JPH04258675A

JPH04258675A - 遮熱・着雪防止塗料

Info

Publication number: JPH04258675A
Application number: JP3020967A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Matsumoto; 清松本; Yujiro Kamata; 鎌田　勇二郎; Kenji Najima; 憲治名島; Toshiyuki Kuwabara; 敏行桑原; Nobuo Tomizawa; 冨沢　信夫; Naoto Ogawa; 直人小川; Hisao Hayakawa; 早川　尚生; Fumio Yamamoto; 文雄山本
Original assignee: SOKO SEIREN KK; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: SOKO SEIREN KK; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1991-02-14
Filing date: 1991-02-14
Publication date: 1992-09-14
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: JP2831140B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築物、構造物、運輸
機関その他各種の陸上・海上構造物等に塗装して、遮熱
性と着雪防止性を発揮できる新規な塗料に関するもので
あり、年間を通して塗料の機能性が発揮でき、更にあら
ゆる分野に適用可能な塗料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、太陽光の遮熱対策としては、低熱
伝導率を有する粒子状赤外線反射物質（例えばチタン酸
アルカリ金属）などを内添した日除けシート、テント、
或いは空気膜構造物用のシート材などのシート状製品や
発泡剤が一般に使用されている。

【０００３】一方、着雪関係について言えば、冬期の積
雪地帯では建築物、構造物、送電線用鉄塔などの倒壊、
損傷、送電線の断線が発生し、更に寒冷圏においては船
舶、車両、航空機などの運輸関係をはじめ、海上・陸上
構造物などが着雪氷により運行不能や機能障害を多発し
、人命を失う事故さえも発生する。その対策として人力
による除雪、除氷作業という多大な労力と費用を要する
防止策や熱エネルギーを利用した電熱ヒーター、ヒート
パイプ、温水吹き付け法や各種の塩類、グリコール類、
グリース類等の散布、塗布法及び物体表面にフッ素樹脂
系、シリコーン樹脂系、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂
系、微粒子樹脂系及び各種の共重合物、更には各種アル
カリ金属との配合物などの塗料を塗装していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】遮熱効果に関しては、
現在ほとんどがシート状物を日除けカバーとして使用し
ているが、シート状であるため、建築物、構造物、形状
の複雑な物品には適用不可能であり、利用分野が非常に
限定されている。従って、塗料タイプでこの性能を保持
するものの開発が強く望まれている。

【０００５】一方、現在市販されている着雪防止性塗料
については、種々のタイプがあるがいずれも作業性、費
用及び塗装後の機能耐久性に問題を有している。即ち、
いずれも塗工してから数ケ月は一般塗料と比較してかな
りの効果が認められるが、その後は効果が低下し、ほと
んど一般塗料との差が認められなくなる。従って、長期
間の性能の耐久化が必要となる。

【０００６】また、遮熱と着雪防止性の両機能を兼ね備
えた塗料は未だ実現されていないのが現状であり、これ
らの機能を保有する塗料を開発することにより、年間を
通じて使用可能となり、また、あらゆる地域・分野に適
用可能な塗料となる。このような現状に鑑み、本発明の
目的とするところは、遮熱性と着雪防止性の両者を兼ね
備えた耐久性能を有する塗料を提供することにある。即
ち、本発明は、被塗装物に塗装されて、夏期には太陽か
らの熱エネルギーを遮断して太陽光による厳しい過熱を
防ぎ、かつ冬期には着雪防止機能により豪雪地帯での着
雪氷による船舶、鉄道、電力、家屋の災害を防止し、ま
たは軽減できる遮熱・着雪防止塗料を課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の遮熱・着雪防止塗料は、赤外線を効率よく反射する
とともに遠赤外線を効率よく放射する機能を有する遮熱
フィラー、着雪に対する塗膜の摩擦係数を低下させる高
耐久撥水性添加剤、分散剤、塗装適性向上剤及び着雪と
塗膜の表面接着力を最小にする化学反応樹脂を含有して
成ることを特徴とするものである。本発明の遮熱・着雪
防止塗料は、上記化学反応樹脂１００重量部に対して、
上記遮熱フィラー１０〜３００重量部、上記高耐久撥水
性添加剤０．０１〜５０重量部、上記分散剤０．１〜１
０重量部、上記塗装適性向上剤０．１〜２０重量部を添
加して成るものが特に好ましい実施態様として挙げられ
る。

