特許 6886134 耐熱塗料及びこれを用いた耐熱塗膜

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6886134

(24)【登録日】2021年5月18日

(45)【発行日】2021年6月16日

(54)【発明の名称】耐熱塗料及びこれを用いた耐熱塗膜

(51)【国際特許分類】

   C09D 183/04 20060101AFI20210603BHJP

   C09D 7/40 20180101ALI20210603BHJP

【ＦＩ】

   C09D183/04

   C09D7/40

【請求項の数】8

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-208602(P2016-208602)

(22)【出願日】2016年10月25日

(65)【公開番号】特開2018-70678(P2018-70678A)

(43)【公開日】2018年5月10日

【審査請求日】2019年10月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】503361400

【氏名又は名称】国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

(73)【特許権者】

【識別番号】598151599

【氏名又は名称】太洋塗料株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】513102903

【氏名又は名称】株式会社コスモテック

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100196575

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 満

(74)【代理人】

【識別番号】100168181

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲平

(74)【代理人】

【識別番号】100117330

【弁理士】

【氏名又は名称】折居 章

(74)【代理人】

【識別番号】100160989

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 正好

(74)【代理人】

【識別番号】100168745

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 彩子

(74)【代理人】

【識別番号】100176131

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 慎太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100197398

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 絢子

(74)【代理人】

【識別番号】100197619

【弁理士】

【氏名又は名称】白鹿 智久

(72)【発明者】

【氏名】服部 昭人

(72)【発明者】

【氏名】上田 広幸

(72)【発明者】

【氏名】更江 渉

(72)【発明者】

【氏名】平本 光雄

(72)【発明者】

【氏名】原 和隆

(72)【発明者】

【氏名】大倉 廣高

(72)【発明者】

【氏名】法元 直重

【審査官】 横山 敏志

(56)【参考文献】

【文献】 中国特許出願公開第１０２７０２９７２（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３０９１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−００７９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５５８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１７５５１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１６８３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−００９４６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１９９０７９９（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｄ１／００−２０１／１０

Ｊａｐｉｏ−ＧＰＧ／ＦＸ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリコーン系樹脂と、溶剤と、を含む液状成分と、
第１中空粉末と、前記第１中空粉末よりも平均粒径が小さい第２中空粉末と、を含む中空粉末成分と、を含有し、
前記中空粉末成分の量が、前記液状成分を１００重量部として、３.０重量部以上１０.０重量部以下である、耐熱塗料。

【請求項2】

請求項１に記載の耐熱塗料であって、
前記中空粉末成分の比重は、前記液状成分の比重より小さい、耐熱塗料。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の耐熱塗料であって、
前記耐熱塗料の比重は、１．０以上１．５以下である、耐熱塗料。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載の耐熱塗料であって、
前記第１中空粉末の平均粒径が８０μｍ以上２００μｍ以下であり、
前記第２中空粉末の平均粒径が２０μｍ以上６０μｍ以下である、耐熱塗料。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載の耐熱塗料であって、
前記第１中空粉末及び前記第２中空粉末の少なくとも一方は、ケイ素を含む酸化物を主成分とする、耐熱塗料。

【請求項6】

シリコーン系樹脂を主成分とし、物体を被覆する耐熱塗膜であって、
表面側の表層領域と、前記物体側の内部領域と、から構成され、
第１中空粉末と、前記第１中空粉末よりも平均粒径が小さい第２中空粉末と、を含む中空粉末を有し、
前記表層領域において前記内部領域よりも前記中空粉末の量が多い、耐熱塗膜。

【請求項7】

請求項６に記載の耐熱塗膜であって、
前記中空粉末は、相互に結合することにより、少なくとも部分的に一体化している、耐熱塗膜。

【請求項8】

請求項６又は７に記載の耐熱塗膜であって、
前記第１中空粉末及び前記第２中空粉末の少なくとも一方は、ケイ素を含む酸化物を主成分とする、耐熱塗膜。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、物品の表面に耐熱性を付与することが可能な耐熱塗料及びこれを用いた耐熱塗膜に関する。

