专利名称：热辐射屏蔽涂料组合物的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及热辐射屏蔽涂料组合物，它能够应用到建筑物、汽车、轮船、车间、棚屋、牛棚等的屋顶和外墙。
将涂料施加到各种建筑物上例如建筑物的屋顶，可赋予建筑物各种颜色的外观。然而，用于产生各种色彩的典型黑色颜料-碳黑，会吸收太阳能。该性能不可避免地导致用带有由含碳黑的组合物形成的涂层的建筑物内的温度升高，这会破坏居住空间的舒适性和物品的储藏条件，而且需要消耗大量能量来调节空气。
在日本的公开专利平1-121371(1989)和平1-261466(1989)中，揭示了使用各种金属氧化物或混合的金属氧化物颜料用作太阳辐射屏蔽颜料。仍然必需使用常规碳黑，以获得高黑度，但导致热辐射屏蔽效应降低。日本的公开专利平2-185572(1990)建议使用混合的氧化物黑色颜料。然而该氧化物对太阳辐射的反射率低于8％，因此其热辐射屏蔽效应受到限制。
日本专利No.2593968和日本的公开专利平05-293434(1993)提出了太阳热量屏蔽涂料组合物，它使用通过混合在紫外和近红外区域内对太阳辐射反射率高的彩色颜料例如红、橙、黄、绿、蓝和紫颜料的消色黑着色。然而，它长期使用同样会导致这些着色颜料的部分劣化问题。这使起始色彩匹配失衡，引起色彩变化，这是一个问题。
本发明的目的是提供含有碳黑的热辐射屏蔽涂料组合物，它能够形成热辐射屏蔽能力良好的涂层膜。
本发明的热辐射屏蔽涂料组合物含有对于780-2100纳米波长区域内太阳辐射的反射率不低于8.0％的黑色颜料。
该黑色颜料对400-700纳米可见光区域内任意波长辐射的反射率优选不超过15％。
该黑色颜料可以是含有Fe2O3、而且也含有Cr2O3和/或Mn2O3的煅烧颜料，总量为20-100％(重量)。
热辐射屏蔽涂料组合物可以含有不低于0.1％(重量)的上面规定的黑色颜料。黑色颜料优选占所有颜料总重量的至少0.5％(重量)。
热辐射屏蔽涂料组合物可以优选含有聚酯、丙烯酸、含氟或含氯的树脂，作为粘合剂成分。需要时，它还可以含有蜜胺树脂和/或嵌段异氰酸酯。本发明的热辐射屏蔽板是用上面规定的热辐射屏蔽涂料组合物涂布的板。
如上所述，本发明的热辐射屏蔽涂料组合物含有对于780-2100纳米波长区域内太阳辐射的反射率不低于8.0％的黑色颜料。
用于热辐射屏蔽涂料组合物中的黑色颜料对太阳辐射的反射率不低于8％，优选不低于15.0％。
这里所使用的对太阳辐射的反射率在JIS A5759中有描述，定义为780-2100纳米区域内每个波长下的太阳辐射强度加权的太阳辐射反射率。如果太阳辐射反射率低于8.0％，就不会获得足够的热辐射屏蔽性能。因此，在含有这种黑色颜料的涂料组合物用来在建筑物、汽车、轮船、车间、棚屋、牛棚等的屋顶和外墙上提供涂层的情形下，该涂层不能足够地降低建筑物内的温度。
这里所使用的黑色颜料指具有黑-暗褐色外观的颜料。
具有上述太阳辐射反射率的黑色颜料优选是含有总量为20-100％(重量)的Fe2O3、Cr2O3和/或Mn2O3的煅烧无机颜料。明确地说，该煅烧颜料表征为以Fe2O3为基本成分，而且至少含有Cr2O3和Mn2O3的其中之一。这些成分在煅烧颜料内的总量优选为20-100％(重量)，更优选为30-100％(重量)。如果总量低于20％(重量)，煅烧颜料的热辐射屏蔽能力就会不足。
