JPS61272397A - 電着塗装用隔膜の固定方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電着塗装用隔膜の固定方法に係り、とくに、
電極をとり囲むようにして当該電極の外面周囲に隔膜を
配設するとともに、この円筒状に配設される隔膜を堅牢
に係止するための電着塗装用隔膜の固定方法に関する。

〔従来の技術〕

電着塗装には、大別してアニオン型塗料を用いたものと
、カチオン型塗料を用いたものとがあるが、そのいずれ
においても、被塗物における塗膜の均一性および密着性
が優れており且つ公害の発生が少ないことから、昨今に
おいては、特に金属塗装の下塗り若しくはｌコート仕上
げ等に好適なものとして、例えば自動車ボディの自動塗
膜処理等に広く応用されている。

このような電着塗装に用いられる塗料の内、前述したア
ニオン型塗料としては、例えば分子量２０００の樹脂に
カルボキシル基を付着せしめて水容性としたものが使用
され、また、前記カオチン型塗料としては、当該塗料の
樹脂成分にアミノ基を付着せしめて水溶性としたものが
使用されている。一方、これらの水溶性塗料であっても
水中に溶解した後の電離度は微弱である。このため、現
在では、アニオ型塗料の場合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、また、カオチン型塗料
の場合は酢酸等の酸性中和剤を混入し、それぞれ中和せ
しめて水中での電離度の増大を図ったものが使用されて
いる。

このように、各塗料の樹脂成分の性質に応じて゛電離度
の増大を図るための中和剤が混入されるが、一方、被塗
物の電着処理が進み溶液中の塗料の樹脂成分が減少する
と、前記塗料を外部から順次補給しなければならないた
め、前述した溶液中には中和剤としてのアミン又は酢酸
が連続的に蓄積されて塗面の再溶解もしくはピンホール
の発生等の現象が生じ、電着塗装の効率が著しく害され
るという事態が生じる。このため、昨今においては、例
えば特公昭４５−２２２３１号公報にみられるように、
一方の電極としての被塗物および水容液から、イオン交
換膜等によって他方の電極を分離するとともに、当該イ
オン交換膜等によって前記水溶液中からアミン又は酢酸
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管理が行われ実効が図られている。

一方、電着浴槽内の被塗物をとり囲む水溶液は電着効率
を高めるために常に攪拌されており、また平板状イオン
交換膜で分離された前記他方の電極側の中和剤排出用の
水も外部から微量ながら連続的に給水されるようになっ
ている。このため、前記平板状のイオン交換膜には、常
に両面から不規則な大小の交番圧力が衝撃的に若しくは
ゆるやかに大きく繰り返して印加されている。具体的に
は、前述した電着用水溶液の攪拌のほか、被塗物の浴槽
内への搬入および搬出時は勿論のこと、ラインに懸垂さ
れた被塗物が浴槽内を搬送される過程においても、前述
した交番圧力が発生する。この水圧の変化は、例えば通
常使用されているイオン交換膜（高さ約１ｍ、幅約５０
ｃｍ）の場合、仮にＱ、５ｋｇ／ｃ＋ａの水圧の変化を
生じたとすると膜全体では２５００　ｋｇの水圧変化と
なり、当該膜の取付部には中心線に直角の方向に約８．
５ｋｇ／ａｍの張力となって繰り返して印加されること
となる（この場合、仮に中心線に対して約１０″の傾き
でふくらみが生じていた場合は、°そのふくらみの接線
方向で（８，５／ｓｉｎ　１０　”　）より４８ｋｇ／
ｃｍの張力となる）。このため、当該イオン交換膜は、
常にその一部又は前部が屈曲される状態下にあり、曲げ
や引っ張りが繰り返し印加されるため薄いものは全く使
用できず、一方、厚いものでも短期間（現実には２日〜
３日間）の内に破損するという不都合が度々性じている
。このことは、当該イオン交換膜を短時間に且つ定期的
に交換しなければならないという事態を生じ、その取換
え作業にあってはクレーン等の準備が必要とされ、加え
て電着塗装のライン自体も停止させなければならないと
いう状況が生じる。

さらに、前記他の電極の周囲には、イオン交換膜を透過
した不純物或いは水中の不純物が付着して分極し、さら
には水の電気分解によって気泡が付着する等の現象が生
じ、従来のたれ流し的給水方法ではこれらの分極粒子や
気泡を完全に除去することができず、従って電着効率が
経時的に低下するという不都合が生じていた。このため
、従来技術における隔膜電極法による電着塗装において
は、その作業能率が極めて悪く従ってコスト高となると
いう不都合があった。

