JP2593968B2 - 太陽熱遮蔽黒色塗料組成物及び被覆構造物 - Google Patents
太陽熱遮蔽黒色塗料組成物及び被覆構造物Info
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Description
及び被覆構造物に係わり、さらに詳しくは、海洋構造
物、船舶のデッキやタンク、円筒あるいは球形タンク等
の陸上構造物、住宅、ビル、倉庫あるいは体育館等の建
築物、自動車、タンクローリー、冷凍冷蔵コンテナーな
どの屋外構造物、および冷蔵庫等の家電製品の外面を被
覆し太陽直射による内部の温度上昇を防止し、冷房、冷
凍の効果を上げることによる省エネルギーあるいは石油
等の揮発成分の蒸発を防ぐのに好適な塗料組成物及びそ
れを塗装してなる構造物に関する。
内部の温度上昇を防ぎ空調費の節減を計ることや、タン
カー、天然ガス運搬船、陸上のタンク等の外面を被覆
し、内部の揮発性成分の蒸発減量を抑えたり、タンクや
家電製品の冷凍効果の改善を計ることが強く要望されて
いる。例えば、タンカーの蒸発に係わる原油減耗は莫大
で、中近東から我国への一航海で積載総量の0.2〜0.5
%にも及ぶといわれている。
蔽塗料として従来用いられている酸化チタン等の白色顔
料や着色顔料は、白色ではある程度の太陽熱遮蔽効果が
あるものの、白色以外に着色した場合著しく太陽熱遮蔽
効果が低下するので、任意の色に着色しても高い太陽熱
遮蔽効果を有する塗料組成物が要望されていた。
面用の太陽熱遮蔽塗料として、リン片状アルミ粉を含有
するアルミニウムペイントが知られているが、色が限定
され、耐久性の点でも不十分であり、また耐摩耗性が悪
く歩行する場所に不向きといった欠点を有していた。
ンチモン、ジクロム酸アンチモン、アルカリ金属ジクロ
ム酸塩等を含有する熱反射エナメルが特開昭56−10
9257号公報により提案されているが重金属を含む点
で環境衛生上好ましくない。
含有するエマルション塗料、粒径300μ以下の白色顔
料含有合成シリカ粒を含有する塗料や粒径5〜300μ
のガラス砕粒を含有する塗料で被覆された金属板の製造
法が特公昭55−33828号、特開昭55−1206
69号、特開昭55−74862号各公報により提案さ
れているが、これらは初期の太陽熱遮蔽効果は優れてい
るものの、表面に凹凸模様を有し経時での耐汚染性が悪
く太陽熱遮蔽効果が著しく低下するといった欠点を有し
ており、安全で任意の色に着色可能な長期間優れた太陽
熱遮蔽効果を維持することは困難であった。
す物質として、本発明者らは(1)酸化ジルコニウム、
酸化イットリウム、または酸化インジウムの1種以上、
(2)酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化チタ
ン、或いは酸化珪素のいずれか1種以上と酸化マグネシ
ウム、酸化イットリウム、酸化バリウム、酸化カルシウ
ム或いは酸化亜鉛のいずれか1種以上との化合物が優れ
ていることを特開平1−121371号により既に提案
している。
た無彩色系グレーに関しては、太陽熱遮蔽顔料として粒
径50μ以下のSiまたはSiとAl、Fe、Mg、M
n、Ni、Ti、Cr、Caのいずれか1種以上との合
金1種または2種以上を用いることを特開平1−263
163号により提案している。さらには有彩色に関して
は着色顔料として複合酸化物系着色顔料の使用を、特開
平2−185572号により提案している。この技術に
より白色、グレー系無彩色、及び有彩色に関し、太陽熱
遮蔽効果が得られる組成物及び構造物が可能となった
が、最もその効果を期待される黒については、カーボン
ブラック、鉄黒、鋼クロムブラックなどを使用せねばな
らず、その場合には太陽熱遮蔽効果が低くならざるを得
なかった。
の直射を受ける陸上、海上の各種構造物、船舶、建築
物、家電製品等の外面を被覆しこれらの内部温度の上昇
を抑えることにより、空調費の改善あるいは内容物の蒸
