JP2003073624A - 高反射性塗料と塗装金属板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 照明器具の器具効率の改善が可能な反射板を
作製できる、高反射性の塗料および塗装金属板を提供す
る 【解決手段】 全固形分に基づいて、(1) 白色顔料とし
てチタニアを３〜70質量％含有し、かつ(2) 発光スペク
トルのピークが 480〜620 nmにある蛍光顔料および励起
スペクトルのピークが 420〜450 nmにある蛍光顔料から
選んだ１種または２種以上の蛍光顔料を合計で0.05〜20
質量％含有する塗料。この塗料を金属板に塗布した塗装
金属板は、人間の目の視感度のピークである555 nm近傍
での反射率が高い高反射性を示す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高反射性塗料と、
この塗料から形成された高反射性皮膜を有する、主に照
明器具の反射板として用いられる塗装金属板に関する。

【０００２】

【従来の技術】省エネの観点から、照明器具の器具効率
を向上させるニーズがある。従来より、光源（蛍光灯、
水銀灯、白熱灯等）の発光効率を向上させることで、器
具効率の向上が図られてきた。しかし、近年、更なる器
具効率の向上が求められるようになり、照明器具の反射
板について、反射性の向上が強く要求されるようになっ
てきた。反射板の反射性が向上すると、同じ電球または
蛍光灯の光でも、より明るく感じられるようになるから
である。

【０００３】特開平2000−212767号公報には、薄膜の白
色プレコート鋼板に関する技術が開示されている。これ
は、薄膜であっても高白色（高反射性）を発現させるた
めのもので、有機樹脂と白色顔料としての酸化チタンお
よびタンニンまたはタンニン酸を同時に含む下地処理層
を有し、その上に白色顔料としての酸化チタンを含む塗
膜層を有することを特徴とするプレコート鋼板に関する
ものである。

【０００４】この技術によると、塗膜中の酸化チタンの
量を増大させたり、膜厚をある程度大きくすることで、
白色度（反射性）は向上する。しかし、全波長域にわた
って一様に反射性を大きくするため、反射性の向上に限
界があり、照明器具の反射板に用いた時に、明るさが増
したと実感できるほどの反射性の向上効果を得ることが
困難であるか、そのようにすると他の特性の劣化を招く
という問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、人間の目の
視感度特性を利用して、視感度がピークとなる波長で効
率良く反射性を向上させることができる、照明器具の反
射板として好適な塗装金属板と、それに用いる塗料を提
供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】人間の目が感じる波長範
囲 (可視領域) は 380〜780 nmである。しかし、その範
囲内で、仮に各波長ごとにそのエネルギーが等しいとし
ても、一律に同じ明るさとは感じない。385 nmあたりか
らかろうじて明るさを感じ、漸次これが大きくなって55
5 nmで最大となり、それから漸次減少し始めて765 nmあ
たりで感じなくなる。このような明るさを感ずる度合い
を、視感度と呼ぶ。

【０００７】本発明者らは、この視感度に着目し、照明
器具の反射板として効率良く反射性を向上させるには、
入射光をできる限り視感度のピークである555 nm近傍に
変換して反射すればよいことに気付いた。そうすること
によって、同じエネルギーの反射光を、最も明るく感じ
させることが可能となる。

【０００８】このような反射性能を実現するには、555
nm近傍に発光特性 (発光スペクトルのピーク) を有する
蛍光顔料を用いた塗料を塗装して皮膜を形成すればよ
い。それにより、この蛍光顔料が、視感度の低い、より
短波長の入射光を吸収し、555nm近傍の光に変換して反
射光として発光するため、視感度の高い555 nm近傍での
反射率が100 ％を超えるような皮膜を形成することも可
能となる。

【０００９】一方、光源が蛍光灯である場合、 430〜44
0 nmの波長域で、水銀線 (ｇ線）に起因する極めて高い
強度を有するスペクトルが照射される。この水銀線は波
長が小さいため、先に述べた理由により、人間の目には
明るさとして認識されにくい(視感度が小さい) が、大
きなエネルギーを有しているので、この波長を視感度の
ピークである555 nm近傍に変換できれば、効率良く反射
性を向上させることができる。

【００１０】このような反射性能を実現するには、 430
〜440 nmの近傍に励起特性 (励起スペクトルのピーク)
を有する蛍光顔料を用いた塗料を塗装して皮膜を形成す
ればよい。それにより、この蛍光顔料が、水銀線に起因
する大きなエネルギーを吸収して、蛍光を発する。蛍光
は、ストークスの法則により、励起スペクトルの波長よ
り長波長となり、従って視感度がピークの555 nmに近づ
くので、励起光である水銀線より視感度が高い反射光を
発することができ、こうして効率よく、表面の反射性を
高めることができる。

