JPH06262717A

JPH06262717A - 熱線遮蔽膜

Info

Publication number: JPH06262717A
Application number: JP5056021A
Authority: JP
Inventors: Mitsumasa Saito; 光正斉藤; Kazuhiko Osada; 和彦長田
Original assignee: Sumitomo Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Cement Co Ltd
Priority date: 1993-03-16
Filing date: 1993-03-16
Publication date: 1994-09-20

Abstract

(57)【要約】【目的】可視光透過率が高く、しかも熱線遮蔽性に優
れ、かつ低コストで得られる熱線遮蔽膜を提供する。【構成】酸化スズ微粒子を、バインダー溶液中に分散
し、該分散液を透明基材上に乾燥後の膜厚が０．１μｍ
以上となるように成膜してなり、かつ日射遮蔽率が５％
以上である熱線遮蔽膜。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車の窓ガラス又は
建物の窓ガラスに好適な熱線遮蔽膜に関する。さらに詳
しくは、ガラス上に直接成膜するか、又はフィルムに成
膜してガラスに貼付することにより、可視光透過率が高
く、しかも日射遮蔽率が５％以上である、空調設備の負
荷低減に効果的な熱線遮蔽膜に関する。

【０００２】なお、本発明において、熱線とは波長８０
０〜２５００ｎｍの赤外線を示すものとし、また、遮蔽
とは反射及び吸収を意味する。

【０００３】

【従来の技術】従来、熱線を遮蔽する方法として次の方
法が行われている。（１）誘電体の多層膜をスパッタリング、真空蒸着、ゾ
ルーゲル法等により形成する方法（２）金属蒸着膜による方法（３）透明導電膜による方法

【０００４】（１）の誘電体の多層膜をスパッタリン
グ、真空蒸着で形成する方法は、高屈折率物質と低屈折
率物質とを交互に５〜１５層積層していくものである
が、成膜速度が遅く、量産性に乏しいため高コストであ
るという問題がある。

【０００５】また、ゾルーゲル法による方法は、金属ア
ルコキシド加水分解液を塗布し、５００〜７００℃の焼
成を５〜１５回繰り返し、高屈折率物質と低屈折率物質
の膜を交互に積層していくものであるが、高温の焼き付
けが必要なことから使用できる基材に制限があるという
問題があり、ＴｉＯ₂／ＳｉＯ₂膜がハロゲンランプの
熱線遮蔽膜に利用されているのみである。

【０００６】（２）の金属蒸着膜による方法は、Ａｌ，
Ｚｎ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ等が使用されているが、可視光
の透過性と熱線遮蔽性とを満足させる膜を得ることは困
難で、どちらかを犠牲にするか、どちらも不十分な膜し
か得られず、また、得られる金属蒸着膜は、膜強度が劣
るため、ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃等の保護膜が必要とな
り、生産性やコスト面で難がある。

【０００７】（３）の透明導電膜による方法には、酸化
スズをスプレー法、真空蒸着法により成膜する方法、あ
るいは酸化インジウムを真空蒸着法、スパッタリング法
により成膜する方法があるが、基板を高温に加熱する必
要があり、使用できる基板材質に制限があるという問題
がある。

【０００８】また、透明導電膜として必要な性能は、表
面導電性だけであるため、数百〜１０００Åの膜厚で十
分であるが、熱線遮蔽を目的とする場合には、このよう
な膜厚では薄すぎて遮蔽力が十分でなく、１０００Å以
上の膜厚に成膜しようとすると、成膜速度が遅く、生産
性が悪く、コスト高になるという問題がある。さらに、
酸化インジウムについては、非常に高価であるという問
題もある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
技術の有する問題点を解決して、可視光透過率が高く、
しかも熱線遮蔽性に優れ（日射遮蔽率が５％以上）、か
つ低コストで得られる熱線遮蔽膜を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、先きに透
明導電膜を得る方法として、酸化スズ微粒子をバインダ
ーに均一分散して成膜する方法を開示している（特開平
２−１０５８７５号公報）が、そこでは表面導電性のみ
に着目しており、熱線遮蔽性については全く言及してお
らず、そこで開示している透明導電膜は、膜厚が薄く、
熱線遮蔽性の低いものであった。

