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。
シリコーン、シリコン、シリカと似たような言葉がありますが、シリコンはケイ素原子(Si)や半導体材料として用いられる金属シリコンを指します。シリカは二酸化ケイ素（SiO2）という酸化物で、地球表層の約6割はシリカを含む鉱物で構成されています。
シリコーンとはシリコーン樹脂を指します。図1に示すように、主鎖が「シロキサン（-Si-O-Si-）結合」のポリシロキサンのことです。
一番多いのは、図1のXとYがともにメチル基のポリジメチルシロキサンですが、Yが部分的にフェニル基に置換されているものも使用されます。Yがエチル基や水素のものも市販されていますが、塗料用途での使用はほとんどありません。
シリコーン樹脂は後で述べるように、耐熱性や耐光性に優れますが、一方で密着性や造膜性では問題を生じやすいので、塗料では耐熱塗料を除けばアクリル樹脂やポリエステル樹脂などと反応させたシリコーン変性樹脂として用いられます。
塗料で用いられるシリコーン変性樹脂は次の2種類に大別できます。
① 図1のYが部分的にシラノール基（-SiOH）やアルコキシシリル基（-SiOR）になったシリコーン樹脂（オリゴマー）と、アクリル樹脂やポリエステル樹脂の水酸基やカルボキシル基を反応させ、変性（グラフト）した樹脂。（いわゆる有機－無機ハイブリッド）
② 図2の3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランのように、アルコキシ基がペンダントした（メタ）アクリル酸系モノマーと、他の一般的な（メタ）アクリル酸系モノマーを共重合させると、側鎖にアルコキシシリル基がペンダントしたアクリル樹脂が合成できます。
側鎖のアルコキシシリル基は、図2のように加水分解、脱水縮合により互いに架橋しますので、これを硬化反応に利用する樹脂です。架橋部の構造がシロキサン結合なのでシリコーン変性アクリル樹脂（通称アクシリ）と呼ばれます。また、あらかじめ架橋させた樹脂をエマルションにしたものもあり、主に建築外装塗料に用いられます。
シロキサン結合（-Si-O-Si-）はC-F結合と同様に結合エネルギーが大きいので、紫外線や熱などで切断されにくく、耐候性、耐水性、耐熱性、耐薬品性などの耐久性能が優れています。
アクリル樹脂やポリエステル樹脂などを上記①や②の手段で変性することで、耐候性が向上します。これは、シリコーン樹脂が低極性であるので、変性量が少量でも塗料用フッ素樹脂と同様に低極性の空気に引っ張られて、塗膜表層ではシロキサン結合（-Si-O-Si-）の濃度が高くなるためです。
フッ素樹脂の場合には塗膜表層が低極性になるために、低極性の炭素系粒子による付着汚染が問題になります。アルコキシシリル基の多いシリコーン化合物（低分子or高分子）は、低極性で塗膜表面に集まりますが、塗膜形成後に塗膜表面のアルコキシシリル基が雨滴などの水分により加水分解して、親水性で高極性のシラノール基（Si-OH）を生成します。このため、降雨などによって低極性汚染物質が洗い流されやすくなり、炭素系粒子による付着汚染は生じにくいという特徴があります。
図31)に以下の3種類の塗膜のQUVによる促進耐候性の評価結果を示します。
a 純アクリル樹脂をポリイソシアネートで架橋させた塗膜（アクリルウレタン）
b シリコーン樹脂をグラフトしたシリコーン変性アクリル樹脂をポリイソシアネートで架橋させた塗膜（①のタイプのアクリル樹脂）
c アルコキシシリル基をペンダントしたアクリル樹脂をシロキサン結合で架橋させた塗膜（②のタイプのアクリル樹脂）
アクリル樹脂の主要モノマー組成は、ほぼ同等です。
耐候性はシロキサン鎖の含有量に依存するので、ｂグラフト型＞ｃペンダント型＞a純アクリルの順に、耐候性は良くなっています。
バインダーが純粋なシリコーン樹脂だけの塗料としては、耐熱塗料があります。樹脂そのものの耐熱温度は200℃～250℃ですが、アルミニウムフレーク（リーフィングタイプ）やセラミック粉体を加えると700℃程度まで使用可能とされています。
シリコーン樹脂は耐熱性をはじめ諸耐久性能が良好ですが、密着性や造膜性が問題になることがあり、このような場合にはアクリル樹脂やポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などをグラフトした変性シリコーン樹脂が用いられます。
①や②のタイプのシリコーン変性樹脂は、高耐候性樹脂として、熱硬化型やエマルション型塗料に用いられます。
建築外装用塗料などで「シリコーン（樹脂）塗料」と称するものがありますが、これは、シリコーン樹脂だけでバインダーが構成されているのではなく、ほとんどの場合シリコーン変性のアクリル樹脂やポリエステル樹脂です。
同じく高耐候性のフッ素樹脂は、塗料のライフタイムで考えると、廃棄時にフッ素（ハロゲン）を含むオゾン層破壊物質を放出する可能性があります。一方、シロキサン結合はシリカ（地球上で最も多い金属酸化物）になり、環境への負荷が少ないので、塗料の高耐久化において重要な役割を果たしていくと考えられます。
参考文献
1）日本ペイント（株）著、「塗料の性格と機能」、日本塗料新聞社、p.115（1998）
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