JP2018171908A - 熱線透過抑制透光性基材、透光性基材ユニット - Google Patents

熱線透過抑制透光性基材、透光性基材ユニット Download PDF

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Yosuke Nakanishi
陽介 中西
恵梨 上田
Eri Ueda
恵梨 上田
広宣 待永
Hironobu Machinaga
広宣 待永
大森 裕
Yutaka Omori
裕 大森
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Abstract

【課題】断熱性と遮熱性とを独立に制御できる熱線透過抑制透光性基材を提供することを目的とする。
【解決手段】可視光及び近赤外光の波長領域のうちの少なくとも一部の波長領域の光の透過を抑制する透光性日射カットユニットと、
前記透光性日射カットユニット上に配置された、透明導電性酸化物を含有する透明導電性酸化物層とを有する熱線透過抑制透光性基材を提供する。
【選択図】図1

Description

本発明は、熱線透過抑制透光性基材、透光性基材ユニットに関する。
従来から、ガラスや樹脂等の透光性基材上に熱線を反射する機能を備えた層を有する熱線透過抑制透光性基材が知られている。
熱線透過抑制透光性基材としては、太陽光等の可視光の一部や、近赤外線を反射することで、例えば室内や車内の温度上昇を抑制する遮熱性を備えたものが従来から検討されている。また、放射率を低減させて、断熱性を備えた熱線透過抑制透光性基材についても検討が進められている。
例えば特許文献1には、低放射透明複合材料フィルムであって:透明なフィルム基材と;前記透明なフィルム基材と親和性の耐摩耗ハードコート材料からなる下層と;少なくとも1つの赤外線反射層と;を備え、前記複合材料フィルムが約0.30未満の放射率を有し、前記下層が前記透明なフィルム基材と前記赤外線反射層との間に配置されている;低放射透明複合材料フィルムが開示されている。そして、赤外線反射層のコア層として、銀−金合金(Ag−Au)を用いた例が開示されている。
特表2013−521160号公報
特許文献1に開示された低放射透明複合材料フィルムの赤外線反射層の材料として挙げられた銀−金合金は、放射率を低減する効果を有し、断熱性を備えている。
しかし、銀や、銀合金は断熱性に加えて、太陽光等の可視光の一部や、近赤外線を反射する遮熱性も備えている。このため、特許文献1に開示された低放射透明複合材料フィルムによれば、例えば断熱性を高めるため、赤外線反射層のコア層の厚さを厚くすると、遮熱性も同時に高められることになる。
一方、熱線透過抑制透光性基材に対しては、設置する場所に応じた特性を有することが求められている。例えば寒冷地であれば高断熱、低遮熱のような特性が要求される。
しかしながら、特許文献1に開示された低放射透明複合材料フィルムによれば、上述のように断熱性と、遮熱性とを独立して制御することはできないため、高断熱、低遮熱のような特性を実現することはできなかった。
そこで、上記従来技術の問題に鑑み、本発明の一側面では断熱性と遮熱性とを独立に制御できる熱線透過抑制透光性基材を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため本発明の一側面では、可視光及び近赤外光の波長領域のうちの少なくとも一部の波長領域の光の透過を抑制する透光性日射カットユニットと、
前記透光性日射カットユニット上に配置された、透明導電性酸化物を含有する透明導電性酸化物層とを有する熱線透過抑制透光性基材を提供する。
本発明の一側面によれば、断熱性と遮熱性とを独立に制御できる熱線透過抑制透光性基材を提供することができる。
本発明の実施形態に係る一構成例の熱線透過抑制透光性基材の断面図である。 本発明の実施形態に係る他の構成例の熱線透過抑制透光性基材の断面図である。 本発明の実施形態に係る他の構成例の熱線透過抑制透光性基材の断面図である。 本発明の実施形態に係る一の構成例の透光性基材ユニットの断面図である。
以下、本開示の一実施形態(以下「本実施形態」と記す)について詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
[熱線透過抑制透光性基材]
本実施形態の熱線透過抑制透光性基材の一構成例について以下に説明する。
本実施形態の熱線透過抑制透光性基材は、可視光及び近赤外光の波長領域うちの少なくとも一部の波長領域の光の透過を抑制する透光性日射カットユニットと、透光性日射カットユニット上に配置された透明導電性酸化物を含有する透明導電性酸化物層とを有する。
本発明の発明者は、断熱性と、遮熱性とを独立に制御できる熱線透過抑制透光性基材について、鋭意検討を行った。
その結果まず、透明導電性酸化物を含有する透明導電性酸化物層を設けることで、断熱性を独立に制御できることを見出した。本発明の発明者らの検討によれば、透明導電性酸化物層に含まれる透明導電性酸化物が有するキャリアを利用して遠赤外線を反射できると考えられる。このため、上述のように透明導電性酸化物層を設け、例えば厚み等を調整することで断熱性を制御できる。
また、可視光及び近赤外光の波長領域のうちの少なくとも一部の波長領域の光の透過を抑制できる透光性日射カットユニットによれば、例えば可視光及び近赤外光の波長領域のうちの少なくとも一部の波長領域の光を反射もしくは吸収することができる。このため、透光性日射カットユニットの構成等を選択、調整することで遮熱性を独立に制御できることを見出した。
そこで、断熱性を制御できる透明導電性酸化物層と、遮熱性を制御できる透光性日射カットユニットとを含む熱線透過抑制透光性基材とし、透明導電性酸化物層と、透光性日射カットユニットとについて構成を選択、調整することで、断熱性と、遮熱性とを独立に制御できることを見出し、本発明を完成させた。
ここで、図1に本実施形態の熱線透過抑制透光性基材の構成例を示す。図1は、本実施形態の熱線透過抑制透光性基材の、透光性日射カットユニット、及び透明導電性酸化物層の積層方向と平行な面での断面図を模式的に示している。
図1に示すように、本実施形態の熱線透過抑制透光性基材10は、透光性日射カットユニット11の一方の面上に、透明導電性酸化物層12を積層した構造を有することができる。以下に各部材について説明する。
透光性日射カットユニット11は、透光性日射カットユニットを設けない場合と比較して、可視光及び近赤外光の波長領域のうちの少なくとも一部の波長領域の光の透過を抑制できる遮熱機能層を有していればよく、具体的な構成は特に限定されるものではない。透光性日射カットユニット11は、熱線透過抑制透光性基材に要求される遮熱性の程度に応じてその構成を選択することができ、例えば1の部材、もしくは2以上の複数の部材から構成することができる。
なお、可視光の波長領域とは、例えば波長の下限値が360nm以上400nm以下、上限値が760nm以上830nm以下の範囲を意味する。従って、例えば波長が360nm以上830nm以下の領域となる。
また、近赤外光の波長領域とは、可視光と隣接する波長領域であって、可視光よりも波長が長い領域となる。例えば波長の下限値が760nm以上830nm以下、上限値が2000nm以上3000nm以下の範囲を意味する。従って、例えば波長が760nm以上3000nm以下の領域となる。
このため、透光性日射カットユニットは、例えば波長が360nm以上3000nm以下の波長領域のうち、一部の領域の光の透過を抑制できる。
透光性日射カットユニット11について以下に説明する。
透光性日射カットユニットは、遮熱機能層として、例えば着色した透光層、熱線遮蔽粒子を含有する層、近赤外線反射膜、および可視光透過抑制層等から選択された1種類以上を有することができる。
着色した透光層としては、着色したガラス層や、着色した樹脂層が挙げられる。具体的な構成は特に限定されるものではなく、要求される可視光透過率や、色調等に応じて着色する色や、その濃さを選択することができる。なお、着色した透光層は、着色の程度等によっては、可視光の一部の透過を抑制できるため、可視光透過抑制層としても機能することができる。
熱線遮蔽粒子を含有する層とは、例えば波長800nm以上1200nm以下の波長の光を選択的に吸収することができる熱線遮蔽粒子を含有する層が挙げられる。熱線遮蔽粒子としては、Cs0.33WOや、LaB等から選択された1種類以上の物質を含有する粒子が挙げられる。熱線遮蔽粒子を含有する層は、熱線遮蔽粒子を可視光を透過できる透明なバインダー中に分散した層とすることが好ましい。バインダーとしては無機バインダーや、有機バインダーが挙げられ、無機バインダーとしては金属アルコキシドを加水分解して得られるバインダーや、ガラスが挙げられる。有機バインダーとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリカーボネート(PC)等から選択された1種類以上の樹脂が挙げられる。
