JP3959879B2

JP3959879B2 - 電着塗装装置

Info

Publication number: JP3959879B2
Application number: JP02466899A
Authority: JP
Inventors: 広実野々村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-02-02
Filing date: 1999-02-02
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2019-02-02
Also published as: JP2000226696A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車ボディや自動車部品の塗装ラインに設置されるフルディップまたはハーフディップの電着塗装装置に関し、特に塗料液面に浮遊する電着泡の被塗物への付着を防止できる電着塗装装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車ボディの塗装系には、下塗り塗装、中塗り塗装および上塗り塗装からなる３コート塗装系が広く採用されているが、このうちの下塗り塗装工程では、たとえば脱脂処理、化成処理あるいは電着塗装などの工程において、自動車ボディを処理液または塗料液中に全没させるディッピング塗装法が広く用いられている。
【０００３】
この種のディッピング塗装法においては、連続的に搬送される自動車ボディを所定の時間だけ全没させる必要があるため、処理槽や塗料槽には大量の処理液や塗料液が収容されている。
【０００４】
なかでも、電着塗料液は、低固形分に希釈されているので、常時あるいは間欠的に撹拌しないと顔料沈降が生じ、また槽内収容量が大量であることから、いったん顔料が沈降すると再分散させるのはきわめて困難である。電着塗料液において顔料の分散が不均一であると、塗膜の光沢が変動し、これが上塗り塗膜にまで影響を及ぼすことになる。
【０００５】
また、電気泳動作用により塗膜形成を行う電着塗装においては、塗膜形成時、すなわちディッピング時に被塗面で反応ガスが発生し、この気泡をそのまま放置すると析出中の塗膜内に残留して塗膜欠陥になる。この意味からも、槽内の電着塗料液に適当な流速を与え、これにより反応ガスを被塗面から除去する必要がある。
【０００６】
さらに、電着塗装においては、塗膜形成時に反応熱が生じるため、被塗面近傍の塗料温度が上昇し塗膜抵抗が低下するが、これを放置すると局部的に厚膜になる。電着膜厚が不均一であると、塗膜表面品質、たとえば鮮映性や塗り肌も不均一となる他、厚膜すぎるとコスト的にも問題がある。したがって、被塗面に適温の塗料液を送って冷却する意味からも、槽内撹拌が必要となる。
【０００７】
一方、塗装工程の前工程である溶接工程では、車体パネルをスポット溶接やアーク溶接などにより接合して組み立てるので、スポット溶接時のスパッタ等の金属粉が自動車ボディに付着したまま塗装工程に搬入される。電着塗装工程の前処理工程では、このような異物を洗浄するために多段の洗浄工程が設けられているが、微細な金属粉や室内に付着した異物を完全に洗い落とすことはできない。
【０００８】
こうした金属粉が電着槽内に持ち込まれると、これが自動車ボディの特に水平部などに再付着し、電着塗膜内に入りこんで塗膜欠陥を引き起こすことになる。このため、被塗面に付着しようとする金属粉などの異物を除去し、また濾過器により槽外へ排出する意味からも、槽内撹拌が利用されている。
【０００９】
このように、顔料沈降の防止あるいは顔料分散の均一化、気泡や熱の除去および異物の付着防止などの諸観点から、電着槽内の撹拌が行われている。
【００１０】
