(57)【要約】【課題】アニオン電着塗料のｐＨ値が許容範囲より大きな場合にアミンを補充したり、カチオン電着塗料のｐＨ値が許容範囲より小さい場合に有機酸を補充するまでもなく、常に、塗料のｐＨ値を許容範囲内に維持できるようにする。【解決手段】電着層（２）の槽内電極（４）として、被塗物Ｗと同極性のイオンを選択的に透過させるイオン交換樹脂膜（５Ａ）を介して被塗物Ｗとの間に電界を形成する隔膜電極（４Ａ）と、そのようなイオン交換樹脂膜を介さずに被塗物（Ｗ）との間に直接電界を形成する裸電極（４Ｂ）を並設し、隔膜電極（４Ａ）及び裸電極（４Ｂ）に対して個別に電圧供給する電圧コントローラ（Ｃ）を備えた。【選択図】図１
2004124112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電着液を貯留した電着槽内に浸漬された被塗物と槽内電極との間で電界を形成し、電着液に含まれる塗料成分を被塗物上に析出させて塗膜を形成する電着塗装装置において、
前記槽内電極が、被塗物と同極性のイオンを選択的に透過させるイオン交換樹脂膜を介して被塗物との間に電界を形成する隔膜電極と、そのようなイオン交換樹脂膜を介さずに被塗物との間に直接電界を形成する裸電極とからなり、
前記隔膜電極及び前記裸電極に対して個別に電圧供給する電圧コントローラを備えたことを特徴とする電着塗装装置。
【請求項２】
前記電圧コントローラは、電着液のｐＨ値をモニタするｐＨ検出器を備え、そのｐＨ値が予め設定された上限及び下限を超えたと判断されたときに、裸電極及び隔膜電極の一方の電極から供給される電力を低下させ、他方の電極から供給される電力を増大させるように成された請求項１記載の電着塗装装置。
【請求項３】
前記ｐＨ検出器が、裸電極及び隔膜電極を流れる電力をｐＨ値として検出する電力検出手段である請求項２記載の電着塗装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電着液を貯留した電着槽内に浸漬された被塗物と槽内電極との間で電界を形成し、電着液に含まれる塗料成分を被塗物上に析出させて塗膜を形成する電着塗装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電着塗装には、槽内電極を正極とし、被塗物を負極又はアース電位に維持して電着塗装を行うアニオン電着塗装と、槽内電極を負極又はアース電位とし、被塗物を正極に維持して電着塗装を行うカチオン電着塗装とがあり、高品質塗装が要求される自動車ボディ等の下塗りには、被塗物からの金属溶出がなく塗膜の耐食性が良好なことから主としてカチオン電着塗装が用いられている（非特許文献１参照）。
【０００３】そして、カチオン電着塗装を行う場合も、アニオン電着塗装を行う場合も、一定品質の電着塗膜を形成するためには、電着槽内に貯留されている電着塗料の塗料濃度、ｐＨ値、塗料温度などの性状を常に一定に維持管理する必要がある。
【０００４】
【非特許文献１】日本塗装技術協会編「塗装技術ハンドブック」日刊工業新聞社、１９８９年２月２０日、ｐ２９３−２９５
【非特許文献２】石塚末豊他５名著「技術シリーズ　塗装」朝倉書店、１９８２年３月５日、ｐ１２９−１３０
【非特許文献３】松谷守康著「増補　塗装と塗装設備」技術書院、ｐ１８１−１８４
【０００５】このうち、ｐＨ値は電着塗料によって例えばＰＨ８±０．５というように予め設定されているが、アニオン電着塗料にあっては、電着時にアミンが遊離して徐々にｐＨ値が大きくなってアルカリ性が強くなり、イオン濃度が高くなって電流が多く流れるが、許容範囲を超えると、電着された樹脂分がアルカリによって再溶解して剥離し、膜厚が薄くなって電着効率が低下すると同時に、塗膜の肌荒れやピンホールの発生を起こす。
