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技術解説−1
光反射・熱放射機能形エネルギー節減塗料『ケーデーエコクール』

光反射・熱放射機能形エネルギー節減塗料『ケーデーエコクール』
Energy Saving Paint with Function ofLight Reflection and Heat Emission"KD ECO-COOL"

一般塗料本部 汎用塗料部
Architectural Coating Department

水野 民雄
Tamio MIZUNO

館山 陽介

櫻田 将至

Kenichi NISHIKAWA Yousuke TATEYAMA西川 賢一

Masashi SAKURADA

1．はじめに都市では、郊外に比して蒸発散のほとんどないビルやケーデーエコクール
本報では、（以下エコクールと略称）の道路など太陽光を吸収・蓄熱しやすい人工構造物が多い。

物性試験結果、大日本塗料㈱那須工場内倉庫及びモ

そのため、夏季の日中はコンクリートや鋼材等の表面温デルハウスでの温度測定結果、工場モデルでの温度低度が50℃以上になることがあり、建物内の冷房負荷を上減効果及び冷房負荷低減効果試算結果を報告する。

１）

昇させるとともにヒートアイランドの一因になっている 。
これらの対策として、光の高反射・熱の高放射塗料を建材表面に塗布し表面温度を低減することを考え、その効果を試算した２）。その結果、建材表面に日射反射率の大きな材料を用いることにより晴天日の日中の表面温度2．光高反射・熱高放射塗料を大幅に低減できること、また、建材表面に長波長放射率（以下放射率と称する）の大きな材料を用いることによ

２-１ 太陽光と黒体の分布放射エネルギー

り昼夜ともに表面温度を若干低減できることが分かった３）。

図１に海面高さにおける太陽光の分光放射エネルギ

上記試験結果を踏まえ、太陽光を高反射するとともにー分布と黒体の分光放射エネルギー分布（プランクの放熱を高放射する機能性塗料の開発を行うこととし、塗装射則）を示す。
この図から、太陽光は０.５μｍ付近の波長試験板による分光反射率・分光放射率の測定、熱伝導率等の測定、電子顕微鏡写真による観察、大日本塗料㈱那須工場内倉庫及びモデルハウスによる温度低減効をピークとする放射エネルギー分布をもち、２７℃前後の黒体は１０μｍ付近の波長をピークとする放射エネルギー分布を持つことが分かる。
それゆえ、数μｍ以下の波長では反射率が大きく数μｍ

果把握実験を行った。また、その結果をもとに工場モデ以上の波長では放射率の大きな材料（塗料）を開発す

ルでの温度低減効果の試算及び年間冷房負荷低減効ることにより、太陽光が照射される屋外での構造物の温果の試算等を行った。

度上昇を抑制できることが予測される。

0.008

0.2
太陽光

0.006

0.15
黒体

50℃
27℃

0.1

0.004

0℃
0.002

0.05
00.1

10100

10

黒体の放射エネルギー（W/ /μm）

太陽光の放射エネルギー（W/ /μm）

19

太陽光

波長（μm）
図1

写真１ エコクールの電子顕微鏡写真

反射 放射 対流〈屋外〉
上塗り塗装60μm〜80μm
中塗り塗装100μm〜200μm

太陽光及び黒体の分光放射エネルギー分布

下塗り塗装30μm〜50μm
屋 根 800μm

２-２ 日射反射率と放射率４）

日射反射率と放射率の関係を図２に示す 。酸化した亜鉛鉄板は、日射反射率が小さいため、太陽光を吸収し晴天日の日中の温度上昇が大きくなる。また、放射率が熱の流入小〈屋内〉
図３ エコクールの断面図小さいため、放射冷却による表面温度の低下効果が小さい。一方、開発目標とした日射反射率０.９、放射率０.９

２-３ エコクールの材料（塗料）は、太陽エネルギーの吸収が小さく、一部吸収した太陽エネルギーを高放射することから晴天日の日中の温度上昇を抑制でき、また、夜間の放射冷却によエコクールの表層付近の電子顕微鏡写真を写真１に、塗装断面図を図３に示す。エコクールは、下地材に適した下塗り、光の反射及び断熱効果のある中空ビーズをる温度低減効果もある。

含有する中塗り、反射放射効果のある上塗り塗装からなり、厚さが１９０〜３３０μｍの弾性塗料である。
1.0

長波長放射率0.8（１）汚れ防止機能
黒い色のコンクリート白色亜鉛鉄板

エコクール

初期の光高反射・熱高放射機能を長期にわたり保持するためには、塗膜面への汚れ物質の付着を防止する必要がある。汚れの発生は、汚染物質の堆積、固着、し0.6み込み等で生じる。
屋根用塗料

