JP6630656B2 - 遮熱材料、それを用いる遮熱組成物および遮熱構造 - Google Patents
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関連出願の相互参照
本出願は、２０１５年１２月１４日に出願された台湾特許出願第１０４１４１８７７号および２０１６年９月２９日に出願された台湾特許出願第１０５１３１２３５号に基づいていると共に、これら優先権を主張し、これらの開示全体は参照することにより本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０１５年１２月１４日に出願された台湾特許出願第１０４１４１８７７号および２０１６年９月２９日に出願された台湾特許出願第１０５１３１２３５号に基づいていると共に、これら優先権を主張し、これらの開示全体は参照することにより本明細書に組み込まれる。
本発明は、遮熱材料、それを用いる遮熱組成物および遮熱構造に関する。
地球の温暖化によって全世界で気候が大きく変化している。省エネルギーおよび二酸化炭素削減が最も有効と思われる対応戦略（ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｔａｔｅｇｉｅｓ）となっている。現在、遮熱材料は主に建築物の屋根、外壁および窓に用いられる重要なグリーンエネルギープロダクトである。
太陽光の約４０％は屋根または外壁から室内に入る。白色の屋根は、日射反射率が高いため、理想的なクールルーフ（ｃｏｏｌ ｒｏｏｆ）である。しかし実際には、外観と光害を考慮して、暗色の屋根がより多く用いられている。暗色の遮熱材料は海外からの輸入に頼っているため、高価な上に選択肢が少ない。また、既存の暗色の遮熱コーティングが提供する日射反射率および耐熱性は不十分なものである。
本発明の目的の１つは、良好な日射反射率および耐熱性の要求を満たす、改善された遮熱材料を提供することにある。
上記およびその他の目的を達成するため、本発明の実施形態は、シート材と、シート材を覆う顔料層とを含む遮熱材料を提供する。顔料層は、シロキサン官能基から形成された架橋構造と、架橋構造中に分散している顔料とを含む。
本発明の別の実施形態は、上記遮熱材料１重量部と、溶媒０．１〜３００重量部とを含む遮熱組成物を提供する。
本発明のまた別の実施形態は、基板と、基板上に配置された遮熱層とを含む遮熱構造を提供する。遮熱層は、樹脂中に規則的に配列した上記遮熱材料を含む。遮熱材料は互いに平行であると共に、基板の表面に実質的に平行である。遮熱材料と樹脂の重量比は０．０２〜１０である。
本発明によれば、遮熱材料の全日射反射率（ｔｏｔａｌ ｓｏｌａｒ ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ，ＴＳＲ）および遮熱性が向上する。さらに本発明によれば、遮蔽材料は低いＬ−値をも備える。
添付の図面を参照しながら、以下の実施形態において詳細な説明を行う。
添付の図面を参照しながら後続の詳細な説明および実施例を読むことによって、本発明をより十分に理解することができる。
例示的実施形態による遮熱材料の断面図である。
例示的実施形態による反応プロセス時の遮熱材料の概略図である。
例示的実施形態による遮熱構造の断面図である。
以下の開示では、記載された主題のそれぞれ異なる特徴を実施するために、多数の実施形態または実施例が記載される。以下、特定の構成要素および配置の例が、本発明を簡潔とするように記載される。それらは当然に単なる例であって、限定を意図するものではない。例えば、以下の記載において、第１の特徴の第２の特徴の上方または上への形成には、第１の特徴と第２の特徴とが直接に接触して形成される実施形態、および第１の特徴と第２の特徴とが直接に接触し得ないように第１の特徴と第２の特徴との間にさらなる特徴が形成され得る実施形態が含まれていてよい。さらに、本開示では、各種例において参照番号および／または文字を繰り返すことがある。この繰り返しは、簡潔および明確とするためになすものであって、それ自体が、記載される各種実施形態および／または構成間の関係を特定するものではない。
遮熱コーティングの品質は、主に遮熱コーティングの日射反射率（例えばＴＳＲ）に依存する。白色コーティングのＴＳＲは約９０％であり、これを用いて形成されたコーティングフィルムはほとんどの赤外線（ＩＲ）を反射することができる。それとは逆に、黒色コーティングのＴＳＲは１０％未満であり、これを用いて形成されたコーティングフィルムは赤外線（ＩＲ）を反射する能力に劣っている。
本発明の実施形態によれば、本発明は、遮熱材料、それを用いる遮熱組成物および遮熱構造を提供する。本発明の遮熱材料は、顔料層に覆われてなるシート材である。当該遮熱材料は、得られる遮熱組成物および遮熱構造の全日射反射率（ＴＳＲ）を向上させると共に、Ｌ−値を低減させることができ、広く建築物、壁、屋根または自動車に適用され得るものである。
図１は、本発明の例示的実施形態による遮熱材料１００の断面図である。図１に示されるように、本発明の実施形態は、シート材１０２および顔料層１０４を含む遮熱材料１００を提供する。顔料層１０４はシート材１０２を覆う。いくつかの実施形態によれば、本発明に用いられるシート材１０２には、雲母、合成雲母、ハイグロフィライト（ｈｙｇｒｏｐｈｉｌｉｔｅ）、カオリン粘土、モンモリロナイト、二酸化ケイ素、シート状金属酸化物（ｓｈｅｅｔ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅｓ）、粘板岩薄片（ｓｌａｔｅ ｆｌａｋｅ）、アルミニウムケイ酸塩（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｓａｌｔ）またはこれらの組み合わせが含まれ得る。いくつかの実施形態によれば、本発明のシート材１０２の平均粒径は０．１〜３００μｍ、例えば５〜８０μｍとすることができる。いくつかの実施形態によれば、本発明に用いられるシート材１０２の平均アスペクト比（長さ／厚さの値）は１０〜１００、例えば２０〜８０とすることができる。本発明のシート材１０２の平均アスペクト比が高すぎる（つまり１００より大きい）と、分散性が悪くなり、塗膜の表面が粗くなる。また、本発明のシート材１０２の平均アスペクト比が低すぎる（つまり１０より小さい）と、遮蔽性能が悪くなり、かつ効果（ｅｆｆｉｃａｃｙ）が不十分となる。
本発明の実施形態において、シート材１０２を覆う顔料層１０４は、シロキサン官能基で形成された架橋構造と、架橋構造中に分散している顔料とを含む。いくつかの実施形態によれば、本発明に用いられるシロキサン官能基は化学式Ｓｉ（ＯＲ）４を備えるものであってよい。式中、Ｒはそれぞれ独立にＨまたはアルキル基であってよく、アルキル基は例えばＣ１−Ｃ８アルキル基であり得る。