【０００６】逆にカチオン電着塗料にあっては、電着時に有機酸が遊離して徐々にｐＨ値が小さくなって酸性が強くなり、イオン濃度が高くなって電流が多く流れるが、許容範囲を超えると、電着された樹脂分が酸によって再溶解して剥離し、膜厚が薄くなって電着効率が低下すると同時に、塗膜の肌荒れやピンホールの発生を起こす。
【０００７】このため、いずれの場合も一日一回はｐＨ値を測定し、その電着塗料に適したｐＨ値に維持されているか否かを確認した上で、アニオン電着塗料のｐＨ値が許容範囲より大きな場合はアミンを補充したり、カチオン電着塗料のｐＨ値が許容範囲より小さい場合は有機酸を補充することによりｐＨ値を調整するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、塗料を補充する場合は槽内の塗料濃度が不均一にならないように、前日の電着塗料終了後に補充して、一晩中塗料を攪拌する必要があり、電着塗装中にｐＨ値が許容範囲から外れて塗装不良を生じた場合には、ラインをある程度の時間停止せざるを得ず、生産効率が低下して莫大な損害を被るおそれがあった。
【０００９】そこで本発明は、アニオン電着塗料のｐＨ値が許容範囲より大きな場合にアミンを補充したり、カチオン電着塗料のｐＨ値が許容範囲より小さい場合に有機酸を補充するまでもなく、常に、塗料のｐＨ値を許容範囲内に維持できるようにすることを技術的課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明は、電着液を貯留した電着槽内に浸漬された被塗物と槽内電極との間で電界を形成し、電着液に含まれる塗料成分を被塗物上に析出させて塗膜を形成する電着塗装装置において、前記槽内電極が、被塗物と同極性のイオンを選択的に透過させるイオン交換樹脂膜を介して被塗物との間に電界を形成する隔膜電極と、そのようなイオン交換樹脂膜を介さずに被塗物との間に直接電界を形成する裸電極とからなり、前記隔膜電極及び前記裸電極に対して個別に電圧供給する電圧コントローラを備えたことを特徴とする。
【００１１】本発明によれば、隔膜電極と裸電極の二種類の電極を備えている。例えば、アニオン電着塗料にあっては、隔膜電極と被塗物間の間で電界を形成して電着塗装を行うと、電着時に遊離したアミンが隔膜電極のイオン交換樹脂膜内に取り込まれるため、徐々に電着液のアルカリ性が弱くなって電着液のｐＨ値が小さくなる傾向にある。
一方、裸電極と被塗物間の間で電界を形成して電着塗装を行うと、電着時に遊離したアミンがそのまま電着液内に残るので、徐々に電着液のアルカリ性が強くなってｐＨ値が大きくなる傾向にある。
したがって、隔膜電極及び裸電極に対して個別に電圧供給を行い、電着液のｐＨ値が大きくなったときは隔膜電極の通電量を増やすことにより、また、電着液のｐＨ値が小さくなったときは裸電極で通電量を増やすことにより電着液のｐＨ値を調整することができる。
このようにして、ｐＨ値が適正に維持されるので、電着された樹脂分がアルカリによって再溶解して剥離したり、膜厚が薄くなって電着効率が低下したり、塗膜の肌荒れやピンホールの発生を起こすこともない。
【００１２】また、カチオン電着塗料にあっては、隔膜電極と被塗物間の間で電界を形成して電着塗装を行うと、電着時に遊離した有機酸が隔膜電極のイオン交換樹脂膜内に取り込まれるため、徐々に電着液の酸性が弱くなって電着液のｐＨ値が大きくなる傾向にある。
