JP5113606B2 - 屋根用制振塗料組成物及び屋根構造 - Google Patents

Description

本発明は、屋根用制振塗料組成物及びそれを用いた屋根構造に関する。

制振性を考慮した屋根構造としては、屋根材と下地材とを制振性接着剤を用いて接着した構造、折板の裏面側に制振シートを貼設した構造等が知られている（特許文献１及び２参照）。こうした屋根構造により、降雨時に金属製の屋根材にて発生する雨音が低減される。また、屋根材に塗布する塗料としては、マイカ等の鱗片状顔料を含有する塗料が知られている（特許文献３参照）。
特開２００５−００９２０５号公報 特開平１０−３０６５５０号公報 特開２００３−２３８８９７号公報

金属製の屋根材は、例えば粘土製の瓦といった屋根材に比して屋根の軽量化を図ることができるものの、環境温度等により温度変化し易い傾向にある。このような金属製の屋根材に屋根用制振塗料組成物を塗布することで形成される塗膜においては、屋根材の温度が伝わることで温度変化し易い。例えば季節によって屋根材の温度は変化することになる。このため、前記塗膜の制振性能における温度依存性が比較的大きい場合にあっては、雨音低減効果が発揮され難くなる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、屋根材の温度が変化したとしても雨音の低減効果が発揮され易い屋根用制振塗料組成物及び屋根構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の屋根用制振塗料組成物は、塗膜を形成する樹脂粒子が水系分散媒に分散した水系樹脂分散液と、前記塗膜の制振性を高めるためのマイカとを含有してなり、金属製の屋根材に塗布される屋根用制振塗料組成物であって、前記樹脂粒子はメタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルとの共重合体から形成されてなり、前記マイカは膨潤性マイカを含み、さらにトリオクチルメチルアンモニウムイオンを含有することを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の屋根用制振塗料組成物において、前記膨潤性マイカの含有量が前記樹脂粒子１００質量部に対して１０〜３００質量部の範囲であることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の屋根用制振塗料組成物において、前記トリオクチルメチルアンモニウムイオンの含有量が前記膨潤性マイカ１００質量部に対して１０質量部以上の範囲であることを要旨とする。

請求項４に記載の発明の屋根構造は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の屋根用制振塗料組成物から形成された塗膜が金属製の屋根材に積層されてなることを要旨とする。

本発明によれば、屋根材の温度が変化したとしても雨音の低減効果が発揮され易くなる。

以下、本発明を具体化した実施形態を詳細に説明する。
本実施形態における屋根用制振塗料組成物には、塗膜を形成する樹脂粒子が水系分散媒に分散した水系樹脂分散液と、塗膜の制振性を高めるためのマイカとが含有されている。塗膜を形成する樹脂粒子は、メタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルとの共重合体から形成されている。マイカは、膨潤性マイカを含んでいる。屋根用制振塗料組成物には、さらにトリオクチルメチルアンモニウムイオンが含有されている。この屋根用制振塗料組成物は、金属製の屋根材に塗布されることで、降雨時に同屋根材の振動により発生する雨音が低減されるようになる。

樹脂粒子は、メタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルとの共重合体から形成されることにより、塗膜の制振性能が発揮される温度領域は屋根材の温度領域に調整される。樹脂粒子は、例えばメタクリル酸メチルの質量（Ａ）とアクリル酸ブチルの質量（Ｂ）との質量比（Ａ／Ｂ）が１／３〜３／１の範囲の共重合体から形成されることが好ましい。樹脂粒子を分散する水系分散媒としては、水、及び水と一価アルコールとの混合液が挙げられる。一価アルコールとしては、メタノール、エタノール等が挙げられる。水系樹脂分散液は、例えば乳化剤を含有した水溶液中に単量体及び重合開始剤を滴下する乳化重合等の周知の方法に従って得ることができる。

