JP2000186229A - 厚膜形断熱塗料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】断熱性、難燃性を有する塗膜を形成し得る、特
に建造物壁面の外装仕上げに好適な厚膜形断熱塗料を提
供する。 【解決手段】（Ａ）カルボニル基含有アクリル系重合体
を含む樹脂エマルション、（Ｂ）粒子径１０〜１０００
μｍのアルミナシリケ−トバル−ン、及び（Ｃ）セメン
トを、（Ａ）の樹脂固形分１００重量部に対して（Ｂ）
を２５〜４００重量部、（Ｃ）を６〜２５０重量部含有
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、断熱性、難燃性を
有する塗膜を形成し得る塗料に関し、特に建造物壁面の
外装仕上げに好適な厚膜形断熱塗料に関する。

【０００２】

【従来技術及びその課題】従来、建築物の内部の温度変
化を制御するために、建物の壁の内外面にスチレン発泡
体やガラスウ−ルなど断熱部材を面状に配置することが
広く実施されている。一方、断熱性を付与する塗装材と
しても無機又は有機の微細発泡体又は微細中空発泡体を
骨材として使用したものが知られている。このような断
熱性を付与する塗装材としては、例えば、弾性系樹脂エ
マルション、樹脂発泡体粒子、及び顔料を含有する厚膜
形弾性断熱塗材（特開平１０−１５２６４８号など）を
提案した。該断熱塗材によれば断熱性、消音性に優れた
塗膜を形成できるが、特に発泡ポリスチレン粒子などの
有機の発泡体を含有する場合には、火災時の燃え広がり
が懸念されていた。

【０００３】また、骨材として無機の骨材を使用した場
合には、ガラスバル−ンなどの中空発泡体が破壊しやす
く、そのため断熱性が低下しやすかった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記問題
を解決すべく鋭意検討した結果、特定の樹脂エマルショ
ン、アルミナシリケ−トバル−ン及びセメントを含有す
る塗料が、断熱性、難燃性だけでなく強靭性や耐久性に
も優れた塗膜を形成できることを見出し本発明に到達し
た。

【０００５】即ち本発明は、（Ａ）カルボニル基含有ア
クリル系重合体を含む樹脂エマルション、（Ｂ）粒子径
１０〜１０００μｍのアルミナシリケ−トバル−ン、及
び（Ｃ）セメントを、（Ａ）の樹脂固形分１００重量部
に対して（Ｂ）を２５〜４００重量部、（Ｃ）を６〜２
５０重量部含有することを特徴とする厚膜形断熱塗料を
提供するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明において樹脂エマルション
（Ａ）は、カルボニル基含有アクリル系重合体を含むも
のであり、カルボニル基含有アクリル系重合体は、エマ
ルション粒子を形成する共重合体の単量体成分としてカ
ルボニル基含有α，β−エチレン性不飽和単量体を単量
体組成中０．１〜３０重量％含有するものが好ましく、
例えば、（ａ）カルボニル基含有α，β−エチレン性不
飽和単量体０．１〜３０重量％、好ましくは２〜２０重
量％、（ｂ）単量体（ａ）と共重合可能な水溶性エチレ
ン性不飽和単量体０〜１０重量％、好ましくは０〜３重
量％、及び（ｃ）その他のエチレン性不飽和単量体を６
０〜９９．９重量％、好ましくは７７〜９８重量％含有
する単量体混合物を、乳化剤の存在下で乳化重合させる
ことにより得られる共重合体エマルションが好適に使用
できる。

【０００７】本発明において樹脂エマルション（Ａ）が
カルボニル基を含有することで、セメント（Ｃ）におい
てセメントの水和反応により生じるカルシウムイオン
（Ｃａ²⁺）と樹脂エマルション（Ａ）中のカルボニル基
とが一部架橋するため耐久性に優れた塗膜が得られるも
のである。

【０００８】上記単量体（ａ）としては、例えばアクロ
レイン、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメ
タクリルアミド、アセトアセトキシエチルメタクリレ−
ト、ホルミルスチロ−ル、４〜７個の炭素原子を有する
ビニルアルキルケトン（例えばビニルメチルケトン、ビ
ニルエチルケトン、ビニルブチルケトン）等が挙げられ
る。このうち特にダイアセトンアクリルアミド、ダイア
セトンメタクリルアミドが好適である。

