JPS585279B2 - アルミニウム製品の電着塗装方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルミニウム製品の電着塗装方法に関する。

アルミニウム製品を陽極酸化処理、水洗、電着塗装およ
び焼付という一連の工程で処理する電着塗装方法は本出
願人により提案され、特公昭４１−１４９６７号として
公知である。

さらに、本出願人は、この一連の工程において、電着塗
料をアニオン交換樹脂およびカチオン交換樹脂で順次処
理し、電着塗料中の夾雑イオンを除去する方法も提案し
ている（特公昭４８−８３３８号）。

一方、電着塗料の一部を限外濾過し、その透過液をイオ
ン交換処理し透過液のｐＨをコントロールする方法、さ
らにこのｐＨコントロールされた透過液を電着塗装後の
洗浄水として利用することも公知である（特公昭４９−
４５３８号）。

しかしながら、これら従来法においては、依然として電
着塗膜外観に問題が残っていた。

いずれの方法においても、アルミニウム製品の表面処理
には欠かせない脱脂、水洗、エツチング、水洗、中和、
水洗、陽極酸化、水洗、湯洗、場合により後処理、水洗
という種々の前処理が施される。

それぞれの処理後に水洗がなされるが、夾雑イオンは完
全に除去することは困難であって、ついには電着塗料浴
中に持込まれる。

電着塗料中に夾雑イオンが混入すると、塗膜に泡が付着
し易く、また塗膜のムラ、黄変、異常電着の発生原因に
なり好ましくないのである。

また、陽極酸化処理後あるいは電解着色後、洗浄効果を
上げるため水洗工程の最後を湯洗するが、湯洗後電着浴
に浸漬する際のアルミニウム製品の表面は乾燥状態であ
り、このような状態で電着塗装すると塗料との親和性（
なじみ）が悪いため、電着塗膜に泡付着、むらが発生す
るという欠点があった。

本発明者は、上記に鑑み、従来法の欠点を解決し、電着
塗膜外観に優れる方法を確立することを研究課題とし、
電着浴の管理とともに電着前の洗浄水を管理することに
着目し、本発明を完成した。

本発明を概説すると、陽極酸化、洗浄、電着塗装および
焼付の一連の工程からなるアルミニウム製品の電着塗装
方法において、電着塗装浴槽からの電着用水性樹脂液を
限外濾過し、濃縮液は電着塗装浴槽に戻し、透過液は洗
浄槽に移送し、洗浄槽内の透過液の一部をイオン交換処
理し、イオン交換された透過液を洗浄槽に循環し、かつ
、陽極酸化されたアルミニウム製品を洗浄槽を通して透
過液により湿潤（なじみ）された状態で電着塗装浴槽に
送り電着塗装を行なうことを特徴とするアルミニウム製
品の電着塗装方法である。

詳細に説明すると、本発明は、電着処理前工程からの雑
イオンを電着浴中に持込ませないことを目的とし、 （１） 洗浄槽、電着塗装浴槽および限外濾過装置によ
って水処理上閉鎖回路を形成すること、（２） 電着用
水性樹脂液を限外濾過してえられる透過液を電着塗装前
のアルミニウム製品の洗浄水（なじみ水）として利用す
ること、 （３） 洗浄水をイオン交換処理すること、により上記
目的が達成され、電着浴中へ混入する雑イオンの悪影響
を受けることなく優れた塗装外観かえられる電着塗装方
法を提供するものである。

このように、電着浴中へ雑イオンが混入するのを防ぐ一
方、本発明の方法では、 （４） アルミニウム製品を電着塗装前に電着用水性樹
脂液を限外濾過してえられる透過液で洗浄する。

ため、アルミニウム製品の表面は電着用水性樹脂液とな
じみ易い状態となり、被塗物と電着塗料との親和性（な
じみ）の悪さに起因する塗膜外観の欠点も一挙に解決で
きるものである。

本発明方法によると、前記雑イオンの電着浴中への混入
防止およびアルミニウム製品に電着塗料との親和性を付
与することにより優れた電着塗膜外観を得る他に、次の
ような効果もえられるものである。

すなわち、電着塗装を継続した場合に、電着塗料中に電
着浴のｐＨを変動させる物質が蓄積されるため、電着塗
料のｐＨを調整することが必要になる。

しかし、本発明の方法では、このような物質は電着用水
性樹脂液を限外濾過処理することによって透過液中に含
有されることになり、透過水を洗浄水に利用した後のイ
オン交換処理により、系外に除去させてしまうことがで
きるのである。

