JPH06234182A - 紫外線カット積層体及びそれを使用した窓 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 線状ホモ多糖類誘導体と溶媒からなるライオ
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、長期間にわ
たる太陽光線の照射に対しても十分な耐光性をもつ積層
体とその積層体を使用した窓を提供するものである。 【構成】 線状ホモ多糖類誘導体を保護するために、紫
外線カット層２を設けて紫外線をカットする構造の積層
体とその積層体の紫外線カット層をもつ基板１を太陽光
線側にセットした窓からなる。

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、このライオトロピッ
ク型のコレステリック液晶の溶媒として一般の有機溶媒
（例えば、アセトン、エタノール、プロピレングリコー
ル等）に関しても適用されるが、特に代表例として水溶
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す
ることにより、優れた呈色と相転移の白濁変化による透
明−不透明の可逆変化をもする優れた耐候性をもつ積層
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１１００ｎｍの可視部か
ら近赤外部に吸収はない。よって、本発明に使用する液
晶は、可視光線以上の波長の光に本質的に安定であると
いえる。しかし、通常広く窓ガラスとして利用されてい
るソーダライムの板硝子は、２９０ｎｍ以下の波長の光
を吸収するが、長期間使用する建物、車両等の窓には、
２９０ｎｍから３８０ｎｍの紫外線をカットして十分な
耐光性を得ることが必要となる。

【０００６】

【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溶媒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、紫外線をカットし
て長期間にわたる太陽光線の照射に対しても十分な耐光
性をもつ積層体とその積層体を使用した窓を提供するこ
とである。

【０００７】

【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
誘導体と溶媒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、少なくとも片側の基板に紫外線カット
層をもつことを特徴とする積層体及び線状ホモ多糖類誘
導体と溶媒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、少なくとも片側の基板に紫
外線カット層をもつ積層体を使用しかつこの紫外線カッ
ト層をもつ基板を太陽光側にセットしてなることを特徴
とする窓を提供するものである。

【０００８】本発明者らは、線状ホモ多糖類誘導体の代
表例として線状ホモ多糖類のなかでも安定性が高いセル
ロースを選び、その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。図３は、このヒ
ドロキシプロピルセルロースの１重量％水溶液を石英製
１ｃｍセルに入れて１９０ｎｍから４００ｎｍの紫外域
で測定した分光吸収スペクトルである。このように炭
素、酸素、水素からなる線状ホモ多糖類誘導体でも２９
０ｎｍから３８０ｎｍの紫外域の波長にショルダーから
のテーリングによる吸収がみられる。だが、Ｃ−Ｃ、Ｃ
−Ｏ、Ｃ−Ｈの原子間結合エネルギーは、３５０ｎｍ以
下であり少なくとも官能基がヒドロキシプロピル基であ
る線状ホモ多糖類誘導体では３５０ｎｍ以下の紫外線を
カットすることにより本目的を満たせるといえる。ま
た、一般にポリマーの光劣化を起す最大感度波長は、２
９０ｎｍから３２０ｎｍの波長域にある。なお、本発明
に基板として主に使用するソーダライム製フロート板硝
子の３５０ｎｍでの分光透過率（代表例として、セント
ラル硝子社の製品）は、３ｍｍ厚／７８．１％、５ｍｍ
厚／７０．３％、１０ｍｍ厚／５４．０％、１９ｍｍ厚
／３３．７％のように１９ｍｍ厚でさえもまだ約３分の
１の光量を透過する。しかし、３００ｎｍでの分光透過
率は、３ｍｍ厚／０．１％でありこの３００ｎｍ以下の
紫外線はガラス基板で吸収され、３２０ｎｍでの分光透
過率は、３ｍｍ厚／１５．４％、５ｍｍ厚／４．７％、
１０ｍｍ厚／０．２％、１９ｍｍ厚／０．０％となる。
このようにガラス厚が５ｍｍ以上になと３２０ｎｍでの
分光透過率は５％以下になり、図３のテーリングしてい
る弱い吸収スペクトルと重ねて見ると３００ｎｍから３
５０ｎｍの紫外線を半分以上カットされることが分か
る。また、その波長域でも光劣化に大きく影響する短波
長側の紫外線がカットされる。その結果、５ｍｍ厚以上
のソーダライムガラスからなる基板は、基板全体が紫外
線カット層となり本発明の特異例の一つとなる。また、
３８０ｎｍの分光透過率は、３ｍｍ厚／８６．５％、５
ｍｍ厚／８３．２％、１０ｍｍ厚／７５．６％、１９ｍ
ｍ厚／６３．６％である。当然であるが、より確実に長
期安定性を確保するために３５０ｎｍから３８０ｎｍま
での紫外線をもカットするとよい。よって、３８０ｎｍ
以下の紫外線をも紫外線カット層でカットすることがよ
り好ましい。

