JP2005047179A

JP2005047179A - 熱線遮蔽樹脂シート

Info

Publication number: JP2005047179A
Application number: JP2003282555A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Hirota; 俊積広田
Original assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Current assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【課題】光線透過率が高く、透明感があり、かつ耐候性と熱線遮蔽効果に優れた熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シートを提供すること。
【解決手段】平均粒径１００ｎｍ以下のホウ化ランタン微粒子を０．００１〜０．１重量％含有する板厚０．２〜１０．０ｍｍのポリカーボネート樹脂シートの少なくとも片面が、紫外線吸収剤を０．１〜１０．０重量％含有する１０〜１００μｍの厚みの透明樹脂層によって被覆された熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シート。
【選択図】なし

Description

本発明は、ビル、事務所、工場、体育館、一般住宅等の採光用屋根材、カーポート、アーケード、車両の窓材等可視光線透過性は必要であるが、直射日光による温度上昇は抑えたい、つまり可視光線透過性と熱線遮蔽性を必要とする用途に適した熱線遮蔽シートに関する。

ビル、事務所、工場、体育館、一般住宅等の採光用屋根材、カーポート、アーケード、車両の窓材等には、従来ポリカーボネート、アクリル、ポリ塩化ビニル等の透明性合成樹脂からなる平板、波板、折板などが用いられている。これら採光材には無色透明のものや着色剤によりブラウンスモークやブルースモーク色としたもの、あるいは乳白色半透明としたものなどがある。しかし、上記採光材は採光性には優れているが、直射日光にさらされることにより、内部の温度が上昇したり、中にいる人に暑さを感じさせたり、中の物が熱と紫外線によって変形あるいは劣化したりするなどの問題があった。
そこで、近年、直射日光中の熱線を遮蔽する目的で、例えば、透明樹脂シートにアルミニウムを蒸着したポリエチレンテレフタレートフィルムを接着剤で貼り付ける方法が開示されている（特許文献１参照）。しかし、この文献の方法では、シートと貼り合わせたフィルムの界面で発泡や剥離が生じたり、波形状や折板形状への加工が困難であり、価格が高いという問題があった。

また、透明性樹脂に有機系近赤外線吸収剤を添加する方法が開示されていが、有機系近赤外線吸収剤そのものの耐熱性や耐久性が不足しており、価格も高く、有機系近赤外線吸収剤が熱線を熱に変化させるため、熱線遮蔽効果の高い近赤外線吸収剤ほど得られた採光材自身が非常に熱くなるという問題があった（特許文献２参照）。

さらに、窒化物または６ホウ化物からなる平均粒径２００ｎｍ以下の微粒子と、無機紫外線吸収成分及び／または有機紫外線吸収成分とを含有する日射フィルター膜形成用塗布液をガラス、プラスチックその他の各種透明基材に塗布して、熱線と紫外線とを遮蔽する日射フィルター膜を形成するために用いる塗布液が開示されているが、基材と塗布液の密着性が不十分で満足出来なかった（特許文献３参照）。
特開平３−２６４３５４号公報特開平６−２４０１４６号公報特開２００１−０４９１９０号公報

本発明の目的は、従来技術における上記の課題を解決し、光線透過率が高く、透明感があり、かつ耐候性と熱線遮蔽効果に優れた熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シートを提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、平均粒径１００ｎｍ以下のホウ化ランタン微粒子を０．００１〜０．１重量％含有する板厚０．２〜１０．０ｍｍのポリカーボネート樹脂シートの少なくとも片面が、紫外線吸収剤を０．１〜１０．０重量％含有する１０〜１００μｍの厚みの透明樹脂層によって被覆されたポリカーボネート樹脂シートとすることにより、前記課題が解決できることを見出し、本発明に到達した。

本発明の熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シートは、光線透過率が高く、透明感があり、かつ耐候性と熱線遮蔽効果に優れているので、ビル、事務所、工場、体育館、一般住宅等の採光用屋根材、カーポート、アーケード、車両の窓材等として用途の拡大が期待できる。

