JP7491691B2 - 電磁波吸収粒子分散体、電磁波吸収合わせ透明基材 - Google Patents

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Description

本発明は、電磁波吸収粒子分散体、電磁波吸収合わせ透明基材に関する。
理化学辞典第5版によれば、「波長が約1nm~1mmの範囲にある電磁波を光と呼ぶ。」と定義される。この波長の範囲には、可視光線領域や赤外線領域が含まれる。
窓材等に使用される遮光部材として、特許文献1には、可視光領域から近赤外線領域に吸収があるカーボンブラック、チタンブラック等の無機顔料、および、可視光領域のみに強い吸収のあるアニリンブラック等の有機顔料等を含む黒色系顔料を含有する遮光フィルムが提案されている。
また、特許文献2には、アルミ等の金属を蒸着したハーフミラータイプの遮光部材が提案されている。
特許文献3では、透明なガラス基板上に、基板側より第1層として周期律表のIIIa族、IVa族、Vb族、VIb族及びVIIb族から成る群から選ばれた少なくとも1種の金属イオンを含有する複合タングステン酸化物膜を設け、前記第1層上に第2層として透明誘電体膜を設け、該第2層上に第3層として周期律表のIIIa族、IVa族、Vb族、VIb族及びVIIb族から成る群から選ばれた少なくとも1種の金属イオンを含有する複合タングステン酸化物膜を設け、かつ前記第2層の透明誘電体膜の屈折率が前記第1層及び前記第3層の複合タングステン酸化物膜の屈折率よりも低くすることにより、高い可視光線透過率及び良好な熱線遮断性能が要求される部位に好適に使用することができる熱線遮断ガラスが提案されている。
特許文献4では、特許文献3と同様の方法で、透明なガラス基板上に、基板側より第1層として第1の誘電体膜を設け、該第1層上に第2層としてタングステン酸化物膜を設け、該第2層上に第3層として第2の誘電体膜を設けた熱線遮断ガラスが提案されている。
特許文献5では、特許文献3と同様な方法で、透明な基板上に、基板側より第1層として同様の金属元素を含有する複合タングステン酸化物膜を設け、前記第1層上に第2層として透明誘電体膜を設けた熱線遮断ガラスが提案されている。
特許文献6では、水素、リチウム、ナトリウム又はカリウム等の添加材料を含有する三酸化タングステン(WO)、三酸化モリブデン(MoO)、五酸化ニオブ(Nb)、五酸化タンタル(Ta)、五酸化バナジウム(V)及び二酸化バナジウム(VO)の1種以上から選択された金属酸化物膜を、CVD法あるいはスプレー法で被覆され250℃程度で熱分解して形成された太陽光遮蔽特性を有する太陽光制御ガラスシートが提案されている。
ところで、出願人は、特許文献7に、赤外線材料微粒子が媒体中に分散してなる赤外線遮蔽材料微粒子分散体であって、当該赤外線材料微粒子は、タングステン酸化物微粒子または/および複合タングステン酸化物微粒子を含有し、当該赤外線材料微粒子の分散粒子径が1nm以上800nm以下である赤外線遮蔽材料微粒子分散体を開示した
日本国特開2003-029314号公報 日本国特開平9-107815号公報 日本国特開平8-59300号公報 日本国特開平8-12378号公報 日本国特開平8-283044号公報 日本国特開2000-119045号公報 国際公開第2005/037932号
A. D. Walkingshaw, N. A. Spaldin, and E. Artacho, Density-functional study of charge doping in WO3, Phys. Rev. B 70 (2004) 165110-1-7 J. Oi, A. Kishimoto., T. Kudo, and M. Hiratani, Hexagonal tungsten trioxide obtained from peroxo-polytungstate and reversible lithium electro-intercalation into its framework, J. Solid State Chem. 96 (1992) 13
ところで、近年では、例えば自動車用のガラス等において、日射透過率を下げつつも、各種赤外線センサーに使われる、波長が850nmの近赤外線領域の電磁波については透過率を高めることが求められる様になっている。
上述の特許文献7には、赤外線領域の電磁波を吸収できるタングステン酸化物微粒子または/および複合タングステン酸化物微粒子の開示がされている。しかし、日射透過率を下げつつ、各種赤外線センサー等で用いられる波長850nm付近の近赤外線の透過率が優れた複合タングステン酸化物を選択する指針の開示はない。
本発明の一側面では、日射透過率を抑制しつつも、波長が850nmの近赤外線の透過特性に優れた電磁波吸収粒子分散体を提供することを目的とする。
本発明の一側面では、
少なくとも電磁波吸収粒子と熱可塑性樹脂とを含み、
前記電磁波吸収粒子は酸素欠損を有する六方晶のタングステンブロンズを含み、
前記タングステンブロンズは、一般式:MWO3-y(ただし、元素Mは少なくともK、Rb、Csから選択された1種類以上を含み、0.15≦x≦0.3270.242≦y≦0.46)で表され、
前記電磁波吸収粒子中の酸素空孔濃度Nが1.17×1021cm-3以上8.0×1021cm-3以下であり、
六方晶の前記タングステンブロンズの格子定数a、cである、aM-HTB(Å)、cM-HTB(Å)は、
格子定数a(Å)を横軸、格子定数c(Å)を縦軸にとり、座標位置が(格子定数a、格子定数c)で表される座標空間において、
点A(7.406,7.614)、点B(7.372,7.564)、点C(7.393,7.504)、及び点D(7.423,7.554)を結んだ四角形ABCDの領域内に位置する点(a、c)と、以下の式(1)、(2)の関係を有する電磁波吸収粒子分散体を提供する。
M-HTB=a±0.0084・・・(1)
M-HTB=c±0.0184・・・(2)

本発明の一側面では、日射透過率を抑制しつつも、波長が850nmの近赤外線の透過特性に優れた電磁波吸収粒子分散体を提供することができる。
タングステンブロンズの組成と、格子定数との相関の説明図。 原子MがCsの場合のタングステンブロンズの組成と、格子定数との相関の説明図。
[電磁波吸収粒子]
本実施形態では、電磁波吸収粒子の一構成例について説明する。
本実施形態の電磁波吸収粒子は、酸素欠損を有する六方晶のタングステンブロンズを含むことができる。
そして、係るタングステンブロンズは、一般式:MWO3-y(ただし、元素Mは少なくともK、Rb、Csから選択された1種類以上を含み、0.15≦x≦0.33、0<y≦0.46)で表され、酸素空孔濃度Nを4.3×1014cm-3以上8.0×1021cm-3以下とすることができる。
従来、タングステンブロンズとしては六方晶のMWOが提案されていた。六方晶のタングステンブロンズにおいては、基本ユニットであるWO(W:タングステン、O:酸素)の八面体がコーナーでつながった基本骨格に形成された大きな六方トンネルの間隙にアルカリ金属等である元素Mのイオンが挿入された構造を有する。
六方トンネルに侵入できる元素Mの原子数の最大値はWに対して0.33であり、実用的にはこの値が指向されてきた。
一方タングステンブロンズの酸素欠損に関しては、詳しく把握されていなかった。このため、タングステンブロンズについては、作製方法に関わらず酸素のフル化学量論比を示すMWOの化学式が定着している。すなわち、タングステンブロンズ構造においては、酸素欠損は基本的にゼロであり、存在しても少量である、というのが一般的理解であった。
しかし、元素Mが入らない原型の酸化タングステン(WO)では、還元処理によって容易に酸素化学量論比が低下したWO3-xが生成され、還元の度合いに応じて異なる結晶構造、導電性及び光学特性を示すことが報告されている。所謂Magneli相と呼ばれるWO3-xでは、化学量論比からのずれは酸素空孔ではなくCrystallographic shear planeと呼ばれるW-richの面欠陥によって埋め合わされる。
タングステンブロンズで、酸素欠損の存在およびその構造との関係がこれまで定量的に検討されてこなかったのは、酸化タングステンの場合と異なり、このような面欠陥の存在がTEM(透過型電子顕微鏡)などで顕著に観察されなかったことに一因があると思われる。
本発明の発明者らは、日射透過率を抑制しつつも、波長が850nmの近赤外線の透過特性に優れた電磁波吸収粒子とする手法として、酸素欠損に着目し、検討を行った。
本発明の発明者らは還元性の強い雰囲気で一連の六方晶MWOを試作して、その組成分析と共に、結晶構造と光学特性とを研究した。その結果、タングステンブロンズには非常に多くの酸素欠損が導入されうることを見出した。このため、タングステンブロンズは、一般式:MWO3-yと表記されることになる。
本発明の発明者らの検討によれば、タングステンブロンズにおいては、元素Mを導入し、酸素欠損を導入することにより、日射透過率を低減することができる。
本発明の発明者らは、元素Mを導入し、増加させ、また酸素欠損を導入し、増加させることで、自由電子と局在電子の量が多くなることを見出した。より具体的には、元素Mの導入、増加により、自由電子の供出量のみが増加する。一方、酸素欠損の導入、増加により、自由電子と局在電子をおおよそ2:8の割合で供出することを見出した。
従って、元素Mの導入、増加と、酸素欠損の導入、増加により、プラズモン吸収と、ポーラロン吸収は共に大きくなり、電磁波吸収効果は大きくなる。すなわち、日射透過率を抑制することができる。
本発明の発明者らの検討によれば、タングステンブロンズのプラズモン吸収と、ポーラロン吸収は、近赤外線領域である0.5eV以上1.8eV以下(690nm以上2480nm以下)に出現する。
プラズモン吸収は、ポーラロン吸収よりもやや低いエネルギーに現れ、タングステンブロンズのポーラロン遷移波長は1.0eV以上1.8eV以下(690nm以上1240nm以下)の可視光線領域の赤色~近赤外線領域の付近にある。このため、日射透過率を抑制しつつ、波長が850nmの近赤外線の透過率を高めるためには、ポーラロン吸収を抑制することが好ましい。
そして、本発明の発明者らの検討によれば、酸素欠損の量を小さくするとポーラロン吸収を抑制することができることから、酸素欠損が過剰に多くならない様に制御することが好ましい。
そこで、本実施形態の電磁波吸収粒子は、酸素欠損を有する六方晶のタングステンブロンズを含むことができる。なお、本実施形態の電磁波吸収粒子は、係るタングステンブロンズから構成することもできる。
そして、係るタングステンブロンズは、一般式:MWO3-yで表され、酸素空孔濃度(酸素空孔密度)Nを4.3×1014cm-3以上とすることができる。
酸素空孔濃度は少ない方が波長850nmの近赤外線の透過率を高くすることができる。しかし、Nはその温度で不可避的に存在する熱平衡酸素空孔濃度を下回ることはできない。ここで、タングステンブロンズにおける熱平衡空孔濃度はおおよそ4.3×1014cm-3と推定される。Nの下限値の4.3×1014cm-3の場合もアルカリイオンからの自由電子がプラズモン吸収をもたらす為、日射透過率は十分に低減することができる。一方、過剰に酸素欠損を導入すると、波長850nmの近赤外線の透過率が低下する恐れがある。このため、酸素空孔濃度は、8.0×1021cm-3以下であることが好ましい。さらに好ましい酸素空孔濃度は、4.0×1021cm-3以上8.0×1021cm-3以下である。
酸素空孔濃度は、本実施形態の電磁波吸収粒子に含まれるタングステンブロンズの組成と、格子定数とから算出することができる。
上述の様に、タングステンブロンズ全体の組成における酸素欠損については、既述の一般式中のyにより示すことができる。しかし、タングステンブロンズの結晶格子はJahn-Teller効果によって歪んでいる為、単位胞体積もxやyにより変化する。従って日射透過率を抑制しつつ、波長が850nmの近赤外線の透過特性が優れたものとするためには、yの値のみならず酸素空孔濃度が上記範囲を満たしていることが必要である。
なお、波長850nmの近赤外線の透過率をさらに高める場合、プラズモン吸収についても併せて抑制することも一法である。この場合、上述の酸素欠損、酸素空孔濃度に加えて元素Mの添加量も、波長850nmの近赤外線の透過率が所望の範囲となるように調整することが好ましい。
本実施形態の電磁波吸収粒子が含むタングステンブロンズを表す、上記一般式のうち、元素Mは少なくともK、Rb、Csから選択された1種類以上を含むことができる。これは、元素MがK、Rb、Csから選択された1種類以上を含むことで、六方晶のタングステンブロンズ構造をとりやすくなるからである。
また、元素Mは、添加元素としてNa、Tl、In、Li、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Gaから選択された1種類以上をさらに含むこともできる。
