(57)【要約】【課題】耐風圧性及び施工性に優れ、且つ軽量化が可能な金属屋根材を提供する。【解決手段】金属製の表基材２と、裏基材３と、表基材２と裏基材３との間に配置された芯材４とを備える金属屋根材１である。この金属屋根材１は、裏基材３が、２つの樹脂層５ａ，５ｂの間に、ヤング率が１２，０００ＭＰａ以上の金属箔６が配置された積層体である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の表基材と、裏基材と、前記表基材と前記裏基材との間に配置された芯材とを備える金属屋根材であって、
前記裏基材が、２つの樹脂層の間に、ヤング率が１２，０００ＭＰａ以上の金属箔が配置された積層体である、金属屋根材。
【請求項２】
前記裏基材の突き刺し強度が１８Ｎ以上である、請求項１に記載の金属屋根材。
【請求項３】
前記裏基材の引張強度が１４０Ｎ以上である、請求項１又は２に記載の金属屋根材。
【請求項４】
前記金属箔の厚みが１０〜２００μｍである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属屋根材。
【請求項５】
前記金属箔が硬質アルミニウム箔である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の金属屋根材。
【請求項６】
前記芯材側に設けられた前記積層体の前記樹脂層が、前記芯材と密着性が良好な樹脂から形成されたフィルムである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の金属屋根材。
【請求項７】
前記フィルムが、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂又はポリエステル樹脂から形成されたフィルムである、請求項６に記載の金属屋根材。
【請求項８】
前記芯材側とは反対側に設けられた前記積層体の前記樹脂層が、ポリエステル樹脂から形成されたフィルムである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の金属屋根材。
【請求項９】
前記芯材側に設けられた前記積層体の前記樹脂層の厚みが２〜４０μｍである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の金属屋根材。
【請求項１０】
前記芯材側とは反対側に設けられた前記積層体の前記樹脂層の厚みが５〜４０μｍである、請求項１〜９のいずれか一項に記載の金属屋根材。
【請求項１１】
浮き上がり係数が８．３Ｎ／ｍｍ以上である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の金属屋根材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属屋根材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、粘土瓦に代わって、スレート系、セメント系、金属系などの様々な屋根材が用いられることが多くなっている。その中でも金属系の屋根材（以下、「金属屋根材」）は、軽く、防水性に優れ、加工し易いなどの利点があるため、特に注目が集まっている。
従来の金属屋根材としては、特許文献１及び２において、金属製の表基材と、裏基材と、表基材と前記裏基材との間に配置された発泡樹脂を含む芯材とを備える金属屋根材が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１８６２１２号公報
【特許文献２】特開２０１７−９６０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、屋根材は、雨風に曝されるため、雨風に耐え得るような特性を有する必要がある。特に、日本は、世界でも台風の多い国であるため、耐風圧性に優れることが屋根材に要求される。なお、「耐風圧性」とは、強風に対して座屈せずに耐える性能のことを意味する。そこで、特許文献１及び２は、表基材の厚みを大きくすることで、金属屋根材の耐風圧性を向上させることを提案している。
しかしながら、表基材の厚みを大きくすると、金属屋根材が重くなってしまう。そのため、軽量化と耐風圧性の向上との両立を図るためには、表基材の厚みを適切な範囲に制御する必要があり、製品設計の自由度が制限されていた。
【０００５】
