JP2008106092A - 熱線高反射塗料組成物及び塗装物品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】Biおよび/またはYの酸化物とMnの酸化物とを含む複合金属酸化物顔料と、一般式Si(OR)4(式中、Rは互いに同一でも異なってもよく、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を示す。)で表される化合物またはその部分縮合物と、樹脂とを含有することを特徴する熱線高反射塗料組成物。
【選択図】なし
Description
一方、白系色の塗膜は熱線の高反射が期待できるものの、汚染が目立ちやすいという景観状の問題、汚染による熱線反射の低下等の問題を有している。
また、熱線高反射顔料を使用した例として特許文献3において近赤外域で高い太陽放射反射率を有する黒色焼成顔料の塗料組成物が提案されている。しかし、クロム系顔料を使用しているので、塗装作業中の作業者の健康を損なうと共に環境を汚染するという問題を有していた。
また、濃色系の熱線高反射顔料としては、ビスマスマンガンオキサイドを含有する顔料(特許文献4)や、希土類酸化マンガンを含む顔料(特許文献5)も提案されている。
しかしながら、この複合金属酸化物顔料を用いた塗膜は、経時により、熱線の反射性能が低下する問題を有することを見いだした。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであって、Biおよび/またはYの酸化物とMnの酸化物とを含む複合金属酸化物顔料を含有し、汚染が目立ちにくく、熱線の反射性能を安定して維持できる熱線高反射塗料組成物、及びこの組成物の塗膜を有する塗装物品を提供することを課題とする。
[1]Biおよび/またはYの酸化物とMnの酸化物とを含む複合金属酸化物顔料と、一般式Si(OR)4(式中、Rは互いに同一でも異なってもよく、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を示す。)で表される化合物またはその部分縮合物と、樹脂とを含有することを特徴する熱線高反射塗料組成物。
[2]前記樹脂の一部または全部がフッ素樹脂である[1]に記載の熱線高反射塗料組成物。
[3]前記複合金属酸化物顔料の含有量が0.1質量%以上である[1]または[2]に記載の熱線高反射塗料組成物。
[4]さらに、硬化剤を含有する[1]〜[3]の何れかに記載の熱線高反射塗料組成物。
[5][1]〜[4]の何れかに記載の熱線高反射塗料組成物を塗装して形成された塗膜を有することを特徴とする塗装物品。
本発明の熱線高反射塗料組成物(以下「本塗料組成物」という。)は、Biおよび/またはYの酸化物とMnの酸化物とを含む複合金属酸化物顔料(以下「複合顔料M」という。)と、一般式Si(OR)4(式中、Rは互いに同一でも異なってもよく、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を示す。)で表される化合物またはその部分縮合物(以下「化合物A」という。)と、樹脂とを含有する。
複合顔料Mは、Biおよび/またはYの酸化物とMnの酸化物とを含有する。複合顔料M中のマンガンの含有量は、5〜65質量%であることが好ましく、10〜50質量%であることがより好ましい。マンガンの含有量が少ないと、熱反射効果が充分得られない恐れがある。
複合顔料Mは、Biおよび/またはYと、Mnとの混合物を、700℃以上の焼成温度で焼成したものを使用するのが好ましい。複合顔料Mの平均粒子径としては、0.1μm〜30μmであることが好ましい。平均粒子径が大きすぎると、光沢が低下する恐れがある。これらの好ましい条件を満たす市販品としては、アサヒ化成工業社製 ブラック6303、ブラック6301等が挙げられる。
