JPH0825545A

JPH0825545A - 自律応答積層体、その製法およびそれを使用した窓

Info

Publication number: JPH0825545A
Application number: JP6186830A
Authority: JP
Inventors: Haruo Watanabe; 晴男渡辺
Original assignee: AFFINITY KK
Current assignee: AFFINITY KK
Priority date: 1994-07-18
Filing date: 1994-07-18
Publication date: 1996-01-30

Abstract

(57)【要約】［目的］非イオン性の両親媒性官能基を付加した多糖
類誘導体の等方性水溶液を用いて、温度変化により均一
な無色透明状態と十分な白濁不透明状態を視角依存性を
もつことなく安定的に繰り返し可逆変化しうる自律応答
積層体、その製法およ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省エネルギーで
快適な窓を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両親媒性多
糖類誘導体、イオン性有機物質、水が基本構成であり、
さらに温度シフト剤等が添加されている等方性水溶液を
基板に積層してなる自律応答積層体とその製法およびそ
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、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に関する。これは、直射光が照射
された面のみが選択的に遮光する窓をもった建築物、車
両等を可能にする。また、熱素子と組合せることにより
電子カーテンつき間仕切りや扉等の室内窓等にも使用で
きる。

【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、
太陽光エネルギーの居住空間への侵入を防ぐために熱線
吸収ガラスや熱線反射ガラス等が窓に使用されてきた。
しかし、熱線吸収ガラスや熱線反射ガラスは、確かに日
射エネルギーの居住空間への侵入を防ぐが着色や表面の
ぎらつきが残り、ガラス本来の無色透明の良さを低減す
る欠点をもち、さらに省エネルギーの面からも太陽光線
の約半分のエネルギーをもつ可視光線の制御がまだ不十
分である。なお、調光ガラスは、社団法人ニューガラス
フォーラムの平成３年度ニューガラス産業対策調査研究
報告書（地球温暖化防止対策）に詳細に記されているよ
うに、省エネルギー対策との関係もあり、これからの開
発が強く期待されている。

【０００３】そこで、本発明者は、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、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。１．透明ー不透明の相変化が可逆的であること。２．可逆変化が相分離なく繰り返し可能なこと。３．相転位開始温度が低いこと。４．無彩色または呈色無変化であること。５．耐久性があること。６．毒性等の公害がないこと。これらの条件を満たす可能性のある自律応答材料とし
て、水溶液の温度上昇により無色透明から白濁不透明状
態に相転位する水溶液に注目した。また、これは、常態
は透明でエネルギーの添加により白濁遮光するのでフェ
イルセーフの点からも有利である。

【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（例えば、ポリビニールアルコール部分アセタール
化物、ポリビニルメチルエーテル、ヒドロキシプロピル
セルロース、ポリＮ−イソプロピル−アクリルアミド
等）の等方性水溶液も白濁変化を示すものが知られてお
り、同様に本目的への応用（実公昭４１−１９２５６、
特願昭５１−０４９８５６、特公昭６１−７９４８）も
検討されているが、やはり前記条件の１、２を満たすこ
ができず実用化に至ってない。水溶性高分子水溶液の積
層体は、室温では無色透明な均一水溶液状態をとるが、
加温して白濁不透明状態に放置すると相分離をおこし、
水溶液に濃度むらが発生して安定した可逆変化がとれな
かった。さらに、積層体にして垂直に放置すると、比重
差により白濁凝集体の沈降分離やむらの発生を起し使用
しうるものではなかった。また、メチルセルロース、エ
チルセルロース（特公昭６２−１９８７）も検討されて
いるが、実施例にある４重量％程度の低濃度水溶液でも
微小な不均一性からくる粗密によりヘイズが残り無色透
明な均一水溶液状態をとれなかった。また、遮光性が弱
い（一般の分光光度計では平行光線の小さな散乱でも受
光部に入らなくなり見かけ状遮光増大と計測される）の
で遮光性を高めるために高濃度、厚い液層にする（例え
ば、０．２ｍｍ厚でメチルセルロースの２０重量％、５
ｍｍ厚でメチルセルロースの４重量％等）とヘイズの増
大となり曇りガラス、型板ガラスのようになり視界が不
良であった。また、加温して凝集させてもその変化は小
さく白紙のような散乱反射が見らず、２０重量％水溶液
を６０℃、３時間放置で水の相分離、むらの発生も起し
た。さらに、特に窓への利用のためには、白濁開始温度
を室温近くまで低温シフトさせる必要がある。そのため
に無機電解質等を添加すると相分離、むらの発生等が顕
著となった。これは、イオンにより結合水の破壊が引き
おこされ、水溶性高分子の疎水結合が強まりより凝集力
が大きくなるためである。また、直射光線を十分に遮光
するために水溶性高分子の濃度を高めると白濁凝集によ
る相分離、溶解不良を起した。そこで、特公昭６１−７
９４８の実施例のように、この遮光性を５％以下の低濃
度水溶液の層厚に求めても、低粘度による対流粗密む
ら、凝集による粗密むら、低濃度による弱い遮光力、破
損時に低粘度液が飛び散る汚染問題等の問題点もあり今
だ実用化されていない。さらに、多種の化合物を混合し
て得たゲル（国際出願ＰＣＴ／ＥＰ８６／００３６０）
もあるが、やはり均一な可逆安定性に問題があり実用化
にいたってない。

【０００６】そこで、本発明者は、非イオン性の両親媒
性官能基を付加した水溶性多糖類誘導体であれば、白濁
凝集を示しかつ親水性をも維持しえる可能性があること
に注目した。その官能基の代表例として親水ー疎水バラ
ンスのよいヒドロキシプロピル基を選択し、その多糖類
誘導体の水溶液が薄膜でも太陽の直射光を十分に遮光で
きることに注目した。そこで、主鎖に多糖類を、側鎖に
ヒドロキシプロピル基を注目して、その代表例として構
造的に安定性のあるセルロースを主鎖に選びヒドロキシ
プロピルセルロース水溶液を詳細に検討した。その製造
方法は、特公昭４５−９３９８に述べられている。

【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には、視角依存性をもつことなく
ガラス本来の無色透明性を確保することが非常に重要で
ある。そこで、本発明者は、透明状態、白濁不透明状態
ともに視角依存性を示さない非イオン性の両親媒性官能
基を付加した水溶性多糖類誘導体の等方性水溶液に再度
注目して鋭意検討した結果、等方性水溶液の可逆変化が
むらなく安定的に繰り返し可能となり、これまで基本的
問題として残り実用化できなかった欠陥を解決して本発
明に至った。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】非イオン性の両親媒性
官能基を付加した多糖類誘導体の等方性水溶液を用い
て、温度変化により均一な無色透明状態と十分な白濁不
透明状態を視角依存性をもつことなく安定的に繰り返し
可逆変化しうる積層体とその製法およびそれを使用した
窓を提供することである。

