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技術解説−2
当社の構造物用ＶＯＣ排出抑制形塗料

当社の構造物用ＶＯＣ排出抑制形塗料
Our VOC Emission Controlled Paints for Structure

一般塗料部門構造物塗料事業部
マーケティンググループ

一般塗料部門構造物塗料事業部
開発グループGeneral Coating Division.
Heavy Duty Dept.
Marketing Group

General Coating Division.
Heavy Duty Dept.
Business Development Group

1.

金井 毅哉

山本 基弘

Takaya KANAI

Motohiro YAMAMOTO

はじめにＶＯＣ（Volatile Organic Compounds）
は、難分解

里隆幸

Takayuki SATO

2．ＶＯＣ排出抑制形塗料の種類および概要

１）

2.1 水系塗料

性であることが多いため浸透して土壌や地下水を汚染溶媒を水とした塗料であるが、微量のＶＯＣを含有すしたり、大気中に放出されると光化学反応によってオキることがある。各用途向けに水系塗料の開発が進めらシダントやSPM（浮遊粒子状物質）の発生源として関与れているが、性能、乾燥、および設備の新設などに対すしていると考えられ、ＶＯＣを原因とする大気汚染による人体への影響が懸念されている。

２）,３）,４）
る検討が必要である。

水系塗料の適用が困難とされてきた構造物用塗料もわが国の大気汚染対策としては、これまで、自動車排課題は残しているものの、ここ数年の性能面での進歩はガス規制等でＮＯx（窒素酸化物）やＳＯｘ（硫黄酸化物）著しく、塗装システムとして水系化が確立されている。の規制が行われてきた。
しかしながら、深刻な状況が続く大気汚染の現状から、近年、ＶＯＣの排出抑制対策に2.2 無溶剤形塗料も目が向けられ、ＶＯＣの固定排出源である工場・事業所からの排出を規制するために、改正大気汚染防止法に基づいて、規制対象施設の種類と規模を定める政令が２００５年６月１日に施行された。
ＶＯＣ規制に限らず、最近では環境や人に優しい工業製品に関する社会の関心が高まっており、この様なニ低分子量の樹脂などの使用により、ＶＯＣを含有しない塗料である。ポットライフが短かかったり、塗料粘度が高粘度となる傾向があるため、塗装には一般に専用の塗装機が必要であり、塗装作業性も溶剤形と比べると劣る場合がある。

ーズに合致した商品を開発することは製造業に携わる者にとっての使命であり、塗料メーカーも例外ではない。

2.3 粉体塗料

本報では、一般的なＶＯＣ排出抑制形塗料の考え方

塗料性状が粉体（固体）であり、ＶＯＣを含有しないを記した後に、具体的に当社の「構造物用ＶＯＣ排出抑塗料である。適用業種によっては低温焼付けや少量多制形塗料」に対する取り組み状況について報告する。

品種対応などの点で課題がある。
構造物用塗料としては塗装設備の制約等、作業性の点で適用することは困難である。

23

2.4

3． VOC削減塗装仕様

ハイソリッド形塗料

ＮＡＤ技術の適用などでＶＯＣの含有率を10〜20%程度まで削減した溶剤形塗料である。塗膜性能の低下

一般的な現行重防食塗装仕様である「変性エポキシは少ないが、塗装作業性は一般の溶剤形に比べるとや樹脂塗料下塗＋ポリウレタン樹脂塗料用中塗＋ポリウレや劣る傾向がある。

タン樹脂塗料上塗」を標準として、ＶＯＣ低減塗装仕様３
例を表1に紹介する。

2.5 高耐久性塗料

何れの仕様も現行と比較して50%以上のＶＯＣ削減

構造物の場合、供用期間中に幾度かの塗り替えによとなる。削減率で区分すると、
例１が50%台、
例２が60%って塗膜の機能を維持することが一般的である。従って

台、例３が90%台となり、仕様選定には塗装条件や経済防食下地としてのジンクリッチペイントの適用や高耐久性等も考慮要因となる。

性を有するふっ素樹脂塗料の適用などによって供用期間の塗り替え周期を長くすることができ、結果としてライ4． ＶＯＣ低減塗料 ＝ Ｖシリコンスーパー

フサイクルを考慮した場合のトータルＶＯＣ量を低減することが可能となる。
このように塗料の「ＶＯＣ排出抑制」には幾つかの手本塗料は、環境対応は勿論のこと、増大が予測され段があるが、構造物用塗料としては、使用される環境、求められる性能を考慮すると、現状では水系塗料、およる塗替塗装にも対応するために、下塗り、上塗り兼用の特長を持たせて省工程化によるコスト削減も考慮している。