一方、かかる不都合を改善することを目的として、発明
者は、すでに、管状に形成された隔膜電極装Ｗ（実願昭
５７−０８２００２号；米国特許出願第４９９８１８号
）を提案している。

これば、一方の電極である被塗物に対応して配設される
他方の電極に関するもので、具体的には、「通水性があ
り且つ絶縁材から成る管状の隔膜支持部材の外面側に隔
膜を巻装するとともに、その隔膜支持部材の内面側には
所定の間隔をおいて管状電極を配設し、この管状電極の
内径側の上方から下方へ、更に当該管状電極の外周面を
通って外部へ流動する純水の通水路を設ける」という構
成を備えたものとなっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、隔膜を巻装するという上記従来例におけ
る隔膜電極装置においても、電極周囲に配設される隔膜
の取付方法に、いくつかの未解決の課題を含んでいる。

すなわち、前述した隔膜電極装置において、隔膜は、そ
の上下端部がベルト状部材によって前記隔膜支持部材の
外面周囲に締め付けられた状態で装着されている。この
ため、内部及び外部から反復繰り返して不規則に到来し
てくる水圧の変化により、前記隔膜は、その両端部にお
いて経時的に位置づれが発生し、これがため長時間の連
続使用に際しては、当該隔膜の両端部からの極液の漏れ
若しくは隔膜の内側への塗装液の流入等が生じて隔膜本
来の機能が阻害されるという不都合が生じていた。

さらにベルト状部材による締め付は作業に手間が掛り、
且つ作業者が異なると締め付は強度が変化することから
品質の均一性に欠けるという不都合が生じていた。

〔発明の目的〕

本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、とく
に、隔膜の取付けに際して組立作業員の手間を少なくす
るとともに装置全体の品質の均一化を図ることのできる
電着塗装用隔膜の固定方法を提供することを、その目的
とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明では、内側に電極を配設して使用され管
状に形成された多孔質性絶縁部材の外面周囲に、電着塗
装用の隔膜を装着し、しかるのち、当該隔膜の外面に通
水性ある布状部材を外布として螺旋状に巻装固着し、そ
の後、その長手方向の両端部に第１および第２の本体部
絶縁管を各々連結し、この各連結部分の外面周囲に所定
間隔をおいて枠体を各々配置するとともに、この各枠体
の内側にポツティング材を各々充填し固形化するという
構成を採り、これによって前記目的を達成しようとする
ものである。

〔作　　用〕

円筒状の隔膜支持部材に隔膜を巻装し更にその上に外布
を巻装することにより、従来より弱いものとされていた
イオン交換膜などの隔膜を、損傷することなく長期間継
続的に使用し得るようになった。

更に、隔膜および外布の端部がボッティング材によって
外側の枠体とともに一体的に隔膜支持部材に固着される
（実際には隔膜支持部材に連結される絶縁管も一体的に
固着される）ことから、内圧及び外圧に対しても充分な
耐久性が付加され、これにより隔膜が隔膜支持部材から
離脱したり剥奪したりする不都合がほぼ完全に排除され
ている。

また、枠体の作用により、ポツティング材を枠体の内側
に均一に充填し得ることから、隔膜の端部の取強度の均
一化され、組立加工時の当該ボッティング材の充填が容
易となり、従って生産性向上を図り得る。

〔第１実施例〕 以下、本発明の第１実施例を第１図ないし第３図に基づ
いて説明する。

これらの図において、１は、図示しない一方の電極（被
塗物）に対応して電着塗装用水溶液内に配設される他方
の電極としての隔膜電極装置を示す、この隔膜電極装置
１は、本体部２と、電極部３と、この両者間に設定され
た通水機構４とを備えている。

前記本体部２は、同軸上に所定間隔をおいて配設された
第１および第２の絶縁管５，６と、これらの各絶縁管５
．６を連結する比較的硬質の隔膜支持部材７と、この隔
膜支持部材７の外周に巻装された隔膜９と、この隔膜９
の外面にさらに巻装された外布８とにより構成されてい
る。この外布８は、例えば化学繊維等から成り且つ張力
に対し充分耐久性がある通水性を備えたものが使用され
ている。

前記隔膜支持部材７は、非導電性の網状部材もしくは通
水性ある多孔質部材によって比較的長い管状に形成され
、前記第１および第２の絶縁管５゜６をその両端部の内
径側にて連結するように配設されている。

