金属加工の塗装には、さまざまな手法や化学的な原理があります。 前回塗装の種類について説明させていただきましたが今回はその中の電着塗装についてご紹介します。
電着塗装は塗装のなかでも特殊な方法で塗装を行います。今回はこの電着塗装について詳しく説明していきたいと思います。
目次
電着塗装とは
電着塗装とは水溶性の塗料のプールの中に被塗物を浸漬させ、電流をかけることで被塗物に塗膜を形成させる塗装方法です。 例えば自動車の下塗りで行われる塗装が電着塗装となります。
電着塗装の歴史
1809年にロシアに物理学者フェルディナンド・フリードリヒ・ロイスによって電気泳動の原理が発見されました。その後150年にわたって、この原理を利用した塗装技術の開発が行われましたが、塗料の水溶化技術の開発に難航し実用化には至りませんでした。 しかしアメリカのフォード社が、60年代初頭より開発を行い、月産60万個にも及ぶホイール製造過程での実績を重ねた後、1963年同社ウィクソン工場において、世界で初めてリンカーン及びサンダーバードの下塗り工程でのアニオン電着塗装を自動車ボディに実用化しました。
この成功は世界中で大きな話題となり、電着塗装は急速に発展を遂げました。 日本においては、1964年に東洋工業（現マツダ）でアニオン電着塗装が採用されたのを皮切りに、1970年には各自動車メーカーにおいて、ボディの塗装でほぼ100％でアニオン電着塗装が採用されました。 そして、日本の自動車産業の発展に伴い、海外への自動車輸送中の衝撃で発生する塗膜のキズや貨物船の高温多湿による錆の対策のために、カチオン電着塗装を実用化しました。
塗装の原理について
被塗物と水溶性塗料をそれぞれ陽極か陰極に設定し、電気を流すことで陽極の＋イオンの粒子が陰極に移動します。これを電気泳動と呼びます。＋イオンが陰極に移動し、被塗物に付着することで塗膜が形成されます。 塗料の粒子の電荷が＋のものをカチオン電着塗装、－のものをアニオン電着塗装と呼びます。
電着塗装の種類と工程
カチオン電着塗装
カチオン電着塗装とは、電着塗装の中でも被塗物を陰極に配置し、陽極に配置した水溶性塗料のプールの中に浸漬させ、一定時間直流電流をかけることで被塗物に塗膜を形成する塗装方法です。
アニオン電着塗装
アニオン電着塗装とは、電着塗装のなかでも被塗物を陽極にし、陰極の水溶性塗料のプールの中に浸漬させ、一定時間直流電流をかけることで被塗物に塗膜を形成する塗装方法です。
電着塗装の工程
工場によって工程は様々ですが、大まかな工程をご紹介します。
- 脱脂：被塗物に付着した油を取り除きます。
- 化成処理：被塗物の表面にリン酸亜鉛皮膜を形成させます。
- 電着塗装：水溶性塗料に被塗物を浸漬させ、塗膜を形成します。
- 乾燥：150℃から190℃程度の高温で焼き付け、塗膜を乾燥させます。
以上の工程で加工されていることが多いとされております。詳しくは加工を行う各業者に問い合わせてみてください。
電着塗装のメリット・デメリット
電着塗装のメリット
電着塗装には以下のメリットがあります。
- 被塗物の形状に左右されず、均一な塗膜を形成できる：化学反応が導電部分に均一に起きるため、塗膜が均一に形成できます。
- 膜厚管理が容易：機械によって一定の範囲内で厚さで調整可能です。
- 塗料のロスが少ない：被塗物に付着した余分な塗料は電着塗料回収UFシステムによって、再び塗料として活用できるます。
- 環境に優しい：大気汚染の原因となる「VOC」の含まれている量が少ない水溶性塗料を使用しているため環境にやさしい塗装方法と言えます。
電着塗装のデメリット
また一方で以下のような難しい点もあります。どういった加工を行いたいのかによって、適切な塗装方法を選択しましょう。
- 設備の規模が大きいので設備コストが高い：設備が大型になり、多くの付属設備が必要なため設備コストが高くなります。
- 被塗物が導電性に限られる：電流を流して塗装を行うので、被塗物が導電性のあるものでなければなりません。
- 厚膜化が困難：被塗物表面で化学反応が起きるため、ある程度塗膜が形成され、被塗物表面と塗料が触れなくなると反応が止まります。
- 紫外線劣化が起きる：紫外線によって塗膜表面で化学反応が起き、剥離などの劣化が起きます。
最後に
いかがだったでしょうか。 電着塗装について説明させていただきました。 電着塗装は現在自動車のボディや部品に欠かせない塗装となります。 タマ化工株式会社では、カチオン電着塗装の表面処理を行っております。受け入れから出荷までの一括管理で迅速な納品が可能となっております。また、小物から大型部品まで対応可能なフレキシブルな塗装ラインを有しており、低コストでの加工が可能となっております。表面処理のお困りごとがございましたらぜひ相談してみてはいかがでしょうか。
