複合材料
【課題】特別な制御を不要とし、高温時には日射をより多く遮断できる一方で、低温時には日射をより多く透過できる材料を提供すること。
【解決手段】日射を透過する樹脂と、当該樹脂中に分散して保持されかつ日射を透過する補強材と、を有する複合材料であって、前記樹脂および前記補強材は、８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内の少なくとも一の波長において、前記複合材料の使用環境下限温度での屈折率が互いに略一致するとともに、温度が上昇するにつれて当該樹脂の屈折率と当該補強材の屈折率との差が増大するものであり、これにより、温度が上昇するにつれて前記複合材料の日射透過量が減少することを特徴とする。
【解決手段】日射を透過する樹脂と、当該樹脂中に分散して保持されかつ日射を透過する補強材と、を有する複合材料であって、前記樹脂および前記補強材は、８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内の少なくとも一の波長において、前記複合材料の使用環境下限温度での屈折率が互いに略一致するとともに、温度が上昇するにつれて当該樹脂の屈折率と当該補強材の屈折率との差が増大するものであり、これにより、温度が上昇するにつれて前記複合材料の日射透過量が減少することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材料に関する。詳しくは、樹脂と補強材とを有する複合材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車や建築の分野において、日射の透過量を調整可能な材料の開発が進められている。特に、車両用窓ガラスや車両用サンルーフにおいては、車室内の冷暖房の効率化の観点から、夏季には日射をより多く遮断する一方で、冬季には日射をより多く透過する材料の開発が望まれている。
【０００３】
そこで、金属酸化物などの熱線を吸収する物質をガラス中に配合してなる熱線吸収ガラスが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、コバルト、鉄、クロムなどの熱線を反射する物質を、ガラス板上に蒸着させてなる熱線反射ガラスが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらには、透明電極を配したガラスに、電圧が印加されると日射に対する透過性が変化するエレクトロクロミック物質を含む層を設け、電子制御により日射の透過量を調整可能な調光ガラスが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２６１７２２３号公報
【特許文献２】特許第３０５８０５６号公報
【特許文献３】特許第３５３４２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１および特許文献２で提案されている材料は、常に日射を吸収または反射するため、車室内への日射の透過を常に遮断する。このため、車室内温度が快適温度よりも高いときには冷房の効率が上がるものの、車室内温度が快適温度よりも低いときには暖房の負荷が大きい。
【０００７】
これに対して、特許文献３で提案されている材料は、車室内温度に応じて日射の透過量を調整できるので、上記のような問題は生じない。しかしながら、この材料では電子制御が必要なため、システムが複雑化する。また、電子制御に伴い電力を消費するため、省エネ効果が小さい。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、特別な制御を不要とし、高温時には日射をより多く遮断できる一方で、低温時には日射をより多く透過できる材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明は、日射を透過する樹脂と、当該樹脂中に分散して保持されかつ日射を透過する補強材と、を有する複合材料を提供する。本発明に係る複合材料では、前記樹脂および前記補強材は、８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内の少なくとも一の波長において、前記複合材料の使用環境下限温度での屈折率が互いに略一致するとともに、温度が上昇するにつれて当該樹脂の屈折率と当該補強材の屈折率との差が増大するものであり、これにより、温度が上昇するにつれて前記複合材料の日射透過量が減少することを特徴とする。
【００１０】
本発明では、樹脂および補強材を有する複合材料において、樹脂と補強材との組み合わせを特定した。具体的には、熱に寄与する度合が高いとされている８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内の少なくとも一の波長において、樹脂の屈折率と補強材の屈折率との差が温度の上昇とともに増大するように、樹脂と補強材の組み合わせを特定した。また、８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内の少なくとも一の波長において、複合材料の使用環境下限温度（例えば、車両用サンルーフでは−４０℃）での屈折率が互いに略一致するように、樹脂と補強材の組み合わせを特定した。
これにより、使用環境下限温度、即ち最も日射の透過量を増加させたい温度のときに、樹脂の屈折率と補強材の屈折率とが略一致するため、樹脂と補強材の接触界面における日射の散乱を回避でき、複合材料の日射透過量をより増加させることができる。また、高温時には樹脂と補強材の屈折率の差が大きくなるため、樹脂と補強材の接触界面における日射の散乱量を増加させることができ、複合材料の日射透過量を減少できる。
従って、本発明に係る複合材料によれば、電子制御などの特別な制御を行うことなく、使用環境温度（例えば、車両用サンルーフでは−４０℃〜８０℃）に応じて自動的に、高温時には日射をより多く遮断でき、低温時には日射をより多く透過させることができる。このため、本発明に係る複合材料は、車室内の冷暖房の効率化の観点から、特に車両用サンルーフとして好ましく用いられる。
【００１１】
上記発明では、前記樹脂および前記補強材は、前記複合材料の使用環境上限温度での線膨張係数の差が６５ｐｐｍ以上であることが好ましい。
【００１２】
この発明では、使用環境上限温度（例えば、車両用サンルーフでは８０℃）での樹脂と補強材の線膨張係数の差が６５ｐｐｍ以上となるように、樹脂と補強材の組み合わせを特定した。
ここで、物質の線膨張係数は、屈折率の温度依存度合に比例する。より具体的には、線膨張係数が大きいほど、屈折率は温度の上昇とともに小さくなる。本発明はこの関係を利用したものであり、樹脂の線膨張係数と補強材の線膨張係数との差を６５ｐｐｍ以上とすることにより、使用環境上限温度、即ち最も日射の透過量を減少させたい温度のときに、両者の屈折率の差をより大きくすることができる。これにより、使用環境上限温度のときに、樹脂と補強材の接触界面における日射の散乱量をより増加させることができ、複合材料の日射透過量をより減少できる。従って、この発明によれば、上記発明の効果がより高められる。
【００１３】
上記発明では、前記複合材料中における前記補強材の体積含有率は、１０％以上であることが好ましい。
【００１４】
この発明では、複合材料中における補強材の体積含有率を１０％以上とした。これにより、上記発明の効果がより確実に奏されるとともに、十分な強度を有する複合材料が得られる。
【００１５】
上記発明では、前記樹脂は、脂環式エポキシ樹脂またはシクロオレフィン樹脂であり、前記補強材は、ＳガラスまたはＴガラスであることが好ましい。
【００１６】
この発明では、樹脂として、脂環式エポキシ樹脂またはシクロオレフィン樹脂を用い、補強材として、Ｓガラス繊維またはＴガラス繊維を用いる構成とした。
これにより、上記発明の効果がさらに確実に奏される他、軽量かつ強度の高い複合材料が得られる。
【００１７】
上記発明では、前記樹脂は、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂、ポリカーボネート−ポリエステルアロイ樹脂またはビスフェノール系エポキシ樹脂であり、前記補強材は、Ｅガラスであることが好ましい。
【００１８】
この発明では、樹脂として、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂、ポリカーボネート−ポリエステルアロイ樹脂またはビスフェノール系エポキシ樹脂を用い、補強材として、Ｅガラスを用いる構成とした。
