(57)【要約】【課題】  赤外線を反射して基体表面のエネルギー吸収を減少させる遮熱効果と、基体表面への熱伝導を減少させて基体表面の温度上昇を抑制する断熱効果と、高温の基体であっても触るときに温度を低く感じさせる遮熱官能効果と、塗膜の表面を物理的に強化する効果と、を有する塗膜を形成する強化された遮熱性塗料を提供する。【解決手段】  本発明の遮熱性塗料は、アクリル樹脂モノマー成分、アクリル系重合体成分、架橋材成分、可塑剤成分、及びレドックス触媒を含む塗膜形成成分、並びに赤外線を吸収しない顔料と、無機中空粒子と、無機繊維と、を含むことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルからなるアクリル樹脂モノマー成分、前記アクリル樹脂モノマー成分に可溶なアクリル系重合体成分、前記アクリル樹脂モノマー成分に可溶な可塑剤成分、及び１分子中に少なくとも２個の重合性二重結合を有する架橋材成分を含む塗膜形成成分と、赤外線を吸収しない顔料と、平均粒径が１０乃至５００μｍの赤外線を通過させる材料で形成された無機中空粒子と、平均直径が１乃至５０μｍの無機繊維と、を含むことを特徴とする強化された遮熱性塗料。
【請求項２】
前記塗膜形成成分は、前記アクリル樹脂モノマー成分の質量、前記アクリル系重合体成分の質量、前記可塑剤成分の質量、及び前記架橋剤成分の質量の合計を１００質量部とした場合に（質量部は、特記しない限り以下同じ）、前記アクリル樹脂モノマー成分の質量が４０乃至７５質量部であり、前記アクリル系重合体成分の質量が２０乃至３５質量部であり、前記可塑剤成分の質量が２乃至２０質量部であり、前記架橋剤成分の質量が１乃至１５質量部であることを特徴とする請求項１に記載された強化された遮熱性塗料。
【請求項３】
前記顔料を１０乃至１００質量部含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の強化された遮熱性塗料。
【請求項４】
前記無機中空粒子が、シリカ中空粒子、アルミナ中空粒子、又はソーダ石灰硼珪酸ガラス中空粒子を含むセラミック中空粒子から選ばれる１以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載された強化された遮熱性塗料。
【請求項５】
前記無機中空粒子が、シリカ中空粒子であることを特徴とする請求項４に記載された強化された遮熱性塗料。
【請求項６】
前記シリカ中空粒子は、比重が、０．０５乃至０．５（ｇ／ｃｍ３）であることを特徴とする請求項４又は５に記載の強化された遮熱性塗料。
【請求項７】
前記遮熱性塗料は、前記無機中空粒子を１乃至２０質量部含むことを特徴とする請求項１、２、４乃至６のいずれか１項に記載された強化された遮熱性塗膜。
【請求項８】
前記遮熱性塗料は、前記無機繊維が、ロックウール、グラスウール、及びガラス繊維から選ばれる１以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載された強化された遮熱性塗料。
【請求項９】
前記無機繊維が、ロックウールであることを特徴とする請求項８に記載された強化された遮熱性塗料。
【請求項１０】
前記遮熱性塗料は、前記無機繊維を２乃至５０質量部含むことを特徴とする請求項１、２、又は８のいずれか１項に記載された強化された遮熱性塗料。
【請求項１１】
前記遮熱性塗料は、前記遮熱性塗料の質量を１００質量部とした場合に、前記塗膜形成成分を２０乃至７５質量部含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の強化された遮熱性塗膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化された遮熱性塗料に係り、より詳しくは、基体に塗布して塗膜を形成する塗料であって、輻射光線中の赤外線を反射して基体表面のエネルギー吸収を減少させる遮熱効果、塗膜の表面から基体への熱伝導を減少させて基体の温度上昇を抑制する断熱効果、高温の基体であっても触るときに温度を低く感じさせる遮熱官能効、及び塗膜の表面を物理的に強化する効果を有する塗膜を形成する強化された遮熱性塗料に関する。
【背景技術】
【０００２】
輻射光線光線のエネルギーを吸収して基体の温度が上昇するのを防ぐ目的で、塗料を用いて輻射光線エネルギーの吸収を防ぐ方法が検討されている。しかし、輻射光線のうちの可視光線を、基体表面に塗布された塗膜が吸収した場合には、可視光線のエネルギーは熱エネルギーに変換されて基体の温度を上昇させ、接触する空気を加熱すると共に、遠赤外線を輻射して周囲の温度を上昇させる。また可視光線を反射させた場合には、照り返しとなって近隣に影響を及ぼし、新たな問題を惹起することになる。
【０００３】
一方、赤外線は照り返しの問題が少ないので、赤外線を反射する顔料を用いて輻射光線中の赤外線を反射させることによって、入射した光エネルギーの遮光効果を示すことが試みられてきた（例えば特許文献１、２を参照）。しかし、赤外線を反射する顔料は赤外線の選択率及び反射率があまり高くなく、形成された塗膜が赤外線エネルギーを吸収してしまうために遮熱効果が限定的であった。
【０００４】
熱伝導度の低い無機中空粒子を塗膜に分散させて塗膜の熱伝導度を低下させ、塗膜表面で吸収された熱エネルギーの基体への伝達を遮断する断熱性塗料が提案された（例えば特許文献３を参照）。しかし、断熱を目的として塗膜を用いる場合には、塗料を厚く塗らなければならないことが多いので、無機中空粒子を均一分散させるのには技術的な問題がある。
【０００５】
図２は、塗膜に無機中空粒子を分散した状態を示す模式図である。図２に示すように、無機中空粒子は比重が小さいために、塗装直後の流動性を有する塗料組成物の中で浮き上がる。無機中空粒子が塗膜の表面に浮き上がって集まった場合には、表面の美観が失われ、塗膜の表面強度が低下し、割れ目が入り易くなるという問題を有する。
特許文献３には、無機中空粒子を均一に分散させるために、塗料に有機ベントナイトを添加することが記載されている。しかし、特許文献３に記載された方法は、無機中空粒子の分散力が不十分であった。
【０００６】
また、図３に示すように、無機中空粒子は無機中空粒子外側と塗膜形成成分の境界面及び無機中空粒子外側面で入射された光線を反射・屈折を繰り返しながら最終的に出射させるので、入射光を全反射し、また可視光線を透過させた場合でも、出射される反射光線は、光路が分散された拡散反射になり（特許文献４を参照）、照り返し問題を緩和させることができる。
なお、中空粒子の製造方法は公知であり（例えば非特許文献１及び特許文献５を参照）、その一部は市販されている。
【０００７】
上記のように、赤外線を反射させる遮熱効果、吸収した輻射エネルギーの熱伝導を減少させる断熱効果、高温の基体であっても触れたときに温度を低く感じ遮熱官能効果、及び塗膜の強度を強化する効果を併せて有する遮熱性塗膜を提供することが求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−６９６３２号公報
【特許文献２】特開２００５−２３２７７号公報
【特許文献３】特許第３７９４８２４号公報
【特許文献４】特開２０１７−１９４６３２号公報
【特許文献５】特開２０１８−３５０３１号公報
【特許文献６】特開２００５−７６０１９号公報
【特許文献７】国際公開第２０１６−５２６４１号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「中空粒子の合成とその応用」、高橋実ら、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｊａｐａｎ，１２，８７  （２００５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであって、形成された塗膜の熱伝導度を低下させた断熱性塗膜を形成する遮熱性塗料を提供することを課題とする。
また本発明は、輻射光線中の赤外線を反射させて赤外線の吸収による基体表面の温度上昇を低下させた遮熱性塗膜を形成する遮熱性塗料を提供することを課題とする。
【００１１】
また、本発明は、例えば熱湯の容れられた容器表面に塗布し、容器を把持できるようにした遮熱官能効果を有する遮熱性塗料を提供することを課題とする。
更に本発明は、塗膜の物理的強度を増進させて、遮熱性成分及び断熱性成分の添加による塗膜の強度低下を補った、強化された遮熱性塗料提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる課題を解決するための本発明の強化された遮熱性塗料は、アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルからなるアクリル樹脂モノマー成分、アクリル樹脂モノマー成分に可溶なアクリル系重合体成分、アクリル樹脂モノマー成分に可溶な可塑剤成分、及び１分子中に少なくとも２個の重合性二重結合を有する架橋材成分を含む塗膜形成成分と、赤外線を吸収しない顔料と、平均粒径が１０〜５００μｍの赤外線を通過させる材料で形成された無機中空粒子と、平均直径が１〜５０μｍの無機繊維と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
前記塗膜形成成分は、アクリル樹脂モノマー成分の質量、アクリル系重合体成分の質量、可塑剤成分の質量、及び架橋剤成分の質量の合計（塗膜形成成分の質量と記すことがある）を１００質量部とした場合に（質量部は特記しない限り以下同じ）、アクリル樹脂モノマー成分の質量が４０〜７５質量部であり、アクリル系重合体成分の質量が２０〜３５質量部であり、可塑剤成分の質量が２〜２０質量部であり、架橋剤成分の質量が１〜１５質量部であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、遮熱性塗料が、赤外線を吸収しない顔料を１０〜１００質量部含むことが好ましい。
また、前記遮熱性塗料は、無機中空粒子が、シリカ中空粒子、アルミナ中空粒子、又はソーダ石灰硼珪酸ガラス中空粒子を含むセラミック中空粒子から選ばれる１以上であることを特徴とする。
【００１５】
また、前記無機中空粒子は、シリカ中空粒子であることが好ましい。
また、前記シリカ中空粒子は、比重が、０．０５〜０．５（ｇ／ｃｍ３）であることが好ましい。
また、前記遮熱性塗料は、前記無機中空粒子を１〜２０質量部含むことができる。
また、本発明の遮熱性塗料は、無機繊維が、ロックウール、グラスウール、及びガラス繊維から選ばれる１以上であることを特徴とする。
【００１６】
また、前記無機繊維が、ロックウールであることが好ましい。
また、前記遮熱性塗料は、無機繊維を２〜５０質量部含むことを特徴とする。
また、前記遮熱性塗料は、遮熱性塗料の質量を１００質量部とした場合に、前記塗膜形成成分を２０〜７５質量部含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の遮熱性塗料から作成された塗膜は、赤外線を吸収しない顔料及び赤外線を反射する無機中空粒子を含み、赤外線を高効率で反射して遮熱し、塗膜及び基体の温度上昇を減少させる遮熱効果を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の遮熱性塗料から作成された塗膜は、断熱性の高い無機中空粒子を含有し、また無機繊維が塗膜中に無機中空粒子を均一に分散させて塗膜全体の熱伝導度を低下させ、塗膜表面から基体への熱伝達を制限し、塗膜表面が吸収した輻射エネルギーの基体への伝導を減少させて、基体温度上昇を低下させる断熱効果を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の遮熱性塗料から作成された塗膜は、熱伝導度が低く比熱の小さい無機中空粒子を含むので、塗膜の表面に皮膚が接触した時に塗膜の表面温度が大きく低下し、熱感を和らげると共に、粗面となって柔らかな感触を与えることができる。
【００２０】
更に本発明の遮熱性塗料から作成された塗膜は、無機繊維が塗膜の物理的強度を増加させて、顔料及び無機中空粒子の添加による塗膜の強度低下を補った強化された遮熱性塗膜を形成することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る強化された遮熱性塗膜の無機繊維と無機中空粒子の分散状態を示す模式図である。
【図２】塗料組成物に無機中空粒子を分散し、無機中空粒子が塗膜の表面に浮き上がった状態を示す模式図である。
【図３】透明中空粒子によって光線が反射されることを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に記載する。この記載は本発明を説明するためのものであって、この記載によって本発明の技術範囲を限定するものではない。本発明は、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で、多様に変更して実施することが可能である。
【００２３】
本発明における遮熱性塗料の塗膜形成成分は、塗装に用いることができる透明な塗膜形成成分であれば特に制限されないが、好ましい実施形態として、常温硬化型のラジカル架橋型（メタ）アクリル樹脂用の遮熱性塗料を例示することができる。以下に、詳細に説明する。
【００２４】
［塗膜形成成分］
本発明の１実施形態に係る塗膜形成成分は、アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルからなる（メタ）アクリル樹脂モノマー成分と、（メタ）アクリル樹脂モノマー成分に可溶なアクリル系重合体成分と、（メタ）アクリル樹脂モノマー成分に可溶な可塑剤と、１分子中に少なくとも２個の重合性二重結合を有する架橋剤と、レドックス触媒と、を含有することを特徴とする。
【００２５】
＜（メタ）アクリル樹脂モノマー成分＞
本発明の１実施形態に係る（メタ）アクリル樹脂モノマー成分に関しては、多くのものが当業者に公知であり、それらの中で本発明に利用できる（メタ）アクリル樹脂モノマーであればいずれも使用できる。好ましい実例として、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸−ｎ−プロピル、（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メタ）アクリル酸−ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸−２−エチルヘキシルを挙げることができるが、本発明のアクリル樹脂モノマー成分は、これらに限定されるものではない。
【００２６】
本実施形態の（メタ）アクリル樹脂モノマー成分は、アクリル樹脂モノマー成分、アクリル系重合体、可塑剤、及び架橋剤の質量の合計質量（以下、「塗膜形成成分の質量」と記す）を１００質量部とした場合に、前記アクリル樹脂モノマー成分が４０〜７５質量部となるように配合されることが好ましく、アクリル樹脂モノマー成分が４５〜７０質量部となるように配合されることがより好ましい。塗膜形成成分中の（メタ）アクリル樹脂モノマー成分の比率が高くなれば、塗料の粘度が低下して塗装の作業性は向上するものの、あまり高くなりすぎると塗料の硬化性が悪くなる。
【００２７】
＜（メタ）アクリル系重合体＞
（メタ）アクリル系重合体成分は、（メタ）アクリル樹脂モノマー成分に可溶なアクリル系重合体であり、塗料の粘度調整、硬化時間の短縮、塗膜の強度と柔軟性のバランスを取ることによる耐久性の向上を目的として配合されるものである。（メタ）アクリル樹脂モノマー成分は、１種類のモノマーを重合させた単独重合体であっても、２種類以上のモノマーを共重合させた共重合体であってもよい。
【００２８】
本実施形態の（メタ）アクリル系重合体成分は、前記塗膜形成成分の質量を１００質量部とした場合に、２０〜３５質量部となるように配合されることが好ましく、２２〜３０質量部となるように配合されることがより好ましい。（メタ）アクリル系重合体成分の比率が低すぎると、塗料の硬化性（短時間硬化性）が悪くなる。一方、（メタ）アクリル系重合体成分の比率が高すぎると、硬化時間は短縮されるものの、塗料の粘度が上昇するため塗装の作業性が悪くなる。
【００２９】
＜可塑剤＞
可塑剤成分は、（メタ）アクリル樹脂モノマー成分に可溶な可塑剤であり、塗料の粘度調整、基体表面への塗膜の追随性の向上、及び塗膜の柔軟性を目的として配合されるものである。
このような可塑剤は、多くのものが当業者に公知であり、本発明に支障なく用いることができるものであれば特に制限されないが、例えば、ジブチルフタレート、ジヘプチルフタレート、ジｎ−オクチルフタレート、ジ２−エチルヘキシルフタレート等のフタル酸エステル類、並びにジ２−エチルヘキシルアジペート、オクチルデシルアジペート、ジ２−エチルヘキシルセバケート、ジブチルセバケート、ジ２−エチルヘキシルアゼレートなどが挙げられる。これらは単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３０】
本実施形態の可塑剤成分は、塗膜形成成分の質量を１００質量部とした場合に、２〜２０質量部となるように配合されることが好ましく、３〜１５質量部となるように配合されることがより好ましい。これらの成分中の可塑剤成分の比率が低すぎると、塗膜の柔軟性が不十分となる。一方、これらの成分中の可塑剤成分の比率が高すぎると、塗膜の硬化性、耐汚れ性が悪くなる。
【００３１】
＜架橋剤成分＞
架橋剤成分は、１分子中に少なくとも２個の重合性二重結合を有する化合物であり、硬化の際にアクリル樹脂モノマー成分を架橋し、塗膜の耐久性を向上させる目的で配合されるものである。また、塗膜表面の耐薬品性、耐汚れ性を向上させるものである。
【００３２】
