(57)【要約】【課題】  遮熱効果の高い遮熱層を形成することができる熱遮蔽塗料を提供する。【解決手段】  熱遮蔽塗料は、合成樹脂の有機溶剤溶液に対して、レーザー回折散乱法による平均粒子径が１〜５μｍの非晶質球状溶融シリカと、レーザー回折散乱法による平均粒子径が０．２〜０．４μｍの酸化チタンとが、７０：３０〜３０：７０の質量比で混合されてなる無機充填材を、上記合成樹脂１００質量部に対して３００〜１０００質量部の範囲で添加したものである。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成樹脂の水性エマルジョンが１００質量部に対して、
非晶質球状溶融シリカと酸化チタンとを５０：５０〜８０：２０の質量比で混合してなる混合無機充填材が７５質量部〜２００質量部の範囲で添加されている
ことを特徴とする熱遮蔽塗料。
【請求項２】
上記合成樹脂の水性エマルジョンには、合成樹脂が３５〜６５質量％含まれている
請求項１に記載の熱遮蔽塗料。
【請求項３】
上記非晶質球状溶融シリカは、レーザー回折散乱法によって測定された平均粒子径が１〜５μｍであり、
上記酸化チタンは、レーザー回折散乱法によって測定された平均粒子径が０．２〜０．４μｍである
請求項１又は請求項２に記載の熱遮蔽塗料。
【請求項４】
上記合成樹脂は、官能基として水酸基を含有するアクリル系共重合体である
請求項１から請求項３のうち何れか一項に記載の熱遮蔽塗料。
【請求項５】
上記混合無機充填材には更にアルミナが添加されており、
上記アルミナは、レーザー回折散乱法によって測定された平均粒子径が５〜２０μｍであり、上記合成樹脂に対して０．５〜２質量％の割合で添加されている
請求項１から請求項４のうち何れか一項に記載の熱遮蔽塗料。
【請求項６】
上記合成樹脂の水性エマルジョンには、造膜助剤として水親和性有機溶剤が添加されている
請求項１から請求項５のうち何れか一項に記載の熱遮蔽塗料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木質板、金属板、無機質板、プラスチックシート、繊維シート等の基材に塗布することによって、上記基材に遮熱性を付与する熱遮蔽塗料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建物や自動車などの車両の冷房に要するエネルギーを節減するために、従来から太陽光を反射させて熱を遮蔽する熱遮蔽性塗料が開発されている。
特許文献１は合成樹脂の水系エマルジョンに中空球状又は鱗片状の低熱伝導体、構造助剤及びシランカップリング剤を含有せしめた塗料に関するものである。
特許文献２は、水性樹脂組成物に酸化チタン、酸化亜鉛、マンガンイットリウムブラック顔料、アゾ系顔料、ベンゾイミダゾロン顔料、キナクリドン顔料、銅フタロシアニンブルー顔料等の顔料を添加した塗料に関するものである。
特許文献３は、シラスバルーン、雲母、バインダー樹脂を含有したエマルジョン塗料に関するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−０４５４４７号公報
【特許文献２】特開２００７−１４６０６２号公報
【特許文献３】特開２００８−２４８０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の特許文献にあっては、顔料として熱反射性のものを使用し、該顔料によって熱線を反射させて熱遮蔽性を付与するものであるが、本発明の課題は、従来の塗料よりも更に高い熱遮蔽性を有する水性の熱遮蔽性塗料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点を解決することを目的とし、合成樹脂の水性エマルジョンが１００質量部に対して、非晶質球状溶融シリカと酸化チタンとを５０：５０〜８０：２０の質量比で混合してなる混合無機充填材が７５質量部〜２００質量部の範囲で添加されている熱遮蔽塗料を提供するものである。
通常、上記合成樹脂の水性エマルジョンには、合成樹脂が３５〜６５質量％含まれている。
更に上記非晶質球状溶融シリカは、レーザー回折散乱法によって測定された平均粒子径が１〜５μｍであり、上記酸化チタンは、レーザー回折散乱法によって測定された平均粒子径が０．２〜０．４μｍであることが望ましい。
また上記合成樹脂は、官能基として水酸基を含有するアクリル系共重合体であることが望ましい。
上記混合無機充填材には更にアルミナが添加されてもよい。この場合、上記アルミナは一般的にレーザー回折散乱法によって測定された平均粒子径が５〜２０μｍの範囲にあるものを使用し、上記合成樹脂に対して０．５〜２質量％の割合で添加されている。
更に上記合成樹脂の水性エマルジョンには、造膜助剤として水親和性有機溶剤が添加されていることが望ましい。
【発明の効果】
【０００６】
〔作用〕
