JP6284762B2 - 熱線遮蔽材および窓ガラス - Google Patents

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Description

本発明は、熱線遮蔽材および窓ガラスに関する。特に、遮熱性能、可視光透過率、耐光性がともに優れる熱線遮蔽材およびこの熱線遮蔽材を有する窓ガラスに関する。
近年、二酸化炭素削減のための省エネルギー施策の一つとして、自動車や建物の窓に対する熱線遮蔽性材料が開発されている。熱線遮蔽性(日射熱取得率)の観点からは、吸収した光の室内への再放射(吸収した日射エネルギーの約1/3量)がある熱線吸収型より再放射がない熱線反射型が望ましく、様々な提案がなされている。自動車や建物の窓への適用を考えた場合、見た目が高透明で、かつ、熱線遮蔽性能が高く、携帯電話等の発する有用電波の透過性に優れることが好ましいとされている。さらに耐久性に優れた熱線遮蔽材が好ましいとされている。耐久性の中でも特に耐光性といわれる性能は重要で、日射光によって材料自体が劣化して脆くなり難く、また日射光によって熱線遮蔽性能自体が低下し難いことが好ましいとされている。
特許文献1では、平板状金属粒子を基材上に面配向させることで熱線遮蔽材を作製しており、熱線遮蔽材に銀相互作用電位EAgが−1mV未満である複素環化合物を含有させることが開示されている。これにより耐光性改良の効果が得られている。
特許文献2には、基材上に近赤外線吸収層を有し、近赤外線吸収層が設けられた面の基材の反対側に、ハードコート層、低屈折率層を順に設けてなる、プラズマディスプレイパネルに使用できる近赤外線吸収性の反射防止フィルムが開示されている。特許文献2では、反射防止層として低屈折率層を適用することで、高透明な赤外線吸収性の反射防止フィルムを得ている。しかし、特許文献2の反射防止フィルムは赤外線を吸収するものであり、特許文献2の近赤外線吸収性の反射防止フィルムは住宅建材等の窓ガラスにおいて太陽光線の熱線遮蔽材として用いられた場合、日射吸収率が高いものであり、近赤外線吸収性の反射防止フィルムが太陽光線の一部を吸収するため高温となる。そのため、特許文献2の近赤外線吸収性の反射防止フィルムを建材用窓ガラスなどに設置した場合には高温となったフィルムに接触する部分の窓ガラスが高温になり、一方で、フィルムが設置されない窓ガラス部分(サッシ枠に組み込まれたガラス部分)は高温にならないことから、フィルム設置部分とサッシ枠部分の窓ガラスに温度差が生じ、熱膨張の差となり、その力学的な歪みを起因として窓ガラスにヒビが入る、いわゆる熱割れを招くため好ましくない。
特開2011−221149号公報 特開2007−248841号公報
近年では、従来よりも、より遮熱性能および可視光透過率が高い熱線遮蔽材が望まれており、高性能な熱線遮蔽材を平板状金属粒子を用いて作成する場合、平板状金属粒子の厚みをより薄くする必要がある。これは平板状金属粒子による可視光吸収が減少すること、および、平板状金属粒子による可視光の光散乱が減る効果が期待できることによる。しかし、より高性能な熱線遮蔽材を得るべく、単に平板状金属粒子の厚みを薄くした場合、厚みを薄くすればするほど、熱線遮蔽材の耐光性が悪化するという新たな課題が生ずることが本発明者らの検討で明らかになった。
本発明が解決しようとする課題は、遮熱性能、可視光透過率、耐光性がともに優れる熱線遮蔽材を提供することである。
上述の課題を解決するために本発明者らが特許文献1に記載の方法を検討したところ、耐光性が改良できるものの、より可視光透過率が高い熱線遮蔽材を得るべく、平板状金属粒子の厚みを薄くした場合においては、特許文献1の技術の適用だけでは十分な耐光性を有する熱線遮蔽材を得ることが出来ないことがわかった。
さらに本発明者らが鋭意検討したところ、特定の形状の平板状金属粒子が面配向した金属粒子含有層を有する熱線遮蔽材において、屈折率が特定の範囲である低屈折率層を窓ガラスに前記熱線遮蔽材を設置する際の室内側最表面に設けることで、従来技術と比較して、遮熱性能、可視光透過率、耐光性がともに優れる熱線遮蔽材を提供できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
上述の課題を解決するための具体的な手段である本発明は、以下のとおりである。
[1] 基材と、六角形状乃至円形状の平板状金属粒子を含有する金属粒子含有層と、屈折率1.45以下である低屈折率層とを有する熱線遮蔽材であり、
平板状金属粒子の主平面が金属粒子含有層の一方の表面に対して平均0°〜±30°の範囲で面配向している平板状金属粒子が、全平板状金属粒子の50個数%以上であり、
低屈折率層が窓ガラスに熱線遮蔽材を設置する際の室内側最表面に配置された熱線遮蔽材。
[2] [1]に記載の熱線遮蔽材は、平板状金属粒子の平均粒子厚みが11nm以下であることが好ましい。
[3] [1]または[2]に記載の熱線遮蔽材は、低屈折率層の屈折率nと厚みdが、下記式(1)の関係を満たすことが好ましい。
式(1)
(550nm÷4)×0.70<n×d<(550nm÷4)×1.3
[4] [1]〜[3]のいずれか一項に記載の熱線遮蔽材は、平板状金属粒子のアスペクト比が2〜80であることが好ましい。
[5] [1]〜[4]のいずれか一項に記載の熱線遮蔽材は、低屈折率層に低屈折率粒子を含有し、低屈折率粒子が中空粒子または多孔質粒子であることが好ましい。
[6] [5]に記載の熱線遮蔽材は、低屈折率粒子がシリカであることが好ましい。
[7] [1]〜[6]のいずれか一項に記載の熱線遮蔽材は、前記低屈折率層が含フッ素多官能モノマーを含む硬化性樹脂組成物を硬化させてなり、
前記含フッ素多官能モノマーは、
(メタ)アクリロイル基、アリル基、アルコキシシリル基、α−フルオロアクリロイル基、エポキシ基、及び−C(O)OCH=CH2より選ばれる重合性基を3つ以上有し、
フッ素含有率が該含フッ素多官能モノマーの分子量の35.0質量%以上であり、
前記重合性基を重合させたとき、すべての架橋間分子量の計算値が300以下であり、
且つ下記式(1)で表されることが好ましい:
式(1):Rf{−(L)m−Y}n
式中、Rfは下記f−1〜f−10から選ばれるn価の基を表し、
nは3以上の整数を表し、
Lは、炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、−O−、−S−、−N(R)−、炭素数1〜10のアルキレン基と−O−、−S−または−N(R)−を組み合わせて得られる基、炭素数6〜10のアリーレン基と−O−、−S−または−N(R)−を組み合わせて得られる基のいずれかを表し、
ただし、前記Rは水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を表し、
mは0又は1を表し、
Yは、(メタ)アクリロイル基、アリル基、アルコキシシリル基、α−フルオロアクリロイル基、エポキシ基、及び−C(O)OCH=CH2より選ばれる重合性基を表す;
Figure 0006284762
f−1〜f−10中、*は、−(L)m−Yの結合する位置を表す。
[8] [1]〜[7]のいずれか一項に記載の熱線遮蔽材は、低屈折率層、基材および金属粒子含有層がこの順で積層されたことが好ましい。
[9] [1]〜[8]のいずれか一項に記載の熱線遮蔽材は、低屈折率層、基材、記金属粒子含有層および窓ガラス用ガラスがこの順で積層されたことが好ましい。
[10] [1]〜[9]のいずれか一項に記載の熱線遮蔽材は、低屈折率層と基材の間にさらにハードコート層を有することが好ましい。
[11] [1]〜[10]のいずれか一項に記載の熱線遮蔽材を有する窓ガラス。
本発明によれば、遮熱性能、可視光透過率、耐光性がともに優れる熱線遮蔽材を提供することができる。
図1は、本発明の熱線遮蔽材の一例を示す概略図である。 図2は、本発明の熱線遮蔽材の他の一例を示す概略図である。 図3は、本発明の熱線遮蔽材の他の一例を示す概略図である。 図4Aは、本発明の熱線遮蔽材の他の一例を示す概略図である。 図4Bは、本発明の熱線遮蔽材の他の一例を示す概略図である。 図5Aは、図1〜図4に見られる熱線遮蔽材に、オーバーコート層、粘着層を設置した本発明の熱線遮蔽材の一例を示す概略図である。 図5Bは、図5Aに見られる熱線遮蔽材を窓ガラスに設置した例を示す概略図である。 図6Aは、本発明の熱線遮蔽材において、平板状金属粒子を含む金属粒子含有層の存在状態を示した概略断面図であって、平板状金属粒子を含む金属粒子含有層(基材の平面とも平行)と平板状金属粒子の主平面(円相当径Dを決定する面)とのなす角度(θ)を説明する図を示す。 図6Bは、本発明の熱線遮蔽材において、平板状金属粒子を含む金属粒子含有層の存在状態を示した概略断面図であって、金属粒子含有層の熱線遮蔽材の深さ方向における平板状金属粒子の存在領域を示す図である。 図6Cは、本発明の熱線遮蔽材において、平板状金属粒子を含む金属粒子含有層の存在状態の他の一例を示した概略断面図である。 図6Dは、本発明の熱線遮蔽材において、平板状金属粒子を含む金属粒子含有層の存在状態の他の一例を示した概略断面図である。 図6Eは、本発明の熱線遮蔽材において、平板状金属粒子を含む金属粒子含有層の存在状態の他の一例を示した概略断面図である。 図6Fは、本発明の熱線遮蔽材において、平板状金属粒子を含む金属粒子含有層の存在状態の他の一例を示した概略断面図である。 図7Aは、本発明の熱線遮蔽材に好ましく用いられる平板状金属粒子の形状の一例を示した概略斜視図であって、円形状の平板状金属粒子を示す。 図7Bは、本発明の熱線遮蔽材に好ましく用いられる平板状金属粒子の形状の一例を示した概略斜視図であって、六角形状の平板状金属粒子を示す。
以下、本発明の熱線遮蔽材について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
[熱線遮蔽材]
本発明の熱線遮蔽材は、基材と、六角形状乃至円形状の平板状金属粒子を含有する金属粒子含有層と、屈折率1.45以下である低屈折率層とを有する熱線遮蔽材であり、平板状金属粒子の主平面が金属粒子含有層の一方の表面に対して平均0°〜±30°の範囲で面配向している平板状金属粒子が、全平板状金属粒子の50個数%以上であり、低屈折率層が窓ガラスに熱線遮蔽材を設置する際の室内側最表面に配置されたことを特徴とする。
このような構成をとることにより、遮熱性能、可視光透過率、耐光性がともに優れる熱線遮蔽材となる。
遮熱性能および可視光透過率の両立ができるメカニズムは以下のとおりである。屈折率差の大きい界面では光反射が生じる。例えば、屈折率1.5の媒体と空気(屈折率1.0)の界面においては、550nmの波長において約4%の光反射が生じる。窓ガラスの室内側に熱線遮蔽材を貼合し、室外から光が入射する場合を考えた時、空気/ガラス、ガラス/熱線遮蔽材、熱線遮蔽材/空気等の各界面における屈折率差によって光反射が生じる。特に熱線遮蔽材/空気の界面による光反射により可視光透過率を損なっている。高透明な熱線遮蔽材を得るためには熱線遮蔽材/空気の界面での光反射を低減させることが好適であり、本発明においては、熱線遮蔽材の室内側最表面に屈折率n(例えば1.45以下)、厚みdの反射防止層を設けることにより、遮熱性能および可視光透過率の両立、すなわち特定の遮熱係数を示す場合における可視光透過率向上を実現したと考えられる。
本発明では、熱線遮蔽材の室内側最表面に反射防止層を設けることにより、遮熱性能および可視光透過率の両立と同時に、さらに平板状金属粒子による熱線遮蔽材の耐光性も改善できる。詳細は定かでないが、以下のメカニズムにより得られた効果と推察している。平板状金属粒子は、室内側空気界面による反射光によっても光照射による性能劣化(平板状金属粒子を構成する金属の光酸化が発生し、平板状金属粒子の形状が平板状から球形状に変化し、その結果、赤外光の反射低下、可視光の吸収上昇)が生じる。熱線遮蔽材の室内側最表面に反射防止層の設置を設置することにより、室内側空気界面での光反射が低減し、これにより平板状金属粒子への光照射量が低減する。結果、平板状金属粒子の耐光性が向上したものと考えている。
<熱線遮蔽材の特性>
本発明の熱線遮蔽材の可視光透過率としては、遮蔽係数0.690における可視光透過率が75%以上であることが好ましく、76%以上であることがより好ましく、77%以上であることが特に好ましく、78%以上であることがより特に好ましく、80%以上であることがさらにより特に好ましい。前記可視光透過率が、75%以上であると、例えば、自動車用ガラスや建物用ガラスとして用いた時に、外部が見やすくなる観点で好ましい。
本発明の熱線遮蔽材の紫外線透過率としては、5%以下が好ましく、2%以下がより好ましい。
本発明の熱線遮蔽材は、800nm〜2500nmの範囲における、初期(後述の耐光性試験におけるXe照射前)の赤外線(赤外光、熱線とも言う)最大反射率が20%以上であることが好ましく、25%以上であることがより好ましく、26%以上であることが特に好ましく、27%以上であることがより特に好ましい。
本発明の熱線遮蔽材は、800nm〜2500nmの範囲における赤外線最大反射率の耐光性が高い。具体的には、後述の耐光性試験におけるXe照射後の赤外線最大反射率が24%以上であることが好ましく、25%以上であることがより好ましく、26%以上であることが特に好ましい。また、後述の耐光性試験におけるXe照射前とXe照射後の赤外線最大反射率の変動(Xe照射前の赤外線最大反射率からXe照射後の赤外線最大反射率を引いた値)が、4.5%未満であることが好ましく、4%未満であることがより好ましく、3%未満であることが特に好ましく、2.5%未満であることがより特に好ましく、2%未満であることがさらにより特に好ましい。赤外線最大反射率の変動の絶対値が0%に近づくほど、耐光性に優れる。
本発明の熱線遮蔽材は、極大反射波長が700〜1800nmの帯域に存在することが熱線反射の効率を上げる観点から好ましい。前記極大反射波長は、750〜1400nmの帯域に存在することがより好ましく、800〜1100nmの帯域に存在することが特に好ましい。極大反射波長とは、赤外線最大反射率を示すときの波長のことを言う。
熱線遮蔽材は、700〜1200nmにおける平均熱線反射率が5%以上であることが好ましく、7%以上であることがより好ましく、8%以上であることが特に好ましく、10%以上であることがより特に好ましい。
熱線遮蔽材は、少なくともひとつの層が800〜2000nmの領域に透過スペクトルの最低ピークを有することが、熱線透過率を低くする観点から好ましい。前記透過スペクトルの最低ピーク波長は、750〜1400nmの帯域に存在することがより好ましく、800〜1100nmの帯域に存在することが特に好ましい。また、熱線遮蔽材は金属粒子含有層が800〜2000nmの領域に透過スペクトルの最低ピークを有することが好ましい。
本発明の熱線遮蔽材は、初期(後述の耐光性試験におけるXe照射前)の透過ヘイズが3%以下であることが好ましく、2.6%以下であることがより好ましく、2%以下であることが特に好ましく、1.5%未満であることがより特に好ましい。透過ヘイズの値は小さいほど熱線遮蔽材を通じて見る景色のコントラストが高くなるので好ましい。
本発明の熱線遮蔽材は、透過ヘイズの耐光性が高い。具体的には、後述の耐光性試験におけるXe照射後の透過ヘイズが2.6%以下であることがより好ましく、2%以下であることが特に好ましく、1.5%未満であることがより特に好ましい。また、後述の耐光性試験におけるXe照射前とXe照射後の透過ヘイズの変動(Xe照射前の透過ヘイズからXe照射後の透過ヘイズを引いた値)が、−0.5%より大きく0%以下であることが好ましく、−0.3%より大きく0%以下であることがより好ましく、−2%〜0%であることがさらにより特に好ましい。透過ヘイズの変動の絶対値が0%に近づくほど、耐光性に優れる。
<熱線遮蔽材の構成>
本発明の熱線遮蔽材は、基材と、六角形状乃至円形状の平板状金属粒子を含有する金属粒子含有層と、屈折率1.45以下である低屈折率層とを有する。さらに、必要に応じて、オーバーコート層、粘着層、紫外線吸収層、金属酸化物粒子含有層、バックコート層、ハードコート層、赤外線吸収剤含有ハードコート層、断熱層、保護層、赤外線吸収化合物含有層、金属粒子反射調整用屈折率層、窓ガラス用ガラスなどのその他の層を有する態様も好ましい。
以下、図面をもとに本発明の熱線遮蔽材の好ましい構成について説明する。
本発明の熱線遮蔽材の層構成としては、図1に一例を示すように、熱線遮蔽材100は、基材40の一方の表面上に金属粒子含有層1を有し、基材40の金属粒子含有層1を有する表面とは反対側の表面上に低屈折率層20を有する態様が挙げられる。金属粒子含有層1は、六角形状乃至円形状の平板状金属粒子11を含有する。
図2は、本発明の他の一例であり、図1の態様において、前記低屈折率層20と前記基材40の間にさらにハードコート層7を有する場合の態様である。
図3は、本発明の他の一例であり、図2の態様において、前記低屈折率層20と前記基材40の間に、ハードコート層7の代わりに赤外線吸収剤含有ハードコート層7Aを有する場合の態様である。
図4Aは、本発明の他の一例であり、図3の態様において、前記基材40と金属粒子含有層1の間に、金属粒子反射調整用屈折率層2を有する場合の態様である。
図4Bは、本発明の他の一例であり、図4Aにおける金属粒子反射調整用屈折率層2が2層以上の例の態様であり、基材40上に、第2の金属粒子反射調整用屈折率層2B、第1の金属粒子反射調整用屈折率層2A、および金属粒子含有層1の順で積層している態様である。
図5Aは、本発明の他の一例であり、図4Bの態様において、金属粒子含有層1の基材側の表面とは反対側の表面上にオーバーコート層5および粘着層6をこの順で設置した場合の態様である。代表として図4Bの態様を用いたが、図1、図2、図3、図4Aの態様にオーバーコート層5および粘着層6を設置した態様も好ましい。
図5Bに示すように、熱線遮蔽材100を窓ガラス8に貼り合わせるときは、低屈折率層20が、窓ガラス8に熱線遮蔽材100を設置する際の室内側最表面に配置される。
なお、熱線遮蔽材100に含まれる不図示の粘着層を介して窓ガラス8に設置されることが好ましい。
図5ABの上部は室外側であり、下部が室内側である。すなわち、窓ガラス8の両表面のうち窓ガラスの室外側表面8Aは室外に配置され、熱線遮蔽材の室内側表面100Aに低屈折率層20が配置される。
<金属粒子反射調整用屈折率層>
本発明の熱線遮蔽材は、前記金属粒子含有層と前記基材との間に少なくとも1層以上からなる金属粒子反射調整用屈折率層を設けてなることが好ましい。
金属粒子反射調整用屈折率層を有すると、より熱線遮蔽能が高く、可視光透過率が高い熱線遮蔽材となる。
本発明における金属粒子反射調整用屈折率層を構成する材料としては、金属薄膜、金属酸化物薄膜、またはポリマー含有層の何れかであってもよい。電磁波透過性の観点からは、金属酸化物薄膜もしくはポリマー含有層であることが好ましく、生産性の観点から、水系塗布が容易なポリマー含有層であることが好ましい。金属粒子反射調整用屈折率層に用いるポリマー(バインダー)は、透明ポリマーであることが好ましく、前記ポリマーとしては、例えば、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、(飽和)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ゼラチンやセルロース等の天然高分子等の高分子などが挙げられる。その中でも、本発明では、前記ポリマーの主ポリマーがポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、(飽和)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂であることが好ましく、中でも(飽和)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂が好ましい。
金属粒子反射調整用屈折率層に用いる前記ポリマーが水性分散物であることが、環境影響の観点と、塗布コスト低減の点から好ましい。
金属粒子反射調整用屈折率層に用いる前記ポリマーとして、水溶性ポリエステル樹脂であるプラスコートZ−592(互応化学工業(株)製)、水溶性ポリウレタン樹脂であるハイドランHW−350(DIC(株)製)などを好ましく用いることができる。
