(57)【要約】【課題】鉄とアルミの複合ボディに対しても、省スペース化、生産性向上、設備費・薬剤費・管理工数・排水処理負担の大幅低減を達成できる塗装前処理装置を提供する。【解決手段】重量比率が２．８：７．２〜３．８：６．２である極性有機溶剤及び水の混合溶媒と、ナトリウムイオン及び／又はリチウムイオン、リン酸イオン、亜鉛イオン、ニッケルイオン、マンガンイオン、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを少なくとも含有する脱脂兼化成処理液が満たされ、自動車ボディＢが浸漬される処理槽１０１と、処理槽の後段に設けられ純水で洗浄するリンス槽１２０と、リンス槽１２０の後段に設けられ、自動車ボディＢにアルミニウム用化成処理液を吹き付けるアルミニウム化成処理ゾーン３００と、アルミニウム化成処理ゾーン３００の後段に設けられ、洗浄液が満たされ自動車ボディＢが浸漬されるリンス槽２０１とを備える。【選択図】　図１
2004018867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量比率が２．８：７．２〜３．８：６．２である極性有機溶剤及び水の混合溶媒と、ナトリウムイオン及び／又はリチウムイオン、リン酸イオン、亜鉛イオン、ニッケルイオン、マンガンイオン、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを少なくとも含有する脱脂兼化成処理液が満たされ、被塗物が浸漬される処理槽と、前記処理槽の後段に設けられ、前記被塗物を洗浄液で洗浄する第１リンス手段と、
前記第１リンス手段の後段に設けられ、前記被塗物をアルミニウム用化成処理液で処理するアルミニウム化成処理手段と、
前記アルミニウム化成処理手段の後段に設けられ、前記被塗物を洗浄液で洗浄する第２リンス手段と、
前記処理槽内の脱脂兼化成処理液を吸引して前記処理槽に戻す第１の循環系と、
前記脱脂兼化成処理液に含まれる塵埃を除去する塵埃除去手段と、
前記第１の循環系に設けられ、前記脱脂兼化成処理液に含まれる化成スラッジを除去する化成スラッジ除去手段と、
前記脱脂兼化成処理液に含まれる油分を除去する油分除去手段と、
前記第１の循環系に設けられ、前記塵埃除去手段、化成スラッジ除去手段及び油分除去手段を通過した液を調整して、前記処理槽に補給する処理液補給槽と、を備えた塗装前処理装置。
【請求項２】
重量比率が２．８：７．２〜３．８：６．２である極性有機溶剤及び水の混合溶媒と、ナトリウムイオン及び／又はリチウムイオン、リン酸イオン、亜鉛イオン、ニッケルイオン、マンガンイオン、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを少なくとも含有する脱脂兼化成処理液が満たされ、被塗物が浸漬される処理槽と、
前記処理槽の後段に設けられ、前記被塗物がアルミニウム又はアルミニウム合金製部品を含まない場合には当該被塗物に洗浄液を吹き付けるとともに、前記被塗物がアルミニウム又はアルミニウム合金製部品を少なくとも含む場合には前記被塗物をアルミニウム用化成処理液で処理するリンス−アルミニウム化成処理手段と、
前記リンス−アルミニウム化成処理手段の後段に設けられ、前記被塗物を洗浄液で洗浄する第２リンス手段と、を備えた塗装前処理装置。
【請求項３】
前記被塗物の構成部品の材質を識別可能な車両仕様を検出する車種検出手段と、
前記車種検出手段で検出された被塗物の材質仕様に応じて前記リンス−アルミニウム化成処理手段における処理を制御する制御手段と、を備えた請求項２記載の塗装前処理装置。
【請求項４】
前記リンス−アルミニウム化成処理手段で使用された洗浄液を回収する洗浄液回収槽と、
前記リンス−アルミニウム化成処理手段で使用されたアルミニウム化成処理液を回収するアルミニウム化成処理液回収槽と、
前記リンス−アルミニウム化成処理手段で使用される洗浄液を貯留する洗浄液タンクと、
前記リンス−アルミニウム化成処理手段で使用されるアルミニウム化成処理液を貯留するアルミニウム化成処理液タンクと、
前記洗浄液回収槽により回収された洗浄液を吸引して前記洗浄液タンクへ供給する第１配管系と、
前記アルミニウム化成処理液回収槽により回収されたアルミニウム化成処理液を前記アルミニウム化成処理液タンクへ供給する第２配管系と、
前記被塗物に洗浄液又はアルミニウム化成処理液を吹き付けるスプレー装置と、
前記洗浄液タンクの洗浄液又は前記アルミニウム化成処理液タンクのアルミニウム化成処理液の何れか一方を吸引して前記スプレー装置へ供給する第３配管系と、を備えた請求項２記載の塗装前処理装置。
【請求項５】
前記第１配管系に設けられ、前記洗浄液回収槽の洗浄液に含まれる塵埃を除去する塵埃除去手段と、
前記第１配管系に設けられ、前記洗浄液に含まれる化成スラッジを除去する化成スラッジ除去手段と、
前記第１配管系に設けられ、前記洗浄液に含まれる油分を除去する油分除去手段と、をさらに備えた請求項４記載の塗装前処理装置。
【請求項６】
前記被塗物の構成部品の材質を識別可能な車両仕様を検出する車種検出手段と、
前記車種検出手段で検出された被塗物の材質仕様に応じて前記リンス−アルミニウム化成処理手段における処理を制御する制御手段と、をさらに備え、
前記第３配管系は、前記洗浄液タンクの洗浄液を吸引する第１ポンプと、前記アルミニウム化成処理液タンクのアルミニウム化成処理液を吸引する第２ポンプと、前記スプレー装置への供給経路を切り替える第１切替弁とを含み、
前記制御手段は、前記車種検出手段で検出された被塗物の材質仕様に応じて前記第１ポンプ、第２ポンプおよび第１切替弁に操作信号を送出する請求項４記載の塗装前処理装置。
【請求項７】
前記リンス−アルミニウム化成処理手段で使用された洗浄液を洗浄液回収槽へ導くとともに、前記リンス−アルミニウム化成処理手段で使用されたアルミニウム化成処理液をアルミニウム化成処理液回収槽へ導く第４配管系と、
前記第４配管系に設けられ前記使用された洗浄液とアルミニウム化成処理液の経路を切り替える第２切替弁とをさらに備え、
前記制御手段は、前記車種検出手段で検出された被塗物の材質仕様に応じて前記第２切替弁に操作信号を送出する請求項６記載の塗装前処理装置。
【請求項８】
前記第２リンス手段の洗浄液を前記洗浄液回収槽および／または前記塵埃除去手段、化成スラッジ除去手段及び油分除去手段のうちの最上流の手段へ導く第５配管系をさらに備えた請求項５記載の塗装前処理装置。
【請求項９】
前記処理槽内の脱脂兼化成処理液を吸引して前記処理槽に戻す第１の循環系と、
前記脱脂兼化成処理液に含まれる塵埃を除去する塵埃除去手段と、
前記第１の循環系に設けられ、前記脱脂兼化成処理液に含まれる化成スラッジを除去する化成スラッジ除去手段と、
前記脱脂兼化成処理液に含まれる油分を除去する油分除去手段と、
前記第１の循環系に設けられ、前記塵埃除去手段、化成スラッジ除去手段及び油分除去手段を通過した液を調整して、前記処理槽に補給する処理液補給槽と、をさらに備えた請求項２乃至８の何れかに記載の塗装前処理装置。
【請求項１０】
前記塵埃除去手段及び前記油分除去手段が、前記第１の循環系に設けられている請求項１又は９記載の塗装前処理装置。
【請求項１１】
前記塵埃除去手段、化成スラッジ除去手段及び油分除去手段を通過した液の水成分と極性有機溶剤とを分離し、極性有機溶剤成分を前記処理液補給槽へ供給する水−極性有機溶剤分離手段をさらに備えた請求項１０記載の塗装前処理装置。
【請求項１２】
前記水−極性有機溶剤分離手段により分離された水成分を前記第１リンス手段に供給する第２の循環系をさらに備えた請求項１１記載の塗装前処理装置。
【請求項１３】
前記第２の循環系に設けられ、前記水−極性有機溶剤分離手段により分離された水成分からイオン成分を除去し、残余の水を前記第１リンス手段に供給するイオン除去手段をさらに備えた請求項１２記載の塗装前処理装置。
【請求項１４】
前記イオン除去手段により得られた水の少なくとも一部を前記処理液補給槽に供給する請求項１３記載の塗装前処理装置。
【請求項１５】
前記第１リンス手段の洗浄済みの液を吸引して、前記塵埃除去手段、化成スラッジ除去手段及び油分除去手段のうちの最上流の手段へ導く第３の循環系をさらに備えた請求項１記載の塗装前処理装置。
【請求項１６】
前記塵埃除去手段は、セットリングタンク、遠心式セパレータおよびマグネットセパレータを単独または複合してなる請求項１，５，９乃至１５の何れかに記載の塗装前処理装置。
【請求項１７】
前記化成スラッジ除去手段は、前記処理槽内の脱脂兼化成処理液のスラッジ濃度を１５０ｐｐｍ以下に抑制可能な全量濾過フィルタを有する請求項１，５，９乃至１６の何れかに記載の塗装前処理装置。
【請求項１８】
前記油分除去手段は、加温式油分除去装置、コアレッサー式油分除去装置および限外濾過式油分除去装置を単独または複合してなる請求項１，５，９乃至１７の何れかに記載の塗装前処理装置。
【請求項１９】
前記水−極性有機溶剤分離手段は、パーベーパーレーション法により水成分と極性有機溶剤とを分離する請求項１１乃至１８の何れかに記載の塗装前処理装置。
【請求項２０】
前記イオン除去手段は、陽イオン交換樹脂ａが充填された陽イオン交換塔と、陰イオン交換樹脂ｂが充填された陰イオン交換塔と、陽イオン交換樹脂ｃが充填されたイオン交換塔と、脱炭酸塔とを有する請求項１３乃至１９の何れかに記載の塗装前処理装置。
【請求項２１】
前記陽イオン交換樹脂ａがキレート型陽イオン交換樹脂であり、前記陰イオン交換樹脂ｂがスチレン系強塩基性陰イオン交換樹脂であり、前記陽イオン交換樹脂ｃがスチレン系強酸性陽イオン交換樹脂である請求項２０記載の塗装前処理装置。
【請求項２２】
重量比率が２．８：７．２〜３．８：６．２である極性有機溶剤及び水の混合溶媒と、ナトリウムイオン及び／又はリチウムイオン、リン酸イオン、亜鉛イオン、ニッケルイオン、マンガンイオン、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを少なくとも含有する脱脂兼化成処理液が満たされ、被塗物が浸漬される処理槽と、
前記処理槽の後段に設けられ、前記被塗物を洗浄液で洗浄する第１リンス手段と、
前記第１リンス手段の後段に設けられ、前記被塗物をアルミニウム用化成処理液で処理するアルミニウム化成処理手段と、
前記アルミニウム化成処理手段の後段に設けられ、前記被塗物を洗浄液で洗浄する第２リンス手段と、
前記処理槽に脱脂兼化成処理液を補給する処理液補給槽と、
前記処理槽及び前記第１リンス手段の液を減圧蒸留法を用いて極性有機溶剤、水及び残余の汚泥に分離するとともに、分離した極性有機溶剤を前記処理液補給槽へ供給し、分離した水を前記処理液補給槽及び前記第１リンス手段へ供給する減圧蒸留手段と、を備えた塗装前処理装置。
【請求項２３】
前記減圧蒸留手段の熱源として塗装乾燥炉の廃熱を用いる請求項２２記載の塗装前処理装置。
【請求項２４】
前記第１リンス手段は、前記洗浄液が満たされ、前記被塗物を浸漬させるディッピング槽を含む請求項１記載の塗装前処理装置。
【請求項２５】
前記第１リンス手段は、前記被塗物に前記洗浄液を吹き付けるスプレー装置を含む請求項１記載の塗装前処理装置。
【請求項２６】