架橋剤成分としては、多くのものが公知であり、例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，２−プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、及び１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート等のアルカンジオールジ（メタ）アクリレート、並びにジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、及びポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート等のポリオキシアルキレングリコールジ（メタ）アクリレートなどを例示できる。これらは単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３３】
本実施例の架橋材成分の含有量は、塗膜形成成分の質量を１００質量部とした場合に、１〜１５質量部となるように配合されることが好ましく、２〜１０質量部となるように配合されることがより好ましい。架橋剤成分の配合量が低すぎると、硬化性及び塗膜の強度が不十分となる。一方、架橋剤成分の配合量が高すぎると、塗膜が硬くなりすぎて脆弱になり、柔軟性が低下する。
＜レドックス系触媒＞
【００３４】
本発明の１実施形態に係る塗膜形成成分は、硬化剤と促進剤との組み合わせによるレドックス系触媒を用いることによって硬化可能である。
レドックス系触媒としては、硬化剤である有機過酸化物と、促進剤である第３級アミンとの組合せによる公知のレドックス触媒を用いることができる。有機過酸化物としてはアシルパーオキサイド、アルキルパーオキサイド、ケトンパーオキサイド等が使用できるが、アシルパーオキサイドが好ましく、特にベンゾイルパーオキサイドが好適である。
本実施形態の有機過酸化物の含有量は、前記塗膜形成成分の質量を１００質量部とした場合に、０．５〜５質量部の範囲が好ましい。
【００３５】
また、促進剤である第３級アミンは、窒素原子に少なくとも１つの芳香族基が直接結合しているものが好ましく、このような第３級アミンとしては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジン、Ｎ，Ｎ−ジ（２−ヒドロキシエチル）−ｐ−トルイジン、Ｎ，Ｎ−ジ（２−ヒドロキシプロピル）−ｐ−トルイジン等が挙げられる。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態の第３級アミンの配合量は、前記塗膜形成成分の質量を１００質量部とした場合に、０．２５〜５質量部の範囲であることが好ましい。
【００３６】
［赤外線を吸収しない顔料］
本発明の遮熱性塗膜は、赤外線を吸収しない顔料が赤外線を透過させ、透過した赤外線を無機中空粒子が反射するので、照射された光線の赤外線エネルギーを拡散反射させ、温度の上昇を制限することができる。また、照り返しを防ぐためには、赤外線を透過させ、可視光線を吸収する顔料を用いることが好ましい。
【００３７】
赤外線を透過させ可視光線を遮蔽する顔料としては、例えば特許文献６に記載されたペリレン系顔料及びアゾメチン系顔料、並びに特許文献７に記載されたベンズイミダゾロン系顔料及びフタロシアニン系顔料など多種類が公知であり、市販品を購入して使用することができる。
【００３８】
また、本発明の赤外線を吸収しない顔料は、可視光線の大部分を吸収する暗色の顔料を用いることができるが、また、一部の可視光線を通過さる顔料も使用することもできる。一部波長領域の可視光線を通過させる顔料を用いた場合は、通過した可視光線が無機中空粒子によって反射された光線に基づき、基体基体は塗膜が通過させた可視光線の色になる。
【００３９】
本発明の遮熱性塗料は、塗膜形成成分の質量を１００質量部とした場合に、赤外線を吸収しない顔料を１０〜１００質量部含むことが好ましく、１０〜５０質量部含むことがより好ましい。
【００４０】
赤外線を吸収しない顔料の質量が１０質量部未満では、形成された塗膜が可視光線を充分に吸収することができず隠蔽力が不足して塗料本来の美観を十分に発揮できない場合があり、１方、１００質量部を越えると可視光線の遮光効果が飽和状態になると共に、塗膜の形状や強度が劣化するので好ましくない。
【００４１】
［無機繊維と無機中空粒子］
図１は、本発明に係る強化された遮熱性塗料の無機繊維と無機中空粒子の分散状態を示す模式図である。
図１に示すように、本発明に係る遮熱性塗膜１は、基体５の表面に塗装された塗膜形成成分４に、無機中空粒子２と無機繊維３とを分散してなる。
微細な直径を有する無機繊維３が、無機中空粒子２を搦めるように捕捉して遮熱性塗膜中に均等に分散させると共に、塗膜の強度を増加させることができる。
【００４２】
＜無機繊維＞
本発明で用いる無機繊維は、ロックウール、グラスウール、及びガラス繊維からなる群から選ばれる無機繊維の中の１以上であることが好ましい。
ロックウールは、主成分が二酸化ケイ素と酸化カルシウムであって、玄武岩又は製鉄スラグ等に、例えば石灰を加えて約１５００〜１６００℃に加熱溶解し、遠心力で吹き飛ばして繊維化し、空中で固化して製造される。
【００４３】
ロックウールは、住宅用の断熱材として高分子樹脂で固められて袋詰めされ成形されて比較的安価に大量生産されている。しかし、本発明には、高分子樹脂を含まず、短繊維にチョップされたロックウールを用いることが好ましい。そのようなロックウールも市販されている。
【００４４】
ロックウールの平均直径は１〜５０μｍであることができる、１μｍより細いロックウールは、製造するのが困難であり、現状では大量に入手することができない。一方、平均直径が５０μｍを超えるロックウールは、柔軟性がなく折れやすく強度も劣る。一般的な市販品の繊維の平均直径は１〜５０μｍである。
【００４５】
ロックウールは、単独では曲げやせん断力に対しては弱いが、抗張力は強く（４９０〜９８０ＭＰａ）また塗膜形成成分及び無機中空粒子との接着性が良いので、高分子樹脂の塗膜形成成分と相互に長所・短所を補完しあって塗膜を強化し、表面のクラッキングの発生を防止すると共に、無機中空粒子を塗膜形成成分中に均等に分散させることができる。
また、ロックウールは製鉄スラグを原料とすることができるので、産業廃棄物の再利用であり、環境保全の観点からも好ましい。
【００４６】
グラスウールは、回収ガラスを高温で溶融し、遠心力で吹き飛ばして繊維化し、空中で固化して製造される。グラスウールは、高分子樹脂で成形されて袋詰めされて住宅用の断熱材として大量生産されている。しかし、本発明で用いるのは、ほぐされてチョップ化されたグラスウールをもちいることが好ましい。そのようなグラスウールも市販されている。
【００４７】
グラスウールの平均直径は１〜５０μｍであることができる。１μｍより細いグラスウールは、製造するのが困難であり、高価である。５０μｍを超えるグラスウールは、柔軟性がなくて折れやすく、使用するのが困難で、性質も劣る。一般市販品の平均直径は、７〜８μｍである。また、平均直径１〜５μｍの高性能グラスウールも、高価ではあるが好ましく使用可能である。
無機繊維としてグラスウールを用いた遮熱性塗膜は、特に強度及び透明度が優れる。従って、グラスウールと塗膜形成成分との複合樹脂は、強度を要求される特殊塗料としての用途も期待される。
【００４８】
ガラス繊維は、溶融した石英ガラスを引きのばして繊維化したもので、グラスウールより更に強度が優れるが、高価である。ガラス繊維の平均直径は、１μｍ以下であることができるが、大量に入手するのは困難である。本発明で好ましく使用できるガラス繊維の平均直径は１〜５０μｍであり、より好ましいガラス繊維材料は、平均直径１０〜１４μｍのガラス繊維を２〜１０ｍｍに切断した機能樹脂用チョップである。
ガラス繊維と樹脂との複合素材は強化プラスチックとして知られ、柔軟性及び強度が優れるので、ガラス繊維を強化材として用いた遮熱性塗膜は、特殊塗料としての用途も期待される。
【００４９】
本発明は、上記の無機繊維の中では、最も好ましい一実施形態として、価格及び樹脂との接着性の観点からから、ロックウールを挙げることができるが、本発明はこれに限られるものではない。
本発明は、上記の無機繊維の平均直径が１〜５０μｍであることが好ましく、２〜３０μｍであることがより好ましく、３〜２０μｍであることが最も好ましい。
【００５０】
本発明の遮熱性塗料中の無機繊維の含有量は、塗膜形成成分の質量を１００質量部としたとき、無機繊維を２〜５０質量部含むことが好ましく、より好ましくは５〜４０質量部である。無機繊維の含有量が２質量部以下では、本発明の強化された遮熱性塗膜の強度、及び無機中空粒子の分散能が不十分であり、５０質量部以上含んでも、強度及び無機中空粒子の分散能の増加が少なくなり、又塗膜形成成分の相対的な含有量が減少して樹脂の強度がかえって減少することがある。
【００５１】
＜無機中空粒子＞
無機中空粒子は、新規な機能性材料として多くの合成方法が開発され（非特許文献１を参照）、多くの試作品が製造、提供されている。また、それらの中でソーダ石灰ホウケイ酸ガラス中空粒子は、市販されている（３Ｍ  グラスバブル（商品名）、スリーエム  ジャパン株式会社）。
【００５２】
本発明で用いる無機中空粒子は、本発明の目的に適合するものであれば何れの製造法で製造された無機中空粒子も、好ましく用いることができる。それらの中、より真球に近いという形状、及び粒径分布及び粒径分布の制御が容易であるとの観点から、シリカ中空粒子、アルミナ中空粒子、及びソーダ石灰硼珪酸ガラス中空粒子を含むセラミック中空粒子を挙げることができ、更に最も好ましい一実施形態としてシリカ中空粒子を挙げることができる。
【００５３】
本発明の無機中空粒子の平均粒径は１０〜５００μｍであることが好ましい。平均粒径が１０μｍ未満の無機中空粒子は製造が困難であり、また小さすぎて無機繊維によって塗膜中に分散させておくのが困難であり、平均粒径が５００μｍを超えると、断熱性および光反射性が不充分になることがあり、また無機中空粒子は浮力が大きくなりすぎて、無機繊維によって捕捉して塗膜中に分散させておくのが困難になる。より好ましくは、無機中空粒子の平均粒径は１０〜４００μｍであり、最も好ましくは、無機中空粒子の平均粒径は２０〜３００μｍである。
【００５４】
本発明の無機中空粒子の比重は、０．０５〜０．５（ｇ／ｃｍ３）であることが好ましく、０．１〜０．４（ｇ／ｃｍ３）であることがより好ましく、０．１〜０．３（ｇ／ｃｍ３）であることが最も好ましい。無機中空粒子の比重が０．０５（ｇ／ｃｍ３）未満の微細な無機中空粒子は、無機中空粒子の壁面が薄くなりすぎて、製造に困難を伴うと共に、強度が不足する場合があり、０．５（ｇ／ｃｍ３）を超えると、粒子が大きくなりすぎて充分に光を反射しないことがあり、また断熱性が不十分なことがある。
【００５５】
［塗膜の形成］
本実施形態の遮熱性塗料中の塗膜形成成分の含有量は、本発明の遮熱性塗料の質量を１００質量部とした場合に、２０〜７５質量部であることが好ましく、２５〜７０質量部であることがより好ましい。塗膜形成成分が少なすぎると、塗膜が脆くなる。一方、塗膜形成成分が多すぎると、他の無機中空粒子成分、無機繊維成分、及び／又は顔料成分が少なくなるため、遮熱効果、断熱効果、美観、遮熱官能効果、及び／又は及び強度等が不十分となるおそれがある。
【００５６】
この際、塗膜形成成分、赤外線を吸収しない顔料、無機繊維、及び無機中空粒子をＡ液とＢ液との２液に分けて予備混合し、例えばＡ液にレドックス系触媒の一方の成分である硬化剤を加え、Ｂ液に他方の成分である促進剤を加え、Ａ液とＢ液とを用時に混合することによって硬化させることができる。この塗膜形成方法によれば、溶媒を用いないので環境に越境を与えることがない。
【００５７】
また、Ａ液とＢ液との組成及び比率を変更することによって硬化時間を制御することができる。なお、塗膜形成成分と硬化剤とを混合すると、常温において、ゆっくりと硬化が進行するので、硬化剤は塗装の直前に添加することが好ましい。
【００５８】
また、本発明で用いる遮熱性塗料は、二液混合型の水性塗料とすることができる。
即ち、アクリル樹脂モノマー成分、アクリル系重合体成分、可塑剤成分、架橋剤成分、赤外線を吸収しない顔料、中空粒子を、容積と粘度がほぼ等しくなるように２液に分け、１方の液に水と溶媒と硬化剤である有機過酸化物を混合し、撹拌、乳化してＡ液とし、他方の液に水と溶媒と促進剤である第３級アミンを混合、撹拌、乳化してＢ液とした。Ｂ液は安定だが、Ａ液は徐々に反応するので使用直前に混合することが好ましい。Ａ液及びＢ液を混合、塗布して塗膜を作成できる。
【００５９】
［実施例］
＜無機繊維の選択＞
（実施例１）
前記塗膜形成成分の質量の合計を１００質量部としたとき、アクリル樹脂モノマー成分としてメチルメタクリレートを５５質量部と、平均直径が７μｍで長さ２〜３ｍｍのロックウールを１０質量部と、平均粒径が４０μｍで比重が０．１８（ｇ／ｃｍ３）のシリカ中空粒子を４質量部と、硬化剤として過酸化ベンゾイル５０％ペースト４質量部と、沸点１２０〜１５０°の炭化水素混合溶媒３０重量部と、を混合し、更に水５０質量部を加えて混合、撹拌、乳化してＡ液とし、アクリル樹脂モノマー成分に可溶なアクリル系重合体成分としてメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）とメタクリル酸ｎ−ブチル（ｎ−ＢＭＡ）との共重合体（ＭＭＡ／ｎ−ＢＭＡ＝６０／４０、質量比）２５質量部と、アクリル樹脂モノマー成分に可溶な可塑剤成分としてアジピン酸系高分子可塑剤（アデカサイザーＰ−３００（商品名）、旭電化工業株式会社製）１２質量部と、１分子中に少なくとも２個の重合性二重結合を有する架橋剤成分としてポリエチレングリコールジメタクリレート  ＮＫエステル３Ｇ（商品名  新中村化学工業株式会社製）８質量部と、白色顔料として酸化亜鉛２０質量部と、促進剤としてＮ，Ｎ’−ジメチル−ｐ−トルイジンを３質量部と、沸点１２０〜１５０°の炭化水素混合溶媒３５重量部と、を混合し、更に水５０質量部を加えて混合、撹拌、乳化してＢ液とし、同重量のＡ液及びＢ液を混合して塗膜の厚さが約０．５ｍｍになるように塗布して試験用の塗膜を作成した。
【００６０】
（実施例２、３）
実施例１と同様の方法で、但し遮熱性塗料のロックウールをグラスウールまたはガラス繊維に変換し、組成をそれぞれ表１の通りとして実施例２、３の遮熱性塗膜を作成した。
（比較例１）
実施例１と同じ方法で、但し表１に示すように無機繊維を加えないで比較例１の塗膜を作成した。
得られた実施例１〜３、比較例１の塗膜の表面形状、断面形状及び色調、並びに遮熱官能効果を観察し、表１に示した。
【００６１】
［試験方法］
＜外観＞
（表面）光学顕微鏡（５０倍）を用いて観察した。
〇  表面が平滑な面であり、顔料及び中空粒子が塗膜に覆われている。
△  表面の一部に凸凹はあるが顔料及び中空粒子が塗膜に覆われている
×  中空粒子が浮き上がり、中空粒子の露出がみられるか、凸凹が激しい。
（断面）ＪＩＳ  Ｋ  ５６００に準拠して垂直断面を作成し、光学顕微鏡（５０倍）を
用いて観察した。
〇  中空粒子が均一に分布し空隙がない。
△  中空粒子がやや不均一になった部分がある。
×  中空粒子が浮き上がって片寄っている。
（色調）目視で観察した。
〇  問題なし。
△  やや薄すぎる、あるいは多々くすんでいる。
×  薄すぎる、あるいは色むらが生じている。
【００６２】
＜遮熱官能効果＞
ステンレス製の二重カップの外面に実施例１〜１４及び引用例１で作成した塗料を塗布して０．５ｍｍの塗膜を作成し、二重カップに９５℃の湯を注ぎ、５分後に指先で摘まんで持ち上げられるか否かを検証した。
〇  持ち上げることができ、そのまま保持できる。
△  辛うじて持ち上げることはできるが、熱くて保持できない。
×  熱くて触れない。
【００６３】
【表１】
2020139029.tif 000003
【００６４】
実施例１〜３のロックウール、グラスウール、又はガラス繊維を含有する遮熱性塗料から作成した塗膜は、良好な外観であり、また断面が均一で無機中空粒子の浮き上がりは見られなかった。ガラス繊維を含有する遮熱性塗料は、断面に部分的な無機中空粒子の浮上がりが観測されるものの、その量は僅かであり、表面の形状は良好である。
比較例１の塗膜形成成分１００質量部、シリカ中空粒子２質量部、及びロックウール１０質量部を含む塗料を用いて作成した塗膜は、無機繊維を含まないのでシリカ中空粒子が浮上し分離してしまうため、外観に問題があり、遮熱官能効果は不合格であった。
従って、表１に示すように、実施例１〜３のロックウール、グラスウール、及びガラス繊維を含む遮熱性塗料は、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。
【００６５】
＜無機中空バルブの選択＞
（実施例４、５）
実施例１と同様方法で、実施例４のアルミナ中空粒子を含む遮熱性塗料及び実施例５ソーダ石灰硼珪酸ガラスバブルを含む遮熱性塗料から塗膜を作成した。
＜比較例２〜４＞
実施例１と同じ方法で、但し無機中空粒子の種類を変更して、表２に示す組成の比較例２〜４のガラスバブル、シラスバルーン、及びフライアッシュを含む遮熱性塗料から塗膜を作成した。
得られた実施例１、４、５、及び比較例２〜４の塗膜の表面形状、断面形状及び色調、遮熱官能効果を観察し、表２に示した。
【００６６】
【表２】
2020139029.tif 000004
【００６７】
表２に示すように、実施例４、５のアルミナ中空粒子及びソーダ石灰硼珪酸ガラスバブルを含む遮熱性塗料は、実施例１のシリカ中空粒子と同様に良好な遮熱性塗膜を形成することを示した。
比較例３のソーダガラスバブルは、試験に使用した中空粒子の平均粒径が大きく不揃いなためにいために中空粒子が浮上して塗膜の表面及び断面が不均一になり、遮熱官能効果も劣った。比較例４、５のシラスバルーン及びフライアッシュは、比重が大きいため、シリカ中空粒子と同等の体積になるように１０質量部を用いたが、形成された塗膜の表面の光沢が失われ、遮熱官能効果がなく、本発明に用いることはできなかった。
