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JP2003156767A - 複合材料 - Google Patents

複合材料

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Publication number
JP2003156767A
JP2003156767A JP2002223440A JP2002223440A JP2003156767A JP 2003156767 A JP2003156767 A JP 2003156767A JP 2002223440 A JP2002223440 A JP 2002223440A JP 2002223440 A JP2002223440 A JP 2002223440A JP 2003156767 A JP2003156767 A JP 2003156767A
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JP
Japan
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composite material
layer
material according
solid electrolyte
electrochromic
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2002223440A
Other languages
English (en)
Inventor
Bernd Bronstert
ベルント、ブロンステルト
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of JP2003156767A publication Critical patent/JP2003156767A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
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Abstract

(57)【要約】 【課題】エレクトロクロミック・ウインドウとして使用
され得るものであり、且つ同時に、広範囲の高分子バイ
ンダーを固体電解質層に使用可能である複合材料を提供
すること。 【解決手段】 本発明は、少なくとも1種の固体電解質
A1を含む1層以上の層A、層厚が100μm未満であ
る1層以上の接着促進層B、及び複合材料にエレクトロ
クロミック特性を付与する1種以上の成分Cを含む複合
材料であって、該複合材料はエレクトロクロミック・ウ
インドウでの使用に特に適当であることを特徴とする複
合材料に関する。また、本発明は、該複合材料含有エレ
クトロクロミック・ウインドウ及び板ガラス、そして該
複合材料の製造方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、エレクトロクロミック・ウイン
ドウでの使用に特に適当である複合材料、該複合材料を
含むエレクトロクロミック・ウインドウ及び板ガラス、
そしてこれらの複合材料の製造方法に関する。
【0002】光学的に透明な固体の高分子電解質は、原
則として知られている。これは、特に、エレクトロクロ
ミック系(組成物)、例えばエレクトロクロミック板ガ
ラスに使用される。エレクトロクロミック板ガラスにお
いては、光透明度を、電位を用いることによって、可逆
的に且つ非段階的に調節可能である。この種類の系の構
造は、例えばEP−A461685、DE−A3643
690及びUS5244557に開示されている。エレ
クトロクロミック板ガラスの層配列は、一般に、以下の
順序である:すなわち、1枚ガラス−透明な導電性層−
エレクトロクロミック電極−電解質−逆電極(countere
lectrode)−透明な導電性層−1枚ガラス。
【0003】エレクトロクロミック機能性層は、例えば
Material Research, 第2巻, No.1 (1999), 1〜9頁に開
示されている。
【0004】この系の固体電解質は、用いられる電場の
極性に応じて、エレクトロクロミック電極への、又は電
極のない状態で輸送カチオンの役割を担う。エレクトロ
クロミック電極は、この処理に起因して、その色を変化
させる。エレクトロクロミック系での使用に好適である
固体電解質は、様々な異なる要件を満足する必要があ
る。この電解質は、高い電気伝導率と好ましくは可視領
域において光学透明性を有する必要があり、更にこれ
を、これの光学特性、電気特性及び機械特性に悪影響を
与えることなく、極めて広い温度範囲で使用可能とする
必要がある。
【0005】EP−A461685及びEP−A499
115では、ポリエチレンオキシド、ポリエチレンオキ
シド共重合体又はグラフト共重合体を基礎とする極性ポ
リマーを含み且つこの極性ポリマーに適当な導電性塩、
特にLi塩を含む固体電解質を開示している。この固体
電解質は、出発材料を適当な有機溶剤に溶解し、これを
支持体に被覆し、そして溶剤を再び蒸発させることによ
って製造する。
【0006】US5244557では、ポリエチレンオ
キシド及びPから作製される電解質を含むエレク
トロクロミック板ガラスを開示している。このエレクト
ロクロミック板ガラスの個々の層を、例えば高温及び高
圧条件下で相互に結合させる。
【0007】EP−A1056097では、高分子バイ
ンダー、フィラー、導電性塩及びイオン溶媒化可塑剤か
ら構成される光学的に透明な固体電解質を開示してい
る。EP−A1056097でも同様に、この種類の固
体電解質をエレクトロクロミック系及びディスプレイに
使用する方法について開示している。ここでは、固体電
解質、特に該固体電解質に含まれる高分子バインダー
を、エレクトロクロミック機能性層に適合させて、エレ
クトロクロミック・ウインドウの機能を保証する必要が
ある。
【0008】この従来技術に対し、本発明は、エレクト
ロクロミック・ウインドウとして使用され得るものであ