マイカは、塗膜の制振性能を高めるために含有される。マイカは少なくとも膨潤性マイカを含む。膨潤性マイカは、トリオクチルメチルアンモニウムイオンとともに含有されることで、屋根材の温度範囲内において雨音の低減効果を高める。膨潤性マイカは、水等の極性溶媒で膨潤する特性を有するマイカである。こうした膨潤性マイカの層間に存在するイオンは、リチウム、ナトリウム又はストロンチウムであり、それらのイオンが極性溶媒中のイオンとイオン交換することで膨潤性マイカは膨潤する。膨潤性マイカとしては、例えばＮａ型テトラシリシックフッ素マイカ、Ｌｉ型テトラシリシックフッ素マイカ、Ｎａ型フッ素テニオライト、Ｌｉ型フッ素テニオライト等が挙げられる。膨潤性マイカとしては、膨潤性マイカの層間に存在するイオンとトリオクチルメチルアンモニウムイオンとがイオン交換されている有機変性マイカを含有させることもできる。上記水系樹脂分散液に有機変性マイカを配合することで、屋根用制振塗料組成物中に膨潤性マイカとともにトリオクチルメチルアンモニウムイオンを同時に含有させることができる。なお、屋根用制振塗料組成物には、膨潤性マイカに加えて非膨潤性マイカを含有させることもできる。

屋根用制振塗料組成物中における膨潤性マイカの含有量は、樹脂粒子１００質量部に対して好ましくは１０〜３００質量部、より好ましくは２０〜２５０質量部である。屋根用制振塗料組成物中における膨潤性マイカの含有量が、樹脂粒子１００質量部に対して１０質量部未満の場合、雨音の低減効果を顕著に高めることが困難となる。一方、屋根用制振塗料組成物中における膨潤性マイカの含有量が、樹脂粒子１００質量部に対して３００質量部を超える場合、塗膜の成形性が悪化するおそれがある。

トリオクチルメチルアンモニウムイオンは、膨潤性マイカとともに含有されることで、屋根材の温度範囲において雨音の低減効果を高める。トリオクチルメチルアンモニウムイオンを水系樹脂分散液に配合するに際しては、例えばトリオクチルメチルアンモニウムクロリド等のトリオクチルメチルアンモニウム塩として配合することができる。トリオクチルメチルアンモニウムイオンの含有量は、上記膨潤性マイカ１００質量部に対して、好ましくは１０質量部以上、より好ましくは２０質量部以上、さらに好ましくは３０質量部以上である。トリオクチルメチルアンモニウムイオンの含有量が膨潤性マイカ１００質量部に対して１０質量部未満の場合、屋根材の温度範囲において雨音の低減効果を顕著に高めることが困難となる。なお、トリオクチルメチルアンモニウムイオンの含有量は、塗膜の成形性を良好に維持するという観点から、膨潤性マイカ１００質量部に対して、好ましくは１００質量部以下である。

屋根用制振塗料組成物には、例えば制振性付与成分、充填剤、難燃剤、着色剤、酸化防止剤、帯電防止剤、安定剤、発泡剤、滑剤等を必要に応じて加えることができる。制振性付与成分としては、例えばベンゾチアジル系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、ジフェニルアクリレート系化合物、正リン酸エステル系化合物及び芳香族第二級アミン系化合物から選ばれる少なくとも一種の化合物が挙げられる。充填剤としては、例えば炭酸カルシウム、タルク、クレー、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、ガラス、シリカ、酸化アルミニウム、アルミニウム、水酸化アルミニウム、鉄、酸化チタン、酸化鉄、珪藻土、ゼオライト、フェライト等が挙げられる。

屋根用制振塗料組成物は、水系樹脂分散液、膨潤性マイカ、トリオクチルメチルアンモニウム塩等を公知の混合手段を用いて混合することによって調製することができる。そして屋根用制振塗料組成物が屋根材の所定箇所に塗布された後に乾燥されることにより、屋根材には塗膜が形成される。屋根用制振塗料組成物の雨音低減効果は、塗膜の損失係数とその温度依存性とにより示される。つまり、塗膜の損失係数が高ければ高いほど、雨音低減効果に優れることが示される。さらに、塗膜が使用される環境の温度範囲において損失係数の変動が小さければ小さいほど、雨音低減効果の温度依存性が低減されることになる。なお、損失係数は、周知の中央加振法損失係数測定装置によって測定することができる。

