JPWO2017099171A1 - 断熱性塗膜及び断熱性塗料組成物 - Google Patents
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Abstract
本発明は、住宅の外壁又は内壁の表面等に形成されたときに優れた断熱性能及び遠赤外線の反射性能を得ることができかつ、付着性及び耐久性に優れる断熱性塗膜であって、さらに、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重合物と、白色顔料と、アクリル中空ビーズとを含み、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重合物に対する、アクリル中空ビーズの質量比（アクリル中空ビーズ／スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重合物）が、１以下であることを特徴とする断熱性塗膜である。
Description
本発明は、断熱性塗膜及び断熱性塗料組成物に関する。
従来、住宅の外壁又は内壁の表面に塗布して断熱性塗膜を形成する断熱性塗料組成物として、バインダーとしてのアクリル系樹脂に、二酸化チタン及び中空ビーズを含むものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の断熱性塗料組成物は、前記アクリル系樹脂としてアクリルシリコン系樹脂を用い、前記中空ビーズとしてアルミノ珪酸ソーダガラスを用いている。
しかしながら、特許文献１に記載の断熱性塗料組成物により形成される断熱性塗膜では、十分な断熱性能が得られないことがあり、さらに改良が望まれる。また、断熱性塗膜には、断熱性能のみならず、遠赤外線の反射性能を備えることが好ましい。さらに、断熱性塗膜は、付着強さや、割れ、膨れ、はがれ及び変色等の耐久性が求められる。
本発明は、前記事情に鑑み、住宅の外壁又は内壁の表面等に形成されたときに優れた断熱性能及び遠赤外線の反射性能を得ることができかつ、付着性及び耐久性に優れる断熱性塗膜及び、該断熱性塗膜の形成に用いる断熱性塗料組成物を提供することを目的とする。
かかる目的を達成するために、本発明の断熱性塗膜は、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重と、白色顔料と、アクリル中空ビーズとを含むことを特徴とする。
本発明の断熱性塗膜において、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物はバインダーであり、耐候性及び耐水性に優れ、さらに基材に対する接着性に優れている。また、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物を用いることにより、付着性に優れ、割れ、膨れ、はがれ及び変色等の耐久性がある断熱性塗膜を形成することができる。また、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物エマルジョンの代わりに、同様の性質を持つアクリル酸ブチルスチレン共重を用いてもよい。
また、白色顔料は、優れた日射反射性、特に赤外域の光線の反射性を備えている材料であり、具体的には、酸化チタン（チタン白），亜鉛華（亜鉛白），リトポン，鉛白などが挙げられる。
また、前記アクリル中空ビーズは、伸縮性に優れるため、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物の持つ伸縮性を損なうことなく断熱、保湿機能のある塗膜を形成することができる。
本発明の断熱性塗膜によれば、上述のように、日射反射性に優れる前記ルチル型二酸化チタンと、断熱性に優れる前記アクリル中空ビーズとを含むので、優れた断熱性を得ることができる。
本発明の断熱性塗膜は、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重とアクリル中空ビーズとの質量比（アクリル中空ビーズ／スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物）が１以下であることが好ましい。
断熱性塗膜は、付着性や、割れ、膨れ、はがれ及び変色等の耐久性が求められるが、アクリル中空ビーズの質量比が多い場合、付着性や前記耐久性が低下する一方で、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重の質量比が多い場合、付着性や前記耐久性が向上することから、断熱性塗膜におけるスチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物の質量が、アクリル中空ビーズの質量以上であることが好ましい。
本発明の断熱性塗膜は、例えば、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重１００質量部に対し、アクリル中空ビーズ４５〜８５質量部とを含むことができる。