【００１１】本発明は以上の知見に基づいて完成したも
のである。１態様において、本発明は、全固形分に基づ
いて、(1) 白色顔料としてチタニアを３〜70質量％の量
で含有し、かつ(2) 発光スペクトルのピークが 480〜62
0nmにある蛍光顔料および励起スペクトルのピークが 42
0〜450 nmにある蛍光顔料から選んだ１種または２種以
上の蛍光顔料を合計で0.05〜20質量％含有することを特
徴とする、高反射性塗料である。

【００１２】別の態様において、本発明は、白色顔料と
してチタニアを３〜70質量％含有し、かつ発光スペクト
ルのピークが 480〜620 nmにある蛍光顔料および励起ス
ペクトルのピークが 420〜450 nmにある蛍光顔料から選
んだ１種または２種以上の蛍光顔料を合計で0.05〜20質
量％含有する反射性皮膜を金属板の表面に有することを
特徴とする、高反射性塗装金属板である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の高反射性塗料についてま
ず説明する。なお、以下の説明において、塗料中の各成
分の含有量は、塗料の全固形分に基づく質量％であり、
この固形分基準の塗料各成分の含有量は、実質的に塗膜
中の含有量と同じである。

【００１４】本発明の高反射性塗料はチタニア (酸化チ
タン) を３〜70％含有する。チタニアは隠蔽性の高い顔
料であり、塗膜に高反射性を付与することができる。そ
の含有量が３質量％未満では、隠蔽性が不足し、70％を
超えると、顔料が多すぎて、皮膜の曲げ加工性が低下す
る。チタニアの好ましい含有量は５〜60％の範囲であ
る。

【００１５】チタニアは、ルチル型、アナターゼ型のい
ずれでもよい。また、表面にAl₂O₃、SiO₂、ZnO 等を被
覆したチタニア、あるいは硫酸カルシウム、硫酸マグネ
シウム、硫酸バリウム等と複合化したチタニア顔料も使
用できる。

【００１６】本発明の高反射性塗料は、さらに下記(a)
および(b) から選んだ１種または２種以上の蛍光顔料を
含有する： (a) 発光スペクトルのピークが 480〜620 nmにある蛍光
顔料、(b) 励起スペクトルのピークが 420〜450 nmにあ
る蛍光顔料。

【００１７】前述したように、蛍光顔料(a) は、視感度
が低い、より低波長の入射光を、視感度のピークである
555 nm近傍の光に変換させることができる。蛍光顔料
(b) は、蛍光灯から照射される強い (高エネルギーの)
水銀線を、より視感度の高い光に変換させることができ
る。いずれの蛍光顔料も、人間の目の視感度の観点から
みた反射性の向上に有効である。

【００１８】高反射性塗料とするには、上記(a) と(b)
のいずれか少なくとも１種の蛍光顔料を含有させればよ
い。蛍光顔料によっては、上記(a) と(b) の両方の要件
を満たすものがあるので、それを使用してもよい。もち
ろん、上記(a) と(b) の両方の蛍光顔料を含有させても
よく、特に蛍光灯の反射板に使用する場合には、それに
より、さらに反射性の向上が可能となる。蛍光灯以外
の、例えば、白熱灯の反射板に使用する場合には、上記
(a) の蛍光顔料を使用することが好ましいが、上記(b)
の蛍光顔料で反射性の向上効果は得られる。

【００１９】上記蛍光顔料の塗料中の含有量 (２種以上
使用する場合は合計量) は、0.05〜20％の範囲内とす
る。蛍光顔料の含有量が0.05％未満では、蛍光顔料によ
る反射性向上効果が不十分である。一方、20％を超える
蛍光顔料を含有させると、反射性がかえって低下するこ
とがある。蛍光顔料は、励起スペクトル以外にも吸収ス
ペクトルを有するため、照射光の一部が吸収されるが、
蛍光顔料の含有量が多すぎると、この吸収により反射性
が低下するためである。蛍光顔料の好ましい含有量は
0.1〜15％の範囲である。

【００２０】なお、顔料の合計量、即ち、チタニア (白
色) 顔料と蛍光顔料 (存在すれば他の顔料) の合計量
は、80％を超えないことが好ましい。本発明の高反射性
塗料は、上記のチタニアと蛍光顔料以外に、他の顔料を
含有していてもよい。他の顔料としては、チタニア以外
の白色顔料、着色顔料、防錆顔料などが挙げられる。着
色顔料を添加することにより、塗料を任意の色に調色す
ることができる。

