技術解説−2
金属焼付用水系塗料の現状と当社の取り組み

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金属焼付用水系塗料の現状と当社の取り組み
A Situation of Water-born Paint for Metal Coatingand DNT's Action

工業塗料部門
金属焼付塗料事業部
Industrial Coating Division
Metal Coating Dept.

栢本 厚志
Atsushi KAYAMOTO

星周

Amane HOSHI

１． はじめに

2． VOC規制と水系化の動向

水系塗料は、塗料・塗装におけるVOC（ Volatile

水系塗料が選ばれる理由としては、規制の存在が大Organic Compound ： 揮発性有機化合物）削減の主きな要因である。水系塗料を検討するきっかけとなる規力として、古くから期待されている。実際、汎用建築分野

制としては、においては、水系塗料がすでに量的に多数を占めている。
金属焼付等の一般工業用塗装では、まだまだ少数派であるが、電着をはじめ水系焼付塗料については、半世紀程度の実績を重ねている。

改正大気汚染防止法（いわゆる「VOC規制」）
消防法
各地の条例（大阪府等）等々がある。

近年、環境問題への意識の向上から、水系塗料への関心は着実に高まっており、溶剤系塗料の製造ラインを2.1 改正大気汚染防止法水系塗料向けに切り替えるユーザーが増えつつある。

改正大気汚染防止法の規制内容を表1に示す1）。一

本報では、塗料・塗装業界を取り巻く環境と、水系焼部のヘビーユーザーを除いた大多数の事業所において、付塗料の現状、ならびに当社の水系塗料への取り組みまだ十分に適用されていないというのが実態である。一について報告する。

般工業用塗装において、純粋に規制値をクリヤーするためだけにVOC削減目標を立てて、塗料の水系化あるいは粉体化に取り組んでいるユーザーは少数にとどまっている。現在の規制内容を表1（ 次項）に示すが 1）、
この内容では、溶剤系塗料を用いていても、設備面等の対策で、充分に対応可能な場合が多い。
しかし最近では、規制を先取りして、あるいは規制と関係なく自主的な取り組みとして、水系塗料を検討するユーザーも多くなっている。また、塗装設備を更新するタイミングで水系塗料を検討するケースも目立っている。次回の設備更新までに、VOC規制がさらに進展するという22

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金属焼付用水系塗料の現状と当社の取り組み予測もあるであろうし、企業イメージの向上を期待するとる分野の他に、プラスチック、車両、建設機械などの分野いった側面もあるようである。

でも活発に検討されている。

表1

塗装にかかわるＶＯＣの排出規制対象施設と排出基準施設の種類

対象施設の規模要件

排出基準

吹付塗装施設排風機の排風能力 ７００ppmＣ
が１００，０００m3/時間 （新設の自動車製造以上用吹付塗装施設は、４００ppmＣ）

塗装用の乾燥施設
（吹付塗装及び電着塗装を除く）

送風機の送風能力 ６００ppmＣが１０，０００m3/時間 （木材又は木製品以上（家具含む）の製造の用に供するものは、１０００ppmＣ）

このような背景の下に、塗料各社も水系塗料の開発に力を入れており、徐々に水系塗料の実力も上がってきているので、今後も適用分野は広がっていくものと考えられる。

3． 金属焼付用水系塗料の現状

3.1

環境対応塗料としての水系焼付塗料の特長

表２に、金属焼付用に使用される各種塗料の特性比較を示した。水系塗料は、溶剤系塗料と同様「液体」の2.2 その他の規制等塗料であり、粉体塗料に比べ、製造設備や塗装設備も構造の差は少ない。
また、水系塗料は、溶剤系と同様に消防法については、地域により対応の違いが見られるが、調色も容易である。水系塗料を扱うには、水による腐食火災防止といった観点から水系塗料を導入するケースに耐えうる素材で生産設備や塗装設備を組むことが必も少なくない。工場火災の件数は特に増えているわけで須であるが、同じ設備で、水系、溶剤系を使い分けることもなく、むしろ減少傾向であるが、近年、危険物による場も可能である。

合には特に重大な火災事故としてマスコミで取り上げらよって、当初は溶剤系塗料で塗装を立ち上げておいて、れていることも、水系塗料を使用する動機づけになって将来的に水系塗料に切り替えようというケースも見られる。

いると思われる。

ただ、過去の多くの例では、溶剤系塗料のままで継続し溶剤系塗料とその希釈剤（シンナー）については、ほていることが多く、残念ではある。なお、
静電塗装を行う

とんどが危険物（第1石油類や第2石油類等々）であり、場合、水の電気抵抗値が低く、非常によく電気を通すため、設備の防爆化が義務づけられていることや、危険物で絶縁仕様にしないと静電効果が得られないこと、およびあるがゆえの数量制限、取り扱いおよび保管の許可申感電の危険性にも注意する必要がある。

