WO2011152147A1 - 熱線遮蔽材 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a heat ray shielding material excellent in infrared reflectance such as near infrared rays and visible light transmittance.
- heat ray shielding materials for automobiles and building windows have been developed as an energy-saving measure for reducing carbon dioxide.
- the heat ray reflection type without re-radiation is better than the heat ray absorption type with re-radiation of absorbed light into the room (about 1/3 of the absorbed solar energy).
- Various proposals are preferably made.
- a metal Ag thin film is generally used as a heat ray reflective material because of its high reflectance.
- the metal Ag thin film reflects not only visible light and heat rays but also radio waves, there is a problem that the visible light permeability and radio wave permeability are low.
- Low-E glass for example, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.
- Ag and ZnO multilayer film has been proposed and widely used in buildings in order to increase visible light transmittance.
- the Low-E glass has a problem of low radio wave transmission because a metal Ag thin film is formed on the glass surface.
- a glass with island-shaped Ag particles imparted with radio wave permeability has been proposed.
- a glass in which granular Ag is formed by annealing an Ag thin film formed by vapor deposition has been proposed.
- Patent Document 1 a glass in which granular Ag is formed by annealing, it is difficult to control the particle size, shape, and area ratio, and it is difficult to control the reflection wavelength and band of heat rays and to improve the visible light transmittance. was there.
- an object of the present invention is to provide a heat ray shielding material excellent in infrared reflectance such as near infrared rays and visible light transmittance.
- Means for solving the problems are as follows. That is, ⁇ 1> having at least two metal particle-containing layers containing at least one metal particle and at least one transparent dielectric layer, wherein the metal particle-containing layer and the dielectric layer are alternately arranged.
- a heat ray shielding material having a laminated structure, wherein an optical thickness (nd) of at least one of the dielectric layers satisfies the following formula (1) with respect to a wavelength ⁇ 1 at which a reflectance is a minimum value. It is a heat ray shielding material.
- m represents an integer greater than or equal to 0
- (lambda) 1 represents the wavelength from which a reflectance becomes the minimum value
- n represents the refractive index of a dielectric material layer
- d is a dielectric material. It represents the thickness (nm) of the layer.
- ⁇ 2> The heat ray shielding material according to ⁇ 1>, wherein the metal particles have 60% by number or more of metal tabular grains having at least one of a substantially hexagonal shape and a substantially disc shape.
- ⁇ 3> The heat ray shielding material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 2>, wherein the metal particle-containing layer closest to the approach direction of solar radiation is the largest among the reflectances of the plurality of metal particle-containing layers.
- ⁇ 4> The heat ray shielding material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein m in the formula (1) is 0.
- ⁇ 5> The heat ray shielding material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the metal particles include at least silver.
- ⁇ 6> The heat ray shielding material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the metal particles are coated with a high refractive index material.
- ⁇ 7> The heat ray shielding material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 6>, wherein a solar heat acquisition rate of the heat ray shielding material is 70% or less.
- ⁇ 8> The heat ray shielding material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 7>, wherein the wavelength ⁇ 1 at which the reflectance is a minimum value is 380 nm to 780 nm.
- ⁇ 9> The heat ray shielding material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 8>, wherein the transmittance of the metal particle-containing layer is a minimum value in a wavelength range of 600 nm to 2,000 nm.
- ⁇ 10> The heat ray shielding material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 9>, wherein the heat ray shielding material has a visible light transmittance of 60% or more.
- ⁇ 11> The heat ray shielding material according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 10>, wherein the dielectric layer has a thickness of 5 nm to 5,000 nm.
- the above-mentioned problems can be solved and the object can be achieved, and a heat ray shielding material excellent in infrared reflectance such as near infrared rays and visible light transmittance can be provided.
- FIG. 1A is a schematic perspective view showing an example of the shape of a tabular grain contained in the heat ray shielding material of the present invention, which is a substantially disc-shaped tabular grain.
- FIG. 1B is a schematic perspective view showing an example of the shape of a tabular grain contained in the heat ray shielding material of the present invention, and is a tabular grain having a substantially hexagonal shape.
- FIG. 2 is a schematic plan view showing an example of the arrangement of tabular grains in the heat ray shielding material of the present invention.
- FIG. 3A is a schematic cross-sectional view showing an example of an existence state of a metal particle-containing layer containing tabular metal particles in the heat ray shielding material of the present invention, and is the most ideal existence state.
- FIG. 3B is a schematic cross-sectional view showing an example of the presence state of the metal particle-containing layer containing the metal tabular grains in the heat ray shielding material of the present invention, and an angle ( ⁇ between the plane of the substrate and the plane of the tabular grains
- FIG. 3C is a schematic cross-sectional view showing an example of the existence state of the metal particle-containing layer containing the metal tabular grains in the heat ray shielding material of the present invention, and the presence of the metal particle-containing layer in the depth direction of the heat ray shielding material. It is a figure which shows an area
- FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of the heat ray shielding material of the present invention.
- FIG. 5 is an SEM photograph of the heat ray shielding material obtained in Example 1, which was observed at 20,000 times.
- 6A is a graph showing a spectral spectrum of the heat ray shielding material obtained in Example 4.
- FIG. 6B is a graph showing a spectral spectrum of the heat ray shielding material obtained in Comparative Example 6.
- FIG. 6C is a graph showing the spectrum of the heat ray shielding material obtained in Example 1.
- FIG. 6D is a graph showing a spectrum of the heat ray shielding material obtained in Comparative Example 3.
- the heat ray shielding material of the present invention includes a metal particle-containing layer containing at least one kind of metal particles and a transparent dielectric layer, and further includes other members as necessary.
- the heat ray shielding material of the present invention has an alternately laminated structure of at least two metal particle-containing layers and at least one dielectric layer.
- the metal particle-containing layer is a layer containing at least one kind of metal particle and is not particularly limited as long as it is formed on the substrate, and can be appropriately selected according to the purpose.
- metal tabular grain a granular form, a cube shape, a hexahedron shape, an octahedron shape, a rod shape etc. are mentioned.
- metal tabular grains hereinafter sometimes referred to as “metal tabular grains”.
- the presence form of the metal particles is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, and the presence form that is unevenly distributed substantially horizontally with respect to the substrate plane is preferable.
- Examples of such a form include a form in which the substrate and the metal particles are substantially in contact, and a form in which the substrate and the metal particles are arranged at a certain distance in the depth direction of the heat ray shielding material.
- size of the said metal particle There is no restriction
- the material of the metal particles is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. However, silver, gold, aluminum, copper, rhodium, nickel are preferable in terms of high heat ray (near infrared) reflectance. Platinum is preferred. Among these, it is particularly preferable that the metal particles contain silver.
- the metal tabular grain is not particularly limited as long as it is a grain composed of two tabular surfaces (see FIGS. 1A and 1B), and can be appropriately selected according to the purpose. And a substantially triangular shape. Among these, a substantially hexagonal shape and a substantially disk shape are particularly preferable in terms of high visible light transmittance.
- the metal tabular grains may be coated with a binder.
- the flat plate surface means, for example, a surface including a diameter as shown in FIGS. 1A and 1B.
- the substantially disk shape is not particularly limited as long as it has no corners and a round shape when the metal tabular grains are observed from above the flat plate surface (the flat plate surface side) with a transmission electron microscope (TEM).
- TEM transmission electron microscope
- the substantially hexagonal shape is not particularly limited as long as it is a substantially hexagonal shape when the metal tabular grains are observed from above the flat plate surface (side of the flat plate surface) with a transmission electron microscope (TEM).
- TEM transmission electron microscope
- hexagonal corners may be acute or dull, but the corners are preferably dull in that absorption in the visible light region can be reduced.
- corner According to the objective, it can select suitably.
- the content of at least one of the substantially hexagonal and substantially disk-shaped metal tabular grains is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose.
- the total number of metal particles is preferably 60% by number or more, more preferably 65% by number or more, and particularly preferably 70% by number or more. When the proportion of the metal tabular grains is less than 60% by number, the visible light transmittance may be lowered.
- the content of at least one of the substantially hexagonal and substantially disk-shaped metal tabular grains can be determined by observing with a transmission electron microscope (TEM) or a scanning electron microscope (SEM), for example.
- TEM transmission electron microscope
- SEM scanning electron microscope
- the metal tabular grain has one mode in which the tabular surface is plane-oriented in a predetermined range with respect to the surface of the substrate.
- the metal tabular grains are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, it is preferable that the metal tabular grains are unevenly distributed substantially horizontally with respect to the substrate plane in terms of increasing the heat ray reflectivity.
- the plane orientation is not particularly limited as long as the tabular surface of the metal tabular grain and the surface of the substrate are substantially parallel within a predetermined range, and can be appropriately selected according to the purpose.
- the plane orientation angle is preferably 0 ° to ⁇ 30 °, and more preferably 0 ° to ⁇ 20 °.
- FIGS. 3A to 3C are schematic cross-sectional views showing an example of the existence state of the metal particle-containing layer containing the metal tabular grains in the heat ray shielding material of the present invention.
- FIG. 3A shows the most ideal existence state of the metal tabular grain 3 in the metal particle-containing layer 2.
- FIG. 3B is a diagram for explaining an angle ( ⁇ ⁇ ) formed by the plane of the substrate 1 and the tabular surface of the metal tabular grain 3.
- FIG. 3C shows the existence region in the depth direction of the heat ray shielding material of the metal particle-containing layer 2.
- the angle ( ⁇ ⁇ ) formed by the surface of the substrate 1 and the tabular surface of the metal tabular grain 3 or an extension line of the tabular surface corresponds to a predetermined range in the plane orientation. That is, the plane orientation means a state in which the inclination angle ( ⁇ ⁇ ) shown in FIG. 3B is small when the cross section of the heat ray shielding material is observed.
- FIG. 3A shows the surface of the substrate 1 and the tabular surface of the metal tabular grain 3. Are in contact with each other, that is, ⁇ is 0 °.
- a predetermined wavelength for example, near red from the long wavelength side of the visible light region
- the reflectance of the outside light region may be reduced or haze may be increased.
- the thickness of the metal particle existing region is 2,500 / (4n from the viewpoint of increasing the resonance reflectance when the average refractive index around the metal particle is n. ) nm or less, more preferably 700 / (4n) nm or less, and particularly preferably 400 / (4n) nm or less.
- the thickness exceeds 2,500 / (4n) nm, the haze increases, and at the interface between the metal particle-containing layers on the upper side (opposite side of the substrate) and the lower side (substrate side) of the heat ray shielding material. The effect of increasing the amplitude of the reflected wave due to the phase of the reflected wave is reduced, and the reflectance at the resonance wavelength may be greatly reduced.
- the evaluation of whether the tabular surface of the metal tabular grain is plane-oriented with respect to the surface of the substrate is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.
- an appropriate cross-section is prepared.
- a method of observing and evaluating the substrate and the metal tabular grain in the section may be used.
- a heat ray shielding material is prepared by using a microtome or a focused ion beam (FIB) to produce a cross-section sample or a cross-section sample of the heat ray shielding material, and this is used for various microscopes (for example, a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) etc.), and a method of evaluating from an image obtained by observation.
- FIB focused ion beam
- the binder covering the metal tabular grains swells with water
- the sample frozen in liquid nitrogen is cut with a diamond cutter attached to a microtome, so that the cross-sectional sample or A cross section sample may be prepared.
- covers a metal tabular grain in a heat ray shielding material does not swell with water, you may produce the said cross-section sample or a cross-section slice sample.
- the observation of the prepared cross-section sample or cross-section sample is not particularly limited as long as it can be confirmed whether the tabular surface of the metal tabular grain is plane-oriented with respect to the surface of the substrate in the sample.
- observation using an FE-SEM, TEM, optical microscope, or the like can be given.
- observation may be performed by FE-SEM
- observation may be performed by TEM.
- TEM When evaluating by FE-SEM, it is preferable to have a spatial resolution that can clearly determine the shape and tilt angle ( ⁇ ⁇ in FIG. 3B) of the tabular metal particles.
- the average equivalent circle diameter of the metal tabular grains is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 10 nm to 5,000 nm, more preferably 30 nm to 1,000 nm, and more preferably 70 nm to 500 nm. Particularly preferred.
- the average equivalent circle diameter is less than 10 nm, the aspect ratio tends to be small and the shape tends to be spherical, and the peak wavelength of the transmission spectrum may be 500 nm or less, and when it exceeds 5,000 nm. , Haze (scattering) increases, and the transparency of the substrate may be impaired.
- the average equivalent circle diameter means an average value of main plane diameters (maximum lengths) of 200 metal tabular grains arbitrarily selected from images obtained by observing metal particles with a TEM.
- the metal particle-containing layer can contain two or more kinds of metal particles having different average equivalent circle diameters. In this case, there are two or more peaks of the average equivalent circle diameter of the metal particles. That is, it may have two average equivalent circle diameters.
- the coefficient of variation in the particle size distribution of the metal tabular grains is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 30% or less, more preferably 10% or less. If the coefficient of variation exceeds 30%, the reflection wavelength region of the heat ray in the heat ray shielding material may become broad.
- the coefficient of variation in the particle size distribution of the metal tabular grains is obtained, for example, by plotting the particle diameter distribution range of the 200 metal tabular grains obtained as described above to obtain the standard deviation of the particle size distribution. It is the value (%) divided by the average value (average circle equivalent diameter) of the main plane diameter (maximum length).
- the aspect ratio of the metal tabular grain is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. However, from the viewpoint that the reflectance in the near-infrared light region increases from the long wavelength side of the visible light region, 2 ⁇ 80 are preferable, and 4 to 60 are more preferable. When the aspect ratio is less than 2, the reflection wavelength becomes smaller than 600 nm, and when it exceeds 80, the reflection wavelength becomes longer than 2,000 nm, and sufficient heat ray reflectivity may not be obtained.
- the aspect ratio means a value obtained by dividing the average equivalent circle diameter of the tabular metal grains by the average grain thickness of the tabular metal grains.
- the average grain thickness corresponds to the distance between the tabular faces of the tabular metal grains, and is, for example, as shown in FIGS. 1A and 1B and can be measured by an atomic force microscope (AFM).
- the method for measuring the average particle thickness by the AFM is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose.For example, a particle dispersion containing metal tabular particles is dropped onto a glass substrate and dried. For example, a method of measuring the thickness of one particle may be used.
- the plasmon resonance wavelength of the metal constituting the metal tabular grain 3 in the metal particle-containing layer 2 is ⁇
- the refractive index of the medium in the metal particle-containing layer 2 is n.
- the said metal-particle content layer 2 exists in the range of ((lambda) / n) / 4 in the depth direction from the horizontal surface of a heat ray shielding material.
- the amplitude of the reflected wave is strengthened by the phase of the reflected wave at the interface between the metal particle-containing layers on the upper side (opposite side of the substrate) and the lower side (substrate side) of the heat ray shielding material.
- the visible light transmittance and the maximum heat ray reflectance may be reduced.
- the ⁇ as the plasmon resonance wavelength of the metal constituting the metal tabular grain in the metal particle-containing layer is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. However, from the viewpoint of imparting heat ray reflection performance, 400 nm to 2 , 500 nm is preferable, and 700 nm to 2,500 nm is more preferable from the viewpoint of lowering the haze (scattering property) in the visible light region and providing visible light transmittance.
- polyvinyl acetal resin polyvinyl alcohol resin, polyvinyl butyral resin, polyacrylate resin, polymethylmethacrylate resin, polycarbonate
- examples thereof include resins, polyvinyl chloride resins, saturated polyester resins, polyurethane resins, polymers such as natural polymers such as gelatin and cellulose, and inorganic substances such as silicon dioxide and aluminum oxide.
- the refractive index n of the medium is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 1.4 to 1.7.
- the area ratio can be measured, for example, by performing image processing on an image obtained by SEM observation of the heat ray shielding material substrate from above or an image obtained by AFM (Atomic Force Microscope) observation. .
- the average inter-particle distance between the metal tabular grains adjacent in the horizontal direction in the metal particle-containing layer is preferably nonuniform (random) in terms of visible light transmittance. If it is not random, that is, if it is uniform, visible light diffraction may occur, and the transmittance may decrease.
- the average inter-particle distance in the horizontal direction of the metal tabular grains means an average value of inter-grain distances between two adjacent grains.
- the average inter-particle distance is random as follows: “When taking a two-dimensional autocorrelation of luminance values when binarizing an SEM image including 100 or more metal tabular grains, other than the origin. It has no significant local maximum.
- the tabular metal grains are arranged in the form of a metal particle-containing layer containing tabular metal grains, as shown in FIGS. 3A to 3C and FIG.
- the heat ray shielding material of the present invention needs to be composed of at least two metal particle-containing layers. Since the heat ray shielding material of the present invention is composed of a plurality of metal particle-containing layers as shown in FIG. 4, it is possible to provide shielding performance according to the wavelength band to which heat shielding performance is desired. It is advantageous.
- the distance between the metal particle-containing layers is 15 ⁇ m in order to treat them as independent metal particle-containing layers. It is preferable to separate the above, more preferably 30 ⁇ m or more, and particularly preferably 100 ⁇ m or more.
- the pitch width of the interference peak between the metal particle-containing layers is larger than 1/10 of the resonance peak half-value width (about 300 nm to 400 nm) of the metal particle-containing layer containing the metal tabular grains, The reflection spectrum may be affected.
- the said adjacent metal particle containing interlayer distance L shows the distance between metal particle containing layers in FIG.
- the adjacent metal particle-containing interlayer distance can be measured, for example, from an image obtained by SEM observation of a cross-sectional sample of the heat ray shielding material.
