(57)【要約】【課題】自動車ボディの電着塗膜の付き廻り性が良好となる塗装前処理方法を提供する。【解決手段】自動車ボディ４に脱脂処理及び洗浄処理を施し、化成処理液により化成処理を施したのち、純水洗工程において自動車ボディを電着塗装時の電着液と同等の温度に加温する。【選択図】  図３
2006183128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電着塗装前に被処理物である自動車ボディの表面に化成被膜を形成する塗装前処理方法において、前記自動車ボディに脱脂処理及び洗浄処理を施し、化成処理液により化成処理を施したのち、前記自動車ボディを前記電着塗装時の電着液と同等の温度に加温することを特徴とする塗装前処理方法。
【請求項２】
前記化成処理液はジルコニウムイオンを含むことを特徴とする請求項１記載の塗装前処理方法。
【請求項３】
前記電着塗装前の自動車ボディの加温は、前記電着液温度と同等温度に調整された洗浄液で前記自動車ボディを水洗することにより行う請求項１又は２記載の塗装前処理方法。
【請求項４】
前記電着塗装前の自動車ボディの加温は、前記電着液温度と同等温度に調整された洗浄液に前記自動車ボディを浸漬して洗浄することにより行う請求項３記載の塗装前処理方法。
【請求項５】
前記洗浄液は、電着乾燥炉の廃熱により加温することを特徴とする請求項３又は４記載の塗装前処理方法。
【請求項６】
前記洗浄液の温度は、雰囲気温度に応じて制御可能であることを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載の塗装前処理方法。
【請求項７】
電着塗装装置の前工程に設置される塗装前処理装置であって、被処理物である自動車ボディに脱脂処理及び洗浄処理を施す脱脂洗浄装置と、当該脱脂洗浄装置の後に設けられ、化成処理液が満たされて前記自動車ボディが浸漬される化成処理液槽と、当該化成処理液槽の後に設けられ、前記自動車ボディを前記電着塗装時の電着液温度と同等の温度に加温する加温手段と、を有することを特徴とする塗装前処理装置。
【請求項８】
前記化成処理液はジルコニウムイオンを含むことを特徴とする請求項７記載の塗装前処理装置。
【請求項９】
前記加温手段は、前記電着液温度と同等温度に調整された洗浄液で前記自動車ボディを水洗する洗浄手段であることを特徴とする請求項７又は８記載の塗装前処理方法。
【請求項１０】
前記加温手段は、洗浄液が満たされて前記自動車ボディが浸漬される洗浄槽と、前記洗浄液を前記電着液温度と同等温度に調整する洗浄液温度調整手段とを有することを特徴とする請求項９記載の塗装前処理方法。
【請求項１１】
前記洗浄液温度調整手段は、洗浄液と電着乾燥炉の廃熱との熱交換により前記洗浄液の温度を調節することを特徴とする請求項９又は１０記載の塗装前処理方法。
【請求項１２】
前記洗浄液温度調節手段は、前記洗浄液の温度を雰囲気温度に応じて制御することを特徴とする請求項９〜１１の何れかに記載の塗装前処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車ボディや部品の表面に電着塗装を施す前に行われる前処理方法及び塗装前処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車ボディの下塗り塗装として電着塗装が一般的であるが、この電着塗装を施す前に、自動車ボディを洗浄したり化成被膜を形成したりする、いわゆる前処理が行われている。
【０００３】
従来の電着塗装の前処理は、自動車ボディに付着した油分、鉄粉、塵埃などを除去する脱脂・洗浄工程と、清浄となったボディの表面にリン酸亜鉛系化成皮膜を形成する表面調整・化成処理工程とで構成されている。このうちの表面調整工程は、被処理物の表面に表面調整剤成分を吸着させることにより、次工程のリン酸亜鉛系化成処理工程における反応起点数を増加させ、また吸着した表面調整剤成分が、リン酸亜鉛皮膜結晶の核となり、皮膜形成反応を加速するという役割を担っている。
【０００４】
ところが、リン酸亜鉛系化成処理法では、化成被膜の形成反応を加速させるためには上述したとおり表面調整工程が必要である。また、リン酸亜鉛系化成処理法は化学的反応によって化成被膜を形成するため、化成スラッジが必然的に生じてしまい、そのために化成スラッジを含む排水の処理装置や、ボディを洗浄する洗浄装置及び水切り乾燥炉などの設備が必要となる。
【０００５】
