Paint with the properties and characteristics to be absorbed by the third wavelength region is reflected by two of the wavelength region

【発明の詳細な説明】 二つの波長領域で反射する特性および第三の波長領域で 吸収する特性を有する塗料 公知の塗料、例えば、家屋の内部に用いる壁塗料は結合剤、顔料および各種の添加剤で構成されている。 ほとんどの場合、壁からの光の反射を利用するため白色の壁塗料が好ましい。 うすく着色した壁で生じる室内の光の反射に加えて、冬期は、室内の物体と家屋の内壁からおよび室内の人間から発する熱線を反射して部屋の外壁の内側に戻すことが望ましい。 20℃の温度で家屋の内壁は下記式で表される熱エネルギーを放射する。 Ｍ＝ε.σ.Ｔ ⁴ ＝ 397Mm ^-2 式中、εは表面放射度（degree of surface emission）であり、σはシュテファン・ボルツマン定数で5.67×10 ^-8であり、そしてＴは表面温度（Ｋ）である。 ウィーンの法則によれば、上記温度に関連する波長は9.89μｍであるが、これは熱赤外線の領域の波長である。 このことは、壁が、プランクの放射の法則にしたがって、9.89μｍの波長の最大放射を放出することを意味する。 家屋内で用いられる塗料は５〜100μｍの波長の熱放射を著しく吸収するので、上記熱放射の約５％しか外壁の反対側の内側から反射されない。 残りの95％は壁の熱伝導によって外側へ運ばれ部屋から失われる。 太陽が冬期に照ると、一年のうちこの時期の太陽の位置は低いので、日射光は、例えば家屋の南に面している窓を通って内壁に当たり、次に日射光の0.3〜2.5 μｍのスペクトル領域での壁塗料の反射特性にしたがって吸収され、次いで対応して熱に変換される。 それにもかかわらず、通常の壁塗料には、太陽スペクトルの可視領域を超えて近赤外光の領域の0.8〜2.5μｍも反射する。 したがって、可視領域の“白”色と同様に、この波長領域内の太陽エネルギーの大部分を反射する。 さらに通常の塗料に用いられる顔料と結合剤は熱赤外領域すなわち熱放射領域に強い吸収バンドをもっている。 太陽日射から得ることができる熱の95％までが熱放射として直ちに放出される。 この熱は室内に存在しているが、その部屋は太陽が照っているときしか暖かくない。 近赤外の領域のエネルギー収量は小さく、特に表面から直ちに95％の熱が放出するので、エネルギー利得は、次の夜のため貯えることは全くできない。 同様のことが家屋壁の外面にあてはまる。 可視の白色と淡色の塗料色が主として外観のために用いられる。 その着色が内部の塗料と類似していると、その塗料も太陽光の近赤外スペクトルの反射率が高い、内壁塗料と同様に、外壁塗料の熱赤外の領域すなわち熱放射の領域の反射率が低い。 通常用いられる結合剤と顔料はこの波長領域の吸収バンドが強いので、その壁塗料内で太陽光から熱に変換された熱の95％が再び放出される。 本発明の目的は、簡単な方法で、冬期に、家屋の熱バランスに利用しうる直射日光と拡散日光を確実に取り込み、一方では、通常の方法で考えられる、例えば淡色のような家屋壁の色設計において美的感覚に訴えることができるようにすることである。 この目的は請求の範囲１の特徴で解決される。 本発明は、電磁スペクトルの可視領域0.4〜0.7μｍで反射し、かつ近赤外領域0.75〜2.5μｍで吸収するように製造することができる塗料に関する。 本発明の塗料は、熱赤外領域３〜100μｍ、特に５〜50μｍすなわち温度が０〜30℃の表面が最大の放射を行う波長領域で反射率が高くて吸収度が低い。 このことは、本発明の塗料がこの波長領域で熱放射率が低いことを意味する。 この場合、可視領域で白色の明るい塗料を製造するため、顔料としては、可視領域で透光性でかつ結合剤より屈折率が高いことから可視領域で後方散乱が高くなり、その結果白色で明るい顔料で選択される。 選択される顔料は、近赤外領域0.75〜2.5μｍで多少吸収し、そして熱赤外領域の特に５〜50μｍの領域はやはり大部分透過し、したがって、熱放射はほとんど吸収しない。 本明細書の以下の部分では、これら顔料は、他の添加物から区別するため第二粒子と呼ぶ。 熱赤外領域５〜50μｍでの反射性を得るため、りん片状顔料を結合剤に添加する。 そしてその顔料の反射力Ｒは下記式：

