JP2831140B2 - 遮熱・着雪防止塗料 - Google Patents
遮熱・着雪防止塗料Info
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Description
機関その他各種の陸上・海上構造物等に塗装して、遮熱
性と着雪防止性を発揮できる新規な塗料に関するもので
あり、年間を通して塗料の機能性が発揮でき、更にあら
ゆる分野に適用可能な塗料に関するものである。
伝導率を有する粒子状赤外線反射物質(例えばチタン酸
アルカリ金属)などを内添した日除けシート、テント、
或いは空気膜構造物用のシート材などのシート状製品や
発泡剤が一般に使用されている。
雪地帯では建築物、構造物、送電線用鉄塔などの倒壊、
損傷、送電線の断線が発生し、更に寒冷圏においては船
舶、車両、航空機などの運輸関係をはじめ、海上・陸上
構造物などが着雪氷により運行不能や機能障害を多発
し、人命を失う事故さえも発生する。その対策として人
力による除雪、除氷作業という多大な労力と費用を要す
る防止策や熱エネルギーを利用した電熱ヒーター、ヒー
トパイプ、温水吹き付け法や各種の塩類、グリコール
類、グリース類等の散布、塗布法及び物体表面にフッ素
樹脂系、シリコーン樹脂系、アクリル樹脂系、ウレタン
樹脂系、微粒子樹脂系及び各種の共重合物、更には各種
アルカリ金属との配合物などの塗料を塗装していた。
現在ほとんどがシート状物を日除けカバーとして使用し
ているが、シート状であるため、建築物、構造物、形状
の複雑な物品には適用不可能であり、利用分野が非常に
限定されている。従って、塗料タイプでこの性能を保持
するものの開発が強く望まれている。
については、種々のタイプがあるがいずれも作業性、費
用及び塗装後の機能耐久性に問題を有している。即ち、
いずれも塗工してから数ケ月は一般塗料と比較してかな
りの効果が認められるが、その後は効果が低下し、ほと
んど一般塗料との差が認められなくなる。従って、長期
間の性能の耐久化が必要となる。
えた塗料は未だ実現されていないのが現状であり、これ
らの機能を保有する塗料を開発することにより、年間を
通じて使用可能となり、また、あらゆる地域・分野に適
用可能な塗料となる。このような現状に鑑み、本発明の
目的とするところは、遮熱性と着雪防止性の両者を兼ね
備えた耐久性能を有する塗料を提供することにある。即
ち、本発明は、被塗装物に塗装されて、夏期には太陽か
らの熱エネルギーを遮断して太陽光による厳しい過熱を
防ぎ、かつ冬期には着雪防止機能により豪雪地帯での着
雪氷による船舶、鉄道、電力、家屋の災害を防止し、ま
たは軽減できる遮熱・着雪防止塗料を課題とする。
明の遮熱・着雪防止塗料は、赤外線を効率よく反射する
とともに遠赤外線を効率よく放射する機能を有する遮熱
フィラー、着雪に対する塗膜の摩擦係数を低下させる高
耐久撥水性添加剤、フィラー表面処理剤、塗装適性向上
剤及び着雪と塗膜の表面接着力を最小にする化学反応樹
脂を含有して成ることを特徴とするものである。本発明
の遮熱・着雪防止塗料は、上記化学反応樹脂100重量
部に対して、上記遮熱フィラー10〜300重量部、上
記高耐久撥水性添加剤0.01〜50重量部、上記フィ
ラー表面処理剤0.1〜10重量部、上記塗装適性向上
剤0.1〜20重量部を添加して成るものが特に好まし
い実施態様として挙げられる。
ム、アクリル・シリコーン樹脂及びフッ素樹脂から成る
群より選ばれる1種以上のものである。また、本発明の
上記遮熱フィラーは酸化チタンを主成分として成り、且
つ粒径0.1〜1μmのものである。上記高耐久撥水性
添加剤はシリコーンオイル、シリコーン化合物パウダ
ー、微粒子シリコーンゴム弾性体、シリコーンワニス及
びフッ素レジンパウダーから成る群より選ばれる少なく
とも1種以上のものである。上記フィラー表面処理剤は
シランカップリング剤、アルミニウム系カップリング剤
及びチタネート系カップリング剤から成る群より選ばれ
る少なくとも1種以上のものである。上記塗装適性向上
剤はカルボン酸共重合体、アニオン系又はポリエーテ
ル,エステル型界面活性剤及び酸化ポリエチレンワック
ス剤から成る群より選ばれる少なくとも1種以上のもの
である。
的、界面化学的に研究した。その結果、光学的には、太
陽光の持つ熱エネルギーが集中している波長0.2〜2
μm領域(赤外線)を効率よく反射すれば、すなわち後
述する測定法で測定した太陽光吸収率をαとするとき吸