【００２１】一般に、蛍光顔料は有機物であり、耐光性
に劣るため、本発明の塗料に、適当な紫外線吸収剤やラ
ジカル捕捉剤等を添加するのが好ましい。その他、塗料
に慣用されている各種添加剤、例えば、平滑剤、消泡
剤、分散剤等も所望に応じて添加できる。

【００２２】塗料の皮膜形成成分 (バインダ) は特に制
限されない。一般的な有機樹脂であっても、無機物であ
ってもよい。代表的な有機樹脂としては、ポリエステル
樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フ
ッ素樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。

【００２３】上記の高反射性塗料を適当な基材に塗布
し、塗膜を適宜乾燥または焼付けすると、基材表面に高
い反射性を付与することができる。基材としては、後述
する金属板に限らず、任意の材料を使用することができ
る。例えば、樹脂、セラミック、布、木材、紙等も基材
として利用できる。これらのいずれかの基材を照明のカ
バーに使用する場合、光源に向けられる側の基材表面に
本発明の塗料を塗布して高反射性皮膜を形成しておく
と、同じ光源でも、より明るく感じることができる、器
具効率の高い照明器具となる。

【００２４】本発明の高反射性塗装金属板は、上述した
塗料を金属板に塗装し、必要に応じて焼付けを行うこと
により作製される。形成された高反射性塗膜の厚みは、
５〜100 μｍの範囲とするのが好ましい。塗膜が薄すぎ
ては、隠蔽性と反射性が不十分となり、塗膜が厚すぎる
と加工性が低下する。塗装は、基板の片面に行っても、
両面に行ってもよい。

【００２５】塗装は、金属板の塗装に慣用されている各
種の方法（例、ロール塗装、カーテンフロー塗装、スプ
レー塗装、浸漬、バーコート、刷毛塗り等）で実施でき
る。焼付け条件は、使用したバインダまたは有機樹脂に
応じて設定され、当業者であればその設定は容易であ
る。

【００２６】基板となる金属板としては、鋼板、めっき
鋼板、アルミニウム板、チタン板などが挙げられるが、
これらに制限されない。めっき鋼板の例は、亜鉛または
亜鉛合金めっき鋼板、アルミニウムまたはアルミニウム
合金めっき鋼板、錫めっき鋼板などである。鋼板は、ス
テンレス鋼板その他の合金鋼板も含む。

【００２７】本発明の高反射性塗料を塗装する前に、塗
膜密着性、防錆性、塗装仕上がりなど向上させる目的
で、基板の金属板に、下地処理、下塗り（プライマー）
や中塗りの塗装などを施すことも可能である。これらは
従来技術に従って実施すればよい。また、本発明の塗料
を塗装した後に、クリアー皮膜などの透明保護皮膜を形
成してもよい。

【００２８】本発明の塗装金属板は、人間の視感度が高
い555 nm近傍において高い反射率を示す。従って、特に
各種照明器具 (例、蛍光灯、水銀灯、白熱灯等) の反射
板、中でも蛍光灯の反射板として有用であり、それによ
り照明器具の明るさが増し、器具効率を高めることがで
きる。

【００２９】

【実施例】(高反射性塗料の調製)下記３種類の顔料を用
意した。 (1) 白色顔料：石原産業製のチタニア顔料、タイペーク
「CR−50」； (2) 蛍光顔料Ａ：460 nm近傍に励起スペクトルのピーク
を有し、520 nm近傍に発光スペクトルのピークを有す
る、DayGlo社製「VR−17」、 (3) 蛍光顔料Ｂ：450 nm近傍に励起スペクトルのピーク
を有し、510 nm近傍に発光スペクトルのピークを有する
DayGlo社製「VR−18」。

【００３０】上記２種類の蛍光顔料のうち、蛍光顔料Ａ
は「発光スペクトルのピークが 480〜620 nmにある蛍光
顔料」であり、蛍光顔料Ｂは「発光スペクトルのピーク
が 480〜620 nmにある蛍光顔料」で、かつ「励起スペク
トルのピークが 420〜450 nmにある蛍光顔料」である。

【００３１】全固形分に基づいて、白色顔料のチタニア
を40％の一定とし、上記蛍光顔料の一方または両方を表
１に示すように種々の量で含有する焼付け塗料を調製し
た。塗料の固形分の残部は、バインダのポリエステル樹
脂とメラミン架橋剤である。溶媒としては適量のシクロ
ヘキサノンを用いた。これらの成分をボールミルを用い
て分散混合することにより反射性塗料を得た。