近赤外線反射膜としては、例えば高屈折率層と、低屈折率層とが交互に積層された多層膜や、金属酸化物層間に金属層を配置した多層膜、あるいは金属層間に金属酸化物層または透明樹脂層を配置した多層膜、金属または金属合金の単層膜等が挙げられる。
近赤外線反射膜が高屈折率層と、低屈折率層とを交互に積層した多層膜の場合、高屈折率層と低屈折率層との屈折率の差を利用して主に近赤外線を反射し、近赤外線の透過を抑制することができ、各層の具体的な屈折率は特に限定されるものではない。例えば高屈折率層は2.0以上2.7以下の屈折率を有することが好ましく、低屈折率層は、1.3以上1.8以下の屈折率を有することが好ましい。なお、上述の屈折率は波長550nmの光に対する屈折率を意味する。
近赤外線反射膜が含有する高屈折率層、及び低屈折率層の層の数は特に限定されないが、高屈折率層を1層と、低屈折率層を1層とで単位屈折率層とした場合に、係る単位屈折率層を5層以上含むことが好ましく、8層以上含むことがより好ましい。
高屈折率層、および低屈折率層を構成する材料は特に限定されるものではなく、各材料の屈折率等に応じて任意に選択することができる。高屈折率層は、例えばTiO、Nb、Taから選択された1種類以上を含むことができる。また、低屈折率層は、例えばSiO、MgF、Al、ZrOから選択された1種類以上を含むことができる。また、高屈折率層や、低屈折率層として、屈折率を調整した樹脂の層を含むこともできる。
近赤外線反射膜としては上述のように、例えば第1金属酸化物層、金属層、および第2金属酸化物層をこの順に積層した構造の膜であっても良い。
この場合、金属層は、近赤外線反射の中心的な役割を有する。可視光透過率と近赤外線反射率を高める観点から、金属層としては、例えば銀、金、銅、アルミニウム等から選択された1種類以上の金属を含有する層が挙げられる。特に、銀を主成分とする、銀層または銀合金層を好適に用いられる。銀は高い自由電子密度を有するため、近赤外線の高い反射率を実現することができ、高い遮熱効果を発揮できる。
金属層が銀を含有する場合、金属層中の銀の含有量は、90質量%以上が好ましく、93質量%以上がより好ましく、95質量%以上がさらに好ましく、96質量%以上が特に好ましい。金属層は銀により構成することもできるため、金属層中の銀の含有量の上限値は100質量%以下とすることができる。金属層中の銀の含有量を高めることで、近赤外線反射膜の可視光透過率および反射光の波長選択性を高めることができる。このため、熱線透過抑制透光性基材の可視光透過率を高めることができる。
金属層は、銀以外の金属も含有する銀合金層であってもよい。例えば、金属層の耐久性を高めるために、銀合金が用いられる場合がある。金属層の耐久性を高める目的で銀に添加される金属としては、パラジウム(Pd),金(Au),銅(Cu),ビスマス(Bi),ゲルマニウム(Ge),ガリウム(Ga)等から選択される1種類以上が好ましい。中でも銀に高い耐久性を付与する観点から、銀以外の金属としてはPdが最も好適に用いられる。
Pd等の銀以外の金属の添加量を増加させると、金属層の耐久性が向上する傾向がある。金属層がPd等の銀以外の金属を含有する場合、その含有量は0.3質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上がさらに好ましく、2質量%以上が特に好ましい。一方で、Pd等の銀以外の金属の添加量が増加し、銀の含有量が低下すると、近赤外線反射膜の可視光透過率が低下する傾向がある。そのため、金属層中の銀以外の金属の含有量は、10質量%以下が好ましく、7質量%以下がより好ましく、5質量%以下がさらに好ましく、4質量%以下が特に好ましい。
第1金属酸化物層、及び第2金属酸化物層(以下、まとめて「金属酸化物層」とも記載する)は、金属層との界面における可視光線の反射量を制御して、高い可視光透過率と高い近赤外線反射率とを両立させる等の目的で設けられる。また、金属酸化物層は、金属層の劣化を防止するための保護層としても機能し得る。近赤外線反射膜における反射および透過の波長選択性を高める観点から、金属酸化物層の可視光に対する屈折率は、1.5以上が好ましく、1.6以上がより好ましく、1.7以上がさらに好ましい。
上記の屈折率を有する材料としては、チタン(Ti),ジルコニウム(Zr),ハフニウム(Hf),ニオブ(Nb),亜鉛(Zn),アルミニウム(Al),ガリウム(Ga),インジウム(In),タリウム(Tl),スズ(Sn)等の金属群から選択される金属の酸化物、あるいは上記金属群から選択される2種類以上の金属の複合酸化物が挙げられる。
上記金属層および金属酸化物層の厚みは、近赤外線反射膜が可視光線を透過し、近赤外線を選択的に反射するように、材料の屈折率等を勘案して適宜に設定される。
金属層の厚みは、例えば3nm以上50nm以下とすることができる。また、金属酸化物層の厚みは、例えばそれぞれ3nm以上80nm以下とすることができる。金属層および金属酸化物層の成膜方法は特に限定されないが、スパッタ法、真空蒸着法、CVD法、電子線蒸着法等のドライプロセスによる成膜が好ましい。
近赤外線反射膜としては上述のように、例えば第1金属層、金属酸化物層または透明樹脂層、および第2金属層をこの順に積層した構造の膜であっても良い。
第1金属層、第2金属層としては半透鏡層として機能し、第1金属層の反射光と第2金属層の反射光とを干渉させて、特定の波長領域の可視光反射を減衰させることができる。
第1金属層、第2金属層の材料としては、上述の第1金属酸化物層、金属層、および第2金属酸化物層を積層した多層膜における金属層と同じ材料、例えば銀、金、銅、アルミニウム等から選択された1種類以上の金属が挙げられる。特に、銀、または銀合金を好適に用いることができる。第1金属層や、第2金属層により、近赤外線を反射することができる。
金属酸化物層または透明樹脂層についても、上述の第1金属酸化物層、金属層、および第2金属酸化物層を積層した多層膜における金属酸化物層と同じ材料や、可視光を透過する各種透明樹脂を用いることができる。
各層の厚さは特に限定されないが、上述のように第1金属層、第2金属層の反射光を干渉させることで、可視光反射を減衰させるため、目的とする可視光の波長に応じて、各層の厚みを選択することが好ましい。
なお、第1金属層、金属酸化物層または透明樹脂層、第2金属層を基本ユニットとし、同様の積層順でさらに金属酸化物層や金属層を有する構造とすることもできる。
また、近赤外線反射膜としては、近赤外線を選択的に反射できる金属または金属合金の単層膜を用いることもできる。係る金属または金属合金としては、銀、金、銅、アルミニウム等から選択された1種類以上を含有する金属または金属合金が挙げられる。
透光性日射カットユニットは、遮熱機能層として、例えば可視光の一部の透過を抑制する可視光透過抑制層等を有することもできる。可視光についても波長域によっては、室内等の温度を上昇させる原因となる。このため、可視光透過抑制層等についても遮熱機能層として機能することができる。可視光透過抑制層としては、例えばNi−Cr合金等の金属膜や色素で着色された基板等が挙げられる。可視光透過抑制層を用いる場合、例えば透光性日射カットユニットに要求される可視光の透過性を損なわないように材料、構成を選択することが好ましい。
透光性日射カットユニットは、上述の遮熱機能層以外に任意の部材を有することもできる。なお、後述のように以下の任意の部材は遮熱機能層を兼ねることもできる。
透光性日射カットユニットは、透光性基材を有することもできる。
透光性基材としては、可視光線を透過できる各種透光性基材を好ましく用いることができる。透光性基材としては、可視光透過率が10%以上のものをより好ましく用いることができる。なお、本明細書において、可視光透過率は、JIS A5759−2008(建築窓ガラスフィルム)に準じて測定される。
透光性基材としては、ガラス板や透光性樹脂基材等を好ましく用いることができる。
透光性基材として透光性樹脂基材を用いる場合、透光性樹脂基材の材料は上述のように可視光を透過できる材料であれば好ましく用いることができる。ただし、透光性樹脂基材上に各層を形成する際等に加熱処理等を行う場合があるため、透光性樹脂基材の材料としては、耐熱性を有する樹脂を好ましく用いることができる。透光性樹脂基材を構成する樹脂材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリカーボネート(PC)等から選択された1種類以上を好ましく用いることができる。
本実施形態の熱線透過抑制透光性基材は、例えば窓等の採光部の透光性基材として用いることもでき、また窓等の採光部の透光性基材に貼り合せて用いることもできる。このため、透光性基材は、用途等に応じてその厚みや、材料を選択することができる。透光性基材の厚さは、例えば10μm以上25mm以下とすることができる。
例えば、本実施形態の熱線透過抑制透光性基材を、窓等の採光部の透光性基材として用いる場合には、透光性基材は十分な強度を有するよう、その厚みや材料を選択することが好ましい。