本願出願人は、電着槽内の液流方向をボディの移動方向に対して対向させるとともに、電着槽の入槽側にオーバーフロー槽を配置することを先に提案した。こうすることで、液流とボディとの相対速度が速くなり気泡や反応熱の除去効果が高まるとともに、ボディによって持ち込まれたゴミを入槽部からそのままオーバーフロー槽へ排出することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この種の液流対向型電着塗装においては、その表面流が電着槽の出槽部から入槽部に向かって流下するので、ＵＦ水洗工程からの戻り液やボディの出槽によって出槽部側に電着泡が生じ、この液面に浮遊した泡が入槽部側に向かって流れてくる。このため、ボディが入槽する際あるいは出槽する際に、流下してきた泡を巻き込んでしまい、適切な塗膜が形成されないといった問題があった。
【００１２】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、塗料液面に浮遊する電着泡の被塗物への付着を防止できる電着塗装装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、第１の観点による本発明の電着塗装装置は、塗料液が満たされる電着槽と、前記電着槽の出槽側に設けられたオーバーフロー槽と、前記電着槽における前記塗料液の流れを前記電着槽の前記オーバーフロー槽側の所定領域の表面流を除く全体として前記電着槽の長手方向に沿うとともに被塗物の移動方向と対向した一の方向とする塗料液循環系とを有する電着塗装装置において、前記電着槽の前記オーバーフロー槽側の所定領域の表面流を、前記オーバーフロー槽に向かう方向とする表面流調整手段をさらに有することを特徴とする。
【００１４】
本発明では、塗料液循環系によって電着槽内の塗料液の流れは一の方向とされるが、表面流調整手段によって一の方向の上流側（少なくともここにオーバーフロー槽が設けられる。）の所定領域の表面流はオーバーフロー槽に向かう方向とされる。したがって、一の方向の上流側で電着泡が生じても、表面流調整手段によってこの電着泡はその上流側に設けられたオーバーフロー槽へそのまま導かれ、これにより電着泡が電着槽内に拡がることが防止される。
【００１５】
本発明における電着槽のオーバーフロー槽側の所定領域とは、電着槽の長手方向に対しては、特に限定されないが、請求項２記載の発明のように電着槽の全長の１０％〜３０％（より好ましくは２０％）の長さであることがより好ましい。所定領域の長手方向の長さが１０％未満であると、表面流調整手段による電着泡の除去効果が充分に期待できず、逆に所定領域の長手方向の長さが３０％を越えると、本来の一方向の塗料液流れによる効果が充分に期待できないからである。
【００１６】
ただし、本発明における所定領域は、電着槽の長さ以外の物理量によっても特定することができる。すなわち、本発明では、前記表面流調整手段は、前記電着槽に満たされた塗料液の、１０％〜３０％の量の塗料液を、前記電着槽または前記オーバーフロー槽から吸引してこれを前記電着槽内へ吐出することを特徴とする。
【００１７】
電着槽のオーバーフロー槽側の所定領域として本発明のように、電着槽の全長の１０％〜３０％の長さが確保できなくても、表面調整手段による塗料液の循環量（電着槽への吐出量）が充分に確保できれば、出槽側で生じた電着泡をそのままオーバーフロー槽へ導くことができる。この場合の１０％〜３０％の量の塗料液とは、電着槽内の塗料液の全循環量に対する割合であって、その残余の塗料液は塗料循環系によって一の方向の塗料流に供される。
【００１８】
また、本発明における所定領域の表面流とは、特に限定されないが、一の方向の塗料流の効果を著しく損なわない限り、液面から鉛直方向の下側に向かってある幅をもった領域を意味する。こうすることで、液面に浮遊している大きな電着泡をオーバーフロー槽へ導くことに加え、これから液面に浮上しようとする気泡までもオーバーフロー槽へ導くことができる。
【００１９】
上記発明における表面調整手段の具体的構成は特に限定されず、たとえば本発明のように、前記表面流調整手段を、前記電着槽または前記オーバーフロー槽から塗料液を吸引するポンプと、これを前記電着槽内へ吐出するノズルとを含む循環系により構成することができる。
【００２０】
なお、上記発明において、オーバーフロー槽の設置位置は、少なくとも一の方向の上流側に設置されている限り、他の位置に他のオーバーフロー槽を設けることも本発明の範囲内である。
