ペイント
テンペラ（上）とグアッシュ（下）の絵の具

絵の具とは、固体に塗布して乾燥させることで膜状の層を形成する材料または混合物です。芸術においては、絵画と呼ばれるイメージ（複数可）を創作するために使用されます。絵の具には様々な色や種類があります。ほとんどの絵の具は油性または水性で、それぞれ異なる特性を持っています。

原始的な形の塗料は数万年前の洞窟壁画に使用されていました。[ 1 ] [ 2 ]

洗浄溶剤も水性塗料と油性塗料では異なります。[ 3 ]水性塗料と油性塗料は、塗装対象物（家屋など）の外気温によって硬化が異なります。

歴史

フランスのラスコー洞窟にある木炭と黄土で描かれたメガロセロスの洞窟壁画

最古の人類による芸術作品の中には、絵の具が使われていたものが知られている。赤や黄色の黄土、ヘマタイト、酸化マンガン、木炭で描かれた洞窟壁画は、4万年も前の初期のホモ・サピエンスによって描かれた可能性がある。 [ 4 ]絵の具はさらに古い可能性がある。2003年と2004年に、南アフリカの考古学者はブロンボス洞窟で、絵の具のように使用できた可能性のある10万年前の黄土をベースとした人工の混合物が発見されたと報告した。 [ 5 ] [ 6 ]同じ洞窟でさらに発掘調査を行った結果、2011年に、顔料をすりつぶして原始的な絵の具のような物質を作るための完全な道具キットが発見されたという報告がなされた。[ 6 ] [ 7 ] 最も初期の絵の具の使用は、純粋に装飾目的であった。その結果、紀元前15,000年頃のアジアの一部地域で、主に酸化鉄からなる接着剤を含まず顔料が先史時代の洞窟壁画に使用されました。[ 8 ]

5000年前のネス・オブ・ブロッガーの内壁には、動物の脂肪、牛乳、卵を混ぜた赤鉄鉱から作られた黄土色の顔料を使って、黄色、赤、オレンジ色に塗られた個々の石が組み込まれていたことが発見されました。[ 9 ] [ 10 ]

エジプトのデンデラにある古代の彩色壁は、長年風雨にさらされていましたが、約2000年前に描かれた当時と変わらぬ鮮やかな色彩を今も保っています。エジプト人は粘着性の物質で色を混ぜ、混ぜたり混ぜ合わせたりすることなく、それぞれを別々に塗り重ねました。彼らは白、黒、青、赤、黄、緑の6色を使用していたようです。まず壁全体を白で塗り、次に地色の明るい部分を残さずに黒で模様を描きました。赤にはミニウムが使用され、通常は暗い色合いでした。[ 11 ]

最古の油絵として知られるものは、西暦650年頃に制作された仏教壁画です。 これらの作品は、アフガニスタンのバーミヤン渓谷の崖を彫り込んだ洞窟のような部屋に収められており、「クルミ油とケシ油を使用」していました。[ 12 ]プリニウスは、アルデーアの町でローマ建国以前に制作された天井画について言及しています。彼は、数世紀もの歳月を経てもなお、その鮮やかさに驚きと感嘆の念を抱きました。

13 世紀には、テンペラ画の細部を描くのに油が使用されていました。14 世紀には、チェンニーノ・チェンニーニが、薄い油の層で覆われたテンペラ画を使用する絵画技法について記述しました。有機油の乾燥が遅い特性は、初期のヨーロッパの画家にはよく知られていました。しかし、材料の入手と加工が困難だったため、めったに使用されませんでした (実際、乾燥が遅いことは欠点と見なされていました[ 13 ] )。絵の具は卵の黄身で作られていたため、物質は硬化し、塗布した表面に付着しました。顔料は植物、砂、さまざまな土壌から作られました。ほとんどの絵の具は、油か水をベース(顔料の希釈剤、溶媒、または媒体) として使用します。

ヴァザーリが誤ってイタリアに油絵具を持ち込んだとしているフランドル地方で教育を受けた、あるいはその影響を受けたアントネッロ・ダ・メッシーナ[ 14 ]は、リサージ、すなわち酸化鉛（II）を加えることで配合を改良したようだ。17世紀の住宅用油絵具の現存する例としては、イギリスのサリー州にあるハム・ハウスがある。ここではプライマーに加え、数層の下塗りと精巧な装飾上塗りが使用されていた。顔料と油の混合物は乳鉢と乳棒でペースト状にすりつぶされていたと思われる。画家たちはこの工程を手作業で行っていたため、白鉛粉による 鉛中毒に罹患した。

1718年、マーシャル・スミスはイギリスで「顔料粉砕機」を発明しました。その正確な動作原理は不明ですが、顔料の粉砕効率を飛躍的に向上させた装置でした。まもなく、エマートン・アンド・マンビーという会社が、省力化技術を用いて粉砕された非常に低価格の絵具を宣伝しました。