前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重１００質量部に対し、前記アクリル中空ビーズが４５質量部未満では、十分な断熱性が得られないことがある。また、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重１００質量部に対し、前記アクリル中空ビーズが８５質量部を超えると相対的にスチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重の量が低減するので、断熱性塗膜の割れ、膨れ、はがれ及び変色等の耐候性を損なうことがある。したがって、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重１００質量部に対し、アクリル中空ビーズ４５〜８５質量部の場合、十分な断熱性を得られ、かつ、十分な付着性及び前記耐久性を兼ね備えた断熱性塗膜を形成することができる。
さらに、本発明の断熱性塗膜は、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重１００質量部に対し、前記アクリル中空ビーズ４５〜８５質量部とを含むことが好ましい。
本発明の断熱性塗膜において、白色顔料は、ルチル型二酸化チタンが好ましく、前記ルチル型二酸化チタンは、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重１００質量部に対し、７４〜１４３質量部であって、０．１〜１０μｍの範囲の平均粒子径を備えることが好ましい。前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重１００質量部に対し、前記ルチル型二酸化チタンが７４質量部未満では、十分な遠赤外線の反射性能が得られないことがある。また、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重１００質量部に対し、前記ルチル型二酸化チタンが１４３質量部を超えると、相対的にスチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重の量が低減するので、断熱性塗膜の耐候性、耐水性、基材に対する接着性を損なうことがある。前記ルチル型二酸化チタンの平均粒子径が０．１μｍ未満では十分な遠赤外線の反射性能が得られないことがあり、平均粒子径が１０μｍを超えると前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重に対して分散しにくくなることがある。
また、本発明の断熱性塗膜において、前記アクリル中空ビーズは、０．２〜２００μｍの範囲の平均粒子径を備えることが好ましい。前記アクリル中空ビーズの平均粒子径が０．２μｍ未満では十分な断熱性が得られないことがあり、平均粒子径が２００μｍを超えると前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重に対して分散しにくくなることがある。
また、本発明の断熱性塗膜において、前記アクリル中空ビーズは、内部に炭化水素ガスが充満していることが好ましい。前記アクリル中空ビーズ中の炭化水素ガスは、遠赤外線域の電磁波を吸収し蓄え、蓄えた遠赤外線を放射する機能を有する。かかる作用により、内壁に断熱性塗膜を形成した場合、室内の暖房機から発せられる遠赤外線輻射熱を吸収、蓄積し、床、壁、天井の温度を上昇させることができる。
また、本発明の断熱性塗膜は、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテルを含むことが好ましい。ポリプロピレングリコールモノメチルエーテルは、すぐれた造膜効果を有すると共に、水溶性が高く、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物水性エマルジョン又はアクリル酸ブチルスチレン共重との相溶性にすぐれ、凍結防止や凍結融解安定化効果を有する。
さらに、本発明の断熱性塗膜において、前記アクリル中空ビーズは塗膜全体に対し６０〜８０容積％の容積を占めることが好ましい。前記アクリル中空ビーズの本発明の断熱性塗膜全体に対する容積が、６０容積％未満であるときには十分な断熱性が得られないことがあり、８０容積％を超えるときには、相対的にスチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重の量が低減するので、断熱性塗膜の耐候性、耐水性、基材に対する接着性を損なうことがある。本発明の断熱性塗膜において、前記アクリル中空ビーズの塗膜全体に対する容積率は、該塗膜を形成する前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重、前記ルチル型二酸化チタンの質量及び比重と、前記アクリル中空ビーズの質量及び見かけ比重とから算出することができる。
本発明の断熱性塗膜は、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物エマルジョン又はアクリル酸ブチルスチレン共重と、白色顔料と、アクリル中空ビーズとを含む本発明の断熱性塗料組成物により形成することができる。