- hexagonal or triangular tabular metal grains After synthesizing hexagonal or triangular tabular metal grains, for example, by performing etching treatment with a dissolved species that dissolves silver such as nitric acid and sodium sulfite, or aging treatment by heating, hexagonal or triangular metal tabular grains
- the metal tabular grain of at least any one of a substantially hexagonal shape and a substantially disk shape may be obtained by dulling the corners of the above.
- metal Ag or the like may be grown in a flat plate shape.
- the metal tabular grain may be subjected to further treatment in order to impart desired characteristics.
- the further treatment is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose. Examples thereof include formation of a high refractive index shell layer, addition of various additives such as a dispersant and an antioxidant. Can be mentioned.
- the metal tabular grains may be coated with a high refractive index material having high visible light region transparency to form a high refractive index shell layer.
- the refractive index of the high refractive index material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 1.6 or more, more preferably 1.8 or more, and particularly preferably 2.0 or more. .
- the refractive index is less than 1.6, in a medium having a refractive index of about 1.5, such as in glass or gelatin, there is almost no refractive index step with the surrounding medium, and the high refractive index shell layer
- the objective is to reduce the AR effect and haze suppression effect in visible light, and the smaller the refractive index step, the larger the required shell thickness, and the higher the surface density in one flat metal particle layer cannot be. is there.
- the refractive index can be measured by, for example, a spectroscopic ellipsometry method (VASE made by Woollam).
- the high refractive index material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, for example, Al 2 O 3, TiO x , BaTiO 3, ZnO, etc. SnO 2, ZrO 2, NbO x is cited It is done. X represents an integer of 1 to 3. These may be used alone or in combination of two or more.
- an SiO 2 or polymer shell layer is appropriately formed, and further, the high refractive index The metal oxide layer may be formed on the rate material.
- TiO x is used as a material for the high refractive index metal oxide layer, since TiO x has photocatalytic activity, there is a concern that the matrix in which the metal tabular grains are dispersed may be deteriorated.
- an SiO 2 layer may be appropriately formed.
- the metal tabular grains are adsorbed with an antioxidant such as mercaptotetrazole or ascorbic acid in order to prevent oxidation of metals such as silver constituting the metal tabular grains. Also good. Further, an oxidation sacrificial layer such as Ni may be formed on the surface of the metal tabular grain for the purpose of preventing oxidation. Further, it may be coated with a metal oxide film such as SiO 2 for the purpose of blocking oxygen.
- the metal tabular grains are added with a low molecular weight dispersant containing N atom, S atom, P atom, for example, a dispersant such as quaternary ammonium salt, amines, and high molecular weight dispersant. Also good.
- the thickness of the metal particle-containing layer is preferably 2,500 / (4n) nm or less from the viewpoint of increasing the resonant reflectance, where n is the average refractive index around the metal particles, and the haze of visible light is reduced.
- n is the average refractive index around the metal particles
- 400 / (4n) nm or less is particularly preferable.
- the thickness exceeds 2,500 / (4n) nm, haze may increase, and the reflected wave is caused by the phase of the reflected wave at the interface between the upper and lower metal particle-containing layers of the heat ray shielding material. The effect of strengthening the amplitude of the light becomes small, and the reflectance at the resonance wavelength may be greatly lowered.
- the heat ray shielding material of the present invention has a structure in which the metal particle-containing layers and the dielectric layers are alternately laminated.
- the number of the metal particle-containing layers is 2 or more through the dielectric layer. When the number of layers is less than 2, optical interference between metal particle-containing layers may not be obtained, and the visible light reflection suppressing effect may not be obtained.
- each of the metal particle-containing layers is preferably configured such that the metal particle-containing layer closest to the solar radiation entry direction is maximized and the metal particle-containing layer farthest in the solar radiation entry direction decreases in order.
- the reflectance is reflected most greatly in the metal particle-containing layer (first layer) that is closest to the direction in which solar radiation enters, and as it gets deeper, the amount of solar radiation that reaches due to the absorption of the first layer decreases, and the reflection characteristics reflect more It will not be done.
- Such a configuration is advantageous in that the infrared reflectance of the composite metal particle-containing layer can be further increased.
- the reflectivity (peak reflectivity) of the plasmon resonance peak wavelength of the metal particle-containing layer closest to the solar radiation entry direction is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, but is preferably 30% or more. 40% or more is more preferable, and 50% or more is particularly preferable. If the reflectance is less than 30%, sufficient infrared shielding properties may not be obtained.
- the reflectance can be measured with, for example, an ultraviolet-visible near-infrared spectrometer (manufactured by JASCO Corporation, V-670).
- the transmittance of the metal particle-containing layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, it is preferably a minimum value within a wavelength range of 600 nm to 2,500 nm, and 600 nm to 2, 000 nm is more preferable, 700 nm to 2,000 nm is still more preferable, and 780 nm to 1,800 nm is particularly preferable.
- the wavelength is less than 600 nm, visible light is shielded, so it may become dark or colored.
- it exceeds 2,500 nm the sunlight component is small, so that sufficient heat shielding characteristics are obtained. May not be obtained.
- the dielectric layer is not particularly limited as long as it is transparent in the visible light region.
- the material include inorganic compounds and organic compounds.
- the inorganic compound include silica, quartz, glass, silicon nitride, titania, alumina, aluminum nitride, zinc oxide, germanium oxide, zirconium oxide, niobium oxide, molybdenum oxide, indium oxide, tin oxide, tantalum oxide, and tungsten oxide.
- organic compound examples include polycarbonate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate polymethyl methacrylate, polystyrene, methylstyrene resin, acrylonitrile butadiene styrene (ABS) resin, acrylonitrile styrene (AS) resin, polyethylene, polypropylene, poly Methylpentene, polyoxetane, nylon 6, nylon 66, polyvinyl chloride, polyethersulfone, polysulfone, polyacrylate, cellulose triacetate, polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, cyclic polyolefin, acrylic resin, epoxy resin, cyclohexadiene polymer, non Crystal polyester resin, transparent polyimide, transparent polyurethane, transparent fluororesin, thermoplastic elastomer Mer, such as polylactic acid.
- ABS acrylonitrile butadiene styrene
- AS acrylonit
- the refractive index of the dielectric layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 1.0 to 10.0, more preferably 1.05 to 5.0. 1 to 4.0 is particularly preferred. When the refractive index is less than 1.0, it may be difficult to obtain a uniform dielectric layer as a thin film. When the refractive index exceeds 10.0, the required average thickness of the dielectric layer is about 10 nm. Therefore, it may be difficult to form a uniform film.
- the refractive index can be measured by, for example, a spectroscopic ellipsometry method (VASE made by Woollam).
- the dielectric layer preferably has no absorption in the range of 400 nm to 700 nm, and more preferably has no absorption in the range of 380 nm to 2,500 nm.
- the dielectric layer When the dielectric layer has absorption in the range of 400 nm to 700 nm, it absorbs visible light and may adversely affect the color tone / visible light transmittance, and has absorption in the range of 380 nm to 2,500 nm. Since heat insulation is performed by absorption rather than reflection, the heat insulation characteristics may be reduced.
- the optical thickness of the dielectric layer is determined with respect to the wavelength ⁇ 1 at which the reflectance is a minimum value. Specifically, a dielectric layer having an optical thickness range determined by the following equation (1) is used. It is preferable to have at least one layer. Having the optical thickness nd determined by the following formula (1) is advantageous in that the reflectance of light having the wavelength ⁇ 1 is suppressed by optical interference.
- m represents an integer greater than or equal to 0
- (lambda) 1 represents the wavelength from which a reflectance becomes the minimum value
- n represents the refractive index of a dielectric material layer
- d is a dielectric material. It represents the thickness (nm) of the layer.
- the product nd of n and d is called optical thickness.
- nd is within a range of ⁇ 25% of ( ⁇ 1 / 4) around ⁇ (2m + 1) ⁇ ( ⁇ 1 / 4) ⁇ when m is 0, and ⁇ 10% Is more preferable, and ⁇ 5% is particularly preferable.
- the optical thickness of at least one layer of the dielectric layer satisfies the formula (1)
- the optical thickness of the other dielectric layer is not particularly limited, but m in the formula (1) is 0.
- m in the formula (1) is 0.
- the wavelength width capable of suppressing the reflectance is widened, and a heat ray heat shielding material having a small change in color and reflectance with respect to oblique incident light can be obtained. Is advantageous.
- the wavelength ⁇ 1 at which the reflectance becomes a minimum value is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 380 nm to 780 nm, and more preferably 400 nm to 700 nm.
- the wavelength ⁇ 1 is less than 380 nm, an ultraviolet region is formed, and when the wavelength ⁇ 1 exceeds 780 nm, an infrared region is formed.
- the thickness of the dielectric layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 5 nm to 5,000 nm, more preferably 10 nm to 3,000 nm, and particularly preferably 20 nm to 1,000 nm. preferable. If the thickness is less than 5 nm, it may be difficult to form a uniform film as the dielectric layer, and if it exceeds 5,000 nm, the optical interference effect between the two layers may be reduced.
- the method for forming the dielectric layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
- a method of forming a layer of a material having a refractive index n such that the thickness is d, etc. Is mentioned.
- the film forming method is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose.
- a deposition method capable of precisely controlling the thickness in addition to vacuum deposition, ion-assisted deposition, ion plating deposition, (Including ion beam sputter deposition) and the like, and the CVD method is preferable.
- the substrate is not particularly limited as long as it is an optically transparent substrate, and can be appropriately selected according to the purpose.
- the visible light transmittance is preferably 70% or more, more preferably 80% or more. preferable.
- permeability of a near-infrared region etc. is mentioned.
- glass materials such as white plate glass and blue plate glass, a polyethylene terephthalate (PET), a triacetyl cellulose (TAC) etc. are mentioned. It is done.
- the protective layer is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.For example, it contains a binder, a surfactant, and a viscosity modifier, and further contains other components as necessary. It becomes.
- the binder is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but preferably has higher visible light transparency and higher solar transparency, and examples thereof include acrylic resin, polyvinyl butyral, and polyvinyl alcohol. .
- acrylic resin polyvinyl butyral
- polyvinyl alcohol polyvinyl alcohol
- the thickness of the binder is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 1 nm to 10,000 nm, more preferably 3 nm to 1,000 nm, and particularly preferably 5 nm to 500 nm. If the thickness is less than 1 nm, the metal particle-containing layer may not be protected. If the thickness exceeds 10,000 nm, the wavelength of the metal particles may be reduced due to metal fine particles in the binder or reflection at the binder-dielectric layer interface. The selective reflection effect may cancel out due to interference.
- the visible light reflectance of the heat ray shielding material of the present invention is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. However, in the state where the binder is sandwiched between a glass substrate and a protective layer, 15% or less. Preferably, 10% or less is more preferable, and 8% or less is particularly preferable. If the visible light reflectance exceeds 15%, reflection of reflected light may be noticeably larger than that of a glass plate. Since the double-sided reflectance of the glass substrate or the protective layer is about 7.8%, in other words, the visible light reflectance of the heat ray shielding portion in which the dielectric layer and the metal particle-containing layer are combined is preferably 7.2% or less, 2.2% or less is more preferable, and 0.2% or less is particularly preferable. The visible light reflectance can be measured, for example, according to the method described in JIS-R3106: 1998 “Testing method of transmittance, reflectance, emissivity, and solar radiation acquisition rate of plate glass”.
- the visible light transmittance of the heat ray shielding material of the present invention is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 60% or more, more preferably 65% or more, and particularly preferably 70% or more. . When the visible light transmittance is less than 60%, for example, when used as glass for automobiles or glass for buildings, the outside may be difficult to see.
- the visible light transmittance can be measured by the method described in JIS-R3106: 1998 “Testing method of transmittance, reflectance, emissivity, and solar heat gain of plate glass”.
- the solar heat acquisition rate of the heat ray shielding material of this invention there is no restriction
- the solar heat gain can be measured by the method described in JIS-R3106: 1998 “Testing method of transmittance, reflectance, emissivity, solar heat gain of plate glass”.
- the haze of the heat ray shielding material of this invention there is no restriction
- the haze exceeds 20%, for example, when used as glass for automobiles or glass for buildings, the outside may become difficult to see or may be unfavorable for safety.
- the haze can be measured according to, for example, JIS K7136 and JIS K7361-1.
- the method for producing the heat ray shielding material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose.
- a dispersion having the metal particles on a substrate may be a dip coater, a die coater, a slit coater, Examples of the surface orientation include coating by a bar coater, a gravure coater, and the like, an LB film method, a self-assembly method, and spray coating.
- a plane orientation method using electrostatic interaction may be used.
- the surface of the metal particle is negatively charged (for example, dispersed in a negatively charged medium such as citric acid)
- the surface of the substrate is positively charged (for example, amino group or the like).
- the surface of the substrate may be modified), and the surface orientation may be electrostatically enhanced to achieve surface orientation.
- the surface of the metal particles is hydrophilic, a hydrophilic / hydrophobic sea-island structure is formed on the surface of the substrate by a block copolymer or a ⁇ contact stamp method, etc., and the surface is aligned using the hydrophilic / hydrophobic interaction. And the distance between the tabular grains may be controlled.
- a dielectric layer is formed (laminated) on the metal particle-containing layer.
- the method for forming the dielectric layer include coating using a dip coater, die coater, slit coater, bar coater, gravure coater, and the like, LB film method, self-organization method, spray coating method, and the like.
- a metal particle-containing layer is again formed on the dielectric layer by the same method as described above. In addition, lamination
- stacking is repeated as needed.
- the heat ray shielding material of the present invention is not particularly limited as long as it is an embodiment used for selectively reflecting or absorbing heat rays (near infrared rays), and may be appropriately selected according to the purpose. Examples thereof include glass and film, glass and film for building materials, and an agricultural film. Among these, from the viewpoint of energy saving effect, it is preferably a vehicle glass or film, or a building material glass or film.
- heat rays near infrared rays
- the method for producing the glass is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose.
- an adhesive layer is formed on the heat ray shielding material produced as described above, and glass for vehicles such as automobiles or the like. It can be used by being laminated to glass for building materials or sandwiched between PVB and EVA intermediate films used for laminated glass. Alternatively, only the particle / binder layer may be transferred to a PVB or EVA intermediate film, and the substrate may be peeled and removed.
- Example 1 ⁇ Production of heat ray shielding material> -Synthesis of tabular metal grains- 2.5 ml of a 0.5 g / l aqueous polystyrene sulfonic acid solution was added to 50 ml of a 2.5 mM aqueous sodium citrate solution and heated to 35 ° C. To this solution, 3 ml of 10 mM sodium borohydride aqueous solution was added, and 50 ml of 0.5 mM silver nitrate aqueous solution was added with stirring at 20 ml / min. This solution was stirred for 30 minutes to prepare a seed solution.
- Ion-exchanged water (127.6 ml) was added to 2.5 mM sodium citrate aqueous solution (132.7 ml) and heated to 35 ° C. To this solution was added 2 ml of 10 mM ascorbic acid aqueous solution, 42.4 ml of the seed solution was added, and 79.6 ml of 0.5 mM aqueous silver nitrate solution was added at 10 ml / min with stirring. After stirring for 30 minutes, 71.1 ml of 0.35M potassium hydroquinonesulfonate aqueous solution was added, and 200 g of 7% gelatin aqueous solution was added.
- the thickness of the silver hexagonal tabular grains was measured with an atomic force microscope (Nanocute II, manufactured by Seiko Instruments Inc.), the average thickness was 10 nm, and silver hexagonal tabular grains having an aspect ratio of 17.0 were generated. I understood.
- metal particle-containing layer 0.75 ml of 1N NaOH is added to 16 ml of the silver tabular grain dispersion liquid, 24 ml of ion-exchanged water is added, and centrifugation is performed at 5,000 rpm for 5 minutes in a centrifuge (Hokusan, H-200N, Amble Rotor BN). Then, silver hexagonal tabular grains were precipitated. The supernatant liquid after centrifugation was discarded, 6 ml of water was added, and the precipitated silver hexagonal tabular grains were redispersed.
- a centrifuge Hokusan, H-200N, Amble Rotor BN
- SiO 2 was deposited as a dielectric layer by electron beam evaporation (manufactured by ULVAC, EBX-8C). At this time, the thickness of the SiO 2 was adjusted to 80 nm according to the value of a crystal resonator (manufactured by ULVAC TECHNO, gold 5 MHz_CR5G1), and vapor deposition was performed.
- Example 1 -Production of metal particle-containing layer (second layer)- On the dielectric layer SiO 2 , a silver tabular particle dispersion is obtained in the same manner as in “Synthesis of metal tabular grains”, and silver hexagon is obtained in the same manner as in “Preparation of metal particle-containing layer (first layer)”.
- a metal particle-containing layer (second layer) was prepared by fixing tabular grains. When a carbon thin film was deposited on the metal particle-containing layer (second layer) to a thickness of 20 nm and observed by SEM, the silver hexagonal tabular grains were fixed on the dielectric layer without aggregation.
- the heat ray shielding material of Example 1 was produced by the above.
- the shape uniformity of the tabular silver grains is determined by the shape of 200 grains arbitrarily extracted from the observed SEM image, and the grains of at least one of a substantially hexagonal shape and a substantially disc shape are A, an irregular shape such as a teardrop shape. Image analysis was performed with the particle B, and the ratio (number%) of the number of particles corresponding to A was determined. Similarly, the particle diameter of 100 particles corresponding to A is measured with a digital caliper, the average value is defined as the average equivalent circle diameter, and the coefficient of variation (%) obtained by dividing the standard deviation of the equivalent circle diameter by the average equivalent circle diameter. Asked.
