塗装技術の門

▽粉体電着塗料
　粉体電着塗料とは、水希釈性カチオン樹脂の水溶液中に、20ミクロン以下に調整した合成樹脂粉体を分散させて得られた粉体含有カチオン型電着塗料で、電着に当たっては、被塗物を陰極とし、複数個の陽極との間に通電することにより被塗物に塗着させるものになります。水希釈性カチオン樹脂の水溶液は、エポキシ樹脂またはエポキシ変性樹脂中のエポキシ基に各種の有機アミノ化合物（第2級モノアミンが最も好ましい）を付加反応させ、これに酸性化合物を添加して、水溶液とします。一方粉体樹脂は、焼き付け乾燥工程で加熱溶融時にバインダー樹脂と部分的にまたは完全に相溶し、均一な塗膜成分となるもので、粉体樹脂としてはエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂粉体などがあります。合成樹脂粉体の粒子としては5~10ミクロンの粒径が好ましいです。

▽粉体電着
　水性媒体中でバインダー樹脂：粉体樹脂＝100：100～1000の固形分比で、分散系の固形分としては10~20%とし、ｐH値4～6で、液温20～30℃で50～400Vの電圧を印加して電着を行うとよいです。この際陽極としてはステンレスまたはカーボンなどの非腐食性電極とします。

▽粉体電着塗料の特徴
　粉体電着塗料の特徴を示すと次の通りです。

　（1）短時間で厚膜が得られ、塗膜性能は粉体そのものに近く、高性能な塗膜となります。
　（2）粉体塗装の欠点である粉塵処理の問題がなく、公害、作業衛生面で優れています。
　（3）粉体塗料と電着塗料の良さを兼ね備えています。
　（4）厚膜が得られる反面、電着後のウエット塗膜は多孔質であり、25~35%の水分を含むため水分蒸発時にトラブルが発生してしまいます。
　（5）水希釈性バインダーと粉体樹脂粒子の共存性と電着共進性などの特性が重要な因子となります。

カチオン系電着塗料カチオン系電着塗料の主体樹脂はポリアミノ樹脂であり、その水溶化については酸で中和されること、また、電着に当たっては陰極側に塗膜が凝固析出されるなど、アニオン系電着塗料とは全く異なっているため、カチオン系電着塗料は次のような特徴を持っています。

　（1）被塗物が陰極であるため、電着時に被塗物から金属イオンが溶出しません。このため化成処理皮膜がほどんど溶出しないので化成処理の効果が十分活かされ、高耐食性が得られます。また、塗膜の着色もありません。
　（2）樹脂としてポリアミノ樹脂を使用しているので、これが腐食抑制剤として働き高度の防食性が得られます。
　（3）陰極である被塗物表面よりのガス（水素）の発生量がアニオン系と比べ多いことから平滑な塗膜、高つき廻り性を得るためには対策が必要です。
　（4）陽極の表面は強酸性となるため、不活性の金属またはカーボンを使用する必要があります。

カチオン電着は被塗物を陰極として直流通電して塗装する方法で、したがって、電着槽内塗料は（＋）に解離する必要があります。すなわち一般には分子中に多数のアミノ基（-NR2）を持つポリアミノ樹脂が用いられます。基本骨格をなす樹脂としてはエポキシ樹脂（ビスフェノール型）に1～4級のアミン（一般には2級アミン）を付加することにより得られたポリアミノ樹脂で、通常有機酸で中和し水溶化あるいは水分散化されて（＋）に荷電しています。電着過程においてはポリアミノ樹脂は陰極表面（被塗物）に向かって移動し、陰極表面のpHの上昇により樹脂は凝固し、被塗物表面に塗膜を形成します。しかし、実際には、このままで硬化しないので架橋剤としてイソシアネートを用いるのが一般的です。イソシアネート化合物としてはトリレンジイソシアネート（TDI）で、この場合、イソシアネートを一価アルコールでブロックした後、残存するイソシアネートをポリアミノ樹脂中の水酸基、またはアミノ基と反応させて樹脂中に導入します。
　または、全てのイソシアネートを一価アルコールと反応させて、ポリアミノ樹脂と混合して用います。硬化反応は電着、水洗後、加熱によりイソシアネートをブロックしている一価アルコールが揮発し、直ちにエポキシ樹脂と反応する形態をとります。この場合ブロック剤が脱離して、揮発するため、ブロック剤が煙またはヤニにならないように選択する必要があります。ポリアミノ樹脂を可溶化するため用いられる酸は酢酸またはその誘導体が多いです。