JP2004308378A

JP2004308378A - 建築物の温度上昇抑制構造

Info

Publication number: JP2004308378A
Application number: JP2003123504A
Authority: JP
Inventors: Takashi Okamoto; 隆司岡本; Katsuya Ono; 克也小野; Seiichi Onoe; 誠一尾上; Shigeto Kamimura; 茂人上村
Original assignee: SK Kaken Co Ltd
Current assignee: SK Kaken Co Ltd
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2023-04-28
Also published as: JP4060231B2

Abstract

【課題】建築物の温度上昇を十分に抑制することができる方法を提供する。
【解決手段】建築物外装面の表面に形成された被膜、及び該被膜表面に水を供給する手段を備えた建築物の温度上昇抑制構造において、該被膜として、水蒸気吸脱着性がヒステリシス特性を有する下塗層、及び被膜表面の水に対する接触角が７０°以下である上塗層を設ける。該上塗層は、（ａ）テトラアルコキシシラン化合物、（ｂ）触媒、（ｃ）水、（ｄ）溶剤、及び（ｅ）第４級カチオン塩基含有重合体を混合して得られる上塗材組成物によって形成させる。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物の屋根、屋上、外壁などの外装面被膜表面に水を供給することにより、建築物の温度上昇を抑制する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、都市部において、コンクリート建造物や冷房等から排出される人工放射熱などにより、都市気候が作り出されている。特に夏期において都市部における屋外の温度上昇は著しく、ヒートアイランド現象と呼ばれる問題を引き起こしている。これに対し、建築物内部においては、冷房の使用によって屋内温度を下げることが頻繁に行われるが、冷房の多用は消費電力エネルギーを増加させるだけでなく、室外機からの排気によって屋外の温度上昇を助長している。
【０００３】
建築物の温度上昇を抑制する方法としては、例えば、特開平６−１００７９６号に開示された塗材等を塗付する方法がある。しかしながら、このような方法では、必ずしも十分な温度上昇抑制効果が得られない場合があった。
建築物の温度上昇を抑制する別の方法としては、例えば、特開平４−１８６０３０号に開示されているように、屋根に散水を行うことにより、その気化潜熱で屋根を冷却する方法がある。しかしながら、該公報に記載されたような散水構造を設けるだけでは、水が短時間に流下してしまうため、効率的な冷却効果を得ることができず、また、屋根表面に供給された水は、筋状に流れ落ちるため、屋根全体を均一に冷却することができないという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、建築物の温度上昇を十分に抑制することができる方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は鋭意検討の結果、建築物外装面の表面に形成された特定の積層被膜と、該被膜表面に水を供給する手段とを有する構造を採用することにより、建築物の温度上昇を十分に抑制できることを見出し、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、本発明は以下の特徴を有するものである。
１．建築物外装面の表面に形成された被膜、及び該被膜表面に水を供給する手段を備えた建築物の温度上昇抑制構造であって、該被膜が、
水蒸気吸脱着性がヒステリシス特性を有する下塗層、及び
（ａ）テトラアルコキシシラン化合物、（ｂ）触媒、（ｃ）水、（ｄ）溶剤、及び（ｅ）第４級カチオン塩基含有重合体を混合して得られる上塗材組成物により形成され、被膜表面の水に対する接触角が７０°以下である上塗層
を有することを特徴とする建築物の温度上昇抑制構造。
２．下塗層が、
（ｐ）結合剤を固形分で１００重量部、
（ｑ）多孔質無機粉体を１０〜６００重量部
含有する下塗材組成物により形成されたものであることを特徴とする１．に記載の建築物の温度上昇抑制構造。
３．下塗材組成物が、さらに、（ｒ）吸放湿性合成樹脂微粒子を２〜１００重量部含有することを特徴とする２．に記載の建築物の温度上昇抑制構造。
４．下塗材組成物において、（ｐ）が反応性官能基含有合成樹脂結合剤を含み、（ｒ）が反応性官能基含有吸放湿性合成樹脂微粒子であり、さらに、
（ｓ）該官能基と反応可能な官能基を有する架橋剤
を含有することを特徴とする２．または３．に記載の建築物の温度上昇抑制構造。
５．上塗層が、前記（ａ）〜（ｅ）成分に加え、さらに（ｆ）粒子径３〜１００ｎｍの金属酸化物ゾルを混合して得られる上塗材組成物により形成されたものであることを特徴とする１．〜４．のいずれかに記載の建築物の温度上昇抑制構造。
【０００７】
ここで、上記上塗層を形成する上塗材組成物について説明する。
上塗材組成物は、（ａ）テトラアルコキシシラン化合物、（ｂ）触媒、（ｃ）水、（ｄ）溶剤、及び（ｅ）第４級カチオン塩基含有重合体を混合して得られるものであり、その形成被膜は十分な親水性を発現することができる。
