JPH0116670B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は可視光線を透過し赤外線を反射する光
透過性シートに関する。更に詳しくは可視光線を
透過し近赤外光、赤外線を反射する選択的光透過
性シートに関する。 一般に金、銀、銅及びそれらを主成分とする各
種合金等の導電性金属薄膜を、透明高屈折率誘電
体層ではさんだ積層体において各構成薄膜の膜厚
をコントロールする事により、特定波長域の光線
を選択的に反射するものが得られる事が知られて
いる。 特に可視部に透明で赤外線波長域を選択的に反
射する積層体は熱線反射フイルムとしてビル、住
宅等の省エネルギー、太陽エネルギー利用などの
点から有効である。しかし、ビル、住宅等の省エ
ネルギー、太陽エネルギー利用の分野において更
に利用効率を向上させるためには、太陽光線のエ
ネルギー分布の中で可視光線部（450nｍ〜700n
ｍ）、近赤外線部（701nｍ〜2100nｍ）の透過特
性に選択性を持たせた方が更に有効である。つま
り太陽エネルギー分布の中で人間の目には感じな
いが、熱線の約50％が存在する近赤外線部の透過
特性をより低下させ、可視光線部の透過特性をよ
り向上させる事が断熱に更に有効でありかつ透視
性を何ら損う事がないため周囲環境及び安全性に
影響を与える事なく各種の分野に応用が可能であ
る。応用分野の例として高温作業における監視窓
等の防熱性向上、建物及び自動車、電車等の乗物
の窓から入射する太陽エネルギーの遮断特性向上
による冷房効果の更なる向上、透明食物容器の熱
遮断性向上、及び冷凍、冷蔵シヨーケースにおけ
る保冷効果の更なる向上等が挙げられる。これら
選択透過性を有する光学干渉フイルターとしては
一般にフアブリ・ペロー・フイルター（Fabry−
Perot filter）がよく知られている。これは相対
する半透性鏡の間に特定の光学膜厚を有する透明
誘電体をはさみ特定波長の光だけを透過する干渉
フイルターとして知られている。このフアブリ・
ペロー・フイルターを応用すると可視部の透過特
性が高く近赤外部の反射特性の高い選択光透過性
シートが得られる事が米国特許第3682528号明細
書に示されている。それによれば、例えば基板／
金属層／誘電体／金属層／の構成としてガラス／
Ni／Ag／Al₂O₃／Ni／Ag／Al₂O₃という構成体
で400nｍから700nｍの透過率が70％以上であり
かつ反射率が約10％、700nｍから2500nｍでの透
過率が10％以下でありかつ反射率が約90％以上の
選択光透過性積層体が得られている。 フアブリ・ペロー・フイルターにおいては、半
透過性反射鏡である金属膜厚を薄くすれば透過波
長幅が拡大し、かつ透過率が向上する事又誘電体
の屈折率を低くすれば透過波長幅が狭くなる事が
知られている。計算により誘電体の屈折率と厚さ
を例えば550nｍに透過ピークが得られる様に選
び、金属膜厚を充分薄くすれば可視部の透過特性
が高く、近赤外部の遮断特性の良いフイルターを
構成する事ができる。従来フイルターの用途とし
ては精密光学用途が主であり、その点から光学定
数の安定した吸収の少い酸化物等の金属化合物が
透明誘電体として用いられていた。しかし太陽エ
ネルギーの遮断等省エネルギー用途で建物窓等に
用いる場合は大面積への適用が不可欠であり、従
来の金属化合物を透明誘電体として用いたのでは
工業規模での生産は不可能である。 これは金属酸化物等によつて金属薄膜層の表面
を均一に大面積にわたつて被覆する技術がいまだ
未完成の技術であるという事を意味する。金属酸
化物の膜厚が薄く50Å以下である様な場合には簡
便に金属膜から金属酸化物膜を熱酸化等により形
成する事も可能ではあるが、本発明の様に1000Å
程度の膜厚の酸化物膜を均一に大面積に工業的規
模で作成する事は不可能であるといえる。 我々はかかる構成体を広く太陽エネルギー利用
