防食概論:塗料・塗装

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         エポキシ樹脂塗料の概要

 JIS K 5500「塗料用語」に“エポキシ樹脂塗料”の用語定義はないが,一般的には「塗膜形成要素(展色材,ビヒクル)にエポキシ樹脂を含む塗料」と理解されている。
 エポキシ樹脂塗料は,取り扱いが容易,塗料の変性が容易,種類が豊富,硬化温度の選択幅が広い,硬化時の体積収縮が少ない,各種母材(金属,ガラス,コンクリートなど)との密着力が大きい,塗膜の耐熱性,耐薬品性に優れるなどの理由から多くの分野で用いられている。

 

【エポキシ樹脂塗料の分類】

 エポキシ樹脂塗料は,硬化形態や変性樹脂の違いで,一般的には,次の 3種に分けられる。
 ① 常温硬化形( 2液形)
 ビスフェノール A 形エポキシ樹脂を含む主剤( A 剤)と活性水素を持つ硬化剤( B 剤:多価アミン,アミンナダクト,ポリアミドなどのポリアミン類)を使用直前に混合して塗膜を形成する常温硬化形エポキシ樹脂塗料( 2液形エポキシ樹脂塗料ともいう)である。
 常温硬化形エポキシ樹脂塗料は,最も一般的な形態であり,防食塗装の下塗り塗料として広く用いられている。また,樹脂分散のための溶剤種により,溶剤形エポキシ樹脂塗料,弱溶剤形備考エポキシ樹脂塗料,及び水系エポキシ樹脂塗料に分けられる。
 なお,一般的に,溶剤種が異なると,適用できるエポキシ樹脂の種類も変わるので,作業性,塗膜特性が異なる。
 【備考】
 弱溶剤形塗料(mineral spirit paint,white spirit paint,mineral terpene-soluble paint)について,JIS規格での用語定義はないが,「鋼道路橋塗装・防食便覧」で次のように定義している。
 “弱溶剤とは,脂肪族炭化水素系有機溶剤(ミネラルスピリット等)を主成分とする混合溶剤。弱溶剤形塗料は弱溶剤で希釈可能な塗料の総称。狭義には弱溶剤を主な溶剤とした塗料をさす。”
 これに従うと,弱溶剤は,一般的な長油性フタル酸樹脂塗料,合成調合ペイントなどの油性系塗料に用いる塗料用シンナーと同等の溶剤と考えられる。

 
 ② 常温硬化形( 1液形)
 エポキシ樹脂のエポキシ基や水酸基を不飽和脂肪酸でエステル化(エポキシエステル樹脂塗料)した塗料である。
 アルキド樹脂(エステル化合物)の範疇でもあり,脂肪酸中の不飽和結合を利用して,空気中の酸素による酸化重合で硬化できる。塗料形態としては 1液形エポキシ樹脂塗料となる。
 
 ③ 焼付硬化形
 フェノール樹脂,尿素樹脂,メラミン樹脂や酸無水物などと組み合わせた焼付硬化形エポキシ樹脂塗料である。
 塗料形態としては,溶剤や水に分散し,液状で塗り付けるタイプと,固体粉末として塗り付けるタイプ(粉体塗料)がある。
 

【塗料の基本構成】

 一般的な 2液形エポキシ樹脂塗料では,一方のエポキシプレポリマー,顔料,添加剤を含む液を主剤( A 剤),他方のポリアミン類,ポリアミドなどを含む液を硬化剤( B 剤)と称している。
 
 主剤( A 剤)
 エポキシ樹脂(ビスフェノール A 型エポキシ樹脂,ビスフェノール F 型エポキシ樹脂など),改質剤(改質目的のキシレン樹脂,トルエン樹脂など),顔料,添加剤,及び溶剤で構成されている。
 エポキシ樹脂には,プレポリマーのタイプや分子量の違うものが多数ある。例えば,ビスフェノール A 型エポキシ樹脂には,分子量 340,粘度 4~6(Pa・s,25℃)の液状から,分子量 5,500の固体のものまで,多数の商品が原料用として市販されている。
 
 硬化剤( B 剤)
 エポキシ基と反応できる有機化合物(ポリアミン類,ポリアミド,酸無水物など活性水素を持つ硬化剤),及び溶剤が主な構成成分である。場合によっては改質剤,顔料を含む場合もある。
 常温硬化形の塗料には,ポリアミドやポリアミン類が,強制乾燥や焼付硬化形の塗料には,酸無水物,多塩基酸,芳香族ポリアミン,イミダゾール誘導体などが用いられる。
 
 このように,エポキシ樹脂塗料と称される材料は,使用できる樹脂,硬化剤,及び改質剤の種類が多く,組合せを変えることで塗料・塗膜の性質を大きく変えることができる
 従って,エポキシ樹脂塗料とひとくくりに称するが,製品ごとに特性が大きく異なることを理解したうえで選択・使用するよう心がけるのが望ましい。

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