(57)【要約】【課題】従来よりその対策に苦慮している黒色の塗料でも４０％近くの平均反射率が得られる遮熱性塗膜の形成方法を提供することを課題としたものである。【解決手段】  基材表面に、７５０ｎｍ〜２２００ｎｍの波長における塗膜単体での光反射率が７０％以上の白色下層塗膜を施し、次いで、該下層塗膜表面に、７５０ｎｍ〜２２００ｎｍの波長における塗膜単体での光透過率が６０％以上の塗膜を形成する黒色塗料を塗装することを特徴とする遮熱性塗膜の形成方法、並びに、該下層塗膜表面に、７５０ｎｍ〜２２００ｎｍの波長における塗膜単体での光透過率が６０％以上の塗膜を形成する黒色塗料を、塗膜固形分換算で、０．１質量％以上含有する白色以外の有色塗料を塗装することを特徴とする遮熱性塗膜の形成方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面に、７５０ｎｍ〜２２００ｎｍの波長における塗膜単体での光反射率が７０％以上の白色下層塗膜を施し、次いで、該下層塗膜表面に、７５０ｎｍ〜２２００ｎｍの波長における塗膜単体での光透過率が６０％以上の塗膜を形成する黒色塗料を塗装することを特徴とする遮熱性塗膜の形成方法。
【請求項２】
基材表面に、７５０ｎｍ〜２２００ｎｍの波長における塗膜単体での光反射率が７０％以上の白色下層塗膜を施し、次いで、該下層塗膜表面に、７５０ｎｍ〜２２００ｎｍの波長における塗膜単体での光透過率が６０％以上の塗膜を形成する黒色塗料を、塗膜固形分換算で、０．１質量％以上含有する白色以外の有色塗料を塗装することを特徴とする遮熱性塗膜の形成方法。
【請求項３】
該白色以外の有色塗料が、該黒色塗料を塗膜固形分換算で、１質量％以上含有することを特徴とする請求項２に記載の遮熱性塗膜の形成方法。
【請求項４】
基材表面に、７５０ｎｍ〜２２００ｎｍの波長における塗膜単体での光反射率が７０％以上の白色下層塗膜を施し、次いで、該下層塗膜表面に、７５０ｎｍ〜２２００ｎｍの波長における塗膜単体での光透過率が６０％以上の塗膜を形成する黒色塗料を塗装した遮熱性塗膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属、ガラス、コンクリート、プラスチック、木材などの各種素材に使用される耐候性、構造物温度上昇の抑制に優れた黒色塗料を使用する遮熱性塗膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、建造物、道路、橋梁などには保護や意匠性を目的として耐候性に優れた塗料が塗装されている。
【０００３】
従来、遮熱性塗膜としては、オルガノシラン又はその部分加水分解縮合物からなる結合剤とアルミナ又はシリカからなる白色顔料を含有した白色塗料が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、従来の黒色及び黒色を使用する上塗り塗料の場合、光の吸収が大きく反射率は１％にも満たない場合があり、太陽光などの熱線が当たると、被塗面が加熱され、その輻射熱により被塗物周辺の温度上昇を招いていた。また、黒色を使用する有色塗料についても、黒色の使用により光反射率が数段に低下するという問題があった。
【０００５】
また、上塗り塗料が光反射黒色及び黒色を使用する光反射塗料の場合、赤外領域で若干の光の吸収が起こり被塗物周辺の温度上昇を招くことがある他、塗料調色時に、可視域波長での吸収を複数の顔料で補い、黒味を調整するのが困難な場合があった。
【特許文献１】特許第３３１１６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明は、従来よりその対策に苦慮している黒色の塗料でも４０％近くの平均反射率が得られる遮熱性塗膜の形成方法を提供することを課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、前記の課題を解決するために種々の試験研究を重ねた結果、基材表面に、特定の波長における塗膜単体での光反射率が７０％以上の白色下層塗膜を施し、次いで、該下層塗膜表面に、特定の波長における塗膜単体での光透過率が６０％以上の塗膜を形成する黒色塗料を塗装することで黒色の塗料でも４０％近くの平均反射率を得ることを見いだした。本発明はこの知見に基づいてなされたものである。
【０００８】
