JP5869248B2

JP5869248B2 - 被膜材組成物

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Publication number: JP5869248B2
Application number: JP2011161167A
Authority: JP
Inventors: 滝善美濃羽; 昭人林; 武楊原; 富男井上; 浩熊澤
Original assignee: Kikusui Kagaku Kogyo KK; Admatechs Co Ltd
Current assignee: Kikusui Kagaku Kogyo KK; Admatechs Co Ltd
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2031-07-22
Also published as: JP2013023624A

Description

本発明は、被膜材組成物に関する。特に、建造物の屋内（閉じ）空間を形成し照明が必要な部位（壁、天井、柱、梁など）の塗装（コーティング）に適用した場合、室内や通路（廊下や階段）等の照度（明るさ）向上に寄与することのできる被膜材組成物（塗料）に係る発明である。

ここで、「屋内」とは、壁や屋根・天井などによって囲まれた閉じ空間を意味する。即ち、建築物（トンネル、地下通路、地下鉄のホームを含む。）の内部に限らず、建造物（電車、飛行機、船舶）の室内等や、それら内部の通路（階段や廊下）、更には、自動車の室内も含む。

なお、以下の説明では、それらの中でも代表的なものとして、主に建築物の屋内に適用する場合について説明する。

明細書および特許請求の範囲において、配合単位を示す「部」および「％」は特に断らない限り、質量単位とする。また、各技術用語の意味を下記する。

１）「６０°光沢度」：ＪＩＳＫ５６００−４−１「鏡面光沢度」における６０°光沢度、
２）「明度指数（Ｌ*）」：「ＣＩＥ１９７６（Ｌ*ａ*ｂ）表色系」におけるもの、
３）「拡散反射率」：積分球分光光度計で全反射率および鏡面反射率それぞれ測定し、全反射率（可視光線の）から鏡面反射率を差し引いた値、
４）「照度」：ＪＩＳＣ１６０９に規定する照度計で測定した値、
５）「メジアン径（５０％値）」：ＪＩＳＺ８８２５−１「レーザ回折分布曲線」に基づくメジアン径、試験例では「ＨＯＲＩＢＡＬＡ−７５０」（堀場製作所社製商品名）を用いて測定したもの、
６）「球状」：真球度が０．７以上もの（真球度が０．７未満のものは「非球状」とする。）、なお、「真球度」は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮った写真から求めた粒子の面積と周囲長に基づいて、下記計算式により求めたもの（特許文献２段落０００６参照）
（真球度）＝｛４π×（面積）÷（周囲長）^２｝

人の諸活動を安全、容易、かつ快適に行うためには、その活動内容にあった適正な照度（明るさ）が必要である。例えば、ＪＩＳＺ９１１０には、「領域、作業又は活動の種類」毎に、照度の基準が示されている。

例えば、「事務所／執務空間／事務室」では７５０ｌｕｘ、「事務所／共用空間／会議室」は５００ｌｕｘ、「工場／作業／一般の製造工場での普通の視作業」は５００ｌｕｘと規定されている。

そして、建築物の屋内（室内等）では、主に人工照明によって適正な照度を得ている。

一方、近年は省エネへの関心が高まっており、人工照明においてもエネルギー効率が良いことが求められている。

これに対応するために、室内等の壁面を反射率の高い鏡面とすることも考えられるが、室内におけるアメニティ（快適性）の要請から制限される。

このため、室内等に適用した場合、室内の明るさ向上に寄与することのできる屋内つや消し塗料の出現が希求されている。

しかし、本発明者らは、そのような塗料（コーティング材；被膜材組成物）の存在は、寡聞にして知らない。

特許文献１において、「白色以外の着色顔料を相対的に少量含有させるだけで要求される色相に発色せしめ、また高い日射反射率有する塗料を提供する」ことを目的として（段落０００６）、「白色顔料として平均粒子径が０．５〜１．４μｍのルチル型酸化チタンを用いることを特徴とする塗料」（請求項１等）が、提案されているのみである。

