特殊塗料

　殺虫塗料は、その機能上から殺虫塗料と木材保存塗料に分けられます。殺虫塗料は、塗膜上に析出した薬剤が、ハエ、蚊、虱、蚤、蜘蛛などの昆虫に接触することにより殺虫効果を発揮します。 　殺虫剤としては、有機りん系、ピレスロイド系の薬品が家庭用として一般的ですが、昔から防虫塗料として有名なものに防蟻塗料があります。防蟻剤としてはトリフェニル錫化合物を含む重合物を成分とします。耐シロアリ性電線被覆材料、殺虫・殺菌被覆材料なども開発されています。

　防かびの対象となる菌は、真菌類のうち鞭毛菌、接合菌、子膿菌、不完全菌などであります。自然界には、真菌類をはじめとする微生物が、空中、水中、土壌中などあらゆる場所に多数存在し、工業材料、製品などの表面や塗膜面に付着し、生育条件が満たされると生育を開始し、変色、汚染、劣化、変質などの原因となります。 　従って、防かび塗料は、建築、電気製品、電子製品、燃料容器、食品加工装置、各種配管などの分野で、必要不可欠な塗料です。微生物が生育・繁殖するための環境条件は、栄養、水分、酸素、pHなどです。 　塗膜のかび発生と相対湿度との関係は、57％以下では発生しにくく、57〜85％の範囲内では塗料組成に依存するかびが発生し、90％以上では通常のかびが発生するといわれています。 　pHについては、大部分のかびはpH7.0〜7.5の中性〜微アルカリ性域で、生育に適したpHをもっています。エマルジョン塗料は、これらのpH範囲に調整されますので、微生物障害を起しやすい欠点をもっていることになります。

　夜間の安全運転に欠かせない路面標識用として、ガラスの微小球を厚膜塗膜に含有させた、光反射塗料が用いられています。これは再帰反射という現象を利用したものですが、平面の方向に関係なく、平面に投射された光が、その平面によって反射されて、光源の方向に再び投射される現象をいいます。 　道路標示には、次のようなものがあります。

　難燃性防火塗料は、塗膜自体が難燃性で、自己消火機能をもっている塗料です。この塗料には、酢酸ビニルや塩化ビニル、アクリルなどの難燃性バインダーに多量の無機顔料を加えたエマルジョン塗料と、塩素、臭素などのハロゲンで難燃化した樹脂バインダーに三酸化アンチモンのような難燃助剤を添加した塗料があります。 　三酸化アンチモンは、ハロゲン化合物と併用することによって、加熱下で著しく難燃性を高めることができます。これは生成した三塩化アンチモンSbCl3や三臭化アンチモンSbBr3が揮発性で、反応性が高いので、消炎効果を示します。 　難燃性防火塗料の配合例は、エチレン・酢酸ビニル共重合体エマルジョン、アスベストなどの無機繊維、水酸化アルミニウム、塩素化パラフィン、三酸化アンチモン系などがあります。

　寒冷地を走行する自動車や、極地を航行する船舶などは、窓やボデーに雪や氷の付着を防ぎ、凍結・融解の繰り返しによる船体などの腐食を防いで、安全を確保する防寒対策が必要です。これらの目的のために耐寒塗料が使われています。防寒塗料の中では、耐低温塗料や着氷防止塗料が有名です。 　耐低温塗料は、氷海塗料ともいわれ、氷海域で使われる構造物や航行する船舶の喫水線近傍の耐食性向上と、氷との摩擦の減少、着氷を防止する効果などをねらった塗料です。 　通常、エポキシ、ウレタンなどをビヒクルとし、ガラスフレークなどの骨材を含んだ厚膜型重防食塗料であり、膜厚は500〜700μmで、エアレス、二液分配型エアレス、マスチックガン、特殊エアスプレーなどで塗装されます。 　この塗料に求められる機能の重要なポイントは、船底など外板の腐食を防ぎ、平滑な表面を保つことにより、氷との摩擦抵抗を軽減することにあります。氷に対する摩擦係数は、表面粗さが小さいほど、塗膜硬度が高いほど、接触角が大きいほど優れています。