また、本実施形態の熱線透過抑制透光性基材を、窓等の採光部の透光性基材に貼り合せて用いる場合には、熱線透過抑制透光性基材の生産性を高め、窓等の採光部の透光性基材に貼り合せ易いように、透光性基材は可撓性を有するように厚みや材料を選択することが好ましい。具体的には、可撓性を有する透光性樹脂基材が好適に用いられる。透光性基材として可撓性を有する透光性樹脂基材を用いる場合、その厚みは10μm以上300μm以下程度の範囲が好適である。
なお、透光性基材は1枚の透光性基材から構成することもできるが、例えば2枚以上の透光性基材を貼り合せ等により組み合わせて用いることもできる。2枚以上の透光性基材を貼り合せ等により組合せて用いる場合には、合計の厚みが例えば上述の透光性基材の好適な厚みの範囲を満たすことが好ましい。
透光性日射カットユニットは、粘着剤層を有することもできる。
粘着剤層の材料は特に限定されないが、可視光透過率が高い材料を用いることが好ましい。粘着剤層の材料としては、例えばアクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤等を使用することができる。中でも、アクリル系ポリマーを主成分とするアクリル系粘着剤は、光学的透明性に優れ、適度な濡れ性と凝集性と接着性を示し、耐候性や耐熱性等に優れることから、粘着剤層の材料として好適である。
粘着剤層は、可視光線の透過率が高く、かつ紫外線透過率が小さいことが好ましい。粘着剤層の紫外線透過率を小さくすることにより、太陽光等の紫外線に起因する有機物を含む層および透明導電性酸化物層等の劣化を抑制できる。粘着剤層の紫外線透過率を小さくする観点から、粘着剤層は紫外線吸収剤を含有することが好ましい。なお、紫外線吸収剤を含有する透光性基材等を用いることによっても、屋外からの紫外線に起因する透明導電性酸化物層の劣化を抑制できる。粘着剤層の露出面は、熱線透過抑制透光性基材が実用に供されるまでの間、露出面の汚染防止等を目的に剥離紙が仮着されてカバーされることが好ましい。これにより、通例の取扱状態で、粘着剤層の露出面の外部との接触による汚染を防止できる。
なお、透光性日射カットユニットが、例えば透光性基材を有し、該透光性基材がガラス板やアクリル板等の剛性体である場合、本実施形態の熱線透過抑制透光性基材は、そのまま窓枠等の枠体等に嵌め込んで遮熱・断熱窓とすることもできる。この場合、本実施形態の熱線透過抑制透光性基材は、粘着剤層を有しないことが好ましい。
また、透光性日射カットユニットは、ハードコート層を有することもできる。
ハードコート層は、後述する透明導電性酸化物層を支持することができる。このため、ハードコート層を設けることで、手や物を、透明導電性酸化物層に対して、押圧等した状態で、摩擦を起こしながら移動等させた場合であっても透明導電性酸化物層が変形し、透明導電性酸化物層にキズや剥がれ等が生じることを特に抑制できる。すなわち、ハードコート層を設けることで、本実施形態の熱線透過抑制透光性基材の耐擦傷性を特に高めることができる。
透明導電性酸化物層にキズや剥がれ等が生じると、外観を損ねたり、断熱性が低下する恐れがある。しかしながら、ハードコート層を配置することで上述のように透明導電性酸化物層にキズや剥がれ等が生じることを抑制できる。このため、透明導電性酸化物層の断熱性の低下を抑制し、外観を維持することができ、好ましい。
ハードコート層は、例えば樹脂を用いて形成することができ、樹脂ハードコート層とすることができる。ハードコート層の材料は特に限定されないが、可視光透過率の高い材料であることが好ましく、例えばアクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、ウレタン系樹脂等から選択された1種類以上の樹脂を好ましく用いることができる。
ハードコート層は、例えば原料となる樹脂を透光性基材等の一方の面上に塗布し、硬化させることで形成することができる。
ハードコート層の厚みは特に限定されるものではなく、ハードコート層の材料や、要求される可視光の透過率、耐擦傷性の程度等に応じて任意に選択することができる。ハードコート層は、例えば厚みが0.5μm以上10μm以下であることが好ましく、0.7μm以上5μm以下であることがより好ましい。
これは、ハードコート層の厚みを0.5μm以上とすることで、十分な強度を有するハードコート層とすることができ、透明導電性酸化物層の変形を特に抑制することができるからである。また、ハードコート層の厚みを10μm以下とすることで、ハードコート層の収縮により生じる内部応力を抑制できるからである。
また上記ハードコート層と透明導電性酸化物層の間に任意の層を設けることも可能である。例えば、ハードコート層と透明導電性酸化物層の間に、光学調整層やガスバリア層、密着改善層などの下地層を有することができる。光学調整層によって色味や透明性を改善することが可能であり、ガスバリア層によって透明導電性酸化物の結晶化速度を改善したりすることが可能であり、密着改善層によって耐層間剥離や耐クラックなどの耐久性向上を図ることができる。
下地層の具体的な構成は特に限定されないが、密着改善層や、ガスバリア層としては例えばアルミナ(Al)を含有する層が挙げられる。また、光学調整層としては、ジルコニア(ZrO)を含有する層や、中空粒子を含有する層等が挙げられる。
透光性日射カットユニットが遮熱機能層として着色した透光層や、熱線遮蔽粒子を含有する層、近赤外線反射膜、可視光透過抑制層から選択される1種類以上を有する場合、係る層は例えば透光性基材やハードコート層、粘着剤層等とは別に有することもできる。また、透光性基材やハードコート層、粘着剤層等を遮熱機能層とし、遮熱性の機能を付与することもできる。
例えば、透光性基材や、ハードコート層について着色して、着色した透光層とすることもできる。透光性基材や、ハードコート層、粘着剤層から選択された1以上の層に熱線遮蔽粒子を分散して熱線遮蔽粒子を含有する層とすることもできる。透光性基材等として近赤外線反射膜を用いることもできる。
透光性日射カットユニットは、既述のように透光性基材等の複数の部材を有することもできる。透光性日射カットユニットは、例えば透光性基材と、透光性基材以外の部材とを有することができる。透光性基材以外の部材としては、既述の遮熱機能層や、ハードコート層、粘着剤層等から選択された1種類以上が挙げられる。
また、本実施形態の熱線透過抑制透光性基材は、図2に示した熱線透過抑制透光性基材20のように、透光性日射カットユニット11は、透明導電性酸化物層12と対向する面11a側から順に、ハードコート層111、透光性基材112、および粘着剤層113を有する構成とすることもできる。この場合、ハードコート層111、透光性基材112、粘着剤層113から選択された1以上の層が可視光及び近赤外光の波長領域のうちの少なくとも一部の波長領域の光の透過を抑制する機能を有することもできる。すなわち、ハードコート層111、透光性基材112、粘着剤層113から選択された1以上の層が遮熱機能層を兼ねることもできる。
ハードコート層111、透光性基材112、粘着剤層113から選択された1以上の層が可視光及び近赤外光の波長領域のうちの少なくとも一部の波長領域の光の透過を抑制する機能を有するとは、既述のように、例えば上述の層のうち、1以上の層に着色し、着色した透光層とする方法が挙げられる。また、例えば上述の層の内、1以上の層に熱線遮蔽粒子を分散して熱線遮蔽粒子を含有する層や、近赤外線反射膜とすることもできる。
次に透明導電性酸化物層について説明する。透明導電性酸化物層は、断熱性を有する断熱機能層として機能することができる。
透明導電性酸化物層12は、透明導電性酸化物を含有する層であり、透明導電性酸化物からなる層とすることもできる。本発明の発明者の検討によれば、透明導電性酸化物が含有するキャリアにより遠赤外線を反射することができる。このため、導電性酸化物層を設けることで、本実施形態の熱線透過抑制透光性基材は、断熱性に優れた熱線透過抑制透光性基材とすることができる。
透明導電性酸化物層が含有する透明導電性酸化物としては特に限定されるものではなく、遠赤外線を反射できる材料であれば、各種透明導電性酸化物を用いることができる。ただし、既述のように、キャリアにより遠赤外線を反射することから、該透明導電性酸化物としては、例えばスズ、チタン、タングステン、モリブデン、亜鉛、および水素から選択される1種類以上がドープされた酸化インジウムと、アンチモン、インジウム、タンタル、塩素、およびフッ素から選択される1種類以上がドープされた酸化スズと、インジウム、アルミニウム、スズ、ガリウム、フッ素、およびホウ素から選択される1種類以上がドープされた酸化亜鉛と、から選択される1種類以上を含有することが好ましい。
透明導電性酸化物としては、スズ、チタン、タングステン、モリブデン、亜鉛、および水素から選択される1種類以上がドープされた酸化インジウムであることがより好ましく、スズ、亜鉛から選択された1種類以上がドープされた酸化インジウムであることがさらに好ましい。
透明導電性酸化物層の厚みは特に限定されるものではなく、要求される断熱性等に応じて任意に選択することができる。例えば、透明導電性酸化物層の厚みは、30nm以上500nm以下であることが好ましく、50nm以上400nm以下であることがより好ましい。