【００６８】
＜ロックウールの配合量＞
（実施例６〜８）
実施例１と同じ方法で、但しロックウールの添加量を変化させて、表３に示す組成の実施例６〜８の遮熱性塗料から遮熱性塗膜を作成した。
（比較例５、６）
実施例１と同じ方法で、但しロックウールの添加量を変化させて、表３に示す比較例５、６の塗膜を作成した。
得られた実施例１、６〜８の、及び比較例５、６の塗膜の表面形状、断面形状及び色調、並びに遮熱官能効果を観察し、表３に示した。
【００６９】
【表３】
2020139029.tif 000005
【００７０】
表３に示すように、実施例７の前記塗膜形成成分合計１００質量部に対して５質量部のロックウールを含む遮熱性塗料から作成した塗膜は、実施例１と同様に、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。また、実施例６及び８の、２質量部及び５０質量部のロックウールを含む遮熱性塗料から作成した塗膜は、断面を観察すると部分的に軽微な中空粒子の浮き上が認められるものの、表面の形状及び強度は充分なものである。
ロックウールの含有量が１質量部である比較例５から作成した塗膜は、外観及び遮熱性が劣り、ロックウールの含有量が１００質量部である比較例６から作成した塗膜は、外観が劣る。
従って、塗膜形成成分量１００質量部に対して２〜５０質量部のロックウールを含む遮熱性塗料は、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。また、別途の試験によれば、グラスウール、又はガラス繊維を含有する遮熱性塗料から作成した塗膜も、ロックウールと同様に、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。
【００７１】
＜無機中空粒子の配合量＞
（実施例９〜１１）
実施例１と同じ方法で、但し表４に示すようにシリカ中空粒子の添加量を変化させて実施例９〜１１の遮熱性塗料から遮熱性塗膜を作成した。なお、本実施例で用いたシリカ中空粒子は、比重が０．１８（ｇ／ｃｍ３）なので、１質量部のシリカ中空粒子は２２．２質量部の水と同一の体積を有する。
（比較例７、８）
実施例１と同じ方法で、但し表４に示すようにシリカ中空粒子の添加量を変化させて比較例７、８の塗膜を作成した。
得られた実施例１、９〜１１、及び比較例７、８の塗膜の表面形状、断面形状及び色調、並びに遮熱官能効果を観察し、表４に示した。
【００７２】
【表４】
2020139029.tif 000006
【００７３】
表４に示すように、実施例９、１０の、塗膜形成成分１００質量部に対して１及び２質積部のシリカ中空粒子を含む遮熱性塗料は、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。実施例１１の２０質積部のシリカ中空粒子を含む遮熱性塗料から作成した塗膜は、断面を観察すると部分的なシリカ中空粒子の浮き上がりが認められるものの、塗膜表面の形状及び強度は充分なものであった。
一方、比較例７の０．５質量部のシリカ中空粒子を含む塗料から作成した塗膜は、外観は優れるもののシリカ中空粒子の量が少なすぎて、遮熱官能効果が劣り、比較例８の３０質量部のシリカ中空粒子を含む塗料から作成した塗膜は、塗膜の形状が劣った。
従って、塗膜形成成分１００質量部に対して１〜２０質積部のシリカ中空粒子を含む実施例９〜１１の遮熱性塗料は、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。アルミナ中空粒子及びソーダ石灰硼珪酸ガラスバブルを含む遮熱性塗料も、シリカ中空粒子と同様に良好な遮熱性塗膜を形成することを示した。
【００７４】
＜赤外線を吸収しない顔料の配合量＞
（実施例１２〜１４）
実施例１と同じ方法で、但し赤外線を吸収しない顔料の添加量を、塗膜形成成分１００質量部に対して５〜１５０質量部まで変化させて、表５に示す実施例１１〜１４の組成の遮熱性塗料から遮熱性塗膜を作成した。
（比較例９、１０）
実施例１と同じ方法で、但し顔料の添加量を変化させて、比較例９、１０の塗膜を作成した。
得られた実施例１、１２〜１４、及び比較例９、１０の治療から作成した塗膜の表面形状、断面形状及び色調、並びに遮熱官能効果を観察し、表５に示した。
【００７５】
【表５】
2020139029.tif 000007
【００７６】
表５に示すように、実施例１、１３示す塗料形成成分１００質量部に対して２０及び５０質量部の赤外線を吸収しない顔料を含む遮熱性塗料は、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。実施例１２に示す１０質量部の顔料を含む遮熱性塗料から作成される塗膜は、やや色が薄すぎて美観に問題を生じる可能性があるものの、通常の目的には使用可能と判断できる。実施例１４に示す１００質量部の顔料を含む遮熱性塗料は、顔料がやや過剰であり、作成された塗膜の表面の光沢がやや劣るが使用可能である。
一方、比較例９の５％の赤外線を吸収しない顔料を含む塗膜は、顔料の量が少なすぎて美観が劣り、遮熱官能効果も低下する。また比較例１０の塗料は、顔料が過剰で塗料に被覆されない部分を生じ、美観が劣る。
従って、塗膜形成成分量１００質量部に対して１０〜１００質量部の顔料を含む遮熱性塗料は、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。
【００７７】
［強度試験：耐摩耗性］
実施例１〜１４及び引用例１、２で作成した試料について、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００  に準拠して耐摩耗性（摩耗輪法）を用いて測定した。本試験は、摩耗輪素用いて試料表面を摩擦し試料の減量を測定する方法であって、減量の少ない試料が、耐摩耗性が強いことを示す。
【００７８】
［強度試験：耐摩耗性］
実施例１〜１４及び引用例１で作成した塗料を２００×２００ｍｍのステンレス板について、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００に準拠して耐摩耗性（摩耗輪法）を用いて測定した。本試験は、摩耗輪素用いて試料表面を摩擦し試料の減量を測定する方法であって、減量の少ない試料が、耐摩耗性が強いことを示す。基準となる亜鉛板の減量は１０８ｍｇであった。測定結果を表６に示す。
【００７９】
【表６】
2020139029.tif 000008
【００８０】
表６に示すように、実施例１〜１４の本発明の遮熱性塗料から作成した遮熱性塗膜は、比較例１に示す無機繊維を含まない塗料から作成された塗膜に比較すると表面が強化されたことが示された。
【００８１】
以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００８２】
１    遮熱性塗膜
２    無機中空粒子
３    無機繊維
４    塗膜形成成分
５    基体
【図１】
2020139029.tif 000009
【図２】
2020139029.tif 000010
【図３】
2020139029.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成31年3月11日(2019.3.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルからなるアクリル樹脂モノマー成分、前記アクリル樹脂モノマー成分に可溶なアクリル系重合体成分、前記アクリル樹脂モノマー成分に可溶な可塑剤成分、及び１分子中に少なくとも２個の重合性二重結合を有する架橋材成分を含む塗膜形成成分と、赤外線を透過する顔料と、平均粒径が１０乃至５００μｍの赤外線を透過する材料で形成された無機中空粒子と、平均直径が１乃至５０μｍの無機繊維と、を含むことを特徴とする強化された遮熱性塗料。
【請求項２】
前記塗膜形成成分は、前記アクリル樹脂モノマー成分の質量、前記アクリル系重合体成分の質量、前記可塑剤成分の質量、及び前記架橋剤成分の質量の合計を１００質量部とした場合に（質量部は、特記しない限り以下同じ）、前記アクリル樹脂モノマー成分の質量が４０乃至７５質量部であり、前記アクリル系重合体成分の質量が２０乃至３５質量部であり、前記可塑剤成分の質量が２乃至２０質量部であり、前記架橋剤成分の質量が１乃至１５質量部であることを特徴とする請求項１に記載された強化された遮熱性塗料。
【請求項３】
前記顔料を１０乃至１００質量部含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の強化された遮熱性塗料。
【請求項４】
前記無機中空粒子が、シリカ中空粒子、アルミナ中空粒子、又はソーダ石灰硼珪酸ガラス中空粒子を含むセラミック中空粒子から選ばれる１以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載された強化された遮熱性塗料。
【請求項５】
前記無機中空粒子が、シリカ中空粒子であることを特徴とする請求項４に記載された強化された遮熱性塗料。
【請求項６】
前記シリカ中空粒子は、比重が、０．０５乃至０．５（ｇ／ｃｍ３）であることを特徴とする請求項４又は５に記載の強化された遮熱性塗料。
【請求項７】
前記遮熱性塗料は、前記無機中空粒子を１乃至２０質量部含むことを特徴とする請求項１、２、４乃至６のいずれか１項に記載された強化された遮熱性塗膜。
【請求項８】
前記遮熱性塗料は、前記無機繊維が、ロックウール、グラスウール、及びガラス繊維から選ばれる１以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載された強化された遮熱性塗料。
【請求項９】
前記無機繊維が、ロックウールであることを特徴とする請求項８に記載された強化された遮熱性塗料。
【請求項１０】
前記遮熱性塗料は、前記無機繊維を２乃至５０質量部含むことを特徴とする請求項１、２、又は８のいずれか１項に記載された強化された遮熱性塗料。
【請求項１１】
前記遮熱性塗料は、前記遮熱性塗料の質量を１００質量部とした場合に、前記塗膜形成成分を２０乃至７５質量部含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の強化された遮熱性塗膜。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化された遮熱性塗料に係り、より詳しくは、基体に塗布して塗膜を形成する塗料であって、輻射光線中の赤外線を反射して基体表面のエネルギー吸収を減少させる遮熱効果、塗膜の表面から基体への熱伝導を減少させて基体の温度上昇を抑制する断熱効果、高温の基体であっても触るときに温度を低く感じさせる遮熱官能効、及び塗膜の表面を物理的に強化する効果を有する塗膜を形成する強化された遮熱性塗料に関する。
【背景技術】
【０００２】
輻射光線光線のエネルギーを吸収して基体の温度が上昇するのを防ぐ目的で、塗料を用いて輻射光線エネルギーの吸収を防ぐ方法が検討されている。しかし、輻射光線のうちの可視光線を、基体表面に塗布された塗膜が吸収した場合には、可視光線のエネルギーは熱エネルギーに変換されて基体の温度を上昇させ、接触する空気を加熱すると共に、遠赤外線を輻射して周囲の温度を上昇させる。また可視光線を反射させた場合には、照り返しとなって近隣に影響を及ぼし、新たな問題を惹起することになる。
【０００３】
一方、赤外線は照り返しの問題が少ないので、赤外線を反射する顔料を用いて輻射光線中の赤外線を反射させることによって、入射した光エネルギーの遮光効果を示すことが試みられてきた（例えば特許文献１、２を参照）。しかし、赤外線を反射する顔料は赤外線の選択率及び反射率があまり高くなく、形成された塗膜が赤外線エネルギーを吸収してしまうために遮熱効果が限定的であった。
【０００４】
熱伝導度の低い無機中空粒子を塗膜に分散させて塗膜の熱伝導度を低下させ、塗膜表面で吸収された熱エネルギーの基体への伝達を遮断する断熱性塗料が提案された（例えば特許文献３を参照）。しかし、断熱を目的として塗膜を用いる場合には、塗料を厚く塗らなければならないことが多いので、無機中空粒子を均一分散させるのには技術的な問題がある。
【０００５】
図２は、塗膜に無機中空粒子を分散した状態を示す模式図である。図２に示すように、無機中空粒子は比重が小さいために、塗装直後の流動性を有する塗料組成物の中で浮き上がる。無機中空粒子が塗膜の表面に浮き上がって集まった場合には、表面の美観が失われ、塗膜の表面強度が低下し、割れ目が入り易くなるという問題を有する。
特許文献３には、無機中空粒子を均一に分散させるために、塗料に有機ベントナイトを添加することが記載されている。しかし、特許文献３に記載された方法は、無機中空粒子の分散力が不十分であった。
【０００６】
また、図３に示すように、無機中空粒子は無機中空粒子外側と塗膜形成成分の境界面及び無機中空粒子外側面で入射された光線を反射・屈折を繰り返しながら最終的に出射させるので、入射光を全反射し、また可視光線を透過させた場合でも、出射される反射光線は、光路が分散された拡散反射になり（特許文献４を参照）、照り返し問題を緩和させることができる。
なお、中空粒子の製造方法は公知であり（例えば非特許文献１及び特許文献５を参照）、その一部は市販されている。
【０００７】
上記のように、赤外線を反射させる遮熱効果、吸収した輻射エネルギーの熱伝導を減少させる断熱効果、高温の基体であっても触れたときに温度を低く感じ遮熱官能効果、及び塗膜の強度を強化する効果を併せて有する遮熱性塗膜を提供することが求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−６９６３２号公報
【特許文献２】特開２００５−２３２７７号公報
【特許文献３】特許第３７９４８２４号公報
【特許文献４】特開２０１７−１９４６３２号公報
【特許文献５】特開２０１８−３５０３１号公報
【特許文献６】特開２００５−７６０１９号公報
【特許文献７】再表２０１６−５２６４１号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「中空粒子の合成とその応用」、高橋実ら、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｊａｐａｎ，１２，８７  （２００５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであって、形成された塗膜の熱伝導度を低下させた断熱性塗膜を形成する遮熱性塗料を提供することを課題とする。
また本発明は、輻射光線中の赤外線を反射させて赤外線の吸収による基体表面の温度上昇を低下させた遮熱性塗膜を形成する遮熱性塗料を提供することを課題とする。
【００１１】
また、本発明は、例えば熱湯の容れられた容器表面に塗布し、容器を把持できるようにした遮熱官能効果を有する遮熱性塗料を提供することを課題とする。
更に本発明は、塗膜の物理的強度を増進させて、遮熱性成分及び断熱性成分の添加による塗膜の強度低下を補った、強化された遮熱性塗料提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる課題を解決するための本発明の強化された遮熱性塗料は、アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルからなるアクリル樹脂モノマー成分、アクリル樹脂モノマー成分に可溶なアクリル系重合体成分、アクリル樹脂モノマー成分に可溶な可塑剤成分、及び１分子中に少なくとも２個の重合性二重結合を有する架橋材成分を含む塗膜形成成分と、赤外線を透過する顔料と、平均粒径が１０〜５００μｍの赤外線を透過する材料で形成された無機中空粒子と、平均直径が１〜５０μｍの無機繊維と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
前記塗膜形成成分は、アクリル樹脂モノマー成分の質量、アクリル系重合体成分の質量、可塑剤成分の質量、及び架橋剤成分の質量の合計（塗膜形成成分の質量と記すことがある）を１００質量部とした場合に（質量部は特記しない限り以下同じ）、アクリル樹脂モノマー成分の質量が４０〜７５質量部であり、アクリル系重合体成分の質量が２０〜３５質量部であり、可塑剤成分の質量が２〜２０質量部であり、架橋剤成分の質量が１〜１５質量部であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、遮熱性塗料が、赤外線を透過する顔料を１０〜１００質量部含むことが好ましい。
また、前記遮熱性塗料は、無機中空粒子が、シリカ中空粒子、アルミナ中空粒子、又はソーダ石灰硼珪酸ガラス中空粒子を含むセラミック中空粒子から選ばれる１以上であることを特徴とする。
【００１５】
また、前記無機中空粒子は、シリカ中空粒子であることが好ましい。
また、前記シリカ中空粒子は、比重が、０．０５〜０．５（ｇ／ｃｍ３）であることが好ましい。
また、前記遮熱性塗料は、前記無機中空粒子を１〜２０質量部含むことができる。
また、本発明の遮熱性塗料は、無機繊維が、ロックウール、グラスウール、及びガラス繊維から選ばれる１以上であることを特徴とする。
【００１６】
また、前記無機繊維が、ロックウールであることが好ましい。
また、前記遮熱性塗料は、無機繊維を２〜５０質量部含むことを特徴とする。
