塗料・塗装の何でも質問講座
2-10 スプレーガン-名手への道(2) ガンを使いこなすStep
既報2-5~2-8に示した車の補修塗装で、プラサフ塗装を始め、ボカシ塗り技法を含めたスプレーガンによる塗装技術を紹介しましたが、実際にどのようにやれば良いのか分からないと思います。今回は、ガンを使いこなす技能要素を解説します。ガンによる塗装で次のことができれば合格点です。
(1)高光沢の塗り肌を継続できること
(2)スプレー時のドライミストと塗り残しがないこと
(3)スプレー時の塗り肌観察(目から入る情報)でガン操作のコントロールができること。これをガンさばきとも呼ぶ。
2.エアスプレーガンを使いこなすStep
2.1 Step 1-エアスプレー作業の基本動作
スプレー(吹付け)作業の基本動作を次に示します。
(1)図2-72に示すように、塗装できる環境を作る。スプレーガンを被塗面に対して垂直に構え、片方の手はエアホースを保持し、被塗物と接触させないようにする。
図2-72 塗装できる環境例(1)
(2)手先だけでなく、腕及び足腰を含めた身体全体を使ってガンを動かせるように、すなわち、体重移動がスムーズにできるように両足を開く。図2-73に示す○印のように動けることが最低限必要である。
図2-73 スプレー操作の良い例と悪い例(1)
ガンと被塗物との距離、および向き
(3)被塗面の前に立ち、図2-64(b)に示すガンの引き金を1段目で止め(以後、1段引きと呼ぶ)、空気のみを出して、被塗面に当て、小さなゴミを取り除くと同時に、ガン操作をシミュレーションする。
図2-64 外部混合式エアスプレーガンの構造 (b)ガンの断面図
(4)シミュレーションの内容は、エアのみを吹付けながら(1段引き)、スプレーガンの先から被塗物までの距離(吹付け距離)を一定に保ち、一定の速さで図2-73に示す○印の動きができるかどうかを確認することである。同時に、ガンを動かしながら塗料の出る2段引きのタイミングを徹底して練習する。
(5)図2-74に示すように、被塗面の外側から1段引きでガンを運行し、Start pointである被塗面の端寸前で2段引きする(塗料噴霧)。被塗面のEnd pointを通過したら、1段引きに切り替える。さらに、このEnd pointがStart pointになり、図示するように往復で塗り進め、被塗面全体を塗る。
図2-74 スプレー(吹付け)操作-スプレーパターンの塗り重ね(1)
(6)被塗面を2-3回塗りで仕上げる目算で、1回目は下地が透けても構わない位、雲がかかったような状態で薄く塗るが、ドライミストになってはいけない。この様子は、既報2.7 自動車補修工程(3)で述べている。塗装後、指触乾燥になったら、2回目、3回目へと塗り進める。(図2-76参照)
(7)スプレーパターンの塗り重ねは、図2-74に示すように、パターン幅の約1/2になるようにするが、塗り肌の光沢が鈍い場合には、塗り重ねのピッチを1/2よりも多くすると良い。
以上のように、塗料の粘度調整以外の基本動作の主要因は、吹付け距離、ガンの運行速度、および塗り重ねのピッチであり、Key pointはこれらをコントロールして、高光沢の塗り肌を形成させることです。たれる寸前がレベリングのベスト状態ゆえ、たれる寸前の塗り肌面の感覚を練習で培ってください。たれることを恐れて、ベストでない塗り肌状態でスプレー作業を行うと仕上がり外観が劣ります。
2.2 Step 2-スプレー作業の基本設定
(1)塗料の粘度を適性範囲に調整することを習慣づけてください。上塗り用クリヤ、エナメルでは11~13秒、プラサフでは14~16秒にします。この秒数はイワタ簡易カップでの塗料の流出に要する時間で、図2-75に示すように計測します。
図2-75 粘度カップによる塗料粘度の計測(1)
(2)ガンの調整が正常かどうかを判定するために、被塗面以外の場所に図2-70に示す丸吹きパターンを作って見てください。丸吹きパターンが正常であれば、次に、だ円パターンを作ってください。この確認を必ず行い、異常があれば修正をしてください。。
図2-70 スプレーパターンの調整とガンの運行方向(1)
(3)被塗物の形状や形態に応じて、空気圧、吐出量、パターン調節ネジを表2-3のように設定します。この表は、アネスト岩田製W-100ガンを使用した時の設定例で、ガンが異なると各調節ネジの設定は異なりますが、一つの目安になります。このような表を作業中、見えるところに貼っておくと良いでしょう。。
調節箇所は沢山あるように見えますが、「吐出量、パターンネジは同じ回転数だけ開け」と覚えておくと便利です。あくまでも目安であり、作業がしやすいように臨機応変に調節しても構いません。入隅のある箱物の内側を塗る時には、表2-3に示すように空気圧を下げてスプレー(吹付け)します。
吹付け時のエアスプレーガン装置の調節例(1)
2.3 Step 3-吹付け順序
