JP4004367B2 - Method for suppressing temperature rise in buildings - 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、下塗層が赤外線透過率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り、外装面基材の赤外線反射率が２０％以上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°以下であることがより望ましい。
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】
本発明の上塗材組成物は、顔料を混合して着色することも可能であるが、顔料を含まずに透明被膜を形成するものとして使用することが望ましい。
【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、赤外線透過率２０％以上、望ましくは５０％以上の被膜である。下塗層がこのような赤外線透過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。
また、下塗層は、着色被膜であることが望ましい。下塗層として着色被膜、上塗層として透明被膜を用いることにより、建築物外装面に様々な色彩を付与することが可能となる。
【００２０】
このような下塗層は、（ｍ）合成樹脂（以下「（ｍ）成分」という）及び、（ｎ）赤外線透過性粉粒体（以下「（ｎ）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】
（ｍ）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】
（ｎ）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（ｎ）成分の含有量は、通常、（ｍ）成分の固形分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。
【００２３】
さらに下塗層には、（ｏ）ポリエーテル変性ポリシロキサン化合物（以下「（ｏ）成分」という）を含有することが好ましい。（ｏ）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（ｏ）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】
（ｏ）成分は、（ｍ）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、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］
本発明では外装面基材の蓄熱を抑制するため、赤外線反射率２０％以上、好ましくは５０％以上の基材を用いることが必要である。外装面基材に使用することができる材料としては、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。これらの材料は、何らかの表面処理材が施されたものあってもよく、例えばシーラー、サーフェーサー、フィラー等の被膜が形成されたものも使用できる。表面処理材としては１種または２種以上を使用することができる。
このうち、下塗層に接する表面処理材としては、（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）を含有し、その形成被膜の赤外線反射率が２０％以上（好ましくは５０％以上）であるものが好適である。
【００３０】
（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。
【００３１】
（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。
さらに、表面処理材として、前述した、ポリエーテル変性ポリシロキサン化合物及び／またはアルコキシシラン化合物を含有することもできる。
【００３２】
本発明では、上述のような基材を有する屋根、屋上、外壁などの建築物外装面に対し被膜を設ける。本発明では、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。
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。
【００３３】
［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。
【００３４】
【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。
【００３５】
（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。
【００３６】
（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、フタロシアニングリーンを２０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における赤外線透過率は６５％であった。
【００３７】
（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、フタロシアニンブルーを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における赤外線透過率は７０％であった。
【００３８】
（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、ペリレンレッド、ベンズイミダゾロンイエロー、フタロシアニンブルーの混合物を２０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Ｃの乾燥膜厚６０μｍにおける赤外線透過率は７０％であった。
【００３９】
（下塗材組成物Ｄ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Ｄを製造した。この下塗材組成物Ｄの乾燥膜厚６０μｍにおける赤外線透過率は１％であった。
【００４０】
（下塗材組成物Ｅ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、フタロシアニングリーンを２０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Ｅを製造した。この下塗材組成物Ｅの乾燥膜厚６０μｍにおける赤外線透過率は６５％であった。
【００４１】
なお、下塗材組成物Ａ〜Ｅ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。
【００４２】
（試験体作製）
基材として、予め白色のシーラーが塗付された１５０ｍｍ×７０ｍｍのアルミ板を使用した。この基材上に、下塗材組成物を乾燥膜厚が６０μｍとなるように塗付し、室温にて２４時間乾燥させた後、上塗材組成物を乾燥膜厚が０．５μｍとなるように塗付したものを試験体とした。なお、試験体に用いた基材の赤外線反射率を、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、６２％であった。
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、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。
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Ｄを用いた。
試験体５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６は、下塗層として下塗材組成物Ｂを用い、上塗層は省略した。
試験体７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Ｅを用いた。
【００４３】
（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。
【００４４】
（試験結果）
試験結果を表１に示す。試験体１〜３、７では、試験体４〜６に比べ水供給後の温度が大きく低下した。さらに試験体７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。
【００４５】
【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for suppressing a temperature rise of a building by supplying water to the surface of an exterior surface coating such as a roof, a roof, or an outer wall of the building.
