(57)【要約】      （修正有）【課題】野外に設置される屋根材等の金属製の外板材、特にアルミニウムの表面に、特定の樹脂による2層の塗膜層を設けることで、太陽光に含まれる熱線成分を融雪機能効果へ効率よく利用すると共に、遮熱効果にも資する機能性金属材料を提供する。【解決手段】金属材料３００の表面に、熱伝導機能を有する第１塗膜層１００を形成する第１工程と、第１塗膜層の表面に、赤外線吸収機能を有する第２塗膜層２００を形成する第２工程から成り、金属材料は、第１塗膜層及び前記第２塗膜層を透過した赤外線を再度第２層において透過吸収させるための反射機能を有することを特徴とする。【選択図】図２
0003188973.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
融雪機能を発揮する機能性金属材料であって、
赤外線反射特性を有する金属表面に、
遠赤外線透過特性を有する第１塗膜層を形成し、
該第1塗膜層の表面に、遠赤外線吸収機能を有する第２塗膜層を形成し、
前記金属表面が、前記第１塗膜層及び前記第２塗膜層を透過した赤外線を再度前記第２塗膜層において吸収させるための反射機能を有することを特徴とする機能性金属材料。
【請求項２】
前記の機能性金属材料において、その金属表面における赤外線の反射率は高いが放射率は低い特性を備えた金属に特定したことで、遮熱機能も備えることを特徴とする請求項１に記載の機能性金属材料。
【請求項３】
前記赤外線の反射率は高く放射率は低い特性を備えた金属が、アルミニウムであることを特徴とする請求項２に記載の機能性金属材料。
【請求項４】
前記第1塗膜層の塗膜が１２マイクロメートルを超えない厚さで塗布されていることをと特徴とする前記請求項１から３のいずれかに記載の機能性金属材料。
【請求項５】
前記第1塗膜層が、ポリオレフィン系樹脂の下地処理剤で、前記第2塗膜層がアクリル系シリコン樹脂で、それぞれ形成されることを特徴とする前記請求項１から４のいずれかに記載の機能性金属材料。
【請求項６】
前記第1塗膜層が、ポリオレフィン系樹脂の下地処理剤であって、（公序良俗違反につき、不掲載）を用い、前記第2塗膜層が、アクリル系シリコン樹脂であって、（公序良俗違反につき、不掲載）で形成されることを特徴とする前記請求項１から５のいずれかに記載の機能性金属材料。
【請求項７】
前記請求項１から６のいずれかに記載の機能性金属材料を融雪又は遮熱若しくは両方を目的として素材とする建築用部材。
【請求項８】
前記請求項１から６のいずれかに記載の機能性金属材料を融雪又は遮熱若しくは両方を目的として素材とする自動車のボディ部材。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、家屋の屋根や自動車等、野外における外板材に用いられる金属板の表面塗膜層の積層構造に関し、詳しくは、特にアルミニウム板の有する高赤外線反射特性と低放射特性、並びに高熱伝導率特性を利用し、特定の樹脂が有する赤外線吸収特性や透過特性、及び熱伝導特性などに着目し、塗膜の積層構造による融雪機能及び遮熱機能を発揮する機能性金属材料とその製造方法に関する技術である。
【背景技術】
【０００２】
消防庁が公表している「雪による被害状況等（平成12年12月19日）」のデータによれば、平成２３年１１月から平成２４年３月３１日までに合計１３３名が雪による被害で死亡しており、内訳として「屋根の雪下ろし等、除雪作業中の死者」は９５名、「落雪による死者」は２８人であり、大多数が居住環境の除雪作業が起因している。
【０００３】
除雪作業は、積雪を伴う降雪のある地域では必須な作業である。しかし、近年の高齢化、過疎化に伴い除雪作業を行う労働力不足から、除雪作業の一層の省力化、効率化が求められている。この問題に対し、降雪しても積雪量をなんらかの方法で抑制することができれば除雪作業の省力化につながることから、屋根の上の雪が重力で自然落下するものや、除雪が容易な屋根形状、融雪機構の具備、塗装や構造による対策が施されている。
【０００４】
従来技術において、塗装による対策には、家屋や自動車の冷房効率向上を目的とした、ガラス表面に、紫外線、赤外線の遮断、吸収、もしくは反射する機能を有する膜を配置したり、太陽熱の有効利用を目的として、塗膜層へのカーボンブラックの混合による赤外線吸収率向上等の技術が種々開発されている。
【０００５】
具体的に、例えば、太陽光などに含まれる赤外線を効果的に反射する赤外線反射塗料組成物、及び当該組成物で処理した温度上昇を防ぐことができる道路面構造及び建築物屋上構造を提供する技術として、「赤外線波長域における赤外線透過率が４０％以上の樹脂成分及び、赤外線波長域における赤外線反射率が４０％以上である１種または２種以上の赤外線反射顔料を含有する赤外線反射塗料組成物及び当該組成物で処理した道路面構造及び建築物屋上構造（特許文献１参照）がある。
【０００６】
また、被塗物の美観を向上させつつ太陽光による被塗物の温度上昇を抑制する遮熱塗料を提供すべく、「太陽光反射特性を有する白顔料を含有し被塗物に塗布される赤外線反射層Ｂと、赤外線を透過させる黒い有機顔料を含有し赤外線反射層Ｂの表面に塗布される赤外線透過層Ａ２とを有し、赤外線透過層をＡ２透過して赤外線反射層Ｂに到達した赤外線を赤外線透過層Ａ２を介して外部に反射させる。赤外線反射層に含まれる黒い有機顔料は、可視光の透過度よりも赤外線光の透過度が高いペリレンブラックであり、赤外線反射層Ｂの赤外線反射率は４０％以上である遮熱塗料を提供する技術もある（特許文献２参照）。
【０００７】
また、「複合タングステン酸化物から選ばれた少なくとも１種を含む平均粒径２００ｎｍ以下の微粒子からなる近赤外線遮蔽成分と、窒化チタン、酸窒化チタン、カーボンブラックから選ばれた少なくとも１種を含む平均粒径２００ｎｍ以下の微粒子からなる顔料と、バインダー成分からなり、顔料の含有量は、前記日射遮蔽膜の波長７８０ｎｍ以下の領域における全光線反射のピーク強度をＲ１とし、前記顔料を含有しない前記日射遮蔽膜の７８０ｎｍ以下の領域における全光線反射のピーク強度をＲ０としたとき、０．１５≧（Ｒ０−Ｒ１）／Ｒ０≧０．０３を満たす量であり、バインダー成分の少なくとも１種が、グリシドキシプロピル基含有アルコキシシランとアミノプロピル基含有アルコキシシランとをモル比で２：１〜１：１の範囲で反応させてなる反応物である日射遮蔽膜としたもの、或いは」（特許文３参照）もある。
【０００８】
しかし、これらの技術は、紫外線や赤外線に対して効果の高い材料及び誘電多層膜蒸着や、カーボンブラック等の材料を新たに用いる必要があり、コスト対効果の面で導入に課題を残している。
【０００９】
本考案はこのことに着目し、従来からの材料特性を生かし、コストを増加させることなく、融雪を促進させることが可能な、母材と積層させる塗膜層に着目し、堆積した雪の融解及び蒸発を促進させるとともに、内面への赤外線放射による熱伝導抑制と、反射による遮熱効果や保温効果を高める機能性金属材料とその製造方法を提供するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−２７３９８５
【特許文献２】特開２０１０−２２１１００
【特許文献３】特開２００８−１９４５６３
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１１】
本考案は、上記問題点に鑑み、従来の材料特性を用いて母材と積層させる塗膜層に着目し、コストを増加させることなく、融雪を促進させることが可能で、堆積した雪の融解及び蒸発を促進させるとともに、内面への赤外線放射による熱伝導抑制と、反射による遮熱効果や保温効果を高める機能性金属材料とその製造方法の提供を図る。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本考案は、主として融雪機能を発揮する機能性金属材料であって、赤外線反射特性を有する金属表面に、遠赤外線透過特性を有する第１塗膜層を形成し、該第1塗膜層の表面に、遠赤外線吸収機能を有する第２塗膜層を形成し、前記金属表面が、前記第１塗膜層及び前記第2塗膜層を透過した赤外線を再度前記第２層において吸収させるための反射機能を有する手段を採る。
【００１３】
また、本考案は。前記の機能性金属材料において、その金属表面における赤外線の反射率は高いが放射率は低い特性を備えた金属に特定したことで、遮熱機能も備える手段を採ることもできる。
【００１４】
また、本考案は、前記赤外線の反射率は高く放射率は低い特性を備えた金属が、アルミニウムである手段を採ることもできる。
【００１５】
また、本考案は、前記第1塗膜層の塗膜が１２マイクロメートルを超えない厚さで塗布されている構成であることを手段を採ることもできる。
【００１６】
また、本考案は、前記第1塗膜層が、ポリオレフィン系樹脂の下地処理剤で、前記第2塗膜層がアクリル系シリコン樹脂で、それぞれ形成される手段を採ることも出得きる。
【００１７】
また、本考案は、前記第1塗膜層が、ポリオレフィン系樹脂の下地処理剤であって、株式会社染めQテクノロジィ社製の商品名「ミッチャクロンマルチ」を用い、前記第2塗膜層が、アクリル系シリコン樹脂であって、関西ペイント株式会社製の商品明「セラMシリコン２」で形成される手段を採ることもできる。
【００１８】
また、本考案は、前記いずれかに記載の機能性金属材料を融雪又は遮熱若しくは両方を目的とした素材の建築用部材とする手段を採ることもできる。
