JP6146410B2 - 赤外遮蔽フィルムおよび赤外遮蔽体 - Google Patents
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Description
前記低屈折率層および前記高屈折率層の少なくとも一層が、金属酸化物粒子と、水溶性樹脂と、両性界面活性剤と、を含み、
前記両性界面活性剤が、下記B−1〜B−21(B−21で表される化合物は花王製アンヒトール20HD)で表される化合物よりなる群から選ばれてなる少なくとも1種であることを特徴とする赤外遮蔽フィルム。
金属酸化物粒子と、水溶性樹脂と、両性界面活性剤と、水系溶媒とを含み、
両性界面活性剤の添加量が、水系塗布液全量に対して0.001〜0.05質量%の範囲であることを特徴とする、水系塗布液。
本形態の赤外遮蔽フィルムは、基材と、少なくとも1つの低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層された積層体と、を含み、前記低屈折率層および前記高屈折率層の少なくとも一方の層が、両性界面活性剤を含むことを特徴とする。また、本発明の赤外遮蔽フィルムは、低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層された交互積層体の形態を有するのが好ましい。なお、本明細書中、他方に対して屈折率の高い屈折率層を高屈折率層と、他方に対して屈折率の低い屈折率層を低屈折率層と称する。本明細書において、「高屈折率層」および「低屈折率層」なる用語は、隣接した2層の屈折率差を比較した場合に、屈折率が高い方の屈折率層を高屈折率層とし、低い方の屈折率層を低屈折率層とすることを意味する。したがって、「高屈折率層」および「低屈折率層」なる用語は、赤外遮蔽フィルム(光学反射フィルム)を構成する各屈折率層において、隣接する2つの屈折率層に着目した場合に、各屈折率層が同じ屈折率を有する形態以外のあらゆる形態を含むものである。
両性界面活性剤としては、カルボキシベタイン型、スルホベタイン型、イミダゾリウム型などがある。本発明に好ましく用いられる両性界面活性剤の具体例を以下に示す。本発明ではスルホベタイン型が塗布ムラの観点から好ましく、製品としてはLSB−R、LSB(川研ファインケミカル製)、アンヒトール20HD(花王製)等が挙げられる。フッ素系の両性界面活性剤も本発明に含まれるが、後に反射層上にハードコート層(HC層)等を塗布する場合にはフッ素系であると塗布性が悪くなる為、後加工適性の観点からはフッ素系は好ましくない。
本発明の赤外遮蔽フィルムでは、塗布ムラや膜厚均一性(ヘイズ)等をより一層改善、向上し得る観点から、低屈折率層及び高屈折率層の少なくとも一層に、ノニオン系およびアニオン系界面活性剤よりなる群から選ばれてなる少なくとも1種を更に含有するのが望ましい。特に両性界面活性剤が用いられている低屈折率層ないし高屈折率層に、ノニオン系およびアニオン系界面活性剤よりなる群から選ばれてなる少なくとも1種を併用するのが上記観点から、特に効果的である。
本発明においては、バインダー樹脂は水溶性樹脂から構成されることが好ましい。水溶性樹脂を用いることで、有機溶媒を用いることなく、屈折率層を形成することができ、環境上好ましいためである。水溶性樹脂としては、ポリビニルアルコール系樹脂、ゼラチン、セルロース類、増粘多糖類、反応性官能基を有するポリマー類が好ましいが、赤外遮蔽フィルムの性能(塗布ムラや膜厚均一性(ヘイズ)等の向上効果)の観点から、特にポリビニルアルコール系樹脂を用いることが好ましい。これらの水溶性樹脂は単独で用いても構わないし、2種類以上を混合して用いても構わない。
本発明の水溶性樹脂として用いられるポリビニルアルコール系樹脂(PVA)としては、重合度(平均重合度)が1500〜7000であるのが好ましく、より好ましくは2000〜6000であり、さらに好ましくは2300〜4500である。1500以上であると塗布膜のひび割れ耐性が良くなり、7000以下であると塗布液が安定するからである。
