JP2022118409A - 中空粒子、断熱塗料及び断熱塗膜 - Google Patents

Abstract

【課題】中空粒子を含有する断熱塗料から形成される断熱塗膜の断熱性をより発揮することができる中空粒子を提供すること。【解決手段】本発明の中空粒子２は、平均粒子径が１０～２００ｎｍであるため、断熱塗料に含有させたとき、断熱塗料が透明な断熱塗膜１を形成することができる。中空粒子２は、シロキサン結合から形成されているため親水性であるものの、表面修飾剤によって修飾されているため、有機溶剤系の断熱塗料と相溶させることができる。親水性のシロキサン結合を母体とする中空粒子２は、断熱塗料が成膜する際に、親水性が顕著になり、断熱塗料の内部から表層に向けて濃度が濃くなるように排斥され、断熱塗膜１の表層に中空粒子２のμｍオーダーの凝集体３を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、中空粒子、中空粒子を含有する断熱塗料及び中空粒子を含有する断熱塗膜に関する。

中空粒子と、中空粒子を含有する断熱塗料として、特許文献１には、シリカ中空粒子と、シリカ中空粒子を含有する断熱塗料が記載されている。この断熱塗料は、シリカ中空粒子を塗料中に均一に分散させることによって、断熱性の向上を図っているものである。

特開２００７－０７０４５８号公報

断熱性は、熱の移動を抑制することによって、効果を発揮するものである。しかし、従来のシリカ中空粒子を含有する断熱塗料から形成された塗膜は、塗膜中に、シリカ中空粒子が均一に分散されているものの、塗膜の表層の大半は合成樹脂で覆われ、熱の移動の抑制が十分でなく、断熱性が十分に発揮することができないおそれがあるという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、中空粒子を含有する断熱塗料から形成される断熱塗膜の断熱性をより発揮することができる中空粒子を提供することを目的とする。

本発明の中空粒子は、シロキサン結合を主骨格とする中空粒子であって、
平均粒子径が１０～２００ｎｍであり、表面修飾剤によって修飾されていることを特徴とする。

本発明の中空粒子によれば、平均粒子径が１０～２００ｎｍであるため、断熱塗料に含有させたとき、断熱塗料が透明な断熱塗膜を形成することができる。中空粒子は、シロキサン結合から形成されているため親水性であるものの、表面修飾剤によって修飾されているため、有機溶剤系の断熱塗料と相溶させることができる。親水性のシロキサン結合を母体とする中空粒子は、断熱塗料が成膜する際に、親水性が顕著になり、断熱塗料の内部から表層に向けて濃度が濃くなるように排斥され、塗膜の表層に中空粒子のμｍオーダーの凝集体を形成する。このため、中空粒子は、断熱塗料に使用されることによって、塗膜の断熱性を発揮させることができる。

ここで、上記中空粒子において、前記表面修飾剤が、有機相溶基と無機結合基とを有する化合物であるものとすることができる。

これによれば、中空粒子は、無機結合基がシロキサン結合の主骨格に共重合することができ、有機相溶基が中空粒子を断熱塗料に適度に相溶させることができる。

また、上記中空粒子において、前記シロキサン結合のＳｉの１ｍｏｌに対して、前記表面修飾剤が５～５０ｇ含有するものとすることができる。

これによれば、中空粒子は、断熱塗料が成膜する際に、親水性がバランスよく現れ、断熱塗料の内部から表層に向けて濃度が濃くなるように排斥され、揮発成分が揮発することによって、塗膜の表層に中空粒子のμｍオーダーの凝集体を形成することができる。

本発明の断熱塗料は、上記の中空粒子を不揮発分換算で５～３０質量％含有するものとすることができる。

本発明の断熱塗料によれば、塗膜の表層に中空粒子の凝集体を形成することができる。

本発明の断熱塗膜は、塗膜の表層に、上記の中空粒子の凝集体を備えるものとすることができる。

本発明の断熱塗膜によれば、人の皮膚が接触することによる接触温冷感の緩和を図ることができる。

また、上記断熱塗膜において、塗膜の表層に、前記凝集体によって、μｍオーダーの凹凸形状が形成されているものとすることができる。

これによれば、人の皮膚が接触することによる接触温冷感の緩和をより図ることができる。

本発明の中空粒子によれば、有機溶剤系の断熱塗料に含有させたとき、断熱塗料から形成された塗膜の表層に中空粒子の凝集体を形成し、塗膜の断熱性を発揮させることができる。

