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技術解説−2
最近の鉄道車両用の塗料と塗装

最近の鉄道車両用の塗料と塗装
Recent Paints and Coatings for Rolling Stock

開発本部 工業塗料部 金属機械塗料グル−プ
Metal & Machinery Coating Group

山木 益也

奥田Masuya YAMAKI

1．はじめに自動車の普及や航空路線の整備により、人の移動手

表1

車両外部洗浄用洗剤の組成例（旧ＪＲＳ）
Ａ型（定期的洗浄）含有率（%）

段が多様化している。また環境保全が最重要視されてシュウ酸

80〜90

いる昨今、環境に与える害が少なく、安全で且つ便利な陰イオン界面活性剤

8〜10

潤滑剤

1〜2

乾燥防止剤

約5

腐食抑制剤・消泡剤

1〜２

Ｂ型（日常の洗浄）含有率（%）

通じ、太陽光、風雨、塵埃（じんあい）等にさらされ、且つ陰イオン界面活性剤

約33

車体に付着した鉄粉、塵や汚れを除去する為に、
表１に非イオン界面活性剤

約5

潤滑剤

1〜２消泡剤等

1〜２助剤（Na2SO4、NaCl等）

約60

公共交通手段としては鉄道車両が主流となっている。
鉄道車両には美観と保護および特殊機能を有する塗料が使用されている。車両用塗料は利用者に快適環境を提供すると共に、車両・列車の区別および安全面より容易に確認できる色彩をも提供している。鉄道車両用の塗料・塗膜は、日本の高温多湿から厳寒に至る四季を示される酸やアルカリ薬剤1）による定期的な洗浄が試される。この様に過酷な条件下で長期間にわたる耐久性が要求される鉄道車両用の塗料と塗装は重要である。

実

Minoru OKUDA

23

2．車両用塗料の最近の歩み塗装が見直されている。

近年の車両用塗料への要求は「美観・外観の向上」、

3．車両外板塗装工程「簡易（水洗い）な方法での汚れ除去」、「塗装回帰の延長、塗装工数の削減による省力化」、で代表される。

車両の塗装仕様は旧国鉄時代にほぼ確立され、今日JR各社、私鉄で運行される車両の保守点検は、省令でに至るまで大きな変化は無く、鋼製・アルミ・ステンレス車

定められている図１の検査体系 2）により実施され、車両いずれも同一の塗料品種が使用される。表２に車両外表2

車両外板の各基材に対する素地調整法【在来線電車】

基

全般検査

交番検査

要部検査

全般検査

●

▲

■

●

交番検査：90日または3万Km以内
要部検査：3年または40万Km以内（損傷部補修､仕上げ塗装）
全般検査：6年または80万Km以内（損傷部補修､仕上げ塗装）

前処理方法

材

鉄グリッドブラスト, SIS-Sa2.5以上

アルミニウムサンドブラスト（珪砂）, SIS-Sa2.5以上
又はグラインダ−研磨後, 化学薬品処理

ステンレス

ヘア−ラインやダル加工後の溶剤脱脂又は、グラインダ−研磨後, 化学薬品処理【新幹線電車】
全般検査

交番検査

要部検査

全般検査

●

▲

■

●

交番検査：30日または3万Km以内
要部検査：12ヶ月または30万Km以内
全般検査：3年または90万Km以内（損傷部補修､仕上げ塗装）

図１ 鉄道車両の検査体系（補修塗装間隔）

は塗り替えながら３０〜４０年使用される。在来線の塗装

表3

車両外板の塗装工程
工程2）地はだ拾い 同
3）下地付け省き全般検査時のみとする。一方新幹線は全般検査時毎の塗装であり、二全検に一回の塗装要求である。車
両外板用上塗り塗料として、価格・塗装作業性の面から

