JP2005152837A - 熱反射塗膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

【目的】 塗装塗膜における熱反射機能を、長期間安定的に維持させることができる塗装工法を開発すること。
【構成】 含有する着色顔料がＪＩＳ Ａ５７５９−１９９８に規定される日射反射率が１３％以上の着色顔料のみで構成される熱反射塗料を塗装し、該塗膜の上に光透過性であり光触媒機能をブロックする塗料を塗装し、該透明塗膜を形成後、光透過性であり光触媒機能を有する塗料を塗装し、透明光触媒塗膜を形成することを特徴とする熱反射塗膜の形成方法。

Description

本発明は、熱反射塗膜の形成方法に関する。

夏季、建物や舗装道路のコンクリートに、昼間太陽熱が蓄積されてしまい、夜間この熱が放出されることで、日没後も気温が下がらない、という都市部におけるヒートアイランド現象が大きな問題になっている。夜間になっても気温が下がらないため、夜間もエアコンの稼働率が高いままであり、各建物に付属するエアコンから発生される熱風が、ヒートアイランド現象を促進させてしまう結果となっている。

このため、建物屋根部、外壁部に遮熱性を有する塗料を塗装することにより、太陽光エネルギーを建物屋根部、外壁部で反射させ、内部に蓄積させないことにより、昼間においては建物内部の気温の上昇を抑制し、夜間においては蓄積熱の放出を抑制してヒートアイランド現象を低減させる、という考えから、熱反射塗料の開発が実施されている。

本出願人においても、特願２００２−０３６８７７号において遮熱塗料とその工法に関する発明を特許出願している。該発明は遮熱機能を有する塗料を必要な場所に塗装することにより遮熱効果を得ようとするものである。
本出願人による遮熱機能は、塗膜を構成している着色顔料を、日射反射率が高い顔料のみで構成することにより、塗膜に遮熱性を付与しようとするものであるが、塗膜に降雨、粉塵、浮遊状粒子等が原因で汚れが付着・蓄積し、またこれらの汚れや水分を基にカビや藻類が発生するなどして、次第に熱反射性が低下してしまう虞れがある。塗膜の汚れは、高圧水洗浄等により解消できるが、建物屋根部や壁面全体の洗浄作業は手間やコストがかかり、実施は困難である。そこで、光触媒作用を利用した発明である、本出願人による特願平１１−３５１８９３号（特開２００１−１６２２１７号）を応用し、熱反射塗膜に防汚機能を付加させることにより、熱反射機能を長期間安定的に維持させようとするのが本発明の目的である。
特開２００１−１６２２１７号

そこで、上記課題を解決せんとして、本発明者は鋭意研究の結果、熱反射塗膜の上に、光を透過する防汚塗膜を形成することによる熱反射塗膜の形成方法を開発したものである。その要旨は以下に存する。

含有する着色顔料がＪＩＳ Ａ５７５９−１９９８に規定される日射反射率が１３％以上の着色顔料のみで構成される熱反射塗料を塗装し、該塗膜の上に光透過性であり光触媒機能をブロックする塗料を塗装し、該透明塗膜を形成後、光透過性であり光触媒機能を有する塗料を塗装し、透明光触媒塗膜を形成することを特徴とする熱反射塗膜の形成方法。
上記に記載される熱反射塗料は、白系顔料としてチタンホワイト、酸化亜鉛系顔料、赤系顔料として酸化鉄系顔料、キナクリドン系顔料、黄色系顔料として酸化鉄系顔料、水酸化鉄系顔料、クロム酸鉛系顔料、アゾ系顔料、青系顔料としてフタロシアニンブルー、複合酸化物系顔料、緑系顔料としてクロムグリーン、フタロシアニングリーン系顔料、複合酸化物系顔料、メタリック色系顔料としてアルミニウム顔料、マイカ顔料、二酸化チタン等で表面処理されたマイカ顔料から選ばれる着色顔料のみで構成されることを特徴とする熱反射塗膜の形成方法。
上記に記載される光触媒機能をブロックする塗料は、無機質ポリマー、またはペルオキソチタン酸溶液を含むクリア塗料であることを特徴とする熱反射塗膜の形成方法。
上記に記載される光触媒機能を有する塗料は、ペルオキソ改質アナターゼゾルを主成分とするクリア塗料であることを特徴とする熱反射塗膜の形成方法。
以下に詳細に説明する。

