CN107835952A - 热射线反射材料及窗、以及热射线反射材料的制造方法 - Google Patents

热射线反射材料及窗、以及热射线反射材料的制造方法 Download PDF

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CN107835952A CN201680039686.2A CN201680039686A CN107835952A CN 107835952 A CN107835952 A CN 107835952A CN 201680039686 A CN201680039686 A CN 201680039686A CN 107835952 A CN107835952 A CN 107835952A
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    • C03C17/42Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating of an organic material and at least one non-metal coating
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Abstract

本发明提供一种热射线反射材料及窗、以及热射线反射材料的制造方法,所述热射线材料中,在支撑体上,从支撑体侧依次具有:导电粒子含有层,包含平均长度为5μm~20μm的纤维状导电粒子及粘合剂,在温度63℃、相对湿度50%的环境条件下经过24小时时的经时前后的厚度的膨胀率为2.2%以下;及保护层,包含来源于金属醇盐的金属氧化物。并且,本发明的热射线反射材料中,在支撑体上,从所述支撑体侧依次具有:导电粒子含有层,包含平均长度为5μm~20μm的纤维状导电粒子及吸水率为10%以下的粘合剂;及保护层,包含来源于金属醇盐的金属氧化物。

Description

热射线反射材料及窗、以及热射线反射材料的制造方法
技术领域
本发明涉及一种热射线反射材料及窗、以及热射线反射材料的制造方法。
背景技术
近年来,在各种领域研究用于削减二氧化碳排放量的节能化技术。例如,为了实现办公大楼等建筑物或汽车及铁路等的车辆中的空调负荷等能量消耗的减轻,研究有如下技术,即,对在建筑物或车辆等中使用的窗,赋予屏蔽太阳光中的红外线(热射线)的功能或反射来自室内的热射线放射来隔热的功能。
作为屏蔽热射线的材料,已知有吸收热射线并产生所吸收的热射线的重新放射的热射线吸收型材料与不吸收热射线而反射的热射线反射型材料。并且,从对建筑物及车辆的窗的适合性的观点考虑,优选材料本身具有透明性。
作为与上述相关的技术的例子,有屏蔽或反射热射线的玻璃。具体而言,已知有:在玻璃中导入铁、铬、钛等的离子的热射线吸收玻璃;蒸镀有金属氧化物膜的热射线反射玻璃;成膜有铟锡氧化物(ITO)或氧化锡(ATO)等的玻璃;及具有层叠有贵金属膜与金属氧化物膜的热射线屏蔽膜的热射线屏蔽玻璃等。
并且,公开有具有包含金属纳米纤维的热射线反射层的热射线屏蔽膜(例如,参考日本特开2012-252172号公报)。本文献中公开的热射线屏蔽膜的最表面设置有包含金属纳米纤维的热射线反射层,以反射室内的热射线避免其被释放。
除了上述以外,作为不使用金属氧化物或稀有金属的透明导电膜,还有关于含有通过特定的有色化合物进行表面处理的金属纳米线的透明导电膜的公开(例如,参考日本特开2015-42717号公报)。本文献中公开的透明导电膜的目的在于,抑制外光散射,减小膜片电阻。
发明内容
发明要解决的技术课题
通常,用于设置在建筑物或车辆等的窗来屏蔽热射线的薄膜等材料在配置于窗玻璃等设置对象物的表面时,使用刮板等工具刮顺材料表面的同时贴附在设置对象物。
从更加显现热射线的屏蔽效果的观点考虑,屏蔽热射线的层例如配置成位于与室内气氛接触的最表面,因此要求这种材料具备被摩擦的表面不会因刮擦而损伤的耐性(耐损伤性)。
然而,如日本特开2012-252172号公报,在最表面设置有包含金属纳米纤维的热射线反射层的热射线屏蔽膜中,热射线反射层表面的耐损伤性不充分。
作为赋予耐损伤性的技术之一,有利用溶胶凝胶法,在屏蔽热射线的层上形成硬涂层的方法。利用溶胶凝胶法时,例如向屏蔽热射线的层赋予含有金属醇盐的溶液,但溶液中包含的质子渗入屏蔽热射线的层中,在渗入有质子的状态下被干燥,质子被困在层内,因此由于质子的影响,屏蔽热射线的层会腐蚀,耐光性受损。
日本特开2015-42717号公报中公开的透明导电膜中,根据情况,在基材上的透明导电膜上进一步设置外涂层,但并未考虑赋予外涂层时的对从外涂层侧观察时位于基材侧的包含金属纳米线的透明导电膜带来的影响。而且,如日本特开2015-42717号公报,电阻值为300Ω/square以下的导电膜包含银等金属纳米线,因此可预料到一定程度的热射线屏蔽性能,但由于膜本身具有导电性,因此认为保持电波透过性也较困难。
本发明的一实施方式是鉴于上述情况而完成的,其提供一种具有隔热性且耐光性、耐损伤性及电波透过性优异的热射线反射材料及窗、以及热射线反射材料的制造方法。
用于解决技术课题的手段
本发明包含以下方式。
<1>一种热射线反射材料,其在支撑体上,从支撑体侧依次具有:导电粒子含有层,包含平均长度为5μm~20μm的纤维状导电粒子及粘合剂,在温度63℃、相对湿度50%的环境条件下经过24小时时的经时前后的厚度的膨胀率为2.2%以下;及保护层,包含来源于金属醇盐的金属氧化物。
<2>一种热射线反射材料,其在支撑体上,从支撑体侧依次具有:导电粒子含有层,包含平均长度为5μm~20μm的纤维状导电粒子及吸水率为10%以下的粘合剂;及保护层,包含来源于金属醇盐的金属氧化物。
<3>根据<1>或<2>所述的热射线反射材料,其中,粘合剂为选自聚偏二氯乙烯、丙烯聚合物及聚氨酯中的至少一种。
<4>根据<1>至<3>中任一项所述的热射线反射材料,其中,保护层的厚度为0.1μm~5μm。
<5>根据<1>至<4>中任一项所述的热射线反射材料,其中,纤维状导电粒子为纤维状金属粒子。
<6>根据<1>至<5>中任一项所述的热射线反射材料,其中,保护层中包含的金属氧化物为经由来源于金属醇盐与酸成分的金属氢氧化物的金属氧化物。
<7>根据<1>至<6>中任一项所述的热射线反射材料,其中,导电粒子含有层中包含的纤维状导电粒子的含量为0.020g/m2以上且0.200g/m2以下。
<8>根据<1>至<7>中任一项所述的热射线反射材料,其中,纤维状导电粒子的含量相对于粘合剂的含量的质量比为1/20以上且1/10以下。
<9>一种窗,其具备透明基材、粘结剂层及<1>至<8>中任一项所述的热射线反射材料。
<10>一种热射线反射材料的制造方法,其具有:将包含平均长度为5μm~20μm的纤维状导电粒子及吸水率为10%以下的粘合剂的溶液涂布于支撑体上,从而形成导电粒子含有层的工序;将金属醇盐添加到酸性水溶液中,对金属醇盐进行水解来制备包含金属氢氧化物的水性组合物的工序;及将所制备的水性组合物涂布于形成在支撑体上的导电粒子含有层上,并使其干燥,由此形成包含金属氧化物的保护层的工序。
发明效果
根据本发明的一实施方式,可提供一种具有隔热性且耐光性、耐损伤性及电波透过性优异的热射线反射材料及窗、以及热射线反射材料的制造方法。
附图说明
图1是表示热射线反射材料的结构例的剖面结构图。
图2是表示窗的结构例的剖面结构图。
具体实施方式
以下,对本公开的热射线反射材料及具备本公开的热射线反射材料的窗、以及热射线反射材料的制造方法进行详细说明。
本说明书中,使用“~”表示的数值范围表示分别作为最小值与最大值包含记载于“~”前后的数值的范围。
并且,本说明书中,“(甲基)丙烯酸”表示丙烯酸及甲基丙烯酸中的至少一个,“(甲基)丙烯酸酯”表示丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯中的至少一个。
本公开的热射线反射材料为具有热射线的吸收较少且反射热射线的性质的材料,通过含有纤维状导电粒子,能够显现隔热效果。
热射线反射材料的形态可以是薄膜状或者片状的板状材料。
并且,“隔热”表示以平均反射率计,反射5%以上的波长5μm~20μm的远红外线的性质。反射远红外线的平均反射率优选为7%以上,更优选为8%以上,进一步优选为10%以上。
另外,远红外线的平均反射率为通过利用分光光度计测定反射率来测定的值。
并且,“窗”是包含设置于建筑物、家具或车辆或者飞机等移动工具等的窗的含义。窗是具备玻璃或塑料等透明基材的部件。关于透明基材的详细内容,将进行后述。
<热射线反射材料>
本公开的热射线反射材料为至少依次具有支撑体、导电粒子含有层及保护层的材料,具体而言,是涉及下述第1方式或第2方式的材料。并且,第1方式及第2方式的热射线反射材料可以是根据需要还具有其他层的材料。
本发明的第1方式的热射线反射材料为依次具有如下的材料:支撑体;导电粒子含有层,包含平均长度为5μm~20μm的纤维状导电粒子及粘合剂,在温度63℃、相对湿度50%的环境条件下经过24小时时的经时前后的厚度的膨胀率为2.2%以下;及保护层,包含来源于金属醇盐的金属氧化物。
本发明的第2方式的热射线反射材料为依次具有如下的材料:支撑体;导电粒子含有层,包含平均长度为5μm~20μm的纤维状导电粒子及吸水率为10%以下的粘合剂;及保护层,包含来源于金属醇盐的金属氧化物。
一直以来,通常,用于设置于建筑物或车辆等的窗来屏蔽热射线的薄膜等材料通常使用刮板等工具刮顺材料表面的同时贴附于窗玻璃等设置对象物的表面。贴附时,例如,为了抑制室内的远红外线的吸收来提高隔热效果而配置于最表面的具有热射线反射功能的层的表面被摩擦。因此,要求具备被摩擦的表面不会损伤的耐性(耐损伤性)。
例如,如上述日本特开2012-252172号公报的热射线屏蔽膜中,由于最表面为包含金属纳米纤维的热射线反射层,因此无法保持耐损伤性。作为赋予耐损伤性的技术之一,有利用溶胶凝胶法,在具有热射线反射功能的层上设置保护层的方法。但是,溶胶凝胶法为例如向具有热射线反射功能的层赋予含有金属醇盐的溶液来形成层的方法,因此由于溶液中包含的酸成分,质子渗入层中,且由于干燥,质子被困在层中,其结果,由于质子的作用,具有热射线反射功能的层会被腐蚀,耐光性易受损。
本公开的热射线反射材料中,鉴于上述情况,将位于通过溶胶凝胶法形成的保护层与支撑体之间的导电粒子含有层的在温度63℃、相对湿度50%的环境条件下经过24小时时的经时前后的厚度的膨胀率抑制为2.2%以下。换言之,例如通过使用吸水率较低的特定粘合剂形成导电粒子含有层,能够调整为上述膨胀率。
通过配设有不易膨胀,即例如吸水率被抑制为较低的导电粒子含有层,通过溶胶凝胶法配置保护层时的导电粒子含有层中的耐光性的下降被抑制,能够实现耐光性及耐损伤性的兼顾。
而且,导电粒子含有层中含有的纤维状导电粒子的长度为5μm以上,因此可获得隔热效果,且通过长度设为20μm以下,本公开的热射线反射材料成为电波透过性也优异的材料。
以下,对本公开的热射线反射材料,以形成第1方式及第2方式的各层及各层的成分等、以及支撑体为中心进行说明。
-导电粒子含有层-
本发明的第1方式中的导电粒子含有层包含平均长度为5μm~20μm的纤维状导电粒子及粘合剂,在温度63℃、相对湿度50%的环境条件下经过24小时时的经时前后的厚度的膨胀率为2.2%以下,可根据需要包含其他成分。并且,本发明的第2方式中的导电粒子含有层包含平均长度为5μm~20μm的纤维状导电粒子及吸水率为10%以下的粘合剂,可根据需要包含其他成分。
第1方式中的导电粒子含有层在特定条件下经时时的经时前后的厚度的膨胀率低至2.2%以下。并且,第2方式中的导电粒子含有层包含吸水率较低的粘合剂,导电粒子含有层与第1方式相同,成为膨胀率较低的层。
第1方式中的导电粒子含有层例如可如第2方式那样,使用吸水率较低的粘合剂形成,也可包含粘合剂与交联剂,粘合剂通过交联剂交联而具有交联结构,由此设为膨胀率较低的层。
本公开中的导电粒子含有层,在温度63℃、相对湿度50%的环境条件下经过24小时时,经时前后的厚度的膨胀率为2.2%以下。厚度的膨胀率为2.2%以下表示导电粒子含有层的吸水性较差,在导电粒子含有层重叠设置保护层时,能够抑制导电粒子含有层中的纤维状导电粒子的耐光性下降。
作为厚度的膨胀率,从与上述相同的观点考虑,值越小越优选,更优选为1.4%以下。
厚度的膨胀率为根据以下式1计算出的值。
膨胀率(%)=
[(调湿后的厚度B-干燥厚度A)/干燥厚度A]×100……式1
[干燥厚度A]:在100℃下对热射线反射材料的导电粒子含有层进行1小时的干燥之后,利用切片机进行裁切,用原子力显微镜(AFM,Atomic Force Microscope;以下相同)测定裁切面时的厚度
[调湿后的厚度B]:在温度63℃、相对湿度50%下对热射线反射材料的导电粒子含有层进行24小时的调湿之后,利用切片机进行裁切,用AFM测定裁切面时的厚度
能够通过下述方法调节上述厚度的膨胀率。
(1)作为导电粒子含有层中包含的粘合剂,使用吸水率为10%以下的粘合剂的方法
(2)同时使用交联剂,通过用交联剂对粘合剂进行交联来形成交联结构的方法
并且,导电粒子含有层的表面电阻优选为1000Ω/square以上。导电粒子含有层的表面电阻为1000Ω/square以上时,能够对热射线反射材料赋予电波透过性。