また、前記隔膜９は、前記電極部３４こ吸引されるイオ
ンに対し、選択的に浸透性あるイオン交換膜によって形
成されている。なお、この隔膜９については、前記イオ
ン交換膜のほか、中性膜すなわち、選択性を有しないが
比較的大きな分子の流通を阻止し小さい分子を通し易い
ものによって形成してもよい。このイオン交換膜（又は
中性膜）は、隔膜９として隔膜支持部材７に巻回されて
いるため、外圧に対して機械的強度が著しく増強された
状態となっている。

さらに、この隔膜９の外周面には、その全域にわたって
前述した如く外布８が螺線状に巻装され、付加されたも
のとなっている。

前記隔膜９および外布８が巻装された隔膜支持部材７の
両端部の外周側には、所定間隔をおいて第１図に示す如
く第１および第２の枠体２０゜２１が配設され、同時に
この枠体２０．２１の内径側にボッティング材１１が充
填され、これによって、前記各絶縁管５．６と隔膜支持
部材７および隔膜９．外布８とが同時に且つ強固に一体
化された構造となっている。この場合、前記第１の枠体
２０は筒状に形成されており、前記ボンティング材１１
の充填に際しては当該固形化前のボッティング材１１が
流出するのを防止するためにリング部材１２が第１の枠
体２０内に配設されている。

また、前記第２の枠体２１は、有底筒状に形成され、そ
の内側に前記隔膜支持部材７および絶縁管６等が挿入さ
れた状態で前述した如くボッティング材１１が充填され
、その全体が同時に一体的に固着された構造となってい
る。

前記ボッティング材１１としては、本実施例ではエポキ
シ樹脂が使用されているが、ウレタン樹脂若しくはフェ
ノール樹脂等であってもよい。

前記第１および第２の絶縁管５．６としては、本実施例
では硬質の塩化ビニール管が使用されている。この内、
第１の絶縁管５には、第１図に示す如く排水部１３が設
けられ、その上方端部にはキャップ１４が着脱自在に装
備されている。５Ａは絶縁管５の上端部内径側に固着さ
れたスペーサを示す。

一方、前記電極部３は、ステンレス製で管状に形成され
た管状電極３０と、この管状電極３０の第１図における
上端部に装着された電極垂下係止用の金属製蓋部材３１
と、この蓋部材３１に設けられた電源用接続端子３２お
よび給水部３３とにより構成されている。この内、前記
管状電極３０は、その外径が前述した本体部２の第１お
よび第２の各絶縁管５，６の内径よりも更に小さく形成
されている。このため、前記本体部２に対する当該管状
電極３０の着脱が容易となっており、同時に当該本体部
２と管状電極３０件の間に通水機構４の一部が形成され
るようになっている。また、前記金属製の蓋部材３１は
、その外周端縁が管状電極３０から突設されており、こ
れによって管状電極３０が第１図に示すように第１の絶
縁管５により係止されるようになっている。このため、
電極部３は、外部から本体部２内に極く容易に挿入配設
され、また必要に応じて極く容易に外部へ離脱せしめる
ことができるようになっている。

前記通水機構４は、隔膜９と管状電極３０との間に蓄積
される酢酸などを外部へ排出するためのもので、具体的
には上述した電極部３と本体部２とにより構成されてい
る。すなわち、電極部３の給水部３３から流入される水
は、第８図中の矢印にて示すように、管状電極３０内を
流下し、下方から管状電極３０の外周側へ流動してゆき
、同時に該管状電極３０の外周側を上昇しながら隔膜９
の内側を流動して不純物と共に排出部１３から外部へ強
制的に流出されるようになっている。

前記本体部２の一方の枠体２０部分には、電着塗装に際
し浴槽へ装着するための装着用金具ＩＡが巻装される。

また、前記隔膜９の外面に巻装した外布８は、必ずしも
布状のものに限定されず、同二の補強機能および通水性
を備えたものであれば、他の部材で置き換えてもよい。

さらに前記隔膜９は、接合部を防水することを前提とし
て螺旋状に巻き付けても或いは輪切り状に形成したもの
を装着してもよい。

ここで、前述した本体部２の主要部をなす隔膜９の固定
方法について更に詳述する。

まず、前記隔膜支持部材７の外周に隔膜９を巻装し、そ
の当接端部を重ねるか若しくは当接端縁をつき合わせる
ことにより当該隔膜９を第２図に示す如くほぼ断面円形
状に固着する。続いて、この隔膜９の外面に、外皮８を
螺線状に巻きつけ、これによって隔膜支持部材７・と隔
膜９との一体化が完了する。次に、このようにして形成
された円筒状隔膜部材の両端部に、前述した第１および
第２の絶縁管５．６を第１図に示す如く嵌合せしめ、同
時にこの各嵌合部の外側には第１および第２の枠体２０
．２１を前述した如く所定間隔をおいて配置する。そし
て、この各枠体２０．２１内に各々ポツティング材１１
を充填して固形化せしめ、これによって本体部２の一体
化が完了する。