0.4

エコクールは、以下の汚れ防止対策をとっている。
（ａ）帯電電圧の低下

0.20.00.0

汚れは帯電電圧が大きい程、また、その半減期が長い酸化した亜鉛鉄板程付着しやすい。エコクールは、
次に示すように、半減期光った鋼板
0.20.40.6

日射反射率
図２ 日射反射率と長波長放射率0.81.0が短く汚れが集まりにくい。
エコクールの半減期：３０秒
一 般 塗 料 の 半 減 期 ：３００〜４００秒

20

技術解説−1
光反射・熱放射機能形エネルギー節減塗料『ケーデーエコクール』（ｂ）表面の硬質化

3. 物性試験結果

エコクールは、塗膜表面に写真１の示すようなセラミッ
ク系粒子を規則正しく配列し、硬質の表層を形成することで光高反射、熱高放射を達成するとともに、内部に汚れ物質をしみ込ませないようにしている。
（２）塗装仕様
エコクールは、屋根、外装、貯水槽等にその特長である光の高反射・熱の高放射機能を発揮する。カラートタン

３-１ 分光反射率測定結果
エコクール、白色亜鉛鉄板及び屋根用塗料の分光反射率測定（測定器：㈱オプトリサーチ、マルチスペクトロラ
ジオメーターＭＳＲ−７０００）結果を図４に示す。日射の分光分布を考慮した平均日射反射率（ＪＩＳ Ａ ５７５９）は、エコクールが９２％、市販断熱塗料が８２％、白色亜鉛鉄板が６２％、屋根用塗料が４１％であった。

面への塗装仕様を以下に述べる。
（ａ）
プライマー
カラートタン面への塗装は焼付塗膜面に直接塗装する場合と塗替え塗膜面に塗装する場合がある。いずれも下塗りには、付着性及び耐久性の良い変性エポキシ樹脂塗料を採用している。
（ｂ）中塗り夏冬や日夜の温度差によりトタンが伸縮する。中塗りには、伸縮に耐えられるような弾性機能を有する塗料を採用している。また、上塗り塗料を透過してきた一部の光を反射するとともに断熱効果を有する中空ビーズを含有する塗料を採用している。
（ｃ）上塗り３-２ 分光放射率測定結果
分光放射率測定（㈱島津製作所、ＦＴＩＲ-８０００分光放射率測定装置）結果を図５に示す。波長１０μm付近の放射率は、エコクールと白色亜鉛鉄板がいずれも約９０％、屋根用塗料が約５０％であった。なお、放射率の測定は、試験片及び黒体の温度を約１３０℃とし、黒体の放射エネルギーに対する試験片の放射エネルギーの比から求めた。
３-３ その他物性試験結果
エコクールの諸物性の試験結果を表１に示す。耐衝撃性（デュポン式：５００ｇの錘を５００㎜の高さから落下）、耐屈曲性（９０度折り曲げ）、付着性（２㎜基盤目テープ法）、耐酸性（５％硫酸水溶液浸漬）、耐水性（水道水浸漬）

上塗りには、屈折率、形状、寸法の異なる多くの顔料の試験を実施し、いずれも良好な結果であった。
また、サの中から特殊なセラミック系粒子を選定し、樹脂とのコンンシャインウエザオメーターによる１,０００時間の促進耐候ビネーションによる光高反射・熱高放射機能及び長期に性試験の結果、日射反射率は初期値を保持すること、塗わたりその機能を維持するための上述の汚れ防止機能膜上の問題がないことが確認された。

