JPH06137046A - ガス置換積層体及びそれを使用した窓 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 線状ホモ多糖類誘導体と水からなるライオト
ロピック型のコレステリック液晶が基板に積層され少な
くとも一部が透明である積層体において、熱劣化による
黄変をおさえた液晶を使用して耐候安定性のある積層体
とそれを使用した窓を提供することである。 ［構成］ 外部と遮断された内包体であることに注目し
て、この液晶に溶存しているガスを不活性ガス（例え
ば、窒素、ヘリュウム、アルゴン等）とし、酸化反応を
おこす酸素自身を無くすことにより黄変劣化を押さえる
ことができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、優れた熱安定特性をも
つライオトロピック型のコレステリック液晶を積層した
積層体とその積層体を使用した窓に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶はネマティック、スメクティ
ックおよびコレスティックの３種が存在しひろく研究開
発されてきた。そのなかでコレスティック液晶は、螺旋
状分子配列により可視光線を選択的に反射して虹色の干
渉色を示し、かつこの呈色は温度依存により可逆変化す
ることが知られている。またこの液晶にも、加熱により
個体から液晶に相変化するサーモトロピック型液晶と溶
媒との混合により液晶相をとるライオトロピック型液晶
とがある。

【０００３】ここでは、薄型ディスプレイに利用されて
いるネマティック液晶や示温材料に用いられているサー
モトロピック型のコレスティック液晶ではなく、溶媒効
果からなるライオトロピック型のコレステリック液晶に
関する。また高分子系のものとしては線状ホモ多糖類誘
導体（例えは゛ヒドロキシプロピルセルロース）を高濃
度に溶解した液晶およびポリアミノ酸エステル類（例え
ば、ポリーγーベンジルーＬーグルタメート）を特定溶
媒に溶解した液晶等がある。このライオトロピック型の
高分子系コレステリック液晶は、そのような液晶の存在
が基礎的に知られている程度であり、また干渉色である
呈色（紫、藍、青、緑、黄、橙および赤色）に関しても
その呈色が温度により可逆的に変化し、呈色する温度域
は濃度、分子量および溶媒の種類に依存することが知ら
れている程度である。

【０００４】そこで本発明者らは、一般の有機溶媒（例
えば、アセトン、エタノール、プロピレングリコール
等）では起きない水溶媒に注目して、線状ホモ多糖類誘
導体と水からなるライオトロピック型のコレステリック
液晶を多面的に検討して、優れた呈色と相転移の白濁変
化による透明−不透明をもちかつ優れた熱安定特性をも
つ液晶の積層体とそれを使用した窓を提案するにいたっ
た。

【０００５】線状ホモ多糖類誘導体と水からなるライオ
トロピック型のコレステリック液晶は、その原料となる
化合物、溶媒、添加剤等に関し検討されてきた。しか
し、光、熱に対する耐久性に関しては未検討である。特
に、本発明のように窓に使用した場合は、耐光性と耐熱
性を満たす必要がある。本発明に使用される水溶性の線
状ホモ多糖類誘導体は、無色の化合物であり太陽放射エ
ネルギーの約８０％を占める４００ｎｍから１１００ｎ
ｍの可視部から近赤外部に吸収はなく本質的に本発明に
使用する液晶は光に十分に強いことがわかる。なお、２
９０ｎｍから４００ｎｍの紫外部の太陽放射エネルギー
の約３％でありかつガラス基板の吸収もあり耐光性に関
しては本質的に問題がないことが分かる。

【０００６】つぎに、耐熱性に関しては例えば、ビル、
車両等の窓に使用するために鋭意検討した結果、本発明
者らは、この液晶が線状ホモ多糖類誘導体と水のみから
なるのではなく溶存空気の存在にきずいた。この空気の
酸素分子と線状ホモ多糖類誘導体が酸化反応をおこして
線状ホモ多糖類誘導体が黄変していくことに注目した。
その結果、この液晶を積層して十分に耐久性をもちかつ
呈色と透明性の優れた積層体とその積層体を使用した窓
を提供できることにいたった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、線状ホモ多糖類誘導体と水からなるライオトロピッ
ク型のコレステリック液晶が基板に積層され少なくとも
一部が透明である積層体において、熱劣化による黄変を
おさえた液晶を使用した積層体とその積層体を使用した
窓を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決するためになされたものであり、線状ホモ多糖類
誘導体と水からなるライオトロピック型のコレステリッ
ク液晶が基板に積層され少なくとも一部が透明である積
層体において、溶存空気が不活性ガスに置換されている
ことを特徴とする積層体及び線状ホモ多糖類誘導体と水
からなるライオトロピック型のコレステリック液晶が基
板に積層され少なくとも一部が透視できる積層体を使用
した窓において、溶存空気が不活性ガスに置換されてい
る液晶をもつ該積層体を使用してることを特徴とする窓
を提供するものである。