収率αが0.20以下であれば、遮熱性能が極めて良好
との知見を得た。
的には2μm以上の遠赤外線放射が高いこと、すなわち
後述する測定法で測定した遠赤外線放射率をεとすると
き放射率εが0.90以上であり、かつロ)界面化学的
には雪が付着する物体表面において、塗膜の持つ表面自
由エネルギーが小さくて水滴との接触角が大きく、更に
摩擦係数が非常に小さな状態であること、が必要である
との知見を得た。本発明者らはこれらの知見に基づき、
両者の機能を満足させる組成物を塗料化することに努力
した結果、太陽からの熱エネルギー集中波長域である赤
外線を効率よく反射させることによる遮熱機能を有し、
かつ遠赤外線放射及び耐久撥水性による着雪防止性を有
する本発明の塗料に到達できた。
詳細に説明する。 (a)化学反応樹脂 以下に具体的に説明する本発明に使用する化学反応樹脂
は着雪と塗膜の表面接着力(界面自由エネルギー)を最
小にするような樹脂である。金属、プラスチック、木材
などの基材に対して優れた接着性を有し、接着耐久力に
関しても非常に良好である。更に、低表面自由エネルギ
ー、低摩擦係数などの特性を有している。また、フィラ
ーの高充填量添加時においても塗膜強度の低下が非常に
少ないという特徴を有する。一般的には、1液または2
液型で常温硬化、焼付硬化、光硬化、UV硬化、EB硬
化方式などが用いられているが、実際の塗装作業では2
液型の常温硬化方式が好ましい。
これらの条件を充分に満足することが明らかになった。
基本ポリマーとしてのジヒドロキシジメチルポリシロ
キサンと加水分解性基含有ケイ素化合物であるアルコキ
シシランの縮合反応物であるシリコーンゴムタイプの樹
脂。このタイプは、ゴム弾性を保持し、しかもこの特性
が−70℃〜200℃ぐらいまでの広い温度範囲で有効
であるため、屋外での使用や伸縮度を有する基材に対し
ては特に良好な結果を示す。また、架橋方式によっては
酢酸、オキシム、アミン、アルコール、アミド、アセト
ン及びマスチックタイプなどがあるが無臭で腐食性がな
く、接着性の優れたアルコール、アミド、アセトン、マ
スチックタイプなどが最も好ましい。
合物を硬化剤としたアクリル・シリコーン樹脂。このタ
イプの樹脂はアクリルの有する各種基材に対しての優れ
た接着性、耐汚染性、低コスト性とシリコーンの有する
耐候性、撥水性、耐熱耐寒性などの特性を兼ね備えたも
のである。
摩擦性、界面活性、防汚性、耐候性、化学安定性などに
優れた特性を有し、これらの複合機能が利用可能であ
る。このタイプの樹脂は必要な機能、基材などに応じ
て、ポリマーの選択が必要であるが、本発明塗料に関し
ては、四フッ化エチレン重合体、四フッ化エチレン・パ
ーフロロアルキルビニルエーテル共重合体が好ましい。
放射する機能を有するもの。具体的には粒径が0.1〜
1μmの範囲内のものが好ましく、太陽光線の遮光機能
を付与させるため通常可視光波長の1/2以下で0.2
〜0.5μmの範囲内のものが特に好ましい。材質とし
ては酸化チタンを主成分とし、必要に応じて酸化マグネ
シウム、酸化ケイ素、アルミナ、酸化亜鉛などを添加し
て構成された無機質フィラーであり、配合例を下記表1
に示す。なお酸化ケイ素、アルミナは微粒子酸化チタン
の活性化抑制のために該酸化チタン微粒子表面に薄膜と
してコーティングされたものであってもよい。
性は太陽光吸収率αの値が0.20以下でかつ遠赤外放
射率εの値が0.90以上を示す。
説明する。まず可視域の光(波長λ)について二光束積
分球方式で測定したときの試験片の反射率をRs、標準
白色板の反射率をRrとするとき、波長λでの吸収率α
(λ)は α(λ)=1−(Rs/Rr) である。波長λ0 からλ1 にわたって測定し、下記式
(1)により算出したものが太陽光吸収率αである。
説明する。遠赤外域の光(波長λ)について二光束標準
黒体方式で測定したときの試料からの放射強度をIs、
標準黒体からの放射強度をIB とするとき、波長λでの
放射率ε(λ)は ε(λ)=〔Is(λ)〕/〔IB(λ)〕 である。波長λ0 からλ1 にわたって測定し、下記式
(2)により算出したものが遠赤外線放射率εである。
めの高耐久撥水性添加剤としては、撥水性を有しかつブ
リードアウト現象の小さな樹脂又は添加剤が好ましく、
例えばアルコール共重合物またはエポキシポリエーテル
系またはアミノ変性シリコーンオイル、ジメチルオイル
含有シリカゲルパウダー、アルコキシシランのアルコー
ル反応型縮合タイプシリコーンワニスおよび四フッ化ポ
