JPS6039199A - 中空体のコーテイング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、個々の中空体を洗い、内側および外側全コー
ティングし一乾燥し、場合によシ印刷し、再び乾燥させ
そして次いで開放端で玉ぶち全形成させることによる例
えば金属製の缶その他のような一方の端が開放した中空
体をコーティングするための方法に関する。

塗装過程に関しての漸増的に厳しくなる環境保護規制は
完全自動化コーティング法の形で製缶産業へのエレクト
ロディップ（電気浸漬）コーティング法の導入を考慮に
値するものとじている。６個の部分よフなる缶用の両端
の開放した缶本体または融着シームをエレクトロディッ
プコーティング浴Ｖｃｆｉすことによ９電気泳動的にコ
ーティングすることは既知である。米国特許第３，６９
４，３３６号および西ドイツ特許出願公開第２１１６７
１５号はこの方法の例である。この既知の方法に赴いて
本体は容易に取扱われる。その理由はそれが底部分を有
しておらず従って浴の液体は＋；ｕ　ｇされることなく
入力そしてコーティングの後には問題なしに流出ざれる
からである。

一方の端で閉じている中空体例えは底部を有する缶は簡
単には電気泳動的にコーティングさせることはできない
。その理由は均一なコーティングを得るためには中空体
中の空気を完全に逃がさなくてはならないからである。

この理由の故に、機械構成産業（ｍａｃｈｉｎｅ　ｂｕ
ｉｌｄｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｙ）は段階的にこの方法を
実施させるための特別の方法を開発した。換言すれば個
々の連続的段階で例えば最初に内側にコーティングを適
用させる。この目的に対して知られている手段はある共
通の特徴を有している。すなわち缶全内側コーティング
のためには底部で保持させ、一方同時に必要な電気的接
触を確立させる。対応電極は開放側から缶中に挿入され
る。この対応電極は缶の内側壁から０．２５〜５門のわ
ずかな距離に位置させなくてはならない。すなわち電極
の形状は缶の形状に非常に厳密に適応されなくてはなら
ない。相描丁る装置の複雑な構造の観点から、缶は連続
的に個々にコーティングされなくてはならない。その結
果高い生産速度が所望される場合には１０〜５００ミリ
秒（ｍｓθＣ）の非常に短いコーティング時間しか利用
可能ではない。密閉系例えば垂直構造（レイアウト）に
おいては（ヨーロッパ特許第５　０，　０　４　５号、
同第　５　− １　９、　６　６　９号、英国特許第１，１１４８３１
号、米国特許第３，９　２　２，２　１　３号および西
ドイツ特許出願公開第２　９　２　９．　５　７　０号
各明卸１書参照）、短い時間内にエレクトロディップコ
ーテイング液および水洗を適用しそしてエレクトロディ
ップコーティング法の間に形成されたガスを排出させる
ためには液体を高速度でポンプ給送されなくてはならな
い。分極作用によって酸素または水素ガスが形成される
。開放系においては均一なコーティングを生成させるた
めには西ドイツ特許出願公開第２６３３１７９号および
米国特許第４，１０４０１６号各明細書に示されている
ように大約水平位置に配列された缶全回転させなくては
ならない。

缶のブローイングにおいてはまた高い汚染の危険性も存
在している。

これら既知の構造の不利点としては１缶ｋ　−運に個々
にコーティングしなくてはならず、そ　６　− れによって大なる機械的精度が要求されるということが
あげられる。装置に対して要求される空間は経所的大量
生産をほとんど不可能とする。

内部電極は真直ぐなそして平滑な壁を有する缶中にのみ
充分な適合精度をもって挿入することができる。すなわ
ち円筒形以外の缶形状は重大な困難さを招来する。内部
電極と缶壁との間のわずかな距離の故に、高電流密度領
域においては電気的短路およびフラッシュ・オーバーの
危険性が存在する。オＵ用可能な短時間に阻害なしに低
電圧でコーティングを通用しうるためには−それに相応
して低い層抵抗率をＭするコーティングを使用しなくて
はならない。