り、且つ同時に、広範囲の高分子バインダーを固体電解
質層に使用可能である複合材料を提供することを目的と
する。
【0009】本発明者等は、上記目的が、 A)少なくとも以下の成分: i)一次粒径が1nm〜20μmである少なくとも1種
のフィラーI、 ii)少なくとも1種の高分子バインダーII、を含む
固体電解質A1を少なくとも含む1層以上の層A; B)層厚100μm未満である1層以上の接着促進層
B;及び C)複合材料にエレクトロクロミック特性を付与する1
種以上の成分C;を含む複合材料により達成されること
を見出した。
【0010】本発明の目的で、「エレクトロクロミック
特性」なる用語は、本発明の複合材料が、電圧を用いた
際に、吸光率、特に可視領域における吸光率の変化を示
すことを意味する。
【0011】本発明により、複合材料中の少なくとも1
種の成分Cを層CIに存在させるのが好ましい。
【0012】本発明の層CIを、例えば蒸着によって施
す(塗布する)ことができる。層CIを、湿式化学法
(wet-chemical method)、例えば含浸法又はゾル−ゲ
ル法によって塗布する場合、少なくとも1種の成分Cの
他に、当該技術者等に知られている添加剤及び助剤を更
に含んでいても良い。この種類の添加剤及び助剤は、例
えばバインダー、沈殿剤及び流動助剤である。
【0013】しかしながら、本発明の目的のために、成
分Cを例えば層Aに存在させることも可能である。
【0014】成分Cを層Aに存在させる場合、成分C
は、特に可視領域において異なる吸光率を異なる酸化状
態で有し且つ一方の酸化状態を別の酸化状態に可逆的に
転換可能である化合物であるのが特に好ましい。好適な
化合物は、例えば、一方の酸化状態で無色であり且つ別
の酸化状態で着色されている化合物である。この種類の
化合物は、例えば、US6249369又はUS527
8693に開示されているジヒドロフェナジン又は類似
化合物である。
【0015】本発明による接着促進層B(プライマー
層)により、接着性を高分子バインダーIIと無関係に
設定可能となり、これにより、多数の高分子バインダー
を、本発明の固体電解質A1に使用可能となる。更に、
接着促進層Bは、高分子バインダーIIと層CIとの直
接的な接触を防ぐので、層CIと直接接触させると、又
は網電流に付される場合に層構造において不安定となる
であろう高分子バインダーの使用を可能にする。
【0016】エレクトロクロミック系での使用で特に適
当なのは、光学的に透明な(透光性の)固体電解質A1
である。
【0017】従って、好ましい一態様において、本発明
は、以下の性質(1)〜(3): (1)20%未満の吸光率、(2)20℃で10−7
/cmを超える導電率、(3)−30℃未満のガラス転
移温度Tg、を少なくとも1つ備える固体電解質A1を
含む複合材料に関する。
【0018】本発明の目的のために、固体電解質A1は
性質(1)〜(3)全てを満足しているのが好ましい。
【0019】20℃での固体電解質A1の導電率は、本
発明により、10−7S/cmを超えているのが好まし
く、特に10−5S/cmを超えている。
【0020】本発明による固体電解質A1は、一次粒径
が1nm〜20μmの範囲、例えば1〜1000nm、
特に1〜500nm、好ましくは1〜300nm、特に
好ましくは1〜100nm又は5〜10nmの範囲であ
るフィラーIを含んでいる。
【0021】球形又はほぼ球形の粒子である場合、これ
らのデータは直径に関するものである一方、不規則な形
状の粒子、例えば針状の粒子の場合、これらのデータは
長手軸に関するものである。本発明により、一次粒径が
可視光の波長領域である微粉砕固体が好ましく、これに
より、光学的に透明な固体電解質を得る。
【0022】フィラーの適例は、架橋されていても良い
ポリマー粒子であり、例えば、ポリスチレン、ポリカー
ボネート又はポリメチルメタクリレートを含んでいる
(例えば、アグファペラル(Agfaperl)(登録商
標))。特に、一次粒径が1〜300nmの範囲である
無機フィラーも適当である。好適な無機フィラーの例
は、ガラス粉末、ガラスナノ粒子、例えばモノスフェラ
(Monospher)(登録商標)(メルク(Merck)社)、及
びガラスミクロ粒子、例えばスフェリグラス(Spherigl
as)(登録商標)(ポターズ−バロティーニ社(Potter
s-Ballotini))である。無機酸化物及び混合酸化物、
特に単体のケイ素、アルミニウム、マグネシウム、チタ
ン又はカルシウムの酸化物も適当である。この種類のフ
ィラーの例は、二酸化ケイ素、特に発熱性酸化物、例え
ばアエロシル(Aerosil)(登録商標)(デグサ(Degus
sa)社)、シリケート、例えばタルク、パイロフィライ
ト、ヴォラストナイト、アルミノシリケート、例えば長
石、又はゼオライトである。フィラーを好適な分散助
剤、定着剤又は疎水化剤で被覆しても良い。2種以上の
フィラーの混合物を使用することも可能である。疎水化
処理した発熱性シリカゲル酸、例えばアエロシル(登録
商標)R812、アエロシル(登録商標)R8200及
びアエロシル(登録商標)R974が特に好ましい。
【0023】従って、本発明は、別の態様において、フ
ィラーIが一次粒径1〜300nmの無機フィラーであ
る複合材料に関する。
【0024】フィラーIは、通常、固体電解質A1の全
組成分の合計に対して、1〜80質量%の量で含まれ
る。固体電解質A1は、8〜78質量%、特に好ましく
は10〜67質量%、特に20〜50質量%のフィラー
Iを含んでいるのが好ましい。
【0025】原則として、好適な高分子バインダーII
は、適当な透明性を有する全ての熱可塑性ポリマーであ
る。特に適当なのは、UV/VIS領域で吸光率20%
未満の熱可塑性プラスチックである。好適なポリマーの
例は、ポリアクリレートであり、特に、一般式HC=
CHR−COOR[但し、Rがメチル又は水素を
表わし、そしてRが直鎖、分岐又は環式の炭化水素
基、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピ
ル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、ter
t−ブチル、n−アミル、イソアミル、sec−アミ
ル、tert−アミル、ネオペンチル、n−ヘキシル、
n−ヘプチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、n
−ノニル、イソノニル、n−デシル、n−ドデシル、シ
クロヘキシル、3,3,5−トリメチルシクロヘキシ
ル、イソボルニル、ビニル又はアリル基を表す]で表さ
れるアクリレート又はメタクリレートから作製されるポ
リアクリレートである。特定の態様において、基R
1種以上の置換基、特に塩素又は臭素を有していても良
い。その例としては、2,2,2−トリフルオロエチ
ル、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル又は1,
1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル基で
ある。2種以上のアクリレートの混合物を使用すること
も可能である。光学的に透明なポリマー、例えばエチレ
ン酢酸ビニル(EVA)、変性されていても良いポリビ
ニルアルコール、ポリ塩化ビニル(PVC)又はポリス
チレンも適当である。
【0026】使用される高分子バインダーIIは、アク
リレートと1種以上のコモノマーとの共重合体であるこ
とも可能である。特に好適なコモノマーは、以下のもの
である:アクリルアミド及びメタクリルアミドである。
アクリルアミド又はメタクリルアミドのアミド窒素での
好適な置換基は、水素の他に、Rで述べた基である。
好適なイミド、例えばマレインイミドを使用することも
可能である;アクリロニトリル及びメタクリロニトリル
である; 一般式(1):
【0027】
【化1】
【0028】[但し、基Rがメチル又は水素を表すの
が好ましく、そして基R及びRが水素又は炭化水素
基を表すのが好ましい]で表されるスチレン誘導体であ
る。コモノマーとしてはスチレンが好ましい;直鎖、分
岐及び/又は環式のC〜C20オレフィン、例えばエ
チレン、プロピレン、1−ブチレン、2−ブチレン、ブ
タジエン、イソプレン、1−ペンテン、2−ペンテン、
3−ペンテン、1−ヘキセン、2−ヘキセン、3−ヘキ
セン、2,4−ヘキサジエン、ヘプテン、オクテン、ノ
ネン、デセン、シクロヘキセン及びノルボルネンであ
る。好ましいコモノマーは、エチレン、プロピレン及び
1−ブチレンである。
【0029】好適な熱可塑性バインダーは、光学成分を
プラスチックから製造する場合に通常使用されるポリマ
ーであるのが特に好ましい。
【0030】この種類のポリマー及びその特性は、例え
ば“Optical Plastics”(Ullmann's Encyclopedia of
Industrial Chemistry, 第6版 1998, Electronic Relea
se)に開示されている。この種類のポリマーの例は、ポ
リメチルメタクリレート、ポリシクロヘキシルメタクリ
レート、シクロヘキシルメタクリレートとメチルメタク
リレートとの共重合体、シクロヘキシルメタクリレート
及び/又はメチルメタクリレートとスチレンとの共重合
体、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合
体、スチレンと無水マレイン酸との共重合体、ポリカー
ボネート、例えばビスフェノールAとホスゲンから作製
されるポリカーボネート、ポリビニルブチラール、部分
的に又は完全に加水分解されているポリ酢酸ビニル/ポ
リビニルアルコール又はその共重合体、例えばエチレン
−ポリ酢酸ビニル共重合体、ジフェニルスルフィドカー
ボネート、ポリトリフルオロメチルスチレン、ポリメチ
ルペンテン又はセルロースエステル、例えばセルロース
アセテート、セルロースプロピオネート又はセルロース
アセトブチレートである。好適な熱可塑性ポリウレタ
ン、ポリオレフィン又はポリエステル、例えばポリエチ
レンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートを
使用することも可能である。
【0031】本発明の目的のために、2種以上の異なる
高分子バインダーの混合物を使用することも可能である
が、ポリマーは相互に相溶可能でなければならない。こ
のポリマーの分子量は、固体電解質の所望の特性に応じ
て選択可能である。使用されるポリマーのガラス転移温
度は、−30℃未満とするのが好ましい。
【0032】高分子バインダーIIは、通常、固体電解
質A1の全組成分の合計に対して、5〜97質量%の
量、好ましくは10〜80質量%の量、特に好ましくは
20〜50質量%の量で含まれる。
【0033】本発明による固体電解質は、少なくとも1
種の導電性塩IIIを更に含んでいても良い。
【0034】この導電性塩に適当なカチオンは、例え
ば、H、Li、Na、K、Cs、Mg2+
はAgである。本発明の目的のために好ましいカチオ
ンは、H又はLiである。好適な導電性塩IIIの
例は、LiCl、LiPF、LiAsF、LiCF
SO、LiC(CFSO、LiN(CF
SO、Li(C2n+1)SO、LiC
[(C2n+1)SO 、LiN[(C
2n+1)SO{但し、nはそれぞれ2〜20ま
でを表す}、LiClO、LiN(SOF)、L
iSbF、LiAlCl、LiSiF、NaPF
、NaBF、NaCFSO、NaClO、K
PF、KBF、KCFSO及びAgCFSO
である。有機塩、例えばナトリウムオクチルスルフェ
ート又はリチウムドデシルベンゼンスルフェートを使用
することも可能である。使用される導電性塩は、LiC
lO、LiN(CFSO又はLiCFSO
であるのが好ましい。本発明により2種以上の導電性
塩の混合物を使用することも可能である。
【0035】しかしながら、本発明の目的のために、固
体電解質A1は、ポリマー結合イオン性基を有していて
も良い。本発明により、H又はLi対イオンを有し
ているポリマー結合酸アニオンが特に好ましい。本発明
により、固体電解質A1は、ポリマー結合イオン性基と
導電性塩IIIを含んでいても良い。
