防食概論塗装・塗料

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 ここでは,上塗り塗料の品質規格及び評価方法について, 【上塗り塗料とは】, 【合成樹脂調合ペイントの概要】, 【鋼構造物用耐候性塗料の概要】に項目を分けて紹介する。

 塗料の評価(上塗り塗料)

 上塗り塗料とは

 JIS K 5500 「塗料用語」

 上塗り塗料(top coat,top coat,finishing coat)
 塗料を塗り重ねて塗装仕上げをするとき,上塗りに用いる塗料。
 備考:1. ISO用語規格では,“top coat”と“finishing coat”とは同義語で,“塗装系の最終の塗料(coat)”をいう。
 備考:2. CEOでは,“topcoat”は“通常プライマー,アンダーコート,又は素地に直接塗装される塗装系の最終塗膜に用いる塗料”をいう。
 備考:3. 上塗りは,1回又はそれ以上塗られることもある。また,ある種の系では,上塗りが素地に直接 1回又はそれ以上塗装されることもある。
 上塗り(over coating, finishing)
 下地塗膜の上にまたは直接素地に上塗り用の塗料を塗る行為。
 
 一般的には,上塗り塗料は,下地塗膜の保護の他に,彩色,意匠性,防黴(ばい)性,防汚性,電気伝導性などの表面機能の付与を目的に用いられる。
 防食塗装では主に色付与,すなわち美装を目的に用いられる。他に上塗り塗膜に期待される付与機能には,硬さ,潤滑性,撥水・撥油性,日射反射性などがある。

 JIS 規格における上塗り塗料

 塗料に求められる美装(色付け,光沢付与など)を具現するために用いられる塗料で,建築物,構造物,自動車,車両,機械類など,あらゆる分野で使用されている。
 
 上塗りに用いる塗料の JIS製品規格として,用途別に次の塗料が規定されている。なお,赤字で示した塗料の詳細を以下に紹介する。
  JIS K5492「アルミニウムペイント」 ;主として屋外の銀色塗装に用いる塗料。
  JIS K5511「油性調合ペイント」建築物の鉄部及び木部,鉄鋼構造物などの塗装に用いる塗料。
  JIS K 5516「合成樹脂調合ペイント」建築物(鉄部,木部)及び鉄鋼構造物の中塗り又は上塗りに用いる塗料。
  JIS K5531「ニトロセルロースラッカー」 ;木材面の透明塗装及びラッカーエナメルで塗装したときの仕上塗り,金属面及び木材面の上塗りに使用する塗料。
  JIS K5572「フタル酸樹脂エナメル」 ;一般機器,建具などの塗装の上塗りに用いる塗料。
  JIS K5651「アミノアルキド樹脂塗料」 ;金属製品の塗装に用いられる塗料。
  JIS K5658「建築用耐候性上塗り塗料」建築物のコンクリート,セメント・モルタル面,プレキャストコンクリートなどの美装仕上げ塗りに用いる塗料。
  JIS K5659「鋼構造物用耐候性塗料」 ;鋼構造物の美装仕上げ塗りに用いる塗料。
  JIS K5660「つや有合成樹脂エマルションペイント」建築物及び構造物の,内外部のコンクリート,セメントモルタル面などの塗装に用いる塗料。
  JIS K5663「合成樹脂エマルションペイント及びシーラー」 ;一般建築物の内装に用いられる塗料。
  JIS K5667「多彩模様塗料」 ; 1回塗りで多彩模様の仕上げをする塗料。
  JIS K5668「合成樹脂エマルション模様塗料」建築物の内外装の模様仕上げに用いられる塗料。
  JIS K5670「アクリル樹脂系非水分散形塗料」建築物のコンクリート面やセメント・モルタル面,プレキャストコンクリート,押出し成形板などの塗装に使用する塗料。
  JIS K5675「屋根用高日射反射率塗料」建築物の屋根及び屋上の塗装に用いる塗料。
  JIS K5960「家庭用屋内壁塗料」 ;家庭で屋内の壁を塗るのに適する塗料。
  JIS K5961「家庭用屋内木床塗料」 ;透明仕上げ用として,家庭で屋内の床,廊下などに適する塗料。
  JIS K5962「家庭用木部金属部塗料」 ;家庭で木部・金属部を塗るのに適する塗料。
  JIS K5970「建物用床塗料」 ;建物の屋内床面に塗装する塗料。
 
