JP6698418B2

JP6698418B2 - 光線制御用フィルム、積層体

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Publication number: JP6698418B2
Application number: JP2016092552A
Authority: JP
Inventors: 山口　政之; 政之山口
Original assignee: Nagase and Co Ltd
Current assignee: Nagase and Co Ltd
Priority date: 2016-05-02
Filing date: 2016-05-02
Publication date: 2020-05-27
Anticipated expiration: 2036-05-02
Also published as: JP2017200964A

Description

本発明は、光線制御用フィルム、および、積層体に関する。

従来より、温度によって光線透過率が変化する材料が知られている。
例えば、特許文献１には、非晶性ポリエステル樹脂とシアン化ビニル−芳香族ビニル共重合体とを含み、室温では透明で高温領域において不透明となる感熱性熱可塑性樹脂組成物が記載されている。

特開２００２−１７９９２８号公報

一方で、上記のような特性を示す材料の種類はまだ十分でなく、更なる開発が望まれていた。
本発明は、温度によって透明性が変化する光線制御用フィルムを提供することを目的とする。

本発明の光線制御用フィルムの構成は以下の通りである。

（１）ポリビニルブチラールと、エチレン−酢酸ビニル共重合体と、可塑剤とを含む、光線制御用フィルム。
（２）ポリビニルブチラールおよび前記エチレン−酢酸ビニル共重合体の少なくとも一方の屈折率と、可塑剤の屈折率との差が、０．０２以上である、（１）に記載の光線制御用フィルム。
（３）可塑剤のＳＰ値が８．０〜９．５（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2である、（１）または（２）に記載の光線制御用フィルム。
（４）農業用途または建材用途に用いられる、（１）〜（３）のいずれかに記載の光線制御用フィルム。
（５）基材と、基材上に配置された（１）〜（４）のいずれかに記載の光線制御用フィルムと含む、積層体。

本発明によれば、温度によって透明性が変化する光線制御用フィルムを提供することができる。

以下に、本発明の光線制御用フィルムについて詳述する。
なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本明細書における「光線制御」は、光線の透過量または透過率を制御することを意味する。
本明細書における「屈折率」は、特に断りのない限り、波長５８９ｎｍにおける屈折率である。

本発明の光線制御用フィルムの特徴点としては、所定の２種の樹脂と、可塑剤とを使用している点が挙げられる。
通常、２種の樹脂を混合した際には、混合物中で相分離構造が形成され、混合物は不透明となる。一方で、ポリビニルブチラールとエチレン−酢酸ビニル共重合体とは比較的近い屈折率を示す。そのため、両者の混合物中では相分離構造が形成されるが、混合物自体は透明になりやすい。
また、可塑剤は、ポリビニルブチラールの相とエチレン−酢酸ビニル共重合体の相とのそれぞれに所定の比率で混合するが、温度によって、その混合比率が変化する。そのため、室温状態で透明であった本発明の光線制御用フィルムに対して加熱処理を施すと、可塑剤の各相への相溶性が変化し、一方の相に含まれていた可塑剤が他方の相に移動する。そのため、結果として、２つの相間での屈折率差が大きくなり、光線制御用フィルムが不透明となる。
つまり、本発明の光線制御用フィルムにおいては、温度変化に伴って、可塑剤が相間を移動し、透明性が変化する。

光線制御用フィルムは、ポリビニルブチラールと、エチレン−酢酸ビニル共重合体と、可塑剤とを含む。
以下、各成分について詳述する。

＜ポリビニルブチラール＞
ポリビニルブチラールは、少なくとも、ビニルブチラール単位を有する樹脂である。通常、ポリビニルブチラールは、ポリ酢酸ビニルをケン化したポリビニルアルコールに、ブチルアルデヒドを反応させることにより製造され、ビニルブチラール単位と、ビニルアルコール単位と、酢酸ビニル単位とを有する場合が多い。
なお、ビニルブチラール単位、ビニルアルコール単位、および、酢酸ビニル単位は、それぞれ、以下式（１）〜（３）で表される単位（繰り返し単位）に該当する。

ポリビニルブチラール中におけるビニルブチラール単位の含有量は特に制限されないが、ポリビニルブチラール中の全単位に対して、４０〜９０質量％が好ましく、６０〜８５質量％がより好ましい。
ポリビニルブチラールにビニルアルコール単位が含まれる場合、ビニルアルコール単位の含有量は特に制限されないが、ポリビニルブチラール中の全単位に対して、５〜５０質量％が好ましく、１０〜３０質量％がより好ましい。
ポリビニルブチラールに酢酸ビニル単位が含まれる場合、酢酸ビニル単位の含有量は特に制限されないが、ポリビニルブチラール中の全単位に対して、０．１〜１０質量％が好ましく、０．５〜５質量％がより好ましい。

