JP2011031601A - 熱線反射膜及びその積層体ならびに熱線反射層形成用塗布液 - Google Patents

熱線反射膜及びその積層体ならびに熱線反射層形成用塗布液 Download PDF

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Abstract

【課題】高い熱線反射性を有するとともに、可視光線吸収と可視光線反射を相対的に抑制し、熱安定性に優れた熱線反射膜を一層で提供し得るとともに、環境耐久性が高く、建物や自動車用窓材として好適な熱線反射積層体を提供する。
【解決手段】透明基材と熱線反射層を含む積層体であって、該熱線反射層を含む側から測定された日射反射率が15%以上であり、該熱線反射層が、N−ピロリドニル基を除く親水基を含むバインダー樹脂、及び金属を含み、かつ該熱線反射層の膜厚が100nm以下であることを特徴とする熱線反射積層体。
【選択図】図1

Description

本発明は、熱線(赤外線)を遮蔽する熱線反射膜及びその積層体に関し、詳しくは、可視光線を透過する性能を有しながら、熱線を反射する性能を有する、金属を含む熱線反射膜と、このような熱線反射層を透明基材上に形成してなる熱線反射積層体に関する。
本発明はまた、この熱線反射膜又はその積層体を含む自動車用窓材、及び自動車、更には、この熱線反射積層体を製造するための熱線反射層形成用塗布液に関するものである。
近年、CO削減、居住快適性の観点から、自動車や建築物の窓材に熱線遮蔽技術が広く求められている。即ち、太陽光に含まれる約半分のエネルギーは、目に見えない(近)赤外線領域の波長であり、熱線と呼ばれている。この熱線を遮蔽することにより、車内及び室内の居住快適性を高め、さらに夏の冷房効率を高めることにより、省エネルギーへの貢献、さらには、自動車においては燃費の向上の一助となる。
こうした熱線遮蔽の技術は二つに大別される。即ち、(近)赤外領域の熱線を吸収させる技術と反射させる技術である。
熱線を吸収させる場合には、鉄などをはじめとする金属イオンをガラスにドープさせるいわゆるグリーンガラス(熱線吸収)が最も廉価であり、近年、公共交通機関などで広く用いられている。金属イオン以外の吸収剤としては、ITOなどの金属酸化物さらにはジイモニウムなどの近赤外線領域に吸収波長を有する有機系色素等が用いられている。
しかしながら、熱線を吸収する場合、吸収した波長の光が熱に変わり、輻射熱として、車内や室内を暖めてしまうため、熱線遮蔽能力として劣る。さらに吸収した光が熱に変わることにより、透明部材の劣化も促進させる。さらに有機系色素を用いた場合には、その色素自体の耐久性に対しても課題を残す。加えて、このような有機系色素の場合、可視光領域にも吸収波長を有するため、着色があり、意匠性の観点からも課題を残す。
一方、熱線を反射させる場合には、金属超薄膜を用いる方法が一般的である。金属は一般的に、プラズマ振動と呼ばれる物理現象から、可視光を含む広い波長範囲での反射を伴い、これが金属光沢の由来であるが、10nm程度の膜厚となる金属超薄膜では、赤外領域の熱線は反射するが、可視光領域を透過するようになる。この特性のため、金属超薄膜は熱線反射膜としてこれまで用いられてきた。
しかしながら、金属超薄膜は耐久性に課題を残し、蒸着法やスパッタ法により形成された超薄膜は、金属界面の活性が高く、すぐに凝集や酸化が起こってしまう。そのため、特許文献1では、熱線反射膜である銀層を酸化亜鉛層と亜鉛−アルミニウム合金層の2種類の保護層で両面を被覆することにより耐久性を高めている。さらに、特許文献2では、熱線反射膜である金属薄膜上にアルミニウムを主体とする金属又はアルミニウムと珪素を主体とする金属の酸窒化物よりなる保護層を形成することで耐久性を高めている。しかし、これらの方法では保護層の被覆により特定の波長の光に対して干渉が起こり、膜厚や見る角度によって特定の色に着色して見えるという問題がある。さらには、膜形成は、すべて真空環境での作業となり、生産性又はコストの面で課題を残す。
一方、樹脂により熱線反射層を保護する技術としては、特許文献3,4が挙げられる。これらの技術では、保護層として、蛍光増白剤及び紫外線吸収剤を溶解添加した合成樹脂を塗布している。しかしこの方法は、長期使用において、蛍光増白剤及び紫外線吸収剤がブリードアウトしてくる可能性がある。
さらに、技術分野は異なるが、PDP用電磁波シールドの耐久性のために、特許文献5では、ITO薄膜/銀薄膜/ITO薄膜の交互スパッタリング膜よりなる電磁波シールド層の銀を保護するべく、低い透湿度の酸化ケイ素の薄膜を電子ビーム蒸着で電磁波シールド層上に形成させたり、熱硬化性ワニスの塗布により、1μmの膜厚の保護膜を形成させていた。しかしながら、電子ビーム蒸着の保護膜は、コストの面での課題、さらにその上のオーバーコートを施す場合には、密着性の観点で課題が残り、さらに熱硬化性ワニスを用いた場合には、硬化収縮のため、電磁波シールド層との間での歪みが発生し、さらにその上にオーバーコートを施す場合には、やはり密着性の観点で課題が残る。これらの問題は、ディスプレー用途では大きな課題とはならなくても、より耐久性が求められる窓材への適用には大きな課題となる。
また、特許文献6では、金属微粒子を用いて熱線反射層を作製し、その上にシリケートを主体とする保護層を形成しているが、シリケートの硬化収縮による熱線反射層と保護層との界面における内部ひずみの発生に起因する保護層の剥離の問題、シリケートの脆弱性の問題、さらにはシリケートゆえの親水的な作用による熱線反射層の劣化が問題となり、また緻密なシリケート膜を形成するためには高温での処理が必要となり、その形成過程において、熱線反射層を破壊してしまう恐れがある。この熱線反射層の劣化に対する問題は、銀ナノ粒子を金でコートすることにより解決しているが、コストアップの問題が新たな課題となり、また上述した剥離の問題は解決されていない。
このようなことから、従来は、耐久性に優れた透明熱線反射積層体を得ることは困難とされてきた。
ところで、このような熱線反射層は、主に建物や自動車の窓材として用いられるが、窓材に用いる場合、塗布形成された熱線反射層に凝集物の塗布欠陥などが存在することは、美観を損ねる恐れがある。例えば、熱線反射層に用いるバインダー樹脂が熱線反射層を構成する金属粒子と相互作用が強すぎる場合、塗布工程において、凝集塊が形成され、塗布欠陥が発生し得る。さらには、熱線反射層の成膜プロセスにおいて、金属粒子同士の融着が妨げられ、熱線反射性能が十分に得られない恐れがある。
さらに、後述のように熱線反射層形成用塗布液においては、多価カルボン酸、特にクエン酸を分散剤とした銀微粒子を用い、分散安定性を付与するために、溶媒として水のみを用いることが多いが、これら分散剤の劣化及び銀微粒子の成長などにより、塗布液の保存安定性が課題となる。
また、金属微粒子を含有する液を塗布して導電性や熱線反射能を獲得する場合、金属種としては銀が主に用いられることが多いが、銀は耐久性の面で大きな問題を持つ。例えば、銀微粒子を含有する導電ペーストでは、水分の存在下において、銀がマイグレーションを起こして抵抗値の上昇が観測される。また、銀の薄膜においては塩水などの環境負荷が、外観や、性能の低下を引き起こす。
このような問題に対して、金属の腐食を抑制する化合物を塗布液に含有させるという対処が行われている。例えば、金属微粒子を含有する液を導電ペーストとして用いる場合、イミダゾールを添加することによって酸化防止効果を得ることができる(特許文献7)。また、透明導電膜用塗布液においては、アルカンチオールを加えてこれを金属微粒子の表面に結合させ、金属薄膜の安定性を向上させている(特許文献8)。
しかし、熱線遮蔽膜においては、建物や自動車の窓材としての用途が主であり、透明導電膜よりも厳しい腐食環境にさらされるため、それに耐え得るより高い劣化耐久性が要求される。そのような耐久性を付与するためには、塗布液を基材に塗布した際の塗布欠陥をできる限り少なくすることが必要となってくる。ここで塗布欠陥とは、塗布液が基材からはじかれることで発生する「抜け」及び金属微粒子などの塗布液の含有成分が凝集することで生じる凝集物のことである。このような塗布欠陥の周辺においては、金属薄膜の平滑性、均一性が著しく低下しているために、たとえ金属薄膜の上に透明樹脂などにより保護層を形成したとしても、厳しい腐食環境の下では塗布欠陥が膜劣化の起点となりやすくなる。また、このような塗布欠陥は、人目に付く場所で使用される熱線遮蔽膜の外観を著しく損ねるという観点からも、最小限に抑えることが望まれる。
熱線遮蔽膜におけるこのような要求に対して、特許文献7の技術では、金属微粒子の腐食防止効果は得られるが、ペーストという形態上、薄膜の形成に適用することができず、金属薄膜の塗布欠陥を起点とする劣化は解決できない。また、特許文献8の技術では、アルカンチオールのような疎水性の高い化合物を塗布液に加えることで、金属微粒子の分散安定性が低下し、形成される金属薄膜に凝集物が発生してしまうという点や、アルカンチオールが金属微粒子に結合するために金属微粒子表面が長鎖アルキル基で被覆され、焼成過程における金属微粒子の融着が阻害され、十分な熱線遮蔽能を持った金属薄膜を得ることができないという点が難点として挙げられる。
また、塗膜の形成を容易にするためには、一般的に、塗布液に界面活性剤を添加するという方法があるが、界面活性剤は金属微粒子に強く吸着するという性質を持つため、界面活性剤の添加量が多いと、金属微粒子表面の大部分が界面活性剤によって覆われ、焼成処理時に金属微粒子の融着が阻害される。さらに、界面活性剤は分子構造内に親水性部位を持ち、水分を保持することができるため、金属薄膜に含有された際に水分による劣化を誘発したり、積層体を作製した時に密着性を低下させたりするため、熱線遮蔽膜用塗布液に添加することは好ましくない。
特許第3724936号公報 特許第2696877号公報 特開平6−316443号公報 特開平6−316444号公報 特開平10−217380号公報 特開2002−131531号公報 特開平10−162646公報 特開2001−64540公報
本発明の課題は、高い熱線反射性を有するとともに、可視光線吸収と可視光線反射を相対的に抑制し、熱安定性に優れた熱線反射膜を一層で提供するとともに、環境耐久性が高く、建物や自動車用窓材として好適な熱線反射積層体と、この熱線反射膜又はこの熱線反射膜を有する積層体を用いた自動車用窓材及び自動車を提供することにある。
本発明はまたこのような熱線反射層の製造方法、さらには、この熱線反射層を湿式製膜法により形成するための熱線反射層形成用塗布液を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、バインダー樹脂と金属を含む特定の条件の熱線反射膜、及び基材上にこの熱線反射膜を形成した積層体、及び特定組成の塗布液が上記課題を解決することができることを見出した。
本発明はこのような知見に基いて達成されたものであり、以下を要旨とする。
[1] 透明基材と熱線反射層を含む積層体であって、該熱線反射層を含む側から測定された日射反射率が15%以上であり、該熱線反射層が、N−ピロリドニル基を除く親水基を含むバインダー樹脂、及び金属を含み、かつ該熱線反射層の膜厚が100nm以下であることを特徴とする熱線反射積層体。
[2] 前記親水性基は、以下の測定条件で求めた脱離温度のピークが290℃以下であることを特徴とする[1]に記載の熱線反射積層体。
(測定条件)
親水性基−CH(親水基とメチル基を結合させた化合物)と粒子径1〜5μmの銀粒子を混合し、TPD−MSで、銀からの親水基−CHの脱離温度のピークを測定する。
[3] 前記親水基が、水酸基、カルボキシル基、及びオキシエチレン基からなる群より選ばれることを特徴とする[1]又は[2]に記載の熱線反射積層体。
[4] 前記バインダー樹脂が、疎水基を含むことを特徴とする[1]ないし[3]のいずれかに記載の熱線反射積層体。
[5] 前記疎水基が、アルキル基、アセチル基、及び置換基を有してもよいフェニル基からなる群より選ばれることを特徴とする[4]に記載の熱線反射積層体。
[6] 前記バインダー樹脂が、硬化性樹脂であることを特徴とする[1]ないし[5]のいずれかに記載の熱線反射積層体。
[7] 前記熱線反射層が、金属に対し配位結合を形成可能な複素環化合物を含有することを特徴とする[1]ないし[6]のいずれかに記載の熱線反射積層体。
[8] 前記熱線反射層上に樹脂層が積層された熱線反射積層体であって、前記樹脂層が、側鎖に炭素数8以上のアルキル基を有するポリマーを含有することを特徴とする[1]ないし[7]のいずれかに記載の熱線反射積層体。
[9] 前記側鎖に炭素数8以上のアルキル基を有するポリマーが、紫外線吸収基を含むことを特徴とする[8]に記載の熱線反射積層体。
[10] 前記樹脂層が、炭素数8以上のアルキル基を有するポリマーとは別に、紫外線吸収基を有するポリマーを含有することを特徴とする[8]又は[9]に記載の熱線反射積層体。
[11] 前記熱線反射層において、膜面から観察された空孔の面積重み付き平均面積が20〜5000nmであり、該熱線反射層の膜表面の面積に対する総空孔面積の割合が3〜40%であることを特徴とする[1]ないし[10]のいずれかに記載の熱線反射積層体。
[12] 透明基材と熱線反射層を含む積層体であって、該熱線反射層を含む側から測定された日射反射率が15%以上であり、該熱線反射層が、親水基及び疎水基を含むバインダー樹脂、及び金属を含み、かつ該熱線反射層の膜厚が100nm以下であることを特徴とする熱線反射積層体。
[13] 非金属バインダーを含有する膜厚が12〜80nmの多孔的金属膜よりなる熱線反射用金属膜であって、硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率として、JIS R3106記載の方法に従って計算された可視光線反射率が10%以上であり、且つ可視光線吸収率が45%以下であり、且つ、四探針法で求められた表面抵抗率が80Ω/□以下であることを特徴とする熱線反射用金属膜。
[14] 前記多孔的金属膜において、膜面から観察された空孔の面積重み付き平均面積が20〜5000nmであり、該金属膜表面の面積に対する総空孔面積の割合が3〜40%であることを特徴とする[13]に記載の熱線反射用金属膜。
[15] 透明基材の少なくとも片面に熱線反射層と樹脂層が順次直接積層された熱線反射積層体において、該熱線反射層が[14]に記載の熱線反射用金属膜から成ることを特徴とする熱線反射積層体。
[16] 透明基材の少なくとも片面に熱線反射層と樹脂層が順次直接積層された熱線反射積層体において、該熱線反射積層体の日射を受光する面の硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率として、JIS R3106記載の方法に従って計算された可視光線反射率が10〜50%であり、且つ、該熱線反射層が非金属バインダーを含有する膜厚12〜80nmの多孔的金属膜からなることを特徴とする熱線反射積層体。
[17] 次式で定義される可視光線吸収率が45%以下であり、且つ硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率として、JIS R3106記載の方法に従って計算された可視光線反射率が10%以上である熱線反射膜において、バインダー樹脂を含有しており、膜厚が15nm以上であることを特徴とする熱線反射膜。
可視光線吸収率(%)=100−可視光線透過率(%)−可視光線反射率(%)
(ここで、可視光線透過率は、波長380nm〜2500nmにおける最低透過率が87%以上のガラス基材上に該熱線反射膜が形成された積層体の可視光線透過率であり、JIS R3106記載の方法に従って計算され、可視光線反射率は、硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率として、JIS R3106記載の方法に従って計算される。)
[18] 次式で定義される可視光線吸収率が45%以下であり、且つ硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率として、JIS R3106記載の方法に従って計算された可視光線反射率が10%以上である熱線反射膜において、バインダー樹脂を含有しており、膜厚が15nm以上であることを特徴とする熱線反射膜。
可視光線吸収率(%)=100−可視光線透過率(%)−可視光線反射率(%)
(ここで、可視光線透過率は、基材上に該熱線反射膜が形成された積層体の分光透過率を、該基材の分光透過率で除して得られる値であり、JIS R3106記載の方法に従って計算され、可視光線反射率は、硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率として、JIS R3106記載の方法に従って計算される。)
[19] 該熱線反射膜が金属を含むことを特徴とする[17]又は[18]に記載の熱線反射膜。
[20] 下記式で算出される赤外線の選択反射性が1.05以上であることを特徴とする[17]ないし[19]のいずれかに記載の熱線反射膜。 赤外線の選択反射性=赤外線反射率/可視光線反射率(ここで赤外線反射率は、硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率とし、JIS R3106の日射反射率を算出する際の波長範囲を780〜1300nmとして算出され、可視光線反射率は、硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率として、JIS R3106記載の方法に従って計算される。)
[21] [17]ないし[20]のいずれかに記載の熱線反射膜と透明基材とを含むことを特徴とする積層体。
[22] 硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率として、JIS R3106記載の方法に従って計算された日射反射率が15%以上であり、且つ硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率として、JIS R3106記載の方法に従って計算された可視光線反射率が10%以上かつ下記式で算出される赤外線の選択反射性が1.05以上であることを特徴とする[21]に記載の積層体。 赤外線の選択反射性=赤外線反射率/可視光線反射率(ここで赤外線反射率は、硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率とし、JIS R3106の日射反射率を算出する際の波長範囲を780〜1300nmとして算出され、可視光線反射率は、硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率として、JIS R3106記載の方法に従って計算される。)
[23] 透明基材上に、金属を含む熱線反射層と、樹脂層とが順次積層された透明熱線反射積層体であって、該樹脂層が、側鎖に炭素数8以上のアルキル基を有するポリマーを含有することを特徴とする透明熱線反射積層体。
[24] 該側鎖に炭素数8以上のアルキル基を有するポリマーが、紫外線吸収基を含むことを特徴とする[23]に記載の透明熱線反射積層体。
[25] [1]ないし[12]、[15]、[16]、及び[21]ないし[24]のいずれかに記載の積層体、或いは、[13]又は[14]に記載の金属膜、或いは[17]ないし[20]のいずれかに記載の熱線反射膜を含む自動車用窓材。
[26] [25]に記載の窓材を有する自動車。
[27] 金属粒子、非金属化合物、及び溶媒を含み、固形分に対する該非金属化合物の割合が0.1〜40重量%である組成物を基材上に湿式製膜して前駆体層を形成する膜化工程と、該前駆体層を熱処理する変換工程とを備える熱線反射層の製造方法であって、該変換工程において、前記前駆体層を表面抵抗率100Ω/□以下の熱線反射層に変換し、該熱線反射層の膜厚が80nm以下であることを特徴とする熱線反射層の製造方法。
[28] 平均粒子径が100nm以下である金属微粒子と、N−ピロリドニル基を除く親水基を含むバインダー樹脂と、極性溶媒を含むことを特徴とする熱線反射層形成用塗布液。
[29] 前記親水性基は、以下の測定条件で求めた脱離温度のピークが290℃以下であることを特徴とする[28]に記載の熱線反射層形成用塗布液。
(測定条件)
親水性基−CH(親水基とメチル基を結合させた化合物)と粒子径1〜5μmの銀粒子を混合し、TPD−MSで、銀からの親水基−CHの脱離温度のピークを測定する。
[30] 前記親水基が、水酸基、カルボキシル基、及びオキシエチレン基からなる群より選ばれることを特徴とする[28]又は[29]に記載の熱線反射層形成用塗布液。
[31] 前記バインダー樹脂が、疎水基を含むことを特徴とする[28]ないし[30]のいずれかに記載の熱線反射層形成用塗布液。
[32] 前記疎水基が、アルキル基、アセチル基、及び置換基を有してもよいフェニル基からなる群より選ばれることを特徴とする[31]に記載の熱線反射層形成用塗布液。
[33] 前記バインダー樹脂が、硬化性樹脂であることを特徴とする[28]ないし[32]のいずれかに記載の熱線反射層形成用塗布液。
[34] 金属に対し配位結合を形成可能な複素環化合物を含有することを特徴とする[28]ないし[33]のいずれかに記載の熱線反射層形成用塗布液。
[35] 前記極性溶媒が、水と水以外の極性溶媒との混合溶媒であり、該水以外の極性溶媒の沸点が、60〜170℃であることを特徴とする[28]ないし[34]のいずれかに記載の熱線反射層形成用塗布液。
[36] 平均粒子径100nm以下の金属微粒子、極性溶媒、金属に対し配位結合を形成可能な複素環化合物、及びバインダーを含有する熱線反射膜用塗布液。
本発明の熱線反射積層体によれば、高い熱線反射性能を有するとともに、環境耐久性が高く、コストパフォーマンスに優れた透明遮熱部材を提供することができる。また、各層の形成を湿式製膜法により行うことで、大型で曲面を有する透明部材に対しても、遮熱機能を付与することができ、特に窓材に適用することにより、居室ないしは車室内の快適性向上、エアコン負荷低減による省エネルギー化が図られる。
特に、透明基材として透明樹脂基材を用いて、自動車用グレージング部材に適用することにより、自動車の軽量化とエアコン負荷の低減により、大きな燃費の向上を図ることができる。
また、このように窓材に用いられる場合、積層体構成層に紫外線吸収基を有する成分を含有させることにより、紫外線による劣化を防止することができる。
さらに、熱線反射性能により、透明基材の熱線吸収により生じる熱による劣化も防ぐことができる。
また、本発明の熱線反射用金属膜によれば、高い熱線反射性を有するとともに、可視光線吸収と可視光線反射を相対的に抑制し、熱安定性に優れた熱線反射膜を単層構造で実現することができ、この熱線反射用金属膜を用いて、膜厚の不均一性が外観に影響し難い熱線反射積層体を提供することができる。これにより、大型で曲面を有する透明基材に対しても、外観を損ねることなく容易に熱線遮蔽機能を付与することが可能となる。更に、この熱線反射層を湿式製膜法で形成することにより、低コスト化が可能となる。
また、本発明によれば、耐熱性が高く、日射吸収率が低く、さらには可視光線と比較して赤外線を選択的に反射し、また耐湿熱性に優れた熱線反射膜と、透明基材上にこの熱線反射膜を形成した積層体が提供される。
また、本発明の熱線反射膜は湿式法による製膜が可能であることから、大型で非平面状の基板にも容易に形成することができ、造膜性が良好であるため、膜厚の均一性が高い熱線反射膜を得ることができ、比較的低い製造コストで大面積化が図れる。
さらに、比較的低温で製膜できるため、組み合わせる基材の制限を受けず、耐熱性の低い材料やプラスチック基板にも適用可能となる。
これらの効果により、本発明の熱線反射積層体は、建築物や自動車等の車両の窓材・屋根材、又は窓用日除け材(サンバイザー等)などに特に有用である。
また、本発明の熱線反射積層体は色調がニュートラルなため、車のボディーに導入することにより、色調を大きく損なうことなく、熱線を遮蔽し、車内の快適性を向上させることができ、さらには、硬化層を設けることで車のボディーの傷を防ぐことができる。
また、本発明の熱線反射積層体は、色調がニュートラルであり、可視光線を透過し、熱線を反射するため、コンビニエンスストアなどに使用される商品のディスプレイを必要とする保冷庫などにも好適に用いられ、保冷効果を高め、省エネルギーに貢献できる。
さらには、本発明の熱線反射積層体は、ポスターや写真などを熱線及び紫外線による劣化から防ぐ目的で、額のカバー材などにも有用である。
本発明の熱線反射層の製造方法によれば、膜化工程で形成した前駆体層に、特定の熱処理条件の変換工程を施すことで、波長500〜600nmの光に対する前駆体層の最大反射率を大幅に減少させ、外観上問題となるぎらつきを抑制し、可視光線に対する透明性を高めることができる。さらに波長1500〜2000nmの光に対する前駆体層の最大反射率を10%以上増加させることにより、高い熱線反射性を付与することができ、これにより高透明性で熱線反射性に優れた熱線反射層を安定に製造することができる。
本発明の熱線反射層形成用塗布液によれば、これを基材に塗布する際の塗布液ないしは塗膜の安定性が向上し、作製される熱線反射層において、塗布液が基材からはじかれることによって形成される抜けや凝集物の発生が抑えられる。かかる熱線反射層は、劣化発生の起点となる欠陥が少なく、外観も好適である。さらに、複素環化合物が含有されることで、熱線反射層の腐食環境に対する耐久性も飛躍的に向上する。
本発明の透明熱線反射積層体の実施の形態の一例を示す模式的な断面図である。 実施例I−1の熱線遮蔽用金属膜I−AのSEM写真である。 実施例I−2の熱線遮蔽用金属膜I−BのSEM写真である。 実施例I−3の熱線遮蔽用金属膜I−CのSEM写真である。 実施例I−4の熱線遮蔽用金属膜I−DのSEM写真である。 実施例I−5の熱線遮蔽用金属膜I−EのSEM写真である。 実施例I−6の熱線遮蔽用金属膜I−FのSEM写真である。 比較例I−1の熱線遮蔽用金属膜I−GのSEM写真である。 比較例I−2の熱線遮蔽用金属膜I−HのSEM写真である。 比較例I−4の熱線遮蔽用金属膜I−JのSEM写真である。 比較例I−5の熱線遮蔽用金属膜I−KのSEM写真である。 比較例I−6の熱線遮蔽用金属膜I−LのSEM写真である。 比較例I−7の熱線遮蔽用金属膜I−MのSEM写真である。 比較例I−9の熱線遮蔽用金属膜I−OのSEM写真である。 比較例I−10の熱線遮蔽用金属膜I−PのSEM写真である。 実施例II−1の熱線反射膜II−A1のSEM写真である。 実施例II−1の熱線反射膜II−A2のSEM写真である。 実施例II−2の熱線反射膜II−BのSEM写真である。 実施例II−3の熱線反射膜II−CのSEM写真である。 実施例II−4の熱線反射膜II−DのSEM写真である。 実施例II−5の熱線反射膜II−EのSEM写真である。 実施例II−6の熱線反射膜II−FのSEM写真である。 比較例II−1の熱線反射膜II−GのSEM写真である。 比較例II−2の熱線反射膜II−HのSEM写真である。 比較例II−3の熱線反射膜II−IのSEM写真である。 比較例II−4の熱線反射膜II−JのSEM写真である。 実施例III−1の熱線遮蔽層のSEM写真である。 実施例III−2の熱線遮蔽層のSEM写真である。 実施例III−4の熱線遮蔽層のSEM写真である。 実施例III−5の熱線遮蔽層のSEM写真である。 実施例III−6の熱線遮蔽層のSEM写真である。 実施例III−7の熱線遮蔽層のSEM写真である。 実施例III−8Aの熱線遮蔽層のSEM写真である。 実施例III−9の熱線遮蔽層のSEM写真である。 比較例III−1の熱線遮蔽層のSEM写真である。 比較例III−2の熱線遮蔽層のSEM写真である。 比較例III−3の熱線遮蔽層のSEM写真である。
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、
本発明の実施の形態の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限り、これら
の内容には特定されない。
[透明熱線反射積層体]
本発明の熱線反射積層体は、通常、透明基材上に、金属を含む熱線反射層(以下、単に「熱線反射層」又は「熱線遮蔽層」と称す場合がある。)と、樹脂層とが順次積層された透明熱線反射積層体である。この金属を含む熱線反射層が、本発明の熱線反射用金属膜又は熱線反射膜に該当する。
{透明基材}
<構成材料>
本発明の透明熱線反射積層体に使用することができる透明基材の材料としては、各種樹脂やガラス等を用いることができる。透明基材に使用可能な材料の例としては、ソーダガラスや強化ガラスなどの無機ガラスが透明性、加工性、耐薬品性、擦傷性の観点から窓材に好ましく、その他に、ポリカーボネート系樹脂、ポリスルホン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリスルフィド系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、ジアリルフタレート系樹脂、ポリイミド系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、スチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、繊維素系樹脂、セラミック等が挙げられる。樹脂の種類は熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であってもよい。
中でも、透明基材は、軽量化・加工性の観点からは透明樹脂よりなることが好ましく、特に熱可塑性樹脂よりなることが好ましい。また、透明基材は、熱線反射層に含まれる金属との密着性の観点、及び後述する熱線反射層の多孔膜を通してその上の樹脂層との密着性の観点から、カルボニル基を有する透明樹脂よりなることが好ましい。このような特性を好ましく満たす観点から、透明基材の構成材料としては、ポリエステル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、酢酸セルロース系樹脂が好ましく、とりわけポリカーボネート系樹脂は高い耐衝撃性と透明性を有しており好ましい。
(原料モノマー)
透明樹脂基材に好適な、カルボニル基を有する樹脂を形成するための原料モノマーとしては、通常知られる如何なるものも使用することができるが、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂の原料モノマーとして通常用いられる二価アルコールを用いることが好ましい。
なおここで、「原料モノマー」とは重合又は共重合により樹脂を製造するための単量体成分をさし、以下、単に「モノマー」又は「単量体」と称す場合がある。
この二価アルコールとしては、具体的には次のようなものが挙げられる。
ハイドロキノン、レゾルシノール、1,3−ジヒドロキシナフタレン、1,4−ジヒドロキシナフタレン、1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,8−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、2,7−ジヒドロキシナフタレン等の2官能性フェノール系化合物;
4,4’−ビフェノール、3,3’−ジメチル−4,4’−ジヒドロキシ−1,1’−ビフェニル、3,3’−ジ(t−ブチル)−4,4’−ジヒドロキシ−1,1’−ビフェニル、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジヒドロキシ−1,1’−ビフェニル、3,3’,5,5’−テトラ(t−ブチル)−4,4’−ジヒドロキシ−1,1’−ビフェニル、2,2’,3,3’,5,5’−ヘキサメチル−4,4’−ジヒドロキシ−1,1’−ビフェニル、2,4’−ビフェノール、3,3’−ジメチル−2,4’−ジヒドロキシ−1,1’−ビフェニル、3,3’−ジ(t−ブチル)−2,4’−ジヒドロキシ−1,1’−ビフェニル、2,2’−ビフェノール、3,3’−ジメチル−2,2’−ジヒドロキシ−1,1’−ビフェニル、3,3’−ジ(t−ブチル)−2,2’−ジヒドロキシ−1,1’−ビフェニル等のビフェノール化合物;
ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、3,3−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−メチルブタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、3,3−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−メチルペンタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン等の芳香族環上に置換基を有しないビスフェノール化合物;
ビス(3−フェニル−4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(3−フェニル−4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス(3−フェニル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3−フェニル−4−ヒドロキシフェニル)プロパン等の芳香族環上に置換基としてアリール基を有するビスフェノール化合物;
ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)エタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)シクロヘキサン、ビス(4−ヒドロキシ−3−エチルフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−3−エチルフェニル)エタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−3−エチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−エチルフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−3−エチルフェニル)シクロヘキサン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−イソプロピルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−(sec−ブチル)フェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)シクロヘキサン、ビス(4−ヒドロキシ−3,6−ジメチルフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−3,6−ジメチルフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,6−ジメチルフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシ−2,3,5−トリメチルフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−2,3,5−トリメチルフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−2,3,5−トリメチルフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシ−2,3,5−トリメチルフェニル)フェニルメタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−2,3,5−トリメチルフェニル)フェニルエタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−2,3,5−トリメチルフェニル)シクロヘキサン等の芳香族環上に置換基としてアルキル基を有するビスフェノール化合物;
ビス(4−ヒドロキシフェニル)(フェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルプロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)(ジフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)(ジベンジル)メタン等の芳香族環を連結する2価基が置換基としてアリール基を有するビスフェノール化合物;
4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル等の芳香族環をエーテル結合で連結したビスフェノール化合物;
4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン等の芳香族環をスルホン結合で連結したビスフェノール化合物;
