(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス面への塗布に用いられる塗料であって、下記一般式（Ｉ）で表されるシランカップリング剤を、全アニオン量が７００ｍｇＣａＣＯ3／リットル以下の脱イオン水に、０．０１〜５重量％配合してなることを特徴とする、水溶性断熱塗料。
0004086275.tif 000010
（式中、Ｘはアミノアルキル基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は、各々独立してＯＨ基又は加水分解してシラノールを生成しうる基の中から選ばれ、相互に同一でも異なっていてもよい。）
【請求項２】
非イオン界面活性剤を０．００５〜３．５重量％含有する、請求項１記載の水溶性断熱塗料。
【請求項３】
前記脱イオン水の全アニオン量が６００ｍｇＣａＣＯ3／リットル以下であることを特徴とする、請求項１又は２記載の水溶性断熱塗料。
【請求項４】
前記脱イオン水の全アニオン量が５１．３〜６００ｍｇＣａＣＯ3／リットルであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の水溶性断熱塗料。
【請求項５】
前記シランカップリング剤がＮ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシランである、請求項１〜４のいずれかに記載の水溶性断熱塗料。
【請求項６】
さらにアルコールを１〜１０重量％含有してなることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の水溶性断熱塗料。
【請求項７】
さらに酢酸又は酢酸とアルコールの混合物を０．１〜２重量％含有してなることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の水溶性断熱塗料。
【請求項８】
ガラス面へ塗布することにより、ガラスの熱容量に対し１０％以下の熱容量及びガラスの放射熱吸収率に対し６０％以下の放射熱吸収率を有する熱伝導性透明層を形成する、請求項１〜７のいずれかに記載の水溶性断熱塗料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低温帯域側に位置する熱伝導性基体と高温帯域側に位置する熱伝導性透明層とからなる複合断熱板において、熱伝導性透明層を簡便に形成しうる水溶性断熱塗料、及びそれを用いた断熱板、並びに断熱方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、密閉された空間、例えば建物や容器などにおいて、内部から外部、外部から内部への熱の伝達を遮断するために、各種の無機質又は有機質の断熱材が用いられているが、これらはそれ自体熱伝導性の低い材料を用いて熱の伝達を抑制したり、気体のような熱伝導性の低い物質を細孔や空隙に封入して熱の移動を抑制したりするものである。
【０００３】
このような断熱材において、その断熱効果を高めるには、断熱材の厚さを増加させることが考えられるが、コスト高や容量増大など実用面での不利を伴う。また、細孔や空隙を多くすることも考えられるが、機械的強度や気体の対流による熱伝達の増大などから限界がある。
【０００４】
これに対し、本発明者は、先に、低温側表面から高温側表面に向けて温度傾斜を形成させて熱の伝達を阻止するという新しい原理に基づく断熱材及びそれを用いた断熱方法を提案した。それによれば、熱伝導性基体と、該基体の熱容積及び放射熱吸収よりも小さい熱容積及び放射熱吸収を持つ熱伝導性透明層との複合体を断熱板として用い、これを基体が高温側に、透明層が低温側にくるように高温帯域と低温帯域との間に配置することにより、高温帯域から低温帯域への放熱を有効に遮断できる（特許第２６２４５７５号公報）。
【０００５】
しかしながら、熱伝導性基体として、例えばガラス等を用いる場合、熱伝導性透明層の形成は必ずしも容易ではなかった。すなわち、住宅の窓ガラス、車の窓ガラス等において熱伝導性透明層を形成するには、通常、あらかじめフィルム状またはシート状に形成した透明層を基体表面に熱融着や接着により貼着する方法、プラスチックを適当な溶剤に溶かして基体上に塗布し乾燥、固化させる方法、化学蒸着、真空蒸着、無電界めっきなどで固着させる方法などがとられるが、これらの方法では、大掛かりな設備が必要となつたり、有機溶剤系のプラスチックを用いるとプラスチックを溶かすための溶剤の回収処理が必要となる。また、既存のガラス面等に後から水溶性のプラスチックを用いて熱伝導性透明層を形成しようとすると、乾燥時間が遅く塗りムラが多く発生してしまう欠点があった。
【０００６】
したがって、コーター等により各種フィルムに均一に塗布したフィルムまたはシートにしないと貼付することが難しく、また、これらのフィルムやシートを窓ガラス等に貼着するには専門の作業員が必要となり経済的にも不利であった。
