塗装技術の門

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JISハンドブック 30 塗料 (30;2020)

工業用塗料として従来のアミドアルキド樹脂塗料のハイソリッド化については、短油性アルキド樹脂の低分子量化と塗膜性能の面から多塩基酸およびポリオールの組み合わせを選択して、その溶解性と分子量をコントロールして低粘度化します。架橋剤としてのアミノ樹脂はHMMMと組み合わせて塗料化したもので、硬化性不十分の場合にはパラトルエンスルホン酸などを触媒として活用します。オイルフリーアルキド樹脂系塗料については、数平均分子量1000程度までは比較的性能の低下が少ないので、ハイソリッド用樹脂としては通常1000～1300の範囲で設計され、不揮発分は70～80％が主体です。モノマーの種類についても選択することにより効果が期待され、無水フタル酸の代わりにヘキサヒドロ無水フタル酸またはこの誘導体を使用し、グリコールとしてNPG、TMPDを使用することで低粘度化が期待できます。架橋剤としては、低粘度で不揮発分の高いメチル化メラミンが用いられます。メチル化メラミンは、ブチル化メラミンに比較し、表面張力が高く、ヘコミ、ハジキを生ずる傾向がありますので、ブチル化メラミンを一部併用することがあります。また、物性を良くするためエポキシ樹脂を用いることもあります。

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塗料のハイソリッド化

塗料のハイソリッド化とは、できるだけ溶剤含有量を少なくして、高不揮発分化し、現行塗料と何等遜色のない性状、性能の塗料にするための方法と解釈されます。
　そのためハイソリッド化の手段としては、
　（1）塗料用樹脂の低粘度化、すなわち低分子量化、低Tg化および樹脂、溶剤の選択
　（2）乾燥時における高分子網目構造形成のための架橋反応の検討と架橋剤の選定
　が重要となります。
　塗料用樹脂の低分子量化は、塗料のハイソリッド化に対し最も有効な手段ではありますが、低分子量化していくに従い当然塗膜性能の低下をきたし、塗装作業においても不具合をきたすことが予測され、その限界があります。例えばメラミンアルキド樹脂塗料のアルキド樹脂の分子量は、数平均分子量が1000以下になると急激に性能が低下するため、低分子量化の限界とされています。Tg点についても、ハイソリッド化に対しては低い方が有利ではありますが、Tg点は、硬度、耐化学性、耐温水性などの塗膜性能に関係し、分子量と同様に限界があります。また、樹脂の粘度は、使用する溶剤の種類によって大きな差があり、ハイソリッド化のためには極力強溶剤を使用することでありますが、塗装作業性には注意が必要です。

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ハイソリッド塗料の概要

過去のハイソリッドラッカーと称するものは、塗装の合理化の面から開発されたものであり、一回で光沢および厚膜が得られ、さらに耐候性にも優れているなどの特徴を持ったものです。しかし、ここでいうハイソリッド塗料の出現は、その背景を全く異にし、光化学スモッグの発生原因となる炭化水素有機溶剤の使用を低減し、省資源的効果と光化学スモッグ発生低減を狙って開発されたものになります。ハイソリッド塗料を邦訳すると高不揮発分塗料と解釈されるもので、現有有機溶剤塗料の不揮発分含有率は40～60％であり、残余は溶剤、希釈剤になります。
　さらに塗装に当たってはシンナー類を20～50％添加して、薄められて塗装されます。これに対しハイソリッド塗料は不揮発分を70％以上とし、塗装に当たってはシンナーの添加をできるだけ抑えて、かつ現有塗装機器、塗装設備のままで、塗装が可能であり、塗膜性能においても従来の塗料と遜色がない仕上げが得られるものであることが望ましいとされます。ハイソリッド塗料の定義は明確ではありませんが、塗料業界における低公害、省資源型塗料の分類によると多液型塗料とハイソリッド塗料は別になっていることから現状のハイソリッド塗料と呼称されているものについてこれから取り上げます。

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