JP2004025586A - 熱線遮断性フッ素樹脂複合シート及びそれを用いてなる屋根材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも片面にフッ素樹脂の層を有する補強基材からなる熱線遮断性フッ素樹脂複合シートであって、該フッ素樹脂が近赤外線遮断性の無機微粒子を含有すること又は複合シートの表面に該無機微粒子を含有する層を有することを特徴とする熱線遮断性フッ素樹脂複合シート、及び該熱線遮断性フッ素樹脂複合シートを用いてなる屋根材。
【選択図】図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱線遮断性フッ素樹脂複合シート及びそれを用いてなる屋根材に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、耐熱性織布を補強基材とし、その両面にフッ素樹脂の層を有するフッ素樹脂複合シートが知られている。例えば、ポリテトラフルオロエチレン(以下、PTFEという。)の層を有するガラス繊維織布からなるPTFE複合シートは、ガラス繊維織布にPTFEの水性分散液を含侵した後、乾燥し、ついで400℃付近の温度で焼成する工程を数回繰り返して製造される。該PTFE複合シートにおいては、PTFEがガラス繊維織布に含侵し、ガラス繊維織布層とPTFE塗膜の層が一体化されている。
【0003】
前記PTFE複合シートは、PTFEの特性から耐熱性、耐薬品性、非粘着性に優れるとともに、ガラス繊維織布の特性から機械強度に優れる。前記特性を活かして、該PTFE複合シートは、イベント会場、スポーツ施設、アトリウム等の建築物の屋根被覆材や資材倉庫等の屋根用膜材(以下、総称して屋根材という。)として建築物用途に用いられる。
【0004】
近年、前記建築物用途では、室内で植物が栽培されたり、自然に近い室内環境が望まれたりすることから、フッ素樹脂複合シートには、日中には照明を用いなくても室内の明るさが確保できる透明性が要求されている。
【0005】
従来のPTFE複合シートは、透明性が充分でないので、透明性を向上するためにガラス繊維織布の開口率を上げたり、PTFEに代えて、透明性に優れるテトラフルオロエチレン−ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体等を用いる方法が試みられている。しかし、これらの方法では、可視光線透過率が高くなり明るい室内環境が提供できるものの、近赤外線の透過率も高くなるため室温が上昇し、冷房負荷が高まる問題点が指摘されている。さらに、赤外線及び遠赤外線の透過率も高くなるため、夜間の放射冷却現象により室温が低下し、暖房負荷が高まるとの指摘がある。
【0006】
従来、屋根用膜材用途では、断熱性を高めるために、PTFE複合シートを2層にして使用される。しかし、近年、低コストの簡易な屋根構造が求められ、フッ素樹脂複合シートを単層で使用されるケースが増え、単層でも高い透明性とともに熱線遮断性と断熱性とを合せ持つ熱線遮断性複合シートの開発要求が高くなっている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、近赤外線及び赤外〜遠赤外線を遮断し、熱遮断性及び断熱性に優れる熱線遮断性フッ素樹脂複合シート及びそれを用いてなる屋根材を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも片面にフッ素樹脂の層を有する補強基材から実質的になるフッ素樹脂複合シートであって、該フッ素樹脂が近赤外線遮断性の無機微粒子を含有すること又はフッ素樹脂の層の表面に該無機微粒子を含有する層を有することを特徴とする熱線遮断性フッ素樹脂複合シートを提供する。
【0009】