【００１１】本発明者らはさらに研究を進めた結果、一
次粒径０．１μｍ以下の酸化スズ微粒子を、０．１μｍ
以上の膜厚に成膜することにより、１０００〜２５００
ｎｍの波長の近赤外線を効果的に遮蔽でき、前記目的が
達成されることを見出して本発明を完成させた。

【００１２】本発明の熱線遮蔽膜は、酸化スズ微粒子
を、バインダー溶液中に分散し、該分散液を透明基材上
に乾燥後の膜厚が０．１μｍ以上になるように成膜して
なり、かつ日射遮蔽率が５％以上であることを特徴とす
る。

【００１３】また、この熱線遮蔽膜は、一次粒径０．１
μｍ以下の酸化スズ微粒子を、分散粒径が０．１μｍ以
下となるようにバインダー溶液中に分散し、該分散液を
透明基材上に乾燥後の膜厚が０．１μｍ以上になるよう
に成膜してなり、かつ日射遮蔽率が５％以上であること
を手段とする。

【００１４】酸化スズのスプレー法や真空蒸着法による
従来の熱線遮蔽法においては、基材に成膜する時点では
非晶質か低結晶性のため、加熱してある基材に成膜する
か、成膜後加熱することにより結晶性を上げる必要があ
り、使用できる基材はガラスに限られており、また、成
膜できる膜厚が薄いため熱線遮蔽性も悪かった。

【００１５】これに対し、本発明の熱線遮蔽膜によれ
ば、結晶度の高い微粒子をバインダーに分散した液を塗
布液とするため、成膜後、加熱処理を必要とせず、フィ
ルムにも成膜でき、しかも膜厚は塗布液の固形分、粘
度、塗布方法により自由に設定できるため、熱線遮蔽性
の高い膜を得ることができる。さらに、成膜方法として
通常のコーティング法、印刷法を使用できるので生産性
にも大変優れている。

【００１６】本発明においては、導電性金属酸化物とし
て、一次粒径が０．１μｍ以下の酸化スズ微粒子が使用
され、酸化スズの導電性をさらに高めるためにアンチモ
ンをドーピングしたものも使用される。

【００１７】酸化スズ微粒子の一次粒径は０．１μｍ以
下であり、０．１μｍを越える場合には成膜時に透明に
ならない。

【００１８】また、酸化スズ微粒子の一次粒径がいかに
小さくても分散粒径が大きければ透明にならないので、
本発明においては、分散粒径も０．１μｍ以下となるよ
うにバイダー溶液中に分散させる。

【００１９】分散粒径が０．１μｍを越える場合には、
可視光は粒子によって散乱されてしまい透過率が低下す
る。

【００２０】ここで、分散粒径とは、分散粒子の大きさ
を指し、酸化スズ微粒子のバインダー溶液の分散系での
一次粒子及び二次粒子の粒径を意味する。

【００２１】本発明で使用される酸化スズ微粒子の製造
方法には特に制限はないが、例えば、先きに特開平２−
１０５８７５号公報中に記載の方法により製造すること
ができる。この方法によれば、酸化スズ微粒子は水スラ
リー状で得られるが、乾燥粉末で得ることもできる。

【００２２】いずれにせよ本発明において、酸化スズ微
粒子を透明基材上に成膜するに際しては、バインダー溶
液中に均一に分散し、得られる分散液を透明基材上に成
膜する。

【００２３】スラリー状のものから分散液にするには、
水溶性バインダーに分散する方法、有機溶媒に置換して
からバインダーに分散する方法、一旦乾燥粉末にしてか
ら分散する方法等のいずれの方法によってもよい。

