JP2009035438A - 赤外線反射合せガラス - Google Patents

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Abstract

【課題】透明なプラスチックフィルムに誘電体膜の多層膜でなる近赤外線反射膜が形成された赤外線反射膜付きプラスチックフィルムを、中間膜で挟持し、合せガラスを作製するとき、ガラス板が3次元で曲げられている湾曲状のガラス板の場合、プラスチックフィルムにシワが生じたり、赤外線反射膜にクラックが生じて、外観欠陥となる。
【解決手段】低屈折率の誘電体膜と高屈折率の誘電体膜とを交互に4層から11層積層された誘電体多層膜でなる赤外線反射膜が形成されたプラスチックフィルムを用い、該プラスチックフィルムの熱収縮率が90〜150℃の温度範囲において0.5〜3%の範囲である。曲率半径が0.9m〜3mの湾曲したガラス板を用いて合せガラスを作製する。
【選択図】 図1

Description

ガラス板、中間膜、透明なプラスチックフィルム、中間膜、ガラス板をこの順に積層して作製される合せガラスに関し、特に透明なプラスチックフィルムには、赤外線を反射する誘電体膜が形成されてなる、赤外線反射合せガラスに関する。
プラスチックフィルム、特にポリエチレンテレフタレートフィルムを挟持した2枚の中間膜を用いて、2枚のガラス板を積層したものが、熱線反射機能を持たせた合せガラスとして、知られている。
例えば、特許文献1では、薄膜がポリエステルフィルムに形成されてなる熱線反射プラスチックフィルムを、2枚の中間膜で挟持した可撓性積層体を、2枚のガラス板の間に挟んで積層される、合せガラスが開示されている。
また、特許文献2には、多層の樹脂層でなる近赤外線遮蔽フィルムを2枚のポリビニブチラールシートの間に挟みもちし、さらに、これを2枚のガラスの間に挟んで積層したものが開示されている。また、この近赤外線遮蔽フィルムは、ガラスに貼り付けた後にガラスとフィルム間での剥がれやクラックが生じることを防ぐ観点から、フィルムの製膜方向と幅方向の150℃、30分処理での収縮率がともに2%以下であること、しわの発生することを防ぐ観点から、150℃、30分処理での収縮率差が0.5%以下であることが記載されている。
さらに、ポリエチレンテレフタレートフィルムを2枚のPVB膜の間に挟持し、合せガラスに積層したときのしわ等の欠陥を防ぐものとして、特許文献3には、選択光透過性・導電性を有する機能性フィルムをポリビニールブチラール膜で挟み、合せガラス化したときに、しわなどの外観欠陥を防ぐため、機能性フィルムに用いるポリエステルテレフタレートの1方の熱伸張率を0.1〜1.0%、それに直行する方向の熱収縮率を0.1〜1.0%とすることが記載されている。
特許文献4には、プラスチックフィルムに酸化インジウムや銀の膜を形成した熱線反射膜をもちい、合せガラスを作製するのに、プラスチックフィルムの熱加工時の熱収縮率が1〜20%のものを用いることが記載されている。
特許文献5には、プラスチックフィルムに誘電体膜の多層膜を形成してなる近赤外線反射膜およびこれをガラス板の間に挿入してなる合せガラスが開示されている。
特開昭56−32352号公報 再公表2005−40868号公報 特開昭60−225747号広報 特開平6−270318号公報 特開2007−148330号公報
透明なプラスチックフィルムに誘電体膜の多層膜でなる近赤外線反射膜が形成された赤外線反射膜付きプラスチックフィルムを、中間膜で挟持し、合せガラスを作製するとき、ガラス板が3次元で曲げられている湾曲状のガラス板の場合、プラスチックフィルムにシワが生じたり、赤外線反射膜にクラックが生じて、外観欠陥となるとともに、近赤外線反射膜の反射率が低下するという問題が生じる。
本発明は、これらの外観欠陥のない、近赤外線反射膜付きプラスチックフィルムを中間膜で挟持する赤外線反射合せガラスの提供を課題とする。
