透光性断熱材とその製造方法
【課題】軽量で機械強度に優れ、光透過性能と断熱性能に優れた透光性断熱材の提供。
【解決手段】断熱材に貫通孔が穿設され、該貫通孔内に透明樹脂で形成された光導波路が設けられたことを特徴とする透光性断熱材。貫通孔が穿設された断熱材を用意し、次いで該断熱材の貫通孔内に、透明樹脂で形成された光導波路を設けることによって透光性断熱材を得ることを特徴とする透光性断熱材の製造方法。
【解決手段】断熱材に貫通孔が穿設され、該貫通孔内に透明樹脂で形成された光導波路が設けられたことを特徴とする透光性断熱材。貫通孔が穿設された断熱材を用意し、次いで該断熱材の貫通孔内に、透明樹脂で形成された光導波路を設けることによって透光性断熱材を得ることを特徴とする透光性断熱材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光性断熱材とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、透光性断熱材に関して、例えば特許文献１〜６に開示された技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、繊維を用いて目の粗い立体構造に形成した基布の両面又は片面に透光性フィルムを張り合わせてなる透光性断熱材が開示されている。
しかし、この透光性断熱材は、剛性に乏しく、住宅用断熱材などの用途には使用できない。
【０００４】
特許文献２には、サッシとこのサッシにより支持される透光性板材とからなる透光性扉において、上記透光性扉の室外側表面の全面を覆う透光性断熱材を上記サッシの室外側表面に固着したことを特徴とする透光性扉の断熱構造が開示され、前記透光性断熱材としてはアクリル板等の透光性樹脂が記載されている。
しかし、アクリル板等の透光性樹脂は断熱性能が悪く、且つ厚くすると重くなるという問題がある。
【０００５】
特許文献３には、透光性断熱材料からなる本体の板厚方向に貫通した透視開口が複数個形成されている断熱板と、この断熱板の両面を被覆して取り付けられ、前記透視開口を密封する透明板とを具えたことを特徴とする透光性・透視性を有する断熱日射遮蔽板が開示され、前記断熱板としては、熱可塑性樹脂発泡体などからなる本体の板厚方向に貫通した透視開口が複数個形成され、該本体の両面に透明板が接合された構造が記載されている。
しかし、このような透視開口を有する断熱板は、板の光透過性を良くするために透視開口を大きくして多数形成すると、断熱板の機械強度が低下し、特に透視開口の部分には断熱材料が無いために局部的に弱くなり、また断熱性能が低下する。一方、断熱板の機械強度及び断熱性を良くするには、透視開口を小さく且つ少数個に抑えなければならず、そうすると板の光透過性が悪くなるという問題がある。
【０００６】
特許文献４には、対向する透光性板材の間の空間が、透光性フィルムにより小分けされ、この小分けされた小空間に、透光性小口径パイプ、透光性小球体、透光性ハニカム構造体から選ばれた透光性物体が収納されている透光性断熱材、及び対向する透光性板材の間の空間に、熱や通電により形状又は体積が変わる物体が収納されている透光性断熱材が開示されている。
しかし、この透光性断熱材は、断熱性能が低い問題がある。
【０００７】
特許文献５には、透光性面材と輝度上昇シートとの間に断熱層が設けられたバックライトユニットが開示され、前記断熱層として、例えばシリカエアロジェルのような透光性および断熱性を有する材料からなる面材が記載されている。
しかし、シリカエアロジェルは、高価であり、汎用の建築材用断熱材などには使用困難である。また、強い圧力を加えると崩壊する問題がある。
【０００８】
特許文献６には、熱接着性繊維を２０〜１００質量％含み、１〜３０ｍｍの厚さ、０．０３〜０．３ｇ／ｃｍ３の見かけ密度、および構成する繊維の平均繊度が０．５〜２０ｄｔｅｘであり、４５°拡散性が５０％以上であり、断面を厚さ方向に沿って３等分した各々の領域における繊維接着率がそれぞれ８５％以下であり、かつ各領域における繊維接着率の最大値に対する最小値の割合が８０％以上であり、少なくとも一方向における曲げ破壊荷重が２Ｎ以上であり、２倍変位荷重が曲げ破壊荷重の１／１０以上であることを特徴とする不織繊維構造を有する透光性ボード材が開示されている。
しかし、この透光性ボード材は、密度が低いと剛性などの機械強度が低下してしまい、一方、密度を高めると光透過性及び断熱性が悪くなる問題がある。また、製造コストも高くなる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】 特開平１０−３４７７８号公報
【特許文献２】 特開２０００−２０５４号公報
【特許文献３】 特開２００２−１４７１３３号公報
【特許文献４】 特開２００５−２２９０１号公報
【特許文献５】 特開２００７−５９３３７号公報
【特許文献６】 特開２０１０−１９６２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、軽量で機械強度に優れ、光透過性能と断熱性能に優れた透光性断熱材の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、本発明は、断熱材に貫通孔が穿設され、該貫通孔内に透明樹脂で形成された光導波路が設けられたことを特徴とする透光性断熱材を提供する。
【００１２】
また本発明は、貫通孔が穿設され、該貫通孔内に透明樹脂で形成された光導波路が設けられた断熱材と、前記断熱材に接して設けられた１枚以上の透明板材とを有し、前記光導波路と前記透明板材とが光学的に接続されていることを特徴とする透光性断熱材を提供する。
【００１３】
前記透光性断熱材において、前記断熱材が板状をなしており、該断熱材の厚み方向に沿って複数本の前記貫通孔が穿設され、該貫通孔内に透明樹脂で形成された光導波路が設けられ、前記断熱材の厚み方向両側の面に前記透明板材が積層された構成とすることが好ましい。
【００１４】
本発明の透光性断熱材において、前記光導波路は、屈折率の高い樹脂からなるファイバ状のコアと、該コアの外周を覆う低屈折率の樹脂からなるクラッド（ここで、コアの屈折率ｎ１とクラッドの屈折率ｎ２とは、ｎ１＞ｎ２の関係を有する）とを有していることが好ましい。
【００１５】
本発明の透光性断熱材において、前記透明板材に赤外線遮断層が設けられている構成としてもよい。
【００１６】
本発明の透光性断熱材において、前記透明板材に、外部からの照射光を集光して前記光導波路に入射させる集光凸部が設けられた構成としてもよい。
【００１７】
また本発明は、貫通孔が穿設された断熱材を用意し、次いで該断熱材の貫通孔内に、透明樹脂で形成された光導波路を設けることによって透光性断熱材を得ることを特徴とする透光性断熱材の製造方法を提供する。
【００１８】
また本発明は、貫通孔が穿設された断熱材を用意し、次いで該断熱材の貫通孔内に透明樹脂で形成された光導波路を設けるとともに、前記断熱材の前記貫通孔開口面に透明板材を接着固定して、前記光導波路と前記透明板材とを光学的に接続して光性断熱材を得ることを特徴とする透光性断熱材の製造方法を提供する。
【００１９】
前記透光性断熱材の製造方法において、厚さ方向に沿って複数本の貫通孔が穿設された板状の断熱材を用意する工程、次いで前記貫通孔の壁面に第１の光硬化性樹脂接着剤を塗布し硬化させてクラッドを形成する工程、次いで第１の透明板材にクラッド形成済みの断熱材の一方の面を当接させた状態で、前記貫通孔に第２の光硬化性樹脂接着剤を注入する工程、次いで断熱材の他方の面に第２の透明板材を配置する工程、次いで前記第２の光硬化性樹脂接着剤を硬化させてコア（ここで、コアの屈折率ｎ１とクラッドの屈折率ｎ２とは、ｎ１＞ｎ２の関係を有する）を形成して透光性断熱材を得る工程とを含む構成とすることが好ましい。
