(57)【要約】    【課題】  耐熱性、低放射率及び厚膜性を何れも実現することができる塗料及び硬化塗膜の提供。    【解決手段】  硬化塗膜を形成する主成分であるチタンアルコキシドのキレート化合物と、鱗片状金属粒子と、溶媒を含む塗料であって、前記キレート化合物が、チタンアルコキシド１モルに対しキレート剤０．２乃至２モルの比率でチタンアルコキシド中のチタンイオンにキレート剤が配位したものであり、鱗片状金属粒子の放射率が０．２以下であり、溶媒がエタノールである塗料。  その塗料により形成され、表面に対し平行状に配向した状態の鱗片状金属粒子が、表面側においてより密度高く存在する硬化塗膜。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬化塗膜を形成する主成分であるチタンアルコキシド又はジルコニウムアルコキシドのキレート化合物と、鱗片状金属粒子と、溶媒を含むことを特徴とする塗料。
【請求項２】
鱗片状金属粒子の放射率が０．２以下である請求項１記載の塗料。
【請求項３】
硬化塗膜を形成する主成分がチタンアルコキシドのキレート化合物であり、そのキレート化合物が、チタンアルコキシド１モルに対しキレート剤０．２乃至２モルの比率でチタンアルコキシド中のチタンイオンにキレート剤が配位したものである請求項１又は２記載の塗料。
【請求項４】
溶媒がエタノールである請求項１乃至３の何れか１項に記載の塗料。
【請求項５】
チタンアルコキシド又はジルコニウムアルコキシドのキレート化合物を主成分とし、鱗片状金属粒子を含有する硬化塗膜であって、
表面に対し平行状に配向した状態の鱗片状金属粒子が、表面側においてより密度高く存在することを特徴とする硬化塗膜。
【請求項６】
鱗片状金属粒子の放射率が０．２以下である請求項５記載の硬化塗膜。
【請求項７】
主成分がチタンアルコキシドのキレート化合物であり、そのキレート化合物が、チタンアルコキシド１モルに対しキレート剤０．２乃至２モルの比率でチタンアルコキシド中のチタンイオンにキレート剤が配位したものである請求項５又は６記載の硬化塗膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鱗片状金属粒子を含有する塗料及び硬化塗膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の熱線反射性(低放射率）塗料は、鱗片状アルミニウム粒子及びシリコーン樹脂やアクリル樹脂等の有機性樹脂が構成成分として配合されてなるものであった。
【０００３】
しかしながら、その塗料による硬化塗膜は、それを形成する樹脂自体に分子運動による赤外線吸収性があるため、用いられている鱗片状アルミニウム粒子自体の理想放射率（０．０４乃至０．１）を大きく超え、０．４以上の放射率となって目的を十分に達成するこができなかった。
【０００４】
また、用いている樹脂の耐熱性が不十分であるため、せいぜい６００℃以下での使用を余儀なくされていた。すなわち、鋳物工場等の高温炉や精錬電解炉等、８００乃至１５００℃を要求される用途には適用できず、エネルギー削減、エネルギー効率向上の目的に十分に適用できない結果となっていた。
【０００５】
耐熱性を上げるためにケイ素樹脂による無機樹脂を塗料用バインダー（硬化塗膜を形成する主成分）とする塗料も多くみられるが、無機樹脂の特性である硬さや脆弱性により、膜厚を５μｍ以下に抑える必要があり、熱線遮断の用途など３０μｍ程度以上の膜厚が必要な用途には適用できなかった。
【０００６】
特開２００７−２１７５４０公報には、建物や倉庫の外装や屋根面に塗布して、太陽光の照射による内部温度の上昇を抑制するための塗膜であって、熱線を反射する下塗り層と、熱線を吸収せず透過すると共に鱗片状粒子であるパール顔料を含むことにより入射光を多重反射して光の干渉により発色する上塗り層とを有することを特徴とする熱線反射塗膜の発明が記載されている。
【０００７】
