1. 絵画
-定義：塗装とは、保護や美観などを目的として、塗料を用いて対象物の表面を覆うコーティング膜を形成するために行われる作業の総称です。
目的：塗装の目的は、美観のためだけでなく、保護のため、ひいては製品の品質向上のためでもある。
1) 保護：自動車を構成する主要な材料のほとんどは鋼板であり、鋼板を外装材として使用すると、空気中の水分や酸素と反応して錆が発生します。塗装の最大の目的は、このような錆の発生を防ぎ、対象物を保護することです。
2）美観：車の形状は、立体面、平面、曲面、直線、曲線など、様々な種類の表面や線で構成されています。このような複雑な形状の物体に塗装を施すことで、車の形状に合った色彩感覚が表現され、同時に車の美観が向上します。
3) 市場性の向上：現在、市場には様々なタイプの自動車が出回っていますが、その中でも、統一された形状と機能を持つ車両を比較した場合、例えばツートンカラーの塗装を施した車両の方が見た目が良く、価値が高まります。このように、塗装によって製品の価値を高めようとするのも目的の一つです。また、近年の急速な環境変化により、自動車の外装の耐久性が求められています。例えば、酸性雨による塗膜の損傷や、自動洗車ブラシによる初期光沢の劣化を防ぐ機能性塗料の需要が高まっており、それによって市場性が向上しています。塗装品質の要求に応じて、自動塗装と手動塗装の両方が使用される。
2. 塗料の組成塗料の組成 塗料は、顔料、樹脂、溶剤の3つの成分が均一に混合（分散）された粘性のある液体です。
- 顔料：溶剤や水に溶けない着色粉末。染料との違いは、水や溶剤に溶けずに粒子として分散している点です。粒子の大きさは数マイクロメートルから数十マイクロメートルまで様々です。また、円形、棒状、針状、薄片状など、様々な形状があります。塗膜に色（着色力）と隠蔽力（不透明であることで物体の表面を覆い隠す能力）を与える粉末（パウダー）で、無機顔料と有機顔料の2種類があります。顔料）、研磨顔料、増量顔料は、地の質感を向上させるために使用されます。塗料を構成する成分から顔料を除いた無色透明の塗料は、塗料の中でもクリアと呼ばれます。
これは、塗膜に光沢を与えるために使用されます。
1) 色素の機能
* 着色顔料：色付け、隠蔽力
無機顔料：これらは主に白、黄、赤褐色などの天然顔料です。亜鉛、チタン、鉛、鉄、銅などの金属化合物です。一般的に、耐候性、耐熱性、隠蔽性に優れていますが、色の鮮やかさに関しては有機顔料ほどではありません。自動車用塗料としては、無機顔料単独では使用されません。また、環境汚染防止の観点から、カドミウムやクロムなどの有害な重金属を含む顔料は現在使用されていません。
有機顔料：周期的な化学反応による有機合成によって製造される、金属化合物または自然界に存在する物質です。一般的に隠蔽力はあまり良くありませんが、鮮やかな発色が得られるため、自動車の外装塗料として、ソリッドカラー、メタリックカラー、マイカカラーなどの鮮やかな塗装に広く使用されています。
* 防錆顔料：錆の発生を防ぎます
* 増量顔料：硬い塗膜が得られ、塗膜の分解を防ぎ、耐久性を向上させます。
樹脂：顔料同士を結合させ、塗膜に光沢、硬度、密着性を与える透明な液体。バインダーとも呼ばれる。塗膜の乾燥性や耐久性は、樹脂の特性に大きく左右される。
1) 天然樹脂：主に植物から抽出または分泌され、油性ワニス、ニス、ラッカーなどの塗料に使用されます。
2) 合成樹脂：様々な化学原料から化学反応によって合成される樹脂の総称です。天然樹脂に比べて分子量が非常に大きい有機化合物です。また、合成樹脂は、熱可塑性樹脂（加熱すると軟化・溶融する）と熱硬化性樹脂（加熱による化学反応で硬化し、冷却後に再び加熱しても軟化・溶融しない）に分類されます。
