JP6956089B2 - 塗膜および物品 - Google Patents
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塗料組成物を用いて作製された塗膜であって、
前記塗料組成物は、平板顔料粒子と樹脂成分とを含み、
前記平板顔料粒子は、誘電体層と金属薄膜層との積層体を含み、
前記積層体では、誘電体層と金属薄膜層とが交互に積層されており、かつ、誘電体層が当該積層体の最も外側に位置し、
前記平板顔料粒子のアスペクト比(平板顔料粒子の最大径の平均/平板顔料粒子の厚みの平均)が、10〜400であり、
前記塗膜における前記平板顔料粒子の顔料面密度が、50〜300%であり、
前記塗膜の膜厚が、1μm以上である。この構成により、優れた赤外光反射性と可視光透過性を有することに加えて、高い電波透過性も有し、かつヘイズの小さい塗膜を提供することができる。
本発明に係る塗膜は、
塗料組成物を用いて作製された塗膜であって、
前記塗料組成物は、平板顔料粒子と樹脂成分とを含み、
前記平板顔料粒子は、誘電体層と金属薄膜層との積層体を含み、
前記積層体では、誘電体層と金属薄膜層とが交互に積層されており、かつ、誘電体層が当該積層体の最も外側に位置し、
前記平板顔料粒子のアスペクト比(平板顔料粒子の最大径の平均/平板顔料粒子の厚みの平均)が、10〜400であり、
前記塗膜における前記平板顔料粒子の顔料面密度が、50〜300%であり、
前記塗膜の膜厚が、1μm以上である。この構成により、優れた赤外光反射性と可視光透過性を有することに加えて、高い電波透過性も有し、かつヘイズの小さい塗膜を提供することができる。
塗料組成物は、平板顔料粒子と樹脂成分とを含む。塗料組成物は、平板顔料粒子と樹脂成分以外のその他の成分を含んでいてもよい。
平板顔料粒子は、塗膜に赤外光反射性と可視光透過性を付与する働きを有する。平板顔料粒子は、誘電体層と金属薄膜層との積層体を含む。そして、当該積層体では、誘電体層と金属薄膜層とが交互に積層されており、かつ、誘電体層が当該積層体の最も外側に位置する。以下、「積層体」は、誘電体層と金属薄膜層とが交互に積層されており、かつ、誘電体層が最も外側に位置する積層体を指す。
誘電体層は、金属薄膜層の可視光周辺域における反射防止層として機能する。すなわち、誘電体層は、可視光周辺域の入射光の透過率を向上させる機能を有する。誘電体層は、平板顔料粒子を含む塗膜に優れた可視光透過性を付与する。
金属薄膜層は、赤外光を反射する機能を有する。金属薄膜層は、平板顔料粒子を含む塗膜に優れた赤外光反射性を付与する。
平板顔料粒子は、任意に、図3に示すように積層体の表面に表面処理層を有していてもよい。表面処理層は、塗膜中で後述する樹脂成分が積層体の端部を含む誘電体層や金属薄膜層と接触して酸化させるなど積層体が劣化するのを抑制する機能を有する。これにより、塗膜が優れた耐候性を有する。表面処理層は、積層体の端部を含む表面の少なくとも一部に設けられていればよく、積層体の表面全体に設けられていてもよい。
本発明において、平板顔料粒子のアスペクト比(平板顔料粒子の最大径の平均を、平板顔料粒子の厚みの平均で除した値)は、10〜400である。アスペクト比が400以下であり、かつ後述する顔料面密度が300%以下であることにより、塗膜に高い電波透過性が付与される。また、アスペクト比が10以上であり、かつ後述する顔料面密度が50%以上であることにより、塗膜が優れた赤外光反射性と可視光透過性を有する。
平板顔料粒子の製造方法は、特に限定されず、従来公知の顔料積層体などの製造方法を用いることができる。例えば、特許文献1に記載の第1製造方法、第2製造方法などを用いることができる。また、平板顔料粒子の製造方法として、溶液中で積層体を形成させる湿式法を用いてもよい。湿式法による製造方法として、例えば、特開2002−004031号公報または国際公開第2015/111095号に記載の方法などによって合成した平板状金属に、中和滴定法または均一沈殿法などの公知の金属水和酸化物被覆処理を行ったのち焼成することによって、平板状金属を誘電体層で被覆する方法を用いることができる。