JP3337810B2 - 自律応答積層体、その製法およびそれを使用した窓 - Google Patents
自律応答積層体、その製法およびそれを使用した窓Info
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Description
射されると、その光吸収による熱作用により水溶液が白
濁変化して光線を遮光に関する。これは、直射光が照射
された面のみが選択的に遮光する窓をもった建築物、車
両等を可能にする。また、熱素子と組合せることにより
電子カーテンつき間仕切りや扉等の室内窓等にも使用で
きる。
を組み込んだ複合ガラスを使用して物理化学的に光線を
可逆的に制御する調光ガラスが提案されている。例え
ば、液晶、エレクトロミック、微粒子分極配向、フォト
クロミック、サーモクロミック等の方式がある。また、
太陽光エネルギーの居住空間への侵入を防ぐために熱線
吸収ガラスや熱線反射ガラス等が窓に使用されてきた。
しかし、熱線吸収ガラスや熱線反射ガラスは、確かに日
射エネルギーの居住空間への侵入を防ぐが着色や表面の
ぎらつきが残り、ガラス本来の無色透明の良さを低減す
る欠点をもち、さらに省エネルギーの面からも太陽光線
の約半分のエネルギーをもつ可視光線の制御がまだ不十
分である。なお、調光ガラスは、社団法人ニューガラス
フォーラムの平成3年度ニューガラス産業対策調査研究
報告書(地球温暖化防止対策)に詳細に記されているよ
うに、省エネルギー対策との関係もあり、これからの開
発が強く期待されている。
窓に照射していることに注目した。このエネルギーの有
無により、窓ガラスが自律応答して透明ー不透明の可逆
変化をおこして、快適な居住空間にすることを検討し
た。この自律応答特性は、照射面のみ遮光する特長や省
エネルギー効果のみならず施工、メンテナンス、維持費
等からも非常に魅力的であることに着目した。この点か
ら、フォトクロミック方式とサーモクロミック方式が選
択できるが、作用機構が複雑でかつ波長依存をもつフォ
トクロミック方式よりも、人為的にも必要に応じて容易
に温度調整できる熱作用のみに依存するサーモクロミッ
ク方式が優れている。なお、地球にとどく太陽光エネル
ギーは、290nmから2140nmの範囲にあり、そ
の内400nmから1100nmの可視から近赤外域で
約80%を占めており、かつ可視域が近赤外域より大き
いことに注目する必要がある。これは、可視域を制御す
ることが目隠し作用だけでなく、省エネルギーや防眩の
効果に大切であることを示す。なお、本発明は、光が物
体に照射されると光吸収がおき熱に変換され、その熱に
より物体の温度が上昇することを利用している。なお、
人工的に熱素子により温度を制御して利用してもよい。
は、前記した文献にも示されているが特性が不十分であ
りいまだ実用化されていない。そこで、サーモクロミッ
クガラスとして広く利用されるためには、下記の条件を
満たす必要がある。 1.透明ー不透明の相変化が可逆的であること。 2.可逆変化が相分離なく繰り返し可能なこと。 3.相転位開始温度が低いこと。 4.無彩色または呈色無変化であること。 5.耐久性があること。 6.毒性等の公害がないこと。 これらの条件を満たす可能性のある自律応答材料とし
て、水溶液の温度上昇により無色透明から白濁不透明状
態に相転位する水溶液に注目した。また、これは、常態
は透明でエネルギーの添加により白濁遮光するのでフェ
イルセーフの点からも有利である。
る水溶液として、非イオン性界面活性剤の曇点現象がよ
く知られており、また本目的への応用も検討されている
が、説明するまでもなく容易に相分離をおこし前記条件
の1、2を満たせなかった。また、非イオン性水溶性高
分子(例えば、ポリビニールアルコール部分アセタール
化物、ヒドロキシプロピルセルロース、N−イソプロピ
ル−アクリルアミドの重合体等)の等方性水溶液も白濁
変化を示すものが知られており、同様に本目的への応用
(実公昭41−19256、特願昭51−04985
6、特公昭61−7948)も検討されているが、やは
り前記条件の1、2を満たすこができず実用化に至って
ない。水溶性高分子水溶液の積層体は、室温では無色透
明な均一水溶液状態をとるが、加温して白濁不透明状態
に放置すると相分離をおこし、水溶液に濃度むらが発生
して均一性の維持と安定的な繰り返しの可逆変化がとれ
なかった。さらに、積層体にして垂直に放置すると、比
重差により白濁凝集体の沈降分離やむらの発生を起し使
用できるものではなっかた。特に実用性をもたせるため
には、白濁開始温度を制御する必要があり、そのために
無機電解質を添加するとさらにこの現象が顕著となっ
た。これは、イオンにより結合水の破壊が引きおこさ
れ、水溶性高分子の疎水結合が強まりより凝集力が大き
くなるためである。また、直射光線を十分に遮光するた
めに水溶性高分子の濃度を高めると白濁凝集による沈降
分離を容易に起した。この遮光性を低濃度水溶液層の厚
みに求めると、破損時に低粘度液が飛び散り汚染を引き
起こす問題点もあり今だ実用化されていない。さらに、
多種の化合物を混合して得たゲル(国際出願PCT/E
P86/00360)もあるが、やはり安定性に問題が
あり実用化にいたってない。
でも疎水ー親水バランスのよいヒドロキシプロピル基を
もつ多糖類誘導体の水溶液が薄膜でも太陽の直射光を十
分に遮光できることに注目した。そこで、主鎖に多糖類
を、側鎖にヒドロキシプロピル基を注目して、その代表
例として構造的に安定性のあるセルロースを主鎖に選び
ヒドロキシプロピルセルロース水溶液を詳細に検討し
た。
ように、ヒドロキシプロピルセルロースの50重量%以
上の水溶液は、ライオトロピック型の高分子系コレステ
リック液晶になり、コレステリック液晶特有の性質を示
し、可視光線の選択散乱により視角依存のある極彩色の
虹色干渉色を示す。また、分子量、濃度、電解質の添加
量等により転位温度はシフトするが、ある温度以上にな
ると白濁不透明状態を示し可逆変化もする。そこで、さ
らに前記条件の4を満たす検討をした。この液晶の選択
散乱波長は、濃度の低下または温度の上昇によりレッド
シフトする。そこで、濃度を低下していき20℃前後で
近赤外線を選択散乱する濃度(例えば、56重量%)に
して、無彩色化の条件を満たすように工夫したが、斜め
からの視角や温度が10℃前後になると赤色の選択散乱
が認められ不満足であった。このように、温度や視角に
より色彩の変化がおきることは、建築物、車両等のデザ
インをするにあたり設計自由度を阻害するため、ほとん
ど利用することは不可能であった。そこで、この濃度を
さらに薄く(例えば、52重量%)すると液晶相と等方
相の2相状態となり淡白く光散乱を示し透明性が著しく
損ない使用できるものでなかった。これらの現象は、分
子量依存により多少変わるが同様に認められた。また、
直角すなわち正面から観察して、近赤外線を選択散乱す
る無色透明の状態でもやはり液晶組成固有の散乱やむら
によるヘイズがあり、すなわち大面積でモノドメイン状
態をうることはできずガラスのような透明性は得られな
かった。また、一度氷結すると室温にもどしてもコレス
テリック相の線状欠陥のむらが発生した。
両等に広く利用されるには、視角依存性をもつことなく
ガラス本来の無色透明性を確保することが非常に重要で
ある。そこで、本発明者は、透明状態、白濁不透明状態
ともに視角依存性を示さない多糖類誘導体の等方性水溶
液に再度注目して鋭意検討した結果、等方性水溶液の可
逆変化が相分離とむらなく安定的に繰り返し可能とな
り、これまで基本的問題として残り実用化できなかった
欠陥を解決して本発明に至った。
水溶液を用いて温度変化により透明状態と白濁不透明状
態を視角依存性をもつことなく安定的に繰り返し可逆変
化しうる積層体とその製法およびそれを使用した窓を提
供することである。
を解決するためになされたものであり、温度の上昇によ
り水に溶解している多糖類誘導体が凝集して白濁散乱を
起こし、光透過率が小さくなる等方性水溶液を、少なく
とも一部が透明であり、前記水溶液を直視することが可
能な2枚の基板間に封入した自律応答積層体において、
前記等方性水溶液が、重量平均分子量約10,000〜
約200,000の多糖類誘導体100重量部を前記多
糖類誘導体100重量部に対して約25〜約450重量
部となる量の水と100〜3,000の分子量を有する
両親媒性物質とからなる水性媒体約110〜約2,00
0重量部に溶解した溶液である自律応答積層体であり、
その製法として重量平均分子量約10,000〜約20
0,000の多糖類誘導体100重量部を前記多糖類誘
導体100重量部に対して約25〜約450重量部とな
る量の水と100〜3,000の分子量を有する両親媒
