(57)【要約】【課題】  従来の材料とは異なる赤外線の放射特性のよい材料を見出し、これに基づく赤外線保持・放射型の塗料組成物を提供する。【解決手段】  保温性材料は、赤外線透過性基材１と、少なくとも１層の赤外線保持・放射層２と、所望に応じて設けられた有色層３とから構成された赤外線保持・放射層を有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン粒子から構成された赤外線保持・放射層を形成するための赤外線保持・放射型の塗料組成物であって、
マトリックス樹脂に、
平均粒子径３２〜７５μｍのシリコンを前記マトリックス樹脂１００質量部に対して、２０〜９０質量部を分散させて構成されたことを特徴とする赤外線保持・放射型の塗料組成物。
【請求項２】
赤外線透過性材料の入射面の反対側に塗布する下地塗料組成物であることを特徴とする請求項１に記載の赤外線保持・放射型の塗料組成物。
【請求項３】
前記マトリックス樹脂がウレタン系マトリックス樹脂、アクリル系マトリックス樹脂、又はエポキシ系マトリックス樹脂であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の赤外線保持・放射型の塗料組成物。
【請求項４】
更に、任意成分として有色フィラーを含むことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の赤外線保持・放射型の塗料組成物。
【請求項５】
赤外線透過性基板と、
前記赤外線透過性基板の裏面に請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の赤外線保持・放射型塗料組成物を、前記赤外線保持・放射型塗料組成物中に含有するシリコンが酸化しない条件で塗布・乾燥して形成された少なくとも１層の赤外線保持・放射層と、
から構成されたことを特徴とする赤外線保持・放射層を有する保温性材料。
【請求項６】
前記赤外線保持・放射層の上に少なくとも１つの有色塗料層を有することを特徴とする請求項５に記載の赤外線保持・放射層を有する保温性材料。
【請求項７】
前記赤外線保持・放射層の裏面に赤外線放射手段が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の赤外線保持・放射層を有する保温性材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外線保持型の塗料組成物及び赤外線保持層を有する保温性材料に関する。より詳しく述べると、シリコン粒子から構成された赤外線保持・放射層を形成するための塗料組成物及びこのような赤外線保持・放射層を有する保温性材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外線又は遠赤外線（以下赤外線と言う）の輻射熱を利用して壁材等に蓄熱効果を付与する技術は、公知である。一般に、赤外線の吸収しやすい材料として黒色材料が使用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、フローリング等の床材又は天井材、壁材を、急激な温度変化を防ぎつつ効率良く加温することができると共に、フローリング等の床材又は天井材、壁材の全体にわたって均一且つ充分な温度に加温可能なパネルとして、表面に遠赤外線放射物質を塗布すると共に、多数の隆起部を形成した暖房用加温パネルが開示されている。
特許文献１によると、遠赤外線放射物質として、黒鉛珪石、黒炭、セラミックが開示されている。
【特許文献１】特開平９−１７０７６６号公報（請求項１、要約書）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような赤外線を保持し、かつ放射可能な材料はごく限られたものであり、更に新規の赤外線を保持しかつ放射可能な材料を開発したいという要求がある。
従って、本発明の課題は、従来の材料とは異なる赤外線の放射特性のよい材料を見出し、これに基づく赤外線保持・放射型の塗料組成物を提供することである。
本発明の別の課題は、かかる赤外線保持・放射型の塗料組成物を適用した壁材、床材等の材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決する本発明は、シリコン粒子から構成された赤外線保持・放射層を形成するための赤外線保持・放射型の塗料組成物であって、マトリックス樹脂に、平均粒子径３２〜７５μｍのシリコンを前記マトリックス樹脂１００質量部に対して、２０〜９０質量部を分散させて構成されたことを特徴とするものである（請求項１）。
【０００６】
このように構成することによって、赤外線の保持・放射率の高いシリコンを所望の材料に対して容易に付与することが可能となる。
なお、本発明において、赤外線の保持・放射率の尺度として、赤外線分光器で測定した水の吸収スペクトルにおいて、３．２μｍ（水の伸縮振動）及び６．３μｍ（水の変角振動）におけるピークが（同等の条件で測定した黒体と比較して）高いことを意味する。