本発明の実施形態の中空粒子を含有する断熱塗膜のイメージ断面図である。 実施例の断熱塗膜の断面のＳＥＭ（走査電子顕微鏡）写真を示す図である。 実施例の断熱塗膜の表面のレーザー顕微鏡写真を示す図である。 比較例の断熱塗膜の表面のレーザー顕微鏡写真を示す図である。 メタリック塗料からなる塗膜の表面のレーザー顕微鏡写真を示す図である。 実施例の中空粒子の集合体のＳＥＭ写真を示す図である。

以下、本発明に係る中空粒子２の実施形態について説明する。実施形態の中空粒子２は、平均粒子径が１０～２００ｎｍであり、表面修飾剤によって修飾されているものである。実施形態の中空粒子２は、詳しくは後述するが、最終的には溶解させて中空を形成する炭酸カルシウムに、アルコキシシランと表面修飾剤を被覆させて、中空粒子２の主骨格となるシロキサン結合のシェル体を形成する。シロキサン結合のシェル体が形成された炭酸カルシウムに、酸処理を施し、炭酸カルシウムのみを溶解させることによって、表面修飾剤によって修飾されたシロキサン結合を主骨格とする中空粒子２が形成されるものである。

実施形態の炭酸カルシウムは、ナノオーダーのサイズに粒子径が調整された菱面体構造の炭酸カルシウム（calcite）である。実施形態で使用する炭酸カルシウムの平均粒子径（ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）写真から５０個の粒子径を測定した平均値）は、１０～１００ｎｍであることが好ましい。炭酸カルシウムを被覆して形成された中空粒子２を、断熱塗料に混合させたときに、断熱塗料から形成される断熱塗膜１の断熱性と透明性を向上させることができるためである。炭酸カルシウムの平均粒子径が１０ｎｍ未満である場合には、相対的に中空粒子２のシェルの厚みが厚くなり、断熱性能が劣るおそれがある。一方、１００ｎｍを超えると、断熱塗膜１の透明性が劣るおそれがある。より好ましくは、炭酸カルシウムの平均粒子径は、５０～９０ｎｍである。

アルコキシシランとは、アルコキシ基を有するシラン化合物であり、アルコキシ基が加水分解することによって、シラノールを生成し、シラノールが縮合することによって、中空粒子２の主骨格となるシロキサン結合を生成するものである。実施形態の中空粒子２では、アルコキシシランは、特に限定されることなく使用することができ、例えば、テトラメトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₄）、メチルトリメトキシシラン（ＳｉＣＨ₃（ＯＣＨ₃）₃）、ジメチルジメトキシシラン（Ｓｉ（ＣＨ₃）₂（ＯＣＨ₃）₂）、トリメチルメトキシシラン（Ｓｉ（ＣＨ₃）₃ＯＣＨ₃）、エチルトリメトキシシラン（ＳｉＣ₂Ｈ₅（ＯＣＨ₃）₃）、ジエチルジメトキシシラン（Ｓｉ（Ｃ₂Ｈ₅）₂（ＯＣＨ₃）₂）、トリエチルメトキシシラン（Ｓｉ（Ｃ₂Ｈ₅）₃ＯＣＨ₃）、プロピルトリメトキシシラン（ＳｉＣ₃Ｈ₇（ＯＣＨ₃）₃）、テトラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₄）、メチルトリエトキシシラン（ＳｉＣＨ₃（ＯＣ₂Ｈ₅）₃）、ジメチルジエトキシシラン（Ｓｉ（ＣＨ₃）₂（ＯＣ₂Ｈ₅）₂）、トリメチルエトキシシラン（Ｓｉ（ＣＨ₃）₃ＯＣ₂Ｈ₅）、エチルトリエトキシシラン（ＳｉＣ₂Ｈ₅（ＯＣ₂Ｈ₅）₃）、ジエチルジエトキシシラン（Ｓｉ（Ｃ₂Ｈ₅）₂（ＯＣ₂Ｈ₅）₂）、トリエチルエトキシシラン（Ｓｉ（Ｃ₂Ｈ₅）₃ＯＣ₂Ｈ₅）、プロピルトリエトキシシラン（ＳｉＣ₃Ｈ₇（ＯＣ₂Ｈ₅）₃）、又は、これらの混合物などを使用することができる。

