(57)【要約】      （修正有）【課題】従来の遮熱顔料を混入させた温度抑制塗料より優れた温度抑制塗料組成物を提供する。【解決手段】少なくとも２種類以上の粒度が０．４μｍ〜１．５μｍである非電導磁性放熱用フイラーを２０〜７０％含有させてなることを特徴とする水性エマルジョン樹脂塗料。一例として、アルミナAl２O３（１０重量％）、結晶性シリカ（１０重量％）、アクリルエマルジョン（５０％）（４０重量％）、重炭酸カルシウム（２０重量％）、硅石微粉（２０重量％）添加剤（０．５重量％）の組成比率を有する温度抑制塗料組成物。【選択図】図１
2014227530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性エマルジョン樹脂塗料に少なくとも２種類以上の粒度が０．４μｍ〜１．５μｍである非電導磁性放熱用フイラーを２０〜７０％含有させてなることを特徴とする温度抑制塗料組成物。
【請求項２】
前記非電導磁性放熱用フイラーが純度９８％以上で熱線法にて、放熱量を調べる為の熱伝導率λが水性塗料にした場合３．０以上の熱伝導率λの値を示すものであることを特徴とする請求項１記載の温度抑制塗料塑性物。
【請求項３】
前記非電導磁性放熱用フイラーが、アルミナＡl２Ｏ３、高抵抗・炭化ケイ素ＳｉＣ，炭化ホウ素ＢＮ、酸化マグネシウムＭｇＯ，硅酸ＳｉＯ２、窒化アルミニウムＡlＮ、窒化ケイ素Si３N４、酸化亜鉛、結晶シリカ、酸化チタン、マンガン・フェライト（ＦｅＭｎ）２Ｏ3,酸化第二鉄（Ｆｅe2Ｏ3）,１００ｎｍ前後のシリカ・ナノ粒子、アルミナ・ナノ粒子等であることを特徴とする請求項１または２記載の温度抑制塗料組成物。
【請求項４】
アルミナAl２O３（１０重量％）、結晶性シリカ（１０重量％）、アクリルエコルジョン（５０％）（４０重量％）、重炭酸カルシウム（２０重量％）、硅石微粉（２０重量％）添加剤（０．５重量％）の組成比率を有することを特徴とする請求項１，２または３記載の温度抑制塗料組成物。
【請求項５】
遮熱顔料、無機や有機系のバルーン、防錆顔料、防カビ剤、防藻剤、抗菌剤または撥水剤の少なくとも１つを混入させたことを特徴とする請求項１，２，３または４記載の温度抑制塗料組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅の屋根、壁や道路などの床に用いる以外に、エンジンやエンジンカバー、電柱のトランス等のような熱を発生する部位に使用することができる温度抑制型塗料組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、環境問題へ対応等への観点から、遮熱・断熱効果を有する塗料を建物の屋根に塗布するといったことが行われている。この方法は他の方法に比べて大掛かりな工事が必要ないという利点を有している。
【０００３】
そして、従来 この種の塗料は断熱性の物質を加えることで断熱性能を持たせることが主体でたとえば特開２００５−２３２７号公報（特許文献１）に中空セラミックを用いる塗料組成物が特開２００４−１７５０３４号公報（特許文献２）にガラスビーズを混入した塗料組成物が提示されているが、これらの塗料組成物は温度蓄熱性が大きいという問題がある。
【０００４】
また、特開２０１１−２１９７５４号公報（特許文献３）にトルマリンの人工鉱石粉５〜３０μｍと酸化アルミニウを混合した塗料組成物が、特開２００７−２３８９０６号公報（特許文献４）にシリコン或いは変性シリコンに絶縁高熱伝導性粉末と脱臭剤とでマイナスイオンを発生させる低線量の放射線物質を混在させた放熱材料が提示されているが、これらの塗料組成物は重金属を含むことから環境的な問題がある。
【０００５】
更に、特開２００９−２８６８０２号公報（特許文献５）に明度、彩度を規定した着色顔料が８００〜２，１００ｎｍの波長領域における赤外線波長領域反射率が３０％以上であるとしているが、漠然としていて実施が困難であり、特願２００９−１４４２６４号公報（特許文献６）にＳｉ金属粉を用いた酸性型アクリル樹脂使用した塗料組成物が提示されているが、耐候性が弱く、特開２００７−１６５５８号公報（特許文献７）に記載されているアルミニウム粉末で反射する塗料組成物はアルカリに分解してしまう。