即ち、本発明の遮熱性塗膜の形成方法は、基材表面に、７５０ｎｍ〜２２００ｎｍの波長における塗膜単体での光反射率が７０％以上の白色下層塗膜を施し、次いで、該下層塗膜表面に、７５０ｎｍ〜２２００ｎｍの波長における塗膜単体での光透過率が６０％以上の塗膜を形成する黒色塗料を塗装することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光反射率、光透過率に優れ、塗膜表面温度も低い遮熱性塗膜の形成方法を可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明においては、白色下層塗膜を形成する白色塗料として、７５０ｎｍ〜２２００ｎｍの波長における塗膜単体での光反射率が７０％以上の白色塗料を用いる。
【００１１】
その塗料は、結合剤、白色顔料（アルミナ、シリカ）及び溶媒を必須の構成成分とし、必要に応じて、例えば体質顔料や、各種添加剤、例えば、チタニウムキレート化合物、アルミニウムキレート化合物、ジルコニウムキレート化合物などの硬化促進剤、分散剤、酸化防止剤、防かび剤等を適宜配合したものである。
【００１２】
本発明においては、白色下層塗膜は最も好ましくは純白色のものであるが、７５０ｎｍ〜２２００ｎｍの波長における塗膜単体での光反射率が７０％以上である限り、その白色度を阻害しない程度に着色していてもよい。
【００１３】
この塗料の構成成分のうち、塗料の結合剤は、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニル樹脂、フッ素樹脂及びそれらのシリコン変性樹脂の１種以上を主成分とし、必要に応じヘキサメチレンジイソシアネート又はそのアダクト物、イソホロンジイソシアネート又はそのアダクト物、水添キシリレンジイソシアネート又はそのアダクト物、水添ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート又はそのアダクト物及びテトラメチルキシリレンジイソシアネート又はそのアダクト物の１種以上の組み合わせや、カルボキシル基及びアミノ基を有するアクリル樹脂を主成分とし、必要に応じグリシジル基を有する化合物との組み合わせが好ましい。また、強制乾燥に適した結合剤としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、フッ素含有樹脂及びそれらのシリコン変性樹脂の１種以上を主成分とし、必要に応じブロックイソシアネート又はメラミン樹脂１種以上を組み合わせたものが挙げられるが、一般式Ｒ１Ｓｉ(ＯＲ２)3で示されるオルガノシラン又はその部分加水分解縮合物であることが好ましい。
【００１４】
式中のＲ１は炭素数１〜８の有機基であり、例えばメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基等のアルキル基や、γ−クロロプロピル基、３，３，３−トリフロロプロピル基等のハロゲン化アルキル基、ビニル基、γ−グリシドキシプロピル基等のグリシドアルキル基、γ−メタクリルオキシプロピル基等の（メタ）アクリルオキシアルキル基、γ−メルカプトプロピル基等のメルカプトアルキル基、フェニル基やフリル基、チェニル基、ピリジル基、ナフチル基等のアリール基、３，４−エポキシシクロヘキシルエチル基等のエポキシアルキル基、γ−アミノプロピル基等のアミノアルキル基等が挙げられる。
【００１５】
式中のＲ２は炭素数１〜５のアルキル基であり、例えばメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｉ−ブチル基等が挙げられる。
【００１６】
これらのオルガノシランの具体例としてはメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ｎ−プロピルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラン、ｉ−プロピルトリメトキシシラン、ｉ−プロピルトリエトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、３，３，３−トリフロロプロピルトリメトキシシラン、３，３，３−トリフロロプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、３，４−エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラン、３，４−エポキシシクロヘキシルエチルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【００１７】
