JP5414152B2

JP5414152B2 - 紫外線熱線遮蔽性を有する透明層形成用組成物、その透明層およびその用途

Info

Publication number: JP5414152B2
Application number: JP2007077023A
Authority: JP
Inventors: 真也白石; 恒雄成海; 猛中川
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp; Jemco Inc
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp; Mitsubishi Materials Electronic Chemicals Co Ltd
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2027-03-23
Also published as: JP2008231367A

Description

本発明は、熱線および紫外線に対して優れた遮蔽性を有し、耐候性の良い透明層を形成する組成物および該透明層とその用途に関する。本発明の組成物およびその透明層は、各種車両の窓ガラス、建材用窓ガラス、または医療機械用窓ガラス、包装物の透明部、展示設備の透明部、機器の透明部の材料ないし部材として広く適用することができる。

従来、熱線遮蔽材としてインジウム錫酸化物粉末（ＩＴＯ粉末）を用いることが知られている（特許文献１〜３）。ＩＴＯ粉は透明性および熱線遮蔽性に優れ、しかも耐候性が良いと云う利点を有しているが、高価であるためコスト高になる。また、熱線遮蔽材としてアンチモン錫酸化物粉末（ＡＴＯ粉末）も知られている。ＡＴＯ粉はＩＴＯ粉と比較して安価であり、低ヘーズ化しやすいが、透明性、熱線遮蔽性能、耐候性がＩＴＯ粉より劣ると云う問題がある。また、ＩＴＯ粉末およびＡＴＯ粉末は何れも紫外線に対する遮蔽性が低いため、紫外線を十分に遮蔽することができない。

一方、紫外線遮蔽材として酸化亜鉛粉末（ＺｎＯ粉末）が知られている（特許文献４，５）。しかし、従来、ＺｎＯ粉末を添加した塗料や塗膜、化粧料などは一般に安定性に劣り、耐候性も低いと云う問題がある。また、ＡＴＯ粉末とＩＴＯ粉末を併用することも考えられるが、ＩＴＯ粉末とＡＴＯ粉末の等電点は大きく異なるため、これらを単に混合しても均一に分散した安定な液を得ることが難しく、ＡＴＯ粉末とＩＴＯ粉末を併用しても所望の効果が得られず、従来、具体的な適用例は知られていない。
特許第３２５０１２５号公報特許第２７１５８５９号公報特許第２７１５８６０号公報特開平１１−３０２６２５号公報特開平１０−１２０４１９号公報

本発明は、従来の上記問題を解決したものであり、ＩＴＯ粉末およびＺｎＯ粉末を併用し、上記粉末の分散安定性が良く、熱線と赤外線との両方に対して優れた遮蔽性を有する透明層を形成する組成物と該透明層等を提供する。

本発明は、以下の構成を有することによって上記課題を解決した熱線紫外線遮蔽性透明層形成用組成物とその透明層および用途に関する。
〔１〕紫外線および熱線の遮蔽材としてインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）粉末および酸化亜鉛(ＺｎＯ)粉末を含有し、該ＩＴＯ粉末およびＺｎＯ粉末がスルホン酸基含有チタンカップリング剤の存在下で分散された分散液を用いてなることを特徴とする透明層形成用組成物。
〔２〕上記[１]に記載するＩＴＯ粉末とＺｎＯ粉末の混合粉末の分散液からなる塗料、ペースト、または、これらによって形成された塗膜ないしフィルムである透明層形成用組成物。
〔３〕上記[１]または上記[２]に記載する組成物によって形成された透明層であって、可視光線透過率(％Ｔv)８０％以上、紫外線透過率２０％以下、可視光線透過率(％Ｔv)の日射透過率(％Ｔs)に対する比（[％Tv]/[％Ts]）１.４以上である紫外線熱線遮蔽性透明層。
〔４〕上記[３]に記載する紫外線熱線遮蔽性透明層を有する車両用窓ガラス、建材用窓ガラス、医療機械用窓ガラス、包装物の透明部、または展示設備の透明部。

