塗装技術の門

【粘度特性】

●活性化体積（ΔV*）

　粘性流動に関するEyringの理論における活性化体積（ΔV*：分子の粘性流動に必要な空孔の大きさに対応）と潤滑性の相関が認められています。ΔV*をその分子のモル体積（V）で割ったΔV*/Vを潤滑性の目安とすると、その値は、n-パラフィン系で0.15～0.09、ジエステル系で0.06～0.04、ポリオールエステル系で0.05～0.03となります。すなわち、ポリオールエステルのように分岐構造のエステルであってもエステル基の－Ｃ－Ｏ－Ｃ結合が比較的フレキシブルであるため、分子の節片ごとの移動に対して障害にならず、ΔV*/Vは小さく、良好な潤滑性を示します。

●圧力－粘度係数

　油の粘度は圧力の上昇に伴って増加しますが、ポリオールエステルの粘度変化は小さいです。このような油の粘度の圧力依存性は一般に次式で表されます。
　η＝η0exp(β・P)
　粘度の圧力計数（β）は、パラフィン系鉱油1.7～1.8、ナフテン系鉱油2.2～2.3に対して、ポリオールエステルは1.45～1.55（✕10^-3cm^2/kg,37.8℃）であり、かなり低くなっています。
　このように鉱油は圧力上昇による粘度増加が急激であり、動力損失を伴いますが、ポリオールエステルは粘度上昇が極めて小さく、広い圧力範囲で流体潤滑を行い得ると考えられ、潤滑エネルギーを低減できる省エネルギー型潤滑油であるとみなすことができます。

●配合特性

　化学的性質の異なる成分を混合すると良好な粘度-温度特性を示すことがしられています。エステル油と鉱油との1：1配合油の粘度特性を粘度指数向上効果（ΔVI）で評価すると、粘度指数の低い鉱油はポリオールエステル（分枝構造）、ジエステル（直鎖構造）とのいずれの配合においても高いΔVIを示しています。単一化合物との配合を検討すると、コンパクトな構造を持つ分子（テトラリン、メチルナフタレン）や直鎖構造のオクタデカンは分枝構造のポリオールエステルの粘度指数を向上させますが、（30％配合によりVI118からのΔVIは11～29となる）直鎖状のジエステルに対してはΔVIの効果を与えません。
　さらにまた、鉱油との配合においては、潤滑性の向上も見出されています。

【熱安定性】

　ヒンダードポリオールエステルは擬環状中間体を経由する低活性化エネルギー型の低温分解を受けにくいため、従来のエステルの欠点であった熱安定性が大きく向上しており、熱分解温度が高くなっています。
　熱天秤分析曲線から求められる最高重量損失速度を示す温度はペンタエリストール・ヘプタン酸エステルで380℃に達します。
　一方、実用的熱安定性を推測するテストにパネルコーキング試験がありますが、各種合成潤滑油についてテストした結果はポリオールエステルが優れた実用的熱安定性を示しています。
　エステルは高温に長時間さらすと熱分解し、一般にカルボン酸とオレフィンを与えます。

【熱酸化安定性】

　潤滑油使用時の酸化安定性と良好な相関を示す高圧空気中の酸化による"発熱開始温度"（ミクロ型高圧示差熱分析）は、ポリオールエステルが190℃以上を示し（パラフィン系鉱油は173℃）、微量の金属塩が混入してもこの温度は鉱油におけるほど大きくは低下しませんでした。
　各種の合成潤滑油の酸化安定試験結果は、ポリオールエステルが優れた安定性を示しています。
　油は酸化を受けると、粘度が大きく上昇しますが、ポリオールエステルの粘度上昇の原因は、エステル中のアシル基が酸化されてオキソ基、ヒドロキシル基（主として第二級アルコール）が発生し、後者の脱水生成物である二重結合によりエステルが熱重合するために高粘度物質を与えることによるものと推定されています。

　一般の油性さび止め／フタル酸樹脂系などの防食塗装は、屋外田園部など飛来塩分の影響をほとんど受けない一般環境で５～１０年程度の塗り替え周期の維持を目標としています。一方、海上、海岸など過酷な腐食環境にある橋梁、鉄塔、煙突、設備機器などの鋼構造物を保護するために、一般の防食塗装より格段に防食性、耐久性に優れ、10年以上の塗り替え周期の維持を目標とする塗装を重防食塗装と呼びます。
　現在、この目的には厚膜型ジンクリッチペイントあるいは金属溶射皮膜の上に厚膜型合成樹脂塗料を塗り重ね、総膜厚約250μm以上とした塗装系が多く用いられています。ジンクリッチペイントは、防食塗料として亜鉛粉末を塗膜中に70％以上含む防錆塗料で、エポキシ樹脂系などの有機系、エチルシリケート系などの無機系がともに用いられます。金属溶射皮膜は、溶融した粒状の形成皮膜材料（亜鉛、アルミニウム、亜鉛－アルミニウム、アルミニウム－マグネシウムなど）を圧縮空気で鋼材に吹き付けて皮膜層を形成します。溶射皮膜の上に塗装する合成樹脂塗料には、エポキシ樹脂系、変成エポキシ樹脂系、ポリウレタン樹脂系、フッ素樹脂系などが用いられています。
　さらに、樹脂ライニングに近い性能を有する塗料として次のものの採用が増加しつつあります。すなわち、鱗片状のガラスフレークを配合して塗膜の腐食因子遮断機能と機械的性質の向上を図ったガラスフレークコーティング、2液型ポリウレタン樹脂塗料で非常にポットライフの短いものを使用し、主剤と硬化剤をスプレーガンの直前で混合して塗装することにより、速硬化性の超厚膜塗装を行うもの、エポキシ樹脂塗料に多量の骨材を加えて厚膜塗装を可能としたものなどであります。