JP4590945B2 - ヘルメット - Google Patents

Description

本発明はヘルメットに関する。

従来のヘルメットはＦＲＰや熱可塑性樹脂等の強化樹脂を単体一層で成形したものが多く、炎天下の作業において着用される場合、太陽光特に赤外線によって引き起こされるヘルメット内部の温度上昇は、時には作業者の意識を衰えさせ、反射神経も鈍らせるため安全上危険であった。
このような炎天下において着用されるヘルメット内の温度上昇を抑える手段として、ヘルメットの外殻の素材に微細な隙間を形成してヘルメット内部の湿気を排出する技術（例えば、特許文献１参照）や、ヘルメットの頭頂部内側に湿気と熱を除くために保冷剤袋を装着する技術も開示されている（例えば、特許文献２参照）が、日射による赤外線を遮蔽することは困難であった。一方、赤外線遮蔽材としての技術も開示されている（例えば、特許文献３参照）が、日射による赤外線を効率よく遮蔽できるヘルメットは存在していなかった。
特開２００１−２４８０１０号公報 特開２００１−３５５１１６号公報 特開平１０−１２０９４６号公報

本発明は、従来技術では成しえなかった日射の赤外線によるヘルメット内部の温度上昇を抑えることができるヘルメットを提供することを目的としている。

このような目的は（１）〜（７）に記載の本発明により達成される。
（１）少なくともヘルメットの外表面に、更に赤外線遮蔽機能を有する樹脂層を形成したヘルメットであって、前記樹脂層は赤外線遮蔽剤を含有する樹脂組成物からなることを特徴とするヘルメット。
（２）前記樹脂組成物は更にポリウレタン樹脂系塗料を含有するものである（１）に記載のヘルメット。
（３）前記赤外線遮蔽剤の含有量は前記樹脂組成物全体に対して、１５〜４５重量％である（１）又は（２）に記載のヘルメット。
（４）前記赤外線遮蔽剤の平均粒径は０．５〜３μｍの範囲である（１）〜（３）いずれかに記載のヘルメット。
（５）前記赤外線遮蔽剤は酸化チタンを含むものである（１）〜（４）いずれかに記載のヘルメット。
（６）前記酸化チタンの結晶形はルチル形である（５）に記載のヘルメット。
（７）前記樹脂層の厚みは０．１〜１．０ｍｍである請求項１〜６いずれかに記載のヘルメット。

本発明にあってはヘルメットの少なくとも外表面に、更に赤外線遮蔽剤を含む樹脂層を有することにより、日射の赤外線を効率よく遮蔽でき、ヘルメット内部の温度上昇を抑えることができる。

以下、本発明のヘルメットについて説明する。
本発明は、少なくともヘルメットの外表面に、更に赤外線遮蔽機能を有する樹脂層を形成したヘルメットであって、前記樹脂層は赤外線遮蔽剤を含有する樹脂組成物からなることを特徴とするヘルメットである。
本発明のヘルメット本体を構成する材料は特に限定されないが、例えば不飽和ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリカーボナイト樹脂、ＡＥＳ樹脂、ポリプロピレン樹脂等が挙げられるが、いずれの樹脂も用いることができる。

本発明のヘルメットは、ヘルメット本体の少なくとも外表面に、更に赤外線遮蔽剤を含有する樹脂層を有することを特徴とする。
また、本発明のヘルメットは、ヘルメット本体の外表面に樹脂層を形成した形態のほか、ヘルメット内表面に単独で樹脂層を形成した形態及び内外両表面に樹脂層を併せて形成した形態とすることもできる。

赤外線遮蔽剤は特に限定されないが、例えば酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム等が挙げられる。この中でも酸化チタンを用いることが好ましい。酸化チタンを用いることにより、赤外線遮蔽性の効果を向上させることができる。

