JP2007514050A - 近赤外光の透過を遮断するのに有用なポリマーフィルムの調製方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、赤外（ＩＲ）遮断用被膜、およびＩＲ遮断用被膜をポリマーの表面に塗布するための方法である。該方法は、溶解させたポリマーを含む溶媒の混合物にＩＲ遮断用材料を分散させるステップと、標準印刷方法を使用して、塊状ポリマー、好ましくはシートまたはフィルムの表面の少なくとも一部分を被覆するステップとを含む。本発明は、ポリマー中間層が光遮断特性に加えて、ガラスへの接着を改善させた安全ガラス積層物も提供する。

Description

本発明は、赤外（ＩＲ）および／または近赤外（ＮＩＲ）光を遮断するのに有用なフィルムに関する。本発明は、具体的にはその表面の少なくとも一部分上にＩＲおよび／またはＮＩＲ−遮断用被膜を有するポリマー、およびその調製方法に関する。
自動車および建築物において太陽熱利得を制御する手段への興味がますます増大している。様々な被覆ガラスは、窓を通り抜けて太陽熱利得を低減すると提案されている。しかし、一般に銀または他の金属化合物の薄膜であるこれらの被膜は、一般に起電エネルギーも遮蔽する。この効果によって、携帯電話、全地球測位衛星（ＧＰＳ）ユニット、および有料道路の自動通行料徴収装置など様々な現代の必需品が動作しなくなる。しかし、遮断用粒子が相互によく分離すると、起電エネルギーは、処理された窓を通過できることが実証された。
分散された遮断用粒子を含み、ガラスまたは他の基板に被着させた被膜は、周知である。例えば、米国特許公報（特許文献１）、米国特許公報（特許文献２）、および米国特許公報（特許文献３）を参照のこと。これらの粒子には、ＵＶ吸収化合物、可視色顔料、ＮＩＲ（熱）吸収化合物、またはこれらの単位の任意の組合せが含まれ得る。しかし、当技術分野で知られているエネルギー遮断用被膜は、一般にいくつかのポリマー表面、具体的にはポリビニルブチラール（ＰＶＢ）に対する接着が不十分である。ポリマー中間層と、エネルギー遮断用被膜およびガラスとの間の良好な接着が、積層安全ガラスにおいて適切な機能に必要な要件である。弱すぎる接着は、安全ガラス積層物の剥離に導く恐れがあり、強すぎる接着は、衝撃破損に導く恐れがある。
米国特許第５，５１８，８１０号明細書 米国特許第６，５７９，６０８号明細書 米国特許第６，５０６，４８７号明細書
一態様では、本発明は、赤外線遮断用粒子を含む被膜で少なくとも部分的に覆われた表面を有するポリマーである。ポリマーは、フィルムまたはシートの形態にある。
別の態様では、本発明は、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）中に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）およびポリビニルブチラールを含む分散物である組成物である。
別の態様では、本発明は、赤外線遮断用粒子を含む被膜で少なくとも部分的に覆われた少なくとも１つの表面を有するポリマーフィルムまたはシートの調製方法である。ＩＲ遮断用被膜は、（１）ＩＲ遮断用粒子をＰＶＢおよびジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）の混合物に分散させて、ＩＲ遮断用インクを得るステップと、（２）ＩＲ遮断用インクをポリマー表面の少なくとも一部分に印刷するステップとを含む方法で塗布する。
さらに別の態様では、本発明は、ＩＲ遮断用粒子を含むＩＲ遮断用被膜で少なくとも部分的に覆われた少なくとも１つの表面を有するポリマーフィルムまたはシートの調製方法であり、前記ＩＲ遮断粒子がＰＶＢに分散されており、前記方法が、ＩＲ遮断用粒子、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、およびＰＶＢの混合物を粉砕装置に通して、ＩＲ遮断用粒子を分散させ、ＩＲ遮断用インクを得るステップと、インクをポリマーフィルムまたはシートの表面に印刷するステップとを含む方法である。
別の態様では、本発明は、ポリマーフィルムまたはシートを含む積層物であって、フィルムまたはシートは、ＩＲ遮断用粒子およびＰＶＢを含むＩＲ遮断用被膜で少なくとも部分的に覆われた少なくとも１つの表面を含む積層物である。
さらに別の態様では、本発明は、少なくとも２層のポリマーフィルムまたはシートを含む積層物であって、前記２層のうちの少なくとも１つが、ＩＲ遮断用粒子およびＰＶＢを含むＩＲ遮断用被膜で少なくとも部分的に覆われた少なくとも１つの表面を有する積層物である。
