JP2001157871A - 熱遮蔽方法および塗装物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車等の熱遮蔽を行うには、塗膜表面に熱
遮蔽手段を講じなければ効果がないと考えられていた。
そのため特に自動車等、商品の意匠（外観）が重要なフ
ァクターとなる物品については、選定できる塗料が限定
されてしまい適用が困難であった。 【解決手段】 塗装板の片面に赤外線反射機能を有する
金属顔料含有塗膜を形成させ、この塗膜形成面が赤外線
照射を受けない側となるように配置する。この方法によ
れば、塗装面の意匠の制約なく熱遮蔽機能を発揮するこ
とができる。また、金属顔料含有塗膜側に内装材を配置
すれば、家屋室内、自動車車内等の装飾についても制約
されることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽光等による閉
鎖空間の温度上昇を防ぐための熱遮蔽方法およびこの熱
遮蔽方法により形成された塗装物に関し、特に自動車車
内の温度上昇を抑制するに好適な熱遮蔽方法および塗装
物に関する。

【０００２】

【従来の技術】炎天下に自動車を放置すると車内温度が
上昇する。これを抑制するためにエアコンを使用すると
ガソリンの使用量が増え、ＣＯ_２ガスの排出量も増加す
る。このような、温度上昇抑制のためのエネルギー消費
は、自動車のみでなく、オフィス、住宅、倉庫等の建築
物、飛行機、船舶等の乗り物においても広く行われてお
り、消費するエネルギーも膨大である。

【０００３】上記の事情から、エネルギーを消費するこ
となく温度上昇を防ぐ一手段として種々の遮熱塗料が提
案されており、例えば特公昭５９−３１５４５号公報に
は酸化ニッケル、三酸化アンチモン等の顔料を含む熱反
射エナメルが、特許第２５９３９６８号公報には重金属
を含有しない黒色の太陽熱遮蔽塗料組成物が開示されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記熱反射エ
ナメルや太陽熱遮蔽塗料組成物は、その性質から、太陽
光の当たる塗装物の最表面に塗らなければ効果がないと
考えられている。そのため特に自動車等、商品の意匠
（外観）が重要なファクターとなる物品については、選
定できる塗料が限定されてしまうという難点があった。
従って、本発明が解決しようとする課題は、塗膜最表面
に塗らなくても熱遮蔽効果を発揮できる塗膜を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の熱遮蔽方法は、塗装板の片面に赤外線反射
機能を有する金属顔料含有塗膜を形成させ、この塗膜形
成面が赤外線照射を受けない側となるように上記塗装板
を配置する。また、自動車ボディに適用する場合は、ボ
ディの内側に赤外線反射機能を有する層を配置する。な
お、上記自動車ボディの内側とは、室内、ボンネット
内、トランク内等を指す。

【０００６】上記金属顔料含有塗膜の例としてはリーフ
ィングアルミニウムおよび／またはノンリーフィングア
ルミニウム含有塗膜が挙げられる。また、上記塗膜を形
成させた面に、内装材を隣接させることもできる。これ
らの方法によって形成された本発明の塗装物は、顕著な
熱遮蔽効果を発揮する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１に基づいて具
体的に説明する。図１は本発明の熱遮蔽方法によって得
られる塗装物の一例を示す断面図である。塗装物１は、
基材２の片面に、赤外線反射機能を有する金属顔料含有
膜層３が形成されている。基材２の、金属顔料含有膜層
３と反対の面には、プライマー層４、中塗り層５、およ
び上塗り層６がこの順に形成されている。このようにし
て製造した塗装物１は、上塗り層６の側（図では上方）
から太陽光が入射するように配置される。このようにす
ることで、熱が上塗り層６、中塗り層５、プライマー層
４および基材２を透過しても、赤外線反射機能を有する
金属顔料含有膜層３で反射される。このため、金属顔料
含有膜層３の裏（図では下方）には熱が伝わらない。