- the heat ray shielding material of Example 1 was cleaved by ion milling with irradiation with an argon ion beam, and a vertical section sample of the heat ray shielding material was produced.
- the thickness d of the derivative layer was determined by observing this vertical cross-section sample with a scanning electron microscope (SEM).
- the obtained dispersion containing tabular metal particles is dropped onto a glass substrate and dried, and the thickness of one tabular metal particle is measured using an atomic force microscope (AFM) (Nanocute II, manufactured by Seiko Instruments Inc.). It was measured.
- the measurement conditions using the AFM were a self-detecting sensor, DFM mode, a measurement range of 5 ⁇ m, a scanning speed of 180 seconds / frame, and a data point of 256 ⁇ 256.
- the wavelength ⁇ 1 is set to 500 nm, and nd / ⁇ 1 The value which standardized was calculated
- FIG. 6C is a spectrum of Example 1, which is a spectrum obtained by calculating only the metal particle-containing layer excluding the reflection of the substrate on the surface. From these spectra, peak reflectance and maximum reflection wavelength were determined.
- each metal particle-containing layer (first layer) for the heat ray shielding material containing two or more metal particle-containing layers, a sample of only each metal particle-containing layer (first layer) was prepared. . Specifically, the metal particle-containing layer (first layer) was measured as follows, and the metal particle-containing layer (second layer) was also evaluated in the same manner. A silver tabular particle dispersion was obtained in the same manner as in “Synthesis of metal tabular grains”, and silver hexagonal tabular grains were fixed on the surface in the same manner as in “Preparation of metal particle-containing layer (first layer)”. A film having only a metal particle-containing layer (first layer) was obtained.
- This film is measured using the same optical measurement method as the above-mentioned “visible light transmission spectrum and heat ray reflection spectrum” and “sunlight heat acquisition rate / visible light transmittance / visible light reflectance” to obtain the maximum reflectance.
- the peak reflectance of each metal particle-containing layer was used.
- Example 1 a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the SiO 2 deposited as the dielectric layer was adjusted according to Table 1-1. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Example 3 a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 1 except that the dielectric layer and the metal particle-containing layer (second layer) were not formed. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2. Moreover, the measurement result of a visible light transmission spectrum and a heat ray reflection spectrum is shown to FIG. 6D.
- FIG. 6D is a spectrum of Comparative Example 3, and is a spectrum obtained by calculating only the metal particle-containing layer excluding the reflection of the substrate on the surface.
- Example 2 In Example 1, heat rays were applied in the same manner as in Example 1 except that the addition of 6 ml of water in the production of the metal particle-containing layer (first layer) and the metal particle-containing layer (second layer) was replaced with the addition of 4 ml of water. A shielding material was produced. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Example 2 a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 2 except that the thickness of SiO 2 vapor deposition was adjusted according to Table 1-1. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Comparative Example 6 a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Comparative Example 3, except that the addition of 6 ml of water was replaced with the addition of 4 ml of water. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2. Moreover, the measurement result of a visible light transmission spectrum and a heat ray reflection spectrum is shown to FIG. 6B.
- FIG. 6B is a spectrum of Comparative Example 6, and is a spectrum obtained by calculating only the metal particle-containing layer excluding the reflection of the substrate on the surface.
- Example 3 In Example 1, addition of 132.7 ml of a 2.5 mM sodium citrate aqueous solution in the synthesis of metal tabular grains of the metal particle-containing layer (first layer) and the metal particle-containing layer (second layer) was added with a 2.5 mM quencher. A heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 1 except that 255.2 ml of an aqueous sodium acid solution was added. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Example 3 a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 3 except that the thickness of SiO 2 vapor deposition was adjusted according to Table 1-1. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Comparative Example 9 In Comparative Example 3, the addition of 132.7 ml of a 2.5 mM aqueous sodium citrate solution in the synthesis of the metal tabular grains of the metal particle-containing layer (first layer) and the metal particle-containing layer (second layer) was added with a 2.5 mM quencher. A heat ray shielding material was produced in the same manner as in Comparative Example 3, except that 255.2 ml of sodium acid aqueous solution was added. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Example 4 In Example 1, the addition of 6 ml of water in the production of the metal particle-containing layer (first layer) was replaced with the addition of 4 ml of water, and the addition of 6 ml of water in the production of the metal particle-containing layer (second layer) was added with 11 ml of water.
- a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 1 except that it was replaced with. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2. Moreover, the measurement result of a visible light transmission spectrum and a heat ray reflection spectrum is shown to FIG. 6A.
- FIG. 6A is a spectrum of Example 4, which is a spectrum obtained by calculating only the metal particle-containing layer excluding the reflection of the substrate on the surface.
- Example 10 (Comparative Example 10)
- a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 4 except that the thickness of SiO 2 vapor deposition was adjusted according to Table 1-1.
- the obtained heat ray shielding material and metal particle it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Comparative Example 11 In Comparative Example 3, the addition of 6 ml of water in the production of the metal particle-containing layer (first layer) was replaced with the addition of 4 ml of water, and the addition of 6 ml of water in the production of the metal particle-containing layer (second layer) was added with 11 ml of water.
- a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Comparative Example 3 except that it was replaced with. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Example 5 In Example 1, the addition of 6 ml of water in the production of the metal particle-containing layer (first layer) was replaced with the addition of 11 ml of water, and the addition of 6 ml of water in the production of the metal particle-containing layer (second layer) was added with 4 ml of water.
- a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 1 except that it was replaced with. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Example 5 a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 5 except that the thickness of SiO 2 vapor deposition was adjusted according to Table 1-1. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Example 8 In Example 1, the addition of 72 ml of 0.08 M NaOH aqueous solution in the production of the metal particle containing layer (first layer) and the metal particle containing layer (second layer) was replaced with the addition of 72 ml of 0.17 M NaOH aqueous solution. Except for this, a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 1. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Example 8 a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 8 except that the thickness of SiO 2 vapor deposition was adjusted according to Table 1-2. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Example 9 In Example 8, except that the addition of 127.6 ml of ion exchange water in the production of the metal particle containing layer (first layer) and the metal particle containing layer (second layer) was replaced with the addition of 87.1 ml of ion exchange water.
- a heat ray shielding material was produced. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Example 9 a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 9 except that the thickness of SiO 2 vapor deposition was adjusted according to Table 1-2. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Example 10 In Example 1, addition of 132.7 ml of 2.5 mM sodium citrate aqueous solution in the synthesis of metal tabular grains of the metal particle-containing layer (second layer) was changed to addition of 255.2 ml of 2.5 mM sodium citrate aqueous solution. Except for this, a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 1. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Example 10 a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 10 except that the thickness of SiO 2 vapor deposition was adjusted according to Table 1-2. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Example 11 In Example 1, addition of 132.7 ml of 2.5 mM sodium citrate aqueous solution in the synthesis of metal tabular grains of the metal particle-containing layer (first layer) was changed to addition of 255.2 ml of 2.5 mM sodium citrate aqueous solution. Except for this, a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 1. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Example 11 a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 11 except that the thickness of the SiO 2 vapor deposition was adjusted according to Table 1-2. Various characteristics of the obtained heat ray shielding material and metal particles were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Example 12 A heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 1 except that SiO 2 was changed to ZrO 2 in Example 1. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Example 12 a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 12 except that the thickness of the ZrO 2 vapor deposition was adjusted according to Table 1-2. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Example 13 In Example 1, an aging treatment of heating the silver tabular grain dispersion liquid contained in the metal particle-containing layer (first layer) and the metal particle-containing layer (second layer) at 80 ° C. for 1 hour after adding dilute nitric acid. A heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 1 except for the above. As a result of TEM observation of the particles after the aging treatment, it was confirmed that the hexagonal corners became dull and changed to a substantially disk shape. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Example 13 a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 13 except that the thickness of the SiO 2 vapor deposition as the dielectric layer was adjusted according to Table 1-2. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- Example 14 In Example 1, as shown below, the silver hexagonal tabular grains in the metal particle-containing layer (first layer) and the metal particle-containing layer (second layer) are covered with TiO 2 which is a high refractive index material, and TiO 2 is used.