【０００９】本発明者らは、酸化防止剤（例えば、エリ
ソルビン酸、エリソルビン酸ナトリウム、アスコルビン
酸等）の添加により酸化反応に起因する熱劣化による黄
変を防止するテストをおこなったところ特に効果はなく
かえって黄変を促進する結果となった。その原因は、添
加によりＰＨが中性からずれたためと考えた。

【００１０】そこで、本発明は線状ホモ多糖類誘導体と
水からなるライオトロピック型のコレステリック液晶が
基板に積層シールされ外部と遮断された内包体であるこ
とに注目して本発明に至った。すなわち、この液晶に溶
存している酸素を不活性ガス（例えば、窒素、ヘリュウ
ム、アルゴン等）と置換して酸化反応をおこす酸素自身
を無くすことにより黄変を押さえることができた。不活
性ガスのなかでも窒素ガスは、価格が非常に安く本発明
のような大量生産物には特に有用である。置換方法や取
り扱いは、特に説明するまでもなくバブリングによるガ
ス置換、真空脱ガス置換、窒素雰囲気での液晶化（例え
ば、攪拌、凝集沈降、個体膜溶解等）、窒素雰囲気での
積層形成（例えば、加圧積層、個体膜固定、溶媒注入
等）などを利用するとよい。

【００１１】また、本発明の原料として線状ホモ多糖類
誘導体と水に特に限定されることなく添加剤を加えても
よい。例えば、水溶性電解質（例えば、塩化ナトリウ
ム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム等）を添加した液晶
は、水溶性電解質のイオン効果により呈色する液晶状態
から白濁した凝集状態へ変わる相転移温度が、水溶性電
解質をもたない液晶に比較して低温側へシフトをおこし
た。このシフト温度の程度は、水溶性電界質の濃度で制
御でき、この方法で液晶の白濁開始温度を自由に設定で
きかつ容易に室温温度域まで相転移温度を下げることは
できた。水溶液に添加する水溶性電解質の量は、０．１
〜１０重量％程度で利用することが好ましい。

【００１２】このことは、自然環境の温度により呈色の
変化だけをする積層体だけでなく、例えば、３５℃で相
転移する液晶を板ガラス（例えば、熱線吸収ガラス等）
間に積層して窓に使用した場合、特に夏期の西日等の直
射日光が選択的に窓ガラスにあたると、日射吸収により
照射部の窓ガラスが選択的に加温されその結果、照射部
のみ選択的に白濁して遮光をおこし防眩できた。この遮
光の特長は、照射が強いほど照射面の温度も上昇しより
濃く白濁するために遮光性も強まり防眩効果を満たすこ
とができた。また、この液晶は、高粘度のため対流はお
きず、直射日光の強さ、照射面の移動等による環境の変
化により自然に自動的に変化をした。このことは、照射
部のみを選択的にかつ自動的に遮光変化する理想的なブ
ラインドをもつ窓を提供することになる。

【００１３】また、説明するまでもなく透明導電膜付き
板ガラスを基板に使用した積層体は、透明−不透明を電
気的に発熱を制御できるので、窓に用いると環境に依存
することなく室内外を限定することなく電子カーテン付
き窓を提供できる。また、この濃度選択により、０℃以
下の過冷却で液晶状態を示し、防眩を要求する地区の昼
間の使用温度５℃から３０℃程度では非液晶状態で均一
な無色透明体であり約４０℃程度から白濁変化する高濃
度水溶液も本発明に含まれるものとする。さらに明確に
いうと、呈色変化を伴わない白濁不透明−無色透明の状
態変化も本発明に含まれるとし、本発明の線状ホモ多糖
類誘導体と水からなるライオトロピック型のコレステリ
ック液晶とは２０％以上の高濃度水溶液を意味するもの
とする。

【００１４】積層体の形状は、自由に選択できまた大き
さも特に限定されるものではなく内部を一部直視できる
透明部をもてばよい。基板は、ガラス、金属、セラミッ
クス等が利用できる。水の蒸発とガス置換を完全におさ
えるために外周を密封封止するとよい。例えば、ガラス
にも接着する半田（例えば、旭硝子製のセラソルザ等）
で封止するとよい。なお、この積層体は、窓、テーブ
ル、広告灯、タイル、浴槽等広く利用できる。

【００１５】特に、この積層体を窓に使用することによ
り優れた窓が得られることになる。この窓としては、通
常の建物の窓、自動車、鉄道車両等の車両、航空機、エ
レベーター等の輸送機の窓等がある。もちろん、この窓
は広い意味であり、窓の付いたドア、間仕切り等をはじ
め、全面が透明なガラスドア、衝立、壁のようなものも
含む。

