JP5427721B2

JP5427721B2 - 二酸化バナジウム粒子分散液、合わせガラス用中間膜及び合わせガラス

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Publication number: JP5427721B2
Application number: JP2010166077A
Authority: JP
Inventors: 元裕八木; 直之永谷
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2030-07-23
Also published as: JP2012025629A

Description

本発明は、二酸化バナジウム粒子が液状可塑剤中に微分散した二酸化バナジウム粒子分散液、サーモクロミック性に優れた合わせガラス用中間膜及び合わせガラスに関する。

二酸化バナジウム又は二酸化バナジウムのバナジウム原子の一部を他の原子で置換した置換二酸化バナジウムは、特定の温度以上になると半導体から金属に相転移し、赤外線透過率を大きく減少させるサーモクロミック特性を有することが広く知られている（例えば、特許文献１）。即ち、例えばガラス上に二酸化バナジウムからなる膜を形成すると、相転移温度未満では可視光線及び赤外線の透過率が高いが、相転移温度以上になると可視光線の透過率が高い状態で、赤外線の透過率が低下する性質を示す。

従来より、二酸化バナジウムが有するサーモクロミック特性を利用したサーモクロミック性を有する合わせガラス用中間膜の製造が試みられてきた。即ち、合わせガラス用中間膜中に二酸化バナジウムを微分散させることにより、二酸化バナジウムの相転移温度未満では可視光線及び赤外線の透過率が高いが、相転移温度以上になると可視光線の透過率が高い状態で、赤外線の透過率が低下する性質を示す合わせガラス用中間膜が得られることが期待される。
しかしながら、実際には二酸化バナジウム粒子を合わせガラス用中間膜中に分散しても、充分なサーモクロミック特性を得ることができないという問題があった。

特開２０００−２３３９２９号公報

本発明は、二酸化バナジウム粒子が液状可塑剤中に微分散した二酸化バナジウム粒子分散液、サーモクロミック性に優れた合わせガラス用中間膜及び合わせガラスを提供することを目的とする。

本発明は、二酸化バナジウム粒子又は二酸化バナジウムのバナジウム原子の一部をタングステン、モリブデン、ニオブ及びタンタルから選択される少なくとも１種以上の原子で置換した置換二酸化バナジウム粒子、ポリカルボン酸、並びに、液状可塑剤を含有する二酸化バナジウム粒子分散液である。
以下に本発明を詳述する。

本発明者は、鋭意検討の結果、分散剤としてポリカルボン酸を用いることにより、サーモクロミック特性に優れる合わせガラス用中間膜を製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明の二酸化バナジウム粒子分散液は、二酸化バナジウム粒子又は置換二酸化バナジウム粒子、ポリカルボン酸、並びに、液状可塑剤を含有する。

上記二酸化バナジウム粒子、置換二酸化バナジウム粒子は、サーモクロミック特性を有する。
二酸化バナジウムは様々な結晶相が存在するが、単斜晶結晶と正方晶結晶（ルチル型）が可逆的に相転移する。その相転移温度は約６８℃である。
上記相転移温度は、二酸化バナジウム中のバナジウム原子の一部をタングステン、モリブデン、ニオブ及びタンタルから選択される少なくとも１種以上の原子で置換することにより調整することができる。従って、二酸化バナジウム粒子又は置換二酸化バナジウム粒子を適宜選択したり、置換二酸化バナジウム粒子において置換する原子種や置換率を適宜選択したりすることにより、得られる合わせガラス用中間膜の性能を制御することができる。
上記置換二酸化バナジウムを用いる場合、金属原子の置換率の好ましい下限は０．１原子％、好ましい上限は１０原子％である。置換率が０．１原子％以上であると、上記置換二酸化バナジウムの相転移温度を容易に調整することができ、１０原子％以下であると、優れたサーモクロミック性を得ることができる。
なお、本明細書において置換率とは、バナジウム原子数と置換された原子数との合計に占める、置換された原子数の割合を百分率で示した値である。

本発明の二酸化バナジウム粒子分散液中における上記二酸化バナジウム粒子、置換二酸化バナジウム粒子の分散径（Ｄ５０）の好ましい上限は１００μｍである。Ｄ５０が１００μｍを超えると、透明性に優れる合わせガラス用中間膜を製造することができないことがある。Ｄ５０のより好ましい上限は１０μｍである。Ｄ５０の下限については特に限定されないが、実質的には１０ｎｍ程度が限界であると考えられる。
なお、本明細書においてＤ５０とは、粒子をある粒子径から２つに分けたときに、大きい側と小さい側が等量となる粒子径のことを意味する。

