JPS5989798A - 電着塗装装置 - 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、電着塗装装置に係り、とくに、中和剤濃度を
調整するための隔膜電極を用いた電着塗装装置に関する
。

電着塗装は、塗膜が均一で密着性に優れ自動化・省力化
が容易で且つ公害の発生が少ないことから、金属塗装の
下塗り、１コート仕上げ等に好適なものとして、例えば
自動車ボデーの塗膜処理等に広く利用されている。電着
塗装に用いられる塗料は、基本組成の樹脂が酸基（例、
カルボキシル基）を有するアニオン形塗料と、塩基（例
、アミン基）を有するカチオン形塗料とに二大別される
が、いずれも単独では、水中での溶解度が極めて低く、
このため、アニオン形塗料では、例えばトリエチルアミ
ン等のアルカリ性中和剤を混入し、カチオン形塗料の場
合は乳酸等の酸性中和剤を混入し、それぞれ中和せしめ
て塩とし水中での溶解度の増大を図ったものが使用され
ている。

このように、塗料の樹脂成分の性質に応じて中和剤が混
入されるが、被塗物の電着処理が進むと水溶液中の樹脂
成分が減少するので外部から順次前記塗料を補給しなけ
ればならない。この際、前述した塗料水溶液中には中和
剤としてのアミン又は乳酸が連続的に蓄積されてＰＨが
漸時変化し、塗面の再溶解若しくはピンホールの発生等
の現象が生じる。このため昨今に於ては、一方の電極と
しての被塗物から隔膜によって他方の電極を分離し、水
溶液中からアミン又は乳酸を浸透抽出して当該水溶液中
の中和剤の増加を防止するという所謂ＰＨ管理がなされ
実効が図られている。

これをカチオン形塗料を例にとり詳述すると、第１図に
示す如く電着塗装装置１は、絶縁処理したＥＤ槽２のカ
チオン型塗料水溶液３に浸漬した被塗物４を一方の電極
、対極５を他方の電極として直流電源６の＋側が対極５
、−側が前記被塗物４に接続されておジ、塗料水溶液３
の通電で正に帯電したカチオン形樹脂及び顔料が電気泳
動により被塗物４方向へ移動し塗膜として電着する。一
方、溶液中の、中和剤成分である例えば乳酸イオンは、
対極５方向へ移動する。前記対極５はその周囲を、隔膜
支持部材７で支持された隔膜８で囲繞されており、所謂
隔膜電極１０が形成されている。この隔膜８には、前記
乳酸イオンを容易に通過せしめるイオン交換膜（アニオ
ン膜）又は中性膜が使用されており、該隔膜８を通った
乳酸イオンは対極５に達して放電する。このため、前記
対極５と隔膜８間の極液１１中に乳酸が集積することに
なる。

前記隔膜電極１０には、極液循環排出装置１３が接続さ
れている。この極液循環排出装置１３は、隔膜電極１０
と流出、流入ライン１４．１５によって接続された極液
槽１６と、流入ライン１５の途中に設けられた循環ポン
プ１７と、前記極液槽１６に給水する給水ライン１８と
から成る。隔膜電極１０内の中和剤が集積した極液１１
は、前記循環ポンプ１７の働きで極液槽１６へ取り量さ
れるようになっている。極液槽１６には、濃度検出電極
１９が備えられており、電着塗装の進行で極液槽１６内
の導電度が所定値に達すると検出器２０がこれを検出し
、検出信号を制御回路２１へ送出するように成っている
。この制御回路２１は、検出信号を受けると直ちに開弁
信号を給水ライン１８に設けられた電磁弁２２へ送り該
電磁弁２２を開弁させる。前記電磁弁２２の開弁で給水
ライン１８を経て極液槽１６に給水が行なわれ、オーバ
ーフロー２３によって中和剤の一部が外部へ排出される
ように成っている。従って、前記ＥＤ槽２へ外部から塗
料が連続的に供給されても、隔膜電極１０内に中和剤が
集積され、且つ極液循環排出装置１３により中和剤の外
部排出が行なわれるため該ＥＤ槽２内のＰＨ値は一定に
保たれる。

