塗膜光特性算出方法、塗膜光特性算出装置、コンピュータプログラム、及び記録媒体
【課題】遮熱塗膜に関し、色の選択自由度を残して塗膜の装飾性を維持し、且つ塗膜の遮熱性能をより高くする顔料を容易に選択することを可能とする塗膜光特性算出方法、塗膜光特性算出装置、コンピュータプログラム、及び記録媒体を提供する。
【解決手段】近赤外波長帯域の光を一のエネルギーの流れとして扱い、当該エネルギーが塗膜に入射した場合のエネルギー反射率を求め、求めたエネルギー反射率を一の波長の光の反射率として用いて塗膜の近赤外線波長帯域の光に対する吸収係数及び散乱係数を塗膜の光特性として算出する。
【解決手段】近赤外波長帯域の光を一のエネルギーの流れとして扱い、当該エネルギーが塗膜に入射した場合のエネルギー反射率を求め、求めたエネルギー反射率を一の波長の光の反射率として用いて塗膜の近赤外線波長帯域の光に対する吸収係数及び散乱係数を塗膜の光特性として算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮熱塗膜の光特性を算出する方法に関する。特に、塗膜の装飾性を維持し、且つ塗膜の遮熱性能をより高くする顔料を容易に選択することを可能とする塗膜光特性算出方法、塗膜光特性算出装置、コンピュータプログラム及び記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギーの観点から、建築物などの屋根又は外壁などに、太陽光熱を遮熱する遮熱塗装がされるようになってきている。更に昨今では建築物のみならず、路面、車両、船舶等など日射による熱負荷の軽減が望まれる構造体の表面にも用いられる。遮熱塗装に用いられる遮熱塗料は、高い日射反射率を有する塗料である。遮熱塗料により遮熱塗膜を構成するための技術は、例えば特許文献１〜７に開示されている。
【０００３】
塗膜は、顔料、樹脂バインダー及び添加剤によって構成される。塗膜の遮熱性能は、主に顔料の光学特性によって決まる。したがって、遮熱性能の高い塗膜を得るためには顔料の選択が最も重要である。遮熱性能の高い塗膜を得るための顔料としては、白色系の顔料が最適であることは容易に想到できる。しかしながら、車両の塗装、建物の外観塗装など、高い装飾性が求められる場合がある。この場合は遮熱性が高いか否かのみで顔料を選択することはできない。
【０００４】
色の選択自由度を残して装飾性を維持し、且つ遮熱性の高い塗膜に好適な顔料を得るためには、種々の顔料を夫々含んで形成される塗膜の分光反射率を測定し、分光反射率がより高い塗膜に含まれる顔料を選択するようにする。また、測定した分光反射率と日射光のスペクトル分布とに基づき日射光の反射率を算出し、反射率が高い塗膜に含まれる顔料を選択するようにすることも可能である。しかしながら、遮熱塗膜を複数の顔料を混合して形成する場合、遮熱性能は夫々の顔料を単一に含むときの分光反射率を単純に平均するなどして算出できるものではなく、予測が困難である。分光反射率は塗膜が形成される下地によっても変動するため予測が更に困難である。したがって、遮熱塗膜を顔料を混合して形成する場合、遮熱性を高く保つための顔料の選択及び配合量の調整は、試行錯誤によるところが多かった。
【０００５】
そこで、特許文献８には、複数の顔料を混合して形成される塗膜の遮熱性能を予測するため、単一の顔料を夫々含む塗膜の分光反射率に基づき各塗膜の吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓを理論的に求め、夫々の吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓから、複数の顔料を混合した場合の塗膜の吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓを求めて分光反射率を逆に推定算出する方法が開示されている。
【０００６】
具体的には一例として、以下のように算出する。塗膜の吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓは、単一の顔料ｊを含有する塗膜の単位膜厚当たりの吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓである。単一の顔料ｊを塗膜固形分１００重量分に対してＣj 重量分で含む塗料を、黒色下地（吸収性下地）及び白色下地（反射性下地）の上に形成した下地を含む塗膜構造体の分光反射率を測定する。色の異なる下地夫々について測定した分光反射率から、クベルカ−ムンク理論に基づき吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓを求める。求められた吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓを夫々顔料の配合量Ｃj にて除した値を、顔料ｊの単位配合量当たりの吸収係数Ｋｊ及び散乱係数Ｓｊとする（式（１））。
【０００７】
Ｋj ＝Ｋ／Ｃj ，Ｓj ＝Ｓ／Ｃj …（１）
【０００８】
そして、複数の顔料を含み形成される塗膜の吸収係数Ｋmix及び散乱係数Ｓmixは、ダンカンの混合式（２）を用いて以下のように求められる。ここでＣi は、ｉ番目の顔料の配合量（１００重量分）、Ｋi 及びＳi はｉ番目の顔料の単位重量分当たりの吸収係数Ｋi 及び散乱係数Ｓi である。
【０００９】
Ｋmix＝Σ（Ｃi ×Ｋi ），Ｓmix＝Σ（Ｃi ×Ｓi ）…（２）
【００１０】
このように求められる吸収係数Ｋmix及び散乱係数Ｓmixを用いることにより、複数の顔料を含んで形成される塗膜についても分光反射率を求め、遮熱塗膜に好適な顔料を選択することが可能となる。
【特許文献１】特公平６−１９０６１号公報
【特許文献２】特許第３４８４１６４号公報
【特許文献３】特許第２５９３９６８号公報
【特許文献４】特開２０００−２１２４７５号公報
【特許文献５】特開２００２−１２８２５号公報
【特許文献６】特開２００４−１０８５３号公報
【特許文献７】特開２００４−２７２４１号公報
【特許文献８】特開２００７−３１６８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献８に開示されている技術により、含まれる顔料及び塗膜が形成される下地によって異なる種々の塗膜の分光反射率を理論的に精度よく推定算出することができ、試行錯誤による設計工程における負荷を大いに削減できた。
【００１２】
しかしながら上述したように、求められる吸収係数Ｋ（Ｋmix）及び散乱係数Ｓ（Ｓmix）は光の波長によって変動する値であるから、波長毎に求められる。塗装技術者が日射光の波長帯域全体に対して波長毎に求められた吸収係数Ｋ（Ｋmix）及び散乱係数Ｓ（Ｓmix）の値、更に算出される分光反射率を観察したとしても、それらの値から所望の色を発色させ、且つ遮熱性の高い顔料がいずれであるかを選択することは困難である。また、複数の顔料を含有する塗膜については、配合量を夫々変更させる毎に吸収係数Ｋmix及び散乱係数Ｓmixを算出し、分光反射率を算出することが必要となる。
【００１３】
特許文献８に開示されている技術を利用した場合には、遮熱性能を評価するための分光反射率を精度よく求めることができるものの、遮熱塗膜に含む顔料を選択するという一次的な工程では、より容易に、概略的に何れの顔料の遮熱性が高いかを評価できることが望ましい。
【００１４】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、色に影響が少ない日射光の内の近赤外線波長帯域の光を一のエネルギーとして扱って反射率を求め、当該波長帯域全体としての吸収係数及び散乱係数を光特性として求めることにより、色の選択自由度を残して塗膜の装飾性を維持し、且つ塗膜の遮熱性能をより高くする顔料を容易に選択することを可能とする塗膜光特性算出方法、塗膜光特性算出装置、コンピュータプログラム、及び記録媒体を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、近赤外線波長帯域の光全体をエネルギーとして捉えた反射率を、日射光の光強度の波長分布に基づき求めて光特性の算出に用いることにより、現実に日射に対する塗膜の色に影響が少なく、且つ日射に対する塗膜の遮熱性能を高くする顔料を容易に選択することを可能とする塗膜光特性算出方法を提供することを目的とする。
【００１６】
本発明の他の目的は、波長毎に異なる塗膜の反射率と、塗膜の光の吸収係数及び散乱係数との間の特定の関係式を用い、近赤外線波長帯域の光全体をエネルギーとして捉えた場合の吸収係数及び散乱係数を概略的に求めることにより、日射に対する塗膜の遮熱性能を高くする顔料を容易に選択することを可能とする塗膜光特性算出方法を提供することを目的とする。
【００１７】
本発明の他の目的は、異なる顔料を含有する塗膜毎に、近赤外線波長帯域の光全体をエネルギーとして捉えた場合の吸収係数及び散乱係数を光特性として求めることにより、異なる顔料を夫々含む塗膜の光特性を比較して、塗膜の遮熱性能をより高くする顔料を容易に選択することを可能とする塗膜光特性算出方法を提供することを目的とする。
【００１８】
また、本発明の他の目的は、近赤外線波長帯域の光全体をエネルギーとして捉えた場合の反射率が所定値となる吸収係数及び散乱係数を求めることにより、塗膜の遮熱性能を高くするためにいずれの顔料を選択を用いるべきかを容易に選択することを可能とする塗膜光特性算出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
第１発明に係る塗膜光特性算出方法は、塗膜の光特性を算出する方法であって、近赤外線波長帯域の複数の波長毎に前記塗膜の光の反射率を求める第１ステップと、該第１ステップで求めた波長毎の反射率に基づき、前記塗膜に日射光が入射した場合の近赤外線波長帯域の光エネルギーに対する塗膜のエネルギー反射率を求める第２ステップと、求めたエネルギー反射率を用い、日射光の内の近赤外線波長帯域の光の塗膜内での吸収係数及び散乱係数を求める第３ステップとを含むことを特徴とする。
【００２０】
第２発明に係る塗膜光特性算出方法は、前記第２ステップは、前記塗膜における波長毎の光の反射率と波長毎の日射光強度との乗算結果を、近赤外線波長帯域にて総計し、日射光の近赤外線波長帯域における強度和で除算することにより、前記塗膜のエネルギー反射率を求めることを特徴とする。
【００２１】
第３発明に係る塗膜光特性算出方法は、前記塗膜が形成される下地に日射光が入射した場合のエネルギー反射率を求める第４ステップを含み、塗膜の光の反射率、塗膜と空気との界面における光の反射率、塗膜が形成されていない下地の光の反射率、下地と空気との界面における光の反射率、塗膜の厚み、並びに塗膜内における光の吸収係数及び散乱係数の間の関係を示す特定の関係式と、いずれも既知である塗膜の厚み、塗膜と空気との界面における光の反射率、下地と空気との界面における光の反射率とを用い、求めた塗膜のエネルギー反射率及び下地のエネルギー反射率を夫々、前記特定の関係式における塗膜の光の反射率及び下地の光の反射率として用い、前記関係式から日射光の内の近赤外線波長帯域の光の塗膜内での吸収係数及び散乱係数を求めることを特徴とする。
【００２２】
第４発明に係る塗膜光特性算出方法は、異なる顔料を夫々含む塗膜毎に、日射光の内の近赤外線波長帯域の光の前記塗膜内での吸収係数及び散乱係数を求めることを特徴とする。
【００２３】
第５発明に係る塗膜光特性算出方法は、近赤外線波長帯域の光の塗膜内での吸収係数及び散乱係数夫々に膜厚を含めた吸収能及び散乱能を用い、任意の一又は複数の顔料を含有する塗膜のエネルギー反射率が所定値となる塗膜の吸収能及び散乱能を求めるステップを更に含むことを特徴とする。
【００２４】
第６発明に係る塗膜光特性算出装置は、塗膜の光特性を算出する装置であって、近赤外線波長帯域の複数の波長毎に前記塗膜の光の反射率を取得する手段と、取得した波長毎の光の反射率に基づき、前記塗膜に日射光が入射した場合の近赤外線波長帯域の光エネルギーに対する塗膜のエネルギー反射率を求める手段と、求めたエネルギー反射率を用い、日射光の内の近赤外線波長帯域の光の塗膜内での吸収係数及び散乱係数を求める手段とを備えることを特徴とする。
【００２５】
第７発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、塗膜の光特性を算出させるためコンピュータプログラムであって、近赤外線波長帯域の複数の波長毎の前記塗膜の光の反射率に基づき、前記塗膜に日射光が入射した場合の近赤外線波長帯域の光エネルギーに対する塗膜のエネルギー反射率を求める第１ステップと、求めたエネルギー反射率を用い、日射光の内の近赤外線波長帯域の光の塗膜内での吸収係数及び散乱係数を求める第２ステップとを実行させることを特徴とする。
【００２６】
第８発明に係る記録媒体は、第７発明のコンピュータプログラムがコンピュータにより読み取り可能に記録されていることを特徴とする。
【００２７】
第１発明、第６発明、第７発明及び第８発明では、塗膜に近赤外線波長帯域の光が入射した場合の反射率が複数の波長について求められる。求められた波長毎の反射率から、塗膜に日射光が入射した場合の近赤外線波長帯域の光全体をエネルギーとして捉えた場合のエネルギー反射率が求められ、塗膜の吸収係数及び散乱係数が求められる。
【００２８】
図１は、本発明に係る塗膜光特性算出方法の概要を示す説明図である。図１の説明図は、塗膜に日射光が入射して反射している様子を表わす模式的断面図である。図１の説明図では、光特性算出対象の塗膜は下地の上に塗料が塗られることによって積層されるようにして形成されており、塗膜の上層は空気である。下地は、被塗物自体、又は、被塗物及び被塗物に形成された下塗り塗膜を含む。下塗り塗膜の上に中塗り塗膜が形成される場合、中塗り塗膜を含む下層が下地となる。図１の例では、塗膜の下地は下塗り塗膜であって、光特性の算出対象である塗膜は、下塗りの上に上塗りされることによって形成される上塗り塗膜である。
【００２９】
なお、図１では下塗り塗膜よりも下層の基材、即ち被塗物の図示を省略している。被塗物の素材の例としては例えば、金属板、ガラス材、プラスチック材、又はセメント系等が挙げられる。また、図１では、塗膜の上層は空気であるとしたが、塗膜の上に顔料を含まない塗膜、即ちクリア塗膜が塗装されていてもよい。
【００３０】
塗膜の遮熱性能は、塗膜に含まれる顔料による反射の大きさが大きいほど高くなるので、反射率がより高い顔料を選択することが遮熱塗膜に好適な顔料を選択することになる。ただし、図１に示すように日射光は紫外から赤外に至る広い波長帯域の光を含み、光強度は波長によって異なる。更に、反射率は波長によって異なり、日射光に対して塗膜の遮熱性能を高くする顔料を選択するためには、光強度が大きい波長帯域の反射率が特に高い顔料を選択することが有効である。
【００３１】
図２は、日射光の光強度分布を示すグラフである。なお、図２の日射光の光強度分布は、ＪＩＳ Ｒ ３１０６の規格に基づくものである。横軸に波長を示し、縦軸に光強度を示している。波長帯域を例えば、紫外線波長帯域（３００ｎｍ〜３８０ｎｍ）、可視光波長帯域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）、近赤外線波長帯域（７８０ｎｍ〜２１００ｎｍ）と区分した場合、各波長帯域の光強度を波長で積分して波長帯域毎に全体に対する割合を求めた場合、以下のようになる。
紫外線波長帯域 ： １．７％
可視光線波長帯域：５０．２％
近赤外線波長帯域：４８．１％
最も割合が高い可視光波長帯域の光に対する反射率が高い顔料を選択することが最も効率的である。しかしながら、可視光波長帯域では反射率と塗膜の発色との関係が高いので、可視光波長帯域の光の反射率に注目した場合は白色系の顔料が必然的に選択されることとなり、色の選択自由度を残すためには望ましくない。これに対し、近赤外線波長帯域の光は塗膜の色に対する影響が少ないが、上述の光強度の割合の高さから判るように遮熱性能には大きく影響する。したがって、本発明の塗膜光特性算出方法では、近赤外線波長帯域の光の反射率に注目する。
【００３２】
ただし、波長毎に異なる反射率の値のみでは遮熱性能を高くする顔料であるか否かを他と比較することが難しい。波長によっては一方の顔料の反射率の方が高いにも拘らず、他の波長では他方の顔料の反射率の方が高いなどの状況が起こり得るからである。
【００３３】
そこで第１発明、第６発明、第７発明及び第８発明では、図１に矢印で示すように日射光の内の近赤外線波長帯域全体の光をエネルギーの流れとして捉え、当該光エネルギーの塗膜によるエネルギー反射率を帯域全体として求める。エネルギー反射率は、塗膜の膜厚又は塗膜に含まれる顔料の配合量に応じて異なるので、エネルギー反射率から単位膜厚当たり、及び顔料の単位配合量当たりの吸収係数及び散乱係数が、顔料を含有する塗膜の光特性として求められる。本来は反射率、吸収係数及び散乱係数は波長毎に求められるべきであるから、本発明にて求められる反射率、吸収係数及び散乱係数の精度は低くなる。しかしながら、塗膜の設計段階で初期に行なわれる顔料の選択工程では、概略的に何れの顔料の遮熱性が比較的高いかを把握できることが重要である。
【００３４】
第２発明では、近赤外線波長帯域の光エネルギーの反射率は、実測される波長毎の反射率に、各波長における日射光の強度を乗算し、乗算結果を近赤外線波長帯域にて総計し、更に総計を日射光の近赤外線波長帯域における強度和で除算することにより求められる。即ち、規格化されている日射光の強度分布を考慮して、日射光の近赤外線波長帯域全体のエネルギーの反射率が求められる。
【００３５】
第３発明では、塗膜の光の反射率、塗膜と空気との界面における光の反射率、塗膜が形成されていない下地の光の反射率、下地と空気との界面における光の反射率、塗膜の厚み、並びに塗膜内における光の吸収係数及び散乱係数の間の関係を示す特定の関係式が用いられる。当該特定の関係式では、塗膜の光の反射率及び下地の光の反射率と、塗膜内における光の吸収係数及び散乱係数との間の関係は、光の波長毎に異なる。これに対し、第３発明では、日射光の近赤外線波長帯域全体の光をエネルギーの流れとして扱い、一の波長の光として前記特定の関係式に当てはめる。そこで第１発明又は第２発明にて求められる塗膜のエネルギー反射率と同様に、塗膜が形成されていない状態での下地のエネルギー反射率が求められ、日射光の近赤外線波長帯域全体の反射率として求められた塗膜のエネルギー反射率及び下地のエネルギー反射率が、前記特定の関係式における塗膜の光の反射率及び下地の光の反射率として用いられ、塗膜のエネルギー反射率と、下地のエネルギー反射率と光の吸収係数及び散乱係数との関係が特定される。これにより、塗膜のエネルギー反射率と、下地のエネルギー反射率と、光の吸収係数及び散乱係数との関係に基づき、日射光の近赤外線波長帯域の光に対する塗膜における吸収係数及び散乱係数が求められる。
【００３６】
第４発明では、第１発明乃至第３発明にて、異なる顔料を夫々含む塗膜毎に、近赤外線波長帯域の光の塗膜における吸収係数及び散乱係数が求められる。
【００３７】