上記二酸化バナジウム粒子は、実質的に二酸化バナジウムのみで構成された粒子であってもよく、コア粒子の表面に二酸化バナジウムが付着した粒子であってもよい。同様に、上記置換二酸化バナジウム粒子は、実質的に置換二酸化バナジウムのみで構成された粒子であってもよく、コア粒子の表面に置換二酸化バナジウムが付着した粒子であってもよい。上記コア粒子として、例えば、酸化ケイ素、シリカゲル、酸化チタン、ガラス、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化チタン、酸化ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、リン酸ジルコニウム、ハイドロタルサイト化合物、ハイドロタルサイト化合物の焼成物、及び、炭酸カルシウム等の無機粒子が挙げられる。

本発明の二酸化バナジウム粒子分散液中における上記二酸化バナジウム粒子、置換二酸化バナジウム粒子の含有量の好ましい下限は０．００１重量％、好ましい上限は６０重量％である。上記二酸化バナジウム粒子、置換二酸化バナジウム粒子の含有量が０．００１重量％以上であると、優れたサーモクロミック特性を有する合わせガラス用中間膜を得ることができ、６０重量％以下であると、透明性に優れる合わせガラス用中間膜を製造することができる。上記二酸化バナジウム粒子、置換二酸化バナジウム粒子の含有量のより好ましい下限は０．０１重量％、より好ましい上限は４０重量％である。

上記ポリカルボン酸を用いることにより、サーモクロミック性を向上させることができる。また、上記ポリカルボン酸は、上記液状可塑剤中に上記二酸化バナジウム粒子、置換二酸化バナジウム粒子を微分散させるための分散剤の役割も有する。
上記ポリカルボン酸は特に限定されず、例えば、主鎖骨格にカルボキシル基を有するポリマーにポリオキシアルキレンをグラフトしたポリカルボン酸重合体等が挙げられる。
上記ポリカルボン酸のうち市販品としては、例えば、日油社製マリアリムシリーズ（ＡＦＢ−０５６１、ＡＫＭ−０５３１、ＡＦＢ−１５２１、ＡＥＭ−３５１１、ＡＡＢ−０８５１、ＡＷＳ−０８５１、ＡＫＭ−１５１１−６０等）等が挙げられる。

本発明の二酸化バナジウム粒子分散液中における上記ポリカルボン酸の含有量の好ましい下限は０．００１重量％、好ましい上限は３０重量％である。ポリカルボン酸の含有量が０．００１〜３０重量％の範囲内であると、上記二酸化バナジウム粒子、置換二酸化バナジウム粒子の優れた分散効果を得ることができる。上記ポリカルボン酸の含有量のより好ましい下限は０．０１重量％、より好ましい上限は１０重量％である。

上記液状可塑剤は特に限定されず、合わせガラス用中間膜の可塑剤として用いられる従来公知の液状可塑剤を用いることができる。
上記液状可塑剤は、具体的には例えば、ジヘキシルアジペート、トリエチレングリコール−ジ−２−エチルヘキサノエート、テトラエチレングリコール−ジ−２−エチルヘキサノエート、トリエチレングリコール−ジ−２−エチルブチレート、テトラエチレングリコール−ジ−２−エチルブチレート、テトラエチレングリコール−ジ−ヘプタノエート及びトリエチレングリコール−ジ−ヘプタノエート等が挙げられ、トリエチレングリコール−ジ−２−エチルヘキサノエートであることがより好ましい。

本発明の二酸化バナジウム粒子分散液は、低揮発性有機溶剤、ショ糖脂肪酸エステル等の保留剤、非カチオン性界面活性剤、安定剤、紫外線吸収剤等の従来公知の添加物を含有してもよい。
本発明の二酸化バナジウム粒子分散液は、更に目的に応じて、錫ドープ酸化インジウム粒子、アンチモンドープ酸化錫粒子、セシウムドープ酸化タングステン粒子等の遮熱粒子を含有してもよい。

本発明の二酸化バナジウム粒子分散液を製造する方法は特に限定されないが、例えば、上記二酸化バナジウム粒子又は置換二酸化バナジウム粒子、ポリカルボン酸、液状可塑剤及び必要に応じて添加する添加剤を、ビーズミル、遊星式攪拌装置、湿式メカノケミカル装置、ヘンシェルミキサー、ホモジナイザー、超音波照射機等を用いて混練する方法等が挙げられる。