複合顔料Mの樹脂固形分に対する含有量は、本塗料組成物中の顔料として複合顔料Mのみを使用する場合、0.1〜200質量%であることが好ましく、10〜100質量%であることがより好ましい。複合顔料Mの含有量が少ないと、熱反射効果が充分に得られない。一方、含有量が多すぎると光沢が低下する恐れがある。
ただし、本塗料組成物を塗装して形成された塗膜が濃色系の色調になるように、顔料組成を調整することが好ましい。具体的には、本塗料組成物を塗装して形成された塗膜のJIS Z 8729に規定された明度L*が5〜80となるようにすることが好ましく、10〜60となるようにすることがより好ましい。
化合物Aは、一般式Si(OR)4(式中、Rは互いに同一でも異なってもよく、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を示す。)で表される化合物またはその部分縮合物である。
化合物Aを含有することにより、複合顔料Mの熱線反射性能を安定して維持することができる。
化合物Aは、シリカ分が20〜60重量%であることが好ましい。シリカ分が少なすぎると熱線反射性能を維持する効果が低下し、多すぎると貯蔵安定性を損なうため好ましくない。
なお、シリカ分とは、化合物Aに対して、化合物Aが100%加水分解縮合した場合に得られるシリカ(SiO2)が占める割合である。
本塗料組成物には、化合物Aの脱アルコキシ基反応ならびに分子の網状化を進めるための促進剤を含有させてもよい。促進剤としては、従来から知られている塩酸、p−トルエンスルホン酸などの酸性触媒またはアルミニウムキレートなどの金属キレート化合物が挙げられる。
すなわち、濃色系の塗膜の熱線反射性能は、高い明度に基づくものではないので、従来汚れと熱線反射性能の低下との関係は考慮されてこなかった。しかし、検討の結果、黒色系の顔料である複合顔料Mの熱線反射性能も、汚れにより阻害されることが推測された。
化合物Aは、塗膜に親水性を付与することにより塗膜の耐汚染性を向上させるので、耐汚染性の向上させることにより、複合顔料Mの熱線反射性能の低下を防止できるものと考えられる。
本塗料組成物の樹脂の一部または全部は、フッ素樹脂であることが好ましい。フッ素樹脂を用いることにより、良好な耐候性を有する塗膜が得られる。
フッ素樹脂としては、フルオロオレフィン系共重合体が好ましい。フルオロオレフィン系共重合体は、フルオロオレフィンと、フルオロオレフィンと共重合可能な他の共重合性単量体との共重合体である。
フルオロオレフィン系共重合体中のフルオロオレフィンに基づく重合単位の割合は、塗膜に充分な耐候性を与えるために、20〜70モル%であることが好ましい。
テルなどのアルキルビニルエーテルが例示される。アリルエーテルとしてはエチルアリルエーテル、ヘキシルアリルエーテルなどのアルキルアリルエーテルが例示される。
他の共重合性単量体は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
官能基を有するモノマーとしては、以下のものが例示される。2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、シクロヘキサンジオールモノビニルエーテルなどのヒドロキシアルキルビニルエーテル、2−ヒドロキシエチルアリルエーテルなどのヒドロキシアルキルアリルエーテル、ヒドロキシアルキルクロトン酸ビニルなどの水酸基含有カルボン酸のビニルエステルまたはアリルエステルなどの水酸基を有するモノマー。クロトン酸、ウンデセン酸などのカルボキシル基を有するモノマー。トリエトキシビニルシランなどの加水分解性シリル基を有するモノマー。グリシジルビニルエーテル、グリシジルアリルエーテルなどのエポキシ基を有するモノマー。アミノプロピルビニルエーテル、アミノプロピルビニルエーテルなどのアミノ基を有するモノマー。