で表され、40％より大であり特に60％より大きい。 式中、ｎは顔料の屈折率であり、ｋは吸収係数である。 以下、本明細書では、明確にするため、これら顔料を第一粒子と呼ぶ。 これらの顔料の反射性はバンド幅が広く、すなわちこれら顔料は近赤外領域と熱赤外領域のみならず可視領域でも反射する。 それにもかかわらず、これら顔料の熱赤外領域での反射性だけが要望されかつ可視領域での反射性はできるだけゼロに近くなければならない。 このことは、一方では、第一粒子に第二粒子を直接コートするかまたは結合剤中で自由コーティングを行うことによって達成される。 さらに、第一粒子のフレークは、感知される色が灰色化する原因に余りならないようにできるだけ大きいサイズのものを選択することが有利であることが分かった。 本発明の塗料の近赤外領域0.75〜2.5μｍすなわち可視波長領域を越える領域での所望の吸収性は、一方では第二粒子自体でもたらされ、他方では塗料の色をうすくする別の粒子でもたらされる。 上記の別の粒子は、可視領域のスペクトルを選択して、別個の色すなわち例えは赤、緑または青色があるときだけ反射性であり、かつ近赤外領域では吸収性が高く、そしてこの領域での第一粒子の反射性に対する影響をできるだけ小さくするため熱赤外領域での透光性が高いよう選択される。 前記顔料が分散される結合剤の選択は、処理される面によって決まる。 しかし、結合剤は、特に、可視波長領域および熱赤外波長領域で後方散乱作用または反射作用を行えるようにこれらの波長領域で透光性が高くなければならない。 近赤外波長領域に、結合剤は吸収バンドをもっている場合が有利である。 壁面の場合、分散結合剤は活発に通気するので有利であることが分かった。 特に、ポリエチレン系の分散物の混合物および少量のアクリル系分散物含有ポリエチレンオキシドの混合物が本発明の塗料用に適している。 金属面の場合、例えば温室用の金属製窓フレーム、金属製ファサードおよび金属構造体の内側と外側の金属面の場合、溶媒を含有する、例えば環化ゴムおよび水添炭化水素樹脂のような結合剤が一層適切である。 なお水添炭化水素樹脂は内側でのみ使用することが好ましい。 本発明の概念のさらに有利な展開は、第一粒子を、例えばアルミニウム、銅、 銀、金、ニッケル、亜鉛、鉄のような金属群；例えばスプンレス鋼、黄銅、青銅のような金属の合金；例えばケイ素、ゲルマニウムのような半導体群；または例えばドープされたケイ素のようなドープされた半導体群から選択することによって行われる。 本発明の概念のさらに有利な展開は、第一粒子が導電性であり、そして耐薬品性を増大しかつ光沢度を増大するため別の導電性の薄層でコートすることによって行われる。 本発明の概念のさらに有利な展開は、第一粒子が導電性であり、かつ着色する非導電性薄層でコートすることによって行われる。 本発明の概念のさらに有利な展開は、第一粒子が例えばプラスチックのフレークまたはマイカプレートのような非導電性物質で構成され、そして例えばドープされた酸化スズ、酸化インジウムスズまたは酸化アンチモンのような導電性コーティングで被覆することによって行われる。 本発明の概念のさらに有利な展開は、第二粒子を、例えば硫化鉛および硫化亜鉛のような金属硫化物；例えばセレン化亜鉛のような金属セレン化物；例えば塩化ナトリウムおよび塩化カリウムのような塩化物；例えばフッ化カルシウム、フッ化リチウム、フッ化バリウムおよびフッ化ナトリウムのようなフッ化物；例えばアンチモン化インジウムのようなアンチモン化物；例えば酸化マグネシウム、 酸化アンチモンおよび酸化亜鉛のような金属酸化物；チタン酸バリウム；亜鉄酸バリウム；純品の硫酸カルシウムＣａＳＯ

₄ ：沈降硫酸バリウム；ならびに硫酸バリウムと硫化亜鉛の混晶例えばリトボンから選択することによって行われる。 本発明の概念のさらに有利な展開は、第二粒子を無機着色顔料から選択するとき、第二粒子が、金属酸化物類例えば酸化鉄類、特に透光性酸化鉄類；赤色酸化鉄類と黄色酸化鉄類例えばＢＡＳＦのシコトランス(Sicotrans)配合物；Bayerのα鉄酸化物類；酸化鉄黒色顔料類たとえばピグメントブラック11；酸化クロム類たとえば酸化クロムグリーン；専科クロム類たとえば酸化クロムグリーン；酸化鉛類たとえば赤色鉛；酸化モリブデン類；混合金属酸化物類；および鉄青色顔料類たとえば微細結晶Ｆｅ（II）Ｆｅ(III)シアニド錯体類に基づいたDegussaのボッセン・ブルー（vossenblue）であり；ならびに第二粒子を有機顔料群から選択するとき、第二粒子が、ジアゾ顔料類；インジゴ顔料類とくにチオインジゴ誘導体類たとえば７，７′−ジクロロチオインジゴ、およびフタロシアニンであることによって行われる。 本発明の概念のさらに有利な展開は、結合剤として次のようなものを用いることによって行われる。 