概要
| 材料名 | アルキド樹脂 |
|---|---|
| 略記号 | ALK |
| 英語名 | Alkyd Resin |
| 分類 | 熱硬化性又は塗料用ポリエステル樹脂 |
| 構造・主成分 | 多塩基酸と多価アルコールから得られる高分子エステル |
| 主な用途 | 塗料、焼付塗料、建材塗装、金属塗装、木工塗料 |
アルキド樹脂は、多塩基酸と多価アルコールから得られる高分子エステルである。塗膜形成性、光沢、密着性、顔料分散性、塗料適性が良い。
材料選定では、耐アルカリ性・耐水性・乾燥性は油長や変性で変化。用途、温度、荷重、薬品、成形方法に応じてグレードを選定する必要がある。
特徴
- 塗膜形成性、光沢、密着性、顔料分散性、塗料適性が良い
- 耐アルカリ性・耐水性・乾燥性は油長や変性で変化
- グレード、充填材、共重合成分、硬化条件により物性が大きく変化する。
- 実使用では温度、湿度、応力、薬品接触時間を含めて評価する必要がある。
(1) 純グリセリンフタル酸樹脂
- 未変性型：利用価値がないといわれている。
- ロジン変性型：無水フタル酸の一部をロジンで置換したもので、 ワニス、ラッカーに使用されている。
- 乾性油脂肪酸変性型：空気により酸化乾燥するのもので、各種ワニスとして用いられている。
(2) 樹脂変性フタル酸樹脂（油変性アルキド）
- フェノール樹脂変性型：初期乾燥が速い。
◎成形材料としては、フタル酸にマレイン酸を添加して不飽和結合を作る。
◎ ビニルモノマーと過酸化ベンゾイルで硬化させる樹脂も製造される。
◎この樹脂には、４つの状態に分けられる。
※粒状（木綿、ガラス短繊維を添加した中強度アルキド樹脂）
※パテ状（エンキャップ）
※ 繊維状（ガラス繊維の多く入った樹脂）
※ロープ状（パテ状に似ているがガラス繊維を含み、流れが良いので自動的に成形できる。）
長所
- 塗膜形成性、光沢、密着性、顔料分散性、塗料適性が良い
- 用途に応じたグレード展開がある。
- 金属、ガラス、汎用樹脂の代替材料として使える場合がある。
短所
- 耐アルカリ性・耐水性・乾燥性は油長や変性で変化
- 高温、応力、薬品、吸水、添加剤の影響で性能が変化する。
- 量産前にはメーカー物性表と実使用条件での確認が必要である。
成形加工
アルキド樹脂の加工性は種類とグレードにより異なる。熱可塑性樹脂では射出成形・押出成形が中心となり、熱硬化性樹脂では注型、圧縮、積層、硬化成形が中心となる。
化学
| 加工方法 | 適性 | 主な製品例 |
|---|---|---|
| 射出成形 | ○ | グレードにより成形部品、電気電子部品、機械部品に使用する |
| 押出成形 | ○ | シート、フィルム、チューブ、板材に使用する |
| 圧縮・注型・硬化成形 | △〜◎ | 熱硬化性樹脂や高粘度材料では主要加工法となる |
| 切削加工 | ○ | 丸棒、板材、試作部品、治具に使用する |
構造式
ポリエステル骨格に脂肪酸や乾性油成分を含む構造。構造中の官能基、結晶性、架橋密度、芳香族骨格、充填材の有無により、耐熱性、耐薬品性、機械的性質、成形性が変化する。
種類
標準グレード
| 名称 | 標準アルキド樹脂 |
|---|---|
| 構成 | 多塩基酸と多価アルコールから得られる高分子エステル |
| 特徴 | 塗膜形成性、光沢、密着性、顔料分散性、塗料適性が良い |
| 主な用途 | 塗料、焼付塗料、建材塗装、金属塗装、木工塗料 |
特徴
- 標準的な物性バランスを持つ。
- 汎用的な成形・加工用途に使いやすい。
強化・改質グレード
| 名称 | 強化・改質アルキド樹脂 |
|---|---|
| 構成 | ガラス繊維、炭素繊維、難燃剤、耐候剤、潤滑剤、共重合成分などで改質したグレード |
| 特徴 | 剛性、耐熱性、耐候性、難燃性、摺動性、寸法安定性などを改善する |
| 主な用途 | 電気電子部品、自動車部品、機械部品、構造部品、機能部材 |
特徴
- 標準グレードより特定性能を高めた材料である。
- 充填材により比重、成形収縮、異方性、耐薬品性が変化する。
代表的な物性値又は機械的性質
