WO2013094577A1 - フィルムミラー、フィルムミラーの製造方法及び太陽熱発電用反射装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a film mirror, a film mirror manufacturing method, and a solar power generation reflecting device.
- a mirror using a current glass as a base material is used.
- a lightweight and flexible film mirror has attracted attention.
- a mirror for solar power generation is required to maintain regular reflectance for a long period of time. It has been reported that there is a loss of $ 185,000 / year when the mirror reflectivity is reduced by 1% in an actual plant (see Non-Patent Document 1).
- the reflected light may be collected several hundred meters or more, and the mirror has a high regular reflectance. Therefore, it is necessary that the mirror surface has high smoothness.
- UV-curable hard coat resin is added with a fluorine or silicon water-repellent compound, and is subjected to a crosslinking reaction with the resin by a radical crosslinking reaction by UV irradiation.
- a technique for forming a resin film (hard coat) having a property is known (see Patent Document 1).
- thermosetting silicone hard coat resins are generally used. Since silicon resin originally exhibits water repellency, there are few examples of adding a water repellant compound, but there is known a technique for improving water repellency by adding a water repellant compound to silicon resin (Patent Document 2, Patent Document 3).
- Patent Document 2 proposes a technique for improving water and oil repellency by adding fluorine molecules to a silicon resin.
- a fluorine-based antifouling agent is added to a trifunctional silicon-based hard coat resin, and the alkoxysilyl group of the fluorine compound is crosslinked with the resin in the process of hydrolytic crosslinking reaction of the silicon chain.
- a method for forming an antifouling hard coat layer having excellent durability has been proposed.
- this technology is for creating a water-repellent coating on the windows of vehicles such as cars and motorcycles, and has not been applied to other applications.
- the durability required for solar power mirrors used in desert Does not have sex. Moreover, it aims at antifouling of the window glass of a car, and does not touch on the contents such as improvement of the smoothness of the film surface, improvement of reflectance due to a decrease in refractive index, and improvement of water resistance.
- JP 2010-196044 A JP-A-7-233257 JP-A-9-324139
- Solar power generation facilities are often built in desert areas. If a mirror for solar power generation is installed for a long period of time in an environment such as a desert where there is a lot of dust pollution and almost no rain falls, the mirror surface becomes dirty and the regular reflectance decreases. In such a case, the regular reflectance is partially recovered by washing away the contamination with a brush or the like. However, if the surface is scratched by the cleaning, the regular reflectance is reduced from the initial state. Therefore, the solar power generation mirror preferably has effective antifouling properties and scratch resistance.
- the object of the present invention is excellent in scratch resistance and antifouling properties, and is a film with excellent weather resistance that can maintain a good regular reflectance for sunlight for a long period of time even in a harsh environment for a long period of time. It is providing the manufacturing method of a mirror and a film mirror, and the solar power generation reflective apparatus using the film mirror.
- one aspect of the present invention is a film mirror having a base material and a reflective layer, A hard coat obtained by adding a silane coupling agent having a fluorine bond group and an alkoxysilyl group at the terminal to a liquid containing a tri- or higher functional silicon hard coat material on the light incident side outermost surface of the film mirror A hard coat layer formed by applying a liquid is provided.
- the present technology relating to the hard coat layer to a film mirror, the following four functions are improved.
- Refractive index reduction When the refractive index of the surface is high, the surface reflectance increases.
- the surface reflectance (R 0 ) generated at the air interface can be obtained by the following general formula (1), and the reflectance of nearly 2% can be improved by adding a fluorine-based molecule for calculation. .
- Improvement of antifouling property By adding fluorine-based molecules, water repellency is improved, so that contamination caused by residual water or condensed water during washing can be suppressed.
- Durability improvement When a film mirror is left outdoors, moisture in the environment is absorbed and peeling occurs between film layers.
- Patent Document 3 is only for the purpose of improving the antifouling property by the hard coat, while the present invention applies the hard coat technique of the present application to the film mirror, so that the optical characteristics of the film mirror are improved. This is an epoch-making technology that has improved performance and durability.
- the silicon-based hard coat material includes at least one of trifunctional silicon and tetrafunctional silicon.
- the hard coat layer has a thickness of 1 to 7 ⁇ m.
- the hard coat layer includes an ultraviolet absorber.
- the hard coat layer contains 0.1 to 20% by mass of the ultraviolet absorber.
- a primer layer is provided on the surface of the hard coat layer opposite to the light incident side.
- the film mirror is a solar power generation mirror.
- Another aspect of the present invention is a reflector for solar power generation, characterized in that the above-described film mirror is attached to a support substrate via an adhesive layer.
- Another embodiment of the present invention is a method for producing a film mirror having a base material and a reflective layer,
- a hard coat solution obtained by adding a silane coupling agent having a fluorine bond group and an alkoxysilyl group at the end to a liquid containing a silicon-based hard coat material so as to be the outermost surface on the light incident side of the film mirror.
- a hard coat layer is provided by coating.
- a curing treatment is performed at a temperature of 45 to 140 ° C. to form the hard coat layer.
- solar heat having excellent weather resistance which has excellent scratch resistance and antifouling properties, and can maintain a good regular reflectance for sunlight for a long time even when installed in a harsh environment for a long time.
- a film mirror for power generation, a method for manufacturing the film mirror, and a solar power generation reflection device using the film mirror can be provided.
- a film mirror according to one embodiment of the present invention is a film mirror having a base material and a reflective layer, and a fluorine-bonding group is added to a liquid containing a tri- or higher functional silicon-based hard coat material on the light incident side outermost surface. And a hard coat layer formed by applying a hard coat solution to which a silane coupling agent having an alkoxysilyl group is added.
- a film mirror is a film mirror for solar power generation, since the effect of this invention can be enjoyed to the maximum, it is preferable. The effects of the present invention can be enjoyed.
- the substrate may be a resin or glass.
- the film mirror for solar power generation has the form of a back mirror and a surface mirror.
- the back mirror is a form having a substrate of 10 ⁇ m or more between the sunlight incident side and the silver reflective layer
- the front mirror is a form having no substrate of 10 ⁇ m or more between the sunlight incident side and the silver reflective layer. It is.
- This substrate is preferably made of resin, but may be made of thin glass.
- the film mirror for solar power generation has at least a base material and a silver reflective layer. Further, the outermost surface layer of the film mirror has a hard coat layer. Moreover, you may provide a ultraviolet absorption layer and a gas barrier layer between a hard-coat layer and a silver reflection layer as needed. Moreover, you may provide a corrosion prevention layer in the light-incidence side rather than a silver reflection layer. Further, a primer layer may be provided on the side of the hard coat layer opposite to the light incident side. In addition, an adhesive layer, an adhesive layer, a release layer, or the like may be provided.
- the total thickness of the film mirror for solar power generation is preferably 75 to 250 ⁇ m, more preferably 90 to 230 ⁇ m, and still more preferably 100 to 220 ⁇ m, from the viewpoint of mirror deflection prevention, regular reflectance, and handling properties.
- An example of a preferable layer configuration of the film mirror for solar power generation having the above-described thickness will be described with reference to FIGS. 1A and 2A.
- summary of the solar power generation reflective apparatus is demonstrated using FIG. 1B and FIG. 2B.
- the film mirror 10 includes a silver reflecting layer 3 provided on a first resin base material 1 as a base material, and a hard coat layer 8 is provided on the outermost surface layer of the mirror. Yes.
- a corrosion preventing layer 4 On the silver reflective layer 3 and between the hard coat layer 8, a corrosion preventing layer 4, an ultraviolet absorbing layer 5, an adhesive layer 6, and a second resin base material 7 are provided as constituent layers.
- a corrosion prevention layer 2 is provided between the first resin base material 1 and the silver reflection layer 3.
- the solar power generation reflecting device 20 is a reflecting mirror formed by attaching the first resin base material 1 side of the film mirror 10 to the support base material 12 via the adhesive layer 11.
- the film mirror 30 is provided with the silver reflective layer 3 provided on the 1st resin base material 1 as a base material as shown to FIG. 2A, and the hard-coat layer 8 is provided in the outermost surface layer of a mirror. It has been.
- a corrosion preventing layer 4 On the silver reflective layer 3 and between the hard coat layer 8, a corrosion preventing layer 4, an ultraviolet absorbing layer 5, an adhesive layer 6, a second resin base material 7, and a primer layer 9 are provided as constituent layers.
- a corrosion prevention layer 2 is provided between the first resin base material 1 and the silver reflection layer 3.
- the solar power generation reflecting device 40 is a reflecting mirror formed by attaching the first resin base material 1 side of the film mirror 30 to the support base material 12 via the adhesive layer 11.
- the base material may be made of resin or glass.
- the film mirror preferably has a substrate thickness in the range of 10 to 300 ⁇ m. A more preferable thickness is 20 to 200 ⁇ m, and a still more preferable thickness is 30 to 100 ⁇ m.
- the first resin base material is provided at a position farther from the light incident side than the silver reflective layer, and the second resin base material is provided at a position closer to the light incident side than the silver reflective layer. Also good.
- the first resin base material various conventionally known resin films can be used.
- a polycarbonate film, a polyester film, a norbornene resin film, a cellulose ester film, and an acrylic film are preferable.
- a polyester film or an acrylic film it may be a film manufactured by melt casting or a film manufactured by solution casting. Since the first resin base is located farther from the light incident side than the silver reflecting layer, the ultraviolet rays hardly reach the first resin base. In particular, when an ultraviolet absorber is contained in a layer that is closer to the light incident side than the first resin base material or an ultraviolet absorption layer is provided, ultraviolet rays are less likely to reach the first resin base material.
- the first resin base material can be used even if it is a resin that easily deteriorates with respect to ultraviolet rays as compared with the second resin base material.
- a polyester film such as polyethylene terephthalate can be used as the first resin base material.