【００１９】
また、本考案は、前記いずれかに記載の機能性金属材料を融雪又は遮熱若しくは両方を目的として素材の自動車のボディ部材とする手段を採ることもできる。
【考案の効果】
【００２０】
本考案に係る金属材料の機能性金属材料によれば、従来の金属材料に比べ、太陽光の熱エネルギー吸収率を向上させ、初期積雪時における融雪機能および、また、内部との断熱効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本考案に係る機能性金属材料の構成を示す説明図である。
【図２】本考案に係る機能性金属材料の機能説明図である。
【考案を実施するための形態】
【００２２】
本考案は、金属板の片側表面に２つの塗膜層を設けることにより、優れた融雪機能及び、内部への低放射特性による断熱構造を発揮することを特徴とする。以下、図面に基づいて説明する。図１は、本考案に係る機能性金属材料１０の構成を示す説明図である。図１に示すように、本考案は、母材となる金属材料３００の表面に、赤外線透過特性を有する第１塗膜層１００を形成し、更に、該第1塗膜層の表面に赤外線吸収機能を有する第２塗膜層２００を形成し、これらによって二層の塗膜層を有して成り、前記金属材料３００は、前記第１塗膜層１００及び前記第2塗膜層２００を透過した赤外線を再度前記第２層において透過吸収させるための反射機能を有すると共に、該塗膜層の反対面は放射しにくい素材を選択する。
【００２３】
図２は、本考案に係る機能性金属材料１０の機能説明図である。金属中の自由電子はプラズマ振動をし、自由電子がプラズマ振動をする限界の振動数となる値をプラズマ振動数といい、金属の表面に光があたるとき、光の振動数がプラズマ振動数より小さい場合には、自由電子は光の振動数に従って振動し、このとき光のエネルギーは自由電子の振動に使われるが、自由電子はもとの光と同じ振動数の光を再放出する。従って、結果的には、光は自由電子に遮断されて金属の中へ入っていくことができず、自由電子によって跳ね返されることになる。また、金属表面が荒れていると正反射せずに屈曲や第１塗膜層１００内で干渉するなど、赤外線の伝播方向が乱れ、第２塗膜層での反射後の再度が熱を吸収率を低下させてしまう。本考案着想の理由は、主として家屋や自動車等の屋根に積もってしまう雪をいかにして積雪Ｙさせないようにするかであった。従って、可能な限り金属層３００や第１塗膜層１００での熱の発生を避けたい。そこで、金属材料３００の表面は鏡面処理することが望ましく、また、第１塗膜層１００は透過性が良くまた熱に変化しないように、特に遠赤外線の波長より薄い塗膜とすることが望ましい。
【００２４】
図２において、図２（ａ）は塗膜層がなかった場合の赤外線の反射状況を示しており、図２（ｂ）は本考案に係る2層の塗膜層が形成されている場合の赤外線の反射状況を示している。具体的には、例えば、金属材料３００が鏡面仕上げされたアルミの場合、表１より反射率は８０から８５％（Ｃ）であるから、１５から２０％（Ｂ）については吸収することとなる。これに対し本考案に係る機能性金属材料１０では、先ず、太陽光Ａから入射された赤外線のうち、先ず第2塗膜層を透過する際に、遠赤外線吸収領域Ｄ１において吸収し、第１塗膜層１００の遠赤外線透過領域を通過し、金属材料３００の表面において反射し、再度、第１塗膜層１００の遠赤外線透過領域を通過して第２塗膜層の遠赤外線吸収領域Ｄ２を通過して残りＣは排出される。従って、本考案の２種の塗膜層の存在と反射率の高い金属材料３００との組合せにより第２塗膜層の温度が上昇し、該第２塗膜層は熱伝導率の高い層であるから、これに雪我の斷場合に融雪する効果が発揮される。なお、図１及び図２では、金属材料３００、第１塗膜層、及び第２塗膜層が均等幅に描かれているが、現実の塗膜の厚さなどを現したものではい。また、図２の太陽光からの入射角と反射角は第1塗膜層１００の薄膜コ−ティングにより該第１塗膜層領域で僅かな屈曲をするが、第１塗膜層１００の塗膜は遠赤外線の波長よりも短い薄膜であるため、第２塗膜層での熱吸収にはほとんど影響を及ぼさないため、示していない。
【００２５】
上記の反射特性を備えた素材として適する金属３００には、アルミニウム、金、銀、真鍮、銅、等があるが、上記特性と赤外線の放射率の低いアルミニウムが最も好適と考えられる（下記の表１に示す）。放熱率が低い方が家屋の屋根や自動車の車体に用いた場合遮熱効果が高くなるからである。そこで、請求項2では素材を特定アルミニウムにしている。次にも良い結果を示したのは銀であった。鉄や銅の非酸化面の赤外線放射率の面では優れているが酸化時の放射率が上昇するという面でややおとり、アルミニウムと比較すると、コストや、耐久性に問題がありアルミニウムが最適といえる。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
