WO2013153923A1 - 太陽光反射板 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a solar light reflector suitably used for solar thermal power generation.
- Patent Document 1 discloses that “a reflective metal (aluminum, silver, etc.) vapor deposition film is provided on the surface of a metal plate (aluminum, stainless steel, etc.).
- Patent Document 2 states that “a base material 4 made of an appropriate material such as a metal such as aluminum, a steel plate, stainless steel, an alloy or plastic, and aluminum, silver, etc. deposited on the base material 4”.
- the metal reflection film 5 is formed, and includes a transparent inorganic protective film 6 formed of a glassy film such as SiO or SiO 2 deposited on the surface of the metal reflection film 5 ”. It has been proposed (see upper right column on page 2). Further, Patent Document 3 discloses that “a laminated form having a coating film made of a dealkalized metal silicate and a resin coating deposited directly on the coating on a metal substrate having a reflective surface. A “reflector provided with a protective coating” has been proposed (claim 1).
- the inventors of the present invention have studied the reflectors described in Patent Documents 1 to 3, and found that there are the following problems. That is, the reflectors described in Patent Documents 1 and 2 are excellent in weather resistance because they have inorganic-based coatings, but are often placed in sand dust and other areas where dust is flying. It was found that the sand resistance against flying sand was insufficient. Moreover, since the outermost layer was the resin film, the reflection plate described in patent document 3 turned out that sand resistance is large inferior. Then, this invention makes it a subject to provide the sunlight reflecting plate excellent in the sand resistance and the weather resistance while maintaining the outstanding reflectance of a reflection layer.
- the inventors of the present invention have provided a specific protective layer containing silicon and an organic substance, thereby maintaining the excellent reflectance of the reflective layer, sand resistance and It was found that the weather resistance was excellent, and the present invention was completed. That is, the present invention provides the following (1) to (5).
- a solar light reflector having a substrate, a reflective layer provided on the substrate, and a protective layer provided on the reflective layer,
- the above-mentioned protective layer contains silicon and an organic substance, contains 10 to 60% by mass of silicon in terms of SiO 2 , and has an average number of oxygen chemically bonded to silicon of 1.5 to 3.2 Board.
- the intermediate layer including at least one selected from the group consisting of a silane coupling agent, a titanium coupling agent, a zirconium coupling agent, and an organic resin between the reflective layer and the protective layer.
- the present invention it is possible to provide a solar reflector that maintains the excellent reflectance of the reflective layer and is excellent in sand resistance and weather resistance.
- the solar light reflector of the present invention is a solar light reflector having a substrate, a reflective layer provided on the substrate, and a protective layer provided on the reflective layer, wherein the protective layer comprises silicon and organic matter.
- the protective layer comprises silicon and organic matter.
- a solar light reflector 10 of the present invention includes a substrate 1, a reflective layer 2 provided on the substrate 1, and a protective layer 3 provided on the reflective layer 2.
- the solar light reflector 10 of the present invention may have an intermediate layer 4 between the reflective layer 2 and the protective layer 3.
- an underlayer 5 may be provided between the substrate 1 and the reflective layer 2.
- the solar light reflector 10 shown in FIG. 1 has a planar shape, but the solar light reflector of the present invention is not limited to a planar shape, and has a trough-like shape or a curved shape that is parabolic. There may be.
- materials, forming methods, and the like will be described for each configuration of the solar light reflector of the present invention.
- substrate which the sunlight reflecting plate of this invention comprises is not specifically limited,
- substrates such as a steel plate, a plastic plate, a ceramic board, a glass plate, can be used.
- the steel plate that can be suitably used is not particularly limited as long as it is a normal steel plate, but a stainless steel plate is preferred for the reason that it has excellent corrosion resistance on the back surface and shearing surface.
- a cold-rolled steel sheet or a plated steel sheet such as zinc is preferred.
- the surface of the substrate is preferably smooth from the viewpoint of lowering the surface roughness of the reflective layer and the protective layer described later.
- the substrate surface is smoothed by polishing such as rolling, skin pass, paper polishing, electrolytic polishing, electrolytic composite polishing, or the like, a method of applying organic and / or inorganic materials to the substrate surface, and a smooth film as an adhesive.
- the film may be smoothed by a method such as laminating or the like, or a method of attaching a smooth film by thermal lamination.
- the thickness of the substrate is preferably 10 mm or less from the viewpoint of facilitating the bending process, and more preferably 6 mm or less from the viewpoint of workability of the bending process.
- the reflective layer which the solar reflective plate of this invention comprises will not be specifically limited if it is a reflective layer containing a metal.
- the metal include aluminum (Al) and silver (Ag) having high reflectivity, and Al is preferable from an economical viewpoint.
- the content of the metal in the reflective layer is preferably 50% by mass or more, more preferably 80% by mass or more, and still more preferably 90% by mass or more from the viewpoint of improving the reflectance.
