金属に塗る:はじめに

Mark Golden


 サンフランシスコの夕日に染まるゴールデンゲートブリッジ
c2007 Rich Niewiroski Jr.


※以下の情報では、アメリカで販売されている商品で国内では入手できないものが多く紹介されていることを予めご了承ください。

質問:サンフランシスコの象徴であるゴールデンゲートブリッジの鉄鋼はどの位の頻度で塗り直されているのですか? 回答:毎日絶え間なく腐食部分の塗り直しが行なわれています(28人の塗装職人)。金属、特にさまざまな環境条件に曝された金属の塗装は、当社の最も高度なコーティングシステムでさえ、時が経てば(10年といわず、数年単位で)耐えられなくなるでしょう。

金属には、金属特性を示すさまざまな元素が含まれており、導電能力や、永久的な形状を作る能力や、通常の温度で変形するなどの特性があり、通常、光沢があります。ホウ素、炭素、ゲルマニウム、シリコン、アンチモンなど、一定の条件下で金属のように作用する「半金属」と定義される元素もあります。

金属は通常、2種類に分類されます。すなわち、鉄を含有するもの(鉄金属)と鉄を含有しないもの(非鉄金属)です。鉄金属には、錬鉄、鋳鉄、炭素を含む多くの鉄化合物(炭素鋼)や、その他さまざまな合金(ニッケル鋼、タングステン鋼、クロムバナジウム鋼、その他)があります。

非鉄グループには、銅、マグネシウム、鉛、ニッケル、モリブデン、亜鉛、スズ、真鍮、そして最も重要なアルミニウムなど、他のすべての金属が含まれます。このように膨大な選択肢がアーティストに提供されているのですから、支持体としての金属の使用を解明する機会を1つの記事に書き切ることはできません。今後何号かにわたり、金属の支持体に塗装する際のベストプラクティスを掲載していきたいと思っています。各記事でそれぞれの独自性を詳しく記載しますが、塗装を支える面としての使用に適していないものもあるかもしれません。

アーティストは様々な金属を美しく重要な描画の支持体に使って来ましたが、アルミニウムはすべての塗装用金属の中で、群を抜いて最も広く使用されている支持体です。そのため、支持体としての金属使用を考えるにあたり、まずアルミニウムの評価から始めることが重要です。

第1部:アルミニウム
アルミニウムという元素は地殻の中で最も一般的な金属ですが、この金属を使って効率的に制作することが可能になったのは、わずかこの125年のことです。アルミニウムは世界中の至る所で使われているため、1800年代半ばより前には純金属が銀や金より貴重であると考えられていたとは信じがたいことだと思われます。

現在、アルミニウムには1,700を超える等級と仕上げ工程があり、計り知れないほどの数の用途に利用されています。アルミニウムのコーティング分野における多くの研究を綿密にチェックし、オンライン上の多くの「ハウツー」ガイドに目を通したとしても、自信を持ってこの材料で制作することはアーティストにとってきわめて難題です。この材料で制作するとき、混乱を減らし、選択性を高め、最善の策を定義することは可能でしょうか?おそらくより現実的なことは、準備と費用に関してより努力しようとする人のために、最善の策だけでなく、次善の策、適切な策をも提供することです。

まず、描画の支持体に最も適したアルミニウムの選び方を調べてみましょう。次に、描画できる状態にするための、推奨できるアルミニウム支持体の準備と下塗り方法に進みます。


使用するアルミニウム 
 (訳注:等級番号は国内品も同等ですが、アルファベット文字は異なります。詳しくは販売店、メーカーにお問い合わせください。)
基本的に、アルミニウムの等級は8種類あり、機能、溶接、機械加工、腐食耐性に関する特性もさまざまです。アーティストにとって、より重要な等級として、優れた腐食耐性を持つ等級、例えば、1000、5000、6000シリーズが挙げられます。他の等級も使用されていますが、通常は、他の有益な用途に最適化されています。5000シリーズと6000シリーズは通常、戸外や厳しい海洋環境で使用されています。等級システムの最初の数字はアルミニウム固有の特性を発揮させるために併用する主要合金を表しています。5000シリーズではマグネシウムであり、6000シリーズではマグネシウムとシリコンです。一般的に使用されている等級シリーズには5005、5052、5083、5456、6005、6061と6082が含まれます。固有の番号はそれぞれ、硬度、強度、加工性、引張強度、伸長など、固有の特性を発揮させるためにアルミニウムに含まれる他の合金のレベルを表しています。例えば、アルミニウム5052には微量ながら、銅、シリコン、鉄、マグネシウム、マンガン、亜鉛、クロムが含まれています。