本明細書の定義は、特有の場合に別段の限定のない限り、本明細書の全体に渡って使用される用語に適用する。
本明細書では、１つまたは複数のポリマーを含む液体に関して「溶液」という用語は、可溶性ポリマー、および他のポリマーを含めて他の物質は、液体中に非溶解の形態で存在することもできるが、少なくとも１つの溶質がポリマーである液体を指す。
本明細書では、「分散物」および「懸濁液」という用語は、互換性があり、粒子状物質を含む液体を指す。分散物は、沈殿、凝集、離漿などに対して安定、不安定、または部分的に安定とすることができる。
本明細書では、「エネルギー遮断」および「ＩＲ遮断」という用語は、エネルギー、または具体的に赤外エネルギーの透過を減少させる特性を指す。遮断は、例えば吸収、反射など任意の機構で生じることができる。
本明細書では、「赤外」という用語は、近赤外を含む。
「有限量」および「有限値」という用語は、０に等しくない量を指す。
「約」という用語は、量、サイズ、配合、パラメータ、ならびに他の量および特性が厳密でなく、かつ厳密である必要もないが、所望通りに、許容誤差、変換係数、端数計算、測定誤差など、および当業者に知られている他の因子を反映して、近似、および／またはより大きいもしくはより小さくてもよいことを意味する。一般に、量、サイズ、配合、パラメータ、または他の量もしくは特性は、明確にそのようなものであると記載されているか否かに関わらず「約」または「近似」である。
一実施形態では、本発明は、ポリマーマトリックスに予め分散させた赤外線遮断用材料の被膜をその表面の少なくとも一部分に被着させたポリマーである。本発明での使用に適したポリマーは、ガラスをもつ積層物での使用にも適したものであり、好ましくは建築用または自動車用のグレイジングに有用である。例えば、適切なポリマーは、光スペクトルの可視領域における光が透過するものである。より具体的には、適切なポリマーには制限なく、ポリエステル；ポリウレタン；ポリ塩化ビニル；ポリアセタール；ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）；およびエチレンとエチレン性不飽和カルボン酸および／またはその誘導体の共重合から得られた酸コポリマーおよびコポリマーイオノマーが含まれる。好ましくは、ポリマーはポリビニルブチラールである。
ポリマーは、制限無く流延フィルム押出方法またはブローフィルム押出方法を含めて様々な通常の押出方法など通常の方法によってフィルムまたはシートに形成することができる。
少なくとも１つのその表面上のポリマーは、赤外線遮断用材料を含む被膜で少なくとも部分的に覆われている。赤外線遮断用材料は、赤外光、好ましくは具体的には近赤外光の透過に干渉する任意の材料とすることができる。このような材料は知られており、通常のものと見なすことができる。このような材料には、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化アンチモンスズ（ＡＴＯ）、六ホウ化ランタン、および酸化鉄が含まれる。好ましくは、ＩＲ遮断用材料は形が粒子である。通常は、粒子は、積層物の透過性に悪影響を及ぼさないように超微粒子サイズを有している。好ましくは、本発明のＩＲ遮断用粒子は、ＡＴＯまたはＩＴＯを含む。さらにより好ましくは、ＩＲ遮断用粒子はＩＴＯを含む。
当業者は、適切なレベルのＩＲ遮断用被膜中のＩＲ遮断用粒子を、例えば被膜のヘイズや積層物中の別の表面への被覆表面の接着などの物理的諸特性とのバランスを保つ所望のレベルの透過率に基づいて確認することができる。しかし、好ましくは、ＩＲ遮断用材料は、分散物、すなわちＩＲ遮断用材料、ＤＭＦおよびポリマーの全重量に対して最高約３０重量％、より好ましくは約１０重量％〜約２０重量％、およびさらにより好ましくは約１５重量％の有限量で被膜中に存在する。
本発明では、ＩＲ遮断用粒子は、例えばジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）などの有機溶媒、およびポリマーの結合剤を含むマトリックス中の小粒子分散物としてポリマーの表面に塗布する。好ましくは、ポリマーの結合剤を有機溶媒に溶解する。好ましくは、ポリマーの結合剤は、被覆ポリマーと同じ、または適合性がある。「適合性がある」は、ポリマーの結合剤が被覆ポリマーの表面に強力に接着することができる。ポリマーの結合剤は、粒子がポリマー表面に接着するのを助け、積層物中の隣接層への被覆ポリマーの接着を改善するように機能する。