また、本発明は、該熱線遮断性フッ素樹脂複合シートを用いてなる屋根材を提供する。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明における補強基材としては、ガラス繊維織布、ポリアミド系繊維織布、ポリアラミド系繊維織布、ポリエステル系繊維織布、ポリビニルアルコール系繊維織布、ポリエステル系不織布、ガラス繊維系不織布等が挙げられる。補強基材の厚さは300〜1000μmが好ましく、500〜700μmがより好ましい。
【0011】
補強基材としては、機械的強度の観点から織布が好ましく、透明性、耐候性、機械的強度の観点からガラス繊維織布が好ましい。織布の織り方としては、平織り、目抜き平織り、バスケット織り、からみ織り、マリモ織り、朱子織等が挙げられる。好ましくは、平織り又は目抜き平織りである。
補強基材は、表面処理されていてもよい。その処理方法としては、熱処理、又はビニルシラン、アミノシラン、アクリルシラン、エポキシシラン等による表面処理が挙げられる。好ましくはエポキシシランによる表面処理である。表面処理されていると補強基材とフッ素樹脂との接着性が向上するので好ましい。
【0012】
本発明におけるフッ素樹脂としては、PTFE、テトラフルオロエチレン−ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体(以下、PFAという。)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(以下、FEPという。)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(以下、ETFEという。)及びポリフッ化ビニリデンからなる群から選ばれる1種以上であることが好ましい。
【0013】
より好ましくは、耐候性により優れる、PTFE、PFA又はFEPである。特に、近赤外線を遮断する無機微粒子の分散性等に優れることからPTFEが最も好ましい。本明細書において、特定波長の光線を遮断するとは、特定波長の光線を吸収又は反射することをいう。
【0014】
本発明の熱線遮断性フッ素樹脂複合シートは、フッ素樹脂が近赤外線遮断性の無機微粒子を含有する又はフッ素樹脂の層の表面に該無機微粒子を含有する層を有する。
【0015】
近赤外線を遮断する無機微粒子としては、具体的には波長300nm以上700nm未満の紫外線及び可視光線は透過し、波長700nm以上2300nm未満の近赤外線を遮断する性質を有するものが好ましい。さらに、波長2300nm以上25000nm未満の赤外線を遮断する無機微粒子は、フッ素樹脂複合シートに断熱性を付与し、該フッ素樹脂複合シートからの放射冷却を抑制する効果を奏するので好ましい。
【0016】
無機微粒子の具体例としては、アンチモン含有酸化スズ(以下、ATOという。)、スズ含有酸化インジウム(以下、ITOという。)、インジウム含有酸化亜鉛(以下、IZOという。)等が挙げられる。紫外線及び可視光線の透過性が高く、近赤外線の遮断性に優れ、比較的安価であることからATOがより好ましい。
【0017】
無機微粒子の粒径は、5〜500nmが好ましく、10〜100nmがより好ましく、10〜50nmが最も好ましい。この粒径範囲にあるとフッ素樹脂に分散してもフッ素樹脂の透明性が損なわれない。
【0018】
本発明において、フッ素樹脂の層の無機微粒子の含有量は5〜75質量%が好ましく、10〜30質量%がより好ましい。
【0019】
本発明の熱線遮断性フッ素樹脂複合シートは、少なくとも片面にフッ素樹脂の層を有する補強基材から実質的になるフッ素樹脂複合シートである。ここで、実質的とは、フッ素樹脂複合シートフッ素樹脂の層と補強基材とだけで構成されていてもよく、フッ素樹脂の層と補強基材とが接着剤等で接着されていてもよいことを表す。
【0020】
本発明の熱線遮断性フッ素樹脂複合シートの製造方法としては、以下の(1)〜(6)の方法等が好ましい。
【0021】
(1)無機微粒子をフッ素樹脂に分散し、無機微粒子を含有するフッ素樹脂を得た後、該無機微粒子を含有するフッ素樹脂を補強基材の少なくとも片面に塗布、含侵させて近赤外線遮断性の無機微粒子を含有するフッ素樹脂の層を形成する方法。
【0022】