なお、本文献段落０００４には、「人間が白色として物体を認識するためには、０．３５〜０．７８μｍの可視光線領域が高いレベルで反射される必要があり、ここで可視光線領域０．３５〜０．７８μｍを反射せしめるためには、この波長の略半分の粒子径を持つルチル型酸化チタンを白色塗料の顔料として使用することは理にかなっている」旨の記載がある。

また、本発明の特許性に影響を与えるものではないが、本発明で使用する「金属酸化物製の球状微粒子」を用いた先行技術文献として、特許文献２・３等が存在する。

特許文献２には、高い熱遮蔽性をもつ水系塗料組成物を提供することを目的として、「球状金属酸化物粒子を含む無機物粒子が配合されている水系塗料組成物。」（請求項１等）が提案されている。

特許文献３には、高い熱線反射性をもつ熱線反射性壁紙を提供すること、即ち、暖房効率化を目的として、「シート状基材と、金属酸化物球状微粒子が配合されており、該シート状基材の少なくとも一面側に形成されている熱線反射層とを有することを特徴とする熱線反射性壁紙。」（請求項１、段落０００３等）が提案されている。

特開２００６−８８７４号公報特表２００６／１０４２９０号公報特開２００７−３１４９１２号公報

本発明は、上記にかんがみて、屋内壁面等に適用した場合、照明を変えずに、屋内等の照度（明るさ）向上に寄与することのできる被膜材組成物を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意開発をした結果、下記構成の被膜材組成物に想到した。

照明器具のカバー体の内側に塗装される、金属酸化物製の一次粒子である球状微粒子と白顔料である酸化チタンとが合成樹脂中に分散されてなる固形被膜を形成する被膜材組成物であって、
前記球状微粒子のメジアン径が０．１〜１．０μｍの範囲にあるとともに、
前記固形被膜の組成が、
球状微粒子：１０〜６０質量％、
酸化チタン：１０〜４０質量％、
球状微粒子＋酸化チタン：４０〜７５質量％、及び、
球状微粒子／酸化チタン：０．２〜５．０
の要件を満たし、更に、
前記球状微粒子がシリカ微粒子である、
ことを特徴とする。

本発明の被膜材組成物は、照明器具のカバー体の内側に適用した場合、照明を変えることなく屋内等の照度（明るさ）を増大させることができるため、結果として照明に使用するエネルギーを低減することができる。

本発明の実施例・比較例の被膜材組成物（塗料）を用いて屋内壁面に適用した場合における試験例Ａにおける試験方法の説明図である。本発明の実施例および対照例・比較例の被膜材組成物（塗料）を用いて照明カバーの内面に適用した場合における試験例Ｂにおける試験方法の説明図である。本発明の実施例および対照例・比較例の被膜材組成物（塗料）を用いて屋外通路の側壁面に適用した場合における試験例Ｃにおける試験方法の説明図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

本発明に係る被膜材組成物（塗料）は、金属酸化物製の一次微粒子である球状微粒子（以下、単に「球状微粒子」）と白顔料である酸化チタンとが合成樹脂である母材（マトリックス；バインダー）に分散されて固形被膜（塗膜）を形成するものである。被膜材組成物中における球状微粒子の分散状態は、球状微粒子が二次粒子（凝集粒子）を形成しないように分散させることが望ましい。より大きな照度（明るさ）向上効果を、安定させて発揮することができる。

ここでは、被膜材組成物として、塗料を例に採り説明するが、該塗料によって形成される固形被膜（塗膜）はつや消しであることが好ましい。

ここで、塗料をつや消しとするのは、つや有りとすると、照度の変化が急となるためである。照度の変化が穏やかな方が、室内環境の見地から望ましいためである。つや消しのレベルは、６０°光沢度が１０以下のものをいう。６０°光沢度は、８．０以下、さらには６.０以下、よりさらには４．０以下が望ましい。即ち、壁面の全反射率における正反射率（鏡面反射率）の比率が低い方が、拡散反射率の比率が相対的に高くなり、つや消し壁面となる。

