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塗料を科学するシリーズvol.1
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| そもそも色とはなにか |
色がみえるワケ
この世には様々な「色」がありますが、なぜ色は存在しているのでしょうか。
色は、光の反射があって初めて見ることが出来ます。
どんなにカラフルでも暗闇だと全く見えないですよね。
白い光には、赤・青・緑など全ての色が含まれており、それらが重なることで白い光となって見えます。
色が交わると、絵具などは色が濃くなり黒に近づきますが、光は例外で色が重なると明るくなります。
例えば雪が白く見えるのはなぜでしょうか。
これは、ほぼすべての光を反射している為、白く見えます。
雪国の夜は、雪のおかげで意外と明るいものです。
リンゴが赤く見えるのはなぜでしょうか。
リンゴに白い光が当たると、赤以外の光は全て吸収されます。
赤い光だけが反射される為、赤く見えます。
黒はどうでしょうか。
黒はほぼ全ての光が反射されない為、黒く見えます。
部屋の電気を消すと暗闇になるのとまったく同じ理屈です。
炎天下の中、黒い服を着ていると暑いのは日光のエネルギーをたくさん吸収しているからです。
もともと色がついているのではなく、光の一部だけが反射してそう見えるだけなのです。
透明と白
透明と白、実はかなり似ています。
ダイヤモンドを思い浮かべてみてください。
非常にキラキラしていますよね。
そのダイヤモンドを粉々にしてみました。
その粉は何色ですか？
正解は「白」です。
透明なものを細かくすると光が乱反射し、白く見えます。
かき氷もそうですね。 蒸気も同じ理屈で白く見えます。
白い塗料が白いのは水蒸気が白いのと同じで、細かい粒子が光を乱反射させているからです。
ダイヤモンドが美しいのには理由があります。光の屈折率が高いためです。
ではダイヤモンドは最も優れた屈折率をもっているでしょうか。
実はダイヤモンドよりも屈折率の高い物質が1つだけあります。
それは「酸化チタン」です。
酸化チタンは一般の塗料にほぼ必ず入っている顔料です。
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酸化チタンの結晶はダイヤモンドよりもギラギラとしていますが、
柔らかくて傷がつきやすかったのと、人工でしか作れない為、ジュエリーとしては流行りませんでした。
酸化チタンとは
酸化チタンとは、
白色顔料として最も利用されている物質です。
ほとんどの塗料にはこの酸化チタンが含まれています。
酸化チタンはほかの顔料にはない不思議な作用があります。
酸化チタンは紫外線を受けると、ラジカルが発生します。
酸化チタンは食品や医薬品、化粧品にも利用されています。
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| ラジカル制御塗料とはなにか |
ラジカルとは
ラジカルとはなんでしょうか？
ラジカルとは、非常に不安定な原子や分子を指します。
不安定なため、他の物質と反応しやすいです。
酸化チタンの場合、紫外線を受けたときに発生します。
酸化チタンから発生したラジカルは、
菌やウイルスをはじめ、植物の葉やゴキブリ、二酸化炭素までも分解します。
無機物には反応しません。
白い塗料や淡い色の塗料にはたくさんの酸化チタンが含まれるため、
紫外線照射と共に、塗膜も分解されてしまいます。
ラジカル制御塗料
ラジカル制御塗料は、
酸化チタンが含まれる塗料の最大の欠点である塗膜劣化を抑えた最先端の塗料です。
酸化チタンへの紫外線照射を抑え、発生したラジカルは閉じ込め、ラジカル反応を抑制します。
「ラジカル制御塗料」とは酸化チタンから発生するラジカルを制御したもので、
樹脂はアクリルやシリコンなどの従来から使われているものと同じです。
パーフェクトトップはラジカル制御されたアクリル樹脂の塗料です。
〇〇色にしたいけど何がオススメ？
白や淡い色が希望であれば、
ラジカル制御塗料を選択しましょう。