しかしながら、塗膜を形成するために用いられる樹脂は、架橋硬化型アクリル樹脂であって、放射率が高く、且つ、高温の炉に用い得るような耐熱性を備えるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２１７５４０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、従来技術に存した上記のような課題に鑑み行われたものであって、その目的とするところは、従来実現し難かった耐熱性、低放射率及び厚膜性を何れも実現することができる塗料及び硬化塗膜を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の塗料及び硬化塗膜は、次のように表すことができる。
【００１１】
（１）硬化塗膜を形成する主成分であるチタンアルコキシド又はジルコニウムアルコキシドのキレート化合物と、鱗片状金属粒子と、溶媒を含むことを特徴とする塗料。
【００１２】
（２）鱗片状金属粒子の放射率が０．２以下である（１）記載の塗料。
【００１３】
（３）硬化塗膜を形成する主成分がチタンアルコキシドのキレート化合物であり、そのキレート化合物が、チタンアルコキシド１モルに対しキレート剤０．２乃至２モルの比率でチタンアルコキシド中のチタンイオンにキレート剤が配位したものである（１）又は（２）記載の塗料。
【００１４】
（４）溶媒がエタノールである（１）乃至（３）の何れかに記載の塗料。
【００１５】
（５）チタンアルコキシド又はジルコニウムアルコキシドのキレート化合物を主成分とし、鱗片状金属粒子を含有する硬化塗膜であって、
表面に対し平行状に配向した状態の鱗片状金属粒子が、表面側においてより密度高く存在することを特徴とする硬化塗膜。
【００１６】
（６）鱗片状金属粒子の放射率が０．２以下である（５）記載の硬化塗膜。
【００１７】
（７）主成分がチタンアルコキシドのキレート化合物であり、そのキレート化合物が、チタンアルコキシド１モルに対しキレート剤０．２乃至２モルの比率でチタンアルコキシド中のチタンイオンにキレート剤が配位したものである（５）又は（６）記載の硬化塗膜。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、鱗片状金属粒子を含有する塗料において、硬化塗膜を形成する主成分としてチタンアルコキシド又はジルコニウムアルコキシドのキレート化合物を用いることにより、塗料の硬化塗膜に、従来実現し難かった耐熱性、低放射率、及び厚膜性を、何れも実現することができる。
【００１９】
そのため、本発明の塗料及び硬化塗膜によれば、内部において熱を発生させ又は維持し、外部への放射を防ぐことが求められる、炉、ヒーター、ボイラー、配管、煙突、建築物等の外面部等に塗装して硬化塗膜を形成することにより、それら（例えば表面温度が２００℃程度以上の炉）における放射による損失を十分に低減させて熱効率を高めることができる。また、建築物等の外面部等に塗装して硬化塗膜を形成することにより、外部から内部への放射による伝熱を効果的に抑えることができる。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［１］塗料
【００２１】
本発明の塗料は、チタンアルコキシド又はジルコニウムアルコキシドのキレート化合物と、鱗片状金属粒子と、溶媒を少なくとも含む。
【００２２】
（１）チタンアルコキシド又はジルコニウムアルコキシドのキレート化合物
【００２３】
チタンアルコキシド又はジルコニウムアルコキシドのキレート化合物は、本発明の塗料において硬化塗膜を形成する主成分である。チタンアルコキシドのキレート化合物を用いることができる他、ジルコニウムアルコキシドのキレート化合物を用いることもできる。
【００２４】
硬化塗膜は、チタンアルコキシド又はジルコニウムアルコキシドのキレート化合物のみにより又は他の成分と共に形成されるものとすることができる。硬化塗膜中には少なくとも鱗片状金属粒子を含有する。
【００２５】
チタンアルコキシド又はジルコニウムアルコキシドのキレート化合物は、チタンアルコキシド又はジルコニウムアルコキシドと、それらのチタンイオン又はジルコニウムイオンに配位するキレート剤から形成された錯体である。
【００２６】
チタンアルコキシドの例としては、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラノルマルブトキシド、チタンテトラエトキシド等のチタンテトラアルコキシドを挙げることができるが、これらに限られるものではない。
【００２７】
