JPH06255016A - 自律応答積層体と製法及びそれを使用した窓 - Google Patents

自律応答積層体と製法及びそれを使用した窓

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JPH06255016A
JPH06255016A JP5062502A JP6250293A JPH06255016A JP H06255016 A JPH06255016 A JP H06255016A JP 5062502 A JP5062502 A JP 5062502A JP 6250293 A JP6250293 A JP 6250293A JP H06255016 A JPH06255016 A JP H06255016A
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AFUINITEII KK
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 可逆安定性をもって白濁状態をとる等方性水
溶液を基板で積層してなる積層体と製法及びその積層体
を使用した太陽の直射光線の照射面のみを選択的に遮光
する窓を省エネルギー効果も含めて提供することであ
る。 【構成】 水溶液の昇温により白濁凝集する水溶性高分
子、分子量約３０００以下の両親媒性分子及び水からな
る等方性水溶液２を基板１に積層した自律応答積層体と
それ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、加温や光線吸収等によ
る熱作用により無色透明状態と白濁状態を可逆変化する
水溶液をもつ積層体及びそれを使用した窓に関するもの
である。例えば、この積層体に太陽光線が照射される
と、その光吸収による熱作用により水溶液が白濁変化し
て光線を遮光する従来にない窓を提供する。これは、直
射日光が照射された面のみが選択的に遮光する窓をもっ
た建築物、車両等を可能にする。また、熱素子と組合せ
ることにより電子カーテンつき間仕切りや扉等の室内窓
等にも使用できる。
【０００２】
【従来の技術】近年、機械的な方法に代えて機能性材料
を組み込んだ複合ガラスを使用して物理化学的に光線を
可逆的に制御する調光ガラスが提案されている。例え
ば、液晶、エレクトロミック、微粒子分極配向、フォト
クロミック、サーモクロミック等の方式がある。また、
近年窓は、単純単板ガラスの使用からガラス組成、表面
処理、多層化等の加工処理を施した機能性ガラスの使用
により高度化されてきた。例えば、破壊し難い強化ガラ
スや合わせガラス、断熱特性をもつ複層ガラス、太陽光
エネルギーの居住空間への侵入を防ぐ熱線吸収ガラスや
熱線反射ガラス等が窓に使用されてきた。しかし、熱線
吸収ガラスや熱線反射ガラスは、確かに日射エネルギー
の居住空間への侵入を防ぐが着色や表面のぎらつきが残
り、ガラス本来の無色透明の良さを低減する欠点をも
ち、さらに省エネルギーの面からも太陽光線の約半分の
エネルギーをもつ可視光線の制御がまだ不十分である。
まお、調光ガラスは、社団法人ニューガラスフォーラム
の平成３年度ニューガラス産業対策調査研究報告書（地
球温暖化防止対策）に詳細に記されているように、省エ
ネルギー対策との関係もあり、これからの開発が強く期
待されている。
【０００３】そこで、本発明者らは、太陽光エネルギー
が窓に照射していることに注目した。このエネルギーの
有無により、窓ガラスが自律応答して透明ー不透明の可
逆変化をおこして、快適な居住空間にすることを検討し
た。この自律応答特性は、光照射面のみ遮光する特長や
省エネルギー効果のみならず施工、メンテナンス、維持
費等からも非常に魅力的であることに着目した。この点
から、フォトクロミック方式とサーモクロミック方式が
選択できるが、作用機構が複雑でかつ波長依存をもつフ
ォトクロミック方式よりも、人為的にも必要に応じて容
易に温度調整できる熱作用のみに依存するサーモクロミ
ック方式が優れている。なお、地球にとどく太陽光エネ
ルギーは、２９０ｎｍから２１４０ｎｍの範囲にあり、
その内４００ｎｍから１１００ｎｍの可視から近赤外域
で約８０％を占めており、かつ可視域が近赤外域より大
きいことに注目する必要がある。これは、可視域を制御
することが目隠し作用だけでなく、省エネルギーや防眩
の効果に大切であることを示す。なお、本発明は、光が
物体に照射されると光吸収がおき熱に変換され、その熱
により物体の温度が上昇することを利用している。な
お、人工的に熱素子により温度を制御して利用してもよ
い。
【０００４】サーモクロミック方式に使用される材料
は、前記した文献にも示されているが特性が不十分であ
りいまだ実用化されていない。そこで、サーモクロミッ
クガラスとして広く利用されるためには、下記の条件を
満たす必要がある。これらの条 １．透明ー不透明の相変化が可逆的であること。 ２．可逆変化が相分離なく繰り返し可能なこと。 ３．相転位開始温度が低いこと。 ４．無彩色または呈色無変化であること。 ５．耐久性があること。 ６．毒性等の公害がないこと。 件を満たす可能性のある自律応答材料として、水溶液の
温度上昇により無色透明から白濁不透明状態に相転位す
る水溶液に注目した。また、これは、常態は透明でエネ
ルギーの添加により白濁遮光するのでフェイルセーフの
点からも有利である。
【０００５】従来、温度上昇により白濁不透明状態にな
る水溶液として、非イオン性界面活性剤の曇点現象がよ
く知られており、また本目的への応用も検討されている
が、説明するまでもなく容易に相分離をおこし前記条件
の１、２を満たせなかった。また、非イオン性水溶性高
分子の等方性水溶液のなかに、白濁変化を示すものが知
られており、同様に本目的への応用も検討されている
が、やはり前記条件の１、２を満たすこができず実用化
に至ってない。具体例として、ポリビニールアルコール
部分アセタール化物、メチルセルロース、ヒドロキシプ
ロピルセルロース等があ。これらの水溶性高分子水溶液
は、室温では無色透明な均一水溶液状態をとるが、加温
して白濁不透明状態に放置すると相分離をおこし、水溶
液に濃度むらが発生して繰り返しの可逆変化ができな
い。さらに、積層体にして垂直に放置すると、比重差に
より白濁凝集体が簡単に沈降分離し使用不能となった。
特に実用性をもたせるためには、白濁開始温度をより低
下させる必要があり、そのために電解質を添加するとさ
らにこの現象が顕著となった。これは、イオンにより結
合水の破壊が引きおこされ、水溶性高分子の疎水結合が
強まりより凝集力が大きくなるためである。
【０００６】しかし、本発明者らは、疎水ー親水バラン
スのよいヒドロキシプロピル基をもつ水溶性高分子（例
えば、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロ
ピルポリビニールアルコール等）の水溶液が、白濁が小
さく遮光が弱いポリビニールアルコール部分アセタール
化物、メチル化セルロース等と異なり、太陽光を十分に
遮光できることに注目した。そこで、主鎖に多糖類を、
側鎖にヒドロキシプロピル基を注目して、その代表例と
して構造的に安定性のあるセルロースを主鎖に選びヒド
ロキシプロピルセルロース水溶液を詳細に検討した。
【０００７】既に公知であるように、ヒドロキシプロピ
ルセルロースの５０重量％以上の水溶液は、ライオトロ
ピック型の高分子系コレステリック液晶になり、コレス
テリック液晶特有の性質を示し、可視光線の選択散乱に
より視角依存のある極彩色の虹色干渉色を示す。また、
分子量、濃度、電解質の添加量等により転位温度はシフ
トするが、ある温度以上になると白濁不透明状態を示し
可逆変化もする。そこで、さらに前記条件の４を満たす
検討をした。この液晶の選択散乱波長は、濃度の低下ま
たは温度の上昇によりレッドシフトする。そこで、濃度
を低下していき２０℃前後で近赤外線を選択散乱する濃
度（例えば、５６重量％）にして、無彩色化の条件を満
たすように工夫したが、斜めからの視角や温度が１０℃
前後になると赤色の選択散乱が認められ不満足であっ
た。このように、温度や視角により色彩の変化がおきる
ことは、建築物、車両等のデザインをするにあたり設計
自由度を阻害するため、ほとんど利用することは不可能
であった。そこで、この濃度をさらに薄く（例えば、５
２重量％）すると液晶相と等方相の２相状態となり淡白
く光散乱を示し透明性が著しく損ない使用できるもので