他方、金属屋根材は、屋根葺き工などの職人の手作業によって屋根葺きされる。なお、「屋根葺き」とは、屋根材を加工し、屋根下地の上に並べて敷き詰め、固定することを意味する。
ここで、特許文献１及び２の金属屋根材は、裏基材が、アルミ箔、アルミ蒸着紙、水酸化アルミ紙、炭酸カルシウム紙、樹脂フィルム、ガラス繊維紙などで形成されている。そのため、屋根葺きの際に裏基材が破損し易く、慎重な作業が要求されることから、施工性が低下する要因となっていた。
【０００６】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、耐風圧性及び施工性に優れ、且つ軽量化が可能な金属屋根材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究を行った結果、金属屋根材の裏基材として、２つの樹脂層の間に、ヤング率が１２，０００ＭＰａ以上の金属箔が配置された積層体を用いることにより、耐風圧性を向上させることができ、しかも施工性が向上すると共に軽量化も可能になることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、金属製の表基材と、裏基材と、前記表基材と前記裏基材との間に配置された芯材とを備える金属屋根材であって、前記裏基材が、２つの樹脂層の間に、ヤング率が１２，０００ＭＰａ以上の金属箔が配置された積層体である、金属屋根材である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、耐風圧性及び施工性に優れ、且つ軽量化が可能な金属屋根材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態による金属屋根材の断面図である。
【図２】図１の裏基材の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の金属屋根材の好適な実施の形態について説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、改良などを行うことができる。各実施の形態に開示されている複数の構成要素は、適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよいし、異なる実施の形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００１２】
図１は、本実施の形態の金属屋根材の断面図である。
図１に示すように、本実施の形態の金属屋根材１は、金属製の表基材２と、裏基材３と、表基材２と裏基材３との間に配置された芯材４とを備えている。
【００１３】
表基材２は、金属屋根材１を屋根下地の上に配置した際に屋根の外面に表れる部分であり、金属板が素材として用いられる。表基材２の素材である金属板としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。金属板の例としては、溶融Ｚｎ系めっき鋼板、溶融Ａｌめっき鋼板、溶融Ｚｎ系めっきステンレス鋼板、溶融Ａｌめっきステンレス鋼板、ステンレス鋼板、Ａｌ板、Ｔｉ板、塗装溶融Ｚｎ系めっき鋼板、塗装溶融Ａｌめっき鋼板、塗装溶融アルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板、塗装溶融Ｚｎ系めっきステンレス鋼板、塗装溶融Ａｌめっきステンレス鋼板、塗装ステンレス鋼板、塗装Ａｌ板、塗装Ｔｉ板などが挙げられる。
【００１４】
表基材２の厚みとしては、特に限定されないが、その上限が、好ましくは０．５ｍｍ、より好ましくは０．４５ｍｍである。表基材２の厚みを０．５ｍｍ以下とすることにより、金属屋根材１の重量が大きくなりすぎることを回避できる。特に、太陽電池モジュール、太陽光温水器、エアコン室外機、融雪関連機器などの機器を屋根上に設ける場合には、屋根の総重量を抑えることができるため有利である。一方、表基材２の厚みの下限は、好ましくは０．２０ｍｍ、より好ましくは０．２５ｍｍ、さらに好ましくは０．２７ｍｍである。表基材２の厚みを０．２０ｍｍ以上とすることにより、屋根材として必要とされる強度を確保しつつ、踏み潰れ難くすることができる。また、下記で説明するように、裏基材３によって金属屋根材１の耐風圧性を向上させることができる。さらに、表基材２の厚みを従来よりも小さくすることができるため、製品設計の自由度を高めることができる。
【００１５】
裏基材３は、金属屋根材１を屋根下地の上に配置した際に屋根下地と接する部分である。