- the thickness of the first resin base material is preferably an appropriate thickness depending on the type and purpose of the resin. For example, it is generally in the range of 10 to 300 ⁇ m. The thickness is preferably 20 to 200 ⁇ m.
- the second resin substrate provided closer to the light incident side than the first resin substrate can use the same resin as described above. It is preferable to use a strong and strong acrylic film. Moreover, since the 2nd resin base material exists in the light-incidence side rather than a silver reflection layer, it is preferable to consist of a material which has a light transmittance.
- the thickness of the second resin base material is also preferably an appropriate thickness depending on the type and purpose of the resin. However, since it is light incident as compared with the first resin base material, it is preferably thicker than the second resin base material in order to prevent transmission of ultraviolet rays or the like. For example, it is generally in the range of 30 to 300 ⁇ m. Preferably, it is 50 to 200 ⁇ m. You may make it contain an ultraviolet absorber in the 2nd resin base material, and may serve as an ultraviolet absorption layer.
- Corrosion prevention layer is a layer which prevents corrosion of silver. Therefore, the corrosion prevention layer is preferably provided adjacent to the silver reflective layer. In particular, the corrosion prevention layer is more preferably adjacent to the light incident side of the silver reflection layer. As in the example shown in FIGS. 1A, 1B, 2A, and 2B, a corrosion preventing layer may be adjacent to both sides of the silver reflective layer.
- the corrosion prevention layer contains a corrosion inhibitor, and particularly contains a corrosion inhibitor for silver contained in the silver reflection layer.
- the corrosion inhibitor preferably has an adsorptive group for silver.
- the term “corrosion” refers to a phenomenon in which metal (silver) is chemically or electrochemically eroded or deteriorated by the environmental material surrounding it (see JIS Z0103-2004).
- Resin can be used for a corrosion prevention layer as a binder.
- the following resins can be used.
- Cellulose ester polyester, polycarbonate, polyarylate, polysulfone (including polyethersulfone), polyester such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate, cellulose acetate pro Pionate, cellulose acetate butyrate, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene, polymethylpentene, polyetherketone, polyetherketoneimide, polyamide, fluororesin, nylon, Examples thereof include polymethyl methacrylate and acrylic resin. Of these, acrylic resins are preferred.
- the corrosion prevention layer preferably has a thickness of 30 nm or more and 1 ⁇ m or less.
- the content of the corrosion inhibitor in the binder varies depending on the compound used, but is generally preferably in the range of 0.1 to 1.0 g / m 2 . Next, details of the corrosion inhibitor will be described.
- Corrosion inhibitor As the corrosion inhibitor having an adsorptive group for silver, amines and derivatives thereof, compounds having a pyrrole ring, compounds having a triazole ring, compounds having a pyrazole ring, compounds having a thiazole ring It is desirable that the compound is selected from a compound having an imidazole ring, a compound having an indazole ring, a copper chelate compound, a thiourea, a compound having a mercapto group, a naphthalene-based compound, or a mixture thereof. It is also possible to use a silicon-modified resin. It does not specifically limit as a silicone modified resin.
- amines and derivatives thereof include ethylamine, laurylamine, tri-n-butylamine, O-toluidine, diphenylamine, ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, 2N- Dimethylethanolamine, 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol, acetamide, acrylamide, benzamide, p-ethoxychrysoidine, dicyclohexylammonium nitrite, dicyclohexylammonium salicylate, monoethanolamine benzoate, dicyclohexylammonium benzoate, diisopropyl Ammonium benzoate, diisopropylammonium nitrite Cyclohexylamine carbamate, nitronaphthalene nitrite, cyclohexylamine benzoate, dicyclohexylammonium
- Examples of the compound having a pyrrole ring include N-butyl-2,5-dimethylpyrrole, N-phenyl-2,5dimethylpyrrole, N-phenyl-3-formyl-2,5-dimethylpyrrole, N-phenyl-3, 4-diformyl-2,5-dimethylpyrrole, etc., or a mixture thereof.
- Examples of the compound having a triazole ring include 1,2,3-triazole, 1,2,4-triazole, 3-mercapto-1,2,4-triazole, 3-hydroxy-1,2,4-triazole, 3- Methyl-1,2,4-triazole, 1-methyl-1,2,4-triazole, 1-methyl-3-mercapto-1,2,4-triazole, 4-methyl-1,2,3-triazole, Benzotriazole, tolyltriazole, 1-hydroxybenzotriazole, 4,5,6,7-tetrahydrotriazole, 3-amino-1,2,4-triazole, 3-amino-5-methyl-1,2,4- Triazole, carboxybenzotriazole, 2- (2'-hydroxy-5'-methylphenyl) benzotriazole, 2- (2'-hydroxy-5 ' -Tert-butylphenyl) benzotriazole, 2- (2'-hydroxy3'5'-di-tert-butylphenyl) benzotriazole,
- Examples of the compound having a pyrazole ring include pyrazole, pyrazoline, pyrazolone, pyrazolidine, pyrazolidone, 3,5-dimethylpyrazole, 3-methyl-5-hydroxypyrazole, 4-aminopyrazole, and a mixture thereof.
- Examples of the compound having a thiazole ring include thiazole, thiazoline, thiazolone, thiazolidine, thiazolidone, isothiazole, benzothiazole, 2-N, N-diethylthiobenzothiazole, P-dimethylaminobenzallodanine, 2-mercaptobenzothiazole, etc. Or a mixture thereof.
- Compounds having an imidazole ring include imidazole, histidine, 2-heptadecylimidazole, 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-undecylimidazole, 1-benzyl-2-methyl.
- Imidazole 2-phenyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole, 1-cyanoethyl-2-ethyl-4-methylimidazole, 1-cyanoethyl-2-undecyl Imidazole, 2-phenyl-4-methyl-5-hydromethylimidazole, 2-phenyl-4,5 dihydroxymethylimidazole, 4-formylimidazole, 2-methyl-4-formylimidazole, 2-phenyl-4-phenyl Rumyl imidazole, 4-methyl-5-formyl imidazole, 2-ethyl-4-methyl-5-formyl imidazole, 2-phenyl-4-methyl-4-formyl imidazole, 2-mercaptobenzimidazole, etc., or these Of the mixture.
- Examples of the compound having an indazole ring include 4-chloroindazole, 4-nitroindazole, 5-nitroindazole, 4-chloro-5-nitroindazole, and a mixture thereof.
- Examples of the copper chelate compounds include acetylacetone copper, ethylenediamine copper, phthalocyanine copper, ethylenediaminetetraacetate copper, hydroxyquinoline copper, and a mixture thereof.
- thioureas include thiourea, guanylthiourea, and the like, or a mixture thereof.
- mercaptoacetic acid thiophenol, 1,2-ethanediol, 3-mercapto-1,2,4-triazole, 1-methyl-3-mercapto
- the naphthalene type include thionalide.
- Silver reflective layer A silver reflective layer is a reflective layer which has as a main component silver which has the function to reflect sunlight favorably.
- the surface reflectance of the silver reflective layer is preferably 80% or more, more preferably 90% or more.
- a wet method or a dry method can be used as a method for forming this silver reflective layer.
- the wet method is a general term for a plating method, and is a method of forming a film by depositing a metal from a solution. Specific examples include silver mirror reaction.
- the dry method is a general term for a vacuum film-forming method. Specific examples include a resistance heating vacuum deposition method, an electron beam heating vacuum deposition method, an ion plating method, and an ion beam assisted vacuum deposition method.
- a vapor deposition method capable of a roll-to-roll method for continuously forming a film is preferably used in the present invention.
- a manufacturing method which forms a silver reflection layer by silver vapor deposition is preferably 10 to 200 nm, more preferably 30 to 150 nm, from the viewpoint of reflectivity and the like.
- the ultraviolet absorbing layer is a layer containing an ultraviolet absorber for the purpose of preventing deterioration of the film mirror caused by sunlight or ultraviolet rays.
- the ultraviolet absorbing layer is preferably provided on the light incident side with respect to the first resin base material, and when the corrosion preventing layer is provided, it is preferably provided on the light incident side with respect to the corrosion preventing layer.
- the ultraviolet absorbing layer can use a resin as a binder. For example, the following resins can be used.
- Cellulose ester polyester, polycarbonate, polyarylate, polysulfone (including polyethersulfone), polyester such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate, cellulose acetate pro Pionate, cellulose acetate butyrate, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene, polymethylpentene, polyetherketone, polyetherketoneimide, polyamide, fluororesin, nylon, Examples thereof include polymethyl methacrylate and acrylic resin. Of these, acrylic resins are preferred.
- the thickness of the ultraviolet absorbing layer is preferably 1 ⁇ m to 200 ⁇ m.
- an ultraviolet absorber is added to any one of the constituent layers provided on the light incident side of the first resin substrate so that it also serves as the ultraviolet absorbing layer. May be. It is also preferable to add an ultraviolet absorber to the hard coat layer described later.
- Examples of the ultraviolet absorber include benzophenone, benzotriazole, phenyl salicylate, triazine, and the like as organic materials, and titanium oxide, zinc oxide, cerium oxide, iron oxide, and the like as inorganic materials.
- Examples of the benzophenone ultraviolet absorber include 2,4-dihydroxy-benzophenone, 2-hydroxy-4-methoxy-benzophenone, 2-hydroxy-4-n-octoxy-benzophenone, 2-hydroxy-4-dodecyloxy-benzophenone, 2- Hydroxy-4-octadecyloxy-benzophenone, 2,2'-dihydroxy-4-methoxy-benzophenone, 2,2'-dihydroxy-4,4'-dimethoxy-benzophenone, 2,2 ', 4,4'-tetra And hydroxy-benzophenone.
- Examples of the benzotriazole ultraviolet absorber include 2- (2′-hydroxy-5-methylphenyl) benzotriazole, 2- (2′-hydroxy-3 ′, 5′-di-t-butylphenyl) benzotriazole, 2 -(2'-hydroxy-3'-t-butyl-5'-methylphenyl) benzotriazole and the like.
