塗装技術の門

レオロジーコントロール剤

①主に粘度を増加させる目的で使用される増粘剤（シックナー）
②チクソトロピー性を付与させる目的で使用される揺変剤（チクソトロピック剤）

チクソトロピー性とは

一定のせん断速度で流動させたときに粘度が減少し、その後流動を止め静置すると再び元の高粘度に戻る性質です。
塗料にこの性質を付与すると、分散や塗装工程における作業性を損ねることなく、顔料の沈降を防止し、厚塗りしたときのたれ（だれ）防止が可能となります。
これらの機能を付与するために使用するレオロジーコントロール剤を特に沈降防止剤、たれ（だれ）防止剤ともいいます。

▽レオロジーコントロール剤は、無機系および有機系に分類されます。
①添加剤自身がビヒクル中で構造を形成するものと、②無機粒子や樹脂粒子との相互作用により構造を形成し、粘性を発現するものとがあります。
▽使用される系が溶剤系または水系により異なる特性を有する素材が使用されます。
▽ビヒクル（バインダー溶液）の種類、及び顔料の形態などにより効果が異なります。
目的とする機能（増粘、沈降防止、たれ防止）を考慮したうえで適切なレオロジーコントロール剤を選択することが必要です。
▽過度の使用は塗膜物性等に悪影響を与える場合もあります。十分な予備検討が必要です。

《液体塗料にとって重要な原材料である溶剤》

▽社会インフラである長大橋などを保護する重防食塗料にはエポキシ樹脂が使用され、自動車上塗りトップコートクリヤーには高耐候性のアクリル樹脂が使用されています。ほかにも用途に応じて様々な樹脂が使用されています。樹脂の溶解性、溶解性パラメーターSPに応じて適切な溶剤の選択が必要となります。
▽さらに、焼き付け型の塗料から常温乾燥形の塗料まで、乾燥条件も多様です。したがって、沸点、揮発速度などの選択も必要です。
▽環境対応としての水性化が困難な用途には溶剤型塗料を使わざるを得ない場合があります。その場合においても、より臭気、刺激性の少ない溶剤が望まれます。
⇒したがって液体塗料に使用される溶剤の種類は非常に多くなっています。

《主な溶剤の種類》

▽炭化水素系溶剤：トルエン、キシレン、ミネラルスピリット（ターペン）など

芳香族系か、脂肪族系かによって溶解力が異なります。用途は油性塗料、アルキド樹脂、アクリル樹脂塗料などに使用されます。ミネラルスピリットなど脂肪族系は弱溶剤塗料に用いられます。

▽アルコール系溶剤：メタノール、プロパノール。ブタノールなど

助溶剤として使われます。塗料の電気抵抗値の調整といった役割があります。

▽エステル系溶剤：酢酸エチル、酢酸ブチルなど

比較的マイルドな極性溶剤です。

▽ケトン系溶剤：アセトン、MEK、MIBK、シクロヘキサノンなど

溶解力の強い極性溶剤です。エポキシ樹脂の溶解に使用されます。

▽グリコールエーテル系溶剤：ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテルなど

水酸基とエーテル基を有する溶解力の高い溶剤です。水性塗料によく使われます。

《強溶剤、弱溶剤とは》

強溶剤とは？

比較的溶解力の強いラッカーシンナー、エポキシシンナー、ウレタンシンナーなどを強溶剤といいます。トルエン、キシレンなど芳香族炭化水素とエステル、ケトンなどで構成されています。ラッカーシンナーなどではアルコールも含まれている場合もあります。溶解性パラメーターSPは8～10程度と高いです。
エチルベンゼン、MIBK（メチルイソブチルケトン）等は「特定化学物質」に指定されています。法規制に従って使用しなくてはいけません。

弱溶剤とは？

溶解力の弱いシンナーを弱溶剤といいます。臭いがマイルドであり、旧塗膜への影響（溶解、膨潤）などが少ないです。石油系炭化水素（主に脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素が少量含まれているものもある）で構成されています。強溶剤といわれているシンナーに比べれば、環境面への影響が少ないシンナーといえます。溶解性パラメーターSPは7～8程度と低いです。

《概論》

▽防錆顔料は化学的に金属の腐食を抑制する機能を持つ顔料です。
→防錆効果は顔料から溶出する防錆イオンに基づきます。
▽旧来は鉛やクロムなどの有害物質を含むものが多用されてきましたが、最近ではリン酸塩や亜鉛などから構成されるものに変化してきています。
▽防錆顔料は比較的硬度が高いうえに、一次粒子径が大きいものが多いので、分散しても粗粒や顔料ブツが残ったり、光沢が低いままであったりします。
多くは無機顔料で表面自由エネルギーが大きいので、濡れには問題が起こりにくいです。
▽一方、分散安定化では、顔料からイオンが溶出してくるので、樹脂や分散剤の溶解性に影響したり、樹脂や分散剤の吸着店が変化します。
→分散安定性が不良となる場合があります。
すなわち、塗料が顕著なチキソトロピー性を示したり、貯蔵による凝集ブツが発生する場合があります。

《リン酸塩系防錆顔料》

▽リン酸塩には、正リン酸塩、ポリリン酸塩、亜リン酸塩、次亜リン酸塩などがあり、その使用する金属も多くの無公害型のものが検討されています。亜鉛、カルシウム、マグネシウムをはじめとして、チタン、マンガン、ストロンチウム、バリウム、鉄、ジルコニウム、セリウムなどのリン酸塩が有効であるとされています。これらの中で、リン酸亜鉛系が鋼板・安価用、リン酸マグネシウムが亜鉛用として、鉛、クロメート系防錆顔料の代替に使用されています。
▽リン酸塩の防錆機構については、古くから研究されています。その作用は、リン酸塩顔料から溶出したリン酸イオンが鉄鋼表面の鉄イオンと反応して水不溶性の複雑な密着性のある化成皮膜を形成し、これが鉄鋼表面を不動態化することによります。亜鉛系素地に対してはイオン化傾向の関係もありマグネシウム塩が有効です。