JPS60227803A - 限外濾液の電気透析方法およびその装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は電気透析の方法および電気透析セルに関する。

より詳しくは、本発明は限外炉液を処理する電気透析の
使用に関する。

（従来技術の開示） 米国特許第３．６６３，４０５号には限外濾過による電
着浴の処理を開示する。限外シ濾過法では電着浴中の望
ましい成分、主として樹脂および顔料か限外過液膜」二
で濃縮され、それらを再び電着浴に戻して再利用する。

電着浴に蓄積する不要成分、例えば、被塗装物品から浴
に導入される不純物、樹脂分解生成物および過剰の可溶
化剤は膜を通過してｐ液に入り、連続的に浴から除去さ
れろ。炉液の一部は排出除去されて、系から不純物か除
去される。残りの炉液は電着された物品のリンスに用い
られ、弱く接着した塗料（通常［トラックアウト（ｄｒ
ａｇ−ｏｕｔ　）ｌと呼ばれる）を含むリンス液が再び
電着浴に戻る。

米国特許第３．６６３，４０６号には限外濾過と電気透
析とを組合せて電着浴の処理に用いろことが開示されて
いる。この特許では電気透析は電着浴の内部で用いられ
る。浴中で電気透析を用いることはイオン不純物の制御
に優れているものの費用がかかり不便である。効果的に
行なうには１以」−の電気透析ユニットを浴中に取り付
けるごとを要ずろ。一つのユニットが不活性になると別
のユニットを作動するが、これらのユニットは特に損傷
を受け易い。例えば、被塗装物品がたびたびユニットの
膜を破壊する。また、膜が塗料で詰まり、ユニットが不
活性になる。

特願昭５３−７７９２０号および特願昭５３−１２４１
０１号には限外ｒ液と電気透析を組合せる電着浴の処理
が開示され、電気透析セルを電着浴の外に取り付（Ｊて
限外炉液を処理することか示されている。この方法によ
る電気透析の使用は電気透析セルを電着浴の内部で用い
る場合の問題点を克服するか、新たな問題か生じる。即
ち、限外Ｙ液中に存在するイオン性物質が電極の１つに
沈着してセルの電気効率を悪くずろ。

（発明の要約） 本発明によれば、限外シ戸液、例えば電着浴からの限外
炉液を電気透析する方法および該方法を行なう電気透析
セルを提供する。この方法は限外シ戸液に接触する電気
透析セルに電流を通ずることによりなる。電気透析セル
はアノードおよびカソードを有し、その一方または両者
を膜を用いて限外炉液および一方の電極から分離する。

限外炉液はイオン性物質を含有し、それが一方の電極上
に沈着しセルの電気効率を阻害するが、本発明の方法に
よれば、沈着物を有する電極を電気透析セルから取り除
き、同時に比較的沈着物を有さない電極で置換する。こ
れによりセルの電気効率を確保する。

（図面の説明） 第１図は電着浴の処理における限外過液と電気透析を組
合せた使用の模式図である。

第２図および第３図は本発明電気透析セルの略式立面図
である。

（構成の説明） 電着の方法は当業者に知られており、これ自体は本発明
の一部ではない。一般に水性電着塗料を導電性アノード
および導電性カソードに接触してアノードおよびカソー
ド間に電流、通常直流電流を通ずると、電着塗料に浸漬
されている間に塗料の付着フィルムが使用される塗料の
イオン特性に依存してアノードもしくはカソード」−に
沈着される。電着工程のパラメーターは大きく変化させ
てもよい。印加電圧は例えば１ボルトの如き低い電圧か
ら５００ボルトまたはそれ以−にの高い電圧まで変化さ
せてもＪ−い。しかしながら典型的には５０〜４００ボ
ルトの範囲内である。一般には使用される電極は導電性
表面、例えばスチール、アルミニウムまたは銅であって
良い。また、処理金属表面、例えばメッキ鋼板およびリ
ン酸処理鋼板を用いても良い。

種々の塗料を本方法に用いてもよい。塗料はアニオン性
であってちカチオン性であ−１てもよい。

塗料のイオン性能は塗料配合に用いられる樹脂バインダ
ーにより付与される。種々の電着樹脂バインダーは周知
である。アニオン樹脂バインダーは通常ペンダントカル
ホン酸を存し、塩基、例えばアミンで中和される。その
ような樹脂バインダーの例は米国特許第３，４４１，４
８９号、同第３゜４２２．０４４号、同第３．．１０３
，０８８号、同第３，３６９，９８３号および同第３，
３６６．５６３号に開示されている。