また、これらのオルガノシランの平均２〜１０量体の部分加水分解縮合物も同様に使用可能である。
【００１８】
特に、式中のＲ１がアリール基であるオルガノシラン又はその部分加水分解縮合物を結合剤中５〜８０質量％配合したものは可撓性のある塗膜が得られ、そのためクラック等が生じにくくなるので好ましい。
【００１９】
更に、一般式Ｒ１nＳｉ(ＯＲ２)4-n〔Ｒ１、Ｒ２は前記と同様であり、ｎは０又は２である〕で示されるオルガノシラン又はその部分加水分解縮合物を結合剤中３０質量％を越えない範囲で併用することも可能である。
【００２０】
これらのオルガノシラン又はその部分加水分解縮合物は、塗料の作製にあたって、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、キシレン、トルエン等の炭化水素類、メチルエチルケトン、アセトン等のケトン類等の溶媒で１０〜５０質量％濃度溶液として使用され、更に必要に応じ塩酸、硝酸、酢酸等の酸化合物を併用してもよい。
【００２１】
これらオルガノシラン又はその部分加水分解縮合物からなる結合剤の配合量は、塗膜固形分中好ましくは１０〜７０質量％、より好ましくは１５〜５０質量％である。
【００２２】
結合剤としてこのようなオルガノシラン又はその部分加水分解縮合物を使用した塗料は、通常の有機合成樹脂を使用したものに比べて耐汚染性及び耐候性等に優れた塗膜が形成され、且つ塗膜の光反射率をほとんど低下させないという特徴があり、また白色顔料を多量に含有させても付着性の低下が少ないという特徴がある。
【００２３】
塗料中に含有させる白色顔料としては、アルミナ又はシリカが好適である。白色顔料の配合量は、得られる白色下層塗膜が太陽光の反射効率及び熱の放射効率を高めるべく、具体的には７５０ｎｍ〜２２００ｎｍの波長における光反射率が７０％以上となるべく、使用する顔料に応じて適切に選定するが、塗膜固形分中好ましくは３０〜９０質量％、より好ましくは５０〜８５質量％である。
【００２４】
このように構成された本発明の白色塗料は、その塗料固形分が、塗装作業性、厚膜化等の観点から好ましくは４０〜９０質量％、より好ましくは５０〜８５質量％である。
【００２５】
白色下層塗膜を形成する基材としては、鉄、アルミニウム、ステンレス、銅、亜鉛等の金属基材、コンクリート、モルタル、ガラス等の無機質基材、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリオレフィン等のプラスチック基材、アスファルト、木材基材等が代表的なものとして挙げられる。
【００２６】
これら基材に予め表面処理を施したり、或いはプライマー等を塗布することによって塗膜の密着性、耐食性、防水性等を一層改良することもできる。
【００２７】
本発明の実施に際しては、このような基材表面に本発明の白色塗料を塗装し、自然乾燥もしくは１００℃以下の温度で強制乾燥させて白色下層塗膜を形成すればよい。塗膜の硬化膜厚については特に制限はないが、塗膜強度や隠蔽性等の観点から好ましくは０．１〜２ｍｍ、より好ましくは０．１〜１ｍｍである。
【００２８】
本発明に用いる黒色塗料としては、７５０ｎｍ〜２２００ｎｍの波長における塗膜単体での光透過率が６０％以上の塗膜を形成する黒色塗料を用いる。
【００２９】
その塗料は、結合剤、黒色顔料及び／又は黒色染料、及び溶媒を必須の構成成分とし、必要に応じて、例えば体質顔料や、各種添加剤、例えば、チタニウムキレート化合物、アルミニウムキレート化合物、ジルコニウムキレート化合物等の硬化促進剤、分散剤、酸化防止剤、防かび剤等を適宜配合したものである。この塗料の構成成分のうち、結合剤及び溶媒は、前記白色塗料と同様のものを用いる。
【００３０】
塗料中に含有させる黒色顔料、黒色染料としては、７５０ｎｍ〜２２００ｎｍの光を透過するものを使用する、例えば、炭素と窒素及び水素を構成元素として色を発色する有機顔料が挙げられる。黒色顔料、黒色染料の配合量は、得られる黒色塗膜の太陽光等の光の透過率を高めるべく、具体的には７５０ｎｍ〜２２００ｎｍの波長における光透過率が６０％以上となるべく、使用する顔料、染料に応じて適切に選定するが、塗膜固形分中好ましくは０．１〜２０質量％、より好ましくは０．５〜１５質量％である。