少なくとも一部の被塗物が、外板部の少なくとも一部にアルミニウム又はアルミニウム合金製部品を有する自動車ボディである請求項１乃至２５の何れかに記載の塗装前処理装置。
【請求項２７】
前記被塗物は、全ての部品が鉄製である鉄製自動車ボディと、全ての部品がアルミニウム又はアルミニウム合金製であるアルミ製自動車ボディと、少なくとも一部にアルミニウム又はアルミニウム合金製部品を有する鉄とアルミニウム又はアルミニウム合金との複合自動車ボディと、を含む請求項２６記載の塗装前処理装置。
【請求項２８】
前記アルミニウム化成処理手段は、調整されたアルミニウム用化成処理液を収容するアルミニウム用化成処理液補給タンクと、このアルミニウム用化成処理液補給タンク内のアルミニウム化成処理液を前記被塗物に吹き付けるスプレー装置と、を含む請求項１又は２２の何れかに記載の塗装前処理装置。
【請求項２９】
前記アルミニウム化成処理手段は、前記被塗物に吹き付けられたアルミニウム用化成処理液を回収する回収槽と、この回収槽に回収されたアルミニウム用化成処理液を前記アルミニウム用化成処理液補給タンクへ戻す第６配管系と、を含む請求項２８記載の塗装前処理装置。
【請求項３０】
前記第６配管系は、前記回収槽に回収されたアルミニウム用化成処理液に含まれた塵埃を除去する塵埃除去手段と、前記回収槽に回収されたアルミニウム用化成処理液に含まれた化成スラッジを除去する化成スラッジ除去手段と、前記回収槽に回収されたアルミニウム用化成処理液に含まれた油分を除去する油分除去手段と、を含む請求項２９記載の塗装前処理装置。
【請求項３１】
前記第２リンス手段の洗浄液を前記回収槽および／または、前記塵埃除去手段、化成スラッジ除去手段および油分除去手段のうちの最上流の手段へ導く第７配管系をさらに有する請求項３０記載の塗装前処理装置。
【請求項３２】
前記アルミニウム化成処理手段は、前記アルミニウム化成処理液が満たされ、前記被塗物が浸漬されるアルミニウム化成処理槽を含む請求項１又は２２記載の塗装前処理装置。
【請求項３３】
前記極性有機溶剤が、グリコールエーテル、ジエチレングリコールエーテルの少なくとも一つを含む請求項１乃至３２の何れかに記載の塗装前処理装置。
【請求項３４】
前記極性有機溶剤及び水の混合溶媒１００重量部に対して、０．８〜３．３重量部のナトリウムイオン及び／又はリチウムイオンを含む請求項１乃至３３の何れかに記載の塗装前処理装置。
【請求項３５】
前記ナトリウムイオンとリチウムイオンのモル比が、５０：５０〜２：９８である請求項３４記載の塗装前処理装置。
【請求項３６】
前記極性有機溶剤及び水の混合溶媒１００重量部に対して、０．２〜０．５重量部のリン酸イオンと、０．５〜０．７重量部の亜鉛イオンとを含む請求項１乃至３５の何れかに記載の塗装前処理装置。
【請求項３７】
前記極性有機溶剤及び水の混合溶媒１００重量部に対して、０．０９〜０．２３重量部のニッケルイオンを含む請求項１乃至３６の何れかに記載の塗装前処理装置。
【請求項３８】
前記極性有機溶剤及び水の混合溶媒１００重量部に対して、０．０３〜０．１６重量部のマンガンイオンを含む請求項１乃至３７の何れかに記載の塗装前処理装置。
【請求項３９】
前記極性有機溶剤及び水の混合溶媒１００重量部に対して、３．５〜１０．８重量部の硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを含む請求項１乃至３８の何れかに記載の塗装前処理装置。
【請求項４０】
前記処理槽に満たされた処理液の温度が４０℃〜６０℃であって、前記被塗物の浸漬時間が３分〜１０分である請求項１乃至３９の何れかに記載の塗装前処理装置。
【請求項４１】
前記アルミニウム用化成処理液が、ヘキサフルオロチタネート、ヘキサフルオロジルコネートの少なくとも一つを含む請求項１乃至４０の何れかに記載の塗装前処理装置。
【請求項４２】
前記被塗物に吹き付けられるアルミニウム用化成処理液のｐＨが２．５〜１０、温度が２０℃〜７０℃、前記被塗物に吹き付けられる時間が２０秒〜１００秒である請求項１乃至４１の何れかに記載の塗装前処理装置。
【請求項４３】
外板部の少なくとも一部にアルミニウム又はアルミニウム合金製部品を有する、鉄とアルミニウムとの複合自動車ボディを、重量比率が２．８：７．２〜３．８：６．２である極性有機溶剤及び水の混合溶媒と、ナトリウムイオン及び／又はリチウムイオン、リン酸イオン、亜鉛イオン、ニッケルイオン、マンガンイオン、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを少なくとも含有する脱脂兼化成処理液に浸漬させて処理する第１のステップと、
前記自動車ボディを洗浄液にて洗浄する第２のステップと、
前記自動車ボディをアルミニウム用化成処理液にて処理する第３のステップと、
前記自動車ボディを洗浄液にて洗浄する第４のステップと、を有する塗装前処理方法。
【請求項４４】
前記極性有機溶剤が、グリコールエーテル、ジエチレングリコールエーテルの少なくとも一つを含む請求項４３記載の塗装前処理方法。
【請求項４５】
前記極性有機溶剤及び水の混合溶媒１００重量部に対して、０．８〜３．３重量部のナトリウムイオン及び／又はリチウムイオンを含む請求項４３又は４４記載の塗装前処理方法。
【請求項４６】
前記ナトリウムイオンとリチウムイオンのモル比が、５０：５０〜２：９８である請求項４５記載の塗装前処理方法。
【請求項４７】
前記極性有機溶剤及び水の混合溶媒１００重量部に対して、０．２〜０．５重量部のリン酸イオンと、０．５〜０．７重量部の亜鉛イオンとを含む請求項４３乃至４６の何れかに記載の塗装前処理方法。
【請求項４８】
前記極性有機溶剤及び水の混合溶媒１００重量部に対して、０．０９〜０．２３重量部のニッケルイオンを含む請求項４３乃至４７の何れかに記載の塗装前処理方法。
【請求項４９】
前記極性有機溶剤及び水の混合溶媒１００重量部に対して、０．０３〜０．１６重量部のマンガンイオンを含む請求項４３乃至４８の何れかに記載の塗装前処理方法。
【請求項５０】
前記極性有機溶剤及び水の混合溶媒１００重量部に対して、３．５〜１０．８重量部の硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを含む請求項４３乃至４９の何れかに記載の塗装前処理方法。
【請求項５１】
前記脱脂兼化成処理液の温度が４０℃〜６０℃であって、前記自動車ボディの浸漬時間が３分〜１０分である請求項４３乃至５０の何れかに記載の塗装前処理方法。
【請求項５２】
前記アルミニウム用化成処理液が、ヘキサフルオロチタネート、ヘキサフルオロジルコネートの少なくとも一つを含む請求項４３乃至５１の何れかに記載の塗装前処理方法。
【請求項５３】
前記自動車ボディに吹き付けられるアルミニウム用化成処理液のｐＨが２．５〜１０、温度が２０℃〜７０℃、前記自動車ボディに吹き付けられる時間が２０秒〜１００秒である請求項４３乃至５２の何れかに記載の塗装前処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、塗装前処理装置および塗装前処理方法に関し、たとえば鉄とアルミニウムとの複合ボディが流れる塗装前処理ラインに用いて好ましい塗装前処理装置及び塗装前処理方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
重量軽減、剛性向上あるいはリサイクル性向上などの観点から、自動車ボディにもフード、トランクリッド、ドアインナ等々、アルミニウム部品の採用が検討されている。
【０００３】
こうした鉄とアルミニウムとの複合ボディに対する前処理液として、たとえば特表２００１−５１５９５９号公報には、第一のステップにて鉄部品にだけ化成処理を施し、第二のステップにてアルミニウム部品に化成処理を施すことが提案されている。
【０００４】
この前処理方法で使用される化成処理液には、アルミニウムのエッチングと溶出したアルミを沈殿又はマスクするために、遊離又は複合結合したフッ化物イオンが添加されているが、必要以上にアルミ面に化成被膜が発生しないように、すなわち多量のスラッジが一度に蓄積しないように、遊離フッ化物濃度が８／Ｔ（ｇ／Ｌ，Ｔは処理温度℃）未満に制限されている。
【０００５】
ところが、上述した特表２００１−５１５９５９号公報記載の前処理方法では、化成処理液にフッ化物イオンが含まれるため、槽内にアルミのスラッジが蓄積され、これを除去及び廃棄する必要がある。また、上述したように遊離フッ化物濃度を所定値以下に管理しないとアルミ面に必要以上の化成被膜が形成されるので、フッ化物濃度の制御管理及び補充液の制御管理の作業又はシステムが必要になる。
【０００６】
さらに、鋼板の化成処理工程の後にアルミの化成処理工程が設けられるので、前処理工程の全長が長くなり、スペース、処理時間及び設備費の点で不利である。
【０００７】
【発明の開示】
本発明は、鉄とアルミニウムの複合ボディに対しても、省スペース化、生産性向上、設備費・薬剤費・管理工数・排水処理負担の大幅低減を達成できる塗装前処理装置及び塗装前処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
（１）上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、重量比率が２．８：７．２〜３．８：６．２である極性有機溶剤及び水の混合溶媒と、ナトリウムイオン及び／又はリチウムイオン、リン酸イオン、亜鉛イオン、ニッケルイオン、マンガンイオン、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを少なくとも含有する脱脂兼化成処理液が満たされ、被塗物が浸漬される処理槽と、前記処理槽の後段に設けられ、前記被塗物を洗浄液で洗浄する第１リンス手段と、前記第１リンス手段の後段に設けられ、被塗物をアルミニウム用化成処理液で処理するアルミニウム化成処理手段と、前記アルミニウム化成処理手段の後段に設けられ、被塗物を洗浄液で洗浄する第２リンス手段と、前記処理槽内の脱脂兼化成処理液を吸引して前記処理槽に戻す第１の循環系と、前記脱脂兼化成処理液に含まれる塵埃を除去する塵埃除去手段と、前記第１の循環系に設けられ、前記脱脂兼化成処理液に含まれる化成スラッジを除去する化成スラッジ除去手段と、前記脱脂兼化成処理液に含まれる油分を除去する油分除去手段と、前記第１の循環系に設けられ、前記塵埃除去手段、化成スラッジ除去手段及び油分除去手段を通過した液を調整して、前記処理槽に補給する処理液補給槽と、を備えた塗装前処理装置が提供される（請求項１参照）。
【０００９】
