JP2001030391A

JP2001030391A - 機能性材料積層体及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001030391A
Application number: JP11207798A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Iwamoto; 和成岩本; Kenji Kurimoto; 健二栗本
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1999-07-22
Filing date: 1999-07-22
Publication date: 2001-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】球状スペーサの沈降を防止して、高粘調液に
自重による下降を防止するとともに、その層厚を均一に
維持できる機能性材料積層体及びその製造方法を提供す
る。【解決手段】少なくとも一方の一部又は全部を透明と
なした基体２、３間の隙間に機能性材料４と球状スペー
サ６を配置した機能性材料積層体１において、機能性材
料４に臨む基体面の少なくとも一方に球状スペーサ６よ
りも軟質なフィルム層７を配置し、機能性材料４の配置
面積と球状スペーサの粒径の積１００％に対し、機能性
材料４の配置容積を９５〜５０％に設定して、球状スペ
ーサ６がフィルム層７にめり込むように機能性材料４を
基体間２、３に封入した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、調光ガラスや防音
ガラスのように、２枚の透明板間に液状或いは湿潤なゲ
ル状の調光材料や防音材料等の機能性材料を積層してな
る機能性材料積層体に関する。

【０００２】

【従来の技術】２枚の透明板間に液状あるいは湿潤なゲ
ル状の機能性材料を積層しその周辺部分を封止材により
封止してなる機能性材料積層体（以下、単に積層体と称
する）として、例えば特開平６−２５５０１６号公報に
記載されているように、平行配置した２枚のガラス板間
に、機能性材料として温度上昇により、透明状態から白
濁状態に状態変化するサーモトロピックな高分子水溶液
を積層した、サーモトロピック調光ガラスが提案されて
いる。また、このサーモトロピック調光ガラスは、液晶
等を用いた調光ガラスよりも耐久性、遮光性に優れ、し
かも安価であることから脚光を浴びている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、流動性
を有するサーモトロピック高分子水溶液をガラス間に封
入しているため、ガラス面を水平にして使用しない限
り、水溶液がその自重により徐々に下降してガラスがた
わみ、下側程水溶液の総厚が大きくなって、調光ガラス
の屈折率が部位によって異なったり、遮光状態にムラが
生じたりするといった問題が発生する。しかも、調光ガ
ラスの面積を大きくするほど水溶液の層厚の差が大きく
なる傾向を示す。このようなことから、流動性をもつサ
ーモトロピック高分子水溶液などの高粘調液をガラス間
に封入した調光ガラスにおいては、高粘調液の総厚を均
一に保つ技術が、重要な課題となっている。

【０００４】現在、この問題を解決するための方法とし
て、次のような、化学的な方法や構造的、機械的な方法
が提案されている。化学的な方法としては、高粘調液の
構成成分として使用する高分子を部分的に架橋させるこ
とにより、架橋型の膨潤ゲルとしてその流動を抑制する
方法が提案されている。しかしながら、高粘調液の下降
を防止できる程度まで架橋密度を上げると、本来の機能
性、耐久性等に影響が生じ、調光ガラス本来の可逆安定
性が充分得られないといった、致命的な欠陥が生じるこ
ととなる。また、構造的、機械的な方法として、ガラス
面内において接着剤等により隣接するガラスを点状や線
状に内側から接着固定し、層厚を維持するといった方法
が提案されているが、窓等への使用を考慮すると、この
接着部分の線や点が視覚的に欠陥となり、その使用場所
が著しく限定される要因となる。さらに、スペーサとし
て、視覚的な欠陥となり難いガラスビーズを用いる方法
も提案されているが、ガラスビーズの沈降防止が充分で
きていないのが現状である。

【０００５】本発明の目的は、球状スペーサの沈降を防
止して、高粘調液に自重による下降を防止するととも
に、その層厚を均一に維持できる機能性材料積層体及び
その製造方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段及びその作用】請求項１に
係る機能性材料積層体は、少なくとも一方の一部又は全
部を透明となした基体間の隙間に機能性材料と球状スペ
ーサを配置した機能性材料積層体において、前記機能性
材料に臨む基体面の少なくとも一方に球状スペーサより
も軟質なフィルム層を配置し、前記機能性材料の配置面
積と球状スペーサの粒径の積１００％に対し、機能性材
料の配置容積を９５〜５０％に設定して、球状スペーサ
がフィルム層にめり込むように機能性材料を基体間に封
入したものである。

【０００７】この機能性材料積層体においては、機能性
材料の配置面積と球状スペーサの粒径の積１００％に対
し、機能性材料の配置容積を９５〜５０％に設定してい
るので、球状スペーサは機能性材料の配置容積の不足分
を補うため、その粒径の５〜５０％の深さだけフィルム
層に対してめり込んだ状態となる。つまり、この機能性
材料積層体においては、球状スペーサがその粒径の少な
くとも５％以上の深さだけフィルム層に対してめり込む
ので、球状ビーズの沈降が確実に防止されるこになる。
また、フィルム層に対する球状スペーサのめり込み量が
粒径の５０％を超えると、めり込み量のバラツキが大き
くなって、厚みむらが大きくなることが懸念されるの
で、機能性材料の配置面積と球状スペーサの粒径の積１
００％に対し、機能性材料の配置容積を５０％以上に設
定することが好ましい。

