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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024136078
(43)【公開日】2024-10-04
(54)【発明の名称】光反射膜及び光反射膜の使用方法
(51)【国際特許分類】
   E04F 13/08 20060101AFI20240927BHJP
【FI】
E04F13/08 A
E04F13/08 D
E04F13/08 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023047047
(22)【出願日】2023-03-23
(71)【出願人】
【識別番号】000000284
【氏名又は名称】大阪瓦斯株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001818
【氏名又は名称】弁理士法人R&C
(72)【発明者】
【氏名】末光 真大
(72)【発明者】
【氏名】大杉 亮輔
(72)【発明者】
【氏名】大橋 賢次
【テーマコード(参考)】
2E110
【Fターム(参考)】
2E110AA36
2E110AB04
2E110AB22
2E110BA02
2E110BA03
2E110BB22
2E110BC02
2E110GB05X
2E110GB06X
2E110GB46W
2E110GB53W
2E110GB55W
(57)【要約】
【課題】施工性が優れた構成にてヒートアイランド現象を抑制する光反射膜を提供する。
【解決手段】透光性の樹脂材料層Jと当該樹脂材料層Jの裏面側に位置する光反射層Bとを備え、樹脂材料層Jの表面に、断面視において、樹脂材料層Jの厚み方向と直交する交差方向において異なる位置から樹脂材料層Jの表面側に向けて直線状に延びて交わる長さが異なる短辺Sと長辺Tとを備える突条部Uが、交差方向に並ぶ状態に形成されている。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
透光性の樹脂材料層と当該樹脂材料層の裏面側に位置する光反射層とを備え、
前記樹脂材料層の表面に、断面視において、前記樹脂材料層の厚み方向と直交する交差方向において異なる位置から前記樹脂材料層の表面側に向けて直線状に延びて交わる長さが異なる短辺と長辺とを備える突条部が、前記交差方向に並ぶ状態に形成されている光反射膜。
【請求項2】
前記突条部の前記短辺の基端と当該突条部に隣接する前記突条部の前記長辺の基端とが前記交差方向において同じ位置である請求項1に記載の光反射膜。
【請求項3】
前記断面視において、前記突条部の一つに関して、前記短辺の基端と前記長辺の基端とが前記樹脂材料層の厚み方向において同じ位置である請求項1に記載の光反射膜。
【請求項4】
前記断面視において、前記突条部の一つに関して、前記交差方向に沿い前記短辺の基端を通過する仮想面に対する前記短辺における前記長辺の存在側の角度が、80度から100度の範囲である請求項1~3のいずれか1項に記載の光反射膜。
【請求項5】
前記断面視において、前記突条部の一つに関して、前記交差方向に沿い前記長辺の基端を通過する仮想面に対する前記長辺における前記短辺の存在側の角度が、0度よりも大きく65度未満である請求項1~3のいずれか1項に記載の光反射膜。
【請求項6】
前記短辺の基端と前記長辺の基端とが、前記厚み方向において、前記樹脂材料層の中間部に位置する請求項1~3のいずれか1項に記載の光反射膜。
【請求項7】
前記短辺の基端と前記長辺の基端とが、前記厚み方向において、前記樹脂材料層における前記光反射層の存在側の端部に位置する請求項1~3のいずれか1項に記載の光反射膜。
【請求項8】
前記樹脂材料層の表面を覆う透光性の被覆層が、隣接する前記突条部の間の空間を充填して外面を平坦面とする形態で設けられ、
前記被覆層の形成する樹脂材料の屈折率が前記樹脂材料層を形成する樹脂材料の屈折率よりも小さい請求項1~3のいずれか1項に記載の光反射膜。
【請求項9】
前記光反射層の前記樹脂材料層の存在側の面が、前記断面視において、前記交差方向に沿い且つ前記樹脂材料層の前記表面と前記光反射層との間に位置する基準平面に関して、前記突条部を備える前記樹脂材料層の前記表面と面対称に形成されている請求項1~3のいずれか1項に記載の光反射膜。
【請求項10】
前記樹脂材料層が、放射面から赤外光を放射する赤外放射層であり、
前記赤外放射層が、吸収した太陽光エネルギーよりも大きな熱輻射エネルギーを波長8μmから波長14μmの帯域で放つ厚みに調整された赤外放射用樹脂材料からなる請求項1~3のいずれか1項に記載の光反射膜。
【請求項11】
前記光反射層が、銀又は銀合金を備えている請求項10に記載の光反射膜。
【請求項12】
前記赤外放射用樹脂材料が、可塑剤が混入された塩化ビニル樹脂又は塩化ビニリデン樹脂であり、
前記可塑剤が、フタル酸エステル類、脂肪族二塩基酸エステル類及びリン酸エステル類からなる群より選択されるひとつ以上の化合物からなる請求項10に記載の光反射膜。
【請求項13】
前記赤外放射層と前記光反射層との間に隣接側保護層を備え、
前記隣接側保護層が、厚さが300nm以上で、40μm以下のポリオレフィン系樹脂、又は、厚さが17μm以上で、40μm以下のエチレンテレフタラート樹脂である請求項10に記載の光反射膜。
【請求項14】
前記光反射層における前記赤外放射層から離れる側の面に離間側保護層を備え、前記離間側保護層が、アクリル樹脂である請求項13に記載の光反射膜。
【請求項15】
前記離間側保護層の前記光反射層から離れる裏面部に、接続用樹脂材料層が備えられ、前記接続用樹脂材料層が、エチレンテレフタラート樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル樹脂のいずれかである請求項14に記載の光反射膜。
【請求項16】
請求項1~3のいずれか1項に記載の光反射膜の使用方法であって、
前記突条部の一つに関して、前記短辺を前記長辺の上方に位置させる状態で、立ち姿勢の壁面に前記光反射膜を設置する光反射膜の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、太陽光を反射する光反射膜及び光反射膜の使用方法に関する。
【背景技術】
【0002】
太陽光が建物の壁等に反射して地表面を照射すると、道路等の地表部の蓄熱量が増加することにより、いわゆるヒートアイランド現象を招くものとなる。
このようなヒートアイランド現象を抑制するには、例えば、建物の壁に照射する太陽光を上方側(宇宙)に向けて反射させることが考えられる。
【0003】
かかる反射を目的として、基材の外面に太陽光反射性能を有する金属アルミニウムからなる太陽光反射層を備えた太陽光反射土木建築資材(例えば、瓦、タイル等)が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1には、太陽光反射土木建築資材を、太陽光を上方側(宇宙)に向けて反射する勾配を付与した状態で、ビルディングや家屋などにおける垂直な壁に取付けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2007-192016号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来では、重量が大きくて設置が面倒な太陽光反射土木建築資材をビルディングや家屋などにおける垂直な壁に取付けることになるため、施工性が悪いものであり、改善が望まれている。
【0006】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、施工性が優れた構成にてヒートアイランド現象を抑制する光反射膜及びその光反射膜の使用方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の光反射膜の特徴構成は、透光性の樹脂材料層と当該樹脂材料層の裏面側に位置する光反射層とを備え、
前記樹脂材料層の表面に、断面視において、前記樹脂材料層の厚み方向と直交する交差方向において異なる位置から前記樹脂材料層の表面側に向けて直線状に延びて交わる長さが異なる短辺と長辺とを備える突条部が、前記交差方向に並ぶ状態に形成されている点を特徴とする。
なお、突条部とは、断面形状が短辺と長辺とを備える突部が細長く延びる形態を意味する。
【0008】
すなわち、光反射膜を、突条部の一つに関して短辺を長辺の上方に位置させる状態の立ち姿勢で設置すると、樹脂材料層の表面に照射されるあらゆる方向から来た太陽光(上方側から照射される太陽光)の多くを、突条部の存在により、突条部の長辺から短辺の方向に屈折させて、上方側に反射(照射)させることができる。
つまり、太陽光が、突条部を表面に備える光反射膜に入射すると、当該太陽光は樹脂材料層の内部を通過して光反射層にて反射し、その後、樹脂材料層の内部を通過して樹脂材料層の表面から照射されることになり、樹脂材料層の屈折率が空気の屈折率よりも大きいことにより、太陽光の多くの反射角(反射方向)は、長辺から短辺の存在方向にシフトすることになる(図2参照)。
【0009】
このように、光反射膜を、突条部の一つに関して短辺を長辺の上方に位置させる状態で、立ち姿勢状態で設置することにより、あらゆる方向から来た太陽光(上方側から照射される太陽光)の多くを上方側に反射(照射)させることができるので、ヒートアイランド現象の緩和を図ることができる。
【0010】
光反射膜を装着対象に設置する形態としては、例えば、反射膜を薄膜状(フィルム)に形成して、装着対象に対して接続する形態(接着剤や粘着剤にて接続する形態)が考えられるが、光反射膜は軽量で扱い易いため、施工性が優れている。
【0011】
また、光反射膜は、上述のヒートアイランド現象を緩和することに加えて、下記の作用効果を奏する。
光反射膜は、あらゆる方向から来た太陽光(上方側から照射される太陽光)の多くを上方側に反射(照射)させることができるので、特に光反射膜を建物の側壁(下端側箇所よりも上方側部分)に施工した際において、反射(照射)される光による地上の眩しさを低減できる。ちなみに、反射(照射)する太陽光の角度に入ると眩しくはあるが、通常、光反射膜が設置される箇所よりも低い位置で屋外作業等を行うことが多いため、地上の眩しさの低減を実現できることになる。
【0012】
また、光反射膜は、樹脂材料層が表面から赤外光を放射し、光反射層が樹脂材料層を透過した光を反射する構成であるから、放射冷却機能を発揮する放射冷却膜として機能することになる。
そして、光反射膜が、上述の如く、ヒートアイランド現象を緩和することで周囲の気温や周囲の物体の温度が下がるので、光反射膜そのものの温度を更に下げることができ、その結果、放射冷却機能を有効に発揮させることが可能となる。
【0013】
また、光反射膜の突条部に入射した太陽光は、光の分散により、分散しながら反射することになる(図3参照)。
つまり、光反射膜は、光吸収を伴うことなく物体を着色することが可能である。説明を加えると、光の屈折率は波長によって異なる。この屈折率の波長依存性は、観察角により色が異なって見えることを意味しており、意匠性が向上することになる。ただし、光反射膜は、太陽光の吸収を伴わないため、放射冷却機能を有効に発揮することができる。
【0014】
また、光反射膜の表面は、あらゆる方向から来た太陽光(上方側から照射される太陽光)の多くを突条部の表面の反射により、上方側に反射(照射)させることができることになる(図5参照)。光反射膜に入射する太陽光の10%から15%は、光反射膜の表面にて反射するが、その反射光を上方側に反射(照射)させることができるので、この点からも、ヒートアイランド現象の緩和や地上の眩しさの低減等を図る上で有利である。
