JP2016066098A - 採光フィルムおよび採光フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】採光効率を向上させる。
【解決手段】採光フィルム１は、一方の面に沿って離隔して配置される複数の溝を有するベース部３と、ベース部とは異なる屈折率を持つ充填材料を複数の溝内に充填した複数の充填部４と、複数の充填部の一方の面側の端面形状により形成される１以上の凹部に所定の充填材料を充填した空洞充填部５と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、採光フィルムおよび採光フィルムの製造方法に関する。

屋内の照明の照明強度を弱めて二酸化炭素の排出量の削減と消費電力の低減を図る一環として、窓に入射された外光を屋内の天井方向に偏向させて採光効率を向上させる光制御シートが提案されている。例えば、特許文献１には、透過部と遮光部を交互に並べた構造の光制御シートを例えば窓ガラスに貼り付けて、太陽光の入射角度の違いにより、夏季は屋内への太陽光の取り込みを減少させ、冬季は太陽光の取り込みを増加させる技術が開示されている。

特開２０１０−２５９４０６号公報

上述した特許文献１の光制御シートや、その他の採光を目的とした従来の採光フィルムでは、複数の溝を有するベース部と、これら溝内に充填される複数の充填部とを備えており、ベース部と充填部との屈折率差を利用して、採光フィルムに入射された外光を室内の天井や壁方向に導光するようにしている。溝内に充填される充填材料としては、電子線や熱により硬化する硬化性樹脂が用いられることが多い。

しかしながら、硬化性樹脂は、溝内で硬化する際に収縮することが多く、また充填時の工程上の問題により、溝の開口周辺に空洞部が形成されてしまう。この空洞部を残したままにしておくと、空洞部内の空気と溝内の充填部との間の屈折率差により、入射光が空洞部と充填部との界面で反射され、採光フィルム内に入射される光の割合が減ってしまうおそれがある。また、空洞部と充填部の屈折率差により入射光の屈折角度が変化してしまい、意図せぬ方向に光が進行するおそれもある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、採光効率を向上可能な採光フィルムおよび採光フィルムの製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様では、一方の面に沿って離隔して配置される複数の溝を有するベース部と、
前記ベース部とは異なる屈折率を持つ充填材料を前記複数の溝内に充填した複数の充填部と、
前記複数の充填部の前記一方の面側の端面形状により形成される２以上の凹部に所定の充填材料を充填するとともに、前記一方の面上の前記２以上の凹部間に所定の膜厚で配置され、前記ベース部と同じ屈折率の材料を持つ空洞充填部と、を備える採光フィルムが提供される。

前記空洞充填部に充填される前記所定の充填材料は、前記ベース部に充填される材料であってもよい。

前記ベース部と前記複数の充填部との屈折率差は、０．１以上であってもよい。

本発明の他の一態様は、前記一方の面側に配置される第１接着層と、
前記第１接着層を介して、前記一方の面に対向配置される第１透明基材と、
前記ベース部の前記一方の面と反対の面側に配置される第２接着層と、
前記第２接着層を介して、前記ベース部に対向配置される第２透明基材と、を備える採光フィルムであってもよい。

本発明の他の一態様では、一方の面に沿って離隔して配置される複数の溝を有するベース部における、前記複数の溝内に、前記ベース部とは異なる屈折率を持つ第１材料を充填した複数の充填部を形成するとともに、前記複数の充填部の前記一方の面側の端面形状により形成される１以上の凹部の周囲及び凹部内に、前記ベース部と同じ屈折率の第２材料を塗布する工程と、
前記ベース部の前記一方の面側の余分な前記第２材料を掻き取る工程と、
前記２以上の凹部に充填された前記第２材料を硬化させる工程を、凹部が埋まって、かつ前記一方の面上の前記２以上の凹部間に所定の膜厚で形成されるまで少なくとも１回以上実施し、前記凹部へ前記第２材料を充填する工程と、を備える採光フィルムの製造方法が提供される。

本発明によれば、ベース部内に離隔して配置される複数の充填部に凹部が形成されたとしても、採光効率を向上できる。

一実施形態による採光フィルムの断面構造を示す図。 図１の一変形例の断面構造を示す図。 図１および図２とは異なる断面構造を示す図。 図１〜図３とは異なる断面構造を示す図。 一実施形態による合わせガラスの断面構造を示す図。 本実施形態の製造工程の一例を示す工程フロー図。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから適宜変更したり、誇張してある。

