JP3760837B2 - 低輻射表皮材 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、夏季の熱暑感を低減し快適な温熱環境を提供するための材料に関し、特に、炎天下における駐車両の内装の温度上昇と、そこから乗員に放射される熱気の軽減を目的とした低輻射表皮材に関する。
【0002】
【従来の技術】
炎天下において、駐車中の自動車の室内が非常に高温になることは周知である。日本国内における夏場の車両内温度測定によれば、炎天下駐車した場合の車両の室温は約70℃もの高温に達し、内装材においてはインスツルメントパネル上面で100℃前後、天井で70℃前後もの高温に達することが報告されている。こうした状況で乗車した際の不快感は言うまでもなく、また内装材からは長時間に渡り輻射熱が発生するために、換気や冷房によっても室温や内装材の温度は容易には下がらないため、冷房による過剰なエネルギー消費も問題である。
【0003】
従来このような炎天下駐車の問題点に関し、例えば特開平9−295509号公報において、太陽電池などを用いて換気を行う方法などが多数提案されている。しかしながら、これらの提案は、車室内のごく一部の空気を外気と交換するだけであり、特に内装材からの輻射熱に関しては改善されていない。
【0004】
内装材の温度上昇を防止する目的で、特開2001−158306号公報において、天井とルーフパネルとの間に熱線反射層を設け、太陽光線を反射することによってルーフパネルからの輻射入熱を軽減する方法が提案されている。この方法によれば、天井の温度上昇は幾分軽減されるものの、ガラスを透過して車室内に入る可視光線、近赤外線または遠赤外線が反射したり、一旦インスツルメントパネルなどに吸収されてから遠赤外線を輻射したりして室内および内装材に到達する熱移動経路を阻止することができず、内装材の温度上昇防止効果は限定的である。
【0005】
また、車両以外の分野では、例えば特開平5−193668号公報において、冷蔵庫などの断熱性を確保するために、断熱性を高め輻射を抑制する積層材が提案されているが、意匠性への配慮はなく、車両用の内装材としては不適切である。
【0006】
一方で、車両用内装材は、単に上述した温度上昇および輻射熱を抑制するだけではなく、意匠性も兼ね備えていることが重要である。通常、車両用内装材に用いられる繊維としては、内装材のグレー色などを出すためにカーボンブラックなどの無機顔料を原料に練り込むことによって形成された原着糸や、染色によって着色された繊維が使用されている。さらに、内装材の色調を整え、透けを防止するために酸化チタンなどの白色無機顔料を練りこんだ不透明なダル糸を、全体にまたは一部混合/混紡して用いることも一般的である。しかしながら、このような無機顔料を含む繊維は、可視光線はもとより本来意匠性を得るには直接関係のない近赤外線や遠赤外線を吸収し、熱に変換するため、温度上昇および輻射熱を抑制することができない。
【0007】
従って、炎天下駐車や走行中の太陽光線による内装材の温度上昇を抑制し、それでも生じる不可避な内装材の温度上昇により生じる輻射熱を抑制することによって、室内や乗員の温度上昇を軽減し、かつ内装に要求される意匠性を妨げない内装材が求められている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、可視光線、近赤外線による内装材の温度上昇を抑制すること、それでもなお生じる不可避な内装材の温度上昇に伴う室内や乗員への熱の輻射を抑制すること、加えて、内装に要求される意匠性を妨げないこと、が可能な表皮材、およびそれよりなる内装材を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記した要件を具備する繊維を探求した結果、通常は内装材の表皮として単独使用されることのない透明なブライト糸を用いることによって、太陽光線などを透過させ、さらにこれらの光線を反射させる層を設けることにより、内装材の加熱を防ぎ、輻射熱の発生を抑制することを見出し本発明を完成させた。
【0010】
すなわち請求項1に記載の発明は、ブライト糸を60質量%以上含む繊維体からなる意匠層と、
可視光線、近赤外線または遠赤外線を反射する反射層と、
前記反射層を支持する支持層と
を積層してなることを特徴とする、低輻射表皮材である。
【0011】
さらに請求項2に記載の発明は、前記繊維体は、ブライト糸を75質量%以上用いてなる、請求項1に記載の低輻射表皮材である。
【0012】
さらに請求項3に記載の発明は、前記繊維体は、目付けが5〜500g/m2である織編物または不織布である、請求項1または2に記載の低輻射表皮材である。
【0013】
さらに請求項4に記載の発明は、前記ブライト糸は、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、および、これらの共重合体からなる群より選択される一以上の高分子化合物からなる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の低輻射表皮材である。
【0014】
さらに請求項5に記載の発明は、前記繊維体は、繊維径が0.1〜15デニールの繊維で構成される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の低輻射表皮材である。
【0015】
さらに請求項6に記載の発明は、前記繊維体は有機顔料または有機染料によって着色される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の低輻射表皮材である。
【0016】
さらに請求項7に記載の発明は、前記反射層は、金属薄膜、金属箔または金属薄片からなり、前記支持層は樹脂フィルムまたは不織布からなり、前記反射層は前記支持層により平滑に維持される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の低輻射表皮材である。
【0017】
さらに請求項8に記載の発明は、前記反射層は、アルミニウムまたはアルミニウムを含む合金を用いた金属薄膜であり、前記支持層は樹脂フィルムであり、前記反射層は前記支持層に蒸着されてなる、請求項7に記載の低輻射表皮材である。