キレート剤としては、例えば、アセチルアセトナート、トリエタノールアミン、乳酸、クエン酸、グリコール等を挙げることができるが、他のキレート剤を用いることも可能である。
【００２８】
硬化塗膜を形成する主成分に、このような、キレートとして有機分子を結合させた無機樹脂を用いることにより、硬化塗膜の柔軟性と耐熱性（例えば１０００℃程度までの耐熱性）を何れも実現しつつ、放射率を高めることを防ぐことができる。
【００２９】
本発明におけるチタンアルコキシドのキレート化合物は、チタンアルコキシド１モルに対しキレート剤０．２乃至２モルの比率でチタンアルコキシド中のチタンイオンにキレート剤が配位したものが好ましい。硬化塗膜の柔軟性と固着性を両立する上でより好ましくは、チタンアルコキシド１モルに対しキレート剤０．７乃至１モルの比率でチタンアルコキシド中のチタンイオンにキレート剤が配位したものである。
【００３０】
チタンアルコキシド１モルに対しキレート剤が２モルを超える比率である場合、塗膜中で反応して高分子化することが生じにくい状態になりがちである。従って、硬化塗膜形成成分（塗料用バインダー）としてはキレート剤が２モルを超えないことが好ましい。一方、チタンアルコキシド１モルに対しキレート剤が０．２モルを下回る比率である場合、塗膜中で三次元ポリマー化して硬化塗膜が非常に硬く脆いものとなって割れや白化が生じ易い状態になりがちである。従って、硬化塗膜形成成分（塗料用バインダー）としてはキレート剤が０．２モルを下回らないことが好ましい。
【００３１】
ジルコニウムアルコキシドのキレート化合物におけるジルコニウムアルコキシドとキレート剤のモル比も、前記チタンアルコキシドのキレート化合物におけるモル比と同様の範囲が好ましい。
【００３２】
（２）鱗片状金属粒子
【００３３】
(2-1) 鱗片状金属粒子は、塗料中に分散含有されるものであり、例えば、平均粒子径（メディアン径）が１μｍ乃至１５μｍ、（厚さ／平均粒子径）の平均が１／８０乃至１／２０のものを使用することができる。前記平均粒子径は、好ましくは５μｍ乃至８μｍ、前記（厚さ／平均粒子径）の平均は、好ましくは１／６０乃至１／４０である。平均粒子径は、島津製作所社製のSALD2300を一例とするレーザー回折粒子径測定器により測定したものとすることができる。
【００３４】
前記平均粒子径が１５μmを超えると、塗装中または塗装後にその鱗片状金属粒子（例えば鱗片状アルミニウム粒子）が未硬化塗膜の表面側へ移動しにくいものとなって、硬化塗膜の表面部に鱗片状金属粒子が塗膜の表面に対し平行状に配向した状態で鏡面状に並ぶことが難しい状態となりがちである。従って、低放射率の鱗片状金属粒子を用いても、低い放射率の硬化塗膜が形成されることは難しい状態となりがちである。
【００３５】
一方、前記平均粒子径が１μm未満であると、個々の鱗片状金属粒子（例えば鱗片状アルミニウム粒子）の表面エネルギーが高いので、塗料貯蔵中或いは塗装中又は塗装後に再凝集して大きな凝集粒子になり易く、低放射率の鱗片状金属粒子を用いても低い放射率の硬化塗膜が形成されることが難しい状態となりがちである。
【００３６】
また、鱗片状金属粒子の（厚さ／平均粒子径）の平均が１／８０を下回る場合は、個々の鱗片状金属粒子（例えば鱗片状アルミニウム粒子）の表面エネルギーが高いので、塗料貯蔵中或いは塗装中又は塗装後に再凝集して大きな凝集粒子になり易く、低放射率の鱗片状金属粒子を用いても低い放射率の硬化塗膜が形成されることが難しい状態となりがちである。
【００３７】
一方、鱗片状金属粒子の（厚さ／平均粒子径）の平均が１／２０を超える場合は、塗装中または塗装後にその鱗片状金属粒子（例えば鱗片状アルミニウム粒子）が未硬化塗膜の表面側へ移動しにくいものとなって、硬化塗膜の表面部に鱗片状金属粒子が塗膜の表面に対し平行状に配向した状態で鏡面状に並ぶことが難しい状態となりがちである。従って、低放射率の鱗片状金属粒子を用いても、低い放射率の硬化塗膜が形成されることは難しい状態となりがちである。
【００３８】
(2-2) 熱線反射性(低放射率）塗料に用いる鱗片状金属粒子としては、放射率が低いもの、例えば放射率が０．２以下のものを挙げることができる。鱗片状金属粒子の放射率は、好ましくは０．１５以下、より好ましくは０．１以下（放射率の下限は、例えば０．０１又は０．０２以上とすることができるが、より低いものであってもよい）である。
