JP4004366B2 - 建築物の温度上昇抑制方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物の屋根、屋上、外壁などの外装面被膜表面に水を供給することにより、建築物の温度上昇を抑制する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、都市部において、コンクリート建造物や冷房等から排出される人工放射熱などにより、都市気候が作り出されている。特に夏期において都市部における屋外の温度上昇は著しく、ヒートアイランド現象と呼ばれる問題を引き起こしている。これに対し、建築物内部においては、冷房の使用によって屋内温度を下げることが頻繁に行われるが、冷房の多用は消費電力エネルギーを増加させるだけでなく、室外機からの排気によって屋外の温度上昇を助長している。
【０００３】
建築物の温度上昇を抑制する方法としては、例えば、特開平６−１００７９６号に開示された塗材等を塗付する方法がある。しかしながら、このような方法では、必ずしも十分な温度上昇抑制効果が得られない場合があった。
建築物の温度上昇を抑制する別の方法としては、例えば、特開平４−１８６０３０号に開示されているように、屋根に散水を行うことにより、その気化潜熱で屋根を冷却する方法がある。しかしながら、該公報に記載されたような散水構造を設けるだけでは、水が短時間に流下してしまうため、効率的な冷却効果を得ることができず、また、屋根表面に供給された水は、筋状に流れ落ちるため、屋根全体を均一に冷却することができないという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、建築物の温度上昇を十分に抑制することができる方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は鋭意検討の結果、建築物外装面に形成された特定被膜の表面に水を供給する方法に想到し、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、本発明は以下の特徴を有するものである。
１．建築物外装面の被膜表面に水を供給することにより、建築物の温度上昇を抑制する方法であって、該被膜が下塗層及び上塗層を有し、上塗層が被膜表面の水に対する接触角７０°以下、且つ赤外線透過率２０％以上の被膜であり、（ａ）テトラアルコキシシラン化合物、（ｂ）触媒、（ｃ）水、及び（ｄ）溶剤を含有する上塗材組成物により形成されたものであり、下塗層が赤外線反射率２０％以上の被膜であり、ポリエーテル変性ポリシロキサン化合物を含有する下塗材組成物により形成されたものであることを特徴とする建築物の温度上昇抑制方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態とともに詳細に説明する。
【０００８】
［上塗層］
本発明における建築物外装面の最表面には、被膜表面の水に対する接触角が７０°以下、且つ赤外線透過率が２０％以上の上塗層が形成される。このような上塗層は、親水性が高く保水性能にも優れることから、上塗層に水を供給すると、その供給量が少量であっても水が上塗層の面に十分に濡れ広がる。そして、水が蒸発する際の気化潜熱によって建築物の温度上昇を抑制することができる。また、上塗層が赤外線透過性を有することにより、被膜自体の蓄熱を抑制することが可能となる。
上塗層の水に対する接触角は、７０°以下であることが必要であるが、望ましくは５０°以下、さらに望ましくは３０°以下である。
また、上塗層の赤外線透過率は、２０％以上であることが必要であるが、望ましくは５０％以上である。なお、本発明における赤外線透過率は、波長８００〜２１００ｎｍの光に対する分光透過率を測定し、その平均値を算出することにより得られる値である。
【０００９】
このような上塗層は、（ａ）テトラアルコキシシラン化合物、（ｂ）触媒、（ｃ）水、及び（ｄ）溶剤を含有する上塗材組成物により形成することができる。
【００１０】
（ａ）テトラアルコキシシラン化合物（以下「（ａ）成分」という）としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラｎ−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラｎ−ブトキシシラン、テトライソブトキシシラン、テトラｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラｔ−ブトキシシラン、テトラフェノキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン等、あるいはこれらの縮合物が挙げられる。このうち、本発明における（ａ）成分としては、テトラメトキシシラン及び／またはその縮合物が好適に用いられる。
【００１１】
本発明では、（ａ）成分以外のアルコキシシラン化合物を併用することもできる。このようなアルコキシシラン化合物としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロロシラン等、あるいはこれらの縮合物が挙げられる。また、カルボキシル基、水酸基、スルホン基、オキシアルキレン基等を含有するアルコキシシラン化合物を使用することもできる。
【００１２】
（ｂ）触媒（以下「（ｂ）成分」という）は、（ａ）成分の加水分解反応に作用する成分である。具体的には、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸；酢酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸等の有機酸；水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、アミン化合物などのアルカリ触媒；ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジオクチエート、ジブチルスズジアセテート等の有機スズ化合物；アルミニウムトリス（アセチルアセトネート）、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス（エチルアセトアセテート）等の有機アルミニウム化合物；チタニウムテトラキス（アセチルアセトネート）等の有機チタニウム化合物；ジルコニウムテトラキス（セチルアセトネート）等の有機ジルコニウム化合物；ホウ酸等のホウ素化合物などが挙げられる。