上記シロキサン官能基には、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、メチルトリエトキシシラン（ＭＴＥＳ）、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、またはこれらの組み合わせが含まれ得る。加水分解された後、上記シロキサン官能基はＯＨ基を備え得る。いくつかの実施形態によれば、本発明に用いられる顔料には、黒色顔料、赤色顔料、青色顔料、緑色顔料、黄色顔料、またはこれらの組み合わせが含まれ得る。これら着色顔料（ｃｏｌｏｒｅｄ ｐｉｇｍｅｎｔｓ）の各々は、単独で、または組み合わせて用いることができる。一実施形態において、黒色顔料と他の着色顔料との配合比率（重量比）は０．１〜５とすることができる。本発明に用いられる黒色顔料には、アニリンブラック、カーボンブラック、シュンガイト、ランプブラック（Ｌａｍｐ Ｂｌａｃｋ）、バインブラック（Ｖｉｎｅ Ｂｌａｃｋ）、ボーンブラック（Ｂｏｎｅ Ｂｌａｃｋ）、グラファイト、マーズブラック（Ｍａｒｓ Ｂｌａｃｋ）、鉄チタンブラウンスピネル（Ｉｒｏｎ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｂｒｏｗｎ Ｓｐｉｎｅｌ）、コバルトブラック（Ｃｏｂａｌｔ Ｂｌａｃｋ）、マンガンブラック（Ｍａｎｇａｎｅｓｅ Ｂｌａｃｋ）、クロムグリーンブラックヘマタイト（Ｃｈｒｏｍｉｕｍ Ｇｒｅｅｎ Ｂｌａｃｋ Ｈｅｍａｔｉｔｅ）、硫化亜鉛、ミネラルブラック（Ｍｉｎｅｒａｌ Ｂｌａｃｋ）、スレートブラック（Ｓｌａｔｅ Ｂｌａｃｋ）、錫アンチモングレー（Ｔｉｎ Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｇｒａｙ）、チタンバナジウムアンチモングレー（Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｖａｎａｄｉｕｍ Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｇｒａｙ）、コバルトニッケルグレー（Ｃｏｂａｌｔ Ｎｉｃｋｅｌ Ｇｒａｙ）、マンガンフェライトブラック（Ｍａｎｇａｎｅｓｅ Ｆｅｒｒｉｔｅ Ｂｌａｃｋ）、鉄コバルトクロマイトブラック（Ｉｒｏｎ Ｃｏｂａｌｔ Ｃｈｒｏｍｉｔｅ Ｂｌａｃｋ）、銅クロマイトブラック（Ｃｏｐｐｅｒ Ｃｈｒｏｍｉｔｅ Ｂｌａｃｋ）、鉄コバルトブラック（Ｉｒｏｎ Ｃｏｂａｌｔ Ｂｌａｃｋ）、クロム鉄ニッケルブラック（Ｃｈｒｏｍｅ Ｉｒｏｎ Ｎｉｃｋｅｌ Ｂｌａｃｋ）、パリオゲンブラック（Ｐａｌｉｏｇｅｎ Ｂｌａｃｋ）、ペリレンブラック（Ｐｅｒｙｌｅｎｅ Ｂｌａｃｋ）、鉄マンガン酸化物（Ｉｒｏｎ Ｍａｎｇａｎｅｓｅ Ｏｘｉｄｅ）、二硫化モリブデン（Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ Ｄｉｓｕｌｆｉｄｅ）、二酸化チタンブラック（Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｄｉｏｘｉｄｅ Ｂｌａｃｋ）、またはこれらの組み合わせが含まれ得る。
本発明に用いられる赤色顔料には、トルイジンレッド（Ｔｏｌｕｉｄｉｎｅ Ｒｅｄ）、パーマネントレッド（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｒｅｄ）Ｒ、ナフトールレッド（Ｎａｐｈｔｈｏｌ Ｒｅｄ ＤＫ）ＤＫ、パーマネントレッドＹ、ナフトールクリムゾンレッド（Ｎａｐｈｔｈｏｌ Ｃｒｉｍｓｏｎ Ｒｅｄ）ＡＳ−ＴＲ、パーマネントレッドＦ４Ｒ、ナフトールＡＳレッド、パーマネントボルドー（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｂｏｒｄｅａｕｘ）ＴＲＲ、トルイジンマルーン（Ｔｏｌｕｉｄｉｎｅ Ｍａｒｏｏｎ）、パーマネントボルドーＦＧＲ、パーマネントマルーンミディアム（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｒｏｏｎ Ｍｅｄｉｕｍ）、ピグメントレッド（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｒｅｄ）１７、アリーリドマルーン（Ａｒｙｌｉｄｅ Ｍａｒｏｏｎ）、ピグメントレッド２１、ナフトールレッドブライト（Ｎａｐｈｔｈｏｌ Ｒｅｄ Ｂｒｉｇｈｔ）、ナフトールレッドダーク（Ｎａｐｈｔｈｏｌ Ｒｅｄ Ｄａｒｋ）、ナフトールレッドエキストラダーク（Ｎａｐｈｔｈｏｌ Ｒｅｄ Ｅｘｔｒａ Ｄａｒｋ）、ピグメントレッド３２、ピラゾロンレッド（Ｐｙｒａｚｏｌｏｎｅ Ｒｅｄ）、硫化ヒ素（Ａｒｓｅｎｉｃ Ｓｕｌｐｈｉｄｅ）、ピグメントレッド４７、パーマネントレッドＢＢ、パーマネントレッドＢＢ［ＦＩＡＴ］、Ｉｒｇａｌｉｔｅ Ｒｅｄ ２ＢＹ、パーマネントレッド２Ｂ、リソールレッド（Ｌｉｔｈｏｌ Ｒｅｄ）ＬＮ、バリウムリソールレッド（Ｂａｒｉｕｍ Ｌｉｔｈｏｌ Ｒｅｄ）、カルシウムリソールレッド（Ｃａｌｃｉｕｍ Ｌｉｔｈｏｌ Ｒｅｄ）、ピグメントレッド５２．１、ピグメントレッド５２．２、レーキレッド（Ｌａｋｅ Ｒｅｄ）Ｃ、ピグメントレーキレッド（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｌａｋｅ Ｒｅｄ）Ｃ、ナトリウムリソールルビン（Ｓｏｄｉｕｍ Ｌｉｔｈｏｌ Ｒｕｂｉｎｅ）、リソールルビン、ピグメントレッド５７：２、ピグメントレッド５８：４、パーマネントローズ９（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｒｏｓｅ）、ピグメントスカーレット（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｓｃａｒｌｅｔ）、レーキカルミン（Ｌａｋｅ Ｃａｒｍｉｎｅ）Ｌ、ピグメントカルミン（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｃａｒｍｉｎｅ）３Ｂ、ピグメントレッド６３、リソールボルドー（Ｌｉｔｈｏｌ Ｂｏｒｄｅａｕｘ）、リソールレッドＧＧ、ローダミン（Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ）６Ｇ、ローダミン６Ｇ［ＦＩＡＴ］、ローダミンＹＳ、ローダミンＹＳ ＰＴＭＡ、アリザリンクリムゾン（Ａｌｉｚａｒｉｎ Ｃｒｉｍｓｏｎ）、アリザリンレーキ（Ａｌｉｚａｒｉｎ Ｌａｋｅ）、インドレッド（Ｉｎｄｏ Ｒｅｄ）、チオインジゴバイオレット（Ｔｈｉｏｉｎｄｉｇｏｉｄ Ｖｉｏｌｅｔ）、Ｖｅｒｍｉｌｉｏｎｅｔｔｅ、ゼラニウムレーキ（Ｇｅｒａｎｉｕｍ ｌａｋｅ）、ピグメントレッド８９、ナフトールレッドＡＳ−Ｄ、メルカジウムレッド（Ｍｅｒｃａｄｉｕｍ ｒｅｄ）、メルカジウムリトポンレッド（Ｍｅｒｃａｄｉｕｍ Ｌｉｔｈｏｐｏｎｅ Ｒｅｄ）、ピグメントレッド１１４、ナフトールレッドＦＧ、ナフトールレッドＭＥＧ−ＤＲ、キナクリドンレッド（Ｑｕｉｎａｃｒｉｄｏｎｅ Ｒｅｄ）、ペリレンスカーレット（Ｐｅｒｙｌｅｎｅ Ｓｃａｒｌｅｔ）、アゾ縮合系レッド（Ａｚｏ Ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ Ｒｅｄ）、パーマネントカルミン（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｃａｒｍｉｎｅ）、ペリレンレッド（Ｐｅｒｙｌｅｎｅ Ｒｅｄ）ＢＸ、ピグメントレッド１５０、ナフトールカルバミド（Ｎａｐｈｔｈｏｌ Ｃａｒｂａｍｉｄｅ）、アントラキノンスカーレット（Ａｎｔｈｒａｄｑｕｉｎｏｎｅ Ｓｃａｒｌｅｔ）、ローダミン、ナフトールレッドＡＳ、ナフトールレッド、ベンゾイミダゾロンボルドー（Ｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｏｎｅ Ｂｏｒｄｅａｕｘ）、Ｄ＆ＣレッドＮｏ．３ アルミニウムレーキ（Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ Ｌａｋｅ）、ローダミンレッド、ピグメントレッド１７４、ベンゾイミダゾロンレッドＨＦＴ、ベンゾイミダゾロンカルミン、アントラキノンレッド、ペリレンマルーン（Ｐｅｒｙｌｅｎｅ Ｍａｒｏｏｎ）、ピグメントレッド４ＢＳ、ピロールレッド（Ｐｙｒｒｏｌｅ Ｒｅｄ）、Ｐｙｒａｚｏ Ｑｕｉｎａｚｏ、ピロールスカーレット、オーガニックニッケルバイオレット（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｎｉｃｋｅｌ Ｖｉｏｌｅｔ）、シムラファストレッド（Ｓｈｉｍｕｒａ Ｆａｓｔ Ｒｅｄ）、ピロールレッドルビン（Ｐｙｒｒｏｌｅ Ｒｅｄ Ｒｕｂｉｎｅ）、またはこれらの組み合わせが含まれ得る。