本塗料組成物は、硬化剤を含有することができる。硬化剤としては、塗料用硬化剤として知られた種々の硬化剤が使用できる。硬化剤の具体例としては、アミノプラスト、尿素樹脂などのアミノ系硬化剤、多価イソシアネート系硬化剤、ブロック多価イソシアネート系硬化剤などが例示される。
硬化剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、自己硬化性の樹脂を用いる場合、硬化剤は必須ではない。
なお、本塗料組成物の硬化の方式に限定はなく、熱硬化型、熱可塑型、常温乾燥型、常温硬化型等種々の硬化方式の塗料組成物とすることができる。
本塗料組成物は、必要に応じて、微粒子状の充填剤、添加剤、溶剤等を含んでいてもよい。
微粒子状の充填剤としては、断熱性を付与できる中空球状体が一般に使用されている。中空球状体は、その材質により、無機質バルーン、樹脂バルーンなどが知られている。具体的には、ガラスバルーン、シラスバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン、アルミノシリケートバルーンなどが挙げられる。
添加剤としては特に限定されず、例えば、シリカ、アルミナ等の艶消し剤、消泡剤、レベリング剤、たれ防止剤、表面調整剤、粘性調整剤、分散剤、紫外線吸収剤、光安定剤、硬化触媒等の慣用の添加剤等を挙げることができる。
したがって、溶剤としては、一般に塗料用として使用されているものであれば特に限定されず、例えば、トルエン、キシレン、エクソンモービル社製ソルベッソ100、エクソンモービル社製ソルベッソ150等の石油系混合溶剤、ミネラルスピリット等の芳香族炭化水素類;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類および水を挙げることができる。これらは、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
溶剤を用いる場合、樹脂を溶剤に溶解または分散させて樹脂溶液として用いることが好ましい。
本塗料組成物は、上記各成分を混合することにより得られる。混合の順番に特に限定はないが、予め樹脂溶液に顔料を混合し、これに化合物Aまたは化合物A及び硬化剤を添加する方法が好ましい。
化合物Aの促進剤は、化合物Aに予め添加しておくことが好ましい。ただし、化合物Aを樹脂溶液及び顔料に混合してから塗装するまでの時間が長い場合は、化合物Aの網状化を進めるための促進剤は塗料組成物を塗装する直前に配合することが好ましい。
艶消し剤、消泡剤、レベリング剤、たれ防止剤、表面調整剤、粘性調整剤、分散剤、紫外線吸収剤、光安定剤、硬化触媒等の添加剤は、顔料と共に、樹脂溶液に混合することが好ましい。
本発明の塗装物品は、被塗装物品に本塗料組成物を塗装して形成された塗膜を有する物品である。塗膜の厚みは特に限定されないが、5〜100μmが好ましく、20〜50μmがより好ましい。膜厚が薄くなると隠蔽性や耐候性が低下する傾向にあり、厚くなるとタレなどの施工上の弊害が発生する傾向にある。
本塗料組成物を被塗装物品に塗装する方法は、種々の方法で行うことができる。例えば刷毛塗り、スプレー塗装、浸漬法による塗装、ロールコーターやフローコーターによる塗装などが適用できる。
また、本塗料組成物は有機基材への塗装にも適している。即ち、既に形成された他の塗膜や接着剤層や、プラスチック、ゴムなどの上にも塗装できる。
また有機無機複合材である繊維強化プラスチック、樹脂強化コンクリート、繊維強化コンクリートなどへの塗装にも適する。
また、プライマー又は下塗り剤としては、エポキシ樹脂系、変性エポキエステル樹脂系、ビニル樹脂系、塩化ゴム系等の塗料などが挙げられ、必要によりリン酸亜鉛、鉛丹、亜鉛末、亜酸化鉛、鉛酸カルシウム、シアナミド鉛、塩基性クロム酸鉛、塩基性硫酸鉛等の防錆顔料、酸化鉄、雲母、アルミニウム、ガラスフレーク等の鱗片状顔料等を含んでもよい。また、防錆力を高めるため、ジンクリッチプライマーを用いてもよく、前記した溶剤系下塗り材を2種類以上塗り重ねることもできる。