【０００９】上記単量体（ｂ）は、単量体（ａ）と共重
合可能であり、そのままで又は、中和もしくは４級塩化
によって強い親水性を示すモノマ−であって、アニオン
性、カチオン性、ノニオン性のいずれのモノマ−であっ
てもよい。

【００１０】単量体（ｂ）としては、アニオン系では、
例えば（メタ）アクリル酸、マレイン酸、クロトン酸、
β−カルボキシエチルアクリレ−ト、２−アクリルアミ
ド−２−メチルプロパンスルホン酸、アリルスルホン
酸、スチレンスルホン酸ナトリウム塩、スルホエチルメ
タクリレ−ト及びそのナトリウム塩やアンモニウム塩な
ど；カチオン系では、例えば（メタ）アクリルアミド、
ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、ジメ
チルアミノエチル（メタ）アクリレ−ト、さらにグリシ
ジル（メタ）アクリレ−トとアミン類との付加物など；
ノニオン系ではポリオキシエチレン鎖を有する（メタ）
アクリレ−トなどが挙げられる。

【００１１】上記単量体（ｃ）としては、例えばメチル
（メタ）アクリレ−ト、エチル（メタ）アクリレ−ト、
プロピル（メタ）アクリレ−ト、ブチル（メタ）アクリ
レ−ト、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレ−ト、シ
クロヘキシル（メタ）アクリレ−ト、ラウリル（メタ）
アクリレ−ト、イソボルニル（メタ）アクリレ−トなど
の（メタ）アクリル酸の炭素数１〜２４個のアルキル又
はシクロアルキルエステル；２−ヒドロキシエチル（メ
タ）アクリレ−ト、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリ
レ−トなどの（メタ）アクリル酸の炭素数２〜８個のヒ
ドロキシアルキルエステル；スチレン、ビニルトルエン
などのビニル芳香族化合物；Ｎ−ビニルピロリドン、エ
チレン、ブタジエン、クロロプレン、プロピオン酸ビニ
ル、酢酸ビニル、（メタ）アクリロニトリルなどが挙げ
られ、これらは所望の性能に応じて適宜使用される。

【００１２】上記共重合体エマルションは、公知の方法
にて得ることができる。例えば乳化剤の存在下で、上記
モノマ−成分を乳化重合させることで容易に得られる。
乳化剤としては、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界
面活性剤などが挙げられ、該乳化剤の１種又は２種以上
の存在下で重合開始剤を使用して乳化重合することがで
きる。

【００１３】上記共重合体は、ガラス転移温度が３０℃
以下、好ましくは−５０〜２０℃で、造膜温度が２５℃
以下、好ましくは−１０〜２０℃であることが望まし
い。該ガラス転移温度が３０℃を越えると、得られる断
熱塗膜の弾性が乏しくなり、ワレ等の塗膜欠陥が生じる
ので好ましくない。また造膜温度が２５℃を越えると、
同様にワレ等の塗膜欠陥が生じ易くなるので好ましくな
い。

【００１４】上記共重合体エマルションには、従来塗料
分野で使用されている、公知の水性樹脂、例えば酢酸ビ
ニル樹脂、アクリル樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系樹
脂、エチレン−酢酸ビニル系樹脂、ポリウレタン系樹
脂、アクリルウレタン系樹脂（２液形も含む）などを、
固形分量で全ビヒクル成分中に占める割合が５０重量％
以下となる量で併用してもよい。

