JP2013155240A - Heat shielding coating material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、木質板、金属板、無機質板、プラスチックシート、繊維シート等の基材に塗布することによって、上記基材に遮熱性を付与する熱遮蔽塗料に関するものである。 The present invention relates to a heat shielding paint that imparts heat shielding properties to a base material such as a wood board, a metal plate, an inorganic board, a plastic sheet, or a fiber sheet.
建物や自動車などの車両の冷房に要するエネルギーを節減するために、従来から太陽光を反射させて熱を遮蔽する熱遮蔽性塗料が開発されている。
上記熱遮蔽性塗料の多くのものは、合成樹脂エマルジョン中に熱反射材としてシリカ粒子を添加した水性塗料である（特許文献１、特許文献２）。
In order to save energy required for cooling a vehicle such as a building or an automobile, a heat shielding coating that shields heat by reflecting sunlight has been developed.
Many of the heat-shielding paints are water-based paints in which silica particles are added as a heat reflecting material in a synthetic resin emulsion (Patent Documents 1 and 2).
上記従来の熱遮蔽塗料の何れもが水性であるため、水あるいは低級アルコールのような水溶性溶媒がシリカ粒子表面に吸着し、シリカ粒子の光反射性を阻害すると云う問題点があった。 Since all of the above conventional heat shielding paints are water-based, there is a problem that water or a water-soluble solvent such as a lower alcohol is adsorbed on the surface of the silica particles and hinders the light reflectivity of the silica particles.
本発明は、上記従来の問題点を解決することを目的とし、合成樹脂の有機溶剤溶液に対して、レーザー回折散乱法による平均粒子径が１〜５μｍの非晶質球状溶融シリカと、レーザー回折散乱法による平均粒子径が０．２〜０．４μｍの酸化チタンとが、７０：３０〜３０：７０の質量比で混合されてなる無機充填材を、上記合成樹脂１００質量部に対して３００〜１０００質量部の範囲で添加した熱遮蔽塗料を提供するものである。
所望なれば、上記熱遮蔽塗料には更に結晶質シリカを、上記合成樹脂１００質量部に対して１５０質量部以下の範囲で添加してもよい。
上記合成樹脂は、アクリル系共重合体であることが望ましい。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, an amorphous spherical fused silica having an average particle diameter of 1 to 5 μm by laser diffraction scattering method, and laser diffraction for an organic solvent solution of a synthetic resin. An inorganic filler obtained by mixing titanium oxide having an average particle diameter of 0.2 to 0.4 μm by a scattering method in a mass ratio of 70:30 to 30:70 is 300 with respect to 100 parts by mass of the synthetic resin. The present invention provides a heat shielding paint added in the range of ˜1000 parts by mass.
If desired, crystalline silica may be further added to the heat shielding paint in an amount of 150 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the synthetic resin.
The synthetic resin is preferably an acrylic copolymer.
〔作用〕
本発明の塗料は、溶剤として有機溶剤を使用しているので、シリカ粒子表面との親和性が低く、吸着されにくいので、シリカ粒子の光反射性が阻害されにくい。
本発明ではシリカ粒子のうち平均粒度１〜５μｍの非晶質球状溶融シリカを使用しているが、上記シリカ粒子は表面の光反射性が良好である。
更に本発明では上記シリカ粒子に加えて酸化チタン粒子を添加して、上記シリカ粒子の光反射性を酸化チタン粒子の光触媒作用によって増強している。
更に上記非晶質球状溶融シリカに加えて結晶質シリカを添加して、非晶質球状溶融シリカの分散性を増強してもよい。
また本発明においては、合成樹脂として耐候性が良好なアクリル系共重合体を使用することが望ましい。
[Action]
Since the paint of the present invention uses an organic solvent as a solvent, it has a low affinity with the surface of the silica particles and is difficult to be adsorbed, so that the light reflectivity of the silica particles is not easily inhibited.
In the present invention, among the silica particles, amorphous spherical fused silica having an average particle size of 1 to 5 μm is used, but the silica particles have good surface light reflectivity.
Furthermore, in the present invention, titanium oxide particles are added in addition to the silica particles, and the light reflectivity of the silica particles is enhanced by the photocatalytic action of the titanium oxide particles.
Furthermore, in addition to the amorphous spherical fused silica, crystalline silica may be added to enhance the dispersibility of the amorphous spherical fused silica.
In the present invention, it is desirable to use an acrylic copolymer having good weather resistance as the synthetic resin.
