JPS623184B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、太陽熱の集熱器表面に適用され、主
として金属の集熱器表面に塗装することにより、
その表面に太陽熱の選択吸収性を持たせるための
塗料組成物に関するものである。

近年のエネルギー事情から、太陽熱利用技術が
注目され、家庭用としても、既に給湯などを目的
として実用化が進んでいる。

太陽熱エネルギーを集熱する集熱器の表面に望
ましい特性としては、太陽エネルギーを極力大量
に吸収するとともに、その吸収された太陽エネル
ギーにより温度上昇した面から放散する放射エネ
ルギーをできるだけ少なくする特性（選択吸収
性）が挙げられる。

一般に大気圏を通過して来た太陽光線の放射エ
ネルギーは、ほとんどが0.2〜2.5μｍの短波長側
にあり、一方、そのエネルギーを熱として吸収し
て、例えば80〜1000℃に加熱された面から放散す
る放射エネルギーは、2.5μｍ以上の長波長の赤
外線域にある。出入この波長のずれを利用して、
2.5μｍ以下では、その吸収率が１に近いほど、
理想的な選択吸収面となる。

また塗料を用いて、金属面上に塗膜を形成して
太陽熱の選択吸収面とするためには、2.5μｍ以
下の波長の光の吸収性に優れている黒色顔料を用
いることによつて、吸収率は比較的容易に高くす
ることができるが、通常の塗膜は、2.5μｍ以上
の光をも吸収してしまうため、2.5μｍ以上の波
長の光の放射率も同時に高くなつてしまう。した
がつて、如何にして、放射率を低くするかが課題
となる。

これを達成するための一般的な考え方として
は、金属表面は赤外線を良く反射するため、極
力、塗膜の膜厚を数μｍ以下と薄くして、2.5μ
ｍ以上の赤外線の吸収を少なく、すなわち放射率
を低くとどめる方法がある。

この方法の場合、塗料成分をある程度選択する
ことにより、選択吸収性を発揮させることができ
るが、塗膜の金属との密着性が悪い、あるいは、
薄い膜厚の塗膜を工業的に安定して塗装すること
が極めて困難であるなどの背景から、未だ実用化
に至つていない。

本発明は、選択吸収性と塗膜物性とをバランス
良く両立させるとともに、塗装作業性においても
優れている太陽熱の選択吸収用塗料組成物を提供
するものである。

本発明の塗料組成物を適用すべき被塗装面とし
ては、放射率の低い金属面が有利であり、銅、ア
ルミニウム、ステンレスなどが挙げられる。

本発明の塗料は、粒径が0.2μｍ以下の無機化
合物微粉末上に、鉄、マンガン、銅、ニツケル、
クロム、コバルトの群から選んだ１種以上の酸化
物または複合酸化物を担持した顔料と透明性樹脂
を溶剤とともに混合し、かつボールミル、アトラ
イタなどの分散機で分散させることにより得られ
る。なお、この塗料には必要に応じて、界面活性
剤などの補助剤や充填剤なども配合して用いるこ
とが可能であり、また透明性樹脂の10％程度、改
質のための樹脂も添加できる。

既に述べたように本発明の塗料に要求される性
質としては、極力薄い膜厚でも、太陽光の吸収率
が高いこと、また2.5μｍ以上の赤外線にはでき
るだけ透明であることが挙げられる。バインダー
が有機性樹脂である以上、分子の回転、振動に伴
う赤外線の吸収は避けられない。バインダーとし
て塗料に用いることが可能な有機性樹脂の中で、
透明性樹脂として、太陽熱吸収用の塗料におい
て、適用可能な樹脂は、アクリル樹脂、シリコー
ン樹脂、フツ素樹脂が挙げられる。太陽熱集熱器
としての用途に関係して要求される耐熱性に応じ
て樹脂は使に分けられるが、家庭用の給湯用で
は、アクリル樹脂で十分であると考えられる。

また選択吸収性に好ましい顔料としては、鉄、
マンガン、銅、ニツケル、クロム、コバルトの群
から選択した１種以上の酸化物または複合酸化物
が挙げられる。これは、赤外線の吸収も余りな
く、かつ太陽光の吸収が良好であるためである
が、膜厚と吸収率、放射率との間に関係があり、
膜厚が厚くなると吸収率、放射率ともに高くな
り、膜厚が薄くなると吸収率、放射率とも低くな
る。したがつて、最適の膜厚があることになる。
この種の無機顔料を使用している限りは、性能に
限界があり、吸収率αが0.93〜0.94、放射率εが
0.35〜0.45（基材により幅がある）がその限界で
あつた。

