(57)【要約】      （修正有）【課題】遮熱性と断熱性を有する遮熱断熱皮膜を形成する遮熱断熱材及びその製造方法、並びにその遮熱断熱材で形成される遮熱断熱皮膜及びその形成方法を提供する。【解決手段】金属酸化物２２，２３の表面が亜鉛２１と酸化ホウ素２０で覆われた遮熱断熱粉末と、酸化ホウ素と、亜鉛とを含有する遮熱断熱材を、金属又はセラミックスの基材１０の表面に溶射法により吹き付け、遮熱断熱皮膜１を形成する。そして、金属酸化物は、酸化マグネシウム粉末と酸化ケイ素との混合体、又は焼成体である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基材又はセラミックス基材の表面に、溶射法による遮熱断熱皮膜の形成に用いられる遮熱断熱材において、
金属酸化物の表面が亜鉛と酸化ホウ素で覆われた遮熱断熱粉末と、酸化ホウ素と、亜鉛とを含有する遮熱断熱材。
【請求項２】
上記金属酸化物は、酸化マグネシウム粉末と酸化ケイ素との混合体、又は酸化マグネシウム粉末と酸化ケイ素粉末との焼成体である請求項１記載の遮熱断熱材。
【請求項３】
上記金属酸化物の平均粒径は、該遮熱断熱材が自動車用の場合には１μｍ〜３０μｍであり、建築用、変電機器用又は熱機器用の場合には３０μｍ〜１００μｍである請求項１又は２記載の遮熱断熱材。
【請求項４】
金属基材又はセラミックス基材の表面に、溶射法による遮熱断熱皮膜の形成に用いられる遮熱断熱材の製造方法において、
金属酸化物と亜鉛と酸化ホウ素とを混合して該亜鉛及び該酸化ホウ素の融点以上の温度で加熱することで製造した遮熱断熱粉末に、更に酸化ホウ素と亜鉛を添加して製造する遮熱断熱材の製造方法。
【請求項５】
上記金属酸化物は、酸化マグネシウム粉末と酸化ケイ素との混合体、又は酸化マグネシウム粉末と酸化ケイ素粉末との焼成体であることを特徴とする請求項４記載の遮熱断熱材の製造方法。
【請求項６】
金属基材又はセラミックス基材の表面に形成される遮熱断熱皮膜であり、
上記遮熱断熱皮膜は、遮熱断熱層を有し、
上記遮熱断熱層は、金属酸化物の間隙に亜鉛と酸化ホウ素が介在している遮熱断熱皮膜。
【請求項７】
上記遮熱断熱層の上に遮熱層をさらに有する請求項６記載の遮熱断熱皮膜。
【請求項８】
上記遮熱層は、フェノール樹脂、溶剤型アクリル樹脂、アミノアルキド樹脂、水性アクリル樹脂、ウレタン樹脂のいずれか１種以上を含有する請求項７記載の遮熱断熱皮膜。
【請求項９】
上記遮熱層は、金属酸化物を含有する請求項７又は８記載の遮熱断熱皮膜。
【請求項１０】
上記金属酸化物は、酸化マグネシウム粉末と酸化ケイ素との混合体、又は酸化マグネシウム粉末と酸化ケイ素粉末との焼成体であることを特徴とする請求項６乃至９の何れか１項記載の遮熱断熱皮膜。
【請求項１１】
金属酸化物の表面が亜鉛と酸化ホウ素で覆われた遮熱断熱粉末と、酸化ホウ素と、亜鉛とを含有する遮熱断熱材を、金属基材又はセラミックス基材の表面に溶射法により吹き付けて遮熱断熱層を有する遮熱断熱皮膜を形成する遮熱断熱皮膜の形成方法。
【請求項１２】
上記遮熱断熱層上に、ディップコート法により遮熱層を形成する請求項１１記載の遮熱断熱皮膜の形成方法。
【請求項１３】
上記遮熱層は、フェノール樹脂、溶剤型アクリル樹脂、アミノアルキド樹脂、水性アクリル樹脂、ウレタン樹脂のいずれか１種以上の樹脂を含有する請求項１２記載の遮熱断熱皮膜の形成方法。
【請求項１４】
上記遮熱層は、金属酸化物を含有する請求項１３記載の遮熱断熱皮膜の形成方法。
【請求項１５】
