JP2005157011A

JP2005157011A - 遮熱フィルム

Info

Publication number: JP2005157011A
Application number: JP2003396436A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nishimura; 弘西村; Hiroshi Imagawa; 今川　　博
Original assignee: SANSHIN SEISHOKU KK; Unitika Ltd
Current assignee: SANSHIN SEISHOKU KK; Unitika Ltd
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】遮熱性と可視光線の透過性との双方にすぐれ、強い熱光線を長期間受けても歪が生じにくく、しかも低コストで生産可能な遮熱フィルムを得る。
【解決手段】赤外線吸収剤を含んだフィルムである。波長域３６０〜７６０ｎｍの可視光線領域での平均透過率が４０％以上であり、波長域８００〜１２００ｎｍの赤外線領域での平均吸収率が２０％以上である。
【選択図】図２

Description

本発明は遮熱フィルムに関し、特に、ビルや一般家屋や自動車などの窓ガラスに貼り付けることによって、太陽光による室内や車内の温度上昇を防止するとともに身体に悪影響を及ぼす紫外線をカットするための遮熱フィルムに関する。

この種の遮熱フィルムとして、すでに多くのものが開発され、市販されている。たとえば特許文献１には、ポリエステルフィルムの少なくとも片面に熱線反射層を設け、さらにその上に保護層を設けた熱線反射フィルムが記載されている。同様の熱線反射フィルムは、非特許文献１にも記載されている。

最も簡単な遮熱フィルムとして、アルミナなどの反射材をフィルム表面に蒸着加工したものが考えられるが、遮熱効果を上げるために全鏡面近くまで蒸着加工すると可視光線の透過度が得られず、また反対に蒸着量を下げると赤外線の吸収が極端に低下するために満足な遮熱性を得ることができない。
特開２０００−１１７９１９号公報帝人株式会社、"高透明熱線反射・断熱フィルムレフテル構成図"、［平成１５年７月２８日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.teijin.co.jp/japanese/about/reftel/3_4kouseizu/kouseizu.html＞

本発明は、遮熱性と可視光線の透過性と紫外線のカット性とのいずれにもすぐれ、強い熱光線を長期間受けても歪が生じにくく、しかも低コストで生産可能な遮熱フィルムを得ることを課題とする。

上記の課題を解決するために本発明の遮熱フィルムは、赤外線吸収剤を含み、波長域３６０〜７６０ｎｍの可視光線領域での平均透過率が４０％以上であり、波長域８００〜１２００ｎｍの赤外線領域での平均吸収率が２０％以上であることを特徴とする。

本発明の遮熱フィルムによると、波長域２８０〜３６０ｎｍの紫外線領域での平均透過率が２０％以下であることが好適である。
本発明の遮熱フィルムによると、赤外線吸収剤がフタロシアニン化合物を含有したものであることが好適である。

また本発明の遮熱フィルムによると、フィルムを構成するポリマーが赤外線吸収剤を含有するものであることが好適である。
また本発明の遮熱フィルムによると、上記において、赤外線吸収剤の含有率が０．１〜０．５質量％であることが好適である。

また本発明の遮熱フィルムによると、遮熱フィルムの基材となるフィルムに、赤外線吸収剤を含有する層がコーティングされていることが好適である。
また本発明の遮熱フィルムによると、赤外線吸収剤を含有する層における赤外線吸収剤の含有率が０．１〜０．５ｇ／ｍ^２であることが好適である。

本発明の遮熱フィルムによれば、赤外線吸収剤を含み、波長域３６０〜７６０ｎｍの可視光線領域での平均透過率が４０％以上であり、波長域８００〜１２００ｎｍの赤外線領域での平均吸収率が２０％以上であるため、遮熱性と可視光線の透過性とのいずれにもすぐれたものとすることができる。

本発明の遮熱フィルムは、上記のように、赤外線吸収剤を含み、波長域３６０〜７６０ｎｍの可視光線領域での平均透過率が４０％以上であり、波長域８００〜１２００ｎｍの赤外線領域での平均吸収率が２０％以上であることを特徴とするものである。

このようなフィルムの態様としては、フィルムを構成するポリマーが赤外線吸収剤を含有するものや、遮熱フィルムの基材となるフィルムに、赤外線吸収剤を含有する層がコーティングされているものなどを挙げることができる。

