自動車用塗料

自動車用塗料は、自動車の保護と装飾の両方の目的で使用される塗料です。 ^{[1] [2]}水性アクリルポリウレタンエナメル塗料は、塗料の環境への影響を軽減するなどの理由から、現在最も広く使用されている塗料です。

現代の自動車用塗料は、複数の層で塗られており、総厚は約 100 μm (0.1 mm) です。塗料を塗るには、適切な塗布を確実に行うための準備とプライマーの手順が必要です。プライマー塗料を塗った後、ベースコートを塗ります。その後、光沢のある透明なコーティングを形成するクリアコート塗料を塗ることができます。クリアコート層は紫外線に耐えられる必要があります。

自動車産業の初期には、溶剤の蒸発によって乾燥する一成分塗料であったため、塗料は手作業で塗布され、室温で数週間乾燥されていました。自動車の大量生産によりこのプロセスが維持できなくなったため、塗料はオーブンで乾燥されるようになりました。現在では、二成分（触媒）塗料は通常、ロボットアームで塗布され、室温または加熱ブースでわずか数時間で硬化します。

数十年前まで、自動車の塗料には鉛、クロム、その他の重金属が使用されていました。環境法によりこれが禁止され、水性塗料への移行が起こりました。ラッカー塗料は最大85%が空気中に蒸発し、大気を汚染する可能性があります。エナメル塗料は環境に優しく、20世紀後半にラッカー塗料に取って代わりました。^[1]水性アクリルポリウレタンエナメルは現在、クリアコート付きのベースコートとしてほぼ普遍的に使用されています。^[3]

高圧水スプレージェットがボディに向けられます。適切な前処理を行わないと、仕上げシステムが早期に故障することはほぼ確実です。腐食の影響からボディを保護し、E-Coat 用に表面を準備するには、リン酸コーティングが必要です。

車体をエレクトロコート塗装工程（ELPO/E-Coat）に浸し、高電圧をかける。車体は陰極として機能し、塗料は車体表面に付着する陽極として機能します。これは環境に優しい塗装工程です。E-Coat（CED塗料とも呼ばれる）では、使用量は約99.9％で、他の塗装工程と比較して優れた塩水噴霧耐性を備えています。 ^[4]

プライマーは最初に塗布する塗料です。プライマーにはいくつかの目的があります。

• これはレベラーとして機能します。これは、車体工場で製造されたキャブには傷やその他の表面欠陥がしばしばあるため重要です。これらの欠陥を平らにすることで、より滑らかな表面が作成され、最終製品の品質が向上します。
• 車両を腐食、温度差、衝撃、飛び石、紫外線などから保護します。
• 塗料が表面に付着しやすくなり、塗布しやすくなります。プライマーを使用すると、より多様な塗料が使用できるようになります。

ベースコートはプライマーコートの後に塗布されます。このコートには色と効果の視覚特性が含まれており、通常はペイントと呼ばれます。自動車用途で使用されるベースコートは、通常、ソリッド、メタリック、パール顔料の 3 つのカテゴリに分類されます。

• ソリッド ペイントには、色以外に輝き効果はありません。これは最も簡単に塗布できるタイプのペイントであり、大型輸送車両、建設機械、航空機に最もよく使用されるタイプのペイントです。また、自動車、トラック、オートバイにも広く使用されています。クリア コー​​トは、1990 年代初頭までソリッド カラーには使用されていませんでした。
• メタリック ペイントには、キラキラと粒状の効果を生み出すアルミニウム フレークが含まれており、一般にメタリック ルックと呼ばれます。このペイントは、考慮すべき寸法が大きくなるため、ソリッド ペイントよりも扱いが難しくなります。メタリック ペイントやパール ペイントは、明暗の斑点 (「まだら」と呼ばれることが多い) のない、一貫した仕上がりを実現するために、均一に塗布する必要があります。メタリック ベースコートは、アルミニウム フレークが基材と平行になるように配合されています。これにより、「フロップ」が最大化されます。これは、ペイントを垂直に見たときの明るさと、鋭角から見たときの明るさの違いです。ベースコートの粘度が塗布直後に上昇し、スプレー後にランダムな方向にあるアルミニウム フレークが、コーティングにまだ多くの溶剤 (または水) が残っている間にこの位置に固定されると、「フロップ」が最大化されます。その後、溶剤 (または水) が蒸発すると、乾燥中のコーティングのフィルムの厚さが減少し、アルミニウム フレークが基材と平行な方向に引きずり込まれます。この配向は、クリアコート溶剤の塗布によって影響を受けないようにする必要があります。クリアコートの配合は、ベースコートを「再溶解」してメタリックフレークの配向に影響を与えないように、また、クリアコートの剥離を防ぐのに十分なコーティング間の接着性を維持できるように、慎重に選択する必要があります。同様の作用モードが、真珠光沢顔料のベースコートでも発生します。
• 真珠光沢塗料には、一般に「真珠」と呼ばれる特殊な虹彩顔料が含まれています。真珠顔料は仕上げに色の輝きを与え、色の深みを作り出します。真珠光沢塗料は、2段階（真珠ベースカラー+クリア）または3段階（ベースコート+真珠ミッドコート+クリアコート）になります。 ^[5]

