塗料のつや消しに関する知識研修

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塗料のマット化に関する知識研修　主な内容：一、マット効果とは何かの説明　二、マットな塗面を得るための基本要素　三、マット剤／マットパウダーの主な種類と品種　四、マット剤／マットパウダーの分散方法についての議論　五、マット効果に影響を与えるパラメーター　六、マット塗料が最もよく使用される分野のまとめ　序論：なぜマット化が必要なのか？ 日常生活において消光効果を持つ物品は至る所に見られる。自宅でも、職場へ向かう途中でも、夜のレストランでもその姿を見ることができる。室内の家具はほとんどがマット仕上げで、レストランの外観を覆う木製パネルも基本的にマットな表面となっている。 光沢のある効果とマットな効果のどちらを選ぶかという際、私たちは単にファッションや見た目の要件にとどまらないのです。実践により、清掃のしやすさ、光沢効果、触感などの要件も私たちの選択に影響を与えることが証明されています。オフィスに到着すると、車で行こうが、バスで行こうが、電車で行こうが、あらゆる交通機関の内装は基本的にマットな仕上がりになっていることがわかります。実用性と安全性の観点から、学校の黒板は目が眩まないようつや消し加工が施されています。乗用車の内装にもこのようなデザインが採用されており、いくつかの実用的な装置や内装の装飾には、安全性を考慮して目に眩しくないマット塗装が用いられている。 反射防止は課題です。高層ビルの表面には、一般的に光沢のある塗料は塗られず、鋼やアルミニウム製の基材の上に事前に塗装された板を被せています。また、危険な反射光が生じて歩行者やドライバーの目を刺激するのを防ぐため、すべてマットな塗料が使用されています。 また、経済性と実用性も、塗料の表面状態を選ぶ上でのもう一つの重要な要素です。例えば、ある基材が傷ついたり、わずかなくぼみができたり汚れたりした場合、マット塗料を使用すればこれらの欠点を隠すことができますが、光沢塗料ではこのような欠陥を隠すのは難しいです。 消光効果とは何か？「消光効果」とは何ですか？例えば色というものは、つや消しであれ光沢のある外観であれ、私たちの感覚が作り出す主観的な印象に過ぎません。光が平らな表面から私たちの目に反射し、私たちはその光沢に基づいて分類します。（白色）正確に言うと、表面に当たった光のみが直接反射して戻ってくるだけで、残りは塗膜内に入り、内部で散乱されて顔料や基材に吸収されます。（黒色、黄色）反射強度は表面の平滑さに依存する。例えば鏡は、よく知られているように光の反射率が高く、その表面は非常に光沢があります。逆に、微細な粗さを持つ塗膜の表面は光を散乱させ、光の一部のみを反射する。この例では、黄色い無光沢面が現れました。 完璧な消光効果を得るための条件は、すべての入射光を散乱させることです。これはまた、基材に当たる直射光を回折させることも意味する。さもなければ、基材は光を完全に透過させ、明るい外観が生じます。 塗膜表面の微細な粗さが光の散乱の原因となり、それによって消光効果のある表面が形成される。 消光塗装面を得るための基本要素　スポンジパウダーは、過去に乾燥した塗膜の外表面を研磨するために使用されていました。加工によって微細な擦り傷をつけることで、塗膜に繊細で高貴なマットな外観を与えます。現在、マットな表面を作るための素材がより多くあります。いくつかの加工工程はやや複雑だが、非常に迅速である。シリカ、パラフィン、有機材料、さらには充填剤を基材とする添加剤を塗料に加えることで、乾燥後に微細な粗面を持つ塗膜表面が形成される。 図1：消光塗膜の形成　溶剤型塗料を塗布すると、直ちに溶剤が揮発し始め、粘度が上昇するにつれて塗装が次第に困難になり、最終的に完全に乾燥して硬くて弾力性のある塗膜が形成される。溶剤の揮発により、消光剤が塗膜全体に分布し、同時に塗膜が薄くなる。この収縮が微細な粗面を生じさせる主な原因であり、言い換えれば、消光した塗膜が得られるのである。 下の図は、なぜ有機揮発性化合物（VOC）含有量が高い塗料の方が、固形分含有量が高い塗料よりも消光効果を生みやすいのかを説明しています。次の結論が導けます。樹脂の固形分が高いほど、消光表面を得るのは難しくなります。UVまたはEBNシステムはほとんど収縮しないため、まさにこのことがこれらの塗料でマット効果を得るのが難しい理由なのです。 言い換えれば、塗料の塗膜が厚いほど、つや消し表面を得るのが難しくなるということです。 図2：消光剤を含む塗膜の切片　三、消光剤／消光粉の主な種類と品目　塗料分野で使用されるすべての消光剤／消光粉には、それぞれの効果や特徴がある。 o 二酸化ケイ素 o ワックス o 塗充剤 o 有機物