【０００８】請求項２記載の機能性材料積層体は、前記
球状スペーサの粒径１００％に対しフィルム層の総厚み
を５〜５０％に設定したものである。フィルム層の総厚
みが５％未満の場合には、球状スペーサを十分にめり込
ませることができず、また５０％を越えると、球状スペ
ーサのめり込み量のバラツキが大きくなることが懸念さ
れるので、５〜５０％に設定することが好ましい。

【０００９】請求項３記載の機能性材料積層体は、前記
機能性材料の配置容積を、球状スペーサの粒径からフィ
ルム層の総厚を減算して得られる機能性材料の配置隙間
と、機能性材料の配置面積との積以上に設定したもので
ある。つまり、機能性材料の配置容積が、機能性材料の
配置隙間と機能性材料の配置面積との積未満の場合に
は、球状スペーサが２つの基体に圧接され、基体の破損
が懸念されるので、両者の積以上に設定することが好ま
しい。

【００１０】請求項４記載の機能性材料積層体は、前記
機能性材料が、セルロース誘導体と水を構成成分とする
ものである。このような機能性材料は、温度変化により
透明状態と白濁状態とに可逆的に状態変化するサーモト
ロピック材料として機能する。

【００１１】請求項５記載の機能性材料積層体は、前記
機能性材料が、前記構成成分に加え、非イオン性界面活
性剤、及び必要に応じて無機電解質を加えてなるもので
ある。非イオン性界面活性剤を加えることにより、白濁
状態の安定性を著しく向上でき、均一な白濁状態を長期
間維持しうる。又、必要に応じて無機電解質を加えるこ
とにより、透明と白濁に状態変化する温度を制御するこ
とが可能となり好ましい。

【００１２】請求項６記載の機能性材料積層体は、前記
球状スペーサの配置間隔が２５〜１００ｍｍである。球
状スペーサの配置間隔を２５〜１００ｍｍにすることに
より、機能性材料積層体の厚みむらを小さくすることが
できる。

【００１３】請求項７記載の機能性材料積層体の製造方
法は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の機能性材料
積層体の製造方法であって、少なくとも一方の基体上
に、機能性材料の配置面積と球状スペーサの粒径との積
９５〜５０％の分量の機能性材料と、球状スペーサとを
配置するとともに、少なくとも一方の基体の上面周囲に
重ね合わせて仮積層体を製作する仮積層工程と、仮積層
体の内部空間が略真空状態となるように、仮積層体を減
圧雰囲気下に保持し、その後封止材を変形させつつ基体
に密着せしめて、球状スペーサがフィルム層にめり込む
ように、基体間に機能性材料を封入する減圧封入工程と
を備えたものである。このような製造方法により、請求
項１〜６のいずれか１項に記載の機能性材料積層体を効
率的に且つ機能性材料に気泡が混入しないように製作す
ることが可能となる。

【００１４】本発明の機能性材料積層体、及び本発明の
製造方法に従って得られた機能性材料積層体は、一般住
宅やビル等における、垂直面の窓、天窓、ルーバー窓、
引き違い窓、はめ殺し窓、出窓、外開き窓、横滑り窓、
両開き窓、上下スライド窓、コーナー窓、テラスドア、
腰パネルドア、高所内倒しドア、パティオドア、サンル
ーム、温室ガラス、更には、大型施設のアーケード、ト
ップライト、自動車のサンルーフ、リアウィンドウ、サ
イドウインドウ、カーポート、建物の外壁材や蓄熱壁等
に使用できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。先ず、機能性材料積層
体の概略構成について説明する。図１に示すように、機
能性材料積層体１は、少なくとも一方の一部又は全部を
透明となした基体２、３間の隙間に、機能性材料４と球
状スペーサ６を配置し、基体２、３間の外縁部を封止材
５で封止したものであって、機能性材料４に臨む基体
２、３面の少なくとも一方に球状スペーサ６よりも軟質
なフィルム層７を配置し、機能性材料４の配置面積と球
状スペーサ６の粒径の積１００％に対し、機能性材料４
の配置容積を９５〜５０％に設定して、図２に示すよう
に、球状スペーサ６がフィルム層７にめり込むように機
能性材料４を基体２、３間に封入したものである。

【００１６】フィルム層７は、図１に示すように、基体
２、３の一方にのみ配置してもよいし、図３に示すよう
に、基体２、３の対向面にそれぞれ設けてもよい。ま
た、封止材５は、図１に示すように、１段封止構造とし
てもよいし、図３に示すように、第１封止材５ａと第２
封止材５ｂとからなる２段封止構造としてもよい。更
に、機能性材料積層体１に対して更に１から複数枚の基
体を、同種又は異種の機能性材料を介在させた状態で積
層し、３枚以上の基体を有する機能性材料積層体を構成
することも可能である。また、この場合には、機能性材
料を充填しない空気層を基体間に形成して、断熱性や遮
音性を高めることも可能である。