よって、上記複合断熱材においてガラス等の熱伝導性基体の一面に、密着性及び耐久性に優れた熱伝導性透明層を、均一且つ簡単に形成するための有効な方法の開発が、待たれていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、熱伝導性基体の一面に密着性および耐久性に優れた熱伝導性透明層を均一かつ簡便に形成するための水溶性断熱塗料、及びかかる熱伝導性透明層を配設した複合断熱板、並びに基体面を伝達する熱を有効に遮断する断熱方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討した結果、シランカップリング剤を脱イオン水に配合することにより、密着性および耐久性に優れた熱伝導性透明層を均一かつ簡便に形成しうる水溶性断熱塗料が得られることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明は、以下の（１）〜（１２）に示す水溶性断熱塗料、それを用いた断熱板ならびにその製造方法、及びそれを用いた断熱方法に関する。
【００１０】
（１）ガラス面への塗布に用いられる塗料であって、下記一般式（Ｉ）で表されるシランカップリング剤を、全アニオン量が７００ｍｇＣａＣＯ3／リットル以下の脱イオン水に、０．０１〜５重量％配合してなることを特徴とする、水溶性断熱塗料。
【００１１】
【化２】
0004086275.tif 000002
【００１２】
（式中、Ｘはアミノアルキル基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は、各々独立してＯＨ基又は加水分解してシラノールを生成しうる基の中から選ばれ、相互に同一でも異なっていてもよい。）
【００１３】
（２）非イオン界面活性剤を０．００５〜３．５重量％含有する、（１）記載の水溶性断熱塗料。
【００１４】
（３）前記脱イオン水の全アニオン量が６００ｍｇＣａＣＯ3／リットル以下であることを特徴とする、（１）又は（２）記載の水溶性断熱塗料。
【００１５】
（４）前記脱イオン水の全アニオン量が５１．３〜６００ｍｇＣａＣＯ3／リットルであることを特徴とする、（１）〜（３）のいずれかに記載の水溶性断熱塗料。
【００１６】
（５）前記シランカップリング剤がＮ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシランである、（１）〜（４）のいずれかに記載の水溶性断熱塗料。
【００１７】
（６）さらにアルコールを１〜１０重量％含有してなることを特徴とする、（１）〜（５）のいずれかに記載の水溶性断熱塗料。
【００１８】
（７）さらに酢酸又は酢酸とアルコールの混合物を０．１〜２重量％含有してなることを特徴とする、（１）〜（６）のいずれかに記載の水溶性断熱塗料。
（８）ガラス面へ塗布することにより、ガラスの熱容量に対し１０％以下の熱容量及びガラスの放射熱吸収率に対し６０％以下の放射熱吸収率を有する熱伝導性透明層を形成する、（１）〜（７）のいずれかに記載の水溶性断熱塗料。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
１．水溶性断熱塗料
本発明の水溶性断熱塗料は、シランカップリング剤を脱イオン水に配合してなることを特徴とする。すなわち、本発明の水溶性断熱塗料は、基材である水にシランカップリング剤を溶解させたものである。
【００２０】
（１）シランカップリング剤
本発明で用いられるシランカップリング剤は、下記一般式（Ｉ）で表されるものである。
【００２１】
【化３】
0004086275.tif 000003
【００２２】
ここで、式（Ｉ）中、Ｘはアミノアルキル基を表す。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3は、各々独立してＯＨ基又は加水分解してシラノールを生成しうる基の中から選ばれ、相互に同一でも異なっていてもよい。
【００２３】
Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3基の具体例としては、ＯＨ基の他、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アリルオキシ基、ハロゲン基等が挙げられる。好ましくは、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、あるいは塩素等のハロゲン基である。
【００２４】
かかるシランカップリング剤としては、具体的には、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（βメトキシエトキシ）シラン、β−（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、ν−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ν−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、ν−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３，４−エポキシシクロへキシルエチルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（βアミノエチル）γ―アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（βアミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（βアミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。
