JPH0680446A

JPH0680446A - 調光性合わせガラス

Info

Publication number: JPH0680446A
Application number: JP4229694A
Authority: JP
Inventors: Jiro Miyai; 二郎宮井
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1994-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】安価にして高い調光機能を有し、しかも経時
劣化が少なく、必要に応じて光線透過率を人為的に調節
できる調光性合わせガラスを提供する。【構成】上下二枚の透明無機ガラス板１０の間に、曇
り点が３９〜４０℃のポリビニルブチラール水溶液（平
均重合度８００、アセタール化度９モル重量％、水溶液
濃度１０重量％）からなる調光層４０を封入して、調光
性合わせガラスを作製する。この調光性合わせガラス
は、例えば２５℃の環境温度では透明であり、例えば４
５℃に温度が上がると自動的に不透明（乳白色）にな
る。また、全光線透過率は、初期（作製直後）の透明時
で８６．３％、不透明時で４７．９％であり、経時（３
０００時間）の透明時で８５．０％、不透明時で４８．
９％であり、経時劣化が少なく良好な調光性を示す。な
お、調光層４０の加熱手段及び／又は冷却手段を設ける
と、光線透過率を人為的に調節できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば建築物や自動
車の窓材に使用され、安価で経時劣化が少なく、さらに
必要に応じて可視光線の透過率を人為的に調整できる調
光性合わせガラスに関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｎ−イソプロピルアクリル（又はメタク
リル）アミド重合体の水溶液は、ある温度以下（例えば
３０℃以下）では透明となり、その温度を越えると不透
明となる性質、いわゆる曇り点を有する。

【０００３】そして、この重合体の水溶液を調光層とし
て用い、この調光層を二枚の透明板間に挟持させて遮光
材料を作り、この遮光材料を、例えば温室、ショーウイ
ンド、建物の壁や天窓に使用して、夏期の炎天下におい
て内部の温度の上昇を自動的に少なくすることが提案さ
れている（例えば、特公昭６１−７９４８号公報参
照）。

【０００４】また、ネマチック液晶調光物質を二枚の透
明電極付きの透明板間に挟持させた調光性ガラスが提案
されている。これは、液晶物質に電界を印加することで
光線透過率を制御するものである（例えば、特開平１−
６２６１５号公報参照）。

【０００５】その他、酸化還元反応を利用して光線透過
率を調節するエレクトロクロミック材料を用いる方法、
紫外線等の光エネルギーを利用したフォトクロミック材
料を用いる方法も提案されている（例えば、特開平２−
８５２７４号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、Ｎ−イソプ
ロピルアクリル（又はメタクリル）アミド重合体の水溶
液を使用する方法は、時間の経過とともにその調光機能
の劣化が大きく、また環境温度にかかわらず光の透過率
を人為的に制御することが不可能である。

【０００７】ネマチック液晶物質を用いる方法は、一般
に高価な液晶を用いるためその用途には限界がある。ま
た、液晶の耐光性が不充分なため、屋外に暴露される窓
材として用いるには不利である。しかも、電界を印加し
ない不透明時での遮視線性は良好であるが、遮光性が劣
る。

【０００８】さらに、エレクトロクロミック材料やフォ
トクロミック材料を用いる方法は、時間の経過とともに
その調光機能の劣化が大きく、長期にわたり調光機能が
要求される窓材として用いることはできない。

【０００９】この発明は、上記の問題を解決するもの
で、その目的とするところは、安価にして高い調光機能
を有し、しかも経時劣化が少なく、さらに必要に応じて
光線透過率を人為的に調節できる調光性合わせガラスを
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の調光性合わせガラスは、曇り点を有す
るポリビニルアセタール水溶液からなる調光層が二枚の
透明板間に挟持されている。さらに、好ましくは調光層
の加熱手段及び／又は冷却手段を有するものである。

