CN106575003A - 窗户用隔热薄膜、窗户用隔热玻璃及窗户 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种窗户用隔热薄膜、窗户用隔热玻璃及窗户。本发明的窗户用隔热薄膜配置于窗户的内侧,其中,所述窗户用隔热薄膜至少包含支撑体及配置在所述支撑体上的含纤维状导电粒子层,所述含纤维状导电粒子层含有纤维状导电粒子,所述含纤维状导电粒子层配置于所述支撑体的与所述窗户侧的一面相反一侧的面上,所述含纤维状导电粒子层的电阻率为1000Ω/□以上,该窗户用隔热薄膜的隔热性及电波透过性优异。
Description
技术领域
本发明涉及一种窗户用隔热薄膜、窗户用隔热玻璃及窗户。更具体而言,涉及一种隔热性及电波透过性优异的窗户用隔热薄膜、使用了该窗户用隔热薄膜的窗户用隔热玻璃及使用了该窗户用隔热薄膜的窗户。
背景技术
近年来,作为用于削减二氧化碳的节能措施之一而要求环境负载较少的产品、所谓的环保产品,且要求针对汽车和建筑物的窗户的窗户用日照调整薄膜。作为这种商品,窗户用隔热薄膜备受瞩目。窗户用隔热薄膜是指通过贴合于窗户而使屋内侧与屋外侧的热交换变得缓慢的薄膜,通过使用该窗户用隔热薄膜来减少冷暖气的使用量,可期待省电。隔热的程度可通过传热系数来定义。由国家等进行的与环境物品等的采购的推进等相关的法律(所谓的绿色采购法)中的窗户用日照调整薄膜的采购基准中,针对隔热性,以基于JIS(JIS为Japanese Industrial Standards)A 5759“建築窗户玻璃用薄膜”的测量方法来测定时,要求传热系数小于5.9W/(m2·K),该数字越小热的移动越慢,且隔热性越高。根据JIS A5759,能够从波长5μm~50μm的远红外线的发射光谱求出传热系数。即,为了降低传热系数,优选提高波长5μm~50μm的远红外线的反射率。
作为热射线屏蔽薄膜的材料,已知有纤维状导电粒子。例如,专利文献1中,记载有一种热射线屏蔽薄膜,其包含透明薄膜及设置在其表面的热射线反射层,其中,热射线反射层包括金属纳米纤维。根据专利文献1,记载有如下等:由于热射线屏蔽薄膜的热射线反射层包含金属纳米纤维,因此对从屋内辐射的暖气等热射线进行反射而不使其流失,且不向屋内导入外部气体的热量的隔热性优异。
还已知有将纤维状导电粒子用作电磁波屏蔽滤波器的材料。例如,专利文献2中,记载有一种含金属纳米纤维组合物,其含有长轴小于400nm且纵横比大于1的棒状金属纳米纤维(金属纳米棒)及长轴为400nm以上且短轴为50nm以下的线状金属纳米纤维(金属纳米线)。根据专利文献2,记载有如下等:含有专利文献2的金属纳米棒及金属纳米线的组合物中,在形成有树脂薄膜或涂膜的情况下,可见光区/近红外光区中的特定波长的吸收特性优异,而且表面的电阻率非常小(导电性较高),且具有优异的电磁波屏蔽性能。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-252172号公报
专利文献2:日本特开2004-238503号公报
发明的概要
发明要解决的技术课题
然而,本发明人等进一步对使用了纤维状导电粒子的层的特性进行研究的结果发现如下:对专利文献1中所记载的隔热薄膜的性能进行研究时发现电波透过性较低,若将专利文献1中所记载的隔热薄膜贴合于窗户,则产生在该窗户的屋内侧很难接通移动电话等问题。从而,关于专利文献1中所记载的隔热薄膜,要求提高由移动电话等所发出的有用电波的电波透过性。
而且,并不限定于专利文献1中所记载的隔热薄膜,实际情况中在本领域技术人员之间熟知以往的使用了远红外线的反射的隔热薄膜的导电性通常较高(电阻率或表面电阻较小),且电波透过性较低。
本发明欲解决的课题在于提供一种隔热性及电波透过性优异的窗户用隔热薄膜。
用于解决技术课题的手段
本发明人等对使用了纤维状导电粒子的层的特性进行研究的结果,新发现可形成以往未知的具有远红外线的反射性的同时容易透过电波的隔热性及电波透过性较高的层。具体而言,在各种条件下制造含纤维状导电粒子层,并绘制了各个含纤维状导电粒子层的电阻率与传热系数(传热系数的值越小则隔热性越优异)的关系的结果,电阻率为5~500Ω/□(Ω每平方)的范围内,电阻率的常用对数(log10(电阻率))与传热系数的关系近似正比例。即,在电阻率为5~500Ω/□的范围内,若欲通过增大含纤维状导电粒子层的电阻率来改善电波透过性,则因传热系数也变大而导致隔热性降低,隔热性与电波透过性之间成立权衡关系。因此,能够确认到以往周知的隔热性较高的隔热薄膜由于电阻率较低,且电波透过性较低,因此无法兼顾隔热性与电波透过性。
相对于此,重新发现若使用纤维状导电粒子,则即使将含纤维状导电粒子层的电阻率设为1000Ω/□以上时,传热系数也可维持较低的状态,并可得到具有电波透过性的膜。从而发现若使用纤维状导电粒子,则电阻率的常用对数(log10(电阻率))与传热系数的正比例关系不成立。即,发现电阻率为1000Ω/□以上的范围内,可切断以往周知的隔热性与电波透过性的权衡关系,并可兼顾隔热性与电波透过性。
如此,本发明人等新发现,将隔热性优异的含纤维状导电粒子层配置在支撑体的与窗户侧的一面相反一侧的面上,将所述含纤维状导电粒子层的电阻率设为1000Ω/□以上,由此发挥可维持隔热性的同时改善电波透过性的意想不到的效果。
根据以上见解,本发明人等发现将隔热性优异的含纤维状导电粒子层配置在支撑体的与窗户侧的一面相反一侧的面上,将所述含纤维状导电粒子层的电阻率设为1000Ω/□以上,由此可提供一种隔热性及电波透过性优异的窗户用隔热薄膜。
即,上述课题可通过以下结构的本发明而得到解决。
[1]一种窗户用隔热薄膜,其配置在窗户的内侧,
所述窗户用隔热薄膜至少包含支撑体及配置在所述支撑体上的含纤维状导电粒子层,
所述含纤维状导电粒子层含有纤维状导电粒子,
所述含纤维状导电粒子层配置在所述支撑体的与所述窗户侧的一面相反一侧的面上,
所述含纤维状导电粒子层的电阻率为1000Ω/□以上。
[2]根据[1]所述的窗户用隔热薄膜,优选所述含纤维状导电粒子层的纤维状导电粒子的每单位面积的含量为0.020~0.200g/m2。
[3]根据[1]或[2]所述的窗户用隔热薄膜,优选所述含纤维状导电粒子层中所包含的纤维状导电粒子的平均长轴长度为5~50μm。
[4]根据[1]至[3]中任一个所述的窗户用隔热薄膜,优选所述窗户用隔热薄膜的所述含纤维状导电粒子层位于屋内侧的最外层或最外层的下一层。
[5]根据[1]至[4]中任一个所述的窗户用隔热薄膜,优选将所述窗户用隔热薄膜贴合于厚度3mm的青板玻璃时的可见光透射率成为80%以上。
[6]一种窗户用隔热玻璃,其通过层叠[1]至[5]中任一个所述的窗户用隔热薄膜和玻璃而成。
[7]一种窗户,其包含窗户用透明支撑体及贴合在所述窗户用透明支撑体的[1]至[5]中任一个所述的窗户用隔热薄膜。
发明效果
根据本发明,可提供一种隔热性及电波透过性优异的窗户用隔热薄膜。
附图说明
图1为表示本发明的窗户用隔热玻璃的一例的截面的概要图。
图2为表示本发明的窗户用隔热玻璃的另一例的截面的概要图。
图3为表示比较例2的窗户用隔热玻璃的截面的概要图。
图4为表示比较例3的窗户用隔热玻璃的截面的概要图。
图5为表示纤维状导电粒子的排列样子的电子显微镜照片。
具体实施方式
以下,对本发明进行详细说明。关于以下所记载的构成要件的说明,有时根据代表性实施方式和具体例而完成,但本发明并不限定于这种实施方式。另外,本说明书中,使用“~”来表示的数值范围表示作为上限值和下限值而包含记载于“~”前后的数值的范围。
[窗户用隔热薄膜]
本发明的窗户用隔热薄膜配置于窗户的内侧,其中,所述窗户用隔热薄膜至少包含支撑体及配置在所述支撑体上的含纤维状导电粒子层,所述含纤维状导电粒子层含有纤维状导电粒子,所述含纤维状导电粒子层配置于所述支撑体的与所述窗户侧的一面相反一侧的面上,所述含纤维状导电粒子层的电阻率为1000Ω/□以上。
通过这种结构,可提供一种隔热性及电波透过性优异的窗户用隔热薄膜。
若将含纤维状导电粒子层的电阻率设为1000Ω/□以上的范围,则电阻率的常用对数(log10(电阻率))与传热系数的正比例关系不成立,例如,可得到传热系数比电阻率为500Ω/□时的传热系数小的含纤维状导电粒子层。关于该现象,尚未明确,但可认为在含纤维状导电粒子层的内部纤维状导电粒子彼此不接触的情况下,作为整个含纤维状导电粒子层,其电阻率较高,因此可提高电波透过性,并且每一个纤维状导电粒子的导电性均较高,因此能够反射远红外线,从而也可提高隔热性。
若含纤维状导电粒子层配置于支撑体的与窗户侧的一面相反一侧的面上(优选尽量将含纤维状导电粒子层引入到屋内侧的最外层),则能够反射远红外线。没有窗户用隔热薄膜时,屋内的远红外线被玻璃吸收而在玻璃中导热,由此导致屋内的热被发散于屋外,但若存在窗户用隔热薄膜,则将远红外线反射于屋内,因此屋内的热变得很难发散于屋外。
本发明的窗户用隔热薄膜中,由于含纤维状导电粒子层的电阻率较高,因此电波透过性优异。
这种结构的窗户用隔热薄膜中,尤其可通过涂布来制造含纤维状导电粒子层,因此与溅射金属层叠体相比,制造成本较低,且容易进行大面积化。
以下,对本发明的窗户用隔热薄膜的优选方式进行说明。
<特性>
(含纤维状导电粒子层的电阻率)
本发明的窗户用隔热薄膜中,所述含纤维状导电粒子层的电阻率为1000Ω/□以上。含纤维状导电粒子层的电阻率优选为1500Ω/□以上,更优选为2000Ω/□以上,尤其优选为3000Ω/□以上。
