JPH10168352A

JPH10168352A - 耐熱塗料組成物

Info

Publication number: JPH10168352A
Application number: JP8335787A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shinko; 貴史新子; Katsuto Nakatsuka; 勝人中塚
Original assignee: Nittetsu Mining Co Ltd
Current assignee: Nittetsu Mining Co Ltd
Priority date: 1996-12-16
Filing date: 1996-12-16
Publication date: 1998-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】使用温度が３５０℃以上６００℃以下という
高い温度でも色あせたりしない、耐熱性でかつ耐候性の
優れた塗膜を得ることができる耐熱性塗料組成物を提供
すること。【解決手段】３５０℃以上６００℃以下の高温度にお
いて変形や着色を起こさない材質の粉体核粒子の表面に
複数の屈折率の異なる光干渉性多層被膜を有する粉体か
らなる耐熱性顔料を、透明被覆膜を与えるビヒクルの溶
媒溶液又はビヒクルとともに溶媒に分散してなることを
特徴とする耐熱塗料組成物。好ましくは、前記多層被膜
の少なくとも１層が無機金属化合物や金属からなり、ま
た透明被覆膜を与える媒体が純シリコン樹脂、フッ素樹
脂またはシリコン変性樹脂から選ばれる１の樹脂からな
る耐熱塗料組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高い温度に耐える
塗布膜を与える耐熱塗料組成物に関し、特に３５０℃以
上の高い温度に耐え、かつ耐候性、耐光性に富む塗布膜
を与えることができる、耐熱、耐候、かつ耐光性である
塗料組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、塗料を使用して塗膜を形成する場
合、その使用箇所が温度が高い場所であるときには、そ
の温度に耐えられるような耐熱塗料が使用されている。
ところで、耐熱用あるいは耐候性用の用途で開発した塗
料組成物を用いても、該塗料組成物の塗布によって得た
塗膜の耐熱温度が一般的に低い。その原因は、その塗料
組成物に使用する顔料が高温において熱安定性が低いこ
とにある。例えば有機顔料では３００℃以上で変色或い
は酸化燃焼してしまう。また、比較的熱安定の高い無機
顔料でも熱変質を起こし易く、添加物や接着物質との反
応により変色したり、色あせることも多い。さらに、日
光に長期間暴露した場合には、色あせることも多い。塗
料組成物は、通常の場合無機顔料あるいは有機顔料を、
被膜形成剤である媒体（ビヒクル）を溶解している溶媒
に分散したものからなるが、これまでの顔料を用いた塗
料においては、それに含有させる顔料自体が３５０℃以
上の温度で色調が安定なものはなかった。

【０００３】従来、耐熱塗料組成物において、耐熱塗料
用の媒体（ビヒクル）を、その使用温度で分類すると、
使用温度が１６５℃付近までは、有機系媒体とシリコー
ン変性有機系媒体が使用することができ、使用温度が３
１６℃付近までは、シリコーン変性アルミニウム媒体又
はシリコーン媒体と熱安定性着色顔料が使用することが
でき、使用温度が４２４℃付近までは、シリコーン媒体
とアルミニウム顔料又はシリコーン媒体と黒色・灰色顔
料が使用することができ、使用温度が５３８℃付近まで
は、シリコーン媒体とアルミニウム顔料が使用すること
ができ、使用温度が６５０℃付近までは、シリコーン変
性アルミニウム媒体が使用することができるとされてお
り、６５０℃以上ではもはや耐熱媒体は使用することが
できず、セラミック塗装によるほかはないとされてい
る。

【０００４】一方、本発明者らは先に、金属又は金属化
合物粉体を核粒子として、該核粒子を金属アルコキシド
溶液中に分散し、該金属アルコキシドを該核粒子の表面
において加水分解するとにより、前記核粒子の表面に金
属酸化物の皮膜を形成し、さらに前記金属酸化物の被膜
を形成した粒子を前記金属アルコキシドとは異なった金
属の金属アルコキシド溶液中に分散し、該金属アルコキ
シドを該粒子の表面において加水分解する方法を繰り返
して前記核粒子の上に複数の異なった金属酸化物の被膜
を形成する方法を発明し特許出願した（特開平６−２２
８６０４号公報）。また、本発明者らは前記の多層金属
酸化物被膜を有する粉体をさらに改良し、金属酸化物被
膜のみではなく、金属酸化物被膜と金属被膜とを交互に
複数層有するようにした多層被膜を有する粉体も発明し
た（特開平７−９０３１０号公報）。また、同様に金属
又は金属化合物粉体の表面に金属酸化物の多層被膜を形
成させるが、金属酸化物膜を多層被覆した粉体を熱処理
して、より緻密で安定した金属酸化物多層被膜を有する
粉体を製造することに関する特許を出願した（特願平７
−８０８３２号）。