本発明になる熱反射塗膜は、建築物屋根部、建築物外壁部に形成することにより有効である。屋根部としては、金属製屋根材、セメント・コンクリート等の窯業系屋根材への塗装が例示できる。また、平面屋根であり、アスファルト、シート防水材、塗膜防水材等各種の防水材の保護層として本発明である熱反射塗膜を形成することも可能である。外壁部としては、建築物外壁のコンクリート、モルタル、木製外装ボード、若しくは既存の化粧塗膜に熱反射塗料を積層塗装しても良い。

熱反射塗料に使用する顔料は、ＪＩＳ Ａ５７５９−１９９８に規定される日射反射率が１３％以上の着色顔料のみが使用できる。前記顔料としては、白系顔料としてチタンホワイト、酸化亜鉛系顔料、赤系顔料として酸化鉄系顔料、キナクリドン系顔料、黄色系顔料として酸化鉄系顔料、水酸化鉄系顔料、クロム酸鉛系顔料、アゾ系顔料、青系顔料としてフタロシアニンブルー、複合酸化物系顔料、緑系顔料としてクロムグリーン、フタロシアニングリーン系顔料、複合酸化物系顔料、メタリック色系顔料としてアルミニウム顔料、マイカ顔料、二酸化チタン等で表面処理されたマイカ顔料から選ばれる着色顔料が例示できる。これらの顔料類は単独で使用しても良いが、必要な色に調色する場合には上記の顔料の中から複数の顔料を選択併用して調色する。

熱反射塗料に使用するバインダー樹脂としては、従来屋根用塗料、建築外装用塗料として使用されている、耐候性、耐水性、耐久性に優れた塗膜を形成する樹脂が使用できる。アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、アクリルウレタン樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン樹脂が例示できる。これらの樹脂は、溶剤系であっても、水系、エマルションであっても特に制限無く使用できる。
樹脂の他、必要に応じて各種の塗料用添加剤、即ち分散剤、消泡剤、増粘剤、紫外線吸収剤、レオロジーコントロール剤等を添加することができる。

上記熱反射塗料は、従来公知の塗料製造方法により製造される。すなわち、ディゾルバー等の高速攪拌機、ロールミル、ボールミル、グレンミル、アトライター、ニーダー、プラネタリーミキサー等の分散機により配合物を均一に混合分散したあと、必要な粘度に調整し、必要な色調に調色した後、脱泡、ろ過、缶詰めされる。

熱反射塗料塗膜の上に、光触媒機能をブロックするクリア塗料を塗付し、塗膜を形成する必要がある。仮に、熱反射塗料塗膜上に直接光触媒機能塗料を塗付した場合、光触媒作用が熱反射塗料塗膜に含まれる有機合成樹脂に働き、チョーキング（白化）と呼ばれる塗膜欠陥を引き起こす可能性があるためである。光触媒機能をブロックするクリア塗料は、無機質ポリマー、またはペルオキソチタン酸溶液を含むことを特徴とする。無機質ポリマーとは、７０質量％以上のペルオキソ改質アナターゼゾルに、アモルファスシリカと酸化リチウム、水からなるリチウムシリケートの存在下にメタノール、エタノール、イソプロパノール等のアルコール２０質量％を反映させて得られるものである。
ペルオキソチタン酸溶液は、過酸化チタン溶液の一種であり、２５０℃の温度により溶液中に分散しているアナターゼ型酸化チタンが結晶化する。このため、常温においては上記塗料は、光触媒としての作用は不活性のままである。
上記、無機質ポリマー、又はペルオキソチタン酸溶液は、常温乾燥により無機質塗膜を形成し、この上に形成される光触媒機能を有する塗料塗膜による光触媒作用をブロックし、下層の熱反射塗料塗膜を守るものである。同時に、塗膜は透明なクリア塗膜であるため、下層の熱反射塗料による熱反射作用への影響はない。