【００１７】次に、機能性材料積層体を構成する部材の
具体例について説明する。この機能性材料積層体１を調
光ガラスとして用いる場合には、機能性材料４として、
温度変化により白濁状態と透明状態とに状態変化するサ
ーモトロピック材料を用いることになる。一般的にこの
ような性状を示すサーモトロピック機能性材料として
は、曇点現象を示す非イオン性界面活性剤や非イオン性
水溶性高分子の等方性水溶液がある。このような機能性
材料の具体的な材料としては、ポリビニルアルコール部
分酢化物、ポリビニルメチルエーテル、メチルセルロー
ス、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、
エチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体、ヒ
ドロキシプロピル基を有する多糖類誘導体（例えばヒド
ロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピル・メチ
ルセルロース等）、ポリビニルメチルオキサゾリディノ
ン、ポリＮ−置換アクリルアミド誘導体（例えばポリＮ
−イソプロピルアクリルアミド、ポリＮ−エトキシエチ
ルアクリルアミド等）、ポリＮ，Ｎ−ジ置換アクリルア
ミド誘導体（例えばポリＮ−メチル−Ｎ−エチルアクリ
ルアミド等）、あるいはこれらの共重合体などの水溶性
高分子の水溶液や、アルコール等を溶媒とした高分子溶
液があげられる。これらの例示物質の中でも、太陽光を
充分に遮光するという点では、疎水−親水バランスがよ
いヒドロキシプロピル基をもつ多糖類誘導体が好適であ
り、構造的に安定性のあるセルロースを主鎖にもつセル
ロース誘導体、即ち、ヒドロキシプロピルセルロースが
好ましいが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、これらの溶液に酸化防止剤、凍結防止剤、安定剤
等の添加剤を加えることも本発明の範疇である。

【００１８】ヒドロキシプロピルセルロース等のセルロ
ース誘導体の水溶液等を単体で使用すると、白濁状態で
長時間放置すると、時間経過に伴って不均一な相分離状
態となることがある。不均一な相分離とは、白濁状態を
示すために凝集したヒドロキシプロピルセルロース等の
凝集物が時間経過に伴って更に凝集し沈降するため、溶
媒である水と２相に分離する状態を示す。しかしなが
ら、これに特開平６−２５５０１６号公報に記載されて
いるような、界面活性剤、特に非イオン性界面活性剤を
加えることにより、均一な相分離状態を長時間維持でき
る。

【００１９】ここで使用される非イオン性界面活性剤
は、オリゴマー領域の約３０００以下の分子量、より好
ましくは約１０００以下の分子量のものが使用しやす
く、イオン性基は親水性基が非常に大きいので、バラン
スをとるため、疎水基は高級アルキル基がよい。具体例
としては、ポリオキシプロピレン２−エチル−２−ヒド
ロキシメチル−１，３−プロパンジオール（ポリオキシ
プロピレントリメチロールプロパンエーテル）やポリプ
ロピレングリコール、ジエチレングリコールモノブチル
エーテル、ポリオキシプロピレングリセリン、ラウリル
硫酸ナトリウム等が例示でき、その他にも同様の作用を
有する物質であれば使用することができる。また、上記
のような機能性材料の状態変化する温度を制御するた
め、必要に応じて塩化ナトリウム等の無機電解質を加え
ることにより、状態変化する温度を低温側に任意にシフ
トさせることができる。このような機能性材料は、耐候
性や安定性に優れ、比較的に安価であるため好適であ
る。

【００２０】また、これらの水溶性高分子の一部を架橋
し、水等の溶媒に膨潤させたゲルを機能性材料として用
いても良い。例えば、米国特許５３７７０４２号に記載
されているような、前述の高分子溶液を一部架橋したゲ
ル、例えばヒドロキシエチルメタクリレート−ヒドロキ
シエチルアクリレート共重合体の部分架橋物と水からな
るゲル状の機能性材料は好ましい例の一つである。但
し、温度変化により白濁状態と透明状態とに状態変化す
る液状あるいは湿潤なゲル状の機能性材料であれば、前
記以外の種々の材料を使用してもかまわない。また、機
能性材料４としては、液状あるいは湿潤なゲル状の材料
であれば、光の変化に応じて光透過率が変化するフォト
クロミック材料や、電圧変化に応じて光透過率が変化す
るエレクトロミック材料などの様々な調光材料を用いる
ことが可能である。

【００２１】基体２、３としては、通常は平板状の無機
ガラスやポリカーボネート等の有機ガラス等を使用す
る。熱線反射ガラス、低放射ガラス、合わせガラス、強
化ガラス、倍強度ガラス、ＵＶカットガラス、網入りガ
ラス、型板ガラス、すりガラス等が任意に採用できる。
基体２、３は、通常は透明に構成することになるが、基
体２、３の一部は不透明に構成してもよいし、建築物の
外壁等として使用する場合には、少なくとも一方を不透
明なガラス板や金属板等で構成してもよい。

【００２２】球状スペーサ６としては、無機ガラス製、
セラミック製、金属製等の中から、機能性材料の構成成
分と反応したり、吸着や吸収などにより、その組成を変
化させ、特性に影響を及ぼすようなものでなければ使用
可能である。特に、視覚的な欠陥となりにくい無色透明
の無機ガラス製ビーズが好適に利用できる。球状スペー
サ６は、封止材５の部分にも設置されていても構わな
い。この球状スペーサ６の働きにより、流動性を示す本
発明の機能性材料の層厚が所望の値に調整・維持される
とともに、垂直面に使用した際に、機能性材料の自重に
より、ガラスがたわみ、機能性材料積層体の上部と下部
で機能性材料の層厚が異なる現象を抑制することがで
き、長期間にわたり層厚を均質に維持することが可能と
なる。

