JPH07157339A

JPH07157339A - 積層体及びそれを使用した窓

Info

Publication number: JPH07157339A
Application number: JP5325789A
Authority: JP
Inventors: Haruo Watanabe; 晴男渡辺
Original assignee: AFFINITY KK
Current assignee: AFFINITY KK
Priority date: 1993-12-01
Filing date: 1993-12-01
Publication date: 1995-06-20

Abstract

(57)【要約】［目的］曇点現象を示す水溶液組成物が基板に積層さ
れ少なくとも一部が透明である積層体において、長期間
にわたる太陽光線の照射に対しても十分な耐光性をもつ
積層体とその積層体を使用した窓を提供することであ
る。［構成］曇点現象を示す水溶液組成物を保護するため
に、ハロゲン化銅の微粒子分散により紫外線カットをす
るガラス基板をもつ積層体とその積層体の紫外線カット
をするガラス基板を太陽光線側にセットした窓からな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加温や光線吸収等によ
る熱作用により透明状態と白濁状態を可逆変化する曇点
現象を示す水溶液組成物をもつ積層体及びそれを使用し
た窓に関するものである。例えば、この積層体に太陽光
線が照射されると、その光吸収による熱作用により水溶
液が白濁変化して光線を遮光する従来にない窓を提供す
る。これは、直射日光が照射された面のみが選択的に遮
光する窓をもった建築物、車両等を可能にする。

【０００２】

【従来の技術】近年、機械的な方法に代えて機能性材料
を組み込んだ複合ガラスを使用して物理化学的に光線を
可逆的に制御する調光ガラスが提案されている。例え
ば、液晶、エレクトロミック、微粒子分極配向、フォト
クロミック、サーモクロミック等の方式がある。また、
近年太陽光エネルギーの居住空間への侵入を防ぐ熱線吸
収ガラスや熱線反射ガラス等が窓に使用されてきた。し
かし、熱線吸収ガラスや熱線反射ガラスは、確かに日射
エネルギーの居住空間への侵入を防ぐが着色や表面のぎ
らつきが残り、さらに省エネルギーの面からも太陽光線
の約半分のエネルギーをもつ可視光線の制御がまだ不十
分であった。なお、調光ガラスは、社団法人ニューガラ
スフォーラムの平成３年度ニューガラス産業対策調査研
究報告書（地球温暖化防止対策）に詳細に記されている
ように、省エネルギー対策との関係もあり、これからの
開発が強く期待されている。

【０００３】そこで、本発明者は、太陽光エネルギーが
窓に照射していることに注目した。このエネルギーの有
無により、窓ガラスが自律応答して透明ー不透明の可逆
変化をおこして、快適な居住空間にすることを検討し
た。この自律応答特性は、光照射面のみ遮光する特長や
省エネルギー効果のみならず施工、メンテナンス、維持
費等からも非常に魅力的であることに着目した。この点
から、フォトクロミック方式とサーモクロミック方式が
選択できるが、作用機構が複雑でかつ波長依存をもつフ
ォトクロミック方式よりも、人為的にも必要に応じて容
易に温度調整できる熱作用のみに依存するサーモクロミ
ック方式が優れている。なお、地球にとどく太陽光エネ
ルギーは、２９０ｎｍから２１４０ｎｍの範囲にあり、
その内４００ｎｍから１１００ｎｍの可視から近赤外域
で約８０％を占めており、かつ可視域が近赤外域より大
きいことに注目する必要がある。これは、可視域を制御
することが目隠し作用だけでなく、省エネルギーや防眩
の効果に大切であることを示す。なお、本発明は、光が
物体に照射されると光吸収がおき熱に変換され、その熱
により物体の温度が上昇することを利用している。

【０００４】そこで、本発明者は、サーモクロミック方
式のなかで加温で白濁散乱して遮光する曇点現象を示す
水溶液組成物に注目し、直射日光を自律応答制御するこ
とで快適な居住空間を省エネルギー的に達成しうる実用
可能な方法を多面的に検討した。その結果、温度変化に
よる相転移の白濁変化（曇点現象）による透明−不透明
の可逆変化をする優れた耐候性をもつ積層体とそれを使
用した窓を提案するにいたった。この窓は、気温の高い
夏期に直射日光の照射部のみを選択的にかつ自動的に遮
光変化する理想的なブラインドをもつ窓となり、気温の
低い冬季は遮光変化することなく直射日光が室内に十分
に入る通常の窓となる。このように、直射日光のエネル
ギーを直接的に利用するので、曇点現象を示す水溶性組
成物の保護のために本発明のように紫外線を確実にカッ
トすることが必須条件となる。

