JP6634191B1 - Transmission screen, transmission film, method of manufacturing transmission screen, and method of manufacturing transmission film - Google Patents

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Abstract

本発明は、酸化処理や有機ポリマー等のバインダーを必要としない、新たな透過型スクリーンを提供することを目的とする。前記目的を達成するために、本発明の透過型スクリーンは、電荷を有するナノダイヤモンド(10)と、電荷を有するスクリーン基材(20)と、を含み、ナノダイヤモンド(10)が、スクリーン基材(20)に電気的に結合している、ことを特徴とする。An object of the present invention is to provide a new transmission screen that does not require an oxidation treatment or a binder such as an organic polymer. In order to achieve the above object, a transmission screen of the present invention includes a charged nanodiamond (10) and a charged screen substrate (20), wherein the nanodiamond (10) is a screen substrate. (20) is electrically coupled.

Description

本発明は、透過型スクリーン、透過型フィルム、透過型スクリーンの製造方法及び透過型フィルムの製造方法に関する。   The present invention relates to a transmission screen, a transmission film, a method of manufacturing a transmission screen, and a method of manufacturing a transmission film.

近年、視覚による広告媒体、身近なプレゼンテーション等に、投影機(プロジェクター)が多用されている。古くからのスクリーンは、反射タイプであり、一方方向からしか見ることができず、主に映画以外には使われていなかった。パソコン(パーソナルコンピュータ)の普及により、主に視覚による広告・販売、プレゼンテーションが盛んとなったが、単なる反射タイプの白いスクリーンが用いられることが多い。   2. Description of the Related Art In recent years, projectors are frequently used for visual advertisement media, familiar presentations, and the like. Older screens were reflective and could only be seen from one direction, and were not used primarily for movies. With the spread of personal computers (personal computers), advertising, sales, and presentations have been mainly performed visually, but a simple reflective white screen is often used.

一方、特許文献1には、基板と、前記基板上に設けた透明薄膜層と、前記透明薄膜層に含まれるメジアン径0.01〜1μmに凝集したナノダイヤモンドの酸化処理物からなる透過型スクリーンが提案されている。当該特許文献1に記載の透過型スクリーンにおいて、透明薄膜層は、ナノダイヤモンドの酸化処理物を有機ポリマー等のバインダーに分散し、基板に塗布することで形成されている。   On the other hand, Patent Document 1 discloses a transmission screen including a substrate, a transparent thin film layer provided on the substrate, and an oxidized product of nanodiamonds having a median diameter of 0.01 to 1 μm contained in the transparent thin film layer. Has been proposed. In the transmission screen described in Patent Document 1, the transparent thin film layer is formed by dispersing an oxidized product of nanodiamond in a binder such as an organic polymer and applying it to a substrate.

特開2011−113068号公報JP 2011-113068 A

そこで、本発明は、酸化処理や有機ポリマー等のバインダーを必要としない、新たな透過型スクリーン及び透過型フィルムを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a new transmission screen and transmission film that do not require a binder such as an oxidation treatment or an organic polymer.

前記目的を達成するために、本発明の透過型スクリーンは、
電荷を有するナノダイヤモンドと、電荷を有するスクリーン基材と、を含み、
前記ナノダイヤモンドが、前記スクリーン基材の表面に電気的に固着している、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the transmission screen of the present invention is:
Including a charged nanodiamond and a charged screen substrate,
The nanodiamonds are electrically fixed to the surface of the screen substrate,
It is characterized by the following.

また、本発明の透過型フィルムは、
電荷を有するナノダイヤモンドと、電荷を有するフィルム基材と、を含み、
前記ナノダイヤモンドが、前記フィルム基材の表面に電気的に固着している、
ことを特徴とする。
Further, the transmission type film of the present invention,
Including a charged nanodiamond and a charged film substrate,
The nanodiamonds are electrically fixed to the surface of the film substrate,
It is characterized by the following.