毎日使われる塗料：ロシアのスーズダリの壁に塗られた白い塗料

馬力ミルで挽いた顔料 1 ポンドで 12 ヤードの作品を​​塗装できますが、他の方法で挽いた顔料ではその半分の量も塗装できません。

18世紀半ば、産業革命が本格的に始まる頃には、塗料は蒸気動力の工場で粉砕されるようになり、鉛系顔料の代替として酸化亜鉛の白色誘導体が発見されました。19世紀が進むにつれて、装飾的な理由と、湿気による壁の腐食を防ぐ効果の両方から、住宅の内装塗装がますます一般的になりました。亜麻仁油も安価な結合剤としてますます使用されるようになりました。

1866年、アメリカのシャーウィン・ウィリアムズ社が大手塗料メーカーとして創業し、缶からそのまま使える塗料を発明しました。

第二次世界大戦の激動によって供給市場で亜麻仁油が不足し始めた頃、人工樹脂、いわゆるアルキド樹脂が発明されました。安価で製造が容易なアルキド樹脂は、色持ちがよく、長持ちしました。[ 15 ]

種類

色素沈着

20 世紀を通じて、塗料には通常、液体に懸濁した 顔料が使用されていました。

構造的

21世紀には、構造色を用いた「塗料」が開発されました。アルミニウムフレークに微細なアルミニウムナノ粒子を散りばめることで、鉱物を選別・混合するのではなく、ナノ粒子のサイズを調整することで任意の色を作り出すことができます。これらの塗料は従来の塗料に比べて非常に軽量で、航空機や道路車両において特に有利です。太陽光の熱を反射し、屋外でも分解しません。予備実験では、従来の塗料と比較して華氏20～30度（摂氏約10～15度）の温度低下が期待できることが示されています。また、成分の毒性も低くなっています。[ 16 ]

塗料の製造は、薄い両面鏡から始まります。研究者たちは、このシートの両面に金属ナノ粒子を塗布しました。大きなシートは粉砕され、小さな薄片が作られました。[ 16 ]

コンポーネント

車両

バインダーは塗料の塗膜形成成分であり[ 17 ]、ビヒクルはバインダーで構成されています。溶剤や水などの希釈剤で薄める必要がある場合は、バインダーと希釈剤の組み合わせとなります。[ 18 ] [ 19 ]この場合、塗料が乾燥または硬化すると、希釈剤はほぼすべて蒸発し、塗膜表面にはバインダーのみが残ります。したがって、コーティング配合において重要な量は「ビヒクル固形分」であり、配合では「樹脂固形分」と呼ばれることもあります。これは、乾燥または硬化が完了した後に残るバインダー、すなわち塗膜のポリマー骨格が、湿潤塗膜重量に占める割合です。乾燥後、つまり固形分のみが残った塗料の体積は、固形分体積として表されます。

バインダーまたはフィルム形成剤

バインダーは、様々な配合において常に存在する唯一の成分です。多くのバインダーは、塗布と希釈が可能なほどの粘度が必要です。希釈剤を使用する場合、その種類はバインダーによって異なります。

バインダーは光沢、耐久性、柔軟性、強靭性などの特性を付与します。[ 20 ]

バインダーには、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ビニルアクリル樹脂、酢酸ビニル/エチレン（VAE）、ポリウレタン、ポリエステル、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、シランまたはシロキサン、オイルなどの合成樹脂または天然樹脂が含まれます。

バインダーは、フィルム形成のメカニズムによって分類できます。熱可塑性フィルム形成メカニズムには、乾燥と凝集が含まれます。乾燥とは、溶剤またはシンナーを蒸発させて凝集したフィルムを残すことを指します。凝集とは、乾燥に続いて、以前は個別であった粒子が実際に相互浸透し融合するメカニズムを指します。熱可塑性フィルム形成メカニズムは「熱可塑性硬化」と呼ばれることもありますが、これは誤った名称です。なぜなら、フィルムを編むために化学的な硬化反応は必要ないからです。一方、熱硬化メカニズムは、バインダーを構成するポリマー間の化学反応を伴う真の硬化メカニズムです。[ 21 ]

熱可塑性メカニズム

バインダーを冷却するだけで形成される膜もあります。例えば、エンカウスティックやワックスペイントは、温かいうちは液体ですが、冷えると硬化します。多くの場合、再加熱すると再び軟化したり、液状になったりします。

溶剤の蒸発によって乾燥し、溶剤に溶解した固体バインダーを含む塗料はラッカーと呼ばれます。溶剤が蒸発すると固体の膜が形成されます。化学的な架橋反応がないため、膜は溶剤に再溶解する可能性があります。そのため、ラッカーは耐薬品性が重要な用途には適していません。従来のニトロセルロースラッカーや、溶剤に染料を混ぜて作られた木目立ちにくいステインもこのカテゴリーに含まれます。性能は配合によって異なりますが、ラッカーは一般的に、重合または凝集によって硬化する同等のシステムよりも紫外線耐性が高く、耐腐食性が低い 傾向があります。