発減耗の低減を計りエネルギーの節約に顕著な効果を期
待しうると共に、長期耐久性に優れ、環境衛生上の問題
もなく、美観をも兼ね備えた黒色塗料組成物及びそれに
よる被覆構造物を提供することにある。
き課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、塗料中に
紫外域および近赤外域で高い太陽放射反射率を有する粒
径50μ以下の赤、橙、黄、緑、青、紫系顔料のいずれ
か2種以上を加法混色により無彩色である黒にする組成
物が長期耐久性に優れてかつ効果的であることを見出
し、本発明に達した。
料を主成分とする太陽熱遮蔽塗料において、耐候性の優
れたビヒクルと、太陽熱遮蔽顔料として、(A)JIS
A5759建築用熱線遮蔽及びガラス飛散防止フィル
ムで規定されている分光反射率(Rλi)より算出され
る350〜2100nmの領域における太陽放射反射率
が45%以上である粒子径50μ以下の赤系顔料、
(B)同上の太陽放射反射率が55%以上である粒子径
50μ以下の橙系顔料、(C)同上の太陽放射反射率が
60%以上である粒子径50μ以下の黄系顔料、(D)
同上の太陽放射反射率が20%以上である粒子径50μ
以下の緑系顔料、(E)同上の太陽放射反射率が20%
以上である粒子径50μ以下の青系顔料、(F)同上の
太陽放射反射率が35%以上である粒子径50μ以下の
紫系顔料のうちから選ばれ、加法混色によりマンセル記
号N−1の黒となり、かつ、実質的に重金属を含有しな
い2種以上の顔料を、塗料固形分中に2〜60重量%の
範囲で含有せしめたことを特徴とする太陽熱遮蔽黒色塗
料組成物、及び
候性の優れたビヒクルと粒子径50μ以下の赤系顔料、
橙系顔料、黄系顔料、緑系顔料、青系顔料、紫系顔料の
うちから選ばれた顔料を加法混色により無彩色である黒
になるように2種以上含有せしめて得られる太陽熱反射
特性の優れた塗膜層を有し、その下層に断熱性の優れた
充填物と、付着性・防食性の優れたビヒクルとを主成分
として含む塗膜層を設けたことを特徴とする太陽熱遮蔽
被覆構造物である。以下、本発明を詳細に説明する。
性の優れたビヒクルとは、耐黄変性、耐保色性、光沢保
持性および耐白亜化性等の耐久性に優れ熱遮蔽効果を長
期間維持できるビヒクルを指し、室温で乾燥するビヒク
ルとしては、アクリル樹脂、シリコン変性ポリエステル
樹脂、アルキド樹脂、シリコン変性アルキド樹脂、また
は弗素含有樹脂の1種以上を主成分とし、必要に応じヘ
キサメチレンジイソシアネートまたはそのアダクト物、
イソホロンジイソシアネートまたはそのアダクト物、水
添キシリレンジイソシアネートまたはそのアダクト物、
水添ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートまたはそ
のアダクト物およびテトラメチルキシリレンジイソシア
ネートまたはそのアダクト物1種以上の組合せや、カル
ボキシル基及び/またはアミノ基を有するアクリル樹脂
を主成分とし、必要に応じグリシジル基を有する化合物
との組合せが好ましい。また、強制乾燥に適したビヒク
ルとしては、ポリエステル樹脂、シリコン変性ポリエス
テル樹脂、弗素含有樹脂またはアクリル樹脂1種以上を
主成分とし、必要に応じブロックイソシアネートまたは
メラミン樹脂1種以上を組合せたものが好ましい。
蔽顔料としては塗料に配合した状態でJIS A575
9建築用熱線遮蔽及びガラス飛散防止フィルムで規定さ
れている分光反射率(Rλi)により算出される350
〜2100nmの領域における太陽熱放射反射率が高く、
特に380nm以下および780nm以上の可視光以外での
反射率が高いもので、安全で耐水性や耐候性に優れ長期
間熱遮蔽効果を維持する成分であることが望ましい。
塗料を黒に着色する顔料であるカーボンブラック、鉄
黒、鋼クロムブラックではなくて、赤、橙、黄、緑、
青、紫の顔料を加法混色により無彩色である黒色とする
ことが優れた効果を発揮させ得ることが判った。即ち、