【００２５】
これらのうち、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（βメトキシエトキシ）シラン、β−（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、ν−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、ν−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、ν−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３，４−エポキシシクロへキシルエチルトリメトキシシランなどのシランカップリング剤は、水溶液中でシラノ−ル基の縮合反応が早く起こってゲル化しやすいため、脱イオン水にシランカップリング剤を配合した後すぐにガラス等の基体に塗布するのが好ましい。
シランカップリング剤のなかには、加水分解しにくいものもあるので、そのような場合は酢酸や酢酸とアルコールの混合物を０．１〜２重量％程度混合させて加水分解速度を速めることもできる。なお、エポキシ基を含有するシランカップリング剤は、水単独または水とアルコールでは加水分解が進まない場合があるので、そのときは触媒を用いるとよい。
【００２６】
アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（βアミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（βアミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（βアミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノアルキル基を含有するシランカップリング剤は、通常、加水分解速度が速く、触媒も不要である。そして、アミノ基との相互作用により、水溶液中で安定にゲル化するまでに時間がかかる。したがって、長期保存して使用する場合には、アミノアルキル基を含有するシランカップリング剤を用いるのが好ましい。ただし、あまり長く保存するとアミノ基が酸化されてＮＯ2となり赤や黄色に呈色するため、長期保存して使用する場合には、酸化防止剤等を併用するのが好ましい。
【００２７】
かかるシランカップリング剤は、所望により当業技術者により容易に合成できる。また、各種市販品を使用することもでき、例えば商品名「ＫＢＥ４０３」、「ＫＢＭ６０３」、「ＫＢＭ６１２３」（いずれも信越化学工業株式会社製）などが入手可能である。
【００２８】
一般的に物体に塗料を付着させるときには、ポーラーな物体にはポーラーな塗料、ノンポーラーな物体にはノンポーラーな塗料を使うと付着しやすいことが知られている。例えば、きれいなガラス表面は電気的に不均衡であるために非常にポーラーであるが、多くのプラスチックスはノンポーラーであるためガラス表面に付着しにくい。このため、ガラスとプラスチックスを密着させるために、−ＯＨ基、−ＣＯＯＨ基、−Ｃ＝Ｏ基、−ＣＯＯＣＨ3基のような極性群をもったエポキシ、ブチラ−ル、ポリビニルアセテート、ポリアクリレート等が用いられている。また、ポーラーなガラス表面とノンポーラーなプラスチックスを付着させるためのバインダーとして、各種のシランカップリング剤が使用されている。
【００２９】
しかしながら、本発明では、シランカップリング剤を単なるバインダーとしてではなく、それ自体で熱伝導性透明層を形成し断熱効果を発揮しうることを見出したものである。したがって、ポーラーなガラス等の基体表面にシランカップリング剤を含む塗料を塗布するだけで、密着性のみならず、優れた断熱効果を有する熱伝導性透明層を形成することができる。
【００３０】
シランカップリング剤の加水分解反応については明確でない部分も多いが、シランカップリング剤のアルコキシシリル基（Ｓｉ−ＯＲ）は、水に溶解するとただちに加水分解されシラノ−ル基となり無機物（金属）等と結合し、Ｓｉ−Ｏ−Ｍ（無機物・金属等）結合が形成すると考えられる。そして、基体表面にはシラノール基が定温で乾燥中に重合が起こり、鎖状のポリシロキサンの被膜を形成する。
【００３１】
この表面に形成されたポリシロキサンの被膜とガラス等の基体との密着はカップリング反応によるもので、単にガラスにポリマーが密着するのとは異なり、密着性および耐久性にも非常に優れた熱伝導性透明層を形成することができる。そして、このポリシロキサンの被膜が、意外なことに、ガラス板等に優れた断熱効果をもたらす。
【００３２】