【００２３】球状スペーサ６の配置間隔は、２５〜１０
０ｍｍが好ましい。球状スペーサ６の配置間隔が１００
ｍｍを超えると球状スペーサ６の存在部と未存在部で機
能性材料の層厚が波打ち、ガラス越しの風景が歪むなど
の問題点が生じる恐れがある。スペーサの材質として、
本発明の合成樹脂フィルムより硬質の材料からものを選
択した場合、スペーサは合成樹脂フィルムにめり込んだ
状態で保持されるため、スペーサと機能性材料の比重差
によるスペーサの沈降を抑制することができ好ましい。

【００２４】フィルム層７としては、球状スペーサ６よ
りも軟質な合成樹脂製のフィルム層を用いることにな
る。つまり、本発明では、フィルム層７に対して球状ス
ペーサ６をめり込ませて、球状スペーサ６と機能性材料
４との比重差による球状スペーサ６の沈降を抑制する関
係上、フィルム層７は球状スペーサ６よりも軟質な素材
からなるものを用いることになる。また、フィルム層７
は、基体２、３が透明の場合、当然のことながら、透明
であることが好ましく、これらの条件を満たすためのフ
ィルムの材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン
等のポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、スチレン樹
脂、ＡＢＳ樹脂、ポリビニルアルコール、アクリル樹
脂、アクリロニトリル−スチレン系樹脂、塩化ビニリデ
ン樹脂、ＡＡＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ポリウレタン樹脂、
ポリビニルブチラール樹脂、ポリ−４−メチルペンテン
−１樹脂、ポリブテン−１樹脂、フッ化ビニリデン樹
脂、フッ化ビニル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート
樹脂、ポリアミド樹脂、アセタール樹脂、ポリフェニレ
ンオキシド樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリエ
チレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、ポリフ
ェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスル
ホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、芳香族ポリエス
テル樹脂、ポリアリレート樹脂等の各種樹脂のフィル
ム、又はこれらの積層フィルムが例示できる。又、上記
フィルム中でも、剛性、耐伸長性、寸法安定性、衝撃破
壊強度性、透明性、積層適性の観点から、ポリエステル
樹脂フィルムが好ましく、さら更にポリエチレンテレフ
タレート（ＰＥＴ）であることが好ましい。具体的に
は、東レ（株）製のルミラー、ユニチカ（株）製のエン
ブレット等の商品名で市販されているものが透明性が高
く好ましいが、これに限定されるものではない。

【００２５】本発明のフィルム層７の膜厚は、球状スペ
ーサ６の粒径にもよるが、球状スペーサ６の粒径１００
％に対しフィルム層７の総厚みを５〜５０％に設定する
ことが好ましい。より好ましくは１５〜４５％に、さら
に好ましくは２０〜４０％に設定することになる。球状
スペーサ６の粒径１００％に対しフィルム層７の総厚み
が５％に満たない場合は、球状スペーサ６をフィルム層
７に対して十分にめり込ませることができず、球状スペ
ーサ６の沈降を抑制できないので好ましくない。また、
５０％を超えると、フィルム層７に対する球状スペーサ
６のめり込み量にバラツキが発生し易くなって、厚みむ
らが大きくなることが懸念されるので好ましくない。具
体的には、球状スペーサ６の粒径が５００μｍであれ
ば、図１に示すように、基体３のみにフィルム層７を配
置する場合には、この１つのフィルム層７の厚さを５０
μｍ〜２５０μｍ程度に設定し、図３に示すように基体
２、３の両方にフィルム層７を配置する場合には、これ
ら２つのフィルム層の総厚みを５０〜２５０μｍ程度に
設定することになる。

【００２６】また、球状スペーサ６のフィルム層７への
めり込み深さは、機能性材料４の配置容積により調整す
る。機能性材料４の配置容積は、機能性材料４の配置面
積と球状スペーサ６の粒径の積１００％に対し、９５〜
５０％に設定することが好ましい。また、機能性材料４
の配置容積は、球状スペーサ６の粒径に対するフィルム
層７の総厚みにより調整することが好ましい。すなわ
ち、球状スペーサ６の粒径からフィルム層７の総厚を減
算して得られる機能性材料の配置隙間と、機能性材料４
の配置面積との積以上に設定することが好ましい。具体
的には、球状スペーサ６の粒径１００％に対しフィルム
層７の総厚みが１０％であれば、機能性材料４の配置容
積は、９５〜９０％に調整するのが好ましい。また、球
状スペーサ６の粒径１００％に対しフィルム層７の総厚
みが３０％であれば、機能性材料４の配置容積は、９５
〜７０％に調整するのが好ましい。また、球状スペーサ
６の粒径１００％に対しフィルム層７の総厚みが５０％
であれば、機能性材料４の配置容積は、９５〜５０％に
調整するのが好ましい。機能性材料４の配置容積が９５
％を超えると、球状スペーサ６のフィルム層７へのめり
込みが不十分となり、球状スペーサ６の沈降を防止でき
ず好ましくない。また、機能性材料４の配置容積が少な
すぎると、基体２、３の材質が無機ガラスである場合
は、割れの発生が懸念され好ましくない。ここで、機能
性材料４の配置容積が少ないほど、球状スペーサ６のフ
ィルム層７へのめり込み深さは深くなる。