このように、本発明は電着用水性樹脂液を限外濾過処理
し、その透過水を電着前の被塗物の洗浄水に利用するこ
とによりアルミニウム製品表面と電着用水性樹脂液との
親和性（なじみ）をよくし、該洗浄水をイオン交換処理
することにより電着前処理工程からの夾雑イオンが電着
浴中に混入することを防ぎ、しかも電着塗装を継続する
ことにより電着浴中に蓄積する電着浴のｐＨを変動させ
る物質を塗装系外に除去し、塗料のｐＨを調整すること
が一挙になされ、いずれもが電着塗膜外観の向上につな
がるのである。

また、本発明方法を実施すると、さらに次のような効果
もえられるものである。

すなわち、電着塗料を直接イオン交換樹脂処理する従来
法ではアニオン交換樹脂処理において正常電着を妨げる
雑イオンの吸着除去と同時に有用成分である電着樹脂基
質のアニオン部分にまで影響を与え、電着塗料自体の酸
価を著しく低下させ、電着塗料液安定性、電着時のクー
ロン効率、外観などに影響を与える欠点があり、一方、
カチオン交換樹脂処理においては電着塗料のアミンが必
要以上に吸着除去され、ｐＨが低下して塗料が不安定と
なること、またカチオン交換樹脂粒子表面に塗料が吸着
凝固し易く、イオン交換能力が低下し、塗料の樹脂固形
分の損失にもつながるという欠点があった。

しかし、本発明の方法では、イオン交換処理する対象物
は、電着塗料を限外濾過した透過液であり、そのイオン
交換処理によって上記のような電着塗料そのものに影響
を与え不安定にするという欠点は解消され、操作も容易
になされる。

さらに、従来の電着塗料のイオン交換処理では、半透膜
が目詰りし膜破壊を起すため、実用化が困難であった電
気透析法も本発明方法では使用できるのである。

本発明をさらに詳しく説明すると、限外濾過処理に使用
する濾過膜としてはアセチルセルロース系、ポリビニル
アルコール系、ポリアミド系、ポリ塩化ビニル系、ポリ
カーボネート系などの多孔性膜で隔膜状、平板状、多層
状、管状渦巻き状などの形状で使用できる。

電着用水性樹脂液としてはカルボン酸性アニオン性重合
体、アルカリ塩を主成分とする重合体の水溶液又は水分
散液を使用する。

たとえばアクリル系重合体、アルキッド系重合体、アク
リル−アルキッド系重合体の塩の水溶液又は水性分散液
があり、これらに水に可溶性であるか又は水中に分散可
能でしかもその塩との混合物で電着塗装により電気化学
的に析出可能な他の重合体、たとえばメラミン樹脂、尿
素樹脂を含有してもよい。

通常使用されている市販の電着塗料であれば使用できる
。

一方、アルミニウム製品はその種類、形状および大きさ
など特に制限はないが、たとえば陽極酸化処理したアル
ミニウム、陽極酸化処理により発色させたアルミニウム
、陽極酸化処理後二次電解着色したアルミニウムなど通
常のもの、さらに陽極酸化処理後あるいは着色処理後に
電着塗装に影響を与えない後処理を施したものが使用で
き、一連の処理工程においては横吊り、縦吊りいずれの
吊り方も使用できるが、特に長手方向に縦吊りする方法
では電着塗装後の水洗処理を省略しても優れた塗装外観
がえられるので好ましい。

イオン交換処理は、従来から実施されているイオン交換
樹脂法あるいは電気透析法が実施される。

アニオン交換樹脂としては、ＯＨ型強塩基性又は弱塩基
性のものが用いられ、そのタイプとしてはゲル型、ポー
ラス型などが使用できる。

カチオン交換樹脂としては、Ｈ型強酸性又は弱酸性のい
ずれも使える。

イオン交換樹脂処理は、電着塗料を限外濾過し、その透
過液をアニオン交換樹脂ついでカチオン交換樹脂と連続
的に通液する方法が好ましいが、それぞれ単独の処理あ
るいは混合したもので処理しても差つかえない。

電気透析法は、半透膜の外側に一対の電極を設けて、こ
れに直流電圧を与え、半透膜内側に満した透過液中の雑
イオンを半透膜外側に移動せしめるという通常の電気透
析を実施する。