第５発明では、第１発明乃至第４発明にて塗膜の光特性として求められたエネルギー反射率に対する吸収係数及び散乱係数に基づき、任意の一又は複数の顔料を含有する塗膜のエネルギー反射率が所定値となるような、吸収係数及び散乱係数に夫々前記塗膜の膜厚を含めた吸収能及び散乱能が求められる。
【発明の効果】
【００３８】
第１発明、第６発明、第７発明及び第８発明による場合、塗膜の色に影響が少ない近赤外線波長帯域の光を全体的にエネルギーとして捉え、当該光エネルギーに対する塗膜の光特性として、近赤外線波長帯域の光の吸収係数及び散乱係数が求められる。基本となる顔料を含有する塗膜について夫々、近赤外線波長帯域の光の吸収係数及び散乱係数を求めておく。遮熱性能が高い塗膜とは、吸収係数が低く且つ散乱係数が比較的高いものであるから、夫々求めておいた吸収係数及び散乱係数を相互に比較することによって、遮熱性を高くするために吸収係数が低いか、又は散乱係数が比較的高い塗膜に含有されていた顔料を選択すればよい。これにより、色の選択自由度を残して塗膜の装飾性を維持しつつ、塗膜の遮熱性をより高くする顔料を容易に選択することが可能となる。
【００３９】
第２発明による場合、日射光の光強度分布が考慮されて光エネルギー反射率が求められ、当該エネルギー反射率を用いて吸収係数及び散乱係数が光特性として求められる。このとき、日射光の光強度分布として規格とされている強度分布を用いる。これにより、日射光が入射した場合の塗膜の色に影響が少なく、且つ遮熱性能を高くする顔料を容易に選択することができる。
【００４０】
第３発明による場合、特定の関係式を用いて日射光の近赤外線波長帯域の光がエネルギーの流れとして扱われ、概略的に且つ特定の式を用いて容易に日射光の近赤外線波長帯域の光エネルギーの塗膜における吸収係数及び散乱係数を求めることができ、日射に対する塗膜の遮熱性能を高くする顔料を容易に選択することができる。
【００４１】
第４発明による場合、種々の顔料を夫々含む塗膜について、近赤外線波長帯域の光の塗膜における吸収係数及び散乱係数が求められる。実際に用いられる塗膜は、その装飾性のため複数の顔料を含有する場合が多い。基本となる複数の顔料について夫々吸収係数及び散乱係数を求めておくことにより、顔料の配合量及び顔料の配合比に応じて変化する塗膜の吸収性能及び散乱性能を求めることができる。これにより、所望の発色を実現し、且つ日射に対する塗膜の遮熱性能を高くするための顔料を容易に選択することができる。
【００４２】
第５発明による場合、任意の一又は複数の顔料を含有する塗膜のエネルギー反射率が所定値となるような、前記塗膜の膜厚を含めた吸収能及び散乱能が求められる。ここで吸収能及び散乱能とは、異なる顔料夫々について求められる単位膜厚当たりの吸収係数及び散乱係数に膜厚までも考慮した光特性である。吸収能及び散乱能を用いることにより、いずれの顔料を、どれほどの配合量で配合し、どれほどの膜厚で塗膜を形成した場合に、近赤外線波長帯域の光のエネルギー反射率が所定値となるかを特定することが可能となる。これにより、所望の色を発色し、且つ日射に対する遮熱性能を高くするために、何れの顔料をどの程度の配合量で用いるべきかを容易に選択することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００４４】
以下に示す実施の形態では、本発明に係るコンピュータプログラムをコンピュータに実行させることにより、塗膜光特性算出装置として動作させ、塗膜の光特性を算出する例を説明する。
【００４５】
図３は、本実施の形態における塗膜光特性算出装置１の構成を示すブロック図である。本実施の形態における塗膜光特性算出装置１には、パーソナルコンピュータが用いられる。塗膜光特性算出装置１は、各構成部による動作を制御するＣＰＵ１０と、各種情報を記憶するハードディスク（ＨＤ；Hard Disk）１１と、ＣＰＵ１０の処理に利用されるメモリ１２と、可搬型記録媒体３からデータを読み出すドライブ１３と、ディスプレイ１５、キーボード１６、マウス１７等の入出力装置とＣＰＵ１０との間を中継するインタフェース（Ｉ／Ｆ）１４とを備えている。なお、Ｉ／Ｆ１４には、後述する測定された分光反射率を塗膜光特性算出装置１に取り込むため、分光光度計を含む測定部２（図６参照）が接続される構成としてもよい。
【００４６】
ＨＤ１１には、コンピュータを塗膜光特性算出装置１として動作させるための制御プログラム１Ｐが記憶されている。ＣＰＵ１０は、ＨＤ１１から制御プログラム１Ｐをメモリ１２に読み出して実行する。これにより、後述する近赤外線波長帯域の光エネルギーに対する近赤外日射反射率を算出する処理、近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRを求める処理、光特性テーブル１８を作成する処理など、塗膜光特性算出装置１としての動作が実現される。
【００４７】
ＨＤ１１には、光特性テーブル１８が記憶されている。光特性テーブル１８には、後述する処理によって算出される各顔料ｊを含有する塗膜の単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの塗膜の近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjが蓄積される。
【００４８】
メモリ１２は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ等を利用し、ＣＰＵ１０の処理によって発生する各種情報が一時的に記憶される。
【００４９】
ドライブ１３は、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等の可搬型記録媒体３からデータを読み出すことが可能である。可搬型記録媒体３には、コンピュータ装置を塗膜光特性算出装置１として動作させるための制御プログラム３Ｐ及び光特性テーブル３０が記録されている。ＨＤ１１に記憶されている制御プログラム１Ｐは、ＣＰＵ１０がドライブ１３によって可搬型記録媒体３から読み出した制御プログラム３Ｐを複製したものであってもよい。また、ＨＤ１１に記憶されている光特性テーブル１８は、ＣＰＵ１０がドライブ１３によって可搬型記録媒体３から読み出した光特性テーブル３０を複製したものであってもよい。
【００５０】
Ｉ／Ｆ１４は、ＣＰＵ１０によって出力される画像情報などをディスプレイ１５へ出力する処理、キーボード１６により入力される情報を検知してＣＰＵ１０へ通知する処理、マウス１７により入力される情報を検知してＣＰＵ１０へ通知する処理等を行なう。塗膜光特性算出装置１を操作するオペレータ（技術者）は、キーボード１６及びマウス１７を利用し、塗膜の実測データを含む各種情報を直接的に入力するか、又は可搬型記録媒体３のような、記録媒体を介してＣＰＵ１０に読み出しさせることにより、記憶させることが可能である。
【００５１】
上述のように構成される塗膜光特性算出装置１において、異なる顔料を夫々含む種々の塗膜の光特性が算出される過程について説明する。本実施の形態におけるＣＰＵ１０が制御プログラム１Ｐ又は３Ｐに基づいて算出する光特性は、日射光の内の近赤外線波長帯域の光全体に対する塗膜の吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓである。以下、波長毎に求められる吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓと区別するため、近赤外線波長帯域の光に対する塗膜の吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓは、近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRと呼ぶ。
【００５２】
塗膜の近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRを算出するためには、日射光の光強度分布Ｅ（λ）（λ：波長）が必要となる。以下に示す例では、光強度分布Ｅ（λ）としてＪＩＳなどにより規格化されている強度分布を用いる。また、以下に示す近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRを算出する処理には、種々の塗膜夫々の膜厚Ｘ、塗膜の分光反射率ρ´（λ）、下地の分光反射率ρg ´（λ）、その他既知の塗膜の界面での反射率等の各種係数が必要である。規格に基づく日射光の光強度分布Ｅ（λ）、塗膜と空気との界面での反射率（フレネル反射率及び拡散反射率）、塗膜と下地の塗膜との界面での反射率（フレネル反射率及び拡散反射率）などの各種係数は既知の情報としてＨＤ１１に記憶されており、ＣＰＵ１０がＨＤ１１から取得可能である。
【００５３】
また、光特性の算出対象である各顔料を含有する塗膜の情報、即ち、塗膜に含まれる顔料ｊを特定する情報（顔料の名称又は組成を示す情報）、顔料の配合量Ｃ、膜厚Ｘ、実測により得られる分光反射率ρ´（λ）及び各種下地の分光反射率ρg ´（λ）は予め、オペレータがキーボード１６及びマウス１７を利用して直接的に入力するか、又は記録媒体を介してＣＰＵ１０に読み出しさせることにより、ＨＤ１１又はメモリ１２に記憶されている。なお、各塗膜の分光反射率ρ´（λ）は、複数の異なる色の下地の上に形成された状態で実測されたものである。異なる下地の上に形成された塗膜の分光反射率ρ´（λ）は、下付きの数字でρ1 ´（λ）、ρ2 ´（λ）のように区別する。予め入力され、記憶されているべきである分光反射率ρ´（λ）、下地の分光反射率ρ´g （λ）の実測の方法については後述する。
【００５４】
図４は、本実施の形態における塗膜光特性算出装置１のＣＰＵ１０が、塗膜の光特性として、近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRを算出する処理の一例を示すフローチャートである。なお、以下に示す処理は、各塗膜について行なわれる。
【００５５】
ＣＰＵ１０は、一の塗膜について、塗膜の分光反射率ρ´（λ）を用いて塗膜に規格に基づく日射光が入射した場合の近赤外線波長帯域の光に対する近赤外日射反射率（以下、ρ´NIRと表わす）を、複数の異なる下地に形成した場合夫々について算出する（ステップＳ１１）。具体的には、ＣＰＵ１０は、ＨＤ１１又はメモリ１２から、規格に基づく日射光の光強度分布Ｅ（λ）、並びに、異なる下地に形成した塗膜の分光反射率ρ1 ´（λ）、ρ2 ´（λ）を読み出して取得し、以下に示す式（３）に従って夫々近赤外日射反射率ρ1 ´NIR、ρ2 ´NIRを算出する。なお、算出する波長範囲は以下の例では、８００ｎｍ〜２１００ｎｍとする。
【００５６】
【数１】
【００５７】
上述の式（３）にて求められる近赤外日射反射率ρ´NIRは、近赤外線波長帯域（８００ｎｍ〜２１００ｎｍ）における光をエネルギーの流れとして捉えた場合に、塗膜によって反射されるエネルギーの入射エネルギーに対する比率である。
【００５８】
ＣＰＵ１０は、前記塗膜を形成した下地についても、下地のみの場合の分光反射率ρg ´（λ）を用いて下地に日射光が入射した場合の近赤外線波長帯域の光に対する近赤外日射反射率（以下、ρg ´NIRと表わす）を、複数の異なる下地夫々について算出する（ステップＳ１２）。
【００５９】
次にＣＰＵ１０は、求めた塗膜の近赤外日射反射率ρ1 ´NIR、ρ2 ´NIRと、前記塗膜が形成される２つの下地夫々の近赤外日射反射率ρg1´NIR、ρg2´NIRとを用い、以下に説明する式（４）〜式（８）に基づき、塗膜の近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRを算出する（ステップＳ１３）。式（４）〜（８）中のｘは、ｘ＝１，２であり、Ｒは、クベルカ−ムンク理論における界面反射が無い場合の塗膜の光の反射率、Ｒg は、クベルカ−ムンク理論における界面反射が無い場合の下地の光の反射率、Ｒ∞は、クベルカ−ムンク理論における界面反射が無い場合の膜厚が十分に厚い塗膜の光の反射率である。
【００６０】
【数２】
【００６１】
ＣＰＵ１０は、求めた塗膜の近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRを夫々、前記塗膜に含まれる顔料ｊの配合量Ｃj で除算し（式（９））、顔料ｊの膜厚当たり、及び配合量当たりの塗膜の近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを算出する（ステップＳ１４）。
【００６２】
ＫNIRj＝ＫNIR／Ｃj ，ＳNIRj＝ＳNIR／Ｃj …（９）
【００６３】
なおここで顔料ｊの配合量Ｃj は、膜固形分１００容量部に対して顔料ｊが占める容量部とすることが精度を求める上では好ましい。膜固形分１００重量部に対する顔料ｊの重量部でもよい。
【００６４】
ＣＰＵ１０は、ステップＳ１４にて算出した顔料ｊの単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの塗膜の近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを、各顔料ｊに対応付けてＨＤ１１の光特性テーブル１８に記憶し（ステップＳ１５）、Ｉ／Ｆ１４を介してディスプレイ１５に表示させ（ステップＳ１６）、処理を終了する。
【００６５】
ＣＰＵ１０が上述のような処理を、基本となる原色などの顔料を含有する各塗膜について行なうことにより、基本となる顔料を含有する単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの塗膜の近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjが光特性テーブル１８に蓄積されると共に、ディスプレイ１５に表示されるので各塗膜について比較することが可能である。
【００６６】
上述の式（４）及び（５）は、サンダーソン補正式（実測の分光反射率ρ´（λ）を、物質内における光の吸収及び散乱を定量的に解析するために広く用いられているクベルカ−ムンク（Kubelka-Munk）理論における反射率Ｒ（λ）に変換する式）を、近赤外線波長帯域の光に対する近赤外日射反射率に適用したものである。式（４）により、塗膜の近赤外日射反射率ρ´NIRを、界面での反射がない場合の近赤外日射反射率Ｒに変換する。また、式（５）により、下地の近赤外日射反射率ρg´NIRを、界面での反射がない場合の近赤外日射反射率Ｒg に変換する。
【００６７】
式（６）及び（７）は、湊の式（参考文献；特開２００７−３１６８２９号公報、式（３５）〜（３７））を近赤外波長帯域の光に対する近赤外日射反射率Ｒ及びＲg に適用したものである。
【００６８】
式（８）は、クベルカ−ムンクの式（膜厚が無限大のときのクベルカ−ムンクの反射率Ｒ∞と、吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓとの関係を示す式）を、近赤外線波長帯域の光に対する塗膜の近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRを適用したものである。
【００６９】
次に、塗膜光特性算出装置１のＣＰＵ１０の上述の処理によって実際に得られる光の近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを具体的に説明する。以下の説明では、基本の顔料として、アルミ系１、青系１、赤系１、白系１、赤系２の５つの顔料を使用し、各顔料の単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの塗膜の赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを求め、各塗膜に含有される顔料についての塗膜の遮熱性能の評価に用いる場合を以下に例示する。
【００７０】
図５は、塗膜試料の内容例を示す説明図である。図５に示す例における塗膜試料は、上述の５種の顔料を含有する塗料を夫々、白色の下地及び黒色の下地の上に形成した塗膜構造体である。図５中の顔料配合量は、塗膜１００重量部に含まれる顔料の重量部で示し、膜厚は（μｍ）単位で示している。例えば塗膜試料Ｎｏ．１は、白色の下地の上にアルミ系１の顔料を１０重量部含有する塗料を塗装して形成した試料である。塗膜試料Ｎｏ．２は、黒色の下地の上にアルミ系１の顔料を１０重量部含有する塗料を塗装して形成した試料である。塗膜の膜厚はいずれも１４μｍである。
【００７１】
なお、図５に示す例で使用された白色の下地は、白塗料を鋼板に塗装して形成した塗装鋼板である。黒色の下地は、白色の下地に黒塗料を塗装して形成した鋼板である。下地には、隠蔽力試験紙を用いてもよい。例えば具体的には、白色の下地は「オルガ（登録商標）ＴＯ−３０ホワイト」（商品名、日本ペイント株式会社製、塗料）を、乾燥膜厚が３０μｍとなるように鋼板に塗装することで形成できる。一方、黒色の下地は、「オルガ（登録商標）ＴＯ−３０ブラック」（商品名、日本ペイント株式会社製、塗料）を、乾燥膜厚が３０μｍとなるように鋼板に塗装することで形成できる。白色と黒色と、色が異なる下地を用いるのは、近赤外線波長帯域の分光反射率が可及的に異なることが、式（４）〜（８）に基づいて、顔料を含有する塗膜の近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRを算出するために好適だからである。
【００７２】
各顔料について、単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの塗膜の光の近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを算出するためにはまず、各塗膜試料の分光反射率ρ´（λ）及び下地の分光反射率ρ´g （λ）を実測する必要がある。図６は、分光反射率の測定部２の例を示す略示断面図である。測定部２は、積分球２０と、光検出器２１とを含んで構成される。積分球２０は内面が高反射率の素材で構成され、入射光を導入するための開口部２２と、該開口部２２と逆側に設けられた開口部２３と、側面の光検出器２１に反射光を入射するための開口部２４とが設けられている。オペレータは、下地の試料２５を設置して光検出器２１により分光反射率ρg ´（λ）を測定し、下地の上に各顔料を含有する塗膜を形成した塗膜試料２６を設置し、光検出器２１により分光反射率ρ´（λ）を測定する。
【００７３】
図７乃至図９は、実測された各塗膜試料の分光反射率ρ´（λ）、及び下地の分光反射率ρg ´（λ）の例を示す散布図である。図７乃至図９は、横軸に近赤外線波長帯域の波長（λ、ｎｍ単位）を示し、縦軸に分光反射率ρ´（λ）又は分光反射率ρg ´（λ）を示す。図７は、白色の下地の上に各塗料を塗装して形成した塗膜試料Ｎｏ．１、Ｎｏ．３、Ｎｏ．５及びＮｏ．７の分光反射率ρ´（λ）を夫々示す。図８は、黒色の下地の上に各塗料を塗装して形成した塗膜試料Ｎｏ．２、Ｎｏ．４、Ｎｏ．６及びＮｏ．８の分光反射率ρ´（λ）を示す。なお、塗膜試料Ｎｏ．９及びＮｏ．１０の分光反射率ρ´（λ）については図示を省略している。図９は、白色の下地の分光反射率ρg ´（λ）及び黒色の分光反射率ρg ´（λ）を示している。
【００７４】
