CN106574129A - 红外反射颜料及红外反射涂料组合物 - Google Patents

红外反射颜料及红外反射涂料组合物 Download PDF

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Abstract

本发明提供兼具高红外光反射性与高可见光透射性的红外反射颜料及红外反射涂料组合物。提供红外反射颜料(1),其为鳞片状的红外反射颜料,其特征在于,具有包括至少1层金属薄膜层(11)和至少2层透明的电介质层(12)的层叠体(13),以可见光附近区域的入射光的波长为λ且电介质层(12)的折射率为n时,电介质层(12)的膜厚为(λ/4n的整数倍)±10nm。另外,提供包含相关的红外反射颜料(1)的红外反射涂料组合物。

Description

红外反射颜料及红外反射涂料组合物
技术领域
本发明涉及红外反射颜料及红外反射涂料组合物。具体而言,涉及兼具高红外光反射性和高可见光透射性的红外反射颜料及红外反射涂料组合物。
背景技术
近年来,作为展现成长的节能措施之一,为了在建筑物的房顶或道路上形成隔热涂膜,提出了各种隔热涂料(例如,参考专利文献1及2)。这些隔热涂料中利用使用了二氧化钛等红外光反射率高的颜料的减色混合方法的技术来进行调色。
然而,具有红外光反射性能的颜料也具有反射可见光的特性。另外,在调色时,不仅必须选择红外光的吸收较少的着色颜料,尤其是由于黑色等深色系由于二氧化钛的颜料比率低使得红外光的反射率也降低等,在颜料的选择上有很大限制。因此,现状是上述技术不能适用于汽车主体等要求较高设计性的用途,要求一种能够适用于这些用途,且兼具高红外光反射性与高可见光透射性的红外反射颜料。
例如,作为透射可见光且同时能够反射红外光的颜料,提出了使用ITO(氧化铟锡)、ATO(锑掺杂氧化锡)等透明导电性无机微粒子的颜料(例如,参考专利文献3)、包含作为热射线屏蔽成分的纳米尺寸六硼化物微粒子的颜料(例如,参考专利文献4)、由使用氧化物的多层膜进行光干涉的颜料(例如,参考专利文献5)等。另外,提出了在透明树脂中混炼有具有热射线反射性能的二氧化钛、被覆了二氧化钛的云母等无机粒子的热射线屏蔽板(例如,参考专利文献6及7)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-20647号公报
专利文献2:日本特开2002-320912号公报
专利文献3:日本特开2001-262016号公报
专利文献4:日本特开2004-162020号公报
专利文献5:日本特开2004-4840号公报
专利文献6:日本特开平5-78544号公报
专利文献7:日本特开平2-173060号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是,专利文献3的颜料存在吸收近红外光的问题,专利文献4的颜料存在虽然红外反射率高但是可见光透射性差的问题,专利文献5的颜料存在能够反射的红外光的波长区间较窄的问题。另外,专利文献6及7的热射线屏蔽板,不仅无机粒子自身的热射线反射率较低,还存在树脂与二氧化钛的界面反射可见光的问题。
本发明是鉴于上述问题而完成的,其目的在于提供一种兼具高红外光反射性与高可见光透射性的红外反射颜料及红外反射涂料组合物。
解决课题的手段
为了实现上述目的,本发明提供了一种红外反射颜料,其是鳞片状的红外反射颜料,具有包含至少1层金属薄膜层和至少2层透明的电介质层的层叠体,以可见光附近区域的入射光的波长为λ且以所述电介质层的折射率为n,则所述电介质层的膜厚为(λ/4n的整数倍)±10nm。
所述金属薄膜层优选含有选自银、铝、铜、金、钯、锌、钛、铬及硅中的至少一种材料。
所述电介质层优选含有选自二氧化钛、氧化锌、氧化铝、氧化锆、二氧化硅、氧化锡、氧化铟锡及锑掺杂氧化锡中的至少一种。
优选地,还包含表面处理层,其被覆所述层叠体的表面且含有氧化物。
所述表面处理层优选含有选自氧化铝、二氧化硅及氧化锆中的至少一种。
优选地,还包含表面张力调节层,其被覆所述表面处理层的表面且含有表面张力调节剂。
所述表面张力调节层优选包含含有硬脂酸的表面张力调节剂。
另外,还提供了含有上述各红外反射颜料的红外反射涂料组合物。
发明效果
根据本发明,可以提供兼具高红外光反射性与高可见光透射性的红外反射颜料及红外反射涂料组合物。此外,能够提供不会破坏设计性、呈现红外反射性的涂膜,今后有望用于各种用途。
附图说明
图1是显示根据本发明的一个实施方式的红外反射颜料的横截面结构的示意图。
