(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電着塗料が収容された電着槽内に電極を配置し、前記電着槽に試験用被塗物を浸漬し、更に電着塗装時における前記試験用被塗物の電流密度を測定するために単位面積当たりの電流量を測定する電流計と、単位面積当たりのクーロン量を測定するクーロン量測定器とを前記試験用被塗物に装着し、さらに前記試験用被塗物に析出する塗膜の塗膜量を塗膜量測定器により測定し、前記電極と前記試験用被塗物との間に電圧を印加する電着塗装における塗膜厚み予測方法であって、
電圧印加時間における印加電圧と、そのときの前記電流密度の経時変化とを計測し、使用する電着塗料固有の［電流密度／印加電圧］に対する［電圧・時間積分値］の関係を求め、
電着塗装時における前記試験用被塗物の単位面積当たりのクーロン量と前記電着塗料の塗膜量とを測定し、単位面積当たりのクーロン量と塗膜量との関係を求め、
電圧印加時間における前記電流密度を印加電圧で除した値に前記電圧・時間積分値を乗じて得られた値と、電圧印加時間における単位面積当たりのクーロン量の値とが相関性を有することに基づき、［電流密度／印加電圧］に［電圧・時間積分値］を乗じた値と［塗膜量］との関係を求め、
印加する印加電圧の電圧印加時間に応じて、使用する電着塗料固有の［電流密度／印加電圧］に対する［電圧・時間積分値］の関係から電流密度を求め、［電流密度／印加電圧］に［電圧・時間積分値］を乗じた値と［塗膜量］との関係から、印加する印加電圧の電圧印加時間に応じた各電着塗料固有の予測塗膜量を求めることを特徴とする塗膜厚み予測方法。
【請求項２】
電着塗料が収容された電着槽と、
前記電着槽内に配置された電極と、
前記電着槽に浸漬された試験用被塗物と、
前記電極と前記試験用被塗物との間に電圧を印加する電源と、
前記電源の印加電圧を検出する電圧計と、
前記試験用被塗物に配置され電着塗装時の電流密度を測定するために単位面積当たりの電流量を測定する電流計と、
電圧印加時間を測定するタイマーと、
電圧印加時間における印加電圧と電流密度との経時変化の関係を記憶する第１の記憶装置と、
電着塗装時の前記試験用被塗物における単位面積当たりのクーロン量を測定するクーロン量測定器と、
前記試験用被塗物における前記単位面積当たりの塗膜量を測定する塗膜量測定器と、
前記単位面積当たりのクーロン量と塗膜量との関係を記憶する第２の記憶装置と、
前記第１の記憶装置に記憶された電圧印加時間における印加電圧と電流密度の経時変化を基に、使用する電着塗料固有の前記電流密度を印加電圧で除した値［電流密度／印加電圧］に対する前記印加電圧と印加時間を乗じた［電圧・時間積分値］の関係を求める第１の演算装置と、
印加する印加電圧の電圧印加時間に応じて、前記第１の演算装置で求めた使用する電着塗料固有の［電流密度／印加電圧］に対する［電圧・時間積分値］の関係から電流密度を求め、電圧印加時間における前記［電流密度／印加電圧］に前記［電圧・時間積分値］を乗じて得られた値と、電圧印加時間における前記第２の記憶装置に記憶されている前記単位面積当たりのクーロン量と塗膜量との関係における単位面積当たりのクーロン量の値とが相関性を有することに基づき、［電流密度／印加電圧］に［電圧・時間積分値］を乗じた値と［塗膜量］との関係から、印加する印加電圧の電圧印加時間に応じた各電着塗料固有の予測塗膜量を求める第２の演算装置と、
を有することを特徴とする塗膜厚み予測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に被塗物への電着塗装の前に実測可能な印加電圧により予め塗膜量を予測する電着塗装における塗膜厚み予測装置及び塗膜厚み予測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば自動車等の被塗物に塗装を行う方法として、静電塗装方法、スプレー塗装方法、エアーレス塗装方法、浸漬塗装方法、電着塗装方法が用いられてきた。
【０００３】
特に、電着塗装方法は、複雑な形状のものに対しても均一に塗装でき、塗料の使用効率が高く、電着塗装時の溶媒が水であるために火災に対して安全であり、また公害対策も有利であるという点で、上記他の塗装方法に比べ優れた特徴を有する。
【０００４】