本発明の断熱性塗料組成物において、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物エマルジョンはバインダーであり、耐候性及び耐水性に優れ、さらに基材に対する接着性に優れた塗膜を形成することができる。また、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物を用いることにより、付着性に優れ、割れ、膨れ、はがれ及び変色等の耐久性がある断熱性塗膜を形成することができる。また、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物エマルジョンは、水性エマルジョンであるので前記ルチル型二酸化チタンとの親和性に優れる一方、アクリル系樹脂であるスチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物を含むので前記アクリル中空ビーズとの親和性にも優れている。また、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物エマルジョンの代わりに、同様の性質を持つアクリル酸ブチルスチレン共重を用いてもよい。
本発明の断熱性塗料組成物は、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物の固形分又はアクリル酸ブチルスチレン共重の固形分とアクリル中空ビーズとの質量比（アクリル中空ビーズ／スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物）が、１以下であることが好ましい。
断熱性塗膜は、付着性に優れ、割れ、膨れ、はがれ及び変色等の耐久性が求められるが、アクリル中空ビーズの質量比が多い場合、弾力性や伸縮性が低下する一方で、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物の質量比が多い場合、前記耐久性が向上する。なお、固形分５０質量％のスチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物は、塗膜を形成する場合、５０％の水分が気化することから、断熱性塗料組成物に固形分５０質量％のスチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物を用いる場合、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物の固形分は、その半分の量となる。
本発明の断熱性塗料組成物は、例えば、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物エマルジョンの固形分又はアクリル酸ブチルスチレン共重の固形分１００質量部に対し、アクリル中空ビーズ４５〜８５質量部とを含むことができる。
本発明の断熱性塗料組成物は、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物エマルジョンの固形分１００質量部に対し、前記アクリル中空ビーズが４５質量部未満では、断熱性塗膜を形成したときに十分な断熱性が得られないことがある。また、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物の固形分１００質量部に対し、前記アクリル中空ビーズが８５質量部を超えると相対的にスチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物エマルジョンの量が低減するので、断熱性塗膜を形成したときに耐候性、耐水性、基材に対する接着性を損なうことがある。したがって、断熱性塗料組成物が、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物の固形分１００質量部に対し、アクリル中空ビーズ４５〜８５質量部の場合、十分な断熱性を得られ、かつ、付着性に優れ、十分な割れ、膨れ、はがれ及び変色等の耐久性を兼ね備えた断熱性塗膜を形成することができる。
また、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物エマルジョンの代わりに、同様の性質を持つアクリル酸ブチルスチレン共重を用いてもよい。
さらに、本発明の断熱性塗料組成物は、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物エマルジョンの固形分又はアクリル酸ブチルスチレン共重の固形分１００質量部に対し、前記アクリル中空ビーズ６０〜７０質量部とを含むことが好ましい。