- Examples of the phenyl salicylate ultraviolet absorber include phenylsulcylate, 2-4-di-t-butylphenyl-3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzoate, and the like.
- Examples of the hindered amine ultraviolet absorber include bis (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl) sebacate.
- triazine ultraviolet absorbers examples include 2,4-diphenyl-6- (2-hydroxy-4-methoxyphenyl) -1,3,5-triazine, 2,4-diphenyl-6- (2-hydroxy-4-). Ethoxyphenyl) -1,3,5-triazine, 2,4-diphenyl- (2-hydroxy-4-propoxyphenyl) -1,3,5-triazine, 2,4-diphenyl- (2-hydroxy-4-) Butoxyphenyl) -1,3,5-triazine, 2,4-diphenyl-6- (2-hydroxy-4-butoxyphenyl) -1,3,5-triazine, 2,4-diphenyl-6- (2- Hydroxy-4-hexyloxyphenyl) -1,3,5-triazine, 2,4-diphenyl-6- (2-hydroxy-4-octyloxyphenyl) -1,3,5-triazi 2,4-diphenyl-6- (2-hydroxy-4-dodecyl
- the ultraviolet absorber a compound having a function of converting the energy held by ultraviolet rays into vibration energy in the molecule and releasing the vibration energy as heat energy or the like can be used. Furthermore, those that exhibit an effect when used in combination with an antioxidant or a colorant, or light stabilizers acting as a light energy conversion agent, called quenchers, can be used in combination.
- quenchers light stabilizers acting as a light energy conversion agent
- a normal ultraviolet absorber is used, it is effective to use a photopolymerization initiator that generates radicals with visible light.
- the amount of the ultraviolet absorber used is 0.1 to 20% by mass, preferably 1 to 15% by mass, more preferably 3 to 10% by mass. By making it within these ranges, it becomes possible to improve the weather resistance while maintaining good adhesion of the other constituent layers.
- Gas barrier layer A gas barrier layer may be provided on the light incident side from the first resin base material. In that case, it is preferable to provide a gas barrier layer on the light incident side of the ultraviolet absorbing layer.
- the gas barrier layer is for preventing deterioration of the first resin base material and each component layer supported by the first resin base material due to fluctuations in humidity, particularly high humidity, but has a special function and application. As long as it has the function of preventing deterioration, a gas barrier layer of various modes can be provided.
- the moisture barrier property of the gas barrier layer the water vapor permeability at 40 ° C.
- the oxygen permeability of the gas barrier layer is preferably 0.6 ml / m 2 / day / atm or less under the conditions of a measurement temperature of 23 ° C. and a humidity of 90% RH.
- the method for forming the gas barrier layer include a method of forming an inorganic oxide by a method such as vacuum vapor deposition, sputtering, ion beam assist, chemical vapor deposition, etc., but an inorganic oxide precursor by a sol-gel method is used.
- a method of forming an inorganic oxide film by applying heat treatment and / or ultraviolet irradiation treatment to the coating film after coating is also preferably used.
- the inorganic oxide is formed by local heating from a sol using an organometallic compound as a raw material.
- an organometallic compound for example, silicon (Si), aluminum (Al), zirconium (Zr), titanium (Ti), tantalum (Ta), zinc (Zn), barium (Ba), indium (In) contained in the organometallic compound,
- An oxide of an element such as tin (Sn) or niobium (Nb), for example, silicon oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, or the like.
- silicon oxide is preferable.
- a so-called sol-gel method or polysilazane method is preferably used as a sol-gel method.
- the sol-gel method is a method of forming an inorganic oxide from an organometallic compound that is a precursor of an inorganic oxide
- the polysilazane method is a method of forming an inorganic oxide from a polysilazane that is a precursor of an inorganic oxide.
- the gas barrier layer can be formed by applying a general heating method after applying a precursor for forming an inorganic oxide by heating, but it is formed by local heating. It is preferable to do.
- This precursor is preferably a sol-shaped organometallic compound or polysilazane.
- the organometallic compound includes silicon (Si), aluminum (Al), lithium (Li), zirconium (Zr), titanium (Ti), tantalum (Ta), zinc (Zn), barium ( It is preferable to contain at least one element of Ba), indium (In), tin (Sn), lanthanum (La), yttrium (Y), and niobium (Nb). In particular, the organometallic compound contains at least one element of silicon (Si), aluminum (Al), lithium (Li), zirconium (Zr), titanium (Ti), zinc (Zn), and barium (Ba). It is preferable to contain.
- the organometallic compound is not particularly limited as long as it can be hydrolyzed, and preferred organometallic compounds include metal alkoxides.
- This metal alkoxide is represented by the following general formula (2).
- M represents a metal having an oxidation number n.
- R 1 and R 2 each independently represents an alkyl group.
- m represents an integer of 0 to (n ⁇ 1).
- R 1 and R 2 may be the same or different.
- R 1 and R 2 are preferably alkyl groups having 4 or less carbon atoms, for example, a methyl group CH 3 (hereinafter represented by Me), an ethyl group C 2 H 5 (hereinafter represented by Et), a propyl group.
- C 3 H 7 hereeinafter represented by Pr
- isopropyl group i-C 3 H 7 hereeinafter represented by i-Pr
- butyl group C 4 H 9 hereinafter represented by Bu
- Examples of the metal alkoxide represented by the above formula (2) include lithium ethoxide LiOEt, niobium ethoxide Nb (OEt) 5 , magnesium isopropoxide Mg (OPr-i) 2 , and aluminum isopropoxide Al.
- the “sol-gel method” refers to a hydroxide sol obtained by hydrolyzing an organometallic compound, etc., and dehydrated to form a gel. It refers to a method for preparing a metal oxide glass having a certain shape (film, particle, fiber, etc.) by heat-treating the gel.
- a multi-component metal oxide glass can be obtained by a method of mixing a plurality of different sol solutions, a method of adding other metal ions, or the like. Specifically, it is preferable to produce an inorganic oxide by a sol-gel method having the following steps.
- the organometallic compound in a reaction solution containing at least water and an organic solvent, is hydrolyzed and dehydrated and condensed while adjusting the pH to 4.5 to 5.0 using a halogen ion as a catalyst in the presence of boron ion.
- Generation of fine pores due to high-temperature heat treatment is produced by a sol-gel method having a step of obtaining a reaction product by heating and vitrifying the reaction product at a temperature of 200 ° C. or less. And particularly preferable from the viewpoint that no deterioration of the film occurs.
- the organometallic compound used as a raw material is not particularly limited as long as it can be hydrolyzed, and preferred organometallic compounds include the metal alkoxides described above. It is done.
- the above-described organometallic compound may be used for the reaction as it is, but it is preferably diluted with a solvent for easy control of the reaction.
- the dilution solvent may be any solvent that can dissolve the organometallic compound and can be uniformly mixed with water.
- a solvent for dilution examples include aliphatic lower alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, ethylene glycol, propylene glycol, and mixtures thereof.
- a mixed solvent of butanol, cellosolve, and butyl cellosolve, or a mixed solvent of xylol, cellosolve acetate, methyl isobutyl ketone, and cyclohexane can also be used.
- the metal when the metal is Ca, Mg, Al, etc., it reacts with water in the reaction solution to form a hydroxide, or when carbonate ion CO 3 2- is present, a carbonate is formed. Therefore, it is preferable to add an alcohol solution of triethanolamine as a masking agent to the reaction solution.
- the concentration of the organometallic compound when mixed and dissolved in the solvent is preferably 70% by mass or less, and more preferably diluted to a range of 5 to 70% by mass.
- the reaction solution used in the sol-gel method contains at least water and an organic solvent.
- the organic solvent is not particularly limited as long as it can form a uniform solution with water, acid, and alkali.
- the same aliphatic aliphatic alcohols used for diluting the organometallic compound are preferably used.
- aliphatic lower alcohols propanol, isopropanol, butanol, and isobutanol having a larger number of carbon atoms are preferable to methanol and ethanol. This is because the growth of the metal oxide glass film to be generated is stable.
- the ratio of water is preferably in the range of 0.2 to 50 mol / L as the concentration of water.
- an organometallic compound is hydrolyzed in a reaction solution in the presence of boron ions using a halogen ion as a catalyst.
- Preferred examples of the compound that gives boron ion B 3+ include trialkoxyborane B (OR) 3 . Among these, triethoxyborane B (OEt) 3 is more preferable.
- the B 3+ ion concentration in the reaction solution is preferably in the range of 1.0 to 10.0 mol / L.
- a halogen ion a fluorine ion and / or a chlorine ion are mentioned suitably. That is, fluorine ions alone, chlorine ions alone or a mixture thereof may be used.
- Preferred Preferred examples of the chlorine ion source include ammonium chloride NH 4 Cl.
- the concentration of halogen ions in the reaction solution varies depending on the film thickness of the inorganic composition having the inorganic matrix to be produced and other conditions, but in general, the reaction solution containing the catalyst A range of 0.001 to 2 mol / kg, particularly 0.002 to 0.3 mol / kg is preferable with respect to the total mass.
- the concentration of the halogen ion is lower than 0.001 mol / kg, the hydrolysis of the organometallic compound does not proceed sufficiently and the formation of the film becomes difficult. Moreover, since the produced
- boron used during the reaction, if to be contained as a B 2 O 3 component in the design the composition of the resulting inorganic matrix, by leaving product was added calculated amount of organic boron compound in accordance with the content of
- boron can be removed by evaporation as boron methyl ester by heating after film formation in the presence of methanol as a solvent or by immersing in methanol.