また、前記遮熱性塗料は、遮熱性塗料の質量を１００質量部とした場合に、前記塗膜形成成分を２０〜７５質量部含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の遮熱性塗料から作成された塗膜は、赤外線を透過する顔料及び赤外線を反射する無機中空粒子を含み、赤外線を高効率で反射して遮熱し、塗膜及び基体の温度上昇を減少させる遮熱効果を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の遮熱性塗料から作成された塗膜は、断熱性の高い無機中空粒子を含有し、また無機繊維が塗膜中に無機中空粒子を均一に分散させて塗膜全体の熱伝導度を低下させ、塗膜表面から基体への熱伝達を制限し、塗膜表面が吸収した輻射エネルギーの基体への伝導を減少させて、基体温度上昇を低下させる断熱効果を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の遮熱性塗料から作成された塗膜は、熱伝導度が低く比熱の小さい無機中空粒子を含むので、塗膜の表面に皮膚が接触した時に塗膜の表面温度が大きく低下し、熱感を和らげると共に、粗面となって柔らかな感触を与えることができる。
【００２０】
更に本発明の遮熱性塗料から作成された塗膜は、無機繊維が塗膜の物理的強度を増加させて、顔料及び無機中空粒子の添加による塗膜の強度低下を補った強化された遮熱性塗膜を形成することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る強化された遮熱性塗膜の無機繊維と無機中空粒子の分散状態を示す模式図である。
【図２】塗料組成物に無機中空粒子を分散し、無機中空粒子が塗膜の表面に浮き上がった状態を示す模式図である。
【図３】透明中空粒子によって光線が反射されることを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に記載する。この記載は本発明を説明するためのものであって、この記載によって本発明の技術範囲を限定するものではない。本発明は、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で、多様に変更して実施することが可能である。
【００２３】
本発明における遮熱性塗料の塗膜形成成分は、塗装に用いることができる透明な塗膜形成成分であれば特に制限されないが、好ましい実施形態として、常温硬化型のラジカル架橋型（メタ）アクリル樹脂用の遮熱性塗料を例示することができる。以下に、詳細に説明する。
【００２４】
［塗膜形成成分］
本発明の１実施形態に係る塗膜形成成分は、アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルからなる（メタ）アクリル樹脂モノマー成分と、（メタ）アクリル樹脂モノマー成分に可溶なアクリル系重合体成分と、（メタ）アクリル樹脂モノマー成分に可溶な可塑剤と、１分子中に少なくとも２個の重合性二重結合を有する架橋剤と、レドックス触媒と、を含有することを特徴とする。
【００２５】
＜（メタ）アクリル樹脂モノマー成分＞
本発明の１実施形態に係る（メタ）アクリル樹脂モノマー成分に関しては、多くのものが当業者に公知であり、それらの中で本発明に利用できる（メタ）アクリル樹脂モノマーであればいずれも使用できる。好ましい実例として、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸−ｎ−プロピル、（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メタ）アクリル酸−ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸−２−エチルヘキシルを挙げることができるが、本発明のアクリル樹脂モノマー成分は、これらに限定されるものではない。
【００２６】
本実施形態の（メタ）アクリル樹脂モノマー成分は、アクリル樹脂モノマー成分、アクリル系重合体、可塑剤、及び架橋剤の質量の合計質量（以下、「塗膜形成成分の質量」と記す）を１００質量部とした場合に、前記アクリル樹脂モノマー成分が４０〜７５質量部となるように配合されることが好ましく、アクリル樹脂モノマー成分が４５〜７０質量部となるように配合されることがより好ましい。塗膜形成成分中の（メタ）アクリル樹脂モノマー成分の比率が高くなれば、塗料の粘度が低下して塗装の作業性は向上するものの、あまり高くなりすぎると塗料の硬化性が悪くなる。
【００２７】
＜（メタ）アクリル系重合体＞
（メタ）アクリル系重合体成分は、（メタ）アクリル樹脂モノマー成分に可溶なアクリル系重合体であり、塗料の粘度調整、硬化時間の短縮、塗膜の強度と柔軟性のバランスを取ることによる耐久性の向上を目的として配合されるものである。（メタ）アクリル樹脂モノマー成分は、１種類のモノマーを重合させた単独重合体であっても、２種類以上のモノマーを共重合させた共重合体であってもよい。
【００２８】
本実施形態の（メタ）アクリル系重合体成分は、前記塗膜形成成分の質量を１００質量部とした場合に、２０〜３５質量部となるように配合されることが好ましく、２２〜３０質量部となるように配合されることがより好ましい。（メタ）アクリル系重合体成分の比率が低すぎると、塗料の硬化性（短時間硬化性）が悪くなる。一方、（メタ）アクリル系重合体成分の比率が高すぎると、硬化時間は短縮されるものの、塗料の粘度が上昇するため塗装の作業性が悪くなる。
【００２９】
＜可塑剤＞
可塑剤成分は、（メタ）アクリル樹脂モノマー成分に可溶な可塑剤であり、塗料の粘度調整、基体表面への塗膜の追随性の向上、及び塗膜の柔軟性を目的として配合されるものである。
このような可塑剤は、多くのものが当業者に公知であり、本発明に支障なく用いることができるものであれば特に制限されないが、例えば、ジブチルフタレート、ジヘプチルフタレート、ジｎ−オクチルフタレート、ジ２−エチルヘキシルフタレート等のフタル酸エステル類、並びにジ２−エチルヘキシルアジペート、オクチルデシルアジペート、ジ２−エチルヘキシルセバケート、ジブチルセバケート、ジ２−エチルヘキシルアゼレートなどが挙げられる。これらは単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３０】
本実施形態の可塑剤成分は、塗膜形成成分の質量を１００質量部とした場合に、２〜２０質量部となるように配合されることが好ましく、３〜１５質量部となるように配合されることがより好ましい。これらの成分中の可塑剤成分の比率が低すぎると、塗膜の柔軟性が不十分となる。一方、これらの成分中の可塑剤成分の比率が高すぎると、塗膜の硬化性、耐汚れ性が悪くなる。
【００３１】
＜架橋剤成分＞
架橋剤成分は、１分子中に少なくとも２個の重合性二重結合を有する化合物であり、硬化の際にアクリル樹脂モノマー成分を架橋し、塗膜の耐久性を向上させる目的で配合されるものである。また、塗膜表面の耐薬品性、耐汚れ性を向上させるものである。
【００３２】
架橋剤成分としては、多くのものが公知であり、例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，２−プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、及び１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート等のアルカンジオールジ（メタ）アクリレート、並びにジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、及びポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート等のポリオキシアルキレングリコールジ（メタ）アクリレートなどを例示できる。これらは単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３３】
本実施例の架橋材成分の含有量は、塗膜形成成分の質量を１００質量部とした場合に、１〜１５質量部となるように配合されることが好ましく、２〜１０質量部となるように配合されることがより好ましい。架橋剤成分の配合量が低すぎると、硬化性及び塗膜の強度が不十分となる。一方、架橋剤成分の配合量が高すぎると、塗膜が硬くなりすぎて脆弱になり、柔軟性が低下する。
＜レドックス系触媒＞
【００３４】
本発明の１実施形態に係る塗膜形成成分は、硬化剤と促進剤との組み合わせによるレドックス系触媒を用いることによって硬化可能である。
レドックス系触媒としては、硬化剤である有機過酸化物と、促進剤である第３級アミンとの組合せによる公知のレドックス触媒を用いることができる。有機過酸化物としてはアシルパーオキサイド、アルキルパーオキサイド、ケトンパーオキサイド等が使用できるが、アシルパーオキサイドが好ましく、特にベンゾイルパーオキサイドが好適である。
本実施形態の有機過酸化物の含有量は、前記塗膜形成成分の質量を１００質量部とした場合に、０．５〜５質量部の範囲が好ましい。
【００３５】
また、促進剤である第３級アミンは、窒素原子に少なくとも１つの芳香族基が直接結合しているものが好ましく、このような第３級アミンとしては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジン、Ｎ，Ｎ−ジ（２−ヒドロキシエチル）−ｐ−トルイジン、Ｎ，Ｎ−ジ（２−ヒドロキシプロピル）−ｐ−トルイジン等が挙げられる。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態の第３級アミンの配合量は、前記塗膜形成成分の質量を１００質量部とした場合に、０．２５〜５質量部の範囲であることが好ましい。
【００３６】
［赤外線を透過する顔料］
本発明の遮熱性塗膜は、赤外線を透過する顔料が赤外線を透過させ、透過した赤外線を無機中空粒子が反射するので、照射された光線の赤外線エネルギーを拡散反射させ、温度の上昇を制限することができる。また、照り返しを防ぐためには、赤外線を透過させ、可視光線を吸収する顔料を用いることが好ましい。
【００３７】
赤外線を透過させ可視光線を遮蔽する顔料としては、例えば特許文献６に記載されたペリレン系顔料及びアゾメチン系顔料、並びに特許文献７に記載された茶色系顔料とは、ベンズイミダゾロン系顔料、４−［（２，５−ジクロロフェニル）アゾ］−３−ヒドロキシ−Ｎ−（２，５−ジメトキシフェニル）−２−ナフタレンカルボキサミド、１−［（４−ニトロフェニル）アゾ］−２−ナフタレノール、ビス［３−ヒドロキシ−４−（フェニルアゾ）−２−ナフタレンカルボン酸］銅塩、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，４−ジニトロフェニル）−３，３’−ジメトキシ−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン、３，４，９，１０−ペリレンテトラカルボン酸ジイミド、Δ２，２’（１Ｈ，１’Ｈ）−ビナフト［２，１−ｂ］チオフェン−１，１’−ジオン及びＮ、Ｎ’−（１０，１５，１６，１７−テトラヒドロ−５，１０，１５，１７−テトラオキソ−５Ｈ−ジナフト［２，３−ａ：２’３’−ｉ］カルバゾール−４，９−ジイル）ビス（ベンズアミド）からなる群より選ばれた少なくとも一種以上の顔料、及びフタロシアニン系顔料など多種類が公知であり、市販品を購入して使用することができる。
【００３８】
また、本発明の赤外線を透過する顔料は、可視光線の大部分を吸収する暗色の顔料を用いることができるが、また、一部の可視光線を透過する顔料も使用することもできる。一部波長領域の可視光線を透過する顔料を用いた場合は、透過した可視光線が無機中空粒子によって反射された光線に基づき、基体基体は塗膜が透過させた可視光線の色になる。
【００３９】
本発明の遮熱性塗料は、塗膜形成成分の質量を１００質量部とした場合に、赤外線を透過する顔料を１０〜１００質量部含むことが好ましく、１０〜５０質量部含むことがより好ましい。
【００４０】
赤外線を透過する顔料の質量が１０質量部未満では、形成された塗膜が可視光線を充分に吸収することができず隠蔽力が不足して塗料本来の美観を十分に発揮できない場合があり、１方、１００質量部を越えると可視光線の遮光効果が飽和状態になると共に、塗膜の形状や強度が劣化するので好ましくない。
【００４１】
［無機繊維と無機中空粒子］
図１は、本発明に係る強化された遮熱性塗料の無機繊維と無機中空粒子の分散状態を示す模式図である。
図１に示すように、本発明に係る遮熱性塗膜１は、基体５の表面に塗装された塗膜形成成分４に、無機中空粒子２と無機繊維３とを分散してなる。
微細な直径を有する無機繊維３が、無機中空粒子２を搦めるように捕捉して遮熱性塗膜中に均等に分散させると共に、塗膜の強度を増加させることができる。
【００４２】
＜無機繊維＞
本発明で用いる無機繊維は、ロックウール、グラスウール、及びガラス繊維からなる群から選ばれる無機繊維の中の１以上であることが好ましい。
ロックウールは、主成分が二酸化ケイ素と酸化カルシウムであって、玄武岩又は製鉄スラグ等に、例えば石灰を加えて約１５００〜１６００℃に加熱溶解し、遠心力で吹き飛ばして繊維化し、空中で固化して製造される。
【００４３】
ロックウールは、住宅用の断熱材として高分子樹脂で固められて袋詰めされ成形されて比較的安価に大量生産されている。しかし、本発明には、高分子樹脂を含まず、短繊維にチョップされたロックウールを用いることが好ましい。そのようなロックウールも市販されている。
【００４４】
ロックウールの平均直径は１〜５０μｍであることができる、１μｍより細いロックウールは、製造するのが困難であり、現状では大量に入手することができない。一方、平均直径が５０μｍを超えるロックウールは、柔軟性がなく折れやすく強度も劣る。一般的な市販品の繊維の平均直径は１〜５０μｍである。
【００４５】
ロックウールは、単独では曲げやせん断力に対しては弱いが、抗張力は強く（４９０〜９８０ＭＰａ）また塗膜形成成分及び無機中空粒子との接着性が良いので、高分子樹脂の塗膜形成成分と相互に長所・短所を補完しあって塗膜を強化し、表面のクラッキングの発生を防止すると共に、無機中空粒子を塗膜形成成分中に均等に分散させることができる。
また、ロックウールは製鉄スラグを原料とすることができるので、産業廃棄物の再利用であり、環境保全の観点からも好ましい。
【００４６】
グラスウールは、回収ガラスを高温で溶融し、遠心力で吹き飛ばして繊維化し、空中で固化して製造される。グラスウールは、高分子樹脂で成形されて袋詰めされて住宅用の断熱材として大量生産されている。しかし、本発明で用いるのは、ほぐされてチョップ化されたグラスウールをもちいることが好ましい。そのようなグラスウールも市販されている。
【００４７】
グラスウールの平均直径は１〜５０μｍであることができる。１μｍより細いグラスウールは、製造するのが困難であり、高価である。５０μｍを超えるグラスウールは、柔軟性がなくて折れやすく、使用するのが困難で、性質も劣る。一般市販品の平均直径は、７〜８μｍである。また、平均直径１〜５μｍの高性能グラスウールも、高価ではあるが好ましく使用可能である。
無機繊維としてグラスウールを用いた遮熱性塗膜は、特に強度及び透明度が優れる。従って、グラスウールと塗膜形成成分との複合樹脂は、強度を要求される特殊塗料としての用途も期待される。
【００４８】
ガラス繊維は、溶融した石英ガラスを引きのばして繊維化したもので、グラスウールより更に強度が優れるが、高価である。ガラス繊維の平均直径は、１μｍ以下であることができるが、大量に入手するのは困難である。本発明で好ましく使用できるガラス繊維の平均直径は１〜５０μｍであり、より好ましいガラス繊維材料は、平均直径１０〜１４μｍのガラス繊維を２〜１０ｍｍに切断した機能樹脂用チョップである。
ガラス繊維と樹脂との複合素材は強化プラスチックとして知られ、柔軟性及び強度が優れるので、ガラス繊維を強化材として用いた遮熱性塗膜は、特殊塗料としての用途も期待される。
【００４９】
本発明は、上記の無機繊維の中では、最も好ましい一実施形態として、価格及び樹脂との接着性の観点からから、ロックウールを挙げることができるが、本発明はこれに限られるものではない。
本発明は、上記の無機繊維の平均直径が１〜５０μｍであることが好ましく、２〜３０μｍであることがより好ましく、３〜２０μｍであることが最も好ましい。
【００５０】
本発明の遮熱性塗料中の無機繊維の含有量は、塗膜形成成分の質量を１００質量部としたとき、無機繊維を２〜５０質量部含むことが好ましく、より好ましくは５〜４０質量部である。無機繊維の含有量が２質量部以下では、本発明の強化された遮熱性塗膜の強度、及び無機中空粒子の分散能が不十分であり、５０質量部以上含んでも、強度及び無機中空粒子の分散能の増加が少なくなり、又塗膜形成成分の相対的な含有量が減少して樹脂の強度がかえって減少することがある。
【００５１】
＜無機中空粒子＞
無機中空粒子は、新規な機能性材料として多くの合成方法が開発され（非特許文献１を参照）、多くの試作品が製造、提供されている。また、それらの中でソーダ石灰ホウケイ酸ガラス中空粒子は、市販されている（３Ｍ  グラスバブル（商品名）、スリーエム  ジャパン株式会社）。
【００５２】
本発明で用いる無機中空粒子は、本発明の目的に適合するものであれば何れの製造法で製造された無機中空粒子も、好ましく用いることができる。それらの中、より真球に近いという形状、及び粒径分布及び粒径分布の制御が容易であるとの観点から、シリカ中空粒子、アルミナ中空粒子、及びソーダ石灰硼珪酸ガラス中空粒子を含むセラミック中空粒子を挙げることができ、更に最も好ましい一実施形態としてシリカ中空粒子を挙げることができる。
【００５３】
本発明の無機中空粒子の平均粒径は１０〜５００μｍであることが好ましい。平均粒径が１０μｍ未満の無機中空粒子は製造が困難であり、また小さすぎて無機繊維によって塗膜中に分散させておくのが困難であり、平均粒径が５００μｍを超えると、断熱性および光反射性が不充分になることがあり、また無機中空粒子は浮力が大きくなりすぎて、無機繊維によって捕捉して塗膜中に分散させておくのが困難になる。より好ましくは、無機中空粒子の平均粒径は１０〜４００μｍであり、最も好ましくは、無機中空粒子の平均粒径は２０〜３００μｍである。