【0018】
さらに請求項9に記載の発明は、前記反射層の遠赤外放射率が0.5以下である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の低輻射表皮材である。
【0019】
さらに請求項10に記載の発明は、請求項1〜9のいずれか一項に記載の低輻射表皮材を用いた車両用内装材である。
【0020】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明によれば、請求項毎に次のような効果を奏する。
【0021】
請求項1に記載の発明にあっては、ブライト糸を60質量%以上含む繊維体からなる意匠層および反射層により可視光線または近赤外線などの太陽光線を透過および反射させる機能と、インスツルメントパネルや窓ガラスなど直遮光で加熱される部品から生じる輻射熱(遠赤外線)を反射させる機能を本発明の表皮材に付与し、内装材の温度上昇を抑制することができる。さらに当該意匠層においては透明なブライト糸を用いているため意匠性の面でも優れている。
【0022】
請求項2に記載の発明にあっては、前記意匠層において、繊維体にブライト糸を75質量%以上含ませることによって、より高い可視光線、近赤外線または遠赤外線の透過特性を意匠層に付与し、温度上昇や輻射熱を抑制させることができる。
【0023】
請求項3に記載の発明にあっては、意匠層に用いる繊維体の目付けを5〜500g/m2の範囲にすることによって、意匠性を保ちつつ、優れた可視光線、近赤外線または遠赤外線の透過性を十分に確保することができる。
【0024】
請求項4に記載の発明にあっては、透明性、加工性を備えたポリエステル、ポリオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、および、これらの共重合体からなる群より選択される一以上の高分子化合物からなるブライト糸を用いることにより、意匠性を保ちつつ、優れた可視光線、近赤外線または遠赤外線の透過性を十分に確保することができる。
【0025】
請求項5に記載の発明にあっては、繊維体に用いられる繊維の繊維径を0.1〜15デニールにすることにより、意匠性を保ちつつ、光透過を妨げる散乱反射を抑制することができる。
【0026】
請求項6に記載の発明にあっては、有機顔料または有機染料で繊維体を着色することによって、発色に寄与しない波長である可視光線、近赤外線または遠赤外線の透過性を妨げることなく表皮材に多様な意匠性を付与することができる。
【0027】
請求項7に記載の発明にあっては、反射層として金属薄膜、金属箔または金属薄片を用いることによって、可視光線、近赤外線または遠赤外線を反射させる機能と、直遮光で加熱される部品から生じる遠赤外線を反射させる機能を当該表皮材に付与することができる。さらに平滑に金属薄膜、金属箔または金属薄片を支持層上に維持することによって、可視光線、近赤外線または遠赤外線を効果的に反射させ、内装材の温度上昇を防ぐことができる。
【0028】
請求項8に記載の発明にあっては、反射層の遠赤外放射率が0.5以下であれば、内装材の不可避な加熱による輻射熱の室内および乗員への放射を抑制することができるので、快適さを感じることができる。
【0029】
請求項9に記載の発明にあっては、反射層にアルミニウムまたはアルミニウムを含む合金を用い、支持層に樹脂フィルムを用いることによって、可視光線、近赤外線または遠赤外線の高い反射性、内装材自身からの輻射熱を抑制する特性、平滑性、酸化に対する安定性、工業的な量産性、および素材価格の経済性を当該表皮材に付与することができ、さらに、蒸着によって両者を接着しているので反射層と支持層とが剥離しにくく、かつ可とう性に富む、加工性に優れた材料を提供することができる。
【0030】
請求項10に記載の発明にあっては、上記低輻射表皮材を、車両中の特に温度上昇が著しい部位や乗員との接触が多い部位などへ適用することによって、温度上昇および輻射熱を抑制するだけでなく、意匠性にも優れた内装を実現することができる。
【0031】
【発明の実施の形態】
本発明の低輻射表皮材は、図1を参照しながら説明すると、ブライト糸を60質量%以上含む繊維体からなる意匠層(1)と、可視光線、近赤外線または遠赤外線を反射する反射層(2)と、前記反射層を支持する支持層(3)とを積層してなる積層体からなることを特徴とする。なお、当該低輻射表皮材を内装材に加工する際は、さらに必要に応じて基材層(4)を含んでいてもよい。以下、各層ごとに詳細に説明する。
【0032】
まず意匠層について説明する。本発明の意匠層は、ブライト糸を60質量%以上含む繊維体からなることを特徴とする。ブライト糸とは、一般的には顔料やフィラーを含まない無色透明な繊維であって、通常意匠性に関与しない天井裏の吸音材や布団の中綿などに用いられ、内装材の表皮として単独使用されることはほとんどない素材である。本発明では、このようなブライト糸の光学的特徴、すなわち透明であることを利用し、可視光線、近赤外線または遠赤外線を透過させることによって、これらの光線を吸収することによる温度上昇や輻射熱の発生を抑制させ得る。ブライト糸とは、上述した通り顔料やフィラーを含まない透明な繊維と一般的に定義できるが、本発明においては、光透過を妨げない程度に透明性を有する糸であればよく、ある程度の有機または無機顔料、有機または無機染料、フィラーなどの当業界周知の添加物を含んでいてもよい。上述した添加物は、種類により光透過性に与える影響は様々であるため一概には言えないが、一般的にはブライト糸中1.0質量%以下であれば光透過を妨害しないので好ましい。
【0033】
上記ブライト糸は、繊維体全質量に対し60質量%以上含まれていれば、本発明で要求される可視光線、近赤外線または遠赤外線の高い透過性を意匠層に付与することができる。この効果は、上記ブライト糸の含有率が多いほうが高いので、繊維体全質量に対し75質量%以上含まれることがより好ましい。また意匠層に用いられる繊維体は、すべてが上記ブライト糸から構成されているものだけでなく、一部他の繊維で構成されているものでもよい。他の繊維については後で詳述する。
