JPWO2012026311A1 - フィルムミラー、フィルムミラーの製造方法及び太陽熱発電用反射装置 - Google Patents
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Abstract
Description
式(1) |n−n’|<0.1
本発明のフィルムミラーは、太陽光が入射する側から順に高分子フィルム、接着層、銀反射層及び保護コーティング層を有する高分子フィルム層を有する構成であることが好ましい。
次いで、本発明のフィルムミラーの各構成要素について説明する。
高分子フィルム基材の材料としては、フレキシブル性や軽量化の点で、例えば、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル、ポリカーボネート、ポリオレフィン(特に、シクロオレフィン樹脂)、セルロース、ポリアミドのいずれかを含む単層または共押し出しフィルムが好ましい。これらの中でも、耐候性に優れ、特に、少なくとも2種以上のアクリル系モノマーを共重合したアクリル系共重合体、またはシクロオレフィン樹脂が好適である。
本発明に係る高分子フィルムにおいては、耐候性並びに耐光性向上の観点から紫外線吸収剤を含有することが好ましい。本発明に係る高分子フィルムに使用される紫外線吸収剤としては、波長370nm以下の紫外線の吸収能に優れており、かつ太陽光利用の観点から、波長400nm以上の可視光の吸収が少ないものが好ましい。
本発明に係る高分子フィルム基材においては、酸化防止剤または安定剤を含有することが好ましい。本発明に係る高分子フィルム基材に好ましく適用することのできる酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、チオール系酸化防止剤およびホスファイト系酸化防止剤を挙げることができる。
本発明に係るフィルムミラーは、接着層を有する。接着層は金属からなる反射層と樹脂基材(樹脂フィルム)との接着性を高めるために用いられるもの(密着性)や、他の構成層同士の接着性を高めるもの、金属からなる反射層を真空蒸着法等で形成する時の熱にも耐え得る耐熱性、及び金属からなる反射層が本来有する高い反射性能を引き出すための平滑性を有するものであってもよいが、樹脂からなることが好ましい。
反射層としては、例えば、銀または銀合金、その他、金、銅、アルミニウム、これらの合金も用いることができる。特に、銀を使用することが好ましい。このような反射層は、光を反射させる反射膜としての役割を果たす。反射層を銀または銀合金からなる膜とすることにより、フィルムミラーの可視光領域での反射率を高め、入射角による反射率の依存性を低減できる。可視光領域とは、400〜700nmの波長領域を意味する。入射角とは、膜面に対して垂直な線に対する角度を意味する。
本発明のフィルムミラーにおいては、上記反射層上に保護コーティング層を有することが好ましい。
本発明のフィルムミラーは銀に対する吸着性基を有する腐食防止剤を有することが好ましい。具体的には、アミン類およびその誘導体、ピロール環を有する化合物、トリアゾール環を有する化合物、ピラゾール環を有する化合物、チアゾール環を有する化合物、イミダゾール環を有する化合物、インダゾール環を有する化合物、銅キレート化合物類、チオ尿素類、メルカプト基を有する化合物、ナフタレン系の少なくとも一種またはこれらの混合物から選ばれることが望ましい。
本発明のフィルムミラーにおいては、高分子フィルムと反射層との密着性を向上させる観点から、高分子フィルム基材と反射層間に下塗り層を設けることが好ましい。
本発明のフィルムミラーにおいては、必要に応じ、下記の示す各機能層を形成してもよい。
本発明のフィルムミラーにおいては、フィルムミラーの最外層として、耐傷性易滑層を設けることができる。この耐傷性易滑層は、傷防止のために設けられる。
本発明のフィルムミラーにおいては、湿度の変動、特に高湿度によるフィルム基材及びフィルム基材で保護される各種機能層の劣化を防止することを目的として、ガスバリア層を設けることができる。
本発明のフィルムミラーには、犠牲防食層を設けることができる。本発明でいう犠牲防食層とは、金属から構成される反射層を犠牲防食により保護する層のことであり、犠牲防食層を反射層とフィルム基材との間に配置することにより、金属からなる反射層の耐食性を向上させることができる。本発明において、犠牲防食層としては、銀よりもイオン化傾向の高い銅が好ましく、銅の犠牲防食層は、銀から構成される反射層の下に設けることによって、銀の劣化を抑制することができる。
次いで、本発明のフィルムミラーを適用した太陽熱発電用反射装置について、説明する。
粘着層としては、特に制限されず、例えば、ドライラミネート剤、ウェットラミネート剤、粘着剤、ヒートシール剤、ホットメルト剤等のいずれもが用いられる。例えば、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ニトリルゴム等が用いられる。
