JP2024051582A - 複層構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱環境下でも金属層に歪が発生しにくい複層構造体を提供する。【解決手段】本複層構造体は、支持体と、前記支持体の上面側に積層されたガラス層と、前記支持体と前記ガラス層との間に積層された金属層と、を有し、前記ガラス層の厚みは、１０μｍ以上３００μｍ以下であり、前記支持体は、金属複合体、金属単体、セラミックの１以上から形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、複層構造体に関する。

２以上の層を積層させた複層構造体が知られている。一例として、板厚の薄いガラス層（ガラスフィルム）上に銀反射層を積層させた複層構造体が挙げられる。この複層構造体の厚みは、例えば、１０～２００μｍの範囲内である。この複層構造体は、例えば、ダウンドロー法によって成形されたガラスロールより得られる。

特開２０１３－２３１７４４号公報

ところで、複層構造体の支持体として樹脂製の支持体を用い、樹脂製の支持体上に金属層を設け、鏡として使用することも考えられる。この複層構造体は、例えば、粘着剤層を介して支持体を壁などの被着体に貼り付けて使用される。

しかし、樹脂製の支持体は温度環境の影響を受けやすいため、例えば、加熱環境下で熱変形して金属層に歪が発生し、金属層に反射する像の見栄えが悪化する場合があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、加熱環境下でも金属層に歪が発生しにくい複層構造体を提供することを目的とする。

本複層構造体は、支持体と、前記支持体の上面側に積層されたガラス層と、前記支持体と前記ガラス層との間に積層された金属層と、を有し、前記ガラス層の厚みは、１０μｍ以上３００μｍ以下であり、前記支持体は、金属複合体、金属単体、セラミックの１以上から形成されている。

開示の技術によれば、加熱環境下でも金属層に歪が発生しにくい複層構造体を提供できる。

本実施形態に係る複層構造体を例示する断面図である。 支持体が金属複合体である場合を例示する断面図である。 本実施形態の変形例１に係る複層構造体を例示する断面図である。 本実施形態に変形例２に係る複層構造体を例示する断面図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

図１は、本実施形態に係る複層構造体を例示する断面図である。図１に示すように、複層構造体１は、支持体１０と、接合層２０と、薄ガラスミラー３０と、粘着剤層４０とを有している。複層構造体１において、薄ガラスミラー３０は、接合層２０を介して、支持体１０の上面１０ａに積層されている。粘着剤層４０は、支持体１０の下面１０ｂに積層されている。ただし、粘着剤層４０は、必要に応じて設けることができる。

薄ガラスミラー３０は、樹脂層３１と、金属層３２と、接着剤層３３と、ガラス層３４とを有している。ただし、樹脂層３１及び接着剤層３３は、必要に応じて設けることができる。例えば、薄ガラスミラー３０は、樹脂層３１及び接着剤層３３を有さず、ガラス層３４の下面に直接金属層３２が形成された構成であってもよい。

複層構造体１の平面形状（支持体１０の上面１０ａの法線方向から視た形状）は、例えば、矩形状である。しかし、これには限定されず、複層構造体１の平面形状は、円形状、楕円形状、これらの複合、その他の適宜な形状とすることが可能である。また、各層の平面形状は同一でなくてもよい。例えば、支持体１０の平面形状は、薄ガラスミラー３０の平面形状より大きくてもよい。複層構造体１は、例えば、鏡として使用できる。

ここで、複層構造体１の各部の材料等について説明する。

［支持体］
支持体１０は、薄ガラスミラー３０を支持する。支持体１０の厚さは、例えば、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができる。支持体１０は、熱変形しにくいことが好ましい。金属複合体、金属単体、セラミックは、樹脂よりも線膨張係数が小さいため、同じ厚さであれば樹脂よりも熱変形しにくい。よって、支持体１０は、金属複合体、金属単体、セラミックの１以上から形成されていることが好ましい。これらの中でも、同じ厚さであれば最も軽量な金属複合体を用いることがより好ましい。