（ａ）テトラアルコキシシラン化合物（以下「（ａ）成分」という）としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラｎ−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラｎ−ブトキシシラン、テトライソブトキシシラン、テトラｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラｔ−ブトキシシラン、テトラフェノキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン等、あるいはこれらの縮合物が挙げられる。このうち、本発明における（ａ）成分としては、テトラメトキシシラン及び／またはその縮合物が好適に用いられる。
【０００８】
上塗材組成物においては、（ａ）成分以外のアルコキシシラン化合物を併用することもできる。このようなアルコキシシラン化合物としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロロシラン等、あるいはこれらの縮合物が挙げられる。また、カルボキシル基、水酸基、スルホン基、オキシアルキレン基等を含有するアルコキシシラン化合物を使用することもできる。
【０００９】
（ｂ）触媒（以下「（ｂ）成分」という）は、（ａ）成分の加水分解反応に作用する成分である。具体的には、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸；酢酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸等の有機酸；水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、アミン化合物などのアルカリ触媒；ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジオクチエート、ジブチルスズジアセテート等の有機スズ化合物；アルミニウムトリス（アセチルアセトネート）、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス（エチルアセトアセテート）等の有機アルミニウム化合物；チタニウムテトラキス（アセチルアセトネート）等の有機チタニウム化合物；ジルコニウムテトラキス（セチルアセトネート）等の有機ジルコニウム化合物；ホウ酸等のホウ素化合物などが挙げられる。
【００１０】
（ｂ）成分の混合量は、（ａ）成分のＳｉＯ_２換算量１００重量部に対して、０．１〜１０重量部、望ましくは０．５〜５重量部である。（ｂ）成分が０．１重量部より少ない場合は、形成被膜の親水性が十分に発現されないおそれがある。１０重量部を超える量では、混合量に見合う効果発現が望めない。
【００１１】
なお、ＳｉＯ_２換算とは、アルコキシシラン化合物等のＳｉ−Ｏ結合をもつ化合物を、完全に加水分解した後に、９００℃で焼成した際にシリカ（ＳｉＯ_２）となって残る重量分にて表したものである。
一般に、アルコキシシラン化合物等は、水と反応して加水分解反応が起こりシラノールとなり、さらにシラノール同士やシラノールとアルコキシにより縮合反応を起こす性質を持っている。この反応を究極まで行うと、シリカ（ＳｉＯ_２）となる。これらの反応は
ＲＯ（Ｓｉ（ＯＲ）_２Ｏ）_ｎＲ＋（ｎ＋１）Ｈ_２Ｏ→ｎＳｉＯ_２＋（２ｎ＋２）ＲＯＨ
（Ｒはアルキル基を示す。ｎは整数。）
という反応式で表されるが、この反応式をもとに残るシリカ成分の量を換算したものである。
【００１２】
（ｃ）水（以下「（ｃ）成分」という）の混合量は、（ａ）成分のＳｉＯ_２換算量１００重量部に対して、１００〜５００００重量部、望ましくは５００〜１００００重量部である。このような混合量であることにより、（ｃ）成分との反応より生成する（ａ）成分のシラノール基の縮合反応が抑制され、形成被膜が十分な親水性を発現することが可能となる。（ｃ）成分の混合量が、１００重量部より少ない場合は、上塗材組成物の貯蔵安定性が確保し難く、また形成被膜における親水性発現効果も低下する。５００００重量部より多い場合は、形成被膜における親水性発現効果を得ることが困難となる。
【００１３】
（ｄ）溶剤（以下「（ｄ）成分」という）としては、例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール等のアルコール類、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のグリコール誘導体の他、炭化水素類、エステル類、ケトン類、エーテル類等が挙げられる。このうち、メタノール、エタノール、イソプロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルから選ばれる１種以上が、上塗材組成物の貯蔵安定性及び形成被膜の親水性発現性の点から好適に用いられる。
（ｄ）成分の混合量は、（ａ）成分のＳｉＯ_２換算量１００重量部に対して、１００〜５００００重量部、望ましくは５００〜１００００重量部である。１００重量部より少ない場合は、上述の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）成分を均一に溶解させることが困難となる。５００００重量部より多い場合は、形成被膜における親水性発現効果を得ることが困難となる。
【００１４】
本発明の上塗材組成物では、（ｅ）第４級カチオン塩基含有重合体（以下「（ｅ）成分」という）が必須成分として含まれることにより、塗付時にハジキ等が発生せず、被塗面に対して均一に塗付することが可能となる。さらに、（ｅ）成分は、形成被膜の親水性の点においても好ましいものである。したがって、本発明では上塗材組成物に（ｅ）成分が含まれることにより、安定した冷却効果を得ることができる。
【００１５】
（ｅ）成分における第４級カチオン塩基としては、第４級アンモニウム塩基、第４級イミダゾリウム塩基、第４級ホスホニウム塩等が挙げられる。この中でも、特に第４級アンモニウム塩基が好適である。
【００１６】