これにより、上記発明の効果がさらに確実に奏される他、軽量かつ強度の高い複合材料が得られる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、特別な制御を不要とし、高温時には日射をより多く遮断できる一方で、低温時には日射をより多く透過できる材料を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】日射の波長と重価係数との関係を示す図である。
【図２】物質の屈折率と温度との関係を示す図である。
【図３】実施例１〜３および比較例１、２の日射熱取得率と温度との関係を示す図である。
【図４】実施例１、４〜６および比較例１、２の日射熱取得率と温度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
【００２２】
本実施形態に係る複合材料は、車両用サンルーフなどに好適に用いられる複合材料である。この複合材料は、日射を透過する樹脂と、当該樹脂中に分散して保持されかつ日射を透過する補強材と、を含んで構成される。
【００２３】
本実施形態で使用する樹脂および補強材は、いずれも、日射を透過するものであり、所定の条件を満たす組み合わせとして特定される。
具体的には、８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内の少なくとも一の波長において、両者の屈折率の差が温度の上昇とともに増大するように、樹脂と補強材の組み合わせが特定される。即ち、本実施形態では、日射の波長領域３００ｎｍ〜２１００ｎｍのうち、熱に寄与する度合いが高いとされている８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内において、両者の屈折率の関係を調整することにより、複合材料の日射透過量を調整する。
【００２４】
ここで、日射の波長特性について説明する。
図１は、日射の波長と重価係数との関係を示す図である。重価係数とは、ＪＩＳ Ｒ ３１０６に準じて規定された、熱に寄与する度合を表す係数である。
図１に示されるように、一般的に日射は、３００ｎｍ〜２１００ｎｍの波長領域の波である。また、この波長領域において、特に重価係数が大きく熱に寄与する度合が大きいのは、８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域であり、この波長領域の日射の透過量を調整することが重要であることが分かる。このため、本実施形態では、８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内の少なくとも一の波長において、両者の屈折率が上述の関係を満たすように、樹脂と補強材の組み合わせを特定する。好ましくは、８００ｎｍ〜１４００ｎｍの中心に位置する１１００ｎｍにおいて、両者の屈折率の差が温度の上昇とともに増大するように、樹脂と補強材の組み合わせを特定する。
【００２５】
次に、屈折率と日射の透過量との関係について説明する。
複合材料の日射の透過量は、複合材料内で発生する日射の散乱の影響を大きく受ける。具体的には、日射の散乱量が多い場合には日射の透過量は少なくなり、日射の散乱量が少ない場合には日射の透過量は多くなる。
ところで、日射の散乱は、複合材料を構成する樹脂と補強材の接触界面で発生する。また、日射の散乱量は、樹脂と補強材の屈折率の差に比例する。このため、樹脂と補強材の屈折率の差が小さい場合には、両者の接触界面における日射の散乱量は少なく、日射の透過量は多い。これに対して、両者の屈折率の差が大きい場合には、両者の接触界面における日射の散乱量は多く、日射の透過量は少ない。
従って、樹脂と補強材の屈折率の差を調整することにより、日射の透過量を調整できることが分かる。
【００２６】
そこで、本実施形態では、８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内の少なくとも一の波長において、複合材料の使用環境下限温度での屈折率が互いに略一致するように、樹脂と補強材の組み合わせを特定する。即ち、使用環境下限温度、即ち最も日射の透過量を増加させたい温度のときに、樹脂と補強材の接触界面における日射の散乱を回避して、複合材料の日射透過量を増加させるものである。
【００２７】
ここで、複合材料の使用環境下限温度とは、各用途において複合材料が晒される温度の下限温度を意味する。例えば、複合材料を車両用サンルーフに適用した場合には、使用環境温度は−４０℃〜８０℃であり、使用環境下限温度は−４０℃である。
また、略一致とは、両者の屈折率が実質的に一致していることを意味する。具体的には、両者の屈折率が完全に一致している他、±０．００５以内の差である場合も含まれる概念である。
【００２８】
次に、物質の屈折率と温度との関係について説明する。
図２は、波長１１００ｎｍにおける物質の屈折率と温度との関係を示す図である。図２の樹脂と補強材は、車両用サンルーフの使用環境下限温度−４０℃において屈折率が一致する組み合わせを示している。
図２に示されるように、樹脂および補強材いずれにおいても、温度が低下すると屈折率は大きくなる一方で、温度が上昇すると屈折率は小さくなることが分かる。即ち、物質の屈折率は、温度依存性を示すことが分かる。
【００２９】
また、図２の樹脂と補強材は、線膨張係数が相違する組み合わせ、具体的には、樹脂の方が補強材に比して線膨張係数が大きい組み合わせを示している。
図２に示される各直線の傾きの絶対値、即ち屈折率の温度依存性の大きさは、物質の線膨張係数の大きさに比例していることが分かる。具体的には、線膨張係数が小さい補強材よりも、線膨張係数が大きい樹脂の方が、温度の上昇とともに屈折率がより小さくなっていることが分かる。これは、物質の屈折率は物質の密度に比例するところ、線膨張係数が大きい場合には、物質がより膨張して密度が小さくなる結果、屈折率がより小さくなるためである。
【００３０】
従って、この図２から、両者の屈折率の差が温度の上昇とともに増大し、使用環境温度に応じて複合材料の日射透過量が自動的に調整されるようにするためには、両者の線膨張係数に差を設けることが重要であることが分かる。
また、最も日射の透過量を減少させたい使用環境上限温度（車両用サンルーフでは８０℃）において、日射の散乱量をより増加させて日射の透過量をより減少させるためには、樹脂の線膨張係数と補強材の線膨張係数の差を大きくすればよいことが分かる。
このため、本実施形態では、後述する実施例で証明される通り、両者の線膨張係数の差が６５ｐｐｍ以上となるように、樹脂と補強材の組み合わせを特定することがより好ましい。この場合には、最も日射の透過量を減少させたい使用環境上限温度において、両者の屈折率の差をより大きくすることができ、日射の散乱量をより増加させて日射透過量をより減少できる。
【００３１】
ここで、複合材料の使用環境上限温度とは、各用途において複合材料が晒される温度の上限温度を意味する。例えば、複合材料を車両用サンルーフに適用した場合には、使用環境温度は−４０℃〜８０℃であり、使用環境上限温度は８０℃である。
【００３２】
以上、詳述したような所定の条件を満たす組み合わせを構成する樹脂としては、脂環式エポキシ樹脂、シクロオレフィン樹脂、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂、ポリカーボネート−ポリエステルアロイ樹脂、ビスフェノール系エポキシ樹脂などが好ましく例示される。
好ましく例示される上記樹脂の屈折率（波長１１００ｎｍ、温度−４０℃）は、脂環式エポキシ樹脂が１．５１５〜１．５７０、シクロオレフィン樹脂が１．５１０〜１．５１８、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂が１．５５０〜１．５６０、ポリカーボネート−ポリエステルアロイ樹脂が１．５５０〜１．５７５、ビスフェノール系エポキシ樹脂が１．５１５〜１．５７０の範囲内である。各樹脂の屈折率は、各樹脂の構成単位の割合を変更したり、樹脂同士をブレンドしたりすることにより、上記のそれぞれの範囲内で調整可能である。
【００３３】
同様に、上述の所定の条件を満たす組み合わせを構成する補強材としては、Ｓガラス、Ｔガラス、Ｅガラスなどが好ましく例示され、これらのガラスの繊維がより好ましく使用される。
好ましく例示される上記ガラスの屈折率（波長１１００ｎｍ、温度−４０℃）は、Ｓガラスが１．５１５、Ｔガラスが１．５１７、Ｅガラスが１．５５４である。
【００３４】