4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド、3,3’,5,5’−テトラメチル−4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド等の芳香族環をスルフィド結合で連結したビスフェノール化合物;
ビス(4−ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)エーテル、フェノールフタルレインなど:
これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
(分子量)
透明樹脂基材を構成する樹脂の分子量は、特に限定されないが、通常、数平均分子量で5000〜100万程度のものが好ましく、10000〜50万程度のものがより好ましい。特に、透明樹脂基材にポリカーボネート系樹脂を用いた場合は、数平均分子量15000〜50000程度のものが好ましい。
(その他の添加物)
透明基材を構成する上記構成材料には、熱安定剤、紫外吸収剤、酸化防止剤、防腐剤、防カビ剤等、熱線反射層の効果を持続させる目的で各種添加剤を加えてもよい。更に、特定の波長の可視光、近赤外線、赤外線を吸収する色素や顔料等の着色剤や無機酸化物微粒子など、更なる機能付与を目的として各種添加剤を加えてもよい。
(ガラス転移温度)
透明基材に樹脂を用いる場合、その樹脂のガラス転移温度(Tg)は好ましくは60〜500℃であり、より好ましくは80〜300℃、更に好ましくは100〜200℃である。ここでTgが低過ぎると、長期使用中に積層体が変形してしまう可能性がある。Tgが高過ぎると、内部応力の発生や歪に対して割れやすくなる。
透明樹脂基材のガラス転移温度は示差走査熱量測定装置(DSC)、動的粘弾性測定装置(DMA)、又は熱機械分析装置(TMA)により測定される。
(線膨張係数)
透明基材に樹脂を用いる場合、透明樹脂基材の線膨張係数は好ましくは3.0×10−4/K以下である。線膨張係数がこれより大きくなると高温時の変形量が大きく、基材自体の歪みや得られる積層体の層間剥離が生じやすくなる。
透明樹脂基材の線膨張係数は熱機械分析(TMA)、又はディラトメータ測定装置により測定される。
<形態>
透明基材の形態については特に制限は無く、板状、シート状、フィルム状など任意であり、平面状(平板状)であっても曲面を有していてもよい。
<厚み>
透明基材の厚みは、その形態に応じて適宜選択される。板状もしくはシート状の場合、透明基材の厚みは通常0.1mm〜10cmである。透明基材が薄過ぎると得られる積層体の機械的強度が低くなる傾向がある。また、透明基材が厚過ぎると透明性が低くなり、窓等に用いた際に視界が悪くなる場合がある。また、フィルム状の場合、透明基材の厚みは通常10μm〜0.5mmである。厚みが10μm未満ではハンドリングが悪くなる傾向があり、0.5mmを超えるとフィルムとしてのフレキシビリティーに劣るものとなる場合がある。
<大きさ>
透明基材の大きさに特に限定はなく、後述する本発明の透明熱線反射積層体の用途に応じた大きさに合わせて適宜選択される。
<製造方法>
透明基材は、押出し、カレンダー、射出、中空、圧縮成形等公知の方法で製造することができる。
<表面粗さ>
透明基材の算術平均表面粗さ(Ra)は通常0.01nm〜10μm、好ましくは0.1〜1μm、より好ましくは0.1〜100nmである。透明基材のRaが大きすぎると基材表面での光の散乱が増加し、得られる積層体の透明性が低下する恐れがある。また、Raが小さすぎると、透明基材と熱線反射層との密着性が低下する恐れがある。
<吸水率>
透明基材の吸水率は、好ましくは2.0重量%以下であって、より好ましくは1.0重量%以下、特に好ましくは0.5重量%以下である。透明基材の吸水率が高いと金属を含む熱線反射層が酸化もしくは劣化してしまったり、透明基板と金属を含む熱線反射層との層間に水がたまり、水泡を発生させたりする恐れがある。かかる吸水率は以下の方法で測定することができる。
1辺が50mmの正方形で、厚みが1mmの試験片を金型温度280℃にてプレス成形し、50℃の恒温層内で24時間乾燥し、乾燥剤としてシリカゲルを入れたデシケータ内で放冷する。当該試験片を50℃の純水中に24時間浸漬させた後に取り出し、試験片の純水浸漬前の重量と、浸漬後の重量とを比較し、純水浸漬前の重量に対する浸漬後の重量の増加分の割合の百分率として吸水率を求めることができる。
<接触角>
後述する湿式製膜法における熱線反射層形成用塗布液の透明基材に対する接触角(静的接触角)は、基材がガラスの場合、好ましくは90°以下、より好ましくは80°以下、さらに好ましくは70°以下、特に好ましくは60゜以下、とりわけ好ましくは50°以下で、好ましくは1°以上、より好ましくは5°以上、更に好ましくは10°以上、とりわけ好ましくは20°以上である。透明基材が樹脂の場合、該塗布液の基材に対する接触角(静的接触角)は、好ましくは90°以下、より好ましくは85°以下、更に好ましくは70°以下、とりわけ好ましくは60°以下で、好ましくは1°以上、より好ましくは5°以上、更に好ましくは10°以上、とりわけ好ましくは20°以上である。
透明基材に対する塗布液の接触角が大き過ぎると、塗布液の透明基材に対する濡れ性が悪くなり、製膜が困難となる場合がある。また、形成される熱線反射層の表面平滑性が悪くなり、透過率が低下してしまう恐れがある。透明基材に対する塗布液の接触角が小さすぎると、所望の膜厚の熱線反射層を形成することが困難となる可能性がある。
塗布液の透明基材に対する接触角は接触角計で測定される。
なお、塗布液の透明基材に対する接触角を下げるために透明基材の表面改質を行ってもよい。この場合の表面改質方法には、プラズマ放電処理、コロナ放電処理、オゾン処理、フレーム処理などの物理的な方法や、シランカップリング剤などによる化学的な方法、樹脂の下塗り等が挙げられる。
<日射吸収率>
透明基材の日射吸収率は通常80%以下である。透明基材の日射吸収率がこれより大きいと、得られる積層体自体の温度が高くなりやすく、基材自体や熱線反射層等、その他の積層体構成層の劣化が促進され、耐久性が低下する恐れがある。
{金属を含む熱線反射層}
本発明の透明熱線反射積層体を構成する金属を含む熱線反射層は、好ましくは、膜厚が100nm以下、例えば、5nm〜100nmの多孔的金属膜である。
<金属の種類>
熱線反射層を構成する金属種はAu、Ag、Pd、Pt、Rh、Ru、Cu、Fe、Ni、Co、Sn、Ti、In、Al、Ta、Sbなどが挙げられる。好ましくはAu、Ag、Pd、Cu、より好ましくはAg及び/又はPdから、さらに好ましくはAg(銀)である。これらの金属を単独で用いても、2種以上組み合わせて使用してもよい。またこれらの金属を含む合金であってもよい。
本発明に係る熱線反射層は特に金属として銀を含むことが好ましく、熱線反射層を構成する全金属中に含まれる銀の含有割合は30重量%以上であることが好ましく、特に50重量%以上であることがより好ましく、70重量%以上であることが更に好ましく、80重量%以上であることが特に好ましく、85重量%以上であることがとりわけ好ましい。銀の含有量が少なすぎる場合、日射反射率が低下し、熱線遮蔽性が不十分となる場合がある。また、同時に、可視領域の透過光が過度に着色(すなわち可視光線吸収率の増加)する危険性がある。なお、赤外線反射率を高めるには熱線反射層を構成する全金属中の銀の含有量が100重量%であることが好ましいが、耐光性をより高める観点では熱線反射層を構成する全金属中に含まれる銀の含有量は好ましくは95重量%以下、より好ましくは90重量%以下である。この際、銀以外に含有される金属種としては、Pd(パラジウム)が好ましい。
<膜厚>
熱線反射層の膜厚は好ましくは5nm以上であり、より好ましくは10nm以上、より好ましくは12nm以上、より好ましくは15nm以上、更に好ましくは20nm以上、とりわけ好ましくは25nm以上であり、また、好ましくは100nm以下、より好ましくは80nm以下、より好ましくは70nm以下、更に好ましくは60nm以下、とりわけ好ましくは50nm以下である。熱線反射層の膜厚が薄過ぎると、十分な熱線遮蔽性が得られないばかりでなく、膜欠陥が生じやすいため、環境耐久性が劣る場合がある。一方、熱線反射層の膜厚が厚過ぎると、透明性の低下及び/又は可視光線反射率の増加に起因する金属光沢感(いわゆるぎらつき)の増加の問題が生じる恐れがある。
熱線反射層の膜厚は、段差・表面粗さ・微細形状測定装置、エリプソメーター、反射分光膜厚計ないしは、熱線反射層を切断した断面の電子顕微鏡観察で測定することができる。
<多孔構造>
本発明に係る熱線反射層は、プラズマ振動という物理現象に基づいた反射メカニズムを有する。そのため、本発明に係る熱線反射層は、製膜法によらず、微粒子あるいは島状の金属クラスターが結合することにより、導電パスを形成し、プラズマ振動により光を反射させる多孔構造を有する多孔的金属膜であることが好ましい。この多孔構造は、その導電パスを適度にコントロールすることにより、自由電子の動きを抑制することで、このプラズマ振動を抑制していると考えられ、そのため、可視光領域の光を透過させ、(近)赤外領域を強く反射させる特性を有する。
熱線反射層を構成する微粒子あるいは島状の金属の連結が更に密で膜全体が金属相で緻密に充填されている場合、すなわち、表面抵抗率が小さい場合、電導度が上昇し、可視〜赤外領域に渡って反射率が高くなるため、ぎらつきが増加すると共に透明性が低下する傾向がある。
本発明においては、熱線反射層の膜面から観察される空孔の面積重み付き平均面積が20〜5000nmであり、該熱線反射層表面の面積に対する総空孔面積の割合(以下「空孔面積率」と称す場合がある。)が3%以上、特に5%以上、とりわけ10%以上で、40%以下、特に30%以下、とりわけ25%以下であることが好ましい。かくすることにより、透明導電膜よりも低い表面抵抗率が要求される熱線反射層において、良好な熱線反射性と相対的に低い可視光線反射性(従って、良好な可視光線透過性と低い可視光線吸収性)が両立され、好ましい。
空孔の面積重み付き平均面積が大き過ぎると、可視光線に散乱の影響が現れ、美観を損なう恐れがあり、また、熱安定性が悪化する恐れがある。かかる観点では、この空孔の面積重み付き平均面積の上限は通常5000nm、好ましくは4000nm、より好ましくは2500nm、更に好ましくは2000nmである。一方、空孔の面積重み付き平均面積が小さ過ぎると、空孔の分光特性への影響が少なく、熱線反射層の分光特性を改良する効果が小さいものとなり、目的とする分光特性が得られなくなる場合がある。かかる観点では、この空孔の面積重み付平均面積の下限は通常20nm、より好ましくは30nm、更に好ましくは50nmである。
なお、空孔の平面視形状は任意であり、不定形、円形、矩形などをとりうる。また、その分布も上記面積の範囲内において任意である。
また、空孔面積率が小さ過ぎると、空孔を導入する効果が十分に得られないおそれがある。一方、空孔面積率が大き過ぎると、導電パスの形成が不十分となったり、あるいは、膜の熱安定性が低下するおそれがある。空孔の熱線反射層内における分布は、不定不規則的であっても周期的(規則的)であってもよいが、周期性を有する場合、その周期に由来する限定的な波長の光に影響が現れるため、非周期的である方が好ましい。
なお、上述の空孔とは、微粒子あるいは島状の金属が連結した構造からなる熱線反射層に含まれる誘電体相であり、その一部もしくは全てが非金属成分によって充填されていてもよいし、あるいは空隙であってもよい。本発明に係る熱線反射層は、その膜厚が十分に薄いものとされるため、かかる空孔の大きさはその膜面上で定義され、膜面を走査型電子顕微鏡(SEM)や走査型プローブ顕微鏡(SPM)などの形態観察手段により観察して得られる像を画像処理することによって求められる。この画像処理は、観察画像の濃度平均値を閾値として、2値化し、空隙部の面積を計測する。かかる空孔は厚さ方向に貫通していてもよく、この場合、空孔の導入効果がより得られやすい。膜面の観察画像において、個々の空孔は閉じた形状をなすが、一般に分布があるため、面積重み付きの平均面積をもってその平均的な大きさを表す。また、空孔面積率は、膜面の観察画像中の空孔の総面積を観察画像全体の面積で除した値の百分率で定義される。観察面積は、空孔に関する統計的な精度を得るために1500nm×1500nm以上である。
また、熱線反射層のこのような多孔構造は、この熱線反射層上に形成される後述の樹脂層が、これらの孔を通して透明基板と結合し、更なる密着向上に寄与していると考えられる点においても好適である。
<表面抵抗率>
上記導電パスの直接的指標として、表面抵抗率が挙げられる。本発明に係る熱線反射層の表面抵抗率は、好ましくは100Ω/□以下、より好ましくは80Ω/□以下、さらに好ましくは50Ω/□以下、特に好ましくは30Ω/□以下、とりわけ好ましくは20Ω/□以下であり、好ましくは0.1Ω/□以上、より好ましくは0.5Ω/□以上、更に好ましくは1Ω/□以上、とりわけ好ましくは2Ω/□以上である。熱線反射層の表面抵抗率が小さ過ぎると、電導度が大きくなり、可視〜赤外領域に渡って反射率が高くなり、ぎらつきの増加及び透明性の低下で、美観を損なう恐れがある。一方、表面抵抗率が大き過ぎると、熱線反射性が劣る場合がある。
熱線反射層の表面抵抗率の測定方法は、表面抵抗率が測定できれば、いかなる測定方法でもかまわないが、例えば、パウ法、四探針法が挙げられ、好ましくは四探針法である。
<表面粗さ>
本発明に係る熱線反射層は非周期的な凹凸を有していてもよく、その算術平均表面粗さ(Ra)は通常0.01nm以上、好ましくは0.1nm以上、更に好ましくは0.5nm以上で、通常80nm以下、好ましくは50nm以下、更に好ましくは30nm以下であり、特に好ましくは10nm以下である。ここで、Raが小さ過ぎると、熱線反射層上に積層して形成される樹脂層との密着性が低下する恐れがある。また、Raが大き過ぎると光の散乱が増加し、膜の透明性が低下する傾向がある。なお、周期的な凹凸は、その周期に由来する限定的な波長の光に影響を与える傾向があり、非周期的な凹凸の方が好ましい。
なお、透明基材のRaが80nmより大きい場合は、熱線反射層のRaは80nmより大きく測定されてもよい。
熱線反射層の表面粗さは、接触式表面粗さ計、原子間力顕微鏡で測定することができる。
<非金属バインダー>
本発明に係る熱線反射層には、耐久性・密着性の向上及び後述する湿式製膜法における塗布性能の観点から、非金属バインダーとしてバインダー樹脂(有機高分子バインダー)を含むことが好ましい。
(バインダー樹脂)
本発明の熱線反射膜の非金属バインダーとしては熱可塑性樹脂が使用できる。
バインダー樹脂は可視光線の波長領域にほとんど吸収を持たない性質を有するものが好ましい。例えばポリスチレン、ポリアクリレート、ポリエステル、ポリエーテル、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリアルキレングリコールなどが挙げられ、以下に示すモノマーの重合体又は共重合体を用いることもできる。以下、アクリレートとメタクリレートを(メタ)アクリレートと記す。
モノマーの具体的な例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、N−アクリロイルモルホリン、ビニルピロリドン、スチレンなどが挙げられる。これらのモノマーは単独又は複数のモノマーを混合して用いてもよい。
バインダー樹脂としての熱可塑性樹脂の重量平均分子量としては2000以上、好ましくは5000以上、もしくは重合度が20以上、好ましくは50以上である。かかる範囲を下回ると、膜欠陥が生じやすいため熱線反射層の耐久性が低かったり、あるいは、熱安定性が著しく劣る場合がある。重量平均分子量の上限としては、通常100万以下、もしくは、重合度が通常1万以下である。かかる上限を上回ると膜構造が不均一になることがある。
バインダー樹脂としては、熱可塑性樹脂以外に熱硬化性樹脂又は電離放射線硬化性樹脂等の硬化性樹脂も使用できる。
ここでいう電離放射線硬化性樹脂とは、電子線、紫外線により硬化する樹脂のことである。電離放射線硬化樹脂として、分子内に重合性不飽和基を含む重合性モノマーが挙げられる。例えば、上記で示したモノマーを電離放射線硬化性樹脂として用いることができる。
電離放射線硬化性樹脂としてはこの他、モノマー中に重合性不飽和基が複数含有される多官能モノマーを用いることができる。多官能モノマーとしては、例えばエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ノナエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサメチレンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリプロピレンジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらのモノマーは単独又は複数のモノマーを混合して用いてもよい。
電離放射線硬化性樹脂としてはこの他、側鎖に重合性不飽和基を含有する重合体を用いることができる。この例として、上記で記した熱可塑性樹脂のカルボキシル基や水酸基等の官能基と重合性不飽和基を含有する単量体を反応せしめることにより、側鎖に重合性不飽和基を導入した電離放射線硬化性樹脂が例示される。また、金属との親和性が高く、均一性の高い熱線反射層を作製するという観点では、主鎖となる重合体は水酸基を含有していることが好ましい。かかる重合体の例としては、ポリヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ポリ−1,4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート、ポリビニルアルコール、セルロース等が挙げられる。
熱硬化性樹脂としてはフェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、シリコン樹脂等が挙げられる。また、アルコキシシラン及びその加水分解物や部分縮合物が挙げられる。アルコキシシランの例として、テトラアルコキシシラン(テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等)、アルキルトリアルコキシシラン(メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン等)、アリールトリアルコキシシラン(フェニルトリメトキシシラン等)、ジアルキルジアルコキシシラン、ジアリールジアルコキシシラン等が挙げられる。
バインダー樹脂は熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂をそれぞれ単独又はこれらを混合して用いてもよい。
バインダー樹脂は高い耐熱性、更には耐湿熱性を実現するために、架橋していることが好ましい。ここでいう架橋とは水素結合による相互作用、双極子間の相互作用、疎水性相互作用、イオン性相互作用を利用した物理的な架橋や共有結合による化学的な架橋のことである。架橋可能なバインダー樹脂の例としては、水素結合形成可能なポリビニルアルコール、重合性不飽和基、エポキシ基、カルボキシル基、アミノ基、イソシアネート基、アルデヒド基、ヒドロキシル基、カルボジイミド基、オキサゾリン基、メチロール基、ヒドラジド基、シラノール基、アルコキシシリル基など反応性官能基を有する単量体を含む共重合体、熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂などが挙げられる。
かかるバインダー樹脂を架橋するため、バインダー樹脂が有する官能基と反応しうる架橋剤を添加してもよい。このような架橋剤としてはオキサゾリン基、カルボジイミド基、ブロックイソシアネート基、エポキシ基、カルボニル基、カルボキシル基、アミノ基、メチロール基、イソシアネート基、アルデヒド基、ヒドロキシル基、ヒドラジド基、シラノール基、アルコキシシリル基等の官能基を有する架橋剤が挙げられる。
熱線反射層の耐熱性、耐湿熱性を高める観点では、共有結合による化学的な架橋が形成されていることが好ましい。
このような化学的な架橋の場合、バインダー樹脂に含まれる架橋するための官能基(架橋基)を有する繰り返しユニットの割合(架橋基含有率)は、通常1mol%〜90mol%、好ましくは2mol%〜80mol%、特に好ましくは、3mol%〜70mol%である。架橋基含有率が少なすぎると架橋することが出来ない場合があり、多すぎると分子内架橋が起こり、効果的な熱線反射層の架橋を形成することができない場合がある。
熱線反射層を短時間で製造し、塵の混入を抑制し、均質な膜を作製するという観点では、バインダー樹脂としては電離放射線硬化性樹脂が好ましい。
また、熱線遮蔽性を高めるという観点では、バインダー樹脂は製膜時にモノマーあるいはオリゴマーを用い、製膜後に硬化させる熱硬化性樹脂又は電離放射線硬化性樹脂が好ましい。
熱線反射層上に後述の樹脂層形成用塗布液を塗布する際に熱線反射層を溶解させにくくするという観点から、バインダー樹脂として使用される熱可塑性樹脂、又は熱可塑性樹脂を構成する重合前のモノマーあるいはオリゴマー、電離放射線硬化樹脂の場合には硬化前のモノマーあるいはオリゴマー、熱硬化性樹脂の場合には硬化前のモノマーあるいはオリゴマーは、水又はアルコール類やエーテル類などの水溶性有機溶媒、あるいはこれらの混合溶媒に可溶なものが好ましい。かかる熱可塑性樹脂の例としては、ポリビニルアルコール、部分ベンジル化ポリビニルアルコール、アルキルアセタール化ポリビニルアルコール等の変性ポリビニルアルコール、ポリヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリビニルピロリドン、(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸メチルの共重合体、(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸エチルの共重合体等が挙げられる。また、かかるモノマーの例としては、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテルジアクリレート、ビスフェノールA型エポキシアクリレート、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテルジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルジアクリレート、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテルジアクリレート、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテルジアクリレート、脂肪族エポキシアクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート等が挙げられる。
<バインダー樹脂の親水基>
本発明に係るバインダー樹脂(以下「有機高分子バインダー」と称す場合がある。)は、通常、親水基を有する。
後述の本発明の熱線反射層形成用塗布液においては、金属微粒子が、極性溶媒、特に水を含む極性溶媒に分散できることが好ましい。そのため、バインダー樹脂も溶解性の観点から親水基を有することが好ましい。また、熱線反射層においても、このような親水基は、金属に対して相互作用し熱線反射層の力学的強度及び環境耐久性を向上させるため好ましい。
上記親水基は、N−ピロリドニル基でないことが好ましい。N−ピロリドニル基は、金属の結晶構造に強く結合するので、N−ピロリドニル基を有するホモポリマーは、熱線反射層形成用塗布液中において、金属コロイド同士を凝集させる凝集剤として作用する。塗布液中に凝集塊があることにより、熱線反射層において、塗布欠陥が発生し、熱線反射層が本発明の主用途である窓材には不適となる場合がある。さらに、N−ピロリドニル基は、金属の特定結晶面への結合力が強いため、塗布液の保存中に、金属微粒子の異方的な成長を助長し、金属微粒子の形状及び粒子径を変化させて、塗布液の保存安定性を低下させる可能性がある。
さらに熱線反射層の製造プロセスの熱処理工程においては、N−ピロリドニル基と金属粒子との強い結合が外れにくく、N−ピロリドニル基は金属微粒子同士の融着を妨げる恐れがある。
尚、N−ピロリドニル基を有するバインダー樹脂であっても、そのバインダー樹脂が、N−ピロリドニル基以外の親水基及び/又は疎水基も含んでいれば、その親水基及び/又は疎水基が、N−ピロリドニル基と金属の結合またはN−ピロリドニル基と金属の特異的な結合を妨げることができる。そのため、N−ピロリドニル基を含むバインダー樹脂であっても、そのバインダー樹脂が、N−ピロリドニル基以外の親水基及び/又は疎水基も含んでいれば、本発明の熱線反射層に用いることができる。
前記親水基は、以下の測定条件で求めた脱離温度のピークが290℃以下であるものが好ましい。
(測定条件)
親水性基−CH(親水基とメチル基を結合させた化合物)と粒子径1〜5μmの銀粒子を混合し、TPD−MS(Temperature Programmed Desorption (or Dicomposition)-MassSpectrometry)で、銀からの親水基−CHの脱離温度のピークを測定する。
上記脱離温度は、金属と親水性基の結合力の強さを示す。結合力が強ければ、脱離温度が高くなる。金属との結合力が強ければ、上述の通り、塗布液中に凝集塊を生じさせて塗布欠陥となる場合がある。
親水基−CHは、親水基とメチル基を結合させた化合物である。親水基がポリマーに結合した状態では親水性基と金属との結合力を測定できないので、便宜的に、親水性基−CHという化合物を使って、結合力の測定を行う。例えば、親水基がN−ピロリドニル基の場合は、N−メチル−2−ピロリドンを粒子径1〜5μmの銀粒子と混合して、その混合物をTPD−MSで測定して、銀からN−メチル−ピロリドンが脱離する温度のピークを測定する。親水基が2価の基(例えば、オキシエチレン基(−O−CH−CH−))であれば、2箇所の結合位置の各々にメチル基を結合させた化合物(例えば、CH−O−C−CH)を調製して、脱離温度ピークを測定する。親水基が3価の基であれば、3箇所の結合位置の各々にメチル基を結合させた化合物を調製して、脱離温度ピークを測定する。
このようにして測定される親水基の脱離温度のピークは、好ましくは285℃以下、更に好ましくは280℃以下で、通常20℃以上、好ましくは30℃以上、さらに好ましくは40℃以上である。
本発明に用いられる有機高分子バインダーに含まれる親水基は、ノニオン、アニオン、カチオンのいずれの親水基も用いられるが、その例示としては、以下のものが挙げられる。
水酸基、アミノ基、アミド基、−NO基、−CN基、モルホリニル基、エポキシ基、−SH基、オキシエチレン基等のオキシアルキレン基又はポリオキシアルキレン基、カルボキシル基、スルホン酸基、りん酸基、テトラアルキルアンモニウム基
その中でも、ノニオン性、又はアニオン性の親水基が好ましく、特に好ましくは、水酸基、カルボキシル基、オキシエチレン基である。これらは金属に対して、強すぎず、適度な相互作用を持つことから、本発明に用いられる有機高分子バインダーの親水基として好適に用いられる。
親水性基としては、多くの金属と共有結合を形成するSH基および配位結合を形成するNH基は、金属粒子を凝集させる恐れがあるので、SH基及びNH基以外の基であることが好ましい。
これらの有機高分子バインダーは合成したものでも天然高分子でもかまわないが、熱線反射層の設計の観点からは、合成高分子が好ましい。高分子を合成する上で、好ましい親水性モノマーの具体例としては、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、マレイン酸、スルホン酸、スルホン酸ソーダ、(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−ビニルホルムアミド、(メタ)アクリロニトリル、N−(メタ)アクリロイルモルファリン、N−ビニルピロリドン、N−ビニルアセトアミド、N−ビニル−N−アセトアミド、ポリエチレングリコールモノ−(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸グリシジル、2−メタクリロオキシエチルホスホリルコリン等が挙げられる。
また、酢酸ビニルを用いて、有機高分子バインダーにアセチル基を導入し、その後、脱保護により、水酸基を導入しても良い。
<バインダー樹脂の水酸基> 金属との親和性が高く、均一な膜を作製するという観点から、バインダー樹脂として使用される熱可塑性樹脂、又は熱可塑性樹脂を構成する重合前のモノマーあるいはオリゴマー、電離放射線硬化性樹脂の場合には硬化前のモノマーあるいはオリゴマーあるいは重量体、熱硬化性樹脂の場合には硬化前のモノマーあるいはオリゴマーあるいは重量体は、水酸基を含有していることが好ましい。
かかる熱可塑性樹脂の例としては、ポリビニルアルコール、部分ベンジル化ポリビニルアルコール、アルキルアセタール化ポリビニルアルコール等の変性ポリビニルアルコール、ポリヒドロキシエチル(メタ)アクリレートが好ましく、この中でも特に変性ポリビニルアルコールが好ましい。また、かかるモノマーの例としては、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテルジアクリレート、ビスフェノールA型エポキシアクリレート、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテルジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルジアクリレート、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテルジアクリレート、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテルジアクリレート、脂肪族エポキシアクリレート等が挙げられる。また、かかる電離放射線硬化性樹脂の硬化前の重合体、熱硬化性樹脂の硬化前の重合体の例としては、側鎖に不飽和二重結合を有する変性ポリビニルアルコール、側鎖に不飽和二重結合を有する変性セルロール等が挙げられる。
バインダー樹脂に含まれる水酸基含有量は、熱可塑性樹脂の場合、1個以上の水酸基を含有する単量体が、熱可塑性樹脂である重量体中に通常30モル%以上、好ましくは50モル%以上、より好ましくは70モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上含有されていることが好ましい。1個以上の水酸基を含有する単量体含有量が上記下限より少ない場合、金属との親和性が低く、膜の均一性が低下し、さらに透明基材と熱線反射層との密着性が低下する恐れがある。また、バインダー樹脂が硬化性樹脂の場合、バインダー樹脂中に1個以上の水酸基を含有する単量体が、通常30重量%以上、好ましくは50重量%以上、より好ましくは70重量%以上、さらに好ましくは80重量%以上、もしくは、通常30モル%以上、好ましくは50モル%以上、より好ましくは70モル%以上含有されていることが好ましい。1個以上の水酸基を含有する単量体含有量が少なすぎる場合、金属との親和性が低く、膜の均一性が低下し、さらに透明基材と熱線反射層との密着性が低下する恐れがある。
<バインダー樹脂の疎水基> バインダー樹脂は、疎水基を有することが好ましい。疎水基は、熱線反射膜の耐久性を向上させる。
疎水基としては、アルキル基、アセチル基、パーフルオロアルキル基、置換基を有していてもよいフェニル基などが挙げられる。アルキル基は、通常、炭素数1〜5である。フェニル基が有してもよい置換基としては、フェニル基に導入された時に全体の疎水性を損なうものでなければどのような置換基でもよいが、メチル基、エチル基などのアルキル基とその誘導体基、アセチル基などのアシル基とその誘導体基、メトキシ基、エトキシ基などのアルコキシ基とその誘導体基、フェニル基などの芳香族性置換基、フッ素、塩素などのハロゲン原子などが例として挙げられる。
バインダー樹脂が有する疎水基としては、その中でも、好ましくはアルキル基、アセチル基、置換基を有していてもよいフェニル基であり、特に好ましくは、メチル基、エチル基、ブチル基、プロピル基、イソプロピル基、アセチル基、フェニル基である。
このような疎水基を有するモノマーとして、メチル(メタ)アクリレート、アリル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、オレイル(メタ)アクリレート、オレイル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコール(メタ)アクリレート、ダイアセトンアクリルアミド、スチレン、クロロスチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル等が挙げられる。
特に、前述した親水基を有するモノマーのうち、メタクリレート系のような、疎水基をも有するモノマーも好適に用いられる。このように、親水基と疎水基を併せ持っていることにより、一つのモノマーで、二つの役割を果すことができる。
<リンカー>
上述の、親水基及び疎水基は、直接バインダー樹脂の高分子主鎖に結合されていても良いが、主鎖にリンカー(linker)を介して、結合されていてもよい。
このようなリンカーには、以下の表1に例示したものが挙げられる。また、これらのリンカーは単独で用いても、組み合わせて用いてもかまわない。
Figure 2011031601
ここで、Rはアルキル基である。Rのアルキル基の炭素数は、通常1〜5である。nは1〜5程度が好ましい。
上記リンカーのうち、好ましいのは、エステル、アミド、アセタールである。
<バインダー樹脂の主鎖>
バインダー樹脂として用いられる有機高分子の主鎖(骨格)は特に限定されないが、一般的には、炭化水素鎖、パーフルオロアルキル鎖、オキシエチレン鎖、オキシプロピレン鎖、または、ナイロンのようなアミド結合、ウレタン結合の繰り返し単位を主鎖とするものが挙げられ、好ましくは、炭化水素鎖である。
<親水基、疎水基の導入量>
(親水基の割合)
バインダー樹脂を構成する全モノマー構成単位のうちの親水基を有するモノマー構成単位の割合(以下、「親水基含有率」と称す。)は、通常10mol%〜100mol%、好ましくは15mol%〜90mol%、特に好ましくは20mol%〜85mol%である。
(疎水基の割合)
バインダー樹脂を構成する全モノマー構成単位のうちの疎水基を有するモノマー構成単位の割合(以下、「疎水基含有率」と称す。)は、10mol%〜100mol%、好ましくは15mol%〜90mol%、特に好ましくは20mol%〜85mol%である。
(親水基と疎水基の割合)
バインダー樹脂中の親・疎水基比率(親水基数:疎水基数)は、通常95:5〜30:70、好ましくは90:10〜40:60、さらに好ましくは85:15〜50:50である。
(バインダー樹脂の線膨張係数) バインダー樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合、その線膨張係数は好ましくは3×10−4/K以下である。バインダー樹脂の線膨張係数がこの上限よりも高いと、金属とバインダー樹脂の界面での剥離が起こり、生じた空隙が白濁の原因となることがある。なお、バインダー樹脂の線膨張係数の下限には特に制限はないが通常1×10−6/K以上である。 線膨張係数は、熱機械分析装置、ディラトメータ測定装置により測定される。
(バインダー樹脂のガラス転移温度) バインダー樹脂として熱可塑性樹脂を用いた場合、ガラス転移温度(Tg)は好ましくは40〜300℃、より好ましくは50〜200℃、さらに好ましくは70〜150℃である。Tgがこの下限より低いと長期使用安定性が低くなる傾向がある。Tgがこの上限より高いと熱線反射層が後述の樹脂層や透明基材との界面で剥離が生じる恐れがある。 バインダー樹脂のガラス転移温度は、示差走査熱量測定装置(DSC)、動的粘弾性測定装置(DMA)、熱機械分析装置(TMA)により測定される。
(バインダー樹脂の高分子構造) バインダー樹脂の高分子構造は、線状であっても、分岐状であっても構わない。さらにこれらを架橋した構造であっても構わない。またその形状は粒子状であっても構わない。
<金属に配位可能な複素環化合物> 本発明に係る熱線反射層の金属の劣化を防止する目的で、紫外線吸収剤、酸化防止剤、表面処理剤、赤外線吸収剤、などの各種添加剤が熱線反射層内に含まれていても良いが、耐久性の観点から、金属に配位可能な複素環化合物が含まれていることが特に好ましい。
