JPS59109355A - 機能性シ−ト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可視光線を透過し赤外線を反射する光透過性シ
ートに関する。更に詳しくは可視光線を透過し近赤外光
から赤外線を反射する光透過性シートに関する。

一般に金、銀、銅及びそれらを主成分とする各種合金等
の導電性金属薄膜を、透明高屈折率誘電体層ではさんだ
積層体において各構成薄膜の膜厚をコントロールする事
により、特定波長域の光線を選択的に反射するものが得
られる事が知られている。

特に可視部に透明で赤外線波長域を選択的に反射する積
層体は熱線反射フィルムとしてビル。

住宅等の省エネルギー、太陽エネルギー利用などの点か
ら有効である。しかし、ビル、住宅等の省エネルギー、
太陽エネルギー利用の分野において更に利用効率を向上
させるためには、太陽光線のエネルギー分布の中で可視
光線部（４５０ｎｍ〜７００ｎｍ）、近赤外線部（７０
１ｎｍ〜２１００ｎｍ）の透過特性に選択性を持たせた
方が更に有効である。つｔｐ太陽エネルギー分布の中で
人間の目には感じないが、熱線の約５０係が存在する近
赤外線部の透過特性をより低下させ、可視光線部の透過
特性をより向上させる事が断熱に更に有効でありかつ透
視性を何ら損う事がないため、周囲環境及び安全性に影
響を与える事なく各種の分野に応用が可能である。応用
分野の例として、高温作業における監視窓等の防熱性向
上、建物及び自動車、電車等の乗物の窓から入射する太
陽エネルギーの遮断特性向上による冷房効果の更なる向
上、透明食物容器の熱遮断性向上及び冷凍、冷蔵ショー
ケースにおける保冷効果の更なる向上等が挙げられる。

これら選択透過性を有する光栄干渉フィルターとしては
一般にファブリ・ベロー・フィルター（Ｆａｂｒｙ−Ｐ
ｅｒｏｔ　ｆ山ｅｒ　）がよく知られている。

これは相対する半透柱鏡の間に特定の光学膜厚を有する
透明誘電体をはさみ特定波長の光だけを透過する干渉フ
ィルターとして知られている。

このファブリ・ベロー・フィルターを応用すると可視部
の透過特性が高く近赤外部の反射特性の高い選択光透過
性シートが得られる事が米国特許第３，６８２，５２８
号明細書に示されている。それによれば、例えば基板／
金属層／誘電体／金属層の構成としてガラス／　Ｎｉ　
／　Ａｇ　／　Ａｌ２Ｏ３／　Ｎｉ　／Ａｇ　／　Ａｌ
２Ｏ３という構成体で４００　ｎｍから７００　ｎｍの
透過率が７０％以上でありかつ反射率が約１０％、７０
０　ｎｍから２５００　ｎｍでの透過率が１０％以下で
あシかつ反射率が約９０係以上の選択光透過性積層体が
得られている。

ファブリ・ベロー・フィルターにおいては、手透過性反
射鏡である金属膜厚を薄くすれば透過波長幅が拡大し、
かつ透過率が向上する事又誘電体の屈折率を低くすれば
透過波長幅が狭くなる事が知られている。計算によシ誘
電体の屈折率と厚さを例えば５５０　ｎｍに透過ピーク
が得られる様に選び、金属膜厚を充分薄くすれば可視部
の透過特性が高く、近赤外部の遮断特性の良いフィルタ
ーを構成する事ができる。従来フィルターの用途として
は精密光学用途が主でおシ、その点から光学定数の安定
した吸収の少ない酸化物等の金属化合物が透明誘電体と
して用いられていた。しかし太陽エネルギーの遮断等省
エネルギー用途で建物窓等に用いる場合は大面積への適
用が不可欠であシ、従来の金属化合物を透明誘電体とし
て用いたのでは工業規模での主意は不可能である。

