(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面に、プライマー層、中塗り層および上塗り層が順次形成されている多層塗膜において、前記プライマー層は、カーボンブラックを含まず、かつ３５０〜２５００ｎｍの波長領域におけるＪＩＳ Ａ ５７５９に準拠した光線反射率が２０〜９０％であり、前記プライマー層が電着塗膜であり、基材の両面に形成されている
ことを特徴とする熱遮蔽多層塗膜。
【請求項２】
前記基材が自動車ボディである請求項１記載の熱遮蔽多層塗膜。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱遮蔽多層塗膜、例えば太陽光による自動車車内の温度上昇等を防ぐに好適な熱遮蔽多層塗膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】
炎天下に自動車を放置すると車内温度が上昇する。これを防ぐためにエアコンを使用するとガソリンの使用量が増え、ＣＯ２ガスの排出量も増加する。このような太陽光等による温度上昇、および温度抑制を目的としたエネルギー消耗の弊害は自動車のみでなく、例えば倉庫、飛行機、タンカー等の船舶においても同様である。
【０００３】
上記温度上昇を防ぐため、種々の遮熱塗料が提案されており、例えば特公昭５９−３１５４５号公報には酸化ニッケル、三酸化アンチモン等の顔料を含む熱反射エナメルが、特許第２５９３９６８号公報には重金属を含有しない黒色の太陽熱遮蔽塗料組成物が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記熱反射エナメルや太陽熱遮蔽塗料組成物は、その性質から、太陽光の当たる塗装物の最表面に塗らなければ効果がないと考えられている。そのため特に自動車等、商品の意匠（外観）が重要なファクターとなる物品については、選定できる塗料が限定されてしまうため適用が困難であった。従って、本発明が解決しようとする課題は、塗膜最表面に形成しなくても熱遮蔽効果を発揮できる塗膜を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の熱遮蔽多層塗膜は、基材表面に、プライマー層、中塗り層および上塗り層が順次形成されている多層塗膜において、前記プライマー層は、カーボンブラックを含まず、かつ３５０〜２５００ｎｍの波長領域におけるＪＩＳ Ａ ５７５９に準拠した光線反射率が２０〜９０％であり、前記プライマー層が電着塗膜であり、基材の両面に形成されている。驚くべきことに、このような特定の性質を有する塗膜をプライマー層として用いることにより、最外層部に熱遮蔽塗料を用いなくても十分な遮熱効果を得られることが判った。
【０００６】
本発明の熱遮蔽多層塗膜は自動車ボディ用に好適に使用できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明の熱遮蔽多層塗膜の一例を示す断面図である。基材１は主として金属材料であり、その例としては自動車ボディ、屋根材、倉庫外壁等に用いられる亜鉛めっき鋼等の鋼材、アルミ材が挙げられるが、その他金属以外のプラスチック類、瓦材、ガラス材等のセラミクス類にも使用可能である。
【０００８】
本発明においては基材１の上に熱遮蔽効果のあるプライマー層２が形成されている。このプライマー層２は基材１の表面のみであってもかまわないが、裏面プライマー層３を設けることでさらに遮熱効果が増大する。
【０００９】
上記プライマー層２の上には中塗り層４、さらにその上に上塗り層５が形成され、熱遮蔽多層塗膜を構成している。なお、上塗り層５の上に、さらに図示しないトップコートが設けられていても良いし、また、プライマー層２と中塗り層４との間に遮熱機能を高めるための断熱層が設けられていても良い。
【００１０】
本発明の特徴であるプライマー層２（および裏面プライマー層３）は、カーボンブラックを含まず、かつ３５０〜２５００ｎｍの波長領域におけるＪＩＳ  Ａ  ５７５９に準拠した光線反射率が２０〜９０％となる性質を有する。このような性質を有する層は、上記波長領域の光を反射する顔料を含む塗料を塗布することにより得ることができる。
この顔料としては上記波長領域の全てを反射する白色系顔料も使用できるが、その他、シアニン、マゼンタ、イエローの各顔料を適宜組み合わせ、減法混色により上記光線反射率を確保することができる。とくにマゼンタ系の顔料およびシアニン系の顔料の組み合わせは、赤外領域周辺の光線反射率を著しく高めるため好ましい。
【００１１】