【０００７】
また、本発明の赤外線保持・放射型の塗料組成物において、前記赤外線保持・放射型の塗料組成物は、赤外線透過性材料の入射面の反対側に塗布する下地塗料組成物であることが好ましい（請求項２）。
このように構成することによって、赤外線源を内部に持たず、外部から入射する赤外線を保持し、放射する材料を提供することが可能となる。
【０００８】
また、本発明の赤外線保持・放射型の塗料組成物において、前記マトリックス樹脂がウレタン系マトリックス樹脂、アクリル系マトリックス樹脂又はエポキシ系マトリックス樹脂であることが好ましい（請求項３）。
これらのマトリックス樹脂は、塗料分野に通常に使用されているものであり、入手が容易である。
【０００９】
また、本発明の赤外線保持・放射型の塗料組成物において、更に、任意成分として有色フィラーを含むことができる（請求項４）。
これらのフィラーも同様に塗料分野に通常に使用されているものであり、入手が容易である。
【００１０】
本発明はまた、赤外線透過性基板と、前記赤外線透過性基板の裏面に請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の赤外線保持・放射型塗料組成物を、前記赤外線保持・放射型塗料組成物中に含有するシリコンが酸化しない条件で塗布・乾燥して形成された少なくとも１層の赤外線保持・放射層と、から構成されたことを特徴とする赤外線保持・放射層を有する保温性材料を提供する（請求項５）。
【００１１】
このように構成することで、外部から入射する赤外線を赤外線保持・放射層内で保持し、放射することによって、赤外線の保持性及び放射性が良好な保温性材料を提供することが可能となる。
なお、本発明において、保温性材料とは、外部から赤外線を照射された場合に、これを保持し、長期間に亘って放射することが可能な材料を意味し、壁材、床材等の建築材料や、内部に赤外線放射手段を有する材料（ユニット）を含むことを意味する。
【００１２】
本発明の赤外線保持・放射層を有する保温性材料において、前記赤外線保持・放射層の上に少なくとも１つの有色層であることが好ましく、前記赤外線保持・放射層の上に少なくとも１つの黒色層を有していることが更に好ましい（請求項６）。
このように構成することで、より一層赤外線を保持、放射する材料を得ることが可能となる。
【００１３】
本発明の赤外線保持・放射層を有する保温性材料において、前記赤外線保持・放射層の裏面に赤外線放射手段を設けてもよい（請求項７）。
【００１４】
このように構成することで、赤外線保持・放射層の裏面から積極的に赤外線を放射することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１から請求項４によると、赤外線保持・放射物質として所定のシリコン粒子を用いた赤外線保持・放射層を提供可能な新規塗料組成物を提供することが可能となる。
請求項５から請求項７によると、このような赤外線保持・放射性のよい材料を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明のシリコン粒子から構成された赤外線保持・放射型の下地層を施した保温性材料（板材料）を示す概略断面図であり、図２は、本発明の赤外線保持・放射層を有する保温性材料の一実施形態を示す概略断面図である。
【００１７】
（塗料組成物）
まず、本発明の赤外線保持・放射型の塗料組成物(以下、単に本発明の塗料組成物と言う)について説明する。
本発明の塗料組成物は、シリコン粒子から構成された層を材料の所定の面に形成して、赤外線保持・放射型の層を形成するものであって、例えば後記する図１に示すような壁材等の基材の下地層を形成する下地塗料として使用するための塗料組成物であって、下地塗料の基材を構成するマトリックス樹脂に、所定の平均粒子径を有するシリコンを前記マトリックス樹脂１００質量部に対して、所定量を分散させて構成されている。
【００１８】
本発明で使用するシリコン粒子は、後記する赤外線保持・放射効果を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えばシリコン粒子、好ましくは平均粒径４μｍ〜１００μｍの純度９０％以上、好ましくは９５％以上のシリコン粒子単体から構成されることが好ましい。
【００１９】
このようなシリコン粒子（マトリックス）に所定の接着剤としての役割を果たすマトリックス樹脂を配合して本発明の塗料組成物を構成する。このようなマトリックス樹脂は、従来公知のものを使用することが可能であるが、赤外線保持・放射層を形成する際にシリコン粒子を変性させないという観点から熱可塑性のマトリックス樹脂、例えば、熱可塑性ウレタン系、アクリル系、フッ素系樹脂等が好ましい。しかしながら、シリコン粒子を変性しない条件下で所望の赤外線保持・放射層を形成する条件でエポキシ系、熱硬化型ウレタン等の熱硬化型のマトリックス樹脂を使用することもできる。
【００２０】