一般に、電着塗装方法には、アニオン型とカチオン型がある。そして、その析出機構は現象的には同一であり、水性電着塗料中に浸漬された金属被塗物を陽極又は陰極として対極との間に直流電流を流し、電気泳動現象と水の電界を利用して、電着成分を被塗物表面に塗膜として析出させる方法である。通常、アニオン型電着塗装方法では被塗物を陽極とし、一方カチオン型電着塗装方法では被塗物を陰極として通電させて、被塗物に塗膜を析出させる。
【０００５】
上記アニオン型及びカチオン型のいずれの電着塗装方法においても、電着塗装中に供給される電着槽内のクーロン量と、被塗物に析出する塗膜量（すなわち、電着成分析出量、塗膜厚み）とは相関性があることが見出されている。また、上記クーロン量と、電着塗装時に被塗物に流れる電流の電流密度の間にも相関関係があることが見出されている。
【０００６】
そこで、電着塗装時に被塗物に流れる電流を調整することによって、塗膜量を制御することが考えられるが、実際に被塗物に流れている電流量を、塗装中に測定することは不可能であるために、塗膜量を制御することは困難であった。
【０００７】
近年、塗膜量を予測して制御する方法が提案されている。例えば、特開平５−５９５９３号公報の「電着塗装方法」には、自動車などの被塗物の袋構造部を想定したミニチュアボックス（模擬袋構造）を、実際の被塗物と同時に電着塗装を行うことにより、ミニチュアボックスの穴の径を変化させ穴面積／袋構造部の内部面積との比と、電着塗装により形成された袋構造部内面の塗装膜厚との関係を調べ、この関係より、実際の自動車などの被塗物の袋構造部内の塗装膜厚を予測する方法が提案されている。
【０００８】
また、特開平５−９７９３号公報の「電着塗装方法及び装置」には、電着槽内の固形物含有量とクーロン量とを用いて複数のクーロン効率（ｍｇ／Ｃ）を演算により求めるとともに、それらのクーロン効率により得られる塗膜膜厚を予め測定しておき、更に互いに異なるクローン効率を有する２つの電着塗料により形成される２つの塗膜膜厚ｄ１，ｄ２から予め係数ｋ（ｋ＝ｄ１／ｄ２）を複数個求める方法が提案されている。この方法によれば、実際の電着塗装時のクーロン効率と所望の塗膜膜厚を得るために、係数ｋを求めたのち、この係数ｋを用いて、目標電圧Ｖ１＝実際の印加電圧Ｖ×ｋの式より、目標電圧Ｖ１を求めている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平５−５９５９３号公報の「電着塗装方法」は、主に電着塗料種、塗装条件などの変更を行った場合や自動車のモデルチェンジによる袋構造部の変化によって、塗膜膜厚が変化していないかどうか、塗装された自動車を解体し塗膜厚みを調べる煩雑さを解消するために、同一条件で同時に実際の被塗物と模擬構造物とを電着塗装し、そののち模擬構造物の塗膜膜厚を測定し、この模擬構造物の塗膜膜厚から実際の被塗物の塗膜膜厚を予測する方法である。従って、上記方法では、被塗物に所望の塗膜膜厚を得るための電着塗装条件を得ることはできなかった。
【００１０】
また、上記特開平５−９７９３号公報の「電着塗装方法及び装置」は、電着槽内のクーロン効率を求め、更に上述したように異なる電着塗料に対して複数の係数ｋを求めておく必要があり、作業が煩雑であるとともに、上記目標電圧Ｖ１を求める演算も煩雑であった。更に、どの係数ｋを用いるかにより目標電圧Ｖ１が異なるため、係数ｋの選択が難しく、その結果、緻密な塗膜膜厚の制御が困難となるおそれがあった。
【００１１】
そこで、本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、試験用被塗物を用いて予備試験を行い、電着塗装時の印加電圧の経時変化と試験用被塗物の塗膜量との関係を求め、実際の被塗物への電着塗装時の塗膜量を予測する電着塗装における塗膜厚み予測装置及び塗膜厚み予測方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電着塗装における塗膜厚み予測方法は、以下の特徴を有する。
【００１３】