これは透明導電性酸化物層の厚みを30nm以上とすることで、特に遠赤外線を反射することができ、断熱性能を高めることができるからである。また、透明導電性酸化物層の厚みを500nm以下とすることで、可視光透過率についても充分に高く維持することができるからである。
透明導電性酸化物層の成膜方法は特に限定されないが、例えばスパッタ法、真空蒸着法、CVD法、電子線蒸着法等から選択されるいずれか1種類以上のドライプロセスによる成膜方法を好ましく用いることができる。また、成膜後熱処理を行い、結晶性を高めておくことが好ましい。
本実施形態の熱線透過抑制透光性基材は、ここまで説明した透光性日射カットユニット、透明導電性酸化物層だけに限定されず、さらに任意の層を有することもできる。
本実施形態の熱線透過抑制透光性基材は、例えば、図3に示した熱線透過抑制透光性基材30のように、透光性日射カットユニット11、透明導電性酸化物層12に加えて、透明導電性酸化物層12上にさらに光学干渉層31を有することもできる。
光学干渉層31を設けることで可視光の反射を抑制して視認性を高めることが可能になる。また、光学干渉層31を設けることで、透明導電性酸化物層12の擦傷防止や化学的な保護作用を付与することもできる。
光学干渉層31は、高い可視光透過率を有することに加えて、遠赤外線の吸収が小さいことが好ましい。光学干渉層31の遠赤外線の吸収が小さいことで、室内の遠赤外線の殆どが光学干渉層31を透過し、透明導電性酸化物層12に到達、反射するため、断熱性を高めることができるからである。
光学干渉層31の膜厚は特に限定されないが、例えば10nm以上20μm以下であることが好ましい。光学干渉層31の膜厚を20μm以下とすることで、光学干渉層31による遠赤外線の吸収を特に抑制することができ、断熱性を高めることができるからである。また、光学干渉層31の膜厚を10nm以上とすることで擦傷防止、化学的な保護を十分に付与することができるからである。
光学干渉層31は、例えば光学干渉層の屈折率が、空気層の屈折率と透明導電性酸化物層の屈折率との間の場合、可視光の反射も抑制できる。このため、光学干渉層31の材料としては例えば屈折率が1.3以上1.7以下の材料を用いることが好ましい。
さらに、光学干渉層31は、膜厚を上述の範囲とすることにより、光学干渉層31の表面31a側での反射光と透明導電性酸化物層12側の界面31bでの反射光との多重反射干渉により、可視光の反射率を特に低下させることもできる。
可視光の反射率を低下させるために、光学干渉層31の光学膜厚、すなわち屈折率と物理的な膜厚の積は、50nm以上150nm以下が好ましい。
光学干渉層31の光学膜厚が上記範囲であれば、光学干渉層による反射防止効果が高められることに加えて、光学膜厚が可視光の波長範囲よりも小さいため、界面での多重反射干渉により、熱線透過抑制透光性基材の表面が虹模様に見える「虹彩現象」が抑制され、熱線透過抑制透光性基材の視認性が高められる。なお、ここでの屈折率は、波長590nm(Na−D線の波長)における値である。
光学干渉層31が樹脂層である場合、その屈折率は、一般に1.3〜1.7程度であるため、光学膜厚を上記範囲内として可視光の反射率を低減させる観点から、光学干渉層31の厚みは50nm以上150nm以下がより好ましい。
光学干渉層31の材料としては、可視光透過率が高く、機械的強度および化学的強度に優れるものが好ましい。透明導電性酸化物層に対する擦傷防止や化学的な保護作用を高める観点からは、有機材料や無機材料が好ましい。有機材料としては、例えば、フッ素系、アクリル系、ウレタン系、エステル系、エポキシ系、シリコーン系、オレフィン系等の活性光線硬化型あるいは熱硬化型の有機材料や、有機成分と無機成分が化学結合した有機・無機ハイブリッド材料が好ましく用いられる。
また、無機材料としては、例えばケイ素、アルミニウム、亜鉛、チタン、ジルコニウム、および、スズから選択される少なくとも1種類を主たる成分として含む透明酸化物等やダイヤモンドライクカーボン等が挙げられる。
光学干渉層31に有機材料を用いる場合、有機材料には、架橋構造が導入されることが好ましい。架橋構造が形成されることによって、光学干渉層の機械的強度および化学的強度が高められ、透明導電性酸化物層等に対する保護機能が増大する。中でも、酸性基と重合性官能基とを同一分子中に有するエステル化合物に由来する架橋構造が導入されることが好ましい。
酸性基と重合性官能基とを同一分子中に有するエステル化合物としては、リン酸、硫酸、シュウ酸、コハク酸、フタル酸、フマル酸、マレイン酸等の多価の酸と;エチレン性不飽和基、シラノール基、エポキシ基等の重合性官能基と水酸基とを分子中に有する化合物とのエステルが挙げられる。なお、当該エステル化合物は、ジエステルやトリエステル等の多価エステルでもよいが、多価の酸の少なくとも1つの酸性基がエステル化されていないことが好ましい。
光学干渉層31が上記のエステル化合物に由来する架橋構造を有する場合、光学干渉層の機械的強度および化学的強度が高められると共に、光学干渉層31と透明導電性酸化物層12との間の密着性が高められ、透明導電性酸化物層の耐久性を特に高められる。上記エステル化合物の中でも、リン酸と重合性官能基を有する有機酸とのエステル化合物(リン酸エステル化合物)が、透明導電性酸化物層との密着性に優れている。特に、リン酸エステル化合物に由来する架橋構造を有する光学干渉層は、透明導電性酸化物層との密着性に優れる。
光学干渉層31の機械的強度および化学的強度を高める観点から、上記エステル化合物は、重合性官能基として(メタ)アクリロイル基を含有することが好ましい。また、架橋構造の導入を容易とする観点から、上記エステル化合物は、分子中に複数の重合性官能基を有していてもよい。上記エステル化合物としては、例えば、下記式(1)で表される、リン酸モノエステル化合物またはリン酸ジエステル化合物が好適に用いられる。なお、リン酸モノエステルとリン酸ジエステルとを併用することもできる。
Figure 2018171908
式中、Xは水素原子またはメチル基を表し、(Y)は−OCO(CH−基を表す。nは0または1であり、pは1または2である。
光学干渉層31中の上記エステル化合物に由来する構造の含有量は、1質量%以上20質量%以下が好ましく、1.5質量%以上17.5質量%以下がより好ましく、2質量%以上15質量%以下がさらに好ましく、2.5質量%以上12.5質量%以下が特に好ましい。エステル化合物由来構造の含有量が過度に小さいと、強度や密着性の向上効果が十分に得られない場合がある。一方、エステル化合物由来構造の含有量が過度に大きいと、光学干渉層形成時の硬化速度が小さくなって硬度が低下したり、光学干渉層表面の滑り性が低下して耐擦傷性が低下する場合がある。光学干渉層中のエステル化合物に由来する構造の含有量は、光学干渉層形成時に、組成物中の上記エステル化合物の含有量を調整することによって、所望の範囲とすることができる。
光学干渉層31の形成方法は特に限定されない。光学干渉層は、例えば、有機材料、あるいは有機材料の硬化性モノマーやオリゴマーと上記エステル化合物を溶剤に溶解させて溶液を調製し、この溶液を透明導電性酸化物層12上に塗布し、溶媒を乾燥させた後、紫外線や電子線等の照射や熱エネルギ―の付与によって、硬化させる方法により形成されることが好ましい。
また、光学干渉層の材料として無機材料を用いる場合、例えばスパッタ法、真空蒸着法、CVD法、電子線蒸着法等から選択されるいずれか1種類以上のドライプロセスにより成膜することができる。
なお、光学干渉層31の材料としては、上記の有機材料や無機材料以外に、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等のカップリング剤、レベリング剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、熱安定剤、滑剤、可塑剤、着色防止剤、難燃剤、帯電防止剤等の添加剤が含まれていてもよい。
更に、光学干渉層31は無機材料と有機材料を積層させるなど、材料の異なる複数の層から構成されていてもよい。
本実施形態の熱線透過抑制透光性基材に要求される特性は特に限定されないが、透明導電性酸化物層の側から測定した放射率が0.60以下であることが好ましく、0.50以下であることがより好ましく、0.40以下であることがさらに好ましい。
放射率を0.60以下とすることで、十分な断熱性を備えた熱線透過抑制透光性基材とすることができ、好ましいからである。なお、放射率の下限値は特に限定されないが、小さい方が好ましいことから、例えば0もしくは0近傍とすることができる。従って、放射率は例えば0以上とすることができる。
既述の様に、本実施形態の熱線透過抑制透光性基材は透光性日射カットユニットと、透明導電性酸化物層とを有している。そして、透明導電性酸化物層の側から測定した放射率とは、熱線透過抑制透光性基材の表面のうち、透光性日射カットユニット及び透明導電性酸化物層の中の透明導電性酸化物層に近い側の表面から、透明導電性酸化物層に赤外線を照射する等して測定した放射率を意味する。
