JPH0619061B2 - 太陽熱遮蔽塗料組成物及び被覆構造物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、太陽熱遮蔽塗料組成物及び被覆構造物に係わ
り、さらに詳しくは、海洋構造物、船舶のデッキやタン
ク、円筒あるいは球形タンク等の陸上構造物、住宅、ビ
ル、倉庫あるいは体育館等の建築物、自動車、タンクロ
ーリー、冷凍冷蔵コンテナーなどの屋外構造物、および
冷蔵庫等の家電製品の外面を被覆し太陽直射による内部
の温度上昇を防止し、冷房、冷凍の効果を上げることに
よる省エネルギーあるいは石油等の揮発成分の蒸発を防
ぐのに好適な塗料組成物及びそれを塗装してなる構造物
に関する。

〔従来の技術〕

従来より、太陽の日射による建築物等の内部の温度上昇
を防ぎ空調費の節減を計ることや、タンカー、点然ガス
運搬船、陸上のタンク等の外面を被覆し、内部の揮発性
成分の蒸発減量を抑えたり、タンクや家電製品の冷凍効
果の改善を計ることが強く要望されている。例えば、タ
ンカーの蒸発に係わる原油減耗は莫大で、中近東から我
国への一航海で積載総量の０．２〜０．５％にも及ぶと
いわれている。

このような問題に対処するための太陽熱遮蔽塗料として
従来用いられている酸化チタン等の白色顔料や着色顔料
は、白色ではある程度の太陽熱遮蔽効果があるものの、
白色以外に着色した場合著しく太陽熱遮蔽効果が低下す
るので、任意の色に着色しても高い太陽熱遮蔽効果を有
する塗料組成物が要望されていた。

一方、従来から建築物の屋根やタンクの外面用の太陽熱
遮蔽塗料として、鱗片状アルミ粉を含有するアルミニウ
ムペイントが知られているが、色が限定され、耐久性の
点でも不十分であり、また耐摩耗性が悪く歩行する場所
に不向きといった欠点を有していた。

これらの問題を解決するために、三酸化アンチモン、ジ
クロム酸アンチモン、アルカリ金属ジクロム酸塩等を含
有する熱反射エナメルが特開昭５６−１０９２５７号公
報により提案されているが重金属を含む点で環境衛生上
好ましくない。

また、粒径２０〜３５０μのガラス細粒を含有するエマ
ルジョン塗料、粒径３００μ以下の白色顔料含有合成シ
リカ粒を含有する塗料や粒径５〜３００μのガラス砕粒
を含有する塗料で被覆された金属板の製造法が特公昭５
５−３３８２８号、特開昭５５−１２０６６９号、特開
昭５５−７４８６２号各公報により提案されているが、
これらは初期の太陽熱遮蔽効果は優れているものの、表
面に凹凸模様を有し経時での耐汚染性が悪く太陽熱遮蔽
効果が著しく低下するといった欠点を有しており、安全
で任意の色に着色可能な長期間優れた太陽熱遮蔽効果を
維持することは困難であった。

かかる現状に鑑み、このような性能を満たす物質とし
て、本発明者らは（１）酸化ジルコニウム、酸化イット
リウム、または酸化インジウムの１種以上、（２）酸化
ジルコニウム、酸化インジウム、酸化チタン、或いは酸
化珪素のいずれか１種以上と酸化マグネシウム、酸化イ
ットリウム、酸化バリウム、酸化カルシウム或いは酸化
亜鉛のいずれか１種以上との化合物が優れていることを
特願昭６２−２７９０６１号より既に提案している。こ
の技術により太陽放射反射率が９０％以上を有し太陽熱
遮蔽効果が得られる組成物が可能となったが、黒色また
はマンセル記号Ｎ−２〜Ｎ−６等で示される明度の低い
着色が要求される場合には、二酸化マンガン、カーボン
ブラックなどの着色剤を併用使用せねばならず、その場
合には太陽熱遮蔽効果が低くならざるを得なかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、太陽の直射を受ける陸上、海上の各種
構造物、船舶、建築物、家電製品等の外面を被覆しこれ
らの内部温度の上昇を抑えることにより、空調費の改善
あるいは内容物の蒸発減耗の低減を計りエネルギーの節
約に顕著な効果を期待しうると共に、長期耐久性に優
れ、環境衛生上の問題もなく、着色可能で美観をも兼ね
備えた塗料組成物及びそれによる被覆構造物を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記の如き課題を解決するため鋭意研究
を重ねた結果、塗料中に紫外域および近赤外域で高い太
陽熱輻射反射率を有する粒径５０μ以下の太陽熱遮蔽顔
料を固形分中２〜６０重量％を含む塗料組成物が、長期
耐久性に優れ、着色可能であることを見出し、本発明に
達した。

