高固形分・低VOC塗料：2Kシステムでポリアスパラティック樹脂が使用される理由

床用塗料、工業用トップコート、保護塗料、クリアコートシステムでは、高固形分と低VOCが多くの配合開発プロジェクトで重要な目標になっています。顧客は溶剤排出量の低減を求めており、施工現場では臭気の低減が求められています。また、最終ユーザーは環境規制、施工効率、供用再開までの時間により注目しています。

しかし実際の配合設計では、高固形分・低VOC塗料は、単に溶剤を減らすだけで作れるものではありません。溶剤量を下げると、システム全体が変化します。粘度、流動性、泡抜け、作業時間、最終外観はいずれも影響を受ける可能性があります。そのため、多くの高性能2K塗料システムではポリアスパラティック樹脂が評価されています。

低VOCの本当の課題は施工性である

低VOC配合で最初に問題になりやすいのは、通常、硬化ではありません。粘度です。溶剤を減らしすぎると、システムの粘度が高くなり、スムーズに施工しにくくなります。これにより、現場では次のような問題が発生する可能性があります。

• ローラー抵抗が大きく、塗り心地が悪くなる
• 流動性とレベリング性が悪くなる
• ローラーマークや継ぎ目跡が発生する
• 特に厚膜で泡抜けが難しくなる
• ピンホールが発生する
• 基材への濡れ性が悪くなる
• 外観が低下し、付着性の問題が起こる可能性がある
• 顔料やフィラーの分散がより難しくなる
• 貯蔵安定性が低下する

そのため、高固形分だけでは塗料システム全体を判断することはできません。固形分が非常に高くても施工性が悪い塗料は、固形分がやや低くても流動性、レベリング性、泡抜けに優れたシステムより使いやすいとは限りません。配合設計者にとって本当の課題は、VOC、施工粘度、ポットライフ、初期硬化速度、最終塗膜性能のバランスを取ることです。

2Kシステムが高性能低VOC塗料に適している理由

2K塗料は、樹脂成分と硬化剤成分の2つの成分で構成されています。これら2つの成分は施工前に混合され、化学反応によって架橋塗膜を形成します。主に溶剤の揮発に依存するシステムと比べて、2K塗料は高固形分でも硬度、耐摩耗性、耐薬品性、付着性をより構築しやすいという特長があります。

造膜は溶剤の揮発だけでなく、化学的な架橋に基づいています。そのため、溶剤量を減らしながらも、強い塗膜性能を構築できます。樹脂と硬化剤はシステムとして調整することもできるため、配合設計者は硬度、柔軟性、耐薬品性、耐摩耗性、作業時間に応じて異なる組み合わせを選択できます。

このため、2Kシステムは要求の厳しい用途に適しています。床用塗料、保護塗料、工業用トップコート、クリアコートでは、速乾性だけでは不十分なことが多くあります。初期強度、安定した外観、長期耐久性も必要になります。

ポリアスパラティック樹脂が使用される理由

ポリアスパラティック樹脂は通常、脂肪族イソシアネート硬化剤と併用され、ポリアスパラティックポリウレア塗料システムを形成します。その価値は速硬化だけではありません。より重要なのは、低VOC、高固形分、施工性、初期塗膜物性のバランスを取るうえで、配合設計者により大きな調整余地を与えることです。

1. ポリアスパラティック樹脂は高固形分・低VOCシステムの構築に役立つ

ポリアスパラティック樹脂は硬化反応に参加できるため、高固形分2Kシステムで有効に機能します。これは塗料の造膜を助けるために使用される、単なる溶剤のような成分ではありません。多くの従来型樹脂システムでは、粘度を下げ、塗料を施工しやすくするために、より多くの溶剤が必要になります。

ポリアスパラティック樹脂は通常、液状または低〜中粘度の反応性樹脂です。比較的低い分子量を持ち、イソシアネート硬化剤と反応できる二級アミン基を含んでいます。硬化中、ポリアスパラティック樹脂はイソシアネート硬化剤と反応し、最終塗膜の一部になります。

これは、通常は溶剤が担う粘度低減と施工性補助の役割の一部を、低粘度反応性樹脂、低粘度硬化剤、適切な樹脂の組み合わせによって代替できることを意味します。溶剤を減らした場合でも、低粘度の反応性成分は揮発せずに塗膜中に残ることができます。配合の大部分が反応し、最終塗膜中に残ることができます。

実際には、これこそがポリアスパラティック樹脂を高固形分・低VOC塗料システムで有用にしている点です。少ない溶剤でもシステムの作業性を維持しながら、反応性を提供できます。

2. より速い硬化は工期短縮に役立つ

ポリアスパラティック樹脂はイソシアネート硬化剤と速く反応します。これにより、塗料は指触乾燥、硬化乾燥、または早期の供用再開要求により早く到達できます。駐車場デッキ、倉庫、商業施設の床、生産エリア、補修工事では、ダウンタイムの短縮が大きな利点になります。

