CN102040894B

CN102040894B - 涂覆材料

Info

Publication number: CN102040894B
Application number: CN2010105293335A
Authority: CN
Inventors: 笕田晃嗣; 黑田洋史; 山口惠
Original assignee: SKK (SHANGHAI) CO Ltd
Current assignee: SKK (SHANGHAI) CO Ltd
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2030-10-22
Also published as: CN102040894A

Abstract

本发明提供显示出优秀的隔热性的同时具有透明性的涂覆材料。本发明的涂覆材料含有粘合剂和显示彩色的干涉色的2种以上的金属氧化物被覆粒子，并且由该涂覆材料获得的涂膜，通过因该金属氧化物被覆粒子的组合而达到的加法混色效果，可呈现出高明度的干涉色。

Description

涂覆材料

技术领域

本发明涉及一种新型涂覆材料。

背景技术

当前，作为隔热性颜料一般使用氧化钛、氧化铝等白色颜料。此类白色颜料在红外光区域显示一定的反射性能。但是，由于白色颜料一般具有高的隐蔽性，因此使用该白色颜料所形成的涂膜大多变成与底料的颜色等无关的大致仅有白色的单调涂膜。

对于以上问题，如在专利文献1中，通过采用具有高反射率的着色颜料可以得到具有热反射性的涂料。通过这种涂料，不仅能付与白色的单调颜色，而且还能付与多种色彩。但是，由专利文献1的技术所得到的涂膜与白色颜料类的隔热材料相比，难以获得具有优秀的隔热效果的材料。

专利文献1：特开2005-90042号公报

发明内容

本发明针对上述问题以提供在红外光区域具有优秀的反射性能、能抑制温度的上升、具有透明性、可保留底料的形状及色调等的能付与多种色彩的涂覆材料为目的。

本发明为了解决上述问题通过深入的研究，将带有彩色的干涉色的两种金属氧化物被覆粒子组合后，获得了同时具有隔热性和透明性的涂覆材料。即，通过将上述材料用于涂覆材料，发现了具有优秀的隔热性的同时能进行保留底料的形状及色调等的外观设计的效果，从而完成了本发明。

本发明涉及含有粘合剂和金属氧化物被覆粒子的涂覆材料，所述金属氧化物被覆粒子含有显示彩色的干涉色的2种以上的金属氧化物被覆粒子，并且由所述涂覆材料获得的涂膜，通过因所述金属氧化物被覆粒子的组合而达到的加法混色效果，可呈现出高明度的干涉色。

所述粘合剂含有丙烯酸成分和硅成分。

通过本发明，可获得显示出优秀的隔热性的同时具有透明性的涂覆材料。通过使用本发明的涂覆材料，可进行保留底料的形状及色调等的外观设计。

具体实施方式

以下详细说明本发明的实施例。

本发明的涂覆材料含有粘合剂和金属氧化物被覆粒子，该金属氧化物被覆粒子含有显示彩色的干涉色的2种以上的金属氧化物被覆粒子。

本发明中使用的金属氧化物被覆粒子是用金属氧化物覆盖基体粒子的表层的粒子，可通过在金属氧化物被覆层表面及基体粒子表面反射的光的干涉作用呈现出彩色，并且具有优秀的红外线反射效果。上述金属氧化物被覆粒子可按照公知的方法制造。

作为基体粒子，只要具有透明性的粒子即可，而不做特别的限定，例如，可使用从云母、玻璃、绢云母、滑石、高岭石、蒙脱石、合成云母、合成绢云母、二氧化硅、氧化铝、氮化硼等中选择的1种以上粒子。在本发明中，尤其适用云母、玻璃和合成云母。基体粒子的形状可以是针状、球状或鳞片状等形状，但是优选鳞片状。基体粒子的大小(短粒径及长粒径)在0.1μm以上、1mm以下(较佳为1μm以上、500μm以下)的范围内适当地设定为好。

作为覆盖上述基体粒子表层的金属氧化物，只要具有高折射率即可，而不做特别的限定，例如，可使用二氧化钛、二氧化硅、氧化铁、氧化铝、氧化锆、氧化钴、氧化锌、氧化锡、氧化铬或氧化镍等。其中，较佳地选用二氧化钛。金属氧化物被覆层的厚度，根据所呈现的彩色适当地设定为好，大致为50nm以上、200nm以下。

