JP4647342B2 - 太陽光反射性能を有するシート - Google Patents

Description

本発明は、テント、タープなどのようなシート状の構造体に使用した際に、該構造体の内側に置いた物体の太陽光による温度上昇を効果的に抑えることができ、しかも該シート表面の温度上昇に伴うシートの劣化を防止することができる太陽光反射性能を有するシートに関する。

従来、テントなどに使用される材料は、ターポリンと呼ばれ、ポリエステルの編物、織物等の繊維基材の両面をポリ塩化ビニルやゴムで被覆した構成のものが一般的である。
このような構成からなるターポリンは、遮熱性の面では決して良いものではなく、特に半恒久的に使用されるテント倉庫などでは、夏季の日中の倉庫内温度の上昇が激しく、倉庫内の製品はもとより、作業者にとって快適なものではない。
さらには、有事の際に使用される軍事用テントや災害時に使用される仮設のテントなども同様にテント内の温度上昇は大きな問題である。

また、従来からトラックの幌として、同様のターポリンや、帆布等に樹脂を
含浸したものなどが使用されているが、上記のテントと同様に真夏の日中にはトラック荷台内の温度上昇は大きな問題であり、運送する荷物に制限がある。

ところで、太陽光を反射するシートを提供する技術は、古くから行われており、
例えば、アルミニウムをポリエステルフイルム表面に蒸着したものを積層させるもの（特開２０００−７１８５８号公報−特許文献１）、プラスチック樹脂にアルミニウム粉末を特定量含有させたシート（特開平８−８１５６７号公報−特許文献２）、熱可塑性樹脂フィルムに特殊顔料を２種以上混合して成形される遮熱性カラーフィルム（特開２００２−１２６７９号公報−特許文献３）などが知られている。

しかし、アルミニウムをポリエステルフイルム表面に蒸着したものをポリエチレン発泡体とラミネートした構造のものは、簡易型のクーラーボックスなどに応用されているが、表面の摩耗強度も悪いため、長期の使用には適さないばかりか、テント用シート材料としては強度、厚みの問題で好適ではない。
また、特許文献１や２に記載のようなシートは、アルミニウム蒸着フイルムや、アルミニウム粉末含有シートが、光線を吸収することによってフィルムやシート自体が高温に加熱され、これらのフィルムやシートからなる構造体内部に直接太陽光はとどかないものの、熱伝播による間接的な加熱が考えられ、さらにフィルムやシート自体の劣化も懸念される
しかも、これらのフィルムやシートは、表面に、アルミが多く含有された層があるために、眩しいうえ、表面への印刷等にも適していない。

さらに、特許文献３に記載のようなシート、フィルムは、遮熱性能に優れた高価な顔料を使用しなくてはならないばかりか、このような高価な顔料に比べ、一般の低廉な白色酸化チタン顔料が反射性能に優れる場合もある。しかも、該フイルムは、表面の温度は低く保つことができるものの、フィルム全体としては光の透過量が多く、従って該フィルムを使用した構造体の内部に置かれた物体を直接加熱することとなり、この物体の温度は高くなる傾向にある。

シートに遮熱性を付与する方法として、他には、遮熱効果を有する塗料を該シート表面に塗布する方法も考えられるが、この塗料自体が、一般の塗料に比して高価であるうえ、テント等の構造体を作成した後に一定の性能を発揮するように塗料を塗布する必要があり、例えば、塗料を何度も重ね塗りして厚くする作業を余儀なくされるなどのように、非常に手間がかかるという問題がある。
特開２０００−７１８５８号公報 特開平８−８１５６７号公報 特開２００２−１２６７９号公報