表面修飾剤とは、有機相溶基と無機結合基とを有する化合物であり、親水性のシロキサン結合の主骨格に、表面修飾剤の無機結合基が結合することによって、シロキサン結合の主骨格の表面を有機相溶基で修飾する化合物である。表面が有機相溶基で修飾されたシロキサン結合の中空粒子２は、有機相溶基によって、断熱塗料に相溶させることができる。有機相溶基と無機結合基とを有する表面修飾剤として、シランカップリング剤、シリコーン界面活性剤、変性シリコーンなどを使用することができる。

シランカップリング剤は、シランカップリング剤の反応性官能基が有機相溶基となり、アルコキシ基が無機結合基となる。無機結合基のアルコキシ基が、加水分解することによって、シラノールを生成し、シラノールが中空粒子２の主骨格となるアルコキシシランと縮合することによって、表面修飾剤は、中空粒子２を形成するシロキサン結合に結合し、有機相溶基の反応性官能基が中空粒子２の表面を修飾する。シランカップリング剤は、無機結合基のアルコキシ基として、エトキシ基、メトキシ基を含有するものを使用することができ、有機相溶基の反応性官能基として、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、メタクリル基、アクリル基、アミノ基、イソシアネート基、イソシアヌレート基、ウレイド基、メルカプト基、及び、これらとアルキレン基とからなる官能基を含有するものを使用することができる。シランカップリング剤として、具体的には、ビニル基を含有する、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、エポキシ基を含有する、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、スチリル基を含有する、p-スチリルトリメトキシシラン、メタクリル基を含有する、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、アクリル基を含有する、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、アミノ基を含有する、N-2-（アミノエチル）-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-（アミノエチル）-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-トリエトキシシリル-Ｎ-（1,3-ジメチル-ブチリデン）プロピルアミン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、イソシアネート基を含有する、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、イソシアヌレート基を含有する、トリス-（トリメトキシシリルプロピル）イソシアヌレート、ウレイド基を含有する、3-ウレイドプロピルトリアルコキシシラン、メルカプト基を含有する、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、又は、これら混合物などを使用することができる。

シリコーン界面活性剤は、有機基（有機相溶基）と、アルコキシシランと縮合可能なシリコーン鎖（無機結合基）と、から構成される化合物であり、有機基の構造により、アルキル変性シリコーン界面活性剤、ポリエーテル変性シリコーン界面活性剤、ポリエーテル・アルキル共変性シリコーン界面活性剤などが使用することができる。

変性シリコーンは、有機変性基（有機相溶基）と、アルコキシシランと縮合可能なシリコーン鎖（無機結合基）と、から構成される化合物であり、有機変性基の構造により、アミノ変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、カルビノール変性シリコーン、メルカプト変性シリコーンなどが使用することができる。

表面修飾剤は、アルコキシシランからなるシロキサン結合のＳｉの１ｍｏｌに対して、５～５０ｇ含有させるのが好ましい。中空粒子２を断熱塗料に相溶させることができ、中空粒子２は、断熱塗料が成膜する際に、親水性がバランスよく現れ、断熱塗料の内部から表層に向けて濃度が濃くなるように排斥され、塗膜の表層に中空粒子２のμｍオーダーの凝集体３を形成することができるためである。表面修飾剤の含有量が、シロキサン結合のＳｉの１ｍｏｌに対して、５ｇ未満の場合には、中空粒子２が断熱塗料に相溶し難く、断熱塗料が成膜する際に、断熱塗料の表層に排斥され、塗膜の表層に中空粒子２の不定型の凝集体３が形成され、塗膜の表層が粗くなり、塗膜の透明性が失われるおそれがある。一方、５０ｇを超えると、中空粒子２は、その表面の大半が有機相溶基で修飾され、断熱塗料に相溶し、塗膜の表面に排斥されないため、断熱性を向上させることができないおそれがある。より好ましくは、シロキサン結合のＳｉの１ｍｏｌに対する表面修飾剤の含有量は、１０～３０ｇであり、さらに好ましくは、１５～２５ｇである。