作为导电粒子含有层的表面电阻,更优选为1500Ω/square以上,进一步优选为2000Ω/square以上,尤其优选为3000Ω/square以上。
表面电阻为通过非接触式电阻测试仪(EC-80、NAPSON CORPORATION制造)测定的值。
-纤维状导电粒子-
第1方式及第2方式中的导电粒子含有层含有平均长度为5μm~20μm的纤维状导电粒子中的至少一种。通过含有具有特定平均长度的纤维状导电粒子,能够显现隔热效果且保持电波透过性。
导电粒子含有层中含有的纤维状导电粒子的平均长度为5μm~20μm。若平均长度为5μm以上,则可获得将传热系数抑制为较低的效果,良好地显现隔热效果。并且,通过平均长度为20μm以下,能够保持电波透过性。
作为纤维状导电粒子的平均长度,可设为5μm~10μm的范围。
通过含有比较少量的平均长度为5μm~20μm的纤维状导电粒子,能够将导电粒子含有层的表面电阻调整为1000Ω/square以上,传热系数被抑制为较低,能够使隔热性良好。而且,在良好地维持电波透过性这一点上也适合。
纤维状导电粒子为纤维状的具有导电性的粒子。
其中,“纤维状”中包含丝状或者线状或棒状的形状的粒子。并且,“具有导电性的粒子”是指,通过过滤纤维状粒子来制作厚度0.01mm以上的颗粒时,颗粒的一端面与另一端面之间的电阻值成为10Ω以下的粒子。电阻值为通过测试仪(YX-361TR、Sanwa ElectricInstrument Co.,Ltd.制造)测定的值。
作为纤维状导电粒子,例如,能够举出纤维状金属粒子(例如,金属纳米线、棒状金属粒子等)、碳纳米管、纤维状导电性树脂等,可以是实心结构或空心结构中的任一个。其中,纤维状导电粒子优选为具有实心结构的粒子。纤维状导电粒子中,优选为纤维状金属粒子,更优选为金属纳米线。
“金属纳米线”是指,具有导电性,且长轴长度比直径(短轴长度)长,短轴长度(即,与长边方向正交的剖面的长度)具有纳米级尺寸的形状的金属粒子。
另外,以下,将金属纳米线作为纤维状导电粒子的代表例来进行说明,但针对金属纳米线的说明能够适用为纤维状导电粒子的一般说明。
纤维状导电粒子的平均长度是指后述的平均长轴长度,以下,将纤维状导电粒子的平均长度还称作“平均长轴长度”。
从易反射远红外线的观点考虑,优选纤维状导电粒子的平均长轴长度为与远红外线的反射频带相同的程度。因此,从易反射波长5μm~20μm的远红外线的观点考虑,纤维状导电粒子的平均长轴长度优选在5μm~20μm的范围,更优选在5μm~18μm的范围,进一步优选在5μm~15μm的范围。若纤维状导电粒子的平均长轴长度为20μm以下,则不产生絮凝物地合成纤维状导电粒子较为容易。并且,若纤维状导电粒子的平均长轴长度为5μm以上,则适于获得隔热性。
纤维状导电粒子的平均短轴长度(平均直径)优选为150nm以下。通过平均短轴长度为150nm以下,隔热性得到提高,不易产生光散射等引起的光学特性的恶化。
从易形成更透明的导电粒子含有层的观点考虑,纤维状导电粒子(例如,金属纳米线等)的平均短轴长度优选为1nm~150nm的范围。
而且,从制造时的易处理性的观点考虑,纤维状导电粒子的平均短轴长度优选为100nm以下,更优选为60nm以下,进一步优选为50nm以下。并且,从雾度变得更优异的角度考虑,平均短轴长度优选为25nm以下。
并且,通过平均短轴长度为1nm以上,可轻松获得耐氧化性良好且耐候性优异的导电粒子含有层。从相同的观点考虑,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。
从雾度值、耐氧化性及耐候性的观点考虑,纤维状导电粒子的平均短轴长度优选为1nm~100nm的范围,更优选为5nm~60nm的范围,进一步优选为10nm~60nm的范围,尤其优选为15nm~50nm的范围。
纤维状导电粒子的平均短轴长度(平均直径)及平均长轴长度例如能够利用透射电子显微镜(TEM)与光学显微镜,观察TEM图像或光学显微镜图像来求出。
具体而言,金属纳米线等纤维状导电粒子的平均短轴长度(平均直径)及平均长轴长度通过利用透射电子显微镜(JEOL Ltd.制造、商品名:JEM-2000FX),对随机选择的300个金属纳米线测定短轴长度及长轴长度,利用各个测定值求出平均值来获得。
另外,关于纤维状导电粒子(例如,金属纳米线)的短轴方向剖面为非圆形时的短轴长度,将短轴方向的测定值中最长的部位的长度作为短轴长度。并且,纤维状导电粒子(例如,金属纳米线)弯曲时,设想将弯曲的粒子作为弧的圆,将根据圆的半径及曲率计算的值作为长轴长度。
从隔热性及电波透过性的观点考虑,优选纤维状导电粒子的平均短轴长度为150nm以下且平均长轴长度为5μm以上且20μm以下。
相对于导电粒子含有层中含有的纤维状导电粒子(例如,金属纳米线)的总含量的“平均短轴长度(平均直径)为150nm以下且平均长轴长度为5μm以上且20μm以下的纤维状导电粒子(例如,金属纳米线)”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。并且,相对于导电粒子含有层中含有的纤维状导电粒子(例如,金属纳米线)的总含量的“平均短轴长度(平均直径)为150nm以下且平均长轴长度为5μm以上且20μm以下的纤维状导电粒子(例如,金属纳米线)”的含量以金属量计,优选为100质量%以下,更优选为99质量%以下,进一步优选为95质量%以下。
通过平均短轴长度(平均直径)为150nm以下且平均长轴长度为5μm以上且20μm以下的纤维状导电粒子的含有比率为50质量%以上,可获得良好的红外线反射性。
导电粒子含有层中使用的纤维状导电粒子的平均短轴长度(平均直径)的变异系数优选为40%以下,更优选为35%以下,进一步优选为30%以下。若变异系数为40%以下,则易反射波长5μm~20μm的远红外线的纤维状导电粒子的比率增加,从提高透明性与隔热性的角度考虑时优选。
如下求出纤维状导电粒子的平均短轴长度(平均直径)的变异系数:例如通过测量从透射电子显微镜(TEM)图像随机选择的300个纳米线的短轴长度(直径),求出300个测定值的标准偏差与算术平均值,所求出的标准偏差除以算术平均值。
作为纤维状导电粒子的纵横比,优选为10以上。纵横比是平均长轴长度相对于平均短轴长度的比(平均长轴长度/平均短轴长度)。能够根据通过前述方法计算出的平均长轴长度及平均短轴长度计算纵横比。
若纵横比为10以上,则容易形成纤维状导电粒子彼此接触的网状物,易获得隔热性优异的导电粒子含有层。
纤维状导电粒子的纵横比从10以上的范围根据目的适当选择即可,优选为10~100,000,更优选为50~100,000,进一步优选为100~100,000。
若纵横比为100,000以下,则例如通过涂布在支撑体上设置导电粒子含有层时的涂布液中,抑制纤维状导电粒子彼此缠结而形成絮凝物,易获得稳定的涂布液,因此导电粒子含有层的制造变得轻松。
纵横比为10以上的纤维状导电粒子相对于导电粒子含有层中包含的纤维状导电粒子的总质量的含有比率并无特别限制,例如,优选为70质量%以上,更优选为75质量%以上,进一步优选为80质量%以上。并且,纵横比为10以上的纤维状导电粒子相对于导电粒子含有层中包含的纤维状导电粒子的总质量的含有比率优选为100质量%以下,更优选为99质量%以下,进一步优选为95质量%以下。
作为纤维状导电粒子的形状,例如,能够从圆柱状、长方体状、剖面为多边形的柱状等任意形状选择。这些中,在需要透明性的用途中,优选为圆柱状或剖面为5边形以上的多边形(不存在锐角的剖面形状)的柱状。
另外,能够通过如下方法来确认纤维状导电粒子的剖面形状:将金属纳米线等纤维状导电粒子的水分散液涂布于基材上,使其干燥来形成涂布膜,与和基材表面正交的面平行地裁切基材,通过透射电子显微镜(TEM)观察裁切面。
将纤维状金属粒子用作纤维状导电粒子时,作为纤维状金属粒子的金属,并无特别限制,可以是任意的金属。并且,金属种类除了1种以外,可以组合2种以上的金属,也可使用合金。其中,作为纤维状金属粒子,优选为金属单体或金属化合物的纤维状粒子,更优选为金属单体的纤维状粒子。
作为金属,优选为选自周期表(IUPAC1991)的第4周期、第5周期及第6周期的金属中的至少1种金属,更优选为选自第2族~第14族的金属中的至少1种金属,进一步优选为选自第2族、第8族、第9族、第10族、第11族、第12族、第13族及第14族的金属中的至少1种金属。作为金属,尤其优选作为主成分包含上述金属的情况。另外,“主成分”是指相对于金属总量的比率为50摩尔%以上。
作为金属的例子,可举出铜、银、金、铂、钯、镍、锡、钴、铑、铱、铁、钌、锇、锰、钼、钨、铌、钽、钛、铋、锑、铅及包含这些中的至少一个的合金等。其中,优选为铜、银、金、铂、钯、镍、锡、钴、铑、铱或包含这些中的至少一个的合金,更优选为钯、铜、银、金、铂、锡或包含这些中的至少一个的合金,尤其优选为银或包含银的合金。“包含银的合金”中的银的含量相对于合金的总量,优选为50摩尔%以上,更优选为60摩尔%以上,进一步优选为80摩尔%以上。
从隔热性优异的观点考虑,导电粒子含有层中包含的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。
导电粒子含有层包含银纳米线时,相对于导电粒子含有层中包含的纤维状导电粒子的总质量的银纳米线的含有比率只要不妨碍本公开的效果,则并无特别限制,例如,优选为50质量%以上,更优选为80质量%以上,进一步优选导电粒子含有层中含有的纤维状导电粒子的总量实质上为银纳米线。另外,“实质上为银纳米线”表示可存在不可避免地混入的银以外的金属原子。
并且,还含有后述的其他导电性材料时,纤维状导电粒子(优选为纵横比为10以上的金属纳米线)的含有比率相对于包含纤维状导电粒子的导电性材料的总量,以体积基准,优选为50%以上,更优选为60%以上,进一步优选为75%以上。若纤维状导电粒子的含有比率为50%,则形成金属纳米线等纤维状导电粒子彼此的紧密的网状物,易获得具有优异的导电性的导电粒子含有层。并且,纤维状导电粒子(优选为纵横比为10以上的金属纳米线)的含有比率相对于包含纤维状导电粒子的导电性材料的总量,以体积基准,优选为100%以下,更优选为99%以下,进一步优选为95%以下。
其中,能够通过下述方法求出金属纳米线等纤维状导电粒子的含有比率。例如,作为纤维状导电粒子包含银纳米线且作为其他导电性材料包含银粒子时,能够对银纳米线水分散液进行过滤来分离为银纳米线与除此以外的导电性材料,利用电感耦合等离子体(ICP)发光分析装置,分别测定残留在滤纸上的银的量与透过滤纸的银的量,从而计算金属纳米线的比率。通过如下方法计算金属纳米线等纤维状导电粒子的纵横比:用透射电子显微镜(TEM)观察残留在滤纸上的金属纳米线等纤维状导电粒子,分别测定300个纤维状导电粒子的短轴长度及长轴长度,求出平均值。
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的详细内容如已述。
优选导电粒子含有层中包含的纤维状导电粒子的含量根据纤维状导电粒子的种类等而适当选择,以使导电粒子含有层的电阻率、总透光率及雾度值成为所希望的范围。
作为纤维状导电粒子在导电粒子含有层中的含量,相对于导电粒子含有层的总质量,优选为1质量%~35质量%,更优选为3质量%~30质量%,进一步优选为5质量%~25质量%。
并且,从控制导电粒子含有层的电阻率的观点考虑,优选导电粒子含有层中含有的纤维状导电粒子的量较少。
导电粒子含有层的每单位面积的纤维状导电粒子的量优选为0.020g/m2~0.200g/m2的范围,更优选为0.030g/m2~0.150g/m2的范围,进一步优选为0.030g/m2~0.050g/m2的范围。
并且,作为相对于后述的粘合剂的纤维状导电粒子的含有比率(纤维状导电粒子/粘合剂),优选为1/20以上且1/3以下的范围,更优选为1/15以上且1/5以下的范围。通过相对于粘合剂的纤维状导电粒子的比率在上述范围内,能够将导电性抑制为较低,且更有效地提高隔热效果。
~纤维状导电粒子的制造方法~
金属纳米线等纤维状导电粒子并无特别限制,可以通过任意方法制作。
纤维状导电粒子例如为银纳米线时,优选通过在溶解有卤素化合物与分散剂的溶剂中还原金属离子来制造。并且,从分散性、导电粒子含有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,能够利用日本特开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号公报等中记载的方法。
作为金属纳米线等纤维状导电粒子的制造中使用的溶剂,优选为亲水性溶剂,例如,可举出水、醇类溶剂、醚类溶剂、酮类溶剂等,这些可单独使用1种,也可同时使用2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。
加热时,作为加热温度,优选为250℃以下,更优选为20℃以上且200℃以下,进一步优选为30℃以上且180℃以下,尤其优选为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,通过将上述温度设为250℃以下,金属纳米线的剖面外周成为不具有锐角的平滑的形状,因此金属粒子的表面等离激元吸收引起的着色被抑制,从透明性的观点考虑时优选。