本発明は、以上の諸点を考慮し、これまで提案されている遮熱性のフィルムやシート（以下、これらを纏めてシートと記す）の種々の問題点を解決したものであって、優れた太陽光反射性能を有するとともに、シート自体の昇温を解消してシートの劣化を防止し、長期間に渡って優れた太陽光反射性能を安定して維持することができるシートを提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、少なくとも２種類の粒径の異なる酸化チタン粒子を配合した合成樹脂からなる太陽光反射性能を有するシートであって、
２種類の粒径の異なる酸化チタン粒子をそれぞれ酸化チタンＡ、酸化チタンＢとし、酸化チタンＡの重量平均粒径がφ＝０．１５〜０．３５μｍ、重量平均粒径における標準偏差がρ＝０．１以下であって、酸化チタンＢの重量平均粒径がφ＝０．７〜１．３μｍ、重量平均粒径における標準偏差がρ＝０．２以上であり、
酸化チタンＡと酸化チタンＢとの配合比（重量比）は３：１〜１０：１であって、酸化チタンＡと酸化チタンＢとの合計添加量が、合成樹脂１００重量部に対して、１０〜３０重量部であり、
７５μｍ〜５００μｍの厚みを有し、波長５００〜１５００ｎｍの全波長領域にわたって反射率が７５％以上であることを特徴とする太陽光反射性能を有するシートを要旨とする。
このとき、シートは、ポリ塩化ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂から選ばれる少なくとも１つの樹脂を含むことが好ましい。

本発明のシートは、波長５００〜１５００ｎｍの全波長領域にわたって反射率を７５％以上、吸収率が１０％以下、好ましくは、波長７００〜１５００ｎｍの反射率を８０％以上、吸収率を５％以下とすることによって、太陽光の中でも特に発熱に寄与する光を効率的に反射させるものであり、このシートによる構造体の内部の光による温度上昇を防止すると共に、シート自体の過度の加熱をも抑えるものである。

上記の反射・吸収特性を得るために、本発明では、少なくとも２種類の粒径の異なる酸化チタン微粒子を使用する。
本発明者らの検討によれば、酸化チタン微粒子の粒径をコントロールすることにより、波長の違った光を有効に反射することが可能であり、比較的単分散であって、かつ平均粒子径φ＝０．２５μｍ程度の小さめの粒子は、４００〜８００ｎｍ程度の可視光に近い領域の光を有効に反射し、一方、比較的粒度分布が広く、かつ平均粒子径φ＝１．０μｍ程度の大きめの粒子は、８００〜１５００ｎｍ程度の近赤外領域の波長の光を特に有効に反射することを確認している。

本発明は、少なくとも上記の２種類の粒子径、粒度分布の異なる酸化チタン微粒子、具体的には、平均粒子径φ＝０．１５〜０．３５μｍの小さめの酸化チタンＡと、平均粒子径φ＝０．７〜１．３μｍの大きめの酸化チタンＢを、シートの母体となる合成樹脂に配合することにより、それぞれ単独で配合する場合に比べ、太陽光の広範囲の波長において優れた反射性能を発現するシートを得るものである。
上記酸化チタンＡの粒度分布は、重量平均粒径における標準偏差がρ＝０．１以下であり、上記酸化チタンＢのそれは、同標準偏差がρ＝０．２以上であることが、上記の作用を効果的に発現する上で好ましい。

酸化チタン微粒子Ａ、酸化チタン微粒子Ｂの配合割合は、大きめの酸化チタン微粒子Ｂの量に比べて小さめの酸化チタン微粒子Ａが少なすぎれば、大きめの酸化チタン微粒子Ｂ単独配合の場合と同程度の反射性能しか得ることができず、酸化チタン微粒子Ａが多すぎれば酸化チタン微粒子Ａ単独配合の場合と同程度の反射性能しか得ることができない。
したがって、本発明では、酸化チタン微粒子Ａ：酸化チタン微粒子Ｂを配合比（重量比）で３：１〜１０：１とする。

上記の配合割合での酸化チタン微粒子Ａと酸化チタン微粒子Ｂとの合計添加量は、少なすぎれば、目的とする太陽光反射性能を得ることができず、多すぎても、この効果は飽和するのみならず、シートへの成形性に問題が生じる傾向があるため、本発明では、合成樹脂１００重量部に対し、１０〜３０重量部、好ましくは１０〜２０重量部とする。

なお、本発明では、上記の酸化チタン微粒子Ａ，Ｂとしては、一般的なルチル型を用いる。

また、上記の少なくとも２種類の酸化チタン微粒子Ａ，Ｂを配合する合成樹脂は、ポリ塩化ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂またはウレタン系樹脂の群から選ばれる少なくとも１つの樹脂が用いられる。
これらの樹脂の中でも、常温で流動性を示す液状（＝ペースト状、溶剤溶解型、水分散型、オリゴマー反応硬化型）となるポリ塩化ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂が特に好適に使用され、特に、シートの加工性（縫製性、ウエルダー加工性）、耐候性の点でポリ塩化ビニル系樹脂が最も適している。

