(57)【要約】【課題】小型の製品であっても絶縁被覆層の厚さが高い次元で均一化し得る、電着塗膜の形成方法を提供すること。【解決手段】導電性の被着対象物に非エマルジョン型の電着塗料を用いて電圧を制御しながら電着処理を行い、電流が所定の値以下になることを検知して前記電着処理を終了する、被着対象物への電着塗膜の形成方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の被着対象物に非エマルジョン型の電着塗料を用いて電圧を制御しながら電着処理を行い、電流が所定の値以下になることを検知して前記電着処理を終了する、被着対象物への電着塗膜の形成方法。
【請求項２】
被着対象物がスリットを有する櫛歯状の銅板である請求項１記載の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被着対象物への電着塗膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モーターやトランスなどの電子部品に用いられるコイルとしては、従来から、エナメル線を磁性体コアに巻きつけた巻線コイルなどが用いられてきた。しかし、ハイブリッド車用モーターなどといった複雑な形状のモーターコイルを用いる場合には、エナメル線の巻き付けを手作業で行う必要が生じてしまい、結果的に生産性の低下がもたらされている。
【０００３】
一方、コイル巻き工程を不要とした、銅鋼板を打抜き成型したコイル板を積層してなるコイルが提案されている。このようなコイルを構成するコイル板は導体部が既に所定の形状に成型されていて、表面を絶縁処理することで所定の磁性機能を付与することができる。
上記絶縁処理の方法としては、従来よりコイル板表面にフィルム状の絶縁層を貼り付ける方法が一般的であるが、複雑な形状のコイル板への貼り付けは製造工程を複雑にし、それゆえ製造コストを増大させるという問題がある。さらに、このような貼り付けには、通常、フィルム状の接着層が用いられるが、接着層および絶縁層を薄肉化することには限界があり、従って、得られるコイルの小型化、軽量化に限界がある。
【０００４】
一般的に、電着やディッピングによって板材に絶縁層の被覆を行った場合、断面コーナー部やスリット部などといった複雑な形状を呈する部分における被覆厚さは、平坦部の被覆厚さよりも薄くなる傾向にあるため、ある程度の耐電圧特性を維持させるためには、平坦部の被覆を厚くして、平坦部以外の部分における被覆を厚くすることで対応せざるを得なかった。その結果、平坦部の被覆を薄膜化することができず、製品（コイル）の小型化が困難であった。
こういった課題に対して、本出願人は特許文献１において、アクリル系溶液型のカチオン電着塗料を使用することによって、リング状の導電板の断面のコーナー部の被覆性が向上し、すなわち、断面のコーナー部が平坦部よりも厚肉に被覆され、かつ得られるリング状絶縁コイル板の耐熱性が向上することを開示した。
【特許文献１】特開２００４−１５２６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近時の電子機器の小型化にともない、コイル板も小型化し、電着処理を施すときの電解密度の不均一性が大きくなっている。とりわけ、コイル板の角部やスリット部付近などにおいて電解密度が低くなり、特許文献１の技術を適用しても絶縁被覆層の厚さが変動しがちである。本発明の課題は、小型の製品であっても絶縁被覆層の厚さが高い次元で均一化し得る、電着塗膜の形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は以下の特徴を有する。
（１）導電性の被着対象物に非エマルジョン型の電着塗料を用いて電圧を制御しながら電着処理を行い、電流が所定の値以下になることを検知して前記電着処理を終了する、被着対象物への電着塗膜の形成方法。
（２）被着対象物がスリットを有する櫛歯状の銅板である（１）に記載の形成方法。
【発明の効果】
【０００７】
絶縁被覆層を非エマルジョン型の電着塗料を用いて形成すると、電着によって析出した樹脂塗膜が絶縁として働くため、電解密度の変化を伴いながら電着プロセスが進行する。電着塗装の初期の段階では電解密度の高い部位において集中的に塗膜が形成されるが、塗膜が成長してきた部位は絶縁性が高まって徐々に電解密度が低下する。その結果、塗膜が所定の厚さになると電流が遮断されてその部位の成膜が停止する。このような段階を経て、電着塗装の後半の段階では、当初、電解密度が低かった領域で成膜成長が見られるようになる。そして、最終的には、導電板全面に所定の厚さの絶縁被膜が形成されたときに系の電流値が非常に小さくなる。よって、本発明の方法によれば、電圧をコントロールしかつ電流をモニターしながら電着作業を進めて、モニターしている電流が低下すれば電着作業を終了すべきであると容易に判断することができる。