金属に対し配位結合を形成可能な複素環化合物は、分子構造の一部に複素環部位を含みかつ複素環部位と金属との結合を阻害する構造を持たない化合物である。配位結合を形成可能な複素環化合物としては、例えば、複素環化合物と金属を混合し、それをFT−IR、ラマンスペクトル、TOF−SIMS、XPS等で測定した結果、複素環部位と金属との配位結合を示すピークが確認できるものが好ましい。特に、TOF−SIMS、XPSで測定した結果、複素環部位と金属との配位結合を示すピークが確認できるものが好ましい。複素環部位におけるヘテロ原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子が挙げられ、複素環部位にはこれらのヘテロ原子が1個のみ含まれていても2個以上含まれていてもよい。また、2種以上のヘテロ原子が含まれていてもよい。該複素環化合物はこれらのヘテロ原子が持つ非共有電子対を利用して金属と配位結合を形成することができる。また、該複素環化合物は、複素環部位にヘテロ原子に起因する比較的大きな分極を持ち、透明基材との親和性も大きい。かかる化合物が含まれる塗布液を基材に塗布した際には、金属と基材とが該複素環化合物を通じて間接的に結合されることにより、塗布液が基材からはじかれるのを防ぐことができ、塗布欠陥の発生が抑制される。加えて、該複素環化合物が焼成後の薄膜において、金属との結合を通じて金属の表面を被覆することにより、酸素分子、水分子などの劣化因子が金属の表面に接近するのを阻害し、熱線反射層の耐久性を向上させる効果をも同時に得ることができる。
複素環化合物のうち、芳香族性複素環化合物は上記の傾向が特に大きく、加えてその芳香環に由来する紫外線吸収能による塗布液の保護効果も見込めるため、塗布液に含有される該複素環化合物として好ましい。
該複素環化合物としては、以下に例示する複素環部位に窒素原子を含む化合物、その他、フラン及びその誘導体、チオフェン及びその誘導体等が挙げられる。
該複素環化合物としては好ましくは複素環部位におけるヘテロ原子として少なくとも窒素原子を含む化合物である。複素環部位に窒素原子が含まれると、金属と配位結合を形成する傾向が大きく、かつ、結合の安定性が大きすぎないため、塗膜を焼成する際に、該複素環化合物が金属微粒子同士の接触面から乖離することができ、金属微粒子の融着を阻害しない。かかる化合物としては例えば、ピロール又はその誘導体、インドール又はその誘導体、イソインドール又はその誘導体、イミダゾール又はその誘導体、ベンゾイミダゾール又はその誘導体、プリン又はその誘導体、ピラゾール又はその誘導体、インダゾール又はその誘導体、オキサゾール又はその誘導体、ベンゾオキサゾール又はその誘導体、イソオキサゾール又はその誘導体、ベンゾイソオキサゾール又はその誘導体、チアゾール又はその誘導体、ベンゾチアゾール又はその誘導体、トリアゾール又はその誘導体、テトラゾール又はその誘導体、フェナントロリン又はその誘導体、ピリジン又はその誘導体、キノリン又はその誘導体、イソキノリン又はその誘導体、ピラジン又はその誘導体、キノキサリン又はその誘導体、ピリミジン又はその誘導体、キナゾリン又はその誘導体、ピリダジン又はその誘導体、シンノリン又はその誘導体、トリアジン又はその誘導体などが挙げられる。より好ましくは、2−アルキルイミダゾール又はその誘導体、ベンゾイミダゾール又はその誘導体、1,2,3−ベンゾトリアゾール又はその誘導体、1,10−フェナントロリン又はその誘導体、1,7−フェナントロリン又はその誘導体、2,2’−ビピリジン又はその誘導体、3,3’−ビピリジン又はその誘導体、4,4’−ビピリジン又はその誘導体、2,3’−ビピリジン又はその誘導体、2,4’−ビピリジン又はその誘導体、メチルビオロゲン又はその誘導体、ベンゾチアゾール又はその誘導体、2−メルカプトベンゾチアゾール又はその誘導体などが挙げられるが、好ましくは1,2,3,−ベンゾトリアゾール、1,10−フェナントロリン、2−メルカプトベンゾチアゾールである。
これらの複素環化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いても良い。
<熱線反射層の組成> 本発明に係る熱線反射層の各成分の組成を以下に示す。
(金属含有量) 本発明に係る熱線反射層に含まれる金属量は通常70.0〜99.95重量%、好ましくは80.0〜99.0重量%、より好ましくは90.0〜98.0重量%、さらに好ましくは90.0〜97.0重量%である。金属量が少なすぎる場合、導電パスが形成され難いため、赤外線反射率及び日射反射率は低く、日射吸収率は高くなり、熱線遮熱性が不十分となる傾向にある。ただし、金属量が多過ぎると、熱線反射層の透明性を高めるために膜厚を薄くせざるをえず、この結果、必要とされる多孔構造が形成されなかったり、熱線反射層の均一性が損なわれ、美観が損なわれる恐れがある場合がある。また、大面積かつ曲面の基材上に製膜する際に透過率が不均一となる恐れがあり、さらに耐熱性が低下する場合がある。
(非金属のバインダー含有量) 本発明に係る熱線反射層に含まれる非金属バインダー量は通常0.05〜30.0重量%、好ましくは0.1〜20.0重量%、より好ましくは0.2〜10.0重量%、さらに好ましくは0.3〜5.0重量%である。非金属バインダー量が上記上限よりも多い場合、導電パスが形成され難いため、赤外線反射率及び日射反射率は低く、日射吸収率は高くなり、熱線遮熱性が不十分となる傾向にある。ただし、非金属バインダー量が少な過ぎると、熱線反射層の透明性を高めるために膜厚を薄くせざるをえず(例えば15nm以下)、この結果、必要とされる多孔構造が形成されなかったり、熱線反射層の均一性が損なわれ、美観が損なわれる場合がある。また、大面積かつ曲面の基材上に製膜する際に透過率が不均一となる恐れがあり、さらに耐熱性が低下する恐れがある。
(複素環化合物含有量) 本発明に係る熱線反射層に含まれる金属に配位可能な複素環化合物の含有量は金属100重量部に対して、0.01〜10重量部であり、好ましくは0.02〜8重量部、より好ましくは0.05〜5重量部である。複素環化合物の含有量が少なすぎると、塗膜欠陥の抑制効果が得られず、多すぎると透明基材に塗布した後の焼成過程において金属の融着が進行し難くなり、十分な赤外線反射能が得られない傾向がある。 尚、本発明に係る熱線反射層は、上述した成分以外の成分を、本発明の効果が損なわれない範囲で含有することができる。
<熱線反射層のパターンニング> 本発明に係る熱線反射層は、これが形成される透明基材表面の全面に連続して面状に製膜されていてもよく、その他、線状、帯状、円状、多角形状等のパターンを有する状態で製膜されてもよい。パターンを有する状態で製膜される場合、そのパターンのサイズは用途に応じ特に制約はないが、通常、可視光線の波長と同程度であるサブμmからmの範囲である。パターンを有する状態で製膜される場合の効果としては、可視光線透過率の向上や電波透過性の向上が挙げられる。
[熱線反射層の製造方法] 本発明に係る熱線反射層の製造方法には特に制限はなく、ドライプロセスによる製膜でも塗布液を塗布するなどの湿式製膜法によるものでもよい。本発明に係る熱線反射層の好適な多孔的金属膜はこのような製膜工程で自発的に形成されてもよく、空孔のテンプレートとなる材料を別途利用することにより形成されてもよい。
{ドライプロセス法} ドライプロセスによる熱線反射層の製造の場合、例えば、真空蒸着法ないしはスパッタリング法で形成した金属膜を、熱的に不安定化させて膜に所望の空孔を形成せしめ、該膜にバインダーを含む塗布液を塗布することで本発明に係る熱線反射層を作製することができる。あるいは、混和しない2種の金属で薄膜を形成し、選択的な溶媒で空孔となる金属部分を抽出し、該膜にバインダーを含む塗布液を塗布することで作製することができる。
{湿式製膜法} 好ましい空孔を容易に形成でき、バインダーをはじめとするさまざまな添加剤を加えることができるという観点、さらには高価な装置を必要とすることがなく簡便に製膜できること、曲面や大型の基材に熱線反射性能を付与できるという観点からは、本発明に係る熱線反射層の製膜法としては湿式製膜法が特に好ましい。
湿式製膜法では、金属微粒子と、前述の非金属バインダー及び/又はその前駆体と、溶媒(分散媒)を基本構成とする塗布液を基材に塗布することで熱線反射層を形成する。該塗布液において、バインダーは好適な膜構造及び分光特性を得る上で必須である。該塗布液には、空孔を形成するテンプレートとなるコロイド粒子、ミセル、エマルション等を積極的に添加し、これらを利用して空孔を形成せしめてもよい。あるいは、かかるテンプレートを添加せず、塗布・乾燥後の熱処理によって空孔を形成させてもよい。
湿式製膜法による熱線反射層の製膜において、例えば、基材上で硝酸銀、塩化銀などのハロゲン化金属溶液から還元剤溶液により銀を析出させる、いわゆる無電解めっき法により金属薄膜を作製しても良いが、膜厚の制御の容易さや金属粒子のサイズの均一性などの点から、予め粒子状に製造された金属微粒子を用いる方法が好ましい。
{熱線反射層の好適な製造方法}
本発明に係る熱線反射層の好適な製造方法として、金属粒子、非金属化合物、及び溶媒を含み、固形分に対する非金属化合物の割合が0.1〜40重量%である組成物を基材上に塗布するなどして湿式製膜して前駆体層を形成する膜化工程と、この前駆体層を熱処理することにより表面抵抗率100Ω/□以下の熱線反射層とする変換工程とを含む方法が挙げられる。
この方法においては、上記組成物を用い、所定の膜化工程と変換工程を経ることから、高い熱線遮蔽性を有する熱線反射層を安定に製造することができる。
上記組成物としては、後述の熱線反射層形成用塗布液が挙げられる。
以下に、この製造方法について詳細に説明する。
<膜化工程>
(湿式製膜方法)
上記の組成物を基材上に湿式製膜して前駆体層を形成する方法としては、各種の塗布方法を採用することが可能であり、その塗布方法は特に限定されない。例えばフローコート法、スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、ブレードコート法、グラビアロールコート法、カーテンロールコート法、リバースロールコート法、エヤナイフコート法、ロッドコート法、リップダイコート法、オフセット印刷法などが挙げられる。中でも、形成される膜の均質性の観点で、スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、ロールコート法などが好ましい。
例えば、ディップコート法においては、任意の速度で、基材を組成物に浸漬し引き上げればよい。この際の引き上げ速度に制限は無いが、通常0.01mm/秒以上、好ましくは0.05mm/秒以上、より好ましくは0.1mm/秒以上、また、通常50mm/秒以下、好ましくは30mm/秒以下、より好ましくは20mm/秒以下である。引き上げ速度が遅すぎたり速すぎたりすると、膜厚にムラができる可能性がある。一方、基材を組成物中に浸漬する速度に制限はないが、通常は、引き上げ速度と同程度の速度で基材を組成物中に浸漬することが好ましい。さらに、基材を組成物中に浸漬してから引き上げるまでの間、適当な時間浸漬を継続してもよい。この浸漬を継続する時間に制限は無いが、通常1秒以上、好ましくは3秒以上、より好ましくは5秒以上、また、通常48時間以下、好ましくは24時間以下、より好ましくは12時間以下である。この時間が短すぎると膜欠陥の原因になる可能性があり、長すぎると浸漬中に基材表面に組成物が凝集する恐れがある。
また、スピンコート法においては、回転速度は、通常10rpm(回転/分)以上、好ましくは50rpm以上、より好ましくは100rpm以上、また、通常100000rpm以下、好ましくは50000rpm以下、より好ましくは10000rpm以下である。回転速度が遅すぎても、速過ぎても、膜厚にムラができる可能性がある。
さらに、スプレーコート法の場合、スプレーノズルの方式も特に制限はなく、各々のスプレーノズルの利点を考慮して選択すればよい。スプレーノズルの代表的な例としては、二流体スプレーノズル(二流体霧化方式)、超音波スプレーノズル(超音波霧化方式)、回転式スプレーノズル(回転霧化方式)などが挙げられる。組成物の霧化と気体流による霧化粒子の基材への搬送とを独立に制御できる点では、超音波スプレーノズル、及び回転式スプレーノズルが好ましく、組成物の液性維持の観点では二流体スプレーノズルが好ましい。
さらに、組成物の霧化粒子の搬送に利用する気体流の気流速度は、用いる組成物の種類等により適宜調整することが好ましいが、通常5m/秒以下、好ましくは4m/秒以下、より好ましくは3m/秒以下である。気流速度が速過ぎると、基材上に形成される前駆体層が不均質になる可能性がある。この際に用いる気体としては特に限定されないが、窒素等の不活性ガスが好ましい。またスプレーノズルと基材との距離は基材のサイズや形状により、適宜調整することが好ましいが、通常3cm以上、好ましくは6cm以上、より好ましくは9cm以上である。また通常100cm以下、好ましくは80cm以下、より好ましくは50cm以下である。この範囲を超えると膜厚ムラが発生する可能性がある。スプレーノズルの方式によって、乾燥速度に違いがある場合があり、膜化直後の安定構造に僅かな違いが生じることがある。このような乾燥速度の調整は、例えば膜化工程における雰囲気によって調整する事ができ、さらに前駆体層の安定構造の僅かな違いは、基材の表面処理によっても対処することができるが、後述の乾燥工程によって、該乾燥速度を制御することが特に好ましい。
ロールコート法の場合、流延速度に制限は無いが、通常0.1m/分以上、好ましくは0.5m/分以上、より好ましくは1m/分以上、また、通常1000m/分以下、好ましくは700m/分以下、より好ましくは500m/分以下である。流延速度が遅すぎると膜厚にムラができる可能性があり、速すぎると基材との濡れ性の制御が困難になる可能性がある。
(塗布環境)
組成物の塗布時の相対湿度は、通常20%以上、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上、さらに好ましくは50%以上、また、通常85%以下、好ましくは80%以下、より好ましくは75%以下である。相対湿度を上記の範囲にすることにより、塗布欠陥が少ない熱線反射層が得られる。また、塗布時の雰囲気に制限は無い。例えば、空気雰囲気中で組成物の塗布を行なっても良く、例えばアルゴン等の不活性雰囲気中で組成物の塗布を行なってもよい。
塗布を行なう際の温度に制限は無いが、通常0℃以上、好ましくは10℃以上、より好ましくは20℃以上、また、通常200℃以下、好ましくは150℃以下、より好ましくは120℃以下、さらに好ましくは100℃以下、中でも好ましくは80℃以下である。組成物を塗布する際の温度が低すぎると溶媒が気化しにくくなり、組成物中の金属粒子の凝集が発生する恐れがあり、溶媒の揮発による膜厚ムラが発生し易くなる。
塗布を行なう際の圧力に制限は無いが、通常5kPa以上、好ましくは8kPa以上、より好ましくは10kPa以上、また、通常500kPa以下、好ましくは400kPa以下、より好ましくは300kPa以下である。塗布時の圧力が低すぎると前駆体層のレベリング効果が得られず、得られる熱線反射層の平滑性が低くなる可能性があり、高すぎると溶媒が気化しにくくなって熱線反射層の塗布欠陥が多くなる可能性がある。
なお、相対湿度、温度、圧力の管理範囲は25%以内が好ましく、20%以内がより好ましく、10%以内がさらに好ましい。
(乾燥処理)
この製造方法では、上述の膜化工程において、前駆体層に含まれる溶媒を除去することを目的として、前駆体層を乾燥させる乾燥過程を有することが好ましい。変換工程の前に乾燥を行ない、前駆体層中の溶媒を除去することで、前駆体層の構造を安定化させ、変換工程における加熱などをより効率的に施すことが可能となる。なお、膜化工程における加熱乾燥過程と、後の変換工程における熱処理とは一つの工程として同時に行うこともできる。
<乾燥方法>
乾燥過程における乾燥の手法は制限されない。例えば加熱乾燥、減圧乾燥、通風乾燥等が挙げられる。これらは1種を単独で実施してもよく、2種以上を組み合わせて実施してもよい。
乾燥の手段も任意である。例えば粗乾燥を加熱乾燥により行なう場合、加熱乾燥の手段の例として、ホットプレート、オーブン、赤外線照射、電磁波照射等が挙げられる。また通風加熱乾燥の手段としては、例えば送風乾燥オーブン等が挙げられる。これらは1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
<加熱温度>
乾燥過程として加熱乾燥を行う場合、その温度は制限されないが、通常は室温以上であることが好ましい。室温を下回ると乾燥過程の効果が十分得られない。また、加熱温度は後の変換工程における熱処理温度よりも低い温度が好ましい。加熱温度が変換工程における熱処理温度を上回ると層の面方向に表面抵抗率の不均一が起こり、熱線遮蔽性の高い熱線反射層が得られない恐れがある。
具体的な加熱温度は通常25℃以上、好ましくは30℃以上、より好ましくは40℃以上、さらに好ましくは60℃以上、ことさら好ましくは70℃以上である。また、通常250℃以下、好ましくは200℃以下、より好ましくは150℃以下、さらに好ましくは120℃以下、ことさら好ましくは100℃以下の範囲が望ましい。特に、乾燥過程の加熱温度は後の変換工程における熱処理温度よりも15℃以上、特に30℃以上低い温度であることが好ましい。
なお、加熱乾燥時の温度は一定でもよいが、変動してもよい。
<乾燥時間>
乾燥時間も制限されず、前駆体層中の溶媒が除去できれば任意であるが、乾燥時の温度・圧力・湿度等の条件や、組成物中に含まれる溶媒の沸点、プロセス速度、前駆体層の特性等を考慮して決定することが好ましい。乾燥時間は通常1秒以上、好ましくは30秒以上、より好ましくは1分以上、また、通常100時間以下、好ましくは24時間以下、より好ましくは3時間以下、さらに好ましくは1時間以下、ことさら好ましくは30分間以下の範囲が望ましい。乾燥時間が1秒より短いと、乾燥が不十分となり残留溶媒が残ることがある。乾燥時間が100時間より長いと、下地が膨潤し、表面粗さが大きくなり、界面での光の散乱が増加して透明性が低下する傾向がある。
<昇温速度>
乾燥時の基材の昇温速度は、通常の場合は、好ましくは10〜10000℃/分、より好ましくは15〜1000℃/分、さらに好ましくは15〜500℃/分である。昇温速度が低過ぎると金属粒子の凝集が起こりやすく、熱線反射層の透明性が低下することがある。一方、昇温速度が高過ぎると、温度制御が困難となる。但し、塗布前から基材を40℃以上に加熱していた場合は、乾燥時の基材の好ましい昇温速度は、上記範囲でない場合もある。
<乾燥時の圧力>
乾燥時の圧力も制限されないが、特に減圧乾燥を行なう場合、通常は常圧以下、好ましくは10kPa以下、より好ましくは1kPa以下である。
<乾燥環境>
乾燥時の相対湿度も制限されないが、前駆体層の吸湿を防ぐため、通常は60%RH程度以下とすることが望ましく、好ましくは常圧で30%RH以下、或いは真空状態(湿度0%RH)とすることが好ましい。
乾燥時の雰囲気も制限されず、大気雰囲気でも、窒素雰囲気等の不活性ガス雰囲気でも、真空雰囲気でもよい。これらは用いる溶媒や非金属化合物の特性を考慮して選択すればよい。但し、通常は防塵雰囲気であることが好ましい。
<冷却工程>
膜化工程における乾燥及び/又は変換工程の後、冷却工程を入れることができる。冷却工程とは、乾燥工程や変換工程で加熱された前駆体層や熱線反射層を放冷若しくは冷却する工程である。
(冷却速度)
この際、冷却速度は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常0.1℃/分以上、好ましくは0.5℃/分以上、より好ましくは0.8℃/分以上、さらに好ましくは1℃/分以上、また、通常100℃/分以下、好ましくは50℃/分以下、より好ましくは30℃/分以下、さらに好ましくは20℃/分以下である。冷却速度が遅すぎると製造コストが高くなる可能性があり、速すぎると膜欠陥の原因となる可能性がある。
(冷却工程の環境)
冷却工程における雰囲気は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であり、例えば、真空環境であっても、不活性ガス環境であってもよい。さらに、温度及び湿度に制限は無いが、通常は常温・常湿で冷却することが好ましい。
<変換工程>
この製造方法においては、変換工程により前駆体層を表面抵抗率100Ω/□以下の熱線反射層にすることを特徴とする。
本発明に係る変換工程では、このような表面抵抗率を実現するために前駆体層に熱、マイクロ波、UVなどを加えることができる。中でも、生産性の観点から熱を加えることが好ましい。熱による処理の場合、IRヒーター、オーブン、ホットプレートなどにより加熱処理を施すことができる。
また、変換工程において、目的とする表面抵抗率を得るための熱処理条件は、組成物に含まれる金属粒子、非金属化合物、溶媒、用いる基材の種類、厚さ、サイズなどにより適宜、調整することができる。
変換工程で得られる熱線反射層の表面抵抗率は、好ましくは0.1〜100Ω/□、より好ましくは0.1〜80Ω/□、さらに好ましくは0.5〜50Ω/□、特に好ましくは0.5〜30Ω/□、とりわけ好ましくは2〜20Ω/□である。この表面抵抗率が上記下限よりも小さいと、可視〜赤外領域にわたって透過率が低く、かつ反射率が高くなるため、透光性が損なわれ、得られた熱線反射層が適用できる用途が制限される恐れがある。一方、表面抵抗率が上記上限より大きいと、熱線遮蔽性が低くなり、熱線反射層に適さない傾向がある。
かかる表面抵抗率は、四探針法により評価される。
(熱処理条件)
<熱処理温度>
変換工程における熱処理温度は、通常50℃以上、好ましくは70℃以上、より好ましくは100℃以上、さらに好ましくは120℃以上である。熱処理温度が低過ぎると層中の残存する溶媒の影響により表面抵抗率が変化し、高い熱線遮蔽性が得られない恐れがある。一方、加熱の際に発生する基材からのアルカリ成分、若しくは可塑剤、安定剤などのブリードアウトにより、表面抗率変化を防ぐために、熱処理温度の上限値は、基材として樹脂製基材を用いた場合、そのガラス転移温度以下であることが好ましい。具体的には300℃以下、好ましくは200℃以下、より好ましくは180℃以下、さらに好ましくは150℃以下である。熱処理温度が高過ぎると基材や金属粒子の条件によって表面抵抗率が大きくなり、熱線遮蔽性が低下したり、使用できる基材が制限されるといった恐れがある。
<昇温速度>
熱処理時の基材の昇温速度は好ましくは10〜10000℃/分、より好ましくは15〜1000℃/分、さらに好ましくは15〜500℃/分である。昇温速度が低過ぎると金属粒子の凝集が起こりやすく、熱線反射層の透明性が低下することがある。一方、昇温速度が高過ぎると、温度制御が困難となる場合がある。
<加熱時間>
熱処理時間は通常10秒間〜3時間、好ましくは30秒間〜2時間、より好ましくは1分間〜1時間、さらに好ましくは3分間〜30分間、ことさら好ましくは5分間〜10分間である。かかる範囲を超えたり下回ると、膜欠陥が発生し易くなる傾向がある。また、熱処理時間が長すぎると基材や金属粒子の条件によって表面抵抗が大きくなり、熱線遮蔽性が著しく低下する恐れがある。
<加熱手段>
熱処理の加熱手段には、オーブン、ホットプレート、IRヒーター、電磁波加熱装置等が使用可能であり、本発明の効果を著しく損なわない限り、特に限定されるものではない。
(変換工程の環境)
変換工程の相対湿度は、通常5%以上、好ましくは10%以上、より好ましくは20%以上、また、通常90%以下、好ましくは80%以下、より好ましくは70%以下である。相対湿度を上記の範囲にすることにより、層の均質性を制御し易くなる。
また、その雰囲気は、大気雰囲気、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気、ヘリウム雰囲気、二酸化炭素雰囲気等が挙げられ、本発明の効果を著しく損なわない限り、特に限定されるものではない。
[熱線反射層形成用塗布液] 以下に本発明に好適な熱線反射層形成用塗布液(以下、単に「塗布液」と称す場合がある。)とこの塗布液を用いる熱線反射層の形成方法について説明する。
熱線反射層の製膜には、好ましくは、次の[i],[ii]のような本発明の熱線反射層形成用塗布液が用いられる。
[i] 平均粒子径が100nm以下である金属微粒子と、N−ピロリドニル基を除く親水基を含むバインダー樹脂と、分散媒である極性溶媒を含む塗布液。
[ii]平均粒子径100nm以下の金属微粒子、分散媒である極性溶媒、金属に対し配位結合を形成可能な複素環化合物、及びバインダーを含有する塗布液。 上記[i]の塗布液は、更に金属に配位可能な複素環化合物を含むことが好ましく、また、[i],[ii]の塗布液は金属微粒子の分散剤を含んでいてもよい。
<金属微粒子> 金属微粒子とは複数の金属原子が結合して形成される塊状の構成物であり、その形状は球状、扁平状、棒状、板状、糸状、サイコロ状、その他の異形形状などが含まれる。
金属微粒子を構成する金属種としては、熱線反射層に含まれる金属として挙げたものを用いることができ、前述の熱線反射層に含まれる金属種として例示したものの1種でも2種以上でもよく、さらに合金であってもよい。また、該金属微粒子には、銀が含まれていることが好ましく、その銀の好適な含有比率は、前述の熱線反射層の全金属中に含まれる銀の好適な含有比率と同様である。
金属微粒子の表面には分散剤が結合し、粒子の分散安定性、耐久性の向上に寄与していてもよい。 この分散剤については後述するが、電荷を持つ化合物がよい。電荷を持つ化合物が金属微粒子表面に配位することにより、金属微粒子が電荷で被覆され、クーロン反発による最良の分散安定性を得ることができる。
金属微粒子の平均粒子径は、好ましくは1nm以上、より好ましくは2nm以上、更に好ましくは5nm以上で、好ましくは80nm以下、より好ましくは50nm以下、更に好ましくは40nm以下、とりわけ好ましくは30nm以下である。平均粒子径が100nmより大きいと、形成される熱線反射層の金属光沢が強くなり、さらに金属微粒子による光の散乱に起因する白濁が外観に見られるようになるため、美観が損なわれる恐れがある。また、粒径が大きい場合は、後の熱処理工程で金属微粒子の低温における融着が起こり難く、導電パスの形成が不十分となる傾向がある。金属微粒子の粒径が小さすぎる場合、微粒子が凝集しやすく、塗布液の安定性が得にくい。上記の範囲の平均粒子径であれば、好適な熱線反射層の外観と微粒子の分散安定性を共に得ることができる。
金属微粒子の粒子径の測定は、動的光散乱測定による平均粒子径測定であってもよいし、走査型電子顕微鏡、又は透過型電子顕微鏡による直接観測によって測定される平均粒子径であってもよい。本発明においては、電子顕微鏡などを用いた直接測定の場合、測定された金属微粒子の粒子径の100点の平均値を平均粒子径とする。
金属微粒子は、異なる金属種のものを2種以上用いてもよく、また、平均粒子径の異なる金属微粒子を混合して用いてもよい。
なお、金属微粒子を含む分散液では、その凝集体が含まれることが多いが、前述の粒径範囲を超える凝集体は濾過等により除かれる。
<分散媒> 分散媒としては、極性溶媒が用いられる。極性溶媒としては通常、水、又は、水と水以外の極性溶媒の混合液が用いられる。
ここで、極性溶媒とは水との混合比によって定義され、水との混合液における重量比率が5〜95%の範囲のいずれかの混合比率において、常温常圧で均一な溶液を形成できるものである。 このような極性溶媒を塗布液の分散媒として用いることで、金属微粒子の分散安定性を向上させ、塗膜における凝集物の発生を抑制する効果や後述の複素環化合物及びバインダーの塗布液中における溶解性を向上させる効果が得られ、塗布液の保存安定性、透明基材への塗布性が向上する。
かかる極性溶媒としては、水;メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、2−ブタノール、イソブタノール、tert−ブタノール、ジアセトンアルコール、フルフリルアルコール、テトラヒドロフルフリルアルコール、エチレングリコール、ヘキシレングリコール、1−エトキシ−2−プロパノールなどのアルコール類;酢酸メチルエステル、酢酸エチルエステルなどのエステル類;ジエチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、セロソルブアセテートなどのエーテル類;アセトン、メチルエチルケトン、アセチルアセトン、アセト酢酸エステルなどのケトン類;N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミド類などが挙げられる。
これらの極性溶媒は1種を単独で使用してもよいが、2種以上を混合して使用し、その内の1種が水であることが好ましい。即ち、金属微粒子の配位子として複素環化合物のような電荷を持つ化合物が用いられている場合、塗布液が水を含有することで、電荷の顕在化による該金属微粒子の分散性向上効果、形成される塗膜の凝集物抑制効果が得られ、塗布液の保存安定性がより好適となる。
水を含有する混合液を分散媒とする場合、水以外の極性溶媒は、沸点が60〜170℃、特に80〜160℃、とりわけ90〜150℃のものが好ましい。即ち、水と沸点が大きく異ならない極性溶媒を選択することによって、基材へ塗布する際の乾燥過程においても、分散媒の組成が大きく変化することがなく、塗膜の安定性が損なわれることが防止される。かかる溶媒としては例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、1−プロパノール、n-ブタノール、2−ブタノール、イソブタノール、tert−ブタノール、N,N−ジメチルホルムアミド、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテル、セロソルブアセテート、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ジアセトンアルコールなどが挙げられる。その中でも好ましくは、イソプロパノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルであり、特に好ましくは、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルである。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いても良い。
水を含有する混合液を分散媒とする場合、該混合液中の水の比率は、重量比において好ましくは5〜95%、より好ましくは10〜90%、さらに好ましくは20〜80%である。水が少なすぎると分散安定性が得られにくく、多すぎると後述の複素環化合物及びバインダーの溶解性の向上効果が低下する可能性がある。 水溶性バインダーを用いる場合や、後述の複素環化合物を用いない場合は、分散媒は水のみでもかまわない。
<バインダー> バインダーとしては、本発明に係る熱線反射層に用いられる非金属バインダーとして例示したものの1種又は2種以上を用いることができる。
<複素環化合物> 複素環化合物としては、本発明に係る熱線反射層に含まれる金属に配位可能な複素環化合物として前述したものの1種又は2種以上を用いることができる。
<分散剤> 金属微粒子を熱線反射層形成用塗布液中で長期に安定に分散状態を保つため、該塗布液中に分散剤が含まれていることが好ましい。この分散剤とは、金属微粒子表面に親和性を持ち、かつ、金属微粒子の分散安定性を向上させる機能を持った化合物である。分散剤は塗布液に加えられているだけでなく、金属微粒子表面を被覆していてもよい。分散剤の種類としては低分子分散剤、高分子分散剤、前述の非金属バインダー以外の樹脂など適宜選択可能である。
低分子分散剤としては、酢酸、酪酸等の1価のカルボン酸類或いは2価以上の多価カルボン酸類、アニリン及びその誘導体、メルカプト酢酸、メルカプトプロピオン酸、チオジプロピオン酸、メルカプトコハク酸、チオ酢酸等の酸チオール類、メチルメルカプタン、エチルメルカプタン、プロピルメルカプタン、イソプロピルメルカプタン、n−ブチルメルカプタン、アリルメルカプタン、ジメチルメルカプタン、メルカプトエタノール、アミノエチルメルカプタン、チオジエチルアミン等の脂肪族チオール類、シクロヘキシルチオール等の脂環式チオール類、チオフェノール等の芳香族チオール類等のチオール類、チオジエチレングリコール、チオジグリコール酸、エチレンチオグリコール等のチオグリコール類、チオホルムアミド等のチオアミド類、ジチオール類、チオン類、ポリチオール類、チオ炭酸類、チオ尿素類、硫化水素等のイオウ化合物及びそれらの誘導体等が挙げられる。
これらの中でも特に、多価カルボン酸及び/又はその誘導体が塗布液に加えられていることが望ましい。多価カルボン酸及び/又はその誘導体としては例えば、シュウ酸、クエン酸、マロン酸、酒石酸、リンゴ酸、コハク酸、グルコン酸、L−グルタミン酸、L−アスコルビン酸等及びこれらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、エステル化合物、アミド化合物が挙げられる。これらの化合物は1分子の中に電荷を多く持ち得るために、金属微粒子の分散安定性に対する寄与が大きく、さらに好適な還元性を持つために、塗布液を基材に塗布した後の焼成過程において、金属微粒子の融着を促進させることができる。
特に、多価カルボン酸若しくはその誘導体が、金属微粒子の融着過程において、分解しやすく、金属微粒子の融着を妨げにくいことから、好ましい。
このような効果を得る上で、分散剤の分解温度は、通常200℃以下、好ましくは150℃以下、さらに好ましくは120℃以下であり、また、通常40℃以上、好ましくは50℃以上、さらに好ましくは60℃以上である。分散剤の分解温度がこの温度より高いと、焼成時に分散剤が分解せず、分散剤が金属微粒子の融着を妨げるおそれがある。また、分散剤を分解させるために焼成温度を高くすると、熱線反射膜の好ましい多孔構造を形成できない恐れがある。分解温度がこの温度より低いと、塗布液中での保存安定性に問題がある場合がある。
ここで、分散剤の分解温度は、TPD−MSにより求めることが出来る。尚、分散剤が分解したかどうかを確認する方法としては、例えば熱線反射層形成用塗布液を基板に塗布した後の熱処理(焼成)工程の前後で、TOF−SIMSによる測定から、多価カルボン酸等の分散剤の存在を確認する方法がある。
高分子分散剤としては、アクリル系、ウレタン系等、公知の分散剤が使用できる。特に塗布液に用いられる溶媒(分散媒)に水が含まれている場合、高分子分散剤としては、ポリビニルブチラールなどのアセタール系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース系樹脂、ポリビニルピロリドンなどの水溶性樹脂が挙げられる。
これらの分散剤は単独で又は2種以上を混合して使用することができる。
金属微粒子を分散剤で被覆する方法は、金属微粒子を作製するときに、金属塩と分散剤が混合された状態で金属塩の還元を行い、金属微粒子を分散剤で被覆する方法が好ましい。その他、通常の表面処理法に従って、金属微粒子と分散剤とを混合する方法を選択してもよい。この処理は塗布液の調製に先立って行ってもよく、塗布液の調製時に、金属微粒子と分散剤を他の成分と共に混合することで行ってもよい。
分散剤の使用量は、後述の塗布液組成において、塗布液中の含有量として示す。
<バインダーと分散剤との組み合わせ> バインダーと分散剤の両方がイオン性基を有する場合、イオンの電荷による凝集を妨げるために、バインダーと分散剤はイオンの電荷の正負が同じ組み合わせを選ぶことが好ましい。特に、多価カルボン酸、特に好ましくはクエン酸を分散剤として、金属微粒子を分散させた場合には、用いるバインダーの親水基はノニオンもしくはアニオンが好ましく、その中でも特に−OH基やカルボキシル基が好ましい。
<その他の添加剤> 本発明に係る熱線反射層形成用塗布液には、上記の成分以外に本発明の趣旨に反しない限り、熱安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、防腐剤、防カビ剤、難燃剤、結晶核剤、無機粒子、有機粒子、減粘剤、滑剤、表面処理剤、赤外線吸収剤、レベリング剤、色素等、熱線反射層の効果を持続させる目的で各種添加剤を加えてもよい。 また、特定波長の可視光、近赤外線、赤外線を吸収する色素や顔料等の着色剤や無機酸化物微粒子など、更なる機能付与を目的として各種添加剤を加えてもよい。 また、前述の如く、空孔を形成するテンプレートとなるコロイド粒子、ミセル、エマルション等を添加してもよい。
<熱線反射層形成用塗布液の組成> 本発明に係る熱線反射層形成用塗布液における固形分(ここで、固形分とは、塗布液中の溶媒を除く、全成分の合計をさす。)の濃度は通常35重量%以下であり、好ましくは20重量%以下、より好ましくは15重量%以下である。固形分の濃度が高いと、塗布液中の各成分の相互作用が大きくなり、塗布液を長期保存する際に沈殿が生じる可能性が高くなる。固形分濃度は通常0.015重量%以上である。
また、熱線反射層形成用塗布液中の金属微粒子の含有量は、通常0.01〜30重量%、好ましくは0.02〜25重量%、より好ましくは0.05〜10重量%である。上記固形分中の金属微粒子の含有量は、好ましくは70〜99.5重量%であり、より好ましくは80〜99.5重量%、さらに好ましくは90〜99.5重量%である。また、バインダーの含有量は、金属微粒子に対して、通常0.05〜30重量%、好ましくは0.1〜20重量%、より好ましくは0.5〜10重量%である。上記固形分中のバインダーの含有量は、好ましくは0.5〜30重量%であり、より好ましくは0.5〜20重量%、特に好ましくは0.5〜10重量%である。