作为将所述含纤维状导电粒子层的电阻率控制在上述范围内的方法,并无特别限制。例如,可举出在进行含纤维状导电粒子层的制膜时,与总固体成分量相比,减少纤维状导电粒子的量的制膜方法、即结果减少相对含纤维状导电粒子层的纤维状导电粒子的量的方法。通过该方法,并不拘泥于任何理论,但认为可控制纤维状导电粒子彼此在含纤维状导电粒子层的内部相接触的比例,并可控制含纤维状导电粒子层的电阻率。
除此以外,作为将所述含纤维状导电粒子层的电阻率控制在上述范围内的方法,可举出以下方法等。
有添加强力吸附于纤维状导电粒子的材料的方法。认为通过该方法可控制纤维状导电粒子彼此相接触的比例,并可控制含纤维状导电粒子层的电阻率。作为强力吸附于纤维状导电粒子的材料,可举出明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚亚烷基胺、聚丙烯酸的部分烷基酯、聚乙烯吡咯烷酮、包含聚乙烯吡咯烷酮结构的共聚物、具有氨基或硫醇基的聚丙烯酸等具有亲水性基的聚合物。强力吸附于纤维状导电粒子的材料优选为容易吸附于银的材料。聚乙烯吡咯烷酮等强力吸附于纤维状导电粒子的材料的每单位面积的含量优选以相对银的质量比计为0.0001~10的范围,更优选为0.005~5的范围,尤其优选为0.01~2的范围。
(其他特性)
本发明的窗户用隔热薄膜由于隔热性及电波透过性优异,因此传热系数较低,并且电波衰减率较小。而且,优选本发明的窗户用隔热薄膜的透明性优异。传热系数、电波衰减率及透明性的优选范围与后述实施例中作为评价基准而记载的优选范围相同。
<结构>
对本发明的窗户用隔热薄膜的结构进行说明。
图1中示出了表示包含本发明的窗户用隔热薄膜的本发明的窗户用隔热玻璃的一例的截面的概要图。本发明的窗户用隔热玻璃111包括本发明的窗户用隔热薄膜103和玻璃61。当玻璃61为窗户的一部分(窗户玻璃)时,本发明的窗户用隔热薄膜103配置于窗户的内侧(屋内侧、与白天的太阳光入射侧相反一侧、图1中的IN侧)。
本发明的窗户用隔热薄膜103至少包括支撑体10和配置于支撑体10上的含纤维状导电粒子层20。
含纤维状导电粒子层20配置于支撑体10的与窗户(玻璃61)侧的一面相反一侧的面上。本发明中,从提高隔热性的观点考虑,优选含纤维状导电粒子层20位于屋内侧的最外层或最外层的下一层,更优选位于屋内侧的最外层。
有时将经由粘结层贴合支撑体与设置在支撑体上的含纤维状导电粒子层20而成的层叠体称为隔热部件102。粘结层可以为单层,也可以为两层以上的层叠体,图1中,粘结层为第1粘结层31与第2粘结层32的层叠体。并且,有时将在支撑体10上设置粘结层(图1中为第1粘结层31与第2粘结层32的层叠体)而成的层叠体称为附带粘结层的支撑体101。
本发明的窗户用隔热薄膜103中,优选在支撑体10的窗户(玻璃61)侧的一面具有粘合层51,优选贴合玻璃61与粘合层51。
以下,对构成本发明的窗户用隔热薄膜的各层的优选方式进行说明。
<支撑体>
作为上述支撑体,只要为能够担负含纤维状导电粒子层的支撑体,则能够根据目的使用各种支撑体。通常,使用板状或片状支撑体。
支撑体可以透明,也可以不透明。作为构成支撑体的材料,例如,可举出:白板玻璃、青板玻璃、涂布有二氧化硅的青板玻璃等透明玻璃;聚碳酸酯、聚醚砜、聚酯、丙烯酸树脂、氯乙烯树脂、芳香族聚酰胺树脂、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺等合成树脂;铝、铜、镍、不锈钢等金属;陶瓷、使用于半导体基板的硅晶片等。关于这些支撑体的形成有含纤维状导电粒子层的表面,可以根据需要而通过基于碱性水溶液的清洗处理、硅烷偶联剂等药品处理、等离子体处理、离子镀法、溅射、气相反应法、真空蒸镀等进行预处理。
关于支撑体的厚度,可根据用途而使用所希望的范围内的支撑体。通常,选自1μm~500μm的范围,更优选3μm~400μm,进一步优选5μm~300μm。
支撑体的可见光透射率优选为70%以上,更优选85%以上,进一步优选90%以上。另外,支撑体的可见光透射率可依据ISO(ISO为International Organization forStandardization)13468-1(1996)来测定。
<含纤维状导电粒子层>
含纤维状导电粒子层含有纤维状导电粒子。
将含纤维状导电粒子层的代表例的显微镜照片示于图5。优选含纤维状导电粒子层为如图5所示的结构。例如,使远红外线反射时优选孔隙尺寸较小,例如含纤维状导电粒子层的截面照片中,更优选80%以上的孔隙的孔隙尺寸为25(μm)2以下的孔隙面积。
(纤维状导电粒子)
纤维状导电粒子为纤维状,纤维状的含义与丝状和线状相同。
纤维状导电粒子具有导电性。
作为纤维状导电粒子,可举出金属纳米线、棒状金属粒子、碳纳米管。作为纤维状导电粒子,优选金属纳米线。以下,有时作为纤维状导电粒子的代表例而对金属纳米线进行说明,能够将有关金属纳米线的说明用作纤维状导电粒子的通常说明。
含纤维状导电粒子层中,作为纤维状导电粒子,优选含有平均短轴长度150nm以下的金属纳米线。平均短轴长度为150nm以下时,隔热性得到提高,且很难产生基于光散射等的光学特性的恶化,因此优选。优选金属纳米线等纤维状导电粒子为实心结构。
从容易形成进一步透明的含纤维状导电粒子层的观点考虑,例如,优选金属纳米线等纤维状导电粒子的平均短轴长度为1nm~150nm。
从制造时的易操作性的观点考虑,金属纳米线等纤维状导电粒子的平均短轴长度(平均直径)优选为100nm以下,更优选为60nm以下,进一步优选为50nm以下,由于可得到雾度方面进一步优异的含纤维状导电粒子层,因此尤其优选为25nm以下。通过将平均短轴长度设为1nm以上,可轻松地得到抗氧化性良好,且耐候性优异的含纤维状导电粒子层。平均短轴长度更优选为5nm以上,进一步优选为10nm以上,尤其优选为15nm以上。
关于金属纳米线等纤维状导电粒子的平均短轴长度,从雾度、抗氧化性、及耐候性的观点考虑,优选为1nm~100nm,更优选为5nm~60nm,进一步优选为10nm~60nm,尤其优选为15nm~50nm。
关于金属纳米线等纤维状导电粒子的平均长轴长度,从容易对欲反射的远红外线的反射频带进行反射的观点考虑,优选为与欲反射的远红外线的反射频带相同的程度。从容易对波长5~50μm的远红外线进行反射的观点考虑,金属纳米线等纤维状导电粒子的平均长轴长度优选为5μm~50μm,更优选10μm~40μm,进一步优选15μm~40μm。若金属纳米线的平均长轴长度为50μm以下,则不产生凝聚物而可轻松地合成金属纳米线,若平均长轴长度为5μm以上,则可轻松地得到充分的隔热性。
关于金属纳米线等纤维状导电粒子的平均短轴长度(平均直径)及平均长轴长度,可通过使用例如透射型电子显微镜(Transmission Electron Microscope;TEM)和光学显微镜,对TEM图像和光学显微镜图像进行观察来求出。具体而言,关于金属纳米线等纤维状导电粒子的平均短轴长度(平均直径)及平均长轴长度,可使用透射型电子显微镜(JEOLLtd.制、产品名:JEM-2000FX),针对随机选择的300个金属纳米线,测定各自的短轴长度和长轴长度,并根据其平均值求出金属纳米线等纤维状导电粒子的平均短轴长度和平均长轴长度。本说明书中采用以该方法求出的值。另外,关于金属纳米线的短轴方向截面为非圆形的情况下的短轴长度,将短轴方向的测定中最长部位的长度作为短轴长度。并且,在金属纳米线等纤维状导电粒子弯曲的情况下,考虑将其作为弧的圆,将根据其半径及曲率计算出的值作为长轴长度。
在一实施方式中,含纤维状导电粒子层中,相对总金属纳米线等纤维状导电粒子的含量,短轴长度(直径)为150nm以下,并且长轴长度为5μm以上且500μm以下的金属纳米线等纤维状导电粒子的含量以金属量计优选为50质量%以上,更优选为60质量%以上,进一步优选为75质量%以上。
短轴长度(直径)为150nm以下,长轴长度为5μm以上且500μm以下的金属纳米线等纤维状导电粒子的比例为50质量%以上,由此容易反射波长5~50μm的远红外线的金属纳米线的比率增大,因此优选。纤维状导电粒子以外的导电性粒子实质上不包含于含纤维状导电粒子层的结构中,在等离子激元吸收较强的情况下,也可防止透明度降低。
用于含纤维状导电粒子层的金属纳米线等纤维状导电粒子的短轴长度(直径)的变异系数优选为40%以下,更优选35%以下,进一步优选30%以下。
从透明性和隔热性的观点考虑,若变异系数为40%以下,则容易反射波长为5~50μm的近红外线的金属纳米线的比率增加,因此优选。
关于金属纳米线等纤维状导电粒子的短轴长度(直径)的变异系数,例如可通过测定从透射型电子显微镜(TEM)图像随机选择的300个纳米线的短轴长度(直径),计算出其标准偏差与算术平均值,并从标准偏差除以算术平均值来求出。
本发明中可使用的金属纳米线等纤维状导电粒子的纵横比优选为10以上。在此,纵横比是指相对平均短轴长度的平均长轴长度的比(平均长轴长度/平均短轴长度)。可根据通过上述方法计算出的平均长轴长度和平均短轴长度计算出纵横比。
若金属纳米线等纤维状导电粒子的纵横比为10以上,则并无特别限制,可根据目的而适当选择,优选10~100,000,更优选50~100,000,进一步优选100~100,000。
若纵横比为10以上,则可轻松地形成金属纳米线等纤维状导电粒子彼此相接触的网络,且可轻松地得到具有较高的隔热性的含纤维状导电粒子层。并且,若纵横比为100,000以下,则例如在支撑体上通过涂布来设置含纤维状导电粒子层时的涂布液中,金属纳米线等纤维状导电粒子彼此缠绕而形成凝聚物的情况得到抑制,且可得到稳定的涂布液,因此可轻松地制造含纤维状导电粒子层。