【０００５】前記金属粉体又は金属化合物粉体の表面に
金属酸化物の被覆膜を形成するために金属アルコキシド
を原料として使用する方法では、金属アルコキシドは高
価な化合物である関係で、それを用いて開発した製品の
価格も当然高価なものとなるので、製品の用途が非常に
限定される。この弱点を克服するため、本発明者らは、
核となる粉体粒子、あるいは下地となる被覆膜が耐酸性
や耐アルカリ性の場合には、金属塩水溶液から、より強
い酸やアルカリの添加による加水分解により、金属水酸
化物の沈殿を生成させ、該金属水酸化物で金属酸化物の
均一な被覆膜を形成することができる技術を開発し特許
を出願した。さらに、本発明者らは最近、見かけ比重が
０．１〜２．８と広い範囲の無機物質や有機物質からな
る粉体表面に屈折率の異なる多層の被覆膜を形成するこ
とにより多層被膜からの反射光の干渉波形を調整し、染
料や顔料を用いずとも青、緑、黄色などの安定な色調の
着色粉体が得られることを見出し特許出願した。該発明
により、有機溶媒のような１．０より低い比重の溶媒中
にも安定に分散できる着色粉体が得られるようになっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】高温熱処理装置、高温
反応装置や高温溶解装置など高温状態で長時間使用する
生産設備、高温暖房機、調理用器具など高温状態で長時
間使用する汎用設備などにおいて、前記装置や器具の酸
化に対する保護や美観保持の目的のために、装置や器具
が高温状態にさらされる部位に塗装を施こす必要性は多
い。このため、長時間高温状態にさらされても変・褪色
しない塗料が望まれている。また、長時間戸外で使用す
る設備や器具に施こされる塗装には耐候性や耐光性の塗
料が望まれる。本発明は、使用温度が３５０℃以上６０
０℃以下という高い温度でも色あせたりしない、耐熱性
でかつ耐候性の優れた塗膜を得ることができる塗料組成
物を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題の解決手段を検
討している中に、先に本発明者が発明した多層被覆膜粉
体においては、光干渉膜を形成する多層被覆膜を構成す
る金属酸化物膜あるいは金属膜を構成する物質が熱に安
定であるため、この光干渉膜を形成する多層被覆膜が熱
に安定であり、その結果前記の多層被覆膜粉体を用いれ
ば耐熱用の塗料組成物を得ることができるのではないか
ということを着想し、それを基礎して研究を進めること
により、本発明に到達した。すなわち、本発明は、以下
の手段により前記の課題を解決した。（１）３５０℃以上６００℃以下の高温度において変形
や着色を起こさない材質の粉体核粒子の表面に複数の屈
折率の異なる光干渉性多層被膜を有する粉体からなる顔
料を透明被覆膜を与えるビヒクルの溶媒溶液又はビヒク
ルとともに溶媒に分散してなることを特徴とする耐熱塗
料組成物。

【０００８】（２）前記光干渉性多層被膜の少なくとも
１層が無機金属化合物層であることを特徴とする前記
（１）に記載の耐熱塗料組成物。（３）前記光干渉性多層被膜の少なくとも１層が金属層
または合金層であることを特徴とする前記（１）に記載
の耐熱塗料組成物。（４）前記透明被覆膜を与える媒体が純シリコン樹脂、
フッ素樹脂またはシリコン変性樹脂から選ばれる１の樹
脂からなることを特徴とする前記（１）に記載の耐熱塗
料組成物。

【０００９】本発明の骨子は、粉体核粒子の表面に複数
の屈折率の異なる光干渉性多層被膜を設けることにより
色を有するようにした顔料は、温度によって該粉体核粒
子の形および該多層被膜の各層の屈折率と膜厚が大きく
変わらなければ色は変化せず、各層の屈折率と膜厚の温
度変化は少ないので高温まで色は変化せず、従って、３
５０℃以上６００℃以下の高温度においても安定な色調
が保たれることにある。また、本発明の前記顔料は、日
光に長期間暴露されても粉体核粒子の形および多層被膜
の各層の屈折率と膜厚が変わらないので色調は変化しな
い。そのために、通常熱安定の高い金属酸化物や金属そ
のものを使用すればよく、熱安定性や化学安定性の低い
有色物質（染料や有機顔料）を使用しなくてもよい点に
優れた利点がある。