性物質子とからなる水性媒体約110〜約2,000重
量部に溶解してなる等方性水溶液を、少なくとも一部が
透明であり、前記水溶液を直視することが可能な2枚の
基板間に封入することを含む自律応答積層体の製造方法
であり、および温度の上昇により水に溶解している多糖
類誘導体が凝集して白濁散乱を起こし、光透過率が小さ
くなる等方性水溶液を、少なくとも一部が透明であり、
前記水溶液を直視することが可能な2枚の基板間に封入
した自律応答積層体を使用した窓において、前記等方性
水溶液が、重量平均分子量約10,000〜約200,
000の多糖類誘導体100重量部を前記多糖類誘導体
100重量部に対して約25〜約450重量部となる量
の水と100〜3,000の分子量を有する両親媒性物
質とからなる水性媒体約110〜約2,000重量部に
溶解した溶液である窓を提供するものである。
より水に溶解している多糖類誘導体が凝集して白濁散乱
をおこし光透過率が小さくなる等方性水溶液となる多糖
類誘導体と両親媒性物質および水を基本組成とし、下記
条件を満たす自律応答型の等方性水溶液である。 1.透明ー不透明の相変化が可逆的であること。 2.可逆変化が相分離なく繰り返し可能なこと。 3.相転位開始温度が低いこと。 4.無彩色または呈色無変化であること。 5.耐久性があること。 6.毒性等の公害がないこと。 すなわち、両親媒性物質を前記の多糖類誘導体水溶液に
添加することにより本目的をはじめて満たせた。このよ
うに、本発明は、温度の上昇により白濁不透明状態をお
こす多糖類誘導体からなる等方性水溶液を安定的に可逆
変化しうることをはじめて可能にした。
らなり室温で約25重量%ないし約50重量%の高濃度
でも均一に溶解して水溶液となり、温度の上昇とともに
白濁不透明状態になるものは本発明に使用できる。原料
となる多糖類は特に限定されることなく、セルロース、
プルラン、デキストラン等があり広く利用でき、その誘
導体の具体例としては、プロピレンオキサイドを高付加
して得られるヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキ
シプロピルプルラン、ヒドロキシプロピルデキストラン
等がある。なかでもセルロース誘導体は、安定性が高く
重要である。特記しない限り、セルロース誘導体を主体
として記述するが、もちろん本発明はこれに限定される
ものではない。また、多糖類誘導体の重量平均分子量が
小さいと凝集が小さく、白濁も弱く、大きいと高分子効
果により凝集も大きくなりすぎ相分離しやすくなり、不
適である。従って、約10,000〜約200,000
の範囲であり、約15,000〜約100,000であ
るのが好ましい。また、2種類以上の分子量分布を有す
る誘導体を混合使用して用いてもよい。
溶媒に可溶となる。そのようなセルロース誘導体の水溶
液が、温度の上昇により凝集して白濁状態になるために
は、官能基に疎水結合(結合水の破壊による疎水基間の
親和性の増大による結合力)が働く必要がある。そのた
めには、官能基は、イオン性基であればイオン斥力が働
き本目的に不適であり、親水性基、例えば、水酸基、エ
ーテル結合部、エステル結合部、アミド結合部等と疎水
性基、例えば、メチル基、エチル基等を併せもつと非イ
オン性基であるのがよい。例えば、ヒドロキシエチル基
とヒドロキシプロピル基を比較すると、ヒドロキシエチ
ルセルロースは、親水性基をもち、水溶性であるが、疎
水性基をもたないので凝集できず、白濁状態を生じな
い。これに対して、ヒドロキシプロピルセルロースは、
水溶性であり、かつ、凝集白濁状態を生じることができ
る。このように、ヒドロキシプロピル基に代表されるよ
うに、非イオン性の親水性基と疎水性基を併せもつ官能
基が付加しており、室温で約25重量%ないし約50重
量%の高濃度でも水に均一溶解する水溶性の多糖類誘導
体が、本発明に有用である。なお、官能基の付加は、単
一種でも複数種でもよく特に限定されるものではない。
例えば、付加したヒドロキシプロピル基の水酸基に追加
官能基を付加した誘導体、追加官能基としてヒドロキシ
プロピル基を付加した誘導体(例えば、ヒドロキシエチ
ルセルロースに付加等)等があり、単一の官能基を付加
した誘導体に限定されるものではない。これらの官能基
やその付加方法は、朝倉書店の出版である大有機化学第
19巻に詳細に開示されており、これらの方法と一般の
付加反応を組み合わせることにより、水酸基、低級アル
キル基、ハロゲン基等を付加せしめることによって親水
性疎水性バランスを調製できる。
つ化合物であり、前記した多糖類誘導体の等方性水溶液
が白濁凝集したときに相分離を起すことを防止する働き
をする。両親媒性物質の作用原理は、多糖類誘導体が白
濁凝集するときに、分子またはミセル状態のレベルでこ
の凝集体の内部に取り込まれるとともに水分子を取り込
み、水分子を結合水としてしまうために相分離を起さな
いことにあると思われる。しかし、両親媒性物質を添加
しても、水に対する多糖類誘導体からなる濃度が約18
重量%以下、より確実には約25重量%以下になると、
水分子の取り込みが不十分となり、自由水が増大して水
の分離を起し、相分離を生じることがある。事実、一般
的に、両親媒性物質の添加により凝集が弱まり、白濁凝
集の開始温度が数度高温にシフトする。しかし、白濁凝
集の開始温度は、水性媒体の組成(水−両親媒性分子の
混合割合)、多糖類誘導体−水性媒体の濃度等により容
易に制御でき、実用性の観点から重要な室温近辺まで、
さらに室温まで下げることができる。また、白濁凝集の
開始温度は、電解質、例えば、塩化ナトリウム等を添加
することによっても下げることができ、この開始温度を
その添加量によって制御することが可能である。これ
は、イオンが疎水性基近傍にある氷様の構造を有する結
合水を破壊して疎水結合を促進する働きがあるためであ
る。さらに、このときに、両親媒性物質の疎水性基が多
糖類誘導体の疎水性基と疎水結合をし、その親水性基は
水和により水分子の取り込みを維持し、この両親媒性物
質の特異的な作用により全体の相バランスが保たれるの
で相分離が防止されるのであろうと思われる。これに対
して両親媒性物質が存在しない場合、多糖類誘導体分子
間で疎水結合を生じ、これによる高分子効果とあいまっ
て凝集が密となり相分離が起き、不可逆変化系とる。よ
って、この等方性水溶液を基板間に積層することによ
り、室温または室温近辺で白濁凝集の開始温度をもち、
かつ安定的に繰り返し可逆変化しうる従来にない自律応
答積層体が得られるのである。なお、この両親媒性物質
の親水部は、水溶液の安定のために中性であるのが好ま
しいが、イオン性のもの、例えば、スルホン酸基のナト
リウム塩等であってもよく、非イオン性のもの、例え
ば、水酸基等であってもよい。
溶液の温度上昇で白濁凝集を起す疎水性基を持つ多糖類
誘導体であれば、特に限定することなく広く利用でき
る。このときの低濃度側は、水の相分離から水−多糖類
誘導体の割合として多糖類誘導体が約18重量%以上で
あり、より好ましくは約25重量%以上がよい。高濃度
側は、特に高くする必要はなく、かえって疎水結合の効
果が弱まり、相分離は起きないが、白濁遮光は弱くな
り、また高粘度となり、無気泡で均一に積層するのが困
難にもなるので、約50重量%以下であるのが好まし
い。よって、この約50重量%以下に限定されるもので
はないが、例えば、両親媒性物質の添加量が少なく、か
つ、ヒドロキシルプロピルセルロースのように液晶相を
とり干渉色を示すものでは約50重量%以下でないと無
色透明な等方性水溶液を得難い。しかし、例えば、ヒド
ロキシルプロピルセルロース75重量%(残りの25重
量%は5重量%塩化ナトリウム水溶液)の組成でも、両
親媒性物質、例えば、分子量400のポリオキシプロピ
レン2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロ
パンジオール等を溶媒として加えていき、全量に対する
ヒドロキシルプロピルセルロースの割合を約30重量%
にすると、約67℃で白濁変化を発現した。このように
非イオン性の両親媒性物質の溶媒作用を利用すると、こ
の濃度(水−多糖類誘導体の割合)が約50重量%以下
に限定されるものではない。なお、実用性の立場からは
多糖類誘導体の全体割合をおさえて粘度を低くするほう
が、生産が非常に容易になる。例えば、通常の攪拌混合
でえることができる多糖類誘導体の濃度が約30重量%
程度である等方性水溶液は、比較的容易に無気泡化でき
る。例えば、この等方性水溶液を基板上に置き、積層加
圧し、洗浄し、そして外周封止することにより無気泡な
均一積層体が得られた。このように、白濁変化と可逆安
定性の点から水(電解質を含んでいてもよい)の量は、
多糖類誘導体100重量部に対して約25ないし約45