【０００８】本発明の上記化学反応樹脂はシリコーンゴ
ム、アクリル・シリコーン樹脂及びフッ素樹脂から成る
群より選ばれる１以上であることが特に好ましい。また
、本発明の上記遮熱フィラーは酸化チタンを主成分とし
て成り、且つ粒径０．１〜１μｍであることが特に好ま
しい。上記高耐久撥水性添加剤としては、シリコーンオ
イル、シリコーン化合物パウダー、微粒子シリコーンゴ
ム弾性体、シリコーンワニス及びフッ素レジンパウダー
から成る群より選ばれる少なくとも１種以上であること
が特に好ましい。上記分散剤としては、シランカップリ
ング剤、アルミニウム系カップリング剤、チタネート系
カップリング剤から成る群より選ばれる少なくとも１種
以上であることが特に好ましい。上記塗装適性向上剤は
カルボン酸共重合体、アニオン系又はポリエーテル，エ
ステル型界面活性剤、酸化ポリエチレンワックス剤から
成る群より選ばれる少なくとも１種以上であることが特
に好ましい。

【０００９】

【作用】本発明者らは遮熱性能及び着雪防止性能を光学
的、界面化学的に研究した。その結果、光学的には、太
陽光の持つ熱エネルギーが集中している波長０．２〜２
μｍ領域（赤外線）を効率よく反射すれば、すなわち後
述する測定法で測定した太陽光吸収率をαとするとき吸
収率αが０．２０以下であれば、遮熱性能が極めて良好
との知見を得た。

【００１０】一方、着雪防止性能に関しては、イ）光学
的には２μｍ以上の遠赤外線放射が高いこと、すなわち
後述する測定法で測定した遠赤外線放射率をεとすると
き放射率εが０．９０以上であり、かつロ）界面化学的
には雪が付着する物体表面において、塗膜の持つ表面自
由エネルギーが小さくて水滴との接触角が大きく、更に
摩擦係数が非常に小さな状態であること、が必要である
との知見を得た。本発明者らはこれらの知見に基づき、
両者の機能を満足させる組成物を塗料化することに努力
した結果、太陽からの熱エネルギー集中波長域である赤
外線を効率よく反射させることによる遮熱機能を有し、
かつ遠赤外線放射及び耐久撥水性による着雪防止性を有
する本発明の塗料に到達できた。

【００１１】以下に、本発明の塗料の構成成分について
詳細に説明する。（ａ）化学反応樹脂以下に具体的に説明する本発明に使用する化学反応樹脂
は着雪と塗膜の表面接着力（界面自由エネルギー）を最
小にするような樹脂である。金属、プラスチック、木材
などの基材に対して優れた接着性を有し、接着耐久力に
関しても非常に良好である。更に、低表面自由エネルギ
ー、低摩擦係数などの特性を有している。また、フィラ
ーの高充填量添加時においても塗膜強度の低下が非常に
少ないという特徴を有する。一般的には、１液または２
液型で常温硬化、焼付硬化、光硬化、ＵＶ硬化、ＥＢ硬
化方式などが用いられているが、実際の塗装作業では２
液型の常温硬化方式が好ましい。