【００１３】
（ｂ）成分の混合量は、（ａ）成分のＳｉＯ２換算量１００重量部に対して、０．１〜１０重量部、望ましくは０．５〜５重量部である。（ｂ）成分が０．１重量部より少ない場合は、上塗材組成物の貯蔵安定性が低下したり、形成被膜の親水性が十分に発現されないおそれがある。１０重量部を超える量では、混合量に見合う効果発現が望めない。
【００１４】
ここでＳｉＯ２換算とは、アルコキシシラン化合物等のＳｉ−Ｏ結合をもつ化合物を、完全に加水分解した後に、９００℃で焼成した際にシリカ（ＳｉＯ２）となって残る重量分にて表したものである。
一般に、アルコキシシラン化合物等は、水と反応して加水分解反応が起こりシラノールとなり、さらにシラノール同士やシラノールとアルコキシにより縮合反応を起こす性質を持っている。この反応を究極まで行うと、シリカ（ＳｉＯ２）となる。これらの反応は
ＲＯ（Ｓｉ（ＯＲ）２Ｏ）ｎＲ＋（ｎ＋１）Ｈ２Ｏ→ｎＳｉＯ２＋（２ｎ＋２）ＲＯＨ
（Ｒはアルキル基を示す。ｎは整数。）
という反応式で表されるが、この反応式をもとに残るシリカ成分の量を換算したものである。
【００１５】
（ｃ）水（以下「（ｃ）成分」という）の混合量は、（ａ）成分のＳｉＯ２換算量１００重量部に対して、１００〜５００００重量部、望ましくは５００〜１００００重量部である。このような混合量であることにより、（ｃ）成分との反応より生成する（ａ）成分のシラノール基の縮合反応が抑制され、形成被膜が十分な親水性を発現することが可能となる。（ｃ）成分の混合量が、１００重量部より少ない場合は、上塗材組成物の貯蔵安定性が確保し難く、また形成被膜における親水性発現効果も低下する。５００００重量部より多い場合は、形成被膜における親水性発現効果を得ることが困難となる。
【００１６】
（ｄ）溶剤（以下「（ｄ）成分」という）としては、例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール等のアルコール類、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のグリコール誘導体の他、炭化水素類、エステル類、ケトン類、エーテル類等が挙げられる。このうち、メタノール、エタノール、イソプロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルから選ばれる１種以上が、上塗材組成物の貯蔵安定性及び形成被膜の親水性発現性の点から好適に用いられる。
（ｄ）成分の混合量は、（ａ）成分のＳｉＯ２換算量１００重量部に対して、１００〜５００００重量部、望ましくは５００〜１００００重量部である。１００重量部より少ない場合は、上述の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）成分を均一に溶解させることが困難となる。５００００重量部より多い場合は、形成被膜における親水性発現効果を得ることが困難となる。
【００１７】
上塗材組成物を着色する場合には（ｅ）赤外線透過性粉体（以下「（ｅ）成分」という）を用いることが望ましい。（ｅ）成分としては、例えば、ペリレン顔料、アゾ顔料、黄鉛、弁柄、朱、チタニウムレッド、カドミウムレッド、キナクリドンレッド、イソインドリノン、ベンズイミダゾロン、コバルトブルー、フタロシアニンブルー、インダスレンブルー、群青、紺青、等があげられる。このような（ｅ）成分の含有量は、通常、（ａ）成分のＳｉＯ２換算量１００重量部に対し、４０重量部以下であることが望ましい。４０重量部より多い場合は、赤外線透過性低下のおそれがある。
【００１８】
本発明の上塗材組成物においては、上述の成分の他、例えば、無機酸化物ゾル、樹脂、染料、増粘剤、レベリング剤、湿潤剤、可塑剤、防腐剤、防黴剤、防藻剤、抗菌剤、界面活性剤、消泡剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等を混合することもできる。但し、光触媒機能を有する成分の使用は、経時的な密着性の低下、着色被膜の退色、金属基材の腐食、光触媒作用の低下等のおそれがあることから、避けることが望ましい。
無機酸化物ゾルとしては、例えば、酸化ケイ素ゾル、酸化アルミニウムゾル、酸化アンチモンゾル、酸化ジルコニウムゾル等を挙げることができる。このような無機酸化物ゾルは、各種シランカップリング剤で処理したものでもよい。
樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ブチラール樹脂、アミノ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等、あるいはこれらを複合した樹脂等を挙げることができる。このうち、樹脂中の官能基として、例えば、水酸基、カルボキシル基、アルコキシル基等を有するものは（ａ）成分との反応性を付与することもできる。
【００１９】
［下塗層］
本発明における下塗層は、赤外線反射率２０％以上、好ましくは５０％以上の被膜である。下塗層がこのような赤外線反射性を有することにより、太陽光による蓄熱を十分に抑制することができる。
なお、本発明における赤外線反射率は、波長８００〜２１００ｎｍの光に対する分光反射率を測定し、その平均値を算出することにより得られる値である。
【００２０】
