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。
アミノ化合物とホルムアルデヒドとの縮合物をアミノ樹脂と呼びます。メラミン樹脂はアミノ樹脂の一種で、図1に示すように、出発物質のアミノ化合部であるメラミンのアミノ基にホルムアルデヒドを付加させ、さらに種々のアルコールを付加縮合させて製造します。
メラミンのアミノ基のアルキルエーテル化度の違いにより、全てアルキルエーテル化された完全アルキルエーテル化メラミン樹脂と、部分アルキルエーテル化メラミン樹脂があります。
部分アルキルエーテル化メラミン樹脂には、アルキルエーテル部（図1a）、メチロール基（図1b）、アミノ基（図1c）、ジメチレンエーテル結合等を介した別のメラミン核との架橋部（同d）などがあり、その種類や量が異なる多品種の商品が市販されています。架橋による重合度は1～3が一般的です。
図1の合成経路②で使用されるアルコールには、メチルアルコール、n－ブチルアルコール、isoブチルアルコールが主に用いられます。また、これらの中から複数のアルコールが併用された品種も市販されています。
メラミン樹脂は、水酸基を含有する樹脂（ポリオール樹脂）と、図2のように脱アルコール反応や脱水反応により架橋構造を形成します。
反応には加熱と酸触媒が必要です。また、図2の架橋反応の他に、メラミン樹脂の官能基同士が架橋する反応（自己縮合反応）も生じることがあります。さらに、図1bのメチロール基は図1①の逆反応が進行し、有害なホルムアルデヒドを放出することが知られています。
メラミン樹脂は1分子あたりの架橋性官能基の量が多いので、優れた硬化剤として使用できます。また、分子量が塗料用樹脂の中では小さいので、広範囲の樹脂との相溶性にも優れています。
アルキル基（R）の種類と、メラミン樹脂の性質との関係を表1に示します。
メチル基が多いほど、極性の高い溶剤に溶解し、完全メチルエーテル化された単量体や、それに近いものは水にも溶解します。また、メチル基の量が多いほど、塗膜は硬く変形しにくくなります。n-ブチルエーテル化メラミンやiso-ブチルエーテル化メラミンはメチルエーテル化メラミンに比べると反応性が低く、加熱温度を高めに設定したり、パラトルエンスルホン酸のような強酸触媒の添加が必要になったりします。
塗料では一般的にポリエステル樹脂やアクリル樹脂などのポリオール樹脂と混合し、図2の架橋反応を利用する1液焼付硬化型塗料に使用します。メラミン樹脂とポリオール樹脂との混合比率は固形分比で8：2～6：4（ポリオール：メラミン）の設定が多いようです。
焼付温度は120～240℃で、たとえば一般工業用塗料では140℃×15分～20分、プレコートメタル用塗料では220℃×1分のような設定になっています。
メラミン硬化型の1液焼付硬化型塗料は、水性化も進んでいます。水性塗料には、親水性度の大きい完全メチルエーテル化メラミンや、それに近いものがよく用いられます。塗膜の耐水性不良が懸念される場合には、メチル/ブチル混合アルキルエーテル化メラミン樹脂が用いられることもありますが、この場合は水に溶解しませんので、適切な乳化剤を用いて水に分散させるなどの工夫が必要となります。
水性塗料のポリオール成分にはエマルション樹脂も水溶性樹脂も用いられます。エマルション樹脂は主にアクリル樹脂、水溶性樹脂には酸価が60～150のポリエステル樹脂もしくはアクリル樹脂を水溶性アミンで中和したものが用いられます。
本記事に関するご質問・ご相談を受け付けております。 お問合せフォームよりお問い合わせください。
