ホイールのカチオン電着塗装方法
【課題】耐候性および耐久性に優れた塗膜を形成することができるホイールのカチオン電着塗装方法において、塗装された電着塗膜を加熱硬化させる工程において必要とされる時間が短縮された方法を提供すること。
【解決手段】ホイールにカチオン電着塗料組成物を電着塗装して未硬化の電着塗膜を形成する電着塗装工程；および得られた未硬化の電着塗膜を、加熱装置中で加熱硬化させて硬化電着塗膜を得る、電着塗膜硬化工程；を包含する、ホイールの塗装方法であって、この加熱装置は、未硬化の電着塗膜を有するホイールのリム部に連結する第１面に対向するように近接配置される第１誘導加熱部と、この第１誘導加熱部に対するこの第１面の相対位置を変更可能な相対位置変更手段と、を備える加熱装置である、ホイールのカチオン電着塗装方法。
【解決手段】ホイールにカチオン電着塗料組成物を電着塗装して未硬化の電着塗膜を形成する電着塗装工程；および得られた未硬化の電着塗膜を、加熱装置中で加熱硬化させて硬化電着塗膜を得る、電着塗膜硬化工程；を包含する、ホイールの塗装方法であって、この加熱装置は、未硬化の電着塗膜を有するホイールのリム部に連結する第１面に対向するように近接配置される第１誘導加熱部と、この第１誘導加熱部に対するこの第１面の相対位置を変更可能な相対位置変更手段と、を備える加熱装置である、ホイールのカチオン電着塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイールのカチオン電着塗装方法、およびこの電着塗装方法により得られる硬化電着塗膜を有するホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両の車輪には、ホイールが取り付けられている。このホイールは雨または雪などに曝され、かつ小石、泥などによる衝撃に曝されるため、優れた耐食性および耐久性を有する塗膜を形成することができる電着塗装を行うのが望ましい。電着塗装は、被塗物を電着塗料中に電極として浸漬させて電圧を印加することにより行われ、これにより被塗物上に電着塗膜が形成される塗装方法である。
【０００３】
電着塗装されたホイールは、電着塗装によって形成される未硬化の電着塗膜を、加熱し硬化させる必要がある。このような塗装後の硬化は、一般に、熱風加熱方式による熱風加熱炉が用いられており、熱風加熱炉中において被塗物全体を加熱硬化する方法が行われている。
【０００４】
しかしながらこのような熱風加熱炉は、ホイールのように熱容量の大きい被塗物を加熱硬化する場合には、塗膜の加熱硬化に必要とされる温度に加熱する昇温に長時間を要するという問題がある。昇温に長時間を要することの問題点として、塗装工程における昇温時間が損失時間となって塗装工程のサイクルタイムを長くしてしまい、これにより塗装効率を低下させてしまうことが挙げられる。例えば自動車のホイールを加熱硬化する工程においては、熱風加熱炉中でホイールを硬化温度まで昇温するのに約１０〜２０分、加熱硬化するのに約１０〜３０分、および冷却する冷却工程に約１０〜２０分の時間がかかり、塗装後から冷却まで約３０〜７０分の時間を要している。このようにホイールを硬化温度まで昇温するために多くの時間が必要とされており、この時間の短縮化が望まれている。
【０００５】
このような熱風加熱炉はまた、熱風加熱炉の炉温または熱風温度を塗膜の焼付け温度以上に保持する必要があるため、被塗物の一部分が過剰加熱によって塗膜劣化を生じるおそれもある。さらに、熱風加熱炉内の清潔状態を確保しかつ地球環境に配慮するためには、大容量の高温排気熱風をフィルター等により濾過する必要があり、これはメンテナンス費用およびランニング費用を高くするという不利益がある。
【０００６】
ところで、塗装された熱容量の大きな部品等を、該塗装された塗料を加熱可能な温度に短時間で加熱させる方法として、誘導加熱を利用した加熱装置が提案されている。特開２０００−２３９８９６号公報（特許文献１）には、走行する線材を、被覆用塗料を入れた電着槽中に浸漬する工程と、線材に給電して、電着槽に浸漬された線材表面に塗料を被覆する工程と、塗料被覆後、線材を誘導加熱してから乾燥炉で乾燥する工程と、乾燥された線材を誘導加熱してから焼成炉で焼成する工程とを備えた電着塗装方法が記載されている。しかしながらこの電着塗装方法の塗装対象は、幅および奥行き等が少なく、一定の形状を有する線材であり、この点において本願発明とは、その構成および必要とされる効果が異なるものである。
【０００７】
特開２００４−２９６５号公報（特許文献２）には、金属製の立体的被塗物、特に金属とプラスチックを一体化した立体的被塗物に、電着塗装を行って得られた塗膜を、複数の誘導加熱装置により選択的に加熱乾燥することを特徴とする電着塗膜形成方法が記載されている。しかしながらこの特許文献２は、ごく一般的な誘導加熱装置について記載しているにすぎない点において、本願発明とは異なるものである。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２３９８９６号公報
【特許文献２】特開２００４−２９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その目的とするところは、ホイールに塗装された電着塗膜を加熱硬化させる工程において必要とされる時間が短縮された、ホイールのカチオン電着塗装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、
ホイールにカチオン電着塗料組成物を電着塗装して未硬化の電着塗膜を形成する電着塗装工程、および
得られた未硬化の電着塗膜を、加熱装置中で加熱硬化させて硬化電着塗膜を得る、電着塗膜硬化工程、
を包含する、ホイールの塗装方法であって、
この加熱装置は、未硬化の電着塗膜を有するホイールのリム部に連結する第１面に対向するように近接配置される第１誘導加熱部と、
この第１誘導加熱部に対するこの第１面の相対位置を変更可能な相対位置変更手段と、を備える加熱装置である、
ホイールのカチオン電着塗装方法、を提供するものであり、これにより上記目的が達成される。
【００１１】
上記相対位置変更手段は、上記第１誘導加熱部が加熱状態である場合において、ホイールを、リム部における円環軸を中心に回転することができる相対位置変更手段であることが好ましい。
【００１２】
また上記加熱装置は、未硬化の電着塗膜を有するホイールのリム部に連結する第１面とは反対側の面である第２面に対向するように近接配置される第２誘導加熱部を更に備える加熱装置であることが好ましい。
【００１３】
さらに上記電着塗装工程において、硬化電着塗膜の膜厚が５〜５０μｍとなるように電着塗膜を形成することが好ましい。
【００１４】
また上記カチオン電着塗料組成物は、アミン変性エポキシ樹脂、ブロックイソシアネートおよび顔料を含むカチオン電着塗料組成物であることが好ましい。
【００１５】
さらに、得られた未硬化の電着塗膜を加熱装置中で加熱硬化させて硬化電着塗膜を得る上記電着塗膜硬化工程は、上記加熱装置を用いて、上記電着塗装工程により塗装されたホイールの第１面に対向するように近接配置される第１誘導加熱部によりホイールを加熱すると共に、上記第１誘導加熱部による加熱状態において、上記相対位置変更手段によって、第１誘導加熱部に対するホイールの第１面の相対位置を変更する、電着塗膜硬化工程であることが好ましい。
【００１６】
本発明はさらに、上記ホイールのカチオン電着塗装方法により得られる、硬化電着塗膜を有するホイールも提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の方法によって、耐食性および耐久性に優れた、硬化電着塗膜を有するホイールを、より短時間で加熱硬化することができる。これにより、より短い時間で塗装ホイールを製造することが可能となる。より具体的には、本発明の方法は、硬化工程におけるホイールの昇温時間を短縮することができ、このため電着塗装後の焼付乾燥工程を短縮することができる。本発明においては、相対位置変更手段および誘導加熱部を有する特定の加熱装置を、ホイール上に形成された未硬化の電着塗膜の加熱硬化に用いることによって、不完全な塗膜の加熱硬化という不具合を伴うことなく、耐久性および耐食性に優れる塗膜をホイール上に形成することができるという利点がある。本発明はさらに、ホイールを均一に加熱することができるため、オーバーベーキングによるヤニの発生を防止することができる。つまり本発明は、ホイールの電着塗装に特に好適に用いることができる加熱装置を用いた方法に関する発明であるということができる。
【００１８】
さらに、本発明において誘導加熱部を有する特定の加熱装置を用いることによって、塗装および焼き付け硬化工程を全て電力設備で統一的に管理することができるという利点がある。電着塗装は、電圧を印加することによって被塗物上に塗膜が形成される塗装方法であり、塗装工程において被塗物への通電が必要とされる塗装方法である。一方、硬化工程で一般に用いられる熱風加熱炉は、エネルギー効率などの関係からガス設備であることが多い。本発明によって、塗膜加熱硬化において誘導加熱部を有する加熱装置を用いて、良好な塗膜を形成することが可能となる。そしてこれにより塗装工程および加熱硬化工程において、通電設備の一元管理を図ることができ、塗装管理の利便性が向上するという利点がある。また、本発明において誘導加熱部を有する特定の加熱装置を用いることによって、熱風加熱炉において発生し得る輻射熱および燃焼ガスの発生を抑えることができるという利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明におけるホイールのカチオン電着塗装方法は、
ホイールにカチオン電着塗料組成物を電着塗装して未硬化の電着塗膜を形成する電着塗装工程、および
得られた未硬化の電着塗膜を、加熱装置中で加熱硬化させて硬化電着塗膜を得る、電着塗膜硬化工程、
を包含する。そしてこの電着塗膜硬化工程で用いられる加熱装置は、未硬化の電着塗膜を有するホイールのリム部に連結する第１面に対向するように近接配置される第１誘導加熱部と、この第１誘導加熱部に対する第１面の相対位置を変更可能な相対位置変更手段と、を備える加熱装置である。以下、本発明において用いられるカチオン電着塗料組成物、加熱装置および本発明の方法について記載する。
【００２０】
ホイール
本発明の方法の塗装対象は、自動車などの車両の車輪に用いられるホイールである。そして本発明の方法は電着塗装を伴うため、塗装されるホイールの材質としては導電性を有する材質が好ましい。このようなホイールとして、例えば、主として鉄によって構成されるスチールホイール、アルミニウム合金によって構成されるアルミホイール、およびマグネシウム合金によって構成されるマグネシウムホイールなどが挙げられる。これらのホイールは、化成処理などが施されていてもよく、施されていなくてもよい。化成処理の方法は特に限定されることなく、一般的な化成処理方法、例えばリン酸亜鉛処理またはジルコニウム処理など、が挙げられる。
【００２１】
一般にホイールは、タイヤを保持するリム部と、車両のハブに取り付けるハブ取付部と、このハブ取付部をその中心に有しおよびその外周でリム部に連結するディスク部とを有する。このディスク部の形状（デザイン）によって、スポークホイール、ディッシュホイール、メッシュホイール、フィンホイールなどに分類される。なお本発明における、「ホイールのリム部に連結する第１面」は、一般にディスク部を意味することとなる。図８は、ホイールの平面斜視図である。図８はスポークホイールの例を示すものであり、図８に示されるホイール１００は、略円環状のリム部１０２と、円環状のリム部１０２における一方の面である第１面１２０側に偏って配置されるハブ取付部１０１と、ハブ取付部１０１の外周から放射状に延びるように形成されると共に端部がリム部１０２の第１面（ディスク部）１２０における第１円周部１０２ａ近傍に接続されるスポーク部１０３とを有する。
【００２２】
カチオン電着塗料組成物
本発明においは、カチオン電着塗料組成物を用いることが好ましい。このカチオン電着塗料組成物として、水性溶媒、水性溶媒中に分散するか又は溶解した、カチオン性エポキシ樹脂及びブロックイソシアネート硬化剤を含むバインダー樹脂、中和酸、有機溶媒を含むものが好ましい。カチオン電着塗料組成物はさらに、必要に応じて顔料、触媒、添加剤などを含んでもよい。
【００２３】
カチオン性エポキシ樹脂
カチオン性エポキシ樹脂には、アミンで変性されたエポキシ樹脂が含まれる。カチオン性エポキシ樹脂は、典型的には、ビスフェノール型エポキシ樹脂のエポキシ環の全部をカチオン性基を導入し得る活性水素化合物で開環するか、または一部のエポキシ環を他の活性水素化合物で開環し、残りのエポキシ環を、カチオン性基を導入し得る活性水素化合物で開環して製造される。
【００２４】
ビスフェノール型エポキシ樹脂の典型例はビスフェノールＡ型エポキシ樹脂またはビスフェノールＦ型エポキシ樹脂である。前者の市販品としてはエピコート８２８（油化シェルエポキシ社製、エポキシ当量１８０〜１９０）、エピコート１００１（同、エポキシ当量４５０〜５００）、エピコート１０１０（同、エポキシ当量３０００〜４０００）などがあり、後者の市販品としてはエピコート８０７（同、エポキシ当量１７０）などがある。
【００２５】
これらのエポキシ樹脂は、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、および単官能性のアルキルフェノールのような適当な樹脂で変性しても良い。また、エポキシ樹脂はエポキシ基とジオール又はジカルボン酸との反応を利用して鎖延長することができる。
【００２６】
これらのエポキシ樹脂は、開環後０．３〜４．０ｍｅｑ／ｇのアミン当量となるように、より好ましくはそのうちの５〜５０％が１級アミノ基が占めるように活性水素化合物で開環するのが望ましい。
【００２７】
カチオン性基を導入し得る活性水素化合物としては１級アミン、２級アミン、３級アミンの酸塩、スルフィド及び酸混合物がある。活性水素化合物としてアミンを用いる場合、エポキシ樹脂と２級アミンとを反応させると、３級アミノ基を有するアミン変性エポキシ樹脂が得られる。また、エポキシ樹脂と１級アミンとを反応させると、２級アミノ基を有するアミン変性エポキシ樹脂が得られる。さらに、１級アミノ基および２級アミノ基を有する化合物を用いることにより、１級アミノ基を有するアミン変性エポキシ樹脂を調製することができる。ここで、１級アミノ基および２級アミノ基を有する化合物を用いて、１級アミノ基を有するアミン変性エポキシ樹脂を調製する場合は、エポキシ樹脂と反応させる前に、化合物の１級アミノ基をケトンでブロック化してケチミンにしておいて、これをエポキシ樹脂に導入した後に脱ブロック化することによって調製することができる。
【００２８】
１級アミン、２級アミンおよびケチミンの具体例としては、例えば、ブチルアミン、オクチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、メチルブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、Ｎ−メチルエタノールアミン、トリエチルアミン塩酸塩、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン酢酸塩、ジエチルジスルフィド・酢酸混合物などがある。さらに、アミノエチルエタノールアミンのケチミン、ジエチレントリアミンのジケチミンなどの、ブロックされた１級アミンを有する２級アミン、がある。これらのアミン類等は２種以上を併用して用いてもよい。
【００２９】
カチオン性エポキシ樹脂として、特開平５−３０６３２７号公報に記載され公知である、オキサゾリドン環含有エポキシ樹脂を用いてもよい。エポキシ樹脂にオキサゾリドン環を導入する方法としては、例えば、メタノールのような低級アルコールでブロックされたブロックイソシアネート硬化剤とポリエポキシドを塩基性触媒の存在下で加熱保温し、副生する低級アルコールを系内より留去することで得ることができる。このオキサゾリドン環含有エポキシ樹脂の具体例及び製造方法は、例えば、特開２０００−１２８９５９号公報第００１２〜００４７段落に記載されており、公知である。
【００３０】
ブロックイソシアネート硬化剤
ブロックイソシアネート硬化剤の調製にはポリイソシアネートが使用される。このポリイソシアネートとは、１分子中にイソシアネート基を２個以上有する化合物をいう。ポリイソシアネートとしては、例えば、脂肪族系、脂環式系、芳香族系および芳香族−脂肪族系等のうちのいずれであってもよい。
【００３１】
ポリイソシアネートの具体例には、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ｐ−フェニレンジイソシアネート、及びナフタレンジイソシアネート等のような芳香族ジイソシアネート；ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、２，２，４−トリメチルヘキサンジイソシアネート、及びリジンジイソシアネート等のような炭素数３〜１２の脂肪族ジイソシアネート；１，４−シクロヘキサンジイソシアネート（ＣＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水添ＭＤＩ）、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、イソプロピリデンジシクロヘキシル−４，４’−ジイソシアネート、及び１，３−ジイソシアナトメチルシクロヘキサン（水添ＸＤＩ）、水添ＴＤＩ、２，５−もしくは２，６−ビス（イソシアナートメチル）−ビシクロ［２．２．１］ヘプタン（ノルボルナンジイソシアネートとも称される。）等のような炭素数５〜１８の脂環式ジイソシアネート；キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、及びテトラメチルキシリレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）等のような芳香環を有する脂肪族ジイソシアネート；これらのジイソシアネートの変性物（ウレタン化物、カルボジイミド、ウレトジオン、ウレトンイミン、ビューレット及び／又はイソシアヌレート変性物）；等があげられる。これらは、単独で、または２種以上併用することができる。