 ここでは,防食塗装に用いられる JIS K 5516 「合成樹脂調合ペイント,及び JIS K 5659 「鋼構造物用耐候性塗料に規格される上塗り塗料ついて紹介する。
 
 【参考】
 塗装系(coating system, paint system
 塗装される又は既に塗装されている塗料の塗膜層の総称。塗装の目的・効果を満足するように作った,地肌塗りから上塗りまでの塗り重ね塗膜の組合せを総称する用語。【JIS K5500「塗料用語」】
 JIS(Japanese Industrial Standards>
 日本工業規格(Japanese Industrial Standards)の通称で,1946年(昭和 21年)に制定された工業標準化法に基づき,経済産業省に設置された日本工業標準調査会の答申を受け,大臣が制定する国家標準(工業標準)である。
 ISO(International Organization for Sstandardization;国際標準化機構),BS(British Standard;英国工業規格),ASTM(American Society for Testing and Materials;米国試験材料協会),CED(Coatings Encyclopedic Dictionary : Stanley LeSota, Federation of Societies for Coatings Technology, Blue Bell,PA, 1995)

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 合成樹脂調合ペイントの概要

 

 JIS K 55162019合成樹脂調合ペイント

 適用範囲
 この規格は,建築物(鉄部,木部),及び鉄鋼構造物の中塗り,又は上塗りに用いる合成樹脂調合ペイントについて規定する。
 参考:合成樹脂調合ペイントは,着色顔料・体質顔料などを,主に長油性フタル酸樹脂ワニスで練り合わせて作った液状・自然乾燥性の塗料である。
 種類
 a) 合成樹脂調合ペイント 1 種 主に,建築物,及び鉄鋼構造物の中塗り,及び上塗りとして,下塗り塗膜の上に数日以内に塗り重ねる場合に用いる。
 b) 合成樹脂調合ペイント 2 種中塗り用 主に,大形鉄鋼構造物の中塗りに用いる。
 c) 合成樹脂調合ペイント 2 種上塗り用 主に,大形鉄鋼構造物の上塗りに用いる。
 
 ホルムアルデヒド放散等級
 ホルムアルデヒド放散等級は,箇条 5 によって試験を行ったときの塗膜からのホルムアルデヒド放散量で区分する。
 F☆☆☆☆(放散量 0.12mg/L以下),F☆☆☆( 0.35mg/L以下),F☆☆( 1.8mg/L以下),( 1.8 mg/Lを超える)
 注記 ハイフン(-)は,ホルムアルデヒド放散等級を規定しないことを示す。また,箇条 5 の試験を行わないものは,これと同じとみなす。
 