また、湿式法による製造方法として、例えば、平板状アルミナ粒子を、無電解メッキ法などにより金属薄膜層で被覆し、さらに、中和滴定法または均一沈殿法などの公知の金属水和酸化物被覆処理を行ったのち焼成することによって、誘電体層で被覆する方法を用いてもよい。また、上記の方法によって製造した金属層と誘電体層の積層体を用いて、後述の第1製造方法と同様に、必要に応じて表面処理層を形成し、粉砕したものを、湿式法による平板顔料粒子として用いてもよい。また、平板顔料粒子の表面に必要に応じて後述する表面張力調整層を形成してもよい。以下では、第1製造方法および第2製造方法を例示説明する。
図5は、平板顔料粒子の製造方法の一例としての第1製造方法を示す模式図である。この例では、平板顔料粒子1の製造方法は、支持体20上に積層体10を形成する工程(以下、積層体形成工程という)と、積層体10を支持体20から剥離する工程(以下、剥離工程という)と、剥離された積層体10を粉砕する工程(以下、粉砕工程という)と、を含む。
積層体形成工程では、誘電体層および金属薄膜層を、それぞれ、電子ビーム蒸着法(EB)、化学気相蒸着法(CVD)、スパッタリング法、溶液塗布法、イオンプレーティング法、ディッピング法またはスプレー法などにより、支持体上に積層し、支持体上に積層体を形成する。中でも、電子ビーム蒸着法(EB)、化学気相蒸着法(CVD)、スパッタリング法および溶液塗布法が好ましい。積層の順序としては、積層体において誘電体層が最も外側に位置することから、通常は、支持体上に誘電体層を形成し、その後、金属薄膜層および誘電体層を1回または2回以上順次形成する。
剥離工程では、積層体を支持体から剥離する。剥離方法は特に限定されず、公知の剥離方法を用いることができる。例えば、支持体として水溶性フィルムを用いた場合は、積層体を有する支持体を水中に浸漬することで支持体である水溶性フィルムが溶解して積層体を剥離することができる。また、後述する剥離層を支持体の表面に設けた場合は、剥離層により積層体を容易に剥離することができる。また、積層体を有する支持体を水槽に浸漬し、これに超音波を適用して支持体から積層体を剥離する方法も用いることができる。
粉砕工程では、支持体から剥離した積層体を所望の大きさ(最大径)に粉砕する。粉砕方法としては、公知の顔料などの粉砕方法を用いることができる。例えば、粉砕機による機械的粉砕、振動ミル、ボールミル、ジェットミル、超音波ホモジナイザーなどを用いた湿式粉砕および乾式粉砕が用いられる。積層体の最大径の平均を調節する手法としては、上記粉砕方法における投入エネルギー、具体的には、例えば機械的粉砕を行う場合、装置出力や粉砕時間を調節すればよい。また、具体的には、例えば超音波ホモジナイザーを用いた粉砕を行う場合、装置出力や振幅、粉砕時間を調節すればよい。例えば、超音波ホモジナイザーを用いた粉砕の場合、装置出力は15W〜240W、振幅は10μm〜60μm、粉砕時間は30秒〜3600秒の範囲で調節すればよい。
上述したように第1製造方法では、任意に、積層体形成工程の前に支持体に剥離層を形成する工程を含んでいてもよい。剥離層を形成する工程では、より具体的には、例えば、積層体形成工程の前に支持体の表面に、アクリル樹脂などを原料とした剥離層を形成する。剥離層の形成方法は、特許文献1に記載の方法など、従来公知の方法を用いることができる。支持体の表面に剥離層を形成することにより、その後の剥離工程において、積層体を支持体から容易に剥離することができる。
図6は、平板顔料粒子の製造方法の別の一例としての第2製造方法を示す模式図である。図6に示すように、第2製造方法は、積層体形成工程と、支持体20を含む積層体10を粉砕する工程と、を含む。第2製造方法は、支持体20が平板顔料粒子1の一部を構成する点において、第1製造方法と相違する。なお、図6の例では、支持体20が積層体10の誘電体層11として機能する。
積層体形成工程では、支持体上に誘電体層と金属薄膜層の1種類以上の層を積層して積層体を形成する。第2製造方法の支持体としては、第1製造方法で列挙した支持体の材料のうち、透明なものを用いる。
第2製造方法では、支持体を含む積層体を粉砕する工程を含む。粉砕する方法は、第1製造方法で挙げた方法と同様の方法を用いることができる。