ところで、電着塗装は、電着塗料を２５℃〜３５℃の温度に加温して行われており、このような温度範囲に維持することで電着塗膜の付き廻り性が良好となるが、上述したリン酸亜鉛系化成処理法による前処理方法では、３５℃〜４０℃の化成処理液にボディを浸漬させるので自動車ボディは一旦加温されるものの、化成処理工程の後の洗浄工程やストレージ工程によってボディが冷却されてしまう。また、リン酸亜鉛系化成処理液で処理された自動車ボディをこの温度範囲に加温して電着塗装を行うと、コンタミ肌（平滑性低下）などの外観不良が生じるといった問題があった。
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、自動車ボディの電着塗膜の付き廻り性が良好となる塗装前処理方法及び塗装前処理装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の塗装前処理方法は、電着塗装前に被処理物である自動車ボディの表面に化成被膜を形成する塗装前処理方法において、前記自動車ボディに脱脂処理及び洗浄処理を施し、化成処理液により化成処理を施したのち、前記自動車ボディを前記電着塗装時の電着液と同等の温度に加温することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の塗装前処理装置は、電着塗装装置の前工程に設置される塗装前処理装置であって、被処理物である自動車ボディに脱脂処理及び洗浄処理を施す脱脂洗浄装置と、当該脱脂洗浄装置の後に設けられ、化成処理液が満たされて前記自動車ボディが浸漬される化成処理液槽と、当該化成処理液槽の後に設けられ、前記自動車ボディを前記電着塗装時の電着液温度と同等の温度に加温する加温手段と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明では、表面調整や化成処理後の水切り乾燥工程、ストレージ工程などがなく、脱脂洗浄工程に続いて化成処理工程、当該化成処理工程に続いて加温された洗浄液による洗浄工程、当該洗浄工程に続いて直接電着塗装工程を有し、洗浄工程では自動車ボディを電着液温度まで加温するので、塗装前処理工程を短縮することができるとともに電着塗膜の付き廻り性も向上する。
【発明の実施の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。  
図１は本発明の塗装前処理方法及び塗装前処理装置が適用される塗装工程の一例を示す平面レイアウト図、図２は本発明の塗装前処理方法及び塗装前処理装置の一実施形態を示す側面図、図３は本発明の塗装前処理方法及び塗装前処理装置に係る化成処理装置の一実施形態を示す装置構成図である。
【００１０】
図１及び図２に塗装工程のうち前処理〜電着工程の一例を示し、同図を参照して塗装ラインの前半を概説する。以下の説明では、ホワイトボディに付着した油分、鉄粉、塵埃等を除去する工程及びその装置の総称を脱脂洗浄工程Ａ又は脱脂洗浄装置Ａと称し、その後にホワイトボディに化成被膜を形成する工程及びその装置の総称を化成処理工程Ｂ又は化成処理装置Ｂと称し、化成被膜が形成されたボディに未乾燥の電着塗膜を形成する工程及びその装置の総称を電着工程Ｃ又は電着塗装装置Ｃと称し、その後にボディに付着した余分な電着塗料を洗い流す工程及びその装置の総称を電着水洗工程Ｄ又は電着水洗装置Ｄと称し、未乾燥の電着塗膜を焼き付けて乾燥させる工程及びその装置の総称を電着焼付工程Ｅ又は電着乾燥炉２８と称する。
【００１１】
まずプレス部品の組立を終了したホワイトボディは、車体組立ラインのドロップリフタ１により、それまでの台車から塗装ハンガ３に移載され、オーバーヘッドコンベア２により塗装ラインに搬送される。
【００１２】
塗装ラインに搬入されたホワイトボディ４には、プレス油や溶接による鉄粉、その他塵埃などが付着しているので、化成処理を施す前に脱脂洗浄工程Ａにてこれら油分、鉄粉及び塵埃が除去される。図２に示す例では、この脱脂洗浄工程Ａは、主として油分を除去するための予備脱脂工程Ａ１と本脱脂工程Ａ２、及びこれら予備脱脂工程Ａ１及び本脱脂工程Ａ２で使用した脱脂液、ボディ４に付着した鉄粉や塵埃を除去する第１水洗工程Ａ３および第２水洗工程Ａ４から構成されている。
【００１３】
図２に示すように予備脱脂工程Ａ１はタンク５に貯留された脱脂液をポンプで汲み上げてノズル６からボディ４に向かって噴霧する、いわゆるシャワー式接液方法であるのに対し、本脱脂工程Ａ２は、脱脂槽７に収容された脱脂液にボディ４を全没させることで接液させる、いわゆるフルディップ式接液方法が採用されている。ただし、本発明に係る塗装前処理方法及び装置は、このような接液方法や段数（本例では予備脱脂と本脱脂の２段。）には何ら限定されず適宜変更可能である。