- a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 1 except that a shell was formed. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2. When the refractive index of TiO 2 was measured by a spectroscopic ellipsometry method (VASE manufactured by Woollam), the refractive index was 2.2.
- TiO 2 shell Formation of TiO 2 shell-
- the formation of the TiO 2 shell was carried out with reference to the literature (Langmuir, 2000, Vol. 16, p. 2731-2735).
- Silver hexagonal tabular grains coated with a TiO 2 shell were obtained by adding 2 mL of tetraethoxytitanium, 2.5 mL of acetylacetone and 0.1 mL of dimethylamine to the silver hexagonal tabular grain dispersion, and stirring for 5 hours.
- the thickness of the TiO 2 shell was 30 nm.
- Example 14 a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 14 except that the thickness of the SiO 2 vapor deposition as the dielectric layer was prepared according to Table 1-2. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Table 1-1 to Table 3-2.
- “A” represents ⁇ (2m + 1) ⁇ ( ⁇ 1 / 4) ⁇ ⁇ ⁇ ( ⁇ 1 / 4) ⁇ 0.25 ⁇ .
- “B” represents ⁇ (2m + 1) ⁇ ( ⁇ 1 / 4) ⁇ + ⁇ ( ⁇ 1 / 4) ⁇ 0.25 ⁇ .
- m is 60, and in all other cases, m is 0.
- “A” represents ⁇ (2m + 1) ⁇ ( ⁇ 1 / 4) ⁇ ⁇ ⁇ ( ⁇ 1 / 4) ⁇ 0.25 ⁇ (m represents 0).
- “B” represents ⁇ (2m + 1) ⁇ ( ⁇ 1 / 4) ⁇ + ⁇ ( ⁇ 1 / 4) ⁇ 0.25 ⁇ (m represents 0).
- the visible light transmittance is 75.2%
- the solar heat acquisition rate is 58.8%
- the visible light reflectance is 14. It can be seen that the visible light reflectance of 6% and the metal particle-containing layer is 8.2%, and not only the visible light reflectance but also the visible light reflectance of the metal particle-containing layer is suppressed.
- Example 15 In Example 1, as shown below, Example 1 and Example 1 were prepared except that a metal particle-containing layer (second layer), a dielectric layer (second layer), and a metal particle-containing layer (third layer) were produced. Similarly, a heat ray shielding material was produced. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Tables 4-1 to 7. -Production of metal particle-containing layer (second layer)- On the dielectric layer (first layer) SiO 2 , a silver tabular particle dispersion is obtained in the same manner as in “Synthesis of metal tabular grains” and is similar to “Production of metal particle-containing layer (first layer)”.
- a metal particle-containing layer (second layer) was produced.
- dielectric layer (second layer) On the metal particle-containing layer (second layer), SiO 2 was deposited as a dielectric layer by electron beam evaporation (ULX EBX-8C). At this time, the thickness of SiO 2 was adjusted to 80 nm according to the value of a quartz crystal resonator (gold 5 MHz_CR5G1 manufactured by ULVAC-TECHNO) and deposited.
- Example 15 a heat ray shielding material was produced in the same manner as in Example 15 except that the deposition thickness of SiO 2 as the dielectric layer was prepared according to Tables 4-1 to 4-3. About the obtained heat ray shielding material and metal particle, it carried out similarly to Example 1, and evaluated various characteristics. The results are shown in Tables 4-1 to 7.
- “A” represents ⁇ (2m + 1) ⁇ ( ⁇ 1 / 4) ⁇ ⁇ ⁇ ( ⁇ 1 / 4) ⁇ 0.25 ⁇ (m represents 0).
- “B” represents ⁇ (2m + 1) ⁇ ( ⁇ 1 / 4) ⁇ + ⁇ ( ⁇ 1 / 4) ⁇ 0.25 ⁇ (m represents 0).
- the heat ray shielding material of the present invention is excellent in infrared reflectance such as near infrared rays, visible light transparency and radio wave transparency, and thus prevents transmission of heat rays such as glass for vehicles such as automobiles and buses, glass for building materials, etc. It can be suitably used as various members that are required to do.
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Abstract
本発明は、少なくとも1種の金属粒子を含有する少なくとも2層の金属粒子含有層と、少なくとも1層の透明な誘電体層と、を有し、前記金属粒子含有層と前記誘電体層との交互積層構造である熱線遮蔽材であって、前記誘電体層の少なくとも1層の光学厚み(nd)が、反射率が極小値となる波長λ1に対して以下の式(1)を満たす。 {(2m+1)×(λ1/4)}-{(λ1/4)×0.25} < nd < {(2m+1)×(λ1/4)}+{(λ1/4)×0.25} 式(1) ただし、前記式(1)において、mは、0以上の整数を表し、λ1は、反射率が極小値となる波長を表し、nは、誘電体層の屈折率を表し、dは、誘電体層の厚み(nm)を表す。
Description
本発明は、近赤外線などの赤外線反射率及び可視光線透過性に優れた熱線遮蔽材に関する。
近年、二酸化炭素削減のための省エネルギー施策の一つとして、自動車や建物の窓に対する熱線遮蔽性付与材料が開発されている。熱線遮蔽性(日射熱取得率)の観点からは、吸収した光の室内への再放射(吸収した日射エネルギーの約1/3量)がある熱線吸収型より、再放射がない熱線反射型が好ましく、様々な提案がなされている。
例えば、金属Ag薄膜は、その反射率の高さから、熱線反射材料として一般に使用されている。
しかしながら、金属Ag薄膜は、可視光や熱線だけでなく電波も反射してしまうため、可視光透過性及び電波透過性が低いという問題があった。
しかしながら、金属Ag薄膜は、可視光や熱線だけでなく電波も反射してしまうため、可視光透過性及び電波透過性が低いという問題があった。
このため、例えば、可視光透過性を上げるために、AgとZnO多層膜を利用したLow-Eガラス(例えば、旭硝子株式会社製)が提案され、広く建物に採用されている。
しかしながら、前記Low-Eガラスは、ガラス表面に金属Ag薄膜が形成されているため、電波透過性が低いという問題があった。
しかしながら、前記Low-Eガラスは、ガラス表面に金属Ag薄膜が形成されているため、電波透過性が低いという問題があった。
このような問題を解決するため、例えば、電波透過性を付与した島状Ag粒子付きガラスが提案されている。蒸着により製膜したAg薄膜をアニールすることにより、粒状Agを形成したガラスが提案されている(特許文献1参照)。
しかしながら、この提案では、アニールにより粒状Agを形成しているため、粒子サイズや形状、面積率を制御することが難しく、熱線の反射波長や帯域の制御や可視光透過率の向上が難しいという問題があった。
しかしながら、この提案では、アニールにより粒状Agを形成しているため、粒子サイズや形状、面積率を制御することが難しく、熱線の反射波長や帯域の制御や可視光透過率の向上が難しいという問題があった。
また、赤外線遮蔽フィルタとして、Ag平板粒子を用いたフィルタが提案されている(特許文献2~6参照)。
しかしながら、これらの提案は、いずれもプラズマディスプレイパネルに用いることを意図したものであり、また、赤外域の波長光の吸収能を向上させるために体積の小さな粒子を用いており、熱線を遮蔽する材料(熱線を反射する材料)としてAg平板粒子を用いるものではなかった。
しかしながら、これらの提案は、いずれもプラズマディスプレイパネルに用いることを意図したものであり、また、赤外域の波長光の吸収能を向上させるために体積の小さな粒子を用いており、熱線を遮蔽する材料(熱線を反射する材料)としてAg平板粒子を用いるものではなかった。
このため、例えば、波長λの光に実質的に透明な透明薄膜層と金属層との周期的な交互積層構造を有し、波長λの光を選択的に反射する反射膜(特許文献7参照)、第1ガラスと第2ガラスとの間に赤外線遮蔽性微粒子を介在させることで赤外領域の波長を反射するガラスが提案されている(特許文献8参照)。
しかしながら、これらの提案は、反射させたい波長と近い波長をも反射してしまうので、特定の波長のみを反射させることができないという問題があった。このため、赤外領域に近い可視光線をも反射してしまい、鏡のようになってしまうという問題があった。また、これらの提案では、反射させたい波長を選択することができないという問題もあった。
しかしながら、これらの提案は、反射させたい波長と近い波長をも反射してしまうので、特定の波長のみを反射させることができないという問題があった。このため、赤外領域に近い可視光線をも反射してしまい、鏡のようになってしまうという問題があった。また、これらの提案では、反射させたい波長を選択することができないという問題もあった。
このように、近赤外線などの赤外線反射率及び可視光線透過性に優れた熱線遮蔽材の速やかな開発が強く求められているのが現状である。
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、近赤外線などの赤外線反射率及び可視光線透過性に優れた熱線遮蔽材を提供することを目的とする。
前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
<1> 少なくとも1種の金属粒子を含有する少なくとも2層の金属粒子含有層と、少なくとも1層の透明な誘電体層と、を有し、前記金属粒子含有層と前記誘電体層との交互積層構造である熱線遮蔽材であって、前記誘電体層の少なくとも1層の光学厚み(nd)が、反射率が極小値となる波長λ1に対して以下の式(1)を満たすことを特徴とする熱線遮蔽材である。
{(2m+1)×(λ1/4)}-{(λ1/4)×0.25} < nd < {(2m+1)×(λ1/4)}+{(λ1/4)×0.25} 式(1)
ただし、前記式(1)において、mは、0以上の整数を表し、λ1は、反射率が極小値となる波長を表し、nは、誘電体層の屈折率を表し、dは、誘電体層の厚み(nm)を表す。
<2> 金属粒子が、略六角形状及び略円盤形状の少なくともいずれかの金属平板粒子を60個数%以上有する前記<1>に記載の熱線遮蔽材である。
<3> 複数の金属粒子含有層の反射率のうち、日射の進入方向に最も近い金属粒子含有層が最も大きい前記<1>から<2>のいずれかに記載の熱線遮蔽材である。
<4> 式(1)中のmが、0である前記<1>から<3>のいずれかに記載の熱線遮蔽材である。
<5> 金属粒子が、少なくとも銀を含む前記<1>から<4>のいずれかに記載の熱線遮蔽材である。
<6> 金属粒子が、高屈折率材料で被覆されている前記<1>から<5>のいずれかに記載の熱線遮蔽材である。
<7> 熱線遮蔽材の日射熱取得率が、70%以下である前記<1>から<6>のいずれかに記載の熱線遮蔽材である。
<8> 反射率が極小値となる波長λ1が、380nm~780nmである前記<1>から<7>のいずれかに記載の熱線遮蔽材である。
<9> 金属粒子含有層の透過率が、600nm~2,000nmの波長の範囲で極小値となる前記<1>から<8>のいずれかに記載の熱線遮蔽材である。
<10> 熱線遮蔽材の可視光線透過率が、60%以上である前記<1>から<9>のいずれかに記載の熱線遮蔽材である。
<11> 誘電体層の厚みが、5nm~5,000nmである前記<1>から<10>のいずれかに記載の熱線遮蔽材である。
<1> 少なくとも1種の金属粒子を含有する少なくとも2層の金属粒子含有層と、少なくとも1層の透明な誘電体層と、を有し、前記金属粒子含有層と前記誘電体層との交互積層構造である熱線遮蔽材であって、前記誘電体層の少なくとも1層の光学厚み(nd)が、反射率が極小値となる波長λ1に対して以下の式(1)を満たすことを特徴とする熱線遮蔽材である。
{(2m+1)×(λ1/4)}-{(λ1/4)×0.25} < nd < {(2m+1)×(λ1/4)}+{(λ1/4)×0.25} 式(1)
ただし、前記式(1)において、mは、0以上の整数を表し、λ1は、反射率が極小値となる波長を表し、nは、誘電体層の屈折率を表し、dは、誘電体層の厚み(nm)を表す。
<2> 金属粒子が、略六角形状及び略円盤形状の少なくともいずれかの金属平板粒子を60個数%以上有する前記<1>に記載の熱線遮蔽材である。
<3> 複数の金属粒子含有層の反射率のうち、日射の進入方向に最も近い金属粒子含有層が最も大きい前記<1>から<2>のいずれかに記載の熱線遮蔽材である。
<4> 式(1)中のmが、0である前記<1>から<3>のいずれかに記載の熱線遮蔽材である。
<5> 金属粒子が、少なくとも銀を含む前記<1>から<4>のいずれかに記載の熱線遮蔽材である。
<6> 金属粒子が、高屈折率材料で被覆されている前記<1>から<5>のいずれかに記載の熱線遮蔽材である。
<7> 熱線遮蔽材の日射熱取得率が、70%以下である前記<1>から<6>のいずれかに記載の熱線遮蔽材である。
<8> 反射率が極小値となる波長λ1が、380nm~780nmである前記<1>から<7>のいずれかに記載の熱線遮蔽材である。
<9> 金属粒子含有層の透過率が、600nm~2,000nmの波長の範囲で極小値となる前記<1>から<8>のいずれかに記載の熱線遮蔽材である。
<10> 熱線遮蔽材の可視光線透過率が、60%以上である前記<1>から<9>のいずれかに記載の熱線遮蔽材である。
<11> 誘電体層の厚みが、5nm~5,000nmである前記<1>から<10>のいずれかに記載の熱線遮蔽材である。
本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、近赤外線などの赤外線反射率及び可視光線透過性に優れた熱線遮蔽材を提供することができる。
(熱線遮蔽材)
本発明の熱線遮蔽材は、少なくとも1種の金属粒子を含有する金属粒子含有層と、透明な誘電体層とを有し、必要に応じて更にその他の部材を有してなる。
また、本発明の熱線遮蔽材は、少なくとも2層の前記金属粒子含有層と、少なくとも1層の前記誘電体層との交互積層構造である。
本発明の熱線遮蔽材は、少なくとも1種の金属粒子を含有する金属粒子含有層と、透明な誘電体層とを有し、必要に応じて更にその他の部材を有してなる。
また、本発明の熱線遮蔽材は、少なくとも2層の前記金属粒子含有層と、少なくとも1層の前記誘電体層との交互積層構造である。
<金属粒子含有層>
前記金属粒子含有層は、少なくとも1種の金属粒子を含有する層であって、基板上に形成されるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記金属粒子含有層は、少なくとも1種の金属粒子を含有する層であって、基板上に形成されるものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
-金属粒子-
前記金属粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属平板粒子、粒状、立方体状、六面体状、八面体状、ロッド状などが挙げられる。これらの中でも、金属の平板粒子(以下、「金属平板粒子」と称することもある。)が特に好ましい。
前記金属粒子含有層において、金属粒子の存在形態としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、基板平面に対して略水平に偏在している存在形態が好ましい。このような存在形態としては、例えば、基板と金属粒子とが略接触する形態、基板と金属粒子とが熱線遮蔽材の深さ方向に一定の距離で配置されている形態などが挙げられる。
前記金属粒子の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、500nm以下の平均円相当径を有するものなどが挙げられる。
前記金属粒子の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、熱線(近赤外線)の反射率が高いという点で、銀、金、アルミニウム、銅、ロジウム、ニッケル、白金が好適である。これらの中でも、前記金属粒子は、銀を含むことが特に好ましい。
前記金属粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、金属平板粒子、粒状、立方体状、六面体状、八面体状、ロッド状などが挙げられる。これらの中でも、金属の平板粒子(以下、「金属平板粒子」と称することもある。)が特に好ましい。
前記金属粒子含有層において、金属粒子の存在形態としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、基板平面に対して略水平に偏在している存在形態が好ましい。このような存在形態としては、例えば、基板と金属粒子とが略接触する形態、基板と金属粒子とが熱線遮蔽材の深さ方向に一定の距離で配置されている形態などが挙げられる。
前記金属粒子の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、500nm以下の平均円相当径を有するものなどが挙げられる。
前記金属粒子の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、熱線(近赤外線)の反射率が高いという点で、銀、金、アルミニウム、銅、ロジウム、ニッケル、白金が好適である。これらの中でも、前記金属粒子は、銀を含むことが特に好ましい。
-金属平板粒子-
前記金属平板粒子としては、2つの平板面からなる粒子(図1A及び図1B参照)であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、略六角形状、略円盤形状、略三角形状などが挙げられる。これらの中でも、可視光透過率が高い点で、略六角形状、略円盤形状が特に好ましい。また、前記金属平板粒子は、バインダーで被覆されたものであってもよい。
前記平板面とは、例えば、図1A及び図1Bに示したような直径が含まれる面を意味する。