(2)あらかじめ補強基材の少なくとも片面に無機微粒子を含有しないフッ素樹脂の層を形成した後、該フッ素樹脂の層の表面に前記無機微粒子を含有するフッ素樹脂を塗布して、該無機微粒子を含有する層を形成する方法。
【0023】
(3)あらかじめ補強基材の少なくとも片面に無機微粒子を含有しないフッ素樹脂の層を形成した後、該フッ素樹脂の層の表面に前記無機微粒子の薄層を形成する方法。
【0024】
(4)前記無機微粒子を含有するフッ素樹脂をフィルムに成形して、該フィルムを補強基材に融着又は接着剤を用いて接着する方法。
【0025】
(5)前記無機微粒子を含有しないフッ素樹脂のフィルムを補強基材に融着又は接着剤を用いて接着した後、フィルムの上に無機微粒子を含有するフッ素樹脂の層を形成する方法。
【0026】
(6)前記無機微粒子を含有しないフッ素樹脂のフィルムを補強基材に融着又は接着剤を用いて接着した後、フィルムの上に前記無機微粒子の薄層を形成する方法。
【0027】
(1)、(2)、(4)又は(5)における、無機微粒子を含有するフッ素樹脂の製造方法としては、無機微粒子とフッ素樹脂粉末とをドライブレンドする方法、フッ素樹脂の分散液と無機微粒子とを混合する方法等が挙げられる。
好ましくは、乳化重合により得られたフッ素樹脂の水性分散液と無機微粒子とを混合する方法である。その際、水性分散液の安定性を向上させるために、水性分散液に界面活性剤を添加することが好ましい。
【0028】
(2)又は(5)における、フッ素樹脂の層の表面又はフィルムの上に無機微粒子を含有するフッ素樹脂を形成する方法としては、無機微粒子を含有するフッ素樹脂の分散液をグラビアコーティング法、ディッピング法、スプレーコーティング法等の湿式法で塗工する方法が挙げられる。(3)又は(6)における、フッ素樹脂の層の表面に又はフィルムの上に無機微粒子の薄層を形成する方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、化学蒸着法等が挙げられる。
【0029】
熱線遮断性フッ素樹脂複合シートの製造方法としては、特に、(1)の方法が好ましい。具体的には、フッ素樹脂の水性分散液に無機微粒子を添加し、分散させた後、該分散液を補強基材に塗布、含浸させた後、フッ素樹脂の融点以上分解温度以下の温度で焼成する。このような含浸と焼成を複数回繰り返すことにより、所望の膜厚のフッ素樹脂複合シートが得られる。
【0030】
本発明のフッ素樹脂複合シートにおいて、フッ素樹脂の層の厚さは、50〜500μmが好ましく、100〜200μmがより好ましい。
【0031】
本発明のフッ素樹脂複合シートの厚さは、400〜2000μmが好ましく、500〜800μmがより好ましい。この範囲にあるとフッ素樹脂複合シートの紫外及び可視光線の光線透過率が高い。
【0032】
本発明の熱線遮断性フッ素樹脂複合シートは、波長300nm以上700nm未満の紫外線及び可視光線の透過率が0〜50%が好ましく、10〜30%がより好ましい。また、波長700nm以上2300nm未満の近赤外線の透過率は0〜20%が好ましく、0〜15%がより好ましい。
本発明のフッ素樹脂複合シートの用途としては、プール、体育館、テニスコート等のスポーツ施設の屋根材、展示会場、集会場等のイベント施設の屋根材、空港、駅、アトリウム、サンルーム等の大空間建築の屋根材又は明かり取り、施設園芸用グリーンハウス等の屋根被覆材等が挙げられる。特に、スポーツ施設の屋根材、大空間建築の屋根材又は明かり取りが好ましい。
【0033】
【実施例】
以下に、例を挙げて本願発明を詳細に説明するが、本願発明はこれらに限定されない。例2、5及び6が実施例であり、例4が比較例であり、例1が参考例であり、例3が参考比較例である。
【0034】
[例1(参考例)]
蒸留水の170gにラウリル硫酸ナトリウム(和光純薬社製)の3g、トライトンX100(ユニオンカーバイド社製ノニオン系界面活性剤商品名)の5gを少量ずつ加えて溶解させ、水溶液を得た。ついで、この水溶液にATO微粒子(触媒化成工業社製)の50gを加えてホモジナイザーで30分間撹拌し、ATO水性分散液(A)を得た。