ポリビニルブチラールの重量平均分子量は特に制限されないが、取り扱い性およびエチレン−酢酸ビニル共重合体との混合性の点から、５００〜１０００００が好ましい。

ポリビニルブチラールの室温（２５℃）における屈折率は特に制限されないが、１．４３〜１．５３が好ましく、１．４５〜１．５１がより好ましい。

＜エチレン−酢酸ビニル共重合体＞
エチレン−酢酸ビニル共重合体は、主に、エチレン単位（エチレン由来の繰り返し単位）と、酢酸ビニル単位とからなる共重合体である。
なお、エチレン−酢酸ビニル共重合体には、本発明の効果を損なわない範囲で、エチレン単位および酢酸ビニル単位以外の他の単位が含まれていてもよい。

エチレン−酢酸ビニル共重合体中における、エチレン単位および酢酸ビニル単位の合計含有量は、エチレン−酢酸ビニル共重合体中の全単位に対して、９０質量％以上が好ましく、９５〜１００質量％がより好ましい。
エチレン−酢酸ビニル共重合体中における、エチレン単位の含有量は、エチレン−酢酸ビニル共重合体中の全単位に対して、５０〜９０質量％が好ましく、６５〜８５質量％がより好ましい。
エチレン−酢酸ビニル共重合体中における、酢酸ビニル単位の含有量は、エチレン−酢酸ビニル共重合体中の全単位に対して、１０〜５０質量％が好ましく、１５〜３５質量％がより好ましい。

エチレン−酢酸ビニル共重合体の重量平均分子量は特に制限されないが、取り扱い性およびポリビニルブチラールとの混合性の点から、５００〜１０００００が好ましい。

エチレン−酢酸ビニル共重合体の室温（２５℃）における屈折率は特に制限されないが、１．４３〜１．５３が好ましく、１．４５〜１．５１がより好ましい。

＜可塑剤＞
可塑剤は、上述したように、光線制御用フィルム中のポリビニルブチラールの相およびエチレン−酢酸ビニル共重合体の相中に存在し、温度変化に伴って相間を移動し、相間に屈折率差を生み出す化合物である。

可塑剤としては、公知の可塑剤を用いることができる。例えば、脂肪族二塩基酸エステル系可塑剤、フタル酸エステル系可塑剤、クエン酸エステル系可塑剤、トリメリット酸系可塑剤、エポキシ化植物油、リン酸エステル系可塑剤、ポリエステル系可塑剤、塩素化流動パラフィン、および、これらの混合物を使用することができる。

脂肪族二塩基酸エステル系可塑剤としては、例えば、アジピン酸エステル系可塑剤が挙げられる。アジピン酸エステル系可塑剤としては、例えば、アジピン酸ジ（２−エチルヘキシル）、アジピン酸ジイソデシル、アジピン酸ジイソノニルが挙げられる。

フタル酸エステル系可塑剤としては、例えば、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）、ジ−ｎ−オクチルフタレート（ＤＯｎＰ）、ジメチルフタレート（ＤＭＰ）、ジエチルフタレート（ＤＥＰ）、ジヘプチルフタレート（ＤＨＰ）、ジ−２−エチルヘキシルフタレート（ＤＯＰ）、ジイソデシルフタレート（ＤＩＤＰ）、ブチルベンジルフタレート（ＢＢＰ）、ジイソノニルフタレート（ＤＩＮＰ）が挙げられる。

リン酸エステル系可塑剤としては、例えば、アリールホスフェート［ＴＰＰ（トリフェニルホスフェート）、トリクレジルホスフェート（ＴＣＰ）、トリキシリルホスフェート、ジフェニルクレジルホスフェート］、アルキルホスフェート［トリメチルホスフェート、ＴＥＰ（トリエチルホスフェート）、トリブチルホスフェート、トリ２−エチルヘキシルホスフェート、トリオクチルホスフェート、トリラウリルホスフェート、トリイソデシルホスフェート］、アルキルアリールホスフェート［フェニルジエチルホスフェート、フェニルジブチルホスフェート、フェニルジオクチルホスフェート、ジフェニルエチルホスフェート、ジフェニルブチルホスフェート、ジフェニルオクチルホスフェート］が挙げられる