英国ではエマルジョン、米国ではラテックスと呼ばれる塗料は、サブミクロンのポリマー粒子を分散させた水性塗料です。これらの用語は、それぞれの国において、アクリル、ビニルアクリル（ PVA）、スチレンアクリルなどの合成ポリマーをバインダーとして使用するすべての塗料を網羅しています。[ 22 ]米国では、塗料における「ラテックス」という用語は単に水性分散液を意味し、ゴムの木から得られるラテックスゴムは原料ではありません。これらの分散液は、乳化重合によって製造されます。このような塗料は、凝集と呼ばれるプロセスによって硬化します。このプロセスでは、まず水、次に微量の溶媒、つまり凝集溶媒が蒸発し、バインダー粒子を引き寄せて軟化させ、不可逆的に結合したネットワーク構造を形成します。そのため、塗料は元々それを担っていた溶媒/水に再溶解することはできません。塗料中の残留界面活性剤や、一部のポリマーの加水分解作用により、塗料は軟化しやすく、時間の経過とともに水によって劣化します。米国ではラテックス塗料という一般的な用語が通常使用されていますが、英国では同じ製品に対してエマルジョン塗料という用語が使用されており、ラテックス塗料という用語はまったく使用されていません。

熱硬化メカニズム

重合硬化型塗料は、一般的に1液型または2液型の塗料で、化学反応によって重合し、架橋膜に硬化します。配合によっては、溶剤の蒸発による乾燥が必要となる場合があります。典型的な2液型エポキシ樹脂やポリウレタン樹脂[ 23 ]はこのカテゴリーに該当します。[ 24 ]

直感に反して、「乾性油」は、オーブンサイクルにかけられず、空気中で乾燥しているように見えても、架橋反応によって硬化します。最も単純な例における塗膜形成メカニズムは、まず溶媒が蒸発し、その後、数日、数週間、さらには数ヶ月にわたって環境中の酸素と反応して架橋ネットワークを形成するというものです。[ 18 ]古典的なアルキドエナメルはこれに該当します。酸化硬化型塗料は、ナフテン酸コバルトなどの金属錯体乾燥剤によって触媒されますが、オクタン酸コバルトの方がより一般的です。

近年の環境規制により揮発性有機化合物（VOC）の使用が制限されており、主に工業用途において代替の硬化方法が開発されている。例えば、紫外線硬化塗料は、極めて少量の溶剤、あるいは全く溶剤を使わない配合を可能にする。これは、塗料に使用されるモノマーとオリゴマーの分子量が比較的低く、そのため粘度が低く、追加のシンナーを必要とせずに良好な流動性が得られるためである。溶剤が多量に存在する場合、通常はまず大部分が蒸発し、その後紫外線によって架橋が開始される。同様に、粉体塗料には溶剤が含まれない。流動性と硬化は、乾燥粉体を静電的に塗布した後、基材を加熱することによって生じる。[ 25 ]

組み合わせメカニズム

いわゆる「触媒ラッカー」または「架橋ラテックス」コーティングは、従来の乾燥方法と触媒の作用による硬化反応を組み合わせた方法で塗膜を形成するように設計されています。プラスチゾル／オルガノゾルと呼ばれる塗料は、PVC顆粒と可塑剤を混合して作られます。これらは焼付加熱され、混合物は凝集します。

希釈剤、溶剤、シンナー

希釈剤の主な目的は、ポリマーを溶解し、塗料の粘度を調整することです。希釈剤は揮発性があり、塗膜の一部にはなりません。また、流動性と塗布性も制御し、場合によっては液体状態で塗料の安定性に影響を与えることがあります。希釈剤の主な機能は、非揮発性成分のキャリアとしての役割です。油性内装塗料のように、より重い油（例えば、亜麻仁油）を塗布するには、より薄い油が必要です。これらの揮発性物質は、その特性を一時的に付与します。溶剤が蒸発すると、残った塗料は表面に定着します。

この成分はオプションです。一部の塗料には希釈剤が含まれていません。

水性塗料の主な希釈剤は水であり、共溶剤タイプの場合でも同じです。

溶剤系塗料（油性塗料とも呼ばれる）は、希釈剤として様々な有機溶剤（ペイントシンナーとも呼ばれる）を組み合わせて使用​​します。希釈剤としては、脂肪族、芳香族、アルコール、ケトン、ホワイトスピリットなどが挙げられます。具体的な例としては、石油蒸留物、エステル、グリコールエーテルなどの有機溶剤が挙げられます。揮発性の低分子量合成樹脂が希釈剤として使用される場合もあります。