【0036】導電性塩IIIは、通常、固体電解質A1
全組成分の合計に対して、0.5〜40質量%の量で含
まれている。固体電解質A1は、1〜20質量%、特に
好ましくは2〜8質量%の導電性塩IIIを含んでいる
のが好ましい。
【0037】固体電解質A1がポリマー結合イオン性基
を含む場合、イオン性基の合計は、0.05〜4モル/
L(リットル)に相当するのが好ましく、特に0.1〜
2モル/Lに相当し、0.2〜0.8モル/Lに相当す
るのが特に好ましい。
【0038】本発明の固体電解質A1は、可塑剤を更に
含んでいても良い。好適な可塑剤は、従来からの高沸点
可塑剤又は溶剤である。イオン、特にLiイオンを溶媒
化可能である可塑剤を使用するのが有効である。この可
塑剤は、まず第1に、導電性塩の溶剤として機能し、更
に固体電解質の機械的特性に、例えばそのガラス転移温
度を低下させることにより影響を与える。この場合に使
用されるバインダー及びフィラーに相溶性のある可塑剤
とし適当なのは、当該技術者等により選択される。ここ
では、可塑剤が固体電解質の透明性を大幅に損ねてはな
らないことに注意すべきである。プロトン性と非プロト
ン性可塑剤の両方を使用可能である。プロトン性可塑剤
の例は、グリコールとオリゴマーのポリエチレングリコ
ール又はポリプロピレングリコール(末端OH基を有す
る)である。この種類の可塑剤は、例えば商品名プルリ
オール(登録商標)(Pluriol)で市販されているもの
を利用可能である。第一級アルコール、例えば2−エチ
ルヘキサノールを使用することも可能である。
【0039】非プロトン性可塑剤の例は、一般式R
(CO)OR{但し、R及びR がそれぞれ、不活
性置換基(例えば、塩素又は臭素)を有していても良
い、直鎖又は分岐のアルキル基又はアリール基を表す}
で表される直鎖又は環式の有機カーボネートである。特
に適当なのは、炭素原子数1〜6個であるカーボネート
である。R及びRを相互に結合して、例えば5員又
は6員環を形成しても良い。C原子をO原子で置換する
ことも可能である。この種類のカーボネートの例は、エ
チレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレ
ンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカ
ーボネート、ジイソプロピルカーボネート、ジブチルカ
ーボネート、ジ(2−メトキシエチル)カーボネート又
はジ(2−ブトキシエチル)カーボネートである。有機
ホスフェートR’R”R’”PO{但し、R’R”及
びR’”がそれぞれ、更に置換されていても良い、直鎖
又は分岐のアルキル基(炭素原子数1〜8個)又はアリ
ール基を表す}も適当である。特に、C原子をO原子で
置換しても良い。R’R”及びR’”を相互に2つ一組
で結合して、環を形成しても良い。好適なホスフェート
の例は、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェ
ート、トリプロピルホスフェート、トリブチルホスフェ
ート、トリイソブチルホスフェート、トリペンチルホス
フェート、トリヘキシルホスフェート、トリオクチルホ
スフェート、トリス(2−エチルヘキシル)ホスフェー
ト、トリデシルホスフェート、ジエチルn−ブチルホス
フェート、トリス(ブトキシエチル)ホスフェート、ト
リス(2−メトキシエチル)ホスフェート、トリス(テ
トラヒドロフリル)ホスフェート、トリス(1H、1
H、5H−オクタフルオロペンチル)ホスフェート、ト
リス(1H、1H−トリフルオロエチル)ホスフェー
ト、トリス(2−(ジエチルアミノ)エチル)ホスフェ
ート、トリス(メトキシエトキシエチル)ホスフェー
ト、トリス(エトキシカルボニルオキシエチル)ホスフ
ェート及びトリクレシルホスフェートである。
【0040】好適な可塑剤は、有機酸のエステル、例え
ばアジピン酸又はフタル酸のエステル、例えばアジピン
酸2−エチルヘキシル又はフタル酸2−エチルヘキシル
である。環式エステル、例えばω−(+/−)−ブチロ
ラクトン、ジメチル−ω−ブチロラクトン、ジエチル−
ω−ブチロラクトン、ω−バレロラクトン、4,5−ジ
メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4−ジ
メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−エチル
−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−メチル−5−
エチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,5−ジ
エチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4−ジ
エチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、1,3−ジ
オキサン−2−オン、4−メチル−1,3−ジオキサン
−2−オン、5−メチル−1,3−ジオキサン−2−オ
ン、4,4−ジメチル−1,3−ジオキサン−2−オ
ン、5,5−ジメチル−1,3−ジオキサン−2−オ
ン、4,6−ジメチル−1,3−ジオキサン−2−オ
ン、4,4,6−トリメチル−1,3−ジオキサン−2
−オン又は5,5−ジエチル−1,3−ジオキサン−2
−オンを有効に使用可能である。−(CH−CH
O)CH基を含んでいる無機酸のエステル、特に
ホウ酸、炭酸、硫酸及びリン酸のエステルを有効に使用
可能である。この種類のエステルは、WO98/445
76の27〜31頁に開示されている。エーテル、例え
ばジブチルエーテル、ジヘキシルエーテル、ジヘプチル
エーテル、ジオクチルエーテル、ジノニルエーテル、ジ
デシルエーテル、ジドデシルエーテル、エチレングリコ
ールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエ
ーテル、1,2−ジメトキシプロパン、ジエチレングリ
コールジブチルエーテル、トリエチレングリコールジメ
チルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエー
テル又はポリグリコールアルキルエーテル、テトラヒド
ロピラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキサン、
2,5−ジエトキシテトラヒドロフラン又は2,5−ジ
メトキシテトラヒドロフランを使用することも可能であ
る。ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン及び
アセトニトリルも適当である。異なる可塑剤の混合物を
固体電解質A1に存在させることも可能である。
【0041】可塑剤は、通常、固体電解質の全組成分の
合計に対して、0〜90質量%の量で含まれる。固体電
解質は、1〜70質量%の可塑剤を含むのが好ましく、
特に10〜50質量%であり、20〜40質量%が特に
好ましい。
【0042】本発明の固体電解質A1は、他の添加剤及
び助剤を更に含んでいても良い。例えば、酸化防止剤、
例えばイルガノックス(登録商標)(Irganox)、ウル
トラノックス(登録商標)(Ultranox)又はシコスタブ
(登録商標)(Sicostab)、UV安定剤、例えばユビヌ
ール(登録商標)(Uvinul)又はイルガスタブ(登録商
標)(Irgastab)を含んでいても良い。更に、フィラー
又は定着剤に対して、分散助剤、例えばルテンソル(登
録商標)(Lutensol)又はソカラン(登録商標)(Soka
lan)を使用可能である。
【0043】添加剤及び助剤の量を、当該技術者等によ
り必要なだけ選択可能である。しかしながら、固体電解
質A1の組成分の合計に対する添加剤及び助剤の割合
は、本発明により、30質量%以下とし、20質量%以
下とするのが好ましく、特に10質量%以下とする。
【0044】本発明の好ましい態様において、少なくと
も固体電解質A1を含む層Aは、フィルム(被膜)の形
態である。被膜の厚さは、所望の利用目的の応じて選択
される。例えば、被膜の厚さは5μm〜5mmの範囲と
することができる。被膜の厚さは10μm〜2mmの範
囲とするのが好ましく、特に100μm〜1.5mmの
範囲とし、0.5〜1mmの範囲とするのが特に好まし
い。
【0045】本発明の固体電解質A1は、架橋されてい
なくても良いが、架橋状態であっても良い。後者の場
合、架橋用に添加される化合物の反応生成物、すなわち
例えばエチレン性不飽和化合物と適当な光開始剤との重
合により得られるポリマーを含んでいる。
【0046】本発明による固体電解質A1の全組成分
は、均一で、好ましくは無色且つ無色透明な組成物を形
成する。ここでのフィラーIを、バインダーIIに均一
に分散するのが好ましく、そして導電性塩IIIを完全
に溶解するのが好ましい。固体電解質A1及び層Aの吸
光率は、20%未満であるのが好ましく、15%未満で
あるのが特に好ましい。しかしながら、本発明の固体電
解質A1又は層Aは、本発明の目的のために、交互に不
透明であっても良く、すなわち散乱容量の比較的高い状
態で不透明であっても、或いは特定の利用目的で必要と
される場合に、着色されていても良い。
【0047】固体電解質A1を、例えば溶融押出によっ
て製造することが可能である。しかしながら、本発明は
他の処理手順、例えばフィラー以外の組成分全ての適当
な溶剤への溶解、そこへのフィラーの均一な分散、層の
適当な支持体への注型、そして溶剤の共蒸発(co-evapo
ration)も包含している。
【0048】更に別の処理変法としては、この変法が好
ましくないにしても、まず最初に固体電解質A1を導電
性塩IIIを用いることなく製造し、その後、固体電解
質A1に、導電性塩を適当な溶剤に溶解した溶液を含浸
することによって導電性塩IIIを導入することであ
る。
【0049】本発明の固体電解質A1は、架橋されてい
ても良い。出発材料に、溶融押出の処理温度でまだ架橋
していない熱架橋剤を添加することによって、架橋を熱
的に行うことが可能である。押出後、成形体又はフィル
ムを高温に加熱することによって架橋を開始する。しか
しながら、放射線架橋するのが好ましい。このために必
要な架橋剤又は助剤、例えば光開始剤を出発材料に添加
し、そしてこれと混合及び溶融押出する。例えば、イオ
ン線、電離線、電子線、X線又はγ線等の高エネルギー
放射線を、必要により更に別の開始剤を使用して照射す
ることによって放射線架橋を行うことができる。化学作
用のある光、特にUV光で架橋を行うのが有効である。
このために、公知の方法で重合され得る化合物、又はモ
ノマーを使用可能である。このモノマーは、少なくとも
1つの重合性のエチレン性二重結合を有している。種類
及び量は、固体電解質の所望の性質に応じて選択し、且
つ他の成分との相溶性、特にバインダーとの相溶性に応
じて選択する。ここで特に適当なのは、イオンと結合す
るか又はイオンを溶媒化させることにより、導電率を形
成可能となる極性モノマーである。特記に値する化合物
の好例は、ヒドロキシル基、アミド基又はポリエチレン
グリコール構造単位含有化合物である。1価及び多価ア
ルコールのモノ−及びポリアクリレート及び/又は−メ
タクリレートも極めて好適である。例えば、炭素原子数
1〜20個のアルカノールの(メタ)アクリレート、例
えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アク
リレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピ
ル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アク
リレート;炭素原子数2〜20個の多価アルコールの
(メタ)アクリレート、例えば2−ヒドロキシエチル
(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メ
タ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アク
リレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ポ
リエチレングリコールジ(メタ)アクリレート又は1,
1,1−トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレ
ート、更にポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリ
レートモノメチルエーテル及び2−ジエチルアミノエチ
ルアクリレートを使用することができる。ビスフェノー
ルAのジグリシジルエーテルと(メタ)アクリル酸との
反応、又はモノ−若しくはジイソシアネートとヒドロキ
シアルキル(メタ)アクリレートとの、必要によりヒド
ロキシル含有ポリエステル若しくはポリエーテルとの反
応により得られるエポキシド及びウレタン(メタ)アク
リレートも適当である。アクリルアミド及びメタクリル
アミドの誘導体、例えばそのN−メチロール誘導体と1
価又は多価アルコールとのエステル、例えばエチレング
リコール、グリセロール、1,1,1−トリメチロール
プロパン、又はオリゴマー若しくはポリマーのエチレン
オキシド誘導体も適当である。
【0050】光重合に適当な開始剤は、特に、ベンゾイ
ン又はベンゾイン誘導体、例えばα−メチルベンゾイン
又はベンゾインエーテル、ベンジル誘導体、例えばベン
ジルケタール、アシルアリールホスフィンオキシド、ア
シルアリールホスフィン酸エステル、多環式キノン又は
ベンゾフェノンである。
【0051】化学作用光(化学線)での架橋を、固体電
解質A1の製造直後、すなわち押出器直後の適当な照射
装置を用いて押出により製造された固体電解質フィルム
を照射及び架橋することによって行うことができる。し
かしながら、後の適当な箇所まで、例えばエレクトロク
ロミック板ガラスへの導入後まで、架橋を遅らせること
も可能である。
【0052】本発明の複合材料は、少なくとも1層の層
厚100μm未満の接着促進層Bを有している。原則と
して、当該技術者等に知られている接着促進層全てを使
用することができる。接着促進層Bは、全接着促進層B
に対して、少なくとも33質量%の変性ポリビニルアル
コールを含む層であるのが特に有効である。2種以上の
異なる変性ポリビニルアルコールの混合物を、本発明に
より使用可能であり、その際に、異なる変性ポリビニル
アルコールの合計は、接着促進層Bに対して少なくとも
33質量%である。接着促進層は、本発明により、接着
促進層B全体に対して、50質量%を超える、好ましく
は80質量%を超える、特に好ましくは95質量%を超
える変性ポリビニルアルコール又はその2種以上の混合
物を特に含んでいても良い。
【0053】本発明の目的のために、ポリビニルアルコ
ールのアセタール、ヘミアセタール又はケタール、例え
ばポリビニルブチラールが特に好ましい。しかしなが
ら、本発明により、ポリエチレンオキシド含有層を使用
することも可能である。
【0054】従って、本発明は、好ましい態様におい
て、少なくとも33質量%のポリビニルアルコールのア
セタール、ポリビニルアルコールのケタール、又はポリ
ビニルアルコールのヘミアセタールか、又はその2種以
上の混合物を含む接着促進層Bを有する複合材料に関す
る。
【0055】本発明により、接着促進層Bは、層厚10
0μm未満、特に0.01〜10μm、特に好ましくは
0.1〜5μmであり、例えば0.1〜4μmの範囲で
ある。本発明により極めて薄い接着促進層Bにより、本
発明による複合材料の個々の層の接着性が十分に改善す
るが、層間の導電率に対してのみ十分な効果を有してい
ない。
【0056】接着促進層Bを、例えば溶液で施すことが
可能である。しかしながら、接着促進層Bを重合又は蒸
着によって施す(塗布する)することも、或いは接着促
進層Bを被膜の形態で施すことも可能である。本発明に
より、接着促進層Bを溶液で施すのが好ましい。
【0057】別の態様において、本発明は、接着促進層
Bが、この接着促進層B全体に対して、少なくとも33
質量%のポリビニルブチラールを含む層である複合材料
に関する。
【0058】接着促進層Bに起因して、本発明の複合材
料は、破損安全性(breakage security)も改善されて
いる。これは、本発明の複合材料を板ガラスに使用する
場合に特に有効である。
【0059】更に本発明の複合材料は、複合材料にエレ
クトロクロミック特性を付与する少なくとも1種の成分
Cを有している。本発明の目的のために、成分Cは、原
則として、当該技術者等に知られている化合物であれば
良く、これにより、複合材料にエレクトロクロミック特
性を付与する、すなわち、特にこれにより、電圧を用い
た場合、可視領域で色が変化する。例えば、成分Cは、
酸化還元活性のエレクトロクロミック化合物を含むこと
が可能である。成分Cが層CIに含まれる場合、WO
が特に好ましい。
【0060】従って、本発明は、好ましい態様におい
て、成分CとしてWOを含む層CIを含む複合材料に
関する。
【0061】本発明の複合材料が少なくとも1種の成分
Cを層CIに含む場合、本発明による複合材料は、Ce
TiO、V、TiV、CrV、N
bV 、Ni(OH)、Nb若しくはIr
か、又はこれらの化合物2種以上の混合物を含む
更に別の層CIIを有しているのが好ましく、且つこれ
らは、他の金属原子をその格子内にインターカレート
(挿入)することが更に可能である。特に、他の層CI
Iは、CeTiO、V、TiV若しくは
Ni(OH)か、又はこれらの化合物2種以上の混合
物を含むのが好ましい。
【0062】従って、本発明は、CeTiO、V
、TiV、CrV、NbV、Ni
(OH)、Nb若しくはIrか、又はこ
れらの化合物2種以上の混合物を含む別の層CIIを含
んでいる複合材料に関する。
【0063】少なくとも1種の固体電解質A1を含む層
A、接着促進層B及び複合材料にエレクトロクロミック
特性を付与する成分Cの他に、本発明の複合材料は、更
に別の層を有していても良い。特に、本発明の複合材料
は、更に別の光学的に透明な支持層(例えば、ガラス又
は光学的に透明なポリカーから作製される)と、1層以
