塗装を終了した阪急電車の車体(撮影:久保田 敦)

鉄道ジャーナル社の協力を得て、『鉄道ジャーナル』2018年5月号「阪急マルーンを塗る」を再構成した記事を掲載します。

阪急電車のマルーンの車体色はその美しさが広く知られている。ダークで基本的には一色と単純ながら、その車体は人の姿を映す光沢があり高級なイメージを醸し出す。

阪急電鉄を訪ねるにあたり、そもそも塗装や塗料とは何か、その知識の一端を得ようと、(一社)日本塗料工業会(東京都渋谷区)を訪ねた。そこで示してもらった資料や説明をもとに、まずは塗料の役割、塗る目的から解説してゆこう。

アルミやステンレス車両に塗装することも

目的の第一は、「塗られるもの」の保護にある。すなわち木も鉄も、素材そのままでは時間とともに腐食劣化する。プラスチックも劣化する。塗装とは、その表面に塗膜を密着させることにより空気や水、太陽光線から遮断し、素材を保護し長持ちさせる。したがって、木に始まり鉄が主流となった鉄道車両も、その車体には塗装が必須であった。


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一方、ステンレスやアルミ合金は耐腐食性を特徴とする金属のため、機能的な面では塗装は基本的に必要ない。なお、アルミは酸化被膜を自然に作るので鉄のようにさびることはないが、まったく腐食しないわけではないので、塗装工程が組まれることも多い。

そして第二の目的に、美観を保ち、向上させることがある。「塗る」という比較的容易な方法で、素材に色、つや、滑らかさ、模様等を付け加えることができ、ゆたかなデザイン効果を生み出せる。蒸気機関車時代の鉄道は、黒にも近い濃い茶色の客車、黒い貨車が当然だったが、それと比較して電車の時代、いかにバラエティにあふれ美しく感じるようになったかは言うまでもない。この「装い」の観点から阪急電車もその一例であるように、保護以上の目的でのアルミ車体への塗装や、まれにはステンレス車に塗装する例も出現する。

ほかにも、熱を反射する遮熱塗料、火災から守る耐火塗料、防カビ、耐薬品等の特殊機能を備えたものがある。常時、海岸線に沿って走る車両では耐塩害も考慮される。電車の屋根に塗られる塗料もこの一例で、美装が目的ではなく、高い絶縁機能を有したものである。

塗料の成分は、大きく分けて顔料、樹脂類、溶剤の3つで構成される。保護を主目的に色以外の性能を決定づける塗料の骨格、すなわち塗膜を作るベースが樹脂類で、アクリル、ウレタン、シリコン、フッ素等の種類がある。ここに挙げた4つは後者になるほど堅牢(ただし震動等に耐えられる弾性も必要)で傷つきにくく、耐水性、耐候性といった面でも高性能を備える。その分、高価になる。ちなみに、日本古来の樹脂と言えば漆が挙がる。

色となるのが顔料である。顔料と言うとベンガラや紺青等の名を日本画の絵具や陶器の色付けなどで耳にするが、そのような鉱物系の無機顔料は発色性に劣るため主流でなく、現代の冴えた多彩な色を生み出しているのは、化学合成、すなわち石油や石炭等から精製する有機顔料である。

そして3つめの溶剤は、樹脂と顔料で構成される塗膜成分を溶解または分散させて流動化する液体で、油、アルコール、石油を蒸留抽出する炭化水素系などのほか、水も挙げられる。水で薄める塗料が水性塗料、シンナーとも呼ばれる有機溶剤で薄める塗料が溶剤塗料で、昔は植物油が主要成分である油性塗料が代表であった。塗った後は水は蒸発、有機溶剤は揮発して抜け、樹脂と顔料を成分とする堅い塗膜ができる。乾いてしまえば、水性塗料といえど、もはや水で融けることはない。

阪急電車「美しさの秘密」

この3種の混合に関するさらなる区分でも、よく耳にする名称が出てくる。樹脂だけを溶剤に溶かしたものが透明塗料で、ニス、ワニス、クリヤがある。一方、樹脂と顔料を混ぜて溶剤に溶かしたものは不透明塗料(ペイント)とされ、その中でとくに塗り肌が滑らかで高い光沢を放つものがエナメル塗料として区別される。


