(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ．光反射性を有し、ウルツ型構造を有する酸化亜鉛を主成分とする化合物からなる基体粒子表面に、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれる１種以上の金属元素を含む金属または金属化合物を被覆し、８００℃から１５００℃で熱処理することにより、
基体粒子表面に、Ｚｎ１−ｘＭｎｘＯ（０＜ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＦｅｘＯ（０＜ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＣｏｘＯ（０＜ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＮｉｘＯ（０＜ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＣｕｘＯ（０＜ｘ＜１）から選ばれる１種以上のウルツ型構造を有する発色性の無機化合物が被覆され、
該基体粒子の亜鉛元素と被覆物に含まれる金属元素の物質量の和（全金属元素）に対して、被覆物に含まれる金属元素の物質量が０．０１ｍｏｌ％から６７ｍｏｌ％であるウルツ型無機顔料、
Ｂ．結合剤、を含有し、
結合材の固形分１００重量部に対して、ウルツ型無機顔料５重量部から３００重量部含有し、
形成塗膜の光反射率が８００から１２００ｎｍの領域で１０％以上であることを特徴とする遮熱性を有する塗料組成物。
【請求項２】
基体粒子の光反射率が、８００から１２００ｎｍの領域で１０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の遮熱性を有する塗料組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遮熱性を必要とする部位、例えば、屋根、屋上、外壁等の建築物外装面、タンカー、運搬車両、一般車両、航空機等の輸送車両、各種貯蔵タンク等、各種電化製品等に有効な、遮熱性を有する塗料組成物に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
太陽光の日射による建物等の温度上昇は、建物内の冷房使用を増大させるため、消費電力エネルギー等に大きな問題を抱えている。また、輸送タンカーや種々の貯蔵タンク等の温度上昇は貯蔵されている物質の蒸発量を増加させ、家電製品等の温度上昇は故障の原因になるなど、太陽光の日射による温度上昇は様々な問題を抱えている。
【０００３】
かかる諸問題の解決方法の一つとして、太陽光を反射する遮熱塗料を塗付し、温度上昇を抑制する方法がある。
従来、遮熱塗料としては、酸化チタン等の白色顔料を用い、優れた太陽光反射率を有する遮熱塗料が用いられてきた。しかしながら、白色顔料だけでは、外観が白色のみと単調なものとなってしまうことから、近年では有色顔料を用い、任意の色に着色できる遮熱塗料が望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、有色顔料は白色顔料と比べて太陽光を吸収しやすく、遮熱効果が低下してしまう傾向がある。そこで、以下に示すような種々の試みがなされていた。例えば、特開平４−２５５７６９では、特定の太陽熱放射反射率を有する着色顔料を用いた太陽熱遮蔽塗料が記載されている。しかし、複数色の着色顔料を混合しているため、必ずしも鮮やかな色彩とはいえなかった。また、一部の着色顔料が劣化し配色のバランスが崩れて変色し易いという問題もあった。
【０００５】
特開平２−１８５５７２では、遮熱性の顔料として、（Ａ）酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化インジウム又はチタン酸ナトリウムのいずれか１種以上、（Ｂ）顔料表面が有機あるいは無機皮膜０．０１μｍ以上で被覆され太陽熱遮蔽性を発現する物質の１種以上あるいは（Ｃ）酸化ジルコニウム、酸化インジウム、酸化チタンあるいは酸化珪素のいずれか１種以上と酸化マグネシウム、酸化イットリウム、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化セリウムあるいは酸化亜鉛のいずれか１種以上との化合物の１種以上の（Ａ）〜（Ｃ）から選ばれたいずれか１種以上の太陽熱遮蔽性を発現する顔料が記載されている。
しかし、任意の色に着色するためには別途着色顔料を追加する必要がある。したがって、（Ａ）〜（Ｃ）の顔料と着色顔料を併用しなければならず、鮮やかな色彩を発現するのは困難であった。また、着色顔料を加えると遮熱効果が落ちるという問題もあった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の問題点を解決するために、鋭意研究を重ねた結果、優れた遮熱効果を持ち、任意の色に着色可能な遮熱性を有する塗料組成物に関するものである。