【００２４】分散にはサンドミル、アトライター、ボー
ルミル、ロールミル、ホモジナイザー、超音波分散機等
を用いる。

【００２５】本発明で使用されるバインダーは、成膜し
ようとする透明基材に応じて、適宜有機系又は無機系の
樹脂などから選ばれる。

【００２６】例えば、透明基材としてフィルムを用いる
場合には、フィルムの種類、硬さ、密着性等に応じて、
例えばアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹
脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノ樹脂、ビ
ニル系樹脂、フェニル樹脂等の有機樹脂が適宜使用され
る。

【００２７】また、透明基材がガラスの場合には、例え
ばポリシロキサン樹脂、金属アルコキシド、ケイ酸ソー
ダ、リン酸アルミニウム、ポリカルボシラン、ポリシラ
ザン等の無機系バインダーが適宜使用される。

【００２８】酸化スズ微粒子とバインダーとの配合割合
は、酸化スズ微粒子の体積比率として、好ましくは最大
６５体積％であり、特に好ましくは５〜６０体積％であ
る。

【００２９】酸化スズの体積比率が６５体積％を越える
場合には、バインダー不足の状態となり、分散性が低下
し、透明性が損なわれ、膜強度も低下する。

【００３０】酸化スズ微粒子の配合割合が低過ぎる場合
には、膜厚を厚くしても熱線遮蔽性が上がらず、５体積
％以上とすることが好ましい。最も好適な配合割合は、
１５〜５０体積％である。

【００３１】図１に酸化スズ微粒子が３８体積％及び６
５体積％の場合について、バインダー溶液中に分散して
得られる分散液を成膜した膜の膜厚と日射遮蔽率（日射
透過率）との関係を示す。

【００３２】また、図２に膜厚と可視光透過率との関係
を、さらに図３に日射遮蔽率と可視光透過率との関係を
示す。

【００３３】ここで日射透過率及び可視光透過率はＪＩ
ＳＲ３１０６の方法により測定した。また、日射遮
蔽率は（１００−日射透過率）とした。

【００３４】図１によれば、酸化スズ微粒子の体積比率
が３８体積％及び６５体積％のとき、膜厚がそれぞれ
０．２μｍ及び０．１μｍ以上になれば、日射遮蔽率が
５％以上になる。

【００３５】本発明においては、透明基材上に乾燥後の
膜厚が０．１μｍ以上となるように成膜される。また、
体積比率が６５体積％より小さい膜では体積比率の低下
に応じて膜厚を厚くする。

【００３６】膜厚が０．１μｍ未満の場合には、導電性
は出るものの、膜で反射又は吸収される熱線よりも透過
してしまう熱線のほうが多く、遮蔽効果が十分でない。
即ち、日射遮蔽率が５％未満の場合には、熱線の遮蔽が
十分でなく、これを自動車の窓ガラス又は建物の窓ガラ
スに用いた場合、空調設備負荷の低減効果が小さい。

【００３７】膜厚の上限については特に制限はないが、
厚すぎることは経済的でないばかりでなく、酸化スズが
高濃度の場合には、透明性が低下するため、透明性を必
要とする用途には向かない。

【００３８】しかしながら、透明性はある程度犠牲にし
ても、高い熱線遮蔽性を必要とする用途には厚く成膜す
ることは差し支えない。

【００３９】例えば、建物の窓ガラスでは高い可視光透
過率は必要ではなく、空調設備負荷低減のため高い熱線
遮蔽性が求められる。このような用途には、膜厚を厚く
することにより、日射透過率を下げることも可能であ
る。

【００４０】また、自動車の窓ガラスでは安全性から７
０％以上の可視光透過率が必要である。この場合の膜厚
としては、可視光透過率８５％のガラスを使用する場
合、膜の透過率は８３％以上でなければならず、図２よ
り分かるように、３８体積％の場合には約２．４μｍ以
下（外挿による）、６５体積％の場合には約１．０μｍ
以下の膜厚にしなければならない。

【００４１】本発明においては、酸化スズ微粒子とバイ
ンダーとの配合割合は自由に変えられるので、コーティ
ング方法により成膜できる膜厚が規定される場合は、要
求される特性と膜厚から、逆に配合を決定することも可
能である。