【００１０】本発明において、顔料粉体の核を構成する
粉体核粒子は、有機物でも無機物でもよいが、３５０℃
以上６００℃以下の高温度において変形や着色を起こさ
ないものであることが要求されることから、無機物が好
ましく、有機物としてはかなり限定されたものとなる。
また、粉体核粒子の見かけ比重は特に限定されるもので
はなく、粘度の低い塗料では、媒体中に分散させる顔料
の分散安定性を良くするために、媒体となる有機溶媒に
近い、低い見かけ比重をもつ粉体核粒子を使用すること
が望ましい。

【００１１】本発明において、前記無機性物質からなる
粉体核粒子を構成する無機性物質としては、鉄、ニッケ
ル、クロム、チタン、アルミニウム等の金属、また鉄−
ニッケルや鉄−コバルト合金等の金属合金、さらには鉄
・ニッケル合金窒化物や鉄・ニッケル・コバルト合金窒
化物、また無機化合物の各種、例えば、金属酸化物とし
ては例えば鉄、ニッケル、クロム、チタン、アルミニウ
ム、ケイ素（この場合ケイ素は金属に分類するものとす
る）等の酸化物の他、カルシウム、マグネシウム、バリ
ウム等のアルカリ土類金属酸化物あるいはこれらの複合
酸化物、粘土類、ガラス類等が挙げられる。特に見かけ
比重の小さい粉体核粒子としては、シラスバルーン（中
空ケイ酸粒子）などの無機中空粒子、微小炭素中空球
（クレカスフェアー）、シリカ微小中空球、炭酸カルシ
ウム微小中空球、などが挙げられる。

【００１２】粉体核粒子の表面に複数の屈折率の異なる
光干渉性多層被膜を設けて着色した顔料において、粉体
核粒子の材質として有機性物質からなる粉体を使用する
ことはできる。本発明の粉体核粒子を構成する有機性物
質としては、天然および合成の高分子化合物が挙げられ
る。しかしながら、多くの天然および合成の高分子化合
物は３５０℃以上（６００℃以下）の高温度にさらされ
ると変形や酸化変色を起こすので使用できない。架橋処
理した耐熱性の縮合性高分子化合物、例えば、ポリアミ
ド樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂
などの中に使用に適するものを見いだすことができる。
粉体核粒子は不均一な形状の粉体でも良いが、球形の粉
体であることが好ましい。

【００１３】本発明の顔料粉体において、粉体核粒子の
表面に形成される複数の被膜層は、それらの屈折率が互
いに異なるものであることが必要であり、それらの被膜
層を構成する材料は無機金属化合物、金属または合金、
および有機物のうちから任意に選択することが望まし
い。被膜層を構成する無機金属化合物としては、その代
表的なものとして金属酸化物が挙げられ、具体例として
例えば鉄、ニッケル、クロム、チタン、アルミニウム、
ケイ素、カルシウム、マグネシウム、バリウムなどの酸
化物、あるいはこれらの複合酸化物が挙げられる。さら
に、金属酸化物以外の金属化合物としてはフッ化マグネ
シウム、鉄窒化物などの金属窒化物、金属炭化物などが
挙げられる。被膜層を構成する金属単体としては金属
銀、金属コバルト、金属ニッケル、金属鉄などが挙げら
れ、金属合金としては鉄・ニッケル合金、鉄・コバルト
合金、鉄・ニッケル合金窒化物、鉄・ニッケル・コバル
ト合金窒化物などが挙げられる。

【００１４】被膜層を構成する有機物としては、核を構
成する上記の有機物と同一でも異なってもよく、特に限
定されるものではないが、好ましくは樹脂である。樹脂
の具体例としては、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、
エポキシ樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。このよ
うに、被膜層を構成する材料として種々の材料を使用す
ることができるが、それらの材料の組合せは各被膜層の
屈折率を考慮した上で、顔料や塗料の種類、目的、被塗
布物、耐熱性、耐光性などに応じて適宜選択することが
必要である。本発明の顔料粉体の粒径は、特に限定され
ず、目的に応じて適宜調整することができるが、通常は
０．０１μｍ〜数ｍｍの範囲である。