- the method for depositing the reflective layer on the substrate is not particularly limited.
- vapor deposition, sputtering, electroplating, hot dipping, Methods such as electroless plating can be applied.
- the thickness of the reflective layer is preferably 0.001 to 0.5 ⁇ m from the viewpoint of improvement in reflectivity and uniformity, and 0.01 to 0.00. More preferably, it is 2 ⁇ m.
- the thickness of the reflective layer is about 5 to 200 ⁇ m. From the viewpoint of improving the reflectance, the surface roughness of the plating can be reduced by rolling, skin pass, polishing or the like. It is preferable to make it low.
- a film or glass sheet obtained by evaporating or sputtering a metal such as Al or Ag can be used as the reflective layer.
- the reflective layer can be attached to the substrate with an adhesive or a heat laminate.
- the film include PET film, polyester film, polyethylene film, polypropylene film, polyolefin film, polyvinyl chloride film, polyvinylidene chloride film, acrylic resin film, polyvinyl alcohol film, polycarbonate film, and polystyrene film.
- the surface roughness of the film is not particularly limited, but is preferably smaller from the viewpoint of improving the reflectivity.
- the arithmetic average roughness (Ra) is preferably 0.2 ⁇ m or less, and 0 More preferably, it is 0.02 ⁇ m or less.
- the thickness of the film is not particularly limited, but is preferably 1 ⁇ m or more and more preferably 5 ⁇ m or more from the viewpoint of suppressing the influence of the surface roughness of the substrate and improving the reflectance.
- the thickness of the film is preferably 5000 ⁇ m or less and more preferably 500 ⁇ m or less from the economical viewpoint.
- the glass sheet is not particularly limited, but its surface roughness is preferably Ra of 0.2 ⁇ m or less, and more preferably 0.02 ⁇ m or less.
- the thickness of the glass sheet is not particularly limited, but is preferably 50 to 1000 ⁇ m, more preferably 100 to 500 ⁇ m, from the viewpoint of facilitating bending.
- the protective layer included in the solar light reflector of the present invention is a specific protective layer containing silicon (Si) and an organic substance.
- Si silicon
- an organic substance a glassy film mainly composed of an inorganic material
- silicone rubber or silicone resin it is a soft material, so that it is easily damaged and sand resistance is poor.
- the composition contains Si and an organic substance, the content of Si (hereinafter also referred to as “Si content”) becomes a specific value, and oxygen bonded to Si (The protective layer in which the number of O) (hereinafter also referred to as “the number of Si-bonded oxygen”) has a specific value can maintain the excellent reflectance of the reflective layer and can greatly improve sand resistance and weather resistance. I found out.
- the Si content in the protective layer is 10 to 60% by mass in terms of SiO 2 , preferably 15 to 50% by mass, and more preferably 20 to 40% by mass.
- the Si content in the protective layer can be quantified by fluorescent X-ray analysis or ICP-AES.
- the ICP-AES method can be analyzed by peeling or grinding the protective layer, but a portion from the surface layer to about 50% or more of the thickness may be analyzed and representative.
- the protective layer is a thin film, the reflective layer and the substrate may be mixed into the analysis sample. These (mixed reflective layer and substrate) are quantitatively analyzed and subtracted to reduce the Si content of the protective layer. It can be quantified.
- the dispersed (mixed) state of Si and organic matter may have a sea-island structure, but either Si or organic matter may form a portion corresponding to the island.
- the dispersion state of Si and organic matter is preferably a fine part corresponding to the island, specifically, the diameter of the part is preferably 100 nm or less, More preferably, it is 50 nm or less.
- Si and organic substances are preferably a complex or a hybrid that is chemically bonded at the molecular level for the reason of increasing transparency.
- Si bond oxygen number The number of Si-bonded oxygen in the protective layer is 1.5 to 3.2 on average, and preferably 1.7 to 2.7.
- Si bond oxygen number is in the above range, sand resistance and weather resistance are good. This is considered to be because the crosslinking proceeds appropriately and has an appropriate molecular structure.
- the average number of oxygen chemically bonded to one Si atom is a value confirmed by solid-state NMR (Dipolar Decoupling method), and can be measured using, for example, JNM-ECA series manufactured by JEOL. it can.
- a silicone compound (silicone resin) in which a silane compound containing an alkoxysilyl group, a silanol group, or the like is crosslinked (cured) to form a siloxane bond
- examples of the silane compound include monofunctional R 3 Si (OR) 1 , bifunctional R 2 Si (OR) 2 , trifunctional R 1 Si (OR) 3 , and tetrafunctional Si ( OR) 4 (in each formula, R represents a hydrogen atom or an organic group), and the number of Si-bonded oxygen described above can be adjusted by appropriately combining silane compounds having the respective functional group numbers.
- Tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane and tetraethoxysilane; Methyltrimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, phenyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, tri Fluoropropyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane,
- the organic substance in the protective layer is not particularly limited, and is derived from, for example, a functional group (for example, an alkyl group, a phenyl group, an epoxy group, a vinyl group, a methacryloyl group, an acryloyl group, etc.) included in the above-described silane compound.
- a functional group for example, an alkyl group, a phenyl group, an epoxy group, a vinyl group, a methacryloyl group, an acryloyl group, etc.
- an epoxy resin, an acrylic resin, a polyester resin, an olefin resin, or the like mixed or combined with the silane compound before crosslinking or the silicone resin after crosslinking may be used.
- when using such resin as an organic substance it can be hardened
- organic substance in the protective layer examples include organic fillers, resin stabilizers, and the like from the viewpoint of improving handling properties such as slipperiness and improving film hardness.
- organic filler examples include polystyrene and polyacrylate. These may be used alone or in combination of two or more.
- resin stabilizer include hindered amine light stabilizers; benzotriazole ultraviolet absorbers; phenol-based, phosphorus-based, and sulfur-based antioxidants; Or two or more of them may be used in combination.
- the said protective layer may contain other components other than Si and organic substance, for example, may contain the inorganic filler from a viewpoint of handling property improvement, such as slipperiness
- the inorganic filler include, for example, titanium oxide, calcium carbonate, zirconium oxide, alumina, magnesium oxide, zinc oxide, barium sulfate, calcium phosphate, etc., and these may be used alone. Two or more kinds may be used in combination.
- the content is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, but is preferably about 15% by mass or less in the protective layer. .
- the elastic modulus of the protective layer is preferably from 0.10 to 15 GPa, more preferably from 0.5 to 10 GPa, because the sand resistance becomes better.
- the elastic modulus can be measured using, for example, a picodenter HM500 manufactured by Fischer Instruments.
- the surface shape of the protective layer is not particularly limited, but is preferably smooth from the viewpoint of the light collection rate.
- the surface roughness of the protective layer is preferably 0.10 ⁇ m or less in terms of arithmetic average roughness (Ra) from the reason that diffuse reflection components are reduced and the regular reflectance can be maintained higher. Ra can be measured based on JIS B0601 (2001).
- the surface roughness of the protective layer can be adjusted to some extent by controlling the surface shape of the substrate or the reflective layer, in order to reduce the surface roughness of the protective layer. It is effective to reduce the surface roughness of the substrate and the reflective layer.
- the surface roughness of the protective layer can also be adjusted by methods such as reducing the viscosity of the coating solution for forming the protective layer or increasing the time until curing. Furthermore, a method of diluting with a solvent such as acetone, toluene, ethyl ether, methyl cellosolve, cellosolve, butyl cellosolve (ethylene glycol monobutyl ether), ethanol, isopropyl alcohol, propylene glycol 1-monomethyl ether 2-acetate, or water is also effective. In this case, the solid content concentration is preferably about 0.5 to 50% by mass.
- the thickness of the protective layer is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 20 ⁇ m, more preferably 0.01 to 10 ⁇ m, from the balance between reflectance and protection, A thickness of 0.1 to 5 ⁇ m is particularly preferable.
- the intermediate layer contains at least one selected from the group consisting of a silane coupling agent, a titanium coupling agent, a zirconium coupling agent, and an organic resin.
- the film thickness of the intermediate layer is preferably a monomolecular layer level (several angstroms) to about 0.5 ⁇ m when a silane coupling agent, a titanium coupling agent, or a zirconium coupling agent is used, and an organic resin is used. In such a case, about 0.1 to 5 ⁇ m is preferable.
- silane coupling agent examples include alkoxysilanes having functional groups such as vinyl group, epoxy group, styryl group, methacryloyl group, acryloyl group, amino group, ureido group, mercapto group, sulfide group, and isocyanate group.
- titanium coupling agent examples include titanium tetraisopropoxide, titanium tetranormal butoxide, titanium butoxide dimer, titanium tetra-2-ethylhexoxide, and the like.
- zirconium coupling agent examples include zirconium acetate, zirconium carbonate ammonium, zirconium fluoride and the like.
- a silane coupling agent is preferable because the compatibility with the protective layer is improved, the weather resistance is improved, and the excellent reflectance of the reflective layer can be maintained higher.
- the intermediate layer may be regarded as a part of the protective layer, and the SiO 2 equivalent amount of the silane coupling agent is added to the Si content of the protective layer. be able to.
- the organic resin for example, a vinyl resin, a vinyl acetate resin, an acrylic resin, a modified olefin resin, a polyester resin, a polycarbonate resin, and the like having excellent transparency and light resistance can be applied.
- the solar light reflector of the present invention improves the smoothness of the reflective layer and improves the reflectance, so that the underlayer composed of an organic material and / or an inorganic material is provided between the substrate and the reflective layer. It is preferable to provide at least one layer.
