JP2017136723A - 断熱シート - Google Patents

Abstract

【課題】透明性と断熱性に優れる断熱シートの提供。【解決手段】ピッチが１００〜８００ｎｍであり、高さが１００〜８００ｎｍである凸部を有する基材層３と、基材層３の凸部上に配置する表面層１と、を具備する断熱シート１１。断熱シート１１は、表面層１、空隙層２、基材層３、粘着層４から構成される。基材層３は、凹凸構造を形成する。凸部は、ピッチが１００〜８００ｎｍであり、高さが１００〜８００ｎｍである。ピッチと高さの比は０．５／１〜１０／１が好ましい。断熱シートからなる窓貼りシート。基材層３の凸部上に表面層を配置することにより空隙層２を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、透明性と断熱性に優れる窓用断熱シートに関する。

住宅等の建築分野、自動車分野において、省エネや地球環境問題の観点から断熱化が進められている。熱の流入や流出の大半は開口部である窓ガラスを通して行われているため、窓ガラスを断熱化することが重要である。

しかし、視認性の要求される窓ガラスにおいては、建築物の壁に用いられているような透明性の低い断熱材は使用できない。そこで窓からの熱の流入や流出を抑える手段として合わせガラスや複層ガラスが開発されている。しかし、既存物件で利用するためには大幅な工事が必要となり、高コストとなるといった課題があった。

既存の窓ガラスをそのまま利用して、断熱化を図る方法としてはガラス面に空隙構造を有する断熱フィルムを貼付けして断熱性を向上させる方法が提供されている（例えば、特許文献１〜２）。しかし、これらのフィルムでは、空隙径が可視光波長と比較して大きいため、視認性が著しく損なわれるという欠点があった。

特許第５４３２８２２号公報 特開平１０−２０５２３６号公報

本発明は、例えば、透明性と断熱性に優れる断熱シートを提供する。

即ち、本発明は、ピッチが１００〜８００ｎｍであり、高さが１００〜８００ｎｍである凸部を有する基材層と、基材層の凸部上に配置する表面層と、を具備する断熱シートであり、粘着層を有する該断熱シートであり、ピッチと高さの比が０．５／１〜１０／１である該断熱シートであり、基材層が樹脂である該断熱シートであり、基材層の凸部上に表面層を配置することにより空隙層を有する該断熱シートであり、該断熱シートからなる透明断熱シートであり、該断熱シートからなる窓貼りシートである。

本発明の断熱シートは、例えば、透明性と断熱性に優れる。

本発明による実施形態の一例であり、断熱シートの断面図である。 本発明による実施形態の一例であり、凹凸構造の断面図である。 本発明による実施形態の一例であり、凹凸構造の俯瞰図である。 ライン＆スペース構造を示す斜視図である。 本発明による実施形態の一例であり、断熱シートの断面図である。 本発明による実施形態の一例であり、凹凸構造の断面図である。 本発明による実施形態の一例であり、断熱シートの断面図である。 本発明による実施形態の一例であり、凹凸構造の斜視図である。

本発明の断熱シートは、ピッチが１００〜８００ｎｍであり、高さが１００〜８００ｎｍである凸部を有する基材層３と、基材層３の凸部上に配置する表面層１と、を具備する断熱シートである。基材層３の凸部上に表面層１を配置することにより空隙層２を形成する。基材層上に粘着層４を有してもよい。凸部は凹凸構造をいうこともある。

本発明の断熱シートについて、図をもとに例示する。例えば、本発明の断熱シート１１は、図１に示すように、表面層１、空隙層２、基材層３、粘着層４から構成される。基材層３は、図２に示すように、凹凸構造を形成する。基材層３は、ピッチ５が１００〜８００ｎｍであり、高さ６が１００〜８００ｎｍである凸部を有する。基材層３の凹凸面の上を表面層１で被覆することにより、空隙層２を形成する。本発明は、空隙サイズが可視光波長と比較して小さいため、高い透明性を示す。