关于相对含纤维状导电粒子层中所包含的总金属纳米线等纤维状导电粒子的质量的纵横比为10以上的金属纳米线等纤维状导电粒子的含量,并无特别限制。例如,优选为70质量%以上,更优选为75质量%以上,最优选为80质量%以上。
作为金属纳米线等纤维状导电粒子的形状,例如可以为圆柱状、长方体状、截面成多边形的柱状等任意形状,但在要求较高的透明性的用途中,优选为圆柱状和截面为5边形以上的多边形且不存在尖锐的角的截面形状。
金属纳米线等纤维状导电粒子的截面形状可通过在支撑体上涂布金属纳米线等纤维状导电粒子水分散液,且以透射型电子显微镜(TEM)对截面进行观察来检测出。
关于形成金属纳米线等纤维状导电粒子的金属并无特别限制,可以为任何金属。除了一种金属以外还可以组合使用两种以上的金属,还能够使用合金。在这些中,优选由金属单体或金属化合物形成,更优选由金属单体形成。
作为金属,优选为选自包含长周期表(IUPAC1991)的第4周期、第5周期、及第6周期的组中的至少一种金属,更优选选自第2族~第14族中的至少一种金属,进一步优选选自第2族、第8族、第9族、第10族、第11族、第12族、第13族、及第14族中的至少一种金属,尤其优选将这些金属作为主成分而含有。
作为金属,具体而言可举出铜、银、金、铂、钯、镍、锡、钴、铑、铱、铁、钌、锇、锰、钼、钨、铌、钽、钛、铋、锑、铅及包含这些中的任一个的合金。这些中,优选铜、银、金、铂、钯、镍、锡、钴、铑、铱或它们的合金,更优选钯、铜、银、金、铂、锡或包含这些中的任一个的合金,尤其优选银或含有银的合金。在此,关于含有银的合金中的银的含量,优选为相对合金的总量为50摩尔%以上,更优选60摩尔%以上,进一步优选80摩尔%以上。
从实现较高的隔热性的观点考虑,含纤维状导电粒子层中所含有的金属纳米线等纤维状导电粒子优选包含银纳米线,更优选包含平均短轴长度为1nm~150nm,且平均长轴长度为1μm~100μm的银纳米线,进一步优选包含平均短轴长度为5nm~30nm,且平均长轴长度为5μm~30μm的银纳米线。关于银纳米线相对含纤维状导电粒子层中所含有的总金属纳米线等纤维状导电粒子的质量的含量,在不妨碍本发明的效果的范围内并无特别限制。例如,银纳米线相对含纤维状导电粒子层中所含有的总金属纳米线等纤维状导电粒子的质量的含量优选为50质量%以上,更优选为80质量%以上,进一步优选总金属纳米线等纤维状导电粒子实质上为银纳米线。在此,“实质上”是指允许不可避免地混入的银以外的金属原子。
关于含纤维状导电粒子层中所含有的金属纳米线等纤维状导电粒子的含量,优选根据金属纳米线等纤维状导电粒子的种类等,设为使含纤维状导电粒子层的电阻率、可见光透射率及雾度成为所希望的范围的量。
此时,从控制含纤维状导电粒子层的电阻率的观点考虑,优选减少相对含纤维状导电粒子层的纤维状导电粒子的量。将纤维状导电粒子的量设为上述范围的情况下,含纤维状导电粒子层的每单位面积的质量(制膜时的涂布液的总固体成分的涂布量)优选为0.110~1.000g/m2的范围,更优选为0.150~0.600g/m2的范围,尤其优选为0.200~0.500g/m2的范围。
相对含纤维状导电粒子层的纤维状导电粒子的量优选为1~35质量%,更优选为3~30质量%,尤其优选为5~25质量%。
-纤维状导电粒子的制造方法-
关于金属纳米线等纤维状导电粒子,并无特别限制,可以通过任何方法来制造。如以下,优选通过在溶解了卤素化合物和分散剂的溶剂中还原金属离子来制造。并且,从分散性、含纤维状导电粒子层的经时稳定性的观点考虑,优选在形成金属纳米线等纤维状导电粒子之后,通过常规方法进行脱盐处理。
作为金属纳米线等纤维状导电粒子的制造方法,可使用日本特开2009-215594号公报、日本特开2009-242880号公报、日本特开2009-299162号公报、日本特开2010-84173号公报、日本特开2010-86714号公报等中所记载的方法。
作为用于金属纳米线等纤维状导电粒子的制造的溶剂,优选亲水性溶剂,例如,可举出水、醇类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂等,这些可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
作为醇类溶剂,例如可举出甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇等。
作为醚类溶剂,例如可举出二噁烷、四氢呋喃等。
作为酮类溶剂,例如可举出丙酮等。
当进行加热时,其加热温度优选为250℃以下,更优选20℃以上且200℃以下,进一步优选30℃以上且180℃以下,尤其优选40℃以上且170℃以下。通过将上述温度设为20℃以上,所形成的金属纳米线等纤维状导电粒子的长度成为可确保分散稳定性的优选范围,并且,通过设为250℃以下,金属纳米线的截面外周成为不具有尖锐的角的平滑的形状,因此金属粒子的基于表面等离子激元吸收的着色得到抑制,从透明性的观点考虑为优选。
另外,根据需要,可以在粒子形成过程中改变温度,中途的温度改变有时具有控制核形成或抑制核再次生成、根据促进选择成长而提高单分散性的效果。
关于加热处理,优选添加还原剂来进行。
作为还原剂,并无特别限制,可从通常所使用的还原剂中适当选择,例如可举出硼氢化金属盐、氢化铝盐、烷醇胺、脂肪族胺、杂环式胺、芳香族胺、芳烷基胺、醇、有机酸类、还原糖类、糖醇类、亚硫酸钠、肼化合物、糊精、对苯二酚、羟基胺、乙二醇、谷胱甘肽等。这些中,尤其优选还原糖类、作为其衍生物的糖醇类、乙二醇。
根据还原剂而存在作为功能还发挥分散剂和溶剂功能的化合物,可同样优选使用。
关于金属纳米线等纤维状导电粒子的制造,优选添加分散剂和卤素化合物或卤化金属微粒来进行。
添加分散剂和卤素化合物的时间可以为添加还原剂之前,也可以为添加还原剂之后,可以为添加金属离子或卤化金属微粒之前,也可以为添加金属离子或卤化金属微粒之后,但为了得到单分散性更优异的纤维状导电粒子,或者出于能够控制核的形成和成长,优选将卤素化合物的添加分为两个阶段以上。
关于添加分散剂的阶段,并无特别限制。可以在制备金属纳米线等纤维状导电粒子之前添加,在存在分散剂的情况下添加金属纳米线等纤维状导电粒子,还可以在制备金属纳米线等纤维状导电粒子之后为了控制分散状态而添加。
作为分散剂,例如可举出含有氨基的化合物、含有硫醇基的化合物、含有硫醚基的化合物、氨基酸或其衍生物、肽化合物、多糖类、来源于多糖类的天然高分子、合成高分子、或来源于这些的凝胶等高分子化合物类等。这些中用作分散剂的各种高分子化合物类为包含于后述的聚合物的化合物。
作为可较佳地用作分散剂的聚合物,例如可优选举出具有保护胶体性的聚合物即明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚亚烷基胺、聚丙烯酸的部分烷基酯、聚乙烯吡咯烷酮、包含聚乙烯吡咯烷酮结构的共聚物、具有氨基和硫醇基的聚丙烯酸等具有亲水性基的聚合物。
用作分散剂的聚合物中,通过凝胶渗透色谱法(Gel PermeationChromatography;GPC)测定的重均分子量(weight average molecular weight;Mw)优选为3000以上且300000以下,更优选5000以上且100000以下。
关于可作为分散剂而使用的化合物的结构,例如可参考“颜料的事典”(伊藤征司郎编著、Asakura Publishing Co.,Ltd.发行、2000年)的记载。
根据所使用的分散剂的种类改变所得到的金属纳米线的形状。
若卤素化合物为含有溴、氯、碘的化合物,则并无特别限制,可根据目的适当选择,例如优选溴化钠、氯化钠、碘化钠、碘化钾、溴化钾、氯化钾等碱性卤化物和可与下述分散添加剂并用的化合物。
卤素化合物可作为分散添加剂而发挥功能,同样可优选使用。
作为卤素化合物的替代物可以使用卤化银微粒,也可以一并使用卤素化合物与卤化银微粒。
并且,可以使用具有分散剂的功能和卤素化合物的功能这两者的单一物质。即,通过使用具有作为分散剂的功能的卤素化合物,用一个化合物显现分散剂与卤素化合物这两者的功能。
作为具有分散剂的功能的卤素化合物,例如可举出包含氨基和溴化物离子的十六烷基-三甲基溴化铵、包含氨基和氯化物离子的十六烷基-三甲基氯化铵、包含氨基和溴化物离子或氯化物离子的十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、硬脂基三甲基溴化铵、硬脂基三甲基氯化铵、癸基三甲基溴化铵、癸基三甲基氯化铵、二甲基二硬脂溴化铵、二甲基二硬脂氯化铵、二月桂基二甲基溴化铵、二月桂基二甲基氯化铵、二甲基二棕榈基溴化铵、二甲基二棕榈基氯化铵等。
金属纳米线的制造方法中,优选在形成金属纳米线之后进行脱盐处理。形成金属纳米线之后的脱盐处理可通过超滤、透析、凝胶过滤、倾析、离心分离等方法进行。
优选金属纳米线等纤维状导电粒子尽可能不包含碱性金属离子、碱土类金属离子、卤化物离子等无机离子。将金属纳米线分散于水性溶剂而成的分散物的导电率优选为1mS/cm以下,更优选0.1mS/cm以下,进一步优选0.05mS/cm以下。
金属纳米线等纤维状导电粒子的水性分散物的25℃下的粘度优选为0.5mPa·s~100mPa·s,更优选为1mPa·s~50mPa·s。