【０００６】
更にまた、特開２０１１−２２５７０５号公報（特許文献８）に水性無機質塗料に有機バルーンと脂肪酸を混合した塗料組成物が提示されているが、薄い膜では膜が破壊する。また、脂肪酸等添加は耐候性弱くなるという課題がある。尚、遮熱顔料と断熱材としてバルーンとの組み合わせでは、各社のレベルの差は少なく、限界に来ている。例えば、屋根に塗布して室内温度が１．７〜２．２℃下がる程度であり、遮熱塗料の日本工業規格ＪＩＳＫ５６０２が制定され１．７〜２．２℃下がれば良いと規定しているのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２３２７号公報
【特許文献２】特開２００４−１７５０３４号公報
【特許文献３】特開２０１１−２１９７５４号公報
【特許文献４】特開２０１１−２１９７５４号公報
【特許文献５】特開２００９−２８６８０２号公報
【特許文献６】特願２００９−１４４２６４号公報
【特許文献７】特開２００７−１６５５８号公報
【特許文献８】特開２００７−１６５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、従来の遮熱顔料を混入させた温度抑制塗料より優れた温度抑制塗料組成物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するためになされた本発明である温度抑制塗料組成物は、少なくとも２種類以上の粒度が０．４μｍ〜１．５μｍである非電導磁性放熱用フイラー混入させてなることを特徴とする。
【００１０】
本発明によると、従来の遮熱顔料を混入させた温度抑制塗料では反射できない赤外線の熱をフイラーが吸収し、電磁波に熱エネルギー変換させ表面に逃すことにより温度を抑制する。
【００１１】
特に、前記非電導磁性放熱用フイラーが純度９８％以上で熱線法にて、放熱量を調べる為の熱伝導率λが水性塗料にした場合３．０以上の熱伝導率λの値を示すものであると好ましい。
【００１２】
また、前記非電導磁性放熱用フイラーが、アルミナＡl２Ｏ３、高抵抗・炭化ケイ素ＳｉＣ，炭化ホウ素ＢＮ、酸化マグネシウムＭｇＯ，硅酸ＳｉＯ２、窒化アルミニウムＡlＮ、窒化ケイ素Si３N４、酸化亜鉛、結晶シリカ、酸化チタン、マンガン・フェライト（ＦｅＭｎ）２Ｏ3,酸化第二鉄（Ｆｅe2Ｏ3）,１００ｎｍ前後のシリカ・ナノ粒子、アルミナ・ナノ粒子が使用可能である。
【００１３】
本発明は、アルミナAl２O３（１０重量％）、結晶性シリカ（１０重量％）、アクリルエコルジョン（５０％）（４０重量％）、重炭酸カルシウム（２０重量％）、硅石微粉（２０重量％）添加剤（０．５重量％）の組成比率を有することを特徴とする請求項１，２または３記載の温度抑制塗料組成物アルミナ  Al２O３（１０部）、結晶性シリカ（１０部）、アクリルエコルジョン（５０％）（４０部）、重炭酸カルシウム（２０部）、硅石微粉（２０部）添加剤（０．５部）の組成比率に配合すると好ましい。          
更に、本発明は遮熱顔料を併用することにより温度抑制効果を向上させることが可能で、無機や有機系のバルーン、防錆顔料、防カビ剤、防藻剤、抗菌剤または撥水剤の少なくとも１つを混入させることで、各種の用途に対応させることも可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、従来の遮熱顔料を混入させた温度抑制塗料では反射できない赤外線の熱をフイラーが吸収し、電磁波に熱エネルギー変換させ表面に逃すことにより優れた温度抑制効果を得ることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】発生した熱が放熱する際のメカニズムを示す説明図である。
【図２】塗料の熱伝導度を測定する際の説明図である。
【図３】本発明の実施例についての各波長における反射率の測定データグラフである
