(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被塗物に所定の積算通電量の通電を行う電着塗装方法において、
第１次通電として前記積算通電量の５〜５０％を被塗物に通電し、１〜６０秒間被塗物とこの被塗物に対峙する電極との電位差が第１次通電および第２次通電における電圧よりも低い３０Ｖ以下になるように被塗物への低電圧通電を行った後、第２次通電として前記積算通電量のうち残りの通電量を被塗物に通電することを特徴とする電着塗装方法。
【請求項２】
第１次通電が５０〜２５０Ｖ、第２次通電が第１次通電より高く、１００〜４００Ｖで実施されることを特徴とする請求項１に記載の電着塗装方法。
【請求項３】
第１次通電として所定電圧を被塗物へ印加するにあたって、０Ｖから所定電圧まで１〜３０秒かけて電圧上昇させることを特徴とする請求項１または２に記載の電着塗装方法。
【請求項４】
第２次通電として所定電圧を被塗物へ印加するにあたって、前記低電圧から所定電圧まで１〜３０秒かけて電圧上昇させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電着塗装方法。
【請求項５】
被塗物がコンベアなどによって電着槽内に持ち込まれ、電着槽内を移動されながら電着塗装されるような連続電着装置において、
電極を被塗物入槽側の第１次通電用電極グループと、第２次通電用電極グループと、第１次通電用電極グループおよび第２次通電用電極グループの間に設置され、３０Ｖ以下の低電圧から第２次通電に相当する電圧までに電圧上昇する昇圧電極グループとの少なくとも３つの電極グループに分割し、それぞれ電流逆流防止用ダイオードを介して別個の直流電源に接続し、被塗物が第１次通電用電極グループの前を通過するとき、第１次通電後の外板部の膜厚が２〜５μｍになるまで、当該電極と被塗物間に第１次通電に相当する電圧をかけ、被塗物が昇圧電極グループの前を通過するとき当該電極と被塗物間に第２次通電に相当する電圧まで電圧上昇しながら通電し、被塗物が第２次通電用電極グループの前を通過するとき、当該電極と被塗物間に第２次通電に相当する電圧をかけることを特徴とする連続電着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電着塗装方法および連続電着装置に関し、特に膜厚分布の均一化を、電着時間の延長による生産性の低下を招くことなしに実現し、最低膜厚確保に要する塗料コストの低減に効果がある電着塗装方法および連続電着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電着塗装は、他の方法による塗装と比較して膜厚分布が均一であり、他の塗装方法では塗装が困難な袋状部の内側でも、塗料および電流の浸入が可能な細孔または隙間があれば塗装できるので、従来からこのような場所に多く用いられている。
【０００３】
しかしながら、袋状部内部の膜厚は、電極に面した外部と比較して薄膜となりやすく、防錆などのため袋状部内部に必要最低限の膜厚を確保しようとして高電圧または長時間通電すると外板部の膜厚が必要以上に厚膜となって塗料コストの増大を招く。特に高電圧を用いるとワキやピンホールなどの塗膜欠陥を生じ、長時間通電の場合は生産性の低下などの問題がある。
【０００４】
電着塗装における膜厚均一性をさらに改善し、袋状部内部と外板部との膜厚差を減少して、袋状部内部の最低膜厚確保時の外板部膜厚増加を最小限にすることによって、塗料コスト低減を実現するためさまざまな検討がなされている。たとえば、特開平５−３３６６５３では、電着塗装中に被塗物である自動車車体を回転させることを提案しているが、外板のうちでも薄膜となりやすい屋根部分とドア部分の膜厚差を減少する可能性はあっても、袋状部内部と外板部の膜厚差減少に対する効果は期待できない。また、工業的に実施するには電着液中で自動車車体を回転させるに必要な大型の電着槽および付帯設備など大規模な設備投資が必要になる。
【０００５】
また、特開平７−２９２４９６では、自動車車体の電着を２回に分けて実施し、中間で自動車車体を電着液から取り出して外板部をエアブローした後、再び電着することが提案されているが、２回の電着時間と途中のエアブローに要する時間を考慮すると、同一の塗装能力を確保するためには、電着設備が２系統必要となり、設備コストおよび管理コストが増加する。また、中断の時期についての検討が不充分な場合は実行すれば膜厚分布の改善に効果がないばかりか、塗装ムラなどの欠陥を生じる恐れがある。
【０００６】
