JPWO2016009745A1 - 太陽熱発電用反射板 - Google Patents
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Abstract
Description
太陽熱発電の設備は、日射量の多い場所に設置されることが有利であるため、砂漠地帯等の降雨の少ない地域に設置される。そのため、太陽熱発電用反射板は、太陽光に起因する紫外線や熱のみならず、風雨、砂塵等に晒される過酷な環境下で使用されるため、従来より太陽光入射側にガラス基板を有する、耐候性に優れる太陽熱発電用反射板が使用されている。
更に、太陽熱発電用反射板の太陽光が入射する側の表面(以下、単に「太陽熱発電用反射板の表面」ともいう。)が汚染されて、太陽光を反射する能力(以下、「反射性能」ともいう。)が低下することがある。反射性能が低下した太陽熱発電用反射板の表面を、水等により洗浄すれば、太陽熱発電用反射板が本来有する反射能力に回復させることが可能である。上記洗浄は、自動洗浄装置等により行われることが多い。太陽熱発電用反射板の表面がガラス基板である太陽熱発電用反射板は、自動洗浄装置による洗浄によっても太陽熱発電用反射板の表面に傷等が生じ難いという、メンテナンス性に優れることからも有利である。
他方、太陽熱発電用反射板の耐候性を確保するため、太陽熱発電用反射板の太陽光が入射する側とは反対側の表面(以下、単に「太陽熱発電用反射板の裏面」ともいう。)も保護する必要がある。
特開2013−231744号公報には、厚さが1.0μm〜200μmの範囲内であるガラスフィルム上に、銀反射層を有する太陽熱発電用フィルムミラーが記載されている。特開2013−231744号公報には、更に、ガラスフィルムを有する側とは反対側の銀反射層上に、粘着剤層及び自己支持性基材を有する太陽光反射ミラーが記載されている。更に、特開2013−231744号公報には、ガラスフィルムを有する側とは反対側の銀反射層上に、順に腐食防止層、ガスバリア層、粘着剤層、及び自己支持性基材を有する太陽光反射ミラーが記載されている。
特開2012−213943号公報に記載の鏡は、裏止め塗膜が、エポキシ樹脂を含む粉体塗料組成物を粉体塗装により形成した塗膜を140℃以上の温度で焼付処理して得られるものである。特開2012−213943号公報に記載の鏡は、太陽熱発電用反射板への使用が意図されていないため、太陽熱発電用反射板に要求される耐屈曲性が不十分である。
特開2013−231744号公報に記載の太陽光反射ミラーでは、自己支持性基材として、中空構造を有する樹脂材料層が使用されている。そのため、特開2013−231744号公報に記載の太陽光反射ミラーは、太陽熱発電用反射板に要求される耐候性、特に太陽熱発電用反射板の裏面からの劣化に対する耐久性が充分ではなく、更に、太陽熱発電用反射板に要求される耐屈曲性が不十分である。
<1> 太陽光入射側から順に、ガラス層、鏡面層、鏡面保護層、接着剤層、及び複合層を備え、複合層が、鏡面層に近い側から順に、厚さが100μm以上500μm以下の樹脂基材、及び少なくとも一層の耐候性層を含む太陽熱発電用反射板。
<3> 複合層が、少なくとも二層の耐候性層を含み、各耐候性層は、独立して、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、及びフッ素樹脂からなる群より選ばれた少なくとも一種の樹脂を含む<1>又は<2>に記載の太陽熱発電用反射板。
<4> 複合層が、樹脂基材上に、順に、ポリシロキサン構造と、アクリルモノマーを重合して得られるアクリル重合構造とを含むシリコーン−アクリル複合樹脂を含む第一耐候性層、及びフッ素樹脂を含む第二耐候性層を含む<1>〜<3>のいずれか1つに記載の太陽熱発電用反射板。
<6> 鏡面保護層が、銅層である<5>に記載の太陽熱発電用反射板。
<7> 複合層の樹脂基材が、ポリエステルフィルム、又はポリイミドフィルムである<1>〜<6>のいずれか1つに記載の太陽熱発電用反射板。
<8> 複合層の樹脂基材が、二軸延伸ポリエステルフィルムである<1>〜<7>のいずれか1つに記載の太陽熱発電用反射板。
<9> 耐候性層の少なくとも一層が、無機粒子を含む<1>〜<8>のいずれか1つに記載の太陽熱発電用反射板。
<10> 無機粒子が、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、カオリン、タルク、及びコロシダルシリカからなる群より選ばれる少なくとも一つを含む<9>に記載の太陽熱発電用反射板。
<11> 無機粒子が、酸化チタンである<9>に記載の太陽熱発電用反射板。
<12> 鏡面層に対して複合層側から光を入射させて測定した写像性が、下記条件1及び2を満たす<8>〜<11>のいずれか1つに記載の太陽熱発電用反射板。
条件1:入射角45度、及び光学くし幅2mmの場合の写像性が15%以上である。
条件2:入射角60度、及び光学くし幅2mmの場合の写像性が20%以上である。
ここで、写像性は、光透過部分と光不透過部分の幅が各々2mmのくし幅を有する光学くしを通過した光における最大光量をM、最小光量をmとした場合、両者の和(M+m)に対する両者の差(M−m)の比率を百分率で表した値である。
本発明の一実施態様の太陽熱発電用反射板は、太陽光入射側から順に、ガラス層、鏡面層、鏡面保護層、接着剤層、及び複合層を備え、複合層が、鏡面層に近い側から順に、厚さが100μm以上500μm以下の樹脂基材、及び少なくとも一層の耐候性層を含む。
本発明の一実施態様の太陽熱発電用反射板は、鏡面層の太陽光入射側の表面がガラス層で覆われており、反対側の表面が鏡面保護層、及び接着剤層を介して備えられた複合層によって、覆われている。これにより、本発明の一実施態様の太陽熱発電用反射板は、太陽熱発電装置が設置される過酷な環境下においても、優れた耐候性を有している。
特開2013−231744号公報に記載されている太陽光反射ミラーにおいては、具体的な自己支持性基材として、中空構造を有する樹脂材料層が使用されており、軽量で柔軟性を有する太陽光反射ミラーが得られると記載されている。しかしながら、中空構造を有する樹脂材料層を含む自己支持性基材を用いた太陽光反射ミラーは、自己支持性基材側からの光の照射、水の浸入、砂等による影響で、太陽光反射ミラー本来の反射性能が劣化してしまう。
これに対して、本発明の一実施態様の太陽熱発電用反射板では、鏡面層における、太陽光入射側とは反対側の表面が、前述の複合層及び鏡面保護層を有しているため、太陽熱発電用反射板の裏面からの光の照射、水の浸入、砂等による影響に対して、優れた耐久性を有している。その結果として、耐候性に優れる太陽熱発電用反射板が得られる。
更に、本発明の一実施態様の太陽熱発電用反射板は、複合層に含まれる樹脂基材の厚さが100μm以上500μm以下の範囲にあるため、優れた耐屈曲性を保持している。
図1は、本発明の第1実施形態に係る太陽熱発電用反射板の断面図である。図1において、ガラス層12は、太陽熱発電の設備が設置される場所における気象条件下における耐久性を保持するという点から、厚さが0.9mm以上5.0mm以下の範囲のものが好ましい。ガラス層12として、市販のガラス板を使用してもよい。特にソーラーガラス用として市販されているものが好ましい。例えば、ピルキントン社(Pilkington Group Limited)から販売されている「オプティホワイト」(Optiwhite、登録商標)、「マイクロホワイト」(Microwhite、登録商標)が好ましいものとして挙げられる。ガラス層12の厚さは、耐屈曲性に優れるという点で、0.9mm以上4.5mm以下の範囲が更に好ましく、特に0.9mm以上4.0mm以下の範囲がより更に好ましい。
