JPH1161493A - 電着塗装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被塗物の塗装面積、被塗物の種類の変動等に
よっても、塗装品質が変化することなく安定した塗装を
行うことができ、かつ経済的にも優れた電着塗装方法を
提供する。 【解決手段】 電着塗料（１０）が収容された電着槽
（９）内に被塗物（８）を搬送し、この被塗物と電着槽
内に貯溜されている電極（５，６）との間に直流電源
（１）を接続し、電着塗装を行う電着塗装方法におい
て、まず予め設定された基準電圧によって電着塗装を開
始し、この電着塗装初期の電流値の変化から、電着槽内
に存在する被塗物の塗装面積および構造を推定し、この
結果に基づき、その後の電圧を変化させ形成される塗膜
の膜厚を適正な値に制御することを特徴とする電着塗装
方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電着塗装方法に関するも
のであり、特に被塗物の塗装面積、被塗物の種類の変動
等によっても、塗装膜厚などの塗装品質が変化すること
なく安定した塗装を行うことができ、かつ経済的にも優
れた塗装技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から塗装方法としては、静電塗装方
法やスプレー塗装方法、エアレス塗装方法やディッピン
グ塗装方法および電着塗装方法などが行われている。

【０００３】このうち、電着塗装方法は、その他の塗装
方法に比較して様々な面で優れた特徴を有しており、例
えば被塗物の袋状構造部および被塗物の各部分間の接合
部などにおいても塗装が可能であるという特徴を有して
いる。また上記のような特徴点に加え、通電量の制御な
どによって膜厚管理も容易であり、しかも塗装された塗
料の「ワキ」、「タレ」なども発生せず、作業性が良好
であることが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電着塗装において、上
記したような膜厚は、一般に通電電圧で制御されるが、
他の要因、例えば、塗料液温、被塗物の搬送速度、塗料
槽内に浸漬されている被塗物数や種類などにも影響を受
ける。すなわち、一定電圧下で塗装を行っていても、塗
料槽内における塗装面積が変動したり、浸漬される被塗
物の被塗物形状の変化などによって、塗膜が形成されに
くくなる場合があり、このような場合、塗膜膜厚が薄く
なってしまい、被塗物の防錆性能が低下し、得られた製
品に錆が早期に発生して機械強度の低下や、外観を損ね
る事態となってしまう。

【０００５】また、前記塗膜がむやみに厚く形成されて
しまう条件となった場合、塗料消費量が増大し、塗装経
済上で好ましくない。

【０００６】従来、電着塗装法において、被塗物の塗装
面積、被塗物種の変動などを自動的に検出して、前記電
圧を塗装毎に自動制御するといったことは行われておら
ず、様々な面積と構造を有する被塗物（面積の大小、平
板状構造／袋状構造など）が同一ラインで電着槽へと流
れてきても常に同一の電圧条件にて電着塗装をおこなっ
ているため、形成される電着塗膜膜厚の正確な管理がで
きないと言う問題点を有しているものであった。

【０００７】なお、被塗物の数に応じて電着膜厚を制御
する方法としては、特開昭６２−１３６５２７号等に提
唱されているが、これらは予め、リミットスイッチ等を
有する被塗物検出装置が必要であり、かつ操作が煩雑で
ある。また、電着塗装中の電流値をモニターし膜厚制御
に利用する例は、特開平７−２２８９９７号公報に開示
されているが、これは電流値が一定の値まで降下する時
点を通電停止可能段階として、通電を停止するものであ
って、被塗物の塗装面積、被塗物種の変化等による形成
塗膜膜厚の変動を制御できないものであった。

