JP2005082683A

JP2005082683A - 照明器具用被覆材料及びそれを含む照明器具保護用フィルム

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Publication number: JP2005082683A
Application number: JP2003315388A
Authority: JP
Inventors: Kenji Nagai; 憲司永井
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2003-09-08
Filing date: 2003-09-08
Publication date: 2005-03-31
Anticipated expiration: 2023-09-08
Also published as: JP4557521B2

Abstract

【課題】耐熱性、耐候性、光透過性、加工性、柔軟性などを備えたフッ素系ポリマーをベースとする照明器具用被覆材料及びそれを用いた照明器具保護用フィルムを提供する。
【解決手段】フッ素系ポリマーを含む被膜を形成する照明器具用被覆材料であって、得られる被膜は曲げ弾性率がＡＳＴＭＤ７９０試験法に従って測定したときに５０〜２００ＭＰａである、照明器具用被覆材料。
【選択図】なし

Description

本発明は照明器具の保護のために用いる被覆材料及びそれを含む保護用フィルムに関する。

照明器具、特に、屋外において使用される照明器具では、投石などの外的作用が加わり、照明器具にはめ込まれたガラスなどのカバーが破損するなどの事故が発生している。このため、ガラスなどのカバー材料の破損による飛散を防止するための保護材料が求められている。また、特に、屋外での照明器具では、ランプからの熱に対する耐熱性、耐候性などが求められる。

ガラスの表面保護や飛散防止には、粘着剤などでガラスにポリエステル系のフィルムを貼り付ける方法はよく知られた技術である。ポリエステル系フィルムは、建築物における窓ガラスの破損時の飛散防止に特に有用である。しかし、一般に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル系フィルムは、屋外で使用されるような大型の照明器具が発生する熱に耐えるのには十分な耐熱性を有しないことがある。このため、外灯のカバーガラスの飛散防止には、ガラス表面にＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ樹脂：テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとのコポリマー）などのフッ素系樹脂を粉体塗装することが行なわれている（例えば、特許文献１を参照されたい）。このような粉体塗装や、あるいは、溶液コーティングは高温での乾燥や焼き付けが必要とされる。また、でき上がった被膜は乳白色で表面平滑性も低いために、光透過性が悪いという問題がある。

そこで、フッ素系樹脂材料をフィルムの形態でガラスなどの被着体に貼り付けることが望まれるが、フッ素系樹脂は柔軟性が低くかつ難接着性材料であるから、接着剤を用いてフィルムをガラスに貼り付けることは難しい。また、フッ素系樹脂を接着するためには、一般的には、塩基性化学薬品におる表面処理が行なわれるが、手間がかかるばかりか、表面が茶褐色に変色するなど、透明性を得にくい。透明性のある接着剤は、乾燥、硬化に熱が必要なものが多いので、現場での飛散防止処理（貼り付け）加工が難しいなどの問題がある。

ＷＯ９８／５２７４８

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、耐熱性、耐候性、光透過性、加工性、柔軟性などを備えたフッ素系ポリマーをベースとする照明器具用被覆材料及びそれを用いた照明器具保護用フィルムを提供することを目的とする。

本発明は、その１つの態様によると、フッ素系ポリマーを含む被膜を形成する照明器具用被覆材料であって、得られる被膜は曲げ弾性率がＡＳＴＭＤ７９０試験法に従って測定したときに５０〜２００ＭＰａである、照明器具用被覆材料を提供する。
本発明は、また、別の態様において、上記の照明器具用被覆材料から得られた被膜をシリコーン系粘着剤層の上に有する、照明器具保護用フィルムを提供する。
本発明は、さらに別の態様において、上記照明器具用被覆材料から形成された被膜で被覆された電球を含む照明装置を提供し、さらに、上記照明器具用被覆材料から形成された被膜で被覆された照明器具カバーを含む照明装置を提供する。

フッ素系ポリマーをベースとする被覆材料のうち、得られる被膜が上記のような曲げ弾性率となるときに、十分な密着性をもって基材を保護することができる。

特に、被膜がＡＳＴＭＤ６３８試験法に従って測定したときに破断点伸び率が４００％以上であるときに、曲面や凹凸を有する基材に対しても形状の追従性が高く、密着性が確保できる。より具体的には、フッ素系ポリマーが、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ビニリデンフルオリド（ＶＤＦ）、及び、ＣＦ_２＝ＣＦＲ_ｆ（式中、Ｒ_ｆは１〜８個の炭素原子を有するペルフルオロアルキル基である）をモノマー成分として含む場合に、耐熱性、耐候性、光透過性、加工性、柔軟性などの特に優れた被膜が得られる。