ここで、裏基材３の断面図を図２に示す。図２に示すように、裏基材３は、２つの樹脂層５ａ，５ｂの間に、ヤング率が１２，０００ＭＰａ以上の金属箔６が配置された積層体である。
【００１６】
裏基材３として用いられる積層体は、ヤング率が高い金属箔６を備えているため、金属屋根材１の耐風圧性を向上させることができる。また、この積層体は、金属箔６の両面に樹脂層５ａ，５ｂを設けているため、金属箔６が腐食し難く、耐食性が良好である。また、この積層体は、突き刺し強度が高いため、屋根葺きの際に破損し難く、施工性も向上させることができる。さらに、この積層体は、樹脂層５ａ，５ｂと金属箔６との複合化により、その厚みを小さくすることも可能であるため、軽量化も可能である。
【００１７】
金属箔６としては、ヤング率が１２，０００ＭＰａ以上であれば特に限定されないが、例えば、硬質アルミニウム箔、ステンレス箔、鋼箔、Ｔｉ箔、ニッケル箔、鉄箔、貴金属箔などが挙げられる。その中でも軽量化の観点から、硬質アルミニウム箔を金属箔６として用いることが好ましい。
なお、「硬質アルミニウム箔」とは、アルミニウム箔地を薄く圧延して箔にした後、焼鈍しない状態のものを意味する。
【００１８】
金属箔６の厚みとしては、特に限定されないが、その上限が、好ましくは２００μｍ、より好ましくは１５０μｍ、さらに好ましくは１００μｍである。金属箔６の厚みを２００μｍ以下とすることにより、裏基材３を軽量化することができるため、金属屋根材１の重量が大きくなりすぎることを回避できる。一方、金属箔６の厚みの下限は、好ましくは１０μｍ、より好ましくは２０μｍ、さらに好ましくは３０μｍである。金属箔６の厚みを１０μｍ以上とすることにより、必要とされるヤング率及び突き刺し強度を確保することができるため、金属屋根材１の耐風圧性及び施工性を向上させることができる。
【００１９】
芯材４側の樹脂層５ａとしては、特に限定されず、当該技術分野において公知の樹脂から形成されたフィルムを用いることができる。その中でも樹脂層５ａは、芯材４と密着性が良好な樹脂から形成されたフィルムであることが好ましい。
樹脂層５ａの例としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル樹脂などから形成されたフィルムが挙げられる。
【００２０】
樹脂層５ａの厚みとしては、特に限定されないが、その上限が、好ましくは４０μｍ、より好ましくは３０μｍ、さらに好ましくは２５μｍである。樹脂層５ａの厚みを４０μｍ以下とすることにより、裏基材３を軽量化することができるため、金属屋根材１の重量が大きくなりすぎることを回避できる。また、樹脂層５ａの厚みの上限を上記のように規定することにより、不燃材料認定が得られ易くなる。一方、樹脂層５ａの厚みの下限は、好ましくは２μｍ、より好ましくは５μｍ、さらに好ましくは１２μｍである。樹脂層５ａの厚みを２μｍ以上とすることにより、芯材４との密着性を確保しつつ、金属箔６を腐食させる物質を十分に遮断することができる。
【００２１】
屋根下地側の樹脂層５ｂとしては、特に限定されず、当該技術分野において公知の樹脂から形成されたフィルムを用いることができる。また、樹脂層５ｂに用いられる樹脂は、樹脂層５ａと同一の樹脂であっても異なる樹脂であってもよい。その中でも樹脂層５ｂは、裏基材３の突き刺し強度を向上させる観点から、靭性が良好な樹脂から形成された層であることが好ましい。
樹脂層５ｂの例としては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＴなどのポリエステル樹脂などから形成されたフィルムが挙げられる。その中でも、樹脂層５ｂは、靭性の観点から、ＰＥＴフィルムが好ましく、二軸延伸ＰＥＴフィルムがより好ましい。
【００２２】
樹脂層５ｂの厚みとしては、特に限定されないが、その上限が、好ましくは４０μｍ、より好ましくは３０μｍ、さらに好ましくは２５μｍである。樹脂層５ｂの厚みを４０μｍ以下とすることにより、裏基材３を軽量化することができるため、金属屋根材１の重量が大きくなりすぎることを回避できる。また、樹脂層５ｂの厚みの上限を上記のように規定することにより、不燃材料認定が得られ易くなる。一方、樹脂層５ｂの厚みの下限は、好ましくは５μｍ、より好ましくは１０μｍ、さらに好ましくは１２μｍである。樹脂層５ｂの厚みを５μｍ以上とすることにより、樹脂層５ｂの靭性を確保して突き刺し強度を向上させつつ、金属箔６を腐食させる物質を十分に遮断することができる。
【００２３】
