(57)【要約】【課題】塗装物において、太陽光等の外部からの熱エネルギーを塗装物内部へ流入することを効果的に抑制する塗装皮膜の形成を可能とする塗料組成物を提示する。【解決手段】塗料を乾燥してできる最上層の塗膜層において、中空部の平均径が0.6〜1.2μmの範囲からなる樹脂系中空粒子が分散しており、中空部の体積の総和が塗膜全体積に対して10〜35％の範囲であることを特徴とする塗料組成物を塗装することで、太陽光から受ける熱エネルギーの内部への移動を効果的に抑制する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗料を乾燥してできる最上層の塗膜層において、中空部の平均径が0.6〜1.2μmの範囲からなる樹脂系中空粒子が分散しており、中空部の体積の総和が塗膜全体積に対して10〜35％の範囲であることを特徴とする塗料組成物。
【請求項２】
前述の樹脂系中空粒子が、スチレン−アクリル系共重合体を外殻とするものであることを特徴とする請求項１の水性塗料組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光から受ける熱エネルギーの内部への移動を抑制することを狙いとした塗膜形成を可能とする塗料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
常に日光に曝されている建築物の屋根や外壁は、太陽光の熱エネルギーを受け温度が上昇する。特に夏場において省エネの観点から、温度上昇を抑制したい場合に、遮熱効果を有する塗料が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
これらの遮熱塗料としては、例えば特許第３７９４８３７号、特開２００２−３２０９１２、特開２００９−２８６８６２等にて提示されているように、可視光線より波長が長い赤外線領域の反射性に優れた顔料を用いた太陽光反射型塗料を用いることが広く応用されている。
【０００４】
赤外線領域の反射性に優れた顔料としては、ほとんどは材質を選択することで対応しているが、特許第４５４６８３４号には、白顔料として代表的な酸化チタンの粒径をコントロールすることで、赤外線を有効的に反射する技術が提示されている。
【０００５】
また例えば特開２００１−６４５４４号等で開示されているように、各種中空粒子を用いることで塗膜層の熱伝導率を低くし、断熱効果によって熱の内部への移動を抑制する方法が実用化されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
熱の遮断性を高めるには、概して言えば上述したように、太陽光特に赤外線領域での反射性を高める方法と、断熱性を高める方法があり、それぞれ単独もしくは組み合わせることで実用化されている。本発明の目的は、これらの方法に付加して、さらに効果的に熱が内部へ移動するのを抑制する塗膜層形成を可能とする塗料組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した断熱性能を有する中空粒子は、一般的な塗装方法では塗膜層をあまり厚くできないことから、断熱による熱遮断効果も非常に限定的である。一方で中空粒子は、内部は空気等の気体相であるため、塗膜層を構成する樹脂や無機質に比べ屈折率が非常低い。そのため、塗膜層中に分散している中空粒子の境界での屈折率の差が大きく、したがって入射した太陽光は、中空粒子の境界で散乱反射することで、中空粒子自体が白顔料としての機能を有しているとともに、太陽光を反射する性能すなわち遮熱性を有している。
【０００８】
分散している中空粒子が、太陽光の赤外線領域である波長0.8〜3μｍの光を最も効率よく光散乱するのは、分散粒子による光の散乱形態としてミー散乱する場合で、粒子径が波長の1/2から等しい場合に強く散乱する現象とされる。実際に中空粒子が分散している塗膜の分光反射率を測定してみたところ、中空部の平均径が0.6〜1.2μmの範囲の場合に赤外線領域の光を効率よく反射することがわかった。
【０００９】
さらに中空粒子の場合、塗膜を形成する樹脂や顔料と比較して、体積当たりの熱容量が小さいという特徴を有する。中でも、外殻がセラミックス系で形成されている中空粒子よりも、樹脂系の中空粒子のほうが外殻自体の熱容量が小さいため、その特徴が著しい。一般的な白顔料である酸化チタンは、塗膜の主成分である樹脂成分よりも体積当たりの熱容量が高く、したがって、中空粒子を白顔料として使用し、酸化チタンの含有量を低くすることで、単位体積当たりの熱容量が低い塗膜を形成させることができる。熱容量の低い塗膜の場合、太陽光から吸収した熱エネルギーにて昇温しやすく、表面の昇温が進行すると周囲との温度差が大きくなり、放熱が促進され熱エネルギーの内部への移動がその分抑制される。
【００１０】
以上のような考えに基づき、塗料組成の確認試験を重ねることで得られた本発明の塗料組成物は、塗料を乾燥してできる最上層の塗膜層において、中空部の平均径が0.6〜1.2μmの範囲からなる樹脂系中空粒子が分散しており、中空部の体積の総和が塗膜全体積に対して10〜35％の範囲であることを特徴とする。ここで、中空部の体積の総和が塗膜全体積に対して10％未満では有意的な効果が現れず、35％超の場合は、下地に対する十分な色の隠蔽性を確保することができないことに加え、特に白色や淡彩色においては赤外線の反射性も低下する。
