(57)【要約】【課題】常温にて施工可能で、帯電防止機能と親水機能と光透過率とを向上させることができる塗布液及び基板を提供すること。【解決手段】帯電防止材料と、低屈折材料と、親水性材料と、溶媒とを混合した塗布液である。帯電防止材料としては酸化スズ（ＳｎＯ2）の分散液を用い、低屈折材料と親水性材料としては何れもシリカ（ＳｉＯ2）の分散液を用い、溶媒としてはアルコールを用いる。帯電防止材料は、表面の帯電を防ぐことによって汚れを付きにくくする材料である。酸化スズ，シリカとしては、透明性の高いシングルナノの酸化スズ，シリカが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電防止材料と、低屈折材料と、親水性材料と、溶媒とを混合し、前記帯電防止材料は酸化スズ（ＳｎＯ2）の分散液であり、前記低屈折材料と親水性材料は何れもシリカ（ＳｉＯ2）の分散液であり、前記溶媒はアルコールであることを特徴とする塗布液。
【請求項２】
請求項１に記載の塗布液であって、
前記帯電防止材料は、平均粒径が１０ｎｍ以下の酸化スズの分散液であることを特徴とする塗布液。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の塗布液であって、
前記低屈折材料は、平均粒径が１０ｎｍ以下のシリカの分散液であることを特徴とする塗布液。
【請求項４】
請求項１又は２又は３に記載の塗布液であって、
前記親水性材料は、２ｎｍ以下のアモルファスシリカの分散液であることを特徴とする塗布液。
【請求項５】
請求項１乃至４の内の何れかに記載の塗布液を透明な基板の少なくとも一方の面に塗布し、硬化させてなることを特徴とする基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス等の透明な基板の透過率を上げることに加え、汚れによる透過率の低下を抑制することが可能な塗布液及び基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池（セル）を複数枚直並列接続して必要な電力と電流が得られるようにしたパネル状の太陽光パネルがある。太陽光パネルは風雨にさらされるため、太陽光パネルの表面にはこの表面を保護する保護カバーが取り付けられる。
【０００３】
太陽光パネルの表面を保護する保護カバーとしては通常ガラスが用いられる。太陽光発電のためには、太陽電池に、より多くの太陽光を取り込まなければならないので、保護カバーには高い光透過率を有することと低反射であることが必要とされる。そして従来、保護カバーを構成するガラスの表面に微細な凹凸を形成することで、雨が降ったときに親水になるようにし、これによって防汚効果を向上させるようにしている。またガラスの裏面にスパッタリング等による低屈折率膜を形成することによってガラスの透過率を上げて発電効率を向上させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−７３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記保護カバーを構成するガラスの表面に凹凸をつける方法では、アメリカ西海岸カルフォルニア等の降水量の少ない砂漠地帯では、かえって凹凸がある分、砂等の汚れがたまりやすく、４ヶ月に１度の定期清掃をしない場合、最大で１６％も発電効率が下がるデータが出ている。その為、汚れの付きづらい帯電防止機能が求められていた。
【０００６】
また既存の太陽光パネルの前記ガラス表面に防汚加工をしようとしても、防汚用の塗布液を塗布することで一般的に光透過率は低下してしまい、発電効率が低下してしまう。その為、光透過率低下にならない防汚コートが求められていた。
【０００７】
またスパッタリング等による低屈折率膜は、施工方法が工場加工の為、既存の設置している太陽光パネルの保護カバーには形成できない。また例えば特許文献１に示す太陽電池用透明電極付きガラスのように、ガラス基板の表面に酸化錫層あるいは酸化チタン層を形成した上に、所定の表面粗さを有するオーバーコート層を形成することで、親水性を向上させて汚れを付きにくくした発明が提案されている。しかしながらこの太陽電池用透明電極付きガラスの場合、複数の層を別々の行程で形成しており、また熱分解法やスパッタリング法等を用いて各層を形成するので、工場設備がないとできない。以上のことから、既設の太陽光パネルの保護カバーに現地で施工することで、容易に基板の光透過率の向上や防汚機能の向上が図れる手段が要望されていた。
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、常温にて施工可能で、帯電防止機能と親水機能と光透過率とを向上させることができる塗布液及び基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題点を解決するため本願発明者は、一般に普及している透明なガラス板等の基板に直接塗布液を塗布して常温で硬化させるだけで、容易に帯電防止による防汚機能の向上とともに低屈折機能による光透過率の向上を図ることができる塗布液を開発した。
【００１０】