本発明によれば、酸化処理や有機ポリマー等のバインダーを必要とすることなく、ナノダイヤモンドが有する電荷を利用して、電荷を有する基材(スクリーン基材又はフィルム基材、以下、まとめて「基材」と言うことがある。)の表面にナノダイヤモンドを電気的に結合(静電結合)させることで、透過型スクリーン及び透過型フィルムを得ることができる。   According to the present invention, a substrate having a charge (screen substrate or film substrate, hereinafter collectively referred to as “screen substrate or film substrate,” The transmission type screen and the transmission type film can be obtained by electrically bonding (electrostatically coupling) the nanodiamond to the surface of the substrate.

図1は、ナノダイヤモンド水性含有液への印加電圧と電流との関係を、ナノダイヤモンドの平均粒子径及び濃度毎に示したグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the voltage applied to the aqueous nanodiamond-containing liquid and the current for each average particle size and concentration of nanodiamond. 図2は、ナノダイヤモンド水性含有液の濃度と電流との関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the concentration of the aqueous solution containing nanodiamonds and the current. 図3は、ナノダイヤモンド水性含有液の電気的特徴の確認に用いた電気実験回路の模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram of an electric test circuit used for confirming the electric characteristics of the aqueous solution containing nanodiamonds. 図4(A)及び(B)は、表面にナノダイヤモンドが電気的に固着(静電結合)した基材を例示する模式断面図である。FIGS. 4A and 4B are schematic cross-sectional views illustrating a base material on which nanodiamonds are electrically fixed (electrostatically coupled). 図5は、本発明の透過型スクリーンについて説明する模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the transmission screen of the present invention.

以下、本発明について、さらに具体的に説明する。ただし、本発明は、以下の説明により限定されない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically. However, the present invention is not limited by the following description.

前述のとおり、本発明の透過型スクリーン及び透過型フィルムは、電荷を有するナノダイヤモンドと、電荷を有する基材と、を含む。本発明の透過型スクリーン及び透過型フィルムは、構成が同じであるので、これ以降、まとめて説明する。   As described above, the transmissive screen and the transmissive film of the present invention include charged nanodiamonds and charged substrates. The transmissive screen and the transmissive film of the present invention have the same configuration, and will be collectively described hereinafter.

[ナノダイヤモンド]
電荷を有するナノダイヤモンドは、例えば、爆轟法により得ることができる。爆轟法ナノダイヤモンドは、例えば、トリニトロトルエン(TNT)及びヘキソーゲン(RDX)の混合火薬を、炭酸ガス又は水等の不活性媒体中で爆轟させることで生成し得る。この方法で得られる爆轟法ナノダイヤモンドは、凝集性が強く、平均粒子径が3〜50μmの粉状物である。例えば、この粉状物に、ジルコニアビーズを解砕メディアとする湿式摩擦粉砕(湿式ビーズミリング)等の湿式微粉砕処理と、超音波処理を施すことにより、ナノダイヤモンド水性含有液(例えば、水溶性分散液(水等の液体成分である水性溶媒に、固体成分であるナノダイヤモンド(溶質)が分散した液体状態の混合物)であり、「水溶液」、「水性コロイド溶液」、「水性分散溶液」、「水性溶液」、「水性分散液」等とも言える)が得られる。前記平均粒子径は、例えば、市販の動的光散乱式粒径分布測定装置を用いて測定でき、これ以降において同様である。
[Nano diamond]
The charged nanodiamond can be obtained, for example, by a detonation method. Detonation nanodiamonds can be produced, for example, by detonating a mixed explosive of trinitrotoluene (TNT) and hexogen (RDX) in an inert medium such as carbon dioxide or water. The detonation nanodiamond obtained by this method is a powdery substance having strong cohesiveness and an average particle diameter of 3 to 50 μm. For example, by subjecting this powdery material to wet fine grinding treatment such as wet friction grinding (wet bead milling) using zirconia beads as a disintegrating medium, and ultrasonic treatment, an aqueous solution containing nanodiamonds (for example, water-soluble A dispersion liquid (a mixture in a liquid state in which nanodiamond (solute) as a solid component is dispersed in an aqueous solvent as a liquid component such as water), and an "aqueous solution", "aqueous colloid solution", "aqueous dispersion solution", "Aqueous solution", "aqueous dispersion", etc.). The average particle diameter can be measured using, for example, a commercially available dynamic light scattering particle size distribution analyzer, and the same applies hereinafter.

