JP6797548B2 - 遮熱膜、遮熱塗料、および光学機器 - Google Patents
遮熱膜、遮熱塗料、および光学機器 Download PDFInfo
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Description
本発明は、屋外で用いる可能性のある遮熱膜、遮熱塗料およびそのような遮熱膜を有する光学機器に関する。
遮熱膜とは、屋外で使用した際に太陽光による部材の温度上昇を抑制する機能を有する膜である。従来、太陽光による部材の温度上昇を抑制する方法としては、図１に示すように太陽による入射光１を赤外線反射膜４で反射光２として反射する方法が知られている。入射光１に対する反射光２の比率を大きくすることで、透過光３による発熱を抑制することが出来る。その他の遮熱方法としては赤外線反射膜４の替わりに熱伝導率が低い断熱層を設けたり、熱を外部に放出するための放熱層を設けたり、それらを組み合わせたりする方法がある。
一方、遮熱膜は人手に触れる可能性がある部材であるため、温度上昇を抑制する機能に加えて外部からの接触に耐えるための耐摩耗性が必要になる。加えて、光学機器に用いる場合にはピントを調整する必要があるため位置精度が重要となる。例えば、図２に示すように光学機器のレンズ鏡筒はレンズ６およびそのレンズ鏡筒８等から成っており、ピント調整のための摺動する嵌合部分７が設けられている。基材５の表層に遮熱膜９を設けることにより、光学機器が太陽光に暴露されても太陽光による光学機器の温度上昇を抑制し、焦点等の位置精度を保持することが出来る。よって、光学機器等のような精密機器には塗膜の膜厚ばらつきを制御する必要がある。
特許文献１には、レンズ鏡筒用の遮熱膜において、着色層、赤外線反射層、および断熱層からなる膜が開示されている。特許文献１では、赤外線反射層だけでなく、膜厚が５００μｍから２０００μｍの断熱層を設けることにより遮熱効果を高めている。
特許文献２には、合成樹脂エマルジョンに粒径が０．１〜０．４ｍｍのセルベンを加えることで耐摩耗性を向上させた遮熱膜が開示されている。
特許文献２には、合成樹脂エマルジョンに粒径が０．１〜０．４ｍｍのセルベンを加えることで耐摩耗性を向上させた遮熱膜が開示されている。
しかしながら、特許文献１のように膜厚が５００μｍから２０００μｍの断熱層を設けると膜厚が厚くなり、摺動する嵌合部分の位置精度を十分に出すことが困難である。
また、特許文献２のように粒径が大きいセルベンを加えると表面に大きく凹凸が出来るため膜厚精度を出すことが困難である。
また、特許文献２のように粒径が大きいセルベンを加えると表面に大きく凹凸が出来るため膜厚精度を出すことが困難である。
本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、薄膜でも反射率が高く太陽光による温度上昇が少なく、膜厚精度が高く、且つ耐摩耗性が高い遮熱膜、遮熱塗料、およびそのような遮熱膜を有する光学機器を提供するものである。
本発明の光学機器は、レンズと、前記レンズを鏡筒の内部に備えたレンズ鏡筒を有する光学機器であって、
前記レンズ鏡筒の外周表面の少なくとも一部に遮熱膜を有し、
前記遮熱膜は、樹脂マトリックスにｄ線屈折率が２．５以上３．２以下の高屈折率粒子が分散している遮熱膜であって、該樹脂マトリックスはウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂およびこれらの組合せから選択される樹脂中に平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子を含んでなり、該高屈折率粒子の平均粒径が２μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする。
本発明の遮熱膜は、樹脂マトリックスにｄ線屈折率が２．５以上３．２以下の高屈折率粒子が分散している遮熱膜であって、該樹脂マトリックスはウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂およびこれらの組合せから選択される樹脂中に平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子を含んでなり、該高屈折率粒子の平均粒径が２μｍ以上５μｍ以下であるであることを特徴とする。
前記レンズ鏡筒の外周表面の少なくとも一部に遮熱膜を有し、
前記遮熱膜は、樹脂マトリックスにｄ線屈折率が２．５以上３．２以下の高屈折率粒子が分散している遮熱膜であって、該樹脂マトリックスはウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂およびこれらの組合せから選択される樹脂中に平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子を含んでなり、該高屈折率粒子の平均粒径が２μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする。
本発明の遮熱膜は、樹脂マトリックスにｄ線屈折率が２．５以上３．２以下の高屈折率粒子が分散している遮熱膜であって、該樹脂マトリックスはウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂およびこれらの組合せから選択される樹脂中に平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子を含んでなり、該高屈折率粒子の平均粒径が２μｍ以上５μｍ以下であるであることを特徴とする。
本発明の遮熱塗料は、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂およびこれらの組合せから選択される樹脂を溶剤に溶解した溶液中に、平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子と、ｄ線屈折率が２．５以上３．２以下で平均粒径が２μｍ以上５μｍ以下である高屈折率粒子とを含む遮熱塗料とを含むことを特徴とする。
本発明によれば、薄膜でも反射率が高く太陽光による温度上昇が少なく、膜厚精度が高く、且つ耐摩耗性が高い遮熱膜、遮熱塗料、そのような遮熱膜を有する光学機器を提供することが出来る。
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
まず、太陽光の反射率向上のメカニズムを説明する。次に、太陽光の反射率を向上するための本発明の遮熱塗料、遮熱膜、およびそのような遮熱膜を有する光学機器について説明する。
本発明の光学機器は、レンズと、前記レンズを鏡筒の内部に備えたレンズ鏡筒を有する光学機器であって、前記レンズ鏡筒の外周表面の少なくとも一部に遮熱膜を有する。
まず、太陽光の反射率向上のメカニズムを説明する。次に、太陽光の反射率を向上するための本発明の遮熱塗料、遮熱膜、およびそのような遮熱膜を有する光学機器について説明する。
本発明の光学機器は、レンズと、前記レンズを鏡筒の内部に備えたレンズ鏡筒を有する光学機器であって、前記レンズ鏡筒の外周表面の少なくとも一部に遮熱膜を有する。
なお、本発明において、「樹脂マトリックス」とは、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂およびこれらの組合せから選択される樹脂中に平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子を含んでなるものを意味し、「空孔含有粒子」とは、中空構造または多孔質構造を含む粒子をいう。「高屈折率粒子」とは、ｄ線屈折率が２．５以上３．２以下の粒子を意味する。
本発明において、「粒径」とは、粒子の体積より換算した直径であり、レーザー回折式粒度分布計により求められる。