このような下塗層は、（ｐ）合成樹脂（以下「（ｐ）成分」という）及び、（ｑ）赤外線反射性粉粒体（以下「（ｑ）成分」という）を含有する下塗材組成物により形成することができる。
【００２１】
（ｐ）成分としては、例えば、エチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、アルキッド樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂等、あるいはこれらの複合系等の水系、溶剤系の何れの樹脂も使用することができる。特に、アクリル系、ウレタン系、シリコン系、フッ素系から選ばれる１種または２種以上の樹脂を用いると耐候性を高めることができ好ましい。
【００２２】
（ｑ）成分としては、例えば、アルミニウムフレーク、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、アルミナ、無機系中空ビーズ、有機系中空ビーズ等があげられる。このような（ｑ）成分は、通常、（ｐ）成分の固形分１００重量部に対し、１０〜６００重量部配合される。赤外線反射性粉粒体が１０重量部より少ない場合は、太陽光に対し十分な赤外線反射性が得られず、温度上昇をまねきやすくなる。６００重量部より多い場合は、下塗層にクラックが生じやすくなる。
【００２３】
さらに下塗層には、（ｒ）ポリエーテル変性ポリシロキサン化合物（以下「（ｒ）成分」という）を含有することが好ましい。（ｒ）成分は、主に濡れ性を向上させる成分であり、建築外装面に下塗材組成物を塗装する場合、下塗材組成物の垂れやはじき等を抑えることができ、優れた塗装作業性を付与することができるため、均一で平滑な下塗層を容易に形成することができる。また、下塗材組成物により形成される下塗層の上に上塗材組成物を塗装する場合も、上塗材組成物の垂れやはじき等を抑え、優れた塗装作業性を付与することができるため、均一で平滑な上塗層を容易に形成することができる。このような（ｒ）成分としては、特に限定されないが、例えば、化１に示されるものが挙げられる。
【００２４】
【化１】
【００２５】
式中のＲ１は、メチル基、エチル基、Ｒ２、Ｒ３は、メチル基、エチル基またはＲ４で示される基、Ｒ４は−Ｒ５（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ａ（ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ）ｂＲ６（Ｒ５は、例えば、アルキレン基（好ましくは炭素数１〜３）等が挙げられる。Ｒ６は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などの炭素数１〜１２のアルキル基、シクロヘキシル基などの炭素数６〜１２のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基などの炭素数２〜８のアルケニル基、フェニル基、トリル基などの炭素数６〜１２のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基などの炭素数７〜１２のアラルキル基、及びこれらの基の水素原子の少なくとも一部をハロゲン原子、シアノ基などで置換した基、例えばクロロメチル基、トリフロロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられる。ａ及びｂはそれぞれ０〜２０の整数であり、ａ＋ｂ≧１である。）、ｎ及びｍはそれぞれ０〜１００の整数であり、但しｎ＝０の時は、Ｒ２及び／又はＲ３はＲ４とする。
【００２６】
（ｒ）成分は、（ｐ）成分の固形分１００重量部に対して、０．０５〜１５重量部、好適には０．３〜５重量部配合することが望ましい。０．０５重量部未満では濡れ性向上効果が得られ難く、塗装作業性に劣る場合があり、１５重量部を超えると、建築外装面、上塗層との密着性に劣る場合がある。
【００２７】
さらに下塗層には、アルコキシシラン化合物を含有することもできる。アルコキシシラン化合物は、下塗層被膜の形成途上において被膜の表面に局在化し、上塗層との密着性向上に寄与することができるものであり、例えば、被膜表面への局在化のしやすさ等の点から、炭素数が１〜２のアルコキシル基と、炭素数が３以上のアルコキシル基を含有するアルコキシシランの縮合物、または、繰り返し単位の炭素数が１〜４のポリオキシアルキレン基と、炭素数が１〜４のアルコキシル基を含有するアルコキシシランの縮合物等を使用することができる。
【００２８】
下塗材組成物においては、本発明の効果を損わない限り、上記成分以外の各種の添加剤、例えば、顔料、増粘剤、レベリング剤、可塑剤、防腐剤、防黴剤、防藻剤、抗菌剤、分散剤、消泡剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等を含むこともできる。
【００２９】
［被膜形成方法］
本発明では、屋根、屋上、外壁などの建築物外装面に対し被膜を設ける。外装面の基材としては、特に限定されず、例えば、コンクリート、モルタル、金属、プラスチック、あるいはスレート板、押出成形板、サイディングボード等の各種ボード類等が挙げられる。本発明では、このような基材を有する既存の建築物に対して塗装を行うことで被膜を形成してもよいし、各種ボード類については、予め工場等でプレコートすることもできる。
本発明において用いる下塗材組成物は、このような各種基材に対して直接塗付してもよいし、何らかの表面処理（シーラー、サーフェーサー、フィラー等による下地処理等）を施した後に塗付してもよい。既に被膜が形成された基材に適用することも可能である。下塗材組成物を塗付する際には、例えば、スプレー、ローラー、刷毛等を用いることができる。プレコートを行う場合は、ロールコーター、フローコーター等を用いることもできる。上塗材組成物においては、紙、布、不織布等に含浸して拭き塗りする方法の他、スプレー、ローラー、刷毛、ロールコーター、フローコーター等を用いて塗付することもできる。形成される層の膜厚は、通常、下塗層が５〜１５０μｍ程度、上塗層が０．０１〜１０μｍ程度である。