【００３９】
鱗片状金属粒子に用いる金属としては、アルミニウム、銅、銀、金等を例示することができる。
【００４０】
また、ステアリン酸などの高級脂肪酸、オルトリン酸エステルなどの無機系活性剤が付与されリーフィング性を良好にした鱗片状金属粒子を用いることもできる。
【００４１】
(2-3) 鱗片状金属粒子の製造法としては、表面凹凸の少ない鱗片状金属粒子が得られる湿式ボールミル法が好ましいが、これに限定されるものではない。例えば、圧延、蒸着、スパッタリング等により製造された金属箔を粉砕処理することにより得られる鱗片状金属粒子を用いることができる。
【００４２】
(2-4) 塗料又は硬化塗膜中の鱗片状金属粒子の含有量は、チタンアルコキシド又はジルコニウムアルコキシドのキレート化合物１００重量部に対し、例えば５乃至５０重量部とすることができる。好ましくは１０乃至３０重量部、より好ましくは１５乃至２０重量部である。５重量部未満であると硬化塗膜が放射率低減の性能を発揮し難く、５０重量部以上になると硬化塗膜の柔軟性が十分でない傾向がある。
【００４３】
（３）溶媒
【００４４】
溶媒は、塗料の流動性を適切に調整する上で用いられ、エタノール、その他の脂肪族炭化水素類等のいわゆる弱溶剤類や、水等の、環境負荷がない（又は小さい）ものを溶媒として用いることができる。但し、これらに限るものではなく、その他の溶剤を使用することも可能である。
【００４５】
（４）その他の成分
【００４６】
本発明における塗料には、それぞれの用途に支障のない範囲で、種々の添加剤（レベリング剤、スリップ剤、可塑剤、増粘剤、乳化剤、乾燥剤、消泡剤等）やその他の成分を含有するものとすることができる。
【００４７】
本発明における塗膜には、前記塗料に含有する添加剤又はその他の成分のうち、硬化塗膜中に残存し得るものを含有するものとすることができる。
【００４８】
鱗片状金属粒子以外の鱗片状粒子として、例えば、雲母に酸化チタンや酸化鉄等の金属酸化物をコートした顔料（いわゆるパール顔料）を、鱗片状金属粒子と共に用いることができる。このような顔料の平均粒子径及び（厚さ／平均粒子径）の平均は、鱗片状金属粒子について上記したのと同様とすることができる。
【００４９】
（５）塗装方法
【００５０】
本発明の塗料による塗装は、例えば、刷毛塗り塗装、ローラー塗り塗装、ロールコーター塗装などにより行うことができるが、必ずしもこれらに限るものではない。
【００５１】
本発明の塗料は、トップコートとして用いるのが好適である。本発明の塗料を、低放射率の鱗片状金属粒子を使用して熱線反射性(低放射率）塗料として用いる場合、例えば、プライマー、断熱層、本発明の塗料によるトップコートの順に形成することができる。また、本発明の塗料が熱線反射性(低放射率）塗料であって表面側の放射率が０．１程度以下の硬化塗膜を実現し得る場合、例えば、プライマー、本発明の塗料による（例えば３０μｍ又はそれ以上の厚さの）トップコートの順に形成し、中間の断熱層を設けずに放射による損失を十分に低減させて熱効率を高めることができ、工程短縮及びコスト削減に大きく寄与し得る。
【００５２】
［２］硬化塗膜
【００５３】
（１）硬化塗膜は、本発明の塗料による塗膜が硬化することにより形成され得る。硬化塗膜を形成する主成分は、チタンアルコキシド又はジルコニウムアルコキシドのキレート化合物であり、耐熱性（例えば１０００℃程度まで）に優れる。塗膜の硬化は、例えば、成分の重合反応や架橋反応等の化学反応により行われる。
【００５４】
硬化塗膜中には、少なくとも鱗片状金属粒子を含有する。なお、硬化塗膜は、その他に、用途に支障のない範囲で他の成分を含有するものであってもよい。
【００５５】
鱗片状金属粒子として放射率が低いものを用いた場合の硬化塗膜の表面側の放射率は、例えば０．２以下であり、好適には０．１５以下、より好ましくは０．１以下である。
【００５６】
（２）硬化塗膜の膜厚は、例えば２０乃至６０μｍとすることができる。好ましくは２５乃至３０μｍ以上４０乃至５０μｍ以下である。
【００５７】