図７乃至図９に示した各塗膜の分光反射率ρ´（λ）及び下地の分光反射率ρg ´（λ）をオペレータが塗膜光特性算出装置１に入力し、塗膜光特性算出装置１のＣＰＵ１０に、図４のフローチャートに示した式（３）に基づくステップＳ１１及びＳ１２の処理、ステップＳ１３の処理、並びにステップＳ１４の処理を実行させる。これにより夫々顔料ｊを含有する塗膜試料の単位配合量当たりの近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjが算出される。
【００７５】
図１０は、算出された各塗膜試料の近赤外日射反射率ρ´NIR、及び近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjの内容例を示す説明図である。図１０の説明図に示す塗膜試料の番号は、図５の各塗膜試料の番号に対応する。近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjは、単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの値であり、図１０に示したれでは（１／μｍ／ｗｔ％）単位で示されている。なお、ｗｔ％は、塗膜１００重量部の中に含まれる顔料の重量部を示す。
【００７６】
例えば、アルミ系１の顔料を含有する塗膜を白色の下地の上に形成した塗膜試料Ｎｏ．１の近赤外日射反射率ρ1 ´NIRは、０．６４７と算出され、同じ塗膜を黒色の下地の上に形成した塗膜試料Ｎｏ．２の近赤外日射反射率ρ2 ´NIR、は、０．５７０と算出された。なお、白色の下地の近赤外日射反射率ρg1´NIRは、０．８００、黒色の近赤外日射反射率ρg2 ´NIRは０．０４０と算出された。
【００７７】
これらの近赤外日射反射率ρ1 ´NIR、ρ2 ´NIR、ρg1 ´NIR、及びρg2 ´NIRを用い、式（４）〜式（９）に基づき各塗膜試料の近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを算出する際の各反射率ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 、ｋ4 については、以下の値を用いた。上塗り塗膜における反射率ｋ1 、ｋ2 については、ｋ1 ＝０．０３、ｋ2 ＝０．４０を用い、白色の下地及び黒色の下地における反射率ｋ3 、ｋ4 は、サンダーソン補正係数として一般に用いられるｋ3 ＝０．０３、ｋ4 ＝０．５５を用いた。
【００７８】
これにより、図１０に示すように、各塗膜試料について近赤外線波長帯域の光を一のエネルギーの流れとして扱った場合の近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjが算出される。例えば、アルミ系１の顔料を含有する塗膜に関して、アルミ系１の顔料の単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの近赤外日射吸収係数ＫNIRjは０．０２２、近赤外日射散乱係数ＳNIRjは０．００１２と算出されている。
【００７９】
このように各顔料について、顔料を含有する塗膜の単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを利用し、近赤外線波長帯域の光に対する各塗膜に含まれる顔料について、塗膜の遮熱性能に対する評価が可能となる。
【００８０】
図１１は、各塗膜に含有される顔料について夫々算出された近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを２次元座標にプロットした散布図である。図１１の散布図は、図４のフローチャートに示したステップＳ１６の処理の結果、ディスプレイ１５に表示される内容に対応する。図１１の散布図の横軸は近赤外日射吸収係数ＫNIRj、縦軸は近赤外日射散乱係数ＳNIRjを示し、いずれも対数にて表示されている。図１１中の破線は夫々、ＫNIRj／ＳNIRjが一定である場合の近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを示している。
【００８１】
遮熱性能が高い塗膜とは、近赤外日射吸収係数ＫNIRjの値が小さく、近赤外日射散乱係数ＳNIRjの値が大きいものである。したがって、図１１の散布図において左上にプロットされる塗膜に含有される顔料ほど、塗膜の遮熱性能を高くすることが一見して判断できる。図１１においては、最も左上に位置する白系１の顔料を含有する塗膜が最も遮熱性能が高い。次に、アルミ系１の顔料を含有する塗膜の遮熱性能が高い。その次に、赤系２の顔料を包含する塗膜の遮熱性能が高い。同じ赤系顔料であっても、赤系１の顔料を含有する場合よりも、赤系２の顔料を含有する場合の方が、遮熱性能が高い塗膜を作成することが可能となることが判る。また、青系１の顔料と赤系１の顔料とでは、近赤外日射散乱係数ＳNIRjの値は略同等であるが、近赤外日射吸収係数ＫNIRjの値については赤系１の顔料を含有する塗膜の方が小さいために、遮熱性能は赤系１の顔料を含有する塗膜の方が高いことが判る。これにより、例えば青系１の顔料又は赤系１の顔料を、近赤外日射吸収係数ＫNIRjの値が小さい白系１の顔料と同条件で混合して塗膜Ａ（青系１＋白系１）、塗膜Ｂ（赤系１＋白系１）を形成させる場合、塗膜Ａ及び塗膜Ｂの近赤外日射散乱係数ＳNIR mixは略同等となるが、近赤外日射吸収係数ＫNIR mixの値は塗膜Ｂの方が小さくなり、遮熱性能が高くなることが容易に推定できる。
【００８２】
なお、複数の顔料ｊを含有する塗膜の光の近赤外日射吸収係数ＫNIR mix及び近赤外日射散乱係数ＳNIR mixを求めるには、以下に示す式（１０）を用いる。
【００８３】
【数３】
【００８４】
図１２は、実際に青系１の顔料又は赤系１の顔料を、白系１の顔料と同条件で混合して形成した塗膜の近赤外日射反射率ρ´NIRの内容例を示す説明図である。白色の下地及び黒色の下地に、青系１の顔料と白系１の顔料を混合した塗膜Ａを形成した塗膜試料Ｎｏ．１１及びＮｏ．１２を作成し、同様に赤系１の顔料と白系１の顔料を混合した塗膜Ｂを形成した塗膜試料Ｎｏ．１３及びＮｏ．１４を作成した。配合量は、青系１の顔料又は赤系１の顔料をいずれも、白系１の顔料の配合量を６（ｗｔ％）に対して１０（ｗｔ％）とした。作成した塗膜試料Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１４について夫々分光反射率ρ´（λ）を測定し、近赤外日射反射率ρ´NIRを夫々算出した結果、塗膜Ａ（青系１＋白系１）の近赤外日射反射率ρ´NIRは、白色の下地の上に形成した場合が０．６６、黒色の下地に上に形成した場合が０．１６であり、塗膜Ｂ（赤系１＋白系１）の近赤外日射反射率ρ´NIRは、白色の下地の上に形成した場合が０．８１、黒色の下地の上に形成した場合が０．１９と求められた。結果は、図１１の近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjの各顔料に対するプロットから予測したことと一致し、赤系１の顔料を混合した塗膜Ｂの方が赤外日射反射率ρ´NIRが高く、遮熱性能が高い。
【００８５】
図１１に示したように、各顔料ｊを含有する塗膜について、単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを求めておき相互に比較することにより、遮熱性能が高い塗膜を形成するために選択すべき顔料が一目瞭然に判る。
【００８６】
更に、図１１から一目瞭然に判るように、同じ色系等の赤系１と赤系２とでは、ＫNIRj／ＳNIRjが一定となる線よりも左上に位置する赤系２の顔料を含有する塗膜の方が遮熱性能が高い。このように、同系統の色を発色させるための顔料を選択する際に、夫々の顔料を含有する塗膜の単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを算出しておき、比較することによって、より塗膜の遮熱性能を高くする顔料を容易に選択することが可能である。これにより、色の選択自由度を残して塗膜の装飾性を維持しつつ、塗膜の遮熱性をより高くする顔料を容易に選択することが可能となる。
【００８７】
次に、上述のように算出される近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを用いて求められる情報であって、遮熱塗膜に好適な顔料を選択するために重要な情報について説明する。以下に説明する情報についても、制御プログラム１Ｐに基づく塗膜光特性算出装置１の処理によって算出される。
【００８８】
日射光に対する反射率は顔料の配合量Ｃ及び膜厚Ｘによって変動する。したがって、十分な遮熱効果を得るために、どれほどの配合量でどれほどの膜厚で塗膜を形成しなければならないかが推定可能であれば、顔料の選択に有用である。特定の配合量又は膜厚で塗膜を形成しない限り十分な遮熱効果を得ることができず、その特定の配合量又は膜厚が現実的でない場合、その顔料は遮熱塗膜の顔料として不適であると判断できるからである。
【００８９】
以下に、近赤外日射反射率ρ´NIRを所定値以上に満たすための顔料の配合量Ｃ及び膜厚Ｘを推定させる情報を算出する処理について説明する。具体的には、塗膜光特性算出装置１のＣＰＵ１０は、顔料ｊの配合量がＣj である任意の塗膜の近赤外日射吸収係数ＫNIRと膜厚Ｘをかけた近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱係数ＳNIRと膜厚Ｘをかけた近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘを用いる。そしてＣＰＵ１０は、近赤外日射反射率ρ´NIRと、近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRと膜厚Ｘとの関係を用い、近赤外日射反射率ρ´NIRが所望の値となる近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘを特定する。そして、ＣＰＵ１０は特定した近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘに基づき、近赤外日射反射率ρ´NIRを所定値とするための配合量Ｃと膜厚Ｘとをかけた尺度ＣＸを算出する。
【００９０】
図１３は、本実施の形態における塗膜光特性算出装置１のＣＰＵ１０が、近赤外日射反射率ρ´NIRを所定値とするための塗膜の尺度ＣＸを算出する処理の一例を示すフローチャートである。
【００９１】
ＣＰＵ１０の処理により、ディスプレイ１５、キーボード１６及びマウス１７を利用してオペレータが、所望の近赤外日射反射率ρ´NIRを直接的に入力若しくは選択するか、又はは記録媒体を介してＣＰＵ１０に読み出しさせるかが可能な状態とされる。オペレータが、所望の近赤外日射反射率ρ´NIRを入力若しくは選択した場合、又は記録媒体を介してＣＰＵ１０に読み出しさせた場合、以下の処理が行なわれる。
【００９２】
ＣＰＵ１０は、キーボード１６又はマウス１７によりＩ／Ｆ１４を介してオペレータが入力若しくは選択、又は読み出しさせる近赤外日射反射率ρ´NIRの所望の値を受け付ける（ステップＳ２１）。
【００９３】
ＣＰＵ１０は、近赤外日射反射率ρ´NIRが所望の値となる近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘを特定する（ステップＳ２２）。具体的には、ＣＰＵ１０は例えば、以下に示す式（１１）〜（１３）に基づき、種々の近赤外日射吸収能ＫNIR mix・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR mix・Ｘに対する近赤外日射反射率ρ´NIRを算出しておき、近赤外日射反射率ρ´NIRがステップＳ２１にて受け付けた所望の値となる近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘを特定する。
【００９４】
【数４】
【００９５】
次にＣＰＵ１０は、ステップＳ２２で特定した近赤外日射反射率ρ´NIRが所望の値となる近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘの等高線をＫＸ−ＳＸ座標のグラフにして表示する（ステップＳ２３）。具体的には、ＣＰＵ１０は連続する近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘをメモリ１２に記憶しておく。
【００９６】
ＣＰＵ１０は、予め算出してある基本となる各顔料ｊを含有する塗膜の単位配合量当たりの近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjをステップＳ２３のグラフにプロットして表示する（ステップＳ２４）。ＣＰＵ１０は、各塗膜のプロット点を通るＫNIRj／ＳNIRj一定の線と、ステップＳ２３にて表示された等高線との交点（ｘj ，ｙj ）を特定する（ステップＳ２５）。具体的にはＣＰＵ１０は、各塗膜のプロット点のＫNIRj／ＳNIRjを満たす近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘを、メモリ１２に記憶してある近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘから特定し、特定した近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘを夫々各顔料ｊのｘj 、ｙj とする。
【００９７】
ＣＰＵ１０は、ステップＳ２５にて特定した交点（ｘj ，ｙj ）を、各顔料ｊを含有する塗膜の単位配合量当たりの近赤外吸収係数ＫNIRj、及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjにて除算することにより、各顔料ｊについて所望の赤外日射反射率ρ´NIRとするための尺度ＣＸj （配合量及び膜厚の積）を以下に示す式（１４）にもとづき求める（ステップＳ２６）。
【００９８】
【数５】
【００９９】
図１３のフローチャートに示した処理によって算出される尺度ＣＸj を具体例を挙げて説明する。図１４は、近赤外日射反射率ρ´NIRと、近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRとの関係を示すグラフである。図１４のグラフは横軸にＫNIR mix・Ｘの値、縦軸にＳNIR mix・Ｘの値を示し、高さ軸に近赤外日射反射率ρ´NIRをとった３Ｄグラフである。なお、ＫNIR mix・Ｘ及びＳNIR mix・Ｘについては簡易にＫＸ，ＳＸとして示し、対数表示で示している。具体的に図１４のグラフは、種々のＫNIR mix・Ｘ及びＳNIR mix・Ｘの値に対し、式（１１）、及び式（１３）にてクベルカ−ムンクの反射率Ｒを求め、次いで式（１２）により近赤外日射反射率ρ´NIRの値に変換して得られる近赤外日射反射率ρ´NIRと近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRとの関係を示す。なお、図１４の例では、式（１１）〜（１３）に基づく近赤外日射反射率ρ´NIRの算出の際に反射率Ｒg ´についてはＲg ´＝０．０４２（黒色の下地に相当）した。また、サンダーソン補正係数である反射率ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 、ｋ4 については、ｋ1 ＝ｋ3 ＝０．０３、ｋ2 ＝ｋ4 ＝０．５５を用いた。
【０１００】
図１４のグラフに示すように、近赤外日射反射率ρ´NIRは、ＳＸが大きいほど高く、ＫＸが大きい場合は低い。ＫＸ−ＳＸ座標においては左奥（左上）ほど近赤外日射反射率ρ´NIRが高いことがわかる。なお、図１４のグラフには、近赤外日射反射率ρ´NIRの等高線を示している。各等高線をＫＸ−ＳＸ座標に投影することにより、所望の近赤外日射反射率ρ´NIRを満たすＫNIR・ＸのＳNIR・Ｘを特定することが可能である。
【０１０１】
図１５は、黒色の下地の上に塗膜を形成した場合の近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５を満たす場合の等高線の表示例を示すグラフである。図１５の散布図は、図１３のフローチャートに示したステップＳ２４の処理の結果、ディスプレイ１５に表示される内容に対応する。図１５のグラフの横軸は、近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、縦軸は近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘを示し、いずれも対数にて表示されている。図１５中の実線で表わされる曲線は、近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５を満たす近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、縦軸は近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘ、即ち図１４に示した近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５の等高線を射影したものである。図１５中、当該等高線よりも左上に塗膜の近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘのプロット点が位置する場合、当該塗膜の近赤外日射反射率ρ´NIRは０．５よりも高く、日射に対し十分な遮熱性能を有すると言える。
【０１０２】
図１５中には、基本となるアルミ系１、青系１、赤系１、白系１、赤系２の５つの顔料を夫々含有する塗膜の単位膜厚当たり、及び単位含有量当たりの近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjがプロットされている。いずれも近赤外日射反射率ρ´NIRは０．５を満たしていない。また、図１５には、各塗膜のプロット点を通るＫNIRj／ＳNIRj一定の線が直線にて示されている。そして、白系１及びアルミ系１の顔料を含有する塗膜のプロット点を通るＫNIRj／ＳNIRj一定の線が夫々、近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５の等高線との間で交点を有していることが示されている。一方、青系１、赤系１及び赤系２の顔料を含有する塗膜のプロット点を通るＫNIRj／ＳNIRj一定の線は、等高線と交わらない。したがって、青系１、赤系１及び赤系２の顔料を含有する塗膜は、黒色の下地の上に形成した場合、どれだけ配合量Ｃを多くし、膜厚Ｘを厚くしたとしても近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５以上を満たすことはないことが一見して判る。
【０１０３】
また、図１５に示すように、白系１の顔料を含有する塗膜のプロット点よりも、アルミ系１の顔料を含有する塗膜のプロット点の方が、等高線との交点からの距離が近い。このときの距離は、尺度ＣＸj の大きさに対応しており、距離が近いアルミ系１の顔料の方が、配合量Ｃ又は膜厚Ｘを小さくでき、黒色の下地の上に形成する場合の遮熱塗膜に含有する顔料としては好適であると判断できる。
