JPH08127736A - 断熱性塗材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】薄塗り塗膜においても断熱性を充分発揮するこ
とができ塗膜の密着性、塗膜間の密着性を高め耐候性、
耐久性を高めることができさらに表面硬度の高い断熱性
塗材を提供することである。 【構成】 硬化後透明あるいは半透明塗膜層を形成する
合成樹脂エマルジョン組成物に圧縮強度６００ｋｇｆ／
ｃｍ^２以上、カサ比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、融点
１５００℃以上のセラミツク微細中空粒子又はセラミツ
ク微細真空中空粒子と粒径０．０１〜５．０ｍｍの無機
質粉末を配合してなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は断熱性を有する塗膜を
形成し得る塗材に関する。この塗材は例えば建造物の
柱、壁、天井、屋根等の内・外装、電車の屋根などに使
用される。

【０００２】

【従来の技術】 従来断熱性のある塗材としては無機又
は有機の微細発泡体又は微細中空発泡体を骨材に使用し
たものが用いられていた。しかしいずれも満足な断熱効
果の得られるものは無かった。無機の微細発泡体として
パーライト、火山れき、バーミキュライト焼成物、微細
中空発泡体としてシラスバルーン、ガラスバルーン、シ
リカバルーン等を挙げることができる。これらを塗材の
断熱性付与骨材として使用した場合微細発泡体はオープ
ンポアであるため熱伝導率は低くならず、又微細中空体
は圧縮強度が低く塗材の真空脱気混練工程において大半
が破壊してしまい共に充分な断熱性は期待できなかっ
た。市販のシラスバルーンは完全中空体が重量で３分の
１、嵩で約２分の１であるため断熱性を上げるための効
率はさらに悪い。

【０００３】 シラスバルーンの圧縮強度（水圧強度）
は８０ｋｇｆ／ｃｍ^２であり、その他従来のバルーンも
２００〜３００ｋｇｆ／ｃｍ^２である。完全な微細中空
粒子であれば熱伝導率は０．１ｋｃａｌ／ｍｈ℃前後で
あるが、微細発泡体あるいは強度の弱い微細中空発泡体
は破壊が多く断熱性は良くなかった。

【０００４】 有機の微細発泡体又は微細中空発泡体を
骨材に使用したものは、塗膜の表面硬度が著るしく低下
しきずがつき易く耐候性も悪く特に酸性雨に対する抵抗
力が悪くなるのであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】 塗膜に断熱性を付与
することによって建物内外部からの温度変化に対する抵
抗を増大せしめることにより塗装下地および塗膜相互の
密着性を高め塗材としての耐候性、耐久性を高めること
ができる。さらに該塗材の上面に防水材、融雪塗材等を
塗布した場合その効果を一層高めることができ電気絶緑
性も高めることができる。このため従来の塗材の２分の
１ないし３分の１程度の薄塗りでも充分性能が期待でき
る断熱性塗材の開発が望まれていたのである。

【０００６】 本発明はかかる実情に鑑みなされたもの
であり、その目的は、従来不可能とされていた薄塗り塗
膜においても断熱性能を充分発揮することができ塗膜の
密着性、塗膜間の密着性を高め耐候性、耐久性を高め得
ることができさらに塗膜表面硬度の高い断熱性塗材を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 本発明は上記の目的の
もとに鋭意開発を進め圧縮強度の高いセラミツク微細中
空粒子を塗材骨材として使用することによって断熱性塗
材を完成したのである。

【０００８】 本発明に係る断熱性塗材は硬化後透明あ
るいは半透明塗膜層を形成する合成樹脂エマルジョン組
成物に、圧縮強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上、カサ比重
０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３融点１５００℃以上のセラミ
ツク微細中空粒子又はセラミツク微細中空粒子の中空内
部が真空であるセラミツク微細真空中空粒子と粒径０．
０１〜５．０ｍｍの無機質粉末を配合してなるものであ
る。