上述煅烧颜料通常通过至少600℃温度下煅烧并随后粉碎而制成。
本发明的热辐射屏蔽涂料组合物含有黑色颜料作为基本成分，但是根据所形成涂料的色彩、最终用途和所要求性能，还可以含有其他的着色、本体或浅色颜料。在该情形下，涂料组合物优选含有至少0.1％(重量)的黑色颜料。如果含量低于0.1％(重量)，就不能显示出足够的热辐射屏蔽性能。黑色颜料也可优选占所有颜料组分总量的至少0.5％。其含量越高，与同样色彩的常规涂料相比，所形成涂料的热辐射屏蔽能力就越大。如果黑色颜料的重量比率降低到0.5％以下，所形成的同样色彩的涂料的热辐射屏蔽性能就不足。
如上所述，本发明的热辐射屏蔽涂料组合物还可含有黑色颜料以外的着色颜料或其他类型颜料例如本体或浅色颜料。
其他着色颜料用来调节涂料的色彩，可以是有机或无机颜料。有机着色颜料的例子包括酞菁、偶氮、缩合偶氮、蒽醌、perinone/二萘嵌苯、靛蓝/硫靛蓝、异二氢吲哚酮、偶氮甲川偶氮、二噁嗪、喹吖酮、苯胺黑、三苯基甲烷颜料等。无机着色颜料的例子包括氧化钛、氧化铁、氢氧化铁、氧化铬、煅烧尖晶石颜料、铬酸铅、朱砂铬、铁蓝颜料、铝粉末、铜粉末等。
本体颜料的例子包括碳酸钙、硫酸钡、氧化硅、氢氧化铝等。可应用的其他本体颜料包括有机交联颗粒和无机颗粒。
亮色颜料的例子包括云母颜料、铝箔、锡箔、金片、不锈钢箔和镍、铜等的金属箔颜料。
本发明的热辐射屏蔽涂料组合物的类型和形式没有特别的限制。其类型可以是热固型、热塑型、空气干燥、空气固化或辐射固化。它的形式可以是溶剂基、水基、非水乳液、无溶剂或粉末型的。
本发明的涂料组合物也可以含有粘合剂成分，其例子包括丙烯酸、醇酸、聚酯、硅氧烷改性的聚酯、硅氧烷改性的丙烯酸、环氧、聚碳酸酯、硅酸盐、含氟和含氯的树脂。其中优选使用聚酯、丙烯酸、含氟或含氯的树脂。
必要时，涂料组合物还可以含有固化剂，其例子包括氨基树脂，例如蜜胺树脂和交联树脂如异氰酸酯和嵌段异氰酸酯。
需要时，本发明的热辐射屏蔽涂料组合物还可以含有由细颗粒组成的填料、添加剂、溶剂等。
填料的类型没有特别限制。填料的例子包括含有SiO2、TiO2、Al2O3、Cr2O3、ZrO2、Al2O3·SiO2、3Al2O3·2SiO2、氧化锆、硅酸盐等的细颗粒；细微纤维状或颗粒状玻璃等。
添加剂的类型没有特别限制。有用的添加剂是本行业内常规已知的添加剂，包括例如消光剂如氧化硅或氧化铝、消沫剂、平整剂、抗流淌剂、表面调节剂、粘度调节剂、分散剂、紫外光吸收剂、蜡等。
可以使用已知通常用于涂料的任何类型的溶剂。溶剂的例子包括芳族烃例如甲苯、二甲苯、SOLVESSO100和SOLVESSO150；酯例如乙酸乙酯和乙酸丁酯；酮例如甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮、异佛尔酮；和水。根据溶解性、蒸发速率和安全性的考虑，来合适地从上述溶剂中选择所用的溶剂。上述溶剂可以单独使用或以任意组合的形式使用。
热辐射屏蔽涂料组合物含有在每个波长的太阳辐射强度下具有上述太阳辐射反射率的黑色颜料。它可有效地反射780-2100纳米波长区域内的构成太阳辐射主要热能的近红外辐射。由此，当该组合物用来形成太阳辐射屏蔽涂层膜时极其有效。