〔効果〕
本発明では、熱遮蔽性が良好な熱遮蔽性塗料が得られ、上記熱遮蔽性塗料は、例えば建物の屋根材、自動車の内装材や外装材等に塗布されることによって、建物内や車内に熱が侵入しないように遮断して、冷房に要するエネルギーを大幅に削減する。
〔effect〕
In the present invention, a heat-shielding paint having good heat-shielding properties is obtained, and the heat-shielding paint is applied to, for example, building roof materials, automobile interior materials, exterior materials, etc. By blocking the heat from entering, the energy required for cooling is greatly reduced.
本発明を以下に詳細に説明する。
〔合成樹脂〕
本発明に使用する合成樹脂として望ましいものは、アクリル系共重合体である。上記アクリル系共重合体としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート等のメタクリル酸エステル、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート等のアクリル酸エステルの単独もしくは上記メタクリル酸エステルおよび／またはアクリル酸エステルの一種又は二種以上の単量体混合物の重合体であるが、上記アクリル酸エステルおよび／またはメタクリル酸エステル以外に、例えばスチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリロニトリル等の上記アクリル酸エステルおよび／またはメタクリル酸エステルと共重合可能な他のビニル単量体、あるいはアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、β−ヒドロキシエチルメタクリレート、β−ヒドロキシプロピルメタクリレート、β−ヒドロキシエチルアクリレート、β−ヒドロキシプロピルアクリレート、アリルアルコール、アクリルアミド、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノプロピルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリレート等のカルボキシル基、水酸基、酸アミド基、アミノ基、官能基を有する官能性ビニルビニル単量体の一種または二種以上を共重合してもよい。上記官能性ビニル単量体を共重合させたアクリル系共重合体は、シリカ粒子、チタン粒子の分散性に寄与する。
上記アクリル系状重合体以外に、本発明の合成樹脂としては、スチレン系樹脂、スチレン−アクリロニトリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体系樹脂、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン共重合体系樹脂等の熱可塑性樹脂が使用されてもよく、またメラミン系樹脂、尿素系樹脂、フェノール系樹脂等の熱硬化性樹脂が使用されてもよい。
更に上記熱可塑性樹脂の一種または二種以上と、上記熱硬化性樹脂の一種または二種以上とが併用されてもよい。
本発明の合成樹脂として望ましいものはガラス転移点（Ｔｇ）が２０〜６０℃の範囲の熱可塑性樹脂である。
The present invention is described in detail below.
[Synthetic resin]
A desirable synthetic resin for use in the present invention is an acrylic copolymer. Examples of the acrylic copolymer include methacrylic acid esters such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, and n-butyl methacrylate, and acrylic acids such as methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, and 2-ethylhexyl acrylate. An ester alone or a polymer of a monomer mixture of one or two or more of the above methacrylic acid esters and / or acrylic acid esters. In addition to the above acrylic acid ester and / or methacrylic acid ester, for example, styrene, vinyl acetate , Vinyl chloride, acrylonitrile, and other vinyl monomers copolymerizable with the above acrylic ester and / or methacrylic ester, or acrylic acid, methacrylic acid, male Acid, β-hydroxyethyl methacrylate, β-hydroxypropyl methacrylate, β-hydroxyethyl acrylate, β-hydroxypropyl acrylate, allyl alcohol, acrylamide, dimethylaminoethyl methacrylate, dimethylaminopropyl methacrylate, dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminopropyl You may copolymerize 1 type, or 2 or more types of the functional vinyl vinyl monomer which has carboxyl groups, such as an acrylate, a hydroxyl group, an acid amide group, an amino group, and a functional group. The acrylic copolymer obtained by copolymerizing the functional vinyl monomer contributes to the dispersibility of silica particles and titanium particles.
In addition to the acrylic polymer, the synthetic resin of the present invention includes styrene resin, styrene-acrylonitrile resin, polyvinyl chloride resin, polyvinyl acetate resin, styrene-butadiene copolymer resin, acrylonitrile-butadiene. Thermoplastic resins such as copolymer resins and styrene-acrylonitrile-butadiene copolymer resins may be used, and thermosetting resins such as melamine resins, urea resins and phenol resins may be used. .
Further, one or more of the thermoplastic resins and one or more of the thermosetting resins may be used in combination.
What is desirable as the synthetic resin of the present invention is a thermoplastic resin having a glass transition point (Tg) in the range of 20 to 60 ° C.
