JPH11217696A - アルミニウム製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸性物質の焼付前の塗膜への付着によって引
き起こされる塗装不良が改善されたアルミニウム製品の
製造方法の提供。 【解決手段】 陽極酸化工程、アニオン電着塗装工程、
水洗工程および焼付工程からなるアルミニウム基材の塗
装工程を含むアルミニウム製品の製造方法において、該
塗装工程におけるアニオン電着塗装液中または該塗装後
の水洗工程における洗浄水中に、アルカリ金属またはア
ルカリ土類金属からなる塩基性化合物を添加することを
特徴とするアルミニウム製品の塗装方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、アルミニウム基材
またはアルミニウム合金基材（以下これらをアルミニウ
ム基材と総称する）に対して、アニオン電着塗装を施し
てなるアルミニウム製品の製造方法に関するものであ
り、さらに詳しくは、アニオン系電着塗装においてしば
しば発生する酸性ミストによる塗膜表面の異常を防止す
るアルミニウム基材の塗装工程からなるアルミニウム製
品の製造方法である。

【０００２】

【従来の技術および問題点】電着塗装は、水を溶媒とし
ているため、火災や爆発などの危険性が無いこと、自動
化による連続塗装が可能であることおよび塗膜厚のコン
トロールが容易であること等の理由により、金属塗装に
おいて広く利用されている。アルミニウム製品の工業的
規模の塗装においても、アニオン系重合体を用いるアニ
オン電着塗装が採用されている。しかしながら、その塗
装においては、酸性物質の焼付前の塗膜への付着が原因
で、正常なクリアー塗膜の所々に白い斑点または白いス
ジが現れるという問題があった。アルミニウム基材のア
ニオン電着塗装においては、塗装前に被塗装面を酸化し
て、該面上に酸化アルミニウム皮膜を形成させるという
操作（陽極酸化と称される）が行われるが、この陽極酸
化における電解液の一成分として用いられる硫酸または
シュウ酸等の酸性物質が塗膜を汚染することが知られて
いた。従って、実塗装ラインにおいては、陽極酸化後に
水洗工程および湯水による洗浄工程を設け、陽極酸化の
際にアルミニウム基材に付着した硫酸等の酸性物質を洗
い流すシステムが採用されている。しかしながら、かか
る水洗および湯水洗では酸性物質を完全に除去できない
こともあり、また陽極酸化槽等から発生し、空中を浮遊
する硫酸ミスト等による汚染も無視できないため、問題
は完全には解決していない。

【０００３】上記問題の解決策として、陽極酸化後の水
洗不足によりアルミニウム基材に付着して電着塗装液に
持ち込まれる硫酸等を塗装液から除去するために、電着
塗料液をイオン交換樹脂や限外濾過装置で処理するとい
う方法（特開昭５２−１４２７４４号公報）、または塗
装浴前の工程と塗装浴以降の工程の間にプラスチックシ
ートまたはフィルム等からなる障壁（カーテン）を設け
ることにより、硫酸ミスト等が塗膜に付着することを防
止するという方法（特開平１−２７９７９５号公報）等
が提案されており、さらには陽極酸化槽から硫酸ミスト
等が発生するのを抑制するために、電解液中に界面活性
剤を添加するという方法等も、検討されていた。しかし
ながら、上記提案の手段では、設備の改善に多額の費用
が掛かったり、または効果が不十分だったりするという
問題があり、簡便な解決手段が求められていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、塗装ライン
に特別な設備等を追加することなく、硫酸等の酸性物質
により発生する塗膜の異常を完全に防止できるアルミニ
ウム基材のアニオン電着塗装工程からなるアルミニウム
製品の製造方法を提供することを課題とした。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため鋭意検討した結果、アニオン電着塗装浴
における塗装液または該塗装に引き続く水洗工程におけ
る洗浄水中に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属か
らなる塩基性化合物を微量添加することにより、他の塗
膜物性に悪影響を及ぼすことなく、硫酸等の酸性物質が
原因で発生する塗膜の異常が防止できることを見出し、
本願発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、陽
極酸化工程、アニオン電着塗装工程、水洗工程および焼
付工程からなるアルミニウム基材の塗装工程を含むアル
ミニウム製品の製造方法において、該塗装工程における
アニオン電着塗装液中または該塗装後の水洗工程におけ
る洗浄水中に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属か
らなる塩基性化合物を添加することを特徴とするアルミ
ニウム製品の塗装方法である。以下、本発明についてさ
らに詳しく説明する。