【０１０４】
図１６は、尺度として算出される各顔料ｊのＣＸj の内容例を示す説明図である。図１６の説明図には、黒色の下地の上に基本となるアルミ系１、青系１、赤系１、白系１の４つの顔料を含有する塗膜を形成する場合の尺度ＣＸの値と、ＣＸが該値を満たすための配合量又は膜厚の条件が示されている。なお尺度ＣＸの値は有効数字１桁としている。
【０１０５】
図１６に示すように、黒色の下地の上にアルミ系１の顔料を含有する塗膜を形成する場合に、近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５を満たすための尺度ＣＸは「９０」と算出されている。図１６には、ＣＸが９０であることに基づき、近赤外日射反射率ρ´NIRを０．５以上とするためには、膜厚Ｘを１５μｍとする場合は配合量は６ｗｔ％以上、配合量Ｃを１０ｗｔ％とする場合は膜厚Ｘを９μｍ以上、２０ｗｔ％とする場合は膜厚Ｘを４．５μｍ以上とすればよいことが示されている。同様に、黒色の下地の上に白系１の顔料を含有する塗膜を形成する場合のＣＸは「４００」と算出されている。したがって、黒色の下地の上に白系１の顔料を含有する塗膜を近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５以上となるように形成するためには、膜厚Ｘを１５μｍとする場合は配合量は２７ｗｔ％以上、配合量Ｃを１０ｗｔ％とする場合は膜厚Ｘを４０μｍ以上、２０ｗｔ％とする場合は膜厚Ｘを２０μｍ以上とすればよいことが示されている。青系１、赤系１の顔料についてはＣＸは「∞」と算出され、どのような配合量Ｃ、膜厚Ｘであっても、近赤外日射反射率ρ´NIRを０．５以上とすることができないことが示されている。
【０１０６】
このように、塗膜の近赤外日射反射率ρ´NIRを０．５以上とするための顔料の選択、及び配合量Ｃ及び膜厚Ｘを、尺度ＣＸによって簡易に判断できることを実測データと比較して示す。図１７は、黒色の下地の上に白系１及びアルミ系１の顔料を含有する塗膜を形成した場合の実測に基づく近赤外日射反射率ρ´NIRを示す説明図である。図１７に示すように、膜厚Ｘ及び配合量Ｃを変え、黒色の下地の上に白系１の顔料を含有する塗膜を形成したＮｏ．１５〜Ｎｏ．２３の塗膜試料、アルミ系１の顔料を含有する塗膜を形成したＮｏ．２４〜Ｎｏ．２６を作成した。各塗膜試料について分光反射率ρ´（λ）を測定し、式（３）に基づき求めた近赤外日射反射率ρ´NIRが夫々示されている。図１７に示すように、塗膜試料Ｎｏ．１７、Ｎｏ．１９、Ｎｏ．２０、Ｎｏ．２２及びＮｏ．２３の近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５以上を満たしている。これらの実際の配合量Ｃと膜厚Ｘとの積は、いずれも、上述の白系１の顔料の塗膜に対して尺度として算出されたＣＸ「４００」を越えており、逆に４００以下である塗膜試料Ｎｏ．１５、Ｎｏ．１６、Ｎｏ．１８及びＮｏ．２１は近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５を満たしていない。同様に、塗膜試料Ｎｏ．２５及びＮｏ．２６の近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５以上を満たしている。これらの実際の配合量Ｃと膜厚Ｘとの積は、いずれも１４０、２００であって、上述のアルミ系１の顔料の塗膜に対して尺度として算出された尺度ＣＸ「９０」以上である。なお、Ｎｏ．２４の塗膜試料は近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５を満たしていないにも拘わらず実際の配合量Ｃと膜厚Ｘとの積は１００であるが、近赤外日射反射率ρ´NIRは０．４９であって、配合量Ｃと膜厚Ｘとの積が尺度ＣＸ「９０」を超える辺りで近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５を満たすことには符合する。
【０１０７】
白色の下地の上に塗膜を形成する場合も同様である。この場合、図１４のグラフに示した近赤外日射反射率ρ´NIRと、近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRとの関係は、白色の下地の上に形成されるという前提、即ち反射率Ｒg ´としてＲg ´＝０．８０を用いて算出しておく。
【０１０８】
図１８は、白色の下地の上に塗膜を形成した場合の近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７を満たす場合の等高線の表示例を示すグラフである。図１８の散布図の構成は、図１５と同様である。図１８中の実線で表わされる曲線は、近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７を満たす近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、縦軸は近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘを示す。図１８中、当該等高線よりも左側及び上に塗膜の近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘのプロット点が位置する場合、当該塗膜の近赤外日射反射率ρ´NIRは０．７よりも高く、日射に対し十分な遮熱性能を有すると言える。
【０１０９】
図１８中には、図１５同様、基本となるアルミ系１、青系１、赤系１、白系１、赤系２の５つの顔料を夫々含有する塗膜の単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjがプロットされている。いずれも近赤外日射反射率ρ´NIRは０．７を満たしている。また、図１８には、各塗膜のプロット点を通るＫNIRj／ＳNIRj一定の線が直線にて示されている。アルミ系１、青系１、赤系１及び赤系２の顔料を含有する塗膜のプロット点を通るＫNIRj／ＳNIRj一定の線が夫々、近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７である等高線との間で交点を有している。一方、白系１の顔料を含有する塗膜のプロット点を通るＫNIRj／ＳNIRj一定の線は、等高線と交わらない。したがって、白系１の顔料を含有する塗膜は、白色の下地の上に形成した場合、下地の近赤外日射反射率ρ´NIRが０．８であるから、どれだけ配合量Ｃを少なくし、膜厚Ｘを薄くしたとしても近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７以上を満たすことが一見して判る。
【０１１０】
また、図１８に示す例では、尺度ＣＸの大きさは、白系１、赤系１、赤系２、青系１、アルミ系１の順で大きい。これにより近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７である等高線に最も近いプロット点を有するアルミ系１の顔料を含有する塗膜が、近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７を満たす範囲が最も少ないと言える。逆に、最もＣＸの大きさが大きい白系１の顔料の方が、配合量Ｃ又は膜厚Ｘを無制限に大きくでき、白色の下地の上に形成する場合の遮熱塗膜に含有させる顔料としては好適であると判断できる。
【０１１１】
図１９は、尺度として算出される各顔料ｊのＣＸj の内容例を示す説明図である。図１９の説明図には、白色の下地の上に基本となるアルミ系１、青系１、赤系１、白系１の４つの顔料を含有する塗膜を形成する場合の尺度ＣＸの値と、ＣＸが該値を満たすための配合量又は膜厚の条件が示されている。
【０１１２】
図１９に示すように、白色の下地の上に白色１の顔料を含有する塗膜を形成する場合、配合量Ｃ及び膜厚Ｘに対する制限がなく、近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７を満たす範囲が最も広い。逆に、アルミ系１の顔料を含有する塗膜を形成する場合に、近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７以上となる尺度ＣＸは「８０」以下と算出されている。配合量Ｃ及び膜厚Ｘの積ＣＸが尺度８０よりも大きくなるような構成では、近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７未満となる。例えば、白色の下地の上にアルミ系１の顔料を含有する塗膜を形成する場合に、近赤外日射反射率ρ´NIRを０．７以上として維持するためには、膜厚Ｘを１５μｍとする場合は配合量は５．３ｗｔ％未満、配合量Ｃを１０ｗｔ％とする場合は膜厚Ｘを８μｍ未満、２０ｗｔ％とする場合は膜厚Ｘを４μｍ未満としなければならないことが示されている。同様に、白色の下地の上に青系１の顔料を含有する塗膜を形成する場合のＣＸは「１００」と算出されている。したがって、白色の下地の上に青系１の顔料を含有する塗膜を近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７以上となるように形成するためには、膜厚Ｘを１５μｍとする場合は配合量は６．７ｗｔ％未満、配合量Ｃを１０ｗｔ％とする場合は膜厚Ｘを１０μｍ未満、２０ｗｔ％とする場合は膜厚Ｘを５μｍ未満としなければならないことが示されている。白系１の顔料についてはＣＸは「∞」と算出され、どのような配合量Ｃ、膜厚Ｘであっても、近赤外日射反射率ρ´NIRを０．７未満とすることができないことが示されている。
【０１１３】
図２０は、白色の下地の上に白系１、青系１、赤系１、及びアルミ系１の顔料を含有する塗膜を形成した場合の実測に基づく近赤外日射反射率ρ´NIRを示す説明図である。図２０に示すように、膜厚Ｘ及び配合量Ｃを変え、白色の下地の上に白系１の顔料を含有する塗膜を形成したＮｏ．２７〜Ｎｏ．３２の塗膜試料、青系１の顔料を含有する塗膜を形成したＮｏ．３３及びＮｏ．３４、赤系１の顔料を含有する塗膜を形成したＮｏ．３５及びＮｏ．３６、アルミ系１の顔料を含有する塗膜を形成したＮｏ．３７及びＮｏ．３８を作成した。各塗膜試料について分光反射率ρ´（λ）を測定し、式（３）に基づき求めた近赤外日射反射率ρ´NIRが夫々示されている。図２０と、図１９とを比較することにより、実際の配合量Ｃと膜厚Ｘとの積が尺度ＣＸj よりも小さい場合は近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７以上を満たしていることが判る。なお、図２０では塗膜試料Ｎｏ．３７及びＮｏ．３８のみ、近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７を満たしていない。これらの実際の配合量Ｃと膜厚Ｘとの積は、いずれも、上述のアルミ系１の顔料の塗膜に対して尺度として算出されたＣＸ８０よりも大きい。
【０１１４】
このように、顔料ｊを含有する塗膜の単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjに基づいて算出される尺度ＣＸにより、実際に種々の配合量Ｃ、膜厚Ｘの塗膜試料を作成して近赤外日射反射率ρ´NIRを実測するなど試行錯誤が必要ない。尺度ＣＸにより、遮熱性能を所望の性能以上とするための顔料を選択することができるのみならず、顔料の配合量Ｃ及び膜厚Ｘの簡易な設計が容易にできる点、優れた効果を奏する。
【０１１５】
本実施の形態の塗膜光特性算出装置１にインターネット又はＬＡＮ等を介して接続される端末装置を加え、オペレータは当該端末装置経由で、塗膜の光特性の種々の情報を得ることができる構成としてもよい。
【０１１６】
本実施の形態では、日射光に対する遮熱性能を高くする顔料を選択するために近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを算出する方法を示した。本発明に係る塗膜光特性方法における方法は、日射光のみならず特定の強度分布を有する光の熱を塗膜によって遮蔽するための顔料を選択するための情報の算出に応用することも可能である。
【０１１７】
なお、開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明に係る塗膜光特性算出方法の概要を示す説明図である。
【図２】日射光の光強度分布を示すグラフである。
【図３】本実施の形態における塗膜光特性算出装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本実施の形態における塗膜光特性算出装置のＣＰＵが、塗膜の光特性として、近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRを算出する処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】塗膜試料の内容例を示す説明図である。
【図６】分光反射率の測定部の例を示す略示断面図である。
【図７】実測された各塗膜試料の分光反射率ρ´（λ）、及び下地の分光反射率ρg ´（λ）の例を示す散布図である。
【図８】実測された各塗膜試料の分光反射率ρ´（λ）、及び下地の分光反射率ρg ´（λ）の例を示す散布図である。
【図９】実測された各塗膜試料の分光反射率ρ´（λ）、及び下地の分光反射率ρg ´（λ）の例を示す散布図である。
【図１０】算出された各塗膜試料の近赤外日射反射率ρ´NIR、及び近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjの内容例を示す説明図である。
【図１１】各塗膜に含有される顔料について夫々算出された近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを２次元座標にプロットした散布図である。
【図１２】実際に青系１の顔料又は赤系１の顔料を、白系１の顔料と同条件で混合して形成した塗膜の近赤外日射反射率ρ´NIRの内容例を示す説明図である。
【図１３】本実施の形態における塗膜光特性算出装置のＣＰＵ１０が、近赤外日射反射率ρ´NIRを所定値とするための塗膜の尺度ＣＸを算出する処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】近赤外日射反射率ρ´NIRと、近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRとの関係を示すグラフである。
【図１５】黒色の下地の上に塗膜を形成した場合の近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５を満たす場合の等高線の表示例を示すグラフである。
【図１６】尺度として算出される各顔料ｊのＣＸj の内容例を示す説明図である。
【図１７】黒色の下地の上に白系１及びアルミ系１の顔料を含有する塗膜を形成した場合の実測に基づく近赤外日射反射率ρ´NIRを示す説明図である。
【図１８】白色の下地の上に塗膜を形成した場合の近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７を満たす場合の等高線の表示例を示すグラフである。
【図１９】尺度として算出される各顔料ｊのＣＸj の内容例を示す説明図である。
【図２０】白色の下地の上に白系１、青系１、赤系１、及びアルミ系１の顔料を含有する塗膜を形成した場合の実測に基づく近赤外日射反射率ρ´NIRを示す説明図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１ 塗膜光特性算出装置
１０ ＣＰＵ
１１ ＨＤ（Hard Disk）
１Ｐ 制御プログラム
３ 可搬型記録媒体
３Ｐ 制御プログラム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮熱塗膜の光特性を算出する方法に関する。特に、塗膜の装飾性を維持し、且つ塗膜の遮熱性能をより高くする顔料を容易に選択することを可能とする塗膜光特性算出方法、塗膜光特性算出装置、コンピュータプログラム及び記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギーの観点から、建築物などの屋根又は外壁などに、太陽光熱を遮熱する遮熱塗装がされるようになってきている。更に昨今では建築物のみならず、路面、車両、船舶等など日射による熱負荷の軽減が望まれる構造体の表面にも用いられる。遮熱塗装に用いられる遮熱塗料は、高い日射反射率を有する塗料である。遮熱塗料により遮熱塗膜を構成するための技術は、例えば特許文献１〜７に開示されている。
【０００３】
塗膜は、顔料、樹脂バインダー及び添加剤によって構成される。塗膜の遮熱性能は、主に顔料の光学特性によって決まる。したがって、遮熱性能の高い塗膜を得るためには顔料の選択が最も重要である。遮熱性能の高い塗膜を得るための顔料としては、白色系の顔料が最適であることは容易に想到できる。しかしながら、車両の塗装、建物の外観塗装など、高い装飾性が求められる場合がある。この場合は遮熱性が高いか否かのみで顔料を選択することはできない。
【０００４】
色の選択自由度を残して装飾性を維持し、且つ遮熱性の高い塗膜に好適な顔料を得るためには、種々の顔料を夫々含んで形成される塗膜の分光反射率を測定し、分光反射率がより高い塗膜に含まれる顔料を選択するようにする。また、測定した分光反射率と日射光のスペクトル分布とに基づき日射光の反射率を算出し、反射率が高い塗膜に含まれる顔料を選択するようにすることも可能である。しかしながら、遮熱塗膜を複数の顔料を混合して形成する場合、遮熱性能は夫々の顔料を単一に含むときの分光反射率を単純に平均するなどして算出できるものではなく、予測が困難である。分光反射率は塗膜が形成される下地によっても変動するため予測が更に困難である。したがって、遮熱塗膜を顔料を混合して形成する場合、遮熱性を高く保つための顔料の選択及び配合量の調整は、試行錯誤によるところが多かった。
【０００５】
そこで、特許文献８には、複数の顔料を混合して形成される塗膜の遮熱性能を予測するため、単一の顔料を夫々含む塗膜の分光反射率に基づき各塗膜の吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓを理論的に求め、夫々の吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓから、複数の顔料を混合した場合の塗膜の吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓを求めて分光反射率を逆に推定算出する方法が開示されている。
【０００６】