また、本発明における「平均粒径」には、メジアン径を用いた。
また、本発明における「平均粒径」には、メジアン径を用いた。
[太陽光の反射率向上のメカニズム]
太陽光の波長は約０．３μｍから約３μｍの範囲であり、これらの波長の光が図１に示すように透過光３となると熱エネルギーに変換され、基材５が発熱する。よって、断熱層なしに太陽光による発熱を抑制するためには、入射光１に対する反射光２の比率を出来るだけ上げて内部への光の透過による発熱を抑制する必要がある。
太陽光の波長は約０．３μｍから約３μｍの範囲であり、これらの波長の光が図１に示すように透過光３となると熱エネルギーに変換され、基材５が発熱する。よって、断熱層なしに太陽光による発熱を抑制するためには、入射光１に対する反射光２の比率を出来るだけ上げて内部への光の透過による発熱を抑制する必要がある。
太陽光の波長である０．３μｍから３μｍの範囲は粒径が数μｍの粒子に対してはＭｉｅ散乱の領域であり、Ｍｉｅ散乱の計算を行うと粒径が約１μｍ付近において、太陽光の反射率が最も高くなる。このため、太陽光の反射粒子の粒径は１μｍ付近であるのが一般的である。尚、Ｍｉｅ散乱の計算についてはLight Scattering Theory(Department of Mechanical and Aerospace Engineering University of Florida; David W. Hahn)の式を用いた。
本発明者は、反射率を更に向上させるため鋭意検討したところ、粒子の粒径および屈折率並びに樹脂の屈折率を適正な範囲とすることで、大きく反射率を向上させることが出来ることを見出した。
まず、ｄ線屈折率が２．５以上３．２以下で平均粒径が２μｍ以上の粒子を用いると反射率が高くなることを見出した。この粒径はＭｉｅ散乱の計算値の最適解である１μｍより大きい。一般的なＭｉｅ散乱の計算は入射光に対して、３６０°全ての方位の散乱の合計を計算する。しかし、入射光に対して実際に反射して膜外に出る光は後方散乱のみである。よって、粒径が大きい方が遮蔽効果が大きく前方散乱が少ないため、実際に反射率を向上するためには粒径が２μｍ以上である必要がある。また、平均粒径が５μｍを超えると膜の凹凸が大きくなり膜厚精度が悪化する。従って、本願発明における上記粒子の平均粒径は２μｍ以上５μｍ以下となる。
更に、樹脂マトリックスの屈折率と粒子の屈折率の間には相関があり、粒子のｄ線屈折率が２．５以上３．２以下に対して樹脂マトリックスのｄ線屈折率が１．３２以上１．４２以下で最も反射率が高くなることを見出した。図３に示すように樹脂１１の屈折率が高いと中空粒子１０との屈折率差が小さくなり入射光１に対する反射光２の量が減少する。しかし、樹脂１１の屈折率が低くなりすぎると中空粒子１０との屈折率差が広がりすぎて中空粒子１０内に入った光が粒子内での反射１２を繰り返す。これにより、樹脂１１側に出ることが出来ずに光が閉じ込められて逆に反射率が低下すると推測される。よって、粒子のｄ線屈折率が２．５以上３．２以下に対して樹脂マトリックスの１．３２以上１．４２以下で反射率を向上させて温度低減効果を高めることが出来る。
[光学機器用の遮熱塗料]
以下に、本発明の遮熱塗料の材料構成および本発明の遮熱塗料の製造方法について説明する。
以下に、本発明の遮熱塗料の材料構成および本発明の遮熱塗料の製造方法について説明する。
《材料構成》
本発明の光学機器用遮熱塗料は、樹脂を溶剤に溶解した溶液中に、平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子と、ｄ線屈折率が２．５以上３．２以下の高屈折率粒子を含む。
本発明の光学機器用遮熱塗料は、樹脂を溶剤に溶解した溶液中に、平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子と、ｄ線屈折率が２．５以上３．２以下の高屈折率粒子を含む。
（ｄ線屈折率が２．５以上３．２以下の粒子（高屈折率粒子））
まず、本発明におけるｄ線屈折率が２．５以上３．２以下の高屈折率粒子について説明する。
本発明における高屈折率粒子には、最も好適な材料としてルチル型酸化チタン、アナターゼ型酸化チタンを用いることが出来る。また、色を調整する必要がある場合は、可視光領域に吸収を持つ酸化クロム、チタン、酸化銅、タングステン、白金、酸化鉄、ヘマタイト等の無機顔料やアゾ系の有機顔料を用いることができる。ただし、可視光から赤外領域での消衰係数が低い酸化チタンと比較して、特に可視光領域の消衰係数が高い材料は太陽光の反射率がやや低下する傾向にあるが、本発明の範囲に粒径を調整することでより高い太陽光の反射率を得ることが出来る。高屈折率粒子は１種類を単独で用いても複数を混合してもよい。
まず、本発明におけるｄ線屈折率が２．５以上３．２以下の高屈折率粒子について説明する。
本発明における高屈折率粒子には、最も好適な材料としてルチル型酸化チタン、アナターゼ型酸化チタンを用いることが出来る。また、色を調整する必要がある場合は、可視光領域に吸収を持つ酸化クロム、チタン、酸化銅、タングステン、白金、酸化鉄、ヘマタイト等の無機顔料やアゾ系の有機顔料を用いることができる。ただし、可視光から赤外領域での消衰係数が低い酸化チタンと比較して、特に可視光領域の消衰係数が高い材料は太陽光の反射率がやや低下する傾向にあるが、本発明の範囲に粒径を調整することでより高い太陽光の反射率を得ることが出来る。高屈折率粒子は１種類を単独で用いても複数を混合してもよい。
本発明における高屈折率粒子は、平均粒径が２μｍ以上５μｍ以下である。平均粒径が２μｍ未満になると太陽光の反射率が低下する。また、平均粒径が５μｍを超えると膜の凹凸が大きくなり膜厚精度が悪化する。
また、本発明における高屈折率粒子はその粒子の表面が任意の有機材料や無機材料で被覆されていても構わない。また、形状は不定形であっても球形であっても燐片状であっても中空であっても構わないが、より好ましくは表面の凹凸が少ない形状である。
本発明における高屈折率粒子と空孔含有粒子を合わせた全粒子の含有量は、遮熱塗料に対して１０重量％以上９０重量％以下であることが好ましい。粒子の含有量が１０重量％未満になると、基材まで到達する光が増加するため太陽光による反射率が低下する。また、粒子の含有量が９０重量％を超えると塗膜の脆性が悪化する。
（平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子）
次に、本発明における平均粒径が１００ｎｍ以下の粒子について説明する。
本発明においては、上記したように、樹脂中に平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子を含んで樹脂マトリックスを構成する。
次に、本発明における平均粒径が１００ｎｍ以下の粒子について説明する。
本発明においては、上記したように、樹脂中に平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子を含んで樹脂マトリックスを構成する。
本発明における平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子は、樹脂の屈折率を下げる目的で用いられるため屈折率が低い材料が好ましい。一例としては、シリカ、ＭｇＦ２、有機樹脂を用いることが出来る。好ましくは、中空シリカを用いることが出来る。
本発明における平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子の形状は、中空になっていれば、多孔質構造が含まれていても構わない。
本発明における平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子は球状であっても不定形であっても、楕円形であっても構わない。
