JPH01263163A - 太陽熱遮蔽塗料組成物及び被覆構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、太陽熱遮蔽塗料組成物及び被覆構造物に係わ
り、さらに詳しくは、海洋構造物、船舶のデツキやタン
ク、円筒あるいは球形タンク等の陸上構造物、住宅、ビ
ル、倉庫あるいは体育館等の建築物、自動車、タンクロ
ーリ−１冷凍冷蔵コンテナーなどの屋外構造物、および
冷蔵庫等の家電製品の外面を被覆し太陽直射による内部
の温度上昇を防止し、冷房、冷凍の効果を上げることに
よる省エネルギーあるいは石油等の揮発成分の蒸発を防
ぐのに好適な塗料組成物及びそれを塗装してなる構造物
に関する。

〔従来の技術〕

従来より、太陽の日射による建築物等の内部の温度上昇
を防ぎ空調費の節減を計ることや、タンカー、天然ガス
運搬船、陸上のタンク等の外面を被覆し、内部の揮発性
成分の蒸発減量を抑えたり、タンクや家電製品の冷凍効
果の改善を計ることが強く要望されている。例えば、タ
ンカーの蒸発に係わる原油減耗は真人で、中近東から我
国への一航海で積載総量の０．２〜０．５％にも及ぶと
いわれている。

このような問題に対処するための太陽熱遮蔽塗料として
従来用いられている酸化チタン等の白色顔料や着色顔料
は、白色ではある程度の太陽熱遮蔽顔料があるものの、
白色以外に着色した場合著しく太陽熱遮蔽効果が低下す
るので、任意の色に着色しても高い太陽熱遮蔽効果を有
する塗料組成物が要望されていた。

一方、従来から建築物の屋根やタンクの外面用の太陽熱
遮蔽顔料として、鱗片状アルミ粉を含有するアルミニウ
ムペイントが知られているが、色が限定され、耐久性の
点でも不十分であり、また耐摩耗性が悪く歩行する場所
に不向きといった欠点を有していた。

これらの問題を解決するために、二酸化アンチモン、ジ
クロム酸アンチモン、アルカリ金属ジクロム酸塩等を含
有する熱反射エナメルが特開昭５６−１０９２５７号公
報により提案されているが重金属を含む点で環境衛生上
好ましくない。

また、粒径２０〜３５０μのガラス細粒を含有するエマ
ルジョン塗料、粒径３００μ以下の白色顔料含有合成シ
リカ粒を含有する塗料や粒径５〜３００μのガラス砕粒
を含有する塗料で被覆された金属板の製造法が特公昭５
５−３３８２８号、特開昭５５−１２０６６９号、特開
昭５５−７４８６２号各公報により提案されているが、
これらは初期の太陽熱遮蔽効果は優れているものの、表
面に凹凸模様を有し経時での耐ｌη染性が悪く太陽熱遮
蔽効果が著しく低下するといった欠点を有しており、安
全で任意の色に着色可能な長期間優れた太陽熱遮蔽効果
を維持することは困難であった。

かかる現状に鑑み、このような性能を満たす物質として
、本発明者らは（１）酸化ジルコニウム、酸化イツトリ
ウム、または酸化インジウムの１種以上、（２）酸化ジ
ルコニウム、酸化インジウム、酸化チタン、或いは酸化
珪素のいずれか１種以上と酸化マグネシウム、酸化イツ
トリウム、酸化バリウム、酸化カルシウム或いは酸化亜
鉛のいずれか１種以上との化合物が優れていることを特
願昭６２−２７９０６１号により既に提案している。

この技術により太陽放射反射率が９０％以上を有し太陽
熱遮蔽効果が得られる組成物が可能となったが、黒色ま
たはマンセル記号Ｎ−２〜Ｎ−６等で示される明度の低
い着色が要求される場合には、二酸化マンガン、カーボ
ンブラックなどの着色剤を併用使用せねばならず、その
場合には太陽熱遮蔽効果が低くならざるを得なかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、太陽の直射を受ける陸上、海上の各種
構造物、船舶、建築物、家電製品等の外面を被覆しこれ
らの内部温度の上昇を抑えることにより、空調費の改善
あるいは内容物の蒸発減耗の低減を計りエネルギーの節
約に顕著な効果を期待しうると共に、長期耐久性に優れ
、環境衛生トの問題もなく、着色可能で美観をも兼ね備
えた塗料組成物及びそれによる被覆構造物を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記の如き課題を解決するため鋭意研究
を重ねた結果、塗料中に紫外域および近赤外域で高い太
陽熱輻射反射率を有する粒径５０μ以下の太陽熱遮蔽顔
料を固形分中２〜６０重景％を含む塗料組成物が、長期
耐久性に優れ、着色可能であることを見出し、本発明に
達した。