本発明に関わるポリカーボネート樹脂シートに使用されるポリカーボネート樹脂は、好ましくは２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）アルカンや２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジハロゲノフェニル）アルカンで代表されるビスフェノール化合物から公知の方法で製造された重合体が用いられ、その重合体骨格中に脂肪酸ジオールに由来する構造単位が含まれていても、エステル結合を持つ構造単位が含まれていてもよい。
分子量についても特に限定はしないが、押出成形性や機械的強度の観点から、粘度平均分子量で、好ましくは１７，０００〜３３，０００、特に好ましくは２０，０００〜３０，０００のものである。

ポリカーボネート樹脂シート中に含有するホウ化ランタン微粒子は、平均粒径が１００ｎｍ以下であることが好ましく、平均粒径が１００ｎｍより大きくなると近赤外光の吸収効果が小さくなり、透明感が低下し、光線透過率も低下する。ホウ化ランタン微粒子の熱線遮蔽効果は、ポリカーボネート樹脂シートの厚さにも関係するので、ホウ化ランタン微粒子の含有率のみで規定することは出来ないが、通常の使用条件におけるポリカーボネート樹脂シート中のホウ化ランタン微粒子含有率は、０．００１〜０．１重量％である。０．００１重量％未満ではポリカーボネート樹脂シートの厚さを厚くしても熱線遮蔽効果を得ることは難しく、０．１重量％を超えると透明感や光線透過率が低下するばかりでなく、溶融・混練時にポリカーボネート樹脂の熱分解を促進することがあるので好ましくない。

本発明に関わるポリカーボネート樹脂シートには、本発明の目的を逸脱しない範囲で、熱線遮蔽剤以外に紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、熱安定剤、帯電防止剤、難燃剤、滑剤、染料、顔料、フィラー等を含むものであってもよい。
本発明に関わるポリカーボネート樹脂シートの厚さは、０．２〜１０．０ｍｍ、好ましくは０．５〜１０．０ｍｍである。厚さが０．２ｍｍ未満では、熱線遮蔽効果を上げるためにホウ化ランタン微粒子の含有率を高くする必要があり、その結果としてポリカーボネート樹脂とホウ化ランタン微粒子の溶融・混練時に、ポリカーボネートの熱分解が促進されることがあり、好ましくない。逆に、１０．０ｍｍを超える熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シートの用途は少ない。

本発明に関わる透明樹脂層に使用される樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂およびポリエチレンテレフタレート樹脂等の透明性を有する樹脂が用いられる。その中でも、透明性が高く、耐候性が良好なため、一般に建材として使用されているポリカーボネート樹脂およびアクリル系樹脂が特に好適に用いられる。透明樹脂層に使用されるポリカーボネート樹脂は、前記ポリカーボネート樹脂シートに使用されるものを用いることが出来る。

本発明の透明樹脂層に好ましく用いられるアクリル系樹脂は、メタクリル酸メチルのホモポリマーまたはメタクリル酸メチルを５０％以上含む重合性不飽和単量体のコポリマーである。これらのポリマーの分子量は特に限定しないが、生産性の点で溶融押出成形が可能な範囲であることが好ましく、重量平均分子量で８０，０００〜１７０，０００のものが好ましい。
かかるアクリル系樹脂は、塊状重合、懸濁重合、乳化重合等公知の方法で行うことができ、重合に際して分子量調節剤、触媒等は必要に応じて適宜使用される。