図1において、鏡面層14は、太陽光を反射する機能を有するものであればよい。太陽光を反射する性能に優れる、金属の鏡面層(以下、「金属鏡面層」ともいう。)が好ましい。
金属鏡面層の金属としては、少なくとも赤外光を反射する金属であればよく、より好ましくは可視光及び赤外光の両方を反射する金属が好ましい。例えば、銀または銀合金、その他、金、銅、アルミニウム、これらの合金等が挙げられる。
銀合金としては、耐久性が向上する点において、銀と、金、パラジウム、スズ、ガリウム、インジウム、銅、チタン、及びビスマスからなる群の金属から選ばれる1種以上の金属とからなる合金が好ましい。銀合金としては、銀と金との合金が、耐湿熱性、反射率等の観点から特に好ましい。
鏡面層14は、湿式法又は乾式法のいずれの方法でも形成することができる。湿式法としては、例えば、電気めっき法、無電解めっき法、銀錯体塗布焼成法等が挙げられる。乾式法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等が挙げられる。鏡面層14がアルミニウムの金属鏡面層である場合には、乾式法で形成される。
鏡面層14は、ガラス層12上に直接形成されることが好ましいが、鏡面層14が形成されるガラス層12の表面は、鏡面層14が形成される前に、常法により清浄化処理しておくことが好ましい。清浄化処理としては、例えば、酸化セリウムで洗浄する方法が挙げられる。
銀層が形成されるガラス層の表面を、例えば塩化錫(II)を含む増感溶液で処理する増感処理が行われる。増感溶液で処理する具体的な処理方法としては、ガラス層を増感溶液に浸漬するか、又は増感溶液をガラス層の表面にスプレーする方法が挙げられる。
上記のようにして増感処理されたガラス層の表面を、次に、ビスマス(III)、クロム(II)、金(III)、インジウム(III)、ニッケル(II)、パラジウム(II)、白金(II)、ロジウム(III)、ルテニウム(III)、チタン(III)、バナジウム(III)及び亜鉛(II)から選択される少なくとも1種のイオンを含有する活性化溶液で活性化処理する。
上記のようにして活性化処理されたガラス層の表面に、銀鏡反応により銀を析出する銀層形成用溶液をガラス基板上にスプレーする方法によって銀層を形成する。銀鏡反応により銀を析出する銀層形成用溶液としては、例えば国際特許公開第2011/158665号、及び特許第5001860号に記載されているものが挙げられる。
鏡面保護層16は、鏡面層14が、酸化等により反射性が低下してしまうことを低減する機能を有する。例えば、鏡面層14が金属鏡面層である場合、金属鏡面層に含まれる金属よりもイオン化傾向の大きな金属を含む鏡面保護層16とされる。
このような鏡面層14と、鏡面保護層16との組合せの好ましい具体例としては、例えば鏡面層14が銀層の場合、鏡面保護層16として、銅、ニッケル、ニッケル合金、スズ、又はスズ合金等を含む金属層との組合せが挙げられる。特に、鏡面層14としての銀層に対して、化学的安定性に優れ、防食効果が高く、反射層との密着性に優れる銅層を鏡面保護層16とする組合せが好ましい。
銅の鏡面保護層は、無電解メッキにより形成することができる。
鏡面保護層16の厚さは、鏡面層14に対する保護層としての機能が発揮されると共に、鏡面層14との密着性に優れるという点から、単位面積当たりの質量で、0.1g/m2以上1.0g/m2以下の範囲が好ましく、特に0.2g/m2以上0.6g/m2以下の範囲が更に好ましい。
複合層20は、厚さが100μm以上500μm以下の樹脂基材22、及び耐候性層24を含む。
〈樹脂基材〉
樹脂基材22に含まれる樹脂としては、フィルム状に成形可能な樹脂であれば特に制限はなく、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、イミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン(BT)樹脂、ポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂、テトラフルオロエチレン樹脂、液晶樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレンナフタレート(PEN)、アラミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルスルホン、トリアセチルセルロース、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリアセチレン等が好適である。
特に好適な樹脂基材としては、ポリエステルフィルム又はポリイミドフィルムであり、更に二軸延伸ポリエステルフィルムが好ましく、特に耐加水分解性二軸延伸ポリエステルフィルムが更に好ましい。
耐加水分解性二軸延伸ポリエステルフィルムは、例えば特開2011−208125号公報に記載されているものが挙げられる。
耐候性層24は、樹脂を含むことが好ましい。
樹脂の具体例としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられ、なかでもシリコーン樹脂、アクリル樹脂、及びフッ素樹脂からなる群から選ばれることが好ましい。上記の樹脂は、単独で、又は二種以上を組み合わせて、耐候性層24に含まれていてもよい。更に、耐候性層24は、図2に示されるように、樹脂基材22上に、順に、第一耐候性層241、及び第二耐候性層243の二層を有していてもよい。
シリコーン樹脂は、ポリマー鎖中に、シロキサン結合の繰り返し単位(以下、「ポリシロキサン構造」ともいう。)を含む樹脂であり、より好ましくは、シロキサン結合の繰り返し単位と、エチレン性不飽和結合を有する単量体を重合させて得られる繰り返し単位(以下、「ビニルポリマー構造」ともいう。)、ポリウレタン構造、ポリエステル構造、及びジエンモノマーを重合させて得られるポリエン構造かなる群より選ばれた少なくとも一つの構造(以下、「共重合構造」ともいう。)と、を含む樹脂(以下、「シリコーン複合ポリマー」ともいう。)である。
上記シロキサン結合は、下記の一般式1で表されるものであることが好ましい。
−Si(R1)(R2)−O− ・・・一般式1
一般式1中、R1及びR2は、独立して、Si原子と共有結合可能な1価の有機基を表す。
R1及びR2は、独立して、無置換の又は置換された炭素数1〜4のアルキル基(特にメチル基、エチル基)、無置換の又は置換されたフェニル基、メルカプト基、無置換のアミノ基、アミド基であることが好ましい。
シリコーン複合ポリマーにおける、上記シロキサン構造の含有比率は、シリコーン複合ポリマーの全質量に対して15質量%以上85質量%以下の範囲が好ましく、その中でも20質量%以上80質量%以下の範囲が特に好ましい。
ポリシロキサン構造の含有比率が15質量%以上であることにより、優れた耐候性、特に樹脂基材22との接着力の低下が少ない、太陽熱発電用反射板が得られる。他方、ポリシロキサン構造の含有比率が85質量%以下であることにより、太陽熱発電用反射板の製造が容易となる。
シリコーン複合ポリマーにおけるポリシロキサン構造の分子量はポリスチレン換算重量平均分子量で30000〜1000000程度であるが、50000〜300000程度がより好ましい。
