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塗料の構成 1、塗料に使われる原料 3) 顔料

3) 顔料
顔料とは、水や溶剤等の溶媒に溶けず、色彩を持ち、塗料や化粧料の着色に用いられる微粉末と定義されており、分類すれば、着色顔料、体質顔料、その他防錆性能や耐熱性、貼り紙防止等の機能性を与えるための顔料がある。

 
①、着色顔料
塗膜の表面に光があたると、塗膜の顔料により特定の波長が吸収されるか反射される。
白色は、大部分が反射し、黒色は、大部分が吸収されることになるが、人間の目で見ることのできる波長帯(可視光線)については、その反射する波長帯の色が塗膜の色を示す。

 
着色顔料については、「少量で均一に着色し、隠蔽力があって、いつまでも退色しない」という品質性能が要求され、通常、顔料は、下記のような基準により性能が評価される。

 
i)着色力
評価対象の顔料を予め標準として定めた顔料と混ぜ合わせ、同じ色になったときの相対的な値(混合した量の逆数)で評価する。
従って、着色力が強い顔料は、混合する顔料が少ないというメリットがある。

 
ii)隠蔽力
顔料を混ぜたときの不透明度合をいい、通常、下地を完全に隠すことのできる最小厚さの塗膜の単位面積当たりに含まれる顔料の量の逆数(C㎡/g)で表すことになっている。
隠蔽力が大きい顔料は、比較的少量の顔料を混ぜることにより下地を隠すことができる。

 
このように、隠蔽力や着色力が強ければ少量の顔料で、目的とする色が得られるわけであるが、弱い場合は、厚塗りするか、より多くの塗料を混合せざるを得なくなる。
顔料の比率を高めると、塗膜の着色や隠蔽力は高まるものの、塗膜の性能は低下することになる。

 
これらの性能は、顔料の濃度を、乾燥した状態の塗膜に含まれる顔料の成分比である、

 
・顔料容積濃度(PVC; Pigment Volume Concentration)

で表し、ある一定の値になると、光沢が低下し多孔質になって水分等を通しやすくなる。このときの PVC値を

 
・限界顔料容積濃度(CPVC; Critical Pigment Volume Concentration)という。

この着色顔料には、有機系と無機系の顔料がある。

 
有機系顔料は、一般的に、色が鮮やかなものの隠蔽力が弱く、紫外線を受けて退色しやすく、特別な色を除いて、屋外の用途に適していないので、外壁塗料の着色には、もっぱら無機系顔料が使われる。

 
特に、赤や黄色に着色する場合は公害問題を発生させたカドミウムが使えず、鉛についても発ガン性が指摘されている。

 
従って、無機顔料の色の種類は限られており、下記に示すような材料が使われている。

 
着色顔料の種類

色           成分

白      チタン白(TiO2) 亜鉛華(ZnO)
黄         黄鉛(PbCrO4)
黒      黒カーボンブラック(C)
青         紺青 群青
さび色        酸化鉄

 
塗料のことを、「ペイント」、あるいは、「ペンキ」と呼ばれることが多いが、「ペイント」は、本来、液体の中に顔料が分散して不透明で、素地を隠すことが出来る塗料のことであり、そして、「ペンキ」は、オランダから来た外来語であり、本来、顔料をボイル油で練った油性塗料のことであったが、着色塗料であるペイントとほぼ同一の意味に使われている。

 
このペンキ(油性ペイント)に対して、油性ワニスを用いた塗料は、表面が平滑で、光沢があり、これらの塗料を総称して「エナメル」と言われている。

 
ここで言う「ワニス」とは、顔料の入っていない塗料のことを言い、「クリア」とも呼ばれる。
これは、乾燥性のよい脂肪油、または、重合した樹脂を溶剤に溶かして作られ、上塗りして表面を改質するために使われる透明な塗料である。

 
類似したものに「染料」と呼ばれるものがあり、顔料と同様に着色に使われる。
日本の伝統工芸である草木染や藍染がよく知られているが、最近は化学合成したものが使われることが多い。

 
顔料は多くの分子が結晶した集合体であるため、分散した液体(懸濁液)が不透明になっているが、染料は、溶液の中で分散しているので透明であるという特徴がある。

 
この染料は、着色力や鮮明さが優れているものの、隠蔽力や耐候性が劣っているで、塗料の着色には使われない。

 
②、体質顔料
体質顔料には、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、硫酸バリウム等があり、白色の物質であるが、塗料に混入されると無色透明で着他力がないのが特徴である。

 

下塗り塗料に使う場合や白色系の塗料に増量することを目的に入れられることが多く、塗膜の性能よりも、作業性(刷毛さばき)や内持感を改善する効果がある。

 
③、その他機能塗料用顔料
耐熱性能、防火性能を持たせた塗料や温度表示、あるいは、張り紙付着防止の機能を持たせた塗料が開発されており、それぞれの機能を発揮させるためにアルミ粉末、ガラスビーズ、セラミック粉末等の特殊な顔料が使われる。

 
外壁塗装に関連する塗料としては、鉛舟、シアナミド鉛、塩基性クロム酸鉛、亜酸化鉛、鉛酸カルシウム等が錆止め顔料として使われる。

 
特殊なものでは、MIO(Micaceaus Iron Oxide)と呼ばれ、雲母状の結晶が重なって分散し腐食成分を遮断するものがある。

 

 

外壁・屋根塗装工事等のリフォームを行うためのちょっとした知識の一環に

お読みいただければと思っております。

 

 

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