- a main agent solution in which a predetermined amount of an organometallic compound is usually mixed and dissolved in a mixed solvent containing a predetermined amount of water and an organic solvent, and After mixing a predetermined amount of a reaction solution containing a predetermined amount of halogen ions at a predetermined ratio and stirring sufficiently to obtain a uniform reaction solution, the pH of the reaction solution is adjusted to a desired value with an acid or alkali, The reaction product is obtained by aging for several hours. A predetermined amount of the boron compound is previously mixed and dissolved in the main agent solution or reaction solution.
- the pH of the reaction solution is selected according to the purpose, and when the purpose is to form a film (film) made of an inorganic composition having an inorganic matrix (metal oxide glass), the pH is adjusted using an acid such as hydrochloric acid. It is preferable to ripen after adjusting to the range of 4.5-5. In this case, for example, it is convenient to use a mixture of methyl red and bromocresol green as an indicator.
- the main component solution and the reaction solution including B 3+ and halogen ions having the same concentration and the same components are added in sequence at the same ratio while being adjusted to a predetermined pH.
- the reaction product can also be produced continuously.
- the concentration of the reaction solution is in the range of ⁇ 50% by mass
- the concentration of water (including acid or alkali) is in the range of ⁇ 30% by mass
- the concentration of the halogen ion is in the range of ⁇ 30% by mass.
- the reaction product (reaction solution after aging) obtained in the previous step is heated to a temperature of 200 ° C. or lower, dried and vitrified.
- the temperature is raised gradually while paying particular attention to a temperature range of 50 to 70 ° C., followed by a preliminary drying (solvent volatilization) step and further raising the temperature.
- This drying is important for forming a nonporous film in the case of film formation.
- the temperature for heating and drying after the preliminary drying step is preferably 70 to 150 ° C, more preferably 80 to 130 ° C.
- Adhesive layer is not particularly limited as long as it has a function of enhancing adhesion between layers.
- the adhesive layer 6 is provided in order to improve the adhesiveness between the ultraviolet absorbing layer 5 and the second resin base material 7. Therefore, the adhesive layer is an adhesive layer that adheres to each other, heat resistance that can withstand heat when the silver reflective layer is formed by a vacuum deposition method, etc., and smoothness that brings out the high reflective performance inherent to the silver reflective layer. Sex is necessary.
- the thickness of the adhesive layer is preferably from 0.01 to 10 ⁇ m, more preferably from 0.1 to 10 ⁇ m, from the viewpoints of adhesion, smoothness, reflectance of the reflecting material, and the like.
- the resin is not particularly limited as long as it satisfies the above conditions of adhesion, heat resistance, and smoothness, polyester resin, urethane resin, acrylic resin, melamine Resin, epoxy resin, polyamide resin, vinyl chloride resin, vinyl chloride vinyl acetate copolymer resin, etc. can be used singly or as a mixed resin. From the point of weather resistance, polyester resin and melamine resin mixed resin It is more preferable to use a thermosetting resin mixed with a curing agent such as isocyanate.
- the adhesive layer 6 As a method for forming the adhesive layer 6, a conventionally known coating method such as a gravure coating method, a reverse coating method, a die coating method or the like can be used.
- the adhesive layer When the adhesive layer is a metal oxide, it can be formed by various vacuum film forming methods such as silicon oxide, aluminum oxide, silicon nitride, aluminum nitride, lanthanum oxide, and lanthanum nitride.
- Hard coat layer is a layer formed by applying a hard coat liquid obtained by mixing a fluorine-based antifouling additive to a liquid containing a silicon hard coat material on the light incident side outermost surface of the film mirror. is there.
- the silicon-based hard coat material contained in the hard coat liquid contains at least one of trifunctional silicon and tetrafunctional silicon.
- trifunctional polysiloxane, tetrafunctional polysiloxane, or trifunctional polysiloxane and tetrafunctional silicon can be used.
- the hard coat material is a thermosetting silicone hard coat made of a partially hydrolyzed oligomer of an alkoxysilane compound, and is preferably a thermosetting polysiloxane resin.
- a partially hydrolyzed oligomer of an alkoxysilane compound synthesized by a known method can be used. An example of the synthesis method is as follows.
- tetramethoxysilane or tetraethoxysilane is used as the alkoxysilane compound, a predetermined amount of water is added thereto, and the alcohol produced as a by-product in the presence of an acid catalyst such as hydrochloric acid or nitric acid is removed to a temperature of room temperature to 80 ° C. React with.
- an acid catalyst such as hydrochloric acid or nitric acid
- the alkoxysilane is hydrolyzed and further condensed to form a partially hydrolyzed oligomer of an alkoxysilane compound having two or more silanol groups or alkoxy groups in one molecule and having an average polymerization degree of 4 to 8.
- a curing catalyst such as acetic acid or maleic acid is added to the produced oligomer and dissolved in an alcohol or glycol ether organic solvent to obtain a thermosetting silicone hard coat liquid. Then, the obtained hard coat liquid (hard coat liquid to which a fluorine-based antifouling additive is added) is applied to a predetermined application object (for example, the surface of the second resin base material) by a normal application method.
- a hard coat layer can be formed by heat curing at a temperature of ⁇ 140 ° C. Here, heating is performed at a curing temperature equal to or lower than the thermal deformation temperature of the application target (second resin base material).
- sulfuric acid hydrochloric acid, nitric acid, hypochlorous acid, boric acid, hydrofluoric acid, and the like
- inorganic acids such as hydrochloric acid and nitric acid
- sulfo groups An organic acid having a carboxyl group (also referred to as a sulfonic acid group), for example, acetic acid, polyacrylic acid, benzenesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid, methylsulfonic acid, or the like can be used.
- the organic acid is more preferably a compound having a hydroxyl group and a carboxyl group in one molecule.
- a hydroxydicarboxylic acid such as citric acid or tartaric acid
- the organic acid is more preferably a water-soluble acid.
- levulinic acid formic acid, propionic acid, malic acid, succinic acid, methyl succinic acid, fumaric acid, oxaloacetic acid, pyruvin.
- Acid, 2-oxoglutaric acid, glycolic acid, D-glyceric acid, D-gluconic acid, malonic acid, maleic acid, oxalic acid, isocitric acid, lactic acid and the like can be preferably used.
- benzoic acid, hydroxybenzoic acid, atorvaic acid and the like can be used as appropriate.
- This hard coat layer preferably has flexibility (flexibility) and does not warp.
- the hard coat layer as the outermost layer tends to form a dense cross-linked structure. If an excessively dense structure is formed, the film will be warped or cracked due to lack of flexibility. It can be easy to handle. Therefore, it is preferable to design the hard coat layer so as to obtain flexibility and flatness by adjusting the amount of the inorganic substance in the composition.
- silicone-based thermopolymerized and cured paints for example, trimethoxysilane (Kanto Chemical: chemical formula is CH 3 Si (OCH 3 ) 3 ), Doken: Surcoat Series, Toshiba Silicone: Tosgard 510, Shin-Etsu Chemical: KP-64) can be used.
- the thickness of the hard coat layer is preferably 1 ⁇ m or more and 7 ⁇ m or less, more preferably 2 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less from the viewpoint that both good hardness and flexibility can be achieved.
- a method for producing the hard coat layer conventionally known coating methods and coating methods such as a gravure coating method, a reverse coating method, and a die coating method can be used.
- the fluorine antifouling additive used for forming the hard coat layer is a silane coupling agent having a fluorine bonding group and an alkoxysilyl group at the end, It is a compound that can form a silanol bond through a ring reaction.
- the fluoroalkyl group in the silane compound is bonded to Si atoms at a ratio of 1 or less to one Si atom, and the rest is a hydrolyzable group or Silane compounds that are siloxane bonding groups are preferred.
- the hydrolyzable group here is, for example, an alkoxy group, etc., and becomes a hydroxyl group by hydrolysis, and the silane compound forms a polycondensate accordingly.
- the above-mentioned silane compound is reacted with water (in the presence of an acid catalyst if necessary) while distilling off an alcohol produced as a by-product in the range of room temperature to 100 ° C.
- the alkoxysilane is (partially) hydrolyzed to cause a partial condensation reaction, and can be obtained as a hydrolyzate having a hydroxyl group.
- the degree of hydrolysis and condensation can be appropriately adjusted depending on the amount of water to be reacted.
- silane coupling agent silane coupling agent
- the above-mentioned silane compound is used as an antifouling additive composition and added to the hard coat solution.
- a hard coat layer having water repellency and antifouling properties can be formed.
- the method of coating the hard coat layer by applying the hard coat solution is not particularly limited, such as spin coating, dip coating, extrusion coating, roll coating coating, spray coating, gravure coating, wire bar coating, and air knife coating. .
- a silane coupling agent silane compound having a fluorine bonding group and having an alkoxysilyl group at the terminal, which is a fluorine-based antifouling additive, is represented by the following general formula (3) or general formula (4). It is preferable that it is a compound.
- the compound represented by General formula (3) or General formula (4) has an organic fluorine-containing ether group or an organic fluorine-containing polyether group.
- A represents an alkyl group.
- K represents 10 to 50000, l represents 1 to 1000, m represents 1 to 1000, and n represents an integer of 1 to 100.
- A represents an alkyl group.
- Z is a linear functional group (CH 2 ) m , O (CH 2 ) m , or (CH 2 ) 2 O (CH 2 ) m O (CH 2 ).
- K represents 10 to 50000, l represents 1 to 1000, m represents 1 to 1000, and n represents an integer of 1 to 100.
- A is an alkyl group having 3 or less carbon atoms and consisting only of carbon and hydrogen, such as a methyl group, an ethyl group, and an isopropyl group. Is preferred.