【0035】
ついで、ATO水性分散液(A)の228gにフルオン(登録商標)XAD911(旭硝子フロロポリマーズ社製、PTFE含有量60質量%のPTFE水性分散液)の833gを加えて均一に混合し、ATO微粒子を含有するフッ素樹脂水性分散液(B)の1061gを得た。水性分散液(B)のPTFE含有量は47%、ATO微粒子の含有量はPTFEに対して10%であった。
【0036】
水性分散液(B)を、厚さ50μmのアルミ箔上にバーコーターで塗布し、380℃で10分間焼成した。塗膜の厚さは約15μmであった。この塗膜の上に水性分散液(B)の塗布及び焼成を繰り返し、PTFEをアルミ箔上に合計で2層及び4層重ね塗りした。ついで、塗膜を剥離し、ATO微粒子を含有するPTFEシート(C)及び(D)を得た。2層重ね塗りして得たPTFEシート(C)及び4層重ね塗りして得たPTFEシート(D)の厚さは、それぞれ約30μm(PTFEシートの質量は65g/m2)及び約60μm(PTFEシートの質量は131g/m2)であった。PTFEシート中のATO微粒子の含有量は、PTFEシート(C)で5.9g/m2、PTFEシート(D)で11.9g/m2と計算された。PTFEシート(C)及び(D)の光線透過特性を図1に示す。
【0037】
[例2]
厚さ400μmのガラス繊維織布の両面に、フルオン(登録商標)XAD911の塗布及び380℃で10分間焼成を各3回繰り返し、厚さ約500μmのPTFE複合シート(E)を得た。PTFE複合シート(E)に例1で作製した水性分散液(B)をバーコーターで塗布し、ついで380℃で10分間焼成した。塗布及び焼成を繰り返し、ATO微粒子を含有するPTFE水性分散液(B)を合計で2層重ね塗りした塗膜を有する厚さ530μmのPTFE複合シート(F)及び4層重ね塗りした塗膜を有する厚さ560μmのPTFE複合シート(G)を得た。及び(G)の光線透過特性を図2に示す。
【0038】
PTFE複合シート(F)の波長300nm以上700nm未満の紫外線及び可視光線の透過率が0〜18.6%であり、波長700nm以上2300nm未満の近赤外線の透過率が4.3〜18.6%であった。PTFE複合シート(G)の波長300nm以上700nm未満の紫外線及び可視光線の透過率が0〜12.5%であり、波長700nm以上2300nm未満の近赤外線の透過率が2〜12.5%であった。
【0039】
[例3(参考比較例)]
厚さ50μmのアルミ箔上にフルオン(登録商標)XAD912(旭硝子フロロポリマーズ社製、PTFE含有量55%のPTFE水性分散液)をバーコーターで塗布し、380℃で10分間焼成した。この塗膜の上にフルオン(登録商標)XAD912を塗布及び380℃で10分間焼成を3回繰り返し、合計4層重ね塗りした塗膜を有するアルミ箔を得た後、塗膜を剥離し、ATO微粒子を含有しない厚さ65μmのPTFEシート(H)を得た。PTFEシート(H)の光線透過特性を図3に示す。
【0040】
[例4(比較例)]
例2で使用したPTFE複合シート(E)に、フルオン(登録商標)XAD911をバーコーターで塗布し、380℃で10分間焼成した。この塗膜上にフルオン(登録商標)XAD911の塗布及び焼成を2回繰り返し、ATO微粒子は含有しないPTFEの層を有する厚さ500μmのPTFE複合シート(I)を得た。PTFE複合シート(I)の光線透過特性を図4に示す。
PTFE複合シート(I)の波長300nm以上700nm未満の紫外線及び可視光線の透過率が0〜16%であり、波長700nm以上2300nm未満の近赤外線の透過率が16〜25%であった。
【0041】
図1及び図2から、本願発明のATO微粒子を含有するPTFE複合シートは、波長700以上2300nm未満の近赤外線を選択的に吸収し、熱線遮断性を有することがわかる。一方、図3及び図4から、ATO微粒子を含有しないPTFE複合シートは、近赤外線を選択的に吸収せず、熱線遮遮断性を有しない。