乾燥膜厚

塗装間隔

40μm以上16時間〜10日以内

上ポリベストパテ#20AF 1㎜以下/回
3時間以上
研磨含む4〜5回付け ト−タル５㎜以下

4）研磨#120〜180 サンダ−5）地塗り

ポリタン車両用30〜40μm
サ−フェ−サ−ゴ−ルド6）研磨#280〜320サンダ−

7）上塗り

Ｖトップ車両用イノ−バ
Ｖフロン#800車両用

は要部検査と全般検査時に損傷個所等を補修した後、全体仕上げ塗装が施されるので、要部検査時の塗装を鋼製車・アルミ車

エポニックス#3100
1）地はだ塗り
車両用プライマ−

5時間以上

30〜40μm

在来線はフタル酸樹脂系塗料が、新幹線はアクリルラッ板の基材別素地調整方法を、表３に車両外板塗装工程カー系塗料が長年にわたり使用されてきた。
３００系『のを示す。工程７の上塗り塗料はデザインにより２〜４色仕ぞみ』の登場以来、塗膜性能面等よりポリウレタン樹脂上げになる。車両メーカーは扱う車種が多く塗装の自動系塗料の使用が主流となった。車体は溶接で組み立て化が難しく、塗装方法として人手によるエアースプレーられる為に、重ね合わせ部の段差や熱歪みが生じる。こが主である。鉄道会社では車種が限定されるので、エアの段差、歪みを取り平滑な面に仕上げる為に、収縮率がレススプレーによる自動化、最近ではミニベルの回転霧小さく、９０度の折り曲げに耐え、フレキシブルで弾性のある、化静電による自動化塗装方法の導入が進んでいる。上

不飽和ポリエステル樹脂系パテが開発され、品質向上、塗り塗料は１液形から２液形ポリウレタン樹脂系塗料へ塗装回帰の延長に大きく寄与している。都市型通勤車移行が進んでいる。
２液形塗料は、ポットライフの関係で両はアルミやステンレス車両の導入で塗装は少なくなり、翌日は使用不可で、残塗料の廃棄問題が生じた。自動車両区別の色分けは貼りテープの使用が多い。昨年オ塗装システムの導入に伴い、従来の事前混合調合方式ープンしたユニバーサルスタジオ・ジャパン（USJ）行きのから、主剤と硬化剤を別系統の配管で送るガン内混合車両の様に、車体全体に貼りテープを使用した車両もあ方式が採用され、残塗料の廃棄は少なくなっている。一るが、張り替え時は貼りテープが剥がしにくいことや、剥部では主剤、硬化剤、シンナーをガン内混合調合方式で離剤使用の際、排水処理設備が必要となり、最近では塗装することが試行されている。

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最近の鉄道車両用の塗料と塗装

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4．車両外板塗料
表３に示す、各工程で使用される塗料は車体の材質変化、運行の高速化にも追従できる様に改良されてきた。
４-1 地はだ塗り（下塗り）
下塗りは車体の基材に直接塗られ、基材が鋼製・アルミ・ステンレスと多様化しているが、いずれに対しても強写真１ 塗膜の割れ固な密着力を有する塗膜を形成し、長期にわたる防錆機能を発揮する設計となっているのが、『エポニックス＃３１００車両用プライマ−』である。
４-２ 下地付け（パテ付け）
先にも述べたが、鉄道車両の塗装工程ではパテ付けは必要不可欠であり、車体全体に使用される。昭和３７年頃に開発された不飽和ポリエステル樹脂パテは、車両塗装の工程短縮・省力化に大きく寄与し、現在に至るまで使用されている。パテは他の塗料と違い、ヘラ付けといった職人芸で厚みがミリ単位で塗布される。車両の

写真2

様な動的物体では長年（６〜８年）運行されると、
写真１

パテ膜内部の割れに示す様な、塗膜割れ不具合が発生する場合がある。

いないが、傾向として極部的なパテの厚膜部等で太陽

写真２は塗膜上層部より研ぎ落とし下塗り膜近くのパテ光が良く当たり、表面温度が高くなる濃彩色部に発生内部の状態で、パテ内部の素穴に沿って割れが生じてすることが多い。鉄道車両外板塗膜割れの要因3）を図２いる。塗膜割れの発生メカニズムは十分には解明されてに示す。塗膜の割れはパテによるものだけでなく、基材

