提供す
るものである。

すなわち１本発明カチオン屋電着塗袈方法は。

塗料溶液中に被塗物とこれに対向する対電極とを設け、
これら被塗物と対電極との間に電防電圧を印加して被塗
物の表面にカチオン電着塗膜を形成する方法において、
前記対電極として導電性を有する金属酸化物焼結体を使
用することをＩｐ金とするものである。

本発明において対電極、すなわち陽極として片いられる
金属酸化物焼結体は、導電性の優れたものであり、一般
にマグネタイトと呼ばれるＦｅＯＦｅ　ｚＯ＠で表わさ
れる磁性蒙化鉄、およびフェライトと呼ばれる）［ｅａ
Ｆｅ、０．て表わされる磁性金属階化物がある。ここで
、Ｍは２価金属イオンを表わし、Ｍｎ、　Ｎｉ　ａ　Ｃ
ｕｔ　Ｍｇ、　Ｃｏ、　Ｚｎ　　などである。

本発明で用いる金属焼結体は、その使用目的上導電性を
有することが必要であり、前記マグネタイトの場合には
抵抗率が低く問題ないが、フェライトの場合には組成に
より様々な抵抗率を有するものがある。フェライトは一
般に強磁性を持ち、現在テレビ、ラジオ、オーディオ機
蕎１通信機器弊の各種変成器、永久磁石、配憶素子、磁
気応用素子等として電子工業に甲いらｒるものは、その
抵抗率範囲が１０００・ａ〜１００ＭΩ・国と大きい、
従って、フェライトのうちでも抵抗率の大きいものは、
陽極として甲いる場合に、電源低下、発熱醇が発生し、
不適轟な場合もある０本発明において陽極材料として使
用するフェライトは、低い抵抗率を有するものであるこ
とが必慶である。フェライトにおいては。

主としてＦｅ’＋とＦｅ”＋との間の電子のホッピング
により電導を生じることから、低い抵抗率を得るために
は、フェライト中の組成はＦｅｊＯｓカ過剰でなければ
ならない、大発明で用いるカチオン電着型１１装用陽極
さして甲いる金属−化物焼結体は、焼結体の体積固有電
気抵抗値が。

Ａ８ＴＭ−Ｄ　２５７−６１により温度２０℃、荷電圧
２０Ｖにおいて、ｌＯ′Ω・国以下好才しくは１０３Ω
・１以下となるような組成とする。具体的には、ｌｌｌ
銑鉄酸化鉄以外の金属酸化物（例えばＮ　ｉ　ＤｌＭｆ
ｌＯなど）とのある特定の組成範囲、すなわち酸化鉄（
Ｐｅ＊０１）と全量に対して５〜４０モル鴫の金属酸化
物からなるスピネル結晶構造を有する金属酸化物焼結体
である。磁性酸化鉄の場合には１組成割合としてＦｅ０
３０〜５０ｓ−Ｆｅ、０．５０〜７０憾である。

上配磁性蒙化鉄、フェライトの陽極としての耐蝕性は、
従来陽極として用いていたステンレス（８Ｕ８３０４．
同３１６．１ｊ１１３１７）やカーボン。

例えばグラファイト等より良好であり１％にフェライト
はｉＩ！出が少なく極めて良好である。

本発明方法で用いる陽極を、前記磁性酸化鉄またはフェ
ライトで製造するには、ｅ＋ｔえば５次の方法により行
な”’）　ａ　ＦｅＯまたはＮｉＯとＦｅ、Ｏ。

の金属醸化物の微粉末を所定の形状に圧縮成形し、得ら
れた成形体を１３００−１４００１１：の高温で焼結す
ることにより得らゎる。

塞発甲電着塗装方法で使甲する塗料は、通常使甲されて
いるカチオン型電着塗料であればよく特に限定されない
が１例えばエポキシ系ポリアミノ樹脂、アクリル樹脂、
エポキシ−ポリアミド樹脂尋である。

以下、本発明方法を実ｘｌｆＩＩば稔参輿および榊練例
に基づいて説明する。各例中１体積固有電気１！！抗１
［ｊｌム８ＴＭ　Ｄ２５７−６１　＃ｃより２ＱＣ１２
０Ｖで測定して得られた値である。