基材層３の凹凸構造としては、図３に示すように、凸部１２が点状の突起として各方向に規則的に整列する構造が好ましい。凸部１２が点状の突起として規則的に整列する構造としては、平面格子として、斜方格子、六角格子、正方格子、矩形格子、平行体格子が好ましい。平面格子の中では、六角格子が好ましい。六角格子の中では、正三角形格子が好ましい。凸部１２が点状の突起として規則的に整列する構造は、図４に示す溝状構造（ライン＆スペース構造）よりも空隙率が高くなり、より高い断熱性が得られる。図３は、凸部１２が正三角形格子状に配列する構造を示す。図４は、凹凸は凸条であり、凸条は互いに平行な構造を示す。

凹凸構造を形成する方法としては、熱インプリントやＵＶインプリントが好ましい。
熱インプリントとは、微細構造を有する金型（モールド）を基材に押し当て、加熱により柔らかくした基材に微細構造を転写することにより、微細構造を有する基材を作製する方法である。この熱インプリントではナノオーダーの微細加工が可能である。

基材層３の材料としては、樹脂が好ましい。樹脂としては、熱可塑性樹脂と紫外線硬化性樹脂からなる群の１種以上が好ましい。

熱可塑性樹脂としてはポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂等が挙げられる。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、メチルメタクリレート―スチレン共重合体（ＭＳ）、メチルメタクリレート―ブタジエン―スチレン共重合体（ＭＢＳ）、メチルメタクリレート―アクリロニトリル―ブタジエン―スチレン（ＭＡＢＳ）、スチレンブロック共重合体（ＳＢＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等が挙げられる。

ＵＶインプリントとは、微細構造を有するモールドを紫外線硬化性樹脂に押し当て、紫外線照射することにより、微細構造を作製する方法である。このＵＶインプリントではナノオーダーの微細加工が可能である。

紫外線硬化性樹脂としては、アクリル系、シリコーン系、フッ素系等の紫外線硬化性樹脂等が挙げられる。

断熱シート１１としては、図５に示すように、塗膜基材層３’上に、凹凸構造を有する塗膜層７を形成する基材層３を使用してもよい。塗膜基材層３’は、上記の基材層３と同じ材料を使用できる。塗膜基材層３’に凹凸構造を形成する方法としては、熱インプリントやＵＶインプリントが好ましい。

凸部の形状としては、錐体や柱体が好ましく、錐体がより好ましい。錐体としては、図６（ａ）のように、凸部１２の断面は三角形であることが好ましく、正三角形がより好ましい。断面が三角形である錐体としては、円錐形状や角錐形状が好ましく、円錐形状がより好ましい。柱体としては、図６（ｂ）のように、凸部１２の断面は四角形であることが好ましく、正方形がより好ましい。断面が四角形である柱体としては、円柱形状や角柱形状等が好ましい。断面とは、例えば、底面から高さ方向（円錐の場合は頂点の方向）に向かって切断した面をいう。

凸部のピッチは、１００〜８００ｎｍが好ましく、１００〜３５０ｎｍがより好ましい。１００ｎｍ以上だと断熱性に優れ、８００ｎｍ以下だと透明性に優れる。
ピッチ５は、例えば、凸部１２と凸部１２の間の寸法をいう。凸部１２が錐体である場合、ピッチ５は、図６（ａ）のように、錐体の頂点と錐体の頂点の間の寸法をいう。凸部１２が柱体である場合、ピッチ５は、図６（ｂ）のように、柱体の側面と柱体の側面の間の寸法をいう。尚、溝状構造である場合、ピッチ５は、図４に示すように、溝状構造の側面と溝状構造の側面の間の寸法をいう。
凸部１２の高さ６は、１００〜８００ｎｍが好ましく、１００〜３５０ｎｍがより好ましい。１００ｎｍ以上だと断熱性に優れ、８００ｎｍ以下だと透明性に優れる。