- the base layer composed of the organic material include PET film, polyester film, polyethylene film, polypropylene film, polyolefin film, polyvinyl chloride film, polyvinylidene chloride film, acrylic resin film, and polyvinyl alcohol.
- Mainly resin such as film, polycarbonate film, polystyrene film, polyacrylonitrile film, ethylene vinyl acetate copolymer film, ethylene-vinyl alcohol copolymer film, ethylene-methacrylic acid copolymer film, nylon film, ionomer film, silicone film
- the base layer composed of the inorganic material include a glass sheet, a glass coat, and a metal plating such as nickel and zinc.
- Examples 1 to 71, Comparative Examples 1 to 16 On the substrates shown in the following Tables 1 to 3, the underlayer, the reflective layer, the intermediate layer and the protective layer shown in the following Tables 1 to 3 were formed by the following method to produce a solar reflective plate. In Tables 1 to 3 below, the part indicated by “-” indicates that the corresponding item is not provided (not processed). In addition, the substrates shown in Tables 1 to 3 below are specifically the following substrates, and when a stainless steel plate, a cold-rolled steel plate, a hot-dip galvanized steel plate, or an electrogalvanized steel plate is used as the substrate. The surface of the substrate on which the reflective layer is formed was subjected to skin pass finishing.
- Stainless steel plate SUS430 (plate thickness 0.1 mm) ⁇ Cold rolled steel plate: SPCC (plate thickness 0.35mm) ⁇ Plastic substrate: PVC (plate thickness 5mm) ⁇ Ceramic substrate: Fiber reinforced cement board [Flexible board (plate thickness: 5 mm, manufactured by Mitsubishi Materials Corporation)] ⁇ Glass substrate: Float plate glass (plate thickness 5 mm, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) -Hot dip galvanized steel sheet (thickness 0.30 mm, double-sided plating, coating amount per side: 100 g / m 2 ) ⁇ Electrogalvanized steel sheet (plate thickness: 0.45 mm, double-sided plating, coating amount per side: 20 g / m 2 )
- the underlayer was formed by adhering to the substrate using an adhesive.
- the PET film of the underlayer has an arithmetic average roughness (Ra) of 0.1 ⁇ m, and the thicknesses shown in Tables 1 to 3 below (thickness not shown in Tables 1 to 3 below is 50 ⁇ m). I used one.
- a glass sheet for the underlayer used in Example 50 AN100 (plate thickness 0.5 mm) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. was used.
- a glass powder for low temperature sealing (BAS115, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) baked at 500 ° C. for 30 minutes to a thickness of 100 ⁇ m was used.
- the reflective layer was formed by vapor deposition of Al or Ag shown in Tables 1 to 3 on the underlayer.
- dissolving Al was plated on the base layer so that it might be set to 100 micrometers thickness, it mirror-polished and formed by making it 80 micrometers thickness.
- the thickness of the reflective layer which is not described in the following Tables 1 to 3, was 0.1 ⁇ m.
- the intermediate layer is formed by applying 10 g / m 2 of a 0.5% by mass aqueous solution in which the silane coupling agent and the like shown in Tables 1 to 3 below are dissolved on the reflective layer and drying at 110 ° C. for 5 minutes. It was.
- the thickness of each intermediate layer is as shown in Tables 1 to 3 below.
- 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane was used as the silane coupling agent
- titanium tetraisopropoxide was used as the titanium coupling agent
- ammonium zirconium carbonate was used as the zirconium coupling agent.
- silane coupling agent marked with # 3-aminopropyltrimethoxysilane was used.
- the protective layer is a coating solution (solid content concentration) obtained by mixing a compounding agent shown in Table 4 below and a curing agent shown in Table 5 below with a solvent (ethylene glycol monobutyl ether) so as to have a mass ratio shown in Tables 1 to 3 below. 10 mass%) was coated on the reflective layer (intermediate layer if an intermediate layer was provided) using a bar coater, and formed by heating and drying under the curing conditions shown in Tables 1 to 3 below.
- the silicone rubber RTV rubber KE-1842, curing condition: 120 ° C. ⁇ 1 hr shown in Table 1 below
- a protective layer was formed using silicate LSS45 (manufactured by Nissan Chemical Industries).
- the Si content in terms of SiO 2 was quantified by alkali melting / ICP-AES method after the protective layer was peeled off or scraped from the surface layer.
- the number of Si-bonded oxygen was calculated from the chemical shift of solid-state NMR (JNM-ECA series, manufactured by JEOL). These results are shown in Tables 1 to 3 below together with measurement results of elastic modulus, thickness and arithmetic average roughness (Ra).
- Examples 14 to 21, 24 to 31, 33 to 33 in which a stainless steel plate, a cold rolled steel plate, a hot dip galvanized steel plate or an electrogalvanized steel plate was used as the substrate and an intermediate layer was provided between the reflective layer and the protective layer. It was found that the sunlight reflecting plates prepared in 47, 49 to 50 and 61 to 71 tend to have more improved sand resistance and weather resistance (particularly weather resistance).
