防食概論:防食の基礎

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          【塗料の構成】

 ここでは,最も広く用いられる液状の溶剤型塗料の基本的な構成材料を紹介する。塗料の詳細については,別途に【塗料・塗装】の【塗料各論】で解説する。
 
 【塗料の基本構成】
 溶剤型塗料の基本的な構成(分類)を下図に示す。

溶剤型塗料の構成

溶剤型塗料の構成例

 塗料の構成成分は,基本的に,塗付けた後に塗膜として残る塗膜構成要素(film former, film forming material)と塗膜として残らない塗膜形成助要素に大別される。

 【塗膜構成要素】
 塗料構成要素は,塗膜の基本物性を決める塗膜主要素,塗膜を構成する樹脂の特性(機械特性,作業性,乾燥性など)を調整・制御する塗膜副要素,塗膜に各種機能(防錆性,機械特性,光学特性,熱特性,電気特性,電磁特性など)を付与する顔料(pigment)で構成される。
 塗膜主要素
 塗膜の主体となる樹脂(有機高分子材料)で,展色材(vehicle)バインダー(binder)ともいう。また,液相の構成成分についてはビヒクル(vehicle, medium)ともいう。塗装後の化学反応(重合反応,縮合反応などの硬化反応)で最終的な樹脂となるため,塗料の状態では中間的状態のものが用いられる。展色剤は,由来により天然油脂(natural oil),天然樹脂(natural resin,resin),合成樹脂(synthetic resin)などに分類される。
 塗膜副要素
 塗料に少量添加して,その性質の一つ若しくはそれ以上を改善又は変性する物質で,可塑剤,塗装作業性を改善するための消泡剤,沈殿防止剤,増粘剤などの添加剤(additive)をいう。
 なお,ここでは硬化剤(hardener, curing agent)を塗膜副要素に分類しているが,展色剤に分類する例も多い。
 顔料
 顔料は,金属にさびが発生するのを防止する機能を持つさび止め顔料(rust preventive pigment,rust inhibitive pigment),塗料・塗膜の色づけなどに用いる着色顔料(color pigment),他の顔料の希釈や増量など塗料・塗膜のある種の改質を目的として配合される体質顔料(extender, filler, extender pigment),強度や弾性など機械特性の改善,導電性などの物理特性改善などを目的とする特殊顔料(special pigments)などに分けられる。
 なお,さび止め顔料(rust preventive pigment,rust inhibitive pigment)は規格類で広く用いられる名称であるが,一般的には防せい顔料(rust preventive pigment)ともいわれる。

 【塗膜形成助要素】
 一般的には,塗料の粘度や流動性の調整に用いられ,塗装作業性や塗膜の平滑性確保などを主目的とした溶剤(solvent)を指す。なお,溶剤は塗膜形成時に蒸発し,大気に排出されるため,溶剤種によっては大気汚染の原因物質として注目されることがある。
 溶剤の一般的な分類では,塗装後に蒸発し塗膜に残らない成分を指すが,特殊な例として,塗膜主要素の硬化反応に寄与する成分を含む反応性希釈剤(reactive diluent)を溶剤として分類することもある。
 溶剤の定義【JIS K5500「塗料用語」】
 バインダーを十分に溶解し,所定の乾燥条件で揮散する単一又は混合された液体。狭義では,バインダーの溶媒をいい,ほかに助溶剤(※1),希釈剤(※2)がある。本来は,蒸発速度の大小によって区分するが,沸点の高低によって,高沸点溶剤・中沸点溶剤・低沸点溶剤に分けることもある。
 参考追記:(※1)助溶剤とは,それ自体は塗膜形成要素を溶解する性質はないが,溶剤に加えると溶剤単独のときより溶解力が大きくなる性質のある蒸発性の液体です。ニトロセルロースラッカーではアルコール類が助溶剤として使われます。
 (※2)希釈剤とは,それ自体溶解力のある溶剤ではないが,溶剤と併用して悪影響なく使用できる,単一又は混合された揮発性液体のことです。
 塗料で使用例の多い溶剤には,水,石油系混合溶剤,ミネラルスピリット,トルエン,キシレン,エタノール,ブタノール,イソプルピルアルコール(IPA),ブチルセロソルブ,ケトン,シクロヘキサン,サクサンブチル,酢酸エチルなどがある。

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