実施例Ｌ （イ）陽極槍の作製 磁性酸化鉄および体積固有電気抵抗値の異なるフェライ
ト人〜Ｄを用い、焼結法により長さ１６０■１幅５０■
、厚さ４饋の陽極看を製造した。各焼結体の体積固有抵
抗値をＩＩＥＩ！１に示すｅ （ロ）電着１１装 ■　塗料の調製 樹脂塩基価８０のエポキシ系ポリアミノ樹脂を、酢酸に
より中和当量鶴で中和し、エチレンクリコール七ノエチ
ルエーテルアセテートを含む脱イオン水中に溶解せしめ
たワニスに、前記ワニスの固形分１００１１に対しカー
ボンブラック３１１．タルク６部を配合し、ミルで２０
時間分散してカチオン瀝電着塗料を作成したー得られた
塗料にさらに脱イオン水を加え、ｆｊＩ形分１ｕｌｌに
調製した。

■　ｔ＃装方法 第１図に示すように、長さ２００■１幅１１０■、深さ
１５Ｇ−の鋼珈製タンクｌの内側に塩化ビニル樹脂製ラ
イニング２を１こした容器中に・前記で調製したａｌｌ
）ＩＩ’３をＩｌ済する０次いで、前記口）で製造した
焼結体（対電極）４４をその上端から】〇−下方までの
部分が浴の液面上に出るよろにして取り付け、リン酸亜
鉛処理鋼＊（１５０Ｘ　５０　Ｘ　ＯＪ　ＷのＳＰＣ冷
延鋼砂を８大パ一カライジング社製ボンプライドナ］３
７で処理したもの）製被塗物５を前記浴中に浸漬する。

２本の対電極４４は被塗物５を中心に対称となるように
配置し、被塗物５に塗膜が均一に形成するようにする。

これら対電極４．４はリード線６により接続されておす
、マタ、被塗物ｓは、前ｒリート１ＩＩ６に接続する電
源７と、接点８を介して電気的に接続している。この状
態で下ｒの条件下で通電を行なうと、対電極４４が正に
帯電して陽極となり、被塗物５は陰極になり、カチオン
型豐料が被塗物５の表面に析出する。

〈電着条件〉 ・浴　　　温　　　３部℃ ・極間距離　　１５０■ ・陽極面積　　　７５− ・陰極面積　　　７５− ・直揄電圧　　　１３０Ｖおよび１６０ｖ・通電時間　
　　３分間 電着＊＊後、２０℃の水道水を圧力α５砺−で１分間吹
き付けて水洗し、次いで１８０℃で３０分間焼付・硬化
した。各種材料により製造した陽極板を用いてそれぞれ
同様に電ｍ１ｎｔｓを行ない、各々の電着時の初期電源
値と膜厚を一定した。結果を第１！ｌに示す。

比較％１１ 対電極（陽極）材料として、カーボン（東海カーボン社
製黒鉛電極、商標名ｒＧ１５２Ｊ）およびステンレス８
Ｕ８３１６％−戸い、実施例１（ロ）と同様の方法で電
着普装を行なりた。それぞわの陽極板を使用したときの
電着時の初期電流と膜厚を測定し、結果を９１表に示し
た・ 第　　　１　　　表 ＊１例２ ０）　陽極板の作製 実Ｊｌ［ｊ＠１（イ）と同様の方法で、磁性−銑鉄おヨ
ヒフエライｌ−Ｄの極微を作成した。

（ロ）耐食試験方法 □ 酢酸を脱イオン水で希釈した５重量饅濠と、乳！ＩＰを
脱イオン水５重量鴫液とをｌ：ｌで混合し、実１例１（
−と同様の樹脂ライニング製容器に入わ、＃ｆ’（イ）
で製造した各陽極板をその上端から１０雪下方才での部
分が浴の液面上に出るように取り付け、ｓｐａ冷延鋼砂
を陰極として下Ｐの条件で電解させ、各陽極板の重量減
少により耐食性を求めた。各陽極橡の溶出量を！！２表
に示す。