本発明の水溶性樹脂として適用可能なゼラチンとしては、従来、ハロゲン化銀写真感光材料分野で広く用いられてきた各種ゼラチンを適用することができ、例えば、酸処理ゼラチン、アルカリ処理ゼラチンの他に、ゼラチンの製造過程で酵素処理をする酵素処理ゼラチンおよびゼラチン誘導体、すなわち分子中に官能基としてのアミノ基、イミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基を持ち、それと反応して得る基を持った試薬で処理し改質したものでもよい。ゼラチンの一般的製造法に関しては良く知られており、例えばT.H.James:The Theory of Photographic Process 4th. ed. 1977(Macmillan)55項、科学写真便覧(上)72〜75項(丸善)、写真工学の基礎−銀塩写真編119〜124(コロナ社)等の記載を参考にすることができる。また、リサーチ・ディスクロージャー誌第176巻、No.17643(1978年12月)のIX項に記載されているゼラチンを挙げることができる。
ゼラチンを用いる場合、必要に応じてゼラチンの硬膜剤を添加することもできる。
本発明の水溶性樹脂として適用可能なセルロース類としては、水溶性のセルロース誘導体が好ましく用いることができ、例えば、カルボキシメチルセルロース(セルロースカルボキシメチルエーテル)、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等の水溶性セルロース誘導体や、カルボン酸基含有セルロース類であるカルボキシメチルセルロース(セルロースカルボキシメチルエーテル)、カルボキシエチルセルロース等を挙げることができる。その他には、ニトロセルロース、セルロースアセテートプロピオネート、酢酸セルロース、セルロース硫酸エステル等のセルロース誘導体を挙げることができる。
本発明の水溶性樹脂として適用可能な増粘多糖類としては、特に制限はなく、例えば、一般に知られている天然単純多糖類、天然複合多糖類、合成単純多糖類及び合成複合多糖類を挙げることができ、これら多糖類の詳細については、「生化学事典(第2版),東京化学同人出版」、「食品工業」第31巻(1988)21頁等を参照することができる。
本発明に適用可能な水溶性樹脂としては、反応性官能基を有するポリマー類が挙げられ、例えば、ポリビニルピロリドン類、ポリアクリル酸、アクリル酸−アクリルニトリル共重合体、アクリル酸カリウム−アクリルニトリル共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体、若しくはアクリル酸−アクリル酸エステル共重合体などのアクリル系樹脂、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体、若しくはスチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体などのスチレンアクリル酸樹脂、スチレン−スチレンスルホン酸ナトリウム共重合体、スチレン−2−ヒドロキシエチルアクリレート共重合体、スチレン−2−ヒドロキシエチルアクリレート−スチレンスルホン酸カリウム共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン−アクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、酢酸ビニル−マレイン酸エステル共重合体、酢酸ビニル−クロトン酸共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸共重合体などの酢酸ビニル系共重合体及びそれらの塩が挙げられる。これらの中で、特に好ましい例としては、ポリビニルピロリドン類及びそれを含有する共重合体が挙げられる。
本発明の一実施形態では、低屈折率層および/または高屈折率層は、金属酸化物粒子を被覆(保護)する水溶性樹脂を含有することが好ましい。以下に、金属酸化物粒子を被覆(保護)する水溶性樹脂について説明する。なお、当該水溶性樹脂は、金属酸化物粒子を溶媒に分散させやすくするための役割を有し、以下、「保護剤」と称する。
本発明の低屈折率層および/または高屈折率層は、硬化剤を含んでいてもよい。硬化剤は、ポリビニルアルコール系樹脂と反応して、水素結合のネットワークを形成することができるためである。また、バインダー樹脂としてポリビニルアルコール系樹脂を用いた場合、その効果は特に発揮されうる。
本発明において、高屈折率層および/または低屈折率層は、金属酸化物粒子を含有することが好ましい。
本発明の低屈折率層に用いられる第1の金属酸化物粒子としては、例えば、酸化亜鉛、合成非晶質シリカ、コロイダルシリカなどの二酸化ケイ素、アルミナ、コロイダルアルミナを挙げることができる。本発明において、屈折率を調整するために、第1の金属酸化物粒子は1種であっても2種以上を併用してもよい。