基本的に、ガンを被塗物の長手方向に運行させます。右利きの人を標準にする時、車体のような入隅のない平面を塗る場合には、図2-76に示すように、左から右へ、上から下へとガンを進行させます。次に、入隅のある箱物を塗る場合には、図2-77に示すように、裏から表へ、内側(入隅、立面から平面)から外側へと、塗り進めます。
図2-76 入隅のない平面の場合の塗り順(1)
図2-77 入隅のある箱物の塗り順と塗り方例
噴霧粒子が融着しないと塗装面はドライミスト状態になり、乾燥後、ざらざらとした触感になります。スプレーミストが残らず、塗り残しのない塗装ができるように練習してください。
2.4 Step 4-ガンの洗浄と分解(図2-64参照)
ガンの操作を中断する場合には、空気キャップだけを外してシンナー容器に浸漬してください。空気キャップの空気孔が少しでも詰まると正常なスプレーパターンが形成されません。作業終了時には、次のように洗浄します。
(1)残塗料を塗料カップから出し、洗い用シンナーを少し入れてカップ内壁の塗料をハケで洗い落とす。
(2)空気キャップの空気孔をウエスで押さえて、引き金を1段引き以上にして、ぶくぶくさせる。これで洗浄液が塗料通路を巡回する。
(3)この液を廃棄し、塗料カップの付着塗料をウエスで拭き取る。
(4)新たにシンナーを少量入れて(2)と同様にぶくぶくさせ、その後、吐出する。
(5)塗料カップと空気キャップを取り外し、塗料通路と空気孔を洗浄する。
(6)必要に応じ、吐出量調節ネジをゆるめニードル弁と塗料ノズルを取り外し、塗料通路を洗浄する。通常は、(1)~(5)の操作を確実に行ってください。
2.5 Step 5-スプレー作業の安全対策
水性塗料も含め、全ての液体塗料は引火性のある有機化合物(有機溶剤)を含みますから、酸欠対策と静電気対策は重要です。
シンナーは有機溶剤の混合物であり、シンナーが揮発することによって、塗料は乾燥します。揮発成分(蒸気)はどんどん上方へ行くと思いこみがちですが、溶剤蒸気は空気よりも重く、床面に滞留します。その結果、空気が追い出されて酸素濃度は低下します。通常の酸素濃度は20.9%程度ですが、16%以下になると意識がなくなり、死に至ります。溶剤蒸気を排気する時、高所から外気を取り入れ、低所へ換気扇を取り付ければ可能ですが、溶剤蒸気は低所に滞留し、引火と爆発の危険性が高まります。そこで、図2-78に示すように、高所へ排気して溶剤蒸気を拡散させます。次に、点火源となる静電気対策について示します。
図2-78 溶剤蒸気の排気(1)
スプレー塗装作業では噴霧粒子が外界の空気と高速で接触することになり、この時に静電気が発生します。ガン本体は金属製ゆえ帯電しませんが、帯電しやすいのは作業者です。発生した静電気を逃がすルートを作ってやることが静電気対策になります。図2-72に示すように、ガンを素手で持つこと、木綿の衣服、通電靴をはくこと、床の水まきは人体の帯電防止に効果的です。塗装の安全作業については、著書(1)にまとめていますので参考にしてください。
〔引用・参考文献〕
(1)坪田実:“ココからはじめる塗装” 、日刊工業新聞社、p.29-30, 79, 84-86, 90-96 (2010)
(2)中道敏彦、坪田実:“トコトンやさしい塗料の本”, 日刊工業新聞社, p.61, 75 (2008)
(3)坪田 実:“目で見てわかる塗装作業” 、日刊工業新聞社、p.72-91, 122 (2011)
(4)職業能力開発総合大学校編:“木工塗装法”、職業訓練教材研究会、p.77 (2008)
(5)桑田 透:“第58回塗料入門講座テキスト”, p.59, 60 (2017)
(6)樋口徹雄:色材、vol.42、4、p.156 (1969)
『塗料・塗装の何でも質問講座』の目次
第1章 塗料・塗膜の白化現象
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1-1白く見えるとはどんなこと塗装面に現れる白化には水分が関与して、発生することが多々あります。
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1-2散乱強度と隠ぺい力前回の図1-4は白黒がはっきりした良い結果でした。ポリマーと屈折率の差が小さいCaCO3粒子を分散させた塗膜は粒子/ポリマー界面で可視光線の多くは
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1-3隠ぺい力に関する話題実際の塗装作業においては、図1-10(b)に示すように、下地が透けるため何回も上塗りをしたことがあります。
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1-4塗装時に白化する現象とその解析 (1) 結露の発生高温多湿な梅雨時にスプレー塗装をすると、かすみがかかったように白くぼけてつやが無くなることがあります。
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1-5塗装時に白化する現象とその解析 (2) 結露の防止結露とは空気中から水分が抽出される現象だと理解しました。