0重量部であるのがよく、約50ないし約300重量部
であるのが好ましい。
基を併せもち、室温の水に溶解または均一分散する化合
物である。親水性基は、例えば、水酸基、エーテル結合
部、エステル結合部、アミド結合部等の非イオン性基
と、例えば、スルホン酸ナトリウム塩基等のイオン性基
とがある。疎水性基としては、例えば、メチル基、エチ
ル基、プロピル基、ブチル基等の低級アルキルキ基や炭
素数6〜22のアルキルキ基、例えば、直鎖アルキルキ
系、分岐アルキルキ系、芳香族アルキル基等の非イオン
性基がある。イオン性基である場合には得られる溶液の
PHを緩衝剤により調整することが可能であるが、安定
性の点から中性塩が好ましい。両親媒性物質子の分子量
が大きくなりすぎると、高分子効果により不可逆変化を
示し易くなり、特に大きい分子量がより優れた作用を示
す分けではなく、また等方性水溶液の粘度が高くなり、
作業性を悪くする。また、塩素等のハロゲン置換基を有
するもの(単に分子量を大きくしただけのもの)も特に
優れた作用を示す分けではない。よって、この分子量
は、オリゴマー領域の約3000以下であってよく、約
1,000以下であるのが使用しやすいのでより好まし
い。また、分子量が約100以下のように小さすぎる
と、本発明の両親媒性物質としての作用を発現し難くな
り、好ましくは約140以上が本発明に有用である。な
お、イオン性基は親水性が非常に大きいので、バランス
をとるために疎水性基は炭素数6〜22のアルキルキ基
であるのがよい。
しては、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、
トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチ
レングリコールモノブチルエーテル、分子量200〜
1,000のポリプロピレングリコール、分子量400
〜1,000のポリオキシプロピレングリセリン、分子
量300〜800のポリオキシプロピレン2−エチル−
2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール、分
子量300〜2,000で割合約50重量%のポリオキ
シエチレン−ポリオキシプロピレンのブロックコオリゴ
マー、分子量250〜3,000で割合約50重量%の
ポリ(オキシエチレン・オキシプロピレン)グリコール
・モノブチルエーテル、分子量700〜3,000のポ
リオキシプロピレンソルビトール、ポリオキシエチレン
高級脂肪酸モノエタノールアミド(例えば、川研ファイ
ンケミカル社のアミゼット5C、5L)等がある。この
ように、水酸基、エーテル結合部等の非イオン性の親水
性基と炭素数1〜4の低級アルキル基の疎水性基を併せ
持つ化合物やポリオキシエチレン基、アミド結合部等の
親水性基と高級脂肪酸基の疎水性基を併せ持つ化合物等
を広く利用できる。両親楳性物質は、等方性水溶液中に
存在する水100重量部に対して約0.5重量部ないし
約800重量部、特に約3重量部ないし約600重量部
の量で用いられるのが好ましく、また2種類以上の両親
楳性物質を混合使用してもよい。さらに、前記したよう
に、多糖類誘導体100重量部に対して水の量が100
重量部以下であっても、非イオン性の両親媒性物質の添
加量を増すと、無色透明な等方性水溶液が得られる。こ
れは、両親媒性物質が溶媒としての作用を示すものであ
ると思われる。また、水の量が相対的に小さくなると凝
集力が弱くなり、強く白濁遮光するには、より高い温度
を必要とする。このように、多糖類誘導体100重量部
を基準にすると、水(電解質を含んでいてもよい)と両
親媒性物質とからなる水性媒体の量は、約100ないし
約2,000重量部であるのがよく、約150重量部な
いし約1,800重量部であるのが好ましい。また、実
施例に示すように、等方性水溶液の組成を調整すること
により、白濁変化率や白濁開始温度を自由に設計でき、
白濁開始温度を容易に5℃程度まで下げることができ
る。これは、室温で半透明状態を必要とする室内外の
窓、熱素子で温度制御する室内用間仕切などの電子カー
テン、特殊産業用途(例えば、温度センサー等)等に有
用である。イオン性の両親媒性物質の例としては、ラウ
リルスルフォン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルフ
ォン酸ナトリウム、ポリオキシエチレン高級脂肪酸モノ
エタノールアミドスルフォン酸ナトリウム(例えば、川
研ファインケミカル社のアミゼットS3L等)、両性の
高級脂肪酸アミドプロピルベタイン(例えば、川研ファ
インケミカル社のソフタゾリンCPB−R,LPB−R
等)等がある。このように解離して中性になるイオン性
の親水性基と炭素数6〜22のアルキル基等の疎水性基
を併せ持つ化合物等を広く利用できる。この添加量は、
前記した非イオン性の両親媒性物質の範囲内にある。
トさせるには、無機電解質を温度シフト剤として添加す
るとよい。好ましくは中性塩がよく、例えば、塩化ナト
リウム、塩化カリウム、塩化リチウム、硝酸ナトリウ
ム、硫酸ナトリウム等がある。その添加量は、水100
重量部に対して0.1重量部ないし10重量部でよく、
通常は1重量部ないし8重量部程度が窓等の利用に好ま
しい。さらに、温度シフト剤でありかつ溶媒作用をも持
つ物質に通常溶媒に使用される低分子アルコール(例え
ば、エチルアルコール、sec−ブチルアルコール、プ
ロピレングリコール等)がある。エチルアルコール、プ
ロピレングリコールは温度上昇に寄与し、sec−ブチ
ルアルコールは温度下降に寄与する。その添加量は、水
100重量部に対して0.5重量部ないし500重量部
でよく、通常は3重量部ないし300重量部程度が窓等
の利用に好ましい。また、温度シフト剤を2種類以上を
混合使用してもよい。なお、低分子アルコールは、水性
媒体の一部とも見なしえる。
の着色剤や耐光性向上のための紫外線吸収剤を添加して
もよく、また熱線吸収のために近赤外線吸収剤を添加し
てもよい。着色剤は、水に溶解すればよく、例えば、
C.I.Direct Blue86、C.I.Aci
d Red8、C.I.Acid Yellow11等
がある。添加量は、等方性水溶液100重量部に対して
0.01重量部ないし2重量部であってよい。紫外線吸
収剤は、水溶性である必要があり、例えば、住友化学社
のSumisorb110S等がある。添加量は、等方
性水溶液100重量部に対して0.01重量部ないし2
重量部であってよい。また、より安定化させるために等
方性水溶液に溶存している空気(酸素)を不活性ガス
(例えば、窒素、ヘリウム等)に置換しておくと、酸化
防止効果も得られるので、窓等の長期間使用する場合に
特に好ましい。水は、通常の純水でよい。なお、本発明
でいう水性媒体とは、水と両親媒性物質とからなる低粘
度液体であり、さらに前述した低分子アルコール、電解
質やその他の添加剤を含んでいてもよい。
用いられる等方性水溶液に依存する。例えば、非イオン
性の両親媒性物質を用いて、ヒドロキシルプロピルセル
ロース(ヒドロキシルプロピル基:62.4%、2%水
溶液粘度:8.5cps、重量平均分子量:約60,0
00)100重量部、平均分子量400のポリオキシプ
ロピレン2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−
プロパンジオール10重量部、塩化ナトリウム6重量
部、純水200重量部からなる20℃で無色透明な等方
性水溶液を作成した。旭硝子社の10cm角で、厚み6
mmのフロートソーダガラス間にこの等方性水溶液を
0.2mm厚で設け、積層体とした。この積層体は、室
温と60℃の可逆安定性および60℃での長時間の放置
安定性は、ともに、相分離がなく、良好であった。ま
た、変化率も非常に急峻であり約34℃から白濁を開始
して約40℃で強く白濁遮光し、全く透視できない状態
に至った。光散乱する大型サンプルの測定に適している
日立制作所社のU−4000形分光光度計を使用し、積
層体の中心部を積分球の窓に近接(約1mm)して35
0nmから1,500nmの紫外領域、可視領域および
近赤外領域での光透過スペクトルを測定した結果が図8
である。1は室温(約20℃)での初期スペクトル、2
は約45℃でのスペクトルであり、この温度から放冷し
ながら測定したものが3、4、5および6のスペクトル
である。驚くべきことに、全波長域にわたりほぼ均等に
遮光特性を保持しつつ完全にもとの初期スペクトルにも
どることが分かる。これは、250nmから2,500
nmの広い波長域でも同様であった。非イオン性の両親
媒性物質を用いた場合には、この傾向が観察された。こ
の積層体を直接太陽に向けて透かして観察したところ、