即ち、本発明は、ビヒクルおよび顔料を主成分とする太
陽熱遮蔽塗料において、耐候性の優れたビヒクルと、太
陽熱遮蔽顔料として粒径５０μ以下のＳｉまたはＳｉと
ＡＩ、Ｆｅ、、Ｍｇ、Ｍｎ。

Ｎ　ｉ　、Ｔ　＋　ＳＣｒ　−、Ｃａのいずれか１種以
上との合金１種または２種以上を塗料固形分中２〜６０
重遣％含むことを特徴とする太陽熱遮蔽塗料組成物、及
び該塗料を構造物基体の少なくとも最外層の塗膜層とし
、その下層に断熱性の優れた充填物と付着性、防食性の
優れたビヒクルとを主成分として含む塗膜層を設けたこ
とを特徴とする太陽熱遮蔽被覆構造物である。

以下、本発明の詳細な説明する。

まず、本発明の塗料組成物に使用する耐候性の優れたビ
ヒクルとは、耐黄変性、耐保色性、光沢保持性および耐
白亜化性等の耐久性に優れ熱遮蔽効果を長期間維持でき
るビしクルを指し、室温で乾燥するビヒクルとしては、
アクリル樹脂、シリコン変性ポリエステル樹脂、アルキ
ド樹脂、シリコン変性アルキド樹脂、または弗素含４ｒ
樹脂の１主以上を主成分とし、必要に応じヘキサメチレ
ンジイソシアネートまたはそのアダクト物、イソホロン
ジイソシアネートまたはそのアダクト物、水添キシリレ
ンジイソシアネートまたはそのアダクト物、水添ジシク
ロヘキシルメタンジイソシアネートまたはそのアダクト
物およびテトラメチルキシリレンジイソシアネートまた
はそのアダクト物１種以上の絹み合わせや、カルボキシ
ル基及び／またはアミノ基を有するアクリル樹脂を主成
分とし、必要に応じグリシジル基を有する化合物との耕
み合わせが好ましい。また、強制乾燥に通したビヒクル
としては、ポリエステル樹脂、シリコン変性ポリエステ
ル樹脂、弗素含有樹脂またはアクリル樹脂１種以上を主
成分とし、必要に応じブロックイソシアネートまたはメ
ラミン樹脂１種以上を組み合わせたものが好ましい。

次に本発明の組成物に用いられる太陽熱遮蔽顔料として
は塗料に配した状態でＪＩＳ　　Ａ３７５９建築用熱線
遮蔽及びガラスｙＡ散防止フィルムで規定されている分
光反射率（Ｒλｉ）により算出される太ＩＩａ熱反射率
のうち、３８０ｎｓ＋以下および７　Ｂ　０ｎ−以上の
可視光以外での反射率が通常の顔料より高いものであり
、特に黒または明度が低い色彩の場合において、より高
いことが好ましい。

また太陽熱遮蔽顔料は、安全で、耐水性や耐候性に優れ
長期間熱遮蔽効果を維持する成分であることが望ましい
、このような顔料として、検討の結果、金属Ｓ　ｔ−、
またはＳｉとＡｌｌ、Ｆｅ、、Ｍｇ。

Ｍｎ、Ｎｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃａのいずれが１種以上との
合金１種または２種以上を用いることにより、特に１色
である黒糸またはグレー系について優れた熱遮蔽効果を
発揮させ得ることが判った。

これら物質と同様な性能を発揮する物質としては、Ａｔ
、Ａｇなどの金属や酸化錫、二酸化マンガンなどの酸化
物などがあるが、ＡＩや二酸化マンガンなどは、塗料に
配合し屋外に暴露した場合、太陽熱遮蔽効果の低下が著
しい、又Ａ　ｇ　Ｊ￥ＩＭ化錫などは塗料に配合した場
合、明度が大きりＮ−２〜Ｎ−６といった中低明度の塗
料を得ることが困難である。