【０００６】アルミニウム基材のアニオン電着塗装にお
ける主要な工程は、１）アルミニウム基材の酸洗浄、
２）水洗、３）アルカリ洗浄、４）水洗、５）陽極酸
化、６）水洗、７）湯洗、８）電着塗装、９）水洗およ
び10）焼付の各工程である。かかるアニオン電着塗装に
おいて、前記塗膜の異常を招く酸性物質が焼付け前の塗
膜を汚染する経路は、二通り考えられている。その一つ
は、陽極酸化の電解液中の酸性物質が、陽極酸化後の洗
浄の不足によりアルミニウム基材に付着した状態で電着
塗装液に持ち込まれたり、さらに同様にして電着塗装液
から次の水洗工程の洗浄水に持ち込まれたりする結果、
焼付前の塗膜に溶液中の酸性物質が付着するという経路
であり、もう一つは、陽極酸化槽等で発生したミスト状
態の酸性物質が、空中を浮遊しながら焼付け前の塗膜と
接触するという経路である。

【０００７】本発明においては、前記のとおり、電着塗
装浴における塗装液またはその後の水洗工程に用いる洗
浄水中に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属からな
る塩基性化合物を添加するが、該塩基性化合物を塗装後
の水洗工程における洗浄水中に添加することが、より好
ましい。アルミニウム基材のアニオン電着塗装ラインの
細部の設計は、個々により若干の差異があるが、塗装後
の水洗工程における洗浄水は、該洗浄液中に持ち込まれ
る塗料の有効成分を塗装浴に戻す時、該有効成分と一緒
に塗装浴に流入するというシステムは、一般的に採用さ
れている。このような場合には、水洗工程における洗浄
水に添加された塩基性化合物は、ある程度の時間の経過
後には、塗装液中にも拡散する。

【０００８】本発明において使用される塩基性化合物と
しては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カ
ルシウムおよび水酸化バリウム等のアルカリ金属または
アルカリ土類金属の水酸化物；炭酸ナトリウム、炭酸カ
リウム、炭酸水素ナトリウムおよび炭酸水素カリウム等
の塩基性を有するアルカリ金属塩が挙げられ、これらは
単独でまたは２種以上併用して使用できる。特に好まし
い塩基性化合物は、水酸化ナトリウムおよび水酸化カリ
ウムである。なお、上記塩基性化合物に代えて、有機ア
ミンまたはアンモニアを使用した場合には、本発明にお
いて奏されるような効果は得られなかった。

【０００９】本発明における上記塩基性化合物は、塗膜
に付着する酸性物質と中和に関与するものと推測され
る。塩基性化合物の好ましい添加量は、個々の塗装ライ
ンまたは運転条件によって塗膜に付着する酸性物質の量
に多少の変動があるため、画一的に決めることは困難で
あるが、水性電着塗装液または塗装後の水洗工程におけ
る洗浄水の重量を基準にして、通常２０ｐｐｍ以上であ
り、その上限は、電着塗装液または洗浄水のｐＨが９を
越えない量である。電着塗装液または洗浄水のｐＨが９
を越える量の塩基性化合物を使用すると、塗膜が液側に
溶解してしまう。上記塩基性化合物は、電着塗装浴を建
浴する際に、塗料液または洗浄液に添加しても良いし、
使用中の塗料液または洗浄液に添加しても良い。

【００１０】本発明における電着塗料としては、カルボ
キシル基を有する重合体のアミン塩および架橋剤を水性
媒体に溶解または乳化分散させてなる塗料が好ましく使
用できる。カルボキシル基を有する重合体としては、ア
クリル酸アルキル単量体単位等を主成分とするアクリル
系重合体であって、酸価が５〜１５０の重合体が好まし
い。上記重合体にカルボキシル基を付与する単量体とし
ては、アクリル酸、メタクリル酸、α−クロロアクリル
酸、イタコン酸および無水マレイン酸等が挙げられる。
上記重合体の親水性を高める目的で、該重合体の中和用
に用いられるアミンとしては、塗膜形成後の焼付け温度
（通常１４０℃〜２２０℃）よりも沸点が低いものを使
用することが望ましい。アミンに代えて、アンモニアを
使用しても良い。架橋剤としては、メチロール基の少な
くとも一部を炭素数４以下の低級アルコールでアルコキ
シル化したアルコキシル化メチロールメラミン等が使用
でき、その好ましい使用量は、前記重合体と架橋剤の合
計量を基準にして、５〜６０重量％である。併用する前
記重合体が自己架橋性を有するものである場合には、架
橋剤の使用量は上記の範囲以下でも良い。なお、アニオ
ン電着塗料は、水性媒体の１０重量％を上限に有機溶剤
を含んでいても良い。

【００１１】本発明において使用できる電着塗装条件の
一例としては、以下の条件が挙げられる。 電圧 ； ５０〜２５０Ｖ 電着時間 ； ０．５〜１０分間 また、電着塗装後の水洗は、０．５〜１０分間水中に浸
漬する操作を１〜２回行う程度が適当であり、焼付条件
は、通常１４０〜２２０℃で５〜４０分間が採用でき
る。以下、実施例及び比較例により、本発明をさらに具
体的に説明する。