【００３２】
ポリイソシアネートをエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールなどの多価アルコールとＮＣＯ／ＯＨ比２以上で反応させて得られる付加体ないしプレポリマーもブロックイソシアネート硬化剤に使用してよい。
【００３３】
ブロック剤は、ポリイソシアネート基に付加し、常温では安定であるが解離温度以上に加熱すると遊離のイソシアネート基を再生し得るものである。
【００３４】
顔料
本発明の方法に用いられるカチオン電着塗料組成物は顔料を含んでもよい。使用できる顔料の例としては、通常使用される無機顔料、例えば、チタンホワイト、カーボンブラック及びベンガラのような着色顔料；カオリン、タルク、ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、マイカおよびクレーのような体質顔料；リン酸亜鉛、リン酸鉄、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウム、亜リン酸亜鉛、シアン化亜鉛、酸化亜鉛、トリポリリン酸アルミニウム、モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸アルミニウム、モリブデン酸カルシウム及びリンモリブデン酸アルミニウム、リンモリブデン酸アルミニウム亜鉛のような防錆顔料等、が挙げられる。
【００３５】
顔料を電着塗料の成分として用いる場合、一般に顔料を予め高濃度で水性溶媒に分散させてペースト状（顔料分散ペースト）にする。顔料は粉体状であるため、電着塗料組成物で用いる低濃度均一状態に一工程で分散させるのは困難だからである。一般にこのようなペーストを顔料分散ペーストという。
【００３６】
顔料分散ペーストは、顔料を顔料分散樹脂と共に水性溶媒中に分散させて調製する。顔料分散樹脂としては、一般に、カチオン性又はノニオン性の低分子量界面活性剤や４級アンモニウム基及び／又は３級スルホニウム基を有する変性エポキシ樹脂等のようなカチオン性重合体を用いる。水性溶媒としてはイオン交換水や少量のアルコール類を含む水等を用いる。一般に、顔料分散樹脂は、顔料１００質量部に対して固形分比２０〜１００質量部の量で用いる。顔料分散樹脂と顔料とを混合した後、その混合物中の顔料の粒径が所定の均一な粒径となるまで、ボールミルやサンドグラインドミル等の通常の分散装置を用いて分散させて、顔料分散ペーストを得ることができる。
【００３７】
顔料は、一般に、カチオン電着塗料組成物の全固形分に対して下限１重量％、上限６０重量％を占める量でカチオン電着塗料組成物に含有される。上記上限は３０重量％であるのが好ましい。
【００３８】
他の成分
上記カチオン電着塗料組成物は、上記成分の他に、上記ブロックイソシアネート硬化剤のブロック剤解離のために解離触媒を含む場合は、ジブチル錫ラウレート、ジブチル錫オキシド、ジオクチル錫オキシドなどの有機錫化合物や、Ｎ−メチルモルホリンなどのアミン類、ストロンチウム、コバルト、銅などの金属塩が使用できる。解離触媒の濃度は、カチオン電着塗料組成物中のカチオン性エポキシ樹脂とブロックイソシアネート硬化剤合計の１００固形分質量部に対し０．１〜６質量部である。
【００３９】
カチオン電着塗料組成物の調製
本発明で用いられるカチオン電着塗料組成物は、上に述べたカチオン性エポキシ樹脂、ブロックイソシアネート硬化剤、及び顔料分散ペーストを水性溶媒中に分散することによって調製される。また、通常、水性溶媒にはカチオン性エポキシ樹脂を中和して、バインダー樹脂エマルションの分散性を向上させるために中和酸を含有させる。中和酸は塩酸、硝酸、リン酸、ギ酸、酢酸、乳酸のような無機酸または有機酸である。
【００４０】
使用される中和酸の量は、カチオン性エポキシ樹脂及びブロックイソシアネート硬化剤を含むバインダー樹脂固形分１００ｇに対して、１０〜２５ｍｇ当量の範囲であるのが好ましい。上記下限は１５ｍｇ当量であるのがより好ましく、上記上限は２０ｍｇ当量であるのがより好ましい。中和酸の量が１０ｍｇ当量未満であると水への親和性が十分でなく水への分散ができないか、安定性に欠ける状態となるおそれがある。また２５ｍｇ当量を越えると析出に要する電気量が増加し、塗料固形分の析出性が低下し、つきまわり性が劣るおそれがある。
【００４１】
ブロックイソシアネート硬化剤の量は、硬化時にカチオン性エポキシ樹脂中の１級、２級アミノ基、水酸基、等の活性水素含有官能基と反応して良好な硬化塗膜を与えるのに十分な量が必要とされる。好ましいブロックイソシアネート硬化剤の量は、カチオン性エポキシ樹脂とブロックイソシアネート硬化剤との固形分重量比（カチオン性エポキシ樹脂／硬化剤）で表して９０／１０〜５０／５０、より好ましくは８０／２０〜６５／３５の範囲である。カチオン性エポキシ樹脂とブロックイソシアネート硬化剤との固形分量比の調整により、造膜時の塗膜（析出膜）の流動性および硬化速度が改良され、塗膜の平滑性が向上する。
【００４２】
カチオン電着塗料組成物に通常含まれる有機溶媒としては、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノエチルヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル等が挙げられる。
【００４３】
カチオン電着塗料組成物は、上記のほかに、可塑剤、界面活性剤、酸化防止剤、及び紫外線吸収剤などの常用の塗料用添加剤を含むことができる。アミノ基含有アクリル樹脂、アミノ基含有ポリエステル樹脂等を含んでもよい。
【００４４】
電着塗装工程
電着塗装は、被塗物（ホイール）を陰極として陽極との間に、通常、５０〜４５０Ｖの電圧を印加して行う。印加電圧が５０Ｖ未満であると電着が不充分となるおそれがあり、４５０Ｖを超えると、塗膜が破壊され異常外観となるおそれがある。電着塗装時、塗料組成物の浴液温度は、通常１０〜４５℃に調節される。
【００４５】
電着塗装工程は、上記カチオン電着塗料組成物に被塗物（ホイール）を浸漬する過程、及び、上記被塗物（ホイール）を陰極として陽極との間に電圧を印加し、被膜を析出させる過程、から構成される。また、電圧を印加する時間は、電着条件によって異なるが、一般には、２〜４分とすることができる。こうして、ホイールに未硬化の電着塗膜が形成される。
【００４６】
電着塗膜の膜厚は、乾燥膜厚として５〜５０μｍであるのが好ましく、より好ましくは１０〜４０μｍである。膜厚が５μｍ未満であると、防錆性が不充分となるおそれがある。
【００４７】
なお必要に応じて、電着塗装した後、加熱硬化させる前に、未硬化の電着塗膜を有するホイールを水洗してもよい。水洗することによって、ホイール上に単に付着した過剰の電着塗料組成物を除去し、得られる硬化電着塗膜の外観を向上させることができる。
【００４８】
電着塗膜硬化工程
上記電着塗装工程によってホイール上に形成される未硬化の電着塗膜を、加熱装置中で加熱硬化させることによって、ホイール上に硬化電着塗膜が形成される。本発明においては、この電着塗膜硬化工程で用いられる加熱装置は、未硬化の電着塗膜を有するホイールのリム部に連結する第１面に対向するように近接配置される第１誘導加熱部と、この第１誘導加熱部に対する第１面の相対位置を変更可能な相対位置変更手段と、を備える加熱装置であることを特徴とする。
【００４９】
この加熱装置中で、未硬化の電着塗膜が形成されたホイールを第１誘導加熱部により誘導加熱する。未硬化の電着塗膜が形成されたホイールが、第１誘導加熱部により誘導加熱され、所定の温度に昇温されることによって、未硬化の電着塗膜が硬化し、硬化電着塗膜が形成されることとなる。これにより、硬化電着塗膜を有するホイールが得られることとなる。
【００５０】
第１誘導加熱部は、熱容量が大きな部位が集中して配置される第１面に近接して配置される。第１誘導加熱部により第１面側を加熱することで、該熱容量の高い部位を重点的に加熱できると共に、該第１面に連結するリム部等を熱伝導により加熱できるので、ホイール全体を均一に加熱することができる。第１誘導加熱部の形状は、特に限定されないが、全体として略平坦状になるよう電線や中空状の銅線等を配置して形成することができる。例えば、所定の中空状の銅線を平坦状に巻回した誘導加熱部等を例示できる。この第１誘導加熱部は、第１面に対して略平行に配置されるのが好ましい。これにより、ホイールにおける第１面側を均一に加熱することができる。
【００５１】
第１誘導加熱部は、誘導加熱の原理を利用することにより短時間でホイールを１２０〜２００℃に加熱昇温することが可能である。なお、加熱開始前のホイールの温度は常温である。更に、熱容量が大きい部位に近接して配置された第１誘導加熱部よって、上述の通り、ホイールの熱容量が大きい部分を集中的に加熱することにより、全体を均一に加熱することができる。また、第１誘導加熱部で加熱された部分からの熱伝導により、前記加熱部で直接加熱されていない部分も昇温させることができるため、短時間で全体を均一に昇温させることができる。
【００５２】
なお本明細書において近接配置とは、第１誘導加熱部による加熱対象である第１面を誘導加熱可能な位置に配置されていることをいう。好ましくは、所望の加熱条件に適した距離に調整して配置される。
【００５３】
本発明においてこのような第１誘導加熱部を有する加熱装置を用いることによって、ホイールを、未硬化の電着塗膜が加熱硬化する温度に、短時間で均一に昇温することができる。これにより、ホイールの塗装および加熱硬化時間を短縮させことができるため、作業効率が向上すると共にコスト面でもメリットが生じる。
【００５４】
加熱装置が有する相対位置変更手段は、第１誘導加熱部に対する第１面の相対位置を変更することができる手段である。具体的には、後述のように、ホイールを該ホイールにおけるリム部の円環軸を中心に回転させたり、ホイールを第１誘導加熱部に沿って移動させたりすることができる。また、ホイールではなく、第１誘導加熱部が移動するように構成しても良い。
【００５５】
このように相対位置変更手段を有する加熱装置を使用することによって、第１誘導加熱部に対する第１面の相対位置を変更することが可能となり、これにより第１誘導加熱部により第１面の所定部が偏って加熱されることを抑制する。つまり、相対位置変更手段により、第１誘導加熱部に対する第１面の相対位置を変更することによって、第１面側に配置される部位を均一に加熱することができる。一般的な誘導加熱装置はこのような相対位置変更手段を有しておらず、そのため誘導加熱部により被塗物の一部分が偏って加熱され、不完全な塗膜の加熱硬化が生じるという不具合があった。本発明においては、このような相対位置変更手段および誘導加熱部を有する加熱装置を、ホイール上に形成された未硬化の電着塗膜の加熱硬化に用いることによって、不完全な塗膜の加熱硬化という不具合を伴うことなく、耐久性および耐食性に優れる塗膜をホイール上に形成することができるという利点がある。つまり本発明において用いられる加熱装置は、ホイールの電着塗装に特に好適に用いられるということができる。
【００５６】
この相対位置変更手段は、第１誘導加熱部が加熱状態である場合に、ホイールの第１面の相対位置を変更することができる手段であるのが好ましい。これにより、ホイールに形成された未硬化の電着塗膜を均一に加熱し硬化させることができることとなる。
【００５７】
この相対位置変更手段は、ホイールをリム部における円環軸と略直交する方向に移動することができる手段であるのが好ましい。これにより、例えば、略平坦状に形成された第１誘導加熱部に沿ってホイールを移動させることができる。例えば、固定された第１誘導加熱部に沿うように、表面に未硬化の電着塗膜が形成された複数のホイールを所定間隔で連続的に移動させることで、ホイールの加熱硬化工程を連続的に行うことができる。
【００５８】
この相対位置変更手段は、ホイールを第１面から第１誘導加熱部までの距離を略同一に保った状態で所定方向に移動することができる手段であるのが好ましい。これにより、加熱状態を略同一に保つことができるので、ホイールにおける第１面側を均一に加熱することができる。
【００５９】
この相対位置変更手段は、ホイールを円環軸を中心に回転することができる手段であるのが好ましい。これにより、ホイールにおける第１面側を均一に加熱することができる。また、第１誘導加熱部を、第１面の全体を覆うような大きさや形状にすることなく、ホイールの第１面側を均一に加熱することができる。例えば、第１誘導加熱部をコンパクトにすることが可能である。また、例えば、ホイールを回転させながら所定方向に移動させる場合には、コンパクトな第１誘導加熱部によって、ホイールの加熱硬化工程を連続的に行うことができる。
【００６０】
本発明で用いられる加熱装置が有する第１誘導加熱部は、少なくともハブ取付部の一部と、スポーク部の一部と、リム部における第１円周部の一部と、を覆うように配置されているのが好ましい。これにより、例えば、相対位置変更手段により相対位置を変更させることにより第１面側を加熱することができる。具体的には、第１誘導加熱部の形状や配置に応じてホイールを移動や回転させることで、第１面側を均一に加熱することができる。
【００６１】
本発明で用いられる加熱装置は、さらに、リム部における前記第１面と反対側の面である第２面に対向するように近接配置される第２誘導加熱部を備えていてもよい。加熱装置が第２誘導加熱部を備えることによって、第１面から最も離間する部位であり熱容量が大きな部位を加熱することができることとなり、ホイールをより短時間でかつ均一に加熱することができる。
【００６２】
以下、図面を参照して、本発明で用いることができる加熱装置をより具体的に説明する。まず加熱装置の第１実施態様について、図１〜３に従い説明する。
【００６３】
［１．１］第１実施形態
［１．１．１］加熱装置の概要
図１〜３に示される加熱装置１は、第１誘導加熱部２と、相対位置変更手段である不図示の水平移動部及び回転移動部５１１とを備える。この第１誘導加熱部２は、未硬化の電着塗膜が形成されたホイール１００における第１面１２０に対向するように近接配置される。
【００６４】
上記加熱装置１によれば、ホイール１００を、未硬化の電着塗膜が加熱硬化する温度まで極めて短時間で昇温させることができ、これにより未硬化の電着塗膜の加熱硬化時間を大幅に短縮することができる。
【００６５】
［１．１．２］誘導加熱部
図１から図３に示すように、第１誘導加熱部２は、ハブ取付部１０１の中心を挟んで配置される第１帯状誘導加熱部２ａと、第２帯状誘導加熱部２ｂとを備える。第１誘導加熱部２は、所定の中空状の銅線を平坦状に巻回して形成される誘導加熱部である。銅線に形成される中空部には、該銅線の昇温を抑制するための冷却水等を通液することができる。第１帯状誘導加熱部２ａと第２帯状誘導加熱部２ｂとはそれぞれ同一の中空状の銅線によって形成される。該第１誘導加熱部２は、不図示の電源から供給される電力に応じてホイール１００を加熱する。
【００６６】
第１誘導加熱部２は、例えば、中空状の銅線を連続的に渦巻状又は螺旋状に巻回しながら略平坦状に形成することができる。また、二本以上の中空状の銅線により形成することもできる。この場合、第１の中空状の銅線に出力する電力と、第２の中空状の銅線に出力する電力を別々に制御することができる。
【００６７】
本実施形態における加熱装置１は、リム部１０２における第１面１２０と反対側の面である第２面１３０に対向するように近接配置される第２誘導加熱部３とを更に備える。第２誘導加熱部３は、第１誘導加熱部２と同様に、所定の中空状の銅線を平坦状に巻回して形成される誘導加熱部である。また、第２誘導加熱部３は、ハブ取付部１０１の中心を挟んで配置される第３帯状誘導加熱部３ａと、第４帯状誘導加熱部３ｂとを備える。第３帯状誘導加熱部３ａと第４帯状誘導加熱部３ｂとはそれぞれ同一の中空状の銅線によって形成される。該第３帯状誘導加熱部３ａと第４帯状誘導加熱部３ｂとは、開口部１０を形成するために第２誘導加熱部３と略直交する方向に略コ状を形成するように巻回される連結部２３を介して連続している。
【００６８】
第１誘導加熱部２は、熱容量が大きな部位が集中して配置される第１面１２０に近接して配置される。熱容量が大きな部位とは、具体的には、ハブ取付部１０１、スポーク部１０３及びリム部１０２における第１円周部１０２ａである。ここで、近接配置とは、第１誘導加熱部２が、加熱対象である第１面１２０を誘導加熱可能な位置に配置されていることをいう。例えば、第１誘導加熱部２から第１面１２０の距離として５ｍｍから２０ｍｍを例示できるが、この条件に限定されるわけではない。
【００６９】
第１誘導加熱部２により第１面１２０側を加熱することで、該熱容量の高いハブ取付部１０１、スポーク部１０３及びリム部１０２における第１円周部１０２ａを重点的に加熱できると共に、該第１面１２０に連続するリム部１０２の側面部等を熱伝導により加熱できる。その結果、第１誘導加熱部２は、ホイール１００全体を均一に加熱することができる。
【００７０】
図１から図３に示すように、本実施形態において、第１誘導加熱部２は、第１面１２０と略平行に配置される。これにより、ホイール１００における第１面１２０側を均一に加熱することができる。
【００７１】
また、図１及び図３に示すように、本実施形態において、第１誘導加熱部２は、少なくともハブ取付部１０１の一部と、スポーク部１０３の一部と、リム部１０２における第１円周部１０２ａの一部と、を覆うように配置される。これにより、例えば、後述する相対位置変更手段により、第１誘導加熱部２と第１面１２０との相対位置を変更させることにより第１面１２０側を均一に加熱することができる。具体的には、第１誘導加熱部２の形状や配置に応じてホイール１００を水平移動や回転移動させることで、第１面１２０側を均一に加熱することができる。
【００７２】