【背景技術】

【0002】

耐熱が求められる物品においては、物品の表面に耐熱性を付与することが可能な耐熱塗料や、これを用いた耐熱塗膜が求められている。

【0003】

例えば、ロケットを打ち上げるためには、射点設備（発射台）が必要となる。射点設備からロケットを打ち上げる際に、ロケットのエンジンから排出される高温かつ高圧の燃焼ガスによって、射点設備が瞬間的に１０００℃以上の高温に晒される。したがって、射点設備には、このような高温に対する耐熱性が求められる。

【0004】

また、射点設備には、ロケットを打ち上げる位置に合わせて移動可能な可搬性が求められる。したがって、射点設備の重量は、可搬性が損なわれない程度に留める必要がある。軽量な構成によって物品に耐熱性を付与することが可能な技術としては、耐熱塗料を利用した技術が知られている。

【0005】

耐熱塗料としては、例えば、シリコーン系樹脂などの耐熱性樹脂を主成分とするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。射点設備の表面にこのような耐熱塗料によって耐熱塗膜を形成しておくことにより、ロケットが打ち上げられる際に射点設備に加わる損傷を抑制することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０−１５５８９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

市販品の耐熱塗料で形成された耐熱塗膜の耐熱温度は、高くても４００℃程度である。したがって、ロケットが打ち上げられた後の射点設備では、耐熱塗膜に膨れや焦げが発生する。このように損傷を受けた耐熱塗膜では、耐熱性が低下するため、射点設備が充分に保護されなくなる。

【0008】

このため、射点設備には、ロケットの打ち上げの度に補修を行う必要がある。具体的には、損傷を受けた耐熱塗膜を除去し、新たな耐熱塗膜を形成する必要がある。しかし、これらの作業には、多くの費用とともに労力や時間がかかる。このため、ロケットの打ち上げの際に損傷を受けにくい耐熱塗膜が求められる。

【0009】

以上の問題を解決するために、本発明の目的は、物品の表面に高い耐熱性を付与することが可能な耐熱塗料及びこれを用いた耐熱塗膜を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するため、本発明は、
シリコーン系樹脂と、溶剤と、を含む液状成分と、
第１中空粉末と、第１中空粉末よりも小径の第２中空粉末と、を含む中空粉末成分と、
を含有する耐熱塗料を提供する。
中空粉末成分の比重は、液状成分の比重より小さいことが好ましい。

【0011】

この耐熱塗料を物品に塗布すると、液状成分中に分散する中空粉末成分が表面側に浮いてくる。このとき、粒径の大きい第１中空粉末の隙間を埋めるように粒径の小さい第２中空粉末が配置される。これにより、表面側に中空粉末が高密度で存在する耐熱塗膜が得られる。

【0012】

この耐熱塗膜では、表面側に高密度で存在する中空粉末が、耐熱塗膜の外部から内部への熱伝達を妨げる。したがって、この耐熱塗膜では、内部にあるシリコーン系樹脂に熱が加わりにくいため、高い耐熱性が得られる。また、この耐熱塗膜では、物品側に中空粉末が少ないため、物品に対する良好な付着性が得られる。

【0013】

中空粉末成分の量が、液状成分を１００重量部として、３.０重量部以上１０重量部以下であってもよい。
この耐熱塗料で形成された耐熱塗膜では、中空粉末が存在する表面側における断熱性が向上するため、特に高い耐熱性が得られる。

【0014】

耐熱塗料の比重は、１．０以上１．５以下であることが好ましい。
この耐熱塗料では、中空粉末成分を含有していることにより、比重を小さく抑えることが可能である。このような耐熱塗料は、軽量であるため、搬送性が向上させることができ、また塗布時における作業性を向上させることもできる。