【００２７】これらのフィルム層は、必要に応じて、可
塑剤、熱安定剤、帯電防止剤、滑剤、紫外線吸収剤、充
填剤等の公知の添加剤が添加されていてもよい。又、フ
ィルム層７に紫外線遮蔽機能を付与されていることによ
り、それを室外側に配置した際には、機能性材料４、封
止材料５の紫外線による劣化を防止できる。また、室内
側に配置した場合であっても、室内の人や物の日焼け等
の紫外線による悪影響を低減できる。

【００２８】紫外線遮蔽機能をフィルム層７に付与する
方法としては、概ね次の３種類に大別できる。（１）アルミ箔に代表される遮光性材料を複合化させる
方法（２）無機系紫外線遮断剤を用いる方法（３）有機系紫外線吸収剤を用いる方法（１）の方法は、紫外線を遮断するものであり、食品や
医薬品の包装材料に多く用いられる手法である。但し、
これらの方法は光そのものを遮断してしまうため、本発
明には不適合である。（２）の方法は、酸化チタン、酸
化亜鉛、タルク、カオリン、炭酸カルシウム等の白色粉
末をフィルムに練り込むまたは分散コートして使用する
方法であり、吸収と散乱により、紫外線を遮断するもの
である。フィルムの透明性を保持するためには、これら
の粉末の粒子径が可視光の波長に対して充分小さいこと
が必要であり、一般的には３０ｎｍ以下の粒径の二酸化
チタンが用いられる。但し、これらの白色粉末が本発明
の材料に金属カチオンとして混入すると劣化変色を著し
く促進する恐れがあり充分注意を要する。（３）の方法
は、サリチル酸系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾ
ール系の有機系紫外線吸収剤を使用する方法であり、そ
の適用形態としては、フィルムに直接練り込む方法やコ
ートする方法がある。これら有機系紫外線吸収剤の特徴
としては、フィルムの基材となる合成樹脂と溶融混練す
ることができ、前記無機系紫外線遮断剤に比して高い透
明性を有することから、本発明の合成樹脂製のフィルム
層に紫外線遮蔽機能を付与する方法としては好ましい。
しかしながら、これら有機系紫外線吸収剤は、吸収域が
狭く、機能的に限度があることや、そのもの自体の耐光
性が劣るといった欠点を有していることから、必要に応
じて複数の有機系紫外線吸収剤を組み合わせることや前
記無機系紫外線遮断剤と併用する等の方法を採用しても
良い。

【００２９】本発明で使用される紫外線吸収剤として
は、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、インド
ール系、サリチル酸系化合物等公知のものが使用でき
る。ハードコート層は、前記フィルムの耐摩耗性を向上
させるために構成されるものであり、これによりフィル
ム表面に傷等がつきにくくなり、ハンドリング性が向上
する。フィルム層の透過率が低下することがないような
透明な材料が好ましく、シリコーン樹脂を主たる構成成
分としてなるようなものが使用される。

【００３０】機能性材料に隣接する封止材５は、次の要
求特性を満たすものであれば、任意のものが選択でき、
２種類以上のものを組み合わせて使用することも好まし
く、本発明の範疇である。本発明の機能性材料積層体の
封止材に要求される特性としては、次のようなものが挙
げられる。（１）機能性材料積層体を構成するガラス、および合成
樹脂フィルムによく接着する。（２）ガス保持性が高く、封止材を介しての機能性材料
への気体の浸入や機能性材料の蒸気の放出が生じにく
い。（３）機能性材料との接触部において、その特性に影響
を及ぼすような反応を生じない、また、物質を放出しな
い。（４）使用場所に応じた耐光性、耐熱性、等の耐久性が
確保されたものである。

【００３１】このような特性を満たす封止材としては、
接着性イソブチレン系樹脂封止材料を図１の封止材５と
して使用する方法や、図３に示したように第１封止材５
ａと第２封止材５ｂの２段封止構成とすることも可能で
あり、いずれも本発明の範疇である。第１封止材５ａと
して、熱可塑性のブチルゴム系、ポリイソブチレン系封
止材、接着性イソブチレン系封止材等のガス保持性の高
い材料を、その外側の第２封止材５ｂとして脱酢酸型や
脱オキシム型のシリコーン系封止材、紫外線硬化型のア
クリル系接着剤、接着性イソブチレン系樹脂封止材料等
の良好な接着性を示す材料を選択することが、本発明の
機能性材料積層体の封止材の好ましい構成として例示で
きるが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００３２】次に、この機能性材料積層体１を製造する
方法について説明する。この製造方法は、先ず、図４に
示すように、基体２、３の少なくとも一方に封止材５
ａ、５ｂを構成する封止材５ａ’、５ｂ’を配置すると
ともに、基体２、３の少なくとも一方に機能性材料４を
構成する機能性材料４’と球状スペーサ６を配置し、次
に機能性材料４’を内側にして両基体２、３を重ね合わ
せて、図５に示すような仮積層体１’を製作し、次に仮
積層体１’の内部空間１０が略真空状態となるように、
仮積層体１’を減圧雰囲気下に保持し、その後封止材５
ａ’、５ｂ’を変形させつつ、封止材５ａ’、５ｂ’と
基体或いは封止材５ａ’、５ｂ’同士を密着せしめて、
球状スペーサ６をフィルム層７にめり込ませた状態に、
基体２、３間に機能性材料４’を封入するものである。

