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
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Abstract
【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。
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。
(測定条件)
親水性基−CH3(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−CH3の脱離温度のピークを測定する。
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。)
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。)
(測定条件)
親水性基−CH3(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−CH3の脱離温度のピークを測定する。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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;
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
親水性基−CH3(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−CH3の脱離温度のピークを測定する。
水酸基、アミノ基、アミド基、−NO2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
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NH2基は、金属粒子を凝集させる恐れがあるので、SH基及びNH2基以外の基であることが好ましい。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
かかる表面抵抗率は、四探針法により評価される。
<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。
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。
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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
ASUN=100−TSUN−RSUN
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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
(式(1)において、R1は水素原子もしくはアルキル基、R2は炭素数8以上のアルキル基を表す。)
また、R2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。
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。
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。
式(3)中、R8は式(2)のR8と同義であり、R9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、R8は式(2)のR8と同義であり、R12は直接結合、−CH2CH2O−又はCH2CH(OH)−CH2O−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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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、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。
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。
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。
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。
{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。
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。
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。
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。
AVIS=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。
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。
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。
RSUNは、基板に対して熱線反射層を含む側から測定される。
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。
ASUN=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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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(%)=(Rb−Ra)×100/Ra
(ここで、Ra、Rb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。)
r2IR=R2IR2/R2IR1
(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。)
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。
rIR=RIR1/RIR2
(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。)
rRa=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(rH)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。rH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。rH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。
rH=H2/H1
(H1、H2はそれぞれ加熱処理前後でのヘーズである。)
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。
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、1000cm2〜5m2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、100cm2〜2000cm2程度である。
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。
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(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
AVIS(%)=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。
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。
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。
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。
ASUN(%)=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。
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*a*b*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。
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。
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。
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
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。
rIR=RIR1/RIR2
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。
rRa=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(rH)を次式より算出した。
rH=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。
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/R2IR1
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。
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=(Rb−Ra)×100/Ra
(ここで、Ra、Rb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。)
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/cm2以上であれば「×」、0.2個/cm2未満であれば「○」として評価した。
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。
<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。
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。
<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。
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。
<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。
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。
<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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
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−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。
<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−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−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−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。
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。
<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。
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。
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−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。
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/cm2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−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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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(rH)は1.2であった。
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(rH)は1.1であった。
<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。
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。
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。
<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。
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/cm2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。
<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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
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−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。
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−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。
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。
<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。
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。
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−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600cm2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−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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
<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。
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。
<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。
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。
<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。
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。
<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。
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。
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。
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/cm2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の空孔の面積重み付き平均面積は296nm2、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。
<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。
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。
<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。
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。
<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。
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。
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。
<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/cm2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。
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。
<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。
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。
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。
<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/cm2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。
<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。
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。
<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。
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。
<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。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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/cm2)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−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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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−CH3(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−CH3の脱離温度のピークを測定する。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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20〜5000nm2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。
- 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。 - 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。
- 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20〜5000nm2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。
- 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。
- 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。
- 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。) - 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。) - 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。
- 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。) - 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。
- 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。) - 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。
- 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。
- 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。
- 請求項25に記載の窓材を有する自動車。
- 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。
- 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。
- 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−CH3(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−CH3の脱離温度のピークを測定する。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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