【００５４】
本発明の無機中空粒子の比重は、０．０５〜０．５（ｇ／ｃｍ３）であることが好ましく、０．１〜０．４（ｇ／ｃｍ３）であることがより好ましく、０．１〜０．３（ｇ／ｃｍ３）であることが最も好ましい。無機中空粒子の比重が０．０５（ｇ／ｃｍ３）未満の微細な無機中空粒子は、無機中空粒子の壁面が薄くなりすぎて、製造に困難を伴うと共に、強度が不足する場合があり、０．５（ｇ／ｃｍ３）を超えると、粒子が大きくなりすぎて充分に光を反射しないことがあり、また断熱性が不十分なことがある。
【００５５】
［塗膜の形成］
本実施形態の遮熱性塗料中の塗膜形成成分の含有量は、本発明の遮熱性塗料の質量を１００質量部とした場合に、２０〜７５質量部であることが好ましく、２５〜７０質量部であることがより好ましい。塗膜形成成分が少なすぎると、塗膜が脆くなる。一方、塗膜形成成分が多すぎると、他の無機中空粒子成分、無機繊維成分、及び／又は顔料成分が少なくなるため、遮熱効果、断熱効果、美観、遮熱官能効果、及び／又は及び強度等が不十分となるおそれがある。
【００５６】
この際、塗膜形成成分、赤外線を透過する顔料、無機繊維、及び無機中空粒子をＡ液とＢ液との２液に分けて予備混合し、例えばＡ液にレドックス系触媒の一方の成分である硬化剤を加え、Ｂ液に他方の成分である促進剤を加え、Ａ液とＢ液とを用時に混合することによって硬化させることができる。この塗膜形成方法によれば、溶媒を用いないので環境に影響を与えることがない。
【００５７】
また、Ａ液とＢ液との組成及び比率を変更することによって硬化時間を制御することができる。なお、塗膜形成成分と硬化剤とを混合すると、常温において、ゆっくりと硬化が進行するので、硬化剤は塗装の直前に添加することが好ましい。
【００５８】
また、本発明で用いる遮熱性塗料は、二液混合型の水性塗料とすることができる。
即ち、アクリル樹脂モノマー成分、アクリル系重合体成分、可塑剤成分、架橋剤成分、赤外線を透過する顔料、中空粒子を、容積と粘度がほぼ等しくなるように２液に分け、１方の液に水と溶媒と硬化剤である有機過酸化物を混合し、撹拌、乳化してＡ液とし、他方の液に水と溶媒と顔料と促進剤である第３級アミンを混合、撹拌、乳化してＢ液とした。Ｂ液は安定だが、Ａ液は徐々に反応するので使用直前に混合することが好ましい。Ａ液及びＢ液を混合、塗布して塗膜を作成できる。
【００５９】
［実施例］
＜無機繊維の選択＞
（実施例１）
前記塗膜形成成分の質量の合計を１００質量部としたとき、アクリル樹脂モノマー成分としてメチルメタクリレートを５５質量部と、平均直径が７μｍで長さ２〜３ｍｍのロックウールを１０質量部と、平均粒径が４０μｍで比重が０．１８（ｇ／ｃｍ３）のシリカ中空粒子を４質量部と、硬化剤として過酸化ベンゾイル５０％ペースト４質量部と、沸点１２０〜１５０℃の炭化水素混合溶媒３０重量部と、を混合し、更に水５０質量部を加えて混合、撹拌、乳化してＡ液とし、アクリル樹脂モノマー成分に可溶なアクリル系重合体成分としてメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）とメタクリル酸ｎ−ブチル（ｎ−ＢＭＡ）との共重合体（ＭＭＡ／ｎ−ＢＭＡ＝６０／４０、質量比）２５質量部と、アクリル樹脂モノマー成分に可溶な可塑剤成分としてアジピン酸系高分子可塑剤（アデカサイザーＰ−３００（商品名）、旭電化工業株式会社製）１２質量部と、１分子中に少なくとも２個の重合性二重結合を有する架橋剤成分としてポリエチレングリコールジメタクリレート  ＮＫエステル３Ｇ（商品名  新中村化学工業株式会社製）８質量部と、茶色顔料として４−［（２，５−ジクロロフェニル）アゾ］−３−ヒドロキシ−Ｎ−（２，５−ジメトキシフェニル）−２−ナフタレンカルボキサミド２０質量部と、促進剤としてＮ，Ｎ’−ジメチル−ｐ−トルイジンを３質量部と、沸点１２０〜１５０℃の炭化水素混合溶媒３５重量部と、を混合し、更に水５０質量部を加えて混合、撹拌、乳化してＢ液とし、同重量のＡ液及びＢ液を混合して塗膜の厚さが約０．５ｍｍになるように塗布して試験用の塗膜を作成した。
【００６０】
（実施例２、３）
実施例１と同様の方法で、但し遮熱性塗料のロックウールをグラスウールまたはガラス繊維に変換し、組成をそれぞれ表１の通りとして実施例２、３の遮熱性塗膜を作成した。
（比較例１）
実施例１と同じ方法で、但し表１に示すように無機繊維を加えないで比較例１の塗膜を作成した。
得られた実施例１〜３、比較例１の塗膜の表面形状、断面形状及び色調、並びに遮熱官能効果を観察し、表１に示した。
【００６１】
［試験方法］
＜外観＞
（表面）光学顕微鏡（５０倍）を用いて観察した。
〇  表面が平滑な面であり、顔料及び中空粒子が塗膜に覆われている。
△  表面の一部に凸凹はあるが顔料及び中空粒子が塗膜に覆われている
×  中空粒子が浮き上がり、中空粒子の露出がみられるか、凸凹が激しい。
（断面）ＪＩＳ  Ｋ  ５６００に準拠して垂直断面を作成し、光学顕微鏡（５０倍）を
用いて観察した。
〇  中空粒子が均一に分布し空隙がない。
△  中空粒子がやや不均一になった部分がある。
×  中空粒子が浮き上がって片寄っている。
（色調）目視で観察した。
〇  問題なし。
△  やや薄すぎる、あるいは多々くすんでいる。
×  薄すぎる、あるいは色むらが生じている。
【００６２】
＜遮熱官能効果＞
ステンレス製の二重カップの外面に実施例１〜１４及び引用例１で作成した塗料を塗布して０．５ｍｍの塗膜を作成し、二重カップに９５℃の湯を注ぎ、５分後に指先で摘まんで持ち上げられるか否かを検証した。
〇  持ち上げることができ、そのまま保持できる。
△  辛うじて持ち上げることはできるが、熱くて保持できない。
×  熱くて触れない。
【００６３】
【表１】
2020139029.tif 000012
【００６４】
実施例１〜３のロックウール、グラスウール、又はガラス繊維を含有する遮熱性塗料から作成した塗膜は、良好な外観であり、また断面が均一で無機中空粒子の浮き上がりは見られなかった。ガラス繊維を含有する遮熱性塗料は、断面に部分的な無機中空粒子の浮上がりが観測されるものの、その量は僅かであり、表面の形状は良好である。
比較例１の塗膜形成成分１００質量部、シリカ中空粒子２質量部、及びロックウール１０質量部を含む塗料を用いて作成した塗膜は、無機繊維を含まないのでシリカ中空粒子が浮上し分離してしまうため、外観に問題があり、遮熱官能効果は不合格であった。
従って、表１に示すように、実施例１〜３のロックウール、グラスウール、及びガラス繊維を含む遮熱性塗料は、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。
【００６５】
＜無機中空バルブの選択＞
（実施例４、５）
実施例１と同様方法で、実施例４のアルミナ中空粒子を含む遮熱性塗料及び実施例５ソーダ石灰硼珪酸ガラスバブルを含む遮熱性塗料から塗膜を作成した。
＜比較例２〜４＞
実施例１と同じ方法で、但し無機中空粒子の種類を変更して、表２に示す組成の比較例２〜４のガラスバブル、シラスバルーン、及びフライアッシュを含む遮熱性塗料から塗膜を作成した。
得られた実施例１、４、５、及び比較例２〜４の塗膜の表面形状、断面形状及び色調、遮熱官能効果を観察し、表２に示した。
【００６６】
【表２】
2020139029.tif 000013
【００６７】
表２に示すように、実施例４、５のアルミナ中空粒子及びソーダ石灰硼珪酸ガラスバブルを含む遮熱性塗料は、実施例１のシリカ中空粒子と同様に良好な遮熱性塗膜を形成することを示した。
比較例３のソーダガラスバブルは、試験に使用した中空粒子の平均粒径が大きく不揃いなためにいために中空粒子が浮上して塗膜の表面及び断面が不均一になり、遮熱官能効果も劣った。比較例４、５のシラスバルーン及びフライアッシュは、比重が大きいため、シリカ中空粒子と同等の体積になるように１０質量部を用いたが、形成された塗膜の表面の光沢が失われ、遮熱官能効果がなく、本発明に用いることはできなかった。
【００６８】
＜ロックウールの配合量＞
（実施例６〜８）
実施例１と同じ方法で、但しロックウールの添加量を変化させて、表３に示す組成の実施例６〜８の遮熱性塗料から遮熱性塗膜を作成した。
（比較例５、６）
実施例１と同じ方法で、但しロックウールの添加量を変化させて、表３に示す比較例５、６の塗膜を作成した。
得られた実施例１、６〜８の、及び比較例５、６の塗膜の表面形状、断面形状及び色調、並びに遮熱官能効果を観察し、表３に示した。
【００６９】
【表３】
2020139029.tif 000014
【００７０】
表３に示すように、実施例７の前記塗膜形成成分合計１００質量部に対して５質量部のロックウールを含む遮熱性塗料から作成した塗膜は、実施例１と同様に、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。また、実施例６及び８の、２質量部及び５０質量部のロックウールを含む遮熱性塗料から作成した塗膜は、断面を観察すると部分的に軽微な中空粒子の浮き上が認められるものの、表面の形状及び強度は充分なものである。
ロックウールの含有量が１質量部である比較例５から作成した塗膜は、外観及び遮熱性が劣り、ロックウールの含有量が１００質量部である比較例６から作成した塗膜は、外観が劣る。
従って、塗膜形成成分量１００質量部に対して２〜５０質量部のロックウールを含む遮熱性塗料は、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。また、別途の試験によれば、グラスウール、又はガラス繊維を含有する遮熱性塗料から作成した塗膜も、ロックウールと同様に、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。
【００７１】
＜無機中空粒子の配合量＞
（実施例９〜１１）
実施例１と同じ方法で、但し表４に示すようにシリカ中空粒子の添加量を変化させて実施例９〜１１の遮熱性塗料から遮熱性塗膜を作成した。なお、本実施例で用いたシリカ中空粒子は、比重が０．１８（ｇ／ｃｍ３）なので、１質量部のシリカ中空粒子は２２．２質量部の水と同一の体積を有する。
（比較例７、８）
実施例１と同じ方法で、但し表４に示すようにシリカ中空粒子の添加量を変化させて比較例７、８の塗膜を作成した。
得られた実施例１、９〜１１、及び比較例７、８の塗膜の表面形状、断面形状及び色調、並びに遮熱官能効果を観察し、表４に示した。
【００７２】
【表４】
2020139029.tif 000015
【００７３】
表４に示すように、実施例９、１０の、塗膜形成成分１００質量部に対して１及び２質積部のシリカ中空粒子を含む遮熱性塗料は、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。実施例１１の２０質積部のシリカ中空粒子を含む遮熱性塗料から作成した塗膜は、断面を観察すると部分的なシリカ中空粒子の浮き上がりが認められるものの、塗膜表面の形状及び強度は充分なものであった。
一方、比較例７の０．５質量部のシリカ中空粒子を含む塗料から作成した塗膜は、外観は優れるもののシリカ中空粒子の量が少なすぎて、遮熱官能効果が劣り、比較例８の３０質量部のシリカ中空粒子を含む塗料から作成した塗膜は、塗膜の形状が劣った。
従って、塗膜形成成分１００質量部に対して１〜２０質積部のシリカ中空粒子を含む実施例９〜１１の遮熱性塗料は、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。アルミナ中空粒子及びソーダ石灰硼珪酸ガラスバブルを含む遮熱性塗料も、シリカ中空粒子と同様に良好な遮熱性塗膜を形成することを示した。
【００７４】
＜赤外線を透過する顔料の配合量＞
（実施例１２〜１４）
実施例１と同じ方法で、但し赤外線を透過する顔料の添加量を、塗膜形成成分１００質量部に対して５〜１５０質量部まで変化させて、表５に示す実施例１１〜１４の組成の遮熱性塗料から遮熱性塗膜を作成した。
（比較例９、１０）
実施例１と同じ方法で、但し顔料の添加量を変化させて、比較例９、１０の塗膜を作成した。
得られた実施例１、１２〜１４、及び比較例９、１０の治療から作成した塗膜の表面形状、断面形状及び色調、並びに遮熱官能効果を観察し、表５に示した。
【００７５】
【表５】
2020139029.tif 000016
【００７６】
表５に示すように、実施例１、１３示す塗料形成成分１００質量部に対して２０及び５０質量部の赤外線を透過する顔料を含む遮熱性塗料は、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。実施例１２に示す１０質量部の顔料を含む遮熱性塗料から作成される塗膜は、やや色が薄すぎて美観に問題を生じる可能性があるものの、通常の目的には使用可能と判断できる。実施例１４に示す１００質量部の顔料を含む遮熱性塗料は、顔料がやや過剰であり、作成された塗膜の表面の光沢がやや劣るが使用可能である。
一方、比較例９の５％の赤外線を透過する顔料を含む塗膜は、顔料の量が少なすぎて美観が劣り、遮熱官能効果も低下する。また比較例１０の塗料は、顔料が過剰で塗料に被覆されない部分を生じ、美観が劣る。
従って、塗膜形成成分量１００質量部に対して１０〜１００質量部の顔料を含む遮熱性塗料は、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。
【００７７】
［強度試験：耐摩耗性］
実施例１〜１４及び引用例１、２で作成した試料について、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００  に準拠して耐摩耗性（摩耗輪法）を用いて測定した。本試験は、摩耗輪素用いて試料表面を摩擦し試料の減量を測定する方法であって、減量の少ない試料が、耐摩耗性が強いことを示す。
【００７８】
［強度試験：耐摩耗性］
実施例１〜１４及び引用例１で作成した塗料を２００×２００ｍｍのステンレス板について、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００に準拠して耐摩耗性（摩耗輪法）を用いて測定した。本試験は、摩耗輪素用いて試料表面を摩擦し試料の減量を測定する方法であって、減量の少ない試料が、耐摩耗性が強いことを示す。基準となる亜鉛板の減量は１０８ｍｇであった。測定結果を表６に示す。
【００７９】
【表６】
2020139029.tif 000017
【００８０】
表６に示すように、実施例１〜１４の本発明の遮熱性塗料から作成した遮熱性塗膜は、比較例１に示す無機繊維を含まない塗料から作成された塗膜に比較すると表面が強化されたことが示された。
【００８１】
以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００８２】
１    遮熱性塗膜
２    無機中空粒子
３    無機繊維
４    塗膜形成成分
５    基体
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月27日(2019.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルからなるアクリル樹脂モノマー成分、前記アクリル樹脂モノマー成分に可溶なアクリル系重合体成分、前記アクリル樹脂モノマー成分に可溶な可塑剤成分、１分子中に少なくとも２個の重合性二重結合を有する架橋剤成分、レドックス触媒、及び促進剤を含む常温硬化型ラジカル架橋型（メタ）アクリル樹脂を含む塗膜形成成分と、
ペリレン系顔料、アゾメチン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、フタロシアニン系顔料、又は酸化亜鉛から選ばれる顔料と、
各々の平均粒径が１０乃至５００μｍであり各々の比重が０．０５乃至０．５（ｇ／ｃｍ３）であるシリカ中空粒子、アルミナ中空粒子、又はソーダ石灰硼珪酸ガラス中空粒子から選ばれる無機中空粒子と、
各々の平均直径が１乃至５０μｍのロックウール、グラスウール、又はガラス繊維から選ばれる無機繊維と、
を含むことを特徴とする強化された遮熱性塗料。
【請求項２】
前記無機中空粒子が、シリカ中空粒子であることを特徴とする請求項１に記載された強化された遮熱性塗料。
【請求項３】
前記無機繊維が、ロックウールであることを特徴とする請求項１又は２に記載された強化された遮熱性塗料。
【請求項４】
前記遮熱性塗料は、前記無機中空粒子を１乃至２０質量部含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載された強化された遮熱性塗料。
【請求項５】
前記遮熱性塗料は、前記無機繊維を２乃至５０質量部含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載された強化された遮熱性塗料。
【請求項６】
前記塗膜形成成分は、前記アクリル樹脂モノマー成分の質量、前記アクリル系重合体成分の質量、前記可塑剤成分の質量、及び前記架橋剤成分の質量の合計を１００質量部とした場合に（質量部は、特記しない限り以下同じ）、前記アクリル樹脂モノマー成分の質量が４０乃至７５質量部であり、前記アクリル系重合体成分の質量が２０乃至３５質量部であり、前記可塑剤成分の質量が２乃至２０質量部であり、前記架橋剤成分の質量が１乃至１５質量部であり、前記レドックス触媒の質量が０．５乃至５質量部であり、前記促進剤の質量が０．２５乃至５質量部であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載された強化された遮熱性塗料。
【請求項７】
前記顔料を１０乃至１００質量部含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の強化された遮熱性塗料。
