説明

赤外線反射性黒色顔料、該赤外線反射性黒色顔料を用いた塗料及び樹脂組成物

【課題】本発明は、FeとMnとを含有し、有害な元素を含有しない黒色顔料であって、優れた赤外線反射性を有すると共に安価な赤外線反射性黒色顔料を提供する。
【解決手段】FeとMnとを含有し、更にMg、Al、Ca、Si、Sr、Baから選ばれる一種以上の元素を含有する化合物からなる黒色顔料であって、該黒色顔料の黒色度(L*)が30以下で、且つ、日射反射率が15%以上であることを特徴とする赤外線反射性黒色顔料である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有害な元素を含有せず、しかも、優れた赤外線反射性を有する熱遮蔽性塗料並びに熱遮熱性樹脂組成物を得ることができる赤外線反射性黒色顔料に関し、特にFeとMnを含有し、更にMg、Al、Ca、Si、Sr、Baから選ばれる一種以上の元素を含有する赤外線反射性黒色顔料に関する。
【背景技術】
【0002】
屋外で用いられている道路、建築物、備蓄タンク、自動車、船舶等は、太陽の日射によって内部温度が上昇するため、建築物及び自動車等の外観塗装や樹脂組成物からなる成形体を白色から淡色にすることで太陽光を反射させ、ある程度熱遮蔽効果を高めることが行われている。
【0003】
しかしながら、殊に、屋外建築物の屋根などは、汚れを目立たなくするために、濃彩色から黒色を呈している場合が多く、外観塗装が濃彩色から黒色を有する建築物及び自動車等の場合には、淡色から白色の外観塗装を有する建築物及び自動車等に比べて太陽光を吸収しやすく、屋内の温度が著しく上昇する傾向にある。物品の輸送、保存に当たって、内部が高温になることは好ましいものではない。
【0004】
そこで、地球温暖化防止のためのエネルギー節約という観点からも、濃彩色から黒色の外観を有する建築物及び自動車等の内部温度の上昇を抑制することが強く望まれている。
【0005】
従来より、MnとFeを含有する黒色顔料は知られている(特許文献1及び2参照)。
【0006】
特許文献1には、ヘマタイト構造のMn及びFeからなる耐熱性黒色顔料が記載されているが、十分な黒色度を有するとは言い難いものであった。
【0007】
また、特許文献2には、非スピネル構造のMnとFeを含有する黒色複合酸化物粒子粉末が記載されているが、十分な遮熱効果を有するとは言い難いものであった。
【0008】
【特許文献1】特開平05−221653号公報
【特許文献2】特開2003−238163号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
上記の通り有害な元素を含有せず、しかも優れた赤外線反射性を有する黒色顔料としていくつかの黒色顔料が開発されているものの、これら顔料も必ずしも十分とは言えず、さらなる改良が求められている。これは黒色顔料のみならず灰色がかった黒灰色顔料にも当てはまる。
【0010】
本発明の目的は、FeとMnと、更にMg、Al、Ca、Si、Sr、Baから選ばれる一種以上の元素を含有し、有害な元素を含有しない黒色顔料であって、優れた赤外線反射性を有すると共に安価な赤外線反射性黒色顔料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
前記目的は、次の通りの本発明によって達成できる。
【0012】
即ち、本発明はFeとMnとを含有し、更にMg、Al、Ca、Si、Sr、Baから選ばれる一種以上の元素を含有する化合物からなる黒色顔料であって、該黒色顔料の黒色度(L*)が30以下で、且つ、日射反射率が15%以上であることを特徴とする赤外線反射性黒色顔料である(本発明1)。
【0013】
また本発明は、前記記載の赤外線反射性黒色顔料において、FeとMnとを含有し、更にMg、Al、Ca、Si、Sr、Ba、Sr、Baから選ばれる一種以上の元素を含有する複合酸化物からなることを特徴とする赤外線反射性黒色顔料である(本発明2)。
【0014】
また本発明は、前記記載の赤外線反射性黒色顔料において、Mn−Fe複合酸化物とMg、Al、Ca、Siから選ばれる一種以上の元素を含む化合物を混合したことを特徴とする赤外線反射性黒色顔料である(本発明3)。
【0015】
また本発明は、前記記載の赤外線反射性黒色顔料において、Mg、Al、Ca、Si、Sr、Baから選ばれる一種以上の元素を含む化合物の混合割合がMn−Fe複合酸化物100重量部に対して20〜300であることを特徴とする赤外線反射性黒色顔料である(本発明4)。
【0016】