【００３１】
このように構成された黒色塗料は、その塗料固形分は、塗装作業性、厚膜化等の観点から好ましくは４０〜９０質量％、より好ましくは５０〜８５質量％である。
【００３２】
また、本発明の別の態様は、基材表面に、７５０ｎｍ〜２２００ｎｍの波長における塗膜単体での光反射率が７０％以上の白色下層塗膜を施し、次いで、該下層塗膜表面に、７５０ｎｍ〜２２００ｎｍの波長における塗膜単体での光透過率が６０％以上の塗膜を形成する黒色塗料を、塗膜固形分換算で、０．１質量％以上含有する白色以外の有色塗料を塗装することを特徴とする遮熱性塗膜の形成方法である。
【００３３】
また、本発明の別の態様は、上記白色以外の有色塗料が、該黒色塗料を塗膜固形分換算で、１質量％以上含有することを特徴とする遮熱性塗膜の形成方法である。
【００３４】
また、本発明の別の態様は、上記白色以外の有色塗料が、該黒色塗料を塗膜固形分換算で、５質量％以上含有することを特徴とする遮熱性塗膜の形成方法である。
【００３５】
また、本発明の別の態様は、上記白色以外の有色塗料が、該黒色塗料を塗膜固形分換算で、０．１〜５質量％以上含有することを特徴とする遮熱性塗膜の形成方法である。
【００３６】
以下、実施例及び比較例に用いる塗料について説明する。以下、特に断らない限り、［％］及び［部］は質量基準である。
【００３７】
＜下塗り塗料Ａの調整＞
メチルトリメトキシシランの平均１０量体の部分加水分解縮合物      ４部
フェニルトリメトキシシランの平均１０量体の部分加水分解縮合物  １４部
白色アルミナ（注１）                                          ６０部
キシレン                                                      ２０部
分散剤                                                          １部
テトラブチルチタネート                                          １部
（注１）電解白色アルミナ質研削剤を母粒として、これを微粉砕し整粒した平均粒径４μｍの粉末
上記の成分組成からなる白色塗料を下塗り塗料Ａ(光反射率８０％)とした。
【００３８】
＜下塗り塗料Ｂの調整＞
メチルトリメトキシシランの平均１０量体の部分加水分解縮合物      ４部
フェニルトリメトキシシランの平均１０量体の部分加水分解縮合物  １４部
白色アルミナ（注１）                                          ５５部
カーボンブラック                                                ５部
キシレン                                                      ２０部
分散剤                                                          １部
テトラブチルチタネート                                          １部
上記の成分組成からなる白色塗料を下塗り塗料Ｂ(光反射率３５％)とした。
【００３９】
＜黒色塗料Ａの調製＞
メチルトリメトキシシランの平均１０量体の部分加水分解縮合物    １７部
フェニルトリメトキシシランの平均１０量体の部分加水分解縮合物  ５６部
黒色高透過有機顔料                                              ５部
キシレン                                                      ２０部
分散剤                                                          １部
テトラブチルチタネート                                          １部
上記の成分組成からなる黒色塗料Ａ(光透過率７０％)を得た。
【００４０】
＜黒色塗料Ｂの調整＞
メチルトリメトキシシランの平均１０量体の部分加水分解縮合物    １７部
