(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カチオン型の電着塗装浴液中にアニオン交換膜を介して陰極と区画して配置された第１の陽極と、電着塗装浴液中にアニオン交換膜で陰極と区画されることなく配置された第２の陽極とを有し、上記第２の陽極がチタン金属を基材とし、その表面層がイリジウム、タンタル、ルテニウム、白金又はその金属酸化物から選ばれた少なくとも１種以上からなることを特徴とするカチオン型電着塗装装置。
【請求項２】
第１の陽極が鉄系陽極である請求項１に記載のカチオン型電着塗装装置。
【請求項３】
電着塗装浴液中に蟻酸、ホルムアルデヒド及びアセトアルデヒドから選ばれた少なくとも１種以上の還元剤が含まれる請求項１又は２に記載のカチオン型電着塗装装置。
【請求項４】
電着塗装浴液が蟻酸を中和剤とするカチオン型電着塗料である請求項３に記載のカチオン型電着塗装装置。
【請求項５】
第２の陽極が筒状体であり、その筒状側面に複数の孔を有し、該孔を通じて電着塗装浴液の一部が第２の陽極の内部と外部とで循環され、第２の陽極付近に電着塗装浴液の流れを作るようにされた請求項１〜４のいづれか一つに記載のカチオン型電着塗装装置。
【請求項６】
第２の陽極が振動されるようにされた請求項１〜５のいづれか一つに記載のカチオン型電着塗装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カチオン型電着塗装に使用される新規なカチオン型電着塗装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カチオン型電着塗装は、図１のように電着塗装槽１内のカチオン型の電着塗装浴液２中に、電導体である被塗装物（例えば自動車のボディ−）３を浸漬して陰極となし、電着塗装浴液中に配置された陽極４ａ、４ｂと陰極３との間に直流電流を通じることにより、被塗装物を電気的に塗装する方法である。カチオン型電着塗装では陰極側では２Ｈ２  Ｏ＋２ｅ−  →  ２ＯＨ−  ＋  Ｈ２  、また陽極側では２Ｈ２  Ｏ→４Ｈ＋  ＋Ｏ２  ＋４ｅ−  の反応が起こっている。
【０００３】
カチオン型の電着塗装浴液（電着塗料含有液）は、鉛等の金属を含む顔料を樹脂加工したもの（塗料成分）を水に分散若しくは溶解させた水性塗料で、樹脂としては例えばエポキシ樹脂等を主骨格としこれにアミンなどを反応させてカチオン性官能基を導入し、酸で中和剤として中和することにより水に分散若しくは溶解するようにされる。
【０００４】
直流電流を通じると陰極（被塗装物）３側では正に荷電している塗料成分は陰極（被塗装物）側表面に移動し凝固し、陰極表面に塗膜を形成する。塗膜が形成されるに従い電着塗装浴液中に酸が遊離し酸濃度が上昇するようになるが、酸濃度が上昇し過ぎると塗料成分の凝固性が低下し塗装に悪影響を与える。従って電着塗装浴液のｐＨが所定の範囲におさまるように酸を除去する必要がある。
【０００５】
従来そのために、電着塗装槽内の陽極４ｂの近傍をアニオン交換膜からなる隔膜５で区画することにより陽極４ｂに酸を集め、集めた酸根を酸又はその塩として電着塗装槽外に除去することが行われている。一方で、アニオン交換膜による酸根を除去する電流効率は被塗装物への塗装成分の電着電流効率よりも高いためすべての陽極をアニオン交換膜で区画した場合には酸が必要以上に除去されてしまうため、陽極４ａのようにアニオン交換膜からなる隔膜で区画されていない所謂、裸陽極も設けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記カチオン型電着塗装においては、通電による塗装の進行につれて陽極付近では水素イオン濃度が次第に上昇して陽極電位が上昇することから、電着塗装浴液中の金属イオンが酸化され、なかでも塗料成分から溶出した鉛イオンの酸化が顕著で酸化鉛となって電着塗装浴液中に浮遊する。しかし、このようにしてできた酸化鉛はきめが粗く、塗膜に付着すると品質を低下させる。
【０００７】
更に、電着塗装槽の上記陽極にはフェライトやステンレスが使用されているが、フェライト製の陽極を使用すると、鉛イオンの酸化が特に顕著になる傾向にある。またステンレス製の陽極からは鉄イオンが溶出して電着塗装浴液中に酸化鉄を分散しこれが塗膜に付着し品質を低下させる。
【０００８】
