防食概論:塗料・塗装

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         塗膜形成要素

 塗膜形成要素(vehicle;展色材ビヒクル)は,塗膜の骨格となる高分子材料である。
 防食塗装で用いられる酸化硬化形塗料や多液形塗料などの反応硬化形塗料は,塗装後の化学反応(重合反応,縮合反応などの硬化反応)で最終的な塗膜(樹脂)にするため,塗料は塗装作業性を考慮した中間状態の高分子材料(油脂,樹脂類)が原料として用いられる。
 一方,ラッカーや塩化ゴム塗料のような揮発乾燥形塗料では,最終状態の高分子材料(樹脂)を原料として用い,溶剤の揮発のみで塗膜を完成する塗料である。この種の塗料(塩化ゴム塗料)は,反応硬化形塗料に比較して,施工が容易で気温の影響を受けにくいため,鋼道路橋など鋼構造物塗装で広く採用された時代があった。しかし,現在は,長期防錆を目的とする塗装にはほとんど使用されていない。
 
 多液形塗料では,一方を主剤,他方を硬化剤と称する場合が多い。この場合の硬化剤は,塗膜形成要素として扱われる展色材で,塗膜副要素として扱われる硬化剤(硬化促進剤)とは技術的意味が異なるので注意が必要である。
 多液形塗料の場合は,どちらの要素に注目するかで,主剤と硬化剤は入れ替わる。混乱を避けるため,一方を A 剤,他方を B 剤とするのが良いと考える。

 塗料に活用できる油脂,樹脂には多種あり,鋼構造物に用いられる代表的なものには,
 あまに油(油性系さび止めペイント),アルキド樹脂(フタル酸樹脂塗料など),エポキシ樹脂ポリアミン類(エポキシ硬化剤),ポリウレタン樹脂(常温硬化型ふっ素樹脂塗料の樹脂は,ふっ素含有ポリウレタン樹脂),イソシアネート類(ポリウレタン硬化剤),不飽和ポリエステル樹脂(反応性希釈剤としてスチレンが必要),シリコーン樹脂(アクリルシリコーン樹脂),アルコキシシラン樹脂(エチルシリケートなど無機塗料)などがある。
 
 【参考】
 熱可塑性樹脂 (thermoplastic resin)
 熱可塑性(thermoplastic)とは,熱を加えれば軟らかくなり,冷却すれば硬くなることを繰り返す性質をいう。熱可塑性樹脂は,用途により汎用プラスチックエンジニアリングプラスチックスーパーエンジニアリングプラスチックに分けられる。
 汎用プラスチックは,家庭用品,電気製品の外箱,雨樋やサッシなどの建材,梱包資材等に大量に使われている。代表的なものに,ポリエチレン (PE),ポリプロピレン (PP),ポリ塩化ビニル (PVC),ポリスチレン(PS),ポリ酢酸ビニル(PVAc),ポリテトラフルオロエチレン(PTFE),ABS樹脂(アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂),アクリル樹脂(PMMA)などがある。
 エンジニアリングプラスチックは,エンプラと略称され,家電品の歯車や軸受け,CDなどの強度や壊れにくさを要求される部分に使用されている。主なものには,ポリアミド (PA;ナイロン),ポリアセタール(POM),ポリカーボネート (PC),変性ポリフェニレンエーテル(m-PPE、変性PPE、PPO), ポリブチレンテレフタレート (PBT),ポリエチレンテレフタレート (PET),グラスファイバー強化ポリエチレンテレフタレート(GF-PET),環状ポリオレフィン(COP)などがある。
 スーパーエンジニアリングプラスチックは,エンプラよりもさらに高い熱変形温度と長期使用出来る特性を持つ,略してスーパーエンプラとも呼ばれる。主なものには,ポリフェニレンスルファイド(PPS),ポリテトラフロロエチレン (PTFE),ポリスルホン(PSF),ポリエーテルサルフォン(PES),非晶ポリアリレート(PAR),液晶ポリマー(LCP),ポリエーテルエーテルケトン(PEEK),熱可塑性ポリイミド(PI),ポリアミドイミド (PAI)などがある。
 太字の樹脂は,塗料としても用いられ,加熱して塗膜を形成する焼付塗料として利用されている。
 
 熱硬化性樹脂(thermosetting resin)
 熱硬化性(thermosetting property)とは,樹脂などが硬化し不溶性・不融性になり,元の軟らかさには戻らない性質をいう。熱硬化性樹脂には,加熱等のエネルギーを与えて反応させるタイプ,A 剤と B 剤を混ぜて硬化させるタイプがある。
 熱硬化性樹脂は硬く,熱や溶剤に強いので,家具の表面処理,耐熱部品,塗料などに使用される。主なものには,フェノール樹脂(PF),エポキシ樹脂(EP),メラミン樹脂(MF),尿素樹脂(ユリア樹脂,UF),不飽和ポリエステル樹脂(UP),アルキド樹脂,ポリウレタン(PUR),熱硬化性ポリイミド(PI),シリコン樹脂(SI)などがある。
 
 水溶性樹脂(water-soluble resins)
 水溶性樹脂とは,分子内に親水基を多く持つ樹脂状化合物,及び塩基性中和物の重合体で水に溶解するものをいう。天然樹脂と合成樹脂とがある。硬化性の合成樹脂は,水系塗料の塗膜形成要素として使われる。縮合,重合などで親水基が失われて高分子化すれば硬化して水不溶性になる。
 天然樹脂には,澱粉,寒天,ゼラチンなどが日常生活の中で洗剤,紙,繊維,食品の原料や加工材料として幅広く使われている。合成樹脂のアクリル酸系水溶性ポリマーは,分散剤,粘度安定剤,増粘剤,パップ材,凝集剤,高吸水性樹脂など幅広い用途で用いられている。塗料分野では,顔料分散剤として活用されている。

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