クリアコートは、通常、着色されたベースコートの上にスプレーされ、環境との最終的なインターフェースを形成する光沢のある透明なコーティングです。このため、クリアコートは摩耗に耐えるほど耐久性があり、紫外線に耐えるほど化学的に安定している必要があります。クリアコートは、溶剤型または水性型のいずれかです。^[6]

1 部および 2 部配合は、それぞれ「1K」および「2K」と呼ばれることが多い。^[7]自動車メーカー ( OEM ) が金属ボディに塗布するクリアコートは、硬化させるために約 140 °C まで加熱できるため、通常は 1K システムである。一方、バンパーやドアミラーなどのプラスチック部品に塗布されるクリアコートは、通常約 90 °C までの温度しか許容できないため、2K システムである。これらの 2K システムは通常、塗装された金属ボディに固定されたコーティングされたプラスチック部品と「オフライン」で塗布される。1K システムと 2K システムの配合の違いと、異なる場所にコーティングされるという事実により、メタリック ベース コートの「再溶解」に異なる影響がある。これは、銀色やライト ブルーまたはグリーンの色合いなどの明るいメタリック ペイントで最も簡単に確認でき、「フロップ」の違いが最も顕著である。

自動車用塗料の用語は、技術の進歩と、新しい技術を区別し、同じ目的で以前の技術と関連付けたいという願望によって推進されてきました。現代の自動車用塗料は、ほとんどの場合、着色ベースコートと透明なトップコートを備えたアクリルポリウレタン「エナメル」です。これは「アクリル」、「アクリルエナメル」、「ウレタン」などと表現され、特にクリアコートはラッカーと表現されることがあります。真のラッカーとアクリルラッカーは時代遅れであり、プレーンなアクリルエナメルは、より優れた性能の塗料に大きく取って代わられました。^[8]真のエナメルは自動車用塗料ではありません。この用語は、丈夫で光沢のある塗料全般に共通していますが、自動車業界では、ポリウレタン硬化剤が導入される前の古い塗料に限定されることがよくあります。^[9]

現代の自動車塗料は、通常、2つの異なるプラスチックを組み合わせたアクリル-ポリウレタンハイブリッド分散液から作られています。 ^{[10]これらは、高}VOC含有量に対する健康上の懸念を受けて、 1970年代から80年代にかけて、エナメル塗料の水溶性代替品として開発されました。アクリルは安価で、より多くの顔料を保持できますが、耐傷性が低く、一方、ポリウレタンはより硬いですが高価です。両方のタイプを組み合わせると、多くの色を含み、耐久性のある材料が得られます。材料を単に混ぜるだけでは十分ではありません。アクリルとポリウレタンの領域が別々になった不均質なコーティングが得られるためです。代わりに、各プラスチックの開始化学物質（モノマー）を組み合わせて部分的に重合し、相互浸透ポリマーネットワークを形成します。この内部では、ポリマー鎖は化学的に互いに結合しているのではなく、形成されるにつれて絡み合って織り合わされます。これは、それらが互いに互換性のない異なる方法で重合するために可能になります。ポリウレタンは重縮合を伴う段階的重合によって生成され、一方アクリルはフリーラジカルを特徴とする連鎖成長重合によって生成されます。結果として得られる製品は均質かつ強靭で、個々のプラスチックよりも優れた特性を備えています。

塗料業界でも革新が起こっています。最近の自動車用塗料は、液体、スプレー、粉末の3種類があります。

• 液体: 通常はポリウレタン塗料です。塗布するにはコンプレッサーが必要です。
• スプレー: スプレーボトルに入った香水と同じです。DIY 愛好家向けに作られています。
• 粉末または添加剤: ペイントシンナーに混ぜて塗布する粉末状の塗料。

自動車用塗料の種類

• 取り外し可能: この種類の塗料は、車両にカスタムの外観を与えるために作られています。
• 取り外し不可: 車両の補修や塗装用に作られています。

• フォーダイト、時間をかけて層状に塗られ、乾燥された自動車用塗料

• 自動車用塗料とコーティング、Streitberger & Dössel、2008年
• Hans-Joachim Streitberger、Karl-Friedrich Dossel (2008 年 3 月 31 日)。自動車用塗料とコーティング。John Wiley & Sons。ISBN 978-3-527-30971-9。
• ユニバーサルモーターカーズ（2020年4月24日）。自動車ボディの塗装と修理。ユニバーサルモーターカーズ。
• 自動車OEMの観点から見た塗料材料とプロセス