图2是显示根据本实施方式的红外反射颜料的第1制造方法的图。
图3是显示根据本实施方式的红外反射颜料的第2制造方法的图。
具体实施方式
以下,参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。
1.红外反射颜料
根据本实施方式的红外反射颜料,是兼具高红外光反射性与高可见光透射性的鳞片状(扁平状)颜料。根据本实施方式的红外反射颜料,在配合至涂膜中时,通过使其扁平面取向为与涂膜面相平行,呈现更高的红外反射性与高可见光透射性。
根据本实施方式的红外反射颜料具有层叠体,所述层叠体包括至少1层金属薄膜层和至少2层透明电介质层。
图1是显示根据本发明的一个实施方式的红外反射颜料的横截面结构的示意图。图1中,作为根据本实施方式的红外反射颜料的一例,示出了具有层叠体13的红外反射颜料,该层叠体13包含2层金属薄膜层11与3层透明电介质层12共计5层,且由这些金属薄膜层11与电介质层12交互层叠而构成。
需要说明的是,根据本实施方式的红外反射颜料1的层叠体13不限于图1所示的5层结构,只要至少包含1层金属薄膜层11和至少2层透明电介质层12即可,不限层数,但优选金属薄膜层11与电介质层12交互层叠。
另外,根据本实施方式的红外反射颜料1,如图1所示,优选进一步包含被覆层叠体13表面的表面处理层14和被覆表面处理层14的表面张力调节层15。
以下,对金属薄膜层11、电介质层12、表面处理层14及表面张力调节层15的各层结构进行详细说明。
金属薄膜层11具有反射红外光的功能。根据本实施方式的红外反射颜料1通过包括具有该金属薄膜层11的层叠体13而构成,呈现高红外反射性。
作为金属薄膜层11,优选含有选自银、铝、铜、金、钯、锌、钛、铬及硅中的至少一种。其中,更优选使用含有银的金属薄膜层。
需要说明的是,在具有多层金属薄膜层11的情况下,从制造的观点来说,优选各金属薄膜层11由同一材料构成,但是各金属薄膜层11也可以由不同材料构成。
金属薄膜层11的膜厚优选为8~20nm。如果金属薄膜层11的膜厚不足8nm,则不能获得足够的红外光反射性,如果金属薄膜层11的膜厚超过20nm,则难以获得足够的可见光透射性。更优选地,金属薄膜层11的膜厚为10~14nm。
电介质层12是透明的,作为金属薄膜层11的可见光附近区域的防反射层而发挥作用。即,电介质层12具有提高可见光附近区域的入射光的透射率的功能。根据本实施方式的红外反射颜料1,通过含有包含该电介质层12的层叠体13来构成,呈现高可见光透射性。
作为电介质层12,优选含有选自二氧化钛、氧化锌、氧化铝、氧化锆、二氧化硅、氧化锡、氧化铟锡(ITO)及锑掺杂氧化锡(ATO)中的至少一种。其中,更优选使用折射率最高的二氧化钛。
需要说明的是,从制造的观点来说,优选各电介质层12由同一材料构成,但是各电介质层12也可以由不同材料构成。
以可见光附近区域的入射光的波长为λ,电介质层12的光学膜厚为λ/4的整数倍±10nm。换言之,以可见光附近区域的入射光波长为λ且以电介质层12的折射率为n,则电介质层12的膜厚为λ/4n的整数倍±10nm。通过使电介质层12的膜厚为λ/4n的整数倍±10nm,利用光干涉作用,能够提高可见光的透射性。需要说明的是,从可见光透射率的观点来说,上述整数优选为1~4的整数。
此处,可见光附近区域的波长是指可见光域的380~780nm及其附近区域,具体而言是指180~980nm。折射率n,例如可以通过HORIBA制或J.A.Woolam Japan制的椭偏仪来测定。
具体而言,例如,图1所示的5层结构的红外反射颜料1,在中央配置的电介质层12的膜厚为λ/2n(光学膜厚为λ/2),最外侧配置的2层电介质层12的膜厚为λ/4n(光学膜厚为λ/4)。
表面处理层14通过覆盖层叠体13的表面整体,在涂膜中配合有红外反射颜料1的情况下,具有能够防止树脂直接接触电介质层12、金属薄膜层11而发生恶化的功能。更详细而言,如图1所示,如果直接将层叠体13配合在涂膜中,层叠体13的最外侧(图1中的最下层和最上层)的2层电介质层12、层叠体13的层叠方向相垂直的各层的两端面部(以下仅称作端面部),会与树脂直接接触。这样的话,构成各层的金属直接接触树脂,通过有关金属的作用使得树脂发生氧化等而恶化,破坏耐候性。针对这点,根据本实施方式,通过由表面处理层14被覆层叠体13的表面整体,能够避免金属与树脂直接接触,能够抑制树脂的劣化,从而能够得到耐候性优异的红外反射性涂膜。