本発明における平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子の形状は、中空になっていれば、多孔質構造が含まれていても構わない。
本発明における平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子は球状であっても不定形であっても、楕円形であっても構わない。
中空粒子にはスルーリア（日揮）、シリナックス（日鉄鉱業）のいずれかを用いることができる。
本発明における空孔含有粒子の平均粒径は５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。中空粒子の平均粒径を５ｎｍ未満に調整することは技術的に困難である。また、平均粒径が１００ｎｍを超えると、樹脂と中空粒子の界面で散乱が発生して反射率が低下する。
本発明における平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子と樹脂から成る樹脂マトリックスのｄ線屈折率は１．３２以上１．４２以下であることが好ましい。ｄ線屈折率の範囲については前述したとおりであるが、本発明における平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子と樹脂から成る樹脂マトリックスのｄ線屈折率が１．３２未満になると樹脂と高屈折率粒子の屈折率差が大きいために反射率が低下する。また、本発明の平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子と樹脂から成る樹脂マトリックスのｄ線屈折率が１．４２を超えると樹脂と高屈折率粒子の屈折率差が小さいために反射率が低下する。
本発明における平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子の空孔率は１０体積％以上９０体積％以下であることが好ましい。空孔率が１０体積％未満になると樹脂マトリックスのｄ線屈折率を１．４２以下に下げることが困難になる。空孔率が９０体積％を超えると粒子の強度が低下する。
本発明における平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子の含有量は溶剤を除く遮熱塗料の全成分に対して、５体積％以上５０体積％以下であることが好ましい。含有量が５体積％未満になると塗膜の屈折率を低下させることが困難である。また、含有量が５０体積％を超えると塗膜の耐摩耗性が悪化する。
（樹脂）
次に、本発明の樹脂について説明する。
本発明における樹脂としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂およびこれらの組合せから選択される樹脂であり、好ましくはウレタンアクリレート樹脂が好ましい。
次に、本発明の樹脂について説明する。
本発明における樹脂としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂およびこれらの組合せから選択される樹脂であり、好ましくはウレタンアクリレート樹脂が好ましい。
アクリル樹脂としては、アルマテックス784（三井化学）、アルマテックス785-5（三井化学）、アルマテックス748-5M（三井化学）、メタルロック（セメダイン）、ボンコート40-418-EF（DIC）、ボンコートCE-6400（DIC）のいずれかを用いることが出来る。
ウレタン樹脂としては、アデカポリエーテルBPX-21（ADECA）、アデカポリエーテルEDP-300（アデカ）、アデカニューエースV14-90（ADECA）のいずれかを用いることができる。また、ウレタン樹脂硬化剤としてはタケネートD110N（三井化学）、D160N（三井化学）、D120N（三井化学）、D140N（三井化学）のいずれかを用いることが出来る。ウレタン樹脂と硬化剤としてのイソシアネートは当量比が１：１になるように混合して用いることが出来る。
エポキシ樹脂としては、ｊER828（三菱化学）、ｊER1001（三菱化学）、834X90（三菱化学）、EP-4100（アデカ）、EP-5100-75X（アデカ）のいずれかを用いることが出来る。また、エポキシ樹脂硬化剤としては、アデカハードナーH30（アデカ）、アデカハードナー6019（アデカ）、アデカハードナーEH-551CH（アデカ）のいずれかを用いることが出来る。エポキシ樹脂と硬化剤については当量比が１：１になるように混合して用いることが出来る。
ウレタンアクリレート樹脂としては、オレスターQ164（三井化学）、オレスターQ691（三井化学）、オレスターQ723（三井化学）、オレスターQ628（三井化学）、AH-600（共栄社化学）、8965（ユピカ）のいずれかを用いることが出来る。また、ウレタンアクリレート用硬化剤としてはウレタン結合を含むタケネートD110N（三井化学）、D160N（三井化学）、D120N（三井化学）、D140N（三井化学）のいずれかを用いることが出来る。アクリル樹脂と硬化剤は当量比が１：１になるように混合して用いることが出来る。
また、樹脂の鉛筆硬度はＨ以上５Ｈ以下であることが好ましく、より好ましくは１Ｈ以上３Ｈ以下である。鉛筆硬度がＨ未満になると耐摩耗性が悪化する。また、鉛筆硬度が５Ｈを超えると熱衝撃に弱くなる。また、本発明の樹脂の含有量は遮熱塗料に対して５重量％以上５０重量％以下であることが好ましく、より好ましくは７重量％以上３５重量％以下である。本発明における樹脂の含有量が５重量％未満になると基材との密着性が悪化する。また、本発明における樹脂の含有量が５０重量％を超えると、太陽光の反射率が悪化する。
（溶剤）
次に、溶剤について説明する。
溶剤としては、任意の材料を用いて良い。溶剤の一例としては、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、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、エーテル類等が挙げられる。これらの溶媒は、１種類を用いても複数の種類を混合して用いても良い。
次に、溶剤について説明する。
溶剤としては、任意の材料を用いて良い。溶剤の一例としては、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、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、エーテル類等が挙げられる。これらの溶媒は、１種類を用いても複数の種類を混合して用いても良い。
遮熱塗料の好ましい粘度は、10ｍＰａ・ｓ以上10000ｍＰａ・ｓ以下である。遮熱塗料の粘度が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より大きくなると、遮熱塗料の塗工性が低下する。
（添加剤）
本発明の遮熱塗料は、その他の任意の添加剤を含んでいてもよい。その一例としては、分散剤、硬化剤、硬化触媒、可塑剤、チキソ性付与剤、レベリング剤、赤外線透過型有機着色剤、赤外線透過型無機着色剤、防腐剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、カップリング剤、ｄ線屈折率が２．５以下の無機粒子および有機粒子、ｄ線屈折率が３．２以上の無機粒子等が挙げられる。
分散剤は、DISPERBYK-118（ビックケミージャパン）、DISPERBYK-110（ビックケミージャパン）、DISPERBYK-111（ビックケミージャパン）、DISPERBYK-102（ビックケミージャパン）、DISPERBYK-190（ビックケミージャパン）、DISPERBYK-106（ビックケミージャパン）、DISPERBYK-180（ビックケミージャパン）、DISPERBYK-108（ビックケミージャパン）、デモールEP（花王）の中のいずれかを用いることができる。