本発明の赤外線反射合せガラスは、ガラス板、中間膜、赤外線反射膜付きプラスチックフィルム、中間膜、ガラス板の順に積層してなる赤外線反射合せガラスにおいて、ガラス板は、曲率半径が0.9m〜3mの湾曲したガラス板であり、赤外線反射膜付きプラスチックフィルムに形成される赤外線反射膜が、低屈折率の誘電体膜と高屈折率の誘電体膜とを交互に4層から11層積層された誘電体多層膜でなり、赤外線反射膜付きプラスチックフィルムの熱収縮率が90〜150℃の温度範囲において、0.5〜3%の範囲にあることを特徴とする赤外線反射合せガラスである。
また、本発明の赤外線反射合せガラスは、前記赤外線反射合せガラスにおいて、赤外線反射膜付きプラスチックフィルムに用いるププラスチックフィルムがハードコート層を積層されてなることを特徴とする赤外線反射合せガラスである。
また、本発明の赤外線反射合せガラスは、前記赤外線反射合せガラスにおいて、赤外線反射膜付きプラスチックフィルムに用いるプラスチックフィルムが、延伸法で作製されたプラスチックフィルムでなることを特徴とする赤外線反射合せガラスである。
また、本発明の赤外線反射合せガラスは、前記赤外線反射合せガラスにおいて、誘電体膜が、TiO、Nb、Ta、SiO、Al、ZrO、MgFの中から選ばれる誘電体でなることを特徴とする赤外線反射合せガラスである。
2枚の中間膜で、赤外線反射膜付きプラスチックフィルムを挟持し、作製される湾曲した合せガラスにおいて、プラスチックフィルムのシワや赤外線反射膜のクラックが生じない良好な赤外線反射合せガラスの提供を可能にする。
特に、自動車の前面ガラスのように、曲率半径が0.9m〜3mの範囲にはいるような曲面を部分的に有し、しかも、場所による曲率半径の変化が複雑な曲面形状有する湾曲したガラスに対しても、プラスチックフィルムのシワや、赤外線反射膜のクラックを生じない赤外線反射合わせガラスを作製可能とする。
本発明の赤外線反射合せガラスは、図1に示すように、2枚のガラス板10、14と赤外線反射膜を形成した熱線反射膜付きプラスチックフィルム12が、中間膜11、13によって強固に一体化されたものである。
ガラス板10、14には、フロート法によるソーダライムガラスを軟化点以上の温度に加熱し、曲げ加工されて得られる、3次元的に湾曲したガラス板の使用が簡便である。
3次元的に湾曲したガラス板の曲面形状としては、球面、楕円球面、あるいは、自動車の前面ガラスなどのような曲率半径が場所によって異なるガラス板である。
湾曲したガラス板の曲率半径は、0.9m〜3mであることが望ましい。
曲率半径が0.9mより小さいと、合わせ加工において、プラスチックフィルムのシワや、赤外線の反射膜のクラックが生じやすいので、曲率半径は0.9m以上であることが望ましい。
また、曲率半径が大きくなると、平面に近い形状となり、プラスチックフィルムのシワや、赤外線反射膜のクラックが生じないとい効果が薄れるので、曲率半径は3m以下とすることが望ましい。
中間膜11、13には、ポリビニルブチラール(PVB)やエチレンビニルアセテート(EVA)などのホットメルトタイプの接着剤が、好適に用いられる。
赤外線反射膜形成プラスチックフィルム12は、図2に示すように、屈折率の異なる誘電体膜22と誘電体膜23とを交互に積層されてなる赤外線反射膜21が、プラスチックフィルム20に形成されたものである。
プラスチックフィルム20には、延伸法で作製されているものが好適であり、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルフォン、ナイロン、ポリアリレート、シクロオレフィンポリマーなどのプラスチックでなるフィルムの中から、赤外線反射膜21を形成した後の赤外線反射膜付きプラスチックフィルム12の熱収縮率が、90〜150℃の温度範囲において、0.5〜3%の範囲にあるものを選んで使用できる。
特に2軸延伸法で製膜される結晶性のポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)は、耐熱性にも優れていて広範囲の温度環境に使用することができ、また、透明性が高く、大量に生産されているために品質も安定しており、好適である。