即ち、本発明は、ビヒクルおよび顔料を主成分とする太
陽熱遮蔽塗料において、耐候性の優れたビヒクルと、太
陽熱遮蔽顔料として粒径５０μ以下のＳｉまたはＳｉと
Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃａのい
ずれか１種以上との合金１種または２種以上を塗料固形
分中２〜６０重量％含むことを特徴とする太陽熱遮蔽塗
料組成物、及び該塗料を構造物基体の少なくとも最外層
の塗膜層とし、その下層に断熱性の優れた充填物と付着
性、防食性の優れたビヒクルとを主成分として含む塗膜
層を設けたことを特徴とする太陽熱遮蔽被覆構造物であ
る。

以下、本発明を詳細に説明する。

まず、本発明の塗料組成物に使用する耐候性の優れたビ
ヒクルとは、耐黄変性、耐保色性、光沢保持性および耐
白亜化性等の耐久性に優れた熱遮蔽効果を長期間維持で
きるビヒクルを指し、室温で乾燥するビヒクルとして
は、アクリル樹脂、シリコン変性ポリエステル樹脂、ア
ルキド樹脂、シリコン変性アルキド樹脂、または弗素含
有樹脂の１主以上を主成分とし、必要に応じヘキサメチ
レンジイソイアネートまたはそのアダクト物、イソホロ
ンジイソシアネートまたはそのアダクト物、水添キシリ
レンジイソシアネートまたはそのアダクト物、水添ジシ
クロヘキシルメタンジイソシアネートまたはそのアダク
ト物およびテトラメチルキシリレンジイソシアネートま
たはそのアダクト物１種以上の組み合わせや、カルボキ
シル基及び／またはアミノ基を有するアクリル樹脂を主
成分とし、必要に応じグリシジル基を有する化合物との
組み合わせが好ましい。また、強制乾燥に適したビヒク
ルとしては、ポリエステル樹脂、シリコン変性ポリエス
テル樹脂、弗素含有樹脂またはアクリル樹脂１種以上を
主成分とし、必要に応じブロックイソシアネートまたは
メラミン樹脂１種以上を組み合わせたものが好ましい。

次に本発明の組成物に用いられる太陽熱遮蔽顔料として
は塗料に配した状態でＪＩＳ Ａ５７５９建築用熱線遮
蔽及びガラス飛散防止フィルムで規定されている分光反
射率（Ｒλｉ）により算出される太陽熱反射率のうち、
３８０ｎｍ以下および７８０ｎｍ以上の可視光以外での
反射率が通常の顔料より高いものであり、特に黒または
明度が低い色彩の場合において、より高いことが好まし
い。また太陽熱遮蔽顔料は、安全で、耐水性や耐候性に
優れ長期間熱遮蔽効果を維持する成分であることが望ま
しい。このような顔料として、検討の結果、金属Ｓｉ、
またはＳｉとＡｌ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃ
ｒ、Ｃａのいずれか１種以上との合金１種または２種以
上を用いることにより、特に濃色である黒系またはグレ
ー系について優れた熱遮蔽効果を発揮させ得ることが判
った。

これら物質と同様な性能を発揮する物質としては、Ａ
ｌ、Ａｇなどの金属や酸化錫、二酸化マンガンなどの酸
化物などがあるが、Ａｌや二酸化マンガンなどは、塗料
に配合し屋外に暴露した場合、太陽熱遮蔽効果の低下が
著しい。又Ａｇや酸化錫などは塗料に配合した場合、明
度が大きくＮ−２〜Ｎ−６といった中低明度の塗料を得
ることが困難である。

金属ＳｉまたはＳｉとＡｌ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、
Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃａのいずれか１種以上との合金は、かか
る効果を発揮する理由は不明であるが、これらを塗料に
配合した場合、Ｎ−２〜Ｎ−６といった中低明度の塗料
を容易に得ることが可能であり、又屋外に暴露しても、
太陽熱遮蔽効果を長期間保持する。これらが常に安定し
た効果を発揮するのは、恐らくかかる効果に悪影響の少
ない強固で薄くち密で透明な酸化被膜でおおわれてお
り、又、塗料化時に細かく分散しても同様な酸化被膜が
形成され、屋外に暴露されてもかかる効果の低下が少な
いことによると考えられる。