白や淡い色には酸化チタンが多く含まれている為、
ラジカル制御された塗料の方が耐久性が高いです。
パーフェクトトップはアクリル樹脂が使われたラジカル制御塗料ですが、
従来のシリコン樹脂相当の耐候性を発揮します。
濃い色、鮮やかな色、暗い色にするならば、
塗料の樹脂で選びましょう。
よくわからない、という場合はシリコン樹脂のラジカル制御塗料がオススメです。
手が出しやすい価格で施工も容易なものが多く、シリコン樹脂のためアクリル樹脂より高耐候です。
濃い色には白色顔料が少ないため、塗膜が大きく劣化する心配がありません。
顔料劣化による色あせは避けられませんが、それはどの塗料でも同じです。
アクリル樹脂が最も安価であり、
ウレタン、シリコン、フッ素の順にどんどん値段と性能が上がります。
現在、最も優れるのは無機配合の塗料ですが非常に高価で施工が難しいです。
樹脂の性能と価格で選んでいきましょう。
※無機塗料は通常の樹脂に無機を多く含ませたものです。商品ごとに性能が大きく異なり、シリコンとフッ素の中間に位置する商品もございます。ご注意ください。
なお、濃い色、同じ樹脂であればラジカル制御されている方が耐候性は高いです。
濃い色の場合、ラジカル制御の効果が薄いならラジカル塗料でなくてもよいのでは？
そうと思うかもしれません。
しかしながら、あまりにも濃い色でない限り酸化チタンも微量ながら含まれますので、ラジカル制御塗料のほうが良いです。
ラジカル制御塗料の反対！？光触媒塗料
光触媒塗料はご存じでしょうか？
ここでは室内向け光触媒塗料をご紹介いたします。
ラジカル制御塗料は酸化チタンの反応を抑制しているのに対し、
光触媒塗料はその逆で酸化チタンの反応を利用・促進させ、
とある効果を得ている塗料です。
酸化チタンから発生するラジカルはゴキブリをも分解します。
この「近くの物質を分解する」という性質を利用したのが光触媒塗料です。
菌やウイルス、臭いのもととなる成分の繁殖を抑制、
抗菌抗ウイルス、消臭効果があります。
キッチンや居間など一般住宅はもちろん、
病院や学校の公共施設、
飲食やホテルなどの人が集まる場所にオススメの塗料です。
酸化チタン（＝白色顔料）がないと効果が発揮できない為、白や淡い色しか選べません。
なお、光触媒塗料は蛍光灯などの弱い光でも反応するように作られています。
一般的な室内向け塗料にも酸化チタンが含まれますが、抗菌作用などはないので注意です。
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| 塗料の劣化には種類がある |
顔料劣化と塗膜劣化
濃い色の塗料は劣化しやすいとよく言われますが、
これは半分正解で、半分誤りです。
なぜなら顔料劣化が起きていても、塗膜劣化はしてない場合があるからです。
塗料の劣化には2種類あります。
「塗膜劣化」と「顔料劣化」です。
「塗膜劣化」とは塗膜表面の劣化で、
艶がなくなったり表面が粉のようになったりします。
塗膜劣化の原因は「酸化チタン」と呼ばれる白色顔料です。
酸化チタンが紫外線を受けるとラジカルが発生し、ラジカルは塗膜を分解、樹脂の結合を切断します。
白や淡い色の塗料だと、塗膜劣化と顔料劣化が両方起きていても色そのものには大きな変化が無いため、
劣化がない様に見えてしまいます。
その為、気が付かないうちに表面がボロボロになっている、なんてこともあります。
壁をこすったときに粉上のものが付着したらチョーキングしている証拠です。
「顔料劣化」は色が褪せたり薄くなったりすることを指します。
注意すべきは、「塗膜の劣化は別」であることです。
色が褪せるとどうしても「塗った塗料が劣化した」様に見えますが、
塗膜はチョーキングせず艶もある・・・、つまり問題ないというケースも少なくありません。
オレンジ色が特徴の東京タワーは5年に1回、1年以上かけて塗り替えられています。
選ぶ色によってデメリットとメリットがあるので、
淡い色ならラジカル制御塗料、
濃い色ならより耐候性のある樹脂の塗料、もしくは色あせしにくい色を選ぶなどして、
それぞれのデメリットをカバーすると良いでしょう。
