JP3190801B2 - 熱線遮蔽採光材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、屋根材や側壁材などの
直射日光のあたる建築用の用途に適した熱線遮蔽採光材
に関する。

【０００２】

【従来の技術】採光性が要求されるサンルームやカーポ
ートや家屋などの屋根材や側壁材、あるいは天窓の採光
面材として、ポリ塩化ビニールやポリカーボネートなど
の透光性合成樹脂からなる平板材や波板材などが用いら
れている。そして、これらの採光材には透明又は半透
明、或は無色（無彩色）又は有彩色等の種々のものがあ
る。しかし、上記採光材は採光性がよい反面、夏場にな
ると太陽光とともに熱線も同時に室内や車内に入り込
み、室内温度や車内温度が上昇しすぎるという問題もあ
った。そこで、近年熱線を遮蔽するために、合成樹脂製
採光材に金属蒸着を施したものや、合成樹脂にパール顔
料や金・銀・アルミ等の金属を含有させたもの等が用い
られるようになってきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、採光材
に金属蒸着を施したものは、使用中に蒸着された金属が
剥がれ落ちたり酸化による白化により不透明化や熱線遮
蔽機能低下が生じ、またパール顔料を含有したものはパ
ール顔料自体の変色により熱線遮蔽機能が低下するし、
また金属を含有したものは樹脂との密着性に乏しく水
（湿気）により劣化して不透明になる、という問題があ
った。さらに、パール顔料や金属を含有したものは、そ
の厚みにより光線透過量が異なるため厚みにより含有量
を変えざるをえず、大量生産はできても少量生産には極
めて不利であった。

【０００４】本発明は以上の事情に鑑みてなされたもの
であって、採光材の内部に熱線遮蔽層を設け特定波長の
光線透過率を一定割合に保つことにより、明るさを保ち
ながら高い熱線遮蔽効果が得られる熱線遮蔽光材を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係る熱線遮蔽採光材は、透光性
合成樹脂基板層の少なくとも片面に、熱線遮蔽層と透光
性薄層とをこの順序で積層一体化してなる採光材であっ
て、上記熱線遮蔽層が、透光性樹脂にベンズイミダゾロ
ン系の赤色顔料１〜４重量％、フタロシャ−ニン系の青
色顔料５〜１５重量％、イソインドリン系の黄色顔料１
０〜３０重量％を配合してなる、というものである。

【０００６】このような採光材において、熱線遮蔽層に
は近赤外線吸収剤を１．０〜４．５重量％含有しいるこ
とが望ましい。

【０００７】

【作用】請求項１に係る発明は、熱線遮蔽層が基板層と
薄層の間に介在しており熱線遮蔽層が剥がれ落ちたり損
傷したりすることがなく且つ酸化も抑えることができ長
期に亘り熱線遮蔽機能を維持できる。そして、特定の赤
色顔料と青色顔料と黄色顔料とを夫々特定量配合してい
るので、４４０ｎｍ、５７０ｎｍ、６２０ｎｍ、７２０
ｎｍ、８００ｎｍ、１０００ｎｍにおける各波長の光線
透過率が夫々１０〜３５％、１５〜４５％、１０〜４５
％、１０〜３５％、３５〜８０％、５０〜８５％となっ
て明るさを保ちながら高い熱線遮蔽効果が得られる。

【０００８】請求項２に係る発明は、近赤外線吸収剤を
併用することにより地上への全直達エネルギーを低滅す
ることができる。

【０００９】

【００１０】請求項３に係る発明は、特定の近赤外線吸
収剤とカーボンとを併用することで、４４０ｎｍ、５７
０ｎｍ、６２０ｎｍ、７２０ｎｍ、８００ｎｍ、１００
０ｎｍの各波長の光線透過率が夫々２０〜３５％、３３
〜４３％、３０〜４５％、２０〜３０％、３７〜４７
％、５０〜６０％となって、明るさと熱線遮蔽効果をな
すことができる。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の実施例による平板状の熱線遮
蔽採光材Ａの断面図を示しており、図２は本発明の他の
実施例による波形状の熱線遮蔽採光材Ｂの断面図を示し
ており、これ等の実施例では透光性合成樹脂基板層１の
片面に熱線遮蔽層２と透光性薄層３とがこの順で積層一
体になされた３層構造をなしている。上記透光性合成樹
脂基板層１としてはポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビ
ニール樹脂、アクリル樹脂、スチレン系樹脂等の透光性
を有する樹脂が用いられる。そのなかでも、耐衝撃性が
高く耐候性にも耐熱性にも優れているポリカーボネート
樹脂が好ましく用いられる。基板層１の厚みは特に制限
はないが、屋根材、特にその形状が図１の如き折版形状
や丸波形状や角波形状の如き波形状であれば０．５〜
３．０ｍｍ、図２の如き平板状の屋根材であれば１．０
〜５．０ｍｍであることが望ましい。