 ホルムアルデヒド放散速度(放散量)(formaldehyde emission rate)
 平成 14年の建築基準法等の一部改正,建築基準法施行令の改正により,シックハウス対策のための規制対象となる化学物質並びに建築材料及び換気設備に係る技術的基準が定められ,平成 15年には,国土交通省告示第 1113号(建築基準法に基づく告示第一種ホルムアルデヒド発散建築材料を定める件),第 1114号(建築基準法に基づく告示 第二種ホルムアルデヒド発散建築材料を定める件)及び第 1115号(建築基準法に基づく告示 第三種ホルムアルデヒド発散建築材料を定める件)が公布された。
 これらの施行令,告示では,ホルムアルデヒド発散速度に応じた基準が示された。建材のホルムアルデヒド放散速度(放散量)により,材料の使用が制約を受けることになる。このため,建材関連業界では,自主的なホルムアルデヒド放散等級の表示( F表示)が進んでいる。
 建材のホルムアルデヒド放散速度( mg/m2h )と上述の塗料のホルムアルデヒド放散量( mg/L )により,
 (1)内装に制限なく使用可( F☆☆☆☆; ≦ 0.005mg/m2h ,≦ 0.02mg/L )
 (2)内装の使用面積を制限( F☆☆☆;第 3種ホルムアルデヒド発散建築材料,≦ 0.02mg/m2h ,≦ 0.35mg/L )
 (3)内装の使用面積を制限( F☆☆;第 2種ホルムアルデヒド発散建築材料,≦ 0.12mg/m2h,≦ 1.8mg/L)
 (4)建築内装に使用禁止( Fマーク表示なし;第 1種ホルムアルデヒド発散建築材料,0.12mg/m2h <,1.8mg/L <)
 に分けられる。
 
 鋼橋,建築物,船舶などで,一般環境で用いられるの中・上塗り塗装には,合成樹脂調合ペイントが用いられる。この用途の合成樹脂調合ペイントには,乾性油を多く用いた酸化形長油アルキド樹脂が用いられている。
 
 【参考】
 フタル酸樹脂塗料(phthalic resin coating)
 無水フタル酸を原料とするアルキド樹脂を塗膜形成要素とする塗料。耐候性が優れている。フタル酸樹脂エナメル。【JIS K5500「塗料用語」】
 ワニス(vernish)
 樹脂などを溶剤に溶かして作った塗料の総称。顔料は含まれていない。塗膜は概して透明である。
 備考:1.ISO用語規格では,“ワニスはクリヤー塗料の一種。主に酸化乾燥によって透明塗膜を形成するクリヤー塗料をワニスという。”と定義している。クリヤー塗料の項参照。
 備考:2.BS用語規格では,“ワニスは,主に樹脂及び/又は乾性油から作られる透明塗料。”と定義している。
 備考:3.ASTM用語規格では,“ワニスは,薄い層に塗ったとき透明な又は,半透明な固体膜を形成する液状組成物。”をいい,ビチューミナスワニス,油ワニス,スパーワニス,揮発性ワニスなどを含めている。【JIS K5500「塗料用語」】
 ISO(International Organization for Sstandardization;国際標準化機構),BS(British Standard;英国工業規格),ASTM(American Society for Testing and Materials;米国試験材料協会)
 アルキド樹脂塗料(alkyd resin coating,alkyd coating)
 塗膜形成要素(展色材)として,アルキド樹脂を用いて作った塗料。アルキド樹脂塗料に含まれる脂肪酸には酸化形と非酸化形とがある。樹脂は脂肪酸含有量の多少によって,長油・中油・短油に分ける。【JIS K5500「塗料用語」】
 
 アルキド樹脂は,多価アルコール(polyhydric alcohol)多塩基酸(polybasic acid),又は酸無水物(acid anhydride)との脱水縮合(dehydration condensation)で進む共重縮合(copolycondensation)によるポリエステル樹脂(polyester resin)の一種である。
 塗料業界で単にアルキド樹脂と称した場合は,脂肪酸(fatty acid)で変性(modification)した多価アルコールを用いた油変性アルキド樹脂を指す場合が多い。
 