好ましくは、ポリマーの結合剤はＰＶＢを含む。より好ましくは、ポリマーの結合剤は、本質的にＰＶＢからなる。さらにより好ましくは、ポリマーの結合剤は、本質的に約２３％の遊離ヒドロキシルを有するＰＶＢからなる。
当業者は、適切なレベルのポリマーの結合剤を被膜の所望の特性に基づいて確認することができる。しかし、好ましくは、ポリマーの結合剤は、ＩＲ遮断用粒子分散物の全重量に対して最高約２０重量％の有限量、より好ましくは約３〜約１３重量％のレベル、およびさらにより好ましくは約８重量％のレベルで存在する。注目すべきは、ＩＲ遮断用被膜が、２３％の遊離ヒドロキシルＰＶＢを約８重量％含むことである。
別の実施形態では、本発明は、ＩＲ遮断用材料の分散物を、ポリマー材料の表面の少なくとも一部分に塗布するための方法であって、分散物を表面に印刷するステップを含む方法である。好ましくは、ポリマー材料は、フィルムまたはシートの形態にある。好ましくは、印刷ステップは、フレキソ印刷やグラビア印刷など通常の方法である。方法は、ＩＲ遮断用粒子を、アイガー（Ｅｉｇｅｒ）ミルなどの粉砕またはミル装置に通して、ＩＲ遮断用材料の粒径を低減し、かつ／または材料を有機溶媒もしくはポリマーマトリックスに分散させるステップを含むことができる。したがって、ＩＲ遮断用材料は、乾燥して、または有機溶媒中の分散物として、またはポリマーマトリックス中の分散物として粉砕装置に通すことができる。このようにして得られた分散インクを、ポリマーの少なくとも１つの表面の少なくとも一部分に印刷することができる。好ましくは、インクをポリマーの表面に直接印刷する。被覆ポリマーを、当技術分野で知られている適切な任意の手段で、例えば熱または真空の両方の適用で場合によっては乾燥することができる。
別の実施形態では、本発明は、ＩＲ遮断用材料を含む被膜で少なくとも部分的に覆われた少なくとも１つのポリマー層を含む積層物である。適切でかつ好ましいポリマー層およびＩＲ遮断用被膜は、上記に記載するとおりである。積層物は、好ましくは少なくとも１枚のガラスシートを含むが、ガラス代替物である硬質透明層における別の材料を含むことができる。
別の実施形態では、本発明は、少なくとも２つのポリマー層の積層物を含み、その少なくとも１つはＩＲ遮断用材料を含む被膜で少なくとも部分的に覆われている。さらに、適切でかつ好ましいポリマー層およびＩＲ遮断用被膜は、上記に記載するとおりである。複数のシートを、隣接および近接層として一緒に積層することができ、あるいは他の積層で分離することもできる。被覆ポリマーは、同じまたは異なるＩＲ遮断用材料を含めて同じ材料または異なる材料を含むことができる。好ましい一実施形態では、１つの被膜または複数の被膜を２つのポリマー層の間に配置する。より好ましくは、２つのポリマー層は、近接している。別の好ましい実施形態では、積層物は、ガラスまたはガラス代替物である硬質透明層における別の材料の少なくとも１つの外層を含む。より好ましくは、積層物は、ガラスまたは別の硬質透明材料の２つの外層を含む。
本発明の積層物中のポリマーの被覆表面を、積層物の外部表面から、または積層物の外部表面へ延伸させることができ、あるいは積層物の外部表面とすることができる。様々な積層構築物を、グレイジング技術分野の技術者は想定することができる。
実施例および比較例は、例示の目的で提示されているにすぎず、いかなる方法によっても本発明の範囲を限定するものではない。
（実施例１）
酸化インジウムスズ（４０ｇｍ）を３００ｇｍの６．４％ＰＶＢをＤＭＦ溶液に分散する。分散物を、アイガー（Ｅｉｇｅｒ）ミル中、周囲温度で約４時間、または混合物の外観が均一に見えるまでミルにかける。次いで、輪転式グラビア印刷方法を使用して、３ＧＯをベースとするＰＶＢシート（３０ミル）に分散物をハンドディッピングにより被覆する。ウェブ速度は５０ｆｐｍであった。ＰＶＢシートを、最高４層のＩＴＯ分散物でなつ印した。印刷がそれぞれ終わった後、印刷したＰＶＢシートから試料を切り出した。
被覆ＰＶＢシートの試料を、厚さ２．３ｍｍの透明ガラス２層の間に積層した。ヘイズ、プメリング、および２７５〜２５００ｎｍの範囲の波長を有する光の透過率を測定することによってガラス積層物を試験する。
図１に示す同様の実験の光透過率の結果は、ＮＩＲ波長を含めてより長い波長における光の透過率は、本発明の被膜を塗布すると大幅に低下することをはっきりと実証している。さらに、透過率は、ＩＴＯのレベルの増加に伴ってより一層低下する。