アルミニウム板を購入するとき、通常、焼き戻し度に関する表示(通常、数字の前についているHやTの文字)にも気づくでしょう。これは単に、加熱や引っ張りや加工硬度など、アルミニウムに施した加工の度合いを表しています。例えば、熱処理塗装系でコーティングされたアルミニウム板にはH4と表示されていると思いますが、これは熱処理タイプの塗料がコーティングがされた際に熱が金属の特性に影響したことを示しています。このような表示は支持体に制作するアーティストにはあまり重要ではありませんが、アルミニウムの機械加工を行う製造者にはとても重要です。
アルミニウム板は無垢板(アルミ金属板)で購入することもできますし、総重量を減らすために無垢の木やプラスチック、ハニカム構造のポリエチレンプラスチックまたはアルミニウムを芯にした積層板(複合パネル)もあります。こうした積層板の多くは、楕円形から多面形まで、またさまざまなカットアウトなど、メーカーがアーティストのニーズに合わせて形作ることができます。このようなパネルには通常、柔軟なものや硬質のものなど、さまざまなコーティングに適するよう、限定的な範囲で伸長や収縮があります。無垢板は必要な全体寸法次第でさまざまな厚みにすることができ、無垢の芯やハニカム構造の積層板も同様です。大きな作品であればアルミニウム板や芯材料の厚みを増すことにより最適な支持体とすることができます。複合パネル(積層板)を、無垢のアルミ板と同じレベルの硬度や曲げ剛性を持つようにするには、経験則として全体的な厚みを30~40%増やすことです。それでもなお支持体の総重量は減少するでしょう。ハニカム構造のパネルの一般的な厚さは1/2インチです。4フィートを超える大きな作品の場合はそれより厚いパネルの方が適しているかもしれません。無垢の芯を使ったパネルの場合、小さな作品(2フィート以下)の最も一般的な厚みは1/8インチでしょう。ずっと大きな作品の場合、1/4インチの無垢芯パネルを使うのが一般的でしょう。この多くは、作品の額縁、筋違(筋交)、架台による支えの度合いによって異なります。

アルミニウムの支持体には、非処理、陽極酸化、化成被覆、コイル塗装(機械塗装)など、またポリエステル塗料、フッ素重合体樹脂(FEVE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)および他の塗装系を含むさまざまなシステムによる塗装など、さまざまな仕上げが施されています。

アルミニウムの準備または表面の塗装を行う前にアルミニウム支持体にどのような処理がなされたかを知っておくことは重要です。インターネットには、どのような表面であれ未加工アルミニウムへの描画に取り組むアーティスト達のさまざまな体験談が「7年近く掛けっ放しでもこんなに美しい絵」という賛辞とともに掲載されています。これは常にアーティストとしての特権ですが、間違いなくより良い手法であり、これにより満足できる結果が得られる可能性は高まるでしょう。

コーティングをしていないアルミニウムは非常に反応性が高いため、大気中の酸素とすぐに結合し、酸化アルミニウム層が生成され始めます。結局、このプロセスが続くため、特に保護されていない環境では、 表面に目立つ白い水酸化物層が生じるかもしれません。酸化アルミニウム層は実際、非常に耐腐食性の面を作ります。陽極酸化アルミニウムは、保護力のある酸化層を利用して酸化層の厚みを劇的に増す工程であり、そのため戸外の貯蔵タンクや、高い耐腐食性が必要な他の構造物にとって完璧な選択肢になります。かなり多孔性の層であるため、陽極酸化アルミニウムを化学的に染色することも簡単です。残念ながら、酸化アルミニウムの表面は、自然に作られたか、陽極酸化工程を経て作られたかを問わず、絵具の接着にとって最適の表面ではないため、絵具がうまく接着させるためには、追加の対策が必要になるでしょう。