図２に示すように、支持体１０が金属複合体である場合、金属複合体は、例えば、樹脂層１１と、樹脂層１１の一方側に積層された第１金属層１２と、樹脂層１１の他方側に積層された第２金属層１３とを含む構成とすることができる。この場合、樹脂層１１の材料としては、例えば、ポリエチレン、発泡ポリエチレン等が挙げられる。また、第１金属層１２及び第２金属層１３の材料としては、例えば、アルミニウム、ステンレス、チタン等が挙げられる。第１金属層１２及び第２金属層１３の材料は、同じであってもよいし異なっていてもよい。

金属単体としては、例えば、アルミニウム、ステンレス、チタン等が挙げられる。セラミックとしては、例えば、ガラス、アルミナ等が挙げられる。なお、金属複合体は、樹脂層と、樹脂層の一方側のみに積層された金属層とを含む構成とすることができるが、カールを生じさせ難くする観点からは、樹脂層の両側に金属層が積層された構成とする方が好ましい。

金属複合体、金属単体、セラミックの線膨張係数は、例えば、１ｐｐｍ／℃以上４０ｐｐｍ／℃以下程度である。これに対して、樹脂の線膨張係数は、金属複合体、金属単体、セラミックの線膨張係数よりも大きく、例えば、５０ｐｐｍ／℃以上１００ｐｐｍ／℃以下程度である。

なお、熱変形のしにくさは、線膨張係数の他に厚さの影響も受けるため、線膨張係数が比較的大きい樹脂であっても、厚さが薄ければ熱変形しにくくなり、支持体１０として使用できる可能性がある。

支持体１０が熱変形しやすいと、複層構造体１を加熱環境下（例えば、６０℃）で鏡として使用した場合に、支持体１０が熱変形して薄ガラスミラー３０の金属層３２の外周部に歪が発生し、金属層３２に反射する像の見栄えが悪化する場合がある。例えば、金属層３２の外周部に額縁状の歪が発生する。

しかし、支持体１０として、金属複合体、金属単体、セラミック等の熱変形しにくい材料を用いることにより、加熱環境下における支持体１０の熱変形を抑制することができる。これにより、複層構造体１を加熱環境下で鏡として使用した場合に、薄ガラスミラー３０の金属層３２の外周部に歪が発生しにくくなる。その結果、金属層３２に反射する像の見栄えの悪化を抑制できる。

［接合層］
接合層２０は、支持体１０上に積層されている。接合層２０としては、任意の粘着剤又は接着剤を使用できる。

なお、本明細書において、粘着剤とは、常温で接着性を有し、軽い圧力で被着体に接着する層をいう。従って、粘着剤に貼着した被着体を剥離した場合にも、粘着剤は実用的な粘着力を保持する。一方、接着剤とは、物質の間に介在することによって物質を結合できる層をいう。従って、接着剤に貼着した被着体を剥離した場合には、接着剤は実用的な接着力を有さない。

接合層２０に粘着剤を用いる場合は、例えば、アクリル系ポリマー、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテル、フッ素系やゴム系等のポリマーをベースポリマーとする粘着剤が用いられる。接合層２０に粘着剤を用いる場合、好ましくは、アクリル系粘着剤が用いられる。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の粘着特性を示して、耐候性や耐熱性などに優れ得るからである。特に、炭素数が４～１２のアクリル系ポリマーよりなるアクリル系粘着剤が好ましい。

接合層２０に接着剤を用いる場合は、例えば、ポリエステル系接着剤、ポリウレタン系接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤、エポキシ系接着剤が用いられる。接着剤が熱硬化型接着剤である場合は、加熱して硬化（固化）することにより剥離抵抗力を発揮できる。又、接着剤が紫外線硬化型等の光硬化型接着剤である場合は、紫外線等の光を照射して硬化することにより剥離抵抗力を発揮できる。又、接着剤が湿気硬化型接着剤である場合は、空気中の水分等と反応して硬化し得るので、放置することによっても硬化して剥離抵抗力を発揮できる。

［樹脂層］
図１の例では、金属層３２とガラス層３４との間に樹脂層３１が設けられている。樹脂層３１は、例えば、１つの層又は複数の層から構成することができる。樹脂層３１が複数の層から構成される場合には、接着機能を有する密着層を介在させ積層させることが好ましい。樹脂層３１の総厚みは、可撓性の観点から２０μｍ以上１０００μｍ以下であればよく、好ましくは２５μｍ以上５００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以上２００μｍ以下の範囲である。樹脂層３１が１層から構成される場合には、樹脂層３１の厚みは、例えば、２０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲とすることができる。

樹脂層３１の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート系樹脂やポリエチレンナフタレート系樹脂等のポリエステル系樹脂、ノルボルネン系樹脂等のシクロオレフィン系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミドアミド系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、セルロース系樹脂、ウレタン系樹脂等が挙げられる。

樹脂層３１は必要に応じて設けられるが、樹脂層３１を設けることで、複層構造体１のハンドリング性向上の効果を奏する。

［金属層］
金属層３２は、支持体１０とガラス層３４との間に積層される。図１の例では、金属層３２は樹脂層３１の下面に積層されている。また、図１の例では、金属層３２の樹脂層３１とは反対側は、接合層２０を介して支持体１０と接合されている。金属層３２は、ガラス層３４を介して入射する可視光を反射する層である。すなわち、金属層３２の上面３２ａ（樹脂層３１と接する面）は、ガラス層３４を介して入射する可視光を反射する反射面である。なお、図１の例では、金属層３２の上面３２ａには、ガラス層３４、接着剤層３３、及び樹脂層３１を介して可視光が入射する。

金属層３２は、支持体１０とガラス層３４との間に積層されていればよく、図１の例には限定されない。金属層３２は、例えば、樹脂層３１上に積層されてもよい。例えば、図３に示す複層構造体１Ａのように、接合層２０、樹脂層３１、金属層３２、接着剤層３３、及びガラス層３４が支持体１０の上面１０ａに順次積層された構造とすることができる。金属層３２は、樹脂層３１の上面に、例えば、スパッタ法、蒸着法、めっき法等により形成できる。

あるいは、金属層３２は、ガラス層３４の下面に形成されてもよい。例えば、図４に示す複層構造体１Ｂのように、接合層２０、樹脂層３１、接着剤層３３、金属層３２、及びガラス層３４が支持体１０の上面１０ａに順次積層された構造とすることができる。金属層３２は、ガラス層３４の下面に、例えば、スパッタ法、蒸着法、めっき法等により形成できる。

なお、図１に示す複層構造体１では、金属層３２が樹脂層３１の下にくることで、プロセス上で生じる傷を低減することが可能である。すなわち、複層構造体を製造する際に、金属層３２の表面に接着剤層３３となる接着剤を塗布して薄く塗り広げる場合、薄く塗り広げるときに金属層３２の表面に傷が付きやすくなる。図１の構造では、金属層３２の表面に接着剤を塗布して塗り広げる工程が不要であるため、金属層３２の表面に傷が付くことを抑制できる。

また、図３に示す複層構造体１Ａでは、金属層３２が樹脂層３１の上にくることで、反射光に樹脂層３１の光吸収が影響せず、よりクリアな反射特性を得ることが可能である。また、図４に示す複層構造体１Ｂでは、金属層３２がガラス層３４の直下にくることで、反射光に樹脂層３１や接着剤層３３の光吸収が影響せず、さらにクリアな反射特性を得ることが可能である。

金属層３２の材料としては、可視光反射率が高い材料が好ましく、例えば、アルミニウム、銀、銀合金等が挙げられる。金属層３２の単体での可視光反射率は、７０％以上であることが好ましく、７５％以上であることがより好ましく、８３％以上であることがさらに好ましい。金属層３２の単体での可視光反射率は、ＪＩＳ Ｒ３２２０：２０１１に準拠した方法で測定可能である。

金属層３２の厚みは、特に限定するものではないが、例えば、１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下程度である。金属層３２は、樹脂層３１の下面に、例えば、スパッタ法、蒸着法、めっき法等により直接成膜することができる。樹脂層３１を設けない場合、金属層３２は、ガラス層３４の下面に、例えば、スパッタ法、蒸着法、めっき法等により形成されてもよい。また、金属層３２は、支持体１０の上面１０ａに、例えば、スパッタ法、蒸着法、めっき法等により形成されてもよい。

［接着剤層］
接着剤層３３は、可視光透過率が高い材料から形成されている。接着剤層３３の厚みは、例えば、０．１μｍ以上２５μｍ以下である。接着剤層３３としては、例えば、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤、紫外線硬化性アクリル系接着剤、紫外線硬化性エポキシ系接着剤、熱硬化性エポキシ系接着剤、熱硬化性メラミン系接着剤、熱硬化性フェノール系接着剤、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）中間膜、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）中間膜等が利用できる。