（１）電着塗料が収容された電着槽内に電極を配置し、前記電着槽に試験用被塗物を浸漬し、更に電着塗装時における前記試験用被塗物の電流密度を測定するために単位面積当たりの電流量を測定する電流計と、単位面積当たりのクーロン量を測定するクーロン量測定器とを前記試験用被塗物に装着し、さらに前記試験用被塗物に析出する塗膜の塗膜量を塗膜量測定器により測定し、前記電極と前記試験用被塗物との間に電圧を印加する電着塗装における塗膜厚み予測方法であって、電圧印加時間における印加電圧と、そのときの前記電流密度の経時変化とを計測し、使用する電着塗料固有の［電流密度／印加電圧］に対する［電圧・時間積分値］の関係を求め、電着塗装時における前記試験用被塗物の単位面積当たりのクーロン量と前記電着塗料の塗膜量とを測定し、単位面積当たりのクーロン量と塗膜量との関係を求め、電圧印加時間における前記電流密度を印加電圧で除した値に前記電圧・時間積分値を乗じて得られた値と、電圧印加時間における単位面積当たりのクーロン量の値とが相関性を有することに基づき、［電流密度／印加電圧］に［電圧・時間積分値］を乗じた値と［塗膜量］との関係を求め、印加する印加電圧の電圧印加時間に応じて、使用する電着塗料固有の［電流密度／印加電圧］に対する［電圧・時間積分値］の関係から電流密度を求め、［電流密度／印加電圧］に［電圧・時間積分値］を乗じた値と［塗膜量］との関係から、印加する印加電圧の電圧印加時間に応じた各電着塗料固有の予測塗膜量を求める塗膜厚み予測方法である。
【００１４】
上記試験用被塗物の電着塗装予備試験により、実測可能な印加電圧と予測塗膜量との関係を得ることができる。一方、通常、電着塗装では電圧を管理して行っている。従って、この予備試験により得られた印加電圧の経時変化と予測塗膜量との関係を用い、実際の被塗物への電着塗装時の印加電圧を調整することによって、所望の塗膜量を得ることができる。また、実際に調節可能な印加電圧により塗膜量を管理するため、より緻密な塗膜量の管理を行うことができる。
【００１６】
上述の電流密度を印加電圧で除した値を前記電圧・時間積分値に乗じて得られた値の単位は、単位面積当たりのクーロン量の単位と同じである。従って、この乗じて得られた値と塗膜量との関係を求めることができ、その結果、印加電圧の経時変化と予測塗膜量との関係を得ることができる。従って、上述同様、上記予備試験により求められた印加電圧の経時変化と予測塗膜量との関係を用いて、実際の被塗物への電着塗装時の印加電圧を調整して、所望の塗膜量を得ることができる。
【００１８】
電着塗料種が異なる場合、電着塗装時の塗膜析出量も異なることから、予め実際に被塗物に電着塗装する際に用いる電着塗料毎に、印加電圧の経時変化と予測塗膜量との関係を求めておくことが好ましい。これにより、実際の電着塗装時における被塗物の塗膜量をより正確に予測することができる。
【００１９】
また、本発明の電着塗装における塗膜厚み予測装置は、以下の特徴を有する。
【００２０】
（１）電着塗料が収容された電着槽と、前記電着槽内に配置された電極と、前記電着槽に浸漬された試験用被塗物と、前記電極と前記試験用被塗物との間に電圧を印加する電源と、前記電源の印加電圧を検出する電圧計と、前記試験用被塗物に配置され電着塗装時の電流密度を測定するために単位面積当たりの電流量を測定する電流計と、電圧印加時間を測定するタイマーと、電圧印加時間における印加電圧と電流密度との経時変化の関係を記憶する第１の記憶装置と、電着塗装時の前記試験用被塗物における単位面積当たりのクーロン量を測定するクーロン量測定器と、前記試験用被塗物における前記単位面積当たりの塗膜量を測定する塗膜量測定器と、前記単位面積当たりのクーロン量と塗膜量との関係を記憶する第２の記憶装置と、前記第１の記憶装置に記憶された電圧印加時間における印加電圧と電流密度の経時変化を基に、使用する電着塗料固有の前記電流密度を印加電圧で除した値［電流密度／印加電圧］に対する前記印加電圧と印加時間を乗じた［電圧・時間積分値］の関係を求める第１の演算装置と、印加する印加電圧の電圧印加時間に応じて、前記第１の演算装置で求めた使用する電着塗料固有の［電流密度／印加電圧］に対する［電圧・時間積分値］の関係から電流密度を求め、電圧印加時間における前記［電流密度／印加電圧］に前記［電圧・時間積分値］を乗じて得られた値と、電圧印加時間における前記第２の記憶装置に記憶されている前記単位面積当たりのクーロン量と塗膜量との関係における単位面積当たりのクーロン量の値とが相関性を有することに基づき、［電流密度／印加電圧］に［電圧・時間積分値］を乗じた値と［塗膜量］との関係から、印加する印加電圧の電圧印加時間に応じた各電着塗料固有の予測塗膜量を求める第２の演算装置と、を有する塗膜厚み予測装置である。
【００２１】
上述の構成により、試験用被塗物における印加電圧の経時変化から予測塗膜量が演算できるため、実際の被塗物への電着塗装における印加電圧を調整することにより、所望の塗膜量を得ることができ、更に緻密な塗膜量の管理を行うことができる。
【００２３】