【００１１】この発明に用いるポリビニルアセタール水
溶液は、ある温度以下では透明となり、その温度を越え
ると不透明となる性質、いわゆる曇り点を有するもので
なければならない。

【００１２】この水溶液の曇り点は、この製品が使用さ
れる環境温度を考慮して、０〜８０℃の範囲とするのが
好ましく、１５〜５５℃の範囲とするのがさらに好まし
い。また、水溶液の濃度は、一般に０．１〜２０重量％
程度とされる。

【００１３】このような曇り点を有するポリビニルアセ
タール水溶液は、公知のポリビニルアセタールの製造技
術で製造することができる。

【００１４】すなわち、ポリビニルアルコールをアルデ
ヒド類と縮合反応（アセタール化反応）させて得られる
特定のポリビニルアセタールを、適量の冷水或いは常温
水に完全に溶解して調製することができる。

【００１５】アルデヒド類としては、一般にホルムアル
デヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、ヘキシ
ルアルデヒド等のモノアルデヒド、グリオキサール等の
ジアルデヒドの単独アルデヒド或いは二種以上の混合ア
ルデヒドが用いられる。

【００１６】そして、曇り点を有するポリビニルアセタ
ール水溶液は、一般にアセタール化度が２〜７０モル％
で、平均重合度が３００〜３０００のポリビニルアセタ
ールを使用して調製される。

【００１７】なお、上記の数値はあくまでも使用上の目
安であって、この数値の範囲外にあっても曇り点を有す
るもある。逆に、この数値の範囲内にあっても曇り点の
ないものもある。

【００１８】例えば、アセタール化度は、使用するポリ
ビニルアセタールの種類により異なる。ポリビニルブチ
ラールを用いる場合、アセタール化度が約５〜２５モル
％で曇り点を有する。ポリビニルアセトアセタールを用
いる場合、アセタール化度が約３０モル％以上で曇り点
を有する。

【００１９】また、曇り点は、ポリビニルアセタールの
製造に用いるポリビニルアルコールの鹸化度によっても
異なり、一般に鹸化度が６０モル％以上のポリビニルア
ルコールが用いられる。

【００２０】なお、曇り点を調節するために、ポリビニ
ルアセタール水溶液に、水溶性塩からなる凝固剤を溶解
させることができる。

【００２１】このような凝固剤としては、ＭＳＯ₄ 、Ｍ
ＳＯ₃、ＭＮＯ₃、ＭＮＯ₂、ＭＰＯ₄ 、ＭＨＰＯ₄ 、
ＭＣＯ₃、ＭＨＣＯ₃、ＭＣｌ（但し、Ｍはアルカリ金
属又はアルカリ土類金属）等が挙げられる。これ等の水
溶性の塩は、飽和溶解度を越えない範囲で最低必要量を
ポリビニルアセタール水溶液に溶解させる。

【００２２】さらに、ポリビニルアセタール水溶液が相
分離した系での分散、乳化を助け、また粘度を調節する
ために、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリド
ン、カルボキシメチルセルローズ、デキストリン、アラ
ビアゴム等の水溶性高分子物質を少量溶解させることが
できる。

【００２３】曇り点を有するポリビニルアセタール水溶
液を調光層として、これを二枚の透明板間に挟持するに
は、例えば透明無機ガラスやポリカーボネート等の透明
有機ガラスからなる二枚の透明板を対向させ、その間に
スペーサーを介して空間を形成する。次に、この空間に
上記水溶液を封入し、その周囲を適当なシール材により
封止する。

【００２４】こうして得られる調光性合わせガラスは、
曇り点以下では透明となり曇り点を越えると不透明とな
り、自動的に調光機能を有する。しかし、光線透過率を
人為的に制御できない。光線透過率を人為的に制御する
には、調光層の加熱手段及び／又は冷却手段を設ける。

【００２５】加熱手段は、例えば透明な導電性薄膜を透
明板上に形成し、導電性薄膜に通電するために、この導
電性薄膜に電源端子を接続することにより構成すること
ができる。この場合、導電性薄膜が発熱体となる。