本発明ではシリカ粒子のうち平均粒度１〜５μｍの非晶質球状溶融シリカを使用しているが、上記シリカ粒子は表面の光反射性が良好である。
更に本発明では上記シリカ粒子に加えて酸化チタン粒子を添加して、上記シリカ粒子の光反射性を酸化チタン粒子の光触媒作用によって増強している。
また本発明においては、合成樹脂として耐候性が良好なアクリル系共重合体を使用することが望ましく、更に水酸基を含有するアクリル系共重合体は、非晶質シリカ、酸化チタン、アルミナ等の無機充填剤の分散性を改良して熱遮蔽性を増強する。
更に、無機充填剤としてアルミナを添加すると、上記非晶質シリカの分散性が改良される。
また造膜助剤を添加することにより、造膜性が改良され、塗料の熱遮蔽性が向上する。
【０００７】
〔効果〕
本発明では、熱遮蔽性が良好な熱遮蔽性塗料が得られ、上記熱遮蔽性塗料は、例えば建物の屋根材、自動車の内装材や外装材等に塗布されることによって、建物内や車内に熱が侵入しないように遮断して、冷房に要するエネルギーを大幅に削減する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１の熱遮蔽性能を示すグラフ。
【図２】実施例２の熱遮蔽性能を示すグラフ。
【図３】実施例３の熱遮蔽性能を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明を以下に詳細に説明する。
〔合成樹脂〕
本発明に使用する合成樹脂として望ましいものは、アクリル系共重合体である。上記アクリル系共重合体としては、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート等のメタクリル酸エステル、メチルアクリレート、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート等のアクリル酸エステルの単独もしくは上記メタクリル酸エステルおよび／またはアクリル酸エステルの一種又は二種以上の単量体混合物の重合体であるが、上記アクリル酸エステルおよび／またはメタクリル酸エステル以外に、例えばスチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリロニトリル等の上記アクリル酸エステルおよび／またはメタクリル酸エステルと共重合可能な他のビニル単量体、あるいはアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸等のカルボキシル基含有ビニル単量体、β−ヒドロキシエチルメタクリレート、β−ヒドロキシプロピルメタクリレート、β−ヒドロキシエチルアクリレート、β−ヒドロキシプロピルアクリレート、アリルアルコール等の水酸基含有ビニル単量体、アクリルアミド、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノプロピルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリレート等の酸アミド基やアミノ基含有ビニル単量体等の官能性ビニル単量体の一種または二種以上を共重合してもよい。上記官能性ビニル単量体を共重合させたアクリル系共重合体は、シリカ粒子、チタン粒子の分散性に寄与する。上記官能性ビニル単量体として望ましいものは、上記水酸基を有するアクリル酸エステルである。
上記アクリル系状重合体以外に、本発明の合成樹脂としては、スチレン系樹脂、スチレン−アクリロニトリル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、スチレン−ブタジエン共重合体系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体系樹脂、スチレン−アクリロニトリル−ブタジエン共重合体系樹脂等の熱可塑性樹脂が使用されてもよく、またメラミン系樹脂、尿素系樹脂、フェノール系樹脂等の熱硬化性樹脂が使用されてもよい。
更に上記熱可塑性樹脂の一種または二種以上と、上記熱硬化性樹脂の一種または二種以上とが併用されてもよい。
本発明の合成樹脂として望ましいものはガラス転移点（Ｔｇ）が３〜３０℃の範囲の熱可塑性樹脂である。
【００１０】
〔界面活性剤〕
本発明の合成樹脂の水性エマルジョンは、上記重合体を構成するビニル単量体の一種または二種以上を、界面活性剤を使用して水に分散乳化せしめ、主に水溶性の重合開始剤を使用して上記ビニル単量体を重合せしめて重合体（合成樹脂）とする。
上記界面活性剤としては、アニオン界面活性剤および／またはノニオン界面活性剤を使用する。
