JP5331602B2

JP5331602B2 - 光学素子及びこれを用いた照明器具

Info

Publication number: JP5331602B2
Application number: JP2009166020A
Authority: JP
Inventors: 加津己渡辺; 哲山内; 晋治野口; 慎一青木; 容子松林; 哲也西
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2009-07-14
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-07-14
Also published as: JP2011023175A

Description

本発明は、光を透過又は反射制御する光学素子及びこれを用いた照明器具に関する。

リビングやダイニング、キッチン等に設置された照明器具において、ユーザの気になる主な汚れは油汚れと綿ぼこりである。油汚れは、例えば、焼肉、鍋、お好み焼き等をキッチンや食卓で調理するときに発生する油煙が浮遊して照明器具に接触し、油脂が照明器具に付着することで起こる。綿ぼこりは、静電気で照明器具に付着しているのではなく、照明器具に付着した油脂の介在により強固に照明器具に付着する。そのため、照明器具に付着した油脂を除去すれば、油汚れの除去と同時に綿ぼこりを除去することができる。

ところで、キッチン等に設置された照明器具を掃除する頻度は、大半のユーザが年に１回以下である。また、ユーザは、照明器具の光源を覆うカバーが取り外し難いことから、掃除がやり難いという不満を感じている。また、ユーザが行う掃除は、照明器具をハタキで叩いたり、照明器具に取り付けた状態でカバーを水拭きする等といった汚れの物理的除去を行うのが大半である。しかし、このように掃除を行っても照明器具の汚れ、特に、照明器具に付着した油脂を完全に除去することは困難である。また、拭き残した汚れの表面に新たな汚れが付きやすいので、照明器具は汚れやすくなる。

照明器具の汚れの除去性を高めるために、界面活性剤やアルカリ性化合物を主成分とする洗剤が用いられる。洗剤が照明器具に対する汚れの付着力を弱めることで、ユーザは汚れを容易に拭き取ることができる。しかし、洗剤は、ユーザの手荒れや皮膚炎などを引き起こしたり、照明器具の表面にダメージを与えたりする。

そこで、光源を覆う透光性のカバーを有し、光源に対向している側と反対側のカバーの表面に酸化チタンが被覆された照明器具が知られている（例えば、特許文献１参照）。この照明器具の酸化チタンは、光源から照射された紫外線を吸収することによって、光触媒効果を発現させる。この光触媒効果によりカバーの表面が親水性状態となるので、ユーザはカバーに付着した油汚れを容易に除去できる。しかし、カバーを透過してカバー表面の酸化チタンにまで到達する紫外線量はわずかであるために、十分な光触媒効果を得ることができず、照明器具の汚れの除去性が低い。また、この照明器具は、紫外線波長を含まない光を照射する白熱灯やＬＥＤ等が光源に用いられた場合、光触媒効果を発現させることができない。

また、光源を覆う透光性のカバーを有し、光源に対向している側と反対側のカバーの表面に可視光反応型光触媒が被覆された照明器具が知られている（例えば、特許文献２参照）。この照明器具の可視光反応型光触媒は、光源から照射された可視光を吸収することによって、光触媒効果を発現させる。この光触媒効果により浮遊する有機物を吸着し分解するので、ユーザはカバーに付着した油汚れを容易に除去できる。しかし、カバーが可視光を吸収してしまうので、照明器具から照射される光の照射量の低下を引き起こす。

また、図６（ａ）に示されるように、基材１１１の表面に撥油層１１２を備え、光を透過させる光学素子１０１が知られている（例えば、特許文献３参照）。光学素子１０１は、撥油層１１２が油脂１５をはじきやすいので、油脂１５が付着し難く、付着しても付着直後に拭き取れば容易に除去できる。しかし、油脂１５は、撥油層１１２に付着した状態で長期間放置された場合、図６（ｂ）に示されるように、空気中の酸素１６を取り込んで酸化する。酸化した油脂１５（灰色表示）は、分子量が増加して粘度が上昇し、固化してしまう。そのため、ユーザは、酸化した油脂１５を光学素子１０１から除去することが困難となる。