本発明の高屈折率層は、第2の金属酸化物粒子を含むのが好ましい。高屈折率層に含まれうる第2の金属酸化物粒子は、屈折率を異ならせる観点から、低屈折率層とは異なる金属酸化物粒子であることが好ましい。
本発明に係る高屈折率層と低屈折率層には、必要に応じて各種の添加剤を含有させることができる。
本発明の赤外遮蔽フィルムに用いられる基材としては、透明な有機材料で形成されたものであれば特に限定されるものではない。
本発明の赤外遮蔽フィルムの製造方法について特に制限はなく、基材上に、高屈折率層と低屈折率層とから構成されるユニットを少なくとも1つ形成することができるのであれば、いかなる方法でも用いられうる。
本発明に用いられる低屈折率層用ないし高屈折率層用塗布液としては、水系塗布液であれば、特に制限されるものではない。ただし、本発明では、金属酸化物粒子と、水溶性樹脂(バインダー樹脂)と、両性界面活性剤と、を含む低屈折率層ないし高屈折率層の少なくとも一層の形成に用いられる塗布液としては、金属酸化物粒子と、水溶性樹脂(バインダー樹脂)と、両性界面活性剤と、水系溶媒とを含む水系塗布液であることを特徴とする。かかる水系塗布液中の両性界面活性剤の含有量は、当該水系塗布液の全量に対して、0.001〜0.05質量%であることが好ましい。両性界面活性剤の添加量が0.001質量%以上とすることにより塗布ムラを改良する効果が良好となり、0.05質量%以下とすることにより、透明性も良好である。
まず、高屈折率層用ないし低屈折率層用の塗布液の調製方法について述べる。
塗布および乾燥方法としては、高屈折率層用塗布液および低屈折率層用塗布液を30℃以上に加温して、塗布を行った後、形成した塗膜の温度を1〜15℃に一旦冷却し、10℃以上で乾燥することが好ましく、より好ましくは、乾燥条件として、湿球温度5〜50℃、膜面温度10〜50℃の範囲の条件で行うことである。また、塗布直後の冷却方式としては、形成された塗膜均一性の観点から、水平セット方式で行うことが好ましい。
本発明により提供される赤外遮蔽フィルムは、幅広い分野に応用することができる。例えば、建物の屋外の窓や自動車窓等長期間太陽光に晒らされる設備に貼り合せ、赤外遮蔽効果を付与する赤外遮蔽フィルム等の窓貼用フィルム、農業用ビニールハウス用フィルム等として、主として耐候性を高める目的で用いられる。
〔実施例1〕
(低屈折率層用塗布液L1の調製)
コロイダルシリカ(日産化学社製;スノーテックスOXS)の10質量%水溶液650部に、ポリビニルアルコール(PVA103、重合度300、鹸化度99mol%、クラレ社製)の4.0質量%水溶液30部、ホウ酸の3.0質量%水溶液150部をそれぞれ混合した後、純水で1000部に仕上げて、酸化ケイ素分散液L1を調製した。
二酸化チタン水和物を水に懸濁させた水性懸濁液(TiO2濃度100g/L)10L(リットル)に、水酸化ナトリウム水溶液(濃度10モル/L)30Lを撹拌下で添加し、90℃に昇温し、5時間熟成した後、塩酸で中和、濾過、水洗した。なお、上記反応(処理)において、二酸化チタン水和物は公知の手法に従い、硫酸チタン水溶液を熱加水分解して得られたものを用いた。
SiO2濃度が2.0質量%のケイ酸水溶液を調製した。
上記の10.0質量%酸化チタンゾル水系分散液0.5kgに、純水2kgを加えた後、90℃に加熱した。その後、2.0質量%のケイ酸水溶液1.3kgを徐々に添加し、次いで、得られた分散液をオートクレーブ中、175℃で18時間加熱処理を行い、さらに濃縮して、ルチル型構造を有する酸化チタンで、被覆層がSiO2である、20質量%のシリカ変性酸化チタン粒子のゾル水系分散液を得た。
9層重層塗布可能なスライドホッパー塗布装置を用い、上記で得られた低屈折率層用塗布液L1および高屈折率層用塗布液H1を45℃に保温しながら、45℃に加温した厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡製A4300:両面易接着層、長さ200m×幅210mm)上に、最下層と最上層は低屈折率層とし、それ以外はそれぞれ交互に、乾燥時の膜厚が低屈折率層は各層150nm、高屈折率層は各層130nmになるように計9層の同時重層塗布を行った。なお、層間の混合領域(混合層)の確認および膜厚の測定(確認)は、積層膜(赤外遮蔽フィルム試料)を切断して切断面をXPS表面分析装置で高屈折率材料(TiO2)と低屈折率材料(SiO2)の存在量を測定することで、上記した各層の膜厚が確保されていることが確認できた。