【0034】
さらに意匠層に用いられる繊維体とは、上記ブライト糸を用いてなるものだが、好ましくは織編物または不織布である。織編物の種類としては当業界で通常用いられるものであれば特に制限されないが、具体的には、トリコット布、ラッシェル布などの編物や、平織布、パイル織布、モケット布などの織物が挙げられ、なかでも光透過性や内装材として加工性の点で比較的低目付けで伸縮性に富むトリコット布が好適に用いられる。このような様々な織布の製造方法として一般的には、経糸と緯糸とが1本ずつ交互に交じって織られた平織、経糸、緯糸を2本以上ずつ組み合わせて布面に斜めのうねを出した綾織、経糸または緯糸が表面に長く浮いて、一方向に渡っているように織る繻子織などが挙げられ、これらの織り方を基本として各種の応用が可能である。また経および緯糸を2重にした二重織物や、織面にループや毛羽を出したパイル織、からみ織物なども挙げられる。なお、本発明において好ましいトリコット布は、一般的には経糸が相互にからんでほつれにくくした二重織によって製造され得る。これら製造方法は用いる繊維の特徴やそれに応じた目付け量によって適切な工法を選択すべきであり、これらに限定されない。
【0035】
また不織布も、繊維であればどのような素材でも原料になり、様々な特性を繊維体に付与することができ、かつ織布に比べて高い生産性を有する点で、本発明において好適に用いられる。不織布としては、当業界で通常用いられるものであれば特に制限されないが、製造方法によって様々な種類が存在する。以下、代表的なものを挙げる。まず、繊維とパルプまたは接着繊維を抄紙方式でシートにする湿式不織布が挙げられ、接着剤、自己接着または接着繊維などによって繊維同士を結合させたり、高圧水流で交絡させたりする方法がこれに含まれる。また、繊維をカード方式などでシートにした乾式不織布が挙げられ、前述した接着剤、自己接着または接着繊維などによる結合以外に、特殊針でウェブをニードリングして交絡させたり、ウェブがほぐれないよう糸で編み込む方法がある。この他にも、紡糸直結で、主に自己接着で結合させたスパンボンド不織布、ポリマーを高圧で押し出すと共に熱風で吹き飛ばした極細繊維シートであるメルトブロー不織布、ポリマーを溶剤で溶融し、高圧で紡糸させたフラッシュ紡糸不織布、紡糸後のトウを開繊、積層、延展、接着させたトウ開繊式不織布などが挙げられる。このような様々な不織布は、同じ種類のものを単独でまたは複数枚重ねて用いてもよく、異なる種類のものを複数枚重ねて用いても良い。
【0036】
次に上記した不織布の製造方法を一例をあげて説明する。上記繊維を、接着剤、自己接着または接着繊維によって繊維同士を接着させ、結合抄紙方式でシート状にする湿式製法と、繊維を接着剤または接着繊維で接着、または、繊維をカード方式などでシートにする乾式製法とが挙げられるが、用いる繊維の特徴やそれに応じた目付け量によって適切な工法を選択すべきであり、これらに限定されない。
【0037】
さらに本発明で用いられる繊維体において、目付けは重要な要素である。目付けとは、単位面積あたりの繊維体の質量を示すものであり、本発明の繊維体の目付けは好ましくは5〜500g/m2、より好ましくは20〜200g/m2である。あることが好ましい。ここで目付けが5g/m2未満の場合、本来光透過性の高いブライト糸を用いているため反射層が透けてみえ、意匠性が損なわれる恐れがあり、一方、500g/m2を超過すると意匠層が厚くなりすぎ光の透過が困難になる恐れがある。しかしながら、上述した目付けの好ましい範囲は、上述した織布または不織布など、繊維体の形態によって異なる場合がある。例えば、ネット様の粗織布などは、上記範囲を超える目付け量でも効果を奏する場合がある。
【0038】
なお、本発明で用いられるブライト糸は、透明な繊維であればよく特には限定されないが、具体的には、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、および、これらの共重合体からなる群より選択される一以上の高分子化合物からなるブライト糸が、光透過性、加工性、機械強度、流通性、他の繊維との混合、混紡しやすさの点で好ましい。以下、これら高分子化合物を詳述する。
【0039】
まず、ポリエステルとは、分子内に−CO−O−結合を有する高分子化合物のことであり、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンナフタレート(PBN)、ポリエチレンイソフタレート(PEI)、ポリブチレンイソフタレート(PBI)、ポリ−ε−カプロラクトン(PCL)等のほか、PETのエチレングリコール成分を他の異なるグリコール成分で置換したもの(例えばポリヘキサメチレンテレフタレート(PHT))、またはテレフタル酸成分を他の異なる2塩基酸成分で置換したもの(ポリヘキサメチレンイソフタレート(PHI)、ポリヘキサメチレンナフタレート(PHN))等が挙げられ、特にポリエチレンテレフタレートが好ましい。また、これらポリエステルを構成ユニットとした共重合ポリエステル、例えば、PBTとポリテトラメチレングリコール(PTMG)のブロック共重合体、PETとPEIの共重合体、PBTとPBIの共重合体、PBTとPCLの共重合体など、主たる繰返し単位がポリエステルからなる共重合体でも構わない。
【0040】
またポリオレフィンとは、モノマーとしてエチレン系炭化水素を用いてなる高分子化合物のことであり、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリイソブチレン、ポリペンテンなどが一般的であり、本発明においても好ましく使用される。なかでも、ポリプロピレンが本発明で好ましく用いられる。またこれらエチレン系炭化水素を構成ユニットとした共重合体、例えばエチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブチレン共重合体、プロピレン−ブチレン共重合体なども使用可能である。
【0041】