本発明の断熱性塗料組成物において、前記白色顔料はルチル型二酸化チタンであることが好ましく、ルチル型二酸化チタンは、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重の固形分１００質量部に対し、７４〜１４３質量部であって、０．１〜１０μｍの範囲の平均粒子径を備えることが好ましい。本発明の断熱性塗料組成物は、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物エマルジョンの固形分又は前記アクリル酸ブチルスチレン共重の固形分１００質量部に対し、前記ルチル型二酸化チタンが７４質量部未満では、断熱性塗膜を形成したときに十分な遠赤外線の反射性能が得られないことがある。また、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物の固形分又は前記アクリル酸ブチルスチレン共重の固形分１００質量部に対し、前記ルチル型二酸化チタンが１４３質量部を超えると、相対的にスチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物エマルジョンの固形分又は前記アクリル酸ブチルスチレン共重の固形分の量が低減するので、断熱性塗膜を形成したときに耐候性、耐水性、基材に対する接着性を損なうことがある。前記ルチル型二酸化チタンの平均粒子径が０．１μｍ未満では断熱性塗膜を形成したときに十分な遠赤外線の反射性能が得られないことがあり、平均粒子径が１０μｍを超えると前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物エマルジョンの固形分又は前記アクリル酸ブチルスチレン共重の固形分に対して分散しにくくなることがある。
また、本発明の断熱性塗料組成物において、前記アクリル中空ビーズは、０．２〜２００μｍの範囲の平均粒子径を備えることが好ましい。前記アクリル中空ビーズの平均粒子径が０．２μｍ未満では断熱性塗膜を形成したときに十分な断熱性が得られないことがあり、平均粒子径が２００μｍを超えると前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物エマルジョンの固形分又は前記アクリル酸ブチルスチレン共重の固形分に対して分散しにくくなることがある。
本発明の断熱性塗膜又は断熱性塗料組成物は、住宅の外壁又は内壁の表面等に形成されたときに優れた断熱性能及び遠赤外線の反射性能を得ることができかつ、付着性に優れ、割れ、膨れ、はがれ及び変色等の耐久性に優れる。
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。本実施形態の断熱性塗膜は、例えば、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物１００質量部に対し、ルチル型二酸化チタン７４〜１４３質量部と、アクリル中空ビーズ３４〜６４質量部とを含む。
前記断熱性塗膜は、例えば、固形分５０質量％のスチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物エマルジョン１００質量部に対し、ルチル型二酸化チタン３７〜７１．５質量部と、アクリル中空ビーズ１７〜３２質量部とを含む断熱性塗料組成物を、住宅等の建造物の外壁又は内壁の表面等の基材に塗布して乾燥させることにより形成することができる。このとき、本実施形態の断熱性塗膜において、前記アクリル中空ビーズは塗膜全体に対し６０〜８０容積％の容積を占めている。前記アクリル中空ビーズの塗膜全体に対する容積率は、該断熱性塗膜を形成する前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物、前記ルチル型二酸化チタンの質量及び比重と、前記アクリル中空ビーズの質量及び見かけ比重とから算出することができる。
前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物エマルジョンは水性エマルジョンであり、例えば、ＢＡＳＦ社製Ａｃｒｏｎａｌ（登録商標）２９５ ＤＮ ａｐ（商品名）を用いることができ、乾燥後には比重１．１のスチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物を形成する。また、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物エマルジョンの代わりに、同様の性質を持つアクリル酸ブチルスチレン共重、例えば、ＢＡＳＦ社製Ａｃｒｏｎａｌ（登録商標）２９６ Ｄ ｎａ（商品名）を用いてもよい。なお、ＢＡＳＦ社製Ａｃｒｏｎａｌ（登録商標）２９５ ＤＮ ａｐ（商品名）は、固形分が５０％、水分が５０％で構成され、塗膜を形成する場合、水分の５０％は蒸発する。したがって、本製品で塗膜を形成する場合、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物エマルジョンは、固形分の５０％が残存することとなる。
前記ルチル型二酸化チタンは、０．１〜１０μｍの範囲の平均粒子径を備えることが好ましく、例えば１．０μｍの平均粒子径を備え比重４．２の赤外線遮蔽二酸化チタン（テイカ株式会社製ＪＲ−１０００（商品名））を用いることができる。前記ルチル型二酸化チタンは、前記赤外線遮蔽二酸化チタンと、例えば０．２８μｍの平均粒子径を備え比重４．０の白色顔料用二酸化チタン（テイカ株式会社製ＪＲ−６０３（商品名））とを併用してもよい。
