JPH06218861A - 紫外線吸収積層体及びそれを使用した窓 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 線状ホモ多糖類誘導体と溶媒からなるライオ
トロピック型のコレステリック液晶が基板に積層され少
なくとも一部が透明である積層体において、長期間にわ
たる太陽光線の照射に対しても十分な耐光性をもつ積層
体とその積層体を使用した窓を提供するものである。 ［構成］ 紫外線吸収剤の添加により紫外線が吸収され
る線状ホモ多糖類誘導体と溶媒からなるライオトロピッ
ク型のコレステリック液晶をもつ積層体とその積層体を
使用した窓である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、優れた熱安定特性をも
つライオトロピック型のコレステリック液晶を積層した
積層体とその積層体を使用した窓に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶はネマティック、スメクティ
ックおよびコレスティックの３種が存在しひろく研究開
発されてきた。そのなかでコレスティック液晶は、螺旋
状分子配列により可視光線を選択的に反射して虹色の干
渉色を示し、かつこの呈色は温度依存により可逆変化す
ることが知られている。またこの液晶にも、加熱により
個体から液晶に相変化するサーモトロピック型液晶と溶
媒との混合により液晶相をとるライオトロピック型液晶
とがある。

【０００３】ここでは、薄型ディスプレイに利用されて
いるネマティック液晶や示温材料に用いられているサー
モトロピック型のコレスティック液晶ではなく、溶媒効
果からなるライオトロピック型のコレステリック液晶に
関する。また高分子系のものとしては線状ホモ多糖類誘
導体（例えは゛ヒドロキシプロピルセルロース）を高濃
度に溶解した液晶およびポリアミノ酸エステル類（例え
ば、ポリーγーベンジルーＬーグルタメート）を特定溶
媒に溶解した液晶等がある。このライオトロピック型の
高分子系コレステリック液晶は、そのような液晶の存在
が基礎的に知られている程度であり、また干渉色である
呈色（紫、藍、青、緑、黄、橙および赤色）に関しても
その呈色が温度により可逆的に変化し、呈色する温度域
は濃度、分子量および溶媒の種類に依存することが知ら
れている程度である。

【０００４】そこで本発明者らは、このライオトロピッ
ク型のコレステリック液晶の溶媒として一般の有機溶媒
（例えば、アセトン、エタノール、プロピレングリコー
ル等）に関しても適用されるが、特に代表例として水溶
媒に注目して、線状ホモ多糖類誘導体と水からなるライ
オトロピック型のコレステリック液晶を多面的に検討す
ることにより、優れた呈色と相転移の白濁変化による透
明−不透明の可逆変化をもする優れた耐候性をもつ積層
体とそれを使用した窓を提案するにいたった。

【０００５】線状ホモ多糖類誘導体と水からなるライオ
トロピック型のコレステリック液晶は、その原料となる
化合物、溶媒、添加剤等に関し検討されてきた。しか
し、光に対する耐久性に関しては未検討である。特に、
本発明のように窓に使用した場合は、耐光性を満たす必
要がある。本発明に使用される水溶性の線状ホモ多糖類
誘導体は、無色の化合物であり太陽放射エネルギーの約
８０％を占める４００ｎｍから１１００ｎｍの可視部か
ら近赤外部に吸収はない。よって、本発明に使用する液
晶は、可視光線以上の波長の光に本質的に安定であると
いえる。しかし、通常広く窓ガラスとして利用されてい
るソーダライムの板硝子は、２９０ｎｍ以下の波長の光
を吸収するが、長期間使用する建物、車両等の窓には、
２９０ｎｍから３８０ｎｍの紫外線を吸収して十分な耐
光性を得ることが必要となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、線状ホモ多糖類誘導体と溶媒からなるライオトロピ
ック型のコレステリック液晶が基板に積層され少なくと
も一部が透明である積層体において、紫外線を吸収して
長期間にわたる太陽光線の照射に対しても十分な耐光性
をもつ積層体とその積層体を使用した窓を提供すること
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決するためになされたものであり、線状ホモ多糖類
誘導体と溶媒からなるライオトロピック型のコレステリ
ック液晶が基板に積層され少なくとも一部が透明である
積層体において、該液晶に紫外線吸収剤を０．００１か
ら５重量％添加してなることを特徴とする積層体及び線
状ホモ多糖類誘導体と溶媒からなるライオトロピック型
のコレステリック液晶が基板に積層され少なくとも一部
が透視できる積層体を使用した窓において、該液晶に紫
外線吸収剤を０．００１から５重量％添加してなる積層
体を使用してることを特徴とする窓を提供するものであ
る。