【０００９】 本発明に使用したセラミツク微細中空粒
子又はセラミツク微細真空中空粒子は、従来の微細中空
粒子に比較して特に圧縮強度が高く、且つ融点の高いも
のであり、さらに断熱性能にも優れたもので、塗材製造
過程で生ずる高い応力、剪断力にも耐え得ることができ
低比重で高強度高断熱性の塗材を可能ならしめたのであ
る。

【００１０】

【作用】 本発明に使用する乾燥硬化後透明あるいは半
透明膜層を形成し得る合成樹脂エマルジョン組成物とし
ては、アクリル系樹脂エマルジョン、酢酸ビニル系樹脂
エマルジョン、塩化ビニル系樹脂エマルジョン、塩化ビ
ニリデン系樹脂エマルジョン、スチレン・ブタジエン系
樹脂エマルジョン、エポキシ系樹脂エマルジョンおよび
アクリル酸エステル、スチレン、エチレン、ビニルエス
テル、酢酸ビニル合成ゴム等との共重合したものなどで
ある。

【００１１】 例えばこれらの共重合したものとしては
アクリル／酢酸ビニル共重合体、塩化ビニリデン／ブチ
ルアクリレート共重合体、エチレン／酢酸ビニル共重合
体等が挙げられる。合成樹脂エマルジョン組成物の使用
量は８〜２０重量％の範囲とする。８重量％以下では塗
材の物性が上がらず２０重量％以上では塗材の安定性が
低下する。

【００１２】 微細中空発泡体を断熱性付与骨材に使用
する場合最も重要なことは、微細中空発泡体の圧縮強度
である。微細中空発泡体の圧縮強度とは耐水圧強度と同
意語であり、圧縮強度の測定は、微細中空発泡体を水中
で加圧し水に加えられた圧力が微細中空発泡体に伝わり
微細中空発泡体が破壊する圧力を圧縮強度とするのであ
る。

【００１３】 優れた性能を示すことのできる塗材は、
混練工程が充分でなければならず、均一な製品で品質の
良い塗材には特に重要である。また塗材中の空気を除去
するため真空状態で混練する必要がある。混練時の塗材
・骨材に加わる応力及び剪断力は、約４００ｋｇｆ／ｃ
ｍ^２前後になると言われている。

【００１４】 微細中空発泡体には、このような高圧に
耐え得るものが無かったので、断熱材付与骨材として使
用して充分な断熱性能が得られるものは皆無であった。

【００１５】 次に微細中空発泡体を断熱性付与骨材に
使用する場合に重要なことは、熱伝導率である。微細中
空発泡体を一定の容器に充填した状態における熱伝導率
は微細中空発泡体の粒径にもよるが一般に０．１（ｋｃ
ａｌ／ｍｈｒ℃）前後である充填した微細中空発泡体の
半分が破壊されたものである場合熱伝導率は大体０．２
（ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃）に低下する。

【００１６】 充填した微細中空発泡体の中空内部が真
空の場合熱伝導率は、０．０３〜０．０５（ｋｃａｌ／
ｍｈｒ℃）に向上する。

【００１７】 破壊されない完全な微細中空発泡体が断
熱性付与骨材として使用された場合、従来の断熱塗材の
２分の１ないし３分の１の膜厚で優れた効果が得られる
のである。微細中空発泡体の中空内部が真空である場合
はさらに断熱性能が向上する。

【００１８】 断熱塗材は単に断熱性があれば良いとい
うものではない。断熱塗材は下塗り材として使用する場
合中塗り又は上塗り材として使用される場合もある。特
に中塗り又は上塗り材として使用された場合、塗膜の表
面硬度が重要である。９Ｈ以上の硬度のある塗膜でしか
も衝撃強度の高い塗膜でなければ外装用には充分ではな
い。

【００１９】 圧縮強度の高い破壊されない完全な微細
中空発泡体が塗材・骨材に使用された場合、上記の条件
を充分満足させることができるのである。

【００２０】 本発明に係る断熱塗材の微細中空発泡体
は、塗材製造工程におけるいかなる混練条件においても
全く破壊されることがなく、しかもその塗膜の硬度およ
び衝撃強度を高らしめるため、圧縮強度６００ｋｇｆ／
ｃｍ^２以上、カサ比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、融点
１５００℃以上のセラミツク微細中空粒子又はセラミツ
ク微細真空中空粒子を使用するのである。