前記アクリル中空ビーズは、０．２〜２００μｍの範囲の平均粒子径を備えることが好ましく、例えば１０〜４０μｍの範囲の平均粒子径を備え、見かけ比重０．０３６のアクリル中空ビーズを用いることができる。前記アクリル中空ビーズは炭化水素ガスを内蔵しており、該炭化水素ガスは０．０１〜０．０４０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を備えている。前記アクリル中空ビーズが内蔵する気体の熱伝導率が、乾燥した空気の熱伝導率と同程度であることから、高い断熱性を備えることができる。内蔵される炭化水素ガスとしては、メタン、エタン、プロパン又はブタンが挙げられる。
本実施形態の断熱性塗料組成物は、形成される断熱性塗膜の性能を損なわない範囲で、さらに他の添加物を含んでいてもよい。前記添加物としては、可塑剤、造膜助剤、癒合助剤、消泡剤、分散剤、防腐剤、凍結防止剤、増粘剤、レオロジー改質剤、２５％アンモニア水、炭酸カルシウム、調整水等を挙げることができる。
造膜助剤としては、例えば、セロソルゴアセデート、ブチルセロソルブが挙げられる。また、造膜助作用と凍結防止作用を備えた組成物として、例えば、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル（花王製スマックＭＰー７０又はＭＰ−４０）が、すぐれた造膜効果を有すると共に、水溶性が高く、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物水性エマルジョンとの相溶性にすぐれ、凍結防止や凍結融解安定化効果を有する。
本実施形態の断熱性塗料組成物の第１の具体例として、全量に対し、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物水性エマルジョン（ＢＡＳＦ社製Ａｃｒｏｎａｌ（登録商標）２９５ ＤＮ ａｐ（商品名））５０質量％、平均粒子径１．０μｍの赤外線遮蔽二酸化チタン（テイカ株式会社製ＪＲ−１０００（商品名））８質量％、平均粒子径０．２８μｍの白色顔料用二酸化チタン（テイカ株式会社製ＪＲ−６０３（商品名））１８質量％、平均粒子径１０〜４０μｍの炭化水素ガスを充満したアクリル中空ビーズ１６質量％、可塑剤０．５質量％、造膜助剤３．０質量％、消泡剤０．４質量％、分散剤０．４質量％、防腐剤０．１質量％、凍結防止剤３．０質量％、２５％アンモニア水０．１６質量％、増粘剤０．３質量％を含み、残部が調整水であるものを挙げることができる。
また、本実施形態の断熱性塗料組成物は、第２の具体例として、全量に対し、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物水性エマルジョン（ＢＡＳＦ社製Ａｃｒｏｎａｌ（登録商標）２９５ ＤＮ ａｐ（商品名））４４．５７９１質量％、水道水１６．１３９７質量％、分散剤０．３９７２質量％、平均粒子径１．０μｍの赤外線遮蔽二酸化チタン（テイカ株式会社製ＪＲ−１０００（商品名））４．９６４５質量％、平均粒子径０．２８μｍの白色顔料用二酸化チタン（テイカ株式会社製ＪＲ−６０３（商品名））１０．９２１９質量％、炭酸カルシウム９．９２９０質量％、消泡剤０．１９８６質量％、炭化水素ガスを充満したアクリル中空ビーズ４．９６４５質量％、癒合助剤０．５９５７質量％、増粘剤としての水溶性セルロースエーテル０．０３０４質量％、防腐剤０．０４９６質量％、造膜助剤又は可塑剤としての２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート２．９７８７質量％、レオロジー改質剤としてのノニオン性ウレタン０．０８１１質量％、２５％アンモニア水０．１９８６質量％、凍結防止剤としてのプロピレングリコール３．９７１６質量％を含むものを挙げることもできる。
いずれの本実施形態においても、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物水性エマルジョン（ＢＡＳＦ社製Ａｃｒｏｎａｌ（登録商標）２９５ ＤＮ ａｐ（商品名））の代わりに、同様の性質を持つアクリル酸ブチルスチレン共重、例えば、ＢＡＳＦ社製Ａｃｒｏｎａｌ（登録商標）２９６ Ｄ ｎａ（商品名）を用いてもよい。
次に、前記断熱性塗料組成物を基材上に塗布し、乾燥させることにより形成された厚さ２００μｍの断熱性塗膜の断面の電子顕微鏡写真を図１に示す。図１から、本実施形態の断熱性塗膜では、塗膜内部で複数の前記アクリル中空ビーズが厚さ方向に相互に積層された中空ビーズ層を形成していることが明らかである。
本実施形態の断熱性塗膜によれば、外部から入射した赤外線は、塗膜中に含まれる二酸化チタンにより反射される一方、前記アクリル中空ビーズに吸収される。前記アクリル中空ビーズに吸収された赤外線は、前記中空ビーズ層において、断熱性塗膜の厚さ方向に積層された１つのアクリル中空ビーズから他のアクリル中空ビーズへと順次放射と吸収とを繰り返すことにより次第に減衰される。
この結果、本実施形態の断熱性塗膜は優れた断熱性を得ることができ、特に夏季においては住宅等の建造物の外部からの赤外線を遮断し、建造物の内部を涼しくする効果を得ることができる。
また、本実施形態の断熱性塗膜において、前記アクリル中空ビーズは吸収した赤外線を内部に備蓄する一方、備蓄された赤外線を外部に放射又は輻射する機能を備えている。そこで、特に冬季においては住宅等の建造物の内部に設置された暖房機器等から輻射される赤外線を吸収、備蓄し、再び建造物の内部に輻射することにより、建造物の内部を暖房機器等の性能以上に暖かくする効果を得ることができる。
