JPH0116668B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は可視光線を透過し赤外線を反射する光
透過性シートに関する。更に詳しくは可視光線を
透過し近赤外光から赤外線を反射する光透過性シ
ートに関する。 一般に金、銀、銅及びそれらを主成分とする各
種合金等の導電性金属薄膜を、透明高屈折率誘電
体層ではさんだ積層体において各構成薄膜の膜厚
をコントロールする事により、特定波長域の光線
を選択的に反射するものが得られる事が知られて
いる。 特に可視部に透明で赤外線波長域を選択的に反
射する積層体は熱線反射フイルムとしてビル、住
宅等の省エネルギー、太陽エネルギー利用などの
点から有効である。しかし、ビル、住宅等の省エ
ネルギー、太陽エネルギー利用の分野において更
に利用効率を向上させるためには、太陽光線のエ
ネルギー分布の中で可視光線部（450nｍ〜700n
ｍ）、近赤外線部（701nｍ〜2100nｍ）の透過特
性に選択性を持たせた方が更に有効である。つま
り太陽エネルギー分布の中で人間の目には感じな
いが、熱線の約50％が存在する近赤外線部の透過
特性をより低下させ、可視光線部の透過特性をよ
り向上させる事が断熱に更に有効でありかつ透視
性を何ら損う事がないため、周囲環境及び安全性
に影響を与える事なく各種の分野に応用が可能で
ある。応用分野の例として、高温作業における監
視窓等の防熱性向上、建物及び自動車、電車等の
乗物の窓から入射する太陽エネルギーの遮断特性
向上による冷房効果の更なる向上、透明食物容器
の熱遮断性向上及び冷凍、冷蔵シヨーケースにお
ける保冷効果の更なる向上等が挙げられる。これ
ら選択透過性を有する光学干渉フイルターとして
は一般にフアブリ・ペロー・フイルター（Fabry
−Perot filter）がよく知られている。これは相
対する半透性鏡の間に特定の光学膜厚を有する透
明誘電体をはさみ特定波長の光だけを透過する干
渉フイルターとして知られている。このフアブ
リ・ペロー・フイルターを応用すると可視部の透
過特性が高く近赤外部の反射特性の高い選択光透
過性シートが得られる事が米国特許第3682528号
明細書に示されている。それによれば、例えば基
板／金属層／誘電体／金属層の構成としてガラ
ス／Ni／Ag／Al₂O₃／Ni／Ag／Al₂O₃という構
成体で400nｍから700nｍの透過率が70％以上で
ありかつ反射率が約10％、700nｍから2500nｍで
の透過率が10％以下でありかつ反射率が約90％以
上の選択光透過性積層体が得られている。 フアブリ・ペロー・フイルターにおいては、半
透過性反射鏡である金属膜層を薄くすれば透過波
長幅が拡大し、かつ透過率が向上する事又誘電体
の屈折率を低くすれば透過波長幅が狭くなる事が
知られている。計算により誘電体の屈折率と厚さ
を例えば550nｍに透過ピークが得られる様に選
び、金属膜厚を充分薄くすれば可視部の透過特性
が高く、近赤外部の遮断特性の良いフイルターを
構成する事ができる。従来フイルターの用途とし
ては精密光学用途が主であり、その点から光学定
数の安定した吸収の少ない酸化物等の金属化合物
が透明誘電体として用いられていた。しかし太陽
エネルギーの遮断等省エネルギー用途で建物窓等
に用いる場合は大面積への適用が不可欠であり、
従来の金属化合物を透明誘電体として用いたので
は工業規模での生産は不可能である。 これは金属酸化物等によつて金属薄膜層の表面
を均一に大面積にわたつて被覆する技術がいまだ
未完成の技術であるという事を意味する。金属酸
化物の膜厚が薄く50Å以下である様な場合には簡
便に金属膜から金属酸化物膜を熱酸化等により形
成する事も可能ではあるが、本発明の様に1000Å
程度の膜厚を均一に大面積に工業的規模で行う事
は不可能であるといえる。 我々はかかる構成体を広く太陽エネルギー利用
等省エネルギー用途に応用すべく鋭意検討した。 その結果、屈折率が1.35〜1.65である有機化合
物を均一に塗工する事により、光学的に透明で均
一な光学的特性を有する透明誘電体層(C)を形成す