本発明の被膜は加工性、柔軟性などに優れているので、照明器具用保護フィルムの形態として特に有利に利用される。このようなフィルムは溶液塗布や粉体塗装の場合と異なり、乾燥や加熱溶融工程を必要としないため、簡便に施工を行なうことができる。また、フィルムの柔軟性が高いので基材の凹凸などの形態に追従して、高い密着性をもって貼り付けることができる。

本発明の照明器具用被覆材料から形成された被膜は飛散防止フィルムとして作用するので、被覆された照明装置は、その破損時に、電球や照明器具カバーなどの破片の飛散を防止することができる。また、透明性が高いので、照光効率を低下させない。さらには、被膜は難燃性が高いので、火災時の延焼防止になる。

本発明の照明器具用被覆材料はフッ素系ポリマーを含み、それから得られる被膜は曲げ弾性率がＡＳＴＭＤ７９０試験法に従って測定したときに５０〜２００ＭＰａである。特に、被膜がＡＳＴＭＤ６３８試験法に従って測定したときに破断点伸び率が４００％以上であるときに、曲面や凹凸を有する基材に対しても形状の追従性が高く、密着性が確保できるので好ましい。フッ素系ポリマーは、従来の飛散防止フィルムに用いられているポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなどのポリエステルフィルムと比較して耐熱性及び耐候性が高い。また、フッ素系ポリマーは、好ましくは、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ビニリデンフルオリド（ＶＤＦ）及びＣＦ_２＝ＣＦＲ_ｆ（式中、Ｒ_ｆは１〜８個の炭素原子を有するペルフルオロアルキル基である）をモノマー成分として含むポリマーである。このようなフッ素系ポリマーは、従来のＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ樹脂：テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルとのコポリマー）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー）などのフッ素系樹脂と比較して、透明性が高いので、光透過性が高く、照明器具からの光の照光効率を低下させることがない。

また、上記の３種のモノマーを含むポリマーは加工性、柔軟性にも優れており、フィルム形態の被覆材料を曲面基材に対して容易に貼り付けることが可能になる。柔軟性の高いポリマーを得るために、フッ素系ポリマーを構成するモノマー成分は、特に好ましくは、モノマー成分の合計質量を基準として、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）３５〜８５質量％、ビニリデンフルオリド（ＶＤＦ）０．１〜５０質量％及びＣＦ_２＝ＣＦＲ_ｆ（式中、Ｒ_ｆは１〜８個の炭素原子を有するペルフルオロアルキル基である）１０〜３０質量％を含む。フッ素系ポリマーは、また、好ましくは、上記の配合比のテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ビニリデンフルオリド（ＶＤＦ）及びＣＦ_２＝ＣＦＲ_ｆのみからなる３元共重合体である。このようなフッ素系ポリマーは、透明性が高く、柔軟性が高く、加工性がよい。テトラフルオロエチレンの含有率が高すぎる場合には、結晶性が高くなり、透明性が悪くなる。また、融点が高く、加工性が低くなる。ビニリデンフルオリドの含有率が高すぎると、柔軟性は高くなるが、融点が低くなり、耐熱性に劣るようになる。一方、ＣＦ_２＝ＣＦＲ_ｆ（例えば、Ｒ_ｆはＣＦ_３である）の含有率が高くなると、透明性が高くなる。また、融点が低くなるので、加工性がよくなる。さらに、柔軟性が向上して基材への追従性が改良される。但し、ＣＦ_２＝ＣＦＲ_ｆ（例えば、Ｒ_ｆはＣＦ_３である）の含有率が高すぎると、融点が低くなりすぎて、耐熱性が不十分になる。