金属粒子反射調整用屈折率層の厚みとしては、20nm以上であることが好ましく、30nm以上であることがより好ましく、40nm以上であることがさらに好ましい。上限については特に制限はないが、1000nmである。
なお、金属粒子反射調整用屈折率層が2層以上からなる場合は、各層の合計の厚みが上記範囲内であることが好ましい。
熱線遮蔽材は、赤外線吸収化合物含有層を有していてもよい。赤外線吸収化合物含有層を熱線遮蔽材に含める際は、金属粒子含有層と赤外線吸収化合物含有層を隣接させないことが好ましく、金属粒子含有層と赤外線吸収化合物含有層の間に他の層が挿入されていることが好ましい。さらに、挿入された他の層と赤外線吸収化合物含有層の少なくともいずれかに一方に、フィラーを含有することが好ましい。この態様を取ることで可視光透過が高く、湿熱耐久性に優れた熱線遮蔽材が得られるので好ましい。
−フィラー−
本発明の熱線遮蔽材は、前記金属粒子反射調整用屈折率層と前記赤外線吸収化合物含有層の少なくとも一方にフィラーを含有することが好ましい。
前記フィラーとしては、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、合成非晶質シリカ、コロイダルシリカ、中空シリカ、多孔質シリカ、フッ化マグネシウム、中空フッ化マグネシウムからなる群から少なくとも一つ以上から選ばれてなることが好ましい。中でも、酸化チタン、酸化ジルコニウム、中空シリカ、フッ化マグネシウムを用いることがより好ましい。
前記金属粒子反射調整用屈折率層と前記赤外線吸収化合物含有層の少なくとも一方に前記フィラーを含有させることで、フィラーを含有する層の屈折率を調整することが可能であり好ましい。隣り合う層間で屈折率差を付与することが好ましく、屈折率差と各層の膜厚を調整することにより、多層光学干渉膜を設計することができる。多層光学干渉膜を適切に設計することにより、例えば、可視光波長域の反射低減や赤外線波長域の反射増強の効果を付与することが可能である。
本発明の熱線遮蔽材に用いられるフィラーの平均粒子径は200nm以下であり、好ましくは100nm以下、より好ましくは60nm以下である。フィラーの平均粒子径が200nm以上であると、フィラーを含有する層の薄膜化が難しく、光学干渉設計まで考えた場合好ましくない。
金属粒子反射調整用屈折率層におけるフィラーの含有量としては、10〜250mg/m2であることが好ましく、30〜150mg/m2であることがより好ましく、40〜100mg/m2であることがさらに好ましい。
金属粒子反射調整用屈折率層にバインダーとフィラーとを有する場合、フィラーのバインダーに対する質量比が、0.1〜2.5であることが好ましく、0.1〜2.0であることがより好ましく、0.5〜1.5であることが特に好ましい。フィラーのバインダーに対する質量比が0.1より小さいと赤外線吸収化合物の金属粒子含有層への浸透を防止する効果が低く、湿熱経時耐性が悪くなるため好ましくなく、フィラーのバインダーに対する質量比が2.5よりも大きいと金属粒子反射調整用屈折率層の膜物性強度が弱くなるため好ましくない。
金属粒子反射調整用屈折率層としては、図4Bや図5Aに一例を示すように、屈折率が異なる層をそれぞれ積層させ、2層以上の多層構造としてもよい。屈折率が異なる層を有することで、可視光波長域の反射低減や赤外線波長域の反射増強の効果を付与することが可能である。屈折率が異なる層の調整方法としては、屈折率が高い酸化ジルコニウムを含有する層と、屈折率が低い中空シリカを含有する層を積層させる方法、屈折率が高いバインダーを含む層と、屈折率が低いバインダーを含む層とを積層させる方法等が挙げられる。
本発明の熱線遮蔽材の金属粒子反射調整用屈折率層の好ましい態様としては、図4Bや図5Aに示すように、屈折率がn1である第1の金属粒子反射調整用屈折率層を層Aとして有し、屈折率がn2である第2の金属粒子反射調整用屈折率層を層Bとして有し、層Cを基材として有し、条件(1−1)または条件(2−1)を満たす態様も好適に挙げられる。
条件(1−1):n1<n2、かつ、下記式(1−1)を満たす。
式(1−1)
3λ/8 + mλ/2 −A <n1×d1<3λ/8 + mλ/2 +A
(式(1−1)中、mは0以上の整数を表し、λは反射を防止したい波長(単位:nm)を表し、n1は層Aの屈折率を表し、d1は層Aの厚み(単位:nm)を表す。n1×d1は所定の値±A以内に収まることが好ましく、Aはλ/8、λ/12、λ/16のいずれかを表し、Aが小さいほど反射防止の干渉効果を得られる最適条件に近づくために好ましい。)
条件(2−1):n1>n2、かつ、下記式(2−1)を満たす。
式(2−1)
λ/8 + mλ/2 −A <n1×d1<λ/8 + mλ/2 +A
(式(2−1)中、mは0以上の整数を表し、λは反射を防止したい波長(単位:nm)を表し、n1は層Aの屈折率を表し、d1は層Aの厚み(単位:nm)を表す。n1×d1は所定の値±A以内に収まることが好ましく、Aはλ/8、λ/12、λ/16のいずれかを表し、Aが小さいほど反射防止の干渉効果を得られる最適条件に近づくために好ましい。)
前記条件(1−1)または条件(2−1)の好ましい範囲について説明する。なお、以下の前記式(1−1)または条件(2−1)の好ましい範囲は、図4Bや図5Aの構成以外の本発明の熱線遮蔽材においても同様である。前記式(1−1)および前記式(2−1)中、mは0以上の整数を表し、0〜5の整数であることが製造コストや膜厚のロバスト性の観点から好ましい。前記mは、熱線遮蔽材として多層構造の金属粒子反射調整用屈折率層を用いたときに可視光反射抑制と近赤外光の反射増強を両立した設計ができる観点からは1〜5の整数であることがより好ましく、1であることが可視光反射抑制と1000nm付近の近赤外線の反射増強の観点から特に好ましい。なお、反射増強については、後述する式(5−1)を満たすように前記層Bの屈折率および厚みを制御することで、達成することができる。また、m>5であると膜厚が大きくなりすぎ、膜厚の精密な制御が難しくなることから生産性の観点でm<=5が好ましい。一方、前記mは、斜め入射光の色味変化を小さくする観点や反射光増大を抑制する観点からは、0とすることが好ましいときもある。
図4Bや図5Aの構成ではさらに、前記層Bが条件(3−1)または条件(4−1)を満たすことが、より良い反射防止効果を得る観点から好ましい。
条件(3−1):n1<n2、かつ、下記式(3−1)を満たす。
式(3−1)
λ/4 + Lλ/4 − A ≦n2×d2≦ λ/4 + Lλ/4 + A
(式(3−1)中、Lは1以上の整数を表し、λは反射を防止したい波長(単位:nm)を表し、n2は層Bの屈折率を表し、d2は層Bの厚み(単位:nm)を表す。n2×d2は所定の値±A以内に収まることが好ましく、Aはλ/8、λ/12、λ/16のいずれかを表し、Aが小さいほど反射防止の干渉効果を得られる最適条件に近づくために好ましい。)
条件(4−1):n1<n2、かつ、下記式(4−1)を満たす。
式(4−1)
Lλ/4 − A ≦n2×d2≦Lλ/4 + A
(式(4−1)中、Lは1以上の整数を表し、λは反射を防止したい波長(単位:nm)を表し、n2は層Bの屈折率を表し、d2は層Bの厚み(単位:nm)を表す。n2×d2は所定の値±A以内に収まることが好ましく、Aはλ/8、λ/12、λ/16のいずれかを表し、Aが小さいほど反射防止の干渉効果を得られる最適条件に近づくために好ましい。)
条件(3−1)または条件(4−1)の好ましい範囲について説明する。なお、以下の前記式(3−1)または条件(4−1)の好ましい範囲は、図4Bや図5Aの構成以外の本発明の熱線遮蔽材においても同様である。
前記式(3−1)または前記式(4−1)中、Lは1以上の整数を表し、1〜5であることが好ましく、1であることが斜め入射光に対する色味変化を小さくする観点からより好ましい。
図4Bや図5Aの構成ではさらに、前記層Bが下記式(5−1)または下記式(6−1)を満たすことが、強い反射を持たせたい波長λ’における反射を増強させる観点から好ましい。
式(5−1)
λ/4 + kλ’/4 − B ≦n2×d2≦ λ/4 + kλ’/4 + B(式(5−1)中、kは1以上の整数を表し、λ’は強い反射を持たせたい波長(単位:nm)を表し、n2は層Bの屈折率を表し、d2は層Bの厚み(単位:nm)を表す。n2×d2は所定の値±B以内に収まることが好ましく、Bはλ’/8、λ’/12、λ’/16のいずれかを表し、Bが小さいほど反射増強の干渉効果を得られる最適条件に近づくために好ましい。)
式(6−1)
kλ’/4 − B ≦n2×d2≦kλ’/4 + B
(式(6−1)中、kは1以上の整数を表し、λ’は強い反射を持たせたい波長(単位:nm)を表し、n2は層Bの屈折率を表し、d2は層Bの厚み(単位:nm)を表す。n2×d2は所定の値±B以内に収まることが好ましく、Bはλ’/8、λ’/12、λ’/16のいずれかを表し、Bが小さいほど反射増強の干渉効果を得られる最適条件に近づくために好ましい。)
前記式(5−1)または前記式(6−1)の好ましい範囲について説明する。なお、以下の前記式(5−1)または前記式(6−1)の好ましい範囲は、図4Bや図5Aの構成以外の本発明の熱線遮蔽材においても同様である。
前記式(5−1)または前記式(6−1)中、kは1以上の整数を表し、1〜5であることが好ましく、1であることが斜め入射光に対する色味変化を小さくする観点からより好ましい。
前記強い反射を防止したい波長λは特に制限はなく、例えば、可視光、紫外光の各帯域などを挙げることができ、その中でも可視光であることが可視光透過率を高める観点から好ましく、本発明の熱線遮蔽材は、前記反射を防止したい波長λが250〜800nmであることが好ましく、400〜700nmであることがより好ましく、550±100nmであることが特に好ましい。
前記強い反射を持たせたい波長λ’は特に制限はなく、例えば、可視光、赤外光、紫外光の各帯域などを挙げることができ、その中でも赤外光であることが熱線遮蔽材として用いる観点から好ましく、本発明の熱線遮蔽材は、前記反射を持たせたい波長λ’が700〜2500nmであることが好ましく、800〜1500nmであることがより好ましく、900〜1200nmであることが特に好ましい。
700nm未満の波長に強い反射を持たせると、赤色の反射光が強く目立ち、可視光透過率の減少につながる。一方で、2500nmより大きい波長に反射を持たせると、太陽光スペクトルに2500nm以上のエネルギーがほとんどないため、熱線遮蔽材としての効果が小さくなる。
前記金属粒子反射調整用屈折率層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、マット剤、及び界面活性剤を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してもよい。
<積層構成>
本発明の熱線遮蔽材は、少なくとも基材と、六角形状乃至円形状の平板状金属粒子を含有する金属粒子含有層と、屈折率1.45以下である低屈折率層とを有する。
本発明の熱線遮蔽材は、低屈折率層、基材および金属粒子含有層がこの順で積層されたことが好ましい。
本発明の熱線遮蔽材は、低屈折率層、基材、記金属粒子含有層および窓ガラス用ガラスがこの順で積層されたことが好ましい。
本発明の熱線遮蔽材は、低屈折率層と基材の間にさらにハードコート層を有することが好ましい。
基材と金属粒子含有層の間に積層される層として、一層以上の金属粒子反射調整用屈折率層、および赤外線吸収化合物含有層、下層(後述)からなる積層構成であってもよい。積層する際には基材、金属粒子含有層、およびその他の基材と金属粒子含有層の間に積層される層について、各層の屈折率と塗布膜厚みを前記式(1−1)〜(6−1)のいずれかの条件を満たすように設計することが、特定波長の反射を低減(可視光の反射低減であれば、可視光透過率を向上)させる観点、および、赤外線波長域の反射増強をさせる観点で好ましい。特に隣接する層間で、できるだけ大きい屈折率差を与え、前記式(1−1)〜(6−1)のいずれかの条件を満たすことが、上記観点の効果をより強く得られるため好ましい。
<低屈折率層>
本発明の熱線遮蔽材は、屈折率1.45以下である低屈折率層を有し、低屈折率層が窓ガラスに熱線遮蔽材を設置する際の室内側最表面に配置される。低屈折率層が室内側最表面に配置されることで、空気と熱線遮蔽材との界面における屈折率差が減じられ、光反射が低減する効果をもたらす。
低屈折率層の屈折率は、1.45以下であり、1.40以下であることが好ましく、1.35以下であることがより好ましい。低屈折率層の屈折率の下限値としては特に制限はなく、空気と熱線遮蔽材との界面における屈折率差を減じる観点において、低屈折率層の屈折率は低いほど好ましい。
本発明の熱線遮蔽材は、低屈折率層の屈折率nと厚みdが、下記式(1)の関係を満たすことが好ましい。
式(1)
(550nm÷4)×0.7<n×d<(550nm÷4)×1.3
低屈折率層の屈折率nと厚みdが、下記式(1’)の関係を満たすことがより好ましい。
式(1’)
(550nm÷4)×0.8<n×d<(550nm÷4)×1.2
低屈折率層の屈折率nと厚みdが、下記式(1’’)の関係を満たすことが特に好ましい。
式(1’’)
(550nm÷4)×0.9<n×d<(550nm÷4)×1.1
なお、低屈折率層の厚みは、特に制限はないが、上記式(1)の関係を満たしやすくする観点から、65〜200nmであることが好ましく、75〜150nmであることがより好ましい。
本発明の熱線遮蔽材の低屈折率層としては、造膜後の屈折率が1.45であれば特に制限は無く、バインダーとして熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマー、エネルギー放射線硬化性ポリマー、エネルギー放射線硬化性モノマー等を含む組成物を、熱乾燥または、エネルギー放射線を照射することで硬化させた層であり、屈折率が低い低屈折粒子をバインダーに分散させた層、屈折率が低い低屈折粒子をモノマー、重合開始剤とともに重縮合または架橋させた層、屈折率が低いバインダーを含む層などを挙げることができる。
屈折率が1.45以下を満たせば、前記金属粒子反射調整用屈折率層に適用した組成物から作製した膜でもよく、熱可塑性ポリマーの例は上述の通りである。エネルギー放射線硬化性ポリマーの例としては、特に限定するものではないが、ユニディックEKS−675(DIC社製紫外線硬化型樹脂)等が挙げられる。エネルギー放射線硬化性モノマーとしては、特に限定するものではないが、後述の含フッ素多官能モノマー等が好ましい。
(含フッ素多官能モノマー)
本発明の熱線遮蔽材で用いられる低屈折率層を設ける際に使用する組成物には、含フッ素多官能モノマーを含んでいてもよい。前記含フッ素多官能モノマーとは、主に複数のフッ素原子と炭素原子から成る(但し、一部に酸素原子及び/又は水素原子を含んでもよい)、実質的に重合に関与しない原子団(以下、「含フッ素コア部」ともいう)と、エステル結合やエーテル結合などの連結基を介して、ラジカル重合性、カチオン重合性、または縮合重合性などの重合性を有する、3つ以上の重合性基を有する含フッ素化合物であり、好ましくは5つ以上、より好ましくは6つ以上の重合性基を有する。
さらに前記含フッ素多官能モノマーは、そのフッ素含有量が前記含フッ素多官能モノマーの35質量%以上であることが好ましく、より好ましくは40質量%以上、よりさらに好ましくは45質量%以上である。前記フッ素化合物におけるフッ素含有量が35質量%以上であると、重合体の屈折率を下げることができ、塗膜の平均反射率が下がるので好ましい。
前記3つ以上の重合性基を有する含フッ素多官能モノマーは、重合性基を架橋性基とする架橋剤であってもよい。
前記含フッ素多官能モノマーは、好ましくは下記式(1’)で表される。
式(1’) Rf’{−(L’)m−Y’}n
式中、Rf’は少なくとも炭素原子及びフッ素原子を含み、酸素原子及び/又は水素原子を含んでもよい、鎖状又は環状の、n価のフッ化炭化水素基を表し、nは3以上の整数を表す。L’は二価の連結基を表し、mは0又は1を表す。Y’は重合性基を表す。
式(1’)で表される化合物について、以下にさらに詳しく説明する。
Rf’は「含フッ素コア部」を表し、少なくとも炭素原子及びフッ素原子を含み、酸素原子及び/又は水素原子を含んでもよい、鎖状又は環状の、n価のフッ化炭化水素基を表す。
Rf’における水素原子数/フッ素原子数が1/4以下、好ましくは、1/9以下であるものが好ましい。Rfにおける水素原子数/フッ素原子数が1/4以下であると、防汚性が良好になり好ましい。一方、Rf’における水素原子数/フッ素原子数が1/4を超えると、重合体の屈折率が上がってしまい、塗膜の平均反射率が上がって好ましくない。nは3以上の整数を表し、nは4以上であることが好ましく、5以上であることがさらに好ましい。Rf’は、重合性基がすべて重合した場合の架橋間分子量がすべて300以下になるような基が好ましく、架橋間分子量については後述する。
Rf’で表される「含フッ素コア部」の特に代表的なものとして、下記の具体例が挙げられる。
Figure 0006284762
f−1〜f−10中、*は、−(L’)m−Y’または後述の式(1)における−(L)m−Yの結合する位置を表す。
Y’は、ラジカル、カチオン、又は縮合重合性の基であることが好ましく、(メタ)アクリロイル基、アリル基、アルコキシシリル基、α−フルオロアクリロイル基、エポキシ基、及び−C(O)OCH=CH2でから選ばれるものが特に好ましい。これらの中でも、重合性の観点から、ラジカルまたはカチオン重合性を有する(メタ)アクリロイル基、アリル基、α−フルオロアクリロイル基、エポキシ基、および−C(O)OCH=CH2が好ましく、より好ましいのは、ラジカル重合性を有する(メタ)アクリロイル基、アリル基、α−フルオロアクリロイル基、および−C(O)OCH=CH2である。
L’は二価の連結基を表し、詳しくは、炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、−O−、−S−、−N(R)−、炭素数1〜10のアルキレン基と−O−、−S−または−N(R)−を組み合わせて得られる基、炭素数6〜10のアリーレン基と−O−、−S−または−N(R)−を組み合わせて得られる基を表す。Rは水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。L’がアルキレン基又はアリーレン基を表す場合、Lで表されるアルキレン基及びアリーレン基はハロゲン原子で置換されていることが好ましく、フッ素原子で置換されていることが好ましい。
前記含フッ素多官能モノマーとしてより好ましいのは、屈折率および重合性の観点から、式(1)で表されるものである。
式(1):Rf{−(L)m−Y}n
式中、Rfは下記f−1〜f−10から選ばれるn価の基を表し、
nは3以上の整数を表し、
Lは、炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、−O−、−S−、−N(R)−、炭素数1〜10のアルキレン基と−O−、−S−または−N(R)−を組み合わせて得られる基、炭素数6〜10のアリーレン基と−O−、−S−または−N(R)−を組み合わせて得られる基のいずれかを表し、
ただし、前記Rは水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を表し、
mは0又は1を表し、
Yは、(メタ)アクリロイル基、アリル基、アルコキシシリル基、α−フルオロアクリロイル基、エポキシ基、及び−C(O)OCH=CH2より選ばれる重合性基を表す;
Figure 0006284762
f−1〜f−10中、*は、−(L)m−Yの結合する位置を表す。
前記含フッ素多官能モノマーとしてよりさらに好ましいのは、屈折率および重合性の観点から、式(2)又は(3)で表されるものである。
式(2) Rf’−{CH2−OC(O)CH=CH2n
式(3) Rf’−{C(O)OCH=CH2n
上記式中、Rf’、nは、式(1)と同じ意味を表す。
以下に前記含フッ素モノマーの好ましい具体例を挙げるが、本発明はこれらによって限定されない。
Figure 0006284762