中空粒子２は、アンモニア水でアルカリ性にした水とアルコールの混合液中に、炭酸カルシウム、アルコキシシラン、表面修飾剤を投入し、混合することによって、炭酸カルシウムにアルコキシシランと表面修飾剤が被覆し、中空粒子２の主骨格となるシロキサン結合のシェルが形成される。シロキサン結合のシェルの形成後に、酸処理で、炭酸カルシウムを溶解させることによって、シロキサン結合のシェルからなる中空粒子２が形成される。

中空粒子２の比表面積は、５０～４００ｍ²／ｇであることが好ましい。中空粒子２を含有する断熱塗膜１の断熱性を発揮することができるためである。中空粒子２の比表面積が５０ｍ²／ｇ未満である場合には、断熱性を十分に発揮することができないおそれがある。一方、中空粒子２の比表面積が４００ｍ²／ｇを超えると、相対的に中空粒子２のシェルの厚みが薄くなり、中空粒子２を断熱塗料に混合させる際に、中空粒子２を破損させてしまうおそれがある。より好ましくは、中空粒子２の比表面積は、１００～３００ｍ²／ｇである。

中空粒子２の平均粒子径は、１０～２００ｎｍであることが好ましい。中空粒子２を含有する断熱塗膜１を、断熱性を有しつつクリヤ（透明）なものとすることができるためである。中空粒子２の平均粒子径が１０ｎｍ未満である場合には、相対的に中空粒子２のシェルの厚みが厚くなり、断熱性が劣るおそれがある。一方、２００ｎｍを超えると、断熱塗膜１の透明性が劣るおそれがある。より好ましくは、中空粒子２の平均粒子径は、５０～１５０ｎｍである。

次に、中空粒子２を含有する断熱塗料の実施形態について説明する。実施形態の断熱塗料は、有機溶媒を希釈剤とする合成樹脂を結合材とし、中空粒子２を不揮発分換算で５～３０質量％含有する塗料である。

中空粒子２は、先に述べた中空粒子２であり、断熱塗料中に、不揮発分換算で、５～３０質量％含有させるのが好ましい。断熱塗料から形成される断熱塗膜１の断熱性を発揮させることができるためである。断熱塗料における中空粒子２の含有量が５質量％未満である場合には、塗膜表層に形成される中空粒子２の凝集体３が不連続となり、断熱性が劣るおそれがある。一方、３０質量％を超えると、断熱性の効果は頭打ちとなり、不経済となるおそれがある。より好ましくは、不揮発分換算で、断熱塗料における中空粒子２の含有量は、７～２５質量％であり、さらに好ましくは、１０～２０質量％である。

断熱塗料は、合成樹脂を主結合体とする主剤に、中空粒子２と薄め液（シンナー）を撹拌しながら混入することによって、得ることができる。断熱塗料には、その他添加剤として、粘性調整剤、消泡剤、紫外線吸収剤などを添加することができ、必要に応じて薄め液で粘度を調整して使用することができる。また、断熱塗料は、合成樹脂を主結合体とする主剤と、主剤を硬化させる硬化剤と、必要に応じて薄め液と、からなる２液（３液）タイプであっても使用することができる。

断熱塗料に混入された中空粒子２は、シロキサン結合から形成されているため親水性であるものの、表面修飾剤によって修飾されているため、有機溶剤系の断熱塗料に相溶させることができる。断熱塗料が被塗装物６に塗装されたとき、親水性のシロキサン結合を母体とする中空粒子２は、断熱塗料が成膜する際に、親水性が顕著になり、断熱塗料の内部から表層に向けて濃度が濃くなるように排斥され、塗膜の表層に中空粒子２のμｍオーダーの凝集体３を形成する。このため、断熱塗料から形成された断熱塗膜１は、断熱性を発揮することができる。

中空粒子２を含有する断熱塗料は、被塗装物６に塗装されることによって、表層に中空粒子２の凝集体３を有する断熱塗膜１が形成される。被塗装物６に人の皮膚７が触れたとき、中空粒子２の凝集体３が、被塗装物６と人の体との温度差で生じる熱移動を減速して、人が冷たい又は熱いと感じる接触温冷感の緩和を図ることができる。