酸化チタンはイルメナイト鉱石を原料とする白色顔料の総称であり、他の白色顔料（亜鉛華、リトポン、鉛白等）に比較して耐熱性（融点１８２５℃）、耐薬品性に優れ、同時に反射率が極めて高いこと（波長域５００〜７００μｍで９５％以上）、屈折率が白色顔料中最高であることが特徴である。
形態としては白色粉末であり、各種塗料、印刷インキ、プラスチック、製紙、化学繊維、ゴム、チタンコンデンサー、絵具、クレヨン、陶磁器、電子材料など幅広い分野で使用されている。

酸化チタンは結晶形によってルチル形とアナターゼ形に分類できるが、ルチル形のほうがアナターゼ形よりも比重（ルチル形：４．２、アナターゼ形：３．９）及び屈折率が若干大きい（ルチル形：２．７１、アナターゼ形：２．５２）こと、紫外部付近の光の吸収が大きいこと、更に熱伝導度が小さい（ルチル形：０．１４８ｃａｌ／ｃｍ．ｓｅｃ．℃、アナターゼ形：０．４３ｃａｌ／ｃｍ．ｓｅｃ．℃）ことなどの特徴を持つ。

酸化チタンが高い赤外線遮蔽性を持つ科学的根拠は定かでは無いが、上記反射率、屈折率が共に高いことが要因と推察される。そして、このような高い赤外線遮蔽性と、熱伝導度が小さいこととの相乗効果により、ヘルメット内部の温度上昇を抑える効果を高めることができると考えられる。
本発明に用いる酸化チタンの結晶形はルチル形を使用することが好ましい。ルチル形を用いることにより、赤外線遮蔽性の効果が向上する。

赤外線遮蔽剤の含有量は特に限定されないが、樹脂組成物全体に対して１５〜４５重量％が好ましい。更に好ましくは２０〜４０重量％である。赤外線遮蔽剤の含有量が前記下限値未満では赤外線遮蔽性を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると、樹脂組成物に占める赤外線遮蔽剤の割合が大きくなりすぎて塗装効率が低下すると共に、比重が大きいためヘルメットの重量が重くなる場合がある。
通常の白色塗装されたヘルメットに使用されるチタンホワイトの含有量は塗料全体に対して２重量％程度であり、赤外線遮蔽性はほとんどない。本発明の大きな要素として酸化チタンの含有量が通常の白色塗装に使用されるものと比較して格段に多いことが挙げられ、これにより赤外線遮蔽性を顕著に向上することができる。

赤外線遮蔽剤の平均粒径は特に限定されないが、０．５〜３μｍの範囲にあることが好ましい。更に０．７〜１．５μｍが好ましい。赤外線遮蔽剤の平均粒径が下限値未満では赤外線遮蔽性を向上する効果が低下する場合があり、前記上限値を超えると塗料の中に均一に分布することが困難になり塗装むらを生じる場合がある。塗装むらが生じると結果的に赤外線遮蔽性を向上する効果が低下する場合がある。
通常、顔料に使用される酸化チタンの粒径は０．２〜０．５μｍ未満であり、赤外線遮蔽率が充分でないことが知られている。本発明の更なる好ましい要素として赤外線遮蔽剤の粒径が上記範囲内であることが挙げられ、これにより赤外線遮蔽性を顕著に向上することができる。

本発明では、樹脂組成物としてポリウレタン樹脂系塗料を用いることが好ましい。ポリウレタン樹脂系塗料としては特に限定されないが、例えば組成物としてポリオールとポリイソシアネートの二液型、アクリルポリオールとポリイソシアネート化合物とシリアネート化合物の混合型等が挙げられるが、特にポリオールとポリイソシアネートの二液型が好ましい。この二液型を使用することにより光沢感のある外観性に優れた塗装を行うことができると共に、この光沢により太陽光の反射性に優れヘルメット内の温度上昇を抑制する効果を更に高めることができる。またこのポリウレタン樹脂系塗料を用いることにより、耐擦り傷性及び耐久性が向上する。

