(57)【要約】【課題】遮熱性及び遮音性を向上させることができる塗料、及びこれを用いた塗装物を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の一態様に係る塗料は、中空粒子と、塗膜形成後に前記中空粒子の配列構造を保持する構造保持剤とを含有する塗料であって、前記中空粒子の中空部が真空であることを特徴とする。本発明の別の態様に係る塗装物は、基材と、この基材の表面に塗料を用いて形成された塗膜とを備える塗装物であって、前記塗料が前記本発明の一態様に係る塗料であることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空粒子と、塗膜形成後に前記中空粒子の配列構造を保持する構造保持剤とを含有する塗料であって、
前記中空粒子の中空部が真空であることを特徴とする塗料。
【請求項２】
前記中空粒子の中空部の平均真空度が１００Ｐａ以下である請求項１に記載の塗料。
【請求項３】
前記中空粒子の平均粒径が１０μｍ以上１００μｍ以下である請求項１又は請求項２に記載の塗料。
【請求項４】
前記中空粒子の粒度分布の標準偏差が５μｍ以下である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の塗料。
【請求項５】
前記中空粒子の平均中空率が１０体積％以上９０体積％以下である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の塗料。
【請求項６】
前記中空粒子が中空セラミック粒子である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の塗料。
【請求項７】
前記中空セラミック粒子が中空ガラス粒子である請求項６に記載の塗料。
【請求項８】
前記中空ガラス粒子の主成分が硼珪酸ガラスである請求項７に記載の塗料。
【請求項９】
前記中空粒子の含有量が５質量％以上５０質量％以下である請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の塗料。
【請求項１０】
前記構造保持剤が樹脂エマルジョンである請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の塗料。
【請求項１１】
前記樹脂エマルジョンが、アクリルエマルジョン、ウレタンエマルジョン、エポキシエマルジョン又はこれらの組み合わせである請求項１０に記載の塗料。
【請求項１２】
赤外線を反射する無機顔料を更に含有する請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の塗料。
【請求項１３】
前記赤外線を反射する無機顔料が、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化インジウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化セリウム又はこれらの組み合わせである請求項１２に記載の塗料。
【請求項１４】
分散剤を更に含有する請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の塗料。
【請求項１５】
遮熱・遮音塗料として使用される請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の塗料。
【請求項１６】
基材と、この基材の表面に塗料を用いて形成された塗膜とを備える塗装物であって、
前記塗料が請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の塗料であることを特徴とする塗装物。
【請求項１７】
前記塗膜の平均厚みが１００μｍ以上１０００μｍ以下である請求項１６に記載の塗装物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗料及びこれを用いた塗装物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、遮熱性を向上させるための塗料としては、無機又は有機の微細発泡体を含有するものが用いられていた。しかし、開口孔が多数存在する微細発泡体では、形成される塗膜の熱伝導率を低減するのが困難であるため、遮熱効果が充分に得られるものは無かった。
【０００３】
熱伝導率の低減に関しては、中空セラミック粒子を含有する塗料が検討されている。例えば特許文献１では、中空部が空気層である中空セラミック粒子を含有する塗料が提案されている。前記中空セラミック粒子は中空部が外部と連通していないため、特許文献１の塗料によれば、開口孔が多数存在する微細発泡体を用いた塗料に比べて熱伝導率を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１０５３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の塗料では、用いられる中空セラミック粒子の中空部が大気圧の空気層であるため、熱伝導率を充分に低減することが困難であった。また、特許文献１に記載の塗料を用いると、昼間に前記空気層が熱を吸収することによって蓄熱し、その蓄えられた熱が夜間に放出されるため、昼夜を通して遮熱性を向上させることは困難であった。