びハイソリッド形塗料の開発を進めることが望ましいと考すなわち本塗料は、「環境対応」＋「変性エポキシ樹える。

脂塗料下塗並みの防食性」＋「シリコン樹脂塗料並み

以下、ＶＯＣ低減塗料、塗装仕様の一例として、１）ハの耐候性」の三面性を併せ持つ塗料であり、以下に概５）２）水イソリッド形塗料として「Ｖシリコンスーパー」 を、要を述べる。

系塗装仕様として「水系ポリウレタン塗装システム」６）〜８）について紹介する。

表１ ＶＯＣ低減塗装仕様例
項 目塗装仕様

現行との比較

現行仕様

VOC削減仕様例１

VOC削減仕様例2

VOC削減仕様例3

下塗

エポオール＃４０下塗
０．
１３kg/㎡（４０μm）

エポオールスマイル０．
１３kg/㎡（４０μm）

Ｖグラン下塗０．
１２kg/㎡（４０μm）

水性エポオール（仮称）０．
１３kg/㎡（４０μm）

中塗

ＶトップＨ中塗
０．
１２kg/㎡（３０μm）

Ｖシリコンスーパー０．
１２kg/㎡（５０μm）

Ｖシリコンスーパー０．
１２kg/㎡（５０μm）

水性ＶトップＨ中塗（仮称）０．
１４kg/㎡（３０μm）

上塗

ＶトップＨ上塗０．
１１kg/㎡（３０μm）

Ｖシリコンスーパー０．
１２kg/㎡（５０μm）

Ｖシリコンスーパー０．
１２kg/㎡（５０μm）

水性ＶトップＨ上塗（仮称）０．
１１kg/㎡（３０μm）

下塗

35.8

39.7

27.6

0.0

VOC量 中塗（g/㎡） 上塗

45.6

9.5

9.5

0.0

44.0

9.5

9.55.5

合計

125.4

58.7

46.65.5

ＶＯＣ削減率(%)─53.2%

62.8%95.6%

期待耐用年数

１０〜１２

１２〜１５

１２〜１５１０〜１２

技術解説−2
当社の構造物用ＶＯＣ排出抑制形塗料

244.1

4.3 防食性

塗料・塗膜性能

Ｖシリコンスーパーの塗料・塗膜性能を表 2に示す。

Ｖシリコンスーパーの防食性を変性エポキシ樹脂塗（試験条件）板 ： #240のエメリー紙で研磨、キシレン脱料下塗／シリコン樹脂塗料上塗塗装系との比較において、脂したみがき軟鋼板（1.6×70×150㎜）

複合腐食サイクルによる促進腐食性試験を200サイクル実施し評価した。

膜厚：80μm
表２ Ｖシリコンスーパーの塗料・塗膜性能
性能項目

試験項目

試験水準

鏡面光沢度） 70以上
光沢（６０°５℃
２０℃

乾燥時間
施工性

半硬化乾燥

３０℃
２０℃

良好（カット部ふくれ幅＜1㎜）

耐複合腐食
サイクル試験

２００サイクル

良好（カット部ふくれ幅＜1㎜）

屋外暴露試験

１２ヶ月

光沢保持率９０％促進耐候性（ＳＷＯＭ） １０００時間

4.2

変性エポキシ樹脂／シリコン樹脂

８時間

１０００時間耐熱・−４０℃〜１２０℃
耐寒性

Vシリコンスーパー

１２時間

１２ヶ月

防食性 耐塩水噴霧性と同等の防食性を有していることが実証された。

４時間

良好（カット部ふくれ幅＜1㎜）

屋外暴露試験

エポキシ樹脂塗料下塗／シリコン樹脂塗料上塗塗装系

１２時間

２４時間
─３０℃

耐候性

８８

３時間

５℃
塗装間隔

試験結果

その結果、図2に示すとおりＶシリコンスーパーは、変性−

光沢保持率８０％
良 好促進耐候性

Ｖシリコンスーパーのサンシャインウエザオメーターによる促進耐候性をふっ素樹脂塗料上塗およびポリウレタン樹脂塗料上塗、塩化ゴム系塗料上塗、フタル酸樹脂塗

図２ 複合腐食サイクル試験によるＶシリコンスーパーの防食性試験（200サイクル）

料上塗と比較した結果を図1に示す。
促進耐候性試験を実施した結果、Ｖシリコンスーパーの促進耐候性はふっ素樹脂塗料上塗とウレタン樹脂塗料上塗の中間に位置し良好な耐候性を示した。

