塗装技術の門

《塩素系溶剤の物性》

　塩素系溶剤により金属表面に付着している油脂類の汚れを除去する際、洗浄効果は溶剤の物性及び洗浄方法によって大きく影響を受けます。浸漬洗浄では、溶解力、粘度、表面張力などにより、蒸気洗浄では、このほかに沸点、比熱、蒸発熱などの物性にも左右されます。したがって、溶剤の物性は、溶剤を選択する際の重要な要素になります。
　塩素系溶剤は、通常の有機溶剤と任意の割合で混合し、油脂、グリース、ワックスなどを溶かし、プラスチック及びゴムを膨潤または溶解します。しかし、水とはほどんど溶解しません。塩素系溶剤のカウリブタノール価は、下記のとおりで、脂肪族石油系溶剤（25～30）、フッ素溶剤フロン113（31）に比べて著しく大きいです。
　メチレンクロライド（136）＞トリクロロエチレン（130）＞1,1,1-トリクロロエタン（124）＞パークロロエチレン（90）

《塩素系溶剤の引火・爆発性》

　塩素系溶剤は、空気中において、通常の使用条件では、引火・爆発することがないから一般に不燃性溶剤として使用することができます。しかし、ある特別な条件（例えば、酸素濃度の高い場合、エネルギーの高い着火源のある場合など）では、引火・爆発することがあります。また、火炎や赤熱物体と接触すると、分解して塩化水素、ホスゲン、一酸化炭素などの有毒ガスを発生します。
　トリクロロエチレンは、水酸化アルカリと反応して、爆発を起こす化合物（ジクロロアセチレン）を生成するため、水酸化アルカリとの接触は絶対に避けなければなりません。

《金属洗浄用溶剤として必要な条件》

　金属洗浄に用いる溶剤は、次のような条件が要望されます。現在、工業的に用いられている有機溶剤は、数多くありますが、これらの条件をすべて満たす溶剤は非常に少ないです。
　①安全性（引火・爆発性のないこと、低毒性）
　②溶解性（油脂類の溶解力の大きいこと）
　③安定性（金属を腐食しないこと）
　④浸透性（粘度及び表面張力の小さいこと）
　⑤省エネルギー（比熱及び蒸発熱の小さいこと）
　⑥蒸気の比重の大きいこと
　⑦適当な沸点を有すること（蒸留回収により再使用が容易なこと）
　⑧溶剤と水との相互溶解度の小さいこと（水との分離が容易なこと）

《法的規制》

　塩素系溶剤を取り扱う場合、作業を安全に行い、災害を防ぐために、労働安全衛生関係法令の規制を受けるため、規定された事項を遵守しなければなりません。
　また、公害防止のために、公害防止条例により有機溶剤の排出濃度などを規制している都道府県では、この規定に適合するように廃棄処理をしなければなりません。
（1）労働安全衛生法
　塩素系溶剤（トリクロロエチレン、1,1,1-トリクロロエタン、パークロロエチレン）を譲渡し、または提供する者は、その容器（18リットル缶、ドラムなど）に名称、成分及びその含有量、人体に及ぼす作用、貯蔵または取扱いの注意などを表示しなければなりません。また、タンクローリーなどの場合には、相手方に表示事項を記載した文書を交付しなければなりません。
（2）有機溶剤中毒予防規則
　有機溶剤を取り扱う際、有機溶剤を吸入することによって中毒にかかることを予防するため、54種類の有機溶剤の有害性及び作業の実態に応じて必要な事項を規定しています。
　塩素系溶剤は、次のように区分されています。
　第1種有機溶剤：トリクロロエチレン
　第2種有機溶剤：1,1,1-トリクロロエタン、パークロロエチレン、メチレンクロライド
　塩素系溶剤を用いる洗浄または払しょく業務では、次の事項を遵守しなければなりません。
　①設備：蒸気の発散源を密閉する設備又は局所排気装置の設置
　②管理：有機溶剤作業主任者の選任、装置の点検、有機溶剤等の仕様の注意事項の掲示、有機溶剤等の区分の表示など
　③作業環境測定士による作業環境の定期的測定（6月以内ごとに1回）と記録の保存（トリクロロエチレン及びパークロロエチレンのみ）
　④健康診断の定期的実施（入職時とその後6月以内ごとに1回）
　⑤保護具の使用
　⑥貯蔵及び空容器の処理
（3）都道府県公害防止条例
　有機溶剤中毒予防規則では、溶剤蒸気により作業場内の空気が汚染され、中毒にかかることを予防するために、局所排気装置の設置を義務づけています。
　この局所排気装置からの排気ガスは、かなり高濃度の溶剤蒸気を含んでおり、東京、神奈川、愛知、大阪、兵庫などでは、条例によってトリクロロエチレン、パークロロエチレンなどの蒸気の排出口濃度、敷地境界線上濃度などを規制しているため、排気処理を行う必要があります。
　塩素系溶剤の排気ガスは、粒状または繊維状活性炭吸着方式による蒸気捕集装置で処理することにより、規制値以下にすることができます。なお、活性炭に吸着された溶剤は、水蒸気で脱着し、回収した溶剤は再使用が可能で、実用化されています。