【００２６】具体的には、少なくとも一枚の上記透明板
にＩＴＯ（酸化インジウム及び酸化錫の混合物）薄膜を
形成し、二枚の透明板で上記調光層を挟持する。そし
て、ＩＴＯ薄膜に電源端子を接続すれば、加熱手段を備
えた調光性合わせガラスが得られる。

【００２７】なお、調光層への伝熱効果を大きくするた
めに、発熱体であるＩＴＯ薄膜は調光層面に形成するの
が好ましい。使用する導電性薄膜（ＩＴＯ薄膜）の抵抗
は、１０〜４００Ω／ｓｑであることが望ましい。

【００２８】導電性薄膜の抵抗が１０Ω／ｓｑ未満で
は、ＩＴＯの薄膜の透明性が低下し、また抵抗が４００
Ω／ｓｑを越えるものは、必要な温度に上昇するのに時
間がかかりすぎるため、好ましくない。

【００２９】加熱手段の別の実施態様として、上記透明
板にあらかじめニクロム線のような高抵抗線を網目状又
は平行に敷き詰めて発熱体とすることも可能である。

【００３０】また、冷却手段は、例えば調光層を封止し
ている透明板の一方と別に用意した透明板とを、スペー
サーを介して間隔をおいて対向させ、その周囲を冷媒入
口と冷媒出口とを残して適当なシール体でシールして、
冷媒用空間を形成する。

【００３１】そして、冷媒用空間に通じる冷媒入口に冷
媒を通すようにすれば、冷却手段を備えた調光性合わせ
ガラスが得られる。なお、冷媒としては、例えば冷却さ
れた水や空気のような流体を用いるのが好ましい。

【００３２】調光層の曇り点が、常温以上の場合は、通
常、合わせガラスは透明であり、この合わせガラスを不
透明にするには、加熱手段で加熱して不透明にする。逆
に、調光層の曇り点が常温以下の場合は、通常、合わせ
ガラスは不透明であり、この合わせガラスを透明にする
には、これを冷却手段で冷却して透明にする。

【００３３】一般に、加熱方式の方が冷却方式よりも簡
単で安価であるので、加熱方式が望ましい。また、加熱
手段と冷却手段の両方を兼ね備えると、曇り点の変化が
早くなり、短時間に透明状態及び不透明状態を得ること
ができる。

【００３４】なお、調光層には、絶縁機能を有する防湿
層を設けるのが好ましい。防湿層は調光層と加熱手段
（導電性薄膜又は高抵抗線）との間に形成される。具体
的には、導電性薄膜或いは敷詰められた高抵抗線が形成
された上記透明板上に形成される。

【００３５】この絶縁機能を有する防湿層は、直接調光
層と加熱手段（導電性薄膜又は高抵抗線）とが接触する
のを防いで、漏電等の危険を防止し、また調光機能の経
時劣化を一層改善する働きがある。

【００３６】上記絶縁機能を有する防湿層としては、無
機物及び有機物のいずれも用いることができる。例え
ば、ＳｉＯ₂膜をスパッタリング法や蒸着法等で、透明
導電膜及び高抵抗線が形成されている透明板上に形成す
ることができる。このＳｉＯ₂の膜厚は充分な防湿効果
および絶縁性を得るため、また伝熱性を考慮して、３０
０〜４０００Åの範囲にあるのが望ましい。

【００３７】なお、透明板としては、中間膜を使用した
安全ガラスを使用することができる。ここで、中間膜と
は、例えばポリビニルブチラール中間膜、塩化ビニル系
中間膜、ウレタン系中間膜、ＥＶＡ系中間膜等が挙げら
れる。