【００２１】
また、上記発明において、電着槽内の塗料液の流れ方向（一の方向）と被塗物の移動方向との関係は特に限定されず、同一方向でも逆方向でも本発明に含まれる。特に、本発明では、前記一の方向は、被塗物の移動方向と対向した方向であり、前記オーバーフロー槽は前記電着槽の出槽側に設けられていることを特徴とする。
【００２２】
本発明では、電着槽における塗料液の流れが一の方向とされているので、電着槽内において滞留することのない適正な液流が確保され、これにより顔料沈降の防止あるいは顔料分散の均一化、気泡や熱の除去および異物の付着防止を達成することができる。また、電着槽の液流方向が被塗物の移動方向に対向しているので、液流と被塗物との相対速度を高めることができ、その結果、電着液に含まれた金属粉などの異物の付着をより効果的に防止できるとともに、被塗物表面で生じる気泡や熱を効果的に除去することができる。特に、電着槽の入槽側にオーバーフロー槽を設けておけば、被塗物の入槽時に持ち込まれた異物をそのままこのオーバーフロー槽へ流し出すことができ、これにより「ブツ」などの塗膜欠陥を減少させることができる。
【００２３】
（２）上記目的を達成するために、第２の観点による本発明の電着塗装装置は、電着槽の塗料液に浸漬された被塗物と電極との間に電圧を印加して塗膜を形成する電着塗装装置において、少なくとも前記電着槽における前記塗料液の流れを、その流れの上流側の所定領域の表面流を除く全体として被塗物の移動方向と対向した一の方向とする第１の循環系と、前記一の方向の上流側の少なくとも所定領域の表面流を前記一の方向とは反対の方向とする第２の循環系と、前記電着槽の出槽側に設けられたオーバーフロー槽とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
この場合、特に限定されないが、本発明のように、前記第１の循環系および第２の循環系のそれぞれは、前記電着槽または前記オーバーフロー槽の塗料液を吸引するポンプと、これを前記電着槽内へ吐出するノズルとを含み、前記ノズルは、前記電着槽内の側壁および／または底面に複数設けられていることがより好ましい。
【００２５】
電着槽における塗料液の流れ方向に対し、その上流側の表面流を反対方向にするにあたり、第２の循環系として電着槽内の側壁および／または底面に設けられた複数のノズルを用いることで、既存のノズルを流用することができる。すなわち、一の方向の上流側に設けられたノズルを反対方向に向け、それ以外のノズルは一の方向に向けることで、大掛かりな改造工事をすることなく既存設備を容易に流用することができる。
【００２６】
ただし、電着槽における塗料液の主たる流れ方向を一の方向とするためには、本発明のように、前記第１の循環系は、前記一の方向の下流側の前記電着槽に設けられ前記電着槽内の塗料液を吸引するホッパーをさらに含むことがより好ましい。
【００２７】
こうすることで、電着槽内の塗料液の大部分（たとえば７０％〜９０％）を吸引しこれを電着槽内に吐出できるので、一の方向の塗料流れが実現できる。
【００２８】
（３）なお、上述した本発明の電着塗装装置における被塗物の浸漬法には、被塗物を全没させるフルディップ法と、被塗物の一部を浸漬するハーフディップ法とが含まれる。また、本発明の電着塗装装置は、自動車ボディ、自動車部品など、各種金属製部品の電着塗装に適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、一の方向の上流側で電着泡が生じても、表面流調整手段によってこの電着泡はその上流側に設けられたオーバーフロー槽へそのまま導かれるので、電着泡が電着槽内に拡がることが防止される。この結果、被塗物への泡の巻き込みが防止され、塗膜欠陥の発生率が低下する。
【００３０】
これに加えて、本発明によれば、電着槽における主たる一の方向の塗料流が実現できるので、被塗物へのゴミの付着を効果的に防止することができ、また、被塗物表面で生じる気泡や熱を効果的に除去することができる。