ところで、上記従来の電着塗装装置に於て、隔膜にイオ
ン交換膜を用いた場合、中和剤の選択性が良く、塗料の
化学的バランスを図る目的で混入される溶剤の除去（ロ
ス）が殆んど生じないという利点を有する一方、膜の引
張強さが小さくＥＤ槽内での取り扱いが面倒で高価であ
り、塗膜形成のために流れる電流と水の電解のために流
れる電流の両者に対し高率に中和剤を除去するので逆に
該中和剤が塗料水溶液から不足し、このため、前記対極
のいくつかを隔膜で囲まない裸電極にしてＰＨ調整を行
なわねばならず調整が複雑となり、また極液中の中和剤
濃度２例えば酸濃度が高くなっても酸の除去効率は下ら
ないが対極の電流密度が高いので極液の酸濃度を上げる
と電極の消耗が激しく実用にならず、これが為−足置の
酸を系外に取り出すため多量の純水を必要とするという
欠点があった。

これに対し、隔膜に中性膜を用いた場合、膜の引張強さ
が太きくＥＤ！ｒＩカ最り扱いが楽で安価であり、極液
中の中和剤濃度の高低で中和剤除去のクーロン効率が低
高し中和剤除去のコントロールが容易であるという利点
を有する一方、膜の選択性に欠けて溶剤のロスが大きく
、従って所期の塗膜厚さが得にくくなるとともに溶剤補
給の負担が生じ、極液中の中和剤濃度２例えば酸濃度が
高くなると酸除去効率が下がるため低濃度で系外に取り
出さねばならず純水を多量に消費するという欠点があっ
た。

本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされたものであり
、簡単な構成で中性膜の持つ前記利点を生かすと同時に
溶剤ロスを少なくでき、中和剤除去のコントロールが容
易で実用的な電着塗装装置を提供することを、その目的
とする。

本発明は、電着塗装槽の塗料水溶液中に浸漬される被塗
物に対応して配設される対極と、この対極を囲んで設け
られた中和剤除去用の中性膜と、中性膜より対極側の極
液の供給を受けて該極液から中和剤を除去するとともに
溶剤を回収し前記電着塗装槽に返送する電気透析装置と
を備えたことにより前記目的を達成しようとするもので
ある。

以下本発明の一実施例を第２図に基づいて説明する。塗
料はカチオン形塗料を例にとる。

第２図は本発明に係る電着塗装装置、ＩＡを示す概略図
である。図に於て、ＥＤ槽２の被塗物４に対応して設け
られた隔膜電極１０Ａは中性膜から構成る隔膜８Ａが使
用されている。