【０００８】金属顔料含有膜層３を形成する塗膜として
は、赤外線反射機能を有するものであれば材料は問わな
い。この赤外線反射機能とは、３５０〜２５００ｎｍの
波長領域におけるＪＩＳ Ａ ５７５９に準拠した光線
反射率が２０％以上、望ましくは５０〜９０％であるこ
とを意味する。

【０００９】赤外線反射機能を有する塗膜は、例えばア
ルミニウムフレーク顔料を含む塗料によって形成するこ
とができる。なかでも好ましいのはリーフィングアルミ
ニウムフレーク顔料を含む塗料である。リーフィングア
ルミニウムフレーク顔料とは、１〜１５０μｍの大きさ
の鱗片状アルミニウム粉末表面をステアリン酸等の薄膜
で覆ったものであり、この顔料を含有する塗料を基材２
に塗装すると、塗膜表面にアルミニウム粉末が浮いて来
て完全なアルミニウム層を形成する。また、その他の顔
料としてはリーフィング機能を持たないアルミニウム粉
末顔料等がある。

【００１０】金属顔料含有膜層３の厚さは、１〜１００
μｍであることが好ましく、さらに好ましくは１０〜５
０μｍである。塗膜厚が１μｍ未満では熱遮蔽機能が不
十分となり、１００μｍを超えると塗膜剥離等の問題が
生じることがある。

【００１１】本発明の方法によれば、金属顔料含有膜層
３に隣接して内装材を配置しても熱遮蔽効果は低下しな
い。したがって本発明の方法は、塗装面の意匠の制約が
ないことに加えて、室内、車内の装飾についても制約さ
れることなく熱遮蔽効果を発揮できるという特徴があ
る。

【００１２】上記の基材２は主として金属材料であり、
その例としては自動車ボディ、屋根材、倉庫外壁等に用
いられる亜鉛めっき鋼等の鋼材、アルミニウム材が挙げ
られるが、その他金属以外のプラスチック類、瓦材、ガ
ラス材等のセラミクス類も使用できる。

【００１３】また、図１では基材２の上にプライマー層
４、中塗り層５、さらにその上に上塗り層６が形成され
ているが、これらの層は必須ではない。例えばトラック
外板や建築材料に対する塗装の場合には中塗り層５はな
くてもよい。また、逆に自動車用等の場合は上塗り層６
の上に、さらに図示しないトップコート層を設けても良
く、プライマー層４と中塗り層５との間に遮熱機能を高
めるための図示しない断熱層を設けても良い（ここで断
熱層とは、塗料中に断熱機能を有する材料、例えば中空
ビーズを添加して形成した層を意味する）。さらにプラ
イマー層４は基材２の片面だけでなく、両面に形成して
もよい。

【００１４】上記各層４〜６の形成に用いる塗料組成物
は従来公知のもので十分であるが、いわゆる熱遮蔽塗料
を使用すると、熱遮蔽効果を一層発揮することができ
る。このような熱遮蔽塗料としては、３５０〜２５００
ｎｍの波長領域におけるＪＩＳＡ ５７５９に準拠した
光線反射率が高い顔料を含む塗料がある。

【００１５】光線反射率が高い顔料としては、上記波長
領域の全てを反射する白色系顔料、その他、シアニン、
マゼンタ、イエローの各顔料を適宜組み合わせて、減法
混色により上記光線反射率を高くすることもできる。と
くにマゼンタ系の顔料およびシアニン系の顔料の組み合
わせは、赤外領域周辺の光線反射率を著しく高めるため
好ましい。

【００１６】上記の条件に適合するものであれば、顔料
はどのようなタイプのものを用いてもよいが、例えば、
酸化鉄、酸化鉛、ストロンチウムクロメート、二酸化チ
タン、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、クロム
イエロー、クロムグリーン、コバルトグリーン、群青、
紺青、コバルトブルー等の無機顔料、また、例えば、フ
タロシアニングリーン、塩素化フタロシアニングリー
ン、フタロシアニンブルー、銅フタロシアニンブルー、
無金属フタロシアニンブルー、インダンスレンブルー、
ジオキサジンバイオレット、シンカシヤレッド等の有機
顔料が挙げられる。