プラスチックフィルム20の厚さであるが、40μmよりも薄いとフィルムの取扱が難しくかつハードコート層や赤外線反射膜の応力によりカールしやすく、一方、200μmより厚いと合わせ加工時に脱気不良による外観欠陥が出るため、厚さは50μm〜200μmであることが望ましい。
赤外線反射膜付きプラスチックフィルム12の、90〜150℃での、熱収縮率が、0.5%より小さいと、湾曲したガラス周囲部で赤外線反射膜つきフィルムがだぶついて、シワとなる外観欠陥が発生する。
また、熱収縮率が3%より大きいと、赤外線反射膜がフィルムの収縮に耐えられず、ヒビ状に割れてクラックとなる外観欠陥が生ずる。
したがって、合せ加工での熱線反射膜付きプラスチックフィルム12のシワや赤外線反射膜21のクラックが発生しないようにするためには、赤外線反射膜付きプラスチックフィルム12の熱収縮率が、90〜150℃の温度範囲において、0.5〜3%の範囲にあることが好ましく、より好ましくは、赤外線反射膜付きプラスチックフィルム12の90〜150℃での熱収縮率は、0.5〜2%の範囲である。
透明なプラスチックフィルムにおいて、逐次2軸延伸法などの延伸法で作製されたプラスチックフィルムでは、フィルム内部に製膜時の応力が残存し、熱処理により応力が緩和されて収縮されやすいので、好適に用いることができる。
また、プラスチックフィルム20ではハードコート層や、赤外線反射膜を積層したりしても所望の熱収縮率を維持したり、熱収縮率の大きさを調整できることが重要である。
熱収縮率の測定は、透明なプラスチックフィルムに関するJISに規定されている場合は、該当するJISに準じて行うのが望ましく、例えば、JIS C 2318に準じて行うことが望ましい。
熱収縮率の測定温度は、例えば、JIS C 2318では、150℃とされているが、合せ加工の温度設定条件にあわせて測定温度を決定することが望ましく、90℃から150℃の温度範囲で熱収縮率を測定することが好ましい。
赤外線反射膜付きプラスチックフィルムには、図4のように、プラスチックフィルム20にハードコート層24を積層したものも、好適に用いることができる。
ハードコート層24が積層されていることにより、赤外線反射膜付きプラスチックフィルム12´の熱収縮率は変化するので、90〜150℃の温度範囲における赤外線反射膜付きプラスチックフィルムの熱収縮率を、0.5〜3%の範囲に調整することができるので、広い範囲の熱収縮率を有するプラスチックフィルムを用いることが可能となる。
また、プラスチックフィルムによっては、図2のように、赤外線反射膜21をプラスチックフィルム20に直接形成すると、赤外線反射膜21とプラスチックフィルム20との密着性が悪かったり、赤外線反射膜付きプラスチックフィルム1が白濁することがあり、ハードコート層をプラスチックフィルム20と赤外線反射膜21との間に形成することで、これら密着性や白濁の不具合を解決できる。
なお、図4に示すハードコート層24は、プラスチックフィルム20の両面に積層されているが、プラスチックフィルム20の片面にのみ積層してもよい。
誘電体膜には、TiO、Nb、Ta、SiO、Al、ZrO、MgFの誘電体から、適当な屈折率を有するものを選んで用いることが好ましい。
また、積層される誘電体膜の層数は、3層以下であると近赤外線域の反射が不十分であり、また、層数が12層を超えると製造コストが高くなり、また、膜数を増やすことによる膜応力の増加で、プラスチックフィルム20がカールしたり、誘電体膜が剥離するという問題が生じるので、4層以上11層以下であることが好適である。
層数を増すほど近赤外線領域における反射の極大値は大きくなり、かつ可視光域の色が無色に近くなり、より良い近赤外線反射合せガラスとなる。
赤外線反射膜21は、波長900nmから1400nmの波長領域で50%を越える反射の極大値を有することにより、入射側からの輻射による透過側への熱の侵入を抑制し、また、波長2000nm以上の反射率を50%未満とすることで、通信等に用いられる各種電波を透過させることができる。