例えば、第１誘導加熱部２は、誘導加熱の原理を利用することにより短時間でホイールを１２０〜２００℃に昇温することが可能である。更に、熱容量が大きい部位に近接して配置された第１誘導加熱部２よって、上述の通り、ホイールの熱容量が大きいハブ取付部１０１、スポーク部１０３及びリム部１０２における第１円周部１０２ａを集中的に加熱することにより、全体を均一に加熱することができる。また、第１誘導加熱部２で加熱された部分からの熱伝導により、前記第１誘導加熱部２及び第２誘導加熱部３で直接加熱されていないリム部１０２の側面等を昇温させることができる。これにより、ホイール短時間で全体を均一に昇温させることができる。このため、未硬化の電着塗膜が形成されたホイール１００を、短時間で１２０〜２００℃に昇温することができる。これにより、ホイール１００の表面に形成された未硬化の電着塗膜を、短時間で均一に加熱硬化させることができる。
【００７３】
また、本実施形態の加熱装置１によれば、短時間でホイール１００全体を均一に加熱することができるため、良好な塗膜外観を有する塗膜を形成することができる。具体的には、電着塗膜の表面側からではなく電着塗膜の内側の面であるホイール１００側から昇温することとなるため、従来の熱風で外部から加熱した場合において生じうる塗膜表面だけが硬化するという不具合は生じない。従って塗膜が均一に加熱硬化するため良好な塗膜外観を有する塗膜を形成することができる。また、加熱硬化時間が短時間であること、そして塗膜に熱風を吹き付ける必要がないことから、未硬化の塗膜の表面にゴミやチリが付着し塗膜外観が損なわれる可能性も低いということも、良好な塗膜外観を有する塗膜形成に寄与している。
【００７４】
［１．１．３］相対位置変更手段
図１及び図３に示すように加熱装置１においては、相対位置変更手段により、未硬化の電着塗膜が形成されたホイール１００は、矢印Ｔの方向に移動されると共に、矢印Ｒの方向に回転される。具体的には、相対位置変更手段である不図示の水平方向移動部により矢印Ｔの方向に水平移動されると共に、回転移動部５１１によりリム部１０２の円環軸を中心に矢印Ｒの方向に回転移動される。この回転移動部５１１による回転は、例えば０．５から２０ｒｐｍであり、特に０．５から１０ｒｐｍである場合が好ましい。
【００７５】
更に具体的には、未硬化の電着塗膜が形成されたホイール１００は、保持部材５１３のホイール１００側に形成される不図示の配置部に位置決めされた状態で配置される。ホイール１００を位置決め保持した保持部材５１３は、不図示の水平移動部により矢印Ｔの方向に移動される。
【００７６】
本実施形態において、不図示の水平移動部は、ホイール１００をリム部１０２における円環軸と略直交する方向に移動させる。更には、不図示の水平移動部は、ホイール１００を第１面１２０から第１誘導加熱部２までの距離を略同一に保った状態で矢印Ｔの方向に移動させる。つまり、不図示の水平移動部は、ホイール１００を第１誘導加熱部２に沿うようにして水平移動させる。
【００７７】
本実施形態において、回転移動部５１１は、ホイール１００をリム部１０２における円環軸を中心に回転させる。更に、上述した不図示の水平移動部により、ホイール１００を矢印Ｔの方向に水平移動させながら、回転移動部５１１によりホイール１００をリム部１０２の円環軸を中心に回転させることができる。
【００７８】
ここで、本実施形態において、相対位置変更手段である不図示の水平部による水平移動及び回転移動部５１１による回転移動は、第１誘導加熱部２による加熱状態においても好適に行うことができる。
【００７９】
本実施形態において、開口部１０から保持部材５１３に保持された複数のホイール１００を第１誘導加熱部２が第１面１２０に近接配置されるよう連続的に挿入することができる。該開口部１０から挿入されたホイール１００を、不図示の水平移動部により所定速度で矢印Ｔの方向に移動させると共に回転移動部５１１により回転移動させる。これにより、本実施形態における加熱装置１は、複数のホイールの加熱硬化工程を連続的に行うことができる。
【００８０】
上述の通り、相対位置変更手段は、第１誘導加熱部２に対する第１面１２０の相対位置を変更することができる。このように前記相対位置を変更可能にすることで、第１誘導加熱部２により第１面１２０の所定部を均一に加熱することができる。つまり、相対位置変更手段により、前記相対位置を変更することで、第１面１２０側に配置される部位を均一に加熱することができる。
【００８１】
［１．２］第２実施形態
図４により、本発明の第２実施形態における加熱装置１Ａについて説明する。図４に示すように、第２実施形態における加熱装置１Ａは、第１実施形態１の加熱装置１における第１誘導加熱部２の形態が異なる加熱装置である。
【００８２】
具体的には、加熱装置１Ａは、ホイール１００の第１面１２０に対する第１誘導加熱部２の配置が異なる。つまり、第１誘導加熱部２はハブ取付部１０１の中心に対する一方側に配置される。詳細には、第１帯状誘導加熱部２ａ及び第２帯状誘導加熱部２ｂが、ハブ取付部１０１の中心に対する一方側に配置される。
【００８３】
このように、第１誘導加熱部２がホイール１００の第１面１２０における径方向の一方側にのみ配置されていても、相対位置変更手段である不図示の回転移動部によりリム部１０２の円環軸を中心に矢印Ｒ方向に回転させることで、第１面１２０の全面を均一に加熱することができる。また、第１誘導加熱部２による加熱状態において、ホイール１００を不図示の水平移動部により矢印Ｔ方向に移動させることで、上述の第１実施形態と同様に、複数のホイールの加熱硬化工程を連続的に行うことができる。
【００８４】
［１．３］第３実施形態
図５により、本発明の第３実施形態における加熱装置１Ｂについて説明する。図５に示すように、第３実施形態における加熱装置１Ｂは第１実施形態の加熱装置１における相対位置変更手段の態様が異なる加熱装置である。
【００８５】
具体的には、加熱装置１Ｂは、水平移動部を有しない加熱装置である。つまり、第１誘導加熱部２による加熱状態において、ホイール１００は相対位置変更手段である不図示の回転移動部によりリム部１０２の円環軸を中心に回転移動するが、水平方向に移動しない。言い換えると、ホイール１００は、第１誘導加熱部２の加熱状態において、囲い部３００の略中央に位置決めされた状態で、相対位置変更手段である不図示の回転移動部により回転移動される。
【００８６】
このように、相対位置変更手段である不図示の回転移動部によりリム部１０２の円環軸を中心に矢印Ｒ方向に回転させることで、第１面１２０の全面を均一に加熱することができる。また、第１誘導加熱部２による加熱状態において、ホイール１００を不図示の水平移動部により矢印Ｔ方向に移動させることができないので、上述の第１実施形態と同様に複数のホイールの加熱硬化工程を連続的に行うことはできないが、いわゆるバッチ連続方式により、半連続的にホイールの加熱硬化工程を行うことができる。すなわち、未硬化の電着塗膜が形成されたホイール１００を矢印Ｓ１の方向に移動させて開口部１５から囲い部３００の略中央に位置決めさせる。そして、第１誘導加熱部２による加熱状態において、位置決めされたホイール１００を不図示の回転移動部により矢印Ｒ方向に回転させて塗料を加熱硬化する。加熱硬化後、ホイール１００を矢印Ｓ２の方向に移動させ、さらにこの一連の動作を連続して行うことによって、ホイールの加熱硬化工程を半連続的に行うことができる。
【００８７】
［１．４］第４実施形態
図６により、本発明の第４実施形態における加熱装置１Ｃについて説明する。図６に示すように、第４実施形態における加熱装置１Ｃは第３実施形態の加熱装置１Ｂにおける第１誘導加熱部２の形態が異なる加熱装置である。
【００８８】
具体的には、ホイール１００の第１面１２０に対する第１誘導加熱部２の配置が異なる。つまり、第１誘導加熱部２はホイール１００の径方向において一方側の端部しかカバーしていない。しかし、不図示の回転移動部により矢印Ｒの方向にリム部１０２の円環軸を中心に回転させることで、第１誘導加熱部２は第１面１２０全体を加熱することができる。また、第３実施形態の場合と同様にいわゆるバッチ連続方式により半連続的に、ホイールの加熱硬化工程を行うことができる。
【００８９】
［１．５］応用実施形態
図７より、応用実施形態における加熱装置１Ｄについて説明する。図７に示すように、加熱装置１Ｄは、第１誘導加熱部２と、第２誘導加熱部３と、相対位置変更手段である水平移動部５００及び回転移動部５１１と、保持部材５１３と、配置部５１５と、第１誘導加熱部２及び第２誘導加熱部３に電力を供給する電源３０１と、を備える。
【００９０】
第１誘導加熱部２及び第２誘導加熱部３は、それぞれ複数の中空状の銅線により所定方向の長い平坦状に形成された加熱部である。該第１誘導加熱部２及び第２誘導加熱部３は電源３０１に電気的に接続され、該電源３０１から供給される電力により、ホイール１００を誘導加熱する。
【００９１】
ホイール１００は、一端側が回転移動部５１１に回転可能に連結される保持部材５１３における他端側に形成される配置部５１５により位置決めされる。ホイール１００は回転移動部５１１により、保持部材５１３を介して、リム部１０２の円環軸を中心に回転移動される。
【００９２】
更に、回転移動部５１１は、水平移動部５００の上側に配置されているので、該回転移動部５１１及び保持部材５１３を介してホイール１００を矢印Ｔ方向に移動させる。つまり、水平移動部５００は、ホイール１００を第１誘導加熱部２及び第２誘導加熱部３に沿って矢印Ｔ方向に水平移動させる。これにより、未硬化の電着塗膜が形成されたホイール１００は好適に加熱硬化され、これにより硬化電着塗膜を得ることができる。
【００９３】
例えば、保持部材５１３及び配置部５１５は、水平移動部５００により矢印Ｔ、矢印Ｔ１、矢印Ｔ２、矢印Ｔ３の順で循環するように移動される。ここで、ホイール１００を第１誘導加熱部２の一端側の手前で配置部５１５に配置し（矢印Ｋ１）、第１誘導加熱部２の他端側で配置部５１５から取り去る（矢印Ｋ２）ことを連続的に繰り返すことで、ホイールの加熱硬化工程を連続的に行うことができる。
【００９４】
電着塗膜硬化
本発明においては、上述の加熱装置を用いて、未硬化の電着塗膜を有するホイールを加熱し電着塗膜を硬化させる（電着塗膜硬化工程）。この工程において、ホイール１００が、第１誘導加熱部２により所定の温度に昇温されることによって、未硬化の電着塗膜が加熱により硬化し、これにより硬化電着塗膜が得られることとなる。この電着塗膜硬化工程は、加熱装置を用いて、電着塗装工程により塗装されたホイールの第１面に対向するように近接配置される第１誘導加熱部によりホイールを加熱すると共に、前記第１誘導加熱部による加熱状態において、前記相対位置変更手段によって、第１誘導加熱部に対するホイールの第１面の相対位置を変更する硬化工程であるのが好ましい。
【００９５】
第１誘導加熱部２は、熱容量が大きな部位が集中して配置される第１面１２０に近接して配置される。第１誘導加熱部２により第１面１２０側を加熱することで、該熱容量の高い部位を重点的に加熱できると共に、該第１面１２０に連結するリム部１０２等を熱伝導により加熱できるので、ホイール１００全体を均一に加熱することができる。第１誘導加熱部２の形状は、特に限定されないが、全体として略平坦状になるよう電線や中空状の銅線等を配置して形成することができる。例えば、所定の中空状の銅線を平坦状に巻回した誘導加熱部等を例示できる。
【００９６】
相対位置変更手段は、第１誘導加熱部２が加熱状態において、第１誘導加熱部２に対する第１面１２０の相対位置を変更することができる。具体的には、後述のように、ホイール１００を第１誘導加熱部２に沿って移動させることや、ホイール１００を該ホイール１００におけるリム部１０２の円環軸を中心に回転させることができる。また、ホイールではなく、第１誘導加熱部２が移動するように構成しても良い。
【００９７】
このように、第１誘導加熱部２による加熱状態においてホイールの第１面の相対位置を変更することによって、第１誘導加熱部２により第１面１２０の所定部が偏って加熱されることを抑制する。つまり、相対位置変更手段により加熱状態においてホイールの第１面の相対位置を変更することによって、第１面１２０側に配置される部位を均一に加熱することができる。
【００９８】
ここで、近接配置とは、第１誘導加熱部２で加熱対象である第１面１２０を誘導加熱可能な位置に配置されていることをいう。好ましくは、所望の加熱条件に適した距離に調整して配置される。
【００９９】
電着塗膜硬化工程において、相対位置変更手段により、ホイール１００がリム部１０２における円環軸と略直交する方向に移動される。これにより、例えば、略平平坦状に形成された第１誘導加熱部２に沿ってホイール１００を移動させることができる。例えば、固定された第１誘導加熱部２に沿うように、表面に未硬化の電着塗膜が形成された複数のホイール１００を所定間隔で連続的に移動させることで、ホイールの加熱硬化工程を連続的に行うことができる。
【０１００】
電着塗膜硬化工程において、相対位置変更手段により、ホイール１００が第１面１２０から第１誘導加熱部２までの距離を略同一に保った状態で所定方向に移動される。これにより、加熱状態を略同一に保つことができるので、ホイール１００における第１面１２０側を均一に加熱することができる。
【０１０１】
電着塗膜硬化工程において、相対位置変更手段より、加熱工程において、ホイール１００が円環軸を中心に回転される。これにより、ホイール１００における第１面１２０側を均一に加熱することができる。また、第１面１２０の全体を覆うような大きさや形状でない第１誘導加熱部２により、ホイール１００の第１面１２０側を均一に加熱することができる。例えば、コンパクトな第１誘導加熱部２を用いることが可能である。また、例えば、ホイール１００を回転させながら所定方向に移動させる場合には、コンパクトな第１誘導加熱部２で、ホイールの加熱硬化工程を連続的に行うことができる。
【０１０２】
上述により、未硬化の電着塗膜が加熱硬化し、硬化電着塗膜が得られることとなる。電着塗膜硬化工程における加熱条件として、例えば、ホイールの温度を１２０〜２００℃まで昇温する昇温時間１〜１０分、好ましくは１〜６分、および未硬化の電着塗膜の加熱硬化時間５〜３０分、という条件が挙げられる。
【０１０３】
本発明の方法によって、耐食性および耐久性に優れた、硬化電着塗膜を有するホイールを、加熱硬化温度までより短時間で昇温することができる。これにより、より短い時間で塗装ホイールを製造することが可能となる。また本発明の方法は、硬化工程におけるホイールの昇温時間が短縮されたことから電着塗膜の硬化工程における熱効率が高くなっており、エネルギー費用の低減を図ることができる。また熱風を用いる必要がないため、排気フィルター設置および交換などといった排気整備コストの低減も図ることができる。
【０１０４】
そして本発明においては、相対位置変更手段および誘導加熱部を有する特定の加熱装置を、ホイール上に形成された未硬化の電着塗膜の加熱硬化に用いることによって、不完全な塗膜の加熱硬化という不具合を伴うことなく、耐久性および耐食性に優れる塗膜をホイール上に形成することができるという利点がある。つまり本発明は、ホイールの電着塗装に特に好適に用いることができる加熱装置を用いた方法に関する発明であるということができる。
【０１０５】
また、本発明においては、ホイールの加熱に適した特定の誘導加熱装置を用いるため、ホイール全体を均一に加熱することができるという利点がある。従来の熱風加熱装置においては、未硬化塗膜の発生を防止するため、一般に、設定される焼付温度を焼付下限温度として、その温度を超える温度で加熱硬化を行っていた。特に、被塗物の形状に依存して被塗物自体の厚み（肉厚）に差がある場合は、肉厚が厚い部分の温度が十分に昇温しないことによってその部分の電着塗膜が未硬化状態とならないように、設定される焼付温度を大きく超えた温度まで、装置温度を上昇させる必要があった。しかしながらこのような熱風加熱方法においては、ホイールの肉厚の薄い部分または他の部分が、設定される焼付温度以上に過剰に加熱されてしまう、すなわちオーバーベークが生じてしまう、という問題があった。このオーバーベークはヤニの発生を伴うという問題がある。そして本発明の方法によって、このようなオーバーベークの問題は解決され、そして余分なヤニの発生を防止することが可能となった。
【０１０６】
さらに、本発明において誘導加熱部を有する特定の加熱装置を用いることによって、塗装および焼き付け硬化工程を全て電力設備で統一的に管理することができるという利点がある。電着塗装は、電圧を印加することによって被塗物上に塗膜が形成される塗装方法であり、塗装工程において通電が必要とされる塗装方法である。一方、硬化工程で一般に用いられる熱風加熱炉は、エネルギー効率などの関係からガス設備であることが多い。本発明によって、塗膜加熱硬化において誘導加熱部を有する加熱装置を用いて、良好な塗膜を形成することが可能となる。そしてこれにより塗装工程および加熱硬化工程において、通電設備の一元管理を図ることができ、塗装管理の利便性が向上するという利点がある。また、本発明において誘導加熱部を有する特定の加熱装置を用いることによって、熱風加熱炉において発生し得る輻射熱および燃焼ガスの発生を抑えることができるという利点もある。さらに、熱風加熱炉を設置する必要がないことから、炉内におけるヤニおよびススの発生に基づく塗膜外観低下の不具合の発生頻度を低減することができる。特に上述のヤニの発生防止効果も含めて、これらのヤニおよびススの除去清掃の手間も低減することができる。
【実施例】
【０１０７】
以下の実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。実施例中、「部」および「％」は、ことわりのない限り、重量基準による。
【０１０８】
カチオン電着塗料組成物の調製
製造例１ アミン変性エポキシ樹脂の製造
攪拌機、冷却管、窒素導入管、温度計および滴下漏斗を装備したフラスコに、２，４−／２，６−トリレンジイソシアネート（重量比＝８／２）９２部、メチルイソブチルケトン（以下、ＭＩＢＫと略す）９５部およびジブチル錫ジラウレート０．５部を仕込んだ。反応混合物を攪拌下、メタノール２１部を滴下した。反応は、室温から始め、発熱により６０℃まで昇温した。その後、３０分間反応を継続した後、エチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル５０部を滴下漏斗より滴下した。更に、反応混合物に、ビスフェノールＡ−プロピレンオキシド５モル付加体５３部を添加した。反応は主に、６０〜６５℃の範囲で行い、ＩＲスペクトルの測定において、イソシアネート基に基づく吸収が消失するまで継続した。