光沢保持率（％）

120

Vシリコンスーパー
ふっ素ウレタン塩ゴム
フタル酸

5． ＶＯＣ低減塗装システム＝ 水系ポリウレタン塗装システム

10080「水系ポリウレタン塗装システム」は表 1に示したとお60

り「水系エポキシ樹脂塗料下塗」＋「水系ポリウレタン樹40

脂塗料用中塗」＋「水系ポリウレタン樹脂塗料上塗」か20ら構成されている。本塗装システムのコンセプトについて

00200

400

600

800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

は参考文献6）〜8）で詳細に述べられているので、ここ試験時間（H）

では各塗膜性能結果のみ紹介する。

図１ Ｖシリコンスーパーと他塗膜の促進耐候性試験結果

255.1

水系エポキシ樹脂塗料下塗のＪＩＳ試験結果

表4

水系エポキシ樹脂塗料下塗の防食性試験結果〈膜厚100μm〉

溶剤系エポキシ樹脂塗料下塗を比較として水系エポキシ樹脂塗料下塗のJIS試験（K 5551 - 2 種）結果を表3に示す。表3の結果より水系エポキシ樹脂塗料下塗はJIS K 5551-2 種を満足することが確認できた。
表３ 水系エポキシ樹脂塗料下塗のJIS試験結果（JIS K 5551 - 2 種）
試験項目

水系エポキシ 溶剤系エポキシ※）

試験項目
耐塩水噴霧性2500H

水系エポキシ
一般部○

溶剤系エポキシ○カット部 ○ ふくれ2㎜以内 ○ ふくれ2㎜以内

耐塩水性 ３ヶ月○○

耐湿性 2500H

○

○

複合腐食
一般部 ○○
サイクル試験※）860サイクル カット部 ○ ふくれ2㎜以内 ○ ふくれ2㎜以内
一般部

○

○

40以下

40以下

66

乾燥性（Ｈ）
5℃（指触 / 半硬化）

151530℃

55エアレス

○

○

ローラー

○

○

20℃（5H以上）

685℃

1212示す。その結果から水系ポリウレタン樹脂塗料上塗は溶30℃

34

剤形ポリウレタン樹脂塗料上塗とほぼ同等の光沢保持耐衝撃性（300g× 50㎝）○○性を示しており、高い耐候性を有していることが確認できた。

付着性（2㎜ 間隔、25個）

25 / 25

25 / 25100

耐アルカリ性（5% NaOH aq., 168H）○○80

耐揮発油性 石油ベンジン/トルエン:8/2○○

耐塩水噴霧性（192H）○○

加熱残分（105℃ × 3H）

67

63

20℃（16H以内）

塗装作業性

ポットライフ（H）

耐塩水性（3 wt%NaCl × 240H）○○

屋外暴露耐候性（2年間）○○

屋外防食性 ６年

カット部 ○ ふくれ なし○ ふくれ なし※）サイクル条件はJIS K 5621参照

5.3

水系ポリウレタン樹脂塗料上塗の耐候性

水系ポリウレタン樹脂塗料上塗の耐候性を溶剤形ポ
リウレタン樹脂塗料上塗との比較においてサンシャインウエザオメーター試験で評価した結果を図3および図4に

光沢値

分散度（μm）（B法：40μm以下）

6040

水系ウレタン200

溶剤系ウレタン
050010001500

2000

試験時間（H）※）JIS K 5551-2種相当品

図３ 促進耐候性試験による光沢変化
100

水系エポキシ樹脂塗料下塗および溶剤系エポキシ樹

80

脂塗料下塗を寸法3.0×70×150mmのサンドブラスト鋼板に各々乾燥膜厚が100μmとなるようエアースプレー塗装し、室温で7日間乾燥後、長期防食性試験を行った。
その結果を表4に示す。種々の長期試験において水系
エポキシ樹脂塗料下塗は溶剤系エポキシ樹脂塗料下塗と同等の結果が得られており、高い防食性能を有していることが確認できた。