顔料、染料、充填剤

顔料は塗料に配合される固体粒子または薄片で、通常は塗膜に色を付与します。顔料は特定の波長の光を選択的に吸収し、または光を散乱・反射することで色を付与します。顔料の粒子サイズは光散乱機構にとって非常に重要です。このような粒子のサイズはヘグマンゲージで測定できます。一方、染料は塗料に溶解し、選択吸収機構によってのみ色を付与します。[ 26 ]塗料は、顔料のみ、染料のみ、両方、またはどちらも使用せずに配合することができます。

顔料は、色を付与するだけでなく、塗料に特殊な物理的特性や光学的特性を付与するためにも使用され、その場合は機能性顔料と呼ばれます。[ 27 ]充填剤や増量剤は機能性顔料の重要な分類です。これらは通常、塗膜の厚さを増したり、塗料のコストを削減したりするために使用され、塗膜に強靭性や質感を与えることもできます。[ 28 ]充填剤は通常、珪藻土、タルク、石灰、重晶石、粘土などの安価で不活性な材料です。耐摩耗性が求められる床塗料には、充填剤として微細な石英砂が含まれることがあります。

時には、単一の顔料が装飾と機能の両方の目的を果たすことがあります。例えば、一部の装飾用顔料は、塗料を紫外線の波長に対して不透明にする、つまり選択的に吸収することで、紫外線の有害な影響から基材を保護します。こうした隠蔽顔料には、二酸化チタン、フタロブルー、ベンガラなど、数多くあります。

鉛塗料に使用される鉛顔料など、一部の顔料には毒性があります。塗料メーカーは、1978年に米国消費者製品安全委員会によって住宅用塗料への鉛の使用が禁止される以前から、鉛白顔料をチタンホワイト（二酸化チタン）に置き換え始めました。今日のほとんどの塗料に使用されている二酸化チタンは、屋外耐久性の向上や、塗膜内の最適な間隔による隠蔽性（不透明性）の向上など、様々な理由から、シリカ／アルミナ／ジルコニウムでコーティングされていることがよくあります。[ 29 ]

雲母状酸化鉄（MIO）は、鋼鉄保護のための鉛のもう一つの代替品であり、ほとんどの塗料よりも水や光による損傷に対して優れた保護力を発揮します。MIO顔料を細かい粒子に粉砕すると、ほとんどが光沢のある層に割れて光を反射するため、紫外線による劣化が最小限に抑えられ、樹脂バインダーが保護されます。塗料に使用される顔料のほとんどは球形ですが、ガラスフレークやMIOなどの層状顔料は板が重なり合って水分子の進路を妨げます。[ 30 ]最適な性能を得るには、MIOに雲母に似た薄いフレーク状の粒子が多く含まれている必要があります。ISO 10601は、MIO含有量を2つのレベルに設定しています。[ 31 ] MIOは、多くの場合、ヘマタイトの一種から得られます。

顔料は天然顔料と合成顔料に分類できます。天然顔料は土壌や植物から採取され、金属酸化物やカーボンブラック、各種粘土、炭酸カルシウム、雲母、シリカ、タルクなどの着色剤が含まれます。合成顔料には、研究室で作られた様々な着色剤に加え、人工分子、焼成粘土、ブランフィックス、沈降炭酸カルシウム、合成熱分解シリカが含まれます。着色剤として使用される顔料と染料は、商業的に重要なカラーインデックスシステムを用いて化学種ごとに分類されます。[ 32 ]

添加剤

塗料には、3つの主要成分（バインダー、希釈剤、顔料）に加えて、多種多様な添加剤が含まれることがあります。これらは通常少量で添加されますが、製品に大きな影響を与えます。例としては、質感や表面張力を調整する添加剤、流動性を向上させる添加剤、仕上がりの外観を向上させる添加剤、濡れ端を向上させる添加剤、顔料の安定性を向上させる添加剤、不凍液の付与、発泡抑制剤、皮張り抑制剤、アクリルの流し込みセルを形成する添加剤などが挙げられます。その他の添加剤には、触媒、増粘剤、安定剤、乳化剤、テクスチャライザー、接着促進剤、紫外線安定剤、平坦化剤（光沢除去剤）、細菌の増殖を抑制する殺生物剤などがあります。

添加剤は通常、製剤中の個々の成分の割合を大幅に変更するものではありません。[ 33 ]

色が変わる

色が変わる塗料を作る技術は様々です。サーモクロミックインクやコーティングには、熱を加えたり取り除いたりすると構造が変化することで色が変わる物質が含まれています。液晶は、水槽用の温度計のストリップやテープ、ノベルティや販促用の保温カップやストローなど、このような塗料に利用されてきました。

フォトクロミック材料は眼鏡などの製品に使用されています。サーモクロミック分子と同様に、フォトクロミック分子は光エネルギーの照射または除去によって構造が変化し、色が変化します。