つぎに、このようにして得られたナノダイヤモンド水性含有液の電気的特徴について説明する。図3は、ナノダイヤモンド水性含有液の電気的特徴の確認に用いた電気実験回路の模式図である。図3に示すように、ナノダイヤモンド水性含有液に電極(極板)を配置し、直流電圧を印加したときに回路上に流れる電流を測定する。   Next, the electrical characteristics of the aqueous nanodiamond solution thus obtained will be described. FIG. 3 is a schematic diagram of an electric test circuit used for confirming the electric characteristics of the aqueous solution containing nanodiamonds. As shown in FIG. 3, an electrode (electrode plate) is arranged on the aqueous solution containing nanodiamonds, and a current flowing on the circuit when a DC voltage is applied is measured.

図1は、ナノダイヤモンド水性含有液への印加電圧と電流との関係を、ナノダイヤモンドの平均粒子径及び濃度毎に示したグラフである。図1から、水性含有液に電圧をかけると、電流がほぼ直線的に増加することがわかる。   FIG. 1 is a graph showing the relationship between the voltage applied to the aqueous nanodiamond-containing liquid and the current for each average particle size and concentration of nanodiamond. It can be seen from FIG. 1 that when a voltage is applied to the aqueous-containing liquid, the current increases almost linearly.

図2は、直流電圧5Vを印加したときの、ナノダイヤモンド水性含有液の濃度と電流との関係を示すグラフである。図2から、電流の大きさが、ナノダイヤモンドの濃度に強く依存することがわかる。   FIG. 2 is a graph showing the relationship between the concentration of the aqueous nanodiamond solution and the current when a DC voltage of 5 V is applied. FIG. 2 shows that the magnitude of the current strongly depends on the concentration of the nanodiamond.

このように、ナノダイヤモンド水性含有液は、電気を通す。これには、水性含有液に含まれるナノダイヤモンドが寄与しており、ナノダイヤモンドが電荷を有することがわかる。ナノダイヤモンドは、正電荷を有するものでも、負電荷を有するものでも、正電荷及び負電荷の双方を有するものでもよい。なお、爆轟法で製造されたナノダイヤモンドは、中心核がSPダイヤモンド構造、ついでSP2+Xの中間層、及び、最外層としてSPのグラファイト層から構成され、(100)面は正に、(111)面は負に帯電した自発電荷を有する特殊な結晶構造を有することが報告されている(例えば、特許第5761597号公報の段落0014参照)。また、本発明者らは、爆轟法で製造されたナノダイヤモンドが、最外殻(最外層)が酸化黒鉛で覆われたものであることを確認している。なお、本発明では、後述のように、基材の表面にナノダイヤモンドが電気的に固着(静電結合)するため、ナノダイヤモンドの表面修飾をしなくてもよい。ただし、本発明はこれに限定されず、ナノダイヤモンドを表面修飾してもよい。Thus, the aqueous nanodiamond-containing liquid conducts electricity. This is attributed to the nanodiamond contained in the aqueous-containing liquid, and it can be seen that the nanodiamond has a charge. The nanodiamond may have a positive charge, have a negative charge, or have both a positive charge and a negative charge. The nano-diamond produced by the detonation method has an SP 3 diamond structure at the center, an SP 2 + X intermediate layer, and an SP 2 graphite layer as the outermost layer. It is reported that the (111) plane has a special crystal structure having a negatively charged spontaneous charge (for example, see paragraph 0014 of Japanese Patent No. 5761597). In addition, the present inventors have confirmed that nanodiamond produced by the detonation method has an outermost shell (outermost layer) covered with graphite oxide. In the present invention, as described later, since the nanodiamond is electrically fixed (electrostatically bonded) to the surface of the substrate, the surface modification of the nanodiamond is not required. However, the present invention is not limited to this, and the surface of the nanodiamond may be modified.