本発明の組成物は、紫外線および熱線の遮蔽材としてＩＴＯ粉末およびＺｎＯ粉末を含有し、これらが安定性よく均一に分散されているので、本発明の組成物によって形成した透明層は熱線および紫外線に対して優れた遮蔽効果および耐候性を有する。

本発明は、ＩＴＯ粉末、ＺｎＯ粉末などの遮蔽材粉末が、好ましくは、リン酸基もしくはスルホン酸基を有する有機化合物からなる保護剤の存在下で分散されているので、分散状態の安定性が良く、かつこれらの遮蔽材粉末が均一に分散されているので、熱線および紫外線に対する遮蔽効果に優れる。

具体的には、本発明の組成物によって、可視光線透過率(％Ｔv)６０％以上、紫外線透過率２０％以下、可視光線透過率(％Ｔv)の日射透過率(％Ｔs)に対する比（[％Tv]／[％Ts]）１.０以上、好ましくは、可視光線透過率(％Ｔv)８０％以上、紫外線透過率１５％以下、熱線遮蔽比（[％Tv]／[％Ts]）１.４以上の紫外線熱線遮蔽性を有する透明層を形成することができる。

本発明の上記透明層形成用組成物は、分散液、塗料、ペーストなどの形態で利用することができ、容易に、塗膜やフィルムなどの透明層を形成することができるので、車両用窓ガラス、建材用窓ガラス、または医療機械用窓ガラス、包装物の透明部、展示設備の透明部、機器の透明部などに広く適用することができる。

本発明の組成物は、紫外線および熱線の遮蔽材としてインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）粉末および酸化亜鉛(ＺｎＯ)粉末を含有し、該ＩＴＯ粉末およびＺｎＯ粉末がスルホン酸基含有チタンカップリング剤の存在下で分散された分散液を用いてなることを特徴とする透明層形成用組成物である。

ＩＴＯ粉末およびＡＴＯ粉末は平均粒径０.２μm以下の粉末が適当であり、０.１μm以下の粉末が好ましい。ＺｎＯ粉末は平均粒径０.１μm以下の粉末が適当であり、０.０４μm以下の粉末が好ましい。

ＩＴＯ粉末はＳｎの重量比〔Ｓｎ／（Ｓｎ＋Ｉｎ）〕が１〜２０％の粉末が好ましい。Ｓｎが１％未満のときには熱線遮蔽性能が劣る傾向があり、またＩｎ成分が多くなるため高価である。一方、Ｓｎの重量比が２０％より多いと上記同様に熱線遮蔽性能に劣る傾向があるので好ましくない。ＡＴＯ粉末はＳｂの重量比〔Ｓｎ／（Ｓｎ＋Ｉｎ）〕が１〜２０％の粉末が好ましい。Ｓｂの重量比が１％未満あるいは２０％超のときには何れも熱線遮蔽性能に劣る傾向があるので好ましくない。

ＩＴＯ粉末およびＡＴＯ粉末のＬａｂ表色系の色度は熱線遮蔽性に関係し、ＩＴＯ粉末はｂ／Ｌ＝−０.０５以下の粉末が好ましく、ＡＴＯ粉末はｂ／Ｌ＝−０.１以下の粉末が好ましい。ＩＴＯ粉末の場合、ｂ／Ｌ＝−０.０５超のときには熱線遮蔽性能に劣る傾向がある。また、ＡＴＯ粉末の場合、ｂ／Ｌ＝−０.１超のときには熱線遮蔽性能に劣る傾向がある。

遮蔽材粉末中のＺｎＯ量は、０.１〜７５wt％が適当であり、０.５〜５０wt％が好ましく、さらに１.０〜３０.０wt％が好ましい。ＺｎＯ量が０.１wt％より少ないと紫外線遮蔽効果が低くなり、７５wt％より多いと相対的にＩＴＯ粉末量またはＩＴＯ粉末とＡＴＯ粉末の合計量が少なくなり、熱線遮蔽効果が低下するので好ましくない。