溶剤：樹脂を溶かす透明な液体で、顔料と樹脂が容易に混ざり合うようにします。塗装後はシンナーのように蒸発し、塗膜上に残りません。
C絵画
1. 塗料の概要と定義自動車用塗料は、「防錆性」と「美観性」という観点から、当時の最新技術を応用することで自動車の市場性向上に貢献してきました。以下の品質項目では、これらの塗膜特性を最も経済的に実現できるよう、塗料および塗膜システムが設計されています。
塗料は一般的に流動性があり、被塗物の表面に塗布され、乾燥・硬化過程を経て連続した皮膜（塗膜）を形成する性質を持つ。このようにして形成された塗膜の物理的・化学的性質に応じて、被塗物に「防錆性」や「可塑性」が付与される。
2. 自動車塗装工程目標とする車両の塗装品質を最も経済的な方法で実現するために、塗装工程と塗装仕様を設定し、各工程で得られる塗膜に重要な品質を割り当てます。また、塗膜の特性は工程の作業性の良し悪しに左右されるため、各工程で使用する塗料は、工程条件を考慮し、割り当てられた主要機能を最大限に発揮できるよう設計します。塗装工程は塗装工場内で厳密に管理されています。
上記工程は、自動車外装パネルの塗装に最も一般的に用いられる3層または4層の塗装システムであり、各工程で形成される塗膜は後述する機能を発揮し、総合的な塗装システムとして自動車の塗装品質を確立する。トラックや小型車においては、塗装工程から中間工程を省略した2層塗装システムが採用される場合もある。また、高級車においては、中間層または上塗り層を2回塗布することで、より優れた品質を実現できる場合もある。
また、近年では、中間コーティング工程と上層コーティング工程を統合することでコーティングコストを削減する手法が研究され、実用化されている。
表面処理工程：金属の腐食反応を抑制し、下地（電着膜）と材料（基材）との密着性を強化することで、防錆性を向上させます。現在、皮膜の主成分はリン酸亜鉛であり、複雑な構造を持つ部品にも十分な処理が可能な浸漬処理法が主流となっています。特に、陽イオン電着においては、亜鉛以外の鉄、ニッケル、マンガンなどの金属を皮膜に混合することで、耐食性をさらに向上させています。
- 電着塗装（カチオン系電着プライマー）：下塗り塗料は主に防錆機能を共有します。エポキシ樹脂をベースとしたカチオン系電着塗料は、優れた防錆性に加えて、自動車用下塗り塗料として以下の利点があります。①電着塗装中にリン酸亜鉛処理膜が溶出しない。②樹脂構造の塩基性により腐食反応を抑制する効果がある。③エポキシ樹脂の高い耐アルカリ性により密着性を維持する効果があり、優れた防錆性を発揮する。
1) カチオン電着の利点
複雑な形状でも均一な膜厚でコーティングできます。
・複雑な部品や接合部への優れた内部浸透性。
* 自動塗装
* ラインの保守・管理が容易です。
* 塗装作業性が良好。
* UFクローズドループ水洗浄システムを適用可能（塗料の損失が少なく、廃水の汚染も少ない）
・溶剤含有量が少なく、大気汚染が少ない。
* 水性塗料なので、引火の危険性はほとんどありません。
2) カチオン電着塗料：一般的に、エポキシ樹脂に第一級から第四級アミンを添加して得られるポリアミノ樹脂です。これを酸（酢酸）で中和して水溶性にします。また、塗膜の硬化方法は、ブロックイソシアネートを硬化剤として用いるウレタン架橋反応型です。
3) 電着塗装の機能向上：自動車の下塗り塗料として世界中に普及していますが、自動車全体の防錆性だけでなく、塗装の品質向上にも研究開発が続けられています。
* 防錆機能保護層