かかる効果は、前期以外の金属、金属酸化物、合金粉及
びカーボンブラックでは全く見られないか、或いは極め
て不満足なものとなる。

また、太陽熱遮蔽顔料の粒径は、耐汚染性の点から５０
μ以下にあることが必要であるが、特に２０μ以下であ
ることが望ましい。５０μを越える粗い粒子の顔料を使
用すると塗膜に細かい凹凸が生じ、特に凹部に塵埃、煤
煙などが付着し、塗膜表面が汚染され太陽熱遮蔽効果の
維持が困難となる。

さらに、このような粒径のが料が塗料固形分中２〜６０
重量％含まれることが本発明の重要な骨子とするところ
である。該顔料が２重量％未満の場合には太陽熱遮蔽効
果に欠け６０重量％を越える場合には塗膜中の顔料量が
多くなり耐白亜化性が悪くなりこの結果耐候性に欠ける
こととなる。

なお、ここにいう固形分とは、塗料組成物の中で加熱し
ても揮発または蒸発しない物質を意味し、一般には塗膜
となるべき成分を指すものであって、具体的には顔料、
ビヒクル中の樹脂分、その他の添加剤を指すものであ
る。

また、本発明においては、前記の金属・合金粉に加えて
白色顔料として二酸化チタンを併用し、明度の調整を行
なうこともできる。即ち、二酸化チタンは、可視光及び
近赤外域で比較的高い反射率を有し、又耐チョーキング
性、分散性、隠蔽性が優れており、前記の金属・合金粉
と共に塗料に配合した場合、長期間屋外に暴露しても安
定な太陽熱遮蔽効果が得られるので特に好ましい。

以上のように構成される本発明の塗料組成物は、有機溶
剤に溶解分散し塗装に適した粘度に調整し使用すること
ができる。有機溶剤としては、炭化水素系、アルコール
系、エーテルアルコールおよびエーテル系、エステルお
よびエステルアルコール系、ケトン系の中から任意に塗
装性、乾燥性に適した物を用いることができる。

また、必要に応じ表面平滑剤、紫外線吸収剤、粘度調整
剤、硬化触媒、顔料分散剤、顔料沈降防止剤、色別れ防
止剤等を用いることができる。

次に、本発明においては以上述べたような塗料組成物に
より構造物基体の少なくとも最外層に塗膜層を設け、そ
の下層に断熱性の優れた充填物と付着性防食性の優れた
ビヒクルとを主成分として含む塗膜層を設けたことを第
２の重要な骨子とするものである。

まず、最外層の塗膜層に用いられる塗膜組成物は上述の
通りのものであり、その塗膜層は１μ以上、好ましくは
１０μ以上に被覆することによって優れた性能が得られ
る。１μ未満では、下層塗膜の影響が大きくあらわれて
十分な効果が発揮できない。膜厚の上限はかなりの厚膜
になっても効果は良好であるが、あまり厚くしても効果
が飽和するので１０〜１００μ程度が好ましい。

次に下層に含まれる断熱性の優れた充填物としてはリン
片状物質及び／又は球状中空体が好ましい。まずリン片
状物質としては、径が５０μ以下の例えばガラスフレー
ク、マイカ等を用いることができる。なお、リン片状の
金属としては、例えばステンレス、アルミニウム箔等も
市販されているが熱伝導率の点でガラスフレーク、マイ
カが優れている。またその大きさは５０μ以下特に２０
μ以下であることが好ましい。５０μを越えるとリン片
状物質によって塗膜に凹凸を生じ、上層塗膜に悪影響を
及ぼすと共にリン片増物質が平らにならばぬことにより
断熱性の効果、耐食性の効果も低減する。特にこの物質
が２０μ以下ではビヒクルとの割合を適正な値とするこ
とによりリン片が塗膜面と平行にならび、この結果ち蜜
な層が形成され水透過の行路が延長するいわするラビリ
ンス効果が生じ、これによって耐食性が向上すると共に
断熱性の効果も向上する。あるいはまた球状中空体とし
て径が５０μ以下好ましくは１μ〜１０μの例えばガラ
スバルーン、シラスバルーン、あるいはポリスチレン等
の樹脂を用いたバルーンを用いることができる。径が５
０μを越えると上述のように塗膜に凹凸を生じ、上層塗
膜に悪影響を及ぼす。径が１μ未満になると中空効果即
ち断熱性の効果が劣り好ましくない。