スペクトル2の状態の遮光性は、ただ一様な白濁状態の
みであり、太陽の輪郭さえも全く見ることができなかっ
た。また、夏期を考慮して28℃の雰囲気で2月に東京
の太陽直射光を45度で選択的に照射したところ、照射
部は強く白濁遮光し影を作り透視できなかった。非照射
部は、全く変化なく、無色透明であり、この照射部の移
動と共に白濁遮光面も移動した。
例えば、ヒドロキシルプロピルセルロース(ヒドロキシ
ルプロピル基:62.4%、2%水溶液粘度:8.5c
ps、平均分子量:約60,000)100重量部、ラ
ウリル硫酸ナトリウム10重量部、塩化ナトリウム6重
量部および純水200重量部からなる、20℃で無色透
明な等方性水溶液を調整し、前記と同様にして0.2m
m厚の積層体を作成した。この積層体の、室温と60℃
の可逆安定性および60℃での長時間放置時の安定性
は、ともに、相分離なく、良好であった。この積層体の
光透過スペクトルを上記と同じ方法で測定した結果が図
9である。1は室温(約20℃)の初期スペクトル、2
は約45℃のスペクトルであり、この温度から放冷しな
がら測定したのが3、4、5および6のスペクトルであ
る。この積層体は、可視および紫外域の光を選択的によ
り遮光する特性を保持しつつ完全にもとの初期スペクト
ルにもどることが分かる。イオン性の両親媒性物質を用
いた場合には、この傾向が観察された。なお、当然であ
るが、イオン性と非イオン性の両親媒性物質を混合して
添加してもよい。
使用した窓に関して述べる。 図1、図2および図3
は、それぞれ、本発明の積層体の一実施例の模式断面図
であって、1は基板、2は等方性水溶液、3は封止剤、
4は枠である。
基本形態を有し、少なくとも一部が透明で等方性水溶液
2を直視可能な基板1の間に等方性水溶液2を積層した
ものである。等方性水溶液2の層厚は、特に限定される
ものではないが0.01mmから2mm程度でよく、
0.2mm程度の厚みで十分に遮光できる。封止剤3
は、水の蒸発を防止するためにあり、外周部において、
基板間に配置されていてもよく、その外側に配置されて
もよい。また、封止剤3を介して固定枠4(例えば、コ
の字型材、L字型材、金属テープ等)を設けてもよい。
この枠4は、等方性水溶液を積層した後に封止する製造
方法の場合に特に有効である。また、より強固な封止や
生産容易性のために、例えば、外周部を粘着剤つき金属
テープ、粘着ゴム、速硬化樹脂等で仮封止をしてから、
外周部に付着した等方性水溶液等を洗浄して除去し、次
いで封止剤3を介して枠を固定する方法等のように多段
封止をしてもよい。さらに、端部にコーナーキャップを
補助枠として使用してもよい。また通電用に外部端子を
設ける積層体では、枠による短絡に注意して固定すれば
よく、特に説明するまでもない。封止剤3としては、エ
ポキシ系樹脂(例えば、東レチオコール社のフレップ
等)、アクリル系樹脂(例えば、感光性樹脂であるサン
ライズメイセイ社のホトボンド等)、ポリサルファイド
系シーラント、イソブチレン系シーラント、耐水性のア
クリル系粘着剤等を使用でき、必要に応じてガラスにも
接着する無機封止剤(例えば、旭硝子社のセラソルザ
等)を使用してもよい。
ていないが透明で直視できる等方性水溶液層にもスぺー
サー(例えば、ガラスビーズ、樹脂ビーズ等)を使用す
るとよい。この場合、等方性水溶液2の屈折率(約1.
4)に近い物質を使用すると視認でき難くなり好まし
い。
視可能であればよく、種々の材料、例えば、ガラス、プ
ラスチック、セラミックス、金属等を使用することがで
き、板状の材料なら単体、複合材料、表面を加工処理し
た材料等も使用でき、それを組み合わせて使用してもよ
い。例えば、ガラスと黒染アルミ板の組合せは、アルミ
板が高い光吸収体となり自律応答に効果的である。ま
た、窓材としてのガラス板は、単純単板ガラス、強化ガ
ラス、網入板ガラス、熱線吸収ガラス、熱線反射ガラ
ス、熱線吸収反射ガラス、合わせガラス、紫外線吸収合
わせガラス、透明導電性ガラス、複層ガラス、透明単板
ガラスとポリカーボネイトの複合ガラス等があり、種
類、厚み等を適宜組み合われて一対の基板として目的に
あわせて使用することができる。その切断面の形状は、
通常の直角、約45度、部分斜めカット等自由に選択で
き、封止の構造、生産等に利用できる。また特に図示し
ないが、異サイズ基板積層、ずらし基板積層等で封止剤
だまりを設けるように基板を選択してもよい。また、ソ
ーダライムガラスと透明導電膜の等方性水溶液と接する
面をシリカコートして保護すると、耐久性において好ま
しい。
ルギーを吸収するように設計された熱線吸収ガラス、熱
線反射ガラス(反射と共に吸収も強い)、熱線吸収反射
ガラス、近赤外線吸収剤をコートしたガラス等をいう。
そのなかでも例えば、セリウム、チタン添加および鉄の
添加増による紫外線と近赤外線を強く吸収するよう設計
されたグリーン系の熱線吸収ガラス(例えば、セントラ
ル硝子社のグリーンラルSP等)、Low−Eガラスと
いう無色透明な熱線吸収ガラス、ブルー系の熱線反射ガ
ラス等を使用するとよい。太陽光エネルギーを効率的に
吸収する基板を少なくとも片側に使用すると、両基板の
厚みは薄めにしてもよく、その結果、積層体の熱容量が
小さくなり透明状態へのもどりが速やかになる効果がで
る。さらに、例えば、紫外線吸収ガラスと単純単板ガラ
ス間に等方性水溶液2をおいた積層体にさらに気体層を
もたせてLow−Eガラス(例えば、ピルキントン社の
Kガラス等)を複層させた複合複層積層体を使用した窓
は、無色透明、省エネルギー、耐候性をもちながら、選
択遮光機能を効果的に自律応答する従来にない窓を提供
することができる。なお、一対の通常の単純単板ガラス
も、太陽光エネルギーの吸収があり加温されるので本発
明に使用できることは言うまでもない。なお、窓の外側
の基板厚が約5mm以上であると330nm以下の紫外
線透過が急激に小さくなり耐候性の面で好ましく、また
当然、厚いほど熱線吸収も強まり選択遮光には厚板が有
利である。
の層厚を連続的に変えて白濁不透明状態の程度を連続的
に変化させた積層体である。これは、窓近辺の日射調整
等の利用に有効である。図3のものは、ある部分の水溶
液2を薄くし、または無くしたりして、透視性を確保し
(例えば、自動車のリヤーウインドウ等)あるいは図
形、文字、抽象模様等の画像情報を表示(例えば、広告
装置等)ができる積層体である。
方性水溶液2に組成の異なる等方性水溶液2−1、2−
2を設けることにより白濁程度の差により画像情報を表
示できるようにした積層体である。水溶液2−1および
2−2の配置は、並列でも直列でもよい。また、水溶液
2−2をほぼ同濃度の水に溶ける通常の高分子溶液(例
えば、ポリビニルアルコール系高分子の水溶液等)にし
て、白濁有無により画像情報を表示できる積層体にして
もよい。この画像情報は、図形、文字、抽象模様等とく
に限定されることなく、利用できる。なお、直列の場合
は、薄板ガラス、透明フィルム等で分隔してもよい。
り、少なくとも片側の基板に紫外線吸収層5(この基板
を窓の外側にセットする)を設けたものである。紫外線
吸収層5は、基板の表面(例えば、アトム化学塗料社の
アトムバリアンUV等)、基板の内部(例えば、紫外線
吸収をするブチラールフィルムをもつ合わせガラス、液
状の紫外線吸収剤をもつ合わせガラス等)および基板自
身(例えば、セントラル硝子社のグリーンラルSP、五
鈴精工硝子社のITY等)でもよい。通常のソーダライ
ムガラスは、紫外線を吸収するが、薄くなると紫外線を
透過しやすくなるので、特に約4mm以下の薄板を用い
る場合には紫外線吸収層5を設けるのが好ましい。
り、ホットボックスの原理を利用して太陽熱を気体層に
溜め、昇温効果と同時に従来の複層ガラスの断熱効果を
も与えるようにした複合複層積層体であり、積層体に加
え、6は追加基板、7は気体層、8は気体層の封止であ
る。この構造は、従来の複層ガラスの片側の基板を本発
明の積層体にしたものに相当する。なお、追加基板6と
して網入りガラスを用い、このガラス面を室内側にして
使用すると省エネルギー、破損等の安全面から好まし
い。温度が上がりすぎるとガラスが破損するおそれがあ
るからである。特に、図5の紫外線吸収層と組合せると
天窓、アトリュウム等に非常に効果的である。
り、これは、さらに本発明の積層体の利用範囲を広げる
ために熱素子を設けて、電子カーテンとして人工的に熱
制御して視線を遮るためのものであり、積層体に熱素子
層9が設けられている。熱素子層9は、基板の外部に設
けられてもよく、積層体中にサンドイッチされた状態で
設けられてもよい。熱素子としては、透明導電膜、カー
ボンペースト、金属ペースト、金属線、チタン酸バリウ
ム系セラミックス等があり、さらに加熱、冷却できる熱