光沢保持率（％）

水系エポキシ樹脂塗料下塗の防食性

5.2

6040
水系ウレタン200

溶剤系ウレタン
050010001500

試験時間（H）

図４ 促進耐候性試験による光沢保持率変化

2000技術解説−2
当社の構造物用ＶＯＣ排出抑制形塗料

26

表５ 水系塗装システムの促進防食性試験結果
塗装システム

耐塩水噴霧性
1000H

耐水性
3ヶ月

耐湿性
1000H

耐塩水性
3ヶ月

溶剤系厚膜形無機ジンクリッチペイント〈75μm〉 一般部ふくれ 10
水系

水系エポキシ樹脂塗料下塗ミストコート〈−〉水系エポキシ樹脂塗料下塗〈60μm×2回〉
水系ポリウレタン樹脂塗料用中塗〈30μm〉
水系ポリウレタン樹脂塗料上塗〈25μm〉

一般部さび10

カット部ふくれ 10
カット部さび

一般部ふくれ 10
一般部ふくれ 10

一般部ふくれ 10

一般部さび

一般部さび

一般部さび

カット部ふくれ 10101010

溶剤系厚膜形無機ジンクリッチペイント〈75μm〉 一般部ふくれ 10
溶 厚膜形エポキシ樹脂塗料下塗ミストコート〈−〉
一般部さび10
剤 厚膜形エポキシ樹脂塗料下塗〈60μm×2回〉
カット部ふくれ 8-S
系 ポリウレタン樹脂塗料用中塗〈30μm〉
カット部さび 10
ポリウレタン樹脂塗料上塗〈25μm〉

カット部さび1010

一般部ふくれ 10
一般部ふくれ 10

一般部ふくれ 10

一般部さび

一般部さび

一般部さび

カット部ふくれ 8-L

1010

カット部さび1010

評価基準は（財）
日本塗料検査協会「塗膜の評価基準2003」に準じた

5.4

水系ポリウレタン塗装システムの防食性

水系防食塗装システムおよび溶剤系塗装システムを

場
所

全水系

体

カット部
溶剤系

水系

溶剤系

サンドブラスト鋼板に塗装し、促進試験および屋外暴露試験を行った。なお、
無機ジンクリッチペイントは溶剤系とした。促進試験は耐塩水噴霧性、耐水性、耐湿性および耐塩水性を評価した。屋外暴露試験は栃木県大田原市と沖縄県で実施し、防食性を評価した。促進試験の結果を表5に示す。また、表5の水系および溶剤系塗装システムを栃木県に6年間、沖縄県に4年間暴露した

田園地域
６年︵栃木県︶後の塗膜外観写真を図5に示す。これらの試験において水系防食塗装システムの防食性は溶剤系塗装システムと同等の結果が得られた。

海岸地域
４年
︵沖縄県︶

図５ 水系塗装システムの屋外暴露試験

27

6． おわりに
環境問題をめぐる近年の情勢は大きな変革の時期を迎え、「地球温暖化」、「オゾン層破壊」、「緑地の砂漠化」、「環境の酸性化」といった広域規模の現象に社会の関心が高まってきている。そのため一国、あるいは一産業界だけで解決できない重要な政治経済上の課題に対しては、国際的な取り組みの必要性が求められるようになってきた。
このような社会情勢の中で塗料業界が優先して取り組むべき課題は「環境対応」である。有害重金属フリー、ホルムアルデヒド放散抑制等環境対応にも種々あるが、取りわけ塗装作業性、塗膜性能に最も影響が大きいと考えられるＶＯＣ規制は「環境対応」最大の課題である。
本課題の克服が今後の塗料産業の社会的な信頼に関わると言っても過言ではない。

参考文献
１）石丸 泰、小川 進：ＤＮＴコーティング技報No.4，
p.25-32（2004）
２）上野 義之：工業塗装，No.184，p28-34（2003）
３）田中 茂樹：工業塗装，No.184，p35-40（2003）
４）星 周：工業塗装，No.193，p18-23（2005）
５）
Ｖシリコンスーパーカタログ： 大日本塗料株式会社
６）永井 昌憲、松本 剛司、多記 徹、宮下 剛、山本 基弘、
里 隆幸：第24回防錆技術発表大会講演予稿
集, p.214（2004）
７）山本 基弘、宮下 剛、大柴 雅紀：ＤＮＴコーティング
技報No.5，p.27-33（2005）
８）宮下 剛、永井 昌憲、山本 基弘、里 隆幸：第27回
鉄鋼塗装塗装技術討論会発表予稿集,
p.95-100（2004）