【0015】

上記の耐熱塗料では、
第１中空粉末の平均粒径が８０μｍ以上２００μｍ以下であり、
第２中空粉末の平均粒径が２０μｍ以上６０μｍ以下であることが好ましい。
また、第１中空粉末及び第２中空粉末の少なくとも一方は、ケイ素を含む酸化物を主成分とすることが好ましい。

【0016】

また、本発明は、
シリコーン系樹脂を主成分とし、物体を被覆する耐熱塗膜であって、
第１中空粉末と、第１中空粉末よりも小径の第２中空粉末と、を含み、耐熱塗膜の表面側に存在している中空粉末を有する耐熱塗膜を提供する。

【0017】

中空粉末は、相互に結合することにより、少なくとも部分的に一体化していることが好ましい。
これにより、耐熱塗膜の表面側における中空粉末の隙間が狭くなる。このため、この耐熱塗膜の外部から内部への熱伝達が更に抑制される。

【0018】

第１中空粉末及び第２中空粉末の少なくとも一方は、ケイ素を含む酸化物を主成分とすることが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係る耐熱塗膜の部分断面図である。

【図2A】上記耐熱塗膜の断面の微細組織を撮影した写真である。

【図2B】上記耐熱塗膜の断面の微細組織を撮影した写真である。

【図3A】上記耐熱塗膜の図１の領域Ａ１を拡大して示す部分断面図である。

【図3B】上記耐熱塗膜の図１の領域Ａ２を拡大して示す部分断面図である。

【図4A】上記耐熱塗膜を形成するための耐熱塗料の静置状態を示す断面図である。

【図4B】上記耐熱塗料の攪拌状態を示す断面図である。

【図5A】上記耐熱塗料を物品に塗布した直後の状態を示す部分断面図である。

【図5B】上記耐熱塗料を物品に塗布して所定時間経過後の状態を示す部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施形態によって限定的に解釈されるものではない。

【0021】

１．耐熱塗膜１０
１．１ 概略構成
図１は、本発明の一実施形態に係る耐熱塗膜１０を模式的に示す部分断面図である。耐熱塗膜１０は、物品Ｅの表面に沿って形成されている。物品Ｅとしては、主にロケットの射点設備が想定される。しかし、物品Ｅは、高温（例えば６００℃以上）に対する高い耐熱性が要求されるものであれば、ロケットの射点設備に限定されない。

【0022】

耐熱塗膜１０は、樹脂部１１と、第１中空粉末１２ａと、第２中空粉末１２ｂと、を含む。耐熱塗膜１０は、表面側の表層領域１０ａと、物品Ｅ側の内部領域１０ｂと、から構成されている。第１中空粉末１２ａ及び第２中空粉末１２ｂは、いずれも樹脂部１１の中に配置されている。

【0023】

耐熱塗膜１０では、表層領域１０ａにおける中空粉末１２ａ，１２ｂの量が多く、内部領域１０ｂにおける中空粉末１２ａ，１２ｂの量が少ない。つまり、中空粉末１２ａ，１２ｂは、表層領域１０ａに偏って存在している。なお、表層領域１０ａと内部領域１０ｂとにおける厚さの比率は、任意に設定可能である。

【0024】

図２Ａ，２Ｂは、耐熱塗膜１０の表層領域１０ａの断面の微細組織を撮影した一例を示す写真である。図２Ａは外部から耐熱塗膜１０に熱が加わる前の状態を示し、図２Ｂは外部から耐熱塗膜１０に熱が加わった後の状態を示している。図２Ａに示す状態では空隙が全体に分布しているが、図２Ｂに示す状態では表面に耐熱塗膜が形成され、空隙が減少し、接着面（下側）に空隙が偏在している。

【0025】

中空粉末１２ａ，１２ｂは、中空の球状粒子から構成される。つまり、中空粉末１２ａ，１２ｂを構成する各粒子は、その外形を形成する外壁と、外壁に覆われた内部空間と、を有する。各粒子の内部空間は、真空であっても、気体を収容していてもよい。更に、外壁に部分的に隙間が形成され、内部空間が大気に開放されていてもよい。

