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DNTコーティング技報 No.18
解説-3
プラスチック塗料の動向と今後プラスチック塗料の動向と今後
Plastics Coatings Trends and Possibilities

塗料事業部門車輌産機・プラスチック塗料事業部
自動車プラスチックテクニカルサポートグループ
Coating Business Division
Rolling Stock, Machinery & Plastic Coating Department
Automotive & Plastic Coating Technical Support Group

橋田 智史

Satoshi Hashida

１. はじめに
近年、自動車業界におけるトレンドは、安全性能、快適性、環境性能の向上が挙げられる。
自動運転技術の確立や電動化の進展によって、安全性能、快適性の向上が目覚ましく進んでいる。環境性能の向上としては、今後益々厳しくなると予想される燃費・排ガス規制に対応するために低燃費化が進められている。
また、自動運転や電動化を実現させるためには、電装

２. 自動運転技術対応
2.1 自動運転技術
自動運転は、米国に拠点を置く非営利団体である自動車技術者協議会（SAE International;Society ofAutomotive Engineers）
によって表1のようにレベル分けされている。
表1 自動運転レベルの定義概要

部品の搭載量が増し、車体重量とバッテリー負荷が増レベル

名加するため、低燃費化とあわせ益々車体重量の軽量化

0

運転自動化なし

運転者による、全ての運転動作の実施

1

運転者支援

システムが前後・左右のいずれかの車輌制御に係る運転操作の一部を実施

2

部分運転自動化システムが前後・左右の両方の車輌制御に係る運転操作の一部を実施

3

条件付運転自動化システムが全ての運転タスクを実施（限定条件下）システムからの要請に対する応答が必要

4

高度運転自動化システムが全ての運転タスクを実施（限定条件下）システムからの要請に対する応答が不要

5完全運転自動化システムが全ての運転タスクを実施（限定条件なし）
システムからの要請に対する応答が不要が求められている。
そのため、現在様々な部品において、金属から軽量である樹脂へのシフトに大きな期待が集称まっている。意匠面においてもマツダ株式会社が小型スポーツカー内装部品や、SUVでの外装品（フロントグリルなど）に塗装レスの樹脂成型を採用したと発表され、塗料業界では益々塗装でしか表現できない意匠や機能を持った塗料の開発が急務となっている。
そこで本報では、自動運転化に対応した塗料、軽量化新素材に対する弊社の塗料開発、環境対応塗料、さらには高意匠、高機能化の取り組みを報告する。

定義

国土交通省 自動車局 技術政策課
SAE J3016（2016）
第2回 自動運転における損害賠償責任に関する研究会

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解説-3
プラスチック塗料の動向と今後

自動運転では、カメラやレーダーといったセンサーから得られた情報と、高精度な３Dデジタルマップを照合し、まず現在の自車位置の特定および道路の車線と周辺の障害物の有無を確認する。
周囲の状況を認知した後に、走行する進路を判断し、その進路を走行するための運転操作をアクチュエーターに指示することで、自動運転が行われる。
その運転操作の結果、自車が進んだ

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2.2 ミリ波レーダー対応塗料
センシングに使用されるミリ波レーダーの受発信機は、車体前部に搭載されている。車体前部に取り付けてあるフロントグリルには意匠性を高めるためにアルミ蒸着処理などが施されているが、このアルミ蒸着膜によってミリ波レーダーが遮断されてしまう問題があった。