なお、上記のポリ塩化ビニル系樹脂としては、ポリ塩化ビニルモノマーの単独重合体、ポリ塩化ビニルモノマーと酢酸ビニルモノマー、アクリロニトリルモノマーなどのポリ塩化ビニルモノマーと共重合可能なモノマーとの共重合体が使用でき、可塑剤を配合した際にペースト状のプラスチゾル状態を呈するエマルジョン重合法（乳化重合法）によるものが特に好適に使用され、他にマイクロサスペンジョン重合法、ソープフリーエマルジョン重合法、サスペンジョン重合法（懸濁重合法）などにより重合されたものも好適に使用される。

また、上記のウレタン樹脂は、溶液重合されたポリウレタン系樹脂が使用でき、溶剤を混合することにより常温で液状となるものが好ましく、必要に応じて架橋剤、硬化剤を配合することにより、シートとしての物性の向上が可能である。

本発明のシートは、以上の合成樹脂に、上記した少なくとも２種類の酸化チタンＡ，Ｂを配合し、これを各種の手法でシート状に形成したものであり、シートの厚みは、薄すぎれば、目的とする太陽光の反射性能を得ることができず、厚すぎてもこの効果は飽和するのみならず、重量が増加して取扱性が低下するため、７５μｍ〜５００μｍとする。

また、本発明では、上記の配合に、必要に応じて、各種の添加剤を配合することができる。
例えば、シート母体としてポリ塩化ビニル樹脂を使用する場合は、通常の可塑剤や安定剤、ヒンダートアミン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾチアゾール系化合物などの紫外線吸収剤、酸化防止剤を配合することもでき、加工性を向上させるために、減粘剤、増粘剤などの各種添加剤を加えることもできる。
また、必要に応じて炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、ガラスバルーン、シラスバルーン、ガラスビーズ等の充填材を配合することもできる。

上記の各成分の混合は、各成分を計量の上、デイゾルバーミキサーなどの混合攪拌機で均質混合させることにより実施される。
必要に応じて、未分散物を取り除く目的で濾過することも、気泡を取り除くために減圧脱泡することもできる。

本発明におけるシートの成形方法としては、各種の方法が採択できるが、母体樹脂としてポリ塩化ビニル系樹脂ペーストプラスチゾルを用いる場合、離型性を有する紙またはフィルム上に適宜手法により指定厚みにコーティングし、加熱固化した後、紙またはフィルムより剥離する方法が好ましい。

また、母体樹脂としてウレタン系樹脂を用いる場合も、上記と同様に離型性を有する紙またはフィルムにコーティングし、加熱固化させた後に剥離させる方法が好ましい。
この場合は、架橋剤、硬化剤等を配合することにより、堅固なシートを形成することができる。

なお、本発明のシートの表面に、防汚層や保護層を設けることもできる。
この防汚層は、溶剤系、水系、あるいは紫外線硬化型等の塗料からなる防汚塗料を塗工することによって形成することができ、保護層は、各種ハードコート層、表面滑性層を形成することで形成することができる。

また、本発明のシートは、必要に応じて編布、織布、不織布などの繊維質基材を積層させてもよい。
繊維質基材は、本発明のシートに接着剤等で積層させてもよいし、繊維質基材に本発明のシートを塗工させるような形で積層させてもよい。
さらに、繊維基材の片面に本発明のシートを配し、他の面に一般的な樹脂シートを積層しターポリンとすることもよい。
さらに、本発明における樹脂組成物を繊維質基材に含浸させた後、固化させて層すなわち本発明のシートを形成する方法によることもできる。
このように、繊維質基材を設けることにより、本発明のシート自体の引裂き強度や引張強度を高めることができ、使用時の耐久性や施工時の寸法安定性を一層向上させることができる。

本発明によれば、粒子状態の異なる少なくとも２種類の酸化チタン微粒子、具体的には、比較的分布が狭く、粒径の細かいものと、比較的分布が広く、粒子径の大きなものとを、特定比率で組み合わせて使用することにより、波長５００〜１５００nmの全波長領域に渡って優れた反射性能を有するシートを得ることができる。