关于导电率及粘度,通过将水性分散物中的金属纳米线等纤维状导电粒子的浓度设为0.45质量%来测定。水性分散物中的金属纳米线等纤维状导电粒子的浓度比上述浓度高的情况下,通过将水性分散物稀释于蒸馏水来测定。
关于含纤维状导电粒子层的平均膜厚,通常在0.005μm~2μm的范围中选择。例如,通过将平均膜厚设为0.001μm以上且0.5μm以下,可得到充分的耐久性、膜强度。尤其,若将平均膜厚设为0.01μm~0.1μm的范围,则能够确保制造上的容许范围,因此优选。
本发明中,优选通过将含纤维状导电粒子层设为满足下述条件(i)或条件(ii)的至少一个,可将隔热性和透明性维持为较高,并且由于溶胶-凝胶固化物而稳定地固定金属纳米线等纤维状导电粒子,并且可实现较高的强度和耐久性。例如,即使将含纤维状导电粒子层的膜厚设为薄层如0.005μm~0.5μm,也能够得到实际应用上毫无问题的具有耐磨性、耐热性、耐湿热性及耐弯曲性的含纤维状导电粒子层。因此,本发明的一实施方式的窗户用隔热薄膜可较佳地使用于各种用途。要求薄层的方式中,可以将膜厚设为0.005μm~0.5μm,更优选0.007μm~0.3μm,进一步优选0.008μm~0.2μm,最优选0.01μm~0.1μm。通过如此将含纤维状导电粒子层设为更薄的薄层,可进一步提高含纤维状导电粒子层的透明性。
关于含纤维状导电粒子层的平均膜厚,通过电子显微镜直接观察含纤维状导电粒子层截面来测定含纤维状导电粒子层的5处的膜厚,作为其算术平均值来计算出。另外,关于含纤维状导电粒子层的膜厚,例如,可使用触针式表面形状测量仪(Dektak(注册商标)150、Bruker AXS制),作为形成有含纤维状导电粒子层的部分和去除了含纤维状导电粒子层的部分的高度差来测定。然而,去除含纤维状导电粒子层时,有时有可能连支撑体的一部分也去除,并且由于所形成的含纤维状导电粒子层较薄,因此容易产生误差。因此,后述的实施例中记载有使用电子显微镜来测定的平均膜厚。
含纤维状导电粒子层优选具有优异的耐磨性。关于该耐磨性,例如可通过日本特开2013-225461号公报的[0067]的(1)或(2)的方法来进行评价。
(基质)
含纤维状导电粒子层可以包含基质。在此“基质”为包含金属纳米线等纤维状导电粒子而形成层的物质的总称。通过包含基质,可稳定地维持含纤维状导电粒子层中的金属纳米线等纤维状导电粒子的分散,而且支撑体表面未经由粘结层而形成含纤维状导电粒子层的情况下,也存在可确保支撑体与含纤维状导电粒子层的牢固粘结的倾向。
-溶胶-凝胶固化物-
含纤维状导电粒子层优选包含具有作为基质的功能的溶胶-凝胶固化物,更优选包含对选自包含Si、Ti、Zr及Al的组中的元素(b)的烷氧基化合物进行水解和缩聚而得到的溶胶-凝胶固化物。
进一步优选含纤维状导电粒子层至少包含如下:包含金属元素(a)且平均短轴长度为150nm以下的金属纳米线、及通过对选自包含Si、Ti、Zr及Al的组中的元素(b)的烷氧基化合物进行水解和缩聚而得到的溶胶-凝胶固化物。
含纤维状导电粒子层优选满足下述条件(i)或条件(ii)的至少一个,更优选至少满足下述条件(ii),尤其优选满足下述条件(i)及条件(ii)。
(i)含纤维状导电粒子层中所含有的元素(b)的物质量与含纤维状导电粒子层中所含有的金属元素(a)的物质量的比〔(元素(b)的摩尔数)/(金属元素(a)的摩尔数)〕在0.10/1~22/1的范围内。
(ii)在含纤维状导电粒子层中使用于形成溶胶-凝胶固化物的烷氧基化合物的质量与含纤维状导电粒子层中所含有的金属纳米线的质量的比〔(烷氧基化合物的含量)/(金属纳米线的含量)〕在0.25/1~30/1的范围内。
优选含纤维状导电粒子层可在特定烷氧基化合物的使用量相对上述的金属纳米线的使用量的比率、即〔(特定烷氧基化合物的质量)/(金属纳米线的质量)〕比为0.25/1~30/1的范围内形成。当上述质量比为0.25/1以上时,可成为隔热性(可认为由纤维状导电粒子的导电性较高而引起)和透明性优异的同时耐磨性、耐热性、耐湿热性及耐弯曲性全都优异的含纤维状导电粒子层。当上述质量比为30/1以下时,可成为导电性及耐弯曲性优异的含纤维状导电粒子层。
关于上述质量比,更优选0.5/1~25/1的范围,进一步优选1/1~20/1的范围,最优选2/1~15/1的范围。通过将质量比设为优选范围,所得到的含纤维状导电粒子层具有较高的隔热性和较高的透明性(可见光透射率及雾度)的同时耐磨性、耐热性及耐湿热性优异,且耐弯曲性变得优异,能够稳定地得到具有较佳的物理性质的窗户用隔热薄膜。
作为最佳方式,可举出在含纤维状导电粒子层中,元素(b)的物质量与金属元素(a)的物质量的比〔(元素(b)的摩尔数)/(金属元素(a)的摩尔数)〕在0.10/1~22/1的范围内的方式。关于摩尔比,更优选0.20/1~18/1,尤其优选0.45/1~15/1,进一步尤其优选0.90/1~11/1的范围,更进一步尤其优选1.5/1~10/1的范围。
若摩尔比在上述范围内,则含纤维状导电粒子层兼具隔热性和透明性,并且从物理性质的观点考虑,可成为耐磨性、耐热性、耐湿热性优异,并且耐弯曲性也优异的含纤维状导电粒子层。
形成含纤维状导电粒子层时所使用的特定烷氧基化合物通过水解和缩聚而被耗尽,含纤维状导电粒子层中实质上不存在烷氧基化合物,但所得到的含纤维状导电粒子层中,包含来源于特定烷氧基化合物的Si等元素(b)。通过将所含有的Si等元素(b)与来源于金属纳米线的金属元素(a)的物质量比调整为上述范围,可形成具有优异的特性的含纤维状导电粒子层。
含纤维状导电粒子层中的来源于特定烷氧基化合物的选自包含Si、Ti、Zr及Al的组中的元素(b)成分、及来源于金属纳米线的金属元素(a)成分可通过以下方法来解析。
即,通过将含纤维状导电粒子层附加于X射线光电子能谱(ElectronSpectroscopy FOR Chemical Analysis(ESCA))中,可计算出物质量比、即(元素(b)成分摩尔数)/(金属元素(a)成分摩尔数)的值。然而,基于ESCA的分析方法中,测定灵敏度根据元素而不同,因此所得到的值并不一定要立刻示出元素成分的摩尔比。因此,预先使用已知元素成分的摩尔比的含纤维状导电粒子层来制作校准曲线,且能够根据该校准曲线计算实际的含纤维状导电粒子层的物质量比。本说明书中的各元素的摩尔比使用通过上述方法计算出的值。
窗户用隔热薄膜优选具有较高的隔热性和较高的透明性,并且发挥耐磨性、耐热性及耐湿热性优异,且耐弯曲性优异的效果。发挥这种效果的理由并不明确,但可以推断其原因为如下。
即,含纤维状导电粒子层包含金属纳米线,且包含通过对特定烷氧基化合物进行水解和缩聚而得到的溶胶-凝胶固化物即基质,由此与作为基质而包含通常的有机高分子树脂(例如,丙烯酸树脂、乙烯聚合树脂等)的含纤维状导电粒子层的情况相比,含纤维状导电粒子层中所含有的基质的比例即使在较少的范围内,也形成孔隙较少,且交联密度较高的致密的含纤维状导电粒子层,因此可得到耐磨性、耐热性及耐湿热性优异的窗户用隔热薄膜。而且,可推断为通过满足来源于特定烷氧基化合物的元素(b)/来源于金属纳米线的金属元素(a)的含有摩尔比被设为0.10/1~22/1的范围的情况、及与被设为0.10/1~22/1的范围的情况相关联而特定烷氧基化合物/金属纳米线的质量比被设为0.25/1~30/1的范围的情况中的任一个,从而上述作用均衡地得到提高,维持隔热性和透明性,并且带来耐磨性、耐热性及耐湿热性优异的同时耐弯曲性也优异的效果。
-其他基质-
含纤维状导电粒子层中所含有的上述溶胶-凝胶固化物还具有作为基质的功能,但含纤维状导电粒子层可以进一步包含溶胶-凝胶固化物以外的基质(以下,称为“其他基质”。)。关于包含其他基质的含纤维状导电粒子层,在后述的液状组合物中含有可形成其他基质的材料,将这些赋予到支撑体上(例如,通过涂布)来形成即可。
其他基质可以为如有机高分子聚合物等非感光性基质,也可以为如光致抗蚀剂组合物等感光性基质。
当含纤维状导电粒子层包含其他基质时,其含量相对含纤维状导电粒子层中所含有的来源于特定烷氧基化合物的溶胶-凝胶固化物的含量为0.10质量%~20质量%,优选0.15质量%~10质量%,更优选选自0.20质量%~5质量%的范围,在该情况下可得到隔热性、透明性、膜强度、耐磨性及耐弯曲性优异的含纤维状导电粒子层,因此有利。
如上所述,其他基质可以为非感光性基质,也可以为感光性基质。优选非感光性基质。
--有机高分子聚合物--
较佳的非感光性基质中包含有机高分子聚合物。有机高分子聚合物的具体例中,可举出聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸酯(例如,聚(甲基丙烯酸甲酯))、聚丙烯酸酯、及聚丙烯腈等聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚酯(例如,聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate;PET)、聚酯萘二甲酸、及聚碳酸酯)、苯酚或甲酚-甲醛(Novolacs(注册商标))、聚苯乙烯、聚乙烯基甲苯、聚乙烯基二甲苯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚硫醚、聚砜、聚苯、及聚苯醚等具有高芳香性的高分子、聚氨酯、环氧基、聚烯烃(例如,聚丙烯、聚甲基戊烯及环状烯烃)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、纤维素、硅酮及其他的含硅高分子(例如,聚倍半硅氧烷及聚硅烷)、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯酯、聚降冰片烯、合成橡胶(例如,ethylene propylene rubber(EPR)、styrene-butadiene rubber(SBR)、ethylene propylene diene monomer rubber(EPDM))、及氟化碳类聚合物(例如,聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、或聚六氟丙烯)、氟-烯烃共聚物、及烃基烯烃(例如,ASAHI GLASS CO.,LTD.制“LUMIFLON”(注册商标))、及非晶氟碳聚合物或共聚物(例如,ASAHI GLASS CO.,LTD.制的“CYTOP”(注册商标)或Du Pont公司制“Teflon”(注册商标)AF),但并不仅限定于这些。