したがって、実用的な自動車車体の電着塗装方法としては、０Ｖから所定電圧まで通常３０秒程度の時間をかけて徐々に電圧を上昇させた後、所定電圧で残りの時間を保持し電着する方法、または所定電圧まで徐々に電圧を上昇した後、１０〜６０秒その電圧を維持した後にさらに高電圧にして残りの時間電着する方法が行われている。しかし、上述のいずれの方法も電着塗装の初期に低電圧で電着することによって、初期に瞬間的に非常に大きな電流が流れることを防止できるため、最初から最後まで同一の電圧で電着する場合と比較してワキやピンホールなどの膜欠陥を改善できるが、膜厚分布の改善効果はほとんどない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、電着塗装時間の延長の結果、生産性を低下させることなく、また、既存の設備に大きな変更を加えることなく、簡単な設備変更または運転条件の変更で、ワキやピンホールなどの膜欠陥を改善するとともに、特に袋状部内部などの膜厚を確保したときに最高膜厚が過大とならないように膜厚分布を改善した電着塗装方法および連続電着装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、膜厚分布を改善するために、電着時間を延長して生産性を低下したり、新たに特別な設備を必要とすることなく膜厚分布を改善する方法について鋭意検討した結果、２回電着において電着中断の時期と、それぞれの電圧が膜厚分布改善に重要であることが判り、本発明を完成した。
【００１３】
本発明は、被塗物に所定の積算通電量の通電を行う電着塗装方法において、
第１次通電として前記積算通電量の５〜５０％を被塗物に通電し、１〜６０秒間被塗物とこの被塗物に対峙する電極との電位差が第１次通電および第２次通電における電圧よりも低い３０Ｖ以下になるように被塗物への低電圧通電を行った後、第２次通電として前記積算通電量のうち残りの通電量を被塗物に通電することを特徴とする電着塗装方法である。
【００１４】
本発明に従えば、第１次通電と第２次通電との間の通電中断の時間に、電極と被塗物との間に３０Ｖ以下の低電圧を印加する。これによって第１次通電で外板部に形成された塗膜の再溶解が防止できる。電極と被塗物との間に印加する電圧が３０Ｖを超えると、外板部にも連続して塗膜が形成され、均一な膜厚分布が得られない。
また、第１次通電の積算通電量が全積算通電量の５％未満であれば、外板部の膜厚が２μｍ以下となり、充分な膜抵抗が発現されず、またこれが５０％を超えれば外板部の膜厚が所定膜厚（自動車車体の場合１８μｍ）以上となり、第２次通電による袋状部などに所定の膜厚を得ることができない。
【００１５】
また本発明は、第１次通電が５０〜２５０Ｖ、第２次通電が第１次通電より高く、１００〜４００Ｖで実施されることを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、第１次通電は５０〜２５０Ｖ、好ましくは１００〜２００Ｖ、第２次通電は１００〜４００Ｖで実施される。第１次通電の電圧が５０Ｖ未満では、短時間で２μｍ以上の膜厚を得られず、また２５０Ｖを超えれば、ピンホールやワキが発生することがあり、また膜厚が過剰になる。
【００１７】
第２次通電は、第１次通電と同じ電圧であってもよいが、これでは通電中断の時間だけ長くなり、生産性が低下する。しかしこれが４００Ｖを超えると、外板部の一部に膜厚が異常に厚くなる部分を生じたり、ピンホールやワキが発生する恐れがある。
【００１８】
また本発明は、第１次通電として所定電圧を被塗物へ印加するにあたって、０Ｖから所定電圧まで１〜３０秒かけて電圧上昇させることを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、第１次通電の電圧に、０Ｖから１〜３０秒かけて徐々に昇圧する。徐々に昇圧すれば、外板部の塗膜にピンホールやワキが発生せず、また外板部に一様な厚さの塗膜が形成される。昇圧時間が１秒未満では充分な効果が得られず、また昇圧時間が３０秒を超えると全体の時間が長くなり、生産性が低下する。
【００２０】
また本発明は、第２次通電として所定電圧を被塗物へ印加するにあたって、前記低電圧から所定電圧まで１〜３０秒かけて電圧上昇させることを特徴とする。
【００２１】
本発明に従えば、第２次通電の電圧に、３０Ｖ以下の低電圧から１〜３０秒かけて徐々に昇圧する。徐々に昇圧すれば、袋状内部などの塗膜にピンホールやワキが発生せず、また袋状内部などに一様な厚さの塗膜が形成される。昇圧時間が１秒未満では充分な効果が得られず、また昇圧時間が３０秒を超えると全体の時間が長くなり、生産性が低下する。
