JP2015205795A - 熱線遮蔽合わせガラス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱線遮蔽フィルム4を2枚のガラス板5で挟んだ構成を有し、熱線遮蔽フィルム4は、基材フィルム1と、基材フィルム1の一方の面に設けられた金属層2と、基材フィルム1の他方の面および金属層上のそれぞれに接着層3とを有し、金属層2は島状の金属皮膜を多数配置して形成されており、金属皮膜の径が0.05〜0.50mmであり、金属皮膜間の距離が0.02〜0.23mmであり、金属皮膜に被覆されていない部分の面積率が15〜80%であり、2枚のガラス板5のうち室内側のガラス板が鉄イオンを含有するかまたは室内側の接着層が熱線吸収性金属化合物微粒子を含有し、熱線遮蔽係数が0.60以下であり、可視光透過率が60%以上であり、電磁波遮蔽率が10dB以下であることを特徴とする熱線遮蔽合わせガラス10である。
【選択図】図1
Description
本実施形態において、電磁波とは、波長10mm〜10km、周波数30KHz〜30GHz程度の電磁波のことをいう。ラジオ放送、テレビ放送、無線通信、携帯電話、衛星通信等に使用される電磁波領域のものである。
本実施形態において、可視光線とは、電磁波のうち肉眼で認識することができる光のことであり、一般に波長380〜780nmの電磁波のことを指している。近赤外線とは、およそ波長800〜2500nmの電磁波であり、赤色の可視光線に近い波長を有する。近赤外線は、太陽光の中に含まれており、物体を加熱する作用がある。これに対して、遠赤外線は、およそ波長5〜20μm(5000〜20000nm)の電磁波であり、太陽光の中には含まれず、室温付近の物体から放射される波長に近いものである。また、紫外線とは、およそ波長10〜380nmの電磁波である。
本実施形態において、熱線とは、近赤外線のことを意味する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る熱線遮蔽合わせガラスの層構成を示す模式的断面図である。
第1実施形態の熱線遮蔽合わせガラス10において、2枚のガラス板5A、5Bの間には、熱線遮蔽フィルム4が挟まれている。熱線遮蔽フィルム4は、透明樹脂からなる基材フィルム1と、その一方の面に金属層2が設けられている。さらに基材フィルム1の他方の面および金属層2上のそれぞれに、接着層3B、3Aが設けられている。そして、熱線遮蔽フィルム4は、その接着層3A、3Bによって2枚のガラス板5A、5Bとそれぞれ貼合されている。図1においては、上方が室内側であり、下方が室外側である。そして、後記するように、2枚のガラス板のうち室内側のガラス板5Aは鉄イオンを含有している。
以下、第1実施形態の熱線遮蔽合わせガラス10を構成する各層について、詳細に説明する。
第1実施形態の熱線遮蔽合わせガラス10において、ガラス板5A、5Bとは、建築物や交通車輛や船舶等の内部に外界から太陽光を取り込むための透明な板である。一般的には、いわゆる無機のガラス板や有機樹脂からなる樹脂板が用いられる。無機のガラスとしては、ソーダ石灰ガラスが代表的なものである。透明な有機樹脂としては、アクリル系、スチレン系、水添環状樹脂、ポリカーボネート系、ポリエステル系など種々の樹脂を使用することができる。
本発明者は、熱線の遮蔽性能の向上を図るために、光の波長との関係に着目して、検討を進めた。その結果、近赤外線の波長領域(800〜2500nm)の透過率を低下させることが熱線の遮蔽性能の向上に有効であることを見出した。
さらに、係る800〜2500nmの波長領域において、遮蔽性能を高めるべく検討を進めたところ、2枚のガラス板のうち室内側のガラス板が鉄イオンを含有していることが有効であることを見出した。
