JPS59111843A - 光選択機能性シ−ト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
、・車券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
層体は熱線反射フィルムとしてビル。

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　〜７００　ｎｍ　）　、近赤外線
部（７ｏ１ｎｍ〜２１００　ｎｍ　）の透子特性に選択
性を持たせた方が更に有効である。っ１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
光線部の透ノ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７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、
冷蔵ショ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ィル
ターとしては一般にファプリ・ペロー・フィルター（Ｆ
ａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ　ｆｉｌｔｅｒ　）がよく、知ら
れている。これは相対する半透性値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
する干渉フィルターとして知られている。このファプリ
・ペロー・フィ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３，６８２，５２８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／　Ｎｌ／Ａｇ　／　
Ａｌ２Ｏ３／　Ｎｉ　／　Ａｇ　／　Ａｌ２Ｏ３という
構成体で４００　ｎｍから７００　ｎｍの透過率が７０
係以上でありかつ反射率が約１０ｑｂ、７００　ｎｍが
ら２５００　ｎｍでの透過率が１０係以下でありかつ反
射率が約９０係以上の選択光透過性積層体が得られてい
る。

ファプリ・べｐ−・フィルターにおいては、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、
かつ透溝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５５０　ｎｍ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ィルタ
ーを構成する事ができる。従来フィ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って金属薄膜層の表面を均一に
太面稠にわたって軸身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＜５０Ｘ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Ｋ　１，０００　Ｘ
程度の膜厚の酸化物膜を均−Ｉｃ犬面、Ｉｃ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キー利用等省エネ
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ぃなかったため
に信頼性の点において問題があった。本発明者らはかが
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ってかが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（とも一方の面
に厚さ４０Ｘがら３００Ｘの金属薄膜層（Ｆ３＋、埋さ
２ｏｏＸがら３．ｏｏｏＸの透明ａｉ体層（Ｃ）及び透
明保獲層０））かへ）／　（Ｂｌ／　ｔ）／　、（１３
）　、あるいは（Ａ）／　ＣＢ）／　（Ｃ１／　（Ｂ）
／　（Ｄ）のｊ＠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ｆＣ）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ソートである。

本発明でいう有機重合体フィルム（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５５０ｍμにおける透爺
率が少くとも５０％以上好ましくは７５係以上でおる透
明性を有する事が必要であり、この条件を満す有機重合
体フィルム（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
ィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリプロピレンフ
ィルム、ポリエチレンフィルム。

ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリサルホンフィ
ルム、ポリエーテルサルホンフィルム。

ナイロンフィルム等が好ましく用いられる。

又、これらの有機重合体フィルム中にその有機重合体フ
ィ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２色素等を含ませても本発明に用い
られろ有機重合体フィルムとして何ら差しつかえな℃・
。

本発明の積層体に用いられる金属薄膜層（Ｉ３）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一金、銅、アルミニウム等が好ま
１．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。釧の
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％、好壕しくは５０重重量
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℃・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Ｎ（Ｂ）あるいはそれらの単独の金属薄
膜層但）である事が好まし℃１゜ 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３０Ａ以上、１だ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、３００八以下で
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４０Ｘ以上
、約１ΣｏＸ以下である事が特に好ましい。

金属薄膜層（Ｉ３）を形成する方法は、例えば真空蒸着
法、カソードスパッタリング法、イオンブレーティング
法等の他に従来公知のいずれの方法でも可能であるが、
１２０Ｘ以下の膜厚で安定な膜を形成せしむるためには
カソードスパッタリング法、イオ〉′ブレーティング法
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ンードスパッタリ〉・
グ法が好寸しい。

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
イオンボンバードメントの様なりリーニング処理、有機
シリケート、存機チクネート、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
、８１゜旧、Ｚｒ、Ｖ、Ｔａ、等及びこれら金属の酸化
物等をスパッタリング等によって前もって形成する核形
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１０
０Ａ以下である事が好まし℃・。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ってもよい。

本発明の透明誘電体層帽）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５０ｍｏ１％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一小面積であればスピンコーティ
ング、バーコーク−又はドクターナイフ等で塗工し戦慄
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ク等＋７）機械
により塗工後乾燥する事により、任意の厚さのるが通常
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２０　ｏＫから
３，０００　Ｘ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５ｏｏＸから１，５００　Ｋ
の間にちる事が好捷し℃）。

又特に本発明における機能性シートを可視光線５５０　
ｎｍ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６００Ｋから１，３０
０　Ｋ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
５層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
Ｉ　／　（Ｂ）　／　（Ｃ）　／　（Ｂ）を像画する目
的でπ；外層（＋３）の上に保護層Ｕ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
に透明でかつ保画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　、
　ＡＩ　、　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。