従って、上述の所定の条件を満たす樹脂と補強材の組み合わせの第１の例としては、樹脂として、脂環式エポキシ樹脂またはシクロオレフィン樹脂を用い、補強材として、ＳガラスまたはＴガラスを用いた組み合わせが挙げられる。
また、第２の例としては、樹脂として、メチルメタクリレート・スチレン共重合樹脂、ポリカーボネート・ポリエステルアロイ樹脂またはビスフェノール系エポキシ樹脂を用い、補強材として、Ｅガラスを用いた組み合わせが挙げられる。
【００３５】
また、本実施形態に係る複合材料では、後述する実施例で証明される通り、補強材の体積含有率は１０％以上であることが好ましい。補強材の体積含有率が１０％以上であれば、上述の所定の条件をより確実に満たすことができるうえ、より強度の高い複合材料が得られる。
【００３６】
本実施形態に係る複合材料の製造方法としては、従来公知の製造方法を採用することができる。
例えば、熱可塑性樹脂を用いる場合には、先ず、樹脂と補強材とを所定の割合で溶融混練し、マスターバッチを調製する。次いで、調製したマスターバッチを、所定の金型内に射出注入し、冷却、固化させる。これにより、所定の形状を有する複合材料が得られる。
また、例えば、ＵＶ硬化性樹脂を用いる場合には、マスターバッチを金型内に射出注入した後、ＵＶ照射することにより、複合材料が得られる。
また、補強材として繊維クロスを用いる場合には、樹脂中に繊維クロスを浸漬させて、繊維クロスに樹脂を含浸させる。次いで、脱泡処理（減圧処理）を施してから所定の型に注型した後、例えばＵＶ照射により硬化させる。これにより、所定の形状を有する複合材料が得られる。
また、熱硬化性樹脂に関してもＵＶ硬化性樹脂と同じ製造方法が可能であり、加熱することで複合材料が得られる。
【００３７】
以上の構成を備える本実施形態に係る複合材料によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態によれば、樹脂および補強材を有する複合材料において、樹脂と補強材との組み合わせを特定した。具体的には、熱に寄与する度合が高いとされている８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内の少なくとも一の波長において、樹脂の屈折率と補強材の屈折率との差が温度の上昇とともに増大するように、樹脂と補強材の組み合わせを特定した。また、８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内の少なくとも一の波長において、複合材料の使用環境下限温度（例えば、車両用サンルーフでは−４０℃）での屈折率が互いに略一致するように、樹脂と補強材の組み合わせを特定した。
これにより、使用環境下限温度、即ち最も日射の透過量を増加させたい温度のときに、樹脂の屈折率と補強材の屈折率とが略一致するため、樹脂と補強材の接触界面における日射の散乱を回避でき、複合材料の日射透過量をより増加させることができる。また、高温時には樹脂と補強材の屈折率の差が大きくなるため、樹脂と補強材の接触界面における日射の散乱量を増加させることができ、複合材料の日射透過量を減少できる。
従って、本実施形態に係る複合材料によれば、電子制御などの特別な制御を行うことなく、使用環境温度（例えば、車両用サンルーフでは−４０℃〜８０℃）に応じて自動的に、高温時には日射をより多く遮断でき、低温時には日射をより多く透過させることができる。このため、本実施形態に係る複合材料は、車室内の冷暖房の効率化の観点から、特に車両用サンルーフとして好ましく用いられる。
【００３８】
また、本実施形態によれば、使用環境上限温度（例えば、車両用サンルーフでは８０℃）での樹脂と補強材の線膨張係数の差が６５ｐｐｍ以上となるように、樹脂と補強材の組み合わせを特定した。
ここで、物質の線膨張係数は、屈折率の温度依存度合に比例する。より具体的には、線膨張係数が大きいほど、屈折率は温度の上昇とともに小さくなる。本実施形態はこの関係を利用したものであり、樹脂の線膨張係数と補強材の線膨張係数との差を６５ｐｐｍ以上とすることにより、使用環境上限温度、即ち最も日射の透過量を減少させたい温度のときに、両者の屈折率の差をより大きくすることができる。これにより、使用環境上限温度のときに、樹脂と補強材の接触界面における日射の散乱量をより増加させることができ、複合材料の日射透過量をより減少できる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、複合材料中における補強材の体積含有率を１０％以上とした。これにより、上述の効果がより確実に奏されるとともに、十分な強度を有する複合材料が得られる。
【００４０】
また、本実施形態によれば、樹脂として、脂環式エポキシ樹脂またはシクロオレフィン樹脂を用い、補強材として、Ｓガラス繊維またはＴガラス繊維を用いる構成とした。
また、本実施形態によれば、樹脂として、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂、ポリカーボネート−ポリエステルアロイ樹脂またはビスフェノール系エポキシ樹脂を用い、補強材として、Ｅガラスを用いる構成とした。
これにより、上述の効果がさらに確実に奏される他、軽量かつ強度の高い複合材料が得られる。
【００４１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。
例えば、上記実施形態の効果を阻害しない範囲内で、添加剤などを適宜配合してもよい。
【実施例】
【００４２】
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、樹脂および補強材の屈折率は、波長１１００ｎｍ、温度−４０℃の条件下での屈折率である。
【００４３】
＜実施例１＞
新日鐵化学社製のメチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂「ＭＳ３００」および「ＫＳ−１０」と、補強材としての日本電気硝子社製Ｅガラス繊維チョップ「Ｔ−３５１」（屈折率＝１．５５４）とを、所定の割合で溶融混練することにより、マスターバッチを調製した。このとき、樹脂の屈折率が補強材の屈折率１．５５４と略一致（±０．００５以内）するように、「ＭＳ３００」と「ＫＳ−１０」の配合割合を調整した。また、複合材料中の補強材の体積含有率が１０％となるように、補強材の配合割合を調整した。
次いで、調製したマスターバッチを、所定の金型内に射出注入し、冷却、固化させた。これにより、一般的な車両用サンルーフと同等の厚み５ｍｍの板状の複合材料を得た。この複合材料を実施例１とした。
【００４４】
＜実施例２＞
新日鐵化学社製のメチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂「ＭＳ３００」および「ＫＳ−１０」と、補強材としての日本電気硝子社製Ｅガラス繊維チョップ「Ｔ−３５１」（屈折率＝１．５５４）とを、所定の割合で溶融混練することにより、マスターバッチを調製した。このとき、樹脂の屈折率が補強材の屈折率１．５５４と略一致（±０．００５以内）するように、「ＭＳ３００」と「ＫＳ−１０」の配合割合を調整した。また、複合材料中の補強材の体積含有率が２０％となるように、補強材の配合割合を調整した。
次いで、調製したマスターバッチを、所定の金型内に射出注入し、冷却、固化させた。これにより、一般的な車両用サンルーフと同等の厚み５ｍｍの板状の複合材料を得た。この複合材料を実施例２とした。
【００４５】
＜実施例３＞
新日鐵化学社製のメチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂「ＭＳ３００」および「ＫＳ−１０」と、補強材としての日本電気硝子社製Ｅガラス繊維チョップ「Ｔ−３５１」（屈折率＝１．５５４）とを、所定の割合で溶融混練することにより、マスターバッチを調製した。このとき、樹脂の屈折率が補強材の屈折率１．５５４と略一致（±０．００５以内）するように、「ＭＳ３００」と「ＫＳ−１０」の配合割合を調整した。また、複合材料中の補強材の体積含有率が５％となるように、補強材の配合割合を調整した。
次いで、調製したマスターバッチを、所定の金型内に射出注入し、冷却、固化させた。これにより、一般的な車両用サンルーフと同等の厚み５ｍｍの板状の複合材料を得た。この複合材料を実施例３とした。
【００４６】
＜実施例４＞
ＳＡＢＩＣ社製のポリカーボネート−ポリエステルアロイ樹脂「Ｘ７２００」と、補強材としての日本電気硝子社製Ｅガラス繊維チョップ「ＥＣＳ０３Ｔ−７４７」（屈折率＝１．５５４）とを、所定の割合で溶融混練することにより、マスターバッチを調製した。このとき、上記樹脂「Ｘ７２００」は、補強材の屈折率１．５５４と略一致（±０．００５以内）する屈折率を有する樹脂として、市販の樹脂の中から選定した。また、複合材料中の補強材の体積含有率が１０％となるように、補強材の配合割合を調整した。