また本発明は、前記いずれかに記載の赤外線反射性黒色顔料を塗料構成基材中に配合したことを特徴とする塗料である(本発明5)。
【0017】
また本発明は、前記いずれかに記載の赤外線反射性黒色顔料を用いて着色したことを特徴とする樹脂組成物である(本発明6)。
【発明の効果】
【0018】
本発明に係る赤外線反射性黒色顔料は、FeとMnと、更にMg、Al、Ca、Si、Sr、Baから選ばれる一種以上の元素を含有し、Crなどの有害な元素を含有しない安全な黒色顔料であって、優れた赤外線反射性を有するので赤外線反射性黒色顔料として好適である。
【0019】
また、本発明に係る赤外線反射性黒色顔料は、FeとMnと、更にMg、Al、Ca、Si、Sr、Baから選ばれる一種以上の元素を主成分とし、Coなどの高価な元素を含有しないので、安価な赤外線反射性黒色顔料として好適である。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の実施例1における赤外線反射性黒色顔料の日射反射率を示す図である。
【図2】比較例1における黒色顔料の日射反射率を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
本発明の構成をより詳しく説明すれば次の通りである。
【0022】
先ず、本発明に係る赤外線反射性黒色顔料について述べる。
【0023】
本発明に係る赤外線反射性黒色顔料は、FeとMnとを含有し、第二成分であるMg、Al、Ca、Si、Sr、Baから選ばれる一種以上の元素を含有する複合酸化物又は混合物からなる赤外線反射性黒色顔料である。
【0024】
本発明に係る赤外線反射性黒色顔料中の金属元素の含有割合は、黒色顔料中の全金属元素に対して、Mnは1〜60モル%、Feは10〜95モル%、Mgは3〜70モル%、Alは3〜70モル%、Caは3〜70モル%、Siは3〜70モル%、Srは3〜70モル%、Baは3〜70モル%である。好ましくは、Mnは5〜45モル%、Feは15〜90モル%、Mgは5〜65モル%、Alは5〜65モル%、Caは5〜65モル%、Siは5〜65モル%、Srは5〜65モル%、Baは5〜65モル%である。上記範囲を外れると、日射反射率若しくはL値が十分とは言い難い。また本発明に係る赤外線反射性黒色顔料は、各種原料由来の不純物が不可避的に混入する場合もあるが、その量は微量である。
【0025】
本発明に係る赤外線反射性黒色顔料において、黒色顔料中のMnとFeの含有量比率がモル比で1:0.5〜1:30が好ましい。好ましくは1:0.8〜1:25であり、より好ましくは1:1〜1:20である。
【0026】
本発明に係る赤外線反射性黒色顔料において、(Mg+Al+Ca+Si+Sr+Ba)/(Mn+Fe)がモル比で0.1〜5であることが好ましい。黒色顔料中の(Mg+Al+Ca+Si+Sr+Ba)/(Mn+Fe)がモル比で0.1未満となると、日射反射率が十分に高いとは言えず、(Mg+Al+Ca+Si+Sr+Ba)/(Mn+Fe)がモル比で5を超えるとL値が30以上となり、黒色顔料とは言い難い。
【0027】
また本発明に係る赤外線反射性黒色顔料の平均粒子径は、0.02〜5.0μmが好ましい。黒色顔料の平均粒子径が5.0μmを超える場合には、粒子サイズが大きすぎるため、着色力が低下する。平均粒子径が0.02μm未満の場合には、ビヒクル中への分散が困難となる場合がある。より好ましくは0.025〜4.0μm、更により好ましくは0.04〜2.0μmである。
【0028】
また本発明に係る赤外線反射性黒色顔料のBET比表面積は、1〜100m/gが好ましい。BET比表面積が1m/g未満の場合には、粒子が粗大であったり、粒子及び粒子相互間で焼結が生じた粒子となっており、着色力が低下する。一方、BET比表面積が100m/gを超える場合には、粒子の微細化による分子間力の増大により凝集を起こしやすいため、粒子表面への表面処理剤による均一な被覆処理が困難となる。より好ましくは1.5〜75m/g、更により好ましくは1.8〜65m/gである。
【0029】
また本発明に係る赤外線反射性黒色顔料の明度(L)は、30以下が好ましい。明度(L)が前記範囲外の場合には、黒色顔料とは言い難い。
【0030】
また本発明に係る赤外線反射性黒色顔料のaは、−2〜+10が好ましい。aが前記範囲外の場合には、黒色顔料とは言い難い。より好ましくは−1〜+5である。
【0031】
また本発明に係る赤外線反射性黒色顔料のbは、−5〜+10が好ましい。bが前記範囲外の場合には、黒色顔料とは言い難い。より好ましくは−4〜+5である。
【0032】
