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■塗装・塗料___溶剤に含まれる成分など・用語解説

 木材用の塗料には様々な成分が含まれていますが主原料や成分種別の記載に止まり通常それらの明確な成分や配分は記載されてはおりません。危険物としての表記はあっても成分の詳細は企業秘密となっているようです。
 少なくとも乾燥後に木材の表面や内部に浸透して残存する本来の塗装目的である成分と塗装後に乾燥していく溶剤および種々の添加物などが含まれています。この内、量的に多いのは溶剤です。食用ではありませんが*有機溶剤は気化して人体に吸収され有害に作用しますので使用側としては正確な物質配分は別としても成分表記はしてほしいと願うものです。
 この項目では塗装の他に溶剤などに使われる液体成分についても経験的感覚を含め簡単に整理して記載しています。また*印の用語解説を付記しましたのでDIYの方々にも参考になればと思います。



1) 溶剤に含まれる成分など

◆ベンゼン ◆トルエン ◆キシレン ◆フェノール ◆ホルマリン

◆エタノール ◆メタノール ◆ジエチルエーテル ◆酢酸 ◆アニリン

◆アセトン  ◆クロロホルム  ◆シンナー  ◆水性塗料の溶剤

2) 塗料・塗装

◆ウレタン ◆アルキド ◆メラミン ◆アクリル ◆オイルフィニッシュ

◆ステイン ◆顔料系着色 ◆天然蜜蝋ワックス ◆屋外木部浸透性保護塗装

◆ラッカー塗料   ◆塗漆   ◆カシュー塗料   ◆セラックニス

3)用語解説

*有機溶剤*炭化水素*芳香族系炭化水素*引火性*血液脳関門*異性体*水酸基

*シックハウス症候群*VOC*木材の乾留*エマルジョン*沸点

*ミネラルスピリット*ラッカー*乾性油*染料*顔料*展色剤


1) 溶剤に含まれる成分など

◆ベンゼンbenzene(ベンゾール)C6H6

 *芳香族系*炭化水素の代表で6個の炭素の骨格に水素が付いた最も簡単な構造をとっています。この炭素骨格はベンゼン環(核)と呼ばれ化学構造上、六角の形で示されます。揮発性が高く特有の芳香がある無色透明の*引火性の液体で有毒です。水に溶けにくいがアルコール溶性です。人体への有害性としては中枢神経作用、造血組織、肝、免疫系への影響、さらに発癌性が実証されている危険性の高い成分です。現在は塗料の溶剤などに大量に含まれているようなことはないと思います。また後述する他の有機化合物を含め共通して中枢神経作用を示すのは*血液脳関門を容易に通過するために起きる現象です。

◆トルエンtoluene(メチルベンゼン、トリオール)C6H5CH3
 
芳香族系炭化水素で無色透明の揮発性の高い引火性の液体で独特の芳香を持っています。溶剤としてよく使用しますが水に溶け難くアルコール溶性で化学や医学の分野では脱アルコール用試薬としても利用されています。人体への有害性として眼、皮膚、気道刺激性、中枢神経麻痺作用、脳萎縮、腎障害などが上げられています。塗料の溶剤やうすめ液などに多く利用されているものです。

◆キシレンxylene(キシロール、ジメチルベンゼン)C6H4(CH3)2
 3種 の*異性体、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレンの総称で、引火性の無色透明の液体で揮発性があり独特の芳香を持っていますがトルエンやホルマリンほどの異臭性は感じません。トルエンと同様に溶剤としてよく使用しますが木材塗料では主溶剤としてではなくトルエンなどの他の溶剤に混合して含まれているものがあるようです。またキシレンはトルエンと共通した性質を示し、人体への有毒性としても類似した作用を示します。