[0002]
[Prior art]
In recent years, urban climates have been created in urban areas by artificial radiant heat exhausted from concrete buildings and air conditioning. Especially in summer, the outdoor temperature rise in urban areas is remarkable, causing a problem called the heat island phenomenon. On the other hand, in buildings, the indoor temperature is often lowered by using cooling, but the heavy use of cooling not only increases the power consumption energy but also increases the outdoor temperature by exhausting from the outdoor unit. Is conducive.
[0003]
As a method for suppressing the temperature rise of a building, for example, there is a method of applying a coating material or the like disclosed in JP-A-6-1000079. However, such a method may not always provide a sufficient temperature rise suppression effect.
As another method for suppressing the temperature rise of the building, for example, as disclosed in JP-A-4-186030, there is a method of cooling the roof with the latent heat of vaporization by watering the roof. However, simply providing a watering structure as described in the publication will not allow an efficient cooling effect because the water will flow down in a short time, and the water supplied to the roof surface The problem is that the entire roof cannot be cooled uniformly because it flows down in the form of streaks.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
This invention is made | formed in view of such a point, and it aims at providing the method which can fully suppress the temperature rise of a building.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the inventor has conceived a method for supplying water to the surface of the specific coating formed on the exterior surface of the building, and has completed the present invention.
[0006]
That is, the present invention has the following characteristics.
1. A method for suppressing temperature rise of a building by supplying water to a coating surface of a building exterior surface, wherein the coating has a subbing layer and a top coating layer, and the top coating layer is water on the coating surface. A coating having a contact angle of 70 ° or less and an infrared transmittance of 20% or more, and a coating composition containing (a) a tetraalkoxysilane compound, (b) a catalyst, (c) water, and (d) a solvent. The undercoat layer is a film having an infrared transmittance of 20% or more, and is formed from an undercoat material composition containing a polyether-modified polysiloxane compound. The method for suppressing temperature rise of a building, wherein the rate is 20% or more.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail together with embodiments thereof.
[0008]
[Overcoat layer]
On the outermost surface of the building exterior surface in the present invention, an overcoat layer having a contact angle with water of the coating surface of 70 ° or less and an infrared transmittance of 20% or more is formed. Since such a topcoat layer has high hydrophilicity and excellent water retention performance, when water is supplied to the topcoat layer, the water sufficiently spreads over the surface of the topcoat layer even if the amount supplied is small. . And the temperature rise of a building can be suppressed by the vaporization latent heat at the time of water evaporating. Moreover, it becomes possible to suppress the heat storage of film itself because an overcoat layer has infrared-ray transmittance.
The contact angle of the topcoat layer with respect to water needs to be 70 ° or less, preferably 50 ° or less, and more preferably 30 ° or less.
Further, the infrared transmittance of the overcoat layer is required to be 20% or more, and desirably 50% or more. In addition, the infrared transmittance in this invention is a value obtained by measuring the spectral transmittance with respect to the light of wavelength 800-2100nm, and calculating the average value.
[0009]
Such an overcoat layer can be formed of an overcoat material composition containing (a) a tetraalkoxysilane compound, (b) a catalyst, (c) water, and (d) a solvent.
[0010]
Examples of the (a) tetraalkoxysilane compound (hereinafter referred to as “component (a)”) include, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra n-propoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra n-butoxysilane, and tetraisobutoxy. Examples thereof include silane, tetra sec-butoxy silane, tetra t-butoxy silane, tetraphenoxy silane, dimethoxydiethoxy silane, and the like, and condensates thereof. Among these, as a component (a) in this invention, tetramethoxysilane and / or its condensate are used suitably.
[0011]
In the present invention, an alkoxysilane compound other than the component (a) can be used in combination. Examples of such alkoxysilane compounds include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, diethyldimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, γ- Glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane N- (β-aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, methyltri Roroshiran like, or their condensates thereof. Moreover, the alkoxysilane compound containing a carboxyl group, a hydroxyl group, a sulfone group, an oxyalkylene group etc. can also be used.
