塗装技術の門

《溶剤型塗料での削減》

　従来の設備がほぼそのまま使用できる経済的優位性から、これまでハイソリッド化を中心に展開が進んできました。しかし、希釈溶剤も含めて考えると、現状ではまだ相当量の溶剤を使用しており、さらなる大幅な削減が必要となります。費用対効果を考慮し、多量に使用しているもの、他のタイプへの置き換えが容易なものから対策を取っていくことが効率的と考えられます。製品品質を考えた場合、すぐに水性化へ移行することが難しいものについては、大気汚染の原因になりにくい溶剤への変更のステップを踏むなどして実質上課題への対策を取りつつ最終的には水性化を始めとする低VOC塗料へ置き換えていく必要があるでしょう。

《水系塗料化》

　金属製品（鋼製品）の下塗りは電着塗料による水性化がすでに進んでいます。主要な自動車新車塗装ラインはすでにカチオン電着塗料への転換が終わっており、他の工業用途でも転換が進んでいます。アルミニウム建材製品の塗装もアニオン電着塗料へ移行しています。いずれの用途においても、電着塗料は従来の溶剤型塗料に比べて大幅なVOCの削減を達成しています。自動車新車塗装においては、中塗りや上塗りの水性化の展開がこれからの大きな課題と那智ます。工場ラインで塗装される製品は、特に高度の仕上がりと品質を要求されるため、より高度の顔料分散技術やレオロジーコントロール技術が必要となります。メタリック感などの高意匠性を付与するためのベースコートは溶剤使用量が最も多く、水系塗料化により大幅なVOC排出量が削減できると期待され導入が進められています。エネルギー使用量の低減対策を伴った水性塗料の展開が今後の鍵となります。

《無溶剤型塗料》

　粉体塗料はトータルエミッションの面では最も優れた塗料系です。しかし、塗膜形成のためには溶融過程が必要なことから、エネルギー面や塗面平滑性に課題があり日本ではこれまであまり進展してきませんでした。その他UV塗料を始めとする無溶剤化やフィルム化などとともにVOC削減の方法として期待され検討されています。

　国立環境研究所が排出インベントリー調査とシミュレーションにより算出した大気へのVOC排出源類型の内訳によると、塗装によるものが全体の37％と最も多く、工業ライン塗装によるものだけでも全体の11％となっています。（図1参照）
　第10回化学物質と環境円卓会議における環境省の資料によれば、2000年に固定発生源から排出したVOCの総量の推計値は150万トンで、そのうち56％が塗装によるものとされています。また、代表的なVOCの種類と量をみると、トルエンと混合キシレンが最も多く約45万トン程度で全体の1/3程度程度を占めます。日本塗料工業会がまとめた2001年度のVOC大気排出の割合でもトルエン混合キシレンが多く、全体量45万に対し約50％を占めるとの報告があります。各塗料メーカーでは、特に大気中でVOCに変換しやすいと思われるこれらの溶剤を削減活動に取り入れる取り組みをすでにはじめています。建築塗料分野をはじめとする屋外塗装では、水性化を主体に進めていますが、水性化が難しい用途に対しては、非芳香族系のミネラルスピリット（ホワイトスピリット）などの通称弱溶剤と呼ばれる溶剤型塗料への置き換えを推奨してきています。溶剤の種類による大気環境への影響の違いに関するデータを図2に示します。MIR値が高いほどVOCが光化学オキシダントを生成しやすく、FAC値が高いほどVOCが2次粒子を生成しやすいと考えられています。キシレンやトルエンなどの芳香族炭化水素はいずれの指標も高い値となっています。一方、自動車をはじめとする工業用塗料においては、高意匠性を兼ね備えた水性中上塗り塗料の展開をはじめています。なお、混合キシレンとしているものは、3種のジメチルベンゼン異性体とエチルベンゼンの合計を表しています。

　塗料はこれまで、ものの価値を損なわず長期的に使用するための手法の一つとして用いられてきました。土や木材が主要な素材であった時代には、神社仏閣などの建造物や、食器、箱などの日用品に漆喰や漆を塗ることで素材に耐久性を与えつつ生活に潤いを持たせてきました。その後、産業革命以降の急速な工業化によって鉄鋼中心とする金属素材の使用が広がり、これを保護する防食塗料や意匠性を与える上塗り塗料が発展してきました。さらに、化学技術の発展に伴い原油を原料とする合成樹脂が開発され、耐久氏や意匠性のさらなる要求もあいまって、塗料も多様化、多量使用の時代に入り順調に発展してまいりました。とりわけ、金属素材においては、鉄やアルミニウムを中心に塗装技術の発達に伴い工業塗装化が進められてきました。近年では新しい機能の付与といった要素も加わり、塗料（塗膜）への期待はさらに高まっています。高度な耐久性能や意匠性に応えるために、これまでの塗料（塗装）技術は有機溶剤の利用を中心に行われてきました。これは有機溶剤が低価格で、樹脂の溶解力、素材へ塗り広がる表面張力の調整、造膜過程での乾燥の早さと均一化などの機能を備える好材料であったことによります。しかしながら、一方で塗料の使用量が増えるにしたがって、副次的に発生する大気へのVOCの排出量が増加してきていることも間違いなく、塗料面、塗装面、後処理などの装置面をも含めた総合的な検討によりVOCの排出を低減できる塗料、塗装システムの採用が必要になりました。