電素子(例えば、小松エレクトロニクス社のサーモパネ
ル等)等も利用することもできる。熱素子の設定は、基
板の全面にも、あるいはその一部も行なうことができ
る。また、ストライプ状に分割して均一に加温できるよ
うにしてもよく、さらに画像化した熱素子により、また
は赤外線(例えば、レーザー等)で基板面を選択的に照
射することにより、画像情報を表示してもよい。特に図
示していないが、封止部は加温されないように熱電素子
を持たないか、金属導体で低抵抗化すると好ましい。ま
た、封止内周部をマスクしておくと加温され難いために
積層体の外周部に発生しやすい透明部分を遮光できるの
で好ましい。当然、センサー、制御回路と組み合わせる
ことにより自動制御することができる。また、図6の複
合複層積層体の気体層に冷熱媒体(例えば、乾燥空気、
不凍水等)を循環させて積層体の温度を制御してもよ
い。特に自動車の廃熱を利用して遮光すれば、居住性だ
けでなく夏期の冷房において省エネルギーの面からも効
果的である。冬季は、空気層にすれば複層ガラスとなり
窓部からの冷え込みを防止できる。また、天井部の全体
に本発明の積層体を窓ガラスとして使用することによ
り、開放感と居住性を同時に満たした新しい概念の自動
車の実現を可能にする。
の窓、自動車、鉄道車両等の車両、船舶、航空機、エレ
ベーター等の輸送機の窓等がある。この窓は広い意味で
あり、アーケイドやアトリュウムのガラス天井、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まれる。当然、広く利用
される方法として、自律応答積層体と建材サッシまたは
車両用フレームとを組合せて、建築物、車両等の用途ご
との枠をもつ自律応答積層体にして、現場では従来と同
様に取り付けるだけにした窓ユニットも本発明に含まれ
る。このユニット化は、自律応答積層体の封止をより確
実にでき、透過による水の蒸発防止、光による封止劣化
の防止等に有効であり、特に通常の建築物の窓、車両の
窓等のように半永久的な使用や苛酷な使用には有効であ
る。
体、マイクロカプセル、樹脂シート等に内包した物を塗
布し、積層する等により板状にして利用する方法も、一
部が透明で水溶液を直視可能であれば、本発明の積層体
に含まれるものとする。
等方性水溶液を基板間に積層する溶液法や、基板に多糖
類誘導体からなる個体の塗布膜、単体フィルム、細棒、
小球等を設けてから水性媒体と基板間で接触溶解させて
前述した組成の等方性水溶液とする個体法により製造す
ることができる。その際、加圧積層時に流動むらがおき
ても、数日放置すれば自己拡散により均一化するので、
特に問題は生じない。
であるために、気泡混入に対する対処を行なうのがよ
い。通常の攪拌溶解により混入した気泡は、減圧下で斜
面を流すことにより脱泡してもよい。さらに有効な方法
としては、加温をして低濃度の水溶性高分子水溶液を速
やかに凝集沈降させて、容器の底部に沈澱している高濃
度凝集体をスネイクポンプ等で取り出すことで無気泡の
高濃度水溶液を定量的に連続して得る方法がある。かか
る水溶液をより速く確実に得るには、純水の代わりに
0.1重量%ないし5重量%の電解質(例えば、塩化ナ
トリウム等)を含む水を用いて均一溶解した多糖類誘導
体水溶液を加温して凝集白濁させ、急激に低粘度化した
時点で攪拌と共に減圧することにより脱気もしくは脱泡
してから静置して凝集沈降させるのがよい。この高濃度
の多糖類誘導体水溶液と両親媒性物質、電解質等を含む
水性媒体等の低粘度媒体をスタティクミキサーで目的の
組成になるように均一混合することにより、無気泡の等
方性水溶液が得られる。この方法によれば、低粘度媒体
の組成を変えることにより、種々の多糖類誘導体の等方
性水溶液を簡便に得ることができ、非常に便利である。
この等方性水溶液を基板間に置き、加圧積層後、外周を
封止すればよい。この溶液法は、図1の積層体の製造の
みならず、図2および図3の積層体や曲面ガラス等の積
層体の製造にも適している。また、目的組成の等方性水
溶液を基板にアプリケーター等のコーターで全面に薄く
塗布し、放置して脱泡後に対向基板を積層してもよい。
この放置による脱法は、薄膜状態であるのため短時間で
行なうことができる。また、必要に応じて飽和蒸気下で
放置するのもよい。積層は、気泡混入に注意して辺部ま
たはたわみを利用して中心部から接触させて面を合わせ
ればよく、特に高加圧を必要としない。さらに気泡混入
の防止のため、減圧した状態で積層してもよい。
体を拡散させて均一な目的組成の等方性水溶液にする方
法であり、前記したように種々の形態の個体を利用で
き、特に限定されるものではないが、簡便な塗布膜法が
非常に有効である。この塗布膜法は、多糖類誘導体を通
常の方法で基板に塗布し、乾燥後、一定の間隔を設けて
対向基板を積層する方法である。この場合、この対向基
板を水性媒体を介して積層してから封止する同時積層法
と、基板を外周封止してから隙間に注入孔から水性媒体
を注入し、封孔する注入積層法がある。後者の方法は、
封止形成の温度を100℃以上とすることができるの
で、封止剤を広く選択でき、容易に良好な封止が得られ
る。特に、ガラスとも接着するハンダ(例えば、旭硝子
社のセラソルザ等)の使用に適している。また、重要な
ことは、個体法全体にいえることであるが、脱気処理し
た水性媒体を使用しない場合、水の拡散溶解とともに全
面に無数の微小気泡が発生することである。この問題の
原因を検討した結果、多糖類誘導体の溶解により水性媒
体中に溶存していた空気が遊離することによることがわ
かった。しかし、この問題は、60℃以上、好ましくは
70℃以上に加温して溶存空気を除去した水性媒体や減
圧脱気した水性媒体等を使用することで解決できること
が見出された。なお、加温脱気で水性媒体中の両親媒性
物質が分離する場合は、両親媒性物質を個体の塗布膜や
フィルム等に入れてしまうとよい。この方法は他の添加
剤に適用してもよく、このようにして水または電解質を
含む水のみを拡散させることは、添加剤の均一化に好ま
しい。また、この個体法によれば、多糖類誘導体膜の塗
布膜をストライプ状等の形で周期的に付与または除去
し、その凹部に脱気した水性媒体(例えば、80℃の純
水等)を満たして積層し、余分の水性媒体をストライプ
溝から排出させてから拡散溶解させることにより、スペ
ーサーなしで目的組成の水溶液を積層することができ
る。同様に、フィルムにストライプ溝、波打ち、打ち抜
き等の加工をして使用してもよい。なお、加温した水性
媒体は、脱気されている利点を有するだけでなく、高温
時は拡散溶解しにくく、積層時に余分の水性媒体を確実
に排出できるという利点を有するので、目的濃度の等方
性水溶液の調製に有用である。
合物であり、温度の上昇により水に溶解している多糖類
誘導体が凝集して白濁散乱をおこし光透過率が小さくな
る等方性水溶液が、白濁凝集したときに相分離をおすこ
とを防止する働きをする。両親媒性物質の作用原理は、
前記多糖類誘導体が疎水結合により白濁凝集するとき
に、分子またはミセル状態のレベルでこの多糖類誘導体
の内部に取り込まれるとともに水を取り込み、水を結合
水としてしまうために相分離がおきずまた可逆的に安定
してこの相転位を繰り返せるものと思える。その結果、
この等方性水溶液を積層した積層体を窓に応用すると、
太陽の直射光エネルギーにより窓が加温されその照射さ
れた部分が選択的に透明状態から白濁状態に変化して、
直射光線が遮光される。この直射光線の有無により、窓
が透明ー不透明を可逆的に自律応答する窓を提供でき
る。
る。なお、これらの実施例においては多糖類誘導体とし
て最適と思われるヒドロキシプロピルセルロースをもち
いているけれども、本発明はこれらの実施例により何ら
限定されるものではない。
基:62.4%、2%水溶液粘度:8.5cps、重量
平均分子量:約60,000)100重量部、ポリオキ
シプロピレン2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,
3−プロパンジオール(平均分子量400)20重量
部、塩化ナトリウム6重量部および純水200重量部か
らなる、20℃で無色透明な等方性水溶液を調整した。
6cm角で、厚み3mmのソーダライムガラス間にこの
等方性水溶液を0.2mm厚で設け、封止して積層体と
した。この積層体は、室温と60℃での可逆繰り返しテ
ストおよび60℃で48時間の放置安定テストのいずれ
においても、相分離を生じることなく、良好であった。
また、恒温槽内で2mmピッチの白黒ストライプ模様の
板から15mmはなして積層体を置き、上からライトを
照射して目視観察したところ、その白濁変化は、34℃
から白濁を開始して40℃で強く白濁遮光し、全く透視