特别是,在由二氧化钛构成电介质层12的情况下,如果直接将层叠体13配合在涂膜中,则二氧化钛直接接触树脂,由于二氧化钛的光催化作用会促进树脂的劣化。针对该点,根据本实施方式,表面处理层14被覆层叠体13的表面整体,能够避免二氧化钛与树脂直接接触,能够抑制由于光催化作用引起的促进树脂的劣化。
作为表面处理层14,优选透明且折射率低的材料,具体优选含有选自氧化铝、二氧化硅及氧化锆中的至少一种。其中,从红外反射性及可见光透射性的观点出发,最优选使用氧化铝,其次优选使用二氧化硅。该优选顺序,是因为与构成被覆表面处理层14的后述表面张力调节层15的硬脂酸等表面张力调节剂的吸附程度的顺序。即,由于氧化铝最易吸附硬脂酸等表面张力调节剂,因此可以作为表面张力调节层15的吸附性基底而发挥功能。
表面处理层14的膜厚优选为1~15nm。通过使得表面处理层14的膜厚在该范围内,能够不损坏本发明的红外反射颜料的光学特性的同时,能够确实地发挥上述树脂劣化抑制效果、作为表面张力调节层的基底的功能。更优选地,膜厚为5~10nm。
表面张力调节层15,通过被覆表面处理层14的表面整体,在涂膜中配合有红外反射颜料1的情况下,呈现促进红外反射颜料1向涂膜表面移动的功能。由此,鳞片状(扁平状)的红外反射颜料的扁平面取向于涂膜表面,其结果获得高红外反射性及可见光透射性。
表面张力调节层15优选包含含有硬脂酸的表面张力调节剂。作为表面张力调节剂,除了硬脂酸以外,还可以含有油酸、膦酸磷酸酯等。通过并用硬脂酸以外的表面张力调节剂,能够控制向涂膜表面的移动。例如,通过使得颜料为不在涂膜表面露出,能够维持涂膜的光泽、能够防止颜料从涂膜剥离。
接下来,对根据本实施方式的红外反射颜料1的制造方法进行说明。
2.第1制造方法
图2是表示根据本实施方式的红外反射颜料1的第1制造方法的图。如图2所示,红外反射颜料1的第1制造方法包括:在支持体10上形成包括金属薄膜层11及电介质层12的层叠体13的步骤(以下称作金属薄膜层及电介质层形成步骤),将该层叠体13从支持体10剥离的步骤(以下称作剥离步骤),将该层叠体13粉碎的步骤(以下称作粉碎步骤)。
首先,在金属薄膜层及电介质层形成步骤,在支持体10的一侧表面(图2中为上表面),交互形成金属薄膜层及电介质层作为层叠体13。
作为支持体10,可以透明也可以不透明,可以使用金属材料、高分子材料、氧化物材料、玻璃等。
作为金属材料,可以使用作为支持体等用途通常所使用的金属材料。具体而言,例举SUS304、SUS316、SUS316L、SUS420J2、SUS630等各种不锈钢(SUS)、金、白金、银、铜、镍、钴、钛、铁、铝、锡或镍-钛(Ni-Ti)合金、镍-钴(Ni-Co)合金、钴-铬(Co-Cr)合金、锌-钨(Zn-W)合金等各种合金、各种陶瓷材料等无机材料、还有金属-陶瓷复合体等。这些材料可以单独使用一种,也可以2种以上并用。
作为高分子材料,可以使用各种树脂膜。作为其具体例,可以使用聚烯烃膜(聚乙烯、聚丙烯等)、聚酯膜(聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯等)、聚氯乙烯、三醋酸纤维素、水溶性膜(来自天然的淀粉、明胶、半合成的羧甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素(MC)等纤维素衍生物、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸类聚合物、聚丙烯酰胺(PAM)、聚氧化乙烯(PEO))等,优选使用聚酯膜、水溶性膜。作为聚酯膜(以下称作聚酯),优选以二羧酸成分与二元醇成分作为主要构成成分且具有膜形成性的聚酯。
上述聚酯中,从透明性、机械强度、尺寸稳定性等观点出发,优选以如下作为主要构成成分的聚酯,即作为二羧酸成分为对苯二甲酸或2,6-萘二羧酸成分,作为二元醇成分为乙二醇或1,4-环己烷二甲醇。其中,优选以聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯为主要构成成分的聚酯、由对苯二甲酸和2,6-萘二羧酸成分与乙二醇形成的共聚聚酯以及以这些聚酯的2种以上混合物作为主要构成成分的聚酯。
作为氧化物材料,可以使用二氧化钛、氧化铝、氧化锆、二氧化硅等。
支持体10的厚度,优选为0.01~10mm,更优选为0.05~5mm。持体10可以是2片以上叠合形成,此时,支持体10的种类可以相同也可以不同。
