JP2007283523A - 変色透明体 - Google Patents

Abstract

【課題】窓ガラスなどに塗布された反射吸収膜の劣化具合を客観的に把握することができ、有効に紫外線や赤外線をカットすることのできるような変色透明体を提供することを目的とする。
【解決手段】紫外線や赤外線領域の波長の光が照射されることによって色彩を変化させ、当該色彩の変化によって透過率が変化する変色基材１３と、当該変色基材１３に対して光の照射方向側に設けられ、前記紫外線や赤外線の波長内の光を反射させ、もしくは、吸収する反射吸収膜１２とを設けるようにする。そして、反射吸収膜１２が劣化してきた場合、その劣化部分を透過した光によって変色基材１３を変色させ、反射吸収膜１２の劣化状態を客観的に把握できるようにするとともに、その変色によって紫外線や赤外線の透過を遮断できるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、紫外線や赤外線を反射させ、もしくは、吸収させることのできるガラスや樹脂、その他、透明な変色透明体に関するものである。

太陽光に含まれる紫外線は、家具などを変色させるばかりでなく、皮膚癌など人体へ悪い影響を与える。また、赤外線は、物体に照射されることによってその部分で発熱し、夏期などにおいては室内空間を大きく温度上昇させることも知られている。このため、近年ではこのような紫外線や赤外線をカットして、紫外線や赤外線による悪影響を低減させるようにした窓ガラスや塗料などが種々提案されている。

例えば、特許文献１には、紫外線をカットする液剤が提案されており、バインダ（結合剤）に対して１重量％以上５重量％以下の平均粒径１００ｎｍ以下の六ホウ化ランタン微粒子、バインダに対して２重量％以上１０重量％以下の平均粒径１００ｎｍ以下の酸化水酸化鉄、バインダに対して３重量％以上１０重量％以下のベンゾフェイン系および／またはベンゾトリアゾール系の有機紫外線吸収材料、常温硬化性バインダ、および希釈溶液を含むような塗料を窓ガラスに塗布できるようにした技術が提案されている。このような塗料を窓ガラスに塗布すれば、太陽光に含まれる紫外線を約９９％カットすることができるようになる。

また、このような文献だけでなく、下記の特許文献２〜５などにも、種々の赤外線カット塗料や紫外線カット塗料などが提案されている。
特開２００５−２２０１７６ 特開２００６−０２１１１６ 特開２００５−１８６０６２ 特開２００５−０９００４２

しかしながら、このような塗料を建物の外壁材や屋根などに塗布した場合、常に、風雨や砂埃などによってその塗布膜が劣化し、経年変化によって徐々にそのカット率が低下してくる。このため、定期的に、このような塗料を窓ガラスに塗布して紫外線のカット率を一定に保たなければならないが、このような塗料は一般的に無色透明であり、経年変化などによる劣化を正確に見極めるのが非常に困難である。一般に、外壁材や屋根などに塗布された塗布膜が劣化してきた場合であっても、外壁材や屋根部材自体が一定の厚みを有しており、また、太陽光を遮断するために、室内空間側への影響力は小さい。また、赤外線についても、一般に、外壁材や屋根部材の内側にグラスウールなどの断熱材などを設けているため、室内空間側における大きな温度上昇に影響を与えることは少ないが、窓ガラスの場合は、光が完全に透過してしまうために、室内空間側に大きな悪影響を与えることとなる。

そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、窓ガラスなどに塗布された反射吸収膜の劣化具合を客観的に把握することができ、しかも、有効に紫外線や赤外線をカットすることのできる変色透明体を提供することを目的とする。

すなわち、本発明の変色透明部材は上記課題を解決するために、特定領域の波長の光を照射させることによって色彩を変化させ、当該色彩の変化によって透過率が変化する変色基材と、当該変色基材に対して光が照射してくる方向側に設けられ、前記特定領域の波長内の光を反射させ、もしくは、吸収する反射吸収膜とを設けるようにしたものである。ここで、特定領域の波長とは紫外線領域の波長（３８０nm以下）や、赤外線領域の波長（７８０ｎｍ以上）をいう。また、反射もしくは吸収とは、透過率が少なくとも４０％以下（すなわち、カット率が６０％以上）となることをいう。

このようにすれば、窓ガラスなどの表面に塗布された反射吸収膜が劣化してきた場合に、紫外線や赤外線が透過しやすくなり、これに伴って、変色基材が変色することになる。しかも、この変色基材は色の変化によって光の透過率を減少させるものであるため、反射吸収膜が劣化したとしても紫外線や赤外線のカット率をある程度維持することができ、しかも、変色によって塗布の時期を客観的に把握することができる。