また本発明に係る赤外線反射性黒色顔料の赤外線反射性は、ラッカー色見本塗膜をJIS R 3106に従い測定したときの日射反射率が15%以上であることが好ましく、より好ましくは16%以上である。日射反射率が15%未満では、日射反射率が十分に高いとは言えない。
【0033】
また本発明に係る赤外線反射性黒色顔料の粒子の形状は、特定の形状に限定されず、球状、粒状、八面体状、六面体状、多面体状等の粒状粒子、針状、紡錘状、米粒状等の針状粒子及び板状粒子等を使用することができる。得られる黒色顔料の分散性を考慮すれば、球状粒子及び粒状粒子が好ましい。
【0034】
本発明に係る赤外線反射性黒色顔料において、赤外線反射性黒色顔料の表面を被覆する表面処理剤は、Si,Al,Zr,Ti,Zn,Pから選ばれる1種以上の化合物又は有機系表面処理剤を使用することができる。
【0035】
Si,Al,Zr,Ti,Zn,Pから選ばれる1種以上の化合物としては、アルミニウム化合物として、酢酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム等のアルミニウム塩や、アルミン酸ナトリウム等のアルミン酸アルカリ塩等が挙げられる。ケイ素化合物として、3号水ガラス、オルトケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム等が挙げられる。ジルコニウム化合物として、酢酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム等のジルコニウム塩等が使用できる。チタン化合物として、酢酸チタニウム、硫酸チタニウム、塩化チタニウム、硝酸チタニウム等のチタニウム塩等が使用できる。亜鉛化合物として、酢酸亜鉛、硫酸亜鉛、塩化亜鉛、硝酸亜鉛等の亜鉛塩等が使用できる。りん化合物として、リン酸水素ナトリウム、リン酸水素アンモニウムナトリウム、リン酸カリウム、ポリリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム等のリン酸塩等が使用できる。
【0036】
有機系表面処理剤としては、ステアリン酸又はその塩、ロジン、アルコキシシラン、フルオロアルキルシラン、シラン系カップリング剤及びオルガノポリシロキサン等の有機ケイ素化合物、チタネート系、アルミネート系及びジルコネート系などのカップリング剤、低分子あるいは高分子界面活性剤、リン酸化合物等が挙げられる。
【0037】
有機ケイ素化合物としては、具体的には、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン及びデシルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、トルフルオロプロピルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン及びトリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン等のフルオロアルキルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン等のシラン系カップリング剤、ポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン、変性ポリシロキサン等のオルガノポリシロキサン等が挙げられる。
【0038】
チタネート系カップリング剤としては、イソプロピルトリステアロイルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、イソプロピルトリ(N−アミノエチル・アミノエチル)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスフェイト)チタネート、テトラ(2−2−ジアリルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジトリデシル)ホスフェイトチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート等が挙げられる。
【0039】
アルミネート系カップリング剤としては、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムジイソプロボキシモノエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスアセチルアセトネート等が挙げられる。
【0040】
