JP5701488B2 - 屋根用制振塗料組成物及び屋根構造 - Google Patents

Description

本発明は、屋根用制振塗料組成物及びそれを用いた屋根構造に関する。

制振性を考慮した屋根構造としては、屋根材と下地材とを制振性接着剤を用いて接着した構造、折板の裏面側に制振シートを貼設した構造等が知られている（特許文献１及び２参照）。こうした屋根構造により、降雨時に金属製の屋根材にて発生する雨音が低減される。また、屋根材に塗布する塗料としては、マイカ等の鱗片状顔料を含有する塗料が知られている（特許文献３参照）。

特開２００５−００９２０５号公報 特開平１０−３０６５５０号公報 特開２００３−２３８８９７号公報

ところで、屋根用制振塗料組成物では、例えば乾燥温度を高めるにしたがって、塗膜の表面外観に凹凸が生じたり、塗膜にピンホールが形成したりする現象が発生し易くなる。この現象は、一般にワキと呼ばれており、塗膜表面の欠陥となり得る。従来の屋根用制振塗料組成物では、そうしたワキの発生を抑制するとともに、金属製の屋根材に対する組成物の塗布性、塗膜の密着性及び雨音低減効果を高めること実現するには至っていない。なお、塗膜の密着性が十分に得られない場合、塗膜の耐久性が十分に得られなくなり、ひいては雨音低減効果を低めるといった問題がある。さらに、組成物の塗布性は、塗布効率の低下を招くことになる。

本発明は、組成物中に含まれる樹脂粒子及び水分に対して、所定量の炭酸カルシウムを含有させることで、雨音低減効果及びワキの発生の抑制効果が十分に発揮されるとともに、塗布性及び密着性も改善されることを見出すことでなされたものである。本発明の目的は、雨音低減効果及びワキの発生の抑制効果を高めるとともに、塗布性及び密着性を改善することの容易な屋根用制振塗料組成物及び屋根構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の屋根用制振塗料組成物は、塗膜を形成する樹脂粒子が水系分散媒に分散した水系樹脂分散液と、前記塗膜の制振性を高めるための炭酸カルシウムとを含有してなり、金属製の屋根材に塗布される屋根用制振塗料組成物であって、前記炭酸カルシウムの含有量は、前記樹脂粒子１００質量部に対して５４１〜６４６質量部であるとともに、水分１００質量部に対して３４０〜３８６質量部であり、前記炭酸カルシウムの平均粒径が１．０〜７．０μｍの範囲であることを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の屋根用制振塗料組成物において、前記樹脂粒子としてアクリル系樹脂粒子を含むことを要旨とする。

請求項３に記載の発明の屋根構造は、請求項１又は請求項２に記載の屋根用制振塗料組成物から形成された塗膜が金属製の屋根材に積層されてなることを要旨とする。

本発明によれば、雨音低減効果及びワキの発生の抑制効果を高めるとともに、塗布性及び密着性を改善することが容易となる。

本実施形態の屋根構造を示す部分断面図。 雨音試験装置の概略を示す模式図。

以下、本発明を具体化した実施形態を詳細に説明する。
本実施形態における屋根用制振塗料組成物には、塗膜を形成する樹脂粒子が水系分散媒に分散した水系樹脂分散液と、塗膜の制振性を高めるための炭酸カルシウムとが含有されている。

樹脂粒子を構成する高分子材料としては、例えばアクリル系樹脂、アクリル／スチレン系樹脂、ウレタン系樹脂、フェノール系樹脂、塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、酢酸ビニル／アクリル系樹脂、エチレン／酢酸ビニル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、アルキッド系樹脂、アクリロニトリル／ブタジエン共重合ゴム、スチレン／ブタジエン共重合ゴム、ブタジエンゴム、及びイソプレンゴムから選ばれる少なくとも一種が挙げられる。なお、これらの高分子材料は変性体であってもよい。

樹脂粒子は、単独種の高分子材料から形成されていてもよいし、複数種の高分子材料から形成されていてもよい。さらに、水系樹脂分散液には、これらの高分子材料から構成される樹脂粒子を単独で含有させてもよいし、複数種の樹脂粒子を含有させてもよい。

樹脂粒子の中でも、制振性能が発揮される温度領域を常温付近に調整することが容易であるという観点からアクリル系樹脂粒子を含むことが好ましい。
アクリル系樹脂粒子を形成するアクリル系樹脂としては、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸及びメタクリル酸エステルを単量体とする単独重合体、これらの単独重合体の混合物、並びにこれらの単量体が重合した共重合体が挙げられる。アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルとしては、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、ブチルエステル、２−エチルヘキシルエステル、エトキシエチルエステル等が挙げられる。