アルミニウム看板業界は、調整され、下塗りされたアルミニウム製品を相当数作っており、これに適切な処理をすれば、アルミニウム支持体での制作を望むアーティストに非常に有益な選択肢になります。こうしたアルミニウム薄板の中で最も優れ、最も一般的に手に入るものの一つがDibond(ダイボンド:国内販売あり)です。この製品は、腐食耐性の高い5005等級のアルミニウム合金を使ったアルミニウムの外板2枚で作られており、厚さは3ミリです。内芯は無垢のポリエチレンプラスチックで、さまざまな厚みが用意されており、全体的な厚みは2mm(5/64”)から6mm(1/4”)まであります。アルミニウムの表面はポリエステルラッカー系でコイルコーティングされています。他のアルミニウムパネルシステムも同様に、事前にさまざまな表面処理とコーティングシステムで調整されているため、未加工のアルミニウム板に描画するために必要な準備対策は劇的に減少します。多くのアーティストはこのように準備された支持体に直接描き始めますが、塗布された絵具またはコーティングの性能を高めるためにほとんどのメーカーが示唆しているステップはまだあります。

ブランド例:米国:Dibond, Alucore, AlumaCorr, Nu-Alum, Signabond Lite, Alumalite, Omega-Bond, LusterBoard 英国:Reynobond, Alupanel, Alcom, Alucobond, Alpolic オーストラリア:Alusign, Ulltrasign, Econ-Panel, Alco-Panel, ALPV-Panel EU:Aludecor, Alupex, Flexibond 
アジア:Alucomat.

 

描画用に下塗りしたアルミニウムパネルの準備
我が社のパネルには描画前の準備は不要ですというメーカーもありますが、少なくとも最低限の注意を払って支持体をきれいにすることが重要です。AlumaCorrやSignabond Liteなどのブランドは、少なくとも、前加工による油脂や指紋を除去するためにグリース除去剤でパネルを拭くことを推奨してします。 同様に手軽な処置としては、残渣が残らないよう糸くずの出ない布に適切なグリース除去剤(アルコール)を含ませて使うことです(パネルの面に触れないよう注意してください)。

最良の手段は、グリースを除去した後、湿った/乾燥したサンドペーパーで表面を軽くこすることです。塗布したコーティングの上からサンドペーパーで擦り取らないようにしてください。その後、描画前に、研磨作業で生じたゴミをアルコールで拭き取ってください。パネルのサプライヤーやメーカーであれば、コーティングシステムに関する最適なアドバイスを提供することができるでしょう。DibondとAlucoreは、コーティング剤の上塗りに関し、以下の方法を推奨しています。

1. エチルアルコールまたはイソプロピルアルコール(表面に直接かけるのではなく、前もって糸くずの出ない布に含ませておく。)で事前に汚れを落とす。
2. その後、湿った/乾燥したサンドペーパー#360を使って軽く研磨する。
3. アルコールで湿らせた布でゴミを拭き取る
4. 十分な乾燥時間を取る。
当社の材料・塗布専門家であるScott Bennettは、DiBondに描画する際の最善の方法に関し、JustPaint.orgに記事(英文)を掲載しています( http://www.justpaint.org/painting-on-dibond/参照)。


下塗りしていないアルミニウムパネルの描画用準備
数多くの調整済みアルミニウム複合パネルの選択肢があるとしても、純アルミニウムの表面に制作したいとか、反射する金属美を維持したいと思われる場合、独自のパネルを準備する必要があるでしょう。制作過程で費用を節約できると考えてこのルートを選ばれた方は驚かれるかもしれません。未加工のアルミニウムストックパネルを適切に準備するためには少し手間がかかりますが、適切で耐久性の高い描画面を作るために、その手間を惜しんではなりません。