【００１２】具体的には、以下の３タイプの樹脂が特に
これらの条件を充分に満足することが明らかになった。 ■基本ポリマーとしてのジヒドロキシジメチルポリシロ
キサンと加水分解性基含有ケイ素化合物であるアルコキ
シシランの縮合反応物であるシリコーンゴムタイプの樹
脂。このタイプは、ゴム弾性を保持し、しかもこの特性
が−７０℃〜２００℃ぐらいまでの広い温度範囲で有効
であるため、屋外での使用や伸縮度を有する基材に対し
ては特に良好な結果を示す。また、架橋方式によっては
酢酸、オキシム、アミン、アルコール、アミド、アセト
ン及びマスチックタイプなどがあるが無臭で腐食性がな
く、接着性の優れたアルコール、アミド、アセトン、マ
スチックタイプなどが最も好ましい。

【００１３】■アクリル樹脂を主剤とし、シリコーン化
合物を硬化剤としたアクリル・シリコーン樹脂。このタ
イプの樹脂はアクリルの有する各種基材に対しての優れ
た接着性、耐汚染性、低コスト性とシリコーンの有する
耐候性、撥水性、耐熱耐寒性などの特性を兼ね備えたも
のである。

【００１４】■フッ素樹脂。フッ素系樹脂は特に熱、低
摩擦性、界面活性、防汚性、耐候性、化学安定性などに
優れた特性を有し、これらの複合機能が利用可能である
。このタイプの樹脂は必要な機能、基材などに応じて、
ポリマーの選択が必要であるが、本発明塗料に関しては
、四フッ化エチレン重合体、四フッ化エチレン・パーフ
ロロアルキルビニルエーテル共重合体が好ましい。

【００１５】（ｂ）遮熱性フィラー赤外線を効率よく反射するとともに遠赤外線を効率よく
放射する機能を有するもの。具体的には粒径が０．１〜
１μｍの範囲内のものが好ましく、太陽光線の遮光機能
を付与させるため通常可視光波長の１／２以下で０．２
〜０．５μｍの範囲内のものが特に好ましい。材質とし
ては酸化チタンを主成分とし、必要に応じて酸化マグネ
シウム、酸化ケイ素、アルミナ、酸化亜鉛などを添加し
て構成された無機質フィラーであり、配合例を下記表１
に示す。なお酸化ケイ素、アルミナは微粒子酸化チタン
の活性化抑制のために該酸化チタン微粒子表面に薄膜と
してコーティングされたものであってもよい。

【表１】　　適量の遮熱性フィラーを塗膜中に充填した際の光学
特性は太陽光吸収率αの値が０．２０以下でかつ遠赤外
放射率εの値が０．９０以上を示す。

【００１６】ここで、本発明の太陽光吸収率αについて
説明する。まず可視域の光（波長λ）について二光束積
分球方式で測定したときの試験片の反射率をＲｓ、標準
白色板の反射率をＲｒとするとき、波長λでの吸収率α
（λ）は α（λ）＝１−（Ｒｓ／Ｒｒ）である。波長λ０　からλ１　にわたって測定し、下記
式（１）により算出したものが太陽光吸収率αである。

【数１】

【００１７】次に、本発明の遠赤外線放射率εについて
説明する。遠赤外域の光（波長λ）について二光束標準
黒体方式で測定したときの試料からの放射強度をＩｓ、
標準黒体からの放射強度をＩＢ　とするとき、波長λで
の放射率ε（λ）は ε（λ）＝〔Ｉｓ（λ）〕／〔ＩＢ（λ）〕である。波
長λ０　からλ１　にわたって測定し、下記式（２）に
より算出したものが遠赤外線放射率εである。

【数２】

【００１８】（ｃ）高耐久撥水性添加剤雪を滑落させる
に充分低い摩擦係数を塗膜に付与するための高耐久撥水
性添加剤としては、撥水性を有しかつブリードアウト現
象の小さな樹脂又は添加剤が好ましく、例えばアルコー
ル共重合物またはエポキシポリエーテル系またはアミノ
変性シリコーンオイル、ジメチルオイル含有シリカゲル
パウダー、アルコキシシランのアルコール反応型縮合タ
イプシリコーンワニスおよび四フッ化ポリエチレン樹脂
パウダーなどが特に好ましいことが、鋭意検討の結果明
らかになった。