本発明の遮熱塗料は、その他の任意の添加剤を含んでいてもよい。その一例としては、分散剤、硬化剤、硬化触媒、可塑剤、チキソ性付与剤、レベリング剤、赤外線透過型有機着色剤、赤外線透過型無機着色剤、防腐剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、カップリング剤、ｄ線屈折率が２．５以下の無機粒子および有機粒子、ｄ線屈折率が３．２以上の無機粒子等が挙げられる。
分散剤は、DISPERBYK-118（ビックケミージャパン）、DISPERBYK-110（ビックケミージャパン）、DISPERBYK-111（ビックケミージャパン）、DISPERBYK-102（ビックケミージャパン）、DISPERBYK-190（ビックケミージャパン）、DISPERBYK-106（ビックケミージャパン）、DISPERBYK-180（ビックケミージャパン）、DISPERBYK-108（ビックケミージャパン）、デモールEP（花王）の中のいずれかを用いることができる。
《遮熱塗料の製造方法》
以下に本発明の遮熱塗料の製造方法について説明する。
本発明の遮熱塗料の製造方法としては本発明のｄ線屈折率が２．５以上３．２以下の高屈折率粒子および平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子を塗料中に分散出来れば任意の方法を用いることが出来る。一例としては、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、超音波分散機等が挙げられる。
以下に本発明の遮熱塗料の製造方法について説明する。
本発明の遮熱塗料の製造方法としては本発明のｄ線屈折率が２．５以上３．２以下の高屈折率粒子および平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子を塗料中に分散出来れば任意の方法を用いることが出来る。一例としては、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、超音波分散機等が挙げられる。
[光学機器用の遮熱膜]
以下に本発明の遮熱膜の材料構成および膜構成について説明する。
《材料構成》
以下に本発明の光学機器用の遮熱膜の材料構成について説明する。
本発明の遮熱膜は、ｄ線屈折率が２．５以上３．２以下の高屈折率粒子と、平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子と、樹脂を含む。
以下に本発明の遮熱膜の材料構成および膜構成について説明する。
《材料構成》
以下に本発明の光学機器用の遮熱膜の材料構成について説明する。
本発明の遮熱膜は、ｄ線屈折率が２．５以上３．２以下の高屈折率粒子と、平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子と、樹脂を含む。
（ｄ線屈折率が２．５以上３．２以下の高屈折率粒子）
上記遮熱塗料を塗布して形成された遮熱膜において、本発明におけるｄ線屈折率が２．５以上３．２以下の高屈折率粒子の含有量は、遮熱膜に対して２０体積％以上６０体積％以下の割合であることが好ましい。高屈折率粒子の含有量が２０体積％未満になると、基材まで到達する光が増加するため太陽光による反射率が低下する。また、高屈折率粒子の含有量が６０体積％を超えると塗膜の脆性が悪化する。
上記遮熱塗料を塗布して形成された遮熱膜において、本発明におけるｄ線屈折率が２．５以上３．２以下の高屈折率粒子の含有量は、遮熱膜に対して２０体積％以上６０体積％以下の割合であることが好ましい。高屈折率粒子の含有量が２０体積％未満になると、基材まで到達する光が増加するため太陽光による反射率が低下する。また、高屈折率粒子の含有量が６０体積％を超えると塗膜の脆性が悪化する。
（平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子）
上記した本発明における平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子の遮熱膜に対する含有量は、５体積％以上５０体積％以下であることが好ましい。含有量が５体積％未満になると塗膜の屈折率を低下させることが困難である。また、含有量が５０体積％を超えると塗膜の耐摩耗性が悪化する。
上記した本発明における平均粒径が１００ｎｍ以下の空孔含有粒子の遮熱膜に対する含有量は、５体積％以上５０体積％以下であることが好ましい。含有量が５体積％未満になると塗膜の屈折率を低下させることが困難である。また、含有量が５０体積％を超えると塗膜の耐摩耗性が悪化する。
（樹脂）
上記樹脂の遮熱膜に対する含有量は１０体積％以上７５体積％以下であることが好ましく、より好ましくは２０体積％以上７０体積％以下である。本発明における樹脂の含有量が１０体積％未満になると基材との密着性が悪化する。また、本発明における樹脂の含有量が７８体積％を超えると、太陽光の反射率が悪化する。
上記樹脂の遮熱膜に対する含有量は１０体積％以上７５体積％以下であることが好ましく、より好ましくは２０体積％以上７０体積％以下である。本発明における樹脂の含有量が１０体積％未満になると基材との密着性が悪化する。また、本発明における樹脂の含有量が７８体積％を超えると、太陽光の反射率が悪化する。
（添加剤）
本発明の遮熱塗料は、樹脂マトリックスのｄ線屈折率が１．３２以上１．４２以下の範囲で収まる限り、樹脂マトリックスの一部としてその他の任意の添加剤を含んでいてもよい。その一例としては、分散剤、硬化剤、硬化触媒、可塑剤、チキソ性付与剤、レベリング剤、赤外線透過型有機着色剤、赤外線透過型無機着色剤、防腐剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、カップリング剤、ｄ線屈折率が２．５以下の無機粒子および有機粒子、ｄ線屈折率が３．２以上の無機粒子等が挙げられる。
本発明の遮熱塗料は、樹脂マトリックスのｄ線屈折率が１．３２以上１．４２以下の範囲で収まる限り、樹脂マトリックスの一部としてその他の任意の添加剤を含んでいてもよい。その一例としては、分散剤、硬化剤、硬化触媒、可塑剤、チキソ性付与剤、レベリング剤、赤外線透過型有機着色剤、赤外線透過型無機着色剤、防腐剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、カップリング剤、ｄ線屈折率が２．５以下の無機粒子および有機粒子、ｄ線屈折率が３．２以上の無機粒子等が挙げられる。
《膜構成》
本発明の遮熱膜９は少なくとも基材５より外側に形成される。その形態としては、基材５と密着していてもよいし、基材５と遮熱膜９の間に密着性を向上させるプライマー層が設けられていてもよい。
本発明の遮熱膜９は少なくとも基材５より外側に形成される。その形態としては、基材５と密着していてもよいし、基材５と遮熱膜９の間に密着性を向上させるプライマー層が設けられていてもよい。
（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、マグネシウム合金等が挙げられる。プラスチック材料の一例としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
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、マグネシウム合金等が挙げられる。プラスチック材料の一例としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
また、基材の膜厚としては任意の厚みを持つことが出来るが、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。膜厚が０．５ｍｍ未満になるとレンズ鏡筒の形状を保持することが困難である。また、膜厚が５ｍｍを超えると部材のコストが高くなる。