る事が可能である事を見出した。 ところで従来より有機化合物はその光学的特性
の不均一さ、光学的損失の大きさ、長期的安定性
のなさより一部の例外を除いて光学材料には用い
られていなかつたために信頼性の点において問題
があつた。本発明者らはかかる有機化合物の欠点
を克服すべく更に研究した結果、透明誘電体層に
特定の有機化合物すなわちフツ素を含む高分子重
合体を使用する事によつてかかる欠点が克服され
る事を見出し本発明に到達したものである。 すなわち本発明は、有機重合体フイルム(A)の少
なくとも一方の面に厚さ40Åから300Åの金属薄
膜層(B)、厚さ200Åから3000Åの透明誘電体層(C)
及び透明保護層(D)が(A)／(B)／(C)／(B)、あるいは
(A)／(B)／(C)／(B)／(D)の順に積層されてなる機能性
シートにおいて、当該透明誘電体層(C)が含フツ素
高分子重合体からなる事を特徴とする機能性シー
トである。 本発明でいう有機重合体フイルム(A)は特に限定
する必要はないが、本発明の積層体を透明な窓等
に貼付して適用するという目的に対しては550ｍ
μにおける透過率が少なくとも50％以上、好まし
くは75％以上である透明性を有する事が必要であ
り、この条件を満す有機重合体フイルム(A)であれ
ば従来公知のいかなるフイルムでもよいが、その
内、ポリエチレンテレフタレートフイルム、ポリ
カーボネートフイルム、ポリプロピレンフイル
ム、ポリエチレンフイルム、ポリエチレンナフタ
レートフイルム、ポリサルホンフイルム、ポリエ
ーテルサルホンフイルム、ナイロンフイルム等が
好ましく、特にポリエチレンテレフタレートフイ
ルムが好ましく用いられる。 又、これらの有機重合体フイルム中にその有機
重合体フイルムの機械的特性及び光学特性を損な
わない程度の着色剤、紫外線吸収剤、色素等を含
ませても本発明に用いられる有機重合体フイルム
として何ら差しつかえない。 本発明の積層体に用いられる金属薄膜層(B)の材
料としては可視光領域の吸収損失が少なく、電気
伝導性の高い金属又は合金ならばいかなるもので
も良いが、中でもとりわけ銀を主成分にしている
事が好ましい。他に含有させうる金属としては、
金、銅、アルミニウム等が好ましいが銀の有する
特性を低下せしめない含有量であれば、どの様な
金属を含んでいてもさしつかえない。銀の含有量
は得られる積層体の光学特性を支配する重要な因
子であり、少なくとも40重量％、好ましくは50重
量％以上含有されている事が好ましい。 又、特に赤外反射能の高い積層体を得る為には
金、銀、銅の三元素から選ばれた２種又は３種の
金属からなる合金の金属薄膜層(B)あるいはそれら
の単独の金属薄膜層(B)である事が好ましい。 金属薄膜層(B)の膜厚は、得られた積層体の光学
特性における要求特性を満足すれば特に限定され
るものではないが、赤外光反射能、又は電気伝導
性をもつためには、少なくともある程度の領域で
膜としての連続性をもつことが必要である。金属
薄膜が島状構造から連続構造にうつる膜厚として
約30Å以上、また本発明の目的である可視光の透
過特性を高くするためには300Å以下である事が
好ましい。 積層体が充分な可視光透過率と充分な赤外光反
射率を有するためには、金属薄膜層(B)の膜厚は約
40Å以上、約120Å以下である事が特に好ましい。 金属薄膜層(B)を形成する方法は、例えば真空蒸
着法、カソードスパツタリング法、イオンプレー
テイング法等の他に従来公知のいずれの方法でも
可能であるが、120Å以下の膜厚で安定な膜を形
成せしむるためにはカソードスパツタリング法、
イオンプレーテイング法等の高エネルギー粒子に
よる膜形成法が好ましい。特に合金薄膜を得る場
合には、形成薄膜合金組成の均一性、形成薄膜膜
厚の均一性の点からカソードスパツタリング法が
好ましい。 又、金属薄膜層(B)を形成する際に薄膜である金
属層の安定化を画るために公知の方法で基板とな
る材料に前処理をほどこす事ができる。これらの
方法は、例えばイオンボンバードメントの様なク
リーニング処理、有機シリケート、有機チタネー