なお、シリコーン複合ポリマーにおけるポリシロキサン構造の分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)によって測定されたものである。具体的には、HLC−8120GPC、SC−8020(東ソー(株)社製)を用い、カラムとして、TSKgel、SuperHM−H(東ソー(株)社製、6.0mmID×15cm)を2本用い、溶離液としてテトラヒドロフラン(THF)を用いた。また、条件としては、試料濃度を0.5質量%、流速を0.6ml/min、サンプル注入量を10μl、測定温度を40℃とし、RI検出器を用いて行なう。検量線は、東ソー社製「polystyrene標準試料TSK standard」:「A−500」、「F−1」、「F−10」、「F−80」、「F−380」、「A−2500」、「F−4」、「F−40」、「F−128」、「F−700」の10サンプルから作製されたものである。
エチレン性不飽和結合を有する単量体には、アクリルモノマー、メタクリルモノマー、スチレン、アクリロニトリル、酢酸ビニル、ジビニルベンゼン等が含まれる。
アクリル重合構造は、これらのモノマーの1種、又は二種以上を重合することによって得られる。
二種以上のモノマーを重合させる場合のモノマーの組合せの具体例としては、メチルメタクリレート、エチルアクリレート及びアクリル酸の組合せ;メチルメタクリレート、エチルアクリレート、2−ビドロキシエチルメタアクリレート及びメタクリル酸の組合せ;メチルメタクリレート、ブチルアクリレート、2−ビドロキシエチルメタアクリレート、メタクリル酸及びγ−メタクリロイルオキシトリメトキシシランの組合せ;メチルメタクリレート、エチルアクリレート、グリシジルメタクリレート及びアクリル酸の組合せ等が挙げられる。
ポリウレタン構造を含む共重合構造の具体例としては、トルエンジイソシアネートとジエチレングリコールから得られるポリウレタン構造、トルエンジイソシアネートとジエチレングリコールとネオペンチルグリコールとから得られるポリウレタン構造、ヘキサメチレンジイソシアネートとジエチレングリコールから得られるポリウレタン構造等が挙げられる。
ポリエステル構造の具体例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、及びジエチレングリコールから得られるポリエステル構造;テレフタル酸、イソフタル酸、スルホイソフタル酸、及びジエチレングリコールから得られるポリエステル構造;アジピン酸、イソフタル酸、スルホイソフタル酸、及びジエチレングリコールから得られるポリエステル構造等が挙げられる。
上記のポリエン構造は、上記のジエンモノマーを公知の合成方法を用いて合成することにより、容易に得られる。
ポリエン構造の具体例としては、ブタジエン、スチレン、及びメタクリル酸を重合させて得られるポリエン構造;ブタジエン、メチルメタクリレート、及びメタクリル酸を重合させて得られるポリエン構造;イソプレン、メチルメタクリレート、及びメタクリル酸を重合させて得られるポリエン構造;クロロプレン、アクリロニトリル、及びメタクリル酸を重合させて得られるポリエン構造等が挙げられる。
その他のビニルポリマー構造を得るためのモノマーとして、スチレン、アクリロニトリル、酢酸ビニル、ジビニルベンゼン等を挙げることができる。
共重合構造の分子量は、ポリスチレン換算重量平均分子量で3000以上1000000以下の範囲が好ましく、特に5000以上300000以下の範囲がより好ましい。
なお、シリコーン複合ポリマーにおける共重合構造の分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)によって測定されたものである。具体的には、HLC−8120GPC、SC−8020(東ソー(株)社製)を用い、カラムとして、TSKgel、SuperHM−H(東ソー(株)社製、6.0mmID×15cm)を2本用い、溶離液としてテトラヒドロフラン(THF)を用いた。また、条件としては、試料濃度を0.5質量%、流速を0.6ml/min、サンプル注入量を10μl、測定温度を40℃とし、RI検出器を用いて行なう。検量線は、東ソー社製「polystyrene標準試料TSK standard」:「A−500」、「F−1」、「F−10」、「F−80」、「F−380」、「A−2500」、「F−4」、「F−40」、「F−128」、「F−700」の10サンプルから作製されたものである。
例えば、以下の合成方法1〜3が挙げられる。
合成方法1: 予めポリシロキサン構造を含むポリマーと、共重合構造を含むポリマーとを別々に合成しておき、両者のポリマーを化学結合させる合成方法。
合成方法2: ポリシロキサン構造を含むポリマーを予め合成し、合成されたポリシロキサン構造を含むポリマーに、共重合構造の繰り返し単位を得るためのモノマーをグラフト重合させる合成方法。
合成方法3: 共重合構造を含むポリマーを予め重合しておき、合成された共重合構造を構成するポリマーに、ポリシロキサン構造を含むポリマーをグラフト重合させる合成方法。
上記合成方法2及び3が、合成方法として容易であるので、好ましい。
また、共重合構造を含むアクリルポリマーにポリシロキサンを共重合させる別の合成方法として、γ−メタクリロイルオキシトリメチルシランを含む上記アクリルポリマーの水分散物にアルコキシシラン化合物を加えて加水分解と縮重合を起こさせて、シリコーン複合ポリマーを合成する方法が挙げられる。
また、グラフト重合に用いる重合開始剤には特に制限はなく、過硫酸カリ、過硫酸アンモニウム、アゾビスイソブチロニトリルなどの公知の重合開始剤を用いることができる。
ここで平均粒径は、レーザー解析/散乱式粒子径分布測定装置MT3300EX2〔日機装(株)製〕により測定される体積平均粒径の直径値(溶媒:水、粒子形状:非球形、超音波処理:無)である。
また、ラテックスの形態で使用する場合、安定性を向上させるために界面活性剤(例:アニオン系やノニオン系界面活性剤)、ポリマー(例:ポリビニルアルコール)等の乳化安定剤を含有させてもよい。さらに、必要に応じてpH調整剤(例:アンモニア、トリエチルアミン、炭酸水素ナトリウム等)、防腐剤(例:1、3、5−ヘキサヒドロ−(2−ヒドロキシエチル)−s−トリアジン、2−(4−チアゾリル)ベンズイミダゾール等)、増粘剤(例:ポリアクリル酸ナトリウム、メチルセルロース等)、造膜助剤(例:ブチルカルビトールアセテート等)等のラテックスの添加剤として公知の化合物を添加してもよい。
アクリル樹脂とは、アクリル酸、メタクリル酸及びこれらの誘導体を成分とするポリマーである。具体的例示としては、アクリル酸、メタクリル酸、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、アクリルアミド、アクリロニトリル、ヒドロキシルアクリレート等を主成分として、これらと共重合可能なモノマー(例えば、スチレン、ジビニルベンゼン等)を共重合したポリマーが挙げられる。
耐候性層24に含まれるフッ素樹脂としては、下記一般式2で表される繰り返し単位を有するポリマーが好ましい。
−(CFX1−CX2X3)− ・・・一般式2
一般式2中、X1、X2、及びX3は、各々独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子又は炭素数1から3のパーフルオロアルキル基を示す。
