1. 絵画
・定義：塗装とは、保護や美観などのために物体の表面を覆う目的で、塗料を使って塗膜を形成する作業の総称です。
-目的: 塗装の目的は美観だけでなく、保護、ひいては製品品質の向上でもあります。
1) 保護：自動車を構成する主要材料の多くは鋼板であり、鋼板を被覆材として車両を製造すると、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（サビ）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を塗装することで、車の形状に合わせた色彩感覚を表現し、同時に車の美観を向上させます。
３）商品性の向上：現在、市場には様々なタイプの自動車が流通していますが、その中でも、統一された形状で同じ機能を持つ車両を比較した場合、例えばツートン塗装されたものの方が見栄えが良くなるなど、商品価値が上がることから、塗装によって商品価値の向上を図ることも目的の一つとなっています。また、近年の急激な環境変化により、自動車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ダメージや、自動洗車ブラシによる初期の光沢の低下を防ぐ機能性塗料の需要が高まっており、商品性の向上につながっています。塗装品質の要件に応じて、自動塗装と手動塗装の両方が使用されます。
2. 塗料の組成：塗料の成分 塗料は顔料、樹脂、溶剤の3つの成分が均一に混合（分散）された粘稠な液体です。
・顔料：溶剤や水に溶けない色のついた粉体。染料との違いは、水や溶剤に溶けず粒子として分散していること。粒子径は数マイクロメートルから数十マイクロメートル。また、形状は円状、棒状、針状、鱗片状など様々なものがある。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）を与える粉体（粉末）であり、無機系と有機系の2種類がある。顔料、つや出し顔料、体質顔料は地肌感を向上させるために用いられる。塗料の中でもクリアと呼ばれる無色透明な塗料は、塗料を構成する成分から顔料を除いたものを指す。
塗膜に光沢を与える目的で使用します。
1) 色素の機能
* 着色顔料：色彩付与、隠蔽力
無機顔料：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、色の鮮やかさという点では有機顔料に劣ります。自動車用塗料としては、無機顔料単体は使用されていません。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で製造され、金属化合物または天然に存在する物質をそのまま利用した顔料です。一般的に隠蔽性はあまり良くありませんが、鮮明な色が得られるため、自動車外装用塗料として、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：錆の防止
* 体質顔料：硬い塗膜が得られ、塗膜の分解を防ぎ耐久性が向上します。
・樹脂：顔料と顔料をつなぎ、塗膜に光沢、硬度、密着性を与える透明な液体。別名バインダーとも呼ばれます。塗膜の乾燥性や耐久性は、樹脂の性質に大きく左右されます。
1)天然樹脂：主に植物から抽出または分泌され、油性ニス、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たものの総称です。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（熱を加えることで化学反応により硬化し、冷却後に再度加熱しても軟化・溶融しない）に分けられます。
・溶剤：顔料と樹脂が混ざりやすくなるよう樹脂を溶かす透明な液体です。塗装後はシンナーのように蒸発し、塗膜に残りません。
CARペインティング
1. 塗料の概要と定義自動車用塗料は、「防錆性（防錆性）」と「美観性」を付与するという観点から、その時々の最新技術を駆使することで、自動車の商品性向上に寄与してきました。以下の品質項目において、これらの塗膜特性を最も経済的に実現できるよう、塗料および塗装システムが設計されています。
塗料は一般的に流動性を有し、被塗物の表面に塗布され、乾燥・硬化の過程を経て連続した膜（塗膜）を形成する性質を持っています。こうして形成された塗膜の物理的・化学的性質によって、被塗物に「防錆性」や「可塑性」といった性能が付与されます。
2. 自動車の塗装工程：目標とする自動車の塗装品質を最も経済的に得るために、塗装工程と塗装仕様を設定し、各工程で得られる塗膜にそれぞれ重要な品質を割り当てます。また、塗膜の特性は工程作業性の良し悪しに依存するため、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発揮できるように設計されます。塗装工場では、塗布は厳密に管理されています。
