JPS5932748A - 太陽熱集熱器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産栗」−１の利用分野 本発明は、家庭用給湯の１」的に利用する太陽熱集熱器
に関するもので、詳し７くは高密度ポリエチレンを主成
分とする基材の表面に選択吸収処理を施しだプラスチッ
ク製太陽熱集熱器に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来のプラスチック製太陽熱集熱器は、高密度ポリエチ
レンにカーボンブラック等を充填１７て、ブロー成型で
製造しているが、この（１４成のみでは当然その表面に
は、太陽光の選択吸収性はないものであった、。

そこで、この表面に選択吸収性を実現する手段として、
安価な塗装法による手段が注１−１されるが、この場合
は基材である高密度ポリエチレンの非粘着性が大きいた
め、充分な密着性がイ１られないという問題点を有１７
ていた。

発明の目的 本発明は、上記従来の問題点に鑑み、信頼性が高く、か
つ安価な選択吸収被覆層を高密度ＩＪソリエチレンを主
成分とする基材上に実現した太陽熱集熱器を提供するこ
とを目的とするものである。

発明の構成 ｌ記目的を達成するために、本発明は高密度ポリエチレ
ンを主成分とする基）ｌ」」−に、熱可塑性アクリノン
樹脂、もしくば、アルキッド樹脂、塩素化ポリエチレン
、エポキシ樹脂と、メタリック粉末を主成分とする第１
の被覆層を形成し、さらにこの第１の被覆層の−１−に
、太陽光の選択吸収能をイ〕する第２の被覆層を形成し
たものである。

」二記基利である高密度ポリエチレン自体は、赤外線放
射率が高いだめ、赤外線放射率を１ず低くすることが必
要であるが、第１の被覆層のメタリ、ツク粉末によシこ
れが達成される。

実施例の説明 図は本発明の太陽熱集熱器の概念図を示したもので、王
、　■、ｘの三層より成る。１層における１は高密度ポ
リエチレンより成る基材であり、その上に赤外線放射を
抑制するだめの第１の被覆層■が形成され、さらにその
上に太陽光の選択吸収能を有する第２の被覆層■が形成
される。ａ側が太陽光受熱面側であり、ｂ側が変換した
熱が伝達される媒体側である。前記第１の被覆層Ｊ］は
熱可塑性アクリル樹脂、もしくはアルキッド素化ポリエ
チレン、エポキシ樹脂２と、メタリック粉末３を主成分
とし２て構成されている。メタリック粉末３が赤外線を
良好に反身、（させる。

壕だ第２の被覆層１止は、太陽光の選択吸収能を有する
被覆層であるが、太陽光１１−に領域では良好な吸収能
を持ち、赤外線波長領域では充分な透明性を持っている
。したがって、大陽光Ａはこの第２の被覆層１ｉで吸収
され、かつ勿）変換されて第１の被覆層Ｉ丁および］層
を矢印Ｂで示すように熱伝導して、熱媒側すへと熱伝達
される。一方、表面からの輻射損失は第２の被覆層■が
赤外線に充分透明であるため、第１の被覆層■のメタリ
ック粉末３により支配されて低い放射率とな９、その結
果、被覆系としてプラスチック基利」二で充分な選択吸
収性が実現する。

寸だ基拐である高密度ポリエチレンとの慎着に関しては
、従来極めてその接着が回加であったが、本発明におい
ては、塩素化ポリエチレンを用いることにより接着の困
難性は解消される。性情の困輔なポリエチレン基材との
接着に関して、その溶解性パラメーターに注目して、塩
素化ポリエチレンを用いるという試みは、新しいわけで
はない。

すでにこの秤の技術として、インキ等で実用化されてい
るが、その多くは、溶液法で製造した比較的低分子」１
１（分子量数千）の塩素の含有量を６６％以−４−に高
塩素化したもので、これにおいては、低・中圧ポリエチ
レンに対する接着性は良好であるが、高密度ポリエチレ
ンに対する密措性は問題があった。塩素化ポリエチレン
の製法に関して、水性１降濁法により製造された塩素化
ポリエチレンがある。これにおいては、分子量数カ〜１
ｏ数力。

塩素含有＠　３　０　−”　５０％の塩素化ポリエチレ
ンが１１）られる。

本発明の構成においては、水性懸濁法により製造された
塩素化ポリエチレンを用いるのが望ましい。その理由は
以下の点である３、 （１）　　メタリック粉末のリーフィング性に関して、
塩素含有量の程度が低いため、メタリック粉末のリーフ
ィング性を損うことが少ない。すなわち、極性が小さく
、かつ酸価も低く乃こいため、有効なメタリック粉末の
り一フィングが実現できる１、（２）分子量が大きく、
高密１変ポリエチレンとの１”１１Ｓ造の類似部分がよ
り多いため、良好な接着性が実現できる。