金属ＳｉまたはｓｉとＡｌ５Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、
ＴＩ、Ｃｒ、Ｃａのいずれか１種以上との合金は、かか
る効果を発揮する理由は不明であるが、これらを塗料に
配合した場合、Ｉｆ−２〜Ｎ−６といった中低明度の塗
料を容易に得ることが可能であり、又屋外に暴露しても
、太陽熱遮蔽効果を長期間保持する。これらが常に安定
した効果を発揮するのは、恐らくかかる効果に悪影響の
少ない強固で薄くち密でｊ３明な酸化被膜でおおわれて
おり、又、塗料化時に細かく分散しても同様な酸化被膜
が形成され、屋外に暴露されてもかがる効果の低下が少
ないことによると考えられる。

かかる効果は、前記以外の金属、金属酸化物、合金粉及
びカーボンブラックでは全く見られないか、或いは極め
て不満足なものとなる。

また、太陽熱遮蔽顔料の粒径は、耐汚染性の点から５０
μ以下であることが必要であるが、特に２０μ以下であ
ることが望ましい、５０μを越える粗い粒子の顔料を使
用すると塗膜に細かい凹凸が生じ、特に凹部に塵埃、煤
煙などが付着し、塗膜表面が汚染され太陽熱遮蔽効果の
維持が困難となる。

さらに、このような粒径の顔料が塗料固形分中２〜６０
重量％含まれることが本発明の重要な骨子とするところ
である。該顔料が２重量％未満の場合には太陽熱遮蔽効
果に欠け６０重量％を越える場合には塗膜中の顔料量が
多くなり耐白亜化性が悪くなりこの結果耐候性に欠ける
こととなる。

なお、ここにいう固形分とは、塗料組成物の中で加熱し
ても揮発または蒸発しない物質を意味し、一般には塗膜
となるべき成分を指すものであって、具体的には顔料、
ビヒクル中の樹脂分、その他の添加剤を指すものである
。

また、本発明においては、前記の金属・合金１３に加え
て白色顔料として二酸化チタンを併用し、明度の調整を
行なうこともできる。即ち、二酸化チタンは、可視光及
び近赤外域で比較的高い反射率を有し、又耐チヨーキン
グ性、分散性、隠蔽性が優れており、前記の金属・合金
粉と共に塗料に配合した場合、長期問屋外に暴露しても
安定な太陽熱遮蔽効果が得られるので特に好ましい。

以上のように構成される本発明の塗料組成物は、有機溶
剤に溶解分散し塗装に適した粘度に調整し使用すること
ができる。有機溶剤としては、炭化水素系、アルコール
系、エーテルアルコールおよびエーテル系、エステルお
よびエステルアルコール系、ケトン系の中から任意に塗
装性、乾燥性に適した物を用いることができる。

また、必要に応じ表面平滑剤、紫外線吸収剤、粘度調整
剤、硬化触媒、顔料分散剤、顔料沈降防止剤、色別れ防
止剤等を用いるこができる。

次に、本発明においては以上述べたような塗料組成物に
より構造物基体の少なくとも最外層に塗膜層を設け、そ
の下層に断熱性の優れた充填物と付着性防食性の優れた
ビヒクルとを主成分として含む塗膜層を設けたことを第
２の重要な骨子とするものである。

まず、最外層の塗膜層に用いられる塗料組成物は上述の
通りのものであり、その塗膜層は１μ以上、好ましくは
１０μ以上に被覆することによって優れた性能が得られ
る。１μ未満では、下層塗膜の影響が大きくあられれて
十分な効果が発揮できない、膜厚の上限はかなりの厚膜
になっても効果は良好であるが、あまり厚（しても効果
が飽和するのでｌＯ〜ｌｏｏμ程度が好ましい。

次に下層に含まれる断熱性の優れた充填物としてはリン
片状物質及び／又は球状中空体が好ましい、まずリン片
状物質としては、径が５０μ以下の例えばガラスフレー
ク、マイカ等を用いることができる。なお、リン片伏の
金属としては、例えばステンレス、アルミニウム箔等も
市販されているが熱伝導率の点でガラスフレーク、マイ
カが優れている。またその大きさは５０μ以下特に２０
μ以下であることが好ましい、５０μを越えるとリン片
状物質によって塗膜に凹凸を生じ、上層塗膜に悪影響を
及ぼすと共にリン片状物質が平らにならばぬことにより
断熱性の効果、耐食性の効果も低減する。特にこの物質
が２０μ以下ではビヒクルとの割合を適正な値とするこ
とによりリン片が塗膜面と平行にならび、この結果ち蜜
な層が形成され水透過の行路が延長するいわゆるラビリ
ンス効果が生じ、これによって耐食性が向上すると共に
断熱性の効果も向上する。あるいはまた球状中空体とし
て径が５０μ以下好ましくは１μ〜１０μの例えばガラ
スバルーン、シラスバルーン、あるいはポリスチレン等
の樹脂を用いたバルーンを用いることができる。径が５
０μを越えると上述のように塗膜に凹凸を生じ、上層塗
膜に悪影響を及ぼす、径が１μ未満になると中空効果即
ち断熱性の効果が劣り好ましくない。