上記一般式のうち、Wに対する元素Mの比(原子数比)であり、元素Mの添加量を示すxは、0.15以上0.33以下とすることができる。これは、六方トンネルの間隙が全て元素Mで占有された場合に、xは0.33となるからである。そして、xを0.15以上とすることで、日射透過率を十分に抑制でき、好ましいからである。
また、上記一般式のうち、Wに対するOの比(原子数比)である3-yのうち、酸素欠損の量を示すyは、0よりも大きくすることができる。これは、酸素欠損を導入することで、日射透過率を十分に抑制でき、好ましいからである。ただし、酸素欠損を過剰に多くすると、WOなどの低級酸化物やメタルWへの分解が始まって、六方晶の結晶骨格を維持することが困難になる恐れがある。また、波長850nmの近赤外線の透過率が過剰に低下する恐れがある。このため、六方晶の結晶骨格を確実に維持できるように、また、波長850nmの近赤外線の透過率を高めるために、酸素欠損を示すyは0.46以下であることが好ましい。
また、本発明の発明者らは更なる検討を行い、元素Mの添加量や、酸素欠損の量は、タングステンブロンズの結晶の格子定数と相関を有していることを見出した。
タングステンブロンズにおいては、d電子が不完全に満たされて結晶異方性をもつので、W-5dがO-2pと反結合混成軌道を作るときに結晶エネルギーの増加を補おうとして、元素MとOの原子位置が微小量変化する所謂Jahn-Teller歪みが発生する。
タングステンブロンズの原型である三酸化タングステン(WO)においては、Jahn-Teller効果の為、本来立方晶となるべきものが単斜晶に歪んでいる。このW-5d/O-2p反結合混成軌道に電子を供給すると、Jahn-Teller歪みが緩和されて、結晶構造および格子定数が系統的に変化することがWalkingshawらによってDFT(density functional theory:密度汎関数理論)計算で示された(非特許文献1)。彼らの計算結果は、従来から実験的に観察されているNaWOの結晶構造変化、すなわちxが0から1まで増加する時、結晶構造が単斜晶から、斜方晶、正方晶、立方晶へと変わる変化を再現している。
本発明の発明者らはこの現象が六方晶のタングステンブロンズにおいても同様に発現すると考えた。六方晶を有する、一般式MWO3-yで表されるタングステンブロンズにおいて、元素MがK、Rb、Csから選択された1種類以上を含む場合、該元素Mのイオン半径が大きいため、WO八面体は六方対称に配列してそこに形成される大きな六方トンネルの空隙に元素Mのイオンを格納する。そして、この際、タングステンブロンズを構成するWO八面体の形成する骨格においても当然Jahn-Teller歪みは保持されているはずである。
そこで、六方晶を有する、一般式MWO3-yで表されるタングステンブロンズにおいて、元素Mの添加量xと酸素欠損の量yを変化させた時の構造変化を、XRDパターンを用いて、リートベルト法で精密に解析を行った。その結果、格子定数およびW-O距離などWO八面体を特性づける種々のパラメータが、元素Mの添加量と、酸素欠損の量の増加に伴って正八面体に向かうこと、すなわちJahn-Teller歪みが直線的に緩和されることを見出した。
ここで、一般式MWO3-yで表される六方晶のタングステンブロンズの、元素Mの添加量x、及び酸素欠損の量yを変化させた場合の格子定数の分布の例を図1に示す。
図1では、元素MがCs、Rb、Kのいずれかの場合において、上記一般式中のx、yを変化させた際の格子定数の分布(変化)を、格子定数a(Å)を横軸、格子定数c(Å)を縦軸にとり、座標位置が(格子定数a,格子定数c)で表される座標空間で示している。図1中、点線10は、元素MがCsの場合、すなわちCsWO3-yで表される六方晶のセシウムタングステンブロンズにおいて、x、yを変化させた場合の格子定数a、cの分布に対応して引いた近似直線となる。
点線11、点線12については、元素MがそれぞれRb、Kの場合の同様の格子定数a、cの分布に対応して引いた近似直線となる。
図1から、x、yの数値の変化に伴い、格子定数は、元素Mの種類に対応した直線上で変化することが分かる。なお、本発明の発明者らの検討によれば、製造方法や、原料に拠らず同じ挙動を示した。
ここで、図2に、CsWO3-yについて、元素Mの添加量x、及び酸素欠損の量yを変化させた際の格子定数の分布の例を示す。図2においても、図1の場合と同様に格子定数a(Å)を横軸、格子定数c(Å)を縦軸にとり、座標位置が(格子定数a、格子定数c)で表される座標空間で示している。
CsWO3-yの結晶のW-5d軌道に電子を供出してJahn-Teller歪みを緩和するのは元素MのイオンであるCsイオンと、酸素欠損Vであり、その量はそれぞれ上記化学式中のxとyと関連性を有している。
図2には元素MであるCsの添加量xを0.32で一定として、酸素欠損の量yを0から0.46まで変化させた時の格子定数の分布を点211~点216として示している。すなわち点211~点216は、組成がCs0.32WO3-yで表される。そして、係る式中の3-yが、点211では3.00、点212では2.90、点213では2.80、点214では2.70、点215では2.60、点216では2.54となる。
また、図2には、還元条件を1%H-N気流中550℃1hで一定として、元素MであるCsの添加量を0.19から0.32まで変化させた時の格子定数の分布を点221~点228として示している。すなわち点221~点228は、組成がCsWO2.63-2.76で表される。Csの量が減少すると同じ酸素欠損量でも全体に対するモル比が変化する為、O/Wは2.63~2.76と変化する。そして、係る式中のxが、点221では0.19、点222では0.20、点223では0.22、点224では0.24、点225では0.26、点226では0.28、点227では0.30、点228では0.32となる。
上記格子定数の分布に対して、近似直線を引いたところ、図2に示す様に全ての点が、ほぼ直線上に配置することが確認できた。
そして、格子定数は以下の式(A)に沿って分布することを確認できた。
c(Å)=-3.436a(Å)+33.062・・・(A)
また、Jahn-Teller歪みが大きい時は近似直線の右下側へ、小さい時は左上側へ移動する。
酸素還元時間等の還元条件を一定として元素Mの添加量であるCsの添加量を増加させる時は、図2中の点221から点228まで、すなわち図2中の領域X内で、大きく変化する。
一方、元素Mの添加量である、Csの添加量を0.32で一定として、酸素欠損の量yを増加させるときは、図2中の点211から点216まで、すなわち図2中の領域Y内の小さい範囲で変化する。
セシウムタングステンブロンズを還元させ、酸素欠損の量を点216の場合よりも高くしようとすると、低級酸化物のWOやメタルWへの分解が始まるが、セシウムタングステンブロンズの酸素欠損の量yは点216の場合よりも進行しない。
領域Xと、領域Yとの長さを比較すると、酸素欠損の量yが点211から、点216まで、0.46変化する時の格子定数変化は、元素Mの添加量xである、Csの添加量が点221から点228まで0.13変化する時の格子定数変化に比べて小さいことが明らかである。具体的には、領域Yの長さは、領域Xの長さの1/2.6倍となる。
これは、酸素欠損Vの導入による自由電子の放出量が、元素Mの添加によるに自由電子の放出量に比べて小さいことに起因する。
Jahn-Teller歪みは電子量のみに依存するので、元素Mが同じCsの場合、図2に示したチャートは、どのようなx、y値にも対応して使用できる。
例えば酸素欠損量を最大(y=0.46)で一定にした場合に、元素Mの添加量であるCsの添加量xが0.19から0.32の間で変化する際の格子定数の変化は、図の点222から点216までに対応する。これは、元素Mの添加量である、Csの添加量を変化させた時の変化幅である領域Xの幅を変更せず、酸素欠損の含有量が最大となる点216を起点とする様にスライドさせることで、格子定数の範囲を導けるからである。
元素Mの添加量である、Csの添加量xを0.26で一定にして、酸素欠損の量yを0から0.46の範囲で変化させる場合、領域Yの幅を変更せず、Csの添加量xが0.26である点225に領域Yの、酸素の量3-yが2.63となる点が対応する様に領域Yをスライドすることで、格子定数の範囲を導ける。なお、点225は酸素の量3-yが2.63であるため、上述の様に領域Yの酸素の量3-yが2.63となる点が対応する様に領域Yをスライドさせる。
以上のように、タングステンブロンズの格子定数は、組成に対応しており、例えば元素Mの添加量が分かっている場合に、格子定数を測定することで、酸素欠損の量yを求めること等を行うことができる。タングステンブロンズは、非常に酸化しやすく、原料や製造条件によって酸化状態が微妙に変化するので、この方法は有用である。
元素MがCsの場合において、一般的に好ましいのは格子定数cが7.576≦c≦7.610である。中でも近赤外線吸収効果が最も強くなり、日射透過率を特に抑制できるのは、元素MであるCsの添加量が多く、かつ酸素欠損の量が多い、点216に近い領域となる。すなわち、格子定数cが7.594≦c≦7.610となる領域がより好ましい。
ただし、既述の様に、酸素欠損の量が多くなると、波長850nmの電磁波の透過率が低下する恐れがある。従って、日射透過率を抑制しつつ、波長が850nmの近赤外線の透過率を特に高めるためには、元素MであるCsの添加量や、酸素欠損が過剰に多くならない様に制御することがより好ましい。このため、元素MがCsの場合においては、格子定数cは、7.594≦c≦7.600であることが、さらに好ましい。
ここでは元素MがCsの場合を例に説明したが、図1に示した様に、元素MがRbや、Kの場合であっても同様に組成を変化させることで、格子定数が直線的に変化する。
具体的には、元素MがRbの場合、点線11で示したc=-3.344a+32.265の直線に沿って変化する。そして日射透過率を抑制しつつ、波長が850nmの近赤外線の透過率を特に高めるためには、酸素欠損が過剰に多くならない様に制御することが好ましいため、元素MがRbの場合、格子定数cは、7.517≦c≦7.580であることが好ましく、7.517≦c≦7.560であることがより好ましい。
また、元素MがKの場合、点線12で示したc=-2.9391a+29.227の直線に沿って変化する。そして、日射透過率を抑制しつつ、波長が850nmの近赤外線の透過率を特に高めるためには、酸素欠損が過剰に多くならない様に制御することが好ましいため、格子定数cは、7.504≦c≦7.564であることが好ましく、7.504≦c≦7.544であることがより好ましい。
また、元素Mとしては1種類の元素に限定されず、複数の元素を含むことができる。例えば元素MがCsであるセシウムタングステンブロンズのCsの一部をRbで置換することもできる。この場合、Rbは、セシウムタングステンブロンズのCsサイトを置換して全率固溶する。
Csの一部をRbで置換したセシウム・ルビジウムタングステンブロンズの格子定数の分布の近似直線は、Rbによる置換量に応じて例えば図1中、セシウムタングステンブロンズの格子定数の分布の近似直線である点線10を、ルビジウムタングステンブロンズの格子定数の分布の近似直線である点線11の方向へ平行移動させたラインになる。
同様に、例えばルビジウムタングステンブロンズのRbの一部をKで置換した場合、該ルビジウム・カリウムタングステンブロンズの格子定数の分布の近似直線は、Kによる置換量に応じて例えば図1中、ルビジウムタングステンブロンズの格子定数の分布の近似直線である点線11を、カリウムタングステンブロンズの格子定数の分布の近似直線である点線12の方向へ平行移動させたラインになる。
本実施形態の電磁波吸収粒子が含有するタングステンブロンズは、既述の様に元素Mとして少なくともK、Rb、Csから選択された1種類以上を含んでいる。また、K、Rb、Csから選択された1種類以上のみではなく、他のアルカリ金属であるLi、Na、第13族元素のIn、Tlや、アルカリ土類金属であるBe、Mg、Sr、Ba、Ca、遷移金属であるTi、V、Zr、Nb、貴金属元素であるCu、Ag、Au、Pt等を添加した場合にもタングステンブロンズ構造を出現する。このため、元素Mは、添加元素としてNa、Tl、In、Li、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Gaから選択された1種類以上をさらに含むこともできる。これらの添加元素を添加した場合も、本発明の発明者らの検討によると、日射透過率を抑制しつつ、波長が850nmの近赤外線の透過率を特に高めるためには、格子定数は、図1中の点線10と、点線12との間に分布することが好ましい。
特に、点A(7.406,7.614)、点B(7.372,7.564)、点C(7.393,7.504)、及び点D(7.423,7.554)を結んだ四角形ABCDの領域内に位置することがより好ましい。