また、本実施形態の熱線透過抑制透光性基材は、遮蔽係数が0.90以下であることが好ましく、0.60以下であることがより好ましい。
遮蔽係数は、太陽光のエネルギーが厚み3mmのガラスを通過した時のエネルギーを1とした場合のエネルギー透過量の比を示している。そして、遮蔽係数を0.90以下とすることで、十分な遮熱性を備えた熱線透過抑制透光性基材とすることができ、好ましいからである。なお、遮蔽係数の下限値は特に限定されないが、小さい方が好ましいことから、例えば0もしくは0近傍とすることができる。従って、遮蔽係数は例えば0以上とすることができる。
遮蔽係数は、実際の使用条件に即した状況で測定を行うことが好ましい。すなわち、例えば熱線透過抑制透光性基材がガラス板を含まず、透光性樹脂基材や、着色した樹脂基材を含む場合、すなわち樹脂基材のみを含有する場合には、ガラス板に貼り合せた状態で評価を行うことが好ましい。この場合、ガラス板としては特に限定されないが、例えば厚みが3mmのガラス板を用いることが好ましい。
熱線透過抑制透光性基材がガラス板を含む場合には、そのまま遮蔽係数の評価を行うことが好ましい。
[透光性基材ユニット]
次に、本実施形態の透光性基材ユニットの一構成例について説明する。図4に示すように、本実施形態の透光性基材ユニット40は、窓用透光性基材41と、窓用透光性基材41の一方の面41a上に配置した既述の熱線透過抑制透光性基材42とを有することができる。
窓用透光性基材41は、例えば窓の採光部などに配置された透光性基材であり、例えばガラス板や、透光性樹脂基材を用いることができる。
そして、窓用透光性基材41の一方の面上に既述の熱線透過抑制透光性基材42を配置することができる。窓用透光性基材41上に熱線透過抑制透光性基材42を固定する方法は特に限定されるものではないが、熱線透過抑制透光性基材42が既述の粘着剤層を有する場合には、該粘着剤層を用いて固定することができる。また、窓用透光性基材41と熱線透過抑制透光性基材42との間に粘着剤層等を配置し、固定することもできる。
熱線透過抑制透光性基材42を窓用透光性基材41上に固定する際、室内や車内側に透明導電性酸化物層が位置するように固定することが好ましい。そして、室外や、車外側に透光性日射カットユニットが位置するように固定することが好ましい。
通常、熱線透過抑制透光性基材42は、窓用透光性基材41の室内側に配置する。このため、図4に示した例では、熱線透過抑制透光性基材42のうち、窓用透光性基材41と対向する一方の面42bと反対側の他方の面42a側に透明導電性酸化物層が位置するように固定することが好ましい。また、熱線透過抑制透光性基材42のうち、窓用透光性基材41と対向する一方の面42b側に、透光性日射カットユニットが位置するように固定することが好ましい。
これは、既述のように透光性日射カットユニットは、可視光及び近赤外光の波長領域のうちの少なくとも一部の波長領域の光の透過を抑制する機能を有しており、日光等による外部からの可視光や近赤外線と対向するように配置することで、可視光及び近赤外光の波長領域のうちの少なくとも一部の波長領域の光の室内等への入射を抑制できるからである。また、透明導電性酸化物層は、遠赤外線を反射する機能を有していることから、室内等の方向に向けて配置することで、室内等で発生した遠赤外線が外部へ放射されることを抑制できるからである。
本実施形態の透光性基材ユニットは、遮蔽係数が0.90以下であることが好ましく、0.60以下であることがより好ましい。
本実施形態の透光性基材ユニットの遮蔽係数を0.90以下とすることで、十分な遮熱性を備えた透光性基材ユニットとすることができ、好ましいからである。なお、遮蔽係数の下限値は特に限定されないが、小さい方が好ましいことから、例えば0もしくは0近傍とすることができる。従って、遮蔽係数は例えば0以上とすることができる。
本実施形態の透光性基材ユニットによれば、既述の熱線透過抑制透光性基材を有している。このため、断熱性と遮熱性とを独立に制御することができる透光性基材ユニットとすることができる。
以下に具体的な実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(評価方法)
(1)可視光透過率
可視光透過率は、分光光度計(日立ハイテク製 製品名「U−4100」)を用いて、JIS A5759−2008(建築窓ガラスフィルム)に準じて求めた。
(2)室内反射率
室内反射率は、絶対反射率として測定した。
具体的には、室内反射率は、光学干渉層側から入射角5°で光を入射し、波長380nm以上780nm以下の範囲の出射角5°における絶対反射率を測定した。
(3)放射率
放射率は、角度可変反射アクセサリを備えるフーリエ変換型赤外分光(FT−IR)装置(Varian製)を用いて、光学干渉層側から波長5μm以上25μm以下の範囲の赤外線を照射した場合の正反射率を測定し、JIS R3106−2008(板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射熱取得率の試験方法)に準じて求めた。
(4)遮蔽係数
分光光度計(日立ハイテク製 製品名「U−4100」)を用いて、日射透過率τeおよび日射反射率ρeを測定し、JIS A5759−2008(建築窓ガラスフィルム)A法により、遮蔽係数を算出した。
(5)耐久性
直径3mmのステンレス製の金属棒に対して、4cm×4cmの熱線透過抑制透光性基材の透光性日射カットユニット側の面を内側にして、すなわち金属棒の表面と対向するようにして巻付けた。そして、熱線透過抑制透光性基材の金属棒の外周方向と平行な方向の両端をクリップで挟み30号(112.5g)の重りで荷重を5秒間かけた。
上記処理を施した熱線透過抑制透光性基材の透光性日射カットユニット側の面を、厚み25μmの粘着剤層を介して3cm×3cmのガラス板に貼り合わせたものを試料として用いた。この試料を5質量%の塩化ナトリウム水溶液に浸漬し、試料および塩化ナトリウム水溶液が入った容器を50℃の乾燥機に入れ、5日後および10日後に放射率の変化および外観の変化を確認し、以下の評価基準に従って評価した。
〇:10日間浸漬後も外観変化がなく、かつ放射率の変化が0.02以下であるもの。
×:5日間浸漬後、または10日間浸漬後に、外観の変化が確認されるか、外観の変化は確認されないものの放射率の変化が0.02を超えているもの。
なお、実施例9、実施例13はガラス製の基材を用いており、曲げることができないため耐久性の試験は実施していない。
[実施例1]
表1に示した構成を有する熱線透過抑制透光性基材を作製し、評価を行った。
なお、表1中、熱線透過抑制透光性基材の構成の欄に、各実施例、比較例で作製した熱線透過抑制透光性基材の構成を示している。透光性日射カットユニットは、透光性日射カットユニットの構成の欄に記載された順に各層が積層されている。
表1の透光性日射カットユニットの構成欄中、HCはハードコート層を、多層Fは多層フィルムを、熱吸Gは熱吸収ガラスを、グリーンGはグリーンガラスをそれぞれ示す。
また、PETはポリエチレンテレフタレートフィルムを、TiOは酸化チタン層を、Agは銀層を、Ni−CrはNi−Cr層を、IZOはIZO膜(Indium Zinc Oxide膜、酸化インジウム亜鉛膜)を、APCはAPC層(AgPdCu層)、AlはAl酸化物層、すなわちアルミナ層をそれぞれ示す。
遮熱HC、遮熱粘着剤層のように表記しているのは、熱線遮蔽粒子を含んでいることを示す。また、着色PETは、着色されたポリエチレンテレフタレートフィルムであることを示す。
そして、熱線透過抑制透光性基材は、透光性日射カットユニットの構成の欄の右端に記載された層、実施例1の場合であれば遮熱HC(遮熱ハードコート層)の上に、さらに透明導電性酸化物層や、光学干渉層がその順に積層された構成を有する。
また、熱線透過抑制透光性基材のうち、断熱機能を有する部材を断熱機能層の欄に、遮熱機能を有する部材を遮熱機能層の欄にそれぞれ示している。
本実施例では、表1に示すように、粘着剤層、透光性基材(PET)、ハードコート層(遮熱HC)を有する透光性日射カットユニットと、ハードコート層上に透明導電性酸化物層と、光学干渉層とを有する熱線透過抑制透光性基材を作製した。
透光性基材として厚みが50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(三菱樹脂株式会社製 商品名:T602E50)を用いた。
透光性基材の一方の面上に遮熱粒子(熱線遮蔽粒子)を含む樹脂溶液をスピンコートを用いて塗布、乾燥した後、窒素雰囲気下で紫外線(UV)照射(300mJ/cm)によって硬化させることで厚みが2μmの遮熱粒子を含むハードコート層を形成した。
遮熱粒子を含む樹脂溶液は、UV硬化性ウレタンアクリレート系ハードコート樹脂溶液(DIC株式会社製 商品名:ENS1068)に、光学重合開始剤(BASF社製 商品名:Irgacure184)を樹脂当量3wt%、遮熱粒子であるセシウム酸化タングステン化合物粒子の分散液(住友金属鉱山株式会社 商品名:YMF−01A)を樹脂当量15wt%になるよう混合させて作製した。