〔シート用ペースト状プラスチゾルの調製〕
シート成形用に、表１に示す割合で、エマルジョン重合ポリ塩化ビニルに、可塑剤、熱安定剤、酸化チタン微粒子をディゾルバーミキサーにて均一に混合し、ペースト状プラスチゾルを調製した。

表１における言葉等の意味は次の通りである。
酸化チタン合計量：重量部、
酸化チタン比率：酸化チタンＡと酸化チタンＢの比率、または酸化チタンＡと酸化チタンＣの比率
ポリ塩化ビニル樹脂：新第一塩ビ社製商品名"ＰＱＨＰＮ"
可塑剤：イソノニルフタレート（積水化学工業社製）
安定剤：旭電化工業社製製商品名"ＡＣ１８３"
酸化チタンＡ：酸化チタン系白色顔料、平均粒子径：φ=0.25μｍ、標準偏差：ρ=0.071、テイカ社製商品名"JR-600A"
酸化チタンＢ：酸化チタン系白色顔料、平均粒子径：φ=1.03μｍ、標準偏差：ρ=0.34、テイカ社製商品名"JR-1000"
酸化チタンＣ：酸化チタン系白色顔料、平均粒子径：φ=0.29μｍ、標準偏差：ρ=0.12、テイカ社製商品名"JR-805"

〔試験用シートの作成〕
表１に示す配合にて表２に示す態様の試験用シートを下記する要領で作成し、これらのシートについて下記する要領で反射率を測定し、この結果を表２に併せて示す。

〔試験用シートの成形要領〕
離型紙上に、調製したペースト状プラスチゾルを、所定厚さにナイフコーティング法によりコーティングし、１４０℃で２分間加熱し、次いで１９５℃で３分間加熱を行った。その後冷却して離型紙を剥離し、シートを作成した。

〔反射率測定法〕
反射率は、自記分光光度計（日本分光（株）社製Ｖ−５７０）を用いて、標準白色板（フッ素樹脂他孔質体）を反射率１００％とし、５００〜１５００ｎｍの範囲での分光反射率を測定した。
さらに、日射反射率はJIS A5759付表３を用いて、太陽光のそれぞれの波長ごとの強度を加味して算出される値であり、本願発明では、５００〜１５００ｎｍの波長での日射反射率を算出した。

表２における言葉等の意味は次の通りである。
シート名：「比」は「比較例」
配合：「実（１）」、「実（２）」・・・「比（１）」、「比（２）」・・・は、それぞれ「実施例１」、「実施例２」・・・「比較例１」、「比較例２」・・・。
単位：シート厚み；ｍｍ、反射率；％
反射率（最低）、（最高）：分光分析により波長５００〜１５００ｎｍの光を照射したときの反射率の最低値と最高値
日射反射率：波長５００〜１５００ｎｍの範囲での日射反射率

本発明のシートは、テント等のシート状構造体に利用した場合、太陽光による内部の温度上昇が抑えられ、しかも、シート表面の温度上昇も抑えられるため、長期使用による劣化も軽減されるので、軍事用テント、災害時などの仮設テント、長期間半恒久的に使用されるテント倉庫、トラックの幌などとして好適に用いることができ、とくに、夏季の日中での使用や太陽光線が強い熱帯や砂漠気候下などで用いると効果的である。

Claims (2)

1. 少なくとも２種類の粒径の異なる酸化チタン粒子を配合した合成樹脂からなる太陽光反射性能を有するシートであって、
   ２種類の粒径の異なる酸化チタン粒子をそれぞれ酸化チタンＡ、酸化チタンＢとし、酸化チタンＡの重量平均粒径がφ＝０．１５〜０．３５μｍ、重量平均粒径における標準偏差がρ＝０．１以下であって、酸化チタンＢの重量平均粒径がφ＝０．７〜１．３μｍ、重量平均粒径における標準偏差がρ＝０．２以上であり、
   酸化チタンＡと酸化チタンＢとの配合比（重量比）は３：１〜１０：１であって、酸化チタンＡと酸化チタンＢとの合計添加量が、合成樹脂１００重量部に対して、１０〜３０重量部であり、
   ７５μｍ〜５００μｍの厚みを有し、波長５００〜１５００ｎｍの全波長領域にわたって反射率が７５％以上であることを特徴とする太陽光反射性能を有するシート。
2. 前記シートが、ポリ塩化ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ウレタン系樹脂から選ばれる少なくとも１つの樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽光反射性能を有するシート。