【０００６】
他方、近年では、遮熱性に加え、遮音性を向上させるための塗料についても要望されている。特に、自動車等の車両から近隣住民に排出される車外騒音(エンジンノイズ、タイヤノイズ、マフラーノイズ等)は、低減することが急務となっている。また、船舶についても、発電機等の動力機械が騒音源となって居住区である船室内の騒音レベルが高くなり、船員の健康確保が困難となるおそれがある。このような車両や船舶の騒音源を囲う壁面に遮音性を向上させるための塗料により塗膜を形成することで、騒音レベルを低減することが検討されている。
【０００７】
遮音性を向上させる目的で特許文献１に記載の塗料を用いても、中空セラミック粒子の中空部の存在により固体伝播音を低減することはできる。しかし、前記中空部が大気圧の空気層であるため、空気伝播音を低減することは困難である。よって、特許文献１に記載の塗料では、車両や船舶等の騒音を低減するには未だ不充分である。
【０００８】
このように、従来の塗料では、遮熱性及び遮音性の双方を向上させることが困難である。そこで、本発明においては、遮熱性及び遮音性を向上させることができる塗料、及びこれを用いた塗装物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】
本発明の一態様に係る塗料は、中空粒子と、塗膜形成後に前記中空粒子の配列構造を保持する構造保持剤とを含有する塗料であって、前記中空粒子の中空部が真空であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の塗料に用いられる中空粒子は中空部が真空であるため、この塗料を用いて形成された塗膜中の前記中空部により、熱伝導及び音の空気伝播が妨げられる。よって、本発明の塗料によれば、熱伝導率及び空気伝播音を低減できるため、遮熱性及び遮音性を向上させることができる。なお、「中空」とは、粒子の外部と連通していない空間を指す。また、「真空」とは、圧力が大気圧より低い空間内の状態を指す。
【００１１】
前記中空粒子の中空部の平均真空度としては、１００Ｐａ以下が好ましい。平均真空度を１００Ｐａ以下とすることにより、熱伝導率及び空気伝播音をより低減できる。なお、「平均真空度」は、中空粒子（集合体）の外部から高周波の高電圧を印加したときに発する放電の電流値から算出できる。
【００１２】
前記中空粒子の平均粒径としては、１０μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。平均粒径を１０μｍ以上とすることにより、中空粒子の中空部をより大きくできるため、熱伝導率及び空気伝播音をより低減できる。また、平均粒径を１００μｍ以下とすることにより、形成される塗膜において中空粒子を緻密に配列できるため、塗膜全面に亘って均一に熱伝導率及び空気伝播音を低減できる。なお、「平均粒径」とは、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置によって得られる体積基準中位径（Ｄ５０）を指す。
【００１３】
前記中空粒子の粒度分布の標準偏差としては、５μｍ以下が好ましい。粒度分布の標準偏差を５μｍ以下とすることにより、中空粒子の粒径が揃うため、形成される塗膜において中空粒子を均一に配列できる。これにより、塗膜全面に亘って均一に熱伝導率及び空気伝播音を低減できる。なお、「粒度分布の標準偏差」とは、レーザー回折散乱式粒度分布測定装置によって得られる体積基準の粒度分布から算出される標準偏差を指す。
【００１４】
前記中空粒子の平均中空率としては、１０体積％以上９０体積％以下が好ましい。平均中空率を１０体積％以上とすることにより、真空領域をより大きくすることができるため、熱伝導率及び空気伝播音をより低減できる。また、平均中空率を９０体積％以下とすることにより、中空粒子の機械的強度を維持できる。なお、「平均中空率」は、中空粒子の理論密度（Ａ）と、平均密度の測定値（Ｂ）とから以下の式で算出される。
平均中空率（体積％）＝（Ａ−Ｂ）／Ａ×１００
【００１５】
また、中空粒子の平均密度は、例えばピクノメーター法自動粉粒体真比重測定器を用いて測定することができる。
【００１６】
前記中空粒子としては、中空セラミック粒子が好ましい。前記中空粒子として中空セラミック粒子を用いると、形成される塗膜の耐熱性を向上させることができる。
【００１７】