ハードコート層上に透明導電性酸化物層としてITO膜(Indium Tin Oxide膜、酸化インジウムスズ膜)を成膜した。具体的には、InとSnOとの総量に対して、SnO含有量が10wt%である複合酸化物ターゲットを用いて、DCマグネトロンスパッタリング法にて表1に示す厚みとなるように成膜し、その後150℃30分間の熱処理を施すことで成膜した。
なお、スパッタガスにはアルゴンと少量の酸素の混合ガスを使用し、プロセス圧力0.2Pa下で成膜を行った。
透明導電性酸化物層上に光学干渉層を成膜した。具体的には、まずアクリル系ハードコート樹脂溶液(JSR株式会社製、商品名:オプスター Z7535)に、光学重合開始剤(BASF社製 商品名:Irgacure127)を樹脂当量3wt%となるように混合させた液を調製した。そして、該混合溶液を透明導電性酸化物層上に、乾燥後厚みが表1に示した厚みになるようにスピンコートによりコーティングした。乾燥後、窒素雰囲気下でUV照射(300mJ/cm)を行い、硬化させた。
そして、透光性基材の透明導電性酸化物層等を形成した面とは反対側の面上に、アクリル系粘着樹脂を厚さが25μmとなるように塗布し、粘着剤層を形成した。以上の工程により熱線透過抑制透光性基材を得た。
得られた熱線透過抑制透光性基材について粘着剤層を介して厚さ3mmの青板ガラス(松浪硝子株式会社製)に貼付し、透光性基材ユニットとしてから既述の評価を行った。結果を表1に示す。
なお、放射率については、透光性基材ユニットとする際に貼付したガラス板の分を差し引いた値を算出して示している。透光性基材ユニットとしてから評価を行った他の実施例、比較例についても同様である。
[実施例2、3]
透明導電性酸化物層が、表1に示した厚みとなるようにした点を除いて、実施例1と同様にして熱線透過抑制透光性基材、および透光性基材ユニットを作製し、評価を行った。なお、透明導電性酸化物層の厚みは、表1中断熱機能層の欄に開示している。
結果を表1に示す。
[実施例4]
透光性基材、およびハードコート層の構成について、以下のように変更した点以外は実施例1と同様にして熱線透過抑制透光性基材、および透光性基材ユニットを作製し、評価を行った。
透光性基材として、厚みが19μmの着色され、内部透過率が35%のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(三菱樹脂株式会社製 商品名:Z735E19)を用いた。
そして、透光性基材の一方の面上に樹脂溶液をスピンコートを用いて塗布、乾燥した後、窒素雰囲気下で紫外線(UV)照射(300mJ/cm)によって硬化させることで厚みが2μmのハードコート層を形成した。本実施例ではハードコート層は熱線遮蔽粒子を含まない。
樹脂溶液は、UV硬化性ウレタンアクリレート系ハードコート樹脂溶液(DIC株式会社製 商品名:ENS1068)に、光学重合開始剤(BASF社製 商品名:Irgacure184)を樹脂当量3wt%になるよう混合させて作製した。
評価結果を表1に示す。
[実施例5、6]
透明導電性酸化物層が、表1に示した厚みとなるようにした点を除いて、実施例4と同様にして熱線透過抑制透光性基材、および透光性基材ユニットを作製し、評価を行った。結果を表1に示す。
[実施例7]
粘着剤層、およびハードコート層、透明導電性酸化物層の構成について、以下のように変更した点以外は実施例1と同様にして熱線透過抑制透光性基材、および透光性基材ユニットを作製し、評価を行った。
透光性基材の一方の面上に樹脂溶液をスピンコートを用いて塗布、乾燥した後、窒素雰囲気下で紫外線(UV)照射(300mJ/cm)によって硬化させることで厚みが2μmのハードコート層を形成した。本実施例ではハードコート層は熱線遮蔽粒子を含まない。
樹脂溶液は、UV硬化性ウレタンアクリレート系ハードコート樹脂溶液(DIC株式会社製 商品名:ENS1068)に、光学重合開始剤(BASF社製 商品名:Irgacure184)を樹脂当量3wt%になるよう混合させて作製した。
透明導電性酸化物層は、厚みを80nmとした点以外は実施例1と同様にして成膜した。
そして、透光性基材の透明導電性酸化物層等を形成した面とは反対側の面上に、遮熱粒子含有樹脂溶液を厚みが25μmとなるように塗布した。塗布後、さらに50℃、24時間の加温をし、粘着剤層を形成した。
なお、遮熱粒子含有樹脂溶液としては、樹脂当量が1.2wt%になるように、遮熱粒子であるセシウム酸化タングステン化合物粒子の分散液(住友金属鉱山株式会社 商品名:YMF−01A)を添加したアクリル系樹脂に、架橋剤(三菱ガス化学株式会社製 商品名:TETRAD―C)を添加したものを用いた。
評価結果を表1に示す。
[実施例8]
透光性基材、ハードコート層、透明導電性酸化物層の構成について、以下のように変更した点以外は実施例1と同様にして熱線透過抑制透光性基材、および透光性基材ユニットを作製し、評価を行った。
透光性基材として、PETフィルムに替えて、屈折率の異なるポリエステルフィルムを積層し、近赤外線を反射する遮熱機能を備える、厚みが50μmの多層フィルム(3M社製 商品名:nano90S)を用いた。なお、多層フィルムを表1中では多層Fとして示している。
透光性基材の一方の面上に樹脂溶液をスピンコートを用いて塗布、乾燥した後、窒素雰囲気下で紫外線(UV)照射(300mJ/cm)によって硬化させることで厚みが2μmのハードコート層を形成した。本実施例ではハードコート層は熱線遮蔽粒子を含まない。
樹脂溶液は、UV硬化性ウレタンアクリレート系ハードコート樹脂溶液(DIC株式会社製 商品名:ENS1068)に、光学重合開始剤(BASF社製 商品名:Irgacure184)を樹脂当量3wt%になるよう混合させて作製した。
透明導電性酸化物層は、厚みを80nmとした点以外は実施例1と同様にして成膜した。
評価結果を表1に示す。
[実施例9]
粘着剤層、およびハードコート層を設けなかった点、透光性基材、および透明導電性酸化物層の構成を変更した点以外は実施例1と同様にして熱線透過抑制透光性基材の作製を行った。
透光性基材としては、近赤外線を吸収する遮熱機能を有する、厚みが6mmの熱吸収ガラス(日本板硝子株式会社製 商品名:グリーンペーン MFL6)を用いた。なお、熱吸収ガラスを表1中では熱吸Gとして示している。
透明導電性酸化物層は、厚みを80nmとした点以外は実施例1と同様にして成膜した。
また、透光性基材がガラス板であるため、評価を行う際ガラス板に貼付せず、熱線透過抑制透光性基材のまま評価を行った。
評価結果を表1に示す。
[実施例10]
透光性基材として、厚みが19μmの着色され、内部透過率が50%のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(三菱樹脂株式会社製 商品名:Z750E19)を用いた点、及び透明導電性酸化物層の厚みを表1に示した値とした点以外は実施例4と同様にして熱線透過抑制透光性基材、および透光性基材ユニットを作製し、評価を行った。
評価結果を表1に示す。
[実施例11]
表1に示した構成を有する熱線透過抑制透光性基材を作製し、評価を行った。
表1に示すように、粘着剤層、着色した透光層、粘着剤層、透光性基材、ハードコート層を有する透光性日射カットユニットと、ハードコート層上に透明導電性酸化物層と、光学干渉層とを有する熱線透過抑制透光性基材を作製した。
透光性基材として厚みが50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(三菱樹脂株式会社製 商品名:T602E50)を用いた。
透光性基材の一方の面上に樹脂溶液をスピンコートを用いて塗布、乾燥した後、窒素雰囲気下で紫外線(UV)照射(300mJ/cm)によって硬化させることで厚みが2μmのハードコート層を形成した。
樹脂溶液は、UV硬化性ウレタンアクリレート系ハードコート樹脂溶液(DIC株式会社製 商品名:ENS1068)に、光学重合開始剤(BASF社製 商品名:Irgacure184)を樹脂当量3wt%になるよう混合させて作製した。
ハードコート層上に透明導電性酸化物層としてITO膜を成膜した。具体的には、InとSnOとの総量に対して、SnO含有量が10wt%である複合酸化物ターゲットを用いて、DCマグネトロンスパッタリング法にて表1に示す厚みとなるように成膜し、その後150℃30分間の熱処理を施すことで成膜した。
なお、スパッタガスにはアルゴンと少量の酸素の混合ガスを使用し、プロセス圧力0.2Pa下で成膜を行った。
透明導電性酸化物層上に光学干渉層を成膜した。具体的には、まずアクリル系ハードコート樹脂溶液(JSR製、商品名:オプスター Z7535)に、光学重合開始剤(BASF社製 商品名:Irgacure127)が樹脂当量3wt%となるように混合させた液を調製した。そして、該混合溶液を透明導電性酸化物層上に、乾燥後厚みが表1に示した厚みになるようにスピンコートによりコーティングした。乾燥後、窒素雰囲気下でUV照射(300mJ/cm)を行い、硬化させた。