中性膜は、塗料水溶液３中の酸とともに水を浸入抽出せ
しめる傾向があり、このため酸の集積に拘わらず極液１
１の酸濃度が比較的低濃度に保たれるので膜のクーロン
効率を高くできる。前記隔膜電極１０Ａには循環排出装
置１３Ａが接続されている。この循環排出装置１３Ａの
主要構成部分は、隔膜電極１０Ａと流出、流入ライン１
４゜１５Ａを介して接続された極液槽１６と、この極液
槽１６に流出、流入ライン３０．３１を介して接続され
た電気透析槽３２とこの電気透析槽３２に流出、流入ラ
イン４０．４１を介して接続された中和剤排出槽４２と
から成不。前記極液槽１６は、隔膜電極１０Ａと電気透
析槽３２の間に介装されて電気透析槽３２の流出−流入
流量を隔膜電極１０Ａの極液循環流量と独立に調節可能
にするものである。極液槽１６から隔膜電極１０Ａへの
流入ライン１５Ａには循環ポンプ１７が設けられており
、極液槽１６からバルブ２５を経て隔膜電極１０Ａへ流
入した液に押されて極液１１が流出ライン１４を経て前
記極液槽１６へ流出され所定の循環がなされるようにな
っている。極液槽１６には液面計２６が設けられており
、所定の液面に達すると該液面計２６がこれを検出し制
御回路２７へ送出する。前記循環ポンプ１７の出口側流
入ライン１５Ａには、電磁弁２８を経てＥＤ槽２へ至る
側路ライン２９が設けられている。前記制御回路２７は
、液面計２６から検出信号を入力すると、前記電磁弁２
８へ開弁信号を送出し該電磁弁２８を開弁せしめる。こ
の電磁弁２８の開弁で極液槽１６内の極液がＥＤ槽２へ
流出されるようになっている。前述したように、隔膜８
Ａを通って侵入した水は極液量を増やすので、これを前
記ＥＤ槽２へ再び返送し、この時、極液槽１６内に蓄積
した溶剤を戻すとともに、極液槽１６内の極液を定期的
に更新して管理品位を高くするためのものである。前記
電気透析槽３２は、大イオン交換容量を持ったイオン交
換膜３３が用いられている。この電気透析槽３２には、
極液槽１６の流出ライン３０に設けられたポンプ３４に
よって極液の供給がなされる。そして、イオン交換膜３
３の両側に直流電圧を掛けることにより極液中の酸を一
方の隔室３５へ除去するように成っている。極液中の溶
剤は除去されることなく隔室３６に残される。前記大イ
オン交換容量を持ったイオン交換膜３３による酸除去効
率は、前記隔膜電極１０Ａの隔膜８人に比し、約３０〜
５０倍の高い効率を発揮できる機能を有している。よっ
て、電気透析槽３２に用いるイオン交換膜３３の面積は
隔膜８Ａの面積のｌ／３０〜１１５０で済み、小型にす
ることができる。また、電気透析に要する電圧は数十ボ
ルトと低くエネルギー上の負担も小さくて済む。更に、
隔室３５側への酸除去量は電気透析槽３２の通電電流を
変化させることで容易に制御することができる。

前記隔室３６は流入ライン３１を経て極液槽１６と接続
されており、該隔室３６に残された溶剤液が極液槽１６
へ戻されるようになっている。

一方、隔室３５は、前記流出、流入ライン４０゜４１に
よって中和剤排出槽４２と接続されている。

前記流入ライン４１には循環ポンプ４３が設けられてお
り、隔室３５内の中和剤抽出液が中和剤排出槽４２へ取
り出されるようになっている。この中和剤排出槽４２に
は、濃度検出電極４４が備えられておジ、槽内の酸濃度
が上昇して所定の導電率に達すると検出器４５がこれを
検出し検出信号を制御回路４６へ送出するようになって
いる。この制御回路４６は、検出信号を入力すると直ち
に給水ライン４７の電磁弁４８へ開弁信号を出力して該
電磁弁４８を開弁せしめる。これにより中和剤排出槽４
２へ所定量の給水がなされ、オーバーフロー４９ととも
に中和剤が外部へ排出されるように成っている。

次に上記実施例の全体的動作を説明する。

まず、中和剤としての乳酸で中和して成るカチオン形塗
料の水溶液３で満たされたＥＤ槽２に、被塗物４と隔膜
電極１０Ａを配設し、被塗物４を一極、対極５を電極と
して直流電源６と接続し直流電圧を印加すると直ちに電
着塗装が開始され、水溶液中で正に帯電した樹脂成分と
顔料のコロイド分子が一極の被塗物４に向って移動し、
被塗物４０表面に付着して放電したのち塗料の固形物が
凝集して塗膜が形成される。一方、水溶液中で負に帯電
した乳酸は、対極５に向かって移動しこの際隔膜８八に
より水溶液中から抽出されて対極５で放電し酸が生じる
。このため極液中の酸濃度が上昇するが、前記隔膜８Ａ
による乳酸抽出時に、水溶液中の溶剤とともに水も抽出
され、極液の酸濃度上昇は比較的小さく隔膜８Ａの乳酸
を除去するクーロン効率は低下しない。隔膜電極１０の
極液に集積した乳酸は溶剤及び水とともに、循環ポンプ
１７の働きによって極液槽１６へ取り出される。