【００３１】
また、本発明によれば、液流と被塗物との相対速度を高めることができ、その結果、電着液に含まれた金属粉などの異物の付着をより効果的に防止できるとともに、被塗物表面で生じる気泡や熱をより効果的に除去することができる。さらに、液流速度を顔料沈降のない速度まで低下させることができるので、循環系の能力を必要最小限まで低下させることで省エネを達成することができる。また、電着槽の入槽側にオーバーフロー槽を設けておけば、被塗物の入槽時に持ち込まれた異物をそのままこのオーバーフロー槽へ流し出すことができ、これにより「ブツ」などの塗膜欠陥を減少させることができる。
【００３２】
本発明によれば、大掛かりな改造工事をすることなく既存設備を容易に流用して、適正な一方向流の実現と泡の拡散防止とを達成することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の電着塗装装置の実施形態を示す断面図、図２は図１の II-II線に沿う断面図、図３は同実施形態の電着槽内の塗料液流を示す断面図である。
【００３４】
本実施形態の電着塗装装置は、長い船状の電着槽１を有し、この電着槽１内に電着塗料液Ｌが満たされている。被塗物である自動車ボディＢは、ハンガＨに搭載された状態でオーバーヘッドコンベアＣにより一定速度で搬入されるが、電着槽１内へボディＢを全没させるために、オーバーヘッドコンベアＣは、電着槽１の入槽側で約２０°〜４０°の下向き傾斜とされ、電着槽有効範囲においてはボディＢが全没する高さを保ち、出槽側で約２０°〜４０°の上向き傾斜とされている。図１においては、図の左側が入槽側であり右側が出槽側である。
【００３５】
電着槽有効範囲、つまりボディＢが全没する範囲の電着槽１の長さは、たとえば３分以上の全没時間が確保されるように設定されている。ボディＢが入槽されると、カチオン型電着塗料では、電着槽１の側壁および底壁に配置された電極板４（図２参照）を介して、電着塗料Ｌに３００Ｖ前後の直流電圧が印加され、これによりアースされたボディＢとの間で塗料粒子の電気泳動が生じ、ボディＢの内外板や袋構造内面に電着塗膜が形成される。
【００３６】
電着槽１の入槽側の底面にはホッパー１１が形成されており、このホッパー１１は、電着槽１内を出槽側から入槽側へ向かって流下した電着塗料液Ｌの一部を集約するためのもので、その先端には塗料配管１２１を介して吸引ポンプ１２２、フィルタ１２３および熱交換器１２４が設けられ、さらにその先端には複数のノズル１２５が設けられている。
【００３７】
これらが第１の電着液循環系１２を構成し、これにより、電着槽１を出槽側から入槽側へ流下した電着塗料液Ｌは、その一部がホッパー１１に導かれ、ポンプ１２２により吸引されてフィルタ１２３で濾過されたのち、熱交換器１２４で適切な温度に制御され、ノズル１２５から再び電着槽１内で入槽側へ向かって吐出される。
【００３８】
この第１の電着液循環系１２のノズル１２５は、たとえば電着槽１の底面や両側壁に立設された複数本のパイプのそれぞれに装着され、電着塗料液Ｌの吐出方向が同図の矢印方向となるように設けられている。
【００３９】
図２に示すように、電着槽１の底面に設けられるノズル１２５は、電着槽１の側壁（図では右側）を長手方向に延在する本管Ｐ１から分岐されて、電着槽１の上縁を越え、側壁の内面を伝って側面の幅方向に延在して設けられる。ここにノズル１２５が装着されている。こうした枝管は電着槽１の長手方向に対して所定ピッチで設けられている。一方、電着槽１の両側壁に設けられるノズル１２５は、電着槽１の側壁（図では左側）を長手方向に延在する本管Ｐ２から分岐されて、電着槽１の上縁を越え、側壁の内面に垂下して設けられる。ここにノズル１２５が装着されている。この枝管も電着槽の長手方向に対して所定のピッチで設けられ、図２では左側のみを示したが同様の本管Ｐ２、枝管およびノズル１２５が電着槽１の右側の側壁にも設けられている。
【００４０】
本例では、図１に示すように電着槽１の中央部の底面および両側壁に設置された複数のパイプに装着されている。後述する第２および第３の電着液循環系１３，１４とともに、これらのノズル１２５からの吐出力によって、電着槽１における一方向の液流が生じることとなる。