ポリウレタン樹脂系塗料の含有量は特に限定されないが、上記樹脂組成物全体に対して３０〜７０重量％が好ましい。更に好ましくは４０〜６０重量％である。ポリウレタン樹脂系塗料の含有量が前記下限値未満では光沢感がなくなり、耐擦り傷性及び耐久性が向上する効果が低下する場合がある。また前記上限値を超えると塗装むらが発生し、外観不良となる場合がある。

更に上記樹脂組成物には通常、ヘルメットの塗装に用いられる硬化剤を含有することが好ましい。硬化剤の含有量は特に限定されないが、上記樹脂組成物全体に対して１０〜３０重量％が好ましく、更に１５〜２５重量％が好ましい。硬化剤の含有量が前記下限値未満では塗料の硬化に時間がかかり、前記上限値を超えると塗料の粘度が高くなり作業効率が悪化する場合がある。

また、上記樹脂組成物には適宜、顔料、油性塗料、耐候剤等を適量含有することができる。

更に上記樹脂組成物にはシンナーを希釈剤として用いることができる。シンナーの含有量は特に限定されないが、樹脂組成物１００重量部に対して２５〜５５重量部が好ましい。更に好ましくは３０〜５０重量部である。シンナーの含有量が前記下限値未満では樹脂組成物が十分希釈できずに外観不良となる場合があり、前記上限値を超えると希釈過多によって十分な量の塗装ができない場合がある。シンナーを希釈剤として用いることにより後述するエアースプレーガンで塗装できる吹き付け塗料とすることができる。

本発明に使用される上記吹き付け塗料は以下に述べる方法によって作製することができるがこれに限定されることはない。
まず、小型撹拌機内に上記ポリウレタン樹脂系塗料、硬化剤及び酸化チタンを適量添加し、低スピードで数分〜１０数分間程度撹拌して、樹脂組成物を調製する。
次にシンナーを適量添加し、更に数分間程度撹拌し、酸化チタン含有吹き付け塗料を得ることができる。
また、上記方法以外にも例えばシリカビーズ、チタニアビーズ、ジルコニアビーズ、ガラズビーズ等を含むセラミックビーズをメディアとして使用することにより塗装溶液に酸化チタンを均一に分散させることもできる。

本発明の上記吹き付け塗料をヘルメットに塗装する方法は特に限定されないが、例えば吹き付け塗装、刷毛塗装、ディッピング等が挙げられる。この中でも作業効率が高いこと、均一な塗装が可能となる点で吹きつけ塗装が好ましい。
吹き付け塗装器具としては特に限定されないが、エアースプレーガンを用いることが好ましい。エアースプレーガンを使用することにより短時間に均一な塗装ができる。
更に、塗装時にはヘルメットを固定し、回転させることができる冶具を用いることが好ましい。この冶具を用いることにより短時間で均一な塗装ができる。

本発明のヘルメットにおいて、上記吹き付け塗料から形成される樹脂層の厚みは特に限定されないが、０．１〜１．０ｍｍが好ましい。更に好ましくは０．１５〜０．５ｍｍである。樹脂層の厚みが前記下限値未満では赤外線遮蔽効果が低下し、前記上限値を超えると塗装する時間が長くなって作業効率が低下し、また、ヘルメットが重くなる場合がある。

以下、実施例及び比較例により、更に本発明を説明する。

（実施例）樹脂組成物全体に対してポリウレタン系樹脂塗料を５３重量％、酸化チタンを２７重量％、硬化剤を２０重量％配合し、小型撹拌機（石川式攪拌擂漬機）で５０ｒｐｍ、１０分間撹拌して樹脂組成物を調製した後、この樹脂組成物１００重量部に対してシンナー４０重量部添加して更に５分間撹拌し、吹き付け塗料を得た。得られた塗料をエアースプレーガンを用いて吹き付け圧力０．４Ｍｐａ、吹き付け時間１５秒間で回転冶具に取り付けたＦＲＰ製ヘルメットに塗装し、その後乾燥機内において７０℃、３０分間乾燥してヘルメットの外表面に、０．２５ｍｍの樹脂層が形成された塗装ヘルメットを得た。