前記略円盤形状としては、透過型電子顕微鏡(TEM)で金属平板粒子を平板面の上方(平板面側)から観察した際に、角が無く、丸い形状であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記略六角形状としては、透過型電子顕微鏡(TEM)で金属平板粒子を平板面の上方(平板面側)から観察した際に、略六角形状であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、六角形状の角が鋭角のものでも、鈍っているものでもよいが、可視光域の吸収を軽減し得る点で、角が鈍っているものであることが好ましい。角の鈍りの程度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記金属平板粒子としては、2つの平板面からなる粒子(図1A及び図1B参照)であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、略六角形状、略円盤形状、略三角形状などが挙げられる。これらの中でも、可視光透過率が高い点で、略六角形状、略円盤形状が特に好ましい。また、前記金属平板粒子は、バインダーで被覆されたものであってもよい。
前記平板面とは、例えば、図1A及び図1Bに示したような直径が含まれる面を意味する。
前記略円盤形状としては、透過型電子顕微鏡(TEM)で金属平板粒子を平板面の上方(平板面側)から観察した際に、角が無く、丸い形状であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記略六角形状としては、透過型電子顕微鏡(TEM)で金属平板粒子を平板面の上方(平板面側)から観察した際に、略六角形状であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、六角形状の角が鋭角のものでも、鈍っているものでもよいが、可視光域の吸収を軽減し得る点で、角が鈍っているものであることが好ましい。角の鈍りの程度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記金属粒子含有層に存在する金属粒子のうち、略六角形状及び略円盤形状の少なくともいずれかの金属平板粒子の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、金属粒子の全個数に対して、60個数%以上が好ましく、65個数%以上がより好ましく、70個数%以上が特に好ましい。前記金属平板粒子の割合が、60個数%未満であると、可視光線透過率が低くなってしまうことがある。
前記略六角形状及び略円盤形状の少なくともいずれかの金属平板粒子の含有量は、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)や走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することにより求めることができる。
前記略六角形状及び略円盤形状の少なくともいずれかの金属平板粒子の含有量は、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)や走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することにより求めることができる。
[面配向]
本発明の熱線遮蔽材において、金属平板粒子は、その平板面が基板の表面に対して所定の範囲で面配向することを一態様とする。
前記金属平板粒子は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、熱線反射率を高める点で基板平面に対して略水平に偏在していることが好ましい。
前記面配向としては、金属平板粒子の平板面と、基板の表面とが、所定の範囲内で略平行になっている態様であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、面配向の角度が、0°~±30°であることが好ましく、0°~±20°であることがより好ましい。
本発明の熱線遮蔽材において、金属平板粒子は、その平板面が基板の表面に対して所定の範囲で面配向することを一態様とする。
前記金属平板粒子は、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、熱線反射率を高める点で基板平面に対して略水平に偏在していることが好ましい。
前記面配向としては、金属平板粒子の平板面と、基板の表面とが、所定の範囲内で略平行になっている態様であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、面配向の角度が、0°~±30°であることが好ましく、0°~±20°であることがより好ましい。
ここで、図3A~図3Cは、本発明の熱線遮蔽材において、金属平板粒子を含む金属粒子含有層の存在状態の一例を示した概略断面図である。図3Aは、金属粒子含有層2中における金属平板粒子3の最も理想的な存在状態を示す。図3Bは、基板1の平面と金属平板粒子3の平板面とのなす角度(±θ)を説明する図である。図3Cは、金属粒子含有層2の熱線遮蔽材の深さ方向における存在領域を示すものである。
図3Bにおいて、基板1の表面と、金属平板粒子3の平板面又は平板面の延長線とのなす角度(±θ)は、前記面配向における所定の範囲に対応する。即ち、面配向とは、熱線遮蔽材の断面を観察した際、図3Bに示す傾角(±θ)が小さい状態をいい、特に、図3Aは、基板1の表面と金属平板粒子3の平板面とが接している状態、即ち、θが0°である状態を示す。基板1の表面に対する金属平板粒子3の平板面の面配向の角度、即ち図3Bにおけるθが±30°を超えると、熱線遮蔽材の所定の波長(例えば、可視光域長波長側から近赤外光領域)の反射率が低下してしまったり、ヘイズが大きくなってしまうことがある。
図3Bにおいて、基板1の表面と、金属平板粒子3の平板面又は平板面の延長線とのなす角度(±θ)は、前記面配向における所定の範囲に対応する。即ち、面配向とは、熱線遮蔽材の断面を観察した際、図3Bに示す傾角(±θ)が小さい状態をいい、特に、図3Aは、基板1の表面と金属平板粒子3の平板面とが接している状態、即ち、θが0°である状態を示す。基板1の表面に対する金属平板粒子3の平板面の面配向の角度、即ち図3Bにおけるθが±30°を超えると、熱線遮蔽材の所定の波長(例えば、可視光域長波長側から近赤外光領域)の反射率が低下してしまったり、ヘイズが大きくなってしまうことがある。
前記金属粒子の存在領域の厚み(粒子存在域厚みf(λ))としては、金属粒子周囲の平均屈折率をnとしたときに、共鳴反射率を大きくする観点から、2,500/(4n)nm以下が好ましく、700/(4n)nm以下がより好ましく、400/(4n)nm以下が特に好ましい。
前記厚みが、2,500/(4n)nmを超えると、ヘイズが大きくなり、熱線遮蔽材の上側(基板と反対側)と下側(基板側)のそれぞれの金属粒子含有層の界面での反射波の位相により反射波の振幅が強めあう効果が小さくなってしまい、共鳴波長での反射率が大きく下がることがある。
前記厚みが、2,500/(4n)nmを超えると、ヘイズが大きくなり、熱線遮蔽材の上側(基板と反対側)と下側(基板側)のそれぞれの金属粒子含有層の界面での反射波の位相により反射波の振幅が強めあう効果が小さくなってしまい、共鳴波長での反射率が大きく下がることがある。
[面配向の評価]
前記基板の表面に対して金属平板粒子の平板面が面配向しているかどうかの評価としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、適当な断面切片を作製し、この切片における基板及び金属平板粒子を観察して評価する方法であってもよい。具体的には、熱線遮蔽材を、ミクロトーム、集束イオンビーム(FIB)を用いて熱線遮蔽材の断面サンプル又は断面切片サンプルを作製し、これを、各種顕微鏡(例えば、電界放射型走査電子顕微鏡(FE-SEM)等)を用いて観察して得た画像から評価する方法などが挙げられる。
前記基板の表面に対して金属平板粒子の平板面が面配向しているかどうかの評価としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、適当な断面切片を作製し、この切片における基板及び金属平板粒子を観察して評価する方法であってもよい。具体的には、熱線遮蔽材を、ミクロトーム、集束イオンビーム(FIB)を用いて熱線遮蔽材の断面サンプル又は断面切片サンプルを作製し、これを、各種顕微鏡(例えば、電界放射型走査電子顕微鏡(FE-SEM)等)を用いて観察して得た画像から評価する方法などが挙げられる。
本発明の熱線遮蔽材において、金属平板粒子を被覆するバインダーが水で膨潤する場合は、液体窒素で凍結した状態の試料を、ミクロトームに装着されたダイヤモンドカッターで切断することで、前記断面サンプル又は断面切片サンプルを作製してもよい。また、熱線遮蔽材において金属平板粒子を被覆するバインダーが水で膨潤しない場合は、前記断面サンプル又は断面切片サンプルを作製してもよい。
前記作製した断面サンプル又は断面切片サンプルの観察としては、サンプルにおいて基板の表面に対して金属平板粒子の平板面が面配向しているかどうかを確認し得るものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、FE-SEM、TEM、光学顕微鏡などを用いた観察が挙げられる。前記断面サンプルの場合は、FE-SEMにより、前記断面切片サンプルの場合は、TEMにより観察を行ってもよい。FE-SEMで評価する場合は、金属平板粒子の形状と傾角(図3Bの±θ)が明瞭に判断できる空間分解能を有することが好ましい。
[平均円相当径及び平均円相当径の粒度分布]
前記金属平板粒子の平均円相当径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10nm~5,000nmが好ましく、30nm~1,000nmがより好ましく、70nm~500nmが特に好ましい。
前記平均円相当径が、10nm未満であると、アスペクト比が小さくなり、形状が球状となる傾向があり、また、透過スペクトルのピーク波長が500nm以下になることがあり、5,000nmを超えると、ヘイズ(散乱)が大きくなり、基板の透明性が損なわれてしまうことがある。
ここで、前記平均円相当径とは、TEMで金属粒子を観察して得た画像から任意に選んだ200個の金属平板粒子の主平面直径(最大長さ)の平均値を意味する。
前記金属粒子含有層としては、前記金属粒子含有層中に平均円相当径が異なる2種以上の金属粒子を含有することができ、この場合、金属粒子の平均円相当径のピークが2つ以上、即ち2つの平均円相当径を有していてもよい。
前記金属平板粒子の平均円相当径としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、10nm~5,000nmが好ましく、30nm~1,000nmがより好ましく、70nm~500nmが特に好ましい。
前記平均円相当径が、10nm未満であると、アスペクト比が小さくなり、形状が球状となる傾向があり、また、透過スペクトルのピーク波長が500nm以下になることがあり、5,000nmを超えると、ヘイズ(散乱)が大きくなり、基板の透明性が損なわれてしまうことがある。
ここで、前記平均円相当径とは、TEMで金属粒子を観察して得た画像から任意に選んだ200個の金属平板粒子の主平面直径(最大長さ)の平均値を意味する。
前記金属粒子含有層としては、前記金属粒子含有層中に平均円相当径が異なる2種以上の金属粒子を含有することができ、この場合、金属粒子の平均円相当径のピークが2つ以上、即ち2つの平均円相当径を有していてもよい。
本発明の熱線遮蔽材において、金属平板粒子の粒度分布における変動係数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、30%以下が好ましく、10%以下がより好ましい。
前記変動係数が、30%を超えると、熱線遮蔽材における熱線の反射波長域がブロードになることがある。
ここで、前記金属平板粒子の粒度分布における変動係数は、例えば、前記の通り得た200個の金属平板粒子の粒子径の分布範囲をプロットし、粒度分布の標準偏差を求め、前記の通り得た主平面直径(最大長さ)の平均値(平均円相当径)で割った値(%)である。
前記変動係数が、30%を超えると、熱線遮蔽材における熱線の反射波長域がブロードになることがある。
ここで、前記金属平板粒子の粒度分布における変動係数は、例えば、前記の通り得た200個の金属平板粒子の粒子径の分布範囲をプロットし、粒度分布の標準偏差を求め、前記の通り得た主平面直径(最大長さ)の平均値(平均円相当径)で割った値(%)である。
[アスペクト比]
前記金属平板粒子のアスペクト比としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、可視光域長波長側から近赤外光領域での反射率が高くなる点から、2~80が好ましく、4~60がより好ましい。
前記アスペクト比が、2未満であると、反射波長が600nmより小さくなり、80を超えると、反射波長が2,000nmより長くなり、十分な熱線反射能が得られないことがある。
前記アスペクト比は、金属平板粒子の平均円相当径を金属平板粒子の平均粒子厚みで除算した値を意味する。平均粒子厚みは、金属平板粒子の平板面間距離に相当し、例えば、図1A及び図1Bに示す通りであり、原子間力顕微鏡(AFM)により測定することができる。
前記AFMによる平均粒子厚みの測定方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス基板に金属平板粒子を含有する粒子分散液を滴下し、乾燥させて、粒子1個の厚みを測定する方法などが挙げられる。
前記金属平板粒子のアスペクト比としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、可視光域長波長側から近赤外光領域での反射率が高くなる点から、2~80が好ましく、4~60がより好ましい。
前記アスペクト比が、2未満であると、反射波長が600nmより小さくなり、80を超えると、反射波長が2,000nmより長くなり、十分な熱線反射能が得られないことがある。
前記アスペクト比は、金属平板粒子の平均円相当径を金属平板粒子の平均粒子厚みで除算した値を意味する。平均粒子厚みは、金属平板粒子の平板面間距離に相当し、例えば、図1A及び図1Bに示す通りであり、原子間力顕微鏡(AFM)により測定することができる。
前記AFMによる平均粒子厚みの測定方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス基板に金属平板粒子を含有する粒子分散液を滴下し、乾燥させて、粒子1個の厚みを測定する方法などが挙げられる。
[金属平板粒子の存在範囲]
本発明の熱線遮蔽材において、図3Cに示すように、金属粒子含有層2における金属平板粒子3を構成する金属のプラズモン共鳴波長をλとし、金属粒子含有層2における媒質の屈折率をnとするとき、前記金属粒子含有層2が、熱線遮蔽材の水平面からの深さ方向において、(λ/n)/4の範囲で存在することが好ましい。この範囲外であると、熱線遮蔽材の上側(基板と反対側)と下側(基板側)のそれぞれの金属粒子含有層の界面での反射波の位相により反射波の振幅が強めあう効果が小さくなってしまい、可視光透過率及び熱線最大反射率が低下してしまうことがある。
本発明の熱線遮蔽材において、図3Cに示すように、金属粒子含有層2における金属平板粒子3を構成する金属のプラズモン共鳴波長をλとし、金属粒子含有層2における媒質の屈折率をnとするとき、前記金属粒子含有層2が、熱線遮蔽材の水平面からの深さ方向において、(λ/n)/4の範囲で存在することが好ましい。この範囲外であると、熱線遮蔽材の上側(基板と反対側)と下側(基板側)のそれぞれの金属粒子含有層の界面での反射波の位相により反射波の振幅が強めあう効果が小さくなってしまい、可視光透過率及び熱線最大反射率が低下してしまうことがある。
前記金属粒子含有層における金属平板粒子を構成する金属のプラズモン共鳴波長としてλは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、熱線反射性能を付与する点から、400nm~2,500nmが好ましく、可視光域のヘイズ(散乱性)を低くする点及び可視光透過率を付与する点から、700nm~2,500nmがより好ましい。
前記金属粒子含有層における媒質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ゼラチンやセルロース等の天然高分子などの高分子、二酸化珪素、酸化アルミニウム等の無機物などが挙げられる。
前記媒質の屈折率nとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1.4~1.7が好ましい。
前記金属粒子含有層における媒質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ゼラチンやセルロース等の天然高分子などの高分子、二酸化珪素、酸化アルミニウム等の無機物などが挙げられる。
前記媒質の屈折率nとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1.4~1.7が好ましい。
[金属平板粒子の面積率]
前記熱線遮蔽材を上側から見た時の基板の面積Aに対する金属平板粒子の面積の合計値Bの割合である面積率〔(B/A)×100〕が、15%以上が好ましく、20%以上がより好ましい。
前記面積率が、15%未満であると、熱線の最大反射率が低下してしまい、遮熱効果が十分に得られないことがある。
ここで、前記面積率は、例えば、熱線遮蔽材基板を上側からSEM観察で得られた画像や、AFM(原子間力顕微鏡)観察で得られた画像を画像処理することにより測定することができる。
前記熱線遮蔽材を上側から見た時の基板の面積Aに対する金属平板粒子の面積の合計値Bの割合である面積率〔(B/A)×100〕が、15%以上が好ましく、20%以上がより好ましい。
前記面積率が、15%未満であると、熱線の最大反射率が低下してしまい、遮熱効果が十分に得られないことがある。
ここで、前記面積率は、例えば、熱線遮蔽材基板を上側からSEM観察で得られた画像や、AFM(原子間力顕微鏡)観察で得られた画像を画像処理することにより測定することができる。
[金属平板粒子の水平方向の平均粒子間距離]
前記金属粒子含有層における水平方向に隣接する金属平板粒子の平均粒子間距離は、可視光線透過率の点で、不均一(ランダム)であることが好ましい。ランダムでない場合、即ち、均一であると、可視光線の回折が起こり、透過率が低下してしまうことがある。
前記金属粒子含有層における水平方向に隣接する金属平板粒子の平均粒子間距離は、可視光線透過率の点で、不均一(ランダム)であることが好ましい。ランダムでない場合、即ち、均一であると、可視光線の回折が起こり、透過率が低下してしまうことがある。
ここで、前記金属平板粒子の水平方向の平均粒子間距離とは、隣り合う2つの粒子の粒子間距離の平均値を意味する。また、前記平均粒子間距離がランダムであるとは、「100個以上の金属平板粒子が含まれるSEM画像を二値化した際の輝度値の2次元自己相関を取ったときに、原点以外に有意な極大点を持たない」ことを意味する。
[隣接する金属粒子含有層間距離]
本発明の熱線遮蔽材において、金属平板粒子は、図3A~図3C及び図4に示すように、金属平板粒子を含む金属粒子含有層の形態で配置される。
本発明の熱線遮蔽材としては、図4に示すように、少なくとも2層の金属粒子含有層で構成されている必要がある。本発明の熱線遮蔽材は、図4に示すように複数の金属粒子含有層で構成されているので、遮熱性能を付与したい波長帯域に応じた遮蔽性能を付与することが可能となる点で有利である。
複数の金属粒子含有層を設ける際に、前記金属粒子含有層同士のコヒーレントな光学干渉の大きな影響を抑制し、独立の金属粒子含有層として扱うためには各金属粒子含有層同士の距離を15μm以上離すことが好ましく、30μm以上離すことがより好ましく、100μm以上離すことが特に好ましい。
前記距離が、15μm未満であると、金属粒子含有層同士の干渉ピークのピッチ幅が金属平板粒子を含む金属粒子含有層の共鳴ピーク半値幅(約300nm~400nm)の1/10より大きくなり、反射スペクトルに影響が出ることがある。
ここで、前記隣接する金属粒子含有層間距離Lは、図4において、金属粒子含有層間の距離を示す。前記隣接する金属粒子含有層間距離は、例えば、熱線遮蔽材の断面試料をSEM観察した画像より測定することができる。
本発明の熱線遮蔽材において、金属平板粒子は、図3A~図3C及び図4に示すように、金属平板粒子を含む金属粒子含有層の形態で配置される。
本発明の熱線遮蔽材としては、図4に示すように、少なくとも2層の金属粒子含有層で構成されている必要がある。本発明の熱線遮蔽材は、図4に示すように複数の金属粒子含有層で構成されているので、遮熱性能を付与したい波長帯域に応じた遮蔽性能を付与することが可能となる点で有利である。
複数の金属粒子含有層を設ける際に、前記金属粒子含有層同士のコヒーレントな光学干渉の大きな影響を抑制し、独立の金属粒子含有層として扱うためには各金属粒子含有層同士の距離を15μm以上離すことが好ましく、30μm以上離すことがより好ましく、100μm以上離すことが特に好ましい。
前記距離が、15μm未満であると、金属粒子含有層同士の干渉ピークのピッチ幅が金属平板粒子を含む金属粒子含有層の共鳴ピーク半値幅(約300nm~400nm)の1/10より大きくなり、反射スペクトルに影響が出ることがある。
ここで、前記隣接する金属粒子含有層間距離Lは、図4において、金属粒子含有層間の距離を示す。前記隣接する金属粒子含有層間距離は、例えば、熱線遮蔽材の断面試料をSEM観察した画像より測定することができる。
[金属平板粒子の合成方法]
前記金属平板粒子の合成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、化学還元法、光化学還元法、電気化学還元法等の液相法などが挙げられる。これらの中でも、形状とサイズ制御性の点で、化学還元法、光化学還元法などの液相法が好ましく、略六角形状及び略円盤形状の少なくともいずれかを合成し得る方法がより好ましい。六角形又は三角形状の金属平板粒子を合成後、例えば、硝酸、亜硫酸ナトリウムなどの銀を溶解する溶解種によるエッチング処理、又は加熱によるエージング処理を行うことにより、六角形又は三角形状の金属平板粒子の角を鈍らせて、略六角形状及び略円盤形状の少なくともいずれかの金属平板粒子を得てもよい。
前記金属平板粒子の合成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、化学還元法、光化学還元法、電気化学還元法等の液相法などが挙げられる。これらの中でも、形状とサイズ制御性の点で、化学還元法、光化学還元法などの液相法が好ましく、略六角形状及び略円盤形状の少なくともいずれかを合成し得る方法がより好ましい。六角形又は三角形状の金属平板粒子を合成後、例えば、硝酸、亜硫酸ナトリウムなどの銀を溶解する溶解種によるエッチング処理、又は加熱によるエージング処理を行うことにより、六角形又は三角形状の金属平板粒子の角を鈍らせて、略六角形状及び略円盤形状の少なくともいずれかの金属平板粒子を得てもよい。
前記金属平板粒子の合成方法としては、前記方法の他、予めフィルムやガラス等の透明基材の表面に種晶を固定後、平板状に金属Agなどを結晶成長させてもよい。
本発明の熱線遮蔽材において、前記金属平板粒子は、所望の特性を付与するために、更なる処理を施されてもよい。前記更なる処理としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、高屈折率シェル層の形成、分散剤、酸化防止剤などの各種添加剤を添加することなどが挙げられる。
-高屈折率材料-
前記金属平板粒子は、可視光域透明性を更に高めるために、可視光域透明性が高い高屈折率材料で被覆し、高屈折率シェル層を形成するようにしてもよい。
前記金属平板粒子は、可視光域透明性を更に高めるために、可視光域透明性が高い高屈折率材料で被覆し、高屈折率シェル層を形成するようにしてもよい。
前記高屈折率材料の屈折率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1.6以上が好ましく、1.8以上がより好ましく、2.0以上が特に好ましい。