　建物や車両などの外装は、防水対策が必要です。これらの目的を果たすために防水塗料が使われていますが、水の浸入形態には二つのタイプがあることを考慮することが必要です。一つは雨水など液状の水の浸入で、もう一つは水蒸気による侵入です。侵入した水蒸気は、凝縮して水となり、汚染や腐食や電気的事故などの原因となります。 　水のタイプに対する防水塗料としては、ワックス、オイル、金属石鹸などを主とした撥水性材料が使用されてきましたが、撥水性材料は雨水の浸入を防止するという意味では有効ですが、コンクリートの内部の化学変化などある状況下では重大な割れを引き起こし危険をもたらすこともありました。 　そのため種々の形のシリコン樹脂に置き換わりつつあります。シリコンは液状の水に対する抵抗性が大きく、レンガ、石膏、織物、皮革などに塗布されます。しかし、水蒸気に対する抵抗性は小さく、水蒸気透過速度の値は大きな値を示します。 　シリコン以外でも、シリコネート、シラン、エポキシ樹脂、アクリル樹脂なども注目されています。シリコン樹脂塗料には溶剤型、水系があり、いずれも使い易い反面、中には石灰岩に使用できないものもあります。また水系塗料は高いアルカリ性を示します。

　窓ガラスや眼鏡などの透明材料が、湿気や蒸気のために曇るという現象は、日常よく経験しますが、これは単に不便であることばかりでなく、時には重大な事故につながる恐れもあります。 　これらの曇りは、ガラスの表面が疎水性のため水滴が形成され、それによって光が拡散・屈折・反射することによって起こります。したがって、これらの表面を親水性にすれば、水滴の接触角は小さくなり、水は表面に拡散し、連続層となりますので曇りは発生しません。 　ガラスやプラスチックが曇るのは、表面の温度が露点以下に下がって、空気中の水分が細かな水滴となって付着し、これが光の乱反射を起こすために生じます。防曇方法としては【表1】に示す方法が採用されています。

　夏の暑い日、締め切った風通しの悪い部屋に入ったときや、屋外に駐車した車のドアーを開けたときなど猛烈な熱気を感じることがあります。 　これらは、屋根や壁などの構造物や自動車のボデーを構成する材料が【図1】に示すように、太陽光中に含まれる光エネルギーのうち約50％を占める780〜2100nmの波長領域である近赤外線を吸収し、熱エネルギーに変換されることによって起こります。

　塗装製品が紫外線にあたると塗膜が劣化し、色あせなどの現象が起こります。 　塗膜の劣化には、[1] 光沢や映像鮮明度の消失、[2] クラッキング、チェッキング、塗膜の完全さの消失、[3] チョーキング、[4] 付着の消失・剥離、[5] 黄変、[6] 顔料の色あせ、[7] 生物学的劣化などがありますが、これらはいずれも紫外線が大きく関わっています。 　塗料用に用いられる高分子のアクリル、ポリスチレン共重合体、芳香族ポリエステル、芳香族ポリウレタン、などの劣化には紫外線が大きく寄与していることが分かっています。 　高分子を紫外線から保護するために古くから行われている方法は、塗膜内の紫外線吸収性顔料、あるいは不透明顔料の使用であります。カーボンブラックや二酸化チタンのような顔料は、紫外線を吸収し、塗膜の劣化を防止します。このように紫外線安定性を増加させる顔料を、紫外線遮蔽剤と呼ぶこともあります。 　しかしこのような顔料を使用すると、望ましくない色、透明性の欠除、貧弱な表面保護、など商品デザイン上好ましくありません。極端な例として、カーボンブラックを使用した場合には、色の選択は不可能です。

