JPWO2012014654A1 - 近赤外反射フィルム、近赤外反射フィルムの製造方法及び近赤外反射体 - Google Patents

近赤外反射フィルム、近赤外反射フィルムの製造方法及び近赤外反射体 Download PDF

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Abstract

本発明は、大面積化が可能で、柔軟性があり、低ヘイズで可視光透過率が高い、近赤外反射フィルム及び近赤外反射体を提供する。この近赤外反射フィルムは、基材上に、高屈折率層と低屈折率層から構成されるユニットを少なくとも1つ有し、隣接する該高屈折率層と該低屈折率層との屈折率差が0.1以上で、該高屈折率層が、1)体積平均粒径100nm以下のルチル型酸化チタン、2)水溶性高分子及び3)下記化合物群から選ばれる少なくとも1種の化合物Aを含有することを特徴とする。化合物群:カルボキシル基含有化合物、ヒドロキサム酸類、ピリジン誘導体。

Description

本発明は、近赤外反射性、可視光透過性及び膜柔軟性に優れた近赤外反射フィルムとその製造方法及び近赤外反射フィルムを設けた近赤外反射体に関するものである。
近年、省エネルギー対策への関心の高まりから、冷房設備にかかる負荷を減らす観点から、建物や車両の窓ガラスに装着させて、太陽光の熱線の透過を遮断する近赤外反射フィルムの要望が高まってきている。
近赤外反射フィルムの形成方法としては、主には、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層させた構成からなる積層膜を、蒸着法、スパッタ法などのドライ製膜法を用いて形成する方法が提案されている。しかし、ドライ製膜法は、形成に用いる真空装置等が大型になり、製造コストが高く、大面積化が困難であり、しかも、基材として耐熱性素材に限定される等の課題を抱えている。
上記のような課題を有しているドライ製膜法に代えて、湿式塗布法を用いて近赤外反射フィルムを形成する方法が知られている。
例えば、金属酸化物や金属化合物微粒子を含む熱硬化型シリコーン樹脂や紫外線硬化型アクリル樹脂を有機溶媒中に分散させた高屈折率層塗布液を、バーコーターを用いた湿式塗布方式により基材上に塗布して透明積層体を形成する方法(例えば、特許文献1参照。)や、ルチル型の酸化チタン、複素環系窒素化合物(例えば、ピリジン)、紫外線硬化型バインダー及び有機溶剤から構成される高屈折率塗膜形成用組成物を、バーコーターを用いた湿式塗布方式により基材上に塗布して透明積層体を形成する方法(例えば、特許文献2参照。)が開示されている。
一方、球状ルチル型酸化チタン粒子のメタノール分散スラリーと、メタノールシリカゾルを用いて交互積層する方法(例えば、特許文献3参照。)も開示されている。
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に開示されている方法では、高屈折率層形成用塗布液の媒体としては、主には、有機溶剤により形成されているため、高屈折率層形成及び乾燥時に、多量の有機溶剤を飛散させることになり、環境上の課題がある。更に、上記開示されている方法では、バインダーとして紫外線硬化型バインダーや熱硬化型バインダーを用いて、高屈折率層を形成した後、紫外線あるいは熱により硬化するため、柔軟性に乏しい塗膜物性となっている。
更に、ルチル型酸化チタン粒子を有機溶媒中に表面処理剤を用いて分散したスラリーを用いているため、粒度分布が広く、塗膜中の屈折率が面内で不均一になるという課題、並びに表面処理剤の影響により経時で塗膜が変色してしまうという課題があった。
また、特許文献3に記載されている方法では、粒子同士の結着による膜形成を行っているため膜がもろく、さらにルチル型酸化チタン粒子の結着により形成した高屈折率層では、粒子界面に生じる空隙によりヘイズが高いという課題があった。
特開平8−110401号公報 特開2004−123766号公報 特開2003−266577号公報
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、水系の屈折率形成用塗布液を用い、製造コストが安く、大面積化が可能であり、柔軟性があり、低ヘイズで可視光透過率が高い近赤外反射フィルムとその製造方法及びその近赤外反射フィルムを設けた近赤外反射体を提供することにある。
本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
1.基材上に、高屈折率層と低屈折率層から構成されるユニットを少なくとも1つ有し、隣接する該高屈折率層と該低屈折率層との屈折率差が0.1以上である近赤外反射フィルムにおいて、該高屈折率層が、1)体積平均粒径100nm以下のルチル型酸化チタン、2)水溶性高分子及び3)下記化合物群から選ばれる少なくとも1種の化合物Aを含有することを特徴とする近赤外反射フィルム。
化合物群:カルボキシル基含有化合物、ヒドロキサム酸類、ピリジン誘導体。
2.前記化合物Aが、下記一般式(1)または(2)で表される部分構造を有することを特徴とする前記1に記載の近赤外反射フィルム。
3.前記化合物Aが、下記一般式(3)で表される化合物であることを特徴とする前記1または2に記載の近赤外反射フィルム。
〔式中、Zは炭素原子、炭素原子と共に5員環または6員環を形成するのに必要な原子群を表す。Mは水素原子、アルカリ金属原子またはアンモニウム基を表し、Rは水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルキルカルボンアミド基、アリールカルボンアミド基、アルキルスルホンアミド基、アリールスルホンアミド基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルカルバモイル基、アリールカルバモイル基、カルバモイル基、アルキルスルファモイル基、アリールスルファモイル基、スルファモイル基、シアノ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アシルオキシ基、カルボキシル基、カルボニル基、スルホニル基、アミノ基、ヒドロキシ基または複素環基を表す。nは0〜4の整数を表す。〕
4.前記水溶性高分子が、反応性官能基を有するポリマー、下記一般式(4)で表される多価金属ポリマー、増粘多糖類及びゼラチンから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする前記1から3のいずれか1項に記載の近赤外反射フィルム。
一般式(4)
(M(O)(OR(OR(X)(Y)
〔式中、iおよびjは各々0または1であり、kは2以上の整数であり、l、m、nは各々0〜2の整数であり、l+m+n=2である。Mはアルミニウム原子、ジルコニル原子またはハーフニウム原子を表す。RおよびRは各々アルキル基、アシル基または水素原子を表し、同一でも異なってもよい。XおよびYは、各々OH、ハロゲン原子、NO、SO、CO、RCOOまたはHOを表し、Rはアルキル基または水素原子を表す。〕
5.前記水溶性高分子がゼラチンであり、1)平均分子量が3万以下である低分子量ゼラチンまたはコラーゲンペプチドを、前記高屈折率層の全質量に対し15質量%以上、45質量%以下と、2)平均分子量が10万以上の高分子量ゼラチンを、前記高屈折率層の全質量に対し15質量%以上、40質量%以下含有することを特徴とする前記1から4のいずれか1項に記載の近赤外反射フィルム。
6.前記高屈折率層が、前記体積平均粒径100nm以下のルチル型酸化チタンを含むpHが1.0以上、3.0以下で、かつゼータ電位が正である水系ゾルと、前記化合物Aとして等電点が6.5以下のアミノ酸類と、前記水溶性高分子を含有する高屈折率層塗布液を用いて形成されたことを特徴とする前記1から5のいずれか1項に記載の近赤外反射フィルム。
7.基材上に、高屈折率層と低屈折率層から構成されるユニットを少なくとも1つ形成し、隣接する該高屈折率層と該低屈折率層との屈折率差が0.1以上とする近赤外反射フィルムを製造する近赤外反射フィルムの製造方法において、該高屈折率層が、1)体積平均粒径100nm以下のルチル型酸化チタン、2)水溶性高分子及び3)下記化合物群から選ばれる少なくとも1種の化合物Aを含有する高屈折率層塗布液を用いて形成することを特徴とする近赤外反射フィルムの製造方法。
化合物群:カルボキシル基含有化合物、ヒドロキサム酸類、ピリジン誘導体。
8.前記高屈折率層塗布液が、高屈折率層の全質量に対し、水溶性高分子として1)平均分子量が3万以下である低分子量ゼラチンまたはコラーゲンペプチドを15質量%以上、45質量%以下及び2)平均分子量が10万以上の高分子量ゼラチンを15質量%以上、40質量%以下含有していることを特徴とする前記7に記載の近赤外反射フィルムの製造方法。
9.前記高屈折率層が、前記体積平均粒径100nm以下のルチル型酸化チタンを含むpHが1.0以上、3.0以下で、かつゼータ電位が正である水系ゾルと、前記化合物Aとして等電点が6.5以下のアミノ酸類と、前記水溶性高分子を含有する高屈折率層塗布液を用いて形成することを特徴とする前記7または8に記載の近赤外反射フィルムの製造方法。
10.基体の少なくとも一方の面側に、前記1から6のいずれか1項に記載の近赤外反射フィルムを有することを特徴とする近赤外反射体。
本発明により、水系の屈折率形成用塗布液を用い、大面積化が可能であり、柔軟性があり、低ヘイズで可視光透過率が高い近赤外反射フィルムとその製造方法及びその近赤外反射フィルムを設けた近赤外反射体を提供することができた。
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、基材上に、高屈折率層と低屈折率層から構成されるユニットを少なくとも1つ有し、隣接する該高屈折率層と該低屈折率層との屈折率差が0.1以上である近赤外反射フィルムにおいて、該高屈折率層が、1)体積平均粒径100nm以下のルチル型酸化チタン、2)水溶性高分子及び3)前記化合物群から選ばれる少なくとも1種の化合物Aを含有することを特徴とする近赤外反射フィルムにより、水系の屈折率形成用塗布液を用い、大面積化が可能であり、柔軟性があり、低ヘイズで可視光透過率が高い、近赤外反射フィルムを実現することができることを見出し、本発明に至った次第である。
すなわち、前述の通り、従来では、樹脂バインダー中に金属酸化物微粒子を分散した高屈折率層の形成方法としては、主には、媒体として有機溶剤を用いた高屈折率層塗布液を用いて形成していたが、塗膜均一性あるいは環境適性で問題を抱えていた。
従来、樹脂ポリマーと金属酸化物粒子(例えば、酸化チタン粒子)を含む高屈折率層塗布液を、水系の塗布液として適用がなされてこなかった理由としては、水系の高屈折率層塗布液を用いて塗膜形成した際、乾燥過程で塗膜が固化するまでの間に、乾燥風により塗膜表面に波紋(この様な現象を「吹かれムラ」ともいう)が生じて塗膜の平面性が損なわれること、あるいは水系媒体である水溶性高分子溶液中に酸化チタン粒子を安定して分散させることが困難であった。
本発明者は、上記課題に鋭意検討を進めた結果、水系の高屈折率層形成用の塗布液として、水溶性高分子とルチル型の酸化チタンと共に、カルボキシル基含有化合物、例えば、アミノカルボン酸類、アミノポリカルボン酸、脂肪族カルボン酸類(モノ、ジ、トリ、テトラカルボン酸類)、芳香族カルボン酸類及びその誘導体や、ピリジン誘導体、またはヒドロキサム酸類の少なくとも1種用いることにより、ルチル型の酸化チタンを、水溶性高分子を含む水系媒体中に安定に分散させることができると共に、塗布液として低温時の増粘性を確保することができ、塗布乾燥時に形成した塗膜が吹かれムラを生じることなく、均一な塗膜を得ることができ、環境適性に優れた近赤外反射フィルムを得ることができたものである。
以下、本発明の近赤外反射フィルムの構成要素、及び本発明を実施するための形態等について詳細な説明をする。
《近赤外反射フィルム》
本発明の近赤外反射フィルムは、基材上に、高屈折率層と低屈折率層から構成されるユニットを少なくとも1つ積層し、隣接する該高屈折率層と該低屈折率層との屈折率差が0.1以上であることを特徴とする近赤外反射フィルムであり、好ましくはJIS R3106−1998で示される可視光領域の透過率としては、50%以上で、かつ、波長900nm〜1400nmの領域に反射率50%を超える領域を有することである。
一般に、近赤外反射フィルムにおいては、高屈折率層と低屈折率層の屈折率の差は大きいほど、少ない層数で赤外反射率を高くすることができる観点で好ましいが、本発明では、高屈折率層と低屈折率層から構成されるユニットの少なくとも1つが、隣接する該高屈折率層と低屈折率層との屈折率差が0.1以上であることを特徴とし、好ましくは0.3以上であり、更に好ましくは0.4以上である。
特定波長領域の反射率は、隣接する2層の屈折率差と積層数で決まり、屈折率の差が大きいほど、少ない層数で同じ反射率を得られる。この屈折率差と必要な層数については、市販の光学設計ソフトを用いて計算することができる。例えば、赤外反射率90%以上を得るためには、屈折率差が0.1より小さいと、100層を越える層数が必要となり、生産性が低下するだけでなく、積層界面での散乱が大きくなり、透明性が低下し、また故障なく製造することも非常に困難になる。反射率の向上と層数を少なくする観点からは、屈折率差に上限はないが、実質的には1.40程度が限界である。
次いで、本発明の近赤外反射フィルムにおける高屈折率層と低屈折率層の基本的な構成概要について説明する。
本発明の近赤外反射フィルムにおいては、基材上に、高屈折率層と低屈折率層から構成されるユニットを少なくとも1つ積層した構成であればよいが、好ましい高屈折率層と低屈折率層の層数としては、上記の観点から、総層数の範囲としては、100層以下、すなわち50ユニット以下であり、より好ましくは40層(20ユニット)以下であり、さらに好ましくは20層(10ユニット)以下である。
また、本発明の近赤外反射フィルムにおいては、隣接する該高屈折率層と低屈折率層との屈折率差が0.1以上であることを特徴するが、高屈折率層と低屈折率層を上記のようにそれぞれ複数層有する場合には、全ての屈折率層が本発明で規定する要件を満たすことが好ましい。ただし、最表層や最下層に関しては、本発明で規定する要件外の構成であっても良い。