前記中空セラミック粒子としては、中空ガラス粒子が好ましい。ガラスは真空の中空部を有する中空粒子を製造し易いため、中空粒子の製造コストの低減が可能である。
【００１８】
前記中空セラミック粒子として中空ガラス粒子を用いる場合は、前記中空ガラス粒子の主成分が硼珪酸ガラスであることが好ましい。中空ガラス粒子の主成分が硼珪酸ガラスである場合は、形成される塗膜の硬度を向上させることができる。なお、「主成分」とは、最も含有量の多い成分であり、例えば中空ガラス粒子中の含有量が５０質量％以上の成分を指す。
【００１９】
前記中空粒子の含有量としては、５質量％以上５０質量％以下が好ましい。中空粒子の含有量を５質量％以上とすることにより、熱伝導率及び空気伝播音をより低減できる。また、中空粒子の含有量を５０質量％以下とすることにより、塗料の塗布性を向上できる。
【００２０】
前記構造保持剤としては、樹脂エマルジョンが好ましい。構造保持剤として樹脂エマルジョンを用いると、耐浸水性に優れる塗膜を形成できる。
【００２１】
前記樹脂エマルジョンとしては、アクリルエマルジョン、ウレタンエマルジョン、エポキシエマルジョン又はこれらの組み合わせが好ましい。樹脂エマルジョンとして、前記特定の樹脂エマルジョンを用いると、形成される塗膜の耐浸水性をより向上させることができる。
【００２２】
本発明の塗料は、赤外線を反射する無機顔料を更に含有することが好ましい。本発明の塗料が赤外線を反射する無機顔料を含有することにより、中空粒子の遮熱構造のみならず、無機顔料の赤外線反射作用も遮熱性の向上に寄与するため、遮熱性をより向上させることができる。
【００２３】
前記赤外線を反射する無機顔料としては、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化インジウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化セリウム又はこれらの組み合わせが好ましい。赤外線を反射する無機顔料として前記特定の無機顔料を用いると、赤外線反射性能を高めることができるため、遮熱性をより一層向上させることができる。
【００２４】
本発明の塗料は、分散剤を更に含有することが好ましい。本発明の塗料が分散剤を含有すると、中空粒子の分散性を向上させることができるため、形成される塗膜において中空粒子を均一に配列できる。これにより、塗膜全面に亘って均一に熱伝導率及び空気伝播音を低減できる。
【００２５】
このように、本発明の塗料は、熱伝導率及び空気伝播音を低減できる中空粒子を用いるため、遮熱・遮音塗料として好適に使用することができる。
【００２６】
本発明の別の態様に係る塗装物は、基材と、この基材の表面に塗料を用いて形成された塗膜とを備える塗装物であって、前記塗料が上述した本発明の塗料であることを特徴とする。
【００２７】
本発明の塗装物によれば、本発明の塗料を用いて形成された塗膜を備えるため、上述と同様の理由により、遮熱性及び遮音性を向上させることができる。
【００２８】
前記塗膜の平均厚みとしては、１００μｍ以上１０００μｍ以下が好ましい。塗膜の平均厚みを１００μｍ以上とすることにより、遮熱性及び遮音性をより向上させることができる。また、塗膜の平均厚みを１０００μｍ以下とすることにより、塗工コストを低減することができる。なお、「平均厚み」は、塗膜中において任意に測定箇所を１０箇所選択し、これらの測定箇所の厚みを平均した値である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の塗料及び塗装物によれば、熱伝導率及び空気伝播音を低減できるため、遮熱性及び遮音性を向上させることができる。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００３１】
＜塗料＞
本発明の一態様に係る塗料は、中空粒子と、塗膜形成後に前記中空粒子の配列構造を保持する構造保持剤とを含有する塗料であって、前記中空粒子の中空部が真空であることを特徴とする。本実施形態の塗料に用いられる中空粒子は中空部が真空であるため、この塗料を用いて形成された塗膜中の前記中空部により、熱伝導及び音の空気伝播が妨げられる。よって、本実施形態の塗料によれば、熱伝導率及び空気伝播音を低減できるため、遮熱性及び遮音性を向上させることができる。以下、本実施形態の塗料に含有される成分について詳述する。
【００３２】
（中空粒子）
本実施形態の塗料に用いられる中空粒子は、中空部が真空である限り特に限定されない。例えば中空セラミック粒子や中空ポリマー粒子等が使用でき、その形状についても限定されず、球状、針状、板状、柱状、異形状等、いずれの形状であってもよい。また、中空部は１つの中空粒子に少なくとも１つ存在していればよく、１つの中空粒子に２つ以上の中空部が存在していてもよい。
【００３３】
中でも、中空粒子としては中空セラミック粒子が好ましい。中空粒子として中空セラミック粒子を用いると、形成される塗膜の耐熱性を向上させることができる。