另外,可根据需要在粒子形成过程中变更温度,中途的温度变更有时具有核形成的控制或再成核的抑制、基于促进选择生长的单分散性提高的效果。
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,能够从通常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,尤其优选为还原糖类、作为其衍生物的糖醇类、乙二醇。还原剂可单独使用1种,也可同时使用2种以上。
根据还原剂,作为分散剂或溶剂发挥作用的化合物,同样能够优选使用。
金属纳米线等纤维状导电粒子的制造优选添加分散剂、卤素化合物或卤化金属微粒来进行。
分散剂与卤素化合物的添加时机可以是还原剂的添加前也可以是添加后,可以是金属离子或者卤化金属微粒的添加前也可以是添加后,但为了获得单分散性更佳的纤维状导电粒子,由于能够控制核形成与生长,优选将卤素化合物的添加分为2个阶段以上。
添加分散剂的阶段并无特别限制。可在制备金属纳米线等纤维状导电粒子之前添加,在分散剂存在下添加金属纳米线等纤维状导电粒子,也可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,可举出含氨基化合物、含硫醇基化合物、含硫醚基化合物、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后述的聚合物中包含的化合物。分散剂可单独使用1种,也可同时使用2种以上。
作为适宜用作分散剂的聚合物,例如可优选举出作为具有保护胶体性的聚合物的明胶、聚乙烯醇、甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚亚烷基胺、丙烯酸的部分烷酯、聚乙烯基吡咯烷酮、包含聚乙烯基吡咯烷酮结构的共聚物、具有氨基或硫醇基的丙烯酸等具有亲水性基团的聚合物。
关于用作分散剂的聚合物,通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定的重均分子量(Mw)优选为3000以上且300000以下,更优选为5000以上且100000以下。
对于能够用作分散剂的化合物的结构,例如能够参考“颜料百科全书”(伊藤征司郎编、Asakura Publishing Co.,Ltd.发行、2000年)的记载。
能够根据所使用的分散剂的种类改变所获得的金属纳米线的形状。
卤素化合物只要是含有溴、氯、碘的化合物,则并无特别限制,能够根据目的适当选择,例如优选为能够与溴化钠、氯化钠、碘化钠、碘化钾、溴化钾、氯化钾等碱卤化物或下述的分散添加剂同时使用的化合物。
卤素化合物可以是作为分散添加剂发挥作用的化合物,同样能够优选使用。
可使用卤化银微粒作为卤素化合物的替代,也可一同使用卤素化合物与卤化银微粒。
并且,也可使用具有分散剂功能与卤素化合物功能两者的单一物质。即,通过使用具有作为分散剂的功能的卤素化合物,通过1个化合物显现分散剂与卤素化合物两者的功能。
作为具有分散剂功能的卤素化合物,例如,可举出包含氨基与溴化物离子的十六烷基-三甲基溴化铵(HTAB)、包含氨基与氯化物离子的十六烷基-三甲基氯化铵(HTAC)、包含氨基与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、二甲基二硬脂基溴化铵、二甲基二硬脂基氯化铵、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。
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能够通过超滤、渗析、凝胶过滤、倾析、离心分离等方法进行。
纤维状导电粒子优选尽可能不包含碱金属离子、碱土金属离子、卤化物离子等无机离子。
将纤维状导电粒子(例如,金属纳米线)分散于水性溶剂而成的水性分散物的电导率优选为1mS/cm以下,更优选为0.1mS/cm以下,进一步优选为0.05mS/cm以下。
包含纤维状导电粒子的水性分散物在25℃下的粘度优选为0.5mPa·s~100mPa·s,更优选为1mPa·s~50mPa·s。
关于上述电导率及粘度,将水性分散物中的纤维状导电粒子的浓度设为0.45质量%来测定。水性分散物中的纤维状导电粒子的浓度高于上述浓度时,利用蒸馏水稀释水性分散物来测定。具体而言,电导率为利用DKK-TOA CORPORATION制造的CM-25R测定的值,25℃下的粘度为利用TOKI SANGYO CO.,LTD.制造的VISCOMETER TVB-10在25℃下测定的值。
-粘合剂-
本公开中的导电粒子含有层含有粘合剂的至少一种。粘合剂稳定地维持导电粒子含有层中的纤维状导电粒子的分散,作为提高在支撑体表面直接形成导电粒子含有层时的支撑体与导电粒子含有层的粘合的基质材料发挥作用。由此,热射线反射材料的耐久性得到提高。
本发明的第1方式的热射线反射材料中的导电粒子含有层中,在能够将一定条件(温度63℃、相对湿度50%、24小时)下经时时的经时前后的厚度的膨胀率保持为2.2%以下的范围内,能够选择任意粘合剂。
作为任意粘合剂,例如,可举出丙烯聚合物(例如,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)、聚乙烯醇(PVA)、聚酯(例如,聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)及聚碳酸酯等)、苯酚或者甲酚-甲醛、聚苯乙烯、聚乙烯基甲苯、聚乙烯二甲苯、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(PU)、环氧树脂、聚烯烃(例如,聚丙烯、聚甲基戊烯及环状烯烃等)、丙烯腈·丁二烯·苯乙烯共聚物(ABS)、纤维素、硅酮及其他含硅酮高分子(例如,聚倍半硅氧烷及聚硅烷)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙酸乙烯酯、聚降冰片烯、合成橡胶(例如,乙烯·丙烯橡胶(EPR)、苯乙烯·丁二烯橡胶(SBR)、乙烯·丙烯·二烯橡胶(EPDM))、碳氟类聚合物(例如,聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯(TFE)及聚六氟丙烯等)、氟-烯烃的共聚物以及烃烯烃(例如,Asahi Glass Co.,Ltd.制造的“LUMIFLON”(注册商标))及非晶质碳氟聚合物或者共聚物(例如,Asahi Glass Co.,Ltd.制造的“CYTOP”(注册商标)、DU PONT公司制造的“Teflon”(注册商标)AF等)。粘合剂可单独使用1种,也可同时使用2种以上。
从将在一定条件下经时时的经时前后的厚度的膨胀率保持为2.2%以下的观点考虑,可用交联剂交联上述粘合剂。
作为交联剂,能够选择通过自由基或者酸及热形成化学键,固化导电粒子含有层,可将厚度的膨胀率保持为2.2%以下的化合物。作为交联剂的例子,可举出被选自羟甲基、烷氧基甲基及酰氧基甲基中的至少1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、苯酚类化合物或者苯酚的醚化合物、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、叠氮类化合物、具有烯属不饱和基(例如,甲基丙烯酰基或者丙烯酰基等)的化合物等。交联剂可单独使用1种,也可同时使用2种以上。
作为交联剂,可使用市售的交联剂,例如,可举出BURNOCK系列(DIC Corporation制造)、Duranate系列(Asahi Kasei Corporation制造)、ELASTRON系列(DKS Co.Ltd.制造)、TAKENATE系列(Mitsui Chemicals,Inc.制造)、79XX系列(Baxenden公司制造)。
使用交联剂时,交联剂在导电粒子含有层中的含量相对于导电粒子含有层(或导电粒子含有层形成用涂布液)的总固体成分,优选为1质量%~250质量%,更优选为3质量%~200质量%。
上述的粘合剂中,作为丙烯聚合物,可使用已上市的市售品,作为市售品的例子,可举出:DAICEL FINECHEM LTD.制造的AS-563A、UX-100、UX-110等;Nihon Junyaku Co.,Ltd.制造的JULIMAR(注册商标)ET-410;JSR CORPORATION制造的AE116、AE119、AE121、AE125、AE134、AE137、AE140、AE173等;TOAGOSEI CO.,LTD.制造的Aron A-104等;等。
作为聚偏二氯乙烯(PVDC),可使用已上市的市售品,作为市售品的例子,可举出Asahi Kasei Chemicals Corporation制造的Saran Latex系列(例如,Saran LatexL549B、Saran Latex L536B、Saran Latex L509B等)等;DIC CORPORATION制造的D-5071等;等。
作为聚氨酯,可使用已上市的市售品,作为市售品的例子,可举出:DKS Co.Ltd.制造的Super flex系列(例如,Super flex E4800、Super flex 470、Super flex 420、Superflex 740等);DIC CORPORATION制造的HYDRAN系列(例如,AP10、AP20、AP30、AP40、101H、Vondic 1320NS、1610NS等);Dainichiseika Color&Chemicals Mfg.Co.,Ltd.制造的D-1000、D-2000、D-6000、D-4000、D-9000等;Takamatsu Oil&Fat Co.,Ltd.制造的NS-155X、NS-310A、NS-310X、NS-311X等;DKS Co.Ltd.制造的ELASTRON等;等。
作为聚烯烃,可使用已上市的市售品,作为市售品的例子,可举出Evonik JapanCo.,Ltd.制造的VESTPLAST W1750(水性聚烯烃分散物);Mitsui Chemicals,Inc.制造的CHEMIPEARL(注册商标)S120、CHEMIPEARL SA100、CHEMIPEARL V300等;DIC CORPORATION制造的Voncoat 2830、Voncoat 2210、Voncoat 2960等;Sumitomo Seika Chemicals制造的ZAIKTHENE、SEPOLSION G等;等。
作为聚酯,可使用已上市的市售品,作为市售品的例子,可举出:DIC CORPORATION制造的FINETEX ES650、611、675、850等;Eastman Chemical公司制造的WD-size、WMS等;Takamatsu Oil&Fat Co.,Ltd.制造的A-110、A-115GE、A-120、A-121、A-124GP、A-124S、A-160P、A-210、A-215GE、A-510、A-513E、A-515GE、A-520、A-610、A-613、A-615GE、A-620、WAC-10、WAC-15、WAC-17XC、WAC-20、S-110、S-110EA、S-111SL、S-120、S-140、S-140A、S-250、S-252G、S-250S、S-320、S-680、DNS-63P、NS-122L、NS-122LX、NS-244LX、NS-140L、NS-141LX、NS-282LX等;TOAGOSEI CO.,LTD.制造的Aron Melt PES-1000系列、Aron Melt PES-2000系列等;Toyobo Co.,Ltd.制造的VYLONAL(注册商标)系列(例如,MD-1100、MD-1200、MD-1220、MD-1245、MD-1250、MD-1335、MD-1400、MD-1480、MD-1500、MD-1930、MD-1985等);SumitomoSeika Chemicals制造的SEPOLSION ES等。
作为合成橡胶,可使用已上市的市售品,作为市售品的例子,可举出:DICCORPORATION制造的LACSTAR 7310K、LACSTAR 3307B、LACSTAR 4700H、LACSTAR7132C等;Zeon Corporation制造的Nipol LX416、Nipol LX410、Nipol LX430、Nipol LX435、NipolLX110、Nipol LX415A、Nipol LX415M、Nipol LX438C、Nipol2507H、Nipol LX303A、NipolLX407BP系列、Nipol V1004、Nipol MH5055等;等。