【０００７】
すなわち、本発明は下記の特徴を有するものである。
１．Ａ．光反射性を有し、ウルツ型構造を有する酸化亜鉛を主成分とする化合物からなる基体粒子表面に、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕから選ばれる１種以上の金属元素を含む金属または金属化合物を被覆し、８００℃から１５００℃で熱処理することにより、
基体粒子表面に、Ｚｎ１−ｘＭｎｘＯ（０＜ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＦｅｘＯ（０＜ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＣｏｘＯ（０＜ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＮｉｘＯ（０＜ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＣｕｘＯ（０＜ｘ＜１）から選ばれる１種以上のウルツ型構造を有する発色性の無機化合物が被覆され、
該基体粒子の亜鉛元素と被覆物に含まれる金属元素の物質量の和（全金属元素）に対して、被覆物に含まれる金属元素の物質量が０．０１ｍｏｌ％から６７ｍｏｌ％であるウルツ型無機顔料、
Ｂ．結合剤、を含有し、
結合材の固形分１００重量部に対して、ウルツ型無機顔料５重量部から３００重量部含有し、
形成塗膜の光反射率が８００から１２００ｎｍの領域で１０％以上であることを特徴とする遮熱性を有する塗料組成物。
２．基体粒子の光反射率が、８００から１２００ｎｍの領域で１０％以上であることを特徴とする１．に記載の遮熱性を有する塗料組成物。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態に基づき詳細に説明する。
【０００９】
本発明は、光反射性を有する基体粒子表面に発色性化合物が存在する顔料（Ａ）と、結合剤（Ｂ）とを含有した遮熱性を有する塗料組成物（以下、「遮熱塗料」ともいう）である。本発明の遮熱塗料における形成塗膜の光反射率は、８００ｎｍから１２００ｎｍの領域で１０％以上、さらには、８００ｎｍから１２００ｎｍの領域で１５％以上であることが好ましい。波長が８００ｎｍから１２００ｎｍの領域は、特に温度上昇の原因となる波長の領域であり、本発明では、形成塗膜の光反射率が８００ｎｍから１２００ｎｍの全ての領域で１０％以上であることにより、太陽光による温度上昇を効率よく抑制することができる。
【００１０】
なお、形成塗膜の光反射率とは、乾燥膜厚が５０μｍにおいて、分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ−３１００）により測定した値であり、硫酸バリウム微粉末を固めた白板の光反射率を１００％とする光反射率の相対値で示す。
【００１１】
本発明における基体粒子は、光反射性を有していれば、特に限定されないが、基体粒子の光反射率が８００ｎｍから１２００ｎｍの領域で１０％以上、さらには８００ｎｍから１２００ｎｍの領域で１５％以上であることが好ましい。光反射率が１０％以上であると、太陽光を効率よく反射することができ、太陽光による温度上昇を効率よく抑制することができる。
【００１２】
なお、基体粒子の光反射率とは、基体粒子を２００ｋｇ／ｃｍ２で加圧成形した厚さ４ｍｍの成形体において、分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ−３１００）により測定した値であり、硫酸バリウム微粉末を固めた白板の光反射率を１００％とする光反射率の相対値で示す。
【００１３】
また、基体粒子の屈折率は、１．５以上、さらには１．８以上であることが好ましい。屈折率が１．５以上であることにより、太陽光を効率よく反射することができ、温度上昇を抑えることができる。
【００１４】
基体粒子としては、例えば、アルミニウムフレーク、アルミナ、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛、酸化鉄、水酸化鉄等を主成分とする化合物、無機系中空ビーズ、有機系中空ビーズ等が挙げられる。
【００１５】
さらに基体粒子は、ウルツ型構造を有することが好ましい。ウルツ型構造を有する化合物としては、酸化亜鉛、硫化亜鉛を主成分とする化合物が挙げられる。ウルツ型構造を有する基体粒子は、堅牢な結晶構造を有し、化学的に安定であることから、好ましく用いられる。
さらに基体粒子が、酸化亜鉛を主成分とする化合物である場合、遮熱性に優れ、かつ鮮やかな色彩を発現することができ好ましい。
【００１６】
基体粒子を製造する方法としては、公知の方法が挙げられるが、例えば酸化亜鉛を製造する方法としては、特開平１−２８６１９，特開平２−２２１２５、特開平２−５９４２５、特開平３−２７９２１４、特開平３−５０１１９等に開示される方法が挙げられる。また、市販品を用いることもできる。