カチオン樹脂バインダーは周知であり、本発明に用いる
のに有用な樹脂である。これらの塩は通常ペンダントア
ミン基を有し、アミン基は酸、例えば有機酸（酢酸また
は乳酸等）で中和されてカチオン塩基を形成する。工業
的に使用されるカチオン電着組成物の例は米国特許第４
，０３１，０５０号および同第４，１９０，５６７号、
ＤＥ−Ｏ８第２．７５２，５５５号およびヨーロッパ特
許出願第１２４６３号に記載されている。

水の他に電着樹脂は顔料、架橋剤、抑制剤および有機共
溶媒と組合せて電着塗料を形成する。鉛含有顔料、例え
ばクロム酸ケイ酸鉛、塩基性ケイ酸鉛、クロム酸鉛およ
び硫酸鉛を電着塗料に使用する。これらは塗装された物
品に優れた防錆性をイ」与する。しかしながら、カチオ
ン電着浴に使用される酸が場合によっては鉛顔料の一部
を溶解して鉛塩を形成し、これが電着浴の水相に溶ける
。

適当な塩の例としては酢酸鉛および乳酸鉛か挙げられる
。また、所望により可溶性鉛塩を直接電着浴に添加して
塗装された物品の防錆性を改善する。

例えば米国特許第４，１１５．２２６号に示されている
。

電着浴に存在する水溶性鉛塩が浴の限外炉液中に入り込
む事がある。浴の限外炉液に電気透析処理をする場合に
、上記可溶性鉛塩が電気透析セルのカソード上に沈着物
を形成する。この沈着物が電気透析セルの電気効率を阻
害する。本発明がなされる以前は、限外胛液の流れを止
めてセルを取り外し沈着した電極を取り換える必要があ
った。

本発明では沈着した電極をセルから取り外すと同時に新
しい電極表面を有するセルに取り換える。

この方法によれば、セルの電気効率はセルの運転を止ぬ
る事なしに確保される。

本発明はイオン性無機物質、例えば金属鉛ばかりでなく
、電極の一方に沈着するイオン性有機物質をも除去する
効果を有する。このようなイオン性有機物質は樹脂の分
解生成物あるいは電着塗料の樹脂バインダーそのもので
ある。時には限外枦過膜のクリーニングの後に限外Ｉ過
膜に少し破損か生じることかある。この破損は通常短期
間の内に治癒するが、少量の電着塗料が限外Ｔ液中に透
過する。このことは炉液のくもりで識別される。

本発明による電気透析を用いる限外炉液の処理は前述の
塗料がいずれかの電極に沈着するが、これも系から除去
され、限外炉液を浄化する。

電着浴の処理に使用される限外濾過方法は比較的簡易な
もので、当業者に周知である。電着浴の内容物を圧力下
に多孔質の支持体に支持された適当な限外シ濾過膜に接
触する。分離されろ系に対し化学的完全性（ｉｎｔｅｇ
ｒｉｔｙ　）を有しかつ所望の分離特性を有する膜また
はフィルターを用いることができる。限外濾過工程にお
いて、樹脂および顔料は限外濾過膜上に保持され、通常
再び電着浴に戻される。一方、水または水と混和しかつ
水と同様の分子の大きさを有する有機溶媒は低分子量の
イオン性物質とともに膜を透過する。限外濾過を行なう
好適な装置は米国特許第３，４９５，４６５号に開示さ
れている。

限外濾過を行なう圧力は厳格なものではない。

最高圧力はフィルターの強度に一部分依存ずろ。

最低圧は水および低分子量溶質を測定し得る割合で膜透
過させるのに要する圧力である。工業的に用いられるの
は通常的３５〜１５０ｐｓｉ、好ましくは約５０〜１０
０ｐｓｉで限外−過を行なう。多くの場合、限外フィル
ターは少なくと６８ガロン／ｆｔ、’　／日であり、か
つ４０ガロン／ｆｔ、’　／日程度の高さであってもよ
い。

本発明によれば、限外シ戸液は電気透析ユニットに導入
されろ。電気透析は定義によれば膜を通過する拡散率の
相違により溶質を分離ずろ透析の一種である。電気透析
では膜を透過する物質の移動は起動力により加速される
。電気透析で用いられろ膜は通常「半透膜」と呼ばれ、
電極間に挿・入される。この膜により電極の少なくとも
一方を限外炉液から隔離する。膜の性質はどの分子種を
透過し、どの分子種を保持するかを決定する。従って、
適当な膜の調製および選択が特に重要である。種々の膜
を本発明に用いる電気透析方法に用いてちよい。これら
には常套の透析膜、例えば布若しくはフェル１、」二の
再生セルロース、ポリビニル化合物のフィルム、または
通常透析膜としてはみなされないが、電着工程に用いら
れた場合に所望の電気透析が得られる膜物質が挙げられ
る。有用な膜としては種々の天然もしくは合成繊維、例
えば米国特許第３，４９６，０８３号に記載されている
ものの織布および不織布が挙げ、られる。