上述したように、電流密度を印加電圧で除した値を前記電圧・時間積分値に乗じて得られた値の単位は、単位面積当たりのクーロン量の単位と同じである。従って、この乗じて得られた値と塗膜量との関係を求めることができ、その結果、印加電圧の経時変化と予測塗膜量との関係を第２の演算装置により求めることができる。従って、上記演算装置により得られた印加電圧の経時変化と予測塗膜量との関係を用いて、実際の被塗物への電着塗装時の印加電圧を調整して、所望の塗膜量を得ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２５】
図１には、本実施の形態の電着塗装における塗膜厚みの予測装置の構成の一例が示されている。
【００２６】
塗膜厚みの予測装置１０の電着槽１２内には、電着塗料１４が収容され、電着塗料１４に浸漬するように、電極１６と試験用被塗物１８とが配置されている。そして、電極１６と試験用被塗物１８との間に電圧を印加する電源２２が設けられ、更に電源２２から印加される電圧を測定する電圧計２４が、電極１６と試験用被塗物１８と電源２２とからなる回路内に配置されている。また、試験用被塗物１８には、試験用被塗物１８に流れる電流の電流密度を測定する電流計２０が装着されている。
【００２７】
また、電着塗装がアニオン型電着である場合には、試験用被塗物１８は陽極として、一方カチオン型である場合には、試験用被塗物１８は陰極として通電させる。これにより、試験用被塗物１８に塗膜３０が析出形成される。
【００２８】
更に、上述の塗膜厚み予測装置１０において、電流計２０に替えクーロン量測定器を装着して、電着予備試験を行うことによって、単位面積当たりのクーロン量をクーロン量測定器で測定するとともに、そのときの析出する塗膜の塗膜量を塗膜量測定器により測定する。なお、本実施の形態では、電着塗料において塗膜量と塗膜厚みとは相関関係があることから、塗膜量を例に取って以下説明する。
【００２９】
更に詳説すると、図２に示すように、本実施の形態の装置において、電流計２０と電圧計２４と電圧印加時間を測定するタイマー２６とからの出力は、第１の記憶装置３４に送られ、第１の記憶装置３４は、電圧印加時間における印加電圧と電流密度との経時変化とを関連づけて記憶する。また、上述したクーロン量測定器２８と塗膜量測定器３２とからの出力は、第２の記憶装置３６に送信され、第２の記憶装置３６は、単位面積当たりのクローン量と塗膜量とを関連付けて記憶する。更に、第１の記憶装置３４に記憶された電圧印加時間における印加電圧と電流密度との経時変化の情報は、演算装置４０内の第１の演算装置４２に出力され、第１の演算装置４２は、上記情報に基づき、電流密度を印加電圧で除した値（以下「塗膜電気抵抗値の逆数」という）と、印加電圧に印加時間を乗じた電圧・時間積分値とを求め、両者の関係を求める。また、第２の演算装置４４は、第１の演算装置４２から出力される塗膜電気抵抗値の逆数と電圧・時間積分値とを乗じた値が、第２の記憶装置３６に記憶されている単位面クーロン量と相関性を有することから、その相関性に基づき、印加電圧の経時変化と塗膜量との関係を求める。
【００３０】
これにより、実測可能な印加電圧に基づいて、被塗物に対する塗膜量を予測することができる。
【００３１】
更に、電着塗料により電着塗装時の塗膜析出度合いが異なるため、電着塗装を行う電着塗料毎に、上記装置により印加電圧の経時変化と予想塗膜量との関係を求めておくのが好ましい。また、被塗物の材質によって電着塗装時の塗膜析出度合いが異なるため、実際に電着塗装を行う被塗物と同一の材質の試験用被塗物を用いて予備電着塗装試験を行うことが好ましい。
【００３２】
次に、本実施の形態の電着塗装における塗膜厚みの予想方法について、図１〜図５を用いて説明する。なお、図３〜図５において、矢印方向に向かってグラフの軸の値は大きくなっている。
【００３３】