【００１２】熱線遮蔽層２には、近赤外線吸収剤を含有
した透光性バインダー樹脂からなる厚さ０．５〜３．０
μｍの層が好ましく用いられる。上記近赤外線吸収剤と
してはナフトールキノン系、アミニューム系、ジイモニ
ューム系等の有機の近赤外線吸収剤が好ましく用いられ
る。特にナフトールキノン系のものは耐久性が良く熱線
遮蔽機能を長く維持でき且つ安価であるのでより好まし
く用いられる。また、透光性バインダー樹脂にはアクリ
ル系樹脂、塩化ビニール樹脂、エポキシ系樹脂などの樹
脂が単独で或は混合して用いられる。

【００１３】このバインダー樹脂に対して近赤外線吸収
剤を１．０〜４．５重量％配合すると、熱エネルギーの
大きい波長域である４００ｎｍ〜１０００ｎｍの光線透
過率を全体的に低下させ且つ必要な明るさを保つだけの
透過率を有するものとすることができる。特に、４４０
ｎｍの光線透過率を１０〜３５％に、５７０ｎｍの光線
透過率を１５〜４５％に、６２０ｎｍの光線透過率を１
０〜４５％に、７２０ｎｍの光線透過率を１０〜３５％
に、８００ｎｍの光線透過率を３５〜８０％、１０００
ｎｍの光線透過率を５０〜８５％にすることにより、熱
エネルギーを６０％以上遮蔽できるるもかかわらず、最
も目に感じ易い波長である５３０ｎｍ付近の光線透過率
を３０％以上になすことができて明るさを保つことがで
きる。１．０重量％より少ないと上記各波長の光線透過
率が大きくなり熱エネルギーを遮蔽できず、４．５重量
％より多くなると５３０ｎｍ付近の波長の吸収が大きく
なりすぎて明るさを保てなくなるので、１．０〜４．５
重量％の範囲で含有させることが好ましい。さらに、上
記の含有量であると地上に到達する熱エネルギーのう
ち、最もエネルギーの高い４００ｎｍ〜７００ｎｍの波
長域の光線透過率を４５％以下とすることができるにも
かかわらず、人の目に最も感じ易い５３０ｎｍ付近の波
長の光線透過率を３０％以上にすることができ、遮蔽効
率が高いわりに明るくすることができる。このとき、７
００〜１０００ｎｍの波長の光線透過率を７５％以下に
させて地上への全直達熱エネルギーを抑えておくとよ
い。

【００１４】この近赤外線吸収剤を含む熱線遮蔽層２に
各種色相の顔料やカーボンを組み合わせることもでき
る。この場合、単に顔料濃度を高めていけば遮蔽機能は
発揮されてもそれと反比例して光線透過率は低下し採光
材としての機能を満足し得ないものとなる。従って、顔
料の組み合わせが重要となり、太陽光のなかでも熱エネ
ルギーの大きい特定波長を遮蔽する顔料と他の熱エネル
ギーの大きい特定波長を遮蔽する顔料とを組み合わせる
ことで、顔料濃度を高めることなく、即ち明るさを保ち
つつ熱エネルギーを遮蔽することができることとなる。
例えば、ベンズイミダゾロン系の赤色顔料を１〜４重量
％、フタロシャーニン系の青色顔料を５〜１５重量％、
イソインドリノン系の黄色顔料を１０〜３０重量％透光
性樹脂に配合すれば、上記特定の各波長を上記の光線透
過率に維持したまま着色することができる。この様な顔
料のみを用い近赤外線吸収剤を用いない配合により上記
特定波長の光線透過率を上記の特定範囲にすることもで
きるが、光線透過率も同時に低下してしまうので近赤外
線吸収剤との併用によって上記顔料の使用量を減らすこ
とが好ましい。