可以采用下述步骤制备本发明的涂料组合物。用本行业内通常用来分散颜料的机器，将上述黑色颜料混入分散颜料的树脂，例如碾压机、油漆搅拌器、球磨机、分散或沙磨机，来制备分散有颜料的糊剂。然后，将上述粘合剂、蜜胺树脂和/或嵌段异氰酸酯、添加剂、溶剂和其他加入到糊剂中，以提供出涂料组合物。
可以采用本行业内通常已知的各种涂布技术和设备施涂本发明的涂料组合物，包括例如浸涂、刷涂、辊涂、涂胶辊涂、压力喷涂、液压喷涂、幕淌涂机、滚筒幕涂机、模涂机等。根据所用基材的最终用途，可以合适地选择涂布技术。
本发明的热辐射屏蔽板是带有由本发明涂料组合物形成的涂层膜的板。其上形成的涂层膜的厚度可以随所用涂料组合物的类型和最终用途而变，但是干燥厚度通常为5-300微米。
能够施加本发明热辐射屏蔽涂料组合物的基材的材料类型没有特别限制，可包括例如金属、塑料、无机物等。金属的例子包括铝、铁、镀锌的钢、镀铝-锌的钢、不锈钢、锡等。塑料的例子包括丙烯酸酯类、氯乙烯、聚碳酸酯、ABS、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚烯烃等。无机物的例子包括例如JIS A 5422和A5430中提到的陶瓷、玻璃等。
上述基材可以进行表面处理，以改善其粘合性或耐腐蚀性。此外，其上还可以施加底漆。基材底面上也可以施加底面涂层。
图1是采用在本发明实施例和对比例中获得的涂料组合物而形成的各涂层膜的热辐射屏蔽特性图；图2是用来评价各涂层膜的热辐射屏蔽能力的仪器的示意图；图3是本发明实施例和对比例中的黑色颜料的光谱反射率分布图；图4是采用在本发明实施例和对比例中获得的涂料组合物而形成的涂层膜的光谱反射率分布图。
优选实施例黑色颜料提供下述颜料用作黑色颜料。
(1)黑色颜料A煅烧的复合氧化物颜料，含有75％(重量)Fe2O3和25％(重量)Cr2O3。
(2)黑色颜料B煅烧的复合氧化物颜料，含有40％(重量)Fe2O3和60％(重量)Cr2O3。
(3)黑色颜料C煅烧的复合氧化物颜料，含有80％(重量)Fe2O3和20％(重量)Mn2O3。
(4)黑色颜料D煅烧的复合氧化物颜料，含有15％(重量)的Fe2O3、25％(重量)Cr2O3、15％(重量)Mn2O3和45％(重量)NiO。
(5)黑色颜料E煅烧的复合氧化物颜料，含有63％(重量)Cr2O3、5％(重量)MnO2和32％(重量)CuO。
(6)黑色颜料F煅烧的复合氧化物颜料，含有59％(重量)Cr2O3和41％(重量)CuO。
(7)黑色颜料G煅烧的复合氧化物颜料，含有54％(重量)Fe2O3、28％(重量)MnO2和18％(重量)CuO。
(8)黑色颜料H碳黑颜料(商品号“Monarch1300”,Cabot Co.生产)。
测量上述每种黑色颜料的光谱反射率。确切地说，将每种颜料以20-40份(重量)的浓度(每小时)分散入粘合剂中，获得涂层膜(20-40微米厚)，该膜随后用Hitachi Seisakusho分光光度计(型号U-3500)进行测量。
图3示出了颜料A、D、E和H的光谱反射率分布图。颜料A和D对于780-2100纳米近红外线区域表现出高反射率。
根据上述测得的对于780-2100纳米波长区域内的反射率，由JIS A5759中所述的步骤可计算出每种黑色颜料的太阳辐射反射率。算得的每种颜料对太阳辐射的反射率如下所述黑色颜料A:54％；黑色颜料B:48％；黑色颜料C:21％；黑色颜料D:20％；