しかし、速ければ常に良いというわけではありません。大面積の床施工では、スキージー施工、ローラー施工、泡抜け、砂まき、ウェットエッジ管理が関わることが多くあります。反応が速すぎると、ローラーマーク、継ぎ目跡、気泡の巻き込み、レベリング不良、不均一な膜厚が発生する可能性があります。

ポリアスパラティックシステムの目標は、単に最速のゲルタイムを達成することではありません。作業時間と硬化速度は、実際の施工条件に合っている必要があります。

3. グレード選択によって作業時間を調整できる

従来のスプレーポリウレアは非常に速く反応し、通常は特殊な設備を必要とします。ポリアスパラティックシステムは、二級アミン構造が一定の立体障害を持つため、より制御しやすいシステムです。異なるポリアスパラティック樹脂グレード、硬化剤、配合比率を選択することで、配合設計者はポットライフ、ゲルタイム、乾燥速度を調整できます。

これにより、ポリアスパラティックシステムはスプレーだけでなく、ローラー施工、スキージー施工、その他の標準的な施工方法にも適しています。床用塗料や工業用トップコートでは、塗料は速く硬化するだけでは不十分です。施工者が材料を均一に広げ、良好な表面を得るための十分な時間も必要です。

4. 屋外用および淡色トップコートに脂肪族システムが適している理由

ポリアスパラティック樹脂は一般的に、脂肪族イソシアネート硬化剤と併用され、脂肪族ポリウレア塗料システムを作ります。脂肪族構造はより優れたUV安定性を持つため、これらのシステムは屋外用塗料、淡色トップコート、クリアコートで好まれることが多くあります。

芳香族イソシアネートシステムはベンゼン環構造を含んでいます。UV、酸素、熱の影響下では、これらの構造は光酸化を受けやすく、着色構造を形成しやすくなります。その結果、塗膜は黄変、暗色化、光沢低下、色ずれを起こす可能性があります。

黒色塗料、防食プライマー、または日光にさらされないシステムでは、これは大きな問題にならない場合があります。しかし、白色塗料、淡色塗料、クリアコート、屋外用トップコートでは、黄変と光沢低下が外観に直接影響します。

脂肪族イソシアネートは芳香環を含んでいません。より優れたUV安定性を持ち、色の原因となる構造を形成しにくい特長があります。そのため、脂肪族システムは通常、耐黄変性、光沢保持性、色保持性、屋外耐候性が求められる用途により適しています。

これも、屋外床、バルコニー塗装、商業施設の床、淡色工業用トップコート、クリア保護塗料で、脂肪族ポリアスパラティックシステムが最初に評価されることが多い理由です。

配合設計者が考慮すべきこと

高固形分・低VOCのポリアスパラティックシステムを開発する場合、最初に考えるべき質問は「どのグレードが最も速く乾くか」ではありません。まず実際の用途要求を明確にするほうが有用です。

• 目標VOCはどれくらいですか。
• 塗料はローラー、スキージー、またはスプレーで施工しますか。
• 目標施工粘度はどれくらいですか。
• どれくらいのポットライフが必要ですか。
• どの程度の指触乾燥、硬化乾燥、供用再開時間が必要ですか。
• 塗料はクリアコートですか、それとも顔料入りシステムですか。
• 基材はコンクリート、金属、または旧塗膜ですか。
• システムには屋外耐候性、耐摩耗性、耐薬品性、低臭気が必要ですか。
• 硬化剤は粘度、NCO含有量、反応速度の面でシステムに合っていますか。

これらの条件によって、使用すべきポリアスパラティック樹脂が決まります。樹脂グレードは単独で選定するべきではありません。硬化剤、添加剤、顔料、フィラー、施工現場条件と合わせて評価する必要があります。

Feiyang ProtechのFEISPARTICポリアスパラティック樹脂選択

FEISPARTICシリーズでは、異なるグレードが異なる配合ニーズに対応するように設計されています。

配合開発におけるポイント

ポリアスパラティック樹脂が2K高固形分・低VOC塗料で使用されるのは、すべての配合問題を解決できるからではありません。少ない溶剤で、反応性、作業可能な粘度、速硬化性、良好な屋外トップコート性能を提供できるからです。床用クリアコート、装飾床材、工業用トップコート、保護塗料、低VOC 2Kシステムでは、ポリアスパラティック樹脂は評価すべき重要な選択肢です。より良いアプローチは、用途、施工現場条件、必要性能から検討を始めることです。その後で、樹脂、硬化剤、全体の配合構造をより正確に選択できます。

高固形分、低VOC、速硬化、または耐候性を備えた2K塗料を開発している場合は、目標VOC、施工方法、ポットライフ、膜厚、基材、性能要求をFeiyang Protechに共有できます。当社の技術チームは、適切なFEISPARTICポリアスパラティック樹脂グレードの推奨、TDS、SDS、サンプル、初期評価の提案をサポートします。