1-4 塗装時に白化する現象とその解析(1) 結露の発生

質問(9)

高温多湿な梅雨時にスプレー塗装をすると、かすみがかかったように白くぼけてつやが無くなることがあります。水性塗料では見られませんが、ほとんどの溶剤型塗料で生じます。 また、鋼板を手に持って塗装した時、図1-14に示すように、鋼板と接触している指の部分は白化せず、それ以外の部分は白化して手形が取れました。^（2）この現象の発生機構をどのように考えたら良いでしょうか

図1-14 白化現象と手形/ ⁽²⁾ 坪田実：“塗料・塗装のトラブル対策” 、日刊工業新聞社、p.163, 164 (2015)

答え(9)

これはかぶり(Blushing,ブラッシング)と呼ばれる白化現象です。発生しやすい共通条件は、(1) 蒸し暑いと感じる湿度（約80％以上）であること、(2)シンナーの揮発速度が大きいことの2点です。さらに、手形が取れたことは良いヒントをくれました。

高湿度の時に塗装して、溶剤が揮発する時には何が起きるでしょうか。注射をする前に脱脂綿でアルコール消毒をしてもらった時にひんやりとした清涼感を経験したことがあるでしょう。局部的なひんやり感はアルコールが揮発する時に気化熱を奪うからです。塗装面から溶剤が揮発する時にも同様に、気化熱が奪われ、塗面の温度は低下します。 高湿度の時、僅かな温度低下で塗面近くの空気から水蒸気が液体の水となります。この現象を結露と言い、生成した水滴は塗面に付着しますが、溶解して行きません。油と水の関係です。乾燥過程の塗料と水との屈折率（それぞれ約1.5, 1.33）は異なるので、光は両者の界面で反射し、白くなります。

手形はどうしてヒントになるかと言うと、鋼板と接触している指が塗面の冷却を防ぎ、局部的ではありますが、水滴が付かないので、白化しません。

質問(10)

結露と言われて、直感的に思いつくのは、冬場に窓ガラスに付着する水滴です。季節的にずいぶん異なりますが、結露について易しく説明してください。

答え(10)

欠陥現象の話をする時、「これは冬場にしか起こらない」と自信を持って言われると、そこから先の思考が進まないことがあります。私は常日頃から、「欠陥は自然現象だ」と主張しています。 ここで問題にしている結露は、季節に拘わらず起きる現象で、空気中の水蒸気が水に変化することだと割り切って考えると、温度・湿度を問題にすれば良いのです。

さて、我々が言う湿度とは相対湿度で、空気中の水蒸気量の相対値を示しています。空気の温度によって空気中に溶け込む（実際には、溶解していませんが一体感を出すために溶け込むと考えてください）水蒸気量が変化し、高温になるほど水蒸気量は増大します。 気温によってどの位水蒸気量が異なるかを図1-15に示す乾湿計用湿度表から読み取ると、図(b)のように示されます。20℃で存在できる水蒸気量を100%とすると、10、30℃でのそれはそれぞれ18、278％と計算できます。 温度が10℃上下するだけで、水蒸気量は大きく変化しますから、湿度には温度表示が不可欠です。例えば、同じ50%RHでも、30℃での水蒸気量は20℃のそれよりも2.78倍も多いのです。結露では、相対湿度が100%になる温度に注目すれば良いので、図(a)示す乾湿計用湿度表の見方に慣れてください。

図1-15 乾湿温度計と相対湿度表

まず、図1-14の写真の下に29℃/86%RHと表示されていますが、これは塗装時の値です。図1-15(a)示す湿度表で、30℃/85％RH（29℃/86%RHの代用）を見てください。青丸で囲みます。この時に乾球と湿球の差2℃と表示されていますが、これは次の様に解釈します。

30℃/85％RHは28℃/100%RHを意味し、空気温度が28℃以下になったら結露します。30℃/85％RHでの結露温度は28℃で、湿度が高くなるほど結露するまでの温度低下量は小さくなります。この様子を図1-16に示します。

図1-16 30℃の空気から結露させるのに必要な温度低下量と相対湿度との関係

冬場の窓ガラスの結露は、ガラス1枚で温度が大きく変わることが原因です。とくに暖房した部屋で鍋でも食べれば、その部屋の水蒸気量は増大し、相対湿度は高くなります。例えば、部屋は20℃/68%RHであっても、黄丸で囲みますように、16.5℃以下になれば、結露します。 外はもっと寒いでしょうから、ガラス面はあっという間に結露します。結露現象は窓ガラスと同様に、塗装時でなくても、季節を問わずどこでも起きますから、自然現象を肌で感じるようになりましょう。図1-17に塗装現場で起きた被塗物（プライマー塗装鋼管）面の結露現象を示します。 冬場夜半の冷え込みで、鋼管は低温になっていました。早朝に雨が降り、急に天気が良くなり、気温が上昇しました。鋼管は熱容量が大きく、直ぐには雰囲気温度にはなれず、鋼管表面の空気から水が発生しました。冬なのに何だかじめっとした気持ちの悪い空気でした。こんな時には結露に注意しましょう。

図1-17 被塗物（プライマー塗装鋼管）表面で発生した結露現象

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