JPS6164765A

JPS6164765A - 赤外線放射・吸収塗料及びその製造方法

Info

Publication number: JPS6164765A
Application number: JP18528684A
Authority: JP
Inventors: Toshiyasu Indo; 引頭　敏泰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-09-06
Filing date: 1984-09-06
Publication date: 1986-04-03
Also published as: JPS6325033B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、赤外線により熱の伝達ｒ行なう塗料、特に熱
の放射あるいは吸収を必要とする物体の表面に塗韮する
ことにより、赤外線の放射あるいは吸収効率を向上させ
るための赤外線放射・吸収塗料及びその製造方法に関す
る。

（従来技術）一般に、ヒーターや熱交換器等の放熱器具や鍋゛ｅボイ
ラー等の加熱器具においては、その攻熱効率や加熱効率
を向上させるための１つの手段として、これら器具類の
表面に赤外線の放射あるいは吸収効率を向上させうる塗
料ｆｒ、塗布することが行なわれている。

従来、上記赤外線の放射・吸収効率を向上させうる塗料
としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、グ
ラファイト等の黒色顔料全混入した黒色塗料があり、熱
の放射・吸収表面に塗布して用いられている。また、一
部ではセラミック塗料が赤外線の放射・吸収に有効とさ
れ、利用されている。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、斯かる従来例の場合には、前者の黒色塗料にあ
っては、黒色顔料として炭素のみからなる同素体を用い
ており、炭素自体は赤外線の放射効率がそれほど良好で
はないため、この黒色塗料は赤外線放射・吸収塗料とし
て、満足できるものではなかった。″１几、後者のセラ
ミック塗料は、赤外線の放射・吸収効率は他の物質に比
して良好であったが、赤外線が熱を伝達する熱線として
特に重要な５μｍ以下の波長域で分光Ｉ々射率が低く赤
外線放射・吸収効率が悪いという問題点があった。

本発明は、従来技術の斯かる問題点を解決するためにな
されたもので、その目的とするところは。

本発明の塗料にあっては、赤外線波長域全体において赤
外線放射・吸収効率が高く、理想黒体に近い赤外線分光
放射率を有する赤外−放射・吸収塗料及びその製造方法
を提供することにある。

（問題点を解決するための中段）そこで、本発明は、上記の目的を＄Ａ成するために、本
発明の塗料にあっては、尚い赤外線分光放射率を示す波
長域が互いに異なる３種類以上の遷移元素酸化物の固溶
体を微粉砕しｔものを塗料に混入するようにしたもので
ある。また、本発明の製造方法にあっては、高い赤外線
分光放射率を示す波長域が互いに異なる３種類以上の遷
移元素酸（ヒ物の粉末状混合物を焼成して固溶化した後
、当゛該同溶体を畝粉砕して塗料に混入するようにし几
ものである。

以下に、本発明に係る赤外線放射・吸収塗料をその製造
方法とともに説明する。

まず、各１重の遷移元素酸化物の赤外線放射・吸収性能
について、赤外線分光光度計により赤外線分光放射率を
測定し、島い分光放射率金示す遷移元素酸化物を選び出
す。この遷移元素酸化物としては、二噛化マンガンＭｎ
Ｏ２、酸化コバル）Ｃｏｏ、酸化鉄Ｆｅｔ　Ｏ５、酸化
銅Ｃｕｂ、酸化ジルコンＺｒ０ｔなどが挙げられる。

次に、上記遷移元系酸化物のうち、簡い赤外線分光光度
計を示す波長域が互いに異なるもの（すなわち短波長、
中波長、長波長領域でそれぞれ赤外線分光放射率の高い
もの）を３　ａ類以上選び出し、これらの遷移元素酸化
物の粉末を攪拌混合する。この混合成分及び混合割合は
、第１表に示されている。友だし、単位は重量％である
。

第１表上記の割合で混合されたプλ移元素酸化物の粉末全１麦
述するように１１５０℃の温度で焼結した第１表中（＋
）　、　（２）　、　（３）の赤外線分光放射率金弟１
図に示す。

この第１図のグラフから明らかなように、混合成分及び
（ＪＬ合割合としては、ＭｎＯ２１５〜８０　　ＭＬ　
ｉｔ％、Ｃｏ　０５〜２５　’ＢＱ、’、　量％、Ｆｅ
２Ｏ３０〜８０　車社％、（：：ｕＯＯ〜Ｉ　Ｏ４ｊｉ
　−！’ｉ（９イでちり、後述する塗料が合成樹脂、油
性、水性塗料の場合には、増景材としてＺｒＯ，などを
混合してもよい。上、；［２混合割合を決定する因子と
しては、赤外約分光放射率の他に、目的とする塗料の付
着性、耐熱温度、耐摩耗性、耐酸性、耐アルカリ性、あ
るいは鍋等の調址器具に使用する場合は食品衛生上の良
否、及び原料価格等が考直される。なお、上記の？ｊｌ
量以外では、実験し几結果、満足のいく赤外翌分光）Ｊ
ｔ射率がｆ！Ｉられなかりた。

さらに、上記遷移元素ｒｒ２化物粉末の混合物は、常圧
において１０００℃以上で且つ前記各成分の溶融温度以
下の温度で、２０分以上焼結して固溶化し、固溶体とな
す。その後、上記固溶体をジェットミル等の粉砕機にて
０．１〜２０μｍの大きさに微粉砕して赤外線放射・吸
収基材を形成する。ここで、遷移元素酸化物粉末の混合
物を溶融させないで固溶化させるのは、粉砕ヲ答易にす
るためである。

そして、上記赤外線放射・吸収基材を、各種の塗料にそ
の固形分の２５〜７５１饋％混入して、赤外線放射・吸
収塗料を製造する。上記塗料としては、セラミック塗料
、合成樹脂塗料、水性塗料、油性塗料など種々のものが
用いられるが、ここでは赤外線放射・吸収基材をセラミ
ック塗料と合成樹脂塗料にそれぞれ混入する場合につい
て説明する。

まず、セラミック塗料の場合は、その主成分として、５
ｉＯ１、Ｚｒ、０３．　Ｚｒ２Ｏ３とＳｉｎ、の固溶体
、Ａ／’２０ｓ　、　Ａｅｚ　Ｏｓと５ｔＯｔ　ノ固溶
体’ｌど各種のもｔＤがある。こ才］らのセラミック塗
料の固形分の比重は赤外線放射・吸収基材とほぼ類］以
しており、これらの固形分を８０重世９Ｃ以下とし、該
固形分の２５〜７５重世％となるごとく赤外線放射・吸
収基材を混入して、赤外線放射・吸収塗料を作成する。

２ＪＳ　２表は、赤外線放射・吸収基１４として、Ｍｎ
　０１６０％、　Ｆｅ２Ｏ，２０％、ＣｕＯ１０％、Ｃ
ｏ０１０％を混合し、１１５０℃で焼結したものを、セ
ラミックに整品１；？５ｒ＋ｚ”＊るコ−ｆ”　イｆ−
ライト（２ＭｆＯ−２ＡＩ！ＮＯ，−５ＳｉＯｔ）に島
台したものの混合割合を示している。

、　　ｆｃだし、単位は重量％でおる。

第　　２　　表イ’　２１：：、ｌは上記第２表に示す混合′↑シ（１
）、　（２）　、　（３）の赤外り、“４分光放射率を
示している。

一方、エポキシ樹脂、アクリル樹脂を主ツな塗膜形成要
素とする樹脂塗料の場合には、樹脂室料の固形分の比重
が１前後であるが、赤外線放射・吸収基材の比重は５以
上であるので、赤外線放射・吸収の面から固形分の３０
〜７５市量％となるごとく混入するのが望ましい。

ま之、参考までに塗料が耐熱塗料である場合には、その
塗料の固形分の比重や重量％によって異なるが、固形分
の２５〜７５重量％となるごとく混入するのが望ましい
。

このようにして得られた赤外線放射・吸収産科は、鉄、
アルミニウムなどの金属、木材、セラミック、プラスチ
ックなど任意の材質からなる部材の表面に塗布すること
によって、使用される。

（実施例■）本発明になる赤外線放射・吸収塗料の、赤外線の放射・
吸収性能を調べるために、５ｊＯｚｔｌ−主成分とする
セラはツク塗料に、Ｓｉｎ、　７５　％　址％に対して
赤外線放射・吸収基材を２５重量％混入し、これを鉄板
の表面に３０μｍの厚さに頭布し、塗布面の赤外、ζｊ
−τ分−？（、放射率を測′Ｆとした。１ｌｌｌｌ　’
）ｊ結果の分光放射率金弟３図に示す。この第３図に示
すように、赤外線放射・吸収セラミック塗料を厚さ３０
μｍに（−Ｌ布することにより、放射表面ｃ黒度５００
℃における赤外線分光放射率は２〜２５ｔｔｍの波長域
において、０．９０以上の値を示した。

（実姉例■）上記と同じセラミック系の赤外線放射・吸収塗料を市販
のステンレス製鋼に塗布して、熱伝達にどのように効果
があるかを実験し之。３個のステンレス製鋼を用意し、
これらの鍋に次のように赤外線放射・吸収塗料を塗布し
た。

Ａ：塗布せずＢ：鍋底の外表面に赤外線放射・吸収塗料全厚き３０μ
ｍに塗布したＣ：鍋底の内外表面に赤外線放射・吸収塗料を厚さ３０
μｍに塗布したこれらの鍋に水５ｏｏＣ１：、’ｉ入れたものを、定格
消゛渋′屯力６００Ｗの′成熱器の加熱部表面よｆ）昼
ざ２５ｆｕＲ伎び３＋ｄＫ設置し、加熱時間に対する水
の温度変化を測定した。結果を第４図及び第５図に示す
。

この結果から明らかなように、赤外線放射・吸収塗料を
塗布した鍋Ｂ、Ｃは、大幅に熱伝達効率が向上し之０１
友、′ｒに熱器よりの高さが３」のものの方が２５ＩＩ
ＩｊＡのものに比べて、鍋Ｂ、Ｃと鍋Ａとの熱伝達効率
の差が小さいのは、扁さ３朋の方が電熱器に近いため、
赤外線放射による熱伝達の他に対流伝熱による影響が太
きいからである。なお、鍋Ｂよりも鍋Ｃが幾分熱伝達効
率が低いのは、鍋底の内表面に塗布された赤外線放射・
吸収塗料から、鍋内の水を通過して外部に赤外線が放射
されている交めである。

（実施例ｍ）上記実施例■と同じ鍋Ａ、Ｂ、Ｃ’ｉ用いて、さらに赤
外線放射・吸収塗料による熱伝達効率の向上について実
験した。これらの鍋Ａ、Ｂ、Ｃに水７００ｃｃを入れｔ
ものを２組用意し、一方の組にはうどん２１５ｆｔｌ−
１他方の組にはポタージュスープ粉末６７２をそれぞれ
入れ友ものを、定格消費電力６００Ｗの電熱器の加熱部
表面より高さ２５Ｕの位１Ｃ亡に設置し、加熱時間に対
する内容物の＠度変化を測定したつ結果を第６図及び２
ビア図に示す。この結果から明らかなように、赤外線放
射・吸収塗料を（省布した鍋Ｂ、Ｃは、塗布しない鍋Ａ
に比べて大幅に熱伝達効率が向上した。また、当該実施
ν１１の如く鍋内に水の他に内容物を入れたものにあっ
ては、この内容物が鍋底内嵌面に塗布し几赤外線改射・
吸収塗料より放射される赤外線の一部を吸収するため、
鍋Ｂと鍋Ｃの熱伝達効率の差が小烙くなっている。