本発明は、陽極、殊に第２の陽極（裸陽極）からの金属イオンの溶出を防止すると共に、裸陽極付近での金属イオンの酸化を防止できるようにしたカチオン型電着塗装装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のカチオン型電着塗装装置は、カチオン型の電着塗装浴液中にアニオン交換膜を介して陰極と区画して配置された第１の陽極と、電着塗装浴液中にアニオン交換膜で陰極と区画されることなく配置された第２の陽極とを有し、上記第２の陽極がチタン金属を基材とし、その表面層がイリジウム、タンタル、ルテニウム、白金又はその金属酸化物から選ばれた少なくとも１種以上からなることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のカチオン型電着塗装装置は、図１のように電着塗装槽１内のカチオン型の電着塗装浴液２中に、電導体である被塗装物（例えば自動車のボディ−）３を浸漬して陰極となし、アニオン交換膜５を介して陰極３から区画して配置された第１の陽極４ｂと、電着塗装浴液中にアニオン交換膜で陰極と区画されることなく配置された第２の陽極４ａとを有している。
【００１１】
第２の陽極４ａはがチタン金属を基材とし、その表面層がイリジウム、タンタル、ルテニウム、白金又はその金属酸化物から選ばれた少なくとも１種以上からなる。なかでも、ルテニウム金属を３０重量％まで含むイリジウム金属の使用が好ましい。
【００１２】
本発明において、第２の陽極４ａの表面層の酸素過電圧は、一般的に低い数値を有するが、好ましくは０．０５Ｖ〜０．３Ｖであるのがよく、さらに好ましくは０．０２Ｖ〜０．１Ｖがよい。０．３Ｖ以上になると酸化鉛の生成量が増加するので好ましくない。
【００１３】
また上記第２の陽極４ａでの電極電位は、該陽極での金属イオン、特に鉛イオンの酸化による酸化鉛の生成する電極電位以下の電位を維持するような通電電流密度に調整するのが好ましい。なお、鉛イオンが酸化される電極電位Ｅは、Ｅ＝１．４４９−０．１１８２×ｐＨ値−０．０２５９１×ｌｏｇ（Ｐｂ＋ ＋  ）から求められる。
【００１４】
このため本発明のカチオン型電着塗装装置における通電電流密度としては０．１Ａ／ｄｍ２  〜３Ａ／ｄｍ２  であるのが好ましく、さらに０．５Ａ／ｄｍ２  〜２Ａ／ｄｍ２  が好ましい。通電電流密度が３Ａ／ｄｍ２  以上になると金属イオンの酸化、特に酸化による酸化鉛の生成が増大し好ましくない。
【００１５】
また電着塗装浴液２のｐＨは、酸による金属酸化物の生成、特に酸化鉛の生成する電極電位以下の電位を維持するよう制御されるのが好ましい。ｐＨの制御はアニオン交換膜５により区画された箇所に配置された第１の陽極４ｂにおいて、アニオン交換膜５を介して電着塗装浴液２中の酸を除去することにより行われる。電着塗装浴液２のｐＨは５．０〜６．３であるのが好ましく、さらには５．５〜６．０がよい。ｐＨ５．０未満では陰極に凝固した塗膜が溶解しやすくなり、また６．３以上になると金属酸化物の生成が増大するので好ましくない。
【００１６】
本発明のカチオン型電着塗装装置において、アニオン交換膜５を介して陰極と区画された第１の陽極４ｂとしては、鉄、ニッケルなどの周期律表の鉄族金属、フェライト、ステンレスなどの使用が好ましい。またアニオン交換膜５としては強塩基性の均質膜又は不均質膜の使用が好ましい。
【００１７】
更に本発明では、カチオン型の電着塗装浴液２に含まれる鉄、鉛、ニッケル等の金属イオンが電着塗装槽１内の上記第２の陽極４ａの近傍にて酸化され、不溶性の金属酸化物に変化することを防止するため、電着塗装浴液２に還元剤を好ましくは０．０１〜０．０５当量／リットル存在させる。過度の還元剤の存在は、被塗装物での塗膜の品質を低下させるので好ましくない。
【００１８】
上記還元剤としては種々のものが使用できるが、被塗装物３での塗膜の及び電気透析への影響から好ましくは、酸化された場合、それ自体が酸やＣＯ２  やＨ２  Ｏになるアルデヒド、ケトン、酸、アルコ−ルの使用が好ましい。還元剤の好ましい例としてはホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、蟻酸が挙げられる。
【００１９】
本発明において、カチオン型電着塗料として、酸として蟻酸を中和剤とする場合が極めて効果的である。蟻酸は金属イオンの還元剤としても作用するので金属イオンの酸化が防止され、被塗装物における良好な塗膜が得られるためである。
【００２０】