Figure 0006284762
M−1〜M−13のフッ素含有率は、それぞれ37.5,46.2,48.6,47.7,49.8,45.8,36.6,39.8,44.0,35.1,44.9,36.2,39.0質量%である。
前記含フッ素多官能モノマーは、架橋密度の観点から、含フッ素多官能モノマーの重合性基を全て重合させたとき、架橋間分子量の計算値が全て300以下となる含フッ素コア部Rfを有することが好ましい。架橋間分子量の計算値とは、含フッ素多官能モノマーの重合性基が全て重合した重合体において、合わせて3個以上炭素原子又はケイ素原子が置換した炭素原子を(a)、合わせて3個以上炭素原子又は酸素原子が置換したケイ素原子を(b)とするときに、(a)と(a)、(b)と(b)、又は(a)と(b)で挟まれた原子団の分子量を指す。例えば、前記含フッ素多官能モノマーの内、M−2を例に挙げて説明する。M−2の重合性基がすべて重合したと仮定すると、式(4)のように表される。
式(4)
Figure 0006284762
この場合、上記で定義した架橋間分子量の計算の対象となる部分構造は、式(4)の破線で囲まれた部分であり、架橋間分子量の計算値は、それぞれC24O=116.0とC5263=224.1であり、何れも300以下である。
架橋間分子量の計算値は、より好ましくは250以下、さらに好ましくは200以下である。含フッ素多官能モノマーの重合性基をすべて重合させたときの架橋間分子量が300を超えると、塗膜にしたときの硬度が下がってしまい、さらには、防汚性や耐傷性が悪化する。
これらの含フッ素多官能モノマーの製造方法としては、エステル結合、ジアルコキシ基、および/またはハロゲン原子を有する化合物を、液相フッ素化することにより、80mol%以上、好ましくは、90mol%以上の水素原子をフッ素原子に置換した後、3つ以上の重合性基、好ましくは5つ上の重合性基、より好ましくは6つ以上の重合性基を導入する方法が好適である。液相フッ素化については、例えば、米国特許第5093432号明細書に記載されている。
液相フッ素化に供される化合物としては、液相フッ素化する際に用いるフッ素系の溶媒に溶解するか、または、液体であることが要求されるが、それ以外は特に制限は無い。こうした溶解性や反応性の観点から、予めフッ素を含有する化合物を用いても良い。また、エステル結合、ジアルコキシ基、および/またはハロゲン原子を有する化合物は、液相フッ素化後に重合性基を導入する際の反応点とすることができるため、好適である。
液相フッ素化によってフッ素原子の導入を行うことにより、後から導入する重合性基以外の部分のフッ素含有率を極めて高くすることが可能であり、屈折率が極めて低いポリマーを与える含フッ素多官能モノマーを得ることができる。
(含フッ素重合体)
含フッ素多官能モノマーは、種々の重合方法により、含フッ素重合体として使用することができる。重合に際しては、単独重合、または共重合してもよく、さらには、架橋剤として用いてもよい。
共重合させる他のモノマーとしては、公知慣用のモノマー類を使用することができるが、特に代表的なモノマーを例示すると、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、2−トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,3−ペンタフルオロプロピル(メタ)アクリレート、1H,1H,5H−オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレート、1H,1H,7H−ドデカフルオロヘプチル(メタ)アクリレート、1H,1H,9H−ヘキサデカフルオロノニル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロブチル)エチル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロヘキシル)エチル(メタ)アクリレート、2−(パーフルオロオクチル)エチル(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールペンタアクリレート、ペンタエリスリトールヘキサアクリレート、アリルアルコール、エチルアリルエーテル、α−フルオロアクリル酸メチルエステル、酢酸ビニル、エチルビニルケトン、ブチルビニルケトンなどのラジカル重合性のモノマー類、
テトラエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、クロロトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、または以下の化学式で表される、縮合重合性のモノマー類、
Figure 0006284762
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グリセロールジグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル、1,1,1−トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ビスフェノール−A−ジグリシジルエーテル、ハイドロキノンジグリシジルエーテル、レゾルシンジグリシジルエーテル、フルオログリシノールトリグリシジルエーテル、トリグリシジルイソシアヌレート、エチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテルなどのカチオン重合性のモノマー類などが挙げられる。これらの中でも、重合性の観点から、ラジカルまたはカチオン重合性のモノマー類が好ましく、より好ましくは、ラジカル重合性のモノマー類である。
重合反応は、好ましくは、塊状重合または溶液重合を行うのがよい。特に、薄膜を得るためには、該含フッ素多官能モノマーを含む硬化性樹脂組成物を基板上に塗布し、溶媒を揮発させた後に重合を行うのがよい。重合の開始方法はラジカル開始剤を用いる方法、光または放射線を照射する方法、酸を加える方法、光酸発生剤を添加した後に光を照射する方法、加熱により脱水縮合させる方法等がある。これらの重合方法、重合の開始方法は、例えば鶴田禎二著、「高分子合成方法」改訂版(日刊工業新聞社刊、1971年)や大津隆行・木下雅悦共著、「高分子合成の実験法」、化学同人、昭和47年、124〜154頁に記載されている。
用いられる溶媒としては、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ベンゼン、トルエン、アセトニトリル、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノールなどが挙げられる。これらは、単独あるいは2種以上混合しても良い。
ラジカル重合の開始剤としては、熱の作用によりラジカルを発生するもの、あるいは光の作用によりラジカルを発生するもののいずれの形態も可能である。
熱の作用によりラジカル重合を開始する化合物としては、有機あるいは無機過酸化物、有機アゾ及びジアゾ化合物等を用いることができる。
具体的には、有機過酸化物として過酸化ベンゾイル、過酸化ハロゲンベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酸化アセチル、過酸化ジブチル、クメンヒドロペルオキシド、ブチルヒドロペルオキシド、無機過酸化物として、過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等、有機アゾ化合物として2−アゾ−ビス−イソブチロニトリル、2−アゾ−ビス−プロピオニトリル、2−アゾ−ビス−シクロヘキサンジニトリル等、ジアゾ化合物としてジアゾアミノベンゼン、p−ニトロベンゼンジアゾニウムなどを挙げることができる。
光の作用によりラジカル重合を開始する化合物を使用する場合は、活性エネルギー線の照射によって皮膜の硬化が行われる。
このような光ラジカル重合開始剤の例としては、アセトフェノン類、ベンゾイン類、ベンゾフェノン類、ホスフィンオキシド類、ケタール類、アントラキノン類、チオキサントン類、アゾ化合物、過酸化物類、2,3−ジアルキルジオン化合物類、ジスルフィド化合物類、フルオロアミン化合物類や芳香族スルホニウム類などがある。アセトフェノン類の例には、2,2−ジエトキシアセトフェノン、p−ジメチルアセトフェノン、1−ヒドロキシジメチルフェニルケトン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−4−メチルチオ−2−モルフォリノプロピオフェノンおよび2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノンが含まれる。ベンゾイン類の例には、ベンゾインベンゼンスルホン酸エステル、ベンゾイントルエンスルホン酸エステル、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテルおよびベンゾインイソプロピルエーテルが含まれる。ベンゾフェノン類の例には、ベンゾフェノン、2,4−ジクロロベンゾフェノン、4,4−ジクロロベンゾフェノンおよびp−クロロベンゾフェノンが含まれる。ホスフィンオキシド類の例には、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキシドが含まれる。これらの光ラジカル重合開始剤と併用して増感色素も用いることができる。
前記ラジカル重合開始剤の添加量は、前記ラジカル反応基が重合反応を開始できる量であれば特に制限されないが、一般的には硬化性樹脂組成物中の全固形分に対して0.1〜15質量%が好ましく、より好ましくは0.5〜10質量%であり、特に好ましくは2〜5質量%である。
重合温度は特に制限は無いが、開始剤の種類によって適宜、調節すればよい。また、光ラジカル重合開始剤を用いる場合には、特に加熱の必要は無いが、加熱してもよい。
含フッ素重合体を形成する硬化性樹脂組成物には、上記に加えて、皮膜硬度、屈折率、防汚性、耐水性、耐薬品性、滑り性の観点から、各種の添加剤を含有することもできる。 例えば、(中空)シリカ等の無機酸化物微粒子、シリコーン系あるいはフッ素系の防汚剤、もしくは、滑り剤などを添加することができる。これらを添加する場合には、硬化性樹脂組成物の全固形分に対して0〜30質量%の範囲であることが好ましく、0〜20質量%の範囲であることがより好ましく、0〜10質量%の範囲であることが特に好ましい。
本発明の熱線遮蔽材は、低屈折率層に低屈折率粒子を含有することが好ましい。
前記低屈折粒子としては、低屈折率粒子が中空粒子または多孔質粒子であることが好ましい。
本発明の熱線遮蔽材は、低屈折率粒子がシリカであることが低屈折率層の屈折率調整の観点から好ましい。
前記低屈折率粒子としては、合成非晶質シリカ、コロイダルシリカ、中空シリカ、多孔質シリカ、フッ化マグネシウム、中空フッ化マグネシウムからなる群から少なくとも一つ以上から選ばれてなることが好ましい。中でも、中空シリカ、多孔質シリカを用いることがより好ましく、中空シリカを用いることが特に好ましい。
低屈折率層は、ハードコート性を有することが好ましい。低屈折率層がハードコート性を有する場合、低屈折率層はモノマーおよび重合開始剤を含む組成物から形成されてなることが好ましい。
<金属粒子含有層>
前記金属粒子含有層は、少なくとも1種の金属粒子を含有する層である。前記金属粒子は、平板状金属粒子(平板状の金属粒子)であることが好ましく、前記金属粒子含有層の一方の表面に平板状金属粒子を偏析させることが好ましい。
−1−1.金属粒子−
本発明の熱線遮蔽材では、前記金属粒子は、平板状の金属粒子を50個数%以上有することが好ましく、六角形状乃至円形状の平板状金属粒子を50個数%以上有することがより好ましい。
本発明の熱線遮蔽材では、平板状金属粒子の主平面が金属粒子含有層の一方の表面に対して平均0°〜±30°の範囲で面配向している平板状金属粒子が、全平板状金属粒子の50個数%以上である。
前記金属粒子の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、熱線(近赤外線)の反射率が高い点から、銀、金、アルミニウム、銅、ロジウム、ニッケル、白金などが好ましく、その中でも銀がより好ましい。
−1−2.平板状金属粒子−
前記平板状金属粒子としては、2つの主平面からなる粒子(図7A及び図7B参照)であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、六角形状、円形状、三角形状などが挙げられる。これらの中でも、可視光透過率が高い点で、六角形状以上の多角形状〜円形状であることがより好ましく、六角形状または円形状であることが特に好ましい。
本明細書中、円形状とは、後述する平板状の金属粒子の平均円相当径の50%以上の長さを有する辺の個数が1個の平板状金属粒子当たり0個である形状のことを言う。前記円形状の平板状金属粒子としては、透過型電子顕微鏡(TEM)で平板状金属粒子を主平面の上方から観察した際に、角が無く、丸い形状であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
本明細書中、六角形状とは、後述する平板状金属粒子の平均円相当径の20%以上の長さを有する辺の個数が1個の平板状金属粒子当たり6個である形状のことを言う。なお、その他の多角形についても同様である。前記六角形状の平板状金属粒子としては、透過型電子顕微鏡(TEM)で平板状金属粒子を主平面の上方から観察した際に、六角形状であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、六角形状の角が鋭角のものでも、鈍っているものでもよいが、可視光域の吸収を軽減し得る点で、角が鈍っているものであることが好ましい。角の鈍りの程度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記金属粒子含有層に存在する金属粒子のうち、六角形状乃至円形状の平板状金属粒子は、金属粒子の全個数に対して、50個数%以上であることが好ましく、65個数%以上がより好ましく、70個数%以上が特に好ましい。前記平板状金属粒子の割合が、50個数%以上であると、可視光線透過率が高くなる。
[1−2−1.面配向]
本発明の熱線遮蔽材において、前記六角形状乃至円形状の平板状金属粒子は、その主平面が金属粒子含有層の一方の表面(熱線遮蔽材が基材を有する場合は、基材表面)に対して、少なくとも全平板状金属粒子の50個数%以上が平均0°〜±30°の範囲で面配向しており、平均0°〜±20°の範囲で面配向していることがより好ましく、平均0°〜±10°の範囲で面配向していることが特に好ましい。また、平均0°〜±30°の範囲で面配向している平板状金属粒子が、70個数%以上であることがより好ましく、90個数%以上であることがさらに好ましい。
前記平板状金属粒子の存在状態は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、後述する図6C〜Fのように並んでいることが好ましい。
ここで、図6A〜図6Fは、本発明の熱線遮蔽材において、平板状金属粒子を含む金属粒子含有層の存在状態を示した概略断面図である。図6D〜図6Fは、金属粒子含有層1中における平板状金属粒子11の存在状態を示す。図6Aは、基材の平面と平板状金属粒子11の主平面(円相当径Dを決める面)とのなす角度(±θ)を説明する図である。図6Bは、金属粒子含有層1の熱線遮蔽材の深さ方向における存在範囲fを示すものである。
図6Aにおいて、基材の表面と、平板状金属粒子11の主平面(円相当径Dを決める面)または主平面の延長線とのなす角度(±θ)は、前記の面配向における所定の範囲に対応する。即ち、面配向とは、熱線遮蔽材の断面を観察した際、図6Aに示す傾角(±θ)が小さい状態をいい、特に、図6Cは、基材の表面と平板状金属粒子11の主平面とが接している状態、即ち、θが0°である状態を示す。基材の表面に対する平板状金属粒子11の主平面の面配向の角度、即ち図6Aにおけるθが±30°を超えると、熱線遮蔽材の所定の波長(例えば、可視光域長波長側から近赤外光領域)の反射率が低下してしまう。
前記金属粒子含有層の一方の表面(熱線遮蔽材が基材を有する場合は、基材表面)に対して平板状金属粒子の主平面が面配向しているかどうかの評価としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、適当な断面切片を作製し、この切片における金属粒子含有層(熱線遮蔽材が基材を有する場合は、基材)及び平板状金属粒子を観察して評価する方法であってもよい。具体的には、熱線遮蔽材を、ミクロトーム、集束イオンビーム(FIB)を用いて熱線遮蔽材の断面サンプルまたは断面切片サンプルを作製し、これを、各種顕微鏡(例えば、電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM)、透過型電子顕微鏡(TEM)等)を用いて観察して得た画像から評価する方法などが挙げられる。
前記の通り作製した断面サンプルまたは断面切片サンプルの観察としては、サンプルにおいて金属粒子含有層の一方の表面(熱線遮蔽材が基材を有する場合は、基材表面)に対して平板状金属粒子の主平面が面配向しているかどうかを確認し得るものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、FE−SEM、TEMなどを用いた観察が挙げられる。前記断面サンプルの場合は、FE−SEMにより、前記断面切片サンプルの場合は、TEMにより観察を行ってもよい。FE−SEMで評価する場合は、平板状金属粒子の形状と傾角(図6Aの±θ)が明瞭に判断できる空間分解能を有することが好ましい。
[1−2−2.平均粒子径(平均円相当径)および変動係数]
粒子の投影面積を電子顕微鏡写真上での面積を測定し、撮影倍率を補正する公知の方法により得ることができる。円相当径は、該方法により得られた個々の粒子の投影面積と等しい面積を有する円の直径で表される。200個の平板状金属粒子の円相当径Dの統計で粒径分布(粒度分布)が得られ、算術平均を計算することで平均粒子径(平均円相当径)を求めることができる。前記平板状金属粒子の粒度分布における変動係数は、粒度分布の標準偏差を前述の平均粒子径(平均円相当径))で割った値(%)で求めることができる。
本発明の熱線遮蔽材において、平板状金属粒子の粒度分布における変動係数としては、35%以下が好ましく、30%以下がより好ましく、20%以下が特に好ましい。前記変動係数が、35%以下であることが熱線遮蔽材における熱線の反射波長域がシャープになることから好ましい。
前記金属粒子の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、平均粒子径は10〜500nmが好ましく、20〜300nmがより好ましく、50〜200nmがさらに好ましい。
[1−2−3.平板状金属粒子の厚み・アスペクト比]
本発明の熱線遮蔽材では、前記平板状金属粒子の厚みは20nm以下であることが好ましく、14nm以下であることがより好ましく、11nm以下であることが特に好ましい。前記平板状金属粒子の厚みの下限値には特に制限はないが、前記平板状金属粒子の厚みは5〜14nmであることがより好ましく、5〜11nmであることが特に好ましい。平板状金属粒子の厚みを20nm以下にすることは、熱線遮蔽材の可視光透過率の向上、および、透過光ヘイズの低減を可能とするため好ましい。この点において平板状金属粒子の厚みは薄いほど好ましいが、熱線遮蔽材の所望の湿熱耐久性、耐光性の観点から平板状金属粒子の厚みの下限値が決定される。
前記平板状金属粒子のアスペクト比としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、波長800nm〜1,800nmの赤外光領域での反射率が高くなる点から、2〜80が好ましく、6〜40がより好ましく、10〜35が特に好ましい。前記アスペクト比が2以上であると反射波長が800nmより長い範囲に制御し易くなり、40以下であると、反射波長が1,800nmより短い範囲に制御し易くなり、十分な熱線反射能が得られる。