- silane coupling agent silane compound
- preferred compounds CF 3 (CH 2) 2 Si (OCH 3) 3, CF 3 (CH 2) 2 Si (OC 2 H 5) 3, CF 3 (CH 2 ) 2 Si (OC 3 H 7 ) 3 , CF 3 (CH 2 ) 2 Si (OC 4 H 9 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 5 (CH 2 ) 2 Si (OCH 3 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 5 (CH 2 ) 2 Si (OC 2 H 5 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 5 (CH 2 ) 2 Si (OC 3 H 7 ) 3 , CF 3 (CF 2 ) 7 ( CH 2) 2 Si (OCH 3 ) 3, CF 3 (CF 2) 7 (CH 2) 2 Si (OC 2 H 5) 3, CF 3 (CF 2) 7 (CH 2) 2 Si (OC 3 H 7 ) 3, CF 3 (CF 2 ) 7 ( H 2) 2 Si (OCH 3 ) (OC 3 H 7) 2, CF 3 (CH 2) 2 Si (
- the addition amount of the fluorine-based antifouling additive is 0.1 to 10 parts by mass, preferably 0.2 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the partially hydrolyzed alkoxysilane compound. Further, the amount of water added is not less than the amount that the partial hydrolyzate can theoretically hydrolyze to 100%, and the amount equivalent to 100% to 300%, preferably the amount equivalent to 100% to 200% is added. Good.
- the hard coat film is subjected to ultraviolet irradiation treatment, heat treatment, plasma treatment, etc. Also good.
- the organosilicon compound is sufficiently hydrolyzed and crosslinked by condensation, and the properties of the resulting coating are excellent.
- a hard coat solution prepared by dissolving a silane compound or the like and adjusting pH or the like may be allowed to stand.
- the standing time is a time for which the above-mentioned crosslinking proceeds sufficiently to obtain desired film characteristics.
- nitric acid is at least 1 hour at room temperature, and for acetic acid to be several hours or longer, for example, about 8 hours to 1 week, usually about 3 days. Since the aging temperature affects the aging time, it may be better to take a means of heating to around 20 ° C. in extremely cold regions. In general, ripening progresses rapidly at high temperatures, but when heated to 100 ° C. or higher, gelation occurs, so heating to 50 to 60 ° C. is appropriate at best.
- the hard coat layer can be made to have a low refractive index, and the water and oil repellency of the hard coat layer can be improved.
- an effect excellent in scratch resistance and prevention of blocking between films can be obtained.
- the film strength can be increased, which is further effective in improving scratch resistance and preventing blocking.
- Fluorine antifouling additives include perfluoroalkylsilanes having an alkoxy group (Shin-Etsu Chemical: KBM-7803 (chemical formula is CF3 (CF2) 7CH2CH2Si (OC3) 3)), perfluoroalkylsilane having a chlorine group (Toshiba) Silicone: TSL8232 (chemical formula is CF3 (CF2) 7CH2CH2SiCl3), Optool series (Daikin), FG-5020 (Fluorotechnology)) and the like can be listed as commercial products.
- the hard coat layer contains an ultraviolet absorber or an antioxidant.
- UV absorbers organic types include benzophenone, benzotriazole, phenyl salicylate, triazine, and the like, and inorganic types include titanium oxide, zinc oxide, cerium oxide, and oxidation. Iron etc. are mentioned.
- benzophenone ultraviolet absorber examples include 2,4-dihydroxy-benzophenone, 2-hydroxy-4-methoxy-benzophenone, 2-hydroxy-4-n-octoxy-benzophenone, 2-hydroxy-4-dodecyloxy-benzophenone, 2- Hydroxy-4-octadecyloxy-benzophenone, 2,2'-dihydroxy-4-methoxy-benzophenone, 2,2'-dihydroxy-4,4'-dimethoxy-benzophenone, 2,2 ', 4,4'-tetra And hydroxy-benzophenone.
- Examples of the phenyl salicylate ultraviolet absorber include phenylsulcylate, 2-4-di-t-butylphenyl-3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzoate, and the like.
- Examples of the hindered amine ultraviolet absorber include bis (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl) sebacate.
- Examples of triazine ultraviolet absorbers include 2,4-diphenyl-6- (2-hydroxy-4-methoxyphenyl) -1,3,5-triazine, 2,4-diphenyl-6- (2-hydroxy-4-).
- benzotriazole-based ultraviolet absorbers are particularly preferable.
- examples of the benzotriazole ultraviolet absorber include 2- (2′-hydroxy-5-methylphenyl) benzotriazole, 2- (2′-hydroxy-3 ′, 5′-di-t-butylphenyl) benzotriazole, 2 -(2'-hydroxy-3'-t-butyl-5'-methylphenyl) benzotriazole and the like.
- the falling angle is a value obtained by dropping a water drop on a horizontal mirror, and then gradually increasing the tilt angle of the mirror, and measuring the minimum angle at which the water drop of a predetermined weight that was stationary falls. Say. It can be said that the smaller the tumbling angle, the easier the water droplets to roll off the surface, and the surface to which the water droplets hardly adhere.
- inorganic ultraviolet absorbers can also be used, and titanium oxide, zinc oxide, strontium oxide, cerium oxide, and the like can be used. It is also possible to use processed molecules with reduced photocatalytic activity. For example, processed molecules in which an inorganic ultraviolet absorber is covered with a silica component, or laser light is irradiated to maintain the ultraviolet absorbing ability while maintaining the photocatalytic activity. It is also possible to apply a molecule that suppresses as much as possible.
- the ultraviolet absorber includes a compound having a function of converting the energy held by ultraviolet rays into vibrational energy in the molecule and releasing the vibrational energy as thermal energy or the like.
- the ultraviolet absorber when using the above-mentioned ultraviolet absorber, it is necessary to select one in which the light absorption wavelength of the ultraviolet absorber does not overlap with the effective wavelength of the photopolymerization initiator. In the case of using a normal ultraviolet light inhibitor, it is effective to use a photopolymerization initiator that generates radicals with visible light.
- the amount of the ultraviolet absorber used is preferably 0.1 to 20% by mass in order to improve the weather resistance while maintaining good adhesion. More preferably, it is 0.25 to 15% by mass, and more preferably 1 to 10% by mass.
- antioxidants such as phenolic antioxidants, thiol antioxidants, and phosphite antioxidants as antioxidants.
- the falling angle can also be reduced by including an organic antioxidant in the hard coat layer.
- phenolic antioxidants include 1,1,3-tris (2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenyl) butane, 2,2′-methylenebis (4-ethyl-6-t- Butylphenol), tetrakis- [methylene-3- (3 ′, 5′-di-t-butyl-4′-hydroxyphenyl) propionate] methane, 2,6-di-t-butyl-p-cresol, 4,4 '-Thiobis (3-methyl-6-t-butylphenol), 4,4'-butylidenebis (3-methyl-6-t-butylphenol), 1,3,5-tris (3', 5'-di-t -Butyl-4'-hydroxybenzyl) -S-
- the phenolic antioxidant preferably has a molecular weight of 550 or more.
- the thiol antioxidant include distearyl-3,3′-thiodipropionate, pentaerythritol-tetrakis ( ⁇ -lauryl-thiopropionate), and the like.
- the phosphite antioxidant include tris (2,4-di-t-butylphenyl) phosphite, distearyl pentaerythritol diphosphite, di (2,6-di-t-butylphenyl) pentaerythritol.
- Diphosphite bis- (2,6-di-t-butyl-4-methylphenyl) -pentaerythritol diphosphite, tetrakis (2,4-di-t-butylphenyl) 4,4′-biphenylene-diphosphonite 2,2′-methylenebis (4,6-di-t-butylphenyl) octyl phosphite and the like.
- hindered amine light stabilizers include bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) sebacate, Bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) -2- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) -2-n-butylmalonate, 1-methyl- 8- (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) -sebacate, 1- [2- [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionyloxy] ethyl ] -4- [3- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionyloxy] -2,2,6,6-tetramethylpiperidine, 4-benzoyloxy-2,2,6, 6-
- a hindered amine light stabilizer containing only a tertiary amine is preferable.
- bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) is preferable.
- -Sebacate, bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) -2- (3,5-di-t-butyl-4-hydroxybenzyl) -2-n-butyl malonate Alternatively, a condensate of 1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidinol / tridecyl alcohol and 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid is preferable.
- nickel-based UV stabilizers can also be used as light stabilizers
- [2,2′-thiobis (4-t-octylphenolate)]-2-ethylhexylamine nickel (II) can be used as a nickel-based UV stabilizer.
- the primer layer is not particularly limited as long as it is transparent and has a large amount of hydroxyl groups on the surface.
- the inorganic layer is preferably formed of silica, alumina, zirconia, or the like, and more preferably formed of polysilazane.
- the film can be formed by a vacuum film forming method or a sol-gel method.
- the vacuum film forming method examples include a resistance heating vacuum deposition method, an electron beam heating vacuum deposition method, an ion plating method, an ion beam assisted vacuum deposition method, and a sputtering method.
- it is preferably made of a film obtained by coating polysilazane and heat-curing it.
- a solution containing a catalyst as necessary in polysilazane and an organic solvent is applied, and the solvent is evaporated and removed, whereby the second resin substrate or the like is removed.
- catalysts preferably basic catalysts, in particular N, N-diethylethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, triethanolamine, triethylamine, 3-morpholinopropylamine or N-heterocyclic compounds are used. .
- the catalyst concentration is usually in the range of 0.1 to 10 mol%, preferably 0.5 to 7 mol%, based on polysilazane.
- the ratio of polysilazane in the solvent is generally from 1 to 80% by mass, preferably from 5 to 50% by mass, particularly preferably from 10 to 40% by mass.
- an aprotic solvent which does not contain water and a reactive group (for example, hydroxyl group or amine group) and is inert to polysilazane, preferably an aprotic solvent is suitable.
- An additional component of the polysilazane solution can be a further binder such as those conventionally used in the manufacture of paints.
- cellulose ethers and cellulose esters such as ethyl cellulose, nitrocellulose, cellulose acetate or cellulose acetobutyrate, natural resins such as rubber or rosin resins, or synthetic resins such as polymerized resins or condensed resins such as aminoplasts, in particular Urea resins and melamine formaldehyde resins, alkyd resins, acrylic resins, polyesters or modified polyesters, epoxides, polyisocyanates or blocked polyisocyanates, or polysiloxanes.