【0015】
要するに、本発明の光反射膜の特徴構成によれば、施工性が優れた構成にてヒートアイランド現象を抑制できる。
【0016】
本発明の光反射膜の更なる特徴構成は、前記突条部の前記短辺の基端と当該突条部に隣接する前記突条部の前記長辺の基端とが前記交差方向において同じ位置である点にある。
【0017】
すなわち、樹脂材料層の表面に備えさせる突条部の短辺の基端と隣接する突条部の長辺の基端とが樹脂材料層の厚み方向と交差する交差方向において同じ位置であるように構成されているから、換言すれば、短辺と長辺とが密接する状態で交互に並んでいるから、樹脂材料層の表面の全体に亘ってもれなく突条部を備えさせることができ、樹脂材料層の表面の全体を、太陽光の多くを上方側に反射(照射)させることに有効に利用できる。
【0018】
つまり、樹脂材料層の表面に突条部を備えさせるにあたり、突条部の短辺の基端と当該突条部に隣接する突条部の長辺の基端とが上述の交差方向において離れて位置し、突条部の短辺の基端と当該突条部に隣接する突条部の長辺の基端との間に、平坦状の平面が存在する等の形態で突条部を備えさせることが考えられる。この構成よりも、突条部の短辺の基端と当該突条部に隣接する突条部の長辺の基端とが上述の交差方向において同じ位置である場合には、樹脂材料層の表面の全体を、太陽光の多くを上方側に反射(照射)させることに有効に利用できる。
【0019】
本発明の光反射膜の更なる特徴構成は、前記断面視において、前記突条部の一つに関して、前記短辺の基端と前記長辺の基端とが前記樹脂材料層の厚み方向において同じ位置である点にある。
【0020】
すなわち、突条部の一つに関して、短辺の基端と長辺の基端とを樹脂材料層の厚み方向において同じ位置であるから、突条部を良好に形成できる。
【0021】
本発明の光反射膜の更なる特徴構成は、前記断面視において、前記突条部の一つに関して、前記交差方向に沿い前記短辺の基端を通過する仮想面に対する前記短辺における前記長辺の存在側の角度が、80度から100度の範囲であるある点にある。
【0022】
すなわち、断面視において、突条部の一つに関して、樹脂材料層の厚み方向と交差する交差方向に沿い短辺の基端を通過する仮想面に対する短辺の長辺の存在側の角度が、80度から100度の範囲である。換言すれば、突条部の短辺が、断面視において、樹脂材料層の厚み方向と交差する交差方向に沿い短辺の基端を通過する仮想面に対して、略90度で起立する姿勢となる。
【0023】
このような形態で短辺が存在することにより、例えば、長辺の長さを十分大きな長さにできる等により、太陽光の多くを上方側に反射(照射)させる機能を適切に発揮させることができる。
【0024】
本発明の光反射膜の更なる特徴構成は、前記断面視において、前記突条部の一つに関して、前記交差方向に沿い前記長辺の基端を通過する仮想面に対する前記長辺における前記短辺の存在側の角度が、0度よりも大きく65度未満である点にある。
【0025】
すなわち、断面視において、突条部の一つに関して、樹脂材料層の厚み方向と交差する交差方向に沿い長辺の基端を通過する仮想面に対する長辺の短辺の存在側の角度が、0度よりも大きく65度未満であるから、例えば、樹脂材料層の内部で多重反射しながら、反射層や樹脂材料層に吸収されることになる光を減少させることができる。
【0026】
つまり、反射層や樹脂材料層に吸収される光が増加すると、反射層や樹脂材料層の温度が上昇して、例えば、放射冷却機能が低下する等の不利を招くものとなるが、反射層や樹脂材料層に吸収される光を減少させて、放射冷却機能を有効に発揮させることができる。
【0027】
ちなみに、断面視において、樹脂材料層の厚み方向と交差する交差方向に沿い長辺の基端を通過する仮想面に対する長辺の短辺の存在側の角度としては、好ましくは、0度よりも大きく55度未満にするとよく、さらに好ましくは、0度よりも大きく45度未満にするとよい。
【0028】
本発明の光反射膜の更なる特徴構成は、前記短辺の基端と前記長辺の基端とが、前記厚み方向において、前記樹脂材料層の中間部に位置する点にある。
【0029】
すなわち、突条部の短辺の基端と長辺の基端とが、樹脂材料層の厚み方向において、樹脂材料層の中間部に位置するものであるから、樹脂材料層に突条部を形成することが行い易いものとなる。
つまり、例えば、型押しや切削等により、樹脂材料層に突条部を形成することが行い易いものとなる。
【0030】
ちなみに、突条部の短辺の基端と長辺の基端とが、樹脂材料層の厚み方向において、樹脂材料層の中間部に位置するとは、短辺の基端と長辺の基端とが、樹脂材料層の厚み方向における中央点よりも樹脂材料層の表面側箇所、樹脂材料層の厚み方向における中央点に相当する箇所、樹脂材料層の厚み方向における中央点よりも光反射層の存在側箇所に位置することである。
【0031】
本発明の光反射膜の更なる特徴構成は、前記短辺の基端と前記長辺の基端とが、前記厚み方向において、前記樹脂材料層における前記光反射層の存在側の端部に位置する点にある。
【0032】
すなわち、突条部の短辺の基端と長辺の基端とが、樹脂材料層の厚み方向において、樹脂材料層における光反射層の存在側の端部に位置するものであるから、例えば、長辺と光反射層との間隔を短くして、長辺の表面から入射した太陽光を同じ長辺の表面から外部に照射できるようになる等、光反射膜を有効に利用できるものとなる。
【0033】
説明を加えると、光反射膜を、突条部の一つに関して短辺を長辺の上方に位置させる状態の立ち姿勢で設置した場合において、例えば、光反射膜の下方側端部に位置する長辺の表面から入射した太陽光を同じ長辺の表面から外部に照射できるようになる等、光反射膜の下端側部分をも太陽光を上方側に反射(照射)させることに有効に利用できるものとなる。
【0034】
本発明の光反射膜の更なる特徴構成は、前記樹脂材料層の表面を覆う透光性の被覆層が、隣接する前記突条部の間の空間を充填して外面を平坦面とする形態で設けられ、
前記被覆層の形成する樹脂材料の屈折率が前記樹脂材料層を形成する樹脂材料の屈折率よりも小さい点にある。
【0035】
すなわち、空気中から光反射膜に入射する太陽光を、被覆層に入射する際に屈折させ、その後、樹脂材料層に入射する際に屈折させ、光反射層にて反射した太陽光を、被覆層に入射する際に屈折させ、その後、空気中に照射する際に屈折させることができるものとなって、太陽光を上方側に反射(照射)させることを一層良好に行えるものとなる。
【0036】
本発明の光反射膜の更なる特徴構成は、前記光反射層の前記樹脂材料層の存在側の面が、前記断面視において、前記交差方向に沿い且つ前記樹脂材料層の前記表面と前記光反射層との間に位置する基準平面に関して、前記突条部を備える前記樹脂材料層の前記表面と面対称に形成されている点にある。
【0037】
すなわち、光反射層の前記樹脂材料層の存在側の面が、突条部を備える樹脂材料層の表面と面対称に形成されているから、樹脂材料層に入射した後、光反射層にて反射される太陽光を、光反射層にて反射する際に、短辺の存在側に向けて反射させることができる。
【0038】
従って、光反射膜を、突条部の一つに関して短辺を長辺の上方に位置させる状態の立ち姿勢で設置した際に、樹脂材料層に入射した後、光反射層にて反射される太陽光を、上方側に向けて反射させることができるものとなり、太陽光を上方側に反射(照射)させることを一層良好に行えるものとなる。
【0039】
本発明の光反射膜の更なる特徴構成は、前記樹脂材料層が、放射面から赤外光を放射する赤外放射層であり、
前記赤外放射層が、吸収した太陽光エネルギーよりも大きな熱輻射エネルギーを波長8μmから波長14μmの帯域で放つ厚みに調整された赤外放射用樹脂材料からなる点にある。
【0040】
すなわち、光反射膜における赤外放射層の放射面(樹脂材料層の表面)から入射する太陽光は、赤外放射層を透過した後、赤外放射層の放射面の存在側とは反対側にある光反射層で反射され、放射面から系外へ逃がされる。
なお、本明細書の記載において、単に光と称する場合、当該光の概念には紫外光(紫外線)、可視光、赤外光を含む。これらを電磁波としての光の波長で述べると、その波長が10nmから20000nm(0.01μmから20μmの電磁波)の電磁波を含む。
【0041】
また、光反射膜への伝熱(入熱)は、赤外放射層としての赤外放射層で赤外線に変換されて、放射面から系外へ逃がされる。
このように、光反射膜は、光反射膜へ照射される太陽光を反射し、また、光反射膜への伝熱(例えば、大気からの伝熱や、光反射膜が冷却する冷却対象からの伝熱)を赤外光として系外へ放射することができる。
【0042】
そして、赤外放射層が、吸収した太陽光エネルギーよりも大きな熱輻射エネルギーを波長8μmから波長14μmの帯域で放つ厚みに調整されているから、光反射層にて太陽光を適切に反射させるようにしながら、昼間の日射環境下においても、冷却機能を発揮することができる。
【0043】
本発明の光反射膜の更なる特徴構成は、前記光反射層が、銀又は銀合金を備えている点にある。
【0044】
すなわち、銀または銀合金である光反射層には、波長0.4μmから0.5μmの反射率が90%以上、波長0.5μmより長波の反射率が96%以上である反射率特性を備えさせることができ、太陽光を適切に反射させることができる。
つまり、太陽光スペクトルは波長0.295μmから4μmにかけて存在し、そして、波長が0.4μmから大きくなるにつれて強度が大きくなり、特に波長0.5μmから波長2.5μmにかけての強度が大きい。
銀又は銀合金にて構成される光反射層は、波長0.4μmから0.5μmにかけて90%以上の反射率を示し、波長0.5μmより長波の反射率が96%以上である反射特性を備えさせることができるため、光反射層が太陽光エネルギーを5%程度以下しか吸収しなくなる。
【0045】
その結果、夏場の南中時に、光反射層が吸収する太陽光エネルギーを50W/m程度以下とすることができるため、赤外放射層による放射冷却を良好に行うことができる。
尚、本明細書では、太陽光について、断りのない場合、スペクトルはAM1.5Gの規格とする。
以上の通り、昼間の日射環境下においても、冷却対象を放射冷却作用により冷却できることになる。
【0046】
本発明の光反射膜の更なる特徴構成は、前記赤外放射用樹脂材料が、可塑剤が混入された塩化ビニル樹脂又は塩化ビニリデン樹脂であり、
前記可塑剤が、フタル酸エステル類、脂肪族二塩基酸エステル類及びリン酸エステル類からなる群より選択される1つ以上の化合物からなる点にある。
【0047】
すなわち、塩化ビニル系樹脂は、大気の窓領域において十分な熱輻射が得られるものであり、その結果、日射環境下でも屋外で適切に放射冷却できる。つまり、塩化ビニル系樹脂は、その熱輻射特性が大気の窓領域において大きな熱輻射が得られるフッ素樹脂やシリコーンゴムと同等であり、これら樹脂よりもかなり安価であるから、直射日光下で周囲温度よりも温度が低下する光反射膜を安価に構成するのに有効である。
【0048】
また、塩化ビニル系樹脂に可塑剤が混入されているから、例えば銀又は銀合金で構成される光反射層が伸性を備えている等、光反射層が伸性を備えることに加えて、赤外放射層が十分な伸性(延び易さ)を備えることになる結果、光反射膜が十分な伸性(延び易さ)を備えるものとなり、光反射膜を伸ばしながら装着対象に貼り付ける等、施工性の向上を図ることができる。
【0049】