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Abstract
Description
金属薄膜をガラス基板の表面に蒸着した場合、比較的高い反射率を得ることができるが、太陽熱発電の反射板(太陽光反射板)として使用する場合には、必然的に屋外での使用となるため、耐砂性、耐候性、耐衝撃性、軽量化などの多くの課題があった。
また、特許文献2には、「アルミニウム、鋼板、ステンレスなどの金属、合金またはプラスチックなどの適宜な材料で形成された基材4、この基材4上に被着されたアルミニウム、銀などで形成された金属反射膜5、この金属反射膜5の表面に被着されたたとえばSiO、SiO2のようなガラス質膜で形成された透明性無機質保護膜6を含んで形成されているもの」が提案されている(2頁右上欄参照)。
更に、特許文献3には、「反射性表面を有する金属基材上に、脱アルカリ金属珪酸塩からなる被膜と該被膜上に直接重ねて被着したる樹脂被膜とを形成要素とする積層状保護被膜を設けた反射体」が提案されている(特許請求の範囲1)。
すなわち、特許文献1および2に記載された反射板は、無機主体の被膜を有しているため耐候性には優れるが、砂漠地帯など砂塵の飛来する地帯に置かれることが多い太陽光反射板として使用すると、飛来する砂に対する耐砂性が不十分であることが分かった。
また、特許文献3に記載された反射板は、最表層が樹脂被膜であるため、耐砂性が大きく劣ることが分かった。
そこで、本発明は、反射層の優れた反射率を維持し、耐砂性および耐候性に優れた太陽光反射板を提供することを課題とする。
すなわち、本発明は、以下の(1)~(5)を提供する。
上記保護層が、ケイ素および有機物を含有し、ケイ素をSiO2換算で10~60質量%含み、ケイ素に化学結合している酸素の数が平均で1.5~3.2である太陽光反射板。
次に、本発明の太陽光反射板の全体の構成について、図面を用いて説明する。
また、図1(B)に示す通り、本発明の太陽光反射板10は、反射層2と保護層3との間に、中間層4を有していてもよい。
更に、図1(C)に示す通り、基板1と反射層2との間に、下地層5を有していてもよい。
なお、図1に示す太陽光反射板10は平面形状のものであるが、本発明の太陽光反射板は、平面形状に限定されず、トラフ状(樋状)、放物線状に湾曲した形状であってもよい。
次に、本発明の太陽光反射板の各構成について、材料や形成方法等を説明する。
本発明の太陽光反射板が具備する基板は特に限定されず、例えば、鋼板、プラスチック板、セラミックス板、ガラス板等の基板を用いることができる。
これらのうち、好適に用いることができる鋼板としては、通常の鋼板であれば特に限定されないが、裏面やせん断面の耐食性に優れる理由からステンレス鋼板が好ましく、経済性の観点や塗装等により耐食性を改善できる理由から冷延鋼板や亜鉛等のめっき鋼板が好ましい。
上記基板表面の平滑化は、圧延、スキンパス、ペーパー研磨、電解研磨、電解複合研磨等の研磨による平滑化や、上記基板表面に、有機物および/または無機物の塗装を施す方法、平滑フィルムを接着剤等でラミネートする方法、平滑フィルムを熱ラミネートで貼り付ける方法等によって平滑化してもよい。
本発明の太陽光反射板が具備する反射層は、金属を含有する反射層であれば特に限定されない。
上記金属としては、具体的には、例えば、反射率の高いアルミニウム(Al)、銀(Ag)等が挙げられ、経済的な観点から、Alが好ましい。
上記反射層における金属の含有量は、反射率向上の観点から、50質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましい。
ここで、蒸着法またはスパッタ法を適用した場合、上記反射層の膜厚は、反射率向上および均一性の観点から、0.001~0.5μmであるのが好ましく、0.01~0.2μmであるのがより好ましい。
また、電気めっき法または溶融めっき法を適用した場合、上記反射層の膜厚は、5~200μm程度となるが、反射率向上の観点から、圧延、スキンパス、研磨等によりめっきの表面粗度を低くすることが好ましい。
上記フィルムとしては、具体的には、例えば、PETフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリオレフィンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、アクリル樹脂フィルム、ポリビニルアルコールフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、エチレン酢酸ビニル共重合体フィルム、エチレン-ビニルアルコール共重合体フィルム、エチレン-メタクリル酸共重合体フィルム、ナイロンフィルム、アイオノマーフィルム、シリコーンフィルム等の樹脂主体のフィルム等が挙げられる。
ここで、上記フィルムの表面粗度は特に限定されないが、反射率向上の観点から小さい方が望ましく、具体的には、算術平均粗さ(Ra)で0.2μm以下であるのが好ましく、0.02μm以下であるのがより好ましい。
また、上記フィルムの厚さは特に限定されないが、上記基板の表面粗度の影響を抑制し、反射率を向上させる観点から1μm以上であるのが好ましく、5μm以上であるのがより好ましい。同様に、上記フィルムの厚さは、経済的な観点から、5000μm以下であるのが好ましく、500μm以下であるのがより好ましい。