前記屈折率が、1.6未満であると、ガラス中やゼラチン中など屈折率1.5程度の媒質中にある場合、周囲の媒質との屈折率段差がほとんどなくなり、高屈折率シェル層の目的である、可視光でのAR効果やヘイズの抑制効果が小さくなること、また、屈折率段差が小さいほど必要なシェル厚みが大きくなり金属平板微粒子層1層内の面密度を大きくできないことがある。前記屈折率は、例えば、分光エリプソメトリー法(ウーラム製VASE)で測定することができる。
前記屈折率が、1.6未満であると、ガラス中やゼラチン中など屈折率1.5程度の媒質中にある場合、周囲の媒質との屈折率段差がほとんどなくなり、高屈折率シェル層の目的である、可視光でのAR効果やヘイズの抑制効果が小さくなること、また、屈折率段差が小さいほど必要なシェル厚みが大きくなり金属平板微粒子層1層内の面密度を大きくできないことがある。前記屈折率は、例えば、分光エリプソメトリー法(ウーラム製VASE)で測定することができる。
前記高屈折率材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Al2O3、TiOx、BaTiO3、ZnO、SnO2、ZrO2、NbOxなどが挙げられる。前記xは、1以上3以下の整数を表す。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
前記被覆する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Langmuir、2000年、16巻、p.2731-2735に報告されているようにテトラブトキシチタンを加水分解することにより銀などの金属平板粒子の表面にTiOx層を形成する方法であってもよい。
また、前記金属平板粒子に直接高屈折率材料を被覆することが困難な場合は、前記の通り金属平板粒子を合成した後、適宜SiO2やポリマーのシェル層を形成し、更に、前記高屈折率材料上に前記金属酸化物層を形成してもよい。前記TiOxを高屈折率金属酸化物層の材料として用いる場合には、TiOxが光触媒活性を有することから、金属平板粒子を分散するマトリクスを劣化させてしまう懸念があるため、目的に応じて金属平板粒子にTiOx層を形成した後、適宜SiO2層を形成してもよい。
-各種添加物の添加-
本発明の熱線遮蔽材において、前記金属平板粒子には、該金属平板粒子を構成する銀等の金属の酸化を防止するために、メルカプトテトラゾールやアスコルビン酸のような酸化防止剤が吸着されていてもよい。また、酸化防止を目的として、Ni等の酸化犠牲層が金属平板粒子の表面に形成されていてもよい。また、酸素を遮断することを目的として、SiO2等の金属酸化物膜で被覆されていてもよい。
本発明の熱線遮蔽材において、前記金属平板粒子には、該金属平板粒子を構成する銀等の金属の酸化を防止するために、メルカプトテトラゾールやアスコルビン酸のような酸化防止剤が吸着されていてもよい。また、酸化防止を目的として、Ni等の酸化犠牲層が金属平板粒子の表面に形成されていてもよい。また、酸素を遮断することを目的として、SiO2等の金属酸化物膜で被覆されていてもよい。
前記金属平板粒子は、分散性付与を目的として、N原子、S原子、P原子を含む低分子量分散剤、例えば、4級アンモニウム塩、アミン類、高分子量分散剤等の分散剤を添加されてもよい。
前記金属粒子含有層の厚みとしては、金属粒子周囲の平均屈折率をnとしたときに、共鳴反射率を大きくする観点から2,500/(4n)nm以下が好ましく、可視光のヘイズを小さくする観点から700/(4n)nm以下がより好ましく、400/(4n)nm以下が特に好ましい。
前記厚みが、2,500/(4n)nmを超えると、ヘイズが大きくなることがあり、熱線遮蔽材の上側と下側のそれぞれの金属粒子含有層の界面での反射波の位相により反射波の振幅が強めあう効果が小さくなってしまい、共鳴波長での反射率が大きく下がることがある。
前記厚みが、2,500/(4n)nmを超えると、ヘイズが大きくなることがあり、熱線遮蔽材の上側と下側のそれぞれの金属粒子含有層の界面での反射波の位相により反射波の振幅が強めあう効果が小さくなってしまい、共鳴波長での反射率が大きく下がることがある。
本発明の熱線遮蔽材は、前記金属粒子含有層と前記誘電体層とを交互に積層した構造である。前記金属粒子含有層の層数としては、前記誘電体層を介して2以上である。
前記層数が、2未満であると、金属粒子含有層同士の光学干渉が得られず、可視光反射抑制効果を得ることができないことがある。
前記層数が、2未満であると、金属粒子含有層同士の光学干渉が得られず、可視光反射抑制効果を得ることができないことがある。
各前記金属粒子含有層の反射率としては、日射の進入方向に最も近い金属粒子含有層を最も大きくし、日射の進入方向に最も遠い金属粒子含有層にかけて順に小さくなる構成とすることが好ましい。前記反射率は、日射の進入方向に最も近い金属粒子含有層(第一層)が最も大きく反映され、深くなるにつれて、前記第一層の吸収により届く日射量が低減し、反射特性が余り反映されなくなる。このような構成にすることで、複合された金属粒子含有層の赤外線反射率をより大きくすることができるという点で有利である。
前記日射の進入方向に最も近い金属粒子含有層のプラズモン共鳴ピーク波長の反射率(ピーク反射率)としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、30%以上が好ましく、40%以上がより好ましく、50%以上が特に好ましい。
前記反射率が、30%未満であると、赤外線の遮蔽性を十分に得られないことがある。
前記反射率は、例えば、紫外可視近赤外分光機(日本分光株式会社製、V-670)で測定することができる。
前記反射率が、30%未満であると、赤外線の遮蔽性を十分に得られないことがある。
前記反射率は、例えば、紫外可視近赤外分光機(日本分光株式会社製、V-670)で測定することができる。
前記金属粒子含有層の透過率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、600nm~2,500nmの波長の範囲で極小値となることが好ましく、600nm~2,000nmがより好ましく、700nm~2,000nmが更に好ましく、780nm~1,800nmが特に好ましい。
前記波長が、600nm未満であると、可視光を遮蔽するので、暗くなったり、色がついたりすることがあり、2,500nmを超えると、太陽光成分が小さいために、十分な遮熱特性が得られないことがある。
前記波長が、600nm未満であると、可視光を遮蔽するので、暗くなったり、色がついたりすることがあり、2,500nmを超えると、太陽光成分が小さいために、十分な遮熱特性が得られないことがある。
<誘電体層>
前記誘電体層としては、可視光領域で透明であれば材料などは特に限定されない。
前記材料としては、無機化合物、有機化合物などが挙げられる。
前記無機化合物としては、例えば、シリカ、石英、ガラス、窒化シリコン、チタニア、アルミナ、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ゲルマニウム、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化タンタル、酸化タングステン、酸化鉛、ダイヤモンド、窒化ホウ素、窒化炭素、アルミ酸窒化物、シリコン酸窒化物などが挙げられる。
前記有機化合物としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、メチルスチレン樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)樹脂、アクリロニトリルスチレン(AS)樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリオキセタン、ナイロン6、ナイロン66、ポリ塩化ビニル、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアクリレート、三酢酸セルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、環状ポリオレフィン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シクロヘキサジエン系ポリマー、非晶ポリエステル樹脂、透明ポリイミド、透明ポリウレタン、透明フッ素樹脂、熱可塑性エラストマー、ポリ乳酸などが挙げられる。
前記誘電体層としては、可視光領域で透明であれば材料などは特に限定されない。
前記材料としては、無機化合物、有機化合物などが挙げられる。
前記無機化合物としては、例えば、シリカ、石英、ガラス、窒化シリコン、チタニア、アルミナ、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化ゲルマニウム、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化インジウム、酸化スズ、酸化タンタル、酸化タングステン、酸化鉛、ダイヤモンド、窒化ホウ素、窒化炭素、アルミ酸窒化物、シリコン酸窒化物などが挙げられる。
前記有機化合物としては、例えば、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、メチルスチレン樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)樹脂、アクリロニトリルスチレン(AS)樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリオキセタン、ナイロン6、ナイロン66、ポリ塩化ビニル、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアクリレート、三酢酸セルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、環状ポリオレフィン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シクロヘキサジエン系ポリマー、非晶ポリエステル樹脂、透明ポリイミド、透明ポリウレタン、透明フッ素樹脂、熱可塑性エラストマー、ポリ乳酸などが挙げられる。
前記誘電体層の屈折率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1.0~10.0が好ましく、1.05~5.0がより好ましく、1.1~4.0が特に好ましい。
前記屈折率が、1.0未満であると、薄膜として均一な誘電体層を得ることが困難になることがあり、10.0を超えると、前記誘電体層の必要な平均厚みが10nm程度となり均一な膜の形成が難しくなることがある。前記屈折率は、例えば、分光エリプソメトリー法(ウーラム製VASE)で測定することができる。
前記屈折率が、1.0未満であると、薄膜として均一な誘電体層を得ることが困難になることがあり、10.0を超えると、前記誘電体層の必要な平均厚みが10nm程度となり均一な膜の形成が難しくなることがある。前記屈折率は、例えば、分光エリプソメトリー法(ウーラム製VASE)で測定することができる。
前記誘電体層としては、400nm~700nmの範囲に吸収を持たないことが好ましく、380nm~2,500nmの範囲に吸収を持たないことがより好ましい。
前記誘電体層が、400nm~700nmの範囲に吸収を持つと、可視光を吸収し、色味・可視光透過率に悪影響をもたらすことがあり、380nm~2,500nmの範囲に吸収を持つと、遮熱を反射でなく吸収で行うことになるため、遮熱特性を小さくすることがある。
前記誘電体層が、400nm~700nmの範囲に吸収を持つと、可視光を吸収し、色味・可視光透過率に悪影響をもたらすことがあり、380nm~2,500nmの範囲に吸収を持つと、遮熱を反射でなく吸収で行うことになるため、遮熱特性を小さくすることがある。
前記誘電体層の光学厚みとしては、反射率が極小値となる波長λ1に対して決定され、具体的には、以下の式(1)より決定される光学厚みの範囲を有する誘電体層を少なくとも1層有することが好ましい。
以下の式(1)により決定される光学厚みndを有することで、波長λ1の光の反射率を光学干渉により抑制するという点で有利である。
{(2m+1)×(λ1/4)}-{(λ1/4)×0.25} < nd < {(2m+1)×(λ1/4)}+{(λ1/4)×0.25} 式(1)
ただし、前記式(1)において、mは、0以上の整数を表し、λ1は、反射率が極小値となる波長を表し、nは、誘電体層の屈折率を表し、dは、誘電体層の厚み(nm)を表す。このnとdとの積ndは、光学厚みという。
以下の式(1)により決定される光学厚みndを有することで、波長λ1の光の反射率を光学干渉により抑制するという点で有利である。
{(2m+1)×(λ1/4)}-{(λ1/4)×0.25} < nd < {(2m+1)×(λ1/4)}+{(λ1/4)×0.25} 式(1)
ただし、前記式(1)において、mは、0以上の整数を表し、λ1は、反射率が極小値となる波長を表し、nは、誘電体層の屈折率を表し、dは、誘電体層の厚み(nm)を表す。このnとdとの積ndは、光学厚みという。
前記式(1)中のndとしては、mが0の場合は、{(2m+1)×(λ1/4)}を中心として(λ1/4)の±25%の範囲内であり、±10%がより好ましく、±5%が特に好ましい。
前記誘電体層の少なくとも1層の光学厚みが前記式(1)を満たしていれば、他の誘電体層の光学厚みは、特に限定されないが、前記式(1)中のmが、0であることが好ましい。
前記式(1)中のmを0とすることで、反射率を抑制できる波長幅が広がり、斜め入射光に対しても色味・反射率の変化が小さい熱線遮熱材が得られるという点で有利である。
前記式(1)中のmを0とすることで、反射率を抑制できる波長幅が広がり、斜め入射光に対しても色味・反射率の変化が小さい熱線遮熱材が得られるという点で有利である。
反射率が極小値となる波長λ1としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、380nm~780nmが好ましく、400nm~700nmがより好ましい。
前記波長λ1が、380nm未満であると、紫外領域となり、780nmを超えると、赤外領域となるため、ともに人間の目に見えない領域となる。
前記波長λ1が、380nm未満であると、紫外領域となり、780nmを超えると、赤外領域となるため、ともに人間の目に見えない領域となる。
前記誘電体層の厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、5nm~5,000nmが好ましく、10nm~3,000nmがより好ましく、20nm~1,000nmが特に好ましい。
前記厚みが、5nm未満であると、誘電体層として均一な膜を形成することが難しいことがあり、5,000nmを超えると、2層間での光学干渉効果が小さくなることがある。
前記厚みが、5nm未満であると、誘電体層として均一な膜を形成することが難しいことがあり、5,000nmを超えると、2層間での光学干渉効果が小さくなることがある。
前記誘電体層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、屈折率nの物質を厚みがdとなるように層を配置して形成する方法などが挙げられる。成膜方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、緻密に厚みの制御が可能である蒸着法(真空蒸着以外に、イオンアシスト蒸着、イオンプレーティング蒸着、イオンビームスパッタ蒸着等を含む)、CVD法などで積層することが好ましい。
<その他の部材>
前記その他の部材としては、例えば、基板、保護層などが挙げられる。
前記その他の部材としては、例えば、基板、保護層などが挙げられる。
-基板-
前記基板としては、光学的に透明な基板であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、可視光線透過率が、70%以上が好ましく、80%以上がより好ましい。また、近赤外線域の透過率が高いものなどが挙げられる。
前記基板の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、白板ガラス、青板ガラス等のガラス材料、ポリエチレンテレフタレート(PET)、トリアセチルセルロース(TAC)などが挙げられる。
前記基板としては、光学的に透明な基板であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、可視光線透過率が、70%以上が好ましく、80%以上がより好ましい。また、近赤外線域の透過率が高いものなどが挙げられる。
前記基板の材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、白板ガラス、青板ガラス等のガラス材料、ポリエチレンテレフタレート(PET)、トリアセチルセルロース(TAC)などが挙げられる。
-保護層-
本発明の熱線遮蔽材において、基板との密着性を向上させたり、機械強度的に保護するため、保護層を有することが好ましい。
前記保護層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、バインダー、界面活性剤、及び粘度調整剤を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
本発明の熱線遮蔽材において、基板との密着性を向上させたり、機械強度的に保護するため、保護層を有することが好ましい。
前記保護層としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、バインダー、界面活性剤、及び粘度調整剤を含有し、更に必要に応じてその他の成分を含有してなる。
--バインダー--
前記バインダーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、可視光透明性や日射透明性が高い方が好ましく、例えば、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。なお、バインダーが熱線を吸収すると、金属平板粒子による反射効果が弱まってしまうことから、熱線源と金属平板粒子との間に中間層を形成する場合は、780nm~1,500nmの領域に吸収を持たない材料を選択したり、保護層の厚みを薄くすることが好ましい。
前記バインダーとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、可視光透明性や日射透明性が高い方が好ましく、例えば、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。なお、バインダーが熱線を吸収すると、金属平板粒子による反射効果が弱まってしまうことから、熱線源と金属平板粒子との間に中間層を形成する場合は、780nm~1,500nmの領域に吸収を持たない材料を選択したり、保護層の厚みを薄くすることが好ましい。
前記バインダーの厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、1nm~10,000nmが好ましく、3nm~1,000nmがより好ましく、5nm~500nmが特に好ましい。
前記厚みが、1nm未満であると、金属粒子含有層を保護できないことがあり、10,000nmを超えると、バインダー中の金属微粒子や、バインダー-誘電体層界面の反射等により、金属微粒子の波長選択反射効果が干渉により打ち消しあうことがある。
前記厚みが、1nm未満であると、金属粒子含有層を保護できないことがあり、10,000nmを超えると、バインダー中の金属微粒子や、バインダー-誘電体層界面の反射等により、金属微粒子の波長選択反射効果が干渉により打ち消しあうことがある。
本発明の熱線遮蔽材の可視光線反射率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記バインダーがガラス基板や保護層で挟まれた状態において、15%以下が好ましく、10%以下がより好ましく、8%以下が特に好ましい。
前記可視光線反射率が、15%を超えると、反射光の映り込みがガラス板に比べて目立って大きくなることがある。ガラス基板や保護層の両面反射率が7.8%程度あるため、誘電体層と金属粒子含有層とをあわせた熱線遮蔽部の可視光線反射率に言い換えると、7.2%以下が好ましく、2.2%以下がより好ましく、0.2%以下が特に好ましい。
前記可視光線反射率は、例えば、JIS-R3106:1998「板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射取得率の試験方法」に記載の方法に従って測定することができる。
前記可視光線反射率が、15%を超えると、反射光の映り込みがガラス板に比べて目立って大きくなることがある。ガラス基板や保護層の両面反射率が7.8%程度あるため、誘電体層と金属粒子含有層とをあわせた熱線遮蔽部の可視光線反射率に言い換えると、7.2%以下が好ましく、2.2%以下がより好ましく、0.2%以下が特に好ましい。
前記可視光線反射率は、例えば、JIS-R3106:1998「板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射取得率の試験方法」に記載の方法に従って測定することができる。
本発明の熱線遮蔽材の可視光線透過率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、60%以上が好ましく、65%以上がより好ましく、70%以上が特に好ましい。
前記可視光線透過率が、60%未満であると、例えば自動車用ガラスや建物用ガラスとして用いた時に、外部が見にくくなることがある。
前記可視光線透過率は、JIS-R3106:1998「板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射熱取得率の試験方法」に記載の方法によって測定することができる。
前記可視光線透過率が、60%未満であると、例えば自動車用ガラスや建物用ガラスとして用いた時に、外部が見にくくなることがある。
前記可視光線透過率は、JIS-R3106:1998「板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射熱取得率の試験方法」に記載の方法によって測定することができる。
本発明の熱線遮蔽材の日射熱取得率としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、70%以下が好ましく、50%以下がより好ましく、40%以下が特に好ましい。
前記日射熱取得率が、70%を超えると、熱の遮蔽効果が小さく、遮熱性が十分でないことがある。
前記日射熱取得率は、JIS-R3106:1998「板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射熱取得率の試験方法」に記載の方法によって測定することができる。
前記日射熱取得率が、70%を超えると、熱の遮蔽効果が小さく、遮熱性が十分でないことがある。
前記日射熱取得率は、JIS-R3106:1998「板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射熱取得率の試験方法」に記載の方法によって測定することができる。
本発明の熱線遮蔽材のヘイズとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、20%以下が好ましく、10%以下がより好ましく、5%以下が特に好ましい。
前記ヘイズが20%を超えると、例えば自動車用ガラスや建物用ガラスとして用いた時に、外部が見にくくなったり、安全上好ましくないことがある。
前記ヘイズは、例えば、JIS K7136、JIS K7361-1にしたがって測定することができる。
前記ヘイズが20%を超えると、例えば自動車用ガラスや建物用ガラスとして用いた時に、外部が見にくくなったり、安全上好ましくないことがある。
前記ヘイズは、例えば、JIS K7136、JIS K7361-1にしたがって測定することができる。
[熱線遮蔽材の製造方法]