（プライマー層）
プライマー層には、任意の材料を用いることが出来るが、一例としてはエポキシ樹脂、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、プライマー層には本発明の粒子や本発明以外の粒子、着色剤、分散剤、硬化剤、硬化触媒、可塑剤、チキソ性付与剤、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。
プライマー層には、任意の材料を用いることが出来るが、一例としてはエポキシ樹脂、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、プライマー層には本発明の粒子や本発明以外の粒子、着色剤、分散剤、硬化剤、硬化触媒、可塑剤、チキソ性付与剤、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。
また、プライマー層の膜厚としては２μｍ以上３０μｍ以下が好ましく、５μｍ以上２０μｍ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、３０μｍを超えると膜厚精度に悪影響をおよぼすことがある。
（本発明の遮熱膜の膜厚）
本発明の遮熱膜の平均膜厚は１０μｍ以上７０μｍ以下であることが好ましい。膜厚が１０μｍ未満になると、基材側に光が透過して太陽光の反射率が悪化する。膜厚が７０μｍを超えると膜厚精度が悪化する。平均膜厚は、規格値に対して±１０μｍであることが好ましい。
本発明の遮熱膜の平均膜厚は１０μｍ以上７０μｍ以下であることが好ましい。膜厚が１０μｍ未満になると、基材側に光が透過して太陽光の反射率が悪化する。膜厚が７０μｍを超えると膜厚精度が悪化する。平均膜厚は、規格値に対して±１０μｍであることが好ましい。
《本発明の遮熱膜の形成方法》
本発明の遮熱膜は、好ましくは１０μｍ以上７０μｍ以下の平均膜厚となるように本発明の遮熱塗料を均一に塗布出来れば任意の塗布方法および効果方法を用いることが出来る。
本発明の遮熱膜は、好ましくは１０μｍ以上７０μｍ以下の平均膜厚となるように本発明の遮熱塗料を均一に塗布出来れば任意の塗布方法および効果方法を用いることが出来る。
本発明の光学機器用の遮熱膜の塗布方法の一例としては、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、遮熱膜は１層塗りであっても、多層塗りであっても構わないし、意匠性を出すためにシボ加工されていても良い。
また、本発明の光学機器用の遮熱膜の硬化方法としては室温放置しても構わないし、任意の熱により硬化を促進しても、紫外線を与えても構わない。熱を与えて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℃が好ましく更に好ましくは、室温から２００℃である。
［実施例］
以下に、本発明における好適な実施例について説明する。
実施例１から１３における遮熱塗料の調製、遮熱膜の作製、反射率の評価、温度の評価、鉛筆硬度、膜厚精度の評価は下記のように行った。
以下に、本発明における好適な実施例について説明する。
実施例１から１３における遮熱塗料の調製、遮熱膜の作製、反射率の評価、温度の評価、鉛筆硬度、膜厚精度の評価は下記のように行った。
〈反射率の測定方法〉
反射率は図４に示すように、分光光度計（U-4000；日立ハイテク）を用いて測定した。
測定用のサンプルには３０ｍｍ角で厚みが１ｍｍの金属板に本発明の遮熱膜を形成して用いた。金属板には、ステンレス、アルミニウム、チタン、マグネシウム合金等の中のいずれかを用いた。また、金属板の表面にスピンコーターで所望の膜厚になるように本発明の遮熱膜を塗布し、焼成した。
反射率は図４に示すように、分光光度計（U-4000；日立ハイテク）を用いて測定した。
測定用のサンプルには３０ｍｍ角で厚みが１ｍｍの金属板に本発明の遮熱膜を形成して用いた。金属板には、ステンレス、アルミニウム、チタン、マグネシウム合金等の中のいずれかを用いた。また、金属板の表面にスピンコーターで所望の膜厚になるように本発明の遮熱膜を塗布し、焼成した。
次に、反射率の測定方法を説明する。図４に示すように積分球１３に対して波長４００ｎｍ〜２６００ｎｍの入射光１を入射させた。まず、入射光１に対して入射角を５°傾けた試験片を試験片取り付け部１４に１００％反射が起こるアルミナ焼結体のブランクを設置し、ベースライン測定を行った。続いて、試験片取り付け部１４にブランクの替わりに本発明の遮光膜を形成した試験片を設置し、４００ｎｍ〜２６００ｎｍの光を入射させ、検出器１５で検出して反射率を測定した。また、反射率は４００ｎｍ〜２６００ｎｍにおいて１ｎｍおきの平均反射率の値を記載した。反射率は温度の評価結果と相関があり、９０％以上で下記の温度評価結果において良好な値を示した。このことより、反射率が９０％以上であれば良好な遮熱膜であると言える。
〈温度低減効果の評価方法〉
図５は温度の評価方法を示す模式図である。図５に示すように、温度測定には、ランプ１６、温度測定用治具１９および温度評価用の試験片１７を用いた。
図５は温度の評価方法を示す模式図である。図５に示すように、温度測定には、ランプ１６、温度測定用治具１９および温度評価用の試験片１７を用いた。
温度評価用の試験片１７には、１００ｍｍ角で厚みが１ｍｍの金属板に本発明の遮熱膜を形成して用いた。金属板には、ステンレス、アルミニウム、チタン、マグネシウム合金等の中のいずれかを用いた。また、金属板の表面にスピンコーターで所望の膜厚になるように本発明の遮熱膜を塗布し、焼成した。温度測定用治具１９には、表面が白色で１２０ｍｍ×１２０ｍｍ×１２０ｍｍの段ボールを用い、温度評価用の試験片１７取り付け部分に９０ｍｍ×９０ｍｍ角の窓部を設けた。
また、ランプ１６にはハイラックスＭＴ150ＦＤ6500Ｋ（岩崎電気）を用いた。
また、ランプ１６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１９に温度評価用の試験片１７を取り付け、温度評価用の試験片１７の裏面に熱電対を取り付けた。温度評価用の試験片１７が取り付けられた温度測定用治具１９をランプ１６との距離が１００ｍｍになるように設置した。次にランプ１６を６０分間照射し、６０分後の温度を測定した。
温度低減効果は、温度評価用の試験片１７の表面に黒色のブランクを形成して温度測定し、実施例の遮熱膜の温度測定結果との差分を計算して温度遮熱効果とした。
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、エポキシ樹脂（jER828；三菱化学）１００ｇ、アミン硬化剤（ST11；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温度評価用の試験片１７の表面に塗布し、焼成して作製した。
温度低減効果が１０℃以上であれば良好（下記表：良）な遮熱膜であると評価した。また、温度低減効果が１０℃未満になると、良好な遮熱膜ではない（下記表：不良）。
〈膜厚精度の評価方法〉
以下に、膜厚精度の評価方法について説明する。光学機器は位置精度が厳しいが、膜厚精度がばらつくと位置精度が悪化する。膜厚精度評価用のサンプルには３０ｍｍ角で厚みが１ｍｍの金属板に本発明の遮熱膜を所望の膜厚になるようにスプレーで本発明の遮熱膜を塗布し、焼成した。評価用のサンプルは２０枚用意し、１枚につきマイクロメーターで５か所の膜厚を測定してその平均値を算出し膜厚とした。また２０枚の試験片の膜厚の平均値を算出し、平均値からの最大ズレ量を膜厚ばらつきの値とした。尚、最大ズレ量とは２０枚の試験片×５か所で合計１００か所についての最大ズレ量とした。