【００３０】
［水の供給方法］
建築物外装面の被膜表面に水を供給する方法は、特に限定されず、各種の方法を用いることができる。
水の供給方法の一例としては、例えば、図１に示すように、給水源１からポンプ２にて水を汲み上げ、屋根の頂部に設けたノズル３から散水する方法等が挙げられる。
ここで、給水源としては、例えば、貯水槽、井戸、水道管等を使用することができる。環境への負荷低減、コスト等を考慮すると、雨水の収集構造を備えた貯水槽等が好適である。
給水源、ポンプ、及びノズルの連結には給水管４を用いればよい。また、給水管には水の供給量を調節するための流量調整弁を設けることもできる。
屋根から流下した水は、貯水槽等に回収することにより再利用することもできる。
水の供給量は適宜調整すればよいが、本発明では特定の上塗層を設けているため、水の量が少量であっても広範に濡れ広がり、屋根全体を均一に冷却することができる。また、上塗層が保水性能を有するため、効率的な冷却を行うことができる。
建築物の壁面に水を供給する場合は、壁面上部等にノズルを配置すればよい。その他の構成は、図１と同様のものを用いることができる。
【００３１】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明の特徴をより明確にする。
【００３２】
（上塗材組成物Ａの製造）
メチルシリケートの部分加水分解縮合物１００重量部（ＳｉＯ２換算）に、有機アルミニウム化合物を０．１５重量部、水を７５００重量部、エタノールを５４００重量部混合することにより、上塗材組成物Ａを得た。
この上塗材組成物Ａの乾燥膜厚０．５μｍにおける赤外線透過率を、分光光度計（島津製作所製「ＵＶ−３１００」）を用いて測定し求めたところ、９０％であった。
【００３３】
（下塗材組成物Ａの製造）
アクリルポリオール樹脂２００重量部に対し、ポリイソシアネート化合物を４７重量部、酸化チタンを８３重量部混合することにより、下塗材組成物Ａを製造した。この下塗材組成物Ａの乾燥膜厚６０μｍにおける赤外線反射率を、分光光度計（島津製作所製「ＵＶ−３１００」）を用いて測定し求めたところ、６５％であった。
【００３４】
（下塗材組成物Ｂの製造）
アクリルポリオール樹脂２００重量部に対し、ポリイソシアネート化合物を４７重量部、カーボンブラックを２０重量部混合することにより、下塗材組成物Ｂを製造した。この下塗材組成物Ｂの乾燥膜厚６０μｍにおける赤外線反射率を下塗材組成物Ａと同様に測定して求めたところ、１％であった。
【００３５】
（下塗材組成物Ｃの製造）
アクリルポリオール樹脂２００重量部に対し、ポリイソシアネート化合物を４７重量部、酸化チタンを８３重量部、ポリエーテル変性ポリシロキサン化合物＊＊重量部混合することにより、下塗材組成物Ｃを製造した。この下塗材組成物Ａの乾燥膜厚６０μｍにおける赤外線反射率を下塗材組成物Ａと同様に測定して求めたところ、６５％であった。
【００３６】
なお、下塗材組成物Ａ、Ｂ、Ｃにおけるアクリルポリオール樹脂としては、ＮＡＤ型アクリルポリオール（重量平均分子量５００００、 水酸基価５０KOHmg／g、不揮発分５０重量％）、ポリイソシアネート化合物としては、ヘキサメチレンジイソシアネート（不揮発分４０重量％、ＮＣＯ含有量８重量％）を使用した。また、ポリエーテル変性ポリシロキサン化合物としては、ジメチルポリシロキサン縮合物のポリエーテル変性物（不揮発分２５重量％）を使用した。
【００３７】
（試験体作製）
１５０ｍｍ×７０ｍｍのアルミ板上に、各下塗材組成物を乾燥膜厚が６０μｍとなるようにスプレーで塗付し、室温にて２４時間乾燥させた後、各上塗材組成物を乾燥膜厚が０．５μｍとなるようにスプレーで塗付したものを試験体とした。
試験体１は、上塗層として上塗材組成物Ａ、下塗層として下塗材組成物Ａを用いた。
試験体２は、上塗層として上塗材組成物Ａ、下塗層として下塗材組成物Ｂを用いた。
試験体３は、下塗層として下塗材組成物Ａを用い、上塗層は省略した。
試験体４は、上塗層として上塗材組成物Ａ、下塗層として下塗材組成物Ｃを用いた。
【００３８】
（試験方法）
１．接触角測定
作製した試験体の被膜表面の水に対する接触角を、ＣＡ−Ａ型接触角測定装置にて測定した。
２．赤外線ランプ照射試験
作製した試験体を、水平面に対する傾斜が３０°となるように固定した後、出力２５０Ｗの赤外線ランプを照射距離２０ｃｍにて１５分間照射した。次いで、試験体の上部から１ｃｃの水を供給した。この際、水供給前及び水供給後の試験体裏面の温度を測定した。
３．塗装作業性
各下塗材及び上塗材を塗付する際、塗材の垂れやはじきの有無、また、均一で平滑な塗膜を容易に形成できたか否かを評価した。
【００３９】
（試験結果）
試験結果を表１に示す。試験体１、試験体４では、試験体２、３に比べ水供給後の温度が大きく低下した。さらに試験体４は、より塗装作業性に優れており、均一で平滑な塗膜を容易に形成することができた。
【００４０】
【表１】
【００４１】
【発明の効果】
本発明では、建築物の外装面に特定の上塗層及び下塗層を有する被膜を設けているため、水の量が少量であっても広範に濡れ広がり、効率的な冷却を行うことができる。これにより、建築物内部の温度上昇を抑制し、夏季における冷房使用を減らすことができる。また、近年問題となっているヒートアイランド現象を抑制することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水の供給方法の一例を示す図。
【符号の説明】
１：給水源
２：ポンプ
３：ノズル
４：給水管
５：屋根
６：建築物