〔溶剤〕
本発明の塗料の溶剤としては、有機溶剤が使用される。上記有機溶剤としては、例えばトルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族系、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ｎ−ブチル等の酢酸エステル系、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ｎ−オクタン、イソオクタン、石油等の炭化水素系、メタノール、エタノール、イソプロパノール、２−エチルヘキサノール等のアルコール系等の一種または二種以上が使用される。
〔solvent〕
An organic solvent is used as a solvent for the paint of the present invention. Examples of the organic solvent include aromatics such as toluene, xylene and ethylbenzene, acetates such as ethyl acetate, isopropyl acetate and n-butyl acetate, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, n-hexane, One type or two or more types of hydrocarbons such as cyclohexane, n-octane, isooctane and petroleum, and alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol and 2-ethylhexanol are used.
〔合成樹脂の有機溶剤溶液〕
本発明において上記合成樹脂は、通常、上記有機溶剤中で重合されることによって製造される。上記合成樹脂の有機溶剤溶液としては、通常、合成樹脂濃度が３０質量％〜７０質量％、望ましくは４０質量％〜６０質量％程度とされ、粘度は通常２５℃において１０Ｐａ・ｓ〜５０Ｐａ・ｓ程度のものが使用される。
[Organic solvent solution of synthetic resin]
In the present invention, the synthetic resin is usually produced by polymerization in the organic solvent. As the organic solvent solution of the synthetic resin, the synthetic resin concentration is usually 30% by mass to 70% by mass, desirably about 40% by mass to 60% by mass, and the viscosity is usually 10 Pa · s to 50 Pa · s at 25 ° C. Something is used.
〔非晶質球状溶融シリカ〕
本発明において使用される非晶質球状溶融シリカは、粉砕した原料ケイ石を高温の火炎中で溶融し、表面張力によって球状化させたものを使用する。上記非晶質球状溶融シリカのレーザー回折散乱法により測定された平均粒子径は１〜５μｍの範囲とされる。平均粒子径は１μｍ未満のものは分散性に劣り、平均粒子径５μｍを超えるものは、光反射性に劣る。
[Amorphous spherical fused silica]
The amorphous spherical fused silica used in the present invention is obtained by melting pulverized raw material silica in a high-temperature flame and spheroidizing it by surface tension. The average particle diameter of the amorphous spherical fused silica measured by the laser diffraction scattering method is in the range of 1 to 5 μm. Those having an average particle diameter of less than 1 μm are inferior in dispersibility, and those having an average particle diameter exceeding 5 μm are inferior in light reflectivity.
〔酸化チタン〕
酸化チタンは光触媒作用によって上記シリカの光反射性を増強するものであり、レーザー回折散乱法により測定された平均粒子径が０．２〜０．４μｍの範囲のものである。この範囲の平均粒子径の酸化チタンは、上記シリカの光反射性を顕著に増強する。
[Titanium oxide]
Titanium oxide enhances the light reflectivity of the silica by photocatalysis, and has an average particle diameter in the range of 0.2 to 0.4 μm as measured by a laser diffraction scattering method. Titanium oxide having an average particle diameter in this range remarkably enhances the light reflectivity of the silica.
〔結晶性シリカ〕
本発明の熱遮蔽性塗料には、所望なれば１０質量％以下の結晶性シリカを添加して上記非晶質シリカの分散性を増強してもよい。この場合、上記結晶性シリカには、レーザー回折散乱法により測定された平均粒子径が２０〜４０μｍ程度のものを使用する。
(Crystalline silica)
If desired, 10% by mass or less of crystalline silica may be added to the heat-shielding coating material of the present invention to enhance the dispersibility of the amorphous silica. In this case, the crystalline silica having an average particle diameter of about 20 to 40 μm measured by a laser diffraction scattering method is used.
〔熱遮蔽塗料の配合〕
本発明の熱遮蔽塗料の配合は、下記の通りである。
合成樹脂 ７〜１３質量％
有機溶剤 ３６質量％
混合無機充填材※ ４０〜６０質量％
※非晶質球状溶融シリカ：酸化チタン＝７０：３０〜３０：７０質量比混合物
上記配合に更に結晶性シリカを添加する場合には、上記結晶質シリカは、上記塗料中に１０質量％以下の量で添加される。
上記配合物は、ニーダー、ロールミキサー、ボールミル等の一般的な混練機によって混練され、塗料として提供される。
[Composition of heat shielding paint]
The composition of the heat shielding paint of the present invention is as follows.