 アルキド樹脂は,脂肪酸の含有量(油長の多いものから長油アルキド中油アルキド・短油アルキドに分けられる。また,使用する脂肪油は,不飽和脂肪酸の量により,乾性油不乾性油,半乾性油に分けられ,乾性油の多少により,アルキド樹脂を酸化形や非酸化形に分ける。
 乾性油(drying oil)
 薄膜にし空気中に置くと,酸素を吸収して酸化し,これに伴って重合が起こって固化し,塗膜を形成する脂肪油。高度不飽和脂肪酸を含む。【JIS K5500「塗料用語」】
 油長(oil length)
 油変性樹脂,又は油性系ワニスにおいて,含有脂肪酸量をトリグリセリドに換算した値を百分率(%)で表したもの。油長 45%以下を短油,油長 45~58%を中油,58%以上を長油ということがある。油ワニスでは,短油,中油,長油をそれぞれ短油ワニス,中油ワニス,長油ワニスという。【JIS K5500「塗料用語」】

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 鋼構造物用耐候性塗料の概要

 

 JIS K 56592018鋼構造物用耐候性塗料

 序文
 この規格は,1992年に制定され,その後 2002年及び 2008年の改正を経て今日に至っている。今回,新たに水性塗料に対応するために改正した。
 なお,対応国際規格は現時点で制定されていない。
 適用範囲
 この規格は,主に鋼構造物美装仕上げ塗りに用い,長期の耐候性をもつ塗料について規定する。
 種類
   A種a)上塗り塗料c): 1級,2級,3級e)
   A種中塗り塗料d): 等級なし
   B種b)上塗り塗料: 1級,2級,3級
   B種中塗り塗料: 等級なし
 
 a) 溶剤形塗料で,有機溶剤を主要な揮発成分とし,主剤,硬化剤などを混合し反応硬化させて用いる(多液形)塗料。
 b) 水性塗料で,水を主要な揮発成分とし,主剤,硬化剤などを混合し反応硬化させて用いる(多液形)塗料と,1液で反応硬化させて用いる(1液形)塗料とがある。
 c) 上塗り塗料の原料は,ふっ素系樹脂,シリコン系樹脂又はポリウレタン系樹脂とする。
 d) 中塗り塗料は,表 4(塗り重ね塗料の組合せ)の組合せで用いる。
 e) 等級については,促進耐候性及び屋外暴露耐候性の品質によって等級分けし,表 2(品質)による。

表4­塗り重ね塗料の組合せ
  工 程    溶剤形塗料    水性塗料 
  下塗り    JIS K 5551に規定する B種又は C種    JIS K 5551に規定する E種 
  中塗り    A種中塗り塗料    B種中塗り塗料 
  上塗り    A種上塗り塗料の 1級,2級又は 3級    B種上塗り塗料の 1級,2級又は 3級 

 塗り重ねで用いる下塗り塗料
 JIS K 55512018構造物用さび止めペイント
 B 種:有機溶剤を揮発成分とする反応硬化形エポキシ樹脂系塗料で,膜厚が約 60μmの厚膜形塗料。主に鋼構造物の長期防せい(錆)に用いるもの。
 C 種
   1 号:有機溶剤を揮発成分とする反応硬化形変性エポキシ樹脂系塗料,又は反応硬化形変性ウレタン樹脂系塗料で,標準の膜厚が約 60μmの厚膜形塗料のうち,常温環境下で施工する,主に鋼構造物の長期防せい(錆)に用いるもの。
   2 号:有機溶剤を揮発成分とする反応硬化形変性エポキシ樹脂系塗料,又は反応硬化形変性ウレタン樹脂系塗料で,標準の膜厚が約 60μmの厚膜形塗料のうち,低温環境下で施工する,主に鋼構造物の長期防せい(錆)に用いるもの。
 E種を主要な揮発成分とする反応硬化形エポキシ樹脂系塗料で,膜厚が約 60μm の厚膜形塗料。主に鋼構造物の長期防せい(錆)に用いるもの。
 