を有する塗料を採用している。

表１ エコクール物性試験結果

これらのプライマー、中塗り、上塗りからなる塗装システ

試験項目

試験条件

試験結果

耐衝撃性

デュポン式500 ×500㎜

合格

なお、コンクリート面、ＦＲＰ面、ステンレス面、アルミ面な耐屈曲性

90度折り曲げ合格

どには、プライマーの代わりにピュアエポキシ樹脂塗料、付着性２㎜基盤目テープ法

100/100 合格

特殊シーラーを使用する。エコクールは、下塗り塗料を代耐酸性

5％硫酸水溶液浸漬

1.5ヶ月 合格えることにより幅広い用途に適用できる。

耐水性

水道水浸漬

1.5ヶ月 合格

ムにより長期にわたる付着性、光高反射・熱高放射性、汚れ防止機能を完成させたものがエコクールである。

促進耐候性試験サンシャインウェザオメーター
１０００時間合格

21

べて屋根面で１６．
７℃、室内温度で１３．
４℃低く、エコクー

100

ルによる温度低減効果が大きいことが確認された。
反射率（％）

806040
白色亜鉛鉄板
屋根用塗料
市販断熱塗料エコクール

2000.35 0.60 0.85 1.10 1.35 1.60 1.80 2.10波長（ ）図４ 分光反射率測定結果
100
白色亜鉛鉄板

写真２ 大日本塗料㈱那須工場内倉庫での性能比較実験状況

エコクール
60

6555

20051015
波長（従来塗装屋根
従来塗装室内エコクール塗装屋根
エコクール塗装室内
外気温

60

屋根用塗料

402025）

図５ 分光放射率測定結果

温 度 ℃

放射率（％）

80504540353025204．屋外性能実験結果

6912時刻（時）1518

図６ 大日本塗料㈱那須工場内倉庫の温度測定結果

４-１ 大日本塗料㈱那須工場内倉庫
写真２に示した大日本塗料㈱那須工場（栃木県）に４-２ モデルハウス

於いて、夏場の倉庫内温度上昇を防止する目的でエコ

写真３に示すようなモデルハウス２棟を大日本塗料㈱クールを屋根表面及び外壁に塗装して、塗装部分と未那須工場内に設置して、１棟の外側表面にエコクールを、塗装部分の屋根表面温度及び室内温度の測定を行った。

別の１棟に一般白色塗料を塗布して内外表面温度及屋根面部材は焼き付け鋼板０．
８㎜内側に５㎜の断熱び室内温度を測定した。屋根面は厚さ０．
５㎜のカラー鋼材が入っているものである。図６に測定期間中最も外気板に３㎜の断熱材、天井はパーチクルボードに５０㎜の断温の高かった日（２００１年８月１４日）の屋根表面温度及熱材、外壁は０．
３５㎜のエンボス鋼板に４０㎜の断熱材、び室内温度の測定結果を示す。

内壁は４㎜の塩ビクロスベニヤ、床（Ｇ.Ｌ.３７０㎜）
は厚さ１２時の時点では、エコクールの塗装を行った屋根表１２㎜の耐水合板で施したものである。
（カクイチ建材工

面温度４３．
２℃、室内温度（天井面より１０㎝内側の箇所）

業㈱モデル：あおい）

３７．
３℃に対して、従来塗装では屋根表面温度５９．
９℃、図７にモデルハウスでの温度測定結果を示す。
（測定日：室内温度５０．
７℃で、エコクール塗装面は従来のものと比２０００年８月）

技術解説−1
光反射・熱放射機能形エネルギー節減塗料『ケーデーエコクール』

温度（℃）

22605550454035302520

日射反射率0.10.40.70.903691215
時刻（時）1821242124

図８ 工場の屋根表面温度試算結果（夏季晴天日）
写真３ モデルハウスでの性能比較実験状況

53
日射反射率

55
一般白色塗料屋根
一般白色塗料室内
エコク−ル塗装屋根
エコク−ル塗装室内外気温

50
温度（℃）

454035温度（℃）

480.10.4
0.70.94338333028025369121518時刻（時）20

図９ 工場の室内温度試算結果（夏季晴天日）

1569121518時刻（時）

図７ モデルハウスの温度測定結果（２）工場の屋根及び室内温度試算結果
屋根表面温度試算結果を図８に示す。屋根表面温度は、日中、日射量の増大とともに日射反射率の影響が5．解析結果顕著に表れ、１２時には、日射反射率０．
９の材料（エコクール等）は、日射反射率０．
１の材料（コンクリート等）
より５-１ 温度低減効果
エコクールを東京地区の工場の屋根及び壁面に適２５℃程度、０．
４の材料（一般屋根用塗料等）
より１７℃程度低減できることがわかる。

用した場合の夏季晴天日の温度低減効果を汎用伝熱

工場内空気温度の試算結果（２８℃以上の値を表示）

解析プログラム「ＱｕｉｃｋＴｈｅｒｍ」
を用いて試算した。

を図９に示す。工場内を２８℃以下に冷房する場合、日射（１）試算条件

反射率０.４の材料（一般屋根用塗料等）は、図の斜線

試算条件を表２に示す。床面積４,５００ の工場を対以下の面積に相当する冷房負荷を生ずるが、日射反射象とし、屋根部断熱材５㎜、壁部断熱材３５㎜、窓無し、率０.９の材料（エコクール等）は、緑で示す面積に相当内部発熱無しの条件で試算した。

