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『週刊ビル経営】より取材

記事内容:長寿命化実現特集
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イオンリフォームローン お取り扱い
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塗料とは

 

対象物を保護・美装、または、機能を付与するために、その表面に塗り付ける材料のことで、物体に錆止め、防食、耐薬品、耐油性などの性質をもたせて、保護するため表面に塗って薄い皮膜に固化するもの、この他、物体を美しく見せるために塗る場合もある、種類は非常に多く、大別すると合成樹脂塗料・水性塗料・防錆塗料・ラッカー・シンナーなどがあリます。

 

塗料の種類

 

◇ 合成樹脂塗料

合成樹脂を主成分とした塗料、アクリル、ビニル、アルキド、メラミン、尿素、フェノールなどの樹脂が用いられ、これらの樹脂をアルコール、ベンゼンなど有機溶剤に溶かしてつくります。

 

◇ 水性塗料

塗料の希釈にシンナーの代わりに水で薄められる塗料の総称で、塗膜形成の際に樹脂が硬化して水に溶けない塗膜になります。

 

◇ 防錆塗料

錆止め塗料、金属が腐食するのを防ぐために、金属の表面に塗布する塗料、塗料中の顔料成分と展色剤の油分などが、化学反応し金属石鹸分を形成したり、顔料が加水分解により弱アルカリ性となり、錆止め効果が発揮されます。

 

◇ ラッカー

無色または着色された塗料の一種で、溶剤を揮発させることによって乾燥すると耐久性のある塗面を与え磨き上げることによって光沢と深みが得られる。ナフサ、キシレン、トルエンアセトンなど揮発性の高い溶媒に樹脂を溶かしたものを指す、名称は、昔その分泌物がラッカーやシェラックの製造に用いられた昆虫ラックカイガラムシに由来します。

 

◇ シンナー

シンナーは、ラッカー、ペイント、ワニスなどの塗料を薄めて粘度を下げるために用いられる有機溶剤、うすめ液とも呼ばれます。


塗料の使用目的

 

◇ 対象物の保護

防食、防腐、防カビ、防蟻、防汚、防水、殺菌、耐薬品、耐火、耐熱、耐摺傷、耐摩耗

 

◇ 美観

平滑化、光沢付与、色彩、模様、意匠、景観創出

 

◇ 機能性付与

遮熱、断熱、放熱、撥水、親水、帯電防止、有害化学物質吸着、迷彩、蛍光、蓄光


チョーキングとは

 

日本語では白亜化(はくあか)と言い、主に塗装表面が暴露状態の際に紫外線・熱・水分・風などにより塗装面の表層樹脂が劣化し、塗料の色成分の顔料がチョーク(白墨)のような粉状になって顕われる現象や状態をいう。

 

塗料に含まれる成分

 

◇ 結合剤

塗料に固まるという性質を与えているのが結合剤で、結合剤の種類で柔軟性や気候にどのぐらい耐えられるかなどが決まる、結合剤には、石油を原料とした合成樹脂が使われており、フッ素樹脂、アクリルシリコン樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などが代表的なもの。

 

◇ フッ素樹脂

フッ素を含むオレファンを重合して得られる合成樹脂の総称、耐熱性、耐薬品性の高さが特徴、中でも最も大量に生産されているフッ素樹脂はポリテトラフルオロエチレン(四フッ化樹脂)である。


◇ アクリルシリコン樹脂

シリコン樹脂塗料の中で、現在最も多く使われているのが、アクリルシリコン樹脂塗料で、シリコン単体では塗料として使えないため、アクリル樹脂と反応させて作ったのがアクリルシリコン樹脂


◇ ポリウレタン樹脂

ウレタン結合を有する重合体の総称で、通常イソシアネート基と水酸基を有する化合物の縮合により生成される。

 