光触媒作用をブロックする透明塗膜を常温乾燥により形成したのち、該塗膜の上に光触媒機能を有するクリア塗料を塗付、光触媒塗膜を形成する。光触媒機能を有するクリア塗料は、主成分がペルオキソ改質アナターゼゾルであることを特徴とする。他に、純水（又はイオン交換水）、アルコール、リチウムシリケート等の無機バインダー、要すれば分散剤等の添加剤からなる。塗膜を形成した後、光触媒活性を呈するため、塗膜表面に付着したゴミ、埃、浮遊状粒子を分解し、また塗膜表面に残留する水分からカビ、藻類が発生することを防止する。

本発明を実施するには、被塗面のゴミ、汚れ等を洗浄、乾燥させて必要であれば素地調整を行い、まず熱反射塗料を塗装する。塗装方法は特に限定されるものはなく、刷毛塗り、ローラー塗装、各種のスプレー塗装、ロールコーター、カーテンフローコーター、減圧塗装等が使用できる。建築現場による現場塗装であっても、屋根材や外装用ボードの生産ラインによるライン塗装であってもよい。塗装後は、現場塗装であれば常温乾燥されるが、ライン塗装であれば加熱強制乾燥することも可能である。熱反射塗料による乾燥膜厚としては、３０〜１００μｍが適当である。３０μｍ未満であると熱反射機能が十分に働かない虞れがあり、１００μｍを超えて塗装した場合、塗膜の乾燥、成膜に時間がかかり、かつ膜厚に比例して熱反射機能は向上せず、コスト的には不利となる。

熱反射塗膜が完全に乾燥塗膜化した後、光触媒機能をブロックするクリア塗料を塗装する。塗装方法は、熱反射塗料と同様、特に制限はない。光触媒機能をブロックする塗膜膜厚としては、０．３〜３μｍが適当である。０．３μｍ未満であると、光触媒機能をブロックできずに、熱反射塗膜にチョーキング等を発生させる虞れがある。３μｍを超えて塗装した場合、塗膜の成膜化に時間がかかったり、困難になる可能性がある。この塗膜は、常温により乾燥成膜させる必要がある。

光触媒機能をブロックするクリア塗膜が形成された後、光触媒機能を有するクリア塗料を塗装する。塗装方法は、熱反射塗料と同様、特に制限はない。光触媒機能を有する塗膜膜厚としては、０．３〜３μｍが適当である。０．３μｍ未満であると、光触媒機能が充分に機能せずに表面の有機物分解、カビや藻類の発生防止が不十分となる虞れがある。３μｍを超えて塗装した場合、塗膜の成膜化に時間がかかったり、困難になる可能性がある。この塗膜は、常温により乾燥成膜させる必要がある。

なお、光触媒機能を有する塗料に、僅量の有機染料、着色剤を混合し、一時的にカラークリア塗料とすることによって、塗装箇所、塗装膜厚の視認による管理確認が容易となる。この、塗装作業性改善のために添加した染料あるいは着色剤は、光触媒作用により、数時間〜数日で消滅し、最終的には透明なクリア膜を形成する。

以下に、本発明の理解を助けるために具体的な実施例を説明する。言うまでもないが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

厚さ３ｍｍのスレート板を試験板とし、これに、日射反射率が１３％の着色顔料である、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、酸化鉄レッド、水和酸化鉄イエローを使用して黒色相当色に調色したアクリル樹脂エマルションによる熱反射塗料をローラー塗装により塗装、乾燥させて、乾燥膜厚６０μｍの熱反射塗膜を得た。該塗膜に光触媒機能ブロック塗料として、ペルオキソチタン酸溶液をエアスプレー塗装、常温乾燥し、乾燥平均膜厚０．６μｍの塗膜を得た。該塗膜に光触媒機能を有する塗料として、ペルオキソ改質アナターゼゾル、イオン交換水、リチウムシリケート、エチルアルコールからなるクリア塗料をエアスプレー塗装、常温乾燥し、乾燥平均膜厚０．８μｍの光触媒機能塗膜を得た。

