(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電着塗装前の被処理物に化成処理を施す塗装前処理方法であって、
前記化成処理が、
脱脂洗浄後の被処理物にジルコニウムイオンを含む化成処理液を接触させて化成被膜を形成する被膜形成工程と、
被膜形成後の被処理物に純水を接触させて洗浄する純水洗浄工程とを有し、
前記純水洗浄工程は、前記被処理物に付着した余分な化成処理液と洗浄後の純水を回収し、この回収した化成処理液を前記被膜形成工程へ戻す工程を含むことを特徴とする塗装前処理方法。
【請求項２】
純水を貯留する純水タンクで前記被処理物に付着した余分な化成処理液と洗浄後の純水を回収した後、前記純水タンク中の上澄み部分を化成処理液を貯留する処理槽へ戻すことを特徴とする請求項１に記載の塗装前処理方法。
【請求項３】
純水の不足分を前記純水洗浄工程に補充するとともに、化成処理液の不足分を前記被膜形成工程に補充することを特徴とする請求項１または２に記載の塗装前処理方法。
【請求項４】
前記化成処理を施した後に、被処理物をストレージすることなくそのまま電着塗装を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の塗装前処理方法。
【請求項５】
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、
脱脂洗浄後の被処理物にジルコニウムイオンを含む化成処理液を接触させて化成被膜を形成する被膜形成手段と、
この被膜形成手段の下流側に配置され、被膜形成後の被処理物に純水を接触させて洗浄するとともに、前記被処理物に付着した余分な化成処理液を洗浄後の純水とともに回収する純水洗浄手段とを有し、
前記純水洗浄手段には、回収された余分な化成処理液と洗浄後の純水を前記被膜形成手段へ導くための戻し用配管が接続してある塗装前処理装置。
【請求項６】
前記戻し用配管が、純水を貯留する純水タンクと、化成処理液を貯留する被膜形成処理槽とを接続するオーバーフロー管で構成してあり、
前記純水タンクで前記被処理物に付着した余分な化成処理液と洗浄後の純水を回収した後、前記純水タンク中でオーバーフローした上澄み部分（化成処理液を含む）を前記被膜形成処理槽へ戻すように構成したことを特徴とする請求項５に記載の塗装前処理装置。
【請求項７】
純水の不足分を前記純水洗浄手段に補充する純水補給手段と、
化成処理液の不足分を前記被膜形成手段に補充する処理液補給手段とを、さらに有する請求項５または６に記載の塗装前処理装置。
【請求項８】
前記純水洗浄手段装置と前記電着塗装装置とは、前記被処理物のストレージ装置を設けることなく連続して設置されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の塗装前処理装置。
【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。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、電着塗装前に化成被膜を形成する化成処理工程を簡略化することにより塗装前処理工程を短縮することができ、しかも化成処理工程の排水系をクローズド化させ、廃液の排出を少なくすることができ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、本発明によれば、
電着塗装前の被処理物に化成処理を施す塗装前処理方法であって、
前記化成処理が、
脱脂洗浄後の被処理物にジルコニウムイオンを含む化成処理液を接触させて化成被膜を形成する被膜形成工程と、
被膜形成後の被処理物に純水を接触させて洗浄する純水洗浄工程とを有し、
前記純水洗浄工程は、前記被処理物に付着した余分な化成処理液と洗浄後の純水を回収し、この回収した化成処理液を前記被膜形成工程へ戻す工程を含むことを特徴とする塗装前処理方法が提供される。
【０００６】
また、本発明によれば、
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、
脱脂洗浄後の被処理物にジルコニウムイオンを含む化成処理液を接触させて化成被膜を形成する被膜形成手段と、
この被膜形成手段の下流側に配置され、被膜形成後の被処理物に純水を接触させて洗浄するとともに、前記被処理物に付着した余分な化成処理液を洗浄後の純水とともに回収する純水洗浄手段とを有し、
前記純水洗浄手段には、回収された余分な化成処理液と洗浄後の純水を前記被膜形成手段へ導くための戻し用配管が接続してある塗装前処理装置が提供される。
【０００７】
本発明では、ジルコニウムイオンを含み、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ので、化成処理前の表面調整工程と化成処理後の工業用水による洗浄工程が不要となって、化成処理を簡略化することができる。その結果、塗装前処理を短縮することができる。また、本発明では、被膜形成工程で化成被膜を形成した被処理物を純水で洗浄する純水洗浄工程を有し、この純水洗浄工程では、被膜形成後の被処理物に付着した余分な化成処理液を洗浄後の純水とともに回収し、この回収した化成処理液を被膜形成工程へ戻すので、化成処理工程の排水系がクローズド化する。その結果、外部への廃液の排出を少なくすることができ、環境問題を生ずるリスクが軽減する。
【発明の実施の形態】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。同図に示す例では、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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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ための純水洗工程Ｂ２とから構成され、表面調整工程は設けられていない。
【００１５】
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。
【００１６】
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、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を用いる場合と比較して、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。
【００１７】
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い。
【００１８】
図３に示す化成処理装置Ｂは、塗装ハンガ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。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。
【００１９】
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工程では、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。
【００２０】
処理槽１１にて消費される化成処理液は補給用化成処理液を貯留するタンク１６から所定のタイミングで補給される。
【００２１】
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、図３に示すようにタンク１７に貯留された純水をポンプ１８で汲み上げてノズル１９からボディ４に向かってミスト状に噴霧する、いわゆるシャワー式接液方法である。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である。したがって、必要に応じて当該純水洗工程を省略したり噴霧量を減少させたりすることは可能である。
【００２２】
特に本例では、ボディ４に噴霧した純水をタンク１７に回収するとともに、当該タンク１７のオーバーフロー水を処理槽１１に導くオーバーフロー管２０が設けられている。処理槽１１に自動車ボディ４を浸漬して化成処理を行うと，処理に使用される化成処理液のほかに、ボディ４によって次工程へ持ち出される化成処理液も少なくないが、本例のようにこの処理槽１１から持ち出された化成処理液を純水洗工程Ｂ２でタンク１７へ回収するとともに、オーバーフローした液（化成処理液＋純水）を処理槽１１へ戻す。そして、処理槽１１における不足分は補給用化成処理液タンク１６から補給し、純水タンク１７における不足分は補給用純水タンク２１から補給する。これにより、化成被膜形成工程Ｂ１と純水洗工程Ｂ２の排水処理系がクローズド化されることになる。
【００２３】
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Ｂである。
【００２４】
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。ただし、必要に応じてストレージ工程を設けることもできる。
【００２５】
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内の側壁及び低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。
【００２６】
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。
【００２７】
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２６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。
【００２８】
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。
【００２９】
以上のとおり、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。
【００３０】
またこのとき、化成被膜形成工程Ｂ１の後の、純水洗工程Ｂ２の回収オーバーフロー液を化成処理槽１１に戻すことにより、化成処理工程Ｂの排水系をクローズド化することができる。また、この純水洗工程で噴霧された純水は次工程の電着工程に持ち込まれても何ら問題はないので、化成処理工程Ｂに水切り乾燥炉を設ける必要はなく、むしろ持ち込まれる純水が電着塗料の補給用純水として機能することになる。
【００３１】
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】
【００３２】
【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。
【符号の説明】
【００３３】
Ａ…脱脂洗浄工程
Ｂ…化成処理工程
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）
１７…純水タンク
２０…オーバーフロー管
【図１】
0004096922.tif 000002
【図２】
0004096922.tif 000003
【図３】
0004096922.tif 000004