上記金属酸化物は、酸化マグネシウム粉末と酸化ケイ素との混合体、又は酸化マグネシウム粉末と酸化ケイ素粉末との焼成体であることを特徴とする請求項１１乃至１４の何れか１項記載の遮熱断熱皮膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮熱性と断熱性を同時に有する遮熱断熱材及びその製造方法、並びにその遮熱断熱材で形成される遮熱断熱皮膜及び遮熱断熱皮膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、建材や熱機器といったものは、ほとんどすべてが断熱材で覆われている。断熱材は、建物内の冷暖房の効率化や、冷蔵庫や湯沸かし器等の機器内部と機器外部との温度差を維持する目的で利用される。ここでいう断熱とは、熱の伝導や対流によって伝わる熱を防ぐことである。断熱材は、熱の伝わり方を遅くすることにより、熱の伝導や対流を防ぐものである。しかし、近年には省エネルギー技術が注目されており、建築の屋根・外壁や変電設備などの外壁に対しては断熱効果を重視するだけではなく、太陽光の放射熱を遮断する塗装が注目され、または自動車分野では、遮熱効果がある塗料は太陽光や熱を反射・吸収して温度の上昇を抑え、エアコンなどの室内設備の省エネ効果に抜群の性能を発揮するため、これからの新技術として遮熱塗料と塗装技術の発展が期待されている。
【０００３】
一方で、熱の移動には、伝導と対流の他に輻射がある。断熱材は、この輻射によって伝わる熱を防ぐ性能が低い。したがって、輻射による熱の移動を防ぐ方法としては、熱を跳ね返すような遮熱材を利用する方法が知られている。
【０００４】
特許文献１は、遮熱材と断熱材の両方の性質を持つ遮熱断熱材が開示されている。特許文献１の技術は、断熱材の内部にネットワーク構造を構築して、微小な空孔を形成することで、輻射による熱の移動も妨げることを特徴とする。
【０００５】
特許文献１の技術は、熱源から伝わるエネルギーが小さな場合には、安価な材料で、遮熱断熱効果を奏するため有効である。しかしながら、例えば、太陽光からの輻射熱や、その他の熱源から伝わる熱伝導の影響が大きいような場合には、省エネルギー技術の観点から考えても、より優れた遮熱性と断熱性を持つ材料もしくは構造を提案する必要がある。
【０００６】
さらに、金属板材に輻射熱と伝導熱の両方の熱が伝わる場合には、遮熱材と断熱材の両方の特性がある皮膜を金属板材の表面に作製すれば省エネルギー効果は高くなる。そこで、遮熱性と断熱性の効果がある皮膜を作製することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２０１１−５１０１６７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２７１４５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、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、遮熱性と断熱性を有する遮熱断熱皮膜を形成する遮熱断熱材及びその製造方法、並びにその遮熱断熱材で形成される遮熱断熱皮膜及びその形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成するための本発明に係る遮熱断熱材は、金属基材又はセラミックス基材の表面に、溶射法による遮熱断熱皮膜の形成に用いられる遮熱断熱材において、金属酸化物の表面が亜鉛と酸化ホウ素で覆われた遮熱断熱粉末と、酸化ホウ素と、亜鉛とを含有する。
【００１０】
また、上述した目的を達成するための本発明に係る遮熱断熱材の製造方法は、金属基材又はセラミックス基材の表面に、溶射法による遮熱断熱皮膜の形成に用いられる遮熱断熱材の製造方法において、金属酸化物と亜鉛と酸化ホウ素とを混合して亜鉛及び酸化ホウ素の融点以上の温度で加熱することで製造した遮熱断熱粉末に、更に酸化ホウ素と亜鉛を添加する。
【００１１】
上述した目的を達成するための本発明に係る遮熱断熱皮膜は、金属基材又はセラミックス基材の表面に形成される遮熱断熱皮膜であり、遮熱断熱皮膜は、遮熱断熱層を有し、遮熱断熱層は、金属酸化物の間隙に亜鉛と酸化ホウ素が介在している。