黑色颜料E:7％；黑色颜料F:6％；黑色颜料G:5％；黑色颜料H:1％。
实施例1涂料组合物的制备将107份(重量)甲基丙烯酸甲酯基的丙烯酸树脂(不挥发物含量25％)和80份(重量)黑色颜料A装入一个容器内，在搅拌至均匀的条件下进行混合。接着，将形成的混合物转移入油漆搅拌器，使其分散2小时。搅拌下将127份(重量)粉末状聚1,1-二氟乙烯、110份(重量)上述丙烯酸树脂和76份(重量)异佛尔酮加入到上述分散体中制备涂料组合物。
测试片的制备由下述步骤制备测试片。用杆涂布器将上面获得的涂料组合物施加到0.8毫米厚的铝片基材上，得到干膜厚度为20微米，然后250℃干燥2分钟形成涂层膜。
涂层膜的评价对于Munsell体系规格，用Suga Tester Co.Ltd制造的Hunter色差仪测量测试片上的涂层膜，对于光泽，用Suga Tester Model UGK-5K光泽仪测量。也测量了光谱反射率，以计算太阳辐射反射率。采用Hitachi Model U-3500分光光度计测量光谱反射率，其中将主要含有硫酸钡的高反射率白色涂层用作基准物(反射率为100％)。
根据这样测得的光谱反射率，以与上述黑色颜料所用的相同的方式，计算涂层膜的太阳辐射反射率。测量结果如表1所示。
热辐射屏蔽能力的评价用图2所示的测试仪10评价上述测试片的热辐射屏蔽能力。参看图2，测试片1以使其涂层膜朝上的方式装到聚苯乙烯泡沫箱7的顶部。测试片1被位于其上方的白炽灯2照射。用分别位于测试片1底部下方和测试箱7内的温度传感器3和4测量温度。记录仪5用来记录测得的温度。
白炽灯2通过电源6供应电而发亮。
测得测试片1的尺寸为320毫米×230毫米。用作测试箱7的是聚苯乙烯泡沫箱，测得其尺寸为350毫米×250毫米×250毫米，壁厚30毫米。测试片1和白炽灯2间距150毫米，间距为距离8。
Tabai-Espec Model RT-10热记录仪用作记录仪5。Toshiba反射灯RF110V/200W用作白炽灯2。在恒温室内控制在20℃、无风条件下进行测试。温度测量的结果如图1所示。表1显示了达到饱和时的温度。
实施例2-4按照实施例1的步骤制备涂料组合物，不同在于使用表1规定的黑色颜料。使用这些涂料组合物中的每一种，按照实施例1的步骤评价测试片上形成的涂层膜和测试片的太阳辐射屏蔽能力。结果如表1所示。实施例4的温度测量结果如图1所示。
实施例5重复实施例4的步骤制备测试片，并评价其上形成的涂层膜。然而，在太阳辐射屏蔽能力的评价中，测试片受到室外天然的太阳辐射而不是白炽灯。结果如表1所示。
实施例6分别使用氧化钛(二氧化钛)、氧化铁、钴蓝和钛酸铬黄代替黑色颜料A，以与实施例1相似的方式，制备着色的涂料组合物1、2、3和4。接着，着色的涂料组合物1-4与实施例4的黑色涂料组合物混合，制备具有以下Munsell体系规格的灰色涂料组合物H(色彩)=0.19B,V(值)=3.43和C(色度)=0.48。使用该灰色涂料组合物，按照实施例1的步骤，评价测试片上形成的涂层膜和测试片的太阳辐射屏蔽能力。涂层膜的光谱反射率分布如图4所示。