上記の条件に適合するものであれば、顔料はどのようなタイプのものを用いてもよいが、例えば、酸化鉄、酸化鉛、ストロンチウムクロメート、二酸化チタン、タルク、硫酸バリウム、カドミウムイエロー、カドミウムレッド、クロムイエロー、アルミニウムフレーク等の無機顔料、また、例えば、フタロシアニンブルー、シンカシヤレッド等の有機顔料が挙げられる。もちろん、カーボンブラックはこの中に含まれない。
塗料中の顔料含有量を顔料：塗料中の不揮発分の重量比として表わした場合、０．０５〜１：１の範囲が好ましい。
【００１２】
上記顔料の分散に用いるビヒクルとしては、従来公知のアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、およびこれら樹脂の変性体等が挙げられ、塗料形態も溶剤型、水分散型、エマルジョン型等どれでも可能である。
また、塗装方法もスプレー塗装、刷毛塗り塗装、浸漬塗装、ロール塗装、流し塗装等どのような方法も使用できる。
【００１３】
ただし、本発明の熱遮蔽多層塗膜を自動車に適用する場合には、プライマー層２（および裏面プライマー層３）はカチオン電着塗料で形成することが好ましい。この場合、ビヒクルとしては耐食性、つきまわり性の点でカチオン変性エポキシ樹脂が好ましく、この樹脂を酸で中和することにより水溶性塗料として使用する。
【００１４】
上記カチオン変性エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂のエポキシ環を１級アミン、２級アミンあるいは３級アミン等のアミン類によって開環してカチオン化する。
【００１５】
出発原料であるエポキシ樹脂の例としては、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等の多環式フェノール化合物とエピクロルヒドリンとの反応生成物であるポリフェノールポリグリシジルエーテル型エポキシ樹脂が挙げられる。
この樹脂は、２官能のポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ビスフェノール類、２塩基性カルボン酸等により鎖延長して用いることができる。
【００１６】
また同じくアミン類によるエポキシ環の開環反応の前に、分子量またはアミン当量の調節、熱フロー性の改良等を目的として、一部のエポキシ環に対して２−エチルヘキサノール、ノニルフェノール、エチレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテルのようなモノヒドロキシ化合物を付加して用いることもできる。
【００１７】
エポキシ環を開環し、アミノ基を導入する際に使用し得るアミン類の例としては、ブチルアミン、オクチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、メチルブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、Ｎ−メチルエタノールアミン、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミンなどの１級、２級または３級アミンを挙げることができる。なお、３級アミンは中和剤として用いる酸との塩の形でも使用できる。
【００１８】
また、アミノエチルエタノールアミンメチルイソブチルケチミンの様なケチミンブロック１級アミノ基含有２級アミンも使用することができる。これらのアミン類は、全てのエポキシ環を開環させるために、エポキシ環に対して少なくとも等しい当量で反応させる必要がある。
【００１９】
上記カチオン変性エポキシ樹脂の数平均分子量は１５００〜５０００の範囲が好ましい。数平均分子量が１５００未満の場合は、硬化形成塗膜の耐溶剤性および耐食性等の物性が劣ることがある。反対に５０００を超える場合は、樹脂溶液の粘度制御が難しく合成が困難なばかりか、得られた樹脂の乳化分散等の操作上ハンドリングが困難となることがある。さらに加熱・硬化時のフロー性が悪く、塗膜外観を著しく損ねる場合がある。
【００２０】
上記カチオン変性エポキシ樹脂からなる水溶性ビヒクルに、アンモニウム塩系等の顔料分散用樹脂に分散した上記波長領域の光を反射する顔料を添加する。その他、必要に応じて体質顔料、防錆顔料、有機溶剤、界面活性剤等を加えても良い。
【００２１】
上記カチオン電着塗料は、架橋剤として公知のブロックポリイソシアネートが使用される。このブロックポリイソシアネートはトリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等のポリイソシアネート類を、特定の温度、例えば１２０〜１５０℃で解離するメタノール、エタノール、ジエタノールアミン、オキシム、ε−カプロラクタム等のブロック剤でブロックしたものである。