本願発明者は、汚れ防止機能とともに透明性を向上させるため、汚れが付きづらくなる帯電防止材料・親水性材料と、屈折を調整する低屈折材料とを含有させてなる塗布液を発明した。どの材料にも透明性が求められる為、１０ｎｍ以下のいわゆるシングルナノの分散液を使用することが望ましい。またどの材料にも耐候性の高い無機酸化物を使用することが望ましい。
【００１１】
すなわち本願請求項１に記載の発明は、帯電防止材料と、低屈折材料と、親水性材料と、溶媒とを混合し、前記帯電防止材料は酸化スズ（ＳｎＯ2）の分散液であり、前記低屈折材料と親水性材料は何れもシリカ（ＳｉＯ2）の分散液であり、前記溶媒はアルコールであることを特徴とする塗布液である。帯電防止材料は、表面の帯電を防ぐことによって汚れを付きにくくする材料である。
【００１２】
今回の目的の材料としては、透明性の高いシングルナノの酸化スズが好ましい。すなわち本願請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の塗布液であって、前記帯電防止材料は、平均粒径が１０ｎｍ以下の微粒子化した酸化スズの分散液であることを特徴とする塗布液である。このように帯電防止材料を微粒子化し、可視光線の透明性を上げること（可視光透過率に影響を与えにくくすること）が好ましい。
【００１３】
低屈折材料は、表面の反射を抑えることでガラスの光透過率を上げる材料であり、今回の目的の材料としては、透明性が高く屈折率の低いシングルナノのシリカが好ましい。すなわち本願請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の塗布液であって、前記低屈折材料は、平均粒径が１０ｎｍ以下の微粒子化したシリカの分散液であることを特徴とする塗布液である。このように低屈折材料を微粒子化し、可視光線の透明性（可視光透過率）を上げることが好ましい。
【００１４】
親水性材料は、その粒径が小さいほど接触角が小さくなり、親水性が高くなる。したがって親水性材料は、低屈折材料であるシリカよりももっと粒径の小さいシリカであることが好ましい。もちろん粒径が小さくても低屈折材料としての機能も発揮する。すなわち本願請求項４に記載の発明は、請求項１又は２又は３に記載の塗布液であって、前記親水性材料は、親水性と透明性の高い２ｎｍ以下のアモルファスシリカの分散液であることを特徴とする塗布液である。
【００１５】
本願請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の内の何れかに記載の塗布液を透明な基板の少なくとも一方の面に塗布し、硬化させてなることを特徴とする基板である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、透明な基板の表面に塗布して常温硬化させるだけで、帯電防止効果・親水効果による防汚機能の向上が図れ、同時に低屈折率効果による光透過率の向上が図れる。これによって例えばこの塗布液を太陽光パネルの保護カバーに塗布した場合、発電効率が向上する。従来の太陽光パネル用の保護カバーを構成するガラスは、前述のようにその表面自体に細かい凹凸を設け、裏面にスパッタリング等による低屈折率膜を形成していたが、本発明によれば、基板上に塗布液を塗布・常温乾燥するだけで低屈折率の防汚機能を有する基板が構成できる。しかもガラスに凹凸を付けなくても親水効果を併せ持たせることができる。従って本発明は、特に既設の太陽光パネルの表面上に設置される保護カバーに用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】基板表面の凹部上に水が付着した状態を示す要部概略拡大図である。
【図２】基板表面の凹部上にメタノールが付着した状態を示す要部概略拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明においては、上述したように、帯電防止材料と、低屈折材料と、親水性材料とを含有し、前記帯電防止材料として酸化スズを用い、前記低屈折材料及び親水性材料としてシリカを用いることで、帯電防止による防汚機能に加えて、基板の低屈折率による光透過率アップ機能を同時に効果的に発揮できる塗布液及び基板を得ることができた。以下、本発明に係る実施例１と、比較例１とを比較して説明する。
【００１９】
〔実施例１〕
Ａ．実施例１に係る塗布液の材料
（１）帯電防止材料
株式会社ジャパンナノコート製の酸化スズ分散液。
平均粒径２ｎｍの酸化スズ（ＳｎＯ2）を固形分４重量％とした水への分散液。
（２）低屈折材料
株式会社ジャパンナノコート製のシリカ分散液（商品名「Ｂ−１」）。
平均粒径１０ｎｍ以下のシリカ（ＳｉＯ2）を固形分２０重量％としたメタノールへの分散液。
（３）親水性材料
株式会社ジャパンナノコート製のアモルファスシリカ分散液（商品名「Ｂ−７」）。
平均粒径２ｎｍ以下のアモルファスシリカを固形分１．６重量％とした水への分散液。
Ｂ．実施例１に係る塗布液の製造方法
上記低屈折率材料（２）を８重量％に対して、帯電防止材料（１）を３重量％、親水性材料（３）を７重量％、希釈溶媒としてメタノールを８２重量％混合し、実施例１に係る塗布液を製造した。
Ｃ．実施例１に係る基板の製造方法
上記実施例１に係る塗布液を市販の厚さ３ｍｍのフロートガラス（ノーマルガラス）に１０ｃｃ／ｍ2になるようにスプレーガンで塗布し、常温で硬化させることで実施例１に係る基板を作成した。
Ｄ．実施例１に係る基板の密着性試験