二酸化ケイ素の用途
ケイ石から消光剤を得る方法は多く、その製造工程によって主に2つのカテゴリーに分けられる。一つはゲル法で、もう一つは沈殿法による製造です。処理後の2種類の製品は、いずれも標準的な二酸化ケイ素消光剤として製造できる。処理工程とは、有機（パラフィン）または無機材料を用いて二酸化ケイ素の表面をある程度改質することを指す。処理済みの二酸化ケイ素は、異なる粒径、粒径分布、および孔隙体積を持つ。 二酸化ケイ素の消光効果は比較的強く、使用量が多いと粘度が上昇する可能性があります。保管過程で沈殿する傾向があり、特に未処理の二酸化ケイ素においてそうです。 合成アルミノシリケートは、高品質な増量剤として二酸化チタンの一部を置き換えることができ、エマルジョンプライマーに利用できる。この製品は、乾燥したエマルション塗膜において均一な消光効果を発揮する。長油アルキド樹脂系では消光剤として使用できるが、顔料や充填剤と一緒に分散させなければならない。粉体塗料システム以外にも、二酸化ケイ素消光剤はあらゆる塗料に使用できます。 パラフィンの用途 現在、市場にはさまざまな種類のパラフィン製品があります。ポリエチレン、ポリプロピレン、ブラジルワックスなどをベースとしたワックス製品は、塗料やインクで最も広く使用されています。ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）をベースとしたワックス製品も、消光剤として使用できる。 二酸化ケイ素と比較して、パラフィンは最外層の表面に浮かぶことで塗膜を改質する。これにより、以下の性能にも影響が及びます：消光度/光沢；滑り止めと防汚性；粘着防止性と耐摩耗性、沈降防止性、および表面張力抵抗性。 これらの製品はほとんどが微粉化処理が施されており、ワックスエマルション系塗料において幅広い濃度範囲で使用できるようになっている。その分散性は、粒子径と粒子径分布の違いによって変化する。 充填剤の用途 特定の充填剤を使用することで、塗料の顔料体積濃度を大幅に高めることができ、さまざまな面に影響を与えることができます。これが、消光という概念が色塗料にのみ限定され、安価で低品質な塗料システムにしか適用されない理由です。 充填剤の粒径分布範囲は非常に狭いため、顔料と一緒に分散させなければならない。必要な光沢度を調整するために、通常は塗料製造工程の最後に二酸化ケイ素を加えて撹拌する。 有機材料：現代の研磨技術により、ポリメチルウレア樹脂を基材とするプラスチックを研磨加工することができます。この製品は粘度に与える影響がほとんどなく、熱安定性は200℃に達し、優れた耐溶剤性を有し、かつ分散しやすい。 四、消光剤／消光粉の分散方法 // 消光剤について研究することで、それを2つのタイプに分けることができる：(i)塗料と一緒に撹拌して混合するもの、および(ii)顔料や充填剤と一緒に分散させるもの。2番目のプロセスは実現しやすい。適切な装置を用いることで、顔料や充填剤と共に良好な分散が得られる（高速分散機、ボールミルなど）。 図1：二酸化ケイ素、パラフィン、または有機物を消光剤として分散させる際には、濃縮法（コンセントレート技術）を含む3つの異なる方法が用いられる；塗料製造時に直接分散する；または、ユーザーの要望に応じて、塗装工事の最終段階で行い、消光度を容易に調整できるようにします。 濃縮方法には利点と欠点がある。利点は、濃縮物が容易に入手でき、かつ撹拌器の低速回転によって混合することができる点です。不利な点は、まず第一に、消光剤の濃縮度が高くないこと、次に、溶媒が濃縮物の表面から揮発するため、ペースト状の消光剤の保存時の安定性が低下することである。また、半乾燥状の塊として凝集し、塗料に加えると分散しにくくなります。最後に、このペースト状の濃縮物に樹脂が含まれている場合、広範囲に利用することは難しい。 塗料を製造する際に考慮すべき問題は、消光剤を添加するためによく用いられる混合方法です。ミキサーや溶解器を使用することで、柔らかい消光剤と低粘度の接着剤を混合することができる。ほとんどの消光剤は分散しやすい。例えば、ボールミルを使用することで**粒子径を小さくし、より高い光沢を得ることができるため、より多くの量の消光剤を使用することで必要な消光度を調整できる。最終的な消光度を調整するために消光剤を添加する際は、撹拌が必要であり、消光剤は容易に分散しなければならず、撹拌装置もシンプルであるべきです。容器内に十分なスペースが確保され、消光剤を上部から注ぎ込めるようにし、粉塵を防ぐために容器が密閉できることは、製造において欠かせない条件です。 