次いで、調製したマスターバッチを、所定の金型内に射出注入し、冷却、固化させた。これにより、一般的な車両用サンルーフと同等の厚み５ｍｍの板状の複合材料を得た。この複合材料を実施例４とした。
【００４７】
＜実施例５＞
ＮＴＴアドバンステクノロジ社製のビスフェノール系エポキシ樹脂に、補強材としての旭化成エレクトロニクス社製Ｅガラス繊維クロス「７６２８」（屈折率＝１．５５４）を浸漬させた。このとき、上記樹脂は、補強材の屈折率１．５５４と略一致（±０．００５以内）する屈折率を有するよう、成分を調整した。また、複合材料中の補強材の体積含有率が１０％となるように、補強材の配合割合を調整した。
次いで、脱泡処理（減圧処理）を施してから所定の型に注型した後、ＵＶ照射を行うことにより、硬化させた。これにより、一般的な車両用サンルーフと同等の厚み５ｍｍの板状の複合材料を得た。この複合材料を実施例５とした。
【００４８】
＜実施例６＞
三菱レイヨン社製のＵＶ硬化型アクリル樹脂「ダイヤビーム」に、補強材としての日本電気硝子社製Ｅガラス繊維「７６２８」（屈折率＝１．５５４）を浸漬させた。このとき、上記樹脂「ダイヤビーム」は、補強材の屈折率１．５５４と略一致（±０．００５以内）する屈折率を有する樹脂として、市販の樹脂の中から選定した。また、複合材料中の補強材の体積含有率が１０％となるように、補強材の配合割合を調整した。
次いで、脱泡処理（減圧処理）を施してから所定の型に注型した後、ＵＶ照射を行うことにより、硬化させた。これにより、一般的な車両用サンルーフと同等の厚み５ｍｍの板状の複合材料を得た。この複合材料を実施例６とした。
【００４９】
＜比較例１＞
日射を良く透過し、従来一般的な車両用サンルーフとして使用されているグリーンガラスを入手し、これを比較例１とした。
【００５０】
＜比較例２＞
日射を良く遮断し、従来一般的な車両用サンルーフとして使用されている、コバルト、鉄、クロムなどの熱線を反射する物質をガラス板上に蒸着させてなる熱線反射ガラス（特許文献２の熱線反射ガラスに相当）を入手し、これを比較例２とした。
【００５１】
＜評価＞
［線膨張係数］
ＪＩＳ Ｋ ７１９７に準拠して、各実施例で使用した樹脂および補強材のそれぞれについて、線膨張係数を測定した。測定には、ＳＩＩ社製の熱分析装置「ＴＭＡＳＳ＿６３００」を使用した。また、測定により得られた樹脂と補強材の線膨張係数に基づいて、両者の線膨張係数の差を算出した。
【００５２】
［日射熱取得率］
ＪＩＳ Ｒ ３１０６に準拠して、実施例で得た複合材料および比較例のガラスの日射熱取得率を測定した。測定には、日立ハイテク社製の分光光度計「Ｕ−４０００」を使用した。測定により得られた日射熱取得率を、図３および図４に示した。
【００５３】
図３は、補強材の体積含有率が異なる実施例１〜３と、比較例１および２について、日射熱取得率と温度との関係を示した図である。ここで、実施例１は補強材の体積含有率（Ｖｆ）が１０％、実施例２は２０％、実施例３は５％の複合材料であり、いずれも樹脂と補強材の線膨張係数の差が６５ｐｐｍの複合材料である。また、図３の１点鎖線は、比較例１（グリーンガラス）の日射熱取得率（０．８０）を示しており、２点鎖線は、比較例２（熱線反射ガラス）の日射熱取得率（０．６６）を示している。
【００５４】
図３に示されるように、車両用サンルーフの使用環境下限温度−４０℃において、実施例１〜３はいずれも、比較例１に比して日射熱取得率が高いことが分かった。この結果から、複合材料中の樹脂と補強材の屈折率を使用環境下限温度−４０℃において略一致させることにより、使用環境下限温度−４０℃において従来のグリーンガラスよりも日射透過量を増大させることができ、日射熱取得率を高くできることが確認された。
【００５５】
また、車両用サンルーフの使用環境上限温度８０℃において、実施例１および２は、比較例２に比して日射熱取得率が低いことが分かった。この結果から、複合材料中の補強材の体積含有率（Ｖｆ）を１０％以上とすることにより、使用環境温度８０℃において従来の熱線反射ガラスよりも日射透過量を減少させることができ、日射熱取得率を低くできることが分かった。
【００５６】
図４は、樹脂と補強材の線膨張係数の差が異なる実施例１、４〜６と、比較例１および２について、日射熱取得率と温度との関係を示した図である。ここで、実施例１は線膨張係数の差（ΔＣＴＥ）が６５ｐｐｍ、実施例４は８５ｐｐｍ、実施例５は１０５ｐｐｍ、実施例６は５５ｐｐｍの複合材料であり、いずれも補強材の体積含有率が１０％の複合材料である。また、図４の１点鎖線および２点鎖線は、図３と同様に、比較例１および２の日射熱取得率を示している。
【００５７】
図４に示されるように、車両用サンルーフの使用環境下限温度−４０℃において、実施例１、４〜６はいずれも、比較例１に比して日射熱取得率が高いことが分かった。なお、この結果は、図３の結果と一致することが確認された。
【００５８】
また、車両用サンルーフの使用環境上限温度８０℃において、実施例１、４〜６はいずれも、比較例１に比して日射熱取得率が低いことが分かった。この結果から、樹脂の線膨張係数と補強材の線膨張係数とに差を設けて、樹脂の屈折率と補強材の屈折率との差が温度の上昇とともに増大するような構成とすることにより、複合材料の日射透過量を温度の上昇とともに減少させることができることが確認された。
【００５９】
また、使用環境上限温度８０℃において、実施例１、４、５は、比較例２に比して日射熱取得率が低いことが分かった。この結果から、複合材料中の樹脂と補強材の線膨張係数の差（ΔＣＴＥ）を６５ｐｐｍ以上とすることにより、使用環境温度８０℃において従来の熱線反射ガラスよりも日射熱透過量を減少させることができ、日射熱取得率を低くできることが分かった。
【００６０】
以上の結果を、表１にまとめて示した。表１の判定基準としては、使用環境下限温度−４０℃において日射熱取得率が０．８０より高く、かつ、使用環境上限温度８０℃において日射熱取得率が０．６６より低いものを◎と判定した。また、−４０℃において日射熱取得率が０．８０より高く、かつ、８０℃において日射熱取得率が０．６６以上のものを○と判定した。また、−４０℃において日射熱取得率が０．８０以下であり、かつ、８０℃において日射熱取得率が０．６６以上のものを×と判定した。
【００６１】
【表１】
【００６２】
表１に示されるように、本実施例によれば、電子制御などの特別な制御を行うことなく、使用環境温度（例えば、車両用サンルーフでは−４０℃〜８０℃）に応じて自動的に、高温時には従来よりも日射をより多く遮断でき、低温時には従来よりも日射をより多く透過させることができることが確認された。
また、複合材料中の補強材の体積含有率（Ｖｆ）は、１０％以上とすることが好ましく、複合材料中の樹脂と補強材の線膨張係数の差（ΔＣＴＥ）は、６５ｐｐｍ以上とすることが好ましいことが確認された。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材料に関する。詳しくは、樹脂と補強材とを有する複合材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車や建築の分野において、日射の透過量を調整可能な材料の開発が進められている。特に、車両用窓ガラスや車両用サンルーフにおいては、車室内の冷暖房の効率化の観点から、夏季には日射をより多く遮断する一方で、冬季には日射をより多く透過する材料の開発が望まれている。
【０００３】
そこで、金属酸化物などの熱線を吸収する物質をガラス中に配合してなる熱線吸収ガラスが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、コバルト、鉄、クロムなどの熱線を反射する物質を、ガラス板上に蒸着させてなる熱線反射ガラスが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらには、透明電極を配したガラスに、電圧が印加されると日射に対する透過性が変化するエレクトロクロミック物質を含む層を設け、電子制御により日射の透過量を調整可能な調光ガラスが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２６１７２２３号公報
【特許文献２】特許第３０５８０５６号公報