またポリアクリロニトリルとは、アクリロニトリルを乳化重合させて得られる高分子化合物のことであり、一般的にはアクリロニトリルを主体として塩化ビニル、酢酸ビニル、(メタ)アクリル酸エステル等を共重合させてなる高分子化合物が挙げられ、本発明においても好ましく用いられる。このようなポリアクリロニトリルとしては、アクリロニトリル−アクリル酸メチル共重合体、アクリロニトリル−メタクリル酸メチル共重合体、アクリロニトリル−酢酸ビニル共重合体などが一般的であり、本発明において好ましく使用される。
【0042】
またポリアミドとは、主鎖にアミド結合−CONH−を有する高分子化合物のことである。ポリアミドを用いてなる繊維としては、例えばアジピン酸とヘキサメチレンジアミンとを縮重合してなるナイロン66系繊維、カプロラクタムを開環重合してなるナイロン6系繊維、その他、11−ナイロン系繊維、610−ナイロン系繊維、612−ナイロン系繊維(いずれもデュポン社製)などの代表的なナイロン系ポリアミド繊維に加え、ノーメックス(登録商標)、ケブラー(登録商標)(いずれもデュポン社製)などの芳香族ポリアミド系繊維も挙げられ、いずれも本発明において好ましく用いられる。
【0043】
上述した様々な高分子化合物の中でも、光透過性の観点からはポリアクリロニトリルを用いたポリアクリロニトリル系繊維、またはポリオレフィンを用いたポリオレフィン系繊維が特に好ましい。また、これら高分子化合物からなる繊維は単独で、または混合、混紡して用いて、本発明において要求される光透過性や意匠性に加えて、車両用としての耐侯性や耐熱性などの諸性能を付与することができる。
【0044】
さらに本発明で用いられるブライト糸は、異なる二種以上のポリマーを口金で複合し、同時に紡糸した繊維であるコンジュゲート繊維であってもよい。コンジュゲート繊維の例として、一方をポリエチレンテレフタレート、他方を共重合ポリエステルで構成したサイドバイサイド型のPETコンジュゲート繊維からなるブライト糸が挙げられ、本発明でも好ましく用いられる。
【0045】
さらに本発明で用いられるブライト糸は、コットン、羊毛などの天然繊維や、レーヨンやアセテートなどの再生繊維や半合成繊維など、機能性または意匠性は高いが単独では赤外光の透過性が低い他の繊維と混合、混紡することによって、光透過性だけでなく意匠性にも優れた繊維体を形成することが可能である。混合、混紡される他の繊維の種類にもより一概には言えないが、透過性を大きく損なわず、かつ混合、混紡される他の繊維の特性を付与するために、他の繊維は、繊維体全質量に対し30質量%程度の混合、混紡が適当であろう。
【0046】
上述したもののほかにも、短繊維や長繊維など長さの違い、丸型やY型など断面形状の違い、芯鞘型、サイドバイサイド型など異種ポリマーの複合紡糸方法の違いによって様々な特性を有する他の繊維が多数存在するが、本発明においてはいずれの使用をも限定することはなく、適用場所によって必要と思われる機能を本発明の繊維体に付与するために、これら繊維を適宜用いることが可能である。ただし、上述した多様な繊維のなかでも光透過性に影響を与える要因を含むものについては、その使用量を慎重に調節する必要がある。例えば、通常の丸型断面繊維に比べて、例えば三角形、四角形、星型などの異形断面形状を有する繊維は、光の散乱を増大させる特徴があるので、例えば目付け量を加減するなどして設計的配慮をする必要がある。
【0047】
本発明で用いられる繊維体は、繊維径が0.1〜15デニールである繊維で構成されることが好ましく、特に好ましくは0.5〜5デニールである。繊維径が0.1デニール未満の場合、単位面積当りの繊維比表面積が大きいため、繊維表面と空気との界面での散乱反射が大きくなり、光透過性が劣る恐れがある。一方、繊維径が15デニールを超過する場合、好ましい目付け量で繊維体を構成すると、繊維本数が少なくなるために下地が透けやすくなる傾向があり、このような透けを防止するために目付け量を上げると繊維の厚さが増し、層全体が厚くなるため遠赤外線の吸収が大きくなる恐れがある。
【0048】
また本発明で用いられる繊維体は、意匠性付与のために有機顔料または有機染料によって着色されてもよい。繊維体の着色方法としては、ブライト糸の原料樹脂に紡糸段階で有機顔料や有機染料を添加して着色する原液着色(原着)法によって得られた原着糸を用いて繊維体を形成する方法や、各種有機染料で染色して得られた繊維用いて繊維体を形成する方法などが好適に用いられる。このようにして着色された繊維体は、無色透明のブライト糸からなる繊維体と同等またはそれに準ずる特性を有する。なぜなら、上記の有機顔料や有機染料に含まれる色素は、その色が有する可視光線吸収域以外に大きな吸収域を持たず、不必要に可視光線、近赤外線または遠赤外線を吸収することがないため、無色透明のブライト糸と遜色ない効果を具現できる。また他の着色方法として、ブライト糸を織布または不織布にしたのち、染色またはプリントによって色や柄を付与する方法も好ましい。染色またはプリントは、当業界周知の技術が使用でき、特に制限されない。
【0049】
上記着色に用いられる有機顔料または有機染料について説明する。有機顔料は主に上述した原着法において用いられ、既存の有機顔料がいずれも使用可能である。具体的には、赤色系としてアゾ顔料、キナクリドン系顔料、アントラキノン系顔料、オレンジ色系としてジケトピロロピロール系顔料、黄色系としてアゾ顔料、イソインドリノン系顔料、青色系または緑色系としてシアニン系顔料、フタロシアニン系顔料、紫色系としてジオキサジン系顔料が挙げられ、本発明において好ましく用いられる。また有機染料は、主にブライト糸または当該ブライト糸からなる繊維体の染色に用いられ、既存のものがいずれも使用可能である。具体的には、アゾ染料、アントラキノン染料、インジゴイド染料、フタロシアニン染料、カルボニウムイオン染料、キノン系染料が挙げられ、本発明において好ましく用いられる。上述した有機顔料および有機染料は、単独でまたは複数を混合することによって繊維体に所望の色彩を付与することができる。これら有機顔料または有機染料は、可視光線、近赤外線または遠赤外線を吸収するような波長吸収域を有しない色素を含んでなるものを選択することが好ましい。このような有機顔料または有機染料を用いることによってなるブライト糸は、無色透明のブライト糸と遜色ない効果を具現できる。また、これら有機顔料または有機染料の含有量は特には限定されないが、一般的にはブライト糸中1.0質量%以下といえる。しかしながら、もちろんこれ以上の含有量で含まれていても良く、種類により適宜調節されるべきである。