（ｅ）成分は、重合体を構成する単量体成分として、（ｌ）第４級カチオン塩基含有単量体（以下「（ｌ）成分」という）を使用することによって得ることができる。また、（ｍ）第４級カチオン塩基が生成可能な単量体（以下「（ｍ）成分」という）を使用して重合体を得た後、（ｍ）成分の官能基を４級化することによって得ることもできる。
なお、（ｌ）成分は、重合前に（ｍ）成分を予め４級化することによって得ることができる。
【００１７】
（ｅ）成分は、（ｌ）成分及び／または（ｍ）成分を、（ｎ）これらと共重合可能なその他の単量体（以下「（ｎ）成分」という）とともに共重合したものでもよいし、（ｌ）成分及び／または（ｍ）成分のみからなる重合体でもよい。
（ｌ）成分、（ｍ）成分は、（ｅ）成分を構成する単量体成分中に合計３重量％以上（好ましくは１０重量％以上１００重量％以下、より好ましくは１５重量％以上８０重量％以下、最も好ましくは２０重量％以上５０重量％以下）含まれることが望ましい。このような比率であれば、ハジキ防止性及び親水性付与の点において、より優れた効果を得ることができる。
【００１８】
（ｌ）成分としては、第４級カチオン塩基と重合性不飽和結合とを有するものが使用できる。このうち第４級アンモニウム塩基含有単量体としては、例えば、ジメチルアミノエチルアクリレート４級化物、ジエチルアミノエチルアクリレート４級化物、ジメチルアミノエチルメタクリレート４級化物、ジエチルアミノエチルメタクリレート４級化物、メチルエチルアミノアクリレート４級化物、メチルエチルアミノエチルメタクリレート４級化物、ジメチルアミノスチレン４級化物、ジエチルアミノスチレン４級化物、メチルエチルアミノスチレン４級化物等を挙げることができる。これらは１種または２種以上で使用することができる。
【００１９】
（ｍ）成分としては、４級化によって第４級カチオン塩基が生成可能な官能基と重合性不飽和結合とを有するものが使用できる。このうち第４級アンモニウム塩基が生成可能な単量体としては、例えば、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、メチルエチルアミノアクリレート、メチルエチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノスチレン、ジエチルアミノスチレン、メチルエチルアミノスチレン等を挙げることができる。これらは１種または２種以上で使用することができる。
【００２０】
（ｍ）成分の４級化は公知の方法によればよい。４級化剤としては、例えば、ベンジルクロライド、塩化メチル、塩化エチル、臭化メチル、ヨウ化メチル、硫酸ジエチル、硫酸ジメチル、トルエンスルホン酸メチル、トルエンスルホン酸エチル、メタンスルホン酸メチル、メタンスルホン酸エチル等が挙げられる。
【００２１】
（ｎ）成分としては、上記（ｌ）成分、（ｍ）成分と共重合可能な単量体であれば特に限定されない。具体的には、例えば、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート等のアクリル酸またはメタクリル酸のアルキルエステル；アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、イタコン酸等のカルボキシル基含有モノマー；２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ポリグリセロールジアクリレート、ポリグリセロールジメタクリレート等の水酸基含有モノマー；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル系モノマー；アクリロニトリル、メタアクリロニトリル等のニトリル基含有モノマー；スチレン、２−メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼン等の芳香族モノマー；アクリルアミド、メタクリルアミド、マレイン酸アミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等のアミド基含有モノマー；アクロレイン、ダイアセトンアクリルアミド、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のカルボニル基含有モノマー；等を挙げることができる。
【００２２】
（ｅ）成分の混合量は、（ａ）成分のＳｉＯ_２換算量１００重量部に対して、固形分換算で１〜１００重量部、望ましくは５〜５０重量部である。（ｅ）成分が１重量部より少ない場合は、被膜を均一に塗付形成することが困難となる。１００重量部より多い場合は、耐水性等の被膜物性に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００２３】
本発明の上塗材組成物では、上述の（ａ）〜（ｅ）成分に加え、さらに（ｆ）粒子径３〜１００ｎｍの金属酸化物ゾル（以下「（ｆ）成分」という）が含まれることが望ましい。（ｆ）成分の配合によって、形成被膜の親水性をいっそう高めることができる。
【００２４】
このような（ｆ）成分は、金属酸化物からなるコロイド粒子が溶媒中に分散しているコロイド溶液である。
（ｆ）成分における金属成分としては、例えば、珪素、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、アンチモン、マグネシウム等が挙げられる。この中でも、金属成分が珪素であるシリカゾルが好適である。
溶媒としては、水及び／または有機溶剤が使用可能であるが、貯蔵安定性等の点において有機溶媒が好適である。有機溶媒の具体例としては、例えば、メタノール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、エチレングリコール、エチルセロソルブ、ジメチルアセトアミド等が挙げられる。