《一般的な注意事項》

　金属洗浄に塩素系溶剤を使用する際、注意しなければならない主な事項は、次のとおりになります。
　①作業者に溶剤の中毒性、取り扱い上の中事項、予防処置、救急処置などをあらかじめ十分に教育しておくこと（日本化学会において編集した各溶剤の化学防災指針を参照）。
　②適切に設計された洗浄装置及び局所排気装置を用い、作業環境の蒸気濃度を許容濃度以下に保つこと。
　③長時間繰り返し蒸気の吸入、または液もしくは蒸気と皮膚や粘膜との接触を避けること。
　④蒸気を裸火、電熱ヒーター、ストーブ、溶接の火花などにさらさないこと。
　⑤必要に応じて、適切な保護具を着用すること。

《三協化学（株）のつぶやきと代替溶剤製品のご紹介》

▽メチレンクロライド不使用型塗膜剥離剤：ゾルカスシリーズ

【製品紹介】ゾルカス：低臭仕様！労働安全衛生法に該当する成分を含みません！
塩素系不使用ですが塩素系を超える剥離力★ウレタン・エポキシに効果覿面❤
剥離画像もあります！https://t.co/SAFtQjfYGJ

— きょーか【公式】三協化学㈱溶剤ブレンズ (@sankyochem) July 6, 2019

●ゾルカスＷＤ-Ｍ


　・プラスチックの溶着剤です。PC ( ポリカーボネート）、ABS、PMMA（アクリル樹脂）、
　　塩化ビニルを接着可能です。
　・塩化メチレン、MEK、THF の代替として樹脂の溶着に使用できます。
　・溶解力が強く、乾燥性も高いため作業性を損ないません。
　・有機則・PRTR 法・リスクアセスメントなど、各種規制に対応しています。
　・消防法区分：消防法第一石油類非水溶性

●ゾルカスSEA-100


　・ゾルカスSEA-100は船舶塗料の剥離剤です。塗り重ねられた塗膜を強力に剥離します。
　・定期的な『剥離＋塗り替え』によって、 燃費の向上による燃料の節約が見込めます
　・FRPや木材、アルミの表面にダメージを与えにくいので、多くの船舶にお使いいただけます。
　・塗膜への浸透力が高く、短時間で剥離できる上、長時間湿潤タイプで浮き上がった塗膜が
　　乾燥しにくいため、作業性が向上します。
　・塩化メチレン不使用で、低臭タイプです。人体に影響が少なく安心してお使いいただけます。