また、赤外線反射膜21が形成された赤外線反射膜付きプラスチックフィルム12、12´は、JIS R 3211−1998に規定される可視光線透過率が、70%以上となり、透明性に優れていて、自動車のフロントガラスに、好適に用いることができる。
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
実施例1
厚さ50μmのPETフィルムをプラスチックフィルム20に用いて、図2に示す熱線反射膜付きプラスチックフィルム12を作製した。
熱線反射膜は、屈折率の異なる膜として、誘電体膜22にTiO膜を、誘電体膜23にSiO膜を用い、プラスチックフィル20の片面に、TiO膜(厚さ105nm)、SiO膜(厚さ175nm)、TiO膜(厚さ105nm)、SiO膜(厚さ175nm)、TiO膜(厚さ105nm)を順次スパッタリングで成膜し、赤外線反射膜21を形成した。
本実施例で作製した熱線反射膜付きプラスチックフィルム12の熱収縮率は、MD方向1.5%、TD方向1%であった。
熱収縮率は、JIS C 2318に準じ、次のようにして測定した。
図3に示すように、長さ150mm×幅40mmの短冊状フィルム30を切り出し、それぞれの幅方向の中央付近に、約100mmの距離をおいて、ダイヤモンドペンを用いて、標線を標した。標線を標した後、短冊状フィルム30を、150mm×20mmに2等分した。
2等分した片方の試験片を、熱風循環式恒温槽内に垂直に吊り下げ、昇温速度約5℃/分で測定温度130℃まで昇温し、測定温度で約30分間保持した。
その後、熱風循環式恒温槽を大気開放し約20℃/分で自然冷却し、さらに、室温で30分間、保持した。
温度の測定には熱電対温度計を用い、熱風循環式恒温槽内の温度分布は±1℃以内とした。
2等分した試験片の、室温で保持していた試験片31、測定温度に加熱した試験片32、それぞれについて、標線間の距離L1、L2をレーザーテック社製走査型レーザー顕微鏡1LM21Dを用いて測定した。
熱収縮率(%)は、(L1−L2)/L1×100で計算して求めた。
また、PETフィルムのMD方向、TD方向それぞれに対し、短冊状フィルム30を3枚ずつ切り出し、熱収縮率は、3枚について測定された熱収縮率の平均値を用いた。
赤外線反射膜21を形成した熱線反射膜付きプラスチックフィルム12を、厚さ0.38mmの2枚のPVBフィルムの間に挟持し、さらに、大きさが250mm×350mm、厚さが2mmの湾曲した(曲率半径の最小値が0.9m、最大値1m)同形の2枚のガラス板10、14を用い、次のようにして、合せガラスを作製した。
なお、湾曲したガラス板10、14は、フロートガラスを曲げ加工して作製したものであり、曲率半径の最小値0.9mはガラス板10、14の周辺部付近での値であり、曲率半径の最大値1mはガラス板10、14の中央部での値である。
ガラス板10、PVBフィルム11、赤外線反射膜を形成したプラスチックフィルム12、PVBフィルム13、ガラス板14を順次積載し、ガラス板のエッジ部からはみ出したPVBフィルム11、13、赤外線反射膜を形成したプラスチックフィルム12の余分な部分を切断・除去した後、150℃に加熱したオートクレーブ中で30分、加圧脱気して合せ処理した。
作製した赤外線反射合せガラス1には、熱線反射膜付きプラスチックフィルムのシワや赤外線反射膜のクラックがなく、良好な外観を有する赤外線反射合せガラスが得られた。
また、波長900nm〜1200nmに反射の極大値を持ち、その極大反射率は60%以上と、赤外線を良好に反射する合せガラスが得られ、合わせ加工前の赤外線反射膜付きプラスチックフィルムが有していた赤外線反射特性とほとんど変化のないものであった。
実施例2