前記熱線遮蔽材の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、基板上に、前記金属粒子を有する分散液を、ディップコーター、ダイコーター、スリットコーター、バーコーター、グラビアコーター等による塗布や、LB膜法、自己組織化法、スプレー塗布などの方法で面配向させる方法が挙げられる。
前記熱線遮蔽材の製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、基板上に、前記金属粒子を有する分散液を、ディップコーター、ダイコーター、スリットコーター、バーコーター、グラビアコーター等による塗布や、LB膜法、自己組織化法、スプレー塗布などの方法で面配向させる方法が挙げられる。
また、前記金属粒子の基板表面への吸着性や面配向性を高めるために、静電的な相互作用を利用して、面配向させる方法であってもよい。具体的には、前記金属粒子の表面が負に帯電している場合(例えば、クエン酸等の負帯電性の媒質に分散した状態)は、基板の表面を正に帯電(例えば、アミノ基等で基板表面を修飾)させておき、静電的に面配向性を高めることにより、面配向させる方法であってもよい。また、前記金属粒子の表面が親水性である場合は、基板の表面をブロックコポリマーやμコンタクトスタンプ法などにより、親疎水の海島構造を形成しておき、親疎水性相互作用を利用して面配向性と金属平板粒子の粒子間距離とを制御してもよい。
なお、面配向を促進するために、前記金属粒子を塗布後、カレンダーローラーやラミローラー等の圧着ローラーを通すことにより促進させてもよい。
上記方法により金属粒子含有層を形成させた後、該金属粒子含有層上に誘電体層を形成(積層)させる。
前記誘電体層の形成方法としては、例えば、ディップコーター、ダイコーター、スリットコーター、バーコーター、グラビアコーター等による塗布や、LB膜法、自己組織化法、スプレー塗布などの方法などが挙げられる。
前記誘電体層の形成方法としては、例えば、ディップコーター、ダイコーター、スリットコーター、バーコーター、グラビアコーター等による塗布や、LB膜法、自己組織化法、スプレー塗布などの方法などが挙げられる。
前記誘電体層を形成後、再度、金属粒子含有層を上記した方法と同様の方法により該誘電体層上に形成させる。なお、必要に応じて、積層を繰り返す。
[熱線遮蔽材の使用態様]
本発明の熱線遮蔽材は、熱線(近赤外線)を選択的に反射又は吸収するために使用される態様であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択すればよく、例えば、乗り物用ガラスやフィルム、建材用ガラスやフィルム、農業用フィルムなどが挙げられる。これらの中でも、省エネルギー効果の点で、乗り物用ガラスやフィルム、建材用ガラスやフィルムであることが好ましい。
なお、本発明において、熱線(近赤外線)とは、太陽光に約50%含まれる近赤外線(780nm~2,500nm)を意味する。
本発明の熱線遮蔽材は、熱線(近赤外線)を選択的に反射又は吸収するために使用される態様であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択すればよく、例えば、乗り物用ガラスやフィルム、建材用ガラスやフィルム、農業用フィルムなどが挙げられる。これらの中でも、省エネルギー効果の点で、乗り物用ガラスやフィルム、建材用ガラスやフィルムであることが好ましい。
なお、本発明において、熱線(近赤外線)とは、太陽光に約50%含まれる近赤外線(780nm~2,500nm)を意味する。
前記ガラスの製造方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、前記のようにして製造した熱線遮蔽材に、更に接着層を形成し、自動車等の乗り物用ガラスや建材用ガラスに貼合せたり、合せガラスに用いるPVBやEVA中間膜に挟み込んで用いることができる。また、粒子/バインダー層のみをPVBやEVA中間膜に転写し、基材を剥離除去した状態で使用してもよい。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
(実施例1)
<熱線遮蔽材の作製>
-金属平板粒子の合成-
2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液50mlに0.5g/lのポリスチレンスルホン酸水溶液を2.5ml添加し、35℃まで加熱した。この溶液に10mMの水素化ほう素ナトリウム水溶液を3ml添加し、0.5mMの硝酸銀水溶液50mlを20ml/minで攪拌しながら添加した。この溶液を30分間攪拌し、種溶液を作製した。
2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液132.7mlにイオン交換水127.6mlを添加し、35℃まで加熱した。この溶液に10mMのアスコルビン酸水溶液を2ml添加し、前記種溶液を42.4ml添加し、0.5mMの硝酸銀水溶液79.6mlを10ml/minで攪拌しながら添加した。30分間攪拌した後、0.35Mのヒドロキノンスルホン酸カリウム水溶液を71.1ml添加し、7%ゼラチン水溶液を200g添加した。この溶液に、0.25Mの亜硫酸ナトリウム水溶液107mlと0.47Mの硝酸銀水溶液107mlとを混合してできた白色沈殿物混合液を添加した。前記白色沈殿物混合液を添加した後すぐに0.08MのNaOH水溶液72mlを添加した。このときpHが10を超えないように添加速度を調節しながらNaOH水溶液を添加した。これを300分間攪拌し、銀平板粒子分散液を得た。
この銀平板粒子分散液中には、平均円相当径170nmの銀の六角平板粒子(以下、銀六角平板粒子と称する)が生成していることを確認した。また、原子間力顕微鏡(NanocuteII、セイコーインスツル社製)で、銀六角平板粒子の厚みを測定したところ、平均10nmであり、アスペクト比が17.0の銀六角平板粒子が生成していることが分かった。
<熱線遮蔽材の作製>
-金属平板粒子の合成-
2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液50mlに0.5g/lのポリスチレンスルホン酸水溶液を2.5ml添加し、35℃まで加熱した。この溶液に10mMの水素化ほう素ナトリウム水溶液を3ml添加し、0.5mMの硝酸銀水溶液50mlを20ml/minで攪拌しながら添加した。この溶液を30分間攪拌し、種溶液を作製した。
2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液132.7mlにイオン交換水127.6mlを添加し、35℃まで加熱した。この溶液に10mMのアスコルビン酸水溶液を2ml添加し、前記種溶液を42.4ml添加し、0.5mMの硝酸銀水溶液79.6mlを10ml/minで攪拌しながら添加した。30分間攪拌した後、0.35Mのヒドロキノンスルホン酸カリウム水溶液を71.1ml添加し、7%ゼラチン水溶液を200g添加した。この溶液に、0.25Mの亜硫酸ナトリウム水溶液107mlと0.47Mの硝酸銀水溶液107mlとを混合してできた白色沈殿物混合液を添加した。前記白色沈殿物混合液を添加した後すぐに0.08MのNaOH水溶液72mlを添加した。このときpHが10を超えないように添加速度を調節しながらNaOH水溶液を添加した。これを300分間攪拌し、銀平板粒子分散液を得た。
この銀平板粒子分散液中には、平均円相当径170nmの銀の六角平板粒子(以下、銀六角平板粒子と称する)が生成していることを確認した。また、原子間力顕微鏡(NanocuteII、セイコーインスツル社製)で、銀六角平板粒子の厚みを測定したところ、平均10nmであり、アスペクト比が17.0の銀六角平板粒子が生成していることが分かった。
-金属粒子含有層(第1層)の作製-
前記銀平板粒子分散液16mlに1NのNaOHを0.75ml添加し、イオン交換水24ml添加し、遠心分離器(コクサン社製、H-200N、アンブルローターBN)で5,000rpm5分間遠心分離を行い、銀六角平板粒子を沈殿させた。遠心分離後の上澄み液を捨て、水を6ml添加し、沈殿した銀六角平板粒子を再分散させた。この分散液に2質量%の水メタノール溶液(水:メタノール=1:1(質量比))を1.6ml添加し塗布液を作製した。この塗布液をワイヤー塗布バーNo.14(R.D.S Webster N.Y.社製)を用いてPETフィルム上に塗布し、乾燥させて、表面に銀六角平板粒子が固定されたフィルムを得た。
得られたPETフィルムに厚み20nmになるようにカーボン薄膜を蒸着した後、SEM観察(日立製作所製、FE-SEM、S-4300、2kV、2万倍)したところ、PETフィルム上に銀六角平板粒子が凝集なく固定されていた。
前記銀平板粒子分散液16mlに1NのNaOHを0.75ml添加し、イオン交換水24ml添加し、遠心分離器(コクサン社製、H-200N、アンブルローターBN)で5,000rpm5分間遠心分離を行い、銀六角平板粒子を沈殿させた。遠心分離後の上澄み液を捨て、水を6ml添加し、沈殿した銀六角平板粒子を再分散させた。この分散液に2質量%の水メタノール溶液(水:メタノール=1:1(質量比))を1.6ml添加し塗布液を作製した。この塗布液をワイヤー塗布バーNo.14(R.D.S Webster N.Y.社製)を用いてPETフィルム上に塗布し、乾燥させて、表面に銀六角平板粒子が固定されたフィルムを得た。
得られたPETフィルムに厚み20nmになるようにカーボン薄膜を蒸着した後、SEM観察(日立製作所製、FE-SEM、S-4300、2kV、2万倍)したところ、PETフィルム上に銀六角平板粒子が凝集なく固定されていた。
-誘電体層(第1層)の作製-
金属粒子含有層(第1層)上に電子ビーム蒸着(アルバック社製、EBX-8C)により誘電体層としてSiO2を蒸着した。この際、水晶振動子(アルバックテクノ社製、金5MHz_CR5G1)の値により、SiO2の厚みを80nmに調整して蒸着した。
金属粒子含有層(第1層)上に電子ビーム蒸着(アルバック社製、EBX-8C)により誘電体層としてSiO2を蒸着した。この際、水晶振動子(アルバックテクノ社製、金5MHz_CR5G1)の値により、SiO2の厚みを80nmに調整して蒸着した。
-金属粒子含有層(第2層)の作製-
誘電体層であるSiO2上に、「金属平板粒子の合成」と同様の方法で銀平板微粒子分散液を得、「金属粒子含有層(第1層)の作製」と同様の方法で銀六角平板粒子を固定することで金属粒子含有層(第2層)を作製した。
金属粒子含有層(第2層)に厚み20nmになるようにカーボン薄膜を蒸着した後、SEM観察したところ、誘電体層上に銀六角平板粒子が凝集なく固定されていた。以上により、実施例1の熱線遮蔽材を作製した。
誘電体層であるSiO2上に、「金属平板粒子の合成」と同様の方法で銀平板微粒子分散液を得、「金属粒子含有層(第1層)の作製」と同様の方法で銀六角平板粒子を固定することで金属粒子含有層(第2層)を作製した。
金属粒子含有層(第2層)に厚み20nmになるようにカーボン薄膜を蒸着した後、SEM観察したところ、誘電体層上に銀六角平板粒子が凝集なく固定されていた。以上により、実施例1の熱線遮蔽材を作製した。
(評価)
次に、得られた金属粒子及び熱線遮蔽材について、以下のようにして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。なお、本実施例において、λ1(反射率が極小となる波長)は、500nm(緑色)であった。
次に、得られた金属粒子及び熱線遮蔽材について、以下のようにして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。なお、本実施例において、λ1(反射率が極小となる波長)は、500nm(緑色)であった。
<金属粒子の評価>
-平板粒子の割合、平均円相当径、変動係数-
銀平板粒子の形状均一性は、観察したSEM画像から任意に抽出した200個の粒子の形状を、略六角形状及び略円盤形状の少なくともいずれかの粒子をA、涙型などの不定形形状の粒子をBとして画像解析を行い、Aに該当する粒子個数の割合(個数%)を求めた。
また、同様にAに該当する粒子100個の粒子径をデジタルノギスで測定し、その平均値を平均円相当径とし、円相当径の標準偏差を平均円相当径で割った変動係数(%)を求めた。
-平板粒子の割合、平均円相当径、変動係数-
銀平板粒子の形状均一性は、観察したSEM画像から任意に抽出した200個の粒子の形状を、略六角形状及び略円盤形状の少なくともいずれかの粒子をA、涙型などの不定形形状の粒子をBとして画像解析を行い、Aに該当する粒子個数の割合(個数%)を求めた。
また、同様にAに該当する粒子100個の粒子径をデジタルノギスで測定し、その平均値を平均円相当径とし、円相当径の標準偏差を平均円相当径で割った変動係数(%)を求めた。
-誘電体層の厚み(二層間距離)-
アルゴンイオンビームを照射するイオンミリング加工で実施例1の熱線遮蔽材を割断し、熱線遮蔽材の垂直方向断面試料を作製した。この垂直方向断面試料を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することで誘導体層の厚みdを求めた。
アルゴンイオンビームを照射するイオンミリング加工で実施例1の熱線遮蔽材を割断し、熱線遮蔽材の垂直方向断面試料を作製した。この垂直方向断面試料を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することで誘導体層の厚みdを求めた。
-平均粒子厚み-
得られた金属平板粒子を含む分散液を、ガラス基板上に滴下して乾燥し、金属平板粒子1個の厚みを、原子間力顕微鏡(AFM)(NanocuteII、セイコーインスツル社製)を用いて測定した。なお、AFMを用いた測定条件としては、自己検知型センサー、DFMモード、測定範囲は5μm、走査速度は180秒/1フレーム、データ点数は256×256とした。
得られた金属平板粒子を含む分散液を、ガラス基板上に滴下して乾燥し、金属平板粒子1個の厚みを、原子間力顕微鏡(AFM)(NanocuteII、セイコーインスツル社製)を用いて測定した。なお、AFMを用いた測定条件としては、自己検知型センサー、DFMモード、測定範囲は5μm、走査速度は180秒/1フレーム、データ点数は256×256とした。
-アスペクト比-
得られた金属平板粒子の平均円相当径及び平均粒子厚みから、平均円相当径を平均粒子厚みで除算して、アスペクト比を算出した。
得られた金属平板粒子の平均円相当径及び平均粒子厚みから、平均円相当径を平均粒子厚みで除算して、アスペクト比を算出した。
-面積率-
得られた熱線遮蔽材について、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察して得たSEM画像を2値化し、熱線遮蔽材を上から見た時の基板の面積Aに対する金属平板粒子の面積の合計値Bの割合である面積率〔(B/A)×100〕を求めた。
得られた熱線遮蔽材について、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察して得たSEM画像を2値化し、熱線遮蔽材を上から見た時の基板の面積Aに対する金属平板粒子の面積の合計値Bの割合である面積率〔(B/A)×100〕を求めた。
-誘電体層の屈折率-
Si基板上に誘電体層と同一成分であるSiO2を形成し、分光エリプソメトリー法により波長500nmにおけるSiO2の屈折率を測定した。
Si基板上に誘電体層と同一成分であるSiO2を形成し、分光エリプソメトリー法により波長500nmにおけるSiO2の屈折率を測定した。
-誘電体層の光学厚み(nd)-
前記「誘電体層の厚み(二層間距離)」で測定した誘電体層の厚みdと、前記「誘電体層の屈折率」で測定した屈折率nとから、光学厚み(nd)の値を求めた。
また、求めた光学厚みが前記式(1)の範囲内に入るかを確認した。なお、前記式(1)中、mを0又は60とし、λ1を500nmとして求めた。
前記「誘電体層の厚み(二層間距離)」で測定した誘電体層の厚みdと、前記「誘電体層の屈折率」で測定した屈折率nとから、光学厚み(nd)の値を求めた。
また、求めた光学厚みが前記式(1)の範囲内に入るかを確認した。なお、前記式(1)中、mを0又は60とし、λ1を500nmとして求めた。
-nd/λ1-
前記「誘電体層の厚み(二層間距離)」で測定した誘電体層の厚みdと、前記「誘電体層の屈折率」で測定した屈折率nとから、波長λ1を500nmとしてnd/λ1を規格した値を求めた。
前記「誘電体層の厚み(二層間距離)」で測定した誘電体層の厚みdと、前記「誘電体層の屈折率」で測定した屈折率nとから、波長λ1を500nmとしてnd/λ1を規格した値を求めた。
<熱線遮蔽材の評価>
-可視光透過スペクトル及び熱線反射スペクトル-
得られた熱線遮蔽材の透過スペクトル及び反射スペクトルは、自動車用ガラスの評価規格であるJISR3106に準じて評価した。
透過及び反射スペクトルは、紫外可視近赤外分光機(日本分光株式会社製、V-670)を用いて評価した。評価には、絶対反射率測定ユニット(ARV-474、日本分光株式会社製)を用い、入射光は45°偏光板を通し、無偏光と見なせる入射光とした。
図6Cは、実施例1のスペクトルであり、表面の基板の反射を除いて、金属粒子含有層のみを算出したスペクトルである。これらのスペクトルから、ピーク反射率、最大反射波長を求めた。
-可視光透過スペクトル及び熱線反射スペクトル-
得られた熱線遮蔽材の透過スペクトル及び反射スペクトルは、自動車用ガラスの評価規格であるJISR3106に準じて評価した。
透過及び反射スペクトルは、紫外可視近赤外分光機(日本分光株式会社製、V-670)を用いて評価した。評価には、絶対反射率測定ユニット(ARV-474、日本分光株式会社製)を用い、入射光は45°偏光板を通し、無偏光と見なせる入射光とした。
図6Cは、実施例1のスペクトルであり、表面の基板の反射を除いて、金属粒子含有層のみを算出したスペクトルである。これらのスペクトルから、ピーク反射率、最大反射波長を求めた。
-日射熱取得率・可視光線透過率・可視光線反射率-
日射熱取得率・可視光線透過率・可視光線反射率は、JIS-R3106:1998「板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射取得率の試験方法」に記載の方法によって、300nm~2,100nmまで測定した。測定結果よりJIS-R3106に従って算定した。このとき、入射光側から熱線遮蔽材の深さ方向に対して金属粒子含有層(第1層)、誘電体層(SiO2層)、金属粒子含有層(第2層)の順に熱線遮蔽材が配置された向きで測定を行った。
また、測定結果から得られる光学反射スペクトルより、反射最大値を求めて最大反射波長とした。そのときの反射率を最大反射率(ピーク反射率)とした。
日射熱取得率・可視光線透過率・可視光線反射率は、JIS-R3106:1998「板ガラス類の透過率・反射率・放射率・日射取得率の試験方法」に記載の方法によって、300nm~2,100nmまで測定した。測定結果よりJIS-R3106に従って算定した。このとき、入射光側から熱線遮蔽材の深さ方向に対して金属粒子含有層(第1層)、誘電体層(SiO2層)、金属粒子含有層(第2層)の順に熱線遮蔽材が配置された向きで測定を行った。
また、測定結果から得られる光学反射スペクトルより、反射最大値を求めて最大反射波長とした。そのときの反射率を最大反射率(ピーク反射率)とした。
-表面抵抗-
表面抵抗測定装置(ロレスタ、三菱化学アナリテック株式会社製)を用いて、前記の通りに得た熱線遮蔽材の表面抵抗(Ω/□)を測定した。
表面抵抗測定装置(ロレスタ、三菱化学アナリテック株式会社製)を用いて、前記の通りに得た熱線遮蔽材の表面抵抗(Ω/□)を測定した。
-金属粒子含有層の極小透過率-
透過率のスペクトルを表記したときに、透過率に下凸部の極小値が現れる。その極小値を取るときの波長の金属粒子含有層の透過率を極小透過率とした。
透過率のスペクトルを表記したときに、透過率に下凸部の極小値が現れる。その極小値を取るときの波長の金属粒子含有層の透過率を極小透過率とした。
-金属粒子含有層のピーク反射率-
金属粒子含有層が2層以上含まれた熱線遮蔽材について、各金属粒子含有層(第1層)のみの特性を知るために、各金属粒子含有層(第1層)のみのサンプルを作製した。具体的には、金属粒子含有層(第1層)について以下のように測定し、金属粒子含有層(第2層)についても同様の方法で評価した。
前記「金属平板粒子の合成」と同様の方法で銀平板微粒子分散液を得、前記「金属粒子含有層(第1層)の作製」と同様の方法で表面に銀六角平板粒子が固定された金属粒子含有層(第1層)のみのフィルムを得た。
このフィルムを、前記「可視光透過スペクトル及び熱線反射スペクトル」及び前記「日射熱取得率・可視光線透過率・可視光線反射率」と同様の光学測定方法を用いて測定し、最大反射率を求め、各金属粒子含有層のピーク反射率とした。
金属粒子含有層が2層以上含まれた熱線遮蔽材について、各金属粒子含有層(第1層)のみの特性を知るために、各金属粒子含有層(第1層)のみのサンプルを作製した。具体的には、金属粒子含有層(第1層)について以下のように測定し、金属粒子含有層(第2層)についても同様の方法で評価した。
前記「金属平板粒子の合成」と同様の方法で銀平板微粒子分散液を得、前記「金属粒子含有層(第1層)の作製」と同様の方法で表面に銀六角平板粒子が固定された金属粒子含有層(第1層)のみのフィルムを得た。
このフィルムを、前記「可視光透過スペクトル及び熱線反射スペクトル」及び前記「日射熱取得率・可視光線透過率・可視光線反射率」と同様の光学測定方法を用いて測定し、最大反射率を求め、各金属粒子含有層のピーク反射率とした。
(比較例1、2、実施例6)
実施例1において、誘電体層としてSiO2の蒸着の厚みを表1-1にしたがって調製したこと以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
実施例1において、誘電体層としてSiO2の蒸着の厚みを表1-1にしたがって調製したこと以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(比較例3)
実施例1において、誘電体層と金属粒子含有層(第2層)を形成させなかった以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
また、可視光透過スペクトル及び熱線反射スペクトルの測定結果を図6Dに示す。図6Dは、比較例3のスペクトルであり、表面の基板の反射を除いて、金属粒子含有層のみを算出したスペクトルである。
実施例1において、誘電体層と金属粒子含有層(第2層)を形成させなかった以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
また、可視光透過スペクトル及び熱線反射スペクトルの測定結果を図6Dに示す。図6Dは、比較例3のスペクトルであり、表面の基板の反射を除いて、金属粒子含有層のみを算出したスペクトルである。
(実施例2)
実施例1において、金属粒子含有層(第1層)及び金属粒子含有層(第2層)の作製における水6mlの添加を水4mlの添加に代えた以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
実施例1において、金属粒子含有層(第1層)及び金属粒子含有層(第2層)の作製における水6mlの添加を水4mlの添加に代えた以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(比較例4、5、実施例7)
実施例2において、SiO2蒸着の厚みを表1-1にしたがって調製したこと以外は、実施例2と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
実施例2において、SiO2蒸着の厚みを表1-1にしたがって調製したこと以外は、実施例2と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(比較例6)
比較例3において、水6mlの添加を水4mlの添加に代えた以外は、比較例3と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
また、可視光透過スペクトル及び熱線反射スペクトルの測定結果を図6Bに示す。図6Bは、比較例6のスペクトルであり、表面の基板の反射を除いて、金属粒子含有層のみを算出したスペクトルである。