【００１１】
本発明の塗料組成物において、使用される樹脂に関しては特に制限はなく、用途、要求品質等から、適した樹脂が選定される。好適な例としては、水溶性樹脂及び／または水分散型樹脂で、その種類としては、エチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アクリルシリコーン樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等、あるいはこれらの混合系や変性もしくは共重合系等が挙げられる。
【００１２】
さらに、使用される顔料やフィラーについても特に制限はなく、希望色や要求物性に応じて適した顔料もしくはフィラーが選択される。ただし、黒顔料であるカーボンブラック等の赤外線吸収性の高いものは避けたほうがよく、好適な例としては、赤外線反射型顔料として上市されている各種顔料、フィラーに加え、アルミフレーク、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、アルミナ、ペリレン顔料、アゾ顔料、黄鉛、弁柄、チタニウムレッド、カドミウムレッド、キナクリドンレッド、イソインドリノン、ベンズイミダゾロン、フタロシアニングリーン、フタロシアニンブルー、コバルトブルー、インダスレンブルー、群青、紺青等が挙げられる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の塗料組成物、すなわち塗料を乾燥してできる最上層の塗膜層において、中空部の平均径が0.6〜1.2μmの範囲からなる樹脂系中空粒子が分散しており、中空部の体積の総和が塗膜全体積に対して10〜35％の範囲であることを特徴とする塗料組成物を用いた塗装物においては、太陽光における赤外線領域の波長を効率的に反射することに加え、熱容量の小さい塗膜を形成することから、蓄積した熱が放射されやすくなる。すなわち、本発明による塗料組成による塗装物は、太陽光から受ける熱エネルギーの内部への移動を有効的に抑制することが可能となり、その結果、室内側の昇温抑制，断熱層の厚さ軽減等、省エネ効果に貢献できる構造部材として使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体的な実施例において説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００１５】
［試験板の作成］
基材として、板厚0.5ｍｍの溶融55％Al−Zn合金めっき鋼板を使用し、その表面に塗布型クロメート処理剤による表面処理を施し、下塗り塗料として弱溶剤型の2液エポキシ系樹脂塗料を乾燥塗膜厚が5±1μｍとなるように塗装、乾燥させた。
【００１６】
上塗塗料はアクリルエマルジョン樹脂をベースとし、色としては、最も遮熱性が良好で塗料組成での差が現れにくい白色とすべく、白顔料として表1の実施例1および実施例2に示すようなルチル型酸化チタンとスチレン−アクリル系共重合体を外殻とする中空粒子を配合させて塗料を調合した。当該塗料を乾燥塗膜厚が25±3μｍとなるよう塗装、乾燥させ試験材とした。
【００１７】
比較例として表1に示す4種類の組成のものを調合し、実施例と同様に塗装、乾燥させ試験材とした。なお、比較例の特徴は以下の通りである。
（比較例1）一般的な白色塗料の組成に該当
（比較例2）中空粒子の中空部の平均径が、特許請求範囲よりも小さい場合の組成
（比較例3）中空粒子の中空部の体積の総和が、特許請求範囲よりも大きい場合の組成
（比較例4）特許第４５４６８３４号による赤外線反射型の酸化チタンを用いた組成
【００１８】
【表１】
2014145027.tif 000002
【００１９】
［遮熱性の確認1］
分光光度計を用いて、波長300〜2500nmの範囲の分光反射率を測定した。測定結果を図1〜図6に示す。また、各波長において求めた分光反射率とJIS K 5602に記載の重価係数との積算から、全波長域（300〜2500nm）での反射率、紫外線〜可視光線域（300〜780nm）での反射率、赤外線域（780〜2500nm）での反射率を算出し、表1に示した。
（図１）
2014145027.tif 000003
（図２）
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（図３）
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（図４）
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（図５）
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（図６）
2014145027.tif 000008
【００２０】
［遮熱性の確認2］
雰囲気温度25℃において、試験板の塗装面直上5cmに100Wレフランプの先端がくるように設置し、光線を照射する中で、試験板裏側における温度変化を経時測定した。約12〜18分程度でほぼ一定温度となり、その時の温度を表1の「ランプテスト」の項目列に示した。
【００２１】
今までの説明および表1の結果から、本発明による塗料組成による塗装物は、赤外線領域の反射率が高く、かつ赤外線反射型酸化チタンを用いた表1の比較例4と比べてランプテストでの温度上昇が抑制されていることからも、塗装面からの放熱性が良好であると考えられる。