まず、フィルムを構成するポリマーが赤外線吸収剤を含有するもの、すなわち練り込み方式のものについて詳述する。
このような構成のフィルムにおいて、波長域３６０〜７６０ｎｍの可視光線領域での平均透過率が４０％以上であるようにするためには、それに見合った透光性を有するポリマーを使用すればよい。また、波長域８００〜１２００ｎｍの赤外線領域での平均吸収率が２０％以上であるようにするためには、それに見合った赤外線吸収剤を使用すればよい。さらに、このような赤外線吸収剤をポリマーに含有させるためには、両者の融点が近いなどの諸条件を満たすことが必要である。

このような条件に適したポリマーとしては、フィルム化が可能なポリアミド、ポリエステルなどが挙げられる。具体的には、ポリアミドとしては、ナイロン６、ナイロン６６などが好適である。ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどが好適である。このほかに、フィルムを形成するための樹脂として、一般にポリエチレンやポリプロピレンなどが用いられているが、本発明においては、上述の融点などの問題が発生せずに、赤外線吸収剤を混合して溶融したうえでフィルム化が可能であり、しかも赤外線吸収剤を含有させても上記のように波長域３６０〜７６０ｎｍの可視光線領域での平均透過率が４０％以上となる限り、これらのポリマーを用いることも可能である。

赤外線吸収剤としては、ポリマー内に均一に分散し得るものであれば、任意のものを使用できるが、特定の波長における赤外線吸収率をコントロールしやすいものとして、フタロシアニン化合物を含有したものが好ましい。

このようなフタロシアニン化合物として、たとえばアビシア社製の「ＰＲＯ−ＪＥＴ」と称されているものを好適に使用することができる。すなわち、たとえば同社製の「ＰＲＯ−ＪＥＴ８３０ＮＰ」は、融点が１６７℃でおよそ７００〜９００ｎｍに吸収波長域を持つ赤外線吸収剤であり、「ＰＲＯ−ＪＥＴ９００ＮＰ」は、融点が２００℃でおよそ８００〜１０００ｎｍに吸収波長域を持つ赤外線吸収剤であり、「ＰＲＯ−ＪＥＴ９２５ＮＰ」は融点が２２０℃でおよそ９００〜１２００ｎｍに吸収波長域を持つ赤外線吸収剤であるので、これら３種類の赤外線吸収剤を適量ずつ混合して用いることで、本発明の目的とするところの、波長域８００〜１２００ｎｍの赤外線領域での平均吸収率が２０％以上の、遮熱性にすぐれたフィルムを得ることができる。このアビシア社製の「ＰＲＯ−ＪＥＴ」と称されている赤外線吸収剤は、すぐれた赤外線吸収機能を持つと同時に、上記のように融点が高すぎず、フィルムを構成するポリマーの融点に近いものであるため、ポリマーに混合して溶融製膜するときに一緒に溶融し、製品のフィルム内において微粒子状に分散した状態となる。このため、製膜性が非常に安定していると同時に、波長域３６０〜７６０ｎｍの可視光線領域でのフィルムの透過率を４０％以上の実用的な高い割合とすることに寄与可能である。また、場合によっては、波長域２８０〜３６０ｎｍの紫外線領域での平均透過率を２０％以下とすることにも寄与可能である。

このような赤外線吸収剤は、ポリマーチップの段階で混合し、フィルムの内部に均一に分散させた状態で溶融押出しすることが好ましい。その混合量は、上記のように波長域８００〜１２００ｎｍの赤外線領域での平均吸収率が２０％以上となるように設定すればよいが、０．１〜０．５質量％とすることが好ましい。この混合割合が０．１質量％未満であると所望の赤外線吸収作用を期待しにくくなる。また０．５質量％を超えると、赤外線吸収率は向上するが可視光透過率が低下し過ぎることになるとともに、赤外線吸収剤がフィルム中に均一に分散されにくくなって、均質なフィルムが得られにくくなる。

ポリマーに所定の割合で赤外線吸収剤を添加しても、フィルムが厚くなると赤外線吸収率は向上し可視光線透過率は低下する。したがって本発明によれば、使用目的に合わせてフィルム厚を選択し、かつ目的とする性能に合わせて赤外線吸収剤の添加量を選択することが可能となる。

この目的を達成するために、フィルムの厚みは、具体的には２５〜３００μｍの範囲であることが好ましい。
次に、本発明にもとづく、フィルムを構成するポリマーが赤外線吸収剤を含有する遮熱フィルムの製造方法について説明する。たとえば、ポリマーとしてポリエチレンテレフタレートチップ用いるとともに、赤外線吸収剤としてフタロシアニン化合物を用い、ポリエチレンテレフタレートチップにフタロシアニン化合物を０．１〜０．５質量％混合し、押出機に供給して、２６０〜３００℃で１〜５分間溶融混合した後にＴダイから押し出す。次に、押出されたシートを室温以下の温度に調節された冷却ドラム上に密着させて冷却し、未延伸シートを得る。所定の性能が達成されれば、この未延伸の状態で本発明の遮熱シートとすることができる。あるいは、得られた未延伸シートを必要に応じて縦方向および、または横方向に延伸することもできる。延伸することで、フィルムが薄くなって、可視光線透過率が向上するとともに赤外線吸収率が低下する。延伸後に、所定温度かつ数秒程度の条件で、弛緩熱処理を施すこともできる。

