JP2016044191A - 電食防止層形成用コーティング材、及び遮熱材 - Google Patents
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Abstract
【課題】電食防止効果と遮熱効果とを両立させた遮熱層を備える遮熱材を提供する。
【解決手段】輻射熱に対して高反射率の素材としてのアルミニウム合金はくからなるアルミニウム層1へ塗膜によって、厚みを10ミクロン以下としたポリ塩化ビニル(PVC)からなる電食防止層2を形成し、アルミニウム層1の輻射熱に対する反射率の低下を10%以内、特に1%以内に収めることができ、かつ、室内に設置20年経過後に腐食が起こらないとされる性能で、良好な電食防止効果が認められる遮熱材とする。
【選択図】図1
【解決手段】輻射熱に対して高反射率の素材としてのアルミニウム合金はくからなるアルミニウム層1へ塗膜によって、厚みを10ミクロン以下としたポリ塩化ビニル(PVC)からなる電食防止層2を形成し、アルミニウム層1の輻射熱に対する反射率の低下を10%以内、特に1%以内に収めることができ、かつ、室内に設置20年経過後に腐食が起こらないとされる性能で、良好な電食防止効果が認められる遮熱材とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、金属同士が接触している状態が維持されると、その一方の金属が腐食してしまう電食現象を防止する電食防止層を形成するための電食防止層形成用コーティング材及び、これが表面に形成されている遮熱材に関する。
省エネルギー対策や熱中症対策のために、輻射熱に対して高反射率となる素材であるアルミニウム合金等の薄膜(例えば、アルミホイル)を、工場や店舗等を構成している金属製の外壁材、屋根材又はシャッター材に配設されるケースが増えている。例えば、屋根や外壁にアルミホイルを、接着剤や両面テープで直接貼りつけ、又は天井の軽量鉄材にアルミホイルを直接ビス等で固定する等して配設されている。このアルミホイルは、高純度のアルミが圧延されて作られ、5〜350ミクロン程度の厚みのものが一般的である。
ただし、このアルミホイルと金属製の外壁材、屋根材又はシャッター材とが金属同士である場合に、これらを接触させておくと、電気が流れることにより、その一方が腐食する電食現象と呼ばれる現象が起こる。したがって、何らかの対策を施さないとアルミホイルが消失し、輻射熱に対する反射性能を失って省エネルギー対策や熱中症対策が行えなくなる。
発明者らは、例えば、下記特許文献1等で提案するように、従来から金属製外壁材、金属製屋根材、金属シャッター材の板材等として、新築及び既築の建物に適用可能な遮熱板材を提供してきた。特に、金属板等の基材と、輻射熱に対して高反射率の素材であるアルミニウム層との間に電食防止剤を配設し、電食を防止する対策を施している。
具体的には、特許文献1において、太陽光が直接照射される建築物の外壁材、屋根材、シャッター材の何れか一つとして用いられる基材の表裏のうちの一方の面に、空気層を介在させることなく、輻射熱に対して高反射率の素材による層である遮熱層を設け、該遮熱層を設けた面を太陽光が直接照射される面とは反対の室内側に露出していることを特徴とする遮熱板材を提案した。特許文献1では、輻射熱に対して高反射率の素材による層をアルミニウム層とし、金属基板とアルミニウム層との間に、化学繊維シート、樹脂製シート、樹脂皮膜、樹脂塗膜の何れかによる電食防止層を介在させたものも提案している。
しかしながら、電食防止剤を構成する成分や、これを膜にしたときの硬さ、金属基板とアルミニウム層との間に配設する厚み等を注意深く検討すれば、電食現象を防止することができる一方で、アルミニウム層による遮熱効果が薄れるケースが生じてしまう。このようなケースにおいて、遮熱効果を十分に維持しようとすれば、電食現象を防止する効果が得られなくなる虞がある。すなわち、電食防止効果と遮熱効果とを確実に両立させることができる手段が求められている。
本発明は、上記実情に鑑み提案され、電食防止効果とともに、輻射熱に対して高反射率の素材が備える遮熱効果とを両立させることのできる電食防止層形成用コーティング材、及び遮熱材を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る電食防止層形成用コーティング材は、輻射熱に対して高反射率の素材の表面に形成される膜が、ロックウエル硬さにおいて、ポリプロピレン以上の硬さであって、ポリエチレンテレフタラート以下の硬さを有する絶縁性の樹脂であり、厚みを10ミクロン以下とした前記膜の形成によって、前記素材の輻射熱に対する反射率の低下が10%以内に収まることを特徴とする。
また、本発明は、上記素材と、該素材の表面に厚みが10ミクロン以下となるように形成される上記電食防止層形成用コーティング材の膜とからなる遮熱層を備えることを特徴とする遮熱材に係る。特に、前記素材は、アルミニウム合金であることを特徴とする。
ここで、「高反射率」とは、90%以上の反射率をいう。また、「輻射熱に対して高反射率の素材により形成される層」を、以下の説明において「高反射率層」と簡略して称する。このほか、以下の説明において、「アルミニウム層」とは、0.005〜0.035mmの厚さの薄膜(フィルム状)のアルミニウム合金はく(又は、アルミホイルとも称される。)やアルミ蒸着層のことをいう。
本発明に係る電食防止層形成用コーティング材は、輻射熱に対して高反射率の素材の表面に形成される膜が、ロックウエル硬さにおいて、ポリプロピレン以上の硬さであって、ポリエチレンテレフタラート以下の硬さを有する絶縁性の樹脂である構成である。ポリプロピレン(PP)未満の硬さ、すなわちPPよりも柔らかい膜を形成すれば、表面に傷が付きやすくなって電食防止効果が薄れる虞が生じる。ポリエチレンテレフタラート(PET)より硬い硬さ、すなわちPETよりも硬い膜を形成すれば、硬すぎて素材を丸める、ロールする等の取扱いが難しくなる虞がある。したがって、本発明に係る電食防止層形成用コーティング材は、輻射熱に対して高反射率の素材へ適切な硬さの膜を形成することができる。
さらに、厚みを10ミクロン以下とした膜の形成によって、輻射熱に対して高反射率の素材の反射率の低下が10%以内に収まる構成である。したがって、輻射熱に対して高反射率の素材が備える遮熱効果を、ほとんど阻害することなく維持することができる。すなわち、本発明に係る電食防止層形成用コーティング材を、厚みを10ミクロン以下として輻射熱に対して高反射率の素材の表面に膜を形成することにより、電食防止効果と遮熱効果とを両立させることができる。なお、本発明に係る電食防止層形成用コーティング材は、素材の表面に膜を形成した後に電食防止効果のほか、耐酸、耐アルカリ等の効果を得ることができる。
また、本発明に係る遮熱材は、上記素材と、該素材の表面に厚みが10ミクロン以下となるように形成される本発明に係る電食防止層形成用コーティング材の膜とからなる遮熱層を備える。したがって、電食防止効果と遮熱効果とを両立させた遮熱層を備える遮熱材を提供することができる。特に、素材がアルミニウム合金である構成のとき、例えば、アルミニウム合金はくであるとき、その輻射熱に対する反射率は97〜98%と高く、放射率は3〜2%と低いため、十分で確実な遮熱効果を得ることができる。しかも、工業製品として信頼性の高いアルミニウム合金はく(アルミホイル)やアルミ蒸着を用いるので、本発明に係る遮熱材を適用する各種の金属基板との貼合わせ等で、その作業が容易である。材料コストを抑えることもできる。また、本発明に係る遮熱材の厚みは薄く、軽量であり、嵩張ることもないため、管理コスト及び搬送コストを大幅に削減可能である。
さらに、本発明に係る遮熱材は、新たな外壁材や屋根材、シャッター材に適用される場合に限定されず、例えば、既に建築され、又は設置された外壁材、屋根材、シャッター材のほか、屋根瓦(和瓦や洋瓦など)やコンクリートブロック、鋼材等へ添設することができる。これにより、本発明に基づいて、電食防止効果を備えつつ遮熱効果が得られる外壁材や屋根材、シャッター材を提供することができる。本発明に係る遮熱材を備えた外壁材、屋根材、シャッター材は、従来と全く同様な成形加工法を適用することができ、その現場取り付け工事もまた、従来の作業と全く同様に行うことができる。そのため、別途、断熱工事や遮熱工事を行う場合に比べて、施工価格を安く抑えることができる。
以下、本発明に係る遮熱材の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、下記実施形態は本発明を具現化した例示に過ぎない。そして、本発明は特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更が可能である。
米国の多くの機関の報告によると、建物を移動する熱の平均75%は輻射熱であるといわれている。しかも、屋根からの熱の出入りの70〜93%が輻射熱であるとされ、壁方向の輻射熱の量は壁全体の65〜80%とされている。従って、このような輻射熱をカットすることが最も効率的な省エネルギー工法といえる。
この輻射熱をカットする方法として従来から、屋根や外壁の室内側に断熱工事や遮熱工事を施工することが有効であるとされるが、施工費用もかかるし、厚肉の断熱材を張設することで、管理コストや搬送コストもかかってしまう。施工時に、室内に断熱材が飛散しないようにするための構成も必要とされる。例えば、従来の方法として柱等にウール状の断熱材を巻付け、さらに、その外表面にアルミニウム合金はくを巻付ける方法があった。
一方、本発明の着想点は、最表面の基材からの伝熱を断熱材等で断熱しようとするのではなく、低放射性の素材を遮熱層として用い、室内の温度上昇を抑制する。金属の反射率と放射率の和が壱(1)であることから、輻射熱に対して高反射率の素材による層を含む遮熱層が、低い放射性を有している点に着目した。
例えば、アルミニウム合金はく(アルミホイル)やアルミ蒸着などで構成されるアルミニウム層は、輻射熱に対して97〜98%の反射率を持ち、放射率は僅か2〜3%である。また、この輻射熱に対して高反射率の素材としては、アルミニウム合金に限定されず、金や銀などの貴金属等でも達成される。また、輻射熱に対する反射率が高いほど遮熱効果は得られるので、本発明では、少なくとも輻射熱に対する反射率が95%以上という値を有する素材を採用することが望ましい。
本発明により、室内が低放射の環境になれば、物質の温度を上昇させる最も大きな要因は輻射熱であるので、例えば、極寒の冬季でも酷暑の夏季でも外気温からの影響を抑えて、その室内に生活する人間や、鶏や牛等の動物の環境温度の変化を少なくすることができる。また、その室内に保管される種々の物質の温度変化も少なくすることができる。さらに、建物を移動する熱流は、夏季等の温暖期と冬季等の寒冷期で逆転するので、輻射熱に対して高反射率の素材が有する低放射性の性能を温暖期に有効に利用し、輻射熱に対して高反射率である性能を寒冷期に有効に利用することができる。
また、本発明では、遮熱層がアルミニウム合金の高反射率層のみから構成される場合に、表面の金属基板(異種金属)と接触することにより電食を起こす恐れがある点に着目した。そして、本発明は、図1に示すように、アルミニウム層1の表面に厚みが10ミクロン以下となるように電食防止膜2を形成、例えば、電食防止膜2を塗膜して形成される遮熱層を備えた遮熱材に係る。
アルミニウム層1は、上述したように、例えば、アルミニウム合金はく(アルミホイル)で構成される。輻射熱に対して97〜98%の反射率を持ち、放射率は僅か2〜3%である。
電食防止膜2は、絶縁性の樹脂であり、ロックウエル硬さにおいて、ポリプロピレン(以下、「PP」という。)以上の硬さであって、ポリエチレンテレフタラート(以下、「PET」という。)以下の硬さを有する。厚みを10ミクロン以下としてアルミニウム層1の表面に膜形成することにより、素材における輻射熱に対する反射率の低下を、後述するように1%以内に収めることができる。この電食防止膜2は、耐酸、耐アルカリにも効果がある。
このような構成の絶縁性の樹脂として、例えば、ポリ塩化ビニル(PVC)を例示することができる。また、ロックウエル硬さにおいて、PP以上の硬さであって、PET以下の硬さを有すること、輻射熱に対して高反射率の素材の表面に塗膜可能であること、厚みが10ミクロン以下とされて輻射熱に対して高反射率の素材の表面に膜形成されたとき、その素材における輻射熱に対する反射率の低下が10%以内に収まることの要件を満たす絶縁性の樹脂である限り、本発明を構成する部材として採用することができる。本発明において、PPやPETを絶縁性の樹脂として採用してもよい。
塗膜する絶縁性の樹脂を、PPよりも柔らかい膜とすれば、表面に傷が付きやすくなって電食防止効果が薄れる虞が生じるので好ましくない。PETよりも硬い膜とすれば、硬すぎて素材を丸める、ロールする等の取扱いが難しくなって遮熱材の取り扱いが難しくなる虞がある好ましくない。
また、絶縁性の樹脂を塗膜する膜の厚みが薄いほど、輻射熱に対して高反射率の素材の反射率の低下を抑えることが可能になるが、表面に傷が付きやすくなって電食防止効果が薄れる虞が生じるので好ましくない。絶縁性の樹脂を塗膜する膜の厚みが厚いほど、電食防止効果が確実に得られるものの、厚みが10ミクロンを超えると反射率の低下が10%を超える場合が生じてくるので、好ましくない。したがって、絶縁性の樹脂を塗膜する膜の厚みは、3〜7ミクロン程度であることが好ましい。特に、形成しやすさの観点から、絶縁性の樹脂を塗膜する膜の厚みは5ミクロンであることが好ましい。
さらに、絶縁性の樹脂を輻射熱に対して高反射率の素材の表面に塗膜して膜形成したとき、形成した膜によって生じる素材の反射率の低下は、その遮熱効果を考慮すれば、10%以内に収まることが必要である。その遮熱効果を特に考慮したとき、絶縁性の樹脂で膜形成した後の素材の反射率の低下は、5%以内に収まることが好ましい。
そして、出願人が信じる最良の形態として、例えば、電食防止膜2としてのポリ塩化ビニル(PVC)を、厚みを5ミクロンとしてアルミニウム層1の表面に膜形成したとき、アルミニウム層1の輻射熱に対する反射率の低下を1%以内に収めることができる。具体的には、下記実施例で説明するように、反射率97%だったものが96%に低下するに過ぎないので、その遮熱効果を確実に維持することができる。また、出願人が信じる最良の形態では、電食防止効果のほか、耐酸、耐アルカリ等の効果も得ることができる。
本発明に係る遮熱材において、電食防止膜2は、アルミニウム層1の表面に塗布されて膜が形成されることにより構成される。したがって、電食防止膜2の材料である絶縁性の樹脂は、適宜の有機溶媒に溶けた溶液の状態でアルミニウム層1の表面に塗布される。塗膜するという観点から、この溶液に占める絶縁性の樹脂の濃度は、例えば、15〜25重量%とするのが適当である。
また、輻射熱に対して高反射率の素材への塗膜によって形成される膜が、ロックウエル硬さにおいて、PP以上の硬さであって、PET以下の硬さを有する絶縁性の樹脂であり、厚みを10ミクロン以下とした膜の形成によって、輻射熱に対して高反射率の素材における輻射熱に対する反射率の低下が10%以内に収まる。本発明に係る電食防止層形成用コーティング材は、上記実施形態において電食防止膜2の材料である絶縁性の樹脂が適宜の有機溶媒に溶けた溶液の状態で提供されるコーティング剤の剤形で提供されるが、例えば、厚みを10ミクロン以下としたシートを貼り付けることでも構成可能である。
また、本発明に係る遮熱材は、電食防止膜2の厚みが10ミクロン以下、アルミニウム層1の厚みが7〜35ミクロンであるので、電食防止膜2をアルミニウム層1の両面に塗膜する場合を想定して合算しても遮熱層を、合計55ミクロン以下の厚みとすることができる。したがって、本発明に係る遮熱材の厚みは薄く、軽量であり、嵩張ることもないため、管理コスト及び搬送コストの大幅な削減が可能である。
以下、本発明に係る遮熱材の実施例について説明する。本発明は、下記実施例に限定されないで、特許請求の範囲を逸脱しない限り、適宜の構成とすることができる。
(実施例1)
実施例1として、金属基板として厚み0.5mmの化粧鋼板及び、厚み15μmのアルミニウム合金はくからなるアルミニウム層1と、このアルミニウム合金はくに膜厚が5.0μm(ミクロン)となるように塗膜して形成した電食防止層2とからなる遮熱層で構成される遮熱材に対し、腐食試験(目視観察及び反射率の能力保持測定)を実施した。具体的には、JIS A1415に規定された方法に沿って高分子系建築材料の実験室光源による暴露試験を行った。
実施例1として、金属基板として厚み0.5mmの化粧鋼板及び、厚み15μmのアルミニウム合金はくからなるアルミニウム層1と、このアルミニウム合金はくに膜厚が5.0μm(ミクロン)となるように塗膜して形成した電食防止層2とからなる遮熱層で構成される遮熱材に対し、腐食試験(目視観察及び反射率の能力保持測定)を実施した。具体的には、JIS A1415に規定された方法に沿って高分子系建築材料の実験室光源による暴露試験を行った。
なお、電食防止層2とアルミニウム層1とを溶着して接合した後、電食防止層2が金属基板に直接接触するように接着(又は溶着)して一体化し、実施例に係る遮熱材を作製した。比較例に係る遮熱材の作製では、電食防止層を形成しないで、実施例と同じ材質及び厚みからなる金属基板とアルミニウム合金はくからなるアルミニウム層1とを接着(又は溶着)して一体化した。
上記腐食試験において使用した試験機器、条件は下記[表1]に示すとおりである。
腐食試験では、上記[表1]に記載の暴露サイクルを20日間行った後、アルミニウム層1の金属基板との接触面の腐食の程度を確認した。この結果を図2に示す。図2において、左側の遮熱材が実施例に係るものであり、右側の遮熱材が比較例に係るものである。
図2から理解されるように、アルミニウム層1と金属基板との間に電食防止層2が介在する実施例に係る遮熱材で腐食が認められることがない一方、アルミニウム層1と金属基板との間に電食防止層が介在しない比較例に係る遮熱材において腐食が認められた。
また、上記腐食試験後の実施例及び比較例において、輻射熱に対する反射率低下の割合を計測したので、その結果を下記[表2]に示す。なお、[表2]において、試験体の101〜105で示されるのが実施例に係る遮熱材であり、試験体の201〜205で示されるのが比較例に係る遮熱材である。
上記[表2]から理解されるように、実施例に係る遮熱材において輻射熱に対する反射率の低下が1%以内で収まる一方、比較例に係る遮熱材では最小でも30%の低下が認められた。特に、比較例の5つのサンプルの平均値は、5割に近い反射率の低下となっていることが分かる。
(実施例2)
実施例2として、実施例1と同様にして構成した遮熱材及び比較例の遮熱材を一年間、屋外に設置してぼう漠状態とし、その劣化を観察する屋外試験(目視観察)を実施した。屋外においてぼう漠状態で1年間経過させることは、20年間室内で使用することに相当する。この結果を図3に示す。図3の中央に示すのが実施例の遮熱材の拡大された外観であり、図3の両端部に示すのが比較例の遮熱材の拡大された外観である。
実施例2として、実施例1と同様にして構成した遮熱材及び比較例の遮熱材を一年間、屋外に設置してぼう漠状態とし、その劣化を観察する屋外試験(目視観察)を実施した。屋外においてぼう漠状態で1年間経過させることは、20年間室内で使用することに相当する。この結果を図3に示す。図3の中央に示すのが実施例の遮熱材の拡大された外観であり、図3の両端部に示すのが比較例の遮熱材の拡大された外観である。
図3から理解されるように、実施例に係る遮熱材で腐食が認められることがない一方、比較例に係る遮熱材において腐食が認められた。なお、比較例の浸食された腐食部分の性能(反射率)は30%以上低下したことも確認した。
(実施例3)
実施例3として、実施例1と同様にして構成した遮熱材及び比較例の遮熱材についてそれぞれ、図4に示すような試験室を利用し、JIS A 4710(建具の断熱性試験方法)に規定された方法に沿って遮熱効果試験を実施した。
実施例3として、実施例1と同様にして構成した遮熱材及び比較例の遮熱材についてそれぞれ、図4に示すような試験室を利用し、JIS A 4710(建具の断熱性試験方法)に規定された方法に沿って遮熱効果試験を実施した。