本発明の太陽熱発電用反射装置において、保持部材としては金属支持体を用いることが好ましく、例えば、鋼板、銅板、アルミニウム板、アルミニウムめっき鋼板、アルミニウム系合金めっき鋼板、銅めっき鋼板、錫めっき鋼板、クロムめっき鋼板、ステンレス鋼板など熱伝導率の高い金属材料を用いることができる。本発明においては、特に、耐食性の良好なめっき鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板などにすることが好ましい。
本発明の太陽熱発電用反射装置は、太陽光を集光する目的の太陽熱発電用フィルムミラーとして適用することができる。太陽熱発電用反射装置として用いる場合、反射装置の形状を樋状(半円筒状)として、半円の中心部分に内部に流体を有する筒状部材を設け、筒状部材に太陽光を集光させることで内部の流体を加熱し、その熱エネルギーを変換して発電する形態が一形態として挙げられる。また、平板状の反射装置を複数個所に設置し、それぞれの反射装置で反射された太陽光を一枚の反射鏡(中央反射鏡)に集光させて、反射鏡により反射して得られた熱エネルギーを発電部で変換することで発電する形態も一形態として挙げられる。特に後者の形態においては、用いられる反射装置に高い正反射率が求められる為、本発明の太陽熱発電用反射装置が特に好適に用いられる。
《フィルムミラーの作製》
(フィルムミラー1の作製)
樹脂基材として、2軸延伸ポリエステルフィルム(ポリエチレンテレフタレートフィルム、厚さ25μm)を用いた。このフィルムの片面に、銀反射層として真空蒸着法により厚さ80nmの銀反射層を形成した。銀反射層上にアクリル系の粘着剤エスダイン#7851(積水化学工業製)を15μm厚に塗布して粘着層を形成した。耐擦傷性易滑層として2軸延伸ポリエステルフィルム側にメチルアクリレート:ブチルアクリレート共重合体(比率64:36、紫外線硬化樹脂)の酢酸エチル溶液をグラビアコート法によりコーティングし、80℃で4分間乾燥後に紫外線照度が100mJ/cm2となるように紫外線を照射して比較例のフィルムミラー1の作製を作製した。
樹脂基材として、2軸延伸ポリエステルフィルム(ポリエチレンテレフタレートフィルム、厚さ25μm)を用いた。このフィルムの片面に、銀反射層として、真空蒸着法により厚さ80nmの銀反射層を形成した。銀反射層上に、ポリエステル系樹脂(ポリエスター SP−181、日本合成化学社製)と、TDI系イソシアネート(2,4−トリレンジイソシアネート)を樹脂固形分比率で10:2に混合した樹脂中に、さらに腐食防止剤としてグリコールジメルカプトアセテートを塗布後に0.3g/m2となるよう調整した量を添加し、グラビアコート法により0.1μmになるようコーティングしての銀保護ポリマー層1とした。さらにその上に紫外線吸収剤を含む層として、水分散エマルジョンタイプのベンゾトリアゾール系高分子型紫外線吸収コーティング液UVA−1383MG(BASF社製)をグラビアコート法によりコーティングして、55℃で4分間乾燥し厚さ3μmの銀保護ポリマー層2を形成した。銀保護ポリマー層1と2を合わせて銀保護ポリマー層とした。銀保護ポリマー層の上に、接着剤としてアクリル系の粘着剤TSB−085(DIC製)を10μm厚に塗布して接着層を形成したのち、粒径5μmの樹脂フィラーを片面に含む高分子フィルムのフィラー側を接着層にニップロール温度80℃、ニップロール圧力2MPaの条件によって貼り付けた。高分子フィルムはPMMAであり、屈折率nは1.495である。樹脂基材の銀反射層側とは逆側にアクリル系の粘着剤エスダイン#7851(積水化学工業製)を15μm厚に塗布して粘着層を形成して本発明のフィルムミラー2を作製した。
フィルムミラー2の作製において、高分子フィルム上に耐傷性易滑層として、レベリング剤メガファックRS72K(DIC製)を1%含むメチルアクリレート:ブチルアクリレート共重合体(比率64:36)の酢酸エチル溶液をグラビアコート法によりコーティングし、80℃で4分間乾燥後に紫外線照度が100mJ/cm2となるように作製した以外は同様にして本発明のフィルムミラー3を作製した。
フィルムミラー2の作製において、屈折率nが1.495の高分子フィルム(PMMAフィルム)の代わりに屈折率1.62、十点平均粗さRzが0.8μmのポリカーボネートフィルムを用いた以外は同様にして比較例のフィルムミラー4を作製した。
フィルムミラー2の作製において、十点平均粗さRzが15μmである高分子フィルムを用いた以外は同様にして比較例のフィルムミラー5を作製した。
フィルムミラー2の作製において粒径5μmの樹脂フィラーを片面に含む高分子フィルムのフィラー側を接着層にニップロール温度80℃、ニップロール圧力2MPaの条件によって貼り付けた。高分子フィルムは、フッ素系樹脂TFE/PDD(テトラフルオロエチレン−パーフルオロジオキソールコポリマー)であり、屈折率nは1.395である。樹脂基材の銀反射層側とは逆側にアクリル系の粘着剤エスダイン#7851(積水化学工業製)を15μm厚に塗布して粘着層を形成して比較例のフィルムミラー6を作製した。
フィルムミラー6の作製において、高分子フィルム上に耐傷性易滑層として、レベリング剤メガファックRS72K(DIC製)を1%含むメチルアクリレート:ブチルアクリレート共重合体(比率64:36)の酢酸エチル溶液をグラビアコート法によりコーティングし、80℃で4分間乾燥後に紫外線照度が100mJ/cm2となるように作製した以外は同様にして本発明のフィルムミラー7を作製した。