◇ アクリル樹脂

アクリル酸エステル、あるいはメタクリル酸エステルの重合体で、透明性の高い非結晶の合成樹脂


◇ エポキシ樹脂

高分子内に残存させたエポキシ基で架橋ネットワーク化させることで硬化させることが可能な熱硬化性樹脂、架橋ネットワーク化前のプレポリマーと硬化剤を混合して熱硬化処理を行うと製品として完成するが

プレポリマーも製品化した樹脂も両方ともエポキシ樹脂と呼ばれる。


◇ 顔料

色のついた物質のことを総称して顔料と言い、顔料により見た目を整える性質が決まり、塗料の中から顔料を取り除くと透明塗料になる、顔料は水に解けない粉末状の物質で、鉱物や金属を主体とした無機顔料と有機顔料に大別され、有機顔料は、紫外線に弱い性質がある。

 

◇ 添加剤

塗料のなかの割合は、数パーセントと低いが、塗料の性質に影響を持ち種類が非常に多くある、添加剤のひとつである湿潤剤などが入っていると顔料と結合剤のなじみがよくなり、増粘剤は、粘度を上げ塗料のダレを調整する、水性塗料には、防腐剤、安定剤、乾燥剤などの添加剤が入っている。

 

◇ 溶剤

溶剤は、樹脂などを溶解して流動性を持たせるために使われ、希釈剤とも呼ばれる、合成樹脂系の塗料では、シンナー、アルコール、エーテル、ケトン、エステルなどの溶剤があり、塗料の種類によって使い分けられている、水性塗料の溶剤は、水になる。

 

 

硬度について


◇ モース硬度とは

モース硬度2は、鉱物である「石膏」の硬さと同程度で「指の爪で何とか傷をつけることができる」

モース硬度6は、鉱物「正長石」の硬さと同程度で「ナイフで傷をつけることができず、刃が傷む」

天然の結晶ガラスである水晶=「石英(SiO2)」は、モース硬度7で、

「ダイヤモンド」はモース硬度10です。

人の爪のモース硬度は約2.5、ガラス(非晶質)は約5、ナイフの刃先は約5.5です。

モース硬度は本来鉱石の種類を分類する尺度のため、段階と硬度に比例関係はなく、

測定する方法も大変に曖昧な状況です。
このため、地質学や鉱物関係外の塗装やコーティングなどの表面硬度の尺度としては

鉛筆硬度の方が適しています。


◇ 鉛筆硬度とは

コーティングや塗装業界で使用される尺度に、鉛筆硬度があります。
鉛筆硬度とは文字通り、鉛筆の芯の硬さを表す「B」や「H」といった表示に由来します。

表面を3Hの鉛筆で引っ掻いて傷がつくかどうかを試験した結果で、

鉛筆硬度3Hとか9Hなどと表現されます。

鉛筆硬度試験方法は日本工業規格(JIS K 5600)で規定されています。

JISのおすすめは、三菱さんの高級鉛筆「ユニ」です。
自動車の塗装表面は、鉛筆硬度2H~4H程度と言われており、日本国内においては、

上記のように鉛筆の芯を基準にした傷つき方を尺度にしています。

 

撥水剤について

 

  • 撥水とは、文字通り水をはじくことを意味します。
  • 撥水と疎水は、水をはじくという意味では同じことです。
  • 撥水は水をはじく現象や様子を表し、疎水は水となじみにくい性質を表します。
  • つまり、水になじみ難い表面は疎水性を持った表面であり、疎水性表面は同時に水をはじく撥水性の表面でもあります。
  • 車のコーティングの場合は、撥水と疎水を若干異なったニュアンスであることがあります。例としては、水がコロコロと球状になり非常に良くはじく場合は「撥水性」と呼び、水が球状ではなく少し広がったようにはじく場合は「疎水性」や「滑水性」と呼んでいます。

撥水の定義

  • 撥水状態であることの定義としては、水の接触角により、車のコーティング業界では概ね下記のように言われているようです。

【水の接触角】
  • 180~120°程度:超撥水
  • 120~90°程度 :高撥水
  • 90~40°程度  :低撥水、疎水、滑水など
  • 40~1°程度   :親水