- natural resins such as rubber or rosin resins
- synthetic resins such as polymerized resins or condensed resins such as aminoplasts, in particular Urea resins and melamine formaldehyde resins, alkyd resins, acrylic resins, polyesters or modified polyesters, epoxides, polyisocyanates or blocked polyisocyanates, or polysiloxanes.
- the polysilazane further components of the formulation, for example, the viscosity of the formulation, wetting the underlying film-forming property, additives influencing the lubrication or exhaust resistance, or inorganic nanoparticles, for example SiO 2, TiO 2, It can be ZnO, ZrO 2 or Al 2 O 3 .
- the thickness of the coating formed as the primer layer is preferably in the range of 10 nm to 1 ⁇ m. This polysilazane primer layer can also be used as an oxygen and water vapor barrier film.
- the solar power generation reflection device is formed by attaching a solar power generation film mirror to a support base material via an adhesive layer.
- a solar power generation reflecting device an example shown in FIG. 1B is given.
- the solar power generation reflection device 20 is an example in which a solar power generation film mirror 10 is bonded to a support base 12 via an adhesive layer 11.
- the pressure-sensitive adhesive layer for adhering the film mirror to the supporting substrate is not particularly limited, and for example, any of a dry laminating agent, a wet laminating agent, an adhesive, a heat seal agent, a hot melt agent, and the like is used.
- the adhesive for example, a polyester resin, a urethane resin, a polyvinyl acetate resin, an acrylic resin, a nitrile rubber, or the like is used.
- the laminating method is not particularly limited, and for example, it is preferable to carry out the roll method continuously from the viewpoint of economy and productivity.
- the thickness of the pressure-sensitive adhesive layer is usually preferably in the range of about 1 to 100 ⁇ m from the viewpoint of the pressure-sensitive adhesive effect, the drying speed, and the like.
- Support base material used in the solar power generation reflector is steel plate, copper plate, aluminum plate, aluminum plated steel plate, aluminum alloy plated steel plate, copper plated steel plate, tin plated steel plate, chrome plated steel plate, stainless steel.
- a metal material having a high thermal conductivity such as a steel plate, or a steel plate combining a resin and a metal plate can be used.
- the solar power generation reflecting device having such a configuration can be preferably used for the purpose of collecting sunlight.
- the reflector is shaped like a bowl (semi-cylindrical), and a cylindrical member having fluid inside is provided in the center of the semicircle, and sunlight is collected on the cylindrical member.
- One form is a form in which the internal fluid is heated by light and the heat energy is converted to generate electricity.
- flat reflectors were installed at multiple locations, and the sunlight reflected by each reflector was collected on one reflector (central reflector) and reflected by the reflector.
- a form of generating power by converting thermal energy in the power generation unit is also mentioned as one form.
- the film mirror for solar power generation of the present invention is particularly preferably used.
- the first resin substrate 1 a biaxially stretched polyester film (polyethylene terephthalate film, thickness 25 ⁇ m) was used. On one side of this polyester film, a polyester resin (Polyester SP-181, manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd.) and TDI (tolylene diisocyanate) isocyanate (2,4-tolylene diisocyanate) in a resin solid content ratio of 10: 2 In addition, methyl ethyl ketone was added as a solvent, and an amount prepared to be 10% by mass of glycol dimercaptoacetate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a corrosion inhibitor was mixed and coated by a gravure coating method.
- a polyester resin Polyethylene terephthalate film, thickness 25 ⁇ m
- TDI tolylene diisocyanate
- 2,4-tolylene diisocyanate 2,4-tolylene diisocyanate
- Corrosion prevention layer 2 was formed. Subsequently, the silver reflection layer 3 was formed on the corrosion prevention layer 2 so as to have a thickness of 80 nm by vacuum deposition. Next, a corrosion prevention layer 4 was formed on the silver reflection layer 3 in the same manner except that Tinuvin 234 (manufactured by Ciba Japan) was used instead of the glycol dimercaptoacetate of the corrosion prevention layer 2. On the corrosion prevention layer 4, an ultraviolet absorbing polymer “New Coat UVA-204W” (manufactured by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd.) was coated to a thickness of 5 ⁇ m by a gravure coating method to form an ultraviolet absorbing layer 5.
- An adhesive layer 6 was prepared by coating the UV absorbing layer 5 with an adhesive TBS-730 (Dainippon Ink Co., Ltd.) by a gravure coating method so as to have a thickness of 5 ⁇ m, and an ultraviolet absorber was contained thereon.
- Acrylic resin Sumitomo Chemical S001 (75 ⁇ m) was bonded by a roll method to form a second resin substrate 7.
- stacked structural layers other than the hard-coat layer 8 was produced.
- the silane coupling agent fluorine antifouling additive
- a substance having a silane coupling group at one end and a fluorine resin chain modified on one side was used.
- the fluororesin chain represented by the following general formula (5) is a silane coupling agent having a linear structure (hereinafter referred to as a linear silane coupling fluorine agent), and the following general formula (6)
- Two types of silane coupling agents having a branched structure in the fluororesin chain represented by the formula hereinafter referred to as a branched silane coupling fluorine agent
- Hard coat solution No. 1 a linear silane coupling fluorine agent (KBM7803, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was added and stirred so as to be 1 part by weight with respect to the solid content of the hard coat. Then, a hard coat liquid was coated on the reflective film with a wire bar, dried at 80 ° C. for 60 seconds, and then thermally annealed at 80 ° C. for 5 hours to form a hard coat layer having a dry film thickness of 3 ⁇ m. The film mirror of Example 1 was produced.
- KBM7803 linear silane coupling fluorine agent manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
- NP720 manufactured by DOKEN
- NP720 manufactured by DOKEN
- a wire bar as a trifunctional polysiloxane hard coat solution (no fluorine antifouling additive was used)
- a hard coat layer having a dry film thickness of 3 ⁇ m was formed, and a film mirror of Comparative Example 2 was produced.
- Comparative Example 3 To the hard coat liquid used in Comparative Example 2, a fluororesin having no silanol bond (ZX-007, manufactured by Fuji Kasei Kogyo Co., Ltd.) was added and stirred so as to be 1 part by weight with respect to the solid content of the hard coat. Thereafter, a hard coat layer was formed by the same method as in Comparative Example 2, and a film mirror of Comparative Example 3 was produced.
- ZX-007 manufactured by Fuji Kasei Kogyo Co., Ltd.
- Example 1 NP720 (manufactured by DOKEN) as a trifunctional polysiloxane hard coat solution and 0.5 parts by weight of a linear silane coupling fluorine agent (KBM7803, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) with respect to the solid content of the hard coat Added and stirred. Then, a hard coat liquid is coated on the reflective film with a wire bar, dried at 80 ° C. for 60 seconds, and then subjected to heat treatment (curing treatment) at 80 ° C. for 5 hours to form a hard coat layer having a dry film thickness of 3 ⁇ m. The film mirror of Example 1 was produced.
- a linear silane coupling fluorine agent KBM7803, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
- Example 2 A hard coat layer was formed in the same manner as in Example 1 except that the concentration of the linear silane coupling fluorine agent was 1 part by weight, and a film mirror of Example 2 was produced.
- Example 3 A hard coat layer was formed in the same manner as in Example 1 except that the concentration of the linear silane coupling fluorine agent was 2 parts by weight, and a film mirror of Example 3 was produced.
- Example 4 In Example 2, a hard coat layer was formed in the same manner as in Example 2 except that the hard coat liquid RF1021 (manufactured by DAIKKEN) in which trifunctional polysiloxane and tetrafunctional polysiloxane were mixed was used as the hard coat liquid.
- the film mirror of Example 4 was produced.
- Example 5 In Example 3, a hard coat layer was formed in the same manner as in Example 3 except that the hard coat liquid RF1021 (manufactured by DAIKKEN) in which trifunctional polysiloxane and tetrafunctional polysiloxane were mixed was used as the hard coat liquid. A film mirror of Example 5 was produced.
- Example 6 In Example 4, a hard coat layer was formed in the same manner as in Example 4 except that a branched silane coupling fluorine agent was used as the fluorine antifouling additive, and a film mirror of Example 6 was produced.
- Example 7 A hard coat layer was formed in the same manner as in Example 5 except that a branched silane coupling fluorine agent was used as a fluorine antifouling additive in Example 5, and a film mirror of Example 7 was produced.
- Example 8 The film mirror of Example 8 was produced in the same manner as in Example 2 except that the ultraviolet absorber ND176 (manufactured by Teika) was added to the hard coat liquid of Example 2 so as to be 1% by weight. .
- the ultraviolet absorber ND176 manufactured by Teika
- Example 9 A film mirror of Example 9 was produced in the same manner as in Example 8 except that the concentration of ND176 in Example 8 was changed to 3% by weight.
- Example 10 A film mirror of Example 9 was produced in the same manner as in Example 8 except that the concentration of ND176 in Example 8 was changed to 10% by weight.
- Example 11 A film mirror of Example 10 was produced in the same manner as in Example 8 except that 1% by weight of Tinuvin 477 (manufactured by BASF) was used as an organic ultraviolet absorber instead of ND176 of Example 8.
- Example 12 A primer T (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is coated on the reflective film with a wire bar, dried at 80 ° C. for 30 seconds to form a primer layer having a thickness of 1 ⁇ m, and then the same method as in Example 2 on the primer layer Then, a hard coat layer was formed, and a film mirror of Example 11 was produced.
- Example 13 A film mirror of Example 12 was produced in the same manner as in Example 2 except that the thickness of the hard coat layer of Example 2 was changed to 1 ⁇ m.
- Example 14 A film mirror of Example 13 was produced in the same manner as in Example 8 except that the thickness of the hard coat layer in Example 8 was changed to 7 ⁇ m.