図１は一実施形態による採光フィルムの断面構造を示す図である。図１の採光フィルム１は、例えば窓や採光具に積層して用いられるか、あるいは、窓や採光具の内部に組み込まれて用いられる。

図１に示すように、一実施形態による採光フィルム１は、一方の面１ａに沿って離隔して配置される複数の溝２を有するベース部３と、ベース部３とは異なる屈折率を持つ充填材料を複数の溝２内に充填した複数の充填部４とを備えている。

例えば、ベース部３は、複数の充填部４よりも大きい屈折率を持っている。これにより、外部からベース部３に入射された光は、充填部４との界面で反射されて、斜め上方に跳ね上げられる。ベース部３の内部を進行する光を充填部４との界面で反射させるには、ベース部３と複数の充填部４との屈折率差が０．１以上であることが望ましい。例えば、ベース部３の屈折率は約１．６前後、充填部４の屈折率は約１．４前後に設定される。

複数の充填部４の一方の面１ａ側には、各充填部４の端面形状による１以上の凹部４ａが形成されている。ここで、凹部４ａとは、充填部４の一方の面１ａ側に形成される凹みである。凹部４ａは、充填時に掻き取り過ぎてしまうことによって形成されると共に、各充填部４に充填される充填材料が硬化する際に硬化収縮が起きることで必然的に形成されるものである。凹部４ａをそのまま残しておくと、充填部４の一方の面１ａ側に別の層を形成した際に凹部４ａ内の空気が外へ排出されずそのまま残ることにより、凹部４ａと充填部４との界面に大きな屈折率差が生じてしまう。この屈折率差により、外部から凹部４ａに入射された光の一部は、充填部４との界面で反射され、採光フィルム１の内部に入り込む量が減ってしまう。なお、凹部４ａは、すべての充填部４に形成されるとは限らず、製造ばらつき等により一部の充填部４のみに形成される場合もありうる。

そこで、本実施形態による採光フィルム１は、この凹部４ａ内に所定の充填材料を充填した空洞充填部５をさらに備えている。空洞充填部５は、凹部４ａの開口面の高さ以上の高さになるように凹部４ａ内に充填されている。すなわち、本実施形態では、凹部４ａを空洞充填部５で充填することで、ベース部３の一方の面１ａには、凹部４ａによるくぼみが完全になくなるようにしている。

複数の溝２内に充填材料を充填して複数の充填部４を形成したときに、各充填部４内に凹部４ａが形成される理由は、充填材料が硬化する際に収縮するためと、製造上の都合により充填材料が凹部４ａ内に適切に充填されない場合がありうるためである。

空洞充填部５の頂部は、ベース部３の一方の面１ａと面一になるか、あるいは、一方の面１ａから突き出すように形成されている。後述するように、空洞充填部５を形成する際には、ベース部３の一方の面１ａ側に、流動性のある硬化性樹脂を塗布してから硬化させるため、凹部４ａの内部だけでなく、図２に示すようにベース部３の一方の面１ａのほぼ全域に硬化樹脂層が形成される場合もありうる。図２の場合であっても、硬化樹脂層の一部は凹部４ａ内に充填され、上述した空洞充填部５が形成される。

図１と図２の空洞充填部５は、充填部４と同じ材料で形成されている。これにより、空洞充填部５と充填部４との界面で屈折率差が生じなくなり、外部からの入射光がこの界面で反射されなくなり、採光フィルム１内に取り込まれる光の割合が低下するおそれがなくなる。また、この界面で光が屈折しなくなり、意図しない方向に光が進行するおそれも回避できる。よって、空洞充填部５を充填部４と同じ材料にすることで、採光効率を向上できる。

なお、空洞充填部５は必ずしも充填部４と同じ材料で形成する必要はない。例えば、図３に示すように、空洞充填部５をベース部３と同じ材料で形成してもよい。上述したように、本実施形態による採光フィルム１では、ベース部３と複数の充填部４との屈折率を相違させているため、空洞充填部５をベース部３と同じ材料で形成すると、空洞充填部５と充填部４との間に屈折率差による界面が生じる。しかしながら、空気とベース部３若しくは充填部４との屈折率差が０．５程度と大きいことに対して、ベース部３と充填部４の屈折率差は、０．１〜０．２程度と比較的小さいため、この界面で入射光が反射されるおそれは少なくなり、採光フィルム１への光の取り込み効率は凹部４ａが充填されていない場合と比較し向上する。