上記工程は、自動車外板塗装において最も一般的に採用されている3コートまたは4コート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規定しています。トラックや軽自動車などでは、塗装工程から中間工程を省略した2コート塗装システムが採用される場合もあります。また、高級車では、中塗りまたは上塗りを2回塗装することで、より良い品質を実現することも可能です。
また、最近では中間塗装工程と上塗り塗装工程を統合することで塗装コストを削減するプロセスも研究され、適用され始めている。
・表面処理工程：金属の腐食反応を抑制し、下地（電着皮膜）と素材（素地）との密着性を強化することで防錆性を向上させます。現在はリン酸亜鉛を皮膜の主成分とし、複雑な構造を持つ部品にも十分に処理できるよう、浸漬処理法が主流です。特にカチオン電着塗装では、Zn以外にもFe、Ni、Mnなどの金属を皮膜に配合することで、耐食性をさらに向上させます。
・電着塗装（カチオン型電着プライマー）：下塗り塗料は主に防錆機能を担います。エポキシ樹脂をベースとしたカチオン電着塗料は、優れた防錆性に加え、自動車用下塗り塗料において以下の利点があります。 ①電着塗装時にリン酸亜鉛処理皮膜の溶出がありません。 ②樹脂構造の塩基性による腐食反応の抑制効果 ③エポキシ樹脂の高い耐アルカリ性による密着性維持効果により、優れた防錆性を発揮します。
1) カチオン電着塗装の利点
* 複雑な形状でも均一な膜厚でコーティング可能
* 複雑な部品や接合部への優れた内部浸透。
* 自動ペイント
* ラインのメンテナンスと管理が容易になります。
* 塗装作業性が良好です。
* UF閉ループ水洗浄システムを適用可能（塗料の損失が少なく、廃水の汚染が少ない）
* 溶剤含有量が少なく、大気汚染も少ない。
※水性塗料なので火災の危険性も少ないです。
2) カチオン電着塗料：一般的には、エポキシ樹脂に1級から4級アミンを付加したポリアミノ樹脂です。酸（酢酸）で中和することで水溶性となり、塗膜の硬化方法はブロックイソシアネートを硬化剤とするウレタン架橋反応型です。
３）電着塗料の機能向上：自動車の下塗り材として世界中に普及していますが、自動車全体の防錆品質だけでなく、塗装品質も向上させるべく研究開発が続けられています。
* 防錆機能/保護層
行く。コーティング性、接合部の浸透抵抗、欠け抵抗は絶対的に
あなた。防錆鋼板適性（耐水性接着性、耐スピン性）
低温硬化（ゴム付部品等の耐錆性向上）
* 化粧品機能/装飾
鋼板の粗さに対するコーティング性（平滑性、光沢性の向上等に寄与）
黄ばみ防止（白トップコートの黄ばみ抑制）
・中塗り：中塗りは、下塗り（電着塗装）の防錆機能と上塗りの左官機能を最大限に発揮させるための補助的な役割を担い、塗装システム全体の塗装品質を向上させる機能を有しています。また、中塗り工程は、実際の塗装ラインにおいて避けられない下塗りの欠陥（キズ、ホコリの付着など）をある程度カバーするため、塗装欠陥の低減にも貢献しています。
中塗り塗料は、オイルフリーポリエステル樹脂をベース樹脂とし、メラミン樹脂、最近ではウレタン（BL）を導入して加熱硬化させるタイプです。近年では、耐チッピング性を向上させるため、中塗り前工程でウェット・オン・ウェット方式でチッピングプライマーを塗布する場合もあります。
1) 中塗りの耐久性
* 耐水性：吸収性が低く、水ぶくれの発生を抑制します
※耐チッピング性：石が飛来した際の衝撃エネルギーを吸収し、音の原因となる塗膜へのダメージを軽減し、錆の発生を抑制します。
* 耐候性：紫外線による劣化が少なく、トップコートの屋外暴露による剥がれを抑制します。
2) 中塗りの左官機能
* 下塗り性：電着塗装の表面粗さをカバーし、仕上がり外観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塗り塗料の膨潤・溶解を抑制することで、コントラストの高い外観品質が得られます。
※色調整：中塗りは通常グレーですが、最近では色付け（カラーシーラー）することで隠蔽性の低い上塗りを施すことも可能です。
3) 中間塗料
※中塗りに求められる品質：耐チッピング性、下地隠蔽性、電着塗膜との密着性、平滑性、光ロスの無さ、上塗りとの密着性、耐光劣化性
- トップコート：トップコートの最大の機能は、美観の付与とそれを保護することです。色、表面平滑性、光沢、そして像質（塗膜に映る物体の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は求められます。
- トップコート：トップコートの最大の機能は、美観の付与とそれを保護することです。色、表面平滑性、光沢、そして像質（塗膜に映る物体の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は求められます。
1)トップコート：塗料に塗布する顔料ベースによって色分けされ、アルミ粉などのフレーク顔料を使用するかどうかでマイカ色、メタリック色、ソリッド色に大別されます。