前記アスペクト比は、平板状金属粒子の平均粒子径(平均円相当径)を平板状金属粒子の平均粒子厚みで除算した値を意味する。粒子厚みは、平板状金属粒子の主平面間距離に相当し、例えば、図7A及び図7Bにaとして示す通りであり、原子間力顕微鏡(AFM)や透過型電子顕微鏡(TEM)により測定することができる。
前記AFMによる平均粒子厚みの測定方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス基板に平板状金属粒子を含有する粒子分散液を滴下し、乾燥させて、粒子1個の厚みを測定する方法などが挙げられる。
前記TEMによる平均粒子厚みの測定方法としては、特に制限は無く、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シリコン基板上に平板状金属粒子を含有する粒子分散液を滴下し、乾燥させた後、カーボン蒸着、金属蒸着による被覆処理を施し、集束イオンビーム(FIB)加工により断面切片を作成し、該断面をTEMによる観察することにより、粒子の厚み測定を行う方法などが挙げられる。
[1−2−4.金属粒子含有層の厚み、平板状金属粒子の存在範囲]
本発明の熱線遮蔽材において、前記平板状金属粒子を含有する金属粒子含有層の塗布膜厚みdは、5〜120nmであることが好ましく、7〜80nmであることがより好ましく、10〜40nmであることが特に好ましい。
本発明の熱線遮蔽材では、金属粒子含有層の塗布膜厚みdが金属粒子の平均円相当直径Dに対し、d>D/2の場合、前記六角形状乃至円形状の平板状金属粒子の80個数%以上が、前記金属粒子含有層の表面からd/2の範囲に存在することが好ましく、d/3の範囲に存在することがより好ましく、前記六角形状乃至円形状の平板状金属粒子の60個数%以上が前記金属粒子含有層の一方の表面に露出していることが更に好ましい。平板状金属粒子が金属粒子含有層の表面からd/2の範囲に存在するとは、平板状金属粒子の少なくとも一部が金属粒子含有層の表面からd/2の範囲に含まれていることを意味する。すなわち、平板状金属粒子の一部が、金属粒子含有層の表面よりも突出している図6Dに記載される平板状金属粒子も、金属粒子含有層の表面からd/2の範囲に存在する平板状金属粒子として扱う。なお、図6Dは、各平板状金属粒子の厚み方向のごく一部が金属粒子含有層に埋没してことを意味し、各平板状金属粒子が金属粒子含有層の表面上に積まれているわけではない。図6B〜図6Dは前記金属粒子含有層の厚みdがd>D/2である場合を表した模式図であり、特に図6Bは平板状金属粒子の80個数%以上がfの範囲に含まれており、f<d/2であることを表した図である。
また、平板状金属粒子が前記金属粒子含有層の一方の表面に露出しているとは、平板状金属粒子の一方の表面の一部が、金属粒子含有層の表面よりも突出していることを意味する。
ここで、前記金属粒子含有層中の平板状金属粒子存在分布は、例えば、熱線遮蔽材の断面試料をSEM観察した画像より測定することができる。
本発明の熱線遮蔽材では、金属粒子含有層の塗布膜厚みdは金属粒子の平均円相当径Dに対し、d<D/2の場合が好ましく、より好ましくはd<D/4であり、d<D/8がさらに好ましい。金属粒子含有層の塗布厚みを下げるほど、平板状金属粒子の面配向の角度範囲が0°に近づきやすくなり、平板状金属粒子によるプラズモン反射効果を最大限に活用できるため好ましい。また、金属粒子含有層の塗布厚みを下げるほど、各平板状金属粒子の厚み方向の配置バラツキが小さくなり、同一面内高さに並びやすくなり、平板状金属粒子によるプラズモン反射効果を最大限に活用できるため好ましい。図6E、図6Fは前記金属粒子含有層の厚みdがd<D/2である場合を表した模式図である。
本発明の熱線遮蔽材において、図6Bに示すように、金属粒子含有層1における平板状金属粒子11を構成する金属のプラズモン共鳴波長をλとし、金属粒子含有層1における媒質の屈折率をnとするとき、前記金属粒子含有層1が、熱線遮蔽材の水平面からの深さ方向において、(λ/n)/4の範囲で存在することが好ましい。この範囲内であると、熱線遮蔽材の上側と下側のそれぞれの金属粒子含有層の界面での反射波の位相により反射波の振幅が強めあう効果が十分大きく、可視光透過率及び熱線最大反射率が良好となる。
前記金属粒子含有層における平板状金属粒子を構成する金属のプラズモン共鳴波長λは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、熱線反射性能を付与する点で、400nm〜2,500nmであることが好ましく、可視光透過率を付与する点から、700nm〜2,500nmであることがより好ましい。
[1−2−5.金属粒子含有層の媒質]
前記金属粒子含有層における媒質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。本発明の熱線遮蔽材は、前記金属粒子含有層がポリマーを含むことが好ましく、透明ポリマーを含むことがより好ましい。前記ポリマーとしては、例えば、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、(飽和)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ゼラチンやセルロース等の天然高分子等の高分子などが挙げられる。その中でも、本発明では、前記ポリマーの主ポリマーがポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、(飽和)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂であることが好ましく、ポリエステル樹脂およびポリウレタン樹脂であることが前記六角形状乃至円形状の平板状金属粒子の80個数%以上を前記金属粒子含有層の表面からd/2の範囲に存在させやすい観点からより好ましく、ポリエステル樹脂およびポリウレタン樹脂であることが本発明の熱線遮蔽材のこすり耐性をより改善する観点から特に好ましい。
前記ポリエステル樹脂の中でも、飽和ポリエステル樹脂であることが二重結合を含まないために優れた耐候性を付与できる観点からより特に好ましい。また、分子末端に水酸基またはカルボキシル基を持つことが、水溶性・水分散性の硬化剤等で硬化させることで高い硬度・耐久性・耐熱性を得られる観点から、より好ましい。
前記ポリマーとしては、商業的に入手できるものを好ましく用いることもでき、例えば、互応化学工業(株)製の水溶性ポリエステル樹脂である、プラスコートZ−867などを挙げることができる。
また、本明細書中、前記金属含有層に含まれる前記ポリマーの主ポリマーとは、前記金属含有層に含まれるポリマーの50質量%以上を占めるポリマー成分のことを言う。
前記金属粒子含有層に含まれる前記金属粒子に対する前記ポリエステル樹脂およびポリウレタン樹脂の含有量が1〜10000質量%であることが好ましく、10〜1000質量%であることがより好ましく、20〜500質量%であることが特に好ましい。前記金属粒子含有層に含まれるバインダーを上記範囲以上とすることで、こすり耐性性等の物理特性を改善することができる。
前記媒質の屈折率nは、1.4〜1.7であることが好ましい。
本発明の熱線遮蔽材は、前記六角形状乃至円形状の平板状金属粒子の厚みをaとしたとき、前記六角形状乃至円形状の平板状金属粒子の80個数%以上が、厚み方向のa/10以上を前記ポリマーに覆われていることが好ましく、厚み方向のa/10〜10aを前記ポリマーに覆われていることがより好ましく、a/8〜4aを前記ポリマーに覆われていることが特に好ましい。このように前記六角形状乃至円形状の平板状金属粒子が前記金属粒子含有層に一定割合以上埋没していることにより、よりこすり耐性を高めることができる。すなわち、本発明の熱線遮蔽材は、図6Dや図6Fの態様よりも、図6Cや図6Eの態様の方が好ましい。
[1−2−6.平板状金属粒子の面積率]
熱線遮蔽材を上から見た時の基材の面積A(金属粒子含有層に対して垂直方向から見たときの前記金属粒子含有層の全投影面積A)に対する平板状金属粒子の面積の合計値Bの割合である面積率〔(B/A)×100〕としては、15%以上が好ましく、20%以上がより好ましい。前記面積率が、15%未満であると、熱線の最大反射率が低下してしまい、遮熱効果が十分に得られないことがある。
ここで、前記面積率は、例えば熱線遮蔽材基材を上からSEM観察で得られた画像や、AFM(原子間力顕微鏡)観察で得られた画像を画像処理することにより測定することができる。
[1−2−7平板状金属粒子の配列]
前記金属粒子含有層における平板状金属粒子の配列は均一であることが好ましい。ここで言う配列の均一とは、各粒子に対する最近接粒子までの距離(最近接粒子間距離)を粒子の中心間距離で数値化した際、各々の粒子の最近接粒子間距離の変動係数(=標準偏差÷平均値)が小さいことを差す。最近接粒子間距離の変動係数は小さいほど好ましく、好ましくは30%以下、より好ましくは20%以下、より好ましくは10%以下、理想的には0%である。最近接粒子間距離の変動係数が大きい場合には、前記金属粒子含有層内で平板状金属粒子の粗密や粒子間の凝集が生じ、ヘイズが悪化する傾向があるため好ましくない。最近接粒子間距離は金属粒子含有層塗布面をSEMなどで観察することにより測定が可能である。
[1−2−8.金属粒子含有層の層構成]
本発明の熱線遮蔽材において、平板状金属粒子は、図6A〜図6Fに示すように、平板状金属粒子を含む金属粒子含有層の形態で配置される。
前記金属粒子含有層としては、図6A〜図6Fに示すように単層で構成されてもよく、複数の金属粒子含有層で構成されてもよい。複数の金属粒子含有層で構成される場合、遮熱性能を付与したい波長帯域に応じた遮蔽性能を付与することが可能となる。なお、前記金属粒子含有層が複数の金属粒子含有層で構成される場合、本発明の熱線遮蔽材は、少なくとも最表面の金属粒子含有層において、該最表面の金属粒子含有層の厚みをd’としたとき、前記六角形状乃至円形状の平板状金属粒子の80個数%以上が、該最表面の金属粒子含有層の表面からd’/2の範囲に存在することが好ましい。
ここで、前記金属粒子含有層の各層の厚みは、例えば、熱線遮蔽材の断面サンプルをSEM観察したり、断面切片サンプルをTEM観察することにより測定することができる。
また、熱線遮蔽材の前記金属粒子含有層の上に、例えば後述するオーバーコート層などの他の層を有する場合においても、他の層と前記金属粒子含有層の境界は同様の方法によって決定することができ、前記金属粒子含有層の厚みdを決定することができる。なお、前記金属粒子含有層に含まれるポリマーと同じ種類のポリマーを用いて、前記金属粒子含有層の上にコーティングをする場合は通常はSEM観察した画像によって前記金属粒子含有層との境界を判別できることができ、前記金属粒子含有層の厚みdを決定することができる。
[1−2−10.平板状金属粒子の合成方法]
前記平板状金属粒子の合成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、化学還元法、光化学還元法、電気化学還元法等の液相法などが六角形状乃至円形状の平板状金属粒子を合成し得るものとして挙げられる。これらの中でも、形状とサイズ制御性の点で、化学還元法、光化学還元法などの液相法が特に好ましい。六角形〜三角形状の平板状金属粒子を合成後、例えば、硝酸、亜硫酸ナトリウム等の銀を溶解する溶解種によるエッチング処理、加熱によるエージング処理などを行うことにより、六角形〜三角形状の平板状金属粒子の角を鈍らせて、六角形状乃至円形状の平板状金属粒子を得てもよい。
前記平板状金属粒子の合成方法としては、前記の他、予めフィルム、ガラスなどの透明基材の表面に種晶を固定後、平板状に金属粒子(例えばAg)を結晶成長させてもよい。
本発明の熱線遮蔽材において、平板状金属粒子は、所望の特性を付与するために、更なる処理を施してもよい。前記更なる処理としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、高屈折率シェル層の形成、分散剤、酸化防止剤等の各種添加剤を添加することなどが挙げられる。
−1−2−10−1.高屈折率シェル層の形成−
前記平板状金属粒子は、可視光域透明性を更に高めるために、可視光域透明性が高い高屈折率材料で被覆されてもよい。
前記高屈折率材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、TiOx、BaTiO3、ZnO、SnO2、ZrO2、NbOxなどが挙げられる。
前記被覆する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Langmuir、2000年、16巻、p.2731−2735に報告されているようにテトラブトキシチタンを加水分解することにより銀の平板状金属粒子の表面にTiOx層を形成する方法であってもよい。
また、前記平板状金属粒子に直接高屈折率金属酸化物層シェルを形成することが困難な場合は、前記の通り平板状金属粒子を合成した後、適宜SiO2やポリマーのシェル層を形成し、更に、このシェル層上に前記金属酸化物層を形成してもよい。TiOxを高屈折率金属酸化物層の材料として用いる場合には、TiOxが光触媒活性を有することから、平板状金属粒子を分散するマトリクスを劣化させてしまう懸念があるため、目的に応じて平板状金属粒子にTiOx層を形成した後、適宜SiO2層を形成してもよい。
−1−2−10−2.各種添加物の添加−
本発明の熱線遮蔽材において、前記金属粒子含有層がポリマーを含み、前記ポリマーの主ポリマーがポリエステル樹脂である場合には、架橋剤を添加することが膜強度の観点から好ましい。前記架橋剤としては特に制限はなく、エポキシ系、イソシアネート系、メラミン系、カルボジイミド系、オキサゾリン系等の架橋剤を挙げることができる。これらの中でカルボジイミド系及びオキサゾリン系架橋剤が好ましい。カルボジイミド系架橋剤の具体例としては、例えばカルボジライトV−02−L2(日清紡ケミカル(株)製)などがある。前記金属粒子含有層中の全バインダーに対して1〜20質量%の架橋剤由来の成分を含有することが好ましく、より好ましくは2〜20質量%である。
また、本発明の熱線遮蔽材において、前記金属粒子含有層がポリマーを含む場合、添加することがハジキの発生を抑えて良好な面状な層が得られる観点から好ましい。界面活性剤を前記界面活性剤としては、アニオン系やノニオン系等の公知の界面活性剤を用いることができる界面活性剤の具体例としては、例えばラピゾールA−90(日本油脂(株)製)、ナロアクティーHN−100(三洋化成工業(株)製)などがある。前記金属粒子含有層中の全バインダーに対して0.05〜10質量%の界面活性剤を含有することが好ましく、より好ましくは0.1〜5質量%である。
前記平板状金属粒子は、該平板状金属粒子を構成する銀などの金属の酸化を防止するために、メルカプトテトラゾール、アスコルビン酸等の酸化防止剤を吸着していてもよい。また、酸化防止を目的として、Ni等の酸化犠牲層が平板状金属粒子の表面に形成されていてもよい。また、酸素を遮断することを目的として、SiO2などの金属酸化物膜で被覆されていてもよい。
前記平板状金属粒子は、分散性付与を目的として、例えば、4級アンモニウム塩、アミン類等のN元素、S元素、及びP元素の少なくともいずれかを含む低分子量分散剤、高分子量分散剤などの分散剤を添加してもよい。
防腐剤:
本発明の熱線遮蔽材を作製する際、平板状金属粒子分散液に防腐剤を含有することが、遮熱性能を維持しつつ、可視光透過率も改善する観点から好ましい。なお、防腐剤を含有させたことにより、遮熱性能を維持しつつ、可視光透過率を改善できた理由は不明である。
さらに、いかなる理論に拘泥するものもないが、微生物による腐敗現象が経時安定性に関連していることを本発明者らは見出し、防腐剤を導入することにより、平板状金属粒子分散液の経時安定性を改良できることを見出した。平板状金属粒子分散液の経時安定性が改良されると、平板状金属粒子分散液の保存が実質的に可能となり、平板状金属粒子分散液を造り貯めて一度にまとめて塗布に供給することで、後述する本発明の熱線遮蔽材の生産性が著しく向上する。なお、従来の平板状金属粒子分散液は経時安定性が悪く、大量生産には適さないものであり、特に銀を用いた場合は銀の奏する抗菌性が期待されていたものの、従来の平板状金属粒子分散液は経時安定性が悪かった。
またさらに、いかなる理論に拘泥するものもないが、防腐剤を平板状金属粒子分散液に導入することにより、平板状金属粒子分散液の濾過性を向上させることができる。ここでいう濾過性とは、濾過フィルターに通液する際の圧力上昇が著しく改善されて、長時間連続で(多量の)送液をすることが可能になることをいう。平板状金属粒子分散液の濾過性を向上させることにより平板状金属粒子分散物を原料に用いて調製した液を塗布に供給する際に、その送液途中に濾過フィルターを入れて凝集粒子や塵埃を除去することができ、面状故障が少ない高品質な後述する本発明の熱線遮蔽材を大面積で提供することができる。また、濾過圧力上昇による送液停止すなわち塗布停止による生産性低下の問題も解決される。なお、従来の平板状金属粒子分散液は濾過性が悪く、濾過フィルターに通液すると圧力上昇して送液ができなくなるため、凝集粒子や塵埃を濾過フィルターで捕捉除去することが困難であり、塗布面状故障の少ない熱線遮蔽材料を得ることは容易ではなかった。
平板状金属粒子分散液の経時安定性改良と濾過性の改良により、塗布原材料を多量に準備して一度にまとめて塗布することで高い生産性を付与し、且つ面状故障の少ない高品質な熱線遮蔽材料を大面積で提供することが可能になる。
本発明の平板状金属粒子分散液は、前記防腐剤が、下記一般式(11)または下記一般式(12)で表される化合物であることが好ましく、下記一般式(11)で表される化合物であることがより好ましい。
一般式(11)
Figure 0006284762
(一般式(11)中、R13は水素原子、アルキル基、アルケニル基、アラルキル基、アリール基、複素環基、(R16)(R17)−N−C(=O)−または(R16)(R17)−N−C(=S)−を表す。R14およびR15はそれぞれ独立して水素原子、アルキル基、アリール基、シアノ基、複素環基、アルキルチオ基、アルキルスルホキシ基またはアルキルスルホニル基を表し、R14とR15は互いに結合して芳香環を形成してもよい。R16およびR17はそれぞれ独立して水素原子、アルキル基、アリール基またはアラルキル基を表す。)
一般式(12)
Figure 0006284762
(一般式(12)中、R20は低級アルキレン基を表す。Xはハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシ基、シアノ基、低級アルキル基、低級アルコキシ基、−COR21、−N(R22)(R23)または−SO2Mを表す。R21は水素原子、−OM、低級アルキル基、アリール基、アラルキル基、低級アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基または−N(R24)(R25)を表す。R22およびR23はそれぞれ独立して水素原子、低級アルキル基、アリール基、アラルキル基、−COR26または−SO226を表し、互いに同じであっても異なっていてもよい。R24およびR25はそれぞれ独立して水素原子、低級アルキル基、アリール基、アラルキル基を表し、互いに同じであっても異なっていてもよい。R26は低級アルキル基、アリール基またはアラルキル基を表す。Mは水素原子、アルカリ金属原子及び1価のカチオンを形成するために必要な原子群を表す。pは0または1を表す。qは0から5までの整数を表す。)
前記一般式(11)で表される化合物について記述する。
一般式(11)
Figure 0006284762
13は水素原子、直鎖もしくは分岐鎖の置換または未置換のアルキル基(例えばメチル、エチル、tert−ブチル、n−オクタデシル、2−ヒドロキシエチル、2−カルボキシエチル、2−シアノエチル、スルホブチル、N、N−ジメチルアミノエチル)、置換または未置換の環状アルキル基(例えばシクロヘキシル、3−メチルシクロヘキシル、2−オキソシクロペンチル)、置換または未置換のアルケニル基(例えばアリル、メチルアリル)、置換または未置換のアラルキル基(例えばベンジル、p−メトキシベンジル、o−クロロベンジル、p−iso−プロピルベンジル)、置換または未置換のアリール基(例えばフェニル、ナフチル、o−メチルフェニル、m−ニトロフェニル、3.4−ジクロロフェニル)、複素環基(2−イミダゾリル、2−フリル、2−チアゾリル、2−ピリジル)、(R16)(R17)−N−C(=O)−または(R16)(R17)−N−C(=S)を表す。