【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、水に溶解してい
る非イオン性の両親媒性官能基を付加した多糖類誘導体
が温度の上昇により凝集して白濁散乱を起こし、光透過
率が小さくなる等方性水溶液を、少なくとも一部が透明
であり、前記水溶液を直視可能な基板で積層した自律応
答積層体において、前記等方性水溶液が、重量平均分子
量約１０，０００〜約２００，０００の多糖類誘導体１
００重量部を前記多糖類誘導体１００重量部に対して約
１１０〜約１０００重量部となる量の水と前記水１００
重量部に対し０．０５〜５０重量部とからなるイオン性
有機物質からなる溶液である自律応答積層体であり、そ
の製法として非イオン性の両親媒性官能基を付加した重
量平均分子量約１０，０００〜約２００，０００の多糖
類誘導体１００重量部を前記多糖類誘導体１００重量部
に対して約１１０〜約１０００重量部となる量の水と前
記水１００重量部に対し０．０５〜５０重量部とからな
るイオン性有機物質からなる等方性水溶液を、少なくと
も一部が透明であり、前記水溶液を直視することが可能
な基板間に封止することを含む自律応答積層体の製造方
法であり、および水に溶解している非イオン性の両親媒
性官能基を付加した多糖類誘導体が温度の上昇により凝
集して白濁散乱を起こし、光透過率が小さくなる等方性
水溶液を、少なくとも一部が透明であり、前記水溶液を
直視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、前記等方性水溶液が、重量平均分子量約１
０，０００〜約２００，０００の多糖類誘導体１００重
量部を前記多糖類誘導体１００重量部に対して約１１０
〜約１０００重量部となる量の水と前記水１００重量部
に対し０．０５〜５０重量部とからなるイオン性有機物
質からなる溶液であ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、水に溶解して
いる非イオン性の両親媒性官能基を付加した多糖類誘導
体（以下、両親媒性多糖類誘導体と記す）が温度の上昇
により凝集して白濁散乱をおこし光透過率が小さくなる
両親媒性多糖類誘導体とイオン性有機物質および水を基
本組成とし、下記条件を満たす自律応答型の等方性水溶
液である。１．透明ー不透明の相変化が可逆的であること。２．可逆変化が相分離なく繰り返し可能なこと。３．相転位開始温度が低いこと。４．無彩色または呈色無変化であること。５．耐久性があること。６．毒性等の公害がないこと。すなわち、イオン性有機物質を前記の両親媒性多糖類誘
導体水溶液に添加することにより本目的をはじめて満た
せた。このように、本発明は、温度の上昇により白濁不
透明状態をおこす両親媒性多糖類誘導体からなる等方性
水溶液を安定的に可逆変化しうることをはじめて可能に
した。

【００１２】この両親媒性多糖類誘導体は、非イオン性
官能基からなり室温で約２０重量％ないし約５０重量％
の高濃度でも均一に溶解して水溶液となり、温度の上昇
とともに白濁不透明状態になるものは本発明に使用でき
る。原料となる多糖類は特に限定されることなく、セル
ロース、プルラン、デキストラン等があり広く利用で
き、その誘導体の具体例としては、プロピレンオキサイ
ドを高付加して得られるヒドロキシプロピルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルプルラン、ヒドロキシプロピル
デキストラン等がある。なかでもセルロース誘導体は、
安定性が高く重要である。特記しない限り、セルロース
誘導体を主体として記述するが、もちろん本発明はこれ
に限定されるものではない。また、両親媒性多糖類誘導
体の重量平均分子量が小さいと凝集が小さく、白濁も弱
く、大きいと高分子効果により凝集も大きくなりすぎ相
分離しやすくなり、不適である。従って、約１０，００
０〜約２００，０００の範囲であり、約１５，０００〜
約１００，０００であるのが好ましい。また、２種類以
上の分子量分布を有する誘導体を混合使用して用いても
よい。

【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。室温で高濃度に均一溶解するセルロ
ース誘導体の水溶液が、温度の上昇により白濁凝集状態
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。そのためには両親媒性の官能基が必要である。官
能基は、イオン性基であればイオン斥力が働き本目的に
不適であり、親水性基、例えば、水酸基、エチレンオキ
サイド基、エーテル結合部、エステル結合部、アミド結
合部等と疎水性基、例えば、メチル基、エチル基等を併
せもつ非イオン性基であるのがよい。例えば、ヒドロキ
シエチル基を付加したヒドロキシエチルセルロースは、
親水性基（水酸基、エチレンオキサイド基）をもち、水
溶性であるが、疎水性基（メチル基）をもたないので凝
集できず、白濁凝集状態を生じない。また、前記したよ
うにメチル基、エチル基等の疎水性基のみを付加した多
糖類誘導体は疎水性が強すぎ、水に対する溶解性にも問
題があり本発明に不適である。これに対して、例えば、
ヒドロキシプロピル基を付加したヒドロキシプロピルセ
ルロースは、水溶性であり、かつ、白濁凝集状態を生じ
ることができる。より具体的にたは、特公昭４２−１０
６４０にあるようにセルロースのアンヒドログルコース
単位あたり約２（約４０％）以上のヒドロキシプロピル
基が付加すると良好な溶解性をもったヒドロキシプロピ
ルセルロースをうる。この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（水酸基）と疎水
性基（メチル基）を併せもつ官能基が付加しており、室
温で約２０重量％ないし約５０重量％の高濃度でも水に
均一溶解し、かつ温度の上昇で白濁凝集する両親媒性多
糖類誘導体が、本発明に有用である。その他の官能基例
としては、特公昭６０−２３４３に記述されているよう
に、β−ＯＨ−ブチル基、α−Ｍｅ−β−ＯＨ−プロピ
ル基、β−ＯＨ−γ−Ｃｌ−プロピル基、β−ＯＨ−プ
チリル基等があり、それを付加したセルロース誘導体等
が有用である。なお、官能基の付加は、単一種でも複数
種でもよく特に限定されるものではない。例えば、付加
したヒドロキシプロピル基の水酸基に追加官能基を付加
した誘導体、追加官能基としてヒドロキシプロピル基を
付加した誘導体（例えば、ヒドロキシエチルセルロース
に付加等）等があり、単一の官能基を付加した誘導体に
限定されるものではない。ようするに、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し、
かつ温度の上昇で白濁凝集する水溶性の両親媒性多糖類
誘導体であればよい。これらの官能基やその付加方法
は、朝倉書店の出版である大有機化学第１９巻に詳細に
開示されており、これらの方法と一般の付加・置換反応
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ー疎水バ
ランスを調製できる。

【００１４】イオン性有機物質は、イオン性基の親水性
と疎水性基の疎水性を併せもつ化合物であり、前記した
両親媒性多糖類誘導体の等方性水溶液が白濁凝集したと
きに相分離を起すことを防止する働きをする。イオン性
有機物質の作用原理は、両親媒性多糖類誘導体が白濁凝
集するときに、分子またはミセル状態のレベルでこの凝
集体の内部に取り込まれるとともに水分子を取り込み、
水分子を結合水としてしまうために相分離を起さないこ
とにあると思われる。しかし、イオン性有機物質を添加
しても、両親媒性多糖類誘導体１００重量部に対する水
の割合が約１，０００重量部以上、より確実には約５０
０重量部以上になると、水分子の取り込みが不十分とな
り、自由水が増大して水の分離を起し、相分離を生じる
ことがある。事実、低分子量のイオン性有機物質の添加
では凝集が弱まり、白濁凝集の開始温度が高温にシフト
する。しかし、白濁凝集の開始温度は、水性媒体の組成
（水−イオン性有機物質の混合割合）、両親媒性多糖類
誘導体−水性媒体の濃度、イオン性有機物質の種類等に
より制御でき、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。例えば、白濁凝集
の開始温度は、温度シフト剤として塩化ナトリウムを添
加すると下げることができ、この開始温度をその添加量
によって制御することが可能である。これは、無機イオ
ンが疎水性基近傍にある氷様の構造を有する結合水を破
壊して疎水結合を促進する働きがあるためである。さら
に、このときに、イオン性有機物質の疎水性基が両親媒
性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、このイオン
性有機物質の特異的な作用により全体の相バランスが保
たれるので相分離が防止されるのであろうと思われる。
これに対してイオン性有機物質が存在しない場合、両親
媒性多糖類誘導体分子間で疎水結合を生じ、これによる
高分子効果とあいまって凝集が密となり相分離が起き、
不可逆変化系となる。よって、イオン性有機物質を添加
した等方性水溶液を基板間に積層することにより、室温
または室温近辺で白濁凝集の開始温度をもち、かつ安定
的に繰り返し可逆変化しうる従来にない自律応答積層体
が得られる。また、この積層体は、低温氷結しても安定
的に繰り返し可逆変化する。このように、全温度域で均
一に安定した可逆変化をえるものは、従来には得られて
いない。