ト、有機ジルコネート化合物の塗工等の下塗り処
理、及び／又は金属Ni、Ti、Si、Bi、Zr、Ｖ、
Ta等及びこれら金属の酸化物等をスパツタリン
グ等によつて前もつて形成する核形成安定化処理
等があり、積層体の光学特性に悪影響を与えない
範囲で適当に選択して使用すれば良い。これらの
前処理が厚みの増加を伴う処理の場合はその厚さ
は100Å以下である事が好ましい。この前処理と
同様の処理を金属層の上に後処理として行なつて
も良い。 本発明の透明誘電体層(C)に用いられる有機化合
物としては含フツ素高分子重合体が好ましく用い
られる。含フツ素高分子重合体としては透明性、
耐久性、屈折率の点からフツ化ビニル−ヘキサフ
ルオロプロピレン共重合体、フツ化ビニル−テト
ラフルオロエチレン共重合体、クロロトリフルオ
ロエチレン−フツ化ビニル共重合体あるいはフツ
化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重
合体等が好ましく用いられ、フツ化ビニルヘキサ
フルオロプロピレン共重合体あるいはフツ化ビニ
ルテトラフルオロエチレン共重合体は特に好まし
く用いられる。含フツ素高分子重合体の物質とし
ては耐光性の良い事、屈折率の低い事の２点が挙
げられる。本発明の機能性シートに用いる透明誘
電体層(C)の屈折率は低い方が透明誘電体層(C)の膜
厚ムラに対する光学特性の応答が鈍くなるという
特性がある。これは大面積の機能性シートの光学
特性を均一にするという意味から重要である。フ
ツ素樹脂は一般に屈折率が低くこの点で有利であ
る。 透明誘電体層(C)の形成方法としては、フツ素樹
脂を溶解できる溶剤に適当な濃度の樹脂を溶解せ
しめ小面積であればスピンコーテイング、バーコ
ータ又はドクターナイフ等で塗工し乾燥する事に
よつて得る事ができる。大面積の場合にはグラビ
アロールコータ、リバースロールコータ等の機械
により塗工後乾燥する事により、任意の厚さの透
明誘電体層(C)を形成する事ができる。乾燥させる
温度は、使用する樹脂、溶剤にもよつて異なるが
通常80℃〜150℃である。 本発明における機能性シートが光学的にその目
的を達するためには透明誘電体層(C)の膜厚は200
Åから3000Åの間になければならない。特に可視
光線の透過率を高めるためには500Åから1500Å
の間にある事が好ましい。 又特に本発明における機能性シートを可視光線
550nｍ付近に最大透過率を有する積層体とする
ためには、かかる透明誘電体層(C)の膜厚は600Å
から1300Åの間にある事が特に好ましい。 本発明の積層体の様に光学的用途に有機化合物
を用いる場合、得られた塗膜の物性が積層体の光
学特性を支配するため純度ならびに均一性にすぐ
れた樹脂を選ぶ必要性があるとともに、塗工法も
均一な膜厚が達成できる方法を適宜選択する必要
がある。好ましくは設定膜厚の±５％以内の膜厚
範囲におさめる必要がある。 本発明の積層体には、光学的機能を有する積層
構造(A)／(B)／(C)／(B)を保護する目的で最外層(B)の
上に保護層(D)を形成する事ができる。かかる保護
層(D)は、本発明の積層体を機械的な損傷、化学物
質等の汚染物質、水分等の浸入等から保護する役
割を有している。 この目的を達成しかつ積層体の光学特性に悪影
響をおよぼさないためには、保護層(D)の材料とし
ては光学的に透明でかつ保護能力にすぐれた材料
が好ましい。本発明に使用しうる保護層(D)の材料
としては、Si、Al、Ti、Zr、Ta等の酸化物ある
いは前記金属の２種あるいは３種の混合酸化物等
の無機化合物からなる類、あるいはアクリロニト
リル、ポリメタアクリロニトリル、ポリメチルメ
タアクリレート等のアクリル樹脂、アクリレート
樹脂及びそれらの共重合体、ポリスチレン樹脂、
酢酸ビニル樹脂、フエノキシ樹脂、ポリエステル
樹脂、ポリウレタン樹脂等の樹脂及びそれらの混
合物、共重合体から形成された有機化合物からな
る膜が好ましく用いられる。 又特に使用環境がきびしい場合には、種々の厚
さを有するポリエチレンフイルム、ポリプロピレ
ンフイルム、ナイロンフイルム、トリアセテート