なお、前記第１の枠体２０の第１図における下端部内側
に配設されたシール部材１２は、前述した如く固形化前
のボッティング材１１の流出を防止するためのものであ
り、当該ポアティング材１１が固形化した後は取り除い
てもよい。

次に、この実施例の全体的動作を、カチオン型塗料を用
いた場合について説明する。

まず、酢酸で中和して成るカチオン型塗料の水溶液内に
、被塗物（図示せず）と隔膜電極袋Ｗ、１とを配設し被
塗物を負極とすると共に隔膜電極装置１の管状電極３０
を正極として直流電圧を印加すると、直ちに電極塗装が
開始され、水溶液中で正電荷を有する塗料樹脂成分と顔
料のコロイド分子が負極の被塗物に向かって移動し、被
塗物の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、水溶液中には、負電荷
を有する酢酸が蓄積される状態となるが、この酢酸は、
前述した電着塗装の開始と同時に前記隔膜電極装置１の
管状電極３０に向かって移動を開始する。

前記隔膜９は、電着用水溶液にカチオン型塗料・が溶解
使用されていることから、負電荷を備えた酢酸分子を容
易に通過せしめるアニオンＷＡＣ又は中性膜）が使用さ
れている。このため、前述したように正電位の管状電極
３０に吸引される酢酸分子は、隔膜９を容易に通過して
管状電極３０の周囲から当該管状電極３０に達して放電
する。この場合、前記隔膜９はイオン交換膜であること
から、放電した中和剤に対しては比較的不浸透性を有し
ており、これがため、管状電極３０と隔膜９との間には
酢酸が集積される。一方、この管状電極３０と隔膜９と
の間には、前述したように純°水が強制的に流通されて
いるため、集積された酢酸は純水とともに連続的に外部
へ排出される。

この実施例は、以上のように、一方の電極としての被塗
物に対応して配設される他方の電極を管状電極３０とし
、この管状電極３０の周囲に、絶縁材からなる隔膜支持
部材７を介してイオン交換膜等の隔膜９を積層装備した
ので、前述した外圧の変動に対しては充分これに耐える
ことができ、従って、従来技術による隔膜と同一の隔膜
９を使用しても長時間連続して継続使用することができ
、前記隔膜支持部材７部分に下方から上方に向けて水を
強制的に流通せしめる°ように構成したので、管状電極
３０の周囲に停滞する分極粒子や気泡を、強制的に排除
することができ、このため電着塗装の効率を著しく改善
することができ、さらに隔膜９により抽出される酢酸等
の中和剤を１００％外部へ排出することができ、かかる
点においては従来技術における隔膜電極装置では当該電
極部の周囲に集積された酢酸等の中和剤を単に水で薄め
る程度の効果しかなかったのに対し、本実施例ではこの
点も著しく改善され、従って隔膜９による中和剤の抽出
能率を著しく改善することができる。

また、管状電極３０を本体部２の内部から容易に外部へ
離脱せしめることができるので、保守が至って容易とな
り、クレーン等の付属設備が全（不要となるという利点
がある。さらに、本実施例においては前記隔膜９の内外
面周囲に通水性ある外布８を巻回装備したので、当該隔
膜９の引っ張り強度が極端に弱くても、内圧の変化に対
して充分これに耐えることができるという利点がある。

さらに、枠体２０．２１の作用によりボッティング材１
１を均一に充填することができ、これがため強度の均一
性および品質の均一性を得ることができ、組立作業の手
間も軽減されるという利点がある。

このため、このように構成され機能する隔膜電極装置１
の複数本を電着用水溶液内に配設して使用すると、従来
の隔膜法による不都合が総て解消される。例えば、隔膜
自体の耐久性につい゛て一例を挙げると、外圧に対して
は隔膜支持部材７により補強されているため、これに充
分耐えることができ、また内圧に対しては、例えば巻回
積層した隔膜９の内径を５ｃｍとしてこれを４本使用す
ると、前述した従来技術の場合よりも隔膜全体の外表面
積は増大するが、管状に構成した効果が働き、当該隔膜
電極装置ｌｌの内圧の変化０．５ｋｇ／−に対し、当該
各隔膜９には円周に沿って約１．２５ｋｇ／ｃｎの張力
が印加されるにすぎない。従って、引っ張りに対し２ｋ
ｇ／ａｍの耐応力を有する隔膜を使用すると、従来技術
では前述したように隔膜取付部における張力変化が約８
　、５　ｋｇ　／　ｃｒａとなり、直ちにその取付部か
ら破損するのに対し、本実施例では、仮に前述した巻装
された外布８が無い場合であっても充分これに耐えるこ
とができるという利点が生じる。