【０１０９】
次に、ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンから既知の方法で合成したエポキシ当量１８８のエポキシ樹脂３６５部を反応混合物に加えて、１２５℃まで昇温した。その後、ベンジルジメチルアミン１．０部を添加し、エポキシ当量４１０になるまで１３０℃で反応させた。
【０１１０】
続いて、ビスフェノールＡ６１部およびオクチル酸３３部を加えて１２０℃で反応させたところ、エポキシ当量は１１９０となった。その後、反応混合物を冷却し、ジエタノールアミン１１部、Ｎ−エチルエタノールアミン２４部およびアミノエチルエタノールアミンのケチミン化物の７９重量％ＭＩＢＫ溶液２５部を加え、１１０℃で２時間反応させた。その後、ＭＩＢＫで不揮発分８０％となるまで希釈し、アミン変性エポキシ樹脂（樹脂固形分８０％）を得た。
【０１１１】
製造例２ ブロックイソシアネート硬化剤の製造
ジフェニルメタンジイソシアナート１２５０部およびＭＩＢＫ２６６．４部を反応容器に仕込み、これを８０℃まで加熱した後、ジブチル錫ジラウレート２．５部を加えた。ここに、ε−カプロラクタム２２６部をブチルセロソルブ９４４部に溶解させたものを８０℃で２時間かけて滴下した。さらに１００℃で４時間加熱した後、ＩＲスペクトルの測定において、イソシアネート基に基づく吸収が消失したことを確認し、放冷後、ＭＩＢＫ３３６．１部を加えてブロックイソシアネート硬化剤を得た。
【０１１２】
製造例３ 顔料分散樹脂の製造
まず、攪拌装置、冷却管、窒素導入管および温度計を装備した反応容器に、イソホロンジイソシアネート（以下、ＩＰＤＩと略す）２２２．０部を入れ、ＭＩＢＫ３９．１部で希釈した後、ここヘジブチル錫ジラウレート０．２部を加えた。その後、これを５０℃に昇温した後、２−エチルヘキサノール１３１．５部を攪拌下、乾燥窒素雰囲気中で２時間かけて滴下した。適宜、冷却することにより、反応温度を５０℃に維持した。その結果、２−エチルヘキサノールハーフブロック化ＩＰＤＩ（樹脂固形分９０．０％）が得られた。
【０１１３】
次いで、適当な反応容器に、ジメチルエタノールアミン８７．２部、７５％乳酸水溶液１１７．６部およびエチレングリコールモノブチルエーテル３９．２部を順に加え、６５℃で約半時間攪拌して、４級化剤を調製した。
【０１１４】
次に、エポン（ＥＰＯＮ）８２９（シェル・ケミカル・カンパニー社製ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、エポキシ当量１９３〜２０３）７１０．０部とビスフェノールＡ２８９．６部とを適当な反応容器に仕込み、窒素雰囲気下、１５０〜１６０℃に加熱したところ、初期発熱反応が生じた。反応混合物を１５０〜１６０℃で約１時間反応させ、次いで、１２０℃に冷却した後、先に調製した２−エチルヘキサノールハーフブロック化ＩＰＤＩ（ＭＩＢＫ溶液）４９８．８部を加えた。
【０１１５】
反応混合物を１１０〜１２０℃に約１時間保ち、次いで、エチレングリコールモノブチルエーテル４６３．４部を加え、混合物を８５〜９５℃に冷却し、均一化した後、先に調製した４級化剤１９６．７部を添加した。酸価が１となるまで反応混合物を８５〜９５℃に保持した後、脱イオン水９６４部を加えて、エポキシ−ビスフェノールＡ樹脂において４級化を終了させ、４級アンモニウム塩部分を有する顔料分散用樹脂を得た（樹脂固形分５０％）。
【０１１６】
製造例４−１ 顔料分散ペースト（１）の製造
サンドグラインドミルに製造例３で得た顔料分散用樹脂を１２０部、カーボンブラック２．０部、カオリン１００．０部、二酸化チタン８０．０部、リンモリブデン酸アルミニウム１８．０部およびイオン交換水２２１．７部を入れ、粒度１０μｍ以下になるまで分散して、顔料分散ペーストを得た（固形分４８％）。
【０１１７】
製造例４−２ 顔料分散ペースト（２）の製造
サンドグラインドミルに製造例３で得た顔料分散用樹脂を５４部、カーボンブラック３．０部、カオリン３８部、リンモリブデン酸アルミニウム５．０部およびイオン交換水１００部を入れ、粒度１０μｍ以下になるまで分散して、顔料分散ペーストを得た（固形分５０％）。
【０１１８】
製造例５−１ カチオン電着塗料組成物（１）の製造
製造例１で得られたアミン変性エポキシ樹脂と製造例２で得られたブロックイソシアネート硬化剤とを固形分比で８０／２０で均一になるよう混合した。これに樹脂固形分１００ｇ当たり酸のミリグラム当量（ＭＥＱ（Ａ））が３０になるよう氷酢酸を添加し、さらにイオン交換水をゆっくりと加えて希釈した。減圧下でＭＩＢＫを除去することにより、固形分が３６％のエマルションを得た。
【０１１９】
このエマルション１５００部および製造例４−１で得られた顔料分散ペースト（１）５４０部と、イオン交換水１９２０部と１０％酢酸セリウム水溶液４０部およびジブチル錫オキサイド１０部とを混合して、固形分２０重量％のカチオン電着塗料組成物（１）を得た。
【０１２０】
製造例５−２ カチオン電着塗料組成物（２）の製造
製造例１で得られたアミン変性エポキシ樹脂と製造例２で得られたブロックイソシアネート硬化剤とを固形分比で８０／２０で均一になるよう混合した。これに樹脂固形分１００ｇ当たり酸のミリグラム当量（ＭＥＱ（Ａ））が３０になるよう氷酢酸を添加し、さらにイオン交換水をゆっくりと加えて希釈した。減圧下でＭＩＢＫを除去することにより、固形分が３６％のエマルションを得た。
【０１２１】
このエマルション１５００部および製造例４−２で得られた顔料分散ペースト（２）５４０部と、イオン交換水１９２０部と１０％酢酸セリウム水溶液４０部およびジブチル錫オキサイド１０部とを混合して、固形分２０重量％のカチオン電着塗料組成物（２）を得た。
【０１２２】
まず、電着塗装された被塗物を、図１２で示す一般的な誘導加熱装置を用いて焼き付けることにより、良好な硬化電着塗膜を形成することができるかどうかについて、以下の参考例により確認した。
【０１２３】
参考例１
リン酸亜鉛処理した溶融亜鉛めっき鋼板（ＪＩＳ Ｇ３３０２規格品、１５０×７０×０．８ｍｍ）に、製造例５−１より得られたカチオン電着塗料組成物（１）を、乾燥塗膜が１７μｍとなるように電着塗装し、未硬化の電着塗膜を形成した。
【０１２４】
鋼板上に形成された未硬化の電着塗膜を、図１２に示す構造を有する加熱装置中で、下記条件により加熱硬化することにより、硬化電着塗膜を得た。
【０１２５】
加熱硬化条件
・誘導加熱部
電線等：中空状の銅線、直径φ１０ｍｍ（導水用の中空部：φ６ｍｍ）
・鋼板の配置
誘導加熱部２から鋼板までの距離：５ｃｍ
・誘導加熱部の加熱条件
室温から１７０℃へ昇温（１分間）、次いで１７０℃を２０分間保持
【０１２６】
参考例２
加熱条件として、室温から１７０℃へ昇温（１分間）した後、誘導加熱部の加熱を中断し、代わりに１７０℃の熱風を２０分間供給したこと以外は、実施例１と同様にして、硬化電着塗膜を得た。
【０１２７】
参考例３
加熱条件として、室温から２００℃へ昇温（１分間）した後、次いで２００℃で５分間保持したこと以外は、実施例１と同様にして、硬化電着塗膜を得た。
【０１２８】
比較参考例１
リン酸亜鉛処理した溶融亜鉛めっき鋼板（ＪＩＳ Ｇ３３０２規格品、１５０×７０×０．８ｍｍ）に、製造例５−１より得られたカチオン電着塗料組成物（１）を、乾燥塗膜が１７μｍとなるように電着塗装し、未硬化の電着塗膜を形成した。
【０１２９】
鋼板上に形成された未硬化の電着塗膜を、熱風加熱炉中で、下記条件により加熱硬化することにより、硬化電着塗膜を得た。
【０１３０】
加熱硬化条件
室温から１７０℃へ昇温（５分間）、次いで１７０℃を２０分間保持
【０１３１】
参考例１〜３および比較参考例１によって形成された硬化電着塗膜について、以下の通り評価を行った。
【０１３２】
Ｒａ値の測定
得られた硬化電着塗膜のＲａ値を、ＪＩＳ−Ｂ０６０１−２００１に準拠し、評価型表面粗さ測定機（Ｍｉｔｓｕｔｏｙｏ社製、ＳＵＲＦＴＥＳＴ ＳＪ−２０１Ｐ）を用いて測定した。０．８ｍｍ幅カットオフ（区画数５）として７回測定し、上下消去平均によりＲａ（０．８ｍｍ）値を得た。また、２．５ｍｍ幅カットオフ（区画数５）として７回測定し、上下消去平均によりＲａ（２．５ｍｍ）値を得た。得られた結果を表１に示す。なお、これらのＲａ値は、値が小さいほど塗膜表面上の凹凸が少なく、塗膜外観が良好であることを示す。
【０１３３】
鉛筆硬度試験
得られた硬化電着塗膜の鉛筆硬度を、ＪＩＳ Ｋ５６００−５−４（１９９９）、ひっかき硬度（鉛筆法）に従って測定した。得られた結果を表１に示す。
【０１３４】
【表１】
【０１３５】
上記表１に示されるように、参考例１および２においては、昇温時間が１分と非常に短いものであった。そして参考例１および２によって得られた硬化電着塗膜は、現行工程方法である熱風加熱により加熱硬化された比較参考例１の硬化電着塗膜と同程度に優れるものであることが確認された。一方、比較参考例１においては、１５０×７０×０．８ｍｍという大きさの溶融亜鉛めっき鋼板であっても、昇温時間として５分間必要であった。この比較参考例１の昇温時間は、実施例の５倍も長い。さらに参考例３においては、焼付温度（加熱保持温度）を２００℃に上げた場合であっても、わずか１分間で昇温できた。本発明の方法は、このような高温度へも短時間で昇温することが確認できた。このような高温下においては、加熱保持時間を、通常の加熱保持時間と比較して大幅に短い５分に短縮しても、従来と同等の硬度を有する硬化電着塗膜を得ることができることが確認された。
【０１３６】
実施例
ホイール（スチールホイール、ハブ中央部（図９のＤの部分）φ１７０ｍｍ、第１円周部（外端部）φ４７５ｍｍ、第２円周部（内端部）φ４７５ｍｍ、高さ：２０５ｍｍ、質量：１０ｋｇ、スポーク：７本）に、リン酸亜鉛処理を施した。次いで、製造例５−２より得られたカチオン電着塗料組成物（２）を、乾燥塗膜が１７μｍとなるように電着塗装し、未硬化の電着塗膜を形成した。
ホイール上に形成された未硬化の電着塗膜を、図１〜３に示される加熱装置１中で、下記条件により加熱硬化することにより、硬化電着塗膜を得た。この加熱装置１による加熱中におけるホイールの温度を、図９に示すＡからＦまでのポイントにおいて測定した。測定結果を図１０のグラフにおいて示す。
【０１３７】
加熱硬化条件
・第１誘導加熱部及び第２誘導加熱部
電線等：中空状の銅線
直径 φ１０ｍｍ（導水用の中空部：φ６ｍｍ）
配置
第１誘導加熱部２から第１面１２０までの距離 １５ｍｍ
第２誘導加熱部３から第２面１３０までの距離 １０ｍｍ
・移動
回転移動： １ｒｐｍ
水平移動： 開口部１０から図１に示す位置まで進入（その後は回転移動のみ）
・電源・発信部・操作部（島田理化工業社製）
出力 ２００ＫＷ、１０ＫＨｚ
・温度測定
サーモグラフィーＴＶＳ―６００（日本アビオニクス社製）で各ポイントの温度を測定
【０１３８】
図１０には、実施例における、Ａ：上部リム（第１円周部）、Ｂ：スポーク、Ｃ：ハブ取付部の外周部、Ｄ：中心部（ハブ取付部の一部）、Ｅ：リム部の中間、Ｆ：第２円周部における温度を測定した結果を示す。各点ＡからＦの位置は、実施例については図９に示す通りである。
【０１３９】
比較例
実施例と同様に電着塗装したホイールを、下記条件で加熱炉により熱風加熱した。この加熱中におけるホイールの温度を、実施例と同様に測定した。測定結果を図１１のグラフにおいて示す。なお、加熱炉においてホイールは長時間かけて緩慢に加熱されるため、ホイールにおける複数の離間したポイントの温度はいずれも大きな差異はなく略同一であることから、図９におけるＤのポイントのみの温度を測定した測定結果を示す。
【０１４０】
加熱硬化条件
上記実施例と同様の条件におけるホイールを、熱風炉内の雰囲気温度を１７０℃に保った状態にして加熱した。
【０１４１】
実施例および比較例について、下記の通り評価を行った。
【０１４２】
実施例および比較例のホイールの温度上昇について評価を行った。図１０および図１１により実施例のホイールの温度上昇と比較例のホイールの温度上昇とを比較すると、実施例における加熱装置で加熱したホイールの方が、比較例における加熱炉で熱風加熱したホイールに比べて、極めて短時間で昇温されていることがわかった。本発明における加熱装置によれば、６分でホイールを１７０℃という高温に加熱することができることがわかった。これに対し、比較例ではホイールを１７０℃まで加熱するのに４５分程度かかることがわかった。また、実施例における上記加熱装置１は、ホイールを全体的に均一に加熱できることがわかった。ホイールの位置による温度差も少なく、全体的に均一な温度分布を保った状態で加熱硬化できることがわかった。
【０１４３】
実施例によって得られた塗装ホイールの上記各部位Ａ〜Ｆにおける、硬化電着塗膜のＲａ値および鉛筆硬度の測定結果を表２に示す。なおこれらの測定方法は、上述と同様である。
【０１４４】
【表２】
＊ＤおよびＦにおけるＲａ値の「−」は、その部位のホイール形状により、Ｒａ値を測定することが不可能であったことを示す。
【０１４５】
表２に示されるように、実施例によってホイール上に形成された硬化電着塗膜は、Ａ〜Ｆ何れにおいても良好な塗膜硬度を有しており、また塗膜表面上の凹凸も少なく、塗膜外観が良好であることが確認できた。
【０１４６】
上記より、上記加熱装置１によれば、熱風炉による加熱に比べて短時間でホイールを加熱することができ、また、全体を均一に加熱できることがわかった。また、表２に示されるように、塗膜平滑性および塗膜硬度が良好である、優れた品質の塗膜が形成された塗装ホイールを製造できることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明の方法によって、耐食性および耐久性に優れた、硬化電着塗膜を有するホイールを、より短時間で加熱硬化することができる。これにより、より短い時間で塗装ホイールを製造することができる。また本発明の方法は、硬化工程におけるホイールの昇温時間が短縮されたことから電着塗膜の硬化工程における熱効率が高くなっており、エネルギー費用の低減を図ることができる。また熱風を用いる必要がないため、排気フィルター設置および交換などといった排気整備コストの低減も図ることができる。また本発明の方法においては、塗装および焼き付け硬化工程を全て電力設備で統一的に管理することができ、塗装工程および加熱硬化工程において通電設備の一元管理を図ることができるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明で用いることができる加熱装置の第１実施態様を説明する斜視図である。
【図２】本発明で用いることができる加熱装置の第１実施態様を説明する側面図である。
【図３】本発明で用いることができる加熱装置の第１実施形態を説明する平面図である。
【図４】本発明で用いることができる加熱装置の第２実施形態を説明する平面図である。
【図５】本発明で用いることができる加熱装置の第３実施形態を説明する平面図である。
【図６】本発明で用いることができる加熱装置の第４実施形態を説明する平面図である。
【図７】本発明で用いることができる加熱装置の応用実施形態を説明する斜視図である。
【図８】ホイールの平面斜視図である。
【図９】温度測定点を説明するホイールの平面斜視図である。
【図１０】実施例における温度の測定結果を示すグラフである。
【図１１】比較例における温度の測定結果を示すグラフである。
【図１２】参考例１〜３において用いた誘導加熱装置を説明する概略斜視図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１ 加熱装置
２ 第１誘導加熱部
３ 第２誘導加熱部
１００ ホイール
１０１ ハブ取付部
１０２ リム部
１０２ａ 第１円周部
１０２ｂ 第２円周部
１０３ スポーク部
１２０ 第１面
１３０ 第２面
２０１ 整合器
２０３ 電源
２０５ 誘導加熱部
２０７ 被塗物（テストピース）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイールのカチオン電着塗装方法、およびこの電着塗装方法により得られる硬化電着塗膜を有するホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの車両の車輪には、ホイールが取り付けられている。このホイールは雨または雪などに曝され、かつ小石、泥などによる衝撃に曝されるため、優れた耐食性および耐久性を有する塗膜を形成することができる電着塗装を行うのが望ましい。電着塗装は、被塗物を電着塗料中に電極として浸漬させて電圧を印加することにより行われ、これにより被塗物上に電着塗膜が形成される塗装方法である。
【０００３】
電着塗装されたホイールは、電着塗装によって形成される未硬化の電着塗膜を、加熱し硬化させる必要がある。このような塗装後の硬化は、一般に、熱風加熱方式による熱風加熱炉が用いられており、熱風加熱炉中において被塗物全体を加熱硬化する方法が行われている。
【０００４】
しかしながらこのような熱風加熱炉は、ホイールのように熱容量の大きい被塗物を加熱硬化する場合には、塗膜の加熱硬化に必要とされる温度に加熱する昇温に長時間を要するという問題がある。昇温に長時間を要することの問題点として、塗装工程における昇温時間が損失時間となって塗装工程のサイクルタイムを長くしてしまい、これにより塗装効率を低下させてしまうことが挙げられる。例えば自動車のホイールを加熱硬化する工程においては、熱風加熱炉中でホイールを硬化温度まで昇温するのに約１０〜２０分、加熱硬化するのに約１０〜３０分、および冷却する冷却工程に約１０〜２０分の時間がかかり、塗装後から冷却まで約３０〜７０分の時間を要している。このようにホイールを硬化温度まで昇温するために多くの時間が必要とされており、この時間の短縮化が望まれている。
【０００５】
