JPS6410752B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、家庭用給湯装置としての太陽熱集熱
器の太陽熱集熱板に関するものである。 従来例の構成とその問題点 従来のプラスチツク製の太陽熱集熱板では、高
密度ポリエチレン樹脂にカーボンブラツク等を充
填し、ブロー成型で製造されているが、その表面
には太陽光の選択吸収能がなかつた。 また、この表面に選択吸収能を実現する手段と
して、塗装による手段があつたが、基材層の高密
度ポリエチレン樹脂の非粘着性が大きく、十分な
密着性が得られなかつた。 発明の目的 本発明は、高密度ポリエチレン樹脂との密着性
を高め、安価で、かつ太陽光の選択吸収能を有す
る被覆層を高密度ポリエチレン樹脂の基材層上に
設けた太陽熱集熱板を提供することを目的とする
ものである。 発明の構成 上記目的を達成するために本発明は、高密度ポ
リエチレン樹脂を主成分とする基材層の表面を
250μｍ以下の凹凸面として、この基材層上に、
太陽光の選択吸収能を有する被覆層を設けたもの
である。 実施例の説明 以下、本発明の実施例を説明する。図には、３
つの層が示されており、１は高密度ポリエチレン
樹脂を主成分とする基材層である。基材層１の表
面には、第１被覆層２及び第２被覆層３の２層が
形成されている。これらは、太陽光の選択吸収能
を有している。 高密度ポリエチレン樹脂を主成分とする基材層
１は、その表面上に250μｍ以下の凹凸面４を設
けてある。第１被覆層２は、熱放射率の高い高密
度ポリエチレン樹脂を主成分とする基材層１の表
面を、低放射率の面にするための被覆層で、リー
フイング作用を示すメタリツク粉末５と、基材層
１の高密度ポリエチレン樹脂との良好な接着を得
るためのバインダーとしての塩素化ポリエチレン
変性アルキツド樹脂６を含む。第２被覆層３は、
太陽光の選択吸収能を有する被覆層で、赤外線領
域で比較的透過性が良く、第１被覆層２との接着
性が良好なバインダー７と、太陽光を良く吸収
し、赤外線には比較的透過性が良い酸化物または
複合酸化物８から成る顔料より形成され、5μｍ
を越えない範囲の被覆厚に形成される。 第１被覆層２及び第２被覆層３からなる被覆系
の作用を以下に説明する。ａ面側は太陽光受光
面、ｂ面側は熱媒である。Ａはこの太陽熱集熱板
表面に入射する太陽光を示す。太陽光Ａは第２被
覆層３で吸収され、熱に変換される。変換された
熱は第１被覆層２、基材層１を熱伝導して、熱媒
ｂ面側へと伝達される。他方、表面からの輻射損
失に関しては、第２被覆層３が赤外線に十分透過
性があるため、第１被覆層２のメタリツク粉末５
の性質により支配されるので、低放射率となり、
基材層１上に十分な選択吸収能を付与することが
できる。 基材層１の材質である高密度ポリエチレン樹脂
と、第１被覆層２との接着に関しては、従来極め
て接着が困難であつたが、塩素化ポリエチレン変
性アルキツド樹脂６を用いることで解消した。接
着の困難なポリエチレン樹脂との接着に関して、
塩素化ポリエチレン樹脂を用いるという技術は、
インキ等で実用化されているが、その多くは溶液
法で製造した比較的低分子量（分子量数千）で塩
素含量66％以上に高塩素化したものであり、低中
圧ポリエチレン樹脂に対する接着性は良好である
が、高密度ポリエチレン樹脂に対する密着性には
問題があつた。本実施例では水性懸濁法により製
造された分子量数万〜10数万で塩素含量30〜50％
の塩素化ポリエチレン樹脂とアルキツド樹脂を混
合した塩素化ポリエチレン変性アルキツド樹脂を
用いた。この塩素化ポリエチレン変性アルキツド
樹脂６は、塩素含量の程度が低いため、メタリツ
ク粉末５のリーフイング性を損なうことが少な
い。又、分子量が大きく、高密度ポリエチレン樹
脂との構造の類似部分がより多いため、良好な接
着性を有している。 又、第１被覆層２の密着性を十分よくしなが
ら、メタリツク粉末５のリーフイング性を保持す
るため、塩素化ポリエチレン変性アルキツド樹脂
６にエポキシ樹脂を添加した。エポキシ樹脂は、
メタリツク粉末５のリーフイング性を良好に保持
したまま、メタリツク粉末５自体を第１被覆層２
中に安定して接着する。 メタリツク粉末５としては、銅、アルミニウム
などのリーフイング性のある金属が適用可能であ
るが、本実施例では粒子の荒いアルミニウム粉を
用いた。特別な基材の処理を行なわない場合のメ
タリツク粉末５の配合比としては、５〜40wt％
の範囲で用いるのが良い。望ましくは、10〜
25wt％の範囲が最適のリーフイング特性と密着
性を与える。 又、第１被覆層２により赤外線放射率の低い表
面を得る場合には、メタリツク粉末５の配合率は
高ければ高い程よい。それに対して、基材層１と
の密着に関しては、逆にメタリツク粉末５の配合
率を高くすると密着性が悪くなる。これを解消す
るために、高密度ポリエチレン樹脂の基材層１の
表面に、平均250μｍ以下の微小な凹凸面４を形
成すると、接着面積が増加し、接着力が強くなる
が、この強くなる分だけメタリツク粉末５の配合
量を増加させたので、密着性を低下させずに放射
率を低下させることができた。第１被覆層２が形
成されると、金属とほぼ同等な低放射率の面が実
現するため、この第１被覆層２の上に、従来金属
面だけに適用されてきた、太陽光の選択吸収能を
有する第２被覆層３を設けることができる。 第２被覆層３としては、Fe、Mn、Cu、Cr、
Ni、Coの群から選択した１種以上の酸化物また
は複合酸化物８と、アクリル樹脂、フツソ樹脂、
ウレタン樹脂、アルキツド樹脂の群から選択した
１種以上の合成樹脂から成るバインダー７を主成
分とした。 上記金属の酸化物または複合酸化物８から成る
顔料は、赤外線吸収がほとんどなく、良好な太陽
光吸収能を有する。これらの酸化物または複合酸
化物８は0.01〜0.5μｍの粒径範囲のものを用い
た。この粒径の場合には、太陽光を良好に散乱吸
収する効果が顕著である。アクリル樹脂、フツソ
樹脂、ウレタン樹脂、アルキツド樹脂は、いずれ
も第１被覆層２との良好な密着性を実現する。第
２被覆層３の被覆厚としてはあまり厚すぎると太
陽光の選択吸収能が悪くなるので5μｍを越えな
い範囲とした。 以下、各被覆層に使用した素材の評価結果を示
す。 高密度ポリエチレン樹脂（但し、1.5wt％のカ
ーボンブラツクを含有）からなり、95mm×190mm
×10mmの寸法の板をテストピースとして用いた。
これは、内部が中空となつており、ブロー成型に
て、成型したものである。このテストピースに関
して、表裏を95mm×95mmの４つのゾーンに分け、
ブロー成型の金型に対して、40、60、80、及び
100メツシユの各粒度でサンドブラストした金型
を用いて、表裏の４つのゾーンに各々微小の凹凸
が形成される状態で成型した。走査型電子顕微鏡
にて、表面の凹凸を評価した所、40メツシユで
350μｍ、60メツシユで250μｍ、80メツシユで
180μｍ、100メツシユで150μｍ平均の凹凸面が形
成された。