これけ金属酸化物等によって金属薄膜層の表面を均一に
大面積にわたって被覆する技術がいまだ未完成の技術で
あるという事を意味する。

金属酸化物の膜厚が薄く５０＾以下である様な場合には
簡便に金属膜から金属酸化物膜を熱酸化等によシ形成す
る事も可能で＃−１２ｆ）るが、本発明の様に１，００
０ｉ程度の膜厚を均一に大面積に工業的規模で行う事は
不可能であるといえる。

我々はかかる構成体を広く太陽エネルギー利用等省エネ
ルギー用途に応用すべく鋭意検討した。

その結果、屈折率が１．３５〜１．６５である有機化合
物を均一に塗工する事により、光学的に透明で均一な光
学的特性を有する透明誘電体層（０）を形成′を専る事
が可能である事を見出した。

ところで従来より有機化金物はその光学的特性の不均一
さ、光学的損失の大きさ２長期的安定性のなさより一部
の例外を除いて光学材料には用いられていなかったため
に信頼性の点において問題があった。本発明者らはかか
る有機化金物の欠点を克服すべく更に研究した結果、透
明誘電体層に特定の有機化合物すなわちフッ素を含む高
分子重合体を使用する事によってかかる欠点が克服され
る事を見出し本発明に到達したものである。

すなわち本発明は、有機重合体（Ａ）の少なくとも一方
の面に厚さ４０′ｋからａｏｏＸの金属薄膜層（Ｂ）、
厚さ２００λからａ、ｏｏｏＸの透明誘電体層（０）及
び透明保護層（Ｄ）が（Ａ）／（Ｂ）／（０）／（Ｂ）
、あるいは（Ａ）／（Ｂ）／（０）／（Ｂ）／（Ｄ）　
ノ順に積層されてなる機能性シートにおいて当該透明誘
電体層（Ｃ）が含フツ素高分子重合体からなる事を特徴
とする機能性シートである。

本発明でいう有機重合体フィルム（Ａ）は特に限定する
必要はないが、本発明の積層体を透明な窓等に貼付して
適用するという目的に対しては５５０ｍμにおける透過
率が少なくとも５０％以上、好ましくは７５％以上であ
る透明性を有する事が必要であシ、この条件を満す有機
重合体フィルム（Ａ）であれば従来公知のいかなるフイ
ルムでもよいが、その内、ポリエチレンテレフタレート
フィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリプロピレン
フィルム２ポリエチレンフイルム、ポリエチレンナフタ
レートフィルム。

ポリザルホンフィルム、ポリエーテルサルホンフィルム
・ナイロンフィルム等が好ｔＬ＜、％にポリエチレンテ
レフタレートフィルムが好ましく用いられる。

又、これらの有機重合体フィルム中にその有機重合体フ
ィルムの機械的特性及び光学特性を損なわない程度の着
色剤、紫外線吸収剤１色素等を含ませても本発明に用い
られる有機重合体フィルムとして何ら差しつかえない。

本発明の積層体に用いられる金属薄膜層（Ｂ）の材料と
しては可視光領域の吸収損失が少なく、電気伝導性の高
い金属又は合金ならばいかなるものでも良いが、中でも
とシわけ銀を主成分にしている事が好ましい。他に含有
させうる金属としては、金、銅、アルミニウム等が好ま
しいが銀の有する特性を低下せしめない含有量であれば
、どの様な金属を含んでいてもさしつかえない。銀の含
有量は得られる積層体の光学特性を支配する重要な因子
であり、少なくとも４０重量％、好ましくは５０重量％
以上含有されている事が好ましい。

又、特に赤外反射能の高い積層体を得る為には金、銀、
銅の三元素から選ばれた２種又は３種の金属からなる合
金の金属薄膜層（Ｂ）あるいはそれらの単独の金属薄膜
層（Ｂ）である事が好ましい。