さらに、十分な断熱性を得られ、かつ、付着性に優れ、十分な割れ、膨れ、はがれ及び変色等の耐久性を兼ね備えた断熱性塗膜を形成することができる。
次に、本発明の実施例を示す。
次に、本発明の実施例を示す。
〔実施例１〕
本実施例では、まず、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物水性エマルジョン（ＢＡＳＦ社製Ａｃｒｏｎａｌ（登録商標）２９５ ＤＮ ａｐ（商品名））１００質量部に、平均粒子径１．０μｍの赤外線遮蔽二酸化チタン（テイカ株式会社製ＪＲ−１０００（商品名））１６質量部、平均粒子径０．２８μｍの白色顔料用二酸化チタン（テイカ株式会社製ＪＲ−６０３（商品名））３６質量部、平均粒子径１０〜４０μｍの炭化水素ガスを充満したアクリル中空ビーズ３２質量部、可塑剤１質量部、造膜助剤６質量部、消泡剤０．８質量部、分散剤０．８質量部、防腐剤０．２質量部、凍結防止剤６．０質量部、２５％アンモニア水０．３２質量部、増粘剤０．６質量部、調整水０．２８〜０．４質量部を添加し、混合することにより、断熱性塗料組成物を調製した。
本実施例では、まず、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物水性エマルジョン（ＢＡＳＦ社製Ａｃｒｏｎａｌ（登録商標）２９５ ＤＮ ａｐ（商品名））１００質量部に、平均粒子径１．０μｍの赤外線遮蔽二酸化チタン（テイカ株式会社製ＪＲ−１０００（商品名））１６質量部、平均粒子径０．２８μｍの白色顔料用二酸化チタン（テイカ株式会社製ＪＲ−６０３（商品名））３６質量部、平均粒子径１０〜４０μｍの炭化水素ガスを充満したアクリル中空ビーズ３２質量部、可塑剤１質量部、造膜助剤６質量部、消泡剤０．８質量部、分散剤０．８質量部、防腐剤０．２質量部、凍結防止剤６．０質量部、２５％アンモニア水０．３２質量部、増粘剤０．６質量部、調整水０．２８〜０．４質量部を添加し、混合することにより、断熱性塗料組成物を調製した。
なお、アクリル中空ビーズ又は赤外線遮蔽二酸化チタンの平均粒子径は、動的光散乱法を用いて測定する。
次に、本実施例で得られた断熱性塗料組成物を１２８ｍｍ×１０６ｍｍ×０．３ｍｍのカラー鋼板の表面に０．０３ｇ／ｃｍ2の塗布量で塗布し、乾燥させることにより、厚さ０．２ｍｍの断熱性塗膜を形成した。次に、図２に示す評価装置を用い、前記断熱性塗膜を形成したカラー鋼板を試料として該断熱性塗膜の断熱性を評価した。
図２に示す評価装置は、試料１を載置する基台２と、基台２に立設された柱状部材３と、柱状部材３の上端から基台２の上方に延出された腕部材４と、腕部材４から吊下された屋内用レフランプ５とを備えている。屋内用レフランプ５は１００Wであり、商用ＡＣ電源６に接続されている。
また、試料１は、前記断熱性塗膜が形成されている面が屋内用レフランプ５に対向するように基台２上に載置される。試料１の裏面（前記断熱性塗膜が形成されている面と反対側の面）には温度センサ７が貼付されており、温度センサ７は温度測定装置（日置電機株式会社製温度ロガーＬＲ５０２１（商品名））８に接続されている。
本実施例では、前記断熱性塗膜が形成された試料１と屋内用レフランプ５の下端面との間隔を４６〜４７ｍｍとして、屋内用レフランプ５により試料１を照明し、試料１の裏面における温度変化を温度測定装置８により継続的に測定した。結果を図３に示す。
〔比較例１〕
本比較例では、実施例１で用いたものと全く同一のカラー鋼板に断熱性塗料組成物を全く塗布しなかったものを試料１とした以外は、実施例１と全く同一にして試料１の裏面における温度変化を温度測定装置８により継続的に測定した。結果を図３に示す。
本比較例では、実施例１で用いたものと全く同一のカラー鋼板に断熱性塗料組成物を全く塗布しなかったものを試料１とした以外は、実施例１と全く同一にして試料１の裏面における温度変化を温度測定装置８により継続的に測定した。結果を図３に示す。
〔比較例２〕
本比較例では、実施例１で用いた断熱性塗料組成物に代えて、株式会社大高商会の販売する断熱性塗料（商品名：クールサーム）を用い、実施例１で用いたものと全く同一のカラー鋼板の表面に該断熱性塗料を０．０５ｇ／ｃｍ2の塗布量で塗布し、乾燥させることにより、厚さ０．１ｍｍの断熱性塗膜を形成した以外は、実施例１と全く同一にして試料１の裏面における温度変化を温度測定装置８により継続的に測定した。結果を図３に示す。
本比較例では、実施例１で用いた断熱性塗料組成物に代えて、株式会社大高商会の販売する断熱性塗料（商品名：クールサーム）を用い、実施例１で用いたものと全く同一のカラー鋼板の表面に該断熱性塗料を０．０５ｇ／ｃｍ2の塗布量で塗布し、乾燥させることにより、厚さ０．１ｍｍの断熱性塗膜を形成した以外は、実施例１と全く同一にして試料１の裏面における温度変化を温度測定装置８により継続的に測定した。結果を図３に示す。
〔比較例３〕
本比較例では、実施例１で用いた断熱性塗料組成物に代えて、サイペイントジャパン株式会社製断熱性塗料（商品名：プラネットスープラ）を用い、実施例１で用いたものと全く同一のカラー鋼板の表面に該断熱性塗料を０．０３ｇ／ｃｍ2の塗布量で塗布し、乾燥させることにより、厚さ０．２ｍｍの断熱性塗膜を形成した以外は、実施例１と全く同一にして試料１の裏面における温度変化を温度測定装置８により継続的に測定した。結果を図３に示す。