【0050】
また従来技術で説明したように、カーボンブラックや金属酸化物などの無機顔料を着色成分として多量に用いると、赤外域の反射、吸収により透明性が損なわれる可能性がある。しかしながら、本発明においてこれら無機顔料の使用を制限することはなく、得られる繊維体の透明性を大きく損なわない程度に調節することによって使用が可能である。これら無機顔料の含有量は、種類により光透過性に与える影響は様々であるため一概には言えないが、一般的にはブライト糸中1.0質量%以下であれば光透過を妨害しないので好ましい。
【0051】
次に反射層について説明する。本発明における反射層は、窓から侵入した可視光線または近赤外線などの太陽光線を反射させる機能と、インスツルメントパネルや窓ガラスなど直遮光で加熱される部品から生じる輻射熱を構成する遠赤外線を反射させる機能とを有する。このような特性を有するものとして、本発明の反射層は金属からなることが好ましく、その表面はよく磨かれていることがは反射効果の点で好ましい。具体的には、金属薄膜、金属箔または金属薄片の形態であることが好ましく、これらは、適用される車両内の部位に従って素材、厚さなどを適宜選択して形成されることが好ましい。
【0052】
本発明において金属薄膜とは、例えば蒸着、スパッタリングなどによって形成される金属膜のことであり、好ましくは支持層上に金属を蒸着することによって形成される。当該金属薄膜を構成する金属の素材としては、特に制限されないが、アルミニウム、銀、ニッケル、鉄、ステンレスなどの工業的に汎用の無色の金属だけでなく、金、銅などの有色の金属も用いることができる。これらは単独でもよいが、例えばアルミニウム合金のような、複数種からなる合金でもよい。本発明において、反射率や、価格や入手しやすさの観点から、無色の金属であるアルミニウム、ニッケル、ステンレスなどが好ましく、特にアルミニウムまたはアルミニウムを含む合金を用いて反射層を形成することが好ましい。
【0053】
また金属箔とは、展延性のよい金属を薄く打ちのばしたものであり、その素材は展延性をもつ金属であればいずれも用いられ得る。当該金属箔として例えば、金箔、銀箔、アルミニウム箔、錫箔が挙げられ、本発明においては加工性に優れ安価なアルミニウム箔が好ましく用いられる。
【0054】
また金属薄片とは、金属フィルムや金属を蒸着した樹脂フィルムを細かく裁断したものであり、反射性をもっていればよい。当該薄片の形状については、支持層上に平滑に配向させ、可視光線、近赤外線または遠赤外線の反射率を確保することができる形状であれば特には限定されず、例えば鱗片状、粉末状、粒状が可能である。特に上記反射率の観点からは鱗片状が好ましい。当該薄片を構成する金属の素材としては、特に制限されないが、アルミニウム、銀、ニッケル、鉄、ステンレスなどの工業的に汎用の無色の金属だけでなく、金、銅などの有色の金属も用いることができる。これらは単独でもよいが、例えばアルミニウム合金のような、複数種からなる合金でもよい。本発明において、反射率や、価格や入手しやすさの観点から、無色の金属であるアルミニウム、ニッケル、ステンレスなどが好ましく、特に入手容易性や価格の点で優れたアルミニウム薄片が好ましい。
【0055】
またこれ以外にも、太陽光線の反射に優れるTiO2などの金属酸化物白色顔料からなる反射層や、近赤外線の反射に優れるITO、ATOなどの半導体酸化物の薄膜からなる反射層も使用可能である。
【0056】
次に支持層について説明する。本発明の低輻射表皮材における支持層は、反射層の表面を平滑に保ち、散乱反射による反射効率低下を防止するために設けられている。支持層は、前述した金属を蒸着したり、金属箔をラミネート接着したり、金属薄片を塗布したりすることによって、反射率の高い平滑な反射層をその表面に形成するためのものである。
【0057】
本発明における支持層の材質は、フィルム状に加工できるものであって、上記反射層を平滑に維持しうるものであれば特には限定されないが、好ましくは樹脂フィルム、織布、不織布である。織布または不織布については、当業界で通常用いられるものであれば特に制限されず、上述した意匠層での不織布の説明に記載したものと同じものが用いられ得る。また、樹脂フィルムについては、例えばポリエステルフィルム、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂などが好ましい。
【0058】
上述した各種支持層は、車両内の適用部位によって適宜選択されることが好ましい。例えば内装材として平滑性が要求される場合は樹脂フィルムが好適であり、特に天井用基材に適用する場合にはポリエステルフィルムが加工性の点で好ましく用いられる。また不織布にホットプレス加工などによって平滑さを付与することによって、上記樹脂フィルム同様の優れた平滑性を得ることができため、同様に天井用基材等に好ましく用いられる。一方で、所望の形状を付与するための成形加工性が要求される場合は、ある程度の可とう性が必要であり、織布または不織布のほうが好適な場合もある。
【0059】
さらに、支持層の材料は、組み合わせる反射層の材料との相性、接着性も考慮して適切に選択されるべきである。組み合わせが不適切だと、反射層の支持層に対する追随性が不足し、成型加工中にクラック等の欠陥が生じることがある。従って、反射層と支持層との接着性は少なくとも確保できる組み合わせが好ましい。しかしながら、いずれの欠陥も内装材全体としてみた場合に反射率に影響がない程度であればよい。
【0060】
上記反射層および支持層の接着方法は、当業界周知の任意の方法が用いられるが、金属薄膜の場合は、蒸着やスパッタリングすることによって支持層へ接着することができる。また、金属箔の場合は、例えばアクリル接着剤など各種接着剤を用い、ローラーで圧着することからなるラミネート加工によって支持層へ接着することができる。また、金属薄片の場合は、金属薄片、硬化剤を分散させた樹脂を任意に希釈溶剤で希釈して塗料を調製し、ドクターブレードやスプレーによって支持層に塗布し製膜する方法によって支持層へ接着されうる。ここで上記樹脂、硬化剤および希釈溶剤は当業界で汎用のものが使用され、特には限定されないが、樹脂としてはオイルフリーポリエステル樹脂が挙げられ、硬化剤としてはポリイソシアネート化合物が挙げられ、希釈溶剤としてはトルエン、アセトン、エタノールなどが挙げられる。