【００１４】
また、第１水洗工程Ａ３はタンク８に貯留された工水をポンプで汲み上げてノズル９からボディ４に向かって噴霧する、いわゆるシャワー式接液方法であるのに対し、第２水洗工程Ａ４は、水洗槽１０に収容された工水にボディ４を全没させることで接液させる、いわゆるフルディップ式接液方法が採用されている。ただし、本発明に係る塗装前処理方法及び装置は、このような接液方法や段数（本例では第１水洗と第２水洗の２段。）には何ら限定されず適宜変更可能である。以上説明した脱脂洗浄工程Ａを構成する装置が脱脂洗浄装置Ａである。
【００１５】
脱脂洗浄工程Ａにより清浄となったホワイトボディ４の表面に化成被膜を形成するために化成処理工程Ｂが設けられている。本例の化成処理工程Ｂは化成被膜形成工程Ｂ１と、化成処理液による発錆を防止するとともにボディ４を電着液温度である２５℃〜３５℃に加温するための純水洗工程Ｂ２とから構成され、表面調整工程、化成処理工程の後の水切り乾燥炉、及びボディを一時的に退避させるためのストレージラインは設けられていない。
【００１６】
特に本例では、化成処理液として、たとえばジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びにフッ素イオンを含有し、実質的にリン酸イオンを含有しない化成処理液が用いられている。
【００１７】
リン酸イオンを含有する化成処理は、ボディを構成する鉄、亜鉛、アルミニウムとのイオン交換による析出反応(化学的反応)で化成被膜が形成されるが、たとえばジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びにフッ素イオンを含有する化成処理液による化成処理は、化学的反応による被膜形成メカニズムではなく、コーディングのような物理的な作用により化成被膜が形成される。この種の化成処理液を用いると、リン酸亜鉛系化成処理液に比較して、化成スラッジ(反応生成物)が生じない点や、表面調整工程が不要である点などが有利となる。
【００１８】
一例を挙げると、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びに、フッ素イオンを含有、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオンの含有量は、重量基準で２０〜５００ｐｐｍであり、フッ素イオンの含有量は、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオンに対して、モル比で６倍以上であり、実質的にリン酸イオンを含有せず、ｐＨが２〜５である化成処理液、若しくはこれにバナジウムイオン、セリウムイオン、ニッケルイオン、マンガンイオン、コバルトイオンなどの防錆金属を添加した化成処理液、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、フッ素イオン、並びに、可溶性エポキシ樹脂を含有し、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオンの含有量は、質量基準で２０〜５００ｐｐｍであり、フッ素イオンの含有量は、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオンに対して、モル比で６倍以上であり、可溶性エポキシ樹脂は、樹脂１００ｇ当たり−ＮＨ２及び／又は−ＮＨ３＋を少なくとも０．１モル有し、実質的にリン酸イオンを含有せず、ｐＨが２．５〜４．５である化成処理液、６価クロムイオン２ｇ／リットル以上、硫酸イオン２０〜２０００ｐｐｍ、フッ素を４００ｐｐｍ未満、及びジルコニウムイオン及びチタニウムイオンから選ばれる１種又は２種のイオンを２０〜１０００ｐｐｍ含有するｐＨが０．５〜２．０の化成処理液、若しくはこれにコロイダルシリカ、乾式シリカ、珪酸アルカリ金属塩の、１種又は２種以上のシリカゾルをその固形分濃度で１〜５ｇ／リットルを含有する化成処理液などである。ただし、この化成処理液にのみ限定される趣旨ではなく、化学的反応に依らない物理的作用による化成皮膜が形成される化成処理液であればよい。
【００１９】
図３に示す化成処理装置Ｂは、塗装ハンガ３に搭載されたボディ４が通過する処理槽１１を有し、オーバーヘッドコンベア２のアップダウンに伴いボディ４もアップダウンするので、処理槽１１に満たされた化成処理液にボディ４を浸漬することができる。これが図２に示す化成皮膜形成工程Ｂ１に相当する。なお、同図にはいわゆるフルディップ式処理槽１１を示したが、ボディ４の下部のみを浸漬し、ボディ４の上部をシャワーするハーフディップ式や、ボディ４の全体をシャワー方式による化成処理を採用することも可能である。