【特許文献３】特許第３５３４２８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１および特許文献２で提案されている材料は、常に日射を吸収または反射するため、車室内への日射の透過を常に遮断する。このため、車室内温度が快適温度よりも高いときには冷房の効率が上がるものの、車室内温度が快適温度よりも低いときには暖房の負荷が大きい。
【０００７】
これに対して、特許文献３で提案されている材料は、車室内温度に応じて日射の透過量を調整できるので、上記のような問題は生じない。しかしながら、この材料では電子制御が必要なため、システムが複雑化する。また、電子制御に伴い電力を消費するため、省エネ効果が小さい。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、特別な制御を不要とし、高温時には日射をより多く遮断できる一方で、低温時には日射をより多く透過できる材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明は、日射を透過する樹脂と、当該樹脂中に分散して保持されかつ日射を透過する補強材と、を有する複合材料を提供する。本発明に係る複合材料では、前記樹脂および前記補強材は、８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内の少なくとも一の波長において、前記複合材料の使用環境下限温度での屈折率が互いに略一致するとともに、温度が上昇するにつれて当該樹脂の屈折率と当該補強材の屈折率との差が増大するものであり、これにより、温度が上昇するにつれて前記複合材料の日射透過量が減少することを特徴とする。
【００１０】
本発明では、樹脂および補強材を有する複合材料において、樹脂と補強材との組み合わせを特定した。具体的には、熱に寄与する度合が高いとされている８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内の少なくとも一の波長において、樹脂の屈折率と補強材の屈折率との差が温度の上昇とともに増大するように、樹脂と補強材の組み合わせを特定した。また、８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内の少なくとも一の波長において、複合材料の使用環境下限温度（例えば、車両用サンルーフでは−４０℃）での屈折率が互いに略一致するように、樹脂と補強材の組み合わせを特定した。
これにより、使用環境下限温度、即ち最も日射の透過量を増加させたい温度のときに、樹脂の屈折率と補強材の屈折率とが略一致するため、樹脂と補強材の接触界面における日射の散乱を回避でき、複合材料の日射透過量をより増加させることができる。また、高温時には樹脂と補強材の屈折率の差が大きくなるため、樹脂と補強材の接触界面における日射の散乱量を増加させることができ、複合材料の日射透過量を減少できる。
従って、本発明に係る複合材料によれば、電子制御などの特別な制御を行うことなく、使用環境温度（例えば、車両用サンルーフでは−４０℃〜８０℃）に応じて自動的に、高温時には日射をより多く遮断でき、低温時には日射をより多く透過させることができる。このため、本発明に係る複合材料は、車室内の冷暖房の効率化の観点から、特に車両用サンルーフとして好ましく用いられる。
【００１１】
上記発明では、前記樹脂および前記補強材は、前記複合材料の使用環境上限温度での線膨張係数の差が６５ｐｐｍ以上であることが好ましい。
【００１２】
この発明では、使用環境上限温度（例えば、車両用サンルーフでは８０℃）での樹脂と補強材の線膨張係数の差が６５ｐｐｍ以上となるように、樹脂と補強材の組み合わせを特定した。
ここで、物質の線膨張係数は、屈折率の温度依存度合に比例する。より具体的には、線膨張係数が大きいほど、屈折率は温度の上昇とともに小さくなる。本発明はこの関係を利用したものであり、樹脂の線膨張係数と補強材の線膨張係数との差を６５ｐｐｍ以上とすることにより、使用環境上限温度、即ち最も日射の透過量を減少させたい温度のときに、両者の屈折率の差をより大きくすることができる。これにより、使用環境上限温度のときに、樹脂と補強材の接触界面における日射の散乱量をより増加させることができ、複合材料の日射透過量をより減少できる。従って、この発明によれば、上記発明の効果がより高められる。
【００１３】
上記発明では、前記複合材料中における前記補強材の体積含有率は、１０％以上であることが好ましい。
【００１４】
この発明では、複合材料中における補強材の体積含有率を１０％以上とした。これにより、上記発明の効果がより確実に奏されるとともに、十分な強度を有する複合材料が得られる。
【００１５】
上記発明では、前記樹脂は、脂環式エポキシ樹脂またはシクロオレフィン樹脂であり、前記補強材は、ＳガラスまたはＴガラスであることが好ましい。
【００１６】
この発明では、樹脂として、脂環式エポキシ樹脂またはシクロオレフィン樹脂を用い、補強材として、Ｓガラス繊維またはＴガラス繊維を用いる構成とした。
これにより、上記発明の効果がさらに確実に奏される他、軽量かつ強度の高い複合材料が得られる。
【００１７】
上記発明では、前記樹脂は、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂、ポリカーボネート−ポリエステルアロイ樹脂またはビスフェノール系エポキシ樹脂であり、前記補強材は、Ｅガラスであることが好ましい。
【００１８】
この発明では、樹脂として、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂、ポリカーボネート−ポリエステルアロイ樹脂またはビスフェノール系エポキシ樹脂を用い、補強材として、Ｅガラスを用いる構成とした。
これにより、上記発明の効果がさらに確実に奏される他、軽量かつ強度の高い複合材料が得られる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、特別な制御を不要とし、高温時には日射をより多く遮断できる一方で、低温時には日射をより多く透過できる材料を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】日射の波長と重価係数との関係を示す図である。
【図２】物質の屈折率と温度との関係を示す図である。
【図３】実施例１〜３および比較例１、２の日射熱取得率と温度との関係を示す図である。
【図４】実施例１、４〜６および比較例１、２の日射熱取得率と温度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
【００２２】
本実施形態に係る複合材料は、車両用サンルーフなどに好適に用いられる複合材料である。この複合材料は、日射を透過する樹脂と、当該樹脂中に分散して保持されかつ日射を透過する補強材と、を含んで構成される。
【００２３】
本実施形態で使用する樹脂および補強材は、いずれも、日射を透過するものであり、所定の条件を満たす組み合わせとして特定される。
具体的には、８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内の少なくとも一の波長において、両者の屈折率の差が温度の上昇とともに増大するように、樹脂と補強材の組み合わせが特定される。即ち、本実施形態では、日射の波長領域３００ｎｍ〜２１００ｎｍのうち、熱に寄与する度合いが高いとされている８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内において、両者の屈折率の関係を調整することにより、複合材料の日射透過量を調整する。
【００２４】
ここで、日射の波長特性について説明する。
図１は、日射の波長と重価係数との関係を示す図である。重価係数とは、ＪＩＳ Ｒ ３１０６に準じて規定された、熱に寄与する度合を表す係数である。
図１に示されるように、一般的に日射は、３００ｎｍ〜２１００ｎｍの波長領域の波である。また、この波長領域において、特に重価係数が大きく熱に寄与する度合が大きいのは、８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域であり、この波長領域の日射の透過量を調整することが重要であることが分かる。このため、本実施形態では、８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内の少なくとも一の波長において、両者の屈折率が上述の関係を満たすように、樹脂と補強材の組み合わせを特定する。好ましくは、８００ｎｍ〜１４００ｎｍの中心に位置する１１００ｎｍにおいて、両者の屈折率の差が温度の上昇とともに増大するように、樹脂と補強材の組み合わせを特定する。