[0012]
(B) The catalyst (hereinafter referred to as “component (b)”) is a component that acts on the hydrolysis reaction of component (a). Specifically, for example, inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid and phosphoric acid; organic acids such as acetic acid, benzenesulfonic acid and toluenesulfonic acid; alkaline catalysts such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia and amine compounds Organic organo compounds such as dibutyltin dilaurate, dibutyltin dioctate and dibutyltin diacetate; organoaluminum compounds such as aluminum tris (acetylacetonate) and aluminum monoacetylacetonate bis (ethylacetoacetate); titanium tetrakis (acetylacetonate) Organic zirconium compounds such as zirconium tetrakis (cetylacetonate); boron compounds such as boric acid, and the like.
[0013]
The mixing amount of the component (b) is 0.1 to 10 parts by weight, preferably 0.5 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the component (a) in terms of SiO 2 . When the amount of the component (b) is less than 0.1 parts by weight, the storage stability of the top coating composition may be lowered, or the hydrophilicity of the formed film may not be sufficiently exhibited. If the amount exceeds 10 parts by weight, it is not possible to expect an effect corresponding to the mixing amount.
[0014]
Here, SiO 2 conversion is expressed in terms of the weight remaining as silica (SiO 2 ) when a compound having a Si—O bond such as an alkoxysilane compound is completely hydrolyzed and then baked at 900 ° C. It is a thing.
In general, an alkoxysilane compound or the like reacts with water to cause a hydrolysis reaction to form silanol, and further has a property of causing a condensation reaction between silanols or between silanol and alkoxy. When this reaction is performed to the ultimate, silica (SiO 2 ) is obtained. These reactions are RO (Si (OR) 2 O) n R + (n + 1) H 2 O → nSiO 2 + (2n + 2) ROH
(R represents an alkyl group. N is an integer.)
The amount of the remaining silica component is converted based on this reaction equation.
[0015]
(C) The amount of water (hereinafter referred to as “component (c)”) is 100 to 50,000 parts by weight, preferably 500 to 10,000 parts by weight, based on 100 parts by weight of the component (a) in terms of SiO 2. . With such a mixing amount, the condensation reaction of the silanol group of the component (a) generated from the reaction with the component (c) is suppressed, and the formed coating can exhibit sufficient hydrophilicity. When the mixing amount of the component (c) is less than 100 parts by weight, it is difficult to ensure the storage stability of the top coating composition, and the hydrophilic expression effect in the formed film is also reduced. When the amount is more than 50000 parts by weight, it is difficult to obtain a hydrophilic expression effect in the formed film.
[0016]
(D) Solvent (hereinafter referred to as “component (d)”) includes, for example, alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, ethylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, propylene glycol, propylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol In addition to glycol derivatives such as monoethyl ether and ethylene glycol monoethyl ether acetate, hydrocarbons, esters, ketones, ethers and the like can be mentioned. Among these, at least one selected from methanol, ethanol, isopropanol, propylene glycol monomethyl ether, and diethylene glycol monoethyl ether is preferably used from the viewpoint of the storage stability of the top coating composition and the hydrophilicity of the formed film.
(D) mixing amount of the component with respect to SiO 2 equivalent amount 100 parts by weight of component (a), 100 to 50,000 parts by weight, preferably from 500 to 10,000 parts by weight. When the amount is less than 100 parts by weight, it is difficult to uniformly dissolve the components (a), (b), and (c) described above. When the amount is more than 50000 parts by weight, it is difficult to obtain a hydrophilic expression effect in the formed film.
[0017]
The topcoat material composition of the present invention can be colored by mixing pigments, but it is desirable to use it as a material for forming a transparent film without containing pigments.
[0018]
In the topcoat composition of the present invention, in addition to the above-described components, for example, inorganic oxide sol, resin, dye, thickener, leveling agent, wetting agent, plasticizer, preservative, antifungal agent, and algaeproof agent. , Antibacterial agents, surfactants, antifoaming agents, ultraviolet absorbers, antioxidants, and the like can also be mixed. However, it is desirable to avoid the use of a component having a photocatalytic function because there is a risk of deterioration of adhesion over time, fading of the colored coating, corrosion of the metal substrate, reduction of the photocatalytic action, and the like.
Examples of the inorganic oxide sol include silicon oxide sol, aluminum oxide sol, antimony oxide sol, zirconium oxide sol, and the like. Such inorganic oxide sols may be treated with various silane coupling agents.
