JPH03152166A - 遠赤外線放射塗料組成物 - 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〕 本発明は遠赤外線放射塗料組成物に関する。さらに詳し
くは、本発明は無機賞を主材とし、不燃性で、高硬度を
有し、かつ遠赤外線放射性能を有する塗料組成物に関す
る。

〔従来の技術〕

赤外線放射塗料については、従来からも各種検討がなさ
れ、既に製造も行われている。この赤外線放射塗料は赤
外線放射物質を塗料中に配合したものであって、ガス、
電気、石油などを熱源として、数１００℃以上に加熱す
ることにより、塗膜中の赤外線放射物質から赤外線波長
の熱線を放射するようにしたものであり、ストーブ、ガ
ステープルグリル、ガスオーブンなどに利用されている
。

しかし、遠赤外線（波長３μｍ以上）の波長域のものは
、通常１００℃付近以下の温度帯に属するため、その利
用は限定され、この遠赤外線放射物質を配合した塗料は
ほとんどつくられていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、遠赤外領域の波長は被加熱物への熱の浸透性が
優れているため、たとえば調理品、食品などの保湿室、
冷蔵庫などの霜付防止、あるいは雷が積もりに（くする
屋根材など、遠赤外線を利用した有用な用途が種々考え
られる。

したがって、本発明は、そのような用途に使用できる、
遠赤外線放射物質を配合した不燃性で高硬度の遠赤外線
放射塗料組成物を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、アルカリ金属珪酸塩とトリポリリン酸二水素
アルミニウムおよび（または）メタリン酸アルミニウム
を主成分とする無機バインダーに、遠赤外線放射物質を
アルカリ金属珪酸塩１００重量部に対し２〜５０重量部
配置部ることによって、上記目的を達成したものである
。

すなわち、遠赤外線放射物質を結着し保持するバインダ
ーとして、アルカリ金属珪酸塩とトリポリリン酸二水素
アルミニウムおよび（または）メタリン酸アルミニウム
を主成分とする無機バインダーを用いているので、得ら
れる塗膜は不燃性でかつ高硬度で、傷が付きにくく、耐
候性、耐水性が優れている。

上記アルカリ金属珪酸塩は、バインダーの主材となるも
のであるが、このアルカリ金属珪酸塩としては、たとえ
ば市販の１号、２号、３号、４号などの各種珪酸ソーダ
（ソーダ水ガラス）、珪酸カリウム（カリ水ガラス）、
珪酸リチウム（リチウム水ガラス）などが単独でまたは
２種以上混合して用いられる。また、これらのアルカリ
金属珪酸塩は、塗膜の表面を平滑にし、傷がつきにくく
する役割も担っている。

トリポリリン酸二水素アルミニウムやメタリン酸アルミ
ニウムは、上記アルカリ金属珪酸塩の硬化剤として働く
ものである。

アルカリ金属珪酸塩の硬化剤としては、上記トリポリリ
ン酸二水素アルミニウムやメタリン酸アルミニウム以外
にも、ケイフッ化ソーダ、硫酸アルミニウムなどが使用
可能であるが、本発明において特にトリポリリン酸二水
素アルミニウムやメタリン酸アルミニウムを用いるのは
、これらが硬化性能、可使時間、耐水性などの点におい
て他のものより優れているからである。

これらトリポリリン酸二水素アルミニウムやメタリン酸
アルミニウムは単独で使用することもできるし、また両
者を併用することもできる。

アルカリ金属珪酸塩とトリポリリン酸二水素アルミニウ
ムおよび（または）メタリン酸アルミニウムの使用割合
は、アルカリ金属珪酸塩１００重量部に対しトリポリリ
ン酸二水素アルミニウムおよび（または）メタリン酸ア
ルミニウムを５〜３０重量部の範囲、特に８〜２０重量
部の範囲にするのが好ましい、つまり、トリポリリン酸
二水素アルミニウムおよび（または）メタリン酸アルミ
ニウムの使用割合が上記範囲より少なくなると充分な耐
水性を得ることができず、また上記範囲より多くなると
塗膜性能が低下するからである。