上記塗布液を塗布・硬化した側の基板の表面に対して、セロテープ（登録商標）法によって密着性を試験した。その結果、セロテープによる塗布膜の剥離現象は全くなかった。
Ｅ．基板への密着性が強い理由
本発明に係る塗布液を基板に塗布・硬化させた際の密着の強さが強いのは以下の理由による。即ち密着強度を上げるためのポイントとして以下の３点（ａ），（ｂ），（ｃ）がある。
（ａ）溶媒として表面張力の低いアルコールを使用することで、均一な成膜をするようにすること。そこで本発明においては溶媒としてアルコールを用いている。
（ｂ）溶媒として表面張力の低いアルコールを使用することで、各材料を基板の表面の凹凸のより奥まで浸透させ固着するようにすること。基板には人の目に見えない凹凸があるが、水は表面張力が７３（dyne/cm）の為、図１に示すように弾かれ易く（Ｈ2Ｏ間の水素結合が原因）、基板１表面の凹部３の中まで侵入しにくい。一方メタノールは表面張力が２３（dyne/cm）の為、図２に示すように、より凹部３の奥まで浸透し易いのである。そこで本発明においては溶媒としてアルコールを用いている。なおdyne/cmは、１ｇの液体を１ｃｍ引き離すのに必要な力である。
（ｃ）溶媒の揮発と同時にファンデルワールス引力(物質間引力)を基板への密着へと利用することによって密着性を向上させること。そのためにも本発明では各材料の粒径（１次粒子径）を１０ｎｍ以下（即ちシングルナノ）としている。即ち、１次粒子径が１０ｎｍ，２０ｎｍの酸化スズ（ＡＴＯ，ＰＴＯ）等の材料を使用した場合、２次凝集が大きくなり、塗膜化した時に若干可視光透過率が下がる結果となる。２次凝集が大きくならないようにすることも可能だが、その場合分散性を良くすることとなり、ファンデルワールス引力 (物質間引力)を密着機能に使用できなくなる為、密着性が落ちる。そこで本発明においては、各材料の粒径（１次粒子径）を１０ｎｍ以下としたのである。
【００２０】
〔比較例１〕
比較例１として、上記実施例で用いたのと同じ市販の厚さ３ｍｍのフロートガラス（ノーマルガラス）を用意した。
【００２１】
〔実施例１と比較例１の比較測定結果〕
以上のようにして用意した実施例１に係る基板と、比較例１に係る基板の、紫外線透過率と可視光透過率と赤外線透過率を測定した。紫外線透過率と可視光透過率と赤外線透過率を測定する測定装置として、米国ＥＤＴＭ株式会社製の「Window Energy Profiler WP4500」を使用した。測定した紫外線は波長４００ｎｍ以下の光、可視光は波長４００−７００ｎｍの光、赤外線は波長７００ｎｍ以上の光である。又、表面抵抗計を使用して、塗膜の表面抵抗値を測定した。それらの結果を以下に示す。
（ｉ）実施例１の基板の測定結果
紫外線透過率：８５％
可視光透過率：９２％
赤外線透過率：８７％
表面抵抗値  ：１０8Ω
（ｉｉ）比較例１の基板の測定結果
紫外線透過率：８２％
可視光透過率：８７％
赤外線透過率：８３％
表面抵抗値  ：１０12Ω
【００２２】
以上の測定結果（ｉ），（ｉｉ）からわかるように、市販のフロートガラスに比べて実施例１の基板は、可視光透過率、紫外線透過率、赤外線透過率の何れについても大幅な透過率アップが図れることが分かる。また汚れの付きづらい帯電防止性能を表す表面抵抗値も大幅に低下した。実際の汚れに見立てて、和光堂株式会社製のシッカロールを実施例１の基板と比較例１の基板に振りかけたところ、実施例１の基板は少し揺らしただけでシッカロールが落ちたのに対し、比較例１の基板の表面にはシッカロールがしっかりとくっついていた。また両基板の接触角を測定したところ、実施例１の基板は接触角５度以下であったのに対して、比較例１の基板は接触角４０度であり、比較例１に比べて実施例１の基板の方が非常に親水性が高いことが分かった。
【００２３】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば上記説明では、基板としてガラスを用いたが、その代りに透明合成樹脂板（アクリル板等）を用いても良い。
【００２４】
また上記説明では本発明に係る塗布液を太陽光パネルの表面を保護する保護カバーに塗布した例を示したが、それ以外の各種透明な基板表面に本発明に係る塗布液を塗布しても良い。例えば道路の透明な遮音壁やカーブミラー等である。遮音壁は透明な合成樹脂板（基板）製であり、これに本発明に係る塗布液を塗布すれば、透明性が増して周囲の景色が明るく見え、また付着するごみや排気ガスによる汚れが雨などの際に容易に落ちる。またカーブミラーの中には透明な合成樹脂板（基板）の裏面に銀色の層を形成したもの等があるが、その合成樹脂板の表面に本発明に係る塗布液を塗布すれば、合成樹脂板の透明性が増してより効果的な反射が行え、また雨等が付着してもその親水性のため水滴にならずカーブミラーが見えにくくなることもない。また付着するごみや排気ガスによる汚れが雨などの際に容易に落ちる。
【図１】
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【図２】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年4月6日(2010.4.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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