【００３４】
本実施形態で使用できる中空セラミック粒子は、スリーエム社のグラスバブルズ（商品名）やポッターズ・バロティーニ社のガラスビーズ等の市販のものを用いることができるが、公知の製造方法を用いて製造してもよい。中空セラミック粒子の製造方法としては、例えば酸化珪素、硼化珪素、酸化ジルコニウム、酸化チタン等を材料として、真空下で焼結する方法が挙げられる。
【００３５】
中空セラミック粒子の中では、中空ガラス粒子が好ましい。ガラスは真空の中空部を有する中空粒子を製造し易いため、中空粒子の製造コストの低減が可能である。中空セラミック粒子として中空ガラス粒子を用いる場合は、中空ガラス粒子の主成分が硼珪酸ガラスであることが好ましい。中空ガラス粒子の主成分が硼珪酸ガラスである場合は、形成される塗膜の硬度を向上させることができる。
【００３６】
中空粒子の中空部の平均真空度の上限としては、１００Ｐａが好ましく、１０Ｐａがより好ましい。平均真空度を上記上限以下とすることにより、熱伝導率及び空気伝播音をより低減できる。なお、中空粒子の製造コスト低減の観点から、平均真空度の下限としては１．０×１０−６Ｐａが好ましい。
【００３７】
中空粒子の平均粒径の下限としては、１０μｍが好ましく、１５μｍがより好ましい。一方、中空粒子の平均粒径の上限としては、１００μｍが好ましく、９０μｍがより好ましい。平均粒径を上記下限以上とすることにより、中空粒子の中空部をより大きくできるため、熱伝導率及び空気伝播音をより低減できる。また、平均粒径を上記上限以下とすることにより、形成される塗膜において中空粒子を緻密に配列できるため、塗膜全面に亘って均一に熱伝導率及び空気伝播音を低減できる。
【００３８】
中空粒子の粒度分布の標準偏差の上限としては、５μｍが好ましく、３μｍがより好ましい。粒度分布の標準偏差を上記上限以下とすることにより、中空粒子の粒径が揃うため、形成される塗膜において中空粒子を均一に配列できる。これにより、塗膜全面に亘って均一に熱伝導率及び空気伝播音を低減できる。なお、中空粒子の製造コスト低減の観点から、粒度分布の標準偏差の下限としては０．１μｍが好ましい。
【００３９】
中空粒子の平均中空率の下限としては、１０体積％が好ましく、２０体積％がより好ましい。一方、中空粒子の平均中空率の上限としては、９０体積％が好ましく、８０体積％がより好ましい。平均中空率を上記下限以上とすることにより、真空領域をより大きくすることができるため、熱伝導率及び空気伝播音をより低減できる。また、平均中空率を上記上限以下とすることにより、中空粒子の機械的強度を維持できる。
【００４０】
塗料中の中空粒子の含有量の下限としては、５質量％が好ましく、１０質量％がより好ましい。一方、塗料中の中空粒子の含有量の上限としては、５０質量％が好ましく、４０質量％がより好ましい。中空粒子の含有量を上記下限以上とすることにより、熱伝導率及び空気伝播音をより低減できる。また、中空粒子の含有量を上記上限以下とすることにより、塗料の塗布性を向上できる。
【００４１】
（構造保持剤）
本実施形態の塗料に用いられる構造保持剤は、塗膜形成後に上述した中空粒子の配列構造を保持する機能を有するものである。ここで、「中空粒子の配列構造」とは、形成された塗膜中において、中空粒子が３次元的に接近し、固定された構造を指す。
【００４２】
構造保持剤としては、上記機能を有するものであれば特に限定されないが、耐浸水性に優れる塗膜を形成する観点から、樹脂エマルジョンが好ましい。
【００４３】
樹脂エマルジョンとしては、アクリルエマルジョン、ウレタンエマルジョン、エポキシエマルジョン、酢酸ビニルエマルジョン、塩化ビニルエマルジョン、塩化ビニリデンエマルジョン、スチレン・ブタジエンエマルジョン等が挙げられる。
【００４４】
樹脂エマルジョンの中では、アクリルエマルジョン、ウレタンエマルジョン、エポキシエマルジョン又はこれらの組み合わせが好ましい。樹脂エマルジョンとして、上記特定の樹脂エマルジョンを用いると、形成される塗膜の耐浸水性をより向上させることができる。
【００４５】
塗料中の構造保持剤の含有量としては、塗料の塗布性を向上させる観点から５質量％以上８０質量％以下が好ましい。
【００４６】
（赤外線を反射する無機顔料）
本実施形態の塗料は、赤外線を反射する無機顔料（以下、「赤外線反射無機顔料」ともいう）を更に含有することができる。本実施形態の塗料が赤外線反射無機顔料を含有することにより、中空粒子の遮熱構造のみならず、無機顔料の赤外線反射作用も遮熱性の向上に寄与するため、遮熱性をより向上させることができる。
【００４７】