作为聚氯乙烯,可使用已上市的市售品,作为市售品的例子,可举出:ZeonCorporation制造的G351、G576等;Nissin Chemical Co.,Ltd.制造的Vinyblan系列(例如,240、270、277、375、386、609、550、601、602、630、660、671、683、680、680S、681N、685R、277、380、381、410、430、432、860、863、865、867、900、900GT、938、950、SOLBIN C、SOLBIN CL、SOLBIN CH、SOLBIN CN、SOLBIN C5、SOLBIN M、SOLBIN MF、SOLBIN A、SOLBIN AL等);Sekisui Chemical Co.,Ltd.制造的S-Lec A、S-Lec C、S-Lec M等;Denka CompanyLimited制造的Denkavinyl 1000GKT、Denkavinyl 1000L、Denkavinyl 1000CK、Denkavinyl1000A、Denkavinyl 1000LK2、Denkavinyl 1000AS、Denkavinyl1000GS、Denkavinyl1000LT3、Denkavinyl 1000D、Denkavinyl 1000W等;等。
作为适于第1方式的热射线反射材料中的导电粒子含有层的粘合剂,从将在一定条件下经时时的经时前后的厚度的膨胀率保持为2.2%以下,且提高与保护层的粘附性的观点考虑,为选自聚偏二氯乙烯、丙烯聚合物及聚氨酯中的一种或两种以上,更优选的粘合剂为丙烯聚合物及聚氨酯。
并且,本发明的第2方式的热射线反射材料中的导电粒子含有层中,含有吸水率为10%以下的粘合剂中的至少一种。与第1方式中的导电粒子含有层相同,能够将在一定条件下经时时的经时前后的导电粒子含有层的厚度的膨胀率保持为2.2%以下。
若将导电粒子含有层中含有的粘合剂的吸水率为10%以下,则能够将在一定条件下经时时的经时前后的厚度的膨胀率保持为2.2%以下,因此能够抑制通过溶胶凝胶法形成后述的保护层时的导电粒子含有层的耐候性的下降。
粘合剂的吸水率为根据下述式2计算出的值。
吸水率(%)=[(重量B-重量A)/重量A]×100……式2
[重量A]:在温度100℃下干燥1小时的粘合剂的重量
[重量B]:在温度63℃、相对湿度50%的环境下,对与上述相同的粘合剂进行24小时的调湿之后的重量
从与上述相同的观点考虑,粘合剂的吸水率越低越优选,优选为5%以下,更优选为3%以下。
作为吸水率为10%以下的粘合剂,例如,能够从上述粘合剂或通过交联剂交联而具有交联结构的上述粘合剂中适当选择。其中,作为粘合剂,从在一定条件下经时时的经时前后的厚度的膨胀率保持为2.2%以下,且提高与保护层的粘附性的观点考虑,优选为选自聚偏二氯乙烯、丙烯聚合物及聚氨酯中的一种或两种以上。
并且,从膜物性、耐热性、耐溶剂性的观点考虑,优选为环氧类化合物、氧杂环丁烷类化合物、具有烯属不饱和基的化合物。
氧杂环丁烷类化合物可单独使用1种,也可与环氧类化合物混合来使用。尤其,同时使用氧杂环丁烷类化合物与环氧系化合物时,在反应性较高,且可提高膜物性方面优选。
作为粘合剂在导电粒子含有层中的含量,相对于已述的纤维状导电粒子,优选为65质量%以上且99质量%以下,更优选为80质量%以上且97质量%以下。
通过粘合剂的含量为65质量%以上,易获得电波透过性。并且,若粘合剂的含量为99质量%以下,则在传热系数方面有利。
-溶胶凝胶固化物-
导电粒子含有层中,作为基质材料,除了上述粘合剂以外,还可含有溶胶凝胶固化物。
导电粒子含有层优选包含还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硅、钛、锆及铝的组中的元素(b)的烷氧基化合物进行水解及缩聚来获得的溶胶凝胶固化物。
导电粒子含有层更优选至少包含:包含金属元素(a)且平均短轴长度为150nm以下的金属纳米线;以及对选自包含硅、钛、锆及铝的组中的元素(b)的烷氧基化合物进行水解及缩聚来获得的溶胶凝胶固化物。
导电粒子含有层优选满足下述条件(i)及(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(ii)。
(i)导电粒子含有层中包含的元素(b)的物质量与导电粒子含有层中包含的金属元素(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。
(ii)导电粒子含有层中用于形成溶胶凝胶固化物的烷氧基化合物的质量与导电粒子含有层中包含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。
导电粒子含有层中,优选烷氧基化合物的使用量相对于前述金属纳米线的使用量的比率,即,〔(烷氧基化合物的质量)/(金属纳米线的质量)〕的比可形成在0.25/1~30/1的范围。上述质量比为0.25/1以上时,可成为隔热性(认为原因在于纤维状导电粒子的导电性优异)与透明性优异,且耐磨性、耐热性、耐湿热性及耐弯曲性全部优异的导电粒子含有层。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导电粒子含有层。
上述质量比更优选在0.5/1~25/1的范围,进一步优选在1/1~20/1,最优选在2/1~15/1的范围。通过将质量比设为优选范围,所获得的导电粒子含有层具有优异的隔热性与优异的透明性(可见光透射率及雾度),且成为耐磨性、耐热性及耐湿热性优异,而且耐弯曲性优异的导电粒子含有层,能够稳定地获得具有适当的物性的热射线反射材料。
作为最佳方式,可举出在导电粒子含有层中,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的范围的方式。摩尔比更优选为0.20/1~18/1,尤其优选为0.45/1~15/1,更尤其优选在0.90/1~11/1的范围,更进一步尤其优选在1.5/1~10/1的范围。
若摩尔比在上述范围,则导电粒子含有层中兼顾隔热性与透明性,且从物性观点考虑,可成为耐磨性、耐热性、耐湿热性优异,且耐弯曲性也优异的导电粒子含有层。
形成导电粒子含有层时可使用的烷氧基化合物被水解及缩聚耗尽,导电粒子含有层中实质上不存在烷氧基化合物,但所获得的导电粒子含有层中,包含作为来源于烷氧基化合物的硅等的元素(b)。通过将所含有的硅等元素(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,形成具有优异的特性的导电粒子含有层。
导电粒子含有层中的选自包含来源于烷氧基化合物的硅、钛、锆及铝的组中的元素(b)成分及来源于金属纳米线的金属元素(a)成分能够通过以下方法进行分析。
即,通过对导电粒子含有层进行X射线光电子分析(Electron Spectroscopy FORChemical Analysis(ESCA)),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。但是,基于ESCA的分析方法中,根据元素,测定灵敏度不同,因此所获得的值不一定立刻示出元素成分的摩尔比。因此,能够预先利用已知元素成分的摩尔比的导电粒子含有层制作校准曲线,根据该校准曲线计算实际的导电粒子含有层的物质量比。本说明书中的各元素的摩尔比使用根据上述方法计算出的值。
热射线反射材料优选发挥隔热性与透明性优异,且耐磨性、耐热性及耐湿热性优异,而且耐弯曲性也优异的效果。认为这些效果通过导电粒子含有层包含金属纳米线,且包含作为对烷氧基化合物进行水解及缩聚来获得的溶胶凝胶固化物的基质来显现。即,与作为基质包含通常的有机高分子树脂(例如,(甲基)丙烯酸树脂、乙烯聚合类树脂等)的导电粒子含有层的情况相比,即使导电粒子含有层中包含的基质的比例在较少的范围,也可形成空隙较少且交联密度较高的致密的导电粒子含有层,因此可获得耐磨性、耐热性及耐湿热性优异的热射线反射材料。并且推断通过满足如下情况中的任一个,上述作用平衡性良好地得到提高,带来维持隔热性与透明性,且耐磨性、耐热性及耐湿热性优异,且耐弯曲性也优异的效果。上述情况为:将来源于烷氧基化合物的元素(b)/来源于金属纳米线的金属元素(a)的含有摩尔比设为0.10/1~22/1的范围;及与设为0.10/1~22/1的范围的情况相关联地,将烷氧基化合物/金属纳米线的质量比设为0.25/1~30/1的范围。
-其他添加剂-
导电粒子含有层可根据需要包含分散剂、溶剂、金属抗氧化剂及其他导电性材料等添加剂。
(分散剂)
通过含有分散剂,能够防止后述的导电粒子含有层形成用涂布液中的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等纤维状导电粒子分散,则并无特别限制,能够根据目的适当选择,例如,能够使用作为颜料分散剂市售的分散剂。使用金属纳米线时,优选为具有吸附于金属纳米线的性质的高分子分散剂。作为高分子分散剂,例如,可举出聚乙烯基吡咯烷酮、BYK系列(BYK Chemie GmbH制造)、Solsperse系列(The LubrizolCorporation制造等)、Ajisper系列(Ajinomoto Fine-Techno Co.,Inc制造)等。分散剂可单独使用1种,也可同时使用2种以上。
分散剂在导电粒子含有层中的含量相对于导电粒子含有层的总固体成分,优选为成为0.1质量%~50质量%的量,更优选为成为0.5质量%~40质量%的量,进一步优选为成为1质量%~30质量%的量。若分散剂的含量为0.1质量%以上,则纤维状导电粒子的凝聚得到有效的抑制,并且若分散剂的含量为50质量%以下,则抑制产生涂布涂布液时的涂布不均。
(溶剂)
溶剂是为了制备包含纤维状导电粒子的涂布液而使用的成分,能够根据目的适当选择,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-甲氧基甲基丙酸酯、乳酸乙酯、3-甲氧基丁醇、水、1-甲氧基-2-丙醇、乙酸异丙酯、乳酸甲酯、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、γ-丁内酯(GBL)、碳酸丙烯酯等。溶剂可由纤维状导电粒子的分散液的溶剂的至少一部分兼具。溶剂可单独使用1种,也可同时使用2种以上。
包含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)
导电粒子含有层优选含有用于防止作为纤维状导电粒子使用纤维状金属粒子时的金属的腐蚀的金属腐蚀抑制剂。作为金属腐蚀抑制剂,并无特别限制,能够根据目的适当选择,例如优选硫醇化合物、唑类化合物。金属腐蚀抑制剂可单独使用1种,也可同时使用2种以上。
通过含有金属腐蚀抑制剂,显现防锈效果,并能够抑制导电粒子含有层的经时引起的隔热性及透明性的下降。金属腐蚀抑制剂能够通过以溶解于适当的溶剂的状态或以粉末添加的方式,赋予到导电粒子含有层形成用涂布液中。
添加金属腐蚀抑制剂时,金属腐蚀抑制剂在导电粒子含有层中的含量相对于纤维状导电粒子的含量,优选为0.5质量%~10质量%。
导电粒子含有层的平均厚度通常在0.005μm~2μm的范围选择。例如,通过将平均厚度设为0.001μm~0.5μm,可获得充分的耐久性、膜强度。尤其,若将平均厚度设为0.01μm~0.1μm的范围,则可确保制造上的容许范围,因此优选。
关于导电粒子含有层的平均厚度,通过利用电子显微镜直接观察导电粒子含有层剖面,测定导电粒子含有层的5处的厚度,作为其算术平均值来计算。另外,导电粒子含有层的厚度例如还能够利用接触式表面形状测定器(Dektak(注册商标)150、Bruker AXS制造),作为形成有导电粒子含有层的部分与去除导电粒子含有层的部分的高低差来测定。
本发明的一实施方式中,优选通过设为满足已述的条件(i)或(ii)的至少一个的导电粒子含有层,较高地维持隔热性与透明性,且由于溶胶凝胶固化物,金属纳米线等纤维状导电粒子稳定地固定化,且可实现较高强度与耐久性。例如,即使是将导电粒子含有层的厚度设为0.005μm~0.5μm的薄层,也能够获得具有实际使用上没有问题的耐磨性、耐热性、耐湿热性及耐弯曲性的导电粒子含有层。因此,热射线反射材料可适当用于各种用途。在需要薄层的方式中,厚度可设为0.005μm~0.5μm,进一步优选为0.007μm~0.3μm,更优选为0.008μm~0.2μm,最优选为0.01μm~0.1μm。通过如此将导电粒子含有层设为更薄的薄层,可进一步提高导电粒子含有层的透明性。
(其他导电性材料)
导电粒子含有层中,可在无损本公开的效果的范围内,同时使用纤维状导电粒子以外的其他导电性材料(例如,导电性微粒等)。金属纳米线等纤维状导电粒子以外的形状的导电性材料有时,对导电粒子含有层中的导电性并没有多大帮助,而且对可见光区域具有吸收。尤其,导电性粒子为金属且并不是球形等等离激元吸收较强的形状时,从导电粒子含有层的透明度变得良好的观点考虑时优选。
~导电粒子含有层的形成~
导电粒子含有层的形成方法并无特别限制。形成导电粒子含有层的层时,优选为可形成纤维状导电粒子的量与总固体成分量相比较少的层的方法。对于纤维状导电粒子的量的具体优选范围,如上述。
具体而言,作为在支撑体上形成导电粒子含有层的方法的例子,可以是如下方法:制备包含上述纤维状导电粒子的分散液,而且制备包含上述粘合剂的溶液,并制备混合两者的溶液(导电粒子含有层形成用涂布液)之后,将导电粒子含有层形成用涂布液涂布于支撑体上来形成涂膜来作为导电粒子含有层。
通过涂布形成导电粒子含有层时,导电粒子含有层形成用涂布液的涂布量优选为总固体成分涂布量成为0.1g/m2~1g/m2的范围的量,更优选为成为0.15g/m2~0.6g/m2的范围的量。
