防食概論:塗料・塗装

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         アルキド樹脂とは

 アルキド樹脂とは,アルコール(alcohol)と(acid),又は酸無水物(acid anhydride)との反応(脱水縮合)によるエステル化合物である。
 従って,アルキド樹脂は,テレフタル酸とエチレングリコールのエステル化合物であるポリエチレンテレフタレート(PET:ペット)などでなじみのポリエステル樹脂の一種であるが,塗料や印刷インキの業界では,アルキド樹脂と称するのが慣例である。

アルコールと脂肪酸のエステル化反応式

エステル化反応例

【用語の定義】

 JIS K 5500「塗料用語」では,アルキド樹脂(alkyd resin, alkyds)とは,“多塩基酸,及び脂肪酸(又は脂肪油)と多価アルコール類との縮重合によって作られる合成樹脂。”と定義されている。
 多価アルコールとしてグリセリン,ペンタエリトリトールなど,多塩基酸として無水フタル酸,無水マレイン酸など,脂肪油としてあまに油,大豆油,ひまし油などに含まれる不飽和脂肪酸が使われる。
 樹脂中に結合する脂肪酸の割合が大きいものから小さいものへの順に,長油アルキド・中油アルキド・短油アルキドに分類される。
 

【原料の紹介】

  次にアルキド樹脂塗料に用いられる主な原料を紹介する。
 多塩基酸
 多塩基酸の中では,無水フタル酸が最も一般的に用いられる。塗料に対する要求性能に応じて種々の有機酸が用いられる。
 次に主な多塩基酸とアルキド樹脂の性質に及ぼす影響を(長所:短所)で示す。
 無水フタル酸汎用性,硬度:可とう性
 イソフタル酸(耐候性,耐熱性,乾燥性:可とう性,溶解性)
 テレフタル酸(耐水性,耐薬品性,可とう性:溶解性,耐候性)
 安息香酸(汎用性,硬度,粘度低下:可とう性)
 ロジン(硬度,溶解性,光沢:耐候性,可とう性)
 テトラヒド無水フタル酸(付着性,保色性:―)
 無水マレイン酸(粘度調整:乾燥性)
 アジピン酸(可とう性,溶解性,付着性:硬度)
 コハク酸(付着性,可とう性,溶解性:硬度)など
 :可とう性とは,弾性変形のし易さをいう。
 
 多価アルコール
 多価アルコールでは,グリセリン,ペンタエリスリトール,エチレングリコールが一般的に用いられる。
 次に主な多価アルコールとアルキド樹脂の性質に及ぼす影響を(長所:短所)で示す。
 グリセリン付着性,相溶性,顔料分散性:―)
 ペンタエリスリトール硬度,乾燥性,高分子量化:溶解性,可とう性)
 エチレングリコール汎用性:硬度,耐候性)
 プロピレングリコール(可とう性:硬度)
 ネオペンチルグリコール(溶解性,耐候性:―)
 トリメチロールプロパン(耐候性,顔料分散性:―)
 エポキシ樹脂(耐薬品性,付着性:耐候性)など
 :相溶性とは,例えば他の高分子と混合した場合に,分子レベルで完全に混ざり合うことをいう。
 
 脂肪油(脂肪酸)
 油脂は,空気中の酸素による酸化のし易さ(指標はよう素価)により乾性油(よう素価 130以上),半乾性油(よう素価 100~130),及び不乾性油(よう素価 100未満)に分けられる。
 乾性油
 薄膜にし空気中に置くと,酸素を吸収して酸化し,これに伴って重合(酸化重合)が起こって固化(乾燥という)するほどに不飽和脂肪酸を多く含む脂肪油である。
 乾性油には,亜麻仁(あまに)油・桐(きり)油・芥子(けし)油・紫蘇(しそ)油・胡桃(くるみ)油・荏(えごま)油・紅花(べにばな;サフラワー)油・向日葵(ひまわり)油などがある。
 半乾性油
 乾性油ほど早くはないが,空気中で乾燥(酸化重合)する性質のある脂肪油である。
 半乾性油には,大豆(だいず)油・米ぬか油・コーン油・綿実(めんじつ)油・胡麻(ごま)油などがある。
 不乾性油
 液状の脂肪油で,常温の空気中では酸化重合しないもので,オリーブ油・扁桃(あーもんど)油・落花生(らっかせい)油・椰子(やし)油・椿(つばき)油・菜種(なたね)油・蓖麻子(ひまし)油などがある。
 
 次表には,代表的な油脂の主要な脂肪酸組成を紹介する。

油脂に含まれる主要な脂肪酸の組成例
データ出典:カネタ(株)資料 工業油脂
   油脂    パルミチン酸    ステアリン酸    オレイン酸    リノール酸    リノレン酸  
  乾性油    あまに油    4~9%    2~5%    20~35%    5~20%    30~58% 
  サフラワー油    4~8%    1~4%    8~25%    60~80%    0~1% 
  半乾性油     大豆油    5~12%    2~7%    20~35%    50~57%    3~8% 
  米ぬか油    11~21%    1~3%    35~50%    25~40%    0~1% 
  不乾性油     やし油    4~10%    1~5%    2~10%    1~3%    ― 
 各脂肪酸の炭素数と二重結合の数(炭素数:二重結合数)は,パルミチン酸(16:0),ステアリン酸(18:0),オレイン酸(18:1),リノール酸(18:2),リノレン酸(18:3)である。
 黒字は飽和脂肪酸,赤字は不飽和脂肪酸を示す。
 備考:やし油の主成分は,分子量の小さい飽和脂肪酸のラウリン酸(12:0)45~52%,ミリスチン酸(14:0)15~22%である。

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