なかった。これらの現象は、分子量依存により多少変わ
るが同様に認められた。また、直角すなわち正面から観
察して、近赤外線を選択散乱する無色透明の状態でもや
はり液晶組成固有の散乱やむらによるヘイズがあり、す
なわち大面積でモノドメイン状態をうることはできずガ
ラスのような透明性は得られなかった。また、一度氷結
すると室温にもどしてもコレステリック相の線状欠陥の
むらが発生した。
【０００８】従来のガラスのように大面積で建築物、車
両等に広く利用されるは、視角依存性をもつことなくガ
ラス本来の無色透明性を確保することが非常に重要であ
る。そこで、本発明者は、透明状態、白濁不透明状態と
もに視角依存性を示さない水溶性高分子の等方性水溶液
に再度注目して鋭意検討した結果、等方性水溶液の可逆
変化が相分離なく繰り返し可能となり、これまで基本的
問題として残り実用化できなかった欠陥を解決して本発
明に至った。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】温度変化により透明状
態と白濁不透明状態を視角依存性をもつなく安定的に繰
り返し可逆変化しうる積層体とその製法及びそれを使用
した窓を提供することである。
【００１０】
【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、温度の上昇によ
り水に溶解している水溶性高分子が凝集して白濁散乱を
おこし光透過率が小さくなる等方性水溶液を少なくとも
一部が透明で前記水溶液を直視可能な基板で積層した自
律応答積層体において、平均分子量約１万ないし約２０
万の前記した水溶性高分子１００重量部を水と分子量約
３０００以下の両親媒性分子を混合してなり少なくとも
水が約５０重量部以上である水媒体約１００ないし約５
００重量部に溶解してなる等方性水溶液を基板に積層し
てなることを特徴とする自律応答積層体であり、その製
法として、目的組成の水溶液を基板にコーターで全面に
薄く塗布後に対向基板を積層、外周封止してなる自律応
答積層体の製造方法、水溶性高分子の個体と脱気した水
媒体を積層基板間で拡散溶解させて目的組成の水溶液と
する自律応答積層体の製造方法であり、及び温度の上昇
により水に溶解している水溶性高分子が凝集して白濁散
乱をおこし光透過率が小さくなる等方性水溶液を少なく
とも一部が透明で前記水溶液を直視可能な基板で積層し
た自律応答積層体を使用した窓において、平均分子量約
１万ないし約２０万の前記した水溶性高分子１００重量
部を水と分子量約３０００以下の両親媒性分子を混合し
てなり少なくとも水が約５０重量部以上である水媒体約
１００ないし約５００重量部に溶解してなる等方性水溶
液を基板に積層してなることを特徴とする自律応答積層
体を使用したことを特徴とする窓を提供するものであ
る。
【００１１】本発明に使用する水溶液は、温度の上昇に
より水に溶解している水溶性高分子が凝集して白濁散乱
をおこし光透過率が小さくなる等方性水溶液となる水溶
性高分子と両親媒性分子および水を基本組成とし、下記
条件を満たす自律応答型の等方性水溶液である。すなわ
ち、両親媒性分子を前記の水溶性高分子水溶液に添加 １．透明ー不透明の相変化が可逆的であること。 ２．可逆変化が相分離なく繰り返し可能なこと。 ３．相転位開始温度が低いこと。 ４．無彩色または呈色無変化であること。 ５．耐久性があること。 ６．毒性等の公害がないこと。 することにより本目的をはじめて満たせた。このよう
に、本発明は、温度の上昇により白濁不透明状態をおこ
す水溶性高分子からなる等方性水溶液を安定的に可逆変
化しうることをはじめて可能した。
【００１２】この水溶性高分子の代表の一つとして多糖
類誘導体がある。この多糖類誘導体は、非イオン性官能
基からなり室温で約２５重量％ないし約５０重量％の高
濃度でも均一に溶解して水溶液となり、温度の上昇とと
もに白濁不透明状態になるものは本発明に使用できる。
原料となる多糖類は特に限定されることなく、セルロー
ス、プルラン、デキストラン等があり広く利用でき、そ
の誘導体の具体例としては、プロピレンオキサイドを高
付加して得られるヒドロキシプロピルセルロース、ヒド
ロキシプロピルプルラン、ヒドロキシプロピルデキスト
ラン等がある。なかでもセルロース誘導体は、安定性が
高く重要である。特に断わりがない場合は、セルロース
誘導体を中心に述べるが、これに限定されるものではな
い。また、多糖類の平均分子量は、小さいと凝集も小さ
く白濁も弱く、大きいと高分子効果により凝集も大きく
なりすぎ相分離しやすくなり不適であり、約１万ないし
約２０万の範囲であり、好ましくは約１．５万ないし約
１０万がよい。また、２種類以上の分子量分布の物を混
ぜて使用してもよい。
【００１３】セルロースは、官能基が付加すると多くの
溶媒に可溶となる。そのセルロース誘導体の水溶液が、
温度の上昇により凝集して白濁状態になるためには、官
能基に疎水結合（結合水の破壊による疎水基間の親和性
の増大による結合力）が働く必要がある。そのために
は、官能基は、イオン性基ではイオン斥力が働き本目的
に不適であり、親水性基（例えば、水酸基、エーテル結
合部、エステル結合部等）と疎水性基（例えば、メチル
基、エチル基等）を併せもつと非イオン性基がよい。例
えば、ヒドロキシエチル基とヒドロキシプロピル基を比
較すると、ヒドロキシエチルセルロースは、親水性基を
もち水溶性であるが疎水性基をもたないので凝集できず
白濁状態をとれない。これに対して、ヒドロキシプロピ
ルセルロースは、水溶性と凝集白濁状態をともにとれ
る。このように、ヒドロキシプロピル基に代表されるよ
うに非イオン性の親水性基と疎水性基を併せもつ官能基
が付加して室温で約２５重量％ないし約５０重量％の高
濃度でも水に均一溶解する水溶性の多糖類誘導体が、本
発明に有用である。なお、官能基の付加は、単一種でも
複数種でもよく特に限定されるものではない。例えば、
付加したヒドロキシプロピル基の水酸基に追加官能基を
付加した誘導体、追加官能基としてヒドロキシプロピル
基を付加した誘導体（例えば、ヒドロキシエチルセルロ
ースに付加等）等があり、本目的は、水に均一溶解し温
度の上昇により白濁凝集すればよく単一の官能基付加に
限定されるものではない。なお、この白濁凝集する相転
位温度は、電解質の添加量で調整できる。これらの官能
基やその付加方法は、朝倉書店の出版である大有機化学
第１９巻に詳細に開示されており、これらの方法と一般
の付加反応を組み合わせることにより、水酸基、低級ア
ルキル基、ハロゲン基等を付加せしめることによって親
水性疎水性バランスを調製できる。
【００１４】両親媒性分子は、親水部と疎水部を併せも
つ化合物であり、前記した多糖類誘導体の等方性水溶液
が白濁凝集した時に相分離をおすことを防止する働きを
する。両親媒性分子の作用原理は、多糖類誘導体が白濁
凝集する時に、分子またはミセル状態のレベルでこの凝
集体の内部に取り込まれるとともに水分子を取り込み、
水分子を結合水としてしまうために相分離がおこらな
い。しかし、両親媒性分子を添加しても、水と多糖類誘
導体からなる濃度が約２５重量％以下になると水分子の
取り込みが不十分となり、自由水が増大して水の分離を
おこし相分離となる。事実、両親媒性分子の添加により
凝集が弱まり、白濁凝集の開始温度が数度高温にシフト
する。しかし、開始温度は、電解質（例えば、塩化ナト
リウム等）の添加量により容易にに制御でき、実用性の
観点から重要な室温近辺まで、さらに室温まで下げるこ
とができる。これは、イオンが疎水性基近傍にある氷様
構造している結合水を破壊して疎水結合を促進する働き
があるためである。さらにこの時に、両親媒性分子の疎
水性基が多糖類誘導体の疎水性基と疎水結合をし、その
親水性基は水和により水分子の取り込みを維持し、この
両親媒性分子の特異的な作用により全体の相バランスが
保たれるので相分離が起らない。これに対して多糖類誘
導体のみの場合、多糖類誘導体分子間で疎水結合をして
高分子効果とあいまって凝集が密となり相分離がおき不
可逆変化となった。よって、この等方性水溶液を積層す
ることにより、室温近辺で白濁凝集の開始温度をもち、
かつ安定的に繰り返し可逆変化しうる従来にない自律応
答積層体をえた。なお、この両親媒性分子の親水部は、
水溶液安定のために中性が好ましがイオン性（例えば、
スルホン酸基のナトリウム塩等）でも非イオン性（例え
ば、水酸基等）でもよい。
【００１５】この基本原理は、疎水結合の効果により水