【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起す両親媒性多糖類誘導体
であれば、特に限定することなく広く利用できる。この
ときの低濃度側は、両親媒性多糖類誘導体１００重量部
に対する水の割合が約１，０００重量部以下、好ましく
は約５００重量部以下になるとよい。高濃度側は、特に
高くする必要はなく、かえって疎水結合の効果が弱ま
り、相分離は起きないが、白濁遮光は弱くなり、また高
粘度となり、無気泡で均一に積層することが困難になる
ため、約５０重量％以下であるのが好ましい。また、こ
の約５０重量％以下に限定されるものではないが、例え
ばヒドロキシルプロピルセルロースのように液晶相をと
り干渉色を示すものでは約５０重量％以下でないと無色
透明な等方性水溶液をえ難い。なお、実用性の立場から
は両親媒性多糖類誘導体の全体割合をおさえて粘度を低
くするほうが、生産が非常に容易になる。例えば、通常
の攪拌混合でえることができる両親媒性多糖類誘導体の
濃度が約３０重量％程度である等方性水溶液は、比較的
容易に無気泡化できる。この等方性水溶液を基板上に置
き、積層加圧し、洗浄し、そして外周封止することによ
り無気泡な均一積層体が得られた。このように、白濁凝
集とその可逆安定性の点から水の量は、両親媒性多糖類
誘導体１００重量部に対して約１００ないし約１，００
０重量部であるのがよく、さらに、約１１０ないし約５
００重量部であるのが好ましい。

【００１６】次に、イオン性有機物質は、イオン性基と
疎水性基をもち室温の水に溶解する化合物である。イオ
ン性基は、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、リ
ン酸基、アンモニウム基等があリ、また両性イオンでも
よい。その対イオンは、アルカリイオン、アンモニウム
イオン、ハロゲンイオン等がある。イオン性有機物質の
分子量が低分子量であると疎水性基をもつ必要がある。
疎水性基としては、脂肪族系、芳香族系に関係なく広く
使用できる。一般的に芳香族系は疎水性が強すぎる傾向
があるが、イオン性基は親水性が強いので水に溶解すれ
ば本目的に利用できる。なお、イオン性有機物質の分子
量が高分子となると、高分子効果によりメチレン基程度
の弱い疎水性でもよく、例えば、カルボキシメチルセル
ロースナトリウム、ポリアリルアミン塩等がある。ま
た、この高分子効果は、少ない添加量で効果を示し、白
濁開始温度を室温域までシフトさせることもできる。ま
た、水に溶解すればイオン性基と疎水性基をもつコポリ
マーでもよい。このように、疎水性基をもつイオン性有
機物質は水に溶解すれば低分子から高分子まで広く使用
できる。つぎに、本発明に使用できるイオン性有機物質
をより具体的にのべる。低分子、オリゴマーのイオン性
有機物質は、高分子効果がないのでイオン性基の親水性
が強いために疎水性基とのバランスをとるとよい。例え
ば、酢酸ナトリウム、乳酸ナトリウム、グルコン酸ナト
リウム、ベンゼンジスルホン酸ナトリウム等のように親
水性が強い物質は、疎水結合の効果が相対的に弱く相分
離をおこしやす傾向を示した。よって低分子、オリゴマ
ーのイオン性有機物質では、イオン性基一つ当り親水性
基（例えば、イオン性基、水酸基等）を結合してない炭
素数が３個（例えば、ブチル基等）以上、より好ましく
は５個（例えば、ベンゼン基、ヘキサン基等）以上であ
るとよい。なお、アルキル基は、炭素数２２程度の高級
基まで使用できる。また、イオン性の水溶性高分子は、
主鎖のビニル鎖、グルコース鎖にイオン基が直接結合し
かつ疎水基を持たない例えば、ポリアクリル酸ナトリウ
ム、アルギン酸ナトリウム等は、疎水結合の効果が相対
的に弱く相分離をおこしやす傾向を示した。前記したよ
うに、側鎖にメチレン基のように弱くても疎水性基をも
つと好ましい。高分子の分子量は、小量の添加でもよい
のでとくに限定することなく広く使用できる。

【００１７】従って、イオン性有機物質の例としては、
アニオン性のものとして脂肪酸塩（例えば、ラウリン酸
カリ、ステアリン酸ナトリウム等）、アルキル硫酸エス
テル塩（例えば、ラウリル硫酸エステルナトリウム
等）、ベンゼンスルフォン酸塩（例えば、ベンゼンスル
フォン酸ナトリウム等）、アルキルベンゼンスルフォン
酸塩（例えば、キシレン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）、安息香酸塩
（例えば、安息香酸ナトリウム等）、Ｎ−アシルアミノ
酸塩（例えば、ラウロイルサルコシンナトリウム、ラウ
ロイルメチルアラニンナトリウム等）、アルキルリン酸
塩（例えば、ラウリルリン酸ナトリウム等）、Ｎ−アシ
ルタウリン塩（例えば、Ｎ−ラウロイルメチルタウリン
ナトリウム等）、ポリオキシエチレンアルキルエーテル
スルフォン酸塩（例えば、ＰＯＥ−４−ノニルフェニル
エーテルスルフォン酸ナトリウム、ＰＯＥ−２−ラウリ
ルエーテルスルフォン酸ナトリウム等）、アルカンスル
フォン酸塩（例えば、ヘキサンスルフォン酸ナトリウム
等）、脂肪酸モノアルカノールアミドアルキルスルフォ
ン酸エステル塩（例えば、ラウリル酸モノエタノールア
ミドスルフォン酸ナトリウム等）、低級アルキルナフタ
リンスルフォン酸塩（例えば、プロピルナフタリンスル
フォン酸ナトリウム等）、アルキルジフェニルエーテル
ジスルフォン酸塩（例えば、ラウリルジフェニルエーテ
ルジスルフォン酸ナトリウム等）、ジナフチルメタンジ
スルホン酸ナトリウムがあり、カチオン性のものとして
アルキルアンモニウム塩（例えば、塩化ラウリルトリメ
チルアンモニウム等）、アルキルベンジルアンモニウム
塩（例えば、塩化ベンザルコニウム等）があり、両性の
脂肪酸アミドプロピルベタイン（例えば、ラウリン酸ア
ミドプロピルベタイン等）等がある。また、高分子のも
のとしてエーテル化度０．６〜１．５のカルボキシメチ
ルセルロースナトリウム（例えば、ダイセル化学工業社
のＣＭＣダイセル−１２２０、１２６０、１２０５、１
１７０等）、ポリアリルアミン塩（例えば、日東紡績社
のＰＡＡ−ＨＣＬ−３Ｓ等）、ポリスチレンスルホン酸
ナトリウム、ポリメタアクリル酸ナトリウム等がある。
この様に広く選択でき、イオン性基と疎水性基をもち室
温の水に溶解するイオン性有機物質ならこれらに限定さ
れるものではない。

【００１８】イオン性有機物質の量は、等方性水溶液中
に存在する水１００重量部に対して約０．０５重量部な
いし約５０重量部の範囲でよく、好ましく約０．１重量
部ないし約３０重量部の量がよい。また２種類以上のイ
オン性有機物質を混合使用してもよい。また、実施例に
示すように、等方性水溶液の組成を調整することによ
り、白濁変化率や白濁開始温度を自由に設計できる。こ
れは、室温で半透明状態を必要とする室内外の窓、熱素
子で温度制御する室内用間仕切などの電子カーテン、特
殊産業用途（例えば、温度センサー等）等に有用であ
る。