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1-6水性塗料の白化現象とその対策木工用の水性ボンドは身の回りの接着剤としてよく使用されています。
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1-7木工塗装テーブル面の白いシミ(1)前回までは塗装時や塗装過程での白化現象を取り上げましたが、今回と次回は我が家で起きた木工テーブル面の白化現象を取り上げます。
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1-8白いシミの原因とは白化機構を示した前回の図1-30に妥当性があるかどうかを見極めたいと思います。
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1-9白いシミの再現と解析実験前回示した図1-35の結果についてコメントすると次のようになります。
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1-10白いシミの対策法質問(30)前回のQ&Aを読んでいると、白化の原因は塗膜中へ侵入した水がZn粒子/バインダー界面へ偏析することであり、白化にはガラス転移温度Tgの影響が大きく、
第2章 塗料と塗装のことはじめ
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2-1塗料の必要条件と分類法第1章では塗料・塗装分野で見られる白化という欠陥現象を取り上げ、原因と対策を話してきたのに、第2章で何故「ことはじめ」になるのですか。
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2-2塗料(液体)から、塗膜(固体)への変化前回から持ち越した (1)塗料の形態による分類、(4)塗膜なってからの分類法について解説してください。
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2-3自動車補修塗装に必要な材料と器工具について(1)質問(10) 本章に対する著者の考え方については、既報2.1に示す答え(1)で示されていますが、いきなり自動車補修塗装とは、入門者にとって何だか難しい応用問題を与えられたようです。
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2-4自動車補修塗装に必要な材料と器工具について(2)質問(20) フェンダー部打痕部の板金修正が終わったら、次はどうするのですか。答え(20) 打痕部面積の5倍程度大きく塗膜をはがし、鋼板素地を露出させます。
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2-5自動車補修塗装工程について(1)今回も自補修塗装を取り上げます。板金修正で凹んだ箇所を引張り出し(既報図2-20)、塗膜をはく離した鋼板露出面(既報図2-22)からスタートします。
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2-6自動車補修塗装工程について(2)前回は、ポリパテ付け作業で終了しています。図2-11に示すStep3とは、パテ付け面の研磨までを指します。パテ付け、研磨作業までが元の板金面に復活させる成形作業になります。
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2-7自動車補修塗装工程について(3)前回は、Step4(図2-11参照)のプラサフ塗装とその研磨について解説しました。その中で、ブツ除去時やパテ研磨時にできる小穴を見逃さないためのガイドコートの使い方を説明しました。
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2-8自動車補修塗装工程について(4)前回は、上塗りのブロック塗りとスポット塗りについて説明しました。ほとんどの場合、上塗りにはクリヤが塗装されます。
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2-9スプレーガン-名手への道(1) ガンの基礎知識車の補修塗装ではスプレーガンの技能が大切だと言うことを理解できたと思います。
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2-10スプレーガン-名手への道(2) ガンを使いこなすStep既報2.5~2.7に示した車の補修塗装で、プラサフ塗装を始め、ボカシ塗り技法を含めたスプレーガンによる塗装技術を紹介しましたが、実際にどのようにやれば良いのか分からなかったと思います。
第3章 いろいろな塗り方