若总固体成分涂布量为0.1g/m2以上,则易形成隔热效果更良好的导电粒子含有层。并且,通过总固体成分涂布量为1g/m2以下,成为导电粒子含有层的电波透过性更优异的导电粒子含有层。
导电粒子含有层形成用涂布液可根据需要含有有机溶剂。通过含有有机溶剂,能够在支撑体上形成均匀性更优异的液膜。
作为有机溶剂,例如可举出:丙酮、甲乙酮、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。有机溶剂可单独使用1种,也可同时使用2种以上。导电粒子含有层形成用涂布液包含有机溶剂时,有机溶剂的含量相对于涂布液的总质量,优选为50质量%以下,更优选为30质量%以下。
对于将涂布液涂布于支撑体上的方法,将进行后述。
将涂布液涂布于支撑体上之后,根据情况进行固化。固化可通过光或热的任一个进行。基于光的固化可通过利用金属卤化物灯等光源对涂布膜照射光来进行。基于热的固化可通过加热涂布膜来进行。
-保护层-
本公开的热射线反射材料中,在支撑体上的导电粒子含有层上还具有包含来源于金属醇盐的金属氧化物的保护层。通过具有保护层,耐损伤性优异。并且,本公开的热射线反射材料中,作为位于支撑体与保护层之间的导电粒子含有层,配设有已述的导电粒子含有层,因此成为通过溶胶凝胶法形成保护层引起的导电粒子含有层的耐候性的劣化被抑制的结构。
本公开中的保护层包含来源于金属醇盐的金属氧化物,可根据需要包含其他成分。
保护层“包含来源于金属醇盐的金属氧化物”表示是通过溶胶凝胶法利用包含金属醇盐的溶液来形成的保护层。
溶胶凝胶法中,能够从溶液出发,经过水解、缩聚等化学反应而形成凝胶(胶状固体),通过进行热处理来去除残留在内部的溶剂,由此形成层。
金属醇盐(以下,还称作烷氧基化合物。)为以M(OR)n表示的化合物。其中,M表示金属元素,R表示烷基,n表示金属元素M的氧化数。作为以M表示的金属元素,例如可举出硅(Si)、锡(Sn)、钛(Ti)、铝(Al)、锆(Zr)、钡(Ba)、镁(Mg)、锌(Zn)、钠(Na)等。
作为金属醇盐的优选例,可举出选自包含Si、Ti、Zr及Al的组中的金属元素的烷氧基化合物。M=Si时的烷氧基化合物为以Si(OR)4表示的(单、二、三、四)烷氧基硅烷。并且,作为具有其他金属元素M的烷氧基化合物的例子,能够举出Al(O-i-C3H7)3、Ba(OC2H5)2、Mg(OC2H5)2、NaOC2H5、Sn(O-i-C3H7)4、Zn(OC2H5)2、Zr(O-i-C3H7)4、Zr(O-t-C4H9)4等。烷氧基化合物可单独使用1种,也可同时使用2种以上。
并且,烷氧基硅烷中还包含具有环氧基的含有环氧基的烷氧基硅烷等。保护层可包含含有环氧基的烷氧基硅烷与不包含环氧基的不含有环氧基的烷氧基硅烷这两者。
本公开中的保护层为通过利用溶胶凝胶法对烷氧基化合物进行水解及缩聚来形成的层,例如可对选自包含Si、Ti、Zr及Al的组中的金属元素的烷氧基化合物进行水解及缩聚来形成。
利用溶胶凝胶法的保护层的形成可通过以下的方法(后述的保护层形成工序)进行。
首先,将一种或两种以上的金属醇盐(例如,烷氧基硅烷)添加到包含酸成分的酸性水溶液中,制备使金属醇盐充分水解的水性组合物。该水性组合物中,金属醇盐水解而生成金属氢氧化物,从而可获得包含金属氢氧化物的水性组合物。并且,水性组合物中,根据需要,添加金属络合物、透明粒子、表面活性剂等添加剂。使用该水性组合物,在被涂物的表面涂布水性组合物,由此形成涂布膜,干燥所形成的涂布膜。涂布膜的干燥过程中,涂布膜中的金属氢氧化物发生反应而生成金属氧化物。
如此,在被涂物的表面形成作为包含来源于金属醇盐的金属氧化物的干燥涂膜的保护层。如上述,保护层能够设为含有经由来源于金属醇盐与酸成分的金属氢氧化物的金属氧化物。
以下,对水性组合物的制备中使用的成分进行进一步详细说明。
-含有环氧基的烷氧基硅烷、不含有环氧基的烷氧基硅烷-
用于形成保护层的水性组合物可包含选自含有环氧基的烷氧基硅烷及不含有环氧基的烷氧基硅烷中的烷氧基化合物,从保护层的硬度、耐光性的观点考虑,优选包含含有环氧基的烷氧基硅烷及不含有环氧基的烷氧基硅烷这两者。
烷氧基化合物优选使用水溶性或水分散性的原材料。使用水溶性或水分散性的原材料从减少VOC(挥发性有机物,volatile organic compounds)引起的环境污染的观点考虑时,也优选。
含有环氧基的烷氧基硅烷及不含有环氧基的烷氧基硅烷分别具有水解性基团。通过水解性基团在酸性水溶液中被水解而生成硅烷醇,通过硅烷醇彼此缩合,生成低聚物。水性组合物中,含有环氧基的烷氧基硅烷与不含有环氧基的烷氧基硅烷的一部分可被水解。
作为相对于包含含有环氧基的烷氧基硅烷及不含有环氧基的烷氧基硅烷的所有烷氧基硅烷,含有环氧基的烷氧基硅烷所占的比例,优选为20质量%~100质量%。含有环氧基的烷氧基硅烷所占的比例优选为20质量%以上,更优选为25质量%以上,进一步优选为30质量%以上。并且,含有环氧基的烷氧基硅烷所占的比例优选为100质量%以下,更优选为90质量%以下,进一步优选为85质量%以下。通过相对于所有烷氧基硅烷,将含有环氧基的烷氧基硅烷所占的比例设为上述范围内,能够提高水性组合物的稳定性,能够形成耐碱性更强的保护层。
含有环氧基的烷氧基硅烷为具有环氧基的烷氧基硅烷。作为含有环氧基的烷氧基硅烷,只要在1个分子中具有1个以上的环氧基即可,环氧基的数量并无特别限定。含有环氧基的烷氧基硅烷除了环氧基以外,可还具有烷基、酰胺基、氨基甲酸酯基、脲基、酯基、羟基、羧基等基团。
作为含有环氧基的烷氧基硅烷,例如能够举出2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基甲基二甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧环己基)乙基甲基二乙氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷等。作为市售品,可举出KBE-403(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)等。
不含有环氧基的烷氧基硅烷为不具有环氧基的烷氧基硅烷。不含有环氧基的烷氧基硅烷只要是不具有环氧基的烷氧基硅烷即可,可具有烷基、酰胺基、氨基甲酸酯基、脲基、酯基、羟基、羧基等基团。
不含有环氧基的烷氧基硅烷例如可举出四烷氧基硅烷、三烷氧基硅烷及它们的混合物,优选为四烷氧基硅烷。通过具有四烷氧基硅烷,能够在形成保护层时获得良好的硬度。
四烷氧基硅烷为4官能的烷氧基硅烷,更优选各烷氧基的碳原子数为1~4。作为4官能的烷氧基硅烷的例子,能够举出四甲氧基硅烷〔Si(OCH3)4〕、四乙氧基硅烷〔Si(OC2H5)4〕、四丙氧基硅烷、四丁氧基硅烷、甲氧基三乙氧基硅烷、乙氧基三甲氧基硅烷、甲氧基三丙氧基硅烷、乙氧基三丙氧基硅烷、丙氧基三甲氧基硅烷、丙氧基三乙氧基硅烷、二甲氧基二乙氧基硅烷等4官能的烷氧基硅烷(以下,有时称作“不含有环氧基的烷氧基硅烷”。)等。其中,优选使用四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷。通过将碳原子数设为4以下,与酸性水混合时的四烷氧基硅烷的水解速度不会变得过慢,设为均匀的水溶液为止的溶解所需的时间变得更短。由此,能够提高制造保护层时的制造效率。作为市售品,可举出KBE-04(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)等。
三烷氧基硅烷为3官能的烷氧基硅烷,是以下述通式(1)表示的烷氧基硅烷。
RSi(OR1)3……(1)
式中,R表示不包含氨基的碳原子数为1~15的有机基团,R1表示碳原子数4以下的烷基。
以通式(1)表示的3官能的烷氧基硅烷不包含氨基作为官能基。即,该3官能的烷氧基硅烷具有不包含氨基的有机基团R。R具有氨基时,若与4官能的烷氧基硅烷混合来进行水解,则通过所生成的硅烷醇彼此,导致脱水缩合被促进。因此,在制备水性组合物时易变得不稳定。
通式(1)的R只要是具有如碳原子数在1~15的范围的分子链长度的有机基团即可,例如,能够举出乙烯基、甲基丙烯酰氧基丙基、甲基丙烯酰氧基丙基甲基、丙烯酰氧基丙基、巯基丙基、巯基丙基甲基等。通过将碳原子数设为15以下,形成保护层时的柔软性不会过度变大,能够获得良好的硬度。通过将R的碳原子数设为上述范围内,能够获得脆性进一步得到改善的保护层。并且,能够提高与导电粒子含有层之间的粘附性。
并且,作为以R1表示的碳原子数4以下的烷基,可举出甲基、乙基、丙基、正丁基、叔丁基等。
而且,以R表示的有机基团可具有氧、氮、硫等杂原子。通过有机基团具有杂原子,保护层(或在保护层与导电粒子含有层之间具有其他层时为其他层)与导电粒子含有层之间的粘附性更加提高。
作为三烷氧基硅烷,能够举出乙烯基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-脲丙基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷、3-脲丙基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷。其中,尤其优选使用甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷。作为市售品,可举出KBE-13(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)等。
-金属络合物(固化剂)-
水性组合物可包含金属络合物(固化剂)。作为金属络合物,优选为具有选自Al、Mg、Mn、Ti、Cu、Co、Zn、Hf及Zr中的金属的金属络合物,还能够同时使用这些金属络合物。
金属络合物能够通过使螯合剂与金属醇盐发生反应来轻松地获得。作为螯合剂的例子,能够使用:乙酰丙酮、苯甲酰丙酮、二苯甲酰基甲烷等β-二酮;乙酰乙酸乙酯、苯甲酰乙酸乙酯等β-酮酸酯等,优选为铝螯合物。
作为金属络合物的优选具体例,可举出:乙酰乙酸乙酯二异丙醇铝、三(乙酰乙酸乙酯)铝、乙酰乙酸烷酯二异丙醇铝、单乙酰乙酸酯双(乙酰乙酸乙酯)铝、三(乙酰丙酮)铝等铝螯合物化合物;乙酰乙酸乙酯单异丙醇镁、双(乙酰乙酸乙酯)镁、乙酰乙酸烷基酯单异丙醇镁、双(乙酰乙酸乙酯)镁等镁螯合物、四乙酰丙酮锆、三丁氧基乙酰丙酮锆、乙酰丙酮双(乙酰乙酸乙酯)锆、乙酰丙酮锰、乙酰丙酮钴、乙酰丙酮铜、乙酰丙酮钛、乙酰丙酮氧化钛。这些中,优选为三(乙酰丙酮)铝、三(乙酰乙酸乙酯)铝、双(乙酰乙酸乙酯)镁、双(乙酰乙酸乙酯)镁、四乙酰丙酮锆,若考虑保存稳定性、易获得性,则尤其优选作为铝螯合物的三(乙酰丙酮)铝、三(乙酰乙酸乙酯)铝、双乙酰乙酸乙酯铝·单乙酰丙酮。作为市售品,可举出铝螯合物A(W)、铝螯合物D、铝螯合物M(Kawaken Fine Chemicals Co.,Ltd.制造)等。
金属络合物所占的比例相对于烷氧基硅烷的总量,优选为20质量%~70质量%,更优选为30质量%~60质量%,进一步优选为40质量%~50质量%。
本公开中,若金属络合物的比例为20质量%以上,则能够将硅烷醇的脱水缩合的反应速度设为适当的速度,能够获得膜厚均匀且耐碱性较高的保护层。
-透明粒子-
水性组合物可包含透明粒子。通过包含透明粒子,能够提高保护层的硬度和滑动性。“透明”是指入射的光透射的光量的比例为80%以上的性质。透明树脂可单独使用1种,也可同时使用2种以上。
作为透明粒子,可举出聚合物粒子及金属氧化物粒子等。作为聚合物粒子的具体例,可举出丙烯酸、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯腈、乙烯·丙烯酸共聚物、聚氨酯、尼龙等的粒子。
作为金属氧化物粒子的具体例,可举出包含二氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛的粒子,从与烷氧基硅烷的交联的观点考虑,优选为二氧化硅粒子。
作为二氧化硅粒子,能够使用通过四氯化硅的燃烧来制造的粉末状的二氧化硅及二氧化硅或者其水合物分散于水中而成的胶体二氧化硅。使用粉末状的二氧化硅时,能够通过利用超声波分散机等来使其分散于水中来添加到水性组合物中。作为胶体二氧化硅,并无特别限定,例如可举出SEAHOSTAR KE-P10等SEAHOSTAR系列(NIPPON SHOKUBAI CO.,LTD.制造)、Snowtex OZL-35等Snowtex系列(Nissan Chemical Industries,LTD.制造)等。
另外,更优选胶体二氧化硅在添加到水性组合物中的时刻的pH调整为2~7的范围。若pH为2~7,则与小于2或者大于7时相比,作为烷氧基硅烷的水解物的硅烷醇的稳定性更加良好,并能够抑制硅烷醇的脱水缩合反应快速进行引起的涂布液的粘度上升。
相对于水性组合物中的总固体成分,透明粒子所占的比例优选为30体积%以上,更优选为35体积%以上,更优选为40体积%以上。并且,透明粒子所占的比例优选为60体积%以下,更优选为55体积%以下,进一步优选为50体积%以下。
另外,无机粒子可同时使用2种以上,此时,所使用的所有种类的合计量成为上述范围内。通过将无机粒子所占的比例设为上述范围内,能够提高水性组合物中的无机粒子的分散性。
-其他添加剂-