また、上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、重量比率が２．８：７．２〜３．８：６．２である極性有機溶剤及び水の混合溶媒と、ナトリウムイオン及び／又はリチウムイオン、リン酸イオン、亜鉛イオン、ニッケルイオン、マンガンイオン、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを少なくとも含有する脱脂兼化成処理液が満たされ、被塗物が浸漬される処理槽と、前記処理槽の後段に設けられ、前記被塗物を洗浄液で洗浄する第１リンス手段と、前記第１リンス手段の後段に設けられ、前記被塗物をアルミニウム用化成処理液で処理するアルミニウム化成処理手段と、前記アルミニウム化成処理手段の後段に設けられ、前記被塗物を洗浄液で洗浄する第２リンス手段と、前記処理槽に脱脂兼化成処理液を補給する処理液補給槽と、前記処理槽及び前記第１リンス手段の液を減圧蒸留法を用いて極性有機溶剤、水及び残余の汚泥に分離するとともに、分離した極性有機溶剤を前記処理液補給槽へ供給し、分離した水を前記処理液補給槽及び前記第１リンス手段へ供給する減圧蒸留手段と、を備えた塗装前処理装置が提供される（請求項２２参照）。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、外板部の少なくとも一部にアルミニウム又はアルミニウム合金製部品を有する、鉄とアルミニウムとの複合自動車ボディを、重量比率が２．８：７．２〜３．８：６．２である極性有機溶剤及び水の混合溶媒と、ナトリウムイオン及び／又はリチウムイオン、リン酸イオン、亜鉛イオン、ニッケルイオン、マンガンイオン、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを少なくとも含有する脱脂兼化成処理液に浸漬させて処理する第１のステップと、前記自動車ボディを洗浄液にて洗浄する第２のステップと、前記自動車ボディをアルミニウム用化成処理液にて処理する第３のステップと、前記自動車ボディを洗浄液にて洗浄する第４のステップと、を有する塗装前処理方法が提供される（請求項４３参照）。
【００１１】
本発明の塗装前処理装置及び塗装前処理方法では、処理槽に満たされた脱脂兼化成処理液にて被塗物のうちの鉄部品の脱脂処理と化成処理を行うとともに、アルミニウム部品の脱脂処理を行う。処理槽に満たされた本発明に係る脱脂兼化成処理液は、アルミニウムをエッチングするフッ化物を含まないので、処理槽内にアルミニウムのスラッジが蓄積することがない。
【００１２】
本発明の処理槽に満たされた脱脂兼化成処理液では、被塗物のうちのアルミニウム部品については脱脂処理が行われるだけで化成被膜は形成されないので、次段の第１リンス手段にて被塗物全体を洗浄する。これにより、被塗物に付着して持ち出された脱脂兼化成処理液、塵埃、化成スラッジおよび油分が次段のアルミニウム化成処理手段前で除去されるので、脱脂兼化成処理液による化成被膜の品質向上に加えて、異物の持ち込みによるアルミニウム化成処理液の不浄化を防止することができ、その結果、アルミニウム化成処理液の再生負荷が減少し再生率が向上する。
【００１３】
第１リンス手段による洗浄を終えたら、次段のアルミニウム化成処理手段にてアルミニウム用化成処理液を吹き付けたり浸漬させたりする。特に、アルミニウム部品が被塗物の外板部にある場合は、スプレー処理のみによっても充分な化成被膜を形成することができる。また、アルミニウム部品が被塗物の内板部にある場合でも、浸漬処理を施すことにより、またスプレー装置による吹き付け方法を考慮することによっても充分な化成被膜を形成することができる。
【００１４】
アルミニウム用化成処理液による処理を終えたら、次段の第２リンス手段にて被塗物全体を洗浄する。これにより、電着塗装などの下地としての塗装前処理が終了する。なお、電着塗装工程に送る前に被塗物を乾燥炉に搬送してもよい。
【００１５】
本発明によれば、脱脂兼化成処理液にアルミニウムをエッチングするフッ化物を含まないので、処理槽にアルミのスラッジが蓄積するのを防止することができる。これにより、アルミニウムのスラッジ除去及び廃棄に要する作業工数やシステム費などを低減することができる。また、アルミニウムのスラッジそのものが生じないので、従来の前処理方法に比べてフッ化物の濃度管理に関する作業工数やシステム費を低減できる。
【００１６】
さらに、脱脂兼化成処理槽の後段にアルミニウム部品の化成処理工程を設けているが、特にスプレー処理によって化成被膜を形成する場合には、浸漬処理に比べて工程スペースや設備費用が大幅に低減できる。工程スペースが低減されることにより、処理時間が短時間になり、自動車ボディの生産性が向上する。
【００１７】
これに加えて、本発明の第１の観点による塗装前処理装置では、処理槽内の脱脂兼化成処理液は、第１の循環系によって吸引され処理槽へ戻されるので、処理液のクローズド化が達成でき、材料費の低減によるコストダウンを図ることができる。
【００１８】
（２）上記目的を達成するために、本発明の第２の観点によれば、重量比率が２．８：７．２〜３．８：６．２である極性有機溶剤及び水の混合溶媒と、ナトリウムイオン及び／又はリチウムイオン、リン酸イオン、亜鉛イオン、ニッケルイオン、マンガンイオン、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを少なくとも含有する脱脂兼化成処理液が満たされ、被塗物が浸漬される処理槽と、前記処理槽の後段に設けられ、前記被塗物がアルミニウム又はアルミニウム合金製部品を含まない場合には当該被塗物に洗浄液を吹き付けるとともに、前記被塗物がアルミニウム又はアルミニウム合金製部品を少なくとも含む場合には前記被塗物をアルミニウム用化成処理液で処理するリンス−アルミニウム化成処理手段と、前記リンス−アルミニウム化成処理手段の後段に設けられ、前記被塗物を洗浄液で洗浄する第２リンス手段と、を備えた塗装前処理装置が提供される（請求項２参照）。
【００１９】
本発明の塗装前処理装置では、処理槽に満たされた脱脂兼化成処理液にて被塗物のうちの鉄部品の脱脂処理と化成処理を行うとともに、アルミニウム部品の脱脂処理を行う。処理槽に満たされた本発明に係る脱脂兼化成処理液は、アルミニウムをエッチングするフッ化物を含まないので、処理槽内にアルミニウムのスラッジが蓄積することがない。
【００２０】
本発明の処理槽に満たされた脱脂兼化成処理液では、被塗物のうちのアルミニウム部品については脱脂処理が行われるだけで化成被膜は形成されないが、次段のリンス−アルミニウム化成処理手段では、鉄製被塗物とアルミ製被塗物とによって処理を切り替える。
【００２１】
すなわち、鉄製被塗物の場合は洗浄液にて洗浄するとともに、洗浄済みの洗浄液を洗浄液回収槽に回収する。これにより、被塗物に付着して持ち出された脱脂兼化成処理液、塵埃、化成スラッジおよび油分が洗浄液回収槽へ除去されるので、脱脂兼化成処理液による化成被膜の品質向上に加えて、アルミニウム化成処理液回収槽へ異物が持ち込まれることが防止できアルミニウム化成処理液の不浄化を防止することができる。その結果、アルミニウム化成処理液の回収負荷が減少し回収率が向上する。これに対して、アルミ製被塗物の場合はアルミニウム化成処理液で処理するとともに、洗浄済みの処理液をアルミニウム化成処理液回収槽へ回収する。これにより、アルミニウム化成処理液の回収負荷が減少し回収率が向上する。特に、アルミニウム部品が被塗物の外板部にある場合は、スプレー処理のみによっても充分な化成被膜を形成することができる。また、アルミニウム部品が被塗物の内板部にある場合でも、浸漬処理を施すことにより、またスプレー装置による吹き付け方法を考慮することによっても充分な化成被膜を形成することができる。
【００２２】
リンス−アルミニウム化成処理手段による処理を終えたら、次段の第２リンス手段にて被塗物全体を洗浄する。これにより、電着塗装などの下地としての塗装前処理が終了する。なお、電着塗装工程に送る前に被塗物を乾燥炉に搬送してもよい。
【００２３】
本発明によれば、脱脂兼化成処理液にアルミニウムをエッチングするフッ化物を含まないので、処理槽にアルミのスラッジが蓄積するのを防止することができる。これにより、アルミニウムのスラッジ除去及び廃棄に要する作業工数やシステム費などを低減することができる。また、アルミニウムのスラッジそのものが生じないので、従来の前処理方法に比べてフッ化物の濃度管理に関する作業工数やシステム費を低減できる。
【００２４】
さらに、脱脂兼化成処理槽の後段にアルミニウム部品の化成処理工程を設けているが、特にスプレー処理によって化成被膜を形成するので、浸漬処理に比べて工程スペースや設備費用が大幅に低減できる。工程スペースが低減されることにより、処理時間が短時間になり、自動車ボディの生産性が向上する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
第１実施形態
図１は本発明の塗装前処理装置の第１実施形態を示すシステム図であり、たとえば自動車ボディなどの被塗装物に対し、電着塗装の下地処理としての、脱脂処理、表面調整及び化成処理を行う塗装前処理工程を示している。
【００２６】
特に本例の塗装ラインに流れる自動車ボディＢは、フード、トランクリッド、ドアなどの外板部にアルミニウム製部品が採用され、他の部品は鋼板からなる、鉄とアルミニウムの複合ボディであるが、本発明の塗装前処理装置は、全ての被塗物がこうした鉄−アルミ複合ボディに限定される必要はなく、鉄−アルミ複合ボディと鋼板製ボディとの混合ラインであってもよい。また、同じ鉄−アルミニウムの複合ボディでもアルミニウム部品の採用部位が異なる車種が混合して流れてもよい。
【００２７】
同図に示すように、自動車ボディＢは、ハンガＨに搭載された状態で塗装搬送コンベアＣによって搬送される。本実施形態では、塗装搬送ラインＣに沿って３つのディッピング槽１０１，１２０，２０１が設けられ、図に矢印で示す搬送方向の上流側が脱脂処理及び化成処理を行うための処理槽１０１（以下、脱脂化成処理槽１０１ともいう。）、その下流が脱脂兼化成処理を終えたボディＢを洗浄するリンス槽１２０であり、最下流がアルミ化成処理後のボディＢを洗浄するためのリンス槽２０１である。処理槽１０１には脱脂兼化成処理液が満たされ、リンス槽１２０，２０１には純水が満たされている。
【００２８】
本例で用いられる脱脂兼化成処理液は、脱脂処理、表面調整および化成処理といった３種類の処理を同一工程で行うことができる処理液である。こうした脱脂兼化成処理液としては、例えば、極性有機溶剤と、水と、ナトリウムイオン及び／又はリチウムイオン、リン酸イオン、亜鉛イオン、ニッケルイオン、マンガンイオン、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンとを少なくとも含む処理液を用いることができる。この処理液を用いることにより、脱脂工程、表面調整工程及び化成工程をまとめて１つの工程で同時に行うことができ、大幅な処理工程の短縮、処理設備の簡略化、省スペース化、生産性の向上、薬剤コストの低減、薬剤管理の簡略化を図ることができる。
【００２９】
本例の脱脂兼化成処理液をさらに詳細に説明すると、極性有機溶剤及び水の混合溶媒の重量比率は、２．８：７．２〜３．８：６．２、好ましくは３．０：７．０〜３．８：６．２、より好ましくは３．３：６．７〜３．８：６．２、より好ましくは３．３：６．７〜３．５：６．５、最も好ましくは３．５：６．５である。
【００３０】
本例の極性有機溶剤としては、（−ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ−）ｎ（ただし、ｎ＝１〜４）で示されるエチレングリコールその他の低級アルキルエーテル又は低級アルキルエステル、プロピレングリコール又はジプロピレングリコールその他の低級アルキルエーテル又は低級アルキルエステル、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコールその他の低級アルキレングリコール、低級アルコール又はこれらのエステルを例示することができる。