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物の屋根、屋上、外壁などの外装面被膜表面に水を供給することにより、建築物の温度上昇を抑制する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、都市部において、コンクリート建造物や冷房等から排出される人工放射熱などにより、都市気候が作り出されている。特に夏期において都市部における屋外の温度上昇は著しく、ヒートアイランド現象と呼ばれる問題を引き起こしている。これに対し、建築物内部においては、冷房の使用によって屋内温度を下げることが頻繁に行われるが、冷房の多用は消費電力エネルギーを増加させるだけでなく、室外機からの排気によって屋外の温度上昇を助長している。
【０００３】
建築物の温度上昇を抑制する方法としては、例えば、特開平６−１００７９６号に開示された塗材等を塗付する方法がある。しかしながら、このような方法では、必ずしも十分な温度上昇抑制効果が得られない場合があった。
建築物の温度上昇を抑制する別の方法としては、例えば、特開平４−１８６０３０号に開示されているように、屋根に散水を行うことにより、その気化潜熱で屋根を冷却する方法がある。しかしながら、該公報に記載されたような散水構造を設けるだけでは、水が短時間に流下してしまうため、効率的な冷却効果を得ることができず、また、屋根表面に供給された水は、筋状に流れ落ちるため、屋根全体を均一に冷却することができないという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、建築物の温度上昇を十分に抑制することができる方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は鋭意検討の結果、建築物外装面に形成された特定被膜の表面に水を供給する方法に想到し、本発明を完成した。
【０００６】
すなわち、本発明は以下の特徴を有するものである。
１．建築物外装面の被膜表面に水を供給することにより、建築物の温度上昇を抑制する方法であって、該被膜が下塗層及び上塗層を有し、上塗層が被膜表面の水に対する接触角７０°以下、且つ赤外線透過率２０％以上の被膜であり、（ａ）テトラアルコキシシラン化合物、（ｂ）触媒、（ｃ）水、及び（ｄ）溶剤を含有する上塗材組成物により形成されたものであり、下塗層が赤外線反射率２０％以上の被膜であり、ポリエーテル変性ポリシロキサン化合物を含有する下塗材組成物により形成されたものであることを特徴とする建築物の温度上昇抑制方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態とともに詳細に説明する。
【０００８】
［上塗層］
本発明における建築物外装面の最表面には、被膜表面の水に対する接触角が７０°以下、且つ赤外線透過率が２０％以上の上塗層が形成される。このような上塗層は、親水性が高く保水性能にも優れることから、上塗層に水を供給すると、その供給量が少量であっても水が上塗層の面に十分に濡れ広がる。そして、水が蒸発する際の気化潜熱によって建築物の温度上昇を抑制することができる。また、上塗層が赤外線透過性を有することにより、被膜自体の蓄熱を抑制することが可能となる。
上塗層の水に対する接触角は、７０°以下であることが必要であるが、望ましくは５０°以下、さらに望ましくは３０°以下である。
また、上塗層の赤外線透過率は、２０％以上であることが必要であるが、望ましくは５０％以上である。なお、本発明における赤外線透過率は、波長８００〜２１００ｎｍの光に対する分光透過率を測定し、その平均値を算出することにより得られる値である。
【０００９】
このような上塗層は、（ａ）テトラアルコキシシラン化合物、（ｂ）触媒、（ｃ）水、及び（ｄ）溶剤を含有する上塗材組成物により形成することができる。
【００１０】
（ａ）テトラアルコキシシラン化合物（以下「（ａ）成分」という）としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラｎ−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラｎ−ブトキシシラン、テトライソブトキシシラン、テトラｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラｔ−ブトキシシラン、テトラフェノキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン等、あるいはこれらの縮合物が挙げられる。このうち、本発明における（ａ）成分としては、テトラメトキシシラン及び／またはその縮合物が好適に用いられる。
【００１１】
本発明では、（ａ）成分以外のアルコキシシラン化合物を併用することもできる。このようなアルコキシシラン化合物としては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、メチルトリクロロシラン等、あるいはこれらの縮合物が挙げられる。また、カルボキシル基、水酸基、スルホン基、オキシアルキレン基等を含有するアルコキシシラン化合物を使用することもできる。
【００１２】
（ｂ）触媒（以下「（ｂ）成分」という）は、（ａ）成分の加水分解反応に作用する成分である。具体的には、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸；酢酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸等の有機酸；水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア、アミン化合物などのアルカリ触媒；ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジオクチエート、ジブチルスズジアセテート等の有機スズ化合物；アルミニウムトリス（アセチルアセトネート）、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス（エチルアセトアセテート）等の有機アルミニウム化合物；チタニウムテトラキス（アセチルアセトネート）等の有機チタニウム化合物；ジルコニウムテトラキス（セチルアセトネート）等の有機ジルコニウム化合物；ホウ酸等のホウ素化合物などが挙げられる。