中空粒子２を含有する断熱塗料は、人の皮膚７が直接触れる建築材料の、木材、ガラス、コンクリート、サイディング板、プラスチック材、衛生陶器（洗面台、便器、便座）など、人が直接触れる自動車の部位の、車体金属、ダッシュボードやステアリングホイールなどの内装プラスチック材など、に塗装することができる。

実施例の中空粒子２の原材料配合量（質量）と酸処理の処方と中空粒子２の性能を表１に記載する。なお、表中、中空粒子２としての中空粒子Ａ及び中空粒子Ａを使用した断熱塗料Ａ、中空粒子Ｂ及び中空粒子Ｂを使用した断熱塗料Ｂ、並びに、中空粒子Ｃ及び中空粒子Ｃを使用した断熱塗料Ｃ、が実施例であり、中空粒子としての中空粒子Ｄ及び中空粒子Ｄを使用した断熱塗料Ｄが比較例である。中空粒子ＡからＣは、主骨格がアルコキシシランと表面修飾剤から形成され、その表面が修飾された中空粒子２である。中空粒子Ｄは、主骨格がアルコキシシランから形成され、その表面が修飾されていない中空粒子である。

炭酸カルシウムは、平均粒子径（ＳＥＭ写真から５０個の粒子径を測定した平均値）が８０ｎｍの炭酸カルシウムを使用した。アルコキシシランには、テトラエトキシシランを使用し、表面修飾剤Ａには、シランカップリング剤の3-アミノプロピルトリエトキシシラン、表面修飾剤Ｂには、シリコーン界面活性剤のＸＩＡＭＥＴＥＲ ＯＦＸ－０２０３（ダウ・東レ株式会社製アルキル変性シリコーン界面活性剤）、表面修飾剤Ｃには、変性シリコーンのＫＦ－８５９（信越化学工業株式会社製アミノ変性シリコーン）を使用した。

中空粒子ＡからＣは、反応工程と溶解工程を経ることによって形成される。反応工程は、アンモニア水（25％）、精製水及びメタノールからなる溶媒に、超音波撹拌機で撹拌しながら炭酸カルシウムを加えて分散させ、次に、炭酸カルシウムが分散された溶媒に、アルコキシシランと表面修飾剤を撹拌しながら投入した。撹拌を続けることにより、炭酸カルシウムに、アルコキシシランと表面修飾剤が被覆し、アルコキシシランと表面修飾剤とが縮合重合したシロキサン結合からなるシェル体を形成した。溶解工程では、シェル体が形成された炭酸カルシウムが分散している溶媒に、マグネットスターラで撹拌しながら塩酸水を添加し、炭酸カルシウムを溶解させ、表面が修飾されたシロキサン結合のシェル体、つまり、中空粒子２としての中空粒子ＡからＣとした。

中空粒子ＡからＣは、アルコキシシラン（テトラエトキシシラン）のシロキサン結合のＳｉの１ｍｏｌに対して、それぞれ修飾剤を２０．８ｇ含有させたものである。中空粒子Ｄは、中空粒子ＡからＣと同様に作製したが、修飾剤を含有させず、アルコキシシランのシロキサン結合を形成させたものである。

中空粒子Ａは、アルコキシシランと表面修飾剤の3-アミノプロピルトリエトキシシランのエトキシシランとが縮合重合し、シロキサン結合の層が形成される。形成されたシロキサン結合の層は親水性であるが、3-アミノプロピルトリエトキシシランのアミノプロピル基を備えているため、中空粒子Ａの表面は、半親水性となる。中空粒子Ｂは、アルコキシシランと表面修飾剤のアルキル変性シリコーンのシリコーン鎖とが縮合重合し、シロキサン結合の層が形成される。形成されたシロキサン結合の層は親水性であるが、アルキル変性シリコーンのアルキル変性基を備えているため、中空粒子Ｂの表面は、半親水性となる。中空粒子Ｃは、アルコキシシランと表面修飾剤のアミノ変性シリコーンのシリコーン鎖とが縮合重合し、シロキサン結合の層が形成される。形成されたシロキサン結合の層は親水性であるが、アミノ変性シリコーンのアミノ変性基を備えているため、中空粒子Ｃの表面は、半親水性となる。中空粒子Ｄは、アルコキシシランのみの縮合重合であるため、親水性となる。