上の導電性層Dを有することができる。この導電層は、
例えばITO(インジウム−スズオキシド)層、FTO
(フッ素ドープ処理酸化スズ)層又はATO(アンチモ
ン−ドープ処理酸化スズ)層であっても良い。
【0064】従って、本発明は、好ましい態様におい
て、1層以上の導電層Dを更に含む複合材料に関する。
【0065】本発明の目的のために、複合材料は、少な
くとも1層の、好ましくは硬質の薄層(例えばガラスか
ら作製されている)である支持層を有しているのが好ま
しい。しかしながら、本発明の目的のために、支持層
は、光学的に透明なポリマーから作製される硬質の薄層
であることも可能である。「光学的に透明」なる用語
は、可視領域における層の吸光率が20%未満であるこ
とを意味する。
【0066】本発明の複合材料を、例えば、個々の層を
相互に接触させることによって製造することができる。
本発明の目的のために、接着促進層Bを層Aに施し、そ
して成分C含有層CIを層Bに施すことも可能である。
【0067】接着促進層を溶液で施すのが好ましい。原
則として、ここでは任意の被覆法を用いることができ
る。本発明の目的に適当なのは、例えば注型法、含浸
法、噴霧法、スピン−コーティング法か、又はローラー
若しくはナイフ塗布による接着層Bの施しである。
【0068】本発明により、まず最初に支持層を導電層
Dと接触させるのが特に好ましい。次いで、成分C含有
層CIを施すのが好ましい。この層に、接着促進層Bを
施すのが好ましい。次いで、固体電解質A1含有層A
を、例えば、ポリマーフィルムの形態で、特にローラー
を用いることによって施すことができる。層Aを、0〜
140℃、例えば25〜140℃の温度で施すのが好ま
しい。本発明により、別の接着促進層B及び別の層CI
Iを、複合材料に施すのが特に好ましい。別の(第2
の)支持層(導電層Dで同様に被覆されている)を、こ
の別の層CIIに施すことができる。
【0069】本発明の特に好ましい態様において、支持
層を導電層Dと接触させ、次いで少なくとも1種の成分
Cを含む層CIを施す。この層に、接着促進層Bを施
し、そして、固体電解質A1を少なくとも含む層Aを層
Bに施す。別の(第2の)支持層も同様に導電層Dと接
触させ、次いで別の層CIIを施す。この層に、接着促
進層Bを施す。次いで、このようにして被覆された二層
の支持体(層)を相互に接触させる。本発明の目的のた
めに、このように被覆された二層の支持層を、ウエット
ラミネーション(湿式貼り合わせ)又はホットラミネー
ション(熱式貼り合わせ)によって相互に結合させるの
が好ましい。
【0070】本発明は、本発明による複合材料の製造方
法、又はエレクトロクロミック・ウインドウ若しくは板
ガラスの製造方法に関するものであり、これにおいて、
個々の層を相互に接触させる。
【0071】好ましい態様において、本発明は、接着促
進層を溶液で施す方法に関する。
【0072】本発明の複合材料は、エレクトロクロミッ
ク・ウインドウ又はディスプレイに使用するのが特に適
当である。従って、本発明は、本発明の複合材料をエレ
クトロクロミック・ウインドウ又は板ガラスとディスプ
レイにおいて使用する方法に関する。
【0073】更に、本発明は、本発明による複合材料を
含む、自動車又は建築物のエレクトロクロミック・ウイ
ンドウ及び板ガラスに関する。
【0074】例えば、本発明の複合材料を含む板ガラス
を、交流電圧を用いることによって加熱することができ
る。直流回路の他に、エレクトロクロミック板ガラスに
対するこの更なる機能は、自動車の板ガラスに特に有効
である。
【0075】本発明は、以下の実施例を参照して更に詳
細に説明されるであろう。
【0076】
【実施例】[製造実施例]導電被膜を含むガラス板(ピ
ルキングトン(Pilkington)社のTEC15/3ガラ
ス)及びスパッターにより施される層厚0.4μmのW
層に、40質量部のポリビニルブチラール(クラリ
アント(Clariant)社)を960部のテトラヒドロフラ
ンに溶解した溶液を含浸させ、そして、100℃で30
分間乾燥した後にガラスに残るポリビニルブチラール層
の層厚を約0.003mmとして、0.5cm/秒の延
伸速度で含浸−被覆処理した。
【0077】その後、スパッターにより施される層厚
0.4μmのV層を含む別のTEC15/3ガラ
ス板も同様に、0.003mmのポリビニルブチラール
層と、含浸−被覆処理した。
【0078】30質量部のポリメチルメタクリレート、
35質量部の発熱性疎水化シリカ(アエロシル(登録商
標)R8200)、30質量部のテトラエチレングリコ
ールジメチルエーテル及び5質量部の過塩素酸リチウム
の導電性塩を含むポリエステル保護膜(保護フィルム)
間での押出によって製造された層厚0.8mmのポリマ
ー電解質膜(フィルム)を、保護膜の一方を除去後、1
00℃のロール温度及び1分当り1mの速度条件下でロ
ールラミネーターを用いて、最初のガラス板に積層し
て、ポリマー電解質層にWO層を気泡を形成させない
で積層させた。
【0079】他方の保護膜を除去後、このガラス板と別
のガラス板(V膜含有)とを、ロールラミネータ
ーで同様の方法で積層させて、積層ガラス板を形成し
た。別の積層法として、ホットラミネーション法をウェ
ットラミネーション法に換えることも可能であり、或い
はこの2種類の方法を合わせた状態で行うことも可能で
あった。このために、例えば、上面に電解質層を含むガ
ラス板を、可塑剤(例えば、テトラエチレングリコール
ジメチルエーテル;導電性塩を含む場合がある)を含む
フラットディッシュに浸した。その直後に、下面にV
膜側の別のガラス板を、気泡の導入を回避しつつ最
初のガラス板に載置した。このプレートを組み合わせた
のを、圧力を一定にして、ラミネーション浴から取り除
いた。可塑剤を数秒間でポリマー電解質層に衝突させる
ことに起因して、接着性が形成し、そして積層ガラス板
の条件設定後(80〜160℃下;時間は温度に応じて
時間〜分単位)に最終値に到達した。
【0080】この実施例の積層ガラス板において、最初
の積層をホットラミネーション法によって形成し、次の