さらに、透明樹脂層を構成する上記ポリカーボネート樹脂またはアクリル系樹脂中には、市販されているベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ベンゾエート系、サリシレート系、トリアリールトリアジン系等の有機系紫外線吸収剤あるいは酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム等無機系紫外線吸収剤を０．１〜１０．０重量％、好ましくは０．５〜７重量％含有する。紫外線吸収剤の含有率は、透明樹脂層の厚みにもよるが、０．１重量％未満では紫外線吸収効果が小さく、１０．０重量％を越えると樹脂と紫外線吸収剤の溶融・混練時に紫外線吸収剤が揮散し、ロール表面の汚染を引き起こし、熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シートの外観を損なうことが多い。
透明樹脂層には、本発明の目的を逸脱しない範囲で他の光安定剤、酸化防止剤、熱安定剤、帯電防止剤、防曇剤、熱線遮蔽剤、難燃剤、滑剤、顔料、フィラー等を含むものであってもよい。

本発明に関わる紫外線吸収剤を０．１〜１０．０重量％含有する透明樹脂層の厚さは、１０〜１００μｍである。厚さが１０μｍ未満では、ポリカーボネート樹脂シートの耐候性が低下することがある。また、厚さが１００μｍを越えると、特に透明樹脂層にアクリル系樹脂を使用した場合、熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シートの耐衝撃性が低下することがある。

ポリカーボネート樹脂シートの少なくとも片面を透明樹脂層で被覆する方法は、特別な制限はない。例えば、ポリカーボネート樹脂シートと透明樹脂層の原料樹脂を同時に溶融押出して成形する共押出法や、ポリカーボネート樹脂をシート状に押出成形する際に同時に透明樹脂層を溶融押出してラミネートする方法、予めフィルム状に成形された透明樹脂層をポリカーボネート樹脂シートの押出成型時に連続的に熱ラミネートする方法、シート状あるいはフィルム状に成形されたポリカーボネート樹脂層及び透明樹脂層を熱プレス機にて熱圧着する方法等が用いられる。

本発明の熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シートは、該シートの透明樹脂層上に、公知の熱硬化あるいは活性エネルギー線によって硬化したハードコート層を積層することができる。
紫外線を用いて硬化させる塗料の一例としては、１官能あるいは多官能のアクリレートモノマーあるいはオリゴマーなどの単独あるいは複数からなる樹脂組成物に硬化触媒として光重合開始剤が加えられた樹脂組成物が挙げられる。
熱硬化型樹脂塗料としてはポリオルガノシロキサン系、架橋型アクリル系又はメラミン系のものが挙げられる。
これらの塗料には、必要に応じて、有機溶剤の他、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤などの各種安定剤やレベリング剤、消泡剤、増粘剤、帯電防止剤、防曇剤などの界面活性剤等を適宜添加してもよい。

本発明に関わる透明樹脂層上に塗料を塗布する方法は、刷毛、ロール、ディッピング、流し塗り、スプレー、ロールコーター、フローコーターなどがある。熱硬化あるいは活性エネルギー線によって硬化したハードコート層の厚さは、１〜２０μｍ、好ましくは２〜１５μｍ、さらに好ましくは３〜１２μｍである。ハードコート層の厚さが１μｍ未満であると表面硬度の改良効果が不十分になりやすく、逆に２０μｍを超えても表面硬度の改良効果は更には向上し難く、コスト的に不利である。

本発明の熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シートの形状には格別の制限はなく、最も一般的な平板状やフィルム状、波板状、あるいは折板状等様々な形状のものが包含される。また、本発明の熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シートは、加工することによって様々な形に成形できる。例えば、切断、穴あけ、切削、研磨等の機械加工や、突き上げ成形、フリー成形、ヒーター曲げ、真空成形、圧空成形等の熱成形、せん断打ち抜きや冷間折り曲げ加工等の冷間加工、溶接や接着、印刷や塗装などを挙げることができる。

以下に実施例、比較例を用いて本発明、およびその効果をさらに具体的に説明する。なお実施例および比較例で用いた評価方法、試験方法を以下に示す。

[熱線遮蔽効果]
第１図に示す測定装置を用いて以下の要領で行なった。即ち、熱がこもらないように側壁に通気孔を有するボックス１の上壁開口部２を覆うように試験片３を置き、その上方３５ｃｍに１２５Ｗの赤外線ランプ４によって試験片３を照射し、試験片３から１６ｃｍの間隔をあけてボックス内に設置された熱吸収板（両面黒色の鉄板）５によって試験片３を透過した熱線を吸収させ、この熱吸収板の温度を熱電対６によって経時的に測定し、温度が変化しない平衡点を求めたものである。