第2製造方法では、支持体が積層体の誘電体層または金属薄膜層のいずれかを構成するため、支持体に剥離層を形成する工程がなくともよいが、必要に応じて支持体に剥離層を形成する工程を含んでいてもよい。支持体に剥離層を形成する方法は、第1製造方法で説明した方法と同様である。
平板顔料粒子は、任意に、その表面を表面張力調整層で被覆されていてもよい。表面張力調整層は、平板顔料粒子の表面の少なくとも一部に設けられていればよく、平板顔料粒子の表面全体に設けられていてもよい。
樹脂成分は塗膜形成要素としての働きを有する。樹脂成分としては、従来公知の塗料組成物の樹脂成分を用いることができる。樹脂成分としては、例えば、特許文献1に記載のアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂などを挙げることができる。また、樹脂成分として、例えばシリコーン樹脂やアルコキシシラン縮合物などの、無機成分を含む、または、無機成分からなる高分子化合物を用いることもできる。樹脂成分は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
塗料組成物は、平板顔料粒子と樹脂成分以外に、溶剤、タレ防止剤、粘度調整剤、沈降防止剤、架橋促進剤、硬化剤、レベリング剤、表面調整剤、消泡剤、可塑剤、防腐剤、防カビ剤、紫外線安定剤などのその他の成分を含んでいてもよい。これらその他の成分はそれぞれ、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
塗料組成物の調製方法は、特に限定されず、上述した平板顔料粒子および樹脂成分ならびに任意成分であるその他の成分を従来公知の方法により、混合して調製することができる。後述する方法により平板顔料粒子の水面拡散面積の値を得た後、形成する塗膜について塗膜比重、膜厚および後述する顔料面密度が予め想定される場合は、例えば、塗料組成物の調製の際に当該水面拡散面積に応じて顔料質量濃度を調節することにより、塗膜の顔料面密度を所望の値に容易に調節することができる。
塗膜の作製方法は、塗膜の膜厚が1μm以上となるように上記塗料組成物を用いて被塗布面上に塗膜を作製すること以外は特に限定されず、従来公知の塗装方法を用いることができる。例えば、アプリケータ、バーコーター、刷毛、スプレー、ローラー、ロールコーター、カーテンコーターなどを用いて塗装することができる。塗料組成物を塗布した後の乾燥温度は、溶剤などに応じて適宜調節すればよい。例えば、10秒〜30分などの短時間での乾燥が必要な場合には、30〜200℃とすることができ、40〜160℃が好ましい。短時間での乾燥が必要な場合には、2液型硬化反応、紫外線などのエネルギー線を用いてもよい。また、短時間での乾燥が必要でない場合には、例えば室温などで乾燥してもよい。
本発明において、塗膜における顔料面密度は、50〜300%である。平板顔料粒子のアスペクト比が400以下であり、かつ塗膜の顔料面密度が300%以下であることにより、塗膜に高い電波透過性が付与される。また、平板顔料粒子のアスペクト比が10以上であり、かつ塗膜の顔料面密度が50%以上であることにより、塗膜が優れた赤外光反射性と可視光透過性を有する。
顔料面密度(%)=水面拡散面積(cm2/g)×顔料質量濃度(%)×塗膜比重(g/cm3)×膜厚(cm)・・・式(1)
顔料質量濃度(%)=平板顔料粒子の質量(g)×100/(塗膜の質量(g))・・・式(2)
本発明に係る物品は、上記のいずれかの塗膜を有する。これにより、優れた赤外光反射性と可視光透過性を有することに加えて、高い電波透過性も有し、かつヘイズの小さい塗膜を有する物品を提供することができる。
第1製造方法により以下のように平板顔料粒子を製造した。
得られた平板顔料粒子と溶剤である酢酸エチルとを混合し、撹拌してスラリーとした。次いで、このスラリーに、樹脂成分であるアクリル樹脂(A−322)を、塗膜比重1.3g/cm3、塗膜の膜厚3μm(3×10-4cm)の塗膜を形成したときの顔料面密度が150%となるように顔料質量濃度を調節して添加して、撹拌して、塗料固形分が40質量%の塗料組成物を得た。