【０００８】本発明者らは、線状ホモ多糖類誘導体の代
表例として線状ホモ多糖類のなかでも安定性が高いセル
ロースを選び、そのセルロースに酸化プロピレンを反応
させて得られるヒドロキシプロピルセルロースを選択し
たが特にこれに限定されるものでない。図２は、このヒ
ドロキシプロピルセルロースの１重量％水溶液を石英製
１ｃｍセルに入れて１９０ｎｍから４００ｎｍの紫外域
で測定した分光吸収スペクトルである。このように炭
素、酸素、水素からなる線状ホモ多糖類誘導体でも２９
０ｎｍから３８０ｎｍの紫外域の波長にショルダーから
のテーリングによる吸収がみられる。だが、Ｃ−Ｃ、Ｃ
−Ｏ、Ｃ−Ｈの原子間結合エネルギーは、３５０ｎｍ以
下であり少なくとも官能基がヒドロキシプロピル基であ
る線状ホモ多糖類誘導体では３５０ｎｍ以下の紫外線を
カットすることにより本目的を満たせるといえる。ま
た、一般にポリマーの光劣化を起す最大感度波長は、２
９０ｎｍから３２０ｎｍの波長域にある。なお、本発明
に基板として主に使用するソーダライム製フロート板硝
子の３５０ｎｍでの分光透過率（代表例として、セント
ラル硝子社の製品）は、３ｍｍ厚／７８．１％、５ｍｍ
厚／７０．３％、１０ｍｍ厚／５４．０％、１９ｍｍ厚
／３３．７％のように１９ｍｍ厚でさえもまだ約３分の
１の光量を透過する。しかし、３００ｎｍでの分光透過
率は、３ｍｍ厚／０．１％でありこの３００ｎｍ以下の
紫外線はガラス基板で吸収される。その結果、図２のテ
ーリングしている弱い吸収スペクトルを示す３００ｎｍ
から３８０ｎｍの紫外域の紫外線を吸収するとよい。さ
らに少なくとも、この波長域でも光劣化に大きく影響す
る３００ｎｍから３５０ｎｍの短波長側の紫外線をカッ
トすればよい。

【０００９】図１は本発明積層体の１実施例の断面図で
あって、１は基板、２は紫外線吸収剤をもつ線状ホモ多
糖類誘導体と溶媒からなるライオトロピック型のコレス
テリック液晶、３は封止である。ここでいう紫外線吸収
剤とは、紫外線に対して劣化防止になる添加剤の総称で
あり吸収、安定に寄与すればよい。この紫外線吸収剤の
添加量は、０．００１から５重量％程度の範囲から選択
すればよく、好ましくは０．０１から０．５重量％程度
の範囲から選択すればよい。紫外線吸収剤の例として
は、ベンゾトリアゾール系、ヒンダードアミン系、ベン
ゾエート系の化合物がある。より具体的には、日本チバ
ガイギー社のＴＩＮＵＶＩＮ−Ｐ、ＣＨＩＭＡＳＳＯＲ
Ｂ−９４４ＦＬ、ＴＩＮＵＶＩＮ−１２０等や住友化学
社のスミソーブ１１０、２５０、３００、３４０、３５
０等がある。特に、溶媒が水ではスミソーブ１１０Ｓを
添加するとよい。

【００１０】また、本発明の原料として線状ホモ多糖類
誘導体と溶媒に特に限定されることなく添加剤を加えて
もよい。水溶媒に関していえば、例えば、水溶性電解質
（例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリ
ウム等）を添加した液晶は、水溶性電解質のイオン効果
により呈色する液晶状態から白濁した凝集状態へ変わる
相転移温度が、水溶性電解質をもたない液晶に比較して
低温側へシフトをおこした。このシフト温度の程度は、
水溶性電界質の濃度で制御でき、この方法で液晶の白濁
開始温度を自由に設定できかつ容易に室温温度域まで相
転移温度を下げることはできた。水溶液に添加する水溶
性電解質の量は、０．１〜１０重量％程度で利用するこ
とが好ましい。また、白濁変化率、ヘイズ調整等の特性
改良のために水溶性化合物を添加されてあってもよい。

【００１１】この白濁変化は、自然環境の温度により呈
色の変化だけをする積層体だけでなく、例えば、３５℃
で相転移する液晶を板ガラス（例えば、熱線吸収ガラス
等）間に積層して窓に使用した場合、特に夏期の西日等
の直射日光が選択的に窓ガラスにあたると、日射吸収に
より照射部の窓ガラスが選択的に加温されその結果、照
射部のみ選択的に白濁して遮光をおこし防眩できた。こ
の遮光の特長は、照射が強いほど照射面の温度も上昇し
より濃く白濁するために遮光性も強まり防眩効果を満た
すことができた。また、この液晶は、高粘度のため対流
はおきず、直射日光の強さ、照射面の移動等による環境
の変化により自然に自動的に変化をした。このことは、
照射部のみを選択的にかつ自動的に遮光変化する理想的
なブラインドをもつ窓を提供することになる。このよう
に、直射日光のエネルギーを直接的に利用するために、
液晶保護のために本発明のように紫外線を吸収すること
は必須条件となる。