【００１５】また、着色顔料として極く少量のカーボン
を用いることもできる。というのは、近赤外線吸収剤を
樹脂に含有させると概ねグリーン色に着色するため、黒
色であるカーボンを配合することでモスグリーン色等に
なすことができるのである。使用するカーボンは、粒径
を極力小さくしてゆけば明るさを低下させることなく着
色することができ、その配合量は３〜１０重量％が適量
である。特に、ナフトールキノン系近赤外線吸収剤とカ
ーボンとを組み合わせることで４４０ｎｍの光線透過率
を２０〜３５％、５７０ｎｍの光線透過率を３３〜４３
％、６２０ｎｍの光線透過率を３０〜４５％、７２０ｎ
ｍの光線透過率を２０〜３０％、８００ｎｍの光線透過
率を３７〜４７％、１０００ｎｍの光線透過率を５０〜
６０％になすことができ、熱エネルギーをより多く遮蔽
でき、しかも５３０ｎｍ付近の光線透過率を３２％以上
にできてより明るくすることができる。さらに、上記波
長のうちでも、地上に到達するエネルギーの最も高い４
００〜７００ｎｍの波長域の大部分の光線透過率を４５
％以下の２０〜４０％になすことができ、７００〜１０
００ｎｍの比較的エネルギーの大きい波長域の光線透過
率を６０％以下になすことができ、熱線遮蔽を効果的に
果たすにもかかわらず、人の目に最も感じ易い５３０ｎ
ｍ付近の光線透過率を３０％以上、とりわけ３５％以上
になすことができ明るさを保つことができる。

【００１６】このようにして、７００〜１０００ｎｍの
波長域の光線透過率を７５％以下にすると共に、５３０
ｎｍ付近の光線透過率を３０％以上にして明るさを保持
した成形板とすることができる。

【００１７】透光性薄層３は透光性樹脂よりなる薄い層
で、２５〜１００μｍ好ましくは３０〜７５μｍの厚み
のフィルムが使用される。透光性樹脂としてはアクリル
系樹脂、塩化ビニール樹脂、ポリカーボネート樹脂等の
ものが使用でき、耐候性に優れたアクリル系樹脂で５０
μｍ程度の厚みのフィルムが好ましく用いられる。この
薄層３は採光材の最外層に位置し、熱線遮蔽層２を保護
し該層２が損傷したり剥離したりすることを防いでい
る。また、紫外線を遮蔽し近赤外線吸収剤の劣化を防止
して熱線遮蔽機能を維持させることができる。

【００１８】このような構成を有する熱線遮蔽採光材
Ａ，Ｂは、例えば、次のようにして得ることが出来る。
まず顔料或いは及び近赤外線吸収剤とバインダー樹脂と
溶剤（例えば、酢酸エチルやトルエンなど）とを配合・
混合して熱線遮蔽塗料を作製する。そして、この塗料を
透光性樹脂フィルムの片面に塗布し固化させて固化塗膜
付きフィルムを得る。その後、この固化塗膜付きフィル
ムを透光性合成樹脂基板に、固化塗膜が基板側になるよ
うに重ね合わせて熱圧して積層一体化すればよい。熱圧
する方法としては、例えばホットプレスや押出ラミネー
ト等の公知の手段が採用される。

【００１９】次に、本発明の熱線遮蔽採光材について実
験した結果について述べる。

【００２０】まず、透光性を有する塩化ビニル樹脂１０
ｇと添加剤０．６ｇと黄色顔料４．０ｇと青色顔料２．
０ｇと赤色顔料０．６ｇとカーボン２．０ｇとを溶剤
（酢酸エチルとトルエンとの混合液）７０．８ｇに溶か
して塗料を作製した。この塗料を５０μｍのアクリルフ
ィルムの片面に塗布し１．２μｍの固化塗膜となした。
これを塗膜付フィルム１とする。次に、上記塗料に市販
のナフトールキノン系近赤外線吸収剤を０．８ｇ添加し
上記フィルムに塗布し１．２μｍの固化塗膜となした。
これを塗膜付フィルム２とする。さらに、塩化ビニール
樹脂１６ｇと添加剤０．６ｇと上記ナフトールキノン系
近赤外線吸収剤０．８ｇとカーボン６．０ｇとを溶剤
（酢酸エチルとトルエンとの混合液）７７．４ｇに溶か
して塗料を作製した。この塗料をアクリルフィルムに塗
布し１．２μｍの固化塗膜となした。これを塗膜付フィ
ルム３とする。これらの塗膜付フィルム１，２，３を厚
さ３．０ｍｍのポリカーボネート板にホットプレスして
積層一体化した。これを試験片１，２，３とする。この
各試験片について光学特性と波長別光線透過率を調べ
た。尚、市販品であって且つ建材・土木用資材として用
いられているタキロン（株）製の厚さ３ｍｍのポリカー
ボネート樹脂製の透明板ＰＣ１６００とブラウンスモー
ク板ＰＣＳＰ１９３０も同時に比較した。これ等を比較
片１、２とする。その結果を表１と図３に示す。また、
図３から得られる特定波長の光線透過率を表１に併記し
た。尚、光学特性はＪＩＳ Ｋ６７３５に基づいて、波
長別光線透過率は島津自記分光光度計ＵＶ−３１００
（島津製作所社製）にて測定した。