- Example 15 A film mirror of Example 15 was produced in the same manner as in Example 2 except that the heat treatment (curing treatment) condition after drying of the hard coat layer of Example 2 was changed to 45 ° C. for 5 days.
- Table 1 shows the elements of the hard coat layer in the film mirrors of Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 to 15.
- Table 2 shows the evaluation results for each item.
- the present invention is configured as described above, it can be used as a film mirror, a film mirror manufacturing method, and a solar power generation reflecting device.
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Abstract
樹脂基材1と銀反射層3を有するフィルムミラー10の光入射側最表面に、シリコン系ハードコート材料を含む液に、フッ素結合基を有するとともに末端にはアルコキシシリル基を有するシランカップリング剤を添加したハードコート液を塗布して形成したハードコート層8を設ける構成にした。
Description
本発明は、フィルムミラー、フィルムミラーの製造方法及び太陽熱発電用反射装置に関する。
近年、石油、天然ガス等の化石燃料エネルギーの代替エネルギーとして、自然エネルギーの利用が検討されている。その中でも、化石燃料の代替エネルギーとして最も安定しており、エネルギー量の多い太陽エネルギーが注目されている。しかしながら、太陽エネルギーは非常に有力な代替エネルギーであるものの、これを活用する観点からは、(1)太陽エネルギーのエネルギー密度が低いこと、並びに(2)太陽エネルギーの貯蔵及び移送が困難であることが、問題となると考えられる。
現在では、太陽電池の研究・開発が盛んに行われており、太陽光の利用効率も上昇してきているが、未だ十分な回収効率に達していないのが現状である。
太陽光をエネルギーに変換する別方式として、ミラーを用いて太陽光を集めて得られた熱を媒体として発電する、太陽熱発電が注目されている。この方式を用いれば、昼夜を問わず、発電が可能である上、長期視野でみれば、発電効率は太陽電池より高いと考えられるため、太陽光を有効に利用できる。
太陽光をエネルギーに変換する別方式として、ミラーを用いて太陽光を集めて得られた熱を媒体として発電する、太陽熱発電が注目されている。この方式を用いれば、昼夜を問わず、発電が可能である上、長期視野でみれば、発電効率は太陽電池より高いと考えられるため、太陽光を有効に利用できる。
そのようなミラーとして、現状ガラスを基材に用いたミラーが用いられているが、重い、割れやすいといった問題点があるため、軽量且つフレキシブル性のあるフィルムミラーが注目されている。
特に、太陽熱発電用のミラーは、長期間正反射率を維持できることが要求される。実際のプラントでミラーの反射率が1%低下すると、$185,000/yearの損失をあることが報告されている(非特許文献1参照)。また、太陽熱発電では反射した光を数百メートル以上先で集光する場合があり、ミラーの正反射率が高いことが要求される。そのため、ミラー表面の平滑性が高いことが必要である。
さらにフィルムミラーの場合、ガラスミラーと比較して耐候性が低く、環境中の砂塵の付着、水分による銀の腐食、各層間の剥離等が起きることがあり、経時によって反射率が低下してしまうことがある。そのため、正反射率、耐久性、防汚性が高いフィルムミラーの開発が必要とされている。
そして、フィルムミラーの最表面にハードコート層を形成することで、フィルムミラーの性能向上を図ることが検討されている。
特に、太陽熱発電用のミラーは、長期間正反射率を維持できることが要求される。実際のプラントでミラーの反射率が1%低下すると、$185,000/yearの損失をあることが報告されている(非特許文献1参照)。また、太陽熱発電では反射した光を数百メートル以上先で集光する場合があり、ミラーの正反射率が高いことが要求される。そのため、ミラー表面の平滑性が高いことが必要である。
さらにフィルムミラーの場合、ガラスミラーと比較して耐候性が低く、環境中の砂塵の付着、水分による銀の腐食、各層間の剥離等が起きることがあり、経時によって反射率が低下してしまうことがある。そのため、正反射率、耐久性、防汚性が高いフィルムミラーの開発が必要とされている。
そして、フィルムミラーの最表面にハードコート層を形成することで、フィルムミラーの性能向上を図ることが検討されている。
フィルムミラーに適用するハードコート層に利用可能な技術として、紫外線硬化型ハードコート樹脂にフッ素系やシリコン系の撥水性化合物を添加し、紫外線照射によるラジカル架橋反応により樹脂と架橋反応させて、耐久性のある樹脂膜(ハードコート)を形成する手法が知られている(特許文献1参照)。また、屋外で用いられるハードコート用途には、熱硬化型シリコン系ハードコート樹脂が一般的に用いられている。シリコン樹脂はもともと撥水性を示すため、さらに撥水性化合物を添加する例は少ないが、シリコン樹脂に撥水性化合物を添加して撥水性の向上を図った技術が知られている(特許文献2、特許文献3)。
例えば、特許文献2では、シリコン樹脂にフッ素分子を添加して、撥水撥油性を向上させる手法を提案しているが、シリコン樹脂として2官能ポリシロキサンのみを用いているため、十分なハードコート性が得られない。また、特許文献3では、3官能シリコン系ハードコート樹脂にフッ素系防汚剤を添加し、シリコン鎖の加水分解架橋反応が進行する過程で、フッ素化合物のアルコキシシリル基が樹脂と架橋することで、耐久性に優れた防汚ハードコート層を形成する手法を提案している。しかし、この技術は車やバイクなどの車両のウインドウに撥水皮膜をつくるためのものであり、他の用途に適用した例はなく、例えば、砂漠で使用する太陽熱発電用ミラーに要求される耐久性は有していない。また、車の窓ガラスの防汚を目的としており、膜面の平滑性向上、屈折率低下による反射率向上、耐水性向上といった内容には触れられていない。
例えば、特許文献2では、シリコン樹脂にフッ素分子を添加して、撥水撥油性を向上させる手法を提案しているが、シリコン樹脂として2官能ポリシロキサンのみを用いているため、十分なハードコート性が得られない。また、特許文献3では、3官能シリコン系ハードコート樹脂にフッ素系防汚剤を添加し、シリコン鎖の加水分解架橋反応が進行する過程で、フッ素化合物のアルコキシシリル基が樹脂と架橋することで、耐久性に優れた防汚ハードコート層を形成する手法を提案している。しかし、この技術は車やバイクなどの車両のウインドウに撥水皮膜をつくるためのものであり、他の用途に適用した例はなく、例えば、砂漠で使用する太陽熱発電用ミラーに要求される耐久性は有していない。また、車の窓ガラスの防汚を目的としており、膜面の平滑性向上、屈折率低下による反射率向上、耐水性向上といった内容には触れられていない。
Final report on the operation and maintenance improvement program for concentrating solar power plants. Printed June 1999, Gilbert E.Cohen, David W.Kearney, Gregory J.Kolb
太陽熱発電設備は砂漠地帯に建設されることが多い。砂漠のように砂塵による汚染が激しく殆ど雨が降らない環境に、太陽熱発電用のミラーを長期間設置すると、ミラー表面が汚れて正反射率が低下する。このような場合は、汚染をブラシなどで洗い流すことにより正反射率が一部回復するが、洗浄により表面に傷が付くと初期の状態より正反射率が低下する。そのため、太陽熱発電用ミラーは、有効な防汚性や耐傷性を有することが好ましい。
本発明の目的は、耐傷性、防汚性に優れ、過酷な環境に長期間設置しても、太陽光に対して良好な正反射率を長期間保ち続けることができる耐候性の優れたフィルムミラー及びフィルムミラーの製造方法、そのフィルムミラーを用いた太陽熱発電用反射装置を提供することである。
本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。
すなわち、本発明の一の態様は、基材と反射層を有するフィルムミラーであって、
当該フィルムミラーの光入射側最表面には、3官能以上のシリコン系ハードコート材料を含む液に、フッ素結合基を有し、末端にはアルコキシシリル基を有するシランカップリング剤を添加したハードコート液を塗布して形成したハードコート層が設けられていることを特徴とする。
ハードコート層に関する本技術をフィルムミラーに適用することで、以下の4点の機能が向上する。
(1)平滑性向上:フッ素系分子を添加した液は一般的に表面張力が大幅に低下し、基材に塗布した際のレベリング性が向上し、非常に平滑性の高い面が形成される。
(2)屈折率低下:表面の屈折率が高い場合、表面反射率が高くなる。空気界面で発生する表面反射率(R0)は下記の一般式(1)で求めることができ、計算上、フッ素系分子を添加することで、2%近くの反射率を向上させることができる。
(3)防汚性向上:フッ素系分子を添加することで、撥水性が向上するため、洗浄時の残り水や結露水などの起因する汚れを抑えることができる。
(4)耐久性向上:フィルムミラーを屋外に放置した時、環境中の水分を吸収してフィルム層間で剥離が生じる。ところが、表面にフッ素系分子膜を形成することで、表面が撥水性を示し、フィルム内部への水蒸気の侵入を低減させ、剥離現象を抑える働きがある。
これら4つの因子は、耐久性のみならず、光学的にもフィルムミラーに非常に重要な因子であるため、フィルムミラー特有の課題を改善できる。