【0026】

中空粉末１２ａ，１２ｂでは、内部空間が断熱層として機能する。このため、中空粉末１２ａ，１２ｂの量が多い表層領域１０ａは、高い断熱性を有し、耐熱塗膜１０の外部から内部領域１０ｂへの熱伝達を抑制する。したがって、耐熱塗膜１０では、外部から熱が加わっても、内部領域１０ｂに熱が加わりにくい。

【0027】

したがって、耐熱塗膜１０が形成された物品Ｅには、熱が加わりにくい。このため、耐熱塗膜１０が形成された物品Ｅは、外部から加わる熱によって損傷を受けにくい。このように、物品Ｅに耐熱塗膜１０を形成することによって、物品Ｅの表面に高い耐熱性を付与することができる。

【0028】

また、耐熱塗膜１０では、物品Ｅに付着している内部領域１０ｂに、外部から加わる熱による熱劣化や熱変形が生じにくい。更に、内部領域１０ｂは、中空粉末１２ａ，１２ｂの量が少ないため、物品Ｅに対する樹脂部１１の付着性が損なわれにくい。このため、耐熱塗膜１０は、熱が加わっても物品Ｅから剥がれにくい。

【0029】

したがって、耐熱塗膜１０では、補修の頻度を低減することができ、高いメンテナンス性を実現可能である。例えば、耐熱塗膜１０が形成された射点設備では、ロケットの打ち上げ後にも、耐熱塗膜１０による耐熱性が損なわれにくい。これにより、耐熱塗膜１０を補修することなく、複数回のロケットの打ち上げが可能となる。

【0030】

なお、耐熱塗膜１０の厚さは、特に限定されず、物品Ｅの使用時の温度環境などに応じて適宜決定可能である。耐熱塗膜１０の厚さは、例えば、２００〜３００μｍ程度とすることができる。耐熱塗膜１０の厚さは、例えば、耐熱塗膜１０を形成するための後述の耐熱塗料１００の塗布量などによって制御することができる。

【0031】

１．２ 樹脂部１１
樹脂部１１は、耐熱性を有するシリコーン系樹脂を主成分とする。シリコーン系樹脂は、樹脂材料の中では高い耐熱性を有するため、耐熱塗膜１０の耐熱性に寄与する。シリコーン系樹脂は、シロキサン結合を主骨格とする樹脂材料であればよく、置換基などの構成は適宜決定可能である。

【0032】

樹脂部１１には、シリコーン系樹脂以外の成分が含まれていてもよい。このような成分としては、例えば、顔料などが挙げられる。顔料には、耐熱性の高いものを用いることが好ましい。一例として、黒色の顔料としては酸化コバルトを用いることができ、白色の顔料としては酸化チタンを用いることができる。

【0033】

１．３ 中空粉末１２ａ，１２ｂ
第１中空粉末１２ａと第２中空粉末１２ｂとでは粒径が異なる。より詳細には、第２中空粉末１２ｂが第１中空粉末１２ａよりも小径である。これにより、表層領域１０ａでは、図１に示すように、粒径の小さい第２中空粉末１２ｂが、粒径の大きい第１中空粉末１２ａの隙間を埋めるように配置される。

【0034】

ここで、粒径の大きい第１中空粉末１２ａのみを用いる構成を想定する。この構成では、粒径の大きい第１中空粉末１２ａの間に広い隙間が形成される。このため、第１中空粉末１２ａの隙間において熱伝達が起こりやすくなる。したがって、この構成では、表層領域１０ａにおける高い断熱性が得られにくい。

【0035】

この一方で、粒径の小さい第２中空粉末１２ｂでは、粒径の大きい第１中空粉末１２ａよりも、断熱層として機能する内部空間が小さくなるため断熱性が低くなる。したがって、第２中空粉末１２ｂのみを用いる構成でも、表層領域１０ａにおける高い断熱性が得られにくい。