上記ＩＴＯ粉末、ＺｎＯ粉末、ＡＴＯ粉末は、リン酸基またはスルホン酸基（−ＳＯ₃基、スルホネート基）を有する有機化合物（保護剤）の存在下で分散されたものが好ましい。リン酸基含有保護剤またはスルホン酸基含有保護剤は何れかを用いれば良いが、両方を併用するとさらに良い。上記保護剤によって遮蔽材粉末（ＩＴＯ粉末、ＺｎＯ粉末、ＡＴＯ粉末）の表面が保護され、液中で遮蔽材粉末が均一に分散し、安定な分散液および塗料を得ることができる。

リン酸基を含有する保護剤としては、例えば、以下の一般式〔１〕で表されるリン酸ポリエステルを用いることができる。なお、これは分子量３０００以下、好ましくは１６００以下が適当であり、酸価４０以上が好ましい。

スルホン酸基を有する保護剤としては、例えば、以下の一般式〔２〕で表されるスルホネート化合物を用いることができる。これは分子量３０００以下のものが好ましい。

一般に使用されている分散剤であっても、リン酸基またはスルホン酸基を含有しないものは、これらの存在下で上記遮蔽材粉末を溶媒に加えても均一な分散状態が得られない。また、リン酸基またはスルホン酸基を有する保護剤を用いても、その作用を阻害する分散剤を併用すると均一な分散状態が得られない。例えば、リン酸基またはスルホン酸基を有する保護剤は一般に酸性化合物であり、これにアルカリ性の分散剤を併用すると、安定性に優れた分散液を得ることができない。

リン酸基またはスルホン酸基を含有する保護剤の存在下で上記遮蔽材粉末を溶媒に分散させることによって、該遮蔽材粉末が均一に分散し、安定性の良い分散液および塗料が得られる。この分散性の良い塗料によって形成した透明膜は、熱線および紫外線に対する遮蔽性および耐候性に優れており、しかもＡＴＯ粉末を単独に含む塗膜よりも優れた透明性を有し、またＩＴＯ粉を単独に含む塗膜よりもヘーズが低い塗膜を得ることができる。さらに、優れた耐候性を有する。

本発明の組成物によれば、可視光線透過率(％Ｔv)６０％以上、紫外線透過率２０％以下、可視光線透過率(％Ｔv)の日射透過率(％Ｔs)に対する比（[％Tv]／[％Ts]）１.０以上の紫外線遮蔽性および熱線遮蔽性を有する透明層を形成することができる。なお、熱線遮蔽比（[％Tv]／[％Ts]）は熱線遮蔽性能を表し、この比率が高いほど熱線遮蔽効果が高い。

一般に、ＩＴＯ粉末とＡＴＯ粉末とをほぼ同量それぞれ単独に含有する透明膜は、ＩＴＯ粉末含有膜の場合、可視光線透過率(％Tv)９０％前後であるとき日射透過率(％Ts)は６０％程度であり、ＡＴＯ粉末含有膜の場合、可視光線透過率(％Tv)は８０％前後、日射透過率(％Ts)は６５％前後である。また、紫外線透過率は何れも４０％程度であって紫外線遮蔽効果は低い。一方、上記含有量と同程度のＺｎＯ粉末を含有する透明膜は、紫外線透過率は１％程度と低いが、可視光線透過率(％Tv)は８０％前後であって透明性が低く、日射透過率(％Ts)８５％程度であって熱線遮蔽性も低い。

一方、本発明の組成物によれば、可視光線透過率(％Ｔv)６０％以上、好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上であって、紫外線透過率２０％以下、好ましくは１５％以下、熱線遮蔽比（[％Tv]／[％Ts]）１.０以上、好ましくは１.４以上の透明層（透明膜）を形成することができ、透明性が高く、しかも紫外線遮蔽性および熱線遮蔽性に優れた透明層を形成することができる。

本発明の組成物は、分散液、塗料、ペースト、これらによって形成された塗膜、あるいはフィルムなど多様な態様で利用することができる。分散液などの溶剤は限定されず、アルコール類、ケトン類、水、芳香族炭化水素などを用いることができる。