【００３１】
エチレングリコール系の低級アルキルエーテル又は低級アルキルエステルとしては、例えば、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル等のエチレングリコールエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル等のジエチレングリコールエーテル、トリエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル等を例示することができる。
【００３２】
また、プロピレングリコール又はジプロピレングリコールの低級アルキルエーテル又は低級アルキルエステルとしては、例えば、プロピレングリコールブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、及びポリプロピレングリコールモノエチルエーテル等を例示することができる。
【００３３】
また、低級アルコールとしては、炭素数１〜８、好ましくは１〜５、より好ましくは１〜４のアルコールを例示することができる。具体的には、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、第３ブチルアルコール、メトキシジメチルペンタノール、ジアセトンアルコール、２−メトキシエタノール、及び２−エトキシメタノール等のグリコールエーテル等を例示することができる。
【００３４】
エステル類としては、例えば、乳酸エチル、酢酸メトキシブチル及び乳酸ブチル等を例示することができる。
【００３５】
上述の極性有機溶媒のうち、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、エチレングリコールモノアルキルエーテル、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル、ジエチレングリコールジアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアルキルエーテルよりなる群から選択される少なくとも１種類以上のグリコール系化合物、又はこれらのグリコール系化合物と低級アルコールとの混合溶媒を採用することが最も好ましい。
【００３６】
そして、これらグリコール系化合物におけるアルキル基としては、炭素数１〜５のアルキル基が好ましい。また低級アルコールとしては、炭素数１〜８のアルコールであることが好ましく、さらに好ましくは炭素数１〜５のアルコール、最も好ましくは炭素数１〜４のアルコールである。
【００３７】
本例の脱脂兼化成処理液は、上記極性有機溶剤及び水の混合溶媒に、ナトリウムイオン及び／又はリチウムイオン、リン酸イオン、亜鉛イオン、ニッケルイオン、マンガンイオン、硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンを少なくとも含む。
【００３８】
リン酸イオンは、混合溶媒１００重量部に対して０．２〜０．５重量部含まれることが好ましい。含有量がこの範囲から外れた場合、油混入量が多く、攪拌不良の際に、目的とする良好なリン酸亜鉛被膜が形成されない。このリン酸イオンの供給源は特に限定されることはなく、オルトリン酸、ピロリン酸、ポリリン酸、トリメタリン酸、テトラメタリン酸、五酸化リン等を例示することができる。また、脱脂兼化成処理液に含まれる金属イオン（ナトリウムイオン及び／又はリチウムイオン、亜鉛イオン、ニッケルイオン、マンガンイオン）に対するアニオンとして供給することも可能である。
【００３９】
亜鉛イオンは、リン酸イオンとともにリン酸亜鉛化成皮膜を形成する機能を有する。亜鉛イオンは、混合溶媒１００重量部に対して０．５〜０．７重量部含まれることが好ましい。含有量がこの範囲から外れた場合、油混入量が多く、攪拌不良の際に、目的とする良好なリン酸亜鉛被膜が形成されない。この亜鉛イオンの供給源は、例えば酸化亜鉛、炭酸亜鉛、硝酸亜鉛、塩化亜鉛、硫酸亜鉛、リン酸亜鉛等の無機酸塩等を例示することができる。
【００４０】
ニッケルイオンは、未塗装の被塗物の耐食性を向上させる機能を有する。ニッケルイオンは、混合溶媒１００重量部に対して０．０９〜０．２３重量部であることが好ましい。含有量がこの範囲から外れた場合、油混入量が多く、攪拌不良の際に、目的とする良好なリン酸亜鉛被膜が形成されない。このニッケルイオンの供給源は、例えば、硝酸ニッケル、リン酸ニッケルといった無機酸塩等を例示することができる。
【００４１】
マンガンイオンは、金属亜鉛を含む被塗物の湿潤塗装密着性を向上させる機能を有する。マンガンイオンは、混合溶媒１００重量部に対して０．０３〜０．１６重量部であることが好ましい。含有量がこの範囲から外れた場合、油混入量が多く、攪拌不良の際に、目的とする良好なリン酸亜鉛被膜が形成されない。このマンガンイオンの供給源は硝酸マンガン、リン酸マンガン等の無機酸塩等を例示することができる。
【００４２】
硝酸イオン及び／又は亜硝酸イオンは、混合溶媒１００重量部に対して３．５〜１０．８重量部であることが好ましい。含有量がこの範囲から外れた場合、油混入量が多く、攪拌不良の際に、目的とする良好なリン酸亜鉛被膜が形成されない。
【００４３】
ナトリウムイオン及び／又はリチウムイオンは、混合溶媒１００重量部に対して０．８〜３．３重量部含まれることが好ましい。ナトリウムイオン及び／又はリチウムイオンは、脱脂兼化成処理液の水と相俟って被塗物の表面に形成されるリン酸亜鉛被膜の結晶を緻密にする機能を有する。このナトリウムイオン供給源としては硝酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、水酸化ナトリウムを例示することができる。さらに、硝酸ナトリウムの一部又は全部を亜硝酸ナトリウムで置換することもできる。亜硝酸イオンの働きにより酸のエッチング力がさらに高められ、化成反応の促進が期待できる。
【００４４】
また、ナトリウムイオンは、１価のアルカリ金属として共通するリチウムイオンに置換することもできる。具体的には、ナトリウムイオンとリチウムイオンの全体量のうち５０％〜９８％、好ましくは６０％〜９０％、さらに好ましくは７０％〜８０％をリチウムイオンに置換する。脱脂兼化成処理液にリチウムイオンを含ませることにより、リン酸亜鉛皮膜の結晶が更に緻密になり、塗装密着性が更に向上する。リチウムイオンの供給源は硝酸リチウム、リン酸リチウム、亜硝酸リチウム等の無機酸塩を例示することができる。
【００４５】
ちなみに、脱脂兼化成処理液は、温度が４０℃〜６０℃の条件で、３分〜１０分間処理することが好ましい。
【００４６】
以上の配合を有する脱脂兼化成処理液を用いることで、脱脂兼化成処理液中に多量の油が混入しても、また脱脂兼化成処理液の攪拌状態が不良であっても、耐食性、塗膜密着性に優れたリン酸亜鉛化成皮膜を形成することができる。
【００４７】
図１に戻り、処理槽１０１内の脱脂兼化成処理液は、配管１０５及びポンプ１０６によって吸引され、処理液補給タンク１０９を介して、配管１１１およびポンプ１１０によって処理槽１０１へ戻される。この配管１０５の途中に、塵埃除去装置１０２，化成スラッジ除去装置１０３及び油分除去装置１０４が設けられ、これら塵埃除去装置１０２，化成スラッジ除去装置１０３及び油分除去装置１０４を通過することで、鉄粉などの塵埃、化成スラッジ及び油分が除去された極性有機溶剤と水とを含む処理液は、処理液補給タンク１０９に一時的に貯留される。そして、この処理液補給タンク１０９に、新規な脱脂兼化成処理液が収容された処理液タンク１０７からポンプ１０８によって新規な脱脂兼化成処理液が補給及び調整され、この調整された脱脂兼化成処理液が、既述した配管１１１およびポンプ１１０によって脱脂化成処理槽１０１に戻される。なお、脱脂化成処理槽１０１内の処理液が、脱脂化成処理槽１０１→塵埃除去装置１０２→化成スラッジ除去装置１０３→油分除去装置１０４→処理液補給槽１０９→脱脂化成処理槽１０１と循環する循環系が、請求項１記載の第１の循環系に相当する。
【００４８】
塵埃除去装置１０２は、処理槽１０１内の処理液に含まれた鉄粉等のゴミブツを除去するもので、除去されたゴミブツは廃棄され、ゴミブツが除去された処理液は次の化成スラッジ除去装置１０３に送られる。本例の塵埃除去装置１０２として用いることのできる具体的装置として、セットリングタンク、遠心式セパレータ、マグネット式セパレータを挙げることができる。
【００４９】
塵埃除去装置１０２の一例としてのセットリングタンク１０２Ａは、図６に示すように、タンク１０２Ａ１内に流路１０２Ａ２を蛇行させる仕切り板１０２Ａ３が設けられたものであり、入口１０２Ａ４から入った処理液は、仕切板１０２Ａ３によりタンク内部を蛇行し、出口１０２Ａ５に至ることになる。このとき、処理液の上昇流速を鉄粉等のゴミブツの沈降速度よりも抑えることで、タンク１０２Ａ１の底面に鉄粉等のゴミブツを堆積させ、処理液のクリーン化を図ることができる。なお、セットリングタンク１０２Ａは簡易な装置として廉価であり、処理液中に浮遊する軽いゴミ以外の比較的重いゴミに対して効果的である。
【００５０】
塵埃除去装置１０２の他例としての遠心式セパレータ１０２Ｂは、図７に示すように、入口から入った処理液と鉄粉等のゴミブツを、接線方向に設けられたスリット状の特殊回転機構１０２Ｂ２を通過させることにより加速させ、液体より重い固形物（ゴミブツ）を遠心力により内壁に沿って下部のコレクションチャンバー１０２Ｂ３に分離し、固形分出口１０２Ｂ４から排出する一方で、処理液を内側管１０２Ｂ５から上昇せしめて処理液出口１０２Ｂ６から排出する。これにより、処理液のクリーン化を図る装置である。
【００５１】
塵埃除去装置１０２の他例としてのマグネット式セパレータ１０２Ｃは、図８に示すように、磁石が内蔵されたドラム１０２Ｃ１を図の矢印方向に回転させながら、入口１０２Ｃ２から処理液を導入し、この処理液がドラム１０２Ｃ１に接する流路１０２Ｃ３を通過する際に、鉄分のような磁性のあるゴミブツを除去する装置である。ドラム１０２Ｃ１に磁力によって付着したゴミブツはスクレーパ１０２Ｃ４により掻き取られる一方で、ゴミブツが除去された処理液は出口１０２Ｃ５から排出される。
【００５２】
これらセットリングタンク１０２Ａ、遠心式セパレータ１０２Ｂ、マグネット式セパレータ１０２Ｃは、単独でも複合でも用いることができ、特に、セットリングタンク１０２Ａとマグネット式セパレータ１０２Ｃとを組み合わせた塵埃除去装置１０２は、ゴミブツの除去率が高く、最も好ましい。
【００５３】
ただし、本例に係る塵埃除去装置１０２は、上述した３形態にのみ限定される趣旨ではなく、その他の形態のものも含まれる。また、本例の塵埃除去装置１０２は配管１０５に設けたが、処理槽１０１そのものの内部又は外部に設けることもできる。
【００５４】