基材フィルム1は、熱線遮蔽フィルム4の形態を維持するための基材であり、金属層2、接着層3A、3B等を保持する機能を有している。そのため、基材フィルム1は、機械的強度、可視光線透過率、加工性等に優れていることが好ましい。また、基材フィルム1は、可視光線を透過させるように透明樹脂から構成されている。基材フィルム1として使用される透明樹脂としては、アクリル系、ポリカーボネート系、スチレン系、ポリエステル系、ポリオレフィン系、水添環状樹脂、フッ素系、シリコーン系、ウレタン系など種々の樹脂が使用でき、用途や目的に応じて、使い分けることができる。これらの透明樹脂の中では、加工性の観点から、ポリエステル系が好ましい。
基材フィルム1は、透明樹脂の機械的物性等にも因るが、厚さは、8〜800μmであることが好ましい。より好ましくは12〜400μmである。
金属層2は、室外から照射される太陽光のうち、熱線と紫外線を主に反射によって遮蔽するとともに、室内から発せられる遠赤外線を主に反射によって遮蔽する層である。熱線、紫外線、遠赤外線の反射は、金属内の多数の自由電子が電磁波の振動電場に合わせて集団振動するために起きると考えられている。
金属層2は、基材フィルム1の一方の面上に直接形成してもよいし、他の基材層上に形成して、その後基材フィルム1と接着層等によって貼合してもよい。
R1=100−{(90.6×D2)/(P+D)2}・・・(1)
R2=100−100×W2/{(W+SP1)×(W+SP2)}・・・(2)
R3=100−100×{W2/(W+P)2}・・・(3)
第1実施形態の熱線遮蔽合わせガラス10では、熱線遮蔽フィルム4は、一方の面に金属層2が設けられた基材フィルム1の他方の面および前記金属層2上のそれぞれに接着層3B、3Aが設けられた構成を有している。熱線遮蔽フィルム4は、これらの接着層3A、3Bによってそれぞれ、ガラス板5A、5Bと貼合されている。
接着層3A、3Bの厚さは、それぞれ100〜1000μmであることが好ましい。
接着層3A、3Bと金属層2とが接して存在しているときには、接着層3A、3Bに用いられる接着剤としては、金属皮膜を劣化させないために、pHが中性のものが好ましい。具体的には、化学構造としてカルボン酸を含まないものが好ましい。また、防錆材を添加してもよい。
熱線遮蔽フィルム4は、製造中の外力等によって金属層2が破損されることを防止するため、基材フィルム1上の金属層2と接着層3Aとの間に、保護層を設けてもよい。
保護層としては、コーティング法や保護フィルムの接着法等がある。コーティング法では、有機系ハードコート剤、無機系ハードコート剤、シリコーン系ハードコート剤等を塗布して、硬化させて形成することができる。中でも、紫外線硬化型のアクリル樹脂が好ましい。保護層の厚さは0.5〜20μmであることが好ましい。
以下、第1実施形態の熱線遮蔽合わせガラス10が有する各種性能について説明する。
第1実施形態の熱線遮蔽合わせガラス10の熱線の遮蔽性能を定量化して評価するために、熱線遮蔽係数という指標を用いている。熱線遮蔽係数は、JIS A5759に準拠して、分光光度計を用いて測定される。Ni値は0.34として、熱線遮蔽係数を求める。
第1実施形態の熱線遮蔽合わせガラス10の熱線遮蔽係数は、0.60以下である。熱線遮蔽係数が0.60を超えると、十分な遮熱性能が得られない。
熱線遮蔽係数の数値は、ガラス板5A、5Bの材質や厚さ、熱線遮蔽フィルム4を構成する基材フィルム1、金属層2、接着層3A、3Bの構成素材や厚さ等によって調整することができる。
第1実施形態の熱線遮蔽合わせガラス10は、波長380〜780nmの可視光線を透過させる。熱線遮蔽合わせガラス1の可視光線透過率は、60%以上である。可視光線透過率が60%以上であると、視野的に優れたものとなる。70%以上がより好ましい。可視光線透過率は、JIS A5759に準拠して、赤外反射測定機を用いて測定することができる。可視光線透過率の数値は、ガラス板5A、5Bの材質や厚さ、熱線遮蔽フィルム4を構成する基材フィルム1、金属層2、接着層3A、3Bの構成素材や厚さ等によって調整することができる。