以下に、膜厚精度の評価方法について説明する。光学機器は位置精度が厳しいが、膜厚精度がばらつくと位置精度が悪化する。膜厚精度評価用のサンプルには３０ｍｍ角で厚みが１ｍｍの金属板に本発明の遮熱膜を所望の膜厚になるようにスプレーで本発明の遮熱膜を塗布し、焼成した。評価用のサンプルは２０枚用意し、１枚につきマイクロメーターで５か所の膜厚を測定してその平均値を算出し膜厚とした。また２０枚の試験片の膜厚の平均値を算出し、平均値からの最大ズレ量を膜厚ばらつきの値とした。尚、最大ズレ量とは２０枚の試験片×５か所で合計１００か所についての最大ズレ量とした。
膜厚ばらつきが±１０μｍ以内の精度であれば良好（下記表：良）な遮熱膜と評価した。膜厚ばらつきが±１０μｍを超えると、位置精度が悪化するので光学機器として使用することが困難（下記表：不良）になる。
〈鉛筆硬度の評価方法〉
以下に鉛筆硬度の評価方法について説明する。膜厚精度評価用のサンプルには３０ｍｍ角で厚みが１ｍｍの金属板に本発明の遮熱膜を所望の膜厚になるようにスプレーで塗布し、焼成した。鉛筆硬度についてはH以上あれば良好な遮熱膜と言える。よって、試験用の鉛筆には三菱鉛筆ハイユニHを用い、♯４００サンドペーパーで垂直に芯出しを行った。鉛筆の押し当て角度は４５°で、１０Ｎの圧力をかけて１０ｍｍの距離を移動させた。試験回数は５回とし、全て傷が無い遮熱膜を（下記表：良（鉛筆硬度Ｈ以上））とし、傷や剥がれが見られる膜を（下記表：不良（鉛筆硬度Ｈ未満））とした。
以下に鉛筆硬度の評価方法について説明する。膜厚精度評価用のサンプルには３０ｍｍ角で厚みが１ｍｍの金属板に本発明の遮熱膜を所望の膜厚になるようにスプレーで塗布し、焼成した。鉛筆硬度についてはH以上あれば良好な遮熱膜と言える。よって、試験用の鉛筆には三菱鉛筆ハイユニHを用い、♯４００サンドペーパーで垂直に芯出しを行った。鉛筆の押し当て角度は４５°で、１０Ｎの圧力をかけて１０ｍｍの距離を移動させた。試験回数は５回とし、全て傷が無い遮熱膜を（下記表：良（鉛筆硬度Ｈ以上））とし、傷や剥がれが見られる膜を（下記表：不良（鉛筆硬度Ｈ未満））とした。
（実施例１）
＜遮熱塗料の調製＞
実施例１は、以下の方法で遮熱塗料を作製した。酸化チタン（HT0210（東邦チタニウム；平均粒径２μｍ））２１０ｇ、アクリル樹脂３５ｇ（アルマテックス784（三井化学））、中空シリカ１００ｇ（スルーシア（日揮）：５０％空孔率）、分散剤２．４ｇ（DISPERBYK-180（ビックケミージャパン））、溶剤３０ｇ（酢酸ブチル）を秤量し、遊星回転装置（泡取練太郎；シンキー）にて１０分間撹拌して、実施例１の遮熱塗料を得た。
＜遮熱塗料の調製＞
実施例１は、以下の方法で遮熱塗料を作製した。酸化チタン（HT0210（東邦チタニウム；平均粒径２μｍ））２１０ｇ、アクリル樹脂３５ｇ（アルマテックス784（三井化学））、中空シリカ１００ｇ（スルーシア（日揮）：５０％空孔率）、分散剤２．４ｇ（DISPERBYK-180（ビックケミージャパン））、溶剤３０ｇ（酢酸ブチル）を秤量し、遊星回転装置（泡取練太郎；シンキー）にて１０分間撹拌して、実施例１の遮熱塗料を得た。
＜遮熱膜の作製＞
実施例１では、表１に記載される材料および条件の下、以下の方法で遮熱膜を作製した。上記の遮熱塗料を反射率測定用の試験片、温度評価用の試験片１７、膜厚精度評価用の試験片に膜厚が４０μｍになるように塗布し、１３０℃で１時間硬化させ、実施例１の遮熱膜を得た。
実施例１では、表１に記載される材料および条件の下、以下の方法で遮熱膜を作製した。上記の遮熱塗料を反射率測定用の試験片、温度評価用の試験片１７、膜厚精度評価用の試験片に膜厚が４０μｍになるように塗布し、１３０℃で１時間硬化させ、実施例１の遮熱膜を得た。
（実施例２〜１３）
実施例２〜１３では、表１〜３の材料および条件にする以外は実施例１と同様にして、遮熱膜を作製した。
酸化チタン、中空シリカ、ウレタンアクリレートについては、全ての実施例および比較例において同一のものを用いた。
実施例２〜１３では、表１〜３の材料および条件にする以外は実施例１と同様にして、遮熱膜を作製した。
酸化チタン、中空シリカ、ウレタンアクリレートについては、全ての実施例および比較例において同一のものを用いた。
平均粒径が５μｍの酸化チタンについては、粒径が８０ｎｍの酸化チタンを、ロータリーキルンで低温で乾燥させた後に、１１００℃の温度で２時間焼成、粉砕して作製した。平均粒径が１μｍの粒子としてはJR-1000（テイカ）を用いた。
〈評価結果〉
上記の方法により、実施例１から１３の遮熱膜の反射率および温度低減効果を評価した結果を、表４〜６に記す。
上記の方法により、実施例１から１３の遮熱膜の反射率および温度低減効果を評価した結果を、表４〜６に記す。
測定結果としては、遮熱膜の反射率は９０％以上であることが好ましい。また、温度低減効果はブランクとの差分が１０℃以上あることが好ましい。また、鉛筆硬度はＨ以上であることが好ましい。また、膜厚精度は±１０μｍ以内であることが好ましい。
実施例１では、平均粒径が２μｍの酸化チタンとアクリル樹脂と中空シリカを用い、アクリル樹脂と中空シリカから成る樹脂マトリックスの屈折率が１．４１になるように調整した。得られた遮熱膜の反射率と温度低減効果、鉛筆硬度、膜厚精度を評価した結果を表４に示す。反射率の評価結果は、９７％であり良好であった。また、温度低減効果は１０℃以上あり良好であった。また、鉛筆硬度はＨ以上であり良好であった。また、膜厚精度の評価結果は±１０μｍ以内であり、良好であった。
実施例２では、実施例１に対し、ウレタン樹脂（アデカポリエーテルBPX-21（アデカ））を用いた。得られた遮熱膜の反射率と温度低減効果、鉛筆硬度、膜厚精度を評価した結果を表４に示す。反射率の評価結果は、９７％であり良好であった。また、温度低減効果は１０℃以上あり良好であった。また、鉛筆硬度はH以上であり良好であった。また、膜厚精度の評価結果は±１０μｍ以内であり、良好であった。
実施例３では、実施例１に対し、エポキシ樹脂（iER828（三菱化学））を用いた。得られた遮熱膜の反射率と温度低減効果、鉛筆硬度、膜厚精度を評価した結果を表４に示す。反射率の評価結果は、９５％であり良好であった。また、温度低減効果は１０℃以上あり良好であった。また、鉛筆硬度はＨ以上であり良好であった。また、膜厚精度の評価結果は±１０μｍ以内であり、良好であった。
実施例４では、実施例１に対し、ウレタンアクリレート（オレスターQ691（三菱化学））を用いた。得られた遮熱膜の反射率と温度低減効果、鉛筆硬度、膜厚精度を評価した結果を表４に示す。反射率の評価結果は、９８％であり良好であった。また、温度低減効果は１０℃以上あり良好であった。また、鉛筆硬度はＨ以上であり良好であった。また、膜厚精度の評価結果は±１０μｍ以内であり、良好であった。
実施例５では、実施例１に対し、ウレタンアクリレート（オレスターQ691（三菱化学））を用い、更に樹脂マトリックスのｄ線屈折率を１．３２に調整した遮熱膜を用いた。得られた遮熱膜の反射率と温度低減効果、鉛筆硬度、膜厚精度を評価した結果を表４に示す。反射率の評価結果は、９４％であり良好であった。また、温度低減効果は１０℃以上あり良好であった。また、鉛筆硬度はＨ以上であり良好であった。また、膜厚精度の評価結果は±１０μｍ以内であり、良好であった。
実施例６では、実施例１に対し、ウレタンアクリレート（オレスターQ691（三菱化学））を用い、更に樹脂マトリックスのｄ線屈折率を１．３０に調整した遮熱膜を用いた。得られた遮熱膜の反射率と温度低減効果、鉛筆硬度、膜厚精度を評価した結果を表５に示す。反射率の評価結果は、９４％であり良好であった。また、温度低減効果は１０℃以上あり良好であった。また、鉛筆硬度はＨ以上であり良好であった。また、膜厚精度の評価結果は±１０μｍ以内であり、良好であった。ただし、膜厚を２００μｍ以上にして、温度衝撃を加えると膜割れが生じることがあった。