【表】

【表】 前記基材層１上に表１に示した配合の塗料をボ
ールミルで１時間分散調合して、基材層１上に約
10〜20μｍの被覆厚にて塗布し、60℃で30分間乾
燥させた。この第１被覆層２についての、特性の
評価結果を表２に示す。表中の密着性テストは、
セロテープ剥離試験を実施したもので、×は剥離、
△は点状の剥離が発生したことを示す。

【表】 次に同じ各被覆層の上に、以下に示す配合の上
塗り塗料から成る第２被覆層３を被覆した。塗料
は、ボールミルにて、24時間分散調合した後、硬
化剤を加え、約２倍の溶剤にて希釈し、約1.5μｍ
の被覆厚にて、表２に示す被覆の上に塗布し、60
℃にて、30分間乾燥させたものを表３に示す。 (1) 顔 料：大日精化工業(株)「ダイピロキサイド
カラー＃9550−Ｆ」（商品名）50重量部を使用。 (2) 合成樹脂：旭硝子(株)「ルミフロンLD−200」
（商品名）100重量部を使用。 (3) 溶 剤：「メチルイソブチルケトン：キシレ
ン＝１：１」200重量部を使用。 (4) 硬化剤：日本ポリウレタン工業(株)「コロネー
トEH」（商品名）14.8重量部を使用。

【表】 表３の結果を見ると、表２と比較して、一部密
着性が改善されているが、これは第２被覆層３の
バインダー７が第１被覆層２内にも入り込んで密
着性の改善に寄与したものである。 尚、自然循環式太陽熱温水器で、シミユレーシ
ヨン評価した所、無処理のプラスチツク製の太陽
熱集熱板を用いた場合と比較して、集熱効率が約
５％向上し、年間集熱量においても、約５％集熱
量が増加するという結果を得た。 又、前記塩素化ポリエチレン樹脂は分子量が大
きく、溶液粘度が高いため、やや他の樹脂との相
溶性で限界があるが、被覆系としての安定した物
性を実現するため、アクリル樹脂と混ぜて用いて
もよい。 以上のように、本実施例では、コスト的に有利
な塗装法により、従来接着が困難であつた高密度
ポリエチレン樹脂の基材層１上に、信頼性の高い
選択吸収能を有する被覆層を設けることができた
ので選択吸収処理のない従来のプラスチツク製の
太陽熱集熱板と比較して、集熱板表面からの放射
損失が半分以下に軽減化され、効率が向上した。 発明の効果 以上のように本発明によれば、次のような種々
のすぐれた効果を奏するものである。 太陽光の選択吸収性の付与により、太陽熱集
熱板の効率向上が達成される。 基材層の表面に250μｍ以下の凹凸面を設け
たので第１被覆層との密着性を悪化させること
なく、リーフイング性を高めることができる。 従来の太陽熱集熱板は、耐候劣化して、チヨ
ーキングを起こす欠点があつたが、本発明で
は、高耐候被覆の実施により、これが完全に防
止され、太陽熱集熱板として、高い信頼性が得
られる。 高価な金属板等を使用しないので安価な構成
が可能となる。 外気に直接触れる第２被覆層は、防錆性の良
い材質を使用できるので、海岸地帯等で使用し
ても、錆の発生がなく、優れた耐久性が期待で
きる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の一実施例を示す拡大断面図で
ある。 １……基材層、２……第１被覆層、３……第２
被覆層、４……凹凸面、５……メタリツク粉末、
６……塩素化ポリエチレン変性アルキツド樹脂、
７……バインダー、８……酸化物または複合酸化
物。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高密度ポリエチレン樹脂を主成分とする基材
   層に、250μｍ以下の凹凸を表面に形成した上に
   メタリツク粉末及び塩素化ポリエチレン変性アル
   キツド樹脂を含む第１被覆層と太陽光の選択吸収
   能を有する第２被覆層とを形成して成る太陽熱集
   熱板。