【００１２】
また、上述した目的を達成するための本発明に係る遮熱断熱皮膜の形成方法は、金属酸化物の表面が亜鉛と酸化ホウ素で覆われた遮熱断熱粉末と、酸化ホウ素と、亜鉛とを含有する遮熱断熱材を、金属基材又はセラミックス基材の表面に溶射法により吹き付けて遮熱断熱層を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、遮熱性と断熱性を有する皮膜を形成することができる遮熱断熱材が得られ、その遮熱断熱材から優れた遮熱性と断熱性を有する遮熱断熱皮膜が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を適用した遮熱断熱材を用いて溶射法とディップコート法によって形成された遮熱断熱皮膜の遮熱断熱効果を説明する図である。
【図２】実施例において熱源を未コーティングの金属側に設置することで、赤外線カメラを用いて、フレーム溶射による遮熱断熱皮膜の面と未コーティングの金属面の１点位置における表面温度の経時変化を測定した結果を示す図である。
【図３】実施例において熱源を遮熱断熱皮膜側に設置することで、赤外線カメラを用いてフレーム溶射による遮熱断熱皮膜の面と未コーティングの金属面の１点位置における表面温度の経時変化を測定した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、特に限定がない限り、以下の詳細な説明に限定されるものではない。
１．遮熱断熱皮膜
２．遮熱断熱皮膜の形成方法
３．実施例
【００１６】
≪１．遮熱断熱皮膜≫
（遮熱断熱皮膜）
遮熱断熱皮膜１は、基材１０として金属基材又はセラミックス基材の表面に形成され、金属基材又はセラミックス基材の表面に遮熱効果と断熱効果を付与する。遮熱断熱皮膜１は、図１に示すように、基材１０の表面に形成され、遮熱断熱層２、又は遮熱断熱層２と遮熱層３とからなる。基材１０としては、例えば輻射熱を受ける建築構造物の表面や煉瓦などに用いられる鋼材やコンクリート等が挙げられる。遮熱断熱層２の上にさらに遮熱層３を形成した場合には、遮熱効果がより一層高くなり、構造物の内部に熱が伝わりにくくなる。
【００１７】
（遮熱断熱層）
遮熱断熱層２は、遮熱性及び断熱性を有する層である。遮熱断熱層２は、溶融して固化した酸化ホウ素２０と亜鉛２１と、例えば、酸化マグネシウム粉末２２と酸化ケイ素２３とからなる。遮熱断熱層２は、金属酸化物を含む遮熱断熱粉末と酸化ホウ素と亜鉛とを含有する遮熱断熱材を、酸化ホウ素及び亜鉛の融点以上の温度でフレーム溶射法により基材１０の表面に吹き付けることで形成される。遮熱断熱粉末に含有される酸化ホウ素と亜鉛は、溶融して固化し酸化ホウ素２０と亜鉛２１となり、遮熱断熱層２中において金属酸化物間に介在する。
【００１８】
（遮熱断熱材）
遮熱断熱材は、金属酸化物の表面が酸化ホウ素と亜鉛で覆われた遮熱断熱粉末と、酸化ホウ素と亜鉛とからなる金属酸化物系粉末である。このような遮熱断熱材はコストが安いため、安価で製造することができる。建築、変電機器又は熱機器関係の場合、遮熱断熱材の比表面積は、１５０〜５５０ｃｍ２／ｇの範囲であることが好ましい。自動車の場合、塗装表面の光沢度に対する要求が高いため、遮熱断熱材の比表面積は、５５０〜１６５００ｃｍ２／ｇの範囲であることが好ましい。
【００１９】
また、遮熱断熱材は、フレーム溶射法により遮熱断熱層２を形成した後、さらにディップコート法が使用できる。このような遮熱断熱材は、さらにハイブリッド溶射にも使用できるため、溶射機器の使用制限がほとんどない。
【００２０】
（遮熱断熱粉末）