需要说明的是,作为支持体10,在使用水溶性膜以外的材料的情况下,在支持体10的表面优选设置以丙烯酸酯共聚树脂作为原料的剥离层。作为剥离层的形成方法可以为历来公知的方法,例如棒涂布法、浸渍法、旋转涂布法、喷雾法等来涂布。通过在支持体10的表面设置剥离层,在后述的剥离步骤中,能够将具有金属薄膜层11及电介质层12的层叠体13容易地从支持体10剥离。
金属薄膜层11及电介质层12分别通过化学气相沉积法(CVD)、溅射法、溶液涂布法、电子束蒸镀法(EB)、离子镀法、浸渍法、喷雾法等形成在支持体10上。其中,优选使用化学气相沉积法(CVD)、溅射法及溶液涂布法。
化学气相沉积法(CVD)及溅射法中可以通过历来已知的条件,形成具有金属薄膜层11及电介质层12的层叠体13。
作为溶液涂布法,可以通过调制含有金属薄膜层11的构成材料的金属含有溶液、含有电介质层12的构成材料的电介质含有溶液,通过将这些溶液交互地涂布并干燥,形成具有金属薄膜层11及电介质层12的层叠体13。
作为涂布方法,例举辊涂法、条棒涂敷法、气刀涂布法、喷涂法、滑动模具帘式涂布、滑动料斗(滑珠)涂布法、挤出涂布法等。
适当地设置金属薄膜溶液及电介质溶液的涂布量,以使得干燥后的膜厚为上述的金属薄膜层11及电介质层12各层的优选膜厚范围内。
接下来,在剥离步骤中,将具有金属薄膜层11及电介质层12的层叠体13从支持体10剥离。
例如,通过如后所述的浸渍在超声波水浴中,能够将层叠体13从支持体10剥离。如上所述,作为支持体10而使用水溶性膜以外的材料的情况下,通过在支持体10的表面设置剥离层,能够将在支持体10上形成的层叠体13容易地剥离。另外,作为支持体10使用水溶性膜的情况下,只要浸渍在水中来溶解支持体10,则能够容易地剥离层叠体13。
接下来,在粉碎步骤,将从支持体10剥离的、具有金属薄膜层11及电介质层12的层叠体13粉碎成所期望的大小。
作为粉碎方法,可以使用例如通过粉碎机的机械粉碎、使用振动磨、球磨、气流磨等湿式粉碎、干式粉碎。在湿式粉碎的情况下,作为溶剂,只要是层叠体13的构成成分不溶解的溶剂即可,例如:水,甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、乙二醇等醇类,丙酮、甲基乙基酮等酮类,乙酸乙酯等酯类,氯仿、二氯甲烷等卤化物,丁烷、己烷等烯烃类,四氢呋喃(THF)、丁基醚、二恶烷等醚类,苯、二甲苯、甲苯等芳香族类,N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAc)等酰胺类以及这些溶剂的混合溶剂。在干式粉碎时,可以将层叠体13通过液体氮气等进行冷却成为硬的状态之后进行粉碎。
另外,可以使用在超声波水浴中的粉碎法。该粉碎法中,通过将形成于支持体10上的层叠体13浸渍在超声波水浴槽中,由此将层叠体13从支持体10剥离之后,将剥离的层叠体13通过超声波进行粉碎。
在粉碎步骤后,优选进行分级以成为所希望的粒径。作为分级方法,可以利用历来公知的干式分级机等。例如,可以所使用利用筛网的筛分机、利用水平流动型或向上流动型等通过沉降速度与上行流速之间的差对粗粒子和微粉末进行分级的重量分级机、利用离心力场中的粒子的沉降的离心分级机、使得包含粒子的气流的方向突然改变从而使得惯性大的粒子离开流线进行分级的惯性分级机等。
作为粉碎、分级后的红外反射颜料1的平均粒径,优选数均粒径D50为0.5~50μm,更优选为1~20μm。数均粒径D50,例如可以使用流式颗粒图像分析装置“FPIA-3000”通过图像解析法进行测定。
所得的红外反射颜料1,在粉碎步骤之后,优选实行表面处理层形成步骤,进而优选实行表面张力调节层形成步骤。
表面处理层形成步骤中,在粉碎步骤所粉碎的红外反射颜料1的表面上,形成覆盖该表面整体的表面处理层14。
作为表面处理层14的形成方法,例举加热分解法、中和加水分解法、溶胶凝胶法等。通过这些方法,在层叠体13的端面部也形成均匀的表面处理层14,表面处理层14能够被覆红外反射颜料1的表面整体。
具体而言,例如,将粉碎所得的红外反射颜料1分散在蒸馏水中以调制成浆料,在该浆料中添加铝酸钠水溶液。在添加过程中,通过添加硫酸将浆料的pH维持在约6.5。在添加完铝酸钠水溶液后,进行过滤,用水进行清洗,由此得到在表面整体被覆有含有氧化铝的表面处理层14的红外反射颜料1。
另外,溶胶凝胶法中,使有机金属化合物等的溶液进行加水分解、缩聚,在形成溶胶后进行凝胶化。此后,通过加热,得到含有金属氧化物的表面处理层14。
在表面张力调节层形成步骤中,在由表面处理层14被覆的红外反射颜料1的表面形成表面张力调节层15。