　自動車、鉄道車両、船舶、機械など多くの分野で、乗り心地向上、騒音防止のために防振塗料や制振塗料が使われています。また、ビルなどには水道管、ガス管など多数の配管がされていますが、これらの配管を媒体として伝わる振動による騒音も問題になっています。さらには多数の配管を有する化学プラントでも、多数の振動が相乗して事故にならないよう防振対策は安全対策の要になっています。 　防振塗料には、減衰性、密着性、作業性などの特性が要求されます。通常かなりの膜厚で使用されますので、単位面積当りの重量、価格も重要です。このほか自動車車体に使用する場合には、高度な密着性のほかに、砂漠の炎熱や寒冷地の低温に耐えることや、塗装焼付け温度に耐えることが要求されます。 　防振塗料には、アスファルト（瀝青）系、エポキシ系、フタル酸系、エマルジョン系、塩ビ系などの種類があります。それらの特徴をあげると【表】の通りです。

　鉄鋼は、構造材として建築物、船舶、橋梁、構築物などに多用されていますが、「さび」によるわが国の損失は年間3〜4兆円といわれています。この損失を少しでも軽減し、安全を確保するためには防さび塗料の使用は不可欠です。 　従来優秀な防錆鉄鋼用塗料として、鉛酸カルシウムさび止めペイントが主流でありました。これのビヒクルとしては、油性系、長・中油性アルキド樹脂、油性フェノール樹脂系、塩化ゴム系、エポキシ樹脂エステル系などが用いられています。 　防錆顔料の鉛酸カルシウム（2CaO・PbO2）中のPbO2含有量は68％であり、これがビヒクルとの相互作用で極めて強い保護力のある塗膜を形成し、金属を不動態体化させてさびの生成を防いでいます。しかし近年の鉛フリー化によりその姿を消しました。 　最近の防錆塗料のうち、フッ素樹脂塗料とセラミック系塗料は、重防蝕塗料分野で特に注目されています。とくにフッ素樹脂塗料は、従来の重防食塗料より格段の性能が証明され、メンテナンスフリー塗料として活躍しています。とくに伸びの著しい建築用では、塗膜寿命設定が12年であったものが、フッ素樹脂塗料の採用により20年以上になっております。

　工場などの生産活動や交通・学校などの社会生活に由来する騒音から、静かな環境を確保する手段の一つに防音があります。 （1）防音とは 　防音は、手段・技術・材料・工法などから、次のように分類することができます。 （1）遮音 　音の伝わってくる経路に壁や塀を立てて、空気の粗密の波である音を反射・遮断することで、こちら側に伝わってこなくする方法です。この場合、壁や塀は、音に対して大きさや重量が十分に大きくなければなりません。また、隙間のないことも必要です。 （2）吸音 　音のエネルギーを吸収して、音を消滅あるいは小さくする方法です。この方法は使用される吸音材の吸音性能に左右されます。すなわち、その材質に入射する音のエネルギーに対する材質面で吸収されたエネルギーの比「吸音率」が大きいことが求められます。 （3）防振 　この方法は、音そのものではなく、音の原因をとり上げます。その原因を抑えることにより結果的に音の発生を抑えることを狙います。音は何かが振動して発生するので、その振動を遮断したり、吸収してやれば音の発生を防いだり、音を小さくできます。

　道路や工場内の床面・通路は滑り易いと交通事故や労災事故のもとになります。床に静電気が発生して埃や微粒子が付着すると滑り易くなり、プールサイドが水で濡れると、同様に滑り易くなります。 　滑り止め塗料としては、プールサイドでは塩素化ゴム、酸化クロム、バライト、砂系などのものが使用されていますが、素地が鉄鋼系である場合には、これらを施工する前にプライマーの下地処理が必要であります。 　通路や道路の磨耗や劣化は、人や自動車のスリップ事故などの原因になるし、平滑面に水や油があるとやはり滑り易くなります。それゆえこれらには、車や人間の安全確保のために滑り抵抗が必要です。その性能は滑り抵抗係数で表示され、0.4以上、できれば0.45以上が必要といわれています。 　滑り止め塗料に要求される特性は、継ぎ目のない仕上がり面、耐摩耗性、耐衝撃性、高い滑り抵抗係数、部分的な補修可能、滑り抵抗の長時間持続、耐汚れ性、付着性、耐アルカリ性などであります。