但しXRDパターンから算出した格子定数は、対象とする材料自体の履歴や形状、大きさ、粒度分布などのみならず、XRD測定における使用装置やX線スリット幅、回折線の広がりや標準試料の種類など、様々の要因によって影響を受ける。本発明の発明者らのデータは、精密に較正を行なった装置を使用し、セシウムタングステンブロンズとルビジウムタングステンブロンズの場合は空間群P6/mcmをベースに、リートベルト解析を行い、格子定数を算出している。また、カリウムタングステンブロンズの場合には、空間群P622をベースに、リートベルト解析を行い、格子定数を算出している。
しかしながら、工業的には格子定数のバラつきを考慮した設計を行なうことが好ましい。このため上記領域内の各点に、格子定数aについては±0.006Åの幅を、格子定数cについては、±0.01Åの幅を含めて考慮することが好ましい。
また、本発明の発明者らの検討によると、電磁波吸収粒子について、微粒子化した場合に、格子定数が変化する場合がある。バルクから機械的にナノ微粒子へ粉砕加工する場合を例にとれば、この時強い圧力やせん断変形の影響で、酸素欠損量が減少する。またタングステンブロンズでは粒子表面から元素Mの脱離領域が見られる。これらの変化は既述のタングステンブロンズの一般式中のxやyを減少させるので、Jahn-Teller歪みは大きくなり、格子定数は、a軸方向の格子定数は増加し、c軸方向の格子定数は減少する変化となるとも予想されたが、実験が示すところはその正反対であった。具体的には微粒子化に伴い、格子定数は図1に示したライン上をa軸方向の格子定数は減少し、c軸方向の格子定数は増加の方向へ変位することが確認された。
本発明の発明者らが行った、10nm以上40nm以下のナノ微粒子に対する実験の結果、その微細化前と比較した、各格子定数の平均変位量はΔa=-0.0024Å、Δc=+0.0084Åであった。このことは、バルクから粒子径がナノサイズになることによって、Jahn-Teller歪みは結晶サイズ効果によって大きく緩和されることを示している。従って、既述の工業的なバラつきに加え、微粒子化した場合の格子定数の変化も加味し、上記領域内の各点に、格子定数aについては±0.0084Åの幅を、格子定数cについては、±0.0184Åの幅を含めて考慮することが好ましい。
以上に説明したように、本実施形態の電磁波吸収粒子が含む、六方晶のタングステンブロンズの格子定数a、cである、aM-HTB(Å)、cM-HTB(Å)は、以下の規定を充足することが好ましい。
格子定数a(Å)を横軸、格子定数c(Å)を縦軸にとり、座標位置が(格子定数a,格子定数c)で表される座標空間において、点A(7.406,7.614)、点B(7.372,7.564)、点C(7.393,7.504)、及び点D(7.423,7.554)を結んだ四角形ABCDの領域内に位置する点(a、c)と、以下の式(1)、(2)の関係を有することが好ましい。
M-HTB=a±0.0084・・・(1)
M-HTB=c±0.0184・・・(2)
このように、本実施形態の電磁波遮蔽粒子が含有するタングステンブロンズの格子定数が所定の範囲内あることで、元素M、及び酸素欠損が原子の配列のレベルで所定の範囲内にあることを意味していることになる。このため、日射透過率を抑制しつつも、波長が850nmの近赤外線の透過特性に優れた電磁波吸収粒子とすることができ、好ましい。
特に、元素MがCsからなるセシウムタングステンブロンズの場合、
六方晶のタングステンブロンズの格子定数a、cである、aM-HTB(Å)、cM-HTB(Å)は、格子定数a(Å)を横軸、格子定数c(Å)を縦軸にとり、座標位置が(格子定数a、格子定数c)で表される座標空間において、cCs=-3.436aCs+33.062の直線上に位置する点(aCs、cCs)と、以下の式(3)、(4)の関係を有することが好ましい。
M-HTB=aCs±0.0084・・・(3)
M-HTB=cCs±0.0184・・・(4)
なお、日射透過率を抑制しつつ、波長が850nmの近赤外線の透過率を特に高めるため、cCsは、7.576≦cCs≦7.610を満たすことがより好ましい。
また、元素MがRbからなるルビジウムタングステンブロンズの場合、
六方晶のタングステンブロンズの格子定数a、cである、aM-HTB(Å)、cM-HTB(Å)は、格子定数a(Å)を横軸、格子定数c(Å)を縦軸にとり、座標位置が(格子定数a、格子定数c)で表される座標空間において、cRb=-3.344aRb+32.265の直線上に位置する点(aRb、cRb)と、以下の式(5)、(6)の関係を有することが好ましい。
M-HTB=aRb±0.0084・・・(5)
M-HTB=cRb±0.0184・・・(6)
なお、日射透過率を抑制しつつ、波長が850nmの近赤外線の透過率を特に高めるため、cRbは、7.517≦cRb≦7.580を満たすことがより好ましい。
また、元素MがKからなるカリウムタングステンブロンズの場合、
六方晶のタングステンブロンズの格子定数a、cである、aM-HTB(Å)、cM-HTB(Å)は、格子定数a(Å)を横軸、格子定数c(Å)を縦軸にとり、座標位置が(格子定数a、格子定数c)で表される座標空間において、c=-2.9391a+29.227の直線上に位置する点(a、c)と、以下の式(7)、(8)の関係を有することが好ましい。
M-HTB=a±0.0084・・・(7)
M-HTB=c±0.0184・・・(8)
なお、日射透過率を抑制しつつ、波長が850nmの近赤外線の透過率を特に高めるため、cは、7.504≦c≦7.564を満たすことが好ましい。
また、原子間距離もまた、元素Mの添加や酸素欠損の導入によるJahn-Teller歪みの緩和を反映する。前述の通り、六方晶構造を有するタングステンブロンズ中のWO八面体の形成する骨格においてもJahn-Teller歪みは保持されており、WO八面体は等方な正八面体ではない。すなわち中心のW原子から周囲のO原子への距離は互いに異なっている。
例えばOiらはドープ元素Mや酸素欠損を持たない、x=0かつy=0に相当する六方晶酸化タングステン(h-WO)を合成し、空間群P6/mcmを仮定してリートベルト解析を行ない、結晶相の格子定数と原子位置、および原子間距離を求めている(非特許文献2)。同報告によれば、WO八面体中のW-O距離のうち、[W原子から見てc軸方位に存在するO原子]から[中心のW原子]までの距離は2通りが存在し、それぞれ1.80Å、2.13Åであり、その比は1.18である。すなわちドープ元素Mや酸素欠損による電子の供給が存在しない場合、Jahn-Teller歪みによりW-O距離の比は大きなものとなっている。
本発明の発明者らは前述の通り、六方晶を有する、一般式MWO3-yで表されるタングステンブロンズにおいて、元素Mの添加量xと酸素欠損の量yを変化させた時の構造変化について解析を行った。そしてリートベルト法で精密に解析を行った結果から各原子の座標を求め、六方晶を有する上記タングステンブロンズの結晶中に含まれるWO八面体におけるW-O距離を算出した。その結果、元素Mの添加量と、酸素欠損の量の増加に伴ってJahn-Teller歪みが直線的に緩和されるとともに、前述のW-O距離の比が小さくなることを見出した。
そして、六方晶のタングステンブロンズの結晶中に存在するWO八面体において、[W原子から見てc軸方位に存在するO原子]から[中心のW原子]までの距離の最小値に対する最大値の比(最大値/最小値)を、所定の範囲とすることで、日射透過率を抑制しつつ、波長が850nmの近赤外線の透過率を特に高められることを見出した。
具体的には、上記比が、1.00以上1.10以下の場合に、元素Mの添加量と酸素欠損の量を適切に制御し、日射透過率を抑制しつつ、波長が850nmの近赤外線の透過率を特に高められるため、好ましい。
本実施形態の電磁波吸収粒子の平均粒径は特に限定されないが、0.1nm以上100nm以下であることが好ましい。
これは、電磁波吸収粒子の平均粒径を100nm以下とすることで、近赤外線吸収特性を特に高めることができる、すなわち日射透過率を特に抑制できるからである。また、電磁波吸収粒子の平均粒径を0.1nm以上とすることで、工業的に容易に製造することができるからである。
なお、例えば自動車のフロントガラスのように、特に可視光線領域の透明性を重視する用途に適用する場合には、さらに電磁波吸収粒子による散乱低減を考慮することが好ましい。当該散乱低減を重視する場合には、電磁波吸収粒子の平均粒径は30nm以下であることが特に好ましい。
平均粒径とは粒度分布における積算値50%での粒径を意味しており、本明細書において他の部分でも平均粒径は同じ意味を有している。平均粒径を算出するための粒度分布の測定方法としては、例えば透過型電子顕微鏡を用いた粒子ごとの粒径の直接測定を用いることができる。
また、本実施形態の電磁波吸収粒子は、表面保護や、耐久性向上、酸化防止、耐水性向上などの目的で、表面処理を施しておくこともできる。表面処理の具体的な内容は特に限定されないが、例えば、本実施形態の電磁波吸収粒子は、粒子の表面を、Si、Ti、Zr、Alから選択された1種類以上の原子を含む化合物で修飾することができる。この際、Si、Ti、Zr、Alから選択された1種類以上の原子を含む化合物としては、酸化物、窒化物、炭化物等から選択された1種類以上が挙げられる。
[電磁波吸収粒子の製造方法]
本実施形態では、電磁波吸収粒子の製造方法の一構成例について説明する。
なお、本実施形態の電磁波吸収粒子の製造方法により、既述の電磁波吸収粒子を製造することができるため、既に説明した事項の一部は説明を省略する。
本実施形態の電磁波吸収粒子の製造方法は特に限定されるものではなく、所定の組成、及び所定の酸素空孔濃度とすることが可能な種々の方法を用いることができる。本実施形態の電磁波吸収粒子の製造方法は、還元性ガス気流中合成法、固相還元反応法、固相反応/液相法/気相法で得たタングステンブロンズを酸素含有気体を用いて酸化処理する方法、もしくは還元性気体の気流を用いて還元処理する方法、溶融ハロゲン化アルカリ中でWOを還元する方法等が挙げられる。
(1)還元性ガス気流中合成法
本実施形態の電磁波吸収粒子の製造方法として、例えば還元性ガス気流中合成法を用いることができる。この場合、本実施形態の電磁波吸収粒子の製造方法は、元素M(ただし、前記元素Mは少なくともK、Rb、Csから選択された1種類以上を含む)、及びWを含み、
元素Mと、Wとの原子数比M/Wがx(0.15≦x≦0.33)である原料混合物を、還元性気体の気流中、400℃以上650℃以下の固相反応温度で加熱して固相反応させる加熱工程を有することができる。
また、この場合本実施形態の電磁波吸収粒子の製造方法は、さらに、固相反応温度よりも高温、例えば700℃以上900℃以下で熱処理を行う均質化工程を有することが好ましい。
原料としては、例えばMCO水溶液(元素Mの炭酸塩を含む水溶液)と、HWO(タングステン酸)とを用いることができる。なお、元素Mが複数の元素を含む場合には、対応した複数のMCO水溶液を用いることもできる。
加熱工程に供する原料混合物は、MCO水溶液と、HWOとを、原子数比であるM/Wがx(0.15≦x≦0.33)となる割合で混合・混練することで得られる。また、加熱工程に供する前に、大気中で原料混合物の乾燥を行っておくことが好ましい。
加熱工程では、還元性気体の気流中、400℃以上650℃以下の固相反応温度で加熱して固相反応をさせて、タングステンブロンズであるMWO3-yを調製できる。
x=0.33の場合の反応式は次式で表される。
0.165MCO+HWO+(0.165+y)H
→0.165CO↑+(1.165+y)HO↑+M0.33WO3―y
均質化工程では、加熱工程の固相反応温度よりも高温、例えば700℃以上900℃以下で熱処理を行うことができる。均質化工程は、例えば窒素や、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で実施できる。
(2)固相還元反応法
また、本実施形態の電磁波吸収粒子は、固相還元反応法により製造することもできる。
この場合、本実施形態の電磁波吸収粒子の製造方法は、原料混合物を、真空雰囲気、または不活性ガス雰囲気下、750℃以上950℃以下で加熱する加熱・還元工程を有することができる。
なお、原料混合物としては、WOと、MCO及びMWOから選択された1種類以上(ただし、前記元素Mは少なくともK、Rb、Csから選択された1種類以上を含む)と、タングステン単体、及びO/Wの原子数比が3未満である酸化タングステンから選択された1種類以上と、を含み、元素Mと、Wとの原子数比M/Wであるxを0.15≦x≦0.33とすることができる。
酸素を含めた組成の化学量論比(stoichiometry)を閉鎖系での原料間反応で実現するよう、真空中や、不活性ガス雰囲気下で加熱する場合においては、原料として還元成分を含むことが好ましい。具体的には、上述のように原料として、WOと、還元成分として、MCO及びMWOから選択された1種類以上とに加えて、タングステン単体、及びO/Wの原子数比が3未満である酸化タングステンから選択された1種類以上(例えばW、WO、WO2.72から選択された1種類以上)を用いることが好ましい。