フッ素樹脂の具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン(以降、PTFEと表す場合がある)、ポリフッ化ビニル(以降、PVFと表す場合がある)、ポリフッ化ビニリデン(以降、PVDFと表す場合がある)、ポリ塩化3フッ化エチレン(以降、PCTFEと表す場合がある)、ポリテトラフルオロプロピレン(以降、HFPと表す場合がある)などがある。
更に、フッ素樹脂としては、上記一般式2で表される繰り返し単位を含むフッ素系構造単位と、それ以外の繰り返し単位を含む構造単位とを含むポリマーでもよい。具体的には、テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体(以下、P(TFE/E)と略記)、テトラフルオロエチレンとプロピレンの共重合体(P(TFE/P)と略記)、テトラフルオロエチレンとビニルエーテルの共重合体(P(TFE/VE)と略記)、テトラフルオロエチレンとパーフロロビニルエーテルの共重合体(P(TFE/FVE)と略記)、クロロトリフルオロエチレンとビニルエーテルの共重合体(P(CTFE/VE)と略記)、クロロトリフルオロエチレンとパーフロロビニルエーテルの共重合体(P(CTFE/FVE)と略記)等が挙げられる。
中でも、製造上の容易性、及び耐候性に優れるという観点から、クロロトリフルオロエチレンを重合して形成される繰り返し単位を含むフッ素樹脂が特に好ましい。
フッ素樹脂として、市販品を使用することもできる。例えば、オブリガート(登録商標)SW0011F〔AGCコーテック(株)製〕、ルミフロン(登録商標)LF200(旭硝子(株)製)、ゼッフル(登録商標)GK570(ダイキン工業(株)製、SIFCLEAR F101、F102(JSR(株)製))等が挙げられる。
複合層20は、図2に示されるように、樹脂基材22上に、順に、シリコーン−アクリル複合樹脂を含む第一耐候性層241、及びフッ素樹脂を含む第二耐候性層243を有している態様が、耐候性に優れる太陽熱発電用反射板が得られるので好ましい。以下、詳しく説明する。
図2の第一耐候性層241は、シリコーン−アクリル複合樹脂を含む。シリコーン−アクリル複合樹脂は、既述のポリシロキサン構造とアクリル重合構造とを含むポリマーである。
第一耐候性層241は、シリコーン−アクリル複合樹脂を架橋剤によって架橋させておくことが、耐候性に優れる太陽熱発電用反射板が得られるので好ましい。
架橋剤としては、エポキシ系、イソシアネート系、メラミン系、カルボジイミド系、オキサゾリン系等の架橋剤を挙げることができる。樹脂基材との湿熱経時後の密着性を確保する観点から、カルボジイミド系架橋剤、オキサゾリン系架橋剤、イソシアネート系架橋剤、及びエポキシ系架橋剤から選ばれる架橋剤が好ましく、特にオキサゾリン系架橋剤(オキサゾリン基をもつ化合物)が好ましい。
これらは単独でも2種類以上を併用してもよい。
付加重合性オキサゾリンとしては、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4メチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2イソプロペニル−5−メチル−2−オキサゾリンおよび2−イソプロペニル−5−エチル−2−オキサゾリンなどが好ましく挙げられ、これらは単独でも2種類以上を併用して使用してもよい。これらの中でも、2−イソプロペニル−2−オキサゾリンが入手の容易さや接着性を良好にするために好ましい。これら付加重合性オキサゾリンの使用量は、特に限定されないが、モノマー成分中5質量%以上とすることが好ましく、5〜90質量%がより好ましく、10〜60質量%がさらに好ましく、30〜60質量%が特に好ましい。
付加重合性オキサゾリンと共重合可能な単量体としては、オキサゾリン基と反応しないものから選ぶことが好ましく、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸−2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸メトキシポリエチレングリコール、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸とポリエチレングリコールとのモノエステル化物、(メタ)アクリル酸−2−アミノエチルおよびその塩、(メタ)アクリル酸のカプロラクトン変性物、(メタ)アクリル酸−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンおよび(メタ)アクリル酸−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン等の(メタ)アクリル酸エステル;(メタ)アクリル酸ナトリウム、(メタ)アクリル酸カリウムおよび(メタ)アクリル酸アンモニウム等の(メタ)アクリル酸塩;アクリロニトリルおよびメタクリロニトリル等の不飽和ニトリル;(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミドおよびN−(2−ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド等の不飽和アミド;酢酸ビニルおよびプロピオン酸ビニル等のビニルエステル;メチルビニルエーテルおよびエチルビニルエーテル等のビニルエーテル;エチレンおよびプロピレン等のα−オレフィン;塩化ビニル、塩化ビニリデンおよびフッ化ビニル等のハロゲンを含有したα,β−不飽和脂肪族炭化水素;スチレン、α−メチルスチレンおよびスチレンスルホン酸ナトリウム等のα,β−不飽和芳香族炭化水素などが挙げられ、これらは単独でも2種類以上を併用して使用してもよい。
オキサゾリン系架橋剤、すなわち、オキサゾリン基をもつ化合物が(メタ)アクリル酸エステルユニットを含む共重合体であることが好ましい。
重合体のオキサゾリン系架橋剤の重合方法は特に限定されず、公知の方法を採用することができる。例えば水性媒体中で溶液重合、乳化重合、懸濁重合または塊状重合させる方法などが挙げられ、これらの方法などで水溶液または水分散体などを得ることができる。重合体のオキサゾリン系架橋剤は、接着性や耐候性を良好にするために、不揮発性水性化助剤を実質的に含有していないことが好ましい。
架橋剤による架橋反応を促進させるため、架橋剤に加えて、架橋剤の触媒の少なくとも一種を含有させることが好ましい。架橋剤の触媒を併用することで、シリコーン−アクリル複合樹脂との架橋反応が促進され、耐候性が向上し、樹脂基材22との密着性も向上する。
特に、架橋剤としてオキサゾリン系架橋剤を含む場合、架橋剤の触媒をさらに含有することが好ましい。
オニウム化合物としては、アンモニウム塩、スルホニウム塩、オキソニウム塩、ヨードニウム塩、ホスホニウム塩、ニトロニウム塩、ニトロソニウム塩、ジアゾニウム塩等が好適に挙げられる。
スルホニウム塩の具体例としては、ヨウ化トリメチルスルホニウム、四フッ化ホウ素トリメチルスルホニウム、四フッ化ホウ素ジフェニルメチルスルホニウム、四フッ化ホウ素ベンジルテトラメチレンスルホニウム、六フッ化アンチモン2−ブテニルテトラメチレンスルホニウム、六フッ化アンチモン3−メチル−2−ブテニルテトラメチレンスルホニウム等が挙げられる。
オキソニウム塩の具体例としては、四フッ化ホウ素トリメチルオキソニウム等のオキソニウム塩等が挙げられる。
ヨードニウム塩の具体例としては、塩化ジフェニルヨードニウム、四フッ化ホウ素ジフェニルヨードニウム等が挙げられる。