臨界速度 m/秒 速度 min-1 溶解器円盤直径 mm 周長 mm 1000 1500 2000 2500 5000 臨界速度 m/秒 30 94 1.5 2.4 3.1 3.9 7.9 40 126 2.1 3.1 4.2 5.2 10.5 60 189 3.1 4.7 6.3 7.9 15.7 80 251 4.2 6.3 8.4 10.5 20.9 100 314 5.2 7.9 10.5 13.1 26.2 消光剤の分散状態をどのように制御するか？ 消光剤を使用する際には、分散度の情報を得るために、塗料の細度またはヘグマン値を測定する必要がある。さらに、60°の範囲で光沢度を制御することもできます。 上で述べた主要なパラメーターから、製品の光沢度は制御可能でなければならないことがわかります。また、60°および85°の光沢度を測定することは、消光度をさらに深く理解するためにも非常に重要です。一般的な塗料システムと比較する規則がないため、受け入れられる方法として、粒径値を定義することもある。細度は通常25マイクロメートルを超えることがあり、例えば二酸化ケイ素の消光剤などがある。粒度値を小さくすると、消光効果が低下し、光沢が増します。粘度と透明性（ラッカーや感光性塗料に使用）も、比較的一定の標準範囲内で制御しなければならない。 五、消光効果に影響を与えるパラメータ 消光効果に影響を与える要因は2つあります。製品の特性と塗料の特性パラメータです。 * 消光剤の濃度 × 消光剤の性能 × 塗料系　消光剤の濃度　ユーザーは通常、消光剤の複数の品質指標を試験します。彼らは製品やさまざまな化学成分、製造および濃縮技術を評価し、ブレンドによって製品を理解し、分散性能の違いを把握します。図1は、消光剤の平均粒子径が与える影響と、濃度が光沢度に与える影響を示している。 図1：光沢度パラメータ　図2：パラフィンパラメータ　消光剤の性能　消光剤の平均粒子径が小さいほど消光効果が必ずしも良くなるわけではないが、得られる塗膜は滑らかになる。逆に、粒子径が大きいほど消光効果は強くなるが、塗膜は滑らかではない。 ワニスの保管中に、消光剤の粒子径が大きい場合、分離や沈殿する傾向があります。特に、未処理の二酸化ケイ素や充填剤は、この現象を防ぐために沈降防止剤または微細なパラフィン粒子と併用する必要がある。微細なパラフィンパーティクルや分散性の良い疎水性シリカは、これらの添加剤と近い屈折率を持つため、推奨できます。 一般的に使用されるケイ石、パラフィン、有機消光剤は、樹脂と屈折率が同じであることが、広く利用される理由の一つです。木材、フィルム、革（天然または合成）などの基材には、透明な塗料を塗る必要があります。消光剤を使用する場合、塗料の透明性への影響は小さくなければならず、選択される樹脂と消光剤は同じ「屈折率」を持つべきである。そうすることで塗料の透明性が高まるからだ。消光剤の塗膜内での使用量は、透明性にも影響を与える。効率の高い消光剤は添加量が少なくて済み、より優れた透明性を得ることができる。 塗料系　塗料系に影響を与える典型的な要因としては、(i)バインダー系、(ii)塗料の適用面、(iii)塗膜厚さ、および(iv)乾燥条件がある。下図は、さまざまな接着剤体系のつや消し効果を示している。 図1：さまざまな施工方法がつや消し効果に与える影響　下の図は、さまざまな施工方法がつや消し効果に与える影響を示しています。 図2：施工工程が光沢度に与える影響　場合によっては、塗料をさまざまな条件で乾燥させることもある。例えば、1週間強制乾燥させた後、自然乾燥させるといった具合だ。結果として、異なる消光度が得られる。同じ塗膜を複数層塗ることで、同様の光沢効果を高めることができる。 図3：図4：上の図は、これらの影響を示している。 普及している用途 過剰消光剤が塗料で最も普及している用途を以下に挙げます。マット塗料がこれらの分野でなぜこれほど人気があるのかを説明する。 装飾用塗料　ニス、溶剤型塗料　装飾用塗料　着色塗料、溶剤型塗料　木材の着色　エマルション塗料　水性装飾用塗料　主に外観仕上げ用　床面塗装　外観向上、反射防止・滑り止め　工業塗装、熱硬化・大気硬化およびイソシアネート硬化　金属・プラスチックの塗装　反射防止、外観向上およびファッション用途　電気泳動塗料　高機能充填剤としての二酸化ケイ素　コイル材・容器用塗料　家具用塗料、ニスおよび着色塗料； UV硬化システム　フローリング用上塗り塗料　見た目がスタイリッシュで、反射を防ぎ、滑りにくい　壁紙や金属箔用塗料　見た目がスタイリッシュで、反射を防ぎ、滑りにくい　レザーや人工皮革用塗料　スタイリッシュで、反射を防ぎ、触感も良い　マット仕上げの上塗り塗料　オフセット印刷用インク　粉体塗料における流動性向上剤として使用　反射防止