そして、原料の各成分を秤量、混合して、真空中、もしくは不活性ガス雰囲気下750℃以上950℃以下で加熱する加熱、還元工程を実施することで、MWO3―yを合成することができる。石英管に真空封入して加熱するか、真空焼成炉中で加熱するか、または窒素等の不活性ガス雰囲気中で加熱しても良い。なお、不活性ガスを用いる場合、不活性ガス気流下で加熱することもできる。原料として、WOと、MWOと、タングステン単体Wを使用する場合の理想反応式は以下の式で表される。
(x/2)MWO+(1-2x/3)WO+(x/6)W=MWO
しかし、酸素の化学量論比(stoichiometry)は原料間の固相反応によって実現されるはずであるが、通常は酸素欠損が導入され、MWO3―yが生成される。この理由は原料の1つであるMCO、MWOにある。MCOや、MWOは室温で秤量中に吸湿して潮解する傾向を持つ。このまま固相反応させると、大気中の湿度に応じて混入した水分が蒸発して還元剤として作用する為、酸素欠損を持つMWO3―yが生成される。
WO3―yは非常に還元されやすいため、酸素欠損が非常に少ないかまたは全く含まない試料を作製するには工夫が必要である。この場合、原料MWOはグローブボックス内のドライ環境で秤量し、吸湿しないように取り扱う必要がある。例えば真空焼成炉で加熱する場合は、750℃以上950℃以下で加熱焼成するが、高温での真空保持時間が数日を超えるような長い場合は、MWO3―yの還元が進み、完全に還元された状態、すなわちyが0.46になる場合がある。更に、カーボン材質のルツボを用いる場合は、カーボンとの接触部分で還元が進行する場合がある。
このように原料MCOやMWOの吸湿性や、加熱・還元工程での熱処理時の条件は、得られるMWO3―yの酸素欠損の量に影響する重要な要因である。従ってMWO3―yの酸素欠損の量yを特に低い値に制御するには、原料や大気中の湿度、真空保持時間、ルツボ材質などに十分な注意を払うことが好ましい。
(3)タングステンブロンズを酸化処理または還元処理する方法
本実施形態の電磁波吸収粒子の製造方法として、タングステンブロンズを酸化性気体を用いて酸化処理する方法や、還元性気体を用いて還元処理する方法も挙げられる。
この場合、本実施形態の電磁波吸収粒子の製造方法は、酸素欠損を含む一般式:MWO3-y(ただし、元素Mは少なくともK、Rb、Csから選択された1種類以上を含み、0.15≦x≦0.33、0<y≦0.46)で表されるタングステンブロンズを、非還元性材質のルツボ内に入れ、酸化性気体の雰囲気中、300℃以上650℃以下でアニールするアニール工程を有することができる。
また、本実施形態の電磁波吸収粒子の製造方法は、酸素欠損を含む一般式:MWO3-y(ただし、元素Mは少なくともK、Rb、Csから選択された1種類以上を含み、0.15≦x≦0.33、0<y≦0.46)で表されるタングステンブロンズを、還元性気体の雰囲気中、300℃以上650℃以下でアニールするアニール工程を有することができる。
タングステンブロンズを酸化処理する方法では、所望のタングステンブロンズよりも酸素欠損の多いタングステンブロンズを酸化性気体の雰囲気中で加熱し、酸素欠損の量を減らし、所望の値とすることができる。
酸化性気体としては、酸素含有ガスを用いることができる。酸素含有ガス中の酸素量は特に限定されないが、酸素を18vol%以上100vol%以下含むことが好ましい。酸化性気体としては、例えば大気(空気)や、酸素ガスを用いることが好ましい。
また、タングステンブロンズを還元処理する方法では、所望のタングステンブロンズよりも酸素欠損の少ないタングステンブロンズを還元性気体の雰囲気中で加熱し、酸素欠損の量を増やし、所望の値とすることができる。なお、還元処理を行う場合、還元性気体の気流下で行うことが好ましい。
還元性気体としては、水素等の還元性ガスと、不活性ガスとを含む混合気体を用いることができる。
なお、タングステンブロンズを酸化処理または還元処理する方法に供するタングステンブロンズの製造方法は特に限定されない。
例えば、タングステンブロンズの製造方法としては、熱プラズマ法を用いることもできる。
タングステンブロンズを熱プラズマ法で合成する際には、タングステン化合物と、M元素化合物との混合粉体を原料として用いることができる。
タングステン化合物としては、タングステン酸(HWO)、タングステン酸アンモニウム、六塩化タングステン、アルコールに溶解した六塩化タングステンに水を添加して加水分解した後溶媒を蒸発させたタングステンの水和物、から選ばれる1種類以上であることが好ましい。
また、M元素化合物としては、M元素の酸化物、水酸化物、硝酸塩、硫酸塩、塩化物、炭酸塩、から選ばれる1種類以上を用いることが好ましい。
上述したタングステン化合物と、上述したM元素化合物とを含む水溶液を、M元素とW元素の比が、M(但し、Mは前記M元素、Wはタングステン、Oは酸素、0.001≦x/y≦1.0、2.0≦z/y≦3.0)のM元素とW元素の比となるように湿式混合する。そして、得られた混合液を乾燥することによって、M元素化合物とタングステン化合物との混合粉体が得られる。そして、当該混合粉体は、熱プラズマ法の原料とすることができる。
また、不活性ガス単独または不活性ガスと還元性ガスとの混合ガス雰囲気下での、1段階の焼成を、当該混合粉体に対して行って得られる複合タングステン酸化物を、熱プラズマ法の原料とすることもできる。他にも、1段階目で不活性ガスと還元性ガスとの混合ガス雰囲気下で焼成し、当該1段階目の焼成物を、2段階目にて不活性ガス雰囲気下で焼成する、という2段階の焼成を当該混合粉体に対して行って得られる複合タングステン酸化物を、熱プラズマ法の原料とすることもできる。
熱プラズマ法で用いる熱プラズマとしては特に限定されないが、例えば、直流アークプラズマ、高周波プラズマ、マイクロ波プラズマ、低周波交流プラズマ、のいずれか、または、これらのプラズマの重畳したもの、または、直流プラズマに磁場を印加した電気的な方法により生成するプラズマ、大出力レーザーの照射により生成するプラズマ、大出力電子ビームやイオンビームにより生成するプラズマ等から選択された1種以上を適用できる。
もっとも、いずれの熱プラズマを用いるにしても、10000~15000Kの高温部を有する熱プラズマであることが好ましく、特に、微粒子の生成時間を制御できるプラズマであることが好ましい。
当該高温部を有する熱プラズマ中に供給された原料は、当該高温部において瞬時に蒸発する。そして、当該蒸発した原料は、プラズマ尾炎部に至る過程で凝縮し、プラズマ火炎外で急冷凝固されて、タングステンブロンズを生成することができる。
さらに、タングステンブロンズの製造方法としては、水熱合成法等の公知の化合物の合成方法を用いてもよい。
本実施形態の電磁波吸収粒子の製造方法は、上述の工程以外にも任意の工程を有することができる。既述のように、本実施形態の電磁波吸収粒子は、微細化され、微粒子となっていることが好ましい。
微細化する具体的な手段は特に限定されず、機械的に粉砕することができる各種手段を用いることができる。機械的な粉砕方法としては、ジェットミルなどを用いる乾式の粉砕方法を用いることができる。また、後述する電磁波吸収粒子分散液を得る過程で、溶媒中で機械的に粉砕してもよい。
また、既述のように、本実施形態の電磁波吸収粒子は、その表面をSi、Ti、Zr、Alから選択された1種類以上の原子を含む化合物で修飾することができる。
このため、例えば上記金属群から選択された1種類以上の金属を含むアルコキシド等を添加し、本実施形態の電磁波吸収粒子の表面に被膜を形成する被覆工程を有することもできる。
[電磁波吸収粒子分散体]
次に、本実施形態では、電磁波吸収粒子分散体の一構成例について説明する。
本実施形態の電磁波吸収粒子分散体は、少なくとも電磁波吸収粒子と熱可塑性樹脂とを含む。
係る電磁波吸収粒子は既述の電磁波吸収粒子とすることができる。このため、係る電磁波吸収粒子は、酸素欠損を有する六方晶のタングステンブロンズを含むことができる。
そして、係るタングステンブロンズは、一般式:MWO3-y(ただし、元素Mは少なくともK、Rb、Csから選択された1種類以上を含み、0.15≦x≦0.33、0<y≦0.46)で表され、電磁波吸収粒子中の酸素空孔濃度Nを4.3×1014cm-3以上8.0×1021cm-3以下とすることができる。
なお、電磁波吸収粒子については既に説明したため、説明を省略する。
本実施形態の電磁波吸収粒子分散体が有する熱可塑性樹脂の種類は特に限定されない。ただし、本実施形態に係る電磁波吸収粒子分散体が各種の窓材に適用されることを考えれば、可視光について十分な透明性を持った熱可塑性樹脂であることが好ましい。
そこで、本実施形態の電磁波吸収粒子に用いる熱可塑性樹脂は、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアセタール樹脂という樹脂群から選択される1種の樹脂、または、係る樹脂群から選択される2種以上の樹脂の混合物、または、係る樹脂群から選択される2種以上の樹脂の共重合体、のいずれかであることが好ましい。
なお、用途等に応じて熱可塑性樹脂の種類は選択でき、より好適な熱可塑性樹脂等については以下の電磁波吸収粒子分散体の製造方法の中で説明する。
本実施形態の電磁波吸収粒子分散体が含有する電磁波吸収粒子の割合は特に限定されないが、本実施形態の電磁波吸収粒子分散体は、電磁波吸収粒子を、0.5質量%以上80.0質量%以下含むことが好ましい。
これは、本実施形態の電磁波吸収粒子分散体が含有する電磁波吸収粒子の割合を0.5質量%以上とすることで日射透過率を特に抑制することができるからである。ただし、電磁波吸収粒子分散体に含まれる電磁波吸収粒子の割合が過度に高くなると、電磁波吸収粒子が凝集し、可視光の散乱増大により透明性を損なう恐れがあることから、上述のように80.0質量%以下であることが好ましい。
本実施形態の電磁波吸収粒子分散体は、上述の成分以外にも任意の成分を含有することもできる。これらの点については以下の電磁波吸収粒子分散体の製造方法の中で説明する。
本実施形態の電磁波吸収粒子分散体の形状は特に限定されないが、用途等に応じて任意に選択することができ、例えば後述するように例えばペレット形状とすることができる。また、本実施形態の電磁波吸収粒子分散体は、例えばシート形状、ボード形状、またはフィルム形状を有することもできる。
[電磁波吸収粒子分散体の製造方法]
本実施形態では、電磁波吸収粒子分散体の製造方法の一構成例について説明する。
ここでは電磁波吸収粒子分散体の製造方法について(1)マスターバッチの製造方法、(2)シート形状、ボード形状、またはフィルム形状の電磁波吸収粒子分散体(電磁波吸収シート、電磁波吸収ボード、電磁波吸収フィルム)の製造方法、の順で説明する。
(1)マスターバッチの製造方法
マスターバッチは、電磁波吸収粒子を含有するペレット状の電磁波吸収粒子分散体であり、例えば電磁波吸収粒子、または以下に説明する電磁波吸収粒子分散粉と、樹脂とから製造することができる。
ここではまず電磁波吸収粒子分散粉の製造方法について説明する。
電磁波吸収粒子分散粉は、分散剤等に電磁波吸収粒子が分散したものである。そして、電磁波吸収粒子分散粉は例えば以下の手順により作製することができる。
まず、電磁波吸収粒子を、分散剤、カップリング剤、および界面活性剤から選択された1種以上とともに、液状媒体である水もしくは有機溶媒中へ分散して電磁波吸収粒子分散液を得る。その後、当該電磁波吸収粒子分散液から液状媒体を除去することで、電磁波吸収粒子が分散剤等の中に分散した電磁波吸収粒子分散粉を得ることができる。
電磁波吸収粒子を液状媒体へ分散する方法は、当該粒子が均一に液状媒体に分散する方法であれば任意に選択できる。例としては、ビーズミル、ボールミル、サンドミル、超音波分散などの方法を用いることができる。
液状媒体のうち有機溶媒としては、アルコール系、ケトン系、炭化水素系、グリコール系など、種々のものを選択することが可能である。具体的には、イソプロピルアルコール、メタノール、エタノール、1-プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコール、1-メトキシ-2-プロパノールなどのアルコール系溶媒;ジメチルケトン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロンなどのケトン系溶媒;3-メチル-メトキシ-プロピオネート、酢酸ブチルなどのエステル系溶媒;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテートなどのグリコール誘導体;フォルムアミド、N-メチルフォルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドンなどのアミド類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;エチレンクロライド、クロルベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類などを挙げることができる。
もっとも、これらの中でも極性の低い有機溶媒が好ましく、特に、イソプロピルアルコール、エタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、ジメチルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸n-ブチルなどがより好ましい。これらの有機溶媒は、1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