实施例7将实施例6中制备的着色涂料组合物1-4与实施例4的黑色涂料组合物混合，制备具有以下Munsell体系规格的蓝色涂料组合物H=0.43PB,V=3.55和C=0.81。使用该蓝色涂料组合物，按照实施例1的步骤，评价测试片上形成的涂层膜和测试片的太阳辐射屏蔽能力。
实施例8将实施例6中制备的着色涂料组合物1-4与实施例4的黑色涂料组合物混合，制备具有以下Munsell体系规格的铁锈色涂料组合物H=2.05YR,V=2.84和C=6.01。使用该铁锈色涂料组合物，按照实施例1的步骤，评价测试片上形成的涂层膜和测试片的太阳辐射屏蔽能力。
实施例9按照实施例1的步骤制备测试片，不同在于将涂料组合物施加到镀锌的钢板上，评价其上形成的涂层膜和测试片的太阳辐射屏蔽能力。
实施例10按照实施例1的步骤制备测试片，不同在于将涂料组合物施加到80微米厚的干膜上，评价其上形成的涂层膜和测试片的太阳辐射屏蔽能力。
实施例11将195份(重量)聚酯树脂(不挥发物含量65％)和80份(重量)黑色颜料A装入一个容器内，在搅拌至均匀的条件下进行混合。接着，将形成的混合物转移入油漆搅拌器，使其分散2小时。搅拌下将78份(重量)甲基化蜜胺树脂(不挥发物含量70％)、83份(重量)环己酮加入到上述分散体中制备涂料组合物。用该涂料组合物，按照实施例1的步骤评价测试片上形成的涂层膜和测试片的太阳辐射屏蔽能力。
实施例12按照实施例11的步骤制备涂料组合物，不同在于另外加入5％(重量)浓度的消光剂(Nippon Silica Co.Ltd的NIPSIL E-200)。用该涂料组合物，按照实施例1的步骤评价测试片上形成的涂层膜和测试片的太阳辐射屏蔽能力。
对比例1-4按照实施例1的步骤制备涂料组合物，不同在于将黑色颜料的类型由A改为表2内规定的类型。用这些涂料组合物中的每一种，按照实施例1的步骤评价测试片上形成的涂层膜和测试片的太阳辐射屏蔽能力。对比例1的测试片的热辐射屏蔽性能如图1所示。
对比例5按照实施例1的步骤制备测试片，不同在于将黑色颜料的类型由A改为E，并评价其上形成的涂层膜。然而，在评价太阳辐射屏蔽能力中，测试片受到室外天然的太阳辐射，而不是白炽灯。
对比例6按照实施例6的步骤制备灰色涂料组合物，不同在于使用对比例1的黑色涂料组合物。用该灰色涂料组合物，按照实施例1的步骤评价测试片上形成的涂层膜和测试片的太阳辐射屏蔽能力。涂层膜的光谱反射率分布如图4所示。
对比例7按照实施例7的步骤制备蓝色涂料组合物，不同在于使用对比例1的黑色涂料组合物。用该蓝色涂料组合物，按照实施例1的步骤评价测试片上形成的涂层膜和测试片的太阳辐射屏蔽能力。
对比例8按照实施例8的步骤制备铁锈色涂料组合物，不同在于使用对比例1的黑色涂料组合物。用该铁锈色涂料组合物，按照实施例1的步骤评价测试片上形成的涂层膜和测试片的太阳辐射屏蔽能力。
对比例9按照实施例1的步骤制备涂料组合物，不同在于将对比例1的黑色涂料组合物施加到镀锌钢片上。用该涂料组合物，按照实施例1的步骤评价测试片上形成的涂层膜和测试片的太阳辐射屏蔽能力。
对比例10按照实施例1的步骤制备涂料组合物，不同在于将对比例1的黑色涂料组合物施加到80微米厚的干膜上。用该涂料组合物，按照实施例1的步骤评价测试片上形成的涂层膜和测试片的太阳辐射屏蔽能力。