本発明に用いられる青色顔料には、ビクトリアブルー（Ｖｉｃｔｏｒｉａ Ｂｌｕｅ）、ビクトリアブルーＳＭＡ、ピグメントブルー（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｂｌｕｅ）９、フタロシアニンブルー（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ Ｂｌｕｅ）、フタロシアニンアルファブルー（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ Ａｌｆａ Ｂｌｕｅ）、ヘリオゲンブルー（Ｈｅｌｉｏｇｅｎ Ｂｌｕｅ）Ｌ７５６０、フタロシアニンシアン（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ Ｃｙａｎ）、ピグメントブルー２５、プルシアンブルー（Ｐｒｕｓｓｉａｎ Ｂｌｕｅ）、コバルトブルー（Ｃｏｂａｌｔ Ｂｌｕｅ）、群青（Ｕｌｔｒａｍａｒｉｎｅ Ｂｌｕｅ）、炭酸銅（Ｃｏｐｐｅｒ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、エジプシャンブルー（Ｅｇｙｐｔｉａｎ Ｂｌｕｅ）、スマルト（Ｓｍａｌｔ）、マンガニーズブルー（Ｍａｎｇａｎｅｓｅ Ｂｌｕｅ）、硫化銅（Ｃｏｐｐｅｒ ｓｕｌｆｉｄｅ）、セルリアンブルー（Ｃｅｒｕｌｅａｎ Ｂｌｕｅ）、コバルトクロマイト（Ｃｏｂａｌｔ Ｃｈｒｏｍｉｔｅ）、亜鉛コバルトクロムアルミニウムスピネル（Ｚｉｎｃ Ｃｏｂａｌｔ Ｃｈｒｏｍｅ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｓｐｉｎｅｌ）、Ｍｏｄｏｒａｎｔ Ｂｌｕｅ Ｒ、リフレックスブルー（Ｒｅｆｌｅｘ Ｂｌｕｅ）Ａ５Ｌ−Ｇ、ファストゲンブルー（Ｆａｓｔｏｇｅｎ Ｂｌｕｅ）５００７、ジルコニウムバナジウムブルー（Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ Ｖａｎａｄｉｕｍ Ｂｌｕｅ）、コバルト亜鉛アルミネートブルー（Ｃｏｂａｌｔ Ｚｉｎｃ Ａｌｕｍｉｎａｔｅ Ｂｌｕｅ）、コバルトシリケートブルー（Ｃｏｂａｌｔ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｂｌｕｅ）、クロモファインブルー（Ｃｈｒｏｍｏｆｉｎｅ Ｂｌｕｅ）５０００Ｐ、ファストゲンブルー（Ｆａｓｔｏｇｅｎ Ｂｌｕｅ）１０ＧＮ、アルミニウムクロロフタロシアニン（Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｃｈｌｏｒｏ−ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ）、ホスタパームブルー（Ｈｏｓｔａｐｅｒｍ Ｂｌｕｅ）Ｒ５Ｒ、コバルトスズアルミナブルースピネル（Ｃｏｂａｌｔ Ｔｉｎ Ａｌｕｍｉｎａ Ｂｌｕｅ Ｓｐｉｎｅｌ）、またはこれらの組み合わせが含まれ得る。
本発明に用いられる緑色顔料には、ピグメントグリーン（Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ）１、ファストグリーンレーキ（Ｆａｓｔ Ｇｒｅｅｎ Ｌａｋｅ）、３６０６ファストグリーンレーキ、フタロシアニングリーン（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ Ｇｒｅｅｎ）ＢＳ、ニトロソグリーン（Ｎｉｔｒｏｓｏ Ｇｒｅｅｎ）、ニッケル−アゾイエロー（Ｎｉｃｋｅｌ Ａｚｏ Ｙｅｌｌｏｗ）、フタロクロムグリーン（Ｐｈｔｈａｌｏｃｈｒｏｍｅ Ｇｒｅｅｎ）、カドミウムグリーン（Ｃａｄｍｉｕｍ Ｇｒｅｅｎ）、クロムグリーン（Ｃｈｒｏｍｅ Ｇｒｅｅｎ）、亜鉛緑（Ｚｉｎｃ Ｇｒｅｅｎ）、酸化クロムグリーン（Ｃｈｒｏｍｅ Ｏｘｉｄｅ Ｇｒｅｅｎ）、クロミウムグリーンブラックヘマタイト（Ｃｈｒｏｍｉｕｍ Ｇｒｅｅｎ Ｂｌａｃｋ Ｈｅｍａｔｉｔｅ）、ビリジアン（Ｖｉｒｉｄｉａｎ）、コバルトグリーン（Ｃｏｂａｌｔ Ｇｒｅｅｎ）、緑青（Ｖｅｒｄｉｇｒｉｓ）、エメラルドグリーン（Ｅｍｅｒａｌｄ Ｇｒｅｅｎ）、亜砒酸銅（Ｃｏｐｐｅｒ Ａｒｓｅｎｉｔｅ）、グリーンアース（Ｇｒｅｅｎ Ｅａｒｔｈ）、ウルトラマリングリーン（Ｕｌｔｒａｍａｒｉｎｅ Ｇｒｅｅｎ）、コバルトクロマイトグリーン（Ｃｏｂａｌｔ Ｃｈｒｏｍｉｔｅ Ｇｒｅｅｎ）、フタロシアニングリーン（Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ Ｇｒｅｅｎ）ＹＳ、炭酸水酸化銅（Ｃｏｐｐｅｒ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ Ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ）、銅フェロシアニド（Ｃｏｐｐｅｒ Ｆｅｒｒｏｃｙａｎｉｄｅ）、クロモシアニングリーン（Ｃｈｒｏｍｏｃｙａｎｉｎｅ Ｇｒｅｅｎ）、ビクトリアグリーンガーネット（Ｖｉｃｔｏｒｉａ Ｇｒｅｅｎ Ｇａｒｎｅｔ）、ニッケルグリーンオリバイン（Ｎｉｃｋｅｌ Ｇｒｅｅｎ Ｏｌｉｖｉｎｅ）、またはこれらの組み合わせが含まれ得る。
本発明に用いられる黄色顔料には、ハンザイエロー（Ｈａｎｓａ Ｙｅｌｌｏｗ）Ｇ、モノライトイエロー（Ｍｏｎｏｌｉｔｅ Ｙｅｌｌｏｗ）Ｇ、ハンザイエロー ＧＲ、ハンザイエロー１０Ｇ、アリライドイエロー（Ａｒｙｌｉｄｅ Ｙｅｌｌｏｗ）１３Ｇ、ハンザイエロー５Ｇ、ハンザイエロー３Ｇ、アゾイエロー（Ａｚｏ Ｙｅｌｌｏｗ）２ＧＸ、ハンザイエローＲ、ベンジジンイエロー（Ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ Ｙｅｌｌｏｗ）Ｇ、ベンジジンイエローＧＲ、ジアリライドイエロー（Ｄｉａｒｙｌｉｄｅ Ｙｅｌｌｏｗ）ＡＡＯＴ、パーマネントイエロー（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ）ＮＣＧ、ダイアリライドイエロー（Ｄａｉｒｙｌｉｄｅ Ｙｅｌｌｏｗ）１７、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー２１、Ｆｌａｖｅｎｔｈｒｏｎｅ Ｙｅｌｌｏｗ、オキシ塩化鉛（Ｌｅａｄ Ｏｘｙｃｈｌｏｒｉｄｅ）、クロム酸バリウム（Ｂａｒｉｕｍ Ｃｈｒｏｍａｔｅ）、クロム酸ストロンチウム（Ｓｔｒｏｎｔｉｕｍ Ｃｈｒｏｍａｔｅ）、クロム酸カルシウム（Ｃａｌｃｉｕｍ Ｃｈｒｏｍａｔｅ）、クロム酸鉛（Ｌｅａｄ Ｃｈｒｏｍａｔｅ）、硫酸鉛を含むクロム酸鉛（Ｌｅａｄ Ｃｈｒｏｍａｔｅ ｗｉｔｈ Ｌｅａｄ ｓｕｌｆａｔｅ）、カドミウムイエロー（Ｃａｄｍｉｕｍ Ｙｅｌｌｏｗ）、カドミウムリトポンイエロー（Ｃａｄｍｉｕｍ ｌｉｔｈｏｐｏｎｅ Ｙｅｌｌｏｗ）、亜鉛黄（Ｚｉｎｃ Ｙｅｌｌｏｗ）、塩基性亜鉛黄（Ｂａｓｉｃ Ｚｉｎｃ Ｙｅｌｌｏｗ）、カドミウム−バリウムイエローディープ（Ｃａｄｍｉｕｍ−Ｂａｒｉｕｍ Ｙｅｌｌｏｗ Ｄｅｅｐ）、硫化スズ（Ｔｉｎ Ｓｕｌｐｈｉｄｅ）、オーピメント（Ｏｒｐｉｍｅｎｔ）、リアルガー（Ｒｅａｌｇａｒ）、 オーレオリン（Ａｕｒｅｏｌｉｎｅ）、ナポリイエロー（Ｎａｐｌｅｓ Ｙｅｌｌｏｗ）、黄色酸化鉄（Ｙｅｌｌｏｗ Ｉｒｏｎ Ｏｘｉｄｅ）、ナチュラルイエロー酸化鉄（Ｎａｔｕｒａｌ Ｙｅｌｌｏｗ Ｉｒｏｎ Ｏｘｉｄｅ）、塩基性クロム酸カドミウム（Ｂａｓｉｃ ｃａｄｍｉｕｍ ｃｈｒｏｍａｔｅ）、クロム酸鉄（Ｉｒｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｅ）、マシコットリサージ（Ｍａｓｓｉｃｏｔ Ｌｉｔｈａｒｇｅ）、チタン酸鉛（Ｌｅａｄ Ｔｉｔａｎａｔｅ）、シアナミド鉛（Ｌｅａｄ Ｃｙａｎａｍｉｄｅ）、ニッケルアンチモンチタンイエロールチル（Ｎｉｃｋｅｌ Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｕｔｉｌｅ）、ジアリライドイエローＡＡＰＴ、ピグメントイエロー６１、ピグメントイエロー６２、ピグメントイエロー６２：１、Ｓｕｉｍｅｉ Ｙｅｌｌｏｗ ３Ｇ、ハンザイエロー６５、アリライドイエローＧＸ、アリライドイエロー５ＧＸ、アリライドイエロー、ジスアゾ縮合イエロー（Ｄｉｓａｚｏ Ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ Ｙｅｌｌｏｗ）、ジアリライドイエローＨ１０Ｇ、ジアリライドイエローＨＲ、ジアリライドイエロー１２８５、ジスアゾイエロー（Ｄｉｓａｚｏ Ｙｅｌｌｏｗ）３Ｇ、クロモフタルイエロー（Ｃｒｏｍｏｐｈｔａｌ Ｙｅｌｌｏｗ）６Ｇ、ジスアゾイエローＧＲ、ジアリライドイエローＦＧＬ、ジアリライドイエロー、タートラジンレーキ（Ｔａｒｔｒａｚｉｎｅ Ｌａｋｅ）、ルモゲンイエロー（Ｌｕｍｏｇｅｎ Ｙｅｌｌｏｗ）、ＦＤ＆Ｃイエロー６、Ｄ＆ＣイエローＮｏ．１０レーキ、アントラピリミジンイエロー（Ａｎｔｈｒａｐｙｒｉｍｉｄｉｎｅ Ｙｅｌｌｏｗ）、イソインドールイエロー（Ｉｓｏｉｎｄｏｌｅ Ｙｅｌｌｏｗ）、イソインドリノンイエロー（Ｉｓｏｉｎｄｏｌｉｎｏｎｅ Ｙｅｌｌｏｗ）、ハンザブリリアントイエロー（Ｈａｎｓａ Ｂｒｉｌｌｉａｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ）、フラバントロンイエロー（Ｆｌａｖａｎｔｈｒｏｎｅ Ｙｅｌｌｏｗ）、ジアゾイエロー１０ＨＧ、Ｄ＆Ｃイエロー１０、ヘリオファストイエロー（Ｈｅｌｉｏ Ｆａｓｔ Ｙｅｌｌｏｗ）ＥＲ、パリオトールイエロー（Ｐａｌｉｏｔｏｌ Ｙｅｌｌｏｗ）、クロムチタンイエロー（Ｃｈｒｏｍｉｕｍ Ｔｉｔａｎ Ｙｅｌｌｏｗ）、亜鉛鉄イエロー（Ｚｉｎｃ Ｉｒｏｎ Ｙｅｌｌｏｗ）、ＰＶファストイエロー（Ｆａｓｔ Ｙｅｌｌｏｗ）Ｈ２Ｇ、ジアリライドイエローＤＧＲ、ベンジジンイエロー（Ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ Ｙｅｌｌｏｗ）ＧＲＬ、ＤＣＣジアリライドイエロー、アゾ縮合イエロー（Ａｚｏ Ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ Ｙｅｌｌｏｗ）、イルガジンイエロー（Ｉｒｇａｚｉｎ Ｙｅｌｌｏｗ）、ピグメントイエロー１３０、ピグメントイエロー１３３、ピグメントイエロー１３４、ピグメントイエロー１３６、イソインドリンイエロー（Ｉｓｏｉｎｄｏｌｉｎｅ Ｙｅｌｌｏｗ）、キノフタロンイエロー（Ｑｕｉｎｏｐｈｔｈａｌｏｎｅ Ｙｅｌｌｏｗ）、ピグメントイエロー１４７、フィラミッドイエロー（Ｆｉｌａｍｉｄ Ｙｅｌｌｏｗ）４Ｇ、ニッケルアゾイエロー、ベンゾイミダゾロンイエロー（Ｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏｌｏｎｅ Ｙｅｌｌｏｗ）Ｈ４Ｇ、ジアリライドイエロー１５２、ニッケルジオキシムイエロー（Ｎｉｃｋｅｌ Ｄｉｏｘｉｍｅ Ｙｅｌｌｏｗ）、ベンゾイミダゾロンイエロー１５４、ベンゾイミダゾロンイエロー１５５、ベンゾイミダゾロンイエロー１５６、ダイピロキサイドイエロー（Ｄａｉｐｙｒｏｘｉｄｅ Ｙｅｌｌｏｗ）、スズバナジウムイエロー（Ｔｉｎ Ｖａｎａｄｉｕｍ Ｙｅｌｌｏｗ）、ジルコニウムプラセオジミウムシリケートイエロー（Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ Ｐｒａｓｅｏｄｙｍｉｕｍ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｙｅｌｌｏｗ）、ジルコニウムバナジウムイエロー（Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ Ｖａｎａｄｉｕｍ Ｙｅｌｌｏｗ）、ニッケルニオブチタンイエロー（Ｎｉｃｋｅｌ Ｎｉｏｂｉｕｍ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｙｅｌｌｏｗ）、クロムニオブチタン黄褐色ルチル（Ｃｈｒｏｍｅ Ｎｉｏｂｉｕｍ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｂｕｆｆ Ｒｕｔｉｌｅ）、クロミウムタングステンチタン黄褐色（Ｃｈｒｏｍｉｕｍ Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｂｕｆｆ）、マンガンアンチモンチタン黄褐色ルチル（Ｍａｎｇａｎｅｓｅ Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｂｕｆｆ Ｒｕｔｉｌｅ）、サンヨーファストイエロー（Ｓａｎｙｏ Ｆａｓｔ Ｙｅｌｌｏｗ）Ｆ５Ｇ、クロモファインイエロー（Ｃｈｒｏｍｏｆｉｎｅ Ｙｅｌｌｏｗ）、セイカファストエロー（Ｓｅｉｋａｆａｓｔ Ｙｅｌｌｏｗ）Ａ−３、アゾイエロー１６８、リオノールイエロー（Ｌｉｏｎｏｌ Ｙｅｌｌｏｗ）Ｋ−２Ｒ、ピグメントイエローＦＲＮ、リオノールイエローＮＢＫ、Ｉｒｇａｌｉｔｅ Ｙｅｌｌｏｗ ＬＢＴ、 ベンゾイミダゾロンイエローＨ６Ｇ、 ジアリールイエロー（Ｄｉａｒｙｌ Ｙｅｌｌｏｗ）、ピグメントイエロー１７９、 ベンゾイミダゾロンイエロー、ベンゾイミダゾゴールデン（Ｂｅｎｚｉｍｉｄａｚｏ Ｇｏｌｄｅｎ）、サンドリンイエロー（Ｓａｎｄｏｒｉｎ Ｙｅｌｌｏｗ）、 パリオトールイエローＫ２２７、バナジン酸ビスマスイエロー（Ｂｉｓｍｕｔｈ Ｖａｎａｄａｔｅ Ｙｅｌｌｏｗ）、Ｉｒｇａｌｉｔｅ Ｙｅｌｌｏｗ、ニッケルチタネート（Ｎｉｃｋｅｌ Ｔｉｔａｎａｔｅ）、パリオトールイエローＫ１５７０、ピグメントブリリアントイエローＨＧＲ、クロモフタルイエロー、Ｓａｎｄｏｆｉｌ Ｙｅｌｌｏｗ、アントラキノンイエロー（Ａｎｔｈｒａｑｕｉｎｏｎｅ Ｙｅｌｌｏｗ）、ノボパームイエロー（Ｎｏｖｏｐｅｒｍ Ｙｅｌｌｏｗ）Ｆ２Ｇ、サングロウイエロー（Ｓｕｎｇｌｏｗ Ｙｅｌｌｏｗ）、ピグメントイエロー２０４、Ｎｅｏｌｏｒ Ｙｅｌｌｏｗ、Ｓｏｌａｐｌｅｘ Ｙｅｌｌｏｗ、チタン亜鉛アンチモンスタネート（Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｓｔａｎｎａｔｅ）、またはこれらの組み合わせが含まれ得る。