【００２５】
次に、屈折率と日射の透過量との関係について説明する。
複合材料の日射の透過量は、複合材料内で発生する日射の散乱の影響を大きく受ける。具体的には、日射の散乱量が多い場合には日射の透過量は少なくなり、日射の散乱量が少ない場合には日射の透過量は多くなる。
ところで、日射の散乱は、複合材料を構成する樹脂と補強材の接触界面で発生する。また、日射の散乱量は、樹脂と補強材の屈折率の差に比例する。このため、樹脂と補強材の屈折率の差が小さい場合には、両者の接触界面における日射の散乱量は少なく、日射の透過量は多い。これに対して、両者の屈折率の差が大きい場合には、両者の接触界面における日射の散乱量は多く、日射の透過量は少ない。
従って、樹脂と補強材の屈折率の差を調整することにより、日射の透過量を調整できることが分かる。
【００２６】
そこで、本実施形態では、８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内の少なくとも一の波長において、複合材料の使用環境下限温度での屈折率が互いに略一致するように、樹脂と補強材の組み合わせを特定する。即ち、使用環境下限温度、即ち最も日射の透過量を増加させたい温度のときに、樹脂と補強材の接触界面における日射の散乱を回避して、複合材料の日射透過量を増加させるものである。
【００２７】
ここで、複合材料の使用環境下限温度とは、各用途において複合材料が晒される温度の下限温度を意味する。例えば、複合材料を車両用サンルーフに適用した場合には、使用環境温度は−４０℃〜８０℃であり、使用環境下限温度は−４０℃である。
また、略一致とは、両者の屈折率が実質的に一致していることを意味する。具体的には、両者の屈折率が完全に一致している他、±０．００５以内の差である場合も含まれる概念である。
【００２８】
次に、物質の屈折率と温度との関係について説明する。
図２は、波長１１００ｎｍにおける物質の屈折率と温度との関係を示す図である。図２の樹脂と補強材は、車両用サンルーフの使用環境下限温度−４０℃において屈折率が一致する組み合わせを示している。
図２に示されるように、樹脂および補強材いずれにおいても、温度が低下すると屈折率は大きくなる一方で、温度が上昇すると屈折率は小さくなることが分かる。即ち、物質の屈折率は、温度依存性を示すことが分かる。
【００２９】
また、図２の樹脂と補強材は、線膨張係数が相違する組み合わせ、具体的には、樹脂の方が補強材に比して線膨張係数が大きい組み合わせを示している。
図２に示される各直線の傾きの絶対値、即ち屈折率の温度依存性の大きさは、物質の線膨張係数の大きさに比例していることが分かる。具体的には、線膨張係数が小さい補強材よりも、線膨張係数が大きい樹脂の方が、温度の上昇とともに屈折率がより小さくなっていることが分かる。これは、物質の屈折率は物質の密度に比例するところ、線膨張係数が大きい場合には、物質がより膨張して密度が小さくなる結果、屈折率がより小さくなるためである。
【００３０】
従って、この図２から、両者の屈折率の差が温度の上昇とともに増大し、使用環境温度に応じて複合材料の日射透過量が自動的に調整されるようにするためには、両者の線膨張係数に差を設けることが重要であることが分かる。
また、最も日射の透過量を減少させたい使用環境上限温度（車両用サンルーフでは８０℃）において、日射の散乱量をより増加させて日射の透過量をより減少させるためには、樹脂の線膨張係数と補強材の線膨張係数の差を大きくすればよいことが分かる。
このため、本実施形態では、後述する実施例で証明される通り、両者の線膨張係数の差が６５ｐｐｍ以上となるように、樹脂と補強材の組み合わせを特定することがより好ましい。この場合には、最も日射の透過量を減少させたい使用環境上限温度において、両者の屈折率の差をより大きくすることができ、日射の散乱量をより増加させて日射透過量をより減少できる。
【００３１】
ここで、複合材料の使用環境上限温度とは、各用途において複合材料が晒される温度の上限温度を意味する。例えば、複合材料を車両用サンルーフに適用した場合には、使用環境温度は−４０℃〜８０℃であり、使用環境上限温度は８０℃である。
【００３２】
以上、詳述したような所定の条件を満たす組み合わせを構成する樹脂としては、脂環式エポキシ樹脂、シクロオレフィン樹脂、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂、ポリカーボネート−ポリエステルアロイ樹脂、ビスフェノール系エポキシ樹脂などが好ましく例示される。
好ましく例示される上記樹脂の屈折率（波長１１００ｎｍ、温度−４０℃）は、脂環式エポキシ樹脂が１．５１５〜１．５７０、シクロオレフィン樹脂が１．５１０〜１．５１８、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂が１．５５０〜１．５６０、ポリカーボネート−ポリエステルアロイ樹脂が１．５５０〜１．５７５、ビスフェノール系エポキシ樹脂が１．５１５〜１．５７０の範囲内である。各樹脂の屈折率は、各樹脂の構成単位の割合を変更したり、樹脂同士をブレンドしたりすることにより、上記のそれぞれの範囲内で調整可能である。
【００３３】
同様に、上述の所定の条件を満たす組み合わせを構成する補強材としては、Ｓガラス、Ｔガラス、Ｅガラスなどが好ましく例示され、これらのガラスの繊維がより好ましく使用される。
好ましく例示される上記ガラスの屈折率（波長１１００ｎｍ、温度−４０℃）は、Ｓガラスが１．５１５、Ｔガラスが１．５１７、Ｅガラスが１．５５４である。
【００３４】
従って、上述の所定の条件を満たす樹脂と補強材の組み合わせの第１の例としては、樹脂として、脂環式エポキシ樹脂またはシクロオレフィン樹脂を用い、補強材として、ＳガラスまたはＴガラスを用いた組み合わせが挙げられる。
また、第２の例としては、樹脂として、メチルメタクリレート・スチレン共重合樹脂、ポリカーボネート・ポリエステルアロイ樹脂またはビスフェノール系エポキシ樹脂を用い、補強材として、Ｅガラスを用いた組み合わせが挙げられる。
【００３５】
また、本実施形態に係る複合材料では、後述する実施例で証明される通り、補強材の体積含有率は１０％以上であることが好ましい。補強材の体積含有率が１０％以上であれば、上述の所定の条件をより確実に満たすことができるうえ、より強度の高い複合材料が得られる。
【００３６】
本実施形態に係る複合材料の製造方法としては、従来公知の製造方法を採用することができる。
例えば、熱可塑性樹脂を用いる場合には、先ず、樹脂と補強材とを所定の割合で溶融混練し、マスターバッチを調製する。次いで、調製したマスターバッチを、所定の金型内に射出注入し、冷却、固化させる。これにより、所定の形状を有する複合材料が得られる。
また、例えば、ＵＶ硬化性樹脂を用いる場合には、マスターバッチを金型内に射出注入した後、ＵＶ照射することにより、複合材料が得られる。
また、補強材として繊維クロスを用いる場合には、樹脂中に繊維クロスを浸漬させて、繊維クロスに樹脂を含浸させる。次いで、脱泡処理（減圧処理）を施してから所定の型に注型した後、例えばＵＶ照射により硬化させる。これにより、所定の形状を有する複合材料が得られる。
また、熱硬化性樹脂に関してもＵＶ硬化性樹脂と同じ製造方法が可能であり、加熱することで複合材料が得られる。
【００３７】
以上の構成を備える本実施形態に係る複合材料によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態によれば、樹脂および補強材を有する複合材料において、樹脂と補強材との組み合わせを特定した。具体的には、熱に寄与する度合が高いとされている８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内の少なくとも一の波長において、樹脂の屈折率と補強材の屈折率との差が温度の上昇とともに増大するように、樹脂と補強材の組み合わせを特定した。また、８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内の少なくとも一の波長において、複合材料の使用環境下限温度（例えば、車両用サンルーフでは−４０℃）での屈折率が互いに略一致するように、樹脂と補強材の組み合わせを特定した。
これにより、使用環境下限温度、即ち最も日射の透過量を増加させたい温度のときに、樹脂の屈折率と補強材の屈折率とが略一致するため、樹脂と補強材の接触界面における日射の散乱を回避でき、複合材料の日射透過量をより増加させることができる。また、高温時には樹脂と補強材の屈折率の差が大きくなるため、樹脂と補強材の接触界面における日射の散乱量を増加させることができ、複合材料の日射透過量を減少できる。