第1実施形態の熱線遮蔽合わせガラス10は、可視光線反射率が25%以下であることが好ましい。可視光線反射率が25%以下であると、金属光沢が少なく、商品としての外観に優れたものとなる。可視光線反射率は、15%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましい。可視光反射率は、JIS A5759、JIS R3106に準拠して、赤外反射測定機を用いて測定することができる。可視光線反射率の数値は、前記した可視光線透過率の場合と同様に、構成する各層の素材や厚さ等によって調整することができる。
第1実施形態の熱線遮蔽合わせガラス10は、波長300〜2500nmの範囲の可視光線と近赤外線の透過を抑制する。熱線遮蔽合わせガラス10の日射透過率は、60%以下であることが好ましい。日射透過率が60%以下であると、熱線遮蔽性に優れたものとなる。50%以下がより好ましい。日射透過率は、JIS A5759に準拠して、赤外反射測定機を用いて測定することができる。日射透過率の数値は、前記した可視光透過率の場合と同様に、構成する各層の素材や厚さ等によって調整することができる。
第1実施形態の熱線遮蔽合わせガラス10は、日射反射率が25%以上であることが好ましい。日射反射率が25%以上であると、熱線遮蔽性に優れたものとなる。日射反射率は、30%以上がより好ましい。日射反射率は、JIS A5759に準拠して、赤外反射測定機を用いて測定することができる。日射反射率の数値は、前記した可視光透過率の場合と同様に、構成する各層の素材や厚さ等によって調整することができる。
第1実施形態の熱線遮蔽合わせガラス10は、日射吸収率が40%以下であることが好ましい。日射吸収率が40%以下であると、熱線遮蔽合わせガラス1の温度が上昇して性能が劣化することを抑制し、窓板2を損傷させる弊害も抑制する。日射吸収率は、35%以下がより好ましい。日射吸収率は、JIS A5759に準拠して、赤外反射測定機を用いて測定することができる。日射吸収率の数値は、前記した可視光透過率の場合と同様に、構成する各層の素材や厚さ等によって調整することができる。
なお、日射透過率と日射反射率と日射吸収率の数値を合計すると、100%となる。
第1実施形態の熱線遮蔽合わせガラス10は、ヘイズが1.5以下であることが好ましい。ヘイズが1.5以下であると、視野的に優れたものとなる。ヘイズは、JIS K7136に準拠して、ヘイズメータ(曇り度計)を用いて測定することができる。ヘイズの数値は、前記した可視光透過率の場合と同様に、構成する各層の素材や厚さ等によって調整することができる。
第1実施形態の熱線遮蔽合わせガラス10において、反射光が色彩を帯びていると、外観上の商品性が低下する。そのため、色彩を帯びていない方が好ましい。すなわち、JIS Z8729に記載のL*a*b*表色系の色度図において、反射光における色相a*値、b*値および彩度C*値がいずれも数値が少ないことが好ましい。具体的には、いずれも10以下であることが好ましく、5以下であることがより好ましい。
本実施形態の熱線遮蔽合わせガラス10は、電磁波の透過性能を定量化して評価するために、電磁波遮蔽率という指標を用いている。評価方法としては、KEC法を採用した。電磁波の測定範囲は、30MHz〜1GHzである。電磁波遮蔽率は、周波数800MHzにおける数値(dB)を用いる。
電磁波遮蔽率は、10dB以下であることが好ましい。電磁波遮蔽率が10dB以下であるときに、屋内や車内における携帯電話や携帯テレビ等の使用時において、支障の少ないものとすることができる。電磁波遮蔽率は、より好ましくは5dB以下であり、さらに好ましくは3dB以下である。
電磁波遮蔽率の数値は、熱線遮蔽合わせガラス10を構成する各層の素材や厚さ等によって調整することができる。
また、第1実施形態の熱線遮蔽合わせガラス10は、2枚のガラス板5によって挟まれた構成であるため、いずれの側が室外側になっても、雨風等による劣化を低減することができる。