【００１９】次に、相転位温度を調整する添加剤である
温度シフト剤に関して述べる。白濁状態に相転位する温
度を低温側にシフトさせるには、無機電解質の添加が非
常に有効である。それは、温度に対する白濁変化の急峻
性を保持しながら低温側に大きくシフトできるからであ
る。その種類は水溶性であれば特に限定されることな
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、ｓｅｃ−ブチルアルコ
ール、フェノキシエタノール、ジエチレングリコールモ
ノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノフェニ
ルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテ
ル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル等のよ
うに水に対する溶解度が小さく親水性基もある化合物
は、低温シフト剤に好ましい。その添加量は、水１００
重量部に対して０．５重量部ないし２０重量部でよい。
また、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール
等の分子量の大きい水溶性のオリゴマー、高分子の添加
も高分子効果により温度を低温側にシフトさせる。その
添加量は、水１００重量部に対して０．１重量部ないし
１０重量部でよい。

【００２０】その他、等方性水溶液の任意な着色のため
の着色剤や耐光性向上のための紫外線吸収剤を添加して
もよく、また熱線吸収のために近赤外線吸収剤を添加し
てもよい。着色剤は、水に溶解すればよく、例えば、
Ｃ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＢｌｕｅ８６、Ｃ．Ｉ．Ａｃｉ
ｄＲｅｄ８、Ｃ．Ｉ．ＡｃｉｄＹｅｌｌｏｗ１１等
がある。添加量は、等方性水溶液１００重量部に対して
０．０１重量部ないし２重量部であってよい。紫外線吸
収剤は、水溶性である必要があり、例えば、住友化学社
のＳｕｍｉｓｏｒｂ１１０Ｓ等があり、さらにチバガイ
ギー社等で最近開発された中性の水溶性紫外線吸収剤は
本発明に非常に有用である。添加量は、等方性水溶液１
００重量部に対して０．０１重量部ないし２重量部であ
ってよい。また、より安定化させるために等方性水溶液
に溶存している空気（酸素）を不活性ガス（例えば、窒
素、アルゴン、ヘリウム等）に置換しておくと、酸化防
止効果も得られるので、窓等の長期間使用する場合に特
に好ましい。水は、通常の純水でよい。さらに、等方性
水溶液を中性にすると熱劣化防止になり有機系、無機系
のＰＨ調整剤を添加するのも好ましい。なお、本発明で
いう水性媒体とは、水とイオン性有機物質とからなる低
粘度液体であり、さらに前述した白濁開始温度シフト剤
を含んでいてもよい。

【００２１】次に、イオン性有機物質を用いて、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：８．５ｃｐ
ｓ、平均分子量：約６０，０００）１００重量部、ラウ
リル硫酸エステルナトリウム１０重量部、塩化ナトリウ
ム６重量部および純水２００重量部からなる、２０℃で
無色透明な等方性水溶液を調整した。旭硝子社の１０ｃ
ｍ角で、厚み６ｍｍ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
積層体の、室温と６０℃の可逆安定性および６０℃での
長時間放置時の安定性は、ともに、相分離なく、良好で
あった。この積層体の光透過スペクトルを測定した。光
散乱する大型サンプルの測定に適している日立制作所社
のＵ−４０００形分光光度計を使用し、積層体の中心部
を積分球の窓に近接（約１ｍｍ）して３５０ｎｍから
１，５００ｎｍの紫外領域、可視領域および近赤外領域
での光透過スペクトルを測定した結果がが図９である。
１は室温（約２０℃）の初期スペクトル、２は約４５℃
のスペクトルであり、この温度から放冷しながら測定し
たのが３、４、５および６のスペクトルである。この積
層体は、可視および紫外域の光を選択的に遮光する特性
を保持しつつ完全にもとの初期スペクトルにもどること
が分かる。

【００２２】次に、本発明に係る積層体の構造とそれを
使用した窓に関して述べる。図１、図２および図３は、
それぞれ、本発明の積層体の一実施例の模式断面図であ
って、１は基板、２は等方性水溶液、３は封止剤、４は
枠である。

【００２３】図１の積層体は、本発明に係わる積層体の
基本形態を有し、少なくとも一部が透明で等方性水溶液
２を直視可能な基板１の間に等方性水溶液２を積層した
ものである。等方性水溶液２の層厚は、特に限定される
ものではないが０．０１ｍｍから２ｍｍ程度でよく、
０．２ｍｍ程度の厚みで十分に遮光できる。封止剤３
は、水の蒸発を防止するためにあり、外周部において、
基板間に配置されていてもよく、その外側に配置されて
もよい。また、封止剤３を介して固定枠４（例えば、コ
の字型材、Ｌ字型材、金属テープ等）を設けてもよい。
この枠４は、等方性水溶液を積層した後に封止する製造
方法の場合に特に有効である。また、より強固な封止や
生産を容易にするために、例えば、外周部を粘着剤つき
金属テープ、粘着ゴム、速硬化樹脂等で仮封止をしてか
ら、外周部に付着した等方性水溶液等を洗浄して除去
し、次いで封止剤３を介して枠を固定する方法等のよう
に多段封止をしてもよい。さらに、端部にコーナーキャ
ップを補助枠として使用してもよい。また通電用に外部
端子を設ける積層体では、枠による短絡に注意して固定
すればよく、特に説明するまでもない。封止剤３として
は、エポキシ系樹脂（例えば、東レチオコール社のフレ
ップ等）、アクリル系樹脂（例えば、感光性樹脂である
サンライズメイセイ社のホトボンド等）、ポリサルファ
イド系シーラント、イソブチレン系シーラント、耐水性
のアクリル系粘着剤等を使用でき、必要に応じてガラス
にも接着する無機封止剤（例えば、旭硝子社のセラソル
ザ等）を使用してもよい。

【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。また、必要に応じてスペーサーを基板に固定してお
くのもよい。

【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、種々の材料、例えば、ガラス、プ
ラスチック、セラミックス、金属等を使用することがで
き、板状の材料なら単体、複合材料、表面を加工処理し
た材料等も使用でき、それを組み合わせて使用してもよ
い。例えば、ガラスと黒染アルミ板の組合せは、アルミ
板が高い光吸収体となり自律応答に効果的である。ま
た、窓材としてのガラス板は、単純単板ガラス、強化ガ
ラス、網入板ガラス、熱線吸収ガラス、熱線反射ガラ
ス、熱線吸収反射ガラス、合わせガラス、紫外線吸収合
わせガラス、透明導電性ガラス、複層ガラス、透明単板
ガラスとポリカーボネイトの複合ガラス等があり、種
類、厚み等を適宜組み合われて一対の基板として目的に
あわせて使用することができる。その切断面の形状は、
通常の直角、約４５度、部分斜めカット等自由に選択で
き、封止の構造、生産等に利用できる。また特に図示し
ないが、異サイズ基板積層、ずらし基板積層等で封止剤
だまりを設けるように基板を選択してもよい。また、ソ
ーダライムガラスと透明導電膜の等方性水溶液と接する
面をシリカコートして保護すると、耐久性において好ま
しい。