金属氧化物被覆粒子的形状，可以是针状、球状或鳞片状等形状，但是优选鳞片状。金属氧化物被覆粒子为鳞片状时，最好选用其大小(短粒径及长粒径)通常为0.1μm以上、1mm以下(较佳为1μm以上、500μm以下，更佳为2μm以上、200μm以下，进一步更佳为5μm以上、100μm以下)并且其厚度通常为0.01μm以上、5μm以下(较佳为0.05μm以上、1μm以下)的粒子。

另外，上述金属氧化物被覆粒子的大小及厚度，可通过扫描电子显微镜进行测定。

上述金属氧化物被覆粒子，基本上是透明性的物质，但是，应该是通过在金属氧化物被覆层表面的反射光与在基体粒子表面的反射光之间的光路差而形成的干涉作用能显示出彩色的物质。

彩色的色相，例如，可通过金属氧化物被覆层的厚度等来进行控制。例如，当金属氧化物被覆层的厚度为90nm～110nm时获得红色类反射光、当金属氧化物被覆层的厚度为110nm～120nm时获得***(紫色)类反射光、当金属氧化物被覆层的厚度为120nm～135nm时获得蓝色类反射光、当金属氧化物被覆层的厚度为135nm～155nm时获得绿色类等的反射光。

本发明的特点在于，将显示出彩色的干涉色的2种以上金属氧化物被覆粒子混合使用。通过混合使用上述2种以上粒子，使从各自的金属氧化物被覆粒子中反射的反射光相互重叠而进行加法混色，从而能获得高明度的干涉色。

另外，所谓的“高明度”是指对于明度相对低的金属氧化物被覆粒子，混合其它金属氧化物被覆粒子时，混合后的明度高于混合前的明度的状态。

本发明通过上述高明度化，可获得同时具有隔热性和透明性的涂覆材料。尤其是，通过组合彩色的金属氧化物被覆粒子，使其变成无彩色的色相，以此更加提高本发明的效果。

作为彩色的组合，可列举从***(紫色)、蓝色、蓝绿色(水色)、绿色、黄色、橙色和红色等中选择的2种以上颜色。在本发明中，为了变成无彩色色相，尤其是选用***(紫色)和绿色、蓝色和黄色或者蓝绿色(水色)和红色等的补色关系的2种组合，或者选用红色、绿色及蓝色或蓝绿色、***及黄色的3种组合等。

并且，金属氧化物被覆粒子具有优秀的透明性，比起氧化钛等的白色颜料具有更高的隐蔽力，也不容易成为涂膜劣化的原因。进一步地，本发明的金属氧化物被覆粒子具有在可见光区域几乎不吸收光而使没有反射的光大致透过的性质。

因此，如果存在2种以上金属氧化物被覆粒子，则即使金属氧化物被覆粒子相互重叠，也能通过各自的金属氧化物被覆粒子的作用而提高反射强度。

当仅有1种显示出彩色的干涉色的金属氧化物被覆粒子时，表现出因干涉色的彩色的色相，从而容易损害底料的形状及色调等，并且隔热性也降低。

白色(Silver)的金属氧化物被覆粒子，其隐蔽力高，无法很好地保留底料的形状和色调。另外，难以获得充分的隔热性。

另一方面，当使用2种以上通常的着色颜料时，由于减法混色而变成深黑的暗的色相，从而底料的形状和色调被隐蔽。

通常的着色颜料，在可见光区域存在能被吸收的波长和无法被吸收的波长，而没有被吸收的波长被反射后能看到与此对应的色相。例如，蓝色颜料在可见光区域，显示蓝色的波长以外其余的波长被颜料吸收，而没有被吸收的显示蓝色的波长被反射后可以看到蓝色。

当使用2种以上上述着色颜料时，由于减法混色而变成深黑的暗的色相。这是因为在各自的着色颜料中存在的吸收波长区域与反射波长区域之间，如果任意一个着色颜料中存在吸收波长区域，则在该区域上波长被吸收而反射波长区域·反射强度变小。例如，当混合红色颜料和绿色颜料时，由于是所谓补色关系的颜色，因此红色颜料除了显示红色的波长以外被吸收，而绿色颜料除了显示绿色的波长以外被吸收，从而在可见光区域的几乎全部区域光被吸收，变成深黑的暗的色相。

本发明的涂覆材料的粘合剂，只要具有结合材料的作用并且能形成透明性的被膜的物质均可以使用，而不做特别的限定。该粘合剂可以是如合成树脂乳液、水溶性树脂、溶剂型树脂、无溶剂型树脂或粉末树脂等。其中，在本发明中优选使用合成树脂乳液以及/或者水溶性树脂，尤其是优选含有合成树脂乳液。作为合成树脂乳液，优选平均粒径为30nm～500nm(更佳为50～300nm)的合成树脂乳液。

