技術解説−1
工業用屋根材用塗料の高耐久化

工業用屋根材用塗料の高耐久化
High Durability Industrial Coatings for Roof Materials

技術開発部門 要素技術開発室
Technical Development Division
Core Technology Laboratory

堀江 正一

斉藤 和夫

Shoichi HORIE

1.

Kazuo SAITO

はじめに

2． 屋根材の動向

塗装屋根材は洋風の意匠性を有し、施工性・経済性

住宅用屋根材としては粘土瓦、新生瓦（セメント系薄に優れることから幅広く住宅の屋根に普及しているが、型平板瓦、厚型セメント瓦）、金属屋根材の順に多く使

必ずしも耐久性の面では顧客の満足には至っておらず、用されているが、住宅着工件数の減少に比例して使用メンテナンス期間の延長が望まれている。

量は減少している。一方非住宅用屋根材としては金属１０年前より大幅に品質向上が図られているが、この度、屋根材が圧倒的に多く、次いで波型のスレート屋根材

超耐久性の塗装仕様を開発して、市場にて高評価を得が使用されている。屋根材種別の施工面積推移を図1ている。本報にてその設計内容について述べる。に示す。
金属
粘土瓦
新生瓦

10000
施工面積（万㎡）

18

コンクリート波板
シングル

5000

01994

1996

1998200020022004

（年度）

図1

屋根材種別の施工面積推移

2006

193． 屋根材用塗料に要求される機能ン塗料が適している。
表2に弊社の塗料仕様の標準を示した。
表２ セメント系屋根材用塗料体系

塗膜は主に素材の保護（セメントの中性化防止、金属の腐食防止）が基本であるが、商品価値を高める意

高耐久性仕様匠性の付与、メンテナンス期間を延長すべく高耐久性化が志向されている。
さらに、省エネルギー対応としての薄型平板
瓦用遮熱機能付与、太陽電池パネル施工性が今後求められる。表1に主な要求機能を示した。以下、塗料使用量の多いセメント系屋根材用塗料について述べる。

超耐久性仕様上塗り 高耐久性アクリル塗料 超耐久性無機塗料
下塗り 高耐久性アクリル塗料 高耐久性アクリル塗料
上塗り 高耐久性アクリル塗料 超耐久性ふっ素塗料

厚型瓦用
下塗り 有機無機複合塗料

有機無機複合塗料

表１ 屋根材において求められる塗膜の機能
素材

セメント系屋根材

金属屋根材

保護

セメントの中性化
劣化防止

腐食防止

美装

意匠性の付与形状付与（加工性）

メンテナンス対応

高耐久性化

高耐久性化

高機能化

遮熱、太陽電池パネル 遮熱、太陽電池パネル
施工性
施工性

5． 超耐久性水系無機塗料
セメント系屋根材用の高耐久性アクリル仕様として、既に平板瓦用で10年以上、厚型瓦で20年以上の実績がある。市場ではさらに意匠性付与や、長期の外観保持性（メンテナンス期間延長）が望まれている。この要望に応えるべく水系無機塗料を開発した。

4． 高耐久化

ポイントは①超耐候性の樹脂の設計②高耐久性の顔料選定

屋根材は下記の厳しい条件に曝される。
①屋根面は壁面に比べて太陽光（紫外線）受光量が多い。

③下塗の保護のために上塗による紫外線遮蔽である。
上塗塗料はカラークリアーであることから、樹脂バイン②雨水が直接塗膜面に当たりかつ基材に保水される。

ダーが90％以上を占める。そのために耐久性への樹脂③塗膜表面温度が高くなり（通常80℃）かつ日々温冷の寄与度が非常に高い。既にふっ素樹脂系で実績がの繰り返しがされる。

あるが、屋根材の厳しい暴露条件に適合すべく、紫外故に、塗膜の劣化速度が促進され、しばしば変退色のト線に対して極めて安定な無機樹脂の開発に着手した。

ラブルが発生する。従って、外壁用塗料に比べて極め無機樹脂の耐久性評価はアリゾナ集光暴露にて選別て高い耐久性が必要となる。

を行ったが、本報告では詳細は省略する。

セメント系屋根材に塗装される塗料の基本設計は、下塗塗料はセメント基材上での耐アルカリ性を必要と

１）耐アルカリ性、防水性に優れた高耐久性下塗塗料するため無機樹脂の適用は難しく、高耐久性のアクリル

２）耐久性に優れた樹脂と顔料よりなる上塗塗料樹脂塗料を選定した。上塗塗料の耐久性は極めて高顔料濃度の低いカラークリアーが適合し、酸性雨対い性能を有するが、カラークリアーであるが故に紫外線策を考慮した設計を要する。