撥水の仕組み

  • 撥水の仕組みを大別するとふたつに分類されます。ひとつ目は水よりも表面の表面張力(表面自由エネルギー)が小さいほどよく撥水します。
  • フッ素は地球上の物質で最も電気陰性度が高いため、その化合物であるフッ素樹脂は表面張力が小さくなり、水はもちろんのこと、油をもはじくものもあります。
  • 水の接触角150°以上の超撥水性や、120°を超える撥水性表面 は、植物のハスやイモの葉の表面にように、規則的に配列された細かな凹凸表面でないと実現できません。
  • 水の接触角120°を超える撥水表面は、細かな凹凸が必要であるため、透明性の高い光沢のある表面では実現できていません。また、布などで凹凸表面を拭きますと、細かな凹凸が壊れて撥水性が落ちてしまいます。

表面張力(表面自由エネルギー)単位 [mN/m]
--------------------------------------
水:73
油:25~30程度(石油・鉱油)
--------------------------------------
S1.シリコーン樹脂:16~30程度
F1.フッ素樹脂1:18程度(PTFE、フライパンなど)
F2.フッ素樹脂2:10~25程度(フッ素樹脂+シリコーンコーティング)
F3.フッ素樹脂3:6(CF3、実験室レベルでの最小値)
--------------------------------------
水の接触角はおよそ下記のようになります。
    S1.シリコーン樹脂:110~90°
    F1.フッ素樹脂1(PTFE):114°程度
    F2.フッ素樹脂2(フッ素樹脂+シリコーンコーティング):>115°~100°
    F3.フッ素樹脂3(CF3):120°

撥水性コーティングの特徴と機能性

  • 水に含まれた水溶性の汚れ物質は、撥水性をもつ表面でははじかれます。さらに、撥油性まで持つ表面は、油性の汚れ物質もはじく能力をもっています。
  • 撥水性コーティングは、汚れにくく汚れが固着しにくい表面となります。
  • 撥水性と撥油性を両立しているコーティングの表面は、更に汚れ難くいです。
  • 撥水表面はコーティングの持続を確認することが容易です。


密着性について


機械的結合

低分子コーティングのほうが、高分子コーティングよりも投錨効果が高いと考えられます。

低分子コーティング<強結合>

高分子コーティング<弱結合>


化学的結合

無機有機ハイブリッドコーティング剤の方が無機コーティング剤よりも塗装表面との化学結合密度が高い

無機有機ハイブリッドコーティング剤<強結合>

無機コーティング剤<弱結合>


コーティング剤が密着する仕組み

物質同士が密着(接着)する仕組みの代表的なものとして、三つの項目が挙げられます。

1. 機械的結合

塗装表面の微細な凹凸に液状コーティング剤が入り込み、コーティング剤が固まることによって結合する

2. 化学的結合

塗装表面とコーティング剤との間で、原子間の化学結合(共有結合、イオン結合、金属結合など)する

3. 物理的結合

塗装表面とコーティング剤との間で、分子間の引き合う力(水素結合)が働く

強結合 / 低分子・無機有機ハイブリッドコーティング


弱結合 / 高分子・無機コーティング


水ガラスについて


ケイ素シリカと無機アルカリ溶剤

二酸化ケイ素(無機物)と高濃度の炭酸ナトリウム(無機物)や水酸化ナトリウム(無機物)と水(無機物)を高温で加熱溶解すると「水ガラス」ができます。
水ガラスは、原発事故で放射性汚染水による土壌や地下水汚染対策として、使用されていることで有名になりました。水ガラスは、
高濃度アルカリであるため、直接皮膚に触れると皮膚を損傷(ただれたり)する危険なものです。この水ガラスは、建築・土木・自動車用無機ガラスコーティング剤ではありません。


ガラスコーティングについて
ガラスコーティングは、大きく分類すると2種類あります
1. 無機コーティング
代表例として、高分子タイプのポリシラザンを原料としたもの