［比較例１］
実施例と同じスレート板に、実施例と同じ熱反射塗料をローラー塗装により塗装、乾燥させて、乾燥膜厚６０μｍの熱反射塗膜を得た。
（光触媒クリア塗膜は無し）

［比較例２］
実施例と同じスレート板に、黒色顔料として日射反射率１％のカーボンブラックを使用した黒色のアクリル樹脂エマルション塗料をローラー塗装により塗装、乾燥させて、乾燥膜厚６０μｍの塗膜を得た。

［試験方法］
実施例〜比較例２の各試験板表面の日射反射率、試験板直上２０ｃｍからレフランプにより光線をあて、試験板裏側における最高温度を測定した。（初期値）
この後、各試験板を交通量の非常に激しい国道脇に、４５°の角度を保持するように設置し、６ヵ月後、１２ヵ月後、１８ヵ月後、２４ヵ月後の初期値に対応する測定を実施した。

［結果１：日射反射率］
初期値 ６ヵ月後 12ヵ月後 18ヵ月後 24ヵ月後
実施例 １５％ １５％ １５％ １５％ １５％
比較例１ １５％ １３％ １０％ ７％ ６％
比較例２ 1.4 ％ 1.4 ％ 1.3 ％ 1.2 ％ 1.2 ％

［結果２：裏面の最高温度］
初期値 ６ヵ月後 12ヵ月後 18ヵ月後 24ヵ月後
実施例 ６５℃ ６５℃ ６５℃ ６５℃ ６５℃
比較例１ ６５℃ ７０℃ ７２℃ ７４℃ ７６℃
比較例２ ８５℃ ８５℃ ８５℃ ８６℃ ８６℃

本発明による熱反射塗膜の形成方法によれば、熱反射塗膜が様々な要因により表面が汚染されたとしても、その上層に積層形成されている光触媒塗膜の光触媒作用により、汚染物質が分解され、あるいは超親水性を示して降雨によりセルフクリーニングされ、清浄な表面を保持することが可能である。このため、長期間にわたって塗膜表面の美観を維持することは勿論、熱反射性も同時に保持し続けることが可能であるため、広く一般建築物、商業ビル、工場などに適用することによって、省エネルギーへの寄与が期待できる。

Claims (4)

1. 含有する着色顔料がＪＩＳ Ａ５７５９−１９９８に規定される日射反射率が１３％以上の着色顔料のみで構成される熱反射塗料を塗装し、該塗膜の上に光透過性であり光触媒機能をブロックする塗料を塗装し、該透明塗膜を形成後、光透過性であり光触媒機能を有する塗料を塗装し、透明光触媒塗膜を形成することを特徴とする熱反射塗膜の形成方法。
2. 請求項１に記載される熱反射塗料は、白系顔料としてチタンホワイト、酸化亜鉛系顔料、赤系顔料として酸化鉄系顔料、キナクリドン系顔料、黄色系顔料として酸化鉄系顔料、水酸化鉄系顔料、クロム酸鉛系顔料、アゾ系顔料、青系顔料としてフタロシアニンブルー、複合酸化物系顔料、緑系顔料としてクロムグリーン、フタロシアニングリーン系顔料、複合酸化物系顔料、メタリック色系顔料としてアルミニウム顔料、マイカ顔料、二酸化チタン等で表面処理されたマイカ顔料から選ばれる着色顔料のみで構成されることを特徴とする熱反射塗膜の形成方法。
3. 請求項１に記載される光触媒機能をブロックする塗料は、無機質ポリマー、またはペルオキソチタン酸溶液を含むクリア塗料であることを特徴とする熱反射塗膜の形成方法。
4. 請求項１に記載される光触媒機能を有する塗料は、ペルオキソ改質アナターゼゾルを主成分とするクリア塗料であることを特徴とする熱反射塗膜の形成方法。