溶剤塗装の膜厚

塗装の膜厚（まくあつ）とは、塗料を塗ったあと乾燥した際に得られる塗膜の厚みです。塗装の工程では、膜厚の管理を怠れません。

なぜなら、塗料を塗りすぎると塗料の無駄づかいやひび割れの原因に、塗料が少ないと変色や光沢の劣化だけでなく下地の露出によるサビの原因となるからです。デリケートな作業となる膜厚の管理では、つぎのような「膜厚計」をつかい塗装面の厚さを測定します。

広波長帯域の光を対象物に照らし、表面と裏面で反射した光の干渉度スペクトルをもとに膜厚を測定する方法です。塗膜の厚さは、測定結果を対象物の屈折率で割ると得られます。多層膜であれば、各膜の境界面で反射した光を干渉させることで各膜厚を測定できます。

プローブを対象物に接触させた際、塗膜の厚さによりプローブ先端の電磁石を流れる電流量が変化します。この電流の変化を利用し膜厚を計測するのが電磁石膜厚計です。膜厚が薄いとプローブと下地の距離が近くなり、流れる電流量は増大。

反対に、膜厚が厚いとプローブと下地の距離が遠くなるため、電流量が減少します。電磁式膜厚計では、下地が鉄や銅・フェライト系ステンレスなどの磁性体であること、塗膜にはメッキ・ペイント・樹脂膜などの非磁性体であることが条件です。

コイルの入ったプローブを対象物に接触させ通電させます。このときに、対象物内で生じる渦状の電流量を利用し膜厚を計るのが「渦電流式膜厚計」です。渦電流の振幅から膜厚を計る「接触式」と、渦電流の位相差から計る「非接触式」の2種類に分けられます。

渦電流式膜厚計では、下地にアルミ・銅などの非磁性金属がつかわれ、塗膜にプラスチックや樹脂・ゴムなどの絶縁性被膜がつかわれていなければなりません。金属面上に発生する渦電流の値が強ければ膜厚が薄く、値が弱ければ膜厚が厚いということがわかります。

塗膜に赤外線をあてると、塗膜の素材と厚さごとに特定波長の赤外線吸収現象が生じます。赤外線膜厚計での計測方法は、対象物に赤外線をあてた際に見られる素材の「吸収率と膜厚との関係」を利用したものです。対象物に赤外線をあて、透過光または反射光を分光することで得られるスペクトルから膜厚を算出できます。

3波長方式を採用することで、膜厚測定の際に関係のない光源の変動や対象物の色の濁りなどの影響を低減できます。そのため、測定結果がリアルタイムで求められる現場で多く採用されている方法です。

プローブを対象物に接触させ、センサーから発せられた超音波が下地に反射し戻るまでの時間を計測し膜厚を算出する方法です。材質ごとにおおよそ定められている音速を利用し「1/2×対象物の音速×超音波が対象物を往復する時間＝膜厚」で、塗膜の厚さを算出できます。

溶剤塗装・粉体塗装では、塗膜の厚さが大きく異なります。 溶剤塗装をした場合の膜厚は、通常10～30ミクロンほどですが、粉体塗装の膜厚は30～150ミクロンほどです。

溶剤塗装より厚いため、塗り重ねや焼付の工数をおさえられるという特徴があります。なお、粉体塗装の限界膜厚は150～200ミクロンです。薄膜の開発も行われており、この先の粉体塗装における膜厚の調整幅の拡大も期待できるでしょう。

また、溶剤塗装ではつかわれる樹脂の種類により塗膜の硬度が異なるものの、いずれも粉体塗装にくらべ強度・耐候年数ともに短くなるというデメリットがあります。