また、本発明の近赤外反射フィルムにおいては、高屈折率層の好ましい屈折率としては1.80〜2.50であり、より好ましくは1.90〜2.20である。また、低屈折率層の好ましい屈折率としては1.10〜1.60であり、より好ましくは1.30〜1.50である。
また、本発明の近赤外反射フィルムにおいては、金属酸化物として体積平均粒径100nm以下のルチル型酸化チタンを高屈折率層に添加することが必須の要件であるが、金属酸化物を高屈折率層と低屈折率層の両層に添加することがより好ましい。また、水溶性高分子及び前記化合物群から選ばれる少なくとも1種の化合物Aを高屈折率層に添加することを特徴とするが、低屈折率層に添加することもできる。
本発明において、高屈折率層、低屈折率層の屈折率は、下記の方法に従って求めることができる。
基材上に屈折率を測定する各屈折率層を単層で塗設したサンプルを作製し、このサンプルを10cm×10cmに断裁した後、下記の方法に従って屈折率を求める。分光光度計として、U−4000型(日立製作所社製)を用いて、各サンプルの測定側の裏面を粗面化処理した後、黒色のスプレーで光吸収処理を行って裏面での光の反射を防止して、5度正反射の条件にて可視光領域(400nm〜700nm)の反射率を25点測定して平均値を求め、その測定結果より平均屈折率を求める。
〔高屈折率層〕
本発明に係る高屈折率層においては、1)体積平均粒径100nm以下のルチル型酸化チタン、2)水溶性高分子及び3)前記化合物群から選ばれる少なくとも1種の化合物Aを含有することを特徴とする。
(ルチル型酸化チタン)
一般的に、酸化チタン粒子は、粒子表面の光触媒活性の抑制や、溶媒等への分散性を向上する目的で表面処理を施された状態で使用されることが多く、例えば、酸化チタン粒子表面をシリカからなる被服層で覆われた粒子表面が負電荷を帯びたものや、アルミニウム酸化物からなる被覆層が形成されたpH8〜10で表面が正電荷を帯びたものが知られている。
本発明で用いられる酸化チタン粒子は、体積平均粒径が100nm以下のルチル型(正方晶形)の酸化チタン粒子であることを特徴とする。
ここでいう体積平均粒径とは、媒体中に分散された一次粒子または二次粒子の体積平均粒径であり、レーザー回折/散乱法、動的光散乱法等により測定できる。
本発明に係るルチル型酸化チタン粒子の体積平均粒径は、100nm以下であることを特徴とするが、4〜50nmであることが好ましく、より好ましくは4〜30nmである。体積平均粒径が100nm以下であれば、ヘイズが少なく可視光透過性に優れる観点で好ましい。体積平均粒径が100nmを超える酸化チタン粒子は、本発明に限らず高屈折率層に用いるには適正なものといえない。
本発明に係る酸化チタン粒子の体積平均粒径とは、粒子そのものをレーザー回折散乱法、動的光散乱法、あるいは電子顕微鏡を用いて観察する方法や、屈折率層の断面や表面に現れた粒子像を電子顕微鏡で観察する方法により、1,000個の任意の粒子の粒径を測定し、それぞれd、d・・・d・・・dの粒径を持つ粒子がそれぞれn、n・・・n・・・n個存在する酸化チタン粒子の集団において、粒子1個当りの体積を
とした場合に、体積平均粒径m={Σ(v・d)}/{Σ(v)}で表される体積で重み付けされた平均粒径である。
さらに、本発明に係る酸化チタン粒子は、単分散であることが好ましい。ここでいう単分散とは、下記式で求められる単分散度が40%以下をいう。更に好ましくは30%以下であり、特に好ましくは0.1〜20%となる粒子である。
単分散度=(粒径の標準偏差)/(粒径の平均値)×100
〈二酸化チタンゾルの製造方法〉
本発明においては、近赤外反射フィルムを製造する方法として、水系高屈折率層塗布液を調製する際に、ルチル型の酸化チタンとして、pHが1.0以上、3.0以下で、かつチタン粒子のゼータ電位が正である水系の酸化チタンゾルを用いることが好ましい。
一般的に酸化チタン粒子は、粒子表面の光触媒活性の抑制や、溶媒等への分散性を向上する目的で表面処理を施された状態で使用されることが多く、例えば酸化チタン粒子表面をシリカからなる被服層で覆われた粒子表面が負電荷を帯びたものや、アルミニウム酸化物からなる被覆層が形成されたpH8〜10で表面が正電荷を帯びたものが知られているが、本発明においては、このような表面処理が施されていないpHが1.0〜3.0で、かつゼータ電位が正である酸化チタンの水系ゾルが用いることが好ましい。
本発明で用いることのできるルチル型酸化チタンゾルの調製方法としては、例えば、特開昭63−17221号公報、特開平7−819号公報、特開平9−165218号公報、特開平11−43327号公報、特開昭63−17221号公報、特開平7−819号公報、特開平9−165218号公報、特開平11−43327号公報等参照にすることができる。
また、本発明に係るルチル型の酸化チタンのその他の製造方法については、例えば、「酸化チタン−物性と応用技術」清野学 p255〜258(2000年)技報堂出版株式会社、或いはWO2007/039953(JP 堺化学)段落番号0011〜0023の記載の工程(2)の方法を参考にすることが出来る。
上記工程(2)による製造方法とは、二酸化チタン水和物をアルカリ金属の水酸物又はアルカリ土類金属の水酸化物からなる群から選択される、少なくとも1種の塩基性化合物で処理する工程(1)の後に、得られた二酸化チタン分散物を、カルボン酸基含有化合物及び無機酸で処理する工程(2)からなる。本発明では工程(2)により得られた、無機酸によりpH1〜3に調整されたルチル型酸化チタンの水系ゾルを用いることができる。
(水溶性高分子)
本発明に係る高屈折率層においては、ルチル型酸化チタン、化合物Aと共に、ポリビニルアルコール等の水溶性高分子を含有することを特徴とする。
本発明の水溶性高分子とは、該水溶性高分子が最も溶解する温度で、0.5質量%の濃度に水に溶解させた際、G2グラスフィルタ(最大細孔40〜50μm)で濾過した場合に濾別される不溶物の質量が、加えた該水溶性高分子の50質量%以内であるものを言う。
本発明に係る水溶性高分子としては、1.反応性官能基を有するポリマー、2.下記一般式(4)で表される多価金属ポリマー、3.増粘多糖類(含むセルロース)及び4.ゼラチンから選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
〈1.反応性官能基を有するポリマー〉
本発明に適用可能な水溶性高分子としては反応性官能基を有するポリマーが挙げられ、例えば、ポリビニルアルコール類、ポリビニルピロリドン類、ポリアクリル酸、アクリル酸−アクリルニトリル共重合体、アクリル酸カリウム−アクリルニトリル共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体、若しくはアクリル酸−アクリル酸エステル共重合体などのアクリル系樹脂、スチレン−アクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸共重合体、スチレン−メタクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、スチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸共重合体、若しくはスチレン−α−メチルスチレン−アクリル酸−アクリル酸エステル共重合体などのスチレンアクリル酸樹脂、スチレン−スチレンスルホン酸ナトリウム共重合体、スチレン−2−ヒドロキシエチルアクリレート共重合体、スチレン−2−ヒドロキシエチルアクリレート−スチレンスルホン酸カリウム共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ビニルナフタレン−アクリル酸共重合体、ビニルナフタレン−マレイン酸共重合体、酢酸ビニル−マレイン酸エステル共重合体、酢酸ビニル−クロトン酸共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸共重合体などの酢酸ビニル系共重合体及びそれらの塩が挙げられる。これらの中で、特に好ましい例としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン類及びそれを含有する共重合体が挙げられる。
水溶性高分子の重量平均分子量は、1,000以上200,000以下が好ましい。更には、3,000以上40,000以下がより好ましい。
本発明で好ましく用いられるポリビニルアルコールには、ポリ酢酸ビニルを加水分解して得られる通常のポリビニルアルコールの他に、末端をカチオン変性したポリビニルアルコールやアニオン性基を有するアニオン変性ポリビニルアルコール等の変性ポリビニルアルコールも含まれる。
酢酸ビニルを加水分解して得られるポリビニルアルコールは、平均重合度が1,000以上のものが好ましく用いられ、特に平均重合度が1,500〜5,000のものが好ましく用いられる。また、ケン化度は、70〜100%のものが好ましく、80〜99.5%のものが特に好ましい。
カチオン変性ポリビニルアルコールとしては、例えば、特開昭61−10483号に記載されているような、第一〜三級アミノ基や第四級アンモニウム基を上記ポリビニルアルコールの主鎖または側鎖中に有するポリビニルアルコールであり、カチオン性基を有するエチレン性不飽和単量体と酢酸ビニルとの共重合体をケン化することにより得られる。
カチオン性基を有するエチレン性不飽和単量体としては、例えば、トリメチル−(2−アクリルアミド−2,2−ジメチルエチル)アンモニウムクロライド、トリメチル−(3−アクリルアミド−3,3−ジメチルプロピル)アンモニウムクロライド、N−ビニルイミダゾール、N−ビニル−2−メチルイミダゾール、N−(3−ジメチルアミノプロピル)メタクリルアミド、ヒドロキシルエチルトリメチルアンモニウムクロライド、トリメチル−(2−メタクリルアミドプロピル)アンモニウムクロライド、N−(1,1−ジメチル−3−ジメチルアミノプロピル)アクリルアミド等が挙げられる。カチオン変性ポリビニルアルコールのカチオン変性基含有単量体の比率は、酢酸ビニルに対して0.1〜10モル%、好ましくは0.2〜5モル%である。
アニオン変性ポリビニルアルコールは、例えば、特開平1−206088号に記載されているようなアニオン性基を有するポリビニルアルコール、特開昭61−237681号および同63−307979号に記載されているような、ビニルアルコールと水溶性基を有するビニル化合物との共重合体及び特開平7−285265号に記載されているような水溶性基を有する変性ポリビニルアルコールが挙げられる。
また、ノニオン変性ポリビニルアルコールとしては、例えば、特開平7−9758号に記載されているようなポリアルキレンオキサイド基をビニルアルコールの一部に付加したポリビニルアルコール誘導体、特開平8−25795号に記載されている疎水性基を有するビニル化合物とビニルアルコールとのブロック共重合体等が挙げられる。ポリビニルアルコールは、重合度や変性の種類違いなど二種類以上を併用することもできる。
本発明においては、反応性官能基を有するポリマーを使用する場合には、硬化剤を使用してもよい。反応性官能基を有するポリマーがポリビニルアルコールの場合には、ホウ酸及びその塩やエポキシ系硬化剤が好ましい。
更には、本発明においては、水溶性高分子として、下記一般式(4)で表される化合物、増粘多糖類及びゼラチンから選ばれる少なくとも1種を、それぞれ単独で、あるいは上記説明したポリビニルアルコール等の反応性官能基を有する水溶性高分子と併用して、高屈折率層のバインダーを構成しても良い。
〈2.一般式(4)で表される多価金属ポリマー〉
一般式(4)
(M(O)(OR(OR(X)(Y)
上記一般式(4)において、iおよびjは各々0または1であり、kは2以上の整数であり、l、m、nは各々0〜2の整数であり、l+m+n=2である。Mはアルミニウム原子、ジルコニル原子またはハーフニウム原子を表す。RおよびRは各々アルキル基、アシル基または水素原子を表し、同一でも異なってもよい。XおよびYは、各々OH、ハロゲン原子、NO、SO、CO、RCOOまたはHOを表し、Rはアルキル基または水素原子を表す。
更には、耐久性がより一層向上する観点から、上記一般式(4)で表される多価金属ポリマーが、下記一般式(5)または(6)で表される繰り返し単位を有することが好ましい。
上記一般式(5)及び一般式(6)において、bおよびcは各々0または1である。M、R、R、XおよびYは、各々一般式(4)におけるそれらと同義である。実線は共有結合を表し、破線は配位結合、イオン結合または共有結合を表す。
本発明に係る多価金属ポリマーにおいては、一般式(5)、(6)において、X、Y、bおよびcが異なった複数種の繰り返し単位を有していてもよい。
上記一般式(4)〜(6)において、Mはジルコニル原子またはアルミニウム原子であることが好ましい。
前記一般式(5)において、Mはジルコニル原子であることが好ましく、Rは水素原子であることが好ましく、XはOHであることが好ましい。
前記一般式(6)において、Mはアルミニウム原子であることが好ましく、RおよびRは各々水素原子であることが好ましく、XはHOであることが好ましい。
前記一般式(4)〜(6)のジルコニル原子を含む無機ポリマーの具体例としては、例えば、二フッ化ジルコニル、三フッ化ジルコニル、四フッ化ジルコニル、ヘキサフルオロジルコニル酸塩(例えば、カリウム塩)、ヘプタフルオロジルコニル酸塩(例えば、ナトリウム塩、カリウム塩やアンモニウム塩)、オクタフルオロジルコニル酸塩(例えば、リチウム塩)、フッ化酸化ジルコニル、二塩化ジルコニル、三塩化ジルコニル、四塩化ジルコニル、ヘキサクロロジルコニル酸塩(例えば、ナトリウム塩やカリウム塩)、酸塩化ジルコニル(塩化ジルコニル)、二臭化ジルコニル、三臭化ジルコニル、四臭化ジルコニル、臭化酸化ジルコニル、三ヨウ化ジルコニル、四ヨウ化ジルコニル、過酸化ジルコニル、水酸化ジルコニル、硫化ジルコニル、硫酸ジルコニル、p−トルエンスルホン酸ジルコニル、硫酸ジルコニル、硫酸ジルコニルナトリウム、酸性硫酸ジルコニル三水和物、硫酸ジルコニルカリウム、セレン酸ジルコニル、硝酸ジルコニル、硝酸ジルコニル、リン酸ジルコニル、炭酸ジルコニル、炭酸ジルコニルアンモニウム、酢酸ジルコニル、酢酸ジルコニル、酢酸ジルコニルアンモニウム、乳酸ジルコニル、クエン酸ジルコニル、ステアリン酸ジルコニル、リン酸ジルコニル、シュウ酸ジルコニル、ジルコニルイソプロピレート、ジルコニルブチレート、ジルコニルアセチルアセトネート、アセチルアセトンジルコニルブチレート、ステアリン酸ジルコニルブチレート、ジルコニルアセテート、ビス(アセチルアセトナト)ジクロロジルコニル、トリス(アセチルアセトナト)クロロジルコニル等が挙げられる。