【0036】

これらに対し、本実施形態の耐熱塗膜１０では、第１中空粉末１２ａと第２中空粉末１２ｂとの相互作用によって高い断熱性が得られる。つまり、第１中空粉末１２ａの作用によって断熱性を確保しつつ、第２中空粉末１２ｂの作用によって第１中空粉末１２ａの隙間における熱伝達を抑制することができる。

【0037】

耐熱塗膜１０では、第１中空粉末１２ａの平均粒径が８０μｍ以上２００μｍ以下であり、第２中空粉末１２ｂの平均粒径が２０μｍ以上６０μｍ以下であることが好ましい。また、耐熱塗膜１０では、第１中空粉末１２ａの平均粒径が９０μｍ以上１１０μｍ以下であり、第２中空粉末１２ｂの平均粒径が３０μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。これらにより、耐熱塗膜１０を形成するための後述の耐熱塗料１００の塗布性を確保しつつ、表層領域１０ａにおける高い断熱性を得ることができる。

【0038】

中空粉末１２ａ，１２ｂは、公知のものから適宜選択可能である。具体的に、中空粉末１２ａ，１２ｂとしては、例えば、ＭＨＣＢ（微小中空真空セラミック球体（Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ Ｈｏｌｌｏｗ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｂｅａｄｓ））やＳＬＢＧ（放射熱バリア粉末）を利用することができる。

【0039】

中空粉末１２ａ，１２ｂは、例えば、ホウ珪酸ナトリウムなどのケイ素を含む酸化物で形成することができる。しかし、中空粉末１２ａ，１２ｂを形成する材料は、シリコーン系樹脂よりも耐熱性が高い材料であればよく、耐熱塗膜１０に求められる耐熱性などに応じて、各種セラミック材料、各種ガラス材料、各種樹脂材料などから適宜選択可能である。

【0040】

耐熱塗膜１０は、物品Ｅの使用時における外部からの熱によって、中空粉末１２ａ，１２ｂ同士が融着するように構成されていることが好ましい。例えば、射点設備に形成された耐熱塗膜１０では、ロケットのエンジンから排出される高温かつ高圧の燃焼ガスによって中空粉末１２ａ，１２ｂ同士が融着することが好ましい。

【0041】

図３Ａ，３Ｂは、中空粉末１２ａ，１２ｂ同士が融着した状態を模式的に示す部分断面図である。図３Ａは、表層領域１０ａにおける図１の一点鎖線で囲んだ領域Ａ１を拡大して示している。図３Ｂは、表層領域１０ａにおける図１の一点鎖線で囲んだ領域Ａ２を拡大して示している。

【0042】

図３Ａ，３Ｂに示す状態では、隣接する中空粉末１２ａ，１２ｂの外壁同士が融着して結合部Ｗを形成することにより、中空粉末１２ａ，１２ｂが少なくとも部分的に一体化している。これにより、中空粉末１２ａ，１２ｂが存在する表層領域１０ａの強度が高くなるため、耐熱塗膜１０が更に損傷を受けにくくなり、好ましい形態である。

【0043】

また、中空粉末１２ａ，１２ｂが少なくとも部分的に一体化していると、表層領域１０ａにおける熱膨張及び熱収縮が抑制される。これにより、物品Ｅに付着している樹脂部１１の熱膨張及び熱収縮も抑制されるため、耐熱塗膜１０の昇温又は降温の際に耐熱塗膜１０が物品Ｅから剥がれにくくなり、好ましい形態である。

【0044】

更に、隣接する中空粉末１２ａ，１２ｂの外壁同士が結合している表層領域１０ａでは、中空粉末１２ａ，１２ｂの隙間が狭くなる。これにより、表層領域１０ａにおける断熱性が向上する。また、表層領域１０ａに加わる熱によって蒸発しようとする樹脂部１１の流路が制限されるため、樹脂部１１が蒸発しにくくなり、好ましい形態である。