本発明は、低い膜厚でも吸収率を高めようとの
観点から、その効果に関して中心的な役割を果し
ている顔料に注目したものである。

次に本発明で用いる顔料の製法について詳述す
る。シリカ、アルミナ、二酸化チタン、タルク、
カオリン、炭酸カルシウム等の無機化合物の微粒
子を用いる。これらの無機化合物を担体として、
この担持上に、鉄、マンガン、銅、ニツケル、ク
ロム、コバルトの群から選んだ１種以上の酸化物
または複合酸化物を担持させる。その方法は、
鉄、マンガン、銅、ニツケル、クロム、コバルト
の硝酸塩水溶液中に、前述した無機化合物を浸漬
して、含浸乾燥させる。このような操作の後、こ
れをアンモニア水中に入れる。これにより、金属
の硝酸塩は水酸化物となる。これを水洗し、乾燥
した後、約500℃で空気中で焼成する。このよう
にして、無機化合物上に、鉄、マンガン、銅、ニ
ツケル、クロム、コバルトの群から選んだ１種以
上の酸化物または複合酸化物を担持した顔料が調
整される。

以下に実施例を中心としてその効果を述べる。

実施例 無機化合物微粒子として、γ−アルミナの微粉
末を用いた。これを分級して、0.2μ〜0.5μ、0.1
〜0.2μｍ、0.1μｍ以下の３種類に分けた。これ
を100℃で１時間乾燥した後、1N−硝酸マンガ
ン、1N−硝酸第２鉄を含む水溶液中に一昼夜浸
漬した後、100℃で２時間乾燥した。これをブロ
ナーロート上に移し、そして2N−アンモニア水
で洗浄した後、アンモニアの痕跡がなくなるまで
水洗し、さらに100℃で１時間乾燥した後、500℃
で２時間焼成した。このようにして調整した顔料
25重量部に、アクリル樹脂としての三菱レーヨン
(株)製の「ダイヤナールSE−5661」を100重量部、
溶剤としてのソルベツソ＃100を100重量部、ｎ−
ブタノールを58重量部、キシレンを42重量部加え
て混合し、そしてアトライタを用いて、６時間分
散させて塗料化した。このようにして調整した塗
料を溶剤により2.5倍に希釈して、純アルミニウ
ム板上に１μｍの膜厚にて塗装し、その吸収率
α、放射率εを評価した。この結果、0.2μ〜0.5
μの初期粒径の場合、α＝0.85、ε＝0.35、0.1〜
0.2μｍの粒径の場合、α＝0.95、ε＝0.25、0.1
μｍ以下の粒径の場合、α＝0.95、ε＝0.24の結
果を得た。

0.2μｍ以下の粒径の場合に、α＝0.95と高い
吸収率が得られたのは、無機化合物粒子を含む中
心核として、その表面に安定な鉄、マンガンの複
合酸化物が形成され、それが光の吸収に対して、
干渉膜的な効果を発揮して、吸収率を向上させた
ものと考えられる。

このような表面構造にした場合、塗料化のため
の分散操作の際に破壊されてしまうのではないか
と懸念されたが、そのような影響は現実にはなか
つた。

以上のように本発明の塗料組成物は、粒径が
0.2μｍ以下の無機化合物微粉末上に、鉄、マン
ガン、銅、ニツケル、クロム、コバルトの群から
選んだ１種以上の酸化物または複合酸化物を担持
した顔料と透明性樹脂を溶剤とともに混合してい
るため、この塗料組成物を放射率の小さな金属面
上に塗装して焼き付けることにより、極めて経済
的で、かつ安価にして、優れた太陽熱の選択吸収
面を得ることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粒径が0.2μｍ以下の無機化合物微粉末上
   に、鉄、マンガン、銅、ニツケル、クロム、コバ
   ルトの群から選んだ１種以上の酸化物または複合
   酸化物を担持した顔料と透明性樹脂を溶剤ととも
   に混合してなる太陽熱の選択吸収用塗料組成物。 ２ 前記透明性樹脂として、アクリル樹脂、シリ
   コーン樹脂、フツ素樹脂の群から選んだ１種以上
   を用いてなる特許請求の範囲第１項記載の太陽熱
   の選択吸収用塗料組成物。