また下層に使用するビヒクルとしては付着性、耐食性に
優れたものとしてエポキシ樹脂、エポキシ変性樹脂、フ
ェノール変性ブチラール樹脂、ポリエステル樹脂、アク
リル樹脂、シリコン変性ポリエステル樹脂、アルキド樹
脂、弗素樹脂、ウレタン樹脂の１種以上を主成分とし、
必要に応じて硬化剤及び硬化促進剤、表面平滑剤、粘度
調整剤、顔料分散剤、顔料沈降防止剤、色別れ防止剤等
を用いることができる。なお、硬化剤としては、イソシ
アネート基を有する化合物、アミノ基を有する化合物、
メラミン樹脂等があげられる。

上記の充填物は塗膜中に２〜６０重量％含まれることが
望ましい。２％未満では断熱の硬化が出ず、６０％を越
えると塗膜の付着性が低下し上層皮膜に悪影響を及ぼ
す。下層皮膜中の上記ビヒクルは２０〜６０重量％含ま
れることが望ましい。２０％未満では塗膜の付着性が劣
り６０％を越えると断熱性耐食性が低下する。

以上述べたように、本発明の構造物は、その基体の最外
層として太陽熱反射特性の優れた塗膜層を有し、その下
層に断熱性の優れた塗膜層を有することを骨子とするも
のであるが、この場合、下層の塗膜層を直接に構造物基
体表面に設けても良く、または下層と基体表面との間
に、下層の基体表面に対する接着性を向上するために通
常使用されるプライマー層を設けても良いことは言うま
でもない。

以下本発明の実施例について説明する。

〔実施例〕

（配合成分） 太陽熱遮蔽顔料 太陽熱遮蔽顔料Ａ：平均粒径０．５μの金属Ｓｉを用い
た。

太陽熱遮蔽顔料Ｂ：酸化ケイ素と酸化チタンを電気炉中
で炭素を用い溶融還元し、Ｓ−Ｔｉの合金を作成した。
この合金のＳｉとＴｉの重量比は０．８／０．２であっ
た。この合金を平均粒径５μに破砕し、太陽熱遮蔽顔料
Ｂとした。

太陽熱遮蔽顔料Ｃ：酸化ケイ素と酸化ニッケルを顔料Ｂ
と同様にして溶融還元し、Ｓｉ−Ｎｉの合金を作成し
た。この合金のＳｉとＮｉの重量比は０．７５／０．２
５であった。この合金を平均粒径５μに破砕し、顔料Ｃ
とした。

白色顔料 タイペークＣＲ−９０ （石原産業(株)製）平均粒径 ０．４μ リン片状物質 マイカ粉ＭＰ−３２５ （(株)岡部マイカ工業所製）平均粒径 １５μ 球状中空体 シリカバルーンＱＣＥＬ３００ （旭硝子(株)製）平均粒径 ５μ （塗料の作成） 第１表に示す割合でアクリディックＡ−８０１（大
日本インキ化学工業(株)製アクリルポリオール）をビヒ
クルに用い、太陽熱遮蔽顔料、白色顔料を添加し、キシ
レン、メチルイソブチルケトン１対１の混合溶剤を用い
て２０分間分散処理後２０〜３０ポイズになるように調
整した。塗装時にタケネートＤ−１７０Ｎ（武田薬品工
業(株)製ヘキサメチレンジイソイアネートアダクト）を
ＮＣＯ／ＯＨモル比が１対１になるように添加し、塗料
１、２、３、４、５、６、７を得た。

第１表に示す割合でアクリディックＡ−８０１（大
日本インキ化学工業(株)製アクリルポリオール）をビヒ
クルに用い、白色顔料およびリン片状物質、球状中空体
を添加し、色相がＮ−７になるようにカーボンＭＡ−１
００（三菱化成(株)製カーボンブラック）を加え、キシ
レン、メチルイソブチルケトン１対１の混合溶剤を用い
て２０分間分散処理後２０〜３０ポイズになるように調
整した。塗装時にタケネートＤ−１７０Ｎ（武田薬品工
業(株)製ヘキサメチレンジイソシアネートアダクト）を
ＮＣＯ／ＯＨモル比が１対１になるように添加し、下塗
り塗料８、９を得た。