但し、これらの塩素化ポリエチレンは、分子量が大きく
、かつ溶液粘度が高いだめ、やや他の樹脂とのＪ’ｒｌ
溶性で限界があるが、被覆系としての安定した物性を実
現するため、他の樹脂と混ぜて用いるのが良い。アルキ
ッド樹脂，アクリ）し樹脂に前記塩素化ポリエチレンを
混合して用いると、良好な樹脂ベースが得られる。メタ
リック粉末をこれらの樹脂ベースに分散させ、良好力赤
外線反射が得られるような被覆層を実現しようとすると
、非常な困難がある。良好な赤外線反則を得るためには
、メタリック粉末の過度の分散は禁じなければならない
が、リーフィング性を良くするだめの範囲の分散でとど
めた場合、塗膜はメタリックのリーフィング層で表面剥
離しやすく不安定なものとなる。

−まだ、密着性が十分達成できる分散を行なうと、リー
フィング性が成立１．９１Ｍ１：　くなる問題が発生す
る。

この困難を克服するために、エポキシ樹脂の添加が極め
てイ１効である。このエポキシ樹脂は、メタリック粉末
のリーフィング性を１処〃ｒに保持したま丑、しかも、
メタリック粉末自体を良好に被覆中に安定に接着すると
いう機能を達成する。また、メタリック粉末としては、
銅、アルミニウムなどのリーフィング性を有するメタリ
ック粉末が適用可能で、粒子の荒いアルミニウム粉を用
いるのが望ましい。メタＩＪ　ツク粉末の配合比として
は、５〜４０ｗｔ％の範囲で用いるのが良い。望甘しく
け１０〜２５ｗｔ％の範囲が最適のり一フィング性と密
着性を与える。

このような第１の被覆層］］か形成される七、これによ
り、金属のような低放射率の面が実現するため、この第
１の被初層■の上に、従来金属上で適用されて来た太陽
光の選択吸収能を有する多くの塗装系の被覆が適用可能
となる。

但し、第１の被覆層■「の密着性、あるいは、プラスチ
ック上での適用のだめの硬化条件に関する制約、甘たは
選択吸収性に関する条件から、第２の被覆層且としては
、Ｆｅ、　Ｍｎ、　　ＣｕＭｉ、　　Ｇ。

の群から選定１〜だ１種以上の酸化物および複合酸化物
４と、アクソノ１／樹脂、フッソ樹脂、ウレタン樹脂、
アルキッド樹脂の群から選択した１揮以上の樹脂５を主
成分と１〜だ５μｍ以下の被覆層であることが７捷しい
。

」−記金属酸化物系顔本」は、赤外線吸収がほとんどな
く、良好な太陽光吸収能を有する。これらの金属酸化物
ばｏ、ｏｉ〜０，５μｍの粒径範囲のものを用いるのが
７捷しい。この粒径の場合には大陽光を良好に散乱吸収
する効果が顕著であると考えられるだめである。

寸だアクリル樹脂、フッソ樹脂、ウレタン樹脂アルキッ
ド樹脂は、いずれも第１の被覆層■との良好な密着を実
現する。また、膜厚を５μｍ以］Ｑと設定しているため
、比較的良好な赤外線の透明性を示す。

以下、実施例を中心としてその効果を説明する。

選択吸収性の評価は以下の方法で行った。

吸収率αの評価は、島津製作所製ＭＰＳ−５０００型自
記分光光度Ｊ−１（人剖角８°　、積分球反則装置側き
）を用いて、波長０．３〜２．０１１ｍの測定値から人
気幅η；１’　Ａ　Ｍ　：ｌ：２の放射率に対して計算
した。

丑だ放射率との評価は、ＤＥＶＩＣＥＳ＆５ＥＲＶＩ（
、ＪＩ：ＳＣＯＭＰＡＮＹ社製ＤａｎｄＳＡＥＲＤ　型
放躬率計を用いて直接評ｆ曲した。

実施例 １．５％のカーボンブランクを含有する高密度ポリエチ
レンを７０ｍｙｎ×１５０ｎｔｙｎ×１朋の寸法にした
板をテヌトピースとして用いた。この試別の放」１、ｊ
率εは０．９２であ−）だ。

十で・たり塗料は、表１の配合で秤量し、ポールミ／ｌ
／を用いて、１時間分散混合して調整した。次にこの塗
＊−１を１０〜２０１ｔｍの膜ｊ？にて、［）１１記テ
ス１−ピース十に塗布して、６０℃で約１時間乾燥さぜ
た。この各試験片について、セロテープ剥離試験により
密着性を評価した結果を表２に示す１、この表２の結果
から、メタリック粉末のリーフィングを有利にして過度
の分散を避けた分散状１転において、メタリック粉末自
体はエポキシ樹脂と懸濁法による塩素化ポリエチレンの
共存がないと、極めて不安定であることがわかる。