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は非電導性放熱性フイラーを用いて、遮熱顔料で反射出来ない赤外線の熱をこのフイラーが吸収し、電磁波に熱エネルギー変換させ上部に逃す方法を取り入れた温度抑制塗料組成物であって、少なくとも２種類以上の粒度が０．４μｍ〜１．５μｍである非電導磁性放熱用フイラー混入させてなることを特徴とする。
【００１７】
本発明において用いられる水性エマルジョン樹脂を用いて環境対策を講じた温度抑制水性塗料で、複数のエマルジョン樹脂を混合してもよいことを特徴とする。エマルジョンの種類は、オルガノシロキサン樹脂エマルジョン、水性ウレタンエマルジョン、水性アクリルシリコン等 全ての合成樹脂及びポリマーアロイを含むのである。複数のエマルジョン樹脂を混合してもよい。
【００１８】
水性塗料のみならず、本発明の機能性塗料は、油性各種樹脂塗料、溶剤型各種樹脂塗料、無溶剤型シリコンやエポキシ系の塗料、紛体塗料、紫外線硬化樹脂塗料にも、本発明の対象である。
【００１９】
また、本発明において用いられる非電導性放熱性フイラーとしては、アルミナＡl２Ｏ３、高抵抗・炭化ケイ素ＳｉＣ，炭化ホウ素ＢＮ、酸化マグネシウムＭｇＯ，硅酸ＳｉＯ２、窒化アルミニウムＡlＮ、窒化ケイ素Si３N４、酸化亜鉛、結晶シリカ、酸化チタン、マンガン・フェライト（FeMn）２O3,酸化第二鉄（Fe2O3）,１００ｎｍ前後のシリカ・ナノ粒子、アルミナ・ナノ粒子等で一般的にはこれらの中で、2種類以上を混合した非電導性放熱フイラーが好ましく、水性塗料中に２０〜７０％含有させるのが本発明の特徴である。また、白色の場合は酸化チタン（ルチル型）とアルミナや酸化マグネシウム、酸化亜鉛などと併用し、その他の色の場合は遮熱顔料を用いる。
【００２０】
また、本発明は、放熱用フイラーの粒径が、平均粒度０．７μｍ〜１．２μｍ  かつ、フイラーの純度９８％以上で熱線法にて、放熱量を調べる為の熱伝導率λが水性塗料にした場合３．１０以上の熱伝導率λの値を示す放熱フイラーでなければならない。以下に放熱のメカニズムとその対策手法について説明する。
【００２１】
[放熱方法]                                                                        
熱対策を検討する上で、まず理解しておく基本は、発生した熱をどのように逃がすかという放熱のメカニズムであり、このメカニズムは一般的に図１に示すように、熱伝導、熱伝達(対流)、熱放射（輻射）という３つの方法が知られている。
【００２２】
まず一つ目の熱伝導とは、固体内での熱移動（物質の移動を伴わず高温側から低温への移動）を指します。二つ目の熱伝導とは、固体から液体（液体や気体）への熱移動をいうものであり、三つ目は電磁波を放射することによる熱移動であり、本発明では前記三つ目の電磁波を放射する熱移動に属します。                                                                       
[放熱対策]
本発明は、前述のように、電磁波を放射する放熱のメカニズムを利用して熱対策が行われますが、その手法も大きく分けると三つの方法があり、まず、一つ目が「部材間の熱伝導を向上させる接着剤、グリス、封止剤などを使用する方法」であり、放熱塗料による熱対策は最後の方法となる。二つ目の熱伝導とは、固体から液体（液体や気体）への熱移動を指し、三つ目の熱放射とは、電磁波を放射することによる熱移動を指し、本発明における放熱塗料による熱対策は、三つ目の熱放射になる。
【００２３】
表１に各放射メカニズムの意味、放熱手法、塗料・接着剤を示す。
【表１】
2014227530.tif 000003
【００２４】