遮熱断熱粉末は、金属酸化物の表面が酸化ホウ素と亜鉛で覆われたものである。具体的に、遮熱断熱粉末は、金属酸化物として酸化マグネシウム粉末２２と酸化ケイ素２３との混合体、又は酸化マグネシウム粉末２２と酸化ケイ素２３の粉末との焼成体の表面を、酸化ホウ素と亜鉛で覆ったものである。
【００２１】
金属酸化物としては、酸化マグネシウム粉末２２と酸化ケイ素２３との混合体、又は酸化マグネシウム粉末２２と酸化ケイ素２３の粉末との焼成体を用いることが好ましい。酸化マグネシウムは、酸化物の中でも融点が高く、熱を反射することができるため、遮熱断熱効果を得るための材料として適している。
【００２２】
混合体は、酸化マグネシウム粉末２２と酸化ケイ素２３とを混合したものである。酸化マグネシウム粉末２２と酸化ケイ素２３の混合体は、複数個のペリクレースが板状に凝集した板状一次凝集体を含んでいる。ペリクレース結晶子の平均結晶径は、３０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲であることが好ましく、５０ｎｍ〜６０ｎｍの範囲にあることがより好ましい。ペリクレース結晶子の平均結晶子径は、内部標準にシリコンを用いたＸ線粉末回折法により測定することができる。
【００２３】
板状一次凝集体は酸化マグネシウム粉末２２の中に６０質量％以上含まれていることが好ましく、８０質量％以上含まれていることがより好ましい。なお、板状一次凝集体は、二次凝集体を形成していてもよい。Ｘ線回折法で測定した二次凝集体中の粒子径は、建築、変電機器又は熱機器関連用の場合、粒子径が８０μｍ以下であることが好ましく、７０μｍ以下であることがより好ましく、５０μｍ以下であることが特に好ましい。自動車関連用の場合、粒子径が３０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましく、１μｍ以下であることが特に好ましい。
【００２４】
遮熱断熱層２では、楕円球形状の粒子による板状一次凝集体の配向は放射熱を受ける面積が大きく、形成膜を薄くすることができるので、楕円球形状の粒子表面における長軸方向の平均の長さが、建築、変電機器又は熱機器関連用の場合、３０〜１００μｍの範囲であることが好ましく、５０〜７０μｍの範囲であることがより好ましい。自動車関連用の場合、３０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましく、１μｍ以下であることが特に好ましい。
【００２５】
粒子の一次凝集体の平均サイズは、建築、変電機器又は熱機器関連用の場合、８５μｍ以下の範囲であることが好ましく、１０〜３０μｍの範囲であることがより好ましい。自動車用関連用の場合、板状一次凝集体の厚さが建築、変電機器又は熱機器関連用のものより薄いので、３〜３０μｍの範囲であることが好ましく、３〜１５μｍの範囲であることがより好ましい。長さに対して厚さが大きい板状一次凝集体は、構造体内部の熱の伝わりやすさを抑制する。粒子の一次凝集体の粒子径及び厚さは、電子顕微鏡の拡大画像から測定することができる。
【００２６】
焼成体は、酸化マグネシウム粉末２２と酸化ケイ素２３の粉末を混合した後、６００〜９００℃で焼成したものである。
【００２７】
混合体又は焼成体に用いられる酸化マグネシウム粉末２２は、市販されているもの、又は後述する製造方法により得られたものを用いることができる。酸化マグネシウム粉末２２としては、建築、変電機器又は熱機器関連用の場合、平均結晶子径が３０〜１００μｍの範囲であることが好ましい。また、酸化マグネシウム粉末２２の比表面積は、１２０〜６００ｃｍ２／ｇの範囲が好ましく、１６０〜５５０ｃｍ２／ｇの範囲がより好ましい。自動車関連用の場合、平均結晶子径が１μｍ〜３０μｍの範囲であることが好ましく、比表面積は５５０〜１６５００ｃｍ２／ｇの範囲が好ましい。酸化マグネシウム粉末２２は、比表面積が大きいほど構造物内部に熱が伝わりにくくなり、遮熱断熱層２の遮熱断熱効果を高める。