これらの化合物の中でも、塩化ジルコニル、硫酸ジルコニル、硫酸ジルコニルナトリウム、酸性硫酸ジルコニル三水和物、硝酸ジルコニル、炭酸ジルコニル、炭酸ジルコニルアンモニウム、酢酸ジルコニル、酢酸ジルコニルアンモニウム、ステアリン酸ジルコニルが好ましく、更に好ましくは、炭酸ジルコニル、炭酸ジルコニルアンモニウム、酢酸ジルコニル、硝酸ジルコニル、塩化ジルコニルであり、特に好ましくは、炭酸ジルコニルアンモニウム、塩化ジルコニル、酢酸ジルコニルである。上記化合物の具体的商品名としては、第一稀元素化学工業製のジルコゾールZA−20(酢酸ジルコニル)、第一稀元素化学工業製のジルコゾールZC−2(塩化ジルコニル)、第一稀元素化学工業製のジルコゾールZN(硝酸ジルコニル)等が挙げられる。
上記ジルコニル原子を含む多価金属ポリマーの内の代表的な化合物の構造式を下記に示す。
ただし、s、tは1以上の整数を表す。
ジルコニル原子を含む多価金属ポリマーは、単独で用いても良いし、異なる2種類以上の化合物を併用してもよい。
また、前記一般式(4)〜(6)のアルミニウム原子を含む多価金属ポリマーの具体例としては、フッ化アルミニウム、ヘキサフルオロアルミン酸(例えば、カリウム塩)、塩化アルミニウム、塩基性塩化アルミニウム(例えば、ポリ塩化アルミニウム)、テトラクロロアルミン酸塩(例えば、ナトリウム塩)、臭化アルミニウム、テトラブロモアルミン酸塩(例えば、カリウム塩)、ヨウ化アルミニウム、アルミン酸塩(例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩)、塩素酸アルミニウム、過塩素酸アルミニウム、チオシアン酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩基性硫酸アルミニウム、硫酸アルミニウムカリウム(ミョウバン)、硫酸アンモニウムアルミニウム(アンモニウムミョウバン)、硫酸ナトリウムアルミニウム、燐酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、燐酸水素アルミニウム、炭酸アルミニウム、ポリ硫酸珪酸アルミニウム、ギ酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、蓚酸アルミニウム、アルミニウムイソプロピレート、アルミニウムブチレート、エチルアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセトネート)等を挙げることができる。
これらの中でも、塩化アルミニウム、塩基性塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩基性硫酸アルミニウム、塩基性硫酸珪酸アルミニウムが好ましく、塩基性塩化アルミニウム、塩基性硫酸アルミニウムが最も好ましい。上記化合物の具体的商品名としては、多木化学製のポリ塩化アルミニウム(PAC)であるタキバイン#1500、浅田化学(株)製のポリ水酸化アルミニウム(Paho)、(株)理研グリーン製のピュラケムWTが挙げられ、各種グレードのものが入手することができる。
下記に、タキバイン#1500の構造式を示す。
ただし、s、t、uは1以上の整数を表す。
前記多価金属ポリマーの添加量は、無機酸化物粒子100質量部に対して1〜100質量部が好ましく、2〜50質量部が更に好ましい。
〈3.増粘多糖類〉
本発明で用いることのできる増粘多糖類としては、特に制限はなく、例えば、一般に知られている天然単純多糖類、天然複合多糖類、合成単純多糖類及び合成複合多糖類に挙げることができ、これら多糖類の詳細については、「生化学事典(第2版),東京化学同人出版」、「食品工業」第31巻(1988)21頁等を参照することができる。
本発明でいう増粘多糖類とは、糖類の重合体であり、低温時の粘度と高温時との粘度差を助長する特性を備えている。さらに、本発明に係る増粘多糖類を、金属酸化物微粒子を含む塗布液に添加することにより、粘度上昇を起こすものであり、その粘度上昇幅は、添加により15℃における粘度が1.0mPa・s以上の上昇を生じる多糖類であり、好ましくは5.0mPa・s以上であり、更に好ましくは10.0mPa・s以上の粘度上昇能を備えた多糖類である。
本発明に適用可能な増粘多糖類としては、例えば、セルロース類(例えば、カルボキシメチルセルロース(セルロースカルボキシメチルエーテル)、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等の水溶性セルロース誘導体や、カルボン酸基含有セルロース類であるカルボキシメチルセルロース(セルロースカルボキシメチルエーテル)、カルボキシエチルセルロース等、ニトロセルロース、セルロースアセテートプロピオネート、酢酸セルロース、セルロース硫酸エステル等のセルロース誘導体等)、ガラクタン(例えば、アガロース、アガロペクチン等)、ガラクトマンノグリカン(例えば、ローカストビーンガム、グアラン等)、キシログルカン(例えば、タマリンドガム等)、グルコマンノグリカン(例えば、蒟蒻マンナン、木材由来グルコマンナン、キサンタンガム等)、ガラクトグルコマンノグリカン(例えば、針葉樹材由来グリカン)、アラビノガラクトグリカン(例えば、大豆由来グリカン、微生物由来グリカン等)、グルコラムノグリカン(例えば、ジェランガム等)、グリコサミノグリカン(例えば、ヒアルロン酸、ケラタン硫酸等)、アルギン酸及びアルギン酸塩、寒天、κ−カラギーナン、λ−カラギーナン、ι−カラギーナン、ファーセレラン等の紅藻類に由来する天然高分子多糖類等が挙げられ、塗布液中に共存する金属酸化微粒子の分散安定性を低下させない観点から、好ましくは、その構成単位がカルボン酸基やスルホン酸基を有しないものが好ましい。その様な多糖類としては、例えば、L−アラビトース、D−リボース、2−デオキシリボース、D−キシロースなどのペントース、D−グルコース、D−フルクトース、D−マンノース、D−ガラクトースなどのヘキソースのみからなる多糖類であることが好ましい。具体的には、主鎖がグルコースであり、側鎖もグルコースであるキシログルカンとして知られるタマリンドシードガムや、主鎖がマンノースで側鎖がグルコースであるガラクトマンナンとして知られるグアーガム、カチオン化グアーガム、ヒドロキシプロピルグアーガム、ローカストビーンガム、タラガムや、主鎖がガラクトースで側鎖がアラビノースであるアラビノガラクタンを好ましく使用することができる。本発明においては、特には、タマリンド、グアーガム、カチオン化グアーガム、ヒドロキシプロピルグアーガムが好ましい。
本発明においては、更には、二種類以上の増粘多糖類を併用することが好ましい。
増粘多糖類の含有量としては、5質量%以上、50質量%以下が好ましく、10質量%以上、40質量%以下がより好ましい。但し、水溶性高分子やエマルジョン樹脂等と併用する場合には、3質量%以上含有すればよい。増粘多糖類が少ないと塗膜乾燥時に膜面が乱れて透明性が劣化する傾向が大きくなる。一方、含有量が50質量%以下であれば、相対的な金属酸化物の含有量が適切となり、高屈折率層と低屈折率層の屈折率差を大きくすることが容易になる。
〈4.ゼラチン〉
本発明に係る高屈折率層においては、水溶性高分子として、1)平均分子量が3万以下である低分子量ゼラチンまたはコラーゲンペプチドを高屈折率層の全質量に対し15質量%以上、45質量%以下と、2)平均分子量が10万以上の高分子量ゼラチンを、高屈折率層の全質量に対し15質量%以上、40質量%以下含有することが好ましい。
本発明に適用可能なゼラチンとしては、従来、ハロゲン化銀写真感光材料分野で広く用いられてきた各種ゼラチンを適用することができ、例えば、酸処理ゼラチン、アルカリ処理ゼラチンの他に、ゼラチンの製造過程で酵素処理をする酵素処理ゼラチン及びゼラチン誘導体、すなわち分子中に官能基としてのアミノ基、イミノ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基を持ち、それと反応して得る基を持った試薬で処理し改質したものでもよい。ゼラチンの一般的製造法に関しては良く知られており、例えばT.H.James:The Theory of Photographic Process 4th. ed. 1977(Macmillan)55項、科学写真便覧(上)72〜75項(丸善)、写真工学の基礎−銀塩写真編119〜124(コロナ社)等の記載を参考にすることができる。また、リサーチ・ディスクロージャー誌第176巻、No.17643(1978年12月)のIX項に記載されているゼラチンを挙げることができる。
〈低分子量ゼラチン〉
本発明に係る低分子量ゼラチンまたはコラーゲンペプチドは、平均分子量が3万以下であり、更には分子量が10万以上の高分子ゼラチン成分の含有量が1.0質量%以下であることが好ましい。
本発明でいうコラーゲンペプチドとは、ゼラチンに低分子化処理を施して、ゾルゲル変化を発現させなくしたタンパク質であると定義する。
本発明に係る低分子量ゼラチンやコラーゲンペプチドは、平均分子量が3万以下のものであるが、より好ましくは2,000〜30,000であり、特に好ましくは5,000〜25,000である。
低分子量ゼラチンやコラーゲンペプチドの平均分子量は、ゲル濾過クロマトグラフィーで測定することができる。低分子量ゼラチンあるいはコラーゲンペプチドは、通常用いられる平均分子量10万程度の高分子ゼラチンの水溶液にゼラチン分解酵素を加えて酵素分解したり、酸またはアルカリを加えて加熱し加水分解したり、大気圧下または加圧下での加熱により熱分解したり、超音波照射して分解したり、それらの方法を併用したりして得ることができる。
より具体的には、本発明に係る低分子量ゼラチンやコラーゲンペプチドは、次のようにして調製することができる。
通常用いられる平均分子量が10万以上の高分子ゼラチンを水に溶かし、ゼラチン分解酵素を加えて、ゼラチン分子を酵素分解する。この方法については、R.J.Cox.Photographic Gelatin II,Academic Press,London,1976年、P233〜251、P335〜P346の記載を参考にすることができる。この場合、酵素が分解する結合位置は決まっているため、比較的分子量分布の狭い低分子量ゼラチンが得られ、好ましい。この場合、酵素分解時間を長くする程、より低分子量化する。その他、低pH(pH1〜3)もしくは高pH(pH10〜12)雰囲気下で加熱し、加水分解する方法もある。平均分子量が3万を超えると、本発明の効果が少なくなる。平均分子量が2000未満ではゼラチンやコラーゲンペプチドの製造上、難点がある。
本発明に係る低分子ゼラチンやコラーゲンペプチドにおいては、上記低分子ゼラチンやコラーゲンペプチドの調製工程において、原料として用いる平均分子量が10万以上の高分子ゼラチンの分解を十分に行い、その含有量を1.0質量%以下となる様に、高分子ゼラチン分子の酵素分解を最適に行う様に、ゼラチン分解酵素の種類、添加量や、酵素分解時の温度や時間等の条件を適宜設定することが好ましい。
〈高分子ゼラチン〉
本発明においては、少なくとも高屈率層が、平均分子量が10万以上の高分子量ゼラチンを含有することが好ましいが、高分子量ゼラチンの平均分子量としては、10万以上、20万以下の範囲にあることが好ましい。
本発明において、用いられる高分子量ゼラチンの平均分子量は、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフ法によって測定することができる。ゼラチンの分子量分布及び平均分子量についても、一般的な公知の方法であるゲルパーミエーションクロマトグラ法(GPC法)によって測定することができる。
ゼラチンの分子量については、D.Lorry and M.Vedrines,Proceedings of the 4th IAG Conference,Sept.1983,P.35、大野隆司、小林裕幸、水澤伸也、日本写真学会誌、47,237(1984)等に記載されているように、コラーゲンの構成単位であるα成分(分子量約10万)及び、その二量体、三量体であるβ成分、γ成分、単量体である高分子両性分、更にはこれらの成分が不規則に切断された低分子量成分からなるのが一般的である。
本発明に係る平均分子量が10万以上の高分子量ゼラチンとしては、上記各成分の中でも、コラーゲンの構成単位であるα成分(分子量約10万)及び、その二量体、三量体であるβ成分、γ成分が主体のゼラチンである。
ゼラチン分子量分布の測定は、上記文献や特開昭60−80838号、同62−87952号、同62−265645号、同62−279329号、同64−46742号の各公報に記載されているように、ゲルパーミエーションクロマトグラフ法によって行われる。本発明においては、ゼラチンの各分子量成分の割合は、以下の条件でGPC法によって求める。
a)カラム:Asahipak、GS−620(旭化成工業社製)
2本直列接続 カラム温度50℃
b)溶離液:0.1モル/L KHPOと0.1モル/L NaHPOとの等量混合溶液
pH6.8 流速1.0ml/min
c)試料:ゼラチンの0.2%溶離液溶液
注入量 100μl
d)検出:紫外線吸収分光光度計(UV波長230nm)
リテンションタイム(Retention Time)による230nmの吸収の変化をみると、先ず排除限界のピークが現れ、次にゼラチンのγ成分、β成分、α成分によるピークが順次現れ、更にリテンションタイムが長くなるにつれて、徐々に減衰するような形となる。標準サンプルにて校正した流出曲線のリテンションタイム(Retention Time)から分子量を求めることができる。
α成分は、分子量約10万のポリペプチド鎖で構成され、α鎖の二量体(β成分)、三量体(γ成分)等ゼラチンは種々の分子量を持つゼラチン分子の集合体となっており、またゼラチンメーカーから所定の平均分子量を有するゼラチンを入手することもできる。
また、本発明に係る平均分子量が10万以上の高分子量ゼラチンの製法としては、例えば、下記の方法などが挙げられる。
1)ゼラチン製造中の抽出操作で、抽出後期の抽出物を使用して抽出初期のもの(低分子量成分)は排除する。
2)前記製法において、抽出以後乾燥までの工程において、処理温度を40℃未満とする。
3)ゼラチンを冷水(15℃)透析する。