次に、]耐久性温度抑制塗料組成物の熱伝導率λの測定方法について説明する。測定面は、三谷幸寛「熱伝導率測定の現状について」ＩＩＣ ＲＥＶＩＥＷ/２０１１/０４ ＮＯ．４５ 及び臼田、小牧共著「接着の耐久性向上のための最新技術と評価法」情報機構(2012年10月)を参考にして塗料を１ｍｍ厚で塗り平滑にして測定する。測定方法については別に添付する。同じ物質でも、粒子が細かく、純度の高いもの程熱伝導率が良好であるので、このような１μｍ程度の製品を使用することが好ましい。
【００２５】
次に、塗料の熱伝導率の測定について説明する。熱線法とは、熱線の発熱量と温度上昇値から熱伝導率を直接測定する方法である。図２に示すように、試料片の中央に細い金属線 (熱線、抵抗R )を置いて、金属線に電流Iを流すとジュール熱によって、金属線はI2Rの熱を発生し、金属線自身の温度が上昇する。
【００２６】
試料片の熱伝導率が大きければ、発熱した熱は移動しやすく、試料片から熱が放出していくため金属線温度上昇は遅くなり、金属線の温度は上昇しにくくなる。
【００２７】
一方、熱伝導率が小さいと、熱は放出しにくく、試料片内部に熱が蓄積するため、金属線の温度上昇が速くなり、金属線の温度は上昇しやすくなる。
【００２８】
このことから、金属線の温度上昇は試料片の熱伝導率に関係し、温度上昇ｄＴは次式で与えられる。
【数１】
2014227530.tif 000004
【００２９】
ここで、ｄT  ：金属線の加熱前後の温度差（℃）
ｄｑ ：金属線の発熱量（W／cm）
γ0  ：金属線の半径（cm）
T    ：加熱時間（sec）
A  ：定数
B  ：定数
次に、前記（１）式を変形する。すなわち、温度差を熱電対の起電力の変化（ｄＥ／ｄＴ）とし、ＳＩ単位系に換算すると、熱伝導率λ（Ｗ／ｍ？Ｋ）は次式で与えられる。
【００３０】
【数２】
2014227530.tif 000005
【００３１】
ここで、Ｒ0     ：0℃おける熱電対の抵抗（Ω／m）
α      ：金属線の抵抗温度係数
Ｔ      ：金属線の測定時平均温度(℃)
ｄＥ／ｄＴ：熱電対の熱電能（mV／℃）、0.0405mV／℃
Ｔ      ：加熱電流（Ａ）、２Ａ
前記(２)式より、経過時間を対数値(ｌｏｇｔ）として横軸にとり、金属線に接した試料温度（熱起電力ｍV）を縦軸にとって、グラフ上にプロットすれば、ｌｏｇｔ対熱起電力ｍVは直線になる。この直線の購買を求めれば熱伝導率λの値が導かれる。
【００３２】
ここで、（２）式を
R20     ：20℃における金属線の抵抗6.1Ω／m
ｔ1 、ｔ2：（２）式が成立する範囲における任意の時間（t2 >t1）
ｄe    ：ｔ1〜t2間の熱起電力差（e1 、e2）
とおいて書き直すと、（３）式が導かれる。
【数３】
2014227530.tif 000006
【００３３】
そして、（３）式に、実験で得られてデータ（温度差t2−t1、熱起電力差e2−e1）を代入すれば、熱抵抗率λを求めることができる。
【００３４】
尚、本発明は、遮熱顔料を混合することにより、遮熱顔料による遮熱効果も併有させることが可能である。遮熱顔料は各社有るが、赤外線波長を反射する全ての無機焼成顔料で、例えば、旭日産業(株)製ブラックＢｌａｃｋ６３５０、Ｂｌａｃｋ６３０１、Ｂｌａｋ６３０３、Ｂｌｕｅ１１９９，Ｂｌｕｅ１０２４，Ｂｌｕｅ１２０１，Ｂｌｕｅ  Ｇｒｅｅｎ１２５０，Ｇｒｅｅｎ２５００，Ｇｒｅｅｎ２０２４，Ｙｅｌｌｏｗ５０００，Ｙｅｌｌｏｗ５９５０，Ｂｒｏｗｎ４１２８，Ｂｒｏｗｎ４１３０，Ｂｒｏｗｎ４１２３，Ｖｉｏｌｅｔ７０００，や石原産業(株)のチタンブラック等その他多くのメーカーがある。
【００３５】
更に、本発明は各種の用途に用いるように他の要素を混合することが可能であり、例えば遮熱顔料同士の調色や耐久性の 有機顔料と混合して 調色や酸化チタン等他の無機顔料との調色もでき、無機や有機系のバルーンを混入することにより例えば住宅関連などの断熱性を要求される箇所に使用することができ、また、防錆顔料、防カビ剤、防藻剤、抗菌剤または撥水剤等を混入させることで各種の機能を発揮させる塗料組成物として使用させることもできる。
【実施例１】
【００３６】
重量％
アクリル樹脂５０％エマルジョン                 ４７．０