【００２８】
酸化ケイ素２３は、酸化マグネシウムと同様に遮熱断熱効果を有する。混合体に用いられる酸化ケイ素２３としては、高温材料であるため焼成中にはほとんど粒子径が変わらず、粒子径が０．１〜３μｍのものが好ましい。このような粒子径の酸化ケイ素２３を用いることで、遮熱断熱層２に酸化ケイ素が点在し、熱が伝わりにくくなり、遮熱断熱効果を高める。
【００２９】
溶融して固化した亜鉛２１は、焼成過程において溶融するため、添加剤として特に平均粒子径に対する要求がないため、酸化マグネシウムの粒子径と同様なものでよい。なお、亜鉛２１は、市販のものを用いることができる。また、遮熱断熱材に、遮熱断熱粉末と共に含有される亜鉛は、亜鉛２１と同様なものでよい。
【００３０】
溶融して固化した酸化ホウ素２０は、焼成過程において溶融するため、添加剤として特に平均粒子径に対する要求がないため、酸化マグネシウムの粒子径と同様なものでよい。また、遮熱断熱材に、遮熱断熱粉末と共に含有される酸化ホウ素は、酸化ホウ素２０と同様なもので良い。
【００３１】
遮熱断熱粉末は、酸化マグネシウム粉末２２全体の質量に対して、２５〜３５質量％の酸化ケイ素２３を混ぜた混合体と、１〜１０質量％の酸化ホウ素と、５〜１０質量％の亜鉛とからなる。又は、遮熱断熱粉末は、酸化マグネシウム粉末２２全体の質量に対して、５〜１０質量％の酸化ケイ素２３の粉末と、１〜１０質量％の酸化ホウ素と、５〜１０質量％の亜鉛とからなる。
【００３２】
遮熱断熱材は、具体的に、酸化マグネシウム粉末２２全体の質量に対して１〜１０質量％の酸化ホウ素と、５〜１５質量％の亜鉛とを含有した混合体と、さらに１〜１０質量％の酸化ホウ素と５〜１５質量％の亜鉛とからなる。
【００３３】
（遮熱層）
遮熱層３は、フェノール樹脂、自動車用の溶剤型アクリル樹脂、自動車用アミノアルキド樹脂（アミラック）、建築用、変電設備外壁用の水性アクリル樹脂、建築用のウレタン樹脂のいずれか１種以上からなる。遮熱層３は、フェノール樹脂、溶剤型アクリル樹脂、アミノアルキド樹脂、水性アクリル樹脂、ウレタン樹脂の熱反射効果によって遮熱性を有する。そのため、遮熱層３は、遮熱断熱層２の上にさらに積層させることで、基材１０の遮熱性を向上させる。また、フェノール樹脂、溶剤型アクリル樹脂、アミノアルキド樹脂、水性アクリル樹脂、ウレタン樹脂は、金属酸化物に接触すると、金属酸化物内部の微小空孔に入り込み、熱を反射する緻密な表面を形成し、強度の高い遮熱層３を形成する。したがって、遮熱層３を積層する際には、フェノール樹脂、溶剤型アクリル樹脂、アミノアルキド樹脂、水性アクリル樹脂、ウレタン樹脂のいずれか１種以上の樹脂に金属酸化物を添加してもよい。また、遮熱層３は、湿式法であるディップコート法により形成するため表面が均一である。そのため、遮熱層３を備える遮熱断熱材料は、乾式法である溶射法のみで作製した遮熱断熱材料よりも強度に優れる。
【００３４】
≪２．遮熱断熱皮膜の形成方法≫
次に、図１に示す遮熱断熱皮膜１の形成方法について、順を追って説明する。
【００３５】
（遮熱断熱粉末の製造方法）
遮熱断熱粉末は、酸化マグネシウム２２と酸化ケイ素２３の混合体の表面を酸化ホウ素及び亜鉛で覆い、遮熱断熱粉末を製造する。
【００３６】
遮熱断熱粉末の製造方法では、まず、混合体を製造する。混合体の製造に用いられる酸化マグネシウム粉末２２は、水酸化マグネシウム粉末を高温で焼成することによって製造することができる。具体的には、水酸化マグネシウム粉末を、３５０℃〜９００℃、好ましくは４００℃〜６００℃の温度で焼成することによって製造する。なお、水酸化マグネシウムの平均粒径は、自動車用の混合体の場合は１μｍ〜３０μｍ、建築、変電機器又は熱機器用の混合体の場合は３０μｍ〜１００μｍである。またこれらの範囲にある板状水酸化マグネシウム粒子を含み、１４００℃で加熱した後の酸化マグネシウムの含有量が９８．０質量％以上であるものが好ましい。次に、この酸化マグネシウム粉末２２全体の質量に対して２５〜３５質量％の酸化ケイ素２３を混合して混合体を製造する。
