JP6315309B2

JP6315309B2 - 内装用建材および採光システム

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Publication number: JP6315309B2
Application number: JP2014011401A
Authority: JP
Inventors: 田真薄; 田知則西; 沢一樹滝
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2014-01-24
Filing date: 2014-01-24
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2034-01-24
Also published as: JP2015136920A

Description

本発明は、家屋やビル等の建物に用いられる内装用建材および採光システムに関する。

屋内の照明の照明強度を弱めて二酸化炭素の排出量の削減と消費電力の低減を図る一環として、窓に入射された外光を屋内の天井方向に反射させて採光効率を向上させる光制御シートが提案されている。例えば、特許文献１には、透過部と遮光部を交互に並べた構造の光制御シートを例えば窓ガラスに貼り付けて、太陽光の入射角度の違いにより、夏季は屋内への太陽光の取り込みを減少させ、冬季は太陽光の取り込みを増加させるようにしている。

特開２０１０−２５９４０６号公報

光制御シートにて屋内に採り込んだ光は、天井面や壁面に入射される。天井面や壁面には、壁紙が設けられていることが多い。しかしながら、従来の壁紙は、全光線反射率が９０％以下と低く、壁紙に入射された光を屋内に効率よく拡散反射させることができない。このため、せっかく光制御シートで外光を屋内に採り込んでも、従来は採り込んだ光を採光用に有効活用することができなかった。

光制御シートを内装用建材として用いる場合、耐候性と建築基準法に規定される防火性を考慮に入れなければならない。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、その目的は、光の拡散性能だけでなく、耐候性、耐擦性および防火性にも優れた内装用建材および採光システムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様では、反射基材と、前記反射基材の上に配置され、複数のガラス粒子を含有する樹脂層と、を備える内装用建材が提供される。

前記樹脂層の前記反射基材と反対側の面は、当該面方向に配置される前記複数のガラス粒子による凹凸を有するものでもよい。

前記樹脂は、電子線硬化樹脂層または熱硬化樹脂層であってもよい。

前記反射基材の前記樹脂層と反対側の面に配置される接着層と、
前記接着層の前記反射基材と反対側の面に配置される下地層と、を備えるものでもよい。

本発明の他の一態様では、入射光を所定の方向に反射させる第１の光制御部材と、
前記第１の光制御部材で反射された光を拡散させる第２の光制御部材と、を備え、
前記第２の光制御部材は、
反射基材と、
前記反射基材の上に配置され、複数のガラス粒子を含有する樹脂層と、を有する採光システムが提供される。

前記第１の光制御部材に入射される入射光は、外光であってもよく、
前記第２の光制御部材は、屋内の天井面または壁面に配置されてもよい。

前記第２の光制御部材は、前記第１の光制御部材で反射された光を拡散させるとともに、当該第２の光制御部材に入射された照明光を拡散させてもよい。

本発明によれば、光の拡散性能だけでなく、耐候性と防火性にも優れた内装用建材および採光システムを提供できる。

本発明の一実施形態による内装用建材を用いた採光システムの概略構成を示す図。窓や採光具５に積層される第１の光制御部材３の断面図。ブラインドを構成する一枚のスラット２１の斜視図。スラット２１の主断面図。第２の光制御部材４の断面図。本実験の実験結果を示す図。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから適宜変更したり、誇張してある。

図１は本発明の一実施形態による内装用建材を用いた採光システムの概略構成を示す図である。図１の採光システム１は、外光を屋内の天井面２の方向に反射させる第１の光制御部材３と、天井面２に沿って配置されて第１の光制御部材３で偏向された外光が入射される第２の光制御部材４とを備えている。第２の光制御部材４が内装用建材に相当するものである。

第１の光制御部材３は、例えば窓や採光具５に積層して用いられるか、あるいは窓や採光具５を覆うように配置されるブラインドに組み込まれる。

図２は窓や採光具５に積層される第１の光制御部材３の断面図である。図２に示す第１の光制御部材３は、基材層６の上に配置される光制御層７と、光制御層７の上に配置される接着層８と、基材層６の下に配置されるハードコート層９とを備えている。この第１の光制御部材３は、接着層８を介して窓または採光具５に積層することが可能である。なお、第１の光制御部材３は、一対の窓の間に支持されて積層されてもよく、このような場合には接着層８や基材層６は設けなくてもよい。また、第１の光制御部材３は、窓または採光具４の内部に一体的に形成されてもよい。