--交联剂--
交联剂为通过自由基或酸及热而形成化学键合,并使导电层固化之化合物,例如可举出被选自羟甲基、烷氧基甲基、酰氧基甲基中的至少一个基团取代的三聚氰胺类化合物、胍胺类化合物、甘脲类化合物、脲类化合物、苯酚类化合物或苯酚的醚化合物、环氧类化合物、氧杂环丁烷类化合物、硫代环氧类化合物、异氰酸酯类化合物、或叠氮类化合物、具有包含甲基丙烯酰基或丙烯酰基等烯属不饱和基团的化合物等。从膜物理性质、耐热性、耐溶剂性方面考虑,这些中,尤其优选环氧类化合物、氧杂环丁烷类化合物、具有烯属不饱和基团的化合物。
并且,关于氧杂环丁烷树脂,可单独使用一种,或与环氧树脂进行混合来使用。尤其,从反应性较高,并提高膜物理性质的观点考虑,优选组合使用环氧树脂。
将上述金属纳米线等纤维状导电粒子的固体成分的总质量设为100质量份时,含纤维状导电粒子层中的交联剂的含量优选为1质量份~250质量份,更优选3质量份~200质量份。
--分散剂--
分散剂用于防止光聚合性组合物中的上述金属纳米线等纤维状导电粒子凝聚并使其分散。作为分散剂,只要能够使金属纳米线分散,则并无特别限制,可根据目的适当选择。例如,可利用作为颜料分散剂而市售的分散剂,尤其优选具有吸附于金属纳米线的性质的高分子分散剂。作为这种高分子分散剂,例如可举出聚乙烯吡咯烷酮、BYK系列(注册商标、BYK Chemie公司制)、Solsperse系列(注册商标、Lubrizol Japan Limited.制等)、Ajispar系列(注册商标、AJINOMOTO CO.,INC.制)等。
含纤维状导电粒子层中的分散剂的含量相对使用日本特开2013-225461号公报的[0086]~[0095]中所记载的粘合剂时的粘合剂100质量份优选为0.1质量份~50质量份,更优选0.5质量份~40质量份,尤其优选1质量份~30质量份。
通过将分散剂相对粘合剂的含量设为0.1质量份以上,有效地抑制了分散液中的金属纳米线等纤维状导电粒子的凝聚,通过设为50质量份以下,在涂布工序中形成了稳定的液膜,涂布不均的产生得到了抑制,因此优选。
--溶剂--
溶剂是为了设为如下涂布液而使用的成分,该涂布液用于在支撑体的表面或附带粘结层的支撑体的粘结层表面,将包含上述金属纳米线等纤维状导电粒子及特定烷氧基化合物和光聚合性组合物的组合物形成为膜状,可根据目的适当选择,例如可举出丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、乳酸乙酯、3-甲氧基丁醇、水、1-甲氧基-2-丙醇、异丙基乙酸酯、乳酸甲酯、N-甲基吡咯烷酮、γ-丁内酯、碳酸丙烯酯等。该溶剂可以兼作上述金属纳米线的分散液的溶剂的至少一部分。这些可以单独使用一种,也可以并用两种以上。
包含这种溶剂的涂布液的固体成分浓度优选为0.1质量%~20质量%的范围。
--金属腐蚀抑制剂--
优选含纤维状导电粒子层含有金属纳米线等纤维状导电粒子的金属腐蚀抑制剂。作为这种金属腐蚀抑制剂,并无特别限制,可根据目的适当选择,例如优选为硫醇类、唑类等。
通过含有金属腐蚀抑制剂,能够发挥防锈效果,且能够抑制含纤维状导电粒子层随着时间变化而其隔热性和透明性下降。金属腐蚀抑制剂可通过如下方式来供给:以溶解于适当的溶剂的状态或以粉末状添加到含纤维状导电粒子层形成用组合物中,或者在制造基于后述的导电层用涂布液的导电膜之后,将其浸渍于金属腐蚀抑制剂浴。
当添加金属腐蚀抑制剂时,含纤维状导电粒子层中的其含量相对金属纳米线等纤维状导电粒子的含量优选为0.5质量%~10质量%。
作为其他基质,可将作为分散剂的高分子化合物用作构成基质的成分的至少一部分,该分散剂为在制造上述金属纳米线等纤维状导电粒子时所使用的分散剂。
--其他导电性材料--
含纤维状导电粒子层中,除了金属纳米线等纤维状导电粒子以外,在不损坏本发明的效果的范围内,可并用其他导电性材料,例如导电性微粒等。从效果方面考虑,金属纳米线等纤维状导电粒子(优选纵横比为10以上的金属纳米线)的含有率相对包含金属纳米线等纤维状导电粒子的导电性材料的总量,以体积基准计优选为50%以上,更优选60%以上,尤其优选75%以上。通过将金属纳米线等纤维状导电粒子的含有率设为50%,可形成金属纳米线等纤维状导电粒子彼此紧密的网络,可轻松地得到具有较高的导电性的含纤维状导电粒子层。
并且,金属纳米线等纤维状导电粒子以外的形状的导电性粒子在很大程度上并不有助于含纤维状导电粒子层的导电性,且有时在可见光区域具有吸收。尤其,从不使含纤维状导电粒子层的透明度恶化的观点考虑,优选导电性粒子为金属,且并非球状等等离子激元吸收较强的形状。
在此,金属纳米线等纤维状导电粒子的比率可如下述求出。例如,当纤维状导电粒子为银纳米线,且导电性粒子为银粒子时,过滤银纳米线水分散液来使银纳米线与其以外的导电性粒子分离,使用电感耦合等离子体(Inductively Coupled Plasma;ICP)发射光谱分析装置来分别测定残留于滤纸的银的量和透过滤纸的银的量,由此可计算出金属纳米线的比率。金属纳米线等纤维状导电粒子的纵横比可通过以TEM观察残留于滤纸的金属纳米线等纤维状导电粒子,并分别测定300个金属纳米线等纤维状导电粒子的短轴长度及长轴长度来计算出。
金属纳米线等纤维状导电粒子的平均短轴长度及平均长轴长度的测定方法与已经叙述的方法相同。
(含纤维状导电粒子层的制造方法)
作为含纤维状导电粒子层的制造方法,若能够以上述含纤维状导电粒子层的电阻率成为1000Ω/□以上的方式制造,则并无特别限制。进行含纤维状导电粒子层的制膜时,优选与总固体成分量相比,减少纤维状导电粒子的量来进行制膜的方法。其他优选实施方式中,作为在支撑体上形成含纤维状导电粒子层的方法,可通过至少包含如下步骤的方法来制造:将以质量比(即,(特定烷氧基化合物的含量)/(金属纳米线的含量))成为0.25/1~30/1的范围的方式、或以来源于特定烷氧基化合物的元素(b)与来源于金属纳米线的金属元素(a)的含有摩尔比成为0.10/1~22/1的范围的方式包含上述平均短轴长度为150nm以下的金属纳米线和上述特定烷氧基化合物的液状组合物(以下,还称为“溶胶-凝胶涂布液”。)涂布于支撑体上来形成液膜的步骤;及通过在该液膜中产生特定烷氧基化合物的水解及缩聚反应(以下,将该水解及缩聚反应还称为“溶胶-凝胶反应”。)来形成含纤维状导电粒子层的步骤。该方法中,可以进一步根据需要而包含通过对可作为溶剂而包含于液状组合物中的水进行加热来使其蒸发(干燥)的步骤,也可以不包含该步骤。
一实施方式中,可以如下制备溶胶-凝胶涂布液:制备金属纳米线的水分散液,将其与特定烷氧基化合物进行混合来制备。一实施方式中,还可以如下制备溶胶-凝胶涂布液:制备包含特定烷氧基化合物的水溶液,加热该水溶液来将特定烷氧基化合物的至少一部分进行水解及缩聚而成为溶胶状态,将处于该溶胶状态的水溶液与金属纳米线的水分散液进行混合来制备。
为了促进溶胶-凝胶反应,并用酸性催化剂或碱性催化剂可提高反应效率,因此在实用上为优选。
-溶剂-
上述液状组合物可以根据需要含有水和/或有机溶剂。通过含有有机溶剂而能够在支撑体上形成更均匀的液膜。
作为这种有机溶剂,例如可举出丙酮、甲基乙基酮、二乙基酮等酮类溶剂、甲醇、乙醇、2-丙醇、1-丙醇、1-丁醇、叔丁醇等醇类溶剂、氯仿、二氯甲烷等氯类溶剂、苯、甲苯等芳香族类溶剂、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丙酯等酯类溶剂、二乙基醚、四氢呋喃、二噁烷等醚类溶剂、乙二醇单甲醚、乙二醇二甲醚等乙二醇醚类溶剂等。
当液状组合物包含有机溶剂时,相对液状组合物的总质量,优选为50质量%以下的范围,而且更优选30质量%以下的范围。
形成在支撑体上的溶胶-凝胶涂布液的涂布液膜中,产生特定烷氧基化合物的水解及缩聚反应,但为了促进该反应,优选对上述涂布液膜进行加热、干燥。用于促进溶胶-凝胶反应的加热温度适宜在30℃~200℃的范围,更优选50℃~180℃的范围。加热、干燥时间优选10秒钟~300分钟,更优选1分钟~120分钟。
-含纤维状导电粒子层的形成方法-
关于在支撑体上形成上述含纤维状导电粒子层的方法,并无特别限制,可通过通常的涂布方法来进行,并可根据目的适当选择。例如可举出辊涂法、棒涂法、浸涂法、旋涂法、铸造法、模涂法、刮板涂法、凹版涂法、帘式涂法、喷涂法、刮刀涂法等。
<中间层>