【００３７】
次に、製造した混合体の表面を酸化ホウ素及び亜鉛で覆う。遮熱断熱粉末の製造方法では、混合体に、酸化マグネシウム粉末２２全体の質量に対して１〜１０質量％の酸化ホウ素及び５〜１５質量％の亜鉛を添加する。酸化ホウ素及び亜鉛の添加量は、酸化マグネシウム粉末２２全体の質量に対してそれぞれ１〜１０質量％、５〜１５質量％とすることで、酸化ホウ素２０と亜鉛２１で覆われていない部分が生じることなく、十分に酸化マグネシウム粉末２２を酸化ホウ素２０と亜鉛２１で覆うことができる。
【００３８】
遮熱断熱粉末の製造方法では、次に、亜鉛の融点（４１９．５℃）及び酸化ホウ素の融点（４５０℃）以上の温度で、混合体と酸化ホウ素及び亜鉛を混合したものを加熱する。加熱温度は、４５０℃以上６００℃以下であることが好ましい。この方法では、酸化ホウ素及び亜鉛の融点以上の温度で加熱することにより、酸化ホウ素及び亜鉛の液相が生じ、この液相が混合体の表面を覆う。表面を覆った液相の酸化ホウ素及び亜鉛は、冷却されると固相状態の酸化ホウ素２０及び亜鉛２１となる。この方法では、このようにして混合体の表面を酸化ホウ素２０と亜鉛２１で覆い、遮熱断熱粉末を得る。
【００３９】
また、混合体を酸化ホウ素及び亜鉛で覆う他の方法としては、酸化ホウ素の代わりにホウ酸を添加する方法がある。具体的には、混合体に、酸化マグネシウム粉末２２全体の質量に対して１〜１０質量％のホウ酸と５〜１０質量％の亜鉛を添加する。ホウ酸は、３００℃で脱水するため、加熱温度を３００℃以上とすることで、２Ｈ２ＢＯ３→Ｂ２Ｏ３＋３Ｈ２Ｏという反応が進行し、酸化ホウ素となる。そのため、混合体と、ホウ酸と亜鉛を３００℃〜４６０℃で加熱することで、酸化マグネシウム粉末２２と酸化ケイ素２３と酸化ホウ素と亜鉛の混合物となる。そして、この方法では、さらに酸化ホウ素の融点以上の温度で加熱することで、遮熱断熱粉末が得られる。
【００４０】
また、遮熱断熱粉末の製造方法としては、酸化マグネシウム粉末２２と酸化ケイ素２３の混合体を酸化ホウ素及び亜鉛で覆うだけでなく、酸化マグネシウム粉末２２と酸化ケイ素２３の粉末の焼成体を酸化ホウ素及び亜鉛で覆うことにより遮熱断熱粉末を製造してもよい。
【００４１】
次に焼成体を用いた遮熱断熱粉末の製造方法について説明する。
【００４２】
焼成体を用いた遮熱断熱粉末の製造方法では、まず、焼成体を製造する。具体的には、まず、酸化マグネシウム粉末２２全体の質量に対して５〜１０質量％の酸化ケイ素２３の粉末を添加する。酸化ケイ素２３の粉末の添加量は、５〜１０質量％とすることで、酸化ケイ素による遮熱断熱効果が得られ、酸化マグネシウム単体よりも高い遮熱断熱効果を奏する。焼成体の製造方法では、次いで、酸化マグネシウム粉末２２と酸化ケイ素２３の粉末の混合物を６００℃〜９００℃で焼成する。焼成する際の焼成炉は、特に制限はないが、例えば、ロータリーキルン、ヘレシヨフ炉及び電気炉といったものが使用できる。
【００４３】
次に、得られた焼成体を酸化ホウ素及び亜鉛で覆い遮熱断熱粉末を製造する。焼成体を酸化ホウ素及び亜鉛で覆う方法は、混合体を覆う方法と同様に、焼成体に酸化ホウ素及び亜鉛を添加する。次に、焼成体と酸化ホウ素及び亜鉛の混合物を、４５０℃〜６００℃で加熱する。この方法では、液相状となった酸化ホウ素及び亜鉛が焼成体の表面を覆い、遮熱断熱粉末が得られる。この方法では、酸化ホウ素及び亜鉛が液相状態となることで、生じた液相が焼成体の結晶粒を覆うため、低い温度で酸化マグネシウム粉末２２と酸化ケイ素２３の粉末との表面の結合形成が促進される。