【０００８】従って、本発明は、改良された電着塗装方
法を提供することを課題とする。本発明はさらに、被塗
物の塗装面積、被塗物の種類の変動等によっても、塗装
品質が変化することなく安定した塗装を行うことがで
き、かつ経済的にも優れた電着塗装方法を提供すること
を課題とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記諸目
的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、様々な組合
せよりなる被塗物が塗装ラインを流れて電着槽に搬入さ
れて電着塗装される際、電着塗料が収容された電着槽に
おける電着初期段階の電流発生の挙動と、電着槽内に存
在する被塗物の数や種類に関連が深いことを見出し、実
際の電着塗装において計測されるこの電着初期段階の電
流値特性から、所望の塗膜膜厚とするのに適正な初期段
階移行の印加電圧（以下、「二次電圧」とも称する。）
をリアルタイムに速やかに判断し、二次電圧をこの適正
な値に制御して印加する方法を考案し、本発明を完成さ
せたものである。

【００１０】すなわち、上記諸目的を達成する本発明
は、（１）電着塗料が収容された電着槽内に被塗物を搬
送し、この被塗物と電着槽内に配置されている電極との
間に直流電源を接続し、電着塗装を行う電着塗装方法に
おいて、まず予め設定された基準電圧によって電着塗装
を開始し、この電着塗装初期の電流値の変化から、電着
槽内に存在する被塗物の塗装面積および構造を推定し、
この結果に基づき、その後の電圧を変化させ形成される
塗膜の膜厚を適正な値に制御することを特徴とする電着
塗装方法である。

【００１１】さらに本発明は、全電着塗装時間の約１／
３までの時間を、電着塗装初期とするものである上記
（１）に記載の電着塗装方法を示すものである。

【００１２】本発明はまた、（３）予め、使用される塗
装設備において、種々の塗装面積および構造の被塗物を
用いて、これらの被塗物に対する前記基準電圧における
電着塗装初期の電流値特性を計測し、さらにこのような
種々の被塗物に対して所望膜厚の塗膜を形成させるため
に必要とされるその後の電圧としての二次電圧値を決定
しておき、このようにして求められた各種被塗物におけ
る前記電流値特性および前記二次電圧値のデータを、前
記直流電源を制御する電圧制御装置に記憶させておき、
実際の電着塗装を行った際に計測された電着塗装初期の
電流値特性を、この電圧制御装置において前記データと
比較することで二次電圧値を決定し、電着塗装を行うも
のである上記（１）または（２）に記載の電着塗装方法
を示すものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施態様に基づき
詳細に説明する。

【００１４】電着塗装においては、電圧を印加した際に
おいて、電極と被塗物との間に流れる電流は、被塗物の
外板塗装面積にほぼ比例し、その後の電流値は被塗物の
構造等によって変化する。すなわち、電流値は、電着塗
装設備構造、電着塗料の液伝導度、印加電圧等が、被塗
物の外板塗装面積等に影響されるが、このうち、電着塗
装設備構造、電着塗料の液伝導度は、一般に一定要因で
あり、印加電圧を所定値とすれば、電着槽に搬送される
被塗物種、塗装面積の変化が、前記電流値の変動として
表れることとなる。本発明においては、このことを利用
し、被塗物種、被塗物面積を変えながら連続的に行われ
る電着塗装操作において、電着槽内に存在する被塗物
種、塗装面積を、電流値を計測することによりほぼリア
ルタイムで認識し、適正な膜厚の塗膜を形成するもので
ある。

【００１５】本発明の電着塗装方法においては、まず、
予め使用する塗装ラインの電着塗料特性、設備条件等か
ら予め基準電圧（被塗物種、塗装面積等が標準であると
き、適正膜厚に塗装できる一定電圧）を設定しておく。