2. 無機有機ハイブリッドコーティング
代表例として、オルガノポリシロキサン/ポリオルガノシロキサンを原料としたもの


◆ 無機ガラスコーティングとは
<無機ガラスは、二酸化ケイ素(SiO2)化合物を意味することが多い>

高分子化合物である
クロロシランを出発原料とし、脱アンモニア架橋により非晶質(アモルファス=結晶構造を持たない)ガラス被膜を形成する高分子化合物である。
無機ガラス被膜を形成するガラスコーティングの例としてポリシラザンを原料としたものがある。

有機物(塗装など)への密着性が劣る
単純な無機ガラス被膜を形成するこのタイプは、おもに半導体製造においてシリコンウェハ(無機物)への一時的な表面改質剤として使用されているものを、車塗装用コーティング剤として二十年以上前に流用したものである。
無機ガラス被膜は本来の用途である無機物への密着性は高いが、塗装などの有機物無機ガラスへの密着性が不十分であることから耐久性(密着性)に劣る欠点がある。

有機溶剤が不可欠である
高分子化合物であるため、ガラスコーティング剤として使用するには、キシレン・トルエン・ターベンなどの有機溶剤に溶かし込んで使用する必要がある。
このためガラス化成分量がごくわずかであり膜厚が極端に薄くなる。

施工性や機能性に劣る
1. 硬化時の脱アンモニア反応が急激に進行し、硬化反応を制御できないため施工性が悪い
2. 被膜硬度や柔軟性を制御できないため、膜厚が極端に薄くなり耐久性・耐傷性が劣る。
3. 被膜が単純な分子構造であるため、撥水や防汚など機能性を付与することができない。
4. 単純な無機物被膜であるため、シリカスケール(無機物汚れ)などのウォータースポットが固着しやすく除去が困難になりやすい。
5. 塗装など有機物への密着性を高めるためには、下地処理としてシリコーンカップリング剤によってコーティングを行う必要がある。
6. 撥水性を付与したり、無機汚れ(ウォータースポット)固着を抑制する機能を付与するためには、無機・有機ハイブリッドによるトップコートを行う必要がある。
7. 上記のように反応が急激で作業難易度が高いこと、下地処理→無機ガラスコーティング→トップコートと、多層化による作業が複雑であることから、作業失敗リスクが高く、高品質を維持することが難しく、作業コストアップにつながる。


◇ 無機有機ハイブリッドコーティングとは
<無機有機ハイブリッドガラスは、二酸化ケイ素(SiO2)と有機官能基を結合した化合物>

高分子タイプと低分子タイプがある
クロロシランを出発原料とし、脱アルコール架橋により非晶質(アモルファス=結晶構造を持たない)ガラス被膜を形成する高分子化合物がある。

有機物(塗装)への密着性が高い
無機ガラス(SiO2)基本骨格と、有機官能基による無機・有機ハイブリッド構造であるため、一液のみで塗装への密着性を高め、結合密度の高いガラス被膜を形成できる。

機能性・耐久性・作業性を高めることができる
無機・有機ハイブリッド構造であり、有機官能基の配向を制御することができるため有機物(塗装)への密着性を高めたりガラスコーティング表面の撥水性や防汚性などを付与することができる。
同時に反応性・硬度や柔軟性を制御することができるため、硬化時間・作業時間の最適化、膜厚や被膜硬度や柔軟性の最適化ができ、作業性や被膜耐久性を向上させることができる。

溶剤を一切使用しない無溶剤化ができる
旧来からある高分子タイプの無機有機ハイブリッドガラスコーティングは、ガラスコーティング剤として有機溶剤に溶解して使用する必要があった。
これに対して新しい低分子タイプは、溶剤を一切使用せずに高品質のガラスコーティング剤を提供することができる。
無溶剤化によって、厚膜化・高光沢・高耐久なガラスコーティングができるだけでなく、塗装や人体・地球環境に対して安全でかつ、容易な作業にて行うことができるようになり、施工コストダウンと機能や性能向上ができるようになる。
低分子タイプは、無溶剤だけでなく、アルコール系溶剤を使用することができるため、安全性や環境性を保ったままで液剤コストダウンやレベリング性向上が可能