変色塗料は、ハロクロミック化合物や他の有機顔料を添加することによっても作ることができます。ある特許[ 34 ] では、これらの指示薬を淡色塗料の壁コーティングに使用することが言及されています。塗料は濡れているときはピンク色ですが、乾燥すると元の白色に戻ります。特許に記載されているように、この塗料の特性により、壁に2回以上の塗装を適切に均一に施すことができます。以前の塗装は乾燥すると白色になりますが、新しい塗装ははっきりとピンク色になります。アッシュランド社は、2005年に同様の原理の鋳物用耐火コーティングを鋳造所向けに 導入しました[ 35 ] [ 36 ] 。

エレクトロクロミック塗料は、加えられた電流に反応して色が変わる。自動車メーカーの日産は、常磁性酸化鉄の粒子をベースにしたエレクトロクロミック塗料の開発に取り組んでいると報じられている。常磁性粒子は電磁場にさらされると間隔が変わり、色と反射特性が変化する。この電磁場は、車体の導電性金属を使用して形成される。[ 37 ]エレクトロクロミック塗料は、異なるコーティング化学を使用することで、プラスチック基板にも塗布することができる。この技術では、フィルム自体に電流が流されると構造が変化する特殊な染料を使用する。この新技術は、ボタンを押すだけで旅客機の窓にグレア防止機能を実現するために使用されている。

また、ChromaFlairの虹彩効果などを使用して、見る角度に応じて色を変更することもできます。

美術

筆で描いた水彩画

ルネッサンス時代以来、乾燥性油絵具 、主に亜麻仁油が、美術用途で最も一般的に使用されてきた種類の絵具であり、油絵具は今日でも一般的です。しかし、20 世紀には、アクリル絵具などの水性絵具が、アクリルやその他のラテックス絵具の開発に伴って市場に登場しました。ミルクペイント（カゼインとも呼ばれる）は、媒体が牛乳という天然の乳化液から作られ、19 世紀に一般的で、現在でも使用されています。初期の西洋の芸術家によって使用された卵テンペラ（媒体は油と混ぜた生の卵の黄身の乳化液）も、ワックスをベースとしたエンカウスティック絵具と同様、今でも使用されています。グアッシュは、水彩画の不透明版で、さまざまなレベルの半透明をベースにしています。どちらの絵具も、アラビアゴムを結合剤として、水を希釈剤として使用します。ガッシュは「デザイナーカラー」または「ボディカラー」とも呼ばれます。

ポスターペイントは、主に学生や子供たちの作品制作に使用されてきた、テンパー絵の具です。ポスターペイントには様々なブランドがあり、ブランドによって品質が異なります。安価なブランドは、ポスターに長時間放置すると、ひび割れたり色褪せたりすることがあります。

「ペインターズ・ムール貝」は、ヨーロッパ産の淡水産のムール貝です。貝殻の半分は、画家たちが絵の具を入れる小皿として使われていました。

応用

塗料は、固体、気体、気体懸濁液（エアロゾル）、または液体として塗布できます。技法は、望ましい実用的または芸術的な結果に応じて異なります。

固体塗料（通常は工業用途および自動車用途）は、非常に細かい粉末として塗布され、高温で焼き付けられます。これにより粉末が溶けて表面に付着します。この理由は、塗料の化学的性質、表面自体の性質、そして場合によっては下地（塗装対象物）の化学的性質に関係しています。これを「粉体塗装」と呼びます。

気相塗布では、コーティング組成物は（気体の場合）導入され、（液体の場合）気化され、（固体の場合）昇華され、その後、多くの場合真空下で離れた基板上に堆積されます。これらの塗布は、スパッタリングや真空蒸着などの物理蒸着法（固体または液体の原料から蒸気を発生させ、それが基板上で凝縮する）と化学蒸着法（気体原料が基板と化学反応を起こしてコーティングを形成する）に大別されます。これらの技術は、特に電子産業および光学産業において重要です。[ 38 ]

気体懸濁液である液体塗料は、圧縮空気の力、または塗料自体の高圧圧縮作用によってエアロゾル化され、小さな液滴となって被塗装物へと飛散します。代替方法としては、エアレススプレー、ホットスプレー、ホットエアレススプレー、そしてこれらに静電スプレーを組み合わせた方法などがあります。静電塗装には様々な方法があります。静電塗装を行う理由は以下のとおりです 。

  • 塗布メカニズムは空気であるため、固体物体が塗装対象物に触れることはありません。
  • 塗料の分布が均一なので、鋭い線は出ません。
  • 非常に少量の塗料を塗布することが可能です。
  • 複数のアイテムを一度に迅速かつ効率的にペイントします。
  • 化学薬品（通常は溶剤）を塗料と一緒に噴霧し、噴霧した塗料と塗装対象物の表面にある化学薬品の両方を溶解することができます。
  • 塗料中のいくつかの化学反応には塗料分子の配向が関係しています。
  • 表現