【００４１】
電着槽１の入槽側および出槽側の外部には、それぞれオーバーフロー槽２，３が設けられており、電着槽１とオーバーフロー槽２，３との間の堰２２，３２を越えた電着塗料液Ｌは当該オーバーフロー槽２，３へ流入する。したがって、電着槽１の液面は、これら堰２２，３２の高さで決定される。
【００４２】
入槽側のオーバーフロー槽２には、塗料配管２１１を介して吸引ポンプ２１２、フィルタ２１３、熱交換器２１４および複数のノズル２１５を有する第２の電着液循環系２１が設けられており、これによりオーバーフロー槽２の電着塗料液Ｌはポンプ２１２で吸引され、フィルタ２１３で濾過されたのち、熱交換器２１４で適切な温度に調節され、ノズル２１５から電着槽１内へ吐出される。
【００４３】
この第２の電着液循環系２１のノズル２１５は、たとえば電着槽１の入槽側の両側壁や底面に幅方向にわたって設けられた複数本のパイプのそれぞれに装着され、電着塗料液Ｌの吐出方向が入槽側に向かうように設けられる。
【００４４】
出槽側のオーバーフロー槽３には、塗料配管３１１を介して吸引ポンプ３１２、フィルタ３１３、熱交換器３１４および複数のノズル３１５，３１５ａを有する第３の電着液循環系３１が設けられており、これによりオーバーフロー槽３の電着塗料液Ｌはポンプ３１２で吸引され、フィルタ３１３で濾過されたのち、熱交換器３１４で適切な温度に調節され、ノズル３１５，３１５ａから電着槽１内へ吐出される。
【００４５】
この第３の電着液循環系３１のノズル３１５，３１５ａは、たとえば電着槽１の出槽側の両側壁や底面に幅方向にわたって設けられた複数本のパイプのそれぞれに装着されている。
【００４６】
特に本実施形態では、第３の電着液循環系３１のノズルのうち、電着槽１の底面（厳密には傾斜底面）に設けられたノズル３１５は、電着塗料液Ｌの吐出方向が入槽側に向かうようにパイプに装着されているが、電着槽１の両側壁に設けられたノズル３１５ａは、電着塗料液Ｌの吐出方向が出槽側、つまりオーバーフロー槽３へ向かうように装着されている。
【００４７】
この逆向きに吐出するノズル３１５ａを配設する領域は、電着槽１の長手方向の長さで特定すれば、図３に示すように全体に対して出槽側から１０％〜３０％の範囲である。また、同様に電着塗料液Ｌの循環量で特定するならば、ノズル３１５ａから吐出される電着塗料液Ｌが、１０％〜３０％の割合となる。
【００４８】
また、逆向きに吐出するノズル３１５ａは、電着槽１の深さ方向で特定すると、液面に浮遊する電着泡をオーバーフロー槽３へ導くに充分な表面流を生じさせる深さ、つまり少なくとも液面に近い領域であれば良く、図１に示す例では上から２段のノズル３１５ａを逆向きに装着するとともに、最下段のノズル３１５は順方向に装着することとしている。
【００４９】
次に作用を説明する。
図３には、第１乃至第３の塗料液循環系１２，２１，３１を駆動して電着槽１およびオーバーフロー槽２，３の電着塗料液Ｌを循環したときの電着槽１内の液流状態を矢印にて示している。
【００５０】
第１乃至第３の塗料液循環系１２，２１，３１のポンプを駆動すると、電着槽１およびオーバーフロー槽２，３の電着塗料液Ｌが吸引され、この電着塗料液Ｌは、フィルタによって濾過され、熱交換器によって適切な温度に調節されたのち、複数のノズル１２５，２１５，３１５，３１５ａから電着槽１へ吐出される。これらのノズルのうち、ノズル１２５，２１５，３１５からの塗料液Ｌの吐出力により、電着槽１全体として出槽部から入槽部へ向かう一方向の大きな液流が生じる（図３では右から左に向かう方向）。
【００５１】
こうして撹拌されている電着塗料液ＬにボディＢを浸漬すると、その表面で生じる反応熱によって気泡が発生し、液面に浮上して泡Ｓとなって表れる。また、出槽部においてボディＢが出槽する際の電着塗料の滴下によっても液面に泡Ｓが生じる。さらに、電着槽１に続く水洗工程、特にＵＦ（限外濾過）水洗工程における回収液はオーバーフロー槽３へ流入するので、このオーバーフロー槽３においても泡Ｓが生じ、これが堰３２を越えて電着槽１に侵入しようとする。