次に、前記屋根用制振塗料組成物を塗布した屋根構造について説明する。
図１に示されるように屋根構造は、金属製の屋根材１１に塗膜１２が積層された構成を有している。屋根材１１を構成する金属としては、例えばスチール、ステンレス鋼、アルミニウム合金、亜鉛合金、銅、チタニウム等が挙げられる。屋根材１１には、各種金属からなるめっきが施されていてもよい。上記屋根構造を有する金属屋根は、例えば折板、瓦棒葺、立平葺、平葺、横葺、金属瓦葺等の工法により形成される。塗膜１２は、屋根材１１において雨に曝される面を表面としたときに、屋根材１１の裏面に積層されている。

上述した屋根構造を有する建造物としては、特に限定されず、例えば倉庫、工場、駐車場、駐輪場、体育館、アーケード、寺院、神社、一般家屋等が挙げられる。金属製の屋根材１１は、例えば粘土製の瓦といった屋根材に比して屋根の軽量化が図れるといった点で有利である。また、金属製の屋根材１１により発生する雨音は、屋根材１１の下方（例えば建造物の内部）で騒音となり得る以外に、建造物の近隣であっても騒音となり得る。すなわち、降雨に際して屋根材１１に雨滴が衝突することで屋根材１１が振動するため、屋根材１１の周囲においても騒音となり得る。このため、例えば住宅が密集している区域、駐車場と住宅が密集している区域等では、屋根材１１を備えた建造物の近隣において騒音を抑制する点で上記屋根構造は有利である。

ここで、金属製の屋根材１１は、環境温度等により温度変化し易い傾向にある。こうした屋根材１１の温度変化は塗膜１２の温度を変化させる。この点、本実施形態の屋根用制振塗料組成物には、上記樹脂粒子、膨潤性マイカ及びトリオクチルメチルアンモニウムイオンが含有されている。このため、メタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルとの共重合体に対する膨潤性マイカの親和性が高まる結果、前記共重合体と膨潤性マイカとの密着性は塗膜１２の温度が変化したとしても低下し難くなると推測される。これにより、塗膜１２の制振性能についての温度依存性は小さくなると推測することができる。すなわち、屋根材１１の温度が変化するに伴って塗膜１２が温度変化したとしても、同塗膜１２の制振性能は低下し難くなる。

本実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
（１）屋根用制振塗料組成物には、上記樹脂粒子、膨潤性マイカ及びトリオクチルメチルアンモニウムイオンが含有されている。このため、屋根材１１の温度が変化するに伴って塗膜１２が温度変化したとしても、塗膜１２の制振性能は低下し難くなる。従って、本実施形態の屋根用制振塗料組成物によれば、屋根材１１の温度が変化したとしても雨音を低減させることが容易となる。

（２）膨潤性マイカの含有量は樹脂粒子１００質量部に対して１０〜３００質量部の範囲であることが好ましい。これにより、塗膜１２の成形性を好適に維持し、かつ、雨音の低減効果を顕著に高めることが容易となる。

（３）トリオクチルメチルアンモニウムイオンの含有量は膨潤性マイカ１００質量部に対して１０質量部以上の範囲であることが好ましい。これにより、屋根材１１の温度範囲において雨音の低減効果を顕著に高めることが容易となる。

（４）屋根材１１が例えば０℃未満であれば、降雨ではなく降雪が観測される可能性が高い。すなわち、例えば０℃以上の範囲において雨音による騒音が発生することになるため、その温度範囲において損失係数の値が最も高くなるように塗膜１２を構成することが好適である。この点、樹脂粒子がメタクリル酸メチルの質量（Ａ）とアクリル酸ブチルの質量（Ｂ）との質量比（Ａ／Ｂ）が１／３〜３／１の範囲の共重合体から形成されることで、損失係数の値が最も高くなる温度を例えば０℃以上の範囲に調整することが容易となる。すなわち、雨音を好適に低減させることのできる温度範囲を調整し易くなる。その結果、雨音の低減効果に優れる屋根用制振塗料組成物を提供することができるようになる。

（５）本実施形態の屋根構造は、金属製の屋根材１１に塗膜１２が積層された構成を有している。こうした屋根構造によれば、上記（１）欄で述べたように、屋根材１１の温度が変化したとしても雨音を低減させることが容易となる。