素材

ポリパテ

環

境促進剤
鋼体板厚

前処理
ブラストの程度

鋼体歪み

膜

温

うすめ液量

鋼体張り具合

品質設計
品質設計

混合比率
膜

振

混合後､塗装迄の時間
パテ付け迄の塗装間隔
プライマー
車両外板塗膜割れの要因図

季節による
使い分け

季節による使い分け

脱脂程度

作業方法
他品の付着

パテ付け迄の塗装間隔
上塗色

歪み･ゆるみ

大気汚染
放射線

お灸跡面積

シンナー希釈率

厚

動

太陽光
塗重ね時間

下塗迄の放置時間

度度

作業方法
混合比率

脱脂･付着物

図2

湿厚

死膜除去程度プライマー膜厚
外板の膨張収縮その他

その他･歪取作業時の補修

オゾン

割
れ

25の種類、下地処理の程度、溶接部、板間段差、雨樋周囲、

5．おわりに取り付け部品周囲、車両スソ、ヒーター周辺等に多く見られる。この様な問題点と車両の軽量化、高速化に伴い以上、鉄道車両外板の塗料・塗装を中心に述べたが、開発された弾性タイプの『ポリベストパテ＃２０AF』が現使用される塗料の変遷で最近は塗膜品質が向上し塗料・在は主として使用されている。

塗装に起因する不具合は少なくなったと聞く。今後は塗料及び塗装に関して公害対策に取り組むことが急務で４-３ 地塗り（中塗り）ある。公害として、作業環境の汚染、有機溶剤による大地塗りのポリウレタン樹脂サーフェーサーは、先に塗気汚染、水質汚濁、臭気、廃棄物があるが、第一に公害布されたパテ膜への上塗り塗料の吸い込みによる艶引を出さない塗料・塗装の開発、やむを得ず排出する場合けや、外観不良を抑え、且つ上塗り塗料との密着性を良は合理的に処理する公害防止システムの開発が公害くする為に使用される。上塗り塗装前に必ず研磨され、対策の基本姿勢である。

研ぎの良し悪しで上塗り塗膜の外観に影響を与えるので、研ぎ作業性に重点をおいた艶消し塗料となっている。最
近では、パテの素穴等の不具合を容易に見いだせる様に、参考文献艶有りタイプが開発され使用されている例もある。研ぎ作業は、研ぎカス等によるゴミ・ブツの発生源となるので、

1）井本清太郎, 富本 徹, 油谷達人：Ｒｍ, 11（ 1995）

今後は研ぎ作業を省略するタイプの開発が望まれる。弊

2）大信田尚樹：電気車の科学, Vol. 44 No. 2（ 1991）

社商品として、『ポリタン車両用サーフェーサーゴールド』

3）西山正美, 鈴木孝成：色材, 66（ 4）がある。
４-４ 上塗り塗料
以前の新幹線に使用されていた、熱可塑性のアクリ
ルラッカー系塗料は全検毎の塗り重ねが３〜５回になると、膜厚が２００μm以上となり各塗膜層の伸び縮みの違いで、塗膜表面に蜘蛛の巣状の塗膜割れが多く見られた。
300系『のぞみ』新幹線以降主として使用されている、
ポ
リウレタン樹脂系塗料は仕上がり外観、耐候性、その他の諸性能が良好である。また、乗用車のようなメタリックやパール仕上げ仕様といった用途も可能となり、山形新幹線『こまち』やＪＲ九州の特急『つばめ』にはメタリック塗装が、パール塗装は関空特急の『ラピート』に採用されている。最近では高外観・肉持ち感といった要求や車体表面に付着した汚れ等が除去しにくいことから、耐汚染対応形塗料の要求が多い。高外観・肉持ち感のあるタイプとして開発した新商品の『イノーバ』、耐汚染対応形として『Ｖフロン＃８００車両用クリーン』の塗装車が運行されている。