【００４２】薄い膜厚で高い熱線遮蔽性が要求される用
途には、酸化スズ微粒子の体積比率を高くし、反対に、
厚い膜厚で高い可視光透過率を要求される場合には、酸
化スズ微粒子の体積比率を低くすればよい。

【００４３】本発明の熱線遮蔽膜は、ガラスに成膜する
ことも、あるいはフィルムに成膜することもできる。ガ
ラスに成膜する場合には、例えばスプレーコート，スピ
ンコート、ディップコート等によりガラスの両面又は片
面に成膜する。また、必要とする硬度、耐久性を満足さ
せるために高温で焼き付けることもできる。

【００４４】フィルムに成膜する場合には、例えばグラ
ビアコート、リバースロールコート、ブレードコート、
カーテンフローコート等により塗布する。

【００４５】本発明が熱線遮蔽膜として好適である理由
は、本発明においては、導電性の酸化スズ微粒子を熱線
遮蔽材としてバインダー中に分散させ、しかも０．１μ
ｍ以上の膜厚に成膜するので、膜に入射する熱線がまず
膜表面の粒子により反射し、さらに膜内に侵入した熱線
が粒子間の反射を繰り返し、一部は膜外に反射され、一
部は膜内に吸収される結果、最終的に膜を透過する熱線
がごく僅かとなるからである。従って、膜中の酸化スズ
微粒子の粒子数が多いほど、同じ体積であれば粒径が小
さいほど、また、膜厚が厚いほど熱線遮蔽効果は大きい
ものとなる。

【００４６】本発明によれば、酸化スズ微粒子を分散粒
径０．１μｍ以下の分散状態で用いているため、可視光
における透明性及び熱線遮蔽性の共に優れた膜を得るこ
とができる。

【００４７】本発明の熱線遮蔽膜においては、酸化スズ
微粒子を単独で使用しても、また、他の熱線遮蔽性物質
と組み合わせて使用してもよい。

【００４８】例えば、酸化スズ微粒子の比較的遮蔽力の
弱いところ、即ち、７８０〜１２００ｎｍの波長を遮蔽
する物質と組み合わせることにより、さらに熱線遮蔽性
の高い透明体とすることもできる。

【００４９】また、本発明の熱線遮蔽膜は、他の機能性
透明膜との多層膜とすることもでき、例えば、紫外線吸
収膜、保護膜等との多層膜とすることができる。

【００５０】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。

【００５１】実施例１４６．２重量部のＳｂＣｌ₃と６７０重量部のＳｎＣｌ
・５Ｈ₂Ｏを、３０００重量部の６Ｎ−ＨＣｌ溶液に溶
解し、これに２５％のアンモニア液２０００重量部を添
加して反応させ、ゾル分散液を得、これを塩化アンモニ
ウムが検出できなくなるまで、ろ過洗浄した。

【００５２】次いで、これを密閉容器で３５０℃に加熱
し、５時間保持した後、冷却過程で水蒸気を放出し、固
形分２５重量％まで濃縮し、平均分散粒径５０Åのアン
チモン含有酸化スズ（以下、ＡＴＯと略記する）分散液
を得た。

【００５３】この分散液３００重量部に、水溶性アクリ
ルポリウレタン樹脂（固形分５０重量％）５０重量部と
水１５０重量部とを混合し、ホモジナイザーにて均一に
分散し、塗布液とした。

【００５４】これを２ｍｍ厚の板ガラスにスピンコート
により成膜した。０．３８μｍ、０．７２μｍ、１．８
１μｍの膜厚にしたときの３００〜２５００ｎｍの分光
透過特性を図４に示す。

【００５５】また、可視光透過率及び日射遮蔽率を表１
に示す。

【００５６】

【表１】

【００５７】実施例２実施例１のＡＴＯ分散液に、陽イオン界面活性剤を添加
し、凝集させ、水分を濾過分離し、ケーキ状のＡＴＯを
得た。これにトルエンを溶解したポリエステル樹脂を加
え、ニーダーにより７０℃で練ることにより水分を完全
に追い出し、最終的に固形分３５重量％、ＡＴＯ濃度２
１重量％のインキを得た。