ジルコネート系カップリング剤としては、ジルコニウムテトラキスアセチルアセトネート、ジルコニウムジブトキシビスアセチルアセトネート、ジルコニウムテトラキスエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリブトキシモノエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリブトキシアセチルアセトネート等が挙げられる。
【0041】
低分子系界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ジオクチルスルホンコハク酸塩、アルキルアミン酢酸塩、アルキル脂肪酸塩等が挙げられる。高分子系界面活性剤としては、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸塩、カルボキシメチルセルロース、アクリル酸−マレイン酸塩コポリマー、オレフィン−マレイン酸塩コポリマー等が挙げられる。
【0042】
リン酸化合物としては、リン酸エステル、亜リン酸エステル、酸性リン酸エステル、ホスホン酸等の有機リン化合物等が挙げられる。
【0043】
次に、本発明に係る赤外線反射性黒色顔料の製造法について述べる。
【0044】
本発明に係る複合酸化物からなる赤外線反射性黒色顔料は、各種原料を混合、焼成して得ることができる。
【0045】
出発原料の混合は、均一に混合することができれば、特に限定されるものではなく、湿式混合でも乾式混合でもよい。また湿式合成であってもよい。
【0046】
加熱焼成温度は700〜1200℃好ましく、800〜1050℃がより好ましい。加熱雰囲気は大気中である。
【0047】
加熱後の粉末は、常法に従って、水洗、粉砕を行えばよい。
【0048】
次に、本発明に係る赤外線反射性黒色顔料のうち、Mn−Fe複合酸化物とMg、Al、Ca、Si、Sr、Baから選ばれる一種以上の元素を含む化合物との混合物の製造法について述べる。
【0049】
本発明におけるMn−Fe複合酸化物は、少なくともMn及びFeからなる複合酸化物であり、必要により、Mg、Al、Ca、Si、Sr、Baから選ばれる一種以上の元素を含んでいてもよい。
【0050】
本発明におけるMn−Fe複合酸化物は、各種原料を混合、焼成して得ることができ、前述した混合、加熱焼成と同様に行えばよい。
【0051】
本発明において、Mg、Al、Ca、Si、Sr、Baから選ばれる一種以上の元素を含む化合物としては、水酸化マグネシウム、酸化ケイ素、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、カオリン、炭酸バリウム、硫酸バリウム、炭酸ストロンチウム等を用いることができる。
【0052】
本発明においては、Mn−Fe複合酸化物と前記化合物とを均一に混合できれば、混合方法及び用いる装置については限定されるものではない。
【0053】
本発明においては、Mg、Al、Ca、Si、Sr、Baから選ばれる一種以上の元素を含む化合物の混合割合は、Mn−Fe複合酸化物100重量部に対して20〜300重量部であることが好ましい。前記範囲が20重量部未満の場合、日射反射率が十分に高いとは言い難い。300重量部を超える場合、L値が高くなり好ましくない。より好ましい範囲は30〜250重量部である。
【0054】
本発明においては、赤外線反射性黒色顔料の粒子表面をSi、Al、Zrから選ばれる1種又は2種以上の化合物によって被覆しておいてもよい。表面処理方法は、湿式あるいは乾式方法等の常法に従って行えばよい。例えば、湿式方法は湿式分散した赤外線反射性黒色顔料のスラリーに、Si、Al、Zrから選ばれる1種又は2種以上の可溶性化合物を、酸又はアルカリでpH調整しながら添加・混合して被覆する方法、乾式方法はヘンシェルミキサーなどの装置中で赤外線反射性黒色顔料にSi、Al、Zrから選ばれる1種又は2種以上のカップリング剤などにより被覆処理する方法である。
【0055】
乾式方法において、混合撹拌に使用する機器としては、粉体層にせん断力を加えることのできる装置が好ましく、せん断、へらなで及び圧縮が同時に行える装置、例えば、ホイール型混練機、ボール型混練機、ブレード型混練機、ロール型混練機を用いることが好ましい。ホイール型混練機がより効果的に使用できる。
【0056】
前記ホイール型混練機としては、エッジランナー(「ミックスマラー」、「シンプソンミル」、「サンドミル」と同義語である)、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、コナーミル、リングマラー等があり、好ましくはエッジランナー、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、リングマラーであり、より好ましくはエッジランナーである。前記ボール型混練機としては、振動ミルがある。前記ブレード型混練機としては、ヘンシェルミキサー、プラネタリーミキサー、ナウタミキサーがある。前記ロール型混練機としては、エクストルーダーがある。