コロイダルシリカＳｉＯ２                         ５．０
水                                             １０．０
ノプコ ８０３４  消泡剤                          ０．１
バイオカット  ＡＦ−４０                         ３．０
酸化チタン  ６０％  分散液                     １０．０
炭化ケイ素   平均粒径  1μｍ                   ２０．０
アルミナ     平均粒径  ０．９７μｍ            ３２．０
遮熱顔料５０％分散液  黒色                     １８．０
シリコンエマルジョン（３０％固形分）           １３．０
―――――――――――――――――――――――――――――
合計                                         １５８．１
本実施例１によると、複数の粒度の細かい放熱フイラーがより良い放熱性を有する。又、樹脂は複数のエマルジョンを混合するとよく、熱伝導率λは、３．３２Ｗ／ｍ・Ｋ , 図３に示したスペクトルデータプリント レポートに示す。
【００３７】
全日射反射率５７％であり、近赤外線反射率６９％であった。グレー色は一番色として反射率が低いが、市販の製品より、全日射反射率で１２％も向上した。近赤外線反射率も４％程度向上した。
【００３８】
放熱性能が加わるので、実際は更に５℃程低下するので、熱抑制効果は非常に優れていることが明になった。
【実施例２】
【００３９】
重量％
アクリルエマルジョン（５０％）             ４３．０
コロイダルシリカ（ＳｉＯ２）                 ６．０
酸化マグネシウム                           １０．０
アルミナ ＡＬ−４７１                      １０．０
ルチル型酸化チタン分散液（６０％）         ２６．０
ブチセロ                                     ９．０
ノプコ ８０３４                              ０．１
バイオカット ＡＦ−４０（防かび剤）          ０．３
増粘剤 ＳＮシックナー６２１（３０％）        ５．０
水                                         ３０．０
シリコンエマルジョン樹脂（３０％固形分）   １３．０
―――――――――――――――――――――――――――――
合計                                     １５２．４
以上のエマルジョン塗料の熱伝導率λは、３．６６Ｗ／ｍ・Ｋであった。上記の塗料は、熱拡散型塗料として電気器具に使用して、良好な反射性能を示した。即ち、反射率９６．５％であった。
【実施例３】
【００４０】
重量％  
サイビノール ＥＬ−７０４０ ４５％（サイデン化学製）５０．０
シリコンレジン ３０７４（ダウコーニング製）           ５．０
ＥＰソルベント（イーストマン社製）                  １５．０
サンノプコ ＳＮシックナー６２１（３０％）             ３．０
サンノプコ ８０３４                                   ０．１
バイオカット ＡＦ−４０(防カビ剤)                     ０．３
ＭｇＯ （タテホ化学工業製）                         １５．０
アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）                                ５．０
酸化チタン分散液 （６０％）                         ２８．０