化成スラッジ除去装置１０３は、上述した塵埃除去装置１０２を通過した処理液に含まれる化成スラッジを除去するもので、除去された化成スラッジは廃棄され、化成スラッジが除去された処理液は、次の油分除去装置１０４へ送られる。この化成スラッジ除去装置１０３としては、処理槽１０１中の処理液のスラッジ濃度が、１５０ｐｐｍ以内に抑制され、処理液を汚染することのないようなフィルターであれば、特に限定されず用いることができる。
【００５５】
油分除去装置１０４は、上述した化成スラッジ除去装置１０３を通過した処理液に含まれる油分を除去するもので、除去された油分は廃棄され、油分が除去された処理液は、処理液補給タンク１０９へ送られる。本例にて用いることができる油分除去装置１０４としては、加温式油分除去装置、コアレッサー式油分除去装置、限外濾過式油分除去装置を挙げることができる。
【００５６】
このうちの加温式油分除去装置は、ノニオン系界面活性剤が脱脂成分として含有されている水溶液に適用して好ましいもので、これを特定温度以上に加熱すると、それ自身が水に不溶化し、非イオン性界面活性剤からなる油相と水相との２相に油水分離するといった、ノニオン系界面活性剤の特徴を利用した油分除去装置である。
【００５７】
また、コアレッサー式油分除去装置は、水溶液中に数μｍの大きさで分散している油滴をフィルターを通過させることにより水−油のエマルションを破壊することで、油滴を拡大成長させ、浮上回収することが可能な油分除去装置である。
【００５８】
限外濾過式油分除去装置は、限外濾過、即ち、０．０１〜０．００１μｍ程度のメッシュからなるフィルターを用い、０．５〜５×１０−５Ｐａ程度の低圧力にて加圧もしくは吸引濾過することで、コロイド粒子を溶媒から分離する濾過方法を用いた油分除去装置である。
【００５９】
これらの加温式油分除去装置、コアレッサー式油分除去装置、限外濾過式油分除去装置は、要求される油水分離度合いにより選択し、単独でも複合でも用いることができる。
【００６０】
図１に示すように、油分除去装置１０４の下流側の配管１０５には処理液補給槽１０９が設けられ、また油分除去装置１０４の下流側の配管１１４には水−極性有機溶剤分離装置１１２およびイオン除去装置１１３が設けられている。
【００６１】
処理液補給槽１０９は、塵埃除去装置１０２、化成スラッジ除去装置１０３および油分除去装置１０４を通過してゴミブツ、化成スラッジおよび油分が除去された脱脂化成処理液の一部が一時的に貯留されるもので、これ以外にも、後述する水−極性有機溶剤分離装置１１２によって水分が除去された極性有機溶剤と、イオン除去装置１１３によってイオン成分が除去された水が供給される。そして、新規な脱脂兼化成処理液が収容された処理液タンク１０７からポンプ１０８によって新規な脱脂兼化成処理液が補給及び調整されて、脱脂化成処理槽１０１に戻される。
【００６２】
水−極性有機溶剤分離装置１１２は、油分除去装置１０４を通過した処理液の一部から水成分と極性有機溶剤成分とを分離するもので、分離された水成分は配管１１４を介してイオン除去装置１１３へ供給され、分離された極性有機溶剤成分は配管１１５を介して処理液補給槽１０９へ供給される。
【００６３】
本例にて使用される脱脂兼化成処理液に含まれる極性有機溶媒としては、上述したようにアルコール、グリコールエーテル、ジエチレングリコールエーテル系であり、本例の水−極性有機溶剤分離装置１１２としては、これらの極性有機溶媒と水とを効率よく、且つ安価で分離できる方法を用いることが望ましい。こうした分離方法としては、パーベーパレーションと呼ばれる分離方法を挙げることができる。これは、図９に示すように選択透過性を有する分離膜１１２１（非多孔膜：１ｎｍ以下の孔を有する膜）の一方側（供給側）１１２２に、分離すべき極性有機溶媒と水との混合液をそのまま供給し、分離膜１１２１の他方側（透過側）１１２３を真空又は減圧状態にする。そして、供給側１１２２と透過側１１２３の圧力差を駆動力として、高圧側（供給側）１１２２から低圧側（透過側）１１２３に混合液を移動させる際、物質種類毎に拡散速度が著しく異なる選択透過性を有する分離膜１１２１を介在させることで、極性有機溶媒と水を分離させる。
【００６４】
上述した分離膜１１２１としては、「支持膜上にマイレン酸で架橋したＰＶＡ膜をのせた複合膜（特開昭５９−１０９２０４号公報）」、「Ｋ塩で処理した、カルボキシメチルセルロース８０％とポリアクリレート２０％の混合膜（Ｊ．Ｍｅｍｂ．Ｓｃｉ．，３２，２０７（１９８７）」、「ＰＮＡ支持膜上に架橋したＰＶＡ膜上載せた複合膜（Ｊ．Ｍｅｍｂ．Ｓｃｉ．，３６，４６３（１９８８）」、「キトサン誘導体の中空糸膜（日化年会（１９８９））」、「アルギン酸コバルト膜（特開昭６１−４０４号公報）」、「キトサン硫酸塩膜（国際膜学会（１９８７））」、「ＰＮＡ基膜表面を加水分解したポリアクリル酸とアイオネン型ポリカチオンとのポリイオンコンプレックス複合膜（特開平１−２２４００３号公報）」などが挙げられる。
【００６５】
イオン除去装置１１３は、水−極性有機溶剤分離装置１１２から配管１１４を介して供給された水成分からイオン成分を除去するもので、除去されたイオン成分は廃棄され、残りの水は配管１１６を介して処理液補給槽１０９へ供給されるとともに配管１１４を介してリンス槽１２０へ供給される。
【００６６】
本例で用いられるイオン除去装置１１３は、特殊なものではなく、図１０に示すように、脱脂兼化成処理液中に含まれるカチオン成分、例えば亜鉛イオン、ニッケルイオン、マンガンイオンを除去できるキレート樹脂型陽イオン交換樹脂を充填したイオン交換塔１１３１と、脱脂兼化成処理液中に含まれるアニオン成分、例えばリン酸根、硝酸根等を除去できるスチレン系強塩基性陰イオン交換樹脂を充填したイオン交換塔１１３２を備え、更に水の純水度を高めるために通常使用されている純水製造装置であるＨ型の強酸性陽イオン交換樹脂を充填したイオン交換塔１１３３と、脱炭酸塔１１３４と、ＯＨ型のスチレン系強塩基性陰イオン交換樹脂を充填した陰イオン交換塔１１３５とからなるイオン除去装置を備えた純水製造装置である。
【００６７】
本例の塗装前処理装置は、以下の５つの循環系を備えている。図１に示すように、まず第１の循環系は、脱脂化成処理槽１０１内の処理液が、脱脂化成処理槽１０１→塵埃除去装置１０２→化成スラッジ除去装置１０３→油分除去装置１０４→処理液補給槽１０９→脱脂化成処理槽１０１と循環する循環系である。
【００６８】
第２の循環系は、脱脂化成処理槽１０１内の処理液が、脱脂化成処理槽１０１→塵埃除去装置１０２→化成スラッジ除去装置１０３→油分除去装置１０４→水−極性有機溶剤分離装置１１２→イオン除去装置１１３→リンス槽１２０と循環する循環系である。
【００６９】
第３の循環系は、リンス槽１２０内の液を配管１２１及びポンプ１２２によって塵埃除去装置１０２に導き、以後、当該塵埃除去装置１０２→化成スラッジ除去装置１０３→油分除去装置１０４と循環する循環系である。
【００７０】
また、これに加えて以下の循環系が構成されている。
第４の循環系としては、上述した第１の循環系、すなわち脱脂化成処理槽１０１→塵埃除去装置１０２→化成スラッジ除去装置１０３→油分除去装置１０４→処理液補給槽１０９→脱脂化成処理槽１０１の閉回路に、水−極性有機溶剤分離装置１１２を付加し、この水−極性有機溶剤分離装置１１２によって分離された極性有機溶剤を処理液補給槽１０９へ供給する循環系である。
【００７１】
第５の循環系としては、上述した第２の循環系、すなわち脱脂化成処理槽１０１→塵埃除去装置１０２→化成スラッジ除去装置１０３→油分除去装置１０４→水−極性有機溶剤分離装置１１２→イオン除去装置１１３→リンス槽１２０の閉回路に、処理液補給槽１０９を付加し、イオン除去装置１１３によってイオンが除去された純水の一部を処理液補給槽１０９へ供給する循環系である。
【００７２】
第６の循環系としては、上述した第３の循環系、すなわちリンス槽１２０及び脱脂化成処理槽１０１→塵埃除去装置１０２→化成スラッジ除去装置１０３→油分除去装置１０４→処理液補給槽１０９→脱脂化成処理槽１０１の閉回路に、水−極性有機溶剤分離装置１１２を付加し、この水−極性有機溶剤分離装置１１２によって分離された極性有機溶剤を処理液補給槽１０９へ供給する循環系である。
【００７３】
第７の循環系としては、上述した第６の循環系、すなわちリンス槽１２０及び脱脂化成処理槽１０１→塵埃除去装置１０２→化成スラッジ除去装置１０３→油分除去装置１０４→水−極性有機溶剤分離装置１１２→処理液補給槽１０９→脱脂化成処理槽１０１の閉回路に、イオン除去装置１１３を付加し、水−極性有機溶剤分離装置１１２によって分離された水分からイオンを除去し、イオンが除去された水をリンス槽１２０へ供給する循環系である。
【００７４】
また、第８の循環系としては、上述した第６の循環系、すなわちリンス槽１２０及び脱脂化成処理槽１０１→塵埃除去装置１０２→化成スラッジ除去装置１０３→油分除去装置１０４→水−極性有機溶剤分離装置１１２→処理液補給槽１０９→脱脂化成処理槽１０１の閉回路に、イオン除去装置１１３を付加し、水−極性有機溶剤分離装置１１２によって分離された水分からイオンを除去し、イオンが除去された水を処理液補給槽１０９へ供給する循環系である。
【００７５】
このように、本実施形態の前処理装置は、大きく分類すると第１乃至第３の３つの循環系、さらに細かく分類すると８つの循環系を有するので、脱脂化成処理槽１０１の処理液組成を安定させ、連続処理においても品質ばらつきがなく良好な化成処理皮膜の生成を可能にする。
【００７６】
また、第３の循環系を有することで、リンス槽１２０の洗浄水の電気伝導度を２０μＳ／ｃｍ以下の範囲に保ち、油分、処理液、鉄等のゴミブツが処理物の表面に付着することが防止でき、しかも次工程への持ち出しを極力減らすことができる。
【００７７】
図１に戻り、同図に示す処理槽１０１とリンス槽２０１との間には、自動車ボディＢにアルミニウム用化成処理液を吹き付けるためのアルミ化成処理ゾーン３００が設けられている。このアルミ化成処理ゾーン３００は、吹き付けたアルミニウム用化成処理液が前段のリンス槽１２０及び後段のリンス槽２０１に極力流入しないように、ブースの床面がその中央で最下面となるように傾斜している。
【００７８】
また、このアルミ化成処理ゾーン３００を通過する自動車ボディＢにアルミニウム用化成処理液を吹き付けるためのノズル３０４が配管３０２に取り付けられており、アルミニウム用化成処理液が収容されたアルミニウム化成処理液補給タンク３０１からポンプ３０３によって当該化成処理液が供給される。図１に示す例では、自動車ボディＢに対して、アルミニウム部品であるフード、トランクリッド及びドアにアルミニウム化成処理液を吹き付ける複数のノズル３０４が、ブースの天井面と側面とのそれぞれに設けられている。
【００７９】
また、ブースの床面で集約されたアルミニウム用化成処理液は、回収槽３０７に回収され、配管３０８及びポンプ３０９によってアルミニウム化成処理液補給タンク３０１に戻される。なお、回収槽３０７に接続された配管３０８には、回収されたアルミニウム用化成処理液に含まれる塵埃を除去するための塵埃除去装置３１０、アルミニウムおよび鉄（前段の処理槽１０１の処理にて生じたもの）の化成スラッジを除去するための化成スラッジ除去装置３１１及び油分を除去するための油分除去装置３１２が設けられている。これら塵埃除去装置３１０、化成スラッジ除去装置３１１および油分除去装置３１２は、それぞれ上述した塵埃除去装置１０２、化成スラッジ除去装置１０３および油分除去装置１０４で例示した具体例を用いることができる。
