JP5503829B2 - 塗料および塗装物 - Google Patents

Description

本発明は、塗料および塗装物に関し、特に、防汚性及び遮熱性を兼ね備えた塗料、並びにこれを用いた塗装物に関する。

近年、工場の折板屋根等の基材としては、例えば、金属製の屋根材料が使用されている。この基材は特に夏場において、その表面温度が７０℃程度まで上昇してしまうことがあり、ヒートアイランド現象を引き起こす要因の１つとなっていた。また、基材自体の劣化や接合部の劣化を促進させてしまう要因の１つともなっていた。さらに、建物内の温度も影響を受けて上昇する傾向にあり、特に夏場においては、エネルギー効率が低下してしまう原因となっていた。

従来、上記の問題を解決するために、基材の表面に赤外線を選択的に反射する無機顔料を含有した塗料を塗布する技術がある（例えば、特許文献１参照）。このような塗料を基材の表面に塗布すれば遮熱性が認められるので、上記の問題をある程度は解決することができる。しかし、この塗料を基材に塗布するだけでは、建物等の外壁の汚れを十分に除去することができず、美観性、防汚性に劣ってしまう。

一方、建築物の外壁の美観性、防汚性を高める観点から、外壁の汚れ防止技術が利用されている。このような汚れ防止技術としては、例えば、二酸化チタン等の光触媒物質が混合された塗料を外壁表面に塗布し、外壁表面の親水化を進めることにより、外壁表面と汚れの間に雨水等を潜り込ませて、外壁表面の汚れを水で洗い流すものがある（特許文献２参照）。ところが、この技術では遮熱性が十分に認められず、遮熱性を十分なものとするために塗膜厚を厚くすると、コストアップを招いてしまう。
特開２００４−１０９０３号公報 特開平１１−１８１９６９号公報

上記のように、従来の塗料は、防汚性、遮熱性のうち一方しか備えておらず、防汚性が認められても遮熱性が認められない、あるいは遮熱性が認められても防汚性が認められないという問題があった。すなわち、防汚性及び遮熱性をともに兼ね備えていないため、上記の問題を十分に解決することができなかった。

そこで、本発明の目的は、防汚性及び遮熱性を兼ね備えた塗料、並びにこれを用いた塗装物を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、光触媒を備えた中空微粒子を含有する塗料において、前記中空微粒子は、前記塗料よりも比重が小さく、前記塗料は、フッ素樹脂系塗料を含んで構成されており、前記中空微粒子は、その表面が多孔質状であり、この多孔質内に前記光触媒が担持されており、前記中空微粒子とともに、赤外線を選択的に反射する無機顔料を含有させてなり、前記無機顔料は、前記塗料よりも比重が小さく、その表面が光触媒でコーティングされていることとする。
このような構成によれば、光触媒（例えば、酸化チタン、酸化亜鉛等）の作用によって防汚性が認められ、さらには中空微粒子の断熱構造によって遮熱性も認められる。
また、本発明は、光触媒を備えた中空微粒子を含有する塗料において、前記中空微粒子は、前記塗料よりも比重が小さく、前記塗料は、無機樹脂系塗料を含んで構成されており、前記中空微粒子は、その表面が多孔質状であり、この多孔質内に前記光触媒が担持されており、前記中空微粒子とともに、赤外線を選択的に反射する無機顔料を含有させてなり、前記無機顔料は、前記塗料よりも比重が小さく、その表面が光触媒でコーティングされていることとする。

前記中空微粒子は、前記光触媒が中空状の担体に担持されてなり、あるいは前記光触媒が中空状に成形されてなるものが好ましく、その他の形態であってもよい。また、前記中空微粒子は、前記塗料よりも比重が小さく、さらにサイズが１〜３５０μｍであって、前記塗料に対する容積率で１〜１００％含まれていることが好ましい。中空微粒子の比重が塗料よりも小さい場合には、塗料の表面に中空微粒子が担持されるので、防汚性及び遮熱性の点で優れている。なお、中空微粒子のサイズ（例えば、粒径等）が１μｍ未満の場合には遮熱性が不十分となり、他方、３５０μｍを超える場合には塗料に均一的に混入させることが困難となる。また、容積率が１％未満の場合には防汚性が不十分となってしまう。