ちなみに、塩化ビニル系樹脂は、可塑剤を入れることにより軟質となることで、他物が接触しても他物に合わせて柔軟に形状を変化させることによって傷つくことを回避するため、長期に亘って美麗な状態に維持できる。ちなみに、薄膜状のフッ素樹脂は、硬質性であるから、他物の接触により柔軟に形状を変化させることができず傷がつき易く、美麗な状態を維持し難いものである。
【0050】
また、塩化ビニル系樹脂は、難燃性であり且つ生分解され難いものであるから、屋外で長期間使用する光反射膜の樹脂材料層を形成する樹脂材料として好適である。
【0051】
また、可塑剤が、フタル酸エステル類、脂肪族二塩基酸エステル類及びリン酸エステル類からなる群より選択される1つ以上の化合物からなるから、可塑剤の紫外線による劣化を回避して、塩化ビニル系樹脂の変色を抑制できる。
【0052】
つまり、塩化ビニル系樹脂に混入する可塑剤が、フタル酸エステル類、脂肪族二塩基酸エステル類及びリン酸エステル類からなる群より選択される1つ以上の化合物であるから、可塑剤が太陽光に含まれている紫外線(波長295nmから400nmの紫外光)を吸収し難いものとなるため、可塑剤が混入された塩化ビニル系樹脂の耐候性を適切に向上できる。
【0053】
説明を加えると、塩化ビニル系樹脂に混入する可塑剤が紫外線を吸収すると、可塑剤の加水分解が進む結果、塩化ビニル系樹脂が脱塩素等を生じて着色(茶色)し、しかも、機械強度の低下を生じる虞があるが、可塑剤が太陽光に含まれている紫外線を吸収し難いものとなるため、可塑剤が混入された塩化ビニル系樹脂の耐候性を一層向上できる。
【0054】
本発明の光反射膜の更なる特徴構成は、前記赤外放射層と前記光反射層との間に隣接側保護層を備え、
前記隣接側保護層が、厚さが300nm以上で、40μm以下のポリオレフィン系樹脂、又は、厚さが17μm以上で、40μm以下のエチレンテレフタラート樹脂である点にある。
【0055】
すなわち、隣接側保護層が、ポリオレフィン系樹脂にて厚さが300nm以上で、40μm以下の形態に、又は、エチレンテレフタラート樹脂にて厚さが17μm以上で、40μm以下の形態に形成されているから、昼間の日射環境下においても、光反射層の銀または銀合金が変色することを的確に抑制できるため、光反射層にて太陽光を適切に反射させるようにしながら、昼間の日射環境下においても、冷却機能を的確に発揮させることができる。
【0056】
つまり、隣接側保護層が存在しない場合には、赤外放射層にて発生したラジカルが光反射層を形成する銀又は銀合金に到達することや、赤外放射層を透過する水分が光反射層を形成する銀又は銀合金に到達することにより、光反射層の銀または銀合金が短期間で変色して、光反射機能を適切に発揮しない状態になる虞があるが、ポリオレフィン系樹脂又はエチレンテレフタラート樹脂にて形成された隣接側保護層の存在により、光反射層の銀または銀合金が短期間で変色することを抑制できる。
【0057】
隣接側保護層にて光反射層の銀または銀合金の変色を抑制することについて説明を加える。
隣接側保護層が、ポリオレフィン系樹脂にて厚さが300nm以上で、40μm以下の形態に形成される場合には、ポリオレフィン系樹脂は、波長0.295μmから0.4μmの紫外線の波長域の全域において紫外線の光吸収率が10%以下である合成樹脂であるから、隣接側保護層が紫外線の吸収により劣化し難いものとなる。
【0058】
そして、隣接側保護層を形成するポリオレフィン系樹脂の厚さが、300nm以上であるから、赤外放射層にて発生したラジカルが光反射層を形成する銀又は銀合金に到達することを遮断し、また、赤外放射層を透過する水分が光反射層を形成する銀又は銀合金に到達することを遮断する等の遮断機能を良好に発揮することになり、光反射層を形成する銀又は銀合金の変色を抑制できることになる。
【0059】
つまり、ポリオレフィン系樹脂にて形成される隣接側保護層は、紫外線の吸収により、光反射層から離れる表面側にラジカルを形成しながら劣化することになるが、厚さが300nm以上であるから、形成したラジカルが光反射層に到達することはなく、また、ラジカルを形成しながら劣化するにしても、紫外線の吸収が低いことにより劣化の進み具合は遅いものであるから、上述の遮断機能を長期に亘って発揮することになる。
【0060】
隣接側保護層が、エチレンテレフタラート樹脂にて厚さが17μm以上で、40μm以下の形態に形成される場合には、エチレンテレフタラート樹脂は、ポリオレフィン系樹脂よりも、波長0.295μmから0.4μmの紫外線の波長域において紫外線の光吸収率が高い樹脂材料であるが、厚さが17μm以上であるから、赤外放射層にて発生したラジカルが光反射層を形成する銀又は銀合金に到達することを遮断し、また、赤外放射層を透過する水分が光反射層を形成する銀又は銀合金に到達することを遮断する等の遮断機能を長期に亘って良好に発揮することになり、隣接側保護層を形成する銀又は銀合金の変色を抑制できることになる。
【0061】
つまり、エチレンテレフタラート樹脂にて形成される隣接側保護層は、紫外線の吸収により、光反射層から離れる表面側にラジカルを形成しながら劣化することになるが、厚さが17μm以上であるから、形成したラジカルが光反射層に到達することはなく、また、ラジカルを形成しながら劣化するにしても、厚さが17μm以上であるから、上述の遮断機能を長期に亘って発揮することになる。
【0062】
また、ポリオレフィン系樹脂及びエチレンテレフタラート樹脂にて隣接側保護層を形成する場合において、その厚さの上限を定めているから、隣接側保護層が放射冷却に寄与しない断熱性を奏することを極力回避できる。つまり、隣接側保護層は、厚さが厚くなるほど放射冷却に寄与しない断熱性を奏することになるから、光反射層を保護する機能を発揮させながらも、放射冷却に寄与しない断熱性を奏することを極力回避するために、厚さの上限が定められることになる。
【0063】
本発明の光反射膜の更なる特徴構成は、前記光反射層における前記赤外放射層から離れる側の面に離間側保護層を備え、前記離間側保護層が、アクリル樹脂である点にある。
【0064】
すなわち、光反射層における前記赤外放射層から離れる側の面に離間側保護層を備え、そして、離間側保護層を形成する樹脂材料が、アクリル樹脂であるから、光反射層における赤外放射層の存在する側とは反対側の裏面側から水分等が侵入して光反射層に到達することを適切に回避して、光反射層の劣化を適切に抑制できる。
【0065】
本発明の光反射膜の更なる特徴構成は、前記離間側保護層の前記光反射層から離れる裏面部に、接続用樹脂材料層が備えられ、
前記接続用樹脂材料層が、エチレンテレフタラート樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル樹脂のいずれかである点にある。
【0066】
すなわち、光反射膜の裏面部に、装着対象に接続する接続用樹脂材料層が備えられているから、光反射膜を装着対象に装着することを良好に行えるものとなり、使用勝手が向上する。
【0067】
また、接続用樹脂材料層を形成する樹脂材料が、エチレンテレフタラート樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル樹脂のいずれかであるから、接着剤や粘着剤を用いて装着対象に適切に接続することができる。
【0068】
本発明の光反射膜の使用方法の特徴構成は、上述した光反射膜の使用方法であって、前記突条部の一つに関して、前記短辺を前記長辺の上方に位置させる状態で、立ち姿勢の壁面に前記光反射膜を設置する点にある。
【0069】
すなわち、光反射膜を、突条部の一つに関して短辺を長辺の上方に位置させる状態で、立ち姿勢の壁面に設置するものであるから、光反射膜が突条部の一つに関して短辺を長辺の上方に位置させる状態の立ち姿勢となり、上述の通り、樹脂材料層の表面に照射されるあらゆる方向から来た太陽光(上方側から照射される太陽光)の多くを、突条部の存在により、突条部の長辺から短辺の方向に屈折させて、上方側に反射(照射)させることができる。
【0070】
このように、光反射膜を、突条部の一つに関して短辺を長辺の上方に位置させる状態で、立ち姿勢の壁面に設置することにより、あらゆる方向から来た太陽光(上方側から照射される太陽光)の多くを上方側に反射(照射)させることができるので、ヒートアイランド現象の緩和を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0071】
図1】光反射膜の基本構成を説明する図である。
図2】光反射膜の太陽光反射形態を説明する図である。
図3】突条部による光の分散を説明する図である。
図4】突条部の別の形成形態を説明する図である。
図5】突条部の表面による光の反射を説明する図である。
図6】樹脂材料層を被覆層にて覆った形態を説明する図である。
図7】光反射層に光反射層側突条部を形成した形態を説明する図である。
図8】光の反射形態を説明する図である。
図9】反射面に対する入射角と反射角との関係を示す図である。
図10】反射面に対する入射角と反射角との関係を示す図である。
図11】反射面に対する入射角と反射角との関係を示す図である。
図12】従来の光反射形態を説明する図である。
図13】本発明の光反射形態と従来の光反射形態とを比較する図である。
図14】光反射膜の具体構成を説明する図である。
図15】樹脂材料の光吸収率と波長との関係を示す図である。
図16】塩化ビニル樹脂の輻射率スペクトルを示す図である。
図17】塩化ビニリデン樹脂の輻射率スペクトルを示す図である。
図18】銀をベースにした光反射層の光反射率スペクトルを示す図である。
図19】放射冷却フィルムの具体構成を示す図である。
図20】放射冷却フィルムの作成手順を示す図である。
図21】ポリエチレンの光透過率と波長との関係を示す図である。
図22】ポリエチレンの輻射率スペクトルを示す図である。
図23】塩化ビニル樹脂に混入した可塑剤の試験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0072】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔光反射膜の基本構成〕
図1に示すように、光反射膜Mは、透光性の樹脂材料層Jと当該樹脂材料層Jの裏面側に位置する光反射層Bとを備えている。
そして、樹脂材料層Jの表面に、断面視において、樹脂材料層Jの厚み方向と直交する交差方向において異なる位置から樹脂材料層Jの表面側に直線状に延びて交わる長さが異なる短辺Sと長辺Tとを備える突条部Uが、交差方向に並ぶ状態に形成されている。
また、断面視において、突条部Uの一つに関して、短辺Sの基端と長辺Tの基端とが樹脂材料層Jの厚み方向において同じ位置である。
【0073】
尚、突条部Uとは、断面形状が短辺Sと長辺Tとを備える突部が細長く延びる形態を意味するものである。そして、断面形状が短辺Sと長辺Tとを備える突部は、樹脂材料層Jの表面に、外方側に突出する状態で存在する。
以下の記載において、樹脂材料層Jの表面を反射面と呼称する場合がある。
【0074】
樹脂材料層Jを形成する樹脂材料は、炭素-フッ素結合、シロキサン結合、炭素-塩素結合、炭素-酸素結合、エーテル結合、エステル結合、ベンゼン環のいずれか1つ以上を有する樹脂材料から選択される。
例えば、塩化ビニル系樹脂、フッ素樹脂、シロキサン、シリコーンゴム等を好適に用いることができる。
樹脂材料層Jの厚さは、例えば、5μm以上、200μm以下である。
【0075】