| 項目 | 単位 | 短油性 アルキド樹脂 | 中油性 アルキド樹脂 | 長油性 アルキド樹脂 | 変性 アルキド樹脂 |
|---|---|---|---|---|---|
| 比重 | なし | 1.10〜1.25 | 1.00〜1.15 | 0.95〜1.10 | 1.00〜1.25 |
| 引張強さ | MPa | 25〜60 | 15〜45 | 5〜25 | 20〜70 |
| 引張伸び | % | 1〜10 | 5〜50 | 20〜200 | 5〜100 |
| 曲げ強さ | MPa | 40〜90 | 25〜70 | 10〜40 | 30〜100 |
| 曲げ弾性率 | GPa | 1.5〜3.5 | 0.8〜2.5 | 0.1〜1.0 | 1.0〜4.0 |
| 鉛筆硬度 | なし | H〜3H | HB〜2H | 6B〜HB | HB〜4H |
| ロックウェル硬さ | なし | M40〜M80 | M20〜M60 | 測定困難〜M30 | M30〜M90 |
| ガラス転移温度 | ℃ | 40〜80 | 0〜50 | -40〜20 | 0〜100 |
| 軟化温度 | ℃ | 80〜140 | 50〜110 | 30〜80 | 60〜160 |
| 連続使用温度 | ℃ | 80〜120 | 70〜110 | 50〜90 | 80〜150 |
| 耐衝撃性 | なし | △〜○ | ○ | ◎ | ○〜◎ |
| 付着性 | なし | ○〜◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
| 柔軟性 | なし | △ | ○ | ◎ | ○〜◎ |
| 乾燥性 | なし | ◎ | ○ | △〜○ | ○〜◎ |
| 光沢 | なし | ◎ | ◎ | ○〜◎ | ○〜◎ |
| 耐水性 | なし | ○ | ○ | △〜○ | ○〜◎ |
| 耐薬品性 | なし | △〜○ | △〜○ | △ | ○〜◎ |
| 耐溶剤性 | なし | ○ | △〜○ | △ | ○〜◎ |
| 耐候性 | なし | ○ | ○ | △〜○ | ○〜◎ |
| 耐黄変性 | なし | △〜○ | △〜○ | △ | ○〜◎ |
| 電気絶縁性 | なし | ○ | ○ | △〜○ | ○ |
| 透明性 | なし | 透明〜淡黄色透明 | 透明〜淡黄色透明 | 淡黄色透明〜褐色透明 | 透明〜不透明 |
樹脂変性フタル酸樹脂（油変性アルキド）
| 項目 | 単位 | パテ状 | ロープ状 |
|---|---|---|---|
| 比重 | なし | 2.0～2.2 | ← |
| 成形温度 | ℃ | 130～165 | ← |
| 成形圧力 | MPa | 2.8～5.6 | 4.2～7 |
| 引張強さ | MPa | 21～35 | 35～70（繊維状） |
| 熱膨張率 | ×10-5 /℃ | 1.5～40 | ← |
耐薬品性
水・弱酸は配合依存。強アルカリで加水分解に注意。
| 薬品・溶剤 | 耐性 | 備考 |
|---|---|---|
| 水 | ○ | 多くは常温で比較的安定であるが、吸水・加水分解型材料では注意する |
| 酸 | △〜○ | 強酸では劣化する材料がある |
| アルカリ | △〜○ | ポリエステル、PC、熱硬化性樹脂では高温・高濃度に注意する |
| アルコール | ○〜△ | 応力クラックや膨潤は材料により異なる |
| ケトン | △〜× | 非晶性樹脂や塗料系樹脂では膨潤・溶解に注意する |
| 芳香族溶剤 | △〜× | 膨潤、白化、クラックの可能性がある |
| 油・燃料 | ○〜△ | ポリアミド、POM、PBT、PPS、PEEKなどは比較的良好な場合が多い |
更に詳しくはプラスチックの耐薬品性一覧表を参照。
SP値（溶解度パラメータ）
アルキド樹脂のSP値はグレード、結晶化度、架橋密度、充填材により変動する。溶解性はSP値だけでなく、温度、応力、薬品濃度、接触時間で判断する必要がある。
| 材料 | SP値（δ） | 特徴 |
|---|---|---|
| 長油性アルキド樹脂 | 約17〜19 MPa1/2 | 柔軟性、刷毛塗り性、耐候性に優れる |