【００３３】先ず、基体３上面の縁部に、第１封止材５
ａ’と第２封止材５ｂ’を付着させる。但し、封止材５
ａ’、５ｂ’は基体２上に付着させてもよいし、一方を
基体３に付着させ、他方を基体２に付着させてもよい。
また、基体２、３にそれぞれ付着させてもよい。更に、
１段封止構造を採用する場合には、前述した封止材５を
構成する封止材を付着させることになる。第１封止材５
ａ’の付着は、加温装置を併設した押し出し機や塗布機
を使用して行うことができる。これはダブルシールの複
層ガラスの１次シールを塗布するための装置が概ねその
まま使用できる。また、予めテープ状、紐状等に加工さ
れ、剥離テープ状に配置されたものは、室温で容易にハ
ンドリングでき好ましい。第２封止材５ｂ’の付着は、
ディスペンサーを使用すれば定量的に精度よく塗布する
ことができる。また、シーラントカートリッジに入った
ものを使用する場合には、市販のコーキングガンがその
まま使用できる。更には、注射器等に移し換えて塗布し
てもよい。

【００３４】ここで第１封止材５ａ’は、図５に示すよ
うに、その長さ方向の適所に凹み１１を設けてもよい。
また、第２封止材５ｂ’は、図４に示すように、概ね５
０〜１００ｍｍ間隔毎に、概ね数ｍｍ〜１０ｍｍの間隔
をあけて間欠的に設けてもよい。このように封止材５
ａ’、５ｂ’を付着させることで、後述する減圧工程に
おいて、仮積層体１’の内部空間１０の空気を排出して
内部空間１０を略真空状態にすることができる。また、
凹み１１は続く密着工程において圧縮変形してなくな
り、機能性材料積層体１の第１封止材５ａの内側には高
度な気密状態が得られることになる。

【００３５】次に、機能性材料４’を基体３上に配置す
る。機能性材料４’は、図４に示すように独立した点状
に塗布してもよいし、図６に示すように線状や、図７に
示すように格子状や、図８に示すように破線状に塗布し
てもよい。機能性材料４’の配置は、ディスペンサーに
より定量的に塗布することが好ましい。このとき複数の
塗布ヘッドを有するディスペンサーを使用して塗布すれ
ば、定量的、かつ、迅速に配置することができる。球状
スペーサ６の配置は、機能性材料の塗布後、機能性材料
４’上に配置するのが好ましい。

【００３６】次に、減圧封入工程において、図９に示す
ように、可とう性を有する膜体２０で仕切られた、隣接
する２つの減圧槽２１、２２を有する減圧装置２３を用
い、仮積層体１’を下側の減圧槽２２内にセットして両
減圧槽２１、２２を減圧し、機能性材料４’が存在する
内部空間１０を略真空状態にしてから、続く密着工程に
おいて、内部空間１０が気密状になるように、上側の減
圧槽２１の減圧を開放し、常圧にして膜体２０で基体２
を圧縮し、第１封止材５ａ’を基体２に隙間なく密着さ
せ、同時に球状スペーサ６をフィルム層７にめり込ませ
る。減圧装置２３としては、汎用の太陽電池パネル作製
用のラミネータを採用でき、具体的にはｓｐｉｒｅ社
（米）製のもの等が例示できる。

【００３７】減圧時における両減圧槽２１、２２の真空
度は小さいほど内部空間１０の真空度が高くなって密着
した後の気泡が減少し、機能性材料４’が完全に充填さ
れやすくなる。このとき仮積層体１’を設置した状態
で、０．１〜２０Ｔｏｒｒの減圧雰囲気下に１０〜１０
０秒保持するのが好ましい。ここで到達真空度が低すぎ
ても、また、その保持時間が短くても、密着工程後の気
泡サイズが大きくなり、このましくない。また、保持時
間が長すぎる場合は、配置した機能性材料表面から構成
成分の水の蒸発量が多くなり好ましくない。ここで、機
能性材料積層体の面積が大きくなるにつれ、到達真空度
が低くなりやすいので、保持時間を長くするようにす
る。例えば、０．１Ｔｏｒｒの減圧雰囲気下であれば、
１０〜３０秒の保持時間を取り、１Ｔｏｒｒであれば１
０秒〜６０秒、２０Ｔｏｒｒであれば、３０秒〜１００
秒というように設定するのが好ましい。