（ｆ）成分の粒子径は３〜１００ｎｍ、望ましくは５〜８０ｎｍである。（ｆ）成分の粒子径が小さすぎる場合は親水性向上効果が得られ難く、粒子径が大きすぎる場合は被膜の鮮映性が損なわれるおそれがある。なお、本発明における粒子径は、動的光散乱法によって測定される値である。
【００２５】
（ｆ）成分の混合量は、（ａ）成分のＳｉＯ_２換算量１００重量部に対して、固形分換算で５〜１０００重量部、望ましくは１０〜３００重量部である。このような混合量であれば、十分な親水性向上効果を得ることができる。
【００２６】
本発明の上塗材組成物においては、上述の成分の他、例えば、樹脂、顔料、染料、増粘剤、レベリング剤、湿潤剤、可塑剤、防腐剤、防黴剤、防藻剤、抗菌剤、界面活性剤、消泡剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等を混合することもできる。樹脂としては、上述の（ｅ）成分以外の樹脂が挙げられる。具体的には、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ブチラール樹脂、アミノ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等、あるいはこれらを複合した樹脂等を挙げることができる。このうち、樹脂中の官能基として、例えば、水酸基、カルボキシル基、アルコキシル基等を有するものは（ａ）成分との反応性を付与することもできる。
顔料としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、カーボンブラック、酸化第二鉄、黄色酸化鉄、群青、コバルトグリーン等の無機系着色顔料、アゾ系、ナフトール系、ペリレン系、キナクリドン系、ベンゾイミダゾール系、フタロシアニン系等の有機系着色顔料、重質炭酸カルシウム、クレー、カオリン、タルク、沈降性硫酸バリウム、炭酸バリウム、ホワイトカーボン、珪藻土等の体質顔料等を使用することができる。但し、光触媒機能を有する成分の使用は、経時的な密着性の低下、着色被膜の退色、金属基材の腐食、光触媒作用の低下等のおそれがあることから、避けることが望ましい。
【００２７】
次に、上記下塗層を形成する下塗材組成物について説明する。
本発明における下塗層は、水蒸気吸脱着性を有するものであり、（ｐ）結合剤、（ｑ）多孔質無機粉体を含有する下塗材組成物により形成することができる。
【００２８】
具体的に、（ｐ）結合剤（以下「（ｐ）成分」という。）としては、（ｐ−１）合成樹脂結合剤及び／または（ｐ−２）無機結合剤を使用することが望ましい。
【００２９】
（ｐ−１）合成樹脂結合剤（以下「（ｐ−１）成分」という。）としては、例えば、エチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、アルキッド樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂等、あるいはこれらの複合系等の水系、溶剤系の何れの樹脂も使用することができる。特に、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂から選ばれる１種または２種以上の樹脂を用いると耐久性を高めることができ、またエポキシ樹脂を用いると密着性を高めることができ好ましい。
（ｐ−１）成分を用いることにより、可撓性を有する下塗層を得ることができる。また、可撓性の程度は、樹脂のガラス転移温度等を調整することにより、自由に変えることができる。
【００３０】
（ｐ−２）無機結合剤（以下「（ｐ−２）成分」という。）としては、例えば、ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、白色セメント、焼石膏、コロイダルシリカ、水溶性珪酸アルカリ金属塩等があげられ、これらの１種または２種以上を使用することができる。
（ｐ−２）成分を用いることにより、下塗層の厚みを大きくすることが可能となる。また高い水蒸気吸脱着性能を確保することも可能となる。
【００３１】
結合剤として（ｐ−１）成分を含む場合、（ｐ−１）成分は反応性官能基含有合成樹脂結合剤であることが望ましい。（ｐ−１）成分の反応性官能基としては、後述する架橋剤の官能基と反応可能であるものが使用できる。このような官能基の組み合わせとしては、例えば、カルボキシル基と金属イオン、カルボキシル基とカルボジイミド基、カルボキシル基とエポキシ基、カルボキシル基とアジリジン基、カルボキシル基とオキサゾリン基、水酸基とイソシアネート基、カルボニル基とヒドラジド基、エポキシ基とアミノ基、等があげられる。
【００３２】
本発明では（ｐ−１）成分の反応性官能基として、特に、カルボキシル基が好適に用いられる。カルボキシル基含有合成樹脂結合剤は、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸などのエチレン性不飽和カルボン酸等、及びこれらのアンモニウム塩、有機アミン塩、アルカリ金属塩等のカルボキシル基含有モノマーを共重合することにより得られる。これらモノマーは１種または２種以上を使用することができる。
【００３３】
（ｑ）多孔質無機粉体（以下「（ｑ）成分」という。）としては、例えば、シリカゲル、ゼオライト、硫酸ナトリウム、アルミナ、活性炭、アロフェン等の粘土鉱物の多孔質無機粉体を使用することができる。（ｑ）成分としてはシリカゲル、ゼオライト、活性炭、アロフェンから選ばれる１種以上が好ましく、この中でもシリカゲルが最も好ましい。
【００３４】
（ｑ）成分の比表面積は１００ｍ^２／ｇ以上（好ましくは２００ｍ^２／ｇ以上、さらに好ましくは３００ｍ^２／ｇ以上）であることが望ましい。なお、比表面積は、ＢＥＴ法により測定される値である。
（ｑ）成分の混合量は（ｐ）成分の固形分１００重量部に対して、１０〜６００重量部である。（ｑ）成分の混合量が１０重量部より小さい場合は、十分な吸脱着性能、ヒステリシス特性を得ることができない。６００重量部を超えると下塗層が脆くなりやすく、クラック発生のおそれが高くなる。