フェノキシ樹脂、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１しく用いられる。

又特に使用環境がきびしい場合には、種々の厚すを有す
るポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ナ
イロンフィルム、トリアセテートフィルム、ポリエステ
ルフィルム、ポリビニルブチラールシート、ポリカーホ
ネートシ−１−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￥Ｋｊｆａ（Ｄ）として用
いる場合にはスパンタリング、真空蒸着、イオンブレー
ティング等の物理的形成法が奸才しく用いられるが、金
属アルフ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っ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（Ｉ））として用いる場
合には、前述した樹脂を溶解せしめる摘当な溶剤に溶解
し、塗工乾燥する事によって有機化合物からなる保護ｆ
ｆｉ　（Ｄ＋を得る事ができる。本発明にお（する保護
層（Ｄ）は単一の、―ばかりではなく、２ＮＡ、３層の
積層構造であっても良い。これは無機化合物と有機化合
物の相互の積層構造であっても良いし、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っても良い。これら積層
構造の保護層Ｑ））にする事によってより層（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Ｋ
は５０μｍ以下、特に好ましくは３５μｍ以下が好−２
１，＜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ンク等の発生をまね
かれることができる。

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詳細な説明を行う。

実施例１ ２軸延伸した厚さ５０μｍのポリエチレ〉／テレフタレ
ートフィルムを基板としその上に第１層として厚さ８０
Ａの釧−鋼合金薄膜層（銅を１０重量係含有）第２層と
して厚さ９００Ａ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８０Ａの銀銅合金薄膜層（銅を１０重
量係含有）からなる光選択機能性シートを形成した。銅
を１０重量係含む銀銅合金薄膜層は銅を１０重量係含む
銀銅合金をターゲットとしＡ「ガス圧力５Ｘ１０Ｔｏｒ
ｒにおけるＤＣマグネトロンスパッタリングによって形
成した。

投入電力はターゲットの単位面積あたり２Ｗ／ｃ！であ
った。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　エし１２０℃で３分間乾燥する事によ
って得た。

得られた光選択機能性シートの積分可視光透過率（４０
０〜７００　ｎｍ　）は７２係　積分近赤外光透過率（
７５０〜２１００　ｎｍ　）は３０％であった。

実施例２ 鍋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ットを用いＡｒガス
圧力　５　Ｘ　１０　　Ｔｏｒｒにおけるマグネトロン
スパッタリングによって形成した銀金馬油の瞭厚は８ｏ
Ｘであった。得られた機能性シートの積分可視光透過率
は７１係、積分近赤外光透過率は２５係であった。

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２０Ｘの金属Ｘの酸化物から
なる前処理層、厚さ７０Ｘの銅を５重量係官む銀銅合金
薄膜層、厚さ２０Ｘの金属Ｘの酸化物からなる後処理層
、厚さ５ＯＯＡのポリアクリロニトリルからなる透明肪
宣体層、厚さ２０Ｘの金属Ｘの酸化物からなる前処理層
、厚さ７０Ｘの銅を５重量係官む銀銅合金薄膜層、厚さ
２０Ｘ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重量係官む銀銅合金薄膜層は銅を５重量係官む銀
銅合金をターゲットとしＤＣマグネトロンスパッタリン
グ法により実施例１と同様の方法で形成した。

金Ｂｘの醇化物からなる前処理層及び後処理層は金属Ｘ
（Ｓｔ、Ｚｒ、Ｔｉ）をターゲットとしたＲＦマグネト
ロンスパンタリングで金属Ｘの薄膜を形成ししかるのち
大気中Ｋ１０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　　１ 実施例６ 金属層を金１０重量係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％含有する鋒金合金層は金を１０重量係
含有する銀会合金ターゲットを使用して実施例１と同様
のＤＣマグネトロンヱで設置すだ銀金合金層の膜厚は７
０人であった。得られた機能シートの精分可視透過率は
７６％、９分近赤外光透過率は３２％であった。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０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７の溶剤にポリメタアクリロニトリルを１０重量
係溶解せしめた溶液をバーコータで　エし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チであった。

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３８０μ
ｍ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３ｎの硝子板でサンドインチした。かかる積
層物を９０°Ｃの温度でＩ　Ｋ９　７　ｃｔｔｔ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。

得られた機卵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チ，積分可視光透過率は２７係であ
った。

比較例１ 第２層の透明誘電体層を厚さｉ，ｏ　ｏ　ｏχ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ソートを形成した。

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な
２．５重量噛溶解せしめ、バーコーターで　エしたのち
１　２　０　’Ｃ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係，積
分近赤外光透過率は３０’ｌｌ＋であった。

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ンクが全面
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
ートフィルムを１基板とｌ，、その上に第１層として厚
さ９０Ｈの銀銅合金薄膜層（銅を１０重３％含有）、第
２層としてポリアクリロニトリル６　０　ｍｏ１％，ポ
リスチレン４　０　ｍｏｌ　％からなる厚さ１，ｏ　ｏ
　ｏ　Ｘのアクリロニトリル−スチレン共重合体の透明
訪電体層，第３層として第１Ｍ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重量係溶解せしめバーコータで　
１後１３’Ｏ”Ｃ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係であり積分近赤
外光透過率は２４係であった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 有機重合体フィルム（Ａ）の少くとも一方の面に厚さ４
   ０Ｘから３００Ｘの金属薄膜層但）、厚さ２００　Ｋ　
   カラ３，０００　Ｘ　ノ透明りｔ体Ｍ（Ｃ）及ヒ透明保
   ＠　！　Ｅ））が（Ａ）／叫／　（Ｃ１／　（Ｂ）　、
   ある℃・は（Ａ）１０３）　／　（Ｃ）　／…ｌ／（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催性シート。