【０００５】曇点現象を示す水溶性組成物は、水、疎水
性基をもつ水溶性有機化合物、水溶性無機塩等の添加物
からなり、ライオトロピック型のコレステリック液晶、
高粘調液、ゲル等が本目的のために追求されてきた。し
かし、光に対する耐久性に関してはいまだ十分に検討さ
れていない。特に、本発明のように窓に使用した場合
は、耐光性を満たす必要がある。本発明に使用される水
溶性組成物は、無色の化合物であり太陽放射エネルギー
の約８０％を占める４００ｎｍから１１００ｎｍの可視
部から近赤外部に吸収はない。よって、本発明に使用す
る水溶性組成物は、可視域以上の波長の光に本質的に安
定であるといえる。また、通常広く窓ガラスとして利用
されているソーダライムの板硝子は、２９０ｎｍ以下の
波長の光を吸収する。しかし、長期間使用する建物、車
両等の窓に使用するためには、２９０ｎｍから３８０ｎ
ｍ、好ましくは４００ｎｍまでの紫外線を長期間変化す
ることなく確実にカットすることが非常に重要となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする課題
は、曇点現象を示す水溶性組成物が基板に積層され少な
くとも一部が透明である積層体において、紫外線をカッ
トして長期間にわたる太陽光線の照射に対しても十分な
耐光性をもつ積層体とその積層体を使用した窓を提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の問題点
を解決するためになされたものであり、曇点現象を示す
水溶液組成物が基板間に積層され少なくとも一部が透明
である積層体において、少なくとも一方の基板がハロゲ
ン化銅の微粒子分散により紫外線カットをするガラス基
板を用いていることを特徴とする積層体及び曇点現象を
示す水溶液組成物が基板間に積層され少なくとも一部が
透明である積層体を使用した窓において、積層体の少な
くとも一方の基板にハロゲン化銅の微粒子分散により紫
外線カットをするガラス基板を使用しかつその基板を太
陽光側に設けていることを特徴とする窓である。

【０００８】曇点現象を示す水溶液組成物は、ポリビニ
ルアルコール部分酢化物、ポリビニルメチルエーテル、
メチルセルロース、ポリエチレンオキシド、ポリプロピ
レンオキシド、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビ
ニルメチルオキサゾリディノン、ポリＮ−置換アクリル
アミド誘導体（例えば、ポリＮ−イソプロピルアクリル
アミド、ポリＮ−エトキシエチルアクリルアミド等）、
ポリＮ−置換メタクリルアミド誘導体（例えば、ポリＮ
−イソプロピルメタクリルアミド、ポリＮ−３−エトキ
シプロピルメタクリルアミド等）、ポリＮ，Ｎ−ジ置換
アクリルアミド誘導体（例えば、ポリＮ−メチルＮ−エ
チルアクリルアミド等）等の水溶性高分子の水溶液、水
を媒体としたゲル（例えば、サンテックス社のクラウド
ゲル等）などが知られている。これらの水溶液組成物
は、少なくとも４００〜８００ｎｍの可視域には光吸収
することはなく耐光性に関与しない。次に２９０〜４０
０ｎｍの紫外域において対策する必要がある。なお、８
００〜２１４０ｎｍの近赤外域は、低エネルギー光であ
り光吸収しても耐光性に問題ない。また、水溶性高分子
に加えて温度調整剤（例えば、塩化ナトリウム等）、相
分離防止剤（例えば、ポリプロピレングリコールのオリ
ゴマー等）等が添加されてある水溶液組成物も使用され
る。

【０００９】本発明の基本構造は、図１に示したように
ハロゲン化銅の微粒子分散により紫外線カットをするガ
ラス基板１と一般ガラス基板２の間に曇点現象を示す水
溶液組成物３を積層してなる。従来は特に図示しないが
一対の一般ガラス基板間に水溶液組成物を積層する方法
であった。一般ガラス基板とは、建材用に通常使用され
ているソーダライムガラスとその加工ガラス等のガラス
基板である。