本比較例では、実施例１で用いた断熱性塗料組成物に代えて、サイペイントジャパン株式会社製断熱性塗料（商品名：プラネットスープラ）を用い、実施例１で用いたものと全く同一のカラー鋼板の表面に該断熱性塗料を０．０３ｇ／ｃｍ2の塗布量で塗布し、乾燥させることにより、厚さ０．２ｍｍの断熱性塗膜を形成した以外は、実施例１と全く同一にして試料１の裏面における温度変化を温度測定装置８により継続的に測定した。結果を図３に示す。
〔比較例４〕
本比較例では、実施例１で用いた断熱性塗料組成物に代えて、サイペイントジャパン株式会社日新産業製断熱性塗料（商品名：ＧＡＩＮＡ）を用い、実施例１で用いたものと全く同一のカラー鋼板の表面に該断熱性塗料を０．０４ｇ／ｃｍ2の塗布量で塗布し、乾燥させることにより、厚さ０．４ｍｍの断熱性塗膜を形成した以外は、実施例１と全く同一にして試料１の裏面における温度変化を温度測定装置８により継続的に測定した。結果を図３に示す。
本比較例では、実施例１で用いた断熱性塗料組成物に代えて、サイペイントジャパン株式会社日新産業製断熱性塗料（商品名：ＧＡＩＮＡ）を用い、実施例１で用いたものと全く同一のカラー鋼板の表面に該断熱性塗料を０．０４ｇ／ｃｍ2の塗布量で塗布し、乾燥させることにより、厚さ０．４ｍｍの断熱性塗膜を形成した以外は、実施例１と全く同一にして試料１の裏面における温度変化を温度測定装置８により継続的に測定した。結果を図３に示す。
図３から、本実施形態の断熱性塗膜を備える実施例１の試料１によれば、屋内用レフランプ５の照射開始から６０分後の裏面の温度が、断熱性塗膜を全く備えていない比較例１の試料１に対して３０℃以上低く、他種の断熱性塗膜を備える比較例２〜４の試料１に対しても１０℃以上低く、優れた断熱性を備えていることが明らかである。
さらに、本実施例で得られた断熱性塗料組成物をJIS K 5600-7-7:2008「塗料−般試験方法−第７部：塗膜の長期耐久性−第７節：促進耐候性及び促進耐光性（キセノンランプ法）（Testing methods for paints-Part 7 : Long-period performance of film-Section 7 : Accelerated weathering and exposure to artificial radiation (Exposure to filtered xenon-arc radiation)）」に準じ、下記の試験条件で、合計４０００時間の試験を行い、割れ、膨れ、はがれ及び変色の有無に関する評価を行った。
試験条件
スペクトル分布：方法１
放射照度：６０Ｗ/ｍ2（３００〜４００ｎｍ）
ブラックパネル温度：６３±３℃
潤滑サイクル試験：サイクルＡ
その結果、割れ、膨れ、はがれ及び変色は、いずれも認められないとの試験結果を得られた。
スペクトル分布：方法１
放射照度：６０Ｗ/ｍ2（３００〜４００ｎｍ）
ブラックパネル温度：６３±３℃
潤滑サイクル試験：サイクルＡ
その結果、割れ、膨れ、はがれ及び変色は、いずれも認められないとの試験結果を得られた。
さらに、本実施例で得られた断熱性塗料組成物をJIS K 5600-5-7:2014「塗料一般試験方法―第５部：塗膜の機械的性質―第７節：付着性（プルオフ法）」（Testing methods for paints -- Part 5: Mechanical property of film -- Section 7: Adhesion test (Pull-off method)）９ 手順 ２）片面だけの試験に対する試験体の作成に準じ、試験円筒：直径２０ｍｍにより、付着強さの測定試験を行ったところ、次の結果を得られた。
n1 付着強さ：２．２ＭＰａ
破断状況：１００％Ａ／Ｂ
n2 付着強さ：１．５ＭＰａ
破断状況：６０％Ａ、４０％Ａ／Ｂ
n3 付着強さ：２．０ＭＰａ
破断状況：６０％Ａ、４０％Ａ／Ｂ
平均値 付着強さ：１．９ＭＰａ
なお、破壊状況の表記内容は、下記のとおりである。
Ａ：基盤の凝集破壊
Ａ／Ｂ：素地と塗膜との間の付着破壊
破断状況：１００％Ａ／Ｂ
n2 付着強さ：１．５ＭＰａ
破断状況：６０％Ａ、４０％Ａ／Ｂ
n3 付着強さ：２．０ＭＰａ
破断状況：６０％Ａ、４０％Ａ／Ｂ
平均値 付着強さ：１．９ＭＰａ
なお、破壊状況の表記内容は、下記のとおりである。
Ａ：基盤の凝集破壊
Ａ／Ｂ：素地と塗膜との間の付着破壊
なお、本実施例では、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物１００質量部に対し、アクリル中空ビーズ６４質量部となるように、各成分を配合したが、断熱性能及び遠赤外線の反射性能を得ることができかつ、付着性に優れ、割れ、膨れ、はがれ及び変色等の耐久性の備わった断熱性塗膜を形成するためには、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物１００質量部に対し、アクリル中空ビーズ４５〜８５質量部であることが好ましい。また、同様に、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物１００質量部に対し、アクリル中空ビーズ５５〜７５質量部であることがより好ましい。また、同様に、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物１００質量部に対し、アクリル中空ビーズ６０〜７０質量部であることがさらに好ましい。