等省エネルギー用途に応用すべく鋭意検討した。 その結果、屈折率が1.35〜1.65である有機化合
物を均一に塗工する事により、光学的に透明で均
一な光学的特性を有する透明誘電体層(C)を形成で
きる事が可能である事を見出した。 ところで従来より有機化合物はその光学的特性
の不均一さ、光学的損失の大きさ、長期的安定性
のなさより一部の例外を除いて光学材料には用い
られていなかつたために信頼性の点において問題
があつた。本発明者らはかかる有機化合物の欠点
を克服すべく更に研究した結果透明誘電体層に特
定の有機化合物すなわちポリアクリロニトリルを
使用する事によつてかかる欠点が克服される事を
見出し本発明に到達したものである。 すなわち本発明は有機重合体(A)の少くとも一方
の面に厚さ40Åから300Åの金属薄膜層(B)、厚さ
200Åから3000Åの透明誘電体層(C)及び透明保護
層(D)が(A)／(B)／(C)／(B)、あるいは(A)／(B)／(C)／
(B)／(D)の順に積層されてなる光選択機能性シート
において当該透明誘電体層(C)がポリアクリロニト
リルからなる事を特徴とする光選択機能性シート
である。 本発明でいう有機重合体フイルム(A)は特に限定
する必要はないが、本発明の積層体を透明な窓等
に貼付して適用するという目的に対しては550ｍ
μにおける透過率が少くとも50％以上好ましくは
75％以上である透明性を有する事が必要であり、
この条件を満す有機重合体フイルム(A)であれば従
来公知のいかなるフイルムでもよいが、その内、
ポリエチレンテレフタレートフイルム、ポリカー
ボネートフイルム、ポリプロピレンフイルム、ポ
リエチレンフイルム、ポリエチレンナフタレート
フイルム、ポリサルホンフイルム、ポリエーテル
サルホンフイルム、ナイロンフイルム等が好まし
く用いられる。 又、これらの有機重合体フイルム中にその有機
重合体フイルムの機械的特性及び光学特性を損な
わない程度の着色剤、紫外線吸収剤、色素等を含
ませても本発明に用いられる有機重合体フイルム
として何ら差しつかえない。 本発明の積層体に用いられる金属薄膜層(B)の材
料としては可視光領域の吸収損失が少く、電気伝
導性の高い金属又は合金ならばいかなるものでも
良いが、中でもとりわけ銀を主成分にしている事
が好ましい。他に含有させうる金属としては、
金、銅、アルミニウム等が好ましいが銀の有する
特性を低下せしめない含有量であれば、どの様な
金属を含んでいてもさしつかえない。銀の含有量
は得られる積層体の光学特性を支配する重要な因
子であり、少くとも40重量％、好ましくは50重量
％以上含有されている事が好ましい。 又、特に赤外反射能の高い積層体を得る為には
金、銀、銅の三元素から選ばれた２種又は３種の
金属からなる合金の金属薄膜層(B)あるいはそれら
の単独の金属薄膜層(B)である事が好ましい。 金属薄膜層(B)の膜厚は、得られた積層体の光学
特性における要求特性を満足すれば特に限定され
るものではないが、赤外光反射能、又は電気伝導
性をもつためには、少くともある程度の領域で膜
としての連続性をもつことが必要である。金属薄
膜が島状構造から連続構造にうつる膜厚として約
30Å以上、また本発明の目的である可視光の透過
特性を高くするためには、300Å以下である事が
好ましい。 積層体が充分な可視光透過率と充分な赤外光反
射率を有するためには、金属薄膜層(B)の膜厚は約
40Å以上、約120Å以下である事が特に好ましい。 金属薄膜層(B)を形成する方法は、例えば真空蒸
着法、カソードスパツタリング法、イオンプレー
テイング法等の他に従来公知のいずれの方法でも
可能であるが、120Å以下の膜厚で安定な膜を形
成せしむるためにはカソードスパツタリング法、
イオンプレーテイング法等の高エネルギー粒子に
よる膜形成法が好ましい。特に合金薄膜を得る場
合には、形成薄膜合金組成の均一性、形成薄膜膜