本発明の１実施形態において、顔料層１０４およびシート材１０２は、シロキサン官能基により、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合のような化学結合を形成する。さらに、分子間力が顔料１０６と架橋構造との間にあるため、この分子間力によって顔料１０６が架橋構造に付着し、架橋構造中で分散する。故に、上述の化学結合および分子間力のために、顔料１０６および架橋構造で形成された顔料層１０４は、より完全にかつ安定してシート材１０２を覆うことができるようになり、得られる遮熱組成物および遮熱構造のＴＳＲ％の改善に寄与し得る。
本発明が提供する遮熱材料１００は、ゾルゲル法を用いることにより形成することができる。例えば、先ずシロキサン官能基、酸、シート材および顔料を混合してから、その混合物に加熱処理を施すことで、上述した本発明の遮熱材料１００を形成することができる。以下に、説明の目的で特定の実施例を記載するが、本発明を限定する意図はない。
本発明の１実施形態では、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、酸、シート材１０２、および顔料１０６を混合してから、その混合物に加熱処理を施して、遮熱材料１００を形成する。反応プロセスにおいて、先ずＴＥＯＳが酸と反応し、Ｓｉに結合している４つのＯＲ基が加水分解されて４つのＯＨ基になる。このとき、ＯＨ基のうち１つがシート材１０２表面上のＯＨ基と反応して水素結合が形成される。他の３つのＯＨ基と顔料１０６との間には分子間力が形成され、これにより、図２に示されるように、顔料１０６がＯＨ基に付着する。次いで、加熱処理を行う。シロキサン官能基のＳｉ−ＯＨの縮合反応がＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を生じ、これにより架橋構造を形成する。ＯＨ基に付着した顔料１０６は、シロキサン官能基で形成された架橋構造中に閉じ込められ（ｔｒａｐｐｅｄ）、分散する。このとき、架橋構造とその中で分散している顔料１０６とが共に顔料層１０４を形成する。顔料層１０４はシート材１０２を覆う。さらに、ゾルゲル反応時にシート材１０２の表面とシロキサン官能基との間にもＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合が形成される。故に、この化学結合によって、顔料層１０４はより完全にかつ安定してシート材１０２を覆うことができ、得られる遮熱組成物および遮熱構造のＴＳＲ％の向上に寄与し得る。
ゾルゲル反応において本発明で用いられるシロキサン官能基は、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）に限定されることはなく、他の適したシロキサン官能基であってもよい。１実施形態では、シロキサン官能基は化学式Ｓｉ（ＯＲ）４を備えるものであってよい。式中、Ｒはそれぞれ独立にＨまたはアルキル基であり得る。
一実施形態において、本発明に用いられるシロキサン官能基は、メチルトリエトキシシラン（ＭＴＥＳ）、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、またはこれらの組み合わせであってよい。いくつかの実施形態によれば、ゾルゲル反応に用いられる酸には、塩酸、硝酸、酢酸、硫酸、またはこれらの組み合わせが含まれ得る。いくつかの実施形態によれば、シート材１０２には、雲母、合成雲母、ハイグロフィライト（ｈｙｇｒｏｐｈｉｌｉｔｅ）、カオリン粘土、モンモリロナイト、二酸化ケイ素、シート状金属酸化物（ｓｈｅｅｔ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅｓ）、粘板岩薄片（ｓｌａｔｅ ｆｌａｋｅ）、アルミニウムケイ酸塩（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｓａｌｔ）、またはこれらの組み合わせが含まれ得る。しかしながら本発明のシート材１０２はこれらに限定されることはなく、平均アスペクト比が１０〜１００のシート材であれば、いずれも本発明に適用可能である。いくつかの実施形態によれば、顔料１０６には、黒色顔料、例えば、アニリンブラック、カーボンブラック、シュンガイト、ランプブラック（Ｌａｍｐ Ｂｌａｃｋ）、バインブラック（Ｖｉｎｅ Ｂｌａｃｋ）、ボーンブラック（Ｂｏｎｅ Ｂｌａｃｋ）、グラファイト、マーズブラック（Ｍａｒｓ Ｂｌａｃｋ）、鉄チタンブラウンスピネル（Ｉｒｏｎ Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｂｒｏｗｎ Ｓｐｉｎｅｌ）、コバルトブラック（Ｃｏｂａｌｔ Ｂｌａｃｋ）、マンガンブラック（Ｍａｎｇａｎｅｓｅ Ｂｌａｃｋ）、クロムグリーンブラックヘマタイト（Ｃｈｒｏｍｉｕｍ Ｇｒｅｅｎ Ｂｌａｃｋ Ｈｅｍａｔｉｔｅ）、硫化亜鉛、ミネラルブラック（Ｍｉｎｅｒａｌ Ｂｌａｃｋ）、スレートブラック（Ｓｌａｔｅ Ｂｌａｃｋ）、錫アンチモングレー（Ｔｉｎ Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｇｒａｙ）、チタンバナジウムアンチモングレー（Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｖａｎａｄｉｕｍ Ａｎｔｉｍｏｎｙ Ｇｒａｙ）、コバルトニッケルグレー（Ｃｏｂａｌｔ Ｎｉｃｋｅｌ Ｇｒａｙ）、マンガンフェライトブラック（Ｍａｎｇａｎｅｓｅ Ｆｅｒｒｉｔｅ Ｂｌａｃｋ）、鉄コバルトクロマイトブラック（Ｉｒｏｎ Ｃｏｂａｌｔ Ｃｈｒｏｍｉｔｅ Ｂｌａｃｋ）、銅クロマイトブラック（Ｃｏｐｐｅｒ Ｃｈｒｏｍｉｔｅ Ｂｌａｃｋ）、鉄コバルトブラック（Ｉｒｏｎ Ｃｏｂａｌｔ Ｂｌａｃｋ）、クロム鉄ニッケルブラック（Ｃｈｒｏｍｅ Ｉｒｏｎ Ｎｉｃｋｅｌ Ｂｌａｃｋ）、パリオゲンブラック（Ｐａｌｉｏｇｅｎ Ｂｌａｃｋ）、ペリレンブラック（Ｐｅｒｙｌｅｎｅ Ｂｌａｃｋ）、鉄マンガン酸化物（Ｉｒｏｎ Ｍａｎｇａｎｅｓｅ Ｏｘｉｄｅ）、二硫化モリブデン（Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ Ｄｉｓｕｌｆｉｄｅ）、二酸化チタンブラック（Ｔｉｔａｎｉｕｍ Ｄｉｏｘｉｄｅ Ｂｌａｃｋ）、またはこれらの組み合わせが含まれ得る。これらの例は単なる説明にすぎず、本発明の範囲はこれらに限定されないという点に留意されたい。
本発明では、反応にシロキサン官能基および酸を加えることでＯＨ基の数を増やし、顔料をより多くのＯＨ基と反応させる。酸を添加せずに直接シート材、シロキサン官能基、および顔料を混合すると、加水分解が起こりにくく、よってゾルゲル反応が生じないことが分かった。顔料とシート材表面上のＯＨ基との間に分子間力が形成されるが、シロキサン官能基により立体障害が生じるためにシート材表面に付着する顔料の数は多くない。反対に、シート材、シロキサン官能基、および顔料を酸と共に混合すると、加水分解が速くなる。このような場合にゾルゲル反応は起こる。Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合が形成される前に、加水分解されたシロキサン官能基によって生じる立体障害は小さく、このため分子間力が容易に顔料とシート材表面上のＯＨ基との間に形成され、よって顔料がシート材に付着する。さらに、前述したように、加水分解されたシロキサン官能基がシート材上のＯＨ基と水素結合を形成するのみならず、加水分解されたシロキサン官能基の残りのＯＨ基も材料と分子間力を生じ、材料をシート材に付着させることができる。このように、酸の添加によって、顔料がより多くのＯＨ基と反応できるようになり、シート材をより完全に覆うことができるようになる。