中空粒子ＡからＤは、乾燥させて、揮発分を除去することにより、断熱塗料に使用することができる中空粒子となる。中空粒子ＡのＳＥＭ写真を図６に示す。図６のスケールバーは、５００ｎｍである。

次に、断熱塗料について説明する。実施例の断熱塗料ＡからＣは、実施例の中空粒子ＡからＣをそれぞれ含有し、合成樹脂を結合材とする主剤と、硬化剤と、薄め液（シンナー）と、から構成され、これらを混ぜ合わせることによって、塗料となる。主剤、硬化剤及び薄め液は、それぞれ、原材料をディゾルバーミキサで混合することによって製造した。比較例の断熱塗料Ｄは、中空粒子Ｄを中空粒子ＡからＣの代わりに用いて同様に製造した。断熱塗料ＡからＤの原材料配合量（質量）と断熱塗料ＡからＤから形成される断熱塗膜の性能を表２に記載する。原材料配合量は、揮発分を除き、不揮発分換算で記載し、揮発分（エステル系溶剤）に、不揮発分換算で記載した原材料に含まれる揮発分を加算して記載した。なお、熱伝導率は、円板熱流計法（ＡＳＴＭ Ｅ １５３０ ＪＩＳ Ａ １４１２－２）によって測定した。

断熱塗料ＡからＤは、主剤のバインダー樹脂がアクリルポリオール樹脂であり、硬化剤がイソシアネートであり、混合されることによって、ウレタン変性アクリル樹脂となる。なお、アクリルポリオール樹脂の平均分子量は３５，０００であり、ガラス転移温度（Ｔｇ）は－１０℃である。シリコン系添加剤は、粘性調整剤、消泡剤、紫外線吸収剤などである。エステル系溶剤は、酢酸エチル及び／又は酢酸ブチルである。

断熱塗料ＡからＤは、主剤：硬化剤：薄め液＝１００：２５：７５の質量比で混合することによって断熱塗料となる。断熱塗料は、被塗装物６に塗装されることによって、断熱塗膜を形成する。実施例では、被塗装物６に、木質基板（杉板）を使用した。

断熱塗料ＡからＣは、塗料が成膜する際、半親水性の中空粒子ＡからＣのアミノプロピル基、アルキル変性基及びアミノ変性基が塗料になじむものの、シロキサン結合の層が親水性であるため、塗膜表層に徐々に排斥される。このため、成膜時に、中空粒子ＡからＣは、塗膜の表面に向けて中空粒子ＡからＣの濃度が濃くなるように存在する。塗膜の表面では、揮発成分が揮発し、中空粒子ＡからＣは、凝集し、μｍオーダーの凹凸形状の凝集体３を形成する。μｍオーダーの凹凸形状により、塗膜と人体の皮膚７との接触面積が小さくなるとともに、凹凸形状に空気層を介在させ、熱移動を抑制することができ、断熱性（熱伝導率）に優れるものであった。また、断熱塗膜１は、中空粒子ＡからＣによって透明性が阻害されず透明を保っていた。

図２に、断熱塗料Ａから形成された断熱塗膜１の断面のＳＥＭ写真を示す。図２の上側の略中央から右下方向に、中空粒子２の凝集体３がμｍオーダーの凹凸形状を形成していることが確認できる。正確には、中空粒子２の凝集体３は、０．２～２μｍの凹凸形状を形成している。なお、凹凸形状の左下方向側が断熱塗膜１である。

断熱塗料Ａから形成された塗膜のレーザー顕微鏡の写真を図３に示す。図３に記載されたスケールバーは、１００μｍである。図５は、メタリック塗料からなる塗膜のレーザー顕微鏡の写真であり、図５に記載されたスケールバーは、１００μｍである。半親水性の中空粒子Ａを含有する断熱塗料Ａから形成された塗膜は、メタリック塗料から形成された塗膜よりも平滑であることが確認できる。なお、断熱塗料Ａから形成された断熱塗膜１の表面には、μｍオーダーの凹凸形状が形成され、皮膚７としての指に、滑らかなさらさら感を与えるものであった。一方、メタリック塗料から形成された塗膜の表面には、脈状の凹凸が形成され、指に湿り感を与えるものであった。