【００２６】本発明の熱線吸収ガラスとは、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（例えば、セントラ
ル硝子社のグリーンラルＳＰ等）、Ｌｏｗ−Ｅガラスと
いう無色透明な熱線吸収ガラス、ブルー系の熱線反射ガ
ラス等を使用するとよい。太陽光エネルギーを効率的に
吸収する基板を少なくとも片側に使用すると、両基板の
厚みは薄めにしてもよく、その結果、積層体の熱容量が
小さくなり透明状態へのもどりが速やかになる効果がで
る。さらに、例えば、紫外線吸収ガラスと単純単板ガラ
ス間に等方性水溶液２をおいた積層体にさらに気体層を
もたせてＬｏｗ−Ｅガラス（例えば、ピルキントン社の
Ｋガラス等）を複層させた複合複層積層体を使用した窓
は、無色透明、省エネルギー、耐候性をもちながら、選
択遮光機能を効果的に自律応答する従来にない窓を提供
することができる。なお、一対の通常の単純単板ガラス
も、太陽光エネルギーの吸収があり加温されるので本発
明に使用できることは言うまでもない。なお、窓の外側
の基板厚が約５ｍｍ以上であると３５０ｎｍ以下の紫外
線透過が急激に小さくなり耐候性の面で好ましく、また
当然、厚いほど熱線吸収も強まり選択遮光には厚板が有
利である。

【００２７】さらに、図２の積層体は、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のものは、ある部分の水溶
液２を薄くし、または無くしたりして、透視性を確保し
（例えば、自動車のリヤーウインドウ等）あるいは図
形、文字、抽象模様等の画像情報を表示（例えば、広告
装置等）ができる積層体である。

【００２８】図４は他の実施例の模式断面図であり、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
示できるようにした積層体である。水溶液２−１および
２−２の配置は、並列でも直列でもよい。また、水溶液
２−２をほぼ同濃度の水に溶ける通常の高分子溶液（例
えば、ポリビニルアルコール系高分子の水溶液等）にし
て、白濁有無により画像情報を表示できる積層体にして
もよい。この画像情報は、図形、文字、抽象模様等とく
に限定されることなく、利用できる。なお、直列の場合
は、薄板ガラス、透明フィルム等で分隔してもよい。

【００２９】図５はさらに他の実施例の模式断面図であ
り、少なくとも片側の基板に紫外線吸収層５（この基板
を窓の外側にセットする）を設けたものである。紫外線
吸収層５は、基板の表面（例えば、岩城硝子社の紫外線
カットガラス、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、紫外線吸収剤をもつブチラ
ールフィルム合わせガラス、液状又はペースト状の紫外
線吸収剤を一対の基板間にもたせた合わせガラス等）お
よび基板自身（例えば、セントラル硝子社のグリーンラ
ルＳＰ、五鈴精工硝子社のＩＴＹ、日本電気硝子社のフ
ァイアライト等）でもよい。通常のソーダライムガラス
は、紫外線を吸収するが、薄くなると紫外線を透過しや
すくなるので、特に約４ｍｍ以下の薄板を用いる場合に
は紫外線吸収層５を設けるのが好ましい。しかし、５ｍ
ｍ以上になると３５０ｎｍ以下の紫外線吸収も強まり有
利である。

【００３０】図６はさらに他の実施例の模式断面図であ
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、昇温効果と同時に従来の複層ガラスの断熱効果を
も与えるようにした複合複層積層体であり、積層体に加
え、６は追加基板、７は気体層、８は気体層の封止であ
る。この構造は、従来の複層ガラスの片側の基板を本発
明の積層体にしたものに相当する。なお、追加基板６と
して網入りガラスを用い、このガラス面を室内側にして
使用すると省エネルギー、破損等の安全面から好まし
い。温度が上がりすぎるとガラスが破損するおそれがあ
るからである。特に、図５の紫外線吸収層と組合せると
天窓、アトリュウム等に非常に効果的である。

【００３１】図７はさらに他の実施例の模式断面図であ
り、これは、さらに本発明の積層体の利用範囲を広げる
ために熱素子を設けて、電子カーテンとして人工的に熱
制御して視線を遮るためのものであり、積層体に熱素子
層９が設けられている。熱素子層９は、基板の外部に設
けられてもよく、積層体中にサンドイッチされた状態で
設けられてもよい。熱素子としては、透明導電膜、カー
ボンペースト、金属ペースト、金属線、チタン酸バリウ
ム系セラミックス等があり、さらに加熱、冷却できる熱
電素子（例えば、小松エレクトロニクス社のサーモパネ
ル等）等も利用することもできる。熱素子の設定は、基
板の全面にも、あるいはその一部も行なうことができ
る。また、ストライプ状に分割して均一に加温できるよ
うにしてもよく、さらに画像化した熱素子により、また
は赤外線（例えば、レーザー等）で基板面を選択的に照
射することにより、画像情報を表示してもよい。特に図
示していないが、封止部は加温されないように熱電素子
を持たないか、金属導体で低抵抗化すると好ましい。ま
た、封止内周部をマスクしておくと加温され難いために
積層体の外周部に発生しやすい透明部分を遮光できるの
で好ましい。当然、センサー、制御回路と組み合わせる
ことにより自動制御することができる。また、図６の複
合複層積層体の気体層に冷熱媒体（例えば、乾燥空気、
不凍水等）を循環させて積層体の温度を制御してもよ
い。特に自動車の廃熱を利用して遮光すれば、居住性だ
けでなく夏期の冷房において省エネルギーの面からも効
果的である。冬季は、空気層にすれば複層ガラスとなり
窓部からの冷え込みを防止できる。また、天井部の全体
に本発明の積層体を窓ガラスとして使用することによ
り、開放感と居住性を同時に満たした新しい概念の自動
車の実現を可能にする。

【００３２】本発明に係わる窓としては、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】さらに、この等方性水溶液を中空棒状体、
球体、マイクロカプセル、樹脂シート等に内包した物を
塗布し、積層、並列化、マトリックス化等により板状に
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。

【００３４】本発明に係わる積層体は、前述した組成の
等方性水溶液を基板間に積層する溶液法や、基板に多糖
類誘導体からなる個体の塗布膜、単体フィルム、細棒、
小球等を設けてから水性媒体と基板間で接触溶解させて
前述した組成の等方性水溶液とする個体法により製造す
ることができる。その際、加圧積層時に流動むらがおき
ても、数日放置すれば自己拡散により均一化するので、
特に問題は生じない。

【００３５】溶液法では、等方性水溶液が比較的高粘度
であるために、気泡混入に対する対処を行なうのがよ
い。通常の攪拌溶解により混入した気泡は、減圧下で斜
面を流すことにより脱泡してもよい。さらに有効な方法
としては、加温をして低濃度の水溶性高分子水溶液を速
やかに凝集沈降させて、容器の底部に沈澱している高濃
度凝集体をスネイクポンプ等で取り出すことで無気泡の
高濃度水溶液を定量的に連続して得る方法がある。かか
る水溶液をより速く確実に得るには、純水の代わりに
０．１重量％ないし５重量％の電解質（例えば、塩化ナ
トリウム等）を含む水を用いて均一溶解した両親媒性多
糖類誘導体水溶液を加温して凝集白濁させ、急激に低粘
度化した時点で攪拌と共に減圧することにより脱気もし
くは脱泡してから静置して凝集沈降させるのがよい。こ
の高濃度の両親媒性多糖類誘導体水溶液とイオン性有機
物質、電解質等を含む水性媒体等の低粘度媒体をスタテ
ィクミキサーで目的の組成になるように均一混合するこ
とにより、無気泡の等方性水溶液が得られる。この方法
によれば、低粘度媒体の組成を変えることにより、種々
の両親媒性多糖類誘導体の等方性水溶液を簡便に得るこ
とができ、非常に便利である。この等方性水溶液を基板
間に置き、加圧積層後、外周を封止すればよい。この溶
液法は、図１の積層体の製造のみならず、図２および図
３の積層体や曲面ガラス等の積層体の製造にも適してい
る。また、目的組成の等方性水溶液を基板にアプリケー
ター等のコーターで全面に薄く塗布し、放置して脱泡後
に対向基板を積層してもよい。この放置による脱法は、
薄膜状態であるのため短時間で行なうことができる。ま
た、必要に応じて飽和蒸気下で放置するのもよい。積層
は、気泡混入に注意して辺部またはたわみを利用して中
心部から接触させて面を合わせればよ。さらに気泡混入
の防止のため、例えば、１Ｔｏｒｒ程度に減圧した状態
で対向基板を積層してもよい。さらに、減圧による塗布
層の発泡を防ぐために溶媒である純水溜を減圧装置内に
設けて優先して溶媒を発泡蒸発させる工夫は、減圧程度
の精密制御を必要とせずに塗布膜表面の乾燥と気泡混入
の防止に効果がある。