フッ素系ポリマーは、本発明の目的及び効果を阻害しない範囲で、上記の３種のモノマー成分以外に、それらのモノマー成分と共重合可能な他のモノマー成分を含む４元以上の共重合体であってよい。例えば、共重合可能な他のモノマー成分としては、例えば、ＣＦ_２＝ＣＦ−〔ＯＣＦ_２ＣＦ（Ｒ_ｆ’）〕_ａＯＲ_ｆ”（式中、Ｒ_ｆ’は１〜８個の炭素原子を有するペルフルオロアルキレン基であり、Ｒ_ｆ”は１〜８個の炭素原子を有するペルフルオロ脂肪族基であり、ａは０〜３の値である）が挙げられる。このような嵩高い第四のモノマー成分を追加することで、得られるポリマーの結晶化度を低下させ、耐屈曲性を改善することができる。耐屈曲性の改善は基材の曲面や凹凸などの形状への追従性を改良する。第四モノマー成分の含有率は、モノマーの合計質量を基準として、好ましくは１０％以下である。第四モノマー成分の含有率が高すぎると、被覆材料の耐熱性が不十分になることがあるからである。

本発明の被覆材料に用いられるフッ素系ポリマーと、照明器具の保護被膜として使用される他の従来の樹脂との比較表を以下の表１に示す。

また、本発明の被覆材料に含まれるフッ素系ポリマーは、本発明の目的及び効果を阻害しないかぎり、上記の特定のフッ素系ポリマー以外の他のフッ素系ポリマーを含むポリマーアロイであってよい。添加されうるフッ素系ポリマーとしては、フッ素系ゴムが挙げられる。フッ素系ゴムは被覆材料の曲げ弾性率を低下させ、伸びを上げることができるので、被覆材料の物性調整に用いることができる。

本発明の照明器具用被覆材料は、電球などの照明器具そのものを被覆するように直接的に使用されても、又は、照明器具のカバーを被覆するように間接的に使用されてもよい。本発明の被覆材料が被覆する基材は、ガラス、金属、プラスティック、ゴムなどであってよい。また、照明器具用被覆材料は、種々の形態であってよく、例えば、被膜となるフッ素系ポリマーを含む溶液の形態であっても、熱溶融可能なフッ素系ポリマー固体物であっても、あるいは、フッ素系ポリマーをフィルム状に加工したものであってもよい。本発明の被覆材料に用いられるフッ素系ポリマーは、柔軟性が高く、加工性に優れているという利点があり、そのことは、従来のフッ素系樹脂の粉体塗装による被覆に比べて、特に有利な効果をもたらす。例えば、被覆材料を加熱して溶融させ、押出成形などの適切な手段によりフィルム状に加工する。このフィルムに対してシリコーン粘着剤などの耐熱性、透明性に優れた粘着剤層を積層して、照明器具被覆用フィルム（照明器具保護用フィルム）を形成する。このような被覆用フィルムは、従来の粉体塗装のように施工時に焼き付けなどの加熱操作を必要とせず、粘着剤を介して容易に基材に接着できる。また、フッ素系ポリマーは柔軟性が高いので、基材の形状に対する追従性が良好で、曲面や凹凸を有する基材に対しても良好な密着性をもって被覆が行なえる。

本発明の照明器具用被覆材料を、シリコーン系粘着剤層の上に本発明の照明器具用被覆材料から形成された被膜を有する照明器具保護用フィルムの形態で使用する場合には、フッ素系ポリマーの被膜の厚さは好ましくは５０〜６００μｍであり、シリコーン粘着剤層の厚さは好ましくは１０〜５０μｍである。被膜の厚さが厚すぎると、重量が大きくなりかつ経済性が悪くなり、薄すぎるとガラスが割れた際のガラス保持力が低下し、飛散防止効果が低下する。また、シリコーン系粘着剤層の厚さが１０μｍ未満であると、基材に対して十分な接着性を確保できなくなることがあり、一方、５０μｍを超えると、粘着剤のはみ出し等の問題を生ずる。なお、照明器具保護用フィルムの粘着剤層にはポリエステルなどの剥離ライナーを積層して、粘着剤層の保護を図ることもできる。

以上のとおり、本発明は、照明器具のための被覆材料として記載してきたが、以下の用途も考えられる。例えば、強度のあるガラスクロスやアクリル樹脂、ポリカーボネートなどのプラスチックなどの建築用部材に本発明の保護用フィルムを貼り付け、可撓性、柔軟性を維持しながら、透明性、耐候性、防汚性、難燃性をなどの特性を付与することもできる。
さらに、プラスチック成形品を製造するときに、本発明の保護用フィルムが樹脂材料を外装するように配置して真空成形やインサート成形等で加熱成形を行なうことで保護フィルムに覆われた一体成形品を得ることもできる。例えば、屋外で使用される看板には意匠性を長期にわたって保持するために表面の防汚機能が必要である。従来のフッ素系ポリマーのフィルムでは、融点が高く、炭化水素系樹脂との一体成形を行なうことができなかったが、本発明の被覆材料では、アクリルやポリカーボネートなどの樹脂板に本発明の保護用フィルムを貼り付け、それを同時加熱一体成形して耐候性、防汚性などの特性を有する看板を得ることができる。