【0057】
黒色顔料と表面処理剤との混合撹拌に使用する機器としては、粉体層にせん断力を加えることのできる装置が好ましく、せん断、へらなで及び圧縮が同時に行える装置、例えば、ホイール型混練機、ボール型混練機、ブレード型混練機、ロール型混練機を用いることが好ましい。ホイール型混練機がより効果的に使用できる。
【0058】
前記ホイール型混練機としては、エッジランナー(「ミックスマラー」、「シンプソンミル」、「サンドミル」と同義語である)、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、コナーミル、リングマラー等があり、好ましくはエッジランナー、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、リングマラーであり、より好ましくはエッジランナーである。前記ボール型混練機としては、振動ミルがある。前記ブレード型混練機としては、ヘンシェルミキサー、プラネタリーミキサー、ナウタミキサーがある。前記ロール型混練機としては、エクストルーダーがある。
【0059】
次に、本発明に係る赤外線反射性黒色顔料を配合した塗料について述べる。
【0060】
本発明に係る塗料中における赤外線反射性黒色顔料の配合割合は、塗料構成基材100重量部に対して0.5〜100重量部の範囲で使用することができ、塗料のハンドリング性を考慮すれば、好ましくは1.0〜100重量部である。
【0061】
塗料構成基材としては、樹脂、溶剤、必要により油脂、消泡剤、乾燥促進剤、界面活性剤、硬化促進剤、助剤等が配合される。
【0062】
樹脂としては、溶剤系塗料用や油性印刷インクに通常使用されているアクリル樹脂、アルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アミノ樹脂、塩化ビニル樹脂、シリコーン樹脂、ガムロジン、ライムロジン等のロジン系樹脂、マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂、ニトロセルロース、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂、ロジン変性フェノール樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂等のロジン変性樹脂、石油樹脂、フッ素樹脂等を用いることができる。水系塗料用としては、水系塗料用や水性インクに通常使用されている水溶性アクリル樹脂、水溶性スチレン−マレイン酸樹脂、水溶性アルキッド樹脂、水溶性メラミン樹脂、水溶性ウレタンエマルジョン樹脂、水溶性エポキシ樹脂、水溶性ポリエステル樹脂、水可溶性フッ素樹脂等を用いることができる。
【0063】
溶剤としては、溶剤系塗料用に通常使用されている大豆油、トルエン、キシレン、シンナー、ブチルアセテート、メチルアセテート、メチルイソブチルケトン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル等のエステル系溶剤、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素系溶剤、シクロヘキサン等の脂環族炭化水素系溶剤、ミネラルスピリット等の石油系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶剤、メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール等のアルコール系溶剤、脂肪族炭化水素等を用いることができる。
【0064】
水系塗料用溶剤としては、水と水系塗料用に通常使用されているエチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール等のアルコール系溶剤、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のグリコールエーテル系溶剤、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等のオキシエチレン又はオキシプロピレン付加重合体、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,2,6−ヘキサントリオール等のアルキレングリコール、グリセリン、2−ピロリドン等の水溶性有機溶剤とを混合して使用することができる。