アクリル系樹脂粒子の中でも、制振性能が発揮される温度領域を常温付近に調整することがさらに容易であるという観点から、メタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルとの共重合体であることが好ましい。

樹脂粒子の全量に対するアクリル系樹脂粒子の含有量は、好ましくは９０質量％以上、より好ましくは９５質量％以上である。最も好ましくは樹脂粒子の全量がアクリル系樹脂粒子である。

樹脂粒子を分散する水系分散媒としては、水、及び水と一価アルコールとの混合液が挙げられる。一価アルコールとしては、メタノール、エタノール等が挙げられる。
炭酸カルシウムは、塗膜の制振性を高めるために含有される。炭酸カルシウムは粉体状をなしたものであれば特に限定されない。炭酸カルシウムとしては、例えば軽質炭酸カルシウム及び重質炭酸カルシウムが挙げられる。こうした炭酸カルシウムは、単独種を含有させてもよいし、複数種を組み合わせて含有させてもよい。炭酸カルシウムの含有量は、組成物中に含まれる樹脂粒子１００質量部に対して２５０〜６５０質量部である。炭酸カルシウムの含有量が組成物中に含まれる樹脂粒子１００質量部に対して２５０質量部未満の場合、雨音低減効果が十分に得られないおそれがある。一方、炭酸カルシウムの含有量が組成物中に含まれる樹脂粒子１００質量部に対して６５０質量部を超える場合、金属製の屋根材に対する組成物の塗布性及び金属製の屋根材に対する塗膜の密着性が十分に得られないおそれがある。

また、炭酸カルシウムの含有量は、組成物中に含まれる水分１００質量部に対して１８０〜３９０質量部である。炭酸カルシウムの含有量が組成物中に含まれる水分１００質量部に対して１８０質量部未満の場合、ワキが発生し易くなるという問題がある。一方、炭酸カルシウムの含有量が組成物中に含まれる水分１００質量部に対して３９０質量部を超える場合、上記の塗布性が十分に得られないおそれがある。

炭酸カルシウムの平均粒径は、塗布性、密着性、及び雨音低減効果を高めるとともに、ワキの発生を抑制することがさらに容易にするという観点から、好ましくは１．０〜７．０μｍ、より好ましくは１．２〜５．０μｍ、さらに好ましくは１．５〜３．５μｍである。なお、平均粒径は、比表面積から算出される平均粒径を示す。すなわち、粉体比表面積測定装置によって１ｇ当たりの比表面積値を用いて下記計算式から算出した平均粒径である。

平均粒子径（μｍ）＝６／（比重×比表面積）×１００００
屋根用制振塗料組成物には、上述した所定量の炭酸カルシウムの含有による作用効果を阻害しない程度の量であれば、必要に応じて、充填剤を含有させることもできる。充填剤としては、例えばマイカ、タルク、クレー、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、ガラス、シリカ、酸化アルミニウム、アルミニウム、水酸化アルミニウム、鉄、酸化チタン、酸化鉄、珪藻土、ゼオライト、フェライト等が挙げられる。

屋根用制振塗料組成物には、難燃剤、着色剤、酸化防止剤、帯電防止剤、安定剤、発泡剤、滑剤、分散剤、ゲル化剤、造膜助剤、凍結防止剤等を必要に応じて含有させることができる。

屋根用制振塗料組成物は、水系樹脂分散液及び炭酸カルシウムを公知の混合手段を用いて混合することによって調製することができる。そして屋根用制振塗料組成物が屋根材の所定箇所に塗布された後に乾燥されることにより、屋根材には塗膜が形成される。塗布する方法としては、ロールコータ、スプレーガン等の周知の塗布装置を用いることができる。塗料の乾燥方法としては、例えば熱風乾燥、赤外線乾燥等が挙げられる。こうした塗布に際して、屋根用制振塗料組成物には、炭酸カルシウムが上述した含有量で含有されているため、塗布ムラやかすれといった不具合が生じ難い。すなわち、良好な塗布性が発揮される。また、塗膜の乾燥に際しては、ワキの発生が抑制される。