窗户用隔热薄膜优选在支撑体与含纤维状导电粒子层之间至少具有一层中间层。通过在支撑体与含纤维状导电粒子层之间设置中间层,可实现提高支撑体与含纤维状导电粒子层的粘附性、含纤维状导电粒子层的可见光透射率、含纤维状导电粒子层的雾度、及含纤维状导电粒子层的膜强度中的至少一个。
作为中间层,可举出用于提高支撑体与含纤维状导电粒子层的粘结力的粘结层、根据与含纤维状导电粒子层中所含有的成分的相互作用而提高功能性的功能性层等,且可根据目的适当设置。
参考附图对进一步具有中间层的窗户用隔热薄膜的结构进行说明。
图1中,在支撑体上具有中间层(第1粘结层31和第2粘结层32)而成的附带粘结层的支撑体101上设置有含纤维状导电粒子层20。支撑体10与含纤维状导电粒子层20之间具备中间层,该中间层包含与支撑体10的亲和性优异的第1粘结层31及与含纤维状导电粒子层20的亲和性优异的第2粘结层32。
可以具有图1以外的结构的中间层,例如,在支撑体10与含纤维状导电粒子层20之间,除了与第1实施方式相同的第1粘结层31和第2粘结层32以外,还优选具有与含纤维状导电粒子层20相邻而具备功能性层来构成的中间层(未图示)。
关于中间层中所使用的素材,并无特别限定,若可提高上述特性中的至少任一个即可。
例如,当作为中间层而具备粘结层时,粘结层包含如下素材:选自在粘结剂中所使用的聚合物、硅烷偶联剂、钛偶联剂、对Si的烷氧基化合物进行水解及缩聚而得到的溶胶-凝胶膜等中的素材。
与含纤维状导电粒子层相接的中间层(即,当中间层为单层时,为该中间层,而且当中间层包含多个子中间层时,为这些中的与含纤维状导电粒子层相接的子中间层)为包含如下化合物的功能性层,该化合物具有能够与该含纤维状导电粒子层20中所含有的金属纳米线等纤维状导电粒子静电性相互作用的官能团(以下,称为“能够相互作用的官能团”),在这种情况下可得到可见光透射率、雾度、及膜强度优异的含纤维状导电粒子层,因此优选。当具有这种中间层时,含纤维状导电粒子层20即使包含金属纳米线等纤维状导电粒子和有机高分子,也可得到膜强度优异的含纤维状导电粒子层。
该作用虽不明确,但可认为:设置包含具有能够与含纤维状导电粒子层20中所含有的金属纳米线等纤维状导电粒子相互作用的官能团的化合物的中间层,由此通过含纤维状导电粒子层中所含有的金属纳米线等纤维状导电粒子与中间层中所含有的具有上述官能团的化合物的相互作用,含纤维状导电粒子层中的导电性材料的凝聚得到抑制,均匀分散性得到提高,含纤维状导电粒子层中的导电性材料的凝聚所引起的透明性和雾度的降低得到抑制,并且因粘附性而实现了膜强度的提高。以下,有时将显现这种相互作用性的中间层称为功能性层。关于功能性层,由于通过与金属纳米线等纤维状导电粒子的相互作用而发挥其效果,因此若含纤维状导电粒子层包含金属纳米线等纤维状导电粒子,则不依赖于含纤维状导电粒子层所包含的基质,而显现其效果。
作为可与上述金属纳米线等纤维状导电粒子相互作用的官能团,例如当金属纳米线等纤维状导电粒子为银纳米线时,可举出酰胺基、氨基、巯基、羧酸基、磺酸基、磷酸基、膦酸基或这些的盐,更优选化合物具有选自包含这些的组中的一个或多个官能团。该官能团更优选为氨基、巯基、磷酸基、膦酸基或这些的盐,进一步优选氨基。
作为具有如上所述的官能团的化合物,可举出例如如脲丙基三乙氧基硅烷、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺等具有酰胺基的化合物;例如如N-β(氨乙基)γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、双(六亚甲基)三胺、N,N’-双(3-氨基丙基)-1,4-丁烷二胺四盐酸盐、精胺、二乙三胺、间-二甲苯二胺、间苯二胺等具有氨基的化合物;例如如3-巯丙基三甲氧基硅烷、2-巯基苯并噻唑、甲苯-3,4-二硫醇等具有巯基的化合物;例如如聚(对-苯乙烯磺酸钠)、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸)等具有磺酸或其盐基的化合物;例如如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚天冬氨酸、对苯二甲酸、桂皮酸、富马酸、琥珀酸等具有羧酸基的化合物;例如如PHOSMER PE、PHOSMER CL、PHOSMER M、PHOSMER MH(产品名、Uni-ChemicalCo.,Ltd.制)、及这些的聚合物、POLYPHOSMER M-101、POLYPHOSMER PE-201、POLYPHOSMERMH-301(产品名、DAP CO.,LTD.制)等具有磷酸基的化合物;例如如苯基膦酸、癸基膦酸、亚甲基二膦酸、乙烯基膦酸、烯丙基膦酸等具有膦酸基的化合物。
通过选择这些官能团,在涂布含纤维状导电粒子层形成用涂布液之后,金属纳米线等纤维状导电粒子与中间层中所含有的官能团产生相互作用,在进行干燥时可抑制金属纳米线等纤维状导电粒子的凝聚,从而可形成均匀分散有金属纳米线等纤维状导电粒子的含纤维状导电粒子层。
中间层可通过将对构成中间层的化合物进行溶解、或分散、乳化的液体涂布于支撑体上,并进行干燥而形成,涂布方法可使用通常的方法。作为该方法,并无特别限制,可根据目的适当选择,例如可举出辊涂法、棒涂法、浸涂法、旋涂法、铸造法、模涂法、刮板涂法、凹版涂法、帘式涂法、喷涂法、刮刀涂法等。
<保护层>
如图2所示,窗户用隔热薄膜可以在含纤维状导电粒子层(图2中的符号20)上具有保护层(图2中的符号21)。作为保护层,并无特别限制,优选具有优异的耐磨性。作为保护层的膜厚,并无特别限制,优选为5μm以下,更优选3μm以下,尤其优选1μm以下。
作为保护层的组成并无特别限制,优选COP(环烯烃聚合物)、COC(环烯烃预聚物)、溶胶-凝胶固化物、二氧化硅溅射等,更优选溶胶-凝胶固化物。作为用于形成保护层中所使用的溶胶-凝胶固化物的材料,可举出形成含纤维状导电粒子层中所包含的溶胶-凝胶固化物的材料。
<粘合层>
本发明的窗户用隔热薄膜优选具有粘合层。粘合层可包含紫外线吸收剂。
作为可利用于粘合层的形成中的材料,并无特别限制,可根据目的适当选择,例如可举出聚乙烯醇缩丁醛树脂、丙烯酸树脂、苯乙烯/丙烯酸树脂、氨酯树脂、聚酯树脂、硅酮树脂等。这些可以单独使用一种,也可以并用两种以上。由这些材料构成的粘合层可通过涂布而形成。
作为紫外线吸收剂,可优选使用日本特开2012-215811号公报的[0041]~[0046]中所记载的紫外线吸收剂,该公报的记载被编入本说明书中。
而且,可以向粘合层添加抗静电剂、润滑剂、防粘连剂等。
作为粘合层的厚度,优选为0.1μm~10μm。
[窗户用隔热玻璃、窗户]
本发明的窗户用隔热玻璃为通过层叠本发明的窗户用隔热薄膜和玻璃而成的窗户用隔热玻璃。
本发明的窗户为包括窗户用透明支撑体和贴合在窗户用透明支撑体的本发明的窗户用隔热薄膜的窗户。
窗户用透明支撑体优选为厚度0.5mm以上的窗户用透明支撑体,更优选为厚度1mm以上的窗户用透明支撑体,从抑制因窗户用透明支撑体的厚度而引起的导热来提高温暖性的观点考虑,尤其优选为厚度2mm以上的窗户用透明支撑体。
窗户用透明支撑体通常使用板状或片状支撑体。
作为窗户用透明支撑体,可举出白板玻璃、青板玻璃、涂布有二氧化硅的青板玻璃等透明玻璃;聚碳酸酯、聚醚砜、聚酯、丙烯酸树脂、氯乙烯树脂、芳香族聚酰胺树脂、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺等合成树脂;铝、铜、镍、不锈钢等金属;陶瓷、使用于半导体基板的硅晶片等。这些中,窗户用透明支撑体优选为玻璃或树脂板,更优选为玻璃。
作为构成玻璃或窗户玻璃的成分,并无特别限制,作为玻璃或窗户玻璃,例如可使用白板玻璃、青板玻璃、涂布有二氧化硅的青板玻璃等透明玻璃。
另外,本发明中所使用的玻璃优选其表面平滑,优选为浮法玻璃。
求出本发明的窗户用隔热玻璃的可见光透射率时,优选将本发明的窗户用隔热薄膜贴合于3mm的青板玻璃来进行测定。关于3mm的青板玻璃,优选使用JIS A 5759中所记载的玻璃。
本发明的窗户用隔热薄膜贴附于窗户的内侧、即窗户玻璃的屋内侧。
本发明的窗户用隔热玻璃或本发明的窗户中,本发明的窗户用隔热薄膜的含纤维状导电粒子层配置于支撑体的与窗户(玻璃或窗户用透明支撑体等)侧的一面相反一侧的面上。本发明中,含纤维状导电粒子层也依赖于该层的厚度,但从提高隔热性的观点考虑,含纤维状导电粒子层与屋内侧的最外面的距离优选在1μm以内,更优选为0.5μm以内。
并且,从提高隔热性的观点考虑,优选位于屋内侧的最外层或最外层的下一层,更优选位于屋内侧的最外层。
<层间距离的评价>
作为上述含纤维状导电粒子层与屋内侧的最外面的距离的评价,并无特别限制,可根据目的适当选择,例如可以为如下方法:制作适当的截面切片,并通过观察该切片中的含纤维状导电粒子层及屋内侧的最外面来进行评价。具体而言,可举出从如下图像对窗户用隔热薄膜进行评价的方法等,该图像通过使用切片机、聚焦离子束(Focused Ion Beam;FIB)制作热线遮蔽材料的截面样品或截面切片样品,并通过使用各种显微镜(例如,场发射型扫描电子显微镜(Field Emission Scanning Electron Microscope;FE-SEM)等)来对该样品进行观察而得到。