作为表面张力调节层15的形成方法,可以采用历来公知的浸渍法。具体而言,使形成了表面处理层14的层叠体13分散在含有硬脂酸与石油馏出物的溶液中,在超声波水浴进行处理。接着,将分散物进行抽吸过滤并用溶剂清洗后,进行干燥。由此,得到被覆在层叠体13表面所形成的表面处理层14的表面张力调节层15。
3.第2制造方法
图3是表示根据本实施方式的红外反射颜料1的第2制造方法的图。如图3所示,红外反射颜料1的第2制造方法包括:在支持体10A上形成金属薄膜层及电介质层从而形成层叠体13的步骤(以下称作金属薄膜层及电介质层形成步骤),将包含支持体10A的层叠体13粉碎的步骤(以下称作粉碎步骤)。在第2制造方法中,未设置剥离步骤,支持体10A构成红外反射颜料1的一部分,这一点与第1制造方法不同。
作为支持体10A,可以使用在第1制造方法所列举的材料之中的透明的材料。具体而言,可以使用含有二氧化钛、氧化铝、氧化锡、氧化铟锡(ITO)、锑掺杂氧化锡(ATO)、氧化锆、二氧化硅、玻璃等的透明材料。需要说明的是,由于未设置剥离步骤。在支持体10A的表面无需剥离层。
作为支持体10A的厚度,从在金属薄膜层及电介质层形成步骤中作为薄膜形成基材发挥功能且在粉碎步骤中能够容易地粉碎这一观点出发,优选为0.05~100μm,更优选为0.1~50μm。
此处,作为支持体10A,可以使用作为电介质层12发挥功能的电介质薄板10a。在此情况下,可以使用由能够构成电介质层12的材料形成的透明材料。具体而言,可以使用含有二氧化钛、氧化铝、氧化锆、二氧化硅等的透明材料。电介质薄板10a的厚度满足上述支持体10A的厚度条件,且是作为电介质层12发挥功能的厚度。具体而言,以可见光附近区域的入射光的波长为λ且以电介质薄板10a的折射率为n时,电介质薄板10a的厚度为λ/4n的整数倍±10nm。
本实施方式中,在金属薄膜层及电介质层形成步骤中,在支持体10A的两侧表面形成金属薄膜层11及电介质层12。金属薄膜层11及电介质层12的形成方法自身,与第1制造方法的相同。例如,在支持体10A的两侧表面,形成金属薄膜层11之后,形成电介质层12。由此,得到如下的层叠体13,即,在图1所示的层叠体13中,在5层结构的最中间的第3层的电介质层12是由支持体10A构成的。需要说明的是,在本实施方式中在支持体10A的两侧表面形成了金属薄膜层及电介质层,但是也可以仅在一侧表面形成。
接着,通过将所得到的层叠体13进行粉碎,能够得到红外反射颜料1A。红外反射颜料1A,在粉碎步骤之后,优选实施表面处理层形成步骤,进一步,优选实施表面张力调节层形成步骤。
粉碎步骤、表面处理层形成步骤及表面张力调节层形成步骤,与第1制造方法的相同。
4.红外反射涂料组合物
根据本实施方式的红外反射涂料组合物,是含有上述红外反射颜料1的涂料组合物。
根据本实施方式的红外反射涂料组合物,作为主要成分,含有上述红外反射颜料1与树脂成分。作为涂料类型,例举有机溶剂型涂料、NAD类、水性涂料、乳胶涂料、胶体涂料、粉末涂料等。根据本实施方式的红外反射涂料组合物,可以通过历来公知的方法制造。
作为红外反射颜料1,使用上述物质。根据本实施方式的红外反射涂料组合物中红外反射颜料1的含量,优选使得颜料面密度为100~300%。所谓颜料面密度(%)是指,相对于红外反射颜料未叠合而是配置在单一的表面上的状态下对该涂装面不会过量也不会不足而全面被覆时的含量,实际所包含的红外反射颜料的含量的质量比例(%)。具体而言,由下式算出。
[数1]
颜料面密度(%)=WCA(cm2/g)×PWC(%)×涂膜比重(g/cm3)×膜厚(cm)
此处,WCA表示每1g的水面扩散面积,根据JIS-K5906:1998基准的方法求得。需要说明的是,PWC通过下式算出。
[数2]
PWC(%)=颜料/(树脂固形分+不挥发成分(添加剂等)+颜料)
在含有溶剂的情况下,作为相关溶剂,可以考虑涂布方法、成膜条件、对于支持体的溶解性等而适当选择。例如,甲醇、乙醇、2-丙醇、1-正丁醇等醇类,乙酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸异丁酯、丙酸乙酯、乙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单甲基醚乙酸酯、丙二醇单乙醚乙酸酯等酯类,二乙基醚、丙二醇单甲基醚、乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、二恶烷、四氢呋喃(THF)等醚类,乙二醇、二乙二醇、丙二醇、二丙二醇、1,3-丁二醇、戊二醇、1,3-辛二醇等乙二醇衍生物,甲酰胺、N-甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜(DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)等酰胺类,丙酮、甲基乙基酮(MEK)、甲基丙基酮、甲基异丁基酮、乙酰丙酮、环己酮等酮类,甲苯、二甲苯、三甲苯、十二烷基苯等苯衍生物,氯仿、二氯乙烷等卤素类溶剂等。