【００５２】
しかしながら、本実施形態の電着塗装装置では、出槽側の両側壁に設けられたノズル３１５ａによって当該出槽部の近傍の表面流は同図に示すように主流とは逆向きの流れ（図３では左から右に向かう方向）となり、これから電着槽１に侵入しようとする或いは出槽部で生じた泡Ｓは、この逆向きの表面流に乗って、オーバーフロー槽３へ流れ出ることになる。これにより、電着槽１に電着泡が拡がることが防止され、ボディＢへの泡の巻き込みが防止できる。
【００５３】
また、電着槽１内の主流によってボディＢに対向する液流が形成されているので、入槽中のボディＢと塗料液Ｌとの相対速度が大きくなり、その結果、ボディＢへのゴミの付着をより効果的に防止することができる。また、ボディ表面で生じる気泡や熱を効果的に除去することができる。
【００５４】
さらに、本実施形態では、主としてノズルの配置および装着方向によって、槽内の主流と表面流とを調節できるので、大掛かりな改造工事をともなうことなく既存設備の大半を流用して製作することができる。
【００５５】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００５６】
たとえば、上述した実施形態では入槽側にもオーバーフロー槽２を設けたが、本発明の電着塗装装置では、電着槽１の主流方向の下流側にオーバーフロー槽２を設ける必然性はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電着塗装装置の実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の II-II線に沿う断面図である。
【図３】図１に示す電着槽内の塗料液流を示す断面図である。
【符号の説明】
１…電着槽
１２…第１の電着液循環系（塗料液循環系）
２，３…オーバーフロー槽
２１…第２の電着液循環系（塗料液循環系）
３１…第３の電着液循環系（塗料液循環系）
３１５ａ…ノズル（表面流調整手段）
Ｂ…自動車ボディ（被処理物）
Ｃ…オーバーヘッドコンベア

Claims

塗料液が満たされる電着槽と、
前記電着槽の出槽側に設けられたオーバーフロー槽と、
前記電着槽の前記オーバーフロー槽側の、前記電着槽の全長の１０％〜３０％の長さである所定領域の表面流を除き、前記電着槽内における前記塗料液の流れを全体として前記電着槽の長手方向に沿うとともに被塗物の移動方向と対向した一の方向とする塗料液循環系と、
前記電着槽の前記オーバーフロー槽側の、前記電着槽の１０％〜３０％の長さである所定領域の表面流を、前記オーバーフロー槽に向かう方向とする表面流調整手段とを有することを特徴とする電着塗装装置。
前記表面流調整手段は、前記電着槽または前記オーバーフロー槽から塗料液を吸引するポンプと、これを前記電着槽内へ吐出するノズルとを含むことを特徴とする請求項１に記載の電着塗装装置。
電着槽の塗料液に浸漬された被塗物と電極との間に電圧を印加して塗膜を形成する電着塗装装置において、
前記電着槽における前記塗料液の流れの上流側の、前記電着槽の全長の１０％〜３０％の長さである所定領域の表面流を除き、前記電着槽内における前記塗料液の流れを全体として被塗物の移動方向と対向した一の方向とする第１の循環系と、
前記一の方向の上流側の、前記電着槽の全長の１０％〜３０％の長さである所定領域の表面流を前記一の方向とは反対の方向とする第２の循環系と、
前記電着槽の出槽側に設けられたオーバーフロー槽とを備えたことを特徴とする電着塗装装置。
前記第１の循環系および第２の循環系のそれぞれは、前記電着槽または前記オーバーフロー槽の塗料液を吸引するポンプと、これを前記電着槽内へ吐出するノズルとを含み、前記ノズルは、前記電着槽内の側壁および／または底面に複数設けられていることを特徴とする請求項３記載の電着塗装装置。
前記第１の循環系は、前記一の方向の下流側の前記電着槽に設けられ前記電着槽内の塗料液を吸引するホッパーをさらに含むことを特徴とする請求項４記載の電着塗装装置。