凹部４ａ内にベース部３と同じ材料を充填して空洞充填部５を形成する際には、ベース部３の一方の面１ａ側に、流動性のある硬化性樹脂を塗布してから硬化させるため、凹部４ａの内部だけでなく、図４に示すようにベース部３の一方の面１ａのほぼ全域に硬化樹脂層が形成される場合もありうる。この場合であっても、硬化樹脂層の一部は凹部４ａ内に充填され、上述した空洞充填部５が形成される。

図１の採光フィルム１は、例えば合わせガラスの間に配置されて封止される。図５は合わせガラス１０の断面構造の一例を示す図である。図示のように、採光フィルム１の両面には接着層６が配置され、これら接着層６を介してガラス等の透明基材７が両面から接着される。図１や図３に示すように採光フィルム１のベース部３の一方の面１ａ内で空洞充填部５が突き出していたとしても、接着層６により平坦化されるため、透明基材７と採光フィルム１は接着層６を介して面全体で強固に接着される。

本実施形態による採光フィルム１は、合わせガラス１０に用いられるだけではない。例えば、ガラス等の透明基材７の片面側のみに接着材を介して接着されてもよい。また、本実施形態による採光フィルム１は、ブラインドの少なくとも一部のスラットの表面に接着材を介して接着されてもよい。あるいは、各スラットの内部に採光フィルム１を組み込んでもよい。さらに、本実施形態による採光フィルム１は、ロールアップブラインドの表面に接着材を介して接着されてもよい。

次に、本実施形態に係る採光フィルム１の構成材料および製造工程について説明する。
ベース部３の材料としては、例えば、光硬化性プレポリマーと、反応性希釈モノマーと、金型離型剤と、光重合開始剤とを混合して均一化したものが用いられる。ベース部３に不図示の基材を貼り合わせる場合は、基材の材料として、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムが用いられる。ベース部３の材料は、紫外線硬化性樹脂を用いる代わりに、熱硬化性樹脂または電子線硬化性樹脂などの硬化性樹脂を用いてもよい。

ベース部３に、図１に示すような溝２を形成するには、例えば金型ロールが用いられる。金型ロールの表面は、溝２の形状に合わせてバイトにより切削されて、各溝２の形状に対応する複数の凸部が形成される。

凸部が形成された金型ロールとニップロールの間にベース部３の組成物を充填して両ロールにて加圧し、例えば高圧水銀灯により紫外線を照射してベース部３の組成物を硬化させて、ベース部３が形成される。その後、剥離ローラにより、金型ローラからベース部３を離型し、ベース部３を含む中間部材を作製する。

ベース部３の溝２に充填される充填物として、例えば、光硬化性プレポリマー等の紫外線硬化性樹脂と、反応性希釈モノマーと、光散乱材と、光重合開始剤とを混合して均一化したものが用いられる。紫外線硬化性樹脂の代わりに、熱硬化性樹脂や電子線硬化性樹脂を用いてもよい。

上述したように、本実施形態では、ベース部３と充填部４とで屈折率に違いを持たせている。ベース部３も充填部４も、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂および電子線硬化性樹脂などの硬化性樹脂を材料としているが、硬化性樹脂の材料や、それに含有される添加剤の種類等を変えることで、ベース部３と充填部４に屈折率差を持たせることができる。

充填部４の材料となる充填物は、中間部材上に供給されて、充填物が溝２の内部に充填されるとともに、余剰分の充填物は掻き落とされる。その後、高圧水銀灯により紫外線を照射して硬化させて、充填部４が形成される。この充填物の掻き落し及び硬化処理により、上述したように、充填部４には凹部４ａが形成される。そこで、本実施形態では、以下に示す図６の製造工程にて凹部４ａ内に空洞充填部５を形成する処理が行われる。

まず、凹部４ａの周囲に所定の充填材料を塗布する（ステップＳ１）。所定の充填材料とは、図１や図２のように充填部４と同じ材料が望ましいが、図３や図４のようにベース部３と同じ材料でもよい。あるいは、所定の充填材料は、充填部４との屈折率差が０．１程度の材料であれば、充填部４とベース部３の材料とは異なる材料でもよい。