【００２０】
前記透光性断熱材の製造方法において、前記第１の光硬化性樹脂接着剤がフッ素樹脂系光硬化型接着剤であり、前記第２の光硬化性樹脂接着剤がアクリル樹脂系光硬化型接着剤であり、かつ前記透明板材がアクリル系樹脂板であることが好ましい。
【００２１】
本発明の透光性断熱材の製造方法において、前記透明板材に赤外線遮断層を積層する工程を更に有することが好ましい。
【００２２】
本発明の透光性断熱材の製造方法において、外部からの照射光を集光して前記光導波路に入射させる集光凸部が設けられた透明板材を用いることもできる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の透光性断熱材は、断熱材に貫通孔が穿設され、該貫通孔内に透明樹脂で形成された光導波路が設けられた構成としたものなので、光導波路を通して断熱材の一方の側から他方の側に効率よく光を透過することができる。
本発明の透光性断熱材は、断熱材にファイバ状の光導波路が埋設された構成なので、断熱材自体の断熱性能及び機械強度を損なうことがなく、軽量で断熱性能に優れ、かつ機械強度に優れた透光性断熱材を提供することができる。
【００２４】
本発明の透光性断熱材の製造方法は、貫通孔が穿設された断熱材を用意し、次いで該断熱材の貫通孔内に、透明樹脂で形成された光導波路を設けて透光性断熱材を得ることによって、軽量で光透過性、断熱性能及び機械強度に優れた透光性断熱材を効率よく低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】 本発明の透光性断熱材の第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】 本発明の透光性断熱材の第２実施形態を示す縦断面図である。
【図３】 本発明の透光性断熱材に用いる光導波路の一例を示す要部平面図である。
【図４】 本発明の透光性断熱材に用いる光導波路の他の例を示す要部平面図である。
【図５】 本発明の透光性断熱材の第３実施形態を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の透光性断熱材の第１実施形態を示す図である。本実施形態の透光性断熱材１は、断熱材２に複数の貫通孔３が穿設され、これらの貫通孔３内に透明樹脂で形成された光導波路４が設けられた構成になっている。
【００２７】
本発明において、前記断熱材２としては、合成樹脂発泡体、無機又は有機繊維質断熱材、無機系断熱材などが挙げられる。
前記合成樹脂発泡体としては、例えばポリスチレン系樹脂発泡体、ポリプロピレン系樹脂発泡体、ポリエチレン系樹脂発泡体、ポリエチレンテレフタレート系樹脂発泡体などの熱可塑性樹脂発泡体、ポリウレタンフォームやシリコーンフォームなどの熱硬化性樹脂発泡体が挙げられる。
前記無機又は有機繊維質断熱材としては、ガラスウールなどの無機系繊維を固めたもの、合成樹脂繊維を固めたものなどが挙げられる。
前記無機系断熱材としては、石膏ボード、珪藻土やシラスバルーンを配合した軽量石膏ボード、軽量骨材を配合した軽量モルタル板などが挙げられる。
これらの断熱材の中でも、軽量で断熱性能に優れ、機械強度にも優れ、低コストで入手でき、かつ成形加工性に優れているなどの点から、合成樹脂発泡体が好ましい。
【００２８】
前記合成樹脂発泡体の発泡倍率は特に限定されず、従来周知の各種合成樹脂発泡体と同様に１．５〜１００倍の範囲、好ましくは２〜６０倍の範囲であってよい。
前記合成樹脂発泡体には、合成樹脂発泡体の分野で周知の添加剤、例えば、難燃剤、難燃助剤、着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、発泡核剤、可塑剤、充填材などを必要に応じて添加することができる。
【００２９】
前記断熱材２の形状は特に限定されず、板状、柱状、球状、箱形などの種々の形状とすることができる。また、断熱材２の寸法についても特に限定されない。
本発明の好適な実施形態において、前記断熱材２は、図１に示すように板状をなしており、その厚さ方向に沿って複数の貫通孔３が穿設されている。
【００３０】
前記貫通孔３の開口形状は、特に限定されないが、円形又は略円形（楕円形や長円形）でとすることが好ましく、円形が最も好ましい。貫通孔３の孔径は特に限定されないが、貫通孔３の孔径があまり小さいと、該貫通孔３内に設けられる光導波路４による光透過性能が低下し、所定の光透過性能を得るためには多数の光導波路４を形成しなければならず、製造コストが増大する問題がある。また光導波路４の形成が難しくなる。一方、貫通孔３の孔径をあまり大きくすると、光導波路４を形成するために使用する接着剤の使用量が多くなって製造コストが高くなり、また断熱性能の低下や質量増加などの問題を生じる。これらを勘案して、貫通孔３の孔径は、０．１〜５．０ｍｍの範囲が好ましく、０．３〜３．０ｍｍの範囲がより好ましい。
また、断熱材２に形成する貫通孔３の個数についても特に限定されず、通常は断熱材１ｍ２当たり１〜１万個の範囲であり、１０〜５０００個の範囲がより好ましい。さらに、断熱材２に形成する貫通孔３の形成パターンについても特に限定されず、例えば、格子状、千鳥格子状、ランダム、所望のデザイン（星座、マーク、キャラクター、文字、模様等）などの形成パターンに沿って形成することができる。
【００３１】
前記光導波路４は、前記貫通孔３内に設けられた透明樹脂からなり、断熱材２の一方側で入射した光を他方側に効率よく導光して出射することができれば良く、詳細な構造や材質、屈折率分布などは特に限定されない。
本発明の好ましい実施形態において、前記光導波路４は、屈折率の高い樹脂からなるファイバ状のコアと、該コアの外周を覆う低屈折率の樹脂からなるクラッド（ここで、コアの屈折率ｎ１とクラッドの屈折率ｎ２とは、ｎ１＞ｎ２の関係を有する）とを有しているコア−クラッド構造の光導波路、換言すればプラスチックファイバ型の光導波路であることが好ましい。
【００３２】
図３は、前記光導波路４の一例を示す図である。本例の光導波路４は、断熱材２に穿設した貫通孔３内に、屈折率の高い透明樹脂からなるコア５が形成された構成になっている。本例では、断熱材２として、コア５の透明樹脂よりも屈折率の低い合成樹脂を発泡させた合成樹脂発泡体を用い、また貫通孔３の内壁に非発泡樹脂皮膜（スキン層とも称される）が形成され、この非発泡樹脂皮膜をクラッドとし、その貫通孔３内にコア５を形成して前記クラッドにコア５を接着させることでコア−クラッド構造を実現している。
前記断熱材２とコア５のそれぞれの樹脂材料の選択は、コアの屈折率ｎ１とクラッドの屈折率ｎ２とがｎ１＞ｎ２の関係を有していればよく、例えば、断熱材２として屈折率が比較的低いポリプロピレン系樹脂やフッ素樹脂からなる発泡体を用い、コア５として屈折率の高いアクリル系樹脂などを用いる組み合わせを挙げることができる。
【００３３】
図４は、前記光導波路４の他の例を示す図である。本例の光導波路４は、断熱材２に穿設した貫通孔３内に、屈折率の高い樹脂からなるファイバ状のコア５と、該コア５の外周を覆う低屈折率の樹脂からなるクラッド６（ここで、コア５の屈折率ｎ１とクラッド６の屈折率ｎ２とは、ｎ１＞ｎ２の関係を有する）とを有しているコア−クラッド構造をなしている。本例の光導波路４は、前記コア−クラッド構造を有していればよく、例えば市販のプラスチックファイバを貫通孔３内に挿入固定した構成でもよいし、貫通孔３の内壁をクラッド６となる樹脂で被覆し、そのクラッド６の内側にコア５となる樹脂を充填して構成することもできる。本例では、貫通孔３内にコア−クラッド構造の光導波路４を形成するものなので、断熱材２の材質は限定されず、各種材料の断熱材２を用いることができる。