実施例７では、実施例１に対し、ウレタンアクリレート（オレスターQ691（三菱化学））を用い、更に樹脂マトリックスのｄ線屈折率を１．４８に調整した遮熱膜を用いた。得られた遮熱膜の反射率と温度低減効果、鉛筆硬度、膜厚精度を評価した結果を表５に示す。反射率の評価結果は、９１％であり若干劣るものの良好であった。また、温度低減効果は１０℃以上あり良好であった。また、鉛筆硬度はＨ以上であり良好であった。また、膜厚精度の評価結果は±１０μｍ以内であり、良好であった。
実施例８では、実施例１に対し、平均粒径が５μｍの酸化チタンを用い、ウレタンアクリレート（オレスターQ691（三菱化学））を用い、樹脂マトリックスのｄ線屈折率を１．３９に調整した。得られた遮熱膜の反射率と温度低減効果、鉛筆硬度、膜厚精度を評価した結果を表５に示す。反射率の評価結果は、９５％であり良好であった。また、温度低減効果は１０℃以上あり良好であった。また、鉛筆硬度はＨ以上であり良好であった。また、表面に多少の凹凸が発生したものの膜厚精度の評価結果は±１０μｍ以内であり、良好であった。
実施例９では、実施例１に対し、平均粒径が１μｍの酸化チタンと平均粒径が２μｍの酸化チタンを併用し、ウレタンアクリレート（オレスターQ691（三菱化学））を用い、樹脂マトリックスのｄ線屈折率を１．３９に調整した。得られた遮熱膜の反射率と温度低減効果、鉛筆硬度、膜厚精度を評価した結果を表５に示す。反射率の評価結果は、９５％であり良好であった。また、温度低減効果は１０℃以上あり良好であった。また、鉛筆硬度はＨ以上であり良好であった。また、膜厚精度の評価結果は±１０μｍ以内であり、良好であった。
実施例１０では、実施例１に対し、平均粒径が２μｍの酸化チタンの含有量を２２体積％に調整し、ウレタンアクリレート（オレスターQ691（三菱化学））を用い、樹脂マトリックスのｄ線屈折率を１．３９に調整した。得られた遮熱膜の反射率と温度低減効果、鉛筆硬度、膜厚精度を評価した結果を表５に示す。反射率の評価結果は、９５％であり良好であった。また、温度低減効果は１０℃以上あり良好であった。また、鉛筆硬度はＨ以上であり良好であった。また、膜厚精度の評価結果は±１０μｍ以内であり、良好であった。
実施例１１では、実施例１に対し、平均粒径が２μｍの酸化チタンの含有量を５９体積％に調整し、ウレタンアクリレート（オレスターQ691（三菱化学））を用い、樹脂マトリックスのｄ線屈折率を１．３９に調整した。得られた遮熱膜の反射率と温度低減効果、鉛筆硬度、膜厚精度を評価した結果を表６に示す。反射率の評価結果は、９８％であり良好であった。また、温度低減効果は１０℃以上あり良好であった。また、鉛筆硬度はH以上であり良好であった。また、膜厚精度の評価結果は±１０μｍ以内であり、良好であった。
実施例１２では、実施例１に対し、平均粒径が２μｍの酸化チタンの含有量を２０体積％に調整し、ウレタンアクリレート（オレスターQ691（三菱化学））を用い、樹脂マトリックスのｄ線屈折率を１．３９に調整した。得られた遮熱膜の反射率と温度低減効果、鉛筆硬度、膜厚精度を評価した結果を表６に示す。反射率の評価結果は、９４％であり良好であった。また、温度低減効果は１０℃以上あり良好であった。また、鉛筆硬度はＨ以上であり良好であった。また、膜厚精度の評価結果は±１０μｍ以内であり、良好であった。
実施例１３では、実施例１に対し、平均粒径が２μｍの酸化チタンの含有量を６０体積％に調整し、ウレタンアクリレート（オレスターQ691（三菱化学））を用い、樹脂マトリックスのｄ線屈折率を１．３９に調整した。得られた遮熱膜の反射率と温度低減効果、鉛筆硬度、膜厚精度を評価した結果を表６に示す。反射率の評価結果は、９８％であり良好であった。また、温度低減効果は１０℃以上あり良好であった。また、鉛筆硬度はＨ以上であり良好であった。また、膜厚精度の評価結果は±１０μｍ以下であり、良好であった。ただし、膜厚を２００μｍ以上にして温度衝撃を与えると酸化チタンの無機顔料分が多いため膜割れが生じることがあった。
[比較例１〜７]
比較のための遮熱塗料の調整、遮熱膜の作製、反射率の評価、温度低減効果の評価、膜厚精度の評価、鉛筆硬度の評価は、前述の実施例１〜１３と同様に行った。実施例１〜１３と異なる点について以下に示す。
比較のための遮熱塗料の調整、遮熱膜の作製、反射率の評価、温度低減効果の評価、膜厚精度の評価、鉛筆硬度の評価は、前述の実施例１〜１３と同様に行った。実施例１〜１３と異なる点について以下に示す。
フッソ系樹脂としては、Poly(2,2,3,3-tetrafluoropropyl methacrylate)（アルドリッチ）、Poly(2,2,3,3-tetrafluoropropyl acrylate)（アルドリッチ）、Poly(2,2,2-trifluoroethyl methacrylate)（アルドリッチ）、ゼッフル（ダイキン）のいずれかを用いることが出来る。
酸化亜鉛としては、平均粒径が３．８μｍの酸化亜鉛粒子♯Ｆ（堺化学）を用いた。
シリコン粒子としては、平均粒径が５μｍのシリコンSIE23PB（高純度化学）を用いた。
平均粒径が７μｍの酸化チタンについては、粒径が８０ｎｍの酸化チタンを、ロータリーキルンで低温で乾燥させた後に、１１００℃の温度で２時間焼成、粉砕して作製した。
平均粒径が１００ｎｍ以上の中空粒子としては架橋スチレンアクリル中空粒子（１次粒径300nm；安達新産業）を用いた。
酸化亜鉛としては、平均粒径が３．８μｍの酸化亜鉛粒子♯Ｆ（堺化学）を用いた。
シリコン粒子としては、平均粒径が５μｍのシリコンSIE23PB（高純度化学）を用いた。
平均粒径が７μｍの酸化チタンについては、粒径が８０ｎｍの酸化チタンを、ロータリーキルンで低温で乾燥させた後に、１１００℃の温度で２時間焼成、粉砕して作製した。
平均粒径が１００ｎｍ以上の中空粒子としては架橋スチレンアクリル中空粒子（１次粒径300nm；安達新産業）を用いた。
表７、８に比較例１〜７の遮熱膜を構成する材料および添加量を示す。
表９、１０に比較例１〜７の遮熱膜を用いて評価した結果をそれぞれ示す。
比較例１では、実施例１に対して塗膜硬度の低いフッ素樹脂（ゼッフル（ダイキン））を用いた。得られた遮熱膜の反射率と温度低減効果、鉛筆硬度、膜厚精度を評価した結果を表９に示す。反射率の評価結果は、９５％であり良好であった。また、温度低減効果は１０℃以上あり良好であった。鉛筆硬度はＨ未満であり硬度が不足していた。また、膜厚精度の評価結果は±１０μｍ以内であり、良好であった。
表９、１０に比較例１〜７の遮熱膜を用いて評価した結果をそれぞれ示す。
比較例１では、実施例１に対して塗膜硬度の低いフッ素樹脂（ゼッフル（ダイキン））を用いた。得られた遮熱膜の反射率と温度低減効果、鉛筆硬度、膜厚精度を評価した結果を表９に示す。反射率の評価結果は、９５％であり良好であった。また、温度低減効果は１０℃以上あり良好であった。鉛筆硬度はＨ未満であり硬度が不足していた。また、膜厚精度の評価結果は±１０μｍ以内であり、良好であった。
比較例２では、実施例１に対し、平均粒径が１μｍと粒径の小さな酸化チタンを用いた。得られた遮熱膜の反射率と温度低減効果、鉛筆硬度、膜厚精度を評価した結果を表９に示す。反射率の評価結果は、８３％であり反射率９０％に満たなかった。また、温度低減効果は１０℃未満であり効果が低かった。鉛筆硬度はＨ以上であり良好であった。また、膜厚精度の評価結果は±１０μｍ以内であり、良好であった。
比較例３では、実施例１に対し、ｄ線屈折率が２と屈折率が低い酸化亜鉛用いた。得られた遮熱膜の反射率と温度低減効果、鉛筆硬度、膜厚精度を評価した結果を表９に示す。反射率の評価結果は、７８％であり反射率９０％に満たなかった。また、温度低減効果は１０℃未満であり効果が低かった。鉛筆硬度はＨ以上であり良好であった。また、膜厚精度の評価結果は±１０μｍ以内であり、良好であった。
