低VOCで耐候性強化型塗料の開発と次世代建築市場での展開

低VOC塗料が求められる背景

建築業界では、室内空気質の向上と温室効果ガスの削減を両立させる取り組みが加速している。
各国で揮発性有機化合物（VOC）排出規制が年々強化され、従来型溶剤系塗料は市場シェアを縮小している。
加えてサステナブル建築認証であるLEED、WELL、CASBEEなどの評価項目に低VOC仕様が組み込まれたことで、ゼネコンや設計事務所は環境負荷の低い材料を優先的に採用し始めた。
こうした流れを受け、低VOCかつ耐候性を兼備する塗料の開発が急務となっている。

耐候性強化型塗料の技術的ブレークスルー

紫外線や酸性雨、塩害などの劣化因子に長期間さらされる外装部材では、耐候性を高めることが不可欠である。
従来はフッ素樹脂やシリコーン樹脂を高濃度で配合することで耐候性を確保していたが、価格やVOC量が課題であった。
近年はバインダー、フィラー、添加剤を多角的に最適化することで、低VOCと耐候性の両立が可能になりつつある。

新規バインダーポリマーの採用

アクリルシリコンハイブリッドやフッ素変性ウレタンなどの高架橋密度樹脂は、硬化後に緻密なネットワーク構造を形成し、樹脂自体の紫外線劣化を抑制する。
これらを水系エマルション化し、高固形分化することでVOC排出量を大幅にカットできる。

無機ナノフィラーによるシールド効果

シリカエアロゲルや層状ケイ酸塩をナノレベルで分散させると、酸素・水分の透過を抑えるバリア層が形成される。
これにより樹脂の加水分解や金属基材の腐食を防止し、長期耐候性能が向上する。

紫外線吸収剤と光安定剤の最適化

ハラール型UV吸収剤とヒンダードアミン光安定剤（HALS）を重ねて配合すると、吸収帯域の広い光保護層が構築される。
特許情報では、UV吸収剤をマイクロカプセル化し、徐放性を持たせる手法が報告されている。
これにより初期光沢保持率が飛躍的に向上する。

開発プロセスにおけるVOC削減アプローチ

低VOC化の鍵は「溶剤依存からの脱却」である。
しかし単純に水で希釈すると塗着効率が低下し、膜厚不足やピンホールが発生しやすい。
そこで開発現場では下記のような多段階アプローチが採用されている。

高固形分化と水性化の両立

モノマー比を最適化した高Tgオリゴマーを樹脂骨格に組み込み、さらに界面活性剤を樹脂側鎖内にグラフトさせる「自己乳化型システム」を用いると、固形分60％以上でも粘度上昇を抑制可能である。
これにより一回塗りで設計膜厚を確保し、乾燥エネルギーも低減できる。

反応性希釈剤の活用

糖アルコール変性エステルやバイオ由来ジラジカルを希釈剤として配合し、塗布後に架橋反応に取り込ませると、VOCとして大気に放散しない。
また最終塗膜の機械強度向上にも寄与するため、耐摩耗性や耐汚染性の付与が可能となる。

性能評価と国際規格への適合

開発した低VOC耐候性塗料は、ASTM G154による促進耐候試験2000時間後でも光沢保持率85％以上を達成した。
鉛直面でのキューピクル塩水噴霧試験では、スクラッチ部を含め赤錆の発生が確認されなかった。
VOC含有量はISO 11890-2のガスクロマトグラフィー測定で30g/L未満、カテゴリーA/dの世界最先端基準に適合している。
さらに防火材料認定（国土交通大臣認定 NM-8585）を取得し、公共建築物でも採用が進んでいる。

次世代建築市場におけるビジネスチャンス

世界の建築塗料市場は、2023年時点で約1,900億ドルと推計され、そのうち低VOCセグメントは年率6％超で拡大している。
カーボンニュートラル宣言を行う自治体や企業が増加し、2025年以降は外装用途でも低VOC指定案件が急増する見通しである。

新築需要とリノベーション需要

新築案件では建材一体型の高耐久仕様が求められ、フッ素系や無機系の需要が引き続き高い。
一方、リノベーションでは工期短縮と低臭気が優先されるため、水性2液硬化型が優位となる。
塗料メーカーは両セグメントに合わせた製品ポートフォリオを構築することで、機会損失を防げる。

BIM連携による提案力向上

BIM（Building Information Modeling）に塗料の環境データベースを組み込むと、設計段階でCO₂排出量やメンテナンス周期を算出できる。
低VOC耐候性塗料を用いた場合のライフサイクルコストシミュレーションを提示すれば、施主への説得力が高まり導入率が向上する。

導入事例と実証データ

東京都内の大型物流施設（延床面積12万㎡）では、本塗料を外壁に採用し、3年経過しても汚染度合いΔEが2.1以下に留まっている。
また沖縄県の海浜リゾートホテルでは、塩害環境下での色あせを抑制し、再塗装周期を従来の10年から15年へ延長できた。
これによりライフサイクルコストを約25％削減したと報告されている。

今後の研究開発の方向性

カーボンネガティブを目指す動きの中で、CO₂を化学的に固定化したポリカーボネートポリオールをバインダーに応用する試みが進んでいる。
さらに光触媒機能を付与し、大気中のNOxやSOxを分解する「環境浄化型塗膜」へのニーズも高い。
AIとハイスループット実験を組み合わせて樹脂設計を自動化するプラットフォームの活用により、開発期間を30％短縮する事例も出てきた。

まとめ

低VOCで耐候性を強化した建築用塗料は、環境規制の強化とサステナビリティ志向の高まりを背景に、次世代建築市場のキーマテリアルとなりつつある。
高固形分水性化技術や無機ナノフィラー、光安定ハイブリッド添加剤などの技術革新により、従来の性能トレードオフを克服できる段階に達した。
BIM連携によるライフサイクル提案や実証データを積み上げることで、建築主・設計者・施工者の信頼を獲得し、市場拡大の好循環を生み出すことが可能である。
今後はCO₂固定型樹脂や環境浄化機能の付加など、新たな価値提供を通じて、低VOC耐候性塗料がゼロエミッション社会の実現を支える重要なソリューションとなるだろう。