　非粘着性とは、物が付着しにくい性質のことです。我々の身近には、フライパンの内側やアイロンの底などにふっ素樹脂コーティングが施されているものがあって、その性能はよく知られていますが、これらは食材や布地がフライパンやアイロン底に付着するのを防ぎ、作業を効率的に行うことを可能にしています。 　この塗料の代表は、四フッ化エチレン（PTFE）を使用したふっ素樹脂塗料であります。これは、貼り紙防止塗料にもなります。 　ふっ素樹脂塗料のうち、非粘着塗料になるのは、四フッ化エチレン（PTFE）樹脂塗料、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合（FEP）樹脂塗料、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニールエーテル共重合（PFA）樹脂塗料、変性樹脂塗料、四フッ化エチレン・エチレン共重合（ETFE）樹脂塗料などです。 　これらのうちPTFE塗料とFEP塗料は、溶媒に分散させたディスパージョン塗料であり、PFA塗料とETFE塗料は粉体塗料で供給されています。いずれもふっ素樹脂を融点以上に加熱して、ふっ素樹脂同士を融着して成膜しています。その他、変性ふっ素樹脂塗料、オルガノゾル塗料、溶液塗料などがあります。

　潤滑塗料は、一般に行われている潤滑油やグリースでは潤滑できないところや、潤滑油やグリースなどの給油を嫌うところ、真空など特殊な雰囲気で使用される転がり軸受け、しゅう動する固体同士の摩擦力の低減、耐摩耗性や耐食性の向上のために使われます。 　近年、精密工業や半導体製造部門の発展に伴い、無塵化・メンテナンスフリーが要求され、これら潤滑塗料による自己潤滑の要望はますます高まっています。 　潤滑塗料には、二硫化モリブデン潤滑塗料、四フッ化エチレン潤滑塗料、グラファイト潤滑塗料、窒化ホウ素・二硫化タングステン潤滑塗料などがあります。 （1）二硫化モリブデン系潤滑塗料 　この塗料は、

　静電気による災害や事故には、静電引力によるものと、静電気の放電によるものがあります。 　放電による事故例としては、[1] 可燃物の着火による火災、[2] 人体への電撃ショック・不快感、[3] 写真フィルムなどの感光、[4] ICなど電子機器の故障・破壊、[5] 化学装置などの誤動作・火災事故などがあります。 　また、静電引力による不都合には、[1] 電子機器・同部品・精密機械部品などへのごみ・細菌・カビなどの付着、[2] 精密機械のパイプなどの詰まり、[3] シート・フィルムなどの不整（絡み合い）、[4] 糸・繊維のからまり、[5] 印刷不良、[6] 人体への不快感などがあります。 　わが国では、従来これらの事故は湿度の低い冬季に発生していましたが、エアコンの普及や精密電子機器の発達などによって一年中対策が必要になりました。静電気対策の必要な分野としては、室内・床・電子機器類などでありますが、作業環境の危険・障害の程度により電気抵抗（漏洩抵抗）が、【表1】のように決められています。