本発明の二酸化バナジウム粒子分散液は、極めて二酸化バナジウム粒子又は置換二酸化バナジウム粒子の分散安定性に優れ、これを用いることによりサーモクロミック性に優れた合わせガラス用中間膜を製造することができる。
本発明の二酸化バナジウム粒子分散液と、熱可塑性樹脂とを用いてなる合わせガラス用中間膜もまた、本発明の１つである。
また、二酸化バナジウム粒子又は二酸化バナジウムのバナジウム原子の一部をタングステン、モリブデン、ニオブ及びタンタルから選択される少なくとも１種以上の原子で置換した置換二酸化バナジウム粒子、ポリカルボン酸、液状可塑剤、並びに、熱可塑性樹脂を含有する合わせガラス用中間膜もまた、本発明の１つである。

上記熱可塑性樹脂は特に限定されず、従来より合わせガラス用中間膜に用いられる樹脂を用いることができる。なかでも、ガラス板に対する接着力に優れることから、ポリビニルアセタール樹脂であることが好ましく、ポリビニルブチラール樹脂であることがより好ましい。

本発明の合わせガラス用中間膜における上記二酸化バナジウム粒子又は置換二酸化バナジウム粒子の含有量は、上記熱可塑性樹脂１００重量部に対して好ましい下限が０．００１重量部、好ましい上限が２０重量部である。上記二酸化バナジウム粒子、置換二酸化バナジウム粒子の含有量が０．００１重量部以上であると、充分なサーモクロミック特性を得ることができ、２０重量部以下であると、合わせガラス用中間膜の透明性が高くなる。上記二酸化バナジウム粒子、置換二酸化バナジウム粒子の含有量のより好ましい下限は０．０１重量部、より好ましい上限は５重量部である。

本発明の合わせガラス用中間膜の膜厚は特に限定されないが、合わせガラスとして最小限必要な耐貫通性を考慮すると、実用的には、好ましい下限が０．１ｍｍ、好ましい上限が１．０ｍｍであり、より好ましい下限が０．３ｍｍ、より好ましい上限が０．８ｍｍである。また、耐貫通性の向上を目的として、必要に応じて本発明の合わせガラス用中間膜に他の合わせガラス用中間膜を積層してもよい。

本発明の合わせガラス用中間膜を製造する方法は特に限定されないが、本発明の二酸化バナジウム粒子分散液と必要に応じて配合する添加剤や追加の可塑剤を、上記熱可塑性樹脂に添加して混練し、成形する方法が挙げられる。
上記混練の方法としては特に限定されず、例えば、押出機、プラストグラフ、ニーダー、バンバリーミキサー、カレンダーロール等を用いる方法が挙げられる。なかでも、連続的な生産に適することから、押出機を用いる方法が好適である。
本発明の合わせガラス用中間膜を成形する方法としては特に限定されず、押し出し法、カレンダー法、プレス法等が挙げられる。

本発明の合わせガラス用中間膜が、２枚の透明板の間に挟み込まれている合わせガラスもまた、本発明の１つである。
本発明の合わせガラスの製造方法は特に限定されず、従来公知の製造方法を用いることができる。

上記透明板は特に限定されず、一般に使用されている透明板ガラスを使用することができる。具体的には例えば、フロート板ガラス、磨き板ガラス、型板ガラス、網入り板ガラス、線入り板ガラス、着色された板ガラス、熱線吸収板ガラス、熱線反射板ガラス、グリーンガラス等の無機ガラス等が挙げられる。また、ポリカーボネートやポリアクリレート等の有機プラスチックス板を用いることもできる。

上記２枚の透明板は、同種の透明板であってもよいし、異種の透明板であってもよい。異種の透明板の組み合わせは、例えば、透明フロート板ガラスとグリーンガラスのような着色された板ガラスとの組み合わせや、無機ガラスと有機プラスチックス板との組み合わせ等が挙げられる。

本発明によれば、二酸化バナジウム粒子が液状可塑剤中に微分散した二酸化バナジウム粒子分散液、サーモクロミック性に優れた合わせガラス用中間膜及び合わせガラスを提供することができる。