（う６明の効果）本発明は、以上の構成及び作用よりなるもので、「島い
赤外にダ放射率を示す波長域がＸなる３種類以上の遷移
元素酸化物の粉末状混合物を焼結して固溶化した後、当
該固溶体を１−エ粉硅して塗料に混入することにより、
略赤外線波艮域全体において理想黒体に近い赤外線放射
・吸収効率を有する赤外線放射・吸＋１’７塗料を提供
することができる。従って、この赤外線放射・吸収塗料
′ｆｉ：放熱器具や加熱器具等にＣ？＝、用することに
より、該放熱器具堂加熱器具の放熱及び加熱効率を飛躍
的に向上させることができるので、上記放熱器具？加熱
器具を冷却又は加熱させるのに要するエネルギーが少な
くて済み、省エネルギーに役立つ等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は遷移元素酸化物の粉末を混合焼結し友ものの赤
外線分光放射率を示すグラフ、第２図は赤外線放射・吸
収基材をセラミック塗料に混合したものの赤外線分光放
射率を示すグラフ、第３図は本発明に係る赤外線放射・
吸収塗料の赤外線分光放射率を示すグラフ、第４図は同
赤外線放射・吸収塗料を塗布した鍋に水を入れて加熱効
率全測定し之場合の測定結果を示すグラフ、第５図は第
４図に示すものと加熱条件のみ異なる測定結果を示すグ
ラフ、第６図は同赤外線放射・吸収塗料を塗布した鍋に
、水及びうどんを入れて加熱効率金６１１１定した場合
の測定結果を示すグラフ、第７図は同赤外線放射・吸収
塗料を塗布した鍋に、水及び粉末スープを入れて加熱効
率を測定した場合の測定結果を示すグラフである。第１図篤２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高い赤外線分光放射率を示す波長域が互いに異な
る３種類以上の遷移元素酸化物の粉末を混合焼結して固
溶化してなる固溶体を、微粉砕して塗料に混入したこと
を特徴とする赤外線放射・吸収塗料。
（２）前記遷移元素酸化物が少なくとも二酸化マンガン
、酸化コバルト、酸化鉄、酸化銅のうちのいずれか３種
類の組合せからなることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の赤外線放射・吸収塗料。
（３）前記遷移元素酸化物の成分が、二酸化マンガン１
５〜８０重量％、酸化コバルト５〜２５重量％、酸化鉄
０〜８０重量％、酸化銅０〜１０重量％であることを特
徴とする特許請求の範囲第２項記載の赤外線放射・吸収
塗料。
（４）前記遷移元素酸化物には、酸化ジルコニウム等の
増量材が含有されていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項又は第２項記載の赤外線放射・吸収塗料。
（５）高い赤外線分光放射率を示す波長域が互いに異な
る３種類以上の遷移元素酸化物の各粉末を混合した後、
該混合物を１０００℃以上で且つ前記各成分の溶融温度
以下の温度で焼結して固溶化し、その後、上記固溶体を
微粉砕して赤外線放射・吸収基材を形成し、当該赤外線
放射・吸収基材を塗料に混入するようにしたことを特徴
とする赤外線放射・吸収塗料の製造方法。
（６）前記遷移元素酸化物が少なくとも二酸化マンガン
、酸化コバルト、酸化鉄、酸化銅のうちのいずれか３種
類の組合せからなることを特徴とする特許請求の範囲第
５項記載の赤外線放射・吸収塗料の製造方法。
（７）前記遷移元素酸化物の成分が、二酸化マンガン１
５〜８０重量％、酸化コバルト５〜２５重量％、酸化鉄
０〜８０重量％、酸化銅０〜１０重量％であることを特
徴とする特許請求の範囲第６項記載の赤外線放射・吸収
塗料の製造方法。
（８）前記遷移元素酸化物には、酸化ジルコニウム等の
増量材が含有されていることを特徴とする特許請求の範
囲第５項又は第６項記載の赤外線放射・吸収塗料の製造
方法。
（９）赤外線放射・吸収基材の混入比が２５〜７５重量
％であることを特徴とする特許請求の範囲第５項乃至第
８項のいずれかの項に記載の赤外線放射・吸収塗料の製
造方法。