次に、遮熱フィルムの基材となるフィルムに、赤外線吸収剤を含有する層がコーティングされているものについて詳述する。
この場合の基材フィルムとしては、ポリアミドフィルム、ポリエステルフィルムなどが挙げられるが、寸法安定性・吸水性などの基本物性とコストとを考えると、ポリエステルフィルムが最適である。

赤外線吸収剤を含有する層すなわちコーティング層を形成するポリマーとしては、上述のフィルムを構成するポリマーが赤外線吸収剤を含有するものすなわち練り込み方式のものと同様のポリマーを、好適に使用することができる。赤外線吸収剤も、上述のものを利用することができる。

この場合に、赤外線吸収剤を含有する層における赤外線吸収剤の含有率を０．１〜０．５ｇ／ｍ^２とすることが好ましい。なぜなら、練り込み方式のものと同様に、含有率が０．１ｇ／ｍ^２未満であると所望の赤外線吸収作用を期待しにくくなり、また０．５ｇ／ｍ^２を超えると、赤外線吸収率は向上するが可視光透過率が低下し過ぎることになるためである。

基材フィルムの厚みは任意であるが、コーティング層を含めた全体の厚みは、フィルムを窓ガラスなどに貼り付けるときの施工時の作業性や、フィルムコストなどを勘案すると、５０〜３００μｍとすることが好ましく、５０〜１５０μｍとすることがさらに好ましい。コーティング層の厚さは、キュアリング後にフィルムに含まれる赤外線吸収剤が０．１〜０．５ｇ／ｍ^２となるような厚さに調整する。

次に、基材となるフィルムに赤外線吸収剤を含有する層がコーティングされている遮熱フィルムの製造方法について説明する。
まず、赤外線吸収剤を溶剤、たとえばＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）、トルエン、キシレンなどに溶解したものを準備する。その溶液は、赤外線吸収剤が５〜１５質量％になる濃度に調整する。そして、この溶液と、樹脂の固形分をたとえば２５質量％としたポリウレタン樹脂溶液またはポリアクリル樹脂溶液とを撹拌混合して、液状のコーティング剤を作成する。このとき、できあがったコーティング剤の濃度すなわち液状のコーティング剤における赤外線吸収剤と樹脂固形分との合計の濃度が１０〜２０質量％、このコーティング剤に含有される赤外線吸収剤の濃度が１〜１０質量％程度になるように調整する。

得られたコーティング剤は、フローティングナイフコーターなどを用いて、固形分が５〜１０ｇ／ｍ^２となるように、基材となるフィルムに塗布する。その後、たとえば１２０℃で２分間乾燥し、次いでたとえば１７０℃で１分間キュアリングを行う。

具体的には、たとえば基材となるフィルム上に含有される赤外線吸収剤の量を０．１ｇ／ｍ^２とするためのコーティング剤の塗布量は、樹脂溶液中の赤外線吸収剤の濃度が２質量％であるときは５ｇ／ｍ^２、同濃度が５質量％であるときは２ｇ／ｍ^２、同濃度が１０質量％であるときは１ｇ／ｍ^２となる。また、基材となるフィルム上に含有される赤外線吸収剤の量を０．５ｇ／ｍ^２とするためのコーティング剤の塗布量は、樹脂溶液中の赤外線吸収剤の濃度が２質量％であるときは２５ｇ／ｍ^２、同濃度が５質量％であるときは１０ｇ／ｍ^２、同濃度が１０質量％であるときは５ｇ／ｍ^２となる。

本発明の遮熱フィルムには、本発明の目的とする特性を実質的に変化させない範囲で、他の成分を共重合させたり混合させたりすることができる。このような成分として、制電剤、耐光剤、耐熱剤などを挙げることができる。

本発明の遮熱フィルムは、主として窓ガラスに貼り付けられる用途に供されるが、そのためには、ガラス側に粘着剤を塗布して遮熱フィルムを貼り付けることが好適である。なお、遮熱フィルム側に粘着剤層を設けることもできる。ただし、その場合は、さらに剥離フィルムを準備することが必要になる。