【００２２】
上記中塗り層４を形成する塗料のビヒクルとしては、アルキド及びポリエステルメラミン樹脂系が好ましく、この樹脂を構成するモノマーの例としては、トリメチロールプロパン、ネオペンチルグリコール、無水フタル酸、イソフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、アジピン酸、ε−カプロラクトンが挙げられる。
【００２３】
また顔料としては、特に制限はないが、上記波長領域の光を反射する顔料を含む塗料を使用すれば、遮熱効果をさらに上昇することができる。
【００２４】
また、上記上塗り層５を形成する塗料のビヒクルとしては、ソリッドカラー用にはアルキド及びポリエステルメラミン樹脂系、メタリックカラーあるいはクリヤー用にはアクリルメラミン樹脂系等が好適に使用できる。
またソリッドカラー用、メタリックカラー用とも使用する顔料には何の制限もないため、自由な意匠を表現することができる。
【００２５】
本発明の熱遮蔽多層塗膜を形成手順の一例を挙げると、基材１を脱脂・洗浄、化成処理後、電着槽へ浸漬してプライマー層２（および裏面プライマー層３）を被覆させ、水洗後、１２０〜１５０℃で焼き付ける。
次にスプレー塗装により中塗り層４および上塗り層５を順次塗布する。焼付けは各層別々に行うこともできるが、上塗り層５およびクリヤーコート層を同時に焼付ける２コート１ベーク法によることが好ましい。
【００２６】
また、さらに熱遮蔽性を上昇させる目的でプライマー層２と中塗り層４との間に断熱層を設ける等、必要に応じて層を増減してもかまわない。
【００２７】
プライマー層２および裏面プライマー層３の乾燥膜厚は熱遮蔽効果を維持するために少なくとも１０μｍ、好ましくは１０〜３０μｍ、さらに好ましくは１５〜２０μｍである。また、中塗り層４および上塗り層５の乾燥膜厚はそれぞれ２０〜５０μｍ、好ましくは３０〜４０μｍである。
【００２８】
【実施例】
次に本発明を実施例および比較例により更に詳細に説明する。なお、各例中の％は重量％を表わす。
【００２９】
実施例1
脱脂洗浄および化成処理を施した３０ｃｍ×４０ｃｍ×０．８ｍｍ厚の鉄製テストピース上に、下記組成の遮熱顔料含有電着塗料を塗装して１５０℃で焼付けた。
【００３０】
電着塗膜（プライマー層）の乾燥膜厚は２０μｍ、また３５０〜２５００ｎｍの領域における３点平均光線反射率は２２％であった。なお、光線反射率の測定は、ＪＩＳ  Ａ  ５７５９に準拠し、近赤外スペクトル測定装置（Ｕ−３５００形自記分光光度計、ＷＩランプ（ヨウ素タングステン）使用、日立製作所社製）を使用した。
【００３１】
遮熱顔料含有電着塗料組成
アミノ変性エポキシ樹脂（数平均分子量２２００）           １５．０％
赤外線反射顔料                                              ０．４％
（ベンゾイミダゾロン系、フタロシアニン系およびキナクリドン系顔料の混合物）
チタンホワイト                                             ３．３％
体質顔料（Ｓｉ−Ａｌ系）                                   １．０％
防錆顔料（Ｐｂ−Ｓｉ系）                                   ０．３％
添加剤（中和剤他）                                         ０．６％
溶剤（セロソルブ系）                                       １．８％
純水                                                     ７７．６％
【００３２】
次に、上記電着塗膜上にオルガＰ−２  ８１０１（日本ペイント社製、中塗り塗料）をスプレー塗装し、さらにその上にオルガＰ−２−１  ２０２Ｂ（日本ペイント社製、上塗り塗料）をスプレー塗装して１４０℃で同時焼付けを行った。
中塗り塗膜および上塗り塗膜の乾燥膜厚は共に４０μｍであった。
【００３３】
上記のようにして完成した熱遮蔽多層塗膜が形成されたテストピースを図２に示す温度測定用試験ボックスにセットして試験し、その結果を下記表1に示した。
【００３４】
このボックスは断熱発泡材（ポリスチレンフォーム）製の本体６および同じ材質のふた７とからなる。
【００３５】