溶液の温度上昇で白濁凝集をおこす疎水性基を持つ水溶
性高分子（例えば、高付加ヒドロキシルプロピルポリビ
ニールアルコール等）なら特に限定することなく広く利
用できる。この時の濃度は、水の相分離から約２５重量
％以上がよく、高濃度側は、特に高くする必要はなくか
えって疎水結合の効果が弱まり相分離は起きないが白濁
遮光は弱くなり、また高粘度となり無気泡で均一に積層
するのが困難にもなり、約５０重量％以下が好ましい。
よって、この約５０重量％以下に限定されるものではな
いが、例えば、両親媒性分子の添加量が少なく、かつヒ
ドロキシルプロピルセルロースのように液晶相をとり干
渉色を示すものは約５０重量％以下でないと無色透明な
等方性水溶液にならない。実用性の立場からは、濃度を
低くして粘度が低いほうが、生産が非常に容易になる。
例えば、通常の攪拌混合でえた約３０重量％程度の水溶
性高分子の等方性水溶液は、比較的容易に無気泡化で
き、その等方性水溶液を基板上に置き、積層加圧、洗浄
そして外周封止することで無気泡な均一積層体をえた。
【００１６】つぎに、両親媒性分子は、親水性基と疎水
性基を併せもち室温の水に溶解または均一分散する化合
物である。親水性基は、例えば、水酸基、エーテル結合
部、エステル結合部等の非イオン性基と例えば、スルホ
ン酸基のナトリウム塩等イオン性基がある。疎水性基
は、例えば、メチル基、エチル基等の低級アルキルキ基
や炭素鎖長６ないし２２よりなる高級アルキルキ基（例
えば、ｎ−アルキルキ系、分岐鎖アルキルキ系、芳香族
アルキルキ系、等）などの非イオン性基がある。イオン
性基は、緩衝剤でＰＨを調整可能であるが、安定性の点
から中性塩が好ましい。両親媒性分子の分子量は、大き
くなりすぎると高分子効果により不可逆変化を示し易く
なり、特に大きい分子量がより優れた作用を示す分けで
はなく、また等方性水溶液の粘度が高くなり作業性を悪
くする。また、水素元素の代わりに塩素等のハロゲン元
素を置換した物も特に優れた作用を示す分けではない。
よって、分子量は、オリゴマー領域の約３０００以下で
よく好ましくは約１０００以下が使用しやすい。なお、
イオン性基は親水性が非常に大きいのでバランスをとる
ために、疎水性基は高級アルキル基がよい。
【００１７】この結果、本発明の両親媒性分子とは、非
イオン性では、例えば、エタノール、プロピルアルコー
ル、プロピレングリコール、ブタノール、トリプロピレ
ングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコー
ルモノブチルエーテル、分子量２００ないし１０００の
ポリプロピレングリコール、分子量４００ないし１００
０のポリオキシプロピレングリセリン、分子量３００な
いし８００のポリオキシプロピレン２−エチル−２−ヒ
ドロキシメチル−１，３−プロパンジオール、分子量３
００ないし２０００で割合約５０重量％のポリオキシエ
チレン−ポリオキシプロピレンのブロックコオリゴマ
ー、分子量２５０ないし３０００で割合約５０重量％の
ポリ（オキシエチレン・オキシプロピレン）グリコール
・モノブチルエーテル、分子量７００ないし３０００の
ポリオキシプロピレンソルビトール等がある。イオン性
では、中性を考慮すると、例えば、ラウリルスルフォン
酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウ
ム等がある。このように、親水性基と疎水性基を併せ持
つ化合物を広く利用できる。この添加量は、水１００重
量部に対して約２重量部ないし約１００重量部の広範囲
から選択可能であり、また混合使用してもよい。通常
は、水１００重量部に対して約５重量部ないし約５０重
量部でよい。さらに、水溶性高分子１００重量部に対し
て水の量が１００重量部以下でも非イオン性の両親媒性
分子の添加量を増すと無色透明な等方性水溶液がえられ
た。これは、両親媒性分子が溶媒としての作用効果を示
すものであり、また水分子の量が相対的に小さくなると
凝集力が弱くなり強く白濁遮光するにはより高い温度を
必要とした。
【００１８】白濁不透明状態に相転位する温度を低温側
にシフトさせる電解質は、通常の中性塩でよく、例え
ば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化リチウム、硝
酸ナトリウム、硫酸ナトリウム等がある。その添加量
は、水１００重量部に対して０．１重量部ないし１０重
量部でよく、通常は１重量部ないし８重量部程度が窓等
の利用に好ましい。また、電解質とプロピレングリコー
ルをともに添加して氷結温度をより低くすることができ
た。この氷結を防ぎ透明温度域を広げることは、特に車
両用に有用である。
【００１９】その他、等方性水溶液の任意着色に色剤、
耐光性に紫外線吸収剤を添加するとよく、また熱線吸収
に近赤外線吸収剤を添加してもよい。色剤は、水に溶解
すればよく例えば、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｌｕｅ
８６、Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ Ｒｅｄ ８、Ｃ．Ｉ．Ａｃｉ
ｄ Ｙｅｌｌｏｗ １１等がある。その添加量は、水１
００重量部に対して０．０１重量部ないし１重量部でよ
い。紫外線吸収剤は、水溶性である必要があり例えば、
住友化学社のＳｕｍｉｓｏｒｂ １１０Ｓ等がある。そ
の添加量は、水１００重量部に対して０．０１重量部な
いし１重量部でよい。また、より安定化のために等方性
水溶液に溶存している空気（酸素）を不活性ガス（例え
ば、窒素、ヘリウム等）に置換しておくと酸化防止とな
り窓等の長期間使用する場合に好ましい。なお、水は、
通常の純水、イオン交換水等でよい。なお、本発明でい
う水媒体とは、水、水と両親媒性分子の混合溶液または
さらに前述した化合物を適宜水に溶解した低粘度溶液で
ある。また低粘度媒体とは、水媒体または両親媒性分子
の液体である。
【００２０】本発明の自律応答積層体の温度依存性は、
積層されている等方性水溶液に依存する。例えば、非イ
オン性の両親媒性分子を使用して、ヒドロキシルプロピ
ルセルロース（ヒドロキシルプロピル基：６２．４％、
２％水溶液粘度：８．５ｃｐｓ、平均分子量：約６００
００）１００重量部、平均分子量４００のポリオキシプ
ロピレン２−エチル−２−ヒドロキシメチル−１，３−
プロパンジオール１０重量部、塩化ナトリウム６重量
部、純水２００重量部からなる２０℃で無色透明な等方
性水溶液を作成した。旭硝子社の１０ｃｍ角、厚み６ｍ
ｍのフロートソーダガラス間にこの等方性水溶液を０．
２ｍｍ厚で設け積層体とした。この積層体は、室温と６
０℃の可逆安定性、６０℃長時間の放置安定性ともに相
分離なく良好であった。また、変化率も非常に急峻であ
り約３４℃から白濁を開始して約４０℃で強く白濁遮光
し全く透視できなかった。光散乱する大型サンプルの測
定に適している日立制作所社のＵ−４０００形を使用
し、積層体の中心部を積分球の窓に近接（約１ｍｍ）し
て３５０ｎｍから１５００ｎｍの紫外域、可視域、近赤
外域で測定した結果が図８である。１は室温（約２０
℃）の初期スペクトル、２は約４５℃のスペクトルであ
り、この温度から放冷しながら測定したのが３、４、
５、６のスペクトルである。驚くべきことに全波長域に
わたりほぼ均等に遮光特性を保って完全にもとの初期ス
ペクトルにもどることが分かる。これは、２５０ｎｍか
ら２５００ｎｍの広域でも同様であった。非イオン性の
両親媒性分子には、この傾向が観察された。このスペク
トル２の状態の遮光性は、直接太陽に透かして観察した
ところ、ただ一様な白濁状態のみであり太陽の輪郭さえ
も全く見えなかった。また、夏期を考慮して２８℃の雰
囲気で２月に東京の太陽直射光を４５度で選択的に照射
したところ、照射部は強く白濁遮光し影を作り透視でき
なかった。非照射部は、全く変化なく無色透明であり、
この照射部の移動と共に白濁遮光面も移動した。
【００２１】次に、イオン性の両親媒性分子を使用し
て、例えば、ヒドロキシルプロピルセルロース（ヒドロ
キシルプロピル基：６２．４％、２％水溶液粘度：８．
５ｃｐｓ、平均分子量：約６００００）１００重量部、
ラウリル硫酸ナトリウム１０重量部、塩化ナトリウム６
重量部、純水２００重量部からなる２０℃で無色透明な
等方性水溶液を作成した。前記サンプルと同様に０．２
ｍｍ厚の積層体とした。この積層体は、室温と６０℃の
可逆安定性、６０℃長時間放置の安定性ともに相分離な