【００３５】
下塗材組成物においては、上述の成分に加え、さらに、（ｒ）吸放湿性合成樹脂微粒子（以下「（ｒ）成分」という。）を含有することが望ましい。
（ｒ）成分は吸放湿性を有するものであるが、具体的には、温度２０℃、相対湿度４５％における吸湿率が１０ｗｔ％以上（好ましくは２０ｗｔ％以上、さらに好ましくは３０ｗｔ％以上）である吸放湿性合成樹脂微粒子を好適に用いることができる。
なお、温度２０℃、相対湿度４５％における吸湿率とは、試料を１２０℃にて１時間乾燥した後、温度２０℃、相対湿度４５％の恒温恒湿器にて２４時間吸湿させたときの重量変化を測定することにより得られる値であり、下記式により求めることができる。
吸湿率（ｗｔ％）＝｛（吸湿後の重量−乾燥後の重量）／乾燥後の重量｝×１００
【００３６】
（ｒ）成分は、例えば、各種（メタ）アクリル酸エステル類、アクリルアミド類、芳香族ビニル類、ビニルエステル類、ハロゲン化ビニル類等の単量体の１種または２種以上を公知の方法により共重合して得られるものであるが、水蒸気吸脱着性向上の点から、架橋構造を有することが望ましい。このような架橋構造は、重合段階における架橋性単量体の導入、重合後における架橋性化合物の導入等の方法により形成することができる。架橋性単量体としては、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、メチレンビスアクリルアミド等、また、架橋性化合物としては、ヒドラジン系化合物等を好適に用いることができる。
【００３７】
（ｒ）成分は反応性官能基含有吸放湿性合成樹脂微粒子であることが望ましい。このような反応性官能基としては、（ｐ−１）成分と同様のものが使用できるが、本発明では、特に、カルボキシル基が好適に用いられる。（ｒ）成分にカルボキシル基を導入する方法としては、特に限定されないが、例えば、カルボキシル基を有する単量体の単独重合あるいは共重合可能な他の単量体との共重合による方法、（メタ）アクリロニトリル等のシアノ基含有単量体を共重合した重合体に加水分解処理を施す方法、アルケン、ハロゲン化アルキル、アルコール、アルデヒド等の酸化による方法、等があげられる。（ｒ）成分のカルボキシル基含有量は、１ｍｍｏｌ／ｇ以上であることが望ましい。
【００３８】
（ｒ）成分の混合量は、（ｐ）成分の固形分１００重量部に対して２〜１００重量部、好ましくは１０〜４０重量部である。この混合量が２重量部より小さい場合は単位時間における水蒸気吸着性が低下する傾向となる。１００重量部を超えると下塗層が脆くなりやすく、クラック発生のおそれが高くなる。
（ｒ）成分の粒径は、特に限定されないが、０．１〜１００μｍ程度のものを使用することができる。
【００３９】
下塗材組成物において、（ｐ−１）成分として反応性官能基含有合成樹脂結合剤を使用し、（ｒ）成分として反応性官能基含有吸放湿性合成樹脂微粒子を使用する場合には、（ｐ−１）成分及び（ｒ）成分の反応性官能基と反応可能な官能基を有する架橋剤（以下「（ｓ）成分」という。）を使用することが望ましい。（ｓ）成分は、これらの官能基を一分子中に二個以上含むことが望ましい。
（ｓ）成分の官能基としては、（ｐ−１）成分及び（ｒ）成分と反応可能なものである限り限定されないが、本発明では特に、カルボキシル基と反応可能な官能基であるカルボジイミド基、エポキシ基、アジリジン基、オキサゾリン基等から選ばれる１種以上が好適に用いられる。
【００４０】
（ｓ）成分の具体例としては、例えば、カルボジイミド基を含む架橋剤として、特開平１０−６０２７２号公報、特開平１０−３１６９３０号公報、特開平１１−６０６６７号公報等に記載のもの等、エポキシ基を含む架橋剤として、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリヒドロキシアルカンポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル等、アジリジン基を含む架橋剤として、２，２−ビスヒドロキシメチルブタノ―ル―トリス［３−（１−アジリジニル）プロピオネート］、１，６−ヘキサメチレンジエチレンウレア、ジフェニルメタン−ビス−４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジエチレンウレア等、オキサゾリン基を含む架橋剤として、２−ビニル−４−メチル−２−オキサゾリン、２−ビニル−５−メチル−２−オキサゾリン、２−イソプロペニル−２−オキサゾリン等の重合性オキサゾリン化合物を各化合物と共重合可能な単量体と共重合した樹脂等があげられる。
【００４１】
下塗材組成物においては、上述の成分に加え、さらに、（ｔ）ポリエーテル変性ポリシロキサン化合物（以下「（ｔ）成分」という。）を含有することが望ましい。（ｔ）成分は、主に濡れ性を向上させる成分であり、建築物外装面に下塗材組成物を塗装する場合、下塗材組成物の垂れやはじき等を抑えることができ、優れた塗装作業性を付与することができるため、均一で平滑な下塗層を容易に形成することができる。また、下塗材組成物により形成される下塗層の上に上塗材組成物を塗装する場合も、上塗材組成物の垂れやはじき等を抑え、優れた塗装作業性を付与することができるため、均一で平滑な上塗層を容易に形成することができる。このような（ｔ）成分としては、特に限定されないが、例えば、化１に示されるものが挙げられる。
【００４２】
【化１】

【００４３】