【００２１】

【表１】

【００２２】この表１からわかるように、全光線透過率
は試験片１，２，３が比較片２より高い値を示してい
て、建材・土木用として充分使用可能な明るさを有して
いることがわかる。特に、試験片３は１３％も高く充分
な明るさを有している。一方、人の目に一番感じ易い５
３０ｎｍ付近の光線透過率が試験片１，２，３は３６〜
３８％と比較片２の２５％に較べて１２％も大きな値を
有していて十分明るさを有していることが裏付けされて
いる。特に試験片３は５３０ｎｍ前後の光線透過率も高
く一層明るいことがわかる。さらに、各試験片の４４０
ｎｍ、５７０ｎｍ、６２０ｎｍ、７２０ｎｍ、８００ｎ
ｍ、１０００ｎｍにおける各波長の光線透過率は夫々表
１に示す通りであり、４００〜７００ｎｍの波長域の光
線透過率が４５％以下であり、７００〜１０００ｎｍの
波長域の光線透過率は、試験片２で７５％以下、試験片
３で６０％以下である。

【００２３】一方、太陽光の熱エネルギーは電気総合研
究所より発表されている太陽光直達日射相対グラフから
４００〜７００ｎｍの波長域のエネルギーが相対的に最
も大きく、そのうちでも６００ｎｍ前後の波長が最も大
きいことが判明している。このグラフを図４に示す。表
１より、５７０ｎｍの波長の光線透過率が、試験片１，
２は２２％、２４％と比較片２の２８％に比べで小さ
く、また６２０ｎｍの波長の光線透過率が１３％、１６
％と比較片２の３８％に比べで小さく優れた熱線遮蔽を
有していることがわかる。

【００２４】一方、試験片３は５７０ｎｍ、６２０ｎｍ
の光線透過率が比較片２と同等か、若干高い値を示して
いるが、７２０ｎｍ、８００ｎｍ、１０００ｎｍの光線
透過率が２６〜５６％と全体的に低くて最大２０％もの
差があり、熱エネルギーの透過する総量としては少なく
なっている。そこで、試験片１、２、３と比較片１、２
の熱線遮蔽効果を調べるために、図４に示すグラフを利
用して遮蔽効率を求めた。即ち、各試験片の波長毎の光
線透過率を用い、波長毎の透過太陽光エネルギーを計算
し、４００〜１０００ｎｍの範囲の波長の透過太陽光エ
ネルギーの総量を求め、その値を（１）式に適用して遮
蔽効率を求めた。その結果を表１に併記した。

【００２５】

【数１】

【００２６】試験片３は遮蔽効率が６２％と良好であ
り、全光線透過率も前述のとおり既存品である比較片２
より数段優れており、明るくて熱線遮蔽効率のよい採光
材となり得ることがわかる。また、試験片２は遮蔽効率
が６３％と最も良く、既存のブラウンスモーク板（比較
片２）より若干優れた全光線透過率を有しているから、
明るくて熱線遮蔽効率のよい採光材となり得る。試験片
１は遮蔽効率が良好であるが試験片２より劣る。さら
に、近赤外線吸収剤とカーボンを調合したものが明るさ
と熱線遮蔽機能を兼備した最も優れた採光材であること
が判る。