く良好であった。同じ方法で測定した結果が図９であ
る。１は室温（約２０℃）の初期スペクトル、２は約４
５℃のスペクトルであり、この温度から放冷しながら測
定したのが３、４、５、６のスペクトルである。この積
層体は、可視・紫外域を選択的により遮光する特性をも
ちつつ完全にもとの初期スペクトルにもどることが分か
る。イオン性の両親媒性分子は、この傾向が観察され
た。なお、当然であるがイオン性と非イオン性の両親媒
性分子を混合添加してもよい。
【００２２】つぎに、積層体の構造とそれを使用した窓
に関してのべる。 図１、図２、図３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は等方性水
溶液、３は封止剤、４は枠である。さらに、特に図示し
ないがこの等方性水溶液をチューブ、球体、マイクロカ
プセル、樹脂シート等に内包した物を塗布、積層等によ
り板状にして利用する方法も、一部が透明で水溶液を直
視可能であれば、本発明の積層体に含まれるものとす
る。
【００２３】この図１は、本発明の基本であり少なくと
も一部が透明で等方性水溶液２を直視可能な基板１の間
に等方性水溶液２を積層したものである。等方性水溶液
２の層厚は、特に限定されるものではないが０．０１ｍ
ｍから２ｍｍ程度でよく、０．２ｍｍ程度の厚みで十分
に遮光できる。封止剤３は、水の蒸発を防止するために
あり、基板間でも、外周部でもよい。また、封止剤３を
介して枠４（例えば、コの字型材、Ｌ字型材、金属テー
プ等）を設けてもよい。この枠４は、等方性水溶液を積
層した後に封止する製造方法の場合に特に有効である。
また、より強固な封止や易生産性のために例えば、外周
部を粘着剤つき金属テープ、粘着ゴム、速硬化樹脂等で
仮封止をしてから、外周部に付着した等方性水溶液等を
十分に洗浄除去してから封止剤３を介して型材を固定す
る方法等のように多段封止をしてもよい。さらに、端部
にコーナーキャップを補助枠材として使用してもよい。
また通電用に外部端子を設ける積層体では、枠材による
短絡に注意して固定すればよく特に説明するまでもな
い。封止剤３は、エポキシ系樹脂（例えば、東レチオコ
ール社のフレップ等）、アクリル系樹脂（例えば、感光
性樹脂であるサンライズメイセイ社のホトボンド等）、
ポリサルファイド系シーラント、イソブチレン系シーラ
ント等を使用でき、必要に応じてガラスにも接着する無
機封止剤（例えば、旭硝子社のセラソルザ等）を使用し
てもよい。
【００２４】厚みを確実に制御するために、特に図示し
ていないが透明で直視できる等方性水溶液層にもスぺー
サー（例えば、ガラスビーズ、樹脂ビーズ等）を使用す
るとよい。この場合、等方性水溶液２の屈折率（約１．
４）に近い物質を使用すると視認でき難くなり好まし
い。さらに、水溶性高分子を利用して積層後に溶解また
は膨潤させてもよい。
【００２５】基板は、一部が透明で等方性水溶液２を直
視可能であればよく、広く材料（例えば、ガラス、プラ
スチック、セラミックス、金属等）を使用でき、板状の
材料なら単体、複合材料、表面を加工処理した材料等も
使用でき、それを組み合わせて使用してもよい。例え
ば、ガラスと黒染アルミ板の組合せは、アルミ板が高い
光吸収体となり自律応答に効果的である。また、窓材と
してのガラス板は、単純単板ガラス、強化ガラス、網入
板ガラス、熱線吸収ガラス、熱線反射ガラス、熱線吸収
反射ガラス、合わせガラス、紫外線吸収合わせガラス、
透明導電性ガラス、複層ガラス、透明単板ガラスとポリ
カーボネイトの複合ガラス等があり、種類、厚み等を適
宜組み合われて一対の基板として目的にあわせて使用す
ることができる。その切断面の形状は、通常の直角、約
４５度、部分斜めカット等自由に選択でき封止の構造、
生産等に利用できる。また特に図示しないが異サイズ基
板積層、ずらし基板積層等で封止剤だまりを設けるよう
に基板を選択してもよい。
【００２６】なお、本発明の熱線を吸収するガラスと
は、透明単板ガラスより太陽光エネルギーを吸収するよ
うに設計された熱線吸収ガラス、熱線反射ガラス（反射
と共に吸収も強い）、熱線吸収反射ガラス、近赤外線吸
収剤をコートしたガラス等をいう。そのなかでも例え
ば、セリウム、チタン添加および鉄の添加増による紫外
線と近赤外線を強く吸収するよう設計されたグリーン系
の熱線吸収ガラス、ピルキントン社製のＫガラスという
無色透明な熱線吸収ガラス、ブルー系の熱線反射ガラス
等を使用するとより効果的な窓の設計ができる。例え
ば、紫外線吸収合わせガラスと単純単板ガラス間に等方
性水溶液２をおいた積層体にさらに気体層をもたせてＫ
ガラスを複層させた複合複層積層体を使用した窓は、無
色透明、省エネルギー、破損安全性、耐候性、無毒性を
もちながら、選択遮光機能を効果的に自律応答する従来
にない窓を提供することができる。この複合複層積層体
は、特に広い面積にガラスを使用する建築物に非常に有
効である。なお、一対の通常の単純単板ガラスも、太陽
光エネルギーの吸収があり加温されるので本発明に使用
できることは言うまでもない。なお、窓の外側の基板厚
が約５ｍｍ以上であると３３０ｎｍ以下の紫外線透過が
急激に小さくなり耐候性の面で好ましく、また当然、厚
いほど熱線吸収も強まり選択遮光にも厚板が有利であ
る。また、通常のガラスはソーダガラスであり、ガラス
基板から微量溶け出るアルカリ分を防止するために少な
くとも等方性水溶液と接する基板面にシリカコートまた
は透明樹脂の塗布（紫外線吸収剤、近赤外線吸収剤、色
剤等を同時に添加してもよい）等をして使用するとより
好ましい。
【００２７】さらに、図２は、等方性水溶液２の層厚を
連続的に変えて白濁不透明状態の程度を連続的に変化さ
せた積層体である。これは、窓近辺の日射調整等の利用
に有効である。図３は、ある部分の水溶液２を薄くまた
は無くしたりして透視性の確保（例えば、自動車のリヤ
ーウインドウ等）や図形、文字、抽象模様等の画像情報
を表示（例えば、広告装置等）できる積層体である。
【００２８】また、図４は実施例の断面図であり、等方
性水溶液２に組成の異なる等方性水溶液２−１、２−２
を設けることにより白濁程度の差により画像情報を表示
できる積層体である。水溶液２−１、２−２は、並列で
も直列でもよい。また、水溶液２−２をほぼ同濃度の水
に溶ける通常の高分子溶液（例えば、ポリビニルアルコ
ール系の高分子を水に溶かした透明な溶液等）にして、
白濁有無により画像情報を表示できる積層体にしてもよ
い。この画像情報は、図形、文字、抽象模様等とくに限
定されることなく利用できる。
【００２９】図５は１実施例の断面図であり、少なくと
も片側の基板に紫外線吸収層（この基板を窓の外側にセ
ットする）をもたせてあり、積層体に紫外線吸収層５を
もうけたものである。紫外線吸収層５は、基板の外側
（例えば、アトム化学塗料社のアトムバリアンＵＶ
等）、基板の内部（例えば、紫外線吸収をするブチラー
ルフィルムをもつ合わせガラス等）および基板自身（例
えば、前記したグリーンガラス等）でもよい。通常のソ
ーダガラスは、紫外線を吸収するが薄くなると透過しや
すくなり、特に約４ｍｍ以下の薄板においては紫外線吸
収層４を設けると好ましい。さらに、同時に近赤外線吸
収剤（例えば、日本化薬社のカヤソーブ等）を紫外線吸
収層に混合または多層塗布して熱線を吸収させてもよ
い。
【００３０】図６は１実施例の断面図であり、ホットボ
ックスの原理を利用して太陽熱を気体層に溜めて昇温効
果と同時に従来の複層ガラスの断熱効果をも果たす複合
複層積層体であり、積層体に加え、６は追加基板、７は
気体層、８は気体層の封止である。この構造は、従来の
複層ガラスの片側の基板を本発明の積層体にしたもので
ある。
【００３１】図７は１実施例の断面図であり、さらに本
発明の積層体の利用範囲を広げるために熱素子を設け
て、電子カーテンとして人工的に熱制御して視線を遮る
ために開発をしたものであり、積層体に熱素子層９をも
うけたものである。熱素子層９は、基板の外部に設けて
もよい。熱素子は、透明導電膜、カーボンペースト、金
属ペースト、金属線、チタン酸バリウム系半導体セラミ
ックス等があり、さらに加冷却できる熱電素子（例え
ば、小松エレクトロニクス社のサーモパネル等）等も利
用できる。熱素子の設定は、基板の全面、部分に関係な
く使用できる。また、ストライプ状に分割して均一加温
化してもよく、さらに画像化した熱素子または赤外線
（例えば、レーザー等）により基板面を選択的に照射し