このような熱風加熱炉はまた、熱風加熱炉の炉温または熱風温度を塗膜の焼付け温度以上に保持する必要があるため、被塗物の一部分が過剰加熱によって塗膜劣化を生じるおそれもある。さらに、熱風加熱炉内の清潔状態を確保しかつ地球環境に配慮するためには、大容量の高温排気熱風をフィルター等により濾過する必要があり、これはメンテナンス費用およびランニング費用を高くするという不利益がある。
【０００６】
ところで、塗装された熱容量の大きな部品等を、該塗装された塗料を加熱可能な温度に短時間で加熱させる方法として、誘導加熱を利用した加熱装置が提案されている。特開２０００−２３９８９６号公報（特許文献１）には、走行する線材を、被覆用塗料を入れた電着槽中に浸漬する工程と、線材に給電して、電着槽に浸漬された線材表面に塗料を被覆する工程と、塗料被覆後、線材を誘導加熱してから乾燥炉で乾燥する工程と、乾燥された線材を誘導加熱してから焼成炉で焼成する工程とを備えた電着塗装方法が記載されている。しかしながらこの電着塗装方法の塗装対象は、幅および奥行き等が少なく、一定の形状を有する線材であり、この点において本願発明とは、その構成および必要とされる効果が異なるものである。
【０００７】
特開２００４−２９６５号公報（特許文献２）には、金属製の立体的被塗物、特に金属とプラスチックを一体化した立体的被塗物に、電着塗装を行って得られた塗膜を、複数の誘導加熱装置により選択的に加熱乾燥することを特徴とする電着塗膜形成方法が記載されている。しかしながらこの特許文献２は、ごく一般的な誘導加熱装置について記載しているにすぎない点において、本願発明とは異なるものである。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２３９８９６号公報
【特許文献２】特開２００４−２９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その目的とするところは、ホイールに塗装された電着塗膜を加熱硬化させる工程において必要とされる時間が短縮された、ホイールのカチオン電着塗装方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、
ホイールにカチオン電着塗料組成物を電着塗装して未硬化の電着塗膜を形成する電着塗装工程、および
得られた未硬化の電着塗膜を、加熱装置中で加熱硬化させて硬化電着塗膜を得る、電着塗膜硬化工程、
を包含する、ホイールの塗装方法であって、
この加熱装置は、未硬化の電着塗膜を有するホイールのリム部に連結する第１面に対向するように近接配置される第１誘導加熱部と、
この第１誘導加熱部に対するこの第１面の相対位置を変更可能な相対位置変更手段と、を備える加熱装置である、
ホイールのカチオン電着塗装方法、を提供するものであり、これにより上記目的が達成される。
【００１１】
上記相対位置変更手段は、上記第１誘導加熱部が加熱状態である場合において、ホイールを、リム部における円環軸を中心に回転することができる相対位置変更手段であることが好ましい。
【００１２】
また上記加熱装置は、未硬化の電着塗膜を有するホイールのリム部に連結する第１面とは反対側の面である第２面に対向するように近接配置される第２誘導加熱部を更に備える加熱装置であることが好ましい。
【００１３】
さらに上記電着塗装工程において、硬化電着塗膜の膜厚が５〜５０μｍとなるように電着塗膜を形成することが好ましい。
【００１４】
また上記カチオン電着塗料組成物は、アミン変性エポキシ樹脂、ブロックイソシアネートおよび顔料を含むカチオン電着塗料組成物であることが好ましい。
【００１５】
さらに、得られた未硬化の電着塗膜を加熱装置中で加熱硬化させて硬化電着塗膜を得る上記電着塗膜硬化工程は、上記加熱装置を用いて、上記電着塗装工程により塗装されたホイールの第１面に対向するように近接配置される第１誘導加熱部によりホイールを加熱すると共に、上記第１誘導加熱部による加熱状態において、上記相対位置変更手段によって、第１誘導加熱部に対するホイールの第１面の相対位置を変更する、電着塗膜硬化工程であることが好ましい。
【００１６】
本発明はさらに、上記ホイールのカチオン電着塗装方法により得られる、硬化電着塗膜を有するホイールも提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の方法によって、耐食性および耐久性に優れた、硬化電着塗膜を有するホイールを、より短時間で加熱硬化することができる。これにより、より短い時間で塗装ホイールを製造することが可能となる。より具体的には、本発明の方法は、硬化工程におけるホイールの昇温時間を短縮することができ、このため電着塗装後の焼付乾燥工程を短縮することができる。本発明においては、相対位置変更手段および誘導加熱部を有する特定の加熱装置を、ホイール上に形成された未硬化の電着塗膜の加熱硬化に用いることによって、不完全な塗膜の加熱硬化という不具合を伴うことなく、耐久性および耐食性に優れる塗膜をホイール上に形成することができるという利点がある。本発明はさらに、ホイールを均一に加熱することができるため、オーバーベーキングによるヤニの発生を防止することができる。つまり本発明は、ホイールの電着塗装に特に好適に用いることができる加熱装置を用いた方法に関する発明であるということができる。
【００１８】
さらに、本発明において誘導加熱部を有する特定の加熱装置を用いることによって、塗装および焼き付け硬化工程を全て電力設備で統一的に管理することができるという利点がある。電着塗装は、電圧を印加することによって被塗物上に塗膜が形成される塗装方法であり、塗装工程において被塗物への通電が必要とされる塗装方法である。一方、硬化工程で一般に用いられる熱風加熱炉は、エネルギー効率などの関係からガス設備であることが多い。本発明によって、塗膜加熱硬化において誘導加熱部を有する加熱装置を用いて、良好な塗膜を形成することが可能となる。そしてこれにより塗装工程および加熱硬化工程において、通電設備の一元管理を図ることができ、塗装管理の利便性が向上するという利点がある。また、本発明において誘導加熱部を有する特定の加熱装置を用いることによって、熱風加熱炉において発生し得る輻射熱および燃焼ガスの発生を抑えることができるという利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明におけるホイールのカチオン電着塗装方法は、
ホイールにカチオン電着塗料組成物を電着塗装して未硬化の電着塗膜を形成する電着塗装工程、および
得られた未硬化の電着塗膜を、加熱装置中で加熱硬化させて硬化電着塗膜を得る、電着塗膜硬化工程、
を包含する。そしてこの電着塗膜硬化工程で用いられる加熱装置は、未硬化の電着塗膜を有するホイールのリム部に連結する第１面に対向するように近接配置される第１誘導加熱部と、この第１誘導加熱部に対する第１面の相対位置を変更可能な相対位置変更手段と、を備える加熱装置である。以下、本発明において用いられるカチオン電着塗料組成物、加熱装置および本発明の方法について記載する。
【００２０】
ホイール
本発明の方法の塗装対象は、自動車などの車両の車輪に用いられるホイールである。そして本発明の方法は電着塗装を伴うため、塗装されるホイールの材質としては導電性を有する材質が好ましい。このようなホイールとして、例えば、主として鉄によって構成されるスチールホイール、アルミニウム合金によって構成されるアルミホイール、およびマグネシウム合金によって構成されるマグネシウムホイールなどが挙げられる。これらのホイールは、化成処理などが施されていてもよく、施されていなくてもよい。化成処理の方法は特に限定されることなく、一般的な化成処理方法、例えばリン酸亜鉛処理またはジルコニウム処理など、が挙げられる。
【００２１】
一般にホイールは、タイヤを保持するリム部と、車両のハブに取り付けるハブ取付部と、このハブ取付部をその中心に有しおよびその外周でリム部に連結するディスク部とを有する。このディスク部の形状（デザイン）によって、スポークホイール、ディッシュホイール、メッシュホイール、フィンホイールなどに分類される。なお本発明における、「ホイールのリム部に連結する第１面」は、一般にディスク部を意味することとなる。図８は、ホイールの平面斜視図である。図８はスポークホイールの例を示すものであり、図８に示されるホイール１００は、略円環状のリム部１０２と、円環状のリム部１０２における一方の面である第１面１２０側に偏って配置されるハブ取付部１０１と、ハブ取付部１０１の外周から放射状に延びるように形成されると共に端部がリム部１０２の第１面（ディスク部）１２０における第１円周部１０２ａ近傍に接続されるスポーク部１０３とを有する。
【００２２】
カチオン電着塗料組成物
本発明においは、カチオン電着塗料組成物を用いることが好ましい。このカチオン電着塗料組成物として、水性溶媒、水性溶媒中に分散するか又は溶解した、カチオン性エポキシ樹脂及びブロックイソシアネート硬化剤を含むバインダー樹脂、中和酸、有機溶媒を含むものが好ましい。カチオン電着塗料組成物はさらに、必要に応じて顔料、触媒、添加剤などを含んでもよい。
【００２３】
カチオン性エポキシ樹脂
カチオン性エポキシ樹脂には、アミンで変性されたエポキシ樹脂が含まれる。カチオン性エポキシ樹脂は、典型的には、ビスフェノール型エポキシ樹脂のエポキシ環の全部をカチオン性基を導入し得る活性水素化合物で開環するか、または一部のエポキシ環を他の活性水素化合物で開環し、残りのエポキシ環を、カチオン性基を導入し得る活性水素化合物で開環して製造される。
【００２４】
ビスフェノール型エポキシ樹脂の典型例はビスフェノールＡ型エポキシ樹脂またはビスフェノールＦ型エポキシ樹脂である。前者の市販品としてはエピコート８２８（油化シェルエポキシ社製、エポキシ当量１８０〜１９０）、エピコート１００１（同、エポキシ当量４５０〜５００）、エピコート１０１０（同、エポキシ当量３０００〜４０００）などがあり、後者の市販品としてはエピコート８０７（同、エポキシ当量１７０）などがある。
【００２５】
これらのエポキシ樹脂は、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、および単官能性のアルキルフェノールのような適当な樹脂で変性しても良い。また、エポキシ樹脂はエポキシ基とジオール又はジカルボン酸との反応を利用して鎖延長することができる。
【００２６】
これらのエポキシ樹脂は、開環後０．３〜４．０ｍｅｑ／ｇのアミン当量となるように、より好ましくはそのうちの５〜５０％が１級アミノ基が占めるように活性水素化合物で開環するのが望ましい。
【００２７】
カチオン性基を導入し得る活性水素化合物としては１級アミン、２級アミン、３級アミンの酸塩、スルフィド及び酸混合物がある。活性水素化合物としてアミンを用いる場合、エポキシ樹脂と２級アミンとを反応させると、３級アミノ基を有するアミン変性エポキシ樹脂が得られる。また、エポキシ樹脂と１級アミンとを反応させると、２級アミノ基を有するアミン変性エポキシ樹脂が得られる。さらに、１級アミノ基および２級アミノ基を有する化合物を用いることにより、１級アミノ基を有するアミン変性エポキシ樹脂を調製することができる。ここで、１級アミノ基および２級アミノ基を有する化合物を用いて、１級アミノ基を有するアミン変性エポキシ樹脂を調製する場合は、エポキシ樹脂と反応させる前に、化合物の１級アミノ基をケトンでブロック化してケチミンにしておいて、これをエポキシ樹脂に導入した後に脱ブロック化することによって調製することができる。
【００２８】
１級アミン、２級アミンおよびケチミンの具体例としては、例えば、ブチルアミン、オクチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、メチルブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、Ｎ−メチルエタノールアミン、トリエチルアミン塩酸塩、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン酢酸塩、ジエチルジスルフィド・酢酸混合物などがある。さらに、アミノエチルエタノールアミンのケチミン、ジエチレントリアミンのジケチミンなどの、ブロックされた１級アミンを有する２級アミン、がある。これらのアミン類等は２種以上を併用して用いてもよい。
【００２９】
カチオン性エポキシ樹脂として、特開平５−３０６３２７号公報に記載され公知である、オキサゾリドン環含有エポキシ樹脂を用いてもよい。エポキシ樹脂にオキサゾリドン環を導入する方法としては、例えば、メタノールのような低級アルコールでブロックされたブロックイソシアネート硬化剤とポリエポキシドを塩基性触媒の存在下で加熱保温し、副生する低級アルコールを系内より留去することで得ることができる。このオキサゾリドン環含有エポキシ樹脂の具体例及び製造方法は、例えば、特開２０００−１２８９５９号公報第００１２〜００４７段落に記載されており、公知である。
【００３０】
ブロックイソシアネート硬化剤
ブロックイソシアネート硬化剤の調製にはポリイソシアネートが使用される。このポリイソシアネートとは、１分子中にイソシアネート基を２個以上有する化合物をいう。ポリイソシアネートとしては、例えば、脂肪族系、脂環式系、芳香族系および芳香族−脂肪族系等のうちのいずれであってもよい。
【００３１】
ポリイソシアネートの具体例には、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ｐ−フェニレンジイソシアネート、及びナフタレンジイソシアネート等のような芳香族ジイソシアネート；ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、２，２，４−トリメチルヘキサンジイソシアネート、及びリジンジイソシアネート等のような炭素数３〜１２の脂肪族ジイソシアネート；１，４−シクロヘキサンジイソシアネート（ＣＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水添ＭＤＩ）、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、イソプロピリデンジシクロヘキシル−４，４’−ジイソシアネート、及び１，３−ジイソシアナトメチルシクロヘキサン（水添ＸＤＩ）、水添ＴＤＩ、２，５−もしくは２，６−ビス（イソシアナートメチル）−ビシクロ［２．２．１］ヘプタン（ノルボルナンジイソシアネートとも称される。）等のような炭素数５〜１８の脂環式ジイソシアネート；キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、及びテトラメチルキシリレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）等のような芳香環を有する脂肪族ジイソシアネート；これらのジイソシアネートの変性物（ウレタン化物、カルボジイミド、ウレトジオン、ウレトンイミン、ビューレット及び／又はイソシアヌレート変性物）；等があげられる。これらは、単独で、または２種以上併用することができる。
【００３２】
ポリイソシアネートをエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールなどの多価アルコールとＮＣＯ／ＯＨ比２以上で反応させて得られる付加体ないしプレポリマーもブロックイソシアネート硬化剤に使用してよい。
【００３３】
ブロック剤は、ポリイソシアネート基に付加し、常温では安定であるが解離温度以上に加熱すると遊離のイソシアネート基を再生し得るものである。
【００３４】
顔料
本発明の方法に用いられるカチオン電着塗料組成物は顔料を含んでもよい。使用できる顔料の例としては、通常使用される無機顔料、例えば、チタンホワイト、カーボンブラック及びベンガラのような着色顔料；カオリン、タルク、ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、マイカおよびクレーのような体質顔料；リン酸亜鉛、リン酸鉄、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウム、亜リン酸亜鉛、シアン化亜鉛、酸化亜鉛、トリポリリン酸アルミニウム、モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸アルミニウム、モリブデン酸カルシウム及びリンモリブデン酸アルミニウム、リンモリブデン酸アルミニウム亜鉛のような防錆顔料等、が挙げられる。
【００３５】
顔料を電着塗料の成分として用いる場合、一般に顔料を予め高濃度で水性溶媒に分散させてペースト状（顔料分散ペースト）にする。顔料は粉体状であるため、電着塗料組成物で用いる低濃度均一状態に一工程で分散させるのは困難だからである。一般にこのようなペーストを顔料分散ペーストという。
【００３６】
顔料分散ペーストは、顔料を顔料分散樹脂と共に水性溶媒中に分散させて調製する。顔料分散樹脂としては、一般に、カチオン性又はノニオン性の低分子量界面活性剤や４級アンモニウム基及び／又は３級スルホニウム基を有する変性エポキシ樹脂等のようなカチオン性重合体を用いる。水性溶媒としてはイオン交換水や少量のアルコール類を含む水等を用いる。一般に、顔料分散樹脂は、顔料１００質量部に対して固形分比２０〜１００質量部の量で用いる。顔料分散樹脂と顔料とを混合した後、その混合物中の顔料の粒径が所定の均一な粒径となるまで、ボールミルやサンドグラインドミル等の通常の分散装置を用いて分散させて、顔料分散ペーストを得ることができる。
【００３７】
顔料は、一般に、カチオン電着塗料組成物の全固形分に対して下限１重量％、上限６０重量％を占める量でカチオン電着塗料組成物に含有される。上記上限は３０重量％であるのが好ましい。
【００３８】
他の成分
上記カチオン電着塗料組成物は、上記成分の他に、上記ブロックイソシアネート硬化剤のブロック剤解離のために解離触媒を含む場合は、ジブチル錫ラウレート、ジブチル錫オキシド、ジオクチル錫オキシドなどの有機錫化合物や、Ｎ−メチルモルホリンなどのアミン類、ストロンチウム、コバルト、銅などの金属塩が使用できる。解離触媒の濃度は、カチオン電着塗料組成物中のカチオン性エポキシ樹脂とブロックイソシアネート硬化剤合計の１００固形分質量部に対し０．１〜６質量部である。