光反射層Bは、銀もしくは銀合金、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、インジウムを用いて構成することができ、さらには、樹脂材料層Jの存在側に位置させる銀もしくは銀合金と樹脂材料層Jとは離れる側に位置させるアルミニウムもしくはアルミニウム合金の積層構造を用いることができる。つまり、光反射層Bは、金属製である。
光反射層Bの厚さは、例えば、60nm以上、500nm以下である。
【0076】
光反射膜Mは、後述の通り、太陽光を反射する機能を発揮することになるが、加えて、樹脂材料層Jが表面から赤外光を放射し、光反射層Bが樹脂材料層Jを透過した光を反射する構成であるから、放射冷却機能を発揮する放射冷却膜として機能することになる。
【0077】
〔突条部の詳細〕
突条部Uについて説明を加えると、図1及び図2に示すように、突条部Uの短辺Sの基端(短辺Sの光反射層Bの存在側の端部)と当該突条部Uに隣接する突条部Uの長辺Tの基端(長辺Tの光反射層Bの存在側の端部)とが上述した交差方向において同じ位置であるように構成されている。
ちなみに、図示は省略するが、突条部Uの短辺Sの基端と当該突条部Uに隣接する突条部Uの長辺Tの基端とが交差方向において離れて位置し、短辺Sの基端と長辺Tの基端との間に、平坦状の平面が存在する等の形態で突条部Uを形成してもよい。
【0078】
また、断面視において、交差方向に沿って短辺Sの基端を通過する仮想面Qに対する短辺Sの角度である短辺側角度β(図8参照)は、80度から100度の範囲である。尚、図8においては、短辺側角度βが90度である場合を例示する。
また、断面視において、交差方向に沿って長辺Tの基端を通過する仮想面Qに対する長辺Tの角度である長辺側角度δ(図8参照)が、0度よりも大きく65度未満である。
好ましくは、0度よりも大きく55度未満であり、さらに好ましくは、0度よりも大きく45度未満である。
【0079】
樹脂材料層Jにおける突条部Uの形成は、ロールトゥロールなどの成形プロセスにおいてエンボスロールを転写する等の方法により形成することができるが、次に述べる形態でも形成できる。
すなわち、樹脂材料層Jと光反射層Bとの積層体を装着対象に施工した後に、突条部Uを形成するための型部分が交差方向に並ぶ鋸歯状の型を押さえつけることにより型取りして形成する。ちなみに、樹脂材料層Jと光反射層Bとの積層体を装着対象に施工する形態としては、樹脂材料層Jと光反射層Bとの積層体を予め作成して、作成した積層体を装着対象に接続する形態(接着剤や粘着剤にて接続する形態)が考えられるが、その他、予め作成した光反射層Bを装着対象に接続し、樹脂材料層Jを形成する樹脂材料を塗布する形態等、種々の形態が考えられる。
【0080】
また、樹脂材料層Jと光反射層Bとの積層体を施工対象に施工した後や施工する前に、突条部Uが交差方向に並ぶ鋸歯状に切削して形成する。
以下の説明において、断面視において、突条部Uが交差方向に並ぶ状態を鋸歯状と略称する場合がある。これに伴って、突条部Uが交差方向に並ぶ樹脂材料層Jの表面を、鋸歯状の反射面と略称する場合がある。
【0081】
突条部Uを樹脂材料層Jの表面に形成するにあたり、図1及び図2に示すように、短辺Sの基端と長辺Tの基端とが、樹脂材料層Jの厚み方向において、樹脂材料層Jの中間部に位置するように構成してもよい。例えば、短辺Sの基端と長辺Tの基端とが、樹脂材料層Jの厚み方向における中央点よりも樹脂材料層Jの表面側箇所、樹脂材料層Jの厚み方向における中央点に相当する箇所、樹脂材料層Jの厚み方向における中央点よりも光反射層Bの存在側箇所に位置させるようにする。
また、図4に示すように、短辺Sの基端と長辺Tの基端とが、樹脂材料層J厚み方向において、樹脂材料層Jにおける光反射層Bの存在側の端部に位置するように構成してもよい。
【0082】
ちなみに、例えば、ロールトゥロールなどの成形プロセスにおいてエンボスロールを転写することにより突条部Uを形成するにあたり、短辺Sの基端と長辺Tの基端とが、樹脂材料層Jの厚み方向において、樹脂材料層Jにおける光反射層Bの存在側の端部に位置するように形成する場合には、突条部Uの高さ(厚さ)は、加工前の表面が平坦な樹脂材料層Jの厚みの2倍の高さ(厚み)となる。
【0083】
〔光反射膜の使用方法〕
光反射膜Mの使用方法としては、図2に示すように、突条部Uの一つに関して、短辺Sを長辺Tの上方に位置させる状態で、立ち姿勢の壁面に光反射膜Mを設置することが好適である。
尚、立ち姿勢の壁面とは、家屋やビル等の建物の側壁を挙げることができ、その他、コンテナ車のコンテナの側壁など、種々のものを挙げることができる。
【0084】
立ち姿勢の壁面に設置された光反射膜Mに向けて照射する太陽光Lは、樹脂材料層Jを透過して光反射層Bにて反射し、その後樹脂材料層Jを透過して樹脂材料層Jの表面から照射される形態で、光反射膜Mにて反射されることになる。
そして、図2に示す如く、空気の屈折率よりも樹脂材料層Jの屈折率が大きいことにより、太陽光Lの多くは、樹脂材料層Jに入射する際に、突条部Uの長辺Tから短辺Sの方向に屈折され、樹脂材料層Jの表面から照射される際に、突条部Uの長辺Tから短辺Sの方向に屈折されることになる。
【0085】
すなわち、光反射膜Mは、突条部Uの一つに関して短辺Sを長辺Tの上方に位置させる状態の立ち姿勢で設置した場合には、図2に示す如く、あらゆる方向から来た太陽光(上方側から照射される太陽光)Lの多くを、鋸歯状の反射面の長辺Tから短辺Sの方向に屈折させて、上方側に反射(照射)させることができる(図2の点線参照)。
つまり、太陽光Lが、断面が鋸歯状の突条部Uを表面に備える光反射膜Mに入射すると、太陽光Lの多くの反射角は、入射角に対して、長辺Tから短辺Sの存在方向にシフトする。
【0086】
このように、立ち姿勢の壁面に設置された光反射膜Mは、あらゆる方向から来た太陽光Lの多くを上方側に反射(照射)させることができるので、ヒートアイランド現象の緩和を図ることができる。
また、光反射膜Mは、あらゆる方向から来た太陽光(上方側から照射される太陽光)Lの多くを上方側に反射(照射)させることができるので、特に建物の側壁(下端側箇所よりも上方側部分)に施工した際に、反射(照射)される光による地上の眩しさを低減できる。ちなみに、反射(照射)する太陽光Lの角度に入ると眩しくはあるが、通常、光反射膜Mが設置される箇所よりも低い位置で屋外作業等を行うことが多いため、地上の眩しさの低減を実現できることになる。
【0087】
また、ヒートアイランド現象を緩和することで周囲の気温や周囲の物体の温度が下がるので、光反射膜Mそのものの温度も更に下げることができ、その結果、放射冷却機能を有効に発揮させることが可能となる。
【0088】
図3に示す如く、突条部Uに入射した太陽光Lは、光の分散により、分散しながら反射することになる。尚、図3は、光の分散を模式的に示す図である。
すなわち、光反射膜Mは、光吸収を伴うことなく物体を着色することが可能である。つまり、光の屈折率は波長によって異なる。この屈折率の波長依存性は、観察角により色が異なって見えることを意味しており、意匠性が向上することになる。そして、光反射膜Mは、太陽光Lの吸収を伴わないため、放射冷却機能を有効に発揮することができる。
【0089】
図5に示す如く、光反射膜Mの表面(鋸歯状の反射面)は、あらゆる方向から来た太陽光Lの多くを突条部Uの表面の反射により、上方側に反射(照射)させることができることになる。つまり、光反射膜Mに入射する太陽光Lの10%から15%は、光反射膜Mの表面にて反射するが、その反射光を上方側に反射(照射)させることができるので、この点からも、ヒートアイランド現象の緩和や地上の眩しさの低減等を図る上で有利である。
【0090】
〔光反射膜の別構成〕
図6に示す如く、樹脂材料層Jの表面を覆う透光性の被覆層Rが、隣接する突条部Uの間の空間を充填して外面を平坦面とする形態で設けられている。
被覆層Rの形成する樹脂材料の屈折率N3が樹脂材料層Jを形成する樹脂材料の屈折率N2よりも小さい。尚、被覆層Rの形成する樹脂材料の屈折率N3は、空気の屈折率N1よりも大きい。
このように構成することで、太陽光Lを、鋸歯状の突条部Uの長辺Tから短辺Sの方向に屈折させて、上方側に反射(照射)させる機能を向上させることができる。
【0091】
図7に示す如く、光反射層Bの樹脂材料層Jの存在側の面BZが、断面視において、交差方向に沿い且つ樹脂材料層Jの表面と光反射層Bとの間に位置する基準平面に関して、突条部Uを備える樹脂材料層Jの表面と面対称に形成されている。
このように構成することで、太陽光Lを、鋸歯状の突条部Uの長辺Tから短辺Sの方向に屈折させて、上方側に照射(反射)させる機能を向上させることができる。
【0092】
〔光反射形態の解析〕
樹脂材料層Jの表面を突条部Uが並ぶ鋸歯状の反射面にすることは、光線光学的には光反射膜Mの断面形状を図8に示す直角三角形にすることと同義となる。入射角θ1と反射角θ3とを異ならせようとすると、図8に示すような形状のプリズムと光反射層Bを備えた構造とする必要があるが、このような構造を膜(フィルム)として実現することは困難である。尚、図8において、θ2は屈折角である。ちなみに、入射角θ1、屈折角θ2、反射角θ3は、法線(図8では長辺Tの法線)に対する角度である。
【0093】
ちなみに、光反射膜Mの樹脂材料層Jを厚くして上記構造を実現しようとすると、樹脂材料層Jにおける太陽光の吸収が増加するために日射吸収量が増えることになり、放射冷却機能が低下して、日中、直射日光の下で冷えなくなる。
本発明は、樹脂材料層Jの表面を鋸歯状の反射面に形成することにより、太陽光Lの多くを、鋸歯状の突条部Uの長辺Tから短辺Sの方向に屈折させて、上方側に反射(照射)させるようにし、しかも、太陽光の吸収の増大を抑制して、放射冷却機能を向上させることになる。
【0094】
〔長辺側角度δの考察〕
図9は、図8に示す入射側角(θ1-δ)と反射側角(θ3-δ)との関係を、長辺側角度δを5度ずつ変化させたときの関係としてプロットしたものである。
つまり、横軸(X)を反射面に対する入射側角(θ1-δ)とし、縦軸(Y)を反射面に対する反射側角(θ3-δ)として表示している。角度の定義は、短辺Sの方向(短辺Sが位置する側)を正としている。
ちなみに、入射側角(θ1-δ)は、入射角θ1から長辺側角度δを減算した角度であり、反射側角(θ3-δ)は、反射角θ3から長辺側角度δを減算した角度である。
尚、図9においては、例えば、0度を0°と記載する等、「度」を「°」と記載しており、図10及び図11も同様である。
【0095】
図9は、樹脂材料層Jの屈折率N2を、フッ素樹脂の屈折率である1.33とし、空気の屈折率N1を1として計算して結果である。ちなみに、フッ素樹脂は樹脂材料の中で屈折率が小さな材料であることからここでは計算に用いた。
【0096】
δ=0度の時、X=-Yの関係となっているが、これが正反射である。これに対して、長辺側角度δが0より大である場合には、反射側角(θ3-δ)のプロットが正反射の線より上に来ることがわかる。これは、反射側角(θ3-δ)が正反射角よりも短辺側にシフトすることを意味する。線が描かれていない角度は、樹脂材料層Jに入った光が樹脂材料層Jの内部で全反射し、反射光が出ない角度である。反射光が長辺Tから放出される角度が数度でも存在する条件を長辺側角度δの範囲として考えると、フッ素樹脂の場合、長辺側角度δの範囲は0度よりも大きく、55度未満である。
なお、長辺Tで全反射する入射側角(θ1-δ)の光は樹脂材料層Jの内部で多重反射しながら短辺Sから放出されるか、光反射層Bや樹脂材料層Jに吸収されることになる。
【0097】