次に、所定の充填材料が凹部４ａ内に充填されるようにスキージ処理を行って、ベース部３の一方の面１ａ側の余分な充填材料を掻き取る（ステップＳ２）。

次に、凹部４ａに充填された所定の充填材料を熱、紫外線または電子線等により硬化させる（ステップＳ３）。ステップＳ１〜Ｓ３の処理を１回行っただけでは、凹部４ａが完全になくなるとは限らない。そこで、ステップＳ１〜Ｓ３の処理を少なくとも２回繰り返して、凹部４ａ内に空洞充填部５を形成する（ステップＳ４）。その後、必要に応じて接着層６が形成される。

接着層６の組成物は、例えば、熱可塑性樹脂であるポリビニルアセタール樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、エチレンアクリル共重合体樹脂、ポリウレタン樹脂及びポリビニルアルコール樹脂等から一種若しくは複数を、可塑剤、酸化防止剤及び紫外線遮蔽剤といった添加剤と共に混合し用いたり、アクリル系樹脂の粘着材と、架橋剤と、希釈剤とを混合して形成されたりする。この接着層６の組成物を、シート若しくはフィルム状にして採光フィルム１と透明基材との間に配置し、圧をかけて空気を押し出した後、加熱することで採光フィルム１と一体化させたり、液状であれば離型フィルムに塗布して乾燥させた後、採光フィルム１に貼付させたりする。

このように、本実施形態では、ベース部３の溝２内に充填材料を充填して充填部４を形成する際に生じる凹部４ａを所定の充填材料で充填して空洞充填部５を形成するため、空洞充填部５と充填部４との間の界面での屈折率差を小さくすることができ、空洞充填部５が無い場合と比較し、界面で反射される光の割合を削減できる。このため、採光フィルム１への光の取り込み効率を向上できる。特に、空洞充填部５の材料を充填部４の材料と同じにすれば、空洞充填部５と充填部４との界面が実質的になくなり、ベース部３の間に凹部４ａのない理想的な充填部４を形成でき、採光フィルム１の採光効果をより向上できる。

本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

１ 採光フィルム、２ 溝、３ ベース部、４ 充填部、４ａ 凹部、５ 空洞充填部、６ 接着層、１０ 合わせガラス

Claims (5)

1. 一方の面に沿って離隔して配置される複数の溝を有するベース部と、
   前記ベース部とは異なる屈折率を持つ充填材料を前記複数の溝内に充填した複数の充填部と、
   前記複数の充填部の前記一方の面側の端面形状により形成される２以上の凹部に所定の充填材料を充填するとともに、前記一方の面上の前記２以上の凹部間に所定の膜厚で配置され、前記ベース部と同じ屈折率の材料を持つ空洞充填部と、を備える採光フィルム。
2. 前記空洞充填部に充填される前記所定の充填材料は、前記ベース部に充填される材料である請求項１に記載の採光フィルム。
3. 前記ベース部と前記複数の充填部との屈折率差は、０．１以上である請求項１または２のいずれかに記載の採光フィルム。
4. 前記一方の面側に配置される第１接着層と、
   前記第１接着層を介して、前記一方の面に対向配置される第１透明基材と、
   前記ベース部の前記一方の面と反対の面側に配置される第２接着層と、
   前記第２接着層を介して、前記ベース部に対向配置される第２透明基材と、を備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載の採光フィルム。
5. 一方の面に沿って離隔して配置される複数の溝を有するベース部における、前記複数の溝内に、前記ベース部とは異なる屈折率を持つ第１材料を充填した複数の充填部を形成するとともに、前記複数の充填部の前記一方の面側の端面形状により形成される１以上の凹部の周囲及び凹部内に、前記ベース部と同じ屈折率の第２材料を塗布する工程と、
   前記ベース部の前記一方の面側の余分な前記第２材料を掻き取る工程と、
   前記２以上の凹部に充填された前記第２材料を硬化させる工程を、凹部が埋まって、かつ前記一方の面上の前記２以上の凹部間に所定の膜厚で形成されるまで少なくとも１回以上実施し、前記凹部へ前記第２材料を充填する工程と、を備える採光フィルムの製造方法。

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