本発明の組成物によって形成された紫外線熱線遮蔽膜は、自動車など各種車両の窓ガラス、建材の窓ガラス、医療器械など各種装置の窓ガラス、包装物の透明部、展示設備の透明部、機器の透明部などに広く適用することができる。

以下、本発明の実施例を比較例と共に示す。
〔遮蔽材粉末、調製方法、透過率〕
（１）遮蔽材粉末として、ＩＴＯ粉末（平均粒径３５nm、ｂ/Ｌ−０.２）、ＡＴＯ粉末（平均粒径３０nm、ｂ/Ｌ−０.２）、ＺｎＯ粉末（平均粒径０.０２μm）を使用した。
（２）分散保護剤として、リン酸ポリエステル、ジアルキルスルホ琥珀酸エステルナトリウム、スルホン酸基含有チタンカップリング剤、アミン基含有化合物を用いた。分散保護剤は表１に示すように各々の遮蔽材粉末に対して使用し、遮蔽材粉末に対して１０wt％添加した。
（３）各遮蔽材粉末を分散保護剤の存在下でトルエンに分散させて分散液を調製し、各遮蔽材分散液を混合した。遮蔽材粉末の量比、分散保護剤の種類を表１に示した。
（４）ＵＶ硬化型アクリル樹脂にトルエンとブタノール、光重合開始剤を添加して攪拌混合し、これに上記分散液を攪拌しながら加え、樹脂と粉末の量比(樹脂/粉末)が３５/６５の塗料を形成した。
（５）上記塗料をコンバータでＰＥＴフィルム（厚さ７５μm）に塗布し、１分間常温乾燥した後に７０℃で３０秒加熱乾燥し、さらにＵＶ照射して塗料を硬化させ、膜厚さ３〜５μｍの塗膜を形成した。
（６）この塗膜について、可視光線透過率（％Ｔv）、日射透過率（％Ｔs）を測定した。可視光線透過率（％Ｔv）および日射透過率（％Ｔs）は分光光度計（日立社製品U-4000）を用い、ＰＥＴフィルムの[％Ｔv][％Ｔs]をベースラインとし測定した。また、分散液および塗液を４０℃で３０日保管し安定性を調べた。さらに塗膜について耐候性を規格（JIS K 7350）に基づいて測定した。この結果を表１に示した。

〔実施例１、参考例１〜７〕
本発明の実施例１、参考例１〜７について、分散液の調製条件、分散液および塗料の安定性、塗膜の透過率の結果を表１に示す。

〔比較例１〜３〕
ＩＴＯ粉末を単独に使用した比較例１、ＡＴＯ粉末を単独に使用した比較例２、保護剤の種類が異なる比較例３について、分散液の調製条件、分散液および塗料の安定性、塗膜の透過率の結果を表２に示す。

実施例１の塗膜は透明性が高く、紫外線遮蔽性および熱線遮蔽性に優れており、耐候性も良好である。一方、保護剤が適切ではない比較例３は分散液および塗料の安定性が悪く、塗膜を形成できない。

Claims

紫外線および熱線の遮蔽材としてインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）粉末および酸化亜鉛(ＺｎＯ)粉末を含有し、該ＩＴＯ粉末およびＺｎＯ粉末がスルホン酸基含有チタンカップリング剤の存在下で分散された分散液を用いてなることを特徴とする透明層形成用組成物。
請求項１に記載するＩＴＯ粉末とＺｎＯ粉末の混合粉末の分散液からなる塗料、ペースト、または、これらによって形成された塗膜ないしフィルムである透明層形成用組成物。
請求項１または請求項２に記載する組成物によって形成された透明層であって、可視光線透過率(％Ｔv)８０％以上、紫外線透過率２０％以下、可視光線透過率(％Ｔv)の日射透過率(％Ｔs)に対する比（[％Tv]/[％Ts]）１.４以上である紫外線熱線遮蔽性透明層。
請求項３に記載する紫外線熱線遮蔽性透明層を有する車両用窓ガラス、建材用窓ガラス、医療機械用窓ガラス、包装物の透明部、または展示設備の透明部。