第１表に示す割合で太陽熱遮蔽顔料の代りに所定の
色相になる様にカーボンＭＡ−１００（三菱化成(株)製
カーボンブラック）を加え、他はと同様にして塗料１
０、１１、１２を得た。

（試験片の作成） 塗料８、９を厚さ１mmの軟鋼板に乾燥膜厚１５０μにな
るようにスプレーで塗装し、２０℃１日乾燥後、塗装
１、２、３、４、５、６、７、１０、１１、１２を乾燥
膜厚５０μになるようにスプレー塗装し２週間乾燥して
試験片を作成した。

（タンクの作成） 内容量１０リットルの鉄鋼製タンクに膜厚２０μのエポ
キシ樹脂系プライマーを塗装後、膜厚１５０μになる様
に塗料８、９をスプレー塗装し、２０℃１日乾燥後さら
に膜厚５０μになるように塗料１、２、３、４、５、
６、７、１０、１１、１２をスプレー塗装し、タンクを
作成した。

（試験方法） 上記試験片について、第１図に示すように白熱灯を照射
し試験片の裏面温度の測定を行った。なお、第１図の裏
面温度測定手段について説明すると、塗膜１を有する鋼
板２（寸法１５０×７０×１mm）を厚さｔ＝３０mmの発
泡スチロール板３に塗膜１面を上側にしてはめこみ、塗
膜面状のｈ＝３７０mmの位置に白熱灯（５００ｗフォト
リフレクタランプ）４を設置し電源５を接続する。一方
鋼板２の裏面側には温度センサー６を取りつけ温度記録
計７を接続する。以上の如く設定したのち、室温を２０
±１℃に保つと共に電源５の電圧を７０±１Ｖに調整し
て白熱灯４を点灯し、温度センサー６の位置における温
度を記録計７により記録するものである。

また、前記のようにして作成されたタンクに開放口を付
け１，１，２トリクロルエタンを満たし、太陽光の直射
する屋外に７日間保持し内容物の減量を測定した。

以上の結果を第２表に併せて示す。

〔発明の効果〕 以上の実施例の結果からも明らかなように、同一色相で
比較すると試験片の裏面温度、タンク内容物の減量とも
に著しい効果がみられ、本発明によれば太陽の直射を受
ける船舶、各種構造物の外面を被覆することにより、長
期間太陽熱を遮蔽し、内部の温度上昇を抑制し、空調費
の改善あるいは内容物の蒸発消耗を抑制して、エネルギ
ーの節減に顕著な効果を期待しうる太陽熱遮蔽塗料組成
物ならびにそれを用いた被覆構造物を提供することが可
能となるものであり、産業の発展に貢献するところ極め
て大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例に用いられた試験片の裏面温度の測定
手段を示す模式図である。 １……塗膜、２……鋼板、３……発泡スチロール板、４
……白熱灯、５……電源、６……温度センサー、７……
温度記録計。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ビヒクルおよび顔料を主成分とする太陽熱
   遮蔽塗料において、耐候性の優れたビヒクルと、太陽熱
   遮蔽顔料として粒径５０μ以下のＳｉまたはＳｉとＡ
   ｌ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃａのいず
   れか１種以上との合金１種または２種以上を塗料固形分
   中に２〜６０重量％含むことを特徴とする太陽熱遮蔽塗
   料組成物。
2. 【請求項２】構造物基体の少なくとも最外層に耐候性の
   優れたビヒクルと、粒径５０μ以下のＳｉまたはＳｉと
   Ａｌ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃａのい
   ずれか１種以上との合金１種または２種以上が塗料固形
   分中に２〜６０重量％含まれる太陽熱遮蔽顔料とを主成
   分として含む太陽熱反射特性の優れた塗膜層を有し、そ
   の下層に断熱性の優れた充填物と、付着性・防食性の優
   れたビヒクルとを主成分として含む塗膜層を設けたこと
   を特徴とする太陽熱遮蔽被覆構造物。
3. 【請求項３】下層に含まれる断熱性の優れた充填物が、
   リン片状物質及び／又は球状中空体である請求項２記載
   の太陽熱遮蔽被覆構造物。