なお、これらの基体粒子の粒子径、粒子径分布、粒子形状等は適宜設定することができる。
【００１７】
本発明の発色性化合物とは、有彩色の色彩を発現できる化合物のことであり、上述の基体粒子表面に存在することにより、任意の色に着色した顔料を得ることができるものである。
【００１８】
本発明の発色性化合物は、基体粒子表面に存在することが必須であるが、基体粒子表面の一部に存在するだけでもよく、基体粒子表面全体に存在してもよい。また、基体粒子表面に発色性化合物が存在していれば、基体粒子内部に存在してもよい。発色性化合物の存在場所、発色性化合物の種類や量、基体粒子との組み合せ等により、所望の色彩を発現することが可能である。
【００１９】
発色性化合物は、特に限定されないが、光透過性及び／または光反射性を有していることが好ましい。光透過性を有することにより、基体粒子表面を発色性化合物で覆ったとしても、基体粒子表面で、より効率よく光を反射することができ、温度上昇を抑えることができる。また光反射性を有することにより、発色性化合物表面でも、光を反射し、より効率よく温度上昇を抑えることができる。
【００２０】
本発明の発色性化合物は有機化合物、無機化合物、または有機・無機複合化合物等特に限定されず使用することができる。
【００２１】
発色性の有機化合物としては、アゾ系、フタロシアニン系、アントラキノン系、キクナドリン系、インジゴ・チオインジゴ系、ジオキサジン系、ペリノン系、ペリレン系、イソインドリノン系、イソインドリン系、キノフタロン系、ジケトピロロピロール系や、着色樹脂等から選ばれる１種以上が挙げられる。
【００２２】
発色性の無機化合物としては、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｂｉ等から選ばれる１種以上の金属元素を含む金属または金属化合物が挙げられる。これらの金属元素を適宜選定することにより、美麗な色彩を発現することが可能である。
【００２３】
また、発色性化合物として、上記発色性の有機化合物、発色性の無機化合物等を複合させた有機・無機複合化合物や、金属錯体、蛍光体等を使用することもできる。
【００２４】
本発明では、発色性の無機化合物が耐侯性、耐久性に優れることから、好適に用いられる。
【００２５】
特に好ましい発色性の無機化合物としては、ウルツ型構造を有する発色性の無機化合物が挙げられる。ウルツ型構造を有する発色性の無機化合物としては、例えば、Ｚｎ１−ｘＭｎｘＯ（０≦ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＦｅｘＯ（０≦ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＣｏｘＯ（０≦ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＮｉｘＯ（０≦ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＣｕｘＯ（０≦ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＭｎｘＳ（０≦ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＦｅｘＳ（０≦ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＣｏｘＳ（０≦ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＮｉｘＳ（０≦ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＣｕｘＳ（０≦ｘ＜１）等から選ばれる１種以上のウルツ型構造を有する発色性の無機化合物が挙げられ、さらに好ましくは、Ｚｎ１−ｘＭｎｘＯ（０＜ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＦｅｘＯ（０＜ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＣｏｘＯ（０＜ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＮｉｘＯ（０＜ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＣｕｘＯ（０＜ｘ＜１）、Ｚｎ１−ｘＭｎｘＳ（０＜ｘ＜１）等から選ばれる１種以上のウルツ型構造を有する発色性の複合酸化物が挙げられる。
ウルツ型構造を有する発色性の無機化合物は、高温安定性に優れていることから、好適に用いられる。
【００２６】
本発明の顔料の製造方法は、少なくとも基体粒子表面に発色性化合物を被覆できる方法であれば特に限定されず、公知の方法を使用することができる。例えば、基体粒子表面に発色性化合物をそのまま付着し被覆することもできるし、また付着剤を用いて付着し被覆することもできる。この際必要であれば熱処理、加圧処理、酸化還元処理等なんらかの処理を行うこともできる。付着剤としては、特に限定されず、基体粒子と発色性化合物の種類により適宜選定することができるが、例えばアルコキシシラン等のシリル基含有化合物等が挙げられる。