マトリックス樹脂の配合量は後記する本発明の作用・効果を損なわない限り、すなわち所望の赤外線保持・放射機能を有する層を形成できるような材料であれば、特に限定されるものではなく、使用するシリコン粒子の形状（粒径、粒度等）、選択されたマトリックス樹脂のバインダ性能等に応じて適宜決定される。例えば、エポキシ系樹脂をマトリックス樹脂とした場合、シリコン粒子１００質量部に対して２０〜９０質量部、好ましくは２０〜８０質量部の量で配合することが好ましい。すなわち、赤外線保持・放射層が形成された際に、マトリックス樹脂の割合が５〜５０容量％、より好ましくは４０〜５０容量％を有していることが好ましい。
【００２１】
このように、所定のシリコン粒子とマトリックス樹脂から構成された本発明の赤外線保持・放射型の塗料組成物には、所望に応じて、本発明の作用・効果を損なわない範囲で従来塗料分野に公知のフィラーを配合することができる。例えば、導電性付与フィラー、繊維強化樹脂、黒色顔料等を添加することが可能である。
このようなフィラーとして、カーボンブラック、シリコンカーバイド等を挙げることができる。
【００２２】
このように構成された本発明の塗料組成物を基板、例えばガラス等の基板あるいは壁材の裏面、シート材等に塗布・乾燥して赤外線保持・放射層を形成する。
【００２３】
このようにして形成された層は、シリコンから構成された多孔質セラミックの空隙にマトリックス樹脂が充填された形態を有している。赤外線が放射されると、このようなマトリックス樹脂空間に赤外線が複雑に反射共鳴することにより、比較用の黒体と比較して（後記する実施例参照）赤外線の保持率が高くなるものと推定される。
すなわち、シリコン粒子間に所定の間隔がある状態で層を形成するような量でマトリックス樹脂を配合することが好ましい。このことは、本願出願人が先に特願２００４−１１１４０８号として出願した所定の間隔で孔を有するシリコン粒子から構成された多孔質板が空隙間に赤外線を保持する蓄熱・放熱材料として好ましいという知見と同等な効果が得られるものと推察される。
【００２４】
（赤外線保持・放射層を有する保温性材料）
次に、図１及び図２を用いて、本発明の赤外線保持・放射層を有する保温性材料Ｍ（以下、保温性材料と言う）を説明する。
図１は、本発明の赤外線保持・放射層を有する保温性材料の一実施形態を示す概略断面図であり、図２は、本発明の赤外線保持・放射層を有する保温性材料の一実施形態を示す概略断面図である。
【００２５】
図１に示す保温性材料Ｍは、赤外線透過性基板１と、前記赤外線透過性基板１の裏面に設けられた赤外線保持・放射層２と、その裏面に設けられた有色塗料からなる有色層３から構成された材料であり、赤外線源として、赤外線透過性基板１を透過する外部赤外線源を想定している。
【００２６】
この際に使用される赤外線透過性基板１としては、赤外線を透過する材質のものであれば特に限定されるものではなく、代表的にはガラス基板である。なお、赤外線透過性の基板の厚さも目的に応じて適宜決定されるものであり特に制限されるものではない。
同様に、赤外線保持・放射層２の厚さも適宜決定されるものであり特に制限されるものではない。さらに、所望に応じて設けられる有色層３として、例えば赤外線を比較的保持しやすい色、例えば黒色の塗料から構成される層であってその厚さも特に限定されるものではない。
【００２７】
このような本実施形態の保温性材料Ｍは、例えば使用雰囲気下（例えば蛍光灯白熱灯等の照射下又は太陽光の照射下）での赤外線や例えば外部赤外線ヒータからの赤外線を受けこれを効率よく保持し放射する壁材、シート材等として好適に使用可能なものである。
【００２８】
すなわち、図１に示す通り、外部の赤外線源から照射された赤外線は、赤外線透過性基板１を透過して、赤外線保持・放射層２に入る。赤外線保持・放射層２に入った赤外線は、赤外線保持・放射層２のシリコン粒子間のマトリックス樹脂内で反射・共鳴しながら、赤外線保持・放射層２に保持される。
【００２９】
赤外線保持・放射層２に保持された赤外線は、所望に応じて設けられた有色層３により更に保持される。
【００３０】
また、赤外線保持・放射層２（及び有色層３）に保持された赤外線は、赤外線保持・放射層２（及び有色層３）から徐々に外部に放射される。従って、本実施形態の保温性材料は、このような簡単な構成で赤外線透過性基板１から透過された赤外線を赤外線保持・放射層２（及び有色層３）内に保持し、保持された赤外線を徐々に外部へ放出するので、内部に赤外線源を有していない保温性の壁材、シート材として好適に使用することが可能となる。しかも、後記する実施例に示す通り、従来保温性が高いと言われている黒色材料から構成された壁材料（以下、黒体という）と同等又はそれ以上の蓄熱・保温性を示す。
【００３１】
なお、図１に示す実施形態は、赤外線透過性基板１と、前記赤外線透過性基板１の裏面に設けられた赤外線保持・放射層２と、その裏面に設けられた有色層３からなる層から構成された材料であり、赤外線源（赤外線放射手段）は、赤外線透過性基板１を透過する外部赤外線源である。しかしながら、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、例えば、図２に示す通り、赤外線ヒータ等の赤外線放射手段Ｈ、赤外線ヒータに密着あるいは所定間隔をおいて設けられた赤外線保持・放射層２及び基板１とから構成されてもよい。この際の基板１は、赤外線透過性であっても赤外線透過性でなくともよい。