前記低屈折率層用塗布液L1の両性界面活性剤を花王製アンヒトール20HDに変更し、5%水溶液で8部添加し塗布液L2を作製した以外は実施例1と同様にして赤外遮蔽フィルム試料2を作製した。
実施例2より、高屈折率層用塗布液H1に両性界面活性剤である花王製アンヒトール20HDを追加し、5%水溶液で1.5部添加し塗布液H3を作製した以外は実施例2と同様にして赤外遮蔽フィルム試料3を作製した。
前記低屈折率層用塗布液L1の両性界面活性剤を花王製アンヒトール20ABに変更し、5%水溶液で8部添加し塗布液L4を作製した以外は実施例1と同様にして赤外遮蔽フィルム試料4を作製した。
前記実施例3の低屈折率層用塗布液L2の両性界面活性剤をソフタゾリンLSB−R(川研ファインケミカル社製)に変更し、ノニオン系界面活性剤(ビッグケミー社製;BYK−348)を5%水溶液で0.8部追加添加し塗布液L5を作製した以外は実施例3と同様にして赤外遮蔽フィルム試料5を作製した。
前記実施例3の低屈折率層用塗布液L2にアニオン系界面活性剤(花王社製;ペレックスTR)の5%溶液(水/エタノール=1/1(質量比))で0.8部追加添加し塗布液L6を作製した以外は実施例3と同様にして赤外遮蔽フィルム試料6を作製した。
前記実施例3から低屈折率層用塗布液L2中の両性界面活性剤を8部から0.32部に変更し、高屈折率用塗布液の両性界面活性剤を5%水溶液で0.20部に変更して塗布液L7を作製した以外は実施例3と同様にして赤外遮蔽フィルム試料7を作製した。
前記実施例3から低屈折率層用塗布液L2中の両性界面活性剤を8部から24部に変更し塗布液L8を作製した以外は実施例3と同様にして赤外遮蔽フィルム試料8を作製した。
前記実施例5から低屈折率層用塗布液L5のノニオン界面活性剤を除去し塗布液L9を作製した以外は実施例5と同様にして赤外遮蔽フィルム試料9を作製した。
前記実施例5の低屈折率層用塗布液L5に更にアニオン性界面活性剤(第一工業製薬(株)製;ハイテノールNF0825)を5%水溶液で0.8部添加し塗布液L10を作製した以外は実施例5と同様にして赤外遮蔽フィルム試料10を作製した。
前記実施例1の低屈折率層用塗布液L1からフッ素界面活性剤を除去し塗布液L11を作製し、高屈折率層用塗布液H1にソフタゾリンLSB−R(川研ファインケミカル製)を5%水溶液で4部添加し塗布液H11を作製した以外は実施例1と同様にして赤外遮蔽フィルム試料11を作製した。
前記実施例9の赤外遮蔽フィルム試料の構成を、基材(ポリエチレンテレフタレートフィルム)の両面に9層からなる重層塗布品を形成するのではなく、基材の片面に9層重層塗布後、更に9層を重層塗布し、片面18層からなる重層塗布品にした以外は実施例9と同様にして赤外遮蔽フィルム試料12を作製した(図2参照)。
前記実施例1から低屈折率層塗布液L1中の界面活性剤をアニオン系界面活性剤(花王社製;ペレックスTR)の5%溶液(水/エタノール=1/1(質量比))で8部に変更し塗布液L13を作製した以外は実施例1と同様にして赤外遮蔽フィルム試料13を作製した。
前記実施例1から低屈折率層塗布液L1中の界面活性剤をノニオン系界面活性剤(ビッグケミー社製;BYK−348)を5%水溶液で8部に変更し塗布液L14を作製した以外は同様にして赤外遮蔽フィルム試料14を作製した。
前記実施例1から低屈折率層塗布液L1中の界面活性剤をカチオン系界面活性剤(花王社製;コータミン24P)を5%水溶液で8部に変更し塗布液L15を作製した以外は実施例1と同様にして赤外遮蔽フィルム試料15を作製した。
前記実施例1から低屈折率層塗布液L1中の界面活性剤を抜いて塗布液L16を作製した以外は実施例1と同様にして赤外遮蔽フィルム試料16を作製した。
上記で用いたそれぞれの高屈折率層用塗布液と低屈折率層用塗布液と、上記で作製した各赤外遮蔽フィルムとについて、下記の性能評価を行った。
基材上に屈折率を測定する対象層(高屈折率層、低屈折率層)をそれぞれ単層で塗設したサンプルを作製し、下記の方法に従って、各高屈折率層および低屈折率層の屈折率を求めた。
上記分光光度計(積分球使用、日立製作所社製、U−4000型)を用い、実施例1〜12及び比較例1〜4の赤外遮蔽フィルム試料1〜16の300nm〜2000nmの領域における透過率を測定した。可視光透過率は550nmにおける透過率の値を、赤外透過率は1000nmにおける透過率の値を用いた。なお、比較例3の赤外遮蔽フィルム試料15に関しては、カチオン系界面活性剤を添加した低屈折率層用塗布液が真っ白になり、得られる低屈折率層も白色となったため、可視光透過率および赤外透過率を測定することはできなかった。