【００２１】 セラミツク微細中空粒子の粒径は、２０
〜３５０μｍの範囲のものを使用し、細目２０〜７５μ
ｍ、中目７５〜１５０μｍ、荒目１５０〜３５０μｍと
して粒度調整により混合使用する。

【００２２】 カサ比重は粒度の細かいものは重く、荒
いものは軽くなる。このためカサ比重の範囲は０．３〜
０．５ｇ／ｃｍ^３となる。セラミツク微細中空粒子又は
セラミツク微細真空中空粒子の使用量は１０〜４０重量
％の範囲とする。１０重量％以下では断熱効果が顕著と
は言えず、４０重量％以上では塗材の粘性が低下する。

【００２３】 セラミツク微細中空粒子に融点の高いも
のが必要な理由は２つある。第１はセラミツク微細中空
粒子はその材質に起因するのは当然であるが一般的に圧
縮強度は融点の高いもの程強いということが言えるので
ある。圧縮強度と融点とは大略比例関係にあり、圧縮強
度を６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上とするならばその融点は
１５００℃以上としなければならない。

【００２４】 第２は断熱塗材を塗布した面に火炎が加
えられた場合塗材のバインダーは炭化してもセラミツク
微細中空粒子はそのまま残存し断熱性があるため裏面温
度の上昇を最少限に押さえることができるからである。

【００２５】 本発明に使用する無機質粉末は花崗岩、
安山岩、大理石、蛇紋岩、粘板岩、砂岩、石灰岩、凝灰
岩、珪岩などの天然石を粉砕し粒度調整したものあるい
は珪砂、珪石粉、フライアッシュ、シリカヒューム、ク
レー、タルク、カオリン、陶磁器粉砕物、徐冷高炉スラ
グ粉砕物、シリカ質ダスト等である。

【００２６】 無機質粉末の粒子径は細目０．０１〜
０．５ｍｍ、中目０．５〜１．５ｍｍ、荒目１．５〜
５．０ｍｍとしこれらを調整配合して使用する。無機質
粉末の使用量は２０〜６０重量％の範囲とする。

【００２７】 本発明に係る断熱塗材には以上の他必要
に応じて塗材の性状を向上させるため、分散剤として各
種の界面活性剤、エマルジョンを安定化させる乳化剤、
エマルジョンのあわ立て防止剤、増粘剤、たるみ防止
剤、沈降防止剤、凍結防止剤などを添加しても良い。

【００２８】 さらに塗膜の性能を向上させる目的で塗
膜にたわみ性を与える可塑剤、熱、光による劣化防止を
図る安定剤、かびの発生を防止するかび止め剤等を添加
しても良い。

【００２９】 塗膜を着色するため各種無機質着色顔
料、無機質体質顔料あるいは有機着色顔料、陶磁器細
粒、着色珪砂などを用いても良い。

【００３０】

【実施例】 本発明の実施例について詳述する。

【００３１】 実施例１ 合成樹脂エマルジョン組成物として合成ゴム変性アクリ
ル共重合エマルジョンを１５重量％、セラミツク微細中
空粒子２５．０重量％、無機質粉末４６．５重量％、有
機質添加剤（分散剤他）５．０重量％、無機体質顔料
４．０重量％、無機顔料４．５重量％以上の配合になる
組成物を真空脱気混練装置で充分混合攪拌し断熱塗材を
得た。

【００３２】 セラミツク微細中空粒子はアルミナ４０
％、シリカ６０％の組成物からなるものを使用し、その
物性は圧縮強度７００ｋｇｆ／ｃｍ^２、融点１６００
℃、嵩比重０．４ｇ／ｃｍ^３、熱伝導率０．１（ｋｃａ
ｌ／ｍｈｒ℃）で、完全な中空粒子のみで構成されてい
る。セラミツク微細中空粒子の粒度調整は細目２０重量
部、中目３０重量部、荒目３０重量部とした。