する冷房負荷まで大幅に低減できることがわかる。

表２ 温度低減効果試算条件
形状

幅45ｍ、奥行100ｍ、高さ10ｍ

屋根外表面から塗料、鉄板0.8㎜、ポリエチレンフォーム5㎜

壁外表面から塗料、鉄板0.8㎜、ウレタンフォーム35㎜、鉄板0.8㎜

床コンクリートスラブ150㎜が地面と接する

工場内

照明無し、器具発熱無し、無人、換気無し、空気温度均一

気象

東京、8月、晴天日

５-２ 冷暖房負荷低減効果 5）（１）冷暖房負荷試算条件
床面積１,４８５ の工場を対象とする表３に示す試算
条件で屋根の日射反射率と年間の冷暖房負荷との関係を求めた。試算は空気調和衛生工学会作成の「マイ23

クロピーク」
を改良した鹿島建設（株）の「空調負荷算定

効果は、内部発熱量が大きいものほど大きい。
図１１に工場の内部発熱量が９８Ｗ/プログラム」（ＮＰＥＡＫ）を用いた。

一定のときの年

ただし、冷房は６月〜９月、室温２６℃、湿度５０％、暖房間冷暖房負荷試算結果を示す。冷房負荷と暖房負荷

は１２月〜３月、室温２２℃、湿度４０％、いずれも８時から１９を加算した年間冷暖房負荷は、日射反射率が大きくなる時まで運転するとした。換気負荷は、別途専用設備を設程少なくなる。また、断熱材５㎜の方が２０㎜より年間冷置することとし冷暖房負荷から除いた。

暖房負荷が大きくなるが、断熱材２０㎜、日射反射率０.４の屋根材を用いた場合の年間の冷房負荷は、断熱材５㎜、表３ 冷暖房負荷低減効果試算条件
形状
屋根壁
床

幅27ｍ、奥行55ｍ、高さ4.2ｍ（外表面から）塗料、鉄板1㎜、ポリエチレンフォーム0〜20㎜、中空層、プラスターボード10㎜(外表面から)塗料、鉄板1㎜、ウレタンフォーム25㎜、鉄板1㎜、ガラス面積360 （北及び南面120 、東及び西面60 ）コンクリートスラブ150㎜、モルタル30㎜、スチレン発泡板25㎜、割栗石120㎜、土工場内 照明20Ｗ/ 、器具発熱0〜81Ｗ/ 、人0.02人/ 、空気温度均一
夏季：室温26℃、湿度50％ＲＨ、冬季：室温22℃、湿度40％ＲＨ
運転
冷暖房運転 : 8:00〜19:00
気象

東京の各月毎・各時刻毎の平均気温、湿度、日射量、放射量

冷暖房負荷（kWh/ 年）

発熱量21W/
発熱量59W/
発熱量98W/

エコクールは、屋根用塗料や一般白色塗料と比較して、晴天日の屋外構造物の表面温度の上昇を抑制できること、場の屋根などへ有効性が確認された。
エコクールは、工場の屋根、建物の屋上、低温タンク等への適用により省エネルギー効果が期待できる。

120
11000.5
日射反射率
図１０ 年間冷暖房負荷試算結果

1

謝

辞

本研究を行うにあたり、ご指導及びご助言いただきました
鹿島建設（株）建築本部寺内伸氏並びに技術研究所

160
冷暖房負荷（kWh/ 年）

6．おわりにきること等が明らかになった。特に、モデル試算により工130

二階堂稔氏に深く感謝いたします。

断熱材 5
断熱材20

参考文献

140１）太田勝矢、二階堂稔、高木賢二：鹿島建設技術研

130

究所年報 第４３号（１９９５.１２）

120
1100も可能と思われる。

能が他の塗料に比べ持続すること、冷房負荷を低減で140150の大きい屋根材を用いることにより断熱材を薄くすること耐久性に優れ表面が汚れにくく光の反射・熱の放射機

160150

日射反射率０.７の屋根材とほぼ同じであり、日射反射率0.5
日射反射率
図１１ 断熱材５㎜及び２０㎜の年間冷暖房負荷試算結果

２）二階堂稔、
寺内 伸、
水野民雄、
石原真興、
館山陽介
：日本建築学会大会学術講演梗概集（１９９８.９）
1（２）冷暖房負荷試算結果
図１０に工場の屋根部断熱材５㎜一定のときの年間冷暖房負荷試算結果を示す。冷暖房負荷は、屋根部の日射反射率が大きいものほど低減される。
また、
その低減

３）二階堂稔：社団法人遠赤外線協会会報、
Ｖｏ
ｌ．
１０/Ｎｏ．
３（１９９９）第３号
４）小原俊平：建築の熱設計（鹿島出版会）
ｐ．
９８５）二階堂稔、
寺内 伸、
水野民雄、
石原真興、
館山陽介
：日本建築学会大会学術講演梗概集（１９９９.９）