遠赤外線放射物質としては、一般に無機化合物が知られ
ているが、優れた遠赤外線放射性能を存する塗料組成物
を得るためには、ステファンボルツマンの法則に従い、
できるだけ遠赤外線の放射効率の大きいものを用いる必
要がある０本発明においては、そのような観点から、遠
赤外線放射物質として無機化合物の混合物またはそれら
の混合物を処理したものを用いる。それらの混合物に使
用する化合物としては、たとえば、ＡＩ、Ｔｉ。

Ｓ　ｒ　−Ｚ　ｒ　ｓ　　Ｍ　ｇ　ＳＣａ　％　　Ｃｒ
　１Ｎ　ｉ　、、Ｆ　ｅ　ｓ　　Ｍｎなどの金属元素の
酸化物、あるいはそれらの金属元素の複酸化物、または
それらの金属元素の炭化物、窒化物などであり、具体的
には、Ａ、ＩｇＯｓ、Ｔ　ｉＯｚ　、Ｓ　ｉ　０１　ｓ
　Ｚ　ｒ　Ｏｔ　、Ｍ　ｇ　ＯＳＣｒ　ｚＯｓ　、Ｍ　
ｎ　Ｏ＠　、Ｆ　ｅ　Ｏなとの酸化物、あるいはＭｇＯ
・Ａ１１０ｓ、ＦｅＯ・５ｉＯ＝、ＭｇＯ・ＺｒＯ，、
Ｆｅ０−ＴＳＯｘ、Ｃａｂ−Ｔｉｌｔ、ＣａＯ・ＺｒＯ
＊などの複酸化物、またはＳｉＣ，ＴｉＣ，ＺｒＣなど
の炭化物、ＢＮ、ＴｉＮ、ＳｉＮなどの窒化物などであ
る。また、この遠赤外線放射物質として、遠赤外線の放
射効率が太き（なるように調製した市販品も販売されて
おり、本発明においては、たとえば三井鉱山社より「遠
赤外線放射セラミックパウダー」として市販されている
成分構成がＳｔｏｗ、Ａｌ５Ｏｓ、ＭｇＯ１Ｍｎ０ｔ　
、Ｆｅｕｄ３のものが好適に使用される。

本発明において、この遠赤外線放射物質は、アルカリ金
属珪酸塩１００重量部に対して２〜５０重量部配合する
。これは、遠赤外線放射物質がアルカリ金属珪酸塩１０
０重量部に対して２重量部より少ない場合は有効な遠赤
外線放射性能が得られず、また遠赤外線放射物質がアル
カリ金属珪酸塩１００重量部に対して５０重量部より多
い場合は塗膜性能が低下するからである。そして、この
遠赤外線放射物質のより好ましい配合量はアルカリ金属
珪酸塩１００重量部に対して５〜４０重量部である。

本発明の遠赤外線放射塗料組成物においては、上記のよ
うなアルカリ金属珪酸塩、トリポリリン酸二水素アルミ
ニウムおよび（または）メタリン酸アルミニウム、遠赤
外線放射物質以外にも、通常の塗料と同様に、着色顔料
（たとえばフタロシアニン系顔料、オーカーキチクドリ
ンなど）や、体質顔料などを必要に応じ適宜配合するこ
とができる０着色顔料の配合量は少量なので、この着色
顔料の配合が塗料組成物の性能に影響を与えることはほ
とんどないが、体質顔料を多く配合すると塗料組成物の
性能に影響を与えるよう嵯なるので、体質顔料を配合す
る場合、その配合量は全塗料組成物中５０重量％以下に
するのが好ましい。

上記のような構成成分より調製される遠赤外線放射塗料
組成物は、無機バインダーを用いた塗料であるため、一
般の無機系塗料と同様に、可撓性に欠け、折曲げなどに
よって塗膜にキレツ（亀裂）が入り、塗膜が剥離するお
それがある。そこで、そのような曲げがかかる状況下で
使用することが予測される場合には、上記塗料組成物中
に有機エマルシヨンを添加することによって、曲げに対
する耐性を高めることができる。