次に、実施例および比較例によって本発明を具体的に説明する。なお、下記の実施例・比較例における各物性の評価は、次のようにして行った。
（１）可視光線の透過率（％：（平均値））
島津製作所社製の自記分光光度計ＵＶ−３１０を用い、得られたフィルムについて可視光線の透過率を測定した。そして、３６０ｎｍから７６０ｎｍまでの２０ｎｍごとの透過率の平均値を求めて評価した。
（２）赤外線の吸収率（％：（平均値））
島津製作所社製の自記分光光度計ＵＶ−３１０を用い、得られたフィルムについて赤外線の反射率と透過率との測定を行い、次の式
吸収率（％）＝１００−［反射率（％）＋透過率（％）］
によって各波長についての赤外線吸収率を求めた。そして、８００ｎｍから１２００ｎｍまでの２０ｎｍごとの赤外線吸収率の平均値を求めて評価した。
（３）紫外線の透過率（％：（平均値））
島津製作所社製の自記分光光度計ＵＶ−３１０を用い、得られたフィルムについて紫外線の透過率を測定した。そして、２８０ｎｍから３６０ｎｍまでの２０ｎｍごとの透過率の平均値を求めて評価した。
（実施例１）
ポリエチレンテレフタレート（日本エステル社製ＵＴＣ−ＢＲ、相対粘度ηｒ＝１．３８）にフタロシアニン化合物（アビシア社製ＰＲＯ−ＪＥＴ８３０ＮＰ、ＰＲＯ−ＪＥＴ９００ＮＰ、ＰＲＯ−ＪＥＴ９２５ＮＰの同量混合物）を０．１質量％含有するように添加した原料を準備し、Ｔダイスを装着した一軸押し出し機（日本製鋼社製Ｌ／Ｄ＝２４）を用いて、押し出し温度２７０℃にて溶融押し出しし、１５℃に冷却したキャストロールにて急冷して、厚み２５０μｍの未延伸フィルムを得た。

得られたフィルムについての可視光線の透過率を図１に示し、同フィルムについての赤外線の吸収率を図２に示し、同フィルムについての紫外線の透過率を図３に示す。図１において、横軸は波長、縦軸は可視光線の透過率（％）であり、この厚み２５０μｍの未延伸フィルムの波長域３６０〜７６０ｎｍの可視光線領域での平均透過率は４６．３％であった。また、図２において、横軸は波長、縦軸は赤外線吸収率（％）であり、この厚み２５０μｍの未延伸フィルムの波長域８００〜１２００ｎｍの赤外線領域での平均吸収率は５５．１％であった。また、図３において、横軸は波長、縦軸は紫外線の透過率（％）であり、この厚み２５０μｍの未延伸フィルムの波長域２８０〜３６０ｎｍの紫外線領域での平均透過率は５．０％であった。
（実施例２）
フタロシアニン化合物の含有率を０．１質量％とするとともに、未延伸フィルムの厚みを１５０μｍとした。そして、それ以外は実施例１と同様にして、フィルムを得た。

得られたフィルムについての可視光線の透過率を図１に示し、同フィルムについての赤外線の吸収率を図２に示し、同フィルムについての紫外線の透過率を図３に示す。この厚み１００μｍの未延伸フィルムの波長域３６０〜７６０ｎｍの可視光線領域での平均透過率は６１．３％であった。また、波長域８００〜１２００ｎｍの赤外線領域での平均吸収率は３６．８％であった。また、波長域２８０〜３６０ｎｍの紫外線領域での平均透過率は１５．０％であった。
（実施例３）
実施例１において製膜した厚み２５０μｍのシートを、予熱９０℃、延伸８０℃、セット温度２００°にて、３×３．３倍の延伸倍率で同時二軸延伸を実施し、厚み２５μｍの延伸フィルムを得た。

得られたフィルムについての可視光線の透過率を図１に示し、同フィルムについての赤外線の吸収率を図２に示し、同フィルムについての紫外線の透過率を図３に示す。この厚み２５μｍの延伸フィルムの波長域３６０〜７６０ｎｍの可視光線領域での平均透過率は７８．９％であった。また、波長域８００〜１２００ｎｍの赤外線領域での平均吸収率は２４．１％であった。また、波長域２８０〜３６０ｎｍの紫外線領域での平均透過率は４１．６％であった。
（比較例１）
実施例１におけるポリエチレンテレフタレートのみを原料として用い、赤外線吸収剤としてのフタロシアニン化合物は用いずに、それ以外は実施例１と同様にして、厚み１００μｍの未延伸フィルムを製膜した。