[光線透過率]
日本電色工業製のヘーズメーターにて試験片の全光線透過率（％）、曇価（％）を測定した。
[日射透過率]
島津製作所の分光光度計にて近赤外領域（８００〜１８００ｎｍ）での透過率を測定した。
[耐候性]
岩崎電気製スーパーＵＶテスターを使用し、照射時間５ｈ（光強度５０ｍＷ／ｃｍ２ブラックパネル温度６３℃、照射時に１０分間隔で１０秒間シャワー）、結露時間１ｈのサイクルで３００ｈ後の色差（△Ｅ）を測定した。
[密着性]
碁盤目試験（ＪＩＳＫ５４００）に準じセロテープ剥離テストを行ない、碁盤目２５に対する残存数で示した。
[耐熱性]
１３０℃の熱風循環乾燥機中に１時間放置後の外観変化、密着性を評価した。
[耐煮沸性]
沸騰水中に２時間放置後の外観変化、密着性を評価した。
[耐擦傷性]
ＡＳＴＭＤ１０４４に準じて、テーバー摩耗試験機（東洋精機製）に摩耗輪ＣＳ−１０Ｆを装着し、荷重５００ｇ下で５００回転させ、この曇価をヘーズメーター（日本電色工業製）にて測定した。耐擦傷性として、（試験前の曇価−試験後の曇価）の値を示す。

実施例１
（１）ポリカーボネート樹脂シート用熱線遮蔽剤添加組成物の調製
ポリカーボネート樹脂としてユーピロンＥ−２０００Ｆ（商品名、三菱瓦斯化学社製）に、ＩＲカット分散紛ＫＨＤＳ−０２（商品名、ホウ化ランタン量１０〜１１重量％、酸化ジルコニウム量１２〜１４重量％、分散樹脂７３〜８０重量％、住友金属鉱山社製）を０．０５重量％、紫外線吸収剤としてケミソーブ７９（商品名、ケミプロ化成社製）を０．３重量％、安定剤としてイルガノックス１０１０（商品名、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）を０．０２５重量％、アデカスタブ２１１２（商品名、旭電化工業社製）を０．０１５重量％、着色剤として、ＷＡＸＯＬＩＮＥ−ＲｅｄＹＰ−ＦＷ（商品名、アビシア社製）を０．００１９重量％、ＷＡＸＯＬＩＮＥ−Ｏｒａｎｇｅ３ＧＰ−ＦＷ（商品名、アビシア社製）を０．０００７重量％、ＭＡＣＲＯＬＥＸＢｌｕｅ２Ｒ（商品名、バイエル社製）を０．０００６７９７２重量％、ＳｕｍｉｐｌａｓｔＧｒｅｅｎＧ（商品名、住化ファインケム社製）を０．００１７２重量％、ＭＡＣＲＯＲＥＸＶＩＯＬＥＴ３Ｒ（商品名、バイエル社製）を０．０００５６４７８重量％、カーボンブラック＃１０００（商品名、三菱化学社製）を０．０００３重量％の割合で配合し、タンブラー内で予備混合後、スクリュー径４５ｍｍの２軸押出機を用いてペレットとした。