作为树脂成分,例举(a)丙烯酸树脂、(b)聚酯树脂、(c)醇酸树脂、(d)氟树脂、(e)环氧树脂、(f)聚氨酯树脂、(g)聚醚树脂等,这些物质可以单独使用也可以2种以上结合使用。特别地,从耐候性、密合性观点出发,优选使用丙烯酸树脂及聚酯树脂。
作为(a)丙烯酸树脂,可以列举丙烯酸系单体与其他乙烯性不饱和单体的共聚物。作为可以用于共聚物的丙烯酸系单体,可以列举丙烯酸或甲基丙烯酸的甲酯、乙酯、丙酯、正丁酯、异丁酯、叔丁酯、2-乙基己酯、月硅酸酯、苯基酯、苯偶酰酯、2-羟基乙基酯、2-羟基丙基酯等酯类化合物、丙烯酸或甲基丙烯酸2-羟基乙基的己内酯开环附加物类、丙烯酸或甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸胺、甲基丙烯酰胺及N-羟甲基丙烯酸胺、多元醇的(甲基)丙烯酸酯等。作为乙烯性不饱和单体,可以列举苯乙烯、α-甲基苯乙烯、衣康酸、马来酸、醋酸乙烯酯等。
作为(b)聚酯树脂,可以列举饱和聚酯树脂或不饱和聚酯树脂,具体而言,可以例举由多元酸与多元醇通过加热缩合得到的缩聚物。作为多元酸,可以例举饱和多元酸及不饱和多元酸,作为饱和多元酸,可以例举苯酐、对苯二甲酸、琥珀酸等,作为不饱和多元酸可以例举马来酸、马来酸酐、富马酸等。作为多元醇,可以例举二元醇、三元醇等,作为二元醇,可以例举乙二醇、二乙二醇等,作为三元醇,可以例举甘油、三羟甲基丙烷等。
作为(c)醇酸树脂,可以使用由所述多元酸与多元醇,进而油脂及油脂脂肪酸(大豆油、亚麻油、椰子油、硬脂酸等)、天然树脂(松香、琥珀等)等改性剂反应所得的醇酸树脂。
作为(d)氟树脂,可以例举偏二氟乙烯树脂及四氟乙烯树脂的任一种或其混合物、使氟烯烃与含有羟基的聚合性化合物及其他可共聚的乙烯基化合物所形成的单体共聚得到的各种氟类共聚物所形成的树脂。
作为(e)环氧树脂,可以例举由双酚与环氧氯丙烷反应所得到的树脂等。作为双酚,可以例举双酚A、F。作为双酚型环氧树脂,可以例举エピコート(注册商标)828、エピコート1001、エピコート1004、エピコート1007、エピコート1009。
作为(f)聚氨酯树脂,可以例举由丙烯酸、聚酯、聚醚、聚碳酸酯等各种多元醇成分与异氰酸酯化合物得到的含有氨酯键的树脂。作为所述异氰酸酯化合物,可以例举2,4-二异氰酸甲苯酯(2,4-TDI)、2,6-二异氰酸甲苯酯(2,6-TDI)及其混合物(TDI)、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯(4,4’-MDI)、二苯基甲烷-2,4’-二异氰酸酯(2,4’-MDI)及其混合物(MDI)、萘-1,5-二异氰酸酯(NDI)、3,3’-二甲基-4,4’-亚联二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯(XDI)、二环已基甲烷·二异氰酸酯(氢化HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、环己烷二异氰酸酯(HDI)、氢化二甲苯二异氰酸酯(HXDI)等。
作为(g)聚醚树脂,是含有醚键的聚合体或共聚物,可以例举聚氧乙烯系聚醚、聚氧丙烯系聚醚或聚氧丁烯系聚醚、或双酚A或双酚F等芳香族羟基化合物衍生的聚醚等每1分子中至少含有2个羟基的聚醚树脂。另外,可以例举所述聚醚树脂与琥珀酸、己二酸、癸二酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、偏苯三酸等多元羧酸、或这些酸的酸酐等的反应性衍生物反应得到的含有羧基的聚醚树脂。
在上述树脂成分中,有固化型和漆型,可以是任一种。是固化型的情况下,可以与氨基树脂、(嵌段)异氰酸酯化合物、胺类、聚酰胺类、多元羧酸等交联剂混合使用,通过加热,或在常温下使其发生固化反应。另外,可以将漆型的树脂成分与固化型树脂成分并用。
根据本实施方式的红外反射涂料组合物,优选涂装时的涂料固形成分(NV)为1~90质量%。通过使得涂料固形成分为该范围内,伴随着涂装后的干燥步骤中的涂膜的收缩,红外反射颜料可以高取向性地排列,即取向为相对于被涂装面平行,能获得高红外反射性与高可见光透射性。更优选地,涂料固形成分为1~60质量%。