コア５とクラッド６のそれぞれの樹脂材料の選択は、コアの屈折率ｎ１とクラッドの屈折率ｎ２とがｎ１＞ｎ２の関係を有していればよく、例えば、コア５として屈折率の高いアクリル系樹脂などを用い、クラッド６として屈折率が比較的低いフッ素樹脂などを用いる組み合わせを挙げることができる。
【００３４】
本実施形態の透光性断熱材１は、断熱材２に貫通孔３が穿設され、該貫通孔３内に透明樹脂で形成された光導波路４が設けられた構成としたものなので、光導波路４を通して断熱材２の一方の側から他方の側に効率よく光を透過することができる。
この透光性断熱材１は、断熱材２にファイバ状の光導波路４が埋設された構成なので、断熱材自体の断熱性能及び機械強度を損なうことがなく、軽量で断熱性能に優れ、かつ機械強度に優れた透光性断熱材１を提供することができる。
【００３５】
次に、本実施形態の透光性断熱材１の製造方法について説明する。
本製造方法では、まず、複数の貫通孔３が穿設された断熱材２を用意する。この断熱材２を製造するには、断熱材２の成形時に予め成形型に貫通孔形成用の細ピンを配して成形することによって形成してもよいし、断熱材２に穴空け加工を施すことによって形成してもよい。断熱材２として合成樹脂発泡体を用いる場合には、貫通孔形成用の細ピンを配した成形型のキャビティ内に、予備発泡粒子を充填し加熱することによって型内発泡成形を行い、その後成形体を離型することによって複数の貫通孔３が穿設された断熱材２を簡単に製造することができる。このように型内発泡成形法によって貫通孔のある断熱材２を製造すれば、貫通孔３の内壁が非発泡樹脂層（スキン層）で覆われた断熱材２が得られることから、前述した図３に示す構造の光導波路４を形成する場合に好ましい。一方、貫通孔３の無い断熱材２を製造した後、穴空け加工を施して貫通孔３を形成する場合、形成された貫通孔３の内壁は開口した気泡が露出した状態となっている。この場合は、貫通孔３内壁に屈折率の比較的低い樹脂を被覆してクラッド６を形成し、その内側にコア５となる樹脂を充填して図４に示すコア−クラッド構造を有する光導波路４を形成することができる。この場合には、クラッド５が貫通孔３の内壁の開口気泡内に浸透することで、アンカー効果が得られ、形成される光導波路４と断熱材２とが強固に一体化される効果がある。
【００３６】
次に、断熱材２の各貫通孔３に、光導波路４を形成する。
この光導波路４は、市販のプラスチックファイバを貫通孔３内に挿入し固定することによっても形成可能であるが、市販のプラスチックファイバは、高価格であり、またプラスチックファイバを貫通孔３内に挿入、固定し、かつ切断する操作に手間と時間を要することから、得られる透光性断熱材１が高価格になってしまう問題がある。
そこで、本発明の製造方法の好ましい実施形態において、貫通孔３内にコア５及びクラッド６を形成する場合には、クラッド形成用の第１の光硬化性樹脂接着剤と、コア形成用の第２の光硬化性樹脂接着剤を用い、まず前記貫通孔３の内壁を第１の光硬化性樹脂接着剤で被覆し、次いで該第１の光硬化性樹脂接着剤を硬化させてクラッド６を形成し、次いで該クラッド６の内側孔内にコア形成用の第２の光硬化性樹脂接着剤を注入し、次いで該第２の光硬化性樹脂接着剤を硬化させ、図１に示す構成の透光性断熱材を得る方法が好ましい。
【００３７】
前記第１の光硬化性樹脂接着剤としては、硬化樹脂が比較的低屈折率の透明樹脂となるフッ素樹脂系光硬化型接着剤が好ましく、市販の各種フッ素樹脂系光硬化型接着剤の中から、硬化樹脂の屈折率、硬化時間、溶媒の有無などを勘案して適宜選択して使用することができる。フッ素樹脂系光硬化型接着剤は、紫外光を照射して光硬化させるタイプ、可視光（特に青色光）を照射して光硬化させるタイプなど、光硬化条件が異なる各種タイプの接着剤が提供されており、その光硬化条件は特に限定されず、硬化に適した波長の光を照射して光硬化させればよく、光源や照射方法などは特に限定されない。
【００３８】
前記第２の光硬化性樹脂接着剤としては、硬化樹脂が高屈折率の透明樹脂となるアクリル樹脂系光硬化型接着剤が好ましく、市販の各種アクリル樹脂系光硬化型接着剤の中から、硬化樹脂の屈折率、硬化時間、溶媒の有無などを勘案して適宜選択して使用することができる。アクリル樹脂系光硬化型接着剤は、紫外光を照射して光硬化させるタイプ、可視光（特に青色光）を照射して光硬化させるタイプなど、光硬化条件が異なる各種タイプの接着剤が提供されており、その光硬化条件は特に限定されず、硬化に適した波長の光を照射して光硬化させればよく、光源や照射方法などは特に限定されない。
【００３９】
この透光性断熱材１の製造方法は、貫通孔３が穿設された断熱材２を用意し、該断熱材２の貫通孔３内に、透明樹脂で形成された光導波路４を設けることによって透光性断熱材１を得ることによって、軽量で光透過性、断熱性能及び機械強度に優れた透光性断熱材を効率よく低コストで製造することができる。
【００４０】
図２は、本発明の透光性断熱材の第２実施形態を示す図である。本実施形態の透光性断熱材７は、貫通孔３が穿設され、該貫通孔３内に透明樹脂で形成された光導波路４が設けられた断熱材２と、前記断熱材２に接して設けられた透明板材８Ａ，８Ｂとを有し、前記光導波路４…と前記透明板材８Ａ，８Ｂとが光学的に接続された構成になっている。更に、図２に示す好ましい実施形態では、前記断熱材２が板状をなしており、断熱材２の厚み方向に沿って複数本の貫通孔３が穿設され、該貫通孔３内に透明樹脂で形成された光導波路４が設けられ、断熱材２の厚み方向両側の面に透明板材８Ａ，８Ｂが積層された構成になっている。本実施形態の透光性断熱材７において、断熱材２、貫通孔３及び光導波路４の構成は、前述した第１実施形態の透光性断熱材１における断熱材２、貫通孔３及び光導波路４と同様の構成とすることができる。
【００４１】
前記透明板材８Ａ，８Ｂは、ガラス板、透明セラミックス板、アクリル系樹脂板、ポリカーボネート樹脂板、ポリエチレンテレフタレート樹脂板、ポリスチレン樹脂板などの透明材料からなる板状物であり、その厚みや寸法などは特に限定されない。好ましい透明板材８Ａ，８Ｂとしては、前記光導波路４のコア５と同程度の屈折率、より好ましくは同じ屈折率を持った透明材料からなる板材が挙げられる。例えば、光導波路４のコア５として、アクリル系樹脂を用いた場合には、透明板材８Ａ，８Ｂとしてアクリル板を用いることが好ましい。このように、コア５と同質の透明板材８Ａ，８Ｂを用いることで、透明板材８Ａ，８Ｂとコア５との間の屈折率差に起因した界面反射等の光損失を少なくすることができ、また光硬化性樹脂接着剤を用いてコア５を形成する際に、光導波路４と透明板材８Ａ，８Ｂとを強固に接着固定することができる。
【００４２】
前記透明板材８Ａ，８Ｂの少なくとも一方、特に、光が入射される側の透明板材８Ａ（又は８Ｂ）には、赤外線遮断層（図示略）を設けることができる。この赤外線遮断層としては、市販されている各種の赤外線遮断フィルム（透明断熱フィルム、赤外線カットフィルムなどとも称される）を採用してもよいし、あるいは透明板材８Ａ，８Ｂの表面に周知の赤外線カット用の塗装を施したり、若しくはスパッタリング法や真空蒸着法などの薄膜形成手段を用い、赤外線遮断性の無機又は有機薄膜を成膜することもできる。
このように、透明板材８Ａ，８Ｂの少なくとも一方に赤外線遮断層を設けることによって、例えば、この透光性断熱板７を太陽光入射用として使用する際に、太陽光に含まれる赤外線が光導波路４に入射されるのを防ぐことができ、入射側の温度上昇及び光導波路４の温度上昇による劣化などを防止することができる。