【0042】
[例5]
空間容積50×50×50cmの発泡ポリスチレン製容器の内側5面を黒色に塗装した容器を用意し、その開口部に例2で作成したPTFE複合シート(F)を展張し、7月中旬に直射日光下(天候:快晴)に朝9時から午後2時まで放置し、午後2時における容器の内部温度を測定した。例4で作成したPTFE複合シート(I)を展張した場合の内部温度を基準とした。内部温度が低い場合をマイナス、高い場合をプラスで表示した。マイナスの値が大きいほど熱線遮断性に優れていることを示す。PTFE複合シート(F)を用いた場合には、内部温度がマイナス5℃であり、熱線遮断性に優れることがわかった。
【0043】
[例6]
例2で作成したPTFE複合シート(F)をJIS A1415のプラスチック建築材料の促進暴露試験方法に準拠し、光源用のカーボンの種類としてサンシャインカーボンを用い、5000時間促進暴露した後、光線透過率を測定した。光線透過率は促進暴露前と変化なく、耐候性に優れることがわかった。
【0044】
【発明の効果】
本発明の熱線遮断性フッ素樹脂複合シートは、紫外〜可視光の透明性が高いうえ、波長700nm以上2300nm未満の近赤外線を選択的に吸収し、熱線遮断性に優れる。該熱線遮断性フッ素樹脂複合シートは屋根材として優れる。また、該熱線遮断性フッ素樹脂複合シートを備えた施設においては、日中には自然の明るさは保持するうえ、日中の室温の上昇及び夜間の室温の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】例1に記載のPTFEシートの光線透過特性。
【図2】例2に記載のPTFE複合シートの光線透過特性。
【図3】例3に記載のPTFEシートの光線透過特性。
【図4】例4に記載のPTFE複合シートの光線透過特性。
【符号の説明】
PTFEシート(C):例1に記載のATO微粒子を含有する厚さ約30μmのPTFEシート。
PTFEシート(D):例1に記載のATO微粒子を含有する厚さ約60μmのPTFEシート。
PTFE複合シート(F):例2に記載のATO微粒子を含有するPTFEの層を有する厚さ約530μmのPTFE複合シート。
PTFE複合シート(G):例2に記載のATO微粒子を含有するPTFEの層を有する厚さ約560μmのPTFE複合シート。
PTFE複合シート(H):例3のATO微粒子を含有しない厚さ65μmのPTFEシート。
PTFE複合シート(I):例4のATO微粒子は含有しないPTFEの層を有する厚さ500μmのPTFE複合シート。
Claims (6)
- 少なくとも片面にフッ素樹脂の層を有する補強基材から実質的になるフッ素樹脂複合シートであって、該フッ素樹脂が近赤外線遮断性の無機微粒子を含有すること又はフッ素樹脂の層の表面に該無機微粒子を含有する層を有することを特徴とする熱線遮断性フッ素樹脂複合シート。
- 前記フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体及びポリフッ化ビニリデンからなる群から選ばれる1種以上である請求項1に記載の熱線遮断性フッ素樹脂複合シート。
- 前記無機微粒子が、アンチモン含有酸化スズ、スズ含有酸化インジウム及びインジウム含有酸化亜鉛からなる群から選ばれる1種以上である請求項1又は2に記載の熱線遮断性フッ素樹脂複合シート。
- 前記補強基材がガラス繊維織布である請求項1〜3のいずれかに記載の熱線遮断性フッ素樹脂複合シート。
- 波長300nm以上700nm未満の紫外線及び可視光線の透過率が0〜50%であり、波長700nm以上2300nm未満の近赤外線の透過率が0〜20%である請求項1〜4のいずれかに記載の熱線遮断性フッ素樹脂複合シート。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の熱線遮断性フッ素樹脂複合シートを用いてなる屋根材。
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