温度測定試験を行うには、先ず本体６にテストピース８を載せて枠７で固定する。また、テストピース８の外面に表面温度測定用熱電対９を、裏面に裏面温度測定用熱電対１０を、さらに本体６の中央部にボックス中央温度測定用熱電対１１を設置し、それぞれの温度は温度計１２（ＨＲ２５００Ｅ、横河電機社製）で測定する。そしてテストピース８の中央上方１５ｃｍの位置に１００Ｖ、２００Ｗの赤外線ランプ１３（東芝レフランプＲＦ、東芝社製）を置いて熱線を照射し、１時間経過後の各温度を測定した。
【００３６】
実施例２〜４および比較例１〜４
上塗り層、中塗り層、電着層、裏面電着層に使用する塗料の変更、温度測定用試験ボックスの種類変更、および断熱層の追加等を行い、その他は実施例１と同様にしてテストピースを作成し、温度測定試験を行った。なお、いくつかの例で使用した上記断熱層は、中塗り層と電着層との間に設けた層であり、その塗料組成は下記の通りである。
【００３７】
断熱層の塗料組成
ポリエステル樹脂                                          ２９．８％
（数平均分子量２５００、酸価６、ＯＨ価１００）
メラミン樹脂（ブチル化メラミン、数平均分子量１２００）    １０．０％
エポキシ樹脂                                                ４．０％
（エピクロルヒドリン−ビスフェノール型、数平均分子量９００）
中空ビーズ（セラミック製）                                  １．０％
界面活性剤（非シリコン系）                                  ０．２％
溶剤                                                      ４５．０％
（芳香族炭化水素系、エステル系およびアルコール系の混合物）
【００３８】
また、比較例で使用した電着層形成用塗料であるパワートップＶ６（日本ペイント社製）の組成は下記の通りである。
【００３９】
比較例の電着塗料組成
アミノ変性エポキシ樹脂（数平均分子量２２００）            １５．０％
カーボンブラック                                            ０．１％
チタンホワイト                                              ３．６％
体質顔料（Ｓｉ−Ａｌ系）                                    １．０％
防錆顔料（Ｐｂ−Ｓｉ系）                                    ０．３％
添加剤（中和剤他）                                          ０．６％
溶剤（セロソルブ系）                                        １．８％
純水                                                      ７７．６％
比較例の電着塗膜の３５０〜２５００ｎｍの領域における３点平均光線反射率は、１２．０％であった。
各実施例および比較例の仕様および試験結果を表１、表２に示した。
【００４０】
上記各実施例および比較例の結果から明らかなように、上塗り層に遮熱塗料を使用しなくてもボックス中央温度は十分に低下させることが可能であることが判明した。
【００４１】
【表１】
0004132506.tif 000002
【００４２】
【表２】
0004132506.tif 000003
【００４３】
【発明の効果】
上記のように本発明によれば、熱遮蔽多層塗膜の少なくともプライマー層には、カーボンブラックを含まず、かつ３５０〜２５００ｎｍの波長領域におけるＪＩＳ  Ａ  ５７５９に準拠した光線反射率が２０〜９０％である塗料を使用しているため、十分な遮熱効果を示す。最外層部に熱遮蔽塗料を用いなくても、太陽光は、上層の塗膜を透過してプライマー層に達して、このプライマー層で太陽光を反射するために遮蔽効果が得られる。
【００４４】
また、最外層の塗装については熱遮蔽塗料を用いないで済むため、外観に影響を与えず、したがって自動車等、意匠が重要なファクターとなる物品に特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱遮蔽多層塗膜の一例を示す断面図である。
【図２】本発明に関する温度測定用試験ボックスの断面図である。
【符号の説明】
１  基材
２  プライマー層
３  裏面プライマー層
４  中塗り層
５  上塗り層
６  本体
７  枠
８  テストピース
９、１０、１１  熱電対
１２  温度計
１３  赤外線ランプ
【図１】
0004132506.tif 000004
【図２】
0004132506.tif 000005