また、このような発明において、変色する変色基材として樹脂製フィルムを用い、これをガラスの表面に貼り付けるようにする。

このようにすれば、紫外線や赤外線で変色する変色基材をガラスで構成する場合に比べて、より安価に変色透明体を作ることができるようになる。

さらに、このような反射吸収膜と変色基材との間に拡散板を設けるようにする。

このような拡散板を設ければ、仮に反射吸収膜に傷を生じて紫外線が透過したとしても、拡散板によってその紫外線が拡散されるため、変色基材の変色の変化を均一な淡い状態にすることができる。これにより、線状に変色部分が生じたりすることなどにより見栄えが悪くなるといった不具合を防止することができる。

本発明の変色透明体は、特定領域の波長の光を照射させることによって色彩を変化させ、当該色彩の変化によって透過率が変化する変色基材と、当該変色基材に対して光の照射方向側に設けられ、前記特定領域の波長内の光を反射させ、もしくは、吸収する反射吸収膜とで構成するようにしたので、窓ガラスなどに塗布された反射吸収膜の劣化具合を客観的に把握することができ、有効に紫外線や赤外線のカット率の低減を防止することができるようになる。

以下、本発明における種々の実施の形態について図面を参照して説明する。

＜第一の実施の形態＞

まず、本発明における第一の実施の形態は、図１に示すように、透明なガラスや樹脂などの変色基材１３と、この変色基材１３の表面に塗布される反射吸収膜１２を設けるようにしたものである。以下、第一の実施の形態における変色透明体１の具体的構成について説明する。

この変色基材１３は、一般的にフォトクロミックガラスといわれるもので、ハロゲン化銀や金属酸化物（例えば酸化チタン）などの無機系材料、もしくは、ジアリールエテンやスピロピランなどの有機系材料から適宜選択して構成される。そして、太陽光に含まれる紫外線領域の光（波長が３８０nm以下の光）を吸収して変色し、紫外線領域を含む光の透過率を減少させる。変色後の色は多種多様であり、使用する場所や環境に合わせて材料を適宜選択して決定することができる。なお、この変色基材１３として、フォトクロミックガラスの代わりにプラスチック基材を用いるようにしてもよい。このプラスチック基材は、一般的にフォトクロミックプラスチックといわれるもので、フォトクロミック有機化合物をプラスチックの材料である塩化ビニル樹脂・アクリル樹脂などの熱可塑性樹脂、もしくは、フェノール樹脂・尿素樹脂などの熱硬化性樹脂に含有させ構成される。そして、紫外線領域の光を吸収して変色し、紫外線を含む光の透過率を減少させる。

一方、反射吸収膜１２は、紫外線を反射または吸収する塗料をガラスなどの変色基材１３の表面に塗布されるもので、光の中に含まれる紫外線を遮断するようにしたものである。この紫外線を遮断する波長領域としては、好ましくは、変色基材１３が変色する波長領域を包含するような波長領域に設定される。すなわち、変色基材１３の変色領域が３８０nm以下である場合には、反射吸収膜１２における遮断領域の波長を４００nm以下などとする。この反射吸収膜１２を形成する塗料としては、例えば、酸化チタンや酸化セリウムなどを含有する紫外線吸収塗料などが用いられる。

そして、この変色基材１３の表面に反射吸収塗料を塗布する場合、板状に構成された変色基材１３の表面に、ローラーを用いた塗布方法や、スポンジコート法を用いた塗布方法、あるいは、静電噴霧法を用いた塗布方法や、超音波を用いた塗布方法などによって薄い反射吸収膜１２を形成する。ローラーやスポンジなどを用いて塗布膜を形成する場合は、作業が簡単であり作業コストも低減することができるというメリットがあり、静電噴霧法や超音波を用いた塗布方法を用いた場合は非常に薄い塗布膜を形成することができるというメリットがある。これらの塗布方法については、使用される環境や、液剤の種類に応じて適宜選択される。

また、上記実施の形態では、液剤を塗布することによって反射吸収膜１２を形成するようにしているが、これをあらかじめ形成されたフィルムで構成することもできる。この場合、同様に紫外線を反射・吸収する反射吸収フィルムを変色基材１３に貼り付けることになるが、この貼り付けを行う場合、変色基材１３の表面に粘着剤を塗布し、その上から反射吸収フィルムを貼り付ける。このとき、粘着剤としても紫外線を反射吸収する粘着剤や耐変色性を有する粘着剤を用いるとよい。このような粘着剤としては、例えば、硫酸バリウム等の無機系のコンパウンドを添加したものがよい。ただし、このようなコンパウンドとしては、無機物であっても、酸化チタン等の光触媒機能を有するものは好ましくない。酸化チタン等の光触媒機能を有する無機物は、光により活性化し粘着剤を化学的に劣化させ、粘着剤を着色させるおそれがあるためである。そして、このような粘着剤を用いることによって間に空気層が形成されないように反射吸収フィルムを変色基材１３に密着させて貼り付ける。