一方の端の開放している中空体のコーティングを簡単化
させて、それらの内側訃よび外側を共に単一連続作業段
階でコーティングできるようにすることが本発明の目的
である。

本発明は一方の端の開いた中空体例えば底部を有する金
属缶全単一作業段階で同時に内側と外側とをコーティン
グさせ、直ちに乾燥させそして場合により印刷またはラ
ベルづけすることを可能ならしめる。機械的な努力訃よ
び空間要求は比較的低く、その結果経膚的操作が可能で
ある。例えば１６個までの缶全同時にすなわち相互に隣
接させてエレクトロデイッゾコーティング浴に通過させ
、そしてその中でコーティングさせることができる。

本発明によれば、カットされたかまたはカットされてい
ない缶が強制的に垂直に下方向にすなわち缶の底をＦ方
向に向けてエレクトロディップコーティング容器中に押
し込められる。一層迅速なそして有利なコーティングの
ためには浴液で内側を満たすために充填手段全缶中に挿
入する。エレクトロディップコーティング容器を４　し
てのその輸送過程において、缶は浴の表面下に浸されて
いるかまたは特にカットされていない缶では有利には缶
開口部が溶液の表面上に位置するように導かれる。缶全
含浸浴から取シ上げるためには、缶を傾けてそれらの開
口部が下方向きとなりそれによって缶から液体が完全に
流出するようにする。

！！　送−ｔ−ｖメントは例えばエンドレスコンベアベ
ルトまたはエンドレスチェインでアク、それから缶を実
際には垂（２）に懸垂させるかまたはその上に立たせて
おく。すなわち桶送ベルトは浴の表面上を移動しうるし
またはそれはエレクトロディップコーティング含浸浴中
を辿るものでありうる。

中空体が含浸外を通る間に、充分に長いコーティング時
間が得られる。従って浴と通して赦（固の中草体全同時
に誘導することが可能であり　９− そして高い流速で大量生産で均一な高品質コーティング
を得ることが可能である。すなわち例えば１〜１２０秒
のコーティング時間を使用してＤｏ篭＃Ｌを使用して顔
料添加または非顔料象加コーティングを電気泳動的に適
用することが可能であるがこの場合中空体上に沈着され
る湿ったフィルムは少くとも０．６Ｘ１０８Ω・硼の層
抵抗を有している。

コーティングさせるべき中空体は陰イオン性エレクトロ
ディップコーティング媒体が使用される場合にはアノー
ドとしてそして酔）イオン性ディップコーティング媒体
が使用される場合にはカソードとして保持手段によシ接
続される。

対応電極は常に含浸浴中の中空体からある距ＩＦにある
。内側１コーティングはその構造によって沈着されるフ
ィルム中のその最適に高い絶縁効果に基くコーティング
を行ういわゆるラップラーｌ　〇− ランド（Ｗｒａｐ−ａｒｏｕｎｄ）手段によ９％または
缶中に導入された内側電極の助は全かりて実施される。

可及的最大のラップラウンドを得るためには、コーティ
ングの発達において一連のファクターを考慮に入れなく
てはならない。電気泳動的コーティングは対応電極の反
対側の壁すなわち中空体の外側の壁全最初にコーティン
グすることによシ実施される。濡れたフィルムは最初は
壁土の緩徐な沈着の間外側壁を絶縁する。′ａ場線は次
いで沈着が続行される中空体の内側に移行する。沈着時
間および層抵抗によシ特性づけされる物質の絶縁効果は
艮好なラップラウンド全得るためには相互関連させてお
かなくてはならない。

コーティング時間がよシ長い程、層厚きの上昇の故にそ
して中和剤含量の減少または電気化学的脱水に要求され
る電気的浸透過程の故に、層抵抗はより高くなる。コー
ティング時間の下限は従って５秒以上、特に５秒以上そ
して特に：ｉｉｉ尚には１０秒以上であるべきである。

上限は含浸浴の長さ１輸送速度および処理すべき中空体
の数によシ決定される。村済的に許容しうる手段ｆｒ達
成させるためにはコーティング時間の上限は約６０秒以
下そして好ましくは３０秒以下である。適用されるフィ
ルムの量は５０〜４００ボルトの間である沈Ｍ電圧に依
存する。