液体塗布では、ブラシ、ペイントローラー、ブレード、スクレーパー、その他の器具、または指や親指などの体の一部 を使用して、ペイントを直接塗布することができます。

ローラーには通常、異なる長さのポールを取り付けられるハンドルが付いており、これにより異なる高さでの塗装が可能になります。ローラー塗装では、均一な色に仕上げるために2回塗りが必要です。凹凸のある面に塗装する場合は、毛足の長いローラーを使用します。エッジ部分は、多くの場合、斜めのブラシで仕上げます。

  • フラット（マット）仕上げの場合は、1/2インチのナップローラーが使用される可能性が高いです。
  • 卵殻仕上げには、3/8インチのナップローラーが使用される可能性が高い。
  • サテンまたはパール仕上げの場合は、3/8インチのナップローラーが使用される可能性が高いです。
  • 半光沢または光沢仕上げの場合は、3/16インチのナップローラーが使用される可能性が高い[ 39 ]

液体塗料を塗布した後、他の塗装部分（「ウェットエッジ」）と混色できる時間（オープンタイム）があります。油性またはアルキド系エマルジョン塗料のオープンタイムは、ホワイトスピリット、ドワノール（プロピレングリコールエーテル）などの類似グリコール、またはオープンタイム延長剤を添加することで延長できます。これにより、異なるウェットペイント層の混合が容易になり、美的効果が得られます。ラテックスおよびアクリルエマルジョン塗料には、水性塗料に適した乾燥遅延剤を使用する必要があります。使用する液体塗料の品質と種類によって、オープンタイムは異なります。例えば油性塗料は、拡張剤を添加することなく、長時間にわたって色を混色できるため、オープンタイムの長さで知られています。

かつてはファイルキャビネットなどの塗装には浸漬塗装が一般的でしたが、これは高速エアタービン駆動式ベルと静電噴霧器に取って代わられました。自動車のボディは、陰極電離プライマーを用いて下塗りされます。これは、ボディに電荷を帯電させてプライマー層を堆積させる方法です。変化しない残留物は洗い流され、プライマーは焼き付けられます。

多くの塗料は保管中に分離し、重い成分が底に沈む傾向があるため、使用前に混ぜる必要があります。一部の塗料販売店では、缶を数分間激しく振ることで塗料を混ぜる機械を設置しています。

塗料の不透明度と膜厚は、ドローダウンカードを使用して測定できます。

水性塗料は使用後の掃除が最も簡単で、ブラシやローラーは石鹸と水で洗浄できます。

残った塗料の適切な処分は容易ではありません。しかし、リサイクルできる場合もあります。古い塗料は下塗りや中塗りに使用できる場合があり、似た成分の塗料を混ぜて均一な色を大量に作ることもできます。

塗料を廃棄する場合は、禁止物質（容器参照）が含まれていない限り、乾燥させて家庭ごみとして廃棄することができます。液体塗料の廃棄には通常特別な取り扱いが必要であり、有害廃棄物として扱い、地方自治体の規制に従って廃棄する必要があります。[ 40 ] [ 41 ]