 【参考】
 エポキシ樹脂(epoxy resin)
 分子中にエポキシ基を 2個以上含む化合物を重合して得た樹脂状物質。エピクロヒドリンとビスフェノールとを重合して作ったものなどがある。【JIS K5500「塗料用語」】
 プレポリマーのエポキシ基(エポキシド,epoxide)で架橋ネットワーク化させることで硬化させることが可能な熱硬化性樹脂。プレポリマーも製品化した樹脂ともエポキシ樹脂と呼ばれる。プレポリマーの組成は種々あるが,ビスフェノールAとエピクロルヒドリンの共重合体が多用されている。
 硬化剤にはポリアミンや酸無水物が使用される。プレポリマーの組成と硬化剤の種類との組み合わせで多様の物性の実現が可能であること,寸法安定性,耐水性・耐薬品性及び電気絶縁性が高いことから電子回路の基板,封入剤,接着剤,塗料,FRPの積層剤として利用されている。
 ポリオール(poriol)
 複数の水酸基(ヒドロキシ基,ヒドロキシル基)を持つ単量体(ポリオール)には多種多様のものがある。ポリウレタンの製造に用いられるポリオールは,分子種により,ポリエーテルグルコール,ポリエステルポリオール,ポリマーポリオールの 3 種に大別される。
 イソシアネート(isocyanate)
 イソシアナート,イソシアン酸エステルなどともいい,イソシアネート基( −N=C=O )を持つ化合物の総称。一般には有機化合物を指すが,イソシアネートイオンの窒素に金属が配位した無機塩を指すこともある。
 ポリウレタン樹脂(polyurethane resin)
 連鎖中の繰返し構造単位がウレタンの形のそれからなる重合体,又はウレタン及びその他の形式の繰返し構造単位がその連鎖中に存在する共重合体,を主成分とするプラスチック。【JIS K 6900「プラスチック−用語」】
 多官能イソシアネート類と反応性ヒドロキシル基をもつ化合物との反応によって作られる合成樹脂。【JIS K5500「塗料用語」】
 ポリウレタンとは,ウレタン結合を有するポリマーの総称である。ウレタン結合は,多官能イソシアネート類と水酸基などの活性水素を有する化合物ほ付加反応により生成される。ウレタン結合:R‐NH-COOR‘は,イソシアネート基(-N=CO)とアルコール基(‐R‐OH)が縮合してできる。イソシアネートは,水(反応しやすい)やカルボキシル基と反応し CO2発生で発泡する。
 ふっ素系樹脂(fluorocarbon polymers)
 ふっ素を含むオレフィンを重合して得られる合成樹脂の総称である。耐熱性耐薬品性の高さや摩擦係数の小さいことが特徴である。デュポン社の商標「テフロン®」が有名でフッ素樹脂の代名詞となっている。中でも最も大量に生産されているフッ素樹脂はポリテトラフルオロエチレン〈四フッ化樹脂〉である。フッ素樹脂にはフッ素化により次の分類がある。
 完全フッ素化樹脂 :ポリテトラフルオロエチレン(四フッ素化樹脂,略号:PTFE)
 部分フッ素化樹脂:ポリクロロトリフルオロエチレン(三フッ素化樹脂,略号:PCTFE, CTFE),ポリフッ化ビニリデン(略号:PVDF),ポリフッ化ビニル(略号:PVF)
 フッ素化樹脂共重合体: ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂(略号:PFA),四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体(略号:FEP),エチレン・四フッ化エチレン共重合体(略号:ETFE),エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体(略号:ECTFE)
 常温硬化型のふっ素樹脂塗料(塗料名称では,JIS規格を含め,ひらがな表記が標準)には三フッ化又は四フッ化形のフルオロエチレンビニルエーテル樹脂(FEVE)とイソシアネートで硬化するタイプが多く用いられている。
 シリコーン樹脂塗料(silicone coating)
 シリコーン樹脂塗料とは,塗膜形成要素としてシリコーン樹脂を用いて作った塗料。【JIS K5500「塗料用語」】
 シリコーン(silicone)を塗料に用いる際は,通常アクリル樹脂,ポリエステル樹脂,アルキド樹脂などで変性させて使用する。

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