さらに、本発明の方法では、電着塗装後に行なわれる水
洗工程の水洗水を逆浸透圧性処理を行ない、その濃縮液
は前記した電着塗装浴槽に戻し、一方、透過液は電着塗
装後の水洗水に利用することもでき、このようにするこ
とによって、より完全に処理液の閉鎖回路を形成するこ
とが可能となり、排水による塗料損失、公害問題なども
一挙に解決することができる。

逆浸透圧法に換えて限外濾過を採用することもできるが
、逆浸透圧法と限外濾過を組合せることがより一層好ま
しい。

逆浸透圧装置に用いられる半透膜としては、従来用いら
れてきたフェロシアン化銅を素焼の細孔に沈澱させた沈
澱膜、ぼうこう膜などがあるが、最も適当として工業的
に使用されているものには、アセチルセルロースを材質
とした半透膜およびポリアミド系を材質とした半透膜が
ある。

濾過装置は、プレートアンドフレーム型、チューブ型、
スパイラル型などがあるが、中空系型のものが最適であ
る。

つぎに、本発明方法を、添付図面を参照してさらに詳細
に説明する。

図において、電着塗装浴槽１中の電着用水性樹脂液は、
この槽１より電着液移送ポンプ２で限外濾過装置３に送
られ、濃縮液と透過液に分離される。

濃縮液は、導管４を通り電着塗装浴槽１に戻され、透過
液は導管５を通り電着塗装前の洗浄槽６に送られ、被塗
物の洗浄水として利用し、該表面に電着塗料親和性を付
与する。

一方、洗浄槽６中の洗浄水は連続的あるいは間歇的にポ
ンプ７によってアニオン交換樹脂塔８または／およびカ
チオン交換樹脂塔９に移送され、イオン交換処理し、導
管１０を通り洗浄槽６に戻される。

電着塗装の一部を限外濾過処理すると電着塗装浴槽１の
液面が低下する。

そこで、洗浄槽６中の洗浄水を導管１１を通り移送ポン
プ１２で電着塗装浴槽１に戻し、液面を調整する。

本発明は、このような排水を塗装系外に出さない閉鎖方
式を組んだ塗装ラインでアルミニウムを電着塗装するこ
とを特徴とするものである。

本発明方法を実施すると、従来力に比べ電着塗膜にムラ
、泡の付着が発生することなく、均一かつ美麗な一段と
優れた塗装外観かえられるのである。

以下、本発明をさらに詳細に説明するために実施例を示
す。

実施例１および比較例１ 図面に示す装置を用い、電着塗装浴槽１に濃度１２重量
％、ｐＨ８，７および比抵抗１５００Ωｃｍ／２０℃の
アクリル−メラミン系熱硬化型電着樹脂を入れ、この浴
槽１に限外濾過装置３を接続し、一方、電着塗装前の洗
浄槽すなわちなじみ槽６（２５トン）にイオン交換樹脂
装置８および９を接続した。

この洗浄槽６に、陽極酸化処理を行なった長さ約６ｍの
アルミニウム押出型材を構出りにし約５分浸漬したのち
、夜温２０±１℃で各被塗胸当り２００Ｖの直流を１２
０秒間通電して連続的に電着塗装を行なった。

被塗物は、ついで水洗浴槽（図示せず）にて水洗を５分
行ない、さらに１８０℃で３０分乾燥焼付を行なった。

一方、電着塗装浴槽１中の樹脂液はポンプ２により抜出
して限外濾過装置３に送り、圧力５０ｐ、ｓ、ｉ、透過
液量６００１／時で透過させ、濃縮液は浴槽１へ循環し
、透過液は洗浄槽６へ送った。

そして、洗浄槽６の洗浄水の一部は電着塗装浴槽１へ循
環し液面を調整した。

一方、洗浄槽６の洗浄水の一部は、ポンプ７により、強
塩基型アニオン交換樹脂を充填したアニオン交換樹脂８
に空間速度５Ｖ＝３０で通液したのち、弱酸性型カチオ
ン交換樹脂を充填したカチオン交換樹脂装置９に空間速
度５Ｖ＝９０で通液し、さらに洗浄槽６へ循環した。

以上の結果は第１表のとおりである。

なお、比較例１として電着塗装浴槽１内の電着塗料の限
外濾過処理を行ない、その透過液は電着塗装後の水洗水
に利用し、この透過液をイオン交換樹脂処理する方法を
実施した。

実施例１および比較例１において、洗浄水の比抵抗、硫
酸イオン濃度、電着塗料のｐＨ変化、硫酸イオン濃度お
よび塗膜仕上り外観の変化を比較したところ第１表の結
果となった。