て画像情報を表示してもよい。当然、センサー、制御回
路と組み合わせることにより自動制御できるが、本発明
の主体でないので省略する。ガラス基板は、熱容量を考
慮すると薄板を使用すると好ましい。さらに、図６の複
合複層積層体の気体層に冷熱媒体（例えば、乾燥空気、
不凍水等）を循環させて積層体の温度を制御してもよ
い。特に自動車の廃熱を利用して遮光すれば、居住性だ
けでなく夏期の冷房において省エネルギーの面からも非
常に効果的である。冬季は、空気層にすれば複層ガラス
となり窓部からの冷え込み防止となる。さらに、天井部
の全体に本窓ガラスを使用して、開放感と居住性を同時
に満たした新しい概念の自動車を可能にする。
【００３２】なお、本発明での窓としては、通常の建築
物の窓、自動車、鉄道車両等の車両、船舶、航空機エレ
ベーター等の輸送機の窓等がある。この窓は広い意味で
あり、アーケイドやアトリュウムのガラス天井、窓の付
いたドア、間仕切り等をはじめ、全面が透明なガラスド
ア、衝立、壁のようなものも含まれる。当然、広く利用
される方法として、自律応答積層体と建材サッシまたは
車両用フレームとを組合せて、建築物、車両等の用途ご
との枠をもつ自律応答積層体にして、現場では従来と同
様に取り付けるだけにした窓ユニットも本発明に含まれ
る。このユニット化は、自律応答積層体の封止をより確
実にでき、透過による水の蒸発防止、光による封止劣化
の防止等に有効であり、特に通常の建築物の窓、車両の
窓等のように半永久的な使用や苛酷な使用には有効であ
る。
【００３３】つぎに、積層体の製造方法は、目的組成の
等方性水溶液を基板間に積層する溶液法と、基板に個体
の塗布膜、単体フィルム、細棒、小球等を設けてから水
媒体と基板間で接触溶解させて目的組成の等方性水溶液
とする個体法がある。また、加圧積層時に流動むらがお
きたものは、数日放置すると自己拡散により均一化し
た。
【００３４】溶液法は、等方性水溶液が比較的高粘度で
あるために気泡混入に対して対策するとよい。通常の攪
拌溶解により混入した気泡は、減圧下で斜面を流して脱
泡する方法がある。さらに有用な方法は、加温をして低
濃度の水溶性高分子水溶液を速やかに凝集沈降させて、
容器の底部に沈澱している高濃度凝集体をスネイクポン
プ等で取り出すことで無気泡の高濃度水溶液を定量的に
連続してえるれる。より速く確実にえるには、溶媒を純
水ではなく０．１重量％ないし５重量％の電解質添加の
水で均一溶解した水溶性高分子水溶液を加温して凝集白
濁させて急激に低粘度化した時点で攪拌と共に減圧によ
り脱気、脱泡してから静置して凝集沈降させるとよい。
この高濃度の水溶性高分子水溶液と両親媒性分子、電解
質等を溶解した水媒体、低粘度媒体等をスタティクミキ
サーで目的組成に均一混合することにより、無気泡の水
溶液がえられた。この方法は、低粘度の媒体の組成を変
えることにより、多種類の等方性水溶液が簡便にえられ
非常に便利である。この等方性水溶液を基板間に置き加
圧積層（必要に応じて飽和水蒸気下がよい）後、外周を
封止すればよい。この溶液法は、図１のみならず図２、
図３および曲面ガラス等の積層体の製造に適している。
また、目的組成の等方性水溶液を基板にアプリケーター
等のコーターで全面に薄く塗布、放置して脱泡後に対向
基板を積層してもよい。この放置時間は、薄膜状態のた
め短時間脱泡でき、また必要に応じて飽和蒸気下で放置
するのもよい。積層は、気泡混入に注意して辺部から接
触させて面を合わせればよく特に高加圧を必要とせず、
さらに発泡する水の蒸気圧近辺まで減圧した状態で積層
してもよい。
【００３５】個体法は、基板間で水溶性高分子に水媒体
を拡散させて均一な目的組成の等方性水溶液にする方法
であり、前記したように種々の形態の個体を利用でき特
に限定されるものではないが、簡便な塗布膜法が非常に
有効である。この塗布膜法は、水溶性高分子を従来法で
基板に塗布乾燥後、一定の間隔を設けてを対向基板を積
層する方法である。この対向基板を水媒体を介して積層
してから封止する同時積層法と、基板を外周封止してか
ら隙間に注入孔から水媒体を注入し封孔する注入積層法
がある。後者の方法は、封止形成の温度を１００℃以上
にとれるので封止剤を広く選択でき容易に良好な封止が
えられる。特に、ガラスとも接着するハンダである旭硝
子社のセラソルザの使用に適している。また重要なこと
は、個体法全体にいえることであるが、脱気処理した水
媒体を使用しないと、水の拡散溶解とともに全面に無数
の微小気泡の発生がおきた。この問題の原因を検討した
結果、水溶性高分子の溶解により水媒体に溶存していた
空気が遊離したことによる。これを解決する方法は、溶
存空気の除去にあり、６０℃以上好ましくは７０℃以上
の加温水媒体、減圧脱気した水媒体等を使用することで
解決した。なお、加温脱気で水媒体中の両親媒性分子が
分離する場合は、個体の塗布膜、フィルム等に入れてし
まうとよい。これは、他の添加剤に適用してもよく、拡
散を水のみにすると添加剤の均一化に好ましい。また、
この個体法は、水溶性高分子膜の塗布膜をストライプ状
等の形で周期的に部分除去し、その凹部に脱気した水媒
体（例えば、８０℃の純水等）をみたし積層し、余分の
水媒体をストライプ溝から排出させてから拡散溶解する
ことにより、スペーサーなしで目的組成の水溶液を積層
できた。同様に、フィルムもストライプ溝、波打ち、打
ち抜き等の加工をして使用すると好ましい。なお、加温
した水媒体は、脱気のみならず高温時は拡散溶解しにく
く積層時に余分の水媒体を確実に排出でき目的濃度の調
製に有用であった。
【００３６】
【作用】両親媒性分子は、親水部と疎水部を併せもつ化
合物であり、温度の上昇により水に溶解している水溶性
高分子が凝集して白濁散乱をおこし光透過率が小さくな
る等方性水溶液が、水溶性高分子の白濁凝集した時に相
分離をおすことを防止する働きをする。両親媒性分子の
作用原理は、前記水溶性高分子が疎水結合により白濁凝
集する時に、分子またはミセル状態のレベルでこの高分
子凝集体の内部に取り込まれるとともに水分子を取り込
み、水分子を結合水としてしまうために相分離がおきず
また可逆的に安定してこの相転位を繰り返せる。その結
果、この等方性水溶液を積層した積層体を窓に応用する
と、太陽の直射光エネルギーにより窓が加温されその照
射された部分が選択的に透明状態から白濁状態に変化し
て、直射光線が遮光される。この直射光線の有無によ
り、窓が透明ー不透明を可逆的に自律応答する窓を提供
できる。
【００３７】次に両親媒性分子の具体例等をもうすこし
示すために、白濁凝集をおこす水溶性高分子の代表例と
してヒドロキシプロピルセルロースを選び以下に実施例
を記す。なお、温度の上昇、下降による差はみられなか
った。
【００３８】
【実施例】
実施例１ ヒドロキシプロピルセルロース（ヒドロキシルプロピル
基：６２．４％、２％水溶液粘度：８．５ｃｐｓ、平均
分子量：約６００００）１００重量部、ポリオキシプロ
ピレン２−エチル−２−ヒドロキシメチル−１，３−プ
ロパンジオール（平均分子量４００）２０重量部、塩化
ナトリウム６重量部、純水２００重量部からなる２０℃
で無色透明な等方性水溶液を作成した。６ｃｍ角、厚み
３ｍｍのフロートソーダガラス間にこの等方性水溶液を
０．２ｍｍ厚で設け封止して積層体とした。この積層体
は、室温と６０℃の可逆安定性、６０℃長時間の放置安
定性ともに相分離なく良好であった。また、恒温槽内で
２ｍｍピッチの白黒ストライプ模様の板のから１５ｍｍ
はして積層体を置き、上からライトを照射して目視観察
したところ、その白濁変化は、３４℃から白濁を開始し
て４０℃で強く白濁遮光し全く透視できなかった。ま
た、−２０℃に放置したところ氷結し、その時にできた
境界線のむらは、常温の無色透明下で容易に消滅し残存
することはなかった。
【００３９】
【実施例】
実施例２ 実施例１のポリオキシプロピレン２−エチル−２−ヒド
ロキシメチル−１，３−プロパンジオールの代わりにポ
リプロピレングリコール（平均分子量４００）として２
０℃で無色透明な等方性水溶液を作成した。実施例１と
同様に積層体を作成して安定性、白濁変化を観察した結
果、相分離なく良好で、その変化は、３６℃から白濁を
開始して約４３℃で強く白濁遮光し全く透視できなかっ
た。
【００４０】
【実施例】
実施例３ 実施例１のポリオキシプロピレン２−エチル−２−ヒド
ロキシメチル−１，３−プロパンジオールの代わりにジ
エチレングリコールモノブチルエーテル（分子量１６