フイルム、ポリエステルフイルム、ポリビニルブ
チラールシート、ポリカーボネートシート等を公
知の方法でラミネートして保護層(D)として使用す
る事もできる。 無機化合物からなる膜を、保護層(D)として用い
る場合にはスパツタリング、真空蒸着、イオンプ
レーテイング等の物理的形成法が好ましく用いら
れるが、金属アルコキサイド化合物を適当な溶剤
に希釈塗工する公知の金属酸化物薄膜形成法によ
つて金属酸化物からなる保護層(D)を得る事もでき
る。 有機化合物からなる膜を保護層(D)として用いる
場合には、前述した樹脂を溶解せしめる適当な溶
剤に溶解し、塗工乾燥する事によつて有機化合物
からなる保護層(D)を得る事ができる。本発明にお
ける保護層(D)は単一の層ばかりではなく、２層、
３層の積層構造であつても良い。これは無機化合
物と有機化合物の相互の積層構造であつても良い
し、有機化合物相互の積層構造、無機化合物相互
の積層構造であつても良い。これら積層構造の保
護層(D)にする事によつてより良好な保護機能を有
した本発明の積層体の保護層(D)を得る事ができ
る。 本発明の保護層(D)の厚さは積層体を保護する能
力があれば限定されるものではないが、保護能力
の点から0.05μ以上、好ましくは0.1μ以上、積層
体の光学特性を低下させないためには50μｍ以
下、特に好ましくは35μｍ以下が好ましく用いら
れる。 かかる本発明の機能性シートはその用途に応じ
て使用されるが、例えば建物窓等に使用される場
合には窓等の硝子に粘着剤等を介して直接貼付す
る方法あるいは複層ガラスの間に展張して使用す
る方法等が考えられ、自動車等の窓部に使用され
る場合には安全硝子として知られている合せ硝子
の中に公知の方法でポリビニルブチラールを介し
て入れる事ができる。本発明の機能性シートはか
かる安全ガラス用に用いた際にクラツク等の発生
をまぬがれることができる。 この様に本発明の機能性シートは使用目的に応
じて適宜最適の使用形態を選択する事が可能であ
り、太陽エネルギーの入射制御のみならずあらゆ
る熱線輻射防止の分野において有効に使用する事
ができる。 以下、実施例において本発明の具体的説明を行
う。 実施例 １ ２軸延伸した厚さ50μｍのポリエチレンテレフ
タレートフイルムを基板とし、その上に第１層と
して厚さ80Åの銀−銅合金薄膜層（銅を10重量％
含有）第２層として厚さ1200Åのフツ化ビニルヘ
キサフルオロプロピレン共重合体からなる透明誘
電体層、第３層として厚さ80Åの銀銅合金薄膜層
（銅を10重量％含有）からなる機能性シートを形
成した。銅を10重量％含む銀銅合金薄膜層は銅を
10重量％含む銀銅合金をターゲツトとしArガス
圧力５×10^-3TorrにおけるDCマグネトロンスパ
ツタリングによつて形成した。投入電力はターゲ
ツトの単位面積あたり2W／cm²であつた。透明誘
電体層はフツ化ビニルヘキサフルオロプロピレン
共重合体をメチルエチルケトン１部、メチルイソ
ブチルケトン１部からなる溶剤に３重量％溶解せ
しめバーコータを用いて塗工し、120℃で３分間
乾燥する事によつて得た。 得られた機能性シートの積分可視光透過率
（400〜700nｍ）は73％、積分近赤外光透過率
（750〜2100nｍ）は33％であつた。 実施例 ２ 銀銅合金層を銀だけからなる金属層とする以外
は実施例１と同一の機能性シートを形成した。銀
だけからなる金属層は銀のターゲツトを用いAr
ガス圧力５×10^-3Torrにおけるマグネトロンス
パツタリングによつて形成した銀金属層の膜厚は
80Åであつた。得られた機能性シートの積分可視
光透過率は72％、積分近赤外光透過率は28％であ
つた。 実施例 ３ 厚さ75μｍの２軸延伸ポリエチレンテレフタレ
ートフイルム上に表１に示す厚さ20Åの金属Ｘの
酸化物からなる前処理層、厚さ70Åの銅を５重量
％含む銀銅合金薄膜層、厚さ20Åの金属Ｘの酸化
物からなる後処理層、厚さ800Åのフツ化ビニル
ヘキサフルオロプロピレン共重合体からなる透明
誘電体層、厚さ20Åの金属Ｘの酸化物からなる前
処理層、厚さ70Åの銅を５重量％含む銀銅合金薄