将本发明的窗户用隔热薄膜贴附于窗户玻璃时,准备通过涂布、或层压来设置粘合层的本发明的窗户用隔热薄膜,预先向窗户玻璃表面和本发明的窗户用隔热薄膜的粘合层表面喷射包含表面活性剂(主要为阴离子系)的水溶液之后,将本发明的窗户用隔热薄膜经由粘合层设置于窗户玻璃即可。在直至水分蒸发为止的期间,粘合层的粘合力下降,因此在玻璃表面能够调整本发明的窗户用隔热薄膜的位置。对窗户玻璃的本发明的窗户用隔热薄膜的贴附位置经确定之后,使用刮胶器等来将残留于窗户玻璃与本发明的窗户用隔热薄膜之间的水分从玻璃中央向端部进行清扫,由此能够将本发明的窗户用隔热薄膜固定于窗户玻璃表面。如此,能够将本发明的窗户用隔热薄膜设置于窗户玻璃。
<建筑材料、建筑物、交通工具>
关于本发明的窗户用隔热薄膜、窗户用隔热玻璃及窗户,对所使用的方式并无特别限制,可根据目的适当选择。例如可举出交通工具用、建筑材料和建筑物用、农业用等。从节能效果方面考虑,这些中,优选用于建筑材料、建筑物、交通工具。
上述建筑材料为包括本发明的窗户用隔热薄膜或本发明的窗户用隔热玻璃的建筑材料。
上述建筑物为包括本发明的窗户用隔热薄膜、本发明的窗户用隔热玻璃、本发明的建筑材料或本发明的窗户的建筑物。作为建筑物,可举出房子、楼房、仓库等。
上述交通工具为包括本发明的窗户用隔热薄膜、本发明的窗户用隔热玻璃或本发明的窗户的交通工具。作为交通工具,可举出汽车、铁路车辆、船舶等。
实施例
以下,举出实施例和比较例来进一步具体说明本发明的特征。以下的实施例所示出的材料、使用量、比例、处理内容、处理顺序等在不脱离本发明的宗旨的范围内可适当进行改变。从而,并不应该由以下所示出的具体例来限定性地解释本发明的范围。
[制备例1]
<金属纳米线的平均短轴长度(平均直径)及平均长轴长度的测定方法>
对从使用透射型电子显微镜(TEM;JEOL Ltd.制,产品名:JEM-2000FX)来放大观察的金属纳米线随机选择的300个金属纳米线的短轴长度(直径)和长轴长度进行测定,且根据其平均值求出金属纳米线的平均短轴长度(平均直径)和平均长轴长度。
<金属纳米线的短轴长度(直径)的变异系数的测定方法>
对从上述透射型电子显微镜(TEM)图像随机选择的300个纳米线的短轴长度(直径)进行测定,并通过计算有关该300个的标准偏差和平均值来求出。通过标准偏差的值除以平均值来求出变异系数。
<银纳米线水分散液(1)的制备>
预先制备下述添加液A、添加液G及添加液H。
(添加液A)
将硝酸银粉末5.1g溶解于纯水500mL中。之后,添加1mol/L的氨水,直至变成透明。然后,添加纯水,以使总量成为100mL。
(添加液G)
将葡萄糖粉末1g溶解于280mL的纯水来制备添加液G。
(添加液H)
将HTAB(十六烷基-三甲基溴化铵)粉末4g溶解于220mL的纯水来制备添加液H。
接着,如以下制备银纳米线水分散液(1)。
将纯水410mL放入三口烧瓶内,于20℃下进行搅拌的同时通过漏斗添加添加液H82.5mL、及添加液G 206mL(第一阶段)。以流量2.0mL/分钟、搅拌转速800rpm(round perminute)将添加液A 206mL添加到该液体中(第二阶段)。过10分钟后,添加82.5mL的添加液H(第三阶段)。之后,以3℃/分钟升温至内温73℃。之后,将搅拌转速放慢到200rpm,并加热4小时。将所得到的水分散液进行冷却。
以硅酮制管连接超滤模块SIP1013(产品名、Asahi Kasei Corporation制、截留分子量:6,000)、磁力泵、及不锈钢杯来作为超滤装置。
将上述冷却后的水分散液放入超滤装置的不锈钢杯中,运转泵来进行超滤。在来自超滤模块的滤液成为50mL的时刻,向不锈钢杯添加950mL的蒸馏水来进行清洗。反复进行上述清洗,直至导电率(以DKK-TOA CORPORATION制CM-25R进行测定)成为50μS/cm以下,之后进行浓缩来得到0.84%银纳米线水分散液(1)。将所得到的银纳米线水分散液(1)作为制备例1的银纳米线水分散液。关于所得到的制备例1的银纳米线水分散液中所含有的银纳米线,如上述测定平均短轴长度、平均长轴长度、及银纳米线的短轴长度的变异系数。其结果,得知获得了平均短轴长度17.1nm、平均长轴长度25.1μm、变异系数为17.9%的银纳米线。以后,标注“银纳米线水分散液(1)”时,表示以上述方法获得的银纳米线水分散液。
[制备例2]
<附带粘结层的支撑体(PET基板;图1中的符号101)的制作>
以下述配合制备粘结用溶液1。
(粘结用溶液1)
对用作支撑体的厚度75μm的PET薄膜(图1中的符号10)的一个表面实施电晕放电处理,在实施该电晕放电处理的表面涂布上述粘结用溶液1,并于120℃干燥2分钟来形成厚度0.11μm的第1粘结层(图1中的符号31)。
通过以下配合制备粘结用溶液2。
(粘结用溶液2)
通过以下方法来制备粘结用溶液2。剧烈搅拌乙酸水溶液的同时将3-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷经3分钟滴加于该乙酸水溶液中。其次,在乙酸水溶液中强力搅拌的同时经3分钟添加2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷。接着,在乙酸水溶液中强力搅拌的同时经5分钟添加四乙氧基硅烷之后,持续搅拌2小时。接着,依次添加胶体二氧化硅、固化剂、及表面活性剂来制备粘结用溶液2。
对上述第1粘结层(图1中的符号31)的表面实施电晕放电处理之后,在其表面通过棒涂法涂布上述粘结用溶液2,于170℃加热1分钟并进行干燥,形成厚度0.5μm的第2粘结层(图1中的符号32)来得到附带粘结层的支撑体(PET基板;图1中的符号101)。
[实施例1]
<含纤维状导电粒子层的基于涂布的形成>
将下述组成的烷氧基化合物的溶液于60℃搅拌1小时后确认到其变得均匀。将所制备的溶液作为溶胶-凝胶溶液。
(烷氧基化合物的溶液)
·四乙氧基硅烷 5.0质量份
(产品名:KBE-04、Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制)
·1%乙酸水溶液 10.0质量份
·蒸馏水 4.0质量份
将所得到的溶胶-凝胶溶液8.1质量份与在制备例1中得到的银纳米线水分散液(1)32.70质量份进行混合,而且通过蒸馏水进行稀释来得到溶胶-凝胶涂布液。
对上述附带粘结层的支撑体(PET基板;图1中的符号101)的第2粘结层(图1中的符号32)的表面实施电晕放电处理,通过棒涂法以银量成为0.040g/m2、总固体成分涂布量成为0.280g/m2的方式对其表面涂布上述溶胶-凝胶涂布液。之后,于175℃干燥1分钟来产生溶胶-凝胶反应而形成含纤维状导电粒子层(图1中的符号20)。如此,得到未图案化的隔热部件1(图1中的符号102)。含纤维状导电粒子层中的四乙氧基硅烷(烷氧基化合物)/银纳米线的质量比成为2/1。
如以下,使用电子显微镜进行测定的含纤维状导电粒子层的平均膜厚为0.20μm。
(使用电子显微镜的测定膜厚、层间距离的方法)
在隔热部件(图1中的符号102)的含纤维状导电粒子层(图1中的符号20)上形成碳及Pt的保护层(图1中的符号21)。
之后,在Hitachi,Ltd.制聚焦离子束装置(产品名:FB-2100)内制作宽度约10μm、厚度约100nm的切片,使用Hitachi,Ltd.制扫描透射型电子显微镜(产品名:HD-2300、施加电压:200kV)观察含纤维状导电粒子层的截面,测定5个部位的含纤维状导电粒子层的膜厚,且作为其算术平均值来计算平均膜厚。平均膜厚通过仅测定不存在金属纳米线的基质成分的厚度来计算。测定5个部位的含纤维状导电粒子层与屋内侧的最外面的距离,且作为其算术平均值求出层间距离。将所得到的结果记载于下述表1。
并且,将表示使用Hitachi,Ltd.制扫描透射型电子显微镜(产品名:HD-2300、施加电压:200kV)来对含纤维状导电粒子层的截面进行观察后的纤维状导电粒子的排列样子的电子显微镜照片示于图5。
<粘合层的形成和窗户用隔热薄膜的制造>
通过以下方法将粘合材料贴合于附带粘结层的支撑体(PET基板;图1中的符号101)的配置有含纤维状导电粒子层的面的背面(与形成有含纤维状导电粒子层20侧相反一侧的表面)上来形成粘合层(图1中的符号51)。作为粘合材料使用PANAC Co.,Ltd.制Panaclean PD-S1(粘合层25μm)来剥离粘合材料的轻剥离隔膜(涂布有硅酮的PET)之后,贴合于附带粘结层的支撑体表面。
将所得到的层叠体作为实施例1的窗户用隔热薄膜。
关于实施例1的窗户用隔热薄膜,通过后述方法测定电波衰减率来对电波透过性进行了评价。
<窗户用隔热玻璃的制造>
从通过上述方法形成的粘合层剥离粘合材料PD-S1的另一重剥离隔膜(涂布有硅酮的PET),使用作为薄膜施工液的Real Perfect(LINTEC Corporation制)的0.5质量%稀释液而与作为钠钙硅酸盐的板玻璃(板玻璃厚度:3mm的青板玻璃;图1中的符号61)贴合,从而制作图1所示的结构的窗户用隔热玻璃(图1中的符号111)。将所得到的窗户用隔热玻璃作为实施例1的窗户用隔热玻璃。
关于实施例1的窗户用隔热玻璃,通过后述的方法进行了电波透过性(电波衰减率)以外的评价、即电阻率、可见光透射率及隔热性(传热系数)的评价。另外,板玻璃使用以异丙醇擦拭污垢后自然干燥的板玻璃,贴合时,在25℃、相对湿度65%的环境下,利用胶辊以0.5kg/cm2的面压进行了压接。
[实施例2]
实施例1中,以含纤维状导电粒子层的银量成为0.020g/m2、总固体成分涂布量成为0.140g/m2的方式涂布上述溶胶-凝胶涂布液,除此以外,以与实施例1相同的方式制作了实施例2的窗户用隔热薄膜及窗户用隔热玻璃。
