JP2024051582A - 複層構造体 - Google Patents

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Junichi Inagaki
諒太 森島
Ryota MORISHIMA
綾 渡邉
Aya Watanabe
洋平 相良
Yohei Sagara
誠也 宮本
Seiya Miyamoto
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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、NaO、KO、LiO)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~3.0g/cmであり、更に好ましくは2.3g/cm~2.7g/cm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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