従って、本実施形態に係る複合材料によれば、電子制御などの特別な制御を行うことなく、使用環境温度（例えば、車両用サンルーフでは−４０℃〜８０℃）に応じて自動的に、高温時には日射をより多く遮断でき、低温時には日射をより多く透過させることができる。このため、本実施形態に係る複合材料は、車室内の冷暖房の効率化の観点から、特に車両用サンルーフとして好ましく用いられる。
【００３８】
また、本実施形態によれば、使用環境上限温度（例えば、車両用サンルーフでは８０℃）での樹脂と補強材の線膨張係数の差が６５ｐｐｍ以上となるように、樹脂と補強材の組み合わせを特定した。
ここで、物質の線膨張係数は、屈折率の温度依存度合に比例する。より具体的には、線膨張係数が大きいほど、屈折率は温度の上昇とともに小さくなる。本実施形態はこの関係を利用したものであり、樹脂の線膨張係数と補強材の線膨張係数との差を６５ｐｐｍ以上とすることにより、使用環境上限温度、即ち最も日射の透過量を減少させたい温度のときに、両者の屈折率の差をより大きくすることができる。これにより、使用環境上限温度のときに、樹脂と補強材の接触界面における日射の散乱量をより増加させることができ、複合材料の日射透過量をより減少できる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、複合材料中における補強材の体積含有率を１０％以上とした。これにより、上述の効果がより確実に奏されるとともに、十分な強度を有する複合材料が得られる。
【００４０】
また、本実施形態によれば、樹脂として、脂環式エポキシ樹脂またはシクロオレフィン樹脂を用い、補強材として、Ｓガラス繊維またはＴガラス繊維を用いる構成とした。
また、本実施形態によれば、樹脂として、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂、ポリカーボネート−ポリエステルアロイ樹脂またはビスフェノール系エポキシ樹脂を用い、補強材として、Ｅガラスを用いる構成とした。
これにより、上述の効果がさらに確実に奏される他、軽量かつ強度の高い複合材料が得られる。
【００４１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。
例えば、上記実施形態の効果を阻害しない範囲内で、添加剤などを適宜配合してもよい。
【実施例】
【００４２】
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、樹脂および補強材の屈折率は、波長１１００ｎｍ、温度−４０℃の条件下での屈折率である。
【００４３】
＜実施例１＞
新日鐵化学社製のメチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂「ＭＳ３００」および「ＫＳ−１０」と、補強材としての日本電気硝子社製Ｅガラス繊維チョップ「Ｔ−３５１」（屈折率＝１．５５４）とを、所定の割合で溶融混練することにより、マスターバッチを調製した。このとき、樹脂の屈折率が補強材の屈折率１．５５４と略一致（±０．００５以内）するように、「ＭＳ３００」と「ＫＳ−１０」の配合割合を調整した。また、複合材料中の補強材の体積含有率が１０％となるように、補強材の配合割合を調整した。
次いで、調製したマスターバッチを、所定の金型内に射出注入し、冷却、固化させた。これにより、一般的な車両用サンルーフと同等の厚み５ｍｍの板状の複合材料を得た。この複合材料を実施例１とした。
【００４４】
＜実施例２＞
新日鐵化学社製のメチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂「ＭＳ３００」および「ＫＳ−１０」と、補強材としての日本電気硝子社製Ｅガラス繊維チョップ「Ｔ−３５１」（屈折率＝１．５５４）とを、所定の割合で溶融混練することにより、マスターバッチを調製した。このとき、樹脂の屈折率が補強材の屈折率１．５５４と略一致（±０．００５以内）するように、「ＭＳ３００」と「ＫＳ−１０」の配合割合を調整した。また、複合材料中の補強材の体積含有率が２０％となるように、補強材の配合割合を調整した。
次いで、調製したマスターバッチを、所定の金型内に射出注入し、冷却、固化させた。これにより、一般的な車両用サンルーフと同等の厚み５ｍｍの板状の複合材料を得た。この複合材料を実施例２とした。
【００４５】
＜実施例３＞
新日鐵化学社製のメチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂「ＭＳ３００」および「ＫＳ−１０」と、補強材としての日本電気硝子社製Ｅガラス繊維チョップ「Ｔ−３５１」（屈折率＝１．５５４）とを、所定の割合で溶融混練することにより、マスターバッチを調製した。このとき、樹脂の屈折率が補強材の屈折率１．５５４と略一致（±０．００５以内）するように、「ＭＳ３００」と「ＫＳ−１０」の配合割合を調整した。また、複合材料中の補強材の体積含有率が５％となるように、補強材の配合割合を調整した。
次いで、調製したマスターバッチを、所定の金型内に射出注入し、冷却、固化させた。これにより、一般的な車両用サンルーフと同等の厚み５ｍｍの板状の複合材料を得た。この複合材料を実施例３とした。
【００４６】
＜実施例４＞
ＳＡＢＩＣ社製のポリカーボネート−ポリエステルアロイ樹脂「Ｘ７２００」と、補強材としての日本電気硝子社製Ｅガラス繊維チョップ「ＥＣＳ０３Ｔ−７４７」（屈折率＝１．５５４）とを、所定の割合で溶融混練することにより、マスターバッチを調製した。このとき、上記樹脂「Ｘ７２００」は、補強材の屈折率１．５５４と略一致（±０．００５以内）する屈折率を有する樹脂として、市販の樹脂の中から選定した。また、複合材料中の補強材の体積含有率が１０％となるように、補強材の配合割合を調整した。
次いで、調製したマスターバッチを、所定の金型内に射出注入し、冷却、固化させた。これにより、一般的な車両用サンルーフと同等の厚み５ｍｍの板状の複合材料を得た。この複合材料を実施例４とした。
【００４７】
＜実施例５＞
ＮＴＴアドバンステクノロジ社製のビスフェノール系エポキシ樹脂に、補強材としての旭化成エレクトロニクス社製Ｅガラス繊維クロス「７６２８」（屈折率＝１．５５４）を浸漬させた。このとき、上記樹脂は、補強材の屈折率１．５５４と略一致（±０．００５以内）する屈折率を有するよう、成分を調整した。また、複合材料中の補強材の体積含有率が１０％となるように、補強材の配合割合を調整した。
次いで、脱泡処理（減圧処理）を施してから所定の型に注型した後、ＵＶ照射を行うことにより、硬化させた。これにより、一般的な車両用サンルーフと同等の厚み５ｍｍの板状の複合材料を得た。この複合材料を実施例５とした。
【００４８】
＜実施例６＞
三菱レイヨン社製のＵＶ硬化型アクリル樹脂「ダイヤビーム」に、補強材としての日本電気硝子社製Ｅガラス繊維「７６２８」（屈折率＝１．５５４）を浸漬させた。このとき、上記樹脂「ダイヤビーム」は、補強材の屈折率１．５５４と略一致（±０．００５以内）する屈折率を有する樹脂として、市販の樹脂の中から選定した。また、複合材料中の補強材の体積含有率が１０％となるように、補強材の配合割合を調整した。
次いで、脱泡処理（減圧処理）を施してから所定の型に注型した後、ＵＶ照射を行うことにより、硬化させた。これにより、一般的な車両用サンルーフと同等の厚み５ｍｍの板状の複合材料を得た。この複合材料を実施例６とした。
【００４９】
＜比較例１＞
日射を良く透過し、従来一般的な車両用サンルーフとして使用されているグリーンガラスを入手し、これを比較例１とした。
【００５０】
＜比較例２＞
日射を良く遮断し、従来一般的な車両用サンルーフとして使用されている、コバルト、鉄、クロムなどの熱線を反射する物質をガラス板上に蒸着させてなる熱線反射ガラス（特許文献２の熱線反射ガラスに相当）を入手し、これを比較例２とした。
【００５１】
＜評価＞
［線膨張係数］
ＪＩＳ Ｋ ７１９７に準拠して、各実施例で使用した樹脂および補強材のそれぞれについて、線膨張係数を測定した。測定には、ＳＩＩ社製の熱分析装置「ＴＭＡＳＳ＿６３００」を使用した。また、測定により得られた樹脂と補強材の線膨張係数に基づいて、両者の線膨張係数の差を算出した。
【００５２】
［日射熱取得率］
ＪＩＳ Ｒ ３１０６に準拠して、実施例で得た複合材料および比較例のガラスの日射熱取得率を測定した。測定には、日立ハイテク社製の分光光度計「Ｕ−４０００」を使用した。測定により得られた日射熱取得率を、図３および図４に示した。