【請求項８】
前記遮熱性塗料は、前記遮熱性塗料の質量を１００質量部とした場合に、前記塗膜形成成分を２０乃至７５質量部含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の強化された遮熱性塗膜。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化された遮熱性塗料に係り、より詳しくは、基体に塗布して塗膜を形成する塗料であって、輻射光線中の赤外線を反射して基体表面のエネルギー吸収を減少させる遮熱効果、塗膜の表面から基体への熱伝導を減少させて基体の温度上昇を抑制する断熱効果、高温の基体であっても触るときに温度を低く感じさせる遮熱官能効果、及び塗膜の表面を物理的に強化する効果を有する塗膜を形成する強化された遮熱性塗料に関する。
【背景技術】
【０００２】
輻射光線のエネルギーを吸収して基体の温度が上昇するのを防ぐ目的で、塗料を用いて輻射光線エネルギーの吸収を防ぐ方法が検討されている。しかし、輻射光線のうちの可視光線を、基体表面に塗布された塗膜が吸収した場合には、可視光線のエネルギーは熱エネルギーに変換されて基体の温度を上昇させ、接触する空気を加熱すると共に、遠赤外線を輻射して周囲の温度を上昇させる。また可視光線を反射させた場合には、照り返しとなって近隣に影響を及ぼし、新たな問題を惹起することになる。
【０００３】
一方、赤外線は照り返しの問題が少ないので、赤外線を反射する顔料を用いて輻射光線中の赤外線を反射させることによって、入射した光エネルギーの遮光効果を示すことが試みられてきた（例えば特許文献１、２を参照）。しかし、赤外線を反射する顔料は赤外線の選択率及び反射率があまり高くなく、形成された塗膜が赤外線エネルギーを吸収してしまうために遮熱効果が限定的であった。
【０００４】
熱伝導度の低い無機中空粒子を塗膜に分散させて塗膜の熱伝導度を低下させ、塗膜表面で吸収された熱エネルギーの基体への伝達を遮断する断熱性塗料が提案された（例えば特許文献３を参照）。しかし、断熱を目的として塗膜を用いる場合には、塗料を厚く塗らなければならないことが多いので、無機中空粒子を均一分散させるのには技術的な問題がある。
【０００５】
図２は、塗膜に無機中空粒子を分散した状態を示す模式図である。図２に示すように、無機中空粒子は比重が小さいために、塗装直後の流動性を有する塗料組成物の中で浮き上がる。無機中空粒子が塗膜の表面に浮き上がって集まった場合には、表面の美観が失われ、塗膜の表面強度が低下し、割れ目が入り易くなるという問題を有する。
特許文献３には、無機中空粒子を均一に分散させるために、塗料に有機ベントナイトを添加することが記載されている。しかし、特許文献３に記載された方法は、無機中空粒子の分散力が不十分であった。
【０００６】
また、図３に示すように、無機中空粒子は無機中空粒子外側と塗膜形成成分の境界面及び無機中空粒子外側面で入射された光線を反射・屈折を繰り返しながら最終的に出射させるので、入射光を全反射し、また可視光線を透過させた場合でも、出射される反射光線は、光路が分散された拡散反射になり（特許文献４を参照）、照り返し問題を緩和させることができる。
なお、中空粒子の製造方法は公知であり（例えば非特許文献１及び特許文献５を参照）、その一部は市販されている。
【０００７】
上記のように、赤外線を反射させる遮熱効果、吸収した輻射エネルギーの熱伝導を減少させる断熱効果、高温の基体であっても触れたときに温度を低く感じ遮熱官能効果、及び塗膜の強度を強化する効果を併せて有する遮熱性塗膜を提供することが求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−６９６３２号公報
【特許文献２】特開２００５−２３２７７号公報
【特許文献３】特許第３７９４８２４号公報
【特許文献４】特開２０１７−１９４６３２号公報
【特許文献５】特開２０１８−３５０３１号公報
【特許文献６】特開２００５−７６０１９号公報
【特許文献７】再表２０１６−５２６４１号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「中空粒子の合成とその応用」、高橋実ら、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｊａｐａｎ，１２，８７  （２００５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであって、形成された塗膜の熱伝導度を低下させた断熱性塗膜を形成する遮熱性塗料を提供することを課題とする。
また本発明は、輻射光線中の赤外線を反射させて赤外線の吸収による基体表面の温度上昇を低下させた遮熱性塗膜を形成する遮熱性塗料を提供することを課題とする。
【００１１】
また、本発明は、例えば熱湯の容れられた容器表面に塗布し、容器を把持できるようにした遮熱官能効果を有する遮熱性塗料を提供することを課題とする。
更に本発明は、塗膜の物理的強度を増加させて、遮熱性成分及び断熱性成分の添加による塗膜の強度低下を補った、強化された遮熱性塗料提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる課題を解決するための本発明の強化された遮熱性塗料は、アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルからなるアクリル樹脂モノマー成分、アクリル樹脂モノマー成分に可溶なアクリル系重合体成分、アクリル樹脂モノマー成分に可溶な可塑剤成分、１分子中に少なくとも２個の重合性二重結合を有する架橋剤成分、レドックス触媒、及び促進剤を含む常温硬化型ラジカル架橋型（メタ）アクリル樹脂塗膜形成成分と、ペリレン系顔料、アゾメチン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、フタロシアニン系顔料、又は酸化亜鉛から選ばれる顔料と、各々の平均粒径が１０〜５００μｍであり各々の比重が０．０５〜０．５（ｇ／ｃｍ３）であるシリカ中空粒子、アルミナ中空粒子、又はソーダ石灰硼珪酸ガラス中空粒子から選ばれる無機中空粒子と、各々の平均直径が１〜５０μｍのロックウール、グラスウール、又はガラス繊維から選ばれる無機繊維と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
前記塗膜形成成分は、アクリル樹脂モノマー成分の質量、アクリル系重合体成分の質量、可塑剤成分の質量、及び架橋剤成分の質量の合計（塗膜形成成分の質量と記すことがある）を１００質量部とした場合に（質量部は特記しない限り以下同じ）、アクリル樹脂モノマー成分の質量が４０〜７５質量部であり、アクリル系重合体成分の質量が２０〜３５質量部であり、可塑剤成分の質量が２〜２０質量部であり、架橋剤成分の質量が１〜１５質量部であり、前記レドックス触媒の質量が０．５〜５質量部であり、前記促進剤の質量が０．２５〜５質量部であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、遮熱性塗料が、ペリレン系顔料、アゾメチン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、フタロシアニン系顔料、又は酸化亜鉛から選ばれる顔料を１０〜１００質量部含むことが好ましい。
また、前記遮熱性塗料は、無機中空粒子が、シリカ中空粒子、アルミナ中空粒子、又はソーダ石灰硼珪酸ガラス中空粒子を含むセラミック中空粒子から選ばれる１以上であることを特徴とする。
【００１５】
また、前記無機中空粒子は、シリカ中空粒子であることが好ましい。
また、前記シリカ中空粒子は、比重が、０．０５〜０．５（ｇ／ｃｍ３）であることが好ましい。
また、前記遮熱性塗料は、前記無機中空粒子を１〜２０質量部含むことができる。
また、本発明の遮熱性塗料は、無機繊維が、ロックウール、グラスウール、又はガラス繊維から選ばれることを特徴とする。
【００１６】
また、前記無機繊維が、ロックウールであることが好ましい。
また、前記遮熱性塗料は、無機繊維を２〜５０質量部含むことを特徴とする。
また、前記遮熱性塗料は、遮熱性塗料の質量を１００質量部とした場合に、前記塗膜形成成分を２０〜７５質量部含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の遮熱性塗料から作成された塗膜は、ペリレン系顔料、アゾメチン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、フタロシアニン系顔料、又は酸化亜鉛から選ばれる顔料及び赤外線を反射する無機中空粒子を含み、赤外線を高効率で反射して遮熱し、塗膜及び基体の温度上昇を減少させる遮熱効果を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の遮熱性塗料から作成された塗膜は、断熱性の高い無機中空粒子を含有し、また無機繊維が塗膜中に無機中空粒子を均一に分散させて塗膜全体の熱伝導度を低下させ、塗膜表面から基体への熱伝達を制限し、塗膜表面が吸収した輻射エネルギーの基体への伝導を減少させて、基体温度上昇を低下させる断熱効果を有することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の遮熱性塗料から作成された塗膜は、熱伝導度が低く比熱の小さい無機中空粒子を含むので、塗膜の表面に皮膚が接触した時に塗膜の表面温度が大きく低下し、熱感を和らげると共に、粗面となって柔らかな感触を与えることができる。
【００２０】
更に本発明の遮熱性塗料から作成された塗膜は、無機繊維が塗膜の物理的強度を増加させて、顔料及び無機中空粒子の添加による塗膜の強度低下を補った強化された遮熱性塗膜を形成することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る強化された遮熱性塗膜の無機繊維と無機中空粒子の分散状態を示す模式図である。
【図２】塗料組成物に無機中空粒子を分散し、無機中空粒子が塗膜の表面に浮き上がった状態を示す模式図である。
【図３】透明中空粒子によって光線が反射されることを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に記載する。この記載は本発明を説明するためのものであって、この記載によって本発明の技術範囲を限定するものではない。本発明は、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で、多様に変更して実施することが可能である。
【００２３】
本発明における遮熱性塗料の塗膜形成成分は、塗装に用いることができる透明な塗膜形成成分であれば特に制限されないが、好ましい実施形態として、常温硬化型のラジカル架橋型（メタ）アクリル樹脂の遮熱性塗料を例示することができる。以下に、詳細に説明する。
【００２４】
［塗膜形成成分］
本発明の１実施形態に係る塗膜形成成分は、アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルからなる（メタ）アクリル樹脂モノマー成分と、（メタ）アクリル樹脂モノマー成分に可溶なアクリル系重合体成分と、（メタ）アクリル樹脂モノマー成分に可溶な可塑剤と、１分子中に少なくとも２個の重合性二重結合を有する架橋剤と、レドックス触媒系と、を含有することを特徴とする。
【００２５】
＜（メタ）アクリル樹脂モノマー成分＞
本発明の１実施形態に係る（メタ）アクリル樹脂モノマー成分に関しては、多くのものが当業者に公知であり、それらの中で本発明に利用できる（メタ）アクリル樹脂モノマーであればいずれも使用できる。好ましい実例として、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸−ｎ−プロピル、（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メタ）アクリル酸−ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸−２−エチルヘキシルを挙げることができるが、本発明のアクリル樹脂モノマー成分は、これらに限定されるものではない。
【００２６】
本実施形態の（メタ）アクリル樹脂モノマー成分は、アクリル樹脂モノマー成分、アクリル系重合体、可塑剤、及び架橋剤の質量の合計質量（以下、「塗膜形成成分の質量」と記す）を１００質量部とした場合に、前記アクリル樹脂モノマー成分が４０〜７５質量部となるように配合されることが好ましく、アクリル樹脂モノマー成分が４５〜７０質量部となるように配合されることがより好ましい。塗膜形成成分中の（メタ）アクリル樹脂モノマー成分の比率が高くなれば、塗料の粘度が低下して塗装の作業性は向上するものの、あまり高くなりすぎると塗料の硬化性が悪くなる。
【００２７】
＜（メタ）アクリル系重合体＞
（メタ）アクリル系重合体成分は、（メタ）アクリル樹脂モノマー成分に可溶なアクリル系重合体であり、塗料の粘度調整、硬化時間の短縮、塗膜の強度と柔軟性のバランスを取ることによる耐久性の向上を目的として配合されるものである。（メタ）アクリル樹脂モノマー成分は、１種類のモノマーを重合させた単独重合体であっても、２種類以上のモノマーを共重合させた共重合体であってもよい。
【００２８】
本実施形態の（メタ）アクリル系重合体成分は、前記塗膜形成成分の質量を１００質量部とした場合に、２０〜３５質量部となるように配合されることが好ましく、２２〜３０質量部となるように配合されることがより好ましい。（メタ）アクリル系重合体成分の比率が低すぎると、塗料の硬化性（短時間硬化性）が悪くなる。一方、（メタ）アクリル系重合体成分の比率が高すぎると、硬化時間は短縮されるものの、塗料の粘度が上昇するため塗装の作業性が悪くなる。
【００２９】
＜可塑剤＞
可塑剤成分は、（メタ）アクリル樹脂モノマー成分に可溶な可塑剤であり、塗料の粘度調整、基体表面への塗膜の追随性の向上、及び塗膜の柔軟性を目的として配合されるものである。
このような可塑剤は、多くのものが当業者に公知であり、本発明に支障なく用いることができるものであれば特に制限されないが、例えば、ジブチルフタレート、ジヘプチルフタレート、ジｎ−オクチルフタレート、ジ２−エチルヘキシルフタレート等のフタル酸エステル類、並びにジ２−エチルヘキシルアジペート、オクチルデシルアジペート、ジ２−エチルヘキシルセバケート、ジブチルセバケート、ジ２−エチルヘキシルアゼレートなどが挙げられる。これらは単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３０】
本実施形態の可塑剤成分は、塗膜形成成分の質量を１００質量部とした場合に、２〜２０質量部となるように配合されることが好ましく、３〜１５質量部となるように配合されることがより好ましい。これらの成分中の可塑剤成分の比率が低すぎると、塗膜の柔軟性が不十分となる。一方、これらの成分中の可塑剤成分の比率が高すぎると、塗膜の硬化性、耐汚れ性が悪くなる。
【００３１】
＜架橋剤成分＞
架橋剤成分は、１分子中に少なくとも２個の重合性二重結合を有する化合物であり、硬化の際にアクリル樹脂モノマー成分を架橋し、塗膜の耐久性を向上させる目的で配合されるものである。また、塗膜表面の耐薬品性、耐汚れ性を向上させるものである。
【００３２】
架橋剤成分としては、多くのものが公知であり、例えば、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，２−プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、及び１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート等のアルカンジオールジ（メタ）アクリレート、並びにジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、及びポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート等のポリオキシアルキレングリコールジ（メタ）アクリレートなどを例示できる。これらは単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３３】
本実施例の架橋剤成分の含有量は、塗膜形成成分の質量を１００質量部とした場合に、１〜１５質量部となるように配合されることが好ましく、２〜１０質量部となるように配合されることがより好ましい。架橋剤成分の配合量が低すぎると、硬化性及び塗膜の強度が不十分となる。一方、架橋剤成分の配合量が高すぎると、塗膜が硬くなりすぎて脆弱になり、柔軟性が低下する。
＜レドックス系触媒＞
【００３４】
本発明の１実施形態に係る塗膜形成成分は、硬化剤と促進剤との組み合わせによるレドックス系触媒を用いることによって硬化可能である。
レドックス系触媒としては、硬化剤である有機過酸化物と、促進剤である第３級アミンとの組合せによる公知のレドックス触媒を用いることができる。有機過酸化物としてはアシルパーオキサイド、アルキルパーオキサイド、ケトンパーオキサイド等が使用できるが、アシルパーオキサイドが好ましく、特にベンゾイルパーオキサイドが好適である。
本実施形態の有機過酸化物の含有量は、前記塗膜形成成分の質量を１００質量部とした場合に、０．５〜５質量部の範囲が好ましい。
【００３５】
また、促進剤である第３級アミンは、窒素原子に少なくとも１つの芳香族基が直接結合しているものが好ましく、このような第３級アミンとしては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジン、Ｎ，Ｎ−ジ（２−ヒドロキシエチル）−ｐ−トルイジン、Ｎ，Ｎ−ジ（２−ヒドロキシプロピル）−ｐ−トルイジン等が挙げられる。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態の第３級アミンの配合量は、前記塗膜形成成分の質量を１００質量部とした場合に、０．２５〜５質量部の範囲であることが好ましい。