【００３８】続いて、両減圧槽２１、２２を減圧して、
所定時間減圧雰囲気下に保持した後、内部空間１０が気
密になるよう、減圧槽２１を大気開放して常圧にし、膜
体２０を介して仮積層体１’を３〜３００秒圧縮せし
め、機能性材料４’を気密状の内部空間１０に充満させ
るのが好ましい。圧縮時間が３秒よりも短い場合は、密
着工程後の気泡サイズが大きく、また、第１封止材５ａ
の密着と球状スペーサのめり込みが不十分となり好まし
くない。また、３００秒を超えても、第１封止材５ａの
密着性の向上効果も小さく、時間を要するだけで好まし
くない。この方法によれば、内部空間１０を略真空状態
に維持し、基体２に対して第１封止材５ａと第２封止材
５ｂを気密状になるよう、封止材５ａ’を変形させつつ
密着せしめながら、機能性材料４を内部空間１０に充満
させ、同時に球状スペーサ６をフィルム層７にめり込ま
せることが可能となり好ましい。

【００３９】

【実施例】次に、前記機能性材料積層体１の具体例の一
例について説明する。（実施例１）使用する機能性材料を、次のように調製し
た。セルロース誘導体としてヒドロキシプロピルセルロ
ース（日本曹達（株）製ＨＰＣ−Ｌ、以下ＨＰＣ）、非
イオン性界面活性剤としてポリオキシプロピレントリメ
チロールプロパンエーテル（三洋化成工業（株）製サン
ニックストリオールＴＰ−４００）、無機電解質および
水として３％塩化ナトリウム水溶液をそれぞれ、５：
１：９の重量比で混合した。一方の基体として３ｍｍ厚
の６００×６００ｍｍのＪＩＳ規格品フロート板ガラス
を使用し、フィルム層として１００μｍ厚のポリエチレ
ンテレフタレート製フィルムを接着配置し使用した。前
記調整した機能性材料をディスペンサーにより、ガラス
上のフィルム層側に図４に示すように塗布（配置間隔５
０ｍｍ）した。また、粒径４００μｍの球状スペーサ
（（株）ユニオン製ＳＰＬ−４００）を機能性材料上に
配置（配置間隔５０ｍｍ）した。このときの機能性材料
の配置容積は、機能性材料の配置面積と球状スペーサの
粒径の積１００％に対し、８０％とした。封止材として
熱可塑性のブチルゴムテープ（（株）ピーエムジー製ナ
フトサームブチルテープ芯なし１７００）、更にその外
側にシリコーン系封止材（信越化学工業（株）製ＫＥ４
２０）を配置した。次に、上側にもう一方の基体として
６００×６００ｍｍのＪＩＳ規格品フロート板ガラスの
３ｍｍ厚（フィルム層なし）を積層し、減圧装置によ
り、仮積層体を減圧、密着し、機能性材料積層体を得
た。

【００４０】（実施例２）上下の両方の基体として６０
０×６００ｍｍのＪＩＳ規格品フロート板ガラスの３ｍ
ｍ厚を使用し、フィルム層として５０μｍ厚のポリエチ
レンテレフタレート製フィルムを接着配置した以外は、
実施例１と同様に構成した機能性材料積層体を得た。

【００４１】次に、前記実施例１、２の機能性材料積層
体の性能評価試験について説明する。比較例として次の
ような構成の機能性材料積層体を製作した。（比較例１）機能性材料の配置容積を、機能性材料の配
置面積と球状スペーサの粒径の積１００％に対し、９８
％に設定した以外は実施例１と同様に構成した機能性材
料積層体を製作した。

【００４２】（比較例２）機能性材料の配置容積を、機
能性材料の配置面積と球状スペーサの粒径の積１００％
に対し、９８％に設定した以外は実施例２と同様に構成
した機能性材料積層体を製作した。

【００４３】（比較例３）機能性材料の配置容積を、機
能性材料の配置面積と球状スペーサの粒径の積１００％
に対し、７０％に設定した以外は実施例２と同様に構成
した機能性材料積層体を製作した。得られた機能性材料
積層体のガラスには割れが発生していた。

【００４４】次に、実施例１、２及び比較例１、２の機
能性材料積層体を評価するため、これらの機能性材料積
層体を鉛直に１週間立て、球状スペーサの沈降状態を測
定した。表１に結果を示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】表１から明らかなように、機能性材料の配
置面積と球状スペーサの粒径の積１００％に対し、機能
性材料の配置容積が９５〜５０％である、実施例１と実
施例２の機能性材料積層体では、１週間鉛直放置しても
球状スペーサの落下は観察されなかった。一方、機能性
材料の配置面積と球状スペーサの粒径の積１００％に対
し、機能性材料の配置容積が９５％を超える比較例１、
２では、球状スペーサの落下が観察された。また、機能
性材料の配置面積と球状スペーサの粒径の積１００％に
対し、機能性材料の配置容積が９５〜５０％であって
も、機能性材料の配置容積が、球状スペーサの粒径から
フィルム層の総厚を減算して得られる機能性材料の配置
隙間と機能性材料の配置面積との積に満たない比較例３
の機能性材料積層体では、球状スペーサが基体に圧接さ
れてガラスに割れが発生した。