具体的には一例として、以下のように算出する。塗膜の吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓは、単一の顔料ｊを含有する塗膜の単位膜厚当たりの吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓである。単一の顔料ｊを塗膜固形分１００重量分に対してＣj 重量分で含む塗料を、黒色下地（吸収性下地）及び白色下地（反射性下地）の上に形成した下地を含む塗膜構造体の分光反射率を測定する。色の異なる下地夫々について測定した分光反射率から、クベルカ−ムンク理論に基づき吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓを求める。求められた吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓを夫々顔料の配合量Ｃj にて除した値を、顔料ｊの単位配合量当たりの吸収係数Ｋｊ及び散乱係数Ｓｊとする（式（１））。
【０００７】
Ｋj ＝Ｋ／Ｃj ，Ｓj ＝Ｓ／Ｃj …（１）
【０００８】
そして、複数の顔料を含み形成される塗膜の吸収係数Ｋmix及び散乱係数Ｓmixは、ダンカンの混合式（２）を用いて以下のように求められる。ここでＣi は、ｉ番目の顔料の配合量（１００重量分）、Ｋi 及びＳi はｉ番目の顔料の単位重量分当たりの吸収係数Ｋi 及び散乱係数Ｓi である。
【０００９】
Ｋmix＝Σ（Ｃi ×Ｋi ），Ｓmix＝Σ（Ｃi ×Ｓi ）…（２）
【００１０】
このように求められる吸収係数Ｋmix及び散乱係数Ｓmixを用いることにより、複数の顔料を含んで形成される塗膜についても分光反射率を求め、遮熱塗膜に好適な顔料を選択することが可能となる。
【特許文献１】特公平６−１９０６１号公報
【特許文献２】特許第３４８４１６４号公報
【特許文献３】特許第２５９３９６８号公報
【特許文献４】特開２０００−２１２４７５号公報
【特許文献５】特開２００２−１２８２５号公報
【特許文献６】特開２００４−１０８５３号公報
【特許文献７】特開２００４−２７２４１号公報
【特許文献８】特開２００７−３１６８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献８に開示されている技術により、含まれる顔料及び塗膜が形成される下地によって異なる種々の塗膜の分光反射率を理論的に精度よく推定算出することができ、試行錯誤による設計工程における負荷を大いに削減できた。
【００１２】
しかしながら上述したように、求められる吸収係数Ｋ（Ｋmix）及び散乱係数Ｓ（Ｓmix）は光の波長によって変動する値であるから、波長毎に求められる。塗装技術者が日射光の波長帯域全体に対して波長毎に求められた吸収係数Ｋ（Ｋmix）及び散乱係数Ｓ（Ｓmix）の値、更に算出される分光反射率を観察したとしても、それらの値から所望の色を発色させ、且つ遮熱性の高い顔料がいずれであるかを選択することは困難である。また、複数の顔料を含有する塗膜については、配合量を夫々変更させる毎に吸収係数Ｋmix及び散乱係数Ｓmixを算出し、分光反射率を算出することが必要となる。
【００１３】
特許文献８に開示されている技術を利用した場合には、遮熱性能を評価するための分光反射率を精度よく求めることができるものの、遮熱塗膜に含む顔料を選択するという一次的な工程では、より容易に、概略的に何れの顔料の遮熱性が高いかを評価できることが望ましい。
【００１４】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、色に影響が少ない日射光の内の近赤外線波長帯域の光を一のエネルギーとして扱って反射率を求め、当該波長帯域全体としての吸収係数及び散乱係数を光特性として求めることにより、色の選択自由度を残して塗膜の装飾性を維持し、且つ塗膜の遮熱性能をより高くする顔料を容易に選択することを可能とする塗膜光特性算出方法、塗膜光特性算出装置、コンピュータプログラム、及び記録媒体を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、近赤外線波長帯域の光全体をエネルギーとして捉えた反射率を、日射光の光強度の波長分布に基づき求めて光特性の算出に用いることにより、現実に日射に対する塗膜の色に影響が少なく、且つ日射に対する塗膜の遮熱性能を高くする顔料を容易に選択することを可能とする塗膜光特性算出方法を提供することを目的とする。
【００１６】
本発明の他の目的は、波長毎に異なる塗膜の反射率と、塗膜の光の吸収係数及び散乱係数との間の特定の関係式を用い、近赤外線波長帯域の光全体をエネルギーとして捉えた場合の吸収係数及び散乱係数を概略的に求めることにより、日射に対する塗膜の遮熱性能を高くする顔料を容易に選択することを可能とする塗膜光特性算出方法を提供することを目的とする。
【００１７】
本発明の他の目的は、異なる顔料を含有する塗膜毎に、近赤外線波長帯域の光全体をエネルギーとして捉えた場合の吸収係数及び散乱係数を光特性として求めることにより、異なる顔料を夫々含む塗膜の光特性を比較して、塗膜の遮熱性能をより高くする顔料を容易に選択することを可能とする塗膜光特性算出方法を提供することを目的とする。
【００１８】
また、本発明の他の目的は、近赤外線波長帯域の光全体をエネルギーとして捉えた場合の反射率が所定値となる吸収係数及び散乱係数を求めることにより、塗膜の遮熱性能を高くするためにいずれの顔料を選択を用いるべきかを容易に選択することを可能とする塗膜光特性算出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
第１発明に係る塗膜光特性算出方法は、塗膜の光特性を算出する方法であって、近赤外線波長帯域の複数の波長毎に前記塗膜の光の反射率を求める第１ステップと、該第１ステップで求めた波長毎の反射率に基づき、前記塗膜に日射光が入射した場合の近赤外線波長帯域の光エネルギーに対する塗膜のエネルギー反射率を求める第２ステップと、求めたエネルギー反射率を用い、日射光の内の近赤外線波長帯域の光の塗膜内での吸収係数及び散乱係数を求める第３ステップとを含むことを特徴とする。
【００２０】
第２発明に係る塗膜光特性算出方法は、前記第２ステップは、前記塗膜における波長毎の光の反射率と波長毎の日射光強度との乗算結果を、近赤外線波長帯域にて総計し、日射光の近赤外線波長帯域における強度和で除算することにより、前記塗膜のエネルギー反射率を求めることを特徴とする。
【００２１】
第３発明に係る塗膜光特性算出方法は、前記塗膜が形成される下地に日射光が入射した場合のエネルギー反射率を求める第４ステップを含み、塗膜の光の反射率、塗膜と空気との界面における光の反射率、塗膜が形成されていない下地の光の反射率、下地と空気との界面における光の反射率、塗膜の厚み、並びに塗膜内における光の吸収係数及び散乱係数の間の関係を示す特定の関係式と、いずれも既知である塗膜の厚み、塗膜と空気との界面における光の反射率、下地と空気との界面における光の反射率とを用い、求めた塗膜のエネルギー反射率及び下地のエネルギー反射率を夫々、前記特定の関係式における塗膜の光の反射率及び下地の光の反射率として用い、前記関係式から日射光の内の近赤外線波長帯域の光の塗膜内での吸収係数及び散乱係数を求めることを特徴とする。
【００２２】
第４発明に係る塗膜光特性算出方法は、異なる顔料を夫々含む塗膜毎に、日射光の内の近赤外線波長帯域の光の前記塗膜内での吸収係数及び散乱係数を求めることを特徴とする。
【００２３】
第５発明に係る塗膜光特性算出方法は、近赤外線波長帯域の光の塗膜内での吸収係数及び散乱係数夫々に膜厚を含めた吸収能及び散乱能を用い、任意の一又は複数の顔料を含有する塗膜のエネルギー反射率が所定値となる塗膜の吸収能及び散乱能を求めるステップを更に含むことを特徴とする。
【００２４】
第６発明に係る塗膜光特性算出装置は、塗膜の光特性を算出する装置であって、近赤外線波長帯域の複数の波長毎に前記塗膜の光の反射率を取得する手段と、取得した波長毎の光の反射率に基づき、前記塗膜に日射光が入射した場合の近赤外線波長帯域の光エネルギーに対する塗膜のエネルギー反射率を求める手段と、求めたエネルギー反射率を用い、日射光の内の近赤外線波長帯域の光の塗膜内での吸収係数及び散乱係数を求める手段とを備えることを特徴とする。
【００２５】
第７発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、塗膜の光特性を算出させるためコンピュータプログラムであって、近赤外線波長帯域の複数の波長毎の前記塗膜の光の反射率に基づき、前記塗膜に日射光が入射した場合の近赤外線波長帯域の光エネルギーに対する塗膜のエネルギー反射率を求める第１ステップと、求めたエネルギー反射率を用い、日射光の内の近赤外線波長帯域の光の塗膜内での吸収係数及び散乱係数を求める第２ステップとを実行させることを特徴とする。
【００２６】
第８発明に係る記録媒体は、第７発明のコンピュータプログラムがコンピュータにより読み取り可能に記録されていることを特徴とする。
【００２７】
第１発明、第６発明、第７発明及び第８発明では、塗膜に近赤外線波長帯域の光が入射した場合の反射率が複数の波長について求められる。求められた波長毎の反射率から、塗膜に日射光が入射した場合の近赤外線波長帯域の光全体をエネルギーとして捉えた場合のエネルギー反射率が求められ、塗膜の吸収係数及び散乱係数が求められる。
【００２８】
図１は、本発明に係る塗膜光特性算出方法の概要を示す説明図である。図１の説明図は、塗膜に日射光が入射して反射している様子を表わす模式的断面図である。図１の説明図では、光特性算出対象の塗膜は下地の上に塗料が塗られることによって積層されるようにして形成されており、塗膜の上層は空気である。下地は、被塗物自体、又は、被塗物及び被塗物に形成された下塗り塗膜を含む。下塗り塗膜の上に中塗り塗膜が形成される場合、中塗り塗膜を含む下層が下地となる。図１の例では、塗膜の下地は下塗り塗膜であって、光特性の算出対象である塗膜は、下塗りの上に上塗りされることによって形成される上塗り塗膜である。
【００２９】
なお、図１では下塗り塗膜よりも下層の基材、即ち被塗物の図示を省略している。被塗物の素材の例としては例えば、金属板、ガラス材、プラスチック材、又はセメント系等が挙げられる。また、図１では、塗膜の上層は空気であるとしたが、塗膜の上に顔料を含まない塗膜、即ちクリア塗膜が塗装されていてもよい。
【００３０】
塗膜の遮熱性能は、塗膜に含まれる顔料による反射の大きさが大きいほど高くなるので、反射率がより高い顔料を選択することが遮熱塗膜に好適な顔料を選択することになる。ただし、図１に示すように日射光は紫外から赤外に至る広い波長帯域の光を含み、光強度は波長によって異なる。更に、反射率は波長によって異なり、日射光に対して塗膜の遮熱性能を高くする顔料を選択するためには、光強度が大きい波長帯域の反射率が特に高い顔料を選択することが有効である。
【００３１】
図２は、日射光の光強度分布を示すグラフである。なお、図２の日射光の光強度分布は、ＪＩＳ Ｒ ３１０６の規格に基づくものである。横軸に波長を示し、縦軸に光強度を示している。波長帯域を例えば、紫外線波長帯域（３００ｎｍ〜３８０ｎｍ）、可視光波長帯域（３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）、近赤外線波長帯域（７８０ｎｍ〜２１００ｎｍ）と区分した場合、各波長帯域の光強度を波長で積分して波長帯域毎に全体に対する割合を求めた場合、以下のようになる。
紫外線波長帯域 ： １．７％
可視光線波長帯域：５０．２％
近赤外線波長帯域：４８．１％
最も割合が高い可視光波長帯域の光に対する反射率が高い顔料を選択することが最も効率的である。しかしながら、可視光波長帯域では反射率と塗膜の発色との関係が高いので、可視光波長帯域の光の反射率に注目した場合は白色系の顔料が必然的に選択されることとなり、色の選択自由度を残すためには望ましくない。これに対し、近赤外線波長帯域の光は塗膜の色に対する影響が少ないが、上述の光強度の割合の高さから判るように遮熱性能には大きく影響する。したがって、本発明の塗膜光特性算出方法では、近赤外線波長帯域の光の反射率に注目する。
【００３２】
ただし、波長毎に異なる反射率の値のみでは遮熱性能を高くする顔料であるか否かを他と比較することが難しい。波長によっては一方の顔料の反射率の方が高いにも拘らず、他の波長では他方の顔料の反射率の方が高いなどの状況が起こり得るからである。
【００３３】
そこで第１発明、第６発明、第７発明及び第８発明では、図１に矢印で示すように日射光の内の近赤外線波長帯域全体の光をエネルギーの流れとして捉え、当該光エネルギーの塗膜によるエネルギー反射率を帯域全体として求める。エネルギー反射率は、塗膜の膜厚又は塗膜に含まれる顔料の配合量に応じて異なるので、エネルギー反射率から単位膜厚当たり、及び顔料の単位配合量当たりの吸収係数及び散乱係数が、顔料を含有する塗膜の光特性として求められる。本来は反射率、吸収係数及び散乱係数は波長毎に求められるべきであるから、本発明にて求められる反射率、吸収係数及び散乱係数の精度は低くなる。しかしながら、塗膜の設計段階で初期に行なわれる顔料の選択工程では、概略的に何れの顔料の遮熱性が比較的高いかを把握できることが重要である。
【００３４】
第２発明では、近赤外線波長帯域の光エネルギーの反射率は、実測される波長毎の反射率に、各波長における日射光の強度を乗算し、乗算結果を近赤外線波長帯域にて総計し、更に総計を日射光の近赤外線波長帯域における強度和で除算することにより求められる。即ち、規格化されている日射光の強度分布を考慮して、日射光の近赤外線波長帯域全体のエネルギーの反射率が求められる。
【００３５】
第３発明では、塗膜の光の反射率、塗膜と空気との界面における光の反射率、塗膜が形成されていない下地の光の反射率、下地と空気との界面における光の反射率、塗膜の厚み、並びに塗膜内における光の吸収係数及び散乱係数の間の関係を示す特定の関係式が用いられる。当該特定の関係式では、塗膜の光の反射率及び下地の光の反射率と、塗膜内における光の吸収係数及び散乱係数との間の関係は、光の波長毎に異なる。これに対し、第３発明では、日射光の近赤外線波長帯域全体の光をエネルギーの流れとして扱い、一の波長の光として前記特定の関係式に当てはめる。そこで第１発明又は第２発明にて求められる塗膜のエネルギー反射率と同様に、塗膜が形成されていない状態での下地のエネルギー反射率が求められ、日射光の近赤外線波長帯域全体の反射率として求められた塗膜のエネルギー反射率及び下地のエネルギー反射率が、前記特定の関係式における塗膜の光の反射率及び下地の光の反射率として用いられ、塗膜のエネルギー反射率と、下地のエネルギー反射率と光の吸収係数及び散乱係数との関係が特定される。これにより、塗膜のエネルギー反射率と、下地のエネルギー反射率と、光の吸収係数及び散乱係数との関係に基づき、日射光の近赤外線波長帯域の光に対する塗膜における吸収係数及び散乱係数が求められる。
【００３６】
第４発明では、第１発明乃至第３発明にて、異なる顔料を夫々含む塗膜毎に、近赤外線波長帯域の光の塗膜における吸収係数及び散乱係数が求められる。
【００３７】
第５発明では、第１発明乃至第４発明にて塗膜の光特性として求められたエネルギー反射率に対する吸収係数及び散乱係数に基づき、任意の一又は複数の顔料を含有する塗膜のエネルギー反射率が所定値となるような、吸収係数及び散乱係数に夫々前記塗膜の膜厚を含めた吸収能及び散乱能が求められる。
【発明の効果】
【００３８】
第１発明、第６発明、第７発明及び第８発明による場合、塗膜の色に影響が少ない近赤外線波長帯域の光を全体的にエネルギーとして捉え、当該光エネルギーに対する塗膜の光特性として、近赤外線波長帯域の光の吸収係数及び散乱係数が求められる。基本となる顔料を含有する塗膜について夫々、近赤外線波長帯域の光の吸収係数及び散乱係数を求めておく。遮熱性能が高い塗膜とは、吸収係数が低く且つ散乱係数が比較的高いものであるから、夫々求めておいた吸収係数及び散乱係数を相互に比較することによって、遮熱性を高くするために吸収係数が低いか、又は散乱係数が比較的高い塗膜に含有されていた顔料を選択すればよい。これにより、色の選択自由度を残して塗膜の装飾性を維持しつつ、塗膜の遮熱性をより高くする顔料を容易に選択することが可能となる。
【００３９】
第２発明による場合、日射光の光強度分布が考慮されて光エネルギー反射率が求められ、当該エネルギー反射率を用いて吸収係数及び散乱係数が光特性として求められる。このとき、日射光の光強度分布として規格とされている強度分布を用いる。これにより、日射光が入射した場合の塗膜の色に影響が少なく、且つ遮熱性能を高くする顔料を容易に選択することができる。
【００４０】
第３発明による場合、特定の関係式を用いて日射光の近赤外線波長帯域の光がエネルギーの流れとして扱われ、概略的に且つ特定の式を用いて容易に日射光の近赤外線波長帯域の光エネルギーの塗膜における吸収係数及び散乱係数を求めることができ、日射に対する塗膜の遮熱性能を高くする顔料を容易に選択することができる。
【００４１】
第４発明による場合、種々の顔料を夫々含む塗膜について、近赤外線波長帯域の光の塗膜における吸収係数及び散乱係数が求められる。実際に用いられる塗膜は、その装飾性のため複数の顔料を含有する場合が多い。基本となる複数の顔料について夫々吸収係数及び散乱係数を求めておくことにより、顔料の配合量及び顔料の配合比に応じて変化する塗膜の吸収性能及び散乱性能を求めることができる。これにより、所望の発色を実現し、且つ日射に対する塗膜の遮熱性能を高くするための顔料を容易に選択することができる。
【００４２】
第５発明による場合、任意の一又は複数の顔料を含有する塗膜のエネルギー反射率が所定値となるような、前記塗膜の膜厚を含めた吸収能及び散乱能が求められる。ここで吸収能及び散乱能とは、異なる顔料夫々について求められる単位膜厚当たりの吸収係数及び散乱係数に膜厚までも考慮した光特性である。吸収能及び散乱能を用いることにより、いずれの顔料を、どれほどの配合量で配合し、どれほどの膜厚で塗膜を形成した場合に、近赤外線波長帯域の光のエネルギー反射率が所定値となるかを特定することが可能となる。これにより、所望の色を発色し、且つ日射に対する遮熱性能を高くするために、何れの顔料をどの程度の配合量で用いるべきかを容易に選択することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００４４】
以下に示す実施の形態では、本発明に係るコンピュータプログラムをコンピュータに実行させることにより、塗膜光特性算出装置として動作させ、塗膜の光特性を算出する例を説明する。
【００４５】
図３は、本実施の形態における塗膜光特性算出装置１の構成を示すブロック図である。本実施の形態における塗膜光特性算出装置１には、パーソナルコンピュータが用いられる。塗膜光特性算出装置１は、各構成部による動作を制御するＣＰＵ１０と、各種情報を記憶するハードディスク（ＨＤ；Hard Disk）１１と、ＣＰＵ１０の処理に利用されるメモリ１２と、可搬型記録媒体３からデータを読み出すドライブ１３と、ディスプレイ１５、キーボード１６、マウス１７等の入出力装置とＣＰＵ１０との間を中継するインタフェース（Ｉ／Ｆ）１４とを備えている。なお、Ｉ／Ｆ１４には、後述する測定された分光反射率を塗膜光特性算出装置１に取り込むため、分光光度計を含む測定部２（図６参照）が接続される構成としてもよい。
【００４６】