比較例3において、水6mlの添加を水4mlの添加に代えた以外は、比較例3と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
また、可視光透過スペクトル及び熱線反射スペクトルの測定結果を図6Bに示す。図6Bは、比較例6のスペクトルであり、表面の基板の反射を除いて、金属粒子含有層のみを算出したスペクトルである。
(実施例3)
実施例1において、金属粒子含有層(第1層)及び金属粒子含有層(第2層)の金属平板粒子の合成における2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液132.7mlの添加を2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液255.2mlの添加にした以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
実施例1において、金属粒子含有層(第1層)及び金属粒子含有層(第2層)の金属平板粒子の合成における2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液132.7mlの添加を2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液255.2mlの添加にした以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(比較例7,8)
実施例3において、SiO2蒸着の厚みを表1-1にしたがって厚みを調整したこと以外は、実施例3と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
実施例3において、SiO2蒸着の厚みを表1-1にしたがって厚みを調整したこと以外は、実施例3と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(比較例9)
比較例3において、金属粒子含有層(第1層)及び金属粒子含有層(第2層)の金属平板粒子の合成における2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液132.7mlの添加を2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液255.2mlの添加に代えた以外は、比較例3と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
比較例3において、金属粒子含有層(第1層)及び金属粒子含有層(第2層)の金属平板粒子の合成における2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液132.7mlの添加を2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液255.2mlの添加に代えた以外は、比較例3と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(実施例4)
実施例1において、金属粒子含有層(第1層)の作製における水6mlの添加を水4mlの添加に代え、金属粒子含有層(第2層)の作製における水6mlの添加を水11mlの添加に代えたこと以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
また、可視光透過スペクトル及び熱線反射スペクトルの測定結果を図6Aに示す。図6Aは、実施例4のスペクトルであり、表面の基板の反射を除いて、金属粒子含有層のみを算出したスペクトルである。
実施例1において、金属粒子含有層(第1層)の作製における水6mlの添加を水4mlの添加に代え、金属粒子含有層(第2層)の作製における水6mlの添加を水11mlの添加に代えたこと以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
また、可視光透過スペクトル及び熱線反射スペクトルの測定結果を図6Aに示す。図6Aは、実施例4のスペクトルであり、表面の基板の反射を除いて、金属粒子含有層のみを算出したスペクトルである。
(比較例10)
実施例4において、SiO2蒸着の厚みを表1-1にしたがって厚みを調整したこと以外は、実施例4と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
実施例4において、SiO2蒸着の厚みを表1-1にしたがって厚みを調整したこと以外は、実施例4と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(比較例11)
比較例3において、金属粒子含有層(第1層)の作製における水6mlの添加を水4mlの添加に代え、金属粒子含有層(第2層)の作製における水6mlの添加を水11mlの添加に代えたこと以外は、比較例3と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
比較例3において、金属粒子含有層(第1層)の作製における水6mlの添加を水4mlの添加に代え、金属粒子含有層(第2層)の作製における水6mlの添加を水11mlの添加に代えたこと以外は、比較例3と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(実施例5)
実施例1において、金属粒子含有層(第1層)の作製における水6mlの添加を水11mlの添加に代え、金属粒子含有層(第2層)の作製における水6mlの添加を水4mlの添加に代えたこと以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
実施例1において、金属粒子含有層(第1層)の作製における水6mlの添加を水11mlの添加に代え、金属粒子含有層(第2層)の作製における水6mlの添加を水4mlの添加に代えたこと以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(比較例12、13)
実施例5において、SiO2蒸着の厚みを表1-1にしたがって厚みを調整したこと以外は、実施例5と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
実施例5において、SiO2蒸着の厚みを表1-1にしたがって厚みを調整したこと以外は、実施例5と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(実施例8)
実施例1において、金属粒子含有層(第1層)及び金属粒子含有層(第2層)の作製における0.08MのNaOH水溶液72mlの添加を0.17MのNaOH水溶液72mlの添加に代えたこと以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
実施例1において、金属粒子含有層(第1層)及び金属粒子含有層(第2層)の作製における0.08MのNaOH水溶液72mlの添加を0.17MのNaOH水溶液72mlの添加に代えたこと以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(比較例14、15)
実施例8において、SiO2蒸着の厚みを表1-2にしたがって厚みを調整したこと以外は、実施例8と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
実施例8において、SiO2蒸着の厚みを表1-2にしたがって厚みを調整したこと以外は、実施例8と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(実施例9)
実施例8において、金属粒子含有層(第1層)及び金属粒子含有層(第2層)の作製におけるイオン交換水127.6mlの添加をイオン交換水87.1mlの添加に代えたこと以外は、実施例8と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
実施例8において、金属粒子含有層(第1層)及び金属粒子含有層(第2層)の作製におけるイオン交換水127.6mlの添加をイオン交換水87.1mlの添加に代えたこと以外は、実施例8と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(比較例16、17)
実施例9において、SiO2蒸着の厚みを表1-2にしたがって厚みを調整したこと以外は、実施例9と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
実施例9において、SiO2蒸着の厚みを表1-2にしたがって厚みを調整したこと以外は、実施例9と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(実施例10)
実施例1において、金属粒子含有層(第2層)の金属平板粒子の合成における2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液132.7mlの添加を2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液255.2mlの添加にした以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
実施例1において、金属粒子含有層(第2層)の金属平板粒子の合成における2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液132.7mlの添加を2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液255.2mlの添加にした以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(比較例18、19)
実施例10において、SiO2蒸着の厚みを表1-2にしたがって厚みを調整したこと以外は、実施例10と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
実施例10において、SiO2蒸着の厚みを表1-2にしたがって厚みを調整したこと以外は、実施例10と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(実施例11)
実施例1において、金属粒子含有層(第1層)の金属平板粒子の合成における2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液132.7mlの添加を2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液255.2mlの添加にした以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
実施例1において、金属粒子含有層(第1層)の金属平板粒子の合成における2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液132.7mlの添加を2.5mMのクエン酸ナトリウム水溶液255.2mlの添加にした以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(比較例20、21)
実施例11において、SiO2蒸着の厚みを表1-2にしたがって厚みを調整したこと以外は、実施例11と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
実施例11において、SiO2蒸着の厚みを表1-2にしたがって厚みを調整したこと以外は、実施例11と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(実施例12)
実施例1において、SiO2をZrO2とした以外は、実施例1と同様に熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
実施例1において、SiO2をZrO2とした以外は、実施例1と同様に熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(比較例22~25)
実施例12において、ZrO2蒸着の厚みを表1-2にしたがって厚みを調整したこと以外は、実施例12と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
実施例12において、ZrO2蒸着の厚みを表1-2にしたがって厚みを調整したこと以外は、実施例12と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(実施例13)
実施例1において、金属粒子含有層(第1層)及び金属粒子含有層(第2層)に含まれる銀平板粒子分散液を、希硝酸を添加後、80℃で1時間加熱するエージング処理を行った以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。エージング処理後の粒子をTEM観察した結果、六角形の角が鈍り、略円盤形状に変化したことを確認した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
実施例1において、金属粒子含有層(第1層)及び金属粒子含有層(第2層)に含まれる銀平板粒子分散液を、希硝酸を添加後、80℃で1時間加熱するエージング処理を行った以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。エージング処理後の粒子をTEM観察した結果、六角形の角が鈍り、略円盤形状に変化したことを確認した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(比較例26~28)
実施例13において、誘電体層としてSiO2の蒸着の厚みを表1-2にしたがって調製したこと以外は、実施例13と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
実施例13において、誘電体層としてSiO2の蒸着の厚みを表1-2にしたがって調製したこと以外は、実施例13と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
(実施例14)
実施例1において、以下に示すように、金属粒子含有層(第1層)及び金属粒子含有層(第2層)中の銀六角平板粒子を高屈折率材料であるTiO2で被覆させTiO2シェルを形成させた以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。なお、TiO2の屈折率を分光エリプソメトリー法(ウーラム製VASE)で測定したところ、屈折率は2.2であった。
-TiO2シェルの形成-
TiO2シェルの形成は、文献(Langmuir、2000年、16巻、p.2731-2735)を参考に実施した。銀六角平板粒子分散液に、テトラエトキシチタン2mL、アセチルアセトン2.5mL、及びジメチルアミン0.1mLを添加し、5時間撹拌することにより、TiO2シェルで被覆された銀六角平板粒子を得た。この銀六角平板粒子の断面をSEMで観察したところ、TiO2シェルの厚みは30nmであった。
実施例1において、以下に示すように、金属粒子含有層(第1層)及び金属粒子含有層(第2層)中の銀六角平板粒子を高屈折率材料であるTiO2で被覆させTiO2シェルを形成させた以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。なお、TiO2の屈折率を分光エリプソメトリー法(ウーラム製VASE)で測定したところ、屈折率は2.2であった。
-TiO2シェルの形成-
TiO2シェルの形成は、文献(Langmuir、2000年、16巻、p.2731-2735)を参考に実施した。銀六角平板粒子分散液に、テトラエトキシチタン2mL、アセチルアセトン2.5mL、及びジメチルアミン0.1mLを添加し、5時間撹拌することにより、TiO2シェルで被覆された銀六角平板粒子を得た。この銀六角平板粒子の断面をSEMで観察したところ、TiO2シェルの厚みは30nmであった。
(比較例29、30)
実施例14において、誘電体層としてSiO2の蒸着の厚みを表1-2にしたがって調製したこと以外は、実施例14と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
実施例14において、誘電体層としてSiO2の蒸着の厚みを表1-2にしたがって調製したこと以外は、実施例14と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表1-1~表3-2に示す。
表中、「B」は、{(2m+1)×(λ1/4)}+{(λ1/4)×0.25}を表す。
表中、実施例6~実施例7は、mが60であり、その他は全てmが0である。
表中、「B」は、{(2m+1)×(λ1/4)}+{(λ1/4)×0.25}を表す(mは0を表す)。
表1-1~表3-2より、誘導体層の光学厚みが前記式(1)を満たすことで、反射波長選択性及び反射帯域選択性が高く、可視光線透過性及び電波透過性に優れていることがわかる。
また、図6Cに示すように、実施例1の可視光透過スペクトル及び熱線反射スペクトルから、可視光透過率が74.2%、日射熱取得率が55.6%、可視光反射率が9.8%、及び金属粒子含有層の可視光反射率が3.1%であった。一方、図6Bに示すように、比較例6の可視光透過スペクトル及び熱線反射スペクトルから、可視光透過率が75.2%、日射熱取得率が58.8%、可視光反射率が14.6%、及び金属粒子含有層の可視光反射率が8.2%であり、可視光反射率だけでなく、金属粒子含有層の可視光反射率も抑制されていることがわかる。
また、図6Cに示すように、実施例1の可視光透過スペクトル及び熱線反射スペクトルから、可視光透過率が74.2%、日射熱取得率が55.6%、可視光反射率が9.8%、及び金属粒子含有層の可視光反射率が3.1%であった。一方、図6Bに示すように、比較例6の可視光透過スペクトル及び熱線反射スペクトルから、可視光透過率が75.2%、日射熱取得率が58.8%、可視光反射率が14.6%、及び金属粒子含有層の可視光反射率が8.2%であり、可視光反射率だけでなく、金属粒子含有層の可視光反射率も抑制されていることがわかる。
(実施例15)
実施例1において、以下に示すように、金属粒子含有層(第2層)、誘電体層(第2層)、及び金属粒子含有層(第3層)を作製した以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表4-1~表7に示す。
-金属粒子含有層(第2層)の作製-
誘電体層(第1層)であるSiO2上に、「金属平板粒子の合成」と同様の方法で銀平板微粒子分散液を得、「金属粒子含有層(第1層)の作製」と同様の方法で銀六角平板粒子を固定することで金属粒子含有層(第2層)を作製した。
-誘電体層(第2層)の作製-
金属粒子含有層(第2層)上に電子ビーム蒸着(アルバック社製EBX-8C)により誘電体層としてSiO2を蒸着した。この際、水晶振動子(アルバックテクノ社製金5MHz_CR5G1)の値により、SiO2の厚みを80nmに調整して蒸着した。
-金属粒子含有層(第3層)の作製-
誘電体層(第2層)であるSiO2上に、「金属平板粒子の合成」と同様の方法で銀平板微粒子分散液を得、「金属粒子含有層(第2層)の作製」と同様の方法で銀六角平板粒子を固定することで金属粒子含有層(第3層)を作製した。
金属粒子含有層(第3層)に厚み20nmになるようにカーボン薄膜を蒸着した後、SEM観察したところ、誘電体層上に銀六角平板粒子が凝集なく固定されていた。以上により、実施例1の熱線遮蔽材を作製した。
実施例1において、以下に示すように、金属粒子含有層(第2層)、誘電体層(第2層)、及び金属粒子含有層(第3層)を作製した以外は、実施例1と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表4-1~表7に示す。
-金属粒子含有層(第2層)の作製-
誘電体層(第1層)であるSiO2上に、「金属平板粒子の合成」と同様の方法で銀平板微粒子分散液を得、「金属粒子含有層(第1層)の作製」と同様の方法で銀六角平板粒子を固定することで金属粒子含有層(第2層)を作製した。
-誘電体層(第2層)の作製-
金属粒子含有層(第2層)上に電子ビーム蒸着(アルバック社製EBX-8C)により誘電体層としてSiO2を蒸着した。この際、水晶振動子(アルバックテクノ社製金5MHz_CR5G1)の値により、SiO2の厚みを80nmに調整して蒸着した。
-金属粒子含有層(第3層)の作製-
誘電体層(第2層)であるSiO2上に、「金属平板粒子の合成」と同様の方法で銀平板微粒子分散液を得、「金属粒子含有層(第2層)の作製」と同様の方法で銀六角平板粒子を固定することで金属粒子含有層(第3層)を作製した。
金属粒子含有層(第3層)に厚み20nmになるようにカーボン薄膜を蒸着した後、SEM観察したところ、誘電体層上に銀六角平板粒子が凝集なく固定されていた。以上により、実施例1の熱線遮蔽材を作製した。
(比較例31、32)
実施例15において、誘電体層としてSiO2の蒸着の厚みを表4-1~表4-3にしたがって調製したこと以外は、実施例15と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表4-1~表7に示す。
実施例15において、誘電体層としてSiO2の蒸着の厚みを表4-1~表4-3にしたがって調製したこと以外は、実施例15と同様にして熱線遮蔽材を作製した。得られた熱線遮蔽材及び金属粒子について、実施例1と同様にして諸特性を評価した。結果を表4-1~表7に示す。
表4-1~表7より、誘導体層の光学厚みが前記式(1)を満たすことで、反射波長選択性及び反射帯域選択性が高く、可視光線透過性及び電波透過性に優れていることがわかる。
本発明の熱線遮蔽材は、近赤外線などの赤外線反射率、可視光線透過性及び電波透過性に優れているので、例えば自動車、バス等の乗り物用ガラス、建材用ガラスなど、熱線の透過を防止することの求められる種々の部材として好適に利用可能である。
1 基板
2 金属粒子含有層
3 金属平板粒子
4 誘電体層
2 金属粒子含有層
3 金属平板粒子
4 誘電体層
Claims (11)
- 少なくとも1種の金属粒子を含有する少なくとも2層の金属粒子含有層と、少なくとも1層の透明な誘電体層と、を有し、前記金属粒子含有層と前記誘電体層との交互積層構造である熱線遮蔽材であって、
前記誘電体層の少なくとも1層の光学厚み(nd)が、反射率が極小値となる波長λ1に対して以下の式(1)を満たすことを特徴とする熱線遮蔽材。
{(2m+1)×(λ1/4)}-{(λ1/4)×0.25} < nd < {(2m+1)×(λ1/4)}+{(λ1/4)×0.25} 式(1)
ただし、前記式(1)において、mは、0以上の整数を表し、λ1は、反射率が極小値となる波長を表し、nは、誘電体層の屈折率を表し、dは、誘電体層の厚み(nm)を表す。 - 金属粒子が、略六角形状及び略円盤形状の少なくともいずれかの金属平板粒子を60個数%以上有する請求項1に記載の熱線遮蔽材。
- 複数の金属粒子含有層の反射率のうち、日射の進入方向に最も近い金属粒子含有層が最も大きい請求項1から2のいずれかに記載の熱線遮蔽材。
- 式(1)中のmが、0である請求項1から3のいずれかに記載の熱線遮蔽材。
- 金属粒子が、少なくとも銀を含む請求項1から4のいずれかに記載の熱線遮蔽材。
- 金属粒子が、高屈折率材料で被覆されている請求項1から5のいずれかに記載の熱線遮蔽材。
- 熱線遮蔽材の日射熱取得率が、70%以下である請求項1から6のいずれかに記載の熱線遮蔽材。
- 反射率が極小値となる波長λ1が、380nm~780nmである請求項1から7のいずれかに記載の熱線遮蔽材。
- 金属粒子含有層の透過率が、600nm~2,000nmの波長の範囲で極小値となる請求項1から8のいずれかに記載の熱線遮蔽材。
- 熱線遮蔽材の可視光線透過率が、60%以上である請求項1から9のいずれかに記載の熱線遮蔽材。
- 誘電体層の厚みが、5nm~5,000nmである請求項1から10のいずれかに記載の熱線遮蔽材。
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