プラスチックフィルム20に厚さ100μmのPETフィルムを用い、プラスチックフィルム20の両面に、アクリル系のハードコート層24を厚さ5μmで積層し、さらに、ハードコート層24を形成したプラスチックフィルム20´の片面に、実施例1と同様の熱線反射膜21を形成し、図4に示す熱線反射膜付きプラスチックフィルム12´を作製した。
この熱線反射膜付きプラスチックフィルム12´の熱収縮率は、実施例1と同様にして測定したところ、MD方向1.5%、TD方向1%であった。
さらに、この熱線反射膜付きプラスチックフィルム12´を用いて、実施例1と同様にして、図5に示す、赤外線反射合せガラス1´を作製した。
ガラス板10、14には、実施例1と大きさと厚みが同じで、曲率半径が2.8m〜3mである、曲げ加工されたフロートガラスを用いた。
本実施例の赤外線反射合せガラス1´も、実施例1と同様に、熱線反射膜付きプラスチックフィルムのシワや赤外線反射膜のクラックがなく、良好な外観を有する赤外線反射合せガラスが得られた。
実施例3
プラスチックフィルム20には、実施例1で用いたPETフィルムを用い、このプラスチックフィルム20の両面に、アクリル系のハードコート層24を厚さ2μmで積層し、プラスチックフィルム20´とした。さらに、このプラスチックフィルム20´の片面に実施例1と同様にして熱線反射膜21を形成し、図4に示す熱線反射膜付きプラスチックフィルム12´を作製した。
この熱線反射膜付きプラスチックフィルム12´の熱収縮率は、実施例1と同様にして測定したところ、MD方向1%、TD方向0.6%であった。
さらに、この熱線反射膜付きプラスチックフィルム12´を用い、実施例1と同様にして、図5に示す赤外線反射合せガラス1´を作製した。
赤外線反射合せガラス1´は、熱線反射膜付きプラスチックフィルムのシワや赤外線反射膜のクラックがなく、良好な外観を有する赤外線反射合せガラスが得られた。
実施例4
プラスチックフィルム20に、150℃での熱収縮率がMD方向4%、TD方向3.5%の厚さ100μmのPETフィルムを用いた。実施例3と同様に、このPETフィルムにアクリル系のハードコート層24を厚さ2μm形成すると同時に50℃で熱処理し、プラスチックフィルム20´とした。このプラスチックフィルム20´に、実施例1と同様の赤外線反射膜を形成して、熱線反射膜付きプラスチックフィルム12´を作製した。
この熱線反射膜付きプラスチックフィルム12´の熱収縮率は、実施例1と同様にして測定したところ、MD方向2.0%、TD方向1.6%であった。
さらに、この熱線反射膜付きプラスチックフィルム12´を用い、実施例1と同様にして、図5に示す赤外線反射合わせガラス1´を作製した。
赤外線反射合わせガラス1´は、熱線反射膜付きプラスチックフィルムのシワや赤外線反射膜のクラックがなく、良好な外観を有する赤外線反射合せガラスが得られた。
比較例1
実施例1で用いたPETフィルムをプラスチックフィルム20に用い、実施例1と同じ誘電体膜22と23とを交互に20層成膜してなる熱線反射膜を形成し、熱線反射膜付きプラスチックフィルム12を作製した。
この熱線反射膜付きプラスチックフィルム12の150℃での熱収縮率は、実施例1と同様にして測定したところ、MD方向0.4%、TD方向0.2%であった。
さらに、この熱線反射膜つきプラスチックフィルム12を用いて、実施例1と同様にして、赤外線反射合せガラス1を作製した。
作製した赤外線反射合せガラス1の周辺部において、熱線反射膜付きプラスチックフィルムのシワが観察され、外観不良のため、実用には適さないものであった。
比較例2
プラスチックフィルム20に、150℃での熱収縮率がMD方向1.0%、TD方向0.5%の厚さ100μmのPETフィルムを用いた。実施例3と同様に、このPETフィルムにアクリル系のハードコート層24を厚さ2μm形成し、プラスチックフィルム20´とした。このプラスチックフィルム20´に、実施例1と同様の赤外線反射膜を形成して、熱線反射膜付きプラスチックフィルム12´を作製した。
この熱線反射膜付きプラスチックフィルム12´の熱収縮率を、実施例1と同様にして測定したところ、MD方向0.3%、TD方向0.2%であった。