▽塩素系溶剤不使用脱脂洗浄剤：メタルクリーナーシリーズ

【製品紹介】メタルクリーナーシリーズ：各種脱脂洗浄に最適の炭化水素系洗浄剤。有機溶剤中毒予防規則非該当、ＰＲＴＲ法に非該当の為、作業環境測定等の必要がありません。詳しくは⇒https://t.co/Dvl4HB1Mn5

— きょーか【公式】三協化学㈱溶剤ブレンズ (@sankyochem) July 5, 2019

●メタルクリーナー＃770


　・メタルクリーナー＃770は洗浄性・乾燥性に優れた脱脂洗浄剤です。 油脂類全般（防錆油・
　　潤滑油・研削油・各種金属加工油等）を洗浄することができます。
　・洗浄したいものを洗浄剤に浸漬、または洗浄剤をウエス等に染み込ませて拭き取って
　　使用します。
　・芳香族（トルエン、キシレン等）・ハロゲン族（ジクロロメタン等）を含まないため、
　　安全性が高く、特定化学物質障害予防規則、有機溶剤中毒予防規則、PRTR法に非該当の
　　為、作業環境の改善に役立ちます。
　・脱脂用途で使用するトルエン、キシレン、シンナー、アセトン、ホワイトガソリン、 塩化
　　メチレン（ジクロロメタン）、トリクロロエチレン、パークロロエチレン、ベンジン、
　　ヘキサン等の代替として使用可能です。
　・消防法区分：消防法第一石油類非水溶性

●メタルクリーナー＃876


　・メタルクリーナー＃876は洗浄性・乾燥性に優れ、低臭の脱脂洗浄剤です。 油脂類全般
　　（防錆油・潤滑油・研削油・各種金属加工油等）を洗浄することができます。
　・洗浄したいものを洗浄剤に浸漬、または洗浄剤をウエス等に染み込ませて拭き取って
　　使用します。
　・芳香族（トルエン、キシレン等）・ハロゲン族（ジクロロメタン等）を含まないため、
　　安全性が高く、特定化学物質障害予防規則、有機溶剤中毒予防規則、PRTR法に非該当の
　　為、作業環境の改善に役立ちます。
　・脱脂用途で使用するトルエン、キシレン、シンナー、ホワイトガソリン、 塩化メチレン
　　（ジクロロメタン）、トリクロロエチレン、パークロロエチレン、ベンジン、ヘキサン等の
　　代替として使用可能です。
　・消防法区分：消防法第一石油類非水溶性

●メタルクリーナー2000


　・メタルクリーナー2000は引火点が高く、臭気が低い脱脂洗浄剤です。
　・洗浄したいものを洗浄剤に浸漬、または洗浄剤をウエス等に染み込ませて拭き取って
　　使用します。
　・芳香族（トルエン、キシレン等）・ハロゲン族（ジクロロメタン等）を含まないため、 安全
　　性が高く、特定化学物質障害予防規則、有機溶剤中毒予防規則、PRTR法に非該当の為、
　　作業環境の改善に役立ちます。
　・消防法第二石油類非水溶性のため、第一石油類の炭化水素類と比較し保管量が２倍に
　　なります。
　・消防法区分：消防法第二石油類非水溶性

▽塩素系溶剤不使用脱脂洗浄剤：ファインソルブシリーズ

ファインソルブ　×　PP
ファインソルブ　×　接着剤 pic.twitter.com/NugeejOgR8

— きょーか【公式】三協化学㈱溶剤ブレンズ (@sankyochem) June 29, 2016

●ファインソルブＥ


　・ファインソルブEは樹脂類の洗浄剤です。 樹脂類全般（各種塗料・インキ・接着剤・油脂
　　類・レジスト・ゴム材等）を洗浄することができます。
　・アクリル・ＰＣ・スチレン・ウレタン・エポキシ等樹脂の溶解させることで洗浄します。
　・芳香族（トルエン、キシレン等）・ハロゲン族（ジクロロメタン等）を含まないため、 安全
　　性が高く、特定化学物質障害予防規則、有機溶剤中毒予防規則、PRTR法に非該当の為、
　　作業環境の改善に役立ちます。
　・樹脂洗浄・溶解用途で使用するアセトン、ＭＥＫ、ＭＩＢＫ、トルエン、キシレン、
　　ジクロロメタン（塩化メチレン）、トリクロロエチレン、酢酸エチル、酢酸ブチル等の代替
　　品として使用可能です。
　・消防法区分：消防法第一石油類非水溶性