【００５８】これをリバースコーターにより１００μｍ
のＰＥＴフィルムに膜厚４μｍとなるように印刷した。
このフィルムの分光透過特性を図４に示す。

【００５９】比較例１実施例１の塗布液を、２ｍｍ厚の板ガラスに０．０８μ
ｍの膜厚に成膜した。この膜の分光透過特性を図４に、
また、可視光透過率及び日射遮蔽率を表１に示す。

【００６０】表１より、ガラス基板の日射遮蔽率の値を
差し引いて得られる、比較例１の膜正味の日射遮蔽率
は、１．５％であり、膜厚０．１μｍ未満では日射遮蔽
率が５％以上とならないことが分かる。

【００６１】これに対し、例えば、ガラス基板の日射遮
蔽率の値を差し引いて得られる、実施例１の膜厚０．３
８μｍの場合の膜正味の日射遮蔽率は、７．９％であ
り、本発明の熱線遮蔽膜は、可視光透過率が高く、しか
も熱線遮蔽性にも優れていることが分かる。

【００６２】比較例２Ａ１蒸着による市販熱線遮蔽フィルム、３ｍｍ厚の市販
熱線吸収板ガラス及び熱分解法による市販熱線反射板ガ
ラスの分光透過特性を、それぞれ図５（１）〜（４）に
示す。また、可視光透過率及び日射遮蔽率を表１に示
す。

【００６３】表１より、熱線遮蔽フィルム及び熱線反射
板ガラスは、本発明の実施例１の場合に比べて、日射遮
蔽率は高いが、可視光透過率が低く、透明性が悪いこと
が分かる。

【００６４】また、熱線吸収板ガラスは、可視光透過率
及び日射遮蔽率共にほどほどの値ではあるが、例えば、
実施例１の膜厚１．８１μｍのものと比較して共に劣っ
ていることが分かる。

【００６５】また、熱線反射板ガラスと実施例１の膜厚
１．８１μｍのものと比較すると、本発明の熱線遮蔽膜
が、日射遮蔽率は僅かに悪いが、可視光透過率は２６．
２％も優れていることが分かる。

【００６６】なお、図３より、本発明で日射遮蔽率４２
％の場合の可視光透過率の値を読むと、７９．５％とな
り（但し図３中のこれらの値は、膜単味の値で、基板の
値は含まず）、表１中の熱線反射板ガラスの場合の５
１．０％に比べて大幅に透明性が優れていることが分か
る。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、可視光透過率が高く、
しかも熱線遮蔽効果が高い膜が得られる。さらに、ガラ
スにもフィルムにも従来の印刷技術、コーティング技術
により成膜できるので、大量に、かつ安価に熱線遮蔽膜
を得ることができる。さらに、本発明の熱線遮蔽膜は、
導電性を有し、帯電防止効果も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】膜厚と日射遮蔽率との関係を示す図である。

【図２】膜厚と可視光透過率との関係を示す図である。

【図３】日射遮蔽率と可視光透過率との関係を示す図で
ある。

【図４】実施例１、実施例２及び比較例１の場合の分光
透過特性を示す図である。

【図５】比較例２の場合の分光透過特性を示す図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｅ０６Ｂ 3/02 // Ｃ０８Ｊ 5/18 9267−4Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化スズ微粒子を、バインダーで溶液中
に分散し、該分散液を透明基材上に乾燥後の膜厚が０．
１μｍ以上になるように成膜してなり、かつ日射遮蔽率
が５％以上であることを特徴とする熱線遮蔽膜。
【請求項２】一次粒径０．１μｍ以下の酸化スズ微粒
子を、分散粒径が０．１μｍ以下となるようにバインダ
ー溶液中に分散し、該分散液を透明基材上に乾燥後の膜
厚が０．１μｍ以上になるように成膜してなり、かつ日
射遮蔽率が５％以上であることを特徴とする請求項１記
載の熱線遮蔽膜。