上記の方法を単独又は併用して用いることにより、平均分子量が10万以上の高分子量ゼラチンを得ることができる。
本発明においては、本発明に係る高屈折率層が、1)平均分子量が3万以下である低分子量ゼラチンまたはコラーゲンペプチド及び2)平均分子量が10万以上の高分子量ゼラチンを含有することを特徴としているが、高屈折率層が本発明で規定する上記要件を満たしているか否かは、下記の方法で確認することができる。
近赤外反射フィルムを構成する高屈折率層を単離した後、上記ゲルパーミエーションクロマトグラ法(GPC法)によってゼラチンの分子量分布を測定した後、横軸にゼラチンの分子量を、縦軸に含有量をプロットして、分子量分布曲線を作製した後、分子量が3万以下と、分子量が10万以上に2つの含有量の極大ピークが出現することで判定する。
〈ゼラチンの硬膜剤〉
本発明に係る高屈折率層塗布液には、高屈折率層を形成した後に、ゼラチン塗膜を硬化するため、必要に応じて硬化剤を添加することもできる。
用いることのできる硬膜剤としては、通常の写真乳剤層の硬膜剤として使用されている公知の化合物を使用でき、例えば、ビニルスルホン化合物、尿素−ホルマリン縮合物、メラニン−ホルマリン縮合物、エポキシ系化合物、アジリジン系化合物、活性オレフィン類、イソシアネート系化合物などの有機硬膜剤、クロム、アルミニウム、ジルコニウムなどの無機多価金属塩類などを挙げることができる。
(化合物A)
本発明に係る高屈折率層においては、ルチル型酸化チタン、水溶性高分子と共に、下記化合物群から選ばれる化合物Aを含有することを特徴とする。
化合物群:カルボキシル基含有化合物、ヒドロキサム酸類、ピリジン誘導体。
上記カルボキシル基含有化合物としては、例えば、アミノカルボン酸類、アミノポリカルボン酸、脂肪族カルボン酸類(モノ、ジ、トリ、テトラカルボン酸類)、芳香族カルボン酸類及びその誘導体等を挙げることができる。
また、本発明に係る化合物Aは、上記化合物群を構成単位とする重合体であってもよい。
本発明においては、本発明に係る化合物Aが、下記一般式(1)または(2)で表される部分構造を有する化合物であることが好ましい。
更には、本発明に係る化合物Aが、下記一般式(3)で表される化合物であることが好ましい。
上記一般式(3)において、Zは炭素原子、炭素原子と共に5員環または6員環を形成するのに必要な原子群を表す。Mは水素原子、アルカリ金属原子またはアンモニウム基を表し、Rは水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルキルカルボンアミド基、アリールカルボンアミド基、アルキルスルホンアミド基、アリールスルホンアミド基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルカルバモイル基、アリールカルバモイル基、カルバモイル基、アルキルスルファモイル基、アリールスルファモイル基、スルファモイル基、シアノ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アシルオキシ基、カルボキシル基、カルボニル基、スルホニル基、アミノ基、ヒドロキシ基または複素環基を表す。nは0〜4の整数を表す。また、複素環を形成する窒素原子が、N−オキシド構造をとっても良い。
以下に、本発明に係る化合物(A)の代表的な具体例を示す。
また、上記例示した化合物の他に、3−(4−ビニルベンジルオキシ)ピコリン酸を含む共重合物またはグラフト重合物を挙げることができる。
本発明においては、上記例示化合物の中でも、LI−22(ピコリン酸)が特に好ましい。
これらの化合物Aは、試薬品として購入、あるいはバイルシュタイン・ハンドブーフ・デァ・オーガニッシェン・ヘミー(Beilstein Handbuch der Organischen Chemie)、アンナーレン・デァ・ヘミー(Ann.Chem.)、ケミカル・アブストラクツ(Chem.Abstr.)、ジャーナル・オフケ・ザ・アメリカン・ケミカル・ソサイアティ(J.Am.Chem.Soc.)、モナッシェフテ・ヒュール・ヘミー(Monatsh.Chem.)、ジュルナール・デァ・ルッシシェン・フィジカリッシュ−ヘミッシェン・ゲゼルシャフト(Journal der Russischen Physikalish−Chemischen Gesellschaft)等の抄録誌、報文献に数多く報告されており、これらに記載された方法に従って合成することができる。
また、本発明に係る化合物Aとしてヒドロキサム酸類を用いることができる。本発明に係るヒドロキサム酸類とは、下記一般式〔IV〕で表される化合物である。
式中、A41は水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のアミノ基、置換もしくは無置換のヘテロ環基、置換もしくは無置換のアルコキシ基、置換もしくは無置換のアリールオキシ基、置換もしくは無置換のカルバモイル基、置換もしくは無置換のスルファモイル基、アシル基、カルボキシ基、ヒドロキシアミノ基又はヒドロキシアミノカルボニル基を表す。
41は−CO−、−CS−、−SO−、または−SO−を表す。R41は水素原子、置換若しくは無置換のアルキル基、又は置換もしくは無置換のアリール基を表す。A41とR41が連結して環構造を形成してもよい。Y41は水素原子又は加水分解反応により水素原子になりうる基を表す。
41およびR41が置換基を有する基である場合、これら置換基としてはハロゲン原子、アリール基、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヒドロキシ基、スルホニル基、スルホンアミド基、スルファモイル基、スルホ基、アミド基、ウレイド基、シアノ基、ヒドロキシアミノカルボニル基、カルボキシ基、ニトロ基、アミノ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環基(ピリジル基、モルホリノ基など)などが挙げられる。
一般式〔IV〕において、A41は好ましくは水素原子、置換若しくは無置換の、アルキル基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基又はアリールオキシ基である。特に好ましくは置換若しくは無置換の、アミノ基、アルコキシ基またはアリールオキシ基である。炭素数は1〜10であることが好ましい。X41は好ましくは−CO−である。R41は好ましくは水素原子である。
以下に、本発明に係るヒドロキサム酸類の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
また、本発明に係る化合物Aとして規定するカルボキシル基含有化合物の1つとしてアミン化合物、特に好ましくは等電点が6.5以下のアミノ酸を用いることが好ましい。
本発明でいうアミノ酸とは、同一分子内にアミノ基とカルボキシル基を有する化合物であり、α−、β−、γ−などいずれのタイプのアミノ酸でもよいが、等電点が6.5以下のアミノ酸であることが好ましい。アミノ酸には光学異性体が存在するものもあるが、本発明においては光学異性体による効果の差はなく、いずれの異性体も単独であるいはラセミ体でも使用することができる。
本発明に係るアミノ酸の詳しい解説は、化学大辞典1縮刷版(共立出版;昭和35年発行)268頁〜270頁の記載を参照することができる。
具体的に好ましいアミノ酸として、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、セリン、等を挙げることができ、特にグリシン、セリンが好ましい。
アミノ酸の等電点とは、アミノ酸は特定のpHにおいて分子内の正・負電荷が釣り合い、全体としての電荷が0となるので、このpH値をいう。本発明においては等電点6.5以下のアミノ酸を用いるが、各アミノ酸の等電点については、低イオン強度での等電点電気泳動で求めることができる。
本発明に係る化合物Aの高屈折率層における添加量としては、酸化チタン1.0gに対し、0.2〜1.0gの範囲であることが好ましく、更に好ましくは0.3〜0.7gの範囲である。
〔低屈折率層〕
本発明では、前述の高屈折率層よりも屈折率が低い低屈折率層を有する。低屈折率層は屈折率が1.6以下であることが好ましい。さらには、1.30〜1.50である。
本発明に係る低屈折率層においては、水溶性高分子中に、金属酸化物粒子を分散したものを用いる。なお、低屈折率層で用いる水溶性高分子化合物は、上記高屈折率層で記載の水溶性高分子と同様のものを使用できる。なお、高屈折率層と低屈折率層で用いられる水溶性高分子は、同一であっても異なっていても良いが、同一であることが同時重層塗布を実施する上で好ましい。
本発明に係る低屈折率層においては、金属酸化物粒子として二酸化ケイ素を用いることが好ましく、酸性のコロイダルシリカゾルを用いることが特に好ましい。
本発明において、二酸化ケイ素は、その平均粒径が100nm以下であることが好ましい。一次粒子の状態で分散された二酸化ケイ素の一次粒子の平均粒径(塗設前の分散液状態での粒径)は、20nm以下のものが好ましく、より好ましくは10nm以下である。また二次粒子の平均粒径としては、30nm以下であることが、ヘイズが少なく可視光透過性に優れる観点で好ましい。
本発明に係る金属酸化物の平均粒径は、粒子そのものあるいは屈折率層の断面や表面に現れた粒子を電子顕微鏡で観察し、1,000個の任意の粒子の粒径を測定し、その単純平均値(個数平均)として求められる。ここで個々の粒子の粒径は、その投影面積に等しい円を仮定したときの直径で表したものである。
また、本発明に係る低屈折率層においては、高屈折率層の構成要素として説明した水溶性高分子(反応性官能基を有する水溶性高分子、一般式(4)で表される化合物、増粘多糖類及びゼラチン)や、化合物A等を含有しても良い。
〔その他の添加剤〕
本発明に係る高屈折率層、低屈折率層には、必要に応じて各種添加剤を用いることができる。
〈エマルジョン樹脂〉
本発明においては、本発明に係る高屈折率層または前記低屈折率層が、更にエマルジョン樹脂を含有することが好ましい。
本発明でいうエマルジョン樹脂とは、油溶性のモノマーを、分散剤を含む水溶液中でエマルジョン状態に保ち、重合開始剤を用いて乳化重合させた樹脂微粒子である。
エマルジョンの重合時に使用される分散剤としては、一般的には、アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ジエチルアミン、エチレンジアミン、4級アンモニウム塩のような低分子の分散剤の他に、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリエキシエチレンラウリル酸エーテル、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルピロリドンのような高分子分散剤が挙げられる。
本発明に係るエマルジョン樹脂とは、水系媒体中に微細な(平均粒径0.01〜2μm)樹脂粒子がエマルジョン状態で分散されている樹脂で、油溶性のモノマーを、水酸基を有する高分子分散剤を用いてエマルジョン重合して得られる。用いる分散剤の種類によって、得られるエマルジョン樹脂のポリマー成分に基本的な違いは見られないが、水酸基を有する高分子分散剤を用いてエマルジョン重合すると、微細な微粒子の少なくとも表面に水酸基の存在が推定され、他の分散剤を用いて重合したエマルジョン樹脂とはエマルジョンの化学的、物理的性質が異なる。
水酸基を含む高分子分散剤とは、重量平均分子量が10000以上の高分子の分散剤で、側鎖または末端に水酸基が置換されたものであり、例えばポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミドのようなアクリル系の高分子で2−エチルヘキシルアクリレートが共重合されたもの、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールのようなポリエーテル、ポリビニルアルコールなどが挙げられ、特にポリビニルアルコールが好ましい。
高分子分散剤として使用されるポリビニルアルコールは、ポリ酢酸ビニルを加水分解して得られる通常のポリビニルアルコールの他に、カチオン変性したポリビニルアルコールやカルボキシル基のようなアニオン性基を有するアニオン変性ポリビニルアルコール、シリル基を有するシリル変性ポリビニルアルコール等の変性ポリビニルアルコールも含まれる。ポリビニルアルコールは、平均重合度は高い方がインク吸収層を形成する際のクラックの発生を抑制する効果が大きいが、平均重合度が5000以内であると、エマルジョン樹脂の粘度が高くなく、製造時に取り扱いやすい。したがって、平均重合度は300〜5000のものが好ましく、1500〜5000のものがより好ましく、3000〜4500のものが特に好ましい。ポリビニルアルコールのケン化度は70〜100モル%のものが好ましく、80〜99.5モル%のものがより好ましい。
上記の高分子分散剤で乳化重合される樹脂としては、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、ビニル系化合物、スチレン系化合物といったエチレン系単量体、ブタジエン、イソプレンといったジエン系化合物の単独重合体または共重合体が挙げられ、例えばアクリル系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル系樹脂等が挙げられる。
〈各屈折率層のその他の添加剤〉
本発明に係る高屈折率層と低屈折率層に適用可能な各種の添加剤を以下に列挙する。例えば、特開昭57−74193号公報、同57−87988号公報及び同62−261476号公報に記載の紫外線吸収剤、特開昭57−74192号、同57−87989号公報、同60−72785号公報、同61−146591号公報、特開平1−95091号公報及び同3−13376号公報等に記載されている退色防止剤、アニオン、カチオンまたはノニオンの各種界面活性剤、特開昭59−42993号公報、同59−52689号公報、同62−280069号公報、同61−242871号公報および特開平4−219266号公報等に記載されている蛍光増白剤、硫酸、リン酸、酢酸、クエン酸、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム等のpH調整剤、消泡剤、ジエチレングリコール等の潤滑剤、防腐剤、帯電防止剤、マット剤等の公知の各種添加剤を含有させることもできる。