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3-1塗装方法を知ろう建築現場における塗装作業に注目すると、図3-1に示すように外壁を仕上げるのに、窓枠の養生をしている人、ローラ塗りをしている人、吹付け作業をしている人など様々です。
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3-2液膜転写法塗装方法を大別すると、図3-4に示すように、塗料を直接、被塗物に移行する直接法と、微粒子の霧にして移行する噴霧法になります。
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3-3直接法 はけ塗り前報の図3-4に示したように、塗装方法は直接法と噴霧法に大別されます。高速塗装に適する方式は、直接法の液膜転写法です。今回、紹介する方法は直接法で工具を介して塗る刷毛塗りとローラー塗りを取り上げます。
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3-4直接法 はけ塗り刷毛の代表例を図3-13に示します。5)塗料の種類、塗り面積等に応じて適切なはけを選びます。一般に合成樹脂調合ペイントのように粘度の高い塗料では硬い毛(黒い馬毛)のずんどう刷毛を、ウレタンワニスやラッカーのように粘度の低い塗料では、やわらかい毛(白い羊毛)のすじかい刷毛を用います。
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3-5直接法 ローラー塗りローラー塗りは刷毛塗りと工具が違うだけで、塗り方の基本は刷毛塗りと同じです。仕上がり面の平滑性は、はけ塗りに劣りますが、住宅の壁などの広い面積を塗るのに適しており、作業スピードは刷毛塗りに比べて3倍程度大きいようです。
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3-6直接法 浸せき塗り、しごき塗り浸せき塗りは、次に示す2方式に大別されます。1つ目は、塗料槽に被塗物をどっぷり浸け、引き上げて乾燥させるDipping方式(浸せき塗り、ジャブ漬け塗りなど)です。2つ目は、被塗物に塗料を押し込むしごき塗りです。
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3-7電着法 電着塗装の原理電気化学をベースとする塗装法が電着塗装です。水の電気分解を理解すれば、電着塗装の原理がわかります。
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3-8電着法 前処理工程-化成被膜自動車に代表される工業塗装では、電着塗装を行う前に、前処理として、洗浄・脱脂・化成皮膜処理が行われます。
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3-9電着法 電着塗装工程電着塗装装置の構成は一般的に次のようになります。
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3-10噴霧法 静電気と静電塗装スプレーガンによる微粒化の原理とガンの使い方に付いては、第2章 2.9と2.10スプレーガン名手への道で解説しました。本節では、噴霧塗装に静電気を利用すると、塗着効率が2倍以上も増大すると言う話を紹介します。
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3-11噴霧法 静電スプレーと塗料の電気抵抗値前回、静電スプレーは雷と同じ原理を利用していることを説明しましたが、液体塗料の電気抵抗値が静電スプレー作業において、どのような影響を及ぼすかについては言及しませんでした。
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3-12噴霧法 粉体塗料の塗り方塗料メーカーは粉体塗料を平均粒径30-40μmに調製して、供給しています。液体塗料をこの程度の噴霧粒子にするためには空気霧化だけでは不十分で、遠心力で液体分子を引きちぎったりしなければなりません。
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3-13噴霧法 粉体塗料の塗り方(つづき)今回は電界内を大量に移動しているフリーイオンの挙動に焦点を当て、塗装作業との関連について説明した後、コロナ放電式以外の塗り方について説明します。
第4章 塗料のルーツと変遷
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4-1はじめに執筆中の「塗料・塗装の何でも質問講座」はこの第4章から後半戦に入ります。本講座の終了時点で、読者の皆さんにはペンキのことをよく知ってもらい、風呂場や床などの住環境を塗り替えたり、自分で作った工作物を塗って仕上げるまでになってもらえたら嬉しいなと思います。足場が必要な高所はプロのペンキ屋に任せればよいのです。