Examples of the resin include an acrylic resin, a polyester resin, a polyvinyl alcohol resin, a butyral resin, an amino resin, a urethane resin, a silicone resin, a fluorine resin, or a resin in which these are combined. Among these, what has a hydroxyl group, a carboxyl group, an alkoxyl group etc. as a functional group in resin can also provide the reactivity with (a) component, for example.
[0019]
[Undercoat layer]
The undercoat layer in the present invention is a film having an infrared transmittance of 20% or more, desirably 50% or more. When the undercoat layer has such infrared transparency, heat storage due to sunlight can be sufficiently suppressed.
The undercoat layer is preferably a colored film. By using a colored coating as the undercoat layer and a transparent coating as the overcoat layer, various colors can be imparted to the exterior surface of the building.
[0020]
Such an undercoat layer comprises (m) a synthetic resin (hereinafter referred to as “(m) component”) and (n) an infrared-transmitting granular material (hereinafter referred to as “(n) component”). Can be formed.
[0021]
Examples of the component (m) include aqueous, solvent-based, such as ethylene resin, vinyl acetate resin, alkyd resin, vinyl chloride resin, epoxy resin, acrylic resin, urethane resin, silicon resin, fluorine resin, or a composite system thereof. Any of these resins can be used. In particular, it is preferable to use one or two or more resins selected from acrylic, urethane, silicon, and fluorine, because the weather resistance can be improved.
[0022]
Examples of the component (n) include perylene pigments, azo pigments, yellow lead, dials, vermilion, titanium red, cadmium red, quinacridone red, isoindolinone, benzimidazolone, cobalt blue, phthalocyanine blue, indanthrene blue, Ultramarine, bitumen and the like. In general, the content of the component (n) is desirably 40 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the solid content of the component (m). When the amount is more than 40 parts by weight, there is a risk of infrared transmittance deterioration.
[0023]
Further, the undercoat layer preferably contains (o) a polyether-modified polysiloxane compound (hereinafter referred to as “(o) component”). Component (o) is a component that mainly improves wettability. When a primer composition is applied to a building exterior surface, dripping or repelling of the primer composition can be suppressed, and excellent coating workability is achieved. Therefore, it is possible to easily form a uniform and smooth undercoat layer. In addition, even when the topcoat composition is applied onto the undercoat layer formed by the undercoat composition, it is possible to suppress dripping or repellency of the topcoat composition and to impart excellent coating workability. A uniform and smooth overcoat layer can be easily formed. The component (o) is not particularly limited, and examples thereof include those shown in
[0024]
[Chemical 1]
R 1 in the formula is a methyl group, an ethyl group, R 2, R 3 is a methyl group, an ethyl group or a group represented by R 4, R 4 is -R 5 (CH 2 CH 2 O ) a (
[0026]
Component (o) is blended in an amount of 0.05 to 15 parts by weight, preferably 0.3 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the solid content of component (m). If the amount is less than 0.05 parts by weight, the wettability improving effect is difficult to obtain and the coating workability may be inferior. If the amount exceeds 15 parts by weight, the adhesion to the building exterior surface and the topcoat layer may be inferior.
[0027]
Furthermore, the undercoat layer can also contain an alkoxysilane compound. The alkoxysilane compound is localized on the surface of the coating during the formation of the undercoat layer coating, and can contribute to improving the adhesion with the overcoat layer. For example, the alkoxysilane compound is localized on the coating surface. From the viewpoint of easiness, etc., a condensate of an alkoxysilane having 1 to 2 carbon atoms and an alkoxysilane group having 3 or more carbon atoms, or a polyoxyalkylene having 1 to 4 carbon atoms in a repeating unit A condensate of an alkoxysilane containing a group and an alkoxyl group having 1 to 4 carbon atoms can be used.
[0028]
In the primer composition, various additives other than the above components, for example, thickeners, leveling agents, plasticizers, antiseptics, antifungal agents, antialgae agents, antibacterial agents, and the like, unless the effects of the present invention are impaired. Agents, dispersants, antifoaming agents, ultraviolet absorbers, antioxidants, and the like.