金属微粒子の含有量が少なすぎ、バインダーが多すぎる場合、基材に塗布した後の焼成過程において金属微粒子の融着が進行し難くなり、十分な赤外線反射能が得られない傾向がある。逆に、金属微粒子の含有量が多すぎ、バインダーが少なすぎる場合、十分な可視光線透過性を持つ熱線反射層を作製するために基材へ塗布する際の塗膜厚さを薄くしなければならず、極薄の塗膜は不安定となる傾向がある。
また、この塗布液において、固形分中に含まれる非金属化合物の含有量は好ましくは0.1〜40.0重量%、より好ましくは0.2〜30.0重量%、さらに好ましくは0.3〜20.0重量%、特に好ましくは0.5〜10.0重量%、とりわけ好ましくは1.0〜10.0重量%である。非金属化合物含有量がこの上限を超えると、前述の変換工程において熱線反射層の表面抵抗率が下がらず、高い熱線遮蔽性を得ることができない可能性がある。一方、非金属化合物含有量がこの下限を下回ると非金属化合物が熱線反射層内に均一に分布できず、金属微粒子の凝集が起こる恐れがあり、美観を損ねる恐れがある。
また、金属微粒子に対する非金属化合物の重量割合は0.01〜0.4、好ましくは0.02〜0.3、より好ましくは0.03〜0.1である。金属微粒子に対する非金属化合物の割合がこの上限を超えると、前述の変換工程条件によって熱線反射層の表面構造において金属が連結した状態を形成し難くなる恐れがあり、一方、金属微粒子に対する非金属化合物の割合がこの下限を下回ると製膜時に金属微粒子の凝集が起こりやすくなる恐れがある。
また、塗布液に複素環化合物が含まれる場合、複素環化合物の含有量は金属微粒子100重量部に対して、好ましくは0.01〜10重量部であり、より好ましくは0.02〜8重量部、特に好ましくは0.05〜5重量部である。複素環化合物の含有量が少なすぎると、塗膜欠陥の抑制効果が十分に得られにくく、多すぎると基材に塗布した後の焼成過程において金属の融着が進行し難くなり、十分な赤外線反射能が得られない傾向がある。
また、塗布液に分散剤を含む場合、分散剤の含有量は金属微粒子に対し、好ましくは0.0001〜50重量%、より好ましくは0.001〜10重量%、より好ましくは0.1〜5重量%である。分散剤量が少な過ぎると金属微粒子に対する分散剤の量が不十分となり、微粒子が凝集しやすく、塗布液の安定性が得にくい傾向がある。分散剤量が多過ぎると金属微粒子の融着を阻害し、得られる熱線反射層の日射反射率が低下する傾向がある。
本発明の塗布液における分散媒の含有量は、上記各成分の必要量を含む上で65〜99.985重量%、特に80〜99.950重量%、とりわけ85〜99.900重量%であることが好ましい。
<粘度> 本発明の塗布液の25℃における粘度は好ましくは0.1mPa・s〜30Pa・s、より好ましくは0.5mPa・s〜5.0Pa・sである。塗布液の粘度が高過ぎると塗りムラが生じやすくなる。塗布液の粘度が低過ぎると一定以上の膜厚を得ることが困難となる場合がある。従って、形成される熱線反射層の金属微粒子含有量やバインダー含有量が前述の好適範囲となり、また、塗布液の粘度が上記範囲となるように、塗布液の金属微粒子含有量、バインダー(及び/又はその前駆体)含有量、分散媒含有量、その他の添加剤量が決定される。なお、塗布液粘度が上記範囲内にあれば、バインダーとしての前述の熱硬化性樹脂、電離放射線硬化性樹脂は無溶媒で塗布し、塗布後の乾燥工程を省略することも可能である。
<表面張力> 本発明の塗布液の20℃における表面張力は好ましくは120mN/m以下、より好ましくは100mN/m以下、さらに好ましくは80mN/m以下である。表面張力が大きすぎると、基材への塗布性が低下する傾向がある。
<調製方法> 本発明の塗布液は、上記各成分を固体もしくは溶液の状態で分散媒と混合することによって得られる。分散媒の沸騰、凍結や固体成分の昇華などによって最終的な塗布液の組成が著しく変化することがなければ、塗布液調製時の温度、圧力などは制限されない。
また、各成分を混合する順序も基本的には任意である。例えば、塗布液の成分のうち、一つ又は二つ以上を除く成分を予め混合しておき、使用する直前に残りの成分を加えて本発明の塗布液の形態にしてもよいし、濃縮された分散液の状態で輸送、保管を行い、使用する直前に分散媒によって本発明の塗布液の形態に希釈してもよい。また、塗布液の固形分を乾燥体として保管し、使用前に分散媒に分散させて塗布液を得てもよい。
塗布液の組成によっては、各成分を決まった順序で混合することで、塗布液の安定性を向上させることができる。例えば、金属微粒子を水に分散させた形態で用いる場合、金属微粒子分散液に分散媒を少量ずつ添加し、そこにバインダー(又はバインダー溶液)及び複素環化合物(又は複素環化合物の溶液)を添加することによって、金属微粒子の凝集を防ぐことができる。また、親水性の小さなバインダーを用いる場合には、分散媒にバインダーを加えた後、複素環化合物、金属微粒子分散液の順序で混合することで、バインダーの析出を抑制することができる。
調製された塗布液から塵や凝集物を除くために、塗布液の使用前に濾過を行うことが好ましい。濾過によって除かれる固形分の大きさは好ましくは10μm以上、より好ましくは5μm以上、さらに好ましくは1μm以上である。上記下限より大きい固形分を除かなかった場合には固形分が塗布欠陥の要因となる場合がある。ただし、過度に小さい固形分を除こうとすると、濾過設備への負荷が大きくなると共に、濾過処理にかかる時間が大きくなる。 また、塗布液に超音波処理を行って、塗布液の分散性を向上させてもよい。
[湿式製膜]<塗布> 本発明の塗布液の透明基材への湿式製膜方法は任意であり、公知の各種塗布方法が利用できる。例えばフローコート法、スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、ブレードコート法、グラビアロールコート法、カーテンロールコート法、リバースロールコート法、エヤナイフコート法、ロッドコート法、リップダイコート法、オフセット印刷法などを採用することができる。大面積ないし曲面を有する透明基材に対しては、以下に限定されるわけではないが、フローコート法、スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、オフセット法などを用いることができる。
塗布時の相対湿度は、通常20%以上、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上、更に好ましくは50%以上、また、通常85%以下、好ましくは80%以下、より好ましくは75%以下である。相対湿度を上記の範囲にすることにより、表面性に優れた熱線反射層が得られる。 また、塗布時の雰囲気に制限は無い。例えば、大気雰囲気中で塗布液の塗布を行っても良く、例えばアルゴン、ヘリウム、二酸化炭素等の不活性ガス雰囲気中で塗布液の塗布を行ってもよい。
<乾燥> 湿式製膜法において、透明基材への塗布液の塗布後は、分散媒(以下「溶媒」と称す場合がある。)除去のための乾燥が行われる。乾燥方法としては、加熱乾燥、通風乾燥、加熱乾燥が挙げられ、これらは1種を単独で実施してもよく、2種以上を組み合わせて実施してもよい。
加熱乾燥の場合、乾燥温度は好ましくは40〜300℃、より好ましくは60〜200℃、さらに好ましくは70〜150℃、特に好ましくは70〜120℃、とりわけ好ましくは70〜100℃である。乾燥温度が低過ぎると溶媒が残留しやすくなることがある。乾燥温度が高過ぎると、耐熱性の面で使用できる基材が制限され、また、塗布液中のバインダー樹脂が分解する恐れがある。
乾燥時の雰囲気は、適宜選択され、大気雰囲気、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気、ヘリウム雰囲気、二酸化炭素雰囲気等が挙げられる。
乾燥時の昇温速度は通常の場合は、好ましくは10〜10000℃/分、より好ましくは15〜1000℃/分、さらに好ましくは15〜500℃/分である。昇温速度が低過ぎると溶媒乾燥過程で不均一構造が形成され、形成される熱線反射層の透明性が低下することがある。昇温速度が高過ぎると、温度制御が困難となる傾向がある。但し、塗布前から基材を40℃以上に加熱していた場合は、乾燥時の基材の好ましい昇温速度は、上記範囲でない場合もある。
乾燥時の加熱時間は好ましくは1秒〜3時間、より好ましくは10秒〜1時間、さらに好ましくは30秒〜30分、特に好ましくは1〜10分間である。乾燥時間が短過ぎると、乾燥が不十分となり溶媒が残ることがある傾向がある。乾燥時間が長過ぎると、透明基材が変形する恐れがあり、また、下地が膨潤し、表面粗さが大きくなり、界面での光の散乱が増加して透明性が低下する可能性がある。
乾燥にはオーブン、ホットプレート、赤外線ヒーター、電磁波加熱装置等を使用することができる。 なお、加熱乾燥後は、放冷しても冷却してもよい。
<熱処理> 湿式製膜法においては、塗布液の塗布・乾燥後に、金属微粒子同士を連結することにより、赤外線反射率が高く、遮熱性が高い状態にするため、熱処理を行うことが好ましい。
熱処理条件は、塗布液中の分散剤を含めた金属種、バインダー種、溶媒種、塗布液組成、金属微粒子の粒径などに依存して一概に決めることはできないが、下記の範囲から適宜選択される。なお、乾燥と熱処理を逐次的に行わず、一段の工程で行うことも可能である。
熱処理温度は通常70〜300℃、好ましくは100〜200℃、さらに好ましくは120〜150℃である。熱処理温度が低過ぎる場合、金属微粒子の融着による導電パスの形成が不十分であり形成される熱線反射層の日射反射率が低くなり、遮熱性が低くなる可能性がある。熱処理温度が高過ぎる場合、金属微粒子の融合が進行し過ぎる危険性があり、金属微粒子同士の連結ならびに空孔の形成いずれの観点でも好ましくない場合もある。また、使用できるバインダーや透明基材が制限されることになる。
熱処理時の雰囲気は、適宜選択され、大気雰囲気、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気、ヘリウム雰囲気、二酸化炭素雰囲気等が挙げられる。
熱処理にはオーブン、ホットプレート、赤外線ヒーター、電磁波加熱装置等が使用できる。
熱処理時間は通常10秒〜3時間、好ましくは30秒〜2時間、さらに好ましくは1分〜1時間、特に好ましくは1分〜30分間、とりわけ好ましくは1〜10分間である。熱処理時間が短過ぎると、金属微粒子同士の連結が不十分で形成される熱線反射膜の日射反射率が低く、日射吸収率が高くなり、遮熱性が低くなる場合がある。熱処理時間が長過ぎると、基材が変形するおそれがあり、また、金属微粒子の融合が進行し過ぎる危険性があり、金属微粒子同士の連結ならびに空孔の形成いずれの観点でも好ましくない場合がある。
熱処理時の相対湿度は、通常10%以上、好ましくは20%以上、より好ましくは30%以上、更に好ましくは50%以上、また、通常95%以下、好ましくは90%以下、より好ましくは80%以下、更に好ましくは70%以下である。相対湿度を上記の範囲にすることにより、金属微粒子の融合が促進され、遮熱性を高めることができる。
[熱線反射層の光学特性] 以下に、本発明の透明熱線反射積層体を構成する熱線反射層の光学特性について説明するが、本発明の趣旨を逸脱しない限り、以下の説明に限定されるものではない。
<可視光線吸収率> 本発明に係る熱線反射層の可視光線吸収率(AVIS)は好ましくは45%以下、より好ましくは40%以下、更に好ましくは35%以下である。上記上限よりAVISが高い場合、吸収された可視光により膜自体の温度が高くなり、劣化が促進される可能性がある。また、膜が着色されてしまい、透明熱線反射積層体を構成する際に透明性が低下する傾向がある。このAVISの下限には特に制限はないが、通常1%以上である。この下限を下回ると、遮熱特性が小さくなる傾向にある。
ここでAVISは、可視光線透過率(TVIS)及び可視光線反射率(RVIS)を用いて次式から算出される。 AVIS=100−TVIS−RVIS
ここでTVISは、分光光度計により測定された分光透過率から、JIS R3106の可視光透過率の算出方法を用いて求められる。熱線反射層のTVISは以下の(1)又は(2)のいずれか一方、又は双方の値とされる。
(1) 波長380nm〜2500nmにおける最低透過率が87%以上のガラス基板上に該熱線反射層が形成された積層体(この積層体はガラス基板と熱線反射層のみからなる)の可視光線透過率。
ここで用いるガラス基板の最低透過率が87%より低い場合、ガラス基板による透過率の低下が大きく、熱線反射層自体の可視光線透過率や可視光線吸収率に与える誤差が大きくなるため好ましくない。ガラス基板の最低透過率の下限値は好ましくは88%である。
(2) 基板上に該熱線反射層が形成された積層体(この積層体は基板と熱線反射層のみからなる)の分光透過率を、該基板の分光透過率で除して得られる値。
この場合、積層体の分光透過率を基板の分光透過率で除すことにより基板の影響を排除することができるため、用いる基板の波長380nm〜2500nmにおける最低透過率には特に制限はなく、また、基板はフィルムをも包含する広義の基板をさす。この基板の材質、厚さには特に制限はないが、例えばガラスや、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレートの樹脂基板等を使用することができる。
また、RVISは、JIS R3106に準拠した波長範囲において標準拡散反射板(硫酸バリウム又は酸化アルミニウムからなる)を参照として測定された熱線反射層面の拡散反射率を分光反射率とし、かかる分光反射率を用いて該規格に記載の計算方法で算出される。尚、標準拡散反射板として硫酸バリウムを使用した場合と酸化アルミニウムを使用した場合は、同様の分光反射率が測定される。
<可視光線反射率>
本発明に係る熱線反射層において、上記可視光線反射率(RVIS)は好ましくは1%以上、より好ましくは5%以上、更に好ましくは10%以上、特に好ましくは15%以上、とりわけ好ましくは20%以上である。RVISが低すぎる場合、日射に含まれるエネルギー密度の高い可視光線の反射量が少なくなる。ただし、RVISが過度に大きいと外観がぎらつき好ましくなく、また、可視光線透過率も低下するため視認性が悪化する場合がある。従って、本発明に係る熱線反射層のRVISは好ましくは50%以下、より好ましくは45%以下である。
<可視光線透過率>
本発明に係る熱線反射層において、上記の可視光線透過率(TVIS)は好ましくは10〜90%であり、より好ましくは15〜80%、更に好ましくは20〜70%である。TVISが低すぎると、熱線反射層を介した視認性が悪くなる傾向がある。また、低いTVISは、高いRVISないしはAVISに対応するため、この観点でも好ましくない場合がある。TVISが高すぎると、遮光性、遮熱性が不十分となる場合があり、またプライバシー性が低下する傾向がある。
<日射吸収率>
本発明に係る熱線反射層の日射吸収率(ASUN)は好ましくは45%以下であり、より好ましくは40%以下、更に好ましくは35%以下である。これよりASUNが高い場合、熱線反射層の温度が高くなり、劣化が促進される可能性がある。また、後述の樹脂層に対して熱疲労の要因となる可能性、あるいは、樹脂層との熱膨張率差から層間の剥離を起こしやすくなる可能性がある。ASUNの下限については特に制限はないが通常5%以上である。この下限を下回ると、遮熱特性が小さくなる傾向がある。
ここでASUNは、日射透過率(TSUN)、日射反射率(RSUN)を用いて次式から算出される。
SUN=100−TSUN−RSUN
ここでTSUNは、分光光度計により測定された分光透過率から、JIS R3106の日射透過率の算出方法を用いて求められる。熱線反射層のTSUNは前述のTVISと同様に以下の(3)又は(4)のいずれか一方、又は双方の値とされる。
(3) 波長380nm〜2500nmにおける最低透過率が87%以上のガラス基板上に該熱線反射層が形成された積層体(この積層体はガラス基板と熱線反射層のみからなる)の日射透過率。
ここで用いるガラス基板の最低透過率が87%より低い場合、ガラス基板による透過率の低下が大きく、熱線反射層自体の日射透過率や日射吸収率に与える誤差が大きくなるため好ましくない。ガラス基板の最低透過率の下限値は好ましくは88%である。
(4) 基板上に該熱線反射層が形成された積層体(この積層体は基板と熱線反射層のみからなる)の分光透過率を、該基板の分光透過率で除して得られる値。
この場合、積層体の分光透過率を基板の分光透過率で除すことにより基板の影響を排除することができるため、用いる基板の波長380nm〜2500nmにおける最低透過率には特に制限はなく、また、基板はフィルムをも包含する広義の基板をさす。この基板の材質、厚さには特に制限はないが、例えばガラスや、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレートの樹脂基板等を使用することができる。
また、RSUNは、JIS R3106に準拠した波長範囲において標準拡散反射板(硫酸バリウム又は酸化アルミニウムからなる)を参照として測定された熱線反射層面の拡散反射率を分光反射率とし、かかる分光反射率を用いて該規格に記載の計算方法で算出される。尚、標準拡散反射板として硫酸バリウムを使用した場合と酸化アルミニウムを使用した場合は、同様の分光反射率が測定される。
<日射反射率>
本発明に係る熱線反射層において、上記の日射反射率(RSUN)は好ましくは15%以上、より好ましくは20%以上、更に好ましくは25%以上、特に好ましくは30%以上、とりわけ好ましくは35%以上である。これよりRSUNが低い場合、日射遮蔽性が不十分となる傾向がある。RSUNは、可視光線反射率として50%以下が好ましいことから、通常70%以下である。
<日射透過率>
本発明に係る熱線反射層において、上記の日射透過率(TSUN)は好ましくは70%以下、より好ましくは60%以下、更に好ましくは50%以下、特に好ましくは40%以下である。TSUNが高すぎると熱線遮蔽性が不十分となる場合があり、用途が限定される恐れがある。TSUNの下限については、透明性を高くするため、通常5%以上である。
<選択反射性>
本発明に係る熱線反射層は、相対的に高い熱線反射性を有する。その選択反射性は次式で表される。
選択反射性=RSUN/RVIS
ここで、RSUN及びRVISは既出の日射反射率及び可視光線反射率である。
本発明に係る熱線反射層の前記選択反射性は、好ましくは0.9〜3.0、より好ましくは、1.0〜2.5、さらに好ましくは1.05以上、さらに好ましくは1.1〜2.0である。選択反射性が小さすぎる場合、可視光線反射率が高くなり、ぎらつきが大きくなる傾向がある。また、大きすぎる場合、可視光線反射の割合が小さくなりすぎ、熱線遮蔽能が小さくなる恐れがある。
[樹脂層]
次に、本発明の透明熱線反射積層体を構成する樹脂層について説明する。
{樹脂層を構成するポリマー}
<炭素数8以上の側鎖アルキル基>
本発明に係る樹脂層は、側鎖に炭素数8以上、好ましくは10〜30のアルキル基を有するポリマーを含有することが好ましい。
炭素数8以上の長鎖アルキル基は疎水性が高く、このような疎水性基を側鎖に有するポリマーで、熱線反射層を被覆することにより、熱線反射層中の金属が水分で腐食されるのを防止し、透明熱線反射積層体の耐久性を高めることができる。
このポリマーは、典型的には下記式(1)で表されるモノマー(以下、このモノマーを「モノマー(1)」と称す場合がある。)の1以上を含むモノマー成分を重合又は共重合することによって得られるポリマーであることが好ましい。
CH=C(R)COOR (1)
(式(1)において、Rは水素原子もしくはアルキル基、Rは炭素数8以上のアルキル基を表す。)
好ましくは、R,Rは置換基を有していてもよいアルキル基であって、該アルキル基は分岐や環状構造を有していても構わないが、本発明の透明熱線反射積層体を構成する樹脂層の特性を本発明の目的に沿うものとするために、以下に記載の特性を勘案して、上記式(1)におけるR及びRが適宜選択される。
樹脂層の機械的強度、接着性ためには、R,Rはそれぞれ直鎖のアルキル基であることが好ましい。樹脂層の機械的強度、接着性の観点から、その炭素数は30以下であることが好ましい。同様の理由から、Rのアルキル基は炭素数5以下のアルキル基、特に炭素数5以下の直鎖アルキル基が好ましく、特にRは水素原子、メチル基又はエチル基が好ましい。
また、Rは、樹脂層への水の浸入を抑制するために、炭素数8以上のアルキル基であり、その炭素数は、好ましくは10以上、更に好ましくは12以上、特に好ましくは16以上であって、好ましくは30以下、より好ましくは25以下である。
なかでも、前記式(1)において、Rが水素原子、メチル基又はエチル基であって、Rが炭素数8以上30以下の分岐を有していてもよいアルキル基であることが好ましい。
モノマー(1)としては、具体的には、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート等を挙げることができる。 これらのモノマー(1)は、1種類を単独で用いても、2種類以上を組み合わせて用いても良い。
<紫外線吸収基>
透明基材及び樹脂層自体の紫外線からの劣化を抑制する目的で、樹脂層には、紫外線吸収基を有するポリマーを含むことが望ましい。
紫外線吸収基としては、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン骨格を有する基、トリアジン骨格を有する基、2−(5’−メチル−2’−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール骨格を有する基、エチル−2−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート等のシアノアクリレート骨格を有する基、フェニルサリシレート等のサリシレート骨格を有する基、ジエチル−p−メトキシベンジリデンマロネート等のベンジリデンマロネート骨格を有する基が、好ましく用いられる。なかでも、ベンゾフェノン骨格を有する基、トリアジン骨格を有する基、ベンゾトリアゾール骨格を有する基が好ましく、特にはベンゾトリアゾール骨格を有する基が好ましく用いられる。
熱線反射層との密着性及び環境耐久性を上げる観点からは、紫外線吸収基は、窒素原子を含む複素環構造を有する紫外線吸収基であることが好ましく、特に、トリアジン骨格を有する基、ベンゾトリアゾール骨格を有する基が好ましく、とりわけベンゾトリアゾール骨格を有する基が好ましい。
これら紫外線吸収基が熱線反射層への密着性や耐久性を上げる理由の詳細は、明らかではないが、複素環構造、特に窒素原子を有する複素環構造が、金属表面と相互作用し、密着性と金属の劣化抑制に作用していることによると考えられる。即ち、紫外線吸収基が熱線反射層に含まれる金属に吸着し、その結果、紫外線吸収基が結合しているポリマーで金属表面を覆い、これにより、金属を外部環境から保護すると共に、熱線反射層への密着性を高める。
従来、金属との密着性を上げる場合、カルボン酸やアミン、チオールなどの官能基が用いられるが、本発明に係る樹脂層に、これらの官能基を多く含有させると、樹脂層の吸水率を上げてしまい、結果として、熱線反射層と樹脂層との密着性を低下させ、さらには、熱線反射層に含まれる金属を劣化させてしまったり、樹脂層の上に硬化層を積層する場合には、樹脂層と硬化層との密着性を低下させる原因となりうる。さらには、水の浸入を許すことにより、各層間に水がたまり、膨れた水泡を発生させる恐れがある。
これに対して、本発明に係る樹脂層に紫外線吸収基を含有させることで、紫外線を吸収して透明基材と樹脂層自体を紫外線から守る効果のほかに、上述したように、本発明の透明熱線反射積層体の各層間の密着性や環境耐久性を向上させるという、予想外の効果が得られる。
本発明に係る樹脂層に含まれるポリマーに紫外線吸収基を組み込むためには、紫外線吸収基を有し、重合可能なモノマーを用いて樹脂層を構成するポリマーを得る方法が挙げられ、ここで、紫外線吸収基を有する重合性モノマーとしては、例えば、下記式(2)に代表されるようなベンゾトリアゾール骨格を有する化合物、式(3)に代表されるようなベンゾフェノン骨格を有する化合物、及び式(4)に代表されるようなトリアジン骨格を有する化合物が挙げられる。
Figure 2011031601
式(2)中、Xは水素原子又は塩素原子を表し、Rは水素原子、メチル基、又は炭素数4〜8の第3級アルキル基を表す。Rは直鎖状又は分岐鎖状の炭素数2〜10のアルキレン基を表し、Rは水素原子又はメチル基を表す。nは0又は1を表す。
式(3)中、Rは式(2)のRと同義であり、Rは炭素数1〜10の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表す。R10は水素原子又は水酸基を表し、R11は水素原子、水酸基又は炭素数1〜6のアルコキシ基を表す。
式(4)中、Rは式(2)のRと同義であり、R12は直接結合、−CHCHO−又はCHCH(OH)−CHO−を表し、mは1〜5の整数を表す。R13は各々孤立して水素原子、炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基を表し、oは、0〜4の整数を表し、p,qは、各々独立に0〜5の整数を表す。
本発明に係る樹脂層は、上述の紫外線吸収基を有する重合性モノマーの少なくとも1種を重合又は共重合してなるポリマーを含有することが好ましいが、このポリマーは、前述のモノマー(1)等の炭素数8以上のアルキル基を有する重合性モノマーや、これらと共重合可能なその他の(メタ)アクリロイル基を有する化合物群から選ばれる化合物を用いた共重合体であっても構わない。
本発明に係る樹脂層は、炭素数8以上のアルキル基と紫外線吸収基の両方を有するポリマーを含有してもよいし、炭素数8以上のアルキル基を有するポリマーとは別に紫外線吸収基を有するポリマーを含有してもよい。
<共重合可能なモノマー>
前述のモノマー(1)等の炭素数8以上のアルキル基を有する重合性モノマーと共重合可能なモノマー、上述の紫外線吸収基を有する重合性モノマーと共重合可能なモノマーとしては、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、アルキルビニルエーテル、アルキルビニルエステル、スチレン又はこれらの誘導体を挙げることができる。
(メタ)アクリル酸エステル又はその誘導体の具体例としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、エチルカルビトール(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、シアノエチル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート等のアルコキシポリアルキレングリコール(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートグリシジルエーテル、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−アクリロイルオキシエチル−2−ヒドロキシエチルフタレート、(メタ)アクリル酸、2−アクリロイルオキシエチルフタレート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタレート、2−(メタ)アクリロイルプロピルフタレート、(メタ)アクリロイルオキシエチルサクシネート、2−イソシアネートエチル(メタ)アクリレート、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルトリエトキシシランが挙げられる。
また、(メタ)アクリロニトリル又はその誘導体の具体例としては、α−クロロアクリロニトリル、α−クロロメチルアクリロニトリル、α−トリフルオロメチルアクリロニトリル、α−メトキシアクリロニトリル、α−エトキシアクリロニトリル、シアノ化ビニリデンが挙げられる。
また、(メタ)アクリルアミド又はその誘導体の具体例としては、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N,N−エメチル(メタ)アクリルアミド、N−メトキシ(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメトキシ(メタ)アクリルアミド、N−エトキシ(メタ)アクリルアミド、N,N−エトキシ(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−(2−ヒドロキシエチル)(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノメチル(メタ)アクリルアミド、N−(2−ジメチルアミノ)エチル(メタ)アクリルアミド、N,N−メチレンビス(メタ)アクリルアミド、N,N−エチレンビス(メタ)アクリルアミド等を挙げることができる。
アルキルビニルエーテル又はその誘導体の具体例としては、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、ヘキシルビニルエーテル等を挙げることができる。
アルキルビニルエステル又はその誘導体の具体例としては、蟻酸ビニル、酢酸ビニル、アクリル酸ビニル、酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、ステアリン酸ビニル等を挙げることができる。
スチレン又はその誘導体の具体例としては、スチレン、p−スチリルトリメトキシシラン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、クロロメチルスチレン等を挙げることができる。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
<成分比>
本発明に係る樹脂層を構成するポリマーの共重合成分としての好適なモノマー組成は、モノマー(1)等の炭素数8以上のアルキル基を有する重合性モノマー1〜70重量%、好ましくは5〜40重量%であって、紫外線吸収基を有する重合性モノマーが5〜70重量%であって、これらのモノマーと共重合可能なモノマーが1〜94重量%の範囲であることが好ましい。モノマー(1)等の炭素数8以上のアルキル基を有する重合性モノマーが多いと、樹脂層形成用塗布液を作製する場合において、溶媒が限定される恐れがあり、少ないと、樹脂層を形成した場合、水の浸透を許し、熱線反射層の環境耐久性が低くなる恐れがある。また、紫外線吸収基を有する重合性モノマーが少ないとこれを用いることによる上記効果を十分に得ることができず、多いと樹脂層の膜の強度が落ちる可能性がある。また、これらのモノマーと共重合可能なモノマーがこの範囲よりも多いと、炭素数8以上のアルキル基を有する重合性モノマーや紫外線吸収基を有する重合性モノマーを十分に入れることができない場合があり、本発明の透明熱線反射積層体の環境耐久性を上げることができない場合があり、また少ないと、塗布液にした時の溶媒選択性が狭くなる恐れがある。
<分子量>
樹脂層を構成するポリマーの数平均分子量は、通常1000以上、好ましくは3000以上、より好ましくは10000以上であり、100万以下、好ましくは70万以下、より好ましくは50万以下、さらに好ましくは30万以下である。分子量が小さすぎる場合には、本発明の透明熱線反射積層体の機械的強度及び環境耐久性が劣る恐れがあり、大きすぎる場合には、溶媒への溶解性が劣り、ポリマーの製造が困難になる傾向があるばかりでなく、該樹脂層を湿式製膜するときに、極低濃度にポリマーを溶媒で希釈しなくてはならず、この場合、塗布ムラや乾燥ムラを起こす原因となる場合がある。
なお、ここで数平均分子量の測定には種々の方法が用いられるが、例えば、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)、SEC(サイズ排除クロマトグラフィー)、静的光散乱測定、粘度測定など一般的な測定により行うことができる。
<ガラス転移温度>
樹脂層を構成するポリマーのガラス転移温度(Tg)は好ましくは40℃以上、より好60℃以上、さらに好ましくは70℃以上、特に好ましくは80℃以上である。Tgが低すぎると高温における透明熱線反射積層体の耐久性が低くなる場合がある。
このガラス転移温度は示差走査熱量測定装置(DSC)、動的粘弾性測定装置(DMA)、又は熱機械分析装置(TMA)により測定される。
{その他の成分}
本発明に係る樹脂層は、安定剤(例えば、ヒンダードアミン系安定剤)、酸化防止剤(例えば、フェノール系、硫黄系、リン系酸化防止剤)、ブロッキング防止剤、レベリング剤、シランカップリング剤等の樹脂組成物に配合される種々の添加剤を、樹脂層形成成分の重量に対し、それぞれ0.01〜10重量%の割合で含有することができる。
<光安定剤>
光安定剤としては、例えばビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)カーボネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)サクシネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−オクタノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ジフェニルメタン−p,p’−ジカーバメート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)ベンゼン−1,3−ジスルホネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)フェニルホスファイト等のヒンダードアミン類、ニッケルビス(オクチルフェニルサルファイド、ニッケルコンプレクス−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジルリン酸モノエチラート、ニッケルジブチルジチオカーバメート等のニッケル錯体が挙げられる。これらの剤は単独で使用しても2種以上を併用してもよい。
<シランカップリング剤>
シランカップリング剤としては、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン・塩酸塩、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、オクタデシルジメチル〔3−(トリメトキシシリル)プロピル〕アンモニウムクロライド、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等が挙げられ、また上記シランカップリング剤の部分加水分解縮合物も使用できる。
かかる剤を添加することにより、樹脂層が熱線反射層の孔を通して、透明基材、特にポリカーボネート基材と密着し、さらに硬化層との密着力が高められる。
これらは単独で使用しても2種以上を併用しても良い。
{吸水率}
本発明に係る樹脂層の吸水率は、好ましくは2重量%以下、より好ましくは1.0%重量以下、特に好ましくは0.5重量%以下である。樹脂層の吸水率が高いと樹脂層が白濁してしまったり、熱線反射層を劣化させてしまう恐れがある。樹脂層の吸水率は、透明基材の吸水率と同様の方法により測定することができる。
なお、前述の透明基材と樹脂層の選択において、吸水率の比Qが、4以下となるものが好ましく、より好ましくは3以下、特に好ましくは2以下である。ここで、吸水率の比Qとは樹脂層の吸水率を透明基材の吸水率で除した値である。
これは、温湿度変化による各々の層の膨張や収縮による形状変化により、各層の剥がれや、熱線反射層や硬化層のクラックの発生が起こるため、Qの値が上述の範囲にあることが好ましいことによる。
{樹脂層の厚み}
本発明の透明熱線反射積層体の樹脂層の厚みは、熱線反射層の環境耐久性を向上させるために、通常0.5μm以上、好ましくは1μm以上、より好ましくは2μm以上、さらに好ましくは5μm以上である。一方、樹脂層を、溶媒を用いた塗布液を塗布乾燥して形成する際の乾燥性に優れるという理由から、通常100μm以下、好ましくは70μm以下、より好ましくは50μm以下、さらに好ましくは30μm以下である。
[樹脂層形成用塗布液]
本発明の透明熱線反射積層体において、樹脂層の形成方法には特に制限はないが、大量生産が容易であるという利点から、樹脂層は、好ましくは、前述の樹脂層を形成する成分を溶媒に溶解又は分散させてなる塗布液、より好ましくは、炭素数8以上のアルキル基を有するモノマーを全共重合成分中に1〜70重量%含み、紫外線吸収基を1つ以上含み、かつ、数平均分子量1000以上1000000以下のポリマーを溶媒中に溶解ないし分散させてなる樹脂層形成用塗布液により、湿式製膜法で形成される。
<溶媒>
本発明に係る樹脂層形成用塗布液に用いられる溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;2−メトキシエチルアセタート、2−エトキシエチルアセタート、2−メトキシプロピルアセテート、2−ブトキシエチルアセタート等のエーテルエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等のエステル類;等が挙げられ、更にこれらの溶媒の任意の比率での混合物であっても構わない。