前記球状微粒子は、その粒径が特定範囲にあるとき、可視光線波長域における全反射率（白色度）及び拡散反射率の比率が、白顔料である酸化チタンと相乗して、上昇する。

球状微粒子の粒径は、メジアン径が、０．１〜１．０μｍの範囲から、望ましくは０．３〜０．８μｍの範囲から適宜選択する。この範囲の球状微粒子を酸化チタンとともに配合することにより、可視光線を多く反射できるため、周辺の照度を向上させることができる。

金属酸化物としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア等を挙げることができるが、シリカが望ましい。

さらに望ましくは、本願出願人の一人から「アドマファイン」（登録商標）の商品名で上市されている、比表面積が３０ｍ^２／ｇ以下で、真球度が０．７以上である「微粒子シリカ」を好適に使用可能である。

前記球状微粒子の配合量は、固形被膜（固形分）の組成において、１０〜６０％、さらには１５〜４０％、よりさらには２０〜４０％が望ましい。「球状微粒子」の配合量が上記範囲外では、酸化チタンと相乗しての全反射率および拡散反射率の比率の増大作用を得がたく、結果的に照度向上の効果を得がたい。

また、酸化チタンとともに、酸化チタン以外の各種の白顔料、さらには、有機・無機の着色顔料を組み合わせて用いてもよい。その場合は、塗膜における白色度（全反射率）の間接指標である明度指数（Ｌ*）が８０以上、望ましくは８５以上、さらに望ましくは９０以上になるように他の顔料の添加量を調整する。明度指数（Ｌ*）が低くては、全反射率の増大作用を奏しがたく、結果的に本発明の照度向上効果を得がたい。

この「酸化チタン」の配合量は、固形被膜組成において１０〜４０％、さらには２２〜３５％、よりさらには２２〜３０％が望ましい。「酸化チタン」の配合量が過少では、全反射率の増大作用を得難く、過多になると、相対的に球状微粒子の配合比率が少なくなり、球状微粒子との相乗による全反射率および拡散反射率比の増大作用を得がたく、結果的に本発明の照度向上効果を得がたい。

そして、球状微粒子と酸化チタンの合計量が、固形被膜組成において４０〜７５％、さらには、４３〜６２％が望ましい。合計量が少なくては、全反射率及び拡散反射率比の増大作用の増大作用を奏しがたく、本発明の照度向上効果を発揮し難い。

さらに、球状微粒子と酸化チタンとの比率（前者／後者）は、０．２〜５．０が、さらには、０．４〜２．０が望ましい。酸化チタンの比率が過多でも過少でも、本発明の全反射率及び拡散反射率比の増大作用を奏しがたく、結果的に照度向上効果を発揮し難い。

酸化チタンのうち、ルチル型チタニアが、屈折率２．７０と白顔料中最大で、全反射率の増大に寄与するため望ましい。

また、酸化チタンと組み合わせる白顔料および着色顔料としては、下記のものを挙げることができる。

白顔料・・・亜鉛華、リトポン、鉛白等

着色顔料・・・カドニウム赤、べんがら、トルイジンレッド、黄鉛、鉄黄、チタン黄、ファストイエロー、アントラキノンイエロー、ベンジジンイエロー、酸化クロム、フタロシアニングリーン、紺青、群青、フタロンシアニンブルー、カーボンブラック、鉄墨、黒鉛、等。

上記合成樹脂（バインダー）としては、下記のような各種熱可塑性・熱硬化性合成樹脂を挙げることができる。

アクリル樹脂、スチレン樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂。

これらの樹脂は様々な形態のものから適宜選択して用いればよい。例えば、分散媒である水に合成樹脂を分散させたエマルション系や、水や有機溶剤などの溶媒中に合成樹脂を溶解させた溶液系ものなどを用いることができる。

