JP2019203927A - 調光樹脂シート及び調光樹脂窓 - Google Patents

Abstract

【課題】耐候性に優れた調光樹脂シートを提供することを目的とする。【解決手段】調光樹脂シートは、２枚の高分子フィルムの間に電極材料を介して液晶材料を有する調光層が、樹脂シートに接してなる調光樹脂シートであり、樹脂シートの線膨張係数を１００とした場合、高分子フィルムの線膨張係数が１００±１０の範囲であることを特徴とする。【選択図】なし

Description

本発明は、自動車等の窓に適した調光樹脂シート及び調光樹脂窓に関する。

近年、自動車の本来の機能である移動手段の他に、車内を部屋とみなして快適性を追求する動きがある。

特許文献１には、車外の光を透過又は遮断することができる液晶調光フィルムを備えた車両用窓が開示されている。

特開２０１７−２６９２０号公報

特許文献１に記載されるような車両用窓は、光の透過や遮断を調整できるものの、窓とフィルムの接着が十分なものではなく経年劣化がしやすいものであった。

本発明は、耐候性を向上させることで自動車窓等に用いるのにも適した調光樹脂シートを提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、２枚の高分子フィルムの間に電極材料を介して液晶材料を有する調光層が、樹脂シートに接してなる調光樹脂シートにおいて、樹脂シートの線膨張係数を１００とした場合、高分子フィルムの線膨張係数が１００±１０の範囲とすることで、十分な耐候性を有すことを見出し、本発明を完成させるに至った。即ち、本発明は以下の発明を包含する。
［１］２枚の高分子フィルムの間に電極材料を介して液晶材料を有する調光層が、樹脂シートに接してなる調光樹脂シートであり、樹脂シートの線膨張係数を１００とした場合、高分子フィルムの線膨張係数が１００±１０の範囲である調光樹脂シート。
［２］樹脂シート及び高分子フィルムの含水率がいずれも０．５％以下であり、更に樹脂シートの含水率を１００とした場合に、高分子フィルムの含水率が１００±５０の範囲である、［１］に記載の調光樹脂シート。
［３］電極材料が無機材料、有機材料又は有機及び無機のハイブリット材料である、［１］又は［２］に記載の調光樹脂シート。
［４］調光層と樹脂シートの間に粘着層を有する、［１］〜［３］のいずれかに記載の調光樹脂シート。
［５］調光層が、光を散乱させることにより調光機能を発現するものであり、液晶材料と熱硬化性樹脂又は紫外線硬化樹脂とを含み、前記樹脂中の空孔内に液晶成分が存在する、［１］〜［４］のいずれかに記載の調光樹脂シート。
［６］調光層が、光を吸収することにより調光機能を発現するものであり、液晶材料と二色性色素とを含み、液晶材料と電極材料との間に液晶材料の配向を制御する層を有する、［１］〜［４］のいずれかに記載の調光樹脂シート。
［７］高分子フィルム及び樹脂シートがポリカーボネートからなる、［１］〜［６］のいずれかに記載の調光樹脂シート。
［８］樹脂シートが片面又は両面にハードコート層を備え、調光層が、樹脂シートに接する面とは反対面に金属反射層を有す、［１］〜［７］のいずれかに記載の調光樹脂シート。
［９］［１］〜［８］のいずれかに記載の調光樹脂シートを用いた車両用樹脂窓。

本発明の調光樹脂シートは、樹脂シートと高分子フィルムの線膨張係数が大きく相違しないことで十分な耐候性を有するものである。

本発明の調光樹脂シートは、調光層が樹脂シートに接してなる調光樹脂シートであり、樹脂シートの線膨張係数を１００とした場合、高分子フィルムの線膨張係数が１００±１０の範囲であることで、温度が変化しても耐候性が維持される。以下、本発明を詳細に説明する。
［調光層］
本発明における調光層は、２枚の高分子フィルムの間に電極材料を介して液晶材料を有し、液晶材料としては、特に限定されず、ツイステッドネマチック型、スーパーツイステッドネマチック型、相転移型、ゲストホスト型、強誘電液晶表示素子を用いることができ、高分子分散型の液晶表示素子、例えばＮＣＡＰ、ＰＤＬＣを用いることもできる。また、液晶材料として透明性固体物質の三次元網目状構造を有することを特徴とするポリマーネットワーク型液晶表示素子（ＰＮ−ＬＣＤ）は駆動電圧も低く好適に用いることができる。これらの液晶表示素子の駆動方法は、液晶表示素子の種類によって適宜選択すればよいが、ツイステッドネマチック型や高分子分散型はＴＦＴ（薄膜トランジスタ）方式のようなアクティブ素子を用いて駆動するのが表示容量の点から好ましい。