| 中油性アルキド樹脂 | 約18〜20 MPa1/2 | 乾燥性と柔軟性のバランスが良い |
| 短油性アルキド樹脂 | 約19〜22 MPa1/2 | 高硬度、高光沢、速乾性に優れる |
| メラミン変性アルキド樹脂 | 約20〜23 MPa1/2 | 耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性を向上させたタイプである |
溶解性の目安
| Δδ | 挙動 |
|---|---|
| 0〜2 | 溶解しやすい |
| 2〜5 | 膨潤・軟化 |
| 5以上 | 溶解しにくい |
SP値から見た耐溶剤性
| 溶媒・薬品 | SP値（δ） MPa1/2 | 耐性 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 水 | 47.9 | ○ | 短期耐水性は比較的良好である |
| 熱水 | 47.9 | △ | 長期では加水分解する場合がある |
| エタノール | 26.0 | ○ | 短期では比較的安定である |
| IPA | 23.5 | ○ | 一般洗浄用途には耐える |
| メタノール | 29.7 | △〜○ | 長期では軟化する場合がある |
| アセトン | 19.9 | × | ケトン系溶剤で溶解や膨潤しやすい |
| MEK | 19.0 | × | 塗膜が侵されやすい |
| 酢酸エチル | 18.6 | △〜× | 長時間で膨潤や軟化する |
| THF | 18.5 | × | 強い溶解性を示す |
| クロロホルム | 19.0 | × | 塩素系溶剤に弱い |
| ジクロロメタン | 20.2 | × | 溶解や膨潤が発生する |
| トルエン | 18.2 | △ | 芳香族溶剤で軟化する場合がある |
| キシレン | 18.0 | △ | 長時間接触で膨潤する |
| ヘキサン | 14.9 | ◎ | 脂肪族炭化水素には比較的強い |
| ガソリン | 15〜18程度 | ○ | 短期では比較的安定である |
| 鉱物油 | 15〜17程度 | ○〜◎ | 耐油性は比較的良好である |
| フェノール | 24〜25 | × | 高極性芳香族化合物に弱い |
| DMF | 24.8 | × | 高極性溶剤で溶解する場合がある |
| NMP | 23.1 | × | 塗膜が軟化・膨潤する |
| 希酸 | – | ○ | 弱酸には比較的安定である |
| 濃硫酸 | 高極性 | × | 加水分解や炭化を生じる |
| 弱アルカリ | – | △ | 徐々に加水分解する場合がある |
| 強アルカリ | – | × | エステル結合が加水分解される |
| 次亜塩素酸ナトリウム | – | △ | 酸化劣化を起こす場合がある |
| 過酸化水素 | – | △ | 高濃度では酸化劣化する |
◎：非常に良好 ○：概ね良好 △：注意が必要 ×：不適
実務上の注意
- SP値は溶解・膨潤予測の一次判断であり、耐久性そのものではない。
- 成形残留応力がある場合は、短時間の薬品接触でもクラックが発生する場合がある。
- 最終判断は実使用条件での浸漬試験、応力負荷試験、温度サイクル試験で行う。
製法
多塩基酸、多価アルコール、脂肪酸・油を縮合する。
詳細な利用用途
代表用途
- 塗料
- 焼付塗料
- 建材塗装
- 金属塗装
- 木工塗料
工業用途
- 電気電子部品
- 自動車部品
- 機械部品
- 耐熱・耐薬品部材
- フィルム、シート、塗料、接着、複合材用途
関連材料との比較
代表的なメーカー
| メーカー | 代表的な製品・商品名 | 備考 |
|---|---|---|
| DIC | 代表グレード又は関連製品 | 詳細はメーカー技術資料で確認する |
| 日立化成系 | 代表グレード又は関連製品 | 詳細はメーカー技術資料で確認する |
| Arkema | 代表グレード又は関連製品 | 詳細はメーカー技術資料で確認する |
| Allnex | 代表グレード又は関連製品 | 詳細はメーカー技術資料で確認する |
| Polynt | 代表グレード又は関連製品 | 詳細はメーカー技術資料で確認する |