一方、裸電極と被塗物間の間で電界を形成して電着塗装を行うと、電着時に遊離した有機酸がそのまま電着液内に残るので、徐々に電着液の酸性が強くなってｐＨ値が小さくなる傾向にある。
したがって、隔膜電極及び裸電極に対して個別に電圧供給を行い、電着液のｐＨ値が小さくなったときは隔膜電極の通電量を増やすことにより、また、電着液のｐＨ値が大きくなったときは裸電極で通電量を増やすことにより、電着液のｐＨ値を調整することができる。
このようにして、ｐＨ値が適正に維持されるので、電着された樹脂分が酸によって再溶解して剥離したり、膜厚が薄くなって電着効率が低下したり、塗膜の肌荒れやピンホールの発生を起こすこともない。
【００１３】なお、隔膜電極及び裸電極の双方で通電し、アニオン電着塗料（カチオン電着塗料）により電着塗装している間に、電着液のアルカリ性（酸性）が強くなってｐＨ値が大きく（小さく）なるとイオン濃度が濃くなるため、電圧を一定に維持していれば各電極から流れる電流が増える。
逆に、電着液のアルカリ性（酸性）が弱くなってｐＨ値が小さく（大きく）なるとイオン濃度が薄くなるため、各電極から流れる電流が減少する。
【００１４】したがって、請求項２のように、電着液のｐＨ値をモニタするｐＨ検出器を備え、そのｐＨ値が予め設定された上限及び下限を超えたときに、裸電極及び隔膜電極の一方の電極から供給される電力を低下させ、他方の電極から供給される電力を増大させれば、ｐＨ値を適正に調整できる。
【００１５】ここで、請求項３のように裸電極を流れる電流値をｐＨ値として検出すれば、アニオン電着塗料及びカチオン電着塗料のいずれの場合も、電着液のイオン濃度が高くなるとｐＨ値が変化して裸電極を流れる電流が増えるため、この場合は、裸電極に印加される電圧を低下させ電力を減少させると同時に、隔膜電極に印加される電圧を上昇させて電力を増大させる。
これにより、電着液中のイオンが隔膜電極に捕捉されてイオン濃度が低くなりｐＨ値が適正に調整される。
また、イオン濃度が低くなるとｐＨ値が変化して裸電極を流れる電流が減少するため、この場合は、裸電極に印加される電圧を上昇させて電力を増大させると同時に、隔膜電極に印加される電圧を低下させて電力を減少させる。
これにより、隔膜電極に捕捉されるイオンが減少するので、電着液中のイオン濃度が増えてｐＨ値が適正に調整される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明による電着塗装装置の一例を示す概略構成図、図２は電圧コントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【００１７】本例の電着塗装装置１は、電着液を貯留した電着槽２内に、ハンガコンベア３で自動車ボディなどの被塗物Ｗを搬送しながら浸漬し、電着槽２内を移動する被塗物Ｗと槽内電極４との間で電界を形成して、電着液に含まれる塗料成分を被塗物Ｗ上に析出させて塗膜を形成するようになっている。
【００１８】槽内電極４は、被塗物Ｗと同極性のイオンを選択的に透過させるイオン交換樹脂膜５Ａを介して被塗物Ｗとの間に電界を形成する隔膜電極４Ａ…と、そのようなイオン交換樹脂膜を介さずに被塗物Ｗとの間に直接電界を形成する裸電極４Ｂ…とからなる。
【００１９】隔膜電極４Ａは、プラスチック製のケース６Ａ内に金属電極７Ａを格納し、ケース６Ａの前面にイオン交換樹脂膜５Ａを張り、その内部が極液と称する水で満たされて、電着槽２の側壁に沿って並設されている。