請も必要になる。特に、新規で溶剤系塗装を行う（許可

粉体塗料は、塗料の希釈、粘度調整の必要が無く、を取る）のは、煩雑な手続きもあり、それほど簡単ではない。

そのまま塗装するために塗装作業は比較的容易だと言また、PRTR法やRoHS指令といった規制についても、われている。水系塗料にあっては、ほとんどの場合、水で環境対応規制といった面で、水系化を推進する要因と希釈し、粘度調整を行う。溶剤系塗料のように季節毎のなっている。

シンナー選定ができないため、塗料自体の特性によりカ

例えば、PRTR対応によりトルエン・キシレンを排除しようとする場合、塗料及びシンナー中のトルエン・キシレンを他の溶剤に切り替えるだけで充分なのであるが、その機会に水系化や粉体化を比較・検討されることも多い。
水系塗料を現在、検討されている分野としては、自動車、家電、鋼製家具といった、以前から一部実用化されていバーすることになる。

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表２ 各種塗料の特性比較
溶剤系塗料

ハイソリッド溶剤系塗料

水系塗料

粉体塗料

ＶＯＣ削減

現状

２０〜４０％

５０〜９０％

９５％以上

臭気

現状

変わらず

少ない

ほとんど無い

設備面（溶剤系塗料からの移行時）

現状そのまま使用可

一部改造で可・防錆対策
・絶縁（静電塗装）

専用塗装設備が必要

希釈

季節毎のシンナー選定

同左

原則として水で希釈

希釈、粘度調整は無し

乾燥条件

常乾〜焼付常乾〜焼付

常乾〜焼付

焼付が必須

塗料コスト

現状

やや高い

低〜高低〜高（固形分換算）

塗料製造設備現状

同左

溶剤系と共用可能

専用製造設備が必要で製造に手間がかかる

調色対応

可能

可能

可能

難しい

3.2

水系焼付塗料の課題

4． 当社の金属焼付塗料の水系化への取り組み

工業用水系塗料全般に言えることであるが、どこでも誰でも、容易に塗装できるということはほとんど無く、それ

表３、表４に当社の金属焼付用水系塗料の主な商品を、ぞれの業種、ユーザーに合わせて、塗装条件、場合によ

また表５には各樹脂形態の特長を示した2）。当社の水系っては、塗料の性状そのものを調整していく必要がある

塗料の塗装方法としてはスプレー、シャワー、ディスク、ベというのが現状であり、塗料配合設計上の課題である。

ルなどの塗装、あるいは浸漬塗装を用いる。

その一方では、最適条件を見出し、塗装に習熟してくると、問題なく塗装できるようになる。

水系焼付塗料の開発の歴史的な流れとしては、まず、水溶性樹脂を使用した、水溶性の溶剤を比較的多く含やはり最大の課題は、スプレー時のブース内湿度のむタイプが登場し、現在でも主流を占めている。最近は、変化に仕上がりが追随できるかということである。水のディスパージョン、あるいはエマルションといった水分散タ蒸発速度は、湿度の影響を大きく受けるため、湿度が高イプの樹脂を使用して、溶剤の含有量を減らしていく方

すぎると、スプレー時に水が飛ばずにタレやすくなる。逆向性で開発を進めている。に湿度が低すぎると、水が飛びすぎて肌荒れをおこす。

現在、焼付塗装において使用されている水系塗料の対処法として塗料中の溶剤量を増やし、湿度の影響多くは、前者の水溶性樹脂タイプである。その理由には、を受けにくくすることで、溶剤系に近い感覚で塗装でき過去からの実績が多く、コスト的に有利なことと、ディスパるようになる。また、塗料を加温することにより、水での希ージョンやエマルションタイプの塗料に比べて、塗装作業釈を少なくするといった方法もある。
もちろん、理想的に性が溶剤系に近く、溶剤系からの移行についても比較はブースの空調を行うのがベストであるが、コストがかか的容易であることが挙げられる。

るために頓挫することも多い。

溶剤量については、まずは水系化すれば、現時点でなお、浸漬塗装やシャワーコートでは、もともと塗装時充分なVOC削減効果が得られる点から、極端にVOCの水の蒸発を期待していないため、あまり問題にはならが少ない塗料を要望されることは、まだ少ない。ただし、ない。

今後さらにVOC削減の機運が高まると予想され、引き続き開発、改良が必要である。
もうひとつの視点として、消防法対応が挙げられるが、

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水溶性樹脂タイプでも、配合する溶剤の種類を変えるこにより、焼付乾燥炉を保有していない、被塗物が高温にとにより、引火点のない非危険物タイプの塗料も可能に耐えられない等、焼付乾燥ができない場合のため常温なっている。