ここで、固形被膜における合成樹脂（バインダー）の組成は、５〜２５％、さらには５〜２０％が望ましい。

また、溶媒を用いない無溶剤型の合成樹脂を用いてもよい。これらの形態の合成樹脂を用いた被膜材組成物は、塗料等の塗り材料となり、塗装されたのちに、乾燥や反応硬化することによって固形被膜（塗膜）を形成する。

上記以外にも、例えば、加熱溶融した熱可塑性樹脂（ホットメルトタイプの）を用いることもできる。加熱溶融した熱可塑性樹脂中に金属酸化物球状微粒子と酸化チタンとを含む成分を分散させたものを冷やすことによって、樹脂が固化して固形被膜（塗膜）を形成することができる。

本発明のつや消し塗料（被膜材組成物）は、さらに、他の副資材、例えば、体質顔料（炭酸カルシウム、カオリンクレー）、塗膜形成副要素（分散剤、湿潤材、消泡剤、増粘剤、防腐剤、防カビ剤等）、さらには、塗膜形成助要素（凍結防止剤、造膜助剤、香料）を、適宜、添加する。

そして、本発明のつや消し塗料の、望ましい固形被膜の組成（１）、さらに望ましい固形被膜の組成（２）は、下記の如くになる。

固形被膜の組成（１）
球状微粒子：１０〜６０％、
酸化チタン：１０〜４０％、
球状微粒子＋酸化チタン：４０〜７５％、及び、
球状微粒子／酸化チタン：０．２〜５．０

固形被膜の組成（２）
球状微粒子：１５〜４０％、
酸化チタン：２２〜３５％、
球状微粒子＋酸化チタン：４３〜６２％、
球状微粒子／酸化チタン：０．４〜２．０

そして、上記組成の本発明の被膜材組成物は、水やその他の分散媒により、適宜粘度に調整して、スプレー、刷毛塗り等の汎用の塗布手段により、所要部位に塗布して、白色系のつや消し塗装の施工に使用する。こうして、建造物の屋内壁面又は屋外壁面において、全部又は一部に被膜材組成物で形成された固形被膜を備えたものとすることができる。

このときの塗膜厚は、３０〜1000μｍ、望ましくは５０〜３００μｍとする。塗膜厚は、薄すぎると屋内照度向上効果を得難く、厚すぎると屋内照度向上効果の更なる増大を望めず無駄である。

本発明の被膜材組成物（塗料）使用態様は、適用対象となる建造物の照明光を受ける屋内壁面（柱・梁・壁等）に直接塗装して固形被膜（塗膜）を形成する場合に限られない。

被膜材組成物のみによって又は支持体を介して形成したフィルム状ないしシート状（板状）部材を適用対象となる部位に配設（貼着等）して形成してもよい。

例えば、適用部位が壁面である場合には、壁や天井などを形成する壁材（例えば、合板やスレート板）の表面にあらかじめ被膜材組成物による塗膜を形成しておき、その壁材を取り付けて壁や天井を形成することによって、表面に塗膜を有する室（閉じ）空間を形成できる。また、壁紙などの仕上げ材の表面にあらかじめ塗膜を形成しておき、その壁紙を壁面に貼り付けることによっても、表面に被膜材組成物による膜を有する室空間を形成できる。さらには、板状部材を、他部材の被膜材やパーティションとして使用することもできる。

また、本発明の被膜材組成物は、可視光線を効率よく拡散反射するため、前記屋内以外の部位や配置部材に適用しても周囲の照度向上効果を発揮させることができる。特に、人工光源（ＬＥＤ、白熱電球、蛍光灯など）からの照明光を受ける壁面の全部又は一部（壁面や配置部材）に適用すると、人工光源によって周囲の照度をより向上させることができる。