【００３２】(塗装金属板の調製)基板として、厚さ0.8
mmの冷間圧延鋼板を母材としたJIS-G3302 に規定される
溶融亜鉛めっき鋼板を使用した。この基板の片面に、上
記の各塗料を乾燥膜厚が30μｍとなる量でロール塗装
し、230 ℃で60秒間の焼付けを行って、反射性塗装金属
板を得た。

【００３３】得られた塗装金属板の塗装面の反射スペク
トルを、塗装面に市販の蛍光灯の光を照射し、塗装面か
ら発する反射光および蛍光を積分球を用いて集光し、島
津製作所製の蛍光分光光度計を用いて測定した。

【００３４】反射性の評価指標としては、視感度のピー
クである555 nmでの白色蛍光灯の照射強度と、試料から
の反射強度との比を反射率とし、この反射率が90％以上
であるものを反射性に優れると評価した。反射率の結果
を表１に併記する。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１からわかるように、顔料としてチタニ
アのみを含有させた比較例１の塗料に比べて、本発明に
従って蛍光顔料をさらに含有させた塗料を使用すると、
作製された塗装金属板は、視感度のピークである555 nm
での反射率が向上する。特に、蛍光顔料Ａと蛍光顔料Ｂ
を併用添加すると、反射率がさらに向上した塗装金属板
となり、実施例12に示すように、２種類の蛍光顔料の添
加量によっては、100％に近い、著しく優れた反射率を
実現することができた。しかし、蛍光顔料の添加量が少
なすぎるか、多すぎると、反射性が低下した。

【００３７】図１に、使用した白色蛍光灯の照射スペク
トル、ならびに比較例１および実施例３の反射スペクト
ルを示す。図１から、比較例１の反射スペクトルは、41
0 nmより長波長側では、照射した白色蛍光灯の照射スペ
クトルと実質的に同じであることがわかる。即ち、チタ
ニアは、可視域のほぼ全波長にわたって反射性をほぼ一
様に高めることがわかる。

【００３８】これに対し、実施例３の皮膜では 410〜49
0 nmの領域、特に 445〜490 nmの領域の反射スペクトル
が 490〜570 nmにシフトしている。このように、視感度
の低い波長域の反射スペクトルが、視感度のピークであ
る555 nmに近い波長域にシフトしたため、555 nmでの反
射率は、表１に示すように、チタニアのみを含有する比
較例１の皮膜に比べて、大きく向上するのである。その
結果、本発明の塗装金属板を照明器具、特に蛍光灯の反
射板に使用すると、比較例１のものに比べて、より明る
く感じることができる照明器具となる。

【００３９】

【発明の効果】本発明により、人間の目の視感度特性を
利用して、照明器具の反射板として効率良く反射性を向
上させることができる、塗料およびその被塗物である塗
装金属板を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】白色蛍光灯の照射スペクトルと、比較例１およ
び実施例３の反射スペクトルを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 壱岐島 健司 大阪府堺市出島西町２番地 住友金属建材 株式会社堺製造所内 (72)発明者 平山 三千男 大阪府堺市出島西町２番地 住友金属建材 株式会社堺製造所内 (72)発明者 土屋 宏之 大阪府堺市出島西町２番地 住友金属建材 株式会社堺製造所内 Ｆターム(参考） 4F100 AA21B AB01A AB03 AK36 AK41 BA02 BA07 CA02 CA13B EH46 GB48 JL10B JN06B JN13B YY00B 4J038 CD091 DA161 DB001 DD001 DG031 HA166 NA19 NA27 PA19 PB02 PC02

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 全固形分に基づいて、(1) 白色顔料とし
   てチタニアを３〜70質量％の量で含有し、かつ(2) 発光
   スペクトルのピークが 480〜620 nmにある蛍光顔料およ
   び励起スペクトルのピークが 420〜450 nmにある蛍光顔
   料から選んだ１種または２種以上の蛍光顔料を合計で0.
   05〜20質量％含有する、ことを特徴とする、高反射性塗
   料。
2. 【請求項２】 白色顔料としてチタニアを３〜70質量％
   含有し、かつ発光スペクトルのピークが 480〜620 nmに
   ある蛍光顔料および励起スペクトルのピークが 420〜45
   0 nmにある蛍光顔料から選んだ１種または２種以上の蛍
   光顔料を合計で0.05〜20質量％含有する反射性皮膜を金
   属板の表面に有することを特徴とする、高反射性塗装金
   属板。