(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被塗物に電圧を印加する電着塗装方法において、
２０〜１００Ｖの初期電圧から電流が第１極大値になるまでの時間、毎秒２０〜１００Ｖの電圧上昇速度で電圧を上昇させた後、毎秒２〜２０Ｖの電圧上昇速度に切替えて、設定電圧に達するまで電圧を上昇することによって電流の第２極大値を抑制し、設定電圧に到達後は一定時間設定電圧に保持することを特徴とする電着塗装方法。
【請求項２】
被塗物を電着槽に入槽し、電着槽中を移動しながら電着塗装を実施した後、出槽させる工程を一連の工程としてコンベアなどを用いる連続電着塗装装置において、電極群を３群以上に分割し、これら群のうち入槽側の電極群の前を被塗物が通過するとき、２０〜１００Ｖの初期電圧から電流が第１極大値になるまでの時間、毎秒２０〜１００Ｖの電圧上昇速度で電極電圧を上昇させ、次の電極群の前を被塗物が通過するときには、設定電圧に達するまで毎秒２〜２０Ｖの電圧上昇速度で電極電圧を上昇させることによって電流の第２極大値を抑制し、残りの電極群の前を通過するときには、設定電圧を保つように、制御することを特徴とする電着塗装装置。
【請求項３】
前記制御は、電極の幅とコンベアの移動速度を調整することによって行われることを特徴とする請求項２記載の電着塗装装置。
【請求項４】
縦形電極を入槽側から出槽側まで細分して配置し、コンベアなどで被塗物が通過する時間に応じて、２０〜１００Ｖの初期電圧から電流が第１極大値になるまでの時間、毎秒２０〜１００Ｖの電圧上昇速度で電圧を上昇させた後、毎秒２〜２０Ｖの電圧上昇速度で、設定電圧まで昇圧されることによって電流の第２極大値を抑制し、設定電圧が一定時間印加されるように段階的に当該電極と被塗物の間に電圧をかけた電極群の間を被塗物を移動させながら電着塗装することを特徴とする電着塗装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電着塗装方法および電着塗装装置に関し、特に塗膜の厚さを均一化し、電着時間の延長による生産性の低下を招くことなしに、また低塗料コストで最低膜厚が確保できる電着塗装方法および電着塗装装置に関する。
【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電着塗装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】
本発明は、被塗物に電圧を印加する電着塗装方法において、
２０〜１００Ｖの初期電圧から電流が第１極大値になるまでの時間、毎秒２０〜１００Ｖの電圧上昇速度で電圧を上昇させた後、毎秒２〜２０Ｖの電圧上昇速度に切替えて、設定電圧に達するまで電圧を上昇することによって電流の第２極大値を抑制し、設定電圧に到達後は一定時間設定電圧に保持することを特徴とする電着塗装方法である。
【０００９】
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て、本発明を完成した。
【００１０】
初期電圧を０Ｖまたは比較的低い電圧から徐々に上昇させる場合、電流には２つ極大値ができる。第１電流極大値は、おおむね外板部の電着膜の析出開始を示し、初期電圧が高いか電圧上昇速度が大きいほど早期に大きな第１電流極大値が出現する。第１電流極大値出現以後は、外板部に塗膜が成長するので、第１電流極大値出現以後、電圧上昇速度を低くまた最高電圧を低くして第２電流極大値を抑制すれば、外板部に過剰な塗膜の成長を抑制できる。しかし単純にこの時期の電圧上昇速度を低く、また最高電圧を低くすれば、袋状内部などに、必要最低限の塗膜を確保するのに従来より長時間が必要となる。
【００１１】
本発明者らの検討結果によれば、外板部の過剰な塗膜の成長を抑制して、袋状部内部に必要最小限の塗膜を従来と変わらない電着時間で得るためには、第１電流極大値出現までは電圧上昇速度を２０〜１００Ｖ／ｓと比較的大きくし、さらに０Ｖから電圧上昇を開始するよりも、２０〜１００Ｖの低電圧から電圧上昇を開始することによって電流の第１極大値出現までの時間を短縮し、電流の第１極大値出現以後の電圧上昇速度を２〜２０Ｖ／ｓとより小さくしても到達最高電圧をより低くすることによって総電着時間を延長せずに袋状部内部に必要最小限の膜厚を確保することが可能となった。
【００１２】
第１段の電圧上昇速度が２０Ｖ／ｓ未満では、第１電流極大値出現までの時間を短縮できず、また２００Ｖ／ｓを超えると、外板部にワキやピンホールが発生するおそれがある。また第２段の電圧上昇速度が２Ｖ／ｓ未満では袋状部内部に必要最小限の厚さの塗膜を形成するのに時間がかかりすぎ、２０Ｖ／ｓを超えると外板部の膜厚が過剰になる。さらに初期電圧が１００Ｖより高いと電流の第２極大値の出現が早すぎて２つの電流極大値が分離せず、通電開始時に非常に大きな電流が流れて、ジュール熱のために外板部の電着膜の抵抗が低下するため、外板部に過大な膜成長が発生する原因となる。初期電圧が２０Ｖ未満であると、第１電流極大値の出現が遅くなるため、全体の通電時間が長くなって生産性が低下する。