図10は、樹脂材料層Jの屈折率N2を、塩化ビニル樹脂やアクリル樹脂の屈折率に相当する屈折率である1.5とし、空気の屈折率N1を1とした場合において、図8に示す入射側角(θ1-δ)と反射側角(θ3-δ)との関係を、長辺側角度δを5度ずつ変化させたときの関係としてプロットしたものである。
つまり、図9と同様に、横軸(X)を反射面に対する入射側角(θ1-δ)とし、縦軸(Y)を反射面に対する反射側角(θ3-δ)として表示する。角度の定義は、短辺Sの方向(短辺Sが位置する側)を正としている。
そして、上述の如く、樹脂材料層Jの屈折率N2を、塩化ビニル樹脂やアクリル樹脂の屈折率に相当する屈折率である1.5とし、空気の屈折率N1を1として計算して結果である。ちなみに、塩化ビニル樹脂やアクリル樹脂の屈折率は、フッ素樹脂より大きく、約1.5である。
図10に示す如く、樹脂材料層Jの屈折率N2が1.5の場合には、反射光が長辺Tから放出される長辺側角度δは、0度よりも大きく、45度未満である。
【0098】
図11は、図6に示すように被覆層Rを備える構成において、入射側角(θ1-δ)と反射側角(θ3-δ)との関係を、長辺側角度δを5度ずつ変化させたときの関係としてプロットしたものである。尚、この場合、光反射膜Mの表面(反射面)は被覆層Rの表面に相当することになり、入射側角(θ1-δ)と反射側角(θ3-δ)とは、被覆層Rの表面に対応する角度である。
【0099】
つまり、図9と同様に、横軸(X)を反射面に対する入射側角(θ1-δ)とし、縦軸(Y)を反射面に対する反射側角(θ3-δ)として表示する。角度の定義は、短辺Sの方向(短辺Sが位置する側)を正としている。
【0100】
被覆層Rの屈折率N3は、1.33であり、樹脂材料層Jの屈折率N2は、1.5である。
つまり、被覆層Rの屈折率N3は、空気の屈折率N1よりも大きく、樹脂材料層Jの屈折率N2よりも小さい。
その結果、図11に示す如く、反射光が長辺Tから放出される長辺側角度δは、0度よりも大きく、65度未満である。
【0101】
〔本発明構成と比較構成との対比〕
樹脂材料層Jと光反射層Bとを備える構成の比較構成として、従来では、樹脂材料層Jの表面が鏡面の構造、樹脂材料層Jの表面にエンボスを付けて光散乱させる構造、樹脂材料層Jの内部に酸化チタンといったフィラーを導入し光散乱させる構造の3種類が存在する。
樹脂材料層Jの表面が鏡面の構造の場合には、図13の破線にて示すように、入射角と同じ角度で反射するため、地上側に存在する物体を加熱することになる。
【0102】
光散乱させる構造の場合、反射角における眩しさは多少低減されるものの、素材の薄さから正反射性が多く残った光散乱しかできず、やはり地上側に存在する物体を加熱することになる。
また、光散乱させる構造の場合、正反射方向にいない場合でも眩しくなるという問題があった。眩しさの問題は特に立ち姿勢の壁面に施工した際に、立ち姿勢の壁面より下のものに発生する。本発明の光反射膜Mは、特に立ち姿勢の壁面に施工した際に眩しさを低減させることができる。
【0103】
図12は、比較構成として、樹脂材料層Jの表面にエンボスを付けた構成、換言すれば、光反射膜Mに、同じ長さの一対の辺Yを備えるエンボス状突条部Zを備えさせた構成、換言すれば、断面形状が二等辺三角形のエンボス状突条部Zを備えさせた構成を示す。この比較構成では、入射する太陽光Lの多くが、下方側に向けて反射(照射)されることになる。
従って、図13に示す如く、上方側から照射される太陽光Lの多くを、鋸歯状の突条部Uの長辺Tから短辺Sの方向に屈折させて、上方側に照射(反射)させる機能を向上させることができる発明構成に較べて、比較構成では、照射する太陽光Lの多くが、下方側に向けて反射(照射)されることになり、眩しさを低減することができず、また、ヒートアイランド現象を緩和することができない。
【0104】
〔光反射膜Mの具体構成〕
次に、光反射膜Mの具体構成を説明する。この具体構成は、放射冷却機能を適切に発揮する構成であり、以下においては、放射冷却機能を適切に発揮する構成の光反射膜Mを放射冷却フィルムCPとして説明する。
図14に示すように、放射冷却フィルムCPは、透光性の樹脂材料層Jと光反射層Bとを備えている。
すなわち、樹脂材料層Jが、放射面Hから赤外光IRを放射する赤外放射層Aとして機能し、光反射層Bが、赤外放射層Aにおける放射面Hの存在側とは反対側に位置されている。尚、放射面Hは、上述の説明から明らかな如く、樹脂材料層Jの表面、つまり、鋸歯状の反射面に相当する。
【0105】
光反射層Bは、上述の如く、銀もしくは銀合金、アルミニウムもしくはアルミニウム合金、インジウムを用いて構成することができ、さらには、樹脂材料層Jの存在側に位置させる銀もしくは銀合金と樹脂材料層Jとは離れる側に位置させるアルミニウムもしくはアルミニウム合金の積層構造を用いることができる。
以下の説明では、光反射層Bが銀又は銀合金で構成されているものとする。
【0106】
また、赤外放射層Aと光反射層Bとの間に、光反射層Bにおける赤外放射層Aに隣接する側に位置させる隣接側保護層Duが設けられ、光反射層Bにおける赤外放射層Aから離れる側に位置させる離間側保護層Dsとが備えられている。
したがって、放射冷却フィルムCPは、樹脂材料層J(赤外放射層A)、隣接側保護層Du、光反射層B、離間側保護層Dsを積層状態に備えるフィルム体Fとして構成されている。
そして、フィルム体Fの裏面部に、装着対象(冷却対象物E)に接続する接続用樹脂材料層Wが備えられている。
【0107】
光反射層Bは、赤外放射層A及び隣接側保護層Duを透過した太陽光L等の光を反射するものである。そして、その反射特性が、波長0.4μmから0.5μmの反射率が90%以上、波長0.5μmより長波の反射率が96%以上である。
太陽光スペクトルは、波長0.295μm(295nm)から4μm(4000nm)にかけて存在し、波長0.4μm(400nm)から大きくなるにつれ強度が大きくなり、特に波長0.5μm(500nm)から波長1.8μm(1800nm)にかけての強度が大きい。
【0108】
尚、本実施形態において、太陽光Lとは、紫外光(紫外線)、可視光、赤外光を含むものであり、これらを電磁波としての光の波長で述べると、その波長が10nmから20000nm(0.01μmから20μm)の電磁波を含む。本書では、紫外光(紫外線)の波長域が、295nm(0.295μm)以上で、400nm(0.4μm)以下の範囲であるとする。
【0109】
光反射層Bが、波長0.4μmから0.5μmにかけて90%以上の反射特性を示し、波長0.5μmより長波の反射率が96%以上の反射特性を示すことにより、放射冷却フィルムCPが光反射層Bで吸収する太陽光エネルギーを5%以下に抑えることができ、すなわち夏場の南中時に吸収する太陽光エネルギーを50W程度とすることができる。
【0110】
赤外放射層Aは、吸収した太陽光エネルギーよりも大きな熱輻射エネルギーを波長8μmから波長14μmの帯域で放つ厚みに調整されている。
赤外放射層Aを構成する樹脂材料層Jの詳細は後述するが、本実施形態では、樹脂材料層Jを形成する樹脂材料が、可塑剤が混入された塩化ビニル系樹脂である。つまり、樹脂材料層Jを形成する樹脂材料が、可塑剤が混入された塩化ビニル樹脂、又は、可塑剤が混入された塩化ビニリデン樹脂である。可塑剤が混入された塩化ビニル系樹脂は、伸性(延び易さ)が優れている。
【0111】
本発明で用いられる塩化ビニル系樹脂とは、塩化ビニルあるいは塩化ビニリデンの単独重合体及び塩化ビニルあるいは塩化ビニリデンの共重合体であり、その製造方法は、従来公知の重合方法で行われるものである。
【0112】
従って、放射冷却フィルムCPは、放射冷却フィルムCPに入射した太陽光Lのうちの一部の光を、赤外放射層Aの放射面Hにて反射し、放射冷却フィルムCPに入射した太陽光Lのうちで樹脂材料層J及び隣接側保護層Duを透過した光(太陽光や赤外放射層Aが発する光等)を、光反射層Bにて反射して、放射面Hから外部へ逃がすように構成されている。
【0113】
そして、光反射層Bにおける樹脂材料層Jの存在側とは反対側に位置する冷却対象物Eからの放射冷却フィルムCPへの入熱(例えば、冷却対象物Eからの熱伝導による入熱)を、樹脂材料層J(赤外放射層A)によって赤外光IRに変換して放射することにより、冷却対象物Eを冷却するように構成されている。
【0114】
つまり、放射冷却フィルムCPは、当該放射冷却フィルムCPへ照射される太陽光Lを反射し、また、当該放射冷却フィルムCPへの伝熱(例えば、大気からの伝熱や冷却対象物Eからの伝熱)を赤外光IRとして外部に放射するように構成されている。
また、樹脂材料層J、隣接側保護層Du、光反射層B、離間側保護層Ds及び接続用樹脂材料層Wが柔軟性を備えることによって、放射冷却フィルムCPが柔軟性を備えるように構成されている。
【0115】
加えて、放射冷却フィルムCPは、赤外光IRを樹脂材料層Jの光反射層Bと接する面とは反対側の放射面Hから放射する放射冷却方法を実施するために用いられることになり、具体的には、放射面Hを空に向け、当該空に向けた放射面Hから赤外光IR放射する放射冷却方法を実施することになる。
【0116】
〔樹脂材料層の概要〕
樹脂材料層(赤外放射層A)Jを形成する樹脂材料(塩化ビニル系樹脂)は、厚みによって光吸収率や輻射率(光放射率)が変化する。そのため、太陽光をできるだけ吸収せず、いわゆる大気の窓の波長帯域(波長8μmから波長14μmの帯域)において大きな熱輻射を発するように樹脂材料層Jの厚みを調整する必要がある。
【0117】
具体的には、太陽光の光吸収率の観点で、樹脂材料層Jの厚みを、波長0.4μmから0.5μmの光吸収率の波長平均が13%以下であり、波長0.5μmから波長0.8μmの光吸収率の波長平均が4%以下であり、波長0.8μmから波長1.5μmの光吸収率の波長平均が1%以内であり、波長1.5μmから2.5μmの光吸収率の波長平均が40%以下であり、波長2.5μmから4μmの光吸収率の波長平均が100%以下である状態の厚みに調整する必要がある。
このような吸収率分布の場合、太陽光の光吸収率は10%以下となり、エネルギーで言うと100W以下となる。
【0118】
後述の如く、樹脂材料の光吸収率は樹脂材料の膜厚を厚くすると増加する。樹脂材料を厚膜にすると、大気の窓の輻射率はほぼ1となり、その際に宇宙に放出する熱輻射は125W/mから160W/mとなる。隣接側保護層Du及び光反射層Bでの太陽光吸収は50W/m以下である。樹脂材料層J、隣接側保護層Du及び光反射層Bにおける太陽光吸収の和が150W/m以下であり、大気の状態がよければ冷却が進む。樹脂材料層Jを形成する樹脂材料は、以上のように太陽光スペクトルのピーク値付近の光吸収率が小さなものを用いるのが良い。
【0119】
また、樹脂材料層Jの厚みは、赤外放射(熱輻射)の観点では、波長8μmから14μmの輻射率の波長平均が40%以上となる状態の厚みに調整する必要がある。
隣接側保護層Du及び光反射層Bで吸収される50W/m程度の太陽光の熱エネルギーを、樹脂材料層Jの熱輻射より樹脂材料層Jから宇宙に放出させるには、それ以上の熱輻射を樹脂材料層Jが出す必要がある。
例えば、外気温が30℃のとき、8μmから14μmの大気の窓の熱輻射の最大は200W/mである(輻射率1として計算)。この値が得られるのは、高山など、空気の薄いよく乾燥した環境の快晴時である。低地などでは大気の厚みが高山よりも厚くなるので、大気の窓の波長帯域は狭くなり、透過率は低下する。ちなみに、このことを「大気の窓が狭くなる」と呼ぶ。
【0120】