〔基材〕
本発明の近赤外反射フィルムに適用する基材としては、フィルム支持体であることが好ましく、フィルム支持体は、透明であっても不透明であってもよく、種々の樹脂フィルムを用いることができ、ポリオレフィンフィルム(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリエステルフィルム(ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等)、ポリ塩化ビニル、3酢酸セルロース等を用いることができ、好ましくはポリエステルフィルムである。ポリエステルフィルム(以降ポリエステルと称す)としては、特に限定されるものではないが、ジカルボン酸成分とジオール成分を主要な構成成分とするフィルム形成性を有するポリエステルであることが好ましい。主要な構成成分のジカルボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルスルホンジカルボン酸、ジフェニルエーテルジカルボン酸、ジフェニルエタンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェニルチオエーテルジカルボン酸、ジフェニルケトンジカルボン酸、フェニルインダンジカルボン酸などを挙げることができる。また、ジオール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシエトキシフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビスフェノールフルオレンジヒドロキシエチルエーテル、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ハイドロキノン、シクロヘキサンジオールなどを挙げることができる。これらを主要な構成成分とするポリエステルの中でも透明性、機械的強度、寸法安定性などの点から、ジカルボン酸成分として、テレフタル酸や2,6−ナフタレンジカルボン酸、ジオール成分として、エチレングリコールや1,4−シクロヘキサンジメタノールを主要な構成成分とするポリエステルが好ましい。中でも、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートを主要な構成成分とするポリエステルや、テレフタル酸と2,6−ナフタレンジカルボン酸とエチレングリコールからなる共重合ポリエステル、およびこれらのポリエステルの二種以上の混合物を主要な構成成分とするポリエステルが好ま
しい。
本発明に係るフィルム支持体の厚みは、10〜300μmであることが好ましく、より好ましくは20〜150μmである。また、本発明のフィルム支持体は、2枚を重ねたものであっても良く、この場合、その種類が同じでも異なってもよい。
〔近赤外反射フィルムの製造方法〕
本発明の近赤外反射フィルムは、基材上に高屈折率層と低屈折率層から構成されユニットを積層して構成されるが、具体的には高屈折率層と低屈折率層とを交互に塗布、乾燥して積層体を形成することが好ましい。
塗布方式としては、例えば、ロールコーティング法、ロッドバーコーティング法、エアナイフコーティング法、スプレーコーティング法、カーテン塗布方法、あるいは米国特許第2,761,419号、同第2,761,791号公報に記載のホッパーを使用するスライドビード塗布方法、エクストルージョンコート法等が好ましく用いられる。
同時重層塗布を行う際の高屈折率層塗布液と低屈折率層塗布液の粘度としては、スライドビード塗布方式を用いる場合には、5〜100mPa・sの範囲が好ましく、さらに好ましくは10〜50mPa・sの範囲である。また、カーテン塗布方式を用いる場合には、5〜1200mPa・sの範囲が好ましく、さらに好ましくは25〜500mPa・sの範囲である。
また、塗布液の15℃における粘度としては、100mPa・s以上が好ましく、100〜30,000mPa・sがより好ましく、さらに好ましくは3,000〜30,000mPa・sであり、最も好ましいのは10,000〜30,000mPa・sである。
塗布および乾燥方法としては、高屈折率層塗布液と低屈折率層塗布液を30℃以上に加温して、塗布を行った後、形成した塗膜の温度を1〜15℃に一旦冷却し、10℃以上で乾燥することが好ましく、より好ましくは、乾燥条件として、湿球温度5〜50℃、膜面温度10〜50℃の範囲の条件で行うことである。また、塗布直後の冷却方式としては、形成された塗膜均一性の観点から、水平セット方式で行うことが好ましい。
本発明においては、上記高屈折率層塗布液を調製する際、前記化合物群(カルボキシル基含有化合物、ピリジン誘導体、ヒドロキサム酸類)から選ばれる少なくとも1種の化合物Aと水溶性高分子を水系媒体中で混合した後、体積平均粒径が100nm以下のルチル型の酸化チタンを添加、分散して調製した水系の高屈折率層塗布液を用いて、高屈折率層を形成することが好ましい。
また、本発明の近赤外反射フィルムの製造方法においては、近赤外反射フィルムの作製に際し、体積平均粒径が100nm以下のルチル型の酸化チタンと共に、高屈折率層の全質量に対し、化合物Aとして、前述の平均分子量が3万以下である低分子量ゼラチンまたはコラーゲンペプチドを15質量%以上、45質量%以下含有し、水溶性高分子として、前述の平均分子量が10万以上の高分子量ゼラチンを15質量%以上、40質量%以下含有している高屈折率層塗布液を用いて高屈折率層を形成することが好ましい製造方法の1つである。
上記製造方法を適用することにより、ルチル型の酸化チタンを、水系媒体中に安定に分散させて存在させることができると共に、塗布液として低温環境での増粘性を確保することができ、塗布乾燥時に形成した塗膜において吹かれムラを生じることなく、均一な塗膜を得ることができ、環境適性にも優れた近赤外反射フィルムを得ることができる。
また、本発明の近赤外反射フィルムの製造方法の他の1つとして、近赤外反射フィルムの作製に際し、高屈折率層が、体積平均粒径100nm以下のルチル型酸化チタンを含むpHが1.0以上、3.0以下で、ゼータ電位が正である水系ゾルと、化合物Aとして等電点が6.5以下のアミノ酸類と、水溶性高分子を含有する高屈折率層塗布液を用いて形成する製造方法が好ましい。
〔近赤外反射フィルムの応用〕
本発明の近赤外反射フィルムは、幅広い分野に応用することができる。例えば、建物の屋外の窓や自動車窓等長期間太陽光に晒らされる設備に貼り合せ、熱線反射効果を付与する熱線反射フィルム等の窓貼用フィルム、農業用ビニールハウス用フィルム等として、主として耐候性を高める目的で用いられる。
特に、本発明に係る近赤外反射フィルムが直接もしくは接着剤を介してガラスもしくはガラス代替樹脂基材に貼合されている部材には好適である。
接着剤は、窓ガラスなどに貼り合わせたとき、近赤外反射フィルムが日光(熱線)入射面側にあるように設置する。また近赤外反射フィルムを窓ガラスと基材との間に挟持すると、水分等周囲ガスから封止でき耐久性に好ましい。本発明の近赤外反射フィルムを屋外や車の外側(外貼り用)に設置しても環境耐久性があって好ましい。
本発明に適用可能な接着剤としては、光硬化性もしくは熱硬化性の樹脂を主成分とする接着剤を用いることができる。
接着剤は紫外線に対して耐久性を有するものが好ましく、アクリル系粘着剤またはシリコーン系粘着剤が好ましい。更に粘着特性やコストの観点から、アクリル系粘着剤が好ましい。特に剥離強さの制御が容易なことから、アクリル系粘着剤において、溶剤系及びエマルジョン系の中で溶剤系が好ましい。アクリル溶剤系粘着剤として溶液重合ポリマーを使用する場合、そのモノマーとしては公知のものを使用できる。
また、合わせガラスの中間層として用いられるポリビニルブチラール系樹脂、あるいはエチレン−酢酸ビニル共重合体系樹脂を用いてもよい。具体的には可塑性ポリビニルブチラール(積水化学工業社製、三菱モンサント社製等)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(デュポン社製、武田薬品工業社製、デュラミン)、変性エチレン−酢酸ビニル共重合体(東ソー社製、メルセンG)等である。なお、接着層には紫外線吸収剤、抗酸化剤、帯電防止剤、熱安定剤、滑剤、充填剤、着色、接着調整剤等を適宜添加配合してもよい。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。
実施例1
《近赤外反射フィルムの作製》
〔試料1の作製〕
(高屈折率層1)
(高屈折率層用塗布液1の調製)
高屈折率層用塗布液1を、下記添加手順である添加法Aに従って調製した。
増粘多糖類としてタマリンドシードガムの2.5部と、ポリビニルアルコール(PVA203クラレ社製)の0.5部と、本発明に係る化合物Aとして例示化合物であるLI−17(アミノカルボン酸類)の5.0部とを水340部に溶解した溶液に、硝酸でpHを3.0に調整したホウ酸の5.5質量%水溶液の5.0部と、下記ルチル型酸化チタン粒子ゾルの20質量%溶液の56部とを添加して、高屈折率層用塗布液1を調製した。
〈酸化チタン粒子ゾルの調製〉
二酸化チタン水和物を水に懸濁させた水性懸濁液(TiO濃度100g/L)10L(リットル)に、水酸化ナトリウム水溶液(濃度10モル/L)を30L撹拌下で添加し、90℃に昇温し、5時間熟成した後、塩酸で中和、濾過、水洗した。なお、上記反応(処理)において、二酸化チタン水和物は公知の手法に従い、硫酸チタン水溶液を熱加水分解して得られたものを用いた。
塩基処理チタン化合物をTiO濃度20g/Lになるよう純水に懸濁させ、撹拌下クエン酸をTiO量に対し0.4モル%加え昇温した。液温が95℃になったところで、濃塩酸を塩酸濃度30g/Lになるように加え、液温を維持しつつ3時間撹拌して、酸化チタン粒子が20質量%となるようにして、酸化チタン粒子ゾルを調製した。
得られた酸化チタンゾル液のpHおよびゼータ電位を測定したところ、pHは1.4、ゼータ電位は+40mVであった。さらに、マルバーン社製ゼータサイザーナノにより粒径測定を行ったところ、体積平均粒径は35nm、単分散度は16%であった。また、酸化チタンゾル液を105℃で3時間乾燥させて粒子紛体を得て、日本電子データム社製JDX−3530型)を用いてX線回折の測定を行い、ルチル型酸化チタン粒子であることを確認した。
(高屈折率層1の形成)
上記調製した高屈折率層用塗布液1を45℃に保温しながら、45℃に加温した厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に、乾燥膜厚が135nmとなる条件で、ワイヤーバーを用いて塗布し、次いで、膜面が15℃以下となる条件で冷風を1分間吹き付けてセットさせた後、80℃の温風を吹き付けて乾燥させて、高屈折率層1を形成した。
(低屈折率層用塗布液1の調製)
ポリ塩化アルミニウム(多木化学製、タキバイン#1500)の23.5質量%水溶液の0.6部に、コロイダルシリカ(日産化学社製、スノーテックスOS)の10質量%水溶液を28部と、硝酸でpHを3.0に調整したホウ酸の5.5質量%水溶液の10.0部を添加して、分散した。次いで、この分散液に、1質量%のタマリンドシードガム溶液の14.5部と、ポリビニルアルコール(PVA217、クラレ社製)の5.0質量%溶液の2.0部を添加して、低屈折率層用塗布液1を調製した。
(低屈折率層1の形成)
次いで、低屈折率層用塗布液1を45℃に保温しながら、45℃に加温した上記ポリエチレンテレフタレートフィルムの高屈折率層1上に、乾燥膜厚が175nmとなる条件で、ワイヤーバーを用いて塗布し、次いで、膜面が15℃以下となる条件で冷風を1分間吹き付けてセットさせた後、80℃の温風を吹き付けて乾燥させて、低屈折率層1を形成した。
(積層体の形成)
低屈折率層1上に、同様にして高屈折率層1/低屈折率層1から構成されるユニットを更に5ユニット積層し、それぞれ6層の高屈折率層及び低屈折率層(合計12層)から構成された近赤外反射フィルムである試料1を作製した。
〔試料2〜7の作製〕
上記試料1の作製で用いた高屈折率層1形成用の高屈折率層用塗布液1の調製において、化合物Aの例示化合物であるLI−17に代えて、同量のLI−1(アミノポリカルボン酸類)、LI−6(脂肪族カルボン酸類)、LI−3(芳香族カルボン酸類)、LI−22(ピリジン誘導体:ピコリン酸)、LI−23(ピリジン誘導体:ニコチン酸)、LI−21(ヒドロキサム酸類)にそれぞれ変更した以外は同様にして、試料2〜7を作製した。
〔試料8〜13の作製〕
前記試料5の作製で用いた高屈折率層形成用の高屈折率層用塗布液の調製において、化合物AであるLI−22(ピリジン誘導体:ピコリン酸)の添加量(g/1gTiO)を、それぞれ0.18g、0.28g、0.30g、0.70g、1.1gにそれぞれ変更した以外は同様にして、試料8〜13を作製した。
〔試料14の作製〕
前記試料5の作製で用いた高屈折率層形成用の高屈折率層用塗布液の調製において、調製方法として添加法Aに代えて、下記の添加法Bに従って調製した高屈折率層用塗布液を用いた以外は同様にして、試料14を作製した。
(高屈折率層用塗布液の調製:添加法B)
高屈折率層用塗布液を、下記添加手順である添加法Bに従って調製した。
前記ルチル型酸化チタン粒子ゾルの20質量%溶液の56部に、増粘多糖類として1質量%のタマリンドシードガム水溶液の250部と、5質量%のポリビニルアルコール(PVA203クラレ社製)の10部と、15質量%のLI−22(ピリジン誘導体:ピコリン酸)水溶液の33部と、硝酸でpHを3.0に調整したホウ酸の5.5質量%水溶液の5.0部を順次添加、分散して、高屈折率層用塗布液を調製した。
〔試料15の作製〕
前記試料5の作製で用いた高屈折率層形成用の高屈折率層用塗布液の調製において、更に、無機ポリマーとして、ポリ塩化アルミニウム(多木化学製、タキバイン#1500)の23.5質量%溶液を1.0部添加した以外は同様にして調製した高屈折率層用塗布液を用いて、試料15を作製した。
〔試料16の作製〕
前記試料5の作製で用いた高屈折率層形成用の高屈折率層用塗布液の調製において、増粘多糖類であるタマリンドシードガムに代えて、同量の石灰処理ゼラチンを用いた以外は同様にして調製した高屈折率層用塗布液を用いて、試料16を作製した。
〔試料17の作製〕
前記試料5の作製で用いた高屈折率層形成用の高屈折率層用塗布液の調製において、タマリンドシードガムの添加量を3.0部に変更し、PVA203を添加しなかった以外は同様にして調製した高屈折率層用塗布液を用いて、試料17を作製した。