図２の光制御層７は、その一方の面７ａに沿って離隔して配置された複数の溝１０が形成されたベース部１１と、ベース部１１の複数の溝１０の内部に形成されてかつベース部１１とは異なる光学特性を示す複数のルーバー部１２とを備えている。ルーバー部１２の屈折率をベース部１１の屈折率よりも低くすることで、窓や採光具５から入射された太陽光をベース部１１とルーバー部１２との界面で全反射させ、屋内の天井や壁面方向に導く光偏向機能を付与することができる。また、ルーバー部１２の紫外光、可視光、赤外光などの吸収率や反射率をベース部１１よりも高くすることで、太陽光の入射角に応じた光遮蔽機能を付与することもできる。

本実施形態では、第１の光制御部材３で偏向された外光を第２の光制御部材４に入射させるようにしている。したがって、望ましくは、第２の光制御部材４の配置場所に合わせて、第１の光制御部材３の反射方向を調整するのが望ましい。第１の光制御部材３の偏向方向の調整は、例えばルーバー部１２の材料や形状を調整することで可能となる。

なお、光制御層７は、ベース部１１とルーバー部１２の代わりに、入射光を所定方向に反射もしくは屈折により偏向させるプリズム部を一方の面７ａに沿って複数配置した構造でもよい。

図３はブラインドを構成する一枚のスラット２１の斜視図、図４はスラット２１の主断面図である。スラット２１は、基材層２２と、基材層２２上に支持される光制御層２３と、光制御層２３の上に配置される機能層（保護層）２４とを備えている。基材層２２、光制御層２３および機能層２４は、スラット２１の長手方向に沿って延びている。

基材層２２は、透明または半透明の樹脂製フィルムで形成され得る。光制御層２３は、スラット２１の短手方向に沿って離隔して配置された複数の溝が形成されたベース部２５と、これら溝の内部に形成されベース部２５とは異なる光学特性を示す複数のルーバー部２６とを備えている。ベース部２５と複数のルーバー部２６のそれぞれは、スラット２１の長手方向に延びている。

図４に示すように、ルーバー部２６は、例えば異なる２つの傾斜面を有し、これら傾斜面に入射された光を屋内のそれぞれ異なる方向に反射させることができる。なお、ルーバー部２６に異なる２つの傾斜面を設けることは必ずしも必須ではなく、一つの傾斜面のみを設けて、屋内の所定の方向に光を反射させるようにしてもよい。

図２に示すルーバー部１２とベース部１１と同様に、図４のルーバー部２６とベース部２５も、それぞれの材料を相違させることで、ルーバー部２６に入射された光の反射特性を種々変更することができる。

本実施形態に係る第２の光制御部材４は、必ずしも、第１の光制御部材３と組み合わせて使用される必要はなく、第１の光制御部材３なしの内装用建材として第２の光制御部材４を用いることができる。

例えば、第２の光制御部材４は、屋内の天井や天井に連なる壁面に配置される。天井面や壁面の全面に第２の光制御部材４を配置する必要はないが、屋内をできるだけ明るく照明したければ、第２の光制御部材４の接地面積を大きくするのが望ましい。

第２の光制御部材４は、光制御部材２で反射された外光を拡散させるだけでなく、第２の光制御部材４に入射される照明光も拡散させることができる。すなわち、第２の光制御部材４は、昼間は主に外光を拡散させ、夜間は照明光を拡散させる。これにより、昼間は採光効率を向上でき、夜間は照明効率を向上できる。したがって、屋内照明の使用時間を短縮できるとともに、屋内照明の照明強度を弱めることができ、消費電力の低減と二酸化炭素の排出量の削減が図れる。

図５は第２の光制御部材４の断面図である。第２の光制御部材４は、反射基材３１と、樹脂層３２とを積層した構造になっている。屋内の天井面または壁面に第２の光制御部材４を設ける場合には、図５に示すように第２の光制御部材４に接着層３３と石膏ボード３４を設けて、反射基材３１の樹脂層３２とは反対側の面に接着層３３を介して石膏ボード３４を貼り合わせてもよい。接着層３３の具体例としては、例えばパナック株式会社のＺ２（アクリル系樹脂、膜厚２５μｍ）が用いられる。また、石膏ボード３４の代わりに、化粧板等で用いられる種々の下地層を用いることができる。また、壁紙の裏打ち紙と接着材で貼合し、でんぷん糊等の壁紙用の糊で石膏ボードと貼合しても良い。