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4-2塗料のルーツについてルーツ探しは誰もが興味を持っていますが、塗料・塗装のルーツとはと聞かれると、現代人は“塗料って何だ”と言って、あまり興味を示してくれないでしょう。一方、旧石器時代の方々に身振り手振りで塗料とは液状のもので、指や手にとって、彼方此方に塗るものだと伝えると、ものすごく理解が速いと思います。
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4-3紀元後~飛鳥・奈良時代大沼清利氏は塗料の変遷をバインダー(被膜になる成分で、ビヒクルソリッド)に着目して克明にまとめ、国立科学博物館発行の「技術の系統化調査報告 第15集(2010)」に、“塗料技術発展の系統化調査”として報告しています。
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4-4平安時代(日本最古の黒エナメル)図4-3に示す塗料の歴史の中に、平安時代に武器である楯(たて)と戟(げき)に塗る黒色エナメルの配合表が見つかりました。図4-6に示します。4)日本最古の塗料のレシピと言われています。奈良時代に作られた墨と同様に掃墨と膠が使用されています。
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4-5鎌倉~戦国・南蛮貿易~江戸時代さて、今回も表4-2の続きになりますが、戦国時代から江戸時代における塗料の変遷を追って行きます。戦国時代には出土品や文化財がほとんどなく、歴史的事実だけから塗料・塗装の変遷を探ることになります。仏教伝来後、漆は仏像や寺院建築に使用され発展して行くと同時に、戦国大名の武具にも塗られていたようです。庶民の生活レベルでは、ニカワ(膠)、柿渋が塗料のバインダー(ビヒクル成分)として、使用されていたようです。
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4-6江戸・黒船来航~明治時代イギリスで始まった産業革命と同様な大きな変化は日本では、黒船来航から明治維新にかけて現れます。鎖国が解かれて、政治体制が一気に変わり、鹿鳴館で代表される西洋文明が怒濤のごとく、日本に入ってきました。
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4-7油性塗料時代 洋館旧岩崎邸の塗装片から見た塗料と塗装 1日本における塗料・塗装の変遷は次の様に進んできたと考えられる。A.塗料・塗装のルーツは漆塗りである(表4-1参照)
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4-8油性塗料時代 洋館旧岩崎邸の塗装片から見た塗料と塗装 2前回の図4-10に塗膜断面の解析結果をまとめ、この中に
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4-9ラッカー時代 (その1 木綿と硝化綿)4-7 塗料の変遷(その5) において、日本における塗料の変遷をA~Gのようであると示したが、ココで大きな忘れ物をしてしまった。それは硝化綿ラッカー(以降、NCラッカー)で代表される繊維素系塗料の存在をすっかり見落としたことである。
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4-10ラッカー時代(その2 エアスプレーガンの誕生)日本では、第1次世界大戦後に残った火薬用NCの平和利用から塗料分野にNC(硝化綿、ニトロセルロース)が持ち込まれた。
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4-11合成樹脂塗料時代 (その1 油とはどんな化合物か)本章は終盤を迎えており、今回より数回で、ラッカー時代に開始された工業塗装をさらに発展させた合成樹脂塗料について解説する。
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4-12合成樹脂塗料時代 (その2 OPの塗料配合とSOPへの移行)1940年代から塗料用合成樹脂の代表になった油変性アルキド樹脂を4-12回と4-13回に分割して、紹介する。
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4-13合成樹脂塗料時代 (その3 油を真似た油変性アルキド樹脂)今回ようやく、”油を真似て作られた合成樹脂塗料“の話ができることになり、嬉しい限りである。ところで、油を真似てとは、どんなことかを説明したい。
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4-14合成樹脂塗料の発展連続被膜を形成する樹脂が塗膜の性能を大きく左右する。樹脂開発の経過は、表4-5(4-10掲載)で大まかに知ることはできるが、樹脂開発とそれに伴う塗料、塗装技術の変遷をまとめると、図4-29のように示される。13)