14およびR15はそれぞれ独立して水素原子、置換または未置換のアルキル基(例えばメチル、エチル、クロロメチル、2−ヒドロキシエチル、tert−ブチル、n−オクチル)、置換または未置換の環状アルキル基(例えばシクロヘキシル、2−オキソシクロペンチル)、置換または未置換のアリール基(例えばフェニル、2−メチルフェニル、3,4−ジクロロフェニル、ナフチル、4−ニトロフェニル、4−アミノフェニル、3−アセトアミドフェニル)、シアノ基、複素環基(例えば2−イミダゾリル、2−チアゾリル、2−ピリジル)、置換または未置換のアルキルチオ基(例えばメチルチオ、2−シアノエチルチオ、2−エトキシカルボニルチオ)、置換または未置換のアリールチオ基(例えばフェニルチオ、2−カルボキシフェニルチオ、p−メトキシフェニルチオ)、置換または未置換のアルキルスルホキシ基(例えばメチルスルホキシ−ヒドロキシエチルスルホキシ)、置換または未置換のアルキルスルホニル基(例えばメチルスルホニル、2−ブロモエチルスルホニル)を表し、R14とR15は互いに結合して芳香環を形成してもよい。
16およびR17はそれぞれ独立して水素原子、置換または未置換のアルキル基(例えばメチル、エチル、iso−プロピル、2−シアノエチル、2−n−ブトキシカルボニルエチル、2−シアノエチル)、置換または未置換のアリール基(例えばフェニル、ナフチル、2−メトキシフェニル、m−ニトロフェニル、3,5−ジクロロフェニル、3−アセトアミドフェニル)、置換または未置換のアラルキル基(例えばベンジル、フェネチル、p−iso−プロピルベンジル、o−クロロベンジル、m−メトキシベンジル)を表わす。
さらに、上記一般式(11)で好ましいのは、R13は、水素原子、低級アルキル基を表わし、R14およびR15は互いに結合して芳香環を形成する場合であり、R13が水素原子を表し、R14およびR15は互いに結合してベンゼン環を形成する場合がより好ましい。
次に、前記一般式(11)で表される化合物の代表的具体例を以下に示すが、前記一般式(11)で表される化合物はこれらの具体例によって限定されるものではない。なお、以下の具体例は特開平3−119347号公報の一般式(II)で表される化合物の具体例と同様である。
なお、以下の化合物の中でも、本発明では化合物II−25または化合物II−44を用いることが好ましく、化合物II−25を用いることがより好ましい。
Figure 0006284762
Figure 0006284762
Figure 0006284762
Figure 0006284762
次に、一般式(12)で表される化合物について説明する。
一般式(12)
Figure 0006284762
一般式(12)において、R20は低級アルキレン基(例えばエチレン基、プロピレン基、メチルエチレン基など)を表わし、特に炭素数1から6までのアルキレン基が好ましい。
Xはハロゲン原子(例えば塩素原子、臭素原子フッ素原子)、ニトロ基、ヒドロキシル基、シアノ基、低級アルキル基(例えばメチル、エチル、iso−プロピル、tert−ブチル)、低級アルコキシ基−COR21、−N(R22)(R23)または−SO2Mを表す。
21は水素原子、−OM、低級アルキル基(例えばメチル、n−ブチル、tert−オクチル)、アリ−ル基(例えばフェニル、4−クロロフェニル、3−ニトロフェニル)、アラルキル基(例えばベンジル、p−iso−プロピルベンジル、o−メチルベンジル)、低級アルコキシ基(例えばメトキシ、n−ブトキシ、2−メトキシエトキシ)、アリールオキシ基(例えばフェノキシ、ナフトキシ、4−ニトロフェノキシ)、アラルキルオキシ基(例えばベンジルオキシ、p−クロロベンジルオキシ、または−N(R24)(R25)を表す。
22およびR23はそれぞれ独立して、水素原子、低級アルキル基(例えばメチル、エチル、2−エチルヘキシル)、アリール基(例えばフェニル、ナフチル、2−メトキシフェニル、3−アセトアミドフェニル)、アラルキル基(例えばベンジル、o−クロロベンジル)、−COR26または−SO226を表し、互いに同じであっても異なっていてもよい。
24およびR25はそれぞれ独立して水素原子、低級アルキル基(例えばメチル、iso−プロピル、2−シアノエチル)、アリール基(例えばフェニル、4−エトキシカルボニルフェニル、3−ニトロフェニル)、アラルキル基(例えばベンジル、p−クロロベンジル)を表し、互いに同じであっても異なっていてもよい。
26は低級アルキル基(例えばエチル、2−メトキシエチル、2−ヒドロキシエチル)、アリ−ル基(例えばフェニル、ナフチル、4−スルホフェニル、4−カルボキシフェニル)を表す。
Mは水素原子、アルカリ金属原子(例えばナトリウム、カリウム)及び1価のカチオンを形成するために必要な原子群(例えばアンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン)を表す。
pは0または1を表す。
qは0から5までの整数を表す。
上記一般式(12)で記述される低級アルキル基、低級アルコキシ基の好ましい炭素数は1から8までの範囲のものである。さらに好ましくは、R20は、1から3までの炭素数で表わされるアルキル基、Xは、低級アルキル基、pは1、qは、0または1で表わされる化合物である。
前記一般式(12)で表される化合物の代表的具体例を示すが、前記一般式(12)で表される化合物はこれらに限定されるものではない。なお、以下の具体例は特開平3−119347号公報の一般式(IV)で表される化合物の具体例と同様である。
なお、以下の化合物の中でも、本発明では化合物IV−1または化合物IV−18を用いることが好ましく、化合物IV−18を用いることがより好ましい。
Figure 0006284762
Figure 0006284762
Figure 0006284762
これらの例示化合物の大部分は試薬として市販されており、容易に入手することが可能であり、また既存の合成法で容易に合成することも可能である。例えばJ.Am.Chem.Soc.,第41巻、669頁(1919)に記載の方法でm=1の化合物の一部は容易に合成することが可能である。
前記防腐剤の添加量は、前記防腐剤が前記一般式(11)で表される化合物である場合は分散液の総重量に対して1〜500ppmの範囲が適当であり、前記防腐剤が前記一般式(12)で表される化合物である場合は分散液の総重量に対して10〜5000ppmの範囲が適当である。
前記防腐剤は水又はメタノール、イソプロパツール、アセトン、エチレングリコール等の有機溶媒に溶解し、溶液として本発明の平板状金属粒子分散液中に添加してもよく、あるいは高沸点溶媒、低沸点溶媒もしくは両者の混合溶媒に溶解したのち、界面活性剤の存在下乳化分散したのち、本発明の平板状金属粒子分散液に添加する等の方法によってもよい。
消泡剤:
本発明では、平板状金属粒子の調製や再分散の工程において、消泡剤を使用することが好ましい。粒子の調製や再分散においては、反応液や粗分散液を激しく撹拌することがある。対象となる液の性質に依存するが、表面張力を低下させる物質の存在により泡が安定化されるので、界面活性剤や分散剤などの存在により発泡が促進されることが多い。
このような液に対して気液界面の存在下で激しい撹拌を行う場合や、メカニカルシールの代わりに加圧シールを用いた設備を使用する場合など、著しい発泡を生じることがある。開放系であれば、泡が容器から溢れるなどの問題が発生するし、溢れないにしても泡の上部で分散剤などが乾燥により皮膜を形成するなど、好ましくない事態を招くことがある。閉鎖系においても、泡の中に取り込まれた粒子は、以降の粒子成長あるいは分散の操作から外れることになり、均一性を損ねる原因となってしまう。
消泡剤としては、界面活性剤、ポリエーテル系、エステル系、高級アルコール系、ミネラルオイル系、シリコーン系など、一般的なものから選択して用いることができる。中でも界面活性剤は少量の添加で高い消泡効果を発揮でき、且つ経時安定性に優れているので好ましく用いられる。
水系に用いる場合、親油性が高く液体表面に広がりやすいもの、すなわちHLB値の低いものが好ましく用いられる。水系に用いる場合、HLB値で7以下のものが好ましく、5以下のものが更に好ましく、3以下のものが最も好ましい。
消泡剤としては、市販のものを用いることもでき、例えば、Pluronic31R1(BASF社製)などを好ましく用いることができる。
<赤外線吸収化合物含有層>
本発明の熱線遮蔽材は、赤外領域に吸収を有する化合物を含有する赤外線吸収化合物含有層を含んでもよい。以下、赤外領域に吸収を有する化合物を含有する層のことを、赤外線吸収化合物含有層ともいう。なお、赤外線吸収化合物含有層は、他の機能層の役割(例えば金属粒子反射調整層)を果たしてもよい。
前記赤外線吸収化合物の吸収ピーク波長は、前記金属粒子の反射ピーク波長よりも短波であることが、熱線を効率的に遮蔽する観点から好ましい。
本発明の熱線遮蔽材は、前記赤外線吸収化合物含有層において、前記赤外線吸収化合物が10〜190mg/m2含まれることが好ましい。前記赤外線吸収化合物含有層中に含まれる色素を190mg/m2以下の範囲とすることにより、熱線遮蔽材の面状を改善することができる。前記赤外線吸収化合物含有層中に含まれる色素をこの範囲に制御する方法としては、前記赤外線吸収化合物含有層を塗布により製膜するときに、色素塗布量を調整する方法などを用いることができる。
前記赤外線吸収化合物含有層中に含まれる色素の含有量の上限値は、150mg/m2以下であることが面状を改善する観点から好ましく、120mg/m2以下であることが
熱線遮蔽材の極大反射率を高め、かつ極大反射波長での透過率を抑制する観点からより好ましく、100mg/m2以下であることが特に好ましい。
一方、前記赤外線吸収化合物含有層中に含まれる赤外線吸収化合物の含有量の下限値は、10mg/m2以上であることが熱線遮蔽材の極大反射率を高め、かつ極大反射波長での透過率を抑制する観点から好ましく、20mg/m2以上であることが同様の観点からより好ましく、30mg/m2以上であることが同様の観点から特に好ましい。
前記赤外線吸収化合物含有層における前記赤外線吸収化合物の密度が0.10g/cm3以上であることが極大反射波長での透過率を低くし、極大反射波長での反射率に対する吸収率の割合を低くする観点から好ましく、0.15〜1.0g/cm3であることがより好ましく、0.15〜0.40g/cm3であることが特に好ましく、0.15〜0.30g/cm3であることがより特に好ましい。
(赤外線吸収化合物含有層の構成)
本発明の熱線遮蔽材は、前記赤外線吸収化合物含有層の膜厚が200nm以下であることが面状を改善する観点から好ましく、50〜200nmであることがより好ましく、100〜200nmであることが極大反射率を高め、かつ極大反射波長での透過率を低減する観点から特に好ましい。
前記赤外線吸収化合物含有層の屈折率は特に制限はないが、膜厚とも関連するものの、前記条件(1−1)、(2−1)、(3−1)、(4−1)、(5−1)、(6−1)を満たすように組成を変更して屈折率を調整したり、厚みを調整したりすることが、可視光透過率を高め、赤外光反射率を高める観点から好ましい。
前記赤外線吸収化合物含有層は、前記基材に隣接して配置されていても、間に他の層を介して配置されていてもよい。すなわち、本発明の熱線遮蔽材は、前記赤外線吸収化合物含有層が前記基材と隣接して配置されていてもよく、前記赤外線吸収化合物含有層が金属粒子含有層を有する側の面と反対側の面上に少なくとも1層以上の層(下層)を有していてもよい。下層については、後述する。
(赤外線吸収化合物)
前記赤外線吸収化合物としては、赤外領域に吸収を有していれば特に制限はなく、公知の色素を用いることができる。前記色素としては、染料、顔料などを挙げることができ、赤外線吸収顔料であることが好ましい。
前記顔料は、特に制限は無く、公知の顔料を用いることができる。例えば、特開2005−17322号公報の[0032]〜[0039]等に記載の顔料を挙げることができる。
前記染料は、特に制限は無く、公知の染料を用いることができる。ポリマーの水性分散物中に安定に溶解ないし分散し得る染料であることが好ましく、また、これら染料は、水溶性基を有することが好ましい。水溶性基としては、カルボキシル基及びその塩、スルホ基及びその塩等が挙げられる。さらに、後述のシアニン系染料やバルビツール酸オキソノール系染料に代表される水溶性の染料は、有機溶剤に溶かすことなく水溶液にして塗布できる点で、環境影響の観点と、塗布コスト低減の点から好ましい。また、これら染料は、会合体として利用することが好ましく、特にJ会合体として利用することが好ましい。J会合体とすることで非会合状態においては可視域に吸収極大を有する染料の吸収波長を所望の近赤外線領域に設定することが容易になる。また、染料の耐熱性や耐湿熱性、耐光性等の耐久性を向上させることができる。また、これらの染料の水溶性を調節し、難溶性ないし不溶性とすることによって、あるいは換言するとレーキ染料として利用することも好ましい形態である。これにより染料の耐熱性や耐湿熱性、耐光性等の耐久性を向上させることができ、好ましい。
本発明の熱線遮蔽材は、前記色素が赤外線吸収色素であることが、熱線(近赤外線)を選択的に反射する観点から好ましい。
前記赤外線吸収色素としては、特開2008−181096号公報、特開2001−228324号公報、特開2009−244493号公報などに記載の近赤外線吸収染料や、特開2010−90313号公報に記載の近赤外線吸収化合物などを好ましく用いることができる。
前記赤外線吸収色素としては、例えば、シアニン染料、オキソノール染料、ピロロピロール化合物が挙げられる。
本発明の熱線遮蔽材は、前記赤外線吸収化合物が、下記一般式(1)で表される化合物または下記一般式(2)で表される化合物であることが好ましく、前記一般式(2)で表されるピロロピロール化合物であることが、堅牢性を高めて保存性を改善する観点からより好ましい。
Figure 0006284762
(一般式(1)中、Z1およびZ2は、それぞれ独立に5員または6員の含窒素複素環を形成する非金属原子群である。R1およびR2は、それぞれ独立に、脂肪族基または芳香族基である。L1は、3個のメチンからなるメチン鎖である。aおよびbは、それぞれ独立に0または1である。)
Figure 0006284762
(一般式(2)中、R1a及びR1bは同じであっても異なってもよく、各々独立にアルキル基、アリール基またはヘテロアリール基を表す。R2及びR3は各々独立に水素原子または置換基を表し、少なくとも一方は電子吸引性基であり、R2及びR3は結合して環を形成してもよい。R4は水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、置換ホウ素または金属原子を表し、R1a、R1bおよびR3の少なくとも1以上の基と共有結合もしくは配位結合してもよい。)
前記一般式(1)で表される化合物の好ましい範囲は、特開2001−228324号公報の一般式(I)の好ましい範囲と同様である。
前記一般式(2)で表される化合物の好ましい範囲は、特開2009−263614号公報の一般式(1)の好ましい範囲と同様である。
(1)シアニン染料
前記シアニン染料としては、ペンタメチンシアニン染料、ヘプタメチンシアニン染料、ノナメチンシアニン染料等のメチン染料が好ましく、特開2001−228324号公報等に記載のメチン染料が好ましい。シアニン染料の環基としてはチアゾール環、インドレニン環又はベンゾインドレニン環を有するものが好ましい。
本発明に用いられる前記シアニン染料としては、前記一般式(1)、すなわち特開2001−228324号公報の一般式(I)で表されるシアニン染料を挙げることができ、その中でもペンタメチンシアニン染料、ヘプタメチンシアニン染料またはノナメチンシアニン染料(特にそれらの会合体)が好ましく、特開2001−228324号公報の一般式(II)で表されるペンタメチンシアニン染料、ヘプタメチンシアニン染料またはノナメチンシアニン染料(特にそれらの会合体)がより好ましく、特開2001−228324号公報の一般式(II)で表されるヘプタメチンシアニン染料が特に好ましい。
(2)オキソノール染料
前記オキソノール染料としては、特開2009−244493号公報の一般式(II)で表されるオキソノール染料が好ましく、その中でもバルビツール酸環を有するバルビツール酸オキソノール染料がより好ましい。
(3)ピロロピロール化合物
前記ピロロピロール化合物としては、前記一般式(2)、すなわち特開2009−263614号公報や特開2010−90313号公報の一般式(1)で表されるピロロピロール化合物が好ましく、特開2009−263614号公報や特開2010−90313号公報の一般式(2)、(3)又は(4)のいずれかで表されるピロロピロール化合物がより好ましい。
(ポリマー)
本発明の熱線遮蔽材は、前記赤外線吸収化合物含有層中にポリマーを含むことが好ましい。前記ポリマーは、前記赤外線吸収化合物含有層中において、いわゆるバインダーとして用いることができる。
本発明の熱線遮蔽材は、前記赤外線吸収化合物含有層中における前記色素に対する前記ポリマーの質量比(ポリマー/色素比)が5以下であることが極大反射波長での透過率を低くし、極大反射波長での反射率に対する吸収率の割合を低くする観点から好ましい。前記赤外線吸収化合物含有層中における前記色素に対する前記ポリマーの質量比は、0.1〜4であることがより好ましく、0.2〜3.0であることが特に好ましく、0.5〜3.0であることがより特に好ましい。
前記赤外線吸収化合物含有層中に含まれるポリマーの含有量の好ましい範囲は、前記色素に対する前記ポリマーの質量比の好ましい範囲とも関連するが、例えば350mg/m2以下であることが面状の観点から好ましく、30mg/m2以上であることが基材との密着の観点から好ましい。
前記ポリマーの種類としては特に制限は無く、公知のポリマーを用いることがで、透明ポリマーを用いることがより好ましい。前記ポリマーとしては、例えば、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、(飽和)ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ゼラチンやセルロース等の天然高分子等の高分子などが挙げられる。その中でも、本発明の熱線遮蔽材は、前記ポリマーがポリエステル、ポリウレタン、ポリアクリレート樹脂であることが好ましく、ポリエステルまたはポリウレタンが基材との密着の観点からより好ましい。
本発明の熱線遮蔽材は、前記ポリマーが水性分散物であることが、環境影響の観点と、塗布コスト低減の点から好ましい。
本発明では、前記ポリマーとして、水溶性ポリエステル樹脂であるプラスコートZ−592(互応化学工業(株)製)、水溶性ポリウレタン樹脂であるハイドランHW−350(DIC(株)製)などを好ましく用いることができる。
(フィラー)
また、本発明の熱線遮蔽材は、赤外線吸収化合物含有層および金属粒子反射調整用屈折率層の少なくともいずれかの層に前記フィラーを含有することが好ましく、赤外線吸収化合物含有層に前記フィラーを含むことがより好ましい。
赤外線吸収化合物含有層に含まれるフィラーの種類や含有量は、金属粒子反射調整用屈折率層に含まれるフィラーの種類や含有量と同様であり、好ましい範囲も同様である。
<基材>
本発明の熱線遮蔽材は、基材を有することが好ましい。
前記基材としては特に制限は無く公知の基材を用いることができる。
前記基材としては、光学的に透明な基材であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、可視光線透過率が70%以上のもの、好ましくは80%以上のもの、近赤外線域の透過率が高いものなどが挙げられる。
前記基材としては、その形状、構造、大きさ、材料などについては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記形状としては、例えば、平板状などが挙げられ、前記構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、前記大きさとしては、前記熱線遮蔽材の大きさなどに応じて適宜選択することができる。