【００３６】
［顔料］
本発明の遮熱性塗膜は、ペリレン系顔料、アゾメチン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、フタロシアニン系顔料、又は酸化亜鉛から選ばれる顔料が、赤外線を透過させ、透過した赤外線を無機中空粒子が反射するので、照射された光線の赤外線エネルギーを拡散反射させ、温度の上昇を制限することができる。また、照り返しを防ぐためには、赤外線を透過させ、可視光線を吸収する顔料を用いることが好ましい。
【００３７】
赤外線を透過させ可視光線を遮蔽する顔料としては、例えば特許文献６に記載されたペリレン系顔料、アゾメチン系顔料、並びに特許文献７に記載されたベンズイミダゾロン系顔料及びフタロシアニン系顔料など多種類が公知であり、市販品を購入して使用することができる。
【００３８】
また、本発明のペリレン系顔料、アゾメチン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、フタロシアニン系顔料、又は酸化亜鉛から選ばれる顔料は、可視光線の大部分を吸収する暗色の顔料を用いることができるが、また、一部の可視光線を透過する顔料も使用することもできる。一部波長領域の可視光線を透過する顔料を用いた場合は、透過した可視光線が無機中空粒子によって反射された光線に基づき、基体基体は塗膜が透過させた可視光線の色になる。
【００３９】
本発明の遮熱性塗料は、塗膜形成成分の質量を１００質量部とした場合に、ペリレン系顔料、アゾメチン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、フタロシアニン系顔料、又は酸化亜鉛から選ばれる顔料を１０〜１００質量部含むことが好ましく、１０〜５０質量部含むことがより好ましい。
【００４０】
ペリレン系顔料、アゾメチン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、フタロシアニン系顔料、又は酸化亜鉛から選ばれる顔料の質量が１０質量部未満では、形成された塗膜が可視光線を充分に吸収することができず隠蔽力が不足して塗料本来の美観を十分に発揮できない場合があり、１方、１００質量部を越えると可視光線の遮光効果が飽和状態になると共に、塗膜の形状や強度が劣化するので好ましくない。
【００４１】
［無機繊維と無機中空粒子］
図１は、本発明に係る強化された遮熱性塗料の無機繊維と無機中空粒子の分散状態を示す模式図である。
図１に示すように、本発明に係る遮熱性塗膜１は、基体５の表面に塗装された塗膜形成成分４に、無機中空粒子２と無機繊維３とを分散してなる。
微細な直径を有する無機繊維３が、無機中空粒子２を絡めるように捕捉して遮熱性塗膜中に均等に分散させると共に、塗膜の強度を増加させることができる。
【００４２】
＜無機繊維＞
本発明で用いる無機繊維は、ロックウール、グラスウール、又はガラス繊維からなる群から選ばれることが好ましい。
ロックウールは、主成分が二酸化ケイ素と酸化カルシウムであって、玄武岩又は製鉄スラグ等に、例えば石灰を加えて約１５００〜１６００℃に加熱溶解し、遠心力で吹き飛ばして繊維化し、空中で固化して製造される。
【００４３】
ロックウールは、住宅用の断熱材として高分子樹脂で固められて袋詰めされ成形されて比較的安価に大量生産されている。しかし、本発明には、高分子樹脂を含まず、短繊維にチョップされたロックウールを用いることが好ましい。そのようなロックウールも市販されている。
【００４４】
ロックウールの平均直径は１〜５０μｍであることができる、１μｍより細いロックウールは、製造するのが困難であり、現状では大量に入手することができない。一方、平均直径が５０μｍを超えるロックウールは、柔軟性がなく折れやすく強度も劣る。一般的な市販品の繊維の平均直径は１〜５０μｍである。
【００４５】
ロックウールは、単独では曲げやせん断力に対しては弱いが、抗張力は強く（４９０〜９８０ＭＰａ）また塗膜形成成分及び無機中空粒子との接着性が良いので、高分子樹脂の塗膜形成成分と相互に長所・短所を補完しあって塗膜を強化し、表面のクラッキングの発生を防止すると共に、無機中空粒子を塗膜形成成分中に均等に分散させることができる。
また、ロックウールは製鉄スラグを原料とすることができるので、産業廃棄物の再利用であり、環境保全の観点からも好ましい。
【００４６】
グラスウールは、回収ガラスを高温で溶融し、遠心力で吹き飛ばして繊維化し、空中で固化して製造される。グラスウールは、高分子樹脂で成形されて袋詰めされて住宅用の断熱材として大量生産されている。しかし、本発明で用いるのは、ほぐされてチョップ化されたグラスウールをもちいることが好ましい。そのようなグラスウールも市販されている。
【００４７】
グラスウールの平均直径は１〜５０μｍであることができる。１μｍより細いグラスウールは、製造するのが困難であり、高価である。５０μｍを超えるグラスウールは、柔軟性がなくて折れやすく、使用するのが困難で、性質も劣る。一般市販品の平均直径は、７〜８μｍである。また、平均直径１〜５μｍの高性能グラスウールも、高価ではあるが好ましく使用可能である。
無機繊維としてグラスウールを用いた遮熱性塗膜は、特に強度及び透明度が優れる。従って、グラスウールと塗膜形成成分との複合樹脂は、強度を要求される特殊塗料としての用途も期待される。
【００４８】
ガラス繊維は、溶融した石英ガラスを引きのばして繊維化したもので、グラスウールより更に強度が優れるが、高価である。ガラス繊維の平均直径は、１μｍ以下であることができるが、大量に入手するのは困難である。本発明で好ましく使用できるガラス繊維の平均直径は１〜５０μｍであり、より好ましいガラス繊維材料は、平均直径１０〜１４μｍのガラス繊維を２〜１０ｍｍに切断した機能樹脂用チョップである。
ガラス繊維と樹脂との複合素材は強化プラスチックとして知られ、柔軟性及び強度が優れるので、ガラス繊維を強化剤として用いた遮熱性塗膜は、特殊塗料としての用途も期待される。
【００４９】
本発明は、上記の無機繊維の中では、最も好ましい一実施形態として、価格及び樹脂との接着性の観点から、ロックウールを挙げることができるが、本発明はこれに限られるものではない。
本発明は、上記の無機繊維の平均直径が１〜５０μｍであることが好ましく、２〜３０μｍであることがより好ましく、３〜２０μｍであることが最も好ましい。
【００５０】
本発明の遮熱性塗料中の無機繊維の含有量は、塗膜形成成分の質量を１００質量部としたとき、無機繊維を２〜５０質量部含むことが好ましく、より好ましくは５〜４０質量部である。無機繊維の含有量が２質量部以下では、本発明の強化された遮熱性塗膜の強度、及び無機中空粒子の分散能が不十分であり、５０質量部以上含んでも、強度及び無機中空粒子の分散能の増加が少なくなり、又塗膜形成成分の相対的な含有量が減少して樹脂の強度がかえって減少することがある。
【００５１】
＜無機中空粒子＞
無機中空粒子は、新規な機能性材料として多くの合成方法が開発され（非特許文献１を参照）、多くの試作品が製造、提供されている。また、それらの中でソーダ石灰硼珪酸ガラス中空粒子は、市販されている（３Ｍ  グラスバブル（商品名）、スリーエム  ジャパン株式会社）。
【００５２】
本発明で用いる無機中空粒子は、本発明の目的に適合するものであれば何れの製造法で製造された無機中空粒子も、好ましく用いることができる。それらの中、より真球に近いという形状、及び粒径分布及び粒径分布の制御が容易であるとの観点から、シリカ中空粒子、アルミナ中空粒子、及びソーダ石灰硼珪酸ガラス中空粒子を含むセラミック中空粒子を挙げることができ、更に最も好ましい一実施形態としてシリカ中空粒子を挙げることができる。
【００５３】
本発明の無機中空粒子の平均粒径は１０〜５００μｍであることが好ましい。平均粒径が１０μｍ未満の無機中空粒子は製造が困難であり、また小さすぎて無機繊維によって塗膜中に分散させておくのが困難であり、平均粒径が５００μｍを超えると、断熱性および光反射性が不充分になることがあり、また無機中空粒子は浮力が大きくなりすぎて、無機繊維によって捕捉して塗膜中に分散させておくのが困難になる。より好ましくは、無機中空粒子の平均粒径は１０〜４００μｍであり、最も好ましくは、無機中空粒子の平均粒径は２０〜３００μｍである。
【００５４】
本発明の無機中空粒子の比重は、０．０５〜０．５（ｇ／ｃｍ３）であることが好ましく、０．１〜０．４（ｇ／ｃｍ３）であることがより好ましく、０．１〜０．３（ｇ／ｃｍ３）であることが最も好ましい。無機中空粒子の比重が０．０５（ｇ／ｃｍ３）未満の微細な無機中空粒子は、無機中空粒子の壁面が薄くなりすぎて、製造に困難を伴うと共に、強度が不足する場合があり、０．５（ｇ／ｃｍ３）を超えると、粒子が大きくなりすぎて充分に光を反射しないことがあり、また断熱性が不十分なことがある。
【００５５】
［塗膜の形成］
本実施形態の遮熱性塗料中の塗膜形成成分の含有量は、本発明の遮熱性塗料の質量を１００質量部とした場合に、２０〜７５質量部であることが好ましく、２５〜７０質量部であることがより好ましい。塗膜形成成分が少なすぎると、塗膜が脆くなる。一方、塗膜形成成分が多すぎると、他の無機中空粒子成分、無機繊維成分、及び／又は顔料成分が少なくなるため、遮熱効果、断熱効果、美観、遮熱官能効果、及び／又は強度等が不十分となるおそれがある。
【００５６】
この際、塗膜形成成分、ペリレン系顔料、アゾメチン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、フタロシアニン系顔料、又は酸化亜鉛から選ばれる顔料、無機繊維、並びに無機中空粒子をＡ液とＢ液との２液に分けて予備混合し、例えばＡ液にレドックス触媒系の一方の成分である硬化剤を加え、Ｂ液に他方の成分である促進剤を加え、Ａ液とＢ液とを用時に混合することによって硬化させることができる。この塗膜形成方法によれば、溶媒を用いないので環境に影響を与えることがない。
【００５７】
また、Ａ液とＢ液との組成及び比率を変更することによって硬化時間を制御することができる。なお、塗膜形成成分と硬化剤とを混合すると、常温において、ゆっくりと硬化が進行するので、硬化剤は塗装の直前に添加することが好ましい。
【００５８】
また、本発明で用いる遮熱性塗料は、二液混合型の水性塗料とすることができる。
即ち、アクリル樹脂モノマー成分、アクリル系重合体成分、可塑剤成分、架橋剤成分、ペリレン系顔料、アゾメチン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、フタロシアニン系顔料、又は酸化亜鉛から選ばれる顔料、及び中空粒子を、容積と粘度がほぼ等しくなるように２液に分け、１方の液に水と溶媒と硬化剤である有機過酸化物を混合し、撹拌、乳化してＡ液とし、他方の液に水と溶媒と促進剤である第３級アミンを混合、撹拌、乳化してＢ液とした。Ｂ液は安定だが、Ａ液は徐々に反応するので使用直前に混合することが好ましい。Ａ液及びＢ液を混合、塗布して塗膜を作成できる。
【００５９】
［実施例］
＜無機繊維の選択＞
（実施例１）
前記塗膜形成成分の質量の合計を１００質量部としたとき、アクリル樹脂モノマー成分としてメチルメタクリレートを５５質量部と、平均直径が７μｍで長さ２〜３ｍｍのロックウールを１０質量部と、平均粒径が４０μｍで比重が０．１８（ｇ／ｃｍ３）のシリカ中空粒子を４質量部と、硬化剤として過酸化ベンゾイル５０％ペースト４質量部と、沸点１２０〜１５０℃の炭化水素混合溶媒３０重量部と、を混合し、更に水５０質量部を加えて混合、撹拌、乳化してＡ液とし、アクリル樹脂モノマー成分に可溶なアクリル系重合体成分としてメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）とメタクリル酸ｎ−ブチル（ｎ−ＢＭＡ）との共重合体（ＭＭＡ／ｎ−ＢＭＡ＝６０／４０、質量比）２５質量部と、アクリル樹脂モノマー成分に可溶な可塑剤成分としてアジピン酸系高分子可塑剤（アデカサイザーＰ−３００（商品名）、旭電化工業株式会社製）１２質量部と、１分子中に少なくとも２個の重合性二重結合を有する架橋剤成分としてポリエチレングリコールジメタクリレート  ＮＫエステル３Ｇ（商品名  新中村化学工業株式会社製）８質量部と、白色顔料として酸化亜鉛２０質量部と、促進剤としてＮ，Ｎ’−ジメチル−ｐ−トルイジンを３質量部と、沸点１２０〜１５０℃の炭化水素混合溶媒３５重量部と、を混合し、更に水５０質量部を加えて混合、撹拌、乳化してＢ液とし、同重量のＡ液及びＢ液を混合して塗膜の厚さが約０．５ｍｍになるように塗布して試験用の塗膜を作成した。
【００６０】
（実施例２、３）
実施例１と同様の方法で、但し遮熱性塗料のロックウールをグラスウールまたはガラス繊維に変換し、組成をそれぞれ表１の通りとして実施例２、３の遮熱性塗膜を作成した。
（比較例１）
実施例１と同じ方法で、但し表１に示すように無機繊維を加えないで比較例１の塗膜を作成した。
得られた実施例１〜３、比較例１の塗膜の表面形状、断面形状及び色調、並びに遮熱官能効果を観察し、表１に示した。
【００６１】
［試験方法］
＜外観＞
（表面）光学顕微鏡（５０倍）を用いて観察した。
〇  表面が平滑な面であり、顔料及び中空粒子が塗膜に覆われている。
△  表面の一部に凸凹はあるが顔料及び中空粒子が塗膜に覆われている
×  中空粒子が浮き上がり、中空粒子の露出がみられるか、凸凹が激しい。
（断面）ＪＩＳ  Ｋ  ５６００に準拠して垂直断面を作成し、光学顕微鏡（５０倍）を
用いて観察した。
〇  中空粒子が均一に分布し空隙がない。
△  中空粒子がやや不均一になった部分がある。
×  中空粒子が浮き上がって片寄っている。
（色調）目視で観察した。
〇  問題なし。
△  やや薄すぎる、あるいは多々くすんでいる。
×  薄すぎる、あるいは色むらが生じている。
【００６２】
＜遮熱官能効果＞
ステンレス製の二重カップの外面に実施例１〜１４及び引用例１で作成した塗料を塗布して０．５ｍｍの塗膜を作成し、二重カップに９５℃の湯を注ぎ、５分後に指先で摘まんで持ち上げられるか否かを検証した。
〇  持ち上げることができ、そのまま保持できる。
△  辛うじて持ち上げることはできるが、熱くて保持できない。
×  熱くて触れない。
【００６３】
【表１】
2020139029.tif 000018
【００６４】
実施例１〜３のロックウール、グラスウール、又はガラス繊維を含有する遮熱性塗料から作成した塗膜は、良好な外観であり、また断面が均一で無機中空粒子の浮き上がりは見られなかった。ガラス繊維を含有する遮熱性塗料は、断面に部分的な無機中空粒子の浮上がりが観測されるものの、その量は僅かであり、表面の形状は良好である。
比較例１の塗膜形成成分１００質量部、シリカ中空粒子２質量部、及びロックウール１０質量部を含む塗料を用いて作成した塗膜は、無機繊維を含まないのでシリカ中空粒子が浮上し分離してしまうため、外観に問題があり、遮熱官能効果は不合格であった。
従って、表１に示すように、実施例１〜３のロックウール、グラスウール、及びガラス繊維を含む遮熱性塗料は、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。
【００６５】
＜無機中空バブルの選択＞
（実施例４、５）
実施例１と同様方法で、実施例４のアルミナ中空粒子を含む遮熱性塗料及び実施例５ソーダ石灰硼珪酸ガラスバブルを含む遮熱性塗料から塗膜を作成した。
＜比較例２〜４＞
実施例１と同じ方法で、但し無機中空粒子の種類を変更して、表２に示す組成の比較例２〜４のガラスバブル、シラスバルーン、及びフライアッシュを含む遮熱性塗料から塗膜を作成した。
得られた実施例１、４、５、及び比較例２〜４の塗膜の表面形状、断面形状及び色調、遮熱官能効果を観察し、表２に示した。
【００６６】
【表２】
2020139029.tif 000019
【００６７】
表２に示すように、実施例４、５のアルミナ中空粒子及びソーダ石灰硼珪酸ガラスバブルを含む遮熱性塗料は、実施例１のシリカ中空粒子と同様に良好な遮熱性塗膜を形成することを示した。
比較例３のソーダガラスバブルは、試験に使用した中空粒子の平均粒径が大きく不揃いなためにいために中空粒子が浮上して塗膜の表面及び断面が不均一になり、遮熱官能効果も劣った。比較例４、５のシラスバルーン及びフライアッシュは、比重が大きいため、シリカ中空粒子と同等の体積になるように２０質量部を用いたが、形成された塗膜の表面の光沢が失われ、遮熱官能効果がなく、本発明に用いることはできなかった。
【００６８】
＜ロックウールの配合量＞
（実施例６〜８）
実施例１と同じ方法で、但しロックウールの添加量を変化させて、表３に示す組成の実施例６〜８の遮熱性塗料から遮熱性塗膜を作成した。
（比較例５、６）
実施例１と同じ方法で、但しロックウールの添加量を変化させて、表３に示す比較例５、６の塗膜を作成した。
得られた実施例１、６〜８の、及び比較例５、６の塗膜の表面形状、断面形状及び色調、並びに遮熱官能効果を観察し、表３に示した。
【００６９】
【表３】
2020139029.tif 000020
【００７０】
表３に示すように、実施例７の前記塗膜形成成分合計１００質量部に対して５質量部のロックウールを含む遮熱性塗料から作成した塗膜は、実施例１と同様に、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。また、実施例６及び８の、２質量部及び５０質量部のロックウールを含む遮熱性塗料から作成した塗膜は、断面を観察すると部分的に軽微な中空粒子の浮き上が認められるものの、表面の形状及び強度は充分なものである。