【００５３】
図３は、補強材の体積含有率が異なる実施例１〜３と、比較例１および２について、日射熱取得率と温度との関係を示した図である。ここで、実施例１は補強材の体積含有率（Ｖｆ）が１０％、実施例２は２０％、実施例３は５％の複合材料であり、いずれも樹脂と補強材の線膨張係数の差が６５ｐｐｍの複合材料である。また、図３の１点鎖線は、比較例１（グリーンガラス）の日射熱取得率（０．８０）を示しており、２点鎖線は、比較例２（熱線反射ガラス）の日射熱取得率（０．６６）を示している。
【００５４】
図３に示されるように、車両用サンルーフの使用環境下限温度−４０℃において、実施例１〜３はいずれも、比較例１に比して日射熱取得率が高いことが分かった。この結果から、複合材料中の樹脂と補強材の屈折率を使用環境下限温度−４０℃において略一致させることにより、使用環境下限温度−４０℃において従来のグリーンガラスよりも日射透過量を増大させることができ、日射熱取得率を高くできることが確認された。
【００５５】
また、車両用サンルーフの使用環境上限温度８０℃において、実施例１および２は、比較例２に比して日射熱取得率が低いことが分かった。この結果から、複合材料中の補強材の体積含有率（Ｖｆ）を１０％以上とすることにより、使用環境温度８０℃において従来の熱線反射ガラスよりも日射透過量を減少させることができ、日射熱取得率を低くできることが分かった。
【００５６】
図４は、樹脂と補強材の線膨張係数の差が異なる実施例１、４〜６と、比較例１および２について、日射熱取得率と温度との関係を示した図である。ここで、実施例１は線膨張係数の差（ΔＣＴＥ）が６５ｐｐｍ、実施例４は８５ｐｐｍ、実施例５は１０５ｐｐｍ、実施例６は５５ｐｐｍの複合材料であり、いずれも補強材の体積含有率が１０％の複合材料である。また、図４の１点鎖線および２点鎖線は、図３と同様に、比較例１および２の日射熱取得率を示している。
【００５７】
図４に示されるように、車両用サンルーフの使用環境下限温度−４０℃において、実施例１、４〜６はいずれも、比較例１に比して日射熱取得率が高いことが分かった。なお、この結果は、図３の結果と一致することが確認された。
【００５８】
また、車両用サンルーフの使用環境上限温度８０℃において、実施例１、４〜６はいずれも、比較例１に比して日射熱取得率が低いことが分かった。この結果から、樹脂の線膨張係数と補強材の線膨張係数とに差を設けて、樹脂の屈折率と補強材の屈折率との差が温度の上昇とともに増大するような構成とすることにより、複合材料の日射透過量を温度の上昇とともに減少させることができることが確認された。
【００５９】
また、使用環境上限温度８０℃において、実施例１、４、５は、比較例２に比して日射熱取得率が低いことが分かった。この結果から、複合材料中の樹脂と補強材の線膨張係数の差（ΔＣＴＥ）を６５ｐｐｍ以上とすることにより、使用環境温度８０℃において従来の熱線反射ガラスよりも日射熱透過量を減少させることができ、日射熱取得率を低くできることが分かった。
【００６０】
以上の結果を、表１にまとめて示した。表１の判定基準としては、使用環境下限温度−４０℃において日射熱取得率が０．８０より高く、かつ、使用環境上限温度８０℃において日射熱取得率が０．６６より低いものを◎と判定した。また、−４０℃において日射熱取得率が０．８０より高く、かつ、８０℃において日射熱取得率が０．６６以上のものを○と判定した。また、−４０℃において日射熱取得率が０．８０以下であり、かつ、８０℃において日射熱取得率が０．６６以上のものを×と判定した。
【００６１】
【表１】
【００６２】
表１に示されるように、本実施例によれば、電子制御などの特別な制御を行うことなく、使用環境温度（例えば、車両用サンルーフでは−４０℃〜８０℃）に応じて自動的に、高温時には従来よりも日射をより多く遮断でき、低温時には従来よりも日射をより多く透過させることができることが確認された。
また、複合材料中の補強材の体積含有率（Ｖｆ）は、１０％以上とすることが好ましく、複合材料中の樹脂と補強材の線膨張係数の差（ΔＣＴＥ）は、６５ｐｐｍ以上とすることが好ましいことが確認された。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
日射を透過する樹脂と、当該樹脂中に分散して保持されかつ日射を透過する補強材と、を有する複合材料であって、
前記樹脂および前記補強材は、８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内の少なくとも一の波長において、前記複合材料の使用環境下限温度での屈折率が互いに略一致するとともに、温度が上昇するにつれて当該樹脂の屈折率と当該補強材の屈折率との差が増大するものであり、これにより、温度が上昇するにつれて前記複合材料の日射透過量が減少することを特徴とする複合材料。
【請求項２】
前記樹脂および前記補強材は、前記複合材料の使用環境上限温度での線膨張係数の差が６５ｐｐｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の複合材料。
【請求項３】
前記複合材料中における前記補強材の体積含有率は、１０％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の複合材料。
【請求項４】
前記樹脂は、脂環式エポキシ樹脂またはシクロオレフィン樹脂であり、
前記補強材は、ＳガラスまたはＴガラスであることを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の複合材料。
【請求項５】
前記樹脂は、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂、ポリカーボネート−ポリエステルアロイ樹脂またはビスフェノール系エポキシ樹脂であり、
前記補強材は、Ｅガラスであることを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の複合材料。
【請求項１】
日射を透過する樹脂と、当該樹脂中に分散して保持されかつ日射を透過する補強材と、を有する複合材料であって、
前記樹脂および前記補強材は、８００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長領域内の少なくとも一の波長において、前記複合材料の使用環境下限温度での屈折率が互いに略一致するとともに、温度が上昇するにつれて当該樹脂の屈折率と当該補強材の屈折率との差が増大するものであり、これにより、温度が上昇するにつれて前記複合材料の日射透過量が減少することを特徴とする複合材料。
【請求項２】
前記樹脂および前記補強材は、前記複合材料の使用環境上限温度での線膨張係数の差が６５ｐｐｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の複合材料。
【請求項３】
前記複合材料中における前記補強材の体積含有率は、１０％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の複合材料。
【請求項４】
前記樹脂は、脂環式エポキシ樹脂またはシクロオレフィン樹脂であり、
前記補強材は、ＳガラスまたはＴガラスであることを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の複合材料。
【請求項５】
前記樹脂は、メチルメタクリレート−スチレン共重合樹脂、ポリカーボネート−ポリエステルアロイ樹脂またはビスフェノール系エポキシ樹脂であり、
前記補強材は、Ｅガラスであることを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載の複合材料。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−２４１２５４（Ｐ２０１１−２４１２５４Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１２１２０（Ｐ２０１０−１１２１２０）
【出願日】平成２２年５月１４日（２０１０．５．１４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１４日（２０１０．５．１４）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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