【００１９】（ｄ）分散剤機能性フィラーや添加剤等を分散させるための分散剤と
しては、遮熱フィラーの表面に化学的に結合し、有機質
の被膜を作るシランカップリング剤（ヘキサメチルジシ
ラザン、メチルトリメトキシシラン）、アルミニウム系
カップリング剤、チタネート系カップリング剤などが挙
げられ、０．１〜１０重量部添加することにより分散安
定性が得られることが明らかになった。

【００２０】（ｅ）塗装適性向上剤、製品の貯蔵安定性および塗装時の均一性を得る上での添
加剤として、カルボン酸共重合体、アニオンおよびポリ
エーテル・エステル型界面活性剤、酸化ポリエチレンワ
ックス剤などを用いることができる。少なくとも０．１
　〜２０重量部添加することにより、機能性、基材との
密着性に悪影響を及ぼさずに上記効果が得られる。

【００２１】本発明塗料を塗装する場合の膜厚としては
、５０〜２００μｍ程度が通常である。５０μｍ以下で
も本発明の塗料の効果は有効であるが、太陽光の反射性
能の面からは５０μｍ以上であることが望ましい。また
、本発明塗料には、その用途に応じて適宜溶剤を加えて
用いることができる。

【００２２】

【実施例】以下、実施例、比較例を挙げて本発明を具体
的に説明する。なお、実施例、比較例に記載の組成値は
すべて重量部又は重量％を示す。実施例１常温硬化型フッ素樹脂（大日本インキ化学工業社製、Ｋ
−７００）１００部、フィラー（組成：ＴｉＯ２　９９
％，ＳｉＯ２　及びＡｌＯ３　合計量で１％、サイズ：
０．２〜０．５μｍ）３０部、アミノ変性シリコーンオ
イル（東レ・ダウコーニング社製、ＳＦ８４２７）５部
、シランカップリング剤（東レ・ダウコーニング社製、
ＳＨ６０２０）３部、塗装適性向上剤（共栄化学工業社
製、ターレン２０００）１部を予めミキサー攪拌し、そ
の後サンドミルで均一に分散することにより、本発明の
遮熱・着雪防止塗料を作製した。この塗料をアルミ板上
にアプリケーターで塗工し、常温で硬化した。この時の
膜厚は８０μｍであった。

【００２３】比較例１常温硬化型アクリル樹脂（大日本インキ化学工業社製、
アクリルディックＦＬ１２１）１００部に酸化チタン（
石原産業社製、タイペークＣＲ９３、ＴｉＯ２　９０％
含有、平均粒径０．２９μｍ）３０部、シランカップリ
ング剤（東レ・ダウコーニング社製、ＳＨ６０２０）３
部を実施例１と同様の条件で塗料とし、同様に試験片を
作製した。

【００２４】実施例１及び比較例１の各試験片につき、
遮熱性に関しては光学的手法による測定、着雪防止性に
関しては、光学的手法および界面化学的に測定した。こ
れらの結果を表２および図１に示す。

【表２】

【００２５】さらに、実施例１と比較例１の塗料の塗膜
（膜厚１００μｍ）を図１に示すようにアクリル筒（３
００ｍｍφ×５ｍｍｔ　）で囲み、赤外線ランプ照射し
て塗膜部における照射量を７００ｋｃａｌ／ｍ２　ｈｒ
として、塗膜下部のステンレス容器（３００ｍｍφ×１
５０ｍｍＨ　×０．５ｔ　）内の×部分で雰囲気温度の
経時変化を測定して、遮熱性を試験した。結果を図２の
グラフに示す。図２において横軸は照射時間（ｈｒ）、
縦軸は温度（℃）を示す。