反射基材３１は、反射性能に優れた材料で形成するのが望ましく、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂を成膜後に二軸方向に延伸させて分子を配向させて結晶化させた白色の二軸延伸ボイド構造のＰＥＴフィルムが用いられる。二軸方向に延伸させることで、強度と耐熱性を向上させることができる。
また、延伸の際にポリマー粒子の周りにボイド（気泡）が形成され、これが光に散乱作用を発揮するため、白色化されて高反射率を得ることができる。

反射基材３１の具体例としては、例えば、東レ株式会社の二軸延伸ボイドＰＥＴＥ８０（１００μｍ）またはＥ６ＳＲ（１８８μｍ）が用いられる。反射基材の全光線反射率は９５％以上、４５°方向からの入射および出射での正反射率は２％以下が好ましい

樹脂層３２には、例えば電子線硬化樹脂層が用いられる。電子線硬化樹脂層は、電子線硬化性樹脂に電子線を照射することにより形成される硬化物である。電子線硬化性樹脂は、例えば、重合性モノマー、重合性オリゴマー、またはプレポリマー等を適宜用いて形成される。重合性モノマーとしては、例えば多官能性アクリレートが用いられる。重合性オリゴマーとしては、例えばエポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系等が用いられる。また、紫外線吸収剤、光安定材、滑り材が添加されてもよく、希釈溶剤として例えば酢酸エチルが用いられる。

また、樹脂層３２には、例えば熱硬化樹脂層が用いられてもよい。熱硬化樹脂層は、熱硬化性樹脂に熱を与えて形成される硬化物である。熱硬化性樹脂は、例えば、ウレタン樹脂やエポキシ樹脂などである。

本実施形態の樹脂層３２には、複数のガラス粒子すなわちシリカビーズが含有されている。ガラス粒子の形状には特に制限はないが、光拡散性を考慮すると球状とすることが好ましい。このような好適な例における具体的な材料としては、例えば平均粒子径が５μｍのシリカ粒子が分散したウレタンアクリレート系電子線硬化樹脂（大日精化工業株式会社ＥＢＬ−３２０（２０Ｍ））１００部に対し、ウレタンアクリレート系電子線硬化樹脂の（大日精化工業株式会社ＥＢＬ−３００（クリア））０〜５部との配合比のインキが用いられる。このインキが反射基材３１の上に例えば約５ｇ／ｍ^２塗布される。

なお、平均粒子径とは、体積平均粒子径を意味し、粒度分布・粒径分布測定装置（例えば、ナノトラック粒度分布測定装置、日機装株式会社製等）を用いて公知の手法により測定することができる。

本実施形態の樹脂層３２にシリカビーズを含有させる理由は、光拡散性能を向上させることに加えて、樹脂ビーズに比べて、耐候性に優れているためである。

樹脂層３２の母材とシリカビーズとは屈折率が相違するため、樹脂層３２に複数のシリカビーズを含有させることで、第２の光制御部材４の反射基材３１で反射された光の進行方向をシリカビーズで変更することができ、結果として、第２の光制御部材４における光の拡散角度を広げることができる。

また、樹脂層３２に複数のシリカビーズを含有させることで、樹脂層３２の表面に、シリカビーズの輪郭形状による凹凸を持たせることができる。これにより、樹脂層３２の表面の凹凸部分にて光を拡散させることも可能となる。膜表面の算術平均面粗さＲａは、３μｍ以下が好ましい。

本実施形態の樹脂層３２は、耐久性、耐候性、防火性および耐擦性に優れていることを特徴とする。耐久性、耐候性、防火性および耐擦性をより向上させるために、樹脂層３２に、各種の添加剤を含有させてもよい。例えば、耐候性をより向上させるために、紫外線吸収剤や光安定剤を添加してもよい。また、熱硬化性樹脂は、電子線硬化性樹脂に比べて一般に耐擦性に劣るため、熱硬化性樹脂を用いる場合は、熱硬化性樹脂に耐擦性向上のための添加物を含有させてもよい。

また、反射基材３１の上に、樹脂層３２の材料となる電子線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂を塗布する際に、反射基材３１と電子線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂との間に不図示のプライマ層を配置してもよい。プライマ層は、反射基材３１と電子線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂との接着力を高めるためのものであるが、耐候性をより向上させるために、プライマ層に光安定剤等を含有させてもよい。具体的なプライマ層の材料としては、例えば株式会社ＤＮＰファインケミカルのＥＢＲプライマが用いられ、その塗布量は約２ｇ／ｍ^２である。

本実施形態の樹脂層３２の材料として用いられる電子線硬化性樹脂または熱硬化性樹脂は、反射基材３１上に塗布された後に電子線を照射、または熱を付与することで、硬化して電子線硬化樹脂層または熱硬化樹脂層になる。