JIS Z8721 三属性による色の表示方法により
示される色相環において反対色である関係、例えば赤と
青緑、黄と青紫との関係にあるような2種以上の顔料を
組合せると無彩色である黒を得ることができ、すなわち
可視光線波長領域380nmから780nm波長領域では反
射がほとんどなく黒色であるが、近赤外領域780nmよ
りも大きい領域において反射放射率が大きい黒(マンセ
ル記号でN−1で示される)を得ることができる。
顔料(PV19)とCupper phthalocyanine 系青色顔料
(PB15:4)及びBenzimidazolone 系黄色顔料(P
Y154)とを組合せることにより、マンセル記号で示
すN−1黒を得ることができる。またIsoindoline 系黄
色顔料(PY109)とDioxadine 系紫色顔料(PV2
3)との組合せによっても同上のN−1黒を得ることが
可能であり、そしてこれらの色の太陽放射反射率はいず
れも30%以上と高い値が得られる。N−1黒をカーボ
ンブラック、鉄黒、鋼クロムブラックを用いて作成した
時の0〜数%の太陽放射反射率と比較し、格段と大きな
値を得ることが可能となる。
遮蔽黒色塗料組成物として黒色の着色顔料を用いずに、
赤、橙、黄、緑、青、紫の顔料を用いて加法混色により
無彩色であるマンセル記号N−1の黒を作成する点にあ
り、その顔料の組合せは顔料の色相、耐候性、色安定性
を考慮し任意に選択できる。
ciety of Dyer & ColouristのColour Index Pigment N
umber (以下C.I.No. )で分類されるPigment Red
(以下PR)PR3、PR5、PR48、PR58、P
R88、PR112、PR122、PR123、PR1
44、PR149、PR165、PR168、PR17
0、PR171、PR175、PR177、PR17
8、PR179、PR187、PR189、PR19
0、PR194、PR202、PR207、PR20
9、PR214、PR216、PR224、PR24
2、PR253、PR254、PR260、PR351
などから選ぶことができる。
o. で分類されるPigment Orange(以下PO)PO5、
PO13、PO16、PO34、PO36、PO38、
PO43、PO60、PO62、PO65、PO69な
どから選べば良い。
C.I.No. で分類されるPigment Yellow(以下PY)
PY1、PY3、PY13、PY14、PY16、PY
17、PY24、PY42、PY55、PY73、PY
74、PY81、PY83、PY93、PY94、PY
95、PY97、PY98、PY105、PY108、
PY109、PY110、PY116、PY117、P
Y120、PY128、PY129、PY130、PY
137、PY138、PY139、PY147、PY1
51、PY153、PY154、PY155、PY16
5、PY173、PY175などから選ぶことができ
る。
えばC.I.No. で分類されるPigment Green (以下P
G)PG7、PG10、PG36などから選べは良い。
C.I.No. で分類されるPigment Blue(以下PB)P
B15:1、PB15:2、PB15:3、PB15:
4、PB15:6、PB16、PB60などから選ぶこ
とができる。
ばC.I.No. で分類されるPigment Violet(以下P
V)PV19、PV23、PV257などから選ぶこと
ができる。
粒子径は、耐汚染性、耐候性、及び色安定性の点から5
0μ以下であることが必要であるが、特に10μ以下で
あることが望ましい。50μを越える粗い粒子の顔料を
使用すると塗膜に細かい凹凸が生じ、特に凹部に塵埃、
煤煙などが付着し、塗膜表面が汚染され太陽熱遮蔽効果
の維持が困難となる。
分中2〜60重量%含まれることが必要であり、該顔料
が2重量%未満の場合には、着色が不十分となり塗膜厚