この極液槽１６の極液は、ポンプ３４の働きででは、前
記隔膜８Ａの水抽出作用で極液量が漸次増大することか
ら、前記液面計２６でこれを監視しておき、所定の液面
に達すると検出信号を受けた制御回路３７の制御で電磁
弁３８が開弁し所定量の極液がＥＤ槽２内へ戻される。

これにより、前記電気透析槽３２で除去されることなく
極液中に残った溶剤が再びＥＤ槽２の水溶液中に返り溶
剤のロスが無くなるとともに、隔膜８Ａで抽出された水
が戻されるため、外部から多量の純水等を供給して隔膜
電極１０Ａ内の乳酸を取出す場合に較べて純水消費量を
極めて少なく出来、更に、極液槽１６内の極液が常時定
期的に更新されるので円滑なＰＨ管理を行なうことがで
きる。

前記電気透析槽３２で除去された酸は、循環ポンプ４３
の働きで中和剤排出槽４２へ取り出される。そして、一
定濃度に達すると検出器４５がこれを検出し制御回路４
６の制御で電磁弁４８が開閉される。給水によるオーバ
ーフロー４９とともに酸は外部へ排出される。前記電気
透析槽３２は、イオン交換膜３３を用いているので高濃
度でも酸除去が可能であり、かつ、当該電気透析槽３２
が小型で電極面が小さく消耗による電極交換が経済的負
担にならないとともに、酸除去を行なうために流される
電気量がＥＤ槽２に較べて１／３０〜１１５０と小さい
ので該電極の消耗自体が少なく、以上のことから実用性
を損なうことなく酸除去を高濃度で行なうことができ、
よって中和剤排出槽４２への給水に使う純水は極めて少
なくて済む。

前記極液槽１６から中和剤排出槽４２へ取９出す中和剤
量は、前記電気透析槽３２の電流調整で簡単に制御出来
る。

このようにして、前記隔膜電極１０Ａ内に抽出された乳
酸は極液循環排出装置１３Ａによって外部に排出される
ので電着作業の進行で塗料がＢＤ槽２に補給されても該
ＥＤ槽２内の中和剤濃度、即ちＰＨが一定に保たれるこ
とになり良好な塗膜形成を行なうことができる。

尚、上記実施例に於ては電着塗料にカチオン形塗料を用
いた場合につき説明したが、本発明は何らこれに限定さ
れるものではなく、アニオン形塗料を用いる場合にも同
様に適用することができる。

また、極液槽を介装せず隔膜電極と電気透析槽を直接接
続するように構成してもよい。

以上のように本発明によれば、ＥＤ槽内での扱いが容易
で安価な中性膜を隔膜電極の隔膜に用いることができ、
また、溶剤ロスを極めて少なく出来るとともに、中和剤
除去コントロールを容易に行なうことができる簡単で実
用性の高い電着塗装装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電着塗装装置を示す概略図、第２図は本
発明の実施例に係る電着塗装装置を示す概略図である。 １、ＩＡ・・・電着塗装装置、２・・・ＥＤ槽、３・・
・塗料水溶液、４・・・被塗物、５・・・対極、８，８
Ａ・・・隔膜、１１・・・極液、３２・・・電気透析装
置の主要部を成す電気透析槽。 特許出願人　株式会社ポリテツクス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、電着塗装槽の塗料水溶液中に浸漬される被塗物
   に対応して配設される対極と、この対極を囲んで設けら
   れた中和剤除去用の中性膜と、中性膜より対極側の極液
   の供給を受けて該極液から中和剤を除去　　　　　　　
   　　　　！記電着塗装槽に返送する電気透析装置とを備
   えたことを特徴とする電着塗装装置。