分散剤や、カップリング剤、界面活性剤は、用途に合わせて選定可能であるが、アミンを含有する基、水酸基、カルボキシル基、または、エポキシ基を、官能基として有しているものであることが好ましい。これらの官能基は電磁波吸収粒子の表面に吸着し、当該電磁波吸収粒子の凝集を防ぐことで、電磁波吸収粒子分散体中において当該電磁波吸収粒子を均一に分散させる効果を発揮する。
好適に用いることのできる分散剤、カップリング剤、界面活性剤として、リン酸エステル化合物、高分子系分散剤、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、等があるが、これらに限定されるものではない。高分子系分散剤としては、アクリル系高分子分散剤、ウレタン系高分子分散剤、アクリル・ブロックコポリマー系高分子分散剤、ポリエーテル類分散剤、ポリエステル系高分子分散剤などが挙げられる。
市販の分散剤としては、ソルスパース(登録商標)9000、12000、17000、20000、21000、24000、26000、27000、28000、32000、35100、54000、250(日本ルーブリゾール株式会社製)、EFKA(登録商標)4008、4009、4010、4015、4046、4047、4060、4080、7462、4020、4050、4055、4400、4401、4402、4403、4300、4320、4330、4340、6220、6225、6700、6780、6782、8503(エフカアディティブズ社製)、アジスパー(登録商標)PA111、PB821、PB822、PN411、フェイメックスL-12(味の素ファインテクノ株式会社製)、DisperBYK(登録商標)101、102、106、108、111、116、130、140、142、145、161、162、163、164、166、167、168、170、171、174、180、182、192、193、2000、2001、2020、2025、2050、2070、2155、2164、220S、300、306、320、322、325、330、340、350、377、378、380N、410、425、430(ビックケミー・ジャパン株式会社製)、ディスパロン(登録商標)1751N、1831、1850、1860、1934、DA-400N、DA-703-50、DA-725、DA-705、DA-7301、DN-900、NS-5210、NVI-8514L(楠本化成株式会社製)、アルフォン(登録商標)UC-3000、UF-5022、UG-4010、UG-4035、UG-4070(東亞合成株式会社製)等が、挙げられる。
さらに、電磁波吸収粒子分散液中における液状媒体に対する電磁波吸収粒子の濃度は、1質量%以上50質量%以下とすることが好ましい。液状媒体に対する電磁波吸収粒子の濃度を1質量%以上とすることで、除去すべき液状媒体量が過度に多くなることを防止し、製造コストを抑制できる。一方、液状媒体に対する電磁波吸収粒子の濃度を50質量%以下とすることで、電磁波吸収粒子の凝集を抑制し、液状媒体への分散の均一性を高めることができる。また、電磁波吸収粒子分散液の粘性を抑制し、取り扱い性を高めることができる。
電磁波吸収粒子の液状媒体への分散処理方法は、電磁波吸収粒子を液状媒体中へ分散できる方法であれば特に限定されない。この際、電磁波吸収粒子の平均粒径が100nm以下となるように分散することが好ましく、0.1m以上100nm以下に分散することがより好ましい。
電磁波吸収粒子の液状媒体への分散処理方法としては、例えば、ビーズミル、ボールミル、サンドミル、ペイントシェーカー、超音波ホモジナイザーなどの装置を用いた分散処理方法が挙げられる。その中でも、媒体メディア(ビーズ、ボール、オタワサンド)を用いるビーズミル、ボールミル、サンドミル、ペイントシェーカー等の媒体撹拌ミルで粉砕、分散させることが、所望とする平均粒径とするために要する時間を短縮する観点から好ましい。媒体撹拌ミルを用いた粉砕・分散処理によって、電磁波吸収粒子の液状媒体中への分散と同時に、電磁波吸収粒子同士の衝突や媒体メディアの電磁波吸収粒子への衝突などによる微粒子化も進行し、電磁波吸収粒子をより微粒子化して分散させることができる(すなわち、粉砕・分散処理される。)。
電磁波吸収粒子の平均粒径は、上述のように0.1nm以上100nm以下であることが好ましい。これは、平均粒径が小さければ、幾何学散乱もしくはミー散乱による、波長400nm~780nmの可視光線領域の光の散乱が低減される結果、電磁波吸収粒子が樹脂等に分散した電磁波吸収粒子分散体が曇りガラスのようになり、鮮明な透明性が得られなくなるのを回避できるからである。すなわち、平均粒径が200nm以下になると、上記幾何学散乱もしくはミー散乱が低減し、レイリー散乱領域になる。レイリー散乱領域では、散乱光は分散粒子径の6乗に比例するため、分散粒子径の減少に伴い散乱が低減し透明性が向上するからである。そして、平均粒径が100nm以下になると、散乱光は非常に少なくなり好ましい。
ところで、電磁波吸収粒子分散液を用いて得られる、電磁波吸収粒子が樹脂等に分散した電磁波吸収粒子分散体内の電磁波吸収粒子の分散状態は、樹脂等への分散液の公知の添加方法を行う限り該分散液の電磁波吸収粒子の平均粒径よりも凝集することはない。
また、電磁波吸収粒子の平均粒径が0.1nm以上100nm以下であれば、製造される電磁波吸収粒子分散体やその成形体(板、シートなど)が、単調に透過率の減少した灰色系のものになってしまうのを回避できる。
電磁波吸収粒子分散液から液状媒体を除去することで、分散粉を得ることができる。電磁波吸収粒子分散液から液状媒体を除去する方法としては特に限定されないが、当該電磁波吸収粒子分散液を減圧乾燥することが好ましい。具体的には、電磁波吸収粒子分散液を攪拌しながら減圧乾燥し、電磁波吸収粒子を含有する組成物と液状媒体成分とを分離する。当該減圧乾燥に用いる装置としては、真空攪拌型の乾燥機が挙げられるが、上記機能を有する装置であれば良く、特に限定されない。また、乾燥を行うための減圧の際の圧力値は特に限定されず、適宜選択される。
当該減圧乾燥法を用いることで、電磁波吸収粒子分散液からの液状媒体の除去効率が向上するとともに、電磁波吸収粒子分散粉が長時間高温に曝されることがないので、電磁波吸収粒子分散粉中に分散している電磁波吸収粒子の凝集が起こらず好ましい。さらに電磁波吸収粒子分散粉の生産性も上がり、蒸発した液状媒体を回収することも容易で、環境的配慮からも好ましい。
ただし、電磁波吸収粒子分散液から、液状媒体を除去する方法は上述の方法に限定されず、例えばスプレードライ法等を用いることもできる。
当該液状媒体を除去する工程後に得られた電磁波吸収粒子分散粉において、残留する液状媒体は5質量%以下であることが好ましい。残留する液状媒体が5質量%以下であれば、当該電磁波吸収粒子分散粉を、電磁波吸収粒子分散体や電磁波吸収合わせ透明基材に加工した際に気泡が発生せず、外観や光学特性が良好に保たれるからである。
そして、得られた電磁波吸収粒子分散粉を樹脂中に分散させ、当該樹脂をペレット化することで、マスターバッチを得ることができる。樹脂としては特に限定されないが、例えば熱可塑性樹脂を用いることができる。
また、得られた電磁波吸収粒子分散粉と、熱可塑性樹脂の粉粒体またはペレット、および必要に応じて他の添加剤を均一に混合したのち、ベント式一軸若しくは二軸の押出機で混練し、一般的な溶融押出されたストランドをカットする方法によりペレット状に加工することによっても、マスターバッチを得ることができる。この場合、その形状としては円柱状や角柱状のものを挙げることができる。また、溶融押出物を直接カットするいわゆるホットカット法を採ることも可能である。この場合には球状に近い形状をとることが一般的である。
なお、ここでは電磁波吸収粒子分散粉としてからマスターバッチを作製した例を示したが、係る形態に限定されず、例えば電磁波吸収粒子分散粉に替えて、電磁波吸収粒子を直接用いることもできる。
(2)シート形状、ボード形状またはフィルム形状の電磁波吸収粒子分散体の製造方法
電磁波吸収粒子分散粉、またはマスターバッチを透明樹脂中へ均一に混合することにより、シート形状、ボード形状またはフィルム形状の電磁波吸収粒子分散体を製造できる。
本実施形態の電磁波吸収粒子分散体である、電磁波吸収シートや、電磁波吸収ボード、電磁波吸収フィルムを製造する場合、当該シートや、ボード、フィルムを構成する樹脂には多様な熱可塑性樹脂を用いることができる。ただし、本実施形態に係る電磁波吸収粒子分散体である、電磁波吸収シートや、電磁波吸収ボード、電磁波吸収フィルムが各種の窓材に適用されることを考えれば、可視光について十分な透明性をもった熱可塑性樹脂であることが好ましい。
そこで、本実施形態の電磁波吸収粒子分散体に適用する樹脂としては例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体といった樹脂群から選択される1種の樹脂、または当該樹脂群から選択される2種以上の樹脂の混合物、または当該樹脂群から選択される2種以上の樹脂の共重合体から、好ましい樹脂の選択を行うことが好ましい。
なお、既述のマスターバッチを作製する場合にも例えば上述の熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
さらに、本実施形態に係る電磁波吸収粒子分散体をそのまま窓材として使用する場合は、透明性が高く、かつ窓材として要求される一般的な特性、すなわち剛性、軽量性、長期耐久性、コストなどの点を考慮すると、用いる熱可塑性樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、およびアクリル樹脂から選択された1種以上であることが好ましい。特に、熱可塑性樹脂はポリカーボネート樹脂であることがさらに好ましい。
一方、本実施形態に係る電磁波吸収粒子分散体を後述する電磁波吸収合わせ透明基材の中間層として用いる場合は、透明基材との密着性、耐候性、耐貫通性などの観点から、熱可塑性樹脂としては、ポリビニルアセタール樹脂やエチレン・酢酸ビニル共重合体が好ましく、ポリビニルブチラール樹脂であることがさらに好ましい。
また、電磁波吸収粒子分散体を上述のように中間層として用いる場合であって、含有する熱可塑性樹脂が単独では柔軟性や、透明基材との密着性を十分に有しない場合、例えば熱可塑性樹脂がポリビニルアセタール樹脂である場合は、さらに可塑剤を添加することが好ましい。
可塑剤としては、熱可塑性樹脂に対して可塑剤として用いられる物質を用いることができる。例えば熱可塑性樹脂としてポリビニルアセタール樹脂を用いた場合、可塑剤としては、一価アルコールと有機酸エステルとの化合物である可塑剤、多価アルコール有機酸エステル化合物等のエステル系である可塑剤、有機リン酸系可塑剤等のリン酸系である可塑剤等から選択された1種以上が挙げられる。いずれの可塑剤も、室温で液状であることが好ましい。なかでも、多価アルコールと脂肪酸から合成されたエステル化合物である可塑剤が好ましい。
電磁波吸収粒子の可塑剤分散液、電磁波吸収粒子分散粉またはマスターバッチと、熱可塑性樹脂と、所望に応じて可塑剤その他添加剤とを混練した後、当該混練物を、押出成形法、射出成形法等の公知の方法により、例えば、平面状や曲面状の板状体に成形することにより、電磁波吸収粒子分散体を製造することができる。
電磁波吸収粒子分散体の形成方法には、公知の方法を用いることができる。例えば、カレンダーロール法、押出法、キャスティング法、インフレーション法等を用いることができる。
本実施形態の電磁波吸収粒子分散体は、用途に応じてその形状を選択することができるが、例えばシート形状、ボード形状またはフィルム形状を有することが好ましい。
また、本実施形態の電磁波吸収粒子分散体に含まれる電磁波吸収粒子の割合は特に限定されないが、既述の様に0.5質量%以上80.0質量%以下であることが好ましい。このため、熱可塑性樹脂と混練する際に、所望の含有量となるように、その混合比を選択することが好ましい。
[電磁波吸収合わせ透明基材]
本実施形態では電磁波吸収合わせ透明基材の一構成例について説明する。
本実施形態の電磁波吸収合わせ透明基材は、複数枚の透明基材と、既述の電磁波吸収粒子分散体とを有し、電磁波吸収粒子分散体は、複数枚の透明基材間に配置することができる。
本実施形態の電磁波吸収合わせ透明基材は、複数枚の透明基材間に、中間層として、既述の電磁波吸収粒子分散体を配置した構成を有することができる。
電磁波吸収合わせ透明基材は、上述のように中間層である電磁波吸収粒子分散体をその両側から透明基材を用いて挟み合わせたものである。
透明基材としては特に限定されないが、可視光線領域において透明な板ガラス、または、板状のプラスチック、またはフィルム状のプラスチックを好適に用いることができる。