厚の均一性の点からカソードスパツタリング法が
好ましい。 又、金属薄膜層(B)を形成する際に薄膜である金
属層の安定化を画るために公知の方法で基板とな
る材料に前処理をほどこす事ができる。これらの
方法は、例えばイオンボンパードメントの様なク
リーニング処理、有機シリケート、有機チタネー
ト、有機ジルコネート化合物の塗工等の下塗り処
理、及び／又は金属Ni、Ti、Si、Bi、Zr、Ｖ、
Ta、等及びこれら金属の酸化物等をスパツタリ
ング等によつて前もつて形成する核形成安定化処
理等があり、積層体の光学特性に悪影響を与えな
い範囲で適当に選択して使用すれば良い。これら
の前処理が厚みの増加を伴う処理の場合はその厚
さは100Å以下である事が好ましい。この前処理
と同様の処理を金属層の上に後処理として行つて
もよい。 本発明の透明誘電体層(C)に用いられる有機化合
物としてはポリアクリロニトリルの単一重合体が
好ましく用いられるがポリアクリロニトリルを
50mol％以上含有する共重合体も好ましく用いる
事ができる。かかるポリアクリロニトリル共重合
体としては例えばポリアクリロニトリル−ポリス
チレン共重合体が好ましい。 透明誘電体層(C)の形成方法としては、ポリアク
リロニトリル及びその共重合体を溶解できる溶剤
に適当な濃度の樹脂を溶解せしめ、小面積であれ
ばスピンコーテイング、バーコーター又はドクタ
ーナイフ等で塗工し乾燥する事によつて得る事が
できる。大面積の場合にはグラビアロールコー
タ、リバースロールコータ等の機械により塗工後
乾燥する事により、任意の厚さの透明誘電体層(C)
を形成する事ができる。乾燥させる温度は、使用
する樹脂、溶剤によつても異るが通常80℃〜150
℃である。 本発明における機能性シートが光学的にその目
的を達するためには透明誘電体層(C)の膜厚は200
Åから3000Åの間になければならない。特に可視
光線の透過率を高めるためには500Åから1500Å
の間にある事が好ましい。 又特に本発明における機能性シートを可視光線
550nｍ付近に最大透過率を有する積層体とする
ためにはかかる透明誘電体層(C)の膜厚は600Åか
ら1300Åの間にある事が特に好ましい。 本発明の積層体の様に光学的用途に有機化合物
を用いる場合、得られた塗膜の物性が積層体の光
学特性を支配するため純度ならびに均一性にすぐ
れた樹脂を選ぶ必要性があるとともに、塗工法も
均一な膜厚が達成できる方法を適宜選択する必要
がある。好ましくは設定膜厚の±５％以内の膜厚
範囲におさめる必要がある。 本発明の積層体には、光学的機能を有する積層
構造(A)／(B)／(C)／(B)を保護する目的で最外層(B)の
上に保護層(D)を形成する事ができる。かかる保護
層(D)は、本発明の積層体を機械的な損傷、化学物
質等の汚染物質、水分等の浸入等から保護する役
割を有している。 この目的を達成しかつ積層体の光学特性に悪影
響をおよぼさないためには、保護層(D)の材料とし
ては光学的に透明でかつ保護能力にすぐれた材料
が好ましい。本発明に使用しうる保護層(D)の材料
としては、Si、Al、Ti、Zr、Ta等の酸化物ある
いは前記金属の２種あるいは３種の混合酸化物等
の無機化合物からなる類、あるいはポリアクリロ
ニトリル、ポリメタアクリロニトリル、ポリメチ
ルメタアクリレート等のアクリル樹脂、アクリレ
ート樹脂及びそれらの共重合体、ポリスチレン樹
脂、酢酸ビニル樹脂、フエノキシ樹脂、ポリエス
テル樹脂、ポリウレタン樹脂等の樹脂及びそれら
の混合物、共重合体から形成された有機化合物か
らなる膜が好ましく用いられる。 又特に使用環境がきびしい場合には、種々の厚
さを有するポリエチレンフイルム、ポリプロピレ
ンフイルム、ナイロンフイルム、トリアセテート
フイルム、ポリエステルフイルム、ポリビニルプ
チラールシート、ポリカーボネートシート等を公
知の方法でラミネートして保護層(D)として使用す