さらに、前記塗料がフッ素樹脂系塗料を含んで構成されている場合には、前記中空微粒子としては、特にマスクメロン型の中空微粒子が好ましい。マスクメロン型の中空微粒子とは、多孔質状に成形された中空微粒子の表面に前記光触媒を担持させたものであり、例えば、中空微粒子の表面を多孔質状に加工し、あるいは表面が多孔質となるように中空微粒子を製造し、その多孔質内に光触媒を担持させたものがある。もちろん、前記塗料が無機樹脂系塗料を含んで構成されている場合にも、マスクメロン型の中空微粒子を用いてもよい。
なお、前記無機樹脂系塗料は、ポリシラザン、ポリシラザン以外の窒化ケイ素樹脂系、セラミック樹脂系のうち少なくともいずれかを含んで構成されることとしてもよい。

また、本発明は、基材の表面に塗布または噴霧するための塗料であって、この塗料は前記中空微粒子とともに、赤外線を選択的に反射する無機顔料を含有させてなることとしてもよい。このような構成によれば、中空微粒子の断熱構造のみならず、無機顔料の赤外線反射作用も遮熱性の向上に寄与するのでより優れた効果を奏する。

前記無機顔料は、チタン酸バリウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化インジウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化セリウムのうち少なくともいずれかを含んで構成されることとしてもよい。また、前記無機顔料は、前記塗料よりも比重が小さく、さらにサイズ（例えば、粒径等）が１〜１００μｍであって、前記塗料に対する重量率で２〜８０％含まれていることが好ましい。無機顔料の比重が塗料よりも小さい場合には、塗料の表面に無機顔料が担持されるので、遮熱性の点で優れている。さらに、無機顔料のサイズが１μｍ未満の場合には遮熱性が不十分となり、他方、１００μｍを超える場合には塗料に均一的に混入させることが困難となる。また、重量率が２％未満の場合には遮熱性が不十分となり、他方、８０％を越えてしまう場合にはコスト面で好ましくない。また、前記無機顔料は、その表面が光触媒でコーティングされていることとしてもよい。この場合には、無機顔料は遮熱性のみならず、防汚性をも兼ね備えているので好ましい。

また、本発明は、基材の表面に塗布または噴霧するための塗料であって、この塗料は光触媒でコーティングされた、赤外線を選択的に反射する無機顔料を含有することとしてもよい。このような構成の場合にも、光触媒の作用によって防汚性が認められ、さらには無機顔料の赤外線反射作用によって遮熱性も認められる。また、この塗料を基材の表面に塗布または噴霧して得られる塗装物も防汚性及び遮熱性を兼ね備える。さらに、この塗料は、前記無機顔料とともに、光触媒を備えていない中空微粒子を含有させてなることとしてもよい。この場合にも中空微粒子の断熱構造が遮熱性の向上に寄与する。また、この塗料は、前記無機顔料とともに、光触媒でコーティングされていないが赤外線を選択的に反射する無機顔料を含有させてなることとしてもよい。この場合にも無機顔料の赤外線反射作用が遮熱性の向上に寄与する。

また、本発明は、屋根材、外装材、内装材、建築物等の基材の表面に、前記塗料を塗布または噴霧してなることとする。このようにして得られる塗装物は、防汚性及び遮熱性を兼ね備える。なお、基材の表面に塗料を塗布する場合には、例えば、吹付けや、ローラー、刷毛、鏝等により行うことができる。また、塗料と基材との間には、基材の材質や表面状態等に応じて、シーラーやフィラー等を適宜介在させてもよい。

本発明によれば、塗料及び塗装物は、防汚性及び遮熱性を兼ね備えることができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る塗料及び塗装物について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る塗装物を説明するための概略断面図である。図１に示すように塗装物１０は、塗料１と、基材３とから構成されている。