〔試料18の作製〕
前記試料5の作製で用いた高屈折率層形成用の高屈折率層用塗布液の調製において、増粘多糖類であるタマリンドシードガムに代えて、同量のポリビニルアルコール(PVA235、クラレ社製)を用いた以外は同様にして調製した高屈折率層用塗布液を用いて、試料18を作製した。
〔試料19の作製〕
前記試料5の作製で用いた高屈折率層形成用の高屈折率層用塗布液の調製において、体積平均粒径が35nmの酸化チタン粒子に代えて、体積平均粒径が129nmの酸化チタン粒子を用いた以外は同様にして調製した高屈折率層用塗布液を用いて、試料19を作製した。
〔試料20の作製〕
下記の方法に従って、試料20を作製した。
(高屈折率層用塗布液20の調製)
酸化チタン粒子(体積平均粒径:15nm)の40部と、ジオクチルスルホサクネート(界面活性剤)の2部と、トルエンの58部とを混合した後、ボールミルを用いて、48時間分散して、酸化チタンゾルを調製した。
次いで、上記調製した酸化チタンゾルに、熱硬化性アクリル樹脂を酸化チタンの1.5倍量添加して、高屈折率層用塗布液20を調製した。
(積層体の形成)
厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に、屈折率1.47の熱硬化性アクリル樹脂を135nmの膜厚で塗布、乾燥、硬化して低屈折率層を形成した後、該低屈折率層上に上記高屈折率層用塗布液20を乾燥膜厚175nmになるように塗布し、90℃で20分間熱硬化させた。高屈折率層上に、同様にして低屈折率層/高屈折率層から構成されるユニットを更に3ユニット積層し、それぞれ4層の高屈折率層及び低屈折率層(合計8層)から構成された近赤外反射フィルムである試料20を作製した。
〔試料21の作製〕
(基材)
厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(帝人デュポン製、テイジンテトロンフィルム 高透明グレード)を用いた。表面はスラリーの濡れ性をよくするためにコロナ放電処理を施した。屈折率は1.62であった。
(高屈折率層Bの形成)
イソプロピルアルコール(和光純薬、試薬特級)を100質量部、ピリジン(和光純薬、試薬特級)を3質量部、エチルシリケート溶液(コルコート社製、HAS−1、有効成分30質量%)を5質量部、ルチル型酸化チタン微粒子(石原産業社製、TTO−55)を10質量部、それぞれ配合した後、ボールミルにて4時間分散させ、分散粒子径がD50で20nmに達したのを確認した後、紫外線硬化バインダー(信越化学工業製 X−12−2400、有効成分30質量%)を1.5質量部、触媒(信越化学工業製DX−2400)を0.15質量部配合し、ボールミルにて1時間分散させ、分散粒子径がD50で16nmに達したのを確認し、これを高屈折率塗布液Bとした。これを厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルムともいう)に、バーコーターNo.08を用いて、乾燥後の膜厚が100nmになるように塗布し、100℃で乾燥した後、紫外線を照射(照度200〜450mW/cm)して硬化させ、高屈折率層Bを形成した。高屈折率層Bの屈折率は、2.17であった。
(低屈折率層Bの形成)
粒子径が10〜20nm(平均粒子径15nm)のシリカゾル(日産化学工業製「IPA−ST」)1質量部、溶媒としてイソプロピルアルコール(和光純薬製 試薬特級)を10質量部、バインダーとして紫外線硬化バインダー(信越化学工業製 X−12−2400)を5質量部、触媒(信越化学工業製 DX−2400)0.6部を配合し、スターラーで攪拌して低屈折率層塗布液Bを得た。シリカゾル(屈折率1.45)の一次粒子径はほぼ揃っており、また分散粒子径D50が45nmのスラリーを得た。
ついで、PETフィルム上に高屈折率層Bを形成した試料の高屈折率層B上に、上記調製した低屈折率層塗布液BをバーコーターNo.08を用いて、乾燥後の膜厚が100nmになるように塗布し、100℃で乾燥した後、紫外線を照射(照度200〜450mW/cm)して硬化させ、低屈折率層Bを形成した。形成した低屈折率層Bの屈折率は1.35であった。
(積層体の形成)
更に、高屈折率層Bと低屈折率層Bを交互に3層ずつ積層し、合計が8層の試料21を作製した。
〔試料22の作製〕
(基材)
厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(帝人デュポン製、テイジンテトロンフィルム 高透明グレード)を用いた。表面はスラリーの濡れ性をよくするためにコロナ放電処理を施した。屈折率は1.62であった。
(高屈折率層Cの形成)
粒子径が20nmの球状ルチル型酸化チタン(石原産業製、TTO−51C)と、溶媒としてメタノールを体積比で1:10になるように分散混合し高屈折率層用塗布液Cを調製した。
次いで、上記基材上に、バーコーターを用いて乾燥後の厚さが230nmとなる条件で塗布、乾燥し、高屈折率層Cを形成した。この高屈折率層Cは、屈折率が2.00であった。
(低屈折率層Cの形成)
粒子径が10〜15nm(平均粒子径12nm)の球状コロイダルシリカゾル(日産化学工業製、スノーテックスPS)と、溶媒としてメタノールを体積比で1:10になるように分散混合し、低屈折率層用塗布液Cを調製した。
次いで、上記基材に形成した高屈折率層C上に、バーコーターを用いて乾燥後の厚さが230nmとなる条件で塗布、乾燥し、低屈折率層Cを形成した。この低屈折率層Dは、屈折率が1.25であった。
(積層体の形成)
次いで、上記高屈折率層用塗布液C、低屈折率層用塗布液Cを用いて、低屈折率層C上に同様の条件で順次積層し、下記の7層構成からなる積層体を作製した。
基材/高屈折率層C/低屈折率層C/高屈折率層C/低屈折率層C/高屈折率層C/低屈折率層C/高屈折率層C
(最上層の形成)
粒子径が10〜20nm(平均粒子径15nm)のシリカゾル(日産化学工業製、メタノールシリカゾル)と、溶媒としてメタノールを体積比で1:20になるように分散混合して最上層用塗布液を調製した。
次いで、基材上に7層の屈折率層を形成した積層体の高屈折率層C上に、バーコーターを用いて乾燥後の厚さが125nmとなる条件で塗布、乾燥し、最上層を形成し、試料22を作製した。この最上層は、屈折率が1.35であった。
〔試料23の作製〕
上記試料1の作製で用いた高屈折率層1形成用の高屈折率層用塗布液1の調製において、化合物AであるLI−17を除いた以外は同様にして、試料23を作製した。
以上作製した近赤外反射フィルム1〜21の高屈折率層の主要構成及び形成方法を、表1に示す。
なお、表1に略称で記載した水溶性高分子の詳細は以下の通りである。
PVA203:ポリビニルアルコール、PVA203、クラレ社製
PVA235:ポリビニルアルコール、PVA235、クラレ社製
TG:タマリンドシードガム(増粘多糖類)
PAC:ポリ塩化アルミニウム(多木化学製、タキバイン#1500、無機ポリマー)
Gel:石灰処理ゼラチン
《近赤外反射フィルムの評価》
上記作製した各近赤外反射フィルムについて、下記の特性値の測定及び性能評価を行った。なお、試料21は、高屈折率層での酸化チタン粒子の凝集が激しく、評価に耐えない膜面品質であり、評価対象から外した(表2には、NDと表示)。
(各層の屈折率の測定)
基材上に屈折率を測定する対象層(高屈折率層、低屈折率層)をそれぞれ単層で塗設したサンプルを作製し、下記の方法に従って、各高屈折率層及び低屈折率層の屈折率を求めた。
分光光度計として、U−4000型(日立製作所社製)を用いて、各サンプルの測定側の裏面を粗面化処理した後、黒色のスプレーで光吸収処理を行って裏面での光の反射を防止して、5度正反射の条件にて可視光領域(400nm〜700nm)の反射率の測定結果より、屈折率を求めた。
(可視光透過率及び近赤外透過率の測定)
上記分光光度計(積分球使用、日立製作所社製、U−4000型)を用い、各近赤外反射フィルムの300nm〜2000nmの領域における透過率を測定した。可視光透過率は550nmにおける透過率の値を、近赤外透過率は1200nmにおける透過率の値を用いた。
(柔軟性の評価)
上記作製した各近赤外反射フィルムについて、JIS K5600−5−1に準拠した屈曲試験法に基づき、屈曲試験機タイプ1(井元製作所社製、型式IMC−AOF2、マンドレル径φ20mm)を用いて、30回の屈曲試験を行った。
〈近赤外透過率の変化幅の測定〉
次いで、30回の屈曲試験を行った後の近赤外反射フィルムについて、上記と同様の方法で、1200nmにおける近赤外透過率を測定し、屈曲試験前後での近赤外透過率の変化幅(屈曲試験後の近赤外透過率(%)−屈曲試験前の近赤外透過率(%))を求めた。近赤外透過率の上昇幅が小さいほど、柔軟性に優れていることを表す。
〈屈折率層の目視観察〉
1000回の屈曲試験を行った後の近赤外反射フィルム表面を、目視観察し、下記の基準に従って柔軟性を評価した。
◎:近赤外反射フィルム表面に、折り曲げ跡やひび割れは観察されない
○:近赤外反射フィルム表面に、わずかに折り曲げ跡が観察される
△:近赤外反射フィルム表面に、微小なひび割れが僅かに観察される
×:近赤外反射フィルム表面に、明らかなひび割れが多数発生している
以上により得られた測定結果、評価結果を、表2に示す。
表2に記載の結果より明らかなように、本発明の近赤外反射フィルムは、可視光透過率を低下させることなく、近赤外透過率を低下させることが可能であり、かつ柔軟性に優れていることが分かる。
実施例2
〔近赤外反射体の作製〕
実施例1で作製した試料1〜18の近赤外反射フィルムを用いて近赤外反射体1〜18を作製した。厚さ5mm、20cm×20cmの透明アクリル樹脂板上に、試料1〜18の近赤外反射フィルムをそれぞれアクリル接着剤で接着して、近赤外反射体1〜18を作製した。
〔評価〕
上記作製した近赤外反射体1〜18は、近赤外反射体のサイズが大きいにもかかわらず、容易に利用可能であり、また、本発明の近赤外反射フィルムを利用することで、優れた近赤外反射性を確認することができた。
実施例3
《近赤外反射フィルムの作製》
〔試料101の作製〕
(高屈折率層塗布液101の調製)
下記の添加物1)〜6)をこの順序で添加、混合して、高屈折率層塗布液101を調製した。
はじめに1)酸化チタン粒子ゾルを攪拌しながら50℃まで昇温した後、2)低分子ゼラチンを添加して30分間攪拌して、酸化チタン粒子表面を低分子ゼラチンで被覆した。次いで、3)高分子ゼラチン、4)グリシンと5)純水を添加し、90分間攪拌した後、6)界面活性剤を添加して、高屈折率層塗布液101を調製した。
1)20質量%酸化チタン粒子ゾル(体積平均粒径35nm、ルチル型酸化チタン粒子) 60g
2)5.0質量%低分子量ゼラチン(GelL1)水溶液 125g
3)5.0質量%高分子量ゼラチン(GelH1)水溶液 100g
4)グリシン(アミノ酸、等電点:5.97) 1g
5)純水 150g
6)5.0質量%界面活性剤水溶液(コータミン24P、4級アンモニウム塩系カチオン性界面活性剤、花王社製) 0.45g
GelL1はアルカリ処理により加水分解を施した平均分子量が2万の低分子量ゼラチンであり、GelH1は平均分子量が13万の酸処理ゼラチン(高分子量ゼラチン)である。
(低屈折率層塗布液101の調製)
下記の添加物1)〜5)をこの順序で添加、混合して、低屈折率層塗布液101を調製した。
はじめに1)コロイダルシリカを攪拌しながら40℃まで昇温した後、2)低分子ゼラチンを添加して10分間攪拌した。次いで、3)高分子ゼラチンと4)純水を添加し、10分間攪拌した後、5)界面活性剤を添加する調製パターンAで、低屈折率層塗布液101を調製した。
1)20質量%コロイダルシリカ 68g
2)5.0質量%低分子量ゼラチン(GelL1)水溶液 180g
3)5.0質量%高分子量ゼラチン(GelH1)水溶液 100g
4)純水 240g
5)5.0質量%界面活性剤水溶液(コータミン24P、4級アンモニウム塩系カチオン性界面活性剤、花王社製) 0.64g
GelL1はアルカリ処理により加水分解を施した平均分子量が2万の低分子量ゼラチンであり、GelH1は平均分子量が13万の酸処理ゼラチン(高分子量ゼラチン)である。
(積層体の形成)
〈高屈折率層101の形成〉
上記調製した高屈折率層用塗布液101を45℃に保温しながら、45℃に加温した厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に、乾燥膜厚が135nmとなる条件で、ワイヤーバーを用いて塗布し、次いで、膜面が15℃以下となる条件で冷風を1分間吹き付けてセットさせた後、80℃の温風を吹き付けて乾燥させて、高屈折率層101を形成した。
〈低屈折率層101の形成〉
次いで、低屈折率層用塗布液101を45℃に保温しながら、45℃に加温した上記ポリエチレンテレフタレートフィルムの高屈折率層1上に、乾燥膜厚が175nmとなる条件で、ワイヤーバーを用いて塗布し、次いで、膜面が15℃以下となる条件で冷風を1分間吹き付けてセットさせた後、80℃の温風を吹き付けて乾燥させて、低屈折率層101を形成した。
〈近赤外反射フィルムの作製〉
上記形成した低屈折率層101上に、同様にして高屈折率層101/低屈折率層101から構成されるユニットを更に5ユニット積層し、それぞれ6層の高屈折率層及び低屈折率層(合計12層)から構成された近赤外反射フィルムである試料101を作製した。
〔試料102の作製〕
上記試料101の作製において、高屈折率層塗布液101に代えて、下記高屈折率層塗布液102を用いた以外は同様にして、試料102を作製した。
(高屈折率層塗布液102の調製)
上記高屈折率層塗布液101の調製において、4)グリシン(アミノ酸、等電点:5.97)に代えて、同量の4)セリン(アミノ酸、等電点:5.68)を用いた以外は同様にして、高屈折率層塗布液102を調製した。
〔試料103の作製〕
上記試料101の作製において、高屈折率層塗布液101及び低屈折率層塗布液101に代えて、下記の高屈折率層塗布液103及び低屈折率層塗布液103を用いた以外は同様にして、試料103を作製した。
(高屈折率層塗布液103の調製)
上記高屈折率層塗布液101の調製において、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)を1.2g添加した以外は同様にして、高屈折率層塗布液103を調製した。