クエン酸エステル系可塑剤としては、例えば、アセチルトリブチルシトレート（ＡＴＢＣ）が挙げられる。
トリメリット酸系可塑剤としては、例えば、トリメリット酸ｎ−オクチル−ｎ−デシル、トリメリット酸トリ−２−エチルヘキシルが挙げられる。
エポキシ化植物油としては、例えば、エポキシ化大豆油、エポキシ化ヒマシ油、エポキシ化アマニ油、エポキシ化サフラワー油が挙げられる。

可塑剤の室温（２５℃）における屈折率は特に制限されないが、１．４０〜１．５０が好ましく、１．４３〜１．４７がより好ましい。
なかでも、光線制御用フィルムの温度変化による透明性の変化がより大きい点で、可塑剤の屈折率と、ポリビニルブチラールおよびエチレン−酢酸ビニル共重合体の少なくとも一方の屈折率との差が、０．０２以上であることが好ましい。なかでも、可塑剤の屈折率とポリビニルブチラールの屈折率との差が０．０２以上で、かつ、可塑剤の屈折率とエチレン−酢酸ビニル共重合体の屈折率との差が０．０２以上であることがより好ましい。
また、上記屈折率の差としては、０．０３以上がより好ましい。上限は特に制限されないが、０．１以下の場合が多い。
また、ポリビニルブチラールの屈折率とエチレン−酢酸ビニル共重合体の屈折率との差は特に制限されないが、光線制御用フィルムの透明性の点から、０．０１以下が好ましく、０．００５以下がより好ましい。下限は特に制限されないが、０が挙げられる。
なお、上記各成分（ポリビニルブチラール、エチレン−酢酸ビニル共重合体、および、可塑剤）の屈折率は、室温（２５℃）での各成分の屈折率を意図する。

可塑剤のＳＰ値の範囲は特に制限されないが、光線制御用フィルムの温度変化による透明性の変化がより大きい点で、８．０〜９．５（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2が好ましく、８．２〜９．０（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2がより好ましい。
「ＳＰ値」とは、溶解度パラメータであり、秋山三郎らによる「ポリマーブレンド」の１２５頁〜（１９８１年シーエムシー刊）に記載されている方法や、ＳｍａｌｌによるＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙ第３巻７１頁〜（１９５３年）に記載されている周知の方法により計算される値である。

なお、光線制御用フィルムには、本発明の効果を損なわない範囲で、上述した、ポリビニルブチラール、エチレン−酢酸ビニル共重合体、および、可塑剤以外の他の成分が含まれていてもよい。他の成分としては、例えば、紫外線吸収剤、接着向上剤、可塑剤、光安定剤、酸化防止剤、熱安定剤が挙げられる。

＜光線制御用フィルム＞
光線制御用フィルムには、上述した成分が含まれる。光線制御用フィルムにおいては、ポリビニルブチラールおよびエチレン−酢酸ビニル共重合体の一方が連続相を形成し、他方が分散相を形成する相分離構造が形成される。可塑剤は、ポリビニルブチラールの相、および、エチレン−酢酸ビニル共重合体の相のいずれに含まれていてもよい。
なお、ポリビニルブチラールおよびエチレン−酢酸ビニル共重合体のいずれが連続相を形成するかは、光線制御用フィルム中における成分量によって変わる。例えば、ポリビニルブチラールの含有量がエチレン−酢酸ビニル共重合体の含有量よりも多い場合は、ポリビニルブチラールが連続相を形成する場合が多い。

光線制御用フィルムは室温（２５℃）での光線透過率（例えば、波長６５０ｎｍでの透過率）が高く、高温領域での光線透過率が２５℃付近での光線透過率よりも低い。なお、高温領域の具体的な温度は使用される成分の種類によって異なるが、通常、５０℃以上の場合が多く、取り扱い性の点から、高温領域は５０〜８０℃の範囲であることが好ましい。
なお、光線制御用フィルムの室温（２５℃）での光線透過率と高温領域での光線透過率との差は特に制限されないが、透明および不透明の程度がより大きい点で、５０％以上が好ましく、６０％以上がより好ましい。上記室温での光線透過率および高温領域での光線透過率は、それぞれ波長６５０ｎｍでの透過率を意図する。

後段で詳述するように、光線制御用フィルムは、農業用途（例えば、ビニールハウス用）または建材用途（例えば、窓用）に好適に用いることができる。例えば、ビニールハウスを構成するフィルムとして本発明の光線制御用フィルムを用いると、室温では光線の透過量が多く、室内およびフィルムの温度が上昇すると光線の透過量が減少するため、室内の温度の上昇を抑えることができる。

