塗料の促進耐候性試験・耐用年数・耐候性とは　小林塗装

1.　塗料の促進耐候性試験「耐候性」は、「耐久性」と同じ意味？

一言で耐久性と言いましても、その素材や材料、目的や機能‥によって試験方法、調査方法、計測方法など千差万別です。
それでは、「屋外で使用する建築用塗料」の耐久性とは、一体どのような定義なのでしょうか？

建築用塗料の劣化を引き起こす最大の要因は、太陽光の紫外線で、さらに温度、湿度、降雨、大気汚染物質なども塗膜の分子構造を破壊し、色褪せなどの色調変化やチョーキング‥といった塗膜劣化症状を引き起こす要因です。

日本産業規格（JIS規格）では、耐候性を以下の様に定義しています。
「耐候性とは、材料を光、風、雨などの屋外条件下で、暴露した場合の耐久性の事（JIS K 6900）」
つまり、建築用塗料は「耐候性」を耐久性の大きな指標としています。

しかし、長期間試験体を屋外に曝し続けて、塗料の耐久性を確認するには、とても時間が掛かります。

そこで、太陽光、温度、湿度、降雨‥屋外環境条件を人工的に再現して試験体の劣化を促進させ、製品・材料の寿命をある程度予測できる様にした試験が「促進耐候性試験」です。

2.　塗料の主な耐候性試験の種類について

促進耐候性試験機はいくつかの種類があり、試験時間の算出方法などが異なっています。

また、各メーカー今でも塗料によっては「屋外曝露試験」も併用して行っています。
そこで、それぞれの耐候性試験をお伝えします。

試験体を実際に自然環境下に曝して、塗膜の状態変化を確認する方法です。
日本列島は南北に長く、内陸部、降雪地帯、沿岸部、沖縄など地域によって環境条件は大きく違いますですから。

ですから、工業材料や工業製品の暴露試験を行う、日本ウェザリングテストセンターでは

で屋外暴露試験をしています。

例えば宮古島の場合、促進倍率は実曝（実際の屋外での暴露）なので「1」ですが、紫外線量だけで見れば、本州内陸部の3倍以上に相当すると言われています。

試験体の多くは45°の角度で設置されているので、屋根や外壁に換算する場合も日射角度を考慮する必要があります。

サンシャインウェザーメーター（SWOM）は、60年以上の試験実績の歴史がある標準的な耐候性試験方法です。

サンシャインウェザーメーターの促進倍率は屋外曝露の数倍～十数倍程度です。

塗料やプラスチックの耐久性の向上に伴って、もっと促進倍率の高い試験機も開発されていますが、これまでに蓄積された過去のデータとの対比が容易な事もあって、今でもサンシャインウェザーメーターは多くで使用されています。

キセノンランプ（XWOM）は、自然光に最も近い光源の試験機です。

他の試験機は、紫外線強度の非常に高い光源を使用して、試験体を劣化させる事に特化しているからです。 キセノンランプでの耐候性試験は、屋外暴露の10～30倍程度の促進倍率です。 その自然環境の再現性と信頼性の高さから、JIS A 6909（建築用仕上塗材）での耐候性区分に採用されています。

なお、JIS A 6909では、キセノンランプ法（JIS K 5600-7-7）で、2,500時間の照射で光沢保持率80%が最高区分である耐候形1種になります。

公共工事で仕上げに複層塗材を施工する場合、耐候形3種の指定でアクリル塗料、2種ウレタン塗料、1種シリコン塗料を使って仕上げるケースが多いですが、実は耐候形1種のハードルは決して高いものではなく、ウレタン塗料で1種を取得しているエスケー化研、日本ペイント‥といった塗料メーカーもあります。

ですから、耐候性が極めて優れるフッ素塗料や無機塗料となるとJIS A 6909の区分を大きく超えてしまうので、効率化を考慮すると更に促進倍率の高い計測機器が必要である事が分かります。

メタルハライドランプ（スーパーUV、SUV）は、他の耐候促進機に比べ、促進倍率が桁違いであるため、無機塗料など高耐候塗料の促進試験に有効です。

しかし、ランプの照射強度が極めて高く、他の試験方法に比べて試験品質の若干のばらつきがあります。
また、試験設定の違いによる不統一な点も、メタルハライドランプの規格化が進まない要因となっています。

耐候促進倍率は、屋外曝露の100倍程度ですが、メタルハライドランプの照射強度やサイクル設定によって、耐候促進後の光沢保持率や塗料の色差はそれ以上の倍率となって現れます。

3.　塗料の促進耐候性試験をみるポイントとは？

促進耐候性試験はその機種やメーカーはもちろん、試験する側が強度や試験サイクル‥を任意で設定可能なので、それらを統一して正確に比較する事は実は簡単な事ではありません。