アニオン界面活性剤を例示すると、ラウリン硫酸ナトリウムのような高級アルキル硫酸のアルカリ塩、ドデシルベンゼンスルホン酸、イソプロピルベンゼンスルホン酸のナトリウムのようなアルキルアリールスルホン酸のアルカリ塩、イソプロピルナフタレンスルホン酸、ノニルナフタレンスルホン酸、ジノニルナフタレンスルホン酸のナトリウムのようなアルキルナフタレンスルホン酸のアルカリ塩、ノニルフェノールのポリエトキシエタノール硫酸ナトリウムのようなアルキルアリールポリエトキシエタノール硫酸または同スルホン酸のアルカリ塩、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸エステルまたは同スルホン酸のナトリウム、あるいはアンモニウム塩、さらには親水性−疎水性のバランスを有するカルボキシル基含有共重合体のアルカリ塩等が挙げられる。
また、ノニオン界面活性剤を例示すると、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテルのようなポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンノニルフェイニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンモノラウレート、ポリオキシエチレンノモステアレート、ポリオキシエチレンモノオレエートのようなポリオキシエチレン誘導体類、ソルビタンモノラウエレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリオレエート、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートのようなソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンとポリオキシプロピレンがブロック共重合したいわゆるプロロニックタイプ、その他ポリオキシエチレンアルキルアミン酸、アルキルアルカノールアミド類、プロペニル基あるいはその他の重合性不飽和基、およびポリオキシエチレン基を含有する反応性乳化剤等が挙げられる。
上記水性エマルジョンの機械的安定性と化学的安定性の両者を満足せしめるためには、上記アニオン界面活性剤と上記ノニオン界面活性剤とを併用することが望ましい。
上記界面活性剤は通常上記重合体に対して１〜５質量％程度の量で添加される。
【００１１】
〔造膜助剤〕
上記ビニル単量体および界面活性剤以外、本発明にあっては造膜助剤を使用して水性エマルジョンの造膜性を向上させ、それによって熱遮蔽性をさらに良好にすることが望ましい。上記造膜助剤としては、比較的沸点の高井親水性の溶剤が使用される。このような溶剤（造膜助剤）としては、例えば１−（２−ブトキシエトキシ）エタノール、ブチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトール、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテート、ベンジルアセテート、２，２，４−トリメチル−１、３−ペンタンジオールモノイソブチレート、ジエチレングリコール、エチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル（商品名：２−エチルヘキシルグリコール（ＥＨＧ））、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジベンゾエート、トリエチレングリコールモノｎ−ブチルエーテル（商品名：ブチルトリグリコール（ＢＴＧ））、ジエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル（商品名：２−エチルヘキシルジグリコール（ＥＨＤＧ））等が例示される。
上記造膜助剤の使用量は、本発明の水性エマルジョンに対して、０．１〜２０質量％、望ましくは０．５〜１０．０質量％、更に望ましくは１．０〜５．０質量であり、上記造膜助剤は二種以上が併用されてもよい。
【００１２】
〔第三成分〕
更に上記造膜助剤以外に本発明の水性エマルジョンにあっては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、燐酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、アルミナ、シリカ、コロイダルシリカ、雲母、珪藻土、ドロマイト、石膏、タルク、クレー、アスベスト、マイカ、ケイ酸カルシウム、ベントナイト、ホワイトカーボン、カーボンブラック、鉄粉、アルミニウム粉、ガラス粉、石粉、高炉スラグ、フライアッシュ、セメント、ジルコニア粉等の無機充填材；天然ゴムまたはその誘導体；スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレンゴム、イソプレンゴム、イソプレン−イソブチレンゴム等の合成ゴム；ポリビニルアルコール、アルギン酸ナトリウム、澱粉、澱粉誘導体、ニカワ、ゼラチン、血粉、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリアクリル酸塩、ポリアクリルアミド等の水溶性