すでに述べたように、あらゆる等級のアルミニウム板金属は、空気に触れるとすぐ酸化し始めます。この酸化アルミニウムの表面は、アルミニウムを保護する一方、その上から描画する際には接着性のよい面ではありません。したがって、処理をしていないアルミニウムの支持体に直接描くことは最良の手段ではありません。

描画に適したアルミニウム板を準備する際の最良の手段として、確実に絵具が接着性を保ち、金属が絵を損なう酸化物を生成しにくくするために、3つのステップが必要です。これらのステップには、アルミニウムを脱脂(スマット除去)し、次にアルミニウムの酸化膜を除去するために化学的手段または機械的手段を使って表面をエッチングし、その後アルミニウムの自己酸化レベルを再び下げるために直ちに金属に化成被覆を施すことです。この作業を簡素化するための市販品が容易に入手できることをお伝えすることは素晴らしいことですが、それと同様に、普通は、必要な材料と技術はほとんどのアーティストの手の届く所にはないこと、また多くの一般的なアトリエにも装備されていないことを伝えなければなりません。

数年前、一般消費者向けの簡単なエッチングとコーティングソリューションを提供するような製品が相当数、市場に、特に海洋設備の業界に出回りました。こうした商品はほとんどすべて、消費者市場から消えてしまいました。ケミカルエッチングソリューションは通常、アルミニウムの洗浄とエッチングに苛性ソーダやリン酸、硫酸を必要とします。最も優れたコーティングシステムは毒性の高い六価クロム酸化物システムを使用する必要があります(「エリン・ブロコビッチ」という映画を思い出してください(訳注-六価クロム環境汚染に対する訴訟に関する実話に基づいた映画))。三価クロムまたはジルコニウムとチタニウムの化合物を使ったより安全なシステムは通常、一般的消費者向けの工具店などでは扱っていません。こうした製品の中には、特にアルミホイールや他の自動車部品またはアルミニウム船体の再仕上げを目的とした、自動車の修理店または船舶外装修理店で扱われているものもあります。ある程度の時間をかけてこれらの化学薬品の扱い方を学び、こうした材料の適切な処分を理解する意思がなければ、こうした材料を使えないことは明らかです。

 

ワシントン記念塔のアルミニウム製の頂点
(9” x 5”)は、国内唯一の鉱石生産者であったフィラデルフィアのWilliam Frishmuthによって鍛造されました。当時は銀より高価な希少金属でした。
基本的な第一ステップ
一切合切までは興味がないのであれば、重要な話を続けましょう。アルミニウム表面を洗い流して油脂や油っぽい堆積物(特に油を触った手からの付着物)を除去してください。アセトンを使うこともできますが、より専門的な脱脂財もあります。例えば、AWLGRIPRは、Awlprep拭取溶剤またはPOR金属クリーナー脱脂剤と呼ばれる製品を作っており、これらは海洋器材取扱店で見つけることができます。アルカリ性洗剤もアルミニウムの脱脂に有効ですが、多くの場合、金属に穴が開き始めるでしょう。金属に安全なものを使うことが重要です。市販品にはSimple Green Extremeもあります。Ajax、Borax(20 Mule Team)、Mr Cleanなどの製品も酸化アルミニウム膜を除去しますので、推奨された通りに希釈して使用し、アルミニウムへの接触はできるだけ短時間に留めてください。こうした物質は表面で乾燥させないようにし、シミにならないよう、使用後は十分な水(できれば脱イオン水)で完全に洗い流してください。いつもと同様、これらの物質に触れる危険を避けるために適切な保護具を使用してください。皮脂で表面を再び汚さないよう、適切な手袋を着用することが必要です。この工程により脂汚れが原因となる絵具の層間剥離が避けられます。