できない状態となった。また、−20℃に放置したとこ
ろ氷結し、その時にできた境界線のむらは、氷解ととも
に消滅し残存することはなかった。さらに、自動車使用
を想定して、100℃で6時間放置して観察したが、相
分離の発生はなく、室温放置で初期状態に完全に容易に
回復した。
ロキシメチル−1,3−プロパンジオールの代わりにポ
リプロピレングリコール(平均分子量400)を用い、
20℃で無色透明な等方性水溶液を調整した。実施例1
と同様に積層体を作成し、その安定性および白濁変化を
評価したところ、相分離なく、良好であり、また36℃
から白濁を開始し、43℃で強く白濁遮光し、全く透視
できなくなることが認められた。
ロキシメチル−1,3−プロパンジオールの代わりにジ
プロピレングリコールモノメチルエーテル(分子量14
8)として20℃で無色透明な等方性水溶液を調整し
た。実施例1と同様に積層体を作成し、その安定性およ
び白濁変化を評価したところ、相分離なく、良好であ
り、また36℃から白濁を開始し、43℃で強く白濁遮
光し、全く透視できなくなることが認められた。
ロキシメチル−1,3−プロパンジオールの代わりにジ
エチレングリコールモノブチルエーテル(分子量16
2)として20℃で無色透明な等方性水溶液を調整し
た。実施例1と同様に積層体を作成し、その安定性およ
び白濁変化を評価したところ、相分離なく、良好であ
り、また34℃から白濁を開始し、40℃で強く白濁遮
光し、全く透視できなくなることが認められた。
ロキシメチル−1,3−プロパンジオールの代わりにポ
リオキシプロピレングリセリン(平均分子量600)と
して20℃で無色透明な等方性水溶液を調整した。実施
例1と同様に積層体を作成し、その安定性および白濁変
化を評価したところ、相分離なく、良好であり、また3
7℃から白濁を開始し、44℃で強く白濁遮光し、全く
透視できなくなることが認められた。作成した。
ロキシメチル−1,3−プロパンジオールの代わりにラ
ウリル硫酸ナトリウムとして20℃で無色透明な等方性
水溶液を調整した。実施例1と同様に積層体を作成し、
その安定性および白濁変化を評価したところ、相分離な
く、良好であり、また32℃から白濁を開始し、41℃
で強く白濁遮光し、全く透視できなくなることが認めら
れた。
部、割合50重量%のポリ(オキシエチレン・オキシプ
ロピレン)グリコール・モノブチルエーテルポリオキシ
プロピレングリセリン(平均分子量2,300)20重
量部および純水200重量部からなる20℃で無色透明
な等方性水溶液を調整した。実施例1と同様に積層体を
作成し、その安定性および白濁変化を評価したところ、
相分離なく、良好であり、また47℃から白濁を開始
し、57℃で強く白濁遮光し全く透視できなかった。
1のヒドロキシプロピルセルロース100重量部に対
し、ポリオキシプロピレン2−エチル−2−ヒドロキシ
メチル−1,3−プロパンジオール/純水(0.2重量
部/200重量部)からなる水性媒体(A)、ポリオキ
シプロピレン2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,
3−プロパンジオール/純水(3重量部/200重量
部)からなる水性媒体(B)、ポリオキシプロピレン2
−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジ
オール/純水(200重量部/200重量部)からなる
水性媒体(C)、ポリオキシプロピレン2−エチル−2
−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール/純水
(2重量部/200重量部)からなる水性媒体(D)に
した20℃で無色透明な等方性水溶液を4種類調整し
た。次いで、これらの水溶液を用い、実施例1と同様に
して積層体を作成し、安定性および白濁変化を評価した
ところ、(A)では相分離が認められた。(B)では相
分離なく、良好であり、また47℃から白濁を開始し、
53℃で強く白濁遮光して全く透視できなくなり、
(C)でも相分離がなく、良好であり、43℃から白濁
を開始して48℃で強く白濁遮光して全く透視できなく
なり、さらに(D)でも相分離がなく良好であり、49
℃から白濁を開始し、55℃で強く白濁遮光し全く透が
できなくなることが認められた。
れ、0重量部、2重量部および10重量部にして、等方
性水溶液を調整した。実施例1と同様にして積層体を作
成し、安定性および白濁変化を評価したところ、添加量
が10重量部の場合、溶液は強く凝集して相分離を示し
た。その他の場合は、相分離がなく、良好であり、また
0重量部の場合は49℃から白濁を開始し、55℃で強
く白濁遮光して全く透視できなくなり、2重量部は44
℃から白濁を開始し、50℃で強く白濁遮光し、全く透
視できなくなることが認められた。この結果から、塩化
ナトリウムの添加量が増加すると、白濁開始が低温側に
シフトするのが分かる。
ス100重量部に対し、ポリオキシプロピレン2−エチ
ル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール
/塩化ナトリウム/純水(20重量部/3重量部/10
0重量部)からなる水性媒体(A)、ポリオキシプロピ
レン2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロ
パンジオール/塩化ナトリウム/純水(50重量部/3
重量部/100重量部)からなる水性媒体(B)、ポリ
オキシプロピレン2−エチル−2−ヒドロキシメチル−
1,3−プロパンジオール/塩化ナトリウム/純水(2
00重量部/2.4重量部/80重量部)からなる水性
媒体(C)、ポリオキシプロピレン2−エチル−2−ヒ
ドロキシメチル−1,3−プロパンジオール/塩化ナト
リウム/純水:200重量部/1.5重量部/50重量
部(D)にした等方性水溶液を調整した。次に、実施例
1と同様に積層体を作成し、安定性および白濁変化を評
価したところ、(A)では相分離がなく、無色である
が、15℃でも淡白い状態であり、40℃で強く白濁遮
光した。(B)は無色で相分離なく、良好であり、また
は32℃から白濁を開始して38℃で強く白濁遮光して
全く透視できなくなり、(C)では無色で相分離なく、
良好であり、また23℃から白濁を開始し、36℃で強
く白濁遮光して全く透視できなくなり、また(D)では
無色で相分離なく良好であり、また31℃から白濁を開
始し、徐々に変化して73℃で強く白濁遮光し、全く透
視できなくなることが認められた。このように、両親媒
性物質の添加量を増すと無色透明な等方性水溶液がえら
れるが、これは両親媒性物質が溶媒作用の効果を有する
ことを示すものである。また、水の量が相対的に小さく
なると凝集力が弱まり、強く白濁遮光するには白濁開始
温度より一段と高い温度を加える必要があることが、実
施例1(開始から強く白濁遮光までの温度差:6℃)と
も比較することにより、さらによく分かる。
プロピル基:62.6%、2%水溶液粘度:5.4cp
s、重量平均分子量:約40,000)100重量部に
対し、ポリオキシプロピレン2−エチル−2−ヒドロキ
シメチル−1,3−プロパンジオール/塩化ナトリウム
/純水(200重量部/1.5重量部/30重量部)か
らなる水性媒体(A)、ポリオキシプロピレン2−エチ
ル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール
/塩化ナトリウム/純水(1200重量部/12重量部
/400重量部)からなる水性媒体(B)、ポリオキシ
プロピレン2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,3
−プロパンジオール/塩化ナトリウム/純水(800重
量部/5重量部/100重量部)からなる水性媒体
(C)、ポリオキシプロピレン2−エチル−2−ヒドロ
キシメチル−1,3−プロパンジオール/塩化ナトリウ
ム/純水(1500重量部/9重量部/300重量部)
からなる水性媒体(D)、ポリオキシプロピレン2−エ
チル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオー
ル/塩化ナトリウム/純水(800重量部/6重量部/
300重量部)からなる水性媒体(E)、ポリオキシプ
ロピレン2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−
プロパンジオール/塩化ナトリウム/純水(800重量
部/9重量部/300重量部)からなる水性媒体量部
(F)、ポリオキシプロピレン2−エチル−2−ヒドロ
キシメチル−1,3−プロパンジオール/塩化ナトリウ
ム/純水(200重量部/2.25重量部/75重量