凸部のピッチ５と凸部の高さ６の比は、（ピッチ５）／（高さ６）＝０．５／１〜１０／１が好ましい。０．５／１以上だと断熱性に優れ、１０／１以下だと透明性に優れる。

本発明の断熱シート１１は、図７に示すように、表面層１にも凹凸構造を形成し、基材層３の凹凸と向かい合わせて被覆してもよい。

表面層１と基材層３を貼り合わせる方法としては、特に制限はないが、圧着する方法、互いの間に接着剤や粘着剤を適用する方法、ヒートシールによる方法等が挙げられる。

本発明の断熱シートを窓に貼る方法としては、例えば、基材層３を室外側樹脂フィルムとし、室外側樹脂フィルム表面に粘着層４を成膜し、前記粘着層４を介して、ガラス窓等の窓に貼り付ける方法が好ましい。粘着層４は、基材層３上に有する。粘着層４は、基材層３のうち、凸部を有する面とは反対側の面に成膜する。

粘着層４に使用する粘着剤としては、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、架橋アクリル系粘着剤、ビニル系粘着剤、シリコーン系粘着剤等が挙げられる。これらの粘着剤には必要に応じて紫外線吸収剤、赤外線吸収剤等を使用してもよい。

［評価方法］
本発明に使用した物性値及び断熱性の評価方法を記載する。

（１）可視光透過率
厚さ３ｍｍのフロートガラスに、図１に示すように、表面層１、空隙層２、基材層３、粘着層４から構成される断熱シート１１を貼り付け、試験片とした。粘着層４は、アクリル系粘着剤（デンカ株式会社製）から構成される。この試験片を、紫外可視近赤外分光光度計（株式会社島津製作所製、ＳｏｌｉｄＳｐｅｃ−３７００）を用いて３８０〜７８０ｎｍの波長範囲の透過率を測定し、ＪＩＳ Ａ５７５９に示す方法により可視光透過率を算出した。

（２）熱伝導率
熱線プローブ式熱伝導率測定装置（京都電子工業株式会社製、ＱＴＭ−５００）を用いて、表面層１、空隙層２、基材層３から構成される断熱シート１１（断熱シート１１は図１に示す構造であるが、粘着層４は存在しない）の熱伝導率を測定した。

（３）ヘイズ（濁度）
ヘイズメーター（日本電色工業株式会社製、ＮＤＨ２０００）を用いて、表面層１、空隙層２、基材層３から構成される断熱シート１１（断熱シート１１は図１に示す構造であるが、粘着層４は存在しない）のヘイズを測定した。

［実施例１］
厚さ１０μｍのＰＥＴフィルム（東レ株式会社製、ルミラー）に対し、熱インプリントを行い、ピッチ１００ｎｍ、高さ１００ｎｍの凹凸形状（凸部１２の形状は円錐型、凸部１２の断面は正三角形）を転写し、ピッチ１００ｎｍ、高さ１００ｎｍの凸部１２（凸部１２の形状は円錐型、凸部１２の断面は正三角形）を有する基材層３を作製した。基材層３のうち凸部１２を有する表面に対して、厚さ１０μｍのＰＥＴフィルム（東レ株式会社製、ルミラー）を表面層１として圧着により被覆し、断熱シート１１を作製した。必要に応じて、アクリル系粘着剤（デンカ株式会社製）からなる粘着層４を成膜し、図１に示す断熱シート１１を作製した。基材層３の凸部１２は、図３に示すように正三角形格子であり、円錐型の凸部１２のピッチと高さは、図８に示す寸法とした。

［実施例２〜８、比較例２〜３］
凹凸形状を表１に示すピッチと高さにし、表１に示すピッチと高さを有する基材層３を作製したこと以外は、実施例１と同様な条件で熱インプリントを行い、断熱シート１１を作製した。

［実施例９］
厚さ１０μｍのＭＢＳフィルム（デンカ株式会社製）に対し、熱インプリントを行い、ピッチ１００ｎｍ、高さ１００ｎｍの凹凸形状（凸部１２の形状は円錐型、凸部１２の断面は正三角形）を転写し、ピッチ１００ｎｍ、高さ１００ｎｍの凸部１２（凸部１２の形状は円錐型、凸部１２の断面は正三角形）を有する基材層３を作製した。基材層３のうち凸部１２を有する表面に対して、厚さ１０μｍのＭＢＳフィルム（デンカ株式会社製）を表面層１として圧着により被覆し、断熱シート１１を作製した。必要に応じて、アクリル系粘着剤（デンカ株式会社製）からなる粘着層４を成膜し、図１に示す断熱シート１１を作製した。基材層３の凸部１２は、図３に示すように正三角形格子であり、円錐型の凸部１２のピッチと高さは、図８に示す寸法とした。

