2025年、コーティング業界は「グリーン化」と「性能向上」という二つの目標に向けて加速しています。自動車や鉄道などのハイエンドコーティング分野では、低VOC排出量、安全性、無毒性といった特性から、水性コーティングは「代替選択肢」から「主流の選択肢」へと進化しました。しかし、過酷な使用環境（高湿度や強い腐食など）や、コーティングの耐久性と機能性に対するユーザーのより高い要求を満たすため、水性ポリウレタン（WPU）コーティングの技術革新は急速に進んでいます。2025年には、処方最適化、化学修飾、機能設計における業界の革新が、この分野に新たな活力をもたらしています。
基本システムの深化：「レシオチューニング」から「パフォーマンスバランス」へ
現在の水性塗料の中で「性能リーダー」である2成分型水性ポリウレタン（WB 2K-PUR）は、ポリオールシステムの比率と性能のバランスをとるという重要な課題に直面しています。今年、研究チームはポリエーテルポリオール（PTMEG）とポリエステルポリオール（P1012）の相乗効果について詳細な調査を行いました。
従来、ポリエステルポリオールは、分子間水素結合の高密度化によりコーティングの機械的強度と密度を高めますが、過剰に添加するとエステル基の強い親水性により耐水性が低下します。実験により、P1012がポリオール系の40%（g/g）を占める場合、「ゴールデンバランス」が達成されることが検証されました。水素結合により、過度の親水性を生じることなく物理的な架橋密度が向上し、耐塩水噴霧性、耐水性、引張強度など、コーティングの総合的な性能が最適化されます。この結論は、WB 2K-PURの基本処方設計に明確な指針を与え、特に自動車のシャシーや鉄道車両の金属部品など、機械的性能と耐腐食性の両方が求められる用途に適しています。
「剛性と柔軟性の融合」：化学修飾が新たな機能の限界を切り開く
基本配合比の最適化は「微調整」ですが、化学修飾は水性ポリウレタンにとって「質的な飛躍」を意味します。今年は2つの修飾方法が際立っていました。
パス1：ポリシロキサンとテルペン誘導体による相乗効果の強化
低表面エネルギーポリシロキサン（PMMS）と疎水性テルペン誘導体の組み合わせにより、WPUは「超疎水性＋高剛性」という二重の特性を付与されます。研究者らは、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシランとオクタメチルシクロテトラシロキサンを用いてヒドロキシル末端ポリシロキサン（PMMS）を調製し、その後、紫外線開始チオール-エンクリック反応によりイソボルニルアクリレート（バイオマス由来のカンフェン誘導体）をPMMS側鎖にグラフト化し、テルペン系ポリシロキサン（PMMS-I）を形成しました。
改良型WPUは顕著な性能向上を示しました。静水接触角は70.7°から101.2°に向上し（蓮の葉のような超撥水性に近づきます）、吸水率は16.0%から6.9%に低下し、テルペン環の剛性構造により引張強度は4.70MPaから8.82MPaに大幅に向上しました。熱重量分析でも熱安定性が向上していることが示されました。この技術は、鉄道車両用外装部品（ルーフパネルやサイドスカートなど）に「防汚＋耐候性」の統合ソリューションを提供します。
パス2：ポリイミン架橋が「自己修復」技術を可能にする
自己修復はコーティング技術として注目を集めており、今年の研究では、この技術とWPUの機械的性能を組み合わせることで、「高性能＋自己修復能力」という二重のブレークスルーを達成しました。ポリブチレングリコール（PTMG）、イソホロンジイソシアネート（IPDI）、ポリイミン（PEI）を架橋剤として用いて製造された架橋WPUは、引張強度17.12MPa、破断伸び512.25%（ゴムの柔軟性に近い）という優れた機械的特性を示しました。
重要なのは、30℃で24時間で完全な自己修復性を発揮し、修復後には引張強度3.26MPa、伸び450.94%まで回復することです。これにより、自動車のバンパーや鉄道車両の内装など、傷がつきやすい部品に非常に適しており、メンテナンスコストを大幅に削減できます。
「ナノスケールインテリジェントコントロール」：防汚コーティングの「表面革命」
落書き防止と洗浄容易性は、高級コーティングの重要な要件です。今年は、「液体状PDMSナノプール」をベースとした防汚コーティング（NP-GLIDE）が注目を集めました。その基本原理は、グラフト共重合体ポリオール-g-PDMSを介してポリジメチルシロキサン（PDMS）側鎖を水分散性ポリオール骨格にグラフト化し、直径30nm未満の「ナノプール」を形成することです。
これらのナノプールにPDMSを豊富に含むことで、コーティングは「液体のような」表面を実現しています。表面張力が23mN/mを超えるすべての試験対象液体（例：コーヒー、油汚れ）は、跡を残さずに滑り落ちます。硬度は3H（通常のガラスに近い）ですが、コーティングは優れた防汚性能を維持しています。
さらに、「物理的バリア＋マイルドクリーニング」による落書き防止戦略が提案されました。HDTベースのポリイソシアネートにIPDIトリマーを導入することで、塗膜密度を高め、落書きの浸透を防ぐと同時に、シリコーン／フッ素セグメントの移動を制御し、低表面エネルギーを長期間維持します。DMA（動的機械分析）による架橋密度の精密制御とXPS（X線光電子分光法）による界面移動特性評価を組み合わせることで、この技術は産業化の準備が整っており、自動車塗料や3C製品の筐体における防汚性能の新たなベンチマークとなることが期待されます。
結論
2025年には、WPUコーティング技術は「単一性能の向上」から「多機能統合」へと移行します。基本処方の最適化、化学修飾のブレークスルー、機能設計の革新など、その中核となるロジックは「環境への配慮」と「高性能」の相乗効果にあります。自動車や鉄道などの業界では、これらの技術進歩はコーティングの寿命を延ばし、メンテナンスコストを削減するだけでなく、「グリーン製造」と「ハイエンドユーザーエクスペリエンス」の両面の向上を促進します。
投稿日時: 2025年11月14日