また、光を出射する側の透明板材８Ｂ（又は８Ａ）にカラーフィルターを設けておくことで、様々な色の模様を映し出すことができ、意匠性を高めることができる。
【００４３】
本実施形態の透光性断熱材７は、前述した第１実施形態の透光性断熱材１と同様の効果を得ることができ、更に、断熱材２の両側に透明板材８Ａ，８Ｂを積層したことによって、機械強度、特に剛性に優れた透光性断熱材７を提供することができる。また、断熱材２の両側に透明板材８Ａ，８Ｂを積層したことによって、外観が美麗で意匠性に優れた透光性断熱材７を提供することができる。
【００４４】
次に、本実施形態の透光性断熱材７の製造方法を説明する。
本実施形態の透光性断熱材７は、前述した第１実施形態の透光性断熱材１の両側に透明板材８Ａ，８Ｂをホットメルト系接着剤などの適当な接着剤を用いて積層することによって製造することができる。
この製造方法のさらに好ましい実施形態として、厚さ方向に沿って複数本の貫通孔３…が穿設された板状の断熱材２を用意する工程、次いで前記貫通孔３…の壁面に第１の光硬化性樹脂接着剤を塗布し硬化させてクラッド６を形成する工程、次いで第１の透明板材８Ｂにクラッド形成済みの断熱材２の一方の面を当接させた状態で、前記貫通孔３…に第２の光硬化性樹脂接着剤を注入する工程、次いで断熱材２の他方の面に第２の透明板材８Ａを配置する工程、次いで前記第２の光硬化性樹脂接着剤を硬化させてコア５（ここで、コアの屈折率ｎ１とクラッドの屈折率ｎ２とは、ｎ１＞ｎ２の関係を有する）を形成して透光性断熱材７を得る工程とを含む製造方法が挙げられる。
【００４５】
ここで、前記第１の光硬化性樹脂接着剤としては、フッ素樹脂系光硬化型接着剤が好ましい。また、前記第２の光硬化性樹脂接着剤としては、アクリル樹脂系光硬化型接着剤が好ましい。さらに、第２の光硬化性樹脂接着剤としてアクリル樹脂系光硬化型接着剤を用いた場合、前記透明板材８Ａ，８Ｂはアクリル系樹脂板が好ましい。
このような材料を用い、前述した製造方法によって本実施形態の透光性断熱材７を製造することによって、軽量で光透過性、断熱性能及び機械強度に優れた透光性断熱材を効率よく低コストで製造することができる。
【００４６】
図５は、本発明の透光性断熱材の第３実施形態を示す図である。本実施形態の透光性断熱材９は、前述した第２実施形態の透光性断熱材７とほぼ同様の構成要素を備えて構成されているが、外部からの照射光を集光して前記光導波路に入射させる複数の集光凸部１１…が設けられた透明板材１０を用いていることを特徴としている。
【００４７】
この集光凸部１１は、集光した光を光導波路４に入射可能に配置されている。なお、図５では、集光凸部１１が半球状の凸部として図示されているが、同心円状の凹凸から成るフレネルレンズとすることもできる。また、この透明板材１０についても、前述した赤外線遮断層を設けることが好ましい。
前記集光凸部１１を有する透明板材１０と対向する側の透明板材（図示略）には、光を拡散させて透過するプリズムシートや酸化チタン微粒子を含む透明板材などを設けることが好ましい。
【００４８】
本実施形態の透光性断熱材９は、少なくとも一方に前記透明板材１０を用いること以外は、前述した第２実施形態の透光性断熱材７と同様に製造することができる。
そして、本実施形態の透光性断熱材９は、前述した第２実施形態の透光性断熱材７と同様の効果を得ることができ、更に、集光凸部１１が設けられた透明板材１０を用いたことによって、透光性能を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、軽量で光透過性、断熱性能及び機械強度に優れた透光性断熱材を提供する。本発明の透光性断熱材は、光透過性及び断熱性が要求される各種の用途、例えば、住宅の外壁材、窓、天井、ドアなどの住宅用建材や体育館などの大型施設の建設資材として、トンネル工事現場などの土木建設用資材として、或いは自動車などの車両の内装材などとして使用できる。また本発明の透光性断熱材は、中身を確認可能な断熱容器や光が必要な植物や動物の容器として使用できる。さらに、光導波路を所望のデザインに沿って配置することによって、室内装飾品や玩具、補助照明装置などに適用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１…透光性断熱材、２…断熱材、３…貫通孔、４…光導波路、５…コア、６…クラッド、７…透光性断熱材、８Ａ…透明板材、８Ｂ…透明板材、９…透光性断熱材、１０…透明板材、１１…集光凸部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光性断熱材とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、透光性断熱材に関して、例えば特許文献１〜６に開示された技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、繊維を用いて目の粗い立体構造に形成した基布の両面又は片面に透光性フィルムを張り合わせてなる透光性断熱材が開示されている。
しかし、この透光性断熱材は、剛性に乏しく、住宅用断熱材などの用途には使用できない。
【０００４】
特許文献２には、サッシとこのサッシにより支持される透光性板材とからなる透光性扉において、上記透光性扉の室外側表面の全面を覆う透光性断熱材を上記サッシの室外側表面に固着したことを特徴とする透光性扉の断熱構造が開示され、前記透光性断熱材としてはアクリル板等の透光性樹脂が記載されている。
しかし、アクリル板等の透光性樹脂は断熱性能が悪く、且つ厚くすると重くなるという問題がある。
【０００５】
特許文献３には、透光性断熱材料からなる本体の板厚方向に貫通した透視開口が複数個形成されている断熱板と、この断熱板の両面を被覆して取り付けられ、前記透視開口を密封する透明板とを具えたことを特徴とする透光性・透視性を有する断熱日射遮蔽板が開示され、前記断熱板としては、熱可塑性樹脂発泡体などからなる本体の板厚方向に貫通した透視開口が複数個形成され、該本体の両面に透明板が接合された構造が記載されている。
しかし、このような透視開口を有する断熱板は、板の光透過性を良くするために透視開口を大きくして多数形成すると、断熱板の機械強度が低下し、特に透視開口の部分には断熱材料が無いために局部的に弱くなり、また断熱性能が低下する。一方、断熱板の機械強度及び断熱性を良くするには、透視開口を小さく且つ少数個に抑えなければならず、そうすると板の光透過性が悪くなるという問題がある。
【０００６】
特許文献４には、対向する透光性板材の間の空間が、透光性フィルムにより小分けされ、この小分けされた小空間に、透光性小口径パイプ、透光性小球体、透光性ハニカム構造体から選ばれた透光性物体が収納されている透光性断熱材、及び対向する透光性板材の間の空間に、熱や通電により形状又は体積が変わる物体が収納されている透光性断熱材が開示されている。
しかし、この透光性断熱材は、断熱性能が低い問題がある。
【０００７】
特許文献５には、透光性面材と輝度上昇シートとの間に断熱層が設けられたバックライトユニットが開示され、前記断熱層として、例えばシリカエアロジェルのような透光性および断熱性を有する材料からなる面材が記載されている。
しかし、シリカエアロジェルは、高価であり、汎用の建築材用断熱材などには使用困難である。また、強い圧力を加えると崩壊する問題がある。
【０００８】