またその結果の評価項目も、色差（⊿E、⊿L）、光沢保持率（％）、その他劣化具合、とメーカーや製品により様々です。

例えば「色差」の場合は、顔料そのものの種類や耐候性に大きく依存しますが、外装用塗料で評価対象とされる「光沢保持率」では、塗膜組成や樹脂そのものが大きく関わるので、色調や試験体の作成方法でもその試験結果は大きく違ってきます。

その点をしっかり理解した上で、「使用する機種は何か」、「比較対象は何か」、「耐候性評価の対象は色差なのか？、光沢保持率なのか？」‥をはっきりすれば、塗膜の性能を相対的に評価する有効な目安と言えます。

4.　塗料の促進耐候性試験グラフの見方

それでは一般的な促進耐候性試験のグラフを見てみましょう。

まず、使用している促進試験機は促進倍率の高いスーパーUVテスターです。
そして建築用塗料の場合、評価の対象となるのは光沢保持率（縦軸）です。 塗膜の分子構造の破壊は「艶落ち」となって表れるからです。

試験片作成時の鏡面光沢度（JIS K 5600）を計測し、それを100％とします。
促進試験時間（横軸）の経過によって、どのくらい艶が落ちたかを折れ線グラフで表記しています。

JISA6909の耐候形（1種～3種）基準となっているのは、光沢保持率80％です。
ウレタン塗料で約200時間、シリコン塗料でも400時間で80％まで艶が落ちている事が分かります。

塗装の光沢が40％～30％程度まで落ちていくと、徐々に塗膜のチョーキングが始まってきます。
これをグレードが違う塗料と比較する事で、その塗料がどのくらいの耐候性を持っているかが相対的に把握しやすいかと思います。

5.　塗料の促進耐候性試験　期待耐用年数の算出方法

それでは、各塗料メーカーが公表している「期待耐用年数」とは、このグラフのどこを見れば分かるのでしょうか。

試験結果を耐用年数に換算するには、試験時間と促進倍率から求めます。
促進試験結果を公表しているメーカーの間でも目安としている倍率は異なりますが、スーパーUVテスターの場合は概ね40時間の試験を実曝1年（本州内陸部）に換算しているグラフが多い様です。

80％まで光沢を保持できた時間から、1年に相当する時間（この試験の場合40時間）で割ると

となります。

この数字が今回の試験結果から分かった「期待耐用年数」となります。

6.　塗料の期待耐用年数の問題点とは？

キセノンランプはJISの耐候形区分にもあるので、多くの塗料メーカーが採用しています。
塗料のカタログなどでは300時間を約1年相当としているカタログが多いです。

ですが、放射照度の差の問題があります。
JISのキセノンランプ法では、放射照度は60～180W/ｍ²（300nm～400nm：JIS K 5600）と規定されています。

あるメーカーは最大値である180W/m²で促進させていますが、これを他の会社が60W/m²の放射照度で試験すれば、おのずとグラフは伸びていくという事が想像できるかと思います。

その事から、300時間＝約1年相当と記載してるキセノンランプの結果があったとしても、各社格塗料単純に横並びに比較できない事が分かります。

7.　塗料の促進耐候性試験　期待耐用年数の考え方について

ここまでお伝えした様に、「塗料の期待耐用年数」という概念は、各塗料メーカーで試験設定や算定方法が異なります。

また、促進耐候性試験結果そのものが、あくまで机上のテスト値であって、実際の塗装は建物の立地条件や方角、日射角度、作業精度、色調によっても耐用年数は大きく変わってきます。

もっと分かりやすく言いますと、塗料の期待耐用年数は、自動車のカタログに記載されている、1リットル当たりの燃費の様なもので、塗料も使用環境下による部分が大きいと言えます。

さらに既定の希釈率を守らなかったり、塗装下地に合わない作業、塗装仕様書通りの作業をしていない場合は、塗装自体の耐用年数に大きな影響が出ます。

ですから、耐用年数という定義は保証値ではなく、あくまでも一般のお客様に分かりやすく伝える為にある「おおよその目安」として考えて下さい。

したがって、塗装の耐用年数が経過したら、すぐに塗り替えが必要という事でもなく、お客様のライフプランや他のメンテナンスのタイミング‥総合的に勘案して判断するのが良いかと思います。

8.　塗料の促進耐候性試験・耐用年数・耐候性　まとめ

今回は、外壁塗装の塗料のカタログに記載されている「促進耐候性試験」の試験内容や種類、「期待耐用年数」「耐候性」の言葉の意味についてお伝えました。

塗装工事は、大きな出費になるため、お客様から耐用年数の根拠や公的機関での試験結果を求められるケースがありますが、各塗料メーカー共に無機塗料の促進耐候性試験を社外監修で実施している事は、現在ではまだありません。
なぜなら、無機塗料に関しては、JIS A 6909の塗装仕様に合わない事、またJIS A 6909の耐候形区分を遥かに超えている事‥が理由として挙げられます。

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