高分子フィルムは、樹脂シートと線膨張係数が１００±１０の範囲内であれば同じ樹脂であっても異なっていてもよい。樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ（エチレン−２，６−ナフタレート）等のポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ乳酸樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は単独でまたは２種以上混合して使用することができる。これらの中でも自動車窓用途への利用を考えた場合には、透明性、耐熱性、耐衝撃性等に優れるポリカーボネート樹脂が特に好ましい。

電極材料は、透明導電フィルムが適しており、特に限定されないが、無機系材料としては、主に酸化金属が好ましく、具体的にはＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ等が挙げられる。有機系材料としては、導電性高分子が好ましく、具体的にはＰＥＤＯＴ−ＰＳＳやポリアニリン等が挙げられる。その他、有機−無機ハイブリット材料としては、上記材料の組み合わせや銀ナノワイヤー等が挙げられる。

［樹脂シート］
本発明における樹脂シートは、上述の通り高分子フィルムと線膨張係数が１００±１０の範囲内であればよく、同様の樹脂種が挙げられる。自動車窓用途への利用を考えた場合には、同様に、透明性、耐熱性、耐衝撃性等に優れるポリカーボネート樹脂が特に好ましい。

ポリカーボネート樹脂は、一例として、二価フェノールとカーボネート前駆体とを界面重縮合法または溶融法等で反応させて得られるポリカーボネート樹脂である。二価フェノールの代表的な例としては、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（通称ビスフェノ−ルＡ）、２，２−ビス（３−メチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２−ビス（３，５−ジメチル−４−ヒドロキシフェニル）プロパン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）ブタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３−メチルブタン、９，９−ビス｛（４−ヒドロキシ−３−メチル）フェニル｝フルオレン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３，３−ジメチルブタン、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−４−メチルペンタン、１，１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサンおよびα，α´−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−ｍ−ジイソプロピルベンゼン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）サルファイド、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホン等が挙げられ、なかでもビスフェノ−ルＡが好ましい。これらの二価フェノ−ルは単独または２種以上を混合して使用できる。

またカーボネート前駆体としては、カルボニルハライド、カーボネートエステルまたはハロホルメ−ト等が使用され、具体的にはホスゲン、ジフェニルカーボネートまたは二価フェノールのジハロホルメート等が挙げられる。

二価フェノールとカーボネート前駆体を界面重縮合法または溶融法によって反応させてポリカーボネート樹脂を製造するに当っては、必要に応じて触媒、末端停止剤、二価フェノ−ルの酸化防止剤等を使用してもよい。またポリカーボネート樹脂は三官能以上の多官能性芳香族化合物を共重合した分岐ポリカーボネート樹脂であっても、芳香族または脂肪族の二官能性カルボン酸を共重合したポリエステルカーボネート樹脂であってもよく、また、得られたポリカーボネート樹脂の２種以上を混合した混合物であってもよい。

ポリカーボネート樹脂の分子量は、粘度平均分子量（Ｍ）で１０，０００〜５０，０００が好ましく、１５，０００〜３５，０００がより好ましい。かかる粘度平均分子量を有するポリカーボネート樹脂は、十分な強度が得られ、また、成形時の溶融流動性も良好であり好ましい。

本発明でいう粘度平均分子量は、塩化メチレン１００ｍｌにポリカーボネート樹脂０．７ｇを２０℃で溶解した溶液から求めた比粘度（ηｓｐ）を次式に挿入して求めたものである。
ηｓｐ／ｃ＝［η］＋０．４５×［η］２ｃ（但し［η］は極限粘度）
［η］＝１．２３×１０−４Ｍ０．８３
ｃ＝０．７
またこの他、ポリカーボネート樹脂としては、イソソルビドと脂肪族ジオールとの共重合によるポリカーボネート樹脂、ポリカーボネート−ポリオルガノシロキサン共重合体等の各種の共重合ポリカーボネートも好ましく例示することができる。

かかるポリカーボネート樹脂には、必要に応じて亜燐酸エステル、燐酸エステル、ホスホン酸エステル等の安定剤、テトラブロムビスフェノールＡ、テトラブロムビスフェノールＡの低分子量ポリカーボネート、デカブロモジフェノール等の難燃剤、ベンゾトリアゾール類、ベンゾフェノン類、トリアジン類、サリチレート類等の有機系紫外線吸収剤、酸化チタン、酸化セリウム、酸化亜鉛等の無機系紫外線吸収剤、シアニン系化合物、スクワリリウム系化合物、チオールニッケル錯塩系化合物、フタロシアニン系化合物、トリアリルメタン系化合物、ナフトキノン系化合物、アントラキノン系化合物、カーボンブラック、酸化アンチモン、酸化インジウムをドープした酸化錫、ホウ化ランタン等の赤外線遮蔽剤、着色剤、滑剤等を添加、混合して用いることができる。