製品バリエーション

ペイント缶とそのバリエーションのコレクション
地下のグラフィティショップには、様々な種類のスプレー缶、マーカー、ペイント、インクが大量に揃っています。ロシア、トヴェリ市、2011年。
青色の塗料の汚れ
  • プライマーとは、塗料を塗布する前に材料に塗布する下塗りのことです。下塗りされた表面は塗料の密着性を高め、塗料の耐久性を高め、塗装面の保護性能を向上させます。また、適切なプライマーは、汚れを防いで密封したり、上から塗装する色を隠したりする効果もあります。
  • エマルジョン塗料は、塗料材料が主に水からなる液体に分散した水性塗料です。用途によっては、速乾性、低毒性、低コスト、塗布の容易さ、設備の洗浄の容易さなどの利点があります。
  • ワニスとシェラックは、実質的には顔料を含まない塗料です。素材の色を強調することはできますが、表面の色を大きく変えずに保護コーティングを施します。
  • ウッドステインは、非常に「薄い」、つまり粘度が低い塗料の一種です。そのため、顔料は木材などの素材の表面に膜状に残るのではなく、素材に浸透します。ステインは主に分散顔料、または溶解した染料とバインダーを溶剤に溶かしたものです。表面をコーティングすることなく、色を付けるように設計されています。
  • ラッカーは、溶剤ベースの塗料またはワニスで、特に硬く耐久性のある仕上がりを実現します。通常、速乾性があります。
  • エナメル塗料は、特に硬く、通常は光沢のある仕上がりになるように配合されています。一部のエナメル塗料には、一般的な油性塗料に含まれる顔料の代わりに、微細なガラス粉末や金属フレークが含まれています。エナメル塗料は、光沢と硬度を高めるために、ワニスやウレタンと混合されることもあります。
  • 釉薬は、フェイクペインティングや芸術的効果のために、乾燥時間を遅くし、透明度を高めるためにペイントに使用される添加剤です。
  • 屋根コーティングは、伸縮性があり、損傷を与えることなく伸縮可能な弾性膜として硬化する液体です。ポリウレタンフォームに紫外線保護機能を提供し、屋根の修復に広く使用されています。
  • フィンガーペイントは指で塗るのに適した配合で、小学校​​の活動で子供たちが使用するのに人気があります。
  • インクは絵の具に似ていますが、通常は細かく粉砕された顔料や染料を用いて作られ、厚いバインダー膜を残すようには設計されていません。主に筆記、印刷、書道に使用されます。
  • 落書き防止コーティングは、落書きアーティストや破壊行為者による表面へのマーキングを防止するために使用されます。落書き防止コーティングには、犠牲型と非接着型の2つの種類があります。
  • 犠牲コーティングは、落書きを除去できる透明なコーティングです。通常は、高圧水で表面を洗浄することで、落書きとコーティングが一緒に除去されます（「犠牲」という用語の由来です）。落書きを除去した後は、保護効果を維持するために、犠牲コーティングを再塗布する必要があります。このような犠牲保護コーティングは、彫像や大理石の壁など、自然な外観の石材表面や、清掃が困難な粗い表面に最もよく使用されます。
  • 非接着性コーティングは、透明で高性能なコーティングで、通常は触媒ポリウレタンが使用され、落書きに使用される塗料とは強く接着しません。このような表面に落書きされた場合は、溶剤洗浄で除去することができ、下地や保護用の非接着性コーティングを損傷することはありません。これらのコーティングは滑らかな表面で最も効果を発揮し、特に高圧スプレーによる損傷が予想されるモザイクや壁画などの装飾面に有効です。

仕上げの種類

  • フラット仕上げ塗料は、一般的に天井や壁の状態が悪い場合に使用されます。この仕上げは、壁の欠陥を隠すのに役立ち、広い面積を効果的にカバーするのに経済的です。ただし、この仕上げは洗浄が難しく、汚れがつきやすいという欠点があります。
  • マット仕上げは一般的にフラット仕上げに似ていますが、このような塗料は一般に洗浄性とカバー力が優れています。( 「光沢塗料とマット塗料」を参照してください。)
  • エッグシェル仕上げは、卵の殻のような光沢があります。この仕上げは洗浄性に優れていますが、壁などの表面の傷を隠す効果はあまりありません。エッグシェル仕上げは、洗浄可能で撥水性があるため、湿気の多い環境でも剥がれにくいため、浴室に適しています。
  • パール（サテン）仕上げは、エッグシェル仕上げと比較しても、耐洗浄性と耐湿性に優れています。壁を汚れ、湿気、シミから保護します。そのため、バスルーム、家具、キッチンに最適ですが、エッグシェル仕上げよりも光沢があるため、欠陥が目立ちやすくなります。柔らかくベルベットのような外観で、どんな部屋にも高級感を演出できます。サテン塗料は非常に耐久性があり、掃除も簡単なので、キッチンやバスルームなどの人の出入りが多い場所に最適です。[ 46 ]
  • セミグロス仕上げは、ディテールやエレガンスを強調し、ドアや家具などの木工品を際立たせるために、トリムによく使用されます。光沢のある表面を提供し、壁の湿気や汚れから優れた保護力を発揮します。しかし、その光沢は壁などの表面の欠陥を強調してしまいます。耐洗浄性と耐久性が重視される学校や工場で人気があります。[ 47 ]
  • ハイグロス塗料は、光を反射し鏡のような外観を持つ、非常に光沢のある塗料です。他の仕上げ材との相性も抜群です。耐久性が高く、お手入れも簡単ですが、傷やへこみなどの欠陥が目立ちやすいという欠点があります。[ 48 ]