Synthetic resin 7-13% by mass
36% organic solvent
Mixed inorganic filler * 40-60% by mass
* Amorphous spherical fused silica: titanium oxide = 70: 30-30: 70 mass ratio mixture When crystalline silica is further added to the above composition, the crystalline silica is contained in the paint in an amount of 10% by mass or less. Added in an amount.
The above blend is kneaded by a general kneader such as a kneader, a roll mixer, or a ball mill, and provided as a paint.
〔熱遮蔽塗料の塗布〕
本発明の熱遮蔽塗料は、例えば建物、家屋等の屋根材、野地板、壁板、あるいは自動車等の車両の屋根材、ドア材等の基材の表面に塗布されて、上記基材上に熱遮蔽層を形成する。通常、上記熱遮蔽層の厚みは、１０μｍ〜２００μｍ程度、好ましくは１０μｍ〜１５０μｍ程度とする。
上記塗料の塗布には、スプレー塗布やロールコーター、ナイフコーター、カーテンフローコーター等の塗工機を使用した塗布、あるいはハケやローラを使用した手作業による塗布が適用される。上記塗料を塗布した後は、常温による自然乾燥、あるいは１５０℃以下の温度による加熱乾燥等が適用される。
上記基材の材質としては、鉄板、ステンレススチール板、アルミニウム板、スズメッキ鉄板、亜鉛メッキ鉄板等の金属板、合板、ハードボード、パーティクルボード等の木質板、ポリエステルシート、ポリアミドシート、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート等のプラスチックシート、あるいは上記プラスチックの発泡体シート、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリウレタン繊維、麻繊維、ケナフ繊維、竹繊維、パルプ繊維、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維等の有機あるいは無機の繊維の不織布、編織物からなる繊維シートあるいは繊維ボード等が例示される。
[Application of heat shielding paint]
The heat shielding paint of the present invention is applied to the surface of a base material such as a roofing material for buildings, houses, etc., a field plate, a wallboard, or a vehicle roofing material such as an automobile, a door material, etc. A heat shielding layer is formed. Usually, the thickness of the heat shielding layer is about 10 μm to 200 μm, preferably about 10 μm to 150 μm.
The coating is applied by spray coating, coating using a roll coater, knife coater, curtain flow coater or the like, or coating by hand using a brush or roller. After the coating is applied, natural drying at room temperature or heat drying at a temperature of 150 ° C. or lower is applied.
As the material of the above-mentioned base material, iron plate, stainless steel plate, aluminum plate, tin-plated iron plate, galvanized iron plate and other metal plates, plywood, hard board, particle board such as particle board, polyester sheet, polyamide sheet, polyethylene sheet, polypropylene Plastic sheets such as sheets, or the above plastic foam sheets, polyester fibers, polyamide fibers, polyethylene fibers, polyurethane fibers, hemp fibers, kenaf fibers, bamboo fibers, pulp fibers, glass fibers, carbon fibers, ceramic fibers, etc. Examples include inorganic fiber nonwoven fabrics, woven fabric fiber sheets or fiber boards.
以下に本発明を具体的に説明するための実施例について説明する。
〔実施例〕
合成樹脂として、下記の組成のアクリル系共重合体を使用した。
メチルメタクリレート ４５質量部
酢酸ビニル １０質量部
エチルアクリレート ４０質量部
β−ヒドロキシエチルメタクリレート ５質量部
上記共重合体のＴｇは５０℃である。
上記共重合体はトルエン：キシレン＝１：１質量比混合溶剤の４０質量％溶液として提供される。
上記共重合体溶液を使用して下記の通りの配合の塗料をニーダーによって混練調製した。
共重合体溶液 １００質量部
非晶質溶融シリカ※１ １２０質量部
酸化チタン※２ １２０質量部
結晶性シリカ※３ ４０質量部
上記無機充填材のレーザー回折散乱法による平均粒子径は下記の通りである。
※１：非晶質溶融シリカ ３μｍ
※２：酸化チタン ０．３μｍ
※３：結晶性シリカ ３０μｍ
上記塗料は更にトルエン：キシレン＝１：１質量比混合溶剤で希釈して２５℃の粘度を１０Ｐａ・ｓに調節し、厚さ３０μｍのポリエステルフィルムの表面にスプレー塗布し、塗布後１００℃、１５分乾燥を行い、２０μｍの厚みの熱遮蔽層を形成した。
上記熱遮蔽層を形成したポリエステルフィルムを試験フィルムとして下記の通りの遮熱性試験を行った。
Examples for specifically explaining the present invention will be described below.