特開２００４−１５４２２７号公報特開２００５−２５９３８９号公報特開平５−２５８３３６号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、表面に付着した状態で長期間放置された油脂を、光触媒効果のための光を必要とすることなく、ユーザが容易に除去できる光学素子を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、基材の表面に撥油層を備え、光を透過又は反射させる光学素子において、前記撥油層は、酸素吸着剤を含むと共に、オレイン酸接触角が５０°以上であり、前記酸素吸着剤は、アスコルビン酸及びその塩を主剤とするもの、ジブチルヒドロキシアニソール（ＢＨＡ）、没食子酸エステル、サルコミン類のうちの少なくとも１つが選択されるものである。

請求項２の発明は、照明器具であって、請求項１に記載の光学素子を用いて成るものである。

請求項１の発明によれば、撥油層のオレイン酸接触角が５０°以上であるので、油脂をはじきやすくなり、油脂が撥油層にこびりつくことを防ぐと共に、酸素吸着剤が空気中の酸素を吸着するので、付着した油脂の酸化を抑制して固化を防止できる。そのため、油脂が撥油層に付着した状態で長期間放置されたとしても、ユーザは油脂を容易に除去することができる。また、油脂の除去に光を必要としないので、光の照射量を低下させることなく透過又は反射させることができる。また、酸素吸着剤が空気中の酸素をより吸着するので、付着した油脂の酸化をより抑制できる。

請求項２の発明によれば、上記のような効果が得られる照明器具を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る光学素子を用いて成る照明器具の側断面図。同光学素子を部分拡大して示し、（ａ）は油脂が撥油層に付着したときの側断面図、（ｂ）は酸素吸着剤が酸素を吸着したときの側断面図。同光学素子に付着した油脂の粘度と経過時間の関係と、従来の光学素子に付着した油脂の粘度と経過時間の関係を示すグラフ。同光学素子の変形例を用いて成る照明器具の分解図。同光学素子や従来の光学素子に係る油汚れ拭き取り試験に使用する装置の側断面図。従来の光学素子を部分拡大して示し、（ａ）は油脂が撥油層に付着したときの側断面図、（ｂ）は油脂が酸素を取り込んだときの側断面図。

図１は、本発明の一実施形態に係る光学素子１を用いて成る照明器具２の構成を示す。光学素子１は、本実施形態では照明器具２から照射される光を透過させるグローブ（カバー）であり、照明器具２の一構成要素を成す。照明器具２は、グローブとしての光学素子１と、光源３と、天井４に設置される器具本体５と、器具本体５に設けられて光源３を保持するホルダ６と、を備える。

光源３は、例えば、キセノンランプ、蛍光灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬ、水銀灯やメタルハライドランプ等の高輝度放電灯（ＨＩＤ）等が挙げられる。器具本体５は、光源３の点灯を制御するための点灯回路７と、光学素子１の周縁部８を係止し保持する係止部９と、を有する。

図２は、光学素子１の詳細構成及び、油脂１５が付着したときの状況を示す。光学素子１は、プラスチックやガラス等から形成される基材１１と、基材１１の表面に設けられる撥油層１２と、を備える。撥油層１２は、樹脂材料１３と、樹脂材料１３に添加される酸素吸着剤１４と、を有し、撥油層１２におけるオレイン酸接触角が５０°以上とされている。

光学素子１は、（１）撥油層１２の材料を基材１１に塗布して硬化させる、（２）共押出成形によって撥油層１２と基材１１を同時成形する、（３）予め塗布形成しておいた撥油層１２を基材１１へ転写させるのいずれかの方法によって形成される。また、光学素子１は、器具本体５に設置されているとき、光源３に対向する側と反対側の面に撥油層１２が配置されるように形成される。

樹脂材料１３は、例えば、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、フッ素アクリル樹脂、シリコーンアクリル樹脂、シリコーンアクリルとメラミンを含む樹脂、シリコーンアクリルとイソシアネートを含む樹脂、フッ素アクリルとメラミンを含む樹脂、フッ素アクリルとイソシアネートを含む樹脂である。

酸素吸着剤１４は、酸素を選択的に吸着する物質である。特に、アスコルビン酸及びその塩を主剤とするもの、ジブチルヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）、ジブチルヒドロキシアニソール（ＢＨＡ）、没食子酸エステル、サルコミン類のうちの少なくとも１つが酸素吸着剤１４として選択されるとき、光学素子１は空気中の酸素１６をより吸着するので、付着した油脂１５の酸化をより抑制できる。