イオン交換樹脂膜５Ａは、アニオン電着塗料で電着塗装する際は、電着時に遊離したアミンを極液中に取り込むカチオン交換樹脂膜を用い、カチオン電着塗料で電着塗装する際は、電着時に遊離した有機酸を極液中に取り込むアニオン交換樹脂膜を用いる。
【００２０】一方、裸電極４Ｂは、プラスチック製のケース６Ｂ内に金属電極７Ｂを格納し、ケース６Ｂ前面にイオン交換機能を有さない防護ネット５Ｂを張り、この防護ネット５Ｂを介して電着液が流通するようになっている。
【００２１】なお、前記金属電極７Ａ、７Ｂは、アニオン電着塗料で電着塗装する際は電着液及び極液がアルカリとなることから普通鋼でも良いが、カチオン電着塗料で電着塗装する際は電着液及び極液が酸性となって金属を溶出させるため耐食性の高いステンレス鋼又はその他の不溶性電極が用いられる。
【００２２】隔膜電極４Ａ…及び裸電極４Ｂ…は、交互に同数ずつ配されると共に、それぞれの電極群に対して個別に電圧供給することができるように、各隔膜電極４Ａ…同士が並列接続されて電源装置８Ａに接続され、裸電極４Ｂ…同士が並列接続されて電源装置８Ｂに接続されている。
【００２３】この電源装置８Ａ，８Ｂは、その出力電圧を制御する電圧コントローラＣに接続され、電圧コントローラＣは、その入力側に、隔膜電極４Ａ及び裸電極４Ｂを流れる電流及び電圧を測定する電流計９Ａ，９Ｂ及び電圧計１０Ａ，１０Ｂを備えており、出力側に前記電源装置８Ａ、８Ｂが接続されている。
アニオン電着塗装の場合はアミンが遊離されて正イオンが増えてｐＨ値が大きくなり、また、カチオン電着塗装の場合は有機酸が遊離されて負イオンが増えてｐＨ値が小さくなる。
いずれの場合も電着塗装時間が長くなるほどイオン濃度が高くなって電流値が増大する傾向にあり、電流値はイオン濃度によって変化し、イオン濃度はｐＨ値に対応するので、電流値はｐＨ値に対応する。
したがって、電流をモニタすることによりｐＨ値を推定することができ、電流計９Ａ，９ＢはｐＨ検出器として機能する。
そして、裸電極４Ｂ側の電流計９ＢをｐＨ検出器として用い、その電流値がｐＨ値に応じて予め設定された上限値を越えたときに、裸電極４Ｂに印加する電圧を低下させ、隔膜電極４Ａに印加する電圧を上昇させ、その電流値がｐＨ値に応じて予め設定された下限値より下がったときに、裸電極４Ｂに印加する電圧を上昇させ、隔膜電極４Ａに印加する電圧を低下させる。
【００２４】図２は、電圧コントローラＣの制御手順を示すフローチャートであって、まず、スイッチ（図示せず）がオンされてシステムが稼動すると、ステップＳＴＰ１で電源装置８Ａ，８Ｂから予め設定された定電圧ＶＣを夫々の電極４Ａ，４Ｂに印加し、ステップＳＴＰ２で電流計９Ａ，９Ｂ及び電圧計１０Ａ，１０Ｂで検出される電流値ＩＡ，ＩＢ及び電圧値ＶＡ，ＶＢに基づいて各電極４Ａ，４Ｂの電力ＷＡ，ＷＢを算出する。
【００２５】次いで、ステップＳＴＰ３に移行して、隔膜電極４Ａ及び裸電極４Ｂの電力ＷＡ，ＷＢの和ＷＡ＋ＷＢと予め設定された電力Ｗｃを比較する。
イオン濃度が適正であれば電流値ＩＡ，ＩＢも適正値に維持されるため総電力ＷＡ＋ＷＢ＝Ｗｃとなり、イオン濃度が高くなれば電流値ＩＡ，ＩＢも高くなるので総電力ＷＡ＋ＷＢ＞Ｗｃとなり、イオン濃度が低くなれば電流値ＩＡ，ＩＢも低くなるので総電力ＷＡ＋ＷＢ＜Ｗｃとなる。
【００２６】そして、総電力ＷＡ＋ＷＢ＝ＷｃであればステップＳＴＰ２に戻り、総電力ＷＡ＋ＷＢ＞ＷｃであればステップＳＴＰ４に移行する。
ステップＳＴＰ４では、電源装置８Ｂから裸電極４Ｂに印加する電圧ＶＢを所定電圧ｄＶだけ低下させ、ステップＳＴＰ５で電力ＷＢを算出し、ステップＳＴＰ６で隔膜電極４Ａから供給すべき電力ＷＡ＝ＷＣ−ＷＢを算出し、これに基づいて、ステップＳＴＰ７では電源装置８Ａから隔膜電極４Ａに印加すべき電圧ＶＡをＶＡ＝ＷＡ／ＩＡにより求めて印加し、ステップＳＴＰ２に戻る。