得られたフィルムについての可視光線の透過率を図１に示し、同フィルムについての赤外線の吸収率を図２に示す。この厚み１００μｍの未延伸フィルムの波長域３６０〜７６０ｎｍの可視光線領域での平均透過率は８８．７％であった。しかし、波長域８００〜１２００ｎｍの赤外線領域での平均吸収率は１１．７％しかなかった。
（実施例４）
赤外線吸収剤としての実施例１と同じフタロシアニン化合物０．３６部をＤＭＦに溶解して、溶解粘度１００，０００Ｃｐの湿式ポリウレタン樹脂（セイコー化成社ＵＪ８５９５）１００部（固形分２５質量％）および架橋剤（大日精化講義溶社製レザミンＸ）０．５部（固形分１００質量％）と混ぜ合わせ、さらにＤＭＦを追加し、撹拌機を用いて溶液粘度を約１０，０００Ｃｐに調整した。次に、このように調整した赤外線吸収剤入り溶液を厚さ１００μｍ（１４０ｇ／ｍ^２）のポリエステルフィルム（ユニチカ社製エンブレット）に適量塗布し、ローラークリアランス２０μｍに調整した２本のローラー間に通して薄層塗布し、その後に１２０℃で２分間乾燥し、さらに１７０℃で１分間のキュアリングを行った。

これによって、赤外線吸収剤を含有するコーティング層が形成されたポリエステルフィルムが得られた。コーティング層を構成するポリウレタン樹脂の量は２８．４ｇ／ｍ^２、樹脂中の赤外線吸収剤の濃度は１．３９２質量％、赤外線吸収剤の量は０．４０ｇ／ｍ^２、であった。

得られたフィルムについての紫外線の透過率を図４に示し、同フィルムについての可視光線の透過率を図５に示し、同フィルムについての赤外線の吸収率を図６に示す。この赤外線吸収剤の含有層がコーティングされたポリエステルフィルムの波長域２８０〜３６０ｎｍの紫外線領域での平均透過率は３．６％であり、可視光線領域での平均透過率は４０．９％であり、波長域８００〜１２００ｎｍの赤外線領域での平均吸収率は４８．４％であった。
（比較例２）
実施例４における赤外線吸収剤を含有しないウレタン樹脂のみをポリエステルフィルムにコーティングした。そして、それ例外は実施例４と同じにして、厚さ１００μｍのポリエステルフィルムにウレタン樹脂が２７．２ｇ／ｍ^２でコーティングされたフィルムを得た。

得られたフィルムについての紫外線の透過率を図４に示し、同フィルムについての可視光線の透過率を図５に示し、同フィルムについての赤外線の吸収率を図６に示す。このポリエステルフィルムに単なるウレタン樹脂がコーティングされただけのフィルムの波長域２８０〜３６０ｎｍの紫外線領域での平均透過率は４７．４％であり、可視光線領域での平均透過率は７２．０％であり、波長域８００〜１２００ｎｍの赤外線領域での平均吸収率は６．９％であった。

実施例１〜３および比較例１についての波長域３６０〜７６０ｎｍの可視光線領域での透過率を示す図である。実施例１〜３および比較例１についての波長域８００〜１２００ｎｍの赤外線領域での吸収率を示す図である。実施例１〜３および比較例１についての波長域２８０〜３６０ｎｍの紫外線領域での透過率を示す図である。実施例４および比較例２についての波長域２８０〜３６０ｎｍの紫外線領域での透過率を示す図である。実施例４および比較例２についての波長域２８０〜３６０ｎｍの紫外線領域での透過率を示す図である。実施例４および比較例２についての波長域８００〜１２００ｎｍの赤外線領域での吸収率を示す図である。

Claims

赤外線吸収剤を含み、波長域３６０〜７６０ｎｍの可視光線領域での平均透過率が４０％以上であり、波長域８００〜１２００ｎｍの赤外線領域での平均吸収率が２０％以上であることを特徴とする遮熱フィルム。
波長域２８０〜３６０ｎｍの紫外線領域での平均透過率が２０％以下であることを特徴とする請求項１記載の遮熱フィルム。
赤外線吸収剤がフタロシアニン化合物を含有したものであることを特徴とする請求項１または２記載の遮熱フィルム。
フィルムを構成するポリマーが赤外線吸収剤を含有するものであることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の遮熱フィルム。
赤外線吸収剤の含有率が０．１〜０．５質量％であることを特徴とする請求項４記載の遮熱フィルム。
遮熱フィルムの基材となるフィルムに、赤外線吸収剤を含有する層がコーティングされていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１記載の遮熱フィルム。
赤外線吸収剤を含有する層における赤外線吸収剤の含有率が０．１〜０．５ｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項６記載の遮熱フィルム。