ナノダイヤモンド水性含有液に含まれるナノダイヤモンドの一次粒子の平均粒子径は、例えば、1〜50nm、1〜20nm、1〜10nm、1〜5nm、1〜3.8nm、3nm以下である。   The average particle diameter of primary particles of nanodiamond contained in the aqueous nanodiamond solution is, for example, 1 to 50 nm, 1 to 20 nm, 1 to 10 nm, 1 to 5 nm, 1 to 3.8 nm, and 3 nm or less.

[基材]
電荷を有する基材の材質としては、ナノダイヤモンドがその表面に電気的に固着可能で、光透過性を有するものであればいかなるものであってもよく、例えば、ナイロン系樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂等があげられる。前記基材の大きさ及び厚みは、本発明の透過型スクリーン又は透過型フィルムの用途等に応じて、適宜設定すればよい。なお、本発明においては、コロナ加工、プラズマ加工等により、表面に凹凸を設けた基材を用いてもよい。
[Base material]
As the material of the substrate having a charge, any material can be used as long as the nanodiamonds can be electrically fixed to the surface and have a light transmitting property. For example, a nylon resin, an acrylic resin, And vinyl chloride resins. The size and thickness of the substrate may be appropriately set according to the use of the transmission screen or the transmission film of the present invention. In the present invention, a substrate having a surface with irregularities by corona processing, plasma processing, or the like may be used.

[透過型スクリーン及び透過型フィルム]
透過型スクリーン及び透過型フィルムは、例えば、ナノダイヤモンド水性含有液に、電荷を有する基材を浸漬した後、水で洗浄することで得ることができる。前記浸漬時の水性含有液の温度は、特に限定されず、常温であっても、高温としてもよく、例えば、15〜70℃である。基材の浸漬時間も特に限定されないが、例えば、10〜60分である。前記水としては、真水、純水等があげられる。また、透過型スクリーン及び透過型フィルムは、ナノダイヤモンド水性含有液を、電荷を有する基材に塗布することでも得ることができる。例えば、前記浸漬によれば、基材の両面にナノダイヤモンドが電気的に固着(静電結合)した透過型スクリーン又は透過型フィルムを得ることができ、前記塗布によれば、基材の片面にナノダイヤモンドが電気的に固着(静電結合)した透過型スクリーン又は透過型フィルムを得ることができる。このように、本発明によれば、特別な装置を用いることなく、安全簡便に透過型スクリーン及び透過型フィルムを得ることができる。
[Transmissive screen and film]
The transmission screen and the transmission film can be obtained by, for example, immersing a charged substrate in an aqueous solution containing nanodiamonds and then washing the substrate with water. The temperature of the aqueous-containing liquid during the immersion is not particularly limited, and may be room temperature or high temperature, for example, 15 to 70 ° C. Although the immersion time of the substrate is not particularly limited, it is, for example, 10 to 60 minutes. Examples of the water include fresh water and pure water. The transmission screen and the transmission film can also be obtained by applying an aqueous solution containing nanodiamonds to a charged substrate. For example, according to the immersion, it is possible to obtain a transmission screen or a transmission film in which nanodiamonds are electrically fixed (electrostatically bonded) to both surfaces of the substrate. A transmission screen or a transmission film in which nanodiamonds are electrically fixed (electrostatically bonded) can be obtained. Thus, according to the present invention, a transmission screen and a transmission film can be obtained safely and simply without using a special device.