【００１６】さらに本発明においては、実際に塗装を行
うに先立ち、次のような予備実験を行う。すなわち、被
塗物種、塗装面積の種々異なる被塗物試料群に対し、上
記のごとく設定した基準電圧にて電着塗装を行った際に
おける塗装初期の電流値特性を計測する。さらに所定の
電着塗装時間の全体を通じてこの基準電圧をかけた場合
において、各被塗物試料の表面に形成される塗膜の膜厚
を測定する。次に、この塗膜膜厚の測定結果に基づき、
各被塗物試料において所望する適正な塗膜膜厚が得られ
るための、塗装初期以降の印加電圧（二次電圧）を決定
する。この二次電圧の決定は、例えば、基準電圧を全塗
装時間にわたりかけた際に得られる塗膜膜厚の結果から
おおよその予測をつけて、塗装初期以降の印加電圧を種
々変えた基礎実験を繰り返し、所望の膜厚が得られた場
合における電圧値を選択することにより行い得る。

【００１７】なお、前記電着塗装初期の時間としては、
全電着塗装時間の約１／３までの時間であることが望ま
しい。すなわち、この電着塗装初期の時間をこれ以上長
くとっても電流値の変動が小さくなるため、塗装初期以
降に印加される二次電圧の決定に有効な電流値データは
ほとんど生まれないためである。但し、全電着塗装時間
の１／３の時間を越えて、長時間電流値を計測しなが
ら、二次電圧を、さらに三次電圧、四次電圧…と調整す
ることを制限するものではない。また、電着塗装初期の
時間を、全電着塗装時間の約１／３よりもさらに短くす
ることは、後述するような電圧印加開始後における経時
的な電流値の変化パターンおける初期最大電流値Ｉ₀等
の特徴的な値が示される時点を、当該時間が含む限りに
おいては可能であるが、一般に全電着塗装時間の約１／
１０程度までが短縮の限度である。

【００１８】図３は、塗装経過時間における電流値の変
化パターンの一例を示すものであるが、電流値は電圧印
加開始直後に初期最大電流値Ｉ₀まで上昇し、その後下
降して暫く経過すると一定電流値へと近づき安定し始め
る。印加される基準電圧の大きさ等によっても左右され
るため、一概には規定できないが、例えば、初期最大電
流値Ｉ₀に達するまでが、印加開始から１〜３０秒程
度、さらに初期最大電流値Ｉ₀より電流が下降し安定し
始めるのは、初期最大電流値Ｉ₀に到達後約５〜９０秒
程度である。

【００１９】初期最大電流値Ｉ₀は、被塗物の塗装面積
が大きいほど大きくなり、また初期最大電流値Ｉ₀到達
後所定時間経過後（前記したような例えば５〜９０秒程
度経過後の電流値が安定化し始める時点）の電流値Ｉ₁
は、被塗物の形状に影響を受け、袋状構造などの比率が
高くなると大きくなる傾向にある。従って、これらの電
流値Ｉ₀、Ｉ₁を被塗物種、塗装面積の種々異なる被塗物
試料群に関して求めておき、後述するような実際の塗装
に際して求められた値と対比すれば、実際の塗装におけ
る被塗物種、塗装面積がどのようなものであるかが認定
可能である。

【００２０】初期最大電流値Ｉ₀への到達時間、および
その後電流値が安定化し始める時点までの到達時間は、
基礎実験によって容易に知ることができるので、基礎実
験の結果からそれぞれの計測時点を決定し、各計測時点
において測定される電流値をそれぞれＩ₀、Ｉ₁とみな
す。なお、測定されるＩ₀の値は、真のＩ₀の値とは若干
の相違が生じる可能性があるが、実際の塗装に先立ち測
定される比較データとなる被塗物試料群における計測時
点と、実際の塗装時における計測時点とを一致させてお
けば、実際の塗装時において計測された電流値を試料群
において計測された電流値と対比して、実際の塗装時に
おける被塗物の塗装面積、被塗物種を判断する上で、特
に問題は生じない。