特許文献６には、熱接着性繊維を２０〜１００質量％含み、１〜３０ｍｍの厚さ、０．０３〜０．３ｇ／ｃｍ３の見かけ密度、および構成する繊維の平均繊度が０．５〜２０ｄｔｅｘであり、４５°拡散性が５０％以上であり、断面を厚さ方向に沿って３等分した各々の領域における繊維接着率がそれぞれ８５％以下であり、かつ各領域における繊維接着率の最大値に対する最小値の割合が８０％以上であり、少なくとも一方向における曲げ破壊荷重が２Ｎ以上であり、２倍変位荷重が曲げ破壊荷重の１／１０以上であることを特徴とする不織繊維構造を有する透光性ボード材が開示されている。
しかし、この透光性ボード材は、密度が低いと剛性などの機械強度が低下してしまい、一方、密度を高めると光透過性及び断熱性が悪くなる問題がある。また、製造コストも高くなる問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】 特開平１０−３４７７８号公報
【特許文献２】 特開２０００−２０５４号公報
【特許文献３】 特開２００２−１４７１３３号公報
【特許文献４】 特開２００５−２２９０１号公報
【特許文献５】 特開２００７−５９３３７号公報
【特許文献６】 特開２０１０−１９６２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、軽量で機械強度に優れ、光透過性能と断熱性能に優れた透光性断熱材の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、本発明は、断熱材に貫通孔が穿設され、該貫通孔内に透明樹脂で形成された光導波路が設けられたことを特徴とする透光性断熱材を提供する。
【００１２】
また本発明は、貫通孔が穿設され、該貫通孔内に透明樹脂で形成された光導波路が設けられた断熱材と、前記断熱材に接して設けられた１枚以上の透明板材とを有し、前記光導波路と前記透明板材とが光学的に接続されていることを特徴とする透光性断熱材を提供する。
【００１３】
前記透光性断熱材において、前記断熱材が板状をなしており、該断熱材の厚み方向に沿って複数本の前記貫通孔が穿設され、該貫通孔内に透明樹脂で形成された光導波路が設けられ、前記断熱材の厚み方向両側の面に前記透明板材が積層された構成とすることが好ましい。
【００１４】
本発明の透光性断熱材において、前記光導波路は、屈折率の高い樹脂からなるファイバ状のコアと、該コアの外周を覆う低屈折率の樹脂からなるクラッド（ここで、コアの屈折率ｎ１とクラッドの屈折率ｎ２とは、ｎ１＞ｎ２の関係を有する）とを有していることが好ましい。
【００１５】
本発明の透光性断熱材において、前記透明板材に赤外線遮断層が設けられている構成としてもよい。
【００１６】
本発明の透光性断熱材において、前記透明板材に、外部からの照射光を集光して前記光導波路に入射させる集光凸部が設けられた構成としてもよい。
【００１７】
また本発明は、貫通孔が穿設された断熱材を用意し、次いで該断熱材の貫通孔内に、透明樹脂で形成された光導波路を設けることによって透光性断熱材を得ることを特徴とする透光性断熱材の製造方法を提供する。
【００１８】
また本発明は、貫通孔が穿設された断熱材を用意し、次いで該断熱材の貫通孔内に透明樹脂で形成された光導波路を設けるとともに、前記断熱材の前記貫通孔開口面に透明板材を接着固定して、前記光導波路と前記透明板材とを光学的に接続して光性断熱材を得ることを特徴とする透光性断熱材の製造方法を提供する。
【００１９】
前記透光性断熱材の製造方法において、厚さ方向に沿って複数本の貫通孔が穿設された板状の断熱材を用意する工程、次いで前記貫通孔の壁面に第１の光硬化性樹脂接着剤を塗布し硬化させてクラッドを形成する工程、次いで第１の透明板材にクラッド形成済みの断熱材の一方の面を当接させた状態で、前記貫通孔に第２の光硬化性樹脂接着剤を注入する工程、次いで断熱材の他方の面に第２の透明板材を配置する工程、次いで前記第２の光硬化性樹脂接着剤を硬化させてコア（ここで、コアの屈折率ｎ１とクラッドの屈折率ｎ２とは、ｎ１＞ｎ２の関係を有する）を形成して透光性断熱材を得る工程とを含む構成とすることが好ましい。
【００２０】
前記透光性断熱材の製造方法において、前記第１の光硬化性樹脂接着剤がフッ素樹脂系光硬化型接着剤であり、前記第２の光硬化性樹脂接着剤がアクリル樹脂系光硬化型接着剤であり、かつ前記透明板材がアクリル系樹脂板であることが好ましい。
【００２１】
本発明の透光性断熱材の製造方法において、前記透明板材に赤外線遮断層を積層する工程を更に有することが好ましい。
【００２２】
本発明の透光性断熱材の製造方法において、外部からの照射光を集光して前記光導波路に入射させる集光凸部が設けられた透明板材を用いることもできる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の透光性断熱材は、断熱材に貫通孔が穿設され、該貫通孔内に透明樹脂で形成された光導波路が設けられた構成としたものなので、光導波路を通して断熱材の一方の側から他方の側に効率よく光を透過することができる。
本発明の透光性断熱材は、断熱材にファイバ状の光導波路が埋設された構成なので、断熱材自体の断熱性能及び機械強度を損なうことがなく、軽量で断熱性能に優れ、かつ機械強度に優れた透光性断熱材を提供することができる。
【００２４】
本発明の透光性断熱材の製造方法は、貫通孔が穿設された断熱材を用意し、次いで該断熱材の貫通孔内に、透明樹脂で形成された光導波路を設けて透光性断熱材を得ることによって、軽量で光透過性、断熱性能及び機械強度に優れた透光性断熱材を効率よく低コストで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】 本発明の透光性断熱材の第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】 本発明の透光性断熱材の第２実施形態を示す縦断面図である。
【図３】 本発明の透光性断熱材に用いる光導波路の一例を示す要部平面図である。
【図４】 本発明の透光性断熱材に用いる光導波路の他の例を示す要部平面図である。
【図５】 本発明の透光性断熱材の第３実施形態を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の透光性断熱材の第１実施形態を示す図である。本実施形態の透光性断熱材１は、断熱材２に複数の貫通孔３が穿設され、これらの貫通孔３内に透明樹脂で形成された光導波路４が設けられた構成になっている。
【００２７】
本発明において、前記断熱材２としては、合成樹脂発泡体、無機又は有機繊維質断熱材、無機系断熱材などが挙げられる。
前記合成樹脂発泡体としては、例えばポリスチレン系樹脂発泡体、ポリプロピレン系樹脂発泡体、ポリエチレン系樹脂発泡体、ポリエチレンテレフタレート系樹脂発泡体などの熱可塑性樹脂発泡体、ポリウレタンフォームやシリコーンフォームなどの熱硬化性樹脂発泡体が挙げられる。
前記無機又は有機繊維質断熱材としては、ガラスウールなどの無機系繊維を固めたもの、合成樹脂繊維を固めたものなどが挙げられる。
前記無機系断熱材としては、石膏ボード、珪藻土やシラスバルーンを配合した軽量石膏ボード、軽量骨材を配合した軽量モルタル板などが挙げられる。
これらの断熱材の中でも、軽量で断熱性能に優れ、機械強度にも優れ、低コストで入手でき、かつ成形加工性に優れているなどの点から、合成樹脂発泡体が好ましい。
【００２８】
前記合成樹脂発泡体の発泡倍率は特に限定されず、従来周知の各種合成樹脂発泡体と同様に１．５〜１００倍の範囲、好ましくは２〜６０倍の範囲であってよい。
前記合成樹脂発泡体には、合成樹脂発泡体の分野で周知の添加剤、例えば、難燃剤、難燃助剤、着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、発泡核剤、可塑剤、充填材などを必要に応じて添加することができる。
【００２９】