本発明によれば、従来のナノダイヤモンドを用いた透過型スクリーンにおける酸化処理や有機ポリマー等のバインダーを必要とすることなく、ナノダイヤモンドが有する電荷を利用して、電荷を有する基材の表面にナノダイヤモンドを電気的に結合(静電結合)させることで、透過型スクリーン及び透過型フィルムを得ることができる。図4(A)及び(B)の模式断面図に、表面にナノダイヤモンドが電気的に固着(静電結合)した基材を例示する。本発明の透過型スクリーン及び透過型フィルムでは、ナノダイヤモンド10は、例えば、基材20の表面において、光散乱体、光拡散体等として機能し得る。また、図4(B)に例示するように、本発明の透過型スクリーン及び透過型フィルムは、さらに、保護膜30を含み、保護膜30が、ナノダイヤモンド10が電気的に固着(静電結合)した基材20の表面に配置されていてもよい。前記保護膜の材質は、光透過性を有するものであればいかなるものであってもよく、例えば、前記基材の材質と同様である。   According to the present invention, without the need for a binder such as an oxidation treatment or an organic polymer in a conventional transmission screen using nanodiamonds, the surface of a charged base material is utilized by utilizing the charges of nanodiamonds. A transmission screen and a transmission film can be obtained by electrically coupling (electrostatic coupling) the nanodiamonds. The schematic cross-sectional views of FIGS. 4A and 4B illustrate a substrate on which nanodiamonds are electrically fixed (electrostatically bonded) on the surface. In the transmissive screen and the transmissive film of the present invention, the nanodiamond 10 can function as a light scatterer, a light diffuser, or the like, for example, on the surface of the substrate 20. Further, as exemplified in FIG. 4B, the transmission screen and the transmission film of the present invention further include a protective film 30, and the protective film 30 is electrically fixed to the nano diamond 10 (electrostatic coupling). ) May be arranged on the surface of the base material 20. The material of the protective film may be any material as long as it has optical transparency, and is, for example, the same as the material of the base material.

例えば、図5の模式図に示すように、本発明の透過型スクリーン1は、投影機2からの投影方向と反対方向から映像が見えるものであり、本発明の透過型フィルムにおいて同様である。本発明の透過型スクリーン及び透過型フィルムの用途は、特に限定されず、例えば、コンビニエンスストア等の商店の窓、デパート等のショーウインドー、イベントスペース等に設置された透明パーティション、自動車、バイク、飛行機、ヘリコプター、船舶等の乗り物におけるヘッドアップディスプレー等があげられる。前記ヘッドアップディスプレーは、例えば、前記乗り物のフロントウインドウ下部のウインドウガラス面や、フロントウインドウ近くの運転席(操縦席)内部に配置した透過型スクリーン又は透過型フィルムにプロジェクターから映像を投影して、情報を表示するものであり、運転者(操縦者)が比較的小さな視点移動で情報を読み取ることが可能なものである。   For example, as shown in the schematic diagram of FIG. 5, the transmissive screen 1 of the present invention allows an image to be viewed from the direction opposite to the direction of projection from the projector 2, and the same applies to the transmissive film of the present invention. Applications of the transmission screen and the transmission film of the present invention are not particularly limited, for example, windows of shops such as convenience stores, show windows of department stores, transparent partitions installed in event spaces and the like, automobiles, motorcycles, airplanes, Head-up displays for vehicles such as helicopters and ships; The head-up display is, for example, by projecting an image from a projector onto a window screen on a lower portion of a front window of the vehicle or a transmissive screen or a transmissive film disposed inside a driver's seat (pilot seat) near the front window, The information is displayed, and the driver (operator) can read the information with a relatively small viewpoint movement.

この出願は、2018年8月16日に出願された日本出願特願2018−163924を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。   This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-163924 filed on August 16, 2018, the disclosure of which is incorporated herein in its entirety.

1 透過型スクリーン
2 投影機
10 ナノダイヤモンド
20 基材
30 保護膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Transmissive screen 2 Projector 10 Nano diamond 20 Base material 30 Protective film

Claims (12)