電圧の上昇と共に、ラップラウンドは上昇する。

電気的破断を阻止するためには電圧を一定に高く保持さ
せるかまたは短かい電圧全使用する。

すなわちコーティング自体の前に１００ボルト以下の電
圧が０．１〜０．５秒間適用される。

良好ｌ絶縁のために安水される湿潤フィルムの抵抗は原
則としては可及的高いものでおるべきである。しかしな
がらその下限は要求される短いコーティング時間によシ
限定される。すなわちその下限は少くともｌＸ１０８Ω
・信、適当には１．５Ｘ１０８Ω・α以上、そして好ま
しくは２Ｘ１０８Ω・α以上である。ノー抵抗がＬり高
い場合には缶の壁土に得ることのできる層はより薄くな
る。

従って上限は１０Ｘ１０８Ω・α以上、適当には７Ｘ１
０８Ω・α以上そして好ましくハ４×１０８Ω・α以上
である。電気泳動的沈着に必要な電流量を与えるために
は結合剤の中和度によシ測定したｍ’ｏ、ＢＯＯμＥＪ
ｃｔｎ−１以上、適当には１２００μ５ＣＩＩＬ−１以
上、そして好１　シ＜　ｒｉ１６［１０μ５ｃＩＬ−１
以上の浴の伝導度を保存させることが必要である。

結合剤としては陰イオン性および陽イオン性樹脂の両方
を使用することができる。酸性充填剤に対しでは陰イオ
ン性結合剤が好ましく、そ１３− して塩基性充填剤に対しては陽イオン性結合剤が好まし
い。陰イオン性樹脂例えばマレイン化またはアクリレー
ト化ブタジェン油、マレイン化天然油、カルボキシル基
含有エピコートエステルおよびアクリレート樹脂、アク
リル−エポキシ樹脂、未変性ポリエステルまたＶｉ３０
〜１８０特に４０〜８０の酸価全方する脂肪酸で変性し
たポリエステルは少くとも一部はアンモニア、アミンま
たはアミノアルコールで中和される。

フィルムに対して所望される短い焼付時間（６０秒〜６
００秒）の曲に可及的完全に除去しうるように、高度に
揮発性のアミンが好ましい。アンモニアが特に好ましい
。

交叉結合形成は不飽和二重結合での酸化によるかまたは
適当な交叉結合剤との熱反応によシ実施される。適当な
交叉結合剤としてはフェノ１４− −ル樹１ｊ旨およびアミンホルムアルデヒドイ酊ハ旨が
あげられる。白色コーティングの生成のためには、触媒
可能なまたは自己交叉結合性アクリレート樹脂が好まし
い。透明組成物を使用するコーティングに対しては、ア
クリレート化またはマレイン化されたエポキシエステル
またはエポキシアクリレートが好才しい。

適当な陽イオン性樹脂としてはブタジェン油アミノアル
キルイミド ニッヒ塩基、樹脂の第１級および／または第２級アミン
および／またはアルカノールアミンの不飽和二重結合ま
たは５０〜１　２　０　１ｇＫＯａ／ｆ固体樹脂好まし
くは５０〜９　Ｑ　ｍｇ　ＫＯＨ／を固体樹脂のアミン
数を有するアミノエポキシ樹脂とのミカエル付加生成物
があげられる。これら樹脂は少くとも一部は有機モノカ
ルボン酸例えばカルボン酸、蟻酸、酢酸、乳酸その他で
中和させる。

交叉結合剤としてはブロックされたインシアネートまた
は再エステル化可能なエステル基を含有する樹脂が好ま
しくは使用される。

結合剤は中和剤で一部中和されそして場合によシ脱イオ
ン水または蒸留水で溶媒の存在下に希釈される。適当な
溶媒は第１級、第２級および／または第５級アルコール
、エチレングリコールまたはプロピレングリコールモノ
またはジエーテル、ジアセトンアルコール、またはより
小割合の水弁希釈性アルコール例えばベンゼン炭化水素
である。