このようにして、塗膜均一性およびピンホール性に優れる絶縁被膜を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明で用いることのできる電着塗料としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂またはポリウレタン樹脂の少なくとも１種を含む塗料が挙げられる。電着塗料では、これらの樹脂をカチオン属性またはアニオン属性のいずれかに調整することによって得られる。電着とは、被塗物を水溶性塗料中に浸積してその被塗物を陰極（または陽極）として、そして塗料を被塗物の反対電極として直流電圧を印加し、被塗物に塗膜を形成させる電着法である。
【０００９】
本発明では、「非エマルジョン型」の電着塗料を用いる。本明細書では、「非エマルジョン型の電着塗料」は、有機樹脂を水に分散させて得られる電着塗料であって乳化剤を含まないものを意味する。水に不溶である有機樹脂を分散させるためには一般的には乳化剤を用いてエマルジョンを形成することが多いが、本発明で用いる非エマルジョン型の電着塗料では、例えば、懸濁重合法、溶液重合法などの手法によって分散を達成している。
【００１０】
非エマルジョン型のカチオン電着塗料の具体例としては、エポキシ樹脂を含むインシュリード（日本ペイント製）、ポリイミド樹脂を含むエレコート（シミズ製）、ウレタン電着塗料ＰＳＱ（日本ペイント製）などが挙げられ、非エマルジョン型のアニオン電着塗料の具体例としては、ポリイミド樹脂を含むＱ−ＥＤ−ＭＣ００１（ＰＩ技術研究所製）、ポリウレタン樹脂を含むスーパーフレックス（第一工業製薬製）、アクリル系樹脂を含むエレコート（シミズ製）などが挙げられる。
【００１１】
本発明の方法では、電圧を制御しながら電着処理を行う。ここで、電圧を制御するとは、電着処理中に印加する電圧の目標値を定め、実際に印加される電圧がその目標値に近づくように電源の出力を調節するなどして電圧値を上下させることをいう。電圧の目標値は電着処理中にわたって一定であってもよいし、時々刻々と変化させてもよい。
【００１２】
電着処理中の電圧は、好ましくは０．５〜２５０Ｖであり、より好ましくは５〜１００Ｖであり、電着の際の塗料の温度は、好ましくは４〜４０℃であり、より好ましくは１５〜３０℃であり、電着層の焼付け温度は、好ましくは８０〜３００℃であり、より好ましくは１００〜２００℃である。電着電圧が上記範囲内であれば均一な厚みの絶縁被覆層を形成しやすく、電着の際の塗料の温度が上記範囲内であれば生産コストが過大になることなく容易に絶縁被覆層を形成させることができ、焼付け温度が上記範囲内であれば短時間で高品質な絶縁被覆層を形成することができる。
【００１３】
本発明の方法では、電着処理中の電流をモニターして、電流が所定の値以下になることを検知して電着処理を終了する。上記「発明の効果」の欄の記載したとおり、本発明では被着対象物の全面に絶縁被膜が形成されたときに系の電流値が非常に小さくなる。そのように電流値が非常に小さくなったときに電着処理を終了すれば、絶縁被膜の形成が十分であるとともに、電着処理の時間を必要最小限にすることができ、効率よく目的の被膜を得ることができる。電着処理を終了するべき電流値としては、例えば、１０ｍＡ／ｃｍ２以下、好ましくは１ｍＡ／ｃｍ２以下、より好ましくは０．１ｍＡ／ｃｍ２以下である。
【００１４】
本発明では、被着対象物は電着が可能な程度の導電性を有していればよく、形状などは特に限定されない。被着対象物の材質としては、導電性が良好であることから金属材料が好ましく、特に、銀、銀合金、電気銅、銅、銅合金、銅クラッドアルミニウム、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、鉄合金などが、電気伝導性が高い点で好ましい。
【００１５】
好適には、被着対象物はスリットを有する櫛歯状の銅板である。
図１は、スリットを有する櫛歯状の銅板の模式図である。この銅板は、その一辺からスリット１１が形成されて、全体として櫛歯状を呈している。複雑な形状である場合に本発明の効果が顕著にあらわれることから、被着対象物が図１のような形状である場合には、厚さＴが２ｍｍ以上であったり、スリットの幅Ｗ２が１ｍｍ以下である場合に、本発明の方法の優位性が顕著になる。
【００１６】
本発明の製造方法を、一例を挙げてさらに詳細に説明する。ただし、本発明の製造方法は以下の例に限定されない。
Ｄ．Ｃ．電源の陰極側に接続された被着対象物を、非エマルジョン型のカチオン電着塗料で満たされた電着バス中を通過させる。円筒状の陽極が電着バス中に配置されており、陰極である被着対象物と陽極間の電位差により樹脂が被着対象物上に均一に析出し、電着層が形成する。電着層は、被着対象物全体を被覆してもよいし、被着対象物の一部分にのみ電着してもよい。このとき、電圧を制御しながら電着処理を行い、電流が所定の値以下になることを検知して前記電着処理を終了するのが本発明の特徴である。