ＨＤ１１には、コンピュータを塗膜光特性算出装置１として動作させるための制御プログラム１Ｐが記憶されている。ＣＰＵ１０は、ＨＤ１１から制御プログラム１Ｐをメモリ１２に読み出して実行する。これにより、後述する近赤外線波長帯域の光エネルギーに対する近赤外日射反射率を算出する処理、近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRを求める処理、光特性テーブル１８を作成する処理など、塗膜光特性算出装置１としての動作が実現される。
【００４７】
ＨＤ１１には、光特性テーブル１８が記憶されている。光特性テーブル１８には、後述する処理によって算出される各顔料ｊを含有する塗膜の単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの塗膜の近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjが蓄積される。
【００４８】
メモリ１２は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ等を利用し、ＣＰＵ１０の処理によって発生する各種情報が一時的に記憶される。
【００４９】
ドライブ１３は、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等の可搬型記録媒体３からデータを読み出すことが可能である。可搬型記録媒体３には、コンピュータ装置を塗膜光特性算出装置１として動作させるための制御プログラム３Ｐ及び光特性テーブル３０が記録されている。ＨＤ１１に記憶されている制御プログラム１Ｐは、ＣＰＵ１０がドライブ１３によって可搬型記録媒体３から読み出した制御プログラム３Ｐを複製したものであってもよい。また、ＨＤ１１に記憶されている光特性テーブル１８は、ＣＰＵ１０がドライブ１３によって可搬型記録媒体３から読み出した光特性テーブル３０を複製したものであってもよい。
【００５０】
Ｉ／Ｆ１４は、ＣＰＵ１０によって出力される画像情報などをディスプレイ１５へ出力する処理、キーボード１６により入力される情報を検知してＣＰＵ１０へ通知する処理、マウス１７により入力される情報を検知してＣＰＵ１０へ通知する処理等を行なう。塗膜光特性算出装置１を操作するオペレータ（技術者）は、キーボード１６及びマウス１７を利用し、塗膜の実測データを含む各種情報を直接的に入力するか、又は可搬型記録媒体３のような、記録媒体を介してＣＰＵ１０に読み出しさせることにより、記憶させることが可能である。
【００５１】
上述のように構成される塗膜光特性算出装置１において、異なる顔料を夫々含む種々の塗膜の光特性が算出される過程について説明する。本実施の形態におけるＣＰＵ１０が制御プログラム１Ｐ又は３Ｐに基づいて算出する光特性は、日射光の内の近赤外線波長帯域の光全体に対する塗膜の吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓである。以下、波長毎に求められる吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓと区別するため、近赤外線波長帯域の光に対する塗膜の吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓは、近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRと呼ぶ。
【００５２】
塗膜の近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRを算出するためには、日射光の光強度分布Ｅ（λ）（λ：波長）が必要となる。以下に示す例では、光強度分布Ｅ（λ）としてＪＩＳなどにより規格化されている強度分布を用いる。また、以下に示す近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRを算出する処理には、種々の塗膜夫々の膜厚Ｘ、塗膜の分光反射率ρ´（λ）、下地の分光反射率ρg ´（λ）、その他既知の塗膜の界面での反射率等の各種係数が必要である。規格に基づく日射光の光強度分布Ｅ（λ）、塗膜と空気との界面での反射率（フレネル反射率及び拡散反射率）、塗膜と下地の塗膜との界面での反射率（フレネル反射率及び拡散反射率）などの各種係数は既知の情報としてＨＤ１１に記憶されており、ＣＰＵ１０がＨＤ１１から取得可能である。
【００５３】
また、光特性の算出対象である各顔料を含有する塗膜の情報、即ち、塗膜に含まれる顔料ｊを特定する情報（顔料の名称又は組成を示す情報）、顔料の配合量Ｃ、膜厚Ｘ、実測により得られる分光反射率ρ´（λ）及び各種下地の分光反射率ρg ´（λ）は予め、オペレータがキーボード１６及びマウス１７を利用して直接的に入力するか、又は記録媒体を介してＣＰＵ１０に読み出しさせることにより、ＨＤ１１又はメモリ１２に記憶されている。なお、各塗膜の分光反射率ρ´（λ）は、複数の異なる色の下地の上に形成された状態で実測されたものである。異なる下地の上に形成された塗膜の分光反射率ρ´（λ）は、下付きの数字でρ1 ´（λ）、ρ2 ´（λ）のように区別する。予め入力され、記憶されているべきである分光反射率ρ´（λ）、下地の分光反射率ρ´g （λ）の実測の方法については後述する。
【００５４】
図４は、本実施の形態における塗膜光特性算出装置１のＣＰＵ１０が、塗膜の光特性として、近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRを算出する処理の一例を示すフローチャートである。なお、以下に示す処理は、各塗膜について行なわれる。
【００５５】
ＣＰＵ１０は、一の塗膜について、塗膜の分光反射率ρ´（λ）を用いて塗膜に規格に基づく日射光が入射した場合の近赤外線波長帯域の光に対する近赤外日射反射率（以下、ρ´NIRと表わす）を、複数の異なる下地に形成した場合夫々について算出する（ステップＳ１１）。具体的には、ＣＰＵ１０は、ＨＤ１１又はメモリ１２から、規格に基づく日射光の光強度分布Ｅ（λ）、並びに、異なる下地に形成した塗膜の分光反射率ρ1 ´（λ）、ρ2 ´（λ）を読み出して取得し、以下に示す式（３）に従って夫々近赤外日射反射率ρ1 ´NIR、ρ2 ´NIRを算出する。なお、算出する波長範囲は以下の例では、８００ｎｍ〜２１００ｎｍとする。
【００５６】
【数１】
【００５７】
上述の式（３）にて求められる近赤外日射反射率ρ´NIRは、近赤外線波長帯域（８００ｎｍ〜２１００ｎｍ）における光をエネルギーの流れとして捉えた場合に、塗膜によって反射されるエネルギーの入射エネルギーに対する比率である。
【００５８】
ＣＰＵ１０は、前記塗膜を形成した下地についても、下地のみの場合の分光反射率ρg ´（λ）を用いて下地に日射光が入射した場合の近赤外線波長帯域の光に対する近赤外日射反射率（以下、ρg ´NIRと表わす）を、複数の異なる下地夫々について算出する（ステップＳ１２）。
【００５９】
次にＣＰＵ１０は、求めた塗膜の近赤外日射反射率ρ1 ´NIR、ρ2 ´NIRと、前記塗膜が形成される２つの下地夫々の近赤外日射反射率ρg1´NIR、ρg2´NIRとを用い、以下に説明する式（４）〜式（８）に基づき、塗膜の近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRを算出する（ステップＳ１３）。式（４）〜（８）中のｘは、ｘ＝１，２であり、Ｒは、クベルカ−ムンク理論における界面反射が無い場合の塗膜の光の反射率、Ｒg は、クベルカ−ムンク理論における界面反射が無い場合の下地の光の反射率、Ｒ∞は、クベルカ−ムンク理論における界面反射が無い場合の膜厚が十分に厚い塗膜の光の反射率である。
【００６０】
【数２】
【００６１】
ＣＰＵ１０は、求めた塗膜の近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRを夫々、前記塗膜に含まれる顔料ｊの配合量Ｃj で除算し（式（９））、顔料ｊの膜厚当たり、及び配合量当たりの塗膜の近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを算出する（ステップＳ１４）。
【００６２】
ＫNIRj＝ＫNIR／Ｃj ，ＳNIRj＝ＳNIR／Ｃj …（９）
【００６３】
なおここで顔料ｊの配合量Ｃj は、膜固形分１００容量部に対して顔料ｊが占める容量部とすることが精度を求める上では好ましい。膜固形分１００重量部に対する顔料ｊの重量部でもよい。
【００６４】
ＣＰＵ１０は、ステップＳ１４にて算出した顔料ｊの単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの塗膜の近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを、各顔料ｊに対応付けてＨＤ１１の光特性テーブル１８に記憶し（ステップＳ１５）、Ｉ／Ｆ１４を介してディスプレイ１５に表示させ（ステップＳ１６）、処理を終了する。
【００６５】
ＣＰＵ１０が上述のような処理を、基本となる原色などの顔料を含有する各塗膜について行なうことにより、基本となる顔料を含有する単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの塗膜の近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjが光特性テーブル１８に蓄積されると共に、ディスプレイ１５に表示されるので各塗膜について比較することが可能である。
【００６６】
上述の式（４）及び（５）は、サンダーソン補正式（実測の分光反射率ρ´（λ）を、物質内における光の吸収及び散乱を定量的に解析するために広く用いられているクベルカ−ムンク（Kubelka-Munk）理論における反射率Ｒ（λ）に変換する式）を、近赤外線波長帯域の光に対する近赤外日射反射率に適用したものである。式（４）により、塗膜の近赤外日射反射率ρ´NIRを、界面での反射がない場合の近赤外日射反射率Ｒに変換する。また、式（５）により、下地の近赤外日射反射率ρg´NIRを、界面での反射がない場合の近赤外日射反射率Ｒg に変換する。
【００６７】
式（６）及び（７）は、湊の式（参考文献；特開２００７−３１６８２９号公報、式（３５）〜（３７））を近赤外波長帯域の光に対する近赤外日射反射率Ｒ及びＲg に適用したものである。
【００６８】
式（８）は、クベルカ−ムンクの式（膜厚が無限大のときのクベルカ−ムンクの反射率Ｒ∞と、吸収係数Ｋ及び散乱係数Ｓとの関係を示す式）を、近赤外線波長帯域の光に対する塗膜の近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRを適用したものである。
【００６９】
次に、塗膜光特性算出装置１のＣＰＵ１０の上述の処理によって実際に得られる光の近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを具体的に説明する。以下の説明では、基本の顔料として、アルミ系１、青系１、赤系１、白系１、赤系２の５つの顔料を使用し、各顔料の単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの塗膜の赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを求め、各塗膜に含有される顔料についての塗膜の遮熱性能の評価に用いる場合を以下に例示する。
【００７０】
図５は、塗膜試料の内容例を示す説明図である。図５に示す例における塗膜試料は、上述の５種の顔料を含有する塗料を夫々、白色の下地及び黒色の下地の上に形成した塗膜構造体である。図５中の顔料配合量は、塗膜１００重量部に含まれる顔料の重量部で示し、膜厚は（μｍ）単位で示している。例えば塗膜試料Ｎｏ．１は、白色の下地の上にアルミ系１の顔料を１０重量部含有する塗料を塗装して形成した試料である。塗膜試料Ｎｏ．２は、黒色の下地の上にアルミ系１の顔料を１０重量部含有する塗料を塗装して形成した試料である。塗膜の膜厚はいずれも１４μｍである。
【００７１】
なお、図５に示す例で使用された白色の下地は、白塗料を鋼板に塗装して形成した塗装鋼板である。黒色の下地は、白色の下地に黒塗料を塗装して形成した鋼板である。下地には、隠蔽力試験紙を用いてもよい。例えば具体的には、白色の下地は「オルガ（登録商標）ＴＯ−３０ホワイト」（商品名、日本ペイント株式会社製、塗料）を、乾燥膜厚が３０μｍとなるように鋼板に塗装することで形成できる。一方、黒色の下地は、「オルガ（登録商標）ＴＯ−３０ブラック」（商品名、日本ペイント株式会社製、塗料）を、乾燥膜厚が３０μｍとなるように鋼板に塗装することで形成できる。白色と黒色と、色が異なる下地を用いるのは、近赤外線波長帯域の分光反射率が可及的に異なることが、式（４）〜（８）に基づいて、顔料を含有する塗膜の近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRを算出するために好適だからである。
【００７２】
各顔料について、単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの塗膜の光の近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを算出するためにはまず、各塗膜試料の分光反射率ρ´（λ）及び下地の分光反射率ρ´g （λ）を実測する必要がある。図６は、分光反射率の測定部２の例を示す略示断面図である。測定部２は、積分球２０と、光検出器２１とを含んで構成される。積分球２０は内面が高反射率の素材で構成され、入射光を導入するための開口部２２と、該開口部２２と逆側に設けられた開口部２３と、側面の光検出器２１に反射光を入射するための開口部２４とが設けられている。オペレータは、下地の試料２５を設置して光検出器２１により分光反射率ρg ´（λ）を測定し、下地の上に各顔料を含有する塗膜を形成した塗膜試料２６を設置し、光検出器２１により分光反射率ρ´（λ）を測定する。
【００７３】
図７乃至図９は、実測された各塗膜試料の分光反射率ρ´（λ）、及び下地の分光反射率ρg ´（λ）の例を示す散布図である。図７乃至図９は、横軸に近赤外線波長帯域の波長（λ、ｎｍ単位）を示し、縦軸に分光反射率ρ´（λ）又は分光反射率ρg ´（λ）を示す。図７は、白色の下地の上に各塗料を塗装して形成した塗膜試料Ｎｏ．１、Ｎｏ．３、Ｎｏ．５及びＮｏ．７の分光反射率ρ´（λ）を夫々示す。図８は、黒色の下地の上に各塗料を塗装して形成した塗膜試料Ｎｏ．２、Ｎｏ．４、Ｎｏ．６及びＮｏ．８の分光反射率ρ´（λ）を示す。なお、塗膜試料Ｎｏ．９及びＮｏ．１０の分光反射率ρ´（λ）については図示を省略している。図９は、白色の下地の分光反射率ρg ´（λ）及び黒色の分光反射率ρg ´（λ）を示している。
【００７４】
図７乃至図９に示した各塗膜の分光反射率ρ´（λ）及び下地の分光反射率ρg ´（λ）をオペレータが塗膜光特性算出装置１に入力し、塗膜光特性算出装置１のＣＰＵ１０に、図４のフローチャートに示した式（３）に基づくステップＳ１１及びＳ１２の処理、ステップＳ１３の処理、並びにステップＳ１４の処理を実行させる。これにより夫々顔料ｊを含有する塗膜試料の単位配合量当たりの近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjが算出される。
【００７５】
図１０は、算出された各塗膜試料の近赤外日射反射率ρ´NIR、及び近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjの内容例を示す説明図である。図１０の説明図に示す塗膜試料の番号は、図５の各塗膜試料の番号に対応する。近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjは、単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの値であり、図１０に示したれでは（１／μｍ／ｗｔ％）単位で示されている。なお、ｗｔ％は、塗膜１００重量部の中に含まれる顔料の重量部を示す。
【００７６】
例えば、アルミ系１の顔料を含有する塗膜を白色の下地の上に形成した塗膜試料Ｎｏ．１の近赤外日射反射率ρ1 ´NIRは、０．６４７と算出され、同じ塗膜を黒色の下地の上に形成した塗膜試料Ｎｏ．２の近赤外日射反射率ρ2 ´NIR、は、０．５７０と算出された。なお、白色の下地の近赤外日射反射率ρg1´NIRは、０．８００、黒色の近赤外日射反射率ρg2 ´NIRは０．０４０と算出された。
【００７７】
これらの近赤外日射反射率ρ1 ´NIR、ρ2 ´NIR、ρg1 ´NIR、及びρg2 ´NIRを用い、式（４）〜式（９）に基づき各塗膜試料の近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを算出する際の各反射率ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 、ｋ4 については、以下の値を用いた。上塗り塗膜における反射率ｋ1 、ｋ2 については、ｋ1 ＝０．０３、ｋ2 ＝０．４０を用い、白色の下地及び黒色の下地における反射率ｋ3 、ｋ4 は、サンダーソン補正係数として一般に用いられるｋ3 ＝０．０３、ｋ4 ＝０．５５を用いた。
【００７８】
これにより、図１０に示すように、各塗膜試料について近赤外線波長帯域の光を一のエネルギーの流れとして扱った場合の近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjが算出される。例えば、アルミ系１の顔料を含有する塗膜に関して、アルミ系１の顔料の単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの近赤外日射吸収係数ＫNIRjは０．０２２、近赤外日射散乱係数ＳNIRjは０．００１２と算出されている。
【００７９】
このように各顔料について、顔料を含有する塗膜の単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを利用し、近赤外線波長帯域の光に対する各塗膜に含まれる顔料について、塗膜の遮熱性能に対する評価が可能となる。
【００８０】
図１１は、各塗膜に含有される顔料について夫々算出された近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを２次元座標にプロットした散布図である。図１１の散布図は、図４のフローチャートに示したステップＳ１６の処理の結果、ディスプレイ１５に表示される内容に対応する。図１１の散布図の横軸は近赤外日射吸収係数ＫNIRj、縦軸は近赤外日射散乱係数ＳNIRjを示し、いずれも対数にて表示されている。図１１中の破線は夫々、ＫNIRj／ＳNIRjが一定である場合の近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを示している。
【００８１】
