適切な用途に応じて金属コーティングを適切に選択してください

パトリック・カラン著 | 2016 年 6 月 2 日

によるアラン・ケイン氏、グループリーダー/研究化学者、Chemline, Inc.

金属のおかげで、工業生産設備、自動車、航空機、家電など、さまざまな製品が生まれます。 しかし、金属は腐食しやすいという問題があります。 適切なコーティングなどの予防策を講じることで、腐食を遅らせたり、排除したりできます。

世界中の年間腐食コストは、世界の国内総生産の 3 ～ 4%、つまり 3 兆ドル以上に相当します。 歴史的に、重要ではない産業では、腐食は修理とメンテナンスの問題として扱われてきました。 しかし、最近では予防措置により腐食コストが大幅に削減されています。 これらの対策には、適切な材料の選択、慎重なコンポーネント設計、腐食制御が含まれます。

海中暴露から保護するためにポリウレタンコーティングでコーティングされた鋳鉄パイプ。 写真：ケムライン

積極的な腐食制御には、金属基板ではなく腐食反応に関与する犠牲材料 (多くの場合、亜鉛) の使用が含まれます。 受動的保護には、腐食性試薬や水が金属基板の表面に到達するのを防ぐバリア材料の塗布が含まれます。 これらのコーティングやフィルムは、多くの場合、衝撃、摩耗、その他の機械的損傷に対する追加の保護も提供します。

金属の使用範囲が非常に広く、金属の種類が多岐にわたることを考慮すると、許容できるコストとバランスの比率と同様に、期待される性能も大きく異なります。 さまざまなコーティング技術がさまざまな要件を満たします。 用途に最適なコーティング技術を選択するのは難しい場合があります。 ここではいくつかのガイドラインを示します。

従来技術：エポキシ保護特性が認められているコーティング技術には、エポキシとポリウレタン タイプのシステムの 2 つの主要なクラスがあり、これにはポリウレタン、ポリ尿素、およびこれら 2 つの化学物質のハイブリッドが含まれます。

エポキシは、金属への優れた接着力を示し、高い耐湿性、耐薬品性、耐衝撃性を備えているため、工場で塗布される金属用途の防食コーティングとして広く使用されています。 これらは、さまざまなトップコート化学 (軽負荷用途にはアクリル、中負荷から重負荷用途にはエポキシ、シリコーン、ポリウレタン、ポリウレア) を含むマルチコート システムのプライマー (亜鉛リッチの場合もあります) として引き続き広く使用されています。 。 現在使用されているほとんどのエポキシ コーティングは、揮発性有機化合物 (VOC) の排出に関する厳しい環境規制を満たすハイソリッドまたは 100% ソリッド配合です。

しかし、エポキシコーティングには限界があるため、腐食制御のための代替技術への関心が高まっています。 特に、エポキシコーティングは柔軟性があまり高くないため、基板の移動、激しい摩耗、または大きな衝撃を伴う用途では亀裂が生じる可能性があります。 また、低温では性能が悪く（脆くなり）、屋外用途では紫外線にさらされると劣化して時間が経つと黄変します。

これらの理由から、ポリウレタンおよびその派生コーティング技術は、高い接着力と湿気、化学的攻撃、および衝撃に対する高い耐性を兼ね備えた柔軟性の高さにより、OEM 金属用途の防食コーティングとしてますます使用されています。

ポリウレタンとポリウレアの化学イソシアネートは、ポリウレタン樹脂とポリウレア樹脂の両方を合成するために使用されます。 ポリウレタンはジイソシアネート (またはポリイソシアネート) がポリオールと反応すると得られますが、ポリ尿素はアミンと反応すると生成されます。 ハイブリッドシステムでは、イソシアネートはアミンとポリオールの混合物と反応します。 多くのポリウレタン (湿気硬化システムなどを除く) では、イソシアネート成分とポリオール成分を確実に迅速に反応させるために触媒が必要です。 一方、イソシアネートはアミンと急速に反応するため、ポリ尿素の形成に触媒は必要ありません。