【００３９】
カチオン電着塗料組成物の調製
本発明で用いられるカチオン電着塗料組成物は、上に述べたカチオン性エポキシ樹脂、ブロックイソシアネート硬化剤、及び顔料分散ペーストを水性溶媒中に分散することによって調製される。また、通常、水性溶媒にはカチオン性エポキシ樹脂を中和して、バインダー樹脂エマルションの分散性を向上させるために中和酸を含有させる。中和酸は塩酸、硝酸、リン酸、ギ酸、酢酸、乳酸のような無機酸または有機酸である。
【００４０】
使用される中和酸の量は、カチオン性エポキシ樹脂及びブロックイソシアネート硬化剤を含むバインダー樹脂固形分１００ｇに対して、１０〜２５ｍｇ当量の範囲であるのが好ましい。上記下限は１５ｍｇ当量であるのがより好ましく、上記上限は２０ｍｇ当量であるのがより好ましい。中和酸の量が１０ｍｇ当量未満であると水への親和性が十分でなく水への分散ができないか、安定性に欠ける状態となるおそれがある。また２５ｍｇ当量を越えると析出に要する電気量が増加し、塗料固形分の析出性が低下し、つきまわり性が劣るおそれがある。
【００４１】
ブロックイソシアネート硬化剤の量は、硬化時にカチオン性エポキシ樹脂中の１級、２級アミノ基、水酸基、等の活性水素含有官能基と反応して良好な硬化塗膜を与えるのに十分な量が必要とされる。好ましいブロックイソシアネート硬化剤の量は、カチオン性エポキシ樹脂とブロックイソシアネート硬化剤との固形分重量比（カチオン性エポキシ樹脂／硬化剤）で表して９０／１０〜５０／５０、より好ましくは８０／２０〜６５／３５の範囲である。カチオン性エポキシ樹脂とブロックイソシアネート硬化剤との固形分量比の調整により、造膜時の塗膜（析出膜）の流動性および硬化速度が改良され、塗膜の平滑性が向上する。
【００４２】
カチオン電着塗料組成物に通常含まれる有機溶媒としては、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノエチルヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル等が挙げられる。
【００４３】
カチオン電着塗料組成物は、上記のほかに、可塑剤、界面活性剤、酸化防止剤、及び紫外線吸収剤などの常用の塗料用添加剤を含むことができる。アミノ基含有アクリル樹脂、アミノ基含有ポリエステル樹脂等を含んでもよい。
【００４４】
電着塗装工程
電着塗装は、被塗物（ホイール）を陰極として陽極との間に、通常、５０〜４５０Ｖの電圧を印加して行う。印加電圧が５０Ｖ未満であると電着が不充分となるおそれがあり、４５０Ｖを超えると、塗膜が破壊され異常外観となるおそれがある。電着塗装時、塗料組成物の浴液温度は、通常１０〜４５℃に調節される。
【００４５】
電着塗装工程は、上記カチオン電着塗料組成物に被塗物（ホイール）を浸漬する過程、及び、上記被塗物（ホイール）を陰極として陽極との間に電圧を印加し、被膜を析出させる過程、から構成される。また、電圧を印加する時間は、電着条件によって異なるが、一般には、２〜４分とすることができる。こうして、ホイールに未硬化の電着塗膜が形成される。
【００４６】
電着塗膜の膜厚は、乾燥膜厚として５〜５０μｍであるのが好ましく、より好ましくは１０〜４０μｍである。膜厚が５μｍ未満であると、防錆性が不充分となるおそれがある。
【００４７】
なお必要に応じて、電着塗装した後、加熱硬化させる前に、未硬化の電着塗膜を有するホイールを水洗してもよい。水洗することによって、ホイール上に単に付着した過剰の電着塗料組成物を除去し、得られる硬化電着塗膜の外観を向上させることができる。
【００４８】
電着塗膜硬化工程
上記電着塗装工程によってホイール上に形成される未硬化の電着塗膜を、加熱装置中で加熱硬化させることによって、ホイール上に硬化電着塗膜が形成される。本発明においては、この電着塗膜硬化工程で用いられる加熱装置は、未硬化の電着塗膜を有するホイールのリム部に連結する第１面に対向するように近接配置される第１誘導加熱部と、この第１誘導加熱部に対する第１面の相対位置を変更可能な相対位置変更手段と、を備える加熱装置であることを特徴とする。
【００４９】
この加熱装置中で、未硬化の電着塗膜が形成されたホイールを第１誘導加熱部により誘導加熱する。未硬化の電着塗膜が形成されたホイールが、第１誘導加熱部により誘導加熱され、所定の温度に昇温されることによって、未硬化の電着塗膜が硬化し、硬化電着塗膜が形成されることとなる。これにより、硬化電着塗膜を有するホイールが得られることとなる。
【００５０】
第１誘導加熱部は、熱容量が大きな部位が集中して配置される第１面に近接して配置される。第１誘導加熱部により第１面側を加熱することで、該熱容量の高い部位を重点的に加熱できると共に、該第１面に連結するリム部等を熱伝導により加熱できるので、ホイール全体を均一に加熱することができる。第１誘導加熱部の形状は、特に限定されないが、全体として略平坦状になるよう電線や中空状の銅線等を配置して形成することができる。例えば、所定の中空状の銅線を平坦状に巻回した誘導加熱部等を例示できる。この第１誘導加熱部は、第１面に対して略平行に配置されるのが好ましい。これにより、ホイールにおける第１面側を均一に加熱することができる。
【００５１】
第１誘導加熱部は、誘導加熱の原理を利用することにより短時間でホイールを１２０〜２００℃に加熱昇温することが可能である。なお、加熱開始前のホイールの温度は常温である。更に、熱容量が大きい部位に近接して配置された第１誘導加熱部よって、上述の通り、ホイールの熱容量が大きい部分を集中的に加熱することにより、全体を均一に加熱することができる。また、第１誘導加熱部で加熱された部分からの熱伝導により、前記加熱部で直接加熱されていない部分も昇温させることができるため、短時間で全体を均一に昇温させることができる。
【００５２】
なお本明細書において近接配置とは、第１誘導加熱部による加熱対象である第１面を誘導加熱可能な位置に配置されていることをいう。好ましくは、所望の加熱条件に適した距離に調整して配置される。
【００５３】
本発明においてこのような第１誘導加熱部を有する加熱装置を用いることによって、ホイールを、未硬化の電着塗膜が加熱硬化する温度に、短時間で均一に昇温することができる。これにより、ホイールの塗装および加熱硬化時間を短縮させことができるため、作業効率が向上すると共にコスト面でもメリットが生じる。
【００５４】
加熱装置が有する相対位置変更手段は、第１誘導加熱部に対する第１面の相対位置を変更することができる手段である。具体的には、後述のように、ホイールを該ホイールにおけるリム部の円環軸を中心に回転させたり、ホイールを第１誘導加熱部に沿って移動させたりすることができる。また、ホイールではなく、第１誘導加熱部が移動するように構成しても良い。
【００５５】
このように相対位置変更手段を有する加熱装置を使用することによって、第１誘導加熱部に対する第１面の相対位置を変更することが可能となり、これにより第１誘導加熱部により第１面の所定部が偏って加熱されることを抑制する。つまり、相対位置変更手段により、第１誘導加熱部に対する第１面の相対位置を変更することによって、第１面側に配置される部位を均一に加熱することができる。一般的な誘導加熱装置はこのような相対位置変更手段を有しておらず、そのため誘導加熱部により被塗物の一部分が偏って加熱され、不完全な塗膜の加熱硬化が生じるという不具合があった。本発明においては、このような相対位置変更手段および誘導加熱部を有する加熱装置を、ホイール上に形成された未硬化の電着塗膜の加熱硬化に用いることによって、不完全な塗膜の加熱硬化という不具合を伴うことなく、耐久性および耐食性に優れる塗膜をホイール上に形成することができるという利点がある。つまり本発明において用いられる加熱装置は、ホイールの電着塗装に特に好適に用いられるということができる。
【００５６】
この相対位置変更手段は、第１誘導加熱部が加熱状態である場合に、ホイールの第１面の相対位置を変更することができる手段であるのが好ましい。これにより、ホイールに形成された未硬化の電着塗膜を均一に加熱し硬化させることができることとなる。
【００５７】
この相対位置変更手段は、ホイールをリム部における円環軸と略直交する方向に移動することができる手段であるのが好ましい。これにより、例えば、略平坦状に形成された第１誘導加熱部に沿ってホイールを移動させることができる。例えば、固定された第１誘導加熱部に沿うように、表面に未硬化の電着塗膜が形成された複数のホイールを所定間隔で連続的に移動させることで、ホイールの加熱硬化工程を連続的に行うことができる。
【００５８】
この相対位置変更手段は、ホイールを第１面から第１誘導加熱部までの距離を略同一に保った状態で所定方向に移動することができる手段であるのが好ましい。これにより、加熱状態を略同一に保つことができるので、ホイールにおける第１面側を均一に加熱することができる。
【００５９】
この相対位置変更手段は、ホイールを円環軸を中心に回転することができる手段であるのが好ましい。これにより、ホイールにおける第１面側を均一に加熱することができる。また、第１誘導加熱部を、第１面の全体を覆うような大きさや形状にすることなく、ホイールの第１面側を均一に加熱することができる。例えば、第１誘導加熱部をコンパクトにすることが可能である。また、例えば、ホイールを回転させながら所定方向に移動させる場合には、コンパクトな第１誘導加熱部によって、ホイールの加熱硬化工程を連続的に行うことができる。
【００６０】
本発明で用いられる加熱装置が有する第１誘導加熱部は、少なくともハブ取付部の一部と、スポーク部の一部と、リム部における第１円周部の一部と、を覆うように配置されているのが好ましい。これにより、例えば、相対位置変更手段により相対位置を変更させることにより第１面側を加熱することができる。具体的には、第１誘導加熱部の形状や配置に応じてホイールを移動や回転させることで、第１面側を均一に加熱することができる。
【００６１】
本発明で用いられる加熱装置は、さらに、リム部における前記第１面と反対側の面である第２面に対向するように近接配置される第２誘導加熱部を備えていてもよい。加熱装置が第２誘導加熱部を備えることによって、第１面から最も離間する部位であり熱容量が大きな部位を加熱することができることとなり、ホイールをより短時間でかつ均一に加熱することができる。
【００６２】
以下、図面を参照して、本発明で用いることができる加熱装置をより具体的に説明する。まず加熱装置の第１実施態様について、図１〜３に従い説明する。
【００６３】
［１．１］第１実施形態
［１．１．１］加熱装置の概要
図１〜３に示される加熱装置１は、第１誘導加熱部２と、相対位置変更手段である不図示の水平移動部及び回転移動部５１１とを備える。この第１誘導加熱部２は、未硬化の電着塗膜が形成されたホイール１００における第１面１２０に対向するように近接配置される。
【００６４】
上記加熱装置１によれば、ホイール１００を、未硬化の電着塗膜が加熱硬化する温度まで極めて短時間で昇温させることができ、これにより未硬化の電着塗膜の加熱硬化時間を大幅に短縮することができる。
【００６５】
［１．１．２］誘導加熱部
図１から図３に示すように、第１誘導加熱部２は、ハブ取付部１０１の中心を挟んで配置される第１帯状誘導加熱部２ａと、第２帯状誘導加熱部２ｂとを備える。第１誘導加熱部２は、所定の中空状の銅線を平坦状に巻回して形成される誘導加熱部である。銅線に形成される中空部には、該銅線の昇温を抑制するための冷却水等を通液することができる。第１帯状誘導加熱部２ａと第２帯状誘導加熱部２ｂとはそれぞれ同一の中空状の銅線によって形成される。該第１誘導加熱部２は、不図示の電源から供給される電力に応じてホイール１００を加熱する。
【００６６】
第１誘導加熱部２は、例えば、中空状の銅線を連続的に渦巻状又は螺旋状に巻回しながら略平坦状に形成することができる。また、二本以上の中空状の銅線により形成することもできる。この場合、第１の中空状の銅線に出力する電力と、第２の中空状の銅線に出力する電力を別々に制御することができる。
【００６７】
本実施形態における加熱装置１は、リム部１０２における第１面１２０と反対側の面である第２面１３０に対向するように近接配置される第２誘導加熱部３とを更に備える。第２誘導加熱部３は、第１誘導加熱部２と同様に、所定の中空状の銅線を平坦状に巻回して形成される誘導加熱部である。また、第２誘導加熱部３は、ハブ取付部１０１の中心を挟んで配置される第３帯状誘導加熱部３ａと、第４帯状誘導加熱部３ｂとを備える。第３帯状誘導加熱部３ａと第４帯状誘導加熱部３ｂとはそれぞれ同一の中空状の銅線によって形成される。該第３帯状誘導加熱部３ａと第４帯状誘導加熱部３ｂとは、開口部１０を形成するために第２誘導加熱部３と略直交する方向に略コ状を形成するように巻回される連結部２３を介して連続している。
【００６８】
第１誘導加熱部２は、熱容量が大きな部位が集中して配置される第１面１２０に近接して配置される。熱容量が大きな部位とは、具体的には、ハブ取付部１０１、スポーク部１０３及びリム部１０２における第１円周部１０２ａである。ここで、近接配置とは、第１誘導加熱部２が、加熱対象である第１面１２０を誘導加熱可能な位置に配置されていることをいう。例えば、第１誘導加熱部２から第１面１２０の距離として５ｍｍから２０ｍｍを例示できるが、この条件に限定されるわけではない。
【００６９】
第１誘導加熱部２により第１面１２０側を加熱することで、該熱容量の高いハブ取付部１０１、スポーク部１０３及びリム部１０２における第１円周部１０２ａを重点的に加熱できると共に、該第１面１２０に連続するリム部１０２の側面部等を熱伝導により加熱できる。その結果、第１誘導加熱部２は、ホイール１００全体を均一に加熱することができる。
【００７０】
図１から図３に示すように、本実施形態において、第１誘導加熱部２は、第１面１２０と略平行に配置される。これにより、ホイール１００における第１面１２０側を均一に加熱することができる。
【００７１】
また、図１及び図３に示すように、本実施形態において、第１誘導加熱部２は、少なくともハブ取付部１０１の一部と、スポーク部１０３の一部と、リム部１０２における第１円周部１０２ａの一部と、を覆うように配置される。これにより、例えば、後述する相対位置変更手段により、第１誘導加熱部２と第１面１２０との相対位置を変更させることにより第１面１２０側を均一に加熱することができる。具体的には、第１誘導加熱部２の形状や配置に応じてホイール１００を水平移動や回転移動させることで、第１面１２０側を均一に加熱することができる。
【００７２】
例えば、第１誘導加熱部２は、誘導加熱の原理を利用することにより短時間でホイールを１２０〜２００℃に昇温することが可能である。更に、熱容量が大きい部位に近接して配置された第１誘導加熱部２よって、上述の通り、ホイールの熱容量が大きいハブ取付部１０１、スポーク部１０３及びリム部１０２における第１円周部１０２ａを集中的に加熱することにより、全体を均一に加熱することができる。また、第１誘導加熱部２で加熱された部分からの熱伝導により、前記第１誘導加熱部２及び第２誘導加熱部３で直接加熱されていないリム部１０２の側面等を昇温させることができる。これにより、ホイール短時間で全体を均一に昇温させることができる。このため、未硬化の電着塗膜が形成されたホイール１００を、短時間で１２０〜２００℃に昇温することができる。これにより、ホイール１００の表面に形成された未硬化の電着塗膜を、短時間で均一に加熱硬化させることができる。
【００７３】
また、本実施形態の加熱装置１によれば、短時間でホイール１００全体を均一に加熱することができるため、良好な塗膜外観を有する塗膜を形成することができる。具体的には、電着塗膜の表面側からではなく電着塗膜の内側の面であるホイール１００側から昇温することとなるため、従来の熱風で外部から加熱した場合において生じうる塗膜表面だけが硬化するという不具合は生じない。従って塗膜が均一に加熱硬化するため良好な塗膜外観を有する塗膜を形成することができる。また、加熱硬化時間が短時間であること、そして塗膜に熱風を吹き付ける必要がないことから、未硬化の塗膜の表面にゴミやチリが付着し塗膜外観が損なわれる可能性も低いということも、良好な塗膜外観を有する塗膜形成に寄与している。
【００７４】
［１．１．３］相対位置変更手段
図１及び図３に示すように加熱装置１においては、相対位置変更手段により、未硬化の電着塗膜が形成されたホイール１００は、矢印Ｔの方向に移動されると共に、矢印Ｒの方向に回転される。具体的には、相対位置変更手段である不図示の水平方向移動部により矢印Ｔの方向に水平移動されると共に、回転移動部５１１によりリム部１０２の円環軸を中心に矢印Ｒの方向に回転移動される。この回転移動部５１１による回転は、例えば０．５から２０ｒｐｍであり、特に０．５から１０ｒｐｍである場合が好ましい。
【００７５】
更に具体的には、未硬化の電着塗膜が形成されたホイール１００は、保持部材５１３のホイール１００側に形成される不図示の配置部に位置決めされた状態で配置される。ホイール１００を位置決め保持した保持部材５１３は、不図示の水平移動部により矢印Ｔの方向に移動される。
【００７６】
本実施形態において、不図示の水平移動部は、ホイール１００をリム部１０２における円環軸と略直交する方向に移動させる。更には、不図示の水平移動部は、ホイール１００を第１面１２０から第１誘導加熱部２までの距離を略同一に保った状態で矢印Ｔの方向に移動させる。つまり、不図示の水平移動部は、ホイール１００を第１誘導加熱部２に沿うようにして水平移動させる。
【００７７】
本実施形態において、回転移動部５１１は、ホイール１００をリム部１０２における円環軸を中心に回転させる。更に、上述した不図示の水平移動部により、ホイール１００を矢印Ｔの方向に水平移動させながら、回転移動部５１１によりホイール１００をリム部１０２の円環軸を中心に回転させることができる。
【００７８】
ここで、本実施形態において、相対位置変更手段である不図示の水平部による水平移動及び回転移動部５１１による回転移動は、第１誘導加熱部２による加熱状態においても好適に行うことができる。
【００７９】