可及的溶媒含姓の少ないことが望ましい。好ましくは１
５重量％以下、そしてよシ好葦しくは５重量係以下が適
当である。その理由は溶媒含量の増大はラップラウンド
に劣化的効果を有しているからである。

浴中の固体はη【量基準で一般には５〜３ｏ％、好まし
くは１０％以上そして２０％以下である。

固体含量が上昇すると、浴の伝導度は上昇しそして沈降
当量（アンペアＸ秒／ｌｌｊ：減少し、それによってラ
ップラウンドは上昇しうる。層形成性イオンの高い濃度
の故に、層抵抗は最大値を通過する。

浴温は２０〜３５℃の間である。温度減少と共にラップ
ラウンドは上昇する。２０℃以下の温度は非経済性であ
る。その理由はエレクトロディップコーティングの間に
生成する熱全多量の冷却水で除去しなくてはならないか
らである。

３５℃以上の温度は浴の制御を困難ならしめる。

その理由は多すぎる溶媒が蒸発しそしである種の加水分
解現象が電気データの変動ヲ生ぜしめるからである。

コーティング媒体はコーティング産業のその他の通常の
補助物′綴例えば触媒を流れ剤、消泡１７− 物質、潤滑剤その他を含有しうる。当然ながら選ばれる
補助物質は浴のｐＨ値では水と反応するべきではなく、
阻害的外来性イオン全導入すべきではなく、そして長期
の放置期間の間に攪拌不可能な形に沈殿すべきではない
。

結合剤は顔料添加された形態で使用することができる。

例えば１０μｍそして特に５μｍ以下の小粒子サイズを
有する顔料または充填剤はコーティング媒体中で容易に
分散される。このサイズの沈降粒子は攪拌して浮上がら
せ、そして適当に使用することができる。それらは１１
４的外米性イオンを含有していてはならずそしてこれは
水または中和剤と化学的に反応して／ｒｉならない。

顔料添加は白色または有色のものの両方であ勺うる。白
色が好ましい。干渉性顔料の追加の包合によって金属例
えばアルミニウム、金その１８− 他の効果を有するコーティングを生成させることが可能
である。

顔料例えば二酸化チタンｋ　＜ａ厚粉砕媒体中で粉砕さ
せそして次いで追加量の結合剤で円節して約０．１：１
〜０．７：１の顔料／結合剤比？生成せしめる。顔料の
添加はラップラウンドを上昇させる。顔料の代シに微細
粉末化された不溶性樹脂例えば粉末炭化水素樹脂、エポ
キシ樹脂またにブロック化ポリイソシアネートも使用す
ることができる。この場合添加量はそれらが最大層抵抗
會越えないように裁ばれる。結合剤、顔料含量、浴中の
固体分、中和剤の選択および中和度は浴温、沈着′醒圧
および沈着時間と相関されており、その結果彬エレクト
ロディップコーティング浴中でコーティングが得られる
。而してこのコーティングは焼付後には缶の内側に少く
とも６μｍ％好葦しくは少くとも４μｍ１特に好筐しく
は少くとも５μｍ１そして最高１０μｍ、特定的には最
高７μｍの厚さの層の形で孔のない完全なものである。

エレクトロディップコーティングは含浸浴中で実施され
る。中空体例えば缶は一方の端で閉じている。この中空
体を保持するための装置は種々の形をとりうる。一つの
適当な例は磁気、電磁気または機械的保持装置の助けを
かりた保持である。別の保持方法は実際上垂直位置すな
わち開口部を上にし７てエレクトロディップコーティン
グ容器の表面下での真空による保持全言む。缶の充填は
中空電極の形でありうるフィラーフィッティング（ｆｉ
ｌｌｅｒ　ｆｉｔｔｉｎｇ）による追加の浴物質のポン
プ給送により達成される。電力源として１ｌ−１：直流
が使用される。中空体は保持装置によって結合剤のタイ
プに応じてアノード寸たけカソードとして眠気的に接続
される。対応電極は原則としてエレクトロディップコー
ティング浴中の中空体の外側に位置している。コーティ
ング媒体のラップラウンド、および沈降電圧および特定
の構造に対して要求されるコーティング時間の結果とし
て缶は内側および外側共に完全にコーティングされる。