【００１０】本発明者らは、曇点現象を示す水溶液組成
物３の代表例として線状ホモ多糖類のなかでも安定性が
高いセルロースを選び、そのセルロースに酸化プロピレ
ンを反応させて得られるヒドロキシプロピルセルロース
を選択したが特にこれに限定されるものでない。図２
は、このヒドロキシプロピルセルロースの１重量％水溶
液を石英製１ｃｍセルに入れて１９０ｎｍから４００ｎ
ｍの紫外域で測定した分光吸収スペクトルである。この
ように芳香環をもたない水溶性高分子でも２９０〜３８
０ｎｍの紫外域の波長にショルダーからのテーリングに
よる吸収がみられる。実際は、高濃度で使用するためこ
の吸収の値はさらに大きくなる。建築物、車両等のよう
にに半永久的に使用可能にするには３５０ｎｍ以上の紫
外線も十分にカットすることが曇点現象を維持するのに
必要である。

【００１１】なお、通常使用するソーダライムガラス
（例えば、、セントラル硝子社のフロート板ガラス）の
３５０ｎｍでの分光透過率は、３ｍｍ厚／７８．１％、
５ｍｍ厚／７０．３％、１０ｍｍ厚／５４．０％、１９
ｍｍ厚／３３．７％のように１９ｍｍ厚でさえもまだ約
３分の１の光量が透過する。また、３８０ｎｍの分光透
過率は、３ｍｍ厚／８６．５％、５ｍｍ厚／８３．２
％、１０ｍｍ厚／７５．６％、１９ｍｍ厚／６３．６％
である。４００ｎｍの分光透過率は、３ｍｍ厚／８９．
８％、５ｍｍ厚／８８．６％、１０ｍｍ厚／８５．８
％、１９ｍｍ厚／８０．８％である。当然であるが、遮
光特性を長期間安定的に確保するために３５０ｎｍから
３８０ｎｍまでの紫外線をカットするとよく、さらに好
ましくは４００ｎｍまでの紫外線をもカットするとよ
い。

【００１２】この紫外線をカットするために、紫外線吸
収剤、紫外線遮蔽剤等を透明なフィルムやクリヤーラッ
カー等に添加してソーダライムガラスに接着又は塗布し
て紫外線吸収層を形成しうる。例えば、紫外線吸収剤を
添加してあるポリビニルブチラール（例えば、日本モン
サント社のセーフレックス等）を中間膜とした６ｍｍ合
わせガラス、紫外線吸収剤を含みクリヤーで紫外線を吸
収カットする塗料（例えば、日本ペイント社のスーパー
フロンＲ、セクト化学社のシーグ等）、紫外線遮蔽剤で
ある超微粒子酸化チタンの塗布（出光興産社の出光チタ
ニア、石原産業社のタイペークＴＴＯ−５５等）、粘着
フィルム（リンテック社のルミクールＮｏ．１５２１
等）等を塗布又は接着したガラス等がある。しかし、光
吸収は濃度と厚みに比例することから分かるように上記
のような方法では確実に紫外線をカットしきることが困
難であり、この漏れた紫外線により影響を受ける。例え
ば、紫外線カット合わせガラスであるセントラル硝子社
のラミレックス３ｍｍ厚／１５ｍｉｌ／３ｍｍ厚は、３
６０ｎｍで０．１％、３７０ｎｍで０．５％、３８０ｎ
ｍで２．９％、３９０ｎｍで１８．０％、４００ｎｍで
５４．７％の分光透過率をもち、この程度の紫外線でも
耐光性試験にかけると積層体の遮光特性に影響がでる。

【００１３】そこで、本発明者は、図１、図３、図４に
本発明積層体の実施例の断面図を示す。１は、ハロゲン
化銅の微粒子分散により紫外線カットをするガラス基
板、２は一般ガラス基板、３は曇点現象を示す水溶液組
成物、４は気体層である。図３、図４は、複層ガラスで
あり基本的にはどこの基板にもハロゲン化銅の微粒子分
散により紫外線カットをするガラス基板１を使用でき、
窓に施工する時に太陽光側からみてガラス基板１を曇点
現象を示す水溶液組成物３のまえにくるように設ければ
よい。特に、図３はソーダライムガラスの基板のみによ
る積層体を作成し、この積層体とハロゲン化銅の微粒子
分散により紫外線カットをするガラス基板１との複層化
による複層ガラスである。これは、複層封着剤のゴム弾
性効果により基板膨張率の差からくる反り等を吸収でき
うるので好ましい組合せである。気体層４は、乾燥空気
等の従来の複層ガラスと同様でよい。