また下層に使用するビヒクルとしては付着性、耐食性に
優れたものとしてエポキシ樹脂、エポキシ変性樹脂、フ
ェノール変性ブチラール樹脂、ポリエステル樹脂、アク
リル樹脂、シリコン変性ポリエステル樹脂、アルキド樹
脂、弗素樹脂、ウレタン樹脂の１種以上を主成分とし、
必要に応じて硬化剤及び硬化促進剤、表面平滑剤、粘度
調整剤、顔料分散剤、顔料沈降防止剤、色別れ防止剤等
を用いることができる。なお、硬化剤としては、イソシ
アネート基を有する化合物、アミノ基を有する化合物、
メラミン樹脂等があげられる。

上記の充填物は塗膜中に２〜６０重四％含まれることが
望ましい、２％未満では断熱の効果が出す、６０％を越
えると塗膜の付着性が低下し上層皮膜に悪影響を及ぼす
、下層皮膜中の上記ビヒクルは２０〜６０重量％含まれ
ることが望ましい。

２０％未満では塗膜の付着性が劣り６０％を越えると断
熱性耐食性が低下する。

以上述べたように、本発明の構造物は、その基体の最外
層として太陽熱反射特性の優れた塗膜層を有し、その下
層に断熱性の優れた塗膜層を有することを骨子とするも
のであるが、この場合、下層の塗膜層を直接に構造物基
体表面に設番」ても良く、または下層と基体表面との間
に、下層の基体表面に対する接着性を向上するために通
常使用されるプライマー層を設けても良いことは言うま
でもない。

以下本発明の実施例について説明する。

〔実施例〕

（配合成分） ■　太陽熱遮蔽ｆＲ料 太陽熱遮峨顔１４Ａ；平均粒径０．５μの金属Ｓ１を用
いた。

太陽熱遮蔽顔料Ｂ：酸化ケイ素と酸化チタンを電気炉中
で炭素を用い溶融還元し、５ｉ−ＴＩの合金を作成した
。この合金のＳｌとＴｉの重量比は０．８　／　０．２
であった。この合金を平均粒径５μに破砕し、太陽熱遮
蔽顔料Ｂとした。

太Ｖ４熱遮蔽顔料Ｃ：酸化ケイ素と酸化ニフリ・ルを顔
料Ｂと同様にして熔融還元し、３ｉ−Ｎｉの合金を作成
した。この合金のＳｉとＮｉの重量比は０．７５１０．
２５であった。この合金を平均粒径５μに破砕し、！ｉ
料Ｃとした。

■　白色顔料 タイベークＣＲ−９０ （石原産業■製）平均粒径　０．４μ ■　リン片状物質 マイカ粉ＭＰ−３２５ （−間部マイカ工業所製）平均粒径　１５μ■　球状中
空体 シリカバルーンＱＣＥＬ３００ （旭硝子■製）平均粒径　５μ （塗料の作成） ■　第１表に示す割合でアクリディックＡ−８０１（大
日本インキ化学工業ｔｌｌｌｌＪアクリルポリオール）
をビヒクルに用い、太陽熱遮蔽顔料、白色顔料を添加し
、キシレン、メチルイソブチルケトン１対１の混合溶剤
を用いて２０分間分散処理後２０〜３０ボイズになるよ
うに調整した。塗装時にタケネー）Ｄ−１７ＯＮ（成田
薬品工業■製へキサメチレンジイソシアネートアダクト
）をＮＣｏ１０１（モル比が１対１になるように添加し
、塗ｆ４１．２．３．４．５．６．７を得た。

■　第１表に示１す割合でアクリディックＡ−８０１（
大日本インキ化学工業■製アクリルポリオール）をビヒ
クルに用い、白色顔料およびリン片状物質、球状中空体
を添加し、色相がＮ−７になるようにカーボンＭＡ−１
００（三菱化成■製カーボンブラック）を加え、キシレ
ン、メチルイソブチルケトンｌ対ｌの混合溶剤を用いて
２０分間分散処理後２０〜３０ボイズになるように調整
した。塗装時にタケネー１−Ｄ−１７ＯＮ（成田薬品工
業■製ヘキサメチレンジイソシアネートアダクト）をＮ
　Ｇ　Ｏ／　ＯＨモル比が１対ｌになるように添加し、
下塗り塗料８．９を得た。