膜層、厚さ20Åの金属Ｘの酸化物からなる後処理
層を順次積層して機能性シートを得た。 銅を５重量％含む銀銅合金薄膜層は、銅を５重
量％含む銀銅合金をターゲツトとしDCマグネト
ロンスパツタリング法により実施例１と同様の方
法で形成した。 金属Ｘの酸化物からなる前処理層及び後処理層
は、金属Ｘ（Si、Zr、Ti）をターゲツトとした
RFマグネトロンスパツタリングで金属Ｘの薄膜
を形成し、しかるのち大気中に10分間放置せしめ
自然酸化させて金属Ｘの酸化物とした。 フツ化ビニルヘキサフルオロプロピレン共重合
体からなる透明誘電体層は実施例１と同様の方法
で設けた。得られた機能性シートの光学特性を表
１に記す。

【表】 実施例 ６ 金属層を金を10重量％含有する銀金合金層から
形成する以外は実施例１と同様の方法で機能性シ
ートを形成した。金を10重量％含有する銀金合金
層は、金を10重量％含有する銀金合金ターゲツト
を使用して実施例１と同様のDCマグネトロン法
で60Åに設けた銀金合金層の膜厚は70Åであつ
た。得られた機能性シートの積分可視透過率は76
％、積分近赤外光透過率は32％であつた。かかる
機能性シートに保護膜として厚さ2μｍのポリメ
タアクリロニトリル層を形成した。厚さ2μｍの
ポリメタアクリロニトリル層はシクロヘキサノン
１部、メチルエチルケトン１部の溶剤にポリメタ
アクリロニトリルを10重量％溶解せしめた溶液を
バーコータで塗工し、130℃で３分乾燥して得た。
得られた機能性シートは積分可視透過率77％積分
近赤外光透過率は37％であつた。 実施例 ７ 実施例１で得られた機能性シートの両側に厚さ
380μｍのポリビニルブチラールシートをラミネ
ートし、しかるのち厚さ３mmの硝子板でサンドイ
ツチした。かかる積層物を90℃の温度で１Kg／cm²
の圧力で60分間保持し完全に接着し合せ硝子構成
体を得た。得られた機能性シートを包含する合せ
硝子構成体の積分可視光透過率は72％、積分近赤
外光透過率は33％であつた。 比較例 １ 第２層の透明誘電体層を厚さ1000Åのポリスチ
レンからなる透明誘電体層から形成する以外は実
施例１と同様の方法で機能性シートを形成した。 ポリスチレンからなる透明誘電体層は、メチル
エチルケトン７部、トルエン３部からなる溶剤に
ポリスチレンを2.5重量％溶解せしめバーコータ
ーで塗工したのち、120℃で２分間乾燥して得た。 得られた機能性シートの積分可視光透過率は71
％、積分近赤外光透過率は30％であつた。かかる
機能性シートを実施例７と同一の方法で合せ硝子
の中へ入れた。得られた合せ硝子の中の機能性シ
ートにはポリスチレン層に起因すると思われるク
ラツクが全面に発生した。 実施例 ８ ２軸延伸した厚さ50μｍのポリエチレンテレフ
タレートフイルムを基板とし、その上に第１層と
して厚さ80Åの銀−銅合金薄膜層（銅を10重量
％）、第２層として厚さ1100Åのフツ化ビニル−
テトラフルオロエチレン共重合体からなる透明誘
電体層、第３層として厚さ80Åの銀−銅合金薄膜
層からなる機能性シートを形成した。厚さ80Åの
銀−銅合金薄膜層は実施例１と同一の方法で形成
せしめた。透明誘電体層はフツ化ビニル−テトラ
フルオロエチレン共重合体を、メチルエチルケト
ン１部、メチルイソブチルケトン１部からなる溶
剤に３重量％溶解せしめバーコーターで塗工し、
120℃で２分間乾燥せしめて得た。得られた機能
性シートの積分可視透過率は72％であり、積分近
赤外光透過率は30％であつた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 有機重合体フイルム(A)の少なくとも一方の面
   に厚さ40Åから300Åの金属薄膜層(B)、厚さ200Å
   から3000Åの透明誘電体層(C)及び透明保護層(D)
   が、(A)／(B)／(C)／(B)、あるいは(A)／(B)／(C)／(B)
   ／
   (D)の順に積層されてなる機能性シートにおいて、
   当該透明誘電体層(C)が含フツ素高分子重合体から
   なる事を特徴とする機能性シート。