【００１３】
（ｂ）成分の混合量は、（ａ）成分のＳｉＯ２換算量１００重量部に対して、０．１〜１０重量部、望ましくは０．５〜５重量部である。（ｂ）成分が０．１重量部より少ない場合は、上塗材組成物の貯蔵安定性が低下したり、形成被膜の親水性が十分に発現されないおそれがある。１０重量部を超える量では、混合量に見合う効果発現が望めない。
【００１４】
ここでＳｉＯ２換算とは、アルコキシシラン化合物等のＳｉ−Ｏ結合をもつ化合物を、完全に加水分解した後に、９００℃で焼成した際にシリカ（ＳｉＯ２）となって残る重量分にて表したものである。
一般に、アルコキシシラン化合物等は、水と反応して加水分解反応が起こりシラノールとなり、さらにシラノール同士やシラノールとアルコキシにより縮合反応を起こす性質を持っている。この反応を究極まで行うと、シリカ（ＳｉＯ２）となる。これらの反応は
ＲＯ（Ｓｉ（ＯＲ）２Ｏ）ｎＲ＋（ｎ＋１）Ｈ２Ｏ→ｎＳｉＯ２＋（２ｎ＋２）ＲＯＨ
（Ｒはアルキル基を示す。ｎは整数。）
という反応式で表されるが、この反応式をもとに残るシリカ成分の量を換算したものである。
【００１５】
（ｃ）水（以下「（ｃ）成分」という）の混合量は、（ａ）成分のＳｉＯ２換算量１００重量部に対して、１００〜５００００重量部、望ましくは５００〜１００００重量部である。このような混合量であることにより、（ｃ）成分との反応より生成する（ａ）成分のシラノール基の縮合反応が抑制され、形成被膜が十分な親水性を発現することが可能となる。（ｃ）成分の混合量が、１００重量部より少ない場合は、上塗材組成物の貯蔵安定性が確保し難く、また形成被膜における親水性発現効果も低下する。５００００重量部より多い場合は、形成被膜における親水性発現効果を得ることが困難となる。
【００１６】
（ｄ）溶剤（以下「（ｄ）成分」という）としては、例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール等のアルコール類、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のグリコール誘導体の他、炭化水素類、エステル類、ケトン類、エーテル類等が挙げられる。このうち、メタノール、エタノール、イソプロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルから選ばれる１種以上が、上塗材組成物の貯蔵安定性及び形成被膜の親水性発現性の点から好適に用いられる。
（ｄ）成分の混合量は、（ａ）成分のＳｉＯ２換算量１００重量部に対して、１００〜５００００重量部、望ましくは５００〜１００００重量部である。１００重量部より少ない場合は、上述の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）成分を均一に溶解させることが困難となる。５００００重量部より多い場合は、形成被膜における親水性発現効果を得ることが困難となる。
【００１７】
上塗材組成物を着色する場合には（ｅ）赤外線透過性粉体（以下「（ｅ）成分」という）を用いることが望ましい。（ｅ）成分としては、例えば、ペリレン顔料、アゾ顔料、黄鉛、弁柄、朱、チタニウムレッド、カドミウムレッド、キナクリドンレッド、イソインドリノン、ベンズイミダゾロン、コバルトブルー、フタロシアニンブルー、インダスレンブルー、群青、紺青、等があげられる。このような（ｅ）成分の含有量は、通常、（ａ）成分のＳｉＯ２換算量１００重量部に対し、４０重量部以下であることが望ましい。４０重量部より多い場合は、赤外線透過性低下のおそれがある。
【００１８】
本発明の上塗材組成物においては、上述の成分の他、例えば、無機酸化物ゾル、樹脂、染料、増粘剤、レベリング剤、湿潤剤、可塑剤、防腐剤、防黴剤、防藻剤、抗菌剤、界面活性剤、消泡剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等を混合することもできる。但し、光触媒機能を有する成分の使用は、経時的な密着性の低下、着色被膜の退色、金属基材の腐食、光触媒作用の低下等のおそれがあることから、避けることが望ましい。
無機酸化物ゾルとしては、例えば、酸化ケイ素ゾル、酸化アルミニウムゾル、酸化アンチモンゾル、酸化ジルコニウムゾル等を挙げることができる。このような無機酸化物ゾルは、各種シランカップリング剤で処理したものでもよい。
樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ブチラール樹脂、アミノ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等、あるいはこれらを複合した樹脂等を挙げることができる。このうち、樹脂中の官能基として、例えば、水酸基、カルボキシル基、アルコキシル基等を有するものは（ａ）成分との反応性を付与することもできる。
【００１９】
［下塗層］
本発明における下塗層は、赤外線反射率２０％以上、好ましくは５０％以上の被膜である。下塗層がこのような赤外線反射性を有することにより、太陽光による蓄熱を十分に抑制することができる。
なお、本発明における赤外線反射率は、波長８００〜２１００ｎｍの光に対する分光反射率を測定し、その平均値を算出することにより得られる値である。
【００２０】
このような下塗層は、（ｐ）合成樹脂（以下「（ｐ）成分」という）及び、（ｑ）赤外線反射性粉粒体（以下「（ｑ）成分」という）を含有する下塗材組成物により形成することができる。
【００２１】