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4-15合成樹脂塗料の種類別生産量の推移塗料は流動状態で被塗物を覆い、被膜を形成する。よって、塗料の必要条件は、(1)流動すること、(2)くっつくこと、(3)固まることになる。
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4-16VOC削減型塗料-粉体とはどんな塗料なのか粉体塗装の事始めは鉄鋼をイオン化傾向の大きい亜鉛で被覆する金属溶射である。
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4-17VOC削減型塗料-水性とはどんな塗料なのか前回の粉体塗料に比べると水性塗料には随分と親しみと言うか、近しいものを感じる。それは小学生の頃に水性塗料の仲間である水彩絵の具を使って居たこと、あるいは、木材を加工してくっつけるのに水性ボンドを使用した記憶があるからであろう。
第5章 塗料をより深く理解するために
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5-1塗料(樹脂)選択の根拠について4章では、人類が時代と共に塗料とどのようにつき合ってきたのかを究明したく、塗料の変遷を取り上げてきた
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5-2樹脂の成り立ち(その1)塗料用樹脂の特徴は、主鎖を形成する分子鎖の化学結合に依存する。例えば、図5-6に示すように、フタル酸樹脂(長油性アルキド樹脂)は主鎖がエステル結合からなるため、アルカリ性水溶液に浸漬すると、加水分解され、塗膜が溶解する。
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5-3樹脂の成り立ち(その2)本稿では図5-14に示すエチレンやベンゼンのように2重結合を有する分子の成り立ちについて説明する。はじめに、エチレンとエタンとの違いは何かをまとめて見たい。
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5-4塗料用樹脂のはなし(1)著者が感銘を受けた樹脂の教書は北岡協三氏の著書である。恐れ多いことであるが、エポキシ樹脂の成り立ち部分を一部、引用させて頂く。
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5-5塗料用樹脂のはなし(2)主剤であるエポキシ樹脂(前回の図5-24)の両末端にはエポキシ基があり、硬化剤の有する活性水素H+と化学結合をして、クッキー塗膜を形成する。
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5-6塗料用樹脂のはなし(3)前回の図5-30に示すポリアミド樹脂を固定し、エポキシ当量が一連に異なるS、M、Lを使用した塗膜の網目構造は、どのようになるのかを考えて見る。
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5-7エポキシ樹脂(その1)準備中
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5-8エポキシ樹脂(その2)準備中
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5-9エポキシ樹脂(その3)準備中
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5-10大型構造物の塗装系と樹脂の役割(その1)準備中
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5-11大型構造物の塗装系と樹脂の役割(その2)準備中
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5-12大型構造物の塗装系と樹脂の役割(その3)準備中
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5-13塗料用アクリル樹脂入門(その1)準備中
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5-14塗料用アクリル樹脂入門(その2)準備中
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5-15塗料用アクリル樹脂入門(その3)準備中
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5-16塗料用アクリル・シリコーン樹脂、ふっ素樹脂とは準備中