電荷を有するナノダイヤモンドと、電荷を有するスクリーン基材と、を含み、
前記ナノダイヤモンドが、前記スクリーン基材の表面に電気的に固着している、
ことを特徴とする透過型スクリーン。
Including a charged nanodiamond and a charged screen substrate,
The nanodiamonds are electrically fixed to the surface of the screen substrate,
A transmission screen characterized by the above.
さらに、保護膜を含み、
前記保護膜が、前記ナノダイヤモンドが電気的に固着した前記スクリーン基材の表面に配置されている、請求項1記載の透過型スクリーン。
In addition, including a protective film,
The transmission screen according to claim 1, wherein the protective film is disposed on a surface of the screen substrate to which the nano diamond is electrically fixed.
前記ナノダイヤモンドが、平均粒子径が3nm以下の一次粒子である、請求項1又は2記載の透過型スクリーン。 3. The transmission screen according to claim 1, wherein the nanodiamond is a primary particle having an average particle diameter of 3 nm or less. 前記ナノダイヤモンドが、最外殻が酸化黒鉛で覆われたものである、請求項1から3のいずれか一項に記載の透過型スクリーン。 The transmission screen according to any one of claims 1 to 3, wherein the nanodiamond has an outermost shell covered with graphite oxide. 前記スクリーン基材の材質が、ナイロン系樹脂、アクリル系樹脂及び塩化ビニル系樹脂からなる群から選択される少なくとも一つの樹脂である、請求項1から4のいずれか一項に記載の透過型スクリーン。 The transmission screen according to claim 1, wherein a material of the screen base material is at least one resin selected from the group consisting of a nylon-based resin, an acrylic resin, and a vinyl chloride-based resin. . 電荷を有するナノダイヤモンドと、電荷を有するフィルム基材と、を含み、
前記ナノダイヤモンドが、前記フィルム基材の表面に電気的に固着している、
ことを特徴とする透過型フィルム。
Including a charged nanodiamond and a charged film substrate,
The nanodiamonds are electrically fixed to the surface of the film substrate,
A transmission type film characterized by the above-mentioned.
さらに、保護膜を含み、
前記保護膜が、前記ナノダイヤモンドが電気的に固着した前記フィルム基材の表面に配置されている、請求項6記載の透過型フィルム。
In addition, including a protective film,
The transmission type film according to claim 6, wherein the protective film is disposed on a surface of the film substrate to which the nanodiamonds are electrically fixed.
前記ナノダイヤモンドが、平均粒子径が3nm以下の一次粒子である、請求項6又は7記載の透過型フィルム。 The transmission type film according to claim 6, wherein the nanodiamond is a primary particle having an average particle diameter of 3 nm or less. 前記ナノダイヤモンドが、最外殻が酸化黒鉛で覆われたものである、請求項6から8のいずれか一項に記載の透過型フィルム。 The transmission film according to any one of claims 6 to 8, wherein the outermost shell of the nanodiamond is covered with graphite oxide. 前記フィルム基材の材質が、ナイロン系樹脂、アクリル系樹脂及び塩化ビニル系樹脂からなる群から選択される少なくとも一つの樹脂である、請求項6から9のいずれか一項に記載の透過型フィルム。 The transmission type film according to any one of claims 6 to 9, wherein the material of the film substrate is at least one resin selected from the group consisting of a nylon resin, an acrylic resin, and a vinyl chloride resin. . 爆轟法で製造された、電荷を有するナノダイヤモンドの水性含有液を調製する含有液調製工程と、
前記ナノダイヤモンドの水性含有液に、電荷を有するスクリーン基材を浸漬する浸漬工程と、
を含むことを特徴とする透過型スクリーンの製造方法。
A liquid-containing preparation step of preparing an aqueous liquid containing charged nanodiamonds produced by the detonation method,
An immersion step of immersing the screen substrate having an electric charge in the aqueous solution of the nanodiamond,
A method for producing a transmission screen, comprising:
爆轟法で製造された、電荷を有するナノダイヤモンドの水性含有液を調製する含有液調製工程と、
前記ナノダイヤモンドの水性含有液に、電荷を有するフィルム基材を浸漬する浸漬工程と、
を含むことを特徴とする透過型フィルムの製造方法。
A liquid-containing preparation step of preparing an aqueous liquid containing charged nanodiamonds produced by the detonation method,
An immersion step of immersing a charged film base in the aqueous solution of the nanodiamond,
A method for producing a transmission type film, comprising:
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