【００１７】また、上記各顔料とは別に、炭酸カルシウ
ム、硫酸バリウム、クレー、タルク等の体質顔料を添加
してもよく、さらに用途によっては、亜鉛末、ジンクク
ロメート、リン酸アンモニウム、リン酸亜鉛等の防錆顔
料、アルミニウムフレーク顔料、真珠光沢顔料、白雲
母、ガラスビーズ等の光輝性顔料を併用してもよい。塗
料中の顔料含有量は、塗料中の不揮発分の重量比（ＰＷ
Ｃ）として表わした場合、２．５〜５０重量％が好まし
い。

【００１８】顔料の分散に用いるビヒクルとしては、従
来公知のアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアミド
系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポ
リブタジエン系樹脂、およびこれら樹脂の変性体等が挙
げられる。これらの樹脂は、金属顔料含有膜層３用にも
使用できる。

【００１９】次に本発明の熱遮蔽方法を、自動車ボディ
ーに適用する場合の例を用いて説明をする。

【００２０】プライマー層４はカチオン電着塗料で形成
することが好ましい。この場合、ビヒクルとしては耐食
性、つきまわり性の点でカチオン変性エポキシ樹脂が好
ましく、この樹脂を酸で中和することにより水溶性塗料
として使用する。

【００２１】上記カチオン変性エポキシ樹脂は、エポキ
シ樹脂のエポキシ環を１級アミン、２級アミンあるいは
３級アミン等のアミン類によって開環してカチオン化す
る。

【００２２】出発原料であるエポキシ樹脂の例として
は、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノ
ールＳ、フェノールノボラック、クレゾールノボラック
等の多環式フェノール化合物とエピクロルヒドリンとの
反応生成物であるポリフェノールポリグリシジルエーテ
ル型エポキシ樹脂が挙げられる。この樹脂は、２官能の
ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ビ
スフェノール類、２塩基性カルボン酸等により鎖延長し
て用いることができる。

【００２３】また同じくアミン類によるエポキシ環の開
環反応の前に、分子量またはアミン当量の調節、熱フロ
ー性の改良等を目的として、一部のエポキシ環に対して
２−エチルヘキサノール、ノニルフェノール、エチレン
グリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、プロピ
レングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテルのよ
うなモノヒドロキシ化合物を付加して用いることもでき
る。

【００２４】エポキシ環を開環し、アミノ基を導入する
際に使用し得るアミン類の例としては、ブチルアミン、
オクチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、メ
チルブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノー
ルアミン、Ｎ−メチルエタノールアミン、トリエチルア
ミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミンなどの１級、
２級または３級アミンを挙げることができる。なお、３
級アミンは中和剤として用いる酸との塩の形でも使用で
きる。また、アミノエチルエタノールアミンメチルイソ
ブチルケチミンの様なケチミンブロック１級アミノ基含
有２級アミンも使用することができる。これらのアミン
類は、全てのエポキシ環を開環させるために、エポキシ
環に対して少なくとも等しい当量で反応させる必要があ
る。

【００２５】上記カチオン変性エポキシ樹脂の数平均分
子量は１５００〜５０００の範囲が好ましい。数平均分
子量が１５００未満の場合は、硬化形成塗膜の耐溶剤性
および耐食性等の物性が劣ることがある。反対に５００
０を超える場合は、樹脂溶液の粘度制御が難しく合成が
困難なばかりか、得られた樹脂の乳化分散等の操作上ハ
ンドリングが困難となることがある。さらに加熱・硬化
時のフロー性が悪く塗膜外観を著しく損ねる場合があ
る。

【００２６】上記カチオン変性エポキシ樹脂からなる水
溶性ビヒクルに、４級アンモニウム塩化したアミン変性
エポキシ樹脂等に分散した顔料を添加する。その他、必
要に応じて体質顔料、防錆顔料、有機溶剤、界面活性剤
等を加えても良い。