【0065】
油脂としては、あまに油、きり油、オイチシカ油、サフラワー油等の乾性油を加工したボイル油を用いることができる。
【0066】
消泡剤としては、ノプコ8034(商品名)、SNデフォーマー477(商品名)、SNデフォーマー5013(商品名)、SNデフォーマー247(商品名)、SNデフォーマー382(商品名)(以上、いずれもサンノプコ株式会社製)、アンチホーム08(商品名)、エマルゲン903(商品名)(以上、いずれも花王株式会社製)等の市販品を使用することができる。
【0067】
次に、本発明に係る赤外線反射性黒色顔料を含有する樹脂組成物について述べる。
【0068】
本発明に係る樹脂組成物中における赤外線反射性黒色顔料の配合割合は、樹脂100重量部に対して0.01〜200重量部の範囲で使用することができ、樹脂組成物のハンドリング性を考慮すれば、好ましくは0.05〜150重量部、更に好ましくは0.1〜100重量部である。
【0069】
本発明に係る樹脂組成物における構成基材としては、赤外線反射性黒色顔料と周知の熱可塑性樹脂とともに、必要により、滑剤、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、各種安定剤等の添加剤が配合される。
【0070】
樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリイソブチレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルペンテン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−EPDM−スチレン共重合体、アクリル系樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリウレタン等の熱可塑性樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂、ロジン・エステル、ロジン、天然ゴム、合成ゴム等を用いることができる。
【0071】
添加剤の量は、赤外線反射性黒色顔料と樹脂との総和に対して50重量%以下であればよい。添加剤の含有量が50重量%を超える場合には、成形性が低下する。
【0072】
本発明に係る樹脂組成物は、樹脂原料と赤外線反射性黒色顔料をあらかじめよく混合し、次に、混練機もしくは押出機を用いて加熱下で強いせん断作用を加えて、赤外線反射性黒色顔料の凝集体を破壊し、樹脂組成物中に赤外線反射性黒色顔料を均一に分散させた後、目的に応じた形状に成形加工して使用する。
【0073】
また本発明に係る樹脂組成物は、マスターバッチペレットを経由して得ることもできる。
【0074】
本発明におけるマスターバッチペレットは、塗料及び樹脂組成物の構成基材としての結合材樹脂と前記赤外線反射性黒色顔料とを必要により、リボンブレンダー、ナウターミキサー、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等の混合機で混合した後、周知の単軸混練押出機や二軸混練押出機等で混練、成形した後切断するか、又は、上記混合物をバンバリーミキサー、加圧ニーダー等で混練して得られた混練物を粉砕又は成形、切断することにより製造される。
【0075】
結合材樹脂と赤外線反射性黒色顔料の混練機への供給は、それぞれを所定比率で定量供給してもよいし、両者の混合物を供給してもよい。
【0076】
本発明におけるマスターバッチペレットは、平均長径1〜6mm、好ましくは2〜5mmの範囲である。平均短径は2〜5mm、好ましくは2.5〜4mmである。平均長径が1mm未満の場合には、ペレット製造時の作業性が悪く好ましくない。6mmを超える場合には、希釈用結合材樹脂の大きさとの違いが大きく、十分に分散させるのが困難となる。また、その形状は種々のものができ、不定形及び球形等の粒状、円柱形、フレーク状等にできる。
【0077】
本発明におけるマスターバッチペレットに使用する結合材樹脂としては、前記樹脂組成物用樹脂と同一の樹脂が使用できる。
【0078】
なお、マスターバッチペレット中の結合材樹脂の組成は、希釈用結合材樹脂と同一の樹脂を用いても、また、異なる樹脂を用いてもよいが、異なる樹脂を使用する場合には、樹脂同士の相溶性により決まる諸特性を考慮して決めればよい。
【0079】