リエチレン樹脂パウダーなどが特に好ましいことが、鋭
意検討の結果明らかになった。
表面処理剤としては、遮熱フィラーの表面に化学的に結
合し、有機質の被膜を作るシランカップリング剤(ヘキ
サメチルジシラザン、メチルトリメトキシシラン)、ア
ルミニウム系カップリング剤、チタネート系カップリン
グ剤などが挙げられ、0.1〜10重量部添加すること
により分散安定性が得られることが明らかになった。
加剤として、カルボン酸共重合体、アニオンおよびポリ
エーテル・エステル型界面活性剤、酸化ポリエチレンワ
ックス剤などを用いることができる。少なくとも0.1
〜20重量部添加することにより、機能性、基材との密
着性に悪影響を及ぼさずに上記効果が得られる。
は、50〜200μm程度が通常である。50μm以下
でも本発明の塗料の効果は有効であるが、太陽光の反射
性能の面からは50μm以上であることが望ましい。ま
た、本発明塗料には、その用途に応じて適宜溶剤を加え
て用いることができる。
的に説明する。なお、実施例、比較例に記載の組成値は
すべて重量部又は重量%を示す。 実施例1 常温硬化型フッ素樹脂(大日本インキ化学工業社製、K
−700)100部、フィラー(組成:TiO2 99
%,SiO2 及びAl2 O3 合計量で1%、サイズ:
0.2〜0.5μm)30部、アミノ変性シリコーンオ
イル(東レ・ダウコーニング社製、SF8427)5
部、シランカップリング剤(東レ・ダウコーニング社
製、SH6020)3部、塗装適性向上剤(共栄社油脂
化学工業社製、ターレン2000:長鎖脂肪酸エステル
重合体)1部を予めミキサー攪拌し、その後サンドミル
で均一に分散することにより、本発明の遮熱・着雪防止
塗料を作製した。 この塗料をアルミ板上にアプリケー
ターで塗工し、常温で硬化した。この時の膜厚は80μ
mであった。
アクリルディックFL121)100部に酸化チタン
(石原産業社製、タイペークCR93、TiO2 90%
含有、平均粒径0.29μm)30部、シランカップリ
ング剤(東レ・ダウコーニング社製、SH6020)3
部を実施例1と同様の条件で塗料とし、同様に試験片を
作製した。
遮熱性に関しては光学的手法による測定、着雪防止性に
関しては、光学的手法および界面化学的に測定した。こ
れらの結果を表2および図1に示す。
(膜厚100μm)を図1に示すようにアクリル筒(3
00mmφ×5mmt)で囲み、赤外線ランプを照射し
て塗膜部における照射量を700kcal/m2hrと
して、塗膜下部のステンレス容器(300mmφ×15
0mmH×0.5mm t)内の×部分で雰囲気温度の経
時変化を測定して、遮熱性を試験した。結果を図2のグ
ラフに示す。図2において横軸は照射時間(hr)、縦
軸は温度(℃)を示す。
グ社製、SE9522)100部、フィラー(組成:T
iO2 99%,SiO2 及びAl2 O3 合計量で1%、
サイズ:0.2〜0.5μm)40部、アミノ変性シリ
コーンオイル(東レ・ダウコーニング社製、SF842
7)1部、塗装適性向上剤(共栄社油脂化学工業社製、
ターレン2000:長鎖脂肪酸エステル重合体)1部、
アルミニウム系カップリング剤(味の素社製、プレンア
クトAL−M)2部をそれぞれ実施例1と同様の条件で
塗料とし、試験片を作製した。
製、ロックコートホワイト、TiO2 含有の白色塗料)
により、実施例1と同様の方法で試験片を作製した。
雪防止性について表3に示す項目につき測定した。結果
も表3に示す。なお、塗膜一氷剪断接着力は、図3に示
すように表面に塗膜を形成した試験片1の上に内径40
mmのアルミ製リング2を載せ、該リング2内に高さ2
0mmまで蒸留水を注ぎ、−20℃で2時間冷凍して得
た氷3の付着した試験片1をA方向に引張り、氷3と塗
膜との接着面が離れたときの荷重をロードセル4で測定
することにより、算出した。
工業社製、ゼムラックAM1226)100部に対しフ
ィラー(組成:TiO2 99%,SiO2 及びAl2 O
3 合計量で1%、サイズ:0.2〜0.5μm)30
部、シリカパウダー(日本アエロジル社製、AEROS
IL R972)20部、塗装適性向上剤(共栄社油脂
化学工業社製、フローノンSDR80:硫酸エステル系
アニオン活性剤)1部、シランカップリング剤(東レ・
ダウコーニング社製、SH6020)3部をそれぞれ実
施例1と同様の条件で塗料とし試験片を作製した。
バーノックDM677)100部に対し炭化ジルコニウ
ム(ZrC、三菱金属社製)20部を添加したものを実