これらの溶媒は、樹脂層を形成するポリマーを合成する際にも用いることができる。
<固形分濃度>
樹脂層形成用塗布液の固形分濃度は、好ましくは1重量%以上、より好ましくは2重量%以上、さらに好ましくは3重量%以上、好ましくは80重量%以下、より好ましくは65重量%以下、さらに好ましくは50重量%以下である。固形分濃度が低すぎると、樹脂層の塗布ムラや乾燥ムラを引き起こす傾向があり、高すぎると塗布し難くなる傾向がある。
<湿式製膜法>
樹脂層形成用塗布液の湿式製膜法については特に制限されず、ディップコート法、フローコート法、スプレー法、スピンコート法、バーコート法、カーテンコート法、ダイコート法、グラビアコート法、ロールコート法、ブレードコート法、エアーナイフコート法等、従前知られるいずれの塗工方法によっても塗布することができる。
また、この際、最終的に形成された樹脂層の厚みが前述の所望の厚みになるのであれば、塗布された樹脂層形成用塗布液の厚みに制限は無いが、塗布の厚みが通常10μm以上、好ましくは30μm以上、より好ましくは50μm以上、また、通常300μm以下、好ましくは200μm以下、より好ましくは120μm以下となるように塗布する。また、塗布は1回の工程で行なっても、2回以上に分けて行なってもよいが、通常は、1回で行なう方が経済的に有利であり、好ましい。
<乾燥>
上述の溶媒を含む樹脂層形成用塗布液を塗布した後は、乾燥を行って溶媒を除去する。この乾燥条件は溶媒の沸点、基材の材質、塗布量等によって好ましい範囲が異なるが、一般的には30〜200℃で1〜60分間、好ましくは80〜150℃で1〜10分間行う。この範囲より乾燥温度が低く、また、乾燥時間が短いと、溶媒が残留してしまい、これが欠陥となる場合があり、この範囲より乾燥温度が高く、また乾燥時間が長いと、基材が変形したり、熱線反射層を破壊してしまうおそれがある。
[硬化層]
本発明の透明熱線反射積層体は、上述の樹脂層上に更に硬化層を有することが好ましい。
本発明に係る硬化層は、ポリイソシアネート化合物やトリアルコキシシラン加水分解物に代表される架橋剤により、架橋硬化された樹脂からなる層であり、架橋硬化された樹脂からなる層であればどのような硬化層であってもかまわない。また、当該硬化層を架橋硬化させる方法としては、熱による硬化、活性エネルギー線の照射による硬化など、従前知られた如何なる架橋硬化方法を用いても構わない。ただし、透明基材に熱可塑性樹脂を採用した場合、基材の劣化や、軟化による変形などを起こす虞があることから、熱により硬化させる方法よりも、活性エネルギー線の照射により硬化することが好ましい。
硬化層に用いられる硬化性化合物としてより具体的には、(メタ)アクリレート基、環状エーテル基及びビニルエーテル基からなる群より選ばれる少なくとも1種を有するモノマー及び/又はオリゴマーを用いることができる。
(メタ)アクリレート基を有するモノマー及びオリゴマーは、活性エネルギー線の照射によりラジカル重合が可能である。従って、(メタ)アクリレート基を有するモノマー又はオリゴマーを含有している組成物であれば、活性エネルギー線を照射することによりラジカル重合により硬化させることが可能である。
本発明に係る硬化層は、好ましくは、ウレタン結合を有さない多官能(メタ)アクリレート(以下単に「多官能(メタ)アクリレート」と称す場合がある。)とウレタン(メタ)アクリレートと紫外線吸収剤を含有する組成物を、硬化させることにより形成される。さらに、好ましくは、活性エネルギーで硬化すること望ましい。
この活性エネルギー線硬化性組成物は、好ましくは、ウレタン結合を有さない多官能(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、及び紫外線吸収剤を、多官能(メタ)アクリレートとウレタン(メタ)アクリレートの合計量を100重量部としたときに、以下の配合比で含む硬化層形成用塗布液であることが好ましい。
(A)ウレタン結合を有さない多官能(メタ)アクリレート:10〜90重量部
(B)ウレタン(メタ)アクリレート:10〜90重量部
(C)紫外線吸収剤:(A)多官能(メタ)アクリレートと(B)ウレタン(メタ)アクリレートとの合計100重量部に対して0.1〜20重量部
<(A)ウレタン結合を有さない多官能(メタ)アクリレート>
本発明に係る硬化層に使用される多官能(メタ)アクリレートとしては、ウレタン結合を有さないものであって、通常用いられる多官能(メタ)アクリレートであれば、特に限定は無いが、例えば、次のようなものがあげられる。
1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールアジペートジ(メタ)アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニルジ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジシクロペンテニルジ(メタ)アクリレート、EO(エチレンオキシド)変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、EO(エチレンオキシド)変性リン酸ジ(メタ)アクリレート、アリル化シクロヘキシルジ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸エトキシ変性ジ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸エトキシ変性トリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート等のジ(メタ)アクリレート;
トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、PO(プロピレンオキシド)変性トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、プロピオン酸変性ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクロン変性ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の3官能以上の(メタ)アクリレート;
上記3官能以上の(メタ)アクリレートと、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランの付加物とのコロイダルシリカ及び/又はシリケートの加水分解縮合物;
グリセリンジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等の水酸基含有アクリレートとイソシアネートプロピルトリエトキシシランの付加物とのコロイダルシリカ及び/又はシリケートの加水分解縮合物;
ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ノボラック型エポキシ樹脂類;
トリスフェノールメタントリグリシジルエーテル、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、2,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、ビス(3,4−エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル−5,5−スピロ−3,4−エポキシ)シクロヘキサノン−メタ−ジオキサン、ビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテル、EHPE−3150(ダイセル化学工業(株)製、脂環式エポキシ樹脂)等を、(メタ)アクリル酸で変性したエポキシ(メタ)アクリレート等:
これら不飽和基を2個以上有する不飽和化合物は、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
<(B)ウレタン(メタ)アクリレート>
本発明に係る硬化層に使用されるウレタン(メタ)アクリレートとしては、ポリオール
、イソシアネート化合物及び水酸基を有する(メタ)アクリレート化合物をウレタン化す
ることによって得られる通常のウレタンアクリレートを使用することができる。
例えば、イソホロンジイソシアネートや水添ジフェニルメタンジイソシアネート等の脂環骨格イソシアネート化合物に、(ポリ)ブタジエンジオール(ここで、「(ポリ)ブタジエンジオール」とは「ブタジエンジオール及び/又はポリブタジエンジオール」を示す。以下においても同様である。)、(ポリ)エチレングリコール、(ポリ)プロピレングリコール、(ポリ)テトラメチレングリコール、(ポリ)エステルジオール、(ポリ)カプロラクトン変性ジオール、(ポリ)カーボネートジオール、(ポリ)スピログリコール等の1種又は2種以上の化合物の水酸基を付加させた後、残ったイソシアネート基に2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等の水酸基を持つ(メタ)アクリレートを反応させたウレタンポリ(メタ)アクリレート類が挙げられる。
特に、本発明にかかるウレタン(メタ)アクリレートは、脂環構造を有するジオール、ラクトン類、ポリイソシアネート及び水酸基含有(メタ)アクリレートを反応させて合成してもよい。
脂環構造を有するジオールとしては、例えば、インデン、ナフタレン、アズレン、アントラセン等をヒドロキシアルキル化した化合物;ビシクロ[5,3,0]デカンジメタノール、ビシクロ[4,4,0]デカンジメタノール、ビシクロ[4,3,0]ノナンジメタノール、ノルボルナンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、1,3−アダマンタンジオール(1,3−ジヒドロキシトリシクロ[3,3,1,13,7]デカン、3,9−ビス(2−ヒドロキシ−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、イソソルバイド、水添ビスフェノールA、1,4−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,2−シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。
ラクトン類としては、例えば、β−プロピオラクトン、ε―カプロラクトン、δ―バレロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトン、α,β,γ−トリメトキシ−δ−バレロラクトン、β−メチル−ε−イソプロピル−ε−カプロラクトン、ラクチド、グリコリド等が挙げられる。
ポリイソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、水添ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等が挙げられる。
水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2−アクリロイルオキシエチル−2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
本発明に係るウレタン(メタ)アクリレートは、脂環構造を有するカプロラクトン変性ジオールを合成し、さらに該ジオールに、ジイソシアネートを20〜100℃、好ましくは40〜80℃で1〜20時間反応することによりジイソシアネートを合成し、さらに水酸基含有(メタ)アクリレートを20〜100℃にて1〜20時間反応させることにより得ることができる。例えば、脂環構造を有するカプロラクトン変性ジオールは、脂環構造を有するジオールとしてトリシクロデンカンジメタノールを用い、ラクトン類としてε−カプロラクトンを用いた場合、触媒の存在下、50〜220℃、好ましくは100〜200℃に加熱することにより付加反応を行うことで合成できる。この時低温では反応速度が遅く、高温では熱分解がおこる可能性がある。この反応に使用される触媒としては無機塩類、無機酸、有機アルカリ金属、スズ化合物、チタン化合物、アルミニウム化合物、亜鉛化合物、タングステン化合物、モリブデン化合物、ジルコニウム化合物などが使用できる。
ジオールとジシアネート、ジシアネートと水酸基含有(メタ)アクリレートの反応にあたっては、反応を促進するために触媒を使用することが好ましい。ここで使用できる触媒としてはジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテートに代表される有機錫化合物やトリエチルアミン等の3級アミン化合物を使用することができる。
これらは単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
<(C)紫外線吸収剤>
本発明に係る硬化層に使用される紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、ベンゾエート系、シアノアクリレート系の紫外線吸収剤が挙げられる。
これらの具体例としては、2−(2−ヒドロキシ−5−メチル)ベンゾトリアゾール、2−[2−ヒドロキシ−3,5−ビス(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−t−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4,6−ビス(1−メチル−1−フェニルエチル)フェノール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−t−ペンチルベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−5’−(1,1,3,3,−テトラメチルブチル)]ベンゾトリアゾール、2−(2’ヒドロキシ−3’−s−ブチル−5’−t−ブチルベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3−ドデシル−5’−メチルベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2,2−メチレンビス[4−1,1,3,3−テトラメチルブチル]−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]、3−[3−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−5−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル]プロピオネートとポリエチレングリコールの反応物、2−ヒドロキシベンゾフェノン、5−クロロ−2−ヒドロキシベンゾフェノン、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン、4−ドデシロキシ−2−ヒドロキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−ドデシルオキシベンゾフェノン、フェニルサリシレート、p−tert−ブチルフェニルサリシレート、3−ヒドロキシフェニルベンゾエート、フェニレン−1,3−ベンゾエート、2−エチルヘキシル−2−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート、エチル−2−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2―イル)−5−ヘキシルオキシフェノール等が挙げられる。
これらの紫外線吸収剤は単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
<(D)光重合開始剤>
本発明に係る硬化層を形成するための活性エネルギー線硬化性組成物には、光重合開始剤を含むことが好ましい。
本発明に係る硬化層に使用される光重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテルなどのベンゾイン及びそのアルキルエーテル類;アセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、2,2−ジエトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1,1−ジクロロアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−ヒドロキシ−2−メチル−1−プロパン−1−オン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−1−ブタノンなどのアセトフェノン類;2−メチルアントラキノン、2−エチルアントラキノン、2−ターシャリーブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン、2−アミルアントラキノンなどのアントラキノン類が挙げられる。
更に2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントンなどのチオキサントン類;アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタールなどのケタール類;ベンゾフェノンなどのベンゾフェノン類又はキサントン類;2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1等のαアミノケトン類;ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)−2,4,4−トリメチルペンチルフォスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド、ビス(η5−2,4−シクロペンタジエン−1−イル)−ビス(2,6−ジフルオロ−3−(1H−ピロール−1−イル)フェニルチタニウム、η5−シクロペンタジエニル−η6−クメニルアイアン(1+)−ヘキサフルオロフォスフェイト(1−)等を挙げることができる。
これらの光重合開始剤は単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
<光安定化剤>
本発明に係る硬化層を形成するための活性エネルギー線硬化性組成物には、ラジカル捕捉剤として機能する光安定化剤が含まれていてもよい。
光安定化剤としては、例えば、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ヘキサノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−オクタノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ステアロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、コハク酸−ビス(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン)、セバシン酸−ビス(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン)、セバシン酸−ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジン)、8−アセチル−3−ドデシル−7,7,9,9−テトラメチル−1,3,8−トリアザスピロ[4,5]デカン−2,4−ジオン、N−メチル−3−ドデシル−1−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)ピロリジン−2,5−ジオン、N−アセチル−3−ドデシル−1−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジン)、トリメシン酸−トリス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)等が挙げられる。
これらの光安定化剤は単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
<コロイダルシリカ>
本発明に係る硬化層には、体積平均粒子径が1nm以上200nm以下のコロイダルシリカを含んでいても良く、これにより、硬化層の硬度を増すことができるという効果が奏される。従って、本発明に係る硬化層を形成するための活性エネルギー線硬化性組成物には、コロイダルシリカが含まれていてもよい。
本発明に好適なコロイダルシリカとしては、無機ケイ酸の微粒子をコロイド溶液としたものが使用される。また分散媒を含有しない粉末状の微粒子シリカも本発明に使用できる。コロイダルシリカの分散媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、n−プロパノール等のアルコール類、エチレングリコール、プロピレングリコール等の多価アルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等の多価アルコール若しくはその誘導体、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジアセトンアルコール等のケトン類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ジメチルアセトアミド等のアミド類が好ましい。
これらのコロイダルシリカは周知の方法で製造され市販されているものから上記粒径のものを選んで用いることができる。例えば、日産化学株式会社から市販されている商品名スノーテックスO、AK、メタノールシリカゾル、IPA−ST、MEK−ST、MIBK−ST、PMA−ST、日揮触媒化成社から市販されている商品名Cataloid−SN、OSCAL1432等である。粉末状の微粒子シリカとしては日揮触媒化成社から市販されている商品名OSCAP、シーアイ化成社から市販されている商品名ナノテック等を挙げることができる。
コロイダルシリカは酸性又は塩基性形態で入手可能であるが、本発明に係る硬化層を形成するための活性エネルギー線硬化性組成物においては酸性の形態を使用するのが好ましい。
<アルコキシシランの加水分解縮合物>
本発明に係る硬化層に、体積平均粒子径が1nm以上200nm以下のコロイダルシリカが含有される場合、硬化層は、下記式(5)で表されるアルコキシシランの加水分解縮合物を含有していても良い。
Si(OR4−r−s (5)
式(5)中、R、Rはそれぞれ炭素数1〜4のアルキル基、ビニル基、メタクリロイル基、アミノ基、グリシドキシ基、及び3,4−エポキシシクロヘキシル基からなる群から選ばれる1種以上の官能基で置換された炭素数1〜3のアルキル基であり、Rは炭素数1〜4のアルキル基であり、r、sはそれぞれ0〜3の整数であり、r+sは0〜3の整数である。
このようなアルコキシシランの加水分解縮合物としては、より具体的には例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラn−プロポキシシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラn−ブトキシシラン、テトライソブトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン等が挙げられる。
<その他の成分>
本発明に係る硬化層に使用されるその他の成分としては、例えば、酸化防止剤、熱安定剤、光吸収剤等の安定剤類;ガラス繊維、ガラスビーズ、マイカ、タルク、カオリン、金属繊維、金属粉等のフィラー類;炭素繊維、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブ、C60等のフラーレン類等の炭素材料;帯電防止剤、可塑剤、離型剤、消泡剤、レベリング剤、沈降防止剤、界面活性剤、チクソトロピー付与剤等の改質剤類;顔料、染料、色相調整剤等の着色剤;モノマー及び/又はそのオリゴマー又は無機成分の合成に必要な硬化剤(酸、アルカリ、水など)、触媒、硬化促進剤類なども挙げられる。
<溶媒>
本発明の硬化層形成塗布液は、その取り扱い上の点から溶媒を含有することができる。 この溶媒としては、樹脂層の形成に用いられた溶媒と同種のものを使用することができるが、異なるものであっても良い。この溶媒としては例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール等のアルコール類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類;2−メトキシエチルアセテート、2−エトキシエチルアセテート、2−ブトキシエチルアセテート、3−メトキシプロピルアセタート等のエーテルエステル類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル等のエステル類;等が挙げられる。
これらの溶媒は単独で又は2種以上を組みあわせて用いることができる。
本発明に係る硬化層の形成に用いられる活性エネルギー線硬化性組成物に含まれる各成分の配合量は、(A)多官能(メタ)アクリレートと(B)ウレタン(メタ)アクリレートの合計を100重量部としたときに、以下の通りである。
(A)多官能(メタ)アクリレート:通常10〜90重量部であり、好ましくは、20〜80重量部、さらに好ましくは、30重量部〜75重量部である。少なすぎると、硬化層に傷がつきやすくなる傾向がある。多すぎると、硬化収縮による内部応力が発生し、はがれやすくなる傾向がある。
(B)ウレタン(メタ)アクリレート:通常10〜90重量部であり、好ましくは、20〜80重量部、さらに好ましくは、30〜75重量部である。少なすぎると環境耐久性が劣り、多すぎると硬化層の硬化が不十分になる恐れがある。
(C)紫外線吸収剤:(A)多官能(メタ)アクリレートと(B)ウレタン(メタ)アクリレートとの100重量部に対して通常0.1〜20重量部であり、好ましくは0.3〜10重量部であって、更に好ましくは0.5〜8重量部である。少なすぎると、本発明の透明熱線反射積層体が、紫外線を十分に吸収することができず、窓材として使用した場合、車室内に紫外線が侵入してしまう恐れがあり、さらには、本発明の透明熱線反射層積層体に含まれる硬化層、樹脂層、熱線反射層、基材が紫外線により、劣化してしまう恐れがある。また、多すぎると、硬化層を活性エネルギー線特に紫外線で硬化させるときに、十分に硬化することができないおそれがある。
(D)光重合開始剤:(A)多官能(メタ)アクリレートと(B)ウレタン(メタ)アクリレートの100重量部に対して通常0.05〜10重量部、好ましくは、0.1〜8重量部、さらに好ましくは、0.5〜5重量部である。
さらに、該硬化層には、耐候性の観点から、光安定化剤が含まれることが好ましいが、塗布液にあらかじめ、加えておくことが好ましい。その含有量は、多官能(メタ)アクリレートとウレタン(メタ)アクリレートの合計量を100重量部としたときに、通常0.1〜15重量部、好ましくは、0.5〜10重量部、特に好ましくは、0.8〜5重量部である。少なすぎると十分に効果を得ることができない恐れがあり、多すぎると硬化層を十分に硬化させることができない恐れがある。
また、本発明に係る硬化層、及び上記塗布液が前述のコロイダルシリカを含む場合、その含有量は、(A)多官能(メタ)アクリレートと(B)ウレタン(メタ)アクリレート成分の合計量を100重量部とした場合に、耐擦傷性・耐候性の観点から10〜40重量部含有することが好ましい。特に、有機溶剤に分散したコロイド状シリカを使用すると、塗膜とした場合に、高い透明性を発現するので好ましく、代表的には水酸基を有する溶剤、又はケトン基を有する極性溶媒に分散したオルガノシリカゾルを用いることが好ましい。具体的には、「IPA−ST」(IPA分散オルガノシリカゾル、日産化学工業社)、「MEK−ST」(MEK分散オルガノシリカゾル、日産化学工業社)、「MIBK−ST」(MIBK分散オルガノシリカゾル、日産化学工業社)等、又はこれらを原料に他の水酸基を有する溶剤に溶媒置換したゾル(例えばPGM分散オルガノシリカゾル等)を挙げることができる。
また、本発明に係る硬化層及びその塗布液が前述のその他の成分を含む場合、その含有量は、その他の成分の効能を発揮できる量を添加することができるが、硬化層の硬化性・耐候性の観点から、(A)多官能(メタ)アクリレートと(B)ウレタン(メタ)アクリレート成分の合計量を100重量部とした場合に、通常、0.5〜50重量部である。
本発明の硬化層形成塗布液の溶媒量は、その下限値は、0重量%(無溶媒)でも良く、また、通常、95重量%以下、好ましくは、80重量%以下、さらに好ましくは、70重量%以下である。溶媒の量が多すぎると、硬化層の有効な厚みを得るためには、塗布膜を厚くする必要があり、その場合、塗布ムラ、乾燥ムラを引きおこす恐れがある。
[硬化層の形成方法]
(塗布・乾燥)
本発明に係る硬化層は、上述の活性エネルギー線硬化性組成物ないしは硬化層形成塗布液を樹脂層上に湿式製膜し、形成された塗膜に好ましくは活性エネルギー線を照射して硬化させることにより形成される。その塗布方法としては特に制限されず、ディップコート法、フローコート法、スプレー法、スピンコート法、バーコート法、カーテンコート法、ダイコート法、グラビアコート法、ロールコート法、ブレードコート法及びエアーナイフコート法等のいずれの塗工方法によって塗布することもできる。
また、この際、塗布された活性エネルギー線硬化性組成物又は硬化層形成塗布液の層の厚みに制限は無いが、通常10μm以上、好ましくは30μm以上、より好ましくは50μm以上、また、通常300μm以下、好ましくは200μm以下、より好ましくは120μm以下とすることが望ましい。
また、塗布は1回で行なっても良く、2回以上に分けて行なってもよいが、通常は、1回で行なう方が経済的に有利であり、好ましい。
本発明に係る硬化層の形成に、所望により溶媒を用いた場合、上記塗布後に乾燥を行って溶媒を除去する。この場合の乾燥条件は、溶媒の沸点、基材の材質、塗布量等によって好ましい範囲が異なるが、一般的には、30〜150℃で1〜60分間行い、好ましくは80〜120℃で1〜10分間行う。乾燥温度が低過ぎたり、乾燥時間が短か過ぎる場合には、溶媒が残留するおそれがある。乾燥温度が高過ぎたり、乾燥時間が長過ぎる場合には、耐熱性の面で使用できる基材が制限され、また、塗布液中の有機成分が分解する恐れがある。
(硬化層用組成物の硬化)
上記塗布層を硬化させて硬化層を形成する際の硬化方法には、特に制限は無いが、前述の如く、活性エネルギー線の照射によるのが好ましい。
活性エネルギー線により硬化させる際には、塗布層に活性エネルギー線を照射して塗布層中のモノマーやオリゴマーの重合反応を開始させる。
活性エネルギー線とは、必要とする重合反応を開始する重合開始剤に作用して該重合反応を開始する化学種を発生させる働きを有する電磁波(ガンマ線、エックス線、紫外線、可視光線、赤外線、マイクロ波等)又は粒子線(電子線、α線、中性子線、各種原子線等)である。
例えば、好ましく用いられる活性エネルギー線の一例としては、エネルギーと汎用光源を使用可能である点とから、紫外線、可視光線及び電子線が好ましく、より好ましくは紫外線及び電子線である。
紫外線を用いる場合、通常は、紫外線によりラジカルを発生する光ラジカル開始剤を重合開始剤として使用する方法が採用される。この時、必要に応じて光増感剤を併用してもよい。紫外線は、硬化層用組成物を硬化させることができれば任意の波長の光を用いることができるが、例えば、波長が通常200nm以上、好ましくは250nm以上である。また、通常400nm以下の範囲のものを用いることができる。このとき、必要に応じて、併用する光増感剤としては、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸アミル、4−ジメチルアミノアセトフェノン等が挙げられる。
さらに、紫外線を照射する装置としては任意の装置を用いることができ、例えば、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、マイクロ波によって紫外線を発生させる構造の紫外線ランプ等、公知の任意の装置を好ましく用いることができる。該装置の出力は通常10〜200W/cmであり、また、該装置は、被照射体に対して5〜80cmの距離に設置するようにすると、被照射体の光劣化や熱劣化、熱変形等が少なく、好ましい。
また、硬化層用組成物は、上記のように電子線によっても好ましく硬化させることができ、これにより、機械特性、特に引っ張り伸び特性に優れた硬化物を得ることができる。電子線を用いる場合、その光源及び照射装置は高価であるものの、開始剤の使用を省略可能であること、及び酸素による重合阻害を受けず、従って表面硬化度が良好となるため、好ましく用いられる場合がある。電子線照射に用いられる電子線照射装置としては、特にその方式に制限は無く任意の装置を用いることができるが、例えばカーテン型、エリアビーム型、ブロードビーム型、パルスビーム型等が挙げられる。さらに、電子線照射の際の加速電圧は、通常10〜1000kVが好ましい。
硬化時に照射する活性エネルギー線の強度は、硬化層用組成物を硬化させうる限り任意であるが、通常0.1J/cm以上、好ましくは0.2J/cm以上のエネルギーで照射するのが望ましい。また、通常20J/cm以下、好ましくは10J/cm以下、より好ましくは8J/cm以下、さらに好ましくは7J/cm以下、特に好ましくは5J/cm以下のエネルギー範囲で照射するのが望ましい。活性エネルギー線は、強度がこの範囲内であれば、硬化層用組成物の種類によって適宜選択可能である。
さらに、活性エネルギー線の照射は、一段階で行なっても良く、あるいは2段階以上に分けて行なってもよい。また、その線源として通常は活性エネルギー線が全方向に広がる拡散線源を用いる。
<硬化層の膜厚>
このようにして形成される本発明の透明熱線反射積層体の硬化層は、その用途に応じた要求特性や、硬化層の構成材料等によっても異なるが、通常0.1〜50μm、好ましくは、0.5〜40μm、特に好ましくは、1〜30μmである。硬化層の厚さが厚すぎると硬化収縮による内部応力により、はがれやすくなり、薄いと硬化層を設けたことによる、耐擦傷性・耐候性の効果を十分に得ることができない場合がある。
[透明熱線反射積層体の特性]
{分光特性}
本発明の透明熱線反射積層体(以降、単に「積層体」と呼ぶことがある。)の分光特性を以下に示すが、本発明の要旨を超えない限り、これらの内容には特定されない。
<可視光線透過率>
本発明の積層体の可視光線透過率(TVIS)は好ましくは5〜80%であり、より好ましくは10〜70%、さらに好ましくは15〜60%、特に好ましくは20〜50%である。TVISが低すぎる場合は、窓等に用いた際に視界が悪くなる傾向がある。TVISが高すぎる場合は遮光性、遮熱性が不十分となる場合があり、また窓等に用いた際に外から室内が見えやすく、プライバシーが確保しにくい恐れがある。
ここでTVISは、分光光度計により測定された分光透過率から、JIS R3106の可視光透過率の算出方法を用いて求められる。
<可視光線反射率>
本発明の積層体の可視光線反射率(RVIS)は通常10%以上、好ましくは10〜50%、より好ましくは15〜45%、さらに好ましくは15〜40%、特に好ましくは15〜35%である。RVISが低すぎる場合、遮光性、遮熱性が不十分となる場合がある。通常、ガラスと空気界面の反射率は4〜8%程度であり、かかる反射率よりも意図的に反射率を下げ、遮光性、遮熱性を低下させることは好ましくない。また、RVISが高すぎる場合、積層体のぎらつきが大きくなり、美観が損なわれるおそれがある。
ここでRVISは、標準拡散反射板(硫酸バリウム又は酸化アルミニウムからなる)を参照とし、入射角を10°として分光光度計により測定された拡散反射率から、JIS R3106の可視光反射率の算出方法を用いて求められる。
<可視光線吸収率>
本発明の積層体の可視光線吸収率(AVIS)は好ましくは85%以下、より好ましくは75%以下、さらに好ましくは65%以下、特に好ましくは60%以下である。AVISが高すぎる場合、積層体自体の温度が高くなり、熱線反射層中に含まれる樹脂や樹脂層に含まれる樹脂の劣化が促進される可能性がある。また、可視光線吸収率が高いということは着色されて見え、透明性が低下するという点から好ましくない。このAVISの下限には特に制限はないが、通常1%以上である。この下限を下回ると、可視光線透過率及び/又は可視光線反射率が高くなってしまう傾向がある。可視光線透過率が高い場合、遮光性、遮熱性が低下する傾向にある。また、可視光線反射率が高い場合、積層体のぎらつきが大きくなるため、美観が損なわれる恐れがある。
ここでAVISは、次式から算出される。
VIS=100−TVIS−RVIS
ここで、上記の通り、可視光線透過率(TVIS)は分光光度計により測定された分光透過率から、JIS R3106の可視光透過率の算出方法を用いて求められる。また、可視光線反射率(RVIS)は、上記の通り、標準拡散反射板(硫酸バリウム又は酸化アルミニウムからなる)を参照とし、入射角を10°として分光光度計により測定された拡散反射率から、JIS R3106の可視光反射率の算出方法を用いて求められる。