本発明の別の実施形態は、遮熱組成物を提供する。本発明において、遮熱組成物における各反応物質の比率は、所望の遮熱組成物の特性に応じて調整可能である。例えば、遮熱組成物を形成するのに、前述の遮熱材料１００を１重量部、および溶媒を０．１〜３００重量部用いることができる。あるいは、遮熱組成物を形成するのに、前述の遮熱材料１００を１重量部、および溶媒を１〜１０００重量部用いることができる。いくつかの実施形態によれば、本発明に用いられる溶媒には、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、メチルエチルケトン、アセトン、シクロヘキサン、メチルターシャリーブチルケトン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、グリコールエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、エチル−２−エトキシエタノールアセテート、３−エトキシプロピオネート、酢酸イソアミル、酢酸エチル、酢酸ブチル、クロロホルム、ペンタン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、またはこれらの組み合わせが含まれ得る。
遮熱組成物は樹脂をさらに含んでいてよい。樹脂の量は、所望の遮熱組成物の特性、および該遮熱組成物から形成される塗膜層の厚さに応じて調整可能である。例えば、樹脂の量は０．１〜６０重量部または１〜４５重量部であってよい。本発明に用いられる樹脂には、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノキシ樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ樹脂）、ポリエーテル樹脂、含フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、でんぷん、セルロース、これらの共重合体、またはこれらの混合物が含まれ得る。さらに、上記遮熱組成物に、任意で、分散剤を０．１〜３重量部、例えば０．５〜２重量部加え、得られる遮熱組成物のＴＳＲ％を改善することができる。分散剤はポリマータイプの分散剤であってよく、例えばエチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体混合物、エチレンアクリル酸共重合体、ポリアミド／酸化ポリエチレン共重合体混合物、ポリエチレン共重合体、またはこれらの組み合わせであり得る。
分散剤を加えなくても、本発明の遮熱組成物はすでに、市販の暗色遮熱材料に比してはるかに優れたＴＳＲ％を備えているという点に留意されたい。だが、分散剤を加えることで、本発明の遮熱組成物のＴＳＲ％をさらに向上させることができる。こうした結果は、分散剤の存在下で遮熱材料が単一方向の配列を生じ易いことから得られるものと思われる。
図３は、本発明の例示的実施形態による遮熱構造２００の断面図である。図３に示されるように、本発明の一実施形態は、基板２０２と、基板２０２上に配置された遮熱層２０４とを含む遮熱構造２００を提供する。遮熱層２０４は、樹脂２０６中で規則的に配列した上記遮熱材料１００を含む。遮熱材料１００と樹脂２０６との重量比は０．０２〜１０である。遮熱材料１００は、互いに平行であると共に、基板２０２の表面に実質的に平行である。留意すべきは、先述の遮熱材料１００が基板２０２の表面に実質的に平行という状態には、遮熱材料１００の平面方向と基板２０２の表面との間の角度が１０度より大きくないという状態が含まれ得る、という点である。
いくつかの実施形態によれば、本発明の基板２０２は任意の固体の基板であってよく、例えば金属、鉄板、鋼板、亜鉛メッキ鋼、アルミニウム合金、マグネシウム合金、リチウム合金、半導体、ガラス、セラミックス、セメント、瓦、シリコン基板などのリジッド基板（ｒｉｇｉｄ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）、または例えばＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のようなプラスチック基板、樹脂、もしくはこれらの組み合わせなどのフレキシブル基板とすることができる。本発明に用いられる樹脂２０６には、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノキシ樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ樹脂）、ポリエーテル樹脂、含フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、でんぷん、セルロース、これらの共重合体、またはこれらの混合物が含まれ得る。
本発明において、遮熱層２０４の厚さは各種異なる応用に応じて調整可能であり、これにより所望の特性を備える遮熱構造を得ることができる。例えば、遮熱層２０４の厚さは５０〜１０００ｎｍまたは２００〜６００ｎｍとすることができる。さらに、遮熱層２０４に分散剤を任意で加え、得られる遮熱層２０４のＴＳＲ％を改善することができる。分散剤はポリマータイプの分散剤であってよく、例えばエチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体混合物、エチレンアクリル酸共重合体、ポリアミド／酸化ポリエチレン共重合体混合物、ポリエチレン共重合体、またはこれらの組み合わせであり得る。遮熱材料１００と分散剤との重量比は０．３〜１０、例えば０．５〜５とすることができる。
本発明の遮熱材料１００は二次元構造（ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）であり、特定の塗布プロセスを用い遮熱層２０４を基板２０２上に塗布して、基板２０２上で遮熱材料１００を規則的に配列させることができる。例えば、規則的な配列のための塗布プロセスには、ブレード塗布、バー塗布、ワイヤバー塗布、刷毛塗布、ローラー塗布、スプレー塗布、フローコーティング（ｆｌｏｗ ｃｏａｔｉｎｇ）、その他の適用可能な規則的な配列のための塗布プロセス、またはこれらの組み合わせが含まれ得る。本発明の一実施形態では、得られる遮熱構造２００のＬ−値は３０未満、例えば２５未満または２０未満であり得る。本発明の一実施形態では、得られる遮熱構造２００のＴＳＲ％は２０％よりも大きい、例えば３０％よりも大きい、３５％よりも大きい、４０％よりも大きい、または４５％よりも大きいものであり得る。
本発明により提供される遮熱材料は、一つのステップで、シロキサン官能基、酸、シート材および顔料でゾルゲル反応を進行させることにより形成されるため、工程がより容易である。顔料を含む塗布材料を内部材料（ｉｎｎｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ）上に塗布するステップ、および後続の硬化のステップなどが不要となる。また、本発明において形成される遮熱材料によって、顔料層がシート材をより完全に安定して覆うようになる。さらに、得られる遮熱構造は、高いＴＳＲ％（＞２０％）、高い遮熱性、および低いＬ−値（Ｌ＜３０）を備える。よって本発明は、十分なＴＳＲ％および遮熱性を備えた遮熱材料を提供する。