しかし、有機エマルシヨンの種類によっては、アルカリ
金属珪酸塩に基づくアルカリ性によって劣化を受けて塗
膜性能を低下させるおそれがあり、また、添加量が多く
なると不燃性を損なうおそれがあるので、有機エマルシ
ヨンとしてはアクリル酸エステル系エマルジョンを用い
、添加量はアルカリ金属珪酸塩１００重量部に対して固
形分換算で２〜６重量部にするのが好ましい、すなわち
、アクリル酸エステル系エマルジ四ンは耐アルカリ性が
優れていて、アルカリ金属珪酸塩に基づくアルカリによ
っても劣化を受けることが少なく、また、その添加量が
アルカリ金属珪酸塩１００重量部に対して２重量部より
少ない場合は望ましい可撓性を得ることができず、添加
量がアルカリ金属珪酸塩１００重量部に対して６重量部
より多くなると望ましい不燃性を維持することができな
くなるからである。

前記のように遠赤外線は被加熱物への熱の浸透性が優れ
ている。そして、水は遠赤外線に対し大きな吸収能を有
し、遠赤外線を吸収して自己発熱するので、熱伝導や対
流によるものに比べて熱効率やエネルギー効率がよい、
したがって、この特性を利用して、本発明の遠赤外線放
射塗料組成物は、調理品、食品などの保温室または保温
装置、冷蔵庫などの霜付防止、雪国などでプレコートメ
タルなどの屋根材などに使用して、より良（保温し、霜
が付きにククシたり、あるいは雪が積もりにくくするな
どに役立て得る。

〔実施例］ つぎに実施例をあげて本発明をさらに説明する。

ただし、本発明はそれらの実施例のみに限定されるもの
ではない、なお、実施例や比較例中における「部」は重
量部を意味するものである。

実施例１〜６および比較例１〜３ 第１表に示す配合により９種頬の塗料組成物を調製した
。

塗料組成物の調製は、まず、水ガラスと各顔料とをあら
かじめボールミルで１２時間分散して得たミルベースに
、トリポリリン酸二水素アルミニウムまたはメタリン酸
アルミニウムと遠赤外線放射物質を水で５０％スラリー
にしたものを使用直前に加えて混合することにより行っ
た。

上記９種類の塗料組成物を厚さ０．５−のアルミニウム
板および厚さ０．８１の脱脂処理軟鋼板上にそれぞれ乾
燥厚が３５μｍになるように塗布した後、２００℃で３
０分間焼付けして塗膜を形成した。

上記のようにアルミニウムを被塗板とし、その上に塗膜
を形成することによって作製した試験板を用い、塗料組
成物の遠赤外線放射性能を調べた。

この遠赤外線放射性能を調べるための試験は、２２℃、
相対湿度６５％の雰囲気中で上記試験板の塗膜を形成し
ていない側の面を６６℃に加熱した熱板に接触させ、試
験板の塗膜表面の温度をサーモグラフィー（測定波長８
〜１３＃ｍ）によって測定し、定常状態になった時の温
度（つまり、温度変化が生じなくなった時の温度）を評
価対象温度とすることにより行った。

このように塗料組成物の遠赤外線放射性能を塗膜表面の
温度で評価するのは、遠赤外線放射物質を配合した塗料
組成物は、遠赤外線放射物質が熱板からの熱を受けて遠
赤外線を放射するので、遠赤外線放射物質を配合してい
ない塗料組成物に比べて、塗膜表面の温度が高くなるこ
とに基づいている。