赤外線反射無機顔料としては、赤外線を反射する無機顔料である限り特に限定されないが、チタン酸バリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化インジウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化セリウム又はこれらの組み合わせが好ましい。赤外線反射無機顔料として上記特定の無機顔料を用いると、赤外線反射性能を高めることができるため、遮熱性をより一層向上させることができる。
【００４８】
本実施形態の塗料が赤外線反射無機顔料を含有する場合、塗料中の赤外線反射無機顔料の含有量としては、赤外線反射性能を効果的に発揮させる観点から、１質量％以上５０質量％以下が好ましい。
【００４９】
（分散剤）
本実施形態の塗料は、分散剤を更に含有することができる。本実施形態の塗料が分散剤を含有することにより、中空粒子の分散性を向上させることができるため、形成される塗膜において中空粒子を均一に配列できる。これにより、塗膜全面に亘って均一に熱伝導率及び空気伝播音を低減できる。
【００５０】
分散剤としては、塗料中において中空粒子を分散できる限り特に限定されず、例えば各種の界面活性剤等を使用することができる。中でも、中空セラミック粒子を使用する場合は、分散剤として分子内に酸性基を有する化合物が好ましい。酸性基を有する化合物は、中空セラミック粒子の表面に対してイオン的又は配位的に相互作用するので、塗料中において中空セラミック粒子を効果的に分散できる。
【００５１】
上記酸性基としてはカルボキシ基（−ＣＯＯＨ）、カルボヒドラゾン酸基（−Ｃ（＝ＮＮＨ２）ＯＨ）、カルボキシミド酸基（−Ｃ（＝ＮＨ）ＯＨ）、スルホン酸基（−ＳＯ３Ｈ）、スルフィン酸基（−ＳＯ２Ｈ）、スルフェン酸基（−ＳＯＨ）、セレノン酸基（−ＳｅＯ３Ｈ）、セレニン酸基（−ＳｅＯ２Ｈ）、セレネン酸基（−ＳｅＯＨ）等が挙げられ、中空セラミック粒子の分散性向上の観点からカルボキシ基が好ましい。
【００５２】
カルボキシ基を有する分散剤としては、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸等の高級脂肪酸又はその塩、ポリオキシエチレンラウリルスルホコハク酸又はその塩、（メタ）アクリル酸のホモポリマー、（メタ）アクリル酸と他のモノマーとのコポリマーなどが使用できる。
【００５３】
本実施形態の塗料が分散剤を含有する場合、分散剤の含有量としては、中空粒子の分散性向上の観点から中空粒子１００質量部に対し０．１質量部以上１０質量部以下が好ましい。
【００５４】
（その他の成分）
本実施形態の塗料は、上記効果を妨げない範囲で、上述した成分以外に各種溶媒、各種着色顔料、増粘剤、たるみ防止剤、沈降防止剤、凍結防止剤、可塑剤、安定剤、かび止め剤等を含有してもよい。
【００５５】
本実施形態の塗料は、上述した各成分を混合することにより調製できる。この際の混合方法は、中空粒子の中空構造が破壊されない方法である限り特に限定されず、例えばロールミル、アジテーター等の一般的な塗料用分散機による混合方法が好適に用いられる。
【００５６】
上述のように、本実施形態の塗料は、熱伝導率及び空気伝播音を低減できる中空粒子を用いるため、遮熱・遮音塗料として好適に使用することができる。
【００５７】
＜塗装物＞
次に、本発明の別の態様に係る塗装物について説明する。なお、上述した実施形態の塗料と重複する説明については省略する。
【００５８】
本実施形態の塗装物は、基材と、この基材の表面に上述した実施形態の塗料を用いて形成された塗膜とを備える塗装物である。本実施形態の塗装物によれば、上述した実施形態の塗料を用いて形成された塗膜を備えるため、上述と同様の理由により、遮熱性及び遮音性を向上させることができる。
【００５９】
基材としては、例えば遮熱性及び遮音性の少なくとも一方を付与したい領域を囲う基材、あるいは熱源や騒音源を囲う基材等が挙げられ、具体的には住宅、工場等の建築物や、冷蔵庫、貯蔵タンク、電車、飛行機、車両、船舶等の構造物の屋根、天井、外壁、内壁などが挙げられる。
【００６０】
塗膜の形成方法は特に限定されず、通常用いられている方法を適宜選択することができる。具体的には、基材の表面に、刷毛塗り、ローラー塗り、エアスプレーコーティング、エアレススプレーコーティング、ディップコーティング等の方法で塗料を塗布し、自然乾燥、加熱乾燥等の方法で塗料を乾燥させることにより、塗膜を形成できる。
【００６１】
塗膜の平均厚みの下限としては、１００μｍが好ましく、２００μｍがより好ましい。一方、平均厚みの上限としては、１０００μｍが好ましく、９００μｍがより好ましい。塗膜の平均厚みを上記下限以上とすることにより、遮熱性及び遮音性をより向上させることができる。また、塗膜の平均厚みを上記上限以下とすることにより塗工コストを低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の塗料は、遮熱性及び遮音性を向上させることができるため、例えば騒音源を有する車両や船舶等の壁面の塗装の他、住宅等の壁面の塗装に好適である。