が過大に必要となり、60重量%を越える場合には塗膜
中の顔料量が多くなり耐白亜化性が悪くなりその結果耐
候性に欠けることとなる。
の中で加熱しても揮発または蒸発しない物質を意味し、
一般には塗膜となるべき成分を指すものであって、具体
的には顔料、ビヒクル中の樹脂分、その他の添加剤を指
すものである。
物は、有機溶剤に溶解分散し塗装に適した粘度に調整し
使用することができる。有機溶剤としては、炭化水素
系、アルコール系、エーテルアルコールおよびエーテル
系、エステルおよびエステルアルコール系、ケトン系の
中から任意に塗装性、乾燥性に適した物を用いることが
できる。
剤、粘度調整剤、硬化触媒、顔料分散剤、顔料沈降防止
剤、色別れ防止剤等を用いることができる。
塗料組成物により構造物基体の少なくとも最外層に塗膜
層を設け、その下層に断熱性の優れた充填物と付着性防
食性の優れたビヒクルとを主成分として含む塗膜層を設
けたことを第2の重要な骨子とするものである。
成物は上述の通りのものであり、その塗膜層は1μ以
上、好ましくは10μ以上に被覆することによって優れ
た性能が得られる。1μ未満では、下層塗膜の影響が大
きくあらわれて十分な効果が発揮できない。膜厚の上限
はかなりの厚膜になっても効果は良好であるが、あまり
厚くしても効果が飽和するので10〜100μ程度が好
ましい。
としてはリン片状物質及び/又は球状中空体が好まし
い。まずリン片状物質としては、径が50μ以下の例え
ばガラスフレーク、マイカ等が用いることができる。
テンレス、アルミニウム箔等も市販されているが熱伝導
率の点でガラスフレーク、マイカが優れている。またそ
の大きさは50μ以下特に20μ以下であることが好ま
しい。50μを越えるとリン片状物質によって塗膜に凹
凸を生じ、上層塗膜に悪影響を及ぼすと共にリン片状物
質が平らにならばぬことにより断熱性の効果、耐食性の
効果も低減する。特にこの物質が20μ以下ではビヒク
ルとの割合を適正な値とすることによりリン片が塗膜面
と平行にならび、この結果ち密な層が形成され水透過の
行路が延長するいわゆるラビリンス効果が生じ、これに
よって耐食性が向上すると共に断熱性の効果も向上す
る。
以下好ましくは1μ〜10μの例えばガラスバルーン、
シラスバルーン、あるいはポリスチレン等の樹脂を用い
たバルーンを用いることができる。径が50μを越える
と上述のように塗膜に凹凸を生じ、上層塗膜に悪影響を
及ぼす。径が1μ未満になると中空効果即ち断熱性の効
果が劣り好ましくない。
性、耐食性に優れたものとしてエポキシ樹脂、変性エポ
キシ樹脂、フェノール変性ブチラール樹脂、ポリエステ
ル樹脂、アクリル樹脂、シリコン変性ポリエステル樹
脂、アルキド樹脂、弗素樹脂、ウレタン樹脂の1種以上
を主成分とし、必要に応じて硬化剤及び硬化促進剤、表
面平滑剤、粘度調整剤、顔料分散剤、顔料沈降防止剤、
色別れ防止剤等を用いることができる。なお、硬化剤と
しては、イソシアネート基を有する化合物、アミノ基を
有する化合物、メラミン樹脂等があげられる。
まれることが望ましい。2%未満では断熱の効果が出
ず、60%を越えると塗膜の付着性が低下し上層皮膜に
悪影響を及ぼす。下層皮膜中の上記ビヒクルは20〜6
0重量%含まれることが望ましい。20%未満では塗膜
の付着性が劣り60%を越えると断熱性耐食性が低下す
る。
の基体の最外層として太陽熱反射特性の優れた塗膜層を
有し、その下層に断熱性の優れた塗膜層を有することを
骨子とするものであるが、この場合、下層の塗膜層を直
接に構造物基体表面に設けても良く、または下層と基体
表面との間に、下層の基体表面に対する接着性を向上す
るために通常使用されるプライマー層を設けても良いこ
とは言うまでもない。
リディックA−801P(大日本インキ化学工業(株)
製アクリルポリオール樹脂)をビヒクルに用い、太陽熱
遮蔽顔料を添加し、キシレン、メチルイソブチルケトン
1対1の混合溶剤を用いて20分間分散処理後20〜3