第1実施形態の熱線遮蔽合わせガラス10を作製する方法について説明する。
まず、熱線遮蔽フィルム4の製造方法について説明する。基材フィルム1上に金属層2を形成する。最初に、基材フィルム1の表面全体に気相法によって、所定の金属の皮膜を形成する。気相法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法など公知の方法を適宜選択することができる。
次に、レジスト膜が存在しない部分の金属皮膜を酸やアルカリによってエッチングして、除去する。その後レジスト膜を溶剤や水等で剥離することによって、所定の島状の金属皮膜の配置を有する金属層2を形成することができる。
図2は、本発明の第1実施形態に係る熱線遮蔽合わせガラスの製造方法を示す模式図である。
図1は、本発明の第1実施形態に係る熱線遮蔽合わせガラスと同様に、第2実施形態に係る熱線遮蔽合わせガラスの層構成を示す模式的断面図である。図1においては、上方が室内側であり、下方が室外側である。
第2実施形態の熱線遮蔽合わせガラス10の層構成は、第1実施形態と同様である。但し、第2実施形態では、第1実施形態と異なり、2枚のガラス板5A、5Bはいずれも鉄イオンを含有していない。また、熱線遮蔽フィルム4の室内側の接着層3Aが熱線吸収性金属化合物微粒子を含有している。
本発明者は、熱線の遮蔽性能の向上を図るために、光の波長との関係に着目して、検討を進めた。その結果、近赤外線の波長領域(800〜2500nm)の透過率を低下させることが熱線の遮蔽性能の向上に有効であることを見出した。
そのためには、熱線遮蔽フィルム4の室内側の接着層3Aが熱線吸収性金属化合物微粒子を含有していることが有効であることを見出した。
熱線吸収性金属化合物とは、赤外線領域に最大吸収波長ピークを有する金属化合物である。熱線吸収性金属化合物の具体例としては、セシウム含有酸化タングステン、六ホウ化ランタン、六ホウ化セリウム、アンチモン含有酸化錫、スズ含有酸化インジウム、アルミニウム含有酸化亜鉛、インジウム含有酸化亜鉛、スズ含有酸化亜鉛、ケイ素含有酸化亜鉛ガリウム含有酸化亜鉛などを挙げることができる。中でも、セシウム含有酸化タングステン、六ホウ化ランタン、アンチモン含有酸化錫、等から選ばれるいずれか1種以上であることが好ましく、スズ含有酸化インジウムが特に好ましい。
第1実施形態では、室内側のガラス板5Aが鉄イオンを含有している場合を例示し、第2実施形態では、熱線遮蔽フィルム4の室内側の接着層3Aが熱線吸収性金属化合物微粒子を含有している場合を例示したが、両実施形態を組み合わせてもよい。すなわち、室内側のガラス板5Aが鉄イオンを含有し、かつ熱線遮蔽フィルム4の室内側の接着層3Aが熱線吸収性金属化合物微粒子を含有している熱線遮蔽合わせガラス10は、前記両実施形態の効果を発揮させることが可能であり、より好ましい。
(積層フィルムB1)
易接着PETフィルム(東レ社製、U40、50μm厚さ、以下「PETフィルム」と記載する。)の一方の面に、5層構造の金属層を形成した。具体的には、5×10−5Torrの真空下で、スパッタリング法を用いて、40nm厚さのITO皮膜、10nm厚さのAg皮膜、70nm厚さのITO皮膜、12nm厚さのAg皮膜、35nm厚さのITO皮膜を順次積層して、5層構造の金属層を形成した。
<組成物A>
アクリル系中性粘着剤(綜研化学社製、SKダイン2975) 100質量部
硬化剤(綜研化学社製、Y−75) 0.2質量部
トルエン 100質量部
PETフィルムの一方の面に、5層構造の金属層を形成した。具体的には、5×10−5Torrの真空下で、スパッタリング法を用いて、35nm厚さのITO皮膜、9nm厚さのAg皮膜、60nm厚さのITO皮膜、9nm厚さのAg皮膜、30nm厚さのITO皮膜を順次積層して、5層構造の金属層を形成した。その後、作製した金属層の上に、B1と同様に、エッチングを行って、図3に記載した所定形状の5層構造の金属皮膜が配置された金属層を形成した。ここで、金属皮膜の径は250μmであり、金属皮膜間の距離は60μmであり、開口率は35%とした。