前記断熱材２の形状は特に限定されず、板状、柱状、球状、箱形などの種々の形状とすることができる。また、断熱材２の寸法についても特に限定されない。
本発明の好適な実施形態において、前記断熱材２は、図１に示すように板状をなしており、その厚さ方向に沿って複数の貫通孔３が穿設されている。
【００３０】
前記貫通孔３の開口形状は、特に限定されないが、円形又は略円形（楕円形や長円形）でとすることが好ましく、円形が最も好ましい。貫通孔３の孔径は特に限定されないが、貫通孔３の孔径があまり小さいと、該貫通孔３内に設けられる光導波路４による光透過性能が低下し、所定の光透過性能を得るためには多数の光導波路４を形成しなければならず、製造コストが増大する問題がある。また光導波路４の形成が難しくなる。一方、貫通孔３の孔径をあまり大きくすると、光導波路４を形成するために使用する接着剤の使用量が多くなって製造コストが高くなり、また断熱性能の低下や質量増加などの問題を生じる。これらを勘案して、貫通孔３の孔径は、０．１〜５．０ｍｍの範囲が好ましく、０．３〜３．０ｍｍの範囲がより好ましい。
また、断熱材２に形成する貫通孔３の個数についても特に限定されず、通常は断熱材１ｍ２当たり１〜１万個の範囲であり、１０〜５０００個の範囲がより好ましい。さらに、断熱材２に形成する貫通孔３の形成パターンについても特に限定されず、例えば、格子状、千鳥格子状、ランダム、所望のデザイン（星座、マーク、キャラクター、文字、模様等）などの形成パターンに沿って形成することができる。
【００３１】
前記光導波路４は、前記貫通孔３内に設けられた透明樹脂からなり、断熱材２の一方側で入射した光を他方側に効率よく導光して出射することができれば良く、詳細な構造や材質、屈折率分布などは特に限定されない。
本発明の好ましい実施形態において、前記光導波路４は、屈折率の高い樹脂からなるファイバ状のコアと、該コアの外周を覆う低屈折率の樹脂からなるクラッド（ここで、コアの屈折率ｎ１とクラッドの屈折率ｎ２とは、ｎ１＞ｎ２の関係を有する）とを有しているコア−クラッド構造の光導波路、換言すればプラスチックファイバ型の光導波路であることが好ましい。
【００３２】
図３は、前記光導波路４の一例を示す図である。本例の光導波路４は、断熱材２に穿設した貫通孔３内に、屈折率の高い透明樹脂からなるコア５が形成された構成になっている。本例では、断熱材２として、コア５の透明樹脂よりも屈折率の低い合成樹脂を発泡させた合成樹脂発泡体を用い、また貫通孔３の内壁に非発泡樹脂皮膜（スキン層とも称される）が形成され、この非発泡樹脂皮膜をクラッドとし、その貫通孔３内にコア５を形成して前記クラッドにコア５を接着させることでコア−クラッド構造を実現している。
前記断熱材２とコア５のそれぞれの樹脂材料の選択は、コアの屈折率ｎ１とクラッドの屈折率ｎ２とがｎ１＞ｎ２の関係を有していればよく、例えば、断熱材２として屈折率が比較的低いポリプロピレン系樹脂やフッ素樹脂からなる発泡体を用い、コア５として屈折率の高いアクリル系樹脂などを用いる組み合わせを挙げることができる。
【００３３】
図４は、前記光導波路４の他の例を示す図である。本例の光導波路４は、断熱材２に穿設した貫通孔３内に、屈折率の高い樹脂からなるファイバ状のコア５と、該コア５の外周を覆う低屈折率の樹脂からなるクラッド６（ここで、コア５の屈折率ｎ１とクラッド６の屈折率ｎ２とは、ｎ１＞ｎ２の関係を有する）とを有しているコア−クラッド構造をなしている。本例の光導波路４は、前記コア−クラッド構造を有していればよく、例えば市販のプラスチックファイバを貫通孔３内に挿入固定した構成でもよいし、貫通孔３の内壁をクラッド６となる樹脂で被覆し、そのクラッド６の内側にコア５となる樹脂を充填して構成することもできる。本例では、貫通孔３内にコア−クラッド構造の光導波路４を形成するものなので、断熱材２の材質は限定されず、各種材料の断熱材２を用いることができる。
コア５とクラッド６のそれぞれの樹脂材料の選択は、コアの屈折率ｎ１とクラッドの屈折率ｎ２とがｎ１＞ｎ２の関係を有していればよく、例えば、コア５として屈折率の高いアクリル系樹脂などを用い、クラッド６として屈折率が比較的低いフッ素樹脂などを用いる組み合わせを挙げることができる。
【００３４】
本実施形態の透光性断熱材１は、断熱材２に貫通孔３が穿設され、該貫通孔３内に透明樹脂で形成された光導波路４が設けられた構成としたものなので、光導波路４を通して断熱材２の一方の側から他方の側に効率よく光を透過することができる。
この透光性断熱材１は、断熱材２にファイバ状の光導波路４が埋設された構成なので、断熱材自体の断熱性能及び機械強度を損なうことがなく、軽量で断熱性能に優れ、かつ機械強度に優れた透光性断熱材１を提供することができる。
【００３５】
次に、本実施形態の透光性断熱材１の製造方法について説明する。
本製造方法では、まず、複数の貫通孔３が穿設された断熱材２を用意する。この断熱材２を製造するには、断熱材２の成形時に予め成形型に貫通孔形成用の細ピンを配して成形することによって形成してもよいし、断熱材２に穴空け加工を施すことによって形成してもよい。断熱材２として合成樹脂発泡体を用いる場合には、貫通孔形成用の細ピンを配した成形型のキャビティ内に、予備発泡粒子を充填し加熱することによって型内発泡成形を行い、その後成形体を離型することによって複数の貫通孔３が穿設された断熱材２を簡単に製造することができる。このように型内発泡成形法によって貫通孔のある断熱材２を製造すれば、貫通孔３の内壁が非発泡樹脂層（スキン層）で覆われた断熱材２が得られることから、前述した図３に示す構造の光導波路４を形成する場合に好ましい。一方、貫通孔３の無い断熱材２を製造した後、穴空け加工を施して貫通孔３を形成する場合、形成された貫通孔３の内壁は開口した気泡が露出した状態となっている。この場合は、貫通孔３内壁に屈折率の比較的低い樹脂を被覆してクラッド６を形成し、その内側にコア５となる樹脂を充填して図４に示すコア−クラッド構造を有する光導波路４を形成することができる。この場合には、クラッド５が貫通孔３の内壁の開口気泡内に浸透することで、アンカー効果が得られ、形成される光導波路４と断熱材２とが強固に一体化される効果がある。
【００３６】
次に、断熱材２の各貫通孔３に、光導波路４を形成する。
この光導波路４は、市販のプラスチックファイバを貫通孔３内に挿入し固定することによっても形成可能であるが、市販のプラスチックファイバは、高価格であり、またプラスチックファイバを貫通孔３内に挿入、固定し、かつ切断する操作に手間と時間を要することから、得られる透光性断熱材１が高価格になってしまう問題がある。
そこで、本発明の製造方法の好ましい実施形態において、貫通孔３内にコア５及びクラッド６を形成する場合には、クラッド形成用の第１の光硬化性樹脂接着剤と、コア形成用の第２の光硬化性樹脂接着剤を用い、まず前記貫通孔３の内壁を第１の光硬化性樹脂接着剤で被覆し、次いで該第１の光硬化性樹脂接着剤を硬化させてクラッド６を形成し、次いで該クラッド６の内側孔内にコア形成用の第２の光硬化性樹脂接着剤を注入し、次いで該第２の光硬化性樹脂接着剤を硬化させ、図１に示す構成の透光性断熱材を得る方法が好ましい。
【００３７】
前記第１の光硬化性樹脂接着剤としては、硬化樹脂が比較的低屈折率の透明樹脂となるフッ素樹脂系光硬化型接着剤が好ましく、市販の各種フッ素樹脂系光硬化型接着剤の中から、硬化樹脂の屈折率、硬化時間、溶媒の有無などを勘案して適宜選択して使用することができる。フッ素樹脂系光硬化型接着剤は、紫外光を照射して光硬化させるタイプ、可視光（特に青色光）を照射して光硬化させるタイプなど、光硬化条件が異なる各種タイプの接着剤が提供されており、その光硬化条件は特に限定されず、硬化に適した波長の光を照射して光硬化させればよく、光源や照射方法などは特に限定されない。