(低屈折率層塗布液103の調製)
上記低屈折率層塗布液101の調製において、ヒドロキシエチルセルロースを1.55g添加した以外は同様にして、低屈折率層塗布液103を調製した。
〔試料104の作製〕
上記試料102の作製において、高屈折率層塗布液102及び低屈折率層塗布液102に代えて、下記の高屈折率層塗布液104及び低屈折率層塗布液104を用いた以外は同様にして、試料104を作製した。
(高屈折率層塗布液104の調製)
上記高屈折率層塗布液102の調製において、ヒドロキシエチルセルロースを1.2g添加した以外は同様にして、添加パターンBで高屈折率層塗布液104を調製した。
(低屈折率層塗布液104の調製)
上記低屈折率層塗布液102の調製において、ヒドロキシエチルセルロースを1.55g添加した以外は同様にして、添加パターンBで低屈折率層塗布液104を調製した。
〔試料105の作製〕
上記試料103の作製において、高屈折率層塗布液103に代えて、下記の高屈折率層塗布液105を用いた以外は同様にして、試料105を作製した。
(高屈折率層塗布液105の調製)
上記高屈折率層塗布液103の調製において、平均分子量が13万の酸処理ゼラチン(高分子量ゼラチンGelH1)に代えて、平均分子量が18万の酸処理ゼラチン(高分子量ゼラチンGelH2)を用いた以外は同様にして、添加パターンAで高屈折率層塗布液105を調製した。
〔試料106の作製〕
上記試料103の作製において、高屈折率層塗布液103に代えて、下記高屈折率層塗布液106を用いた以外は同様にして、試料106を作製した。
(高屈折率層塗布液106の調製)
上記高屈折率層塗布液103の調製において、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)に代えて、同量のローカストビーンガム(多糖類1)を用いた以外は同様にして、高屈折率層塗布液106を調製した。
〔試料107の作製〕
上記試料104の作製において、高屈折率層塗布液104に代えて、下記高屈折率層塗布液107を用いた以外は同様にして、試料107を作製した。
(高屈折率層塗布液107の調製)
上記高屈折率層塗布液104の調製において、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)に代えて、同量のローカストビーンガム(多糖類1)を用いた以外は同様にして、高屈折率層塗布液107を調製した。
〔試料108の作製〕
上記試料106の作製において、高屈折率層塗布液106に代えて、下記の高屈折率層塗布液108を用いた以外は同様にして、試料108を作製した。
(高屈折率層塗布液108の調製)
上記高屈折率層塗布液106の調製において、平均分子量が13万の酸処理ゼラチン(高分子量ゼラチンGelH1)に代えて、平均分子量が18万の酸処理ゼラチン(高分子量ゼラチンGelH2)を用いた以外は同様にして、高屈折率層塗布液108を調製した。
〔試料109の作製〕
上記試料106の作製において、高屈折率層塗布液106に代えて、下記高屈折率層塗布液109を用いた以外は同様にして、試料109を作製した。
(高屈折率層塗布液109の調製)
上記高屈折率層塗布液106の調製において、ローカストビーンガム(多糖類1)に代えて、同量のポリビニルアルコール(PVA248、クラレ社製)を用いた以外は同様にして、高屈折率層塗布液109を調製した。
〔試料110の作製〕
上記試料107の作製において、高屈折率層塗布液107に代えて、下記高屈折率層塗布液110を用いた以外は同様にして、試料110を作製した。
(高屈折率層塗布液110の調製)
上記高屈折率層塗布液107の調製において、ローカストビーンガムに代えて、同量のポリビニルアルコール(PVA248、クラレ社製)を用いた以外は同様にして、高屈折率層塗布液110を調製した。
〔試料111の作製〕
上記試料110の作製において、高屈折率層塗布液110に代えて、下記の高屈折率層塗布液111を用いた以外は同様にして、試料111を作製した。
(高屈折率層塗布液111の調製)
上記高屈折率層塗布液110の調製において、平均分子量が13万の酸処理ゼラチン(高分子量ゼラチンGelH1)に代えて、平均分子量が18万の酸処理ゼラチン(高分子量ゼラチンGelH2)を用いた以外は同様にして、高屈折率層塗布液111を調製した。
なお、表3に略称で記載した水溶性高分子の詳細は、以下の通りである。
HEC:ヒドロキシエチルセルロース
多糖類1:ローカストビーンガム
多糖類2:タマリンドシードガム
PVA:ポリビニルアルコール245(クラレ社製)
《近赤外反射フィルムの評価》
上記作製した各近赤外反射フィルムについて、下記の特性値の測定及び性能評価を行った。
(各層の屈折率の測定)
基材上に屈折率を測定する対象層(高屈折率層、低屈折率層)をそれぞれ単層で塗設したサンプルを作製し、下記の方法に従って、各高屈折率層及び低屈折率層の屈折率を求めた。
分光光度計として、U−4000型(日立製作所社製)を用いて、各サンプルの測定側の裏面を粗面化処理した後、黒色のスプレーで光吸収処理を行って裏面での光の反射を防止して、5度正反射の条件にて可視光領域(400nm〜700nm)の反射率の測定結果より、屈折率を求めた。
(可視光透過率及び近赤外透過率の測定)
上記分光光度計(積分球使用、日立製作所社製、U−4000型)を用い、各近赤外反射フィルムの300nm〜2000nmの領域における透過率を測定した。可視光透過率は550nmにおける透過率の値を、近赤外透過率は1200nmにおける透過率の値を用いた。
(柔軟性の評価)
上記作製した各近赤外反射フィルムについて、JIS K5600−5−1に準拠した屈曲試験法に基づき、屈曲試験機タイプ1(井元製作所社製、型式IMC−AOF2、マンドレル径φ20mm)を用いて、1000回の屈曲試験を行った後、近赤外反射フィルム表面を目視観察し、下記の基準に従って柔軟性を評価した。
◎:近赤外反射フィルム表面に、折り曲げ跡やひび割れは観察されない
○:近赤外反射フィルム表面に、わずかに折り曲げ跡が観察される
△:近赤外反射フィルム表面に、微小なひび割れが僅かに観察される
×:近赤外反射フィルム表面に、明らかなひび割れが多数発生している
以上により得られた測定結果、評価結果を、表4に示す。
表4に記載の結果より明らかなように、本発明の近赤外反射フィルムは、可視光透過率を低下させることなく、近赤外透過率を低下させることが可能であり、かつ柔軟性に優れていることが分かる。
実施例4
〔近赤外反射体101〜111の作製〕
実施例3で作製した試料101〜111の近赤外反射フィルムを用いて近赤外反射体101〜113を作製した。厚さ5mm、20cm×20cmの透明アクリル樹脂板上に、試料101〜111の近赤外反射フィルムをそれぞれアクリル接着剤で接着して、近赤外反射体101〜111を作製した。
〔評価〕
上記作製した本発明の近赤外反射体101〜111は、近赤外反射体のサイズが大きいにもかかわらず、容易に利用可能であり、また、本発明の近赤外反射フィルムを利用することで、優れた近赤外反射性を確認することができた。
実施例5
《酸化チタン粒子ゾルの調製》
〔酸化チタン粒子ゾル1の調製〕
二酸化チタン水和物を水に懸濁させた水性懸濁液(TiO濃度:100g/L)の10Lに、水酸化ナトリウム水溶液(濃度:10モル/L)の30Lを撹拌しながら添加し、90℃に昇温し、5時間熟成した後、塩酸で中和、濾過、水洗した。なお、上記反応において、二酸化チタン水和物としては。公知の手法に従い、硫酸チタン水溶液を熱加水分解して得られたものを用いた。
塩基処理チタン化合物を、TiO濃度が20g/Lになるよう純水に懸濁させ、撹拌下でクエン酸をTiO量に対し0.4モル%相当量添加し昇温した。液温が95℃になったところで、濃塩酸を塩酸濃度が30g/Lになるように加え、液温を維持しつつ3時間撹拌した。
得られた酸化チタンゾル液のpHおよびゼータ電位を測定したところ、pHは1.4、ゼータ電位は+40mVであった。さらに、マルバーン社製ゼータサイザーナノにより粒径測定を行ったところ、平均粒径は35nm、単分散度は16%であった。また、酸化チタンゾル液を105℃で3時間乾燥させて粒子紛体を得て、日本電子データム社製JDX−3530型)を用いてX線回折の測定を行い、ルチル型酸化チタン粒子であることを確認した。
〔酸化チタン粒子ゾル2の調製〕
上記酸化チタン粒子ゾル1の調製において、濃塩酸に代えて、1モル/Lの硝酸を硝酸濃度が30g/Lになるように添加した以外は同様にして、酸化チタン粒子ゾル2を調製した。得られた酸化チタンゾル2のpH、ゼータ電位、粒径、単分散度、結晶型を同様の方法で測定した。
各酸化チタン粒子ゾルの特性値を、表5に示す。
〔試料201の作製〕
(各屈折率層塗布液の調製)
〈高屈折率層用塗布液201の調製〉
ポリビニルアルコール(PVA235クラレ社製)の4.0部を水50部に溶解したのち、硝酸でpHを3.0に調整したホウ酸の1.0質量%水溶液の5.0部と、酸化チタン粒子ゾル1の100部とを添加したのち、純水で250部に仕上げて、高屈折率層用塗布液201を調製した。なお、この高屈折率層用塗布液201は、白濁が生じており、塗布後の膜中に凝集粒子が観察された。
〈低屈折率層用塗布液2Aの調製〉
ポリビニルアルコール(PVA235クラレ社製)の4.0部を水50部に溶解したのち、硝酸でpHを3.0に調整したホウ酸の1.0質量%水溶液の5.0部と、シリカゾル(日本化学社製 シリカドール 20P)の100部とを添加したのち、純水で250部に仕上げて、低屈折率層用塗布液2Aを調製した。
(積層体の形成)
(高屈折率層201の形成)
上記調製した高屈折率層用塗布液201を45℃に保温しながら、45℃に加温した厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に、乾燥膜厚が135nmとなる条件で、ワイヤーバーを用いて塗布し、次いで、膜面が15℃以下となる条件で冷風を1分間吹き付けてセットさせた後、80℃の温風を吹き付けて乾燥させて、高屈折率層201を形成した。
(低屈折率層2Aの形成)
次いで、低屈折率層用塗布液2Aを45℃に保温しながら、45℃に加温した上記高屈折率層201を形成したポリエチレンテレフタレートフィルムの高屈折率層201上に、乾燥膜厚が175nmとなる条件で、ワイヤーバーを用いて塗布し、次いで、膜面が15℃以下となる条件で冷風を1分間吹き付けてセットさせた後、80℃の温風を吹き付けて乾燥させて、低屈折率層2Aを形成した。
更に、低屈折率層2A上に、高屈折率層201/低屈折率層2A/高屈折率層201/低屈折率層2A/高屈折率層201/低屈折率層2A/高屈折率層201/低屈折率層2Aと積層して、計10層からなる近赤外反射フィルムである試料201を作製した。
なお、各層の形成に際しては、各層をそれぞれ単層で塗布し、それぞれ乾燥させた後、次層を積層した。
〔試料202の作製〕
上記試料201の作製において、高屈折率層201の形成に用いた高屈折率層用塗布液201を、下記の高屈折率層用塗布液202に変更して高屈折率層202を形成した以外は同様にして、10層から構成される試料202を作製した。
(高屈折率層用塗布液202の調製)
酸化チタン粒子ゾル2の100部に、アミノ酸としてセリンを1.0部添加したのち、純水で250部に仕上げて、高屈折率層用塗布液202を調製した。
(高屈折率層202の形成)
上記調製した高屈折率層用塗布液202を45℃に保温しながら、45℃に加温した厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム上に、乾燥膜厚が115nmとなる条件で、ワイヤーバーを用いて塗布し、次いで、膜面が15℃以下となる条件で冷風を1分間吹き付けてセットさせた後、80℃の温風を吹き付けて乾燥させて、高屈折率層202を形成した。
(低屈折率層2Aの形成)
次いで、試料201の作製に用いた低屈折率層用塗布液2Aを45℃に保温しながら、45℃に加温した上記高屈折率層202を形成したポリエチレンテレフタレートフィルムの高屈折率層202上に、乾燥膜厚が175nmとなる条件で、ワイヤーバーを用いて塗布し、次いで、膜面が15℃以下となる条件で冷風を1分間吹き付けてセットさせた後、80℃の温風を吹き付けて乾燥させて、低屈折率層2Aを形成した。
〔試料203の作製〕
上記試料201の作製において、高屈折率層201の形成に用いた高屈折率層用塗布液201に代えて、下記の高屈折率層用塗布液203を用いて高屈折率層203を形成した以外は同様にして、10層から構成される試料203を作製した。
(高屈折率層用塗布液203の調製)
ポリビニルアルコール(PVA235クラレ社製)の4.0部を水25部に溶解したポリビニルアルコール溶液に、硝酸でpHを3.0に調整したホウ酸の1.0質量%水溶液とホウ砂の4.0質量%水溶液の1:1の混合液を5部添加した液と、酸化チタン粒子ゾル1の100部に、アミノ酸としてセリンを1.0部添加した液とを混合した後、純水で250部に仕上げて、高屈折率層用塗布液203を調製した。
〔試料204の作製〕
上記試料203の作製において、高屈折率層203の形成に用いた高屈折率層用塗布液203に代えて、下記の高屈折率層用塗布液204を用いて高屈折率層204を形成した以外は同様にして、10層から構成される試料204を作製した。
(高屈折率層用塗布液204の調製)
ポリビニルアルコール(PVA235クラレ社製)に代えて、水溶性無機ポリマー(コルコート製 HAS−1)を用いた以外は、高屈折率層用塗布液203と同様にして、高屈折率層用塗布液204を調製した。
〔試料205の作製〕
上記試料203の作製において、高屈折率層203の形成に用いた高屈折率層用塗布液203に代えて、下記の高屈折率層用塗布液205を用いて高屈折率層205を形成した以外は同様にして、10層から構成される試料205を作製した。
(高屈折率層用塗布液205の調製)
ポリビニルアルコール(PVA235クラレ社製)に代えて、水溶性無機ポリマー(第一稀元素化学工業製、ジルコゾールZC−2)を用いた以外は、高屈折率層用塗布液203と同様にして、高屈折率層用塗布液205を調製した。
〔試料206の作製〕
上記試料203の作製において、高屈折率層203の形成に用いた高屈折率層用塗布液203に代えて、下記の高屈折率層用塗布液206を用いて高屈折率層206を形成した以外は同様にして、10層から構成される試料206を作製した。
(高屈折率層用塗布液206の調製)