【００２０】
上述したジルコニウムイオンを含む化成処理液を用いた化成皮膜形成工程Ｂ１では、いわゆる化成スラッジが生じないので、処理槽１１には特別なスラッジ除去装置を設ける必要がない。本例では、処理槽１１内の化成処理液に含まれる塵埃を除去するとともに化成処理液の撹拌を目的として、フィルタ１２，ポンプ１３及び吐出ノズル１４を有する循環配管１５が設けられている。
【００２１】
処理槽１１にて消費される化成処理液は、図外の補給用化成処理液を貯留するタンクから所定のタイミングで補給される。
【００２２】
図２に戻り、化成被膜形成工程Ｂ１に続いて純水洗工程Ｂ２が設けられているが、この純水洗工程Ｂ２は、同図に示すように水洗槽１６に収容された純水（又は脱イオン水）にボディ４を全没させることで洗浄する、いわゆるフルディップ式水洗方法である。この純水洗工程Ｂ２は、上述したとおり化成処理液のｐＨが２〜５と酸性であるときはこれにより電着工程までの間にボディに錆が発生するのを防止するためと、電着付き廻り性を向上させるべく自動車ボディを加温するためである。
【００２３】
後者の目的を達成するために、水洗槽１６の純水は熱交換器１７により所定の温度に維持される。すなわち、図３に示すように電着工程の塗装乾燥炉２８の排気は２００℃前後にまで達しているので、この排気を熱交換器１７に導く一方で、水洗槽１６に収容された純水をポンプ１８により熱交換器１７に導く。これにより、水洗槽１６の純水は加温される。ここで本例では、自動車ボディ４の温度を所望の温度に加温するために、熱交換器１７へ導かれる純水の流量及び／又は熱交換器１７へ導かれる塗装乾燥炉２８からの排気の流量を、水洗槽１６の実際の温度に応じて制御できるように構成することもできる。具体的には水洗槽１６と熱交換器１７との間の配管１９に流量調節弁を設けたり、塗装乾燥炉２８の排気口と熱交換器１７との間の配管２０に流量調節弁を設けたりするとともに、水洗槽１６に温度センサを設けて、これをフィードバック制御する。
【００２４】
図４は水洗槽１６の温度に対する電着膜厚の付き廻り性を確認した実験結果であり、上述したジルコニウムイオンを含む化成処理液を用いた化成処理後にボディを加温した例である。この結果によれば、１６℃の常温の純水を水洗槽１６に収容した場合には、規格値である１５μｍの電着膜厚を得るためには１０５Ｖの印加電圧が必要であったところ、２６℃〜２７℃の純水を水洗槽１６に収容した場合には、同じ１５μｍの電着膜厚を得るためには１００Ｖの印加電圧で足り、３０℃〜３３℃の純水を水洗槽２０に収容した場合には９０Ｖの印加電圧で足りることが確認された。このとき、純水の温度を２６℃〜３３℃まで高くしても電着塗膜の外観品質には何ら問題はなかった。
【００２５】
これに対して図５は、従来のリン酸亜鉛系化成処理液を用いた化成処理後にボディを加温した例である。この結果によれば、１６℃〜２０℃の常温の純水を水洗槽１６に収容した場合には、規格値である１５μｍの電着塗膜を得るためには１１０Ｖの印加電圧が必要であり、また純水の温度を２７℃に高めても１５μｍの電着膜厚を得るためには同じ１１０Ｖの電圧を印加する必要があった。またこのとき、電着塗膜に外観不良が発生した。
【００２６】
以上説明した化成処理工程Ｂを構成する装置が化成処理装置である。
【００２７】
図１及び図２に戻り、純水洗Ｂ２の後には、電着工程Ｃ及び電着水洗工程Ｄが設けられている。特に本例の前処理塗装ラインでは、化成処理工程Ｂと電着工程Ｃとの間にボディ４のストレージ工程を省略して、昼休みや終業時であってもそのまま電着工程Ｃにボディを流すこととしている。これによっても、上述した純水洗工程Ｂ２に加えて、ボディ４の発錆が防止される。また、純水洗工程Ｂ２にて加温したボディ４の温度を維持するために、処理槽１１の出口から電着槽２２の入口まで、又は水洗槽２０の出口から電着槽２２の入口までの間は、側壁及び天井を覆うブース又はシェルタ（図２に点線２１で示す。）とされている。
【００２８】
電着工程Ｃは、電着液の電気泳動作用によりボディ４の表面に電着塗膜を形成する工程であり、電着液が満たされた舟形の電着槽２２を有し、塗装ハンガ３に搭載された状態でボディ４が電着液に浸漬され、電着槽２２内の側壁及び底壁に設けられた複数の電極板（図示は省略する。）に高電圧を印加するとともにボディ４側をアースすることで電着塗装が施される。またこのとき、ボディ４の袋構造体の内部にも電着液が浸入するので袋構造体の内面にも電着塗膜が形成されることになる。なお、電着液としては上述したカチオン型電着塗料を用いることが防錆上好ましいが、電着液側をアースするとともにボディ４側に高電圧を印加するアニオン型電着塗料を用いても何ら差し支えない。