【００２２】
また本発明は、被塗物がコンベアなどによって電着槽内に持ち込まれ、電着槽内を移動されながら電着塗装されるような連続電着装置において、
電極を被塗物入槽側の第１次通電用電極グループと、第２次通電用電極グループと、第１次通電用電極グループおよび第２次通電用電極グループの間に設置され、３０Ｖ以下の低電圧から第２次通電に相当する電圧までに電圧上昇する昇圧電極グループとの少なくとも３つの電極グループに分割し、それぞれ電流逆流防止用ダイオードを介して別個の直流電源に接続し、被塗物が第１次通電用電極グループの前を通過するとき、第１次通電後の外板部の膜厚が２〜５μｍになるまで、当該電極と被塗物間に第１次通電に相当する電圧をかけ、被塗物が昇圧電極グループの前を通過するとき当該電極と被塗物間に第２次通電に相当する電圧まで電圧上昇しながら通電し、被塗物が第２次通電用電極グループの前を通過するとき、当該電極と被塗物間に第２次通電に相当する電圧をかけることを特徴とする連続電着装置である。
【００２３】
本発明に従う電着装置においては、通電を一時停止する適切なタイミングを得るために、被塗物の進行方向と通過時間に応じて電極または電極群を複数のグループに分け、第１の電極グループは、第１次通電のための電圧上昇および保持のため第１の整流器を接続し、第２の電極グループは３０Ｖ以下の低電圧から２次通電の電圧までの電圧上昇のための第２の整流器を１台接続し、第３の電極グループは第２次通電の電圧保持のため第３の整流器を接続する。なお、連続式の電着においても被塗物の間隔が充分大きい場合は、第２と第３の電極グループと整流器を分ける必要はない。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、実施例によって、本発明を詳細に説明する。
【００２９】
【実施例１】
電着塗料として、サクセード＃７０３Ｖ（神東塗料製自動車用カチオン電着塗料）をタクト式４５ｔ電着槽に建浴して液温を２８±０．５℃に調節した。電着槽に浸漬した自動車車体（ローレル、塗装面積約１００ｍ2）を陰極とし、対極を陽極として、０Ｖから１５０Ｖまで５秒かけて電圧を上昇させ、１５０Ｖで３０秒間電着した後、１０Ｖで１０秒間保持し、１０Ｖから２６０Ｖまで３０秒かけて電圧を上昇させ、２６０Ｖで１０５秒間通電を続け電着塗装を終了した。
【００３０】
電着塗装中の電極と自動車車体との間に加えた電圧カーブは図１のようになり、全電着時間は１８０秒、第１次通電の通電量は２０．５キロクーロンであり、全通電量の約２３％であった。
【００３１】
電着塗装後の車体を、水洗およびエアブローによる水切り乾燥の後、１７０℃２０分加熱乾燥した後、室温付近まで冷却してから車体を切断・解体し電磁式膜厚計で膜厚を測定した。
【００３２】
膜厚測定の結果、ドア外板部の膜厚は２１μｍ、サイドシルと呼ばれる袋状部内部の膜厚は１３μｍであった。
【００３３】
ドア外板部には、ワキやピンホールなどの欠陥がなく、膜厚分布の良好な電着塗装ができた。
【００３４】
【実施例２】
図２は連続電着装置１０の断面図であり、図３は図２の切断線ＩＩＩ−ＩＩＩによる断面図である。電着槽１は、図３に示すように両側に縦形の電極２が多数配置されている。電極２は、自動車車体３の入口側（図１の右側）から、その１／４を第１電極２ａとして、電流逆流防止用ダイオード５ａを介して整流器６ａの陽極に接続し、全体の１／６を第２電極２ｂとして、電流逆流防止用ダイオード５ｂを介して整流器６ｂの陽極に接続し、残りを第３電極２ｃとして電流逆流防止用ダイオード５ｃを介して整流器６ｃの陽極に接続し、各整流器６ａ，６ｂ，６ｃ（総称して６）の陰極は、搬送用コンベア７を介して自動車車体３に接続され、かつアースされている。電着槽１には、サクセード＃７０３Ｖ（神東塗料製自動車用カチオン電着塗料）が充満され、コンベア７に吊下げられた自動車車体３は矢符４方向に電着槽１を電着塗料中に全没されて搬送される。また電着槽１からオーバーフローした電着塗料は、オーバーフロー槽８に入りポンプ９で電着槽１に循環される。
【００３５】
前記電着槽１の電着塗料中に自動車車体３を全没後、第１電極２ａの前を通過している間に、まず、０Ｖから１５０Ｖまで５秒かけて電圧をあげ、１５０Ｖで３０秒間通電した。その後、１５秒間通電を中止して、第２電極２ｂに自動車車体３がさしかかってから、０Ｖから２６０Ｖまで３０秒かけて電圧を上昇させた。当該自動車車体３の前に電着中の先行する車体があることを考慮して、整流器に接続した第３電極２ｃは、予め２６０Ｖで通電しておき、整流器６ｂが２６０Ｖに達してから１００秒間通電を続けた。この後、自動車車体３は全ての電極群の前を通過し終わった。引き続き、自動車車体を通常の生産工程と同様に、水洗ゾーンとエアブローゾーンを通過後、焼付け炉を通過させて電着膜を硬化した。