【００１５】また、前記複数の被膜層を構成する各単位
被膜層は、特定の同一波長の干渉反射ピークまたは干渉
透過ボトムを有するように各単位被膜層の膜厚を設定し
たものであることが望ましい。さらに好ましくは、各単
位被膜層の膜厚の設定は、下記式（Ｉ）：Ｎ×ｄ＝ｍ×λ／４（Ｉ）〔但し、Ｎは複素屈折率、ｄは基本膜厚、ｍは整数（自
然数）、λは前記干渉反射ピークまたは干渉透過ボトム
の波長を表し、Ｎは下記式（II）：Ｎ＝ｎ＋ｉκ （II）（ｎは各単位被膜層の屈折率、ｉは複素数、κは減衰係
数を表す）〕を満たす基本膜厚とし、屈折率の減衰係数
κによる位相ずれ、膜界面での位相ずれ、屈折率の分散
および粒子形状に依存するピークシフトからなる関数よ
り、各単位被膜層が前記特定の同一波長の干渉反射ピー
クまたは干渉透過ボトムを有するように、該各単位被膜
層の実膜厚を補正したものである。

【００１６】本発明の耐熱塗料組成物の特徴は、前記粉
体核粒子の表面に複数の屈折率の異なる光干渉性多層被
膜を設けて着色した顔料は、該多層被膜の各層の屈折率
と膜厚が変わらなければ色は変化せず、各層の屈折率と
膜厚の温度変化は少ないので、該顔料を含んでなる塗料
は高温まで色は変化せず３５０℃以上６００℃以下の高
温度においても安定な色調が保たれることにある。ま
た、本発明の前記顔料を含んでなる塗料は、日光に長期
間暴露されても該顔料の多層被膜の各層の屈折率と膜厚
が変わらないので顔料の色調は変化しない。

【００１７】本発明の耐熱塗料組成物に用いられる顔料
粉体が耐熱性であるためには、粉体核粒子および粉体核
粒子の表面に被覆する光干渉性多層被膜は、高温状態に
長期間置かれても変形および変色しないことが必要であ
る。高温状態において変形しないためには、前記有機物
として挙げた樹脂類は架橋するなどして変形しないよう
にする必要がある。また、架橋しなくても材質的に分解
や変質しないような安定なものであることが望ましい。
このような好ましい樹脂としては、純シリコン樹脂、フ
ッ素樹脂またはシリコン変性樹脂が挙げられる。また、
粉体核粒子として、比重が１．０より小さく、かつ高温
状態に長期間置かれても変形および変色しないものとし
て、その中で好ましいものとしては、シラスバルーン
（中空ケイ酸粒子）などの無機中空粒子、微小炭素中空
球（クレカスフェアー）、シリカ微小中空球、炭酸カル
シウム微小中空球、などが挙げられる。また、樹脂とし
てはフタル酸イミド樹脂などが挙げられる。前記耐熱性
粉体核粒子の体積熱膨張係数は１０^-4／Ｋ^-1の程度であ
り、前記耐熱性有機性被膜の体積熱膨張係数は１０^-4／
Ｋ^-1の程度であり、また無機性被膜の体積熱膨張係数は
１０^-5／Ｋ^-1の程度であり、かつ粉体核粒子および各層
の被膜の熱膨張は相対的な変化であるので、かかる程度
のディメンジョンの変化によっては光干渉性多層被膜を
設けて着色した顔料の色は変化しない。

【００１８】本発明の耐熱性塗料組成物は、粉体核粒子
の表面に複数の屈折率の異なる光干渉性多層被膜を設け
て着色した顔料を媒体（ビヒクル）と溶剤および乾燥促
進剤などを混合して塗料組成物とする。本発明の耐熱性
塗料組成物に使用する耐熱性の媒体（樹脂）としては、
純シリコン樹脂、フッ素樹脂の他、アルキッド樹脂、エ
ポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹
脂などの一般塗料用に使用する樹脂をシリコン変性して
耐熱性にしたものが挙げられる。本発明の耐熱性塗料組
成物に使用する溶剤は、一般塗料用に使用する溶剤を使
用することができ、特に制限されない。通常塗料用に使
用する溶剤としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、
ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ベンジン、ケロシンな
どの炭化水素系溶剤、メタノール、エタノール、イソプ
ロパノール、ブタノールなどのアルコール系溶剤、アセ
トン、ＭＥＫ、メチル・イソブチルケトンなどのケトン
系溶剤、メチルアセテート、エチルアセテート、ブチル
アセテートなどのエステル系溶剤などを挙げることがで
きる。また、乾燥促進剤としては、オクチル酸鉛、シラ
ンカップリング剤、チタンカップリング剤などを挙げる
ことができる。