高分子や天然ガム類；木粉、クルミ粉、ヤシガラ粉、小麦粉、米粉等の有機充填材；ステアリン酸、パルミチン酸等の高級脂肪酸、パルミチルアルコール、ステアリルアルコール等の高級アルコール；ブチリルステアレート、グリセリンモノステアレート等の脂肪酸のエステル類；脂肪酸アミド類；カルナバワックス等の天然ワックス類、合成ワックス類；パラフィン類、パラフィン油、シリコンオイル、シリコン樹脂、フッ素樹脂、ポリビニルアルコール、グリス等の離型剤；アゾジカーボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）、アゾビス−２，２’−（２−メチルグロピオニトリル）等の有機発泡剤；重炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、重炭酸アンモニウム等の無機発泡剤；シラスバルーン、パーライト、ガラスバルーン、発泡ガラス、中空セラミックス等の中空粒体；発泡ポリエチレン、発泡ポリスチレン、発泡ポリプロピレン等のプラスチック発泡体や発泡粒；顔料、染料、酸化防止剤、帯電防止剤、結晶化促進剤、燐系化合物、窒素系化合物、硫黄系化合物、ホウ素系化合物、臭素系化合物、グアニジン系化合物、燐酸塩系化合物、燐酸エステル系化合物、アミノ系樹脂等の難燃剤、難燃剤、防炎剤、撥水剤、撥油剤、防虫剤、防腐剤、ワックス類、界面活性剤、滑剤、老化防止剤、紫外線吸収剤；ＤＢＰ、ＤＯＰ、ジシクロヘキシルフタレートのようなフタル酸エステル系可塑剤やその他のトリクレジルホスフェート等の可塑剤等を添加、混合してもよい。
【００１３】
〔重合開始剤〕
本発明の水性エマルジョンを製造するには、前記したようにビニル単量体の一種または二種以上を、界面活性剤を併用して水に分散乳化せしめ、重合開始剤を添加して上記ビニル単量体を重合させる方法を採用するのが一般的である。
上記重合開始剤としては実質的に水溶性の重合開始剤が使用される。上記水溶性重合開始剤としては、例えば過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩、過ホウ酸ナトリウム、過ホウ酸カリウム等の過ホウ酸塩等が例示される。
【００１４】
〔非晶質球状溶融シリカ〕
本発明において使用される非晶質球状溶融シリカは、粉砕した原料ケイ石を高温の火炎中で溶融し、表面張力によって球状化させたものを使用する。上記非晶質球状溶融シリカのレーザー回折散乱法により測定された平均粒子径は１〜５μｍの範囲とされる。平均粒子径は１μｍ未満のものは分散性に劣り、平均粒子径５μｍを超えるものは、光反射性に劣る。
【００１５】
〔酸化チタン〕
酸化チタンは光触媒作用によって上記シリカの光反射性を増強するものであり、レーザー回折散乱法により測定された平均粒子径が０．２〜０．４μｍの範囲のものである。この範囲の平均粒子径の酸化チタンは、上記シリカの光反射性を顕著に増強する。
【００１６】
〔アルミナ〕
本発明の熱遮蔽性塗料には、所望なれば５質量％以下のアルミナを添加して上記非晶質シリカの分散性を増強してもよい。この場合、上記アルミナには、レーザー回折散乱法により測定された平均粒子径が５〜２０μｍ程度のものを使用する。
【００１７】
〔熱遮蔽塗料の配合〕
本発明の熱遮蔽塗料の配合は、下記の通りである。
合成樹脂水性エマルジョン  １００質量部
混合無機充填材  ６〜２００質量部
但し、上記混合無機充填材は、非晶質球状溶融シリカ：酸化チタン＝５０：５０〜８０：２０質量比の混合物である。また非晶質球状溶融シリカは、熱遮蔽塗料中の濃度が３質量％〜３０質量％になるように配合することがより好ましい。酸化チタンは、熱遮蔽塗料中の濃度が該非晶質球状溶融シリカに応じた濃度になるように配合することがより好ましい。
上記配合に更にアルミナを添加する場合、上記アルミナは、上記合成樹脂に対して０．５〜２質量％の量で添加される。
上記配合物は、ニーダー、ロールミキサー、ボールミル等の一般的な混練機によって混練され、塗料として提供される。
【００１８】
〔熱遮蔽塗料の塗布〕
本発明の熱遮蔽塗料は、例えば建物、家屋等の屋根材、野地板、壁板、あるいは自動車等の車両の屋根材、ドア材等の基材の表面に塗布されて、上記基材上に熱遮蔽層を形成する。通常、上記熱遮蔽層の厚みは、１０μｍ〜２００μｍ程度、好ましくは１０μｍ〜１５０μｍ程度とする。
上記塗料の塗布には、スプレー塗布やロールコーター、ナイフコーター、カーテンフローコーター等の塗工機を使用した塗布、あるいはハケやローラを使用した手作業による塗布が適用される。上記塗料を塗布した後は、常温による自然乾燥、あるいは１５０℃以下の温度による加熱乾燥等が適用される。