◆フェノールphenol(石炭酸)C6H5OH
 特異な芳香を有し融点が室温より高いので通常は無色〜やや混濁した固体ですが軽く熱すると無色透明の液体となり水に溶けます。化学構造的にはベンゼンの水素原子1つを*水酸基(-OH)に置き換えた構造です。ベンゼン環に水酸基を2個以上持つ化合物はポリフェノールと総称され食材に含まれることで近年よく耳にすると思われますがこのフェノールの方は有害で皮膚刺激、火傷、また、実証はされていないと思いますがベンゼンによく似た化学構造をとることから発癌性物質と考えられています。医学では結核菌の染色に使用する石炭酸フクシンの作成に5%水溶液として昔から使われています。

◆ホルマリンformaline(ホルムアルデヒド水溶液)
 ホルムアルデヒド (HCHO)を37%程度含む水溶液をホルマリン(ホルマリン原液)といい無色透明な液体です。ホルムアルデヒド自体は気体として存在するのもです。この原液をさらに希釈し10%程度のホルマリン水溶液とした状態であってもホルムアルデヒドは強く揮発し独特で強烈な刺激臭を伴います。人体への有害性は高く眼、鼻腔、気管支などを刺激し、即効的には目がチカチカして涙がでて頭痛などの症状を起こします。また長期的暴露では発癌性も指摘されています。各種合成樹脂原料、医薬、染料などの製造、生物組織の固定、保存、また殺菌防腐剤として用いられており溶剤の主剤を占めることはないでしょうが広く様々なものに含まれています。*シックハウス症候群の原因となる*VOCの1つとして認識されており、合板、接着剤、塗料などにホルムアルデヒド濃度の少ない順からF☆☆☆☆、 F☆☆☆、F☆☆、F☆の分類表示がされており内装材としての使用にも制限が定められています。

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◆エタノールethanol(エチルアルコール)CH3CH2OH
 酒類のアルコールであるため酒精とも呼ばれます。塗料や様々な溶剤や合成原料の他、バイオエタノールの名で自動車用燃料としても知られていますし、医療では消毒や治療(肝細胞癌のアルコール療法)、また水にも多くの有機溶剤にも溶けるので化学や医学では脱水用試薬や水に直接溶けない溶剤との中間試薬としても利用されています。無色透明の揮発性の高い引火性の液体です。通常、単にアルコールと言うとエタノールを指します。塗料の溶剤としては比較的安全なものだと考えますが工業用に使用するエタノールには後述するメタノールなども混入されていますので飲用は禁物です。アルコール類は化学的に水酸基を持つことが特徴で、ベンゼン環以外の炭素についた水素が水酸基で置換されたもので、1分子中の(-OH)の数によって1価、2価、3価(多価)アルコールなどに分類されます。エタノールも後述するメタノールも化学式から1価のアルコールであることがわかります。

◆メタノールmethanol(メチルアルコール)CH3OH
 アルコールの中で最も簡単な構造をとる刺激臭のある無色透明の揮発性の高い引火性の液体でエタノールと異なり有毒ですので飲用は絶対禁物です。中枢神経障害、視覚障害、全身毒性などを呈し、中でも視覚器に障害がでることで飲用可能なエチルアルコールとの区別認識として「目がちる→メチル・アルコール」として覚えておくと間違えません。昔は*木材の乾留により造られていたので「木精」との呼び名も残っています。燃料・溶剤・試薬・合成原料などに用いられ、フェノール樹脂やホルマリンの製造、塗料などに使用されています。
◆ジエチルエーテルDiethyl ether(エチルエーテル、エーテル)C2H5OC2H5
 揮発性の非常に高い引火性で無色透明の粘度の低いサラリとした液体です。特異な芳香を持ち麻酔作用があり有毒です。エーテルとは化学式R-O-R'で表現される物質の総称ですが単にエーテルと言うと普通はこのジエチルエーテルを試薬として用います。アインシュタインがその存在を否定したとされる当時の物理学界では半ば常識的であった引力の解釈に空間に充満していると仮定された媒介物質もエーテルといいますが、これが語源となっているようです。