一方、ガラスシートは特に限定されないが、その表面粗度としては、Raで0.2μm以下であるのが好ましく、0.02μm以下であるのがより好ましい。
また、ガラスシートの厚みも特に限定されないが、湾曲加工を容易にする観点から、50~1000μmであるのが好ましく、100~500μmであるのがより好ましい。
本発明の太陽光反射板が具備する保護層は、ケイ素(Si)および有機物を含有する特定の保護層である。
ここで、保護層として無機物主体のガラス質皮膜を用いると、硬い素材であるため傷付き難いと考えられたが、材料としては脆いため、飛び砂によるミクロな傷に対しては却って弱く、透明性が低下しやすいことが分かった。
また、保護層としてシリコーンゴムやシリコーンレジンを用いると、柔らかい素材であるため傷が入りやすく、耐砂性が劣るものであった。
そこで、本発明者らが鋭意研究した結果、Siと有機物とを含有し、Siの含有量(以下、「Si含有量」ともいう。)が特定の値となり、かつ、Siに結合する酸素(O)の数(以下、「Si結合酸素数」ともいう。)が特定の値となる保護層が、上記反射層の優れた反射率を維持し、耐砂性および耐候性を大幅に改善できることを知見した。
上記保護層におけるSiの含有量は、SiO2換算で10~60質量%であり、15~50質量%であるのが好ましく、20~40質量%であるのがより好ましい。
Si含有量が上記範囲であると、耐砂性および耐候性が良好となる。これは、Siに由来する硬さと有機物に由来する柔軟性のバランスに優れるためと考えられる。
ここで、保護層におけるSi含有量は、蛍光X線分析法やICP-AES法で定量することができる。なお、ICP-AES法では、保護層を剥離または研削して分析する方法が可能であるが、表層から厚みの50%程度以上までの部位を分析して代表としてよい。また、保護層が薄膜の場合、反射層や基板が分析試料に混入する場合があるが、これら(混入した反射層や基板)を分析で定量し、差し引くことで、保護層のSi含有量を定量することができる。
また、耐砂性がより良好となる理由から、Siおよび有機物の分散状態は、島に相当する部分が細かい方が好ましく、具体的には、当該部分の直径が100nm以下であるのが好ましく、50nm以下であるのがより好ましい。
更に、透明性が高くなる理由から、Siおよび有機物は、分子レベルで化学結合した複合体やハイブリッド体であるのが好ましい。
上記保護層におけるSi結合酸素数は、平均で1.5~3.2であり、1.7~2.7であるのが好ましい。
Si結合酸素数が上記範囲であると、耐砂性および耐候性が良好となる。これは、架橋が好適に進行し、適度な分子構造になっているためであると考えられる。
ここで、1つのSi原子に化学結合している酸素の平均数は、固体NMR(Dipolar Decoupling法)で確認した値をいい、例えば、日本電子製のJNM-ECAシリーズを用いて測定することができる。
上記シラン化合物としては、例えば、1官能性のR3Si(OR)1、2官能性のR2Si(OR)2、3官能性のR1Si(OR)3、4官能性のSi(OR)4(各式中、Rは水素原子または有機基を表す。)が挙げられ、各官能基数のシラン化合物を適宜組み合わせて用いることにより、上述したSi結合酸素数を調整することができる。
テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランなどのテトラアルコキシシラン類;
メチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、p-スチリルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-ウレイドプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどのトリアルコキシシラン類;
ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシランなどのジアルコキシシラン類;
メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、トリメチルシリルクルロライド、トリエチルシリルクロライドなどのクロロシラン類;
ヘキサメチルジシラザンなどのシラザン類;等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、有機物として、このような樹脂を用いる場合は、必要に応じて、加熱ないし紫外線により硬化させることができる。
上記有機フィラーとしては、具体的には、例えば、ポリスチレン、ポリアクリレート等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記樹脂安定剤としては、具体的には、例えば、ヒンダードアミン系光安定剤;ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤;フェノール系、リン系、イオウ系の酸化防止剤;等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記無機フィラーとしては、具体的には、例えば、酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化ジルコニウム、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、硫酸バリウム、リン酸カルシウム等が挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、Siおよび有機物以外の他の成分を含有する場合、その含有量は、本発明の効果を損なわない範囲であれば特に限定されないが、保護層中に15質量%程度以下とすることが好ましい。