２つの樹脂層５ａ，５ｂと金属箔６との間は、直接接着されていてよいが、接着剤を用いて接着されていてもよい。接着剤は、耐水性を有するものであれば特に限定されない。
【００２４】
上記のような構造を有する裏基材３は、突き刺し強度が１８Ｎ以上であることが好ましく、２０Ｎ以上であることがより好ましい。突き刺し強度が上記の範囲であれば、屋根葺きの際に破損し難く、施工性を向上させることができる。なお、突き刺し強度の上限は、特に限定されないが、好ましくは６０Ｎ、より好ましくは５０Ｎ、さらに好ましくは４０Ｎである。
ここで、本明細書において「突き刺し強度」とは、ＪＩＳ  Ｚ１７０７：１９９７に準拠して測定されたものを意味する。具体的には、直径１．０ｍｍ、先端形状が半径０．５ｍｍの半円形である針を５０ｍｍ／分の速度で、樹脂層５ｂ側から裏基材３に突刺し、針が貫通するまでの最大応力を突き刺し強度とする。本実施の形態では、東洋精機製作所製の万能材料試験機（ストログラフＶ１０−Ｄ）を用い、温度２３℃、湿度５０％ＲＨの環境下で測定を行った。また、突き刺し強度は、試験数を３〜５個とし、それらの平均値を結果とした。
【００２５】
裏基材３は、引張強度が１４０Ｎ以上であることが好ましく、１５０Ｎ以上であることがさらに好ましい。引張強度が上記の範囲であれば、金属屋根材１の耐風圧性を向上させることができる。なお、引張強度の上限は、特に限定されないが、好ましくは６００Ｎ以下、より好ましくは５００Ｎである。
ここで、本明細書において「引張強度」とは、ＪＩＳ  Ｋ７１２７：１９９９に準拠して測定されたものを意味する。具体的には、幅が３０ｍｍの試験片に対し、島津製作所製引張試験機（ＡＧ−Ｘ−５）を用い、温度２３℃、湿度５０％ＲＨの環境下、引張速度１００ｍｍ／分で引張り、試験片が破断した時の強度である。また、引張強度は、試験数を３〜５個とし、それらの平均値を結果とした。
【００２６】
上記のような特徴を有する積層体は、金属箔６に２つの樹脂層５ａ，５ｂを熱圧着させるか、又は金属箔６に接着剤を用いて２つの樹脂層５ａ，５ｂを接着させることによって製造することができる。その際の製造条件は、特に限定されず、使用する材料に応じて適宜調整すればよい。
【００２７】
芯材４は、表基材２と裏基材３との間に配置され、雨音低減効果、断熱性及び耐踏み潰れ性などの屋根材に求められる性能を向上させることができる。
芯材４の素材としては、特に限定されないが、ウレタンフォーム、フェノールフォーム、ポリイソシアヌレートフォームのようなヌレートフォームなどの発泡樹脂が挙げられる。これらは単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。ただし、屋根材においては不燃認定材料を使用することが必須となる。不燃材料認定試験は、ＩＳＯ５６６０−１コーンカロリーメーター試験法に準拠した発熱性試験が実施される。芯材４となる発泡樹脂が発熱量の多いウレタンフォームなどの場合は、芯材４の厚みを小さくしたり、発泡樹脂に無機粒子を含有させたりすることができる。
【００２８】
芯材４の厚みは、特に限定されないが、その下限が、好ましくは３ｍｍ以上である。芯材４の厚みを３ｍｍ以上とすることにより、雨音低減効果、断熱性及び耐踏み潰れ性を確保することができる。一方、芯材４の厚みの上限は、好ましくは８ｍｍである。芯材４の厚みを８ｍｍ以下とすることにより、不燃材料認定が得られ易くなる。
【００２９】
上記のような特徴を有する本実施の形態の金属屋根材１は、浮き上がり係数が８．３Ｎ／ｍｍ以上であることが好ましい。浮き上がり係数が上記の範囲であれば、金属屋根材１の耐風圧性を向上させることができる。なお、浮き上がり係数の上限は、特に限定されないが、好ましくは５０Ｎ/ｍｍである。
ここで、本明細書において「浮き上がり係数」とは、特開２０１７−１６６８９６号公報に記載された金属屋根材１の強度試験方法に基づいて得られるものを意味する。具体的には、金属屋根材１を基台に緊結した後、基台に緊結された金属屋根材１の端部に浮き上げようとする荷重を付与し、荷重に対応する金属屋根材１の端部の浮き上がり量を測定する。そして、この測定結果を基に、荷重（Ｙ軸）と浮き上がり量（Ｘ軸）との関係を表すグラフを作成した後、荷重の変化量を浮き上がり量の変化量で除することによって、浮き上がり係数を算出することができる。
【００３０】
また、本実施の形態の金属屋根材１は、本発明の効果を阻害しない限りにおいて、当該技術分野において公知の特徴を備えていてもよい。例えば、表基材２に緊結部材を打ち込む位置を表すための部分などを設けてもよい。