位置と周囲の変化は瞬時にセンシングされて、次の認知・判断へフィードバックされる（図1）。

カメラ・センサーなどによるセンシング

運転操作

透過しない得られた情報と3Dデジタルマップを照合し自車状況を認知

走行計画の作成

アルミ蒸着膜
透過できる

Marklines 2014/11/17
自動運転：どのようなテクノロジーがカギを握るか
要約部の自動運転システム構成図

インジウム蒸着膜

図1 自動運転システムの概要図

図2 ミリ波レーダー透過の概要図

センシングの際に、用途に応じて、ミリ波レーダー、レーザーレーダー、レーザースキャナー、カメラ、超音波ソ

そこで自動車部品メーカーでは、アルミ蒸着を電磁ナーが使われている。運転支援システムでは先行車と波が透過できるインジウム蒸着への変更を行っている。の距離を把握するために、レーザーレーダーやステレオインジウム蒸着膜は、金属光沢がありながら不連続なカメラを使うことで性能向上が進められてきたが、高速膜を形成するため電磁波を透過させることができる性での測定距離や悪天候下での精度を求めるとミリ波レ質を持っている。インジウム蒸着は、部品素材であるーダーの性能が必要となる。

ABSやポリカーボネートへ直接付着しないため、インジ

ミリ波レーダーは高周波電波を対象物に向けて送ウム蒸着膜を担持・保護する媒体が必要である。

信し、対象物からの反射波を受信し、その時間遅れやその維持・保護する塗料として、当社ではアクリルポリ周波数の変化から、距離、相対速度を算出する。高周

オール−イソシアネート硬化形ウレタン塗料「プラニッ

波帯の電波は、光のように直進性があり、光より波長ト#610B改」「、プラニット#610T改」
をラインナップしてが長いため雨、雪、霧なのどの影響を受けにくい利点いる。
プラニット#610B改は素材への高い付着力を有がある。

する塗料であり、素材−インジウム蒸着層の間に塗装し、素材の保護とインジウム蒸着膜担持の役割を果たしている。
プラニット#610B改の上に蒸着されたインジウム膜を保護する役割は、プラニット#610T改が果たす（図3）。

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解説-3
プラスチック塗料の動向と今後〈ベース塗装〉〈トップコート塗装〉

焼付乾燥

プラニット#610B改ABS

プラニット#610T改

焼付乾燥

焼付乾燥

プラニット#610B改〈金属インジウムの蒸着〉

プラニット#610B改

ABSABS

図3 インジウム蒸着膜の塗装仕様
通常のベース−クリヤーの塗装仕様とは異なり、ベース上にインジウム膜が存在するため、インジウム膜の不連続性を利用した設計をしている。
すなわち、
プラニット
#610T改にはプラニット#610B改に対する高い付着力を有するように設計することで、インジウム膜を通して付着性を持たせている。
またプラニット#610T改には、ユーザーの要望に応えるべく、透明〜着色されたクリヤ

表2
レベル

各メーカーの軽量化への取り組み
部品

3． 環境対応
3.1

高衝撃・体熱膨張のポリプロピレンとガラス繊維強化ポリプロピレンの組み合わせにより鉄製のバックドアと比較して約20%（5㎏）の軽量化

アイシン
化工

オイルパン

トランスミッション内のオイルパンをガラス繊維強化66ナイロンにより樹脂化。重量も鉄製のオイルパンと比較して約40%（700ｇ）軽量化

住友電工

シートバックフレーム

高延性、高強度のマグネシウム合金AZ91を使用した圧延板材を使用。
鋼フレームと比較して、約60%軽量化。

エンジン
ブルブカバーフェノール製樹脂バルブカバーを開発
アルミ製バルブカバーと比較して約30%軽量化

エンジン
シリンダー
ブロック

ガラス繊維強化フェノール樹脂やカーボンファイバー強化フェノール樹脂により、約14-28%の軽量化

エンジン
ルーム内
耐熱エアダクト

硬質ポリエステルエラストマーと軟質PBTの組み合わせにより従来のゴム-金属複合材と比較して約40%（500g）軽量化

ホイールリム

アルミホイールリム部およびスポーク部をCFRPに置き換える
ことで、鋳造品と比較して約25%（10㎏）の軽量化

住友
ベーク
ライト

車体軽量化

各自動車メーカーでは、自動運転・電動化を推進するとともに年々厳しくなる燃費規制および排ガス規制

東洋紡

対応として、パワートレイン（エンジンで発生した回転エネルギーを駆動軸に伝える装置総称）の改良だけでなく、車体の軽量化技術も開発されている。現在、鉄が主体となっている車体やパワートレイン、足回り部品においてアルミニウムやマグネシウムといった軽金属や樹