【００２６】実施例２２液型常温硬化型シリコーンゴム（東レ・ダウコーニン
グ社製、ＳＥ９５２２）１００部、フィラー（組成：Ｔ
ｉＯ２　９９％，ＳｉＯ２　及びＡｌＯ３　合計量で１
％、サイズ：０．２〜０．５μｍ）４０部、アミノ変性
シリコーンオイル（東レ・ダウコーニング社製、ＳＦ８
４２７）１部、塗装適性向上剤（共栄化学工業社製、タ
ーレン２０００）１部、アルミニウム系カップリング剤
（味の素社製、プレンアクトＡＬ−Ｍ）２部をそれぞれ
実施例１と同様の条件で塗料とし、試験片を作製した。

【００２７】比較例２市販の常温硬化型アルキッド塗料（ロックペイント社製
、ロックコートホワイト、ＴｉＯ２　含有の白色塗料）
により、実施例１と同様の方法で試験片を作製した。

【００２８】実施例２、比較例２の試験片の遮熱性、着
雪防止性について表３に示す項目につき測定した。結果
も表３に示す。なお、塗膜−氷剪断接着力は、図３に示
すように表面に塗膜を形成した試験片１の上に内径４０
ｍｍのアルミ製リング２を載せ、該リング２内に高さ２
０ｍｍまで蒸留水を注ぎ、−２０℃で２時間冷凍して得
た氷３の付着した試験片１をＡ方向に引張り、氷３と塗
膜との接着面が離れたときの荷重をロードモル４で測定
することにより、算出した。

【表３】

【００２９】実施例３２液型常温硬化型アクリル・シリコーン樹脂（鐘淵化学
工業社製、ゼムラックＡＭ１２２６）１００部に対しフ
ィラー（組成：ＴｉＯ２　９９％，ＳｉＯ２　及びＡｌ
Ｏ３　合計量で１％、サイズ：０．２〜０．５μｍ）３
０部、シリカパウダー（日本アエロジル社製、ＡＥＲＯ
ＳＩＬ　　Ｒ９７２）２０部、塗装適性向上剤（共栄油
脂化学工業社製、フローノンＳＲＤ８０）１部、シラン
カップリング剤（東レ・ダウコーニング社製、ＳＨ６０
２０）３部をそれぞれ実施例１と同様の条件で塗料とし
試験片を作製した。

【００３０】比較例３常温硬化型ウレタン樹脂（大日本インキ化学工業社製、
バーノックＤＭ６７７）１００部に対し炭化ジルコニウ
ム（ＺｒＣ、三菱金属社製）２０部を添加したものを実
施例１と同様の条件で塗料とし、試験片を作製した。

【００３１】実施例３、比較例３の試験片の遮熱性、着
雪防止性についての試験結果を表４に示す。

【表４】

【００３２】実施例４２液型常温硬化型アクリル・シリコーン樹脂（鐘淵化学
工業社製、ゼムラックＡＭ１２２６）１００部、フィラ
ー（組成：ＴｉＯ２　９９％，ＳｉＯ２　及びＡｌＯ３
　合計量で１％、サイズ：０．２〜０．５μｍ）４０部
、シリコーンワニス（東レ・ダウコーニング社製、ＳＨ
８０６Ａ）１０部、塗装適性向上剤（共栄油脂化学工業
社製、ターレン２０００）１部、シランカップリング剤
（東レ・ダウコーニング社製、ＳＨ６０２０）２部を実
施例１と同様の条件で塗料とし試験片を作製した。

【００３３】比較例４常温硬化型アルキッド樹脂（大日本インキ化学工業社製
、ベッコゾールＥＳ６０１２−６０）１００部、酸化チ
タン（石原産業社製、タイペークＣＲ９３、ＴｉＯ２　
９０％含有、平均粒径０．２９μｍ）４０部、シランカ
ップリング剤（東レ・ダウコーニング社製、ＳＨ６０２
０）２部を実施例１と同様の条件で塗料とし、試験片を
作製した。