ホスホニウム塩の具体例としては、六フッ化アンチモンシアノメチルトリブチルホスホニウム、四フッ化ホウ素エトキシカルボニルメチルトリブチルホスホニウム等が挙げられる。
ニトロニウム塩の具体例としては、四フッ化ホウ素ニトロニウム等が挙げられる。
ニトロソニウム塩の具体例としては、四フッ化ホウ素ニトロソニウム等が挙げられる。
ジアゾニウム塩の具体例としては、塩化4−メトキシベンゼンジアゾニウム等が挙げられる。
架橋剤の触媒の含有量は、架橋剤の質量に対して、0.1質量%以上15質量%以下の範囲が好ましく、0.5質量%以上12質量%以下の範囲がより好ましく、1質量%以上10質量%以下の範囲が特に好ましく、2質量%以上7質量%以下がより特に好ましい。架橋剤に対する、架橋剤の触媒の含有量が0.1質量%以上であることは、架橋剤の触媒を積極的に含有していることを意味し、架橋剤の触媒の含有によりポリマーと架橋剤の間の架橋反応がより良好に進行し、より優れた耐溶剤性が得られる。また、架橋剤の触媒の含有量が15質量%以下であることで、溶解性、ろ過性、密着の点で有利である。
図2の第二耐候性層243は、既述のフッ素樹脂を含む。1種類のフッ素樹脂を単独で含んでいてもよいし、2種類以上併用してもよい。第二耐候性層243は、フッ素樹脂の質量に対して50質量%を超えない範囲でアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂などのフッ素樹脂以外の樹脂を含んでいてもよい。
第二耐候性層243は、フッ素樹脂を架橋剤によって架橋させておくことが、耐候性に優れる太陽熱発電用反射板が得られるので好ましい。架橋剤によって架橋させる場合には、架橋剤の触媒を併用することが好ましい。第二耐候性層243に使用される架橋剤、及び架橋剤の触媒は、第一耐候性層に使用される架橋剤、及び架橋剤の触媒を使用することができる。更に、第二耐候性層243に使用される架橋剤、及び架橋剤の触媒の量についても、第一耐候性層の場合と同様である。
[滑剤]
第二耐候性層243は、フッ素樹脂を含むために生じやすい滑り性の低下(すなわち動摩擦係数の上昇)を抑えるため、滑剤を含有させておくことが好ましい。
好ましい滑剤としては、環球軟化点が120℃以上200℃以下であるオレフィン系滑剤(高軟化点オレフィン系滑剤)が好ましい。ここで、環球軟化点とは、JIS K2207(1996年11月20日改正)に準拠した環球法で測定した値であり、具体的には、株式会社メイテック社製、環球式自動軟化点試験器ASP−MG2によって測定される値である。
第一耐候性層241、及び第二耐候性層243の少なくとも一方には、無機粒子を含有させておいてもよい。第一耐候性層241に無機粒子を含有させる態様がより好ましい。
無機粒子としては、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、カオリン、タルク、コロシダルシリカ等の光反射性の無機粒子、カーボンブラック、チタンブラック、及び黒色の複合金属酸化物等が挙げられる。
ここで、黒色の複合金属酸化物としては、鉄、マンガン、コバルト、クロム、銅、ニッケルのうち少なくとも1種を含む複合金属酸化物が好ましく、コバルト、クロム、鉄、マンガンおよび銅、ニッケルのうち2種以上を含むことがより好ましく、カラーインデックスがPBk26、PBk27およびPBk28、PBr34から選ばれる少なくとも1つ以上の顔料がより特に好ましい。
なお、PBk26の顔料は、鉄、マンガン、銅の複合酸化物であり、PBk−27の顔料は鉄、コバルト、クロムの複合酸化物であり、PBk−28は銅、クロム、マンガンの複合酸化物であり、PBr34はニッケル、鉄の複合酸化物である。
無機粒子の体積平均粒径は、日機装社製、マイクロトラックMT3300EX2により測定される値(溶媒:水、粒子形状:非球形、粒子屈折率:2.7、超音波処理:無)である。
酸化チタンの結晶系にはルチル型、アナターゼ型、ブルカイト型があるが、ルチル型が特に好ましい。酸化チタンは必要に応じて酸化アルミニウム(Al2O3)、二酸化珪素(SiO2)、アルカノールアミン化合物、ケイ素化合物などで表面処理をしてもよい。
特に、嵩比重が0.50g/cm3以上である酸化チタンを用いることで酸化チタンが密に詰まり、耐候性層241が強靭になる。一方、嵩比重が0.85g/cm3を超える酸化チタンを用いると、酸化チタンの分散性が悪化して塗布層の面状が悪くなる。従って、第一耐候性層241に嵩比重を0.50g/cm3以上0.85g/cm3以下の酸化チタンを含有させることで、酸化チタンが密に詰まり、塗膜が強靭になることで、酸化チタンの質量割合を高く設定しても密着性を高く維持できる。耐候性層241に含有させる酸化チタンの嵩比重としては、特に、0.60g/cm3以上0.80g/cm3以下が好ましい。
(1)顔料を目開き1.0mmのふるいを通す。
(2)上記の顔料について、約100gの顔料を秤量し(m)、250mLメスシリンダーに静かに入れる。必要に応じて、顔料層の上面を圧密せずに注意深くならし、体積(V)を測定する。
(3)下記の式に従って、嵩比重を求める。
嵩比重=m/V (単位:g/cm3)
条件1:入射角45度、及び光学くし幅2mmの場合の写像性が15%以上である。
条件2:入射角60度、及び光学くし幅2mmの場合の写像性が20%以上である。
ここで、「写像性」とは、光透過部分と光不透過部分の幅(くし幅)が等しい光学くしを通過した光における最大光量をM、最小光量をmとした場合、両者の和(M+m)に対する両者の差(M−m)の比率を百分率で表した値である。
<接着剤層>
接着剤層32は、公知の接着剤組成物を用いて形成すればよい。接着剤組成物としては、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ニトリルゴム等から選ばれた樹脂を含む接着剤組成物が挙げられる。耐候性、及び接着性の観点から、アクリル樹脂又はウレタン樹脂を含む接着剤組成物が特に好ましい。
アクリル樹脂を含む接着剤組成物は、特に、耐候性に優れている。また、ウレタン樹脂を含む接着剤組成物は、ポリイソシアネートとポリオールとを2液に分割し、使用時にこれらの2液を混合する2液混合型の接着剤組成物が、強固な接着強度を得ることが可能となるので好ましい。
本発明の一実施態様の太陽熱発電用反射板は、ガラス層12の鏡面層14が設けられた側とは反対側の表面に、防汚層(図示せず)を形成してもよい。
更に、複合層20における樹脂基材22と耐候性層24の間に、接着剤層(図示せず)を設けてもよい。
防汚層としては、例えば、フッ素樹脂、シロキサンポリマー等の撥水性樹脂を含む撥水性層、光照射によりラジカルを発生する光触媒活性を有する酸化チタンを含む超親水性層等が挙げられる。
複合層20における樹脂基材22と耐候性層24の間に設けられる接着剤層としては、既述の接着剤組成物を用いて形成されたものが挙げられる。
本発明の実施態様の太陽熱発電用反射板は、タワー型太陽熱発電設備、パラボリックトラフ型太陽熱発電設備、リニアフレネル型太陽熱発電設備及びディッシュ型太陽熱発電設備のいずれの設備の太陽熱発電用反射板にも使用することかできる。特に高い反射率が求められるタワー型太陽熱発電設備に使用される太陽熱発電用反射板として有用である。また、厚みの薄い太陽熱発電用反射板を曲げて用いるリニアフレネル型太陽熱発電設備用に使用される太陽熱発電用反射板として有用である。