塗料の艶と耐久性
塗料は艶を選択できます。
外壁であれば艶有を、室内であれば艶消しを選ぶのが一般的です。
もちろんデザインなどによってはこの限りではありません。
5分艶や艶消しなどは表面がザラザラなので汚れが付きやすく、
日光のエネルギーをより受けるため、劣化しやすいです。
外壁に艶消しの黒い塗料を使用した場合、非常に短命です。
特にこだわりが無ければ、外壁塗料は艶有を選択しましょう。
内部用は、雨風や直射日光にさらされることが無く、蛍光灯などが反射してまぶしいため、
一般的に艶が無いものが選ばれます。
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| ラジカル制御塗料の特長と性能 |
その前に・・・塗料とは？
塗料とは、対象物を保護・美装・又は独自の機能を付与するために、その表面に塗りつける材料のことです。
日本には古くから、漆塗りに代表される塗料の歴史はありましたが、
洋式塗料の歴史は明治14年、日本ペイント株式会社の前身である「光明社」の設立に始まります。
塗料には用途に応じて種類があります。
ペンキやニスに代表されるように、液状で、溶剤の揮発・乾燥により固化・密着し表面に塗膜を形成して、対象物の美観を整え、保護するもの。
また、オイルステインに代表される、粘度が低く、材料（この場合は木）の内部に浸透し、その物の劣化を防ぎ着色するもの、などです。
建築物や構造物、自動車、鉄道などの車両、船舶、電気機械、金属製品、ガーデニング用品、家具、皮革、模型など、多様な用途に特化した塗料もあります。
また、塗料は有機溶剤で希釈するものが圧倒的に多かったのですが、最近では、環境・健康・利便性などに配慮して水で希釈できるタイプの水性塗料の比率が増えてきています。
対象物の保護としては、防食、防腐、防蟻、防汚、防水、殺菌抗菌、
機能として、遮熱、撥水、蛍光、蓄光、などがあります。
塗料の樹脂
塗料は樹脂の種類によってグレードが分けられ、期待耐用年数も異なります。
| 塗料の種類 |
耐久年数 |
| アクリル樹脂塗料 |
5-7年 |
| ウレタン樹脂塗料 |
7-10年 |
| シリコン樹脂塗料 |
10-15年 |
| ラジカル制御塗料（パーフェクトトップの場合) |
12-17年 |
| フッ素樹脂塗料 |
15-20年 |
| セラミック含有塗料 |
20-25年 |
※太文字以外はラジカル制御されていない場合の各樹脂のおおよその耐久年数となります。
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| 下塗りの選び方 |
シーラーとプライマー、フィラーのちがい
シーラーは「シールする＝接着する、覆い隠す」という意味が語源です。
上塗り材との密着性を高め、上塗り材の吸い込みのムラを防止するのがシーラーと呼ばれるものです。
シーラーにも水性系と溶剤系の二種類あります。
仕上げ用塗料（上塗り塗料）の性質に合わせてシーラーも使い分けます。
プライマーは、英語で「最初の」という意味があります。
はじめに下地に塗る下塗り材という意味です。
上塗り材と下地の接着なのでシーラーと役割はほぼ同じです。
フィラーは英語で「詰めもの、充填材」という意味があります。
ですから、凸凹・段差のある部分を埋めて平らにする役割を持っています。
モルタル壁など表面に凹凸があり尚且つ下地の吸い込みが顕著な場合は、フィラーを塗った後にプライマーを塗って最後に上塗り、という流れになります。
また、フィラー+プライマーの機能を備えた微弾性フィラーというものもあります。
壁に小さな穴が開いている場合があります。これをピンホールと呼びます。
フィラーなどの下塗りを正しく塗ることで埋めることができます。
なお、。
適用下地と下塗り
メーカーごとに専用の下塗りが設定されているので、それを選択するのが無難です。
例えば、パーフェクトトップは下地に応じて下塗り用塗料が複数用意されており、パーフェクトシリーズでそろえる事によって、パーフェトトップの効果を発揮させることが出来ます。
塗り替えの場合、下地調整が仕上がりを左右すると言っても過言ではありません。