【００２７】また、ステップＳＴＰ３で総電力ＷＡ＋ＷＢ＜ＷｃであればステップＳＴＰ８に移行する。
ステップＳＴＰ８では、電源装置８Ａから隔膜電極４Ａに印加する電圧ＶＡを所定電圧ｄＶだけ低下させ、ステップＳＴＰ９で電力ＷＡを算出し、ステップＳＴＰ１０で裸電極４Ａから供給すべき電力ＷＢ＝ＷＣ−ＷＡを算出し、これに基づいて、ステップＳＴＰ１１では電源装置８Ｂから隔膜電極４Ｂに印加すべき電ＶＢをＶＢ＝ＷＢ／ＩＢにより求めて印加し、ステップＳＴＰ２に戻る。
【００２８】以上が本発明の一構成例であって、次にその作用を説明する。
カチオン電着塗料を用いて塗装する場合、ステップＳＴＰ１により隔膜電極４Ａと裸電極４Ｂに３００Ｖを印加して電着塗装を行うと、電着液に有機酸が遊離すると共に、遊離した有機酸の一部が隔膜電極４Ａの極液に取り込まれるが、時間と共に電着液内の有機酸の濃度が高くなる傾向にある。
【００２９】有機酸はイオンとして存在するので、電着液の比抵抗が下がり、電極電圧を３００Ｖに維持していても電流値ＩＡ、ＩＢが上昇し、ひいては、総電力ＷＡ＋ＷＢも上昇する。
このため、ステップＳＴＰ２〜７により、裸電極４Ｂの電圧ＶＢを低下させてイオンの増加を抑えると同時に、隔膜電極４Ａの電圧ＶＡを上昇させてイオン除去量を増加させ、総電力ＷＡ＋ＷＢ＝Ｗｃとなるまで処理を継続する。
【００３０】次に、ＷＡ＋ＷＢ＝Ｗｃとなった時点では、隔膜電極４Ａの電圧ＶＡが裸電極４Ｂの電極に比して高いので、このまま放置すると、電着液内のイオン濃度が薄くなりすぎて、電流値ＩＡ、ＩＢが上昇し、ひいては、総電力ＷＡ＋ＷＢが減少する。
このため、ステップＳＴＰ２、３、８〜１１により、隔膜電極４Ａの電圧ＶＡを低下させてイオンの除去量を抑えると同時に、裸電極４Ｂの電圧ＶＢを上昇させてイオン発生量を増加させ、総電力ＷＡ＋ＷＢ＝Ｗｃとなるまで処理を継続する。
【００３１】このようにして、常にイオン濃度が最適値になるように、すなわち、ｐＨ値が最適に維持されるように自動的に調整されるので、ｐＨ異常による塗装不良を起こすことがない。
なお、槽内電極４は、箱型のプラスチックケース６Ａ、６Ｂに金属電極７Ａ、７Ｂが格納されたいわゆる箱型電極に限らず、円筒状に形成されたイオン交換樹脂膜５Ａ内や防護ネット５Ｂ内に電極棒を格納し、その円筒内を極液や電着液で満たした筒状電極を用いても良い。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ｐＨ値を調整するためのアミンや有機酸を補充するまでもなく、電圧コントロールだけで、塗料のｐＨ値を許容範囲内に維持することができ、ｐＨ異常に起因する塗装不良を起こすことがないとう大変優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電着塗装装置の一例を示す概略構成図。
【図２】電圧コントローラの処理手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
１………電着塗装装置
２………電着槽
Ｗ………被塗物
４………槽内電極
４Ａ……隔膜電極
４Ｂ……裸電極
５Ａ……イオン交換樹脂膜
６Ａ、６Ｂ……ケース
７Ａ，７Ｂ……金属電極
８Ａ，８Ｂ……電源装置
Ｃ………電圧コントローラ
【図１】
2004124112.tif 000003
【図２】
2004124112.tif 000004