（３）本発明の塗料により塗膜が形成され、その塗膜が硬化する過程において、チタンアルコキシド又はジルコニウムアルコキシドのキレート化合物を主成分とする硬化塗膜形成成分中で、塗料に含有される鱗片状金属粒子が、塗膜の表面側において塗膜の表面に対し平行状に配向した状態で、密度がより高い状態で存在するものが容易に得られる。
【００５８】
形成された硬化塗膜としては、硬化塗膜の表面に対し平行状に配向した状態の鱗片状金属粒子が、硬化塗膜の表面側においてより密度高く存在するものが容易に得られる。また、硬化塗膜の表面に対し平行状に配向した状態の鱗片状金属粒子が、硬化塗膜の表面側においてより密度高く存在することによって鱗片状金属粒子により鏡面状の表面が形成された硬化塗膜が容易に得られる。
【００５９】
このような、硬化塗膜の表面に対し平行状に配向した状態の鱗片状金属粒子が、硬化塗膜の表面側においてより密度高く存在する硬化塗膜としては、例えば、硬化塗膜の表面側の１０％の厚さの部分に、含有する全鱗片状金属粒子の２０重量％以上（好ましくは３０重量％以上、より好ましくは４０重量％以上）を、硬化塗膜の表面に対し平行状に配向した状態で有するものを挙げることができる。
【００６０】
或いは、鱗片状金属粒子として放射率が低いものを用いた場合の前記硬化塗膜として、表面側の放射率が０．２以下、好適には０．１５以下、より好ましくは０．１以下のものを挙げることができる。
【００６１】
なお、鱗片状金属粒子が硬化塗膜の表面に対し平行状に配向した状態としては、鱗片状金属粒子の表面が硬化塗膜の表面に対し例えば０乃至１０度の傾斜である場合、好適には、０乃至５度、より好適には０乃至１又は２度の傾斜である場合、更に好適には０乃至０．５度の傾斜である場合を言うものとすることができる。
【実施例】
【００６２】
実施例１
【００６３】
銀フレークEA-0001（平均粒子径[メディアン径]６．４μｍ、（厚さ／平均粒子径）の平均  約１／５５乃至１／４５の鱗片状銀粒子  メトロー社製）１５０ｇ及びエタノール３５０ｇを広口ポリ容器に投入し、ロッキングシェーカーRS-05W（セイワ技研社製の攪拌機の商品名）にて５分間攪拌することにより、30w/w%の鱗片状銀粒子ペーストを５００ｇ得た。
【００６４】
トリエタノールアミン３００ｇとイソプロピルアルコール２８０ｇを還流冷却管付きの４Ｌフラスコに投入し、スターラーにて200rpmで攪拌しながらチタンイソプロポキシド２８０ｇを５０ｍｌ／分の速度で滴下し、反応熱がなくなるまで攪拌を継続することによりチタンイソプロポキシトリエタノールアミネートの混合液を得た。
【００６５】
この混合液に前記鱗片状銀粒子ペーストを投入して攪拌することにより、目的とする塗料（トップコート）を得た。
【００６６】
得られた塗料を４０μｍの膜厚になるよう上面に塗布して塗膜が硬化した２ｍｍ厚のステンレス板の下面側を、１２０℃に設定されたホットプレートPC-600D(コーニング社製）上に設置して十分な時間が経過した後、表面温度測定用プローブAD-1217（A＆D社製）を接続した熱電対温度計FUSO309(FUSO社製）で、前記塗布面（硬化塗膜）を測定したところ、１２０±０．５℃であることが確認された。
【００６７】
前記プローブを当てた箇所に放射率温度計KEW5515（共立電気計器社製）のスポットを当てて計器の示度を放射率の校正ゲージにて１２０℃に合わせることにより示された放射率である０．０８を、前記塗料の硬化塗膜の放射率とした。
【００６８】
実施例２
【００６９】
実施例１の銀フレーク（鱗片状銀粒子）を、アルミフレークを主成分とするアルミペースト（平均粒子径[メディアン径]６μｍ、（厚さ／平均粒子径）の平均約１／５５乃至１／４５の鱗片状アルミニウム粒子のミネラルスピリットを溶剤とするペースト）［商品名：旭化成アルミペースト13H  旭化成ケミカルズ社製］１６０ｇに変更したこと以外はすべて同実施例と同じ条件にて試験を行ったところ、塗料の硬化塗膜の放射率は０．２０であった。
【００７０】
実施例３
【００７１】
実施例１のトリエタノールアミンを乳酸３６０ｇに変更したこと以外はすべて同実施例と同じ条件にて試験を行ったところ、塗料の硬化塗膜の放射率０．１０であった。
【００７２】
実施例４
【００７３】
実施例１のトリエタノールアミンをアセチルアセトン４００ｇに変更したこと以外はすべて同実施例と同じ条件にて試験を行ったところ、塗料の硬化塗膜の放射率は０．０９であった