金属薄膜層（Ｂ）の膜厚け、得られた積層体の光学特性
における要求特性を満足すれば特に限定されるものでは
ないが、赤外光反射能、又は電気伝導性をもつためには
、少なくともある程度の領域で膜としての連続性をもつ
ことが必要である。金属薄膜が島状構造から連続構造に
うつる膜厚として約３０大以上、また本発明の目的であ
る可視光の透過特性を高くするためには３００八以下で
おる事が好ましい。

積層体が充分な可視光透過率と充分な赤外光反射率を有
するためには、金属薄膜層（Ｂ）の膜厚は約４０Ｘ以上
、約１２０Ｘ以下である事が特に好ましい。

金属薄膜層（Ｂ）を形成する方法は、例えば真空蒸着法
、カソードスパッタリング法、イオングレーティング法
等の他に従来公知のいずれの方法でも可能であるが、１
２０Ｘ以下の膜厚で安定な膜を形成せしむるためにはカ
ソードスパッタリング法、イオンブレーティング法等の
高エネルギー粒子による膜形成法が好ましい。特に合金
薄膜を得る場合には、形成薄膜合金組成の均一性、形成
薄膜膜厚の均一性の点からカソードスパッタリング法が
好ましい。

又、金属薄膜層（Ｂ）を形成する際に薄膜である金属層
の安定化を画るために公知の方法で基板となる材料に前
処理をほどこす事ができる。

これらの方法は、例えばイオンボンバードメントの様な
りリーニング処理、有機シリケート。

有機チタネート、有機ジルコネート化合物の塗工等の下
塗り処理、及び／又は金属Ｎｉ　＋　Ｔｉ　ｒ　５ｉｒ
Ｂｉ、　Ｚｒ、　Ｖ、　Ｔａ等及びこれら金属の？化物
等をスパッタリング等によって前もって形成する核形成
安定化処理等があシ、積層体の光学特性に悪影響を与え
ない範囲で適当に選択して使用すれは良い。これらの前
処理が厚みの増加を伴う処理の場合はその厚さは１００
Ｘ以下である事が好ましい。この前処理と同様の処理を
金属層の上に後処理として行なっても良い。

本発明の透明誘電体層（０）に用いられる有機化合物と
しては含フツ素高分子重合体が好ましく用いられる。含
フツ素高分子重合体としては透明性、耐久性、屈折率の
点からフッ化ビニルーヘキサフルオログロビレン共重合
体、フッ化ビニルーテトラフルオロエチＶン共重合体、
クロロトリフルオロエチンンーフツ化ビニル共重合体あ
るいはフッ化ビニリデン−クロロトリフシオロエチレン
共重合体等が好ましく用いられ、フッ化ビニルへキサフ
ルオロプロピレン共重合体するいはフン化ビニルテトラ
フルオロエチレン共重合体は特に好ま１−＜用いられる
。含７ノ床高分子重合体の特質としては耐光性の良い事
、屈折率の低い事の２点が挙げられる。本発明の機能性
シートに用いる透明誘電体層（０）の屈折率は低い方が
透明誘電体層（０）の膜厚ムラに対する光学特性の応答
が鈍くなるという特性がある。これは大面積の機能性シ
ートの光学特性を均一にするという意味から重要である
。フッ素樹脂は一般に屈折率が低くこの点で有利である
。

透明誘電体層（０）の形成方法としては、フッ素樹脂を
溶解できる溶剤に適当な濃度の樹脂を溶解せしめ小面積
であればスピンコーティング。

バーコータ又はドクターナイフ等で塗工し乾燥する事に
よって得る事ができる。大面積の場合Ｋ　ｌｄ　り７　
ヒフ０−ルコータ、リバースロールコータ等の機械によ
シ塗工後乾燥する事により、任意の厚さの透明誘電体層
（０）を形成する事ができる。乾燥させる温度は、使用
する樹脂、溶剤にもよって異なるが通常８０°Ｃ〜１５
０　’Ｏである。

本発明における機能性シートが光学的にその目的を達す
るためには透明誘電体層（Ｃ）の膜厚は２００Ａから３
，０ＯＯＡの間になければならない。特に可視光線の透
過率を高めるためには５００Ａから１．５０ＯＡの間に
ある事が好ましい。