【００１９】前記粉体核粒子の表面に光干渉性多層被膜
を形成する方法としては、その形成する物質に応じて次
のような方法を挙げることができる。（１）有機物膜（樹脂膜）を形成する場合ａ．液相中での重合法核となる粒子を分散させて乳化重合させることにより、
その粒子の上に樹脂膜を形成させる方法などが使用でき
る。また、インシッチューな重合法が使用できる。しか
しながら、本発明の耐熱性顔料用には、重合性有機物膜
を使用することは困難であろう。ｂ．気相中での製膜法としては、化学的気相沈着法（Ｃ
ＶＤ）や物理的気相沈着法（ＰＶＤ）などが使用でき
る。

【００２０】（２）無機金属化合物膜を形成する場合ａ．液相中での固相析出法核となる粒子を金属アルコキシド溶液中に分散し、金属
アルコキシドを加水分解することにより、その粒子の上
に金属酸化物膜を形成する方法が好ましく、緻密な金属
酸化物膜を形成することができる。この方法により多層
金属酸化物被膜粉体を製造する方法は、特開平６−２２
８６０４号公報や特開平７−９０３１０号公報に記載さ
れている。金属アルコキシドとしては、亜鉛、アルミニ
ウム、カドミウム、チタン、ジルコニウム、タンタル、
ケイ素等必要な金属酸化物に対応する金属のアルコキシ
ドが選択される。金属酸化物膜が形成された粉体は、溶
液から取り出し乾燥すると、強固な金属酸化物膜が得ら
れる。乾燥は真空乾燥することが好ましい。なお、無機
粉体が核粒子の場合、さらに真空あるいは不活性雰囲気
中で２００〜８００℃で０．５〜６時間熱処理すると、
さらに強固な膜となり好ましい。

【００２１】前記金属酸化物膜を形成した粒子の上に
は、苛性アルカリ、アンモニアまたは尿素等の強い加水
分解剤を用い（金属アルコキシドより安価な金属塩を原
料として、）金属酸化物膜を形成する方法により金属水
酸化物あるいは金属酸化物を粉体粒子のまわりに析出さ
せることができる。このような場合において粉体粒子の
表面に金属酸化物膜を析出させる別の方法は、硫酸チタ
ンや硫酸ジルコンのように、加熱により分解してチタン
酸化物やジルコン酸化物を析出させるような金属塩を原
料とし、これら金属塩の水溶液中に粉体粒子を浸漬し、
加熱して分解させ、粉体粒子のまわりに金属酸化物膜を
析出させることにより被覆膜を形成することができる。ｂ．気相中での製膜法（ＣＶＤ）（ＰＶＤ）金属酸化物等は、周知の化学蒸着法或いは物理蒸着法の
手段によりその薄膜を形成することができる。

【００２２】（３）金属膜あるいは合金膜を形成する場
合ａ．液相中での金属塩の還元法金属塩水溶液中で金属塩を還元して金属を析出させて金
属膜を形成する、いわゆる化学メッキ法が使用される。ｂ．気相中での製膜法（ＣＶＤ）（ＰＶＤ）金属の真空蒸着などにより、粒子の表面に金属膜を形成
することができる。またスパッタリング法によって設け
ることもできる。しかしながら、スパッタリング法にお
いては、粉体に金属蒸気が均一に当たらず、各粉体ごと
に被覆される膜厚が異なるという欠点がある。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に一例として、高屈折率の金属
酸化物と低屈折率の金属酸化物の交互多層膜を形成する
方法について具体的に説明する。まず、高屈折率の金属
酸化物の被膜を形成する方法としては、チタンあるいは
ジルコニウムなどのアルコキシドを溶解したアルコール
溶液に粉体核粒子を分散し、攪拌させながら水とアルコ
ール及び触媒の混合溶液を滴下し、前記アルコキシドを
加水分解することにより、粉体核粒子表面に高屈折率膜
として酸化チタン膜あるいは酸化ジルコニウム膜を形成
する。その後、この粉体を固液分離し、乾燥後、熱処理
を施す。乾燥手段としては、真空加熱乾燥、真空乾燥、
自然乾燥のいずれでもよい。また、雰囲気調整しながら
不活性雰囲気中で噴霧乾燥機などの装置を用いることも
可能である。熱処理は、酸化しない皮膜組成物は空気中
で、酸化しやすい皮膜組成物は不活性雰囲気中で、１５
０〜１１００℃（粉体核粒子が無機粉体の場合）または
１５０〜５００℃（粉体核粒子が無機粉体以外の場合）
で１分〜３時間熱処理する。