【００４４】
また、上述したように、焼成体を酸化ホウ素及び亜鉛で覆う方法としては、酸化ホウ素の代わりにホウ酸を用いてもよい。ホウ酸を用いて焼成体を覆う方法は、まず、焼成体全体の質量に対して、平均粒子径が５０μｍ〜１００μｍである亜鉛を５〜１０質量％と、１〜１０質量％のホウ酸を添加する。次に、ホウ酸を用いて焼成体を覆う方法では、この混合物を３００℃〜４６０℃で加熱し、ホウ酸を酸化ホウ素とし、更に酸化ホウ素の融点よりも高い温度で加熱することで、酸化ホウ素及び亜鉛で覆われた焼成体を得ることができる。
【００４５】
添加した亜鉛は、酸化マグネシウム粉末２２と酸化ケイ素２３の粉末と酸化ホウ素の微粒子間に介在する。亜鉛が介在することで生じる空孔が、金属酸化物のネットワーク構造の強度を向上させる。
【００４６】
以上のように作られた酸化ホウ素及び亜鉛で覆われた金属酸化物の混合体又は焼成体からなる遮熱断熱粉末は、結晶性のものであり、自動車用の混合体又は焼成体の平均粒子径が１μｍ〜３０μｍ、建築、変電機器又は熱機器用の混合体又は焼成体の平均粒子径は３０μｍ〜１００μｍである。平均粒子径は、電子顕微鏡により測定できる。
【００４７】
（遮熱断熱材の製造方法）
次に遮熱断熱材の製造方法について説明する。遮熱断熱材は、遮熱断熱粉末に酸化ホウ素及び亜鉛を添加することで製造する。具体的には、酸化ホウ素と亜鉛に覆われた金属酸化物の混合体又は焼成体からなる遮熱断熱粉末全体の質量に対して、１〜１０質量％の酸化ホウ素及び５〜１５質量％の亜鉛を添加して撹拌することで、遮熱断熱材を製造する。
【００４８】
（遮熱断熱層の形成方法）
遮熱断熱層２は、遮熱断熱材をフレーム溶射等の溶射法により金属又はセラミックスの基材１０の表面に吹き付けることで形成する。遮熱断熱材は、溶射法による制限がないため、遮熱断熱材を加熱溶融し、基材１０の表面に吹き付けることができればどのような溶射法を用いてもよい。遮熱断熱層２の形成方法では、遮熱断熱材を溶射材料として使用し、遮熱断熱材が溶射される瞬間に加熱されることで、混合体や焼成体を覆っている酸化ホウ素と亜鉛及び添加した酸化ホウ素及び亜鉛が液状となる。この方法では、酸化ホウ素と亜鉛が液相となった状態で、基材１０に高速で噴射され、酸化ホウ素と亜鉛が冷えて固相となることで、遮熱断熱層２が形成される。遮熱断熱層２の形成方法では、酸化ホウ素と亜鉛の液相が急冷凝固されて固相状態になるときに、酸化マグネシウム粉末２２同士が繋がる。さらに、酸化マグネシウム粉末２２同士の隙間には酸化ケイ素２３が介在する。これにより、遮熱断熱層２の内部には、空孔が形成されてネットワーク構造のような微細組織が形成される。このような遮熱断熱層２の形成方法は、ネットワーク構造を作ることにより、断熱性を有しつつ、遮熱効果も高めるため、遮熱断熱効果を向上させる。
【００４９】
この遮熱断熱層２を形成する方法では、溶射法により基材１０に遮熱断熱材を吹き付けるため、溶射粒子の運ぶ熱量が小さく、基材１０への熱による影響を抑えることができる。さらに、この遮熱断熱層２を形成する方法では、基材１０と遮熱断熱層２との密着性も高くできる。また、遮熱断熱層２は、遮熱断熱層２の表面に、フェノール樹脂からなる遮熱層３をさらに積層することで、遮熱効果をより一層高めることができる。
【００５０】
（遮熱層の形成方法）
遮熱層３は、フェノール樹脂、溶剤型アクリル樹脂、アミノアルキド樹脂、水性アクリル樹脂、ウレタン樹脂のいずれか１種以上の溶液に遮熱断熱層２を形成した基材１０を浸すディップコート法により形成することができる。また、フェノール樹脂は、金属酸化物に接触すると、金属酸化物内部の微小空孔に入り込み、熱を反射する緻密な表面を形成し、強度の高い遮熱層３に形成する。したがって、遮熱層３を積層する際には、フェノール樹脂に金属酸化物を添加してもよい。