又特に本発明における機能性シートを可視光線５５０　
ｎｍ付近に最大透過率を有する積層体とするためには、
かかる透明誘電体層（Ｃ）の膜厚は６００Ａから１．３
０　ＯＡの間にある事が特に好ましい。

本発明の積層体の様に光学的用途に有機化合物を用いる
場合、得られた塗膜の物性が積層体の光学特性を支配す
るため純度ならびに均一性にすぐれた樹脂を選ぶ必要性
があるとともに、塗工法も均一な膜厚が達成できる方法
を適宜選択する必要がある。好ましくは設定膜厚の±５
チ以内の膜厚範囲におさめる必要がある。

本発明の積層体には、光学的機能を有する積層構造（Ａ
　）／（Ｂ　）／（０）／（Ｂ　）を保護する目的で最
外層（Ｂ）の上に保護層（Ｄ）を形成する事ができる。

かかる保護層（Ｄ）は、本発明の積層体を機械的な損傷
、化学物質等の汚染物質、水分等の浸入等から保護する
役割を有している。

この目的を達成しかつ積層体の光学特性に悪影響をおよ
ほさないためには、保護層（Ｄ）の材料としては光学的
に透明でかつ保護能力にすぐれた材料が好ましい。本発
明に使用しうる保護層（Ｄ）の材料としては、Ｓｉ、　
ＡＩ、　Ｔｉ、　Ｚｒ＋　Ｔａ　　等の酸化物あるいは
前記金属の２種あるいは３種の混合酸化物等の無機化合
物からなる類、あるいはアクリロニトリル、ポリメタア
クリロニトリル、ポリメチルメタアクリレート等のアク
リル樹脂、アクリレート樹脂及びそれらの共重合体、ポ
リスチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノ−キシ樹脂、
ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等の樹脂及びそれ
らの混合物、共重合体から形成された有機化合物からな
る膜が好ましく用いられる。

又特に使用環境がきびしい場合には、種々の厚さを有す
るポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ナ
イロンフィルム、トリアセテートフィルム、ポリエステ
ルフィルム、ポリビニルブチラールシート、ポリカーボ
ネートシート等を公知の方法でラミネートして保護層（
１））として使用する事もできる。

無機化合物からなる膜を、保護層（Ｄ）として用いる場
合にはスパッタリング、真空蒸着、イオンブレーティン
グ等の物理的形成法が好ましく用いられるが、金属アル
コキサイド化合物を適当な溶剤に希釈塗工する公知の金
属酸化物薄膜形成法によって金属酸化物からなる保護層
（Ｄ）を得る事もできる。

有機化合物からなる膜を保護層（Ｄ）として用いる場合
には、前述した樹脂を溶解せしめる適当な溶剤に溶解し
、塗工乾燥する事によって有機化合物からなる保護層（
Ｄ）を得る事ができる。

本発明における保護層（Ｄ）は単一の層ばかりではなく
、２層２３層の積層構造であっても良い。、これは無機
化合物と有機化合物の相互の積層構造であっても良いし
、有機化合物相互の積層構造、無機化合物相互の積層構
造であっても良い。

これら積層構造の保蒔層（Ｄ）にする事によってより良
好な保護機能を有した本発明の積層体の保護層（Ｄ）を
得る事ができる。

本発明の保護層（Ｄ）の厚さは積層体を保獲する能力が
あれば限定されるものではないが、保護能力の点から０
．０５μ以上、好ましくは０．１部以上、積層体の光学
特性を低下させないためには５０μｍ以下、特に好まし
くは３５μｍ以下が好ましく用いられる。