【００３１】
上記のような構造を有する本実施の形態の金属屋根材１は、表基材２と裏基材３との間に芯材４となる材料（液状の発泡樹脂材料）を注入した後、当該材料を発泡させて硬化することによって形成することができる。発泡温度及び時間などの条件は、使用する材料に応じて適宜調整すればよく、特に限定されない。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００３３】
（実施例１）
図１及び２に示す金属屋根材１を作製した。
まず、表基材２として、厚み０．３ｍｍの塗装溶融アルミニウム−亜鉛合金めっき鋼板を準備した。また、裏基材３として、樹脂層５ａ，５ｂが厚み１２μｍのＰＥＴフィルム、金属箔６が厚み５０μｍの硬質アルミニウム（ヤング率：１２，０００ＭＰａ）である積層体を準備した。ここで、ＰＥＴフィルムと硬質アルミニウム箔との間は、不燃性の接着剤を用いて接着させた。
次に、表基材２と裏基材３との間に発泡樹脂材料を注入し、発泡させて硬化することによって芯材４を形成した。芯材４の素材としてはヌレートフォームを用い、芯材４の厚みは５ｍｍとした。
【００３４】
（実施例２）
裏基材３として、樹脂層５ａが厚み５μｍのウレタン樹脂フィルム、樹脂層５ｂが厚み１２μｍのＰＥＴフィルム、金属箔６が厚み７０μｍの硬質アルミニウム箔である積層体を用いたこと以外は実施例１と同様にして金属屋根材１を得た。
【００３５】
（実施例３）
裏基材３として、樹脂層５ａが厚み２μｍのウレタン樹脂フィルム、樹脂層５ｂが厚み２５μｍのＰＥＴフィルム、金属箔６が厚み７０μｍの硬質アルミニウム箔である積層体を用いたこと以外は実施例１と同様にして金属屋根材１を得た。
【００３６】
（実施例４）
裏基材３として、樹脂層５ａが厚み１２μｍのＰＥＴフィルム、樹脂層５ｂが厚み２０μｍのＰＥＴフィルム、金属箔６が厚み５０μｍの硬質アルミニウム箔である積層体を用いたこと以外は実施例１と同様にして金属屋根材１を得た。
【００３７】
（実施例５）
裏基材３として、樹脂層５ａが厚み１２μｍのＰＥＴフィルム、樹脂層５ｂが厚み３８μｍのＰＥＴフィルム、金属箔６が厚み４０μｍの硬質アルミニウム箔である積層体を用いたこと以外は実施例１と同様にして金属屋根材１を得た。
【００３８】
（比較例１）
裏基材３として、厚みが５０μｍの硬質アルミニウム箔を用いたこと以外は実施例１と同様にして金属屋根材１を得た。
【００３９】
（比較例２）
裏基材３として、厚みが１２μｍのＰＥＴフィルムを用いたこと以外は実施例１と同様にして金属屋根材１を得た。
【００４０】
（比較例３）
裏基材３として、樹脂層５ａが厚み１２μｍのＰＥＴフィルム、金属箔６が厚み５０μｍの硬質アルミニウム箔である積層体（樹脂層５ｂなし）を用いたこと以外は実施例１と同様にして金属屋根材１を得た。
【００４１】
（比較例４）
裏基材３として、樹脂層５ｂが厚み１２μｍのＰＥＴフィルム、金属箔６が厚み５０μｍの硬質アルミニウム箔である積層体（樹脂層５ａなし）を用いたこと以外は実施例１と同様にして金属屋根材１を得た。
【００４２】
上記の実施例及び比較例で用いた裏基材３について、突き刺し強度及び引張強度の評価を予め行った。具体的な評価方法は上記の通りとした。
また、上記の実施例及び比較例で得られた金属屋根材１について、浮き上がり係数の評価及び重量の測定を行った。具体的な評価方法は上記の通りとした。
上記の各結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
表１に示されるように、実施例１〜５は、裏基材３の突き刺し強度及び引張強度が高く、金属屋根材１としての浮き上がり係数も高かった。また、実施例１〜５の金属屋根材１は、比較例１〜４の金属屋根材１と同程度の重量を有していた。
これに対して比較例１〜４は、裏基材３の突き刺し強度及び引張強度が低く、金属屋根材１としての浮き上がり係数も低くかった。
【００４５】
以上の結果からわかるように、本発明によれば、耐風圧性及び施工性に優れ、且つ軽量化が可能な金属屋根材を提供することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  金属屋根材
２  表基材
３  裏基材
４  芯材
５ａ，５ｂ  樹脂層
６  金属箔
【図１】
2020051142.tif 000004
【図２】
2020051142.tif 000005