施工性や機能性が高まる→ 高品質・低コスト化ができる。
  1. 脱アルコール・脱水反応による硬化であるため、硬化速度がマイルドで添加剤によって硬化時間を制御できるため施工性が高い。
  2. 被膜の硬度や柔軟性を制御でき、膜厚が最適化できるため耐傷性を向上することができる。このため硬いだけではなく、粘り気も兼ね備えた強靭な被膜を形成できる。
  3. 表面に有機官能基を配向することにより、シリカスケール(無機物汚れ)などのウォータースポットが固着を遅らせることができ、早めの除去により無機汚れの定着を防ぐことができる。
  4. 塗装など有機物との密着を高める有機官能基と、強くて劣化しにくい無機ガラス骨格によって、撥水性や防汚性を高める有機官能基のハイブリッド構造であるため、一液で万能性の高い高品質な被膜が簡単にできる。
  5. 施工性を高めることにより、総合的なコストダウンと作業の高品質化が両立可能となる。

 

AQ SHIELD(低分子・無機有機ハイブリッド) Nano Coating 

物質をナノレベルで制御することにより、物質の機能や特性を飛躍的に向上させ大幅な省エネルギー化や環境負荷低減を実現し、広範な分野に革新的発展をもたらすことが可能な超高性能 機能性コーティング剤です。

 

超高性能 機能性塗料 AQシールド

AQシールドの特徴と他社製品との違い

AQシールドは素材や躯体の長寿命化を目的に創られています。

複合型グラスバインダーは、他社では作れない特徴があります。 

バインダーとは、被膜形成素材のことで一般塗料とは異なります。

複合型グラスバインダーは、世界で唯一 AQシールドだけです。

 

どの様な働きをするのか説明します。

グラス塗料や一般、ウレタン、シリコン、フッ素塗料には基本的にバインダーを用います。

バインダーの中にウレタン素材やフッ素材を混入させて塗装の性能を上げて行きます。

塗料系では、塗料用のバインダーを用い、添加剤としてウレタン、シリコン、フッ素を

混入させ性能の違いを作り出しますが、被膜表面に添加剤が露出するように作られています。
性能は添加剤の量、種類により大きく異なります。 
バインダーは密着させるノリ的な要素が高いようです。

 

AQシールドは、シリカ系素材を複合型グラスバインダーで包みこむように化学反応で作り上げます。

表面にはシリカ等、機能性素材は露出していない事が基本構造です。

AQシールドのすべてが複合型グラスバインダーによるもので、シリカの性能、添加剤(銀、シリコン、

チタン、UV)を十分に発揮させバインダーの力で超強度、超長寿命化を実現させています。

複合型グラスバインダーは、汚れが被膜に入り込まないため長期にわたり美観が維持できるのです。

類似品グラスで、塗料用のバインダーにシリカや添加剤を混入させただけの商剤で汚れがついても

すぐ落とせる等の宣伝をしていますが、塗料と同じですので、その性能は長く続かないのが現実です。

車用コーティング剤で比較すれば、1年で大きく差が出ます。

 

超高性能 機能性塗料AQシールドは、世界が認める最先端技術により日本で生産されています

 

液体ガラス塗料 ガラス塗料 長寿命化塗料 超寿命 
防滑塗料 液体ガラス塗料 ガラス塗料 長寿命化塗料 超寿命化 塗装 塗料 防水工事 外壁塗装 
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AQシールドのお問い合わせは株式会社AQへ

   

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首都圏のビル改修工事、防水工事、AQシールド超寿命化塗装工事を行っております。

直接施工で中間マージンをなくし低価格なうえに高品質な工事のご提案が出来ます。

現地調査、御見積りに関しましては、お気軽にご相談、お問い合わせ下さい。

 

     「AQ」とは「Artistic Quality」芸術性の略であるとともに「永久」という意味です。