阪急電鉄が使う塗料のさまざま(撮影:久保田 敦)

以上のことからは、アクリル塗料、ウレタン塗料、エナメル塗料等の言葉はよく聞くものの、前二者と後一者では別のカテゴリーで区分された名称とわかる。植物油と組み合わせるフタル酸樹脂に対してアクリルやウレタンは光沢を有し、さらに硬化剤と混合するタイプは厚みが生まれ、その混合比率により滑らかなエナメル塗料となる。

過日、阪急電鉄の正雀工場で見たマルーンの一斗缶には「ハイウレタンNo2000」の商品名とともに、「化学名・合成樹脂エナメル塗料」との記載があった。ここに阪急電車が美しいと評される秘密の一端がありそうだ。


日本塗料工業会で説明してもらったところ、塗料の良しあしは有機化学そのもので、樹脂や顔料の分子構造による。「分子構造」は高校の化学でその基礎を学ぶが、原子同士の結び付きを示した俗に言う「亀の子」で表される。図は、数百にもおよぶ赤や青などの有機顔料の中でも比較的退色しにくいとして重用されるキナクリドン系の分子構造だが、その六角形(ベンゼン環)から突き出した「手」で示された部分の元素を工夫することがポイントだと言う。たとえば、「=NH」や「=O」との組み合わせにより発色もよい高級塗料になる。

ただ、「組み合わせる」と言っても、理論的な合成方法がわかっていても、収率と称して、原料物質の量に対して実際に得られる量に差がある。いわゆる歩留まりであり、多くの場合、その率は低くて合成は容易ではない。化成会社はそのために連綿とした研究開発を行ってきたのであり、精製には巨大プラントが必要になる。それらが塗料の価格に反映することは言うまでもない。

鉄道と異なる自動車の塗料・塗装

では、そのような高級塗料が何に用いられるのかと言うと、身近で最たるものは自動車である。10年以上にわたり美しい色が保たれる。一方、古い建物や道路脇に見かける看板や案内板などでは、退色しやすい赤の文字がすっかり消えてしまったものも、ときおり見かける。鉄道車両の塗料は、この両者の中間に位置すると言ってよい。


30〜40分で1両の塗装を終了。塗装機のブースが移動してまだ濡れたような状態の車体が徐々に姿を現す(撮影:久保田 敦)

かつて鉄道車両用の塗料は、アルキド樹脂の中の一つというフタル酸樹脂がほぼすべてだった。4種の樹脂を前記したが、その配列に当てはめるとアクリルの下に位置づけられ、最も廉価な塗料ということになる。しかし、鉄道車両は定期的に「洗う」作業があるため、放置されるものとは違い、劣化の要因になる酸が除去されるし、理論的にはブラシでこするたびに表面が磨かれる。そのため塗装の品質は比較的長く維持されるので、コストパフォーマンスに優れた塗料として使用されてきた。また、このフタル酸樹脂には反応させるための植物油が加えられるが、それが他の塗料にない塗りやすさを生み出す。

もう一つ、フタル酸樹脂塗料が愛用された理由は「肉持ち感」と表現されるボリューム感だった。車の塗装と見比べるとわかるように、その肉持ち感が鉄道車両の存在感や安心感に結び付くとして重視されてきたそうだ。

そのフタル酸樹脂から、より高い性能を求めて、現在はアクリルラッカー系樹脂とウレタン樹脂に変化している。最初は、新幹線車両におけるアクリルラッカー系樹脂の採用だった。従来とは異次元の速度で風圧、振動、物が当たる衝撃を受けた際の強度が求められ、初めての新幹線に、新幹線専用の特殊塗料として開発された経緯がある。肉持ち感はフタル酸樹脂に及ばなかったが、格段に引き上げられた強靭さが、機能として最重視された。

対する在来線は、ウレタン樹脂に向かった。フタル酸樹脂より硬く、耐候性もアクリルラッカーに並ぶが、アクリルラッカーほどの特殊性はない。自動車の補修等にも多用される汎用性をもった塗料である。肉持ち感がそこそこあり、フタル酸樹脂の長所を維持する種類は何かと比較検討していった結果、ウレタンに帰結したと言う。

阪急電鉄の話では、1974年に現在の塗料に切り替えたとの説明だったので、その時期から鉄道界に台頭してきており、この十数年で主流になったようだ。

ウレタン塗料はなぜ人気?