【００８０】
本例で用いられるアルミニウム用化成処理液としては、特に限定されることはなく、たとえばヘキサフルオロチタネート、ヘキサフルオロジルコネートなどを例示することができる。こうした新規なアルミニウム化成処理液は、アルミニウム化成処理液タンク３０５に収容され、ポンプ３０６によってアルミニウム化成処理液補給タンク３０１に供給され、これによりノズル３０４から自動車ボディＢに吹き付けられるアルミニウム化成処理液が調整される。
【００８１】
ちなみに、アルミニウム用化成処理液は、ｐＨが２．５〜１０、温度が２０℃〜７０℃の条件で、２０秒〜１００秒間処理することが好ましい。
【００８２】
アルミ化成処理ゾーン３００の後段にはリンス槽２０１が設けられ、処理槽１０１およびアルミ化成処理ゾーン３００にて化成皮膜が形成された自動車ボディＢを純水にて洗浄する。本例では自動車ボディＢをリンス槽２０１に浸漬させることにより自動車ボディＢの外板および内板を洗浄するが、ディッピング処理以外のスプレー処理によっても実現することができる。
【００８３】
なお、リンス槽２０１内の純水には自動車ボディＢに付着した塵埃や化成スラッジ、油分が混入することから、配管２０２およびポンプ２０３にて吸引し、前段のアルミ化成処理ゾーン３００の塵埃除去装置３１０に供給することで、これら塵埃、化成スラッジおよび油分を除去したのち、アルミニウム化成処理液の純水として再利用する。このとき、配管２０２およびポンプ２０３で吸引したリンス槽２０１内の洗浄液をアルミ化成処理ゾーン３０７の回収槽３０７に供給しても良い。また、図示は省略したが、新規な純水は別途設けられた純水供給装置からリンス槽２０１内に供給される。
【００８４】
次に作用を説明する。
車体工程で溶接組立を終了したホワイトボディＢは、塗装ハンガＨに搭載された状態でオーバーヘッドコンベアＣにより搬送され、最初に処理槽１０１に浸漬される。この処理槽１０１に浸漬されることにより、脱脂兼化成処理液の洗浄及び脱脂効果によって自動車ボディＢに付着した鉄粉などのゴミブツや油分が処理槽１０１内に除去される。さらに、油分が除去された自動車ボディＢのうち鋼板製部品については脱脂兼化成処理液と鉄との反応が生じ、ここにリン酸亜鉛の化成被膜が形成される。
【００８５】
ただし、自動車ボディＢのうちアルミニウム製部品については除塵及び脱脂が行われるだけで、脱脂兼化成処理液とは反応せず、化成被膜は形成されない。すなわち、本例の脱脂兼化成処理液にはアルミニウムをエッチングするフッ化物が含まれていないので、処理槽１０１にはアルミニウムの化成スラッジは蓄積されず、既述した従来の特表２００１−５１５９５９号公報に開示された前処理方法に比べて、アルミのスラッジ除去及び廃棄に要する作業工数やシステム費などを低減することができる。また、アルミのスラッジそのものが生じないので、当該従来の前処理方法に比べて、フッ化物の濃度管理に関する作業工数やシステム費を低減できる。
【００８６】
なお、処理槽１０１内の脱脂兼化成処理液はポンプ１０６によって配管１０５に吸引され、塵埃除去装置１０２を通過することにより処理液に含まれた鉄粉などのゴミブツが除去され、化成スラッジ除去装置１０３を通過することにより処理液に含まれた鉄の化成スラッジが除去され、さらに油分除去装置１０４を通過することにより処理液に含まれたプレス油などの油分が除去される。
【００８７】
こうして塵埃、化成スラッジ及び油分が除去された脱脂兼化成処理液は、処理液補給タンク１０９に送られ、ここでフレッシュな脱脂兼化成処理液が処理液タンク１０７からポンプ１０８によって補給され、適切に調整されたのち配管１１１およびポンプ１１０によって処理槽１０１に戻される。このように処理槽１０１の脱脂兼化成処理液は配管１０５，１１１によって閉回路とされているので、材料費の低減によるコストダウンと、廃水処理工程の負担軽減とを図ることができる。また、脱脂兼化成処理液を用いることで前処理条件の管理工数を削減することができる。さらに、この脱脂兼化成処理液を用いることで水洗工程を大幅に削減することができ、洗浄液の使用量が減少することにより廃水処理工程の負担が軽減される。
【００８８】
処理槽１０１を通過した自動車ボディＢは、リンス槽１２０に浸漬されることにより純水にて洗浄される。これにより、ボディＢに付着して持ち出された脱脂兼化成処理液、塵埃、化成スラッジおよび油分が次段のアルミ化成処理ゾーン３００前で除去されるので、脱脂兼化成処理液による化成被膜の品質向上に加えて、異物の持ち込みによるアルミニウム化成処理液の不浄化を防止することができ、その結果、アルミニウム化成処理液の再生負荷が減少し再生率が向上する。
【００８９】
リンス槽１２０を通過した自動車ボディＢは、アルミ化成処理ゾーン３００に送られ、ノズル３０４からアルミニウム用化成処理液が吹き付けられる。アルミニウム用化成処理液補給タンク３０１内の処理液はポンプ３０３によって吸引され、配管３０２を介してノズル３０４から自動車ボディＢの主としてアルミニウム製部品に吹き付けられる。また、自動車ボディＢに吹き付けられたアルミニウム用化成処理液は、ブースの床面で集約されて回収槽３０７に回収され、ここからポンプ３０９によって吸引される。そして、塵埃除去装置３１０，化成スラッジ除去装置３１１および油分除去装置３１２を通過することによりアルミニウム処理液に含まれた塵埃、アルミニウムや鉄の化成スラッジ、油分が除去されたのち、配管３０８を介してアルミニウム化成処理液補給タンク３０１に戻される。
【００９０】
このアルミ化成処理ゾーン３００の処理によって、フード、トランクリッド及びドアなど外板部品として採用されたアルミニウム製部品の化成被膜処理を行うことができる。特に、これらアルミニウム製部品が自動車ボディＢの外板部品に使用されていると、本例のようなスプレー処理のみによっても充分な化成被膜を形成することができ、その結果、アルミニウムの化成処理工程の長さを最小限に留めることができる。
【００９１】
最後に、アルミ化成処理ゾーン３００を通過した自動車ボディＢは、リンス槽２０１に浸漬され、自動車ボディＢに付着した処理液を洗浄する。こののち、自動車ボディを乾燥炉に搬送して乾燥させ、下地塗装である電着塗装工程に送る。このとき、リンス槽２０１内の洗浄液は配管２０２およびポンプ２０３によって配管３０８の塵埃除去装置３１０の上流に導かれ、塵埃除去装置３１０，化成スラッジ除去装置３１１および油分除去装置３１２を通過したのち、アルミニウム化成処理液補給槽３０１に供給される。これにより、リンス槽２０１内の純水を有効活用することができる。
【００９２】
第２実施形態
図２は、本発明の塗装前処理装置の第２実施形態を示すシステム図であり、第１実施形態と同様に、たとえば自動車ボディなどの被塗装物に対し、電着塗装の下地処理としての、脱脂処理、表面調整及び化成処理を行う塗装前処理工程を示している。
【００９３】
本実施形態では、上述した第１実施形態の塵埃除去装置１０２，化成スラッジ除去装置１０３，油分除去装置１０４，水−極性有機溶剤分離装置１１２及びイオン除去装置１１３に代えて、減圧蒸留装置１３０が設けられている。
【００９４】
脱脂化成処理槽１０１内の処理液及びリンス槽１２０内の液は、ポンプ１０６及びポンプ１２２によりそれぞれ吸引されて、減圧蒸留装置１３０に供給され、ここで極性有機溶剤と水とその他の物質とが分離される。減圧蒸留装置１３０で分離された極性有機溶剤は、配管１３１を介して処理液補給槽１０９へ供給されるとともに、同じく減圧蒸留装置１３０で分離された水の一部は配管１３１を介して処理液補給槽１０９へ供給され、残りの水は配管１３２を介してリンス槽１２０へ供給される。
【００９５】
減圧蒸留装置１３０で分離された極性有機溶剤及び水以外の物質とは、鉄粉などのゴミブツ、化成スラッジ及び油分であり、これらの汚泥は減圧蒸留装置１３０から廃棄される。
【００９６】
図１１に減圧蒸留装置１３０の概念図を示す。減圧蒸留とは、たとえば数十〜１０−２Ｔｏｒｒ程度の低圧にし、沸点を下げて蒸留する方法である。本例では、処理液から極性有機溶剤及び水を別々に分離したいので、同図に示すように２機の減圧蒸留装置１３０１，１３０２を設けている。何れも同じ構造であり、処理液が供給される装置本体１３０３を有し、この装置本体１３０３内は真空ポンプ１３０４によって減圧される。また、装置本体１３０３内を所定の温度まで昇温するための加熱器１３０５が設けられており、これにより装置本体１３０３内に導入された処理液が減圧状態下で加熱され、その加熱温度を目的とする物質の沸点に設定することで、その目的物質のみが蒸発して蒸発管１３０６に導かれ、冷却器１３０７によって液化する。
【００９７】
上述したように、本例では、処理液から極性有機溶剤及び水を別々に分離したいので、同図に示す初段の減圧蒸留装置１３０１にて極性有機溶剤のみを分離し、これを図２に示す処理液補給槽１０９へ供給する。また、次段の減圧蒸留装置１３０２では、前段の減圧蒸留装置１３０１で残った処理液から水分のみを分離し、これを図２に示す処理液補給槽１０９とリンス槽１２０に供給する。そして、減圧蒸留装置１３０２に残ったゴミブツ、化成スラッジ及び油分などの汚泥はここで廃棄する。
【００９８】
なお、減圧状態では沸点が低くなるので加熱器１３０５に供給する熱エネルギーは常圧蒸留に比べて少なくなる。特に、加熱器１３０５のエネルギーとして、塗装乾燥炉からの廃熱を用いることが望ましい。
【００９９】
本実施形態の前処理装置によれば、減圧蒸留装置１３０のみによって、処理槽１０１とリンス槽１２０の液を回収再生することができ、第１実施形態に比べてシステム全体を簡素化、低コスト化することができる。
【０１００】
第３実施形態
図３は、本発明の塗装前処理装置の第３実施形態を示すシステム図であり、第１実施形態と同様に、たとえば自動車ボディなどの被塗装物に対し、電着塗装の下地処理としての、脱脂処理、表面調整及び化成処理を行う塗装前処理工程を示している。
【０１０１】
本実施形態では、上述した第１実施形態のリンス槽１２０によるディッピング処理に代えて、スプレー装置による洗浄処理を行うこととしている。
【０１０２】
すなわち、処理槽１０１の次段にはリンスゾーン１４０が設けられ、吹き付けた純水が前段の処理槽１０１及び後段のアルミ化成処理ゾーン３００に極力流入しないように、ブースの床面がその中央で最下面となるように傾斜している。
【０１０３】
また、このリンスゾーン１４０を通過する自動車ボディＢに純水を吹き付けるためのノズル１４１が配管１１４に取り付けられており、この純水はイオン除去装置１１３で得られたものが用いられる。図３に示す例では、自動車ボディＢの全体に対して純水を吹き付ける複数のノズル１４１が、ブースの天井面と側面とのそれぞれに設けられている。
【０１０４】
また、ブースの床面で集約された洗浄済みの純水は、洗浄液回収槽１４２に回収され、配管１４３及びポンプ１４４によって第１の循環系の最上流である塵埃除去装置１０２に戻される。
【０１０５】