すなわち、溶媒含有結合剤、ウォーターラッカーまたは水性分散液であり、環化ゴム、塩素ゴム、ブチルゴム、炭化水素樹脂、α−メチルスチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリエステルアミド、アクリル酸ブチル系のアクリル樹脂、ポリアクリレート、特にポリブチルアクリレート類、ポリエチレンオキシド系の水性分散液、エチレン−アクリル酸共重合体系の水性分散液、メタクリレート系の水性分散液、アクリレート−スチレン、ビニルピロリジン、−ビニルアセテート共重合体、アタクチックポリイソプロピルアクリレート、 ポリビニルピロリジン系の水性分散液または上記分散液とラッカーの混合物である。 本発明の主題を、実施例を参照して実験のわく内で以下に詳細に説明する。 本発明の塗料の効果を、南に面している窓に向かいあった内壁について説明する。 下記組成の分散混合物を調製した。 200g 固形分40％のポリエチレン分散液 200g 固形分40％のポリエチレンオキシド分散液 20g 固形分40％アクリル樹脂分散液 2g 消泡剤 30g 増粘剤 240g 水 200g 硫化亜鉛 200g 酸化亜鉛 5g 酸化クロムグリーン 80g りん片状アルミニウムブロンズ この混合物によって、明るい黄緑色の壁塗料が得られ、これを壁の一部に塗布した。 その塗料が乾燥してから太陽光を照射した後、壁の未処理部分と塗装部分の表面温度を測定した。 熱は壁に対し伝導するにもかかわらず、本発明の塗料を塗布した壁の部分は残りの部分より温度が15℃高かった。 同じ試験を別の１組成物で繰返した。 二酸化クロムグリーンの代わりにBayer の赤色α鉄酸化物を使い、アルミニウムブロンズの代わりにドープされたケイ素粒子を使用した。 うすい赤色の明るい色の混合物が生成した。 太陽光を照射した後、温度を測定したところ、この塗料を塗布した壁は未処理の壁と比べて12℃高かった。 同じ塗料を、外壁の内側に塗布した。 夜間、熱画像カメラで測定したところ、 塗布した場所の家屋の外への熱の放出は少なかった。 別の実験で、家屋の南に面している外壁に第二粒子として使用した硫化亜鉛と酸化亜鉛の顔料の代わりに同量のリトポンを使用した。 その混合物中のアクリル樹脂の量をわずかに増やした。 フレークの大きさが約 10000μｍ

²の亜鉛フレークを、熱赤外領域の光線を反射する第一粒子として使用した。 得られた混合物は無色であり明るい屈折白色を呈した。 本発明のこの塗料を塗布した部分の温度は未処理部分と比べて11℃高かった。 同じ混合物に、少量の硫酸カルシウムと亜鉄酸バリウムを添加した。 このようにして、太陽スペクトルの近赤外領域での吸収性は著しく増大するが、知覚される色はほとんど、可視領域の白色であった。 本発明の塗料を塗布した家屋の場所は、外部に放出される熱が未処理の場所よりかなり少ないことが、夜間、熱画像カメラで観察された。 酸化亜鉛系の第二粒子に加えて、別の粒子としての少量の酸化鉄ブラック顔料第一粒子としてのステンレス鋼フレーク、および赤外透過性の軟化剤を含有してなる環化ゴム系の光沢仕上げ塗料を、２個の南に面している窓のアルミニウムフレームの外側に塗布した。 その窓フレームの内側には、水添炭化水素樹脂系の光沢仕上げ塗料を塗布した。 第二粒子としてリトポンを使い、第一粒子として銀でコートしたニッケルフレークを使用し、そして塗料を着色するため別の粒子として透過性酸化鉄を使用した。 その１日の間のエネルギー利得は、主として、太陽スペクトルの近赤外領域から内側に対して行われた。 本発明の塗料を塗布した窓フレームは、外部に放出される熱が未処理の窓フレームより少ないことが、夜間、熱画像カメラで観察できた。 従来の技術 米国特許第4,916,014号には、一つの波長領域で反射する特性を有する塗料が記載されている。 しかし、この塗料は、可視光領域での反射率が高いことに加えて、本塗料を塗布された建物が加熱されるのを防止するため、太陽スペクトルの近赤外領域で反射する特性をもっていなければならないことが本明細書に開示した本発明の目的にとっては不利である。 赤外線を反射する耐火性保護塗料が西独特許第1227594号に記載されている。 この塗料は少なくとも近赤外線波長領域での反射率が高い。 しかし、本塗料は近赤外領域で反射するが、選択された材料が原因で10μｍを超える波長の熱赤外領域を吸収するので放射作用があることは、本明細書に開示した本発明の目的にとっては不利である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，Ｃ Ａ，ＣＮ，ＣＺ，ＥＥ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＫ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＧ，Ｓ Ｉ，ＳＫ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＶＮ