JP2022183839A - 遮熱膜を有する物品、光学機器、塗料、および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 過酷な太陽光条件下においても優れた遮熱性能を示す、明度が４０未満の膜を表面に有する物品を提供する。【解決手段】 外光を受ける面に遮熱性を有する膜が設けられている物品であって、前記膜は、明度が４０未満であり、樹脂と、赤外線反射顔料の表面の少なくとも一部が銀で覆われた顔料粒子と、を含むことを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、太陽光による温度上昇を抑制するための膜、該膜を形成するための塗料、ならびに、前記膜が形成された光学機器に関する。

カメラやビデオ、放送機器などの光学機器は、屋外で使用されることが多い上に温度上昇によって性能が影響を受けやすい。そのため、これらの物品の表面には遮熱性を有する膜（遮熱膜）が設けられている。

また、これらの光学機器には様々なデザインが採用されており、表面の明度が高いものから低いものまで多種に及んでいる。

表面の明度が高いデザインの遮熱膜には、白色の酸化チタンや赤外線反射顔料を含むものが用いられる。これらの遮熱膜は、赤外線を反射しやすく温度上昇を抑制する性能にも優れる。しかし、明度４０未満のデザインに用いられる遮熱膜は、可視光線の吸収による照射熱によって光学機器の温度が上昇しやすい。

特許文献１には、明度が４０未満で波長９００ｎｍ以上１７００ｎｍ未満の光の反射率が３０％以上の第１層の内側に明度が７０以上であって、波長９００ｎｍ以上１７００ｎｍ未満の光の反射率が７０％以上となる第２反射層を備えた光学装置が記載されている。特許文献１では第２反射層を赤外線反射が高い層を用い、さらに第１層で赤外線反射顔料を含ませることで遮熱性を高めている。

特開２０１０－１７５８４５号公報

特許文献１では、明度が低い遮熱膜としては遮熱性が高いものの、エネルギーの大きな太陽光が降り注ぐ過酷な条件下で長時間使用する場合には、光学装置の遮熱膜としては遮熱効果が十分とは言えない。例えば、光学機器を赤道直下の太陽光の下で長時間使用すると、光学機器全体の温度が上昇し、ピントずれなどの光学性能を低下させてしまう恐れがある。

上記課題を解決するため、本発明の物品は、外光を受ける面に遮熱性を有する膜が設けられている物品であって、前記膜は、明度が４０未満であり、樹脂と、赤外線反射顔料の表面の少なくとも一部が銀で覆われた顔料粒子と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、過酷な太陽光条件下においても優れた遮熱性能を示す、明度が４０未満の膜を表面に有する物品を提供することが可能となる。

（ａ）は本発明にかかる物品の外光に曝される面の表面部分の断面図、（ｂ）は遮熱膜の断面を部分的に示す図である。 本発明にかかる物品の一態様である交換レンズの外観を示す図である。 従来の明度が４０未満の遮熱膜の断面を部分的に示した図である。 温度の評価方法を示す模式図である。

以下、本発明の好適な実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。

［本発明にかかる物品および光学機器］
本発明にかかる物品は、屋外で使用され、外装内部の温度上昇を抑制したいものであれば、どのようなものであっても良い。特に好ましい例は光学機器である。光学機器は、筐体内に高精度に設計および配置された光学系を備えており、温度上昇によって光学系にずれが生じると機器の特性が低下してしまうからである。光学機器の具体例には、カメラ、ビデオ、放送機器などに用いられる交換レンズ、カメラ本体やビデオ本体、屋外に据え置かれる監視カメラ、ライブカメラ等が挙げられる。

図１（ａ）は、本発明にかかる物品の外光に曝される面の表面部分の断面図を示し、図１（ｂ）は、遮熱膜の断面を部分的に示す。図２は、本発明にかかる物品の一態様である光学機器として、レンズを保持する保持部を有するレンズ鏡筒を含むカメラ用交換レンズの外観を示す。

図２に示すように、交換レンズ２００は、レンズ鏡筒２０と三脚座２３を有している。レンズ鏡筒２０は、固定筒２１、環状部材２２を含んでおり、内部には不図示の複数のレンズで構成されるレンズ光学系が設置されている。そして、レンズ鏡筒２０の固定筒２１や環状部材２２、三脚座２３等の外光に曝される面（外表面と称する）には、遮熱膜が設けられている。遮熱膜は、優れた遮熱効果を有するため、固定筒２１や環状部材２２、三脚座２３の熱による変形を抑えて光学系の設計精度の低下を抑制し、質の高い画像を形成することが可能となる。

固定筒２１、環状部材２２、三脚座２３等の外表面の表面部分も図１（ａ）に示す構成を有しており、基材１１の上に遮熱膜１０が形成されている。

図３に示ように、従来の遮熱膜３０には、樹脂３１と赤外線反射顔料の粒子３２が含まれている。この遮熱膜３０に太陽光が照射されると、可視域から赤外域の一部の光が赤外線反射顔料の粒子３２によって反射されるため、カーボンブラックのような赤外線を吸収する顔料に比べて高い遮熱効果が発揮される。

ところが、明度が４０未満の従来の遮熱膜３０が、太陽光照射条件が過酷な環境下に長時間曝されると、遮熱膜３０を透過する一部の光ために、遮熱膜３０の内側の温度が上昇してしまい、遮熱効果を維持することができない。

本発明は、図１（ｂ）に示すように、遮熱膜１０に赤外線反射顔料１０２１の表面の少なくとも一部が銀１０２２で被覆された顔料粒子１０２を用いると、太陽光照射条件が過酷な環境下でも遮熱効果が維持できることを見出した。これは、表面が波長５００ｎｍ以上の光に対して高い反射率を有する銀によって可視域から赤外域の一部の光が銀により反射され、さらに赤外線反射顔料により赤外域の光が反射されることにより、膜全体として高い遮熱効果を発揮できていると考えられる。

遮熱膜１０が屋外環境に長時間曝されると、太陽光に含まれる紫外線の照射によって、遮熱膜の表面近傍に存在する赤外反射顔料の粒子の銀が、環境中の硫黄やハロゲン化物と反応し、変色してしまう場合がある。そのため、屋外環境に長時間曝されても、赤外反射能力を維持しながら変色が抑制された遮熱膜を実現するには、シリカ粒子を赤外反射顔料の粒子の近傍に存在させると効果的であることも見出した。

［遮熱膜］
本発明の光学機器の表面に形成される遮熱性を有する膜（遮熱膜）について説明する。本発明にかかる物品の表面に形成される遮熱膜１０は、図１（ｂ）に示すように、樹脂１０１と、顔料粒子１０２と、を含んでいる。そして、顔料粒子１０２は、赤外線反射顔料１０２１の表面の少なくとも一部が銀１０２２で被覆された構造を有している。

本発明にかかる遮熱膜は、膜厚７０μｍ以下であることが好ましい。本発明にかかる遮熱膜の明度が４０未満であるため、薄いほど可視光線の吸収が小さいため遮熱効果が高くなる。また、光学機器が交換レンズの場合、膜厚が７０μｍを超えると光学機器の位置精度に悪影響を及ぼすことがある。

（銀で被覆された赤外線反射顔料）
本発明の物品および光学機器の表面に形成される遮熱膜に含まれる、赤外線反射顔料は、特に限定されず赤外線の反射性能が高い公知の顔料を使用することができる。材料としては無機、有機どのようなものであってもよい。無機顔料としては、Ｃｏ－Ｚｎ－Ｓｉ系、Ｃｏ－Ａｌ系、Ｃｏ－Ａｌ－Ｃｒ系、Ｃｏ－Ａｌ－Ｃｒ－Ｚｎ系、Ｃｏ－Ａｌ－Ｚｎ－Ｔｉ系、Ｃｏ－Ｎｉ－Ｚｎ－Ｔｉ系、Ｔｉ－Ｃｒ－Ｓｂ系、Ｔｉ－Ｆｅ－Ｚｎ系、Ｆｅ－Ｚｎ系、Ｆｅ－Ｃｒ系、Ｍｎ－Ｂｉ系、Ｃｏ－Ｃｒ－Ｚｎ－Ｓｂ系、Ｃｕ－Ｃｒ系、Ｃｕ－Ｃｒ－Ｍｎ系、Ｃｕ－Ｆｅ－Ｍｎ系、Ｍｎ－Ｙ系、Ｍｎ－Ｓｒ系、Ｃｏ－Ｃｒ－Ｚｎ－Ａｌ－Ｔｉ系、Ｃｏ－Ｃｒ－Ｚｎ－Ｔｉ系、Ｔｉ－Ｃｒ－Ｓｂ系、Ｐ－Ｂａ－Ｓｒ系などが挙げられる。有機顔料としては一例としてキナクリドン系顔料、ペリレン系顔料、アゾ系顔料が挙げられる。赤外線反射顔料として、これらの中から１種類を選択して用いても複数の種類を用いても構わない。

顔料粒子１０２には、球状、鱗片状、板状などをさまざまな形状の粒子を用いることができる。状の異なる顔料を複数組み合わせて用いても構わない。顔料には任意の色の顔料を用いることができ、膜の明度が４０未満になるように調整されればよい。具体的には、可視光領域（波長４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下）の光の反射率が１０％以下、赤外線領域（波長９００ｎｍ以上１７００ｎｍ未満）の光の反射率が、４０％以上となるように調整されるのが好ましい。

顔料粒子１０２の平均粒子径としては、１０ｎｍ以上５μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは５０ｎｍ以上３μｍ以下である。平均粒子径が１０ｎｍ未満になると粒子の表面積が増加するため、表面の銀が酸化しすくなり、遮熱性の低下や変色の恐れがある。また、平均粒子径が５μｍを超えると塗膜に均一に赤外線反射顔料を分散させることが難しく、膜厚精度が悪化する恐れがある。

遮熱膜１０に含まれる顔料粒子１２の平均粒子径は、遮熱膜１０の断面のサンプルを任意の５か所から切り出し、顕微鏡で観察して求めることができる。膜の断面は、膜表面の法線方向に対して平行な方向に切り出すことが好ましい。断面５か所について、Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＥＤＳ）で面分析し、顔料粒子１２に相当する領域のフェレ径を求め、その平均値を算出する。断面１か所につき、粒子１０個以上のフェレ径を求め、少なくとも計５０個の粒子のフェレ径の平均値を、顔料粒子１０２の平均粒子径とする。顔料粒子１０２以外の粒子の平均粒子径についても、同様に求めることができる。

赤外線反射顔料１０２１の表面を銀１０２２で被覆する方法としては、機械的に接合させる方法、分散剤により赤外線反射顔料の表面に銀粉末を付着させる方法、銀メッキによる被覆方法などがあり、任意の方法を用いるとよい。赤外線反射顔料１０２１を覆う銀１０２２の膜厚は１～１０ｎｍが好ましいが、均一である必要はなく、赤外線反射顔料１０２１が部分的に露出していてもよい。銀１０２２の膜厚が１ｎｍ未満の場合は、薄すぎるために十分な遮熱効果を得ることができない。また１０ｎｍより厚くなると銀のコストが高くなりすぎたり、赤外線反射顔料１０２１の色味が損なわれたりする場合がある。

本発明にかかる遮熱膜の顔料粒子１０２の含有量は、明度が４０未満になるように調整されていればよい。赤外線反射顔料の種類にもよるが、膜に対して２体積％以上２０体積％以下であることが好ましい。顔料粒子１０２の含有量が２体積％未満であると、明度が４０未満にならず、２０体積％を超えると膜内に均一に分散させるのが難しくなり、膜ムラの原因となる。

膜中の顔料粒子１０２の含有量は、遮熱膜１０の断面のサンプルを任意の５か所から切り出して求めることができる。膜の断面は、膜表面の法線方向に対して平行な方向に切り出すことが好ましい。断面５か所について、Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＥＤＳ）で面分析し、所定の面積において顔料粒子１２が占める領域の総面積を求め、その比率を算出する。断面５か所について、顔料粒子１０２が占める割合を求め、その平均値を、顔料粒子１０２の含有量［体積％］とする。膜中の顔料粒子１０２以外の成分の含有量についても、同様に算出することができる。

（樹脂）
遮熱膜１０に含まれる樹脂１０１は特に限定されるものではないが、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ウレタンアクリル樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂などが挙げられる。これらの樹脂の中から選択されるいずれか１種類を用いてもよいし、複数の種類を含んでいても構わない。本発明の樹脂の含有量は膜に対して１０体積％以上８０体積％以下であることが好ましく、より好ましくは１５体積％以上７０体積％以下である。本発明の樹脂の含有量が１０体積％未満になると、基材との密着性が悪化する恐れがある。また、本発明の樹脂の含有量が８０体積％を超えると、太陽光の日射反射率が悪化する恐れがある。

（シリカ粒子）
遮熱膜１０は、さらにシリカ粒子を含んでいてもよい。前述したように、シリカ粒子を添加することにより、屋外環境に長時間曝されても、赤外反射能力を維持しながら変色が抑制された遮熱膜を実現することが可能となる。これは、シリカ粒子が、硫黄やハロゲン化合物が顔料粒子１０２に近づくのを阻害するためと考えられる。

シリカ粒子の平均粒子径は、１０ｎｍ以上５μｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上３μｍ以下がより好ましい。シリカ粒子の平均粒子径が１０ｎｍ未満になると、シリカ粒子が凝集して膜中に均一に添加することが難しくなる。平均粒子径が５μｍ以上では個々の顔料粒子の周りに点在させることが難しくなり、硫黄やハロゲン化合物が顔料粒子１０２に近づくのを阻害する効果が低化する恐れがある。

遮熱膜１０のシリカ粒子の含有量は、遮熱膜１０に対して０．５体積％以上２０体積％以下であることが好ましく、７体積％以上１５体積％以下がより好ましい。本発明のシリカ粒子の含有量が０．５体積％未満になると、長時間屋外環境における遮熱効果が低下する恐れがある。また、本発明のシリカ粒子の含有量が２０体積％を超えると、膜内に均一に分散させるのが難しくなり、膜ムラが生じる恐れがある。また、シリカ粒子の含有量は、顔料粒子１２に対して１０体積％以上７５体積％以下であることが好ましい。本発明のシリカ粒子の含有量が顔料粒子１０２に対して１０体積％未満になると、顔料粒子１０２に対してシリカ粒子の量が少ないため、顔料粒子１０２の表面の銀１０２２と環境中の硫黄やハロゲン化物との反応を抑制する効果が低くなる。そのため、反応屋外環境下に長時間曝されると、遮熱効果が低下してしまう。また、本発明のシリカ粒子の含有量が、顔料粒子１０２に対して７５体積％を超えると、シリカ粒子が凝集して膜中に均一に分散させるのが難しくなる恐れがある。

シリカ粒子の形状は任意のものを用いることが出来る。シリカ粒子の形状の一例としては、球形、不定形、星形、鎖状、中空、多孔質が挙げられる。これらのシリカ粒子は、１種類を用いても複数の種類を含んでも構わない。

（基材）
基材としては、任意の材料を用いることが出来るが、金属やプラスチックが好ましい。金属材料の例としては、アルミニウム、チタン、ステンレス、マグネシウム合金、リチウムマグネシウム合金等が挙げられる。プラスチックの例としては、ポリカーボネート樹脂、アクリアル樹脂、ＡＢＳ樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、塩化ビニル樹脂等が挙げられる。

基材の厚さは、用途に応じて任意に決めることが出来るが、レンズ鏡筒に用いる場合は０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下、より好ましくは、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。厚さが０．５ｍｍ未満になると強度が不足し、レンズ鏡筒の形状を保持することが困難である。また、膜さが５ｍｍを超えると部材のコストが高くなる懸念がある。

基材は、遮熱膜１０との密着性を向上させるために、遮熱膜１０が設けられる側の面にプライマー層を有していてもよい。プライマー層としては、任意の材料を用いることが出来るが、例えばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。また、プライマー層が、赤外反射顔料を含んでいても良い。特に、酸化チタン粒子など白色の顔料粒子を含んでいると、プライマー層が遮熱性を有するため、より高い遮熱効果を得ることができる。他に、着色剤、分散剤、硬化剤、硬化触媒、可塑剤、チキソ付与剤、レベリング剤、有機着色剤、無機着色剤、防腐剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、カップリング剤、溶媒の残渣が含まれていても構わない。

プライマー層の膜厚は、２μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、５μｍ以上３０μｍ以下がより好ましい。膜厚が２μｍ未満では膜の密着性が低下することがあり、５０μｍを超えると位置精度に悪影響を及ぼすことがある。

（その他の添加剤）
本発明の遮熱膜１０は、その他の任意の添加剤を含んでいてもよい。例えば、分散剤、硬化剤、硬化剤、硬化触媒、可塑剤、チキソ性付与剤、レベリング剤、艶消し剤、防腐剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、カップリング剤、上記以外の色味を調整するための無機微粒子および有機微粒子等が挙げられる。

［遮熱層を形成するための塗料］
次に、本発明に係る遮熱層を形成するための塗料について説明する。本発明に係る塗料は、少なくとも樹脂と、赤外線反射顔料の表面が銀で被覆された顔料粒子と、を含む。さらに、シリカ粒子、溶媒、その他の添加剤を含んでいても良い。塗料に含まれる顔料粒子、樹脂、シリカ粒子、その他の添加剤は、遮熱膜に含まれる成分として説明したとおりである。

塗料の製造方法は、顔料粒子を塗料中に分散できれば特に限定されない。例えば、ビーズミル、ボールミル、ジェットミル、三本ローラー、遊星回転装置、ミキサー、超音波分散機、ホモジナイザー等によって塗料に含まれる成分を混合する方法が挙げられる。

（顔料粒子の添加量）
塗料に含まれる顔料粒子の量は、赤外線反射顔料の種類にもよるが、遮熱膜にした場合に明度が４０未満になるように調整されればよく、塗料中の不揮発成分に対して２質量％以上３０質量％以下が好ましい。顔料粒子の添加量が２質量％未満であると、明度が４０未満にならず、３０質量％を超えると塗膜内で均一に分散されなくなり、膜ムラの原因となる。塗料中の不揮発成分に対する顔料粒子の量は、適切な遠心分離により沈降物として分離し、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴ－ＩＲ）により測定することができる。

（樹脂成分）
本発明の塗料に含まれる樹脂成分は、特に限定されるものではないが、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ウレタンアクリル樹脂、フェノール樹脂、アルキッド樹脂が挙げられる。これらの樹脂は１種類であってもよいし、複数の種類を含んでいても構わない。

樹脂の添加量は、塗料中の不揮発成分に対して５質量％以上８０質量％以下であることが好ましく、より好ましくは１５質量％以上７０質量％以下である。本発明に係る塗料の樹脂の添加量が５質量％未満になると、基材との密着性が悪化する恐れがある。また、本発明の樹脂の添加量が８０質量％を超えると、太陽光の日射反射率が悪化する恐れがある。

（シリカ粒子）
本発明の塗料はシリカ粒子を含んでいてもよい。

本発明の塗料に含まれるシリカ粒子の添加量は、塗料中の不揮発成分に対して０．５質量％以上２０質量％以下であることが好ましい。本発明のシリカ粒子の添加量が０．５質量％未満になると、得られる膜の長時間屋外環境における遮熱効果が悪化する恐れがある。また、本発明のシリカ粒子の添加量が２０質量％を超えると、シリカ粒子が凝集してしまう恐れがある。また、塗料に含まれるシリカ粒子の添加量は、顔料粒子に対して１０質量％以上１００質量％以下であることが好ましい。本発明のシリカ粒子の添加量が顔料粒子に対して１０質量％未満になると、得られる遮熱膜が時間曝された場合に、顔料粒子表面の銀と環境中の硫黄やハロゲン化物との反応を抑制する効果が低くなってしまう。シリカ粒子の添加量が顔料粒子に対して１００質量％を超えると、塗料中でシリカ粒子が凝集してしまう恐れがある。

（溶媒）
本発明の塗料の好ましい粘度は、１０ｍＰａ・ｓ以上１００００ｍＰａ・ｓ以下であり、より好ましくは５０ｍＰａ・ｓ以上５００ｍＰａ・ｓ以下である。塗料の粘度が１０ｍＰａ・ｓ未満になると塗布後の遮熱膜の膜厚が薄くなる箇所が生じる場合がある。また、１００００ｍＰａ・ｓを超えると、塗料の塗布性が低下する恐れがある。

本発明の塗料は、粘度を調整する目的でさらに溶媒を含んでいるのが好ましい。溶媒の材料は特に限定されないが、水、シンナーエタノール、イソプロピルアルコール、ｎ－ブチルアルコール、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソブチル、酢酸ブチルが挙げられる。また、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、トルエン、キシレン、アセトン、セロソルブ類、グリコールエーテル類、エーテル類が挙げられる。塗料は、これらの溶媒の中から選択されるいずれか１種類を含んでいても、複数種類の溶媒を含んでいてもよい。

［遮熱膜の形成方法］
本発明に係る遮熱膜の製造方法は、基材上に塗料を７０μｍ以下でほぼ均一に塗布出来れば、塗布方法および硬化方法は、特に限定されるものではない。

塗布方法としては、ハケ塗り、スプレー塗布、ディップコーティング、転写等が挙げられる。また、本実施形態の膜は１層塗りであっても、多層塗りであっても構わない。

また、硬化方法としては室温放置しても構わないし、熱により硬化を促進させたり、紫外線を照射したりしても構わない。熱により硬化させる方法としては、加熱炉、ヒーター、赤外線加熱等が挙げられる。硬化温度としては、室温から４００℃が好ましく、更に室温から２００℃が好ましい。

実施例１から１２における塗料の調整、遮熱膜の作製、遮熱膜の評価は下記の方法で行った。それぞれの実施例において、基材には５０ｍｍ×７０ｍｍ角で厚みが１ｍｍのポリカーボネート樹脂を用い、評価の種類に応じた数の試験片試料を作製した。遮熱膜は、基材の上にスピンコーターで所望の膜厚になるように塗液を塗布したのち焼成して形成した。なお、実施例に用いた基材はプライマー層を有していない。

＜遮熱膜に含まれる粒子の平均粒子径の評価＞
遮熱膜を膜表面の法線方向に対して平行な方向に切り出し、フィールドエミッション走査型電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）で観察した。次にＥｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＥＤＳ）で対象物質を面分析し、画像処理にてそれぞれの粒子のフェレ径を求め、その平均値を算出し、５か所の平均値を求めた。

＜日射反射率の評価＞
日射反射率は、分光光度計（Ｕ－４０００，日立ハイテク）を用いて反射率を測定した後に日射反射率に換算した。まず、波長３００ｎｍから波長２５００ｎｍの光を遮熱膜に照射して反射率を測定した。次に、測定した反射率にＪＩＳ－Ｋ５６０（塗膜の日射反射率の求め方）に基づいて、重み付けの数値（重価係数）を掛け合わせて積分し、積分値より日射反射率を算出した。

遮熱膜が形成された基材を、耐光性試験機（ＳＵＮＴＥＳＴＸＸＬ＋；ＡＴＬＡＳ）で３００ｎｍから４００ｎｍで放射強度が５０±２Ｗ／ｍ^２でブラックパネルの温度が６３℃±３℃の条件で２００時間投入した。次に屋外の雨がかからない場所にさらに２００時間放置し、分光光度計で波長３００ｍｍから波長２５００ｎｍの反射率を測定し、ＪＩＳＫ ５６０に基づいて、日射反射率を算出した。

日射反射率としては、明度が４０未満の膜として日射反射率が２０％以上であれば温度低減効果の高い、非常に良好な膜と言える。また、日射反射率が１０％以上２０％未満であれば、遮熱効果が比較的高いので良好な膜と言える。日射反射率が１０％未満になると遮熱効果が下がるので、遮熱膜としての性能が不十分である。そこで、下記の基準で日射反射率を評価した。日射反射率が優れていると、太陽光照射時間が短ければ、優れた遮熱効果を示すことができる。
Ａ：日射反射率が２０％以上
Ｂ：日射反射率が１０％以上２０％未満
Ｃ：日射反射率が１０％未満

＜遮熱性＞
遮熱膜の初期、および長時間屋外環境後の遮熱性の評価として図５は温度の評価方法を示す模式図である。図４に示すように、ランプ４１、温度測定用治具４４および試験片４２を配置した。温度測定用治具４４には、表面が自色で１２０ｍｍ×１２０ｍｍ×１２０ｍｍの段ボールを用い、試験片４２取り付け部分に４０ｍｍ×４０ｍｍの窓部を設けた。また、ランプ４１にはハイラックスＭＴ１５０ＦＤ６５００Ｋ（岩崎電気）を用いた。

次に、温度測定用治具４４に試験片４２を取り付け、試験片４２の裏面に熱電対を取り付けた。試験片４２が取り付けられた温度測定用治具４４をランプ４１の距離が１００ｍｍになるように設置した。次にランプ４１の光を６０分間照射し、６０分後の温度を測定した。

遮熱性は、試験片４２と同じ基材に黒色のブランクを形成して比較試料を作製し、実施例と同様にランプ４１の光を６０分間照射した後に温度測定し、比較試料と試験片４２との温度測定結果の差分を算出して評価した。

黒色のブランクとしては、カーボンブラック（ＭＡ１００，三菱化学）２０ｇを用いた。さらに、エポキシ樹脂（ｊＥＲ８２８；三菱化学）１００ｇ、アミン硬化剤（ＳＴｌｌ，三菱化学）７０ｇ、シンナー２０ｇを遊星回転装置で混合した塗料を用いた。

長時間屋外環境後の遮熱性の評価は、屋外の雨がかからない場所に２００時間放置した後、遮熱膜形成直後と同様にして図４に示す評価装置で評価した。

遮熱性は、ランプ光を照射した後の比較試料と試験片４２との温度差ΔＴが７℃以上であれば非常に優れた膜であると言える。ΔＴが３℃以上７℃未満であれば比較的遮熱性の高い膜であると言える。また、ΔＴが３℃未満であれば遮熱性が十分とは言えない。従って、下記の基準で３段階評価を行った。遮熱性に優れていると、太陽光に長時間曝されても、優れた遮熱効果を示すことができる。
Ａ：７℃≦ΔＴ
Ｂ：３℃≦ΔＴ＜７℃
Ｃ：ΔＴ＜３℃

＜耐光性＞
長時間屋外環境での変色評価には色差計（ＳＥ－７７００；日本電色）を用い、Ｌ^＊、ａ^＊、ｂ^＊を測定した。測試験片に設けられた遮光膜のＬ^＊、ａ^＊、ｂ^＊の値を測定したのち、耐光性試験機（ＳＵＮＴＥＳＴＸＸＬ＋；ＡＴＬＡＳ）で、３００ｎｍから４００ｎｍの光を、放射強度が５０±２Ｗ／ｍ２で、ブラックパネルの温度が６３℃±３℃となる条件で４００時間投入した。次に屋外の雨がかからない場所にさらに２００時間放置し、色差計で本発明の膜のＬ^＊、ａ^＊、ｂ^＊の値を測定した。また、長時間屋外環境での変色（ΔＥ＊）は式（１）により算出した。
ΔＥ＊＝√ （（耐光前のＬ^＊‐屋外放置後のＬ^＊）２＋（耐光前のａ^＊－屋外放置後のａ^＊）２ ＋（耐光前のｂ^＊－屋外放置後のｂ^＊）２）・・式（１）

ΔＥ^＊が０．６未満であれば色味変化が非常に少ない良好な膜と言える。ΔＥ^＊が０．６以上１．０未満であれば良好な膜と言える。ΔＥ^＊が１．０以上１．５未満であればやや色味変化が大きくなるが許容範囲の膜と言える。ΔＥ^＊が１．５以上になると色味変化が大きく、良好な膜とは言えない。そこで、以下の基準に従って４段階で評価した。
Ａ：ΔＥ^＊＜０．６
Ｂ：０．６≦ΔＥ^＊＜１．０
Ｃ：１．０≦ΔＥ^＊＜１．５
Ｄ：１．５≦ΔＥ^＊

（実施例１）
＜塗料の調整＞
実施例１では、以下の方法で塗料を作製した。

樹脂１００ｇ（膜換算６９体積％）、遮熱顔料２０ｇ（膜換算１２体積％）、シリカ粒子１０ｇ（膜換算４．１体積％）、硬化剤２０ｇ（膜換算１４体積％）、酸化チタン１０ｇ（膜換算２．１体積％）シンナー１００ｇを秤量し、遊星回転装置（ＡＲ－１００，シンキー）にて１０分間攪拌して実施例１の塗料を得た。酸化チタンは、遮熱膜の明度の調整のために添加している。

樹脂にはオレスターＱ－６９１（三井化学）を用いた。遮熱顔料には、６３４０Ａｇ（アサヒ化成工業）を用いた。シリカにはＡＣＥＭＡＴＴ－ＯＫ６０７を用いた。硬化剤には、タケネートＤ－１２０Ｎ（三井化学）を用いた。酸化チタンには、ＰＴ－３０１（石原産業；平均粒子径０．２７μｍ、シリカ表面被覆あり）を用いた。

＜膜の作製＞
実施例１では以下の方法で膜を作製した。上記の塗料をポリカーボネート板にスピンコーターで３０μｍの膜厚になるように本発明の膜を塗布し、室温で一晩乾燥後、１１０℃で３０分間焼成し、実施例１の膜を得た。

［実施例２～１０、比較例１］
実施例２～１０、比較例１では、得られた遮熱膜に含まれる各成分が表１に示す材料や含有量になるよう塗料を変更した以外は実施例１と同様にして、塗料および膜を作製した。比較例１では、顔料粒子に銀の被覆のない顔料（アサヒ化成工業 ６３４０）を用いた。

表１に実施例１～１０、比較例１の遮熱膜の各評価項目の結果をまとめて示す。

表１に示すように、表面が銀で被覆されていない顔料粒子を用いた比較例１は、日射反射率と初期の遮熱性は優れていたが、長時間屋外環境後の遮熱性と耐光性が十分な膜ではなかった。それに対し、表面が銀で被覆された顔料粒子を用いた、本発明にかかる実施例１は、比較例１よりも初期および長時間屋外環境後の遮熱性、耐光性のいずれも優れており、過酷な太陽光条件下においても優れた遮熱性能を示すことが確認された。

実施例１～５は、シリカ粒子の含有量を変えて作製した遮熱膜を比較したものである。顔料粒子に対して１０体積％以上８０体積％以下の量を添加すると、長期環屋外環境に曝しても特に優れた遮熱効果が得られた。顔料粒子に対して３５体積％以上７５体積％以下の量を添加すると、長期環屋外環境に曝した際の遮熱効果がさらに優れていた。

実施例１、６～９は、顔料粒子の含有量を変えて作製した遮熱膜を比較したものである。これらから、遮熱膜中の顔料粒子の含有量が２体積％以上２０体積％以下の場合に、高い遮熱特性が得られることが確認された。

実施例１２は、実施例１で用いた赤外線反射顔料を、銀メッキを施したアゾメチンブラックに変更した塗料で膜を作成した。実施例１２の膜も、実施例１と同様に、日射反射率、遮熱性、耐光性いずれも優れたており、良好な遮熱効果が得られた。

本発明の光学機器の表面に設ける膜は、カメラやビデオ、放送機器などの光学機器のレンズ鏡筒やその他の屋外で使用される可能性があるカメラ本体、監視カメラ、お天気カメラ等に利用することができる。

１ 基材
２ 遮熱膜
３ 樹脂
４ 赤外線反射顔料
５ 太陽光
６ 銀で表面が被覆された赤外線顔料
７ レンズ鏡筒
８ 固定筒
９ 環状部材
１０ 三脚座
１１ ランプ
１２ 温度評価用の試験片
１３ 温度測定箇所
１４ 温度測定用治具

Claims (20)

1. 外光を受ける面に遮熱性を有する膜が設けられている物品であって、
   前記膜は、明度が４０未満であり、樹脂と、赤外線反射顔料の表面の少なくとも一部が銀で覆われた顔料粒子と、を含むことを特徴とする物品。
2. 前記膜が、さらにシリカ粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の物品。
3. 前記顔料粒子の含有量が、前記膜に対して２体積％以上２０体積％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の物品。
4. 前記樹脂の含有量が、前記膜に対して１０体積％以上８０体積％以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の物品。
5. 前記シリカ粒子の含有量が、前記膜に対して０．５体積％以上２０体積％以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の物品。
6. 前記シリカ粒子の含有量が、前記顔料粒子に対して１０体積％以上７５体積％以下であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の物品。
7. 前記シリカ粒子の含有量が、前記顔料粒子に対して３５体積％以上７５体積％以下であることを特徴とする請求項５に記載の物品。
8. 前記赤外線反射顔料が、ＣｒまたはＦｅを含む顔料またはアゾ系顔料であることを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の物品。
9. 前記物品が、筐体と前記筐体の内部に配置された光学系とを備え、
   前記膜が、前記筐体の表面に設けられている光学機器であることを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載の物品。
10. 前記光学機器が、交換レンズであることを特徴とする請求項９に記載の物品。
11. 遮熱性を有する膜であって、
    明度が４０未満であり、樹脂と、赤外線反射顔料の表面の少なくとも一部が銀で覆われた顔料粒子と、を含むことを特徴とする膜。
12. さらにシリカ粒子を含むことを特徴とする請求項１１に記載の膜。
13. 前記顔料粒子の含有量が、前記膜に対して２体積％以上２０体積％以下であることを特徴とする請求項１１または１２に記載の膜。
14. 前記樹脂の含有量が、前記膜に対して１０体積％以上８０体積％以下であることを特徴とする請求項１１～１３のいずれか一項に記載の膜。
15. 前記シリカ粒子の含有量が、前記膜に対して０．５体積％以上２０体積％以下であることを特徴とする請求項１１～１４のいずれか一項に記載の膜。
16. 塗料であって、
    樹脂と、赤外線反射顔料の表面の少なくとも一部が銀で覆われた顔料粒子と、を含むことを特徴とする塗料。
17. さらに、シリカ粒子を含むことを特徴とする請求項１６に記載の塗料。
18. 前記赤外線反射顔料が、ＣｒまたはＦｅを含む顔料またはアゾ系顔料であることを特徴とする請求項１６または１７に記載の塗料。
19. 前記顔料粒子の添加量が、塗料中の不揮発成分に対して２質量％以上３０質量％以下であることを特徴とする請求項１６～１８のいずれか一項に記載の塗料。
20. 前記シリカ粒子の添加量が、塗料中の不揮発成分に対して０．５質量％以上２０質量％以下であることを特徴とする請求項１６～１９のいずれか一項に記載の塗料。

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