比較例４では、実施例１に対し、ｄ線屈折率が４と屈折率が高いシリコンを用いた。得られた遮熱膜の反射率と温度低減効果、鉛筆硬度、膜厚精度を評価した結果を表９に示す。反射率の評価結果は、７５％であり反射率９０％に満たなかった。また、温度低減効果は１０℃未満であり効果が低かった。鉛筆硬度はＨ以上であり良好であった。また、膜厚精度の評価結果は±１０μｍ以内であり、良好であった。
比較例５では、実施例１に対し、平均粒径が７μｍで粒径の大きな酸化チタンを用いた。得られた遮熱膜の反射率と温度低減効果、鉛筆硬度、膜厚精度を評価した結果を表９に示す。反射率の評価結果は、９４％であり良好であった。また、温度低減効果は１０℃以上であり良好であった。鉛筆硬度はＨ以上であり良好であった。ただし、膜厚精度の評価結果は±１０μｍを超えており、悪かった。
なお、比較例６では、実施例１に対し、平均粒径が１００ｎｍ以上の中空粒子（架橋スチレンアクリル中空粒子（１次粒径３００ｎｍ；安達新産業））を用いた。得られた遮熱膜の反射率と温度低減効果、鉛筆硬度、膜厚精度を評価した結果を表１０に示す。反射率の評価結果は、８８％であり反射率９０％に満たなかった。また、温度低減効果は１０℃未満であり効果が低かった。鉛筆硬度はＨ以上であり良好であった。また、膜厚精度の評価結果は±１０μｍ未満であり、良好であった。
比較例７では、実施例１に対し、平均粒径が１００ｎｍ以下の粒子として中実粒子を用いた。得られた遮熱膜の反射率と温度低減効果、鉛筆硬度、膜厚精度を評価した結果を表１０に示す。反射率の評価結果は、８３％であり反射率９０％に満たなかった。また、温度低減効果は１０℃未満であり効果が低かった。鉛筆硬度はＨ以上であり良好であった。また、膜厚精度の評価結果は±１０μｍ以内であり、良好であった。
本発明の光学機器用の遮光膜は、屋外で使用される部材や精密機器に利用することができる。
１．入射光
２．反射光
３．透過光
４．赤外線反射膜
５．基材
６．レンズ
７．嵌合部分
８．レンズ鏡筒
９．遮熱膜
１０．粒子
１１．樹脂
１２．粒子内の反射
１３．積分球
１４．試験片取り付け部
１５．検出器
１６．ランプ
１７．温度評価用の試験片
１８．温度測定箇所
１９．温度測定用治具
２．反射光
３．透過光
４．赤外線反射膜
５．基材
６．レンズ
７．嵌合部分
８．レンズ鏡筒
９．遮熱膜
１０．粒子
１１．樹脂
１２．粒子内の反射
１３．積分球
１４．試験片取り付け部
１５．検出器
１６．ランプ
１７．温度評価用の試験片
１８．温度測定箇所
１９．温度測定用治具
Claims (25)
- レンズと、前記レンズを鏡筒の内部に備えたレンズ鏡筒を有する光学機器であって、
前記レンズ鏡筒の外周表面の少なくとも一部に遮熱膜を有し、
前記遮熱膜は、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、およびこれらの組合せ、の中から選択される樹脂中に、ｄ線屈折率が２．５以上３．２以下であって平均粒径が２μｍ以上５μｍ以下である第１の粒子と、平均粒径が５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であって、空孔を含有する第２の粒子とを含んでいることを特徴とする光学機器。 - 前記第１の粒子を前記遮熱膜に対して２０体積％以上６０体積％以下の割合で含む請求項１に記載の光学機器。
- 前記第１の粒子が酸化チタンからなる請求項１または２に記載の光学機器。
- 前記第２の粒子が中空粒子である請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学機器。
- 前記第２の粒子がシリカである請求項４に記載の光学機器。
- 前記第２の粒子が前記遮熱膜に対して５体積％以上５０体積％以下の割合で含まれる請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学機器。
- 前記樹脂の鉛筆硬度がＨ以上５Ｈ以下である請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学機器。
- 前記遮熱膜が１０μｍ以上７０μｍ以下の平均膜厚を有する請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学機器。
- ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、およびこれらの組合せ、の中から選択される樹脂中に、ｄ線屈折率が２．５以上３．２以下であり平均粒径が２μｍ以上５μｍ以下である第１の粒子と、平均粒径が５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であって、空孔を含有する第２の粒子を含むことを特徴とする遮熱膜。
- 前記第１の粒子を前記遮熱膜に対して２０体積％以上６０体積％以下の割合で含む請求項９に記載の遮熱膜。
- 前記第１の粒子が酸化チタンからなる請求項９または１０に記載の遮熱膜。
- 前記第２の粒子が中空粒子である請求項９〜１１のいずれか一項に記載の遮熱膜。
- 前記第２の粒子がシリカである請求項１２に記載の遮熱膜。
- 前記第２の粒子が前記遮熱膜に対して５体積％以上５０体積％以下の割合で含まれる請求項９〜１３のいずれか一項に記載の遮熱膜。
- 前記樹脂の鉛筆硬度がＨ以上５Ｈ以下である請求項９〜１４のいずれか一項に記載の遮熱膜。
- １０μｍ以上７０μｍ以下の平均膜厚を有する請求項９〜１５のいずれか一項に記載の遮熱膜。
- ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、およびこれらの組合せ、の中から選択される樹脂を溶剤に溶解した溶液中に、ｄ線屈折率が２．５以上３．２以下で平均粒径が２μｍ以上５μｍ以下である第１の粒子と、平均粒径が５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であって、空孔を含有する第２の粒子と、を含む遮熱塗料。
- ウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、およびこれらの組合せ、の中から選択される樹脂を溶剤に溶解した溶液中に、ｄ線屈折率が２．５以上３．２以下で平均粒径が２μｍ以上５μｍ以下である第１の粒子と、平均粒径が５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であって、空孔を含有する第２の粒子と、を含む遮熱塗料を塗布し遮熱膜を形成する工程を有することを特徴とする光学機器の製造方法。
- 前記第１の粒子を前記遮熱膜に対して２０体積％以上６０体積％以下の割合で含む請求項１８に記載の光学機器の製造方法。
- 前記第１の粒子が酸化チタンからなる請求項１８または１９に記載の光学機器の製造方法。
- 前記第２の粒子が中空粒子である請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の光学機器の製造方法。
- 前記第２の粒子がシリカである請求項２１に記載の光学機器の製造方法。
- 前記第２の粒子が前記遮熱膜に対して５体積％以上５０体積％以下の割合で含まれる請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の光学機器の製造方法。
- 前記樹脂の鉛筆硬度がＨ以上５Ｈ以下である請求項１８〜２３のいずれか一項に記載の光学機器の製造方法。
- 前記遮熱膜が１０μｍ以上７０μｍ以下の平均膜厚を有する請求項１８〜２４のいずれか一項に記載の光学機器の製造方法。
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