（ｐ）成分としては、例えば、エチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、アルキッド樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂等、あるいはこれらの複合系等の水系、溶剤系の何れの樹脂も使用することができる。特に、アクリル系、ウレタン系、シリコン系、フッ素系から選ばれる１種または２種以上の樹脂を用いると耐候性を高めることができ好ましい。
【００２２】
（ｑ）成分としては、例えば、アルミニウムフレーク、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、アルミナ、無機系中空ビーズ、有機系中空ビーズ等があげられる。このような（ｑ）成分は、通常、（ｐ）成分の固形分１００重量部に対し、１０〜６００重量部配合される。赤外線反射性粉粒体が１０重量部より少ない場合は、太陽光に対し十分な赤外線反射性が得られず、温度上昇をまねきやすくなる。６００重量部より多い場合は、下塗層にクラックが生じやすくなる。
【００２３】
さらに下塗層には、（ｒ）ポリエーテル変性ポリシロキサン化合物（以下「（ｒ）成分」という）を含有することが好ましい。（ｒ）成分は、主に濡れ性を向上させる成分であり、建築外装面に下塗材組成物を塗装する場合、下塗材組成物の垂れやはじき等を抑えることができ、優れた塗装作業性を付与することができるため、均一で平滑な下塗層を容易に形成することができる。また、下塗材組成物により形成される下塗層の上に上塗材組成物を塗装する場合も、上塗材組成物の垂れやはじき等を抑え、優れた塗装作業性を付与することができるため、均一で平滑な上塗層を容易に形成することができる。このような（ｒ）成分としては、特に限定されないが、例えば、化１に示されるものが挙げられる。
【００２４】
【化１】
式中のＲ１は、メチル基、エチル基、Ｒ２、Ｒ３は、メチル基、エチル基またはＲ４で示される基、Ｒ４は−Ｒ５（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ａ（ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）Ｏ）ｂＲ６（Ｒ５は、例えば、アルキレン基（好ましくは炭素数１〜３）等が挙げられる。Ｒ６は、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などの炭素数１〜１２のアルキル基、シクロヘキシル基などの炭素数６〜１２のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基などの炭素数２〜８のアルケニル基、フェニル基、トリル基などの炭素数６〜１２のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基などの炭素数７〜１２のアラルキル基、及びこれらの基の水素原子の少なくとも一部をハロゲン原子、シアノ基などで置換した基、例えばクロロメチル基、トリフロロプロピル基、シアノエチル基等が挙げられる。ａ及びｂはそれぞれ０〜２０の整数であり、ａ＋ｂ≧１である。）、ｎ及びｍはそれぞれ０〜１００の整数であり、但しｎ＝０の時は、Ｒ２及び／又はＲ３はＲ４とする。
【００２６】
（ｒ）成分は、（ｐ）成分の固形分１００重量部に対して、０．０５〜１５重量部、好適には０．３〜５重量部配合することが望ましい。０．０５重量部未満では濡れ性向上効果が得られ難く、塗装作業性に劣る場合があり、１５重量部を超えると、建築外装面、上塗層との密着性に劣る場合がある。
【００２７】
さらに下塗層には、アルコキシシラン化合物を含有することもできる。アルコキシシラン化合物は、下塗層被膜の形成途上において被膜の表面に局在化し、上塗層との密着性向上に寄与することができるものであり、例えば、被膜表面への局在化のしやすさ等の点から、炭素数が１〜２のアルコキシル基と、炭素数が３以上のアルコキシル基を含有するアルコキシシランの縮合物、または、繰り返し単位の炭素数が１〜４のポリオキシアルキレン基と、炭素数が１〜４のアルコキシル基を含有するアルコキシシランの縮合物等を使用することができる。
【００２８】
下塗材組成物においては、本発明の効果を損わない限り、上記成分以外の各種の添加剤、例えば、顔料、増粘剤、レベリング剤、可塑剤、防腐剤、防黴剤、防藻剤、抗菌剤、分散剤、消泡剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等を含むこともできる。
【００２９】
［被膜形成方法］
本発明では、屋根、屋上、外壁などの建築物外装面に対し被膜を設ける。外装面の基材としては、特に限定されず、例えば、コンクリート、モルタル、金属、プラスチック、あるいはスレート板、押出成形板、サイディングボード等の各種ボード類等が挙げられる。本発明では、このような基材を有する既存の建築物に対して塗装を行うことで被膜を形成してもよいし、各種ボード類については、予め工場等でプレコートすることもできる。
本発明において用いる下塗材組成物は、このような各種基材に対して直接塗付してもよいし、何らかの表面処理（シーラー、サーフェーサー、フィラー等による下地処理等）を施した後に塗付してもよい。既に被膜が形成された基材に適用することも可能である。下塗材組成物を塗付する際には、例えば、スプレー、ローラー、刷毛等を用いることができる。プレコートを行う場合は、ロールコーター、フローコーター等を用いることもできる。上塗材組成物においては、紙、布、不織布等に含浸して拭き塗りする方法の他、スプレー、ローラー、刷毛、ロールコーター、フローコーター等を用いて塗付することもできる。形成される層の膜厚は、通常、下塗層が５〜１５０μｍ程度、上塗層が０．０１〜１０μｍ程度である。
【００３０】
［水の供給方法］
建築物外装面の被膜表面に水を供給する方法は、特に限定されず、各種の方法を用いることができる。
水の供給方法の一例としては、例えば、図１に示すように、給水源１からポンプ２にて水を汲み上げ、屋根の頂部に設けたノズル３から散水する方法等が挙げられる。