本発明の特に好ましい方法として、基体粒子表面と金属または金属化合物を反応させる方法がある。具体的には該基体粒子表面に金属または金属化合物を被覆し、この被覆した粒子を熱処理する方法が挙げられる。この方法によれば、基体粒子表面と、金属または金属化合物との反応によって、化学的に安定した、耐侯性、耐久性に優れた遮熱性の顔料を得ることができる。
【００２７】
被覆する方法としては、例えば、沈澱法等が挙げられる。沈殿法は、基体となる粒子を混合した溶液中で、金属イオンを含む化合物を、徐々に基体粒子の表面に生成させる方法である。この場合の被覆物に含まれる金属元素の添加量は広い範囲で変えることができる。
特に好ましい形態としては、基体粒子としてウルツ型構造を有する酸化亜鉛を用いた場合、被覆物に含まれる金属元素の添加量は、亜鉛元素と被覆物に含まれる金属元素の物質量の和（全金属元素）に対して、被覆物に含まれる金属元素の物質量が０．０１ｍｏｌ％から６７ｍｏｌ％であることが好ましく、さらには０．０１ｍｏｌ％から２５ｍｏｌ％であることが好ましい。被覆物に含まれる金属元素が全金属元素のがこの様な範囲であることにより、ウルツ型構造を有しているので、化学的に安定な顔料を得ることができる。
【００２８】
熱処理温度、熱処理時間は、特に限定されないが、それぞれ８００℃から１５００℃、１５分から３時間（好ましくは３０分から２時間）であることが好ましい。また、熱処理は、大気中または還元雰囲気下で行うこともできる。
さらに、熱処理時に、分散剤等を添加することにより、優れた分散性を有する美麗な顔料を得ることができる。
【００２９】
本発明の顔料は、ウルツ型結晶構造を有する基体粒子と、ウルツ型結晶構造を有する発色性化合物とからなるウルツ型無機顔料であることが好ましい。
ウルツ型結晶構造は、一般にＡＸ（Ａ：金属元素、Ｘ：Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓ）の組成式で表され、Ａの周りにＸが４個配位したダイアモンド構造と類似した結晶構造であるため、堅牢な結晶構造を有し、化学的にも安定である。
また、ウルツ型構造を有する化合物ＡＸのＡサイトを、他の金属元素として例えばＣｏ、Ｍｎ等により部分的に置換すると、Ｃｏ２＋イオン、Ｍｎ２＋イオン等が四面体の配位子場中に安定化され、鮮映性に優れた化合物が得られる。
また、本発明に好適に用いられる顔料は、ウルツ型構造を有する基体粒子にウルツ型化合物を存在させたものであり、基体粒子とその表面に存在する化合物が同じ結晶構造であるため結合性に優れ、耐候性が良好である。
【００３０】
さらに、顔料の耐侯性、耐久性、耐水性を向上させるため、本発明の効果を阻害しない程度に顔料を公知の被膜で被覆することもできる。被膜としては、シリコン樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂等の有機被膜、シリカ、チタニア、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化インジウム等の無機被膜が挙げられる。中でも比較的透明なものが好ましい。
【００３１】
本発明顔料の粒子径は、０．０１から１００μｍ、さらには０．１から１０μｍであるものが好ましい。このような範囲にあることによって、顔料の着色力と隠ぺい力が大きく、分散しやすい傾向となる。また粒子形状は、球状、板状、針状等いずれでもよく、特に限定されない。
【００３２】
本発明の結合剤としては、水溶性樹脂、水分散性樹脂、溶剤可溶形樹脂、非水分散形樹脂、粉末樹脂、シリカ等の各種結合剤、あるいはこれらを複合化した結合剤等を使用することができる。特に、結合材が透明または半透明であれば、上記顔料の遮熱効果および色彩効果を十分発揮することができ好ましい。
【００３３】
さらに本発明では、水溶性樹脂及び／または水分散性樹脂が好適に用いられる。使用可能な樹脂の種類としては、例えば、セルロース、ポリビニルアルコール、エチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等、あるいはこれらの複合系等を挙げることができる。このうち、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、あるいはこれらの複合系を使用すると、塗膜の耐候性を高めることができる点で好適である。
【００３４】
さらに、本発明の結合剤としては、透明性または半透明性を有することが好ましい。透明性または半透明性を有することにより、優れた光反射性かつ鮮やかな色彩を発現できる塗膜を形成することができる。
【００３５】