【００２１】また、電着塗装初期における電流値の計測
方法としては、上記したように２つの時点で電流値を測
定する態様に限られず、電着塗装初期における３つ以上
の時点で各被塗物試料の電流値を測定し、これらの３つ
以上の測定点における被塗物試料群の電流値データ作成
し、実際の塗装時において同様の測定点において測定さ
れた電流値と対比して、実際の塗装時における被塗物の
塗装面積、被塗物種を判断することは、当然に可能であ
る。さらに、各被塗物試料に関し電着塗装初期において
連続的に電流値を計測して、被塗物試料群の電着塗装初
期における電流値の変化の波形解析データを作成してお
き、実際の塗装時において電着塗装初期において同様の
連続的な電流値測定を行なって得られた電流値の変化状
態を、この波形解析データに対比させて、実際の塗装時
における被塗物の塗装面積、被塗物種を判断することも
可能である。

【００２２】このような予備実験によって、被塗物種、
塗装面積の種々異なる被塗物試料群に対しての塗装初期
の電流値特性データ、および各被塗物試料において所望
する適正塗膜膜厚を得るために印加すべき二次電圧値の
データが得られたら、これら双方のデータを、電圧制御
装置に記憶させておく。

【００２３】そして、実際の塗装作業を開始する。実際
の塗装においては、様々な組合せよりなる被塗物を塗装
ラインに流して、電着槽に搬入し電着塗装することがで
きる。ある１つの被塗物種ないし複数の同種あるいは異
種の被塗物種の組合せが、電着槽に入槽すると、まず基
準電圧が印加されて電着塗装が開始される。そして電着
初期における上記したような所定の時点で、槽内に流れ
る電流値が計測される。

【００２４】測定された電流値は、直ちに電気信号とし
て電圧制御装置に送られる。電圧制御装置では、判断プ
ログラムが作動しており、送られてきた測定電流値を、
記憶している前記したような予備実験により得られた被
塗物試料群の電流値特性のデータと対比し、データ中に
おける最も近似する電流値特性を有する試料を選び出
し、二次電圧データ中からこの試料に関する二次電圧値
を解として出す。なお、必要に応じて、このデータ中に
おける最も近似する電流値特性のものと、実際の測定さ
れた電流値特性との解離の度合いから、解答された二次
電圧値に適当な補正をかけるような補正プログラムを併
せて実行することも可能である。電圧制御装置は、この
ようにして決定された二次電圧値が、電着槽においてそ
の後印加されるように、直流電源に対して命令を発す
る。これによって、その後の電着塗装時間において所望
の二次電圧が適用され、電着塗装を行なわれる。

【００２５】なお、電圧制御装置に組み込まれるプログ
ラムとしては、上記に例示したような構成のものに何ら
限定されるものではなく、前記予備実験によって得られ
た電流値特性データおよび二次電圧値のデータ、あるい
はさらにこれらのデータより導き出された関数式等によ
って、測定電流値から所望の二次電圧値を決定しうるも
のである限り任意のものであってよい。また、使用され
る電圧制御装置としても、上記したようなプログラムを
実行できるものである限り、任意のものであって良く、
例えば、マイクロコンピュータ、パーソナルコンピュー
タ、オフィスコンピュータ等の演算装置を１ないし複数
台組み込むことで構成され得る。なお、このような電圧
制御装置を使用せず、予備実験によって得られた電流値
特性データおよび二次電圧値のデータと、実際の塗装操
作において得られる塗装初期の電流値から、手作業にて
適正な二次電圧値を割り出し、直流電源電圧を変化させ
ることも可能であるが、電圧制御装置によって、二次電
圧を自動制御することが当然に望ましい態様である。

【００２６】このように本発明においては、電着塗装に
おける初期一定期間の電流値から、その後の電圧を制御
することによって適正な塗膜膜厚を得ることができるも
のである。

【００２７】図１は、本発明に係る電着塗装方法を実施
するための装置構成の一例であるカチオン型電着塗装装
置の構成を模式的に示すものである。この装置におい
て、電着槽９には電着塗料１０が満たされており、電着
槽９上には被塗物８を搬送して電着塗料１０に被塗物８
を浸漬できるようなハンガー７が設置されている。