（比較例）塗装なしの白色ＦＲＰ製ヘルメット（住友ベークライト社製：ＦＡＶ）を用いた。

実施例に用いた塗料の組成物は以下のとおりである。
（１）ポリウレタン系樹脂塗料：長島特殊塗料社製Ｓ−５００Ｓヘルメット用
（２）シンナー：アトミックス社製Ｎｏ２合成シンナー
（３）酸化チタン：テイカ社製赤外線遮断酸化チタン ＪＲ−１０００（平均粒子径１．０μｍ、ルチル型）を石川式攪拌擂漬機（石川工場社製第６Ｒ−Ｅ）（Ａ−ＷＭ型）で１０分間撹拌した。
（４）硬化剤：化薬アクゾ社製カヤエステルＯ−５０Ｅ

表１に実施例及び比較例の赤外線遮蔽効果と外観性及び重量を示す。
（測定方法）
温度の測定方法は炎天下においてヘルメット内部に安立計器社製温度センサー（ＡＰ−３２０）を設置し、安立計器社製のサーモレコーダー（ＡＰ−３２０Ｋプリンター内臓２ｃｈタイプ）を用い、１０分間間隔で1時間測定し、その間の最高温度を取り、外気温との差を数値化した。尚、外気温と比較例内部の温度は同温度であった。

外観は以下の基準で評価した。
（凹凸）
×：表面に凹凸が有る。
○：表面に凹凸がややある。
◎：表面に凹凸が無い。
(光沢)
×：光沢が無い。
○：光沢がややある。
◎：光沢がある。
以上の結果が示すように、実施例は塗装の無い比較例と比較し、５０ｇ程度の重量増となったが、外観性に優れ、日射赤外線遮蔽性に優れることが確認できた。

表２に、より実際の着装時に近い状態における本発明の塗装品と非塗装品のヘルメット内部における温度差を測定した結果を示す。尚、測定１〜３は各々別の日に測定したものである。
（測定方法）
図１に温度の測定箇所を示す。温度の測定方法はａ、ｂ両部分に安立計器社製の温度センサー（ＡＰ−３２０）を設置し、安立計器社製のサーモレコーダー（ＡＰ−３２０Ｋプリンター内臓２ｃｈタイプ）を用い、１０分間間隔で１時間測定し、その最高温度を記録した。
また、各測定日における実施例の下段は比較例との温度差を示す。
表２の結果が示すように、塗装ヘルメット内（実施例）の温度は非塗装ヘルメット（比較例）に比較し、最大８．３℃低下した結果となり、本発明のヘルメットの日射赤外線遮蔽効果が大きいことを確認できた。

本発明のヘルメットは、日射赤外線遮蔽によるヘルメット内の温度の上昇を通常のヘルメットよりも抑えることが可能になるため、炎天下における作業に好適に用いることができる。

ヘルメット内温度の測定箇所を示す概略図

符号の説明

ａ：ヘルメット頂点の裏面部
ｂ：ａから５ｃｍ下の部位

Claims (2)

1. 少なくとも樹脂製ヘルメットの外表面に、更に赤外線遮蔽機能を有する樹脂層を形成したヘルメットであって、
   前記樹脂層は、平均粒径０．７〜３μｍのルチル形酸化チタンを２０〜４５重量％含有する樹脂組成物からなり、厚みは０．１〜０．５ｍｍであるヘルメット。
2. 前記樹脂層は、
   前記樹脂組成物を含む吹き付け塗料を、吹き付け塗装により、前記樹脂製ヘルメットの外表面に塗装することでえられるものである請求項１に記載のヘルメット。

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