また、放射冷却フィルムCPを実際に使用する環境は多湿であることもあり、その場合においても大気の窓は狭くなる。低地で利用する際の大気の窓域で発生する熱輻射は、状態の良いときで30℃において160W/mと見積もられる(輻射率1として計算)。また、日本ではよくあることであるが空に靄があるときや、スモッグが存在する場合、大気の窓はさらに狭くなり、宇宙への放射は125W/m程度となる。
かかる事情を鑑みて、波長8μmから14μmの輻射率の波長平均は40%以上(大気の窓帯での熱輻射強度が50W/m)ないと中緯度帯の低地で用いることができない。
【0121】
したがって、上記事項を鑑みた光学的規定の範囲になるように樹脂材料層Jの厚みを調整すると、太陽光の光吸収による入熱よりも大気の窓における出熱の方が大きくなり、日射環境下でも屋外で放射冷却により外気より低温とすることができるようになる。
本実施形態においては、塩化ビニル系樹脂にて形成される樹脂材料層Jの厚みが、100μm以下で10μm以上である。好ましくは、100μm以下で50μm以上である。
【0122】
〔樹脂材料の詳細〕
キルヒホッフの法則により、輻射率(ε)と光吸収率(A)は等しい。光吸収率は吸収係数(α)から下記の式(1)(以下、光吸収率関係式と呼ぶことがある)にて求めることができる。
A=1-exp(-αt)---(1)尚、tは膜厚である。
つまり、樹脂材料層Jの膜厚を調整すると、吸収係数の大きな波長帯域で大きな熱輻射が得られる。屋外で放射冷却する場合、大気の窓の波長帯域である波長8μmから14μmにおいて吸収係数の大きな材料を用いるとよい。
また、太陽光の吸収を抑制するために波長0.3μmから4μm、特に0.4μmから2.5μmの範囲で吸収係数を持たない、或いは小さな材料を用いるとよい。吸収係数と吸収率の関係式からわかるように、光吸収率(輻射率)は樹脂材料の膜厚によって変化する。
【0123】
日射環境下での放射冷却によって周囲の大気より温度を下げるためには、大気の窓の波長帯域において大きな吸収係数をもち、太陽光の波長帯域では吸収係数を殆ど持たない材料を選ぶと、膜厚の調整によって太陽光は殆ど吸収しないが、大気の窓の熱輻射を多く出す状態、つまりは太陽光の入力よりも放射冷却による出力の方が大きな状態を作り出すことができる。
【0124】
太陽光スペクトルは波長0.295μmより長波しか存在しない。なお、紫外線の定義は波長0.4μmよりも短波長側の範囲、可視光線の定義は波長0.4μmから0.8μmの範囲、近赤外線の定義は波長0.8μmから3μmの範囲、中赤外線の定義は3μmから8μmの範囲、遠赤外線の定義は波長8μmよりも長波の範囲とする。
【0125】
炭素-塩素結合(C-Cl)に関して、アルケンの炭素と塩素の結合エネルギーは3.28eVであり、その波長は0.378μmであるので、太陽光のうちの紫外線を多く吸収するが、可視域については吸収をほとんど持たない。
厚さ100μmの塩化ビニル樹脂の紫外から可視域の吸収率スペクトルを図15に示すが、波長0.38μmよりも短波長側で光吸収が大きくなる。
厚さ100μmの塩化ビニリデン樹脂の紫外から可視域の吸収率スペクトルを図15に示すが、波長0.4μmよりも短波長側で若干の吸収率スペクトルの増加がみられる。
【0126】
図16に、炭素-塩素結合をもつ塩化ビニル樹脂(PVC)の大気の窓における輻射率を示す。また、図17に、炭素-塩素結合をもつ塩化ビニリデン樹脂(PVDC)の大気の窓における輻射率を示す。
炭素-塩素結合に関しては、C-Cl伸縮振動による吸収係数が波長12μmを中心に半値幅1μm以上の広帯域に現れる。
また、塩化ビニル樹脂の場合、塩素の電子吸引の影響で、主鎖に含まれるアルケンのC-Hの変角振動に由来する吸収係数が波長10μmあたりに現れる。塩化ビニリデン樹脂についても同様である。
これらの影響で、厚さ10μmの輻射率の波長平均は、波長8μmから14μmの範囲において43%であり、波長平均40%以上という規定の中に入る。図示の通り、膜厚が厚くなると大気の窓領域における輻射率は増大する。
【0127】
樹脂材料層Jの大気の窓の熱輻射は樹脂材料の表面近傍で発生する。
図16に示す如く、塩化ビニル樹脂の場合は100μmより厚くなっても大気の窓領域における熱輻射の増大は殆どなくなる。つまり、塩化ビニル樹脂の場合、大気の窓における熱輻射は表面から深さ約100μm以内の部分で生じており、より深い部分の輻射は外に出てこない。
図17に示す如く、塩化ビニリデン樹脂は、塩化ビニル樹脂と同様である。
【0128】
以上のように、樹脂材料表面から発生する大気の窓領域の熱輻射は、表面からの深さが概ね100μm以内の部分で生じており、それ以上に樹脂の厚みが増していくと、熱輻射に寄与しない樹脂材料によって、放射冷却フィルムCPの放射冷却した冷熱が断熱されることになる。
理想的に太陽光を全く吸収しない樹脂材料層Jを光反射層Bの上に作製することを考える。この場合、太陽光Lは放射冷却フィルムCPの光反射層Bでのみ吸収されることになる。
樹脂材料の熱伝導率はおしなべて0.2W/m/K程度であり、この熱伝導性を考慮して計算すると、樹脂材料層Jの厚みが20mmを超えると、冷却面(光反射層Bにおける樹脂材料層Jの存在側とは反対側の面)の温度が上昇する。
【0129】
太陽光をまったく吸収しない理想的な樹脂材料が存在したとしても、樹脂材料の熱伝導率はおしなべて0.2W/m/K程度であるので、20mmを超えると光反射層Bが日射を受けて加熱されてしまい、光反射層側に設置された冷却対象物Eは加熱される。つまり、放射冷却フィルムCPの樹脂材料の厚みは20mm以下にする必要がある。
【0130】
〔樹脂材料層の厚みについて〕
放射冷却フィルムCPの実用の観点では、樹脂材料層(赤外樹脂材料層)Jの厚みは薄い方がよい。樹脂材料の熱伝導率は、金属やガラスなどよりも一般に低い。冷却対象物Eを効果的に冷却するには、樹脂材料層Jの膜厚は必要最低限であるのがよい。樹脂材料層Jの膜厚を厚くするほどに大気の窓の熱輻射は大きくなり、ある膜厚を超えると大気の窓における熱輻射エネルギーは飽和する。
【0131】
飽和する膜厚は樹脂材料にもよるが、炭素-塩素結合を含む樹脂の場合、厚みが100μmであっても飽和しており、厚さ50μmでも大気の窓領域において十分な熱輻射が得られる。樹脂材料の厚さが薄い方が、熱貫流率が高まり被冷却物の温度をより効果的に下げられるので、炭素-塩素結合を含む樹脂の場合、50μm以下の厚さにすると断熱性が小さくなり冷却対象物Eを効果的に冷却することができる。炭素-塩素結合の場合には、100μm以下の厚さであれば、冷却対象物Eを効果的に冷却することができる。
【0132】
薄くする効用は断熱性を下げて冷熱を伝えやすくすること以外にもある。それは、炭素-塩素結合を含む樹脂が呈する、近赤外域でのCH、CH2、CH3由来の近赤外域の光吸収の抑制である。薄くすると、これらによる太陽光吸収を小さくすることができるので、放射冷却フィルムCPの冷却能力が高まることになる。
以上の観点から、炭素-塩素結合を含む樹脂である塩化ビニル系樹脂の場合、50μm以下の厚さにするとより効果的に日照下において放射冷却効果を出すことができる。
【0133】
〔光反射層の詳細〕
光反射層Bに上述の反射率特性を持たせるためには、放射面Hの存在側(樹脂材料層Jの存在側)の反射材料は銀または銀合金であることが好適である。
図18に示す通り、銀をベースとして光反射層Bを構成すれば、光反射層Bに求められる反射率が得られる。ちなみに、インジウムも、銀または銀合金と同様な反射特性を示すことになるから、銀または銀合金に代えてインジウムを用いてもよい。
【0134】
銀または銀合金のみで太陽光を前述の反射率特性を持たせた状態で反射する場合、厚さが50nm以上必要である。
但し、光反射層Bに柔軟性を備えさせるためには、厚さを100μm以下にする必要がある。これ以上厚いと曲げにくくなる。
ちなみに、「銀合金」としては、銀に、銅、パラジウム、金、亜鉛、スズ、マグネシウム、ニッケル、チタンのいずれかを、例えば、0.4質量%から4.5質量%程度添加した合金を用いることができる。具体例としては、銀に銅とパラジウムを添加して作成した銀合金である「APC-TR(フルヤ金属製)」を用いることができる。
【0135】
銀および銀合金は雨や湿度に弱くそれらから保護をする必要があり、また、その変色を抑制する必要がある。そのために、銀や銀合金に隣接させる形態で、銀を保護する隣接側保護層Du及び離間側保護層Dsが必要である。
隣接側保護層Du及び離間側保護層Dsの詳細は、後述する。
【0136】
〔可塑剤の詳細〕
樹脂材料層Jを形成する塩化ビニル系樹脂に混入する可塑剤は、フタル酸エステル類、脂肪族二塩基酸エステル類、リン酸エステル類からなる群より選択される1つ以上の化合物からなる。
そして、可塑剤が、塩化ビニル樹脂の100重量部に対して、1重量部以上で、100重量部以下の範囲で混入されている。
【0137】
可塑剤の脂肪族二塩基酸エステルが、アジピン酸エステル類、アジピン酸エステル共重合体類、アゼライン酸エステル類、アゼライン酸エステル共重合体類、セバシン酸エステル類、セバシン酸エステル共重合体類、コハク酸エステル類、コハク酸エステル共重合体類を単独でもしくは複数組み合わせて構成されていてもよい。
【0138】
可塑剤の脂肪族二塩基酸エステルが、脂肪族二塩基酸と飽和脂肪族アルコール2分子とがエステル結合したものであるとよい。
可塑剤のフタル酸エステルが、フタル酸と飽和脂肪族アルコール2分子とがエステル結合したものであるとよい。
可塑剤のリン酸エステルが、リン酸トリエステル、又は、芳香族リン酸エステルであるとよい。
【0139】
<フタル酸エステル類の詳細>
フタル酸エステル類を列挙すると、次の通りである。
フタル酸ジメチル(DMP)、フタル酸ジエチル(DEP)、フタル酸ジブチル(DBP)、フタル酸ジ-2-エチルヘキシル(DOP)、フタル酸ジイソノニル(DINP)、フタル酸ジイソデシル(DIDP)、フタル酸ジウンデシル(DUP)、フタル酸ジトリデシル(DTDP)、テレフタル酸ビス(2-エチルヘキシル)(DOTP)、イソフタル酸ビス(2-エチルヘキシル)(DOIP)等。
【0140】
<脂肪族二塩基酸エステル類の詳細>
脂肪族二塩基酸エステル類を列挙すると、次の通りである。
アジピン酸ジブチル(DBA)、アジピン酸ジイソブチル(DIBA)、アジピン酸ジ-2-エチルヘキシル(DOA)、アジピン酸ジイソノニル(DINA)、アジピン酸ジイソデシル(DIDA)、アゼライン酸ビス-2-エチルヘキシル(DOZ)、セバシン酸ジブチル(DBS)、セバシン酸ジ-2-エチルヘキシル(DOS)、セバシン酸ジイソノニル(DINS)、コハク酸ジエチル(DESU)等。
また、アジピン酸等の2塩基酸とジオール(二官能アルコール、あるいはグリコール)との共重合(ポリエステル化)によって合成された分子量400~4000の脂肪族ポリエステル。
【0141】
<リン酸トリエステル>
リン酸トリエステルを列挙すると、次の通りである。
トリメチルホスフェート(TMP)、トリエチルホスフェート(TEP)、トリブチルホスフェート(TBP)、トリス(2エチルヘキシル)ホスフェート(TOP))。
【0142】
<芳香族リン酸エステル>
芳香族リン酸エステルを列挙すると、次の通りである。
トリフェニルホスフェート(TPP)、トリクレシルホスフェート(TCP)、トリキシレニルホスフェート(TXP)、トレジルジフェニルホスフェート(CDP)、2-エチルヘキシルジフェニルホスフェート。
【0143】
<適正な可塑剤の評価について>