【００１５】上記樹脂エマルション（Ａ）は、さらに必
要に応じて、カルボニル基含有アクリル系重合体の架橋
剤成分として、ヒドラジン誘導体を含んでもよい。該ヒ
ドラジン誘導体は、１分子当たり少なくとも２個以上の
ヒドラジド基又はセミカルバジド基を有するものであ
り、該ヒドラジン誘導体としては、例えば蓚酸ジヒドラ
ジド、マロン酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジ
ド、こはく酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、
セバシン酸ジヒドラジド等の２〜１８個の炭素原子を有
する飽和脂肪族カルボン酸ジヒドラジド；マレイン酸ジ
ヒドラジド、フマル酸ジヒドラジド、イタコン酸ジヒド
ラジド等のモノオレフィン性不飽和ジカルボン酸ジヒド
ラジド；フタル酸、テレフタル酸またはイソフタル酸ジ
ヒドラジド、ならびにピロメリット酸のジヒドラジド、
トリヒドラジドまたはテトラヒドラジド；ニトリロトリ
ヒドラジド、クエン酸トリヒドラジド、１，２，４−ベ
ンゼントリヒドラジド、エチレンジアミンテトラ酢酸テ
トラヒドラジド、１，４，５，８−ナフトエ酸テトラヒ
ドラジド、カルボン酸低級アルキルエステル基を有する
低重合体をヒドラジンまたはヒドラジン水化物（ヒドラ
ジンヒドラ−ド）と反応させてなるポリヒドラジド（特
公昭５２−２２８７８号参照）；炭酸ジヒドラジド、ビ
スセミカルバジド；ヘキサメチレンジイソシアネ−トや
イソホロンジイソシアネ−ト等のジイソシアネ−ト及び
それより誘導されるポリイソシアネ−ト化合物にヒドラ
ジン化合物や上記例示のジヒドラジドを過剰に反応させ
て得られる多官能セミカルバジド、該ポリイソシアネ−
ト化合物とポリエ−テルポリオ−ル類やポリエチレング
リコ−ルモノアルキルエ−テル類等の親水性基を含む活
性水素化合物との反応物中のイソシアネ−ト基に上記例
示のジヒドラジドを過剰に反応させて得られる水系多官
能セミカルバジド、或いは該多官能セミカルバジドと水
系多官能セミカルバジドとの混合物（特開平８−１５１
３５８号、特開平８−２４５８７８号参照）等が挙げら
れる。

【００１６】上記ヒドラジン誘導体の添加量は、前記共
重合体エマルション粒子中のカルボニル基１当量に対
し、ヒドラジド基又はセミカルバジド基の量が０．４〜
３．０当量、好ましくは０．４〜２．０当量となる量で
ある。

【００１７】上記の通り得られる樹脂エマルション
（Ａ）は、加熱残分が５０重量％以上となるよう調整さ
れるのが好ましい。加熱残分が５０重量％未満では、断
熱塗膜形成時の体積減少が大きくなり、ワレ等の塗膜欠
陥が生じるので好ましくない。

【００１８】本発明においてアルミナシリケ−トバル−
ン（Ｂ）は、粒子径１０〜１０００μｍ、好ましくは２
０〜６００μｍの微小中空球体である。一般的な化学組
成は、ＳｉＯ₂ ：５５．５〜５６．９重量％、Ａｌ₂ Ｏ
₃ ：３０．２〜３４．５重量％、ＣａＯ：１．０６〜
１．３２重量％、Ｆｅ₂ Ｏ₃ ：１．９５〜２．８０重量
％、ＴｉＯ₂ ：０．９１〜１．１２重量％、Ｎａ₂ Ｏ：
０．７７〜０．９３重量％、Ｋ₂ Ｏ：１．５６〜２．３
４重量％であり、水浮揚率９０重量％以上で粒子密度
０．７〜０．９ｇ／ｃｍ³ である。また通常、熱伝導率
は０．０３〜０．０８ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃、かさ密度
は０．３〜０．４ｇ／ｃｃである。

【００１９】上記アルミナシリケ−トバル−ン（Ｂ）の
配合量は、前記（Ａ）の樹脂固形分１００重量部に対し
て２５〜４００重量部、好ましくは４０〜２５０重量部
となるようにする。該配合量が２５重量部未満では、得
られた塗膜の断熱性、厚膜性が不十分となり、一方４０
０重量部を越えると、バインダ−成分が少なくなり、塗
膜強度が低下するので好ましくない。

【００２０】本発明においてセメント（Ｃ）としては、
一般的なセメントでよく、例えばポルトランドセメン
ト、白色セメント、高炉セメント、アルミナセメントな
どが使用でき、特にポルトランドセメントが好適であ
る。また該セメントには、塗膜乾燥後の塗面にヒビワレ
が生じるのを防止するために、必要に応じて合成樹脂繊
維、軽量骨材、保水剤などの添加剤を混合してもよい。

【００２１】該合成樹脂繊維としては、例えばビニロン
樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、
アクリル樹脂、塩化ビニリデン系樹脂等が挙げられ、こ
れらのうちアスペクト比３０〜４００、繊維長０．８〜
１２ｍｍのビニロン樹脂が好適である。該合成樹脂繊維
は、セメント１００重量部に対して０．１〜２重量部配
合するのが適当である。

【００２２】該軽量骨材としては、例えばパ−ライト、
シラスバル−ン、発泡ガラス球、ひる石、石灰砂、上記
（Ｂ）で列記のものなどが挙げられる。該軽量骨材は、
セメント１００重量部に対して５〜５０重量部配合する
のが適当である。