【0045】

このように、耐熱塗膜１０では、物品Ｅの使用に伴って劣化しにくく、むしろ耐久性が向上する。

【0046】

上記のように中空粉末１２ａ，１２ｂが結合した構成は、中空粉末１２ａ，１２ｂの溶融点（融点やガラス転移点）や混合比率などを調整することにより得られる。具体的には、第２中空粉末１２ｂの溶融点を第１中空粉末１２ａの溶融点より低くすることにより、中空粉末１２ａ，１２ｂ同士の結合を促進させることができる。一例として、第１中空粉末１２ａの溶融点を１６５０〜１８５０℃の範囲内とすることができ、第２中空粉末１２ｂの溶融点を１２００℃程度とすることができる。

【0047】

また、耐熱塗膜１０が塗布された物品Ｅの使用前に、耐熱塗膜１０に熱処理を加えることによって、意図的に中空粉末１２ａ，１２ｂ同士を融着させてもよい。これにより、耐熱塗膜１０における高い耐久性をより確実に得ることができる。この場合の熱処理の温度は、中空粉末１２ａ，１２ｂの溶融点より高く設定することが有効である。

【0048】

２．耐熱塗料１００
図４Ａ，４Ｂは、本実施形態に係る耐熱塗料１００を模式的に示す断面図である。図４Ａ，４Ｂは、耐熱塗料１００が容器Ｃに収容された状態を示している。耐熱塗料１００は、上記の耐熱塗膜１０を形成可能に構成されている。耐熱塗料１００は、液状成分１１１と、中空粉末１２ａ，１２ｂと、を含有する。

【0049】

液状成分１１１は、シリコーン系樹脂と、溶剤と、を含有する。溶剤は、典型的には有機溶剤であり、公知の真溶剤から適宜選択可能である。中空粉末１２ａ，１２ｂは、耐熱塗料１００における中空粉末成分を構成し、上記の耐熱塗膜１０の項目で説明した中空粉末１２ａ，１２ｂと同様のものである。

【0050】

耐熱塗膜１０における中空粉末１２ａ，１２ｂの合計量は、液状成分１１１を１００重量部として、３.０重量部以上１０.０重量部以下であることが好ましく、４．０重量部以上１０．０重量部以下であることがより好ましく、５．０重量部以上１０．０重量部以下であることが更に好ましい。

【0051】

なお、耐熱塗料１００は、液状成分１１１及び中空粉末１２ａ，１２ｂ以外の成分（例えば顔料など）を含んでいてもよい。

【0052】

耐熱塗料１００では、中空粉末１２ａ，１２ｂを用いることにより、比重を小さくすることができる。具体的に、耐熱塗料１００の比重は、１．０以上１．５以下であることが好ましく、１．０以上１．４以下であることがより好ましく、１．０以上１．３以下であることが更に好ましい。このように、耐熱塗料１００は、軽量であるため、搬送性を向上させることができ、また塗布時における作業性を向上させることもできる。

【0053】

保管時などの静置状態の耐熱塗料１００では、図４Ａに示すように、液状成分１１１よりも比重の小さい中空粉末１２ａ，１２ｂが液状成分１１１の液面付近に浮いている。耐熱塗料１００の使用時には、容器Ｃ内の耐熱塗料１００を攪拌することにより中空粉末１２ａ，１２ｂを液状成分１１１中に分散させて図４Ｂに示す攪拌状態にする。

【0054】

図５Ａ，５Ｂは、攪拌状態の耐熱塗料１００を物品Ｅに塗布することにより得られる未硬化膜１１０を模式的に示す部分断面図である。図５Ａは、耐熱塗料１００を物品Ｅに塗布した直後の未硬化膜１１０を示している。図５Ｂは、耐熱塗料１００を物品Ｅに塗布して所定時間経過後の未硬化膜１１０を示している。

【0055】

図５Ａに示す未硬化膜１１０では、液状成分１１１全体にわたって分散している。この状態の未硬化膜１１０を、液状成分１１１の表面を重力方向上方に向けた状態にしておくと、比重の小さい中空粉末１２ａ，１２ｂが次第に液状成分１１１の未硬化膜の表面側に浮いてくる。