【００１３】
電流の第１極大値および第２極大値とその出現時期は、同一の電着条件で予備の電着塗装を実施し、電着塗装中の電流値変化を記録計で記録することによって、既存の設備においても容易に測定できる。工業用電着塗装装置においては、同一形状の被塗物を繰り返し再現性よく電着塗装するため、予備の電着塗装の結果で得た電流の第１極大値の出現時期で、電圧上昇速度を変更することによって、電流が第１極大値になる点で電圧上昇速度を変更したことになる。
【００１４】
以上を図示すると、図１のようになる。ここで電流の第１極大値と第２極大値の出現する時期は、電着開始電圧およびそれぞれの極大値の前の電圧上昇速度などで変化するが、通常の電着塗装設備について充分な再現性を有し、請求項１のように実際の電流変化に基づくかわりに、量産時には、モデルによって観察した２つの電流極大値の位置に基づいて、通電開始からの時間で電圧上昇速度を切替え制御し、設定電圧になったら定電圧で電着を続けても差し支えない。
【００１５】
また本発明は、被塗物を電着槽に入槽し、電着槽中を移動しながら電着塗装を実施した後、出槽させる工程を一連の工程としてコンベアなどを用いる連続電着塗装装置において、電極群を３群以上に分割し、これら群のうち入槽側の電極群の前を被塗物が通過するとき、２０〜１００Ｖの初期電圧から電流が第１極大値になるまでの時間、毎秒２０〜１００Ｖの電圧上昇速度で電極電圧を上昇させ、次の電極群の前を被塗物が通過するときには、設定電圧に達するまで毎秒２〜２０Ｖの電圧上昇速度で電極電圧を上昇させることによって電流の第２極大値を抑制し、残りの電極群の前を通過するときには、設定電圧を保つように、制御することを特徴とする電着塗装装置である。
【００１６】
また本発明の前記制御は、電極の幅とコンベアの移動速度を調整することによって行われることを特徴とする。
【００１７】
本発明に従う電着塗装装置は、コンベアなどで連続的に自動車車体などの被塗物を進行方向に長い電着槽に入槽し、槽内を移動しながら槽内両側などの電極との間に電圧を印加して電着塗装する。このような連続式電着塗装装置においては、モデルになる被塗物で２つの電流極大値になる位置を確認する。電極を前記位置で３つの群に分け、入槽側の第１の電極群には、２０〜１００Ｖの初期電圧から電流が第１極大値になるまでの時間、２０〜２００Ｖの電圧上昇速度で電圧を印加し、第２の電極群には２〜２０Ｖ／ｓの電圧上昇速度で電圧を印加することによって電流の第２極大値を抑制し、第３の電極群には、設定電圧を印加する。電極と被塗物との間に有効に電流が流れるのは、電極の直近を被塗物が通過するときであるから、連続的に被塗物が電着槽内両側の電極間を移動するとき、請求項１に相当する電圧が被塗物と直近の電極との間に印加され、均一な膜厚分布の電着塗装が、被塗物に形成される。
【００１８】
また本発明は、縦形電極を入槽側から出槽側まで細分して配置し、コンベアなどで被塗物が通過する時間に応じて、２０〜１００Ｖの初期電圧から電流が第１極大値になるまでの時間、毎秒２０〜１００Ｖの電圧上昇速度で電圧を上昇させた後、毎秒２〜２０Ｖの電圧上昇速度で、設定電圧まで昇圧されることによって電流の第２極大値を抑制し、設定電圧が一定時間印加されるように段階的に当該電極と被塗物の間に電圧をかけた電極群の間を被塗物を移動させながら電着塗装することを特徴とする電着塗装装置である。
【００１９】
本発明に従う電着塗装装置は、電着槽両側に設けた電極と被塗物との間に、初期は、２０〜１００Ｖの初期電圧から電流が第１極大値になるまでの時間、２０〜２００Ｖ／ｓの昇圧速度で電圧が印加され、次に昇圧速度が２〜２０Ｖ／ｓに変更されることによって、電流の第２極大値を抑制して設定電圧まで昇圧され、さらに一定時間、設定電圧が印加されて電着塗装される。このような電着塗装装置においては、モデルには被塗物で２つの電流極大値になる時間が確認される。この時間によって昇圧速度が変更される時間および昇圧を停止する時間が決められるので、請求項１に記載の電圧が被塗物と電極間に印加され、均一な膜厚分布の電着装置が被塗物に形成される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例によって詳細に説明する。
【００２１】
【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、電着開始電圧２０Ｖから毎秒３０Ｖで電圧を上昇させながら通電したところ、１．５秒後の６５Ｖのとき、電流の第１極大値が現れた。
【００２２】