２）として２０℃で無色透明な等方性水溶液を作成し
た。実施例１と同様に積層体を作成して安定性、白濁変
化を観察した結果、相分離なく良好で、その変化は、３
４℃から白濁を開始して４０℃で強く白濁遮光し全く透
視できなかった。
【００４１】
【実施例】
実施例４ 実施例１のポリオキシプロピレン２−エチル−２−ヒド
ロキシメチル−１，３−プロパンジオールの代わりにポ
リオキシプロピレングリセリン（平均分子量６００）と
して２０℃で無色透明な等方性水溶液を作成した。実施
例１と同様に積層体を作成して安定性、白濁変化を観察
した結果、相分離なく良好で、その変化は、３７℃から
白濁を開始して４４℃で強く白濁遮光し全く透視できな
かった。
【００４２】
【実施例】
実施例５ 実施例１のポリオキシプロピレン２−エチル−２−ヒド
ロキシメチル−１，３−プロパンジオールの代わりにラ
ウリル硫酸ナトリウムとして２０℃で無色透明な等方性
水溶液を作成した。実施例１と同様に積層体を作成して
安定性、白濁変化を観察した結果、相分離なく良好で、
その変化は、２９℃から白濁を開始して５９℃で強く白
濁遮光し全く透視できなかった。
【００４３】
【実施例】
実施例６ 実施例１のヒドロキシプロピルセルロース１００重量
部、割合５０重量％のポリ（オキシエチレン・オキシプ
ロピレン）グリコール・モノブチルエーテルポリオキシ
プロピレングリセリン（平均分子量２３００）２０重量
部、純水２００重量部からなる２０℃で無色透明な等方
性水溶液を作成した。実施例１と同様に積層体を作成し
て安定性、白濁変化を観察した結果、相分離なく良好
で、その変化は、４７℃から白濁を開始して５７℃で強
く白濁遮光し全く透視できなかった。
【００４４】
【実施例】
実施例７ 実施例１のヒドロキシプロピルセルロース１００重量
部、プロピレングリコール（分子量７６）１００重量
部、塩化ナトリウム１０重量部、純水２００重量部から
なる２０℃で無色透明な等方性水溶液を作成した。実施
例１と同様に積層体を作成して安定性、白濁変化を観察
した結果、相分離なく良好で、その変化は、４４℃から
白濁を開始して５２℃で強く白濁遮光し全く透視できな
かった。
【００４５】
【実施例】
実施例８ 実施例１のヒドロキシプロピルセルロース１００重量
部、２−ブタノール（分子量７４）５０重量部、純水２
００重量部を十分に混合して２０℃で無色透明な等方性
水溶液を作成した。実施例１と同様に積層体を作成して
安定性、白濁変化を観察した結果、相分離なく良好で、
その変化は、３２℃から白濁を開始して約３８℃で強く
白濁遮光し全く透視できなかった。
【００４６】
【実施例】
実施例９ 実施例１のポリオキシプロピレン２−エチル−２−ヒド
ロキシメチル−１，３−プロパンジオール（平均分子量
４００）２０重量部の代わりにエタノール（分子量４
６）５０重量部として２０℃で無色透明な等方性水溶液
を作成した。実施例１と同様に積層体を作成して安定
性、白濁変化を観察した結果、相分離なく良好で、その
変化は３６℃から白濁を開始して４３℃で強く白濁遮光
し全く透視できなかった。
【００４７】
【実施例】
実施例１０ 両親媒性分子の添加量変化をみるために、実施例１のヒ
ドロキシプロピルセルロース１００重量部に対し、ポリ
オキシプロピレン２−エチル−２−ヒドロキシメチル−
１，３−プロパンジオール／純水２重量部／２００重量
部（Ａ）、ポリオキシプロピレン２−エチル−２−ヒド
ロキシメチル−１，３−プロパンジオール／純水５重量
部／２００重量部（Ｂ）、ポリオキシプロピレン２−エ
チル−２−ヒドロキシメチル−１，３−プロパンジオー
ル／純水２００重量部／２００重量部（Ｃ）、ポリオキ
シプロピレン２−エチル−２−ヒドロキシメチル−１，
３−プロパンジオール／純水２０重量部／３００重量部
（Ｄ）にした２０℃で無色透明な等方性水溶液を４種類
作成した。実施例１と同様に積層体とし安定性、白濁変
化を観察した結果、（Ａ）は相分離を示し、（Ｂ）は相
分離なく良好で、その変化は４７℃から白濁を開始して
５３℃で強く白濁遮光し、（Ｃ）は相分離なく良好で、
４３℃から白濁を開始して４８℃で強く白濁遮光し、
（Ｄ）は相分離なく良好で、４９℃から白濁を開始して
５５℃で強く白濁遮光し全く透できなかった。
【００４８】
【実施例】
実施例１１ 実施例１の塩化ナトリウムの添加量を０重量部、２重量
部、１０重量部にした等方性水溶液を作成した。実施例
１と同様に積層体とし安定性、白濁変化を観察した結
果、１０重量部は、強く凝集して相分離を示した。その
他は相分離なく良好で、その変化は、０重量部は４９℃
から白濁を開始して５５℃で強く白濁遮光し、２重量部
は４４℃から白濁を開始して５０℃で強く白濁遮光し全
く透視できなかった。添加量の増加で低温にシフトする
のが分かる。
【００４９】
【実施例】
実施例１２ 実施例１のヒドロキシプロピルセルロース１００重量部
に対し、ポリオキシプロピレン２−エチル−２−ヒドロ
キシメチル−１，３−プロパンジオール／塩化ナトリウ
ム／純水２０重量部／３重量部／１００重量部（Ａ）、
ポリオキシプロピレン２−エチル−２−ヒドロキシメチ
ル−１，３−プロパンジオール／塩化ナトリウム／純水
５０重量部／３重量部／１００重量部（Ｂ）、ポリオキ
シプロピレン２−エチル−２−ヒドロキシメチル−１，
３−プロパンジオール／塩化ナトリウム／純水２００重
量部／２．４重量部／８０重量部（Ｃ）、ポリオキシプ
ロピレン２−エチル−２−ヒドロキシメチル−１，３−
プロパンジオール／塩化ナトリウム／純水２００重量部
／１．５重量部／５０重量部（Ｄ）にした等方性水溶液
を作成した。実施例１と同様に積層体とし安定性、白濁
変化を観察した結果、（Ａ）は相分離なく無色である
が、１５℃でも淡白くヘイズが少しあるが、４０℃で強
く白濁遮光した。（Ｂ）は無色で相分離なく良好で、そ
の変化は３２℃から白濁を開始して３８℃で強く白濁遮
光し、（Ｃ）は無色で相分離なく良好で、その変化は２
３℃から白濁を開始して３６℃で強く白濁遮光し、
（Ｄ）は無色で相分離なく良好で、その変化は３１℃か
ら白濁を開始して徐々に変化して７３℃で強く白濁遮光
し全く透視できなかった。この様に、両親媒性分子の添
加量を増すと無色透明な等方性水溶液がえられる。これ
は、両親媒性分子が溶媒作用の効果を示すものであり、
また水分子の量が相対的に小さくなると凝集力が弱まり
強く白濁遮光するには高い温度を必要とした。
【００５０】
【実施例】 実施例１３ 実施例１のヒドロキシプロピルセルロース１００重量
部、ポリオキシプロピレン２−エチル−２−ヒドロキシ
メチル−１，３−プロパンジオール２０重量部、プロピ
レングリコール５０重量部、塩化ナトリウム１０重量
部、純水２００重量部くわえた等方性水溶液を作成し
た。実施例１と同様に積層体とし安定性、白濁変化を観
察した結果、相分離なく良好で、その変化は、３３℃か
ら白濁を開始して３８℃で強く白濁遮光し全く透視でき
なかった。この積層体は、−２０℃でも氷結せず車両用
に好適である。
【００５１】
【実施例】
実施例１４ 実施例１のヒドロキシプロピルセルロースの代わりにヒ
ドロキシプロピルセルロース（ヒドロキシルプロピル
基：６１．６％、２％水溶液粘度：２．５ｃｐｓ、平均
分子量：約２００００）（Ａ）、ヒドロキシプロピルセ
ルロース（ヒドロキシルプロピル基：６２．６％、２％
水溶液粘度：５．４ｃｐｓ、平均分子量：約４０００
０）（Ｂ）として２０℃で無色透明な等方性水溶液を２
種類作成した。実施例１と同様に積層体を作成して安定
性、白濁変化を観察した結果、（Ａ）は相分離なく良好
で、その変化は４０℃から白濁を開始して４６℃で強く
白濁遮光し、（Ｂ）は相分離なく良好で、その変化は３
８℃から白濁を開始して４４℃で強く白濁遮光し全く透
視できなかった。なお、分子量が小さくなりすぎると遮
光性が弱くなり、分子量が大きくなりすぎると水の相分
離がおきた。
【００５２】
【実施例】
実施例１５ 比較例として、実施例１の両親媒性分子であるポリオキ
シプロピレン２−エチル−２−ヒドロキシメチル−１，
３−プロパンジオールを除去した等方性水溶液と、また
さらに塩化ナトリウムをも除去した２種類の等方性水溶
液を作成した。実施例１と同様に積層体とし安定性、白
濁変化を観察した結果、両等方性水溶液とも水が相分離
し可逆変化をとれず、立てかけて置くと沈降分離もおこ
した。このように、両親媒性分子が可逆的安定性のため
に必要であることが分かる。
【００５３】
【実施例】