なお、スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物水性エマルジョン（ＢＡＳＦ社製Ａｃｒｏｎａｌ（登録商標）２９５ ＤＮ ａｐ（商品名））の代わりに、同様の性質を持つアクリル酸ブチルスチレン共重、例えば、ＢＡＳＦ社製Ａｃｒｏｎａｌ（登録商標）２９６ Ｄ ｎａ（商品名）を用いてもよい。
１ 試料
２ 基台
５ 屋内用レフランプ
７ 温度センサ
８ 温度測定装置
２ 基台
５ 屋内用レフランプ
７ 温度センサ
８ 温度測定装置
Claims (10)
- スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又はアクリル酸ブチルスチレン共重と、白色顔料と、アクリル中空ビーズとを含むことを特徴とする断熱性塗膜において、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又は前記アクリル酸ブチルスチレン共重と前記アクリル中空ビーズとの質量比（前記アクリル中空ビーズ／前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又は前記アクリル酸ブチルスチレン共重）が、１以下であることを特徴とする断熱性塗膜。
- 請求項１記載の断熱性塗膜において、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又は前記アクリル酸ブチルスチレン共重１００質量部に対し、前記アクリル中空ビーズ４５〜８５質量部とを含むことを特徴とする断熱性塗膜。
- 請求項１又は２記載の断熱性塗膜において、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又は前記アクリル酸ブチルスチレン共重１００質量部に対し、前記アクリル中空ビーズ６０〜７０質量部とを含むことを特徴とする断熱性塗膜。
- 請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の断熱性塗膜において、前記白色顔料はルチル型二酸化チタンであって、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物又は前記アクリル酸ブチルスチレン共重１００質量部に対し、前記ルチル型二酸化チタン７４〜１４３質量部を含み、前記ルチル型二酸化チタンは０．１〜１０μｍの範囲の平均粒子径を備えることを特徴とする断熱性塗膜。
- 請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の断熱性塗膜において、前記アクリル中空ビーズは内部に炭化水素ガスが充満していることを特徴とする断熱性塗膜。
- 請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の断熱性塗膜において、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテルを含むことを特徴とする断熱性塗膜。
- スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物エマルジョン又はアクリル酸ブチルスチレン共重と、白色顔料と、アクリル中空ビーズとを含むことを特徴とする断熱性塗料組成物において、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物の固形分又は前記アクリル酸ブチルスチレン共重の固形分と前記アクリル中空ビーズとの質量比（前記アクリル中空ビーズ／前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物）が、１以下であることを特徴とする断熱性塗料組成物。
- 請求項７記載の断熱性塗料組成物において、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物エマルジョンの固形分又は前記アクリル酸ブチルスチレン共重の固形分１００質量部に対し、前記アクリル中空ビーズ４５〜８５質量部とを含むことを特徴とする断熱性塗料組成物。
- 請求項７又は８記載の断熱性塗料組成物において、前記スチレンアクリル酸アルキルエステル共重合物エマルジョンの固形分又は前記アクリル酸ブチルスチレン共重の固形分１００質量部に対し、前記アクリル中空ビーズ６０〜７０質量部とを含むことを特徴とする断熱性塗料組成物。
- 請求項７〜請求項９のいずれか１項記載の断熱性塗料組成物において、前記アクリル中空ビーズは内部に炭化水素ガスが充満していることを特徴とする断熱性塗料組成物。
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