【００１２】

【実施例及び比較例】なお、以下の具体例において使用
した電着塗料およびアルミニウム基材は、それぞれ以下
のものである。 ○電着塗料 クリヤー電着塗料であるトアカロンＥＤ４６２０（株式
会社トウペ製；酸価４０のカルボキシル基を有する重合
体および混合アルキルエーテル化メチロールメラミンか
らなる水性塗料）を純水で固形分濃度８％に希釈し、さ
らにジメチルエタノールアミンを加えてｐＨ８．１に調
整した塗料液２０００ｇを塗装槽に仕込んで塗装浴とし
た。また、電着塗装後の塗膜の洗浄水として、上記塗料
を純水で固形分濃度０．３％に希釈した溶液に、ジメチ
ルエタノールアミンを加えてｐＨ８．５に調整した水溶
液２０００ｇを製造した。

【００１３】○アルミニウム基材 以下の順序で酸洗浄処理およびアルカリ洗浄処理等を施
した後に、陽極酸化したアルミニウム合金板を塗装用基
材として準備した。 １０％硫酸水溶液に室温で５分浸漬 水道水流水で５分間洗浄 ５％水酸化ナトリウム水溶液に４０℃で５分間浸漬 水道水流水で５分間洗浄 １０％硫酸水溶液に室温で５分浸漬 水道水流水で１０分間洗浄 陽極酸化（１３０ｇ／ｄｍ３硫酸水溶液で２２℃、１
Ａ／ｄｍ２の条件で３０分間電解） 水道水流水で５分間洗浄 ８０℃の純水に３分間浸漬

【００１４】

【比較例１】水洗工程用の上記水溶液２０００ｇに、１
％硫酸水溶液にアンモニアを添加してｐＨ＝８．０に調
整した液（＊）１ｇを加えて得られる液（硫酸の濃度；
５ｐｐｍ）を、本例の洗浄水とした。前記電着塗料浴に
浸漬したテストピースを陽極とし、陰極としてステンレ
ス板を用いて、１３０Ｖで２分間の直流電流を通電して
電着塗装を行った後、上記水洗水による水洗を行った。
その後、１８０℃に設定した電気乾燥機で３０分間焼き
付けた。その結果、得られた硬化塗膜上には、白いスジ
が幾つか観察された。 ＊注）硫酸の希薄水溶液に代えて、硫酸アンモニウム水
溶液を使用した理由は、硫酸の希薄水溶液を使用する
と、塗料液が酸性化して塗料液中の重合体のゲル化が起
こり、それは実際の塗装ラインで発生する塗膜異常とは
異なるものであるからである。

【００１５】

【実施例１】比較例１において洗浄水とした液に、さら
に水酸化ナトリウム１００ｐｐｍを加えた水溶液を、本
例の水洗水とした。それ以外は、すべて比較例１と同様
な操作を行い得られた塗膜を加熱硬化させた。その結
果、得られた硬化塗膜上には、白いスジまたは斑点は存
在せず、美観的に何らの問題がなかった。また、塗膜の
光沢、鉛筆ひっかき試験法による塗膜硬度、耐沸騰水
性、耐食性および耐アルカリ性等は、比較例１で得られ
た塗膜とまったく同等であった。

【００１６】

【実施例２〜３】比較例１において洗浄水とした液に、
さらに水酸化ナトリウム３０ｐｐｍを加えた水溶液を、
実施例２の洗浄水とした。また、比較例１において洗浄
水とした液に、さらに水酸化ナトリウム５００ｐｐｍを
加えた水溶液を、実施例３の洗浄水とした。上記以外の
点は、すべて比較例１と同様な操作を行い得られた塗膜
を加熱硬化させた。その結果、実施例２および実施例３
で得られた硬化塗膜上には、いずれにも白いスジまたは
斑点は存在せず、美観的に何らの問題がなかった。ま
た、その他の塗膜物性も基本的に比較例１と変わること
なく、優れたものであった。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、塗装ラインに特別な設
備等を追加することなく、極めて簡便な操作により、ア
ルミニウム基材のアニオン電着塗装において長年の問題
であった酸性物質による塗装不良を防止でき、美観およ
び基材保護に必要な物性を具備する塗膜によって被覆さ
れたアルミニウム製品が得られる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 陽極酸化工程、アニオン電着塗装工程、
   水洗工程および焼付工程からなるアルミニウム基材の塗
   装工程を含むアルミニウム製品の製造方法において、該
   塗装工程におけるアニオン電着塗装液中または該塗装後
   の水洗工程における洗浄水中に、アルカリ金属またはア
   ルカリ土類金属からなる塩基性化合物を添加することを
   特徴とするアルミニウム製品の塗装方法。
2. 【請求項２】 塩基性化合物の添加量が、上記塗装液ま
   たは水洗水の重量を基準にして、２０ｐｐｍ以上である
   請求項１記載のアルミニウム製品の塗装方法。