［ガラス層］
ガラス層３４は、支持体１０の上面１０ａ側に積層される。図１の例では、ガラス層３４は、接着剤層３３を介して樹脂層３１上に積層されている。ガラス層３４は、特に限定はなく、目的に応じて適切なものを採用できる。ガラス層３４は、組成による分類によれば、例えば、ソーダ石灰ガラス、ホウ酸ガラス、アルミノ珪酸ガラス、石英ガラス等が挙げられる。又、アルカリ成分による分類によれば、無アルカリガラス、低アルカリガラスが挙げられる。上記ガラスのアルカリ金属成分（例えば、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ）の含有量は、好ましくは１５重量％以下であり、更に好ましくは１０重量％以下である。

ガラス層３４の厚みは、ガラスの持つ表面硬度や気密性や耐腐食性を考慮すると、１０μｍ以上が好ましい。又、ガラス層３４はフィルムのような可撓性を有することが望ましいため、ガラス層３４の厚みは３００μｍ以下が好ましい。ガラス層３４の厚みは、更に好ましくは２０μｍ以上２００μｍ以下、特に好ましくは３０μｍ以上１５０μｍ以下である。

ガラス層３４の波長５５０ｎｍにおける光透過率は、好ましくは８５％以上である。ガラス層３４の波長５５０ｎｍにおける屈折率は、好ましくは１．４～１．６５である。ガラス層３４の密度は、好ましくは２．３ｇ／ｃｍ^３～３．０ｇ／ｃｍ^３であり、更に好ましくは２．３ｇ／ｃｍ^３～２．７ｇ／ｃｍ^３である。

ガラス層３４の成形方法は、特に限定はなく、目的に応じて適切なものを採用できる。代表的には、ガラス層３４は、シリカやアルミナ等の主原料と、芒硝や酸化アンチモン等の消泡剤と、カーボン等の還元剤とを含む混合物を、１４００℃～１６００℃程度の温度で溶融し、薄板状に成形した後、冷却して作製できる。ガラス層３４の成形方法としては、例えば、スロットダウンドロー法、フュージョン法、フロート法等が挙げられる。これらの方法によって板状に成形されたガラス層は、薄板化したり、平滑性を高めたりするために、必要に応じて、フッ酸等の溶剤により化学的に研磨されてもよい。

なお、ガラス層３４の上面（接着剤層３３が形成されていない側の面）に、防汚層、反射防止層、導電層、反射層、加飾層等の機能層を設けてもよい。

［粘着剤層］
粘着剤層４０は、複層構造体１を被着体に貼り付けるために使用する層である。粘着剤層４０としては、接合層２０の説明で例示した任意の適切な粘着剤が用いられる。粘着剤層４０の材料としては、例えば、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ゴム系粘着剤等が挙げられる。粘着剤層４０の厚みは、特に限定するものではないが、例えば、５μｍ以上５００μｍ以下程度である。粘着剤層４０は、両面テープであってもよい。

なお、粘着剤層４０の支持体１０とは反対側に離形フィルムを設けてもよい。離形フィルムは、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の樹脂により形成できる。離形フィルムは、複層構造体１が壁等の被着体に貼り付けられる前に、粘着剤層４０との界面で剥離される。

［加熱環境下における薄ガラスミラーの外周部の歪の検討］
複層構造体１は、粘着剤層４０を介して被着物に貼り付けられる。被着物は、代表的には、ケイ酸カルシウムを含む壁等の建築用資材である。あるいは、被着物は、石膏ボード、壁紙クロス、木材、金属等の一般的に建材用途で使用されているものである。

従来は、複層構造体の支持体の材料として樹脂が用いられていた。しかし、発明者らの検討により、支持体が樹脂である複層構造体を上記のような被着物に貼り付け、加熱環境下で鏡として使用した場合に、薄ガラスミラーの外周部に歪が発生して金属層に反射する像の見栄えが悪化することがわかった。

