コーティング 樹脂: 化学 構造,フィルム 形成 メカニズム,工業 応用

1. エグゼクティブサマリー

コーティング樹脂は、塗料、ワニス、工業用コーティングの主要な造膜成分として機能する高分子材料です。これらは、密着性、耐久性、耐環境性などの重要な特性を決定します。コーティング樹脂は、現代の保護および装飾コーティングのバックボーンとして機能し、コーティングの乾燥膜重量の60〜70％を占めています。本稿では、その分子設計、硬化挙動、および新たな持続可能な代替案について、ACS、Elsevier、および業界レポート（2020〜2025年）からのデータに基づいて探求します。

2. 化学的分類と特性

2.1 熱硬化性樹脂

• エポキシ樹脂:

  • 化学: アミン/硬化剤架橋によるビスフェノールA/F。

  • 性能: 引張強度>70 MPa、pH 2〜12に対する耐薬品性。

  • 用途: 海洋防食、航空宇宙複合材。

• ポリウレタン樹脂:

  • 化学: イソシアネート-ポリオール反応によるウレタン結合の形成。

  • バリアント: 脂肪族（UV安定性）対芳香族（費用対効果）。

2.2 熱可塑性樹脂

• アクリル樹脂:

  • ガラス転移温度（Tg）: モノマー選択により20〜100℃に調整可能。

  • 市場シェア: 建築用コーティングの35％（2024年）。

3. 造膜メカニズム

メカニズム説明例樹脂酸化硬化空気誘起ラジカル重合アルキド樹脂熱硬化熱活性化架橋粉体塗料UV硬化光開始剤トリガー反応アクリレート化エポキシ

4. 産業ケーススタディ

• 自動車: BASFの水性ポリウレタンプライマーはVOCを40％削減。

• 建設: Dowのアクリルエラストマーハイブリッドは、クラックブリッジングを強化（>300％伸び）。

5. 持続可能性の動向

• バイオベース樹脂:

  • Cargillのソイエポキシハイブリッド（再生可能炭素40％）。

• リサイクル性:

  • Covestroの解体可能なコーティング用熱可塑性ポリウレタン。

6. 結論

樹脂化学の進歩は現在、循環経済の原則を優先しており、バイオ代替品のCAGRは6.2％（2025〜2030年）と予測されています。