（２）透明樹脂層用樹脂組成物の調製
ポリカーボネート樹脂としてＥ−２０００Ｆ（商品名、三菱ガス化学社製）に、紫外線吸収剤としてチヌビン１５７７（商品名、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）を４重量％の割合で配合し、タンブラー内で予備混合後、スクリュー径４５ｍｍの２軸押出機を用いてペレットとした。
[熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シートの製造と評価]
ポリカーボネート樹脂シート用として（１）で調製した組成物を用い、また透明樹脂層用樹脂として（２）で調製した組成物を用いて、共押出法で熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シートを次の通り作製した。（１）で調製した組成物を６５ｍｍの単軸押出機を用いてシートを押出し、一方、透明樹脂層は３２ｍｍの単軸押出機を用いて（２）で調製した組成物を押出し、フィードブロックタイプのダイを用いて板厚２．０ｍｍ、透明樹脂層厚み５０μｍの２種２層の熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シートを製造した。得られたシートの評価結果を表１に示した。

実施例２
（３）透明樹脂層用樹脂組成物の調製
ポリメチルメタクリレート樹脂（以下、ＰＭＭＡ樹脂と略記）としてアトグラスＶ−０２０（商品名、アトフィナ・ジャパン社製）に、紫外線吸収剤としてチヌビン１５７７（商品名、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製）を３重量％の割合で配合し、タンブラー内で予備混合後、スクリュー径４５ｍｍの２軸押出機を用いてペレットとした。
[熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シートの製造と評価]
ポリカーボネート樹脂シート用として実施例１の（１）で調製した組成物を用い、また透明樹脂層用樹脂として上記（３）のＰＭＭＡ樹脂からなる組成物を用いて、共押出法で熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シートを次の通り製造した。実施例１の（１）で調製した組成物を６５ｍｍの単軸押出機を用いてシートを押出し、一方、透明樹脂層は３２ｍｍの単軸押出機を用いて上記（３）のＰＭＭＡ樹脂からなる組成物を押出し、フィードブロックタイプのダイを用いて板厚２．０ｍｍ、透明樹脂層厚み２０μｍの２種２層の熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シートを製造した。得られたシートの評価結果を表１に示した。

実施例３
[ハードコート付熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シートの製造と評価]
実施例２で得られた熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シートの透明樹脂層面に、シリコーン塗料ＫＰ−８５（商品名、信越化学工業社製）を塗布後、１３０℃で硬化させることによってハードコート付熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シートを製造した。得られたシートのハードコート性能を表２に示した。

比較例１
実施例１で（１）の製造に際して、ＫＨＤＳ−０２に替わりにＳＩＲ−１５９（商品名、ビス［シス−１，２−ビス（ｏ−メトキシフェニルエチレン）−１，２−ジチオレート］ニッケル（II）、三井化学ファイン社製）を０．０５重量％添加した以外は、実施例1と同様に実施した。得られたシートの評価結果を表１に示した。

比較例２
実施例１で（１）の製造に際して、熱線遮蔽剤ＫＨＤＳ−０２を配合しなかった以外は、実施例1と同様に実施した。得られたシートの評価結果を表１に示した。

比較例３
実施例１において、共押出法で透明樹脂層設けないで、熱線遮蔽添加組成物を６５ｍｍ単軸のシート押出機にて板厚２．０ｍｍの単層のシートとした。得られたシートの評価結果を表１に示した。

樹脂シートの熱線遮蔽効果の測定に用いた装置の概略図である。

符号の説明

１ボックス
２上壁開口部
３樹脂シート
４１２５Ｗ赤外ランプ
５熱吸収板
６熱電対
７記録計

Claims

平均粒径１００ｎｍ以下のホウ化ランタン微粒子を０．００１〜０．１重量％含有する板厚０．２〜１０．０ｍｍのポリカーボネート樹脂シートの少なくとも片面が、紫外線吸収剤を０．１〜１０．０重量％含有する１０〜１００μｍの厚みの透明樹脂層によって被覆されたことを特徴とする熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シート。
紫外線吸収剤を含有する透明樹脂層上に、熱硬化あるいは活性エネルギー線によって硬化させたハードコート層が設けられたことを特徴とする請求項1記載の熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シート。
透明樹脂がポリカーボネート樹脂あるいはアクリル系樹脂からなることを特徴とする請求項1記載の熱線遮蔽ポリカーボネート樹脂シート。