【００３８】
前記第２の光硬化性樹脂接着剤としては、硬化樹脂が高屈折率の透明樹脂となるアクリル樹脂系光硬化型接着剤が好ましく、市販の各種アクリル樹脂系光硬化型接着剤の中から、硬化樹脂の屈折率、硬化時間、溶媒の有無などを勘案して適宜選択して使用することができる。アクリル樹脂系光硬化型接着剤は、紫外光を照射して光硬化させるタイプ、可視光（特に青色光）を照射して光硬化させるタイプなど、光硬化条件が異なる各種タイプの接着剤が提供されており、その光硬化条件は特に限定されず、硬化に適した波長の光を照射して光硬化させればよく、光源や照射方法などは特に限定されない。
【００３９】
この透光性断熱材１の製造方法は、貫通孔３が穿設された断熱材２を用意し、該断熱材２の貫通孔３内に、透明樹脂で形成された光導波路４を設けることによって透光性断熱材１を得ることによって、軽量で光透過性、断熱性能及び機械強度に優れた透光性断熱材を効率よく低コストで製造することができる。
【００４０】
図２は、本発明の透光性断熱材の第２実施形態を示す図である。本実施形態の透光性断熱材７は、貫通孔３が穿設され、該貫通孔３内に透明樹脂で形成された光導波路４が設けられた断熱材２と、前記断熱材２に接して設けられた透明板材８Ａ，８Ｂとを有し、前記光導波路４…と前記透明板材８Ａ，８Ｂとが光学的に接続された構成になっている。更に、図２に示す好ましい実施形態では、前記断熱材２が板状をなしており、断熱材２の厚み方向に沿って複数本の貫通孔３が穿設され、該貫通孔３内に透明樹脂で形成された光導波路４が設けられ、断熱材２の厚み方向両側の面に透明板材８Ａ，８Ｂが積層された構成になっている。本実施形態の透光性断熱材７において、断熱材２、貫通孔３及び光導波路４の構成は、前述した第１実施形態の透光性断熱材１における断熱材２、貫通孔３及び光導波路４と同様の構成とすることができる。
【００４１】
前記透明板材８Ａ，８Ｂは、ガラス板、透明セラミックス板、アクリル系樹脂板、ポリカーボネート樹脂板、ポリエチレンテレフタレート樹脂板、ポリスチレン樹脂板などの透明材料からなる板状物であり、その厚みや寸法などは特に限定されない。好ましい透明板材８Ａ，８Ｂとしては、前記光導波路４のコア５と同程度の屈折率、より好ましくは同じ屈折率を持った透明材料からなる板材が挙げられる。例えば、光導波路４のコア５として、アクリル系樹脂を用いた場合には、透明板材８Ａ，８Ｂとしてアクリル板を用いることが好ましい。このように、コア５と同質の透明板材８Ａ，８Ｂを用いることで、透明板材８Ａ，８Ｂとコア５との間の屈折率差に起因した界面反射等の光損失を少なくすることができ、また光硬化性樹脂接着剤を用いてコア５を形成する際に、光導波路４と透明板材８Ａ，８Ｂとを強固に接着固定することができる。
【００４２】
前記透明板材８Ａ，８Ｂの少なくとも一方、特に、光が入射される側の透明板材８Ａ（又は８Ｂ）には、赤外線遮断層（図示略）を設けることができる。この赤外線遮断層としては、市販されている各種の赤外線遮断フィルム（透明断熱フィルム、赤外線カットフィルムなどとも称される）を採用してもよいし、あるいは透明板材８Ａ，８Ｂの表面に周知の赤外線カット用の塗装を施したり、若しくはスパッタリング法や真空蒸着法などの薄膜形成手段を用い、赤外線遮断性の無機又は有機薄膜を成膜することもできる。
このように、透明板材８Ａ，８Ｂの少なくとも一方に赤外線遮断層を設けることによって、例えば、この透光性断熱板７を太陽光入射用として使用する際に、太陽光に含まれる赤外線が光導波路４に入射されるのを防ぐことができ、入射側の温度上昇及び光導波路４の温度上昇による劣化などを防止することができる。
また、光を出射する側の透明板材８Ｂ（又は８Ａ）にカラーフィルターを設けておくことで、様々な色の模様を映し出すことができ、意匠性を高めることができる。
【００４３】
本実施形態の透光性断熱材７は、前述した第１実施形態の透光性断熱材１と同様の効果を得ることができ、更に、断熱材２の両側に透明板材８Ａ，８Ｂを積層したことによって、機械強度、特に剛性に優れた透光性断熱材７を提供することができる。また、断熱材２の両側に透明板材８Ａ，８Ｂを積層したことによって、外観が美麗で意匠性に優れた透光性断熱材７を提供することができる。
【００４４】
次に、本実施形態の透光性断熱材７の製造方法を説明する。
本実施形態の透光性断熱材７は、前述した第１実施形態の透光性断熱材１の両側に透明板材８Ａ，８Ｂをホットメルト系接着剤などの適当な接着剤を用いて積層することによって製造することができる。
この製造方法のさらに好ましい実施形態として、厚さ方向に沿って複数本の貫通孔３…が穿設された板状の断熱材２を用意する工程、次いで前記貫通孔３…の壁面に第１の光硬化性樹脂接着剤を塗布し硬化させてクラッド６を形成する工程、次いで第１の透明板材８Ｂにクラッド形成済みの断熱材２の一方の面を当接させた状態で、前記貫通孔３…に第２の光硬化性樹脂接着剤を注入する工程、次いで断熱材２の他方の面に第２の透明板材８Ａを配置する工程、次いで前記第２の光硬化性樹脂接着剤を硬化させてコア５（ここで、コアの屈折率ｎ１とクラッドの屈折率ｎ２とは、ｎ１＞ｎ２の関係を有する）を形成して透光性断熱材７を得る工程とを含む製造方法が挙げられる。
【００４５】
ここで、前記第１の光硬化性樹脂接着剤としては、フッ素樹脂系光硬化型接着剤が好ましい。また、前記第２の光硬化性樹脂接着剤としては、アクリル樹脂系光硬化型接着剤が好ましい。さらに、第２の光硬化性樹脂接着剤としてアクリル樹脂系光硬化型接着剤を用いた場合、前記透明板材８Ａ，８Ｂはアクリル系樹脂板が好ましい。
このような材料を用い、前述した製造方法によって本実施形態の透光性断熱材７を製造することによって、軽量で光透過性、断熱性能及び機械強度に優れた透光性断熱材を効率よく低コストで製造することができる。
【００４６】
図５は、本発明の透光性断熱材の第３実施形態を示す図である。本実施形態の透光性断熱材９は、前述した第２実施形態の透光性断熱材７とほぼ同様の構成要素を備えて構成されているが、外部からの照射光を集光して前記光導波路に入射させる複数の集光凸部１１…が設けられた透明板材１０を用いていることを特徴としている。
【００４７】
この集光凸部１１は、集光した光を光導波路４に入射可能に配置されている。なお、図５では、集光凸部１１が半球状の凸部として図示されているが、同心円状の凹凸から成るフレネルレンズとすることもできる。また、この透明板材１０についても、前述した赤外線遮断層を設けることが好ましい。
前記集光凸部１１を有する透明板材１０と対向する側の透明板材（図示略）には、光を拡散させて透過するプリズムシートや酸化チタン微粒子を含む透明板材などを設けることが好ましい。
【００４８】
本実施形態の透光性断熱材９は、少なくとも一方に前記透明板材１０を用いること以外は、前述した第２実施形態の透光性断熱材７と同様に製造することができる。