遮熱性能が高い塗膜とは、近赤外日射吸収係数ＫNIRjの値が小さく、近赤外日射散乱係数ＳNIRjの値が大きいものである。したがって、図１１の散布図において左上にプロットされる塗膜に含有される顔料ほど、塗膜の遮熱性能を高くすることが一見して判断できる。図１１においては、最も左上に位置する白系１の顔料を含有する塗膜が最も遮熱性能が高い。次に、アルミ系１の顔料を含有する塗膜の遮熱性能が高い。その次に、赤系２の顔料を包含する塗膜の遮熱性能が高い。同じ赤系顔料であっても、赤系１の顔料を含有する場合よりも、赤系２の顔料を含有する場合の方が、遮熱性能が高い塗膜を作成することが可能となることが判る。また、青系１の顔料と赤系１の顔料とでは、近赤外日射散乱係数ＳNIRjの値は略同等であるが、近赤外日射吸収係数ＫNIRjの値については赤系１の顔料を含有する塗膜の方が小さいために、遮熱性能は赤系１の顔料を含有する塗膜の方が高いことが判る。これにより、例えば青系１の顔料又は赤系１の顔料を、近赤外日射吸収係数ＫNIRjの値が小さい白系１の顔料と同条件で混合して塗膜Ａ（青系１＋白系１）、塗膜Ｂ（赤系１＋白系１）を形成させる場合、塗膜Ａ及び塗膜Ｂの近赤外日射散乱係数ＳNIR mixは略同等となるが、近赤外日射吸収係数ＫNIR mixの値は塗膜Ｂの方が小さくなり、遮熱性能が高くなることが容易に推定できる。
【００８２】
なお、複数の顔料ｊを含有する塗膜の光の近赤外日射吸収係数ＫNIR mix及び近赤外日射散乱係数ＳNIR mixを求めるには、以下に示す式（１０）を用いる。
【００８３】
【数３】
【００８４】
図１２は、実際に青系１の顔料又は赤系１の顔料を、白系１の顔料と同条件で混合して形成した塗膜の近赤外日射反射率ρ´NIRの内容例を示す説明図である。白色の下地及び黒色の下地に、青系１の顔料と白系１の顔料を混合した塗膜Ａを形成した塗膜試料Ｎｏ．１１及びＮｏ．１２を作成し、同様に赤系１の顔料と白系１の顔料を混合した塗膜Ｂを形成した塗膜試料Ｎｏ．１３及びＮｏ．１４を作成した。配合量は、青系１の顔料又は赤系１の顔料をいずれも、白系１の顔料の配合量を６（ｗｔ％）に対して１０（ｗｔ％）とした。作成した塗膜試料Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１４について夫々分光反射率ρ´（λ）を測定し、近赤外日射反射率ρ´NIRを夫々算出した結果、塗膜Ａ（青系１＋白系１）の近赤外日射反射率ρ´NIRは、白色の下地の上に形成した場合が０．６６、黒色の下地に上に形成した場合が０．１６であり、塗膜Ｂ（赤系１＋白系１）の近赤外日射反射率ρ´NIRは、白色の下地の上に形成した場合が０．８１、黒色の下地の上に形成した場合が０．１９と求められた。結果は、図１１の近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjの各顔料に対するプロットから予測したことと一致し、赤系１の顔料を混合した塗膜Ｂの方が赤外日射反射率ρ´NIRが高く、遮熱性能が高い。
【００８５】
図１１に示したように、各顔料ｊを含有する塗膜について、単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを求めておき相互に比較することにより、遮熱性能が高い塗膜を形成するために選択すべき顔料が一目瞭然に判る。
【００８６】
更に、図１１から一目瞭然に判るように、同じ色系等の赤系１と赤系２とでは、ＫNIRj／ＳNIRjが一定となる線よりも左上に位置する赤系２の顔料を含有する塗膜の方が遮熱性能が高い。このように、同系統の色を発色させるための顔料を選択する際に、夫々の顔料を含有する塗膜の単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを算出しておき、比較することによって、より塗膜の遮熱性能を高くする顔料を容易に選択することが可能である。これにより、色の選択自由度を残して塗膜の装飾性を維持しつつ、塗膜の遮熱性をより高くする顔料を容易に選択することが可能となる。
【００８７】
次に、上述のように算出される近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを用いて求められる情報であって、遮熱塗膜に好適な顔料を選択するために重要な情報について説明する。以下に説明する情報についても、制御プログラム１Ｐに基づく塗膜光特性算出装置１の処理によって算出される。
【００８８】
日射光に対する反射率は顔料の配合量Ｃ及び膜厚Ｘによって変動する。したがって、十分な遮熱効果を得るために、どれほどの配合量でどれほどの膜厚で塗膜を形成しなければならないかが推定可能であれば、顔料の選択に有用である。特定の配合量又は膜厚で塗膜を形成しない限り十分な遮熱効果を得ることができず、その特定の配合量又は膜厚が現実的でない場合、その顔料は遮熱塗膜の顔料として不適であると判断できるからである。
【００８９】
以下に、近赤外日射反射率ρ´NIRを所定値以上に満たすための顔料の配合量Ｃ及び膜厚Ｘを推定させる情報を算出する処理について説明する。具体的には、塗膜光特性算出装置１のＣＰＵ１０は、顔料ｊの配合量がＣj である任意の塗膜の近赤外日射吸収係数ＫNIRと膜厚Ｘをかけた近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱係数ＳNIRと膜厚Ｘをかけた近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘを用いる。そしてＣＰＵ１０は、近赤外日射反射率ρ´NIRと、近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRと膜厚Ｘとの関係を用い、近赤外日射反射率ρ´NIRが所望の値となる近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘを特定する。そして、ＣＰＵ１０は特定した近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘに基づき、近赤外日射反射率ρ´NIRを所定値とするための配合量Ｃと膜厚Ｘとをかけた尺度ＣＸを算出する。
【００９０】
図１３は、本実施の形態における塗膜光特性算出装置１のＣＰＵ１０が、近赤外日射反射率ρ´NIRを所定値とするための塗膜の尺度ＣＸを算出する処理の一例を示すフローチャートである。
【００９１】
ＣＰＵ１０の処理により、ディスプレイ１５、キーボード１６及びマウス１７を利用してオペレータが、所望の近赤外日射反射率ρ´NIRを直接的に入力若しくは選択するか、又はは記録媒体を介してＣＰＵ１０に読み出しさせるかが可能な状態とされる。オペレータが、所望の近赤外日射反射率ρ´NIRを入力若しくは選択した場合、又は記録媒体を介してＣＰＵ１０に読み出しさせた場合、以下の処理が行なわれる。
【００９２】
ＣＰＵ１０は、キーボード１６又はマウス１７によりＩ／Ｆ１４を介してオペレータが入力若しくは選択、又は読み出しさせる近赤外日射反射率ρ´NIRの所望の値を受け付ける（ステップＳ２１）。
【００９３】
ＣＰＵ１０は、近赤外日射反射率ρ´NIRが所望の値となる近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘを特定する（ステップＳ２２）。具体的には、ＣＰＵ１０は例えば、以下に示す式（１１）〜（１３）に基づき、種々の近赤外日射吸収能ＫNIR mix・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR mix・Ｘに対する近赤外日射反射率ρ´NIRを算出しておき、近赤外日射反射率ρ´NIRがステップＳ２１にて受け付けた所望の値となる近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘを特定する。
【００９４】
【数４】
【００９５】
次にＣＰＵ１０は、ステップＳ２２で特定した近赤外日射反射率ρ´NIRが所望の値となる近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘの等高線をＫＸ−ＳＸ座標のグラフにして表示する（ステップＳ２３）。具体的には、ＣＰＵ１０は連続する近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘをメモリ１２に記憶しておく。
【００９６】
ＣＰＵ１０は、予め算出してある基本となる各顔料ｊを含有する塗膜の単位配合量当たりの近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjをステップＳ２３のグラフにプロットして表示する（ステップＳ２４）。ＣＰＵ１０は、各塗膜のプロット点を通るＫNIRj／ＳNIRj一定の線と、ステップＳ２３にて表示された等高線との交点（ｘj ，ｙj ）を特定する（ステップＳ２５）。具体的にはＣＰＵ１０は、各塗膜のプロット点のＫNIRj／ＳNIRjを満たす近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘを、メモリ１２に記憶してある近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘから特定し、特定した近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘを夫々各顔料ｊのｘj 、ｙj とする。
【００９７】
ＣＰＵ１０は、ステップＳ２５にて特定した交点（ｘj ，ｙj ）を、各顔料ｊを含有する塗膜の単位配合量当たりの近赤外吸収係数ＫNIRj、及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjにて除算することにより、各顔料ｊについて所望の赤外日射反射率ρ´NIRとするための尺度ＣＸj （配合量及び膜厚の積）を以下に示す式（１４）にもとづき求める（ステップＳ２６）。
【００９８】
【数５】
【００９９】
図１３のフローチャートに示した処理によって算出される尺度ＣＸj を具体例を挙げて説明する。図１４は、近赤外日射反射率ρ´NIRと、近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRとの関係を示すグラフである。図１４のグラフは横軸にＫNIR mix・Ｘの値、縦軸にＳNIR mix・Ｘの値を示し、高さ軸に近赤外日射反射率ρ´NIRをとった３Ｄグラフである。なお、ＫNIR mix・Ｘ及びＳNIR mix・Ｘについては簡易にＫＸ，ＳＸとして示し、対数表示で示している。具体的に図１４のグラフは、種々のＫNIR mix・Ｘ及びＳNIR mix・Ｘの値に対し、式（１１）、及び式（１３）にてクベルカ−ムンクの反射率Ｒを求め、次いで式（１２）により近赤外日射反射率ρ´NIRの値に変換して得られる近赤外日射反射率ρ´NIRと近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRとの関係を示す。なお、図１４の例では、式（１１）〜（１３）に基づく近赤外日射反射率ρ´NIRの算出の際に反射率Ｒg ´についてはＲg ´＝０．０４２（黒色の下地に相当）した。また、サンダーソン補正係数である反射率ｋ1 、ｋ2 、ｋ3 、ｋ4 については、ｋ1 ＝ｋ3 ＝０．０３、ｋ2 ＝ｋ4 ＝０．５５を用いた。
【０１００】
図１４のグラフに示すように、近赤外日射反射率ρ´NIRは、ＳＸが大きいほど高く、ＫＸが大きい場合は低い。ＫＸ−ＳＸ座標においては左奥（左上）ほど近赤外日射反射率ρ´NIRが高いことがわかる。なお、図１４のグラフには、近赤外日射反射率ρ´NIRの等高線を示している。各等高線をＫＸ−ＳＸ座標に投影することにより、所望の近赤外日射反射率ρ´NIRを満たすＫNIR・ＸのＳNIR・Ｘを特定することが可能である。
【０１０１】
図１５は、黒色の下地の上に塗膜を形成した場合の近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５を満たす場合の等高線の表示例を示すグラフである。図１５の散布図は、図１３のフローチャートに示したステップＳ２４の処理の結果、ディスプレイ１５に表示される内容に対応する。図１５のグラフの横軸は、近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、縦軸は近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘを示し、いずれも対数にて表示されている。図１５中の実線で表わされる曲線は、近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５を満たす近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、縦軸は近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘ、即ち図１４に示した近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５の等高線を射影したものである。図１５中、当該等高線よりも左上に塗膜の近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘのプロット点が位置する場合、当該塗膜の近赤外日射反射率ρ´NIRは０．５よりも高く、日射に対し十分な遮熱性能を有すると言える。
【０１０２】
図１５中には、基本となるアルミ系１、青系１、赤系１、白系１、赤系２の５つの顔料を夫々含有する塗膜の単位膜厚当たり、及び単位含有量当たりの近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjがプロットされている。いずれも近赤外日射反射率ρ´NIRは０．５を満たしていない。また、図１５には、各塗膜のプロット点を通るＫNIRj／ＳNIRj一定の線が直線にて示されている。そして、白系１及びアルミ系１の顔料を含有する塗膜のプロット点を通るＫNIRj／ＳNIRj一定の線が夫々、近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５の等高線との間で交点を有していることが示されている。一方、青系１、赤系１及び赤系２の顔料を含有する塗膜のプロット点を通るＫNIRj／ＳNIRj一定の線は、等高線と交わらない。したがって、青系１、赤系１及び赤系２の顔料を含有する塗膜は、黒色の下地の上に形成した場合、どれだけ配合量Ｃを多くし、膜厚Ｘを厚くしたとしても近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５以上を満たすことはないことが一見して判る。
【０１０３】
また、図１５に示すように、白系１の顔料を含有する塗膜のプロット点よりも、アルミ系１の顔料を含有する塗膜のプロット点の方が、等高線との交点からの距離が近い。このときの距離は、尺度ＣＸj の大きさに対応しており、距離が近いアルミ系１の顔料の方が、配合量Ｃ又は膜厚Ｘを小さくでき、黒色の下地の上に形成する場合の遮熱塗膜に含有する顔料としては好適であると判断できる。
【０１０４】
図１６は、尺度として算出される各顔料ｊのＣＸj の内容例を示す説明図である。図１６の説明図には、黒色の下地の上に基本となるアルミ系１、青系１、赤系１、白系１の４つの顔料を含有する塗膜を形成する場合の尺度ＣＸの値と、ＣＸが該値を満たすための配合量又は膜厚の条件が示されている。なお尺度ＣＸの値は有効数字１桁としている。
【０１０５】
図１６に示すように、黒色の下地の上にアルミ系１の顔料を含有する塗膜を形成する場合に、近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５を満たすための尺度ＣＸは「９０」と算出されている。図１６には、ＣＸが９０であることに基づき、近赤外日射反射率ρ´NIRを０．５以上とするためには、膜厚Ｘを１５μｍとする場合は配合量は６ｗｔ％以上、配合量Ｃを１０ｗｔ％とする場合は膜厚Ｘを９μｍ以上、２０ｗｔ％とする場合は膜厚Ｘを４．５μｍ以上とすればよいことが示されている。同様に、黒色の下地の上に白系１の顔料を含有する塗膜を形成する場合のＣＸは「４００」と算出されている。したがって、黒色の下地の上に白系１の顔料を含有する塗膜を近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５以上となるように形成するためには、膜厚Ｘを１５μｍとする場合は配合量は２７ｗｔ％以上、配合量Ｃを１０ｗｔ％とする場合は膜厚Ｘを４０μｍ以上、２０ｗｔ％とする場合は膜厚Ｘを２０μｍ以上とすればよいことが示されている。青系１、赤系１の顔料についてはＣＸは「∞」と算出され、どのような配合量Ｃ、膜厚Ｘであっても、近赤外日射反射率ρ´NIRを０．５以上とすることができないことが示されている。
【０１０６】
このように、塗膜の近赤外日射反射率ρ´NIRを０．５以上とするための顔料の選択、及び配合量Ｃ及び膜厚Ｘを、尺度ＣＸによって簡易に判断できることを実測データと比較して示す。図１７は、黒色の下地の上に白系１及びアルミ系１の顔料を含有する塗膜を形成した場合の実測に基づく近赤外日射反射率ρ´NIRを示す説明図である。図１７に示すように、膜厚Ｘ及び配合量Ｃを変え、黒色の下地の上に白系１の顔料を含有する塗膜を形成したＮｏ．１５〜Ｎｏ．２３の塗膜試料、アルミ系１の顔料を含有する塗膜を形成したＮｏ．２４〜Ｎｏ．２６を作成した。各塗膜試料について分光反射率ρ´（λ）を測定し、式（３）に基づき求めた近赤外日射反射率ρ´NIRが夫々示されている。図１７に示すように、塗膜試料Ｎｏ．１７、Ｎｏ．１９、Ｎｏ．２０、Ｎｏ．２２及びＮｏ．２３の近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５以上を満たしている。これらの実際の配合量Ｃと膜厚Ｘとの積は、いずれも、上述の白系１の顔料の塗膜に対して尺度として算出されたＣＸ「４００」を越えており、逆に４００以下である塗膜試料Ｎｏ．１５、Ｎｏ．１６、Ｎｏ．１８及びＮｏ．２１は近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５を満たしていない。同様に、塗膜試料Ｎｏ．２５及びＮｏ．２６の近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５以上を満たしている。これらの実際の配合量Ｃと膜厚Ｘとの積は、いずれも１４０、２００であって、上述のアルミ系１の顔料の塗膜に対して尺度として算出された尺度ＣＸ「９０」以上である。なお、Ｎｏ．２４の塗膜試料は近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５を満たしていないにも拘わらず実際の配合量Ｃと膜厚Ｘとの積は１００であるが、近赤外日射反射率ρ´NIRは０．４９であって、配合量Ｃと膜厚Ｘとの積が尺度ＣＸ「９０」を超える辺りで近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５を満たすことには符合する。
【０１０７】
白色の下地の上に塗膜を形成する場合も同様である。この場合、図１４のグラフに示した近赤外日射反射率ρ´NIRと、近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRとの関係は、白色の下地の上に形成されるという前提、即ち反射率Ｒg ´としてＲg ´＝０．８０を用いて算出しておく。