まず、図１の装置１０を用いて、図３に示すように、電圧計２４で計測しながら、一定電圧における電流密度の経時変化を測定するために電流計２０により単位面積当たりの電流量を測定し、更に上記タイマー２６を用いて印加時間を計測して、複数電圧における電流密度の経時変化を測定しておく。ここで、図３において、例えばＡ電圧は２５０Ｖ、Ｂ電圧は１００Ｖ、Ｃ電圧は５０Ｖの順で電圧が低くなっている。また、電着塗装では、塗料粒子の析出と同時に水素ガス（カチオン型電着の場合）又は酸素ガス（アニオン型電着の場合）が発生するため、電圧印加初期では、塗膜内にこれらのガスの流通路が点在しており、電流が流れやすい。従って、図３のように、電圧が高いほど初期の電流密度は高い。一方、電着塗料の析出が促進されるにしたがって、塗膜厚みが増大するとともに、ガスの流通路内への析出も促進されるため、ガスの流通路の径が小さくなる。その結果、ガスの放出が困難になり、電極反応が阻害され塗膜電気抵抗が増大することによって、ジュール熱により析出塗膜中の電着塗料が融合し流通路を塞ぐため、連続膜を形成するができる。このように、電圧印加時間が経過するにしたがって、電極反応が阻害されるため、図３に示すように、電流密度が低くなっていく。
【００３４】
次に、図３に示す複数の電圧における電流密度の経時変化に基づき、図４に示すように、［電流密度／印加電圧］（すなわち、塗膜電気抵抗値の逆数）に対する［電圧・時間積分値］との関係を求める。この関係は、電着塗料固有のマスターカーブとして表される。通常、電着塗装の予備試験では、例えば被塗物１４０ｃｍ2の一枚板を試験用被塗物として用いるため、本実施の形態では、電流密度の単位を［Ａ／ｍｍ2］と表すこととする。また、電圧の単位は［Ｖ］、印加時間は、秒［ｓ］で表すこととする。
【００３５】
従って、図４に示す［電流密度／印加電圧］の単位は「Ａ／ｍｍ2・Ｖ」となり、［電圧・時間積分値］の単位は「Ｖ・ｓ」となる。この［電流密度／印加電圧］の値に［電圧・時間積分値］を乗ずると、その単位は「Ａ・ｓ／ｍｍ2」となる。一方、「Ａ・ｓ」が「Ｃ」（クーロン）であることから、上記「Ａ・ｓ／ｍｍ2」の単位は、後述する［単位面積当たりのクーロン量］の単位「Ｃ／ｍｍ2」に相当する。
【００３６】
更に、図１の装置１０の電流計２０に替えてクーロン量測定器２８を用いて、更に塗膜量を塗膜量測定器３２により計測して、図５に示すような［単位面積当たりのクーロン量］と［塗膜量］との関係を求めておく。
【００３７】
そして、上述した［電流密度／印加電圧］に［電圧・時間積分値］を乗じた値と、［単位面積当たりのクーロン量］との相関に基づき、図４，５より、［電流密度／印加電圧］に［電圧・時間積分値］を乗じた値と［塗膜量］（単位：ｍｇ）との関係が求められ、この関係に基づき、所望の塗膜量に対して、図４に示すマスターカーブ上のいくつかの点が選択される。この選択されたいくつかの点に対して印加する電圧値を決めることによって、図３のグラフに基づき、電圧印加時間を求めることができる。これらより、電着塗装における印加電圧の経時変化と塗膜量との関係を求めることができる。
【００３８】
このように、本実施の形態の塗膜厚みの予測方法によれば、実測可能な印加電圧に基づいて、塗膜量を予測し、実際の被塗物への塗膜量を緻密に制御することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上の通り、本発明の塗膜厚み予測装置及び予測方法によれば、実測可能な印加電圧を用いて、試験用被塗物により予め電着塗装時の印加電圧の経時変化と塗膜量との関係を求めているので、実際の被塗物に対する電着塗装時の印加させる電圧における塗膜量を予測することができる。これにより、より精度の高い塗膜量、すなわち塗膜厚みの制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の電着塗装における塗膜厚み予測装置の構造の概略を示す模式図である。
【図２】  本発明における塗膜厚み予測装置の処理回路の概略構成図である。
【図３】  電着塗装において印加電圧一定条件下での電圧印加時間と電流密度との関係を示す図である。
【図４】  電圧・時間積分値と電流密度／印加電圧との関係を示す図である。
【図５】  電着塗装時の単位面積当たりのクーロン量と塗膜量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１０  塗膜厚みの予測装置、１２  電着槽、１４  電着塗料、１６  電極、１８  試験用被塗物、２０  電流密度計、２２  電源、２４  電圧計、２６  タイマー、２８  クーロン量測定器、３０  塗膜、３２  塗膜量測定器、３４  第１の記憶装置、３６  第２の記憶装置、４０  演算装置、４２  第１の演算装置、４４  第２の演算装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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