以下に、当該分野において通常の知識を有する者が容易に理解できるよう、実施例および比較例を詳細に記述する。
実施例１
テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）１ｇ、雲母（Ｍｉｃａ Ｍ）（平均粒径５．７２μｍ、平均アスペクト比２３．８３）１ｇ、および黒色顔料（ＢＡＳＦ Ｐａｌｉｏｇｅｎ Ｓ００８４）１ｇをイソプロパノール（ＩＰＡ）１００ｍＬ中に加えて充分に混合した。次いで、０．１Ｎ塩酸０．５ｍＬをその混合物に加えた。次いで、室温（２５℃）で３時間ゾルゲル反応を進行させてから、８０℃まで昇温し、さらに３時間反応させて、遮熱材料を作った。
実施例２
テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）１ｇ、雲母（Ｍｉｃａ Ｍ）（平均粒径５．７２μｍ、平均アスペクト比２３．８３）１ｇ、黒色顔料（ＢＡＳＦ Ｐａｌｉｏｇｅｎ Ｓ００８４）０．０５ｇ、および赤色顔料（Ｐｉｇｍｅｎｔ ｒｅｄ２２４）０．０５ｇをイソプロパノール（ＩＰＡ）１００ｍＬ中に加えて充分に混合した。次いで、０．１Ｎ塩酸０．５ｍＬをその混合物に加えた。次いで、室温（２５℃）で３時間ゾルゲル反応を進行させてから、８０℃まで昇温し、さらに６時間反応させて、遮熱材料を作った。
比較例１
雲母（Ｍｉｃａ Ｍ）を球状二酸化チタン（ＴｉＯ２）微粒子（平均粒径０．４５μｍ）に置き換えたことを除き、実施例１と同じ工程を繰り返し行った。
比較例２
比較例２は、市販の遮熱ナノ粒子（球状粒子、Ｓｈｅｐｈｅｒｄ １０Ｃ９０９Ａ）とした。
ＩＳＯ ９０５０（建築物のガラス―光線透過率、日射直接透過率、全日射エネルギー透過率、紫外線透過率、および関連グレージング係数の測定）により、実施例１および比較例１の遮熱材料ならびに比較例２の市販の遮熱ナノ粒子のＴＳＲ％を測定した。また、ＡＳＴＭ Ｄ１００３により、実施例１および比較例１の遮熱材料ならびに比較例２の市販の遮熱ナノ粒子のヘイズ（ｈａｚｅ）を測定した。次いでＬ−値を算出した。Ｌ−値は、１から１００までの、色の明るさ（ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ ｏｆ ｃｏｌｏｒ）を表すのに用いられる値である。Ｌ−値が高いほどその色は明るく、Ｌ−値が小さいほどその色は暗い。ＴＳＲ％の測定結果およびＬ−値が表１に示されている。
表１：異なる遮熱材料の比較
表１に示されるように、雲母（Ｍｉｃａ Ｍ）をシート材として用いたとき、得られた遮熱材料のＴＳＲ％は最も高く、かつＬ−値は最も低かった。ＴｉＯ２微粒子および雲母（Ｍｉｃａ Ｍ）は粒径および色（白色）が類似している。ＴｉＯ２微粒子で形成された遮熱材料および雲母（Ｍｉｃａ Ｍ）で形成された遮熱材料のＴＳＲ％は近いが、雲母（Ｍｉｃａ Ｍ）で形成された遮熱材料のＬ−値は顕著に小さかった。市販の遮熱ナノ粒子と比べると、雲母（Ｍｉｃａ Ｍ）で形成された遮熱材料のＴＳＲ％は顕著に大きかった。
実施例３
雲母（Ｍｉｃａ Ｍ）を合成雲母に置き換えたことを除き、実施例１と同じ工程を繰り返し行った。
実施例４
雲母（Ｍｉｃａ Ｍ）をハイグロフィライト（ｈｙｇｒｏｐｈｉｌｉｔｅ）に置き換えたことを除き、実施例１と同じ工程を繰り返し行った。
表２：平均アスペクト比の異なるシート材で形成された遮熱材料の比較
表２に示されるように、平均アスペクト比が２３．８３、７０．５５、および７４．１２のシート材で形成された遮熱材料のＴＳＲ％はいずれも４０％よりも大きく、４５％より大きいものもあった。また、これら遮熱材料のＬ−値はいずれも３０未満であり、２５未満のものもあった。
以下、実施例５および実施例６の遮熱材料を、それぞれ異なるシロキサン官能基を用いて作製した。ＩＳＯ ９０５０により、得られた遮熱材料のＴＳＲ％を測定し、ＡＳＴＭ Ｄ１００３により、得られた遮熱材料のＬ−値を算出した。実施例１ならびに実施例５および６を比較した結果が表３に示されている。
実施例５
ＴＥＯＳをＭＴＥＳ（Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ；Ａ１６２）に置き換えたことを除き、実施例１と同じ工程を繰り返した。
実施例６
ＴＥＯＳをｎ−オクチルトリエトキシシラン（Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ；Ａ１３７）に置き換えたことを除き、実施例１と同じ工程を繰り返した。
表３：異なるシロキサン官能基で形成された遮熱材料の比較
表３に示されるように、異なるシロキサン官能基で形成された遮熱材料のＴＳＲ％はいずれも２０％より大きく、さらにＴＥＯＳおよびＭＴＥＳで形成された遮熱材料のＴＳＲ％は４０％より大きかった。また、異なるシロキサン官能基で形成されたこれら遮熱材料のＬ−値いずれも３０未満であり、２５未満のものもあった。
実施例７
実施例１の遮熱材料１ｇ、およびアクリル樹脂（Ｅｔｅｒｎａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，ＥＴＥＲＡＣ ７１３２−２−Ｍ−２０）５ｇを充分に混合した。その混合物を、ブレード塗布プロセスにより金属基板上に塗布してから、１００℃で１０分乾燥して、遮熱構造を形成した。ＩＳＯ ９０５０により、得られた遮熱構造のＴＳＲ％を測定し、ＡＳＴＭ Ｄ１００３により、得られた遮熱構造のＬ−値を算出した。
実施例８
実施例１の遮熱材料１ｇ、および分散剤（ＤＩＳＰＡＲＬＯＮ，４２００−１０）１ｇを充分に混合してから、アクリル樹脂（Ｅｔｅｒｎａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，ＥＴＥＲＡＣ ７１３２−２−Ｍ−２０）５ｇを加えて充分に混合した。その混合物を、ブレード塗布プロセスにより亜鉛メッキ鋼（ｇａｌｖａｎｉｚｅｄ ｓｔｅｅｌ）上に塗布してから、１００℃で１０分乾燥して、遮熱構造を形成した。ＩＳＯ ９０５０により、得られた遮熱構造のＴＳＲ％を測定し、ＡＳＴＭ Ｄ１００３により、得られた遮熱構造のＬ−値を算出した。
比較例３
市販のカーボンブラック（Ｃａｂｏｔ ＭＬ）１ｇおよびアクリル樹脂（Ｅｔｅｒｎａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，ＥＴＥＲＡＣ ７１３２−２−Ｍ−２０）５ｇを充分に混合した。その混合物を、ブレード塗布プロセスにより亜鉛メッキ鋼（ｇａｌｖａｎｉｚｅｄ ｓｔｅｅｌ）上に塗布してから、１００℃で１０分乾燥して、遮熱構造を形成した。ＩＳＯ ９０５０により、得られた遮熱構造のＴＳＲ％を測定し、ＡＳＴＭ Ｄ１００３により、得られた遮熱構造のＬ−値を算出した。
実施例７、実施例８、および比較例３のＴＳＲ％の測定結果およびＬ−値が表４に示されている。実施例７、実施例８、および比較例３の遮熱構造の遮熱層の厚さは同じである。
表４に示されるように、分散剤の添加の有無にかかわらず、実施例１の遮熱材料で形成された遮熱構造のＴＳＲ％は、市販のカーボンブラックで形成された遮熱構造よりも大きかった。また、これら遮熱構造のＬ−値はいずれも３０未満であった。分散剤を含まない実施例１の遮熱材料で遮熱構造が形成されていると、そのＴＳＲ％は３５．１％であるが、分散剤を含む実施例１の遮熱材料で遮熱構造が形成されていると、そのＴＳＲ％は４２．６％に向上した。つまり、分散剤を含まない場合と比較して、遮熱構造のＴＳＲ％は約７．５％向上した。