【００２４】続いて、低屈折率の金属酸化物の被膜を形
成する方法としては、ケイ素アルコキシドあるいはアル
ミニウムアルコキシドを溶解したアルコール溶液に、前
記の高屈折率膜を形成した粉体を分散し、攪拌させなが
ら水とアルコール及び触媒の混合溶液を滴下し、前記ア
ルコキシドを加水分解することにより、粉体核粒子表面
に低屈折率膜として酸化ケイ素あるいは酸化アルミニウ
ムの膜を形成する。その後、粉体を固液分離し、真空乾
燥後、前記と同様に熱処理を施す。この操作により、粉
体核粒子の表面に２層の、高屈折率の金属酸化物膜と低
屈折率の金属酸化物膜を有する粉体が得られる。図１
は、本発明の顔料粉体の概念的構造を示す断面図であっ
て、比重０．１〜２．８の粉体核粒子１を核とし、その
表面に２層の、屈折率の異なる被膜層２、３がそれぞれ
交互に設けられて４層の層が設けられている。

【００２５】また、本発明の粉体核粒子の表面に形成す
る屈折率の異なる交互被覆膜の各層の厚さを調整するこ
とにより特別の機能を与えることができる。例えば、粉
体核粒子の表面に、屈折率の異なる交互被覆膜を、次の
式（Ｉ）を満たすように、被膜を形成する物質の屈折率
ｎと可視光の波長の４分の１の整数ｍ倍に相当する厚さ
ｄを有する交互膜を適当な厚さと枚数設けると、特定の
波長λの光（フレネルの干渉反射を利用したもの）が反
射または吸収される。ｎｄ＝ｍλ／４（Ｉ）この作用を利用して、粉体核粒子の表面に目標とする可
視光の波長に対し式（Ｉ）を満たすような膜の厚みと屈
折率を有する酸化物膜を製膜し、さらにその上に屈折率
の異なる酸化物膜を被覆することを１度あるいはそれ以
上交互に繰り返すことにより可視光域に特有の反射ある
いは吸収波長幅を有する膜が形成される。このとき製膜
する物質の順序は次のように決める。まず核となる有機
物の屈折率が高いときには第１層目が屈折率の低い膜、
逆の関係の場合には第１層目が屈折率の高い膜とするこ
とが好ましい。

【００２６】膜厚は、膜屈折率と膜厚の積である光学膜
厚の変化を分光光度計などで反射波形として測定、制御
するが、反射波形が最終的に必要な波形になるように各
層の膜厚を設計する。例えば、図２に示すように各単位
被膜の反射波形のピーク位置を精密に合わせると、染料
や顔料を用いずとも青、緑、黄色などの単色の着色粉体
とすることができる。

【００２７】ただし、実際の粉体の場合、粉体の粒径、
形状、膜物質および核粒子物質の相互の界面での位相ず
れ及び屈折率の波長依存性によるピークシフトなどを考
慮して設計する必要がある。例えば、核粒子の形状が平
行平板状である場合には、粒子平面に形成される平行膜
によるフレネル干渉は上記式（Ｉ）のｎを次の式（II）
のＮに置き換えた条件で設計する。特に、粉体の形状が
平行平板状である場合でも金属膜が含まれる場合には、
式（II）の金属の屈折率Ｎに減衰係数κが含まれる。な
お、透明酸化物（誘電体）の場合にはκは非常に小さく
無視できる。Ｎ＝ｎ＋ｉκ（ｉは複素数を表す）（II）この減衰係数κが大きいと、膜物質および核粒子物質の
相互の界面での位相ずれが大きくなり、さらに多層膜の
すべての層に位相ずれによる干渉最適膜厚に影響を及ぼ
す。