そして、本実施形態の透光性断熱材９は、前述した第２実施形態の透光性断熱材７と同様の効果を得ることができ、更に、集光凸部１１が設けられた透明板材１０を用いたことによって、透光性能を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、軽量で光透過性、断熱性能及び機械強度に優れた透光性断熱材を提供する。本発明の透光性断熱材は、光透過性及び断熱性が要求される各種の用途、例えば、住宅の外壁材、窓、天井、ドアなどの住宅用建材や体育館などの大型施設の建設資材として、トンネル工事現場などの土木建設用資材として、或いは自動車などの車両の内装材などとして使用できる。また本発明の透光性断熱材は、中身を確認可能な断熱容器や光が必要な植物や動物の容器として使用できる。さらに、光導波路を所望のデザインに沿って配置することによって、室内装飾品や玩具、補助照明装置などに適用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１…透光性断熱材、２…断熱材、３…貫通孔、４…光導波路、５…コア、６…クラッド、７…透光性断熱材、８Ａ…透明板材、８Ｂ…透明板材、９…透光性断熱材、１０…透明板材、１１…集光凸部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱材に貫通孔が穿設され、該貫通孔内に透明樹脂で形成された光導波路が設けられたことを特徴とする透光性断熱材。
【請求項２】
貫通孔が穿設され、該貫通孔内に透明樹脂で形成された光導波路が設けられた断熱材と、前記断熱材に接して設けられた１枚以上の透明板材とを有し、前記光導波路と前記透明板材とが光学的に接続されていることを特徴とする透光性断熱材。
【請求項３】
前記断熱材が板状をなしており、該断熱材の厚み方向に沿って複数本の前記貫通孔が穿設され、該貫通孔内に透明樹脂で形成された光導波路が設けられ、前記断熱材の厚み方向両側の面に前記透明板材が積層された請求項２に記載の透光性断熱材。
【請求項４】
前記光導波路は、屈折率の高い樹脂からなるファイバ状のコアと、該コアの外周を覆う低屈折率の樹脂からなるクラッド（ここで、コアの屈折率ｎ１とクラッドの屈折率ｎ２とは、ｎ１＞ｎ２の関係を有する）とを有している請求項１〜３のいずれか１項に記載の透光性断熱材。
【請求項５】
前記透明板材に赤外線遮断層が設けられている請求項２〜４のいずれか１項に記載の透光性断熱材。
【請求項６】
前記透明板材に、外部からの照射光を集光して前記光導波路に入射させる集光凸部が設けられた請求項２〜５のいずれか１項に記載の透光性断熱材。
【請求項７】
貫通孔が穿設された断熱材を用意し、次いで該断熱材の貫通孔内に、透明樹脂で形成された光導波路を設けることによって透光性断熱材を得ることを特徴とする透光性断熱材の製造方法。
【請求項８】
貫通孔が穿設された断熱材を用意し、次いで該断熱材の貫通孔内に透明樹脂で形成された光導波路を設けるとともに、前記断熱材の前記貫通孔開口面に透明板材を接着固定して、前記光導波路と前記透明板材とを光学的に接続して透光性断熱材を得ることを特徴とする透光性断熱材の製造方法。
【請求項９】
厚さ方向に沿って複数本の貫通孔が穿設された板状の断熱材を用意する工程、次いで前記貫通孔の壁面に第１の光硬化性樹脂接着剤を塗布し硬化させてクラッドを形成する工程、次いで第１の透明板材にクラッド形成済みの断熱材の一方の面を当接させた状態で、前記貫通孔に第２の光硬化性樹脂接着剤を注入する工程、次いで断熱材の他方の面に第２の透明板材を配置する工程、次いで前記第２の光硬化性樹脂接着剤を硬化させてコア（ここで、コアの屈折率ｎ１とクラッドの屈折率ｎ２とは、ｎ１＞ｎ２の関係を有する）を形成して透光性断熱材を得る工程とを含む請求項８に記載の透光性断熱材の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の光硬化性樹脂接着剤がフッ素樹脂系光硬化型接着剤であり、前記第２の光硬化性樹脂接着剤がアクリル樹脂系光硬化型接着剤であり、かつ前記透明板材がアクリル系樹脂板である請求項９に記載の透光性断熱材の製造方法。
【請求項１１】
前記透明板材に赤外線遮断層を積層する工程を更に有する請求項８〜１０のいずれか１項に記載の透光性断熱材の製造方法。
【請求項１２】
外部からの照射光を集光して前記光導波路に入射させる集光凸部が設けられた透明板材を用いる請求項８〜１１のいずれか１項に記載の透光性断熱材の製造方法。
【請求項１】
断熱材に貫通孔が穿設され、該貫通孔内に透明樹脂で形成された光導波路が設けられたことを特徴とする透光性断熱材。
【請求項２】
貫通孔が穿設され、該貫通孔内に透明樹脂で形成された光導波路が設けられた断熱材と、前記断熱材に接して設けられた１枚以上の透明板材とを有し、前記光導波路と前記透明板材とが光学的に接続されていることを特徴とする透光性断熱材。
【請求項３】
前記断熱材が板状をなしており、該断熱材の厚み方向に沿って複数本の前記貫通孔が穿設され、該貫通孔内に透明樹脂で形成された光導波路が設けられ、前記断熱材の厚み方向両側の面に前記透明板材が積層された請求項２に記載の透光性断熱材。
【請求項４】
前記光導波路は、屈折率の高い樹脂からなるファイバ状のコアと、該コアの外周を覆う低屈折率の樹脂からなるクラッド（ここで、コアの屈折率ｎ１とクラッドの屈折率ｎ２とは、ｎ１＞ｎ２の関係を有する）とを有している請求項１〜３のいずれか１項に記載の透光性断熱材。
【請求項５】
前記透明板材に赤外線遮断層が設けられている請求項２〜４のいずれか１項に記載の透光性断熱材。
【請求項６】
前記透明板材に、外部からの照射光を集光して前記光導波路に入射させる集光凸部が設けられた請求項２〜５のいずれか１項に記載の透光性断熱材。
【請求項７】
貫通孔が穿設された断熱材を用意し、次いで該断熱材の貫通孔内に、透明樹脂で形成された光導波路を設けることによって透光性断熱材を得ることを特徴とする透光性断熱材の製造方法。
【請求項８】
貫通孔が穿設された断熱材を用意し、次いで該断熱材の貫通孔内に透明樹脂で形成された光導波路を設けるとともに、前記断熱材の前記貫通孔開口面に透明板材を接着固定して、前記光導波路と前記透明板材とを光学的に接続して透光性断熱材を得ることを特徴とする透光性断熱材の製造方法。
【請求項９】
厚さ方向に沿って複数本の貫通孔が穿設された板状の断熱材を用意する工程、次いで前記貫通孔の壁面に第１の光硬化性樹脂接着剤を塗布し硬化させてクラッドを形成する工程、次いで第１の透明板材にクラッド形成済みの断熱材の一方の面を当接させた状態で、前記貫通孔に第２の光硬化性樹脂接着剤を注入する工程、次いで断熱材の他方の面に第２の透明板材を配置する工程、次いで前記第２の光硬化性樹脂接着剤を硬化させてコア（ここで、コアの屈折率ｎ１とクラッドの屈折率ｎ２とは、ｎ１＞ｎ２の関係を有する）を形成して透光性断熱材を得る工程とを含む請求項８に記載の透光性断熱材の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の光硬化性樹脂接着剤がフッ素樹脂系光硬化型接着剤であり、前記第２の光硬化性樹脂接着剤がアクリル樹脂系光硬化型接着剤であり、かつ前記透明板材がアクリル系樹脂板である請求項９に記載の透光性断熱材の製造方法。
【請求項１１】
前記透明板材に赤外線遮断層を積層する工程を更に有する請求項８〜１０のいずれか１項に記載の透光性断熱材の製造方法。
【請求項１２】
外部からの照射光を集光して前記光導波路に入射させる集光凸部が設けられた透明板材を用いる請求項８〜１１のいずれか１項に記載の透光性断熱材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１６７５２６（Ｐ２０１２−１６７５２６Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４４４６４（Ｐ２０１１−４４４６４）
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（５１０３１０５３２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（５１０３１０５３２）
【Ｆターム（参考）】
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