【００２７】上記カチオン電着塗料は、架橋剤として公
知のブロックポリイソシアネートが使用される。このブ
ロックポリイソシアネートはトリレンジイソシアネー
ト、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイ
ソシアネート等のポリイソシアネート類を、特定の温
度、例えば１２０〜１５０℃で解離するメタノール、エ
タノール、ジエタノールアミン、オキシム、ε−カプロ
ラクタム等のブロック剤でブロックしたものである。

【００２８】上記中塗り層５を形成する塗料のビヒクル
としては、ポリエステルメラミン樹脂やアルキドメラミ
ン樹脂が好ましく、この樹脂を構成するモノマーの例と
しては、トリメチロールプロパン、ネオペンチルグリコ
ール、無水フタル酸、イソフタル酸、ヘキサヒドロフタ
ル酸、アジピン酸、ε−カプロラクトンが挙げられる。
また顔料としては、特に制限はないが、上記波長領域の
光を反射する顔料を含む塗料を使用すれば、遮熱効果を
さらに上昇することができる。

【００２９】また、上記上塗り層６を形成する塗料のビ
ヒクルとしては、ソリッドカラー用にはアルキドメラミ
ン樹脂系またはポリエステルメラミン樹脂系、メタリッ
クカラーあるいはクリヤー用にはアクリルメラミン樹脂
等が好適に使用できる。またソリッドカラー用、メタリ
ックカラー用とも使用する顔料には何の制限もないた
め、自由な意匠を表現することができる。

【００３０】各層に用いる塗料形態も、プライマー層４
がカチオン電着塗料である場合を除いて、有機溶剤型、
水性、粉体等どれでも可能である。また、塗装方法もス
プレー塗装、刷毛塗り塗装、浸漬塗装、ロール塗装、流
し塗装等どのような方法も使用できる。

【００３１】熱遮蔽方法に関する手順の具体例は次の通
りである。すなわち、基材２をアルカリ脱脂・洗浄、化
成処理後、電着槽へ浸漬してプライマー層４を被覆さ
せ、水洗後、１２０〜１８０℃で焼き付ける。次にスプ
レー塗装により中塗り層５および上塗り層６を順次スプ
レー塗布する。焼付けは各層別々に行うこともできる
が、上塗り層６およびクリヤーコートを同時に焼付ける
２コート１ベーク法によることが好ましい。また、さら
に熱遮蔽性を上昇させる目的でプライマー層４と中塗り
層５との間に断熱層を設ける等、必要に応じて層を増減
してもかまわない。

【００３２】プライマー層４の乾燥膜厚は少なくとも１
０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍ、さらに好ましくは
１５〜２０μｍである。また、中塗り層５および上塗り
層６の乾燥膜厚はそれぞれ２０〜５０μｍ、好ましくは
３０〜４０μｍである。

【００３３】金属顔料含有膜層３は、上記各層４〜６の
形成前または形成後、単独に塗布・乾燥させることによ
って形成することができる。しかしこの形成方法は特に
限定されず、他の層、例えば中塗り層５および上塗り層
６の塗装後、焼付け前に金属顔料含有膜層３も塗装し、
同時に焼き付ける方法、あるいはプライマー層４にも金
属顔料含有膜層３を使用し、基材２の両面に塗装する
等、多種の方法が考えられる。

【００３４】

【実施例】次に本発明を実施例および比較例により更に
詳細に説明する。なお、各例中の％は重量％を表わす。

【００３５】実施例1および比較例１ 脱脂洗浄および化成処理済みの３０ｃｍ×４０ｃｍ×
０．８ｍｍ厚鉄製テストピースを、パワートップＶ６
（日本ペイント社製、グレー色電着塗料）に浸漬塗装し
て水洗後１５０℃で焼付けた。

【００３６】電着塗膜（プライマー層表裏）の乾燥膜厚
は２０μｍであった。次に、電着塗膜の片面にオルガＰ
−２ ８１０１（日本ペイント社製、中塗り塗料）をス
プレー塗装し、さらにその上にオルガＰ−２−１ ２０
２Ｂ（日本ペイント社製、上塗り塗料）をスプレー塗装
して１５０℃で同時焼付けを行い、多層塗膜を形成し
た。中塗り塗膜および上塗り塗膜の乾燥膜厚は共に４０
μｍであった。