【００３８】

【作用】この発明で用いる曇り点を有するポリビニルア
セタールは、従来の技術によって安価な化合物から容易
に合成を行うことができ、安価に製造することができ
る。

【００３９】そして、曇り点を有するポリビニルアセタ
ール水溶液は、曇り点以下の状態と曇り点以上の状態と
で可視光線の透過率が異なり、太陽光が弱く環境温度が
曇り点以下の場合は、透明となり光線を良く透過させ
る。

【００４０】逆に、太陽光が強くなり環境温度が曇り点
以上に上昇した場合は、不透明となり光線が透過しにく
くなり、内部の温度の上昇を自動的に低く抑えることが
できる。

【００４１】さらに、加熱手段により調光層を曇り点以
上に加熱すると、合わせガラスは不透明状態となり、不
透明状態を維持したい場合は加熱を維持すればよく、逆
に透明状態にしたい場合には加熱を停止すればよい。

【００４２】また、冷却手段により調光層を曇り点以下
に冷却すると、合わせガラスは透明状態となり、可視光
線を透過し得る状態に変化する。

【００４３】

【実施例】以下、この発明の実施例及び比較例を示す。実施例１図１を参照。上下二枚の透明無機ガラス板（厚さ１mm）
１０を、アクリル樹脂製のスペーサー２０を介して、間
隔をおいて対向させ、その周囲を水溶液の注入口を残し
てエポキシ樹脂製のシール体３０でシールして、空間
（厚さ１mm）を形成した。

【００４４】この空間に、曇り点が３９〜４０℃のポリ
ビニルブチラール水溶液（平均重合度８００、アセター
ル化度９モル重量％、水溶液濃度１０重量％）４０を注
入した後水溶液の注入口を封止して、調光性合わせガラ
スを作製した。

【００４５】この調光性合わせガラスは、２５℃の環境
温度では透明であった。また、この調光性合わせガラス
は、これを加熱して４５℃に昇温すると不透明（乳白
色）になった。

【００４６】さらに、調光性と経時劣化を評価するため
に、作製した調光性合わせガラスについて、ＪＩＳＲ
３２１２に準じて、全光線透過率を初期（作製直後）と
経時（３０００時間後）に測定した。

【００４７】その結果、初期では、透明時で８６．３
％、不透明時で４７．９％であり、経時では、透明時で
８５．０％、不透明時で４８．９％であり、劣化しにく
く良好な調光性を示した。

【００４８】実施例２図２を参照。実施例１において、下方の透明無機ガラス
板１０の上面に、５０Å／ｓｑの抵抗を示すＩＴＯ薄膜
（厚さ１０００Å）５０を蒸着し、その上にＳｉＯ₂薄
膜（厚さ１０００Å）６０を蒸着した。なお、５１は電
源用端子である。それ以外は実施例１と同様に行って、
調光性合わせガラスを作製した。

【００４９】得られた調光性合わせガラスは、２５℃の
環境温度では透明であった。また、この調光性合わせガ
ラスは、これを加熱して４５℃に昇温すると不透明（乳
白色）になった。

【００５０】また、この調光性合わせガラスの初期（作
製直後）の全光線透過率は、透明時で８６．５％、不透
明時で４８．１％であり、劣化しにくく良好な調光性を
示した。

【００５１】さらに、この調光性合わせガラスを２５℃
の環境温度に置き、ＩＴＯ薄膜５０に１００ボルト電源
を用いて通電したところ、通電後約１０秒で不透明にな
り、通電を止めると約１０秒で透明になった。

【００５２】実施例３図３を参照。実施例２において、ＩＴＯ薄膜５０の代わ
りに網状のニクロム線７０を用いた。なお、７１は電源
用端子である。それ以外は実施例３と同様に行って、調
光性合わせガラスを作製した。

【００５３】得られた調光性合わせガラスは、２５℃の
環境温度では透明であった。また、この調光性合わせガ
ラスは、これを加熱して４５℃に昇温すると不透明（乳
白色）になった。

【００５４】また、この調光性合わせガラスの初期（作
製直後）の全光線透過率は、透明時で８４．５％、不透
明時で４７．７％であり、劣化しにくく良好な調光性を
示した。