<日射透過率>
本発明の積層体の日射透過率(TSUN)は好ましくは70%以下、より好ましくは60%以下、さらに好ましくは55%以下、特に好ましくは50%以下、とりわけ好ましくは30%以下である。これよりTSUNが高い場合、遮光性、遮熱性が不十分となる傾向がある。このTSUNの下限には特に制限はないが、通常5%以上である。この下限を下回ると、積層体の透明性が低下する傾向がある。
ここでTSUNは、分光光度計により測定された分光透過率から、JIS R3106の日射透過率の算出方法を用いて求められる。
<日射反射率>
本発明の積層体の日射反射率(RSUN)は好ましくは15%以上、より好ましくは17%以上、特に好ましくは19%以上、とりわけ好ましくは21%以上である。RSUNが15%より低い場合、遮熱性が不十分となる場合がある。このRSUNは、特に制限はないが、通常75%以下、好ましくは70%以下である。RSUNが高すぎると可視光線反射率が高くなる傾向があり、積層体のぎらつきが大きくなるため美観が損なわれる恐れがある。
ここでRSUNは、標準拡散反射板(硫酸バリウム又は酸化アルミニウムからなる)を参照とし、入射角を10°として分光光度計により測定された拡散反射率から、JIS R3106の日射反射率の算出方法を用いて求められる。
SUNは、基板に対して熱線反射層を含む側から測定される。
<日射吸収率>
積層体の日射吸収率(ASUN)は好ましくは80%以下、より好ましくは70%以下、さらに好ましくは60%以下、特に好ましくは50%以下である。ASUNが高すぎる場合、熱線反射層自体の温度が高くなり、劣化が促進される可能性がある。このASUNの下限には特に制限はないが、通常5%である。この下限値を下回ると、日射透過率及び/又は日射反射率が高くなってしまう傾向がある。日射透過率が高い場合、遮光性、遮熱性が低下する傾向がある。また日射反射率が高いと、可視光線反射率が高いことがあり、この場合は積層体のぎらつきが大きくなるため、美観が損なわれる恐れがある。
ここで、ASUNは、次式から算出される。
SUN=100−TSUN−RSUN
ここで、日射透過率(TSUN)は、上記の通り、分光光度計により測定された分光透過率から、JIS R3106の日射透過率の算出方法を用いて求められる。また、日射反射率(RSUN)は、上記の通り、標準拡散反射板(硫酸バリウム又は酸化アルミニウムからなる)を参照とし、入射角を10°として分光光度計により測定された拡散反射率から、JIS R3106の日射反射率の算出方法を用いて求められる。
<赤外線の選択反射性RIR/RVIS
本発明の積層体における赤外線の選択反射性は好ましくは1.05以上、より好ましくは1.05〜50、さらに好ましくは1.10〜40、特に好ましくは1.15〜30である。選択反射性が上記下限より低い場合、遮熱性を高めるためには可視光線反射率が高くなり、積層体のぎらつきが大きくなるため、美観が損なわれるおそれがある。選択反射性が上記上限より高い場合、電波透過性が悪くなるおそれがある。
ここで、選択反射性は赤外線反射率(RIR)、可視光線反射率(RVIS)を用いて以下の式から算出される。
赤外線の選択反射性=RIR/RVIS
ここで、RIRは、標準拡散反射板(硫酸バリウム又は酸化アルミニウムからなる)を参照とし、入射角を10°として分光光度計により測定された拡散反射率から、JIS R3106の日射反射率の算出方法を用い、波長範囲を780nm〜1300nmとして求められる。また、RVISは、上記の通り、標準拡散反射板(硫酸バリウム又は酸化アルミニウムからなる)を参照とし、入射角を10°として分光光度計により測定された拡散反射率から、JIS R3106の可視光反射率の算出方法を用いて求められる。
<日射の選択反射性RVIS/RSUN
本発明の熱線反射積層体は、相対的に高い熱線の反射と、一方で低い可視光線の反射を単層の熱線反射膜で与えるものであり、その選択性の指標(以下「選択指標SML」と称す場合がある。)を
選択反射性 SML=RVIS/RSUN
で表す。
ここで、RVISは既出の熱線反射積層体の可視光線反射率、RSUNはJIS R3106に従い求められた日射反射率である。但し、RSUNはJIS R3106に準拠した波長範囲において硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照として測定された熱線反射積層体の日射等の熱線を含む光線が入射する側の拡散反射率を分光反射率とし、かかる分光反射率を用いて該規格に記載の計算方法で算出される。
本発明の熱線反射積層体の選択指標SMLは、好ましくは1.0以下、より好ましくは0.95以下、更に好ましくは0.9以下、とりわけ好ましくは0.8以下である。SMLが上記上限より大きい場合、熱線遮蔽性を高めるためには可視光線反射率が高くなり、熱線反射積層体のぎらつきが大きくなるため、美観が損なわれるおそれがある。一方、選択指標SMLは通常0.1より大きいことが好ましい。SMLがこの下限より小さい場合、可視光線反射率が小さい熱線反射積層体にせざるをえず、日射に含まれるエネルギー密度の高い可視光線の反射量が少なくなり、遮熱性が低くなる恐れがある。
<ヘーズ>
本発明の積層体のヘーズ(haze)は好ましくは0.05〜40%であり、より好ましくは0.1〜20%、さらに好ましくは0.5〜10%、特に好ましくは0.5〜5%である。積層体のヘーズを上記下限より低くするには透明基材を薄くすることになり、機械的強度が不十分となる恐れがある。ヘーズが高過ぎると窓等に用いた時に視界が悪くなる恐れがある。
ヘーズはヘーズメーターにより測定される。
{環境耐久性}
本発明の積層体は環境耐久性が優れていることがその効果の一つであり、次のような好ましい特性を示す。
<耐湿熱性>
本発明の積層体は耐湿熱性に優れる。その指標として、以下の耐湿熱性試験を行うことにより求められる反射率変化r(%)が挙げられる。
(耐湿熱性試験)
本発明の透明熱線反射積層体を85℃、相対湿度85%の高温高湿環境下に300時間放置した場合に、この高温高湿処理前後において、反射率変化r%を次式より算出する。
r(%)=(R−R)×100/R
(ここで、R、Rをそれぞれ耐湿熱性試験前後の透明熱線反射積層体の熱線反射層面での波長1500nmの光に対する反射率とする。)
本発明の積層体は、rの絶対値が、通常80%以下、好ましくは50%以下、さらに好ましくは30%以下、特に好ましくは20%以下、殊更好ましくは10%以下の優れた環境耐久性を示す。rがこの上限よりも大きい場合、熱線反射層の金属の導電パスが切れてしまい、遮熱性能を失ってしまうか、もしくは、金属の融着が進行してしまい、可視光領域まで反射率を上げてしまい、その結果ぎらつきが出てしまう場合がある。
また、本発明の積層体の耐湿熱性の程度の別の指標として、本発明の積層体を85℃、相対湿度85%の高温高湿環境下に100時間放置した場合に、この高温高湿処理前後において、反射率の変化幅(r2IR)を次式より算出したとき、通常0.6〜3.0、好ましくは0.7〜2.0、より好ましくは0.8〜1.5、さらに好ましくは0.9〜1.1である。r2IRが上記下限より低い場合、遮熱性が低くなる傾向にある。r2IRが上記上限より高い場合、ぎらつきが大きくなるため、美観が損なわれる恐れがある。
r2IR=R2IR2/R2IR
(R2IR1、R2IR2はそれぞれ高温高湿処理前後での波長1500nmにおける反射率である。)
<耐熱性>
本発明の積層体は、耐熱性に優れることがその効果の一つである。その耐熱性の程度は、本発明の積層体を150℃で30分加熱した場合に、加熱処理前後において、反射率、熱線反射膜の表面粗さ、ヘーズの変化幅がそれぞれ以下の(1)〜(3)の通りであることが好ましい。
(1) 加熱処理前後の積層体の反射率を測定し、その比である反射率変化(rIR)を次式より算出したとき、この値は通常0.8〜3.0、好ましくは0.8〜2.0、より好ましくは0.9〜1.5である。rIRが上記下限より低い場合、ぎらつきが大きくなるため、美観が損なわれる恐れがある。rIRが上記上限より高い場合、遮熱性が低くなる傾向がある。
IR=RIR1/RIR
(RIR1、RIR2はそれぞれ加熱処理前後での波長780nmにおける反射率である。)
(2) 加熱処理前後での積層体上の熱線反射膜の表面粗さを測定し、その比である表面粗さ変化(rRa)を次式より算出したとき、この値は通常0.8〜3.0、好ましくは0.8〜2.0、より好ましくは0.9〜1.5である。rRaが上記下限より低い場合、熱線反射膜表面の平滑性が高くなり、この膜の上に積層する膜との密着性が低下する恐れがある。rRaが上記上限より高い場合、入射光が散乱され、美観が損なわれる恐れがある。
Ra=Ra2/Ra1
(Ra1、Ra2はそれぞれ加熱処理前後での表面粗さである。)
(3) 加熱処理前後での積層体のヘーズを測定し、その比であるヘーズ変化(r)を次式より算出したとき、この値は通常0.5〜2.0、好ましくは0.8〜10、より好ましくは0.8〜5、さらに好ましくは0.9〜2.0である。rが上記下限より低い場合、熱線反射膜表面の平滑性が高くなり、この膜の上に積層する膜との密着性が低下する恐れがある。rが上記上限より高い場合、窓等に用いた時に視界が悪くなる恐れがある。
=H2/H1
(H1、H2はそれぞれ加熱処理前後でのヘーズである。)
[透明熱線反射積層体の具体的構成]
本発明の透明熱線反射積層体の構成を図1(a)〜(e)に例示する。図1(a)〜(e)において、1は透明基材、2は熱線反射層、3は樹脂層、4は硬化層である。なお、図1(a)〜(e)は本発明の積層体の一例を示すものであって、本発明は何ら図示されるものに限定されない。
図1(a)は、本発明の透明熱線反射積層体の基本構成であり、透明基材1の一方の面に、熱線反射層2、及び樹脂層3が順次積層された例である。図1(b)は、さらにその上に硬化層4を設けた例である。図1(c)は図1(a)における透明基材1の熱線反射層2を有する面とは逆の面に、硬化層4を設けた例である。図1(d)は、図1(a)における透明基材1の熱線反射層2を有する面とは逆の面に、樹脂層3と硬化層4を順次積層した例である。図1(e)は、透明基材1の両面に、熱線反射層2、樹脂層3、及び硬化層4を順次積層した例である。
このように、本発明の透明熱線反射積層体は、1枚の透明基材に対して、熱線反射層、樹脂層、硬化層を2層設けてもよい。また、2枚の透明基材を中間膜で貼り合わせた構成とし、それぞれに熱線反射層、樹脂層、硬化層を設けた形態とすることもできる。
[透明熱線反射積層体の大きさ]
本発明の透明熱線反射積層体の大きさに特に限定はないが、日射遮蔽に好適に用いることができることから、建築や自動車の窓材として利用する場合、積層体の大きさ(板面の面積)としては、例えば、1000cm〜5m程度である。また、窓用日除け(サンバイザー等)として利用する場合、積層体の大きさ(板面の面積)としては、例えば、100cm〜2000cm程度である。
[用途]
本発明の透明熱線反射積層体によれば、高い熱線反射性能を有するとともに、環境耐久性が高く、コストパフォーマンスに優れた透明遮熱部材を提供することができ、このような部材は、特に窓材に適用することにより、特に夏季の居室内又は車室内の快適性向上、エアコン負荷低減による省エネルギー化が図られる。
本発明の透明熱線反射積層体の利用の形態としては、フィルム状に構成した透明熱線反射積層体を窓に貼合(以下、このようなものを「貼合式」と称す)ないしは2枚の窓材間にラミネートした形態、あるいは、窓材自体を透明基材として透明熱線反射積層体の構成要素に含む形態がある(以下、このようなものを「熱線遮蔽機能付き窓材」と称す)。
上記熱線遮蔽機能付き窓材は自動車用窓材として好適に用いることができる。特に、可視光線透過率が75%以下の有色ガラスの利用が可能な部位への利用が望ましく、とりわけ水平部材となるルーフに適用した場合、熱線遮蔽機能が最も効果的に発揮される。また、傾斜部材となるサイドウィンドウ、リアウィンドウ、バックウィンドウに対しても、斜め入射した日射が反射されることから熱線遮蔽機能を付与できる。特に、透明樹脂基材を用いた熱線遮蔽機能付き窓材は、ガラス基材の窓材に比較して、車両の軽量化に資することができ、更に、形状自由度や易着色性を活かした車両設計乃至は意匠設計の拡大が可能となる利点がある。
かかる熱線遮蔽機能付き窓材を搭載した自動車等の車両は、熱線が遮蔽されることから車室空間の快適性が増すとともに、空調負荷が低減され、また、内装部材の劣化も防止されその耐久性も向上する。
以下に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
なお、熱線反射用金属膜(熱線反射層、熱線反射膜と同義である。)ならびに熱線反射積層体の評価は以下の方法で行った。
<膜厚>
熱線反射用金属膜(熱線反射層)の膜厚は、基板がガラスの場合、段差・表面粗さ・微細形状測定装置(ケーエルエー・テンコール株式会社製P15)を用い、試料の一部を削り剥がした時の段差から評価した。測定条件は、測定長1mm、スキャン速度10μm/sec、針圧0.2mgである。
熱線反射用金属膜(熱線反射層)の膜厚は、基板が樹脂の場合、透過型電子顕微鏡(株式会社日立製作所製、H−9000UHR)を用いて試料の断面を加速電圧100kVで観察することにより評価した。
熱線反射用金属膜(熱線反射層)に隣接した樹脂層の膜厚は、基板がガラスの場合、段差・表面粗さ・微細形状測定装置を用い、試料の一部を削り剥がした時の段差を測定し、熱線反射用金属膜(熱線反射層)の膜厚を差し引くことにより評価した。なお、実施例V−1〜V−6、比較例V−1〜V−5においては、熱線反射層の膜厚は、樹脂層に比べて十分に薄いために、誤差範囲とした。
熱線反射用金属膜(熱線反射層)に隣接した樹脂層の膜厚は、基板が樹脂の場合、反射分光膜厚計(大塚電子株式会社製、FE−3000)を用い、熱線反射用金属膜の膜厚を差し引くことにより評価した。なお実施例VI−1〜V−6、比較例V−1〜V−5においては、熱線反射層の膜厚は、樹脂層に比べて十分に薄いために、誤差範囲とした。
硬化層の膜厚は、樹脂層+硬化層の膜厚を反射分光膜厚計(大塚電子株式会社製)により測定し、あらかじめ測定しておいた樹脂層の厚さを引くことにより求めた。
<表面粗さ>
表面粗さ(Ra)は段差・表面粗さ・微細形状測定装置(ケーエルエー・テンコール株式会社製、P15)により評価した。測定条件は、測定長500μm、スキャン速度20μm/sec、針圧0.2mgである。
<接触角>
シリンジから試料溶液4μlを滴下し、30秒後の接触角を、接触角測定器(First Ten Ångstroms製、FTÅ125)を用いて測定した。測定環境は、大気下、23℃、相対湿度50%である。
<空孔>
基板上に形成された熱線反射用金属膜に対する走査型電子顕微鏡(SEM)観察を走査型電子顕微鏡(株式会社日立製作所製、S−4500)で行った(検出器upper、加速電圧15kV、倍率60000倍)。なお、導電性コーティング等の前処理は行わなかった。視野の大きさは1530nm×1920nmとした。かかるSEM像に対し、金属部分及び空孔部分を2値化処理し区別した。かかる2値化画像から個々の空孔部面積を計測し、面積重み付き平均面積及び空孔面積率を算出した。画像処理には、株式会社日本ローパー製「Image Pro Plus」を用いた。
<表面抵抗率>
表面抵抗率は、低抵抗率計ロレスタ−GP(株式会社三菱化学アナリテック製)にPSPプローブを取り付けて測定した。
<ヘーズ>
D65光におけるヘーズをヘーズメーター(スガ試験機株式会社製HZ−2)により測定した。
<可視光線透過率(TVIS)>
評価試料の可視光線透過率(TVIS)は分光光度計(日立製作所製U−4000)により測定された分光透過率から、JIS R3106の可視光透過率の算出方法を用いて求められる。
熱線反射膜のTVISは、下記(1)又は(2)とした。
(1) 波長380nm〜2500nmにおける最低透過率が87%以上のガラス基板上に熱線反射膜が形成された積層体の場合には、当該積層体の可視光線透過率とする。
(2) 上記(1)以外の場合、即ち、波長380nm〜2500nmにおける最低透過率が87%以上のガラス基板以外の基板上に熱線反射膜が形成された積層体の場合には、この積層体の分光透過率を、熱線反射膜を形成した基板の分光透過率で除した値とする。
基板としてガラスを用いた実施例では上記(1)で測定し、基板としてガラス以外を用いた実施例では上記(2)で測定した。
積層体のTVISは基板上に熱線反射膜が積層された積層体の可視光線透過率とする。
<可視光線反射率(RVIS)>
評価試料の可視光線反射率(RVIS)は、分光光度計(日立製作所製U−4000)により硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とし、光吸収暗幕シート(#65、エドモンド・オプティックス・ジャパン株式会社製)を光トラップとし、入射角を10°として、分光光度計により測定された拡散反射率から、JIS R3106の可視光反射率の算出方法を用いて求められる。
熱線反射膜のRVIS、積層体のRVISはともに基板上に熱線反射膜が積層された積層体の可視光線反射率とする。
実施例I、II、IIIは、参照物質として硫酸バリウムを使用し、実施例IV、Vでは参照物質として酸化アルミニウムを使用した。
<可視光線吸収率(AVIS)>
評価試料の可視光線吸収率(AVIS)は可視光線透過率(TVIS)、可視光線反射率(RVIS)を用い、次式から算出した。
VIS(%)=100−TVIS(%)−RVIS(%)
熱線反射膜のAVISは熱線反射膜の可視光線透過率、可視光線反射率から算出した。また積層体のAVISは積層体の可視光線透過率、可視光線反射率から算出した。
<日射透過率(TSUN)>
評価試料の日射透過率(TSUN)は分光光度計(日立製作所製U−4000)により測定された分光透過率から、JIS R3106の日射透過率の算出方法を用いて求められる。
熱線反射膜のTSUNは、下記(3)又は(4)とした。
(3) 波長380nm〜2500nmにおける最低透過率が87%以上のガラス基板上に熱線反射膜が形成された積層体の場合には、当該積層体の日射透過率とする。
(4) 上記(3)以外の場合、即ち、波長380nm〜2500nmにおける最低透過率が87%以上のガラス基板以外の基板上に熱線反射膜が形成された積層体の場合には、この積層体の分光透過率を、熱線反射膜を形成した基板の分光透過率で除した値とする。
基板としてガラスを用いた実施例では上記(3)で測定し、基板としてガラス以外を用いた実施例では上記(4)で測定した。
積層体のTSUNは基板上に熱線反射膜が積層された積層体の日射透過率とする。
<日射反射率(RSUN)>
評価試料の日射反射率(RSUN)は、分光光度計(日立製作所製U−4000)により硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とし、光吸収暗幕シート(#65、エドモンド・オプティックス・ジャパン株式会社製)を光トラップとし、入射角を10°として、分光光度計により測定された拡散反射率から、JIS R3106の日射反射率の算出方法を用いて求められる。
熱線反射膜のRSUN、積層体のRSUNはともに基板上に熱線反射膜が積層された積層体の日射反射率とする。
実施例I、II、IIIは、参照物質として硫酸バリウムを使用し、実施例IV、Vでは参照物質として酸化アルミニウムを使用した。
<日射吸収率(ASUN)>
評価試料の日射吸収率(ASUN)は日射透過率(TSUN)、日射反射率(RSUN)を用い、次式から算出した。
SUN(%)=100−TSUN(%)−RSUN(%)
熱線反射膜のASUNは熱線反射膜の日射透過率、日射反射率から算出した。また積層体のASUNは積層体の日射透過率、日射反射率から算出した。
<赤外線の選択反射性(RIR/RVIS)>
赤外線の選択反射性を下記式で算出した。
赤外線の選択反射性=RIR/RVIS
ここで 評価試料の赤外線反射率(RIR)は、硫酸バリウムを参照とし、光吸収暗幕シート(#65、エドモンド・オプティックス・ジャパン株式会社製)を光トラップとし、入射角を10°として、分光光度計により測定された拡散反射率から、JIS R3106の日射反射率の算出方法を用い、波長範囲を780nm〜1300nmとして求められる。
熱線反射膜のRIR、積層体のRIRはともに基板上に熱線反射膜が積層された積層体の赤外線反射率とする。
<色度>
評価試料の分光反射率を分光光度計(日立製作所製「U−4000」)により測定し、JIS Z8729に従い、L表色系における色度a、bを算出した。
熱線反射用金属膜と、かかる熱線反射用金属膜上に樹脂層を形成した熱線反射積層体のa、bから、樹脂層積層による色変化Δa、Δbを以下の式から算出した。
Δa=|a2−a1
Δb=|b2−b1
ここで、a1、a2をそれぞれ熱線反射用金属膜付き基板、これに更に樹脂層を形成した熱線反射積層体のaとし、b1、b2をそれぞれ熱線反射用金属膜付き基板、これに更に樹脂層を形成した熱線反射積層体のbとする。
<最大反射率の減少割合>
変換工程を施した場合の波長500〜600nmの最大反射率の減少割合は以下の式から算出した。
減少割合=(R1−R2)×100/R2
ここで、R1、R2は、それぞれ、分光光度計で測定された波長500〜600nmにおける前駆体層の最大反射率と変換工程を経た熱線反射層の最大反射率とする。
<最大反射率の増加割合>
変換工程を施した場合の波長1500〜2000nmの最大反射率の増加割合は以下の式から算出された。
増加割合=(R4−R3)×100/R4
ここで、R3、R4は、それぞれ、分光光度計で測定された波長1500〜2000nmにおける前駆体層の最大反射率と変換工程を経た熱線反射層の最大反射率とする。
<日射の選択反射性(RSUN/RVIS)>
上述の日射反射率(RSUN)及び可視光線反射率(RVIS)から、日射の選択反射性を次式で算出した。
選択反射性=RSUN/RVIS
<耐熱性試験>
評価試料を150℃の定温乾燥器(株式会社アズワン製DO−450FPA)内で30分加熱した。
(耐熱性の評価)
(1) 上記耐熱性試験前後での積層体の熱線反射膜面の反射率を分光光度計(日立製作所製U−4000)により測定し、その比である反射率変化(rIR)を次式より算出した。
IR=RIR1/RIR
ここで、RIR1、RIR2をそれぞれ耐熱性試験前後での波長780nmにおける反射率とする。
(2) 耐熱性試験前後での積層体の表面粗さ(熱線反射膜の表面粗さ)を測定し、その比である表面粗さ変化(rRa)を次式より算出した。
Ra=Ra2/Ra1
ここで、Ra1、Ra2をそれぞれ耐熱性試験前後での表面粗さとする。
(3) 耐熱性試験前後での積層体のヘーズを測定し、その比であるヘーズ変化(r)を次式より算出した。
=H2/H1
ここで、H1、H2をそれぞれ耐熱性試験前後でのヘーズとする。
<耐湿熱性試験I>
評価試料を85℃、湿度85%RHの小型環境試験機(エスペック株式会社製、SH−241)内に100時間放置した。
(耐湿熱性の評価)
上記耐湿熱性試験前後での積層体の熱線反射膜面の反射率を分光光度計(日立製作所製U−4000)により測定し、その比である反射率変化(r2IR)を次式より算出した。
r2IR=R2IR2/R2IR
ここで、R2IR1、R2IR2はそれぞれ耐湿熱性試験前後での波長1500nmにおける反射率とする。
<耐湿熱性試験II>
評価試料を85℃、湿度85%RHの小型環境試験機(エスペック株式会社製SH−241)内に300時間放置した。
(耐湿熱性の評価)
耐湿熱性試験後、層剥離のないものについて、上記耐湿熱性試験前後での積層体の熱線反射層面の反射率を分光光度計(日立製作所製U−4000)により測定し、その比である反射率変化(r)を次式より算出した。
r=(R−R)×100/R
(ここで、R、Rをそれぞれ耐湿熱性試験前後での1500nmにおける反射率とする。)
<塗布欠陥の評価>
評価試料を肉眼で観察し、熱線反射膜用塗布液により形成された塗膜が基材からはじかれたことによって生じた塗布欠陥の内、径が0.5mm以上のものを数え、その個数が、0.2個/cm以上であれば「×」、0.2個/cm未満であれば「○」として評価した。
<塩水耐久試験>
評価試料の表面に約3cmの直線状の傷を付け、塩化ナトリウム水溶液(5重量%)に浸漬し、40℃で24時間静置した後、試料の変化を観察した。傷の周囲に白化が生じている場合は「×」、生じていない場合は「○」として評価した。
[実施例I−1]
<塗布液I−Aの調製>
銀コロイド水溶液(動的光散乱法で評価された平均粒径23nm、固形分濃度3.6重量%、pH5.1、クエン酸含有量2.1重量%)を11.9重量部、3重量%のポリビニルアルコール水溶液(株式会社クラレ製「PVA117」、重合度1700、Tg=83℃)0.09重量部を混合し、塗布液I−Aを調製した。
<熱線反射用金属膜I−Aの作製>
塗布液I−Aをスライドガラス(松浪ガラス工業製、基板サイズ76mm×26mm、厚み1.3mm、日射吸収率6%、表面粗さ0.2nm)に0.8mL滴下し、500rpm、30秒の条件でスピンコーター(ミカサ株式会社製「1H−D7」)により塗布した後、70℃のホットプレート(アズワン株式会社製「HPD−3000」)上で10分間加熱乾燥した。その後、150℃の定温乾燥器(アズワン株式会社製「DO−450FPA」)内で10分間加熱して熱線反射用金属膜I−Aを作製し、各評価を行った。熱線反射用金属膜I−Aの評価結果を表2a,表2bに示す。また、熱線反射用金属膜I−AのSEM写真を図2に示す。
[実施例I−2]
<塗布液I−Bの調製>
銀コロイド水溶液を29.0重量部、3重量%のポリビニルアルコール水溶液を1.0重量部としたこと以外は実施例I−1と同様の操作を行って塗布液I−Bを調製した。
<熱線反射用金属膜I−Bの作製>
塗布液I−Bを使用し、70℃での乾燥後の150℃での熱処理時間を30分間にしたこと以外は実施例I−1と同様の操作を行って熱線反射用金属膜I−Bを作製し、各評価を行った。熱線反射用金属膜I−Bの評価結果を表2a,表2bに示す。また、熱線反射用金属膜I−BのSEM写真を図3に示す。
[実施例I−3]
<塗布液I−Cの調製>
銀コロイド水溶液を11.1重量部、3重量%のポリビニルアルコール水溶液を0.86重量部としたこと以外は実施例I−1と同様の操作を行って塗布液I−Cを調製した。
<熱線反射用金属膜I−Cの作製>
塗布液I−Cを使用したこと以外は実施例I−2と同様の操作を行って熱線反射用金属膜I−Cを作製し、各評価を行った。熱線反射用金属膜I−Cの評価結果を表2a,表2bに示す。また、熱線反射用金属膜I−CのSEM写真を図4に示す。
[実施例I−4]
<塗布液I−Dの調製>
トリス(2,4−ペンタンジオナト)アルミニウム(III)(東京化成工業株式会社製)0.06重量部をメタノール(純正化学株式会社製)13重量部に溶解した後、シリケートMSEP2(三菱化学株式会社製)6.6重量部、脱塩水1.5重量部を加え、室温で2日間攪拌した。得られた溶液0.5重量部にエタノール(純正化学株式会社製)4.5重量部を加え、シリケート溶液を得た。
得られたシリケート溶液0.25重量部に実施例I−1で用いたものと同じ銀コロイド水溶液2.8重量部を混合し、塗布液I−Dを調製した。
<熱線反射用金属膜I−Dの作製>
塗布液I−Dを使用したこと以外は実施例I−2と同様の操作を行って熱線反射用金属膜I−Dを作製し、各評価を行った。熱線反射用金属膜I−Dの評価結果を表2a,表2bに示す。また、熱線反射用金属膜I−DのSEM写真を図5に示す。なお、本実施例の非金属バインダーは熱硬化性であり、バインダー含有量は、バインダー及び金属微粒子の重量に対し、塗布液において7.2%であり、また、縮重合が完全に進行した場合の熱線反射用金属膜中におけるバインダーの含有量は6.9%である。
[実施例I−5]
<塗布液I−Eの調製>
銀コロイド水溶液(動的光散乱法で評価された平均粒径27nm、固形分濃度3.6重量%、pH5.1、クエン酸含有量2.1重量%)を2006重量部、実施例I−1で用いたものと同じ3重量%のポリビニルアルコール水溶液72重量部、0.1重量%の硫酸ドデシルナトリウム(キシダ化成工業製)448重量部、脱塩水2099重量部を混合し、塗布液I−Eを調製した。
<熱線反射用金属膜I−Eの作製>
ポリカーボネート(PC)基板(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製「ユーピロン・シートNF−2000U」、基板サイズ10cm×10cm、厚み2mm、線膨張係数6.5×10−5/K、ガラス転移温度145℃、日射吸収率2%、表面粗さ3nm)上に、塗布液I−Eを卓上ディップコーター(サツマ通信工業株式会社製「TD−1501」)を用いて塗布し、70℃で10分間乾燥した。その後、120℃の定温乾燥器内で1時間加熱し、熱線反射用金属膜I−Eを作製し、各評価を行った。熱線反射用金属膜I−Eの評価結果を表2a,表2bに示す。また、熱線反射用金属膜I−EのSEM写真を図6に示す。
[実施例I−6]
70℃の乾燥後の熱処理条件を120℃で30分間としたこと以外は実施例I−2と同様の操作を行って熱線反射用金属膜I−Fを作製し、各評価を行った。熱線反射用金属膜I−Fの評価結果を表2a,表2bに示す。また、熱線反射用金属膜I−FのSEM写真を図7に示す。
[比較例I−1]
実施例I−1で用いたものと同じスライドガラスを、真空蒸着装置(アルバック機工株式会社製「VPC−410」)内に設置した。またモリブデン製抵抗加熱ボートに、銀(フルウチ化学製)を入れ、真空蒸着装置に取付けた。真空蒸着装置の粗排気を油回転ポンプにより行なった後、真空蒸着装置内の真空度が5×10−5Torr以下になるまで拡散ポンプを用いて排気した。その後、加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度1.0〜1.5Å/secで基板上に銀を蒸着して熱線反射用金属膜I−Gを作製し、各評価を行った。熱線反射用金属膜I−Gの評価結果を表2a,表2bに示す。また、熱線反射用金属膜I−GのSEM写真を図17に示す。
[比較例I−2]
実施例I−1で用いたものと同じ銀コロイド水溶液を、実施例I−1で用いたものと同じスライドガラスに0.8mL滴下し、500rpm、30秒の条件でスピンコーター(ミカサ株式会社製「1H−D7」)により塗布した後、70℃のホットプレート(アズワン株式会社製「HPD−3000」)上で10分間加熱して、熱線反射用金属膜I−Hを作製し、各評価を行った。熱線反射用金属膜I−Hの評価結果を表2a,表2bに示す。また、熱線反射用金属膜I−HのSEM写真を図18に示す。
[比較例I−3]
実施例I−2において、150℃における熱処理時間を2分間としたこと以外は実施例I−2と同様の操作を行って熱線反射用金属膜I−Iを作製し、各評価を行った。熱線反射用金属膜I−Iの評価結果を表2a,表2bに示す。なお、熱線反射用金属膜I−Iは、表2a,表2bに示す通り表面抵抗率が極めて大きく導電性に劣るため、チャージアップによりSEMによる観察ができなかった。
[比較例I−4]
<塗布液I−Jの調製>
実施例I−1で用いたものと同じ銀コロイド水溶液7.6重量部と、実施例I−1で用いたものと同じ3重量%のポリビニルアルコール水溶液4.4重量部を混合し、塗布液I−Jを調製した。
<熱線反射用金属膜I−Jの作製>
銀コロイド水溶液の代りに塗布液I−Jを用いたこと以外は比較例I−2と同様の操作を行って熱線反射用金属膜I−Jを作製し、各評価を行った。熱線反射用金属膜I−Jの評価結果を表2a,表2bに示す。また、熱線反射用金属膜I−JのSEM写真を図10に示す。
[比較例I−5]
塗布液I−Bの代りに塗布液I−Jを用いたこと以外は実施例I−2と同様の操作を行って熱線反射用金属膜I−Kを作製し、各評価を行った。熱線反射用金属膜I−Kの評価結果を表2a,表2bに示す。また、熱線反射用金属膜I−KのSEM写真を図11に示す。
[比較例I−6]
150℃の熱処理を行わなかったこと以外は実施例I−1と同様の操作を行って熱線反射用金属膜I−Lを作製し、各評価を行った。熱線反射用金属膜I−Lの評価結果を表2a,表2bに示す。また、熱線反射用金属膜I−LのSEM写真を図12に示す。
[比較例I−7]
70℃での乾燥後の熱処理を100℃で10分間としたこと以外は実施例I−3と同様の操作を行って熱線反射用金属膜I−Mを作製し、各評価を行った。熱線反射用金属膜I−Mの評価結果を表2a,表2bに示す。また、熱線反射用金属膜I−MのSEM写真を図13に示す。
[比較例I−8]
70℃での乾燥後の熱処理を行わなかったこと以外は実施例I−4と同様の操作を行って熱線反射用金属膜I−Nを作製し、各評価を行った。熱線反射用金属膜I−Nの評価結果を表2a,表2bに示す。
[比較例I−9]
熱線反射用金属膜の膜厚が14nmとなるように蒸着したこと以外は比較例I−1と同様な操作を行い、熱線反射用金属膜I−Oを作製し、各評価を行った。熱線反射用金属膜I−Oの評価結果を表2a,表2bに示す。また、熱線反射用金属膜I−OのSEM写真を図14に示す。
[比較例I−10]
比較例I−2で得られた熱線反射用金属膜I−Hを150℃で10分間加熱することにより、熱線反射用金属膜I−Pを作製し、各評価を行った。熱線反射用金属膜I−Pの評価結果を表2a,表2bに示す。また、熱線反射用金属膜I−PのSEM写真を図15に示す。
[実施例I−7]
<熱線反射積層体I−Aの作製>
実施例I−5で作製した熱線反射用金属膜I−E上に10重量%ポリメチルメタクリレートのポリプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液をスプレー塗布し、室温で乾燥させた後、90℃の定温乾燥器内で10分間加熱乾燥させることにより、熱線反射積層体I−Aを作製し、各評価を行った。熱線反射積層体I−Aの評価結果を表3a,表3bに示す。なお、熱線反射用金属膜I−E上に形成された樹脂層の屈折率は1.5である。
[実施例I−8]
実施例I−7で作製した熱線反射積層体I−A上に30重量%のペンタエリスリトールトリアクリレートのポリプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液をスプレー塗布し、IRヒーターにより加熱した後、90℃で10分間加熱乾燥させた。その後、高圧水銀ランプ(株式会社ジーエス・ユアサライティング製「HI−6(N)」)を2分間照射し、熱線反射積層体I−Bを作製し、各評価を行った。熱線反射積層体I−Bの評価結果を表3a,表3bに示す。なお、熱線反射積層体I−A上に形成された樹脂層の屈折率は1.5である。
[実施例I−9]
実施例I−6で作製した熱線反射用金属膜I−F上に、実施例I−1で用いたものと同じ3重量%のポリビニルアルコール水溶液2.5mLを均一に広げ、50℃のホットプレート上で2時間乾燥させて、熱線反射積層体I−Cを作製し、各評価を行った。熱線反射用金属膜I−Cの評価結果を表3a,表3bに示す。なお、熱線反射積層体I−F上に形成された樹脂層の屈折率は1.5である。
[実施例I−10]
実施例I−6で作製した熱線反射用金属膜I−Fに、実施例I−4で調製したシリケート溶液0.6mLを500rpm、30秒の条件でスピンコーター(ミカサ株式会社製「1H−D7」)により塗布した後、150℃のホットプレート(アズワン株式会社製「HPD−3000」)上で30分間加熱することにより、熱線反射積層体I−Dを作製し、各評価を行った。熱線反射用金属膜I−Dの評価結果を表3a,表3bに示す。なお、熱線反射用金属膜I−F上に形成された樹脂層の屈折率は1.5である。
[実施例I−11]
熱線反射用金属膜I−F上に、実施例I−1で用いたものと同じ3重量%のポリビニルアルコール水溶液1.6mLを500rpm、30秒の条件でスピンコーターにより塗布した後、70℃のホットプレート上で10分間加熱することにより、熱線反射積層体I−Eを作製した。熱線反射用金属膜I−Eの評価結果を表3a,表3bに示す。なお、熱線反射用金属膜I−F上に形成された樹脂層の屈折率は1.5である。
[実施例I−12]
<分散液I−F1の調製>
無機粒子として酸化チタン(石原産業株式会社製「TTO−55A」、粒径30〜50nm、水酸化アルミニウム表面処理品)を109重量部、分散剤としてポリエチレンイミン系ブロックポリマーを11重量部、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA、和光純薬株式会社製)180重量部を、直径0.5mmのジルコニアビーズ141重量部を用いてビーズミル分散機で24分間分散させた後、直径0.1mmのジルコニアビーズに切り替えてビーズミル分散機で147分間分散させることにより、分散液I−F1を得た。
<溶液I−F2の調製>
バインダーとして4,4'−ビス(β−メタクリロイルオキシエチルチオ)ジフェニルスルホンを50重量%、重合開始剤として2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイドを0.25重量%含有するPGMEA溶液を調製し、溶液I−F2とした。
<溶液I−F3の調製>
分散液I−F1と溶液I−F2の重量混合比1:7の混合液を調製し、溶液I−F3とした。
<溶液I−F4の調製>