積層をウェットラミネーション法によって形成した(ラ
ミネーション液:導電性塩を含まないテトラエチレング
リコールジメチルエーテル;条件:100℃で1時
間)。
【0081】接着性を特徴付けるために、WO及びV
で2種類の半積層体のガラス表面に対して垂直に
引き剥がし、2枚のガラス板でツビックETZW1435(Zwic
k ETZW1435)万能材料試験機を用いることによって、引
き剥がし接着力(peel adhesion)を測定した。半積層
体は、この場合、上述したようにWO又はV
ラス板に積層されるが、別のガラス板の代わりにポリエ
ステル膜(高接着性の硬化粘着性テープ)を使用したポ
リマー電解質膜であった。この粘着テープの突出端部
を、引張試験機の上側の剥離除去顎部でしっかりと締め
ると共に、下側の剥離除去顎部に、ガラス板を水平に動
かすことに用いるローラースレッジ(roller sledge)
をかみ合わせた。このロールスレッジのロール径は10
mmであった。
【0082】[幅1.5cmである半積層ストリップで
の接着測定] WO層に対する接着性:11(N/1.5cm)、 V層に対する接着性:9(N/1.5cm)。
【0083】[白金電極間でのインペンダンス測定(im
pendance measurement)によるポリマー電解質の導電率
の特徴付け]28℃で0.0005(S/cm)であっ
た。
【0084】[ガラスの耐破壊性に対する特徴付け]2
50gの鋼球を用いる、高さ3mから30×30cmの
本実施例による積層ガラス板への落球試験:このボール
はガラス板に止まり、ガラスは大きく裂けなかった:試
験は通過した。
【0085】[比較実施例]ポリビニルブチラール被覆
処理ガラス板の代わりに、PVBを被覆しないガラス板
としたこと以外、処理を上記実施例と同様に行った。
【0086】[幅1.5cmである半積層ストリップで
の接着測定] WO層に対する接着性:0.4(N/1.5cm)、 V層に対する接着性:0.3(N/1.5c
m)。
【0087】[白金電極間でのインペンダンス測定によ
るポリマー電解質の導電率の特徴付け]25℃で0.0
006(S/cm)であった。
【0088】[ガラスの耐破壊性に対する特徴付け]2
50gの鋼球を用いる、高さ3mから30×30cmの
比較実施例による積層ガラス板への落球試験:このボー
ルによりガラス板がだめになり、大きなガラスの破片が
周囲に飛び散り、この試験は失敗であった。
フロントページの続き Fターム(参考) 2K001 AA08 BA18 BB23 BB30 CA04 CA20 CA35 DA01 DA19 DA21 EA02 4G061 AA02 AA20 BA01 BA02 CA02 CB12 CB14 CB19 CD02 CD03 CD12 CD18 DA10 DA14 DA38 DA46

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 A)少なくとも以下の成分: i)一次粒径が1nm〜20μmである少なくとも1種
    のフィラーI、 ii)少なくとも1種の高分子バインダーII、を含む
    固体電解質A1を少なくとも含む1層以上の層A; B)層厚が100μm未満である1層以上の接着促進層
    B;及び C)複合材料にエレクトロクロミック特性を付与する1
    種以上の成分C;を含む複合材料。
  2. 【請求項2】 少なくとも1種の成分Cを、複合材料中
    の層CIに存在させる請求項1に記載の複合材料。
  3. 【請求項3】 固体電解質A1が、以下の性質(1)〜
    (3): (1)20%未満の吸光率、(2)20℃で10−7
    /cmを超える導電率、(3)−30℃未満のガラス転
    移温度T、を少なくとも1つ備えている請求項1又は
    2に記載の複合材料。
  4. 【請求項4】 固体電解質A1が性質(1)〜(3)全
    てを満足する請求項3に記載の複合材料。
  5. 【請求項5】 フィラーIが一次粒径1〜300nmの
    範囲にある無機フィラーである請求項1〜4のいずれか
    に記載の複合材料。
  6. 【請求項6】 成分CがWOである請求項1〜5のい
    ずれかに記載の複合材料。
  7. 【請求項7】 複合材料が、更にCeTiO、V
    、TiV、CrV、NbV、Ni
    (OH)、Nb若しくはIrか、又はこ
    れらの化合物2種以上の混合物を含む別の層CIIを有
    する請求項1〜6のいずれかに記載の複合材料。
  8. 【請求項8】 接着促進層Bが、少なくとも33質量%
    の、ポリビニルアルコールのアセタール、ポリビニルア
    ルコールのケタール若しくはポリビニルアルコールのヘ
    ミアセタールか、又はこれら2種以上の混合物を含む層
    である請求項1〜7のいずれかに記載の複合材料。
  9. 【請求項9】 接着促進層Bが、少なくとも33質量%
    のポリビニルブチラールを含む層である請求項1〜8の
    いずれかに記載の複合材料。
  10. 【請求項10】 複合材料が更に1層以上の導電層Dを
    含む請求項1〜9のいずれかに記載の複合材料。
  11. 【請求項11】 請求項1〜10のいずれかに記載の複
    合材料を含むエレクトロクロミック・ウインドウ。
  12. 【請求項12】 請求項1〜10のいずれかに記載の複
    合材料を含む、自動車又は建築物の板ガラス。
  13. 【請求項13】 請求項1〜10のいずれかに記載の複
    合材料、又は請求項11に記載のエレクトロクロミック
    ・ウインドウ、又は請求項12に記載の板ガラスの製造
    方法であって、個々の層を相互に接触させることを特徴
    とする製造方法。
  14. 【請求項14】 接着促進層を溶液で施す請求項13に
    記載の方法。
JP2002223440A 2001-08-01 2002-07-31 複合材料 Withdrawn JP2003156767A (ja)

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