この方法は全部のコーティングが単一プロセス段階で行
われるという利点を有しており、そして要求される低い
機械的努力の観点から、多数の缶を同時にそしてハンガ
ーから相互に隣接させて懸垂させてコーティングさせる
ことができる。

特に高い流れ速度が所望される場合に、この。

操作全支持するために補助電極を缶中に更に導入させる
ことができる。この補助電極は、缶によシ決定されずそ
して平均で缶よシも直径において半分以下の形状をＭし
ている。好ましくはそれは缶ホルダーと同時に缶の中に
導入される２１− ように配置されている。缶中に流れを生成させそしてそ
れによってコーティングの品質全改善させるためには、
補助電極は中空である。この供給ラインによって、濾過
した水媒体を缶中にポンプ給送される。電気泳動容器中
に取付けられそして缶底に指向されたノズルは、底の壁
から気泡を除去するために塗装対象に向ってのジェット
として使用することができる。これはまた内側に向けて
弓状の形になったものであシうる缶の底部のコーティン
グ全容易ならしめる。

この方法のその他の具体例に３いては、内側コーティン
グは内側電極を使用して垂直に位置させた缶を充填させ
た後に実施される。そして外側コーティングは浴中のエ
レクトロディップコーティング中の第２の対応電極を使
用して通常の方法で実施される。未切断の缶はそれらが
！７ＩｉＭ後に完全にコーティングされるに充分なだ２
２− け深く浸す。一方、缶の縁は沈まないように注意が払わ
れなくてはならない。これは最初に内側を、そして以後
の処理段階で第２のエレクトロディッピング容器中で外
イ則４異った塗料またはコーティング媒体でコーティン
グすること全町０５ならしめる。丑た内１ｆｌＵと外（
１との二つの異った媒体を使用した同時的コーティング
を実施することもできる。

缶はそれらを逆にして缶の底が上にくるようにして孕に
する。ハンガーの取出しの間それを缶と共ＶＣ最初に超
ＰｉＡ液でそして次いでｒｌ　４Ｎ欠陥を阻止するため
に乳化剤を刃口えた水で洗う。

これに続いてコーティングを１〜６００秒間１８０〜２
５０℃の温度で焼付けさせる。コンベアベルトをハンガ
ーおよび缶と共にこの過程で炉の近くを通過させる。好
丑しい具体例においては、缶の底全予備乾燥させそして
これに採種補助１？ｊを与える。これを次いで乾燥炉全
通過するコンベアベルトに移すことができる。缶の開口
部を下方向かまたは好１しくけ上方向に向けることがで
きる。

エレクトロディップコーティング容器中での連続コーテ
ィングの間、陰イオン性結合剤の場合にはカルボン酸が
蓄積し、そして陽イオン結合剤の場合にはアミンが蓄積
する。この効果の相殺のためには、追加の充填剤物質は
相当的に小程度まで中和されるかｌたは過剰の中和剤が
電気透析により除去される。洗浄水を超濾過によシミ催
し、そしてコーティング容器に戻し、それによってコー
ティング媒体の使用度を上昇させ、そして阻害性外米イ
オンを除去する。

例　１ 西ドイツ特許出願用１，６６９，１０７号明卸ｊ書の１
雲イオン性自己交叉結合性アクリル南脂をアンモニアで
一部中和しそして、柳、イオン水で１５重景係固体分ま
で希釈した。玉ぶちの缶（直径５６間〜長さ１１６＋ｑ
ｍ）全電気伝導性クランプによって玉ぶちのところで保
持し、そしてこれを希コーティング媒体を充填されそし
て接地に対して絶縁された直径１９ｃｙｎの伝導性の４
器に注意して完全に浸した。電蝕のＩＩＩ流を缶に接わ
Ｃさせそして別の極によって外側の容器に接続させた。