〜強制乾燥にて対応している。

なお、当社の金属焼付事業部は、
一部常温〜強制乾燥の水系塗料を扱っている。これらは、ユーザーの事情

水系焼付塗料の使用されている例として、写真1に容器（ドラム缶）、写真2に鋼製家具を示す。

表３ 商品一覧
商品名

樹脂系

標準焼付条件特徴と主な用途

消防分類

テクノン＃300

アルキドメラミン

１５０℃×２０分

エアレス作業性良好、容器等

指定可燃物

テクノンＦ3

アルキドメラミン

１６０℃×２０分

低ホルマリンタイプ、鋼製家具等

指定可燃物

テクノン＃ＡＱＵＡ

アルキドメラミン

１６０℃×２０分

テクノンＦ３の非危険物タイプ、鋼製家具等

非該当

アクアマイティー＃300

アクリル変性アルキドメラミン

１３０℃×２０分

低溶剤タイプ、非危険物、鋼製家具等

非該当

エマロン＃100

アルキドメラミン

１３０℃×２０分

耐食性良好、自動車部品、家電部品等

指定可燃物

エマロン＃300

アクリル変性アルキドメラミン

１３０℃×２０分

非鉄金属向け、自動車部品等

指定可燃物

スイセイスーパー＃100

エポキシ変性アクリル

８０℃×２０分

耐食性、家電部品等

非該当

アクアマイティー＃10

アクリル変性エポキシ

８０℃×２０分

耐食性、速乾性、自動車部品、家電部品等

非該当

表４ 塗膜性能
商品名

テクノン＃300

テクノンＦ3

テクノン＃ＡＱＵＡ

アクアマイティー＃300

付着性

９点以上

９点以上

９点以上

９点以上

耐おもり落下性

４０cm

３０cm

３０cm

4０cm

鉛筆硬度

２Ｈ

Ｈ

Ｈ

F

耐湿性

６時間異常なし

２４時間異常なし

２４時間異常なし

２４時間異常なし

耐中性塩水噴霧性

７２時間異常なし

７２時間異常なし

７２時間異常なし

７２時間異常なし

耐アルカリ性５％炭酸ソーダ
２４時間異常なし

５％炭酸ソーダ
２４時間異常なし

５％炭酸ソーダ
２４時間異常なし

５％炭酸ソーダ
２４時間異常なし

耐酸性

１０％硫酸
６時間異常なし

5％硫酸
24時間異常なし

5％硫酸
24時間異常なし

5％硫酸
24時間異常なし

促進耐候性サンシャインウエザオメーター

３００時間
光沢保持率８０％以上

３００時間
光沢保持率８０％以上

３００時間
光沢保持率８０％以上

３００時間
光沢保持率８０％以上

標準焼付条件

１５０℃×２０分

１６０℃×２０分

１６０℃×２０分

130℃×２０分

SPCCの鋼板にリン酸亜鉛系化成処理をし、乾燥膜厚25μmに吹き付け塗装し、標準焼付条件にて乾燥。

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写真1

容器

写真2

鋼製家具

表５ 樹脂の形態
水分散型
水溶性型

ディスパージョン型

エマルション型
乳化重合型

強制乳化型

透明

半透明

乳白色

粒子径／μm

＜０．
０１

０．
０１〜０．
１

０．
０５〜０．
５＞０．
１

分子量

１０３〜１０４

１０４〜１０６＞１０５

１０３〜１０４高い（分子量に比例）

中（分子量にやや比例）

低中

高高

１０〜４０

２〜１５０〜５０〜１０外観粘度

固形分
溶剤含有量

低い（分子量に比例しない） 低い（分子量に比例しない）

ポリマー粒子ポリマー粒子形態モデル

安定化の機構界面活性剤（乳化剤）

親水性樹脂

カルボキシル基の中和による親水性基の水和

乾燥性

△

光

カルボキシル基の中和による親水性基の水和
ポリマー表面への分散吸着による水分散安定化

白色

電気二重層による電気的反発
水和層形成による立体的な反発

△〜○

○

○

沢

高高

中高

中高

耐水性

△

△〜○

○

○

安定性

○

△〜○

△

△

塗装性（濡れ、タレ）
主な用途

△

△〜○

○

○

焼付用

焼付／常温乾燥用

常温乾燥用

焼付／常温乾燥用

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5. おわりに

参考文献
1）高橋 俊哉：DNTコーティング技報 No.5, p40-47, 2005

工業用水系塗料の需要は、今後もますます増加するものと考えられる。一般論として、粉体塗料は特殊な製造設備を用い、調色対応に難点を持つため、供給面での不安があり、急激な需要の増大には追いつけないと懸念されている。そのため水系焼付塗料の活躍する場面も多くなると考えている。現状まだまだ、溶剤系塗料に比べて克服すべき課題も多々あるが、粘り強く解決していきたい。

2）星周：工業塗装，No.193, p18-24, 2005