透明基材の材料としてプラスチックを用いる場合、該プラスチックの材質は、特に限定されるものではなく用途に応じて選択可能であるが、例えば、自動車等の輸送機器に用いる場合は、当該輸送機器の運転者や搭乗者の透視性を確保する観点から、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂といった透明樹脂が好ましいが、他にも、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、等から選択される1種以上を好適に用いることができる。
なお、本実施形態の電磁波吸収合わせ透明基材が有する複数枚の透明基材は全て同じ材料により構成されている必要はなく、例えば一部の透明基材をガラス製とし、残部の透明基材をプラスチック製とすることもできる。
また、本実施形態の電磁波吸収合わせ透明基材は、上述のように複数枚の透明基材を有することができ、その枚数は特に限定されない。このため、例えば本実施形態の電磁波吸収合わせ透明基材は、複数枚の透明基材を3枚以上有し、係る複数枚の透明基材間を2以上有することもできる。このように、複数枚の透明基材の間が複数存在する場合、全ての複数枚の透明基材の間に、電磁波吸収粒子分散体を配置することもできるが、一部の複数枚の透明基材の間には他の機能を有する部材等を配置することもできる。例えば紫外線を吸収する部材等を配置することもできる。
本実施形態に係る電磁波吸収合わせ透明基材は、既述の電磁波吸収粒子分散体を挟み込んで存在させた対向する複数枚の透明基材を、公知の方法で貼り合わせて一体化することによっても得られる。得られた電磁波吸収合わせ透明基材は、主に自動車のフロント部や、建物の窓として使用することができる。なお、例えば上述のように自動車のフロント部等に用いる場合には、透明基材として無機ガラスを用いることが好ましい。
以下に実施例を参照しながら本発明を具体的に説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
以下の、各実施例における、評価方法について説明する。
(化学分析)
得られた電磁波吸収粒子の化学分析は、Csについては原子吸光分析(AAS)、WについてはICP発光分光分析(ICP-OES)により行った。また、Oについては軽元素分析装置(LECO社製 型式:ON-836)を用いて、Heガス中で試料を融解し、ルツボのカーボンと反応したCOガスをIR吸収分光法で定量する方法で分析した。化学分析は、各成分について3回測定して標準偏差を求めた。
(X線回折測定)
X線回折測定はSpectris社のX'Pert-PRO/MPD装置でCu-Kα線を用いて粉末XRD測定することで実施した。
角度2θが10°以上100°以下の範囲に対して、スキャン速度0.095°(2θ)/sec、測定点数は5555points/90°で測定した。Si標準サンプル(NIST640e)で回折角を較正し、空間群P6/mcmまたはP6cmを仮定してリートベルト解析を行ない、結晶相の格子定数と原子位置を求めた。
また、実施例1~10については、得られた結晶相の原子位置をもとに原子間距離を計算し、WO八面体中のW-O距離のうち、[W原子から見てc軸方位に存在するO原子]から[中心のW原子]までの距離の最小値に対する最大値の比(最大値/最小値)を求めた。
(可視光線透過率、日射透過率、波長が850nmの近赤外線の透過率)
電磁波吸収粒子分散体および電磁波吸収合わせ透明基材の可視光線透過率、日射透過率、及び波長が850nmの近赤外線の透過率は、ISO 9050及びJIS R 3106に準拠して測定を行った。具体的には、日立製作所(株)製の分光光度計U-4100を用いて透過率を測定し、太陽光のスペクトルに応じた係数を乗じて算出した。透過率の測定に当たっては波長300nm以上2100nm以下の範囲について、5nm間隔で測定を行っている。測定手順については以下の実施例1で詳述する。
(平均粒径)
平均粒径は、透過型電子顕微鏡(FEI Company製TECNAI G2 F20)を用いて測定した粒度分布から求めた。
具体的には、透過型電子顕微鏡の観察画像から、300個の粒子について粒径を測定し、その粒度分布における積算値50%での粒径を平均粒径として求めた。
[実施例1]
原料として炭酸セシウム(CsCO)水溶液とタングステン酸(HWO)をCs/W=0.33となるように、秤量、混合、混練して原料混合物を調製した。
そして、原料混合物を、大気中で、100℃、12時間乾燥させた。
乾燥後の原料混合物(前駆体)10gをカーボンボートに薄く平らに敷き詰めて、Nガスをキャリアーとした1vol%Hガス(以下、「1vol%のH-N」のようにも記載する)ガス気流下、550℃で2時間加熱、保持した(加熱工程)。
次いで、100vol%Nガス気流下で550℃、1時間保持後、800℃に昇温して、800℃で1時間保持し均質化した(均質化工程)。
均質化工程後、電磁波吸収粒子である青色の粉体が得られた。
得られた青色の粉体の化学分析をCs、W、O元素についてそれぞれ独立に行なった。その結果、Csは15.62±0.15質量%、Wは66.54±0.20質量%、Oは14.72±0.26質量%の値が得られた。Csは仕込み値の97.4%、Wは仕込み値の99.9%、Oは仕込み値の84.7%であった。これを100%に規格化し、原子%に変換してW=1として原子数比を取り、得られた化合物の組成を、Cs0.325WO2.542と決定した。
既述のタングステンブロンズの一般式MWO3-yにおいて、x=0.325、y=0.458であり、Oは15.3%が欠損していることが分かった。
得られた青色の粉体をXRD測定した結果、JCPDSカードNo.81-1224と一致し、Cs0.3WOと同定した。
更にその構造の詳細情報を得る為、このXRDパターンを空間群P6/mcmをベースにリートベルト解析を行った。但し、サイト占有率はW:100%、Cs:97%、O(1)の最大値は50%、各元素のWickoff座標は、Wは6gサイト(x、0、0.25)、O(1)は12kサイト(x、0、z);z=0、O(2)は12jサイト(x、y、0.25)、Csは2bサイト(0、0、0)とした。等方性温度因子B(×10pm)は、Wは0.2047、O(1)は0.07、O(2)は0.10、Csは1.035と仮定した。この時以下の式で定義される信頼性因子Rfは、Rf=0.021の値が得られ、セシウムタングステンブロンズで過去の文献値と比べて最小の値が得られた。
Figure 0007491691000001
従って、本実施例での解析結果は、これまでで最も信頼性の高い解析と考えられる。この解析により格子定数は、a=7.40686(4)(Å)、c=7.61015(6)(Å)(カッコ内は最終桁の標準偏差)と得られた。
この格子定数の値は、元素MがCsの場合の、格子定数a、cについての既述の式c=-3.436a+33.062の直線の極めて近傍に位置している。また図2の点216の近傍に位置することが確認された。
算出した格子定数から、本実施形態で作製した電磁波吸収粒子が含むタングステンブロンズの単位胞の体積は361.6Åと求められるので、化学分析から得られた酸素のモル比により、酸素空孔濃度Nは、N=7.60×1021cm-3であることが分かった。
そしてリートベルト解析で得られた結晶相の格子定数と原子座標から、WO八面体中のW-O距離を求めた。その結果、[W原子から見てc軸方位に存在するO原子]から[中心のW原子]までの距離は2通りが存在し、それぞれ1.903Å、1.920Åであり、最小値に対する最大値の比は1.01であった。
次にこの粉末を20質量%と、官能基としてアミンを含有する基を有するアクリル系高分子分散剤(以下、「分散剤a」と略称する。)10質量%と、有機溶媒であるメチルイソブチルケトン(MIBK)70質量%とを秤量した。これらを、0.3mmφZrOビーズを入れたペイントシェーカーに装填し、10時間粉砕・分散処理し、電磁波吸収粒子分散液(以下、「分散液A」と略称する)を得た。ここで、分散液A内における電磁波吸収粒子の平均粒径を測定したところ22.1nmであった。
分散液Aへ、さらに分散剤aを添加し、分散剤aと電磁波吸収粒子との質量比が[分散剤a/電磁波吸収粒子]=3となるように調製した。次に、スプレードライヤーを用いて、この分散液Aからメチルイソブチルケトンを除去し、電磁波吸収粒子分散粉を得た。
熱可塑性樹脂であるポリカーボネート樹脂に対して、製造される、シート形状を有する電磁波吸収粒子分散体である電磁波吸収シート(2.0mm厚)の可視光線領域での透過率の最大値が89.7%となるように(すべて500nm付近で最大値を取った)、所定量の電磁波吸収粒子分散粉を添加し、電磁波吸収シートの製造用組成物を調製した。
この電磁波吸収シートの製造用組成物を、二軸押出機を用いて280℃で混練し、Tダイより押出して、カレンダーロール法により2.0mm厚のシート材とし、実施例1に係る電磁波吸収シートを得た。
この電磁波吸収シートの分光透過率を測定した。透過率プロファイルから、可視光線透過率(VLT)、日射透過率(ST)、波長が850nmの近赤外線の透過率(T850)を計算し、または読み取った。T850はセンサー感度の高い代表的な近赤外線波長における透過率である。VLT=84.89%、ST=65.08%、T850=57.43%が得られた。可視透過率は非常に高い一方、日射透過率は低い値に抑えられ、近赤外線遮蔽効果が非常に高いことが分かる。また、この試料では上述のように、センサー波長の850nmにおける透過率は57.43%とすることができた。
評価結果を表1、表2にまとめて示す。
[実施例2~実施例7]
加熱工程における550℃での保持時間を表1に示した時間に変更した点以外は、実施例1と同様の手順で電磁波吸収粒子である粉末を作製し、続いてこれら粉末に対して実施例1と同様に、化学分析、XRDパターンの測定と、該XRDパターンを用いたリートベルト解析を行なった。
更に各実施例で得られた電磁波吸収粒子を用いた点以外は実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散液を調製し、平均粒径を評価した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散粉を作製した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収シートを作製し、分光光学特性を評価した。これらの結果はまとめて表1、表2に示した。
表1に示したように、実施例2~実施例7では順に加熱工程における550℃での保持時間を45分、50分、60分、75分、3時間、6時間と増加した。概ねこの順に格子定数のa軸が減少し、c軸が増加している。すなわち、図2に示した直線の場合、左上側に移動している。これはJahn-Teller歪みが徐々に緩和される方向へ変化したものである。そして保持時間が2時間以上ではほぼその位置に変化は無く、緩和が平衡状態に達したことを示している。酸素空孔濃度Nも、保持時間75分までは徐々に増加するが、2時間以上ではほぼ同一の値周辺に留まった。
次に電磁波吸収シートの分光特性評価の結果、表1、表2に示すように、酸素空孔濃度が増加すると共にST/VLT比が低下する傾向が見られた。このことは酸素空孔濃度の増加と共に可視透過率に対する近赤外線の遮蔽効果が強まっていることを示している。
同時に酸素空孔濃度の増加に伴い、T850も徐々に減少し、センサー透過率も徐々に減少するものの、ST/VLTの低下に比較してT850の減少幅は小さい。このため、例えば、目標とする日射透過率とするために必要となる電磁波吸収粒子の使用量は少なくすることができ、センサー透過率、すなわち波長が850nmの近赤外線の透過率は高くすることができる。
[実施例8~実施例10]
原料混合物を調製する際、実施例8~10では、それぞれCs/W=0.30、0.25、0.20となるように、原料を秤量、混合、混練した。また、加熱工程においてNガスをキャリアーとした0.7vol%Hガス気流下で加熱を行った。以上の点以外は、実施例4と同様にして電磁波吸収粒子を調製、評価を行った。
更に各実施例で得られた電磁波吸収粒子を用いた点以外は実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散液を調製し、平均粒径を評価した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散粉を作製した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収シートを作製し、分光光学特性を評価した。これらの結果はまとめて表1、表2に示した。
表1、表2に示した結果によると、格子定数は、Cs/W、すなわちxの値が減少するほどa軸方向の格子定数が増加しc軸方向の格子定数が減少する変化が見られた。この変化の大きさは、実施例1~実施例7において、酸素欠損の量yを変化させた場合と比べてはるかに大きかった。より具体的には、[実施例2(y=0.260)から実施例1(y=0.458)への格子定数の変化量]に対して、[実施例10(x=0.196)から実施例3(x=0.327)への格子定数の変化量]は、約4.6倍大きかった。すなわち、元素Mの添加量xが格子定数の変化に大きな影響を有することを確認できた。