上記のように構成された光学素子１の作用効果を次に説明する。図２（ａ）に示されるように、光学素子１は、調理などによって油煙が発生することで、油脂１５が撥油層１２に付着する。その後、図２（ｂ）に示されるように、光学素子１は、酸素吸着剤１４が光学素子１近傍の空気中の酸素１６を吸着するので、付着した油脂１５の酸化を抑制して固化を防止する。また、光学素子１は、撥油層１２のオレイン酸接触角が５０°以上であるので油脂１５をはじきやすくなり、油脂１５が撥油層１２にこびりつくことを防ぐ。そのため、油脂１５が撥油層１２に付着した状態で長期間放置されたとしても、ユーザは油脂１５を光学素子１から容易に除去することができる。また、油脂１５の除去に可視光や紫外線などの光触媒効果のための光を必要としないので、光学素子１は光の照射量を低下させることなく透過させることができる。

図３は、本実施形態の光学素子１に係る時間の経過に伴う油脂の粘度変化（点線）と、従来の光学素子に係る時間の経過に伴う油脂の粘度変化（実線）とを比較して示す。従来の光学素子に付着した油脂は、ａ−ｂ−ｃ曲線のように時間の経過と共に酸化反応が進行し、分子量が増加して粘度上昇が起こる。それに対して、本実施形態の光学素子１に付着した油脂は、ａ'−ｂ'−ｃ'曲線のように時間の経過と共に粘度上昇が起こる。なお、ａ'、ｂ'、ｃ'点における油脂の粘度の値は、対応するａ、ｂ、ｃ点とそれぞれ同じ値である。

油脂が一般的に家庭で使用される植物油である場合、ａ点が油脂の付着から１ヶ月、ｂ点が油脂の付着から３ヶ月、ｃ点が油脂の付着から６ヶ月の時間がおおよそ経過している。同様に、ａ’点が油脂の付着から６ヶ月、ｂ’点が油脂の付着から１２ヶ月、ｃ’点が油脂の付着から１８ヶ月の時間がおおよそ経過している。このように、本実施形態の光学素子１に付着した油脂は、酸素吸着剤１４が油脂と酸素の会合を抑制することにより、従来の光学素子に付着した油脂に比べて酸化反応が３倍以上遅くなる。

図４は、本実施形態の変形例に係る照明器具２を示す。光学素子１は、上記実施形態のような光源３から照射される光を透過させるためのグローブではなく、光源３から照射される光を反射させるための反射鏡であり、その他の構成については上記と同様である。この変形例に係る照明器具２は、光学素子１と、光学素子１が取り付けられる器具本体５と、器具本体５に設けられて光源３を保持するホルダ６と、を備える。反射鏡としての光学素子１は、基材１１の材料が金属であり、器具本体５に設置されているとき、光源３に対向する側の面に撥油層１２が配置されるように形成される。このような反射鏡としての光学素子１においても、上述のグローブとしての光学素子１と同等の作用効果が得られる。

次に、上述した本実施形態の光学素子１における実施例１乃至実施例１１、及び比較例１乃至比較例８について説明する（なお、光学素子１については図２を参照）。

（実施例１）
撥油層１２の樹脂材料１３を商品名がフロロサーフＦＧ−５０４０（株式会社フロロテクノロジー製）であるラッカー型側鎖フッ素アクリル樹脂（以下、樹脂材料Ａという）とし、酸素吸着剤１４をＬ−アスコルビン酸ステアリン酸エステルとし、１００部の樹脂材料１３に対して１部の酸素吸着剤１４を添加する。基材１１を商品名がアクリペットＶＨ００１（三菱レイヨン株式会社製）である厚さ２ｍｍのＰＭＭＡ板とし、これに酸素吸着剤１４が添加された樹脂材料１３を、エアスプレーを用いて５〜１０μｍ程度の厚みで塗装した後、１００℃で２０分間乾燥させることで光学素子１を得た。

（実施例２）
樹脂材料１３を側鎖ジメチルシロキサンアクリルポリオールとイソシアネートを含む樹脂（以下、樹脂材料Ｂという）とした以外は、実施例１と同様にして光学素子１を得た。具体的には、樹脂材料Ｂは、商品名がＺＸ−０２２（固形分４６質量％、水酸基価１２０）（富士化成工業株式会社製）であるジメチルシロキサン基と架橋基として水酸基を有するアクリル樹脂１００部に対して、商品名がＴＰＡ１００（固形分１００％）（旭化成ケミカルズ株式会社製）であるイソシアネート樹脂２０部、酢酸エチル１００部、酢酸ブチル１００部、イソホロン３０部を配合し、５分間攪拌混合したものを用いる。