本発明の好ましい実施形態は、上記に記述され、具体的に例示されていることは確かであるが、本発明をこのような実施形態に限定するものではない。以下の特許請求の範囲に記載する本発明の範囲および精神から逸脱することなく、様々な修正を行うことができる。
エネルギー遮断用被膜で非被覆または被覆したＰＶＢシートを有する一連のガラス積層物の光透過スペクトルのグラフである。

Claims (14)

  1. 赤外線遮断用粒子を含む被膜で少なくとも部分的に覆われた表面を有するポリマーであって、該ポリマーがフィルムまたはシートの形態にあることを特徴とするポリマー。
  2. 赤外線遮断用粒子が、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化アンチモンスズ（ＡＴＯ）、六ホウ化ランタン、および酸化鉄からなる群から選択される材料を含むことを特徴とする請求項１に記載のポリマー。
  3. ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）中に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）およびポリビニルブチラールを含む分散物であることを特徴とする組成物。
  4. ２３％の遊離ヒドロキシルポリビニルブチラールを８重量％含むことを特徴とする請求項３に記載の組成物。
  5. 赤外線遮断用被膜で少なくとも部分的に覆われた少なくとも１つの表面を有するポリマーフィルムまたはシートの調製方法であって、赤外線遮断用被膜をポリマーフィルムまたはシートに印刷によって塗布するステップを含むことを特徴とする方法。
  6. 赤外線遮断用被膜を、赤外線遮断用材料、ポリビニルブチラール、およびジメチルホルムアミドを含むインクとして塗布することを特徴とする請求項５に記載の方法。
  7. 赤外線遮断用被膜が、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化アンチモンスズ（ＡＴＯ）、六ホウ化ランタン、および酸化鉄からなる群から選択される赤外線遮断用材料を含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
  8. ＩＲ遮断用粒子を含むＩＲ遮断用被膜で少なくとも部分的に覆われた少なくとも１つの表面を有するポリマーフィルムまたはシートの調製方法であり、前記ＩＲ遮断粒子がＰＶＢに分散さされており、前記方法が、ＩＲ遮断用粒子を粉砕装置に通して、ＩＲ遮断用粒子を分散させ、ＩＲ遮断用インクを得るステップと、インクをポリマーフィルムまたはシートの表面に印刷するステップとを含むことを特徴とする方法。
  9. ＩＲ遮断用粒子を、ジメチルホルムアミド、ポリビニルブチラール、またはジメチルホルムアミドとポリビニルブチラールの両方とともに粉砕装置に通すことを特徴とする請求項８に記載の方法。
  10. ＩＲ遮断用粒子が、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化アンチモンスズ（ＡＴＯ）、六ホウ化ランタン、および酸化鉄からなる群から選択される赤外線遮断用材料を含むことを特徴とする請求項８に記載の方法。
  11. ポリマーフィルムまたはシートを含む積層物であって、フィルムまたはシートが、ＩＲ遮断用粒子およびＰＶＢを含むＩＲ遮断用被膜で少なくとも部分的に覆われた少なくとも１つの表面を含むことを特徴とする積層物。
  12. ＩＲ遮断用粒子が、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化アンチモンスズ（ＡＴＯ）、六ホウ化ランタン、および酸化鉄からなる群から選択される赤外線遮断用材料を含むことを特徴とする請求項１１に記載の積層物。
  13. 少なくとも２層のポリマーフィルムまたはシートを含む積層物であって、前記２層のうちの少なくとも１つが、ＩＲ遮断用粒子およびＰＶＢを含むＩＲ遮断用被膜で少なくとも部分的に覆われた少なくとも１つの表面を有することを特徴とする積層物。
  14. ＩＲ遮断用粒子が、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化アンチモンスズ（ＡＴＯ）、六ホウ化ランタン、および酸化鉄からなる群から選択される赤外線遮断用材料を含むことを特徴とする請求項１３に記載の積層物。
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