【００２３】該保水剤としては、例えばメチルセルロ−
ス、ヒドロキシエチルセルロ−ス、スタ−チエ−テル、
ポリビニルアルコ−ルなどが挙げられる。該保水剤は、
セメント１００重量部に対して０．１〜２重量部配合す
るのが適当である。

【００２４】上記セメント（Ｃ）の配合量は、前記
（Ａ）の樹脂固形分１００重量部に対して６〜２５０重
量部、好ましくは１５〜１５０重量部となるようにす
る。この範囲外で（Ｃ）が少ないと塗膜強度が低下し難
燃性が損なわれ、多いと塗膜の柔軟性が低下しヒビワレ
に追随しなくなるので好ましくない。

【００２５】本発明の断熱塗料は、上記（Ａ）、（Ｂ）
及び（Ｃ）成分からなり、これら成分の混合は特に制限
なく行なうことができるが、得られる断熱塗膜の難燃性
の面からは、（Ａ）及び（Ｂ）成分を混合してベ−ス塗
料を調整後、（Ｃ）成分を使用直前に配合する２液型塗
料として使用することが望ましい。これにより（Ｂ）成
分が塗膜表面に局在するのを防止でき、断熱塗膜の表面
・裏面が同一組成となり断熱性と難燃性の両立が可能で
あり、また組成の偏りによる塗膜の応力ひずみを緩和し
ワレの防止が可能である。

【００２６】本発明の断熱塗料には、必要に応じて、従
来公知の顔料や骨材を配合してもよい。顔料としては、
例えば酸化チタン、カ−ボンブラック、フタロシアニン
ブル−、酸化鉄などの着色顔料；クレ−、タルク、マイ
カ、シリカ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウムなど
の体質顔料などが挙げられ、骨材としては、上記（Ｂ）
以外の、例えばパ−ライト、火山れき、バ−ミキュライ
ト焼成物などの無機の微細発泡体、シラスバル−ン、ガ
ラスバル−ン、シリカバル−ンなどの微細中空発泡体等
が挙げられる。

【００２７】本発明の断熱塗料には、さらに必要に応じ
て造膜助剤、増粘タレ止め剤、消泡剤、分散剤、減水
剤、硬化促進剤、流動化剤、空気連行剤、遅延剤、保水
剤、難燃化剤、繊維状物質などを添加することができ
る。

【００２８】このうち、繊維状物質は塗膜の乾燥を速め
塗膜強度を向上させるために使用され、例えば硫酸マグ
ネシウム、ポリエチレン、パルプ、炭酸マグネシウム、
炭酸カルシウム、ナイロン、ビニロン、ガラス繊維、炭
素繊維などが例示でき、特に無機系の繊維状物質は難燃
化にも寄与しうるものである。該繊維状物質の配合割合
は、通常、樹脂エマルション（Ａ）の固形分重量に対し
て５重量％以下が適当である。

【００２９】本発明では、以上の通り得られる本発明の
断熱塗料を、基材面に塗装し断熱塗膜を形成することが
できる。該断熱塗膜のみで仕上げとしても良いし、さら
に該塗膜上に上塗り塗装を行なってもよい。

【００３０】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明する。

【００３１】実施例１〜５及び比較例１〜４ 表１に示す成分を配合し、攪拌混合して各ベ−ス塗材を
作成した。次いでこれらに表１に示すセメント成分を配
合し、攪拌混合して各水性断熱塗材を得た。表１中にお
ける（注１）〜（注１１）は下記の通りである。

【００３２】（注１）Ａ−１：ガラス転移温度−１０
℃、造膜温度０℃のカルボニル基含有アクリル共重合体
水性エマルション、固形分５５％ （注２）Ａ−２：ガラス転移温度２０℃、造膜温度１５
℃のカルボニル基含有アクリル共重合体水性エマルショ
ン及び架橋剤としてアジピン酸ジヒドラジドを含むエマ
ルション、固形分５５％ （注３）Ａ−３：ガラス転移温度１０℃、造膜温度０℃
のエチレン−酢酸ビニル系樹脂の水性エマルション、固
形分４６％ （注４）アルミナシリケ−トバル−ン：株式会社リボ−
ル製、商品名「ＡＳＢ」、熱伝導率０．０６ｋｃａｌ／
ｍ・ｈ・℃、粒子径０．０２〜０．６ｍｍ、かさ密度
０．３４ｇ／ｃｃの球状粒子 （注５）増粘剤：「アデカノ−ルＵＨ−４２０」、旭電
化社製 （注６）消泡剤：「ＳＮデフォ−マ−Ａ−６３」、サン
ノプコ社製 （注７）セメント：普通ポルトランドセメント （注８）ビニロン繊維：「ＲＢ−Ｗ２０３」、クラレ社
製 （注９）パ−ライト：「Ａ」、三井金属工業社製 （注１０）石灰石：４号品 （注１１）メチルセルロ−ス：「チロ−ゼＭＨ」、ヘキ
スト合成社製 上記の通り得られた各塗材をテフロン樹脂被覆鋼板上に
乾燥膜厚で約５ｍｍとなるように吹付け塗装し、２０℃
・６５％ＲＨの恒温恒湿室で７日間乾燥して塗膜を形成
した。次いでテフロン樹脂被覆鋼板より塗膜を引き剥が
し、膜厚約５ｍｍのフリ−塗膜を作成した。このフリ−
塗膜の熱伝導率を調べ、結果を表１に示す。