作为可以使用的树脂的种类可以是例如，纤维素、聚乙烯醇、硅树脂、乙烯树脂、醋酸乙烯树脂、聚酯树脂、醇酸树脂、氯乙烯树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、氨基甲酸乙酯树脂、丙烯酸硅树脂或氟碳聚合物(Fluorocarbonpolymers)等，或者是这些物质的复合类等。

作为本发明的粘合剂，尤其是优选含有丙烯酸成分和硅成分的粘合剂。按固态成分换算时，丙烯酸成分和硅成分的重量比较佳为100∶10～100∶90，更佳为100∶20～100∶70。如果使用这种粘合剂，则因为2种以上的树脂的折射率不同等原因，可提高本发明的效果。

丙烯酸成分可以通过各种丙烯酸单体的聚合或者各种丙烯酸单体与其它单体的共聚合而获得。作为丙烯酸单体可以是例如，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸正戊酯、甲基丙烯酸异戊酯、甲基丙烯酸正己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酰胺、N-(2-二甲氨基乙基)丙烯酰胺、N-(2-二甲氨基乙基)甲基丙烯酰胺、双丙酮甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸-2-羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯或甲基丙烯腈等。

作为硅成分可以是二氧化硅、硅橡胶等，其中优选二氧化硅。上述二氧化硅可以将如硅酸钠、硅酸锂、硅酸钾或硅酸盐化合物作为原料而制造。其中，作为硅酸盐化合物可以是例如，四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、正硅酸丙酯、四异丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、四异丁氧基硅烷、四仲丁氧基硅烷、四叔丁氧基硅烷或四苯氧基硅烷等，或者是这些物质的缩合物等。在制造时也可以使用催化剂等。并且，在制造过程中以及制造之后，通过离子交换处理等过程可去除催化剂等中含有的金属。二氧化硅的粒径通常为1nm～200nm，较佳为5nm～100nm。

本发明通过使用含有丙烯酸成分和硅成分的粘合剂，可提高隔热性。虽然其原因并不明确，但是可以考虑第一是由于丙烯酸成分和硅成分的折射率不同，因而在其界面上发挥了反射光的作用；第二是由于在被膜中规则地排列着硅成分，因而反射波长区域实现了广域化；第三是由于在硅成分的存在下形成被膜，因而形成了微细的空隙，降低了热传导性等。进而，可以认为具有使金属氧化物被覆粒子有效地分散的作用等。

并且，在本发明中通过使用含有丙烯酸成分和硅成分的粘合剂，可防止涂覆膜随着时间的污染，具有优秀的耐候性，也可抑制因污染物质而导致的热吸收。

作为本发明的粘合剂，尤其是优选含有丙烯酸树脂乳液和二氧化硅的粘合剂。其中，作为丙烯酸树脂乳液，最好能与二氧化硅反应。具体地优选能与二氧化硅中的硅烷醇基反应的具有氢氧基、水解性甲硅烷基等(较佳为水解性甲硅烷基)的官能团的乳液。通过使用上述粘合剂，可进一步提高本发明的效果。

粘合剂和金属氧化物被覆粒子的混合比，虽然不做特别的限定，但是对于粘合剂的固态成分100重量份，金属氧化物被覆粒子的总量较佳为0.1重量份以上、300重量份以下，更佳为0.5重量份以上200重量份以下，进一步更佳为1.0重量份以上100重量份以下，最佳为2.0重量份以上30重量份以下。通过这种混合比可以容易获得同时具有隔热性和透明性的涂覆材料。

本发明的涂覆材料，除了上述成分以外，根据需要也可以混合各种添加剂。作为添加剂可以列举出如增稠剂、成膜助剂、匀染剂、湿润剂、可塑剂、防冻剂、pH调节剂、防腐剂、防霉剂、防藻剂、抗菌剂、分散剂、消泡剂、吸附剂、纤维、拨水剂、交联剂、紫外线吸收剂、抗氧化剂或催化剂等。并且在不损害本发明效果的范围内，可以混合着色颜料、体质颜料或骨料等。本发明的涂覆材料将上述成分可以用常规方法混合并制造。

由本发明的涂覆材料获得的涂覆膜，通过前述的金属氧化物被覆粒子的组合而形成的加法混色，呈现出高明度的干涉色。涂覆膜的明度，可用色彩色差计进行测定，并且可通过CIE1976L^*a^*b^*色空间的L^*值来评价。即，L^*值高时明度也高，而L^*值低时明度也低，并且通过比较混合2种以上时的L^*值与仅混合1种时的L^*值来进行评价。