（実施例３）
酸素吸着剤１４をジブチルヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）とし、１００部の樹脂材料１３に対して１部の酸素吸着剤１４を添加した以外は、実施例２と同様にして光学素子１を得た。

（実施例４）
酸素吸着剤１４をジブチルヒドロキシアニソール（ＢＨＡ）とし、１００部の樹脂材料１３に対して１部の酸素吸着剤１４を添加した以外は、実施例２と同様にして光学素子１を得た。

（実施例５）
基材１１を商品名がＢＫ７（株式会社住田光学ガラス製）である厚さ２ｍｍのホウ珪酸ガラスとし、樹脂材料１３を側鎖ジメチルシロキサンアクリルポリオールとメラミンを含む樹脂（以下、樹脂材料Ｃという）とした以外は、実施例３と同様にして光学素子１を得た。具体的には、樹脂材料Ｃは、商品名がＺＸ−０２２（固形分４６質量％、水酸基価１２０）（富士化成工業株式会社製）であるジメチルシロキサン基と架橋基として水酸基を有するアクリル樹脂１００部に対して、商品名がユーバン１２２（固形分６０％）（三井化学株式会社製）であるメラミン樹脂２０部、メラミン樹脂の触媒として商品名がキャタリスト６０００（三井化学株式会社製）であるドデシルスルホン酸３部、酢酸エチル７０部、酢酸ブチル７０部、ｎ−ブタノール７０部、ダイアセトンアルコール３０部を配合し、５分間攪拌混合したものを用いる。

（実施例６）
樹脂材料１３を側鎖フッ素アクリルポリオールとイソシアネートを含む樹脂（以下、樹脂材料Ｄという）とし、酸素吸着剤１４をＢＨＴとし、１００部の樹脂材料１３に対して１部の酸素吸着剤１４を添加した以外は、実施例５と同様にして光学素子１を得た。具体的には、樹脂材料Ｄは、商品名がＫＤ−２２０（固形分３０質量％、水酸基価６０）（関東電化工業株式会社製）であるパーフルオロアルキル基と架橋基として水酸基を有するアクリル樹脂１００部に対して、商品名がＴＰＡ１００（固形分１００％）（旭化成ケミカルズ株式会社製）であるイソシアネート樹脂７部、酢酸エチル１００部、酢酸ブチル１００部、イソホロンを３０部を配合し、５分間攪拌混合したものを用いる。

（実施例７）
樹脂材料１３を側鎖フッ素アクリルポリオールとメラミンを含む樹脂（以下、樹脂材料Ｅという）とし、酸素吸着剤１４を没食子酸プロピルとし、１００部の樹脂材料１３に対して０．１部の酸素吸着剤１４を添加した以外は、実施例５と同様にして光学素子１を得た。具体的には、樹脂材料Ｅは、商品名がＫＤ−２２０（固形分３０質量％、水酸基価６０）（東電化工業株式会社製）であるパーフルオロアルキル基と架橋基として水酸基を有するアクリル樹脂１００部、商品名がユーバン１２２（固形分６０％）（三井化学株式会社製）であるメラミン樹脂１５部、メラミン樹脂の触媒として商品名がキャタリスト６０００（三井化学株式会社製）であるドデシルスルホン酸３部、酢酸エチル４０部、酢酸ブチル４０部、ｎ−ブタノール４０部、ダイアセトンアルコール２０部を配合し、５分間攪拌混合したものを用いる。

（実施例８）
基材１１を商品名がＡ３７０（住友軽金属工業株式会社製）である厚さ０．８ｍｍの高光沢Ａｌ板とした以外は、実施例１と同様にして光学素子１を得た。

（実施例９）
樹脂材料１３を樹脂材料Ｂとし、酸素吸着剤１４をＢＨＴとし、１００部の樹脂材料１３に対して１部の酸素吸着剤１４を添加した以外は、実施例８と同様にして光学素子１を得た。

（実施例１０）
樹脂材料１３を樹脂材料Ｃとし、酸素吸着剤１４をＢＨＡとし、１００部の樹脂材料１３に対して１部の酸素吸着剤１４を添加した以外は、実施例８と同様にして光学素子１を得た。

