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日本建築仕上材工業会 技術委員 田村 昌隆
り、その成分としては、水に溶ける高沸点の溶剤(100∼
260℃)が使用されている
(原理としては車の不凍液)。代
はじめに
表的なものとしては、グリコール系溶剤(エチレングリ
人間の生活に密接な内装材に関しては、室内環境とし
コール、プロピレングリコールなど)がある。
て各種建築材料から放散されるホルムアルデヒドや揮
従来の水系塗材に使用されているエマルション樹脂
発性有機化合物VOC
(Vo
l
a
t
i
l
e Organ
i
c Compounds)
は、特に低温時に造膜する過程で、必ず造膜助剤が必要
などの有害物質が問題となっている。行政も様々な共同
となる。また冬季、水系塗材は氷点下で凍結する可能性
研究を実施するなど、その影響について検討を進めてお
があるため、凍結防止剤が添加されている。このため、従
り、平成15年7月には「建築基準法等の一部を改正する
来の水系塗材は、有機溶剤が0
(ゼロ)
とはいえない。
法律」が施行された。塗料、仕上材業界においてもこの問
題を重視し、特に建築分野では溶剤系塗材から水系塗材
1 . 2 自然塗料について
への変換が盛んに行われている。内装仕上げについて
ここ数年「自然塗料」
と称する塗料が上市されている。
は、水性の材料でも、より安全性の高いものとしてVOC
現時点では日本の規格や公共仕様書など、明確に定義付
等をできる限り削減した塗料、仕上材の開発が進み、数
けされていないものと思われる。これらの商品には「自
1)
多く商品化されている 。
然系原料を使用した」
「自然系の成分を含む塗料」などと
本稿では、内装塗材に関して、水性でも安全性の高い
いう説明があるが、塗料業界においても明確に定義をし
VOC等をできる限り削減した室内環境対応型材料であ
ていないのが現状である。しかし問い合わせは多く、社
2)
るVOCフリー タイプの塗料、仕上材および化学物質汚
団法人日本塗料工業会では、自然塗料の見解を公表して
染低減塗材について述べる。
「自然塗料」はすべての塗料が安
いる。3)この内容から、
全であるということではなく、製品によっては、ホルム
アルデヒドや揮発性有機化合物が発生することが考え
1.室内環境対応型塗材について
られる。選定に際しては、取扱説明書、製品安全データ
1 . 1 従来の内装用水系塗材について
シート
(MSDS)、
VOCの放散データなどをメーカーより
現在市販されている一般水系塗材は、溶剤系塗材と比
取り寄せ、十分な調査を行うことが必要である。
較するとかなりVOC成分が少なく安全性は高いが、添加
成分として、主に造膜助剤、凍結防止剤があげられる。
1 . 3 室内環境対応型塗材と一般塗材の
塗膜設計比較について
造膜助剤は、造膜性アップ、密着性アップ、塗料性質
室内環境対応型塗料であるVOCフリータイプの塗料、
の改良などの目的で水系塗材に添加されており、その成
仕上材は、従来の水系塗材よりも一層安全性を高く設計
分は主に高沸点の溶剤(100∼260℃)が使用されている。
した室内用塗材である。ここで一般塗材とVOCフリータ
代表的なものとしては、2,2,4 - トリメチル - 1,3 -
イプの塗材の塗膜設計を比較する。
剤として数%のVOCが含まれている。水系塗材内のVOC
1)
ペンタジオールモノイソブチレート、プロピレン系グリ
コールエーテル、ミネラルスピリット
(石油系溶剤)、アル
1 . 3 . 1 一般の水系塗材
コール系溶剤などがある。
水系塗材の大半が樹脂として写真1に示すようなエ
凍結防止剤は、水系塗材の凍結防止、塗料の凍結−融
マルション樹脂といわれる粒子状の樹脂を使用してい
解安定性の改良などの目的で水系塗料に添加されてお
る。粒子径は数十μmから小さいものでは0.
01μmのもの
vol.38 No.445 2012-8
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水
エマルション樹脂
造膜助剤
凍結防止剤
水 水
水が蒸発する際に塗料中の造膜助剤が
エマルション粒子の隔着を促し、造膜させ
る
図1 一般の水系塗材
(エマルション系)
の塗膜形成メカニズム
水
水
水
造膜不良
写真 1 エマルション樹脂 電子顕微鏡写真
エマルション樹脂
(造膜助剤・添加剤
含まず)
もあるが、一般的な塗材に使用されているものは0.
1∼1
造膜助剤が入っていないので、特に低温
時では造膜しない
図2 一般の塗材から溶剤成分を抜いた場合
μmが多い。
この樹脂は、水分が揮発することにより水の中に浮か
んでいる粒子状の樹脂が近づき粒子同士が融着して塗
膜を作る仕組みになっている。図1に示す様に一般的な
水系塗材(エマルション系)は粒子同士が融着造膜する
過程で、必ず造膜助剤が必要となる。また冬場の凍結を
防止するために凍結防止剤が添加されている。
この一般水系塗材からもし溶剤成分を除いた場合、図
2に示す様に膜は形成されず、場合によっては粉状にな
るものもある。造膜不良となった塗膜を写真2に示す。
写真 2 造膜不良となった塗膜
1 . 3 . 2 室内環境対応型塗材(VOCフリータイ
プの塗料、仕上材)の設計手法
の水分が蒸発する際に、樹脂同志が架橋反応を起こし、
室内環境対応型塗材の設計手法としてはいろいろな
ドラジン架橋など)。模式図を図5に示す。
方法があるがここでは代表的な3つの手法について紹
これらの手法により、凍結防止剤や造膜助剤を添加し
介する。
なくても塗料自体を安定に保ち、且つ、塗膜も従来と同
より強靱な塗膜を形成させる手法もある
(シロキサン、ヒ
様な性能を発揮することができる。
(1)室内環境対応型塗材 塗膜の設計手法 その1
塗材に使用しているエマルション樹脂を特殊なもの
(2)室内環境対応型塗材 塗膜の設計手法 その2
に設計し、造膜助剤または凍結防止剤を入れなくても造
この手法は、
VOCとして見なされない高沸点化合物を
膜することができるようにする。例えば図3のように2
造膜助剤や凍結防止剤として使用する方法である。現在
重構造(コア−シェル構造)の樹脂を設計し、内−外組成
VOCの定義が明確ではないが、WHOのVOC定義による
の違いにより塗材の性質を変える手法がある。
と、大気中に気体で存在する有機化合物のうち沸点が50
硬い成分−柔らかい成分を別々にして作る方法や、特
℃∼260℃の物質の総称と定義されている。つまり、一般
殊成分を樹脂粒子の内側や外側により変え、いろいろと
塗材に使用されているVOC成分を沸点が260℃を超え
異なる性質を同時に発現することができる。(図4)
その他、樹脂に架橋基(反応する腕)
を組み込み、塗膜中
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るものに代替して設計する手法である。この手法は、
(1)の手法と比較すると設計が容易だが、注意点とし
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