具体的には、図4に示すように、試験室は、20℃前後に調整されている恒温室Aと0℃前後に調整されている低温室Bとの境界に仕切壁Cが設置されている。この仕切壁Cは、一定の面積の開口を有する。この開口に恒温室側からサイディング(外壁材として利用される板材)D、空気層、実施例の遮熱材X又は比較例の遮熱材Y、空気層、石膏ボードEの順に設置し、実施例の遮熱材X又は比較例の遮熱材Yの熱貫流抵抗(m2・K/W)を計測した。なお、仕切壁Cの恒温室A側に、サイディングDを覆って加熱箱Fが設置されている。開口のサイズは、2230×2325mmである。
上記遮熱効果試験の結果を下記[表3]に示す。なお、[表3]において、試験体の301〜303で示されるのが実施例に係る遮熱材であり、試験体の401〜403で示されるのが比較例に係る遮熱材である。
上記[表3]から理解されるように、実施例に係る遮熱材は、比較例に係る遮熱材に対し、熱貫流抵抗の値の低下が10%程度で収まっている。すなわち、実施例に係る遮熱材は電食防止層2を備えても大幅な低下とならず、その遮熱性能が維持されることが確認された。
したがって、本発明に係る遮熱材は、輻射熱に対して高反射率の素材(例えば、アルミニウム層1)と、該素材の表面に厚みが10ミクロン以下となるように塗膜されて形成される例えば、PVCからなる電食防止層2とからなる遮熱層を備えて構成される。これにより、電食防止効果と遮熱効果とを両立させた遮熱層を備える遮熱材を提供することができる。具体的には、JIS A1415に準じた暴露試験により、6ヶ月後も腐食が起こらないで良好な電食防止効果が認められるとともに、97%を示す輻射熱に対する反射率が、暴露後も96%の値となって維持される等、1%以内の反射率の低下で収まって、十分で確実な遮熱効果を得ることができる。熱貫流抵抗の値の低下も10%以内で収まっている。そして、本発明は、上記効果を得るための電食防止層形成用コーティング材を提供することも達成している。
以上、本発明について一実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された事項を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。
上記実施形態において、電食防止層は、高反射率層としての金属(アルミニウム層など)と、電食防止層及びアルミニウム層からなる遮熱材を適用する先である金属(金属基板)との接触を防止するものであるが、この金属基板と外部の金属或いは高反射率層と外部の金属との接触を防止する目的としても電食防止層を設けることができる。また、本発明に係る遮熱材の用途としては、金属屋根、外壁、シャッター、ドア、ALC屋根、壁、RC屋根、壁(外壁タイル、人工大理石)等があり、鉄骨建物、農業用、高層ビルPC工法、一般ビルに好適である。
1・アルミニウム層(高反射率層)
2・電食防止層
A・恒温室
B・低温室
C・仕切壁
D・サイディング(外壁材として利用される板材)
E・石膏ボード
F・加熱箱
X・実施例の遮熱材
Y・比較例の遮熱材
2・電食防止層
A・恒温室
B・低温室
C・仕切壁
D・サイディング(外壁材として利用される板材)
E・石膏ボード
F・加熱箱
X・実施例の遮熱材
Y・比較例の遮熱材
Claims (3)
- 輻射熱に対して高反射率の素材の表面に形成される膜が、ロックウエル硬さにおいて、ポリプロピレン以上の硬さであって、ポリエチレンテレフタラート以下の硬さを有する絶縁性の樹脂であり、厚みを10ミクロン以下とした前記膜の形成によって、前記素材の輻射熱に対する反射率の低下が10%以内に収まる、
ことを特徴とする電食防止層形成用コーティング材。 - 前記素材と、該素材の表面に厚みが10ミクロン以下となるように形成される請求項1に記載の電食防止層形成用コーティング材の膜とからなる遮熱層を備える、
ことを特徴とする遮熱材。 - 前記素材が、アルミニウム合金であることを特徴とする請求項2に記載の遮熱材。
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2015
- 2015-08-19 WO PCT/JP2015/004106 patent/WO2016027456A1/ja active Application Filing
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