【0061】
さて、先に述べたように本発明のさらなる目的は、内装材から発生する輻射熱を抑制することであり、抑制の度合いは、反射層に用いられている素材の遠赤外放射率によって判断する。遠赤外放射率とは、ASTM C1371−98に準拠して測定されるものであって、具体的には、試料に一定の熱流を試料に与え、試料から戻ってくる再放射と反射とを差動熱電対で計測することによってなされる。ここで用いられる計器は、ASTMに準拠して作成された放射率計であればよく、例えば、D and S AERD(D and S社製)が挙げられる。本発明においては反射層の遠赤外放射率が0.5以下であることが好ましい。反射層の遠赤外放射率が0.5を超過すると、輻射低減効果が低く乗員が快適さを感じることができない恐れがある。前述した素材を用いた金属薄膜、金属箔または金属薄片からなる反射層の遠赤外放射率は、本発明で要求される低い遠赤外放射率を有しているため、輻射熱の抑制に効果的である。
【0062】
しかしながら、工程の都合上、反射層の金属表面に被膜が形成される場合があるが、このような被膜はできる限り薄いことが好ましく、具体的には50μm未満であればよい。これ以上の厚さになると反射層は該被膜の特性にほとんど支配されてしまい、金属表面本来の特性が失われるためである。ここでいう被膜とは、例えば金属薄片を有機接着剤で支持層に固定する際に形成される有機被膜や、酸化によって生じる酸化膜などである。特に金属表面が酸化膜で覆われると、酸化物が有する極めて高い放射率に支配され、遠赤外放射率が著しく高くなるため好ましくない。従って、反射層には例えば貴金属やニッケルなどの酸化し難い金属素材を用いるか、アルミニウムなどを用いる場合は蒸着によって金属純度の高い薄膜を形成することによって酸化膜の形成を防ぐことが好ましい。加えて、反射層の平滑度も輻射熱を左右する重要な要素であり、平滑度が劣ると遠赤外放射率も高くなる恐れがあるため、できるだけ平滑であることが好ましい。
【0063】
以上述べた、反射層および支持層との好ましい例として、支持層として樹脂フィルムを、反射層としてアルミニウムまたはアルミニウムを含む合金からなる薄膜を用い、これらを蒸着してなるものが挙げられる。このような組み合わせの反射層と支持層は、太陽光線および他の部材からの輻射熱の高い反射性、内装材自身からの輻射熱を抑制する特性、平滑性と、酸化に対する安定性、工業的な量産性、および素材価格の経済性を兼ね備えており好ましい。さらに蒸着によって接着されていることから、反射層と支持層とが剥離しにくく、かつ可とう性に富む、非常にバランスの良い好ましい材料の一つといえる。このような組み合わせの反射層と支持層として市販品も使用可能であり、例えばユニチカ株式会社製のアルミ蒸着フィルム(商品名「エンブレット蒸着MP25」)が挙げられる。
【0064】
さらに本発明は、以上説明した低輻射表皮材を用いた車両用内装材である。本発明の低輻射表皮材を車両の内装材の表皮として用いることにより、炎天下駐車または走行の際の温度上昇および輻射熱を効果的に抑制することができる。適用領域は、車内のどのようなところにも基本的には用いることができるが、具体例を挙げれば、車の屋根の熱を最も受けて加熱しやすいことに加え、乗員の頭部に最も近い天井に本発明の低輻射表皮材を用いることで車内の快適さを増すことができる。同様にシートも乗員に長時間密着する部分であり、かつ意匠性が強く要求されるため、本発明が好ましく適用される。さらにドアトリムやリアパーセルシェルフも、意匠性を要求されるため本発明の好ましい適用個所である。
【0065】
本発明の内装材は、図1の説明でも述べたように、支持層の下にさらに基材層を設けても良い。この基材層は、適用される車両内の部位によって加工性、強度などを鑑み適宜選択されるべきであり、通常車両に用いられる素材であればいずれも当該支持層に用いることができる。具体例を挙げれば、上述したような織布、不織布、樹脂フィルム、さらにダンボール、レジンフェルトなどが用いられ、例えば天井用基材として用いる場合は、不織布、ダンボール、レジンフェルトが適しており、さらにスチールワイヤによる吊り構造も可能である。
【0066】
次に、本発明の低輻射表皮材の製造方法を説明する。
【0067】
まず意匠層を構成するための繊維を製造する。当該繊維は、高分子物質を溶融し、空気中、ガス中、または適当な液体中に吐出して冷却固化させる溶融紡糸、高分子物質の溶液を加熱空気中に押し出し、溶媒を蒸発させて繊維を得る乾式紡糸、高分子物質の溶液を適当な液体中に押し出して凝固させる湿式紡糸など、従来公知の紡糸技術によって製造される。次に得られた繊維を用いて繊維体を製造する。当該繊維体は、好ましくは織布または不織布であり、これらは上述した従来周知の技術により製造される。
【0068】
次に支持層を用意し、反射層として用いる金属などを上述したように例えば蒸着などの方法によって支持層に接着させて、反射層および支持層を形成する。
【0069】
この反射層の上に、例えば、ロールから供給されるシート材料を重ね合わせる際に火炎処理を施して表面を融解させた後、即座にロールで圧着するフレームラミネーションなどの方法によって意匠層用の繊維体を接着させて、意匠層を形成し、本発明の低輻射表皮材が完成する。この後に、適用する車両内部位に応じて、成型加工を施しても良い。
【0070】
次に本発明の低輻射表皮材を用いた車両用内装材の製造方法を説明する。上述のようにして得られた低輻射表皮材に、適用する車両内部位に応じて、例えば強度を増すための基材層などをさらに設ける。
【0071】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。これら実施例において、本発明の効果を最もよく示すことができる車両内の天井用表皮に、本発明の低輻射表皮材を適用した。
【0072】
<実施例1>