第1塗膜層１００は遠赤外線吸収効果は極めて少なく、遠赤外線吸収効果を有する第2塗膜層において熱への変化をしやすくするために、遠赤外線の波長領域を超えない程度の塗膜厚（１２マイクロメートルを超えない）とすると共に、金属材料３００と第２塗膜層を密着させて熱伝導を効率よく行わせるため第１塗膜層を形成する。
【００２８】
第２塗膜層は、赤外線の吸収率がよく、太陽光Ａに含まれる熱線（赤外線）成分の吸収率が高いという特徴とする塗膜層であり、太陽光Ａ強度が強い段階は赤外線の吸収が優勢であり、温度を上昇させるとともに、降雪初期において雪が付着した場合に速やかに伝える接触面となる。
【００２９】
本考案において塗膜層のない裏面は金属がそのまま露出した状態であるが、酸化の少ない金属表面は、赤外線の放射率は小さく、かつ、赤外線の反射率は高いという特性を有する。このことにより、夏季であれば、外からの放射熱により温度が上昇しても、内部への放射伝達は少ない。また、冬季であれば、内部からの輻射による熱の移動は少なく、輻射した側へ熱の反射が発生することで、内部の対外気の流通以外の熱の放散は抑制することができる。以下に、金属の放射率一覧を示すが、表２によっても、アルミが最も好適であると考えられる。
【００３０】
【表２】
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【実施例１】
【００３１】
本願の請求項７に係る機能性金属材料１０を融雪又は遮熱若しくは両方を目的とした実施例として、例えば、金属屋根部材としたり、橋や歩道橋の上面部材等に用いることが考えられる。
【実施例２】
【００３２】
本願の請求項８に係る機能性金属材料１０を融雪又は遮熱若しくは両方を目的とした実施例として、例えば、アルミ製自動車のルーフ、ボンネット及びトランクに用いたり、トラックやコンテナ等の上面板に利用することが考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本考案は、上記例示したのみならず、農業、土木、船舶、建築、工場施設など様々な分野において利用可能である。特に積雪Ｙの多い地方では、本考案に係る機能性金属材料を用いた種々の商品展開が考えられるという意味で、産業上利用可能性は極めて高いものとえる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  機能性金属材料
１００  第１塗膜層
２００  第２塗膜層
Ａ  太陽光
Ｂ１・Ｂ２  金属材料吸収分
Ｃ１・Ｃ２  放出分
Ｄ１・Ｄ２  遠赤外線吸収領域
Ｙ  積雪
【図１】
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【図２】
0003188973.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月14日(2013.10.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
融雪機能を発揮する機能性金属材料であって、
赤外線反射特性を有する金属表面に、
遠赤外線透過特性を有する第１塗膜層を形成し、
該第1塗膜層の表面に、遠赤外線吸収機能を有する第２塗膜層を形成し、
前記金属表面が、前記第１塗膜層及び前記第２塗膜層を透過した赤外線を再度前記第２塗膜層において吸収させるための反射機能を有することを特徴とする機能性金属材料。
【請求項２】
前記の機能性金属材料において、その金属表面における赤外線の反射率は高いが放射率は低い特性を備えた金属に特定したことで、遮熱機能も備えることを特徴とする請求項１に記載の機能性金属材料。
【請求項３】
前記赤外線の反射率は高く放射率は低い特性を備えた金属が、アルミニウムであることを特徴とする請求項２に記載の機能性金属材料。
【請求項４】
前記第1塗膜層の塗膜が１２マイクロメートルを超えない厚さで塗布されていることをと特徴とする前記請求項１から３のいずれかに記載の機能性金属材料。
【請求項５】
前記第1塗膜層が、ポリオレフィン系樹脂の下地処理剤で、前記第2塗膜層がアクリル系シリコン樹脂で、それぞれ形成されることを特徴とする前記請求項１から４のいずれかに記載の機能性金属材料。
【請求項６】
前記請求項１から６のいずれかに記載の機能性金属材料を融雪又は遮熱若しくは両方を目的として素材とする建築用部材。
【請求項７】
前記請求項１から６のいずれかに記載の機能性金属材料を融雪又は遮熱若しくは両方を目的として素材とする自動車のボディ部材。