徴

ダイキョー
ニシカワ バックドアーのラインナップがあり、既に自動車部品メーカーにて採用・量産されている。

特Mubea脂、金属−樹脂複合材料、新素材である炭素繊維強化プラスチック（CFRP：Carbon Fiber ReinforcedPlastics）などによる代替検討が進められている。
アーク

フォルクスワーゲンと共同開発した
CFRPとアルミ複合材を使用
ボディ
スチールボティより軽量なアルミ（キャビン） ボディと比較して約20%（40㎏, スチールボディと比較して190㎏）軽量化
ドアインパクトビーム

高強度の7000系アルミを使用し成型後の硬化処理により高張力鋼板と同等の強度を実現。鉄製のパイプとブラケットを使用したビームと比較して約55%軽量化

MARKLINESの資料より作成
最新の軽量化技術：オートモーティブワールド2017
CFRP適用技術の欧州動向：人とくるまのテクノロジー展２０１６

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解説-3
プラスチック塗料の動向と今後

3.1.1 マグネシウム素材用塗料

向上や、塗料の水系化といった対策を各社進めている

マグネシウムは、実用金属の中で最軽量（比重：鉄が、特に当社が進めている塗料の無溶剤化について説7.9、アルミニウム2.7、マグネシウム1.7）であり、比強度、比剛性、切削性が良好でまたリサイクル可能な素材である。
当社では、マグネシウム素材用塗料としてエポキシ系下塗りと焼付アクリルメラミン系塗料をラインナップしている。
3.1.2

明する。
3.2.1

無溶剤系塗料VOC発生量を削減するための1つの手法として、無溶剤系塗料を使用する方法がある。無溶剤系の塗料として、U V 硬 化 塗 料 、粉 体 塗 料 、I M C（ I n - M o l dCoating）塗料が挙げられる。
プラスチック自動車部品

CFRP対応塗料

を被塗物として考えた場合、UV塗料では部品構造のCFRPは、炭素繊維が配合された強化プラスチックで複雑さから均一にUVが照射されないこと、粉体塗料であり、非常に軽く（比重 約1.6）、また高強度（鉄の約2は溶融する温度域では素材も溶融してしまうことから不倍）、高剛性（鉄の約2倍）を有する新しい素材であ向きである。

る。CFRPの母材（炭素繊維によって強化される樹脂）

IMCは、樹脂を金型に注入時に高圧で塗料を注入

は、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、あるいは成型後に金型を少し開き塗料を注入、加熱硬フェノール樹脂など）と、熱可塑性樹脂（ポリアミド樹化することで成型品の表面に塗膜を形成させる塗装方

脂、ポリプロピレン樹脂など）に分けられる。特に熱可法である。塗料系が無溶剤であり、さらに樹脂成型時に塑性CFRPは、CFRTP（Carbon Fiber Reinforced塗装を行うことができるという利点がある。

Thermo Plastics）と称される。

当社では、不飽和ポリエステル無溶剤系IMC塗料をCFRPの特長である軽量・高強度・高剛性の性質から、金属に置き換わる新素材として、自動車メーカー各社にて検討が進められており、塗料メーカー各社においてもCFRP対応塗料の開発を進めている。

3.2

環境対応

塗料・塗装に求められる環境負荷低減要求としては、工程内のCO 2 低減やＶＯＣ（VolatileOrganicCompounds：揮発性有機化合物）の低減といったものが挙げられる。
CO2は、塗装ブースや乾燥炉の稼働に使用される電気や燃料の燃焼により発生する。2C1B、3C1B化（C：塗装回数、B：乾燥回数、複数回の塗装に対して乾燥を1回で仕上げる）といった工程削減や、乾燥時間の短縮、ブースの小型化といったもので対策している。
塗装は、VOCの発生源として最大の要因であり約40%を占めている。
自動車関連工場での製造・修理もその中の上位に位置しており、各自動車メーカー・部品メーカーもVOCの発生抑制を進めている。塗着効率の既に自動車外装部品用塗料として、自動車部品メーカーにて採用・量産を行っている。

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解説-3プラスチック塗料の動向と今後

4.