【０１０８】
図１８は、白色の下地の上に塗膜を形成した場合の近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７を満たす場合の等高線の表示例を示すグラフである。図１８の散布図の構成は、図１５と同様である。図１８中の実線で表わされる曲線は、近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７を満たす近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、縦軸は近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘを示す。図１８中、当該等高線よりも左側及び上に塗膜の近赤外日射吸収能ＫNIR・Ｘ、近赤外日射散乱能ＳNIR・Ｘのプロット点が位置する場合、当該塗膜の近赤外日射反射率ρ´NIRは０．７よりも高く、日射に対し十分な遮熱性能を有すると言える。
【０１０９】
図１８中には、図１５同様、基本となるアルミ系１、青系１、赤系１、白系１、赤系２の５つの顔料を夫々含有する塗膜の単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjがプロットされている。いずれも近赤外日射反射率ρ´NIRは０．７を満たしている。また、図１８には、各塗膜のプロット点を通るＫNIRj／ＳNIRj一定の線が直線にて示されている。アルミ系１、青系１、赤系１及び赤系２の顔料を含有する塗膜のプロット点を通るＫNIRj／ＳNIRj一定の線が夫々、近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７である等高線との間で交点を有している。一方、白系１の顔料を含有する塗膜のプロット点を通るＫNIRj／ＳNIRj一定の線は、等高線と交わらない。したがって、白系１の顔料を含有する塗膜は、白色の下地の上に形成した場合、下地の近赤外日射反射率ρ´NIRが０．８であるから、どれだけ配合量Ｃを少なくし、膜厚Ｘを薄くしたとしても近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７以上を満たすことが一見して判る。
【０１１０】
また、図１８に示す例では、尺度ＣＸの大きさは、白系１、赤系１、赤系２、青系１、アルミ系１の順で大きい。これにより近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７である等高線に最も近いプロット点を有するアルミ系１の顔料を含有する塗膜が、近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７を満たす範囲が最も少ないと言える。逆に、最もＣＸの大きさが大きい白系１の顔料の方が、配合量Ｃ又は膜厚Ｘを無制限に大きくでき、白色の下地の上に形成する場合の遮熱塗膜に含有させる顔料としては好適であると判断できる。
【０１１１】
図１９は、尺度として算出される各顔料ｊのＣＸj の内容例を示す説明図である。図１９の説明図には、白色の下地の上に基本となるアルミ系１、青系１、赤系１、白系１の４つの顔料を含有する塗膜を形成する場合の尺度ＣＸの値と、ＣＸが該値を満たすための配合量又は膜厚の条件が示されている。
【０１１２】
図１９に示すように、白色の下地の上に白色１の顔料を含有する塗膜を形成する場合、配合量Ｃ及び膜厚Ｘに対する制限がなく、近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７を満たす範囲が最も広い。逆に、アルミ系１の顔料を含有する塗膜を形成する場合に、近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７以上となる尺度ＣＸは「８０」以下と算出されている。配合量Ｃ及び膜厚Ｘの積ＣＸが尺度８０よりも大きくなるような構成では、近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７未満となる。例えば、白色の下地の上にアルミ系１の顔料を含有する塗膜を形成する場合に、近赤外日射反射率ρ´NIRを０．７以上として維持するためには、膜厚Ｘを１５μｍとする場合は配合量は５．３ｗｔ％未満、配合量Ｃを１０ｗｔ％とする場合は膜厚Ｘを８μｍ未満、２０ｗｔ％とする場合は膜厚Ｘを４μｍ未満としなければならないことが示されている。同様に、白色の下地の上に青系１の顔料を含有する塗膜を形成する場合のＣＸは「１００」と算出されている。したがって、白色の下地の上に青系１の顔料を含有する塗膜を近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７以上となるように形成するためには、膜厚Ｘを１５μｍとする場合は配合量は６．７ｗｔ％未満、配合量Ｃを１０ｗｔ％とする場合は膜厚Ｘを１０μｍ未満、２０ｗｔ％とする場合は膜厚Ｘを５μｍ未満としなければならないことが示されている。白系１の顔料についてはＣＸは「∞」と算出され、どのような配合量Ｃ、膜厚Ｘであっても、近赤外日射反射率ρ´NIRを０．７未満とすることができないことが示されている。
【０１１３】
図２０は、白色の下地の上に白系１、青系１、赤系１、及びアルミ系１の顔料を含有する塗膜を形成した場合の実測に基づく近赤外日射反射率ρ´NIRを示す説明図である。図２０に示すように、膜厚Ｘ及び配合量Ｃを変え、白色の下地の上に白系１の顔料を含有する塗膜を形成したＮｏ．２７〜Ｎｏ．３２の塗膜試料、青系１の顔料を含有する塗膜を形成したＮｏ．３３及びＮｏ．３４、赤系１の顔料を含有する塗膜を形成したＮｏ．３５及びＮｏ．３６、アルミ系１の顔料を含有する塗膜を形成したＮｏ．３７及びＮｏ．３８を作成した。各塗膜試料について分光反射率ρ´（λ）を測定し、式（３）に基づき求めた近赤外日射反射率ρ´NIRが夫々示されている。図２０と、図１９とを比較することにより、実際の配合量Ｃと膜厚Ｘとの積が尺度ＣＸj よりも小さい場合は近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７以上を満たしていることが判る。なお、図２０では塗膜試料Ｎｏ．３７及びＮｏ．３８のみ、近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７を満たしていない。これらの実際の配合量Ｃと膜厚Ｘとの積は、いずれも、上述のアルミ系１の顔料の塗膜に対して尺度として算出されたＣＸ８０よりも大きい。
【０１１４】
このように、顔料ｊを含有する塗膜の単位膜厚当たり、及び単位配合量当たりの近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjに基づいて算出される尺度ＣＸにより、実際に種々の配合量Ｃ、膜厚Ｘの塗膜試料を作成して近赤外日射反射率ρ´NIRを実測するなど試行錯誤が必要ない。尺度ＣＸにより、遮熱性能を所望の性能以上とするための顔料を選択することができるのみならず、顔料の配合量Ｃ及び膜厚Ｘの簡易な設計が容易にできる点、優れた効果を奏する。
【０１１５】
本実施の形態の塗膜光特性算出装置１にインターネット又はＬＡＮ等を介して接続される端末装置を加え、オペレータは当該端末装置経由で、塗膜の光特性の種々の情報を得ることができる構成としてもよい。
【０１１６】
本実施の形態では、日射光に対する遮熱性能を高くする顔料を選択するために近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを算出する方法を示した。本発明に係る塗膜光特性方法における方法は、日射光のみならず特定の強度分布を有する光の熱を塗膜によって遮蔽するための顔料を選択するための情報の算出に応用することも可能である。
【０１１７】
なお、開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明に係る塗膜光特性算出方法の概要を示す説明図である。
【図２】日射光の光強度分布を示すグラフである。
【図３】本実施の形態における塗膜光特性算出装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本実施の形態における塗膜光特性算出装置のＣＰＵが、塗膜の光特性として、近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRを算出する処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】塗膜試料の内容例を示す説明図である。
【図６】分光反射率の測定部の例を示す略示断面図である。
【図７】実測された各塗膜試料の分光反射率ρ´（λ）、及び下地の分光反射率ρg ´（λ）の例を示す散布図である。
【図８】実測された各塗膜試料の分光反射率ρ´（λ）、及び下地の分光反射率ρg ´（λ）の例を示す散布図である。
【図９】実測された各塗膜試料の分光反射率ρ´（λ）、及び下地の分光反射率ρg ´（λ）の例を示す散布図である。
【図１０】算出された各塗膜試料の近赤外日射反射率ρ´NIR、及び近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjの内容例を示す説明図である。
【図１１】各塗膜に含有される顔料について夫々算出された近赤外日射吸収係数ＫNIRj及び近赤外日射散乱係数ＳNIRjを２次元座標にプロットした散布図である。
【図１２】実際に青系１の顔料又は赤系１の顔料を、白系１の顔料と同条件で混合して形成した塗膜の近赤外日射反射率ρ´NIRの内容例を示す説明図である。
【図１３】本実施の形態における塗膜光特性算出装置のＣＰＵ１０が、近赤外日射反射率ρ´NIRを所定値とするための塗膜の尺度ＣＸを算出する処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】近赤外日射反射率ρ´NIRと、近赤外日射吸収係数ＫNIR及び近赤外日射散乱係数ＳNIRとの関係を示すグラフである。
【図１５】黒色の下地の上に塗膜を形成した場合の近赤外日射反射率ρ´NIRが０．５を満たす場合の等高線の表示例を示すグラフである。
【図１６】尺度として算出される各顔料ｊのＣＸj の内容例を示す説明図である。
【図１７】黒色の下地の上に白系１及びアルミ系１の顔料を含有する塗膜を形成した場合の実測に基づく近赤外日射反射率ρ´NIRを示す説明図である。
【図１８】白色の下地の上に塗膜を形成した場合の近赤外日射反射率ρ´NIRが０．７を満たす場合の等高線の表示例を示すグラフである。
【図１９】尺度として算出される各顔料ｊのＣＸj の内容例を示す説明図である。
【図２０】白色の下地の上に白系１、青系１、赤系１、及びアルミ系１の顔料を含有する塗膜を形成した場合の実測に基づく近赤外日射反射率ρ´NIRを示す説明図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１ 塗膜光特性算出装置
１０ ＣＰＵ
１１ ＨＤ（Hard Disk）
１Ｐ 制御プログラム
３ 可搬型記録媒体
３Ｐ 制御プログラム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗膜の光特性を算出する方法であって、
近赤外線波長帯域の複数の波長毎に前記塗膜の光の反射率を求める第１ステップと、
該第１ステップで求めた波長毎の反射率に基づき、前記塗膜に日射光が入射した場合の近赤外線波長帯域の光エネルギーに対する塗膜のエネルギー反射率を求める第２ステップと、
求めたエネルギー反射率を用い、日射光の内の近赤外線波長帯域の光の塗膜内での吸収係数及び散乱係数を求める第３ステップと
を含むことを特徴とする塗膜光特性算出方法。
【請求項２】
前記第２ステップは、前記塗膜における波長毎の光の反射率と波長毎の日射光強度との乗算結果を、近赤外線波長帯域にて総計し、日射光の近赤外線波長帯域における強度和で除算することにより、前記塗膜のエネルギー反射率を求めること
を特徴とする請求項１に記載の塗膜光特性算出方法。
【請求項３】
前記塗膜が形成される下地に日射光が入射した場合のエネルギー反射率を求める第４ステップを含み、
塗膜の光の反射率、塗膜と空気との界面における光の反射率、塗膜が形成されていない下地の光の反射率、下地と空気との界面における光の反射率、塗膜の厚み、並びに塗膜内における光の吸収係数及び散乱係数の間の関係を示す特定の関係式と、いずれも既知である塗膜の厚み、塗膜と空気との界面における光の反射率、下地と空気との界面における光の反射率とを用い、
求めた塗膜のエネルギー反射率及び下地のエネルギー反射率を夫々、前記特定の関係式における塗膜の光の反射率及び下地の光の反射率として用い、前記関係式から日射光の内の近赤外線波長帯域の光の塗膜内での吸収係数及び散乱係数を求めること
を特徴とする請求項１又は２に記載の塗膜光特性算出方法。
【請求項４】
異なる顔料を夫々含む塗膜毎に、日射光の内の近赤外線波長帯域の光の前記塗膜内での吸収係数及び散乱係数を求めること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の塗膜光特性算出方法。
【請求項５】
近赤外線波長帯域の光の塗膜内での吸収係数及び散乱係数夫々に膜厚を含めた吸収能及び散乱能を用い、任意の一又は複数の顔料を含有する塗膜のエネルギー反射率が所定値となる塗膜の吸収能及び散乱能を求めるステップを更に含むこと
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の塗膜光特性算出方法。
【請求項６】
塗膜の光特性を算出する装置であって、
近赤外線波長帯域の複数の波長毎に前記塗膜の光の反射率を取得する手段と、
取得した波長毎の光の反射率に基づき、前記塗膜に日射光が入射した場合の近赤外線波長帯域の光エネルギーに対する塗膜のエネルギー反射率を求める手段と、
求めたエネルギー反射率を用い、日射光の内の近赤外線波長帯域の光の塗膜内での吸収係数及び散乱係数を求める手段と
を備えることを特徴とする塗膜光特性算出装置。
【請求項７】
コンピュータに、塗膜の光特性を算出させるためコンピュータプログラムであって、
近赤外線波長帯域の複数の波長毎の前記塗膜の光の反射率に基づき、前記塗膜に日射光が入射した場合の近赤外線波長帯域の光エネルギーに対する塗膜のエネルギー反射率を求める第１ステップと、
求めたエネルギー反射率を用い、日射光の内の近赤外線波長帯域の光の塗膜内での吸収係数及び散乱係数を求める第２ステップと
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項８】
請求項７に記載のコンピュータプログラムをコンピュータが読み取り可能に記録してあることを特徴とする記録媒体。
【請求項１】
塗膜の光特性を算出する方法であって、
近赤外線波長帯域の複数の波長毎に前記塗膜の光の反射率を求める第１ステップと、
該第１ステップで求めた波長毎の反射率に基づき、前記塗膜に日射光が入射した場合の近赤外線波長帯域の光エネルギーに対する塗膜のエネルギー反射率を求める第２ステップと、
求めたエネルギー反射率を用い、日射光の内の近赤外線波長帯域の光の塗膜内での吸収係数及び散乱係数を求める第３ステップと
を含むことを特徴とする塗膜光特性算出方法。
【請求項２】
前記第２ステップは、前記塗膜における波長毎の光の反射率と波長毎の日射光強度との乗算結果を、近赤外線波長帯域にて総計し、日射光の近赤外線波長帯域における強度和で除算することにより、前記塗膜のエネルギー反射率を求めること
を特徴とする請求項１に記載の塗膜光特性算出方法。
【請求項３】
前記塗膜が形成される下地に日射光が入射した場合のエネルギー反射率を求める第４ステップを含み、
塗膜の光の反射率、塗膜と空気との界面における光の反射率、塗膜が形成されていない下地の光の反射率、下地と空気との界面における光の反射率、塗膜の厚み、並びに塗膜内における光の吸収係数及び散乱係数の間の関係を示す特定の関係式と、いずれも既知である塗膜の厚み、塗膜と空気との界面における光の反射率、下地と空気との界面における光の反射率とを用い、
求めた塗膜のエネルギー反射率及び下地のエネルギー反射率を夫々、前記特定の関係式における塗膜の光の反射率及び下地の光の反射率として用い、前記関係式から日射光の内の近赤外線波長帯域の光の塗膜内での吸収係数及び散乱係数を求めること
を特徴とする請求項１又は２に記載の塗膜光特性算出方法。
【請求項４】
異なる顔料を夫々含む塗膜毎に、日射光の内の近赤外線波長帯域の光の前記塗膜内での吸収係数及び散乱係数を求めること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の塗膜光特性算出方法。
【請求項５】
近赤外線波長帯域の光の塗膜内での吸収係数及び散乱係数夫々に膜厚を含めた吸収能及び散乱能を用い、任意の一又は複数の顔料を含有する塗膜のエネルギー反射率が所定値となる塗膜の吸収能及び散乱能を求めるステップを更に含むこと
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の塗膜光特性算出方法。
【請求項６】
塗膜の光特性を算出する装置であって、
近赤外線波長帯域の複数の波長毎に前記塗膜の光の反射率を取得する手段と、
取得した波長毎の光の反射率に基づき、前記塗膜に日射光が入射した場合の近赤外線波長帯域の光エネルギーに対する塗膜のエネルギー反射率を求める手段と、
求めたエネルギー反射率を用い、日射光の内の近赤外線波長帯域の光の塗膜内での吸収係数及び散乱係数を求める手段と
を備えることを特徴とする塗膜光特性算出装置。
【請求項７】
コンピュータに、塗膜の光特性を算出させるためコンピュータプログラムであって、
近赤外線波長帯域の複数の波長毎の前記塗膜の光の反射率に基づき、前記塗膜に日射光が入射した場合の近赤外線波長帯域の光エネルギーに対する塗膜のエネルギー反射率を求める第１ステップと、
求めたエネルギー反射率を用い、日射光の内の近赤外線波長帯域の光の塗膜内での吸収係数及び散乱係数を求める第２ステップと
を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項８】
請求項７に記載のコンピュータプログラムをコンピュータが読み取り可能に記録してあることを特徴とする記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１０−４４５２４（Ｐ２０１０−４４５２４Ａ）
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０７３７０（Ｐ２００８−２０７３７０）
【出願日】平成２０年８月１１日（２００８．８．１１）
【出願人】（０００２３００５４）日本ペイント株式会社 (626)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１１日（２００８．８．１１）
【出願人】（０００２３００５４）日本ペイント株式会社 (626)
【Ｆターム（参考）】
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