前記基材の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ4−メチルペンテン−1、ポリブテン−1等のポリオレフィン系樹脂;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のポリエステル系樹脂;ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリエーテルサルフォン系樹脂、ポリエチレンサルファイド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、セルロースアセテート等のセルロース系樹脂などからなるフィルム又はこれらの積層フィルムが挙げられる。これらの中で、特にポリエチレンテレフタレートフィルムが好適である。
前記基材の厚みとしては、特に制限はなく、熱線遮蔽材の使用目的に応じて適宜選択することができ、通常は10μm〜500μm程度であるが薄膜化の要請の観点からはより薄い方が好ましい。前記基材の厚みは10μm〜100μmであることが好ましく、20〜75μmであることがより好ましく、35〜75μmであることが特に好ましい。前記基材の厚みが十分に厚いと、接着故障が起き難くなる傾向にある。また、前記基材の厚みが十分に薄いと、熱線遮蔽材として建材や自動車に貼り合わせる際、材料としての腰が強過ぎず、施工し易くなる傾向にある。更に、基材が十分に薄いことにより、可視光透過率が増加し、原材料費を抑制できる傾向にある。
また、基材での反射を抑制したい場合、すなわち基材を前記層Cとして用いる場合は、屈折率1.55以上の基材を用いることがより好ましい。
前記層Cの反射を防止したい波長λにおける屈折率nCが、前記層Bの反射を防止したい波長λにおける屈折率nBよりも大きいことが、層Bおよび層Cの間においても、前記金属粒子含有層の反射光との光学干渉が起き、より良い反射防止効果を得ることができる観点から好ましい。特に前記層Cが基材である場合、反射を防止したい波長λにおける屈折率が通常のガラス(屈折率nが1.5以下)より大きい屈折率1.5以上の基材を用いることで、層Bの屈折率n2よりも大きな屈折率としやすく、基材自体の屈折率を活かして層Cとして用いることができる観点から好ましい。
<その他の層・成分>
<<粘着層>>
本発明の熱線遮蔽材は、粘着層を有することが好ましい。前記粘着層は、紫外線吸収剤を含むことができる。
前記粘着層の形成に利用可能な材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリビニルブチラール(PVB)樹脂、アクリル樹脂、スチレン/アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの材料からなる粘着層は、塗布により形成することができる。
さらに、前記粘着層には帯電防止剤、滑剤、ブロッキング防止剤などを添加してもよい。
前記粘着層の厚みとしては、0.1μm〜10μmが好ましい。
<<ハードコート層>>
耐擦傷性を付加するために、本発明の熱線遮蔽材がハードコート性を有するハードコート層を含むことも好適である。ハードコート層には金属酸化物粒子を含むことができる。前記赤外領域に吸収を有する化合物を含む層としてもよく、後述の金属酸化物粒子を含有する層としてもよい。
前記ハードコート層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜その種類も形成方法も選択することができ、例えば、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、メラミン系樹脂、ウレタン系樹脂、アルキド系樹脂、フッ素系樹脂等の熱硬化型又は光硬化型樹脂などが挙げられる。前記ハードコート層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1μm〜50μmが好ましい。前記ハードコート層上に更に反射防止層及び/又は防眩層を形成すると、耐擦傷性に加え、反射防止性及び/又は防眩性を有する機能性フィルムが得られ好適である。また、前記ハードコート層に前記金属酸化物粒子を含有してもよい。
前記ハードコート層自身が、本発明の熱線遮蔽材に含まれる低屈折率層でもよく、前記ハードコート層上に低屈折率層が積層してなる層構成でもよい。
<<オーバーコート層>>
本発明の熱線遮蔽材において、物質移動による平板状金属粒子の酸化・硫化を防止し、耐擦傷性を付与するため、本発明の熱線遮蔽材は、前記六角形状乃至円形状の平板状金属粒子が露出している方の前記金属粒子含有層の表面に密接するオーバーコート層を有していてもよい。また、前記金属粒子含有層と後述の紫外線吸収層との間にオーバーコート層を有していてもよい。本発明の熱線遮蔽材は特に平板状金属粒子が金属粒子含有層の表面に偏在するため場合は、平板状金属粒子の剥落による製造工程のコンタミ防止、別層塗布時の平板状金属粒子配列乱れの防止、などのため、オーバーコート層を有していてもよい。
前記オーバーコート層には紫外線吸収剤を含んでもよい。前記オーバーコート層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、バインダー、マット剤、及び界面活性剤を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。前記バインダーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、メラミン系樹脂、ウレタン系樹脂、アルキド系樹脂、フッ素系樹脂等の熱硬化型又は光硬化型樹脂などが挙げられる。前記オーバーコート層の厚みとしては、0.01μm〜1,000μmが好ましく、0.02μm〜500μmがより好ましく、0.1〜10μmが特に好ましく、0.2〜5μmがより特に好ましい。
<<下層>>
本発明の熱線遮蔽材において、前記金属粒子含有と前記基材の間に、少なくとも1層以上の層(以下、下層ともいう)を有していることが、可視光透過率よりも、湿熱経時後の反射強度の変化の改善を優先する観点からは、好ましい。
下層としては、金属粒子反射調整用屈折率層と同様のバインダー材料、フィラー、添加剤を使用することができ、好ましい範囲も同様である。
前記下層の屈折率は特に制限はないが、膜厚とも関連するものの、前記条件(1−1)、(2−1)、(3−1)、(4−1)、(5−1)、(6−1)を満たすように組成を変更して屈折率を調整したり、厚みを調整したりすることが、可視光透過率を高め、赤外光反射率を高める観点から好ましい。なお、前記基材と前記金属粒子含有層間の層、すなわち前記下層、前記赤外線吸収化合物含有層および前記金属粒子反射調整用屈折率層を総称して、アンダーコート層と言われるが、本発明はいわゆるアンダーコート層を多層化して各層に機能を持たせている。
<<紫外線吸収剤>>
本発明の熱線遮蔽材は、紫外線吸収剤が含まれている層を有することが好ましい。
前記紫外線吸収剤を含有する層は、目的に応じて適宜選択することができ、粘着層であってもよく、また、前記粘着層と前記金属粒子含有層との間の層(例えば、オーバーコート層など)であってもよい。いずれの場合も、前記紫外線吸収剤は、前記金属粒子含有層に対して、太陽光が照射される側に配置される層に添加されることが好ましい。
前記紫外線吸収剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、トリアジン系紫外線吸収剤、サリチレート系紫外線吸収剤、シアノアクリレート系紫外線吸収剤などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、2,4ドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノンなどが挙げられる。
前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、2−(5−クロロ−2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−メチル−6−tert−ブチルフェノール(チヌビン326)、2−(2−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−ターシャリーブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−3−5−ジターシャリーブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾールなどが挙げられる。
前記トリアジン系紫外線吸収剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、モノ(ヒドロキシフェニル)トリアジン化合物、ビス(ヒドロキシフェニル)トリアジン化合物、トリス(ヒドロキシフェニル)トリアジン化合物などが挙げられる。
前記モノ(ヒドロキシフェニル)トリアジン化合物としては、例えば、2−[4−[(2
−ヒドロキシ−3−ドデシルオキシプロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[4−[(2−ヒドロキシ−3−トリデシルオキシプロピル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−(2,4−ジヒドロキシフェニル)−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−(2−ヒドロキシ−4−イソオクチルオキシフェニル)−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−(2−ヒドロキシ−4−ドデシルオキシフェニル)−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジンなどが挙げられる。前記ビス(ヒドロキシフェニル)トリアジン化合物としては、例えば、2,4−ビス(2−ヒドロキシ−4−プロピルオキシフェニル)−6−(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−ヒドロキシ−3−メチル−4−プロピルオキシフェニル)−6−(4−メチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス(2−ヒドロキシ−3−メチル−4−ヘキシルオキシフェニル)−6−(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−フェニル−4,6−ビス[2−ヒドロキシ−4−[3−(メトキシヘプタエトキシ)−2−ヒドロキシプロピルオキシ]フェニル]−1,3,5−トリアジンなどが挙げられる。前記トリス(ヒドロキシフェニル)トリアジン化合物としては、例えば、2,4−ビス(2−ヒドロキシ−4−ブトキシフェニル)−6−(2,4−ジブトキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4,6−トリス(2−ヒドロキシ−4−オクチルオキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4,6−トリス[2−ヒドロキシ−4−(3−ブトキシ−2−ヒドロキシプロピルオキシ)フェニル]−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス[2−ヒドロキシ−4−[1−(イソオクチルオキシカルボニル)エトキシ]フェニル]−6−(2,4−ジヒドロキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2,4,6−トリス[2−ヒドロキシ−4−[1−(イソオクチルオキシカルボニル)エトキシ]フェニル]−1,3,5−トリアジン、2,4−ビス[2−ヒドロキシ−4−[1−(イソオクチルオキシカルボニル)エトキシ]フェニル]−6−[2,4−ビス[1−(イソオクチルオキシカルボニル)エトキシ]フェニル]−1,3,5−トリアジンなどが挙げられる。
前記サリチレート系紫外線吸収剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、フェニルサリチレート、p−tert−ブチルフェニルサリチレート、p−オクチルフェニルサリチレート、2−エチルヘキシルサリチレートなどが挙げられる。
前記シアノアクリレート系紫外線吸収剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、2−エチルヘキシル−2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリレート、エチル−2−シアノ−3,3−ジフェニルアクリレートなどが挙げられる。
前記バインダーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、可視光透明性や日射透明性が高い方が好ましく、例えば、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。なお、バインダーが熱線を吸収すると、平板状金属粒子による反射効果が弱まってしまうことから、熱線源と平板状金属粒子との間に形成される紫外線吸収層としては、450nm〜1,500nmの領域に吸収を持たない材料を選択したり、該紫外線吸収層の厚みを薄くしたりすることが好ましい。
前記紫外線吸収層の厚みとしては、0.01μm〜1,000μmが好ましく、0.02μm〜500μmがより好ましい。前記厚みが、0.01μm未満であると、紫外線の吸収が足りなくなることがあり、1,000μmを超えると、可視光の透過率が下がることがある。
前記紫外線吸収層の含有量としては、用いる紫外線吸収層によって異なり、一概に規定することができないが、本発明の熱線遮蔽材において所望の紫外線透過率を与える含有量を適宜選択することが好ましい。
前記紫外線透過率としては、5%以下が好ましく、2%以下がより好ましい。前記紫外線透過率が、5%を超えると、太陽光の紫外線により前記平板状金属粒子層の色味が変化することがある。
<<金属酸化物粒子>>
本発明の熱線遮蔽材は、長波赤外線を吸収するために、少なくとも1種の金属酸化物粒子を含有していても熱線遮蔽と製造コストのバランスの観点からは好ましい。この場合、ハードコート層またはその他の基材の裏面層に金属酸化物粒子を含むことが好ましい。平板状金属粒子含有層が太陽光などの熱線の入射方向側となるように本発明の熱線遮蔽材を配置したときに、金属粒子含有層で熱線の一部を反射するが一部の熱線は透過する。図3、図4A、図4B、図5Aのように赤外線吸収剤含有ハードコート層7Aを金属粒子含有層の塗布面とは反対側の基材表面に設けた場合、金属粒子含有層を透過した熱線の一部を赤外線吸収剤含有ハードコート層7Aでさらに吸収することができ、この構成では熱線遮蔽材を透過する熱量をさらに低減することができるため好ましい。
前記金属酸化物粒子の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、錫ドープ酸化インジウム(以下、「ITO」と略記する。)、アンチモンドープ酸化錫(以下、「ATO」と略記する。)、酸化亜鉛、アンチモン酸亜鉛、酸化チタン、酸化インジウム、酸化錫、酸化アンチモン、ガラスセラミックス、6硼化ランタン(LaB6)、セシウムタングステン酸化物(Cs0.33WO3、以下「CWO」と略記する。)などが挙げられる。これらの中でも、熱線吸収能力に優れ、平板状金属粒子と組み合わせることにより幅広い熱線吸収能を有する熱線遮蔽材が製造できる点で、ITO、ATO、CWO、6硼化ランタン(LaB6)がより好ましく、1,200nm以上の赤外線を90%以上遮蔽し、可視光透過率が90%以上である点で、ITOが特に好ましい。
前記金属酸化物粒子の一次粒子の体積平均粒径としては、可視光透過率を低下させないため、0.1μm以下が好ましい。
前記金属酸化物粒子の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、球状、針状、板状などが挙げられる。
前記金属酸化物粒子の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、0.1g/m2〜20g/m2が好ましく、0.5g/m2〜10g/m2がより好ましく、1.0g/m2〜4.0g/m2がより好ましい。
前記含有量が、0.1g/m2未満であると、肌に感じる日射量が上昇することがあり、20g/m2を超えると、可視光透過率が悪化することがある。一方、前記含有量が、1.0g/m2〜4.0g/m2であると、上記2点を回避できる点で有利である。
なお、前記金属酸化物粒子の含有量は、例えば、前記熱線遮蔽層の超箔切片TEM像及び表面SEM像の観察から、一定面積における金属酸化物粒子の個数及び平均粒子径を測定し、該個数及び平均粒子径と、金属酸化物粒子の比重とに基づいて算出した質量(g)を、前記一定面積(m2)で除することにより算出することができる。また、前記金属酸化物粒子含有層の一定面積における金属酸化物微粒子をメタノールに溶出させ、蛍光X線測定により測定した金属酸化物微粒子の質量(g)を、前記一定面積(m2)で除することにより算出することもできる。
<熱線遮蔽材の製造方法>
本発明の熱線遮蔽材を製造する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
−低屈折率層の形成方法−
低屈折率層の形成方法としては、前記基材やハードコート層や赤外線吸収剤含有ハードコート層などの表面上に、前記含フッ素多官能モノマーや前記低屈折粒子を含む塗布液を、ディップコーター、ダイコーター、スリットコーター、バーコーター、グラビアコーター等により塗布する方法、LB膜法、自己組織化法、スプレー塗布などの方法で面配向させる方法が挙げられる。
前記低屈折率層を塗布により形成する場合、塗布液には前記赤外線吸収化合物や、前記ポリマーの他、溶媒や界面活性剤などのその他の添加剤を添加してもよい。
低屈折率層を形成するときに用いられる溶剤としては、特に制限はなく水や公知の有機溶媒を用いることができ、低屈折率層の形成に用いる化合物の溶解性に合せて、例えば、水、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、メチルアルコール、エチルアルコール、N−プロピルアルコール、1−プロピルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、シクロヘキサノール、酢酸エチル、酢酸メチル、乳酸エチル、乳酸メチル、カプロラクタム等の種々のものを用いることができる。
前記溶媒は、1種単独で用いる以外に2種以上を組合せて用いてもよい。塗布後の乾燥条件に合せて、沸点の異なる溶媒を2種以上組合せて用いるが好ましいこともある。
−赤外線吸収化合物含有層の形成方法−
赤外線吸収化合物含有層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば前記色素を有する分散液を、ディップコーター、ダイコーター、スリットコーター、バーコーター、グラビアコーター等により塗布する方法、LB膜法、自己組織化法、スプレー塗布などの方法で面配向させる方法が挙げられる。前記赤外線吸収化合物含有層は塗布により形成されてなることが好ましい。すなわち、前記赤外線吸収化合物含有層は、色素塗布層であることが好ましい。さらにその中でもバーコーターにより塗布する方法が好ましい。
前記赤外線吸収化合物含有層を塗布により形成する場合、塗布液には前記赤外線吸収化合物や、前記ポリマーの他、溶媒や界面活性剤などのその他の添加剤を添加してもよい。
前記溶媒としては、特に制限はなく水や公知の有機溶媒を用いることができ、例えば、水、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、メチルアルコール、N−プロピルアルコール、1−プロピルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、シクロヘキサノール、乳酸エチル、乳酸メチル、カプロラクタム、等の種々のものを用いることができる。本発明では、環境影響の観点と、塗布コスト低減の点から水性の溶媒を用いることが好ましい。