【００１２】さらに、透明導電膜付き板ガラスを基板に
使用した積層体は、透明−不透明を電気的に発熱を制御
できるので、これを窓に用いると太陽光線等の環境に依
存することなく電子カーテン付き窓を提供できる。ま
た、この線状ホモ多糖類誘導体の濃度選択により、０℃
以下の過冷却で液晶状態を示し、防眩を要求する地区の
昼間の使用温度５℃から３０℃程度では非液晶状態で均
一な無色透明体であり約４０℃程度から白濁変化する高
濃度水溶液も本発明に含まれるものとする。さらに明確
にいうと、呈色変化を伴わない白濁不透明−無色透明の
状態変化も本発明に含まれるとし、本発明の線状ホモ多
糖類誘導体と水からなるライオトロピック型のコレステ
リック液晶とは２０％以上の高濃度水溶液を意味するも
のとする。

【００１３】積層体の形状は、自由に選択できまた大き
さも特に限定されるものではなく内部を一部直視できる
透明部をもてばよい。基板は、ガラス、プラスチックが
透明であるために主に使用されるが、金属、セラミック
ス等を片側に利用してもよい。さらに、ソーダライムガ
ラス基板の場合において溶媒が水の液晶の時は、表面に
酸化けい素の薄膜コートしてアルカリ分の溶出を防止す
るとより安定になる。封止は、ここでは特に説明しない
が溶媒の蒸発をおさえるようにする必要がある。

【００１４】なお、この積層体は、窓、野外テーブル、
広告灯、タイル等広く室外利用できる。特に、この積層
体を窓に使用することにより優れた窓が得られることに
なる。この窓としては、通常の建物の窓、自動車、鉄道
車両等の車両、航空機、エレベーター等の輸送機の窓等
がある。もちろん、この窓は広い意味であり、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む。

【００１５】そこで、本発明者らは紫外線吸収剤の有無
による耐光性の比較テストをした。積層体は、１．９ｍ
ｍ厚の６０ｍｍ×６０ｍｍ角ソーダライムガラスの基板
間に液晶厚を０．２ｍｍで積層後、外周を幅８ｍｍの粘
着剤付き銅テープで封止してえた。その液晶は、ヒドロ
キシプロピルセルロース（平均重合度が１７５、２％水
溶液の２０℃における粘度が８．５ｃｐｓ、ヒドロキシ
プロピル基が６２．４％）５０重量部に水３０重量部か
らなる十分に溶解した高濃度溶液を使用した。試験サン
プルとして、Ｓ１は紫外線吸収剤をもたない液晶からな
る積層体、Ｓ２は紫外線吸収剤、住友化学社のスミソー
ブ１１０Ｓを０．１重量％添加した積層体、積層体を作
成した。これらサンプルを紫外線照射させて比較した。
そこで紫外線照射装置は、２９５ｎｍから４５０ｎｍの
波長を出し、特に紫外線はウエザーメーターの３０倍以
上のレベルをもつアイグラフィクス社のＳＵＶ−Ｆ２型
を使用して、紫外線強度１００ｍｗ、ブラックパネル温
度６３℃、照射距離２３５ｍｍの条件で８、２４、４８
時間照射して室温２４℃にもどして呈色観察した。その
結果は明白で、紫外線吸収剤を持たないＳ１は緑色の初
期呈色が８時間照射で橙色となり色差２３．４５と呈色
変化（ミノルタ製色彩色差計ＣＲ−１００で測定）を示
し、２４時間後は無色となり淡く白く曇り、すなわちヘ
イズがみられかつ気泡も少し発生した。４８時間後はヘ
イズ、気泡共に拡大した。このＳ１に対してＳ２は特に
変化が見られずに安定していた。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、紫外線吸
収剤により紫外線が吸収されるために線状ホモ多糖類誘
導体と溶媒からなるライオトロピック型のコレステリッ
ク液晶が安定に保たれる結果として、長期間にわたる太
陽光線の照射に対しても十分な耐光性をもつ積層体とそ
の積層体を使用した窓を提供できる。その結果、使用条
件が非常に苛酷な建物、車両等の窓にも耐久性をもって
使用できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明である紫外線吸収剤をもつ積層体の実施
例である。

【図２】ヒドロキシプロピルセルロースの１重量％水溶
液の１９０ｎｍから４００ｎｍの分光吸収スペクトルで
ある。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 紫外線吸収剤をもつ液晶 ３ スぺーサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｆ 1/13 ５００ ５０５ 9017−2Ｋ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線状ホモ多糖類誘導体と溶媒からなるラ
   イオトロピック型のコレステリック液晶が基板に積層さ
   れ少なくとも一部が透明である積層体において、該液晶
   に紫外線吸収剤を０．００１から５重量％添加してなる
   ことを特徴とする積層体。
2. 【請求項２】 線状ホモ多糖類誘導体と溶媒からなるラ
   イオトロピック型のコレステリック液晶が基板に積層さ
   れ少なくとも一部が透視できる積層体を使用した窓にお
   いて、該液晶に紫外線吸収剤を０．００１から５重量％
   添加してなる積層体を使用してることを特徴とする窓。