塗装技術の門

　カチオン電着塗料は一般面の防せいには優れていますが、端面の防せいには課題が残っています。近年、市場からは、端面の防せいの向上について、強い要求が出ています。防せい鋼板の使用、工作法の改善などで向上の方策はありますが、塗料の方からのアプローチも行わなくてはなりません。塗料の方からのアプローチは、トレードオフとなる二つの性質をどのようにしてバランスを取るかという非常に難しい問題になります。
　一方で仕上がり外観を現行以上に向上させ、一方では端面のさびを抑えるという二つの現象がトレードオフとなっている性質があります。外観をよくするためには焼付け時の塗膜の熱流動性をよくし、塗膜をより平滑にするよう心がけなければなりませんし、また端面のカバーをよくするためには、逆に、焼付け時の塗膜の熱流動を抑えることが必要になります。したがって、端面のカバーをよくし、しかも仕上がりをよくするには、方策としては単に電着塗膜の改善のみならず、鋼板からのアプローチ、またその上にのる中塗り、上塗りなどの面からのアプローチなどなどが、相まって達成できるものと考えます。
　端面防せいの向上は、前述したように、焼付け時の塗膜の熱流動を抑えることにあります。熱流動の要因を推進力と抵抗力の二つの要因に考え、その原理から、端面被覆の方策は溶融時の粘度低下の抑制と、表面張力と考えることができます。実験結果からは前者が支配的であり、方策の主眼は溶融時の粘度を上げることになります。熱流動の抑制と塗面の平滑性の両立は、前述したように難しい問題ではありますが、いかに両者のバランスを取るかが重要になります。端面防錆の方策としては顔料分を増加させて、熱流動を抑制する方式のシングルコート、ダブルコートの電着塗装はすでにラインで使用されています。それぞれの目的に応じ、各ラインは順調に流れていますが、自動車のボディーラインに適用するには、違った方策（中塗り、鋼板の改善など）を必要とするなど、まだ検討の余地があります。自動車のボディーラインに適用するためには、水平面の仕上がり性、3コートの仕上がり性、また現有設備の大幅な改造なしに使うことができるようにしなくてはならない等、さまざまな制約があります。これらを勘案するとRC剤（熱流動コントロール剤）を用いてのシングルコートの方式が焦点となってきます。RC剤を用いるシングルコート系の自動車ボディーラインへの適用でも、前述したように単に電着塗膜の改善だけでは外観仕上がり性の確保は難しく、鋼板の改善、中塗塗料の改善、またある時には塗装工程にも手を加えることも必要かもしれないなど、種々の要因を解決し、系として向上させる方策が必要となると考えられます。

　現在市場で一般に使用されているカチオン電着塗料は焼付乾燥条件として170～180℃✕20～30分になります。種々の改善要求の一つに焼付条件の緩和があります。これは省エネルギー、焼付け時に発生するやに・すす成分の減量（ランニングコストの低減、環境問題等）などに対する要求、また昇温の遅い被塗物での乾燥性と性能の確保等になります。今のところ、120～140℃✕20分程度の焼付条件に適合できるものまで開発されてきています。自動車ボディーに使用している鋼板に焼付硬化（BH）型ハイテン鋼があるため、当面は部品や厚板物などに使用が限られると考えられます。
　低温硬化の考え方をまとめると、エポキシ樹脂を基体樹脂としたウレタン硬化型が主流であり、基本的には通常カチオン電着塗料と同じ方向のものでありますが、高架橋性を得るために特殊な材料を導入し、またその他触媒の選択、使用法等を改善し、低温硬化でありながら、十分な浴安定性、十分な仕上がり性を得ています。低温硬化型カチオン電着塗料は電着塗膜の焼付時間と焼付温度の関係が、通常型電着塗料の焼付範囲と比較して、温度も低く時間も短くて硬化します。また、もう一つの特長として、加熱減量が少ないことが挙げられます。これは電着塗膜を炉内で焼付けた際に、炉内で揮発して飛散する塗膜成分が少ないことを意味します。加熱減量が多いということは焼付炉内を汚したり、大気汚染の原因となるものであり、また、塗料使用量のランニングコストが高くつくことにつながります。しかも品質は通常型カチオン電着塗料に劣りません。以上記したように低温硬化型カチオン電着塗料は実用されてきています。

　自動車用プライマーとしてのカチオン電着塗料の性能に耐候性が要求されるようになってきました。通常、カチオン電着塗料はエポキシ樹脂を主体としているため、耐候性はさほどよくありません。性能上の不具合としては、光沢保持性が悪く、また条件によっては2コート塗装系で層間剥離の可能性もあります。このような事実から、市場より改善要求が出ています。
　これに対する塗料設計の考え方としては、一つのカチオン電着の中に複層膜をを形成させて、上層と下層のそれぞれに耐候性と防食性を機能させることです。前述のようにカチオン電着塗料の主な組成はエポキシ樹脂であり、これにアクリル樹脂成分を加えたものになります。通電によって析出した塗膜は、焼付け時に塗膜が降下する前にいったん熱流動します。その際に両者、すなわちエポキシ樹脂とアクリル樹脂の表面張力の差によって、二層分離構造となります。上層はアクリル樹脂成分で耐候性を機能し、下層はエポキシ樹脂成分で、高い防錆性を示します。この構造は光電子分光分析（ESCA）によって証明されており、塗膜のアクリル成分の濃度勾配ができていることがわかり、表層に行くほどアクリル成分が濃縮されており、塗膜に耐候性が付与されています。ESCA分析でのアクリル樹脂特有のピークが表層へ行くほど大きくなることで証明されています。また、電着塗膜単独の耐候性試験で光沢保持性を確認したところ、耐候性カチオン電着塗膜の光沢保持性がアニオン電着塗膜のそれを上回る結果が得られています。アニオン電着塗膜の光沢保持性は曲がりなりにも市場で実用されてきたのもではありますが、カチオン電着塗料に代わって以来、この光沢の低下が問題となってきたものであります。