尚、上記式で表されるシランカップリング剤はポリマーとの配合によりメタリック塗料組成物（特公平６−１９０８０）や撥水型防汚塗料組成物（特開平６−１９２５９６）として使われているが、シランカップリング剤単体およびその組成物を断熱塗料とした事例はなく、さらに、それを水溶性にした断熱塗料の事例はない。
【００３３】
また、Ｓｉ−ＯＨ基は、ガラスばかりでなく他のセラミックスやＡｌ、Ｓｉ、Ｆｅなどの金属や無機物とも反応するため、鉄板やアルミ板等の各種物質に熱伝導性透明層を簡単に形成することができ、本発明者が先に提案した温度傾斜の形成を利用した断熱板（特許第２６２４５７５号公報）を容易に形成することができる。
【００３４】
（２）脱イオン水
本発明の水溶性断熱塗料に用いられる基材である水は、全アニオン量が７００ｍｇＣａＣＯ3／リットル以下の脱イオン水である。
すなわち、シランカップリング剤を混合する前の水（他の任意成分をすべて溶解した後）の全アニオン量が７００ｍｇＣａＣＯ3／リットル以下、好ましくは、６００ｍｇＣａＣＯ3／リットル以下、さらに好ましくは５８０ｍｇＣａＣＯ3／リットル以下とする。
【００３５】
水中でシラノール基は、懸濁している無機物（金属）及びその化合物や溶解している無機物（金属）及びその化合物等と結合する。そして、水中で塩を構成している無機イオン、例えばＣａ2+、Ｎａ+、Ｋ+、Ｍｇ2+、Ｆｅ2+、Ｆｅ3+などと結合する。そして、シラノール基は弱酸性で陽イオン交換能をもつため、水中に遊離している陰イオンが存在するとシラノール基と反応する。
【００３６】
したがって、シランカップリング剤を溶解する水は、ろ過およびイオン交換等の方法を用いて水中の無機物（金属等）の懸濁物および水中に溶解している無機イオン、遊離している陰イオンを除去したものを用いる必要がある。すなわち、全カチオン及び遊離している陰イオンを一定範囲以下に除去した脱イオン水を用いる必要がある。
【００３７】
中性の水中においてカチオンは全て塩を構成している。したがって、カチオンの量を測定するにはアニオンの量を測定すればよい。そして、過マンガン酸カリウムにより酸化滴定すると塩構成アニオンと水中に遊離している陰イオン（遊離炭酸・ケイ酸等）も測定することができる。すなわち、全アニオン（塩構成アニオン＋遊離している陰イオン）を測定することにより全カチオン及び遊離している陰イオンの測定ができる。したがって、ここでいう全アニオンとは、全カチオン（塩構成カチオン）＋遊離している陰イオンのことをいう。
【００３８】
本発明においては、測定した全アニオン量の単位として、過マンガン酸カリウム消費量をＣａＣＯ3の量に換算した「ｍｇＣａＣＯ3／リットル」を用いた。よって、過マンガン酸カリウムによる方法以外の方法により全カチオン及び遊離している陰イオンの量を測定して求めた数値であっても、それをＣａＣＯ3の量に換算すれば本発明の全アニオン量（ｍｇＣａＣＯ3／リットル）を求めることができる。なお、イオン除去方法は、ろ過や、陽イオン交換樹脂、陰イオン交換樹脂等を用いたイオン交換等、従来公知のいずれの方法を用いてもよい。
【００３９】
また、水中に有機物が存在すると上記一般式（Ｉ）中のＸ基と反応または相溶するため、有機物を除去した水を用いるのが好ましい。さらに、水中に有機物等が存在すると過マンガン酸カリウムを消費するので、過マンガン酸カリウム消費量の測定は、水中の有機物を取り除いた後に測定する必要がある。なお、有機物の除去も、ろ過やイオン交換等の方法で行うことができる。
【００４０】
（３）シランカップリング剤の濃度
本発明の断熱塗料中におけるシランカップリング剤の濃度は、脱イオン水全量に対し、０．００１〜１０重量％、好ましくは０．００５〜８重量％、より好ましくは０．０１〜６重量％、特に好ましくは０．０１〜５重量％である。
【００４１】
一般的にシラノ−ル基は水溶液中では非常に不安定で、経時変化によりシラノ−ル基の縮合反応が起こり、ゲル化する。シラノ−ル基がゲル化してポリシロキサンとなると，基体面とのＳｉ−Ｏ−Ｍ結合が困難となり熱伝導性透明層の形成が容易にできなくなる。そして、水に溶解しているシラノ−ル基の濃度が高いほど縮合反応は起こりやすくなる。一方、水に溶解するシランカップリング剤の量が少ないと、逆にシラノ−ル基の濃度が低くなりすぎ、表面を覆う塗膜の形成、すなわち熱伝導性透明層の形成が難しくなる。これらのことから、水に溶解するシランカップリング剤の量は、脱イオン水全体に対し上記範囲とするのがよい。
【００４２】
（４）その他の任意成分
本発明の断熱塗料を基体に塗るときに、はじきやく均等に塗りずらい場合には、濡れ性を大きくして塗りやすくするのが好ましい。濡れ性を大きくするには界面活性剤が有効であり、その種類等には特に制限はないが、通常は非イオン界面活性剤を用いるのが好ましい。
【００４３】
非イオン界面活性剤としては、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレン、ポリオキシプロピレングリコール、脂肪酸ポリエチレングリコール、脂肪酸ポリオキシエチレンソルビタン、脂肪酸アルカノールアミド等が挙げられる。
【００４４】