本実施形態において、開口部１０から保持部材５１３に保持された複数のホイール１００を第１誘導加熱部２が第１面１２０に近接配置されるよう連続的に挿入することができる。該開口部１０から挿入されたホイール１００を、不図示の水平移動部により所定速度で矢印Ｔの方向に移動させると共に回転移動部５１１により回転移動させる。これにより、本実施形態における加熱装置１は、複数のホイールの加熱硬化工程を連続的に行うことができる。
【００８０】
上述の通り、相対位置変更手段は、第１誘導加熱部２に対する第１面１２０の相対位置を変更することができる。このように前記相対位置を変更可能にすることで、第１誘導加熱部２により第１面１２０の所定部を均一に加熱することができる。つまり、相対位置変更手段により、前記相対位置を変更することで、第１面１２０側に配置される部位を均一に加熱することができる。
【００８１】
［１．２］第２実施形態
図４により、本発明の第２実施形態における加熱装置１Ａについて説明する。図４に示すように、第２実施形態における加熱装置１Ａは、第１実施形態１の加熱装置１における第１誘導加熱部２の形態が異なる加熱装置である。
【００８２】
具体的には、加熱装置１Ａは、ホイール１００の第１面１２０に対する第１誘導加熱部２の配置が異なる。つまり、第１誘導加熱部２はハブ取付部１０１の中心に対する一方側に配置される。詳細には、第１帯状誘導加熱部２ａ及び第２帯状誘導加熱部２ｂが、ハブ取付部１０１の中心に対する一方側に配置される。
【００８３】
このように、第１誘導加熱部２がホイール１００の第１面１２０における径方向の一方側にのみ配置されていても、相対位置変更手段である不図示の回転移動部によりリム部１０２の円環軸を中心に矢印Ｒ方向に回転させることで、第１面１２０の全面を均一に加熱することができる。また、第１誘導加熱部２による加熱状態において、ホイール１００を不図示の水平移動部により矢印Ｔ方向に移動させることで、上述の第１実施形態と同様に、複数のホイールの加熱硬化工程を連続的に行うことができる。
【００８４】
［１．３］第３実施形態
図５により、本発明の第３実施形態における加熱装置１Ｂについて説明する。図５に示すように、第３実施形態における加熱装置１Ｂは第１実施形態の加熱装置１における相対位置変更手段の態様が異なる加熱装置である。
【００８５】
具体的には、加熱装置１Ｂは、水平移動部を有しない加熱装置である。つまり、第１誘導加熱部２による加熱状態において、ホイール１００は相対位置変更手段である不図示の回転移動部によりリム部１０２の円環軸を中心に回転移動するが、水平方向に移動しない。言い換えると、ホイール１００は、第１誘導加熱部２の加熱状態において、囲い部３００の略中央に位置決めされた状態で、相対位置変更手段である不図示の回転移動部により回転移動される。
【００８６】
このように、相対位置変更手段である不図示の回転移動部によりリム部１０２の円環軸を中心に矢印Ｒ方向に回転させることで、第１面１２０の全面を均一に加熱することができる。また、第１誘導加熱部２による加熱状態において、ホイール１００を不図示の水平移動部により矢印Ｔ方向に移動させることができないので、上述の第１実施形態と同様に複数のホイールの加熱硬化工程を連続的に行うことはできないが、いわゆるバッチ連続方式により、半連続的にホイールの加熱硬化工程を行うことができる。すなわち、未硬化の電着塗膜が形成されたホイール１００を矢印Ｓ１の方向に移動させて開口部１５から囲い部３００の略中央に位置決めさせる。そして、第１誘導加熱部２による加熱状態において、位置決めされたホイール１００を不図示の回転移動部により矢印Ｒ方向に回転させて塗料を加熱硬化する。加熱硬化後、ホイール１００を矢印Ｓ２の方向に移動させ、さらにこの一連の動作を連続して行うことによって、ホイールの加熱硬化工程を半連続的に行うことができる。
【００８７】
［１．４］第４実施形態
図６により、本発明の第４実施形態における加熱装置１Ｃについて説明する。図６に示すように、第４実施形態における加熱装置１Ｃは第３実施形態の加熱装置１Ｂにおける第１誘導加熱部２の形態が異なる加熱装置である。
【００８８】
具体的には、ホイール１００の第１面１２０に対する第１誘導加熱部２の配置が異なる。つまり、第１誘導加熱部２はホイール１００の径方向において一方側の端部しかカバーしていない。しかし、不図示の回転移動部により矢印Ｒの方向にリム部１０２の円環軸を中心に回転させることで、第１誘導加熱部２は第１面１２０全体を加熱することができる。また、第３実施形態の場合と同様にいわゆるバッチ連続方式により半連続的に、ホイールの加熱硬化工程を行うことができる。
【００８９】
［１．５］応用実施形態
図７より、応用実施形態における加熱装置１Ｄについて説明する。図７に示すように、加熱装置１Ｄは、第１誘導加熱部２と、第２誘導加熱部３と、相対位置変更手段である水平移動部５００及び回転移動部５１１と、保持部材５１３と、配置部５１５と、第１誘導加熱部２及び第２誘導加熱部３に電力を供給する電源３０１と、を備える。
【００９０】
第１誘導加熱部２及び第２誘導加熱部３は、それぞれ複数の中空状の銅線により所定方向の長い平坦状に形成された加熱部である。該第１誘導加熱部２及び第２誘導加熱部３は電源３０１に電気的に接続され、該電源３０１から供給される電力により、ホイール１００を誘導加熱する。
【００９１】
ホイール１００は、一端側が回転移動部５１１に回転可能に連結される保持部材５１３における他端側に形成される配置部５１５により位置決めされる。ホイール１００は回転移動部５１１により、保持部材５１３を介して、リム部１０２の円環軸を中心に回転移動される。
【００９２】
更に、回転移動部５１１は、水平移動部５００の上側に配置されているので、該回転移動部５１１及び保持部材５１３を介してホイール１００を矢印Ｔ方向に移動させる。つまり、水平移動部５００は、ホイール１００を第１誘導加熱部２及び第２誘導加熱部３に沿って矢印Ｔ方向に水平移動させる。これにより、未硬化の電着塗膜が形成されたホイール１００は好適に加熱硬化され、これにより硬化電着塗膜を得ることができる。
【００９３】
例えば、保持部材５１３及び配置部５１５は、水平移動部５００により矢印Ｔ、矢印Ｔ１、矢印Ｔ２、矢印Ｔ３の順で循環するように移動される。ここで、ホイール１００を第１誘導加熱部２の一端側の手前で配置部５１５に配置し（矢印Ｋ１）、第１誘導加熱部２の他端側で配置部５１５から取り去る（矢印Ｋ２）ことを連続的に繰り返すことで、ホイールの加熱硬化工程を連続的に行うことができる。
【００９４】
電着塗膜硬化
本発明においては、上述の加熱装置を用いて、未硬化の電着塗膜を有するホイールを加熱し電着塗膜を硬化させる（電着塗膜硬化工程）。この工程において、ホイール１００が、第１誘導加熱部２により所定の温度に昇温されることによって、未硬化の電着塗膜が加熱により硬化し、これにより硬化電着塗膜が得られることとなる。この電着塗膜硬化工程は、加熱装置を用いて、電着塗装工程により塗装されたホイールの第１面に対向するように近接配置される第１誘導加熱部によりホイールを加熱すると共に、前記第１誘導加熱部による加熱状態において、前記相対位置変更手段によって、第１誘導加熱部に対するホイールの第１面の相対位置を変更する硬化工程であるのが好ましい。
【００９５】
第１誘導加熱部２は、熱容量が大きな部位が集中して配置される第１面１２０に近接して配置される。第１誘導加熱部２により第１面１２０側を加熱することで、該熱容量の高い部位を重点的に加熱できると共に、該第１面１２０に連結するリム部１０２等を熱伝導により加熱できるので、ホイール１００全体を均一に加熱することができる。第１誘導加熱部２の形状は、特に限定されないが、全体として略平坦状になるよう電線や中空状の銅線等を配置して形成することができる。例えば、所定の中空状の銅線を平坦状に巻回した誘導加熱部等を例示できる。
【００９６】
相対位置変更手段は、第１誘導加熱部２が加熱状態において、第１誘導加熱部２に対する第１面１２０の相対位置を変更することができる。具体的には、後述のように、ホイール１００を第１誘導加熱部２に沿って移動させることや、ホイール１００を該ホイール１００におけるリム部１０２の円環軸を中心に回転させることができる。また、ホイールではなく、第１誘導加熱部２が移動するように構成しても良い。
【００９７】
このように、第１誘導加熱部２による加熱状態においてホイールの第１面の相対位置を変更することによって、第１誘導加熱部２により第１面１２０の所定部が偏って加熱されることを抑制する。つまり、相対位置変更手段により加熱状態においてホイールの第１面の相対位置を変更することによって、第１面１２０側に配置される部位を均一に加熱することができる。
【００９８】
ここで、近接配置とは、第１誘導加熱部２で加熱対象である第１面１２０を誘導加熱可能な位置に配置されていることをいう。好ましくは、所望の加熱条件に適した距離に調整して配置される。
【００９９】
電着塗膜硬化工程において、相対位置変更手段により、ホイール１００がリム部１０２における円環軸と略直交する方向に移動される。これにより、例えば、略平平坦状に形成された第１誘導加熱部２に沿ってホイール１００を移動させることができる。例えば、固定された第１誘導加熱部２に沿うように、表面に未硬化の電着塗膜が形成された複数のホイール１００を所定間隔で連続的に移動させることで、ホイールの加熱硬化工程を連続的に行うことができる。
【０１００】
電着塗膜硬化工程において、相対位置変更手段により、ホイール１００が第１面１２０から第１誘導加熱部２までの距離を略同一に保った状態で所定方向に移動される。これにより、加熱状態を略同一に保つことができるので、ホイール１００における第１面１２０側を均一に加熱することができる。
【０１０１】
電着塗膜硬化工程において、相対位置変更手段より、加熱工程において、ホイール１００が円環軸を中心に回転される。これにより、ホイール１００における第１面１２０側を均一に加熱することができる。また、第１面１２０の全体を覆うような大きさや形状でない第１誘導加熱部２により、ホイール１００の第１面１２０側を均一に加熱することができる。例えば、コンパクトな第１誘導加熱部２を用いることが可能である。また、例えば、ホイール１００を回転させながら所定方向に移動させる場合には、コンパクトな第１誘導加熱部２で、ホイールの加熱硬化工程を連続的に行うことができる。
【０１０２】
上述により、未硬化の電着塗膜が加熱硬化し、硬化電着塗膜が得られることとなる。電着塗膜硬化工程における加熱条件として、例えば、ホイールの温度を１２０〜２００℃まで昇温する昇温時間１〜１０分、好ましくは１〜６分、および未硬化の電着塗膜の加熱硬化時間５〜３０分、という条件が挙げられる。
【０１０３】
本発明の方法によって、耐食性および耐久性に優れた、硬化電着塗膜を有するホイールを、加熱硬化温度までより短時間で昇温することができる。これにより、より短い時間で塗装ホイールを製造することが可能となる。また本発明の方法は、硬化工程におけるホイールの昇温時間が短縮されたことから電着塗膜の硬化工程における熱効率が高くなっており、エネルギー費用の低減を図ることができる。また熱風を用いる必要がないため、排気フィルター設置および交換などといった排気整備コストの低減も図ることができる。
【０１０４】
そして本発明においては、相対位置変更手段および誘導加熱部を有する特定の加熱装置を、ホイール上に形成された未硬化の電着塗膜の加熱硬化に用いることによって、不完全な塗膜の加熱硬化という不具合を伴うことなく、耐久性および耐食性に優れる塗膜をホイール上に形成することができるという利点がある。つまり本発明は、ホイールの電着塗装に特に好適に用いることができる加熱装置を用いた方法に関する発明であるということができる。
【０１０５】
また、本発明においては、ホイールの加熱に適した特定の誘導加熱装置を用いるため、ホイール全体を均一に加熱することができるという利点がある。従来の熱風加熱装置においては、未硬化塗膜の発生を防止するため、一般に、設定される焼付温度を焼付下限温度として、その温度を超える温度で加熱硬化を行っていた。特に、被塗物の形状に依存して被塗物自体の厚み（肉厚）に差がある場合は、肉厚が厚い部分の温度が十分に昇温しないことによってその部分の電着塗膜が未硬化状態とならないように、設定される焼付温度を大きく超えた温度まで、装置温度を上昇させる必要があった。しかしながらこのような熱風加熱方法においては、ホイールの肉厚の薄い部分または他の部分が、設定される焼付温度以上に過剰に加熱されてしまう、すなわちオーバーベークが生じてしまう、という問題があった。このオーバーベークはヤニの発生を伴うという問題がある。そして本発明の方法によって、このようなオーバーベークの問題は解決され、そして余分なヤニの発生を防止することが可能となった。
【０１０６】
さらに、本発明において誘導加熱部を有する特定の加熱装置を用いることによって、塗装および焼き付け硬化工程を全て電力設備で統一的に管理することができるという利点がある。電着塗装は、電圧を印加することによって被塗物上に塗膜が形成される塗装方法であり、塗装工程において通電が必要とされる塗装方法である。一方、硬化工程で一般に用いられる熱風加熱炉は、エネルギー効率などの関係からガス設備であることが多い。本発明によって、塗膜加熱硬化において誘導加熱部を有する加熱装置を用いて、良好な塗膜を形成することが可能となる。そしてこれにより塗装工程および加熱硬化工程において、通電設備の一元管理を図ることができ、塗装管理の利便性が向上するという利点がある。また、本発明において誘導加熱部を有する特定の加熱装置を用いることによって、熱風加熱炉において発生し得る輻射熱および燃焼ガスの発生を抑えることができるという利点もある。さらに、熱風加熱炉を設置する必要がないことから、炉内におけるヤニおよびススの発生に基づく塗膜外観低下の不具合の発生頻度を低減することができる。特に上述のヤニの発生防止効果も含めて、これらのヤニおよびススの除去清掃の手間も低減することができる。
【実施例】
【０１０７】
以下の実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。実施例中、「部」および「％」は、ことわりのない限り、重量基準による。
【０１０８】
カチオン電着塗料組成物の調製
製造例１ アミン変性エポキシ樹脂の製造
攪拌機、冷却管、窒素導入管、温度計および滴下漏斗を装備したフラスコに、２，４−／２，６−トリレンジイソシアネート（重量比＝８／２）９２部、メチルイソブチルケトン（以下、ＭＩＢＫと略す）９５部およびジブチル錫ジラウレート０．５部を仕込んだ。反応混合物を攪拌下、メタノール２１部を滴下した。反応は、室温から始め、発熱により６０℃まで昇温した。その後、３０分間反応を継続した後、エチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル５０部を滴下漏斗より滴下した。更に、反応混合物に、ビスフェノールＡ−プロピレンオキシド５モル付加体５３部を添加した。反応は主に、６０〜６５℃の範囲で行い、ＩＲスペクトルの測定において、イソシアネート基に基づく吸収が消失するまで継続した。
【０１０９】
次に、ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンから既知の方法で合成したエポキシ当量１８８のエポキシ樹脂３６５部を反応混合物に加えて、１２５℃まで昇温した。その後、ベンジルジメチルアミン１．０部を添加し、エポキシ当量４１０になるまで１３０℃で反応させた。
【０１１０】
続いて、ビスフェノールＡ６１部およびオクチル酸３３部を加えて１２０℃で反応させたところ、エポキシ当量は１１９０となった。その後、反応混合物を冷却し、ジエタノールアミン１１部、Ｎ−エチルエタノールアミン２４部およびアミノエチルエタノールアミンのケチミン化物の７９重量％ＭＩＢＫ溶液２５部を加え、１１０℃で２時間反応させた。その後、ＭＩＢＫで不揮発分８０％となるまで希釈し、アミン変性エポキシ樹脂（樹脂固形分８０％）を得た。
【０１１１】
製造例２ ブロックイソシアネート硬化剤の製造
ジフェニルメタンジイソシアナート１２５０部およびＭＩＢＫ２６６．４部を反応容器に仕込み、これを８０℃まで加熱した後、ジブチル錫ジラウレート２．５部を加えた。ここに、ε−カプロラクタム２２６部をブチルセロソルブ９４４部に溶解させたものを８０℃で２時間かけて滴下した。さらに１００℃で４時間加熱した後、ＩＲスペクトルの測定において、イソシアネート基に基づく吸収が消失したことを確認し、放冷後、ＭＩＢＫ３３６．１部を加えてブロックイソシアネート硬化剤を得た。
【０１１２】
製造例３ 顔料分散樹脂の製造
まず、攪拌装置、冷却管、窒素導入管および温度計を装備した反応容器に、イソホロンジイソシアネート（以下、ＩＰＤＩと略す）２２２．０部を入れ、ＭＩＢＫ３９．１部で希釈した後、ここヘジブチル錫ジラウレート０．２部を加えた。その後、これを５０℃に昇温した後、２−エチルヘキサノール１３１．５部を攪拌下、乾燥窒素雰囲気中で２時間かけて滴下した。適宜、冷却することにより、反応温度を５０℃に維持した。その結果、２−エチルヘキサノールハーフブロック化ＩＰＤＩ（樹脂固形分９０．０％）が得られた。
【０１１３】
次いで、適当な反応容器に、ジメチルエタノールアミン８７．２部、７５％乳酸水溶液１１７．６部およびエチレングリコールモノブチルエーテル３９．２部を順に加え、６５℃で約半時間攪拌して、４級化剤を調製した。
【０１１４】
次に、エポン（ＥＰＯＮ）８２９（シェル・ケミカル・カンパニー社製ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、エポキシ当量１９３〜２０３）７１０．０部とビスフェノールＡ２８９．６部とを適当な反応容器に仕込み、窒素雰囲気下、１５０〜１６０℃に加熱したところ、初期発熱反応が生じた。反応混合物を１５０〜１６０℃で約１時間反応させ、次いで、１２０℃に冷却した後、先に調製した２−エチルヘキサノールハーフブロック化ＩＰＤＩ（ＭＩＢＫ溶液）４９８．８部を加えた。
【０１１５】