実施例10ではCs/W量であるxは0.196と測定されたが、この時の粉末XRD回折パターンには異相としてWO、WO2.90、WO2.93の回折線が少量混入していた。
また、電磁波吸収シートについては、表1、表2に示すように、Cs/W、すなわちxの値が増加すると共に、ST/VLT比が低下する傾向が見られた。このことはCs/W量が増加すると共に、可視透過率に対する近赤外線の遮蔽効果が強まっていることを示している。
同時にCs/Wの増加に伴い、T850が徐々に減少し、センサー透過率も徐々に減少することが確認された。これは、Cs/Wの増加が自由電子を増加させ、表面プラズモン吸収を増加し、表面プラズモン吸収の増加は850nm波長にも及ぶためである。
ただし、最も低くなる実施例8でも53.01%と、実用上問題のないセンサー透過率を有することが確認できた。
[実施例11]
無水の三酸化タングステン(WO)とタングステン酸セシウム(CsWO)、及びW単体(金属)粉を原子数比でCs/W=0.33、O/W=3.00となるように合計30gを秤量、混合した。
秤量時に、CsWOは大気中の湿度を拾って薬包紙にシミを作ったが、なるべく手早く秤量して10mm径の石英管に入れ、真空封入し、750℃で3日間加熱保持した(加熱・還元工程)。
得られた電磁波吸収粒子について、XRD測定を行い、格子定数を求めた結果、a=7.4058Å、c=7.6102Åとなり、実施例1の電磁波吸収粒子に近い値が得られた。すなわち、酸素欠損の量が最大に近い電磁波吸収粒子が得られた。
更に本実施例で得られた電磁波吸収粒子を用いた点以外は実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散液を調製し、平均粒径を評価した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散粉を作製した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収シートを作製し、分光光学特性を評価した。これらの結果はまとめて表1、表2に示した。
なお、電磁波吸収シートの可視光線透過率は85.03%、日射透過率は65.69%、波長が850nmの近赤外線の透過率は57.16%であり、実施例1に近い値が得られた。
[実施例12]
無水の三酸化タングステン(WO)とタングステン酸セシウム(CsWO)及びW単体(金属)粉を原子数比でCs/W=0.33、O/W=2.95となるように合計30gを秤量、混合した。秤量時に、CsWOは大気中の湿度を拾って薬包紙にシミを作ったが、なるべく手早く秤量して混合し、カーボンボートに薄く広げて真空焼成炉に入れ、750℃で3日間加熱保持した(加熱・還元工程)。
得られた電磁波吸収粒子について、XRD測定を行い、格子定数を求めた結果、a=7.4066Å、c=7.6113Åとなり、実施例1の電磁波吸収粒子に近い値が得られた。すなわち、酸素欠損の量が最大に近い電磁波吸収粒子が得られた。
更に本実施例で得られた電磁波吸収粒子を用いた点以外は実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散液を調製し、平均粒径を評価した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散粉を作製した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収シートを作製し、分光光学特性を評価した。これらの結果はまとめて表1、表2に示した。
なお、電磁波吸収シートの可視光線透過率は85.00%、日射透過率は65.30%、波長が850nmの近赤外線の透過率は57.10%であり、実施例1に近い値が得られた。
[実施例13]
無水の三酸化タングステン(WO)とタングステン酸セシウム(CsWO)及びW単体(金属)粉を原子数比でCs/W=0.33、O/W=3.00となるように合計30gを秤量、混合した。
なお、原料のCsWOは予め200℃の焼成炉中で1時間保持して水分を除去したものを用い、なるべく手早く秤量した。
そして、上記原料混合物を、アルミナボートに薄く広げて真空焼成炉に入れ、750℃で3日間加熱、保持した(加熱・還元工程)。
得られた電磁波吸収粒子について、XRD測定を行い、格子定数を求めた結果、a=7.4078Å、c=7.6086Åとなり、実施例5の電磁波吸収粒子に近い値が得られた。すなわち、還元の程度が実施例1等と比較すると少し緩い状態の電磁波吸収粒子が得られた。
更に本実施例で得られた電磁波吸収粒子を用いた点以外は実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散液を調製し、平均粒径を評価した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散粉を作製した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収シートを作製し、分光光学特性を評価した。これらの結果はまとめて表1、表2に示した。
なお、電磁波吸収シートの可視光線透過率は85.53%、日射透過率は66.33%となり実施例5に近い値が得られた。但しST/VLT=0.776と実施例5よりも近赤外線遮蔽は強くなっているにも関わらず、波長が850nmの近赤外線の透過率は60.97%であり、実施例5とほとんど変わらないことを確認できた。すなわち同じ近赤外線遮蔽効果で比べれば、センサー透過率は実施例5よりも僅かに向上することを意味する。
[実施例14]
無水の三酸化タングステン(WO)とタングステン酸セシウム(CsWO)及びW単体(金属)粉を原子数比でCs/W=0.33、O/W=3.00となるように合計30gを秤量、混合した。
なお、原料のCsWOは予め200℃の焼成炉中で1時間保持して水分を除去したものを用い、これを注意深く乾燥したグローブボックス内に導入して秤量を行ない、他の原料と混合した。
そして、上記原料混合物を、アルミナボートに薄く広げて真空焼成炉に入れ、750℃で2日間加熱、保持した(加熱・還元工程)。
得られた電磁波吸収粒子について、XRD測定を行い、格子定数を求めた結果、a=7.4106Å、c=7.5978Åとなり、図2に示した点のうち、点212に近い値となった。すなわち、酸素欠損の量yが少ない試料が得られた。
更に本実施例で得られた電磁波吸収粒子を用いた点以外は実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散液を調製し、平均粒径を評価した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散粉を作製した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収シートを作製し、分光光学特性を評価した。これらの結果はまとめて表1、表2に示した。
なお、電磁波吸収シートの可視光線透過率は85.42%、日射透過率は67.87%となった。また、ST/VLT=0.795と実施例3よりもわずかに大きくなった。ただし、波長が850nmの近赤外線の透過率は73.32%であり、実施例3よりもさらに高くなることを確認できた。このため、特にセンサー透過率を高めたい場合に特に有効な電磁波吸収粒子を得られたことを確認できた。
[実施例15]
無水の三酸化タングステン(WO)とタングステン酸セシウム(CsWO)及びW単体(金属)粉を原子数比でCs/W=0.33、O/W=3.00となるように合計30gを秤量、混合した。
なお、原料のCsWOは予め200℃の焼成炉中で1時間保持して水分を除去したものを用い、これを注意深く乾燥したグローブボックス内に導入して秤量を行ない、他の原料と混合した。
そして、上記原料混合物を、アルミナボートに薄く広げて焼成炉に入れ、100%窒素ガスの気流下、750℃で2日間加熱、保持した(加熱・還元工程)。
得られた電磁波吸収粒子について、XRD測定を行い、格子定数を求めた結果、a=7.4091Å、c=7.5998Åとなり、図2に示した点のうち、点213に近い値となった。すなわち、酸素欠損の量yが比較的小さい試料が得られた。
更に本実施例で得られた電磁波吸収粒子を用いた点以外は実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散液を調製し、平均粒径を評価した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散粉を作製した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収シートを作製し、分光光学特性を評価した。これらの結果はまとめて表1、表2に示した。
なお、電磁波吸収シートの可視光線透過率は85.61%、日射透過率は70.19%となった。また、波長が850nmの近赤外線の透過率は68.93%であり、実施例2よりもさらに高くなることを確認できた。
[実施例16]
実施例1で作製したフル還元状態の青色の電磁波吸収粒子Cs0.325WO2.542を、アルミナボートに入れて、酸化性気体の雰囲気である大気中、500℃、30分アニールを行った(アニール工程)。
アニール工程後に得られた電磁波吸収粒子はかなり白っぽくなった。
得られた電磁波吸収粒子について、XRD測定を行い、格子定数を求めた結果、a=7.4135Å、c=7.5886Åとなり、図2に示した線を右下側へ移動したことを確認できた。なお、大気中でアニールを行ったため、酸素が過剰になり、格子定数が大幅に変動したと考えられる。
さらに、アニール工程後の電磁波吸収粒子を、1vol%H-Nガスを流した500℃の管状炉に入れて30分保持して取り出した(アニール工程)。
すると得られた電磁波吸収粒子の色は僅かに青っぽくなっていることを確認できた。
得られた電磁波吸収粒子について、XRD測定を行い、格子定数を求めた結果、a=7.4110Å、c=7.5962Åとなり、図2に示した線の点211と点212との間に位置することを確認できた。すなわち、酸素欠損の量が少なくなっていることを確認できた。
更に本実施例で得られた電磁波吸収粒子を用いた点以外は実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散液を調製し、平均粒径を評価した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散粉を作製した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収シートを作製し、分光光学特性を評価した。これらの結果はまとめて表1、表2に示した。
なお、電磁波吸収シートの可視光線透過率は85.85%、日射透過率は72.72%となった。また、ST/VLT=0.847と実施例15とほぼ同様になった。ただし、波長が850nmの近赤外線の透過率は72.60%であり、実施例15よりもさらに高くなることを確認できた。このため、特にセンサー透過率を高めたい場合に特に有効な電磁波吸収粒子を得られたことを確認できた。
[実施例17]
原料として炭酸ルビジウム(RbCO)水溶液とタングステン酸(HWO)をRb/W=0.33となる割合で秤量、混合、混練し、原料混合物を調製した。
そして、原料混合物を、大気中で、100℃、12時間乾燥させた。
乾燥後の原料混合物(前駆体)10gをカーボンボートに薄く平らに敷き詰めて、Nガスをキャリアーとした1vol%Hガス気流下、550℃で2時間加熱、保持した(加熱工程)。
次いで、100vol%Nガス気流下で550℃、1時間保持後、800℃に昇温して、800℃で1時間保持し均質化した(均質化工程)。
均質化工程後、青色の粉体が得られた。
得られた電磁波吸収粒子について、XRD測定を行い、格子定数を求めた結果、a=7.3854Å、c=7.5677Åとなり、図1に示したほぼ点線11上に位置することを確認できた。
また実施例1と同様にして化学分析を行なって組成と酸素空孔濃度を求めたところ、Rb/Wの値であるxは0.326となった。また、酸素空孔濃度Nは、4.57×1021cm-3と求められた。同様の処理でもCsWO3―yの場合よりも酸素空孔濃度が少なくなることが確認できた。
更に本実施例で得られた電磁波吸収粒子を用いた点以外は実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散液を調製し、平均粒径を評価した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散粉を作製した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収シートを作製し、分光光学特性を評価した。これらの結果はまとめて表1に示した。
なお、電磁波吸収シートの可視光線透過率は84.95%、日射透過率は66.55%となった。また、ST/VLT=0.783と実施例1に近い良好な近赤外線遮蔽効果が得られた。また、波長が850nmの近赤外線の透過率は68.86%と高い値になることを確認できた。