マスターバッチペレット中に配合される赤外線反射性黒色顔料の量は、結合材樹脂100重量部に対して1〜200重量部、好ましくは1〜150重量部、より好ましくは1〜100重量部である。1重量部未満の場合には、混練時の溶融粘度が不足し、赤外線反射性黒色顔料の良好な分散混合が困難である。200重量部を超える場合には、赤外線反射性黒色顔料に対する結合材樹脂が少ないため、赤外線反射性黒色顔料の良好な分散混合が難しく、また、マスターバッチペレットの添加量のわずかな変化によって樹脂組成物中に配合される赤外線反射性黒色顔料の含有量が大きく変化するため所望の含有量に調製することが困難となり好ましくない。また、機械摩耗が激しく適当ではない。
【実施例】
【0080】
本発明の代表的な実施例は、次の通りである。
【0081】
粒子の平均粒子径は空気透過法(フィッシャー法)により、測定した。
【0082】
比表面積は、BET法により測定した値で示した。
【0083】
赤外線反射性黒色顔料の金属元素の含有量は、「蛍光X線分析装置3063M型」(理学電機工業株式会社製)を使用し、JIS K0119の「けい光X線分析通則」に従って測定した。
【0084】
赤外線反射性黒色顔料の色相(L値、a値、b値)は、試料0.5gとヒマシ油0.5mlとをフーバー式マーラーで練ってペースト状とし、このペーストにクリアラッカー4.5gを加え、混練、塗料化してキャストコート紙上に150μm(6mil)のアプリケーターを用いて塗布した塗布片(塗膜厚み:約30μm)を作製した。塗膜片について、「色彩色差計CR−300」(コニカミノルタセンシング株式会社製)を用いて測定を行い、JIS Z 8729に定めるところに従って表色指数(L値、a値、b値)で示した。
【0085】
赤外線反射用黒色顔料の可視光領域及び赤外線領域での波長の反射性は、上記の色相を測定するために作製した塗膜片について、「分光光度計 U−4100」(株式会社日立ハイテクノロジーズ)を用いて測定を行い、300〜2100nmの波長における反射率(%)を測定した。JIS
R 3106に従って日射反射率を測定した。
【0086】
赤外線反射用黒色顔料のランプ照射の温度差は、試料0.5gとヒマシ油0.5mlとをフーバー式マーラーで練ってペースト状とし、このペーストにクリアラッカー4.5gを加え、混練、塗料化して、Al平板上に150μm(6mil)のアプリケーターを用いて塗布した(塗膜厚約30μm)。赤外線(ランプ出力250W、ランプと各Al塗布板との距離200mm)を10分間照射して、各サンプル板の裏面温度を測定した。また、温度差は、比較例1との温度差とした。
【0087】
実施例1
前記各原料酸化物は下記表1に示す含有量となるように計量、混合し、電気炉を使用し、1000℃で2時間焼成した。焼成品を粉砕し、BET比表面積11.3m/g、平均粒子径0.5μmの黒色顔料を得た。
【0088】
この顔料をラッカー色塗りし、色見本試料を作製し、U−4100日立分光光度計を用いて波長250nm〜2500nm範囲で反射率を評価した。結果は、波長300〜2100nmにおける日射反射率が20.9%であった。
【0089】
実施例2
湿式法で合成した後、950℃で2時間焼成した以外は前記実施例1と同様にして黒色顔料を得た。
【0090】
実施例3〜5、9〜14
原料組成及び焼成温度を変化させた以外は、実施例1と同様にして黒色顔料を得た。
【0091】
実施例6
前記実施例1と同様にして黒色顔料を得た。次いで、得られた黒色顔料を水中に湿式分散させ、70℃に保温した黒色顔料のスラリーに対し水ガラス0.5wt%を滴下しながら塩酸及び水酸化ナトリウムでpH7に調整し1時間維持した。その後、水洗・脱水・乾燥・粉砕処理した。
【0092】
実施例7〜8
焼成温度及び表面処理を変化させた以外は実施例1と同様にして黒色顔料を得た。
【0093】
実施例15
Mnが25mol%、Feが75mol%となる組成とした以外は、前記実施例1と同様にして、Mn−Fe複合酸化物を製造した。得られたMn−Fe複合酸化物100重量部と水酸化マグネシウム100重量部とを振動ミルを用いて混合した。
【0094】
実施例16〜18
水酸化マグネシウムを表2に示す化合物に種々変更し、混合比率も種々変化させて黒色顔料を得た。
【0095】
実施例19
Mnが33mol%、Feが67mol%となる組成とした以外は、前記実施例1と同様にして、MnFe複合酸化物を製造した。得られたMn−Fe複合酸化物100重量部と水酸化アルミニウム100重量部とを振動ミルを用いて混合した。
【0096】
実施例20〜22
水酸化アルミニウムを表2に示す化合物に種々変更し、混合比率も種々変化させて黒色顔料を得た。