反応混合物を１１０〜１２０℃に約１時間保ち、次いで、エチレングリコールモノブチルエーテル４６３．４部を加え、混合物を８５〜９５℃に冷却し、均一化した後、先に調製した４級化剤１９６．７部を添加した。酸価が１となるまで反応混合物を８５〜９５℃に保持した後、脱イオン水９６４部を加えて、エポキシ−ビスフェノールＡ樹脂において４級化を終了させ、４級アンモニウム塩部分を有する顔料分散用樹脂を得た（樹脂固形分５０％）。
【０１１６】
製造例４−１ 顔料分散ペースト（１）の製造
サンドグラインドミルに製造例３で得た顔料分散用樹脂を１２０部、カーボンブラック２．０部、カオリン１００．０部、二酸化チタン８０．０部、リンモリブデン酸アルミニウム１８．０部およびイオン交換水２２１．７部を入れ、粒度１０μｍ以下になるまで分散して、顔料分散ペーストを得た（固形分４８％）。
【０１１７】
製造例４−２ 顔料分散ペースト（２）の製造
サンドグラインドミルに製造例３で得た顔料分散用樹脂を５４部、カーボンブラック３．０部、カオリン３８部、リンモリブデン酸アルミニウム５．０部およびイオン交換水１００部を入れ、粒度１０μｍ以下になるまで分散して、顔料分散ペーストを得た（固形分５０％）。
【０１１８】
製造例５−１ カチオン電着塗料組成物（１）の製造
製造例１で得られたアミン変性エポキシ樹脂と製造例２で得られたブロックイソシアネート硬化剤とを固形分比で８０／２０で均一になるよう混合した。これに樹脂固形分１００ｇ当たり酸のミリグラム当量（ＭＥＱ（Ａ））が３０になるよう氷酢酸を添加し、さらにイオン交換水をゆっくりと加えて希釈した。減圧下でＭＩＢＫを除去することにより、固形分が３６％のエマルションを得た。
【０１１９】
このエマルション１５００部および製造例４−１で得られた顔料分散ペースト（１）５４０部と、イオン交換水１９２０部と１０％酢酸セリウム水溶液４０部およびジブチル錫オキサイド１０部とを混合して、固形分２０重量％のカチオン電着塗料組成物（１）を得た。
【０１２０】
製造例５−２ カチオン電着塗料組成物（２）の製造
製造例１で得られたアミン変性エポキシ樹脂と製造例２で得られたブロックイソシアネート硬化剤とを固形分比で８０／２０で均一になるよう混合した。これに樹脂固形分１００ｇ当たり酸のミリグラム当量（ＭＥＱ（Ａ））が３０になるよう氷酢酸を添加し、さらにイオン交換水をゆっくりと加えて希釈した。減圧下でＭＩＢＫを除去することにより、固形分が３６％のエマルションを得た。
【０１２１】
このエマルション１５００部および製造例４−２で得られた顔料分散ペースト（２）５４０部と、イオン交換水１９２０部と１０％酢酸セリウム水溶液４０部およびジブチル錫オキサイド１０部とを混合して、固形分２０重量％のカチオン電着塗料組成物（２）を得た。
【０１２２】
まず、電着塗装された被塗物を、図１２で示す一般的な誘導加熱装置を用いて焼き付けることにより、良好な硬化電着塗膜を形成することができるかどうかについて、以下の参考例により確認した。
【０１２３】
参考例１
リン酸亜鉛処理した溶融亜鉛めっき鋼板（ＪＩＳ Ｇ３３０２規格品、１５０×７０×０．８ｍｍ）に、製造例５−１より得られたカチオン電着塗料組成物（１）を、乾燥塗膜が１７μｍとなるように電着塗装し、未硬化の電着塗膜を形成した。
【０１２４】
鋼板上に形成された未硬化の電着塗膜を、図１２に示す構造を有する加熱装置中で、下記条件により加熱硬化することにより、硬化電着塗膜を得た。
【０１２５】
加熱硬化条件
・誘導加熱部
電線等：中空状の銅線、直径φ１０ｍｍ（導水用の中空部：φ６ｍｍ）
・鋼板の配置
誘導加熱部２から鋼板までの距離：５ｃｍ
・誘導加熱部の加熱条件
室温から１７０℃へ昇温（１分間）、次いで１７０℃を２０分間保持
【０１２６】
参考例２
加熱条件として、室温から１７０℃へ昇温（１分間）した後、誘導加熱部の加熱を中断し、代わりに１７０℃の熱風を２０分間供給したこと以外は、実施例１と同様にして、硬化電着塗膜を得た。
【０１２７】
参考例３
加熱条件として、室温から２００℃へ昇温（１分間）した後、次いで２００℃で５分間保持したこと以外は、実施例１と同様にして、硬化電着塗膜を得た。
【０１２８】
比較参考例１
リン酸亜鉛処理した溶融亜鉛めっき鋼板（ＪＩＳ Ｇ３３０２規格品、１５０×７０×０．８ｍｍ）に、製造例５−１より得られたカチオン電着塗料組成物（１）を、乾燥塗膜が１７μｍとなるように電着塗装し、未硬化の電着塗膜を形成した。
【０１２９】
鋼板上に形成された未硬化の電着塗膜を、熱風加熱炉中で、下記条件により加熱硬化することにより、硬化電着塗膜を得た。
【０１３０】
加熱硬化条件
室温から１７０℃へ昇温（５分間）、次いで１７０℃を２０分間保持
【０１３１】
参考例１〜３および比較参考例１によって形成された硬化電着塗膜について、以下の通り評価を行った。
【０１３２】
Ｒａ値の測定
得られた硬化電着塗膜のＲａ値を、ＪＩＳ−Ｂ０６０１−２００１に準拠し、評価型表面粗さ測定機（Ｍｉｔｓｕｔｏｙｏ社製、ＳＵＲＦＴＥＳＴ ＳＪ−２０１Ｐ）を用いて測定した。０．８ｍｍ幅カットオフ（区画数５）として７回測定し、上下消去平均によりＲａ（０．８ｍｍ）値を得た。また、２．５ｍｍ幅カットオフ（区画数５）として７回測定し、上下消去平均によりＲａ（２．５ｍｍ）値を得た。得られた結果を表１に示す。なお、これらのＲａ値は、値が小さいほど塗膜表面上の凹凸が少なく、塗膜外観が良好であることを示す。
【０１３３】
鉛筆硬度試験
得られた硬化電着塗膜の鉛筆硬度を、ＪＩＳ Ｋ５６００−５−４（１９９９）、ひっかき硬度（鉛筆法）に従って測定した。得られた結果を表１に示す。
【０１３４】
【表１】
【０１３５】
上記表１に示されるように、参考例１および２においては、昇温時間が１分と非常に短いものであった。そして参考例１および２によって得られた硬化電着塗膜は、現行工程方法である熱風加熱により加熱硬化された比較参考例１の硬化電着塗膜と同程度に優れるものであることが確認された。一方、比較参考例１においては、１５０×７０×０．８ｍｍという大きさの溶融亜鉛めっき鋼板であっても、昇温時間として５分間必要であった。この比較参考例１の昇温時間は、実施例の５倍も長い。さらに参考例３においては、焼付温度（加熱保持温度）を２００℃に上げた場合であっても、わずか１分間で昇温できた。本発明の方法は、このような高温度へも短時間で昇温することが確認できた。このような高温下においては、加熱保持時間を、通常の加熱保持時間と比較して大幅に短い５分に短縮しても、従来と同等の硬度を有する硬化電着塗膜を得ることができることが確認された。
【０１３６】
実施例
ホイール（スチールホイール、ハブ中央部（図９のＤの部分）φ１７０ｍｍ、第１円周部（外端部）φ４７５ｍｍ、第２円周部（内端部）φ４７５ｍｍ、高さ：２０５ｍｍ、質量：１０ｋｇ、スポーク：７本）に、リン酸亜鉛処理を施した。次いで、製造例５−２より得られたカチオン電着塗料組成物（２）を、乾燥塗膜が１７μｍとなるように電着塗装し、未硬化の電着塗膜を形成した。
ホイール上に形成された未硬化の電着塗膜を、図１〜３に示される加熱装置１中で、下記条件により加熱硬化することにより、硬化電着塗膜を得た。この加熱装置１による加熱中におけるホイールの温度を、図９に示すＡからＦまでのポイントにおいて測定した。測定結果を図１０のグラフにおいて示す。
【０１３７】
加熱硬化条件
・第１誘導加熱部及び第２誘導加熱部
電線等：中空状の銅線
直径 φ１０ｍｍ（導水用の中空部：φ６ｍｍ）
配置
第１誘導加熱部２から第１面１２０までの距離 １５ｍｍ
第２誘導加熱部３から第２面１３０までの距離 １０ｍｍ
・移動
回転移動： １ｒｐｍ
水平移動： 開口部１０から図１に示す位置まで進入（その後は回転移動のみ）
・電源・発信部・操作部（島田理化工業社製）
出力 ２００ＫＷ、１０ＫＨｚ
・温度測定
サーモグラフィーＴＶＳ―６００（日本アビオニクス社製）で各ポイントの温度を測定
【０１３８】
図１０には、実施例における、Ａ：上部リム（第１円周部）、Ｂ：スポーク、Ｃ：ハブ取付部の外周部、Ｄ：中心部（ハブ取付部の一部）、Ｅ：リム部の中間、Ｆ：第２円周部における温度を測定した結果を示す。各点ＡからＦの位置は、実施例については図９に示す通りである。
【０１３９】
比較例
実施例と同様に電着塗装したホイールを、下記条件で加熱炉により熱風加熱した。この加熱中におけるホイールの温度を、実施例と同様に測定した。測定結果を図１１のグラフにおいて示す。なお、加熱炉においてホイールは長時間かけて緩慢に加熱されるため、ホイールにおける複数の離間したポイントの温度はいずれも大きな差異はなく略同一であることから、図９におけるＤのポイントのみの温度を測定した測定結果を示す。
【０１４０】
加熱硬化条件
上記実施例と同様の条件におけるホイールを、熱風炉内の雰囲気温度を１７０℃に保った状態にして加熱した。
【０１４１】
実施例および比較例について、下記の通り評価を行った。
【０１４２】
実施例および比較例のホイールの温度上昇について評価を行った。図１０および図１１により実施例のホイールの温度上昇と比較例のホイールの温度上昇とを比較すると、実施例における加熱装置で加熱したホイールの方が、比較例における加熱炉で熱風加熱したホイールに比べて、極めて短時間で昇温されていることがわかった。本発明における加熱装置によれば、６分でホイールを１７０℃という高温に加熱することができることがわかった。これに対し、比較例ではホイールを１７０℃まで加熱するのに４５分程度かかることがわかった。また、実施例における上記加熱装置１は、ホイールを全体的に均一に加熱できることがわかった。ホイールの位置による温度差も少なく、全体的に均一な温度分布を保った状態で加熱硬化できることがわかった。
【０１４３】
実施例によって得られた塗装ホイールの上記各部位Ａ〜Ｆにおける、硬化電着塗膜のＲａ値および鉛筆硬度の測定結果を表２に示す。なおこれらの測定方法は、上述と同様である。
【０１４４】
【表２】
＊ＤおよびＦにおけるＲａ値の「−」は、その部位のホイール形状により、Ｒａ値を測定することが不可能であったことを示す。
【０１４５】
表２に示されるように、実施例によってホイール上に形成された硬化電着塗膜は、Ａ〜Ｆ何れにおいても良好な塗膜硬度を有しており、また塗膜表面上の凹凸も少なく、塗膜外観が良好であることが確認できた。
【０１４６】
上記より、上記加熱装置１によれば、熱風炉による加熱に比べて短時間でホイールを加熱することができ、また、全体を均一に加熱できることがわかった。また、表２に示されるように、塗膜平滑性および塗膜硬度が良好である、優れた品質の塗膜が形成された塗装ホイールを製造できることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【０１４７】
本発明の方法によって、耐食性および耐久性に優れた、硬化電着塗膜を有するホイールを、より短時間で加熱硬化することができる。これにより、より短い時間で塗装ホイールを製造することができる。また本発明の方法は、硬化工程におけるホイールの昇温時間が短縮されたことから電着塗膜の硬化工程における熱効率が高くなっており、エネルギー費用の低減を図ることができる。また熱風を用いる必要がないため、排気フィルター設置および交換などといった排気整備コストの低減も図ることができる。また本発明の方法においては、塗装および焼き付け硬化工程を全て電力設備で統一的に管理することができ、塗装工程および加熱硬化工程において通電設備の一元管理を図ることができるという利点もある。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明で用いることができる加熱装置の第１実施態様を説明する斜視図である。
【図２】本発明で用いることができる加熱装置の第１実施態様を説明する側面図である。
【図３】本発明で用いることができる加熱装置の第１実施形態を説明する平面図である。
【図４】本発明で用いることができる加熱装置の第２実施形態を説明する平面図である。
【図５】本発明で用いることができる加熱装置の第３実施形態を説明する平面図である。
【図６】本発明で用いることができる加熱装置の第４実施形態を説明する平面図である。
【図７】本発明で用いることができる加熱装置の応用実施形態を説明する斜視図である。
【図８】ホイールの平面斜視図である。
【図９】温度測定点を説明するホイールの平面斜視図である。
【図１０】実施例における温度の測定結果を示すグラフである。
【図１１】比較例における温度の測定結果を示すグラフである。
【図１２】参考例１〜３において用いた誘導加熱装置を説明する概略斜視図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１ 加熱装置
２ 第１誘導加熱部
３ 第２誘導加熱部
１００ ホイール
１０１ ハブ取付部
１０２ リム部
１０２ａ 第１円周部
１０２ｂ 第２円周部
１０３ スポーク部
１２０ 第１面
１３０ 第２面
２０１ 整合器
２０３ 電源
２０５ 誘導加熱部
２０７ 被塗物（テストピース）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイールにカチオン電着塗料組成物を電着塗装して未硬化の電着塗膜を形成する電着塗装工程、および
得られた未硬化の電着塗膜を、加熱装置中で加熱硬化させて硬化電着塗膜を得る、電着塗膜硬化工程、
を包含する、ホイールの塗装方法であって、
該加熱装置は、未硬化の電着塗膜を有するホイールのリム部に連結する第１面に対向するように近接配置される第１誘導加熱部と、
該第１誘導加熱部に対する該第１面の相対位置を変更可能な相対位置変更手段と、を備える加熱装置である、
ホイールのカチオン電着塗装方法。
【請求項２】
前記相対位置変更手段は、前記第１誘導加熱部が加熱状態である場合において、ホイールを、リム部における円環軸を中心に回転することができる相対位置変更手段である、請求項１記載のホイールのカチオン電着塗装方法。
【請求項３】
前記加熱装置は、未硬化の電着塗膜を有するホイールのリム部に連結する第１面とは反対側の面である第２面に対向するように近接配置される第２誘導加熱部を更に備える加熱装置である、
請求項１または２記載のホイールのカチオン電着塗装方法。
【請求項４】
前記電着塗装工程において、硬化電着塗膜の膜厚が５〜５０μｍとなるように電着塗膜を形成する、
請求項１〜３いずれかに記載のホイールのカチオン電着塗装方法。
【請求項５】
前記カチオン電着塗料組成物は、アミン変性エポキシ樹脂、ブロックイソシアネートおよび顔料を含むカチオン電着塗料組成物である、請求項１〜４いずれかに記載のホイールのカチオン電着塗装方法。
【請求項６】
得られた未硬化の電着塗膜を加熱装置中で加熱硬化させて硬化電着塗膜を得る前記電着塗膜硬化工程は、前記加熱装置を用いて、前記電着塗装工程により塗装されたホイールの第１面に対向するように近接配置される第１誘導加熱部によりホイールを加熱すると共に、前記第１誘導加熱部による加熱状態において、前記相対位置変更手段によって、第１誘導加熱部に対するホイールの第１面の相対位置を変更する、電着塗膜硬化工程である、請求項１〜５いずれかに記載のホイールのカチオン電着塗装方法。
【請求項７】
請求項１〜６いずれかに記載のホイールのカチオン電着塗装方法により得られる、硬化電着塗膜を有するホイール。
【請求項１】
ホイールにカチオン電着塗料組成物を電着塗装して未硬化の電着塗膜を形成する電着塗装工程、および
得られた未硬化の電着塗膜を、加熱装置中で加熱硬化させて硬化電着塗膜を得る、電着塗膜硬化工程、
を包含する、ホイールの塗装方法であって、
該加熱装置は、未硬化の電着塗膜を有するホイールのリム部に連結する第１面に対向するように近接配置される第１誘導加熱部と、
該第１誘導加熱部に対する該第１面の相対位置を変更可能な相対位置変更手段と、を備える加熱装置である、
ホイールのカチオン電着塗装方法。
【請求項２】
前記相対位置変更手段は、前記第１誘導加熱部が加熱状態である場合において、ホイールを、リム部における円環軸を中心に回転することができる相対位置変更手段である、請求項１記載のホイールのカチオン電着塗装方法。
【請求項３】
前記加熱装置は、未硬化の電着塗膜を有するホイールのリム部に連結する第１面とは反対側の面である第２面に対向するように近接配置される第２誘導加熱部を更に備える加熱装置である、
請求項１または２記載のホイールのカチオン電着塗装方法。
【請求項４】
前記電着塗装工程において、硬化電着塗膜の膜厚が５〜５０μｍとなるように電着塗膜を形成する、
請求項１〜３いずれかに記載のホイールのカチオン電着塗装方法。
【請求項５】
前記カチオン電着塗料組成物は、アミン変性エポキシ樹脂、ブロックイソシアネートおよび顔料を含むカチオン電着塗料組成物である、請求項１〜４いずれかに記載のホイールのカチオン電着塗装方法。
【請求項６】
得られた未硬化の電着塗膜を加熱装置中で加熱硬化させて硬化電着塗膜を得る前記電着塗膜硬化工程は、前記加熱装置を用いて、前記電着塗装工程により塗装されたホイールの第１面に対向するように近接配置される第１誘導加熱部によりホイールを加熱すると共に、前記第１誘導加熱部による加熱状態において、前記相対位置変更手段によって、第１誘導加熱部に対するホイールの第１面の相対位置を変更する、電着塗膜硬化工程である、請求項１〜５いずれかに記載のホイールのカチオン電着塗装方法。
【請求項７】
請求項１〜６いずれかに記載のホイールのカチオン電着塗装方法により得られる、硬化電着塗膜を有するホイール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−３５７５９（Ｐ２００９−３５７５９Ａ）
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９９１２１（Ｐ２００７−１９９１２１）
【出願日】平成１９年７月３１日（２００７．７．３１）
【出願人】（０００２３００５４）日本ペイント株式会社 (626)
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月３１日（２００７．７．３１）
【出願人】（０００２３００５４）日本ペイント株式会社 (626)
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
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