【００２８】これにより幾何学的な膜厚だけを合わせて
もピーク位置がずれるため、特に単色に着色する際に色
が淡くなる。これを防ぐためには、すべての膜に対する
位相ずれの影響を加味し、コンピュータシミュレーショ
ンであらかじめ膜厚の組合せが最適になるように設計す
る。さらに、金属表面にある酸化物層のための位相ずれ
や、屈折率の波長依存性によるピークシフトがある。こ
れらを補正するためには、分光光度計などで、反射ピー
クや吸収ボトムが最終目的膜数で目標波長になるよう最
適の条件を見出すことが必要である。

【００２９】球状粉体などの曲面に形成された膜の干渉
は平板と同様に起こり、基本的にはフレネルの干渉原理
に従う。したがって、着色方法も図２のように単色に設
計することができる。ただし曲面の場合には、粉体に入
射し反射された光が複雑に干渉を起こす。これらの干渉
波形は膜数が少ない場合には平板とほぼ同じである。し
かし、総数が増えると多層膜内部での干渉がより複雑に
なる。多層膜の場合もフレネル干渉に基づいて、反射分
光曲線をコンピュータシミュレーションであらかじめ膜
厚の組合せが最適になるよう設計することができる。特
に粉体核粒子表面への被膜形成の場合、粉体核粒子表面
とすべての膜に対する位相ずれの影響を加味し、コンピ
ュータシミュレーションであらかじめ膜厚の組合せが最
適になるよう設計する。

【００３０】前記本発明の塗料組成物を用いて被塗装体
に塗布する場合、塗料組成物中の顔料と媒体の含有量の
関係は、体積比で１：０．５〜１：１５である。媒体の
含有量が少な過ぎると塗布した膜が被塗装体に固着しな
い。また、多過ぎると顔料の色が薄くなりすぎ良い塗料
といえない。また、塗料組成物中の顔料および媒体を合
わせた量と溶剤の量の関係は、体積比で１：０．５〜
１：１０であり、溶剤の量が少な過ぎると塗料の粘度が
高く、均一に塗布できない。また、溶剤の量が多過ぎる
と塗膜の乾燥に時間を要し塗布作業の能率が極端に低下
する。

【００３１】また、被塗装体に塗料を塗布した際の塗膜
の色の濃度は、被塗装体の単位面積当たりに載った顔料
の量によって決まる。塗料が乾燥した後の被塗装体上の
本発明の多層膜被覆顔料の量が、面積密度で１平方メー
トルあたり１０〜１５０ｇであれば良好な塗装色が得ら
れる。面積密度が前記の値より小さければ被塗装体の地
の色が現れ、前記の値より大きくても塗装色の色濃度は
変わらないので不経済である。すなわち、ある厚さ以上
に顔料を被塗装体上に載せても、塗膜の下側の顔料にま
では光りが届かない。かかる厚さ以上に塗膜を厚くする
ことは、塗料の隠蔽力を越えた厚さであるので塗装の効
果がなく不経済である。ただし、塗膜の磨耗を考慮し、
塗膜の厚さが摩り減るため厚塗りする場合はこの限りで
はない。

【００３２】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。ただし、本発明はこの実施例のみに限定され
るものではない。

【００３３】実施例１（赤紫色の多層膜被覆粉体の製造方法）・１層目：シリカコーティングマグネタイト粉（平均粒径１．２μｍ）１０ｇをエタノ
ール１００ｍｌ中に分散した。これにシリコンエトキシ
ド粉６ｇと２９％アンモニア水８ｇ及び８ｇを添加し、
攪拌しながら５時間反応させた。反応後エタノールで希
釈し、濾過し、真空乾燥機で１１０℃８時間乾燥した。
乾燥後、回転式チューブ炉を用いて、窒素雰囲気で加熱
処理を６５０℃で３０分施してシリカコート粉体Ａを得
た。得られたシリカコート粉体Ａの膜厚は７５ｎｍであ
り、分散状態は非常に良かった。このシリカコート粉体
Ａを加熱処理した。

【００３４】・２層目：チタニアシリカコーティング得られたシリカコート粉体Ａ１０ｇに対しエタノール２
００ｍｌを加えて分散し、これにチタンエトキシド３．
５ｇを加えて攪拌する。これにエタノール３０ｍｌと水
３．５ｇの混合溶液を６０分かけて滴下した後、５時間
反応させ、１層目と同様に真空乾燥及び加熱処理を施
し、シリカチタニアコート粉体Ｂを得た。得られたシリ
カチタニアコート粉体Ｂは分散性が良く、それぞれ単粒
子であった。このシリカチタニアコート粉体Ｂはチタニ
ア膜の厚さは５５ｎｍであった。