繊維径2デニール、繊維長51mmのポリエチレンテレフタレート(以下、「PET」と称する)ブライト糸70質量%と、繊維径3デニール、繊維長51mmのPETコンジュゲート繊維[芯成分:PET、鞘成分:ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレンイソフタレート共重合体(以下、「PET/PEI共重合体」と記す)(融点170℃)]からなるブライト糸30質量%とを用いて、カードクロスレイヤーにて不織布を得て、さらにニードルパンチすることにより、目付け50g/m2の不織布を得て、これを意匠層用の繊維体とした。
【0073】
次に、厚さ25μmのポリエステルフィルムの片面にアルミを蒸着したアルミ蒸着フィルム(ユニチカ株式会社製、商品名「エンブレット蒸着MP25」)を、反射層(アルミ)および支持層(ポリエステルフィルム)として用いた。このアルミ蒸着フィルムの遠赤外放射率は、アルミ蒸着面で0.05であった。反射層側に上記意匠層用の繊維体を、合せ面を火炎処理にて溶融しロール圧着することによるフレームラミネーション法によって接着し、意匠層、反射層および支持層からなる低輻射表皮材を得た。
【0074】
次に、繊維径13デニール、繊維長51mmのPETブライト糸50%と、繊維径3デニール、繊維長51mmのPETコンジュゲート繊維(芯成分:PET、鞘成分:PET/PEI共重合体(融点170℃))ブライト糸50質量%とを用いてなるカードクロスレイヤーを製造して不織布を得て、これを基材層とした(図1の4)。この基材層上に上記低輻射表皮材を積層し、210℃の温度で加熱し、コールドプレスにより加圧成型して厚さ20mmの天井用内装材を得た。
【0075】
<実施例2>
繊維径2デニール、繊維長51mmのPETブライト糸50質量%と、原料中に質量3%の酸化チタン粒子を含む繊維径2デニール、繊維長51mmのPETダル糸20質量%と、繊維径3デニール、繊維長51mmのPETコンジュゲート繊維(芯成分:PET、鞘成分:PET/PEI共重合体(融点170℃))からなるブライト糸30質量%とを用いてカードクロスレイヤーにて不織布を得て、さらにニードルパンチすることにより、目付け50g/m2の不織布を得て、これを意匠層用の繊維体とした。
【0076】
この繊維体を用いて、実施例1と同様にして低輻射低輻射表皮材および天井用内装材を得た。
【0077】
<実施例3>
繊維径2デニール、繊維長51mmのPETブライト糸70質量%と、繊維径3デニール、繊維長51mmのPETコンジュゲート繊維(芯成分:PET、鞘成分:PET/PEI共重合体(融点170℃))からなるブライト糸30質量%とを用いてカードクロスレイヤーにて不織布を得て、さらにニードルパンチすることにより、目付け20g/m2の不織布を得て、これを意匠層用の繊維体とした。
【0078】
この繊維体を用いて、実施例1と同様にして低輻射表皮材および天井用内装材を得た。
【0079】
<実施例4>
繊維径15デニール、繊維長51mmのPETブライト糸70質量%と、繊維径3デニール、繊維長51mmのPETコンジュゲート繊維(芯成分:PET、鞘成分:PET/PEI共重合体(融点170℃))からなるブライト糸30質量%とを用いてカードクロスレイヤーにて不織布を得て、さらにニードルパンチすることにより、目付け50g/m2の不織布を得て、これを意匠層用の繊維体とした。
【0080】
この繊維体を用いて、実施例1と同様にして低輻射表皮材および天井用内装材を得た。
【0081】
<実施例5>
繊維径5デニールのPETブライト糸を用いて、目付け50g/m2のトリコット布を得て、これを意匠層用の繊維体とした。
【0082】
この繊維体を用いて、実施例1と同様にして低輻射表皮材および天井用内装材を得た。
【0083】
<実施例6>
実施例1と同様にして不織布からなる意匠層を調製した。該不織布を、茶色の分散染料(商品名「スミカロン」、住友化学工業株式会社製)の0.1体積%染色液に浸漬することによって染色し、余分な染色液を搾取し、水洗し、120℃で3分間乾燥させ、ベージュ色の意匠層を得た。
【0084】
この繊維体を用いて、実施例1と同様にして低輻射表皮材および天井用内装材を得た。
【0085】
<実施例7>
繊維径2デニール、繊維長51mmのポリプロピレン製ブライト糸70質量%と、繊維径3デニール、繊維長51mmのPETコンジュゲート繊維(芯成分:PET、鞘成分:PET/PEI共重合体(融点170℃))からなるブライト糸30質量%とを用いてカードクロスレイヤーにて不織布を得て、さらにニードルパンチすることにより、目付け50g/m2の不織布を得て、これを意匠層用の繊維体とした。
【0086】
この繊維体を用いて、実施例1と同様にして低輻射表皮材および天井用内装材を得た。
【0087】
<実施例8>
アルミニウム顔料(東洋アルミニウム株式会社製、商品名「リーフィングアルミペースト」)10質量部と、オイルフリーポリエステル樹脂ワニス(大日本インキ株式会社製、固形分60%)5質量部と、ポリイソシアネート樹脂(日本ポリウレタン株式会社製、固形分70%)1質量部とを混合分散し、溶剤で希釈して粘度調整し、厚さ50μmのポリエステルフィルム(ユニチカ株式会社社製、商品名「エンブレットS25」)に乾燥膜厚で20μmになるように均一にスプレー塗布し、80℃で10分間乾燥させ、反射層および支持層を形成した。得られた反射層の遠赤外放射率は0.37であった。その反射層上に実施例1と同様の方法により得た意匠層を、合せ面を火炎処理にて溶融しロール圧着することによるフレームラミネーション法によって接着し、本発明の低輻射表皮材を得た。
【0088】
この低輻射表皮材を用いて、実施例1と同様にして天井用内装材を得た。
【0089】
<比較例1>
原料中に3質量%の酸化チタン粒子を含む、繊維径5デニールのPET繊維からなるダル糸を用い、目付け130g/m2のトリコット布を製造し、これを意匠層用の繊維体とした。
【0090】