ヘイズ値は、実施例1〜12及び比較例1〜4の赤外遮蔽フィルム試料1〜16をヘイズメーター(日本電色工業社製、NDH2000)により測定し、下記のように評価した。
○:1%超〜1.5%以下
△:1.5%超〜2%以下
×:2%超。
実施例1〜12及び比較例1〜4の赤外遮蔽フィルム試料1〜16の塗布面(膜面)の干渉ムラを目視評価した。
○:うっすら干渉ムラが見られる
△:一部に干渉ムラが見られる
×:全面に干渉ムラが見られる。
実施例1〜12及び比較例1〜4の赤外遮蔽フィルム試料1〜16の塗布面(膜面)の筋を目視評価した。
○:端部の方に筋が見られる
△:端部以外でも筋が見られる
×:全面に筋が見られる。
[ハードコート層形成方法]
上記作製した赤外遮蔽フィルム(実施例1〜12及び比較例1〜4の赤外遮蔽フィルム試料1〜16の9層または18層の重層塗布品の最表面層である低屈折率層の表面)上に、塗布組成物として下記のハードコート塗布組成物1を孔径0.4μmのポリプロピレン製フィルターで濾過したものを、マイクログラビアコーターを用いて赤外遮蔽フィルムの表面に塗布し、恒率乾燥区間温度50℃、減率乾燥区間温度70℃で乾燥の後、酸素濃度が1.0体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら、紫外線ランプを用い照射部の照度が100mW/cm2で、照射量を0.2J/cm2として塗布層を硬化させ、ドライ膜厚3μmのハードコート層(HC層)を形成した。
上記ハードコート塗布組成物1の組成は、以下の通りである。
(NKエステルA−TMM−3、新中村化学工業(株)製)
・イルガキュア184(チバ・ジャパン(株)製) 5質量部
・シリコーン系界面活性剤 1質量部
(信越化学工業(株)製 商品名:KF−351A)
・プロピレングリコールモノメチルエーテル 10質量部
・酢酸メチル 70質量部
・メチルエチルケトン 70質量部
[後加工適性評価]
上記したハードコート層形成方法において、赤外遮蔽フィルム上にハードコート塗布組成物1を塗布した際の膜面を目視評価した(図1、2参照)。
△:ハードコート塗布組成物1を塗布した際に塗布ムラが見られる。
11 基材、
12 下引層、
13 積層ユニット、
14 低屈折率層、
15 高屈折率層、
16 ハードコート層、
17 透明接着層、
18 基体、
L 太陽光。
Claims (8)
- 基材上に、屈折率の異なる低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層された積層体を少なくとも1つ以上有し、
前記低屈折率層および前記高屈折率層の少なくとも一層が、金属酸化物粒子と、水溶性樹脂と、両性界面活性剤と、を含み、
前記両性界面活性剤が、下記B−1〜B−21(B−21で表される化合物は花王製アンヒトール20HD)よりなる群から選ばれてなる少なくとも1種であることを特徴とする赤外遮蔽フィルム。
- 前記両性界面活性剤が、少なくとも前記低屈折率層に含有していることを特徴とする請求項1記載の赤外遮蔽フィルム。
- 前記両性界面活性剤が、スルホン酸系であることを特徴とする請求項1または2記載の赤外遮蔽フィルム。
- 前記両性界面活性剤が、前記低屈折率層および前記高屈折率層の全層に含有していることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の赤外遮蔽フィルム。
- 前記低屈折率層及び高屈折率層の少なくとも一層に、ノニオン系およびアニオン系界面活性剤よりなる群から選ばれてなる少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の赤外遮蔽フィルム。
- 前記両性界面活性剤にフッ素が含まれていないことを特徴とする請求項1〜5のいずれか記載の赤外遮蔽フィルム。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の赤外遮蔽フィルムを構成する低屈折率層ないし高屈折率層を形成するための水系塗布液であって、
金属酸化物粒子と、水溶性樹脂と、両性界面活性剤と、水系溶媒とを含み、
両性界面活性剤の添加量が、水系塗布液全量に対して0.001〜0.05質量%の範囲であることを特徴とする水系塗布液。 - 請求項1〜6のいずれかに記載の赤外遮蔽フィルムを、基体の少なくとも一方の面に設けてなる赤外遮蔽体。
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