一般的に界面活性剤は、臨界ミセル濃度以上の濃度で初めて界面活性剤としての本当の性質が表れるが、本発明の断熱塗料においては、基体面に均等に塗ることができればよい。しかし、一方で、界面活性剤を大量に入れすぎるとヌリムラの原因となる場合がある。したがって、陽イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤の濃度は、脱イオン水全量に対し０．００５〜３．５重量％、好ましくは、０．０１〜２重量％程度とするのが好ましい。
【００４５】
また、これらの断熱塗料には、腐敗防止や加水分解促進等のため、メチルパラベンやアルコール、あるいはシランカップリング剤と反応あるいは相溶しない腐敗防止剤や酸化防止剤等を、必要に応じて含有させることができる。
アルコールを使用する場合は、メタノール、エタノール、ＩＰＡ等の低級アルコールを１〜１０重量％程度用いるのが好ましい。
【００４６】
（５）水溶性断熱塗料の製造方法
本発明の水溶性断熱塗料は、上記脱イオン水にシランカップリング剤を、必要に応じて他の任意成分とともに配合し溶解することにより得られる。配合の順番は特に制限はないが、ゲル化防止等の観点から、他の任意成分を配合した後にシランカップリング剤を配合するのが好ましい。
より好ましくは、脱イオン水にシランカップリング剤を添加後、または、メタノール、エタノール等の低級アルコールにシランカップリング剤を溶解後に脱イオン水を添加した後、必要に応じて酢酸、塩酸、Ｓｎ等の加水分解触媒を添加して、攪拌、超音波振動等を加えてシランカップリング剤溶液を調製する。
【００４７】
このようにして得られる水溶性断熱塗料は、断熱板の材料として使用される種々の基体の表面に塗布して熱伝導性透明層を形成するのに用いることができる。塗布しうる基体としては、最も好ましいものはガラスであるが、これに限られず、金属、金属酸化物、セラミックス、プラスチックス、ゴム類などの熱的に不透明な無機質及び有機質材料を挙げることができる。
【００４８】
金属の例としては、鉄、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、金、銀、クロム、ゲルマニウム、モリブデン、ニッケル、鉛、白金、ケイ素、チタン、トリウム、タングステンのような単体金属や、炭素鋼、ニッケル鋼、クロム鋼、クロムモリブデン鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金、黄銅、青銅のような合金を挙げることができる。
【００４９】
金属酸化物の例としては、アルミナ、シリカ、マグネシア、トリア、ジルコニア、三二酸化鉄、四三酸化鉄、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化亜鉛、酸化鉛などを、またセラミックスの例としては、ガラスの他、陶磁器、焼結炭化ケイ素、焼結窒化ケイ素、焼結炭化ホウ素、焼結窒化ホウ素などをそれぞれ挙げることができる。
【００５０】
プラスチックスの例としては、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、ケイ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、酢酸セルロース樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、ポリビニルホルマール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、アイオノマー、塩素化ポリエーテル、エチレン・α−オレフィン共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、塩素化ポリエチレン、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリールスルホン、ポリエーテル・エーテルケトンなどを、またゴム類の例としては、天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどをそれぞれ挙げることができる。
【００５１】
これらを基体として用いる場合には、充填剤、着色剤などを配合して熱的に不透明にすることが好ましい。
その他、花崗岩、大理石などの鉱石類、煉瓦、コンクリート等の窯業製品、スギ、マツ、ヒノキなどの木材、綿布、麻布、パンヤ布、紙などの繊維製品、皮革類なども所望に応じ用いることができる。
【００５２】
２．断熱板
本発明の断熱板は、高温帯域と低温帯域との間に配置して、高温帯域から低温帯域への放熱を遮断するための断熱板であって、低温帯域側に位置する熱伝導性基体と、高温帯域側に位置する熱伝導性透明層との複合体から構成される。
【００５３】
（１）熱伝導性基体
本発明の断熱板における熱伝導性基体の材料は特に限定されず、上述した水溶性断熱塗料を塗布しうる金属、金属酸化物、セラミックス、プラスチックス、ゴム類などの無機質及び有機質材料の中から選択することができるが、最も好ましくはガラス板である。
かかる熱伝導性基体の厚さは、好ましくは０．５〜１０ｍｍ、より好ましくは１〜６ｍｍ程度の範囲であるが、保冷倉庫や大型の装置など寸法の大きいものに用いる場合は、さらに厚くすることもできるし、また電子装置などの小型のものの場合にはさらに薄くすることもできる。