[实施例3]
实施例1中,以含纤维状导电粒子层的银量成为0.080g/m2、总固体成分涂布量成为0.560g/m2的方式涂布上述溶胶-凝胶涂布液,除此以外,以与实施例1相同的方式制作了实施例3的窗户用隔热薄膜及窗户用隔热玻璃。
[实施例4]
实施例1中,对改变了上述溶胶-凝胶溶液与银纳米线水分散液(1)的混合比例的实施例4用溶胶-凝胶涂布液进行调整,并替代实施例1中所使用的溶胶-凝胶涂布液,以含纤维状导电粒子层的银量成为0.040g/m2、总固体成分涂布量成为0.160g/m2的方式涂布实施例4用溶胶-凝胶涂布液,除此以外,以与实施例1相同的方式制作了实施例4的窗户用隔热薄膜及窗户用隔热玻璃。
[实施例5]
实施例1中,以含纤维状导电粒子层的银量成为0.040g/m2、聚乙烯吡咯烷酮量成为0.005g/m2、总固体成分涂布量成为0.120g/m2的方式涂布上述溶胶-凝胶涂布液,除此以外,以与实施例1相同的方式制作了实施例5的窗户用隔热薄膜及窗户用隔热玻璃。
[实施例6]
实施例1中,将在制备例2中制备的粘结用溶液2涂布于含纤维状导电粒子层20上,且进一步设置厚度0.5μm的保护层,除此以外,以与实施例1相同的方式制作了实施例6的窗户用隔热薄膜及窗户用隔热玻璃。
[比较例1]
实施例1中,对改变了上述溶胶-凝胶溶液与银纳米线水分散液(1)的混合比例的比较例1用溶胶-凝胶涂布液进行调整,替代实施例1中所使用的溶胶-凝胶涂布液,以含纤维状导电粒子层的银量成为0.040g/m2、总固体成分涂布量成为0.100g/m2的方式涂布比较例1用溶胶-凝胶涂布液,除此以外,以与实施例1相同的方式制作了比较例1的窗户用隔热薄膜及窗户用隔热玻璃。
[比较例2]
在用作支撑体的厚度75μm的PET薄膜(图3中的符号10)依次层叠厚度30nm的氧化钛层(图3中的符号71)、厚度17nm的银层(图3中的符号72)及厚度28nm的氧化钛层(图3中的符号73),从而得到具有选择透光性的层叠体。各层使用真空溅射法来进行了制作。
将所得到的具有选择透光性的层叠体的PET薄膜面,以与实施例1相同的方法经由粘合层(图3中的符号51)来贴合于玻璃(图3中的符号61),从而制作了比较例2的窗户用隔热薄膜及窗户用隔热玻璃。图3中示出该比较例2的窗户用隔热玻璃的层结构。
[比较例3]
实施例1中,替代在附带粘结层的支撑体(PET基板,图1中的符号101)的配置有含纤维状导电粒子层的面的背面(支撑体,图1中的符号10)设置粘合层及玻璃,而在附带粘结层的支撑体(PET基板,图4中的符号101)的含纤维状导电粒子层(图4中的符号20)上设置粘合层(图4中的符号51),并将其贴合于玻璃(图4中的符号61),除此以外,以与实施例1相同的方式制作了比较例3的窗户用隔热薄膜及窗户用隔热玻璃。图4中示出该比较例3的窗户用隔热玻璃的层结构。
[比较例4]
将以与日本特开2012-252172号公报的实施例1相同的方式制作的热射线屏蔽薄膜作为比较例4的窗户用隔热薄膜。
实施例1中,替代实施例1的窗户用隔热薄膜而使用比较例4的窗户用隔热薄膜,除此以外,以与实施例1相同的方式制作了比较例4的窗户用隔热玻璃。
[评价]
(1)可见光透射率
使用紫外可见近红外分光机(JASCO Corporation制、V-670、使用积分球单元ISN-723)来测定在各实施例、比较例中制作的窗户用隔热玻璃试样的透射光谱,并依据JIS R3106、JIS A 5759计算可见光透射率。
关于本发明的窗户用隔热薄膜,在实用上要求将窗户用隔热薄膜贴合于厚度3mm的青板玻璃时(各实施例、比较例的窗户用隔热玻璃试样)的可见光透射率成为70%以上,将本发明的窗户用隔热薄膜贴合于厚度3mm的青板玻璃时的可见光透射率优选成为80%以上,更优选成为85%以上。
(2)隔热性(传热系数)
关于在各实施例、比较例中制作的窗户用隔热玻璃试样,使用红外分光机IFS66v/S(Bruker Optics k.k.制),在5μm~25μm的波长范围内测定反射光谱。依据JIS A 5759计算出传热系数。另外,关于波长25μm~50μm的反射率,依据JIS A 5759从25μm的反射率外插。
<<评价基准>>
AAA小于4.5W/m2·K
AA 4.5W/m2·K以上且小于5.0W/m2·K
A 5.0W/m2·K以上且小于5.5W/m2·K
B 5.5W/m2·K以上
(3)电波透过性的测定
根据基于KEC Electronic Industry Development Center.(KEC)的KEC测定法,关于各实施例及比较例的窗户用隔热薄膜,通过下述式测定0.1MHz和2GHz中的电波衰减率[dB],并根据下述基准对电波透过性进行评价。
电波衰减率[dB]=20×Log10(Ei/Et)
(上述式中,Ei表示入射电场强度[V/m],Et表示传导电场强度[V/m]。)
<<评价基准>>
AA:在任何频率中,电波衰减率均小于1dB
A:在任一个频率中,电波衰减率为1dB以上且小于10dB
B:在任一个频率中,电波衰减率为10dB以上
另外,可以说电波衰减率越小则电波透过性越高。
(4)电阻率的测定
利用非接触式电阻计(EC-80:NAPSON CORPORATION制)测定含纤维状导电粒子层的电阻率。
另外,电阻率“OV”是指超量程,并指无法通过装置测定的程度的高电阻(3000Ω/□以上)。
将各测定结果或评价结果示于下述表1。
通过上述表1得知使用了本发明的窗户用隔热薄膜的本发明的窗户用隔热玻璃的隔热性及电波透过性优异。另外,本发明的窗户用隔热薄膜可通过涂布方式来制造,因此可降低制造成本,并容易进行大面积化。而且,得知使用了本发明的窗户用隔热薄膜的本发明的窗户用隔热玻璃的优选方式中,透明性也优异。
另一方面,得知使用了导电性较高的比较例1的窗户用隔热薄膜的窗户用隔热玻璃试样的电波透过性较差。
并且,得知使用了比较例2的窗户用隔热薄膜的窗户用隔热玻璃试样的电波透过性较差,该比较例2的窗户用隔热薄膜中,替代含纤维状导电粒子层而将通过溅射设置的金属多层膜用作隔热材料。并且,使用了比较例2的窗户用隔热薄膜的窗户用隔热玻璃试样以通过溅射而设置金属多层膜的方式进行制造,因此制造成本较高,很难进行大面积化。
并且,得知在使用了含纤维状导电粒子层位于支撑体的与玻璃(窗户)侧的一面相反一侧的面上的比较例3的窗户用隔热薄膜的窗户用隔热玻璃的情况下,即含纤维状导电粒子层位于支撑体与玻璃(窗户)的中间的情况下,隔热性较差。
得知使用了以与日本特开2012-252172号公报的实施例1相同的方式制作的、导电性较高的比较例4的窗户用隔热薄膜的窗户用隔热玻璃试样的电波透过性较差。
将实施例1的窗户用隔热薄膜贴合于建筑材料的窗户时,与未使用的情况相比,在冬天平均抑制了10%的空调使用量。
并且,将实施例1的窗户用隔热薄膜贴合于汽车的窗户时,在冬天平均抑制了15%的空调使用量。
产业上的可利用性
由于使用了本发明的窗户用隔热薄膜的本发明的窗户用隔热玻璃的隔热性及电波透过性优异,因此可提供一种将本发明的窗户用隔热薄膜配置在窗户的内侧时隔热性及电波透过性优异的窗户。这种本发明的窗户用隔热薄膜作为建筑材料而使用,由此可提供一种包含隔热性及电波透过性优异的窗户的建筑物或交通工具。设置有这种窗户的建筑物中,可将窗户的屋外侧的光引入屋内侧的同时抑制从屋内侧向屋外侧的热交换,因此可将设置有这种窗户的建筑物或交通工具的屋内侧(室内侧、车内侧)保持在所希望的环境中。
并且,对于原有的窗户(例如建筑物或交通工具的窗户),通过将本发明的窗户用隔热薄膜贴合于窗户的内侧(内贴),可提供隔热性及电波透过性优异的窗户。
符号说明
10-支撑体,20-含纤维状导电粒子层,21-保护层,31-第1粘结层,32-第2粘结层,51-粘合层,61-玻璃,71-氧化钛层,72-银层,73-氧化钛层,101-附带粘结层的支撑体,102-隔热部件,103-窗户用隔热薄膜,111-窗户用隔热玻璃,IN-屋内侧,OUT-屋外侧。
Claims (7)
1.一种窗户用隔热薄膜,其配置在窗户的内侧,
所述窗户用隔热薄膜至少包含支撑体及配置在所述支撑体上的含纤维状导电粒子层,
所述含纤维状导电粒子层含有纤维状导电粒子,
所述含纤维状导电粒子层配置在所述支撑体的与所述窗户侧的一面相反一侧的面上,
所述含纤维状导电粒子层的电阻率为1000Ω/□以上。
2.根据权利要求1所述的窗户用隔热薄膜,其中,
所述含纤维状导电粒子层的纤维状导电粒子的每单位面积的含量为0.020~0.200g/m2。
3.根据权利要求1或2所述的窗户用隔热薄膜,其中,
所述含纤维状导电粒子层中所包含的纤维状导电粒子的平均长轴长度为5~50μm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的窗户用隔热薄膜,
所述窗户用隔热薄膜的所述含纤维状导电粒子层位于屋内侧的最外层或最外层的下一层。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的窗户用隔热薄膜,
将所述窗户用隔热薄膜贴合于厚度3mm的青板玻璃时的可见光透射率达到80%以上。
6.一种窗户用隔热玻璃,其通过层叠权利要求1至5中任一项所述的窗户用隔热薄膜和玻璃而成。
7.一种窗户,其包含窗户用透明支撑体及贴合在所述窗户用透明支撑体的权利要求1至5中任一项所述的窗户用隔热薄膜。
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