フェニルトリメトキシシランの平均１０量体の部分加水分解縮合物  ５６部
カーボンブラック                                                ５部
キシレン                                                      ２０部
分散剤                                                          １部
テトラブチルチタネート                                          １部
上記の成分組成からなる黒色塗料Ｂ(光透過率５％)を得た。
【００４１】
＜有色塗料Ａの調製＞
メチルトリメトキシシランの平均１０量体の部分加水分解縮合物    １３部
フェニルトリメトキシシランの平均１０量体の部分加水分解縮合物  ４０部
赤色酸化鉄                                                    ２５部
キシレン                                                      ２０部
分散剤                                                          １部
テトラブチルチタネート                                          １部
【実施例１】
【００４２】
実施例１の１〜３は上記下塗り塗料Ａを鋼板（１５０×５０×０．３ｍｍ）に硬化膜厚１００μｍになるようにスプレー塗装し、２３℃雰囲気下で２４時間乾燥させた。この上に表１に示す上塗り塗料ａ〜ｃを乾燥膜厚５０μｍになるようにスプレー塗装し、２３℃雰囲気下で３日間乾燥させて試験体とした。
【００４３】
得られた試験体を光反射率、光透過率、塗膜表面温度の各試験に供した。それらの試験結果を表１に示した。各試験は、次の方法に従って行い、その結果を評価した。
【比較例１】
【００４４】
比較例１の１〜３は上記下塗り塗料Ｂを、比較例１の４〜６は上記下塗り塗料Ａをそれぞれ鋼板（１５０×５０×０．３ｍｍ）に硬化膜厚１００μｍになるようにスプレー塗装し、２３℃雰囲気下で２４時間乾燥させた。この上に表１に示す上塗り塗料ｄ〜ｉを乾燥膜厚５０μｍになるようにスプレー塗装し、２３℃雰囲気下で３日間乾燥させて試験体とした。
【００４５】
得られた試験体を光反射率、光透過率、塗膜表面温度の各試験に供した。それらの試験結果を表１に示した。各試験は、次の方法に従って行い、その結果を評価した。
【００４６】
＜光反射率＞
株式会社島津製作所の分光光度計：ＵＶ−３１００ＰＣを用いて、波長３５０ｎｍ〜２２００ｎｍまでの分光反射率を測定した。
【００４７】
＜光透過率＞
ガラス板に上塗り塗料を膜厚が一定になるように塗装し、２３℃雰囲気下で２４時間乾燥を行い、乾燥膜厚５０μｍとし、これを試験体とした。作成した試験体を分光光度計：ＵＶ−３１００ＰＣを用いて、波長７５０ｎｍ〜２２００ｎｍまでの分光透過率を測定した。
【００４８】
＜塗膜表面温度＞
試験体を周囲の温度の影響を受けない密閉された環境下に置き、垂直方向で試験体から３０ｃｍ離れたところから５００Ｗのハロゲン投光器を用いて光を直射した。その際の塗膜表面の温度を測定した。その結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
2005034766.tif 000002
【００５０】
表１より、本発明の光反射率７０％以上の下塗り塗料を塗装後、光透過率６０％以上の黒色塗料を塗装した実施例１の１、光反射率７０％以上の下塗り塗料を塗装後、光透過率６０％以上の黒色塗料を０．１質量％以上含有する上塗り塗料を塗装した実施例１の２及び１の３は、共に光反射率、光透過率に優れ、塗膜表面温度も低く、良好な結果を示した。光反射率３５％の下塗り塗料を塗装後、光透過率６０％未満の黒色塗料を塗装した比較例１の１〜３は、共に光反射率、光透過率が低く、また、塗膜表面温度も高く、これは被塗物周辺の温度上昇を招くものであり、好ましくない結果を示した。光反射率７０％以上の下塗り塗料を塗装後、光透過率６０％未満の黒色塗料を塗装した比較例１の４〜６も、共に光反射率、光透過率が低く、また、塗膜表面温度も高く、これは被塗物周辺の温度上昇を招くものであり、好ましくない結果を示した。