高付加価値化

前述した通り、内外装部品に塗装レス樹脂成型品を採用したマツダ株式会社を始め、コストダウン、工数削減、環境対応の観点から塗装レスの成型技術開発が進められている。
我々塗料メーカーとしては、塗料・塗装でしか表現できない高意匠・高機能を有した塗料の開発が必須となってくる。
4.1

必要がある。
アルミニウム顔料は塗装後のウエットな状態では塗膜内部で自由に動いてしまうため、これらの動きを制御することが設計のポイントとなる。
当社の金属調塗料においては、体積収縮率が非常に高く、かつ塗膜表面の乾燥性を向上させることで、塗装直後のアルミニウム粒子の動きを抑制、塗装後の配向状態を安定させ、乾燥後の高い体積収縮によりアルミニウム粒子を平滑に配向させることで、高い金属感を実現させている。
4.2

高意匠塗料

高機能塗料

多くの塗装品は、その使用状況によって塗膜表面に当社には、各ユーザーのデザイナーから高い評価を傷がつくことがある。特に我々の身の回りにある日用品得ている塗膜表面で金属鏡面を表現した金属調塗料

での傷は、大きく商品価値を損なうこととなる。
そこで、のラインナップがある。

当社は傷がつきにくく、また傷がついてもついた傷が消

金属調塗料とは、一般的なメタリック塗料と異なり、えて見えなくなる自己修復塗料を開発した。

塗膜中のアルミ粒子の粒子感がごくわずか、あるいは当社の開発した自己修復塗料の機構は、外部から力感じられないほどの金属表面のような反射を起こす塗がかかった際に、変形して力を緩和させることで傷つき料である。

にくくし、またその変形跡は塗膜の持つ塑性によって再

金属調塗料では、一般的なメタリック塗料とは異な度変形し、元に戻る。

る光輝材を使用することで、その金属感を表現していこれらの機構を成立させるために、外部からの力がる。一般的なメタリック塗料に使用される光輝材との違かかった際に傷が付かない強靭性、変形できる柔軟性

いを表3に示す。

を有する設計を行うことで実現している。
表3塗

光輝材の違い料

使用するアルミニウム顔料

一般的なメタリック塗料

純度の高いアルミを粉砕・研磨し非常に薄い鱗片状に加工されたアルミフレーク顔料である粉砕アルミニウム顔料を使用

金属調塗料

粉砕アルミニウムの中でも、特にフレーク形状および表面平滑性を均一化した高品質な粉砕アルミニウム顔料
フィルム上に蒸着され形成されたアルミニウム膜をはく離・粉砕した蒸着アルミニウム顔料
非常に薄膜で輝度が高い

また金属調塗料では、使用するアルミニウム顔料だけでなく塗料設計においても金属感を向上させる設計が必要となる。高い金属感を得るためには、塗膜内部により均一にかつ平滑にアルミニウム顔料を配向させる

5. おわりに今後も益々自動車業界の自動運転技術の開発、電動化の推進、環境対応が加速していくことが予想される。
それに伴い、自動車部品メーカー、材料メーカーへの要求も高いレベルでかつタイムリーな対応が求められることは想像に難くない。
当社も既に有している技術を高い水準で発展させるとともに、新しい素材・技術を開発し、自動車業界の変革に遅れることなく、一丸となって取り組んでいく。