次に、前記屋根用制振塗料組成物を塗布した屋根構造について説明する。
図１に示されるように屋根構造は、金属製の屋根材１１に塗膜１２が積層された構成を有している。屋根材１１を構成する金属としては、例えばスチール、ステンレス鋼、アルミニウム合金、亜鉛合金、銅、チタニウム等が挙げられる。屋根材１１には、各種金属からなるめっきが施されていてもよい。上記屋根構造を有する金属屋根は、例えば折板、瓦棒葺、立平葺、平葺、横葺、金属瓦葺等の工法により形成される。塗膜１２は、屋根材１１において雨に曝される面を表面としたときに、屋根材１１の裏面に積層されている。

上述した屋根構造を有する建造物としては、特に限定されず、例えば倉庫、工場、駐車場、駐輪場、体育館、アーケード、寺院、神社、一般家屋等が挙げられる。金属製の屋根材１１は、例えば粘土製の瓦といった屋根材に比して屋根の軽量化が図れるといった点で有利である。また、金属製の屋根材１１により発生する雨音は、屋根材１１の下方（例えば建造物の内部）で騒音となり得る以外に、建造物の近隣であっても騒音となり得る。すなわち、降雨に際して屋根材１１に雨滴が衝突することで屋根材１１が振動するため、屋根材１１の周囲においても騒音となり得る。このため、例えば住宅が密集している区域、駐車場と住宅が密集している区域等において、金属屋根を有する建造物の近隣での騒音を抑制する点で上記屋根構造は有利である。

ここで、本実施形態の塗膜１２では、上述した所定量の炭酸カルシウムが分散されているため、雨音低減効果が発揮され易い。しかも、この塗膜１２では屋根材１１との密着性が高められているため、雨音低減効果が継続して発揮され易い。

なお、塗膜の厚さは、好ましくは１０μｍ〜９００μｍ、より好ましくは１０μｍ〜５００μｍである。塗膜の厚さを１０μｍ以上とすることで、優れた制振性能が発揮され易くなるため、優れた雨音低減効果が得られ易くなる。一方、塗膜の厚さが９００μｍを超える場合、適用物の軽量化の妨げとなるおそれがある。

本実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
（１）屋根用制振塗料組成物における炭酸カルシウムの含有量は、樹脂粒子１００質量部に対して２５０〜６５０質量部であるため、雨音低減効果を高めるとともに、金属製の屋根材に対する組成物の塗布性及び金属製の屋根材に対する塗膜の密着性が確保され易くなる。しかも、炭酸カルシウムの含有量は、水分１００質量部に対して１８０〜３９０質量部であるため、ワキの発生が抑制されるとともに、上記の塗布性が確保され易くなる。このように、組成物中に含まれる樹脂粒子及び水分に対して所定量の炭酸カルシウムを含有させることで、雨音低減効果及びワキの発生の抑制効果を高めるとともに、塗布性及び密着性を改善することが容易となる。

（２）樹脂粒子としてアクリル系樹脂粒子を含むことで、制振性能が発揮される温度領域を常温付近に調整することが容易であるため、常温付近において優れた雨音低減効果を発揮させることができる。従って、降雨の環境において、雨音低減効果が十分に発揮され易い屋根用制振塗料組成物を提供することができる。

（３）平均粒径１．０〜７．０μｍの炭酸カルシウムを含有させることで、雨音低減効果及びワキの発生の抑制効果を高めるとともに、塗布性及び密着性を改善することがさらに容易となる。

（４）本実施形態の屋根用制振塗料組成物から形成された塗膜１２が金属製の屋根材１１に積層されてなる屋根構造によれば、密着性が改善されることで雨音低減効果が継続して発揮され易くなる。また、こうした屋根構造では、塗膜１２の剥離が抑制されるため、塗膜１２の耐久性に優れるという利点がある。

なお、前記実施形態を次のように変更して構成してもよい。
・屋根材１１に積層されている塗膜１２の面にアルミニウム箔等の金属箔を貼り合わせてもよい。この場合、金属箔を拘束層とした拘束型の制振構造を構成することができる。

・屋根用制振塗料組成物は、屋根材１１の全面に塗布してもよいし、屋根材１１の面に対して部分的に塗布してもよい。

次に、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（参考例１，２及び実施例３，４）
アクリル系エマルション（大日本インキ化学工業株式会社製、ＢＣ−２８０）に炭酸カルシウム、水及びその他の成分を配合し、撹拌機によって混合することにより屋根用制振塗料組成物を調製した。アクリル系エマルション１００質量部には、樹脂粒子が５０質量部含まれている。その樹脂粒子は、メタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルとの共重合体であり、同共重合体におけるメタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルとの質量比は５５：４５である。炭酸カルシウムは、重質炭酸カルシウムであり、その平均粒径は２．２μｍである。なお、屋根用制振塗料組成物には、その他の成分として分散剤等が組成物全量に対して約４質量％程度含まれている。

