【化学業界の基礎知識 -化学用語編-】第5回 塗料とは？

化学業界で仕事をする人なら知っておきたい「化学用語」をおさらいする「化学業界の基礎知識 化学用語編」。今回のテーマは「塗料」です。

「塗料」は、金属をさびなどから守るとともに、建造物を美しくします。塗料の機能は「保護と美観」といえます。

被塗物、つまり塗られた物がさびや腐食、紫外線、風化などによって劣化することを塗料は防止します。また、被塗物の表面に色彩や光沢感といった塗料の視覚的効果を付与することで、見た目を美しくします。

塗料は主役というより、脇役といえます。被塗物である自動車や家電製品、船、橋梁、家、ビルディングなどの主役といえる構造物にを引き立てるからです。車体や構造物などを劣化環境から保護するとともに、見た目の美しさを付与することをもって初めて価値を発現します。

溶剤によって合成樹脂塗料は3つに大別されます。つまり、有機溶剤を使う溶剤系、水を使う水系、溶剤を使わない無溶剤系です。

このうち溶剤系は、用いる溶剤により、アルキド樹脂系、アクリル樹脂系、エポキシ樹脂系、ポリウレタン系に分類されます。

アルキド樹脂系は、ポリエステル系の高分子であるアルキド樹脂を基本とする塗料です。これに、アマニ油やその他の熱硬化性高分子を混合し、多彩な塗料となっています。車両、産業機械、建築物、橋梁、プラントなどの塗装に使われます。

アクリル樹脂系は、熱硬化性ポリアクリル酸エステルを使った塗料であり、自動車上塗りや、コンクリート、電気冷蔵庫、電気洗濯機の塗装などに使われます。

エポキシ樹脂系塗料は、エポキシ樹脂を基本としますが、さらに混合する他の高分子の種類により、エポキシ／フェノール樹脂、エポキシ／アルキド樹脂、エポキシ／コールタール塗料などさまざまに分類されます。缶詰や飲料用缶の内外面塗装、自動車の下塗り、船舶、橋梁、タンク、パイプの塗装などに使われます。

ポリウレタン系塗料は、ポリウレタンを基本の高分子とする塗料です。ポリウレタンは原料の配分のしかたによって多彩な性能を引き出せるので、弾性、耐候性、耐薬品性に優れた塗装ができます。構造物や建築物などの塗装に用いられています。

さらに、これら溶剤系や水系の塗料にフッ素樹脂を付与して高機能性を持たせたフッ素樹脂塗料が知られています。フッ素樹脂は分子内にC-F結合と呼ばれる強固な炭素（C）とフッ素（F）の結合がありますので、耐候性の他、耐薬品性、耐溶剤性、耐熱性、撥水性などに優れています。特に耐候性が着目され、大型建造物への適用が広まっています。大型建造物では、塗料の塗替え工事をすると大掛かりとなるため多額の費用が必要になります。これに対し、フッ素樹脂塗料のような耐候性の高い塗料を使えば塗替え周期は長くなり、建造物のライフサイクルコストを削減することができます。

塗料用合成樹脂に、単一のモノマーだけを使うことはまれです。何種類ものモノマーを組み合わせて、膜の硬さや柔軟性、基材への密着性、硬化性などを調整し、用途に応じて性能を発現させています。

硬化剤もしくは架橋剤と呼ばれる化学物質を樹脂と混合し、塗装の後に樹脂分子同士を架橋させて、塗膜を強靭にするタイプの塗料も多く存在しています。塗膜の性能は、硬化剤の選択や、樹脂の混合方法で大きく左右されます。樹脂の混合のしかたが重要となるわけです。

さて、あなたは何問、正解できたでしょうか？　答はこちらです。

次回のテーマは「合成ゴム」です。お楽しみに！