塩化ビニル系樹脂用の可塑剤には、フタル酸エステル類、脂肪族二塩基酸エステル類、リン酸トリエステル類、芳香族リン酸エステル類、トリメリット酸エステル類、エポキシ化脂肪酸エステル類がある。これら可塑剤類から下記化合物を選定し、塩化ビニル100重量部に対し各種可塑剤を43重量部混ぜて、キセノンウエザー試験により評価した。
なお、塩化ビニル樹脂には、トリアジン系の紫外線吸収剤とヒンダードアミン系の光安定剤を塩化ビニル100重量部あたりそれぞれ0.5重量部ずつ混錬した。
【0144】
フタル酸エステルの代表として、フタル酸ジ-2-エチルヘキシル(DOP)、フタル酸ジイソデシル(DIDP)。
脂肪族二塩基酸エステルの代表として、アジピン酸ジ-2-エチルヘキシル(DOA)、アジピン酸ブタンジオール共重合体(平均分子量1000程度)、アジピン酸ジイソノニル(DINA)。
リン酸トリエステルの代表として、トリブチルホスフェート(TBP)。
芳香族リン酸エステルの代表として、トリクレシルホスフェート(TCP)。
トリメリット酸エステルの代表として、トリメリット酸トリ-2-エチルヘキシル(TOTM)。
エポキシ化脂肪酸エステルの代表として、エポキシ化大豆油。
【0145】
耐久試験はキセノンウエザー試験を1920時間(実暴露4年に相当)実施した結果をもって耐久性の優劣判断を行った。尚、紫外線換算で487時間が1年に相当する。
キセノンウエザー試験の条件は以下の通りである。
紫外線強度180W/m(波長295-400nm)。
〈散水なし条件〉BPT89℃、湿度50%、1時間42分。
〈散水あり条件〉槽内温度38℃、湿度90%、18分。
【0146】
1920時間の試験結果を図23に示す。
上記実験の結果、トリメリット酸エステル(TOTM)、及び、エポキシ化脂肪酸エステル(エポキシ化大豆油)を可塑剤として用いると耐久性が著しく下がることが明らかとなった。なお、エポキシ化脂肪酸は1120時間で茶変し試験継続できなくなったので同図に載せていない。
【0147】
これに対して、フタル酸エステル系、脂肪族二塩基酸エステル系、リン酸トリエステル系、芳香族リン酸エステル系を用いると4年程度耐久することが分かった。つまり、塩化ビニル樹脂に混入する可塑剤として、フタル酸エステル系、脂肪族二塩基酸エステル系、リン酸トリエステル系、芳香族リン酸エステル系を用いると、4年程度経過しても、放射冷却フィルムCPの反射率は低下しないが、塩化ビニル樹脂に混入する可塑剤として、トリメリット酸エステル系、エポキシ化脂肪酸エステルを用いると、放射冷却フィルムCPの反射率が、4年程度経過する途中から、大きく低下することが分かった。
【0148】
以上の試験結果より、塩化ビニル樹脂の可塑剤としては、フタル酸エステル類、脂肪族二塩基酸エステル類、リン酸トリエステル類、芳香族リン酸エステル類の耐久が優れており、トリメリット酸エステル、エポキシ化脂肪酸エステルは耐久性がないことがわかる。
そして、炭素-塩素結合をもつ塩化ビニリデン樹脂も同様である。
【0149】
〔赤外放射用樹脂材料層に混入する可塑剤の考察〕
以下、樹脂材料層(赤外放射用樹脂材料層)Jを形成する塩化ビニル系樹脂に混入する可塑剤について考察する。
塩化ビニル系樹脂の太陽光による劣化は、可塑剤の紫外線による劣化が大きく関与している。
通常屋外で長期使用される塩化ビニル系樹脂(可塑剤が混入されている)は、着色や添加剤によって太陽光に含まれる紫外線から守られている。例えば黒等の色に着色され、紫外線の影響を受けづらい状態となっていることが多い。一方、放射冷却フィルムCPの場合、放射冷却性能を得るために太陽光の吸収を最小限に抑える必要がある。そのため可塑剤を守るための添加物や染料・顔料を十分に入れることができない。
【0150】
放射冷却フィルムCPは、例えば、図19に例示する如く、塩化ビニル系樹脂にて形成される樹脂材料層Jの下に光反射層用接着層N、隣接側保護層Duがあり、その下に銀を備えた光反射層Bがある。この光反射層Bの影響で樹脂材料層Jは太陽光の影響を更に受けやすくなる。つまり、放射冷却フィルムCPに一度入射した太陽光は、光反射層Bで反射されることにより、樹脂材料層Jを2度透過する。つまり、太陽光の劣化への影響が通常の約2倍となる。
【0151】
また、銀を備えた光反射層Bの上に形成された樹脂材料層Jと、反射率が低いアルミや鉄、セラミクス上に形成された樹脂材料層Jとを比較すると、銀を備えた光反射層Bの上に形成された樹脂材料層Jを備える放射冷却フィルムCPは太陽光の影響をより多く受けるということだ。
これらのことは、銀を備えた光反射層Bの上に樹脂材料層Jを備える放射冷却フィルムCPの塩化ビニル系樹脂は、一般用途の塩化ビニル系樹脂よりも太陽光に含まれる紫外線に敏感であることを示唆している。
【0152】
エステル系可塑剤の紫外線による劣化は、主に紫外線エネルギーを可塑剤が吸収することによって生じる。
紫外線吸収は、主に可塑剤のエステル結合の結合エネルギーを超える電子遷移が生じることによって生じる。紫外線による活性エネルギーの付与と水分子により、塩化ビニル系樹脂に混入された可塑剤の加水分解が進む。
可塑剤の結合が切れると、切れた結合が周囲の塩化ビニル系樹脂を攻撃し、脱塩酸等生じて着色する。また、このことにより機械強度も低下する。
塩化ビニル系樹脂が着色すると、太陽光を放射冷却フィルムCPが吸収するために日中では冷却できなくなる。
【0153】
故に、図23の実験結果で示した通り、他用途では直射日光に晒される屋外用途で用いられる可塑剤(トリメリット酸エステル、エポキシ化脂肪酸エステル)を、放射冷却フィルムCPでは用いることができず、放射冷却フィルムCPの可塑剤として、フタル酸エステル類、脂肪族二塩基酸エステル類、リン酸トリエステル類、芳香族リン酸エステル類を用いることができる。
【0154】
〔その他の添加剤について〕
樹脂材料層Jを形成する塩化ビニル系樹脂には、難燃剤、安定剤、安定化助剤、充てん剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤が入っていてもよく、その詳細は周知であるので、本書では詳細な説明を省略する。
【0155】
〔放射冷却フィルムの具体構成〕
放射冷却フィルムCP(フィルム体F)の具体構成は、図19に示す如く、樹脂材料層Jに、隣接側保護層Du、光反射層B及び離間側保護層Dsからなる積層部における隣接側保護層Duを光反射層用接着層Nにて接着し、接続用樹脂材料層Wと、隣接側保護層Du、光反射層B及び離間側保護層Dsからなる積層部における離間側保護層Dsとを接続用接着層Vにて接着する構成である。
【0156】
光反射層用接着層Nは、例えば、ウレタン樹脂系接着剤(粘着剤)、アクリル樹脂系接着剤(粘着剤)であり、太陽光に対して高い透明性を持つものが望ましい。
光反射層用接着層Nの厚さは、5μm以上、30μm以下である。
接続用接着層Vは、例えば、ウレタン樹脂系接着剤(粘着剤)、アクリル樹脂系接着剤(粘着剤)である。
【0157】
放射冷却フィルムCPは、突条部Uの短辺Sを長辺Tの上方に位置させる状態で立ち姿勢の壁面に設置できる。
尚、立ち姿勢の壁面とは、上述の如く、家屋やビル等の建物の壁面を挙げることができ、その他、コンテナ車のコンテナの側壁など、種々のものを挙げることができる。
【0158】
また、放射冷却フィルムCPは、自動車の外周、倉庫や建屋の外壁、ヘルメットの外周にラッピングすることにより、放射冷却を発揮させる等、既設の物体に後付けして、容易に放射冷却能力を発揮させることができる。
その他、フィルム状の放射冷却フィルムCPを装着する対象としては、各種のテント類の外面、電気機器等を収納するボックスの外面、物品搬送用コンテナの外面、牛乳を貯留する牛乳タンクの外面、牛乳タンクローリーの牛乳貯留部の外面等、冷却が必要な諸々のものを対象とすることができる。
【0159】
〔具体構成の放射冷却フィルムの作成手順〕
放射冷却フィルムCP(フィルム体F)を作製する手順の一例を図20に示す。
先ず、PET等のフィルム状の基材Kの上部に、離型層Gを作成し、離型層Gの上に、離間側保護層Dsを塗布あるいは貼り付けて作成し、離間側保護層Dsの上に、蒸着・スパッタリング・イオンプレーティング・銀鏡反応などによって光反射層Bを作成し、光反射層Bの上に、隣接側保護層Duを塗布あるいは貼り付けて作成する。ちなみに、離型層Gは、シリコーン樹脂、フッ素樹脂のいずれかで形成されることになる。
つまり、基材Kの上部に、離型層G、離間側保護層Ds、光反射層B、隣接側保護層Duを順次積層して光反射層側積層体Pを形成する。
また、樹脂材料層J、及び、接続用樹脂材料層Wをフィルム状に別途形成する。
【0160】
そして、フィルム状に作製された樹脂材料層Jと光反射層側積層体Pにおける隣接側保護層Duとを光反射層用接着層Nにて接着する。
その後、離型層Gを離間側保護層Dsから分離し、次に、離間側保護層Dsと接続用樹脂材料層Wとを接続用接着層Vにて接着する。
尚、離型層Gを離間側保護層Dsから分離する際には、基本的には、基材Kを備えた離型層Gを離間側保護層Dsから分離することになる。
【0161】
ちなみに、隣接側保護層Duを、後述の如く、エチレンテレフタラート樹脂にて形成する場合には、隣接側保護層Duを基板として用いながら、この隣接側保護層Duの上に、蒸着・スパッタリング・イオンプレーティング・銀鏡反応などによって光反射層Bを作成し、光反射層Bの上に、離間側保護層Dsを塗布あるいは貼り付けて作成することにより、光反射層側積層体Pを形成するようにしてもよい。
そして、フィルム状に作製された樹脂材料層Jと光反射層側積層体Pにおける隣接側保護層Duとを光反射層用接着層Nにて接着し、光反射層側積層体Pの離間側保護層Dsとフィルム状に作製された接続用樹脂材料層Wとを接続用接着層Vにて接着するようにしてもよい。
【0162】
〔隣接側保護層の詳細〕
隣接側保護層Duは、厚さが300nm以上で、40μm以下のポリオレフィン系樹脂、又は、厚さが17μm以上で、40μm以下のエチレンテレフタラート樹脂である。
ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン及びポリプロピレンがある。
【0163】
図15に、ポリエチレン、塩化ビニリデン樹脂、エチレンテレフタラート樹脂、塩化ビニル樹脂の紫外線の吸収率を示す。
また、図21に、隣接側保護層Duを形成する合成樹脂として好適なポリエチレンの光透過率を示す。
【0164】
放射冷却フィルムCPは、夜間のみならず、日射環境下にても放射冷却作用を発揮するものであるから、光反射層Bが光反射機能を発揮する状態を維持するには、隣接側保護層Duにて光反射層Bを保護することにより、日射環境下で光反射層Bの銀が変色しないようにする必要がある。
【0165】
隣接側保護層Duが、ポリオレフィン系樹脂にて厚さが300nm以上で、40μm以下の形態に形成される場合には、ポリオレフィン系樹脂は、波長0.3μmから0.4μmの紫外線の波長域の全域において紫外線の光吸収率が10%以下である合成樹脂であるから、隣接側保護層Duが紫外線の吸収により劣化し難いものとなる。
【0166】
そして、隣接側保護層Duを形成するポリオレフィン系樹脂の厚さが、300nm以上であるから、樹脂材料層Jにて発生したラジカルが光反射層を形成する銀又は銀合金に到達することを遮断し、また、樹脂材料層Jを透過する水分が光反射層Bを形成する銀又は銀合金に到達することを遮断する等の遮断機能を良好に発揮することになり、光反射層Bを形成する銀又は銀合金の変色を抑制できることになる。
【0167】
ちなみに、ポリオレフィン系樹脂にて形成される隣接側保護層Duは、紫外線の吸収により、光反射層Bから離れる表面側にラジカルを形成しながら劣化することになるが、厚さが300nm以上であるから、形成したラジカルが光反射層に到達することはなく、また、ラジカルを形成しながら劣化するにしても、紫外線の吸収が低いことにより劣化の進み具合は遅いものであるから、上述の遮断機能を長期に亘って発揮することになる。