尚、樹脂シートの厚みは１〜２０ｍｍの範囲にある事が好ましい。厚みが１ｍｍ未満では自動車窓材等で必要な機械的強度の保持が難しく、また後述のＰＥ−ＣＶＤ法による酸化珪素層の積層に伴い、基板の撓み変形が大きくなり、寸法安定性や外観に問題を生ずる場合が多く、好ましくない。一方、厚みが２０ｍｍ超であると、窓材として必要な表面平滑性を有し、光学的歪（透視歪等）の少ない成形基板を得る事が難しくなり、また基板重量が増加する点からも好ましくない。

本発明における樹脂シートは、自動車窓用途へ使用する場合は、ハードコート層を備えていることが必要であり、具体的には、樹脂シートに、下地硬化層とＰＥ−ＣＶＤ法による酸化珪素層がこの順に積層されているハードコート層を有することが好適である。下地硬化層とは、有機珪素化合物の加水分解縮合物を主成分として含む前駆組成物を架橋硬化してなる層であり、その層にＰＥ−ＣＶＤ法による特定の酸化珪素層を形成させる。これらの詳細は、国際公開第２０１５／１４７２９５号パンフレットや国際公開第２０１７／０５１９１４号パンフレットを参照することができる。

本発明における樹脂シートは、平面形状の他、略平面形状のシートを折り曲げ加工したものも含み、自動車の窓のように曲面形状に成形されてなるものでもよい。

［調光樹脂シート］
本発明の調光樹脂シートは、上記調光層が、樹脂シートに接してなる調光樹脂シートであり、樹脂シートの線膨張係数を１００とした場合、高分子フィルムの線膨張係数が１００±１０の範囲であることが重要である。より好ましくは、高分子フィルムの線膨張係数が１００±５の範囲である。

また、更に、樹脂シート及び高分子フィルムの含水率がいずれも０．５％以下であり、更に樹脂シートの含水率を１００とした場合に、高分子フィルムの含水率が１００±５０の範囲である場合には、より耐候性が向上する。

斯かる調光樹脂シートに、電圧を印加した状態で、調光樹脂シートの調光層が貼合された面へ、プロジェクターにより映像の投影する場合、映像の投影面側だけでなく、反対面からもプロジェクターから投影された映像を鮮明に確認することができ、調光樹脂シートの両面より映像を楽しむことができる。また、電圧を印加していない状態では、プロジェクターの反対面から映像が不鮮明になることから、投影側の空間のプライバシーが保護される。

本発明の調光樹脂シートは、更に、調光層が、樹脂シートに接する面とは反対面に金属反射層を有してもよく、そうすることで防眩性を発揮し、全体形状を薄くすることも可能となる。金属反射層は、公知の方法によりミラー面として設けることができる。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、これにより本発明の範囲が限定されるものではない。
〈線膨張係数〉
ＪＩＳ Ｋ７１４０に従い、２０〜１３５℃の温度域の平均値を線膨張係数とした。
〈促進対候性試験〉
１００℃の恒温槽中に試験片を１０００時間保管し、保管後の試験片の外観を観察した。

［実施例１］
１００μｍのポリカーボネートフィルムの両面に紫外線硬化樹脂層が形成され、同硬化樹脂層の片面にインデックスマッチング層と、電極材料として真空成膜法により形成されたＩＴＯ膜を有する透明導電性フィルム（ＰＦＣ１００−Ｄ１５０、帝人株式会社製、線膨張係数：６８ｐｐｍ、含水率：０．２３％）を準備した。

同透明導電性フィルムの内側に液晶材料、紫外線硬化樹脂、６μｍスペーサーを混合してなる液晶材料を狭持して調光層１を作製した。

続いて、作製した調光層を、国際公開第２０１７／０５１９１４号パンフレットに記載の方法により作製した樹脂シート（線膨張係数：７０ｐｐｍ、含水率：０．２８％）の片面に粘着剤を介して貼合して、調光樹脂シートを得た。

調光層に７０Ｖの電圧を印加すると、光の散乱により調光樹脂シートの透明性が低下した。

次に、電圧を印加した状態の調光樹脂シートを用いて、調光樹脂シートの調光層が貼合された面へ、プロジェクターにより映像の投影を試みた。映像の投影面側だけでなく、反対面からもプロジェクターから投影された映像を鮮明に確認できた。しかし、調光層への電圧を印加していない状態では、映像が鮮明に確認できなかった。

この調光樹脂シートに対して促進耐候試験を行ったところ、外観上歪みや剥離も生じず良好なものであった。

［実施例２］
実施例１で作製した調光層に黒色の二色性色素を含有させて調光層２を作製した。続いて、実施例１と同様に、樹脂グレージングの片面に粘着剤を介して調光層２と調光層１とを順次貼合して、調光樹脂シートを得た。