屋内以外では、特に、開放空間を形成する天井壁面に適用した場合の効果が大きい。例えば、屋根を備えた開放形駐車場の天井壁面、駅のプラットホームの天井壁面、ピロティーにおける天井側壁面、さらには、高架橋の橋脚や橋板・桁下面などが挙げられる。

さらには、照明器具のカバー、人工照明によってライトアップする看板などに用いても照度向上効果を発揮する。

以下、本発明の効果を確認するために、比較例とともに行なった実施例について説明する。なお、照度計は「TOPCON ILLUMINATION METER IM-1」トプコン社製の照度計を用いた。

＜参考例Ａ＞
表1に示す各組成の塗料（被膜材組成物）を用意するとともに、前面閉じ可能な開口を備えた内側一辺910ｃｍの試験用の立方箱（板材:スレート板）１１を用意した。なお、床１３は市販グレー色の塗装（乾燥膜厚１５０μｍの２度塗り）を施しておいた。

比較例１は微粉シリカ無配合の従来例に相当し、比較例２・３は、シリカ微粒子（球状微粒子）／酸化チタンがシリカ微粒子過剰、シリカ微粒子過少の試験例である。

そして、全側壁（前蓋の内面も含めて。）１５、・・・および天井壁１７に、比較例１の塗料を用いてローラで下塗り乾燥後（乾燥膜厚１５０μｍ）、各実施例および比較例の塗料を用いてローラで上塗りし乾燥させた（乾燥膜厚１５０μｍ）。

そして、天井壁１７の中央部に照明器具（直管蛍光灯：昼光色１０Ｗ）１９を取り付け、該照明器具１９の真下の床面１３中央に照度計２０を配して、前面を蓋で閉じて測定した。

また、各塗料について、１）６０°光沢度、２）明度指数（Ｌ*）、３）拡散反射率も前述の方法に準じて測定した。

そして、それらの結果を示す表２から、下記のことが分かる。

各実施例１〜５の照度は、拡散反射率が高い程、照度向上効果が大きい。即ち、比較例１（従来例相当）に比しては勿論、酸化チタン過剰の比較例２、酸化チタン過少の比較例３に比しても、顕著に照度が向上した。

特に、シリカ微粒子と酸化チタンの配合比および合計配合量が、本発明の好適な組成の範囲内にある実施例１〜３は、その照度向上効果が顕著である。特に実施例２・３は、６０°光沢度が低い（つや消し度が高い）にもかかわらず、照度向上効果が顕著である。

＜実施対象例Ｂ＞
本実施対象例は、照明器具２１のカバー体２２に適用した実施対象例である（図２）。

照明器具（蛍光管４０Ｗ又はＬＥＤ管２２Ｗ：何れも長さ１２０ｃｍ）２１のカバー体２２の内側を、比較例1及び実施例２の塗膜を試験例Ａと同様に塗装２５して試験体を調製した。

対照例は、市販の艶あり塗料を２回塗り（合計膜厚２５０μｍ）して試験体を調製した。該市販塗料の塗膜特性は、６０°光沢度：８７．０、明度指数（Ｌ*）：９６．１であった。

上記各試験体のカバー体を取り付けた照明器具２１を、図に示す如く、部屋（床：約２００ｃｍ×約３５０ｃｍ、天井高：約２２０ｃｍ）Ｂの天井に取り付け、該照明器具２１の真下の床面２３中央に照度計２０を配するとともに、床面２３隅（奥）に照度計２０´を配して、それぞれ照度を測定した。