次いで、得られた塗料組成物を、ガラス板上にバーコーター#10を用いて乾燥膜厚が3μmになるように塗布した。塗布後、室温で10分間静置した後、110℃で15分間乾燥させて、膜厚3μmの塗膜を得た。
実施例1において、表1に示すように積層体(平板顔料粒子)の層の材料、層構成、層の膜厚、アスペクト比ならびに塗膜の膜厚および顔料面密度を変更したこと以外は、実施例1と同様に平板顔料粒子を製造し、塗膜を得た。実施例7の銀合金は、銀−インジウム系合金を用いた。
以下に示すように、各実施例および比較例の塗膜について、電波透過性、可視光透過性、赤外光反射性およびヘイズを評価した。その結果を表1に合わせて示す。
得られた塗膜について、上記超絶縁計 SM−8220を用いて、23℃、50%環境下で印加電圧100Vにて、表面抵抗率を測定し、以下の基準で電波透過性を評価した。評価3が最も電波透過性に優れることを表し、評価2および評価3が合格であり、評価1は不合格である。
評価1:表面抵抗率が1.0×1010 Ω/□未満
評価2:表面抵抗率が1.0×1010 Ω/□以上1.0×1011 Ω/□未満
評価3:表面抵抗率が1.0×1011 Ω/□以上
得られた塗膜について、JIS−R3106:1998「板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射熱取得率の試験方法」に準拠して、可視光透過率と日射熱取得率を測定し、測定した日射熱取得率の値を用いて以下の式(3)から遮熱係数を算出した。そして、以下の基準で可視光透過性および赤外光反射性を評価した。評価3が最も可視光透過性または赤外光反射性に優れることを表し、評価2および評価3が合格であり、評価1は不合格である。
遮熱係数=日射熱取得率/0.88・・・式(3)
評価1:可視光透過率が60%未満
評価2:可視光透過率が60%以上70%未満
評価3:可視光透過率が70%以上
評価1:遮熱係数が0.8より大きい
評価2:遮熱係数が0.7より大きく0.8以下
評価3:遮熱係数が0.7以下
得られた塗膜について、上記ヘーズメーターを用いてヘイズを測定した。以下の基準でヘイズを評価した。評価3が最もヘイズが小さいことを表し、評価2および評価3が合格であり、評価1は不合格である。
評価1:ヘイズ値が7%より大きい
評価2:ヘイズ値が5%より大きく7%以下
評価3:ヘイズ値が5%以下
10:積層体
11:誘電体層
12:金属薄膜層
13:表面処理層
14:表面張力調整層
20:支持体
Claims (4)
- 塗料組成物を用いて作製された塗膜であって、
前記塗料組成物は、平板顔料粒子と樹脂成分とを含み、
前記平板顔料粒子は、誘電体層と金属薄膜層との積層体を含み、
前記積層体では、誘電体層と金属薄膜層とが交互に積層されており、かつ、誘電体層が当該積層体の最も外側に位置し、
前記平板顔料粒子のアスペクト比(平板顔料粒子の最大径の平均/平板顔料粒子の厚みの平均)が、75〜370であり、
前記塗膜における前記平板顔料粒子の顔料面密度が、75〜250%であり、
前記塗膜の膜厚が、1〜35μmであり、
前記誘電体層の膜厚が、10〜50nmであり、
前記金属薄膜層の膜厚が、5〜20nmであり、
前記誘電体層の材料が、錫ドープ酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化チタン、五酸化ニオブおよび酸化セリウムからなる群より選択される1種以上であり、
前記金属薄膜層の材料が、銀、銀化合物およびアルミニウムからなる群より選択される1種以上であり、
前記積層体の厚みの平均が、30〜115nmである、塗膜。 - 前記平板顔料粒子の最大径の平均が、1000nm以上である、請求項1に記載の塗膜。
- 前記積層体の厚みの平均が、50〜100nmである、請求項1または2に記載の塗膜。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の塗膜を有する、物品。
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