（比較例１〜４）
各比較例においては、表１に示されるように各成分の含有量を変更した以外は、各実施例と同様にして屋根用制振塗料組成物を調製した。

＜塗布性の評価＞
各例の屋根用制振塗料組成物を粘度カップＮｏ．２にて測定し、４０〜１００秒になるように水で希釈した希釈組成物を調製した。希釈組成物をウレタンローラーの全面に塗り付けた後、そのウレタンローラーをＳＰＣＣ鋼板上で５回往復させることでＳＰＣＣ鋼板に希釈組成物を塗布した。塗布した直後の塗膜を目視で観察し、表２に示される判定基準で評価した。その結果を表３に示す。

＜ワキの抑制効果の確認及び密着性の評価＞
各例の屋根用制振塗料組成物を厚さ５ｍｍのＳＰＣＣ鋼板にバーコータで塗布した後、そのＳＰＣＣ鋼板を加熱炉内に入れて制振塗料組成物を加熱乾燥することで塗膜を形成した。この加熱乾燥では、ＳＰＣＣ鋼板の表面温度が２２０℃となるように加熱炉内の温度を設定し、その温度で４０秒間処理した。なお、各例の屋根用制振塗料組成物の塗布量は、塗膜の厚さが約７０μｍとなるように調整している。次に、塗膜の表面状態について観察し、表２に示されるようにワキの有無を確認した。続いて、密着性の評価を行った。各例の塗膜を十分に冷却した後、塗膜面にセロハンテープを貼着し、そのセロハンテープを一気に剥がした。このときの塗膜の剥離状態を確認し、表２に示される判定基準で密着性について評価した。その結果を表３に示す。

＜雨音低減効果の確認＞
各例の屋根用制振塗料組成物をＳＰＣＣ鋼板の片面にスプレーガンを用いて塗布した後に、室温で３０分間乾燥することで各例の試験体を作製した。なお、各例の屋根用制振塗料組成物の塗布量は乾燥後の厚みが一定となるように調整した。各試験片について、図２に示される雨音試験装置を用いて、室外音及び室内音を同時に測定した。雨音試験装置は、箱状の装置本体２１と、同装置本体２１の上方に設けられる降雨部２２と、装置本体２１の外部に設けられる室外音用マイク２３と、装置本体の内部に設けられる室内音用マイク２４とを備えている。装置本体２１の上部には、ＳＰＣＣ鋼板の面を降雨部２２に対向させるようにして試験体３１が配置される。各マイク２３，２４は、騒音計に接続されている。測定条件は、暗騒音３９．３ｄＢであり、雨量を一定として降雨部２２からＳＰＣＣ鋼板の面に降雨させる。室外音及び室内音の測定は、５回繰り返し、それら測定値の平均値を算出した。測定した室外音及び室内音から、表２に示される判定基準で評価した。その結果を表３に示す。

表３に示されるように、各実施例では、雨音低減効果、塗布性、密着性及びワキの抑制効果のいずれも良好な結果が得られている。これに対して、各比較例では、樹脂粒子及び水分に対する炭酸カルシウムの含有量が上述した範囲外であるため、ワキの抑制効果は、得られるものの、雨音低減効果、塗布性及び密着性の少なくとも一つの判定結果について各実施例よりも劣る結果である。

１１…屋根材、１２…塗膜。

Claims (3)

1. 塗膜を形成する樹脂粒子が水系分散媒に分散した水系樹脂分散液と、前記塗膜の制振性を高めるための炭酸カルシウムとを含有してなり、金属製の屋根材に塗布される屋根用制振塗料組成物であって、
   前記炭酸カルシウムの含有量は、前記樹脂粒子１００質量部に対して５４１〜６４６質量部であるとともに、水分１００質量部に対して３４０〜３８６質量部であり、前記炭酸カルシウムの平均粒径が１．０〜７．０μｍの範囲であることを特徴とする屋根用制振塗料組成物。
2. 前記樹脂粒子としてアクリル系樹脂粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の屋根用制振塗料組成物。
3. 請求項１又は請求項２に記載の屋根用制振塗料組成物から形成された塗膜が金属製の屋根材に積層されてなることを特徴とする屋根構造。