对比例11按照实施例11的步骤制备涂料组合物，不同在于将黑色颜料的类型由A改为E。用该涂料组合物，按照实施例1的步骤评价测试片上形成的涂层膜和测试片的太阳辐射屏蔽能力。
对比例12按照对比例11的步骤提供涂料组合物，不同在于另外加入5％(重量)浓度的消光剂(Nippon Silica Co.Ltd的NIPSIL E-200)。用该涂料组合物，按照实施例1的步骤评价测试片上形成的涂层膜和测试片的太阳辐射屏蔽能力。
表1
表2
图1是说明实施例1-4和对比例1的测试片所获得的温度分布图。如图1所示，使用任一个测试片，测试片背面的温度或测试箱内的温度都随时间延长而升高，而且经过一段时间后达到饱和。实施例1或4的测试片背面的饱和温度比对比例1的测试片背面约低29℃或13℃。放入实施例1或4的测试片时，测试箱内饱和温度也比放入对比例1的测试片时低约6℃或3℃。
所获得的不同测试片的饱和温度如表1和2所示。从表1和2所示结果可以看出，黑色颜料A、B、C和D对于780-2100纳米波长区域内太阳辐射表现出不低于8％的反射率。含有这种黑色颜料的涂料对于780-2100纳米波长区域内太阳辐射的反射率也比对比涂料高。
使用任一实施例的测试片，都可观察到基材(测试片)背面或测试箱内的饱和温度比使用相应对比例的测试片(涂层膜色彩)低。尤其，该测试箱内饱和温度的差异随相应涂层膜的颜色而变，而且当颜色较暗时，该差异变大，约为2-9℃。在建筑物例如房屋或仓库中，该温度差对居住空间的舒适性、室内空气调节效率和物品的储藏有很大作用。由此证实了实施例的涂层膜具有优秀的热或太阳辐射屏蔽能力。
由于本发明涂料组合物含有特定的黑色颜料成分，所以它能够提供具有优秀热辐射屏蔽能力的涂层膜。
权利要求
1．一种含有黑色颜料的热辐射屏蔽涂料组合物，所述黑色颜料对于780-2100纳米波长区域太阳辐射的反射率不低于8.0％。
2．如权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于所述黑色颜料对于400-700纳米可见光区域内任意波长的辐射的反射率不高于15％。
3．如权利要求1或2所述的涂料组合物，其特征在于所述黑色颜料是含有总量为20-100％(重量)的Fe2O3、Cr2O3和/或Mn2O3的煅烧颜料。
4．如权利要求1-3中任一项所述的涂料组合物，其特征在于所述黑色颜料的含量不低于0.1％(重量)。
5．如权利要求1-4中任一项所述的涂料组合物，其特征在于所述黑色颜料的含量不低于0.5％(重量)，以所有颜料的总重量为基准。
6．如权利要求1-5中任一项所述的涂料组合物，其特征在于其含有聚酯、丙烯酸、含氟或含氯树脂作为粘合剂成分。
7．如权利要求6所述的涂料组合物，其特征在于其还含有蜜胺树脂和/或嵌段异氰酸酯。
8．一种热辐射屏蔽板，它用权利要求1-7中任一项所述的涂料组合物涂布。
全文摘要
本发明揭示了一种含有黑色颜料的热辐射屏蔽涂料组合物。它对于780－2100纳米波长区域内太阳辐射的反射率不低于8.0%;黑色颜料对于400－700纳米可见光区域内的任意波长辐射,优选表现出不高于15%的反射率。
文档编号C09D5/00GK1312340SQ0110475
公开日2001年9月12日 申请日期2001年2月22日 优先权日2000年2月22日
发明者石原良治, 水谷启太, 藤井畅人 申请人:日本油漆株式会社