【００５１】
以上のように、遮熱断熱材を用いた遮熱断熱皮膜１を形成する方法は、フレーム溶射法により遮熱断熱層２を形成した後、さらにディップコート法により遮熱層３を積層させることができる。
【実施例】
【００５２】
≪３．実施例≫
以下、本発明の実施例について説明するが本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５３】
＜遮熱断熱材の作製＞
本実施例では、まず、３０〜１００μｍ程度の酸化マグネシウムの粉末に、この粉末の全体の質量に対して５〜１５質量％の亜鉛と２５〜３５質量％の酸化ケイ素を添加したものを作製した。さらに、本実施例では、混合体に、酸化マグネシウム粉末全体の質量に対して５質量％の酸化ホウ素を添加して、焼成炉にて６００℃で加熱した。６００℃で加熱することで、亜鉛と酸化ホウ素を液相状態にし、１時間加熱することで、混合体の表面を酸化ホウ素と亜鉛で覆った。次に、表面が酸化ホウ素と亜鉛で覆われた混合体を冷却し、更に５〜１５質量％の亜鉛と５質量％の酸化ホウ素を添加し、撹拌して遮熱断熱材を作製した。
【００５４】
作製した遮熱断熱材について、酸化マグネシウム粉末の結晶粒子の平均粒子径、遮熱断熱材の平均粒子径、アスペクト比及び比表面積を測定した。酸化マグネシウム粉末の粒子の平均粒子径は、粉末Ｘ線回折法により測定した。遮熱断熱材の平均粒子径及びアスペクト比は、電子顕微鏡を用いた画像解析法により測定した。遮熱断熱材の比表面積はＢＥＴ法により測定した。
【００５５】
酸化マグネシウム粉末の結晶粒子の平均粒子径は５０μｍであった。また、遮熱断熱材の平均粒子径は６５μｍ〜１００μｍであり、アスペクト比は１．１、比表面積は１６０〜２５０ｃｍ２／ｇであった。
【００５６】
＜フレーム溶射とディップコート法による遮熱断熱層の形成＞
次に、作製した遮熱断熱材を１００ｍｌの樹脂塗料の中に３ｇ〜９ｇを添加して１０分間撹拌し、板厚０．９ｍｍと３ｍｍの板状のＳＵＳ３０４基材を二つ用意し、表面にはフレーム溶射あるいはディップコート法をそれぞれ行うことによって、基材の表面に遮熱断熱層を形成した。溶射時間は１５分〜３０分間であり、遮熱断熱層の厚さは８０〜３００μｍとした。
【００５７】
＜遮熱断熱効果の評価＞
遮熱断熱効果の評価方法は、フレーム溶射によって遮熱断熱層を形成した基材について、裏面側と表面側からそれぞれ輻射加熱し、温度の経時変化を測定して行った。具体的には、裏面側又は表面側を輻射加熱しつつ、赤外線カメラで基材の表面と裏面の表面温度についてそれぞれ１点を測定することで、電熱評価を行った。裏面側から輻射加熱した温度の経時変化と、表面側から輻射加熱した温度の経時変化はそれぞれ図２、図３に示すようになった。図中では、遮熱断熱層を有している面をＣ２’−５００、生身の基材面をＳＵＳ３０４と記載している。図２及び図３の結果から、裏面側と表面側のどちらから輻射加熱した場合でも、表面温度が遮熱断熱層を有する面の方が低く、最大５０℃も低かった。このことから、遮熱断熱層が形成された基材は、遮熱断熱効果があることが明らかになった。
【００５８】
以上のように、亜鉛及び酸化ホウ素で覆われた金属酸化物の混合体と、酸化ホウ素と、亜鉛とからなる遮熱断熱材を用い、フレーム溶射法によって基材上に遮熱断熱層を形成することによって、高い遮熱断熱効果が得られることが分かった。
【符号の説明】
【００５９】
１  遮熱断熱皮膜、２  遮熱断熱層、３  遮熱層  、１０  基材、２０  酸化ホウ素、２１  亜鉛、２２  酸化マグネシウム粉末、２３  酸化ケイ素、３０  熱源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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