る事もできる。 無機化合物からなる膜を、保護層(D)として用い
る場合にはスパツタリング、真空蒸着、イオンプ
レーテイング等の物理的形成法が好ましく用いら
れるが、金属アルコキサイド化合物を適当な溶剤
に希釈塗工する公知の金属酸化物薄膜形成法によ
つて金属酸化物からなる保護層(D)を得る事もでき
る。 有機化合物からなる膜を保護層(D)として用いる
場合には、前述した樹脂を溶解せしめる適当な溶
剤に溶解し、塗工乾燥する事によつて有機化合物
からなる保護層(D)を得る事ができる。本発明にお
ける保護層(D)は単一の層ばかりではなく、２層、
３層の積層構造であつても良い。これは無機化合
物と有機化合物の相互の積層構造であつても良い
し、有機化合物相互の積層構造、無機化合物相互
の積層構造であつても良い。これら積層構造の保
護層(D)にする事によつてより層(D)を得る事ができ
る。 本発明の保護層(D)の厚さは積層体を保護する能
力があれば限定されるものではないが、保護能力
の点から0.05μ以上、積層体の光学特性を低下さ
せないためには50μｍ以下、特に好ましくは35μ
ｍ以下が好ましく用いられる。 かかる本発明の機能性シートはその用途に応じ
て使用されるが、例えば建物窓等に使用される場
合には窓等の硝子に粘着剤等を介して直接貼付す
る方法、あるいは複層ガラスの間に展張して使用
する方法等が考えられ自動車等の窓部に使用され
る場合には安全硝子として知られている合せ硝子
の中に公知の方法でポリビニルブチラールを介し
て入れる事ができる。本発明の機能性シートはか
かる安全硝子に用いられた際にクラツク等の発生
をまねがれることができる。この様に本発明の機
能性シートは使用目的に応じて適宜最適の使用形
態を選択する事が可能であり太陽エネルギーの入
射制御のみならずあらゆる熱線輻射防止の分野に
おいて有効に使用する事ができる。 以下、実施例において本発明の具体的説明を行
う。 実施例 １ ２軸延伸した厚さ50μｍのポリエチレンテレフ
タレートフイルムを基板としその上に第１層とし
て厚さ80Åの銀−銅合金薄膜層（銅を10重量％含
有）第２層として厚さ900Åのポリアクリロニト
リルからなる透明誘電体層、第３層として厚さ80
Åの銀銅合金薄膜層（銅を10重量％含有）からな
る光選択機能性シートを形成した。銅を10重量％
含む銀銅合金薄膜層は銅を10重量％含む銀銅合金
をターゲツトとしArガス圧力５×10^-3Torrにお
けるDCマグネトロンスパツタリングによつて形
成した。投入電力はターゲツトの単位面積あたり
2W／cm²であつた。透明誘電体層はポリアクリロ
ニトリルをＮ・N′ジメチルホルムアシド溶剤に
２重量％溶解せしめバーコータを用いて 工し
120℃で３分間乾燥する事によつて得た。 得られた光選択機能性シートの積分可視光透過
率（400〜700nｍ）は72％積分近赤外光透過率
（750〜2100nｍ）は30％であつた。 実施例 ２ 銀銅合金層を銀だけからなる金属層とする以外
は実施例１と同一の機能性シートを形成した。銀
だけからなる金属層は銀のターゲツトを用いAr
ガス圧力５×10^-3Torrにおけるマグネトロンス
パツタリングによつて形成した銀金属層の膜厚は
80Åであつた。得られた機能性シートの積分可視
光透過率は70％、積分近赤外光透過率は25％であ
つた。 実施例 ３ 厚さ75μｍの２軸延伸ポリエチレンテレフタレ
ートフイルム上に表１に示す厚さ20Åの金属Ｘの
酸化物からなる前処理層、厚さ70Åの銅を５重量
％含む銀銅合金薄膜層、厚さ20Åの金属Ｘの酸化
物からなる後処理層、厚さ800Åのポリアクリロ
ニトリルからなる透明誘電体層、厚さ20Åの金属
Ｘの酸化物からなる前処理層、厚さ70Å銅を５重
量％含む銀銅合金薄膜層、厚さ20Åの金属Ｘの酸
化物からなる後処理層を順次積層して機能性シー
トを得た。 銅を５重量％含む銀銅合金薄膜層は銅を５重量
％含む銀銅合金をターゲツトとしDCマグネトロ