■　第１表に示す割合で太陽熱遮蔽顔料の代りに所定の
色相になる様にカーボンＭＡ−１００（三菱化成■製カ
ーボンブランク）を加え、他は■と同様にして塗料１０
．１１．１２を得た。

（ｉｉ！ｌ：験片の作成） 塗料８．９を厚さｌｌ１種の軟鋼板に乾燥膜厚１５０μ
になるようにスプレーで塗装し、２０℃１日乾燥後、塗
料１２．３．４．５．６．７．１０．１１．１２を乾燥
膜厚５０μになるようにスプレー塗装し２週間乾燥して
試験片を作成した。

（タンクの作成） 内容１１０リツトルの鉄鋼製タンクに膜厚２０μのエポ
キシ樹脂系プライマーを塗装後、膜厚１５０μになる様
に塗料８．９をスプレー塗装！装し、２０℃１日乾燥後
さらに膜厚５０μになるように塗料１．２．３．４．５
．６．７．１Ｏ１１１１２をスプレー塗装し、タンクを
作成した。

（試験方法） 上記試験片について、第１図に示すように白熱灯を照射
し試験片の裏面温度の測定を行った。なお、第１図の裏
面温度測定手段について説明すると、塗膜１を有する鋼
板２　（寸法１５０Ｘ７０Ｘｌａｍ）を厚さＬ　＝　３
０　ｍ＊の発泡スチロール板３に塗膜１面を上側にして
はめこみ、塗膜面上のｈ　−３７０　ｍｌの位置に白熱
灯（５００Ｗ）第１・リフレクタランプ）４を設置し電
源５を接続する。一方鋼板２の裏面側には温度センサー
６を取りつけ温度記録計７を接続する０以上の如く設定
したのち、室温を２０±１’ｃに保つと共にｔａ１５の
電圧を７０±ＩＶに調整して白熱灯４を点灯し、温度セ
ンサー６の位置における温度を記録計７により記録する
ものである。

また、前記のようにして作成されたタンクに開放口を付
け１．ｌ、２）リクロルエタンを満たし、太陽光の直射
する屋外に７日間保持し内容物の減量を測定した。

以上の結果を第２表に併せて示す。

〔発明の効果〕

以上の実施例の結果からも明らかなように、同一色相で
比較すると試験片の裏面温度、タンク内容物の減量とも
に著しい効果がみられ、本発明によれば太陽の直射を受
ける船舶、各種構造物の外面を被覆することにより、長
期間太陽熱を遮蔽し、内部の温度上昇を抑制し、空国費
の改善あるいは内容物の蒸発消耗を抑制して、エネルギ
ーの節減に顕著な効果を期待しうる太陽熱遮蔽塗料組成
物ならびにそれを用いた被覆構造物を提供することが可
能となるものであり、産業の発展に貢献するところ極め
て大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例に用いられた試験片の裏面温度の測定
手段を示す模式図である。 １・・・塗膜、２・・・鋼板、３・・・発泡スチロール
板、４・・・白熱灯、５・・・電源、６・・・温度セン
サー、７・・・温度記録計。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ビヒクルおよび顔料を主成分とする太陽熱遮蔽塗
   料において、耐候性の優れたビヒクルと、太陽熱遮蔽顔
   料として粒径５０μ以下のＳｉまたはＳｉとＡｌ、Ｆｅ
   、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃａのいずれか１種
   以上との合金１種または２種以上を塗料固形分中に２〜
   ６０重量％含むことを特徴とする太陽熱遮蔽塗料組成物
   。
2. （２）構造物基体の少なくとも最外層に耐候性の優れた
   ビヒクルと、粒径５０μ以下のＳｉまたはＳｉとＡｌ、
   Ｆｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃａのいずれか
   １種以上との合金１種または２種以上が塗料固形分中に
   ２〜６０重量％含まれる太陽熱遮蔽顔料とを主成分とし
   て含む太陽熱反射特性の優れた塗膜層を有し、その下層
   に断熱性の優れた充填物と、付着性・防食性の優れたビ
   ヒクルとを主成分として含む塗膜層を設けたことを特徴
   とする太陽熱遮蔽被覆構造物。
3. （３）下層に含まれる断熱性の優れた充填物が、リン片
   状物質及び／又は球状中空体である請求項２記載の太陽
   熱遮蔽被覆構造物。