式中のＲ_１は、メチル基、エチル基、Ｒ_２、Ｒ_３は、メチル基、エチル基またはＲ_４で示される基、Ｒ_４は−Ｒ_５（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ａ（ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ）_ｂＲ_６（Ｒ_５は、例えば、アルキレン基（好ましくは炭素数１〜３）等が挙げられる。Ｒ_６は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などの炭素数１〜１２のアルキル基、シクロヘキシル基などの炭素数６〜１２のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基などの炭素数２〜８のアルケニル基、フェニル基、トリル基などの炭素数６〜１２のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基などの炭素数７〜１２のアラルキル基、及びこれらの基の水素原子の少なくとも一部をハロゲン原子、シアノ基などで置換した基、例えばクロロメチル基、トリフロロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられる。ａ及びｂはそれぞれ０〜２０の整数であり、ａ＋ｂ≧１である。）、ｎ及びｍはそれぞれ０〜１００の整数であり、但しｎ＝０の時は、Ｒ_２及び／又はＲ_３はＲ_４とする。
【００４４】
（ｔ）成分は、（ｐ）成分の固形分１００重量部に対して、０．０５〜１５重量部、好適には０．３〜５重量部配合することが望ましい。０．０５重量部未満では濡れ性向上効果が得られ難く、塗装作業性に劣る場合があり、１５重量部を超えると、建築物外装面や上塗層との密着性に悪影響を与えるおそれがある。
【００４５】
下塗材組成物においては、上述の成分に加え、さらに、アルコキシシラン化合物を含有することもできる。アルコキシシラン化合物は、下塗層被膜の形成途上において被膜の表面に局在化し、上塗層との密着性向上に寄与することができるものであり、例えば、被膜表面への局在化のしやすさ等の点から、炭素数が１〜２のアルコキシル基と、炭素数が３以上のアルコキシル基を含有するアルコキシシランの縮合物、または、繰り返し単位の炭素数が１〜４のポリオキシアルキレン基と、炭素数が１〜４のアルコキシル基を含有するアルコキシシランの縮合物等を挙げることができる。
【００４６】
下塗材組成物においては、上記成分の他、各種の添加剤、例えば、顔料、骨材、繊維、増粘剤、レベリング剤、可塑剤、防腐剤、防黴剤、防藻剤、抗菌剤、分散剤、消泡剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等を含むこともできる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００４８】
本発明は、建築物外装面の表面に形成された被膜、及び該被膜表面に水を供給する手段を備えるものである。本発明は、主に、屋根、屋上、外壁などの建築物外装面に適用することができる。図１は、その一例として、建築物の屋根に本発明の温度抑制構造を適用した例を示すものである。
【００４９】
本発明において、水を供給する手段としては、被膜表面に水が供給可能なものである限り、各種の手段を用いることができる。
図１では、給水源２からポンプ３にて水を汲み上げ、屋根の頂部に設けたノズル４から散水する装置等が設けられている。
ここで、給水源２としては、例えば、貯水槽、井戸、水道管等を使用することができる。環境への負荷低減、コスト等を考慮すると、雨水の収集構造を備えた貯水槽等が好適である。
給水源２、ポンプ３、及びノズル４の連結には給水管５を用いればよい。また、給水管５には水の供給量を調節するための流量調整弁を適宜設けることもできる。
屋根から流下した水は、貯水槽等に回収することにより再利用することもできる。
建築物の壁面に水を供給する場合は、壁面上部等にノズル４が配置されるようにすればよい。その他の構成は、図１と同様のものを用いることができる。
【００５０】
図２は、基材６の上に設けられた積層被膜７を示す図である。
基材６としては、特に限定されず、例えば、コンクリート、モルタル、繊維混入セメント板、セメント硅酸カルシウム板、スラグセメントパーライト板、石綿セメント板、軽量コンクリート板、サイディングボード、押出し成形板、亜鉛めっき鋼板、亜鉛−鉄合金めっき鋼板、亜鉛−アルミ合金めっき鋼板、アルミめっき鋼板、クロムめっき鋼板、ニッケルめっき鋼板、亜鉛−ニッケル合金めっき鋼板、錫めっき鋼板、ステンレス鋼板、アルミめっきステンレス鋼板、鉛めっきステンレス鋼板、亜鉛めっきステンレス鋼板等が挙げられる。
【００５１】
本発明における下塗層８は、水蒸気吸脱着性を有し、その水蒸気吸脱着性がヒステリシス特性を示すものである。
ここで水蒸気吸脱着性のヒステリシス特性とは、図３に示すように、相対湿度を横軸に、水蒸気吸脱着量を縦軸にとった場合の吸脱着等温線で、吸着曲線より脱離曲線が上側になることを意味するものである。なお、この吸脱着等温線は、温度を一定（２５℃に設定）として相対湿度を低い状態から高い状態へ順次上げた後、再び低い状態へ戻すことによって得られ、下塗層８が単位重量当りに保持可能な水蒸気量を表すものである。
具体的には、まず温度２５℃、相対湿度４０％の恒温恒湿器内に下塗層の重量が平衡になるまで放置し、放置後の重量を測定する。次に同温度で湿度のみを上昇させた恒温恒湿器内で同様の操作を行い、順次段階的に湿度のみを上げながら相対湿度９０％まで測定を行う。その後、同温度下で湿度のみを段階的に下げながら同様の操作を繰り返し、重量を測定する。このような測定により得られる各湿度における下塗層８の重量から水蒸気吸脱着量を算出することにより、水蒸気吸脱着性を示す吸脱着等温線を得ることができる。
【００５２】