施例1と同様の条件で塗料とし、試験片を作製した。
雪防止性についての試験結果を表4に示す。
工業社製、ゼムラックAM1226)100部、フィラ
ー(組成:TiO2 99%,SiO2 及びAl 2 O3 合
計量で1%、サイズ:0.2〜0.5μm)40部、シ
リコーンワニス(東レ・ダウコーニング社製、SH80
6A)10部、塗装適性向上剤(共栄社油脂化学工業社
製、ターレン2000:長鎖脂肪酸エステル重合体)1
部、シランカップリング剤(東レ・ダウコーニング社
製、SH6020)2部を実施例1と同様の条件で塗料
とし試験片を作製した。
製、ベッコゾールES6012−60)100部、酸化
チタン(石原産業社製、タイペークCR93、TiO2
90%含有、平均粒径0.29μm)40部、シランカ
ップリング剤(東レ・ダウコーニング社製、SH602
0)2部を実施例1と同様の条件で塗料とし、試験片を
作製した。
雪防止性についての試験結果を表5及び表6に示す。
の測定方法は次の通り。 太陽光吸収率 :二光束積分球方式により、前記式
(1)から算出。 遠赤外線放射率:二光束標準黒体方式により、前記式
(2)から算出。 接触角、転落角:協和界面科学工業社製接触角計によ
る。 剪断接着力 :図3の水平引張方式による(測定温度
−5℃)。
反射性能に優れると同時に遠赤外線放射性及び耐久撥水
性に優れており、このことから遮熱性と着雪防止性を兼
ね備えるため、夏期には太陽からの熱エネルギーを遮断
し冬季には着雪防止、着雪氷による船舶,航空機,鉄
道,通信,電力,家屋等の災害防止と、年間を通して機
能を発揮し、かつあらゆる分野に使用できる実用的な塗
料であると共に、過酷な条件下でも用い得る経済的な塗
料である。
定空間内の雰囲気温度の経時変化を測定)の方法を説明
する概略図である。
遮熱性能試験を行った結果を示すグラフ図である。
方法を説明する概略図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 赤外線を効率よく反射するとともに遠赤
外線を効率よく放射する機能を有する酸化チタンを主成
分とする粒径0.1〜1μmの遮熱フィラー、着雪に対
する塗膜の摩擦係数を低下させるシリコーンオイル、シ
リコーン化合物パウダー、微粒子シリコーンゴム弾性
体、シリコーンワニス及びフッ素レジンパウダーから成
る群より選ばれる少なくとも1種以上の高耐久撥水性添
加剤、遮熱フィラーや添加剤を分散させるためのシラン
カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤及びチ
タネート系カップリング剤から成る群より選ばれる少な
くとも1種以上のフィラー表面処理剤、製品の貯蔵安定
性及び塗装時の均一性を得るためのカルボン酸共重合
体、アニオン系又はポリエーテル,エステル型界面活性
剤及び酸化ポリエチレンワックス剤から成る群より選ば
れる少なくとも1種以上の塗装適性向上剤、並びに着雪
と塗膜の表面接着力を最小にするシリコーンゴム、アク
リル・シリコーン樹脂及びフッ素樹脂から成る群より選
ばれる少なくとも1種以上の化学反応樹脂を含有して成
る遮熱・着雪防止塗料。 - 【請求項2】 上記化学反応樹脂100重量部に対し
て、上記遮熱フィラー10〜300重量部、上記高耐久
撥水性添加剤0.01〜50重量部、上記フィラー表面
処理剤0.1〜10重量部、上記塗装適性向上剤0.1
〜20重量部を添加して成る請求項1に記載の遮熱・着
雪防止塗料。
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JPH04258675A JPH04258675A (ja) | 1992-09-14 |
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JP3020967A Expired - Lifetime JP2831140B2 (ja) | 1991-02-14 | 1991-02-14 | 遮熱・着雪防止塗料 |
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- 1991-02-14 JP JP3020967A patent/JP2831140B2/ja not_active Expired - Lifetime
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