塗料１は、屋根材等の基材３の表面をコーティングするための塗料１であって、赤外線を選択的に反射する無機顔料４（以下、単に「無機顔料」という）と、光触媒を備えた中空微粒子５（以下、単に「中空微粒子」という）とを含有する。そして、この塗料１を基材３の表面に塗布または噴霧して得られる塗装物１０は、防汚性及び遮熱性をともに兼ね備えている。

基材３は、塗料１を塗布または噴霧する対象物であり、例えば、屋根材、外装材、内装材、建築物等があり、さらには、コンクリートやプレキャストコンクリート等もある。基材３としては、塗料１を塗布または噴霧した際に基材３の表面に定着し得るものであればよく、特に限定されるものではない。但し、屋根材等のように防汚性または遮熱性の低い基材３を対象とすれば効果的である。

無機顔料４は、赤外線を選択的に反射する遮熱性の高い顔料であって、酸化チタン（ルチル型；チタンホワイト）、酸化第二鉄（赤色）、水酸化鉄（黄色）、酸化クロム（緑色）等の無機元素の酸化物を含んで構成されている。無機顔料４としては、遮熱性に優れたものが好ましく、特に、チタン酸バリウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化インジウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化セリウムのうち少なくともいずれかを含んで構成されることが好ましい。また、無機顔料４は、塗料１よりも比重が小さいことが好ましい。かかる場合には、塗料１を基材３の表面に塗布した際に無機顔料４が表面側に担持されるため、無機顔料４と外気との接触面積が増大し、高い遮熱性を発揮する。さらに、無機顔料４は、サイズ（以下、粒径で表示する）が１〜１００μｍであって、塗料１に対する重量率で２〜８０％含まれていることが好ましい。かかる場合には、より高い遮熱性を発揮することとなる。

一方、中空微粒子５は、酸化チタンや酸化亜鉛等の光触媒を備えており、特に、光触媒が中空状の担体に担持されてなり（例えば、光触媒ガラスビーズ「ＢＬ２．５シリーズ」：株式会社光触媒研究所製）、あるいは光触媒が中空状に成形されてなるものが好ましい。また、中空微粒子５は、塗料１よりも比重が小さいことが好ましい。かかる場合には、塗料１を基材３の表面に塗布した際に中空微粒子５が表面側に担持されるため、中空微粒子５と外気との接触面積が増大し、高い防汚染性を発揮する。さらに、中空微粒子５は、サイズ（以下、粒径で表示する）が１〜３５０μｍであって、塗料１に対する容積率で１〜１００％含まれていることが好ましい。かかる場合には、より高い防汚性を発揮することとなる。なお、中空微粒子５は、その中空領域が断熱機能を有するので、遮熱性の向上にも寄与する。さらに、光触媒にはその表面に付着した少量の水分を超親水性に変え、気化熱によって表面温度を下げる作用がある。従って、光触媒を備えた中空微粒子５は、それ自体で遮熱効果をも発揮する。なお、光触媒には、空気中に含まれるＳＯｘ、ＮＯｘ等の有害ガス成分を分解する作用があるので、これらの塗料１及び塗装物１０は環境浄化にも寄与する。

特に、塗料１が有機樹脂系塗料を含んで構成されている場合には、中空微粒子５としては、マスクメロン型の中空微粒子５（但し、上記の中空微粒子５と同一符号を付している）を用いることが好ましい(例えば、マスクメロン型光触媒：株式会社明成商会製)。このマスクメロン型の中空微粒子５とは、多孔質状に成形された中空微粒子の表面に光触媒が担持されたものであり、例えば、中空微粒子の表面を多孔質状に加工し、あるいは表面が多孔質となるように中空微粒子を製造し、その多孔質内に光触媒が担持されたものがある。これにより、光触媒による分解作用を維持確保しつつ、塗料１を構成する有機樹脂系塗料が光触媒によって分解されてしまうことを防ぐことができる。その結果、塗料１の耐久性が維持向上する。なお、有機樹脂系塗料としては、例えば、フッ素樹脂系、アクリルシリコン系樹脂、ウレタン系樹脂、変性ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、変性アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、変性エポキシ樹脂系、ポリエステル樹脂系等がある。