[実施例18]
原料として炭酸カリウム(KCO)水溶液と、タングステン酸(HWO)をK/W=0.25となる割合で、秤量、混合、混練し、原料混合物を調製した。
そして、原料混合物を、大気中で、100℃、12時間乾燥させた。
乾燥後の原料混合物(前駆体)10gをカーボンボートに薄く平らに敷き詰めて、Nガスをキャリアーとした5vol%Hガス気流下、550℃で1時間加熱、保持した(加熱工程)。
次いで、100vol%Nガス気流下で550℃、1時間保持後、700℃に昇温して、700℃で1時間保持し均質化した(均質化工程)。
均質化工程後、青色の粉体が得られた。
得られた電磁波吸収粒子について、XRD測定を行い、格子定数を求めた結果、a=7.3818Å、c=7.5413Åとなり、図1に示したほぼ点線12上に位置することを確認できた。
また実施例1と同様にして化学分析を行なって組成と酸素空孔濃度を求めたところ、Rb/Wの値であるxは0.248となった。また、酸素空孔濃度Nは、4.13×1021cm-3と求められた。同様の処理でもCsWO3―yの場合よりも酸素空孔濃度が少なくなることが確認できた。
更に本実施例で得られた電磁波吸収粒子を用いた点以外は実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散液を調製し、平均粒径を評価した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散粉を作製した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収シートを作製し、分光光学特性を評価した。これらの結果はまとめて表1に示した。
なお、電磁波吸収シートの可視光線透過率は85.50%、日射透過率は72.35%となった。また、ST/VLT=0.846とやや高めではあるが、実施例16に近い近赤外線遮蔽効果が得られた。また、波長が850nmの近赤外線の透過率は77.75%と高い値になることを確認できた。
[実施例19]
原料として炭酸セシウム(CsCO)水溶液と炭酸ルビジウム(RbCO)水溶液とタングステン酸(HWO)をCs/W=0.13、Rb/W=0.20となる割合で、秤量、混合、混練し、原料混合物を調製した。
そして、原料混合物を、大気中で、100℃、12時間乾燥させた。
乾燥後の原料混合物(前駆体)10gをカーボンボートに薄く平らに敷き詰めて、Nガスをキャリアーとした5vol%Hガス気流下、550℃で1時間加熱、保持した(加熱工程)。
次いで、100vol%Nガス気流下で550℃、1時間保持後、700℃に昇温して、700℃で1時間保持し均質化した(均質化工程)。
均質化工程後、青色の粉体が得られた。
得られた電磁波吸収粒子について、XRD測定を行ったところ、単一の六方晶を示す回折線が得られ、CsとRbとの固溶体であることを確認した。格子定数を求めた結果、a=7.3960Å、c=7.5821Åとなった。
また実施例1と同様にして化学分析を行なって組成と酸素空孔濃度を求めたところ、元素M/Wの値であるxは0.325となった。また、酸素空孔濃度Nは、5.81×1021cm-3と求められた。
更に本実施例で得られた電磁波吸収粒子を用いた点以外は実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散液を調製し、平均粒径を評価した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収粒子分散粉を作製した。そして実施例1と同様にして電磁波吸収シートを作製し、分光光学特性を評価した。これらの結果はまとめて表1に示した。
なお、電磁波吸収シートの可視光線透過率は85.41%、日射透過率は66.17%となった。また、ST/VLT=0.775と、実施例1や実施例5に近い良好な近赤外線遮蔽効果が得られた。また、波長が850nmの近赤外線の透過率は65.38%と実施例1や実施例5よりも高い値になることを確認できた。
[実施例20]
熱可塑性樹脂であるアクリル樹脂の粉末に対して、製造される電磁波吸収シート(2.0mm厚)の可視光線領域での透過率の最大値が89.7%となるように(すべて500nm付近で最大値を取った)、実施例1で作製した所定量の電磁波吸収粒子分散粉を添加し、電磁波吸収シートの製造用組成物を調製した。
この電磁波吸収シートの製造用組成物を、二軸押出機を用いて260℃で混練し、Tダイより押出して、カレンダーロール法により2.0mm厚のシート材とし、実施例20に係る電磁波吸収シートを得た。そして実施例1と同様にして電磁波吸収シートの分光光学特性を評価した。これらの結果はまとめて表2に示した。
なお、電磁波吸収シートの可視光線透過率は85.12%、日射透過率は65.55%となった。ST/VLT=0.770と実施例1と同等の近赤外線遮蔽効果が得られた。また、波長が850nmの近赤外線の透過率は57.23%と、実施例1と同等であった。
[実施例21]
熱可塑性樹脂であるポリビニルブチラール樹脂の粉末に対して、可塑剤のトリエチレングリコール-ジ-2-エチルブチレ-トを添加し、ポリビニルブチラール樹脂と可塑剤との重量比が[ポリビニルブチラール樹脂/可塑剤]=100/40となるように調製した混合物を作製した。この混合物に対して、製造される電磁波吸収合わせ透明基材の可視光線領域での透過率の最大値が89.7%となるように(すべて500nm付近で最大値を取った)、実施例1で作製した所定量の電磁波吸収粒子分散粉を添加し、電磁波吸収フィルムの製造用組成物を調製した。
この製造用組成物を3本ロールのミキサーを用いて70℃で30分練り込み混合し、混合物とした。当該混合物を、型押出機で180℃に昇温して厚み1mm程度にフィルム化してロールに巻き取ることで、実施例21に係る電磁波吸収フィルムを作製した。
この実施例21に係る電磁波吸収フィルムを10cm×10cmに裁断し、同寸法を有する厚さ2mmの無機クリアガラス板2枚の間に挟み込み、積層体とした。次に、この積層体をゴム製の真空袋に入れ、袋内を脱気して90℃で30分保持した後、常温まで戻し袋から取り出した。そして、当該積層体をオートクレーブ装置に入れ、圧力12kg/cm、温度140℃で20分加圧加熱して、実施例21に係る電磁波吸収合わせ透明基材を作製した。
そして実施例1と同様にして電磁波吸収合わせ透明基材の分光光学特性を評価した。これらの結果はまとめて表2に示した。
なお、電磁波吸収合わせ透明基材の可視光線透過率は83.64%、日射透過率は58.98%となった。ST/VLT=0.705と実施例1よりも良好な近赤外線遮蔽効果が得られた。また、波長が850nmの近赤外線の透過率は47.44%と実施例1と比較して低い値になったが、実用上問題のないセンサー透過率を有することが確認できた。
なお、実施例1と比較した際に良好な近赤外線遮蔽効果が得られるとともに波長が850nmの近赤外線の透過率が低下したのは、合わせ基材の作製に用いた無機クリアガラス板自体が持つ近赤外吸収に起因するものである。
Figure 0007491691000002
Figure 0007491691000003
以上に電磁波吸収粒子分散体、電磁波吸収合わせ透明基材を、実施形態および実施例等で説明したが、本発明は上記実施形態および実施例等に限定されない。特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
本出願は、2017年8月9日に日本国特許庁に出願された特願2017-154812号に基づく優先権を主張するものであり、特願2017-154812号の全内容を本国際出願に援用する。

Claims (14)

  1. 少なくとも電磁波吸収粒子と熱可塑性樹脂とを含み、
    前記電磁波吸収粒子は酸素欠損を有する六方晶のタングステンブロンズを含み、
    前記タングステンブロンズは、一般式:MWO3-y(ただし、元素Mは少なくともK、Rb、Csから選択された1種類以上を含み、0.15≦x≦0.3270.242≦y≦0.46)で表され、
    前記電磁波吸収粒子中の酸素空孔濃度Nが1.17×1021cm-3以上8.0×1021cm-3以下であり、
    六方晶の前記タングステンブロンズの格子定数a、cである、aM-HTB(Å)、cM-HTB(Å)は、
    格子定数a(Å)を横軸、格子定数c(Å)を縦軸にとり、座標位置が(格子定数a、格子定数c)で表される座標空間において、
    点A(7.406,7.614)、点B(7.372,7.564)、点C(7.393,7.504)、及び点D(7.423,7.554)を結んだ四角形ABCDの領域内に位置する点(a、c)と、以下の式(1)、(2)の関係を有する電磁波吸収粒子分散体。
    M-HTB=a±0.0084・・・(1)
    M-HTB=c±0.0184・・・(2)
  2. 前記元素Mは、添加元素としてNa、Tl、In、Li、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Gaから選択された1種類以上をさらに含む請求項1に記載の電磁波吸収粒子分散体。
  3. 前記元素MがCsからなり、
    六方晶の前記タングステンブロンズの格子定数a、cである、前記aM-HTB(Å)、前記cM-HTB(Å)は、
    格子定数a(Å)を横軸、格子定数c(Å)を縦軸にとり、座標位置が(格子定数a、格子定数c)で表される座標空間において、
    Cs=-3.436aCs+33.062の直線上に位置する点(aCs、cCs)と、以下の式(3)、(4)の関係を有する請求項1に記載の電磁波吸収粒子分散体。
    M-HTB=aCs±0.0084・・・(3)
    M-HTB=cCs±0.0184・・・(4)
  4. 前記cCsは、
    7.576≦cCs≦7.610を満たす、請求項3に記載の電磁波吸収粒子分散体。
  5. 前記元素MがRbからなり、
    六方晶の前記タングステンブロンズの格子定数a、cである、前記aM-HTB(Å)、前記cM-HTB(Å)は、
    格子定数a(Å)を横軸、格子定数c(Å)を縦軸にとり、座標位置が(格子定数a、格子定数c)で表される座標空間において、
    Rb=-3.344aRb+32.265の直線上に位置する点(aRb、cRb)と、以下の式(5)、(6)の関係を有する請求項1に記載の電磁波吸収粒子分散体。
    M-HTB=aRb±0.0084・・・(5)
    M-HTB=cRb±0.0184・・・(6)
  6. 前記cRbは、
    7.517≦cRb≦7.580を満たす、請求項5に記載の電磁波吸収粒子分散体。
  7. 前記元素MがKからなり、
    六方晶の前記タングステンブロンズの格子定数a、cである、前記aM-HTB(Å)、前記cM-HTB(Å)は、
    格子定数a(Å)を横軸、格子定数c(Å)を縦軸にとり、座標位置が(格子定数a、格子定数c)で表される座標空間において、
    =-2.9391a+29.227の直線上に位置する点(a、c)と、以下の式(7)、(8)の関係を有する請求項1に記載の電磁波吸収粒子分散体。
    M-HTB=a±0.0084・・・(7)
    M-HTB=c±0.0184・・・(8)
  8. 前記cは、
    7.504≦c≦7.564を満たす、請求項7に記載の電磁波吸収粒子分散体。
  9. 六方晶の前記タングステンブロンズの結晶中に存在するWO八面体において、[W原子から見てc軸方位に存在するO原子]から[中心のW原子]までの距離の、最小値に対する最大値の比が、1.00以上1.10以下である請求項1から8のいずれか一項に記載の電磁波吸収粒子分散体。
  10. 前記電磁波吸収粒子の平均粒径が0.1nm以上100nm以下である請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の電磁波吸収粒子分散体。
  11. 前記熱可塑性樹脂が、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアセタール樹脂という樹脂群から選択される1種の樹脂、
    または、前記樹脂群から選択される2種以上の樹脂の混合物、
    または、前記樹脂群から選択される2種以上の樹脂の共重合体、のいずれかである請求項1から10のいずれか一項に記載の電磁波吸収粒子分散体。
  12. 前記電磁波吸収粒子を、0.5質量%以上80.0質量%以下含む請求項1から11のいずれか一項に記載の電磁波吸収粒子分散体。
  13. 前記電磁波吸収粒子分散体が、シート形状、ボード形状、またはフィルム形状を有する請求項1から12のいずれか一項に記載の電磁波吸収粒子分散体。
  14. 複数枚の透明基材と、
    請求項1から13のいずれか一項に記載の電磁波吸収粒子分散体とを有し、
    前記電磁波吸収粒子分散体が、複数枚の前記透明基材間に配置されている電磁波吸収合わせ透明基材。
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