太陽熱発電用反射板は、太陽光が集熱部材に反射されるように、太陽を追尾可能な保持部材に保持される。保持部材としては、特に制限はなく、太陽熱発電用反射板が所望の形状を維持しつつ保持できるように、太陽熱発電用反射板の複数個所を棒状の保持部材により支持する形態が好ましい。
本発明の実施態様の太陽熱発電用反射板は、耐候性に優れると共に、耐屈曲性にも優れる。そのため、太陽光の反射面である鏡面層の曲がり具合を、太陽の位置に応じて変化させる保持部材、例えば国際特許公開第2011/086825号に記載されているような保持部材に、本発明の実施態様の太陽熱発電用反射板を保持させることも可能である。
<複合層の作製>
〈複合層用樹脂基材の作製〉
−ポリエステルの合成−
高純度テレフタル酸(三井化学(株)製)100kgと、エチレングリコール(日本触媒(株)製)45kgのスラリーを、予めビス(ヒドロキシエチル)テレフタレート約123kgが仕込まれ、温度250℃、圧力1.2×105Paに保持されたエステル化反応槽に、4時間かけて順次供給し、供給終了後も更に1時間かけてエステル化反応を行なった。その後、得られたエステル化反応生成物123kgを重縮合反応槽に移送した。
引き続いて、エステル化反応生成物が移送された重縮合反応槽に、エチレングリコールを、得られるポリマーに対して0.3質量%添加した。5分間撹拌した後、酢酸コバルト及び酢酸マンガンのエチレングリコール溶液を、得られるポリマーに対してそれぞれ30ppm、15ppmとなるように加えた。更に5分間撹拌した後、チタンアルコキシド化合物の2質量%エチレングリコール溶液を、得られるポリマーに対して5ppmとなるように添加した。その5分後、ジエチルホスホノ酢酸エチルの10質量%エチレングリコール溶液を、得られるポリマーに対して5ppmとなるように添加した。その後、低重合体を30rpmで攪拌しながら、反応系を250℃から285℃まで徐々に昇温するとともに、圧力を40Paまで下げた。最終温度、最終圧力到達までの時間はともに60分とした。所定の攪拌トルクとなった時点で反応系を窒素パージし、常圧に戻し、重縮合反応を停止した。そして、冷水にストランド状に吐出し、直ちにカッティングしてポリマーのペレット(直径約3mm、長さ約7mm)を作製した。なお、減圧開始から所定の撹拌トルク到達までの時間は3時間であった。
なお、上記チタンアルコキシド化合物は、特開2005−340616号公報の段落0083の実施例1で合成しているチタンアルコキシド化合物(チタン(Ti)含有量=4.44質量%)を用いた。
上記で得られたペレットを、40Paに保たれた真空容器中、220℃の温度で30時間保持して、固相重合を行った。
−ベース作製−
以上のように固相重合を経た後のペレットを、280℃で溶融して金属ドラムの上にキャストし、厚さ3mmの未延伸ベースを作製した。その後、90℃で縦方向(以下、「MD」ともいう。)に3.4倍に延伸し、次いで、下記の下塗層形成用塗布液をポリエチレンテレフタレート支持体の一方の面に、塗布量が5.1ml/m2となるように、MD延伸後、MDに直交する方向(以下、「TD」ともいう。)に延伸する前に、インラインコート法にて塗布を行い、厚み0.1μmの下塗層を形成した。なお、TD延伸温度は、105℃で、TD方向に4.5倍に延伸し、膜面200℃で15秒間の熱処理を行い、190℃でMD緩和率5%、TD緩和率11%で、MD及びTDに熱緩和を行い、厚み250μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(以下、「PET基材フィルム1」と称する。)を得た。
下記の各成分を混合し、下塗層形成用塗布液を調製した。
〈下塗層形成用塗布液の組成〉
・ ポリオレフィン樹脂水性分散体(アローベース(登録商標)SE−1013N、ユニチカ(株)製、固形分濃度20質量%)・・・ 120質量部
・ オキサゾリン系架橋剤(エポクロス(登録商標)WS−700、日本触媒(株)製、固形分濃度25質量%)・・・ 39質量部
・ アクリル樹脂水分散液(AS−563A、ダイセルファインケム(株)製、固形分濃度28質量%のラテックス)・・・ 87質量部
・ フッ素系界面活性剤(ナトリウム−ビス(3,3,4,4,5,5,6,6−ノナフルオロ)−2−スルホナイトオキシスクシナート、三協化学(株)製、濃度1質量%)・・・ 0.9質量部
・ 蒸留水・・・ 753質量部
下記組成中の成分を混合し、混合物をダイノミル型分散機により分散処理し、体積平均粒径0.55μmの白色無機微粒子分散物を得た。
〈白色無機微粒子分散物の組成〉
・ 酸化チタン(タイペーク(登録商標)CR−95、石原産業(株)製、固形分濃度100質量%;白色顔料)・・・ 1000質量部
・ ポリビニルアルコール(PVA−105、(株)クラレ製、固形分濃度100質量%)の10質量%水溶液・・・ 500質量部
・ 界面活性剤(デモール(登録商標)EP、花王(株)製、固形分濃度25質量%)・・・ 12質量部
・ 蒸留水・・・ 631質量部
・ 防腐剤(AF337、大東化学(株)製、固形分濃度3.5質量%)・・・ 6.5質量部
−第一耐候性層形成用塗布液の調製−
下記第一耐候性層形成用塗布液の組成に示す各成分を混合し、第一耐候性層形成用塗布液を調製した。
〈第一耐候性層形成用塗布液の組成〉
・ シリコーン−アクリル複合樹脂(セラネート(登録商標)WSA−1070、DIC(株)社製、固形分濃度40質量%)・・・ 188質量部
・ オキサゾリン系架橋剤(エポクロス(登録商標)WS−700、日本触媒(株)製、固形分濃度25質量%)・・・ 58質量部
・ フッ素系界面活性剤(ナトリウム−ビス(3、3、4、4、5、5、6、6−ノナフルオロ)−2−スルホナイトオキシスクシナート、富士フイルムファインケミカル(株)製、濃度1質量%)・・・9.4 質量部
・ 上記白色無機微粒子分散物・・・254 質量部
・ 第2リン酸アンモニウム(食添用第2リン酸アンモニウム、日本化学工業(株)製、濃度35質量%水溶液)・・・6.2 質量部
−第一耐候性層の形成−
上記下塗層を有するPET基材フィルム1を搬送速度80m/分で搬送しつつ、下塗層が形成された面とは反対面に、730J/m2の条件でコロナ放電処理を行った。引き続いて、コロナ放電処理を行った表面に、上記第一耐候性層形成用塗布液を、酸化チタンの量が単位面積当たりの質量で、10.5g/m2になるように塗布し、170℃で2分間乾燥させて、乾燥厚み8μmの第一耐候性層を形成した。
下記第二耐候性層形成用塗布液の組成に示す各成分を混合し、第二耐候性層形成用塗布液を調製した。
〈第二耐候性層形成用塗布液の組成〉
・ フッ素樹脂(オブリガート(登録商標)SW0011F、AGCコーテック社製、固形分濃度が36質量%になるように水で希釈した溶液)・・・ 43質量部
・ オキサゾリン系架橋剤(エポクロス(登録商標)WS−700、日本触媒(株)製、固形分濃度25質量%) ・・・ 12質量部
・ ノニオン系界面活性剤(ナロアクティー(登録商標)CL95、三洋化成工業(株)製、固形分濃度1%水溶液)・・・ 1.5質量部
・ 第2リン酸アンモニウム(食添用第2リン酸アンモニウム、日本化学工業(株)製、濃度35質量%水溶液)・・・ 1.3質量部
・ 滑剤(ケミパール(登録商標)W950、三井化学(株)製、固形分濃度が5質量%となるよう水で希釈した溶液)・・・ 25.7質量部
・ マット剤(スノーテックス(登録商標)UP、日産化学(株)製、固形分濃度が2質量%となるように水で希釈した溶液)・・・ 5質量部
・ シランカップリング剤(TSL8340、モメンティブパフォーマンスジャパン、固形分濃度2質量%の加水分解液)・・・ 5質量部