【００２８】そして電着槽９内には、複数の対向する被
塗物用電極６群が配置されており、各電極６は、直流電
源１の陽極側へと電気的に接続されている。一方、直流
電源１の陰極側には、被塗物８が電気的に接続可能とさ
れている。

【００２９】また、電着槽９内には、電着槽９における
被塗物入槽側端部近傍に、電流特性測定用電極５が配置
されており、この電流特性測定用電極５も直流電源１の
陽極側に電気的に接続されている。

【００３０】また、電流特性測定用電極５の直流電源１
への接続回路途中には、電流計３が配して有り、この電
流計３によって電流特性測定用電極５と被塗物８間に流
れる電流が計測できるようになっており、さらに被塗物
用電極６の直流電源１への接続回路途中には、電流計２
が配して有り、この電流計２によって被塗物用電極６と
被塗物８間に流れる電流が計測できるようになっいる。

【００３１】さらに、各電流計２、３は、マイクロコン
ピュータ等から構成される二次電圧制御装置４の入力側
に電気的に接続されており、これら電流計２、３で計測
された電流が電気信号として二次電圧制御装置４へと入
力される。また、二次電圧制御装置４の出力側には、直
流電源１が電気的に接続されており、二次電圧制御装置
４より発せられる命令信号によって直流電源１は印加電
圧を変化させることができるような構成とされている。

【００３２】なお、本発明の電着塗装方法において用い
ることのできる電着塗装装置の構成としては、少なくと
も電着槽内に設置される電極と被塗物（反対電極）との
間に流れる電流値を測定でき、かつこの測定電流値に基
づき印加電圧を制御できる構成を有するものである限
り、図１に示したような装置構成例に何ら限定されるも
のではない。例えば、図１に示す装置構成において、電
着槽９内に配置される被塗物用電極６に代えて、電着槽
９の壁面を直流電源１に接続し、槽内壁電極とする構
成、また、図１に示す装置構成において、電流特性測定
用電極５と被塗物用電極６とをそれぞれ別々の直流電源
に接続する構成等、種々の変更が可能である。

【００３３】図１に示す装置を用いて、本発明の電着塗
装方法を実施する場合の概略を説明すると、まず、電着
槽９内に被塗物８を配置して、まず基準電圧のもとで電
着塗装を開始する。そして塗装初期における、電流特性
測定用電極５と被塗物８間に流れる電流値を電流計３に
よって計測する。電流計３によって計測された電流値
は、電気信号として二次電圧制御装置４に送られる。二
次電圧制御装置４では、得られた塗装初期の計測電流値
から、前記したようにして適正な二次電圧値を割り出
し、直流電源１から発する電圧が当該二次電圧値となる
ように、直流電源１に対して命令信号を送る。直流電源
１は、この命令信号によって基準電圧値から所定の二次
電圧値へと自動的に変圧され、ハンガー７での搬送によ
って電着槽９内を移動する被塗物８表面には、当該二次
電圧値を印加する被塗物用電極６群の間を通過する電着
塗装における残りの期間において、所望膜厚の電着塗膜
が堆積されるものである。

【００３４】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。

【００３５】図１に示すようなカチオン型電着塗装装置
を用いて、電着塗装を行った。

【００３６】使用する被塗物としては、表１に示すよう
に、被塗物Ａ（板状被塗物）と被塗物Ｂ（袋状構造物）
をそれぞれ１種で、または２種の混在する組み合わせ
で、用いたが、被塗物数は、被塗物の塗装面積合計の指
数が０．５〜１．５となるようにした。

【００３７】まず、表１に示す各被塗物種（Ａ１〜Ａ
５、ＡＢ１〜ＡＢ５、Ｂ１〜Ｂ５）に対して基準電圧
（２４０Ｖ）のもとで電着塗装した。

【００３８】この時電流計３で電流を計測したが、電圧
印加開始後約１５秒で最大電流値となった。そこで１５
秒の電流値Ｉ₀と電流が下降し始める２５秒後の電流Ｉ₁
を計測した。電着終了後、被塗物の外板膜厚を測定し
た。結果を表２に示す。