本発明では、このような水蒸気吸脱着性を有することにより、大気中の水分を吸着した下塗層８が、温度の上昇とともにその水分を脱離し、その際、水の気化潜熱により下塗層８から熱が奪われるため、温度の上昇を抑えることができる。さらに、このヒステリシス特性によって、夜間等の温度の低い状態において大気中の水分を吸着し、温度が上昇する日中に脱離による温度上昇の抑制効果を発揮することができる。下塗層８が温度上昇抑制効果を発揮している間は、被膜表面に対する水の供給を行わなくてもよい。
【００５３】
下塗層８は、（ｐ）結合剤、（ｑ）多孔質無機粉体を含有する下塗材組成物によって形成される。（ｑ）成分は、下塗層にヒステリシス特性を付与するために有効にはたらく成分であり、（ｑ）成分を含有することにより、水の気化潜熱による温度上昇抑制効果を長時間保持することが可能となる。下塗材組成物においては、（ｐ）、（ｑ）成分に加え、（ｒ）吸放湿性合成樹脂微粒子を含有することが望ましい。（ｒ）成分を含有することにより、水蒸気吸脱着量を増加させ、水蒸気吸脱着速度を高めることができる。さらに、下塗材組成物に架橋剤（（ｓ）成分）が含まれることにより、下塗層８の強度及び水蒸気吸脱着性を向上させることが可能となる。
【００５４】
建築物外装面の最表面には、被膜表面の水に対する接触角が７０°以下である上塗層９が形成される。このような上塗層９は、親水性が高く保水性能にも優れることから、上塗層９の表面に水を供給すると、その供給量が少量であっても水が上塗層の面に十分に濡れ広がる。そして、水が蒸発する際の気化潜熱によって建築物の温度上昇を抑制することができる。また、水の供給によって上塗層９の全体に水が濡れ広がることにより、下塗層８に均一に水分を補給することも可能となる。
上塗層９の水に対する接触角は、７０°以下であることが必要であるが、望ましくは５０°以下、さらに望ましくは３０°以下である。
【００５５】
上塗層９は、（ａ）テトラアルコキシシラン化合物、（ｂ）触媒、（ｃ）水、（ｄ）溶剤、及び（ｅ）第４級カチオン塩基含有重合体を混合して得られる上塗材組成物により形成される。このような上塗材組成物によって形成される上塗層９は、十分な水蒸気透過性を有するため、下塗層８の水蒸気吸脱着性を阻害しない。
【００５６】
基材６に被膜を形成する際には、まず下塗材組成物を塗付する。下塗材組成物は、基材６に対して直接塗付してもよいし、何らかの表面処理（シーラー、サーフェーサー、フィラー等による下地処理等）を施した後に塗付してもよい。既に被膜が形成された基材に適用することも可能である。下塗材組成物を塗付する際には、例えば、スプレー、ローラー、刷毛等を用いることができる。工場等でプレコートを行う場合は、ロールコーター、フローコーター等を用いることもできる。
下塗層８が形成された後、上塗材組成物を塗付積層する。上塗材組成物においては、紙、布、不織布等に含浸して拭き塗りする方法等の方法により塗付することができる。この他、スプレー、ローラー、刷毛、ロールコーター、フローコーター等を用いて塗付することもできる。
形成される層の膜厚は、通常、下塗層が５〜１５０μｍ程度、上塗層が０．０１〜１０μｍ程度である。
【００５７】
積層被膜７について性能試験を行った結果を以下に示す。
【００５８】
図４は、各種下塗材組成物によって形成された下塗層について、水蒸気吸脱着性を測定したものである。
下塗層Ａ〜Ｅは、それぞれ下塗材組成物Ａ〜Ｅをアルミ板上に乾燥膜厚が５００μｍとなるように塗付形成したものである。なお、下塗材組成物Ａ〜Ｅは、表１に示した原料を使用して、表２に示した比率に従って各原料を混合することにより製造した。
【００５９】
【表１】

【００６０】
【表２】

【００６１】
図５は、下塗層に上塗層を積層した被膜の水蒸気吸脱着性を示すものである。
積層被膜Ａ〜Ｅは、それぞれ下塗層Ａ〜Ｅに上塗材組成物Ａを乾燥膜厚が０．５μｍとなるように塗付形成したものである。
なお、上塗材組成物Ａとしては、テトラメトキシシランの部分加水分解縮合物（平均分子量５００、ＳｉＯ_２比率５１重量％）をＳｉＯ_２換算で１００重量部用意し、これにアルミニウムトリス（アセチルアセトネート）を０．５重量部、エタノールを５４００重量部、及び水を７５００重量部混合して約３０分間攪拌した後、さらに第４級カチオン塩基含有重合体（メチルアクリレート−エチルアクリレート−ポリグリセロールジアクリレート−ジメチルアミノエチルメタクリレート４級化物の共重合体水溶液、全単量体中のジメチルアミノエチルメタクリレート４級化物の比率２８重量％、固形分３０重量％）を固形分換算で１３重量部均一に混合することにより得られたものを使用した。この上塗材組成物Ａにより形成される被膜の水に対する接触角を、ＣＡ−Ａ型接触角測定装置（協和界面科学株式会社製）にて測定（測定温度２３℃）したところ、２５°であった。
【００６２】
積層被膜Ｆは、下塗層Ａに上塗材組成物Ｂを乾燥膜厚が０．５μｍとなるように塗付形成したものである。
なお、上塗材組成物Ｂとしては、テトラメトキシシランの部分加水分解縮合物（平均分子量５００、ＳｉＯ_２比率５１重量％）をＳｉＯ_２換算で１００重量部用意し、これにアルミニウムトリス（アセチルアセトネート）を０．５重量部、エタノールを５４００重量部、及び水を７５００重量部混合して約３０分間攪拌し、次いで、第４級カチオン塩基含有重合体（メチルアクリレート−エチルアクリレート−ポリグリセロールジアクリレート−ジメチルアミノエチルメタクリレート４級化物の共重合体水溶液、全単量体中のジメチルアミノエチルメタクリレート４級化物の比率２８重量％、固形分３０重量％）を固形分換算で１３重量部混合し、さらにシリカゾル（固形分３０重量％、粒子径１０〜２０ｎｍ、分散媒：イソプロピルアルコール）を固形分換算で１００重量部混合することにより得られたものを使用した。この上塗材組成物Ｂにより形成される被膜の水に対する接触角を、ＣＡ−Ａ型接触角測定装置（協和界面科学株式会社製）にて測定（測定温度２３℃）したところ、２３°であった。
【００６３】