次に表３の配合にて、」二僧り塗料を調合した。

いずれも、ボールミル 混して調整した。この塗料をＰ−１２の塗料が塗布しで
あるパネルの−１−に約１　５　１１ｍの乾燥ルカ厚に
て塗布した。

以下余白 表１　　下φり塗料の配合（屯址部） ′＊１　東洋７）Ｖミニラム■　：アルペースｌ−［−
ｏ１００ＸＪ米２　人１−１本イ　ンキ■　：　アクリ
ティツクＦ−５６−８３４Ｊ米３　　消化シェルエポキ
シ■　：　エピコ−ｌ−１’８２８ｊ米４　　　　　　
〃／／　　　　　　［１００１、］］＊−６旭電　化　
■　：　アデカプレン　ｌ−ＣＥ　１＊−６大　阪　曹
達（株　：　エマルラックスｊ−Ａ−（，２ｏ、Ｊ米７
人「１本インキ■　：ペソコゾール　「Ｊ−６５７ｊ米
８三菱レーヨン■　：　夕゛イヤナー）ｖ　　１−ＬＲ
＊　４３Ｊ表２　＋塗り被覆の評価結果 表３　　］−塗り塗料の配合（重量部）米１　人目ＩＦ
ｉ’ｆ化■：グイビロキザイドカラ−「＃９ｓｓｏＪ（
Ｆｅ２０５．ＭｎＯ２，Ｃｕ０）釆２　　　〃ｌ　　　
　「１ｆ９ｓ１ｏＪ　（ＧｕＯ，Ｃｒ２０３）来３テグ
ザ（西独）：カフープラソク［ＦＷ−２ｏｏ−Ｊ（カー
ボンシラツク）米４三菱レーヨン■：ダイヤナール「Ｌ
Ｒ−１４３Ｊ（アクリル樹脂）＊５人１１木インギ■：
ペソコゾール「Ｊ−５５７１（アルギノｌ−樹脂）米６
　旭（ｉＨ’ｌイ■：ノベフロン「ＬＦ−１００」（フ
ッ”、’　ｔａｔ脂）米７信越化学（（田：信越シリコ
ーンＩＸＲ−２６６１（シリコーン樹脂）米９油化シェ
ルエボキン■：エビコート「１００１−１（エポキシ樹
脂）下記表４は各被覆系の性能評価試験結果を示しだも
のである。

十記結果から、金属酸化物系顔料とカーボンブラックを
比較すると、カーボンブラックでは１．５μｍの膜厚で
あっても、選択吸収性は実現していない。−ま／Ｃ−シ
リコ・−ン樹脂はプライマーとの密着性に矧点かあるこ
と、そしてまたエポキシ樹脂は赤外線の透明性に関して
劣っていること（：にがわかる。また、フッソ樹脂の場
合には最良の結果が得られている。

なお、被覆の説明の項では省略し７たが、被覆の実現に
関して、被覆においては、塗装作業↑１１の保４”！Ｉ
の友、めの充舖剤、添加物、界面活１イ１首１１．その
他を含んでいても良いものである。

発明の効果 以［−１のように本発明によれば、高密度ポリエチ。

レンを主成分とする基拐上に、熱間塑性アクｌ）　）し
樹脂、もしくは、アルキッド樹脂、塩素化ポリエチレン
、エポキシ樹脂とメタリック粉末を主成分とする第１の
被覆層を形成し、さらにこの第１の被覆層の−にに太陽
光の選択吸収能を有する第２の′ｆＪｕ覆層を形成して
いるため、従来接着が困難であった高密度ポリエチレン
基利−Ｌに、信頼性の高い選択吸収性を実現することが
でき、かつ軽量で施工性に優れ、さらには腐食の心配が
なく、極めて安価で高性能の太陽熱集熱器を得るととが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の太陽熱集熱器の概念図である。 １・・・・・・高密度ポリエチレン基利、２・・・・・
・第１の被覆層■の樹脂、３・・・・・・メタリック粉
末、４・・・・・・Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｏｒ、Ｇｏ、Ｎ
ｉ０群から選択した１種以上の酸化物および複合酸化物
、５・・・・・・第２の被覆層■の樹脂１、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高密度ポリエチレンを主成分とする基Ｈ上に、熱
   ＩｉＪ塑性アクリル樹脂、もしくは、アルギッド樹脂、
   塩素化ポリエチレン、エポキシ樹脂と、メタリック粉末
   を主成分とする第１の被覆層を形成［７、さらにこの第
   １の被覆層の」−に太陽光の選択吸収能を有する第２の
   被覆層を形成した太陽熱集熱器。
2. （２）前記第２の被覆層は、Ｆｅ、　Ｍｎ、　Ｃｕ、　
   　Ｏｒ。 Ｎｉ、　　Ｃｏ　　０群から選択した１神以上の酸化物
   および複合酸化物とアクリル樹脂、フッソ樹脂。 ウレタン樹脂、アルギソド樹脂の！！′ｌ′から選択し
   た１　Ｉ＋ｌｉ以十の樹脂を主成分とした５　１１ｍ以
   下の被覆層である特許請求の範囲第１項記載の太陽熱集
   勿陸；執