第４実施形態
図４は、本発明の塗装前処理装置の第４実施形態を示すシステム図であり、第１実施形態と同様に、たとえば自動車ボディなどの被塗装物に対し、電着塗装の下地処理としての、脱脂処理、表面調整及び化成処理を行う塗装前処理工程を示している。
【０１０６】
本実施形態では、上述した第２実施形態のリンス槽１２０によるディッピング処理に代えて、スプレー装置による洗浄処理を行うこととしている。
【０１０７】
すなわち、処理槽１０１の次段にはリンスゾーン１４０が設けられ、吹き付けた純水が前段の処理槽１０１及び後段のアルミ化成処理ゾーン３００に極力流入しないように、ブースの床面がその中央で最下面となるように傾斜している。
【０１０８】
また、このリンスゾーン１４０を通過する自動車ボディＢに純水を吹き付けるためのノズル１４１が配管１３２に取り付けられており、この純水は減圧蒸留装置１３０で得られたものが用いられる。図３に示す例では、自動車ボディＢの全体に対して純水を吹き付ける複数のノズル１４１が、ブースの天井面と側面とのそれぞれに設けられている。
【０１０９】
また、ブースの床面で集約された洗浄済みの純水は、洗浄液回収槽１４２に回収され、配管１４３及びポンプ１４４によって減圧蒸留装置１３０に戻される。
【０１１０】
第５実施形態
図５は、本発明の塗装前処理装置の第５実施形態を示すシステム図であり、第１乃至４実施形態と同様に、たとえば自動車ボディなどの被塗装物に対し、電着塗装の下地処理としての、脱脂処理、表面調整及び化成処理を行う塗装前処理工程を示している。
【０１１１】
本実施形態では、上述した第１乃至４実施形態のリンス槽１２０又はリンスゾーン１４０によるリンス処理をアルミニウム化成処理ゾーン３００で行うこととしている。
【０１１２】
同図に示すように、自動車ボディＢは、ハンガＨに搭載された状態で塗装搬送コンベアＣによって搬送される。本実施形態では、塗装搬送ラインＣに沿って２つのディッピング槽１０１，２０１が設けられ、図に矢印で示す搬送方向の上流側が脱脂処理及び化成処理を行うための処理槽１０１（以下、脱脂化成処理槽１０１ともいう。）であり、下流側が処理後のボディＢを洗浄するためのリンス槽２０１である。処理槽１０１には上述した第１乃至４実施形態と同じ脱脂兼化成処理液が満たされ、リンス槽２０１には純水が満たされている。
【０１１３】
処理槽１０１内の脱脂兼化成処理液は、配管１０５及びポンプ１０６によって吸引され、処理液補給タンク１０９を介して、配管１１１およびポンプ１１０によって処理槽１０１へ戻される。この配管１０５の途中に、上述した第１乃至４実施形態と同じ塵埃除去装置１０２，化成スラッジ除去装置１０３及び油分除去装置１０４が設けられ、これら塵埃除去装置１０２，化成スラッジ除去装置１０３及び油分除去装置１０４を通過することで、鉄粉などの塵埃、化成スラッジ及び油分が除去された極性有機溶剤と水とを含む処理液は、処理液補給タンク１０９に一時的に貯留される。そして、この処理液補給タンク１０９に、新規な脱脂兼化成処理液が収容された処理液タンク１０７からポンプ１０８によって新規な脱脂兼化成処理液が補給及び調整され、この調整された脱脂兼化成処理液が、既述した配管１１１およびポンプ１１０によって脱脂化成処理槽１０１に戻される。
【０１１４】
図５に示す処理槽１０１とリンス槽２０１との間には、自動車ボディＢに純水とアルミニウム用化成処理液とを選択的に吹き付けるためのリンス−アルミ化成処理ゾーン４００が設けられている。このリンス−アルミ化成処理ゾーン４００は、吹き付けた純水およびアルミニウム用化成処理液が前段の処理槽１０１及び後段のリンス槽２０１に極力流入しないように、ブースの床面がその中央で最下面となるように傾斜している。
【０１１５】
また、このリンス−アルミ化成処理ゾーン４００を通過する自動車ボディＢに純水又はアルミニウム用化成処理液を吹き付けるためのノズル４０１が配管４０２に取り付けられており、純水が収容された洗浄液補給タンク４０３およびアルミニウム用化成処理液が収容されたアルミニウム化成処理液補給タンク４０５からポンプ４０４，４０６によって当該純水又は化成処理液が供給される。ここで、洗浄液補給タンク４０３からの純水と、アルミニウム化成処理液補給タンク４０５からのアルミニウム化成処理液のノズル４０１への供給を切り替えるために配管４０２の途中に三方弁４０７が設けられており、ポンプ４０４，４０６とともにこの三方弁の動作も後述する制御装置５０２からの指令信号により実行される。
【０１１６】
また、ブースの床面で集約された洗浄済みの純水又は処理済みのアルミニウム用化成処理液は、配管４０８，４０９，４１０を介して分別して洗浄液回収槽４１２，アルミニウム化成処理液回収槽４１８にそれぞれ回収される。このために、配管４０８には回収先を切り替えるための三方弁４１１が設けられている。この三方弁４１１の動作も後述する制御装置５０２からの指令信号により実行される。
【０１１７】
配管４０８，４０９を介して洗浄液回収槽４１２に回収された洗浄済みの純水は、配管４１４及びポンプ４１３によって洗浄液補給タンク４０３に戻される。なお、洗浄液回収槽４１２に接続された配管４１４には、回収された洗浄済みの純水に含まれた塵埃を除去するための塵埃除去装置４１５、アルミニウムおよび鉄（前段の処理槽１０１の処理にて生じたもの）の化成スラッジを除去するための化成スラッジ除去装置４１６及び油分を除去するための油分除去装置４１７が設けられている。
【０１１８】
一方、配管４０８，４１０を介してアルミニウム化成処理液回収槽４１８に回収された処理済みのアルミニウム用化成処理液は、配管４２０及びポンプ４１９によってアルミニウム化成処理液補給タンク４０５に戻される。なお、アルミニウム化成処理液回収槽４１８に接続された配管４２０には、回収されたアルミニウム用化成処理液に含まれる塵埃を除去するための塵埃除去装置４２１、アルミニウムおよび鉄（前段の処理槽１０１の処理にて生じたもの）の化成スラッジを除去するための化成スラッジ除去装置４２２及び油分を除去するための油分除去装置４２３が設けられている。
【０１１９】
これら塵埃除去装置４１５，４２１、化成スラッジ除去装置４１６，４２２および油分除去装置４１７，４２３は、それぞれ上述した塵埃除去装置１０２、化成スラッジ除去装置１０３および油分除去装置１０４で例示した具体例を用いることができる。
【０１２０】
本例で用いられるアルミニウム用化成処理液としては、特に限定されることはなく、たとえばヘキサフルオロチタネート、ヘキサフルオロジルコネートなどを例示することができる。こうした新規なアルミニウム化成処理液は、アルミニウム化成処理液タンク４２４に収容され、ポンプ４２５によってアルミニウム化成処理液補給タンク４０５に供給され、これによりノズル４０１から自動車ボディＢに吹き付けられるアルミニウム化成処理液が調整される。
【０１２１】
ちなみに、アルミニウム用化成処理液は、ｐＨが２．５〜１０、温度が２０℃〜７０℃の条件で、２０秒〜１００秒間処理することが好ましい。
【０１２２】
アルミ化成処理ゾーン３００の後段にはリンス槽２０１が設けられ、処理槽１０１およびアルミ化成処理ゾーン３００にて化成皮膜が形成された自動車ボディＢを純水にて洗浄する。本例では自動車ボディＢをリンス槽２０１に浸漬させることにより自動車ボディＢの外板および内板を洗浄するが、ディッピング処理以外のスプレー処理によっても実現することができる。
【０１２３】
なお、リンス槽２０１内の純水には自動車ボディＢに付着した塵埃や化成スラッジ、油分が混入することから、配管２０２およびポンプ２０３にて吸引し、前段のリンス−アルミ化成処理ゾーン４００の洗浄液回収槽４１２（又は塵埃除去装置４１５）に供給することで、これら塵埃、化成スラッジおよび油分を除去したのち、洗浄用の純水として再利用する。また、図示は省略したが、新規な純水は別途設けられた純水供給装置からリンス槽２０１内に供給される。
【０１２４】
本例では、ポンプ４０４，４０６の作動および停止並びに三方弁４０７，４１１の操作は、車種検出装置５０１により検出された車種仕様に基づいて、制御装置５０２からの指令信号より実行される。車種検出装置５０１は、たとえば処理槽１０１への入槽前の工程に設けられ、自動車ボディＢ毎に記憶され、搭載された仕様記憶媒体から車種に関する仕様を読み出す。ここでは、その自動車ボディＢが、鉄製自動車ボディか、アルミ製自動車ボディ又は複合自動車ボディかを少なくとも検出し、これを制御装置５０２へ送出する。ここでの制御の詳細は後述する。
【０１２５】
次に作用を説明する。
車体工程で溶接組立を終了したホワイトボディＢは、塗装ハンガＨに搭載された状態でオーバーヘッドコンベアＣにより搬送され、最初に処理槽１０１に浸漬される。この処理槽１０１に浸漬されることにより、脱脂兼化成処理液の洗浄及び脱脂効果によって自動車ボディＢに付着した鉄粉などのゴミブツや油分が処理槽１０１内に除去される。さらに、油分が除去された自動車ボディＢのうち鋼板製部品については脱脂兼化成処理液と鉄との反応が生じ、ここにリン酸亜鉛の化成被膜が形成される。
【０１２６】
ただし、自動車ボディＢのうちアルミニウム製部品については除塵及び脱脂が行われるだけで、脱脂兼化成処理液とは反応せず、化成被膜は形成されない。すなわち、本例の脱脂兼化成処理液にはアルミニウムをエッチングするフッ化物が含まれていないので、処理槽１０１にはアルミニウムの化成スラッジは蓄積されず、既述した従来の特表２００１−５１５９５９号公報に開示された前処理方法に比べて、アルミのスラッジ除去及び廃棄に要する作業工数やシステム費などを低減することができる。また、アルミのスラッジそのものが生じないので、当該従来の前処理方法に比べて、フッ化物の濃度管理に関する作業工数やシステム費を低減できる。
【０１２７】
なお、処理槽１０１内の脱脂兼化成処理液はポンプ１０６によって配管１０５に吸引され、塵埃除去装置１０２を通過することにより処理液に含まれた鉄粉などのゴミブツが除去され、化成スラッジ除去装置１０３を通過することにより処理液に含まれた鉄の化成スラッジが除去され、さらに油分除去装置１０４を通過することにより処理液に含まれたプレス油などの油分が除去される。
【０１２８】
こうして塵埃、化成スラッジ及び油分が除去された脱脂兼化成処理液は、処理液補給タンク１０９に送られ、ここでフレッシュな脱脂兼化成処理液が処理液タンク１０７からポンプ１０８によって補給され、適切に調整されたのち配管１１１およびポンプ１１０によって処理槽１０１に戻される。このように処理槽１０１の脱脂兼化成処理液は配管１０５，１１１によって閉回路とされているので、材料費の低減によるコストダウンと、廃水処理工程の負担軽減とを図ることができる。また、脱脂兼化成処理液を用いることで前処理条件の管理工数を削減することができる。さらに、この脱脂兼化成処理液を用いることで水洗工程を大幅に削減することができ、洗浄液の使用量が減少することにより廃水処理工程の負担が軽減される。
【０１２９】
