塗装技術の門

塗膜に適当な顔料を定量配合すると付着性が向上することが、経験的に知られています。
　一般に、高分子／顔料配合系の強度は顔料濃度に対して極大値を示すといわれており、付着性の場合にも、顔料の種類によって付着強度が極大になる顔料濃度は頃なりますが、一つや二つの例外を除いて、いずれの顔料を添加しても極大曲線を示しています。極大値のあらわれる理由を簡単に説明することは難しいですが、塗膜の弾性率補強効果、顔料添加による内部応力の増減や内部欠陥の発生などのいろいろな効果の総合的な結果の表れといえるでしょう。
　概していえば、軟質ビヒクルへの顔料添加は付着性を増大しますが、硬質ビヒクルに顔料を添加すると内部応力が増大し、ぜい性を増して、かえって付着性を悪化する傾向があります。

橋かけ型塗膜では、橋かけ密度によって付着性はかなり左右されます。一般に付着性は、最初のうちは橋かけの進行とともに塗膜の凝集力が大きくなるので増加しますが、過度に橋かけが進行すると、内部ひずみが増大するなどの付着障害が増して、かえって付着性は低下します。
　アミノアルキド樹脂塗膜の場合、焼き付け温度が上昇すると、アミノ樹脂濃度の大きい塗膜の付着強度は低下し、逆にアルキド樹脂濃度の大きい塗膜の付着強度は増大します。また、付着強度の最大値は、100~150℃の焼き付けのときはアミノ樹脂濃度20~30wt％付近に現れます。
　一方、メラミンアクリル樹脂塗膜の場合、付着強度はメラミン樹脂濃度20wt%付近で最大となり、また、焼き付け温度が150℃のときに最大となります。
　付着強度は、塗膜の被塗面への付着力と、塗膜自身の凝集力のバランスとして現れ、いずれかの弱い方で破壊するので、付着強度が大きくなるためには、付着力と凝集力とが両方大きいことが必要であります。したがって、橋かけ型塗膜では塗膜組成や硬化条件によって付着性は変化し、付着強度に極大値が現れ、最適な配合組成と硬化条件が存在します。

《収縮応力の低下》

　高分子に可塑剤を混合すると付着性が向上することがありますが、これは、塗膜のぜい性を緩和して、内部ひずみを低下させ、あるいは極性分子の被塗面への配列を容易にさせるためであるといいます。例えば、ニトロセルロースにしょう脳を添加した場合、しょう脳添加量の増加に伴って収縮応力が減少し、付着強度が増大します。ニトロセルロースやアミノ樹脂に対する油変性アルキド樹脂、エポキシ樹脂に対するポリアミド樹脂の添加は、いずれも塗膜のぜい性の緩和と付着性の改善のためで、粘弾性的には、これら高分子可塑剤と考えてよいのです。

《可塑剤添加量には最適値がある》

　しかし、可塑剤の添加量が多すぎると塗膜を軟化させて、かえって付着性は低下します。例えば、アドヘロメーターで測定したときのアルミニウムに対するラッカーの付着性に及ぼすジブチルフタレート（DBP）の影響についてですが、ニトロセルロース、エチルセルロースいずれの場合にも、DBP量が10～15％のときに付着量が最大になり、それ以上に添加量が増すと、かえって付着量が減少します。

《可塑剤と相溶性》

　また、相溶性の悪い可塑剤を混合すると、付着性が損なわれてしまいます。下表はニトロセルロースに付着強度に対する可塑剤効果を示したものになります。しょう脳は理想的な可塑剤で、付着に良い効果を及ぼし、トリクレジルホスフェート（TCP）は相溶性のよい可塑剤ではありますが、しょう脳には及んでいません。ひまし油は相溶性がなく、単に微粒子分散するだけの軟化剤で、付着界面に浸出して付着を阻害する傾向があります。

表．ニトロセルロース／可塑剤系塗膜のジュラルミンへの付着強度

添加量	しょう脳	TCP	ひまし油
0％	14kg／㎝^2	14kg／㎝^2	14kg／㎝^2
20％	61kg／㎝^2	14kg／㎝^2	14kg／㎝^2
40％	109kg／㎝^2	17kg／㎝^2	3kg／㎝^2
60％	104kg／㎝^2	61kg／㎝^2	13kg／㎝^2