◆酢酸acetic acid(氷酢酸)CH3COOH
 化学で酢酸というとCH3COOHの氷酢酸のことを指します。無水酢酸(CH3CO)2Oとは異なる化合物です。無色透明の酸味のある刺激性の液体(水分含有率が低いものは融点が17 °C付近ですので室温が低いと個体化します)で調味料の酢に使用されるものです。多くの化合物を作る際に試薬として用いられ、食品調味料の他、塗料、接着剤、染色などに利用されています。広く使われている白色の木工用ボンド(酢酸ビニル*エマルジョン)の酢酸ビニルの生成にも利用されています。

◆アニリンaniline(フェニルアミン、ベンゼンアミン、アミノベンゼン)C6H5NH2
 特有の軽い芳香を放つほぼ無色透明の液体。水には溶けにくいがアルコールにはよく溶けます。様々な分野で染色用試薬や顔料の生成に使われています。人体には有毒で吸収すると中毒症状を起こすとされています。

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◆アセトンacetone (ジメチルケトン)CH3COCH3
 *沸点が低く揮発性の非常に高い引火性の無色透明な液体です。エーテルのように粘度が低くサラリとした感があります。水にもアルコールにも溶けますがアルコールの方がなじみがよいと思います。溶剤としてや合成樹脂の原料などに使われています。動物組織内の脂肪を溶かし脱脂用試薬としても利用されます。

◆クロロホルムchloroform(トリクロロメタン)CHCl3
 
無色透明の揮発性の非常に高い芳香をもつ液体。人体には有害で中枢神経に作用し麻酔効果があることは一般的にも知られていることだと思います。溶剤としての利用やアセトン同様に脂肪を溶かし脱脂用試薬としても利用されます。

◆シンナーthinner(うすめ液)
 シンナー のthinは薄めるという意味で物質や成分を意味するものではなく塗料の粘度を減少させるために使用される有機溶剤のことを指しています。ペイントうすめ液(塗料用シンナー)と*ラッカーうすめ液(ラッカーシンナー)がありますが前者は*ミネラルスピリットなどの溶解力の弱い成分で構成され、後者は文字通りラッカー系塗料などの薄め液でトルエンなどを主成分とした芳香属系の溶解力の強い成分で構成されています。間違えて使用すると溶解力の違いから塗料が溶けず固まる又は分離して塗装できないなどの現象となりますので塗料個別に指定されたうすめ液を使用することが重要です。また塗料の中には専用の薄め液のみを使用するようになっているものがありますがこれは一般的に使用されている溶剤の成分と主成分が大きく異なっている可能性も考慮されますので注意が必要です。

◆水性塗料の溶剤
 水性塗料は水が主溶剤の塗料で油性塗料に比べれば使用者にとって安全性の高いものだと思いますが水性塗料の中にも若干のVOCが含まれているものも有りますので知っておきたい事柄です。

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2) 塗料・塗装

◆ウレタン塗装
:ウレタン仕上げ、ウレタン樹脂塗装、ポリウレタン樹脂塗装などともいいます。ウレタン系合成樹脂を主とした木材表面に塗膜を形成する塗装です。ウレタンはイソシアネートとポリオールを反応させた石油製材のポリマー(プラスチック)で、表面硬度を上げ、耐水性、耐薬品性にも優れます。木の調湿作用を止める効果があるので木の伸縮による反りや割れ、ねじれなどをを抑える効果がありますが逆に木の持つ質感や調湿機能は失われてしまいます。また塗料の反応として一液型と二液型のものがあります。従来品の一液型は油変性(油性)ウレタン塗料でウレタンニスとも呼ばれます。最近では湿気硬貨型ウレタン塗料や一液・二液型とも水性の塗料も多く登場しています。顔料を加えた着色性のものも多数販売されています。

アルキド樹脂:ウレタン樹脂塗料が登場するまでは広くニスとして使用されていた合成樹脂塗料です。アルキドはアルコールと酸の反応物でポリエステル系の樹脂(プラスチック)で油脂を反応した油変性アルキドの他、アクリル変性、ウレタン変性、フェノール変性、エポキシ樹脂変性などの多種の変性アルキド樹脂塗料が存在しています。速乾型透明ニス、オイルフィニッシュ、木部保護用塗料、ステインニスなど建具、家具、屋内外の木製品用途の塗料に含まれて使用されています。