なお、本実施例では、前述した他方の電極を管状電極３
０としたが、本発明においては必ずしもこれに限定され
ず、通水機構４を確保することを前提として例えば柱状
であっても或いは細長い板状のものであっても良い。

〔第２実施例〕 次に、第２実施例を第４図ないし第７図に基づいて説明
する。

この実施例は、前述した隔膜９の装着方法の他の例を示
すものである。すなわち前述した第１実施例では、隔膜
支持部材７の中心線に略手行に７形成される隔膜９の端
縁を、相互につき合わせるか或いは一部重合せしめて当
該隔膜９を円筒状に形成したのち隔膜支持部材７に固着
装備していた。

これに対し、この第２実施例では、第４図ないし第５図
に示す如く、隔膜９の巻回端縁９Ａ、９Ｂをその裏面に
て相互に重ね合わせたのち曲折し、しかるのち前記隔膜
支持部材７に装着した点に特徴を有している。

これを更に詳述すると、まず、隔膜９を比較的幅の広い
帯状に形成する。次に、この隔膜９の長い方の端縁に略
平行に、隔膜支持部材７を配設し、この隔膜支持部材７
に前記隔膜９を積層する。この隔膜９の長辺部分の端縁
９Ａ、９Ｂを前記隔膜支持部材７から突出させるように
して張り合わせる（第４図参照）。この各端縁の接着に
は各々に適合した接着剤（例えばエポキシ樹脂、ウレタ
ン樹脂等）を使用する。次に、このようにして張り合わ
された隔膜９の各端縁９Ａ、９Ｂを第５図に示す如く２
段階にわたって巻込むように曲折し、その後、第６図に
示す如く外布８を全体的に螺旋状に巻装する。第７図は
このようにして出来上がった隔膜９の巻装状態を示す横
断面図である。

その他の構成は、前述した第１実施例と全く同一となっ
ている。

このようにしても、前述した第１実施例と同一の作用効
果を有するほか、接着不能材質からなる隔膜９（例えば
中性膜等）を使用した場合であっても、当該隔膜９の重
合部分を外布８の締め付は作用により堅牢に一体化する
ことができるという利点がある。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成され機能するので、隔膜を充
分に補強しながら固定することが可能となり、これがた
め、これによって形成される隔膜電極装置の耐久性向上
を図ることができ、枠体の作用により隔膜の端部を全周
にわたって略均−に固着し得ることから、品質の均一化
を図ることができ、従来の如く隔膜の締め付は作業が不
要となることから生産性向上も図り得るという従来にな
い優れた効果を奏する電着塗装用隔膜の固定方法を提供
する・ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の適用により形成された電
着塗装用隔膜電極装置を示す断面図、第２図は第１図の
■−■線に沿った断面図、第３図は第２図の一部拡大し
た拡大部分断面図、第４図ないし第６図は各々第２実施
例の実施による隔膜の巻装状態を示す説明図、第７図は
第２実施例をに基づき形成された隔膜の巻装状態を示す
断面図、第８図は第１図に示す電着塗装用隔膜電極装置
の使用状態を示す説明図である。 ３・・・・・・電極部、５．６・・・・・・本体部絶縁
管、７・・・・・・絶縁部材としての隔膜支持部材、８
・・・・・・外布、９・・・・・・隔膜、１１・・・・
・・ボッティング材、２０゜２１・・・・・・枠体、３
０・・・・・・電極。 第２図 第４図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、内側に電極を配設して使用され管状に形成され
   た多孔質性絶縁部材の外面周囲に、電着塗装用の隔膜を
   装着し、しかるのち、当該隔膜の外面に通水性ある布状
   部材を外布として螺旋状に巻装固着し、その後、その長
   手方向の両端部に第１および第２の本体部絶縁管を各々
   連結し、この各連結部分の外面周囲に所定間隔をおいて
   枠体を各々配置するとともに、この各枠体の内側にポッ
   ティング材を各々充填し固形化したことを特徴とする電
   着塗装用隔膜の固定方法。