得られたフィルムミラーの高分子フィルムの屈折率nと十点平均粗さRz、及び接着層の屈折率n’は以下の方法で測定し結果を表1に示す。
オリンパス製レンズ反射率測定機USPM−250を用いて波長300〜800nmの波長領域における高分子フィルムの反射率を測定し、空気との屈折率差と反射率から高分子フィルムの屈折率nを計算した。同様に接着層の屈折率n’も反射率測定値から計算した。
十点平均粗さRzはVeeco社製白色光干渉式表面粗さ測定機 WYKO HD3300を用いて測定した。
〔初期のスポット径の測定〕
上記作製したフィルムミラーについて、例えばニコンエンジニアリング社製の小型ワーキングオートコリメーターWV−60を用いて、反射スポットのスポット径を計測した。スポットは、有効観測領域が直径28mmの円形とし、フィルムミラー表面が鏡面で反射効率が高い場合は、フィルムミラーに入射した光束径と同じスポット径がCCDセンサを通してモニター上に得られる。従って、初期スポット径が28mmに近いほど、反射効率に優れていることを表す。
上記作製したフィルムミラーの太陽光入射面側における5度正反射率を測定した。日立社製の分光光度計 U−4100(固体試料測定システム)を使って、入射角5度の基準サンプルに対する相対反射率測定を行った。波長範囲は250nm〜2500nmで測定し、部分的に反射率が落ちる波長範囲が無いかどうかを確認した。可視光領域(400nm〜800nm)における反射率を平均し、これを5度正反射率とした。
上記作製したフィルムミラーの太陽光入射面側を、新東科学株式会社摩擦摩耗試験機(トライボステーションTYPE:32、移動速度4000mm/min.)を使用し、1000g/cm2の荷重をかけた日本スチールウール株式会社製の品番#0000のスチールウールを20往復させた。次いで、20往復後に、上記と同様の方法でスポット径の測定を行った。上記の初期のスポット径の測定値に対し、変動幅が少ないほど、耐擦過性に優れていることを表す。
上記作製したフィルムミラーを、温度85℃、相対湿度85%の環境下で30日間放置後したのち、フィルムミラーの太陽光入射面側に対しキセノンランプ照射(スガ試験機 SX75を用いて、放射強度180W/m2 168時間)を行った。次いで、キセノンランプ照射後に上記と同様の方法で5度正反射率を測定した。上記の初期の5度正反射率に対し、変動幅が少ないほど、耐候性に優れていることを表す。
JIS K 5400に準拠した碁盤目試験を行った。具体的には、反射層を形成した面側に、1mm間隔で縦、横に11本の切れ目を入れ、1mm角の碁盤目を100個作製した。この上にセロハンテープを貼り付け、90度の角度で素早く剥がし、剥がれずに残った碁盤目の数を測定し、下記の基準に従って、高分子フィルム基材と反射層との密着性評価を評価した。
B:剥離した碁盤目数が、1個以上、5個以下である
C:剥離した碁盤目数が、6個以上、10個以下である
D:剥離した碁盤目数が、11個以上、20個以下である
E:剥離した碁盤目数が、21個以上である
以上により得られた結果を、表1に示す。
《太陽熱発電用反射装置の作製》
上記作製した各フィルムミラーの太陽光入射面とは反対側に形成した粘着層を保持部材として厚さ1mmのアルミニウム支持体上に固着させて、太陽熱発電用反射装置を作製した。
上記作製した太陽熱発電用反射装置について、実施例1に記載の方法と同様にして、初期のスポット径、初期の5度正反射性、耐擦過性、耐候性、密着性を評価した。耐久性は、北緯24度東経125度の場所で3ヶ月間屋外暴露した後の5度正反射率である。結果を表2に示す。
Claims (6)
- 十点平均粗さRzが1μm以上10μm以下の表面凹凸を持つ面に屈折率n’の接着層を有し、かつ、屈折率がnの高分子フィルムと、反射層を含むフィルムとを、該接着層を介して貼り合わせたフィルムミラーが、下記式(1)を満たすことを特徴とするフィルムミラー。
式(1) |n−n’|<0.1 - 前記接着層の厚さは5μmから30μmの範囲であることを特徴とする請求項1記載のフィルムミラー。
- 前記高分子フィルムの表面が、直径1μm以上10μm以下の粒子を含有することを特徴とする請求項1又は2記載のフィルムミラー。
- 前記反射層を含むフィルムの反射層が、銀反射層であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載のフィルムミラー。
- 請求項1〜4のいずれか1項記載のフィルムミラーを、十点平均粗さRzが1μm以上10μm以下の表面凹凸を持つ面に屈折率n’の接着層を有し、かつ、屈折率がnの高分子フィルムと、反射層を含むフィルムとを、該接着層を介して貼り合わせて製造することを特徴とするフィルムミラーの製造方法。
- 請求項1〜4のいずれか1項記載のフィルムミラーを用いた太陽熱発電用反射装置。
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150421 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150915 |