実施例 ２ 図面に示す装置を用い、電着塗装浴槽１に樹脂固形分８
重量５、ｐＨ８，８および比抵抗１５０００Ωｃｍ／
２０℃のアクリル−メラミン系熱硬化型電着塗料を入れ
、この浴槽１に限外濾過処理３を接続し、一方電着前の
洗浄槽６にイオン交換樹脂装置８および９を接続した。

約６ｍのアルミニウム長尺押出型材を縦吊りにして、第
２表に示す条件で前処理、陽極酸化処理および水洗いを
行ない、さらに洗浄槽６に５分浸漬の後電着塗装浴槽１
中で電着塗装を行なった。

電着塗装条件は、塗料液温２０±１℃、電圧２００ボル
トの直流電流を各被処理胸当り１２０秒間通電して連続
的に電着塗装し、ついで液切りの後加熱乾燥を行なった
。

えられた電着塗膜は、平滑で、光沢に優れ、泡付着、肌
あれ、ムラのない美麗な外観を示すものであった。

このように、縦吊りを採用すると電着塗装後の水洗を省
略でき、電着ラインから排水がでない閉鎖方式が採用で
き、公害の面からも有利である。

比較例２および３ 陽極酸化処理を施したアルミニウム押出形材を構出りに
して、これを湯洗処理（８０℃×３分）だけの場合（比
較例２）、湯洗処理後、水洗処理を行なった場合（比較
例３）の後に電着塗装を施し、充分に水洗し、ついで加
熱乾燥する方法を実施した。

なお、電着塗装前の湯洗および水洗には、いずれも純水
を使用した。

また、電着塗装液のｐＨの調整には、定期的にイオン交
換処理を行なう常法の方法を用いた。

比較例 ４ 実施例１の方法において、電着塗装浴中の樹脂液を限外
濾過し、その透過液をカチオン交換処理して電着塗装浴
に戻す以外は、すべて同じ方法を実施した。

なお、陽極酸化アルミニウム押出形材は、湯洗し、つい
で水洗処理してから電着塗装する方法をとった。

比較例 ５ 比較例１の方法において、アルミニウム押出形材を長手
方向に縦吊りにする以外は、すべて同じ方法を実施した
。

以上、比較例２〜５の方法を１ケ月稼動したところ、得
られた製品の塗膜外観、膜厚、電着塗装前の水洗水およ
び電着塗装液中の硫酸イオン濃度の変化は、第３表に示
す結果となった。

なお、上記１ケ月間の稼動の間は、湯洗水および電着塗
装前の水洗水の更新は行なわず、減少した分だけ補給す
る方法を実施した。

【図面の簡単な説明】

図は本発明方法の系統図を示す。 １は電着塗装浴槽、３は限外濾過装置、６は洗浄槽、８
はアニオン交換樹脂塔、９はカチオン交換樹脂塔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 陽極酸化、洗浄、電着塗装および焼付の一連の工程
   からなるアルミニウム製品の電着塗装方法において、電
   着塗装浴槽からの電着用水性樹脂液を限外濾過し、濃縮
   液は電着塗装浴槽に戻し、透過液は洗浄槽に移送し、洗
   浄槽内の透過液の一部をイオン交換処理し、イオン交換
   された透過液を洗浄槽に循環し、かつ、陽極酸化された
   アルミニウム製品を洗浄槽を通して透過液により湿潤さ
   れた状態で電着塗装浴槽に送り電着塗装を行なうことを
   特徴とするアルミニウム製品の電着塗装方法。 ２ 電着塗装浴槽の液面が低下した場合に洗浄槽中の透
   過液を電着塗装浴槽に補給する特許請求の範囲第１項に
   記載の方法。 ３ 洗浄槽からの透過液のイオン交換処理は連続的又は
   間歇的に行なう特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 洗浄槽からの透過液をイオン交換樹脂塔を通してイ
   オン交換処理する特許請求の範囲第１項乃至第３項のい
   ずれかに記載の方法。 ５ 洗浄槽からの透過液を電気透析によりイオン交換処
   理する特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記
   載の方法。 ６ アルミニウム製品は、横吊り又は縦吊り状態で一連
   の処理工程を施す特許請求の範囲第１項乃至第５項のい
   ずれかに記載の方法。 ７ アルミニウム製品は、陽極酸化処理を施したもの、
   あるいは電解着色した陽極酸化皮膜を有するものである
   特許請求の範囲第１項乃至第６項のいずれかに記載の方
   法。