需要说明的是,根据本实施方式的红外反射涂料组合物,可以含有防流挂剂、粘度调节剂、抗沉降剂、交联促进剂、固化剂、流平剂、表面调整剂、消泡剂、增塑剂、防腐剂、抗真菌剂、紫外线稳定剂等。
通过将所得到的红外反射涂料组合物进行涂装,就能够得到红外反射性涂膜。
根据本实施方式的红外反射涂料组合物,涂装方法没有限制。例如,除了涂布器(Applicator)、棒涂布机之外,还可以通过刷毛或喷涂、辊涂来进行涂装。
在涂装根据本实施方式的红外反射涂料组合物时,如前所述,优选调节涂装时的涂料固形成分,以使得通过红外反射性涂膜收缩本发明的红外反射颜料以高取向性进行排列。
红外反射性涂膜的膜厚,优选干燥膜厚为0.5~100μm,更优选为1~50μm。如果不足0.5μm,则干燥时伴随这溶剂蒸发的对流较弱,颜料难以在涂膜表面进行排列。如果超过100μm,易于发生流挂或冒出等涂膜缺陷。
在涂装了红外反射涂料组合物后的干燥步骤,从使得本发明的红外反射颜料高取向性地排列的观点,优选在60~200℃下进行,更优选在80~160℃下进行。
所得到的红外反射性涂膜,不仅具有优异的红外线反射性,还具有极高的可见光透射率。对于日射取得率,作为热屏蔽效果小热屏蔽性不足够的基准,评价基准为0.7以下。即,日射取得率优选为0.7以下,更优选为0.6以下。
对于可见光透射率,评价基准为作为汽车挡风玻璃的安全基准所规定的70%以上。即,可见光透射率优选为70%以上,更优选为80%以上。
可见光透射率及日射取得率的测定,可以根据JIS-R3106:1998“板玻璃类的透射率·反射率·放射率·日光辐射热取得率的试验方法”的方法来实施。
需要说明的是,本发明不限于上述实施方法,在能够达到本发明的目的的范围内的变形、改良等均包含在本发明内。
实施例
以下,基于实施例对本发明进行更详细的说明,但本发明不收这些实施例的限制。需要说明的是,如果没有特别排除,则“份”及“%”表示质量基准。
1.实施例1~13、比较例1~4
根据表1所示配比,调制实施例1~13及比较例1~4的红外反射涂料组合物。实施例1~3、5~11、13及比较例1~4是根据上述第1制造方法调制的红外反射颜料1,实施例4、12是根据上述第2制造方法调制的红外反射颜料1A。
1)第1制造方法:红外反射颜料1的制造(实施例1~3、5~11、13及比较例1~4)
首先,作为支持体10,在50×50×2mm的玻璃板(TP技研制备)上,使用醋酸丁酯调制10质量%(固形成分换算)的丙烯酸树脂(アクリディック(注册商标)A-1371DIC公司制造),此后通过旋转涂布机进行涂布以使得干燥膜厚为1μm。此后,在80℃下干燥15分钟,形成剥离层。
接着,在上述剥离层上,从第1层至最大第7层交互形成表1所示的电介质层或金属薄膜层,形成层叠体13。使用ULVAC公司制备的真空蒸镀装置(型号:EX-200)通过电子束法形成电介质层及金属薄膜层。
接着,将上述层叠体13浸渍于丙酮中30分钟,以使其溶解剥离,实施超声波粉碎,得到数均粒径D50为5μm的红外反射颜料。
接着,将如上述得到的红外反射颜料进行抽吸过滤后,加入蒸馏水中,在45~70℃,边搅拌边加入铝酸钠以使其相对于颜料为4质量%。此时,使用硫酸将浆料的pH保持在6~9。将形成有氧化铝表面处理层的红外反射颜料进行过滤、清洗、干燥。
接下来,进一步,将形成有表面处理层的红外反射颜料浸渍于添加了3质量%硬脂酸的乙酸乙酯中,进行超声处理,形成表面张力调节层15。通过上述,得到了红外反射颜料1。
2)第2制造方法:红外反射颜料1A的制造(实施例4、12)
作为支持体10A,使用50mm×50mm×0.5μm的天然云母板(山口云母株式会社制),在基材的两侧表面设置电介质层及金属层,除此之外,与实施例1同样进行,得到红外反射颜料1A。
3)电介质层及金属薄膜层的膜厚
实施例1~13及比较例1~4中,可见光附近区域的入射光的波长λ为300nm,形成电介质层及金属薄膜层以使得膜厚如表1所示。
具体而言,电介质层中所使用的二氧化钛(金红石型)、氧化锌及ITO的光学膜厚与实际膜厚,如以下表2所示。其他的电介质层及金属薄膜层的光学膜厚也同样地计算出λ/4使其成为λ/4的整数倍±10nm,来设定实际的膜厚。
需要说明的是,膜厚控制,使用水晶振荡型制膜控制器(ULVAC株式会社制“CRTM-6000G”)来进行。