さらに、この熱線反射膜付きプラスチックフィルム12´を用いて、実施例1と同様にして、図5に示す構成の赤外線反射合せガラス1´を作製した。
作製した赤外線反射合せガラスの周辺部において、熱線反射膜付きプラスチックフィルムのシワが観察され、外観不良のため、実用は困難であった。また、シワガ生じた部分には、赤外線反射膜にもクラックが観察された。
比較例3
プラスチックフィルム20に、150℃での熱収縮率がMD方向8%、TD方向7%の厚さ100μmのPETフィルムを用いた。実施例3と同様に、このPETフィルムにアクリル系のハードコート層24を厚さ2μm形成し、プラスチックフィルム20´とした。このプラスチックフィルム20´に、実施例1と同様の赤外線反射膜を形成して、熱線反射膜付きプラスチックフィルム12´を作製した。
この熱線反射膜付きプラスチックフィルム12´の熱収縮率を、実施例1と同様にして測定したところ、MD方向7%、TD方向6%であった。
さらに、この熱線反射膜付きプラスチックフィルム12´を用いて、実施例1と同様にして、図5に示す構成の赤外線反射合せガラス1´を作製した。
作製した赤外線反射合せガラスでは熱線反射膜付きプラスチックフィルムによるシワ状の欠陥はなかったもの、赤外線反射膜の全面にクラックが発生し、実用は困難であった。
比較例4
ガラス板10、14に、大きさが250mm×350mm、厚さが2mmの、周辺部付近で曲率半径が最小値0.7mであり、中央部での曲率半径が0.8mである、湾曲した同形の2枚のガラス板を用いた他は、すべて実施例1と同様にして、赤外線反射合せガラス1を作製した。
作製した赤外線反射合せガラス1の周辺部において、熱線反射膜付きプラスチックフィルムのシワが観察され、外観不良のため、実用には適さないものであった。
実施例1の熱線反射合せガラスの構成を示す断面図。 実施例1の赤外線反射膜付きプラスチックフィルムの構成を示す断面図。 熱収縮率の測定を説明するための図。 実施例2の赤外線反射膜付きプラスチックフィルムの構成を示す断面図。 実施例2、実施例3および比較例2の熱線反射合せガラスの構成を示す断面図。
符号の説明
1、1´ 熱線反射膜付き合せガラス
10 ガラス板
11 中間膜
12、12´ 赤外線反射膜付きプラスチックフィルム
13 中間膜
14 ガラス板
20、20´ プラスチックフィルム
21 赤外線反射膜
22 奇数番目の誘電体膜
23 偶数版目の誘電体膜
24 ハードコート層
30 短冊状フィルム(熱収縮率測定サンプル)
31 加熱片
32 非加熱片

Claims (4)

  1. ガラス板、中間膜、赤外線反射膜付きプラスチックフィルム、中間膜、ガラス板の順に積層してなる赤外線反射合せガラスにおいて、ガラス板は、曲率半径が0.9m〜3mの湾曲したガラス板であり、赤外線反射膜付きプラスチックフィルムに形成される赤外線反射膜が、低屈折率の誘電体膜と高屈折率の誘電体膜とを交互に4層から11層積層された誘電体多層膜でなり、赤外線反射膜付きプラスチックフィルムの熱収縮率が90〜150℃の温度範囲において、0.5〜3%の範囲にあることを特徴とする赤外線反射合せガラス。
  2. 赤外線反射膜付きプラスチックフィルムに用いるプラスチックフィルムが、ハードコート層を積層されてなることを特徴とする請求項1に記載の赤外線反射合せガラス。
  3. 赤外線反射膜付きプラスチックフィルムに用いるプラスチックフィルムが、延伸法で作製されたプラスチックフィルムでなることを特徴とする請求項1または請求項2のいずれかに記載の赤外線反射合せガラス。
  4. 誘電体膜が、TiO、Nb、Ta、SiO、Al、ZrO、MgFの中から選ばれる誘電体でなることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の赤外線反射合せガラス。
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