そこで、発明者らは、歪が発生する原因の検討を行った。最初に、図１に示した構造の薄ガラスミラーのみを準備し（支持体は設けない）、粘着剤層を介して被着物に貼り付け、加熱環境下で鏡として使用した場合に、薄ガラスミラーの外周部に歪が発生するか否かを検討した。なお、薄ガラスミラーは、平面形状が３００ｍｍ×６００ｍｍの矩形とし、検討は６０℃の加熱環境下で行った。

検討の結果、支持体を有していない薄ガラスミラーのみでは、加熱環境下でも外周部に歪が発生しないことがわかった。このことから、発明者らは、従来の複層構造体では、加熱環境下で樹脂製の支持体が熱変形し、その影響で薄ガラスミラーの外周部に歪が発生していたと推測した。

次に、実施例１として、図１に示した構造の複層構造体のサンプルＡを作製した。サンプルＡでは支持体として金属複合体を用いた。また、比較例１として、支持体として樹脂を用いた以外はサンプルＡと同一構造のサンプルＢを作製した。サンプルＡ及びＢの平面形状は、３００ｍｍ×６００ｍｍの矩形とした。また、サンプルＡ及びＢにおいて、支持体の厚さは２ｍｍとした。

そして、サンプルＡ及びサンプルＢを６０℃の加熱環境下に８時間保存した後、鏡として使用した場合に、薄ガラスミラーの外周部に歪が発生するか否かを検討した。その結果、サンプルＡでは歪みが確認されず、サンプルＢでは歪みが確認された。以上の結果から、支持体として熱変形しにくい材料を用いることにより、複層構造体を加熱環境下で鏡として使用した場合に、金属層の外周部に歪が発生しにくくなり、金属層に反射する像の見栄えの悪化を抑制できることがわかった。

以上、好ましい実施形態等について詳説したが、上述した実施形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

以上の実施形態等に加えて、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
支持体と、
前記支持体の上面側に積層されたガラス層と、
前記支持体と前記ガラス層との間に積層された金属層と、を有し、
前記ガラス層の厚みは、１０μｍ以上３００μｍ以下であり、
前記支持体は、金属複合体、金属単体、セラミックの１以上から形成されている、複層構造体。
（付記２）
前記金属層の単体での可視光反射率は７０％以上である、付記１に記載の複層構造体。
（付記３）
前記金属複合体は、樹脂層と、前記樹脂層の一方側に積層された第１金属層と、前記樹脂層の他方側に積層された第２金属層と、を含む、付記１又は２に記載の複層構造体。
（付記４）
前記金属層と前記ガラス層との間に樹脂層が設けられている、付記１乃至３の何れか１に記載の複層構造体。
（付記５）
前記ガラス層は、前記樹脂層の上面側に接着剤層を介して積層され、
前記金属層は、前記樹脂層の下面に積層され、
前記金属層の前記樹脂層とは反対側は、接合層を介して前記支持体と接合されている、付記４に記載の複層構造体。

１，１Ａ，１Ｂ 複層構造体
１０ 支持体
１０ａ 上面
１０ｂ 下面
１１ 樹脂層
１２ 第１金属層
１３ 第２金属層
２０ 接合層
３０ 薄ガラスミラー
３１ 樹脂層
３２ 金属層
３３ 接着剤層
３４ ガラス層
４０ 粘着剤層

Claims (5)

1. 支持体と、
   前記支持体の上面側に積層されたガラス層と、
   前記支持体と前記ガラス層との間に積層された金属層と、を有し、
   前記ガラス層の厚みは、１０μｍ以上３００μｍ以下であり、
   前記支持体は、金属複合体、金属単体、セラミックの１以上から形成されている、複層構造体。
2. 前記金属層の単体での可視光反射率は７０％以上である、請求項１に記載の複層構造体。
3. 前記金属複合体は、樹脂層と、前記樹脂層の一方側に積層された第１金属層と、前記樹脂層の他方側に積層された第２金属層と、を含む、請求項１又は２に記載の複層構造体。
4. 前記金属層と前記ガラス層との間に樹脂層が設けられている、請求項１又は２に記載の複層構造体。
5. 前記ガラス層は、前記樹脂層の上面側に接着剤層を介して積層され、
   前記金属層は、前記樹脂層の下面に積層され、
   前記金属層の前記樹脂層とは反対側は、接合層を介して前記支持体と接合されている、請求項４に記載の複層構造体。

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