可为了提高保护层的平滑性来减轻涂膜表面的摩擦,在水性组合物中添加表面活性剂。并且,可通过使颜料或染料、其他微粒等分散来对保护层进行着色。而且,可为了提高耐候性而添加紫外线吸收剂或抗氧化剂等。
优选向水性组合物添加pH调整剂,将pH调节为所希望的范围。作为pH调整剂,优选为酸(有机酸、无机酸)。作为酸(有机酸、无机酸),例如可举出硝酸、草酸、乙酸、甲酸、盐酸等。pH调整剂可直接添加,也可作为水溶液等溶液来添加。关于pH调整剂,只要pH满足所希望的范围,则所使用的量并无特别限定。
本公开中,优选调整为水性组合物的pH成为2~6。作为pH调整剂,优选为硝酸、草酸、乙酸、甲酸、盐酸,尤其优选为乙酸。
(表面活性剂)
从更加提高涂布性的观点考虑,水性组合物中可添加各种表面活性剂。作为表面活性剂,能够使用氟系表面活性剂、非离子系表面活性剂、阳离子系表面活性剂、阴离子系表面活性剂、硅酮系表面活性剂等各种表面活性剂。
作为氟系表面活性剂,例如可举出MAGAFACE(注册商标)F171、MAGAFACE F172、MAGAFACE F173、MAGAFACE F176、MAGAFACE F177、MAGAFACE F141、MAGAFACE F142、MAGAFACE F143、MAGAFACE F144、MAGAFACE R30、MAGAFACE F437、MAGAFACE F475、MAGAFACEF479、MAGAFACE F482、MAGAFACE F554、MAGAFACE F780、MAGAFACE F781(以上,DICCORPORATION制造)、Fluorad FC430、Fluorad FC431、Fluorad FC171(以上,Sumitomo 3MLimited制造)、Surflon(注册商标)S-382、Surflon SC-101、Surflon SC-103、Surflon SC-104、Surflon SC-105、Surflon SC1068、Surflon SC-381、Surflon SC-383、Surflon S393、Surflon KH-40(以上,ASAHI GLASS CO.,LTD.制造)、PF636、PF656、PF6320、PF6520、PF7002(OMNOVA SOLUTIONS INC.制造)等。
作为非离子系表面活性剂,具体而言可举出甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷以及它们的乙氧基化物及丙氧基化物(例如,甘油丙氧基化物、甘油乙氧基化物等)、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯硬脂醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇二月硅酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、脱水山梨醇脂肪酸酯(BASF公司制造的PLURONIC L10、L31、L61、L62、10R5、17R2、25R2、TETRONIC 304、701、704、901、904、150R1)、PIONIN D-6512、D-6414、D-6112、D-6115、D-6120、D-6131、D-6108-W、D-6112-W、D-6115-W、D-6115-X、D-6120-X(Takemoto Oil&Fat Co.,Ltd.制造)、Solsperse20000(The LubrizolCorporation制造)、NAROACTY(注册商标)CL-95、HN-100(Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造)等。
作为阳离子系表面活性剂,具体而言,可举出酞菁衍生物(商品名:EFKA-745、MORISHITA&CO.,LTD.制造)、有机硅氧烷聚合物KP341(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造)、(甲基)丙烯酸系(共)聚合物Polyflow No.75、No.90、No.95(Kyoeisha chemical Co.,Ltd.制造)、W001(Yusho Co.,Ltd.制造)等。
作为阴离子系表面活性剂,具体而言,可举出W004、W005、W017(Yusho Co.,Ltd.制造)、SANDET(注册商标)BL(Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造)等。
作为硅酮系表面活性剂,例如可举出Dow Corning Toray Co.,Ltd.制造“ToraySilicone DC3PA”、“Toray Silicone SH7PA”、“Toray Silicone DC11PA”、“ToraySilicone SH21PA”、“Toray Silicone SH28PA”、“Toray Silicone SH29PA”、“ToraySilicone SH30PA”、“Toray Silicone SH8400”、Momentive Performance Materials Inc.制造“TSF-4440”、“TSF-4300”、“TSF-4445”、“TSF-4460”、“TSF-4452”、Shin-Etsu SiliconeCo.,Ltd.制造的“KP341”、“KF6001”、“KF6002”、BYK Chemie GmbH制造“BYK307”、“BYK323”、“BYK330”等。
表面活性剂可仅使用1种,也可组合2种以上。
表面活性剂的添加量相对于水性组合物的总质量,优选为0.001质量%~2.0质量%,更优选为0.005质量%~1.0质量%。
~水性组合物及保护层的制造方法~
保护层通过将水性组合物涂布于导电粒子含有层的表面来形成。
作为水性组合物的制备步骤,并无特别限定,优选为如下方法:依次添加含有环氧基的烷氧基硅烷及不含有环氧基的烷氧基硅烷,使含有环氧基的烷氧基硅烷先被水解,接着,不含有环氧基的烷氧基硅烷被水解,向所获得的水解液依次添加胶体二氧化硅分散液与铝螯合物。根据这种方法,可提高溶解性及保存稳定性。
另外,涂布能够使用公知的涂布装置,具体内容将进行后述。
涂布之后,设置使涂布液干燥的干燥工序。对于干燥工序,将在后述的“保护层形成工序”中进行叙述。
经过干燥工序来获得的热射线反射材料的形态可以是卷成辊状的辊体,也可以是裁切成所希望的形状的片体。
保护层的厚度优选以干燥厚度在0.1μm~5μm的范围。由于通过溶胶凝胶法形成保护层,在形成层的过程中,伴随较强的收缩,变得易产生卷曲。因此,通常若厚度为0.1μm~5μm左右,则不易追随窗,在欲贴合的热射线反射材料中易产生褶皱。但是,本公开中,即使保护层的厚度在比较易产生卷曲的上述范围,也抑制产生卷曲,能够追随窗而抑制产生褶皱。
从与上述相同的观点考虑,保护层的厚度更优选为0.5μm~3μm的范围。
-支撑体-
本公开的热射线反射材料具有支撑体。作为支撑体,能够使用光学上具有透明性的支撑体,能够根据目的或情况,从公知的支撑体适当选择。
支撑体优选为可见光透射率为70%以上的板状材料,更优选为80%以上的板状材料。而且,可举出具有上述可见光透射率且近红外线区域的透射率较高的板状材料等。
可见光透射率是通过根据日本工业标准(JIS A5759:2008)的方法求出的值。
支撑体的形状、结构、大小、材料、厚度等并无特别限制,能够根据目的适当选择。
作为支撑体的形状,例如可以是薄膜状或片状等板状等。
作为支撑体的结构,可以是单层结构,也可以是层叠结构。
作为支撑体的大小,能够根据所希望的热射线反射材料的大小适当选择。
作为支撑体的材料,并无特别限制,能够根据目的适当选择,例如,可举出:聚乙烯、聚丙烯、聚4-甲基戊烯-1、聚丁烯-1等聚烯烃系树脂;聚对苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯等聚酯系树脂;聚碳酸酯系树脂、聚氯乙烯系树脂、聚苯硫醚类树脂、聚醚砜类树脂、聚乙烯硫醚(polyethylene sulfide)类树脂、聚苯醚类树脂、苯乙烯类树脂、丙烯酸类树脂、聚酰胺类树脂、聚酰亚胺类树脂、乙酸纤维素等纤维素类树脂等。
其中,从薄膜强度及透明性的角度考虑,尤其优选为聚对苯二甲酸乙二酯。
作为支撑体的厚度,并无特别限制,能够根据热射线反射材料的使用目的适当选择,通常为10μm~500μm左右,从薄膜化观点考虑,优选更加薄。
支撑体的厚度优选为10μm~100μm,更优选为20μm~75μm,进一步优选为35μm~75μm。
若支撑体的厚度较厚,则具有不易产生处理中的薄膜的弯折引起的不良的趋势。并且,若支撑体的厚度较薄,则作为热射线反射材料贴合于建筑物或车辆的窗时,作为材料的刚性不会变得过高,具有易施工的趋势。而且,通过支撑体较薄,可见光透射率也变高,具有能够抑制原材料费的趋势。
~热射线反射材料的层结构~
图1表示热射线反射材料的结构例。作为本公开的热射线反射材料的层结构,如图1所示,可以是依次层叠有保护层12、导电粒子含有层14、支撑体16的热射线反射材料10的方式。
将热射线反射材料设置于设置对象物时,从隔热性观点考虑,优选导电粒子含有层为配置于最远离设置对象物的位置的最上层或在支撑体侧与最上层相邻的层。
从与上述相同的观点考虑,更优选导电粒子含有层为配置于最远离窗的位置的最上层。
~热射线反射材料的制造方法~
热射线反射材料能够通过在支撑体上形成导电粒子含有层与保护层来制作。具体而言,可以是具有如下工序的方法:将包含平均长度为5μm~20μm的纤维状导电粒子及吸水率为10%以下的粘合剂的溶液涂布于支撑体上,从而形成导电粒子含有层的工序(以下,粒子含有层形成工序);将金属醇盐添加到酸性水溶液中,对金属醇盐进行水解来制备包含金属氢氧化物的水性组合物的工序(以下,水性组合物制备工序);及将所制备的水性组合物涂布于形成在支撑体上的导电粒子含有层上并使其干燥,由此形成包含金属氧化物的保护层的工序(以下,保护层形成工序)。
粒子含有层形成工序中,将包含平均长度为5μm~20μm的纤维状导电粒子及吸水率为10%以下的粘合剂的溶液涂布于支撑体上,从而形成导电粒子含有层。纤维状导电粒子、粘合剂及支撑体等的详细内容如已述,粒子含有层形成工序中的导电粒子含有层的形成方法可通过已述的“~导电粒子含有层的形成~”中记载的方法进行。
作为将涂布液涂布于支撑体上的方法,能够适用通常的涂布方法,能够根据目的适当选择。作为涂布方法,例如,可举出辊涂法、棒涂法、浸涂法、旋涂法、浇铸涂布法、模涂法、刮涂布法(blade coat)、凹版涂布法、帘涂法、喷涂法、刮刀涂布法(doctor coat)等。
水性组合物制备工序中,形成保护层时,将金属醇盐添加到酸性水溶液中,对金属醇盐进行水解来制备包含金属氢氧化物的水性组合物。金属醇盐、酸性水溶液、金属氢氧化物及水性组合物等的详细内容如已述,水性组合物制备工序中的水性组合物的制备可通过已述的“~水性组合物及保护层的制造方法~”中记载的方法进行。
保护层形成工序中,将在水性组合物制备工序中制备的水性组合物涂布于形成在支撑体上的导电粒子含有层上并使其干燥,由此形成包含金属氧化物的保护层。保护层形成工序中的保护层的形成方法可通过已述的“~水性组合物及保护层的制造方法~”中记载的方法进行。
水性组合物的涂布能够利用公知的涂布装置。作为涂布装置,例如,可举出旋涂机、辊涂机、棒涂机、帘涂机等。
涂布之后设置干燥涂布液的干燥工序。干燥工序中,优选进行加热干燥。加热干燥中,优选以涂布膜的温度成为160℃以上的方式进行加热。作为涂布膜的温度,优选为170℃以上,更优选为180℃以上。并且,涂布膜的温度优选为220℃以下,更优选为210℃以下。通过将加热干燥温度设为上述范围内,能够使涂布膜良好地固化,且能够防止保护层中产生变形。
另外,加热时间优选为10秒~5分钟。
制造热射线反射材料时,可以以辊状或薄膜状或者片状的任意形态制造。制造薄膜状或者片状的热射线反射材料时,可在支撑体上形成导电粒子含有层及保护层之后,裁切成薄膜状或者片状。
<窗>
本公开的窗具有具备透明基材、粘结剂层及已述的热射线反射材料的透明基材/粘结剂层/热射线反射材料的层叠结构,热射线反射材料优选在支撑体的不具有导电粒子含有层及保护层的一侧配置粘结剂层,经由粘结剂层固定化在透明基材。
窗中包含设置于建筑物、家具或车辆或者飞机等移动工具等的窗。
-透明基材-
作为透明基材,可根据用途适当选择,通常优选使用板状基材。
作为透明基材的种类,能够举出:超白玻璃、浮法玻璃、二氧化硅涂层浮法玻璃等透明玻璃;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、半导体基板中使用的硅晶片等。其中,透明基材优选为玻璃或树脂的基材,更优选为玻璃的基材。玻璃的成分并无特别限制,例如优选为超白玻璃、浮法玻璃、二氧化硅涂层浮法玻璃等透明玻璃。
另外,透明基材优选表面平滑,尤其优选为浮法玻璃。
透明基材的厚度优选为0.5mm以上,更优选为厚度1mm以上,从抑制透明基材的厚度引起的导热来提高温暖性的观点考虑,尤其优选为2mm以上。
热射线反射材料的可见光透射率优选为70%以上。可见光透射率通过根据日本工业标准(JIS A5759:2008)的方法求出。
-粘结剂层-