実施例１６ 製法の実施例として、気泡のない実施例１の水溶液を３
０ｃｍ角、厚み３ｍｍのフロートソーダガラス基板にア
プリケーターで１ｍｍ厚に均一塗布した。その基板を０
℃（水の蒸気圧は約４．６ｍｍＨｇ）に冷却してから８
ｍｍＨｇまで減圧にした状態にして、その上から結露に
より均一に付着した微小水滴をもつ同サイズの基板を辺
部より接触させて徐々に面接触していき全面密着させて
から常圧にもどし外周部を洗浄した。それから、封止剤
（主剤：東レチオコール社のフレップ６０を１００重量
部、硬化剤：大都産業社のダイトクラールＸ−２３９２
を２８重量部）を塗布した２５ｍｍ幅のアルミテープを
積層体の外周部に巻き付け室温硬化させて封止した。な
お、この減圧と微小水滴の工夫により、単純な基板積層
に比較してより確実に無気泡の状態に積層できた。
【００５４】
【実施例】
実施例１７ 実施例１のヒドロキシプロピルセルロース１００重量部
に１重量％塩化ナトリウム水媒体５００重量部を加え十
分に攪拌混合し均一な水溶液とした。この水溶液を内径
１０ｃｍの容器に２リッターとり、液温を７０℃にして
ヒドロキシプロピルセルロースを液面より３ｍｍ程度沈
降した状態で十分に攪拌して均一に白濁分散した低粘度
の水溶液となり、約２５０ｍｍＨｇまで減圧して脱泡し
た。その後、７０℃の雰囲気に１２時間放置して沈降さ
せて白濁凝集層と上水層に分離させた。この上水を除去
し室温にもどして気泡のない高濃度水溶液をえた。この
高濃度水溶液と５０重量％ポリプロピレングリコール
（平均分子量４００）水媒体を１：１でエレメント数２
４段のスタティックミキサーで均一混合させて気泡のな
い等方性水溶液とした。その後、実施例１６と同様にお
こない良好な積層体をえた。
【００５５】
【実施例】
実施例１８ 製法の実施例として、実施例１の水溶液にさらに純水２
００重量部を加えて低粘度の水溶液とした。この水溶液
を表面をシリカコートしてナトリウム分の溶出を押さえ
た３０ｃｍ角、厚み６ｍｍのフロートソーダガラス基板
にアプリケーターで塗布後、０．３ｍｍ径の樹脂ビーズ
を散布してから乾燥させて０．１ｍｍ厚の個体膜をコー
トした。窒素置換してある８０℃の純水にコート基板を
浸けさらに対向基板として同じガラス基板を積層加圧し
た状態で純水を引落として室温放置して積層した。この
積層体の外周を粘着剤つきの銅テープで仮封止してから
十分に外周部を洗浄した。その後、実施例１２の封止剤
をもつコ型のアルミ枠を外周に固定して封止をした。そ
の後放置してヘイズのない無色透明な無気泡積層体をえ
た。
【００５６】
【実施例】
実施例１９ 製法の実施例として、外周１０ｍｍ幅でカットされた
０．１ｍｍ厚の実施例１のヒドロキシプロピルセルロー
ス個体膜をもつ３０ｃｍ角、厚み６ｍｍのフロートソー
ダガラス基板と同サイズの基板を０．３ｍｍ厚、１０ｍ
ｍ幅の薄板ガラスをスペーサーとして実施例１２の封止
剤を介して積層した。その時、対角の２端部を注入孔と
して開けた状態にして１２０℃で封止剤を加熱硬化させ
た。その後、減圧脱気してある実施例１の水媒体に端部
を浸けもう一つの端部より吸い上げて積層体を満たし
た。そして、実施例１２の封止剤を介してコーナーキャ
ップを使用して室温で封孔した。その後放置してヘイズ
のない無色透明な無気泡積層体をえた。さらに、注入前
に１２０℃、２時間で封止剤を加熱硬化後、外周断面部
を旭硝子社のセラソルザを超音波ハンダ小手で気密封止
したものも作成できた。
【００５７】
【実施例】
実施例２０ 製法の実施例として、実施例１のヒドロキシプロピルセ
ルロース１００重量部、ジエチレングリコールモノブチ
ルエーテル１０重量部、純水５００重量部からなる水溶
液をキャスチングして０．１ｍｍ厚のフィルムを作成し
た。ジエチレングリコールモノブチルエーテルを３０ｃ
ｍ角、厚み３ｍｍのフロートソーダガラス基板にたら
し、この液を介して基板と同サイズのフィルムをローラ
ーで容易に無気泡で均一に密着できた。塩化ナトリウム
３重量部、純水１００重量部からなる７０℃の水媒体に
０．２ｍｍ径のスペーサーをまいたフィルムをもつ基板
を浸け、その上に同サイズの基板を積層して水媒体を引
落として室温放置した。その後、実施例１３と同様にし
て良好な積層体をえた。
【００５８】
【発明の効果】本発明の効果は、両親媒性分子を添加す
ることにより、温度の上昇により水に溶解している水溶
性高分子が凝集して白濁散乱をおこす等方性水溶液を白
濁状態でも安定的に均一に持続でき、さらに白濁状態と
透明状態とを安定的に可逆変化できることを発見した。
その結果、本発明の等方性水溶液を積層すると環境変化
に応答する自律応答積層体とうる。この自律応答積層体
を窓に応用すると、太陽の直射光線で窓が加温されると
その照射された部分が選択的に透明状態から白濁状態に
変化して、直射光線が遮光される。この直射光線の有
無、強弱、さらに夏期、冬季等の環境温度とのバランス
により選択的にかつ透明−半透明−不透明を連続的に自
動変化していく。これは、太陽の直射光のエネルギー自
身によりその直射光線を遮光してしまう自律応答型の新
規な遮光ガラス窓を省エネルギー効果をも持って提供で
きる。このように、自律応答積層体とサッシ、フレーム
等の枠からなる窓ユニットを組み込んだ建築物、車両等
は、省エネルギー効果をもちながらより快適な居住空間
をもつものとなる。なお、人工的な熱素子による温度制
御を加えてより高度な利用をしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明である自律応答積層体の実施例である。
【図２】等方性水溶液の層厚を連続的に変えた自律応答
積層体の実施例である。
【図３】等方性水溶液を薄くまたは無くしたりした自律
応答積層体の実施例である。
【図４】組成の異なる等方性水溶液を同時に入れた自律
応答積層体の実施例である。
【図５】紫外線吸収層をもつ自律応答積層体の実施例で
ある。
【図６】気体層をもつ複合複層構造の自律応答積層体の
実施例である。
【図７】熱素子層をもつ自律応答積層体の実施例であ
る。
【図８】自律応答積層体の３５０ｎｍから１５００ｎｍ
域の温度ースペクトル変化。
【図９】自律応答積層体の３５０ｎｍから１５００ｎｍ
域の温度ースペクトル変化。
【符号の説明】
１ 基板 ２ 等方性水溶液 ３ 封止剤 ４ 枠 ５ 紫外線吸収剤 ６ 追加基板 ７ 気体層 ８ 気体層の封止剤 ９ 熱素子層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年３月１９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】なお、本発明の熱線を吸収するガラスと
は、透明単板ガラスより太陽光エネルギーを吸収するよ
うに設計された熱線吸収ガラス、熱線反射ガラス（反射
と共に吸収も強い）、熱線吸収反射ガラス、近赤外線吸
収剤をコートしたガラス等をいう。そのなかでも例え
ば、セリウム、チタン添加および鉄の添加増による紫外
線と近赤外線を強く吸収するよう設計されたグリーン系
の熱線吸収ガラス、ビルキントン社製のＫガラスという
無色透明な熱線吸収ガラス、ブルー系の熱線反射ガラス
等を使用するとよく、このような大陽光エネルギーキ効
率的に吸収する基板を少なくとも片側に使用する場合、
両基板の厚みは薄めにした方が熱容量が小さくなり透明
状態へのもどりが速やかになりより効果的な窓の設計が
できる。さらに、寒冷地等に例えば、紫外線吸収合わせ
ガラスと単純単板ガラス間に等方性水溶液２をおいた積
層体にさらに気体層をもたせてＬｏｗ−Ｅガラス（例え
ば、ビルキントン社のＫガラス等）を複層させた複合複
層積層体を使用した窓は、無色透明、省エネルギー、破
損安全性、耐候性、無毒性をもちながら、選択遮光機能
を効果的に自律応答する従来にない窓を提供することが
できる。この複合複層積層体は、特に広い面積にガラス
を使用する建築物に非常に有効である。なお、一対の通
常の単純単板ガラスも、太陽光エネルギーの吸収があり
加温されるので本発明に使用できることは言うまでもな
い。なお、窓の外側の基板厚が約５ｍｍ以上であると３
３０ｎｍ以下の紫外線透過が急激に小さくなり耐候性の
面で好ましく、また当然、厚いほど熱線吸収も強まり選
択遮光にも厚板が有利である。また、通常のガラスはソ
ーダガラスであり、ガラス基板から微量溶け出るアルカ
リ分を防止するために少なくとも等方性水溶液と接する
基板面にシリカコートまたは透明樹脂の塗布（紫外線吸