[0029]
[Film formation method]
In the present invention, it is necessary to use a substrate having an infrared reflectance of 20% or more, preferably 50% or more, in order to suppress heat storage of the exterior surface substrate. Examples of materials that can be used for the exterior surface base material include concrete, mortar, metal, plastic, and various boards such as a slate plate, an extrusion-molded plate, and a siding board. These materials may be those to which some kind of surface treatment material is applied, and for example, those on which a film such as a sealer, a surfacer, or a filler is formed can be used. As the surface treatment material, one kind or two or more kinds can be used.
Among these, as the surface treatment material in contact with the undercoat layer, (p) synthetic resin (hereinafter referred to as “(p) component”) and (q) infrared reflective powder (hereinafter referred to as “(q) component”) In which the formed film has an infrared reflectance of 20% or more (preferably 50% or more) is suitable.
[0030]
Examples of the component (p) include ethylene resins, vinyl acetate resins, alkyd resins, vinyl chloride resins, epoxy resins, acrylic resins, urethane resins, silicon resins, fluororesins, etc. Any of these resins can be used. In particular, it is preferable to use one or two or more resins selected from acrylic, urethane, silicon, and fluorine, because the weather resistance can be improved.
[0031]
Examples of the component (q) include aluminum flakes, titanium oxide, barium sulfate, zinc oxide, magnesium oxide, alumina, inorganic hollow beads, and organic hollow beads. Such component (q) is usually blended in an amount of 10 to 600 parts by weight per 100 parts by weight of the solid content of the component (p). When the amount of infrared reflective powder is less than 10 parts by weight, sufficient infrared reflectivity cannot be obtained with respect to sunlight, and the temperature rises easily. When the amount is more than 600 parts by weight, cracks are likely to occur in the undercoat layer.
Further, as the surface treatment material, the aforementioned polyether-modified polysiloxane compound and / or alkoxysilane compound can also be contained.
[0032]
In this invention, a film is provided with respect to building exterior surfaces, such as a roof which has the above base materials, a rooftop, and an outer wall. In the present invention, a coating may be formed by painting an existing building, and various boards may be pre-coated at a factory or the like in advance.
When applying the primer composition, for example, a spray, a roller, a brush, or the like can be used. When pre-coating is performed, a roll coater, a flow coater or the like can also be used. In the top coating composition, in addition to the method of impregnating paper, cloth, nonwoven fabric, etc. and wiping, it can also be applied using a spray, roller, brush, roll coater, flow coater or the like. The thickness of the formed layer is usually about 5 to 150 μm for the undercoat layer and about 0.01 to 10 μm for the top coat layer.
[0033]
[Water supply method]
The method for supplying water to the coating surface of the building exterior surface is not particularly limited, and various methods can be used.
As an example of the water supply method, for example, as shown in FIG. 1, there is a method of pumping water from a
Here, as a water supply source, a water tank, a well, a water pipe etc. can be used, for example. Considering reduction of environmental load, cost, etc., a water storage tank equipped with a rainwater collecting structure is suitable.
A
The water flowing down from the roof can be reused by collecting it in a water storage tank or the like.
The supply amount of water may be adjusted as appropriate, but in the present invention, since a specific overcoat layer is provided, even if the amount of water is small, it spreads widely and can cool the entire roof uniformly. . Moreover, since the topcoat layer has water retention performance, efficient cooling can be performed.
When water is supplied to the wall surface of the building, a nozzle may be disposed on the upper surface of the wall surface. Other configurations can be the same as those shown in FIG.
[0034]
【Example】
Examples are given below to clarify the features of the present invention.
[0035]
(Manufacture of top coating composition A)
By mixing 0.15 parts by weight of an organoaluminum compound, 7500 parts by weight of water, and 5400 parts by weight of ethanol with 100 parts by weight of a partially hydrolyzed condensate of methyl silicate (in terms of SiO 2 ), the top coating composition A is obtained. Obtained.
The infrared transmittance of this overcoating composition A at a dry film thickness of 0.5 μm was measured and determined using a spectrophotometer (“UV-3100” manufactured by Shimadzu Corporation), and found to be 90%.
[0036]
(Manufacture of primer composition A)
Undercoat material composition A was produced by mixing 47 parts by weight of polyisocyanate compound and 20 parts by weight of phthalocyanine green with respect to 200 parts by weight of acrylic polyol resin. The undercoat material composition A had an infrared transmittance of 65% at a dry film thickness of 60 μm.