【００２７】次に、上記の実験を確認するために試験片
３に用いた塗膜付きフィルム３と同じフィルムを比較片
１に用いたペレットを用いて押出成形したシートにラミ
ネートした後にサイジングして厚さ０．７ｍｍのポリカ
ーボネート波板材（発明品）と、比較片２に用いたペレ
ットを用いて押出成形した厚さ０．７ｍｍのポリカーボ
ネート波板材（従来品）とを製造し、これ等の波板材の
落球衝撃と曲げとを測定するとともに、これ等の波板材
を用い同じ形状・大きさの密閉状で断熱壁を持つボック
スを作り、同じ日の同じ場所で同時に表に出して、内部
温度の経時的な変化を測定した。その結果、１Ｋｇの丸
球を１ｍの距離から落とした落球衝撃テスト（ＪＩＳＫ
６７３５）ではいずれも割れることはなかった。また、
ＪＩＳＫ６７３５に基づく曲げテストにおいてはいずれ
も５７ｍｍのたわみ量を示し、機械的強度においては発
明品と従来品とでは何等変わることはなかった。また、
ボックス内での温度変化については図５に示す。図５の
グラフよりわかるように、発明品は温度が上昇するもの
の、従来品に比べたら上昇の仕方が遅く、最高で７度の
温度差が生じ、熱線遮蔽に優れていることが明らかであ
る。従って、本発明品を屋根材等に使用すれば熱線遮蔽
された採光材として充分実使用に耐え得ることが判る。

【００２８】

【発明の効果】請求項１に係る発明は、熱線遮蔽層を基
板層と薄層との間で積層一体化しており、熱線遮蔽層が
剥離したり損傷することがなく、長期に亘り熱線遮蔽機
能を維持できるうえに、特定顔料を組み合せることで、
４４０ｎｍ、５７０ｎｍ、６２０ｎｍ、７２０ｎｍ、８
００ｎｍ、１０００ｎｍ、の各波長の光線透過率を１０
〜３５％、１５〜４５％、１０〜４５％、１０〜３５
％、３５〜８０％、５０〜８５％とすることができ、採
光材を透過する熱エネルギーの総量を抑えることができ
て熱線を遮蔽するにもかかわらず、光線透過率を大きく
保つことができるので、熱線遮蔽採光材としての機能を
十分備えたものとなる。請求項３の発明は、近赤外線吸
収剤とカーボンとを組み合せることで、４４０ｎｍ、５
７０ｎｍ、６２０ｎｍ、７２０ｎｍ、８００ｎｍ、１０
００ｎｍの各波長の全光線透過率を２０〜３５％、３３
〜４３％、３０〜４５％、２０〜３０％、３７〜４７
％、５０〜６０％とすることができ、熱線遮蔽機能を同
等に保ち且つ光線透過率を向上させることができ、より
明るい採光材を得ることができる。

【００２９】

【００３０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による熱線遮蔽採光材の断面
図である。

【図２】本発明の他の実施例による熱線遮蔽採光材の断
面図である。

【図３】各試験片の波長別透過率を示すグラフである。

【図４】太陽光直達日射相対値を示すグラフである。

【図５】本発明と従来の採光材により作成したボックス
内の温度変化を示すグラフである。

【符号の説明】

Ａ 熱線遮蔽採光材 １ 透光性合成樹脂基板層 ２ 熱線遮蔽層 ３ 透光性薄層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和気 民幸 大阪市中央区安土町２丁目３番13号 タ キロン株式会社内 (72)発明者 宇野 泰三 神戸市須磨区菅の台７丁目30番地10号 審査官 平井 裕彰 (56)参考文献 特開 平６−312489（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−177786（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−169352（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−161644（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−189539（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−5951（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−17329（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透光性合成樹脂基板層の少なくとも片面
   に、熱線遮蔽層と透光性薄層とをこの順序で積層一体化
   してなる採光材であって、上記熱線遮蔽層が、透光性樹
   脂にベンズイミダゾロン系の赤色顔料１〜４重量％、フ
   タロシャ−ニン系の青色顔料５〜１５重量％、イソイン
   ドリン系の黄色顔料１０〜３０重量％を配合してなるこ
   とを特徴とする熱線遮蔽採光材。
2. 【請求項２】 上記熱線遮蔽層がさらに近赤外線吸収剤
   を１．０〜４．５重量％配合されていることを特徴とす
   る請求項１に記載の熱線遮蔽採光材。
3. 【請求項３】 透光性合成樹脂基板層の少なくとも片面
   に、熱線遮蔽層と透光性薄層とをこの順序で積層一体化
   してなる採光材であって、上記熱線遮蔽層が、ナフトー
   ルキノン系の近赤外線吸収剤１．０〜４．５重量％、カ
   ーボン３〜１０重量％を配合してなることを特徴とする
   熱線遮蔽採光材。