【0168】
隣接側保護層Duが、エチレンテレフタラート樹脂にて厚さが17μm以上で、40μm以下の形態に形成される場合には、エチレンテレフタラート樹脂は、ポリオレフィン系樹脂よりも、波長0.3μmから0.4μmの紫外線の波長域において紫外線の光吸収率が高い合成樹脂であるが、厚さが17μm以上であるから、樹脂材料層Jにて発生したラジカルが光反射層Bを形成する銀又は銀合金に到達することを遮断し、また、樹脂材料層Jを透過する水分が光反射層を形成する銀又は銀合金に到達することを遮断する等の遮断機能を長期に亘って良好に発揮することになり、光反射層Bを形成する銀又は銀合金の変色を抑制できることになる。
【0169】
つまり、エチレンテレフタラート樹脂にて形成される隣接側保護層Duは、紫外線の吸収により、光反射層Bから離れる表面側にラジカルを形成しながら劣化することになるが、厚さが17μm以上であるから、形成したラジカルが反射層に到達することはなく、また、ラジカルを形成しながら劣化するにしても、厚さが17μm以上であるから、上述の遮断機能を長期に亘って発揮することになる。
【0170】
説明を加えると、エチレンテレフタラート樹脂(PET)の劣化は紫外線によってエチレングリコールとテレフタル酸のエステル結合が開裂しラジカルが形成されることに起因する。この劣化は、エチレンテレフタラート樹脂(PET)における紫外線が照射される面の表面から順に進行する。
【0171】
例えば、大阪における強さの紫外線がエチレンテレフタラート樹脂(PET)に照射されると、1日あたり、照射される面より順に約9nmのエチレンテレフタラート樹脂(PET)のエステル結合が開裂していく。エチレンテレフタラート樹脂(PET)は十分に重合しているので、開裂した表面のエチレンテレフタラート樹脂(PET)が光反射層Bの銀(銀合金)を攻撃することはないが、エチレンテレフタラート樹脂(PET)の開裂端が光反射層B銀(銀合金)まで到達すると、銀(銀合金)が変色する。
【0172】
従って、屋外で使用するうえで、隣接側保護層Duを1年以上耐久させるためには、9nm/日と365日とを積算して、約3μmの厚さが必要となる。隣接側保護層Duのエチレンテレフタラート樹脂(PET)を3年以上耐久させるためには、厚さが10μm以上必要である。5年以上耐久させるためには、厚さが17μm以上必要である。
【0173】
尚、ポリオレフィン系樹脂及びエチレンテレフタラート樹脂にて隣接側保護層Duを形成する場合において、その厚さの上限を定める理由は、隣接側保護層Duが放射冷却に寄与しない断熱性を奏することを回避するためである。つまり、隣接側保護層Duは、厚さが厚くなるほど放射冷却に寄与しない断熱性を奏することになるから、光反射層Bを保護する機能を発揮させながらも、放射冷却に寄与しない断熱性を奏することを回避するために、厚さの上限が定められることになる。
【0174】
ちなみに、図19に示すように、樹脂材料層Jと隣接側保護層Duとの間に、両者を接着する光反射層用接着層Nが位置する場合には、光反射層用接着層Nからもラジカルが発生することになるが、隣接側保護層Duを形成するポリオレフィン系樹脂の厚さが300nm以上であり、隣接側保護層Duを形成するエチレンテレフタラート樹脂の厚さが17μm以上であれば、光反射層用接着層Nにて発生したラジカルが光反射層Bに到達することを、長期に亘って抑制できる。
【0175】
尚、上述の如く、隣接側保護層Duが厚くなると、光反射層Bの銀(銀合金)の着色を防ぐうえでのデメリットは生じないが、放射冷却するうえでの問題が発生する。つまり、厚くすると放射冷却材料の断熱性を上げることになる。
例えば、隣接側保護層Duを形成する合成樹脂として優れている主成分がポリエチレンの樹脂は、図22に示すように、大気の窓における輻射率が小さいため、厚く形成しても放射冷却に寄与しない。それどころか、厚くすると放射冷却材料の断熱性を上げることになる。次に、厚くなると主鎖の振動に由来する近赤外域の吸収が増加し、太陽光吸収が増える効果が増加する。
これら要因により、隣接側保護層Duが厚いことは、放射冷却にとって不利である。このような観点から、ポリオレフィン系樹脂にて形成される隣接側保護層Duの厚さは、5μm以下であることが好ましく、さらには、1μm以下であることが一層好ましい。
【0176】
〔離間側保護層の詳細〕
離間側保護層Dsは、アクリル樹脂である。詳しくは、離間側保護層Dsを形成する樹脂材料が、厚さが100nm以上で、2μm以下のアクリル樹脂である。
【0177】
〔接続用樹脂材料層の詳細〕
接続用樹脂材料層Wを形成する樹脂材料は、エチレンテレフタラート樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル樹脂のいずれかである。
また、接続用樹脂材料層Wの厚さが、10μm以上、500μm以下である。
すなわち、接続用樹脂材料層Wを形成する樹脂材料が、エチレンテレフタラート樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル樹脂であるから、フィルム体Fを設置対象に対して接着剤や粘着剤にて適切に貼付することができ、また、フィルム体Fを設置対象に対して適切に熱ラミネートすることができる。
【0178】
尚、接続用樹脂材料層Wを形成する樹脂材料が、可塑剤が混入された塩化ビニル系樹脂であってもよい。つまり、塩化ビニル系樹脂の100重量部に、可塑剤が5重量部以上、100重量部以下で混入されている。
可塑剤が混入された塩化ビニル系樹脂は、伸性が優れ、装着対象(冷却対象物E)に対する装着性(施工性)が向上する。
【0179】
ちなみに、接続用樹脂材料層Wには多量の紫外線が照射されることはないから、接続用樹脂材料層Wを形成する樹脂材料に混入する可塑剤としては、フタル酸エステル類、脂肪族二塩基酸エステル類、リン酸トリエステル類、芳香族リン酸エステル類、トリメリット酸エステル類、エポキシ化脂肪酸エステル類に加えて、トリメリット酸エステル、エポキシ化脂肪酸エステルを用いることができる。
【0180】
さらに、接続用樹脂材料層Wを形成する樹脂材料に、光反射用のフィラーが混入されていてもよい。
混入するフィラーとしては、二酸化ケイ素(SiO2)、酸化チタン(TiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化マグネシウム(MgO)等を用いることができる。
【0181】
接続用樹脂材料層Wを形成する樹脂材料に、光反射用のフィラー(図示せず)が混入されていれば、光反射層Bを構成する銀又は銀合金が破断して亀裂が入る等により、光反射層Bが適切に光を反射できない状態になったときに、接続用樹脂材料層Wが光反射層Bを通過した光を反射することになるため、光反射層Bを構成する銀又は銀合金が破断した際にも、意匠性の低下や放射冷却性能の低下を抑制できる。
【0182】
つまり、フィルム体Fを装着する際等において、光反射層Bの銀又は銀合金が破断して亀裂が入ったとしても、光反射層Bの割れた箇所を通過した光が接続用樹脂材料層Wにて反射されることになり、フィルム体Fを放射面側から見たときに、フィルム体Fの全体を一様の状態にすることができる。このため、光反射層Bの銀又は銀合金が破断して亀裂が入ったとしても、意匠性の低下を抑制することができる。
また、光反射層Bの割れた箇所を通過した光を接続用樹脂材料層Wにて反射できるため、光反射層Bの銀又は銀合金が破断して亀裂が入ったとしても、フィルム体Fの放射冷却性能の低下を抑制できる。
【0183】
〔別実施形態〕
以下、別実施形態を列記する。
(1)上記実施形態では、冷却対象物Eとして、放射冷却フィルムCPの裏面に密着される物体を例示したが、冷却対象物Eとしては、冷却対象空間等、各種の冷却対象を適用できる。つまり、本発明の光反射膜Mは、立ち姿勢の壁面に設置することになるが、光反射膜Mが放射冷却フィルムCPとして構成される場合には、立ち姿勢の壁面に加えて、家屋の屋根やコンテナ車の天井壁など、その他の箇所に設置して用いることができる。
【0184】
(2)上記実施形態では、放射冷却フィルムCPの樹脂材料層Jの放射面Hを、そのまま露出させる形態を例示したが、放射面Hを覆うハードコートを設ける形態で実施してもよい。つまり、樹脂材料層Jの表面に被覆層Rを備えさせない場合には、樹脂材料層Jの表面、つまり、鋸歯状の反射面を覆う薄膜状のハードコートを設けるようにしてもよい。
ハードコートとしては、UV硬化アクリル系、熱硬化アクリル系、UV硬化シリコーン系、熱硬化シリコーン系、有機無機ハイブリッド系、塩化ビニルが存在し、いずれを用いてもよい。添加材として有機系帯電防止剤を用いてもよい。
UV硬化アクリル系の中でもウレタンアクリレートは特によい。
【0185】
ハードコートの成膜方法としては、グラビアコート法、バーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ブレードコート法、ダイコート法などを用いることができる。
ハードコート(塗膜)の厚みは1~50μmであり、特に2~20μmが望ましい。
【0186】
(3)上記実施形態では、樹脂材料層Jの樹脂材料として、塩化ビニル系樹脂を例示したが、その他の樹脂材料、例えば、炭素-フッ素結合、シロキサン結合、炭素-塩素結合、炭素-酸素結合、エーテル結合、エステル結合、ベンゼン環のいずれかを1つ以上を有する樹脂材料を用いてもよい。
【0187】
(4)上記実施形態の放射冷却フィルムCPでは、光反射層Bを銀又は銀合金を用いて形成する場合を例示したが、光反射層Bは、アルミニウムもしくはアルミニウム合金や、銀と同等の反射特性を備えるインジウムを用いて構成することができ、さらには、樹脂材料層Jの存在側に位置させる銀もしくは銀合金と樹脂材料層Jとは離れる側に位置させるアルミニウムもしくはアルミニウム合金の積層構造を用いることができる。
【0188】
(5)放射冷却フィルムCPの具体構成のフィルム体Fの作成方法としては、上記実施形態に記載の方法に代えて、樹脂材料層(赤外放射用樹脂材料層)Jに光反射層用接着層Nを形成し、光反射層用接着層Nに隣接側保護層Duを形成し、隣接側保護層Duに光反射層Bを直接製膜し、光反射層Bに離間側保護層Dsを形成し、接続用樹脂材料層Wを離間側保護層Dsに接続用接着層Vにて接着させるようにする等、他の形成方法を用いてもよい。
【0189】
(6)突条部Uとは、断面形状が短辺Sと長辺Tとを備える突部が細長く延びる形態を意味することになるが、突部が細長く延びる形態とは、延びる方向において適当長さに分割された分割部分が、交差方向において少し位置を異ならせて並ぶ形態や、分割部分が間隔を隔てて並ぶ形態を含むものである。
【0190】
なお、上記実施形態(別実施形態を含む、以下同じ)で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【符号の説明】
【0191】
A 赤外放射層
B 光反射層
Du 隣接側保護層
Ds 離間側保護層
IR 赤外光
J 樹脂材料層
R 被覆層
S 短辺
T 長辺
U 突条部
W 接続用樹脂材料層
Y 板状体用接着層
Z 板状体
図1
図2
図3
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図5
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