ゴー。絶対的なコーティング特性、ジョイントの浸透抵抗、チッピング抵抗
あなた。防錆鋼板適性（耐水性接着性、耐回転性）
低温硬化処理（ゴム接合部等の防錆性向上）
* 化粧機能装飾的な
鋼板のコーティング特性（平滑性や光沢などの向上に寄与する）
黄変防止（白色トップコートの黄変抑制）
中間コート：中間コートは、下塗り（電着塗装）の防錆機能と上塗りの平滑性を最大限に高める補助的な役割を果たし、塗装システム全体の塗膜品質を向上させる機能を有します。さらに、中間コート工程は、実際の塗装工程において下塗りの避けられない欠陥（傷、埃の付着など）をある程度カバーするため、塗膜欠陥の低減にも貢献します。
中間塗料は、油分を含まないポリエステル樹脂を基材樹脂とし、メラミン樹脂、近年ではウレタン（Bl）を添加して熱硬化させるタイプの塗料である。近年では、耐チッピング性を向上させるため、中間前処理としてウェットオンウェット方式でチッピングプライマーを塗布することもある。
1) 中間コートの耐久性
* 耐水性：吸水性が低く、水ぶくれの発生を抑制します。
* 耐チッピング性：石が投げられた際の衝撃エネルギーを吸収し、音の原因となる塗膜の損傷を軽減し、表面腐食の発生を抑制します。
* 耐候性：紫外線による劣化が少なく、屋外での塗装面の剥がれを抑制します。
2) 中間層の左官機能
・下塗り特性：電着塗装の表面粗さを覆うことで、仕上がり外装の平滑化に貢献します。
* 耐溶剤性：上塗り塗料の溶剤に対する中間層の膨潤や溶解を抑制することで、高コントラストな外観品質が得られます。
* 色の調整：中間のコートは通常グレーですが、最近では、隠蔽力の低いトップコートに色を付けて（カラーシーラー）塗布することが可能です。
3) 中間塗料
中間コートに求められる品質：チッピング耐性、下地隠蔽性、電着膜への密着性、平滑性、光損失のなさ、上塗りへの密着性、耐光劣化性
トップコート：トップコートの最大の機能は、外観を美しく保ち、保護することです。色、表面の滑らかさ、光沢、画像品質（塗膜内の対象物の画像を鮮明に映し出す能力）といった品質項目があります。さらに、自動車の美観を長期間保護・維持する能力もトップコートに求められます。
トップコート：トップコートの最大の機能は、外観を美しく保ち、保護することです。色、表面の滑らかさ、光沢、画像品質（塗膜内の対象物の画像を鮮明に映し出す能力）といった品質項目があります。さらに、自動車の美観を長期間保護・維持する能力もトップコートに求められます。
1) トップコート：塗料に塗布される顔料ベースによって色が分類され、アルミニウム粉末のフレークなどのフレーク顔料が使用されるかどうかによって、マイカ色、メタリック色、ソリッド色に大きく分けられます。
* 外観品質：滑らかさ、光沢、鮮やかさ、質感
* 耐久性：光沢の維持と保護、変色、色あせ
* 密着性：再塗装時の密着性、2色塗装時の密着性、中程度の密着性
* 耐溶剤性
* 耐薬品性
* 機能性：洗車耐性、酸性雨耐性、チッピング耐性
2) 環境に優しい塗料
* 高固形分塗料：これは、VOC（揮発性有機化合物）規制に対応した高固形分塗料で、有機溶剤の使用量を削減できるタイプです。優れた質感と低分子量樹脂の使用が特徴です。
* 水性塗料：有機溶剤の使用量を最小限に抑え、塗料希釈剤として水（純水）を使用する塗料です。特徴として、塗装工程において水を蒸発させる予熱設備（IR_Preheat）が必要となるため、設備改修が必要となり、スプレーガンも水性塗料用の電極方式を採用する必要があります。
3) 機能性塗料