ロックウールの含有量が１質量部である比較例５から作成した塗膜は、外観及び遮熱性が劣り、ロックウールの含有量が１００質量部である比較例６から作成した塗膜は、外観が劣る。
従って、塗膜形成成分量１００質量部に対して２〜５０質量部のロックウールを含む遮熱性塗料は、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。また、別途の試験によれば、グラスウール、又はガラス繊維を含有する遮熱性塗料から作成した塗膜も、ロックウールと同様に、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。
【００７１】
＜無機中空粒子の配合量＞
（実施例９〜１１）
実施例１と同じ方法で、但し表４に示すようにシリカ中空粒子の添加量を変化させて実施例９〜１１の遮熱性塗料から遮熱性塗膜を作成した。なお、本実施例で用いたシリカ中空粒子は、比重が０．１８（ｇ／ｃｍ３）なので、１質量部のシリカ中空粒子は２２．２質量部の水と同一の体積を有する。
（比較例７、８）
実施例１と同じ方法で、但し表４に示すようにシリカ中空粒子の添加量を変化させて比較例７、８の塗膜を作成した。
得られた実施例１、９〜１１、及び比較例７、８の塗膜の表面形状、断面形状及び色調、並びに遮熱官能効果を観察し、表４に示した。
【００７２】
【表４】
2020139029.tif 000021
【００７３】
表４に示すように、実施例９、１０の、塗膜形成成分１００質量部に対して１及び２質積部のシリカ中空粒子を含む遮熱性塗料は、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。実施例１１の２０質積部のシリカ中空粒子を含む遮熱性塗料から作成した塗膜は、断面を観察すると部分的なシリカ中空粒子の浮き上がりが認められるものの、塗膜表面の形状及び強度は充分なものであった。
一方、比較例７の０．５質量部のシリカ中空粒子を含む塗料から作成した塗膜は、外観は優れるもののシリカ中空粒子の量が少なすぎて、遮熱官能効果が劣り、比較例８の３０質量部のシリカ中空粒子を含む塗料から作成した塗膜は、塗膜の形状が劣った。
従って、塗膜形成成分１００質量部に対して１〜２０質積部のシリカ中空粒子を含む実施例９〜１１の遮熱性塗料は、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。アルミナ中空粒子及びソーダ石灰硼珪酸ガラスバブルを含む遮熱性塗料も、シリカ中空粒子と同様に良好な遮熱性塗膜を形成することを示した。
【００７４】
＜ペリレン系顔料、アゾメチン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、フタロシアニン系顔料、又は酸化亜鉛から選ばれる顔料以下単に「顔料」と略記する）の配合量＞
（実施例１２〜１４）
実施例１と同じ方法で、但し「顔料」の添加量を、塗膜形成成分１００質量部に対して５〜１５０質量部まで変化させて、表５に示す実施例１１〜１４の組成の遮熱性塗料から遮熱性塗膜を作成した。
（比較例９、１０）
実施例１と同じ方法で、但し「顔料」の添加量を変化させて、比較例９、１０の塗膜を作成した。
得られた実施例１、１２〜１４、及び比較例９、１０の塗料から作成した塗膜の表面形状、断面形状及び色調、並びに遮熱官能効果を観察し、表５に示した。
【００７５】
【表５】
2020139029.tif 000022
【００７６】
表５に示すように、実施例１、１３示す、塗料形成成分１００質量部に対して２０及び５０質量部の「顔料」を含む遮熱性塗料は、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。実施例１２に示す１０質量部の顔料を含む遮熱性塗料から作成される塗膜は、やや色が薄すぎて美観に問題を生じる可能性があるものの、通常の目的には使用可能と判断できる。実施例１４に示す１００質量部の顔料を含む遮熱性塗料は、顔料がやや過剰であり、作成された塗膜の表面の光沢がやや劣るが使用可能である。
一方、比較例９の５％の「顔料」を含む塗膜は、顔料の量が少なすぎて美観が劣り、遮熱官能効果も低下する。また比較例１０の塗料は、顔料が過剰で塗料に被覆されない部分を生じ、美観が劣る。
従って、塗膜形成成分量１００質量部に対して１０〜１００質量部の顔料を含む遮熱性塗料は、良好な遮熱性塗膜を形成することが示された。
【００７７】
［強度試験：耐摩耗性］
実施例１〜１４及び引用例１、２で作成した試料について、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００  に準拠して耐摩耗性（摩耗輪法）を用いて測定した。本試験は、摩耗輪素用いて試料表面を摩擦し試料の減量を測定する方法であって、減量の少ない試料が、耐摩耗性が強いことを示す。
【００７８】
［強度試験：耐摩耗性］
実施例１〜１４及び引用例１で作成した塗料を２００×２００ｍｍのステンレス板について、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００に準拠して耐摩耗性（摩耗輪法）を用いて測定した。本試験は、摩耗輪素用いて試料表面を摩擦し試料の減量を測定する方法であって、減量の少ない試料が、耐摩耗性が強いことを示す。基準となる亜鉛板の減量は１０８ｍｇであった。測定結果を表６に示す。
【００７９】
【表６】
2020139029.tif 000023
【００８０】
表６に示すように、実施例１〜１４の本発明の遮熱性塗料から作成した遮熱性塗膜は、比較例１に示す無機繊維を含まない塗料から作成された塗膜に比較すると表面が強化されたことが示された。
【００８１】
以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の属する技術範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００８２】
１    遮熱性塗膜
２    無機中空粒子
３    無機繊維
４    塗膜形成成分
５    基体
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月5日(2019.12.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルからなるアクリル樹脂モノマー成分、前記アクリル樹脂モノマー成分に可溶なアクリル系重合体成分、前記アクリル樹脂モノマー成分に可溶な可塑剤成分、１分子中に少なくとも２個の重合性二重結合を有する架橋剤成分、レドックス触媒の硬化剤、及び前記レドックス触媒の硬化剤の促進剤を含む常温硬化型ラジカル架橋型（メタ）アクリル樹脂を含む塗膜形成成分と、
ペリレン系顔料、アゾメチン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、フタロシアニン系顔料、又は酸化亜鉛から選ばれる顔料と、
各々の平均粒径が１０乃至５００μｍであり各々の比重が０．０５乃至０．５（ｇ／ｃｍ３）であるシリカ中空粒子、アルミナ中空粒子、又はソーダ石灰硼珪酸ガラス中空粒子から選ばれる無機中空粒子と、
各々の平均直径が１乃至５０μｍのロックウール、グラスウール、又はガラス繊維から選ばれる無機繊維と、
を含むことを特徴とする強化された遮熱性塗料。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
前記塗膜形成成分は、前記アクリル樹脂モノマー成分の質量、前記アクリル系重合体成分の質量、前記可塑剤成分の質量、及び前記架橋剤成分の質量の合計を１００質量部とした場合に（質量部は、特記しない限り以下同じ）、前記アクリル樹脂モノマー成分の質量が４０乃至７５質量部であり、前記アクリル系重合体成分の質量が２０乃至３５質量部であり、前記可塑剤成分の質量が２乃至２０質量部であり、前記架橋剤成分の質量が１乃至１５質量部であり、前記レドックス触媒の硬化剤である有機過酸化物の質量が０．５乃至５質量部であり、前記レドックス触媒の硬化剤の促進剤である第３級アミンの質量が０．２５乃至５質量部であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載された強化された遮熱性塗料。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
前記遮熱性塗料は、前記遮熱性塗料の質量を１００質量部とした場合に、前記塗膜形成成分を２０乃至７５質量部含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の強化された遮熱性塗料。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
かかる課題を解決するための本発明の強化された遮熱性塗料は、アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルからなるアクリル樹脂モノマー成分、アクリル樹脂モノマー成分に可溶なアクリル系重合体成分、アクリル樹脂モノマー成分に可溶な可塑剤成分、１分子中に少なくとも２個の重合性二重結合を有する架橋剤成分、レドックス触媒の硬化剤、及びレドックス触媒の硬化剤の促進剤を含む常温硬化型ラジカル架橋型（メタ）アクリル樹脂を含む塗膜形成成分と、ペリレン系顔料、アゾメチン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、フタロシアニン系顔料、又は酸化亜鉛から選ばれる顔料と、各々の平均粒径が１０〜５００μｍであり各々の比重が０．０５〜０．５（ｇ／ｃｍ３）であるシリカ中空粒子、アルミナ中空粒子、又はソーダ石灰硼珪酸ガラス中空粒子から選ばれる無機中空粒子と、各々の平均直径が１〜５０μｍのロックウール、グラスウール、又はガラス繊維から選ばれる無機繊維と、を含むことを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
前記塗膜形成成分は、アクリル樹脂モノマー成分の質量、アクリル系重合体成分の質量、可塑剤成分の質量、及び架橋剤成分の質量の合計（塗膜形成成分の質量と記すことがある）を１００質量部とした場合に（質量部は特記しない限り以下同じ）、アクリル樹脂モノマー成分の質量が４０〜７５質量部であり、アクリル系重合体成分の質量が２０〜３５質量部であり、可塑剤成分の質量が２〜２０質量部であり、架橋剤成分の質量が１〜１５質量部であり、レドックス触媒の硬化剤である有機過酸化物の質量が０．５〜５質量部であり、レドックス触媒の硬化剤の促進剤である第３級アミンの質量が０．２５〜５質量部であることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
［塗膜形成成分］
本発明の１実施形態に係る塗膜形成成分は、アクリル酸アルキルエステル又はメタクリル酸アルキルエステルからなる（メタ）アクリル樹脂モノマー成分と、（メタ）アクリル樹脂モノマー成分に可溶なアクリル系重合体成分と、（メタ）アクリル樹脂モノマー成分に可溶な可塑剤と、１分子中に少なくとも２個の重合性二重結合を有する架橋剤と、レドックス触媒と、を含有することを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
本実施例の架橋剤成分の含有量は、塗膜形成成分の質量を１００質量部とした場合に、１〜１５質量部となるように配合されることが好ましく、２〜１０質量部となるように配合されることがより好ましい。架橋剤成分の配合量が低すぎると、硬化性及び塗膜の強度が不十分となる。一方、架橋剤成分の配合量が高すぎると、塗膜が硬くなりすぎて脆弱になり、柔軟性が低下する。
＜レドックス触媒＞
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
本発明の１実施形態に係る塗膜形成成分は、硬化剤と促進剤との組み合わせによるレドックス触媒を用いることによって硬化可能である。
レドックス触媒としては、レドックス触媒の硬化剤である有機過酸化物と、レドックス触媒の硬化剤の促進剤である第３級アミンとの組合せによる公知のレドックス触媒を用いることができる。有機過酸化物としてはアシルパーオキサイド、アルキルパーオキサイド、ケトンパーオキサイド等が使用できるが、アシルパーオキサイドが好ましく、特にベンゾイルパーオキサイドが好適である。
本実施形態のレドックス触媒の硬化剤である有機過酸化物の含有量は、前記塗膜形成成分の質量を１００質量部とした場合に、０．５〜５質量部の範囲が好ましい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
また、レドックス触媒の硬化剤の促進剤である第３級アミンは、窒素原子に少なくとも１つの芳香族基が直接結合しているものが好ましく、このような第３級アミンとしては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジン、Ｎ，Ｎ−ジ（２−ヒドロキシエチル）−ｐ−トルイジン、Ｎ，Ｎ−ジ（２−ヒドロキシプロピル）−ｐ−トルイジン等が挙げられる。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
本実施形態のレドックス触媒の硬化剤の促進剤である第３級アミンの配合量は、前記塗膜形成成分の質量を１００質量部とした場合に、０．２５〜５質量部の範囲であることが好ましい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
この際、塗膜形成成分、ペリレン系顔料、アゾメチン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、フタロシアニン系顔料、又は酸化亜鉛から選ばれる顔料、無機繊維、並びに無機中空粒子をＡ液とＢ液との２液に分けて予備混合し、例えばＡ液にレドックス触媒の一方の成分であるレドックス触媒の硬化剤を加え、Ｂ液にレドックス触媒の他方の成分であるレドックス触媒の硬化剤の促進剤を加え、Ａ液とＢ液とを用時に混合することによって硬化させることができる。この塗膜形成方法によれば、溶媒を用いないので環境に影響を与えることがない。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
また、Ａ液とＢ液との組成及び比率を変更することによって硬化時間を制御することができる。なお、塗膜形成成分とレドックス触媒の硬化剤とを混合すると、常温において、ゆっくりと硬化が進行するので、レドックス触媒の硬化剤は塗装の直前に添加することが好ましい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
また、本発明で用いる遮熱性塗料は、二液混合型の水性塗料とすることができる。
即ち、アクリル樹脂モノマー成分、アクリル系重合体成分、可塑剤成分、架橋剤成分、ペリレン系顔料、アゾメチン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、フタロシアニン系顔料、又は酸化亜鉛から選ばれる顔料、及び中空粒子を、容積と粘度がほぼ等しくなるように２液に分け、１方の液に水と溶媒とレドックス触媒の硬化剤である有機過酸化物を混合し、撹拌、乳化してＡ液とし、他方の液に水と溶媒とレドックス触媒の硬化剤の促進剤である第３級アミンを混合、撹拌、乳化してＢ液とした。Ｂ液は安定だが、Ａ液は徐々に反応するので使用直前に混合することが好ましい。Ａ液及びＢ液を混合、塗布して塗膜を作成できる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
［実施例］
＜無機繊維の選択＞
（実施例１）
前記塗膜形成成分の質量の合計を１００質量部としたとき、アクリル樹脂モノマー成分としてメチルメタクリレートを５５質量部と、平均直径が７μｍで長さ２〜３ｍｍのロックウールを１０質量部と、平均粒径が４０μｍで比重が０．１８（ｇ／ｃｍ３）のシリカ中空粒子を４質量部と、レドックス触媒の硬化剤として過酸化ベンゾイル５０％ペースト４質量部と、沸点１２０〜１５０℃の炭化水素混合溶媒３０質量部と、を混合し、更に水５０質量部を加えて混合、撹拌、乳化してＡ液とし、アクリル樹脂モノマー成分に可溶なアクリル系重合体成分としてメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）とメタクリル酸ｎ−ブチル（ｎ−ＢＭＡ）との共重合体（ＭＭＡ／ｎ−ＢＭＡ＝６０／４０、質量比）２５質量部と、アクリル樹脂モノマー成分に可溶な可塑剤成分としてアジピン酸系高分子可塑剤（アデカサイザーＰ−３００（商品名）、旭電化工業株式会社製）１２質量部と、１分子中に少なくとも２個の重合性二重結合を有する架橋剤成分としてポリエチレングリコールジメタクリレート  ＮＫエステル３Ｇ（商品名  新中村化学工業株式会社製）８質量部と、白色顔料として酸化亜鉛２０質量部と、レドックス触媒の硬化剤の促進剤としてＮ，Ｎ’−ジメチル−ｐ−トルイジンを３質量部と、沸点１２０〜１５０℃の炭化水素混合溶媒３５質量部と、を混合し、更に水５０質量部を加えて混合、撹拌、乳化してＢ液とし、同質量のＡ液及びＢ液を混合して塗膜の厚さが約０．５ｍｍになるように塗布して試験用の塗膜を作成した。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
［強度試験：耐摩耗性］
実施例１〜１４及び比較例１で作成した塗料を２００×２００ｍｍのステンレス板について、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００に準拠して耐摩耗性（摩耗輪法）を用いて測定した。本試験は、摩耗輪を用いて試料表面を摩擦し試料の減量を測定する方法であって、減量の少ない試料が、耐摩耗性が強いことを示す。基準となる亜鉛板の減量は１０８ｍｇであった。測定結果を表６に示す。