JPH07171926A - 複合複層体及びそれを使用した窓 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 曇点現象を示す水溶液組成物６をもつ積層板
とガラス基板３とで気体層２を形成してなる複層体にお
いて、長期間にわたる太陽光線の照射に対しても十分な
耐光性をもつ複層体とその複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６を保護するた
めに、気体層２の内面に紫外線カット層１を設けている
ことを特徴とする複層体とその複層体を使用しかつその
気体層２を太陽光側に設けていることを特徴とする窓か
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
をもつガラスを使用して、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複層体とそれを使
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。また、この窓は、従来か
らの気体層をもつ複層ガラスでもありその機能を当然合
わせ持ち省エネルギー効果を満たすことができる。

【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、
高分子水溶液、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
可視域から近赤外域に吸収はない。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太陽光に本
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、２９０ｎ
ｍ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
３８０ｎｍ、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。さらに、少なくとも３５０ｎｍ以下の紫外線を
カットしきることが曇点現象を示す疎水性基をもつ水溶
性有機化合物の安定化に必要である。

【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液組成物をもつ積層板とガラス
基板とで気体層を形成してなる複層体において、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
水溶液組成物をもつ積層板とガラス基板とで気体層を形
成してなる複層体において、気体層の内面に紫外線カッ
ト層を設けていることを特徴とする複層体及び曇点現象
を示す水溶液組成物をもつ積層板とガラス基板とで気体
層を形成してなる複層体を使用した窓において、気体層
の内面に紫外線カット層を設けていることを特徴とする
複層体を使用しかつその気体層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、この波長域は耐光性に関与しない。次
に２９０〜４００ｎｍの紫外域において対策する必要が
ある。なお、８００〜２１４０ｎｍ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、前記し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
ある水溶液組成物でも同様である。

【０００９】本発明の基本構造は、図１に示したように
紫外線カット層１をもつガラス基板３と曇点現象を示す
水溶液組成物６をガラス基板４、５で積層してなる積層
板とで気体層２形成せてなる複層体である。従来は特に
図示しないが紫外線カット層１を持たない構造が提案さ
れていた。ガラス基板には、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を通常使用す
るがこれに限定されるものではない。

【００１０】本発明者らは、曇点現象を示す水溶液組成
物５の代表例として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４００ｎｍ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２９０〜３８０ｎｍ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以下の紫外線を十分
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。遮光白濁特性を長期間安定的に確保するために３８
０ｎｍ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。事
実、紫外線カット層１を持たない複層体は、耐光試験で
白濁特性が変化して遮光性に問題がおきた。

【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。

【００１２】この紫外線カット層１は、本発明のように
気体層２の内壁面、曇点現象を示す水溶液組成物６の内
壁面、ガラス基板３、５の外壁面の３通りの場所があ
る。曇点現象を示す水溶液組成物６の内壁面は、水と常
に接触するため紫外線カット層１に白濁化、剥離等の問
題が発生し好ましくない。ガラス基板３、５の外壁面
は、容易に分かるようにガラス表面の清掃、風雨等によ
り紫外線カット層１に傷、剥離等の問題が発生し好まし
くない。よって、図１に示した本発明のように気体層２
の内壁面に紫外線カット層１を設けることが好ましい。

【００１３】紫外線カット層１は、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
加してガラス基板に接着又は塗布してうる。例えば、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）、液状の紫外線吸収剤（例えば、
チバガイギー社のＴｉｎｕｖｉｎ１７１、１１３０、３
８４、１０９等）をマイクロカプセル化した塗料、紫外
線遮蔽剤（例えば、超微粒子酸化チタン、超微粒子酸化
亜鉛、超微粒子酸化鉄等）をもつ塗料、粘着フィルム
（リンテック社のルミクールＮｏ．１５２１等）、紫外
線をカットする干渉膜等を塗布又は接着するとよい。特
に、干渉の原理で紫外線をカットする膜面は、気体層に
接することが原理的に必要であり、かつ傷も嫌うので本
発明の構造であることが重要である。当然、窓に施工す
る時に太陽光側からみて紫外線カット層１を曇点現象を
示す水溶液組成物６のまえにくるように設ければよい。
その結果、有機化合物の劣化に強く影響する３５０ｎｍ
以下の紫外線を確実に吸収しきることができ本発明の積
層体を窓に安定利用できるようになった。