そして、透光性基材の透明導電性酸化物層等を形成した面とは反対側の面上に、アクリル系粘着樹脂を厚さが25μmとなるように塗布し、粘着剤層(第1粘着剤層)を形成した。
また、粘着剤層の透光性基材と対向する面とは反対側の面に、着色した透光層を配置した。着色した透光層としては、厚みが19μmの、着色され、内部透過率が15%のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(三菱樹脂株式会社製 商品名:Z715E19)を用いた。
そして、着色した透光層の、上記粘着剤層と対向する面と反対側の面に上述の粘着剤層と同じ条件で粘着剤層(第2粘着剤層)を形成した。
以上の工程により熱線透過抑制透光性基材を得た。
得られた熱線透過抑制透光性基材について第2粘着剤層を介して厚さ3mmの青板ガラス(松浪硝子株式会社製)に貼付し、透光性基材ユニットとしてから既述の評価を行った。結果を表1に示す。
[実施例12]
表1に示した構成を有する熱線透過抑制透光性基材を作製し、評価を行った。
表1に示すように、粘着剤層、TiO層で挟まれた銀層(TiO/Ag/TiO)、透光性基材、ハードコート層を有する透光性日射カットユニットと、ハードコート層上に透明導電性酸化物層と、光学干渉層とを有する熱線透過抑制透光性基材を作製した。
透光性基材として厚みが50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(三菱樹脂株式会社製 商品名:T602E50)を用いた。
透光性基材の後述するハードコート層を形成する面とは反対側の面上に、予めTiO層で挟まれたAg層を形成した。
TiO層は、金属Tiターゲットを用いて、DCマグネトロンスパッタリング法により、厚みが15nmとなるように成膜した。スパッタガスにはアルゴン/酸素=85/15(体積比)の混合ガスを使用し、プロセス圧力0.2Pa下で行った。
Ag層は、上述のTiO層上に、金属Agターゲットを用いて、DCマグネトロンスパッタリング法により、厚みが13nmとなるように成膜した。スパッタガスにはアルゴンのみを使用し、プロセス圧力0.2Pa下で行った。
Ag層上に上述のTiO層と同様にしてさらにTiO層を成膜することで、TiO層で挟まれたAg層を成膜した。
Agは腐食しやすいことから、TiO層で挟まれていることで耐食性を高めることができる。また、本実施例のTiO層に挟まれたAg層は、以下に述べるようにさらにその上にハードコート層や、透明導電性酸化物層を形成しているため、本実施例の熱線透過抑制透光性基材では、遠赤外線を反射する働きはもたず、遮熱機能のみを有する。
透光性基材のTiO層で挟まれたAg層を設けた面とは反対側の面上に樹脂溶液をスピンコートを用いて塗布、乾燥した後、窒素雰囲気下で紫外線(UV)照射(300mJ/cm)によって硬化させることで厚みが2μmのハードコート層を形成した。
樹脂溶液は、UV硬化性ウレタンアクリレート系ハードコート樹脂溶液(DIC株式会社製 商品名:ENS1068)に、光学重合開始剤(BASF社製 商品名:Irgacure184)を樹脂当量3wt%になるよう混合させて作製した。
ハードコート層上に透明導電性酸化物層としてITO膜を成膜した。具体的には、InとSnOとの総量に対して、SnO含有量が10wt%である複合酸化物ターゲットを用いて、DCマグネトロンスパッタリング法にて表1に示す厚みとなるように成膜し、その後150℃30分間の熱処理を施すことで成膜した。
なお、スパッタガスにはアルゴンと少量の酸素の混合ガスを使用し、プロセス圧力0.2Pa下で成膜を行った。
透明導電性酸化物層上に光学干渉層を成膜した。具体的には、まずアクリル系ハードコート樹脂溶液(JSR製、商品名:オプスター Z7535)に、光学重合開始剤(BASF社製 商品名:Irgacure127)を樹脂当量3wt%となるように混合させた液を調製した。そして、該混合溶液を透明導電性酸化物層上に、乾燥後厚みが表1に示した厚みになるようにスピンコートによりコーティングした。乾燥後、窒素雰囲気下でUV照射(300mJ/cm)を行い、硬化させた。
そして、透光性基材の透明導電性酸化物層等を形成した面とは反対側の面上、すなわちTiO層上に、アクリル系粘着樹脂を厚さが25μmとなるように塗布し、粘着剤層を形成した。
以上の工程により熱線透過抑制透光性基材を得た。
得られた熱線透過抑制透光性基材について粘着剤層を介して厚さ3mmの青板ガラス(松浪硝子株式会社製)に貼付し、透光性基材ユニットとしてから既述の評価を行った。結果を表1に示す。
[実施例13]
透光性基材として、グリーンに着色され近赤外線を吸収する遮熱機能を有する、厚みが6mm+6mmの合わせグリーンガラス(旭硝子株式会社製 商品名クールベール)を用いた点以外は、実施例9と同様にして熱線透過抑制透光性基材、および透光性基材ユニットを作製し、評価を行った。
評価結果を表1に示す。
[実施例14]
TiO層で挟まれたAg層にかえて、Ni−Cr層を用いた点以外は、実施例12と同様にして熱線透過抑制透光性基材、および透光性基材ユニットを作製し、評価を行った。
Ni−Cr層は、金属Niと、金属Crとの総量に対して、Cr含有量が20wt%である複合金属ターゲットを用いて、DCマグネトロンスパッタリング法により厚みが4nmとなるように成膜した。スパッタリングガスにはアルゴンのみを使用し、プロセス圧力0.2Pa下で成膜を行った。
評価結果を表1に示す。
[実施例15]
光学干渉層として、アクリレート樹脂層にかえてSiO層を成膜した点以外は、実施例2と同様にして熱線透過抑制透光性基材、および透光性基材ユニットを作製し、評価を行った。
SiO層は金属Siターゲットを用いて、DCマグネトロンスパッタリング法により、厚みが110nmとなるように成膜した。スパッタガスにはアルゴン/酸素=85/15(体積比)の混合ガスを使用し、プロセス圧力0.2Pa下で行った。
評価結果を表1に示す。
[実施例16]
本実施例では、光学干渉層側から順に積層し、熱線透過抑制透光性基材を製造した。
光学干渉層として、厚みが10μmのポリプロピレン基板を用意した。
光学干渉層の一方の面上に透明導電性酸化物層としてITO膜(Indium Tin Oxide膜、酸化インジウムスズ膜)を成膜した。具体的には、InとSnOとの総量に対して、SnO含有量が10wt%である複合酸化物ターゲットを用いて、DCマグネトロンスパッタリング法にて表1に示す厚みとなるように成膜し、その後150℃30分間の熱処理を施すことで成膜した。
なお、スパッタガスにはアルゴンと少量の酸素の混合ガスを使用し、プロセス圧力0.2Pa下で成膜を行った。
透明導電性酸化物層上に遮熱粒子(熱線遮蔽粒子)を含む樹脂溶液をスピンコートを用いて塗布、乾燥した後、窒素雰囲気下で紫外線(UV)照射(300mJ/cm)によって硬化させることで厚みが2μmの遮熱粒子を含むハードコート層を形成した。
遮熱粒子を含む樹脂溶液は、UV硬化性ウレタンアクリレート系ハードコート樹脂溶液(DIC株式会社製 商品名:ENS1068)に、光学重合開始剤(BASF社製 商品名:Irgacure184)を樹脂当量3wt%、遮熱粒子であるセシウム酸化タングステン化合物粒子の分散液(住友金属鉱山株式会社 商品名:YMF−01A)を樹脂当量15wt%になるよう混合させて作製した。
次いで、遮熱粒子を含むハードコート層上に粘着剤層を介して、透明基材を貼り合せた。
また、透明基材の遮熱粒子を含むハードコート層と対向する面とは反対側の面に粘着剤層を形成した。
粘着剤層は、いずれもアクリル系粘着樹脂を厚さが25μmとなるように塗布して形成した。
また、透明基材としては、厚みが50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(三菱樹脂株式会社製 商品名:T602E50)を用いた。
得られた熱線透過抑制透光性基材について粘着剤層を介して厚さ3mmの青板ガラス(松浪硝子株式会社製)に貼付し、透光性基材ユニットとしてから既述の評価を行った。結果を表1に示す。
[実施例17]
透明導電性酸化物層として、ITO膜に替えて、IZO膜(Indium Zinc Oxide膜、酸化インジウム亜鉛膜)を厚みが400nmとなるように成膜した点以外は、実施例1と同様にして熱線透過抑制透光性基材、および透光性基材ユニットを作製し、評価を行った。
IZO膜は、InとZnOとの総量に対して、ZnO含有量が10wt%である複合酸化物ターゲットを用いて、DCマグネトロンスパッタリング法にて厚みが400nmとなるように成膜した。
なお、スパッタガスにはアルゴンと少量の酸素の混合ガスを使用し、プロセス圧力0.2Pa下で成膜を行った。
評価結果を表1に示す。
[実施例18]
透明導電性酸化物層であるITO膜の厚みを30nmとした点以外は、実施例1と同様にして熱線透過抑制透光性基材、および透光性基材ユニットを作製し、評価を行った。
評価結果を表1に示す。
[実施例19]
遮熱ハードコート層と透明導電性酸化物層の間に以下の層を成膜した点以外は、実施例2と同様にして熱線透過抑制透光性基材、および透光性基材ユニットを作製し、評価を行った。