●ファインソルブＴＨ


　・ファインソルブＴＨは樹脂類の洗浄剤です。 樹脂類全般（各種塗料・インキ・接着剤・油脂
　　類・レジスト・ゴム材等）を洗浄することができます。
　・アクリル・ＰＣ・スチレン・ウレタン・エポキシ等樹脂の溶解させることで洗浄します。
　・芳香族（トルエン、キシレン等）・ハロゲン族（ジクロロメタン等）を含まないため、 安全
　　性が高く、特定化学物質障害予防規則、有機溶剤中毒予防規則、PRTR法に非該当の為、
　　作業環境の改善に役立ちます。
　・樹脂洗浄・溶解用途で使用するシンナー、ＭＥＫ、ＭＩＢＫ、トルエン、キシレン、
　　ジクロロメタン（塩化メチレン）、トリクロロエチレン、酢酸エチル、酢酸ブチル等の代替
　　品として使用可能です。
　・消防法区分：消防法第一石油類非水溶性

　低公害で安全な水性塗料を省エネルギーで硬化する2液型水性塗料の実用化は、水酸基含有樹脂をポリイソシアネート化合物で架橋する上塗塗料と、エポキシ樹脂をポリアミノ樹脂で架橋する防錆塗料を中心に進められています。
　イソシアネート基は水に対してよりも水酸基に対してより速く反応するので、イソシアネート架橋剤が簡単に水に分散できれば、水性の２液型塗料の硬化剤として使用できます。最近、水に簡単に分散するように加工された多くのイソシアネート架橋剤が販売されるようになり実用化が近づいています。
　この塗料系に関しては非常に多くの研究報告があり、それだけ多くの難点があることも示唆されています。一つは、水性塗料のバインダー樹脂は粒子状に分散していますので、溶液状態での架橋は粒子間では進まずに粒子内で進行します。したがって、架橋が進んでも系全体の粘度は増加しないためにポットライフが明瞭でないのです。もう一つは、架橋剤混入後の水との反応による劣化です。架橋剤の水との反応による消費はかなり速く起こります。塗装した後も塗膜の乾燥を速めないと塗膜中の水との反応でイソシアネートは消費されてしまいます。水と水酸基に対する反応性比を大幅に変える触媒の探索は古くから行われていますが、決定的なものは見出されていません。今後は二頭ガンの使用あるいはVIC（Vaper Injection Cure）塗装システムの導入など塗装面での工夫も行われるものと考えられます。
　一方、エポキシ樹脂をアミノ化合物で架橋する防錆用2液塗料も古くから取り組まれている課題になります。古くは樹脂と架橋剤を別々の粒子内に閉じ込め、溶液状態では事実上反応しない擬1液型塗料にすることが提案されました。しかし、貯蔵中には架橋は起こらず、造膜後の架橋は樹脂粒子内部にまで達するという理想系は成立せず、今日では2液タイプの研究が主になっています。この系においてもポットライフが明確でない問題があり各種考察が行われています。
　この塗料で難しいのは、塗膜性能を損なわない程度の少ない界面活性剤量で、塗料の架橋状態が均一になるほど粒子径の小さな樹脂エマルションを如何に作るかという点です。エポキシ樹脂の分散は困難で、普通の界面活性剤で分散したのでは、粒子径が1μm以上の極端に粘度の低いエマルションとなります。小粒子にするためには、界面活性剤の油性部分がエポキシ樹脂と。相溶性を持つ必要があります。エポキシ樹脂に親水基を結合した構造の界面活性剤を使用しますが、エマルションの安定性を良くするために使用量が多く塗膜性能に難があります。この点を改善するために考案されたのが、エポキシ基の反応性を残した変性エポキシ樹脂界面活性剤の使用です。この界面活性剤でエポキシ樹脂を分散し塗料化すると、バインダー成分のすべてが架橋によって結ばれるために、親水性部分の塗膜に対する悪影響を最小限にとどめることができます。この塗料は、水道用エポキシ樹脂系塗料規格に適合します。
　カルボニル基を持つ水性樹脂をヒドラジド架橋剤で架橋する系は、現在は1液型常乾水性塗料に広く使用されていますが、常温反応性が高く・水溶性が良く・水と反応しないヒドラジド架橋剤の特性は2液型水性塗料にも適しています。
　水性2液型塗料用架橋系として、カルボキシル基とカルボジミド基の反応、アセトアセテイト基とアミノ基の反応、シラノール基の縮合反応などの報告があります。