【０００９】図１、図２は、本発明積層体の１実施例の
断面図であって、１は基板、２は紫外線カット層、３は
線状ホモ多糖類誘導体と溶媒からなるライオトロピック
型のコレステリック液晶、４は封止である。この図１
は、基板間に紫外線カット層２をもつ合わせガラスを片
側の基板としたものである。例えば、紫外線吸収剤を添
加してあるポリビニルブチラール（例えば、日本モンサ
ント社のセーフレックス等）を中間膜とした６ｍｍ合わ
せガラスは、透明中間膜の厚みを０．７６ｍｍとすると
３８０ｎｍ以下の紫外線カット率が９９．９％となり、
本目的に適合するものである。

【００１０】図２は、基板１の内側に紫外線カット層２
を設けた構造である。この構造は、紫外線カット層２が
基板の内側に設けられるために使用においては通常のガ
ラス板と同様な表面安定性が確保される利点がある。特
に図示していなが紫外線カット層２を外側に設けてもよ
い。紫外線カット層２は、紫外線吸収剤をもちいたクリ
ヤーで紫外線を吸収カットする塗料（例えば、日本ペイ
ント社のスーパーフロンＲ、セクト化学社のシーグ
等）、超微粒子酸化チタンの塗布（石原産業社のタイペ
ークＴＴＯ−５５等）、粘着フィルム（リンテック社の
ルミクールＮｏ．１５２１等）などがあり、その他紫外
線をカットできればよく物理化学的に紫外線を吸収及び
反射をさせる方法を広く利用できる。さらに当然である
が、基板１が基板であると共に基板全体が紫外線カット
層２の機能をもつもの（例えば、筒中プラスチック社の
ポリカエースＥＣＫ１００、セントラル硝子社の５ｍｍ
厚以上のソーダライムガラス等）でもよい。

【００１１】また、本発明の原料として線状ホモ多糖類
誘導体と溶媒に特に限定されることなく添加剤を加えて
もよい。水溶媒に関していえば、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。また、白濁変化率、ヘイズ調整等の特性
改良のために水溶性化合物を添加されてあってもよい。

【００１２】この白濁変化は、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。このよう
に、直射日光のエネルギーを直接的に利用するために、
液晶保護のために本発明のように紫外線カット層をもつ
構造は必須条件となる。

【００１３】さらに、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、これを窓に用いると太陽光線等の環境に依
存することなく電子カーテン付き窓を提供できる。ま
た、この線状ホモ多糖類誘導体の濃度選択により、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、プラスチックが
透明であるために主に使用されるが、金属、セラミック
ス等を片側に利用してもよい。さらに、ソーダライムガ
ラス基板の場合において溶媒が水の液晶の時は、表面に
酸化けい素の薄膜コートしてアルカリ分の溶出を防止す
るとより安定になる。封止は、ここでは特に説明しない
が溶媒の蒸発をおさえるようにする必要がある。

【００１５】なお、この積層体は、窓、野外テーブル、
広告灯、タイル等広く室外利用できる。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。当然、説明するまで
もなく紫外線カット層をもつ基板を太陽光側にセットし
て太陽光線の紫外線をカットさせるとよい。