が上塗塗膜を通過して下塗塗膜表面を劣化させる。従３）塗装ラインに適合する水系塗料って上塗塗膜の紫外線透過率のコントロールが重要で耐紫外線性、可とう性を有する高分子量のエマルショある。紫外線透過率は顔料濃度、紫外線吸収剤、膜厚技術解説−1
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20の組み合わせにより達成される。図2に上塗塗膜のUV現した方法にて実施する必要がある。沖縄地区にて実透過率と促進耐候性の確認結果を示した。

施した暴露試験の状況を写真1に示す。本暴露試験の結果は単板暴露試験の結果に比べて2倍の劣化速度120となっている。

光沢保持率

801206040

クラック発生面積率

2000.0 0.2 0.3 1.0 2.0 4.0 8.0 15.0 23.0 65.0 77.0
上塗塗膜のUV透過率（％）

図２ 上塗塗膜のUV透過率と耐久性（スーパーUV1000H照射後）

100
光沢保持率（％）（％）

10060400透過率（300nmにおける透過率）が0％に近づく程、塗0200400

6008001000 1200 1400 1600

照射時間（H）

膜の光沢保持率は高く、下塗界面でのクラック発生が5少ない結果を得た。最低膜厚部分での透過率0.5％以下を設計目標とした。

１）促進試験

高耐久性アクリル塗装

20

スーパーUV1000H照射試験後において、塗膜のUV

4色差（△E）

6． 屋根材の耐久性試験

超耐久性水系無機塗装

803
超耐久性水系無機塗装
高耐久性アクリル塗装

21

最近、
超促進試験法が種々提案されているが、カラークリアーにおいては試験結果が暴露結果と全く一致しない。スーパーＵＶ促進試験はカラークリアーの評価において現象面では比較的相関性が取れている。図3にスーパーUV促進試験結果を示す。

00200

400600 800 1000 1200 1400 1600
照射時間（H）

図３． 超耐久性水系無機塗装品のスーパーUV促進耐候性試験結果

屋根材の場合の表面温度上昇を考慮してブラックパネル温度83℃での試験も併用した（しかしながら塗膜表面組成解析を実施した結果、本促進試験と実暴露試
験では劣化の仕方に差異があることがわかっている）。
サンシャイン促進試験（瓦用にはブラックパネル温度83℃で運転）は実暴露試験との相関性が高いが、屋根材の実暴露10年≒促進試験10000時間を要し、超耐久性塗膜の評価には時間的に適切ではない。
２）屋外暴露試験
通常の屋外暴露試験は単板にて傾斜暴露される。
しかし屋根材の暴露試験は、実際の屋根施工状況を再写真1． 屋根材の沖縄暴露試験

21

7． 塗装製品の性能ており、微細観察結果でも変化の極めて少ないことを確
表3に塗膜物性試験結果を示す。本水系無機塗装認している。このように水系無機塗装を施すことにより、製品は雨水に対する抵抗性に優れ、凍結融解（温冷繰従来のセメント系屋根材塗装製品に比べて耐久性がり返し）サイクルに耐えうる設計となっている。図4に沖縄格段に向上し、目標とする粘土瓦に近づいたと確信して暴露試験結果を示す。6年経過でも初期美観を保持しいる。

表３ 超耐久性水系無機塗装品の塗膜物性
高耐久性アクリル塗装品

超耐久性水系無機塗装品

機材種

薄型平板瓦

薄型平板瓦

上塗塗料

高耐久性アクリル塗料 ＫＣ

超耐久性無機塗料 ＫＭ

下塗塗料

高耐久性アクリル塗料 ＫＣ

高耐久性アクリル塗料 ＫＣ色 名黒黒試験項目

試験法

密着性評価項目

布テープ剥離試験

温水浸漬
温水サイクル
凍結融解試験
耐アルカリ性
耐酸性

５点

５点

80℃浸漬

外観

全く変化無し全く変化無し

４日

密着性

５点

５点

60℃8H＋20℃16Hの

外観

全く変化無し全く変化無し繰返し10サイクル

密着性

５点

５点

外観

全く変化無し全く変化無しJIS法 300サイクル
飽和消石灰水 １ヶ月
５％硫酸水 スポット16H

密着性

５点

５点

外観

全く変化無し全く変化無し

密着性

５点

５点

外観

全く変化無し全く変化無し

密着性

５点

５点

※外観評価法：５点満点法

5120

4
超耐久性水系無機塗装80色差（△E）

光沢保持率（％）

10060
高耐久性アクリル塗装

3
高耐久性アクリル塗装
240120

超耐久性水系無機塗装
0012345暴露年数（年）6780012345
暴露年数（年）図4． 超耐久性水系無機塗装品の沖縄暴露試験結果

67822

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工業用屋根材用塗料の高耐久化

8． 屋根材用塗料の今後住環境改善に向けて、遮熱塗装仕様も既に設計済みである。
さらにセメント系屋根材の基材の耐久性を補完する塗装仕様を開発し、製品トータルでの耐久性を向上させ、メンテナンスフリー化に取り組んでいきたい。