【００３６】
自動車車体３を冷却後、解体して膜厚を測定した結果、ドア外板部の膜厚は２０μｍ、サイドシルと呼ばれる袋状部内部の膜厚は１２μｍであった。また、ドア外板部を含め、ワキやピンホールのない良好な電着膜が得られた。
【００３７】
【比較例１】
実施例１の電着槽および電着塗料および自動車車体を使用して、０Ｖから２５０Ｖまで３０秒間かけて電圧を上昇後２５０Ｖで１５０秒間保持して電着を終了し、実施例１と同一の水洗から焼付け工程を経た車体を解体し膜厚を測定した。
【００３８】
膜厚測定の結果、サイドシル内部の膜厚は８μｍ、ドア外板の膜厚は２３μｍで、ドア外板部には、ワキやピンホールなどの欠陥がなく、良好な電着塗装ができたが膜厚分布については、袋状部内部の膜厚は電着塗装中に、請求項１に係る３０Ｖ以下の低電圧通電期間がなかったため、実施例１より薄く、しかもドア外板部は実施例１より厚膜となり膜厚分布では実施例１より不均一となった。
【００３９】
【比較例２】
実施例１のうち、０Ｖから１５０Ｖまで５秒かけて電圧を上昇させ１５０Ｖで３秒間電着した後、１０Ｖで１０秒間保持し、１０Ｖから２６０Ｖまで３０秒かけて電圧を上昇させた後、２６０Ｖで１４２秒間通電を続け電着塗装を終了した以外は、全て実施例１と同一条件で電着塗装を実施した。
【００４０】
このとき、第１次通電の時間が短時間になった結果、第１次通電中に流れた積算電流量は２．７キロクーロンとなり、全電着期間を通じた積算通電量に対して３％となり、請求項１の範囲外となった。
【００４１】
自動車車体解体後の膜厚測定の結果、サイドシル内部の膜厚は８μｍ、ドア外板の膜厚は２３μｍで、ドア外板部には、ワキやピンホールなどの欠陥がなく、良好な電着塗装ができたが膜厚分布については、前記積算通電量が請求項１の範囲外となったため、袋状部内部の膜厚は実施例１より薄く、ドア外板部は実施例１より厚膜となり膜厚分布では実施例１より不均一となった。
【００４２】
【比較例３】
実施例１のうち、０Ｖから１８０Ｖまで５秒かけて電圧を上昇させ１８０Ｖで６５秒間電着した後、１０Ｖで１０秒間保持し、１０Ｖから２６０Ｖまで３０秒かけて電圧を上昇させた後、２６０Ｖで７０秒間通電を続け電着塗装を終了した以外は、全て実施例１と同一条件で電着塗装を実施した。
【００４３】
このとき、第１次通電の時間が長時間になった結果、第１次通電中に流れた積算電流量は５５．１キロクーロンとなり、全電着期間を通じた積算通電量に対して６１％となり請求項１の上限値を超えた。
【００４４】
自動車車体解体後の膜厚測定の結果、サイドシル内部の膜厚は９μｍ、ドア外板の膜厚は２３μｍで、ドア外板部には、ワキやピンホールなどの欠陥がなく、良好な電着塗装ができたが膜厚分布については、前記積算通電量が請求項１の範囲外となったため、袋状部内部の膜厚は実施例１より薄く、しかもドア外板部は実施例１より厚膜となり膜厚分布では実施例１より不均一となった。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、通電を２回に分けて第１次通電で全積算通電量の５〜５０％を通電し、１〜６０秒間３０Ｖ以下の低圧通電をし、その後第２次通電として残りの積算通電量を通電する。これによって第１次通電で塗膜ができ易い外板部などに２〜５μｍの膜厚で塗膜が形成され、通電中断期間または低圧通電期間に前記塗膜が安定化され、第２次通電を行うときに、外板部などの塗膜の抵抗が増し、第１次通電で充分塗膜が形成されない袋状内部などに塗膜が形成され、全体として膜厚に大きな差のなく、ピンホールやワキのない塗膜が形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の電着塗装中の電極と自動車車体との間に加える電圧と電着時間との関係を表すグラフである。
【図２】本発明の一実施例の連続電着装置１０の縦断面図である。
【図３】図２の切断線ＩＩＩ−ＩＩＩによる断面図である。
【符号の説明】
１  電着槽
２  電極
２ａ  第１電極
２ｂ  第２電極
２ｃ  第３電極
３  自動車車体
５  電流逆流防止用ダイオード
６  整流器
７  コンベア
１０  連続電着装置
【図１】
0003877442.tif 000002
【図２】
0003877442.tif 000003
【図３】
0003877442.tif 000004