このように、本実施形態では、シリカビーズ入りの樹脂層３２を用いて第２の光制御部材４を作製するため、樹脂層３２に入射された光をシリカビーズで拡散させることができ、また、樹脂層３２を通過して反射基材３１で反射された光もシリカビーズで屈折させることができ、光拡散性能を向上させることができる。これにより、本実施形態による内装用建材を用いれば、採光効率を向上でき、照明の使用頻度を減らしたり、照明光の強度を弱めることができ、消費電力を削減できるとともに、温室排出ガスの排出量も削減できる。

また、シリカビーズは、紫外線を吸収しないため、耐候性に優れるとともに、シリカビーズは不燃材料であるため、防火性にも優れている。したがって、本実施形態によれば、耐候性および防火性に優れた第２の光制御部材を作製できる。

本発明者は、第２の光制御部材４を作製して、耐候性試験と防火性試験を行う実験を行った。この実験では、一実施例であるシリカビーズを含有する電子線硬化樹脂層（大日精化工業株式会社のシリカビーズ入りＥＢコート層）と、一比較例であるアクリルビーズを含有する熱硬化樹脂層（東レ株式会社のアクリルビーズコート品Ｅ６ＱＤ）とについて、耐候性試験と防火性試験を行った。

本実施例による第２の光制御部材４は、反射基材３１の上に、上述したシリカビーズを含有する電子線硬化樹脂層を配置したものである。本実施例と比較例で使用した反射基材３１の材料はいずれも同じであり、二軸延伸ボイド構造のＰＥＴである。

図６は本実験の実験結果を示す図である。スーパーＵＶテスター（岩崎電気Ｓ−ＵＶ５０ｈ）で６０ｍＷ／ｃｍ^２の紫外線を照射した耐候性試験については、比較例による第２の光制御部材は、同試験前後での反射スペクトルから算出したΔＹＩの変化が５以上で変色が視認された。これに対して、本実施例による第２の光制御部材４は、同試験後でも５未満で変色は視認されなかった。

スチールウールを３００ｇ／ｃｍ^２の荷重で５０回往復させた耐擦性試験については、比較例では、樹脂ビーズの剥がれが確認された。一方、本実施例では剥れや傷は確認されなかった。

紫外-可視分光光度計（SHIMAZU UV-3100PC）にて反射スペクトルを測定した、実施例と比較例の可視光領域３８０−７８０ｎｍにおける全光線反射率の平均値はいずれも９５％以上であった。また紫外-可視分光光度計（日本分光Ｖ−６３０）で測定した、４５度の入射光に対する反射率を示す正反射率は、比較例１、実施例１ともに２％以下であり、光拡散性能に優れていることがわかった。

またＩＳＯ５６６０−１で定める準不燃材相当の防火性試験では、本実施例による第２の光制御部材４の発熱量は８ＭＪ／ｍ^２以下であり、準不燃材としての基準を満たすことを確認した。一方、比較例の発熱量は、８ＭＪ／ｍ^２以下であった。

図６に示す実験結果により、本実施例による第２の光制御部材４は、耐候性試験による変色がなく、防火性にも問題がないことがわかる。

このように、図６の実験結果からわかるように、本実施例のようにシリカビーズを含有する電子線硬化樹脂層は、比較例のようにアクリルビーズを含有する熱硬化樹脂層よりも、耐候性、耐擦性に優れており、かつ防火性を持つことがわかる

本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

１採光システム、２天井面、３第１の光制御部材、４第２の光制御部材、５窓または採光具、６基材層、７光制御層、８接着層、９ハードコート層、１０溝、１１ベース部、１２ルーバー部、２１スラット、２２基材層、２３光制御層、２４機能層、２５ベース部、２６ルーバー部、３１反射基材、３２樹脂層、３３接着層

Claims

反射基材と、
前記反射基材の上に配置され、複数のガラス粒子を含有する樹脂層と、
前記反射基材と前記樹脂層との間に配置され、光安定剤を含有するプライマ層と、を備え、
前記樹脂層の前記反射基材と反対側の面は、当該面方向に配置される前記複数のガラス粒子による凹凸を有する内装用建材。
前記凹凸の算術平均面粗さは、３μｍ以下である、請求項１に記載の内装用建材。
前記樹脂は、電子線硬化樹脂層または熱硬化樹脂層である請求項１または２に記載の内装用建材。
前記反射基材の前記樹脂層と反対側の面に配置される接着層と、
前記接着層の前記反射基材と反対側の面に配置される下地層と、を備える請求項１乃至３のいずれかに記載の内装用建材。