遮熱粒子を含むハードコート層上に下地層である密着改善層として、Al酸化物層、すなわちアルミナ層(表1では「Al」と記載する)を成膜した。具体的には、金属Alターゲットを用いて、DCマグネトロンスパッタリング法にて厚みが3nmとなるように成膜した。
スパッタガスには、アルゴン/酸素=85/15(体積比)の混合ガスを使用し、プロセスガス圧力0.2Pa下で成膜を行った。
評価結果を表1に示す。
[比較例1]
表1に示した構成を有する熱線透過抑制透光性基材を作製し、評価を行った。
表1に示すように、粘着剤層、透光性基材、ハードコート層、及びIZO膜で挟まれたAPC層(AgPdCu層)を有する透光性日射カットユニットと、IZO膜で挟まれたAPC層上に光学干渉層を有する熱線透過抑制透光性基材を作製した。
透光性基材として厚みが50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(三菱樹脂株式会社製 商品名:T602E50)を用いた。
透光性基材の一方の面上に樹脂溶液をスピンコートを用いて塗布、乾燥した後、窒素雰囲気下で紫外線(UV)照射(300mJ/cm)によって硬化させることで厚みが2μmのハードコート層を形成した。
樹脂溶液は、UV硬化性ウレタンアクリレート系ハードコート樹脂溶液(DIC株式会社製 商品名:ENS1068)に、光学重合開始剤(BASF社製 商品名:Irgacure184)を樹脂当量3wt%になるよう混合させて作製した。
ハードコート層上にIZO膜で挟まれたAPC層(AgPdCu層)を成膜した。APC層は遮熱機能層と、断熱機能層とを兼ねている。
まず、ハードコート層上にDCマグネトロンスパッタ法により、インジウム−亜鉛複合酸化物(IZO)からなる膜厚30nmの第1金属酸化物層、Ag−Pd−Cu合金からなる膜厚5nmの金属層、IZOからなる膜厚30nmの第2金属酸化物層を順次形成した。
第1金属酸化物層、第2金属酸化物層の形成には、InとZnOとの総量に対して、ZnO含有量が10wt%である複合酸化物ターゲットを用いて、DCマグネトロンスパッタリング法により成膜した。スパッタガスにはアルゴンと少量の酸素の混合ガスを使用し、プロセス圧力0.2Pa下で成膜を行った。
APC層の成膜には、AgとPdとCuとの含有割合が、99.0:0.6:0.4(重量比)である合金ターゲットを用いて、DCマグネトロンスパッタリング法により成膜した。スパッタガスにはアルゴンガスのみを使用し、プロセス圧力0.2Pa下で成膜を行った。
IZO膜で挟まれたAPC層上に光学干渉層を成膜した。具体的には、アクリル系ハードコート樹脂溶液(JSR製、商品名:オプスター Z7535)に、光学重合開始剤(BASF社製 商品名:Irgacure127)を樹脂当量3wt%を混合させた液を調製した。そして、該混合溶液を透明導電性酸化物層上に、乾燥後厚みが表1に示した厚みになるようにスピンコートによりコーティングした。乾燥後、窒素雰囲気下でUV照射(300mJ/cm)を行い、硬化させた。
そして、透光性基材のIZO膜で挟まれたAPC層等を形成した面とは反対側の面上に、アクリル系粘着樹脂を厚さが25μmとなるように塗布し、粘着剤層を形成した。
以上の工程により熱線透過抑制透光性基材を得た。
得られた熱線透過抑制透光性基材について粘着剤層を介して厚さ3mmの青板ガラス(松浪硝子株式会社製)に貼付し、透光性基材ユニットとしてから既述の評価を行った。結果を表1に示す。
[比較例2、3]
APC層が、表1に示した厚みとなるようにした点を除いて、比較例1と同様にして熱線透過抑制透光性基材、および透光性基材ユニットを作製し、評価を行った。結果を表1に示す。
[比較例4]
透光性基材として、厚みが19μmであり、着色され、内部透過率が50%のポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(三菱樹脂株式会社製 商品名:Z750E19)を用いた点以外は、比較例3と同様にして熱線透過抑制透光性基材、および透光性基材ユニットを作製し、評価を行った。結果を表1に示す。
[比較例5]
ハードコート層を設けなかった点以外は実施例2と同様にして熱線透過抑制透光性基材、および透光性基材ユニットを作製し、評価を行った。なお、遮熱機能層を有していない。
結果を表1に示す。
Figure 2018171908

断熱機能層である透明導電性酸化物層の厚さのみが異なる実施例1〜実施例3の結果と、実施例4〜6の結果と、比較例1〜3の結果をそれぞれ表2〜表4に分けて示す。
Figure 2018171908
Figure 2018171908
Figure 2018171908
表2、表3の結果から、実施例1〜実施例6では断熱機能層として機能する透明導電性酸化物層の厚みを変化させることで、断熱性の指標である放射率のみが変動し、遮熱性の指標である遮蔽係数にはほとんど変化が生じないことを確認できた。すなわち断熱性と遮熱性とを独立に制御できることが確認できた。
一方、表4に示した比較例1〜3では、断熱機能層としても機能するAPC層の厚みを変動させることで放射率だけではなく、遮熱性の指標となる遮蔽係数も大きく変動し、断熱性と遮熱性とを独立に制御できていないことが確認できた。
以上の結果から、透光性日射カットユニットと、透明導電性酸化物層とを有する熱線透過抑制透光性基材とすることで、断熱性と、遮熱性とを独立に制御できることを確認できた。
また、実施例7〜実施例19の結果から、粘着剤層や、透光性基材、ハードコート層を、遮熱機能層とすることができることや、上記粘着剤層等以外に、着色した透光層、近赤外線反射膜、可視光透過抑制層等を設け、遮熱機能層とすることができることも確認できた。
また、表面側に銀合金層であるAPC層を配置した比較例1〜比較例4では、APC層およびセラミック層にクラック等が生じ、耐久性が×となるのに対して、銀合金層を表面側に用いていない実施例1〜実施例19では耐久性が〇となっていることが確認できた。
これは銀合金層およびセラミック層が屈曲によってクラックが生じ、腐食性の銀合金層が露出し、クラック部分から劣化したことによることが原因である。
10、20、30、42 熱線透過抑制透光性基材
11 透光性日射カットユニット
111 ハードコート層
112 透光性基材
113 粘着剤層
12 透明導電性酸化物層
31 光学干渉層
40 透光性基材ユニット
41 窓用透光性基材

Claims (9)

  1. 可視光及び近赤外光の波長領域のうちの少なくとも一部の波長領域の光の透過を抑制する透光性日射カットユニットと、
    前記透光性日射カットユニット上に配置された、透明導電性酸化物を含有する透明導電性酸化物層とを有する熱線透過抑制透光性基材。
  2. 前記透明導電性酸化物層の厚みが、30nm以上500nm以下である請求項1に記載の熱線透過抑制透光性基材。
  3. 前記透明導電性酸化物層が、前記透明導電性酸化物として、
    スズ、チタン、タングステン、モリブデン、亜鉛、および水素から選択される1種類以上がドープされた酸化インジウムと、
    アンチモン、インジウム、タンタル、塩素、およびフッ素から選択される1種類以上がドープされた酸化スズと、
    インジウム、アルミニウム、スズ、ガリウム、フッ素、およびホウ素から選択される1種類以上がドープされた酸化亜鉛と、から選択される1種類以上を含有する請求項1または2に記載の熱線透過抑制透光性基材。
  4. 前記透明導電性酸化物層上にさらに光学干渉層を有する請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の熱線透過抑制透光性基材。
  5. 前記透光性日射カットユニットは、透光性基材と、前記透光性基材以外の部材とを含む請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の熱線透過抑制透光性基材。
  6. 前記透光性日射カットユニットは、前記透明導電性酸化物層と対向する面側から順に、ハードコート層、透光性基材、および粘着剤層を有しており、
    前記ハードコート層、前記透光性基材、前記粘着剤層から選択された1以上の層が可視光及び近赤外光の波長領域のうちの少なくとも一部の波長領域の光の透過を抑制する機能を有する請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の熱線透過抑制透光性基材。
  7. 前記透明導電性酸化物層の側から測定した放射率が0.60以下である請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の熱線透過抑制透光性基材。
  8. 窓用透光性基材と、
    前記窓用透光性基材の一方の面上に配置した請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の熱線透過抑制透光性基材とを有する透光性基材ユニット。
  9. 遮蔽係数が0.90以下である請求項8に記載の透光性基材ユニット。
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