溶液I−F3とPGMEAの重量混合比1:2の混合液を調製し、溶液I−F4とした。
<熱線反射積層体I−Fの作製>
実施例I−6で作製した熱線反射用金属膜I−F上に、溶液I−F4を0.8mL用いて1000rpm、30秒の条件でスピンコーター(ミカサ株式会社製「1H−D7」)により塗布した後、120℃で10分間加熱した。その後、出力184W/cmの無電極水銀ランプ(フュージョンUVシステムズ社製)を用いて照射強度2.8J/cmで紫外線を照射することにより熱線反射積層体I−Fを作製し、各評価を行った。熱線反射用金属膜I−Fの評価結果を表3a,表3bに示す。なお、熱線反射用金属膜I−F上に形成された樹脂層の屈折率は2.1である。
[実施例I−13]
実施例I−6で作製した熱線反射用金属膜I−Fに、プライマーPH−91(モメンティブ・マテリアルズ・パフォーマンス・ジャパン合同会社製)をマイクロメーター付フィルムアプリケータ(Sheen製「SA−204」)により塗布した後、50℃で10分間乾燥させた。その後、ハードコート用シリコーンワニス トスガード510(モメンティブ・マテリアルズ・パフォーマンス・ジャパン合同会社製)をマイクロメーター付フィルムアプリケータにより塗布した後、50℃で10分間乾燥させ、120℃で30分間熱処理することにより、熱線反射積層体I−Gを作製し、各評価を行った。熱線反射用金属膜I−Gの評価結果を表3a,表3bに示す。
[実施例I−14]
10重量%ポリメチルメタクリレートのポリプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液39重量部にDiaresin Green C(三菱化学株式会社製)0.7重量部を加え、着色用液I−Aを調製した。実施例I−7で作製した熱線反射積層体I−A上に、着色用液I−Aをマイクロメーター付フィルムアプリケータ(Sheen製「SA−204」)により塗布した後、90℃の定温乾燥器内で10分間加熱乾燥させることにより、熱線反射積層体I−Hを作製し、各評価を行った。熱線反射積層体I−Hの評価結果を表3a,表3bに示す。
Figure 2011031601
Figure 2011031601
Figure 2011031601
Figure 2011031601
<熱線反射用金属膜の熱安定性評価>
可視光線反射率が50%以下、日射反射率が30%以上の熱線反射用金属膜I−A,B,C,E,F,H及びOについて、これらを150℃の定温乾燥器(株式会社アズワン製DO−450FPA)内で30分加熱し、加熱前後における1000nmにおける分光反射率の変化を評価した。なお、分光反射率は日射反射率の評価において測定された拡散反射率である。熱安定性評価の結果を表4に示す。
Figure 2011031601
[熱線反射用金属膜の評価結果の考察]
表2a,表2bに示すように、実施例I−1〜6の熱線反射用金属膜は、いずれも非金属バインダーを含有する膜厚が25〜33nmの多孔的金属膜であり、表面抵抗率は6〜23Ω/□である。いずれの熱線反射用金属膜も35%以上の日射反射率を有し、熱線反射用途として好適である。一方、吸収率は、可視光線に対して35%以下、日射に対して30%以下と抑制されている。更に、選択指標が0.85以下であり、可視光線反射に比較して熱線反射に富む。この結果、可視光線反射率は10%より大きいが、いずれも40%を下回る。
これに対し、比較例I−1の非金属バインダーを含有しない銀蒸着膜は、空孔の割合が極めて低く多孔金属膜に該当しない。係る銀蒸着膜は、可視光線吸収率及び日射吸収率が低いが可視光線反射率が80%を超え、鏡様であり熱線反射用金属膜には適さない。
比較例I−2は塗布法により製膜された非金属バインダーを含有しない金属膜であり、多孔的ではあるが表面抵抗率が高い。この結果、日射吸収率が高く、更に選択指標が0.85より大きいため選択反射性に劣る。
比較例I−3は非金属バインダーを含有し膜厚も本発明の要件を満たす多孔的金属膜であるが表面抵抗率が極めて大きい。このため、日射反射率が12%と低く熱線反射用金属膜には適さない。更に、選択反射性も有さない。
比較例I−4、5、6、7、8は非金属バインダーを含有し膜厚も本発明の要件を満たす多孔的金属膜であるが表面抵抗率が極めて大きい異なる事例である。比較例I−4、5では、日射反射率は得られているが、可視光線吸収率と日射吸収率が高い膜となり熱線反射用金属膜には適さない。比較例I−6、7、8では、日射反射率は得られているが、可視光線反射率が高く、鏡様であり、また選択指標が0.85より大きいため選択反射性に劣り、熱線反射用金属膜には適さない。
表4に示す通り、可視光線反射率が50%以下、日射反射率が30%以上の熱線反射用金属膜である実施例の金属膜I−A,B,C,E,F及びHの熱安定性を比較すると、非金属バインダーを含むI−A,B,C,E,Fは、非金属バインダーを含まない比較例の金属膜I−Hと比較して熱安定性が向上し、特に、実施例の金属膜I−B,C,Eについては著しく高い熱安定性が得られている。
比較例I−9は膜厚、表面抵抗、空孔の面積重み付き平均面積、空孔面積率は本発明の要件を満たす多孔的金属膜であるが、非金属バインダーを含まない事例である。日射反射率は53%と高く、可視光線吸収率は1%と低く、選択指標が0.85以下であることから可視光線反射に比較して熱線反射に富む。しかし、表4で示す通り、熱安定性が低く、熱線反射用金属膜には適さない。
比較例I−10は比較例I−2と同様に、塗布法により製膜された非金属バインダーを含有しない金属膜であり、多孔的ではあるが表面抵抗率が高い。この結果、日射吸収率が高く、更に選択指標が0.85より大きいため選択反射性に劣る。また、空孔の面積重み付き平均面積が5000nmより大きいため、金属膜は白濁しており、美観が損なわれる恐れがある。
[熱線反射積層体の評価結果の考察]
実施例I−7〜14の熱線反射積層体は、透明基材上に非金属バインダーを含有する膜厚25nm又は32nmの多孔的金属膜を積層し、更に直接樹脂層を1〜3層積層した熱線反射積層体であり、表3aに示すように可視光線反射率が8〜22%である。また表3bに示すようにいずれも日射吸収率が38%以下であり、且つ、日射反射率が20%以上であることから熱線反射積層体として好適である。また、選択指標SMLがいずれも0.8を下回り、相対的に可視光線反射が低いことから、ぎらつきが抑制された熱線反射積層体として好適である。
また樹脂層積層による反射色の変化は、実施例I−11、12、14ではΔa*、Δb*ともに12以下であり、とりわけ、実施例I−7〜10、13では2以下に抑えられており、熱線反射用金属膜I−E、Fが本来有している反射色が損なわれないことが分かる。
[実施例II−1]
<塗布液II−Aの調製>
銀コロイド水溶液(動的光散乱法で評価された平均粒径23nm、固形分濃度3.6重量%、pH5.1、クエン酸含有量2.1重量%)を14.5重量部と、3重量%のポリビニルアルコール水溶液(株式会社クラレ製「PVA117」、重合度1700、Tg83℃)0.5重量部を混合し、塗布液II−Aを調製した。
<熱線反射膜II−Aの作製>
塗布液II−Aをスライドガラス(松浪ガラス工業社製、厚さ1.3mm、380〜2500nmにおける最低透過率88%、日射吸収率6%、表面粗さ0.2nm)に0.8mL滴下し、500rpm、30秒の条件でスピンコーター(ミカサ株式会社製1H−D7)により塗布した後、70℃で3分間加熱乾燥した。その後、150℃で15分間加熱し、熱線反射膜II−A1を得た。ここで、ガラス基板上に熱線反射膜II−A1が形成された積層体を積層体II−A1とした。
基板をポリカーボネート(PC)樹脂(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製、ユーピロンNF−2000U、厚さ3mm、380〜2500nmにおける最低透過率14%、線膨張係数6.5×10−5/K、Tg145℃、日射吸収率4%、表面粗さ5nm)としたこと以外は同様な操作を行い、ポリカーボネート樹脂上に熱線反射膜II−A2が形成された積層体II−A2を得た。
<熱線反射膜II−A1の評価>
熱線反射膜II−A1の膜厚は40nm、可視光線透過率(TVIS)は33%、可視光線反射率(RVIS)は31%、可視光線吸収率(AVIS)は36%、日射透過率(TSUN)は29%、日射反射率(RSUN)は36%、日射吸収率(ASUN)は35%、赤外線の選択反射性(RIR/RVIS)は1.25、表面粗さ(Ra)(Ra1)は1.0nmであった。
<積層体II−A1の評価>
積層体II−A1の可視光線透過率(TVIS)は33%、可視光線反射率(RVIS)は31%、可視光線吸収率(AVIS)は36%、日射透過率(TSUN)は29%、日射反射率(RSUN)は36%、日射吸収率(ASUN)は35%、赤外線の選択反射性(RIR/RVIS)は1.25、ヘーズは1.1%であった。
<熱線反射膜II−A2の評価>
熱線反射膜II−A2の膜厚は35nm、可視光線透過率(TVIS)は33%、可視光線反射率(RVIS)は36%、可視光線吸収率(AVIS)は31%、日射透過率(TSUN)は30%、日射反射率(RSUN)は40%、日射吸収率(ASUN)は30%、赤外線の選択反射性(RIR/RVIS)は1.16、表面粗さ(Ra)(Ra1)は5.0nmであった。
<積層体II−A2の評価>
積層体II−A2の可視光線透過率(TVIS)は29%、可視光線反射率(RVIS)は36%、可視光線吸収率(AVIS)は35%、日射透過率(TSUN)は26%、日射反射率(RSUN)は40%、日射吸収率(ASUN)は35%、赤外線の選択反射性(RIR/RVIS)は1.16、ヘーズは0.5%であった。
<積層体II−A1の耐熱性評価>
積層体II−A1の耐熱性試験前後での反射率変化(rIR)は1.0、表面粗さ変化(rRa)は1.0、ヘーズ変化(r)は1.2であった。
<積層体II−A2の耐熱性評価>
積層体II−A2の耐熱性試験前後での反射率変化(rIR)は0.9、表面粗さ変化(rRa)は0.8、ヘーズ変化(r)は1.1であった。
熱線反射膜II−A1、A2の評価結果を表5に、積層体II−A1、A2の評価結果を表6に、積層体II−A1、A2の耐熱性試験結果を表7に示す。また、熱線反射膜II−A1,A2のSEM写真を図16,17に示す。
[実施例II−2]
<塗布液II−Bの調製>
実施例II−1と同様の銀コロイド水溶液を14.8重量部、3重量%のポリビニルアルコール水溶液を0.2重量部としたこと以外は実施例II−1と同様の操作を行って塗布液II−Bを調製した。
<熱線反射膜II−Bの作製>
塗布液II−Bをスライドガラスに塗布し、150℃の加熱時間を30分間にしたこと以外は実施例II−1と同様の操作を行って熱線反射膜II−Bを作製し、各評価を行った。
熱線反射膜II−Bの評価結果を表5に、熱線反射膜II−Bとガラス基板からなる積層体II−Bの評価結果を表6に、積層体II−Bの耐熱性試験結果を表7に示す。また、熱線反射膜II−BのSEM写真を図18に示す。
[実施例II−3]
基板を実施例II−1で用いたものと同じポリカーボネート樹脂とし、熱処理条件を120℃、1時間としたこと以外は実施例II−1と同様な操作を行ない、熱線反射膜II−Cを作製し、各評価を行った。
熱線反射膜II−Cの評価結果を表5に、熱線反射膜II−Cとポリカーボネート樹脂基板からなる積層体II−Cの評価結果を表6に、積層体II−Cの耐熱性試験結果を表7に、耐湿熱性試験Iの結果を表8に示す。また、熱線反射膜II−CのSEM写真を図19に示す。
[実施例II−4]
<塗布液II−Dの調製>
部分ベンジル化ポリビニルアルコール(積水化学工業株式会社製「エスレックKX−1」) 7.8重量部、2−プロパノール(純正化学株式会社製)8.1重量部、及び脱塩水4.1重量部を混合し、ポリマー溶液II−dpを調製した。
モノマーとしてペンタエリスリトールトリアクリレート(大阪有機工業株式会社製)0.5重量部、開始剤としてイルガキュア2959(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ株式会社製)0.01重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル(和光純薬工業株式会社製)7.3重量部、及び脱塩水7.3重量部を混合し、モノマー溶液II−dmを調製した。
銀コロイド水溶液(動的光散乱法で評価された平均粒径21nm、固形分濃度10.5重量%、pH3.7、クエン酸含有量2重量%)4.9重量部、脱塩水2.4重量部、プロピレングリコールモノメチルエーテル7.3重量部、ポリマー溶液II−dp0.3重量部、及びモノマー溶液II−dm0.3重量部を混合し、塗布液II−Dを調製した。
<熱線反射膜II−Dの作製>
塗布液II−Dを実施例II−1で用いたものと同じポリカーボネート樹脂に塗布し、120℃で1時間熱処理した後に紫外線照射装置(Hバルブ、フュージョンUVシステムズ社製)により、紫外線照射積算量約2J/cmで硬化させ、バインダー樹脂を架橋させたこと以外は実施例II−1と同様の操作を行い、熱線反射膜II−Dを作製し、各評価を行った。
熱線反射膜II−Dの評価結果を表5に、熱線反射膜II−Dとポリカーボネート樹脂基板からなる積層体II−Dの評価結果を表6に、積層体II−Dの耐熱性試験結果を表7に、耐湿熱性試験Iの結果を表8に示す。また、熱線反射膜II−DのSEM写真を図20に示す。
[実施例II−5]
<塗布液II−Eの調製>
実施例II−1と同様の銀コロイド水溶液を14.6重量部と、3重量%の変性ポリビニルアルコールUV硬化性樹脂0.4重量部を混合し、塗布液II−Eを調製した。
<熱線反射膜II−Eの作製>
塗布液II−Dの代りに塗布液II−Eを用いたこと以外は実施例II−4と同様な操作を行なうことにより、架橋されたバインダー樹脂を含む熱線反射膜II−Eを作製し、各評価を行った。
熱線反射膜II−Eの評価結果を表5に、熱線反射膜II−Eとポリカーボネート樹脂基板からなる積層体II−Eの評価結果を表6に、積層体II−Eの耐熱性試験結果を表7に、耐湿熱性試験Iの結果を表8に示す。また、熱線反射膜II−EのSEM写真を図21に示す。
[実施例II−6]
<塗布液Fの調製>
実施例II−1と同様の銀コロイド水溶液を14.5重量部と、実施例II−4で調製したポリマー溶液II−dp0.5重量部を混合し、塗布液Fを調製した。
<熱線反射膜II−Fの作製>
塗布液II−Aの代りに塗布液Fを用いたこと以外は実施例II−3と同様な操作を行ない、熱線反射膜II−Fを作製し、各評価を行った。
熱線反射膜II−Fの評価結果を表5に、熱線反射膜II−Fとポリカーボネート樹脂基板からなる積層体II−Fの評価結果を表6に、積層体II−Fの耐熱性試験結果を表7に、耐湿熱性試験Iの結果を表8に示す。また、熱線反射膜II−FのSEM写真を図22に示す。
[比較例II−1]
ガラス基板(松浪ガラス工業製、厚さ1.3mm)を真空蒸着装置(アルバック機工株式会社製、VPC−410)内に設置した。またモリブデン製抵抗加熱ボートに、銀(フルウチ化学製)を入れ、真空蒸着装置に取付けた。真空蒸着装置の粗排気を油回転ポンプにより行った後、真空蒸着装置内の真空度が5×10−5Torr以下になるまで拡散ポンプを用いて排気した。その後、加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度1.0〜1.5Å/secで基板上に銀層の膜厚が14nmとなるように蒸着して熱線反射膜II−Gを作製し、各評価を行った。
熱線反射膜II−Gの結果を表5に、熱線反射膜II−Gとガラス基板からなる積層体II−Gの評価結果を表6に、積層体II−Gの耐熱性試験結果を表7に示す。また、熱線反射膜II−GのSEM写真を図23に示す。
[比較例II−2]
銀層の膜厚が30nmとなるように蒸着したこと以外は比較例II−1と同様な操作を行ない、熱線反射膜II−Hを作製し、各評価を行った。
熱線反射膜II−Hの結果を表5に、熱線反射膜II−Hとガラス基板からなる積層体II−Hの評価結果を表6に、積層体II−Hの耐熱性試験結果を表7に示す。また、熱線反射膜II−HのSEM写真を図24に示す。
[比較例II−3]
実施例II−1と同様の銀コロイド水溶液をスライドガラスに0.8mL滴下し、500rpm、30秒の条件でスピンコーターにより塗布した後、70℃で3分間加熱し、熱線反射膜II−Iを得た。ここで、ガラス基板上に熱線反射膜II−Iが形成された積層体を積層体II−Iとした。
熱線反射膜II−Iの評価結果を表5に、積層体II−Iの評価結果を表6に、積層体II−Iの耐熱性試験結果を表7に示す。また、熱線反射膜IのSEM写真を図25に示す。
[比較例II−4]
塗布液II−Aを脱塩水で4倍希釈した溶液を用い、スピンコート製膜条件を2000rpmとし、150℃での加熱時間を2分間としたこと以外は実施例II−1と同様の操作を行って熱線反射膜II−Jを作製し、各評価を行った。
熱線反射膜II−Jの結果を表5に、熱線反射膜II−Jとガラス基板からなる積層体II−Jの評価結果を表6に、積層体II−Jの耐熱性試験結果を表7に示す。また、熱線反射膜II−JのSEM写真を図26に示す。
Figure 2011031601
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表5、6より、実施例II−1〜6のように熱線反射膜中にバインダー樹脂を含み、膜厚が15nm以上である熱線反射膜とその積層体はそれぞれ日射反射率(RSUN)が36%以上と高く、日射吸収率(ASUN)は35%以下と低く、赤外線の選択反射性(RIR/RVIS)は1.16以上と高い。また表7に示すように、これらの膜は耐熱性試験前後での反射率はrIRが1程度と変化が小さく、表面粗さ変化(rRa)は1程度と小さく、ヘーズ変化(r)も1.8以下と小さいことから、耐熱性が高い。さらに実施例II−1、3〜6で示したように本発明の熱線反射膜は樹脂基板上でも作製可能である。
また表8で示す耐湿熱性試験Iにおいて、実施例II−4、5のように熱線反射膜中に含まれるバインダー樹脂として硬化性樹脂を用いて架橋している場合、耐湿熱試験I前後での反射率の変化(r2IR)が1.0と変化しておらず、実施例II−3、6のようにバインダー樹脂が熱可塑性樹脂であるため架橋されていない場合と比較し、耐湿熱性が高い。
一方、比較例II−1のように熱線反射膜中にバインダー樹脂が含まれていない場合、膜厚が14nmと薄い場合は図23のSEM写真で示すように多孔質構造となり、日射反射率(RSUN)が53%と高く、日射吸収率(ASUN)は9%と低く、赤外線の選択反射性(RIR/RVIS)は1.60と高い。しかし、表7で示すように、耐熱性試験I前後での反射率はrIRが2.0、表面粗さ変化(rRa)は7.4、ヘーズ変化(r)は86.0と変化が大きく、耐熱性が極めて低い。
また、比較例II−2のように熱線反射中にバインダー樹脂が含まれておらず、膜厚が15nm以上である場合、表7で示すように耐熱性試験I前後での反射率はrIRが0.9、表面粗さ変化(rRa)は5.2、ヘーズ変化(r)は3.8と、膜厚が15nmより小さい比較例II−1に比べて耐熱性は高くなっているものの、バインダー樹脂を含有した熱線反射膜より耐熱性が低い。また、この膜の空孔面積率は低いため、多孔的金属膜に該当せず、この膜の可視光線反射率(RVIS)は82%と高いためぎらついて見え、外観上好ましくなく、熱線反射膜として適さない。
比較例II−3も比較例II−1と同様に熱線反射膜中にバインダー樹脂が含まれていないため、表7で示すように、耐熱性試験前後での反射率変化、表面粗さ変化、ヘーズ変化が大きいことから、耐熱性が低い。
比較例II−4のように熱線反射膜中にバインダー樹脂が含まれていても膜厚が15nm以下と薄い場合、表5で示すように日射反射率(RSUN)が12%と低いため熱線遮蔽性が不十分であり、赤外線の選択反射性(RIR/RVIS)が0.93と低く、熱線反射膜として適さない。
以上より、本発明の条件を満たすことで耐熱性に優れ、日射吸収率が低く、赤外線の選択反射性が高い熱線反射膜と、透明基材上にこの熱線反射膜を形成した積層体を得ることができた。
[実施例III−1]
<組成物の調製>
金属粒子として銀粒子(動的光散乱法で評価された平均粒径27nm)、分散剤としてクエン酸を濃度2.1重量%で含む、固形分濃度3.7重量%の金属粒子含有水溶液を4.0重量部と、非金属化合物としてポリビニルアルコール(PVA)(株式会社クラレ製「PVA117」、重合度1700、Tg=83℃)を含むPVA濃度3重量%PVA水溶液を0.03重量部とを混合し、組成物を調製した。この組成物中の固形分に対する非金属化合物の割合は2.7重量%である。
<前駆体層の作製>
上記組成物をスライドガラス(松浪ガラス工業製、基板サイズ76mm×26mm、厚さ1.3mm、全光線透過率90.8%、ヘーズ0.04%、表面粗さ0.2nm)に0.8mL滴下し、500rpm、30秒の条件でスピンコーター(室温、相対湿度60%)により塗布した後、乾燥処理として70℃のホットプレート上で10分間加熱することにより、前駆体層を作製した。なお、組成物の基板に対する静的接触角は90°以下である。
<熱線反射層の作製>
上記ガラス基板上に作製した前駆体層を、変換工程として100℃のホットプレート上で10分間加熱し、熱線反射層を得た。
<熱線反射層の評価>
熱線反射層の膜厚は36nm、可視光線透過率(TVIS)は39%であった。熱線反射層の評価結果を表9、10に示す。また熱線反射層のSEM写真を図27に示す。
[実施例III−2]
変換工程において、100℃のホットプレート上で30分間加熱としたこと以外は実施例III−1と同様な操作により熱線反射層を作製した。熱線反射層の評価結果を表9、10に示す。また熱線反射層のSEM写真を図28に示す。
[実施例III−3]
変換工程において、150℃のホットプレート上で30分間加熱としたこと以外は実施例III−1と同様な操作により、熱線反射層を作製した。熱線反射層の評価結果を表9、10に示す。
[実施例III−4]
実施例III−1と同様の金属粒子含有水溶液3.4重量部と、PVA水溶液0.13重量部とを混合して調製した組成物を用いたこと以外は実施例III−2と同様な操作により、熱線反射層を作製した。熱線反射層の評価結果を表9、10に示す。また熱線反射層のSEM写真を図29に示す。
ここで用いた組成物における固形分に対する非金属化合物の割合は5.0重量%である。
[実施例III−5]
変換工程において、150℃のホットプレート上で10分間加熱としたこと以外は実施例III−4と同様な操作により熱線反射層を作製した。熱線反射層の評価結果を表9、10に示す。また熱線反射層のSEM写真を図30に示す。
[実施例III−6]
実施例III−1と同様の金属粒子含有水溶液2.8重量部を、PVA水溶液0.22重量部とを混合して調製した組成物を用いたこと以外は実施例III−2と同様な操作により、熱線反射層を作製した。熱線反射層の評価結果を表9、10に示す。また熱線反射層のSEM写真を図31に示す。
ここで用いた組成物における固形分に対する非金属化合物の割合は8.0重量%である。
[実施例III−7]
変換工程において、150℃のホットプレート上で10分間加熱したこと以外は実施例III−6と同様な操作により熱線反射層を作製した。熱線反射層の評価結果を表9、10に示す。また熱線反射層のSEM写真を図32に示す。
[実施例III−8A]
<組成物の調製>
金属粒子として銀粒子(動的光散乱法で評価された平均粒径23nm)、分散剤としてクエン酸を濃度2.1重量%で含む、固形分濃度3.5重量%の金属粒子含有水溶液937重量部と、実施例III−1で用いたと同様のPVA水溶液33重量部と、0.1重量%の硫酸ドデシルナトリウム水溶液(キシダ化学(株)製)102重量部と、脱塩水728重量部とを混合して組成物を調製した。この組成物中の固形分に対する非金属化合物の割合は5.0重量%である。
<前駆体層の作製>
ポリカーボネート基板(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製「ユーピロン・シートNF−2000U」、基板サイズ10cm×10cm、厚さ2mm、線膨張係数6.5×10−5/K、Tg=145℃、全光線透過率88.6%、ヘーズ0.06%、表面粗さ3nm)上に、組成物を卓上ディップコーター(室温、相対湿度50%)を用いて浸漬時間30秒、引き上げ速度1.0mm/秒で塗布し、乾燥処理として70℃で10分間加熱することにより、前駆体層を得た。なお、組成物の基板に対する静的接触角は90°以下である。
<熱線反射層の作製>
上記ポリカーボネート基板上に作製した前駆体層を、変換工程として120℃の定温乾燥器内で30分間加熱し、熱線反射層を作製した。熱線反射層の評価結果を表9、10に示す。また熱線反射層のSEM写真を図33に示す。
[実施例III−8B]
実施例III−8Aと同様の操作により、ポリカーボネート基板(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製「ユーピロン・シートNF−2000U」、基板サイズ20cm×30cm、厚さ5mm、線膨張係数6.5×10−5/K、Tg=145℃、全光線透過率86.3%、ヘーズ0.1%、表面粗さ8nm)上に熱線反射層を得た。
本例では、面積600cmの基板上に均一な熱線反射層を形成することができ、本発明の製造方法により、基板のサイズが6倍になっても同等の高い熱線反射性を有する熱線反射層が得られることがわかった。
[実施例III−8C]
実施例III−8Aで得た熱線反射層上に10重量%ポリメチルメタクリレートのポリプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液をスプレー塗布し、室温で乾燥させた後、90℃の定温乾燥器内で10分間加熱乾燥させることにより、熱線反射積層体を作製した。熱線反射積層体III−8Cの評価結果を表11に示す。
[実施例III−9]
<組成物の調製>
トリス(2,4−ペンタンジオナト)アルミニウム(III)(東京化成工業株式会社製)0.06重量部をメタノール(純正化学株式会社製)13重量部に溶解した後、ポリメトキシシロキサン(三菱化学株式会社製「MS51」)6.6重量部と脱塩水1.5重量部を加え、室温で2日間攪拌した。得られた溶液0.5重量部にエタノール(純正化学株式会社製)4.5重量部を加え、無機系バインダー溶液を得た。
得られた無機系バインダー溶液0.25重量部に、実施例III−1で用いたのと同様の金属粒子含有水溶液2.8重量部を混合し、組成物を調製した。
この組成物中の固形分に対する非金属化合物の割合は9.0重量%である。
<熱線反射層の作製>
上記組成物を用いたこと以外は実施例III−3と同様の操作を行って熱線反射層を作製した。熱線反射層の評価結果を表9、10に示す。また熱線反射層のSEM写真を図18に示す。
[比較例III−1]
実施例III−1で用いたと同様の金属粒子含有水溶液を、実施例III−1で用いたと同様のスライドガラスに0.8mL滴下し、500rpm、30秒の条件でスピンコーター(室温、相対湿度60%)により塗布した後、70℃のホットプレート上で10分間加熱して乾燥処理した後、変換工程として150℃で10分間加熱して熱線反射層を作製した。熱線反射層の評価結果を表9、10に示す。また熱線反射層のSEM写真を図35に示す。
ここで用いた組成物(金属粒子含有水溶液)における固形分に対する非金属化合物の割合は2.1重量%である。
[比較例III−2]
変換工程を行わなかったこと以外は実施例III−1と同様の操作を行って熱線反射層を作製した。熱線反射層の評価結果を表9、10に示す。また熱線反射層のSEM写真を図36に示す。
[比較例III−3]
変換工程である100℃の加熱時間を10分間としたこと以外は実施例III−6と同様の操作を行って熱線反射層を作製した。熱線反射層の評価結果を表9、10に示す。また熱線反射層のSEM写真を図37に示す。
[比較例III−4]
変換工程を行わなかったこと以外は実施例III−6と同様の操作を行って熱線反射層を作製した。熱線反射層の評価結果を表9、10に示す。
[参考例III−1]
ポリカーボネート基板(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製「ユーピロン・シートNF−2000U」、基板サイズ10cm×10cm、厚さ2mm、線膨張係数6.5×10−5/K、Tg=145℃、全光線透過率88.6%、ヘーズ0.06%、表面粗さ3nm)上に日射調製フィルム(アネスト株式会社製「ライトスモーク」)と断熱フィルム(株式会社トチセン製「C−mal IRSM50−HC」)を貼り付け、熱線反射積層体とした。熱線反射積層体の評価結果を表11に示す。
Figure 2011031601
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表9及び表10により、金属粒子に対する非金属化合物の割合が2.7〜9.0重量%である組成物を基板上に塗布して前駆体層を形成し、この前駆体層を熱処理する変換工程を施し、熱線反射層の表面抵抗率を100Ω/□以下とすることで、波長範囲500nm〜600nmにおける最大反射率を45〜129%減少させることができ、波長範囲1500nm〜2000nmにおける最大反射率を10〜64%増加させることができることを確認できた。
一方、比較例III−1では金属粒子に対する非金属化合物の割合が少なく、多孔的金属膜ではあるが、空孔の重み付き平均面積が10000nm以上と大きく、かつ変換工程を施した熱線反射層の表面抵抗率が1×10Ω/□以上と、本発明の範囲を満たさず、波長範囲500nm〜600nmにおける最大反射率を81%減少させることができるが、波長範囲1500nm〜2000nmにおける最大反射率は8%しか増加せず、高い熱線反射性を得ることができなかった。
また、比較例III−3では、変換工程を施した熱線反射層の表面抵抗率を1.2×10Ω/□と高くした場合、波長範囲500nm〜600nmにおける最大反射率の減少割合が17%と小さく、波長範囲1500nm〜2000nmにおける最大反射率も10%しか増加せず、熱線反射性も低く、透光性も低い熱線反射層となった。
さらに、比較例III−2及び比較例III−4では、変換工程を施さず、形成される熱線反射層の表面抵抗率も1×10Ω/□以上と高く、波長範囲500nm〜600nmにおける最大反射率も、波長範囲1500nm〜2000nmにおける最大反射率も変化しないため、高い熱線反射性を有する熱線反射層を得ることができない。
[熱線反射性の評価]
本発明で製造される熱線反射層の熱線反射性を確認するために、実施例III−8Cで得られた熱線反射積層体、及び参考例III−1で得られた熱線反射積層体について、以下の熱遮断性試験を行い、建材用や車両用の熱線カット窓材としての適用性を評価した。
<日射透過率(TSUN)の評価>
評価試料の日射透過率を分光光度計(日立製作所製「U−4000」)により測定した。ここでTSUNは、JIS R3106に準拠して算出した。
<熱遮断性試験>
直径8cm、高さ10.7cmのステンレス製真空断熱容器の上部に開口部(直径7.5cm)を有する発泡スチロール(厚さ3cm)を固定し、その上に熱線反射積層体を取り付けた。人工太陽光(セリック株式会社製人工太陽照明灯「XC−500」、「500W」)を積層体上の熱線反射層との距離を50cm保ちながら、26℃の室内で40分間照射し、断熱容器内の温度変化を熱電対により測定した。また、比較のため熱線反射層が形成されていないポリカーボネート基板についても同様の評価を行った。この時、熱電対は1cmの距離を保ちながらアルミホイルで覆うことで、人工太陽光が直射するのを防止した。結果を表11に示す。
Figure 2011031601
表11で示すように、ポリカーボネート基板上に市販の熱線反射フィルムを張り合わせた熱線反射積層体(参考例III−1)や、熱線反射層が形成されていないポリカーボネート基板の場合、断熱容器内の温度上昇が53〜68℃と高くなるが、本発明の製造方法で得られた熱線反射積層体(実施例III−8C)は人工太陽光を40分間照射しても断熱容器内の温度上昇が40℃未満に抑制され、高い熱遮断性を示した。なお、実施例III−8Cと参考例III−1の熱線反射積層体の日射透過率はそれぞれ38%、42%とほぼ同等の値であるにもかかわらず、本発明の製造方法により得られた熱線反射積層体は断熱容器内の温度上昇を抑制できたことからも、熱遮断性が極めて高いことがわかる。
以上の結果から、本発明の熱線反射層は、建材用や車両用の熱線カット窓材としての好適であることがわかる。
以上の通り、本発明によれば、特定条件の膜化工程と変換工程とで、波長500〜600nmにおける最大反射率が大幅に減少することで可視光線に対する透明性が高く、波長1500nm〜2000nmにおける最大反射率が大幅に増加することで高い熱線反射性を示す、高特性熱線反射層を安定して形成することができることが分かる。
[実施例IV−1]
<バインダー樹脂(ポリ(ヒドロキシエチルメタクリレート))の合成>
HEMA(メタクリル酸ヒドロキシエチル:和光純薬工業株式会社製)10g、PGM(プロピレングリコールモノメチルエーテル:和光純薬工業株式会社製)30g及びAIBN(2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル):シグマアルドリッチ社製)0.11gを50ccの四つ口フラスコ内で混合し、30分間窒素フローにより脱気した。その後、75℃のオイルバスにつけ、重合を6時間行った。得られた重合溶液を、500ccのエーテル中に滴下して精製した。得られたポリマーは、一昼夜ドラフト内で予備乾燥し、さらに真空乾燥器にて、12時間乾燥した。
<塗布液IV−Aの調製>
銀コロイド水溶液(動的光散乱法で評価された銀微粒子の平均粒子径21.2nm、固形分濃度10.6重量%、pH5.1、クエン酸含有量2.1重量%)30重量部と、1重量%のポリ(ヒドロキシエチルメタクリレート)溶液(溶媒:PGM)10重量部と、0.1重量%の1,2,3−ベンゾトリアゾール溶液(溶媒:PGM)30重量部を混合し、塗布液IV−Aを調製した。
<熱線反射積層体IV−Aの作製>
塗布液IV−Aをポリカーボネート基板(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製「ユーピロン・シートNF−2000U」、基板サイズ5cm×5cm、厚み3mm、線膨張係数6.5×10−5/K、ガラス転移温度145℃、日射吸収率2%)に0.8mL滴下し、600rpm、30秒の条件でスピンコーター(ミカサ株式会社製「1H−D7」)により塗布した後、70℃のホットプレート(アズワン株式会社製「HPD−3000」)上で1分間加熱乾燥した。その後、120℃の定温乾燥器(アズワン株式会社製「DO−450FPA」)内で1時間加熱して、膜厚50nmの熱線反射膜を作製した。この膜の上に濃度40重量%のポリ(メタクリル酸メチル)溶液(溶媒:PGM)をアプリケータ(1117/150mm,DHFFB INSTRUMETS)によって塗布した。その後、120℃の定温乾燥器で10分間加熱乾燥して熱線反射膜上に、膜厚7μmの透明樹脂層を形成して熱線反射積層体IV−Aを作成し、各評価を行った。熱線反射積層体IV−Aの評価結果を表12に示す。
[実施例IV−2]
<塗布液IV−Bの調製>
1,2,3−ベンゾトリアゾールの代りに1,10−フェナントロリンを用いたこと以外は、実施例IV−1における塗布液IV−Aの調製と同様の操作を行って塗布液IV−Bを調製した。
<熱線反射積層体IV−Bの作製>
塗布液IV−Aの代りに塗布液IV−Bを用いたこと以外は実施例IV−1と同様にして熱線反射用積層体IV−Bを作製し、各評価を行った。熱線反射用積層体IV−Bの評価結果を表12に示す。
[比較例IV−1]
<塗布液IV−Cの調製>
1,2,3−ベンゾトリアゾール溶液の代りに、1,2,3−ベンゾトリアゾールを含まないPGMを用いたこと以外は、実施例IV−1における塗布液IV−Aの調製と同様の操作を行って塗布液IV−Cを調製した。
<熱線反射積層体IV−Cの作製>
塗布液IV−Aの代りに塗布液IV−Cを用いたこと以外は、実施例IV−1と同様にして熱線反射積層体IV−Cを作製し、各評価を行った。熱線反射積層体IV−Cの評価結果を表12に示す。
[比較例IV−2]
<塗布液IV−Dの調製>
1,2,3−ベンゾトリアゾール溶液の代りに、0.1重量%のn−ヘキサデカンチオール溶液(溶媒:PGM)を用いたこと以外は実施例IV−1における塗布液IV−Aの調製と同様の操作を行って塗布液IV−Dを調製した。
<熱線反射積層体IV−Dの作製>
塗布液IV−Aの代りに塗布液IV−Dを用いたこと以外は、実施例IV−1と同様にして熱線反射積層体IV−Fを作製し、各評価を行った。熱線反射積層体IV−Fの評価結果を表12に示す。
Figure 2011031601
表12より、金属に対し配位結合を形成可能な複素環化合物を配合した本発明の塗布液を用いることにより、塗布欠陥がなく、耐久性に優れた熱線反射膜を形成することができることが分かる。
[実施例V−1]
<熱線反射層形成用塗布液V−Aの調製>