光線制御用フィルム中におけるポリビニルブチラールの含有量は特に制限されないが、温度変化に伴う光線制御用フィルムの透明性の変化がより大きい点で、光線制御用フィルム全質量に対して、４〜９５質量％が好ましく、７〜８５質量％がより好ましい。
光線制御用フィルム中におけるエチレン−酢酸ビニル共重合体の含有量は特に制限されないが、温度変化に伴う光線制御用フィルムの透明性の変化がより大きい点で、光線制御用フィルム全質量に対して、４〜９５質量％が好ましく、７〜８５質量％がより好ましい。
光線制御用フィルム中における可塑剤の含有量は特に制限されないが、温度変化に伴う光線制御用フィルムの透明性の変化がより大きい点で、光線制御用フィルム全質量に対して、０．１〜２０質量％が好ましく、１〜１０質量％がより好ましい。

光線制御用フィルム中における、ポリビニルブチラールとエチレン−酢酸ビニル共重合体との質量比（ポリビニルブチラールの質量／エチレン−酢酸ビニル共重合体の質量）は特に制限されないが、温度変化に伴う光線制御用フィルムの透明性の変化がより大きい点で、０．０５〜２０が好ましく、０．１〜１０がより好ましい。

光線制御用フィルムの平均厚みは特に制限されないが、取り扱い性、並びに、透明および不透明のスイッチングの点から、１０〜１００００μｍが好ましく、１００〜５０００μｍがより好ましい。
上記平均厚みは、光線制御用フィルムの任意の１０点の厚みを測定して、それらを算術平均して得られる。

＜光線制御用フィルムの用途＞
光線制御用フィルムは、種々の用途に用いることができる。例えば、農業用途、建材用途、車両用途、機器用途、医療用途、玩具用途、雑貨用途などが挙げられる。より具体的には、農業用途としてはビニールハウスが挙げられる。建材用途としては、窓（例えば、建築物の窓）が挙げられる。車両用途としては、サンルーフが挙げられる。医療用途としては、体温計が挙げられる。

なお、光線制御用フィルムを構成するポリビニルブチラールおよびエチレン−酢酸ビニル共重合体は、接着性樹脂としての機能も合わせ持つ。よって、２つの部材の間に光線制御用フィルムを配置して、光線制御用フィルムを２つの部材を接着させる接着層として機能させることができる。

＜光線制御用フィルムの製造方法＞
光線制御用フィルムの製造方法は特に制限されず、公知の方法を採用できる。
例えば、以下の方法が挙げられる。
（１）フィルムの構成材料（ポリビニルブチラール、エチレン−酢酸ビニル共重合体、および、可塑剤など）を溶融混練して樹脂混合物とし、これを冷却固化して、ペレット状など適宜の形状の固化物を得る。次いで、得られた固化物を加熱溶融し、圧縮成形法または押出成形法によりフィルム状に成形する。
（２）フィルムの構成材料を溶融混練して樹脂混合物とし、樹脂混合物を冷却固化させずに、圧縮成形法または押出成形法によりフィルム状に成形する。
（３）フィルムの構成材料を溶媒に溶解させ、得られた溶液を所定の基材上に塗布して、必要に応じて乾燥処理を施して塗膜から溶媒を除去して、フィルムを形成する。

上記（１）および（２）で実施される溶融混練の装置としては、バッチ式ミキサー、ニーダー、連続混練可能な２軸押出機などの公知の混練装置が挙げられる。
溶融混練の混練時間および混練温度などの混練条件は、使用される材料の種類によって適宜最適な条件が選択される。

上記（３）で用いられる溶媒としては、公知の溶媒を用いることができ、水および有機溶媒が挙げられる。
（３）で実施される塗布方法は特に制限されず、バーコート、スピンコート、グラビアコートなどの公知の塗布方法が挙げられる。

＜積層体＞
積層体は、基材と、基材上に配置された上記光線制御用フィルムと含む。
基材の種類は特に制限されず、公知の基材を用いることができる。
基材の形状は特に制限されず、板状、フィルム状、シート状、チューブ状、繊維状、粒子状などが挙げられる。また、基材表面は、平坦面でも、凹面でも、凸面でもよい。
基材としては、いわゆる透明基材が好ましい。透明基材とは、具体的には、波長５８９ｎｍの光の透過率が５０％以上である基材である。
基材を構成する材料としては、ガラス、および、樹脂などが挙げられる。樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。
基材の厚みは特に制限されないが、１〜２０ｍｍの場合が多い。