【００３６】個体法は、基板間で両親媒性多糖類誘導体
に水性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、両親媒性多
糖類誘導体を通常の方法で基板に塗布し、乾燥後、一定
の間隔を設けて対向基板を積層する方法である。この場
合、この対向基板を水性媒体を介して積層してから封止
する同時積層法と、基板を外周封止してから隙間に注入
孔から水性媒体を注入し、封孔する注入積層法がある。
後者の方法は、封止形成の温度を１００℃以上とするこ
とができるので、封止剤を広く選択でき、容易に良好な
封止が得られる。特に、ガラスとも接着するハンダ（例
えば、旭硝子社のセラソルザ等）の使用に適している。
また、重要なことは、個体法全体にいえることである
が、脱気処理した水性媒体を使用しない場合、水の拡散
溶解とともに全面に無数の微小気泡が発生することであ
る。この問題の原因を検討した結果、両親媒性多糖類誘
導体の溶解により水性媒体中に溶存していた空気が遊離
することによることがわかった。しかし、この問題は、
６０℃以上、好ましくは７０℃以上に加温して溶存空気
を除去した水性媒体や減圧脱気した水性媒体等を使用す
ることで解決できることが見出された。なお、イオン性
有機物質を個体の塗布膜やフィルム等にさきに入れてお
いてもよい。この方法は他の添加剤に適用してもよく、
このようにして水または電解質を含む水のみを拡散させ
ることは、添加剤の均一化に好ましい。また、この個体
法によれば、両親媒性多糖類誘導体膜の塗布膜をストラ
イプ状等の形で周期的に付与または除去し、その凹部に
脱気した水性媒体（例えば、８０℃の純水等）を満たし
て積層し、余分の水性媒体をストライプ溝から排出させ
てから拡散溶解させることにより、スペーサーなしで目
的組成の水溶液を積層することができる。同様に、フィ
ルムにストライプ溝、波打ち、打ち抜き等の加工をして
使用してもよい。なお、加温した水性媒体は、脱気され
ている利点を有するだけでなく、高温時は拡散溶解しに
くく、積層時に余分の水性媒体を確実に排出できるとい
う利点を有するので、目的濃度の等方性水溶液の調製に
有用である。

【００３７】

【作用】イオン性有機物質は、温度の上昇により水に溶
解している両親媒性多糖類誘導体が凝集して白濁散乱を
おこし光透過率が小さくなる等方性水溶液が、白濁凝集
したときに相分離をおすことを防止する働きをする。イ
オン性有機物質の作用原理は、前記両親媒性多糖類誘導
体が疎水結合により白濁凝集するときに、分子またはミ
セル状態のレベルでこの両親媒性多糖類誘導体の内部に
取り込まれるとともに水を取り込み、水を結合水として
しまうために相分離がおきずまた可逆的に安定してこの
相転位を繰り返せるものと思える。その結果、この等方
性水溶液を積層した積層体を窓に応用すると、太陽の直
射光エネルギーにより窓が加温されその照射された部分
が選択的に透明状態から白濁状態に変化して、直射光線
が遮光される。この直射光線の有無により、窓が透明ー
不透明を可逆的に自律応答する窓を提供できる。

【００３８】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに説明す
る。なお、これらの実施例においては両親媒性多糖類誘
導体として最適と思われるヒドロキシプロピルセルロー
スをもちいているけれども、本発明はこれらの実施例に
より何ら限定されるものではない。

【００３９】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／２０
℃、重量平均分子量：約６０，０００）１００重量部、
塩化ナトリウム６重量部、純水２００重量部およびラウ
リル硫酸エステルナトリウム１０重量部（Ａ）とラウリ
ル硫酸エステルナトリウム２０重量部（Ｂ）からなる、
２０℃で無色透明な（Ａ）、（Ｂ）２種類の等方性水溶
液を調整した。６ｃｍ角で、厚み３ｍｍのソーダライム
ガラス間にこの等方性水溶液を０．２ｍｍ厚で設け、封
止して積層体とした。この積層体は、室温と６０℃での
可逆繰り返しテストおよび６０℃で６時間の放置安定テ
ストのいずれにおいても、相分離を生じることなく、良
好であった。また、恒温槽内で２ｍｍピッチの白黒スト
ライプ模様の板から１５ｍｍはなして積層体を置き、上
からライトを照射して目視観察したところ、その白濁変
化は、（Ａ）は３４℃から白濁を開始して４０℃で強く
白濁遮光し、全く透視できない状態となった。（Ｂ）は
３６℃から白濁を開始して４７℃で強く白濁遮光し、全
く透視できない状態となった。なお、１００℃で３時間
煮沸しても安定的に可逆変化した。また、両積層体を−
２０℃で氷結させてから室温放置して氷解過程を観察し
たところ、むらをみることなく初期状態の均一な無色透
明状態に自然にもどった。

【００４０】実施例２実施例１のヒドロキシプロピルセルロース１００重量
部、純水２００重量部およびカルボキシメチルセルロー
スナトリウム（ダイセル化学工業社のＣＭＣダイセル／
１２２０）０．４重量部（Ａ）と２重量部（Ｂ）からな
る、２０℃で無色透明な（Ａ）、（Ｂ）２種類の等方性
水溶液を調整した。その後、実施例１と同様に積層体を
作成して評価した。相分離を生じることなく、良好であ
った。その白濁変化は、（Ａ）は４１℃から白濁を開始
して５６℃で強く白濁遮光し、全く透視できない状態と
なった。（Ｂ）は３５℃から白濁を開始して４５℃で強
く白濁遮光し、全く透視できない状態となった。なお、
１００℃で３時間煮沸しても安定的に可逆変化した。ま
た、両積層体を−２０℃で氷結させてから室温放置して
氷解過程を観察したところ、むらをみることなく初期状
態の均一な無色透明状態に自然にもどった。

【００４１】実施例３イオン性有機物質の添加量と水量による変化をみるため
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、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム
ナトリウム／純水（０．１２重量部／１６０重量部）か
らなる水性媒体（Ａ）、ドデシルベンゼンスルフォン酸
ナトリウム／純水（１．２重量部／１６０重量部）から
なる水性媒体（Ｂ）、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナ
トリウム／純水（１２重量部／１６０重量部）からなる
水性媒体（Ｃ）、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリ
ウム／純水（１２重量部／１，０００重量部）からなる
水性媒体（Ｄ）からなる、２０℃で無色透明な（Ａ）、
（Ｂ），（Ｃ）、（Ｄ）４種類の等方性水溶液を調整し
た。その後、実施例１と同様に積層体を作成して評価し
た。（Ａ）では相分離が認められた。（Ｂ）では相分離
なく、良好であり、また４５℃から白濁を開始し、５２
℃で強く白濁遮光して全く透視できなくなり、（Ｃ）で
も相分離がなく、良好であり、４８℃から白濁を開始し
て８１℃で強く白濁遮光して全く透視できなくなり、さ
らに（Ｄ）でも５８℃から白濁を開始し相分離がなく良
好であが、７５℃以上になると相分離が認められた。