各塗料組成物の遠赤外線放射性能を評価した結果を第２
表に示す、評価基準は次の通りである。

Ｏ：塗膜表面の７０％以上が６１”Ｃ以上Ｘｉ！！！１
ｕｌ１表面の７０％以上が５８℃以下第２表 第２表に示すように、本発明の実施例１〜６の塗料組成
物は、いずれも評価がＯで、塗膜表面の７０％以上が６
１℃以上になっていて、遠赤外線放射性能を有すること
が明らかであった。なお、サーモグラフィーでは、温度
は塗膜表面の色調変化で測定されるので、！！Ｉｌ１表
面の７０％以上が６１’Ｃ以上というのは、！ｔ！膜表
面の７０％以上が６１℃以上の温度であることを示す色
調として測定されたことを意味している。

また、前記のように脱脂処理軟鋼板を被塗板とし、その
上に塗膜を形成することによって作製した試験板を用い
て、塗膜の耐水性および耐熱性を調べた。その結果を第
３表に示す、なお、試験方法は次の通りである。

耐水性試験： 試験板を沸騰水に１時間浸漬した後、塗膜からの溶出量
（塗膜減量）を測定する。溶出量が５％（重量％）以下
であれば、耐水性が優れていると判断される。

耐熱性試験： 試験板を５００°Ｃの雰囲気中に１６時間放置した後、
塗膜の剥離の有無を観察する。

第３表 第３表に示すように９本発明の実施例１〜６の塗料組成
物は、耐水性試験において溶出量が４％以下であって耐
水性が優れており、また、耐熱性試験においても塗膜の
剥離がみられず、遠赤外線放射物質を配合したことによ
る耐水性、耐熱性の低下が認められなかった。

実施例７〜１０ 第４表に示す配合により４種類の塗料組成物を調製した
。なお、第４表中の有機エマルシヨンの配合量は固形分
に換算して示している。また、３号ソーダ水ガラス、カ
リ水ガラス、酸化チタン、タルク、トリポリリン酸二水
素アルミニウム、遠赤外線放射物質などは、前記第１表
に記載のものと同様のものである。

第 表 （注） 有機エマルジョンは、昭和高分子社製のアクリル酸エス
テル共重合体エマルジョン「ポリゾールＡＰ−６０４４
（商品名）で、その固形分濃度は約４０％である。

上記実施例７〜ＩＯの塗料組成物を厚さ０．５−のアル
ミニウム板上に実施例１〜６と同様の条件下で塗布し、
焼付けて塗膜を形成した。

上記のようにして作製した試験板を塗膜側を外側にして
１８０度に折曲げ、塗膜表面を観察したが、キレツや塗
膜の剥離は認められなかった。

また、上記試験板（ただし、折曲げ前のもの）を用いて
、実施例７〜１０の塗料組成物の遠赤外線放射性能を実
施例１〜６の場合と同様に調べた結果を第５表に示す、
評価基準も実施例１〜６の場合と同様である。

第５表 第５表に示すように、本発明の実施例７〜１０の塗料組
成物は、いずれも評価が◎で、熱板に接触させることに
より、塗膜表面の７０％以上が６１°Ｃ以上に温度上昇
し、遠赤外線放射性能を有することが明らかであった。

また、これによって、有機エマルジョンの添加による遠
赤外線放射性能の大きな低下が生じないことも明らかに
された。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の遠赤外線放射塗料組成物
は、優れた遠赤外線放射性能を有していた。また、上記
塗料組成物に有機エマルジョンを添加することによって
塗膜に可撓性を付与し、曲げに対する耐性を高めること
もできた。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルカリ金属珪酸塩とトリポリリン酸二水素アル
   ミニウムおよび（または）メタリン酸アルミニウムを主
   成分とする無機バインダーに、遠赤外線放射物質を上記
   アルカリ金属珪酸塩１００重量部に対して２〜５０重量
   部配合してなることを特徴とする遠赤外線放射塗料組成
   物。
2. （２）アルカリ金属珪酸塩１００重量部に対してアクリ
   ル酸エステル系エマルジョンを固形分換算で２〜６重量
   部添加したことを特徴とする請求項１記載の遠赤外線放
   射塗料組成物。