ここで、弾性率は、例えば、フィッシャー・インストルメンツ社製のピコデンターHM500を用いて測定することができる。
上記保護層の表面粗度は、拡散する反射成分が減り、正反射率をより高く維持できる理由から、算術平均粗さ(Ra)で0.10μm以下であるのが好ましい。なお、Raは、JIS B0601(2001)に基づいて測定することができる。
ここで、上記保護層の表面粗度は、上記基板や上記反射層の表面形状を制御することで、ある程度調整することが可能であるため、上記保護層の表面粗度を低くするためには、上記基板や上記反射層の表面粗度を低くしておくことが有効である。
また、上記保護層の表面粗度は、上記保護層を形成する塗布液を低粘度にすることや、硬化までの時間を長くする等の方法でも調整することができる。
更に、アセトン、トルエン、エチルエーテル、メチルセロソルブ、セロソルブ、ブチルセロソルブ(エチレングリコールモノブチルエーテル)、エタノール、イソプロピルアルコール、プロピレングリコール1-モノメチルエーテル2-アセテート、水といった溶剤で希釈塗装する方法も有効である。なお、その際の固形分濃度としては、0.5~50質量%程度であるのが好ましい。
本発明の太陽光反射板は、上記保護層の密着性を改善し、耐候性がより良好となる理由から、上記反射層と上記保護層との間に中間層を設けるのが好ましい。
上記中間層は、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、ジルコニウムカップリング剤および有機樹脂からなる群から選択される少なくとも1種を含有するものである。
また、上記中間層の膜厚は、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、ジルコニウムカップリング剤を用いた場合には単分子層レベル(数オングストローム)~0.5μm程度が好ましく、有機樹脂を用いた場合には0.1~5μm程度が好ましい。
上記チタンカップリング剤としては、例えば、チタンテトライソプロポキシド、チタンテトラノルマルブトキシド、チタンブトキシドダイマー、チタンテトラ-2-エチルヘキソキシド等が挙げられる。
上記ジルコニウムカップリング剤としては、例えば、酢酸ジルコニウム、炭酸ジルコニウムアンモニウム、フッ化ジルコニウム等が挙げられる。
これらのうち、上記保護層との相性が良好となり、耐候性が改善され、上記反射層の優れた反射率をより高く維持することができる理由から、シランカップリング剤であるのが好ましい。
なお、上記中間層としてシランカップリング剤を用いた場合は、上記中間層は上記保護層の一部とみなしてよく、シランカップリング剤のSiO2換算量は上記保護層のSi含有量に加えることができる。
本発明の太陽光反射板は、反射層の平滑性を改善し、反射率を向上させる理由から、上記基板と上記反射層との間に、有機材料および/または無機材料から構成される下地層を少なくとも1層設けるのが好ましい。
上記有機材料から構成される下地層としては、具体的には、例えば、PETフィルム、ポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリオレフィンフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、アクリル樹脂フィルム、ポリビニルアルコールフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリスチレンフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、エチレン酢酸ビニル共重合体フィルム、エチレン-ビニルアルコール共重合体フィルム、エチレン-メタクリル酸共重合体フィルム、ナイロンフィルム、アイオノマーフィルム、シリコーンフィルムなどの樹脂主体のフィルム等が挙げられる。
上記無機材料から構成される下地層としては、具体的には、例えば、ガラスシート、ガラスコート;ニッケルや亜鉛などの金属めっき;等が挙げられる。
下記表1~表3に示す基板に対して、下記表1~表3に示す下地層、反射層、中間層および保護層を以下に示す方法により形成し、太陽光反射板を作製した。
なお、下記表1~表3中、「-」で示される箇所は、該当項目を設けていない(処理していない)ことを示す。また、下記表1~表3に示す基板は、具体的には以下の基板を使用し、基板としてステンレス鋼板、冷延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板のいずれかを用いた場合は、反射層を形成する基板表面に、スキンパス仕上げを施した。
(基板)
・ステンレス鋼板:SUS430(板厚0.1mm)
・冷延鋼板:SPCC(板厚0.35mm)
・プラスチック基板:塩ビ(板厚5mm)
・セラミック基板:繊維強化セメント板〔フレキシブルボード(板厚5mm、三菱マテリアル社製)〕
・ガラス基板:フロート板ガラス(板厚5mm、旭硝子社製)
・溶融亜鉛めっき鋼板(板厚0.30mm、両面めっき、片面当たりめっき付着量:100g/m2)
・電気亜鉛めっき鋼板(板厚0.45mm、両面めっき、片面当たりめっき付着量:20g/m2)
下地層は、基板に対して接着剤を用いて貼り付けて形成させた。