メラミン樹脂:メラミンとホルムアルデヒドの重縮合により作られるプラスチックです。電化製品などの表面塗装に多く用いられている。木工品用途としては工業用に加工された多様な模様や色彩種のあるメラミン樹脂化粧板として家具などの表面に貼ることで用いられています。耐熱性、耐水性、耐酸性、耐アルカリ性に優れ堅く光沢があり大理石や陶磁器に似た質感を持っています。

アクリルペイント:アクリル絵具を使ったペイントや塗装です。トールペイントをはじめ、水彩画風絵、油彩画風絵、日本画風絵、模型塗、ポスター画など、様々な絵画の表現やホビーなどにも利用されています。最初は1940年代に油性溶剤型として登場したようですが現在ものはアクリル樹脂エマルジョンに顔料を加えて造られた水性のアクリル絵具です。水性ですが乾燥後は耐水性の塗膜を形成し木地との強い接着性を示します。乾燥も早く重ね塗りや厚塗りも可能でひび割れや耐候性にも優れ屋外でも使用されています。また、木質の他、紙、布、革、石、金属、ガラスなど多様な素材に描くことが可能ですが、極端につるつるな平滑面にはそのまま描くと剥離してしまいます。現在トールペイント用の絵具には数百種類の色彩が販売されています。また水でも簡単に薄めることができますが専用の効果を示すメディウムも多種販売されています。

◆オイルフィニッシュ(オイル仕上げ):亜麻仁油、桐油などの天然の*乾性油を使った仕上げ塗装で素材の質感と木の調湿作用を残した仕上げとなります。市販品は天然油に合成樹脂や有機溶剤を含む混合品質となっていて若干、合成樹脂による塗膜効果を伴うものです。また商品名が「 ?〜 オイル」の名の塗料であっても天然油成分の含まれていない合成樹脂塗料系の製品に該当するものも存在します。これはオイル仕上げのように質感を完全に失わない類似の仕上げができるといったような製品であろうかと思われますが方法論としてはオイルフィニッシュとは異なる製品です。しかし塗膜効果を有することは木製品にとっての保護や抗退色性効果がありますので前述の混合品質のものや「 ?〜 オイル」の名を持つ異質品が悪品であるということではありません。主成分を確認した上で適切に該当する塗装法で呼ぶことが必要と考えるものです。亜麻仁油は硬化までの間に少量のホルムアルデヒドを自然放出するとされていますが通常は純粋な天然油ではVOCの発生は問題ありません。顔料を加えた着色性のものも多数販売されていますが色むらが生じやすい傾向にあります。

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◆ステイン(染料系着色):ステイン(stain)は染める、染色を意味する浸透性の木部着色剤で木目生かした着色がより行いやすい塗料です。*染料や粒子の小さい*顔料が使用されています。市販品では少量の合成樹脂なども含まれていますが塗膜効果はほとんどないので上塗りに透明の仕上用塗料を塗るように必ず記載されています。この内、油性溶剤の物ををオイルステイン、水性の物を水性ステインといいます。オイルステインとオイルフィニッシュを混同して用いる方が非常に多いのですが、前述の乾性油を含む仕上げ塗装(顔料を含むオイルフィニッシュ塗料で仕上げたもの)とは明確に区別されるべきものです。

顔料系着色用塗料:水性、油性、アルコール溶性などがあります。染料系のステインと比較すると木目の透過性は劣りますが耐候性効果があります。「水性顔料ステイン」などの商品名のものがありますが浸透性に作用着色するかどうかの性質で用途目的に応じて利用すればよいと思います。