コーティングは缶の中に８ｃｍの深さ葦で浸した直径１
ｃＩｒＬの補助電極を使用して実施された。水洗後、缶
を２１５℃で循環炉中で３分間焼付けした。缶は内側も
外側も完全に７尊い非孔性透明コーティングで被覆され
た。測定値は表１に１とめられている。

例　２ 結合剤１重量部当り０，４重層部の二１敦化チタンを使
用して例１の結合剤に顔料添加した。ア２５− ンモニアｒ中和後、９重４％の固体言−骨すで希釈させ
た。コーティングは補助電極なしで実施された。缶は完
全に白色塗料でコーティングされた。４ボルトの電Ｑで
′重層溶液中で？Ｉ４１１５１きれた場合の孔度は２０
秒後には５ｍＡとなつ／３−０測定された値幻：表１に
示されている。

例　６ 西ドイツ特許出願公開第３１２２６４１号明細１書に記
載の陽イオン性アミノエポキシ１１１１ｆｊ　Ｓ：　９
９重吋部の二酸化チタンと１重ｆオ部の煤（すす）との
混合物０．４重量部で顔料添加した。蟻酸で中和した後
、脱イオン水で１５ヰｆ敏％固体含析まで希釈した。コ
ーティングは補助電極なしで実施された。この缶は灰色
の塗料で完全に′ｆＪｋσされていた。測定値は表１に
記載されている。

２６一 表　１ 固体分（重量％）　１４．９　８．７　１４．８ｐＴ（
値　８．５　Ｂ、６　５．５ 浴伝導度（μＳａ＋＋　’）　１９７７　９４［＋　１
６４０ＭＥＱ値　５４　４０　４５ 浴　温　２５℃　２５℃　２５℃ 沈着時間（秒）　１６　１６　４ 電圧（ボルト）　１００　１００　２４０電流量（アノ
ベア）　３９　３１　２５層抵抗（Ω・ｃｍ　）　１．
０・１０８　１．３・１［１８３，９・１０８特許出願
人　ヘルパーツ・ゲゼルシャフト・ミツト・ベシュレン
クテル・ハフラング ２７− 第１頁の続き ｏ発　明　者　ハンスーペーテルのパ　トイーツシュケ
　ツケ〕 ／連邦共和国デーー　５６００ヴツパータール２．アム
・へ／ドルン７１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）中空体例えば缶をコーティングのために垂直にそし
   て閉じた底部を下方にしてエレクトロディップコーティ
   ング浴に浸し、上からその浴液体を満たし、そして浴か
   らのそれの除去のためにかまたはその除去の間傾けてそ
   れらの開口部を下方に向けるようにすることを特徴とす
   る一方の端が開いている中空体を塗料その他でコーティ
   ングする方法。 ２）その開口部に充填させるために浴の表面よシ下に缶
   ′ｆ：強制的に浸漬させること全特徴とする前記特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 ３）缶をフィラーフィッティング手段によって浴の液体
   で満たすこと全特徴とする前記特許請求の範囲第１また
   ｌｄＺ項記載の方法。 ４）缶を不完全に沈没した形で含浸浴に通過させてそれ
   らの開口部を浴液の表面よシ上に位置させることｔ−特
   徴とする前記特許請求の範囲第６項記載の方法。 ５）　缶ｋｔｉｈ送エレメント例えばエンドレスコンベ
   アベルトまたはエンドレスチェインにより保持させて含
   浸液を通って輸送させることを特徴とする特許 いずれかに記載の方法。 ６）数個の缶を同時に含浸浴に通して輸送することを％
   −徴とする前記特許請求の範＃１５第１〜５項のいずれ
   かに記載の方法。 ７）缶が陰イオン性エレクトロディップコーティング媒
   体によるコーティングの場合にはアノードとしてそして
   陽イオン性エレクトロディップコーティング媒体による
   コーティングの場合にはカソードとして輸送エレメント
   によ少接続されることを特徴とする特許 の範囲第１〜６項のいずれかに記載の方法。 ８）缶を輸送エレメントによって含浸浴および乾燥炉全
   通して移動させることを特徴とする前記特許請求の範囲
   第１〜７項のいずれかに記載の方法。