【００１６】そこで、本発明者らは紫外線カット層の有
無による耐光性の比較テストをした。積層体は、基板間
に液晶厚を０．２ｍｍで積層後、外周を幅８ｍｍの粘着
剤付き銅テープで封止してえた。その液晶は、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６２．４％）５０重量部に水３０重量部から
なる十分に溶解した高濃度溶液を使用した。試験サンプ
ルとして、Ｓ１は透過率を高くするために１．９ｍｍ厚
の６０ｍｍ×６０ｍｍ角ソーダライムガラスを選択し、
紫外線カット層のない比較のための積層体、Ｓ２は上記
の１．９ｍｍ厚ガラスに紫外線カット層として日本ペイ
ント社のスーパーフロンＲ２４０を０．０４８ｍｍ塗布
し、この塗布面を液晶側にして塗布無し基板とで積層し
てなる積層体、Ｓ３は０．９５ｍｍ厚の６０ｍｍ×６０
ｍｍ角ソーダライムガラス２枚で日本モンサント社のセ
ーフレックスを０．７６ｍｍ挟んだ合わせガラスの一対
からなる積層体、Ｓ４は５ｍｍ厚の６０ｍｍ×６０ｍｍ
角ソーダライムガラス一対からなる積層体を作成した。
これらサンプルを紫外線照射させて比較した。そこで紫
外線照射装置は、２９５ｎｍから４５０ｎｍの波長を出
し、特に紫外線はウエザーメーターの３０倍以上のレベ
ルをもつアイグラフィクス社のＳＵＶ−Ｆ２型を使用し
て、紫外線強度１００ｍｗ、ブラックパネル温度６３
℃、照射距離２３５ｍｍの条件で８、２４、４８時間照
射して室温２４℃にもどして呈色観察した。その結果は
明白で、紫外線カット層を持たないＳ１は緑色の初期呈
色が８時間照射で橙色となり色差２３．４５と呈色変化
（ミノルタ製色彩色差計ＣＲ−１００で測定）を示し、
２４時間後は無色となり淡く白く曇り、すなわちヘイズ
がみられかつ気泡も少し発生した。４８時間後はヘイ
ズ、気泡共に拡大した。このＳ１に対してＳ２、Ｓ３、
Ｓ４は特に変化が見られずに安定していた。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、紫外線カ
ット層により紫外線がカットされるために線状ホモ多糖
類誘導体と溶媒からなるライオトロピック型のコレステ
リック液晶が安定に保たれる結果として、長期間にわた
る太陽光線の照射に対しても十分な耐光性をもつ積層体
とその積層体を使用した窓を提供できる。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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明である紫外線カット層をもつ積層体の実
施例である。

【図２】本発明である紫外線カット層をもつ積層体の実
施例である。

【図３】ヒドロキシプロピルセルロースの１重量％水溶
液の１９０ｎｍから４００ｎｍの分光吸収スペクトルで
ある。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 紫外線カット層 ３ 液晶 ４ スぺーサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｆ 1/13 ５００ ５０５ 9017−2Ｋ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線状ホモ多糖類誘導体と溶媒からなるラ
   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、少なく
   とも片側の基板に紫外線カット層をもつことを特徴とす
   る積層体。
2. 【請求項２】 紫外線カット層が少なくとも３５０ｎｍ
   以下の紫外線を吸収カットすることを特徴とする請求項
   １の積層体。
3. 【請求項３】 ３２０ｎｍの分光透過率が５％以下であ
   るソーダライムガラスが少なくとも片側の基板であるこ
   とを特徴とする請求項１の積層体。
4. 【請求項４】 線状ホモ多糖類誘導体と溶媒からなるラ
   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、少なくとも片側の基板に紫外線カット層をもつ積
   層体を使用しかつこの紫外線カット層をもつ基板を太陽
   光側にセットしてなることを特徴とする窓。