【００３５】・３層目：シリカコーティングシリカチタニアコート粉体Ｂ１０ｇをエタノール１００
ｍｌ中に分散した。これにシリコンエトキシド６ｇと２
９％アンモニア水１１ｇ及び水８ｇを添加し、攪拌しな
がら５時間反応させた。反応後エタノールで希釈洗浄
し、濾過し、１層目と同様に８時間乾燥した。乾燥後、
回転式チューブ炉を用いて加熱処理を６５０℃で３０分
施してシリカコート粉体Ｃを得た。得られたシリカコー
ト粉体Ｃの膜厚は７８ｎｍであり、分散状態は非常に良
かった。

【００３６】・４層目：チタニアシリカコーティング得られたシリカコート粉体Ｃ１０ｇに対しエタノール２
００ｍｌを加えて分散し、これにチタンエトキシド３．
８ｇを加えて攪拌する。これにエタノール３０ｍｌと水
３．８ｇの混合溶液を６０分かけて滴下した後、５時間
反応させ、１層目と同様に真空乾燥及び加熱処理を施
し、シリカチタニアコート粉体Ｄを得た。得られたシリ
カチタニアコート粉体Ｄは分散性が良く、それぞれ単粒
子であった。このシリカチタニアコート粉体Ｄは分散性
が良く、それぞれ単粒子であった。また、その４層目の
チタニア膜の厚さは５７ｎｍであった。・顔料粉体の特性このようにして得られた多層膜被覆粉体は、反射ピーク
が３８０ｎｍで４０％で、７８０ｎｍで４５％であり、
鮮やかな赤紫色であった。さらにこの粉体の１０Ｏｅで
の磁化は１５３ｅｍｕ／ｇであった。

【００３７】（耐熱塗料の調製）純シリコン樹脂５０重
量部に、上記で得た赤紫色の多層膜被覆粉体を３０重量
部加え、さらにベンゼンを５０重量部加えて練り、均一
化して塗料組成物を得た。得られた塗料組成物をアルミ
ナセラミックス板に塗装した。塗布後乾燥し、得られた
塗膜の厚さは１２μｍであった。塗装した板は赤紫色で
あった。この塗布板を分光光度計で吸収波長を測定した
ところ、ピーク波長は７７０ｎｍであり、反射率は４８
％であった。さらにこの塗装した板を５００℃、２００
時間、酸素雰囲気中で保持した後、冷却し、塗布板を分
光光度計で吸収波長を測定したところ、ピーク波長は７
６８ｎｍであり、反射率は４９％であり、ほとんど変化
はなかった。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の染料や顔料を用いずとも、着色塗料組成物が得ら
れ、この塗料組成物を塗布して、３５０℃以上６００℃
以下の高温度でも変色や褪色しない塗膜が得られる。特
に、本発明では、種々の材質の３５０℃以上６００℃以
下の高温において変形や着色を起こさない粉体核粒子を
使用していても、その粒子の上に光干渉性多層被膜を設
けることにより、前記粉体核粒子とは異なる色をもち、
かつその色は熱により変色のしない顔料を用いているの
で、高温によって色の変わらない耐熱塗料組成物が与え
られ、それによって耐熱塗膜を容易に形成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の耐熱性塗料に用いられる顔料粉体の概
念的構造を示す断面図である。

【図２】単色に着色した粉体の多層膜を構成する各単位
被膜の反射強度の分光波形を示すグラフである。

【符号の説明】

１粉体核粒子２被膜層３被膜層

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｂ０５Ｄ 5/00 Ｂ０５Ｄ 5/00 Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３５０℃以上６００℃以下の高温度にお
いて変形や着色を起こさない材質の粉体核粒子の表面に
複数の屈折率の異なる光干渉性多層被膜を有する粉体か
らなる顔料を透明被覆膜を与えるビヒクルの溶媒溶液又
はビヒクルとともに溶媒に分散してなることを特徴とす
る耐熱塗料組成物。
【請求項２】前記顔料の光干渉性多層被膜の少なくと
も１層が無機金属化合物層であることを特徴とする請求
項１記載の耐熱塗料組成物。
【請求項３】前記光干渉性多層被膜の少なくとも１層
が金属層または合金層であることを特徴とする請求項１
記載の耐熱塗料組成物。
【請求項４】前記ビヒクルが純シリコン樹脂、フッ素
樹脂またはシリコン変性樹脂から選ばれる少なくとも１
つの樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の耐熱
塗料組成物。