前記溶媒は、1種単独で用いる以外に2種以上を組合せて用いてもよい。本発明では、具体的には水とメタノールを組み合わせた水性の溶媒として用いることがより好ましい。
その他の添加剤としては、特開2005−17322号公報の段落番号[0027]〜[0031]に記載の界面活性剤や添加剤が挙げられる。
前記界面活性剤は特に限定されないが、脂肪族、芳香族、フッ素系のいずれの界面活性剤でもよく、また、ノニオン系、アニオン系、カチオン系のいずれの界面活性剤でもよい。前記界面活性剤としては、特開2011−218807号公報に記載のものなどを挙げることができる。
前記界面活性剤としては、具体的には、日本油脂(株)製のラピゾールA−90、三洋化成工業(株)製のナロアクティーCL95等が好ましく用いられる。
前記界面活性剤は、1種単独で用いる以外に2種以上を組合せて用いてもよい。
前記赤外線吸収化合物含有層を塗布により形成する場合、赤外線吸収化合物塗布量およびポリマー塗布量の好ましい範囲は、それぞれ前記赤外線吸収化合物含有層中に含まれる前記赤外線吸収化合物の含有量および前記ポリマーの含有量の好ましい範囲とそれぞれ同様である。
前記赤外線吸収化合物含有層を塗布により形成する場合、前記塗布液を塗布後、公知の方法で乾燥して、固化し、前記赤外線吸収化合物含有層を形成することが好ましい。乾燥方法としては、加熱による乾燥が好ましい。
−金属粒子含有層の形成方法−
金属粒子含有層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記基材などの下層の表面上に、前記平板状金属粒子を有する分散液(平板状金属粒子分散液)を、ディップコーター、ダイコーター、スリットコーター、バーコーター、グラビアコーター等により塗布する方法、LB膜法、自己組織化法、スプレー塗布などの方法で面配向させる方法が挙げられる。
なお、面配向を促進するために、平板状金属粒子を塗布後、カレンダーローラーやラミローラーなどの圧着ローラーを通すことにより促進させてもよい。
−オーバーコート層の形成方法−
オーバーコート層は、塗布により形成することが好ましい。このときの塗布方法としては、特に限定はなく、公知の方法を用いることができ、例えば、前記紫外線吸収剤を含有する分散液を、ディップコーター、ダイコーター、スリットコーター、バーコーター、グラビアコーター等により塗布する方法などが挙げられる。
−ハードコート層の形成方法−
ハードコート層は、塗布により形成することが好ましい。このときの塗布方法としては、特に限定はなく、公知の方法を用いることができ、例えば、前記紫外線吸収剤を含有する分散液を、ディップコーター、ダイコーター、スリットコーター、バーコーター、グラビアコーター等により塗布する方法などが挙げられる。
−粘着層の形成方法−
前記粘着層は、塗布により形成することが好ましい。例えば、前記基材、前記金属粒子含有層、前記紫外線吸収層などの下層の表面上に積層することができる。このときの塗布方法としては、特に限定はなく、公知の方法を用いることができる。
粘着剤を予め離型フィルム上に塗工及び乾燥させたフィルムを作製しておいて、当該フィルムの粘着剤面と本発明の熱線遮蔽材表面とをラミネートすることにより、ドライな状態のままの粘着剤層を積層をすることが可能である。このときのラミネートの方法としては、特に限定はなく、公知の方法を用いることができる。
[窓ガラス]
図5Aに一例を示したように、本発明の熱線遮蔽材を使って、既設窓ガラスの類に機能性付与する場合は、粘着剤を積層して窓ガラスの室内側に貼り付けることが好ましい。その際、赤外線反射層をなるべく太陽光側に設置されている方が、室内へ入射しようとする赤外線をあらかじめ反射できるため好ましく、この観点において金属粒子含有層を太陽光入射側に設置されるように粘着層を積層することが好ましい。具体的には金属粒子含有層の上、または、金属粒子含有層上に設けられたオーバーコート層等の機能層の上に粘着層を設け、その粘着層を介して窓ガラスへ貼合することが好ましい。窓ガラスに熱線遮蔽材を貼り付ける際、粘着層を塗工、あるいは、ラミネートにより設けた熱線遮蔽材を準備し、あらかじめ窓ガラス表面と前記熱線遮蔽材の粘着層表面に界面活性剤(主にアニオン系)を含んだ水溶液を噴霧してから、粘着層を介して窓ガラスに熱線遮蔽材を設置すると良い。水分が蒸発するまでの間、粘着層の粘着力は落ちるため、ガラス表面では熱線遮蔽材の位置の調整が可能である。窓ガラスに対する前記熱線遮蔽材の貼り付け位置が定まった後、スキージー等を用いて窓ガラスと前記熱線遮蔽材の間に残る水分をガラス中央から端部に向けて掃き出すことにより、窓ガラス表面に前記熱線遮蔽材を固定できる。このようにして、窓ガラスに熱線遮蔽材を設置することが可能である。
本発明の熱線遮蔽材は、熱線(近赤外線)を選択的に反射(必要に応じて吸収)するために使用される態様であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択すればよく、例えば、乗り物用フィルムや貼合せ構造体、建材用フィルムや貼合せ構造体、農業用フィルムなどが挙げられる。これらの中でも、省エネルギー効果の点で、乗り物用フィルムや貼合せ構造体、建材用フィルムや貼合せ構造体であることが好ましい。
以下に実施例を挙げて本発明の特徴を更に具体的に説明する。
以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
[製造例]
<平板状金属粒子の調製と評価>
−平板状金属粒子分散液の調製−
NTKR−4(日本金属工業(株)製)製の反応容器にイオン交換水13Lを計量し、SUS316L製のシャフトにNTKR−4製のプロペラ4枚およびNTKR−4製のパドル4枚を取り付けたアジターを備えるチャンバーを用いて撹拌しながら、10g/Lのクエン酸三ナトリウム(無水物)水溶液1.0Lを添加して35℃に保温した。8.0g/Lのポリスチレンスルホン酸水溶液0.68Lを添加し、更に0.04Nの水酸化ナトリウム水溶液を用いて23g/Lに調製した水素化ホウ素ナトリウム水溶液0.041Lを添加した。0.10g/Lの硝酸銀水溶液13Lを5.0L/minで添加した。
10g/Lのクエン酸三ナトリウム(無水物)水溶液1.0Lとイオン交換水11Lを添加して、更に80g/Lのヒドロキノンスルホン酸カリウム水溶液0.68Lを添加した。撹拌を800rpmに上げて、0.10g/Lの硝酸銀水溶液8.1Lを0.95L/minで添加した後、30℃に降温した。
44g/Lのメチルヒドロキノン水溶液8.0Lを添加し、次いで、後述する40℃のゼラチン水溶液を全量添加した。撹拌を1200rpmに上げて、後述する亜硫酸銀白色沈殿物混合液を全量添加した。
調製液のpH変化が止まった段階で、1NのNaOH水溶液5.0Lを0.33L/minで添加した。その後、2.0g/Lの1−(m−スルホフェニル)−5−メルカプトテトラゾールナトリウム水溶液(NaOHとクエン酸(無水物)とを用いてpH=7.0±1.0に調節して溶解した)0.18Lを添加し、更に70g/Lの1,2−ベンズイソチアゾリン−3−オン(NaOHで水溶液をアルカリ性に調節して溶解した)0.078Lを添加した。このようにして銀平板粒子分散液A3を調製した。
−ゼラチン水溶液の調製−
SUS316L製の溶解タンクにイオン交換水16.7Lを計量した。SUS316L製のアジターで低速撹拌を行いながら、脱イオン処理を施したアルカリ処理牛骨ゼラチン(GPC重量平均分子量20万)1.4kgを添加した。更に、脱イオン処理、蛋白質分解酵素処理、および過酸化水素による酸化処理を施したアルカリ処理牛骨ゼラチン(GPC重量平均分子量2.1万)0.91kgを添加した。その後40℃に昇温し、ゼラチンの膨潤と溶解を同時に行って完全に溶解させた。
−亜硫酸銀白色沈殿物混合液の調製−
SUS316L製の溶解タンクにイオン交換水8.2Lを計量し、100g/Lの硝酸銀水溶液8.2Lを添加した。SUS316L製のアジターで高速撹拌を行いながら、140g/Lの亜硫酸ナトリウム水溶液2.7Lを短時間で添加して、亜硫酸銀の白色沈澱物を含む混合液を調製した。この混合液は、使用する直前に調製した。
銀平板粒子分散液A3をイオン交換水で希釈し、分光光度計((株)日立製作所製U−3500)を用いて分光吸収を測定したところ、吸収ピーク波長は900nmであり、半値全幅は270nmであった。
銀平板粒子分散液A3の物理特性は、25℃においてpH=9.4(アズワン(株)製KR5Eで測定)、電気伝導度8.1mS/cm(東亜ディーケーケー(株)製CM−25Rで測定)、粘度2.1mPa・s((株)エー・アンド・デイ製SV−10で測定)であった。得られた銀平板粒子分散液A3は、ユニオンコンテナーII型(低密度ポリエチレン製、販売元:アズワン(株))の20Lの容器に収納し、30℃で貯蔵した。
−平板状金属粒子分散液の脱塩および再分散−
前述の銀平板粒子分散液A3を遠沈管に800g採取して、1NのNaOHおよび/または1Nの硫酸を用いて25℃でpH=9.2±0.2に調整した。遠心分離機(日立工機(株)製himacCR22GIII、アングルローターR9A)を用いて、35℃に設定して9000rpm60分間の遠心分離操作を行った後、上澄液を784g捨てた。沈殿した銀平板粒子に0.2mMのNaOH水溶液を加えて合計400gとし、撹拌棒を用いて手撹拌して粗分散液にした。これと同様の操作で24本分の粗分散液を調製して合計9600gとし、SUS316L製のタンクに添加して混合した。更に、Pluronic31R1(BASF社製)の10g/L溶液(メタノール:イオン交換水=1:1(体積比)の混合液で希釈)を10cc添加した。プライミクス(株)製オートミクサー20型(撹拌部はホモミクサーMARKII)を用いて、タンク中の粗分散液混合物に9000rpmで120分間のバッチ式分散処理を施した。分散中の液温は50℃に保った。分散後、25℃に降温してから、プロファイルIIフィルター(日本ポール(株)製、製品型式MCY1001Y030H13)を用いてシングルパスの濾過を行った。
このようにして、銀平板粒子分散液A3に脱塩処理および再分散処理を施して、銀平板粒子分散液B3を調製した。
銀平板粒子分散液B3の分光透過率を、銀平板粒子分散液A3と同様の方法で測定したところ、吸収ピーク波長および半値幅は銀平板粒子分散液A3とほぼ同じ結果であった。
分散液B3の物理特性は、25℃においてpH=7.6、電気伝導度0.37mS/cm、粘度1.1mPa・sであった。得られた銀平板粒子分散液B3は、ユニオンコンテナーII型の20Lの容器に収納し、30℃で貯蔵した。
−平板状金属粒子の評価−
銀平板粒子分散液A3の中には、六角形状乃至円形状および三角形状の平板粒子が生成していることを確認した。銀平板粒子分散液AのTEM観察により得られた像を、画像処理ソフトImageJに取り込み、画像処理を施した。数視野のTEM像から任意に抽出した500個の粒子に関して画像解析を行い、同面積円相当直径を算出した。これらの母集団に基づき統計処理した結果、平均直径は120nmであった。
レーザー回折・散乱式の粒子径・粒度分布測定装置マイクロトラックMT3300II(日機装(株)製、粒子透過性は反射に設定)を用いて銀平板粒子分散液A3を測定して、メジアン径D50=48nm、D10=33nm、D90=70nm、および平均粒径(体積加重)51nmの結果を得た。
また、平板状の金属粒子を測定したところ97個数%であった。
銀平板粒子分散液B3を同様に測定したところ、粒度分布の形状も含め銀平板粒子分散液A3とほぼ同じ結果を得た。
銀平板粒子分散液B3をシリコン基板上に滴下して乾燥し、銀平板粒子の個々の厚みをFIB−TEM法により測定した。銀平板粒子分散液B3中の銀平板粒子10個を測定して平均厚みは8.2nmであった。
銀平板粒子分散液A3の調整方法に習い、各種薬品添加量、添加速度、撹拌回転速度、温度の調整を適時行い、平均直径、および、平均厚みの異なる銀平板粒子を含有する銀平板粒子分散液A1、A2を調製し、銀平板粒子分散液A1、A2から銀平板粒子分散液B3の調整方法に習い、銀平板粒子分散液B1、B2を調製した。
銀平板粒子分散液B1〜B3に含まれる銀平板粒子形状の測定結果を表1に示す。
Figure 0006284762
<熱線遮蔽材の作製>
以下、熱線遮蔽材の作製について記載する。塗布液調製に用いた原材料は、購入した素原料を希釈したり、あるいは分散物にするなど、適宜加工して使用した。
(金属粒子含有層用の塗布液M1の調製)
−銀平板粒子含有遮熱層塗布液−
水性ウレタン樹脂:ハイドランHW350
(DIC(株)製、固形分30質量%) 0.27質量部
銀平板粒子分散液B1 16.24質量部
1−(メチルウレイドフェニル)−5−メルカプトテトラゾール
(和光純薬工業(株)製、固形分2質量%のアルカリ性水溶液を調製)
0.61質量部
界面活性剤A:リパール870P
(ライオン(株)製、固形分1質量%イオン交換水希釈) 0.96質量部
界面活性剤B:ナロアクティーCL−95
(三洋化成工業(株)製、固形分1質量%イオン交換水希釈) 1.19質量部
メタノール 30.00質量部
蒸留水 50.73質量部
上記金属粒子含有層用の塗布液M1の調液に習い、銀平板粒子分散液B1をB2、B3にそれぞれ置き換えることで、金属粒子含有層用の塗布液M2、M3を調製した。
−コロイド状シリカ微粒子分散物Aの調製−
平均一次粒子径40nmのコロイド状シリカ微粒子であるアエロジルOX−50(日本アエロジル(株)製)0.10kgをSUS304製の容器に計量し、イオン交換水0.9kgを添加して、卓上型クイックホモミキサーLR−1(みづほ工業(株)製)を用いて3000rpmで60分間の粗分散を行った。引き続き、BRANSON社製(販売元:日本エマソン(株)ブランソン事業部)の超音波発振器(型式S−8540−12、40kHz)を備えた超音波分散槽に移して設定出力80%で4時間の分散を行って、固形分10質量%のコロイド状シリカ微粒子分散物Aを調製した。
レーザー回折/散乱式粒子径分布測定装置LA−920((株)堀場製作所製)を用い、相対屈折率を140a0001に設定して測定を行ったところ、平均粒子径は165nmであった。
(オーバーコート層用塗布液Oの調製)
コロイド状シリカ微粒子:スノーテックスXL(平均粒子径50nm)
(日産化学工業(株)製、固形分10質量%蒸留水希釈) 0.0033質量部
コロイド状シリカ微粒子分散物A 0.079質量部
アクリルポリマー水分散物:AS−563A
(ダイセルファインケム(株)製、固形分27.5質量%) 0.13質量部
ワックス:セロゾール524
(中京油脂(株)製、固形分3質量%蒸留水希釈) 0.78質量部
架橋剤:カルボジライトV−02−L2
(日清紡ケミカル(株)製、固形分濃度20質量%蒸留水希釈) 0.46質量部
界面活性剤A:リパール870P
(ライオン(株)製、固形分1質量%蒸留水希釈) 0.63質量部
界面活性剤B:ナロアクティーCL−95
(三洋化成工業(株)製、固形分1質量%蒸留水希釈) 0.87質量部
ウレタンポリマー水溶液:オレスターUD350
(三井化学(株)製、固形分38質量%) 1.12質量部
蒸留水 95.93質量部
(裏面第1層用塗布液B1)
−赤外線吸収剤含有ハードコート層−
ITO粒子塗料:PI−3
(三菱マテリアル電子化成(株)製、固形分40質量%、ITO含有量28%)
100質量部
ITO塗料PI−3(三菱マテリアル化成(株)製)は、ITO(スズドープインジウム酸化物)、分散剤、ポリアクリレート、開始剤、トルエン、4−ヒドロキシ−4−メチル−2−ペンタノン、2−メチル−1−プロパノール、エタノールを主成分とする熱線カット塗料である。ITO含有量は28質量%である。
(裏面第1層用塗布液B2)
−ハードコート層−
UV硬化型樹脂:オプスターKZ6661
(JSR(株)製、固形分50質量%) 100質量部
(最表層用塗布液L1の調製)
−低屈折率層−
硬化性モノマー:化合物M−11を4%含有する溶液(溶媒:メチルエチルケトン)
646質量部
硬化性モノマー:KAYARAD PET−30(日本化薬(株)製) 7質量部
中空シリカ分散液:スルーリア4320(日揮触媒化成(株)製) 306質量部
光重合開始剤:Irgacure127(BASFジャパン(株)製) 1質量部
溶剤:メチルエチルケトン(和光純薬工業(株)製) 1400質量部
溶剤:シクロヘキサノン(和光純薬工業(株)製) 130質量部
(最表層用塗布液L2の調製)
−低屈折率層−
硬化性樹脂:ユニディックEKS−675(DIC(株)製) 174質量部
中空シリカ分散液:スルーリア4320(日揮触媒化成(株)製) 74質量部
光重合開始剤:Irgacure127(BASFジャパン(株)製) 1質量部
溶剤:メチルイソブチルエチルケトン(和光純薬工業(株)製) 2300質量部
溶剤:シクロヘキサノン(和光純薬工業(株)製) 150質量部
(最表層用塗布液L3の調製)
−低屈折率層−
硬化性樹脂:ユニディックEKS−675(DIC(株)製) 274質量部
硬化性樹脂:FH−700(DIC(株)製) 50質量部
光重合開始剤:Irgacure127(BASFジャパン(株)製) 1質量部
溶剤:メチルエチルケトン(和光純薬工業(株)製) 4200質量部
溶剤:シクロヘキサノン(和光純薬工業(株)製) 270質量部
(最表層用塗布液L4の調製)
−低屈折率層−
硬化性樹脂:ユニディックEKS−675(DIC(株)製) 150質量部
硬化性樹脂:FH−700(DIC(株)製) 75質量部
光重合開始剤:Irgacure127(BASFジャパン(株)製) 1質量部
溶剤:メチルエチルケトン(和光純薬工業(株)製) 3400質量部
溶剤:シクロヘキサノン(和光純薬工業(株)製) 200質量部
(金属粒子反射調整用屈折率層用の塗布液I1の調製)
−第1の金属粒子反射調整用屈折率層(可視光反射率低減高屈折率層)−
水性ウレタン樹脂:ハイドランHW350
(DIC(株)製、固形分30質量%) 11.77質量部
界面活性剤B:ナロアクティーCL−95
(三洋化成工業(株)製、固形分1質量%イオン交換水希釈) 1.11質量部
架橋剤:カルボジライトV−02−L2
(日清紡ケミカル(株)製、固形分濃度20質量%イオン交換水希釈)
7.56質量部
蒸留水 73.27質量部
(金属粒子反射調整用屈折率層用の塗布液I2の調製)
−第2の金属粒子反射調整用屈折率層(可視光反射率低減低屈折率層)−
水性ウレタン樹脂:ハイドランHW350
(DIC(株)製、固形分30質量%) 1.71質量部
中空シリカ粒子:スルーリア4110
(平均粒子径60nm、日揮触媒化成(株)製、固形分20質量%)
3.16質量部
界面活性剤B:ナロアクティーCL−95
(三洋化成工業(株)製、固形分1質量%イオン交換水希釈) 1.19質量部
メタノール 26.84質量部
蒸留水 67.10質量部
[比較例3]
−熱線遮蔽材101の作製−
基材となるロール形態のPETフィルム(東洋紡(株)製コスモシャインA4300、幅:1320mm、厚み:75μm、両面易接着層処理、屈折率1.66)を15m/分の速度で搬送し、基材の片面上に金属粒子含有層の塗布液M1をワイヤーバーを用いて10.6cc/m2となるように塗布し、140℃で乾燥処理を施して、銀平板粒子を含む金属粒子含有層を設けた。塗布乾燥後の膜厚は10nmであった。
金属粒子含有層の塗布乾燥に続けて、金属粒子含有層上にオーバーコート層用塗布液Oをワイヤーバーを用いて5.30cc/m2となるように塗布し、135℃で乾燥処理を施してオーバーコート層(保護層)を設けた。
塗布乾燥後の膜厚は33nmで、屈折率は1.51であった。オーバーコート層の塗布後、23±2℃、相対湿度55±5%の温湿度条件下で塗布済基材を巻き取り、ロール形態の塗布済フィルムBを得た。巻取長は2200mであった。
前記ロール形態の塗布済フィルムBを巻き出してから搬送し、オーバーコート層を塗布した面とは反対の面(裏面)に、裏面第1層の塗布液B1をスロットダイ塗工方式を用いて塗布乾燥UV硬化後の膜厚が1.5μmとなるように塗布し、90℃で乾燥処理を施した。次いで、乾燥した塗布層に対して160W/cmのメタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、大気圧下で300mJ/cm2の紫外線を照射することにより樹脂を硬化させて、赤外線吸収剤含有ハードコート層(裏面第1層)を設けた。