【００３４】実施例４、比較例４の試験片の遮熱性、着
雪防止性についての試験結果を表５及び表６に示す。

【表５】

【表６】

【００３５】以上の実施例、比較例における各試験項目
の測定方法は次の通り。太陽光吸収率　　：二光束積分球方式により、前記式（
１）から算出。遠赤外線放射率：二光束標準黒体方式により、前記式（
２）から算出。接触角、転落角：協和界面科学工業社製接触角計による
。剪断接着力　　　　：図３の水平引張方式による（測定
温度−５℃）。

【００３６】

【発明の効果】本発明の遮熱・着雪防止塗料は、太陽光
反射性能に優れると同時に遠赤外線放射性及び耐久撥水
性に優れており、このことから遮熱性と着雪防止性を兼
ね備えるため、夏期には太陽からの熱エネルギーを遮断
し冬季には着雪防止、着雪氷による船舶，航空機，鉄道
，通信，電力，家屋等の災害防止と、年間を通して機能
を発揮し、かつあらゆる分野に使用できる実用的な塗料
であると共に、過酷な条件下でも用い得る経済的な塗料
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における遮熱性能試験（塗膜を施した一
定空間内の雰囲気温度の経時変化を測定）の方法を説明
する概略図である。

【図２】実施例１及び比較例１の塗料について、図１の
遮熱性能試験を行った結果を示すグラフ図である。

【図３】本発明における、塗膜−氷　　剪断接着力の測
定方法を説明する概略図である。

【符号の説明】

１　　試験片２　　アルミ製リング３　　氷４　　ロードセル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　赤外線を効率よく反射するとともに遠
赤外線を効率よく放射する機能を有する遮熱フィラー、
着雪に対する塗膜の摩擦係数を低下させる高耐久撥水性
添加剤、分散剤、塗装適性向上剤及び着雪と塗膜の表面
接着力を最小にする化学反応樹脂を含有して成る遮熱・
着雪防止塗料。
【請求項２】　　上記化学反応樹脂１００重量部に対し
て、上記遮熱フィラー１０〜３００重量部、上記高耐久
撥水性添加剤０．０１〜５０重量部、上記分散剤０．１
〜１０重量部、上記塗装適性向上剤０．１〜２０重量部
を添加して成る請求項１に記載の遮熱・着雪防止塗料。
【請求項３】　　上記化学反応樹脂がシリコーンゴム、
アクリル・シリコーン樹脂及びフッ素樹脂から成る群よ
り選ばれる少なくとも１種以上であることを特徴とする
請求項１又は２に記載の遮熱・着雪防止塗料。
【請求項４】　　上記遮熱フィラーが酸化チタンを主成
分として成り、且つ粒径０．１〜１μｍであることを特
徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の遮熱・着雪
防止塗料。
【請求項５】　　上記高耐久撥水性添加剤が、シリコー
ンオイル、シリコーン化合物パウダー、微粒子シリコー
ンゴム弾性体、シリコーンワニス及びフッ素レジンパウ
ダーから成る群より選ばれる少なくとも１種以上である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の遮
熱・着雪防止塗料。
【請求項６】　　上記分散剤が、シランカップリング剤
、アルミニウム系カップリング剤、チタネート系カップ
リング剤から成る群より選ばれる少なくとも１種以上で
あることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載
の遮熱・着雪防止塗料。
【請求項７】　　上記塗装適性向上剤がカルボン酸共重
合体、アニオン系又はポリエーテル，エステル型界面活
性剤、酸化ポリエチレンワックス剤から成る群より選ば
れる少なくとも１種以上であることを特徴とする請求項
１乃至６のいずれかに記載の遮熱・着雪防止塗料。