実施例
１．サンプルの作製
まず、本発明の照明器具被覆用材料として、ダイニオン社製のフッ素樹脂「ＴＨＶ６１０」のフィルム（幅：３０ｃｍ、長さ：５０ｃｍ、厚さ：０．１ｍｍ）を用意する。このフィルムのシリコーン粘着剤として東レダウコーニング社製のシリコーン粘着剤を「ＳＤ４５６０」をフィルムの全面に塗布し（厚さ５０μｍ）、ライナー（剥離紙）をラミネートして照明器具保護用フィルムを作製した。この保護用フィルムを厚さ３ｍｍのガラス板に貼り、本発明のサンプルとした。
比較サンプルとして、飛散防止フィルムとして一般的に使用されている標準的な２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルムであるスコッチティント「ＳＨ２ＣＬＡＲ」を使用した（厚さ０．１ｍｍ）。

２．曲げ弾性率試験
本発明のサンプルに対してＡＳＴＭＤ７９０に規定される手順にしたがって、曲げ弾性率を測定した。その結果、本発明のサンプルの曲げ弾性率は１５０ＭＰａであった。

３．伸び率試験
本発明のサンプルに対してＡＳＴＭＤ６３８に規定される手順にしたがって、破断点伸び率を測定した。その結果、本発明のサンプルの破断点伸び率は５００％であった。

４．基材に対する形態追従性
本発明のサンプルを曲率半径Ｒが３０ｃｍであるガラス製曲面基材に対してラミネートした。その結果、基材の形態に密着して貼り合せることができた。

５．耐熱性試験
本発明のサンプル及び比較サンプルを１８０℃のオーブンに１００時間入れた後のガラスの外観を観察した。試験の結果、本発明のサンプルでは、熱による外観の変化や光学的な変化は見られなかった。一方、比較サンプルでは、加熱によりフィルムが黄変して光透過性が低下した。また、フィルムとガラスの界面には気泡が発生し、フィルムの表面には微小な気泡が多数観察された。

６．飛散防止試験
本発明のサンプル及び比較サンプルのガラスに衝撃を加え、破損時の破片の飛散防止効果を観察した。
厚さ２ｍｍ、縦横２００×２００ｍｍのガラス板を水平に配置し、その板面中心に対し、直径約６０ｍｍの鉄球を高さ２ｍの位置から自然落下をさせて試験を行なった。
本発明のサンプルのものは、比較サンプルのものと同様にガラスは飛散することなく、フィルムにより、保持され得るものであることが確認された。

Claims

フッ素系ポリマーを含む被膜を形成する照明器具用被覆材料であって、得られる被膜は曲げ弾性率が、ＡＳＴＭＤ７９０試験法に従って測定したときに５０〜２００ＭＰａである、照明器具用被覆材料。
前記被膜はＡＳＴＭＤ６３８試験法に従って測定したときに破断点伸び率が４００％以上である、請求項１記載の照明器具用被覆材料。
前記フッ素系ポリマーは、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ビニリデンフルオリド（ＶＤＦ）、及び、ＣＦ_２＝ＣＦＲ_ｆ（式中、Ｒ_ｆは１〜８個の炭素原子を有するペルフルオロアルキル基である）をモノマー成分として含む、請求項１記載の照明器具用被覆材料。
前記フッ素系ポリマーは、モノマー成分の合計質量を基準として、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）３５〜８５質量％、ビニリデンフルオリド（ＶＤＦ）０．１〜５０質量％及びＣＦ_２＝ＣＦＲ_ｆ１０〜３０質量％を含む、請求項３記載の照明器具用被覆材料。
前記Ｒ_ｆはペルフルオロメチル基である、請求項３又は４記載の照明器具用被覆材料。
請求項１〜５のいずれか１項記載の照明器具用被覆材料から得られた被膜をシリコーン系粘着剤層の上に有する、照明器具保護用フィルム。
請求項１〜５のいずれか１項記載の照明器具用被覆材料から形成された被膜で被覆された電球を含む、照明装置。
請求項１〜５のいずれか１項記載の照明器具用被覆材料から形成された被膜で被覆された照明器具カバーを含む、照明装置。