在本发明中，L^*值较佳为35以上、90以下，更佳为45以上、80以下。处于这样的范围，可以使隔热性优秀的同时保留底料的形状及色调等。

涂覆膜的色相可用色彩色差计进行测定，并且可通过CIE1976L^*a^*b^*色空间的a^*值和b^*值进行评价。即，a^*值和b^*值越接近0时越评价为无彩色的色相。具体地，可通过比较混合2种以上时的a^*值和b^*值与仅混合1种时的a^*值和b^*值来进行评价。在本发明中，尤其是，a^*值、b^*值和{(a^*)²+(b^*)²}^1/2较佳为30以下，更佳为20以下，进一步更佳为15以下。

涂覆膜的透明性最好达到能看到底料的形状和色调的程度。具体地，涂覆膜的透明性可通过色彩色差计测定隐蔽率的方法进行评价。测定时最好以JIS K 5600-4-1《涂料一般试验方法(隐蔽力)》方法B(隐蔽率试验纸)为基准。在本发明中，尤其是隐蔽率较佳为60％以下，更佳为50％以下。

另外，在测定涂覆膜的明度、色相和透明性时，最好都是通过使干燥膜厚度达到40μm的程度将涂覆材料涂覆在隐蔽率试验纸上并干燥来获得试验片。其中，对于明度和色相，将黑色的底料部分作为对象而进行测定。

本发明的涂覆材料，可以用于建筑物、土木构造物、家电或车辆等的涂覆。适用的基材为，例如，石膏板、胶合板、混凝土、砂浆(Mortar)、瓷质砖、纤维混入水泥板、水泥硅酸钙板、矿渣水泥珍珠岩板(Slag cementpearlite board)、ALC板、护墙板、挤出成型板、钢板、塑料板(Plastic board)、玻璃板、塑胶薄板(Vinyl sheet)或薄膜等。上述基材的表面可以是实施了任何表面处理(例如，封闭剂(Sealer)、二道底漆(Surfacer)、填充剂或腻子等)的表面，也可以是已经形成了涂膜的表面等。

作为涂膜，不做特别的限定，但是可以列举由有光泽涂料、无光泽涂料、JIS A 6909中规定的建筑用涂饰材料及其类似材料、内外装饰用涂装材料、抹灰用的各种石材调涂材料或多彩涂料等获得的涂膜。

本发明的涂覆材料由于具有透明性，因此能进行保留底料的形状及色调的外观设计。并且，通过在透明基材上进行涂覆，可以实现具有透明性的隔热性材料的设计。

本发明的涂覆材料的涂装方法可采用公知的方法，例如，喷涂、滚涂、刷涂等。将干式建材在工厂内进行涂装时，可以通过滚筒式涂装机、流涂机等装备进行涂装。

本发明的涂覆材料在涂装时的涂覆量根据用途适当地选择为好，但是通常为0.02～0.5kg/m²。本发明的涂覆材料可以数次重复涂覆。另外，在涂覆时也可以用水等物质稀释，从而适当地调节粘性。在涂装了本发明的涂覆材料以后，干燥时的温度通常为常温，但是也可以加热。

另外，涂覆材料的干燥膜厚度优选为0.01mm～0.3mm。进一步地，将涂覆材料涂装以后，也可以将涂料以不损害本发明效果的程度进行涂装。

实施例

以下用实施例更加明确地说明本发明的特征。

(实施例1)

按照表1和表2中表示的配比，通过常规方法将各个原料均匀地混合后制造出了涂覆材料。对所获得的涂覆材料进行了如下试验。

(1)隐蔽性试验

将制作的涂覆材料用涂膜器涂覆在隐蔽率试验纸上，使干燥膜厚度达到40μm，并且在23℃的温度及50％RH下(以下称“标准状态”)的湿度下养生48小时后，获得了试验体。

利用色彩色差计CR-300(美能达株式会社制造)测定试验体的黑料上的涂膜和白料上的涂膜的视觉反射率，以此计算出隐蔽率。

○：表示隐蔽率为50％以内

×：表示隐蔽率为50％以上

(2)隔热性试验

对石板(400mm×200mm×6mm)，将丙烯酸类涂料(灰色)用喷雾器以100g/m²的涂覆量进行涂装，并且在标准状态下干燥8小时。之后，将通过上述方法获得的涂覆材料用毛刷以100g/m²的涂覆量进行涂装，并在标准状态下干燥7天，从而制作试验体。