【００５４】
（２）熱伝導性透明層
本発明の断熱板における熱伝導性透明層は、上述した本発明の水溶性断熱塗料による塗布層によって構成されている。より具体的には、前記水溶性断熱塗料を基体の一面に塗布し、乾燥させることにより形成される。透明層の厚さは、好ましくは１〜１０００μｍ、より好ましくは１〜５００μｍの範囲であるが、上述したように寸法の大きいものに用いる場合はさらに厚くすることもできるし、また小型のものの場合にはさらに薄くすることもできる。
【００５５】
（３）断熱板
本発明の断熱板は、高温帯域側に位置する熱伝導性透明層の熱容量及び放射熱吸収率が、低温側に位置する熱伝導性基体の熱容量及び放射熱吸収率よりも小さくなるように形成することが好ましい。より詳しくは、熱伝導性透明層の放射熱吸収率が熱伝導性基体の放射熱吸収率の６０％以下、好ましくは５０％以下、及び熱伝導性透明層の熱容量が熱伝導性基体の熱容量の１０％以下、好ましくは５％以下となるように、両層を形成することが望ましい。このように高温帯域側と低温帯域側の層において、熱容量及び放射熱吸収率に差を設けることにより、後述するように、熱伝達が効果的に阻止され、断熱効果が奏されることとなる。
【００５６】
本発明の断熱板の形状には特に制限はなく、方形状、円形状、筒状、半球状、球状など任意の形状に形成することができるし、また波形表面、凹凸表面、突起状表面などの表面形状に加工されたものでもよい。
本発明の断熱板は、従来の発泡スチレン、発泡ウレタンなどの断熱材と併用することもできる。
【００５７】
（４）断熱板の製造方法
本発明の断熱板は、熱伝導性基体（ガラス等）の一面に上記水溶性断熱塗料を塗布し、乾燥させることにより製造することができる。シランカップリング剤による処理の方法は、通常、湿式処理または乾式処理がある。本発明の断熱塗料の塗布方法は、いずれの方法によるものであってもよく、基体上に塗布層を形成するのに慣用されている種々の方法の中から任意に選ぶことができる。
【００５８】
３．断熱方法
本発明の断熱板を用いて断熱するには、高温帯域と低温帯域との間に、前記断熱板を、熱伝導性基体（ガラス等）が低温帯域側に位置し、熱伝導性透明層（水溶性断熱塗料を塗布して得られる塗布層）が高温帯域側に位置するように配置し、高温帯域から低温帯域への放熱を遮断する。
ここで、基体に熱伝導性透明層を形成したときの熱伝達について、基体がガラスの場合を例に、以下に説明する。対流による熱伝達は、次式であらわされる。
【００５９】
【数１】
ｑ＝α1（Ｔr−Ｔ1）
＝λ／Ｌ（Ｔ1−Ｔ2）
＝α2（Ｔ2−Ｔo）
【００６０】
ここで、ｑ＝熱流、α1＝高温帯域の流体の熱伝達係数、α2＝低温帯域の流体の熱伝達係数、Ｔr＝高温帯域の流体の温度、Ｔo＝低温帯域の流体の温度、Ｔ1＝ガラスの高温帯域の温度、Ｔ2＝ガラスの低温帯域の温度、λ＝ガラスの熱伝導率、Ｌ＝ガラス板の厚さをそれぞれ表す。
また、形態係数などを除いた平行２平面間の放射による熱伝達は、次式であらわされる。
【００６１】
【数２】
ｑ＝5.67ｆε[（Ｔ1／100）4−（Ｔ1／100）]4
ｆε（放射係数）＝１／（１／ε1＋１／ε2）−１
【００６２】
ここで、ｆε＝放射係数、ε1＝高温物体の放射率、Ｔ1＝高温物体の温度、ε2＝低温物体の放射率、Ｔ2＝低温物体の温度をそれぞれ表す。
また、熱源から放射される放射熱の中心波長は、ウィーンの法則によりλｍ（中心波長）＝２８９８／Ｔ（絶対温度）で表される。通常ガラスは、２．５μｍ以下のような短い波長は透過し、それ以上の長い波長はほとんど吸収するので次式が成立する。
【００６３】
【数３】
αλ＋ρλ＋τλ＝１
【００６４】
ここで、αλ＝吸収率、ρλ＝反射率、τλ＝透過率を表す。
つまり、ガラスは熱源から放射される最大強度の中心波長が２．５μｍ以下（ウィーンの法則により計算される）のような短い波長は透過するので熱的に透明である。そして、最大強度の中心波長が２．５μｍ以上の長い波長（ウィーンの法則により計算される）に対しては、透過しないので熱的に不透明である。したがって、２．５μｍ以下の波長に対し熱的に不透明な物質を混合したり着色することによりガラスを透過する２．５μｍ以下の波長に対し熱的に不透明にすることができる。
【００６５】
ガラス面に熱伝導性透明層を形成したときの対流・伝導による熱流は、次式で表される。
【００６６】
【数４】
ｑ＝α1（Ｔr−Ｔ1）
＝λｆ／Ｌｆ（Ｔｆ−Ｔ１）＋λｇ／Ｌｇ（Ｔ１−Ｔ３）
＝α2（Ｔ2−Ｔo）
【００６７】
ただし、ｑ＝熱流、α1＝高温帯域の流体の熱伝達係数、α2＝低温帯域の流体の熱伝達係数、Ｔr＝高温帯域の流体の温度、Ｔo＝低温帯域の流体の温度、Ｔｆ＝熱伝導性透明層の高温帯域の温度、Ｔ1＝基体と透明層の界面の温度、Ｔ2＝基体の低温帯域の温度、λｆ＝塗布膜の熱伝導率、Ｌｆ＝塗布膜の厚さ、λｇ＝ガラスの熱伝導率、Ｌｇ＝ガラスの厚さを表す。
【００６８】
通常、ガラス面には、高温側から対流熱と放射熱が同時に伝達される。ガラスの高温側に、熱源から放射される放射熱の中心波長に対し放射熱を透過する熱的に透明な熱伝導性透明層を形成すると、放射熱は熱的に透明な熱伝導性透明層を透過してガラス面に吸収され発熱し、熱伝導性透明層とガラスの界面において温度上昇が起こる。