【0097】
比較例1〜6
原料組成及び焼成温度を変化させた以外は、実施例1と同様にして黒色顔料を得た。比較例4では、マグネタイトは戸田工業(株)製 MAT−305を用いた。比較例5では、東ソー株式会社製ブラウノックスを用いた。
【0098】
赤外線反射性黒色顔料の製造条件を表1、表2に、得られた赤外線反射性黒色顔料の諸特性を表3、表4に、塗料及び塗膜の特性を表5に示した。
【0099】
【表1】

【0100】
【表2】

【0101】
【表3】

【0102】
【表4】

【0103】
【表5】

【0104】
表5に示すとおり、本発明に係る赤外線反射性黒色顔料(実施例)は、いずれも、ランプ照射による温度差が3℃以上であって、赤外線反射性に優れることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【0105】
本発明に係る赤外線反射性黒色顔料は、赤外線反射性に優れ、かつ、Coなどの高価な元素を含まないので安価な赤外線反射性黒色顔料として好適である。また本発明に係る赤外線反射性黒色顔料を含有する樹脂組成物は、赤外線反射性に優れるので、樹脂組成物を公知の方法でシート又はフィルムとすることで、以下のような用途に利用することができる。
【0106】
本発明に係る赤外線反射性黒色顔料を含有する樹脂組成物から得られるシートは、黒色であるので農業用マルチシートに利用すれば、雑草の発生、育成を防止することが可能であり、さらに赤外線反射性に優れるので地面の温度上昇を抑えることが可能であり、黒色の農業用マルチシートとして好適に使用することができる。
【0107】
同様に、太陽電池のバックシートに好適に使用することができる。太陽電池モジュールは、複数の太陽電池素子の表裏面がカバー材料で保護されている。太陽電池素子の裏面を保護するバックシートは、電力変換効率の点から高い反射性を有し、意匠の点から黒色を有するバックシートが好ましい。さらに太陽電池素子は高温になるほど発電効率が低下する。本発明に係る赤外線反射性黒色顔料を含有する樹脂組成物から得られるシートは、太陽電池のバックシートとして必要な特性を十分に備え、太陽電池のバックシートとして好ましい。
【0108】
外部から内部を見えにくくするために着色されたフィルムが車両の窓ガラス等に貼付され使用されているが、これらフィルムには室内の温度を上昇させないことも求められている。本発明に係る赤外線反射性黒色顔料を含有する樹脂組成物から得られるフィルムは、黒色度に優れかつ赤外線反射性に優れるので、車両、建物の窓ガラスに貼付する着色フィルムとして好適に使用することができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
FeとMnとを含有し、更にMg、Al、Ca、Si、Sr、Baから選ばれる一種以上の元素を含有する化合物からなる黒色顔料であって、該黒色顔料の黒色度(L*)が30以下で、且つ、日射反射率が15%以上であることを特徴とする赤外線反射性黒色顔料。
【請求項2】
請求項1記載の赤外線反射性黒色顔料において、FeとMnとを含有し、更にMg、Al、Ca、Si、Sr、Baから選ばれる一種以上の元素を含有する複合酸化物からなることを特徴とする赤外線反射性黒色顔料。
【請求項3】
請求項1記載の赤外線反射性黒色顔料において、Mn−Fe複合酸化物とMg、Al、Ca、Si、Sr、Baから選ばれる一種以上の元素を含む化合物とを混合したことを特徴とする赤外線反射性黒色顔料。
【請求項4】
請求項3記載の赤外線反射性黒色顔料において、Mg、Al、Ca、Si、Sr、Baから選ばれる一種以上の元素を含む化合物の混合割合がMn−Fe複合酸化物100重量部に対して20〜300であることを特徴とする赤外線反射性黒色顔料。
【請求項5】
請求項1乃至4のいずれかに記載の赤外線反射性黒色顔料を塗料構成基材中に配合したことを特徴とする塗料。
【請求項6】
請求項1乃至4のいずれかに記載の赤外線反射性黒色顔料を用いて着色したことを特徴とする樹脂組成物。


【図1】
image rotate

【図2】
image rotate


【公開番号】特開2011−102219(P2011−102219A)
【公開日】平成23年5月26日(2011.5.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−258324(P2009−258324)
【出願日】平成21年11月11日(2009.11.11)
【出願人】(000166443)戸田工業株式会社 (406)
【Fターム(参考)】