ここでは標準的な下地調整と、適用下地と下塗りの組み合わせをご紹介いたします。
下地調整＝活膜（塗膜の美観が損なわれても素地に対する付着性を保ち、保護膜として機能する塗膜のこと）を残し、
膨れたり、割れたり、浮いている劣化塗膜は、周辺部分を含めて入念に除去します。
パーフェクトトップシリーズの下地別下塗り
| 適応下地 |
下塗り用塗料 |
| モルタル、コンクリート |
パーフェクトフィラー |
| 窯業系サイディングボード、ALC |
パーフェクトサーフ |
| 鉄部、木部、FRP、亜鉛メッキ、金属系サイディングボード、アルミ |
パーフェクトプライマー |
| スレート屋根 |
ファイン浸透シーラー |
塗り替え前の下地の状態に応じて、下塗り用塗料を使い分け、その上から上塗り塗料を2回塗るというのが基本的な仕様です。
（上塗りの一回目の事を中塗りという場合もあります。）
【施工上の注意】
■防藻・防カビ効果は、繁殖を制御するものです。すでに繁殖している場合は下地処理として除去及び殺菌処理をしてから塗装してください。■色相によっては降雨、結露によってぬれ色に見える場合がありますが、乾燥するともとに戻ります。■動物刷毛は、刷毛が固まったりダマになりやすいので、できるだけナイロン刷毛をお使いください。■新設仕様の場合は、必ずシーラーを塗装してください。■下地素材にセメント成分が使われている場合、エフロエッセンスが発生するおそれがありますので、溶剤系シーラーをご使用ください。■塗装場所の気温が五℃未満、もしくは湿度85パーセント以上ある場合は塗装を避けてください。塗膜剥離の恐れや艶が減少するなど、塗料の性能が発揮できなくなります。
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| ラジカル制御塗料一覧 |
種類別ラジカル制御塗料一覧
2012年に日本ペイントが世界で初めてラジカル制御塗料を販売し、
その後各メーカーからも新発売され、中には既存の製品を改良するなどラジカル制御塗料は増えています。
ここでは現存のラジカル制御塗料を、樹脂や1液2液、水性か弱溶剤系かで分けてみました。
なお、ラジカル制御をヒンダードアミン系光安定剤（HALS）を配合する塗料も一覧に掲載しております。
| ラジカル制御効果をもつ塗料一覧（2021年8月最新版） |
| 樹脂の種類 |
水性 |
弱溶剤 |
| 1液 |
2液 |
1液 |
2液 |
| アクリル |
パーフェクトトップ |
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ファインパーフェクトトップ |
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| ウレタン |
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| シリコン |
水系ファインコートシリコン |
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SKプレミアムNADシリコン |
ハイパーユメロック |
| ハイパービニロックセラ |
| EXTRAアクアシリコン |
1液ユメロックDX |
EXTRAスマイルシリコン |
| アレスダイナミックトップ |
| SKプレミアムシリコン |
| フッ素 |
サンフロンアクア |
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サンフロンUV |
| EXTRAアクアフッソ |
EXTRAスマイルフッソ |
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セラミック含有
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水系ファインコートフッ素 |
パーフェクトセラミックトップG |