そして、熱伝導性透明層には放射熱の吸収が少ないため熱伝導性透明層の発熱は小さく温度上昇も小さくなる。
【００６９】
このような状態が発生すると、瞬間的に熱伝導性透明層からの熱伝導と熱伝導性透明層とガラス界面で放射熱を吸収したときの熱がプラスされ、熱伝導性透明層とガラスの界面の温度Ｔ１が熱伝導透明層の高温帯域の温度Ｔfに対し高くなり、熱伝導性透明層内の熱伝導が停止し、高温側流体から熱伝導性透明層表面への対流による熱伝達は停止する。
【００７０】
そして、すぐにガラス面から低温側流体への放熱により熱伝導性透明層とガラス界面の温度Ｔ１が低下し、高温帯域側の熱伝導透明層の表面温度より低くなると熱伝導透明層内の熱移動が起こる。そして、高温側流体から熱伝導性透明層への対流による熱伝達が再び起こる。
熱伝導性透明層をガラス面に形成したときの熱伝達は、上記の繰り返しであると考えられる。
【００７１】
また、物体は、熱容量が大きいと温まりにくく冷めにくい、そして、熱容量が小さいと温まりやすく冷めやすい。したがって、熱伝導性透明層の熱容量をガラスの熱容量に対し小さくすると、ガラスの蓄熱は熱伝導性透明層より大きいため、一度ガラスの温度が高くなると冷めにくくなり、高温帯域側の熱伝導性透明層の表面温度に対し低くなる時間が遅くなる。
【００７２】
したがって、高温帯域側に放射熱吸収率が少なく、放射熱吸収による温度上昇が小さい熱伝導性透明層を配置すると、高温帯域側の熱伝導性透明層の表面温度は低くなる。
【００７３】
そして、放射熱吸収率が大きいガラス面に放射熱が吸収し、熱伝導性透明層とガラス界面の温度Ｔ１が高くなり、熱伝導性透明層内の熱伝導が停止し、高温側流体から熱伝導性透明層表面への対流による熱伝達は停止する。
【００７４】
また、熱伝導性透明層の熱容量に対しガラスの熱容量を大きくすると、熱伝導性透明層とガラス界面の温度Ｔ１の温度低下が遅くなり熱伝導性透明層内の熱移動、そして、高温側流体から熱伝導性透明層への対流による熱伝達が減少する。
【００７５】
したがって、本発明の断熱塗料をガラスの一面に塗布し、ガラスの熱容量に対し１０％以下の熱容量及びガラスの放射熱吸収率に対し６０％以下の放射熱吸収率を有する熱伝導性透明層を形成し、塗布面を高温側に配置することにより、効果的に断熱することができる。
【００７６】
このようにして、本発明の断熱板は、住宅や保冷倉庫、保冷車両などの天井材、壁材、床材、保温・保冷容器などの各種容器の素材などとして好適に利用することができる。
【００７７】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
【００７８】
【実施例１】
陽イオン交換樹脂および陰イオン交換樹脂を用いて精製した水にＣａＣＯ3、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＭｇＳＯ4、ＦｅＳＯ4の塩構成物、および遊離酸としてＳｉＯ2を混合した、全アニオンがそれぞれ５１．３、１０２．７、３０２．５、５５８．９、７５０（単位はいずれも「ｍｇＣａＣＯ3／リットル」）の脱イオン水を作成した。
この水にＮ−β（アミノエチル）γ―アミノプロピルトリエトキシシラン（商品名「ＫＢＭ６０３」：信越化学株式会社製）を溶解して０．００１％、０．００５％、０．０１％、０．１％、１．０％、３．０％、５．０％、６．０％（いずれも重量％；以下同様）の溶液を作成した。次に、その溶液を６０℃に保った恒温槽の中に入れ、２４時間経過後の溶液のゲル化状態を目視により確認した。この結果を表１に示す
【００７９】
【表１】
0004086275.tif 000004
【００８０】
全アニオンが７００ｍｇＣａＣＯ3／リットルを超える脱イオン水にシランカップリング剤Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン（ＫＢＭ６０３：信越化学株式会社製）を６．０％混合させると、ゲル化することが分かる。
【００８１】
【実施例２】
実施例１で作成した脱イオン水に酢酸を１．２重量％混合した溶液に、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＫＢＭ４０３：信越化学株式会社製）を溶解して０．００１％、０．００５％、０．０１％、０．１％、１．０％、３．０％、５．０％、６．０％の溶液を作成した。次に、その溶液を６０℃に保った恒温槽の中に入れ、２４時間経過後の溶液の状態を目視により確認した。この結果を表２に示す
【００８２】
【表２】
0004086275.tif 000005
【００８３】
全アニオンが７００ｍｇＣａＣＯ3／リットルを超える脱イオン水にγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＫＢＭ４０３：信越化学株式会社製）を６．０％混合させると、ゲル化することが分かる。
【００８４】
【実施例３】