天井用内装材の製造:次に、繊維径13デニール、繊維長51mmのPETブライト糸50%と、繊維径3デニール、繊維長51mmのPETコンジュゲート繊維(芯成分:PET、鞘成分:PET/PEI共重合体(融点170℃))ブライト糸50質量%とを用いて、カードクロスレイヤーを用いて目付け1000g/m2の不織布を調製し、これを基材層とした。この基材層に、上記トリコット布の意匠層を積層し、210℃で加熱し、コールドプレスにより加圧成型して、厚さ20mmの天井用内装材を得た。
【0091】
<比較例2>
原料中に3質量%の酸化チタン粒子を含む、繊維径2デニール、繊維長51mmのPET繊維からなるダル糸70質量%と、繊維径3デニール、繊維長51mmのPETコンジュゲート繊維(芯成分:PET、鞘成分:PET/PEI共重合体(融点170℃))ブライト糸30質量%とを用いてカードクロスレイヤーにて不織布を得て、さらにニードルパンチすることにより、目付け50g/m2の不織布を得て、これを意匠層用の繊維体とした。
【0092】
この繊維体を用いて、実施例1と同様にして天井用内装材を得た。
【0093】
<評価方法>
得られた低輻射表皮材および天井用内装材について、内装材の温度上昇しにくさを評価するための遮熱試験、温度上昇した場合に内装材からの熱の輻射を抑制する性能を評価するための遠赤外放射率測定、さらに実際の車両への搭載試験を行った。
【0094】
遮熱試験
図2を参照しながら遮熱試験の方法を説明する。まず実施例1〜8ならびに比較例1および2で製造された天井用内装材を300mm×300mmに切り出し、試料(5)とした。試料(5)を木製の断熱箱(6)に設置し、試料(5)の裏面に熱電対(7)を設置して試料(5)の温度変化を測定できるようにした。熱負荷は1KWの人口太陽照明灯4灯からなるソーラーシュミレータ(8)(セリック株式会社製)を試料(5)の上方に設置し、試料表面における照射エネルギーが300W/m2になるように調節した。試料(5)への光照射は、25℃に調節された室内で行われた。開始後60分、すなわち試料裏面の温度上昇がほぼ平行に達した時点で試料(5)の温度を測定した。
【0095】
遠赤外放射率測定
基材層と接着される前の低輻射表皮材の状態で、遠赤外放射率計型式D and S AERD(京都電子工業株式会社製)を用いて、ASTM C1371−98に準拠して遠赤外放射率を測定した。
【0096】
目視評価
また、意匠性の評価は、下地(反射層)の透け程度を目視によって評価した。目視評価の方法を説明すると、実施例1〜8、比較例1および2の表皮材を正面から目視して、反射層の透け程度を、透けが無く従来品と全く遜色ないレベルを○、多少透けが認められるが僅かであるレベルを△、透けが多く外観を損ねているレベルを×として評価した。
【0097】
車両搭載試験
実施例1〜8ならびに比較例1および2で得られた天井用内装材を乗用車に組み込み、表面温度および放射温度を測定した。測定方法を詳細に説明すれば、表面温度測定は、実施例1の天井用内装材を組み込んだ車両を、赤外ランプおよび送風/空調装置を有する環境試験室に設置し、以下の条件で環境設定し、60分間ソークした後、熱電対にて意匠層の表面の温度を測定することによってなされた。また放射温度測定は、乗員の頭部付近での放射温度をブリュエル・ケアー株式会社製の温度計(製品番号MM0036)により測定することによってなされた。
【0098】
[表面温度測定の条件]
日射強度 :767W/m2
気温 :35℃
湿度 :70%RH
風速 :0.8m/sec
上記測定によって得られた結果を表1に示す。
【0099】
【表1】
【0100】
表1より、実施例1〜8の遮熱温度および遠赤外放射率は、比較例1および2の値より低く、目視評価においても比較例のものと比べて遜色ないレベルであることが分かった。また車両搭載試験においても、比較例に比べて表面温度および放射温度いずれにおいても低く、快適な車内空間を実現していることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の低輻射表皮材の一実施形態において、積層状態を模式的に示す図である。
【図2】 天井用内装材の遮熱試験の装置を説明するための模式図である。
【符号の説明】
1…意匠層
2…反射層
3…支持層
4…基材層
5…試料
6…断熱箱
7…熱電対
8…ソーラシュミレータ
Claims (10)
- ブライト糸を60質量%以上含む繊維体からなる意匠層と、
可視光線、近赤外線または遠赤外線を反射する反射層と、
前記反射層を支持する支持層と
を積層してなることを特徴とする、低輻射表皮材。 - 前記繊維体は、ブライト糸を75質量%以上用いてなる、請求項1に記載の低輻射表皮材。
- 前記繊維体は、目付けが5〜500g/m2である織編物または不織布である、請求項1または2に記載の低輻射表皮材。
- 前記ブライト糸は、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、および、これらの共重合体からなる群より選択される一以上の高分子化合物からなる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の低輻射表皮材。
- 前記繊維体は、繊維径が0.1〜15デニールの繊維で構成される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の低輻射表皮材。
- 前記繊維体は有機顔料または有機染料によって着色される、請求項1〜5のいずれか一項に記載の低輻射表皮材。
- 前記反射層は、金属薄膜、金属箔または金属薄片からなり、前記支持層は樹脂フィルムまたは不織布からなり、前記反射層は前記支持層により平滑に維持される、請求項1〜6のいずれか一項に記載の低輻射表皮材。
- 前記反射層は、アルミニウムまたはアルミニウムを含む合金を用いた金属薄膜であり、前記支持層は樹脂フィルムであり、前記反射層は前記支持層に蒸着されてなる、請求項7に記載の低輻射表皮材。
- 前記反射層の遠赤外放射率が0.5以下である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の低輻射表皮材。
- 請求項1〜9のいずれか一項に記載の低輻射表皮材を用いた車両用内装材。
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