収剤、近赤外線吸収剤、色剤等を同時に添加してもよ
い）等をして使用するとより好ましい。また、基板間の
ギャップを維持するためにわずかに等方性水溶液側にカ
ールした基板を使用すると好ましい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３５】固体法は、基板間で水溶性高分子に水媒体
を拡散させて均一な目的組成の等方性水溶液にする方法
であり、前記したように種々の形態の固体を利用でき特
に限定されるものではないが、簡便な塗布膜が非常に有
効である。この塗布膜法は、水溶性高分子を従来法で基
板に塗布乾燥後、一定の間隔を設けて対向基板を積層す
る方法である。この対向基板を水媒体を介して積層して
から封止する同時積層法と、基板を外周封止してから隙
間に注入孔から水媒体を注入し封孔する注入積層法があ
る。後者の方法は、封止形成の温度を１００℃以上にと
れるので封止剤を広く選択でき容易に良好な封止がえら
れる。特に、ガラスとも接着するハンダ（例えば、旭硝
子社のセラソルザ等）の使用に適している。また重要な
ことは、個体法全体にいえることであるが、脱気処理し
た水媒体を使用しないと、水の拡散溶解とともに全面に
無数の微小気泡の発生がおきた。この問題の原因を検討
した結果、水溶性高分子の溶解により水媒体に溶存して
いた空気が遊離したことによる。これを解決する方法
は、溶存空気の除去にあり、６０℃以上好ましくは７０
℃以上の加温水媒体、減圧脱気した水媒体等を使用する
ことで解決した。なお、加温脱気で水媒体中の両親媒性
分子が分離する場合は、固体の塗布膜、フィルム等に入
れてしまうとよい。これは、他の添加剤に適用してもよ
く、拡散を水又は電解質を溶かした水媒体にすると添加
剤の均一化に好ましい。また、この固体法は、水溶性高
分子膜の塗布膜をストライプ状等の形て周期的に塗市又
は除去し、その凹部に脱気した水媒体（例えば、８０℃
の純水等）をみたし積層し、余分の水媒体をストライプ
溝から排出させてから拡散溶解することにより、スペー
サーなしで目的組成の水溶液を積層できた。同様に、フ
ィルムもストライプ溝、波打ち、打ち抜き等の加工をし
て使用すると好ましい。なお、加温した水媒体は、脱気
のみならず高温時は拡散溶解しにくく積層時に余分の水
媒体を確実に排出でき目的濃度の調製に有用であった。

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 温度の上昇により水に溶解している水溶
    性高分子が凝集して白濁散乱をおこし光透過率が小さく
    なる等方性水溶液を少なくとも一部が透明で前記水溶液
    を直視可能な基板で積層した自律応答積層体において、
    平均分子量約１万ないし約２０万の前記した水溶性高分
    子１００重量部を水と分子量約３０００以下の両親媒性
    分子を混合してなり少なくとも水が約５０重量部以上で
    ある水媒体約１００ないし約５００重量部に溶解してな
    る等方性水溶液を基板に積層してなることを特徴とする
    自律応答積層体。
  2. 【請求項２】 水溶性高分子が多糖類誘導体であること
    を特徴とする請求項１の自律応答積層体。
  3. 【請求項３】 多糖類誘導体がセルロース誘導体である
    ことを特徴とする請求項２の自律応答積層体。
  4. 【請求項４】 水溶性高分子が少なくともヒドロキシプ
    ロピル基をもつことを特徴とする請求項１、請求項２ま
    たは請求項３の自律応答積層体。
  5. 【請求項５】 水溶性高分子がヒドロキシプロピルセル
    ロースであることを特徴とする請求項４の自律応答積層
    体。
  6. 【請求項６】 水媒体が、水を約１００ないし約３００
    重量部と分子量約３０００以下の両親媒性分子を約２な
    いし約２００重量部の混合溶液であることを特徴とする
    請求項１の自律応答積層体。
  7. 【請求項７】 両親媒性分子が水酸基とアルキル基をも
    つ中性のアルコールであることを特徴とする請求項１ま
    たは請求項６の自律応答積層体。
  8. 【請求項８】 両親媒性分子が高級アルキル基とスルホ
    ン基をもつ中性塩あることを特徴とする請求項６の自律
    応答積層体。
  9. 【請求項９】 等方性水溶液に電解質を０．１ないし２
    ０重量部溶解してあることを特徴とする請求項１の自律
    応答積層体。
  10. 【請求項１０】 等方性水溶液に色剤を０．０１ないし
    ２重量部溶解してあることを特徴とする請求項１または
    請求項９の自律応答積層体。
  11. 【請求項１１】 等方性水溶液に紫外線吸収剤を０．０
    １ないし２重量部溶解してあることを特徴とする請求項
    １、請求項９または請求項１０の自律応答積層体。
  12. 【請求項１２】 等方性水溶液に溶存している空気を不
    活性ガスに置換してなることを特徴とする請求項１、請
    求項９乃至請求項１１のいずれか記載の自律応答積層
    体。
  13. 【請求項１３】 等方性水溶液の層厚を変えて基板を積
    層してなることを特徴とする請求項１の自律応答積層
    体。
  14. 【請求項１４】 ２種類以上の等方性水溶液または水溶
    液と通常の水溶性高分子溶液を積層してなることを特徴
    とする請求項１または請求項１３の自律応答積層体。
  15. 【請求項１５】 基板に熱素子を設けてることを特徴と
    する請求項１、請求項１３または請求項１４の自律応答
    積層体。
  16. 【請求項１６】 積層体の外周に枠を設けてることを特
    徴とする請求項１、請求項１３乃至請求項１５のいずれ
    か記載の自律応答積層体。
  17. 【請求項１７】 目的組成の等方性水溶液を基板にコー
    ターで全面に薄く塗布後に対向基板を積層、外周封止し
    てなる自律応答積層体の製造方法。
  18. 【請求項１８】 目的組成の等方性水溶液が低濃度水溶
    液の加熱により凝集沈降させてえた水溶性高分子の高濃
    度水溶液をさらに低粘度媒体と混合してえることを特徴
    とする請求項１７の製造方法。
  19. 【請求項１９】 水溶性高分子の個体と脱気した水媒体
    を積層基板間で拡散溶解させて目的組成の等方性水溶液
    とする自律応答積層体の製造方法。
  20. 【請求項２０】 水溶性高分子の個体が部分除去されて
    いることを特徴とする請求項１９の自律応答積層体の製
    造方法。
  21. 【請求項２１】 脱気した水媒体が約６０℃以上の液温
    であることを特徴とする請求項１９または請求項２０の
    自律応答積層体の製造方法。
  22. 【請求項２２】 温度の上昇により水に溶解している水
    溶性高分子が凝集して白濁散乱をおこし光透過率が小さ
    くなる等方性水溶液を少なくとも一部が透明で前記水溶
    液を直視可能な基板で積層した自律応答積層体を使用し
    た窓において、平均分子量約１万ないし約２０万の前記
    した水溶性高分子１００重量部を水と分子量約３０００
    以下の両親媒性分子を混合してなり少なくとも水が約５
    ０重量部以上である水媒体約１００ないし約５００重量
    部に溶解してなる等方性水溶液を基板に積層してなるこ
    とを特徴とする自律応答積層体を使用したことを特徴と
    する窓。
  23. 【請求項２３】 紫外線吸収層をもつ基板を窓の外側に
    設けてあることを特徴とする請求項２２の窓。
  24. 【請求項２４】 少なくとも片側の基板に熱線を吸収す
    るガラスを使用していることを特徴とする請求項２２ま
    たは請求項２３の窓。
  25. 【請求項２５】 自律応答積層体と追加基板とで気体層
    を設けてなる複層体であることを特徴とする請求項２
    ２、請求項２３または請求項２４のいずれか記載の窓。
  26. 【請求項２６】 気体層に冷熱媒体を循環させて自律応
    答積層体の温度を制御することを特徴とする請求項２５
    の窓。
  27. 【請求項２７】 自律応答積層体と建材サッシまたは車
    両用フレームとを組合してユニットにしてあることを特
    徴とする請求項２２乃至請求項２６のいずれか記載の
    窓。
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