失敗

表面への塗装後に塗装が失敗する主な原因は、塗装機と表面の不適切な処理です。

欠陥や劣化の原因としては以下が考えられます。

希釈
これは通常、塗料の希釈がメーカーの推奨通りに行われていない場合に発生します。希釈が多すぎる場合や少なすぎる場合、また不適切な希釈液で希釈されている場合などがあります。
汚染
異物の混入により、さまざまなフィルム欠陥が発生する可能性があります。
剥がれ/水ぶくれ
最も一般的な原因は、塗装前の表面処理が不適切であること、および下地の水分や湿気です。膨れの程度は、ISO 4628 Part 2またはASTM Method D714（塗料の膨れの程度を評価するための標準試験方法）に従って評価できます。
チョーク塗り
チョーキングとは、塗装面の塗膜が徐々に粉状になる現象です。主な原因は、太陽光による紫外線や結露による塗膜マトリックスのポリマー劣化です。エポキシ樹脂は反応が速いのに対し、アクリル樹脂やポリウレタン樹脂は長期間変化しないため、チョーキングの程度は様々です。[ 49 ]チョーキングの程度は、国際規格ISO 4628 Part 6または7、あるいは米国材料試験協会（ASTM）D4214法（外装塗膜のチョーキング程度評価のための標準試験方法）に従って評価できます。
クラッキング
塗膜のひび割れは、塗膜の膨張または収縮が不均一なために発生します。これは通常、次の塗膜を塗布する前に、塗膜が完全に硬化／乾燥していない場合に発生します。ひび割れの程度は、国際規格ISO 4628 Part 4またはASTM D661（外装塗料のひび割れ程度評価のための標準試験方法）に従って評価できます。また、塗料が不適合または不安定な表面に塗布された場合にもひび割れが発生することがあります。例えば、塗装時に完全に乾燥していない粘土は、粘土に残留した水分によって塗料にひび割れを引き起こします。
侵食
エロージョンは非常に急速な白亜化現象です。空気や水などの外的要因によって発生します。ASTM D662（外装塗料のエロージョン度評価のための標準試験方法）を用いて評価できます。真菌による酸の生成は、塗装面のエロージョンの重要な要因となり得ます。[ 50 ]アウレオバシジウム・プルランスという真菌は  、壁の塗料を損傷させることで知られています。[ 51 ]
  • ピーリング
    ピーリング
  • ポリウレタン塗料が徐々に白亜化していく
    ポリウレタン塗料が徐々に白亜化していく
  • クラッキング
    クラッキング

危険

塗料に含まれる揮発性有機化合物（VOC）は、環境に有害であると考えられており、特に日常的にVOCを扱う作業員にとって有害で​​す。これらの蒸気への過度​​の曝露は有機溶剤症候群と強く関連していると言われていますが、明確な関連性はまだ十分に確立されていません。[ 52 ] 物議を醸している溶剤である2-ブトキシエタノールも塗料の製造に使用されています。[ 53 ]カナダ、中国、EU、インド、米国、韓国などの国では、VOCの定義が定められており、塗料などの消費者製品におけるVOCの使用を制限する規制も施行されています。[ 54 ] [ 55 ]

米国では、環境規制、消費者の需要、そして技術の進歩により、低VOCおよびゼロVOC塗料・仕上げ剤の開発が進みました。これらの新しい塗料は広く入手可能であり、性能と費用対効果において従来の高VOC製品と同等かそれ以上であり、人体と環境への影響は大幅に低減しています。[ 56 ]

塗料中の VOC の許容レベルについて世界的に最も広く受け入れられている規格は、使用事例と性能要件に基づいてさまざまなタイプの塗料に許容されるさまざまな VOC レベルを定義する米国のGreen Seal の GS-11 規格です。

2009年に発表された報告によると、シカゴ、フィラデルフィア、北極圏、そして五大湖周辺の複数の地点で採取された大気サンプル中に、ポリ塩化ビフェニル（PCB）が含まれていることが報告されています。PCBは地球規模の汚染物質であり、塗料製造工程からの排水中に測定されました。PCBの広範な分布は、この化合物が表面や屋根などから揮発していることを示唆しています。PCBは、新聞、雑誌、段ボール箱などの消費財に含まれており、これらには通常、着色顔料が含まれています。そのため、現在市販されている顔料の中には、PCB同族体が副産物として含まれているという仮説があります。[ 57 ]

塗料の配合から重金属を完全に除去するための研究が進行中です。[ 58 ]

塗料中のプラスチックの環境への影響

塗料製造におけるプラスチックの環境影響に関する継続的な調査は、塗料への鉛の使用に関する過去の調査を彷彿とさせます。この評価は、塗料がマイクロプラスチック汚染の大きな要因であることを裏付ける証拠の蓄積に基づいています。2019年には、世界で生産された4,440万トンの塗料のうち、95%がプラスチック由来でした。さらに、Environmental Actionによる2022年の調査では、海洋や水路で発見されたマイクロプラスチックの約58%が塗料に由来することが明らかになりました。

この環境問題を緩和するための取り組みとして、亜麻仁油、クルミ油、牛乳、石灰洗浄油などから得られるプラスチック系塗料の代替品の開発と研究が促進されてきた。しかし、これらの環境に優しい代替品の普及を阻む大きな要因となっている。2023年現在、プラスチック系塗料1ガロンの価格は約20～30ドルであるが、グラフェンや石灰などの特殊塗料の価格は1ガロンあたり34～114ドルの範囲であり、プラスチック系塗料からの移行に伴う経済的な課題を浮き彫りにしている。[ 59 ]

参照

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さらに読む

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