【００３７】引き続き、上記多層塗膜が形成されたテス
トピースの裏面に、下記組成の金属顔料含有塗料をスプ
レー塗装し、常温乾燥させて乾燥膜厚３０μｍの金属顔
料含有膜層を形成した。また、金属顔料含有膜層のない
ものを比較例用テストピースとして作成した。

【００３８】金属顔料含有膜層の赤外線反射機能を、Ｊ
ＩＳ Ａ ５７５９に準拠し、近赤外スペクトル測定装
置（Ｕ−３５００形自記分光光度計、ＷＩランプ（ヨウ
素タングステン）使用、日立製作所社製）を用いて調べ
たところ、３点平均光線反射率は７２％であった。

【００３９】 金属顔料含有塗料の組成 アクリル樹脂（数平均分子量６０００） ２２．２％ ブチル化メラミン樹脂（数平均分子量１２００） ９．５％ アルミニウム箔（リーフィングアルミニウム） ３．５％ 添加剤 ５．２％ （有機アマイド系、アミン系および非シリコン界面活性剤他） 溶剤 ５９．６％ （芳香族炭化水素、エステルおよびアルコールの混合物）

【００４０】上記各テストピースを図２に示す温度測定
用試験ボックスにセットして遮熱試験を行い、その結果
を下記表1および表２に示した。このボックス１０は、
断熱発泡材（ポリスチレンフォーム）製の本体１１およ
び同じ材質の枠１２とからなる。

【００４１】温度測定試験を実施する際には、先ず本体
１１にテストピース１３を載せて枠１２で固定する。次
に、テストピース１３の外面に表面温度測定用熱電対１
４を、裏面に裏面温度測定用熱電対１５を、さらに本体
１１の中央部にボックス中央温度測定用熱電対１６を設
置し、それぞれの温度の測定は温度計１７（ＨＲ２５０
０Ｅ、横河電機社製）で行う。そしてテストピース１３
の中央上方１５ｃｍの位置に１００Ｖ、２００Ｗの赤外
線ランプ１８（東芝レフランプＲＦ、東芝社製）を置い
て熱線を照射し、１時間経過後の各温度を測定する。

【００４２】本実施例および比較例で使用した温度測定
用試験ボックス１０は、断熱発泡材（ポリスチレンフォ
ーム）製のため比較的蓄熱しやすく、自動車車内を想定
したものである。

【００４３】実施例２ リーフィング塗料中のアルミニウム箔を、ノンリーフィ
ング用のアルミニウム箔に代えて調製したシルバーベー
ス塗料を使用した以外は実施例１と同様にしてテストパ
ネルを作成し（金属顔料含有膜層の３点平均光線反射率
５８％）、上記と同様の遮熱試験を行い、その結果を表
１に示した。

【００４４】実施例３実施例１で使用した電着塗料に代
えて、基材片面のプライマー層をリーフィング塗膜とし
た以外は実施例１と同様にして、テストピースを作成
し、上記と同様の遮熱試験を行い、その結果を表１に示
した。

【００４５】実施例４、５および比較例２、３ 中塗り層および上塗り層の塗料を下記遮熱塗料に代え、
基材とプライマー表層との間に下記組成のビーズ入り断
熱層を設けた以外は実施例１と同様にして、実施例４の
遮熱試験を行った。また、実施例４のプライマー層も同
じ遮熱塗料に代えたものを実施例５、実施例４の金属含
有顔料層をなくしたものを比較例２、実施例６の金属含
有顔料層をなくしたものを比較例３として、それぞれ遮
熱試験を行った。その結果を表１および表２に示した。

【００４６】 遮熱塗料組成 アミノ変性エポキシ樹脂（数平均分子量２２００） １５．０％ 赤外線反射顔料 ０．４％ （ベンゾイミダゾロン系、フタロシアニン系およびキナクリドン系顔料の混合物 ） チタンホワイト ３．３％ 体質顔料（Ｓｉ−Ａｌ系） １．０％ 防錆顔料（Ｐｂ−Ｓｉ系） ０．６％ 溶剤（セロソルブ系） ０．３％ 添加剤（中和剤他） １．８％ 純水 ７７．６％