そこで、別の同種の自動車車体を陰極とし、対極を陽極として、電着開始電圧２０Ｖから毎秒３０Ｖで電圧を上昇させながら１．５秒間通電し、その後、６５Ｖから毎秒３Ｖ秒で２７０Ｖまで６８．３秒かけて電圧を上昇させ、その後２７０Ｖで１０１．７秒間通電し電着を終了した。
【００２３】
電圧上昇中を含めた電着時間は１８０秒、第１電流極大値は６２０Ａ、第２電流極大値は１１４０Ａであった。図１に電着中の時間に対する電圧および電流の変化を概念図として示す。
【００２４】
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。
【００２５】
膜厚測定の結果、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。
【００２６】
ドア外板部には、ワレ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。
【００２７】
【実施例２】
図２は連続電着塗装装置１０の断面図であり、図３は図２の切断面線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、第１電極２ａ、第２電極２ｂ、第３電極２ｃと３群に分け、それぞれ電流逆流防止用ダイオード５を介して整流器６の陽極に接続し、各整流器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。
【００２８】
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の間を通過する間に、２０Ｖから８０Ｖまで３０Ｖ／ｓで電圧を昇圧、この間は２秒であるので、たとえば１組の第１電極２ａが用いられる。次に自動車車体３は、第２電極２ｂの間を６３秒間で通過するが、この間第２電極は８０Ｖから２７０Ｖまで３Ｖ／ｓで昇圧される。最後に自動車車体３は、第３電極２ｃの間を１１５秒間で通過し、この間第３電極には常時２７０Ｖの設定電圧が印加される。本実施例では、第２電極２ｂは約３２組の電極群から、また第３電極２ｃは約５７組の電極群から構成される。
【００２９】
第３電極を通過後、自動車車体３は電着槽１から引上げられ、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。
【００３０】
自動車車体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、２１μｍ、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。
【００３１】
連続電着塗装装置の他の実施例として、第２電極２ｂの各組の電極に８０Ｖから２７０Ｖに逐次昇圧した電圧を印加してもよい。たとえば第１電極２ａに最も近い組に８０Ｖ、次の組に８６Ｖ、…と逐次印加電圧を上昇させ、最も第３電極２ｃに近い組に２７０Ｖを印加する。
【００３２】
【比較例】
実施例１の電着槽および電着塗料および同型の自動車車体を使用して、０Ｖから２５０Ｖまで３０秒間かけた電圧を上昇後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。
【００３３】
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。
【００３４】
０Ｖから２５０Ｖまでの電着上昇速度は毎秒８．３Ｖと一定であり、この結果、第１電流極大値の出現時期が実施例１より遅くなり、外板部の膜厚が薄く膜抵抗が小さいうちに高電圧となり、第２電流極大値が実施例１より大きくなり、外板部が厚膜となり、袋状部内部が薄膜となったと考えられる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、２０〜１００Ｖの初期電圧から電流が第１極大値になるまでは２０〜１００Ｖ／ｓの比較的大きい電圧上昇速度に昇圧し、その後２〜２０Ｖ／ｓの比較的小さい電圧上昇速度に切替えて設定電圧に昇圧し、設定電圧で一定時間保持させて、被塗物に電着塗装を行う。これによって外板部などの塗膜の厚さが過剰にならず、ワキやピンホールが生ぜず袋状部内部などに必要最低限の塗膜が、時間延長なしにまた設備の大きな変更なしに形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電着塗装方法による電着時間と電圧または電流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式電着塗装装置１０の断面図である。
【図３】図２の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩによる断面図である。
【図１】
0003829017.tif 000002
【図２】
0003829017.tif 000003
【図３】
0003829017.tif 000004