なお、塗料１は、無機樹脂系塗料を含んで構成されていてもよい。無機樹脂系塗料としては、例えば、ポリシラザン、ポリシラザン以外の窒化ケイ素樹脂系、セラミック樹脂系等がある。この場合、無機樹脂系塗料は光触媒の影響を受けず分解され難いので、マスクメロン型の中空微粒子５を使用する必要はない。特に、常温硬化型でガラス質であるポリシラザンを用いた場合には、ポリシラザンからなる塗料１が基材３に塗布されて硬化し塗膜化すると、比較的初期の段階からその表面が親水化するため、汚れ防止効果が迅速に発揮されるという利点がある。また、塗膜化した際に、表面が高硬度となるため、塗膜内に汚れ粒子等が入り込みにくく、この点からも防汚性に優れている。

以上のような塗料１を基材３の表面に塗布または噴霧することにより、屋根材等の基材３の表面はコーティングされ、防汚性及び遮熱性の双方を兼ね備えたものとなる。すなわち、本実施形態によれば、中空微粒子５の光触媒作用による防汚効果と、無機顔料４の赤外線反射作用及び中空微粒子５の断熱構造による遮熱効果とが認められる。また、光触媒により環境中の有害ガスやＮＯｘ等を浄化させ、さらには紫外線反射により基材３の劣化を防止することもできる。よって、塗装物１０の耐久性を向上させることも可能となる。

なお、本実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

例えば、無機顔料として、光触媒でコーティングさせていない無機顔料４を例に挙げているが、光触媒でコーティングさせたものを用いてもよい。この場合、無機顔料４の代用としてもよく、あるいは無機顔料４と併用してもよい。また、中空微粒子として、光触媒を備えた中空微粒子５を例に挙げて説明しているが、光触媒でコーティングされた無機顔料を用いる場合には、光触媒を備えていない中空微粒子を用いてもよい。いずれの場合にも塗料１及び塗装物１０は、防汚性及び遮熱性を兼ね備えたものとなる。

本発明の一実施形態における塗装物を説明するための概略断面図である。

符号の説明

１ 塗料
３ 基材
４ 無機顔料
５ 中空微粒子（マスクメロン型を含む）
１０ 塗装物

Claims (7)

1. 光触媒を備えた中空微粒子を含有する塗料において、
   前記中空微粒子は、前記塗料よりも比重が小さく、
   前記塗料は、フッ素樹脂系塗料を含んで構成されており、
   前記中空微粒子は、その表面が多孔質状であり、この多孔質内に前記光触媒が担持されており、
   前記中空微粒子とともに、赤外線を選択的に反射する無機顔料を含有させてなり、
   前記無機顔料は、前記塗料よりも比重が小さく、その表面が光触媒でコーティングされていることを特徴とする塗料。
2. 光触媒を備えた中空微粒子を含有する塗料において、
   前記中空微粒子は、前記塗料よりも比重が小さく、
   前記塗料は、無機樹脂系塗料を含んで構成されており、
   前記中空微粒子は、その表面が多孔質状であり、この多孔質内に前記光触媒が担持されており、
   前記中空微粒子とともに、赤外線を選択的に反射する無機顔料を含有させてなり、
   前記無機顔料は、前記塗料よりも比重が小さく、その表面が光触媒でコーティングされていることを特徴とする塗料。
3. 請求項２に記載の塗料において、
   前記無機樹脂系塗料は、ポリシラザン、ポリシラザン以外の窒化ケイ素樹脂系、セラミック樹脂系のうち少なくともいずれかを含んで構成されることを特徴とする塗料。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の塗料において、
   前記無機顔料は、チタン酸バリウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化インジウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化セリウムのうち少なくともいずれかを含んで構成されることを特徴とする塗料。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の塗料において、
   前記中空微粒子は、粒径が１〜３５０μｍであることを特徴とする塗料。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の塗料において、
   前記無機顔料は、粒径が１〜１００μｍであって、
   前記塗料に対する重量率で２〜８０％含まれていることを特徴とする塗料。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の塗料を用いた塗装物であって、
   屋根材、外装材、内装材、又は建築物である基材の表面に、前記塗料を塗布または噴霧してなることを特徴とする塗装物。