く電解条件〉 ・輸　　ＩＩ　：３０℃ ・椿間距１＠：１５０ｍ ・陽極および陰極面積 ＝７５ｄ ・直護電＃：５Ａ／−とａＯｌム／−２を１時間毎に交
互に変える Ｑ期　　間　　＝　１００〜１０００時間北砿例２ 陽極圃としてｌ＆積積車１戸いたカーボン、ステンレス
８Ｕ８３１６を用い、実Ｊｌｌｉ例２（ロ）と同様の方
法によって耐食性試験を行なった。

各陽極板の溶串量を第２衰に示す。

第２表 実施例３ 実際の電着？装うインに２いて％ＩＮ２図に示すように
、調合製タンクｌのＶ′３＠表面に塩化ビニル等からな
るライニング２を冷こしてなる容器に、塗料滓ｓｉ３が
建浴されている・この塗料は、実施例１　（Ｉｎに記載
したとほぼ同（アノード）ｇａに、被塗物５は接点８を
介して陰極（カソード）ＩＩに接続されている０本実Ｎ
例の場合には、陽極を第１図と同様の褌電極構造のもの
と、隔膜電極構造のものとの併用とする。すなわち、＃
桝１１４’の周囲に隔膜ボックス９を設け、この隔膜ボ
ックス９の陽極４′と被塗物５の間に位置する面にイオ
ン交換樹脂ｉ１１［１０を配設し、ボックス９の内部に
隔膜水１２を充填させる。このように陽極を隔膜電極構
造にすることにより、陽極かられずかに材料が溶出して
も塗料液中にそわらの溶出物が混入せず、塗膜の品質性
が向上する。

第３図に電着槽長手方向の陽極の配置を示し、４は裸電
極構造の陽極、４′は隔膜電極構造の陽極を示す。

電着は襞方法は、実施例１（ロ）番こ１載したと同様の
繰作及び条件で行なわれた０才た１本実Ｎ例で使用した
陣極砂形成材料としては。

ステンレス（ＳＵＳ３１６）、カーボン（グラファイト
）オよびフェライトＤを用いた。

そＶぞれの陽極形成材料について、約１年間電着１１装
を行ない、各陽極微の重量減少量を一１定した。結果を
Ｉｌ！３表に示す０表から明らかなように、フェライト
を用いた場合には重シ減少が最も少なかった。ｔた。電
着を装柱はフェライトの場合は特に問題がなかったが、
ステンレスの場合は塗料中にＦｅイオンの増加が認めち
わ、ｆＪＨの肌が荒れ気鰍であった。カーボンの場合は
一部脱落により塗料液中に微粒子の混入が認めらゎ、倉
襖外観欠陥の発生があった。

以上の記載から明らかなように、本発明カチオン型電着
１１装方法は、場１Ｍ砂に導電性の優れた金属酸化物焼
結体を使用しているため。

電着時の漂出が殆んどなく、溶液中に不純物イオンが混
入するということがない、また。

電着時に陽極近傍に発生する酸雰によって酸化されると
いうことがないため、ｌＩ化による電極の劣化、一部脱
離ということがない、従つて、を料溶液中に不純微粒が
混入せず、塗膜の欠陥がなく優わた肌の塗膜が得られる
。

同時ｔへ電極の劣化がないので、電極の耐久性か向上し
、取り換え岬の手間が、省け、費甲及び労力の点で非常
にメリットがある。

【図面の簡単な説明】

１載１図は、本発明の電着Ｉ！装方法を実施するための
装置の−ｆｌ＋を示す横断面図。 ｗ４２図は、本発明方法を実Ｊｌｌ！ｉＴるための別の
装置の一例を示す横断面図。 ＃３図は、本発明方法を実施するための装置の縦断面図
、 である。 図中、ｌ・・・鋼砂製タンク、２・・・ライニング。 ３・・・カチオン型電着塗料液、　　４４’・・対電極
（陽極）、５・・・被塗柳（陰＃）１７・・・電源（ｌ
ｔｉ＼１５ｂ） 第１図 牙２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鎗料静液中に被塗物とこｎに対向する対電極とを浸漬し
   、これら被塗物と対電極との間に盲澹電圧を印加して被
   塗物の衰面にカチオン電着塗膜を形成する塗装方法にお
   いて、前記対電極として導電性を肩する金属酸化物の焼
   結体を用いることを特徴とするカチオン濡電着塗袈方法
   。