粘结剂层优选与热射线反射材料的支撑体相接配置。
作为能够在粘结剂层的形成中利用的粘结成分,并无特别限制,能够根据目的适当选择,例如,可举出聚乙烯醇缩丁醛(PVB)树脂、(甲基)丙烯酸树脂、苯乙烯/(甲基)丙烯酸树脂、氨酯树脂、聚酯树脂、硅酮树脂等。其中,从折射率的观点考虑,优选为(甲基)丙烯酸树脂。粘结成分可单独使用1种,也可同时使用2种以上。
粘结剂层能够通过涂布预先制备的组合物来形成。
粘结剂层中,除了上述粘结成分以外,还可添加抗静电剂、润滑剂、防粘连剂等。
作为粘结剂层的厚度,优选为0.1μm~10μm。
并且,作为粘结剂层,可利用市售的双面胶带。作为双面胶带,例如可举出Panaclean PD-S1(PANAK Co.,Ltd.制造)。
将热射线反射材料配置于窗时,从隔热效果的观点考虑,热射线反射材料贴附于窗的室内侧。并且,虽然与厚度也有关,但从提高隔热性的观点考虑,热射线反射材料的导电粒子含有层距热射线反射材料与室内气氛接触的最表面的距离优选为5μm以下,更优选为0.1μm以上且5μm以下,进一步优选为1μm以上且4μm以下。并且,从提高隔热性的观点考虑,导电粒子含有层优选为作为室内侧的最外层或在热射线反射材料的支撑体侧与最外层相邻的层来配置的方式,更优选为作为最外层来配置的方式。
在窗的透明基材配置热射线反射材料时,可通过涂布或者层压在热射线反射材料的支撑体上设置粘结剂层之后,预先在透明基材的表面与粘结剂层的表面喷涂包含表面活性剂(尤其是阴离子系表面活性剂)的水溶液,经由粘结剂层将热射线反射材料贴附于透明基材。
贴附之后,能够在所喷涂的水溶液的水分蒸发之前,在透明基材的表面进行热射线反射材料的位置调整。确定相对于透明基材的热射线反射材料的贴附位置之后,利用刮板等刮顺热射线反射材料的保护层的表面,由此从中央部向端部扫出残留在透明基材与热射线反射材料之间的水分。通过如此,能够将热射线反射材料固定化在透明基材的表面。
通过以上,可获得设置有热射线反射材料的窗。
图2中示出窗的结构例。如图2所示,作为本公开的窗的结构,可以是依次层叠有作为透明基材的玻璃板20、粘结剂层18及热射线反射材料10的方式。热射线反射材料包含保护层12、导电粒子含有层14及支撑体16,在支撑体16的不具有导电粒子含有层14的一侧经由粘结剂层18贴附于透明基材20。
本公开的窗使用已述的热射线反射材料形成,因此具有隔热性且耐光性、耐损伤性及电波透过性优异。
实施例
以下,通过实施例,对本发明进行更具体的说明,但只要不脱离其宗旨,则本发明并不限定于以下实施例。
(实施例1)
-银纳米线水分散液(1)的制备(银纳米线的平均长度5μm)-
预先制备了下述添加液A、B及C。
(1)添加液A
将硝酸银粉末5.1g溶解于纯水500mL(毫升)。之后,添加1N(1mol/L)的氨水,直至变得透明。并且,添加纯水,使总量成为100mL。
(2)添加液B
用280mL的纯水溶解葡萄糖粉末1g来制备了添加液B。
(3)添加液C
用220mL的纯水溶解十六烷基-三甲基溴化铵(HTAB)粉末4g来制备了添加液C。
接着,如以下来制备了银纳米线水分散液(1)。
将纯水410mL放入三口烧瓶内,在20℃下搅拌的同时,通过漏斗添加了82.5mL的添加液C与206mL的添加液B。向添加之后的液体,以流量2.0mL/分钟、搅拌转速800rpm添加了206mL的添加液A。之后,经过10分钟之后,添加了82.5mL的添加液C。之后,以3℃/分钟,将内温升温至73℃,将搅拌转速降低至200rpm,加热了50分钟。加热之后,对所获得的水分散液进行了冷却。
其中,通过硅酮制的管连接超滤模块SIP1013(商品名、Asahi Kasei Corporation制造,分级分子量:6,000)、磁力泵及不锈钢杯,准备了超滤装置。
将上述的冷却后的水分散液放入超滤装置的不锈钢杯中,驱动泵来进行了超滤。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,进行了过滤物的清洗。反复进行前述清洗,直至电导率(利用DKK-TOA CORPORATION制造的CM-25R测定)成为50μS/cm以下,之后进行浓缩,从而获得了0.84质量%的银纳米线水分散液(1)。
对所获得的银纳米线水分散液(1)中包含的银纳米线,通过下述方法测定了平均长度(平均长轴长度)。其结果,得知获得了平均长度5μm的银纳米线。
-金属纳米线的平均长度的测定-
利用透射电子显微镜(TEM;JEOL Ltd.制造、商品名:JEM-2000FX),拍摄了金属纳米线的TEM图像。TEM图像中,随机选择300个金属纳米线,测定所选择的各个金属纳米线的长轴长度,从测定值求出算术平均值来作为金属纳米线的平均长度(平均长轴长度)。
-银纳米线涂布液的制备-
作为粘合剂,混合5.0质量份的聚烯烃水分散物(VESTOPLAST W1750、固体成分量:50质量%、Evonik Japan Co.,Ltd.制造)与42.5质量份的上述中制备的银纳米线水分散液(1),由此制备了银纳米线涂布液。
-银纳米线含有层的形成-
对支撑体(PET基板、Toyobo Co.,Ltd.制造的A4300)的表面实施电晕放电处理,通过棒涂法对已实施电晕处理的表面,以银量成为0.040g/m2、总固体成分涂布量成为0.280g/m2的方式,涂布上述银纳米线涂布液,从而形成了涂布膜(粒子含有层形成工序)。
之后,在100℃下,对支撑体上的涂布膜进行1分钟的干燥,从而作为导电粒子含有层形成了平均厚度70nm的银纳米线含有层。
-保护层用水性组合物1的制备-
通过以下的配合进行了保护层用水性组合物的制备(水性组合物制备工序)。
·含有环氧基的烷氧基硅烷……8.8质量份
(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造、KBE-403,3-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷)
·四乙氧基硅烷(不含有环氧基的烷氧基硅烷)……2.7质量份
(Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.制造、KBE-04)
·乙酸水溶液……18.3质量份
(DAICEL CHEMICAL INDUSTRIES,LTD.制造、工业用乙酸的1质量%水溶液)
·铝螯合物……2.6质量份
(Kawaken Fine Chemicals Co.,Ltd制造、铝螯合物D、76质量%异丙醇(IPA)溶液)
·无机粒子(胶体二氧化硅)……23.4质量份
(Nissan Chemical Industries,LTD.制造、Snowtex OZL-35、固体成分浓度35质量%)
·表面活性剂A……3.3质量份
(NOF CORPORATION.制造、RAPISOL A-90的1质量%稀释液、阴离子性)
·表面活性剂B……2.3质量份
(Sanyo Chemical Industries,Ltd.制造、NAROACTY CL-95的1质量%稀释液、非离子性)
·水……38.6质量份
具体而言,通过以下步骤进行了保护层用水性组合物的制备。即,
向1质量%的乙酸水溶液添加含有环氧基的烷氧基硅烷(KBE-403)并使其充分水解之后,添加了四乙氧基硅烷(KBE-04)。接着,对含有环氧基的烷氧基硅烷添加所需量的铝螯合物,进一步添加了无机粒子(Snowtex OZL-35)。接着,添加表面活性剂A与表面活性剂B,最后添加水来作为水性组合物。
-保护层的形成-
对上述银纳米线含有层的表面实施电晕处理,将所获得的水性组合物,以干燥厚度成为1μm的方式,利用7号线棒涂布于银纳米线含有层的电晕处理面,在115℃下干燥2分钟来层叠了厚度1μm的保护层(保护层形成工序)。
如以上,作为热射线反射材料,制作了具有支撑体/银纳米线含有层/保护层的层叠结构的隔热薄膜。
(实施例2~11、比较例1)
实施例1中,将银纳米线涂布液的制备中使用的粘合剂(聚烯烃水分散物)替代为下述表1所示的粘合剂,除此以外与实施例1相同地制备银纳米线涂布液,进一步作为热射线反射材料,制作了具有支撑体/银纳米线含有层/保护层的层叠结构的隔热薄膜。
另外,实施例7中,作为粘合剂,使用了通过以下方法合成的合成品。
~MMA/nBa/AAc共聚物(合成品)的合成~
将利用非离子类乳化剂(NEWCOL-506、Nippon Nyukazai Co,Ltd.制造)2质量%,以42.5/56.8/0.6(=MMA/nBa/AAc)的质量比将甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸正丁酯(nBA)及丙烯酸(AAc)分散于水的分散液,与水溶性的偶氮系自由基聚合引发剂(VA-086、WakoPure Chemical Industries,Ltd.制造)一同添加,在90℃下进行乳化聚合,由此合成了MMA/nBa/AAc共聚物(MMA/nBa/AAc[质量比]=42.5/56.8/0.6)。
所合成的共聚物的重均分子量为20,000。
在下述条件下,通过凝胶渗透色谱(GPC)进行了所获得的合成品的重均分子量(Mw)的测定。根据TOSOH CORPORATION制造“标准试样TSK standard,polystyrene”:“F-40”、“F-20”、“F-4”、“F-1”、“A-5000”、“A-2500”、“A-1000”、“正丙苯”的8个样品制作了校准曲线。
<条件>
·GPC:HLC(注册商标)-8020GPC(TOSOH CORPORATION制造)
·管柱:TSKgel(注册商标)、Super MultiporeHZ-H(TOSOH CORPORATION制造、4.6mmID×15cm)3根
·洗提液:THF(四氢呋喃)
·试样浓度:0.45质量%
·流速:0.35ml/min
·样品注入量:10μl
·测定温度:40℃
·检测器:差示折射计(RI)
(实施例12~13、比较例2~3)
实施例5中,将银纳米线水分散液(1)替代为下述表1所示的银纳米线水分散液(2)~(5)中的任一个,除此以外,与实施例5相同地制备银纳米线涂布液,进一步作为热射线反射材料,制作了具有支撑体/银纳米线含有层/保护层的层叠结构的隔热薄膜。
另外,如下制备了银纳米线水分散液(2)~(5)。
-银纳米线水分散液(2)的制备(银纳米线平均长度3μm)-
银纳米线水分散液(1)的制备中,将内温升温至73℃,将搅拌转速降低至200rpm之后的加热时间设为30分钟,由此获得了平均长度3μm的银纳米线水分散液(2)。
-银纳米线水分散液(3)的制备(银纳米线平均长度10μm)-
银纳米线水分散液(1)的制备中,将内温升温至73℃,将搅拌转速降低至200rpm之后的加热时间设为1小时35分钟,由此获得了平均长度10μm的银纳米线水分散液(3)。
-银纳米线水分散液(4)的制备(银纳米线平均长度20μm)-
银纳米线水分散液(1)的制备中,将内温升温至73℃,将搅拌转速降低至200rpm之后的加热时间设为3小时10分钟,由此获得了平均长度20μm的银纳米线水分散液(4)。
-银纳米线水分散液(5)的制备(银纳米线平均长度23μm)-
银纳米线水分散液(1)的制备中,将内温升温至73℃,将搅拌转速降低至200rpm之后的加热时间设为3小时40分钟,由此获得了平均长度23μm的银纳米线水分散液(5)。
(实施例14~16)
实施例5中,将保护层的干燥厚度从1μm变更为下述表1所示的厚度,除此以外,与实施例5相同地制备银纳米线涂布液,进一步作为热射线反射材料,制作了具有支撑体/银纳米线含有层/保护层的层叠结构的隔热薄膜。
(比较例4)
实施例1中,将银纳米线涂布液的制备中使用的粘合剂(聚烯烃水分散物)替代为聚乙烯醇水溶液(KURARAY CO.,LTD.制造的POVAL 117;PVA),且未形成保护层,除此以外,与实施例1相同地制备银纳米线涂布液,进一步作为热射线反射材料,制作了具有支撑体/银纳米线含有层/保护层的层叠结构的隔热薄膜。
(比较例5)
实施例1中,将银纳米线涂布液的制备中使用的粘合剂(聚烯烃水分散物)替代为聚乙烯醇水溶液(KURARAY CO.,LTD.制造的POVAL 117;PVA),除此以外,与实施例1相同地制备银纳米线涂布液,进一步作为热射线反射材料,制作了具有支撑体/银纳米线含有层/保护层的层叠结构的隔热薄膜。
(比较例6)
实施例1中,将银纳米线涂布液的制备中使用的粘合剂(聚烯烃水分散物)替代为聚乙烯醇水溶液(KURARAY CO.,LTD.制造的POVAL 117;PVA),且将保护层的形成中使用的水性组合物替代为下述保护层用水性组合物2,除此以外,与实施例1相同地制备银纳米线涂布液,进一步作为热射线反射材料,制作了具有支撑体/银纳米线含有层/保护层的层叠结构的隔热薄膜。
-保护层用水性组合物2的制备-
混合下述组成的各成分并搅拌60分钟,从而制备了保护层用水性组合物2。
<组成>
·二缩丙二醇二丙烯酸酯(DPGDA)……7.0质量份
(2官能的聚合性单体)
·苯氧乙基丙烯酸酯(PEA)……3.0质量份
(单官能的聚合性单体)
·三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)……10.0质量份
(3官能的聚合性单体)
·聚合引发剂(IRGACURE184、BASF公司制造)……1.0质量份