実施例および比較例において用いた基材、主剤、及び硬化剤組成物は、下記のとおりである。
(基材)
基材としては、140mm×240mm×0.5mmのクロメート処理されたアルミ板に 下塗り剤と中塗り剤とを順次塗布したものを用いた。
下塗り剤としては、ボンエポコート55MP―S、グレー色(旭硝子コートアンドレジン社製、エポキシ塗料)を用いた。中塗り剤としては、ボンフロン#1000白色(旭硝子コートアンドレジン社製、フッ素塗料)を用いた。
クロロトリフルオロエチレン、シクロヘキシルビニルエーテル、エチルビニルエーテルおよびヒドロキシアルキルビニルエーテルの共重合体であるフッ素樹脂ルミフロンLF−200[旭硝子社製、水酸基含有フルオロオレフィン系共重合体(水酸基価:52mgKOH/g)60質量%を含む有機溶剤溶液]63.0gにキシレン15.0gを加えた。次に ブラック6301(アサヒ化成工業社製 Mn、Bi複合酸化物顔料、マンガン含有量29質量%)を22.0g加えてサンドミルで分散を行った。さらにジブチル錫ジラウリレートの0.0005gを加えて撹拌したものを主剤1とした。
フッ素樹脂ルミフロンLF−200の63.0gにキシレン16.0gを加えた。次に、ブラック6303(アサヒ化成工業社製、Mn、Y複合酸化物顔料、マンガン含有量29質量%)を21.0g加えてサンドミルで分散を行った。さらにジブチル錫ジラウリレートの0.0005gを加えて撹拌したものを主剤2とした。
フッ素樹脂ルミフロンLF−200の63.0gにキシレン34.0gを加えた。次に、三菱カーボンブラックMA−11(三菱化学社製)を3.0g加えてサンドミルで分散を行った。さらにジブチル錫ジラウリレートの0.0005gを加えて撹拌したものを主剤3とした。
主剤3の83.4g(固形分として34.03g)に、フッ素樹脂ルミフロンLF−200の10.0gとキシレン3.0を加えた。次に、酸化チタン(石原産業製、商品名CR−90)を3.6g加えてサンドミルで分散を行った。さらにジブチル錫ジラウリレートの0.000083gを加えて撹拌したものを主剤4とした。
コロネートHX(日本ポリウレタン製、無黄変タイプイソシアネート系硬化剤)の30.0gにアルミキレートD(川研ファインケミカル社製、アルミニウムキレート化合物)を1.7g加え混合し、さらに、化合物AとしてMKCシリケートMS56S〔三菱化学社製、シリカ分56重量%のメチルシリケート縮合物〕を17.0g加えて混合したものを硬化剤組成物1とした。
(硬化剤組成物2)
コロネートHXの30.0gにキシレン18.7gを加え混合したものを硬化剤組成物2とした。
主剤1の100g(固形分として59.8g)に、硬化剤1を12g混合して得た塗料組成物を、基材の上にバーコーターにて、膜厚30μmとなるように塗布した。その後、気温23℃相対湿度60%下にて7日間養生を行い、実施例1の試験体を得た。
主剤2の100g(固形分として59.8g)に、硬化剤1を12g混合して得た塗料組成物を、基材の上にバーコーターにて、膜厚30μmとなるように塗布した。その後、気温23℃相対湿度60%下にて7日間養生を行い、実施例2の試験体を得た。
主剤3の100g(固形分として40.8g)に、硬化剤2を12g混合しして得た塗料組成物を、基材の上にバーコーターにて、膜厚30μmとなるように塗布した。その後、気温23℃相対湿度60%下にて7日間養生を行い、比較例1の試験体を得た。
主剤4の100g(固形分として43.3g)gに、硬化剤1を12g混合しして得た塗料組成物を、基材の上にバーコーターにて、膜厚30μmとなるように塗布した。その後、気温23℃相対湿度60%下にて7日間養生を行い、比較例2の試験体を得た。