　この塗料は、EMI（電磁障害）シールド塗料ともいわれています。主として導電性塗料が使われ、電磁障害を防ぎ、EMC（電磁環境適合性）を担うものです。 　電磁波のうち情報機器に関連して重要なのは、10K〜500MHz程度の帯域で、1980年代から米国、ドイツでデジタル機器についてのEMI規制が強化されました。その理由の一つに、機器筐体のプラスッチク化があります。軽量、低コストに加え生産性、デザイン、高い電気絶縁性などの点で、デジタル機器筐体の主流を占めています。しかし、その電気絶縁性であることが、電磁波に対してシールド効果がないことになり、規制強化につながりました。 　EMI規制には、業務、商業用機器を対象とした「クラスA」と、家庭用を対象とした「クラスB」があります。また、これらから発生するノイズには、機器の電源用、信号用などのケーブルから伝わる「伝導性ノイズ」と、機器内部から直接空間に放出される「放射性ノイズ」があります。電磁波の発生源を 【表1】に示します。

　電磁波シールドは、電波の伝達経路を遮断して、ほぼ100％反射することにより外部への漏れ、外部からの侵入を防ごうとするものであり、最も有効な電磁波シールド材は金属であります。これに対して電波吸収材は、侵入してくる電波を吸収して、熱エネルギーなどに変換して消滅させてしまうものです。 　電波吸収材には、吸収様式から、透過減衰量の大きい吸収型と、金属面と吸収材との間の多重反射を利用する整合型に分けられます。 　電波吸収材のもつ機能は、[1] 抵抗体のオーム損失を利用するもの、[2] 誘電体の誘電的損失を利用するもの、[3] 磁性体の磁気的損失を利用するもの、[4] これらの組み合わせなどがあります。 　[1] は吸収型で、金属粉末やカーボン粉末を適当な媒質の中に分散させたもので、電波暗室などへの適用が期待されますが、なにぶんにも、十分な吸収能をもつためには、少なくとも1/4波長以上の厚さが必要となりますのが欠点です。 　[3] の整合型は、裏打ち金属板により定在波を立たせ、金属板直前にできる磁界の強い場所に磁性材料を設置し、減衰させるものです。 　[3] の吸収型もあります。透過電波を磁性損失により吸収するもので、磁性体としては、カーボニル鉄、特殊フェライト磁性粉などが利用されています。

　電気を通す塗膜を形成する塗料で、電磁シールド、ラジオ波シールド、帯電防止、表面汚れ防止、電子デバイスなどで活躍しています。 　電子機器の軽薄短小化、電磁エネルギーの周波数分布の高密度化、また、プラスチック材料の大幅な利用により、より効果的な総合的電磁波遮蔽技術が必要とされており、電磁波遮蔽（EMIシールド）塗料が注目されています。 　電磁波シールドのためには、筐体のシールド、筐体の設計、接地の方法、ノイズフィルターの利用、配線分離、回路設計などの対策が総合的に検討されて、はじめて効果的なシールドが可能といわれています。電気的機能をもつ塗料について【表1】に概観します。

　この塗料は、古くから電気・電子機器に使用されている電線やコイル・コンデンサーなどに使われてきました。この塗料は電力用とエレクトロニクス用に大分できます。 　電力分野のコイル含浸用にワニスが使われます。これにより機器の小型化、軽量化、信頼性向上などの特性向上や、コストダウン、省エネルギー化などが図られてきました。小型電源トランスのコイル含浸用には、不飽和ポリエステル系の塗料が使われています。これは硬化後の削り取りなどの作業性がよいからです。 　通信機器、家電製品などに広く使用されている塗料に、ポリウレタン系絶縁塗料があります。この塗料は、その皮膜が耐薬品性・電気的特性に優れ、しかも塗膜を剥離することなしに、はんだ付けができるためです。 　また、この塗料の生産性や信頼性を高めるために改良された、塗装作業性やはんだ付け性に優れたポリウレタン塗料もあります。例えば、直径1mmに施した焼付けエナメル線は、可とう性、密着性、はんだ付け性に優れています。この絶縁塗料使った電線は、弱電部品の他の部品への熱の影響、作業時間の短縮、工程管理上などにおいて、はんだ付け時間が短い電線とし使われています。