【００４２】実施例４白濁開始温度の低温シフト剤である塩化ナトリウムの添
加量を変えてテストをした。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、純水／ラウリル硫
酸エステルナトリウム／塩化ナトリウム（１６０重量部
／１０重量部／０重量部）からなる水性媒体（Ａ）、純
水／ラウリル硫酸エステルナトリウム／塩化ナトリウム
（１６０重量部／１０重量部／１．６重量部）からなる
水性媒体（Ｂ）、純水／ラウリル硫酸エステルナトリウ
ム／塩化ナトリウム（１６０重量部／１０重量部／４．
８重量部）からなる水性媒体（Ｃ）、純水／ラウリル硫
酸エステルナトリウム／塩化ナトリウム（１６０重量部
／１０重量部／８重量部）からなる水性媒体（Ｄ）から
なる、２０℃で無色透明な（Ａ）、（Ｂ），（Ｃ）、
（Ｄ）４種類の等方性水溶液を調整した。その後、実施
例１と同様に積層体を作成して評価した。相分離を生じ
ることなく、良好であった。その白濁変化は、（Ａ）は
５０℃から白濁を開始して９２℃で強く白濁遮光し、全
く透視できない状態となった。（Ｂ）は４３℃から白濁
を開始して５５℃で強く白濁遮光し、全く透視できない
状態となった。（Ｃ）は２９℃から白濁を開始して４０
℃で強く白濁遮光し、全く透視できない状態となった。
（Ｄ）は２７℃から白濁を開始して４０℃で強く白濁遮
光し、全く透視できない状態となった。この結果から、
塩化ナトリウムの添加量が増加すると、白濁開始が低温
側にシフトするのが分かった。

【００４３】実施例５さらに、他の温度シフト剤のテストをした。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、ラ
ウリル硫酸エステルナトリウム／純水／ｓｅｃ−ブチル
アルコール（２重量部／１６０重量部／１０重量部）か
らなる水性媒体（Ａ）、ラウリル硫酸エステルナトリウ
ム／純水／フェノキシエタノール（２重量部／１６０重
量部／１０重量部）からなる水性媒体（Ｂ）からなる、
２０℃で無色透明な（Ａ）、（Ｂ）２種類の等方性水溶
液を調整した。その後、実施例１と同様に積層体を作成
して評価した。相分離を生じることなく、良好であっ
た。その白濁変化は、（Ａ）は４３℃から白濁を開始し
て５９℃で強く白濁遮光し、全く透視できない状態とな
った。（Ｂ）は２９℃から白濁を開始して６０℃で強く
白濁遮光し、全く透視できない状態となった。

【００４４】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、純水１６０重量部およびイオン性有機物質からな
る、２０℃で無色透明な等方性水溶液を調整した。実施
例１と同様に積層体を作成して評価した。イオン性有機
物質としてステアリン酸ナトリウム２重量部（Ａ）、ベ
ンゼンスルフォン酸ナトリウム１０重量部（Ｂ）、ラウ
ロイルサルコシンナトリウム１０重量部（Ｃ）、ラウリ
ルリン酸ナトリウム４重量部（Ｄ）、ヘキサンスルフォ
ン酸ナトリウム１０重量部（Ｅ）、ジナフチルメタンジ
スルフォン酸ナトリウム３重量部（Ｆ）、塩化ベンザル
コニウム１０重量部（Ｇ）、塩化ラウリルトリメチルア
ンモニウム５重量部（Ｈ）、ヤシ油脂肪酸アミドプロピ
ルベタイン３重量部（Ｉ）、日東紡績社のＰＡＡ−ＨＣ
Ｌ−３Ｓであるポリアリルアミン塩酸塩４重量部（Ｊ）
とした１０種類の積層体を作成し評価した。全て相分離
およびむらの発生はなく良好であった。その白濁開始温
度から強く白濁遮光し全く透視できなくなる温度域は、
（Ａ）：４４〜５７℃、（Ｂ）：４７〜６８℃、
（Ｃ）：４８〜８１℃、（Ｄ）：４２〜５４℃、
（Ｅ）：５３〜７３℃、（Ｆ）：４５〜６１℃、
（Ｇ）：４７〜５３℃、（Ｈ）：３２〜４９℃、
（Ｉ）：４５〜５３℃、（Ｊ）：４５〜５０℃であっ
た。このように、イオン性有機物質が広く選択できる。

【００４５】実施例６実施例１で用いた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／
２０℃、平均分子量：約２００００）（Ａ）、ヒドロキ
シプロピルセルロース（ヒドロキシルプロピル基：６
２．６％、２％水溶液粘度：５．４ｃｐｓ／２０℃、平
均分子量：約４００００）（Ｂ）をそれぞれ１００重量
部用い、ラウリル硫酸エステルナトリウム１０重量部、
塩化ナトリウム６重量部および純水２００重量部からな
る２０℃で無色透明な等方性水溶液を２種類調整した。
次に、実施例１と同様に積層体を作成し評価した。
（Ａ）は相分離なく、良好であり、３７℃から白濁を開
始し、４４℃で強く白濁遮光し、全く透視できなくな
り、（Ｂ）は相分離なく、良好であり、３５℃から白濁
を開始し、４１℃で強く白濁遮光し全く透視できなくな
ることが認められた。また、２％水溶液粘度：２７０ｃ
ｐｓと大きい分子量もテストしてみると、傾向として分
子量が小さくなりすぎると遮光性が弱くなり、分子量が
大きくなりすぎると水の相分離が起き易くなることが分
かった。

【００４６】実施例７比較例として、実施例１においてイオン性有機物質であ
るラウリル硫酸エステルナトリウムを含まない等方性水
溶液と、さらに塩化ナトリウムをも含まない２種類の等
方性水溶液を調整した。つぎに実施例１と同様に積層体
を作成し、安定性および白濁変化を評価した。いずれの
場合も水が相分離して可逆変化をとれず、立てかけて置
くと沈降分離も生じた。このように、可逆的安定性のた
めにイオン性有機物質の存在が非常に重要であることが
分かる。

【００４７】実施例９気泡のない実施例１の水溶液（Ａ）を、３０ｃｍ角で、
厚み３ｍｍのソーダライムガラス基板にアプリケーター
で１ｍｍ厚に均一塗布した。その基板を約１Ｔｏｒｒに
減圧した状態で同サイズの対向基板を面接触させてか
ら、ゴムシート加圧法で対向基板を大気圧で均等加圧し
ていき全面密着させてから常圧にもどし、外周部を洗浄
した。次に、封止剤（主剤：東レチオコール社のフレッ
プ６０を１００重量部、硬化剤：大都産業社のダイトク
ラールＸ−２３９２を２８重量部）を塗布した２５ｍｍ
幅のアルミテープを積層体の外周部に巻き付けた後、室
温硬化させて封止した。その結果、確実に無気泡の状態
に積層することができた。なお、この減圧の槽内に水を
置くことにより乾燥防止の効果を確認した。

【００４８】実施例１０実施例２の水溶液（Ａ）にさらに純水２００重量部を加
えて低粘度の水溶液とした。この水溶液を、表面をシリ
カコートしてナトリウム分の溶出を押さえた、３０ｃｍ
角で、厚み６ｍｍのソーダライムガラス基板にアプリケ
ーターにより塗布後、０．３ｍｍ径の樹脂ビーズを散布
してから乾燥させ、０．１ｍｍ厚の個体膜としてをコー
トした。窒素置換した、８０℃の純水にコート基板を浸
し、さらに対向基板として同じガラス基板を積層加圧し
た状態で純水を引落とした後、室温に放置して積層し
た。この積層体の外周を粘着剤つきの銅テープで仮封止
してから十分に外周部を洗浄した。その後、実施例１１
で用いたのと同じ封止剤を付与したコ型のアルミ枠を外
周に固定して封止をした。その後、放置してヘイズのな
い無色透明な無気泡積層体をえた。