積層被膜Ｇは、下塗層Ａに上塗材組成物Ｃを乾燥膜厚が３０μｍとなるように塗付形成したものである。なお、上塗材組成物Ｃとしては、溶剤可溶形アクリル樹脂（メチルメタクリレート・ブチルアクリレート・酢酸ビニル共重合体、不揮発分５０重量％）からなるものを使用した。この上塗材組成物Ｃにより形成される被膜の水に対する接触角を、ＣＡ−Ａ型接触角測定装置（協和界面科学株式会社製）にて測定（測定温度２３℃）したところ、８３°であった。
【００６４】
図４、図５より明らかなように、（ａ）〜（ｅ）成分を含む上塗材組成物Ａにより形成された上塗層は、下塗層の水蒸気吸脱着性を阻害しないものである。また、（ａ）〜（ｆ）成分を含む上塗材組成物Ｂにより形成された上塗層も、下塗層の水蒸気吸脱着性を阻害しないものである。
【００６５】
図６は、積層被膜Ａ〜Ｇについて、遮熱試験を行った結果である。
この遮熱試験は、まず、温度２５℃、相対湿度９０％の恒温恒湿器内に各試験体の重量が平衡になるまで放置し、次に、２５０Ｗの赤外線ランプを用いて、赤外線を積層被膜表面に３６０分間照射し、基材の裏面温度を測定する方法にて行った。
図６より、積層被膜Ａ〜Ｄ、及び積層被膜Ｆは、優れた温度上昇抑制効果を示すことが認められた。積層被膜Ｅ、Ｇは、水蒸気吸脱着性が低く、遮熱試験における温度上昇が著しかった。
【００６６】
図７、８は、積層被膜に対し水を供給した際の被膜表面の濡れの状況を示す図である。積層被膜Ａ、積層被膜Ｆについては、図７に示すように供給された水が広範に濡れ広がり、均一な水膜が形成された。これに対し、積層被膜Ｇでは、図８に示すようにノズルから供給された水が筋状に流れ落ちてしまった。
水供給時における各積層被膜の温度上昇抑制効果を確認するため、乾燥状態にある各積層被膜に対し赤外線ランプを３０分照射した後、ノズルから一定量の水を供給し、この際の基材の裏面温度変化を測定した。その結果、積層被膜Ａでは水供給によって温度を１８℃下げることができた。積層被膜Ｆでは２０℃下げることができた。これに対し、積層被膜Ｇでは１０℃下げるに留まった。
【００６７】
一方、上述の下塗材組成物Ａにポリエーテル変性ポリシロキサン化合物０．２５重量部を添加することにより、下塗材組成物Ｈを製造した。この下塗材組成物Ｈをアルミ板上に乾燥膜厚が５０μｍとなるように塗付形成し、次いで上塗材組成物Ａを乾燥膜厚が０．５μｍとなるように塗付形成し、積層被膜Ｈを得た。この際、下塗材組成物Ｈ、上塗材組成物Ａの塗装において、垂れやはじき等はみられず、均一で平滑な塗膜を容易に形成することができた。積層被膜Ｈについては、水蒸気脱着性試験、遮熱性試験において積層被膜Ａと同等の結果が得られた。
【００６８】
【発明の効果】
本発明では、建築物外装面の被膜において特定の下塗層を設けている。この下塗層は、大気中の水分を自律的に吸着することができ、その水分が気化する際の気化潜熱により、建築物の温度上昇を抑制することができる。このため、下塗層が水分の脱離による温度上昇抑制効果を発揮している間は、水の供給を行わなくてもよい。
一方、被膜の最表面には、親水性が高い特定の上塗層を設けているため、水を供給した際には、水の量が少量であっても広範に濡れ広がり、効率的な冷却を行うことができる。
また、被膜表面における水の供給によって、下塗層に均一に水分を補給することもできる。この水分補給により、再び下塗層による冷却効果が発揮される。
本発明では、このような下塗層及び上塗層の相互作用により、建築物内部の温度上昇を効率的に抑制し、夏季における冷房使用を減らすことができる。また、近年問題となっているヒートアイランド現象を抑制することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施態様の一例を示す図
【図２】本発明の積層被膜の断面を示す図
【図３】ヒステリシス特性を示す図
【図４】水蒸気吸脱着性を示すグラフ（下塗層Ａ〜Ｅ）
【図５】水蒸気吸脱着性を示すグラフ（積層被膜Ａ〜Ｇ）
【図６】遮熱試験を示すグラフ（積層被膜Ａ〜Ｇ）
【図７】水供給時の状況を示す図（積層被膜Ａ、Ｆ）
【図８】水供給時の状況を示す図（積層被膜Ｇ）
【符号の説明】
１：建築物
２：給水源
３：ポンプ
４：ノズル
５：給水管
６：基材
７：積層被膜
８：下塗層
９：上塗層
１０：水

Claims

建築物外装面の表面に形成された被膜、及び該被膜表面に水を供給する手段を備えた建築物の温度上昇抑制構造であって、該被膜が、
水蒸気吸脱着性がヒステリシス特性を有する下塗層、及び
（ａ）テトラアルコキシシラン化合物、（ｂ）触媒、（ｃ）水、（ｄ）溶剤、及び（ｅ）第４級カチオン塩基含有重合体を混合して得られる上塗材組成物により形成され、被膜表面の水に対する接触角が７０°以下である上塗層
を有することを特徴とする建築物の温度上昇抑制構造。
下塗層が、
（ｐ）結合剤を固形分で１００重量部、
（ｑ）多孔質無機粉体を１０〜６００重量部
含有する下塗材組成物により形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の建築物の温度上昇抑制構造。
下塗材組成物が、さらに、（ｒ）吸放湿性合成樹脂微粒子を２〜１００重量部含有することを特徴とする請求項２に記載の建築物の温度上昇抑制構造。
下塗材組成物において、（ｐ）が反応性官能基含有合成樹脂結合剤を含み、（ｒ）が反応性官能基含有吸放湿性合成樹脂微粒子であり、さらに、
（ｓ）該官能基と反応可能な官能基を有する架橋剤
を含有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の建築物の温度上昇抑制構造。
上塗層が、前記（ａ）〜（ｅ）成分に加え、さらに（ｆ）粒子径３〜１００ｎｍの金属酸化物ゾルを混合して得られる上塗材組成物により形成されたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の建築物の温度上昇抑制構造。