このようにすれば、図２や図３に示すように、経年変化により反射吸収膜１２が劣化してきた場合、反射吸収膜１２の劣化した部分から変色基材１３に紫外線が多く照射され、これによって変色基材１３が変色する。なお、図２や図３において、１６は反射吸収膜１２の劣化部分を示し、また、１７は変色基材１３の変色部分を示す。これにより、反射吸収膜１２の劣化部分を把握することができるようになる。このとき、変色基材１３が変色するために、その部分でさらに紫外線をカットすることができ、全体として紫外線のカット率の低下を抑えることができるようになる。

なお、この実施の形態では、変色基材１３の表面に反射吸収膜１２を設けるようにしているが、この反射吸収膜１２の表面に、表面保護膜を設けるなどしてもよい。

＜第二の実施の形態＞

次に、第二の実施の形態について説明する。上述の実施の形態では、変色基材１３の表面に直接反射吸収膜１２を塗布するようにしているが、この実施の形態では、図４に示すように、変色しない一般的なガラスなどの透明体１１の表面に、紫外線によって変色する変色基材１３を設け、さらに、その表面に紫外線などの反射吸収膜１２を設けるようにしたものである。以下、第二の実施の形態における変色透明体１の具体的構成について説明するが、第一実施の形態と同じ構成を有するものは、同じ符号を付して説明する。

透明体１１は、第一の実施の形態で示したガラス製の変色基材１３と異なり、一般的な窓ガラスなどで使用されている透明なガラス板などの無機系材料、もしくは、ポリカーボネード板、アクリル樹脂板、塩化ビニル樹脂板などの有機系材料から構成される。

そして、この透明体１１の表面に取り付けられる変色基材１３は、紫外線領域の波長の光を照射することによって変色する樹脂などによって構成されるもので、第一の実施の形態で説明したフォトクロミックフィルムなどで構成される。このフォトクロミックフィルムは、サンバイザーやサングラスなどで使用されており、比較的安価に入手することができる。この変色基材１３は、ガラスなどの透明体１１に対して、例えば、１／５〜１／１０程度の厚みをもって構成される。この変色基材１３の厚みを厚くした場合は、その表面に塗布される反射吸収膜１２が劣化すると、その劣化部分１６における変色基材１３が濃く変色してしまい、ガラスに明淡のはっきりした斑模様が生じてしまう。これに対して変色基材１３の厚みを薄くした場合は、反射吸収膜１２が劣化した場合であっても変色が薄くなるため、見苦しくならないというメリットがある。

そして、この変色基材１３の表面に、上述した第一の実施の形態と同様の反射吸収膜１２を設ける。この場合、第一の実施の形態と同様に、反射吸収剤を含有した液剤を塗布するようにしてもよく、また、フィルム状に構成された反射吸収膜１２を貼り付けるようにしてもよい。

このように第二の実施の形態によれば、ガラスなどの透明体１１の表面に樹脂で構成された変色基材１３と反射吸収膜１２を設けるようにしたので、比較的安価に変色透明体１を構成することができるようになる。しかも、この実施の形態では、すでに建物に取り付けられている窓ガラスなどに対しても変色基材１３と反射吸収膜１２を取り付けることができるため、同様に、既存の窓ガラスに対しても紫外線カットなどの効果を持たせることができるようになる。

なお、この第二の実施の形態では、光の照射方向の下流側から、ガラス（透明体１１）、変色基材１３、反射吸収膜１２の順序で設けるようにしているが、この順序を入れ替えるようにしてもよい。例えば、光の照射方向の下流側から変色基材１３、ガラス（透明体１１）、反射吸収膜１２を設けるようにしてもよい。要は、光の上流側に反射吸収膜１２を設け、下流側に変色基材１３を設ければよい。その際、この反射吸収膜１２の表面に保護材を設けるなどしてもよく、また、反射吸収膜１２と変色基材１３との間に他の部材などを設けるようにしてもよい。

＜第三の実施の形態＞

次に、本発明の第三の実施の形態について説明する。第一の実施の形態の変色透明体１では、変色基材１３と反射吸収膜１２とで構成し、また、第二の実施の形態では、一般的なガラスの表面に変色基材１３と反射吸収膜１２を設けて構成しているが、この第三の実施の形態では、図６や図７に示すように、拡散板１４を中間に設けるようにした点で他の実施の形態と異なる。