【００５５】さらに、この調光性合わせガラスを２５℃
の環境温度に置き、網状のニクロム線７０に１００ボル
ト電源を用いて通電したところ、通電後約１０秒で不透
明になり、通電を止めると約１０秒で透明になった。

【００５６】実施例４図４を参照。実施例２において、下方の透明無機ガラス
板１０と別の透明無機ガラス板（厚さ１mm）１１とを、
スペーサー２１を介して、間隔をおいて対向させ、その
周囲を冷媒入口８１と冷媒出口８２とを残してシール体
３１でシールして、冷媒用空間（厚さ１mm）８０を形成
した。それ以外は実施例２と同様に行って、調光性合わ
せガラスを作製した。

【００５７】得られた調光性合わせガラスは、２５℃の
環境温度では透明であった。また、この調光性合わせガ
ラスは、これを加熱して４５℃に昇温すると不透明（乳
白色）になった。

【００５８】また、この調光性合わせガラスの初期（作
製直後）の全光線透過率は、透明時で８５．７％、不透
明時で４８．０％であり、劣化しにくく良好な調光性を
示した。

【００５９】さらに、この調光性合わせガラスを５０℃
に加熱して不透明状態とし、冷媒の入口８１から出口８
２へと２５℃の空気を流通させたとこころ、流通後約１
０秒で透明になった。

【００６０】実施例５実施例２において、曇り点が３９〜４０℃のポリビニル
ブチラール水溶液４０に代えて、曇り点が４２〜４４℃
のポリビニルアセトアセタール水溶液（水溶液濃度１５
重量％）を用いた。それ以外は実施例２と同様に行っ
て、調光性合わせガラスを作製した。

【００６１】得られた調光性合わせガラスは、２５℃の
環境温度では透明であった。また、この調光性合わせガ
ラスは、これを加熱して４５℃に昇温すると不透明（乳
白色）になった。

【００６２】また、この調光性合わせガラスの初期（作
製直後）の全光線透過率は、透明時で８６．７％、不透
明時で５０．２％であり、劣化しにくく良好な調光性を
示した。

【００６３】さらに、この調光性合わせガラスを２５℃
の環境温度に置き、ＩＴＯ薄膜５０に通電したところ、
通電後約２０秒で不透明になり、通電を止めると約１０
秒で透明になった。

【００６４】実施例６実施例１において、曇り点が３９〜４０℃のポリビニル
ブチラール水溶液４０に、約２重量％の硫酸ソーダーを
溶解させて、水溶液４０の曇り点を３２〜３３℃に調節
した。それ以外は実施例１と同様に行って、調光性合わ
せガラスを作製した。

【００６５】この調光性合わせガラスは、２５℃の環境
温度では透明であった。また、この調光性合わせガラス
は、これを加熱して４５℃に昇温すると不透明（乳白
色）になった。

【００６６】また、この調光性合わせガラスの初期（作
製直後）の全光線透過率は、透明時で８６．３％、不透
明時で４９．０％であり、劣化しにくく良好な調光性を
示した。

【００６７】比較例１実施例１において、曇り点が３９〜４０℃のポリビニル
ブチラール水溶液４０に替えて、ネマチック液晶（ＲＯ
−ＴＮ−４０３：ロディツク社製）をポリマーマトリッ
クス（ＢＹ−３０１Ｂ：旭電化社製）中に分散させ、数
μm の液晶マイクロカプセル化されたエマルジョンから
なる液晶調光層を用いた。

【００６８】また、上下の透明無機ガラス板１０が液晶
調光層と接する面に、ＩＴＯ薄膜（厚さ１０００Å）を
蒸着し、上下のＩＴＯ薄膜に電源用端子を接続した。そ
れ以外は実施例１と同様に行って、調光性合わせガラス
を作製した。