·溶剂(丙二醇单甲醚)……200质量份
(比较例7)
实施例1中,将银纳米线水分散液(1)替代为上述的银纳米线水分散液(5),且将银纳米线涂布液的制备中使用的粘合剂(聚烯烃水分散物)替代为聚乙烯醇水溶液(KURARAYCO.,LTD.制造的POVAL 117;PVA),除此以外,与实施例1相同地制备银纳米线涂布液,进一步作为热射线反射材料,制作了具有支撑体/银纳米线含有层/保护层的层叠结构的隔热薄膜。
(比较例8)
实施例1中,将银纳米线涂布液的制备中使用的粘合剂(聚烯烃水分散物)替代为EVAL水溶液(KURARAY CO.,LTD.制造的EVAL L171B;EVOH),且将保护层的形成中使用的水性组合物替代为比较例6中制备的保护层用水性组合物2,除此以外,与实施例1相同地制备银纳米线涂布液,进一步作为热射线反射材料,制作了具有支撑体/银纳米线含有层/保护层的层叠结构的隔热薄膜。
(比较例9)
实施例1中,将银纳米线水分散液(1)替代为上述的银纳米线水分散液(5),且将银纳米线涂布液的制备中使用的粘合剂(聚烯烃水分散物)替代为EVAL水溶液(KURARAY CO.,LTD.制造的EVAL L171B;EVOH),除此以外,与实施例1相同地制备银纳米线涂布液,进一步作为热射线反射材料,制作了具有支撑体/银纳米线含有层/保护层的层叠结构的隔热薄膜。
(比较例10)
实施例1中,将银纳米线涂布液的制备中使用的粘合剂(聚烯烃水分散物)替代为EVAL水溶液(KURARAY CO.,LTD.制造的EVAL L171B;EVOH),除此以外,与实施例1相同地制备银纳米线涂布液,进一步作为热射线反射材料,制作了具有支撑体/银纳米线含有层/保护层的层叠结构的隔热薄膜。
(评价)
对在上述实施例及比较例中制作的各隔热薄膜,进行了下述测定及评价。将测定及评价的结果示于下述表1。
1.吸水率
(1)测定了在温度100℃下干燥1小时的粘合剂的重量A(mg)。
(2)在温度63℃、相对湿度50%的环境下,对与上述相同的粘合剂进行24小时的调湿,并测定了调湿后的重量B(mg)。
(3)利用通过上述获得的测定值,根据下述式2计算出了吸水率(%)。
吸水率(%)=[(重量B-重量A)/重量A]×100……式2
2.厚度的膨胀率
(1)在100℃下对银纳米线含有层进行1小时的干燥之后,用切片机裁切,通过原子力显微镜(AFM)测量裁切面,从而测定了银纳米线含有层的干燥厚度A。
(2)在温度63℃、相对湿度50%下,对与上述相同的银纳米线含有层进行24小时的调湿之后,用切片机裁切,通过AFM测量裁切面,从而测定了银纳米线含有层的调湿后的厚度B。
(3)利用通过上述获得的测定值,根据下述式1计算出了厚度的膨胀率(%)。
膨胀率(%)=[(调湿后的厚度B-干燥厚度A)/干燥厚度A]×100……式1
3.保护层的厚度
用切片机裁切保护层,通过扫描型电子显微镜(SEM)观察裁切面,从SEM图像求出了厚度。
4.平均长度
(1)将银纳米线含有层浸渍于粘合剂可溶的溶剂(水、四氢呋喃或甲乙酮等),提取了银纳米线。
(2)利用透射电子显微镜(TEM:JEOL Ltd.制造、商品名:JEM-2000FX)进行放大观察,从放大观察的银纳米线随机选择300个银纳米线,测定所选择的银纳米线的长轴长度,进一步求出平均值来作为银纳米线的平均长度(平均长轴长度)。
5.电波透过性
根据基于KEC Electronic Industry Development Center.(KEC)的KEC测定法,对各实施例及比较例的隔热薄膜,根据下述式3计算出0.1MHz与2GHz中的电波衰减率[dB],根据下述评价基准评价了电波透过性。另外,可以说电波衰减率越小电波透过性越高。
电波衰减率[dB]=20×Log10(Ei/Et)……式3
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>
A:在任意频率下,电波衰减率均小于1dB。
B:在任一个频率中,电波衰减率均为1dB以上且小于10dB。
C:在任一个频率中,电波衰减率均为10dB以上。
6.传热系数及耐光性(ΔU)
(1)在各隔热薄膜的支撑体的表面(不具有银纳米线含有层及保护层的一侧的表面)涂布粘结剂(PANAC Co.,Ltd.制造的PD-S1)来形成粘结剂层,经由粘结剂层将各隔热薄膜贴附于厚度3mm的浮法玻璃。在该状态下,利用红外光谱仪(IFS66v/S、Bruker OpticsK.K.制造),在波长5μm~25μm的范围进行测定,根据JIS A 5759:2008计算出了耐光性试验前的传热系数(W/m2·K)A。
(2)接着,在将具有粘结剂层的隔热薄膜贴附于浮法玻璃的状态下,利用耐光性试验机(Iwasaki Electric Co.,Ltd制造、商品名:EYESUPER SUV-W161),在温度63℃、相对湿度50%的环境条件下,以120小时、90W的条件进行了光照射。之后,利用红外光谱仪(IFS66v/S、Bruker Optics K.K.制造),对光照射之后的隔热薄膜,再次在波长5μm~25μm的范围进行测定,根据JIS A 5759:2008计算出了耐光性试验后的传热系数(W/m2·K)B。
(3)利用上述计算值,从传热系数B减去传热系数A,求出传热系数的下降度(ΔU),根据下述评价基准进行了评价。评价基准中,等级3以上为实际使用上容许的范围。
<评价基准>
5:Δ传热系数小于0.1。
4:Δ传热系数为0.1以上且小于0.2。
3:Δ传热系数为0.2以上且小于0.25。
2:Δ传热系数为0.25以上且小于0.35。
1:Δ传热系数为0.35以上。
7.表面电阻
利用电涡流法电阻测定(NAPSON CORPORATION制造、商品名:EC-80),测定了隔热薄膜的保护层表面的表面电阻。
8.耐损伤性
利用连续加载式抗刮强度试验机(SHINTO Scientific Co.,ltd.制造、商品名:Heidon 18S),使用钢丝绒(NIPPON STEEL WOOL Co.,Ltd.、商品名:Bon Star No.0000),以下述条件对隔热薄膜的保护层侧实施刮擦试验,通过目视观察隔热薄膜的保护层的表面(刮擦面)中有无刮痕来进行了评价。
<基准>
·载重:500g
·次数:往返10
·速度:1000mm/min
·刮擦长度:50mm、
<评价基准>
A:无刮痕
B:有刮痕
9.卷曲
将隔热薄膜裁切为50cm×50cm的大小来制作样品片,以保护层朝向反重力方向的方式将样品片置于桌上,测定样品片的4个端部从桌面浮起的高度,将4个高度的最大值作为评价卷曲的指标。
<评价基准>
A:高度的最大值小于1mm。
B:高度的最大值为1mm以上且小于2mm。
C:高度的最大值为2mm以上。
10.粘附性
在隔热薄膜的保护层的表面,用刀切入格子状的切口,形成100个(10个×10个(1个的大小:1mm×1mm))正方形,在切入有切口的保护层的表面贴合胶带(NICHIBAN CO.,LTD.制造、商品名:CELLOTAPE(注册商标)405)。之后,向相对于保护层表面垂直的方向剥离贴合的胶带,计数保护层被剥离的正方形的个数,根据下述评价基准评价了粘附性。
<评价基准>
A:被剥离的正方形的个数为0个。
B:被剥离的正方形的个数为1个~50个。
C:被剥离的正方形的个数为51个~100个。
表1所述的粘合剂的详细内容如以下。
·Saran Latex L549B:Asahi Kasei Chemicals Corporation制造
·Saran Latex L536B:Asahi Kasei Chemicals Corporation制造
·Saran Latex L509B:Asahi Kasei Chemicals Corporation制造
·AS-563A:DAICEL FINECHEM LTD.制造
·UX-110:DAICEL FINECHEM LTD.制造
·Super flex E4800:DKS Co.Ltd.制造
·Super flex 470:DKS Co.Ltd.制造
·Super flex 420:DKS Co.Ltd.制造
·Super flex 800:DKS Co.Ltd.制造
如表1所示,实施例1~11中,吸水率越低,通过溶胶凝胶法形成保护层时的酸性成分越不易浸入,耐光性优异。相对于此,吸水率超过10%(即,导电粒子含有层的厚度的膨胀率超过2.2%)的比较例1中,耐光性显著下降。并且,将聚偏二氯乙烯、丙烯聚合物、聚氨酯用作作为导电粒子含有层的银纳米线含有层的粘合剂时,与保护层之间的粘附性尤其良好。
银纳米线的平均长度为23μm以上的比较例2中,与银纳米线的平均长度为20μm以下的实施例相比,表面电阻变得过低,电波透过性较差。另一方面,银纳米线的平均长度小于5μm的比较例3中,未能获得隔热效果。
并且,如比较例4~10,使用吸水率超过10%的POVAL 117或EVAL时,银纳米线含有层的耐光性显著下降。此时,若对保护层的粘合剂使用丙烯酸酯成分,则耐光性的下降得到缓解,但传热系数变高而成为隔热效果降低的结果。
如实施例14~16,改变了保护层的厚度,其结果,在0.1μm~6μm的范围,卷曲的产生被抑制为较小,向窗贴合时的操作性也良好。其中,0.1μm~5μm的范围中,抑制卷曲的产生的效果优异。
(实施例17~32)
使用在实施例1~实施例16中制作的热射线反射材料,通过以下要领贴合于建筑物的窗玻璃表面,从而制作了配置有热射线反射材料的窗。
在各热射线反射材料的PET基板的表面(不具有保护层的一侧的表面)预先赋予Panaclean PS-S1(PANAK Co.,Ltd.制造)来形成了粘结剂层。
接着,对窗玻璃贴附热射线反射材料时,对窗玻璃的表面与热射线反射材料的粘结剂层的表面预先喷涂表面活性剂(聚氧乙烯月桂基醚硫酸钠)的0.1质量%水溶液,使热射线反射材料的粘结剂层的表面与窗玻璃的喷涂面接触,在窗玻璃,经由粘结剂层配置了热射线反射材料。并且,在水分蒸发之前,在玻璃表面进行了热射线反射材料的位置调整。确定相对于窗玻璃的热射线反射材料的贴附位置之后,利用刮板等刮顺热射线反射材料的保护层的表面,从玻璃中央朝向端部扫出残留在窗玻璃与热射线反射材料之间的水分,将热射线反射材料固定在窗玻璃的表面。
如以上来获得了配置有热射线反射材料的窗。
配置有各热射线反射材料的窗均使用了本公开的热射线反射材料,因此隔热性优异,且耐光性、耐损伤性及电波透过性优异。
2015年7月31日申请的日本专利申请2015-152757号的公开的所有内容通过参考编入本说明书中。
关于本说明书中记载的所有文献、专利申请及技术标准,通过参考而编入各个文献、专利申请及技术标准时与具体且个别记载时相同程度地编入到本说明书中。

Claims (10)

1.一种热射线反射材料,其在支撑体上,从所述支撑体侧依次具有:
导电粒子含有层,包含平均长度为5μm~20μm的纤维状导电粒子及粘合剂,在温度63℃、相对湿度50%的环境条件下经过24小时时的经时前后的厚度的膨胀率为2.2%以下;及
保护层,包含来源于金属醇盐的金属氧化物。
2.一种热射线反射材料,其在支撑体上,从所述支撑体侧依次具有:
导电粒子含有层,包含平均长度为5μm~20μm的纤维状导电粒子及吸水率为10%以下的粘合剂;及
保护层,包含来源于金属醇盐的金属氧化物。
3.根据权利要求1或2所述的热射线反射材料,其中,
所述粘合剂为选自聚偏二氯乙烯、丙烯聚合物及聚氨酯中的至少一种。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的热射线反射材料,其中,
所述保护层的厚度为0.1μm~5μm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的热射线反射材料,其中,
所述纤维状导电粒子为纤维状金属粒子。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的热射线反射材料,其中,
所述保护层中包含的金属氧化物为经由金属氢氧化物的金属氧化物,该金属氢氧化物来源于金属醇盐与酸成分。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的热射线反射材料,其中,
所述导电粒子含有层中包含的所述纤维状导电粒子的含量为0.020g/m2以上且0.200g/m2以下。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的热射线反射材料,其中,
所述纤维状导电粒子的含量相对于所述粘合剂的含量的质量比为1/20以上且1/3以下。
9.一种窗,其具备透明基材、粘结剂层及权利要求1至8中任一项所述的热射线反射材料。
10.一种热射线反射材料的制造方法,其具有:
将包含平均长度为5μm~20μm的纤维状导电粒子及吸水率为10%以下的粘合剂的溶液涂布于支撑体上,从而形成导电粒子含有层的工序;
将金属醇盐添加到酸性水溶液中,对所述金属醇盐进行水解来制备包含金属氢氧化物的水性组合物的工序;及
将所制备的水性组合物涂布于形成在所述支撑体上的所述导电粒子含有层上,并使其干燥,由此形成包含金属氧化物的保护层的工序。
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