ンスパツタリング法により実施例１と同様の方法
で形成した。 金属Ｘの酸化物からなる前処理層及び後処理層
は金属Ｘ（Si、Zr、Ti）をターゲツトとしたRF
マグネトロンスパツタリングで金属Ｘの薄膜を形
成ししかるのち大気中に10分間放置せしめ自然酸
化させて金属Ｘの酸化物とした。 ポリアクリロニトリルからなる透明誘電体層は
実施例１と同様の方法で設けた。得られた機能性
シートの光学特性を表１に記す。

【表】 実施例 ６ 金属層を金10重量％含有する銀金合金層から形
成する以外は実施例１と同様の方法で機能性シー
トを形成した。金を10重量％含有する銀金合金層
は金を10重量％含有する銀金合金ターゲツトを使
用して実施例１と同様のDCマグネトロン法で設
けた銀金合金層の膜厚は70Åであつた。得られた
機能シートの積分可視透過率は76％、積分近赤外
光透過率は32％であつた。かかる機能性シートに
保護膜として厚さ2μｍのポリメタアクリロニト
リル層を形成した。厚さ2μｍのポリメタアクリ
ロニトリル層はシクロヘキサノン部、メチルエチ
ルケトン１部の溶剤にポリメタアクリロニトリル
を10重量％溶解せしめた溶液をバーコータで 工
し130℃で３分乾燥して得た。得られた機能性シ
ートは積分可視透過率70％、積分近赤外光透過率
は33％であつた。 実施例 ７ 実施例１で得られた機能性シートの両側に厚さ
380μｍのポリビニルブチラールシートをラミネ
ートし、しかるのち厚さ３mmの硝子板でサンドイ
ツチした。かかる積層物を90℃の温度で１Kg／cm²
の圧力で60分間保持し完全に接着し合せ硝子構成
体を得た。得られた機能性シートを包含する合せ
硝子構成体の積分可視光透過率は71％、積分近赤
外光透過率は27％であつた。 比較例 １ 第２層の透明誘電体層を厚さ1000Åのポリスチ
レンからなる透明誘電体層から形成する以外は実
施例１と同様の方法で機能性シートを形成した。 ポリスチレンからなる透明誘電体層は、メチル
エチルケトン７部、トルエン３部からなる溶剤に
ポリスチレンを2.5重量％溶解せしめバーコータ
ーで 工したのち120℃で２分間乾燥して得た。 得られた機能性シートの積分可視光透過率は71
％、積分近赤外光透過率は30％であつた。かかる
機能性シートを実施例７と同一の方法で合せ硝子
の中へ入れた。得られた合せ硝子の中の機能性シ
ートにはポリスチレン層に起因すると思われるク
ラツクが全面に発生した。 実施例 12 ２軸延伸した厚さ125μｍのポリエチレンテレ
フタレートフイルムを基板とし、その上に第１層
として厚さ90Åの銀銅合金薄膜層（銅を10重量％
含有）、第２層としてポリアクロニトリル60mol
％、ポリスチレン40mol％からなる厚さ1000Åの
アクリロニトリル−スチレン共重合体の透明誘電
体層、第３層として第１層と同一の銀銅合金薄膜
層を順次積層してなる機能性シートを形成した。
第１層と第３層の銀銅薄膜層は実施例１と同一の
方法で形成した。第２層の透明誘電体層はメチル
エチルケトン３部、シクロヘキサノン７部からな
る溶剤にアクリロニトリル−スチレン共重合体を
２重量％溶解せしめバーコータで 工後130℃で
３分間乾燥せしめて得た。得られた機能性シート
の積分可視透過率は69％であり積分近赤外光透過
率は24％であつた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 有機重合体フイルム(A)の少くとも一方の面に
   厚さ40Åから300Åの金属薄膜層(B)、厚さ200Åか
   ら3000Åの透明誘電体層(C)及び透明保護層(D)が
   (A)／(B)／(C)／(B)、あるいは(A)／(B)／(C)／(B)／(D
   )の
   順に積層されてなる光選択機能性シートにおいて
   当該透明誘電体層(C)がポリアクリロニトリルから
   なる事を特徴とする光選択機能性シート。