* 外観品質：滑らかさ、光沢、鮮やかさ、土地感
* 耐久性: 光沢の維持と保護、色の変化、退色
* 接着性：重ね塗り接着性、2トーン接着性、中程度の接着性
* 耐溶剤性
* 耐薬品性
* 機能品質: 耐洗車性、耐酸性雨性、耐チッピング性
2) 環境に優しい塗料
※ハイソリッド：VOC（揮発性有機化合物）規制に対応したハイソリッド塗料で、有機溶剤の使用量を削減したタイプです。優れた地肌感と低分子量樹脂を使用しているのが特徴です。
※ウォーターボムタイプ（水性塗料）：有機溶剤の使用量を最小限に抑え、塗料用シンナーのシンナーとして水（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分を蒸発させることができる予熱設備（IR_Preheat）が必要となるため設備改造が必要となり、また、噴霧器も水性塗料用の電極方式が必要となります。
3) 機能性塗料
※CCS（Complex Crosslinking System、複合架橋型塗料）：アクリル・メラミン樹脂系塗料の中で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）やシラン樹脂に置き換え、耐酸性・耐傷性を向上させた塗料です。
※NCS（ニュークロスリンクシステム、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。耐酸性、耐傷性、耐汚染性に優れています。
- トップコートの塗装作業性：目標とするトップコートの良好な再現性を経済的に得るためには、良好な塗装作業性（霧化性、流動性、ピンホール性、平滑性など）が不可欠です。そのためには、塗装から焼付硬化までの多層膜形成プロセスにおける粘度挙動の調整が重要です。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：吸油量、顔料濃度（PWC）、分散粒子径
3)添加剤：増粘剤、レベリング剤、消泡剤、色分離防止剤など
4) 硬化速度：主剤中の官能基濃度、架橋剤の反応性
また、塗膜の厚さはトップコートの仕上がり外観に大きく影響します。最近では、マイクロゲルなどの構造粘稠剤を用いることで、流動性とレベリング性の両立が可能となり、厚膜塗装による仕上がり外観の向上が期待されています。
- トップコートの耐候性：自動車は様々な環境にさらされますが、トップコートは光、水、酸素、熱などの作用を受けます。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
* 光沢の低下：塗膜表面の平滑性が損なわれ、表面からの光の乱反射が増加します。樹脂の組成も重要ですが、顔料の影響もあります。
* 変色：塗膜中の顔料や樹脂の経年変化により、塗膜の色調が変化します。自動車用途では、最も耐候性の高い顔料を選択する必要があります。
2) 機械的現象
※クラック：光酸化や加水分解による塗膜物性の変化（伸び、密着性の低下など）や内部応力により、塗膜表層または塗膜全体にクラックが発生します。特にメタリッククリア塗膜に発生しやすく、アクリル樹脂の配合や塗膜物性の調整に加え、紫外線吸収剤や酸化防止剤の塗布が有効です。
※剥がれ：塗膜の密着性の低下やレオロジー特性の低下、石の跳ね返りや振動などの外力の作用により塗膜が部分的に剥がれること。
3) 化学現象
※ステイン汚染：スス、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。傷つきにくく、アルカリに強い顔料や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塗布する理由の一つは、アルミ粉を保護するためです。
トップコートの今後の課題：自動車の商品性向上において、意匠性や意匠性はますます重要になっています。要求の多様化やプラスチックなどの素材の変化に対応する一方で、自動車の被ばく環境の悪化や大気汚染の低減といった社会的要請にも対応していく必要があります。こうした中、次期自動車に向けた様々なトップコートが検討されています。
典型的な自動車塗装工程を詳しく見てみましょう。熱と物質移動が重要な用途となる箇所を見てみましょう。自動車の一般的な塗装工程は次のとおりです。
① 前処理
②電着塗装（下塗り）
③シーラント塗装
④ 下塗り
⑤ ワックスペインティング
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 欠陥除去と研磨
自動車の製造工程は約20時間かかりますが、そのうち半分の10時間は、上記の工程で約10時間かかります。その中でも、最も重要かつ顕著な工程は、前処理、電着塗装（下塗り）、プライマー塗装、そしてトップコートです。これらの工程に焦点を当てて見ていきましょう。
投稿日時: 2022年11月8日