更に上記第２の陽極４ａの表面付近の水素イオン濃度を上げないために、かかる第２の陽極４ａ付近にプロペラ式の攪拌機（図示せず）を設けたり、電着塗装浴液の一部を電着塗装槽１から外に取り出しポンプ（図示せず）で電着塗装槽１内の第２の陽極４ａ付近に戻すなどして、第２の陽極４ａ付近の電着塗装浴液に流れを作り、電極面を攪拌状態にするとよい。また第２の陽極４ａを振動させるのも好ましい。
【００２１】
また上記第２の陽極４ａをチタン金属を基材とした筒状体にし、その少なくとも外表面側の表面層がイリジウム、タンタル、ルテニウム、白金又はその金属酸化物から選ばれた少なくとも１種以上から形成され、かつ筒状側面に複数の孔を設けて、電着塗装浴液２の一部を循環して上記筒状体内に戻して、孔から噴出させることにより第２の陽極４ａ付近に電着塗装浴液の流れ乃至攪拌状態を作るようにしてもよい。
【００２２】
【実施例】
【００２３】
＜実施例１＞
カチオン型電着塗料（日本ペイント製ＰＴＵ１５００）２００ｇをイオン交換水で１リットルに薄め、この溶液中に酢酸と酢酸鉛をそれぞれ、０．０２５当量／リットル、０．００４当量／リットルの濃度になるように溶解して電着塗装浴液としこれを電着塗装槽に入れた。電着塗装槽にはセレミオンＡＭＶ（旭硝子社製強塩基性アニオン交換膜）で区画されたフェライト陽極（第１の陽極）と、裸電極（第２の陽極）を設けた。裸陽極としては、チタン基材にイリジウムを静電塗装して表面層を形成してなる陽極を使用した。
【００２４】
被塗装物である陰極と上記２種類の陽極との間に直流電流を流し、電流密度を徐々に上げながら第２の陽極の陽極電位を測定した。陽極の通電面積は第１の陽極が２ｃｍ２  、第２の陽極は２ｃｍ２  であり、陰極の電極面積は陰極の影響を極力抑えるために５０ｃｍ２  とした。電流密度を上げていくと、第２の陽極電位はほぼ直線状にわずかづつ上昇し、電流密度が０．５Ａ／ｄｍ２  までは酸化鉛の生成は見られなかった。一方、電流密度が０．５Ａ／ｄｍ２  を過ぎると第２の陽極電位は急に上昇し直線の勾配がきつくなり、液が濁って酸化鉛の生成電位に到達した。その後、電着塗装槽から第２の陽極を取りはずし、水洗浄後陽極表面を分析したところ鉛の存在が確認できた。
【００２５】
＜実施例２＞
実施例１と同じ電着塗装浴液及び電極を用い、電着塗装浴液の一部を電着塗装槽から外に取り出しポンプで電着塗装槽内の第２の陽極付近に戻すようにして電着塗装浴液を攪拌した状態で電流密度を上げながら第２の陽極の陽極電位を測定した。電流密度が２Ａ／ｄｍ２  までは酸化鉛の生成は見られなかった。２Ａ／ｄｍ２  を過ぎると第２の陽極電位は急に上昇し直線の勾配がきつくなり、酸化鉛の生成の電位に到達した。実施例１と同様にして第２の陽極表面を分析したところ鉛の存在が確認できた。従って実施例１と比較して攪拌による電流密度の向上の効果が確認された。
【００２６】
＜比較例＞
第２の陽極としてフェライト電極製電極を用いた以外は実施例１と同様にして電流密度を上げながら第２の陽極の陽極電位を測定した。電流密度が０．０５Ａ／ｄｍ２  の微少電流値でも第２の陽極電位は高く、０．１Ａ／ｄｍ２  で第２の陽極電位は急に上昇し直線の勾配がきつくなり、酸化鉛の生成電位に到達した。電流密度０．３Ａ／ｄｍ２  にて０．５時間通電後第２の陽極を取出し、水洗浄後第２の陽極表面を分析したところ鉛の存在が確認された。
【００２７】
【発明の効果】
本発明のカチオン型電着塗装装置は、電着塗装浴液中にアニオン交換膜で陰極と区画されることなく配置された第２の陽極（裸陽極）からの鉄イオン等の金属イオンの溶出を防止すると共に、上記第２の陽極付近での金属イオンの酸化を防止でき、被塗装物の塗膜に酸化鉄や酸化鉛が付着するのを防止し、品質の低下を防ぐことができる。
【００２８】
更に本発明のカチオン型電着塗装装置では、電着塗装浴液に還元剤を添加したり、第２の陽極付近の電着塗装浴液を攪拌したり、該第２の陽極を筒状体としたり、第２の陽極を振動させることにより、第２の陽極付近での鉛イオンなどの金属イオンの増加及び酸化を防止でき、塗膜に酸化鉄や酸化鉛の付着を防止し、品質の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】カチオン型電着塗装装置を示す図。
【符号の説明】
１  電着塗装槽
２  電着塗装浴液
３  被塗装物
４ａ  裸陽極（第２の陽極）
４ｂ  陽極（第１の陽極）
５  隔膜（アニオン交換膜）
【図１】
0003614988.tif 000002