◆天然蜜蝋ワックス:天然の蜜蝋に亜麻仁油などの乾性油を加えてペースト状にして塗りやすくしたもの。蜜蝋自体は融点が60〜67°Cの白っぽい個体で蜂の巣の精製により得られるミツバチが体内で作り出す天然蝋です。蜜ろうそくとしても利用できますが現代のろうそくは石油製の炭化水素化合物CnH2n+2で表されるパラフィンによるもので蜜蝋より融点が低くなっています。蜜蝋はパラフィンと比較し粘りも有り、化粧品、薬剤、組織切片作成用パラフィンに混合して用いるなど、様々な領域で利用されています。蜜蝋ワックスは製造元により固さに差がありますが季節によっても夏は柔らかく冬はやや硬化した状態と変化します。ほのかな光沢を有し木の質感と調湿作用を残した仕上げとなります。

◆屋外木部浸透性保護塗装:防腐、防カビ、防虫、耐候性などを考慮とした主に屋外用途の浸透性の保護用塗料です。着色顔料を含むものは耐候性を示しますが通常クリアタイプには耐候性はほとんどありません。撥水効果目的としてアルキド樹脂が含まれていますが耐水性の塗膜は形成せず、水抜け乾燥を考慮したものとなっています。油性や水性があります。プロにも多く利用されている有名なキシラデコールは薬剤効果が強く水性のものであっても接触性皮膚炎(かぶれ)などの注意が必要です。

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◆ラッカー塗料:通常は*展色剤としてニトロセルロース(硝化綿)を主成分とした速乾性の不透明色付の塗料ですが、「ラッカー」そのものは成分を意味するものではなく乾燥の速いことを意味しています。

◆塗漆(としつ):うるし塗の仕上げで縄文時代から見られる伝統的な塗装方法です。漆はうるしの木の樹液でウルシオールを主成分とする天然樹脂塗料です。耐久性、耐薬品性に優れた硬い塗膜を形成しますので器などの食器類によく使われています。また紫外線で劣化することが知られています。硬化には酸素と空気中の湿気を必要とします。様々な漆塗の技法がありますが当店では漆塗は行っておりません。ウルシ属ウルシ科のハゼと同様にウルシオールによるアレルギー反応でかぶれを起こすことは有名ですが医学ではうるしを使ったパッチテストで接触性皮膚炎が精神的なものが大きく影響していることもよく知られています。

◆カシュー塗料:カシュー・ナッツの実の殻から抽出されるオイルを主成分して、フェノール・メラニン・尿素・アルキドなどをアルデヒドと共縮合することで製造される合成樹脂塗料。カシューの木はうるし科でオイル成分のカードールがウルシオールに類似の化学構造を持っていて漆と同質の特徴を示しますが漆より光沢や肉持ちが有り漆のように硬化するのに空気中の湿気を必要としないことやウルシオールを含まずかぶれないことなどの利点も有り近年は漆塗の代用として多くで利用されています。

◆セラックニス仕上げ:セラックはセラック虫が分泌する樹脂成分でセラックニスはアルコールを溶剤とした塗膜形成タイプの環境に優しい自然塗料です。近年エコ塗料して注目されつつあります。

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----------------------------用語解説------------------------------

*有機溶剤:有機化合物を主成分とする溶剤のこと。有機化合物は炭素原子"C"を持つ化合物のこと。

*炭化水素:炭素原子"C"と水素原子"H"の2種類の原子のみでできている化合物。

*芳香族炭化水素:ベンゼン、トルエン、キシレン等の構造中にベンゼン核をもつ炭化水素のこと。

*引火性:液体に火炎を近づけたときに着火する性質または着火しやすい性質を表す言葉です。引火に必要な蒸気濃度に達する最低温度が引火点です。可燃性という言葉は単に燃えることですから引火性の方が危険性を表す言葉です。また発火点は火炎がなくても昇温で燃える最低温度です。引火点、発火点と室温から引火や爆発の危険性を知る目安になります。

*血液脳関門:blood brain barrierの略でBBBと呼ばれる。脳血管関門は同意の言葉です。血液から脳組織への物質の移動を制限する仕組みあるいはその関所部分を意味します。脳に有害な物質を簡単に通過させないため血管内皮に特殊な監視機構があることはよく知られていますが未だ完全にその仕組みは完全に解明されていません。