【００１４】ハロゲン化銅の微粒子分散により紫外線カ
ットをするガラス基板１は、公開特許広報の特開平４−
１８５０１、特開平５−２２９８４８等に示されている
ようにバルクのガラス基板自身が波長傾斜幅の狭いシャ
ープな吸収特性をもつ。このことは、紫外部の全域にわ
たってもれなく確実に紫外線をカットでき、かつシャー
プな吸収特性により高選択的に紫外光をカットでき黄味
がかる点を極力おさえることができ、従来の無色透明な
一般ガラスと同様な感覚で使用できる。このガラス基板
１は、ホウ珪酸ガラスの１種であるので６０ｃｍ角、好
ましくは３０ｃｍ角以上の積層体では、封止安定性、反
り等の面から膨張係数を考慮して、対向基板にソーダラ
イムガラス板でなく同じガラス基板１か又は一般のホウ
珪酸ガラス板等を使用すると好ましい。なお、ホウ珪酸
ガラス板も近年の技術進歩によりソーダライムガラス板
と同様にフロート製法で生産できるようになってきてお
り、品質、コスト共に普通のガラス板になりつつある。
また、熱に強く防火用の安全ガラスとしても広く普及し
だしたガラス板である。

【００１５】さらに、透明導電膜、発熱塗料等の発熱素
子を付けた基板を使用した積層体は、透明−不透明を電
気的に発熱を制御できるので、これを窓に用いると太陽
光線の有無に依存することなく電子カーテン付き窓とし
ても利用できより機能的な窓となる。また、ホウ珪酸ガ
ラス板は熱に強く発熱素子との組合せによい。

【００１６】積層体の形状は、自由に選択できまた大き
さも特に限定されるものではなく内部を一部直視できる
透明部をもてばよい。基板は、ガラス、プラスチックが
透明であるために主に使用されるが、金属、セラミック
ス等を片側に利用してもよい。さらに、ソーダライムガ
ラス基板の場合においては、表面に酸化けい素の薄膜コ
ートしてアルカリ分の溶出を防止するとより安定にな
る。封止は、ここでは特に説明しないが溶媒の蒸発をお
さえ、またゴム弾性をとるとより好ましい。

【００１７】なお、この積層体は、窓、野外テーブル、
広告灯、タイル等広く室外利用できる。特に、この積層
体を窓に使用することにより優れた窓が得られることに
なる。この窓としては、通常の建物の窓、自動車、鉄道
車両等の車両、航空機、エレベーター等の輸送機の窓等
がある。もちろん、この窓は広い意味であり、アトリュ
ウム、天窓、窓の付いたドア、間仕切り等をはじめ、全
面が透明なガラスドア、衝立、壁のようなものも含む。

【００１８】次に、本発明者は曇点現象を示す水溶液組
成物の積層体を作成して耐光性テストをした。曇点現象
を示す水溶液高分子の代表例としてヒドロキシプロピル
セルロースを使用するが、これに限定されるものではな
い。

【００１９】

【実施例】

実施例１少なくとも確実に４００ｎｍ以下の紫外線をカットする
五鈴精工硝子社のＩＴＹ４２０のホウ珪酸ガラス基板
（１．５ｍｍ厚の１０ｃｍ角）とソーダライムガラス基
板（３ｍｍ厚の１０ｃｍ角）の間にヒドロキシプロピル
セルロース（平均重合度が１７５、２％水溶液の２０℃
における粘度が８．５ｃｐｓ、ヒドロキシプロピル基が
６２．４％）：５重量部と分子量４００のポリプロピレ
ンオリゴマー：１重量部と３重量％の塩化ナトリウム
水：８重量部からなる均一に溶解した水溶液組成物を
０．２ｍｍのビーズを介して全面に積層後、外周を耐水
性アクリル系粘着剤付のアルミテープで仮封止をし、基
板表面を洗浄してからコの字型のアルミ枠に室温硬化形
のエポキシ樹脂を介して積層体とした。次に積層体の紫
外線カットガラス基板を光源側に置き、紫外カーボンア
ークウエザーメーター（スガ試験機社のＷＥＬ−２型）
を使用しＪＩＳのＡ１４１５の条件で１０００時間照射
したが、積層体の機能である遮光白濁特性に特に変化を
認めなかった。