調光層１及び２のそれぞれに７０Ｖの電圧を印加すると、調光樹脂グレージングは黒色になり、光がほとんど透過しないことを確認された。

次に、電圧を印加した状態の調光樹脂シートへ実施例１と同様にプロジェクターを使って、調光樹脂シートの調光層１と調光層２とが積層された面への映像の投影を試みた。映像面からは映像を鮮明に確認することが出来たが、反対面からは映像を確認することが出来なかった。これは調光層２がプロジェクターからの光を遮断したためである。

［実施例３］
実施例１で使用した透明導電性フィルムのＩＴＯ膜上に低温焼成可能な液晶垂直配向膜（日産化学社製）を塗布・乾燥し、膜厚が８０ｎｍの液晶垂直配向膜を形成した。配向膜上に直径６ｕｍの黒色スペーサーを湿式法により塗布・乾燥した。その後、透明導電性フィルムの周辺部にシール材を印刷し、２枚の透明導電性フィルムに印刷された配向膜が対向するように２枚の透明導電性フィルムを貼り合せた、焼成処理を行い、液晶材料が入っていない調光層を作製した。

作製した調光層に二色性色素（黒色）を混合した液晶材料を、真空注入法を使って液晶材料を調光層中に挿入し調光層３を作製した。

射出成型法で作製した２枚の樹脂グレージングの間に調光層３を粘着剤を介して樹脂シートに貼合し、調光樹脂シートを得た。

調光層３に５Ｖの電圧を印加したところ、透過率が低下することを確認した。実施例１と実施例２で見られたように光を完全に遮断せず、調光樹脂グレージングを介して反対側は確認できる。

［実施例４］
実施例１で使用した透明導電性フィルムのＩＴＯ膜と反対面に、真空成膜によって反射金属層を成膜した。２枚の透明導電性フィルムのうち、１枚を上記ＩＴＯ膜の反対面に反射金属層を有する透明導電性フィルムを用いた以外は、実施例３と同様にして調光層４を作製した。

作製した調光層の反射金属層とは反対の面と、押し出し法によって作製した樹脂シートとを粘着剤を介して貼合し調光樹脂シートを得た。

調光層４に５Ｖの電圧を印加すると、調光層４の透過率が低下することにより金属反射層に写り込む強い光を防眩することができることを確認した。

［比較例１］
実施例１において、ポリカーボネートフィルムの代わりにフロートガラス（線膨張経緯数：８．７ｐｐｍ）を使用した以外は、実施例１と同様に調光樹脂シートを作製した。この調光樹脂シートに対して促進耐候試験を行ったところ、試験中に調光層とガラスの間に剥離・浮きが確認された。

［比較例２］
実施例１において、樹脂シートの代わりにフロートガラスシート（線膨張経緯数：８．７ｐｐｍ）を使用した以外は、実施例１と同様に調光シートを作製した。この調光シートに対して促進耐候試験を行ったところ、試験中に調光層とガラスの間に剥離・浮きが確認された。

本発明の調光樹脂シートは、室内や車内の調光部品として利用できる。

Claims (9)

1. ２枚の高分子フィルムの間に電極材料を介して液晶材料を有する調光層が、樹脂シートに接してなる調光樹脂シートであり、樹脂シートの線膨張係数を１００とした場合、高分子フィルムの線膨張係数が１００±１０の範囲である調光樹脂シート。
2. 樹脂シート及び高分子フィルムの含水率がいずれも０．５％以下であり、更に樹脂シートの含水率を１００とした場合に、高分子フィルムの含水率が１００±５０の範囲である、請求項１に記載の調光樹脂シート。
3. 電極材料が無機材料、有機材料又は有機及び無機のハイブリット材料である、請求項１又は２に記載の調光樹脂シート。
4. 調光層と樹脂シートの間に粘着層を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の調光樹脂シート。
5. 調光層が、光を散乱させることにより調光機能を発現するものであり、液晶材料と熱硬化性樹脂又は紫外線硬化樹脂とを含み、前記樹脂中の空孔内に液晶成分が存在する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の調光樹脂シート。
6. 調光層が、光を吸収することにより調光機能を発現するものであり、液晶材料と二色性色素とを含み、液晶材料と電極材料との間に液晶材料の配向を制御する層を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の調光樹脂シート。
7. 高分子フィルム及び樹脂シートがポリカーボネートからなる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の調光樹脂シート。
8. 樹脂シートが片面又は両面にハードコート層を備え、調光層が、樹脂シートに接する面とは反対面に金属反射層を有す、請求項１〜７のいずれか１項に記載の調光樹脂シート。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の調光樹脂シートを用いた車両用樹脂窓。