このようにして得られた熱線遮蔽材101を比較例3の熱線遮蔽材とした。
[比較例1および2]
−熱線遮蔽材102、103の作製−
熱線遮蔽材101の作製に習い、塗布液M1をそれぞれ塗布液M2、M3に置き換えることにより、熱線遮蔽材102、103を得た。
このようにして得られた熱線遮蔽材102および103を、それぞれ比較例2および1の熱線遮蔽材とした。
[実施例3]
−熱線遮蔽材201の作製−
熱線遮蔽材101を熱線遮蔽材101の作製に習って作製し、次いで、赤外線吸収剤含有ハードコート層(裏面第1層)の塗布乾燥に続けて、赤外線吸収剤含有ハードコート層(裏面第1層)上に最表層用塗布液L1をスロットダイ塗工方式を用いて塗布乾燥UV硬化後の膜厚が102nmになるように塗布し、120℃で乾燥処理を施した。次いで、乾燥した塗布層に対して160W/cmの高圧水銀灯(アイグラフィックス(株)製)を用いて窒素パージにて酸素濃度1%未満で200mJ/cm2の紫外線を照射することにより樹脂を硬化させて、赤外線吸収剤含有ハードコート層(裏面第1層)上に厚み102nmの低屈折率層(反射防止層)を設けた。このようにして、屈折率が1.35である低屈折率層を得た。
このようにして、熱線遮熱材201の試料を作製した。なお、前記の平均厚みは、レーザー顕微鏡VK−8510((株)キーエンス製)を用いて塗布前と塗布後の差を厚みとして測定する方法、熱線遮蔽材の断面をSEMあるいはTEMで観察することにより算出する方法、FIB−TEM法で断面切削加工および観察を行って算出する方法、反射スペクトルを測定してフィッティングにより算出する方法を適宜使用した。また、基材となるフィルムに対象層を1層だけ塗布して観察する手法も適宜使用した。10点測定の平均値を対象層の膜厚とした。
このようにして得られた熱線遮蔽材201を、実施例3の熱線遮蔽材とした。
[実施例1および2]
−熱線遮蔽材202、203の作製−
熱線遮蔽材201の作製に習い、それぞれ塗布液M1を塗布液M2、M3に置き換えることにより、熱線遮蔽材202、203を作製した。
このようにして得られた熱線遮蔽材202および203を、それぞれ実施例2および1の熱線遮蔽材とした。
[実施例4、5および比較例4]
−熱線遮蔽材204、205、104の作製−
熱線遮蔽材201の作製に習い、最表層塗布液L1をそれぞれ最表層塗布液L2、L3およびL4に置き換えることにより、熱線遮蔽材204、205、104をそれぞれ作製した。
このようにして得られた熱線遮蔽材204、205および104を、それぞれ実施例4、5および比較例4の熱線遮蔽材とした。
[比較例5]
−熱線遮蔽材105の作製−
基材となるロール形態のPETフィルム(東洋紡(株)製コスモシャインA4300、幅:1320mm、厚み:75μm、両面易接着層処理、屈折率1.66)を15m/分の速度で搬送し、基材の片面上に金属粒子反射調整用屈折率層用の塗布液I2をワイヤーバーを用いて5.3cc/m2となるように塗布し、130℃で乾燥処理を施して、第2の金属粒子反射調整用屈折率層(可視光反射率低減低屈折率層)を設けた。塗布乾燥後の膜厚は102nmで、屈折率は1.40であった。
第2の金属粒子反射調整用屈折率層(可視光反射率低減低屈折率層)の塗布乾燥に続けて第2の金属粒子反射調整用屈折率層(可視光反射率低減低屈折率層)上に金属粒子反射調整用屈折率層用の塗布液I1をワイヤーバーを用いて5.30cc/m2となるように塗布し、140℃で乾燥処理を施して、第1の金属粒子反射調整用屈折率層(可視光反射率低減高屈折率層)を設けた。塗布乾燥後の膜厚は200nmで、屈折率は1.60であった。第1の金属粒子反射調整用屈折率層(可視光反射率低減高屈折率層)の塗布後、23±2℃、相対湿度70±5%の温湿度条件下で塗布済基材を巻き取り、ロール形態の塗布済フィルムA’を得た。
次いで、ロール形態の塗布済フィルムAを巻き出してから15m/分の速度で搬送し、第1の金属粒子反射調整用屈折率層上に金属粒子含有層用の塗布液M1をワイヤーバーを用いて10.6cc/m2となるように塗布し、140℃で乾燥処理を施して、銀平板粒子を含む金属粒子含有層を設けた。塗布乾燥後の膜厚は10nmであった。
金属粒子含有層の塗布乾燥に続けて、金属粒子含有層上にオーバーコート層用塗布液Oをワイヤーバーを用いて5.30cc/m2となるように塗布し、135℃で乾燥処理を施してオーバーコート層(保護層)を設けた。
塗布乾燥後の膜厚は33nmで、屈折率は1.51であった。オーバーコート層の塗布後、23±2℃、相対湿度55±5%の温湿度条件下で塗布済基材を巻き取り、ロール形態の塗布済フィルムB’を得た。巻取長は2200mであった。
前記ロール形態の塗布済フィルムB’を巻き出してから搬送し、オーバーコート層を塗布した面とは反対の面(裏面)に、裏面第1層用塗布液B1をスロットダイ塗工方式を用いて塗布乾燥UV硬化後の膜厚が1.5μmとなるように塗布し、80℃で乾燥処理を施した。次いで、乾燥した塗布層に対して160W/cmのメタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、大気圧下で500mJ/cm2の紫外線を照射することにより樹脂を硬化させて、赤外線吸収剤含有ハードコート層(裏面第1層)を設けた。
このようにして、熱線遮蔽材105を作製した。
このようにして得られた熱線遮蔽材105を比較例5の熱線遮蔽材とした。
[実施例6]
−熱線遮蔽材206の作製−
熱線遮蔽材105を熱線遮蔽材105の作製に習って作製し、次いで、赤外線吸収剤含有ハードコート層(裏面第1層)の塗布乾燥に続けて、赤外線吸収剤含有ハードコート層(裏面第1層)上に最表層用塗布液L1をスロットダイ塗工方式を用いて塗布乾燥UV硬化後の膜厚が102nmになるように塗布し、120℃で乾燥処理を施した。次いで、乾燥した塗布層に対して160W/cmの高圧水銀灯(アイグラフィックス(株)製)を用いて窒素パージにて酸素濃度1%未満で200mJ/cm2の紫外線を照射することにより樹脂を硬化させて、赤外線吸収剤含有ハードコート層(裏面第1層)上に厚み102nmの低屈折率層(反射防止層)を設けた。このようにして、屈折率が1.35である低屈折率層を得た。
このようにして、熱線遮蔽材206を作製した。
このようにして得られた熱線遮蔽材206を、実施例6の熱線遮蔽材とした。
[実施例8〜11]
−熱線遮蔽材208〜211の作製−
熱線遮蔽材201の作製に習い、最表層用塗布液L1を塗布する際、各試料における最表層用塗布液L1の塗布量を調整し、各試料の低屈折率層の硬化後の厚みをそれぞれ、60nm、72nm、130nm、140nmとした、熱線遮蔽材208〜211を作製した。
このようにして得られた熱線遮蔽材208〜211を、実施例8〜11の熱線遮蔽材とした。
[比較例6]
−熱線遮蔽材106の作製−
熱線遮蔽材101の作製に習い、ロール形態の塗布済フィルムBまでを作製し、その後の工程を以下の通りに変更した。
前記塗布済フィルムBを巻き出してから搬送し、オーバーコート層が塗布された面とは反対の面(裏面)に、裏面第1層用塗布液B2をスロットダイ塗工方式を用いて塗布乾燥UV硬化後の膜厚が3.0μmとなるように塗布し、80℃で乾燥処理を施した。次いで、乾燥した塗布層に対して160W/cmのメタルハライドランプ(アイグラフィックス(株)製)を用いて、大気圧下で500mJ/cm2の紫外線を照射することにより樹脂を硬化させて、ハードコート層(裏面第1層)を設けた。
このようにして熱線遮蔽材106を作製した。
このようにして得られた熱線遮蔽材106を、比較例6の熱線遮蔽材とした。
[実施例7]
−熱線遮蔽材207の作製−
熱線遮蔽材106を熱線遮蔽材106の作製に習って作製し、次いで、ハードコート層の塗布乾燥に続けて、ハードコート層上に最表層用塗布液L1をスロットダイ塗工方式を用いて塗布乾燥UV硬化後の膜厚が102nmになるように塗布し、120℃で乾燥処理を施した。次いで、乾燥した塗布層に対して160W/cmの高圧水銀灯(アイグラフィックス(株)製)を用いて窒素パージにて酸素濃度1%未満で200mJ/cm2の紫外線を照射することにより樹脂を硬化させて、ハードコート層(裏面第1層)上に厚み102nmの低屈折率層(反射防止層)を設けた。このようにして、屈折率が1.35である低屈折率層を得た。
このようにして、熱線遮熱材207の試料を作製した。
このようにして得られた熱線遮蔽材207を、実施例7の熱線遮蔽材とした。
<熱線遮蔽材の構成の確認>
―平板状金属粒子の面配向性―
上記で作成した熱線遮蔽材101〜106、201〜211の断面切片サンプルをそれぞれ作製し、TEM観察により平板状金属粒子の面配向性を確認した。結果、金属粒子含有層中、0°〜±30°の範囲で面配向している平板状金属粒子は、全平板状金属粒子の97個数%であった。それぞれの試料で金属粒子含有層中の0°〜±30°の範囲で平板状金属粒子の面配向は0°〜±5°以内であった。
<熱線遮蔽材の評価>
−遮蔽係数0.690における可視光透過率−
光学特性として、JIS A 5759に記載の可視光透過率試験と遮蔽係数試験により求められる可視光透過率(VLT)と遮蔽係数(SC)を評価した。評価に必要な分光透過率や分光反射率の測定方法はJIS R 3106に記載の方法で行った。
各熱線遮蔽材試料において、金属粒子含有層形成時の塗布量を変化させると熱線遮蔽材のVLT値とSC値が一定の関係を持って変化する。金属粒子含有層の塗布量を増やすと、VLT値は下がり、SC値は小さくなる(これは透過光量が減って暗くなると共に熱線遮蔽能力が上がることを示す)。すなわち、被検試料間の比較に際しては、SC値を同じにしてVLT値を比較する(あるいはVLT値を同じにしてSC値を比較する)必要がある。このために、金属粒子含有層の塗布量を適宜変化させることにより複数の熱線遮蔽材試料群を作製して個々の試料のVLT値とSC値を求め、VLTとSCをそれぞれ横軸と縦軸に取り熱線遮蔽材試料群のデータをプロットして得られる関数(近似曲線)により、所望のSC値におけるVLT値を求める。これにより正当な評価を行うことができる。上記の製造例は金属粒子含有層形成時の塗布量を一例で示したが、遮蔽係数0.690における可視光透過率を求めるために、金属粒子含有層形成時の塗布量違いの試料を作成し、上記のVLT値とSC値のプロットから遮蔽係数0.690における可視光透過率を求めている。
以下、被検サンプルの作製方法について説明する。
各熱線遮蔽材試料の熱線遮蔽材試料群に対して、それぞれのオーバーコート層表面を清浄にした後、粘着材(粘着層)を貼り合わせた。粘着材としてパナック(株)製パナクリーンPD−S1(粘着層25μm)を使用して、軽剥離セパレータ(シリコーンコートPET)を剥がしてオーバーコート層表面に貼り合わせた。PD−S1の他方の重剥離セパレータ(シリコーンコートPET)を剥がし、フィルム施工液であるリアルパーフェクト(リンテック(株)製)の0.5質量%希釈液を使用してソーダ石灰珪酸塩ガラス(板ガラス厚み:3mm)と貼り合わせて光学特性の評価を行った。なお、前記板ガラスはイソプロピルアルコールで汚れを拭き取って自然乾燥したものを使用し、貼り合わせ時、25℃、相対湿度65%の環境下で、ゴムローラーを用いて0.5kg/cm2の面圧で圧着した。
これらの熱線遮蔽材試料群(ガラス貼り合わせ済)を被検試料とした。
金属粒子含有層を形成時の塗布量によって熱線遮蔽材の可視光透過率と遮蔽係数を変化させることができる。各実施例、各比較例において、各実施例および比較例の平板状金属粒子含有液を含む金属粒子含有層用の塗布液の塗布量を変化させて多数の熱線遮蔽材を作製し、以下の方法で可視光透過率と遮蔽係数を算出した。
各実施例、比較例において作製した熱線遮蔽材の透過スペクトル、反射スペクトルは紫外可視近赤外分光機(日本分光社製、V−670、積分球ユニットISN−723使用)を用いて測定し、JIS R 3106、JIS A 5759に従って可視光透過率、遮蔽係数を算定した。
(1)可視光透過率
各熱線遮蔽材について、380nm〜780nmまで測定した各波長の透過率を、各波長の分光視感度により補正することで算出した。
(2)遮蔽係数の測定方法
各熱線遮蔽材について、300nm〜2500nmまで測定した各波長の透過率から、JISA5759記載の方法に基づき算出した。
(3)遮蔽係数0.690における可視光透過率
得られた可視光透過率と遮蔽係数を基に、x軸を可視光透過率(単位%)、y軸を遮蔽係数(単位なし)として、可視光透過率と遮蔽係数の関係をプロットしたグラフを作成した。
プロットを一次曲線(直線)に近似し、得られた一次曲線で内挿して、ある遮蔽係数での可視光透過率の値(単位%)を求めた。本明細書中では、遮蔽係数0.690における可視光透過率を光学特性の評価に用いた。
得られた結果を下記表2に記載した。なお、下記表2中の「可視光透過率」は、遮蔽係数0.690における可視光透過率を表す。
可視光透過率は高いほど、熱線遮蔽材を通じて見る景色の明るさが明るく見えるので好ましい。
−赤外線最大反射率の耐光性−
(1)初期
各熱線遮蔽材の熱線最大反射率は、上記遮蔽係数0.690における可視光透過率の測定で求めた反射スペクトルの測定結果において、800nm〜2500nmの範囲における最大の反射率を初期の(Xe照射前の)赤外線最大反射率とした。
(2)Xe照射後
スガ試験機株式会社製、スーパーキセノンウエザーメーター SX−75を用い180W/m2、ブラックパネル温度63℃、相対湿度55%の条件で4週間照射した。Xe光は各熱線遮蔽材を貼合したガラス側から入射するように、各試料を設置した。各試料のXe照射後に分光スペクトル(反射率)を測定し、800nm〜2500nmの範囲における最大の反射率をXe照射後の赤外線最大反射率とした。
(3)Xe照射後の変動
得られた初期の赤外線最大反射率から、Xe照射後の赤外線最大反射率を減じた値を、Xe照射後の変動(耐光性)として求めた。Xe照射後の変動が小さければ小さいほど、熱線遮蔽材の熱線遮蔽能が維持されるため好ましい。
得られた結果を下記表2に記載した。
−透過ヘイズの耐光性−
(1)初期
ヘイズメーター(NDH−5000、日本電色工業株式会社製)を用いて、各熱線遮蔽材の透過光ヘイズ値(%)を測定した。透過ヘイズの値は小さいほど熱線遮蔽材を通じて見る景色のコントラストが高くなるので好ましい。
(2)Xe照射後
スガ試験機株式会社製、スーパーキセノンウエザーメーター SX−75を用い180W/m2、ブラックパネル温度63℃、相対湿度55%の条件で4週間照射した。Xe光は各熱線遮蔽材を貼合したガラス側から入射するように、各試料を設置した。各試料のXe照射後に透過光ヘイズ値(%)を測定し、Xe照射後の透過光ヘイズ値(%)とした。
(3)Xe照射後の変動
得られた初期の透過光ヘイズ値(%)から、Xe照射後の透過光ヘイズ値(%)を減じた値を、Xe照射後の変動(耐光性)として求めた。
得られた結果を下記表2に記載した。
Figure 0006284762
上記表2より、本発明の熱線遮蔽材は、遮熱性能、可視光透過率、耐光性がともに優れることがわかった。
一方、低屈折率層を設けていない比較例1〜3の熱線遮蔽材は、耐光性が優れる比較例1および2の場合は遮熱性能と可視光透過率が悪くなり、遮熱性能と可視光透過率が優れる比較例3の場合は耐光性が悪いことがわかった。
低屈折率層の屈折率が本発明の上限値を上回る比較例4の熱線遮蔽材は、耐光性が悪いことがわかった。
低屈折率層を設けず、第1および第2の金属粒子反射調整用屈折率層を設けた比較例5の熱線遮蔽材は、耐光性が悪いことがわかった。
低屈折率層を設けず、ハードコート層として赤外線吸収剤を添加していないものを用いた比較例6の熱線遮蔽材は、耐光性が悪いことがわかった。
1 金属粒子含有層
2 金属粒子反射調整用屈折率層
2A 第1の金属粒子反射調整用屈折率層
2B 第2の金属粒子反射調整用屈折率層
5 オーバーコート層
6 粘着層
7 ハードコート層
7A 赤外線吸収剤含有ハードコート層
8 窓ガラス(窓ガラス用ガラス)
8A 窓ガラスの室外側表面
11 平板状金属粒子
20 低屈折率層
40 基材(支持体)
100 熱線遮蔽材
100A 熱線遮蔽材の室内側表面
a 金属粒子の(平均)厚み
D 金属粒子の(平均)粒子径または(平均)円相当径
f 平板状金属粒子の深さ方向の存在範囲

Claims (11)

  1. 基材と、六角形状以上の多角形状又は円形状の平板状金属粒子を含有する金属粒子含有層と、屈折率1.45以下である低屈折率層とを有し、窓ガラスの室内側に設置される熱線遮蔽材であり、
    前記平板状金属粒子の主平面が前記金属粒子含有層の一方の表面に対して平均0°〜±30°の範囲で面配向している平板状金属粒子が、全平板状金属粒子の50個数%以上であり、
    前記低屈折率層が前記窓ガラスに前記熱線遮蔽材を設置する際の前記室内側最表面に配置され熱線遮蔽材。
  2. 前記平板状金属粒子の平均粒子厚みが11nm以下である請求項1に記載の熱線遮蔽材。
  3. 前記低屈折率層の屈折率nと厚みdが、下記式(1)の関係を満たす請求項1または2に記載の熱線遮蔽材。
    式(1)
    (550nm÷4)×0.7<n×d<(550nm÷4)×1.3
  4. 前記平板状金属粒子のアスペクト比が2〜80である請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱線遮蔽材。
  5. 前記低屈折率層に低屈折率粒子を含有し、前記低屈折率粒子が中空粒子または多孔質粒子である請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱線遮蔽材。
  6. 前記低屈折率粒子がシリカである請求項5に記載の熱線遮蔽材。
  7. 前記低屈折率層が含フッ素多官能モノマーを含む硬化性樹脂組成物を硬化させてなり、
    前記含フッ素多官能モノマーは、
    (メタ)アクリロイル基、アリル基、アルコキシシリル基、α−フルオロアクリロイル基、エポキシ基、及び−C(O)OCH=CH2より選ばれる重合性基を3つ以上有し、
    フッ素含有率が該含フッ素多官能モノマーの分子量の35.0質量%以上であり、
    前記重合性基を重合させたとき、すべての架橋間分子量の計算値が300以下であり、
    且つ下記式(1)で表される請求項1〜6のいずれか一項に記載の熱線遮蔽材:
    式(1):Rf{−(L)m−Y}n
    式中、Rfは下記f−1〜f−10から選ばれるn価の基を表し、
    nは3以上の整数を表し、
    Lは、炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数6〜10のアリーレン基、−O−、−S−、−N(R)−、炭素数1〜10のアルキレン基と−O−、−S−または−N(R)−を組み合わせて得られる基、炭素数6〜10のアリーレン基と−O−、−S−または−N(R)−を組み合わせて得られる基のいずれかを表し、
    ただし、前記Rは水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を表し、
    mは0又は1を表し、
    Yは、(メタ)アクリロイル基、アリル基、アルコキシシリル基、α−フルオロアクリロイル基、エポキシ基、及び−C(O)OCH=CH2より選ばれる重合性基を表す;
    Figure 0006284762
    f−1〜f−10中、*は、−(L)m−Yの結合する位置を表す。
  8. 前記低屈折率層、前記基材および前記金属粒子含有層がこの順で積層された請求項1〜7のいずれか一項に記載の熱線遮蔽材。
  9. 前記低屈折率層と前記基材の間にさらにハードコート層を有する請求項1〜のいずれか一項に記載の熱線遮蔽材。
  10. 請求項1〜のいずれか一項に記載の熱線遮蔽材が設置された窓ガラス。
  11. 前記低屈折率層、前記基材、前記金属粒子含有層および前記窓ガラスがこの順で積層された請求項10に記載の窓ガラス
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