水                                                  ４０．０
―――――――――――――――――――――――――――――――
合計                                              １６１．４
以上の配合をディゾルバー分散し、カーテンフローに用いることが出来る流動性の良い白色水性塗料を得た。熱伝導率λ＝３．６８Ｗ／ｍ・Ｋであった。反射率９７．２％で、電気用プラスチック反射板として有用であった。
【図１】
2014227530.tif 000007
【図２】
2014227530.tif 000008
【図３】
2014227530.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成25年6月27日(2013.6.27)
【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】
水性エマルジョン樹脂塗料に少なくとも２種類以上の粒度が０．４μｍ〜１．５μｍである非電導性放熱用フイラーを２０〜７０％含有させてなることを特徴とする温度抑制塗料組成物。
【請求項２】
前記非電導性放熱用フイラーが純度９８％以上で熱線法にて、放熱量を調べる為の熱伝導率λが水性塗料にした場合３．０以上の熱伝導率λの値を示すものであることを特徴とする請求項１記載の温度抑制塗料塑性物。
【請求項３】
前記非電導性放熱用フイラーが、アルミナＡl２Ｏ３、高抵抗・炭化ケイ素ＳｉＣ，炭化ホウ素ＢＮ、酸化マグネシウムＭｇＯ，硅酸ＳｉＯ２、窒化アルミニウムＡlＮ、窒化ケイ素Si３N４、酸化亜鉛、結晶シリカ、酸化チタン、マンガン・フェライト（ＦｅＭｎ）２Ｏ3,酸化第二鉄（Ｆｅe2Ｏ3）,１００ｎｍ前後のシリカ・ナノ粒子、アルミナ・ナノ粒子等であることを特徴とする請求項１または２記載の温度抑制塗料組成物。
【請求項４】
アルミナAl２O３（１０重量％）、結晶性シリカ（１０重量％）、アクリルエコルジョン（５０％）（４０重量％）、重炭酸カルシウム（２０重量％）、硅石微粉（２０重量％）添加剤（０．５重量％）の組成比率を有することを特徴とする請求項１，２または３記載の温度抑制塗料組成物。
【請求項５】
遮熱顔料、無機や有機系のバルーン、防錆顔料、防カビ剤、防藻剤、抗菌剤または撥水剤の少なくとも１つを混入させたことを特徴とする請求項１，２，３または４記載の温度抑制塗料組成物。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
前記課題を解決するためになされた本発明である温度抑制塗料組成物は、少なくとも２種類以上の粒度が０．４μｍ〜１．５μｍである非電導性放熱用フイラー混入させてなることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
特に、前記非電導性放熱用フイラーが純度９８％以上で熱線法にて、放熱量を調べる為の熱伝導率λが水性塗料にした場合３．０以上の熱伝導率λの値を示すものであると好ましい。
【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】
また、前記非電導性放熱用フイラーが、アルミナＡl２Ｏ３、高抵抗・炭化ケイ素ＳｉＣ，炭化ホウ素ＢＮ、酸化マグネシウムＭｇＯ，硅酸ＳｉＯ２、窒化アルミニウムＡlＮ、窒化ケイ素Si３N４、酸化亜鉛、結晶シリカ、酸化チタン、マンガン・フェライト（ＦｅＭｎ）２Ｏ3,酸化第二鉄（Ｆｅe2Ｏ3）,１００ｎｍ前後のシリカ・ナノ粒子、アルミナ・ナノ粒子が使用可能である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明は非電導性放熱性フイラーを用いて、遮熱顔料で反射出来ない赤外線の熱をこのフイラーが吸収し、電磁波に熱エネルギー変換させ上部に逃す方法を取り入れた温度抑制塗料組成物であって、少なくとも２種類以上の粒度が０．４μｍ〜１．５μｍである非電導性放熱用フイラー混入させてなることを特徴とする。