実施例７および実施例８の遮熱構造に対し促進耐候性（ＱＵＶ）試験を行った。その結果、１０００時間のＱＵＶ照射後も遮熱構造のＴＳＲ％が維持され得ることがわかった。ＡＳＴＭ Ｇ１５４の規格によると、上記遮熱構造の耐用年数は５年にも達していた。
本発明が提供する遮熱材料は、シート材を完全かつ安定に覆う顔料層を含み、これがＴＳＲ％の改善に寄与する。さらに、この遮熱材料から作られる遮熱構造は、全日射反射率（ｔｏｔａｌ ｓｏｌａｒ ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）が向上し（ＴＳＲ％＞４０％）、Ｌ−値が低く（Ｌ＜３０）、かつ耐候性も向上する（ＱＵＶ照射約１０００時間）ため、広く建築物、壁、屋根、および自動車に適用できる。
開示した方法および材料には各種修飾および変化を加え得るということが、当業者には明らかであろう。明細書および実施例は単に例示として見なされるように意図されており、本発明の真の範囲は、以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって示される。
１００…遮熱材料
１０２…シート材
１０４…顔料層
１０６…顔料粒子
２００…遮熱構造
２０２…基板
２０４…遮熱層
２０６…樹脂
１０２…シート材
１０４…顔料層
１０６…顔料粒子
２００…遮熱構造
２０２…基板
２０４…遮熱層
２０６…樹脂
Claims (16)
- シート材、ならびに
前記シート材を覆う単一層構造の顔料層であって、シロキサン官能基からなる架橋構造、および前記架橋構造中に分散している顔料、を含む顔料層、
を含み、
前記シート材には、雲母、合成雲母、カオリン粘土、モンモリロナイト、アルミニウムケイ酸塩（ａｌｕｍｉｎｕｍ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｓａｌｔ）、またはこれらの組み合わせが含まれ、
前記顔料層と前記シート材とが前記シロキサン官能基によって化学結合を形成する遮熱材料。 - 前記シート材が雲母または合成雲母である、請求項１に記載の遮熱材料。
- 前記顔料と前記架橋構造との間に分子間力がある、請求項１または２に記載の遮熱材料。
- 前記シート材の平均アスペクト比が１０〜１００である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の遮熱材料。
- 前記シロキサン官能基が、化学式Ｓｉ（ＯＲ）４（ただし、Ｒはそれぞれ独立にＨまたはアルキル基である）を有する化合物から選ばれる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の遮熱材料。
- 前記シロキサン官能基がテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、メチルトリエトキシシラン（ＭＴＥＳ）、ｎ−オクチルトリエトキシシラン、またはこれらの組み合わせから選ばれる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の遮熱材料。
- 前記顔料には、黒色顔料、赤色顔料、青色顔料、緑色顔料、黄色顔料、またはこれらの組み合わせが含まれる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の遮熱材料。
- 請求項１〜７のいずれか１項に記載の遮熱材料１重量部と、
溶媒０．１〜３００重量部と、
を含む遮熱組成物。 - 前記溶媒には、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、メチルエチルケトン、アセトン、シクロヘキサン、メチルターシャリーブチルケトン、ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、グリコールエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）、エチル−２−エトキシエタノールアセテート、３−エトキシプロピオネート、酢酸イソアミル、酢酸エチル、酢酸ブチル、クロロホルム、ペンタン、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、またはこれらの組み合わせが含まれる、請求項８に記載の遮熱組成物。
- 樹脂０．１〜６０重量部をさらに含み、前記樹脂には、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノキシ樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ樹脂）、ポリエーテル樹脂、含フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、でんぷん、セルロース、またはこれらの組み合わせが含まれる、請求項８または９に記載の遮熱組成物。
- 分散剤０．１〜３重量部をさらに含み、前記分散剤にはポリマータイプの分散剤が含まれ、前記ポリマータイプの分散剤には、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体混合物、エチレンアクリル酸共重合体、ポリアミド／酸化ポリエチレン共重合体混合物、ポリエチレン共重合体、またはこれらの組み合わせが含まれる、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の遮熱組成物。
- 基板と、
前記基板上に配置された遮熱層であって、樹脂中で規則的に配列し、互いに平行であると共に前記基板の表面に実質的に平行である請求項１〜７のいずれか１項に記載の前記遮熱材料を含む遮熱層と、
を含み、
前記遮熱材料と前記樹脂との重量比が０．０２〜１０である、遮熱構造。 - 前記基板には、リジッド基板（ｒｉｇｉｄ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）またはフレキシブル基板が含まれる、請求項１２に記載の遮熱構造。
- 前記樹脂には、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノキシ樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ樹脂）、ポリエーテル樹脂、含フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、でんぷん、セルロース、またはこれらの組み合わせが含まれる、請求項１２または１３に記載の遮熱構造。
- 分散剤をさらに含み、前記遮熱材料と前記分散剤との重量比が０．３〜１０であり、前記分散剤にはポリマータイプの分散剤が含まれ、前記ポリマータイプの分散剤には、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体混合物、エチレンアクリル酸共重合体、ポリアミド／酸化ポリエチレン共重合体混合物、ポリエチレン共重合体、またはこれらの組み合わせが含まれる、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の遮熱構造。
- Ｌ−値が＜３０であり、かつ全日射反射率（ｔｏｔａｌ ｓｏｌａｒ ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ，ＴＳＲ）が＞２０％である請求項１２〜１５のいずれか1項に記載の遮熱構造。
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