【００１６】なお、本発明の主体は、線状ホモ多糖類誘
導体と水からなるライオトロピック型のコレステリック
液晶が基板に積層され少なくとも一部が透明である積層
体において、熱劣化による黄変をおさえた液晶を利用し
た積層体とその積層体を使用した窓にあるので液晶系の
説明は省略する。ここでは、線状ホモ多糖類誘導体の代
表例としてセルロースに酸化プロピレンを反応させて得
られるヒドロキシプロピルセルロースを選択したが特に
これに限定されるものでない。またヒドロキシプロピル
セルロースは、セルロースの主鎖骨格にヒドロキシプロ
ピル基がエーテル結合されており耐候性、耐熱性ともに
非常に強く窓等の直射日光のあたる環境条件のきつい場
所の利用にも可能であり、かつ毒性がなく安全性の面か
らも重要といえ広く民生品に利用できる。さらに、不活
性ガスによるガス置換により酸化劣化を防止できるので
使用条件が非常に苛酷な建物、車両等の窓にも耐久性を
もって使用できるようになった。

【００１７】

【実施例】

実施例１ 真空乾燥脱気して窒素置換したヒドロキシプロピルセル
ロース（平均重合度が１７５、２％水溶液の２０℃にお
ける粘度が８．５ｃｐｓ、ヒドロキシプロピル基が６
２．４％）を５０重量部に窒素バブリングした水２５０
重量部を窒素雰囲気のもとで加え十分に攪拌混合し均一
な水溶液とした。窒素雰囲気のもとで、この水溶液を８
０℃に４５時間放置してヒドロキシプロピルセルロース
を沈降層分離させて白濁した凝集体とした。つぎに、同
様に窒素雰囲気のもとで窒素バブリングしてある８０℃
の温水に浸けてある外周４辺に幅８ｍｍ、厚み０．３ｍ
ｍのポリエステルフィルムからなる外周スぺーサーを設
けた３０ｃｍ角の６ｍｍ厚ガラス板のうえに上記の白濁
した凝集体を上澄み液とともに流し込み、その上に同じ
サイズのガラス板を重ねるとともに各辺の両端を５ｍｍ
程度あけてゴム板をあてて、辺部からの凝集体漏れを防
ぎつつ、４ヶ所の角から低粘度である水を優先的にガラ
ス基板間から排出させて全面に等方性の凝集体を展開し
た。その後、窒素雰囲気のもとでこの積層体を室温まで
自然放冷して外周をふき乾燥した。さらに、外周４辺を
室温硬化型のエポキシ樹脂をもつコの字型のコバール金
属枠で外周スぺーサーを隠し込むように封止した。その
結果、濃度差からくる呈色模様を示し、かつ気泡がない
モノドメイン状態液晶をもつ３０ｃｍ角の十分に耐久性
のある積層体をえた。なお、この方法は、加温温度と凝
集放置時間により白濁した凝集体の濃度を制御できるこ
とを確認した。この濃度により液晶の呈色温度範囲を選
択でき目的にあわせて決めることができた。さらに、液
晶状態の呈色だけでなく非液晶状態の白濁の白色を表示
媒体として利用する場合でも、この方法は気泡がなく均
一な無色透明体の水溶液を高濃度で容易にかつ確実にえ
らことが分かった。

【００１８】

【実施例】

実施例２ 実施例１でえた積層体の外周封止部をさらに半田（旭硝
子のセラソルザ）で外周封止して密封封止をした。この
積層体を使用してアルミサッシに固定して南面の窓に使
用した結果、特に問題なく耐候安定性を確認した。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、線状ホモ
多糖類誘導体と水からなるライオトロピック型のコレス
テリック液晶が基板に積層シールされ外部と遮断された
内包体であることに注目した。この液晶に溶存している
酸素を不活性ガス（例えば、窒素、ヘリュウム、アルゴ
ン等）と置換して酸化反応をおこす酸素自身を無くすこ
とにより黄変を押さえることができた。不活性ガスのな
かでも窒素ガスは、価格が非常に安く本発明のような大
量生産物には特に有用である。その結果、使用条件が非
常に苛酷な建物、車両等の窓にも耐久性をもって使用で
きるようになった。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線状ホモ多糖類誘導体と水からなるライ
   オトロピック型のコレステリック液晶が基板に積層され
   少なくとも一部が透明である積層体において、溶存空気
   が不活性ガスに置換されていることを特徴とする積層
   体。
2. 【請求項２】 不活性ガスが、窒素ガスである特許請求
   の範囲第１項記載の積層体。
3. 【請求項３】 線状ホモ多糖類誘導体と水からなるライ
   オトロピック型のコレステリック液晶が基板に積層され
   少なくとも一部が透視できる積層体を使用した窓におい
   て、溶存空気が不活性ガスに置換されている液晶をもつ
   該積層体を使用してることを特徴とする窓。