　粉体塗料とは、塗料中に有機溶剤や水などの溶媒を含まず、塗膜形成成分のみが配合されている粉末状塗料になります。粉体塗料は、合成樹脂と顔料を中心に、必要に応じて硬化剤、添加剤、フィラーなどを配合し、均一に加熱混錬して分散体を作成し、冷却後所定の粒度まで微粉砕、分級して製造されます。
　その利用目的としては、従来の液状塗料と同様、美装用（外観、色調など）や保護用（防錆、耐薬品など）で、工業用塗料として広く利用されています。
　粉体塗料の塗装方法は、従来の液状塗料と大きく異なる方法で、塗料の供給、搬送、及び塗装に空気（加圧空気）を利用して、静電塗装法や流動浸漬法と呼ばれる独特の方法で塗装が行われます。
　粉体塗料は、一般的な液状塗料や塗装に対して次のような利点があります。
１）有機溶剤を含んでいない（無溶剤）
　粉体塗料は無溶剤塗料であるため、塗料の製造時や使用時における溶剤揮発が原因となる公害（大気汚染など）の発生や有機溶剤による中毒（衛生問題）、溶剤引火により火災の危険性（消防や災害関係）等が回避できる塗料になります。また、水性塗料のような排水の問題もなく、人と環境にやさしい塗料になります。
２）高性能な塗膜が得られる
　一般に、樹脂は分子量が大きくなるほど、その制度（強度、耐薬品性など）が向上しますが、樹脂が高分子量化すると有機溶剤などに溶解しにくくなるため、従来の液状塗料では高分子量の樹脂は利用できませんでした。
　粉体塗料は、樹脂を溶剤に溶解させる必要がないため、高分子量の樹脂が使用できることから、その樹脂のもつ優れた塗膜性能を得ることができます。
３）厚塗りが容易
　粉体塗料は、焼付時の塗料溶融粘度が高いため、一回の塗装で厚膜（50～100μm）が得られます。また、被塗物をあらかじめ熱しておく流動浸漬塗装法を採用すれば高厚膜（300～2,000μm）の塗装も可能です。
４）塗料の損失が少ない
　粉体塗料は、塗装工程で被塗物に塗着しなかった塗料を回収して再利用できるため、塗料損失が少なくなり省資源といえます。
５）塗装作業性に優れる
　粉体塗料は、液状塗料に比べて塗装の自動化が容易であり、生産性向上、取扱作業の省力化が可能になります。

　粉体塗料は、基体樹脂と硬化剤によってさまざまな特徴を持ったものが使用されますが、大別して、エポキシ系、ポリエステル系、アクリル系の3種類に分けられます。なお、その中には、エポキシーポリエステル系やアクリルーポリエステル系などの複合系（ハイブリッドタイプ）も利用されますが、それらは、各々の系の中間的塗膜性能を持つものになります。最近では、新しい樹脂系としてふっ素系も市場導入されています。

関連用語：粉体塗装