なお、前記実施形態を次のように変更して構成してもよい。
・屋根材１１に積層されている塗膜１２の面にアルミニウム箔等の金属箔を貼り合わせてもよい。この場合、金属箔を拘束層とした拘束型の制振構造を構成することができる。

・屋根用制振塗料組成物は、屋根材１１の全面に塗布してもよいし、屋根材１１の面に対して部分的に塗布してもよい。
次に、上記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。

・前記膨潤性マイカ及びトリオクチルメチルアンモニウムイオンは、膨潤性マイカの層間に存在するイオンとトリオクチルメチルアンモニウムイオンとがイオン交換されている有機変性マイカとして配合される屋根用制振塗料組成物。

・前記樹脂粒子は、前記メタクリル酸メチルの質量（Ａ）と前記アクリル酸ブチルの質量（Ｂ）との質量比（Ａ／Ｂ）が１／３〜３／１の範囲の共重合体から形成されている屋根用制振塗料組成物。

次に、実施例及び比較例を挙げて前記実施形態をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
アクリル系エマルション（大日本インキ化学工業株式会社製、ＢＣ−２８０）１００質量部に対して、有機変性マイカ（コープケミカル株式会社製、ＭＴＥ）１００質量部を配合し、撹拌機によって混合することにより屋根用制振塗料組成物を調製した。アクリル系エマルション１００質量部には、樹脂粒子が５０質量部含まれている。その樹脂粒子は、メタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルとの共重合体であり、同共重合体におけるメタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルとの質量比は５５：４５である。また、有機変性マイカは、膨潤性マイカの層間イオンをトリオクチルメチルアンモニウムイオンでイオン交換したものであり、有機変性マイカ中には有機物が約３１質量％含有されている。なお、屋根用制振塗料組成物には、分散剤等が所定の配合率で配合されている。

（比較例１）
比較例１においては、有機変性マイカを膨潤性マイカ（コープケミカル株式会社製、ＭＥ−１００）に変更した以外は、実施例１と同様にして屋根用制振塗料組成物を調製した。
＜損失係数の測定＞
各例の屋根用制振塗料組成物を鋼板（厚さ０．５ｍｍ）に塗布した後、８０℃で３０分間加熱乾燥することにより塗膜を形成し、これらの塗膜を試験片とした。なお、鋼板に対する屋根用制振塗料組成物の塗布量は、加熱乾燥後における塗膜厚さが０．５ｍｍになるように調整している。各例の試験片について、中央加振法損失係数測定装置（ＣＦ５２００タイプ、小野測器（株）製）を用いて、−１０℃〜６０℃における損失係数（η）を測定した。図２は、温度と損失係数との関係を示している。図２の結果から明らかなように、比較例１では２０℃を超えると損失係数の値が急激に低下するのに対して、実施例１の損失係数は２０℃を超える範囲において損失係数の低下が抑制されていることがわかる。これにより、実施例１の屋根用制振塗料組成物では、屋根材の温度が変化したとしても雨音の低減効果が発揮され易いことがわかる。

本実施形態の屋根構造を示す部分断面図。 温度と損失係数との関係を示すグラフ。

符号の説明

１１…屋根材、１２…塗膜。

Claims (4)

1. 塗膜を形成する樹脂粒子が水系分散媒に分散した水系樹脂分散液と、前記塗膜の制振性を高めるためのマイカとを含有してなり、金属製の屋根材に塗布される屋根用制振塗料組成物であって、
   前記樹脂粒子はメタクリル酸メチルとアクリル酸ブチルとの共重合体から形成されてなり、前記マイカは膨潤性マイカを含み、さらにトリオクチルメチルアンモニウムイオンを含有することを特徴とする屋根用制振塗料組成物。
2. 前記膨潤性マイカの含有量が前記樹脂粒子１００質量部に対して１０〜３００質量部の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の屋根用制振塗料組成物。
3. 前記トリオクチルメチルアンモニウムイオンの含有量が前記膨潤性マイカ１００質量部に対して１０質量部以上の範囲であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の屋根用制振塗料組成物。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の屋根用制振塗料組成物から形成された塗膜が金属製の屋根材に積層されてなることを特徴とする屋根構造。

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