【００６９】この調光性合わせガラスの初期（作製直
後）の全光線透過率は、透明時で８８．６％、不透明時
で８３．０％であり、不透明時の全光線透過率が高く、
調光性が劣る。

【００７０】なお、透明時とは、上下のＩＴＯ薄膜の電
源用端子に１００ボルトの電圧を印加した場合である。
また、不透明時とは、上下のＩＴＯ薄膜の電源用端子に
電圧を全く印加しない場合で乳白色の状態である。

【００７１】比較例２実施例１において、曇り点が３９〜４０℃のポリビニル
ブチラール水溶液に替えて、曇り点が２８〜３２℃のポ
リ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド水溶液（水溶液濃
度４重量％）からなる調光層を用いた。それ以外は実施
例１と同様に行って、調光性合わせガラスを作製した。

【００７２】この調光性合わせガラスは、２５℃の環境
温度では透明であった。また、この調光性合わせガラス
は、これを加熱して４５℃に昇温すると不透明（乳白
色）になった。

【００７３】また、この調光性合わせガラスの全光線透
過率は、初期（作製直後）では、透明時で８６．３％、
不透明時で４４．９％であり、経時（３０００時間後）
では、透明時で８３．５％、不透明時で５７．０％であ
り、劣化しやすく調光性はよくない。

【００７４】比較例３実施例１において、曇り点が３９〜４０℃のポリビニル
ブチラール水溶液４０に替えて、曇り点のないポリビニ
ルブチラール水溶液（平均重合度８００、アセタール化
度３モル重量％、水溶液濃度１０重量％）を用いた。そ
れ以外は実施例１と同様に行って、合わせガラスを作製
した。

【００７５】この合わせガラスは、２５℃の環境温度で
は透明であり、これを加熱して昇温しても不透明（乳白
色）にはならず透明のままで、調光機能はなかった。な
お、初期の全光線透過率は、８６．５％であった。

【００７６】

【発明の効果】上述の通り、この発明の調光性合わせガ
ラスは、曇り点を有するポリビニルアセタール水溶液か
らなる調光層が二枚の透明板間に挟持されており、それ
により、環境温度が曇り点以下の場合は透明となり、環
境温度が曇り点以上の場合は不透明となって光線透過率
が低くなり、自動的に高い調光機能を有し、しかも安価
で調光機能の劣化が少ない調光性合わせガラスが得られ
る。

【００７７】また、調光層の加熱手段及び／又は冷却手
段を有するこの発明の調光性合わせガラスは、上記の効
果に加えて、光線透過率を人為的に制御することができ
るという利点がある。

【００７８】したがって、前者の調光性合わせガラス
は、これを例えば建物や自動車の天窓、温室やショーウ
インドの窓に使用すると、夏期の炎天下などには自動的
に不透明状態となって光線を遮り、内部の温度の上昇を
少なくすることができる。

【００７９】また、後者の調光性合わせガラスは、これ
を例えば建物や自動車の窓に使用すると、人為的に不透
明状態にして光線を遮りブラインドや目隠しの機能を付
与することができ、非常に便利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る実施例１の合わせガラスの断面
図である。

【図２】この発明に係る実施例２の合わせガラスの断面
図である。

【図３】この発明に係る実施例３の合わせガラスの断面
図である。

【図４】この発明に係る実施例４の合わせガラスの断面
図である。

【符号の説明】１０透明無機ガラス板１１透明無機ガラス板２０スペーサー２１スペーサー３０シール材３１シール材４０調光層５０加熱手段（ＩＴＯ薄膜）５１電源端子６０絶縁・防湿層（ＳｉＯ₂薄膜）７０加熱手段（網状ニクロム線）７１電源端子８０冷媒用空間８１冷媒入口８２冷媒出口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】曇り点を有するポリビニルアセタール水
溶液からなる調光層が二枚の透明板間に挟持されている
ことを特徴とする調光性合わせガラス。
【請求項２】調光層の加熱手段及び／又は冷却手段を
有する請求項１記載の調光性合わせガラス。