对该试验体的涂膜，在40cm的距离处照射红外灯(250W)，并且用接触式温度计测定照射1小时后的试验体里面的温度。以空白(Blank)(比较例10)为基准，将温度最低的试验体设为A，以下按顺序分别设为A′、B、B′、C、C′，并且将与空白相比没有变化的试验体或者比起空白温度变高的试验体设为D的基础上进行了评价。结果参见表2。

另外，对隐蔽性试验中制作的试验体，用色彩色差计CR-300(美能达株式会社制造)测定试验体的黑料上的涂膜的视觉反射率后计算出了L^*值、a^*值、b^*值，此时L^*值为49.9、a^*值为1.1、b^*值为-11.3、{(a^*)²+(b^*)²}^1/2为11.4。

表1

表2

以上数值全部表示重量份。

(实施例2)

除了表1和表2中表示的配比以外，采用与实施例1相同的方法制造出涂覆材料，并且进行了与实施例1相同的试验。结果参见表2。

另外，L^*值为50.3、a^*值为1.5、b^*值为-12.3、{(a^*)²+(b^*)²}^1/2为12.3。

(实施例3)

另外，L^*值为63.3、a^*值为1.0、b^*值为-10.7、{(a^*)²+(b^*)²}^1/2为10.7。

(实施例4)

另外，L^*值为51.9、a^*值为1.7、b^*值为-3.5、{(a^*)²+(b^*)²}^1/ ²为3.9。

(实施例5)

另外，L^*值为50.2、a^*值为-0.3、b^*值为-8.4、{(a^*)²+(b^*)²}^1/2为8.4。

(实施例6)

另外，L^*值为49.7、a^*值为1.4、b^*值为0.8、{(a^*)²+(b^*)²}^1/2为1.6。

(实施例7)

另外，L^*值为67.7、a^*值为0.5、b^*值为-10.0、{(a^*)²+(b^*)²}^1/2为10.0。

(实施例8)

另外，L^*值为67.9、a^*值为0.2、b^*值为-10.3、{(a^*)²+(b^*)²}^1/2为10.3。

(实施例9)

另外，L^*值为68.0、a^*值为0.1、b^*值为-10.4、{(a^*)²+(b^*)²}^1/2为10.4。

(实施例10)

另外，L^*值为68.1、a^*值为-0.2、b^*值为-9.5、{(a^*)²+(b^*)²}¹ ^/2为9.5。

(比较例1)

另外，L^*值为44.8、a^*值为1.4、b^*值为-5.0、{(a^*)²+(b^*)²}¹ ^/2为5.2。

(比较例2)

另外，L^*值为38.7、a^*值为-0.4、b^*值为-1.4、{(a^*)²+(b^*)²}¹ ^/2为1.5。

(比较例3)

另外，L^*值为81.7、a^*值为-1.7、b^*值为-3.5、{(a^*)²+(b^*)²}¹ ^/2为3.9。

(比较例4)

另外，L^*值为50.1、a^*值为-2.2、b^*值为-5.6、{(a^*)²+(b^*)²}¹ ^/2为6.0。

(比较例5)

另外，L^*值为31.3、a^*值为21.3、b^*值为-17.4、{(a^*)²+(b^*)²}^1/2为27.5。

(比较例6)

另外，L^*值为31.3、a^*值为4.4、b^*值为-27.5、{(a^*)²+(b^*)²}¹ ^/2为27.8。

(比较例7)

另外，L^*值为45.4、a^*值为-13.6、b^*值为0.3、{(a^*)²+(b^*)²}¹ ^/2为13.6。

(比较例8)

另外，L^*值为48.7、a^*值为-2.5、b^*值为21.5、{(a^*)²+(b^*)²}¹ ^/2为21.6。

(比较例9)

另外，L^*值为36.5、a^*值为15.6、b^*值为1.8、{(a^*)²+(b^*)²}^1/ ²为15.7。

(比较例10)

另外，L^*值为21.5、a^*值为0.2、b^*值为0.8、{(a^*)²+(b^*)²}^1/2为0.8。

Claims

1.一种涂覆材料，含有粘合剂和金属氧化物被覆粒子，其特征在于：所述金属氧化物被覆粒子含有显示彩色的干涉色的2种以上的金属氧化物被覆粒子，并且由所述涂覆材料获得的涂膜，通过因所述金属氧化物被覆粒子的组合而达到的加法混色效果，可呈现出高明度的干涉色；所述粘合剂含有丙烯酸成分和硅成分，所述丙烯酸成分和硅成分的重量比为100∶10～100∶90；所述硅成分为粒径为1nm～200nm的二氧化硅，所述丙烯酸成分为具有水解性甲硅烷基的丙烯酸树脂乳液。