処理槽１０１を通過した自動車ボディＢは、リンス−アルミ化成処理ゾーン４００に送られ、ノズル４０１から純水又はアルミニウム用化成処理液の何れか一方が吹き付けられる。すなわち、車種検出装置５０１にて検出されたボディＢの材質仕様が鉄製自動車ボディである場合はアルミニウム用化成処理は不要であることから、リンス−アルミ化成処理ゾーン４００をリンスゾーンとして使用する。このため、制御装置５０２からポンプ４０４に作動指令を送出するとともにポンプ４０６に停止指令を送出する。また、三方弁４０７を洗浄液補給タンク４０３側に切り替えるとともに、三方弁４１１を洗浄液回収槽４１２側に切り替える。
【０１３０】
これにより、洗浄液補給タンク４０３内の純水はポンプ４０４によって吸引され、配管４０２を介してノズル４０１から鉄製自動車ボディＢの全体に吹き付けられる。また、自動車ボディＢに吹き付けられた純水は、ブースの床面で集約され、配管４０８，４０９を介して洗浄液回収槽４１２に回収され、ここからポンプ４１３によって吸引される。そして、塵埃除去装置４１５，化成スラッジ除去装置４１６および油分除去装置４１７を通過することにより純水に含まれた塵埃、アルミニウムや鉄の化成スラッジ、油分が除去されたのち、洗浄液補給タンク４０３に戻される。
【０１３１】
一方、車種検出装置５０１にて検出されたボディＢの材質仕様がアルミ製又はアルミ合金製自動車ボディである場合は、リンス−アルミ化成処理ゾーン４００をアルミ化成処理ゾーンとして使用する。このため、制御装置５０２からポンプ４０４に停止指令を送出するとともにポンプ４０６に作動指令を送出する。また、三方弁４０７をアルミニウム用化成処理液補給タンク４０５側に切り替えるとともに、三方弁４１１をアルミニウム化成処理液回収槽４１８側に切り替える。
【０１３２】
これにより、アルミニウム用化成処理液補給タンク４０５内の処理液はポンプ４０６によって吸引され、配管４０２を介してノズル４０１から自動車ボディＢの全体（又は主としてアルミニウム製部品）に吹き付けられる。また、自動車ボディＢに吹き付けられたアルミニウム用化成処理液は、ブースの床面で集約されてアルミニウム化成処理液回収槽４１８に回収され、ここからポンプ４１９によって吸引される。そして、塵埃除去装置４２１，化成スラッジ除去装置４２２および油分除去装置４２３を通過することによりアルミニウム処理液に含まれた塵埃、アルミニウムや鉄の化成スラッジ、油分が除去されたのち、配管４２０を介してアルミニウム化成処理液補給タンク４０５に戻される。
【０１３３】
このリンス−アルミ化成処理ゾーン４００の処理によって、ボディＢが鉄製自動車ボディであるときは純水洗浄を行うことで、前段の処理により形成されたリン酸亜鉛皮膜の品質向上を図ることができるとともに、次段のリンス槽２０１への処理液の持ち込みを抑制することができる。また、ボディＢがアルミ製自動車ボディ又は複合自動車ボディである場合は、フード、トランクリッド及びドアなど外板部品として採用されたアルミニウム製部品の化成被膜処理を行うことができる。特に、これらアルミニウム製部品が自動車ボディＢの外板部品に使用されていると、本例のようなスプレー処理のみによっても充分な化成被膜を形成することができ、その結果、アルミニウムの化成処理工程の長さを最小限に留めることができる。さらに、純水洗浄を行う場合とアルミの化成処理を行う場合とで回収槽４１２，４１８を分別するので、回収されたアルミニウム用化成処理液の再生負荷が軽減され再生率が高まることとなる。
【０１３４】
最後に、アルミ化成処理ゾーン３００を通過した自動車ボディＢは、リンス槽２０１に浸漬され、自動車ボディＢに付着した処理液を洗浄する。こののち、自動車ボディを乾燥炉に搬送して乾燥させ、下地塗装である電着塗装工程に送る。このとき、リンス槽２０１内の洗浄液は配管２０２およびポンプ２０３によって洗浄液回収槽４１２に導かれ、塵埃除去装置４１５，化成スラッジ除去装置４１６および油分除去装置４１７を通過したのち、洗浄液補給槽４０３に供給される。これにより、リンス槽２０１内の純水を有効活用することができる。
【０１３５】
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。
【０１３６】
上述した実施形態の自動車ボディＢは、ドア、トランクリッド及びドアなどの部品がアルミニウム製部品であったが、アルミニウム合金であってもよい。
【０１３７】
【実施例】
以下、本発明をさらに具体化した実施例及び比較例により本発明の効果を確認した。以下の実施例は、上述した実施形態で用いた脱脂兼化成処理液の効果を確認するためのものである。
【０１３８】
実施例
実施例の脱脂兼化成処理液は、極性有機溶剤としてのジエチレングリコールモノエチルエーテル（ＤＥＧＭＥＥ）、ナトリウムイオンの供給源となるナトリウム化合物としての硝酸ナトリウム、リチウムの供給源となるリチウム化合物としての硝酸リチウム、リン酸イオンの供給源としてのオルトリン酸、亜鉛イオンの供給源となる亜鉛化合物としての硝酸亜鉛、ニッケルイオンの供給源となるニッケル化合物としての硝酸ニッケル、マンガンイオンの供給源となるマンガン化合物としての硝酸マンガンを用い、表１に示す配合により調整した。
【０１３９】
また、実施例のアルミニウム用化成処理液として、ヘキサフルオロジルコネート（ヘンケル社製Ｄｅｏｘｙｌｙｔｅ５４Ｃ）を用いた。
【０１４０】
テストピースとして、冷延鋼板（ＣＲＳ）、電気亜鉛メッキ鋼板（ＺＥ）及びアルミニウム６１１１（ＡＬ）の３種類を用意し、アセトンで脱脂した後に、３種類の防錆油（コスモ石油社製ラクトクリーンＫ、出光興産製出光ＮＲ３、日本石油製ノンラストＰＮ−１）の等量混合油を０．５ｇ／ｍ２　塗布し、試験用の油面を有するテストピースを作成した。このテストピースを上述した脱脂兼化成処理液及びアルミニウム用化成処理液を用いて表面処理し、得られたリン酸亜鉛被膜の性状及び性能、すなわち皮膜重量、結晶皮膜の緻密度合い、一次塗装密着性及び二次塗装密着性を評価した。結果を表１に示す。
【０１４１】
なお、脱脂兼化成処理液による処理はテストピースを処理液にディッピングすることにより行い、その処理時間は３００秒とし、処理液の液温は４０℃とした。また、アルミニウム用化成処理液による処理はテストピースに処理液をスプレーすることにより行い、スプレー時間を２０秒、３０秒及び１００秒とした。アルミニウム用化成処理液のｐＨは４．０、液温は４０℃とした。
【０１４２】
評価結果は、皮膜重量、結晶皮膜の緻密度合い、一次塗装密着性、二次塗装密着性を、◎極めて良好、○良好、△少々劣る、×不良の４つに区分して行った。
【０１４３】
皮膜重量は、処理後のテストピースをドライヤーで乾燥させた後に計測した。ここでは皮膜重量として１ｍ２あたりの重さ（ｇ）に換算し、リン酸亜鉛化成処理膜が塗装下地として優れた防錆製及び塗装性を有するためには皮膜重量が２〜３．５ｇ／ｍ２程度の均一且つ緻密な結晶皮膜が求められるので、皮膜重量が２〜２．５ｇ／ｍ２であれば◎（極めて良好）、２．６〜３．５ｇ／ｍ２であれば○（良好）、１．５〜１．９ｇ／ｍ２であれば△（少々劣る）、１．５ｇ／ｍ２未満であれば×（不良）と評価した。
【０１４４】
結晶皮膜の緻密度合いは、処理後のテストピースの中央部から試料をサンプリングし、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）でリン酸亜鉛結晶皮膜の形状、大きさを観察した。
【０１４５】
本実施例においては、緻密度合を示す結晶サイズが５μｍ以下であればＡ（極めて良好）、５μｍ超〜１０μｍ以下であればＢ（良好）、１０μｍ超〜２０μｍ以下であればＣ（少々劣る）、２０μｍより大きければＤ（不良）という基準に基づき評価した。
【０１４６】
一次塗装密着性は、処理後のテストピースに塗装を施して評価した。具体的には、処理後のテストピースに、電着塗料（神東ハーバーツ・オートモーティブ・システムズ（株）社製サクセード＃８０Ｖ）を、２００Ｖの電圧をかけて３分間通電させたのち、１７０℃で２０分間焼き付け、１５〜２０μｍの電着膜厚を形成した。こうして得られた電着塗膜が形成されたテストピースを用いてＪＩＳ・Ｋ５４００の碁盤目試験に従い、テストピースの塗装面を、ＮＴカッタ−で１ｍｍ間隔で１００個の升目に刻み、セロハン製テープ（ニチバン製、幅１８ｍｍ）を貼り付け、２分経過後、セロハン製テープを剥離させた後に１００個の升目のうち何個分の塗装膜が残存しているか、升目の個数で評価した。残存塗装膜の升数が１００個であれば◎（極めて良好）、９５〜９９個であれば○（良好）、８５〜９４個であれば△（少々劣る）、８４個以下であれば×（不良）と評価した。
【０１４７】
二次塗装密着性は、上述した一次塗装密着性試験と同様の電着塗膜を形成し、これを温水浸漬することで塗膜の密着性を意図的に劣化させた後の塗膜の密着性を評価するものである。温水浸漬は、電着塗膜が形成されたテストピースを、４０℃±１℃の温水に１０００時間浸漬する。なお、密着性の評価は、一次塗装密着性と同様にＪＩＳ・Ｋ５４００の碁盤目試験に従って行った。
【０１４８】
【表１】
2004018867.tif 000003
【０１４９】
比較例
実施例における脱脂兼化成処理液の極性有機溶剤と水との重量比率を１：９とした以外は実施例と同じ条件で脱脂兼化成処理液及びアルミニウム化成処理液を作製し、同様の評価を行った。その結果を表２に示す。
【０１５０】
【表２】
2004018867.tif 000004
【０１５１】
考察
表１及び表２の結果からも明らかなように、比較例の塗装前処理方法では、皮膜重量、結晶皮膜の緻密度合い、一次塗装密着性、二次塗装密着性の何れにおいても少々劣る〜不良であったのに対し、実施例の塗装前処理方法を採用することで、皮膜重量、結晶皮膜の緻密度合い、一次塗装密着性、二次塗装密着性の何れについても極めて良好〜少々劣るとなり、品質的にも問題がないことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗装前処理装置の第１実施形態を示すシステム図である。
【図２】本発明の塗装前処理装置の第２実施形態を示すシステム図である。
【図３】本発明の塗装前処理装置の第３実施形態を示すシステム図である。
【図４】本発明の塗装前処理装置の第４実施形態を示すシステム図である。
【図５】本発明の塗装前処理装置の第５実施形態を示すシステム図である。
【図６】本発明に係る塵埃除去装置の実施形態を示す斜視図および断面図である。
【図７】本発明に係る塵埃除去装置の他の実施形態を示す斜視図である。
【図８】本発明に係る塵埃除去装置のさらに他の実施形態を示す断面図である。
【図９】本発明に係る水−極性有機溶剤分離装置の実施形態を示す概念図である。
【図１０】本発明に係るイオン除去装置の実施形態を示す概念図である。
【図１１】本発明に係る減圧蒸留装置の実施形態を示す概念図である。
【符号の説明】
１０１…処理槽
１２０…リンス槽（第１リンス手段）
２０１…リンス槽（第２リンス手段）
３００…アルミニウム化成処理ゾーン（アルミニウム化成処理手段）
３０１…アルミニウム用化成処理液補給タンク
３０２…配管
３０３…ポンプ
３０４…ノズル
３０７…回収槽
３０８…配管
３０９…ポンプ
【図１】
2004018867.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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