本発明の遮熱塗料は、結合剤の固形分１００重量部に対して、顔料５重量部から３００重量部、さらには１０重量部から１００重量部であることが好ましい。このような範囲であれば、基材を十分隠蔽することができ、基材表面の色相を均一化することができる。
【００３６】
また、本発明の効果を阻害しない程度に、分散安定剤、着色顔料、体質顔料、骨材、染料、粘度調整剤、増膜助剤、レベリング剤、可塑剤、防腐剤、防藻剤、防黴剤、抗菌剤、艶消し剤、界面活性剤、消泡剤等を含有してもよい。
【００３７】
着色顔料としては、無機顔料として、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄（ベンガラ）、チタン酸鉄、γ−酸化鉄、黄酸化鉄、黄土、黒酸化鉄、カーボンブラック、群青、紺青等、また、有機顔料として、アゾ系、フタロシアニン系、アントラキノン系、キクナドリン系、インジゴ・チオインジゴ系、ジオキサジン系、ペリノン系、ペリレン系、イソインドリノン系、イソインドリン系、キノフタロン系、ジケトピロロピロール系等から選ばれる１種以上が挙げられる。
また、パール顔料等の光輝性顔料、ホトクロミック顔料、その他金属錯体、蛍光体、着色樹脂等を用いることもできる。
【００３８】
本発明の遮熱塗料は、遮熱性を必要とする部位、例えば、屋根、屋上、外壁等の建築物外装面、タンカー、運搬車両、一般車両、航空機等の輸送車両、各種貯蔵タンク等、各種電化製品等に適用することができる。
塗装方法としては、刷毛塗り、コテ塗り、スプレー塗装、ローラー塗装等で実施可能である。またプレコートを行う場合は、ロールコーター、フローコーター等で実施可能である。
塗膜厚は、用途に合わせて適宜設定することができる。
【００３９】
また、遮熱塗料と下地基材との密着性を考慮し、予めなんらかの下地処理を施してもよい。また、耐侯性、耐久性を考慮し、遮熱塗料を塗付した後に遮熱効果を阻害しない程度に保護層を設けてもよい。
【００４０】
【実施例】
以下、実施例を示し、本発明の特徴をより明確にする。
【００４１】
（実施例１）
基体粒子として、三井金属鉱業株式会社製「酸化亜鉛２種微粒品」（商品名）（平均粒子径０．２５μｍ）を使用し、以下の方法にて顔料を作製した。なお、この基体粒子の光反射率は、基体粒子を２００ｋｇ／ｃｍ２で加圧成形した厚さ４ｍｍの成形体において、分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ−３１００）にて光反射率を測定したところ、８００から１２００μｍの領域で６０％から８０％であった。
１．酸化亜鉛２種微粒品１０ｇを水２００ｍｌに混合し、３ｇのＣｏＣｌ２・６Ｈ２Ｏを加えた。
２．１ｍｏｌ／ｌのＮａ２ＣＯ３水溶液を滴下することにより、析出処理を行った。
３．濾過、洗浄した後１１０℃で乾燥し、水酸化物で被覆された酸化亜鉛粉体を得た。
４．１０００℃で１時間熱処理した。
以上の操作により、平均粒子径を０．５μｍとする、顔料が得られた。また、目視にて観察したところ、鮮やかな緑色を呈していた。
図１には、基体粒子として用いた酸化亜鉛と、上記操作によって得られた顔料のＸ線回折パターンを示す。顔料のＸ線回折においては、ウルツ型相以外の回折パターンは観察されなかった。このＸ線回折パターンにより、基体粒子表面にも、酸化亜鉛と同様のウルツ型結晶構造を有する酸化物が生じていることが示された。
上記操作によって得られた顔料３０重量部、アクリルスチレン樹脂エマルション（固形分５０％）を７０重量部、分散安定剤０．３重量部の配合比率で作製した塗料を、ガラス板に乾燥膜厚が５０μｍとなるように塗布し、試験体を得た。得られた試験体は、鮮やかな緑色を呈していた。
また、得られた試験体を分光光度計（株式会社島津製作所製、ＵＶ−３１００）にて光反射率を測定したところ、図２に示すように、得られた試験体は、優れた光反射性を有していた。
【００４２】
（比較例１）
シアニングリーン５．５重量部、アクリルスチレン樹脂エマルションを７０重量部（固形分５０％）、分散安定剤０．３重量部の配合比率で作製した塗料を、ガラス板に乾燥膜厚が５０μｍとなるように塗布し、試験体を得た。試験体の外観は、緑色を呈していたが、図２に示すように、光反射性に劣る傾向となった。
【００４３】
（比較例２）
顔料として、カーボンブラック、ベンズイエロー、シアニングリーンを重量比で１：６：１３の割合で混合した顔料を使用した以外は、比較例２と同様に試験体を得た。試験体の外観は、緑色を呈していたが、図２に示すように、光反射性に劣る傾向となった。
【００４４】
【発明の効果】
本発明の塗料組成物は、任意の色に着色可能であり、優れた遮熱効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における基体粒子および作製した顔料のＸ線回折パターンを示す図である。
【図２】実施例１、比較例１および比較例２における試験体の光反射率を示す図である。
【図１】
0004104353.tif 000002
【図２】
0004104353.tif 000003