<組成物B>
ジペンタエリスリトールポリアクレート系紫外線硬化型樹脂(荒川化学社製、ビームセット700) 83.3質量部
光重合開始剤(BASF社製、イルガキュア184) 1質量部
トルエン 320質量部
ソーダ石灰ガラスのフロートガラス板(厚さ2mm)上に、接着層としての380μm厚のPVB(ポリビニルブチラールフィルム、積水化学工業社製、S−LEC PVB0.38)のシート(以下「PVBシート」と記載する。)を置いた。
実施例1とは異なり、鉄イオン含有ガラス板を使わずに、2枚のガラス板として、いずれもソーダ石灰ガラスのフロートガラス板(厚さ2mm)を用いた。一方のガラス板上に、接着層としての380μm厚のPVBシートを置いた。
実施例2において、積層フィルムB1の代わりに、積層フィルムB2を用いた以外は、実施例2と同様に製造して、熱線遮蔽合わせガラスを製造した。
実施例1において、鉄イオン含有ガラス板を使わずに、2枚のガラス板として、いずれもソーダ石灰ガラスのフロートガラス板(厚さ2mm)を用いた以外は、実施例1と同様に製造して、熱線遮蔽合わせガラスを製造した。
2枚のソーダ石灰ガラスのフロートガラス板(厚さ2mm)の間に、接着層として、スズ含有酸化インジウム微粒子を含有するPVB(ポリビニルブチラールフィルム、760μm厚)のシートのみを挟んで、貼合させただけの構成の熱線遮蔽合わせガラスを製造した。
2枚の鉄イオン含有ガラス板厚さ2mm)の間に、接着層として、380μm厚のPVBシートのみを挟んで、貼合させただけの構成の熱線遮蔽合わせガラスを製造した。
2枚の鉄イオン含有ガラス板(厚さ2mm)の間に、スズ含有酸化インジウム微粒子を含有するPVB(760μm厚)のシートのみを挟んで、貼合させただけの構成の熱線遮蔽合わせガラスを製造した。
実施例2の熱線遮蔽合わせガラスと同等の構成であるが、室内側と室外側を逆向きにしたのみの熱線遮蔽合わせガラスを用いた。
実施例1の熱線遮蔽合わせガラスと同等の構成であるが、室内側と室外側を逆向きにしたのみの熱線遮蔽合わせガラスを用いた。
なお、参考例として、上記の積層フィルムB1(参考例1)と積層フィルムB2(参考例2)についても、性能を評価した。
実施例、比較例において、熱線遮蔽係数、可視光透過率、可視光反射率、日射透過率、日射反射率、日射吸収率、ヘイズ、反射光の色度・彩度、電磁波遮蔽率について、以下に記載の条件にて性能の評価を行った。尚、評価は、室外側から所定の光線を照射して、その透過光、反射光について行った。
熱線遮蔽係数は、JIS A5759に準拠して、分光光度計を用いて測定される。Ni値を0.34として、熱線遮蔽係数を求めた。熱線遮蔽係数が、0.60以下のとき、熱線の遮蔽効率は優れていると判定される。
本実施例では、分光光度計(島津製作所社製、UV3160)を使用した。
JIS A5759に準拠する。本実施例では、分光光度計(島津製作所社製、UV3160)を使用した。
JIS A5759に準拠する。本実施例では、分光光度計(島津製作所社製、UV3160)を使用した。
JIS A5759に準拠する。本実施例では、分光光度計(島津製作所社製、UV3160)を使用した。
JIS A5759に準拠する。本実施例では、分光光度計(島津製作所社製、UV3160)を使用した。
JIS A5759に準拠する。本実施例では、分光光度計(島津製作所社製、UV3160)を使用した。
ヘイズは、JIS K7136に準拠して、ヘイズメータ(日本電色社製、NDH7000)を用いて測定した。
JIS Z8729に記載のL*a*b*表色系の色度図から、色度a*、b*、彩度C*を算出した。彩度C*は、下記式によって算出される。
C*={(a*)2+(b*)2}1/2
JIS Z8722に準拠して、光源D65を使用して、熱線遮蔽合わせガラスを反射した光について測定を行った。測定装置として、日本電色社製、SE2000を使用した。