［実施例１０〜１６、比較例５〜６］
凹凸形状を表２に示すピッチと高さにし、表２に示すピッチと高さを有する基材層３を作製したこと以外は、実施例９と同様な条件で熱インプリントを行い、断熱シート１１を作製した。

［比較例１］
基材層３として、熱インプリントを行わなかったこと（従って、基材層３は凸部１２を有しない）以外は、実施例１と同様な条件で熱インプリントを行い、断熱シート１１を作製した。

［比較例４］
基材層３として、熱インプリントを行わなかったこと（従って、基材層３は凸部１２を有しない）以外は、実施例９と同様な条件で熱インプリントを行い、断熱シート１１を作製した。

上記実施例及び比較例で得られた断熱シートの評価結果を表１（ＰＥＴ系断熱シート）、表２（ＭＢＳ系断熱シート）に示した。

表１のＰＥＴ系断熱シートについて、凸部のピッチと高さがいずれも可視光波長３８０〜７８０ｎｍよりも小さい実施例１〜３は、可視光透過率８０％以上、ヘイズ値１％以下であり、高い透明性を示した。実施例１〜３の熱伝導率は、ブランク品である比較例１と比べて１０〜２０％低下した。凸部のピッチと高さが可視光波長よりも大きい実施例４〜８ではピッチと高さが大きくなる程、可視光透過率は低下し、ヘイズ値は上昇した。しかし、凸部のピッチと高さが８００ｎｍである実施例８においても、可視光透過率６０％以上、ヘイズ値４０％以下の透明性が確保された。ピッチと高さが５０ｎｍである比較例２は、熱伝導率は大きく、断熱性は得られなかった。ピッチと高さが１０００ｎｍである比較例３は、可視光透過率が小さく、ヘイズが大きく、透明性は得られなかった。

表２のＭＢＳ系断熱シートについて、凸部のピッチと高さがいずれも可視光波長３８０〜７８０ｎｍよりも小さい実施例９〜１１は、可視光透過率８０％以上、ヘイズ値１％以下であり、高い透明性を示した。実施例９〜１１の熱伝導率は、ブランク品である比較例４と比べて１０〜２０％低下した。凸部のピッチと高さが可視光波長よりも大きい実施例１２〜１６ではピッチと高さが大きくなる程、可視光透過率は低下し、ヘイズ値は上昇した。しかし、凸部のピッチと高さが８００ｎｍである実施例１６においても、可視光透過率６０％以上、ヘイズ値４０％以下の透明性が確保された。ピッチと高さが５０ｎｍである比較例５は、熱伝導率は大きく、断熱性は得られなかった。ピッチと高さが１０００ｎｍである比較例６は、可視光透過率が小さく、ヘイズが大きく、透明性は得られなかった。

本発明の断熱シートは建築用窓、車両用窓等に貼り付けすることにより、良好な視認性を維持しつつ、内部の断熱化が可能である。本発明の断熱シートは、透明断熱シートとして有用であり、窓貼りシートや窓用断熱シートとして使用できる。

１ 表面層
２ 空隙層
３ 基材層
３’塗膜基材層
４ 粘着層
５ 凸部のピッチ
６ 凸部の高さ
７ 塗膜層
１１ 断熱シート
１２ 凸部

Claims (7)

1. ピッチが１００〜８００ｎｍであり、高さが１００〜８００ｎｍである凸部を有する基材層と、基材層の凸部上に配置する表面層と、を具備する断熱シート。
2. 更に、粘着層を有する請求項１記載の断熱シート。
3. ピッチと高さの比が０．５／１〜１０／１である請求項１又は２記載の断熱シート。
4. 基材層が樹脂である請求項１〜３のうちの１項記載の断熱シート。
5. 基材層の凸部上に表面層を配置することにより空隙層を有する請求項１〜４のうちの１項記載の断熱シート。
6. 請求項１〜５のうちの１項記載の断熱シートからなる透明断熱シート。
7. 請求項１〜５のうちの１項記載の断熱シートからなる窓貼りシート。

Images