主剤1の100g(固形分として59.8g)に、硬化剤2を12g混合しして得た塗料組成物を、基材の上にバーコーターにて、膜厚30μmとなるように塗布した。その後、気温23℃相対湿度60%下にて7日間養生を行い、比較例3の試験体を得た。
主剤2の100g(固形分として59.8g)に、硬化剤2を12g混合しして得た塗料組成物を、基材の上にバーコーターにて、膜厚30μmとなるように塗布した。その後、気温23℃相対湿度60%下にて7日間養生を行い、比較例4の試験体を得た。
各試験体の表面について、分光測色計CM−2002型(ミノルタ社製)を使用して、JIS Z 8729に規定された明度L*を測定した。結果を表1に示す。
(水接触角の測定)
FACE接触角計CA−A型(協和界面化学社製)を使用して、0.005ミリリットルのイオン交換水の液滴について、接触角を測定した。結果を表1に示す。
各試験体について、以下の手順にて、赤外線ランプを10分間照射したときの塗膜の温度を測定した。
まず、試験体表面の中央部に熱電対を設置した。また、試験体表面から60cmのところに赤外線ランプを設置した。この赤外線ランプを10分間点灯した後、消灯した。
赤外線ランプの点灯開始から消灯の5分後までの15分間、熱電対にて、試験体表面の温度を連続的に測定した。この15分間の間に得られた最も高い温度を初期温度T1とした。結果を表1に示す。
各試験体について、以下に手順を示すように、(財)土木研究センター法(防汚材料評価促進試験方法I)の防汚試験に準じて促進汚れ付着を行った後、汚染後温度T2を測定した。結果を表1に示す。
(1)汚れ物質として、顔料用カーボンブラック(デッグサ社製、粒径0.002〜0.028μm)5質量%に脱イオン水95質量%をよく混ぜ、懸濁液を作製した。
(2)懸濁液に、ガラスビーズ(2mmφ)を懸濁液の容積の1/3程度加え撹拌機を用いて2500rpmの回転数で撹拌した。その後、ガラスビーズを取り除いてカーボンブラック懸濁液を分離した。
(3)上記カーボンブラック懸濁液の約200g/m2を試験体表面に吹き付けた。吹き付け後、60℃の乾燥機で1時間焼き付け乾燥した。
(4)室温まで冷却した後、水道水流水下、ガーゼを試験体表面にて縦、横、縦の順で移動させ、汚れ物質を軽く洗い落とした。
(5)その後、室温にて乾燥し、汚れ試験体を得た。
(6)試験体を、汚れ試験体に代えた他は、初期温度T1の測定と同様にして、15分間の間に得られた最も高い温度を求め、汚染後温度T2とした。
これに対して、複合顔料Mと化合物Aを共に含有しない比較例1では、初期温度T1、汚染後温度T2が共に高く、両者の差も実施例1、2と比較して大きかった。
また、複合顔料Mを含有しない比較例2では、初期温度T1、汚染後温度T2が共に高く、また、化合物Aを含有しているにもかかわらず、初期温度T1と汚染後温度T2の差も非常に大きかった。
また、複合顔料M(Mnと、BiまたはYの酸化物を含有)含有するが、化合物Aを含有しない比較例3、4では、初期温度T1は低いものの、汚染後温度T2が高く、良好な熱線の反射性能が維持できないものであった。
Claims (5)
- Biおよび/またはYの酸化物とMnの酸化物とを含む複合金属酸化物顔料と、
一般式Si(OR)4(式中、Rは互いに同一でも異なってもよく、水素原子または炭素数1〜5のアルキル基を示す。)で表される化合物またはその部分縮合物と、
樹脂とを含有することを特徴する熱線高反射塗料組成物。 - 前記樹脂の一部または全部がフッ素樹脂である請求項1に記載の熱線高反射塗料組成物。
- 前記複合金属酸化物顔料の含有量が0.1質量%以上である請求項1または2に記載の熱線高反射塗料組成物。
- さらに、硬化剤を含有する請求項1〜3の何れかに記載の熱線高反射塗料組成物。
- 請求項1〜4の何れかに記載の熱線高反射塗料組成物を塗装して形成された塗膜を有することを特徴とする塗装物品。
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