積層体の好適態様としては、２つの基材で光線制御用フィルムを挟んだ態様も挙げられる。より具体的には、第１基材と、上記光線制御用フィルムと、第２基材とを含む積層体が挙げられる。なお、第１基材および第２基材としては、ガラス基板が好適に用いられる。

以下、実施例により、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。

なお、本実施例において、各成分の屈折率は、２５℃におけるアッベ屈折率計（Atago製、NAR-1T）を用いた、Ｄ線（波長５８９ｎｍ）での測定値を適用した。接触液が必要な場合には、１−ブロモナフタレンを用いた。
また、フィルムの光線透過率は、温度制御が可能な分光光度計（パーキンエルマー製、Lamba25）を用いた、厚さ１ｍｍのフィルムでの測定値を適用した。測定は１５℃および６０℃で行い、波長６５０ｎｍでの値を用いた。

（実施例１）
エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）（三井・デュポンフロロケミカル製、ＥＶ３６０、酢酸ビニル単位の含有量：２５質量％、屈折率：１．４８６６）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）（デンカ製、ＰＶＢ４０００−４、屈折率：１．４８８３）、および、アジピン酸ジ（２−エチルヘキシル）（ＤＯＡ）（新日本理化製、屈折率：１．４４５０、ＳＰ値：８．６（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2）を、ＥＶＡ：ＰＶＢ：ＤＯＡ＝５０：５０：１０の質量比で、インターナルミキサー（東洋精機製作所製、ラボプラストミル）に投入し、１２０℃においてブレード回転数３０ｒｐｍで５分間混練した。その後、得られた混練物を圧縮成形機にて厚さ１ｍｍのフィルムに成形した。なお、成形時の加熱温度は１２０℃、冷却温度は２５℃である。
得られたフィルムの光線透過率を測定したところ１５℃では６４％、６０℃では３％であり、１５℃での光線透過率と６０℃での光線透過率との差は６１％であった。
なお、ＰＶＢに含まれる各単位（各繰り返し単位）の組成としては、ビニルブチラール単位の含有量が８０質量％、ビニルアルコール単位の含有量が１８質量％、酢酸ビニル単位の含有量が２質量％であった。

（実施例２）
ＥＶＡ、ＰＶＢ、および、ＤＯＡの質量比を、ＥＶＡ：ＰＶＢ：ＤＯＡ＝９０：１０：１０にした以外は実施例１と同様の方法にて、フィルムを作製した。
得られたフィルムの光線透過率を測定したところ１５℃では８２％、６０℃では２０％であり、１５℃での光線透過率と６０℃での光線透過率との差は６２％であった。

（実施例３）
ＥＶＡ、ＰＶＢ、および、ＤＯＡの質量比を、ＥＶＡ：ＰＶＢ：ＤＯＡ＝２０：８０：１０にした以外は実施例１と同様の方法にて、フィルムを作製した。
得られたフィルムの光線透過率を測定したところ１５℃では７４％、６０℃では６％であり、１５℃での光線透過率と６０℃での光線透過率との差は６８％であった。

（比較例１）
ＤＯＡを添加しなかった以外は実施例１と同様の方法にて、フィルムを作製した。
得られたフィルムの光線透過率を測定したところ１５℃では７２％、６０℃では３８％であり、１５℃での光線透過率と６０℃での光線透過率との差は６０％を超えなかった。

Claims

ポリビニルブチラールと、エチレン−酢酸ビニル共重合体と、可塑剤とを含む、光線制御用フィルムであって、
前記可塑剤が、脂肪族二塩基酸エステル系可塑剤を含む、光線制御用フィルム。
前記脂肪族二塩基酸エステル系可塑剤が、アジピン酸エステル系可塑剤を含む、請求項１に記載の光線制御用フィルム。
前記ポリビニルブチラールおよび前記エチレン−酢酸ビニル共重合体の少なくとも一方の屈折率と、前記可塑剤の屈折率との差が、０．０２以上である、請求項１または２に記載の光線制御用フィルム。
前記可塑剤のＳＰ値が８．０〜９．５（ｃａｌ／ｃｍ³）^1/2である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光線制御用フィルム。
農業用途または建材用途に用いられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光線制御用フィルム。
基材と、前記基材上に配置された請求項１〜５のいずれか１項に記載の光線制御用フィルムと含む、積層体。