部)からなる水性媒体(G)、ポリオキシプロピレン2
−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジ
オール/塩化ナトリウム/純水(200重量部/2重量
部/100重量部)からなる水性媒体(H)、ポリオキ
シプロピレン2−エチル−2−ヒドロキシメチル−1,
3−プロパンジオール/塩化ナトリウム/純水(300
重量部/2重量部/100重量部)からなる水性媒体
(I)、ポリオキシプロピレン2−エチル−2−ヒドロ
キシメチル−1,3−プロパンジオール/塩化ナトリウ
ム/純水(300重量部/2重量部/100重量部)か
らなる水性媒体(J)にした等方性水溶液を調整した。
次に、実施例1と同様に積層体を作成し、安定性および
白濁変化を評価したところ、(A)では室温で無色透明
であり、65℃の高温から白濁変化を起し、さらに温度
を上げて80℃にしても遮光性の増加が小さく、強い白
濁遮光までは起さなかった。(B)では、7℃から白濁
変化を起し、27℃で強く白濁遮光し、全く透視できな
くなった。(C)では、41℃から白濁変化を起し、さ
らに温度を上げると遮光性も増加したが、80℃でも強
く白濁遮光までは起さなかった。(D)では、16℃か
ら白濁変化を起し、53℃で強く白濁遮光し、全く透視
できなくなった。(E)では、20℃から白濁変化を起
し、36℃で強く白濁遮光し、全く透視できなくなっ
た。(F)では、5℃から白濁変化を起し、29℃で強
く白濁遮光し、全く透視できなくなった。(G)は、2
4℃から白濁変化を起し、47℃で強く白濁遮光し、全
く透視できなくなった。(H)は、31℃から白濁変化
を起し、48℃で強く白濁遮光し、全く透視できなくな
った。(I)は、29℃から白濁変化を起し、60℃で
強く白濁遮光し、全く透視できなくなった。(J)は、
25℃から白濁変化を起し、40℃で強く白濁遮光し、
全く透視できなくなった。以上のように、水性媒体の組
成および多糖誘導体の濃度を蛙ことにより、白濁温度域
を自由に設定しうることがわかる。また、相対的に両親
媒性物質の割合が大きくなると、温度変化に対する白濁
変化率が小さくなることが実施例1との比較で分かる。
また、全ての積層体において、等方性水溶液は無色で相
分離なく、良好であり、かつ−20℃でも氷結しなかっ
た。
ース100重量部に対し、ポリオキシプロピレン2−エ
チル−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオー
ル/sec−ブチルアルコール/純水(10重量部/5
0重量部/200重量部)からなる水媒体(A)、ポリ
オキシプロピレン2−エチル−2−ヒドロキシメチル−
1,3−プロパンジオール/sec−ブチルアルコール
/純水(20重量部/100重量部/100重量部)か
らなる水媒体(B)、ポリオキシプロピレン2−エチル
−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール/
sec−ブチルアルコール/塩化ナトリウム/純水(2
0重量部/4重量部/4.8重量部/160重量部)か
らなる水媒体(C)、ポリオキシプロピレン2−エチル
−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール/
sec−ブチルアルコール/塩化ナトリウム/純水(2
0重量部/150重量部/1.5重量部/50重量部)
からなる水媒体(D)を調整した。次に、実施例1と同
様にして積層体を作成し、安定性および白濁変化を評価
したところ、(A)では、31℃から白濁変化を起こ
し、36℃で強く白濁遮光し、全く透視できなくなっ
た。(B)では、37℃から白濁変化を起こし、51℃
で強く白濁遮光し、全く透視できなくなった。(C)で
は、31℃から白濁変化を起こし、36℃で強く白濁遮
光し、全く透視できなくなった。(D)では、6℃から
白濁変化を起こし、56℃で強く白濁遮光し、全く透視
できなくなった。また、全て無色で相分離なく良好であ
り、かつ−20℃でも氷結しなかった。
ース100重量部に対し、川研ファインケミカル社のア
ミゼット5C/純水(20重量部/200重量部)から
なる水媒体(A)、川研ファインケミカル社のアミゼッ
トS3L/塩化ナトリウム/純水(20重量部/4.8
重量部/160重量部)からなる水媒体(B)、川研フ
ァインケミカル社のソフタゾリンCPB−R/塩化ナト
リウム/純水(20重量部/4.8重量部/160重量
部)からなる水媒体(C)を調整した。次に、実施例1
と同様にして積層体を作成し、安定性および白濁変化を
評価したところ、(A)では、37℃から白濁変化を起
こし、48℃で強く白濁遮光し、全く透視できなくなっ
た。(B)では、31℃から白濁変化を起こし、38℃
で強く白濁遮光し、全く透視できなくなった。(C)で
は、35℃から白濁変化を起こし、43℃で強く白濁遮
光し、全く透視できなくなった。また、全て無色で相分
離なく良好であった。
ス100重量部、ポリオキシプロピレン2−エチル−2
−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール20重
量部、プロピレングリコール50重量部、塩化ナトリウ
ム10重量部、純水200重量部からなる等方性水溶液
を調整した。次に、実施例1と同様に積層体を作成し、
安定性および白濁変化を評価したところ、相分離なく、
良好であり、また33℃から白濁を開始し、38℃で強
く白濁遮光し、全く透視できなくなった。この積層体
は、−20℃でも氷結せず車両用に好適である。
スの代わりにヒドロキシプロピルセルロース(ヒドロキ
シルプロピル基:61.6%、2%水溶液粘度:2.5
cps、平均分子量:約20000)(A)、ヒドロキ
シプロピルセルロース(ヒドロキシルプロピル基:6
2.6%、2%水溶液粘度:5.4cps、平均分子
量:約40000)(B)をそれぞれ用い、実施例1と
同様にして、20℃で無色透明な等方性水溶液を2種類
調整した。次に、実施例1と同様に積層体を作成し、安
定性および白濁変化を評価したところ、(A)は相分離
なく、良好であり、40℃から白濁を開始し、46℃で
強く白濁遮光し、全く透視できなくなり、(B)は相分
離なく、良好であり、38℃から白濁を開始し、44℃
で強く白濁遮光し全く透視できなくなることが認められ
た。また、分子量が小さくなりすぎると遮光性が弱くな
り、分子量が大きくなりすぎると水の相分離が起ること
が分かった。
リオキシプロピレン2−エチル−2−ヒドロキシメチル
−1,3−プロパンジオールを含まない等方性水溶液
と、さらに塩化ナトリウムをも含まない2種類の等方性
水溶液を調整した。さらに実施例1と同様に積層体を作
成し、安定性および白濁変化を評価したところ、いずれ
の場合も水が相分離して可逆変化をとれず、立てかけて
置くと沈降分離も生じた。このように、可逆的安定性の
ために両親媒性物質の存在が非常に重要であることが分
かる。
mmのソーダライムガラス基板にアプリケーターで1m
m厚に均一塗布した。その基板を0℃(水の蒸気圧は約
4.6mmHg)に冷却してから8mmHgまで減圧に
した状態にして、その上から結露により均一に付着した
微小水滴をもつ同サイズの基板を辺部より接触させて徐
々に面接触していき全面密着させてから常圧にもどし、
外周部を洗浄した。次に、封止剤(主剤:東レチオコー
ル社のフレップ60を100重量部、硬化剤:大都産業
社のダイトクラールX−2392を28重量部)を塗布
した25mm幅のアルミテープを積層体の外周部に巻き
付けた後、室温硬化させて封止した。なお、この減圧と
微小水滴の工夫により、単純に基板を積層した場合に比
較して、より確実に無気泡の状態に積層することができ
た。
ス100重量部に1重量%塩化ナトリウム水500重量
部を加え、十分に攪拌混合し、均一な水溶液とした。こ
の水溶液を内径10cmの容器に2リッターとり、液温
を70℃にし、ヒドロキシプロピルセルロースを液面よ
り3mm程度沈降した状態で十分に攪拌して均一に白濁
分散した低粘度の水溶液としてから、減圧して脱泡し
た。その後、70℃の雰囲気に12時間放置して沈降さ
せ、白濁凝集層と上水層に分離させた。この上水を除去
し、室温にもどして気泡のない高濃度水溶液をえた。こ
の高濃度水溶液と50重量%ポリプロピレングリコール
(平均分子量400)水溶液とを、重量比1:1で、エ
レメント数24段のスタティックミキサーで均一混合さ
せて気泡のない等方性水溶液とした。その後、実施例1
6と同様にして処理し、良好な積層体を得た。
重量部を加えて低粘度の水溶液とした。この水溶液を、
表面をシリカコートしてナトリウム分の溶出を押さえ
た、30cm角で、厚み6mmのソーダライムガラス基