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キクスイSPパワー無機ガードF |
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【補足・注意事項】
■アクリル樹脂が最も安価であり、次にウレタン、シリコンと続き、フッ素が最も高性能で高価です。■セラミック含有の塗料は、既存の樹脂にセラミックを配合させた塗料の総称です。商品やメーカーごとに配合する樹脂が異なる場合がございます。また、セラミックの含有割合も異なります。そのため、商品の種類ごとに値段や性能が異なります。■一般的に2液タイプのほうが高耐候です。■太文字の塗料はペンキのササキで取り扱っております。■ヒンダードアミン系光安定剤（HALS）を配合する塗料も一覧に記載しております。■ヒンダードアミン系光安定剤（HALS）とはドイツのBASFが開発した、ラジカルに反応し無害化することができる添加剤の総称です。■一部のラジカル制御塗料のみ記載しております。■外壁用の塗料のみ記載しております。屋根用塗料は割愛しました。■一覧にある商品の中には改良後にラジカル制御効果が付与されたものもあります。お手物の塗料があまりにも古い場合、ラジカル制御効果がない場合がございます。■ラジカル制御塗料とは発生するラジカルを抑制する効果を持つ塗料の俗称や総称であり、ラジカルという樹脂はございません。■ラジカル制御塗料の耐久年数は樹脂により異なります。
日本ペイント
ラジカル制御塗料といえば日本ペイントのパーフェクトトップです。
アクリル樹脂が使われておりますが、ラジカル制御により通常のシリコン相当かそれ以上の耐候性を発揮します。
パーフェクトトップは水性ですが、弱溶剤タイプのファインパーフェクトトップがあります。
こちらも1液です。
パーフェクトセラミックトップGは水性のラジカル塗料の中で最も耐候性のあるといえる塗料です。
水性では珍しく2液タイプの塗料です。
菊水化学工業
菊水化学工業には水系ファインコートシリコンという商品がラジカル制御塗料です。
名前の通りシリコン樹脂が使われているため、パーフェクトトップよりも輝く艶が特徴です。
既存の塗膜が活膜であれば下塗りなく使用できます。
水系ファインコートフッ素は、フッ素樹脂に無機を配合させたハイブリッド無機有機塗料です。
フッ素樹脂と無機を使用した無機有機複合体のため、紫外線だけではなく酸性雨などからも建物を守ります。
無機のため燃えにくく、有機樹脂特有の柔軟性もあるためクラックが入りにくい塗料です。
キクスイSPパワー無機ガードFは水系ファインコートフッ素を2液弱溶剤化したような塗料です。
さらなる耐候性を持ち、トンネル内なども使用できます。
ロックペイント
ロックペイントからはサンフロンUV、サンフロンアクアという弱溶剤系と水系のフッ素樹脂ラジカル塗料が販売されております。
高い防藻・防カビ性があり、また風雨による流出がないため長いスパンでの効果が見込めます。
ユメロックとハイパーユメロックは昔から愛される定番商品です。実は彼らもラジカル制御塗料です。
現在売られているこれらの商品にも、サンフロンUVなどにも使われる特殊コーティングチタン顔料、およびラジカル吸着光安定剤が配合されるようになりました。
1液ユメロックがリニューアルし、1液ユメロックDXになった際も同様に対ラジカル剤が含まれるようになりました。
2液弱溶剤型でラジカル制御塗料をお探しなら、ユメロックシリーズが間違いないでしょう。
大日本塗料
重防食と呼ばれる、橋や鉄塔、プラントやコンクリートの大規模防食塗料の最王手、大日本塗料です。
今後の定番となるシリコン樹脂系ラジカル制御塗料、
高品質化の需要増により人気が高まりつつあるフッ素樹脂系ラジカル制御塗料が用意されています。
それぞれ水性は1液、弱溶剤型は2液とユーザー目線のラインナップです。
ラジカル制御塗料は淡い色程、真価を発揮しますが、濃い色であってもラジカル制御されているほうが高耐候です。
大日本塗料のラジカル制御塗料は濃色の価格がほかのメーカーより安いため、濃い色をお求めの方は大日本塗料のEXTRAシリーズから選ぶとよいでしょう。 |