【００１７】
次に、電着槽および有機溶剤槽の出口に、例えば、エアーワイパー、ローラーワイパー等のワイピング装置を設け、電着層上に付着した電着槽液などの過剰分を連続的に除去してもよい。特に高速にて電着塗装を行った際、付着した槽液が焼付け工程にて発泡作用し、高速作業を妨げることがある。このため、上記したワイピング方法により槽液を除去すれば、発泡が防止される。
【００１８】
その後、被着対象物を乾燥装置に入れる。そこで被着対象物は加熱され、電着層中の有機溶剤および水が蒸発除去される。乾燥装置の温度は、有機溶剤の種類により変わるが、一般に８０〜３００℃、好ましくは１００〜２００℃である。乾燥装置において、液体の蒸発除去の促進と被着対象物上の電着樹脂の半硬化または完全硬化とを同時に行うために、２００〜３００℃といった高温度が適用されてもよい。換言すれば、乾燥装置の最後の部分を、電着樹脂を硬化し得るような高温に維持してもよいし、また、乾燥装置の後に別の焼付け、硬化装置を設けてもよい。この場合、電着層は最初８０〜１５０℃程度の比較的低温にて乾燥し、その後高温にて焼付け、硬化する。
【００１９】
乾燥終了後、被着対象物は焼付け炉に移送され、上述した温度にて焼付け、硬化が行われる。乾燥時に焼付け硬化まで充分行われたものは、焼付け炉での焼付け、硬化を省略してもよい場合がある。
【００２０】
本発明の製造方法によって、被着対象物の表面に絶縁被覆層を均一の厚さで形成することができる。ここで、本発明の方法は上述の例に限定されるわけではなく、例えば、カチオン電着塗料の代わりにアニオン電着塗料を用いるのであれば、被着対象物をＤ．Ｃ．電源の陽極側に接続すればよい。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【００２２】
＜実施例１＞
以下の電着塗料、被着対象物を用いて電着を行った。
（電着塗料）
エポキシ系カチオン電着塗料として、インシュリードＮｏ．３１２０（日本ペイント）を用いた。この塗料の固形分濃度約２０％である。
（被着対象物）
図１のようにスリットを有する銅板を使用した。寸法としては、幅Ｗ１が３０ｍｍであり、奥行きＤが５０ｍｍであり、厚さＴが３．０ｍｍであり、スリットの幅Ｗ２が０．５ｍｍであり、スリットの長さが３０ｍｍである。なお、スリットは１本だけ設けた。
【００２３】
（電着条件）
被着対象物を電着塗料中に浸漬して５０Ｖにて６０秒間電流を流した。その後、電圧を１２０Ｖに上げて電流値をモニターしたところ、当初は３．０ｍＡ／ｃｍ２程度であったが、時間の経過とともに電流値は徐々に低下して、約１２０秒経過したときに、電流値が０．１ｍＡ／ｃｍ２以下になったので、電着処理を終了した。電着の後に、２００℃におて２０分間、焼付け処理を行った。
【００２４】
（結果と考察）
得られた電着塗膜の断面写真を図２〜４に示す。図２は、銅板１の互いに隣合う外周の２辺およびそこに電着された塗膜２を示している。図３は、銅板１の外周の１辺およびそこに電着された塗膜２を示している。図４は、銅版１の外周の１辺（紙面上下方向）およびスリットを構成する１辺（紙面左右方向）ならびにそれらの周囲に電着された塗膜２を示している。図面から明らかなように、銅板１の外周に沿ってほぼ均一な電着塗膜２が形成され、塗膜の厚さは銅板１が平坦な部分において２５〜２７μｍであり、スリットの内面では２２〜２６μｍとなった。
この結果を考察すると、電着開始直後はスリットコーナー部への電界集中が支配的となり、その後、電着が進行して塗膜が成長すると、析出した塗膜が絶縁体として働くため、コーナー部への電界集中が徐々に緩和され、より塗膜の薄いスリット内面の電流密度が高くなる。本例では、電流値が０．１ｍＡ／ｃｍ２以下になったことを検知して電着を終了したために、銅板１の全面がほぼ均一となるのに十分であり、かつ、無駄な電着時間を費やすことなく、電着塗膜を形成することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】スリットを有する櫛歯状の銅板の模式図である。
【図２】実施例において得られた電着塗膜の断面写真である。
【図３】実施例において得られた電着塗膜の断面写真である。
【図４】実施例において得られた電着塗膜の断面写真である。
【符号の説明】
【００２６】
１  銅板
１１  スリット
２  電着塗膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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