【００３９】次に、電着後の外板膜厚が２０μｍ（目標
値）になるように、二次電圧（電圧印加開始３０秒後か
ら終了時まで印加する電圧）を調整し、電着した結果を
表３に示す。表３に示されるように、二次電圧を設定す
ることにより、外板膜厚を２０μｍで一定化できること
がわかる。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【表２】

【００４２】

【表３】

【００４３】なお、図２は、電流値Ｉ₀、Ｉ₁と二次電圧
の関係を図示するものである。電流値Ｉ₀は、塗装面積
が大きいほど大きくなり、電流値Ｉ₁は袋状構造物の比
率が上がると大きくなる。二次電圧は、電流値Ｉ₀、Ｉ₁
が大きいほど高くされる。実施例においては、電流計３
によって電流値Ｉ₀、Ｉ₁を読み取り、電圧制御装置５に
て適正な二次電圧を割り出し、直流電源１から発する二
次電圧を自動制御した。また、図３は塗装時における経
過時間と、電流変化および印加電圧の関係を、被塗物種
Ａ３の場合を例に取り示すものである。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように本発明の塗装方法にお
いては、電着塗装における初期一定期間の電流値から、
その後の電圧を制御することによって、適正な塗膜膜厚
を得ることができる。また、被塗物の種類、形状等の違
いに左右されず、常に適正な膜厚にて電着塗装ができる
ために、過剰な塗料を消費することもなく、さらに使用
される装置構成としても簡便なもので済むため、塗装経
済上においても有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の電着塗装方法の実施において用いら
れる電着塗装装置の一例の構造を使用状態において模式
的に示す図、

【図２】 本発明の電着塗装方法の実施例において得ら
れた電流値Ｉ₀、Ｉ₁と二次電圧の関係を示すグラフ、

【図３】 本発明の電着塗装方法の一実施例において得
られた電着塗装時における電流値の経時的変化を示すグ
ラフである。

【符号の説明】

１…直流電源、 ２，３…電流計、 ４…電圧制御装置、 ５…電流特性測定用電極、 ６…被塗物用電極、 ７…ハンガー、 ８…被塗物、 ９…電着槽、 １０…電着塗料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島 謙七郎 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 田村 吉宣 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電着塗料が収容された電着槽内に被塗物
   を搬送し、この被塗物と電着槽内に貯溜されている電極
   との間に直流電源を接続し、電着塗装を行う電着塗装方
   法において、まず予め設定された基準電圧によって電着
   塗装を開始し、この電着塗装初期の電流値の変化から、
   電着槽内に存在する被塗物の塗装面積および構造を推定
   し、この結果に基づき、その後の電圧を変化させ形成さ
   れる塗膜の膜厚を適正な値に制御することを特徴とする
   電着塗装方法。
2. 【請求項２】 全電着塗装時間の約１／３までの時間
   を、電着塗装初期とするものである請求項１に記載の電
   着塗装方法。
3. 【請求項３】 予め、使用される塗装設備において、種
   々の塗装面積および構造の被塗物を用いて、これらの被
   塗物に対する前記基準電圧における電着塗装初期の電流
   値特性を計測し、さらにこのような種々の被塗物に対し
   て所望膜厚の塗膜を形成させるために必要とされるその
   後の電圧としての二次電圧値を決定しておき、このよう
   にして求められた各種被塗物における前記電流値特性お
   よび前記二次電圧値のデータを、前記直流電源を制御す
   る電圧制御装置に記憶させておき、実際の電着塗装を行
   った際に計測された電着塗装初期の電流値特性を、この
   電圧制御装置において前記データと比較することで二次
   電圧値を決定し、電着塗装を行うものである請求項１ま
   たは２に記載の電着塗装方法。