ここで、給水源としては、例えば、貯水槽、井戸、水道管等を使用することができる。環境への負荷低減、コスト等を考慮すると、雨水の収集構造を備えた貯水槽等が好適である。
給水源、ポンプ、及びノズルの連結には給水管４を用いればよい。また、給水管には水の供給量を調節するための流量調整弁を設けることもできる。
屋根から流下した水は、貯水槽等に回収することにより再利用することもできる。
水の供給量は適宜調整すればよいが、本発明では特定の上塗層を設けているため、水の量が少量であっても広範に濡れ広がり、屋根全体を均一に冷却することができる。また、上塗層が保水性能を有するため、効率的な冷却を行うことができる。
建築物の壁面に水を供給する場合は、壁面上部等にノズルを配置すればよい。その他の構成は、図１と同様のものを用いることができる。
【００３１】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明の特徴をより明確にする。
【００３２】
（上塗材組成物Ａの製造）
メチルシリケートの部分加水分解縮合物１００重量部（ＳｉＯ２換算）に、有機アルミニウム化合物を０．１５重量部、水を７５００重量部、エタノールを５４００重量部混合することにより、上塗材組成物Ａを得た。
この上塗材組成物Ａの乾燥膜厚０．５μｍにおける赤外線透過率を、分光光度計（島津製作所製「ＵＶ−３１００」）を用いて測定し求めたところ、９０％であった。
【００３３】
（下塗材組成物Ａの製造）
アクリルポリオール樹脂２００重量部に対し、ポリイソシアネート化合物を４７重量部、酸化チタンを８３重量部混合することにより、下塗材組成物Ａを製造した。この下塗材組成物Ａの乾燥膜厚６０μｍにおける赤外線反射率を、分光光度計（島津製作所製「ＵＶ−３１００」）を用いて測定し求めたところ、６５％であった。
【００３４】
（下塗材組成物Ｂの製造）
アクリルポリオール樹脂２００重量部に対し、ポリイソシアネート化合物を４７重量部、カーボンブラックを２０重量部混合することにより、下塗材組成物Ｂを製造した。この下塗材組成物Ｂの乾燥膜厚６０μｍにおける赤外線反射率を下塗材組成物Ａと同様に測定して求めたところ、１％であった。
【００３５】
（下塗材組成物Ｃの製造）
アクリルポリオール樹脂２００重量部に対し、ポリイソシアネート化合物を４７重量部、酸化チタンを８３重量部、ポリエーテル変性ポリシロキサン化合物＊＊重量部混合することにより、下塗材組成物Ｃを製造した。この下塗材組成物Ａの乾燥膜厚６０μｍにおける赤外線反射率を下塗材組成物Ａと同様に測定して求めたところ、６５％であった。
【００３６】
なお、下塗材組成物Ａ、Ｂ、Ｃにおけるアクリルポリオール樹脂としては、ＮＡＤ型アクリルポリオール（重量平均分子量５００００、 水酸基価５０KOHmg／g、不揮発分５０重量％）、ポリイソシアネート化合物としては、ヘキサメチレンジイソシアネート（不揮発分４０重量％、ＮＣＯ含有量８重量％）を使用した。また、ポリエーテル変性ポリシロキサン化合物としては、ジメチルポリシロキサン縮合物のポリエーテル変性物（不揮発分２５重量％）を使用した。
【００３７】
（試験体作製）
１５０ｍｍ×７０ｍｍのアルミ板上に、各下塗材組成物を乾燥膜厚が６０μｍとなるようにスプレーで塗付し、室温にて２４時間乾燥させた後、各上塗材組成物を乾燥膜厚が０．５μｍとなるようにスプレーで塗付したものを試験体とした。
試験体１は、上塗層として上塗材組成物Ａ、下塗層として下塗材組成物Ａを用いた。
試験体２は、上塗層として上塗材組成物Ａ、下塗層として下塗材組成物Ｂを用いた。
試験体３は、下塗層として下塗材組成物Ａを用い、上塗層は省略した。
試験体４は、上塗層として上塗材組成物Ａ、下塗層として下塗材組成物Ｃを用いた。
【００３８】
（試験方法）
１．接触角測定
作製した試験体の被膜表面の水に対する接触角を、ＣＡ−Ａ型接触角測定装置にて測定した。
２．赤外線ランプ照射試験
作製した試験体を、水平面に対する傾斜が３０°となるように固定した後、出力２５０Ｗの赤外線ランプを照射距離２０ｃｍにて１５分間照射した。次いで、試験体の上部から１ｃｃの水を供給した。この際、水供給前及び水供給後の試験体裏面の温度を測定した。
３．塗装作業性
各下塗材及び上塗材を塗付する際、塗材の垂れやはじきの有無、また、均一で平滑な塗膜を容易に形成できたか否かを評価した。
【００３９】
（試験結果）
試験結果を表１に示す。試験体１、試験体４では、試験体２、３に比べ水供給後の温度が大きく低下した。さらに試験体４は、より塗装作業性に優れており、均一で平滑な塗膜を容易に形成することができた。
【００４０】
【表１】
【発明の効果】
本発明では、建築物の外装面に特定の上塗層及び下塗層を有する被膜を設けているため、水の量が少量であっても広範に濡れ広がり、効率的な冷却を行うことができる。これにより、建築物内部の温度上昇を抑制し、夏季における冷房使用を減らすことができる。また、近年問題となっているヒートアイランド現象を抑制することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】水の供給方法の一例を示す図。
【符号の説明】
１：給水源
２：ポンプ
３：ノズル
４：給水管
５：屋根
６：建築物
Claims (1)
- 建築物外装面の被膜表面に水を供給することにより、建築物の温度上昇を抑制する方法であって、該被膜が下塗層及び上塗層を有し、上塗層が被膜表面の水に対する接触角７０°以下、且つ赤外線透過率２０％以上の被膜であり、（ａ）テトラアルコキシシラン化合物、（ｂ）触媒、（ｃ）水、及び（ｄ）溶剤を含有する上塗材組成物により形成されたものであり、下塗層が赤外線反射率２０％以上の被膜であり、ポリエーテル変性ポリシロキサン化合物を含有する下塗材組成物により形成されたものであることを特徴とする建築物の温度上昇抑制方法。
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