【００４７】

【発明の効果】実施例により本発明の効果が明らかとな
った。請求項１に係る機能性材料積層体によれば、機能
性材料の配置容積を適正に設定することで、球状スペー
サをその粒径の少なくとも５％以上の深さだけフィルム
層に対してめり込ませ、球状ビーズの沈降を確実に防止
できるとともに、球状スペーサのめり込み量のバラツキ
による、機能性材料積層体の厚みむらを防止できる。

【００４８】請求項２記載のように、球状スペーサの粒
径１００％に対しフィルム層の総厚みを５〜５０％に設
定すると、球状スペーサをフィルム層に対して十分にめ
り込ませることができ、しかも球状スペーサのめり込み
量のバラツキによる、機能性材料積層体の厚みむらを防
止できる。請求項３記載のように、機能性材料の配置容
積を、球状スペーサの粒径からフィルム層の総厚を減算
して得られる機能性材料の配置隙間と、機能性材料の配
置面積との積以上に設定すると、球状スペーサが２つの
基体に圧接されることを防止して、基体の破損を確実に
防止できる。

【００４９】請求項４記載のように、セルロース誘導体
を主たる構成成分とすることにより、安価で耐久性の優
れる機能性材料が得られる。又、請求項５記載のよう
に、非イオン性界面活性剤を加えることにより、透明と
白濁の繰り返しや、均一な白濁状態に長期間維持可能な
機能性材料が得られる。又、無機電解質を加えることに
より、使用場所に応じた最適な状態変化温度が設定でき
る。請求項６記載のように前記球状スペーサの配置間隔
が２５〜１００ｍｍであるので、機能性材料積層体の厚
みむらを小さくすることができる。請求項７記載の製造
方法によれば、球状スペーサの沈降を改善した機能性材
料積層体を、効率的に且つ機能性材料に気泡が混入しな
いように製作することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の機能性材料積層体の要部断面図

【図２】同機能性材料積層体の要部断面図

【図３】他の構成の機能性材料積層体の要部断面図

【図４】封止材及び機能性材料の配置方法の説明図

【図５】仮積層体の要部断面図

【図６】封止材及び機能性材料の配置方法の説明図

【図７】封止材及び機能性材料の配置方法の説明図

【図８】封止材及び機能性材料の配置方法の説明図

【図９】減圧装置の説明図

【符号の説明】

１機能性材料積層体２基体３基体４機能性材料５封止材５ａ第１封止材５ｂ第２封止材６球状スペーサ７フィルム層５ａ’ 封止材５ｂ’ 封止材４’ 機能性材料１０内部空間１１凹み２０膜体２１減圧槽２２減圧槽２３減圧装置

フロントページの続きＦターム(参考） 2E016 AA01 BA00 BA02 BA07 CB01 CC02 EA03 EA05 FA00 4F100 AA40C AG00 AJ06C AK42 AR00A AR00D AS00C AT00B BA04 BA07 BA10A BA10B BA32 BA41A CA18C DC30C GB07 JA20D JH01 JK13D JN01A JN08 YY00D 4G061 AA25 BA01 BA02 CB02 CB03 CB06 CB16 CD11 CD14 CD22 DA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方の一部又は全部を透明と
なした基体間の隙間に機能性材料と球状スペーサを配置
した機能性材料積層体において、前記機能性材料に臨む基体面の少なくとも一方に球状ス
ペーサよりも軟質なフィルム層を配置し、前記機能性材料の配置面積と球状スペーサの粒径の積１
００％に対し、機能性材料の配置容積を９５〜５０％に
設定して、球状スペーサがフィルム層にめり込むように
機能性材料を基体間に封入した、ことを特徴とする機能性材料積層体。
【請求項２】前記球状スペーサの粒径１００％に対し
フィルム層の総厚みを５〜５０％に設定した請求項１記
載の機能性材料積層体。
【請求項３】前記機能性材料の配置容積を、球状スペ
ーサの粒径からフィルム層の総厚を減算して得られる機
能性材料の配置隙間と、機能性材料の配置面積との積以
上に設定した請求項１又は２記載の機能性材料積層体。
【請求項４】前記機能性材料が、セルロース誘導体と
水を構成成分とすることを特徴とする請求項１〜３のい
ずれか１項記載の機能性材料積層体。
【請求項５】前記機能性材料が、前記構成成分に加
え、非イオン性界面活性剤、及び必要に応じて無機電解
質を加えてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
か１項記載の機能性材料積層体。
【請求項６】前記球状スペーサの配置間隔を２５〜１
００ｍｍに設定した請求項１〜５のいずれか１項記載の
機能性材料積層体。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項に記載の機
能性材料積層体の製造方法であって、少なくとも一方の基体上に、機能性材料の配置面積と球
状スペーサの粒径との積９５〜５０％の分量の機能性材
料と、球状スペーサとを配置するとともに、少なくとも
一方の基体の上面周囲に重ね合わせて仮積層体を製作す
る仮積層工程と、仮積層体の内部空間が略真空状態となるように、仮積層
体を減圧雰囲気下に保持し、その後封止材を変形させつ
つ基体に密着せしめて、球状スペーサがフィルム層にめ
り込むように、基体間に機能性材料を封入する減圧封入
工程と、を備えた機能性材料積層体の製造方法。