（実施例１１）
樹脂材料１３を樹脂材料Ｄとし、酸素吸着剤１４を没食子酸プロピルとし、１００部の樹脂材料１３に対して０．１部の酸素吸着剤１４を添加した以外は、実施例８と同様にして光学素子１を得た。

（比較例１）
撥油層の樹脂材料と酸素吸着剤を有しない以外は、実施例１と同様にして光学素子を得た。

（比較例２）
基材をホウ珪酸ガラスとしたこと以外は、比較例１と同様にして光学素子を得た。

（比較例３）
基材を高光沢Ａｌ板としたこと以外は、比較例１と同様にして光学素子を得た。

（比較例４）
撥油層の酸素吸着剤を有しない以外は、実施例１と同様にして光学素子を得た。

（比較例５）
樹脂材料を樹脂材料Ｂとした以外は、比較例４と同様にして光学素子を得た。

（比較例６）
樹脂材料を樹脂材料Ｃとした以外は、比較例４と同様にして光学素子を得た。

（比較例７）
樹脂材料を樹脂材料Ｄとした以外は、比較例４と同様にして光学素子を得た。

（比較例８）
樹脂材料を樹脂材料Ｅとした以外は、比較例４と同様にして光学素子を得た。

＜オレイン酸接触角の測定＞
上記のように作製した実施例１乃至実施例１１の光学素子１と比較例１乃至比較例８の光学素子を、温度２３℃、相対湿度５０％の条件下で、測定面にオレイン酸の油滴を２０μｌ滴下し、自動接触角計ＣＡ−Ｗ（協和界面化学株式会社製）を用いて３０秒後の接触角を測定した。なお、測定面は、撥油層を有する光学素子の場合、光学素子の撥油層が設けられている側の面とし、撥油層を有しない光学素子の場合、光学素子のどちらか一方の面とした。

＜油汚れ拭取り試験＞
試験を行うための構成を図５に示す。作製した実施例１乃至実施例１１に係る光学素子１を金網３２に取り付け、その金網３２を排気ダクト３３が設けられたレンジフード３４の開口部近傍に取り付ける。光学素子１の真下にはホットプレート３５を設置し、食用油である油脂１５をホットプレート３５で加熱して蒸発させる。蒸発した油脂（点線の矢印）は、油煙となって、その一部が光学素子１に付着し、その後、レンジフード３４を経由して排気ダクト３３から排気される。この状態で３０分間放置して、光学素子１に油脂１５を付着させる。

次に、金網３２から取り外した光学素子１を６０℃に設定した熱風循環槽中で１６８時間放置した後、油汚れの拭き取りを行った。油汚れの拭き取りは、綿布を用いて行い、拭き取り面積を５ｃｍ^２、拭き取り荷重を１００ｇ／ｃｍ^２、拭き取り速度を２ｃｍ／ｓ、往復回数を１０回という条件で行った。油汚れ拭取り性の判定は、油汚れを拭き残しなく拭き取れる場合を良好とし、拭き筋が残る場合をやや不良とし、拭き取れない場合を不良とした。比較例１乃至比較例８に係る光学素子についても、同様にして油汚れ拭取り試験を行う。各光学素子に係る判定結果及びオレイン酸接触角を下記表１に示す。なお、上記「良好」、「やや不良」、「不良」の各判定を順に○、△、×とした。

実施例１乃至実施例１１の光学素子１と比較例１乃至比較例８の光学素子に油汚れ拭取り試験を施した結果から明らかなように、本実施形態の光学素子１によれば、該光学素子１に付着した状態で長期間放置された油脂１５であっても容易に除去することができる。

なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、光学素子は片面に撥油層が設けられたものを示したが、両面に撥油層が設けられたものであっても構わない。

１光学素子
２照明器具
１１基材
１２撥油層
１４酸素吸着剤

Claims

基材の表面に撥油層を備え、光を透過又は反射させる光学素子において、
前記撥油層は、酸素吸着剤を含むと共に、オレイン酸接触角が５０°以上であり、
前記酸素吸着剤は、アスコルビン酸及びその塩を主剤とするもの、ジブチルヒドロキシアニソール（ＢＨＡ）、没食子酸エステル、サルコミン類のうちの少なくとも１つが選択されることを特徴とする光学素子。
請求項１に記載の光学素子を用いて成る照明器具。