【００３３】 無機質粉末は花崗岩を粉砕した砕石粒子
を用い粒度調整は細目４０重量部、中目３０重量部、荒
目１０重量部とした。

【００３４】 実施例２ 合成樹脂エマルジョン組成物として酢酸ビニル共重合エ
マルジョンを１４重量％、セラミツク微細中空粒子２７
重量％、無機質粉末４３．５重量％、有機質添加剤分散
剤他）５．０重量％、無機体質顔料５．０重量％、無機
顔料５・５重量％以上の配合になる組成物を真空脱気混
練装置で充分混合攪拌し断熱塗材を得た。

【００３５】 実施例２で用いたセラミツクス微細中空
粒子は実施例１において使用したものと同じである。無
機質粉末は徐冷高炉スラグ粉砕物と珪砂と大理石粉砕粒
子を３：１：２の割合で混合した混合無機質粉末を使用
し粒度調整は細目４０重量部、中目３０重量部、荒目１
０重量部とした。

【００３６】 比較例１ 実施例１における配合のうちセラミツク微細中空粒子を
シラスバルーン（Ｓ社製に置き替えた配合の塗材を作成
した。シラスバルーンの粒度調整はセラミツク微細中空
粒子と同じである。

【００３７】 比較例２ 実施例２における配合のうちセラミツク微細中空粒子を
シラスバルーン（Ｓ社製）に置き替えた配合の塗材を作
成した。シラスバルーンの粒度調整はセラミツク微細中
空粒子と同じである。

【００３８】 実施例１および実施例２、比較例１およ
び比較例２で得られた塗材を各々２．３ｍｍ厚の鉄板に
塗布した。試験に用いた鉄板の寸法は２００×２００ｍ
ｍである。実施例１および２と比較例１および２の性能
比較表を表１に示す。

【００３９】 表１に示す混練後の容積変化は容積変化
が全くない場合を１００とした。塗膜の断熱性はガスバ
ーナーの先端を塗膜に当て塗膜を火炎によって炎焼赤熱
せしめた後の塗膜状況の変化及び鉄板裏面の変化を観察
した。ガスバーナーの先端は約１２００℃で塗膜に当て
ている時間は約３０秒である。

【００４０】 塗膜の密着性は碁盤目試験により１００
箇のうちいくつ剥離したかを示すものである。

【００４１】 塗膜の衝撃試験はＪＩＳＡ１４２１に準
じて行ない、供試体にひび又は亀裂の生ずる落錘の高に
よって評価した。錘はなす形５００ｇを使用して２ｍ以
上を◎、１〜２ｍは○、１ｍ以下は×とした。

【００４２】

【００４３】

【発明の効果】 以上述べた如く本発明に係る断熱塗材
はセラミツク微細中空粒子を使用することによって優れ
た断熱効果を示すと共に塗膜の密着性が良く、塗膜の衝
撃強度、塗膜の硬度が著るしく向上することが判明し
た。又セラミツク真空中空粒子ではさらに向上すると言
える。本発明に係る断熱塗材は建造物の柱、壁、天井、
屋根等の内外装はもとより電車の屋根などに塗布使用す
ることによって薄塗り塗布にもかかわらず被塗装部分を
外部の温度変化から保護することができる。又本発明に
係る塗材の上面に塗布する機能性塗料に対して内部から
の温度変化から保護し、その効果を一層高めることがで
きるのである。

【００４４】 本発明に成る断熱塗料は密着性に優れて
いるため下塗り材としてはむろんのこと中塗り材として
も使用できるものであり、塗布面を砂壁調、スタッコ
調、天然石調、タイル調等任意の仕上面にすることがで
きる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項 １】 乾燥硬化後透明あるいは半透明膜層を
   形成し得る合成樹脂エマルジョン組成物に、圧縮強度６
   ００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上、カサ比重０．３〜０．５ｇ／
   ｃｍ^３、融点１５００℃以上のセラミツク微細中空粒子
   と粒径０．０１〜５．０ｍｍの無機質粉末を配合してな
   ることを特徴とする断熱性塗材。
2. 【請求項 ２】 セラミツク微細中空粒子の中空内部が
   真空であるセラミツク微細真空中空粒子を使用すること
   を特徴とする請求項１記載の断熱性塗材。