次のレベルへの移行
未処理のアルミニウム面の準備に関するベストプラクティスにおける次のステップは、酸化層を除去することです。機械的な方法、すなわちサンディングまたは研磨により酸化層を除去することが可能です。金属の表面をサンディングすることにより、酸化アルミニウム膜を除去すると同時に、表面にエッチングされた表面ができ、その上のコーティングの接着を助けます。サンディングを行う場合、スチールウールなど、他の金属研磨剤の使用を避けることが重要です。そうしなければアルミニウムに不純物が入り込み、腐食が劇的に早まる可能性があるからです。3M Scotch-Brite、Red Scuffパッドを使うことをお勧めします。80グリットより粗い研磨ツールを使わないことも重要です。こうした目の粗いペーパーを使ってできた筋を消すには、段階的にキメの細かいペーパー(200、400など)を使ってサンディングを続けてください。研磨により生じたゴミを取り除くには、タッククロスや送風機や掃除機を使って粒子を吸収することが重要です。

アルミニウム面にエッチングするもう一つの方法は化学エッチングシステムの使用です。特に海洋器材のサプライヤーは、いくつかの解決策を提供してくれます。苛性ソーダなど、アルカリ性の腐食液は酸化層を除去します。アルミニウムの表面を腐食するだけでなく、表面の下塗りにもなる製品はAWLGRIP Wash Primer CF Converterです。これは2種類の要素からできているエッチングプライマーで、後に塗る絵具のための中間層を作ることができます。入手可能な他のエッチングプライマーは通常不透明な仕上がりになります。POR Metal Prep、TRANSTAR 1K Self-Etching Primer、U-Pol 1K Acid #8 Etch PrimerあるいはSEM Self Etching Primersは、黒、グレー、緑があります。Rust-Oleum Self Etching Primerはグレーの膜で、通常、お近くの塗料店で購入することができます。こうしたコーティングを使う場合は必ず、手袋、眼鏡、換気、メーカーが推奨するマスクなど、保護具が必要です。

透明のコーティング
支持体としてアルミニウムを使用する多くのアーティストが金属アルミニウムそのものの持つ反射性の金属表面に惹かれていることは分かっています。これはおそらく自分で準備すべきではない材料です。アルミニウムの外観を残してアルミニウムに描画する際に最も耐久性の高い面を作るには、化成被覆を塗る必要があります。化成被覆とは薬品を使った仕上げであり、アルミニウムの表面と反応して自然酸化コーティングが生まれ、それがさらなる酸化を妨げ、遅らせることになり、そして他の工程と組み合わせるとその後の絵具の描画に適した接着面が生まれます。この工程に関して最も望ましい材料はクロムの化成被覆です。この工程には専門の作業者に加えて環境面および産業面での安全措置が必要になります。正しい結果を得るためには予行演習を行うこと、そして他のすべての工程が完了した後すぐに進めてアルミニウムの表面が酸化しないようにするためのタイミングが重要です。この工程を完了する方法に関するアドバイスを掲載しているいくつかのサイトがあります。簡単な製品調査および簡単な工程説明を前述していますが、アルミニウムに制作したいと思われているお客様には、専門業者にてアルミニウム化成処理を表面に施すか、あるいは工場で調整されたアルミニウムパネルを使用することをお勧めします。


陽極酸化アルミニウム

陽極酸化とは、アルミニウムの表面の酸化膜をより厚くするために使用される電解工程です。その結果生じた膜は硬く、耐久性があり、不活性で、化学的工程により作られた仕上げと比べて耐腐食性も強度も優れています。陽極膜の厚みは、最終用途、特に最終用途の環境がどの程度過酷であるかによりますが、通常は5~25μです。陽極酸化アルミニウムは、染料でアルミニウムを着色した場合には優れた表面になり得ます。残念ながら、酸化アルミニウムがかなり硬質で滑らかな表面を作るマトリクスを作り出しますので、これらは絵具を接着させるための最適な表面にはなりません。さまざまな意見がありますし、陽極酸化アルミニウムでの制作に成功したというアーティストの情報も流れています。しかし陽極酸化アルミニウムの準備に関わるほとんどのプロは、酸化膜を除去すること、また無処理金属である場合と同じ工程から開始することを推奨していますので、当社からのアドバイスではありません

アルミニウムは美しく反射性のある安定した表面です。適切なアルミニウム支持体を使用することにより、芸術作品の寿命は劇的に長くなるでしょう。

Mark Golden

Golden Artist Colors社


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