*異性体:分子式は同じで構造が異なる分子またはそのような分子からなる化合物。構造異性体と立体異性体に大別され、さらに異性体には細分類された呼び名として配座異性体、核スピン異性体、光学異性体、鏡像異性体、幾何異性体、シス−トランス異性体、イオン化異性体、配位異性体、結合異性体などの言葉があります。また分子式とは原子の種類と数のみで示す化学式でトルエンを例にすると上記記載の構造式C6H5CH3は分子式ではC7H8となります。

*水酸基:化学式(-OH)で表される酸素原子と水素原子からなる1価の官能基。同意語としてヒドロキシル基(hydroxyl group)、ヒドロキシ基(hydroxy group)、俗にはアルコール基とも呼ばれますが水酸基の呼び名は古い言葉で現在はヒドロキシ基またはヒドロキシル基と呼ぶのが正しい。ヒドロ:hydroはハイドロと読むこともあります(ハイドロキシル基)。この(-OH)基を持つ化合物の代表はアルコールとフェノールです。 

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*シックハウス症候群:新築やリフォーム後の住宅に入居した人が、目やのどの異常、めまい、吐き気、頭痛などの症状を訴える一連の病態を示す病のことでVOCが大きな要因と考えられています。(本来、〜症候群は疾患名単位として確立されていないものにつけられる呼び名です。)

*VOC:揮発性有機化合物、Volatile Organic Compoundsの略で常温で揮発する有機化合物の総称を意味します。

*木材乾留(かんりゅう):空気を遮断した状態で木材を加熱し発火を抑えて熱分解により揮発成分と不揮発成分に分けることをいい、乾留により木ガス・木酢・木タールが得られ木炭が残ります。むし焼きともいう。木酢液からメタノールや酢酸が得られる。木材由来のタールは石炭由来のものとの区別に特に木タールと呼ばれる。

*エマルジョン:溶けない2つの流動性物質が微細な粒状に分散浮遊している混合物。乳化液または乳濁液ともいう。木工用白ボンドの他、アクリル系塗料、牛乳、マヨネーズなどがあります。

*沸点:液体が沸騰する温度で飽和蒸気圧が外圧と一致し全体から気化する温度を意味しますが沸点を目安にして、低いほど揮発しやすい成分と考えることができます。密封性の悪い容器にアセトンを入れて置くと驚くほど早く空になってしまいます。同様にクロロホルムやエーテルも沸点が低くたいへん揮発しやすい成分です。逆にキシレンなども揮発性ですが無蓋の容器に入れて置いても簡単には減っていきません。 

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*ミネラルスピリットMineral Spirit:石油系溶剤JIS工業ガソリン4号に相当する重質の石油留分を指します。数種類の脂肪族炭化水素を主とした混合化合物です。脂肪族炭化水素は化学的に環式構造を持たず二〜三重結合のない炭化水素。塗料の溶剤の他、医療用剤、化粧品、ドライクリーニング等幅広く用いられています。芳香族炭化水素に比べ蒸発が遅く毒性も低い溶剤です。ホワイトスピリットなど数種の別名もあります。

*ラッカー:ラッカーは速乾を意味するものでラッカーシンナーはトルエンなどの芳香族炭化水素を主成分とする乾燥の速い溶解力の高い薄め液です。

*乾性油:亜麻仁油、桐油、大麻油などの空気中から酸素を吸収して固化する性質をもった天然油のこと。

*染料:水または溶剤に溶ける有色の有機化合物で、従来は植物に由来する色素ですが今は合成染料もあります。浸透性で着色力は強いが隠ぺい力が弱く、顔料と比べ退色しやすい。

*顔料:水や溶剤に溶けない色のある微粉末で、鉱物に由来する無機質や有機質の化合物で隠ぺい力(表面に塗膜として残り木地の特徴を隠す効果)のあるものをいう。着色、さび止めなどの目的で塗料に使われるほか、印刷インク、プラスチックなどにも使われる。

*展色剤:顔料を分散して均等に広げ木地などに定着させるための成分。


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