【0056】

そして、所定時間経過すると、図５Ｂに示すように、中空粉末１２ａ，１２ｂが表面側に偏って存在する未硬化膜１１０が得られる。その後、図５Ｂに示す未硬化膜１１０の溶媒成分を除去することにより、未硬化膜１１０を硬化させる。これにより、図１に示す耐熱塗膜１０が得られる。

【0057】

３．耐熱塗料１００及びこれを用いた耐熱塗膜１０の構成例の検討
３．１ 概要
上記のように、耐熱塗膜１０は、中空粉末１２ａ，１２ｂが表面側に存在している構成により、樹脂部１１のみで構成される場合に比べて高い耐熱性が得られる。したがって、樹脂部１１及び中空粉末１２ａ，１２ｂの構成は、このような耐熱塗膜１０が得られる範囲において変更可能である。

【0058】

以下は、物品Ｅとしてロケットの射点設備を想定し、射点設備に１０００℃以上の高温に対する高い耐熱性を付与することが可能な耐熱塗料１００及びこれを用いた耐熱塗膜１０の構成例について検討する。しかし、耐熱塗料１００の構成は、以下に示す構成例に限定されず、その用途などに応じて適宜決定可能である。

【0059】

３．２ 耐熱塗膜１０の作製
液状成分１１１は、メチル／フェニル系シリコンレジン（成分Ａ）及び変性シリコーン中間体（成分Ｂ）を用いて構成した。第１中空粉末１２ａとしては、平均粒径が約１００μｍのＭＨＣＢ（微小中空真空セラミック球体（Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ Ｈｏｌｌｏｗ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｂｅａｄｓ））を用いた。第２中空粉末１２ｂとしては、平均粒径が約４０μｍのＳＬＢＧ（放射熱バリア粉末）を用いた。

【0060】

第１中空粉末１２ａとして用いたＭＨＣＢは、二酸化ケイ素系の組成を有し、溶融点が約１６５０〜１８５０℃である。第２中空粉末１２ｂとして用いたＳＬＢＧは、二酸化ケイ素系の組成を有し、溶融点が約１２００℃である。ＭＬＢＧ及びＳＬＢＧはいずれも中空真空球体である。

【0061】

液状成分１１１の組成は、成分Ａのみからなる第１組成、成分Ｂのみからなる第２組成、成分Ａ，Ｂを等量ずつ含む第３組成、の３通りとした。中空粉末１２ａ，１２ｂの混合重量比を３通りの組み合わせとした。そして、中空粉末１２ａ，１２ｂの合計量を様々に変化させて、耐熱塗料１００を作製した。

【0062】

具体的に、以下に示す方法で耐熱塗料１００を作製した。
（１）変性シリコーン（２．７重量％〜３．３重量％）に顔料（１３．５重量％〜１６．５重量％）を添加し、攪拌機にて撹拌する。顔料が均一に分散出来た後、溶剤（５．４重量％〜６．６重量％）を添加し更に撹拌する。
（２）別の容器にメチル／フェニル系シリコンレジン（２０．３重量％〜２４．８重量％）を入れ、顔料（３４．２重量％〜４１．８重量％）を添加し、攪拌機にて撹拌する。続いて添加剤（０．６重量％〜０．８重量％）および溶剤（６．３重量％〜７．７重量％）を加えて撹拌する。
（３）上記（２）で得られたものに（１）で得られたものを混合させ十分に撹拌し、均一に混合したら、ＭＨＣＢ（０．９重量％〜１．１重量％）、ＳＬＢＧ（２．７重量％〜３．３重量％）、溶剤（３．４重量％〜４．２重量％）を添加し更に撹拌する。これにより、耐熱塗料１００が得られる