実施例１で作成した脱イオン水にシランカップリング剤（ＫＢＭ６１２３：信越化学株式会社製）を溶解して０．００１％、０．００５％、０．０１％、０．１％、１．０％、３．０％、５．０％、６．０％の溶液を作成した。次に、その溶液を６０℃に保った恒温槽の中に入れ、２４時間経過後の溶液の状態を目視により確認した。この結果を表３に示す。
【００８５】
【表３】
0004086275.tif 000006
【００８６】
全アニオンが７００ｍｇＣａＣＯ3／リットルを超える脱イオン水にシランカップリング剤（ＫＢＭ６１２３：信越化学株式会社製）を６．０％混合させると、ゲル化することが分かる。
【００８７】
【実施例４】
実施例１で用いた全アニオン５１．３ｍｇＣａＣＯ3／リットルの脱イオン水にＮ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン（ＫＢＭ６０３：信越化学株式会社製）を溶解して０．００１％、０．００５％、０．０１％、０．１％、１．０％、３．０％、５．０％、６．０％の溶液を作成した。また、縦０．３５ｍ、横０．５５ｍの同一の大きさのガラスを９枚用意した。そして、その一面に各濃度調整した溶液を塗布し、自然乾燥させた。
次に、室温２０℃、湿度５０％に設定した部屋で、縦０．３５ｍ、横０．５５ｍ、奥行き０．６０ｍの一面が開放された同一の冷蔵庫９個を用意し、その開口部に塗布されていないガラス面が冷蔵庫側（低温側）になるように取り付けた。次に、冷蔵庫内の温度を−１０℃に保ち、１時間経過後のガラス表面に発生する結露の状態を観測し、断熱効果を確認した。この結果を表４に示す
【００８８】
【表４】
0004086275.tif 000007
【００８９】
濃度０．０１重量％以上のシランカップリング剤含有塗料をガラスに塗布すると、断熱効果の向上により結露が発生しないことが分かる。
【００９０】
【実施例５】
室温２０℃、湿度５０％に設定した部屋で、縦０．３５ｍ、横０．５５ｍ、奥行き０．６０ｍの一面が開放された同一の冷蔵庫４個を用意した。そして、実施例１で作成したゲル化なしの溶液、ゲル化少しありの溶液、ゲル化が多い溶液をそれぞれ用いて、縦０．３５ｍ、横０．５５ｍの同一の大きさのガラスの一面に塗布した。そして、塗布されていないガラス面が冷蔵庫側（低温側）になるように取り付けた。次に、冷蔵庫内の温度を−１０℃に保ち、１時間経過後のガラス表面に発生する結露の状態を観測し、断熱効果を確認した。この結果を表５に示す。
【００９１】
【表５】
0004086275.tif 000008
【００９２】
シラノール基のゲル化が多くなり熱伝導性透明層の塗膜が形成されないと、断熱効果が減少して結露防止効果が低下することが分かる。
【００９３】
【実施例６】
一方が開放されている外寸法：縦０．３３ｍ×横０．３９ｍ×高さ０．２４ｍの同一の発泡スチロール製の箱を７個用意した。また、熱源として、ベークライト製の板、ヒーター、厚さ１０ｍｍ、縦５０ｍｍ、横５０ｍｍのアルミニウム板、及び放熱フィンをこの順番に重ね、フィンとベークライト製の板をボルトで締めて密着させたものを同様に７個用意した。さらに、実施例１で作成した重量濃度０．００１％、０．００５％、０．０１％、０．１％、１．０％、３．０％、５．０％の溶液（断熱塗料）をガラスの一面に塗布したガラス板（断熱板）および塗布しないガラス板を用意した。
【００９４】
発泡スチロール製の箱の中に上記熱源を配置し、次いでガラス板を、断熱板の場合は断熱塗料の塗布面が内側（高温側）になるように、前記発泡スチロール製の箱の開放部分にシリコーンシーラントにより密着させ、試験体を作製した。
そして、室温８℃、湿度２５％に設定した部屋の中央部に、前記試験体をガラス面を上に向けて配置した。ヒーターは、１００Ｖ・１５０Ｗのものを用い、キクスイ株式会社製の整流器により２４Ｗ（４０Ｖ・０．６０Ａ）の電力を印加して発熱させ、発熱開始時の温度及び平衡となった９０分後の温度を比較した。また、ガラスに対する熱容量の割合は、レニョ−熱量計、冷却法による比熱測定器及び電子天秤を用いて測定した。そして、ガラスに対する放射熱吸収率の割合は、上記の溶液をアルミ板に塗布し、島津フーリエ変換赤外線分光光度計ＦＴＩＲ−８９００を用いて測定した。結果を表６に示す。
【００９５】
【表６】
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【００９６】
重量濃度０．００１％、０．００５％、０．０１％、０．１％、１．０％、３．０％、５．０％のシランカップリング剤の溶液をガラスに塗布すると、ガラスだけの場合に対し、箱内温度が１．１〜１．４℃高くなり、断熱効果を向上させることが分かる。
【００９７】
すべての溶液を塗布すると形成される層がガラスに対する熱容量の割合が１０％以下でガラスに対する放射熱吸収率の割合が６０％以下となり、本発明の熱伝導透明層が形成されたことが分かる。
【００９８】
【発明の効果】
本発明の断熱板は、熱の伝導を抑制する絶縁材を利用する従来の断熱板と異なり、温度傾斜の形成を利用するものである。本発明の水溶性断熱塗料は、かかる断熱板の熱伝導性透明層を、簡便に形成できるだけでなく、熱伝導性基体との密着性および耐久性が格段に改善されており、工業的に非常に有用である。