金属微粒子として銀微粒子(動的光散乱法で評価された平均粒径23nm)、分散剤としてクエン酸を銀に対して2.1重量%含む、固形分濃度(銀微粒子濃度)3.6重量%の金属微粒子含有水溶液を14.5重量部と、バインダー樹脂としてポリビニルアルコール(株式会社クラレ製PVA117、重合度1700)を3重量%含むPVA水溶液0.5重量部を混合し、熱線反射層形成用塗布液V−Aを調製した。
<樹脂層形成用塗布液V−Aの調製>
温度計、攪拌機及び還流冷却管を備えたフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテル300g、メチルメタクリレート150g、ステアリルメタクリレート40g、(2,[2’−ヒドロキシ−5’−(メタクリロキシエチル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾール(大塚化学社製RUVA93)10g、及び2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)2gを加え、65℃にて3時間反応させ、さらに2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)1gを加え3時間反応させて不揮発分40重量%、数平均分子量180000の共重合体を得た。この共重合体の数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いてポリスチレン換算により求めた。
樹脂層形成用塗布液V−Aは、製造された共重合体100重量部に対して、光安定剤チヌビン765(チバスペシャリティーケミカルズ社製)を0.6重量部加え、全体の固形分濃度が35重量%になるように、プロピレングリコールモノメチルエーテルを加えて調製した。
<硬化層形成用塗布液V−Aの調製>
多官能アクリレート:
大阪有機化学社製「ビスコート300」ペンタエリスリトールトリアクリレート
=50重量部
ウレタン系アクリレート:
新中村化学社製「UA−122P」 =50重量部
紫外線吸収剤:
チバスペシャルティーケミカルズ社製「TINUVIN400」
ヒドロキシフェニルトリアジン系紫外線吸収剤=5重量部
光重合開始剤:長瀬産業社製「Irgacure184」
1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン=1重量部
光安定化剤:三共株式会社製「サノールLS765」ヒンダードアミン系光安定剤
=1.5重量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル=161.25重量部
<熱線反射層V−Aの作製>
熱線反射層形成用塗布液V−Aをスライドガラス(松浪ガラス工業製、厚さ1.3mm)に0.8mL滴下し、500rpm、30秒の条件でスピンコーター(ミカサ株式会社製1H−D7)により塗布した後、70℃のホットプレート上で10分間加熱乾燥した。その後、120℃の定温乾燥器(株式会社アズワン製DO−450FPA)内で30分間加熱し、表13に示す膜厚の熱線反射層V−Aを得た。
<透明熱線反射積層体V−Aの作製>
熱線反射層V−A上に樹脂層形成用塗布液V−Aをマイクロメーター付フィルムアプリケーター(Sheen製「SA−204」)により塗布した後、120℃で3分間乾燥させた。その後、硬化層形成用塗布液V−Aをマイクロメーター付フィルムアプリケーターにより塗布し、80℃で2分間乾燥させ、紫外線照射装置(LH6/LC−6BUVコンベアシステム:フュージョンUVシステムズ社製 Hバルブ使用)を用いて積算照射量が4J/cmとなるように紫外線を照射し、透明熱線反射積層体V−Aを作製した。この透明熱線反射積層体V−Aの樹脂層及び硬化層の膜厚は表15に示す通りである。
<熱線反射層V−Aの評価>
熱線反射層V−Aの空孔の面積重み付き平均面積は296nm、空孔面積率は17.3%、表面抵抗率は12Ω/□、可視光線透過率(TVIS)は51%、可視光線反射率(RVIS)は27%、可視光線吸収率(AVIS)は22%、日射透過率(TSUN)は46%、日射反射率(RSUN)は31%、日射吸収率(ASUN)は23%、選択反射性は1.24であった。
熱線反射層V−Aの評価結果を表13、表14に示す。
<透明熱線反射積層体V−Aの評価>
透明熱線反射積層体V−Aの可視光線透過率(TVIS)は50%、可視光線反射率(RVIS)は17%、可視光線吸収率(AVIS)は33%、日射透過率(TSUN)は45%、日射反射率(RSUN)は22%、日射吸収率(ASUN)は33%、選択反射性は1.41であった。透明熱線反射積層体V−Aの評価結果を表15、表16に、耐湿熱性試験IIの結果を表17に示す。
[実施例V−2]
<熱線反射層V−Bの作製>
透明基材をポリカーボネート(PC)基板(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製、ユーピロンNF−2000U、厚さ3mm)とし、120℃での加熱時間を1時間としたこと以外は実施例V−1における熱線反射層V−Aの作製と同様な操作を行ない、熱線反射層V−Bを得た。熱線反射層V−Bの評価結果を表13、表14に示す。
<透明熱線反射積層体V−Bの作製>
熱線反射膜V−Aの代わりに熱線反射膜V−Bを用いたこと以外は、実施例V−1と同様な操作を行ない、透明熱線反射積層体V−Bを作製し、各評価を行った。透明熱線反射積層体V−Bの評価結果を表15、表16に、耐湿熱性試験IIの結果を表17に示す。
[実施例V−3]
<熱線反射層形成用塗布液V−Cの調製>
バインダー樹脂として部分ベンジル化ポリビニルアルコール(積水化学工業株式会社製エスレックKX−1)7.8重量部、2−プロパノール(純正化学株式会社製)8.1重量部、及び脱塩水4.1重量部を混合し、KX−1溶液を調製した。
PVA水溶液の代わりに、KX−1溶液を用いたこと以外は、実施例V−1における熱線反射層形成用塗布液V−Aの調製と同様な操作を行ない、熱線反射層形成用塗布液V−Cを調製した。
<熱線反射層V−Cの作製>
熱線反射層形成用塗布液V−Aの代りに熱線反射層形成用塗布液V−Cを用いたこと以外は実施例V−2における熱線反射層の作製と同様な操作を行ない、熱線反射層V−Cを作製した。熱線反射膜V−Cの評価結果を表13、表14に示す。
<透明熱線反射積層体V−Cの作製>
熱線反射層V−Aの代りに熱線反射層V−Cを用いたこと以外は、実施例V−1と同様な操作を行ない、透明熱線反射積層体V−Cを作製し、各評価を行った。透明熱線反射積層体V−Cの評価結果を表15、表16に、耐湿熱性試験IIの結果を表17に示す。
[実施例V−4]
<熱線反射層形成用塗布液V−Dの調製>
実施例V−1で用いたと同様の金属微粒子含有水溶液を937重量部と、実施例V−1で用いたと同様のPVA水溶液33重量部と、0.1重量%の硫酸ドデシルナトリウム水溶液(キシダ化学株式会社製)102重量部と、脱塩水728重量部とを混合し、熱線反射層形成用塗布液V−Dを調製した。
<熱線反射層V−Dの作製>
ポリカーボネート(PC)基板(三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製、ユーピロンNF−2000U、厚さ2mm)上に、熱線反射層形成用塗布液V−Dを卓上ディップコーター(サツマ通信工業株式会社製「TD−1501」)を用いて塗布し、70℃で10分間乾燥した。その後、120℃の定温乾燥器内で30分間加熱し、熱線反射層V−Dを作製した。熱線反射層V−Dの評価結果を表13、表14に示す。
<透明熱線反射積層体V−Dの作製>
熱線反射層V−Aの代りに熱線反射層V−Dを用いたこと以外は、実施例V−1と同様な操作を行ない、透明熱線反射積層体V−Dを作製し、各評価を行った。透明熱線反射積層体V−Dの評価結果を表15、表16に、耐湿熱性試験IIの結果を表17に示す。
[実施例V−5]
<熱線反射層形成用塗布液V−Eの調製>
PVA水溶液の代わりに3重量%変性ポリビニルアルコールUV硬化性樹脂水溶液(光重合開始剤含有)を用いたこと以外は実施例V−1における熱線反射層形成用塗布液V−Aの調製と同様な操作を行い、熱線反射層形成用塗布液V−Eを調製した。
<熱線反射層V−Eの作製>
熱線反射層形成用塗布液V−Aの代りに熱線反射層形成用塗布液V−Eを用いたこと以外は実施例V−2における熱線反射層の作製と同様な操作により、PC基板に熱線反射層を形成させた後、さらに、紫外線照射装置(LH6/LC−6BUVコンベアシステム:フュージョンUVシステムズ社製 Hバルブ使用)により、紫外線照射積算量約2J/cmで硬化させ、バインダー樹脂を架橋させて熱線反射層V−Eを作製した。熱線反射層V−Eの評価結果を表13、表14に示す。
<透明熱線反射積層体V−Eの作製>
熱線反射層V−Aの代りに熱線反射層V−Eを用いたこと以外は実施例V−1と同様な操作を行なうことにより、透明熱線反射積層体V−Eを作製し、各評価を行った。透明熱線反射積層体V−Eの評価結果を表15、表16に、耐湿熱性試験IIの結果を表17に示す。
[実施例V−6]
<熱線反射層形成用塗布液V−Fの調製>
1,2,3−ベンゾトリアゾール(BTA,東京化成工業)をプロピレングリコールモノメチルエーテルに溶解させ、0.5重量%の溶液(BTA溶液)とした。
金属微粒子として銀微粒子(動的光散乱法で評価された平均粒径20nm)、分散剤としてクエン酸を銀に対して2.1重量%含む、固形分濃度(銀微粒子濃度)10.6重量%の金属微粒子含有水溶液75gと、1重量%変性ポリビニルアルコールUV硬化性樹脂水溶液(光重合開始剤含有)25gと、上記BTA溶液7gと、プロピレングリコールモノメチルエーテル68gを混合し、熱線反射層形成用塗布液V−Fを作製した。
<熱線反射層V−Fの作製>
ポリカーボネート基板(三菱エンジニアリングプラスチックス社製、ユーピロンNF−2000U、厚さ3mm)上に、熱線反射層形成用塗布液V−Fを1mL滴下し、スピンコーター(ミカサ株式会社製 1H−DX2)を用いて、600rpm、30秒の条件で塗布した後、70℃のホットプレート上で1分間加熱乾燥した。さらに、120℃の定温乾燥器(株式会社アズワン製DO−450FPA)内で1時間加熱し、得られた熱線反射層に対して、実施例V−5におけると同様にして、紫外線照射することによりバインダー樹脂を架橋させて熱線反射層V−Fを得た。
<透明熱線反射積層体V−Fの作製>
熱線反射層V−Fの上に、マイクロメーター付フィルムアプリケーター(ギャップ100um,1117/150mm,DHFFB INSTRUMENTS)を用いて、樹脂層形成用塗布液V−Aを塗布した後、120℃で3分間乾燥させ、さらに、硬化層形成用塗布液V−Aをバーコーター(14番,Webster社製)により塗布し、80℃で2分間乾燥させた。その後、実施例V−1におけると同様にして、紫外線照射装置により硬化層の硬化を行って、透明熱線反射積層体V−Fを作製し、各評価を行った。透明熱線反射積層体V−Fの評価結果を表15、表16に、耐湿熱性試験IIの結果を表17に示す。
[比較例V−1]
<透明熱線反射積層体V−Hの作製>
実施例V−1で得られた熱線反射層V−A上に硬化層形成用塗布液V−Aをマイクロメーター付フィルムアプリケーターにより塗布した後、80℃で2分間乾燥させ、無電極水銀ランプ(フュージョンUVシステムズ社製Hバルブ)を用いて積算照射量が2J/cmとなるように紫外線を照射して透明熱線反射積層体V−Hを作製し、各評価を行った。透明熱線反射積層体V−Hの評価結果を表15、表16に、耐湿熱性試験IIの結果を表17に示す。
[比較例V−2]
<硬化層形成用塗布液V−Xの調製>
トリス(2,4−ペンタンジオナト)アルミニウム(III)(東京化成工業株式会社製)0.06重量部をメタノール(純正化学株式会社製)13重量部に溶解した後、シリケートMSEP2(三菱化学株式会社製)6.6重量部、脱塩水1.5重量部を加え、室温で2日間攪拌した。得られた溶液0.5重量部にエタノール(純正化学株式会社製)4.5重量部を加え、硬化層形成用塗布液V−Xを得た。
<透明熱線反射積層体V−Iの作製>
実施例V−1で得られた熱線反射層V−A上に硬化層形成用塗布液V−Xを滴下し、1000rpm、30秒の条件でスピンコーター(ミカサ株式会社製1H−D7)により塗布した後、150℃のホットプレート(アズワン株式会社製HPD−3000)上で30分間加熱して透明熱線反射積層体V−Iを作製し、各評価を行った。熱線反射積層体V−Iの評価結果を表15、表16に、耐湿熱性試験IIの結果を表17に示す。
[比較例V−3]
<樹脂層形成用塗布液V−Xの調製>
ポリメタクリル酸メチル(アルドリッチ社製、平均分子量12万)の10重量%トルエン溶液を調製し、樹脂層形成用塗布液V−Xとした。
<透明熱線反射積層体V−Jの作製>
実施例V−1で得られた熱線反射層V−A上に樹脂層形成用塗布液V−Xを塗布した後、50℃のホットプレート(アズワン株式会社製HPD−3000)上で2時間加熱して透明熱線反射積層体V−Jを作製し、各評価を行った。透明熱線反射積層体V−Jの評価結果を表15、表16に、耐湿熱性試験IIの結果を表17に示す。
[比較例V−4]
<透明熱線反射積層体V−Kの作製>
樹脂層形成用塗布液V−Xの代わりに、ポリビニルアルコール(株式会社クラレ製PVA117、重合度1700)を3重量%含むPVA水溶液を用いたこと以外は比較例V−3と同様な操作を行ない、透明熱線反射積層体V−Kを作製し、各評価を行った。透明熱線反射積層体V−Kの評価結果を表15、表16に、耐湿熱性試験IIの結果を表17に示す。
[比較例V−5]
<透明熱線反射積層体V−Lの作製>
熱線反射層V−Aの代わりに熱線反射層V−Bを用いたこと以外は、比較例V−3と同様にして、透明熱線反射積層体V−Lを作製し、各評価を行った。透明熱線反射積層体V−Lの評価結果を表15、表16に、耐湿熱性試験IIの結果を表17に示す。
Figure 2011031601
Figure 2011031601
Figure 2011031601
Figure 2011031601
Figure 2011031601
[透明熱線反射積層体の評価結果の考察]
実施例V−1〜6の熱線反射層V−A〜Fは、表17に示す耐湿熱性試験IIの結果において、耐湿熱性試験II前後での反射率変化(r)は10%以下と小さく、耐湿熱性が高い。
一方、比較例V−1のように熱線反射層上に直接硬化層を積層した透明熱線反射積層体V−Hの場合、rが−45.5%と、耐湿熱性試験II前後での反射率の変化が大きく、耐湿熱性が低い。
比較例V−2も比較例V−1と同様に、熱線反射層上に直接硬化層を積層した透明熱線反射積層体V−Iであり、耐湿熱性試験II後に硬化層が剥離し、耐湿熱性が低い。
比較例V−3は熱線反射層上に樹脂層が積層されているが、該樹脂層のポリマーが炭素数8以上の長鎖アルキル基を側鎖に有しておらず、本発明の条件を満たす樹脂層ではないため、耐湿熱性試験II後に樹脂層が剥離し、耐湿熱性が低い。
比較例V−4も比較例V−3と同様に、樹脂層が積層されているが、該樹脂層のポリマーが炭素数8以上の長鎖アルキル基を側鎖に有しておらず、本発明の条件を満たす樹脂層ではないため、rが−12.6%と、耐湿熱性試験II前後での反射率の変化が大きく、耐湿熱性が低い。
比較例V−5は熱線反射層上に樹脂層が積層されているが、該樹脂層のポリマーが炭素数8以上の長鎖アルキル基を側鎖に有しておらず、本発明の条件を満たす樹脂層ではないため、rが−17.1%と、耐湿熱性試験II前後での反射率の変化が大きく、耐湿熱性が低い。
以上より、本発明の条件を満たすことにより、耐湿熱性に優れた透明熱線反射積層体を得ることができることが確認された。
[実施例VI−1]
変性PVA(ポリビニルアセトアセタール樹脂:分子量1.7万、(親水基含有率25mol%、疎水基含有率75mol% 親・疎水基比率25:75)の1重量%のPGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル:和光純薬工業株式会社製)水溶液2g、PGME 6g、及び銀微粒子水分散液6gを混合し、超音波バスにて20分分散後、シリンジフィルター(Whatman社製「FP30」、孔径1.2μm)を用いて濾過し、さらに超音波バスにて20分間分散を行い、熱線反射層形成用塗布液VI−Aを作製した。
ここで、銀微粒子分散液に含まれる銀微粒子は、クエン酸コート銀ナノ粒子(平均粒子径20nm、クエン酸コート量2.1重量%(銀に対する重量%))の水分散液である。
この熱線反射層形成用塗布液VI−Aを用いて、以下の方法で熱線反射積層体VI−Aを作製した。
基板としてはポリカーボネート基板(三菱エンジニアリングプラスチックス社製、「ユーピロン・シートNF−2000U」、厚さ3mm、5cm×5cm)を用いた。スピンコートは、スピンコーター(MIKASA社製「1H−D7」)を用いて、塗布液VI−Aを0.6ml基板に載せ、600rpmで30秒間行った。
その後、70℃で2分間乾燥させた後、120℃で1時間焼成を行った。
このようにして熱線反射層を形成した後、この熱線反射層の上に、実施例V−1と同様にして樹脂層と硬化層を形成して熱線反射積層体VI−Aを得た。
[実施例VI−2]
メタクリル酸(和光純薬工業株式会社製)10g、PGME(和光純薬工業株式会社製)30g、2,2’−アゾビス(イソビチロニトリル)(シグマアルドリッチ社製)0.11gを、50mlの四つ口フラスコで混合し、30分間窒素フローにより脱気した。その後、75℃のオイルバスにつけ、重合を6時間行った。得られた重合溶液を、500mlのエーテルに滴下して精製することによりバインダー樹脂VI−Bを得た。得られたバインダー樹脂VI−Bは、一昼夜ドラフト内で乾燥し、さらに真空乾燥器にて12時間乾燥した。このようにして得られたバインダー樹脂VI−Bの重量平均分子量は15000、親水基含有率は100mol%、疎水基含有率は100mol%、親・疎水基比率は50:50であった。
バインダー樹脂として、変性PVAの代りにバインダー樹脂VI−Bを用いたこと以外は、実施例VI−1と同様に熱線反射積層体VI−Bの作製を行った。
熱線反射積層体VI−A及びVI−Bの光学特性及び各層の膜厚を表18に示す。
Figure 2011031601
<温水試験>
40℃の温水に、熱線反射積層体VI−A、VI−Bをそれぞれ300時間浸漬したところ、いずれも外観の問題はなく、水泡も確認されなかった。また、この温水試験前後で反射スペクトルの変化は確認されなかった。
[比較例VI−1]
変性PVAの代りに、N−ピロリドニル基を有するポリビニルピロリドン(和光純薬工業社製「K30」、粘度平均分子量4万)をバインダー樹脂として用いたこと以外は、実施例VI−1と同様に熱線反射層を作製したが、目視で確認できるほど大きな凝集塊が形成された。
[参考例VI−1]
変性PVAの代りに実施例V−1で用いた親水性基のみを持つポリビニルアルコールをバインダー樹脂として用いたこと以外は、実施例VI−1と同様に熱線反射積層体VI−Cを作製し、同様に温水試験を行った結果、温水試験前後で反射スペクトルの変化はなかったものの、水泡がわずかに発生した。
以上の結果から次のことが分かる。
比較例VI−1において、N−ピロリドニル基のみを親水基として有するポリビニルピロリドンをバインダー樹脂として用いた場合、金属コロイドの凝集塊が発生し、製膜ができなかった。これに対して、水酸基を親水基として有するバインダー樹脂を用いた実施例VI−1及びカルボキシル基を親水基として有するバインダー樹脂を用いた実施例VI−2においては、良好な製膜を行うことができ、さらに熱線反射性能の高い熱線反射積層体を作製することができた。
よって、N−ピロリドニル基以外の親水基を有するバインダー樹脂を用いた場合、製膜性が高く、塗布欠陥のない熱線反射積層体を製造することができることが分かる。
なお、参考例VI−1のように、親水基のみを有するバインダー樹脂を用いた場合、温水試験によって、わずかに水泡が発生したが、親水基と疎水基を有するバインダー樹脂を用いた実施例VI−1、VI−2においては、温水試験において水泡が発生しなかった。このことは、親水基及び疎水基を併せ持つバインダー樹脂を用いることにより、より高い耐久性を有する熱線反射積層体を作製することができることを示している。
[実施例VI−3]
実施例VI−1におけると同様の銀微粒子分散液75gとUV硬化型変性PVA(親水基含有率80mol%、疎水基含有率20mol%、親・疎水基比率80:20、架橋基含有率6mol%)の1重量%水溶液25g、PGME 68g、及び、1,2,3−ベンゾトリアゾール(BTA)0.5重量%含有のPGME溶液7gを混合し、超音波バスにて20分分散後、シリンジフィルター(Whatman社製「FP30」、孔径1.2μm)を用いて濾過し、さらに超音波バスにて20分間分散を行い、熱線反射層形成用塗布液VI−Dを作製した。
この熱線反射層形成用塗布液VI−Dを用いて、熱線反射積層体VI−Dを作製した。
基板としてはポリカーボネート基板(三菱エンジニアリングプラスチックス社製、「ユーピロン・シートNF−2000U」、厚さ3mm、5cm×5cm)を用いた。スピンコートは、スピンコーター(MIKASA社製「1H−D7」)を用いて、塗布液VI−Dを1.0ml基板に載せ、600rpmで30秒間行った。
その後、基板を温風で乾燥後、120℃で1時間で焼成を行った。
さらに、UV照射装置(無電極ランプバルブ、Hバルブ、フュージョンUVシステムズ社製)によって、UV照射(総UV照射エネルギーは2000mJ/cm)を行い、熱線反射積層体VI−D1を得た。
一方、冷蔵庫(4℃)で熱線反射層形成用塗布液VI−Dを保存し、その後、4ヶ月(16週間)後に同じ操作にて、熱線反射積層体VI−D2を作製し、熱線反射積層体VI−D1と熱線反射積層体VI−D2の波長2500nmにおける反射率をそれぞれ測定し、その変化({(熱線反射積層体VI−D2の反射率−熱線反射積層体VI−D1の反射率)/熱線反射積層体VI−D1の反射率}×100)を調べたところ、1.4%であり、熱線反射層形成用塗布液VI−Dの保存安定性は良好であることが確認された。
[実施例VI−4]
実施例VI−3において、BTA0.5重量%PGME溶液の代りにPGMEを用いたこと以外は、実施例VI−3と同様にして、熱線反射層形成用塗布液VI−Eを作製した。この塗布液VI−Eを用いて、塗布液VI−Eの保存安定性の評価を実施例VI−3と同様に行ったところ、波長2500nmにおける反射率の変化は、2.2%であり、熱線反射層形成用塗布液VI−Eの保存安定性は良好であることが確認された。
[参考例VI−2]
実施例VI−3で用いたと同様の銀微粒子分散液3gとUV硬化型変性PVAの1重量%水溶液1gと、PGME 2.72g、及びBTA0.5重量%PGME溶液0.28gを混合し、超音波バスにて20分分散後、シリンジフィルター(Whatman社製「FP30」、孔径1.2μm)を用いて濾過し、さらに超音波バスにて20分間分散を行い、熱線反射層形成用塗布液VI−F1を作製した。この塗布液VI−Fを用いて、実施例VI−3と同様にして、熱線反射積層体VI−F1を作製した。
一方、上記銀微粒子分散液をそのまま冷蔵庫(4℃)で保存し、4ヶ月後に上記と同様の操作で、熱線反射層形成用塗布液VI−F2を作製し、同様の操作で、熱線反射積層体VI−F2を作製した。
熱線反射積層体VI−F1とVI−F2について波長2500nmにおける反射率を測定し、その変化率({(熱線反射積層体VI−F2の反射率−熱線反射積層体VI−F1の反射率)/熱線反射積層体VI−F1の反射率}×100)を調べたところ、−11.9%であり、熱線反射層形成用塗布液VI−F2は、劣化しているものと考えられた。
参考例VI−2において、水の中で保存された銀微粒子を長期保存した後、調液、製膜を行ったところ、熱線反射性能が劣化し、2500nmにおける反射率が11.9%も劣化しているが、実施例VI−3やVI−4のように、水溶性有機溶媒(PGME)を含むことにより、長期の保存においても、2500nmの反射率はそれぞれ1.4%及び2.2%であり、ほぼ変化していないことが確認された。
[実験例VI−1]
バインダー樹脂中の官能基の金属への吸着力評価のために、N−ピロリドニル基とメチル基を結合させた化合物としてN−メチル−2−ピロリドン(NMP)、カルボキシル基とメチル基を結合させた化合物として酢酸を用いて、以下の手順で昇温脱離試験を行った。
<吸着試料の作製>
(銀粉末の洗浄)
銀粉末(粒径2〜3.5μm、純度99.9%、アルドリッチ社製)1gにアセトン10gを加え、10分間超音波洗浄を行った。上澄み液を捨て、同様の洗浄操作を合計で3回行った。アセトン洗浄の後、脱塩水10gを加え、10分間超音波洗浄を行った。上澄み液を捨て、同様の洗浄操作を合計で4回行った。得られた銀粉末に窒素ガスを吹き付けながら、40℃で4時間乾燥した。
(吸着操作)
洗浄済み銀粉末0.4gを100℃で1時間真空乾燥し、冷却後、酢酸又はNMP0.4gを加え、室温で3日間静置した。窒素ガスを吹き付けながら風乾した後、室温の真空乾燥器で恒量になるまで乾燥して、吸着試料を得た。
<脱離温度のピークの測定方法>
上記の吸着試料について、それぞれ昇温脱離挙動の測定をTPD−MS(Temperature Programmed Desorption or Dicomposition-Mass-Spectrometry)により行った。
昇温条件としては、He雰囲気下において、10℃/minで600℃まで昇温した。試料量はそれぞれ100mgずつとした。
その結果、酢酸−銀吸着試料において、酢酸の発生を示すピーク(カルボキシル基の脱離温度のピーク)は260℃であった。
一方、NMP−銀吸着試料において、NMPの発生を示すピーク(N−ピロリドニル基の脱離温度のピーク)は300℃であった。
1 透明基材
2 熱線反射層
3 樹脂層
4 硬化層
10A,10B,10C,10D,10E 透明熱線反射積層体

Claims (36)

  1. 透明基材と熱線反射層を含む積層体であって、
    該熱線反射層を含む側から測定された日射反射率が15%以上であり、
    該熱線反射層が、N−ピロリドニル基を除く親水基を含むバインダー樹脂、及び金属を含み、
    かつ該熱線反射層の膜厚が100nm以下であることを特徴とする熱線反射積層体。
  2. 前記親水性基は、以下の測定条件で求めた脱離温度のピークが290℃以下であることを特徴とする請求項1に記載の熱線反射積層体。
    (測定条件)
    親水性基−CH(親水基とメチル基を結合させた化合物)と粒子径1〜5μmの銀粒子を混合し、TPD−MSで、銀からの親水基−CHの脱離温度のピークを測定する。
  3. 前記親水基が、水酸基、カルボキシル基、及びオキシエチレン基からなる群より選ばれることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱線反射積層体。
  4. 前記バインダー樹脂が、疎水基を含むことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の熱線反射積層体。
  5. 前記疎水基が、アルキル基、アセチル基、及び置換基を有してもよいフェニル基からなる群より選ばれることを特徴とする請求項4に記載の熱線反射積層体。
  6. 前記バインダー樹脂が、硬化性樹脂であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の熱線反射積層体。
  7. 前記熱線反射層が、金属に対し配位結合を形成可能な複素環化合物を含有することを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の熱線反射積層体。
  8. 前記熱線反射層上に樹脂層が積層された熱線反射積層体であって、前記樹脂層が、側鎖に炭素数8以上のアルキル基を有するポリマーを含有することを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の熱線反射積層体。
  9. 前記側鎖に炭素数8以上のアルキル基を有するポリマーが、紫外線吸収基を含むことを特徴とする請求項8に記載の熱線反射積層体。
  10. 前記樹脂層が、炭素数8以上のアルキル基を有するポリマーとは別に、紫外線吸収基を有するポリマーを含有することを特徴とする請求項8又は9に記載の熱線反射積層体。
  11. 前記熱線反射層において、膜面から観察された空孔の面積重み付き平均面積が20〜5000nmであり、該熱線反射層の膜表面の面積に対する総空孔面積の割合が3〜40%であることを特徴とする請求項1ないし10のいずれかに記載の熱線反射積層体。
  12. 透明基材と熱線反射層を含む積層体であって、
    該熱線反射層を含む側から測定された日射反射率が15%以上であり、
    該熱線反射層が、親水基及び疎水基を含むバインダー樹脂、及び金属を含み、
    かつ該熱線反射層の膜厚が100nm以下であることを特徴とする熱線反射積層体。
  13. 非金属バインダーを含有する膜厚が12〜80nmの多孔的金属膜よりなる熱線反射用金属膜であって、硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率として、JIS R3106記載の方法に従って計算された可視光線反射率が10%以上であり、且つ可視光線吸収率が45%以下であり、且つ、四探針法で求められた表面抵抗率が80Ω/□以下であることを特徴とする熱線反射用金属膜。
  14. 前記多孔的金属膜において、膜面から観察された空孔の面積重み付き平均面積が20〜5000nmであり、該金属膜表面の面積に対する総空孔面積の割合が3〜40%であることを特徴とする請求項13に記載の熱線反射用金属膜。
  15. 透明基材の少なくとも片面に熱線反射層と樹脂層が順次直接積層された熱線反射積層体において、該熱線反射層が請求項14に記載の熱線反射用金属膜から成ることを特徴とする熱線反射積層体。
  16. 透明基材の少なくとも片面に熱線反射層と樹脂層が順次直接積層された熱線反射積層体において、該熱線反射積層体の日射を受光する面の硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率として、JIS R3106記載の方法に従って計算された可視光線反射率が10〜50%であり、且つ、該熱線反射層が非金属バインダーを含有する膜厚12〜80nmの多孔的金属膜からなることを特徴とする熱線反射積層体。
  17. 次式で定義される可視光線吸収率が45%以下であり、且つ硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率として、JIS R3106記載の方法に従って計算された可視光線反射率が10%以上である熱線反射膜において、バインダー樹脂を含有しており、膜厚が15nm以上であることを特徴とする熱線反射膜。
    可視光線吸収率(%)=100−可視光線透過率(%)−可視光線反射率(%)
    (ここで、可視光線透過率は、波長380nm〜2500nmにおける最低透過率が87%以上のガラス基材上に該熱線反射膜が形成された積層体の可視光線透過率であり、JIS R3106記載の方法に従って計算され、可視光線反射率は、硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率として、JIS R3106記載の方法に従って計算される。)
  18. 次式で定義される可視光線吸収率が45%以下であり、且つ硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率として、JIS R3106記載の方法に従って計算された可視光線反射率が10%以上である熱線反射膜において、バインダー樹脂を含有しており、膜厚が15nm以上であることを特徴とする熱線反射膜。
    可視光線吸収率(%)=100−可視光線透過率(%)−可視光線反射率(%)
    (ここで、可視光線透過率は、基材上に該熱線反射膜が形成された積層体の分光透過率を、該基材の分光透過率で除して得られる値であり、JIS R3106記載の方法に従って計算され、可視光線反射率は、硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率として、JIS R3106記載の方法に従って計算される。)
  19. 該熱線反射膜が金属を含むことを特徴とする請求項17又は18に記載の熱線反射膜。
  20. 下記式で算出される赤外線の選択反射性が1.05以上であることを特徴とする請求項17ないし19のいずれかに記載の熱線反射膜。
    赤外線の選択反射性=赤外線反射率/可視光線反射率
    (ここで赤外線反射率は、硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率とし、JIS R3106の日射反射率を算出する際の波長範囲を780〜1300nmとして算出され、可視光線反射率は、硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率として、JIS R3106記載の方法に従って計算される。)
  21. 請求項17ないし20のいずれかに記載の熱線反射膜と透明基材とを含むことを特徴とする積層体。
  22. 硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率として、JIS R3106記載の方法に従って計算された日射反射率が15%以上であり、且つ硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率として、JIS R3106記載の方法に従って計算された可視光線反射率が10%以上かつ下記式で算出される赤外線の選択反射性が1.05以上であることを特徴とする請求項21に記載の積層体。
    赤外線の選択反射性=赤外線反射率/可視光線反射率
    (ここで赤外線反射率は、硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率とし、JIS R3106の日射反射率を算出する際の波長範囲を780〜1300nmとして算出され、可視光線反射率は、硫酸バリウム又は酸化アルミニウムを参照とした拡散反射率を分光反射率として、JIS R3106記載の方法に従って計算される。)
  23. 透明基材上に、金属を含む熱線反射層と、樹脂層とが順次積層された透明熱線反射積層体であって、該樹脂層が、側鎖に炭素数8以上のアルキル基を有するポリマーを含有することを特徴とする透明熱線反射積層体。
  24. 該側鎖に炭素数8以上のアルキル基を有するポリマーが、紫外線吸収基を含むことを特徴とする請求項23に記載の透明熱線反射積層体。
  25. 請求項1ないし12、請求項15、請求項16、及び請求項21ないし24のいずれかに記載の積層体、或いは、請求項13又は14に記載の金属膜、或いは請求項17ないし20のいずれかに記載の熱線反射膜を含む自動車用窓材。
  26. 請求項25に記載の窓材を有する自動車。
  27. 金属粒子、非金属化合物、及び溶媒を含み、固形分に対する該非金属化合物の割合が0.1〜40重量%である組成物を基材上に湿式製膜して前駆体層を形成する膜化工程と、該前駆体層を熱処理する変換工程とを備える熱線反射層の製造方法であって、該変換工程において、前記前駆体層を表面抵抗率100Ω/□以下の熱線反射層に変換し、該熱線反射層の膜厚が80nm以下であることを特徴とする熱線反射層の製造方法。
  28. 平均粒子径が100nm以下である金属微粒子と、N−ピロリドニル基を除く親水基を含むバインダー樹脂と、極性溶媒を含むことを特徴とする熱線反射層形成用塗布液。
  29. 前記親水性基は、以下の測定条件で求めた脱離温度のピークが290℃以下であることを特徴とする請求項28に記載の熱線反射層形成用塗布液。
    (測定条件)
    親水性基−CH(親水基とメチル基を結合させた化合物)と粒子径1〜5μmの銀粒子を混合し、TPD−MSで、銀からの親水基−CHの脱離温度のピークを測定する。
  30. 前記親水基が、水酸基、カルボキシル基、及びオキシエチレン基からなる群より選ばれることを特徴とする請求項28又は29に記載の熱線反射層形成用塗布液。
  31. 前記バインダー樹脂が、疎水基を含むことを特徴とする請求項28ないし30のいずれかに記載の熱線反射層形成用塗布液。
  32. 前記疎水基が、アルキル基、アセチル基、及び置換基を有してもよいフェニル基からなる群より選ばれることを特徴とする請求項31に記載の熱線反射層形成用塗布液。
  33. 前記バインダー樹脂が、硬化性樹脂であることを特徴とする請求項28ないし32のいずれかに記載の熱線反射層形成用塗布液。
  34. 金属に対し配位結合を形成可能な複素環化合物を含有することを特徴とする請求項28ないし33のいずれかに記載の熱線反射層形成用塗布液。
  35. 前記極性溶媒が、水と水以外の極性溶媒との混合溶媒であり、該水以外の極性溶媒の沸点が、60〜170℃であることを特徴とする請求項28ないし34のいずれかに記載の熱線反射層形成用塗布液。
  36. 平均粒子径100nm以下の金属微粒子、極性溶媒、金属に対し配位結合を形成可能な複素環化合物、及びバインダーを含有する熱線反射膜用塗布液。
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