かかる本発明の機能性シートはその用途に応じて使用さ
れるが、例えば建物窓等に使用される場合には窓等の硝
子に粘着剤等を介して直接貼付する方法あるいは複層ガ
ラスの間に展張して使用する方法等が考えられ、自動車
等の窓部に使用される場合には安全硝子として知られて
いる合せ硝子の中に公知の方法でポリビニルブチラール
を介して入れる事ができる。本発明の機能性シートはか
かる安全ガラス用に用いた際にクラック等の発生をまぬ
がれることができる。

この様に本発明の機能性シートは使用目的に応じて適宜
最適の使用形態を選択する事が可能であシ、太陽エネル
ギーの入射制御のみならずあらゆる熱線輻射防止の分野
において有効に使用する事ができる。

以下、実施例において本発明の詳細な説明を行う。

実施例１ ２軸延伸した厚さ５０μ？Ｈのポリエチレンテレフタレ
ートフィルムを基板とし、その上に第１層として厚さｓ
ｏＸの銀−銅合金薄膜層（銅を１０重量％含有）第２層
として厚さ１．２００　Ｘのフッ化ビニルへキサフルオ
ロプロピレン共重合体からなる透明誘電体層、第３層と
して厚さ８０Ａの銀銅合金薄膜層（銅を１０重量％含有
）からなる機能性シートを形成した。銅を１０重量％含
む銀銅合金薄膜層は銅を１０重量％含む銀銅合金をター
ゲットとしＡｒガス圧力５Ｘ１０”ＴｏｒｒにおけるＤ
ｏマグネトロンスパッタリングによって形成した。投入
電力はターゲットの単位面積あたり２Ｗ／ｍｌであった
。透明誘電体層はフッ化ビニルへキサフルオロプロピレ
ン共重合体をメチルエチルケトン１部、メチルイソブチ
ルケトン１部からなる溶剤に３重量係溶解せしめバーコ
ータを用いて塗工し、１２０’Ｃ！で３分間乾燥する事
によって得た。

得られた機能性シートの積分可視光透過率（４００〜７
００　ｎｍ　）は７３％、積分近赤外光透過率（７５０
〜２１００ｎｍ）は３３％であった。

実施例２ 銀銅合金層を銀だけからなる金属層とする以外は実施例
１と同一の機能性シートを形成した。

銀だけからなる金属層は銀のターゲットを用いＡ［ガス
圧力５　Ｘ　１．Ｏ＝　Ｔｏｒｒにおけるマグネトロン
スパッタリングによって形成した銀金用層の膜、　厚は
８０Ａであった。得られた機能性シートの積分可視光透
過率は７２係、積分近赤外光透過率は２８チであった。

実施例３ 厚さ７５μｍの２軸延伸ポリエチレンテレフタレートフ
イルム上に表１に示す厚さ２０Ｘの金属Ｘの酸化物から
なる前処理層、厚さ７０Ａの銅を５重量％含む銀銅合金
薄膜層、厚さ２ＯＡの金属Ｘの酸化物からなる後処理層
、厚さ８００Ｘのフッ化ビニルへキサフルオロプロピレ
ン共重合体からなる透明誘電体層、厚さ２０Ｘの金属Ｘ
の酸化物からなる前処理層、厚さ７０Ａの銅を５重量％
含む銀銅合金薄膜層、厚さ２０Ａの金属Ｘの酸化物から
なる後処理層を順次積層して機能性シートを得た。

銅を５重量％含む銀銅合金薄膜層は、銅を５重量％含む
銀銅合金をターゲットとしＤＯマグネトロンスパッタリ
ング法により実施例１と同様の方法で形成した。

金属Ｘの酸化物からなる前処理層及び後処理層は、金属
Ｘ　（Ｓｉ、　Ｚｒ＋　’ｒｉ　＞をターゲットとした
ＲＦマグネトロンスパッタリングで金ＲＸの薄膜を形成
し、しかるのち大気中に１０分間放置せしめ自然酸化さ
せて金属Ｘの酸化物とした。