【００２０】

【実施例】

実施例２実施例１と同様にえた積層体を紫外線光量がウエザーメ
ーターの約３０倍以上のレベルをもつアイグラフィクス
社のＳＵＶ−Ｆ２型を使用して、紫外線強度１００ｍ
ｗ、ブラックパネル温度６３℃、照射距離２３５ｍｍの
条件で５００時間照射したが、同様に遮光白濁特性に特
に変化を認めなかった。

【００２１】

【実施例】

実施例３少なくとも確実に３９０ｎｍ以下の紫外線をカットする
五鈴精工硝子社のＩＴＹ４１０のホウ珪酸ガラス基板
（１．５ｍｍ厚の１０ｃｍ角）とソーダライムガラス基
板（３ｍｍ厚の１０ｃｍ角）の間にヒドロキシプロピル
セルロース（平均重合度が１７５、２％水溶液の２０℃
における粘度が８．５ｃｐｓ、ヒドロキシプロピル基が
６２．４％）：５重量部と１重量％の塩化ナトリウム
水：３重量部からなる高粘調な水溶液組成物を実施例１
と同様にして積層体をえた。次に積層体の紫外線カット
ガラス基板を光源側に置き、紫外カーボンアークウエザ
ーメーター（スガ試験機社のＷＥＬ−２型）を使用しＪ
ＩＳのＡ１４１５の条件で１０００時間照射したが、積
層体の機能である遮光白濁特性に特に変化を認めなかっ
た。

【００２２】

【実施例】

実施例４実施例３と同様にえた積層体を紫外線光量がウエザーメ
ーターの約３０倍以上のレベルをもつアイグラフィクス
社のＳＵＶ−Ｆ２型を使用して、紫外線強度１００ｍ
ｗ、ブラックパネル温度６３℃、照射距離２３５ｍｍの
条件で５００時間照射したが、同様に遮光白濁特性に特
に変化を認めなかった。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ハロゲン
化銅の微粒子分散により紫外線カットをするガラス基板
１により紫外線を確実に長期的に安定してカットして積
層体を保護できる。このガラス基板１を用いてなる曇点
現象を示す水溶性組成物３の積層体は、長期間にわたる
太陽光線の照射に対しても十分な耐光性をもちえた。そ
の結果、使用条件が非常に苛酷な建物、車両等の窓にも
耐久性を伴って、直射日光を自律応答制御して快適な居
住空間を省エネルギー的に達成しうる実用可能な積層体
になりえた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明であるハロゲン化銅の微粒子分散により
紫外線カットをするガラス基板１をもつ積層体の実施例
である。

【図２】ヒドロキシプロピルセルロースの１重量％水溶
液の１９０ｎｍから４００ｎｍの分光吸収スペクトルで
ある。

【図３】本発明であるハロゲン化銅の微粒子分散により
紫外線カットをするガラス基板１をもつ複層積層体の実
施例である。

【図４】本発明であるハロゲン化銅の微粒子分散により
紫外線カットをするガラス基板１をもつ複層積層体の実
施例である。

【符号の説明】

１ハロゲン化銅の微粒子分散により紫外線カットをす
るガラス基板２一般ガラス３曇点現象を示す水溶性組成物４気体層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】曇点現象を示す水溶液組成物が基板間に
積層され少なくとも一部が透明である積層体において、
少なくとも一方の基板がハロゲン化銅の微粒子分散によ
り紫外線カットをするガラス基板を用いていることを特
徴とする積層体。
【請求項２】少なくとも３８０ｎｍ以下の紫外線をカ
ットしきるガラス基板を用いていることを特徴とする請
求項１の積層体。
【請求項３】紫外線カットをするガラス基板の対向基
板がホウ珪酸ガラスであることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２の積層体。
【請求項４】発熱素子を設けてあるあることを特徴と
する請求項１、請求項２または請求項３の積層体。
【請求項５】曇点現象を示す水溶液組成物が基板間に
積層され少なくとも一部が透明である積層体を使用した
窓において、積層体の少なくとも一方の基板にハロゲン
化銅の微粒子分散により紫外線カットをするガラス基板
を使用しかつその基板を太陽光側に設けていることを特
徴とする窓。