【００４９】

【発明の効果】本発明の効果は、イオン性有機物質を添
加することにより、温度の上昇により水に溶解している
両親媒性多糖類誘導体が凝集して白濁散乱をおこす等方
性水溶液を白濁状態でも安定的に均一に持続でき、さら
に白濁状態と透明状態とを安定的に可逆変化できること
にある。その結果、本発明に用いる等方性水溶液を積層
すると環境変化に応答する自律応答積層体を得る。この
自律応答積層体を窓に応用すると、太陽の直射光線で窓
が加温されるとその照射された部分が選択的に透明状態
から白濁状態に変化して、直射光線が遮光される。この
直射光線の有無、強弱、さらに夏期、冬季等のその時の
環境温度とのバランスにより選択的にかつ透明−半透明
−不透明を連続的に自動変化するものになる。これは、
太陽の直射光のエネルギー自身によりその直射光線を遮
光してしまう自律応答型の新規な遮光ガラス窓を省エネ
ルギー効果をも持って提供できる。このように、自律応
答積層体とサッシ、フレーム等の枠からなる窓ユニット
を組み込んだ建築物、車両等は、省エネルギー効果をも
ちながらより快適な居住空間となる。なお、人工的な熱
素子により積層体の温度を制御してより高度な利用もで
きる。

【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の模式断
面図である。

【図２】等方性水溶液の層厚を連続的に変えた自律応答
積層体の実施例の模式断面図である。

【図３】等方性水溶液の層厚を変えた自律応答積層体の
実施例の模式断面図である。

【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の模式断面図である。

【図５】紫外線吸収層をもつ自律応答積層体の実施例の
模式断面図である。

【図６】気体層をもつ複合複層構造の自律応答積層体の
実施例の模式断面図である。

【図７】熱素子層をもつ自律応答積層体の実施例の模式
断面図である。

【図８】自律応答積層体の３５０ｎｍから１，５００ｎ
ｍ域の温度−スペクトル変化である。

【符号の説明】

１基板２等方性水溶液３封止剤４枠５紫外線吸収層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６年９月９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】自律応答積層体、その製法およびそれを
使用した窓

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１７

【補正方法】変更

【補正内容】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０８Ｌ 1/02 ＬＡＤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水に溶解している非イオン性の両親媒性
官能基を付加した多糖類誘導体が温度の上昇により凝集
して白濁散乱を起こし、光透過率が小さくなる等方性水
溶液を、少なくとも一部が透明であり、前記水溶液を直
視可能な基板で積層した自律応答積層体において、前記
等方性水溶液が、重量平均分子量約１０，０００〜約２
００，０００の多糖類誘導体１００重量部を前記多糖類
誘導体１００重量部に対して約１１０〜約１０００重量
部となる量の水と前記水１００重量部に対し０．０５〜
５０重量部とからなるイオン性有機物質からなる溶液で
ある自律応答積層体。
【請求項２】多糖類誘導体がセルロース誘導体である
請求項１記載の積層体。
【請求項３】多糖類誘導体が少なくともヒドロキシプ
ロピル基をもつ請求項１または２記載の積層体。
【請求項４】等方性水溶液がさらに温度シフト剤を含
有する請求項１〜３のいずれかに記載の積層体。
【請求項５】等方性水溶液に溶存している空気が不活
性ガスで置換されている請求項１〜４のいずれかに記載
の積層体。
【請求項６】等方性水溶液の層の厚さが少なくとも部
分的に異なる請求項１〜５のいずれかに記載の積層体。
【請求項７】２種類以上の等方性水溶液または等方性
水溶液と通常の水溶性高分子溶液とが積層されている請
求項１〜６のいずれかに記載の積層体。
【請求項８】積層体を少なくとも部分的に加熱するこ
とができる熱素子が設けられている請求項１〜７のいず
れかに記載の積層体。
【請求項９】積層体の外周に枠を設けられている請求
項１〜８のいずれかに記載の積層体。
【請求項１０】非イオン性の両親媒性官能基を付加し
た重量平均分子量約１０，０００〜約２００，０００の
多糖類誘導体１００重量部を前記多糖類誘導体１００重
量部に対して約１１０〜約１０００重量部となる量の水
と前記水１００重量部に対し０．０５〜５０重量部とか
らなるイオン性有機物質からなる等方性水溶液を、少な
くとも一部が透明であり、前記水溶液を直視することが
可能な基板間に封止することを含む自律応答積層体の製
造方法。
【請求項１１】前記等方性水溶液を前記積層体を構成
する基板に塗布し、次いで対向基板を積層し、封止する
請求項１０記載の方法。
【請求項１２】前記多糖類誘導体１００重量部と前記
水性媒体約１１０〜約２，０００重量部とを、前記積層
体を構成する積層基板間で拡散させ、溶解させて等方性
水溶液層を形成する請求項１０記載の方法。
【請求項１３】水に溶解している非イオン性の両親媒
性官能基を付加した多糖類誘導体が温度の上昇により凝
集して白濁散乱を起こし、光透過率が小さくなる等方性
水溶液を、少なくとも一部が透明であり、前記水溶液を
直視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、前記等方性水溶液が、重量平均分子量約１
０，０００〜約２００，０００の多糖類誘導体１００重
量部を前記多糖類誘導体１００重量部に対して約１１０
〜約１０００重量部となる量の水と前記水１００重量部
に対し０．０５〜５０重量部とからなるイオン性有機物
質からなる溶液である窓。
【請求項１４】多糖類誘導体がセルロース誘導体であ
る請求項１３記載の積層体。
【請求項１５】多糖類誘導体が少なくともヒドロキシ
プロピル基をもつ請求項１３または１４記載の積層体。
【請求項１６】等方性水溶液がさらに温度シフト剤を
含有する請求項１３〜１５のいずれかに記載の積層体。
【請求項１７】等方性水溶液に溶存している空気が不
活性ガスで置換されている請求項１３〜１６のいずれか
に記載の積層体。
【請求項１８】等方性水溶液の層の厚さが少なくとも
部分的に異なる請求項１３〜１７のいずれかに記載の
窓。
【請求項１９】２種類以上の等方性水溶液または等方
性水溶液と通常の水溶性高分子溶液とが積層されている
請求項１３〜１８のいずれかに記載の窓。
【請求項２０】積層体を少なくとも部分的に加熱する
ことができる熱素子が設けられている請求項１３〜１９
のいずれかに記載の窓。
【請求項２１】積層体の外周に枠を設けられている請
求項１３〜２０のいずれかに記載の窓。
【請求項２２】少なくとも一方の基板が紫外線吸収ガ
ラスからなり、この紫外線吸収ガラスが室外側に向けら
れている請求項１３〜２１のいずれかに記載の窓。
【請求項２３】少なくとも一方の基板が熱線吸収ガラ
スからなる請求項１３〜２２のいずれかに記載の窓。
【請求項２４】自律応答積層体上にさらに気体層を設
けられている請求項１３〜２３のいずれかに記載の窓。
【請求項２５】気体層に冷媒体または熱媒体が循環さ
れて自律応答積層体の温度が制御される請求項２４の
窓。
【請求項２６】自律応答積層体と建材サッシまたは車
両用フレームとが組合わされ、ユニットに構成されてい
る請求項１３〜２５のいずれかに記載の窓。