〔Example〕
As a synthetic resin, an acrylic copolymer having the following composition was used.
45 parts by weight of methyl methacrylate
10 parts by weight of vinyl acetate
40 parts by mass of ethyl acrylate
β-hydroxyethyl methacrylate 5 parts by mass The Tg of the copolymer is 50 ° C.
The copolymer is provided as a 40% by mass solution of a toluene: xylene = 1: 1 mass ratio mixed solvent.
Using the copolymer solution, a paint having the following composition was kneaded and prepared by a kneader.
100 parts by mass of copolymer solution
Amorphous fused silica * 1 120 parts by mass
Titanium oxide * 2 120 parts by mass
Crystalline silica * 3 40 parts by mass The average particle diameter of the inorganic filler by the laser diffraction scattering method is as follows.
* 1: Amorphous fused silica 3μm
* 2: Titanium oxide 0.3μm
* 3: Crystalline silica 30μm
The paint is further diluted with a mixed solvent of toluene: xylene = 1: 1 mass ratio, the viscosity at 25 ° C. is adjusted to 10 Pa · s, spray-coated on the surface of a polyester film having a thickness of 30 μm, and after coating, 100 ° C., 15 Partial drying was performed to form a heat shielding layer having a thickness of 20 μm.
The following heat-insulating test was conducted using the polyester film on which the heat-shielding layer was formed as a test film.
〔比較例〕
熱遮蔽層を形成せずに、ポリエステルフィルムのみを試験フィルムとして下記の通りの遮熱性試験を行った。
[Comparative Example]
Without forming a heat shielding layer, the following heat shielding test was conducted using only a polyester film as a test film.
〔遮熱性試験〕
試験フィルム（１００ｍｍ×１００ｍｍ）から３０ｃｍ離れた位置に５００Ｗのレフランプを置き、該レフランプによって試験フィルムを１５分間照らすとともに、該試験フィルムの光照射面と反対側の面に赤外線センサーを設け、該赤外線センサーで温度を測定した。その結果を図１に示す。
上記遮熱性能試験の結果、実施例の試験フィルムは、比較例のものに比べて明らかに温度上昇が抑えられており、熱遮蔽性能が高いことが示された。
[Thermal insulation test]
A 500 W reflex lamp is placed 30 cm away from the test film (100 mm × 100 mm), the test film is illuminated by the reflex lamp for 15 minutes, and an infrared sensor is provided on the surface opposite to the light irradiation surface of the test film. The temperature was measured with a sensor. The result is shown in FIG.
As a result of the above heat shielding performance test, it was shown that the test film of the example clearly suppressed the temperature rise compared to the comparative example, and the heat shielding performance was high.
本発明の熱遮蔽塗料は、溶剤として有機溶剤を使用しているので高い熱遮蔽性能を長期間にわたって維持することができるから、産業上利用可能である。
Since the heat shielding paint of the present invention uses an organic solvent as a solvent, high heat shielding performance can be maintained over a long period of time, so that it can be used industrially.
Claims (3)
レーザー回折散乱法による平均粒子径が１〜５μｍの非晶質球状溶融シリカと、レーザー回折散乱法による平均粒子径が０．２〜０．４μｍの酸化チタンとが、７０：３０〜３０：７０の質量比で混合されてなる無機充填材を、
上記合成樹脂１００質量部に対して３００〜１０００質量部の範囲で添加した
ことを特徴とする熱遮蔽塗料。 For organic solvent solution of synthetic resin,
Amorphous spherical fused silica having an average particle diameter of 1 to 5 μm by laser diffraction scattering method and titanium oxide having an average particle diameter of 0.2 to 0.4 μm by laser diffraction scattering method are 70:30 to 30:70. An inorganic filler mixed at a mass ratio of
A heat shielding paint added in an amount of 300 to 1000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the synthetic resin.
ことを特徴とする熱遮蔽塗料。 The heat shielding paint according to claim 1, wherein crystalline silica is further added in a range of 150 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the synthetic resin.
請求項１又は請求項２に記載の熱遮蔽塗料。
The heat shielding paint according to claim 1, wherein the synthetic resin is an acrylic copolymer.
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