小林 敏勝
[現職] 小林分散技研 代表，東京理科大学理工学部客員教授
[専門] 粒子分散、コロイド・界面化学
[経歴] 1980年京都大学大学院工学研究科工業化学専攻修了、日本ペイント(株)入社。1993年京都大学博士（工学）。2010年東京理科大学客員教授、日本ペイント(株)退職。2011年小林分散技研設立。
[現職] 小林分散技研 代表，東京理科大学理工学部客員教授
[専門] 粒子分散、コロイド・界面化学
[経歴] 1980年京都大学大学院工学研究科工業化学専攻修了、日本ペイント(株)入社。1993年京都大学博士（工学）。2010年東京理科大学客員教授、日本ペイント(株)退職。2011年小林分散技研設立。
塗料成分としての溶剤の働きは、樹脂や分散剤、硬化剤などを「溶かす」ことと、被塗物や顔料を「濡らす」ことです。
一般論ですが、溶剤の量が増えるほど、塗料の粘度は低くなります。樹脂や分散剤、硬化剤などの溶解性は、溶剤の「溶解性パラメーター（SP; Solubility Parameter）値」で考えます。また、溶剤が被塗物や顔料などの固体を濡らす能力は、表面張力で決まります。
実用的な塗料設計では、一種類の溶剤だけで被塗物に対する濡れ、分散剤やバインダー樹脂、硬化剤の溶解性、塗装から塗着、乾燥・硬化までの粘度（流動性）調整など、複雑な制御を行うのは不可能です。このため複数種類の溶剤を混ぜて使うのですが、溶剤の種類によって、蒸発速度が異なりますので、塗膜の乾燥過程では時々刻々と溶剤組成が変化し、かつ表面張力やSP値も溶剤組成に応じて変化します。従って、蒸発速度も溶剤選択の重要な指標となります。
実際の塗料設計やシンナー設計は、表面張力、SP値、蒸発速度とコストを念頭に行います。
「SP値が近いもの同士ほど、良く溶け、良く混じる。」とされています。樹脂や分散剤、硬化剤にも、それぞれのSP値があり、そのSP値に近いSP値を持つ溶剤が良好な溶解性を示します。
表1に代表的な塗料用溶剤のSP値（δ）を示します。
δの単位は(cal/cm<sup>3</sup>)<sup>1/2</sup>、γの単位はmN/mで、20℃の値
δ; C.M.Hansen, Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev., 8(1), 2 (1969)より抜粋
γ;石橋弘毅、溶剤便覧、槙書店(1967) より抜粋
単位は「(cal/cm<sup>3</sup>)<sup>1/2</sup>」となっています。最近では「(J/m<sup>3</sup>)<sup>1/2</sup>」や「（MPa）<sup>1/2</sup>」が使われることが増えていますが、依然として設計現場を中心に(cal/cm3)<sup>1/2</sup>が使われることが多いようです。
1(cal/cm<sup>3</sup>)<sup>1/2</sup>を(J/m<sup>3</sup>)<sup>1/2</sup>や（MPa）<sup>1/2</sup>に換算すると、以下になります。
1(cal/cm<sup>3</sup>)<sup>1/2</sup>=2.046(J/m<sup>3</sup>)<sup>1/2</sup>=2.046（MPa）<sup>1/2</sup>
表2に代表的な樹脂のSP値を示します。
樹脂のSP値は分岐の有無や末端官能基などによって変化しますから、目安程度に考えてください。例えば、ポリスチレンのSP値は8.7で、SP値の近いトルエン（SP値8.9）やキシレン（SP値8.8）に良く溶けるのはご存じの通りです。
表1には各種溶剤の表面張力（γ）も示してあります。また、表3に被塗物として使用されることの多い固体の表面張力を示します。
溶剤の表面張力が低いほど、また、固体の表面張力が大きいほど、濡れ性は良くなります。「濡れ性が良い」というのは、「固体表面に液滴を乗せた時の接触角が小さい」ということです。逆に、溶剤の表面張力が大きいほど、固体の表面張力が小さいほど、濡れ性は悪く、ハジキなどの不良現象を生じやすくなります。
上の表1では、水は他の一般的な有機溶剤に比べると圧倒的に大きな表面張力を示します。従って、水を主溶剤とする水性塗料は、溶剤型塗料に比べると濡れ性に劣り、ヘコミやハジキが生じやすいことになります。
また、上の表3で有機固体（プラスチック）は無機固体（金属やガラス）に比べて表面張力が一桁以上小さく、同じ塗料に対してもヘコミやハジキが生じやすいことになります。
表4に主な塗料用溶剤の蒸発速度を示します。
石橋弘毅、溶剤便覧、槙書店(1967) より抜粋
酢酸n-ブチルの重量基準での蒸発速度を100として相対表示したもので、数字が大きくなるほど、蒸発は早くなります。例えば、酢酸エチルは酢酸n-ブチルが100g蒸発する間に525g蒸発します。混合溶剤では、各成分が独立に蒸発速度に応じて蒸発すると考えます。
上の表4には沸点も示しています。沸点が高い程、蒸発は遅いのが一般通則ですが、これはアルコール類とかケトン類というように、基本となる化学構造が同一であれば、という前提条件が付きます。
例えば、表4に示したシクロヘキシルアルコールとメチルイソブチルケトンは沸点が同じですが、蒸発速度は圧倒的にメチルイソブチルケトンの方が大きい値を示しています。アルコールとケトンというように、化学構造が異なれば、必ずしも沸点と蒸発速度は相関しない場合があるので注意が必要です。
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