フッ化ビニルへキサフルオロプロピレン共重合体からな
る透明誘電体層は実施例１と同様の方法で設けた。得ら
れた機能性シートの光学特性を表１に記す。

実施例６ 金属層を金を１０重量％含有する銀金合金層から形成す
る以外は実施例１と同様の方法で機能性シートを形成し
た。金を１０重量％含有する銀金合金層は、金を１０重
量％含有する銀金合金ターゲットを使用して実施例１と
同様のＤＯマグネトロン法で６ＯＡに設けた銀金合金層
の膜厚は７０λであった。得られた機能性シートの積分
可視透過率は７６％、積分近赤外光透過率は３２％であ
った。かがる機能性シートに保護膜として厚さ２μｍの
ポリメタアクリロニトリル層を形成した。厚さ２μｍの
ポリメタアクリロニトリル層はシクロヘキサノン１部、
メチルエチルケトン１部の溶剤にポリメタアクリロニト
リルを１０重量％溶解せしめた溶液をバーコータで塗工
し、１３０’Ｏで３分乾燥して得た。

得られた機能性シートは積分可視透過率７７％積分近赤
外光透過率は３７％であった。

実施例７ 実施例１で得られた機能性シートの両側に厚さ３８０μ
ｍのポリビニルブチラールシートをラミネートシ、シか
るのち厚さ３部ｇの硝子板でサンドイッチした。かかる
積層物を９０　’Ｑの温度でＩ　Ｑ／ｍの圧力で６０分
間保持し完全に接着し合せ硝子構成体を得た。得られた
機能性シートを包含する合せ硝子構成体の積分可視光透
過率は７２チ、積分近赤外光透過率は３３％であった。

比較例１ 第２層の透明誘電体層を厚さｘ、ｏｏｏＸのポリスチレ
ンからなる透明誘電体層から形成する以外は実施例１と
同様の方法で機能性シートを形成した。

ポリスチレンからなる透明誘電体層は、メチルエチルケ
トン７部、トルエン３部からなる溶剤にポリスチレンを
２．５重量％溶解せしめバーコーターで塗工したのち、
１２ｏ“Ｃで２分間乾燥して得た。

得られた機能性シートの積分可視光透過率は７１チ、積
分近赤外光透過率は３ｏチであった。

かかる機能性シートを実施例７と同一の方法で合せ硝子
の中へ入れた。得られた合せ硝子の中の機能性シートに
はポリスチレン層に起因すると思われるクラックが全面
に発生した。

実施例８ ２軸延伸した厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレー
トフィルムを基板とし、その上に第１層として厚さ８０
Ｈの銀−銅合金薄膜層（銅を１０ｍ１１％）、第２ｍと
してＪｌ、さｔ、ｔｏｏＸｏ７ツ化ビニル−テトラフル
オロエチレン共重合体からなる透明誘電体層、第３層と
して厚さ８゜Ｘの銀−鋼合金薄膜層からなる機能性シー
トを形成した。厚さ８０大の銀−鋼合金薄膜層は実施例
１と同一の方法で形成せしめた。透明誘電体層ハフッ化
とニル−テトラフルオロエチレン共重合体を、メチルエ
チルケトン１部、メチルイソブチルケトン１部からなる
溶剤に３重量％溶解せしめバーコーターで塗工し、１２
０℃で２分間乾燥せしめて得た。得られた機能性シート
の積分可視透過率は７２％であシ、積分近赤外光透製率
ｔｉａｏ％であった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 有機重合体フィルム（Ａ）の少なくとも一方の面に厚さ
   ４０Ｘから３００Ｘの金属薄膜層（Ｂ）。 厚さ２００ｋからａ、ｏ　ｏ　ｏ　Ｘの透明誘電体層（
   ０）及び透明保護層（Ｄ）が、（Ａ　）／（Ｂ　）／（
   Ｃ）／（Ｈ）、あるいは（Ａ　）／（Ｂ　）／（０）／
   （Ｉ３　）／（Ｄ　）の順に積層されてなる機能性シー
   トにおいて、当該透明誘電体層（０）が含フツ素高分子
   重合体からなる事を特徴とする機能性シート。