ここで、下地層のPETフィルムとしては、算術平均粗さ(Ra)が0.1μmであり、下記表1~表3に示す厚み(下記表1~表3に記載がないものは厚み50μm)のものを使用した。
また、実施例50で用いた下地層のガラスシートとしては、旭硝子社製のAN100(板厚0.5mm)を使用した。
また、実施例54で用いた下地層のガラスコートとしては、低温シール用粉末ガラス(BAS115、旭硝子社製)を500℃で30分焼成し、100μm厚にしたものを使用した。
反射層は、下記表1~表3に示すAlまたはAgを下地層の上に蒸着により成膜させた。なお、実施例60については、溶融したAlを100μm厚となるように下地層の上にめっきした後、鏡面研磨を施し、80μm厚にすることにより形成させた。
ここで、反射層の厚みは、下記表1~表3中に記載がないものは0.1μmであった。
中間層は、下記表1~表3に示すシランカップリング剤等を溶解させた0.5質量%水溶液を反射層の上に10g/m2塗布し、110℃で5分間乾燥して形成させた。なお、各中間層の厚みは下記表1~表3に示す通りである。
ここで、シランカップリング剤としては3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランを使用し、チタンカップリング剤としてはチタンテトライソプロポキシドを使用し、ジルコニウムカップリング剤としては炭酸ジルコニウムアンモニウムを使用した。
なお、#を付したシランカップリング剤については、3-アミノプロピルトリメトキシシランを使用した。
保護層は、下記表4に示す配合剤および下記表5に示す硬化剤を下記表1~表3に示す質量割合となるように溶媒(エチレングリコールモノブチルエーテル)に混合した塗布液(固形分濃度10質量%)を反射層(中間層を設けた場合は中間層)の上にバーコーターを用いて塗布し、下記表1~表3に示す硬化条件で加熱乾燥して形成させた。なお、比較例10~14については、下記表4に示す配合剤および下記表5に示す硬化剤を用いず、下記表1に示すシリコーンゴム(RTVゴム KE-1842、硬化条件:120℃×1hr、厚み1μm、信越化学工業社製)、シリコーンレジン(KR-300、硬化条件:250℃×1hr、厚み1μm、信越化学工業社製)、SiO2蒸着膜、ホウ珪酸ガラス、金属珪酸塩(リチウムシリケート LSS45、日産化学工業製)を用いて、保護層を形成させた。
ここで、形成した保護層に関して、Si含有量(SiO2換算)は、保護層を剥離または表層から削り取り、アルカリ融解/ICP-AES法にて定量した。Si結合酸素数は、固体NMR(JNM-ECAシリーズ、日本電子製)のケミカルシフトから算出した。これらの結果を弾性率、厚みおよび算術平均粗さ(Ra)の測定結果とともに下記表1~表3に示す。
分光光度計(UV-3100PC、島津製作所社製)を用いて、波長300~2500nmにおける正反射率を測定し、JIS K5602(2008)に基づく重価係数をかけた日照反射率として評価した。70%以上を合格とした。
JIS H8503(1989)に基づき、試験面に炭化珪素を2kg落下させた場合の正反射率の低下率で評価した。
(判定基準)
◎:5%以下(合格)
○:5%超え~10%以下(合格)
△:10超え~30%以下(不合格)
×:30%超え(不合格)
JIS D0205(1987)に基づき、サンシャインウェザーテストを1000時間行なった場合の正反射率の低下率で評価した。
(判定基準)
◎:5%以下(合格)
○:5%超え~10%以下(合格)
△:10超え~30%以下(不合格)
×:30%超え(不合格)
一方、Si含有量(SiO2換算)およびSi結合酸素数いずれも所定の範囲内となる保護層を用いると、反射層の優れた反射率を維持し、耐砂性および耐候性も良好となることが分かった(実施例1~71)。
特に、基板としてステンレス鋼板、冷延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板または電気亜鉛めっき鋼板を使用し、反射層と保護層との間に中間層を設けた実施例14~21、24~31、33~47、49~50、61~71で作製した太陽光反射板は、耐砂性および耐候性(特に耐候性)がより向上する傾向があることが分かった。
2 反射層
3 保護層
4 中間層
5 下地層
10 太陽光反射板
Claims (5)
- 基板と、前記基板上に設けられる反射層と、前記反射層上に設けられる保護層とを有する太陽光反射板であって、
前記保護層が、ケイ素および有機物を含有し、ケイ素をSiO2換算で10~60質量%含み、ケイ素に化学結合している酸素の数が平均で1.5~3.2である太陽光反射板。 - 前記保護層の弾性率が、0.1~15GPaである請求項1に記載の太陽光反射板。
- 前記反射層が、アルミニウムおよび/または銀を含有する請求項1または2に記載の太陽光反射板。
- 前記反射層と前記保護層との間に、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、ジルコニウムカップリング剤および有機樹脂からなる群から選択される少なくとも1種を含有する中間層を有する請求項1~3のいずれかに記載の太陽光反射板。
- 前記基板と前記反射層との間に、有機材料および/または無機材料から構成される下地層を少なくとも1層有する請求項1~4のいずれかに記載の太陽光反射板。
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