板にアプリケーターにより塗布後、0.3mm径の樹脂
ビーズを散布してから乾燥させ、0.1mm厚の個体膜
としてをコートした。窒素置換した、80℃の純水にコ
ート基板を浸し、さらに対向基板として同じガラス基板
を積層加圧した状態で純水を引落とした後、室温に放置
して積層した。この積層体の外周を粘着剤つきの銅テー
プで仮封止してから十分に外周部を洗浄した。その後、
実施例17で用いたのと同じ封止剤を付与したコ型のア
ルミ枠を外周に固定して封止をした。その後、放置して
ヘイズのない無色透明な無気泡積層体をえた。
スである0.1mm厚の個体膜が外周10mm幅でカッ
トされて設けてある30cm角で、厚み6mmのソーダ
ライムガラス基板と対向基板として同サイズのソーダラ
イムガラス基板とを0.3mm厚、10mm幅の短冊状
の薄板ガラスをスペーサーとして実施例17の封止剤を
介し、対角の2端部を注入孔として開けた状態で積層し
た。その後、120℃で封止剤を加熱硬化させた。次
に、減圧脱気してある実施例1の水性媒体に端部を浸け
もう一つの端部より吸い上げて積層体を満たした。そし
て、実施例17の封止剤を介してコーナーキャップを使
用して室温で封孔した。その後放置してヘイズのない無
色透明な無気泡積層体をえた。
ス100重量部、ジプロピレングリコールモノメチルエ
ーテル(分子量148)10重量部および純水500重
量部からなる水溶液をキャスチングして0.1mm厚の
フィルムを作成した。ジプロピレングリコールモノメチ
ルエーテルを30cm角、厚み3mmのソーダライムガ
ラス基板にたらし、この液を介して基板と同サイズのフ
ィルムをローラーで密着させた。次に、塩化ナトリウム
3重量部および純水100重量部からなる70℃の水溶
液にフィルムを付与した基板を浸漬し、0.2mm径の
スペーサーを介して水溶液中で同サイズの対向基板を積
層してから引き出し、封止した後、室温放置した。その
結果、気泡のない良好な積層体が得られた。
ることにより、温度の上昇により水に溶解している多糖
類誘導体が凝集して白濁散乱をおこす等方性水溶液を白
濁状態でも安定的に均一に持続でき、さらに白濁状態と
透明状態とを安定的に可逆変化できることにある。その
結果、本発明に用いる等方性水溶液を積層すると環境変
化に応答する自律応答積層体を得る。この自律応答積層
体を窓に応用すると、太陽の直射光線で窓が加温される
とその照射された部分が選択的に透明状態から白濁状態
に変化して、直射光線が遮光される。この直射光線の有
無、強弱、さらに夏期、冬季等のその時の環境温度との
バランスにより選択的にかつ透明−半透明−不透明を連
続的に自動変化するものになる。これは、太陽の直射光
のエネルギー自身によりその直射光線を遮光してしまう
自律応答型の新規な遮光ガラス窓を省エネルギー効果を
も持って提供できる。このように、自律応答積層体とサ
ッシ、フレーム等の枠からなる窓ユニットを組み込んだ
建築物、車両等は、省エネルギー効果をもちながらより
快適な居住空間となる。なお、人工的な熱素子により積
層体の温度を制御してより高度な利用もできる。
面図である。
積層体の実施例の模式断面図である。
応答積層体の実施例の模式断面図である。
応答積層体の実施例の模式断面図である。
模式断面図である。
実施例の模式断面図である。
断面図である。
m域の温度ースペクトル変化。
m域の温度ースペクトル変化。
Claims (11)
- 【請求項1】 温度の上昇により水に溶解している多糖
類誘導体が凝集して白濁散乱を起こし、光透過率が小さ
くなる等方性水溶液を、少なくとも一部が透明であり、
前記水溶液を直視することが可能な2枚の基板間に封入
した自律応答積層体であって、前記等方性水溶液が、重
量平均分子量約10,000〜約200,000の多糖
類誘導体100重量部を前記多糖類誘導体100重量部
に対して約25〜約450重量部となる量の水と100
〜3,000の分子量を有する両親媒性物質とからなる
水性媒体約110〜約2,000重量部に溶解した溶液
である自律応答積層体。 - 【請求項2】 等方性水溶液がさらに電解質および低分
子アルコールからなる群から選ばれる少なくとも1種を
含む請求項1に記載の積層体。 - 【請求項3】 積層体を少なくとも部分的に加熱するこ
とができる熱素子が設けられている請求項1または2に
記載の積層体。 - 【請求項4】 重量平均分子量約10,000〜約20
0,000の多糖類誘導体100重量部を前記多糖類誘
導体100重量部に対して約25〜約450重量部とな
る量の水と100〜3,000の分子量を有する両親媒
性物質とからなる水性媒体約110〜約2,000重量
部に溶解してなる等方性水溶液を、少なくとも一部が透
明であり、前記水溶液を直視することが可能な2枚の基
板間に封入することを含む自律応答積層体の製造方法。 - 【請求項5】 温度の上昇により水に溶解している多糖
類誘導体が凝集して白濁散乱を起こし、光透過率が小さ
くなる等方性水溶液を、少なくとも一部が透明であり、
前記水溶液を直視することが可能な2枚の基板間に封入
した自律応答積層体を使用した窓であって、前記等方性
水溶液が、重量平均分子量約10,000〜約200,
000の多糖類誘導体100重量部を前記多糖類誘導体
100重量部に対して約25〜約450重量部となる量
の水と100〜3,000の分子量を有する両親媒性物
質とからなる水性媒体約110〜約2,000重量部に
溶解した溶液である窓。 - 【請求項6】 等方性水溶液がさらに電解質および低分
子アルコールからなる群から選ばれる少なくとも1種を
含む請求項5に記載の窓。 - 【請求項7】 積層体を少なくとも部分的に加熱するこ
とができる熱素子が設けられている請求項5または6に
記載の窓。 - 【請求項8】 少なくとも一方の基板が紫外線吸収ガラ
スからなり、この紫外線吸収ガラスが室外側に向けられ
ている請求項5〜7のいずれかに記載の窓。 - 【請求項9】 自律応答積層体に重ねて気体層が設けら
れている請求項5〜8のいずれかに記載の窓。 - 【請求項10】 気体層に冷媒体または熱媒体が循環さ
れて自律応答積層体の温度が制御される請求項9に記載
の窓。 - 【請求項11】 自律応答積層体と窓枠とが組合わさ
れ、ユニットに構成されている請求項5〜10のいずれ
かに記載の窓。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05442794A JP3337810B2 (ja) | 1993-03-01 | 1994-03-01 | 自律応答積層体、その製法およびそれを使用した窓 |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5062502A JPH06255016A (ja) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | 自律応答積層体と製法及びそれを使用した窓 |
JP5-62502 | 1993-08-31 | ||
JP5237134A JPH08164582A (ja) | 1993-03-01 | 1993-08-31 | 自律応答積層体と製法及びそれを使用した窓 |
JP5-237134 | 1993-08-31 | ||
JP05442794A JP3337810B2 (ja) | 1993-03-01 | 1994-03-01 | 自律応答積層体、その製法およびそれを使用した窓 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07242447A JPH07242447A (ja) | 1995-09-19 |
JP3337810B2 true JP3337810B2 (ja) | 2002-10-28 |
Family
ID=27295285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05442794A Expired - Lifetime JP3337810B2 (ja) | 1993-03-01 | 1994-03-01 | 自律応答積層体、その製法およびそれを使用した窓 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3337810B2 (ja) |
-
1994
- 1994-03-01 JP JP05442794A patent/JP3337810B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07242447A (ja) | 1995-09-19 |
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