0ポイズになるように調整した。塗装時にタケネートD
−170N(武田薬品工業(株)製ヘキサメチレンジイ
ソシアネートアダクト)をNCO/OHモル比が1対1
になるように添加し、塗料1、2、3、4を得た。
801P(大日本インキ化学工業(株)製 アクリルポ
リオール樹脂)をビヒクルに用い、白色顔料およびリン
片状物質、球状中空体を添加し、色相がN−7になるよ
うに黒色顔料Gを加え、キシレン、メチルイソブチルケ
トン1対1の混合溶剤を用いて20分間分散処理後、2
0〜30ポイズになるように調整した。塗装時にタケネ
ートD−170N(武田薬品工業(株)製ヘキサメチレ
ンジイソシアネートアダクト)をNCO/OHモル比が
1対1になるように添加し下塗塗料8、9を得た。
りに黒色顔料G.H.I.をそれぞれ加え、他はと同
様にして塗料5、6、7を得た。
軟鋼板に乾燥膜厚150μになるようにスプレーで塗布
し、20℃で1日乾燥後塗料1、2、3、4、5、6、
7を乾燥膜厚50μになるようにスプレー塗装し2週間
乾燥して試験片を作成した。
示すように白熱灯を照射し試験片の裏面温度の測定を行
った。なお、図1の裏面温度測定手段について説明する
と、塗膜1を有する鋼板2(寸法150×70×1mm)
を厚さt=30mmの発泡スチロール板3に塗膜1面を上
側にしてはめこみ、塗膜面上のh=370mmの位置に白
熱灯(500wフォトリフレクタランプ)4を設置し電
源5を接続する。一方鋼板2の裏面側には温度センサー
6を取りつけ温度記録計7を接続する。以上の如く設定
したのち、室温を20±1℃に保つと共に電源5の電圧
を70±1Vに調整して白熱灯4を点灯し、温度センサ
ー6の位置における温度を記録計7により記録するもの
である。以上の結果を表2に併せて示す。
に、試験片の表面温度では著しい効果がみられ、本発明
によれば太陽の直射を受ける船舶、各種建造物の外面を
被覆することにより、無彩色であってマンセル記号N−
1の黒であるにもかかわらず、長期間太陽熱を遮蔽し、
内部の温度上昇を抑制し、空調費の改善あるいは内容物
の蒸発消耗を抑制して、エネルギーの節減に顕著な効果
を期待しうる太陽熱遮蔽塗料黒色組成物ならびにそれを
用いた被覆建造物を提供することが可能となるものであ
り、産業の発展に貢献するところ極めて大なるものがあ
る。
の測定手段を示す模式図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 ビヒクルおよび顔料を主成分とする太陽
熱遮蔽塗料において、耐候性の優れたビヒクルと、太陽
熱遮蔽顔料として、(A)JIS A5759建築用熱
線遮蔽及びガラス飛散防止フィルムで規定されている分
光反射率(Rλi)より算出される350〜2100n
mの領域における太陽熱放射反射率が45%以上である
粒子径50μ以下の赤系顔料、(B)同上の太陽熱放射
反射率が55%以上である粒子径50μ以下の橙系顔
料、(C)同上の太陽熱放射反射率が60%以上である
粒子径50μ以下の黄系顔料、(D)同上の太陽熱放射
反射率が20%以上である粒子径50μ以下の緑系顔
料、(E)同上の太陽熱放射反射率が20%以上である
粒子径50μ以下の青系顔料、(F)同上の太陽熱放射
反射率が35%以上である粒子径50μ以下の紫系顔料
のうちから選ばれ、加法混色によりマンセル記号N−1
の黒となり、かつ、実質的に重金属を含有しない2種以
上の顔料を、塗料固形分中に2〜60重量%の範囲で含
有せしめたことを特徴とする太陽熱遮蔽塗料組成物。 - 【請求項2】 構造物基体の少なくとも最外層に、請求
項1の太陽熱遮蔽黒色塗料組成物を用いてなる太陽熱反
射特性の優れた塗膜層を有し、その下層に断熱性の優れ
た充填物と付着性・防食性の優れたビヒクルとを主成分
として含む塗膜層を設けたことを特徴とする太陽熱遮蔽
被覆構造物。
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