【００３２】
この際に使用可能な赤外線放射手段は、従来パネル材、ヒータ等に使用されている赤外線を放射可能なものであれば特に制限されないが、例えば赤外線ランプ、赤外線ヒータ等が挙げられる。このような赤外線放射手段が密着又は所定間隔をおいて設けられた場合に使用するマトリックスは、耐熱性のあるものが特に好ましい。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明を実施例に基づいてより詳細に説明する。なお、実施例１で赤外線の透過率、水の吸収スペクトル及び赤外線強度の測定は、ＢＯＭＥＮ社のＭＲシリーズ（ＦＴＬＡ２０００−１０４）赤外線分光器を使用した。また、温度測定は、熱電対を使用し、比較用の黒体として（酸化鉄系無機顔料）からなる壁材を使用した。
（実施例１  保温性材料の組み立て）
図３に示す特性を有する図１の赤外線透過性基板１に相当するガラス基板（厚さ２ｍｍ、幅１１ｃｍ、長さ１４．５ｃｍ：図１参照）の一方の面に、平均粒径４μｍ〜１００μｍ、純度９５％以上のシリコン粒子単体をマトリックス樹脂としてアラルライド（ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社：エポキシ系樹脂）をシリコン粒子１００ｇに対して１００ｇを配合した塗料を乾燥後の厚さが０．３ｍｍになるように塗布して乾燥させたて赤外線保持・放射層２（図１参照）を形成した。次いで、有色塗料として黒色塗料（関西ペイント社、ＰＧ８０アイボリーブラック）を乾燥後の厚さが０．４ｍｍとなるように塗布して乾燥させて有色層３（図１参照）を形成して、本発明の保温性材料Ｍを構成した。
【００３４】
（実施例２）
実施例１において、黒色塗料（関西ペイント社、ＰＧ８０アイボリーブラック）に代えて、白色塗料を使用して有色層３を形成した以外は同様にして、本発明の保温性材料Ｍを構成した。
【００３５】
（有色層３による赤外線強度特性の相違）
実施例１で形成した黒色層３を有する保温性材料、実施例２で製造した白色層３を有する保温性材料、比較のための黒体との波長と強度との関係を測定した。
結果を図４に示す。図４は、本発明の保温性材料の赤外線強度を示す図面である。図５に示す通り、本発明の保温性材料Ｍは、波長５μｍにおいて黒体と比較して高い放射強度を有している。また、有色層３として黒色層を有する実施例１の保温性材料Ｍの方が、有色層３として白色層を有する実施例１の保温性材料Ｍよりも高いことが判る。
【００３６】
（黒体と黒色塗料との比較）
実施例１で用いた塗料と比較用の黒体との赤外線強度を同一温度にて測定した。結果を図５に示す。図５に示す通り、８．５μｍ以下では塗料の赤外線強度の方が黒体を上回っていることが判る。
【００３７】
（水の透過率の測定）
赤外線透過窓材として２枚のＺｎＣｅ（波長２〜２０μｍに対して約８０％で一定の透過率）を用い、赤外線透過窓材の間に１５μｍのスペーサを挟んだ空間に水を挿入したセルを用いて水の透過率Ｔを下記式より測定した。透過率Ｔ＝Ｉwater／Ibg（式中、Iwaterは水を導入したセルの透過光の強度であり、Ibgは水を導入していないブランクセルの透過光の強度である）。結果を図６に示す。図６は水厚１５μｍでの赤外線スペクトルを示す図面である。図６に示す通り、波長３．２μｍに水の伸縮振動による著しいピーク、波長６．３μｍに水の変角振動による著しい吸収が観察された。水の強い吸収がある２〜１０μｍの赤外線領域では人体への赤外線の吸収が大きいと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明のシリコン粒子から構成された赤外線保持型の下地層を施した保温性材料（板材料）を示す概略断面図である。
【図２】本発明の赤外線保持・放射層を有する保温性材料の一実施形態を示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施例に使用したガラス基板の特性を示す図面であり、縦軸は赤外線透過率、横軸は波長を示す図面である。
【図４】本発明の保温性材料の赤外線強度を示す図面である。。
【図５】実施例１で用いた塗料と比較用の黒体との赤外線強度を測定した図である。
【図６】水厚１５μｍでの赤外線スペクトルを示す図面である。
【符号の説明】
【００３９】
Ｍ  保温性材料
１  基板（ガラス基板）
２  赤外線保持・放射層
３  有色層
【図１】
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【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】
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