ウレタン塗料が好まれるようになった背景に、JRが発足して以後、車両の検査周期が長くなったことも影響する。国鉄時代の全般検査は国鉄・私鉄とも3年以内だったが、 JR発足時の法改正で4年、現在では安全が証明されたものは最大8年となり、かつての全般検査周期が重要部検査の周期と重なるほどとなった。これにより多くの社で重要部検査にも塗装工程が組み込まれたが、こうした傾向からより長持ちさせる必要が生じた結果、切り替えが進んだ。


番号のマスキングは貼るのもはがすのも神経を使う作業(撮影:久保田 敦)

なお、溶剤の違いや反応スピードからウレタン樹脂塗料のほうが乾燥が早く、その分、次の作業に早く移れるメリットがあるが、前記の塗りやすさではフタル酸塗料が勝り、ゆえに現在でもフタル酸塗料を重用する例もあるそうだ。

一方、自動車の世界と比較すると、ほかにもさまざまな違いがある。自動車では、水性塗料の比率が年ごとに高まっている。電着塗装と称して、電着塗料のプールに塗装すべき車体を浸して電気を流し、水の電気分解を利用して塗膜を形成するため、必然的に水性塗料が求められる。中塗りや、その上に色を付けるベースコートと呼ばれる上塗り塗料も水性だ。有機溶剤に頼らないため、環境対応として非常に高レベルである。なお、その上のクリアコートは、ゴミなどによる不良率低減、生産性の向上から、今もほとんどのメーカーが溶剤塗料を使用している。

鉄道で水性塗料を用いているのは、台車や床下機器等を中心に、塗装の目的が美装ではなく、もっぱら金属の保護を目的とする部位に集中している。ゆえに、阪急の現場においても手塗りを行っている。

自動車と鉄道車両の差は、持てる設備の圧倒的な違いによる。自動車は国内だけで年間900万台以上、1日換算2万5000台が製造される工業ライン生産品である。ゆえに自動化された巨大な設備が用意されている。

端的に言えば、水性塗料は、溶剤が水であり揮発性溶剤より乾燥(蒸発)に時間を要するため、ホコリ等の付着の可能性が高まる。そのため製品を台なしにしないためにはクリーンルームのような完璧な設備が必要で、逆にそれで温度や湿度も一定の最高環境が整えられる。さらに、蒸発の速度がより遅い冬や、湿度が高くて白濁しやすい夏でも関係なく品質を均一化できる。その設備を設けても大量生産品はコストに見合う。

基本的には一層塗り


対する鉄道は、どこも、多くて日に2〜3両といった小単位だから、比較すれば簡便な設備で済む速乾性の有機溶剤系で塗装が行われる。また逆に、小単位に過ぎないことから有機物質の使用量も少なく、問題化する環境負荷とならない。阪急電鉄でも過去に水性塗料で車体塗装をするテストを行った。しかし、現行設備の下では経年の退色も著しかったために断念したと言う。

また、自動車の新車は4層の塗り重ねで、長年、新車並みの輝きが維持できるほどとなった。それに対して鉄道車両は、発色のため下塗りを行うこともあるが、基本的には一層(塗り分けならば部分的に色を重ねることになるが)である。頻繁に洗車を行い、さらに4年に一度は塗装するという前提に立てば、自動車ほどのハイクラスの塗装を求める必要はない、ということでもある。

なお、最近は鉄道車両にもハイグレードな「ななつ星」や「四季島」「瑞風」などが出現し、E655系「和(なごみ)」といった特別な車両も登場しているが、これらの高価格商品にふさわしいレベルの塗装に関しては、一般車両の場合とはまったく別のカテゴリーと考えてよいようだ。