」二連の如きイオン選択性のない膜の他に、選択透過イ
オン交換膜を用いてもよい。イオン交換膜の使用はイオ
ン選択性のない膜に比べて有用である。即ち、イオン交
換膜は非イオン交換膜より低い電気抵抗を有し、反対の
電荷を有するイオンの膜中の移動をわり早く効果的に行
なう。電気透析におけるイオン交換膜の詳しい記載は米
国特許第３．４１９，４８８号に記載されている。

本発明に実際に用いろ電気透析セルは長方形またはシリ
ンダー状形状を有ずろ金属もしくはプラスデックの構造
を持つ。」−記半透膜の他に、セルはその中央に位置す
るアノ−ドおよびカッ−１・を有する。一方の電極は第
２図および第３図に基ついて後に詳細に述べる取り外し
可能の連続部材である。他の電極は半透膜によ−て限外
炉液および他の電極から分離されている固定された電極
である。電気透析セルのこの部分は固定電極室と呼ばれ
ろ。電極室は通常フラッシング液（ｆｌｕｓｈｉｎｇｌ
ｉｇｕｏｒ）と呼ばれる通常水溶液である電解質を含む
。フラッシング液と限外Ｐ液は半透膜のために混ざらな
い。イオン性不純物（Ｊ限外炉液からフラッンンク゛液
に半透膜を通って移行する。イオンの蓄積を防止するた
めに定期的または連続的な電極室のフラツシングが通常
与えられる。

図面によれ（」、第１図は電着に用いられろ塗料を含む
電着浴（１）を示す。電着浴は浴中で塗装される物品」
−にフィルムを沈着する適当な装置を有する。ごの装置
は第１図には示されていない。電着浴の一部は連続的ま
たは断続的に限外濾過装置（５）に出口ライン（３）を
通って送られろ。限外濾過では水および低分子量不純物
、例えば無機および有機イオン物質（金属イオンおよび
イオン性樹脂分解生成物等）および可溶化剤が限外Ｔ過
膜（７）を透過する。蟲縮物または保持物（これらは高
分子量樹脂バインダーおよび顔料を含む）は限外濾過膜
表面に保持され、通常、ライン（９）により浴に戻され
る。限外ｒ液は出口ライン（ＩＩ）を通って限外濾過器
から除去される。限外炉液の一部は電着された物品を洗
浄する洗浄位置に送られるかまたはライン（Ｉ８）によ
り電着浴に戻される。この限外炉液の一部はライン（１
９）を通−て電気透析ユニッＩ−（２＋）に送られる。

電気透析を受けた限外ろ液はライン（２３）を通って電
着浴に戻されろ。電気透析された限外炉液は洗浄に用い
て乙よく、また洗浄に用いられずに電着浴に戻してムよ
い。

第２図および第３図は本発明に有用な電気透析セル（２
５）の−態様を示す。セルは同一の極性を有する固定電
極（２７おにび２つ）を存し、これらは限外炉液から除
去されるべきイオン物質に基づいてアノードまたはカソ
ードのどちらであってもよい。固定電極は半透膜（３Ｉ
）により限外炉液と分離される。この半透膜と電気透析
セルの壁により電極室（３３おにび３５）を形成する。

入口ライン（３７および４１）と出口ライン（３９およ
び４３）により電極室にフランノンダ液、例えば、脱イ
オン水または脱イオン水と限外炉液の混合物を供給する
。限外ｒ液は（４５）からセルに入り、可動電極（４９
）を越えて（４７）よりセル外に出ろ。第２図に示すよ
うに可動電極（４９）は長尺の金属ボイル（ｍｅｔａｌ
　ｆｏｉｌ　）の形であってもよく、通常ストツタロー
ル（５１）からカイト部材（５３）を経てロール（５２
）に巻き取られて、最終的に廃棄される。

第３図に示すように電極は連続ベルトであってらよく、
このヘルドは限外炉液中に入り、カイト部Ｈ（５３）の
周りをまイつって、クリーニング部（５７）に入り、再
び炉液中に入る。クリーニング部（５７）で電気透析処
理中に電極（５５）−１−に形成される沈着物を除去す
る。クリーニング部は溶媒浴若しく（Ｊブランであって
よく、これにより電極から沈着物を除去する。連続可動
電極は連続的または断続的に電気透析セルを通過する。