ポリビニルアルコール(PVA235クラレ社製)に代えて、水溶性無機ポリマー(多木化学製、タキバイン#1500)を用いた以外は、高屈折率層用塗布液203と同様にして、高屈折率層用塗布液206を調製した。
〔試料207の作製〕
上記試料203の作製において、高屈折率層203の形成に用いた高屈折率層用塗布液203に代えて、下記の高屈折率層用塗布液207を用いて高屈折率層207を形成した以外は同様にして、10層から構成される試料207を作製した。
(高屈折率層用塗布液207の調製)
ポリビニルアルコール(PVA235クラレ社製)に代えて、水溶性の増粘多糖類であるタマリンドシードガムを用いた以外は、高屈折率層用塗布液203と同様にして、高屈折率層用塗布液207を調製した。
〔試料208〜210の作製:本発明〕
上記試料207の作製において、高屈折率層207の形成に用いた高屈折率層用塗布液207に代えて、それぞれ下記の高屈折率層用塗布液208〜210を用いた以外は同様にして、10層から構成される試料208〜210を作製した。
(高屈折率層用塗布液208〜210の調製)
アミノ酸として、セリンに代えてそれぞれLシステイン、グリシン、プロリンを用いた以外は、高屈折率層用塗布液207と同様にして、高屈折率層用塗布液208〜210を調製した。
〔試料211の作製〕
上記試料203の作製において、高屈折率層203の形成に用いた高屈折率層用塗布液203に代えて、下記の高屈折率層用塗布液211を用いて高屈折率層211を形成した以外は同様にして、10層から構成される試料111を作製した。
(高屈折率層用塗布液111の調製)
ポリビニルアルコール(PVA235クラレ社製)に代えて、水溶性無機ポリマー(多木化学製、タキバイン#1500)1.0部と、水溶性の増粘多糖類であるタマリンドシードガム3.0部を溶解して用いた以外は、高屈折率層用塗布液203と同様にして、高屈折率層用塗布液211を調製した。
〔試料212の作製〕
上記試料203の作製において、高屈折率層203の形成に用いた高屈折率層用塗布液203に代えて、下記の高屈折率層用塗布液212を用い、低屈折率層2Aの形成に用いた低屈折率層用塗布液2Aに代えて、下記の低屈折率層用塗布液2Bを用い、10層同時塗布により試料212を作製した。
(高屈折率層用塗布液212の調製)
水溶性無機ポリマー(多木化学製、タキバイン#1500)の4.0部を水25部に溶解した溶液に、酸化チタン粒子ゾル2の100部に、アミノ酸としてセリンを1.0部添加した液とを混合した後、純水で250部に仕上げて、高屈折率層用塗布液212を調製した。
(低屈折率層用塗布液2Bの調製)
水溶性の増粘多糖類であるタマリンドシードガム4.0部を水50部に溶解したのち、シリカゾル(日本化学社製 シリカドール 20P)の100部を添加したのち、純水で250部に仕上げて、低屈折率層用塗布液2Bを調製した。
〔試料213の作製〕
上記試料212の作製において、高屈折率層212の形成に用いた高屈折率層用塗布液212に代えて、下記の高屈折率層用塗布液213を用い、10層同時塗布により試料213を作製した。
(高屈折率層用塗布液213の調製)
水溶性無機ポリマー(多木化学製、タキバイン#1500)に代えて、水溶性の増粘多糖類であるグアーガムを用いた以外は、高屈折率層用塗布液212と同様にして、高屈折率層用塗布液213を調製した。
〔試料214の作製〕
上記試料212の作製において、高屈折率層212の形成に用いた高屈折率層用塗布液212に代えて、下記の高屈折率層用塗布液214を用いて高屈折率層214を形成した以外は同様にして、10層同時塗布により試料214を作製した。
(高屈折率層用塗布液214の調製)
水溶性無機ポリマー(多木化学製、タキバイン#1500)に代えて、豚皮酸処理ゼラチンを用いた以外は、高屈折率層用塗布液212と同様にして、高屈折率層用塗布液214を調製した。
〔試料215の作製〕
上記試料212の作製において、高屈折率層212の形成に用いた高屈折率層用塗布液212に代えて、下記の高屈折率層用塗布液215を用いて高屈折率層215を形成した以外は同様にして、10層同時塗布により試料215を作製した。
(高屈折率層用塗布液215の調製)
水溶性無機ポリマー(多木化学製、タキバイン#1500)に代えて、水溶性の増粘多糖類であるタマリンドシードガム3.0部と、ポリビニルアルコール(PVA210クラレ社製)1.0部を溶解して用いた以外は、高屈折率層用塗布液212と同様にして、高屈折率層用塗布液215を調製した。
〔試料216の作製〕
上記試料212の作製において、高屈折率層212の形成に用いた高屈折率層用塗布液212に代えて、下記の高屈折率層用塗布液216を用いて高屈折率層216を形成した以外は同様にして、10層同時塗布により試料216を作製した。
(高屈折率層用塗布液216の調製)
水溶性無機ポリマー(多木化学製、タキバイン#1500)に代えて、水溶性無機ポリマー(多木化学製、タキバイン#1500)1.0部と、水溶性の増粘多糖類であるタマリンドシードガム3.0部を溶解して用いた以外は、高屈折率層用塗布液212と同様にして、高屈折率層用塗布液216を調製した。
〔近赤外反射フィルムの評価〕
下記の方法に従って、上記作製した近赤外反射フィルムの特性値の測定及び性能評価を行った。
(各層の平均屈折率の測定)
基材上に屈折率を測定する各屈折率層を単層で塗設したサンプルを作製し、このサンプルを10cm×10cmに断裁した後、下記の方法に従って屈折率を求めた。
分光光度計として、U−4000型(日立製作所社製)を用いて、各サンプルの測定側の裏面を粗面化処理した後、黒色のスプレーで光吸収処理を行って裏面での光の反射を防止して、5度正反射の条件にて可視光領域(400nm〜700nm)の反射率を25点測定して平均値を求め、その測定結果より平均屈折率を求めた。
なお、試料201の高屈折率層のサンプルは、塗膜中に凝集粒子が多く存在するために屈折率を測定することができなかった。
(屈折率ムラの評価)
上記作製した近赤外反射フィルムを10cm×10cmに断裁した後、縦横に2cm間隔で印を付けて、5×5の計25ブロックを形成し、近赤外反射フィルムの正面観察と、斜め45度から観察して、面内での屈折率ムラに起因する干渉ムラ(虹彩ムラ)の有無を観察し、下記の基準に従って面内での屈折率ムラ耐性を評価した。
5:25ブロック全てで、干渉ムラの発生が認められない
4:25ブロック中、1ブロックで弱い干渉ムラの発生が認められる
3:25ブロック中、2〜5ブロックの範囲で干渉ムラの発生が認められる
2:25ブロック中、6〜10ブロックの範囲で干渉ムラの発生が認められる
1:25ブロック中、11ブロック以上で強い干渉ムラの発生が認められる
以上により得られた測定結果、評価結果を、表6に示す。
〔耐久性評価〕
試料201〜216について、メタルハライドランプ式耐候性試験機(スガ試験機製 M6T)により放射照度1kW/mの光を100時間照射し、その前後において、ヘイズ値の変化量と着色を評価した。ヘイズ値は、ヘイズメーターにより測定し、着色は目視評価を行い、下記の基準で判定した。
◎:ヘイズ値の変化が0.1以下、かつ着色無し
○:ヘイズ値の変化が0.1〜1.0、かつ着色無し
△:ヘイズ値の変化が1,0〜5.0、またはわずかに着色が見られる
×:ヘイズ値の変化が5.0以上、または明らかにに着色が見られる
評価結果を表6に示す。
(柔軟性の評価)
上記作製した各近赤外反射フィルムについて、JIS K5600−5−1に準拠した屈曲試験法に基づき、屈曲試験機タイプ1(井元製作所製:型式IMC−A0F2、マンドレル径φ20mm)を用いて、30回の屈曲試験を行った。そして、屈曲試験後の膜表面の状態を目視で観察した。
◎:近赤外反射フィルム表面に、折り曲げ跡やひび割れは観察されない
○:近赤外反射フィルム表面に、わずかに折り曲げ跡が観察される
△:近赤外反射フィルム表面に、微小なひび割れが僅かに観察される
×:近赤外反射フィルム表面に、明らかなひび割れが多数発生している
上記評価結果を表6に示す。
表6から明らかなように、本願発明の方法で作製した近赤外反射フィルムは、耐久性と柔軟性に優れていることが分かる。
実施例6
〔近赤外反射体201の作製〕
実施例5で作製した試料203の近赤外反射フィルムを用いて近赤外反射体201を作製した。厚さ5mm、20cm×20cmの透明アクリル樹脂板上に、試料203の近赤外反射フィルムをアクリル接着剤で接着して、近赤外反射体201を作製した。
〔近赤外反射体202の作製〕
実施例5に記載の試料203の近赤外反射フィルムを用いて近赤外反射体202を作製した。厚さ2mm、20cm×20cmの板ガラスを2枚用意し、試料203の近赤外反射フィルムの両側に、厚さ0.5mmのポリビニルブチラールを配置した積層体を2枚のガラスの間に挟んで加圧加熱処理を行うことで合わせガラスである近赤外反射体202を作製した。
〔評価〕
上記作製した近赤外反射体201、202共に、近赤外反射フィルムの適用を示したものであり、このようなものを製造する際にも、近赤外反射体の大きさにかかわらず、容易に利用可能であり、また、近赤外反射フィルムを利用したため、優れた近赤外反射性を確認することができた。

Claims (10)

  1. 基材上に、高屈折率層と低屈折率層から構成されるユニットを少なくとも1つ有し、隣接する該高屈折率層と該低屈折率層との屈折率差が0.1以上である近赤外反射フィルムにおいて、該高屈折率層が、1)体積平均粒径100nm以下のルチル型酸化チタン、2)水溶性高分子及び3)下記化合物群から選ばれる少なくとも1種の化合物Aを含有することを特徴とする近赤外反射フィルム。
    化合物群:カルボキシル基含有化合物、ヒドロキサム酸類、ピリジン誘導体。
  2. 前記化合物Aが、下記一般式(1)または(2)で表される部分構造を有することを特徴とする請求項1に記載の近赤外反射フィルム。
  3. 前記化合物Aが、下記一般式(3)で表される化合物であることを特徴とする請求項1または2に記載の近赤外反射フィルム。

    〔式中、Zは炭素原子、炭素原子と共に5員環または6員環を形成するのに必要な原子群を表す。Mは水素原子、アルカリ金属原子またはアンモニウム基を表し、Rは水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルキルカルボンアミド基、アリールカルボンアミド基、アルキルスルホンアミド基、アリールスルホンアミド基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルカルバモイル基、アリールカルバモイル基、カルバモイル基、アルキルスルファモイル基、アリールスルファモイル基、スルファモイル基、シアノ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルカルボニル基、アリールカルボニル基、アシルオキシ基、カルボキシル基、カルボニル基、スルホニル基、アミノ基、ヒドロキシ基または複素環基を表す。nは0〜4の整数を表す。〕
  4. 前記水溶性高分子が、反応性官能基を有するポリマー、下記一般式(4)で表される多価金属ポリマー、増粘多糖類及びゼラチンから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の近赤外反射フィルム。
    一般式(4)
    (M(O)(OR(OR(X)(Y)
    〔式中、iおよびjは各々0または1であり、kは2以上の整数であり、l、m、nは各々0〜2の整数であり、l+m+n=2である。Mはアルミニウム原子、ジルコニル原子またはハーフニウム原子を表す。RおよびRは各々アルキル基、アシル基または水素原子を表し、同一でも異なってもよい。XおよびYは、各々OH、ハロゲン原子、NO、SO、CO、RCOOまたはHOを表し、Rはアルキル基または水素原子を表す。〕
  5. 前記水溶性高分子がゼラチンであり、1)平均分子量が3万以下である低分子量ゼラチンまたはコラーゲンペプチドを、前記高屈折率層の全質量に対し15質量%以上、45質量%以下と、2)平均分子量が10万以上の高分子量ゼラチンを、前記高屈折率層の全質量に対し15質量%以上、40質量%以下含有することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の近赤外反射フィルム。
  6. 前記高屈折率層が、前記体積平均粒径100nm以下のルチル型酸化チタンを含むpHが1.0以上、3.0以下で、かつゼータ電位が正である水系ゾルと、前記化合物Aとして等電点が6.5以下のアミノ酸類と、前記水溶性高分子を含有する高屈折率層塗布液を用いて形成されたことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の近赤外反射フィルム。
  7. 基材上に、高屈折率層と低屈折率層から構成されるユニットを少なくとも1つ形成し、隣接する該高屈折率層と該低屈折率層との屈折率差が0.1以上とする近赤外反射フィルムを製造する近赤外反射フィルムの製造方法において、該高屈折率層が、1)体積平均粒径100nm以下のルチル型酸化チタン、2)水溶性高分子及び3)下記化合物群から選ばれる少なくとも1種の化合物Aを含有する高屈折率層塗布液を用いて形成することを特徴とする近赤外反射フィルムの製造方法。
    化合物群:カルボキシル基含有化合物、ヒドロキサム酸類、ピリジン誘導体。
  8. 前記高屈折率層塗布液が、高屈折率層の全質量に対し、水溶性高分子として、1)平均分子量が3万以下である低分子量ゼラチンまたはコラーゲンペプチドを15質量%以上、45質量%以下及び2)平均分子量が10万以上の高分子量ゼラチンを15質量%以上、40質量%以下含有していることを特徴とする請求項7に記載の近赤外反射フィルムの製造方法。
  9. 前記高屈折率層が、前記体積平均粒径100nm以下のルチル型酸化チタンを含むpHが1.0以上、3.0以下で、かつゼータ電位が正である水系ゾルと、前記化合物Aとして等電点が6.5以下のアミノ酸類と、前記水溶性高分子を含有する高屈折率層塗布液を用いて形成することを特徴とする請求項7または8に記載の近赤外反射フィルムの製造方法。
  10. 基体の少なくとも一方の面側に、請求項1から6のいずれか1項に記載の近赤外反射フィルムを有することを特徴とする近赤外反射体。
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