以下に実施例を挙げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されない。

（実施例１）
（１）二酸化バナジウム粒子分散液の調製
二酸化バナジウム粒子（ＷＯ_３）２％（ＶＯ_２）９８％、ＮａｎｏＡｍｏｒ社製）０．１重量部、分散剤としてポリカルボン酸（ＡＦＢ−０５６１、日油社製）０．５重量部を、２８重量部のトリエチレングリコールジ−２−エチルヘキサノエート中に添加し、ビーズミルで混合して二酸化バナジウム粒子分散液を得た。

（２）合わせガラス用中間膜及び合わせガラスの製造
得られた二酸化バナジウム粒子分散液の全量を、ポリビニルブチラール樹脂（積水化学工業社製、エスレツクＢＨ−８）７２重量部に加え、押出機により溶融混練し、金型よりシート状に押し出して、厚さ７６０μｍの合わせガラス用中間膜を得た。

得られた合わせガラス用中間膜を、２枚の透明な無機平板ガラス（厚さ２ｍｍ）の間に挟み、この積層体を所定温度に調節したゴムバックに入れ、ゴムバック内の圧力−５３．２ＫＰａ下で１００℃まで昇温し、１００℃、−５３．２ＫＰａ下で２０分間保持した後に室温まで冷却し、減圧解除を行い、合わせガラスを作製した。

（実施例２〜７）
分散剤として表１に記載した品番のポリカルボン酸（いずれも日油社製）を用いた以外は実施例１と同様にして二酸化バナジウム粒子分散液を調製し、合わせガラス用中間膜及び合わせガラスを製造した。

（比較例１）
分散剤としてポリオキシアルキレンアルキルエーテルリン酸エステル（プライサーフＡ２０８Ｆ、第一工業製薬社製）を用いた以外は実施例１と同様にして二酸化バナジウム粒子分散液を調製し、合わせガラス用中間膜及び合わせガラスを製造した。

（比較例２）
分散剤を配合しなかった以外は実施例１と同様にして二酸化バナジウム粒子分散液を調製し、合わせガラス用中間膜及び合わせガラスを製造した。

（評価）
実施例及び比較例で得られた二酸化バナジウム粒子分散液及び合わせガラスについて以下の方法により評価を行った。
結果を表１に示した。

（１）二酸化バナジウム粒子分散液中における二酸化バナジウム粒子の分散径の測定
粒度分布計（日機装社製、マイクロトラックＵＡＭ−１）を用いて、二酸化バナジウム粒子分散液中における二酸化バナジウム粒子の分散径（Ｄ５０）を測定した。

（２）合わせガラスのヘイズの測定
直記分光光度計（日立ハイテク社製、Ｕ−４０００）を用いて、ＪＩＳＫ６７１４に準拠する方法により合わせガラスのヘイズ値を測定した。

（３）サーモクロミック性の評価
直記分光光度計（日立ハイテク社製、Ｕ−４０００）を用いて、ＪＩＳＲ３１０６に準拠した方法により、得られた合わせガラスの１０℃及び５０℃における赤外線透過率Ｔ_ＩＲを測定し、１０℃の赤外線透過率Ｔ_ＩＲと５０℃の赤外線透過率Ｔ_ＩＲとの差（ΔＴ_ＩＲ）を算出した。
なお、合わせガラスを１０℃又は５０℃に調整した室内に３０分間放置することにより、合わせガラスの温度が充分に均一になってから、測定を行った。

Claims

二酸化バナジウム粒子又は二酸化バナジウムのバナジウム原子の一部をタングステン、モリブデン、ニオブ及びタンタルから選択される少なくとも１種以上の原子で置換した置換二酸化バナジウム粒子、ポリカルボン酸、並びに、液状可塑剤を含有することを特徴とする二酸化バナジウム粒子分散液。
請求項１記載の二酸化バナジウム粒子分散液と、熱可塑性樹脂とを用いてなることを特徴とする合わせガラス用中間膜。
二酸化バナジウム粒子又は二酸化バナジウムのバナジウム原子の一部をタングステン、モリブデン、ニオブ及びタンタルから選択される少なくとも１種以上の原子で置換した置換二酸化バナジウム粒子、ポリカルボン酸、液状可塑剤、並びに、熱可塑性樹脂を含有することを特徴とする合わせガラス用中間膜。
請求項２又は３記載の合わせガラス用中間膜が、２枚の透明板の間に挟み込まれていることを特徴とする合わせガラス。