[0037]
(Manufacture of primer composition B)
Undercoat material composition B was produced by mixing 47 parts by weight of polyisocyanate compound and 20 parts by weight of phthalocyanine blue with respect to 200 parts by weight of acrylic polyol resin. The undercoat material composition B had an infrared transmittance of 70% at a dry film thickness of 60 μm.
[0038]
(Manufacture of primer composition C)
Undercoat material composition C was produced by mixing 47 parts by weight of a polyisocyanate compound and 20 parts by weight of a mixture of perylene red, benzimidazolone yellow, and phthalocyanine blue with respect to 200 parts by weight of an acrylic polyol resin. The undercoat material composition C had an infrared transmittance of 70% at a dry film thickness of 60 μm.
[0039]
(Manufacture of primer composition D)
Undercoat material composition D was produced by mixing 47 parts by weight of polyisocyanate compound and 20 parts by weight of carbon black with respect to 200 parts by weight of acrylic polyol resin. The undercoat material composition D had an infrared transmittance of 1% at a dry film thickness of 60 μm.
[0040]
(Manufacture of primer composition E)
Undercoat material composition E was produced by mixing 47 parts by weight of polyisocyanate compound, 20 parts by weight of phthalocyanine green, and ** parts by weight of polyether-modified polysiloxane compound with respect to 200 parts by weight of acrylic polyol resin. The undercoat material composition E had an infrared transmittance of 65% at a dry film thickness of 60 μm.
[0041]
The acrylic polyol resins in the primer compositions A to E are NAD type acrylic polyol (weight average molecular weight 50000, hydroxyl value 50 KOHmg / g, nonvolatile content 50% by weight), and the polyisocyanate compound is hexamethylene diisocyanate (nonvolatile). 40% by weight, NCO content 8% by weight). As the polyether-modified polysiloxane compound, a polyether-modified product (nonvolatile content 25% by weight) of a dimethylpolysiloxane condensate was used.
[0042]
(Test specimen production)
As a base material, an aluminum plate of 150 mm × 70 mm on which a white sealer was previously applied was used. On this base material, the undercoat material composition is applied so that the dry film thickness is 60 μm, dried at room temperature for 24 hours, and then the overcoat material composition is formed so that the dry film thickness becomes 0.5 μm. The coated sample was used as a test specimen. In addition, it was 62% when the infrared reflectance of the base material used for the test body was measured and calculated | required using the spectrophotometer (Shimadzu "UV-3100").
In the
In the
In the
The
The test body 5 used the undercoat material composition A as an undercoat layer, and omitted the overcoat layer.
In the test body 6, the undercoat material composition B was used as the undercoat layer, and the overcoat layer was omitted.
In the test body 7, an overcoating material composition A was used as an overcoating layer, and an undercoating material composition E was used as an undercoating layer.
[0043]
(Test method)
1. Contact angle measurement The contact angle with respect to the water of the coating surface of the produced test body was measured with a CA-A type contact angle measuring device.
2. Infrared lamp irradiation test The prepared specimen was fixed so that the inclination with respect to the horizontal plane was 30 °, and then an infrared lamp with an output of 250 W was irradiated for 15 minutes at an irradiation distance of 20 cm. Next, 1 cc of water was supplied from the upper part of the test body. Under the present circumstances, the temperature of the test body back surface before water supply and after water supply was measured.
3. Coating workability When applying each primer and topcoat material, the presence or absence of dripping or repelling of the coating material, and whether a uniform and smooth coating film could be easily formed were evaluated.
[0044]
(Test results)
The test results are shown in Table 1. In the
[0045]
[Table 1]
【The invention's effect】
In the present invention, since a coating having a specific overcoat layer and undercoat layer is provided on the exterior surface of a building, even if the amount of water is small, it can be widely spread and efficiently cooled. it can. Thereby, the temperature rise inside a building can be suppressed and the cooling use in summer can be reduced. Moreover, the heat island phenomenon which has been a problem in recent years can also be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of a water supply method.
[Explanation of symbols]
1: Water supply source 2: Pump 3: Nozzle 4: Water supply pipe 5: Roof 6: Building
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