【0063】

上記のように得られた耐熱塗料１００の耐熱性能確認の為、バーナー試験用試験片を作製した。作製した試験片は、７０ｍｍ×１４０ｍｍ×３．２ｍｍ厚さの鋼板（ＳＳ−４００）に上記のように得られた耐熱塗料１００をスプレーガンで０．１５〜０．２５ｋｇ／ｍ^２で塗布することにより耐熱塗膜１０を形成したものを用いた。

【0064】

３．３ 耐熱塗膜１０の評価
上記のように作製した試験片を用いて、都市ガスを供給したブンゼンバーナーを使用した燃焼試験を行った。試験は、試験片に塗布した耐熱塗料塗面に直接ブンゼンバーナーの火炎（約１３００℃）を当てることにより、耐熱塗料塗面を加熱し、その後空冷を行うことを１サイクルとして以下の条件で行い、塗膜に割れ、膨れ、変色などがないことを確認した。

【0065】

耐熱性能の試験の条件は、次の通りである。
・サイクル数：１０回
・燃焼時間：３０秒
・冷却時間：室温になるまで
・耐熱塗料塗面とバーナー火口との間の距離：約３７ｍｍ（ブンゼンバーナーの白点）
・供試体数：３個

【0066】

試験後の各耐熱塗膜１０の表面観察を行った。表面観察において、試験前後で変化が見られなかった耐熱塗膜１０を合格とし、試験後に浮きや割れなどの損傷が見られた耐熱塗膜１０を不合格とした。この結果、中空粉末１２ａ，１２ｂの合計量が、液状成分１１１を１００重量部として、３.０重量部以上１０.０重量部以下である耐熱塗膜１０はいずれも合格であった。

【0067】

なお、耐熱塗膜１０の表面観察の結果では、液状成分１１１の組成や中空粉末１２ａ，１２ｂの混合重量比による大きな差は見られなかった。また、射点設備に用いられる従来の耐熱塗料（大信ペイント株式会社製 商品名「テレパスＣ−４００」）で形成した耐熱塗膜に対して同様の試験を行ったところ、耐熱塗膜の表面に大きな損傷が見られた。

【0068】

上記の表面観察において合格となった耐熱塗膜１０に対して、更にブンゼンバーナーによって１０分間連続して加熱する試験を行った。ブンゼンバーナーによる加熱では、耐熱塗膜１０の表面をブンゼンバーナーの火口から約３７ｍｍの位置に配置し、耐熱塗膜１０の表面温度を１３００℃程度とした。

【0069】

試験後の耐熱塗膜１０の表面観察を行った。この結果、この試験を行ったいずれの耐熱塗膜１０においても、変色が確認されたものの、浮きや割れなどの耐熱性の低下の原因になるような損傷は見られなかった。したがって、いずれの耐熱塗膜１０においても試験前後で耐熱性が大きく変化していないものと考えられる。

【0070】

以上のように、中空粉末１２ａ，１２ｂの合計量が、液状成分１１１を１００重量部として、３.０重量部以上１０.０重量部以下である耐熱塗料１００によって形成された耐熱塗膜１０では、特に高い耐熱性が得られることが確認された。

【0071】

４．その他の実施形態
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。

【0072】

例えば、上記実施形態では平面に耐熱塗膜を形成する例について説明したが、本発明に係る耐熱塗料によれば曲面にも耐熱塗膜を形成することが可能である。また、本発明に係る耐熱塗料を重ね塗りすることにより、複数層の耐熱塗膜を積層して形成することが可能である。これにより、物品の耐熱性を更に向上させることが可能である。

【符号の説明】

【0073】

１０…耐熱塗膜
１０ａ…表層領域
１０ｂ…内部領域
１１…樹脂部
１２ａ…第１中空粉末
１２ｂ…第２中空粉末
１００…耐熱塗料
１１０…未硬化膜
１１１…液状成分
Ｅ…物品
Ｃ…容器
Ａ１…図１の一点鎖線で囲んだ領域
Ａ２…図１の一点鎖線で囲んだ領域
Ｗ…隣接する中空粉末の外壁同士が融着した結合部

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5A】

【図5B】