この第三の実施の形態について説明すると、この第三の実施の形態における変色透明体１は、図６に示すように、一般的なガラス（透明体１１）の表面に変色基材１３を設け、さらに、その表面に拡散板１４と反射吸収膜１２を設けるようにしている。すなわち、この実施の形態では、反射吸収膜１２と変色基材１３との間に拡散板１４を設けるようにした点で他の実施の形態と異なる。

この実施の形態におけるガラスや変色基材１３、反射吸収膜１２は第二の実施の形態におけるガラス（透明体１１）や変色基材１３、反射吸収膜１２と同様の構成が用いられるため、説明は省略する。以下、第三の実施の形態における変色透明体１の具体的構成について説明するが、図において第一・第二の実施の形態と同じ構成を有するものは、同じ符号を付する。

この拡散板１４は、照射された光を拡散させて透過させる磨りガラス状のもので、アクリル樹脂等に拡散性の粒子を拡散させた拡散フィルムや、アクリル樹脂やガラスの表面に微細凹凸面を設けた板状体を用いて構成される。

この拡散板１４は、変色基材１３の表面に貼り付けられ、さらに、その表面に紫外線を反射吸収する反射吸収膜１２が設けられる。このようにすれば、拡散板１４によって光が拡散されるため、仮に、反射吸収膜１２が劣化しても、拡散板１４によって透過光が拡散されるため、変色を略均一な淡いものとすることができる。一般に、紫外線による変色の応答性が高い場合、変色部分１７が鮮明なものになってしまうが、このように拡散板１４を設けるようにすれば、全体的な色の変化を淡いものとすることができるため、見栄えを損なうようなことがなくなる。

なお、この実施の形態では、反射吸収膜１２と変色基材１３との間に拡散板１４を設けるようにしているが、反射吸収膜１２とガラス（透明体１１）との間に拡散板１４を設け、さらに、そのガラス（透明体１１）の裏面側に変色基材１３を設けるようにしてもよい。もしくは、反射吸収膜１２をガラス（透明体１１）に直接塗布し、そのガラス（透明体１１）の裏面に拡散板１４と変色基材１３を設けるようにしてもよい。

なお、上記実施の形態で用いた紫外線で変色する変色基材１３と紫外線を遮断する反射吸収膜１２を用いているが、赤外線で変色する変色基材１３と赤外線を遮断する反射吸収膜１２を用いることができる。これによれば、紫外線の場合と同様に反射吸収膜１２の劣化具合を客観的に把握でき、有効に赤外線をカットすることができるようになる。

この赤外線で変色する変色基材１３としては、例えば、4,4'−ビピリジン誘導体から構成されたフォトクロミック化合物を含む基材を用いることができる。このような変色基材１３に波長８３０ｎｍの赤外線を含む光を照射すると、可視光領域の吸収スペクトルが可逆的に変化して変色させることができる。

また、赤外線を遮断する反射吸収膜１２は、赤外線を反射または吸収する塗料をガラスの表面に塗布することによって構成されるもので、赤外線領域の波長の光を遮断するようにしたものである。この塗料は、赤外線を反射もしくは吸収することができる種々の材料を用いることができ、具体的には、フタロシアニン系、アントラキノン系、ナフトキノン系、シアニン系、ナフタロシアニン系、高分子縮合アゾ系、ピロール系等の有機色素型の近赤外吸収剤やジチオール系、メルカプトナフトール系などの有機金属錯塩を、有機溶媒と有機バインダとを用いたものを使用することができる。

本発明の第一の実施の形態に係る変色透明体の構成を示す概略断面図 本発明の第一の実施の形態に係る変色透明体の使用状況を示す概略斜視図 本発明の第一の実施の形態に係る変色透明体の使用状況を示す概略断面図 本発明の第二の実施の形態に係る変色透明体の構成を示す概略断面図 本発明の第二の実施の形態に係る変色透明体の使用状況を示す概略断面図 本発明の第三の実施の形態に係る変色透明体の構成を示す概略断面図 本発明の第三の実施の形態に係る変色透明体の使用状況を示す概略断面図

符号の説明

１・・・変色透明体
１１・・・ガラスなどの透明体
１２・・・反射吸収膜
１３・・・変色基材
１４・・・拡散板
１６・・・劣化部分
１７・・・変色部分

Claims (3)

1. 特定領域の波長の光を照射させることによって色彩を変化させ、当該色彩の変化によって透過率を変色させることのできる変色基材と、当該変色基材に対して光が照射してくる方向側に設けられ、前記特定領域の波長内の光を反射させ、もしくは、吸収する反射吸収膜とを設けるようにしたことを特徴とする変色透明体。
2. 前記変色基材がガラスなどの透明体の表面に貼り付けられた樹脂製フィルムである請求項１に記載の変色透明体。
3. 前記反射吸収膜と変色基材との間に拡散板を設けるようにした請求項１に記載の変色透明体。
   

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