15cm×15cmのサンプルを使用して、KEC法によって、30MHz〜1GHzの周波数範囲で電磁波遮蔽率を測定した。電磁波遮蔽率の数値は、周波数800MHzの値(dB)とした。
なお、積層フィルムB1と積層フィルムB2は、熱線遮蔽合わせガラスを形成した後は、ガラス板以外の構成としては、両面にそれぞれ接着層が設けられた熱線遮蔽フィルムの構成を有していることになる。そのため、実施例1〜3、比較例1、5、6では、熱線遮熱フィルムの欄において、熱線遮蔽フィルムとしての記号を付与してある。すなわち、積層フィルムB1の両面に接着層を設けたものは、熱線遮蔽フィルムF1と記載し、積層フィルムB2の両面に接着層を設けたものは、熱線遮蔽フィルムF2と記載した。
なお、参考例1、参考例2の積層フィルムB1、積層フィルムB2は、鉄イオンを含有するガラス板または熱線吸収性金属化合物微粒子を含有する接着層を有しないものであり、熱線遮蔽係数が不十分なものであった。
実施例1、実施例2では、金属層だけでは遮蔽が不十分な可視光線に近い近赤外線以上の波長領域において、鉄イオンや熱線吸収性金属化合物微粒子を用いて吸収させることによって、熱線遮蔽係数の改善がなされている。
2 金属層
3A、3B 接着層
4 熱線遮蔽フィルム
5、5A、5B ガラス板
10 熱線遮蔽合わせガラス
Claims (7)
- 熱線遮蔽フィルムを2枚のガラス板で挟んだ構成を有する熱線遮蔽合わせガラスであって、
前記熱線遮蔽フィルムは、基材フィルムと、前記基材フィルムの一方の面に設けられた金属層と、前記基材フィルムの他方の面および前記金属層上のそれぞれに設けられた接着層とを有し、
前記金属層は島状の金属皮膜を多数配置して形成されており、
前記金属皮膜の径が0.05〜0.50mmであり、
前記金属皮膜間の距離が0.02〜0.23mmであり、
前記金属皮膜に被覆されていない部分の面積率が15〜80%であり、
前記2枚のガラス板のうち室内側のガラス板が鉄イオンを含有し、
熱線遮蔽係数が0.60以下であり、
可視光透過率が60%以上であり、
電磁波遮蔽率が10dB以下であることを特徴とする熱線遮蔽合わせガラス。 - 熱線遮蔽フィルムを2枚のガラス板で挟んだ構成を有する熱線遮蔽合わせガラスであって、
前記熱線遮蔽フィルムは、基材フィルムと、前記基材フィルムの一方の面に設けられた金属層と、前記基材フィルムの他方の面および前記金属層上のそれぞれに設けられた接着層とを有し、
前記金属層は島状の金属皮膜を多数配置して形成されており、
前記金属皮膜の径が0.05〜0.50mmであり、
前記金属皮膜間の距離が0.02〜0.23mmであり、
前記金属皮膜に被覆されていない部分の面積率が15〜80%であり、
前記熱線遮蔽フィルムの室内側の接着層が熱線吸収性金属化合物微粒子を含有し、
熱線遮蔽係数が0.60以下であり、
可視光透過率が60%以上であり、
電磁波遮蔽率が10dB以下であることを特徴とする熱線遮蔽合わせガラス。 - 日射反射率が25%以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱線遮蔽合わせガラス。
- 可視光反射率が25%以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱線遮蔽合わせガラス。
- 日射吸収率が40%以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱線遮蔽合わせガラス。
- 反射光の彩度が10以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱線遮蔽合わせガラス。
- 前記金属層が複数の金属層から構成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の熱線遮蔽合わせガラス。
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