・ 蒸留水・・・ 114質量部
−第二耐候性層の形成−
得られた第二耐候性層形成用塗布液を、第一耐候性層の上に、フッ素樹脂の塗布量が単位面積当たりの質量で、1.5g/m2になるように塗布し、170℃で2分間乾燥させて、乾燥厚み1.5μmの第二耐候性層を形成した。
以上により、一方の表面に下塗層を有するPET基材フィルム1の、下塗層を有する面の反対の面に第一耐候性層及び第二耐候性層を設けた複合フィルム1(複合層20)を作製した。
先ず、充分に洗浄されたガラス板(ガラス層;pilkington社製 microwhite、厚さ1mm)の片面に、銀鏡反応によって銀を析出する硝酸銀を含む溶液と銀を還元させる還元液との銀層形成用溶液をスプレーし、単位面積当たりの質量で、1g/m2の銀鏡面膜(鏡面層)を形成した。次に、この銀鏡面膜を水洗した後、水洗した銀鏡面膜上に、銅を析出する硫酸銅を含む溶液と銅を還元させる還元液との銅層形成用溶液をスプレーし、単位面積当たりの質量で、0.30g/m2の銅膜(鏡面保護層)を形成し、次いで水洗した後に乾燥し、ガラス板上に、順に、銀鏡面膜及び銅膜が積層されたガラスミラーを作製した。
ガラスミラーの銅膜と複合フイルム1の下塗層が形成された面とを、高透明接着剤転写テープ(住友スリーエム株式会社、型番:8146−1)を用いて貼り合せることで、太陽熱発電用反射板(縦100cm、横50cmの矩形状)を得た。
−端面封止−
作製された太陽熱発電用反射板の四周の端面を下記のようにして封止し、実施例1に係る太陽熱発電用反射板1を得た。
四隅の端面封止については、アルミニウムテープを用いて行った。
厚さ3mmの未延伸ベースに代えて、厚さ1.2mmの未延伸ベースを作製した以外は、実施例1におけるPET基材フィルム1と同様にして、厚さが100μmのPET基材フィルム2を作製した。このPET基材フィルム2を使用した以外は、実施例1と同様にして、実施例2に係る太陽熱発電用反射板2を得た。
複合層用基材として、発泡樹脂シート(MC−PET、古河電工(株)製、RB、1mm)を使用した以外は実施例1と同様にして、比較例1に係る太陽熱発電用反射板C1を作製した。
実施例1と同様にして作製したガラスミラーの銅膜上に、特開2012−213943号公報の実施例1と同様にして、エポキシ樹脂の焼付膜を形成し、実施例1と同様にして端面封止を行い、比較例2に係る太陽熱発電用反射板C2を作製した。
厚さ3mmの未延伸ベースに代えて、厚さ0.9mmの未延伸ベースを作製した以外は、実施例1におけるPET基材フィルム1と同様にして、厚さが75μmのPET基材フィルムC3を作製した。作製したPET基材フィルムC3を使用した以外は、実施例1と同様にして、比較例3に係る太陽熱発電用反射板C3を得た。
白色無機微粒子分散物の組成における酸化チタンを、炭酸カルシウム粉末(Brilliant−1500、白石カルシウム(株)製)に変えた点を除いて、実施例1と同様にして実施例3に係る太陽熱発電用反射板3を作製した。
ガラスミラーとして、下記のようにして作製したガラスミラーを使用した以外は、実施例1と同様にして、実施例4係る太陽熱発電用反射板4を作製した。
<ガラスミラーの作製>
充分に洗浄されたガラス(pilkington社製 microwhite、厚さ1mm)の片面に、単位面積当たりの質量で、1g/m2のAl層(鏡面層)、次いで0.30g/m2のNi層(鏡面保護層)を、各々真空蒸着法により形成した。
実施例1におけるガラスミラーの作製において、鏡面保護層としての銅膜に代えて、真空蒸着法により、単位面積当たりの質量で、0.30g/m2のSn層を形成した以外は、実施例1と同様にして実施例5に係る太陽熱発電用反射板5を作製した。
実施例1におけるガラスミラーの作製において、鏡面保護層としての銅膜を形成しなかった以外は実施例1と同様にして比較例4に係る太陽熱発電用反射板C4を作製した。
厚さ3mmの未延伸ベースに代えて、厚さ1.2mmの未延伸ベースを作製した以外は、実施例1におけるPET基材フィルム1と同様にして、厚さが500μmのPET基材フィルム3を作製した。作製したPET基材フィルム3を使用すること以外は実施例1と同様にして、実施例6に係る太陽熱発電用反射板6を作製した。
実施例1におけるPET基材フィルム1の作製と同様にして、厚さ約3mmの未延伸ベースを作製した。その後、90℃でMD方向に3.4倍に延伸し、次いで、PET基材フィルム1の作製と同様にして、下塗層形成用塗布液をポリエチレンテレフタレート支持体の一方の面に、塗布量が5.1ml/m2となるように、インラインコート法にて塗布を行い、厚み0.1μmの下塗層を形成した。更に、90℃の延伸温度で、TD方向に4倍に延伸して、厚さが250μmのPET基材フィルム4を作製した。作製したPET基材フィルム4を使用すること以外は実施例1と同様にして、実施例7に係る太陽熱発電用反射板7を作製した。
第一耐候性層形成用塗布液の組成を下記の組成とし、かつ第二耐候性層を形成しなかった以外は実施例1と同様にして、実施例8に係る太陽熱発電用反射板8を作製した。
〈第一耐候性層形成用塗布液の組成〉
・ フッ素樹脂(オブリガート(登録商標)SW0011F、AGCコーテック社製、固形分濃度が36質量%になるように水で希釈した溶液)・・・208 質量部
・ オキサゾリン系架橋剤(エポクロス(登録商標)WS−700、日本触媒(株)製、固形分濃度25質量%)・・・ 58質量部
・ フッ素系界面活性剤(ナトリウム=ビス(3、3、4、4、5、5、6、6−ノナフルオロ)=2−スルホナイトオキシスクシナート、富士フイルムファインケミカル(株)製、濃度1質量%)・・・ 9.4質量部
・ 実施例1で調製した白色無機微粒子分散物・・・ 254質量部
・ 第2リン酸アンモニウム(食添用第2リン酸アンモニウム、日本化学工業(株)製、濃度35質量%水溶液)・・・ 6.2質量部
第一耐候性層形成用塗布液の組成を下記の組成とし、かつ第二耐候性層を形成しなかった以外は実施例1と同様にして、実施例9に係る太陽熱発電用反射板9を作製した。
〈第一耐候性層形成用塗布液の組成〉
・ アクリル樹脂(ニューコート(登録商標) UVA−204W、新中村化学(株)製、固形分濃度20質量%の水性エマルジョン)・・・ 376質量部
・ オキサゾリン系架橋剤(エポクロス(登録商標)WS−700、日本触媒(株)製、固形分濃度25質量%)・・・ 58質量部
・ フッ素系界面活性剤(ナトリウム=ビス(3、3、4、4、5、5、6、6−ノナフルオロ)=2−スルホナイトオキシスクシナート、富士フイルムファインケミカル(株)製、濃度1質量%)・・・ 9.4質量部
・ 実施例1で調製した白色無機微粒子分散物・・・ 254質量部
・ 第2リン酸アンモニウム(食添用第2リン酸アンモニウム、日本化学工業(株)製、濃度35質量%水溶液)・・・ 6.2質量部
第二耐候性層を形成しなかった以外は実施例1と同様にして、実施例10に係る太陽熱発電用反射板10を作製した。
結果を表1に示す。
太陽熱発電用反射板を岩崎電気製アイスーパーU V テスターを用いて、90mW/cm2の照度下に、60℃の温度で50%の相対湿度の環境下で100時間紫外線照射を行ったのち、目視での外観変化を評価した。以下に耐候性の評価基準を記す。
・ A:外観変化が無い。
・ B:若干黄変、又は擦った際に複合層側の最外層が脱落する。
・ C:完全に黄変、又は擦った際に、銅層が見える程に孔が開く。
・ D:黄変から赤味増加、又は擦った際に、銅層が見える程の孔が増加(照射面積の30%以下)。