断熱塗料Ｄは、中空粒子Ｄのシロキサン層が親水性であるため、塗料が成膜する際、中空粒子Ｄが塗膜表層に排斥される。このため、中空粒子Ｄは、塗膜の表面に層状をなして存在し、揮発成分が揮発することによって収縮し、大きな（１００μｍ以上の）凹凸形状を形成する。大きな凹凸形状により、塗膜表面は粗く、指にざらつき感を与えるものであった。塗膜表面が粗いため、人体の皮膚７に接触する面積が小さく、実施形態の測定方法では、断熱塗料Ｄは、断熱塗料ＡからＣよりも断熱性（熱伝導率）に勝るものとなった。断熱塗料Ｄから形成された塗膜のレーザー顕微鏡の写真を図４に示す。図４に記載されたスケールバーは、２００μｍである。断熱塗料Ｂから形成された塗膜は、１００μｍ以上の凹凸形状が形成されていることが確認できる。

実施例の結果から以下のことを把握することができる。

実施形態の断熱塗料から形成される断熱塗膜１は、表面粗さ（Ｒａ）が０．１～０．４であるものとすることができる。これによれば、平滑性かつ断熱性に優れる塗膜とすることができる。より好ましくは、断熱塗料から形成される断熱塗膜１の表面粗さ（Ｒａ）は、０．２～０．３である。

実施形態の断熱塗料から形成される断熱塗膜１は、表面のヘイズ（ＨＡＺＥ）測定値が４０～９０％であるものとすることができる。これによれば、光沢を有する塗膜とすることができる。より好ましくは、断熱塗料から形成される断熱塗膜１のヘイズ測定値は、４０～８０％であり、さらに好ましくは、５０～７０％である。

実施形態の断熱塗料から形成される断熱塗膜１は、熱伝導率が０．０２～０．１Ｗ／ｍＫであるものとすることができる。これによれば、断熱性に優れる塗膜とすることができる。より好ましくは、断熱塗料から形成される断熱塗膜１の熱伝導率は、０．０２５～０．０５Ｗ／ｍＫである。

以下には、実施形態から把握されるその他の技術的思想について記載する。

シロキサン結合を形成するアルコキシシランがテトラエトキシシランであり、表面修飾剤が3-アミノプロピルトリエトキシシランであって、アルコキシシラン１００質量部に対して、表面修飾剤が５～３０質量部含有することを特徴とする中空粒子。これによれば、中空粒子を半親水性にすることができ、中空粒子を含有する断熱塗料が成膜する際に、中空粒子は、親水性がバランスよく現れ、断熱塗料の内部から表層に向けて濃度が濃くなるように排斥され、揮発成分が揮発することによって、塗膜表層に、中空粒子のμｍオーダーの凝集体３を形成することができる。より好ましくは、アルコキシシラン１００質量部に対する表面修飾剤の含有量は、８～２０質量部である。

結合材としての合成樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）が、－３０～１０℃であることを特徴とする断熱塗料。これによれば、断熱塗料は、断熱塗料から形成される塗膜が下地の伸縮に追従することができる可撓性を有し、適度な可撓性により塗膜への汚れの付着が少なく、塗膜の美観を保つことができる。

１…断熱塗膜、２…中空粒子、３…凝集体、６…被塗装物、７…皮膚。

Claims (6)

1. シロキサン結合を主骨格とする中空粒子であって、
   平均粒子径が１０～２００ｎｍであり、表面修飾剤によって修飾されていることを特徴とする中空粒子。
2. 前記表面修飾剤が、有機相溶基と無機結合基とを有する化合物であることを特徴とする請求項１に記載の中空粒子。
3. 前記シロキサン結合のＳｉの１ｍｏｌに対して、前記表面修飾剤を５～５０ｇ含有することを特徴とする請求項１又は２に記載の中空粒子。
4. 請求項１～３のいずれかに記載の中空粒子を不揮発分換算で５～３０質量％含有することを特徴とする断熱塗料。
5. 塗膜の表層に、請求項１～３のいずれかに記載の中空粒子の凝集体を備えることを特徴とする断熱塗膜。
6. 塗膜の表層に、前記凝集体によって、μｍオーダーの凹凸形状が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の断熱塗膜。

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