接下来,将调制的各红外反射颜料与乙酸乙酯混合、搅拌后,添加DIC公司制造的丙烯酸树脂“アクリディック(注册商标)A405”以使得颜料面密度如表1所示,搅拌后得到涂料固形成分为40质量%的各红外反射涂料组合物。各实施例及比较例的红外反射颜料的WCA,如表1所示,实施例1~13及比较例1~4的任一个,涂膜比重为1.4(g/cm3)、膜厚为30μm(30×10-4cm)。
接下来,在玻璃板上使用8MIL的涂布器,涂布各红外反射涂料组合物。调节涂布量以使得干燥后的涂膜厚为30μm。涂布后,在室温下静置10分钟,在110℃干燥15分钟。由此,得到各红外反射性涂膜。
2.可见光透射率、日射取得率
对于各实施例及比较例的红外反射性涂膜,测定可见光透射率及日射取得率。可见光透射率及日射取得率的测定,根据JIS-R3106:1998“板玻璃类的透射率·反射率·放射率·日光辐射热取得率的试验方法”的方法来实施。测定所使用的分光光度装置,为岛津制作会社制备的分光光度计(型号:UV3600)。结果示于表1。
3.耐候性
对各实施例及比较例的红外反射性涂膜,进行超加速耐候性(SUV)试验。试验后的涂膜,通过目测评价劣化程度。试验条件及评价基准如下所述。结果示于表1。
试验条件
测定试验机:日晒耐候仪“S80-B-H”
光照射强度:850W/cm2
照射时间:600小时
评价基准
3:外观上没有问题。
2:涂膜外观发生一定白斑呈半透明,可见稍许劣化。
1:涂膜外观因白斑而失去透明性,可见劣化。
表1
表1(续)
表2
金红石型TiO2(折射率n=2.7) ZnO(折射率n=1.83) ITO(折射率n=1.9)
光学膜厚(nm) λ/4=75 λ/4=75 λ/4=75
膜厚(nm) 28=75/2.7 41=75/1.83 39=75/1.9
如表1所示,可知比较例1~4的任一个,均不能获得可见光透射率为评价基准的70%以上且日射取得率为评价基准的0.7以下的涂膜。相对于此,可知实施例1~13的任一个,均能得到可见光透射率为70%以上且日射取得率为0.7以下的涂膜。从该结果确认了,通过至少具有1层金属薄膜层与至少2层的透明电介质层的层叠体、以可见光附近区域的入射光的波长为λ(本实施例中为300nm)且电介质层的折射率为n时电介质层的膜厚为(λ/4n的整数倍)±10nm(光学膜厚为(λ/4的整数倍)±10nm)的鳞片状的红外反射颜料,能够获得高红外光反射性与高可见光透射性。
另外,可知具有表面处理层的实施例1~6、10~12,与不具有表面处理层的实施例7~9、13相比,获得优异的耐候性。由该结果确认了,根据具有被覆层叠体表面且包含氧化物的表面处理层的本发明的红外反射颜料,能够抑制树脂的劣化,获得优异的耐候性。
另外,可知具有表面张力调节层的实施例1~8、10~13与不具有表面张力调节层的实施例9相比,获得更高的可见光透射率。由此结果确认了,根据具有被覆表面处理层的表面且包含表面张力调节剂的表面张力调节层的本发明的红外反射颜料,能够获得高的可见光透射率。
附图标记说明
1,1A…红外反射颜料
10,10A…支持体
11…金属薄膜层
12…电介质层
13…层叠体
14…表面处理层
15…表面张力调节层

Claims (8)

1.一种红外反射颜料,其为鳞片状的红外反射颜料,其特征在于,
具有包括至少1层金属薄膜层和至少2层透明的电介质层的层叠体,
以可见光附近区域的入射光的波长为λ且所述电介质层的折射率为n时,所述电介质层的膜厚为(λ/4n的整数倍)±10nm。
2.如权利要求1所述的红外反射颜料,其特征在于,所述金属薄膜层含有选自银、铝、铜、金、钯、锌、钛、铬及硅中的至少一种。
3.如权利要求1或2所述的红外反射颜料,其特征在于,所述电介质层含有选自二氧化钛、氧化锌、氧化铝、氧化锆、二氧化硅、氧化锡、氧化铟锡及锑掺杂氧化锡中的至少一种。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的红外反射颜料,其特征在于,还具有表面处理层,所述表面处理层被覆所述层叠体的表面且含有氧化物。
5.如权利要求4所述的红外反射颜料,其特征在于,所述表面处理层含有选自氧化铝、二氧化硅及氧化锆中的至少一种。
6.如权利要求4或5所述的红外反射颜料,其特征在于,还具有表面张力调节层,所述表面张力调节层被覆所述表面处理层的表面且含有表面张力调节剂。
7.如权利要求6所述的红外反射颜料,其特征在于,所述表面张力调节层含有包含硬脂酸的表面张力调节剂。
8.一种红外反射涂料组合物,其含有权利要求1至7的任一项所述的红外反射颜料。
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