【００１４】代表例として、セントラル硝子社が開発し
た紫外線吸収塗布膜をもつソーダライムガラス基板の透
過スペクトルＡを無塗布ソーダライムガラス基板の透過
スペクトルＢと比較して図３に示す。紫外線吸収塗布ソ
ーダライムガラス基板は、この図から分かるように３９
０ｎｍ以下の紫外線を確実にカットでき、かつシャープ
な吸収特性により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。

【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。特に図示しない
が、発熱素子はガラス基板４、５の壁面に設けるとよ
い。通電の端子処理、曇点現象を示す水溶液組成物６の
封止、気体層２の封着等を考慮するとガラス基板４の気
体層側壁面に設けると安定性、易製造性の面からより好
ましい。

【００１６】複層体の形状は、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い。ガラス基板は、無機
ガラス（例えば、ソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラス
等）、有機ガラス（例えば、ポリカーボネイト板、アク
リル板等）等がある。さらに、一般に使用されている加
工ガラス（例えば、強化ガラス、網入板ガラス、熱線吸
収ガラス、熱線反射ガラス、熱線吸収反射ガラス等）も
利用できる。なお、この複層体を窓に使用すると従来に
ない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。

【００１７】つぎに、本発明者は曇点現象を示す水溶液
組成物６の複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。

【００１８】

【実施例】

実施例１ ソーダライムガラス基板（３ｍｍ厚の１０ｃｍ角）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４
００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板とした。
次に積層板と透過スペクトルＡをもつセントラル硝子社
の紫外線吸収塗布膜をもつソーダライムガラス基板（３
ｍｍ厚の１０ｃｍ角）で従来の複層ガラスと同様に乾燥
剤をもつ６ｍｍ厚の金属スペーサーを周囲に介して１次
封着剤にブチル系シーリング材、２次封着剤にポリサル
ファイド系シーリング材で封着した。この複層体の空気
層を光源側に置き、サンシャインウエザーメーター（ス
ガ試験機社のＷＥＬ−ＳＵＮ−ＨＣ型）を使用しＪＩＳ
のＫ５４００の条件で１０００時間照射したが、複層体
の機能である遮光白濁特性に特に変化を認めなかった。

【００１９】

【実施例】

実施例２ 実施例１と同様にえた複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３００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。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、曇点現象
を示す水溶液組成物をもつ積層板とガラス基板とで気体
層を形成してなる複層体において、気体層の内面に紫外
線カット層を設けていることで紫外線を確実に長期的に
安定してカットして複層体を保護できる。この気体層の
内面に紫外線カット層を設けて複層体は、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る。
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複層
体になりえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明である気体層２の内壁面に紫外線カット
層１を設けるてなる複層体である。

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

【図３】紫外線吸収塗布膜をもつソーダライムガラス基
板の透過スペクトルＡと無塗布ソーダライムガラス基板
の透過スペクトルＢである。

【符号の説明】

１ 紫外線カット層 ２ 気体層 ３ ガラス基板 ４ ガラス基板 ５ ガラス基板 ６ 曇点現象を示す水溶性組成物

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 曇点現象を示す水溶液組成物をもつ積層
   板とガラス基板とで気体層を形成してなる複層体におい
   て、気体層の内面に紫外線カット層を設けていることを
   特徴とする複層体。
2. 【請求項２】 紫外線カット層が少なくとも３５０ｎｍ
   以下の紫外線をカットすることを特徴とする請求項１の
   複層体。
3. 【請求項３】 曇点現象を示す水溶液組成物をもつ積層
   板とガラス基板とで気体層を形成してなる複層体を使用
   した窓において、気体層の内面に紫外線カット層を設け
   ていることを特徴とする複層体を使用しかつその気体層
   を太陽光側に設けていることを特徴とする窓。