そして、各試験例での照度（ｌｕｘ）は、下記の如くであった。上段は床面中央、下段は床面隅での照度である。

対照例（つや有り）：２５３（蛍光管）、３１８（ＬＥＤ）
１１６（蛍光管）、１３５（ＬＥＤ）
比較例１：２５６（蛍光管）、３３５（ＬＥＤ）
１２２（蛍光管）、１３８（ＬＥＤ）
実施例２：２９２（蛍光管）、３８８（ＬＥＤ）
１４２（蛍光管）、１６６（ＬＥＤ）
本発明の塗料（被膜材組成物）は、部屋の隅でも顕著な照度向上効果を発揮することが確認できた。

＜参考例Ｃ＞
上記と同じ部屋Ｂにおいて、開口部（窓や扉）を除く壁部に比較例１の塗料を用いて、参考例Ａと同条件で塗装して、実施対象例Ｂと同様、部屋の床面中央および床面隅で照度を測定した。さらに、上記比較例１の塗料による塗装の上へ参考例Ａと同条件で実施例２の塗料を塗装して、実施対象例Ｂと同様、部屋の床面中央および床面隅で照度を測定した。

比較例１：２６８（蛍光管）、３２１（ＬＥＤ）
１１５（蛍光管）、１２３（ＬＥＤ）
実施例２：３０１（蛍光管）、３６４（ＬＥＤ）
１５９（蛍光管）、１６５（ＬＥＤ）
本発明の塗料（被膜材組成物）は、部屋に適用した場合、部屋の中央ばかりでなく、部屋の隅でも顕著な照度向上効果（中央に比して低減度も低い。）を発揮することが確認できた。

＜参考例Ｄ＞
本参考例は、開放空間である屋外通路に適用した場合の参考例である（図３参照）。

図３に示す屋外通路（幅約２００ｃｍ、天井高約２２０ｃｍ）Ｄにおける壁面（幅約４００ｃｍの天井から床まで）２６に、比較例１および実施例２の塗料を用いて、試験例Ａと同様に塗装２７して、夜間に照明器具（蛍光管４０Ｗ、長さ約１２０ｃｍ）２８の真下の床面２９に照度計２０を配して照度を測定した。

そして、各塗料での照度（ｌｕｘ）は、比較例１：１２１、実施例２：１３２であった。開放空間（屋外）でも、本発明の塗料（被膜材組成物）は、顕著な照度向上効果を発揮することが確認できた。

Claims

照明器具のカバー体の内側に塗装される、金属酸化物製の一次粒子である球状微粒子と白顔料である酸化チタンとが合成樹脂中に分散されてなる固形被膜を形成する被膜材組成物であって、
前記球状微粒子のＪＩＳＺ８８２５−１「レーザ回折分布曲線」に基づくメジアン径（以下、単に「メジアン径」）が０．１〜１．０μｍの範囲にあるとともに、
前記固形被膜の組成が、
球状微粒子：１０〜６０質量％、
酸化チタン：１０〜４０質量％、
球状微粒子＋酸化チタン：４０〜７５質量％、及び、
球状微粒子／酸化チタン：０．２〜５．０
の要件を満たし、更に、
前記球状微粒子がシリカ微粒子である、
ことを特徴とする被膜材組成物。
照明器具のカバー体の内側に塗装される、金属酸化物製の一次粒子である球状微粒子と白顔料である酸化チタンとが合成樹脂中に分散されてなる固形被膜を形成する被膜材組成物であって、
前記球状微粒子のメジアン径が０．３〜０．８μｍの範囲にあるとともに、
前記固形被膜の組成が、
球状微粒子：１５〜４０質量％、
酸化チタン：２２〜３５質量％、
球状微粒子＋酸化チタン：４３〜６２質量％、
球状微粒子／酸化チタン：０．４〜２．０
の要件を満たし、更に、
前記球状微粒子がシリカ微粒子である、
ことを特徴とする被膜材組成物。
前記固形被膜が、
1）ＪＩＳＫ５６００−４−１「鏡面光沢度」における６０°光沢度：４．０以下、
2）明度指数（Ｌ*）：９５以上、
の特性を示すものであることを特徴とする請求項１又は２記載の被膜材組成物。