上記基材の材質としては、鉄板、ステンレススチール板、アルミニウム板、スズメッキ鉄板、亜鉛メッキ鉄板等の金属板、合板、ハードボード、パーティクルボード等の木質板、ポリエステルシート、ポリアミドシート、ポリエチレンシート、ポリプロピレンシート等のプラスチックシート、あるいは上記プラスチックの発泡体シート、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリウレタン繊維、麻繊維、ケナフ繊維、竹繊維、パルプ繊維、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維等の有機あるいは無機の繊維の不織布、編織物からなる繊維シートあるいは繊維ボード等が例示される。
【実施例】
【００１９】
以下に本発明を具体的に説明するための実施例について説明する。
〔実施例１〕
合成樹脂として、下記の組成のアクリル系共重合体を使用した。
メチルメタクリレート                １０質量部
エチルアクリレート                  ３０質量部
β−ヒドロキシエチルメタクリレート  １０質量部
上記共重合体は４０質量％水性エマルジョン（イオン性：ノニオン−アニオン）として提供された。
上記共重合体水性エマルジョンを使用して下記の通りの配合の塗料をニーダーによって混練調製した。
共重合体水性エマルジョン          １００質量部
混合充填剤※１                      １５０質量部
アルミナ※２                            １質量部
ジエチレングリコール                  ５質量部
１−（２−ブトキシエトキシ）エタノール  １質量部
上記無機充填材のレーザー回折散乱法による平均粒子径は下記の通りである。
※１：平均粒子径３μｍの非晶質球状溶融シリカと平均粒子径０．３μｍの酸化チタンの６５：３５質量比の混合物
※２：平均粒子径１０μｍのアルミナ
上記塗料は更に水で希釈して２５℃の粘度を１０Ｐａ・ｓに調節し、その直後に厚さ３０μｍのポリエステルフィルムの表面にスプレー塗布し、塗布後１００℃、１５分乾燥を行い、２０μｍの厚みの熱遮蔽層を形成した。
上記熱遮蔽層を形成したポリエステルフィルムを試験フィルムとして下記の通りの遮熱性試験を行った。
【００２０】
〔比較例〕
熱遮蔽層を形成せずに、ポリエステルフィルムのみを試験フィルムとして下記の通りの遮熱性試験を行った。
【００２１】
〔遮熱性試験〕
試験フィルム（１００ｍｍ×１００ｍｍ）から３０ｃｍ離れた位置に５００Ｗのレフランプを置き、該レフランプによって試験フィルムを１５分間照らすとともに、該試験フィルムの光照射面と反対側の面に赤外線センサーを設け、該赤外線センサーで温度を測定した。その結果を図１のグラフに示す。
上記遮熱性能試験の結果、実施例１の試験フィルムは、比較例のものに比べて明らかに温度上昇が大幅に抑えられており、熱遮蔽性能が高いことが示された。
【００２２】
〔実施例２〕
実施例１の塗料を調製後６ヶ月放置して実施例１と同様にして試験フィルムを作成し、遮熱性能試験を行なった結果を図２に示す。
上記遮熱性能試験の結果、本発明の塗料は６ヶ月貯蔵しても遮熱性能が殆んど変化しないことが確認された。
【００２３】
〔実施例３〕
合成樹脂として、下記の組成のアクリル系共重合体を使用した。
メチルメタクリレート        １５質量部
エチルアクリレート          ２０質量部
ｎ−ブチルアクリレート      １０質量部
β−ヒドロキシプロピルメタクリレート  １０質量部
上記共重合体は４５質量％水性エマルジョン（イオン性：ノニオン−アニオン）として提供された。
上記共重合体水性エマルジョンを使用して下記の通りの配合の塗料をロールミキサーによって混練調製した。
共重合体水性エマルジョン    １００質量部
混合充填剤※１                      １２０質量部
アルミナ※２                            ２質量部
ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート    ３質量部
ジエチレングリコールジベンゾエート    ２質量部
上記塗料を使用して実施例１と同様にして試験フィルムを作成し、実施例１と同様にして遮熱性試験を行なった。その結果を図３に示す。
実施例３の試験フィルムも、比較例と比べて温度上昇が大幅に抑えられていることが認められた。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明の熱遮蔽塗料は、非晶質球状溶融シリカと酸化チタンとの混合無機充填剤を使用しているので高い熱遮蔽性能を長期間にわたって維持することができるから、産業上利用可能である。
【図１】
2015074726.tif 000002
【図２】
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【図３】
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