【００２９】
電着工程Ｃに続いて、ボディ４に付着した余分な電着液を洗い流し、場合によってはこれを回収する電着水洗工程Ｄが設けられている。本例の電着水洗工程Ｄは工水を用いて水洗する前段の工程と、純水にて水洗する後段の工程とから構成され、図２には前段の工水洗浄工程のみを示す。この工水による水洗工程は、さらにフルディップ式水洗とシャワー式水洗とで構成され、工水が満たされた水洗槽２３、工水が貯留されたタンク２４、当該タンク２４に貯留された工水をポンプで汲み上げてボディ４に向かって噴霧するノズル２５を有している。また、このシャワー式工水水洗工程の直後には、図示は省略するが当該シャワー式工水水洗工程と同様に、純水を貯留するタンクと、当該タンクに貯留された純水をポンプで汲み上げてボディ４に向かってミスト状に噴霧するノズルを有する、純水洗工程が設けられている。
【００３０】
電着水洗工程Ｄの後には、図１に示すように塗装ハンガ３に搭載されたボディ４を塗装台車に移載するためのドロップリフタ２７が設けられ、ここで塗装台車に移載されたボディ４はフロアコンベア２７により塗装乾燥炉２８に搬入され、ここでたとえば１７０℃で２０分間加熱されることにより、ボディ４に塗装された電着塗膜が硬化する。この塗装乾燥炉２８が電着焼付工程Ｅに該当する。
【００３１】
電着焼付工程Ｅの後には、昼休みや終業時のボディ４を一時的に溜めておくためのストレージ工程Ｆが設けられている。昼休みや終業時にあっては、ドロップリフタ１の前のボディ組立工程および電着焼付工程Ｅの後のシーリング工程Ｇは作業を中断する。これに対して、脱脂洗浄工程Ａ〜電着焼付工程Ｅまでは処理を中断すると品質に影響することが多いので、ボディ組立工程やシーリング工程Ｇが作業中断してもそのまま処理を続行する。このストレージ工程Ｆは、その間に処理されたボディ４を一時的に溜めておき、作業が再開されたときにシーリング工程Ｇにボディ４を供給するためのラインである。そのため、通常は脱脂洗浄工程Ａ〜電着焼付工程Ｅまでに在席するボディ数のストレージ能力とすることが好ましい。
【００３２】
以上のとおり、本実施形態では、純水洗工程Ｂ２の処理槽１６にて、自動車ボディ４を、電着液温度と同等の温度に加温された純水に全没させることで自動車ボディ４を電着液温度に加温し、この状態で電着塗装を行うので、電着付き廻り性が向上し、塗膜品質を向上させることができる。また、過剰な電着膜厚の部位は電着電圧を低く設定することができるので、電着工程のランニングコストを低減することができる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、ジルコニウムイオン及び／又はチタニウムイオン、並びにフッ素イオンを含有し、実質的にリン酸イオンを含有しない化成処理液を用いることで、化成処理工程Ｂの前に表面調整工程が不要となり、また化成処理工程Ｂの後に工業用水による水洗工程も不要となって、化成処理工程を簡略化することができる。
【００３４】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の塗装前処理方法及び塗装前処理装置が適用される塗装工程の一例を示す平面レイアウト図である。
【図２】本発明の塗装前処理方法及び塗装前処理装置の一実施形態を示す側面図である。
【図３】本発明の塗装前処理方法及び塗装前処理装置に係る化成処理装置の一実施形態を示す装置構成図である。
【図４】リン酸亜鉛系化成処理液を用いて処理した場合の純水洗温度と電着膜厚との関係を示すグラフである。
【図５】ジルコニウムイオン含有化成処理液を用いて処理した場合の純水洗温度と電着膜厚との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
Ａ…脱脂洗浄工程
Ｂ…化成皮膜形成工程
Ｂ１…化成皮膜形成工程
Ｂ２…純水洗工程
Ｃ…電着工程
Ｄ…電着水洗工程
Ｅ…電着焼付工程
Ｆ…ストレージ工程
Ｇ…シーリング工程
４…自動車ボディ（被処理物）
【図１】
2006183128.tif 000003
【図２】
2006183128.tif 000004
【図３】
2006183128.tif 000005
【図４】
2006183128.tif 000006
【図５】
2006183128.tif 000007