・ E:赤褐色に変化、又は擦った際に、銅層が見える程の孔が増加(照射面積の30%より多くなった)。
・ A:変位量が2mm未満の範囲内である。
・ B:変位量が2mm以上5mm未満である。
・ C:変位量が5mm以上であり、ガラス層にひびが観察される。
・ D:変位量が7mm以上であり、ガラス層に観察されるひびが増加した。
・ E:変位量が9mm以上であり、ガラス層が割れてしまった。
デジタル変角光沢計(スガ試験機(株)製「UGV−5D」)を使用して、JIS Z 8741で定義される、入射角45°と60°における表面の光沢度を測定した。
太陽熱発電用反射板の裏面の写像性を、測定器ICM−1DP(スガ試験機株式会社製)により測定し、くし幅2mmにおける入射角45度及び60度の各写像性(単位:%)を測定した。
Science & Technology社の主催で、2013年11月29日に東京・千代田区駿河台の連合会館で開催されたセミナー「集光方太陽熱発電(CSP)の動向とシステム・部材開発および実証展開」の、「第3部 超低設置フレネル式太陽光集光装置の開発と実証展開」に記載されている太陽光集光装置と同じ構造の集光装置の小型のもの(12cm×40cm)を6個作製し、集光装置の反射鏡として、前述の各太陽熱発電用反射板をセットした。ここで、反射鏡のサイズは、12cm×40cmとした。
上記6個の集光装置を一列に並べ、各集光装置で反射された太陽光が一か所に集まる一位置に、コニカミノルタセンシング株式会社製の色彩照度計CL−200Aを設置した。 下記の基準ミラーを上記の集光装置の反射鏡としてセットした場合の照度を基準として、前述の各太陽熱発電用反射板をセットした場合の照度の増減値(単位:%)を表1の「集光効率の増加分」の欄に記載した。
<基準ミラーの作製>
充分に洗浄されたガラス板(ガラス層;pilkington社製 microwhite、厚さ1mm)の片面に、銀鏡反応によって銀を析出する硝酸銀を含む溶液と銀を還元させる還元液との銀層形成用溶液をスプレーし、単位面積当たりの質量で、1g/m2の銀鏡面膜(鏡面層)を形成した。次に、この銀鏡面膜を水洗した後、水洗した銀鏡面膜上に、銅を析出する硫酸銅を含む溶液と銅を還元させる還元液との銅層形成用溶液をスプレーし、単位面積当たりの質量で、0.30g/m2の銅膜(鏡面保護層)を形成し、次いで水洗した後に乾燥し、ガラス板上に、順に、銀鏡面膜及び銅膜が積層されたガラスミラーを作製した。
上記ガラスミラーの銅膜の表面に、下記に記載の方法で保護層を形成し、基準ミラーとした。
−保護層の形成−
特開2013−023604に記載のある方法で、太陽熱集熱用反射板の表面塗布用塗料組成物を得、前述した銅膜上に乾燥塗膜の膜厚が30μmとなるように塗布して塗布層を形成し、25℃の恒温室中で、1週間養生させ、塗膜を形成し、太陽熱集熱用反射板を得た。
他方、複合層20の代わりに発泡樹脂シートを有する比較例1の太陽熱発電用反射板、及び鏡面保護層を有しない比較例4の太陽熱発電用反射板は、耐候性が著しく劣っている。また、複合層20の代わりに、エポキシ樹脂の焼付膜を有する比較例2の反射板、及び複合層における樹脂基材の厚さが75μmである比較例3の反射板は、復元性が著しく劣っている。
以上より、本発明の実施態様の太陽熱発電用反射板は、耐候性、及び耐屈曲性が、共に優れていることが分かる。
また、本発明の実施態様の太陽熱発電用反射板を用いることで、基準に対して集光効率を増加させること可能である。この結果は、太陽熱発電用反射板を搭載した反射鏡を、太陽光を遮らない範囲でできるだけ近づけて並べたい場合などに発生してしまう問題も解決することができる。具体的には、太陽熱発電用反射板としては反射率、とりわけ正反射率が高いものが好ましいが、実際には集光部(レシーバ)方向に向かう光だけでなく、隣接する反射板の裏面に向かってしまう光が進んでしまうような場合でも、本発明の実施態様の太陽熱発電用反射板を用いることで、それらの光を反射して戻ってくればレシーバへの集光効率を向上させることができる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (12)
- 太陽光入射側から順に、ガラス層、鏡面層、鏡面保護層、接着剤層、及び複合層を備え、
前記複合層が、前記鏡面層に近い側から順に、厚さが100μm以上500μm以下の樹脂基材、及び少なくとも一層の耐候性層を含む
太陽熱発電用反射板。 - 前記耐候性層の少なくとも一層が、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、及びフッ素樹脂からなる群より選ばれた少なくとも一種の樹脂を含む請求項1に記載の太陽熱発電用反射板。
- 前記複合層が、少なくとも二層の耐候性層を含み、各耐候性層は、独立して、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、及びフッ素樹脂からなる群より選ばれた少なくとも一種の樹脂を含む請求項1又は請求項2に記載の太陽熱発電用反射板。
- 前記複合層が、前記樹脂基材側から、順に、ポリシロキサン構造と、アクリルモノマーを重合して得られるアクリル重合構造とを含むシリコーン−アククリル複合樹脂を含む第一耐候性層、及びフッ素樹脂を含む第二耐候性層を含む請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の太陽熱発電用反射板。
- 前記鏡面層が、銀層である請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の太陽熱発電用反射板。
- 前記鏡面保護層が、銅層である請求項5に記載の太陽熱発電用反射板。
- 前記複合層の樹脂基材が、ポリエステルフィルム、又はポリイミドフィルムである請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の太陽熱発電用反射板。
- 前記複合層の樹脂基材が、二軸延伸ポリエステルフィルムである請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の太陽熱発電用反射板。
- 前記耐候性層の少なくとも一層が、無機粒子を含む請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の太陽熱発電用反射板。
- 前記無機粒子が、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、カオリン、タルク、及びコロシダルシリカからなる群より選ばれる少なくとも一つを含む請求項9に記載の太陽熱発電用反射板。
- 前記無機粒子が、酸化チタンである請求項9に記載の太陽熱発電用反射板。
- 前記鏡面層に対して複合層側から光を入射させて測定した写像性が、下記条件1及び2を満たす請求項8〜請求項11のいずれか1項に記載の太陽熱発電用反射板。
条件1:入射角45度、及び光学くし幅2mmの場合の写像性が15%以上である。
条件2:入射角60度、及び光学くし幅2mmの場合の写像性が20%以上である。
ここで、写像性は、光透過部分と光不透過部分の幅が各々2mmのくし幅を有する光学くしを通過した光における最大光量をM、最小光量をmとした場合、両者の和:M+mに対する両者の差:M−mの比率を百分率で表した値である。
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