可動電極が除去されると、新しい電極は同時にセルに供
給される。

本発明は電着浴の限外炉液の処理に関連して述べたが、
もちろん他のイオン性物質を含有オろ限外Ｔ液、例えば
電気メッキ浴の限外炉液に応用することもできろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は電着浴の処理における限外濾過と電気透析を組
合せた使用の模式図である。 第２図および第３図は本発明電気透析セルの略式立面図
である。 図中の主な記号は以下の通りである　（１）電着浴、（
７）限外シ濾過膀、（２１）電気透析ユニット、（２５
）電気透析セル、（２７および２９）固定電極、（３３
および３５）電極室、（３１）半透膜、（５５）可動電
極。 特許出願人　ピーピーン−・インダストリーズ・インコ
ーボレイテソト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、アノードとカソードを有し、該電極の少なくとも一
   方が膜により限外Ｉ液および他の電極から分離されてい
   る電気透析セルに電流を流すことから成る限外炉液の電
   気透析方法であって、該限外ｒ液が前記電極の少なくと
   も一方の上に沈着物を形成してセルの電気効率を阻害す
   るイオン性物質を含有する場合に、沈着物を形成した電
   極を電気透析セルから取り出すと同時に比較的沈着物を
   有していない電極を有するセルに置換して電気効率を確
   保することを特徴とする限外炉液の電気透析方法。 ２、限外ｒ液が金属イオンを含有ずろ第１項記載の方法
   。 ３、限外ｒ液が鉛イオンを含有する第２項記載の方法。 ４、鉛イオンがカソード上に沈着ずろ第３項記載の方法
   。 ５、限外炉液かイオン性有機物質を含み、該物質が電極
   上にＬ竹着し取除かれる第１項記載の方法。 ６　沈着物を形成した電極か連続的にセルから取出され
   、クリーニングされた後、再びセルに戻される第１項記
   載の方法。 ７、沈着物を形成した電極がセルから取出され、処分さ
   れ、新しい電極がセルに供給される第１項記載の方法。 ８　電極が金属ホイル（ｍｅｔａｌ　ｆｏｉｌ　）の形
   を有し、沈着物を形成した電極がセルから取出されろと
   共に金属ホイルが供給される第１項記載の方法。 ９　アノードとカソードを有し、該電極の少なくとも一
   方が膜により限外ｒ液および他の電極から分離されてい
   る電気透析セルに電流を流すことから成る限外炉液の電
   気透析方法であって、該電気透析されるべき限外炉液が
   前記電極の少なくとも一方の上に沈着物を形成してセル
   の電気効率を阻害するイオン性物質を含有する場合に、
   沈着物を形成した電極を電気透析セルから取り出すと同
   時に比較的沈着物を有していない電極を有するセルに置
   換して電気効率を確保ずろことを特徴とする電着浴の限
   外ｒ液の電気透析方法。 １０、限外炉液がカソード上に沈着するカチオン性物質
   を含有する第９項記載の方法。 比限外炉液が金属イオンを含有する第９項記載の方法。 １２　限外炉液が鉛イオンを含有する第１１項記載の方
   法。 １３、限外Ｔ液がイオン性有機物質を含み、該物質が電
   極上に沈着し取除かれる第９項記載の方法。 １４　沈着物を形成した電極が連続的にセルから取出さ
   れ、クリーニングされた後、再びセルに戻される第９項
   記載の方法。 １５゜沈着物を形成した電極がセルから取出され、処分
   され、新しい電極がセルに供給されろ第９項記載の方法
   。 １６、電極が金属ホイル（ｍｅｔａｌ　Ｉ’ｏｉｌ　）
   の形を有し、沈着物を形成した電極がセルから取出され
   ろと共に金属ホイルが供給される第９項記載の方法。 １７　膜により互いに分離したアノードおよびカソード
   を有する電気透析セルにおいて、該セルが電極の一方を
   取り外すと同時に新しい電極を有するセルで置換する手
   段を有し、該取り外し可能な電極が連続部材であること
   を特徴とずろ電気透析セル。 １８　取り外し可能な電極が長尺の金属ボイルの形であ
   る第１７項記載のセル。 １９　取り外し可能な電極がエンドレスベルトである第
   １７項記載のセル。 ２０　金属ボイルがストックロールから電気透析セルに
   供給され、かつセルから巻き取りロール七に取り出され
   る第１８項記載のセル。 ２１　エンドレスヘルドが通過するクリーニング部を有
   ずろ第１９項記載のセル。