【００４７】 ビーズ入り断熱層の塗料組成 ポリエステル樹脂 ２９．８％ （数平均分子量２５００、酸価６、ＯＨ価１００） ブチル化メラミン樹脂（数平均分子量１２００） １０．０％ エポキシ樹脂 ４．０％ （エピクロルヒドリン−ビスフェノール型、数平均分子量９００） 中空ビーズ（セラミック製） １１．０％ 界面活性剤（非シリコン系） ０．２％ 溶剤（芳香族炭化水素系、エステル系およびアルコール系の混合物）４５．０％

【００４８】上記各実施例および比較例の結果から明ら
かなように、基材の裏面に金属顔料含有膜層を設けた各
実施例のテストピースは、金属顔料含有膜層のない各比
較例に比べて顕著な遮熱効果を有することが判明した。

【００４９】

【表１】

【００５０】

【表２】

【発明の効果】上記のように本発明の方法によれば、塗
装板の片面に赤外線反射機能を有する金属顔料含有塗膜
を形成させ、この塗膜形成面が赤外線照射を受けない側
となるように配置しているため、塗膜側から太陽光が入
射して熱が各塗膜層および基材を透過して来ても金属顔
料含有塗膜で反射される。このため、金属顔料含有塗膜
の裏には熱が伝わらない。したがって塗装面の意匠の制
約なく熱遮蔽機能を発揮することができる。また、金属
顔料含有塗膜側に内装材を配置すれば、家屋室内、自動
車内部、特に車内等の装飾についても制約されることな
く熱遮蔽効果を発揮できる。さらに、エアコンの使用料
が減るため省エネルギーにも貢献する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱遮蔽方法によって得られる塗装物の
一例を示す断面図である。

【図２】本発明に関する温度測定用試験ボックスの断面
図である。

【符号の説明】

１ 塗装物 ２ 基材 ３ 金属顔料含有膜層 ４ プライマー層 ５ 中塗り層 ６ 上塗り層 １０ 試験ボックス １１ 本体 １２ 枠 １３ テストピース １４、１５、１６ 熱電対 １７ 温度計 １８ 赤外線ランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森山 信 東京都品川区南品川４丁目１番15号 日本 ペイント株式会社内 (72)発明者 佐藤 康生 東京都品川区南品川４丁目１番15号 日本 ペイント株式会社内 (72)発明者 長尾 五郎 東京都品川区南品川４丁目１番15号 日本 ペイント株式会社内 (72)発明者 沢村 隆光 神奈川県横須賀市田浦港町無番地 関東自 動車工業株式会社内 (72)発明者 潮田 裕之 神奈川県横須賀市田浦港町無番地 関東自 動車工業株式会社内 (72)発明者 野村 清 神奈川県鎌倉市笛田476番地 (72)発明者 三木 勝夫 埼玉県大宮市天沼町２丁目809番４号 Ｆターム(参考） 4D075 AA01 AA09 AB01 AC11 AC21 BB65X BB73X CA17 DA23 DB02 DC12 EA41 EB22 EB33 EB38 EC10 EC11

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塗装板の片面に赤外線反射機能を有する
   金属顔料含有塗膜を形成させ、この塗膜形成面が赤外線
   照射を受けない側となるように前記塗装板を配置するこ
   とを特徴とする熱遮蔽方法。
2. 【請求項２】 自動車ボディの内側に、赤外線反射機能
   を有する金属顔料含有塗膜を形成させることを特徴とす
   る自動車内部の熱遮蔽方法。
3. 【請求項３】 前記金属顔料含有塗膜がリーフィングア
   ルミニウムおよび／またはノンリーフィングアルミニウ
   ム含有塗膜である請求項１または２記載の熱遮蔽方法。
4. 【請求項４】 前記塗膜を形成させた面に、さらに内装
   材を隣接させることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   か１項記載の熱遮蔽方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項記載の熱遮
   蔽方法によって形成された塗装物。