* CCS（複合架橋システム、複合架橋型塗料）：アクリル／メラミン樹脂系において酸性雨に弱いメラミン樹脂の一部をウレタン（イソシアネート）樹脂またはシラン樹脂に置き換えたもので、耐酸性および耐擦傷性が向上しています。
* NCS（新架橋システム、新架橋型塗料）：アクリル樹脂を酸エポキシで硬化させた非メラミン系塗料。優れた耐酸性、耐擦傷性、耐汚染性を備えています。
・上塗り塗料の塗膜加工性：目的とする上塗り塗料の再現性を経済的に良好に得るためには、良好な塗膜加工性（噴霧性、流動性、ピンホール、平滑性など）が不可欠です。そのためには、塗装から焼付け、硬化までの多層膜形成工程における粘度挙動を調整することが重要です。塗装ブースの温度、湿度、風速などの塗装環境条件も重要な要素となります。
1) 樹脂の粘度：分子量、相溶性（溶解度パラメータ：SP値）
2) 顔料：油吸収性、顔料濃度（PWC）、分散粒子径
3) 添加剤：粘性剤、均し剤、消泡剤、色分離防止剤など。
4) 硬化速度：ベース樹脂中の官能基濃度、架橋剤の反応性
さらに、塗膜の厚さは上塗り塗料の仕上がり外観に大きな影響を与える。近年、マイクロゲルなどの構造粘性剤を用いることで、流動性とレベリング性の両方を実現することが可能になり、厚膜塗布による仕上がり外観の向上が図られている。
- トップコーティングの耐候性：自動車は様々な環境にさらされるため、トップコーティングは光、水、酸素、熱などの影響を受けます。その結果、美観を損なう多くの好ましくない現象が発生します。
1) 光学現象
* 光沢の劣化：塗膜表面の平滑性が損なわれ、表面からの光の拡散反射が増加します。樹脂の組成が重要ですが、顔料の影響もあります。
* 変色：塗膜中の顔料や樹脂の経年劣化により、初期塗膜の色調が変化します。自動車用途では、最も耐候性に優れた顔料を選択する必要があります。
2) 機械的現象
* ひび割れ：塗膜の表面層または塗膜全体にひび割れが発生するのは、光酸化や加水分解（伸びや密着性の低下など）による塗膜の物性変化や内部応力が原因です。特に、メタリッククリア塗膜に発生しやすく、アクリル樹脂の組成による塗膜の物性調整に加え、紫外線吸収剤や酸化防止剤の塗布が有効です。
* 剥離：塗膜の密着性の低下、レオロジー特性の低下、および石の飛沫や振動などの外力の影響により、塗膜が部分的に剥離します。
3) 化学現象
* 汚れの付着：煤、虫の死骸、酸性雨などが塗膜表面に付着すると、部品が汚れて斑点状に変色します。そのため、耐擦傷性、耐アルカリ性に優れた顔料と樹脂を塗布する必要があります。メタリックカラーにクリアコートを施す理由の一つは、アルミニウム粉体を保護するためです。
―トップコートの今後の課題：自動車の商業的価値を高める上で、美観とデザインの重要性がますます高まっています。プラスチックなどの素材の変化や多様なニーズに対応しつつ、自動車の走行環境の悪化や大気汚染の低減といった社会的要求にも応える必要があります。こうした状況下で、次世代自動車向けの様々なトップコートが検討されています。
一般的な自動車塗装工程を詳しく見て、熱と物質移動が重要な応用例となっている箇所を確認してみましょう。自動車の一般的な塗装工程は以下のとおりです。
①前処理
② 電気めっき（下地処理）
③ シーラント塗装
④下塗り
⑤ ワックスペイント
⑥ アンチチッププライマー
⑦ プライマー
⑧ トップコート
⑨ 欠陥除去および研磨
自動車製造工程は約20時間かかりますが、そのうち約10時間、つまり半分の工程が上記の工程です。中でも、前処理、電気めっき（下塗り）、プライマー塗装、上塗りは最も重要な工程です。これらの工程に注目してみましょう。
投稿日時：2022年11月8日