【００３３】また２００×３００×３．２ｍｍのスレ−
ト板上に、上記の通り得られた各塗材を上水で１５，０
００〜２０，０００ｃｐｓに粘度調整して、乾燥膜厚で
約５ｍｍとなるように吹付け塗装し、２０℃・６５％Ｒ
Ｈの恒温恒湿室で７日間乾燥して塗膜を形成した。実施
例の各塗材は平滑な仕上げだけでなく、さざなみ状仕上
げが可能であった。次いで各塗材及び得られた試験塗板
を下記性能試験に供した。結果を表１に示す。

【００３４】（＊１）熱伝導率（ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・
℃）：フリ−塗膜を７０×１５０ｍｍに切断したものを
試料として、「ＫｅｍｔｈｅｒｍＱＴＭ−Ｄ３」（京都
電子工業社製）を用いて測定した。

【００３５】（＊２）混合性：該塗材のセメント粉体混
合性を調べた。○は良好、△はやや混合に時間がかか
る、×は混合しにくくかなり時間がかかる、を夫々示
す。

【００３６】（＊３）吹付け作業性：各塗材について、
リシンガン、タイルガン、スタッコガンを夫々用いて塗
装作業性を調べた。○は全てのガンで問題なく吹付けで
きる、◇は塗材の微粒化がやや劣る、△は塗材の微粒化
が悪く作業時間がかかる、×は吹付けできない、を夫々
示す。

【００３７】（＊４）塗膜状態：各試験塗板の乾燥後の
塗膜表面の状態を目視で観察した。○は異常なし、△は
小さなワレがあり、×は大きなワレがあり、を夫々示
す。

【００３８】（＊５）自己消火性：各試験塗板を、塗膜
面を下に向けて４５度の角度に設置し、下からロウソク
の炎で加熱した。ロウソクの炎が３〜４ｃｍで、その１
ｃｍ程が塗膜に掛かるように設定した。加熱時間に対し
て加熱後に自己消火可能かどうかを調べ、消火可能な最
大加熱時間で自己消火性を評価した。◎は２分以上、○
は１分以上２分未満、△は３０秒以上１分未満、×は３
０秒未満、を夫々示す。 （＊６）付着力：スレ−ト板に対する付着性（ｋｇ／ｃ
ｍ² ）を、ＪＩＳ Ａ−６９０９の方法に従って、引張
り試験機を用いて測定した。

【００３９】

【発明の効果】本発明の厚膜形弾性断熱塗材によれば、
断熱性、難燃性だけでなく強靭性や耐久性にも優れた塗
膜を形成でき、特に建造物壁面の外装仕上げに好適であ
る。

【００４０】

【表１】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）カルボニル基含有アクリル系重合
   体を含む樹脂エマルション、（Ｂ）粒子径１０〜１００
   ０μｍのアルミナシリケ−トバル−ン、及び（Ｃ）セメ
   ントを、（Ａ）の樹脂固形分１００重量部に対して
   （Ｂ）を２５〜４００重量部、（Ｃ）を６〜２５０重量
   部含有することを特徴とする厚膜形断熱塗料。
2. 【請求項２】 樹脂エマルション（Ａ）がヒドラジン誘
   導体を含む請求項１記載の厚膜形断熱塗料。
3. 【請求項３】 （Ａ）及び（Ｂ）成分を混合してベ−ス
   塗料を調整後、（Ｃ）成分を使用直前に配合してなる請
   求項１又は２項記載の厚膜形断熱塗料。