なお、特許文献3の技術は、ハードコートによる防汚性向上を目的としているだけであるのに対し、本願発明は、本願のハードコートの技術をフィルムミラーに適用することで、フィルムミラーの光学性能および耐久性を向上させることを実現した画期的な技術である。
すなわち、本発明の一の態様は、基材と反射層を有するフィルムミラーであって、
当該フィルムミラーの光入射側最表面には、3官能以上のシリコン系ハードコート材料を含む液に、フッ素結合基を有し、末端にはアルコキシシリル基を有するシランカップリング剤を添加したハードコート液を塗布して形成したハードコート層が設けられていることを特徴とする。
ハードコート層に関する本技術をフィルムミラーに適用することで、以下の4点の機能が向上する。
(1)平滑性向上:フッ素系分子を添加した液は一般的に表面張力が大幅に低下し、基材に塗布した際のレベリング性が向上し、非常に平滑性の高い面が形成される。
(2)屈折率低下:表面の屈折率が高い場合、表面反射率が高くなる。空気界面で発生する表面反射率(R0)は下記の一般式(1)で求めることができ、計算上、フッ素系分子を添加することで、2%近くの反射率を向上させることができる。
(3)防汚性向上:フッ素系分子を添加することで、撥水性が向上するため、洗浄時の残り水や結露水などの起因する汚れを抑えることができる。
(4)耐久性向上:フィルムミラーを屋外に放置した時、環境中の水分を吸収してフィルム層間で剥離が生じる。ところが、表面にフッ素系分子膜を形成することで、表面が撥水性を示し、フィルム内部への水蒸気の侵入を低減させ、剥離現象を抑える働きがある。
これら4つの因子は、耐久性のみならず、光学的にもフィルムミラーに非常に重要な因子であるため、フィルムミラー特有の課題を改善できる。
なお、特許文献3の技術は、ハードコートによる防汚性向上を目的としているだけであるのに対し、本願発明は、本願のハードコートの技術をフィルムミラーに適用することで、フィルムミラーの光学性能および耐久性を向上させることを実現した画期的な技術である。
好ましくは、前記シリコン系ハードコート材料は、3官能型シリコンと4官能型シリコンの少なくとも一方を含む。
また、好ましくは、前記ハードコート層の厚みが、1~7μmである。
また、好ましくは、前記ハードコート層は、紫外線吸収剤を含む。
また、好ましくは、前記ハードコート層は、前記紫外線吸収剤を0.1~20質量%含む。
また、好ましくは、前記ハードコート層の光入射側とは反対側の面にプライマー層が設けられている。
また、好ましくは、前記フィルムミラーは、太陽熱発電用ミラーである。
また、好ましくは、前記ハードコート層の厚みが、1~7μmである。
また、好ましくは、前記ハードコート層は、紫外線吸収剤を含む。
また、好ましくは、前記ハードコート層は、前記紫外線吸収剤を0.1~20質量%含む。
また、好ましくは、前記ハードコート層の光入射側とは反対側の面にプライマー層が設けられている。
また、好ましくは、前記フィルムミラーは、太陽熱発電用ミラーである。
本発明の他の態様は、太陽熱発電用反射装置であって、上記のフィルムミラーを、粘着層を介して支持基材に貼り付けて形成したことを特徴とする。
また、本発明の他の態様は、基材と反射層を有するフィルムミラーの製造方法であって、
前記フィルムミラーの光入射側最表面になるように、シリコン系ハードコート材料を含む液に、フッ素結合基を有し、末端にはアルコキシシリル基を有するシランカップリング剤を添加したハードコート液を塗布してハードコート層を設けることを特徴とする。
好ましくは、前記ハードコート液を塗布後に45~140℃の温度で硬化処理を施し、前記ハードコート層を形成する。
前記フィルムミラーの光入射側最表面になるように、シリコン系ハードコート材料を含む液に、フッ素結合基を有し、末端にはアルコキシシリル基を有するシランカップリング剤を添加したハードコート液を塗布してハードコート層を設けることを特徴とする。
好ましくは、前記ハードコート液を塗布後に45~140℃の温度で硬化処理を施し、前記ハードコート層を形成する。
本発明によれば、耐傷性、防汚性に優れ、過酷な環境に長期間設置しても、太陽光に対して良好な正反射率を長期間保ち続けることができる耐候性の優れた太陽熱発電用のフィルムミラー及びフィルムミラーの製造方法、そのフィルムミラーを用いた太陽熱発電用反射装置を提供することができる。
本発明の一態様にかかるフィルムミラーは、基材と反射層を有するフィルムミラーであって、その光入射側最表面には、3官能以上のシリコン系ハードコート材料を含む液に、フッ素結合基を有するとともに末端にはアルコキシシリル基を有するシランカップリング剤を添加したハードコート液を塗布して形成したハードコート層が設けられていることを特徴とする。
このような構成上の特徴は、本発明に共通する主な技術的特徴である。尚、フィルムミラーが太陽熱発電用フィルムミラーである場合に、本発明の効果を最大限に享受できるため好ましいが、本発明のミラーはそれに限られるものではなく、屋外で使用されるミラーであれば本発明の効果を享受することができる。
また、基材は、樹脂であってもガラスであってもよい。基材として10μm以上、300μm以下という薄い樹脂やガラスを用いれば、フィルムミラーとなり、基材として300μmより厚い樹脂やガラスを用いれば、リジッドなミラーとなる。
なお、太陽熱発電用フィルムミラーには、裏面鏡と表面鏡の形態がある。裏面鏡は、太陽光入射側と銀反射層の間に10μm以上の基材を有する形態であり、表面鏡は、太陽光入射側と銀反射層の間に10μm以上の基材を有しない形態である。この基材は、好ましくは樹脂製であるが、薄いガラス製であってもよい。
このような構成上の特徴は、本発明に共通する主な技術的特徴である。尚、フィルムミラーが太陽熱発電用フィルムミラーである場合に、本発明の効果を最大限に享受できるため好ましいが、本発明のミラーはそれに限られるものではなく、屋外で使用されるミラーであれば本発明の効果を享受することができる。
また、基材は、樹脂であってもガラスであってもよい。基材として10μm以上、300μm以下という薄い樹脂やガラスを用いれば、フィルムミラーとなり、基材として300μmより厚い樹脂やガラスを用いれば、リジッドなミラーとなる。
なお、太陽熱発電用フィルムミラーには、裏面鏡と表面鏡の形態がある。裏面鏡は、太陽光入射側と銀反射層の間に10μm以上の基材を有する形態であり、表面鏡は、太陽光入射側と銀反射層の間に10μm以上の基材を有しない形態である。この基材は、好ましくは樹脂製であるが、薄いガラス製であってもよい。
以下、本発明に係るフィルムミラー、特に太陽熱発電用のフィルムミラーについて詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
(1)太陽熱発電用フィルムミラーの構成概要
本発明の太陽熱発電用ミラーであるフィルムミラーの概要を説明する。
太陽熱発電用フィルムミラーは、少なくとも基材と銀反射層とを有する。更に、フィルムミラーの最表面層にはハードコート層を有する。
また、ハードコート層から銀反射層の間に必要に応じて紫外線吸収層やガスバリア層を設けてもよい。また、銀反射層よりも光入射側に腐食防止層を設けてもよい。さらに、ハードコート層の光入射側とは反対側にプライマー層を設けてもよい。その他に接着層や粘着層や剥離層等を設けてもよい。
太陽熱発電用フィルムミラー全体の厚さは、ミラーのたわみ防止、正反射率、取り扱い性等の観点から75~250μmが好ましく、より好ましくは90~230μm、更に好ましくは100~220μmである。
上述の厚さを有する太陽熱発電用フィルムミラーの好ましい層構成の一例について、図1A、図2Aを用いて説明する。また、太陽熱発電用反射装置の概要を、図1B、図2Bを用いて説明する。
本発明の太陽熱発電用ミラーであるフィルムミラーの概要を説明する。
太陽熱発電用フィルムミラーは、少なくとも基材と銀反射層とを有する。更に、フィルムミラーの最表面層にはハードコート層を有する。
また、ハードコート層から銀反射層の間に必要に応じて紫外線吸収層やガスバリア層を設けてもよい。また、銀反射層よりも光入射側に腐食防止層を設けてもよい。さらに、ハードコート層の光入射側とは反対側にプライマー層を設けてもよい。その他に接着層や粘着層や剥離層等を設けてもよい。
太陽熱発電用フィルムミラー全体の厚さは、ミラーのたわみ防止、正反射率、取り扱い性等の観点から75~250μmが好ましく、より好ましくは90~230μm、更に好ましくは100~220μmである。
上述の厚さを有する太陽熱発電用フィルムミラーの好ましい層構成の一例について、図1A、図2Aを用いて説明する。また、太陽熱発電用反射装置の概要を、図1B、図2Bを用いて説明する。
フィルムミラー10は、図1Aに示すように、基材としての第1樹脂基材1上に設けられた銀反射層3を備えており、ミラーの最表面層にハードコート層8が設けられている。その銀反射層3上であってハードコート層8との間に、構成層として腐食防止層4、紫外線吸収層5、接着層6、第2樹脂基材7が設けられている。また、第1樹脂基材1と銀反射層3の間に腐食防止層2が設けられている。
太陽熱発電用反射装置20は、図1Bに示すように、フィルムミラー10の第1樹脂基材1側を、粘着層11を介して支持基材12に貼り付けてなる反射鏡である。
また、フィルムミラー30は、図2Aに示すように、基材としての第1樹脂基材1上に設けられた銀反射層3を備えており、ミラーの最表面層にハードコート層8が設けられている。その銀反射層3上であってハードコート層8との間に、構成層として腐食防止層4、紫外線吸収層5、接着層6、第2樹脂基材7、プライマー層9が設けられている。また、第1樹脂基材1と銀反射層3の間に腐食防止層2が設けられている。
太陽熱発電用反射装置40は、図2Bに示すように、フィルムミラー30の第1樹脂基材1側を、粘着層11を介して支持基材12に貼り付けてなる反射鏡である。
太陽熱発電用反射装置20は、図1Bに示すように、フィルムミラー10の第1樹脂基材1側を、粘着層11を介して支持基材12に貼り付けてなる反射鏡である。
また、フィルムミラー30は、図2Aに示すように、基材としての第1樹脂基材1上に設けられた銀反射層3を備えており、ミラーの最表面層にハードコート層8が設けられている。その銀反射層3上であってハードコート層8との間に、構成層として腐食防止層4、紫外線吸収層5、接着層6、第2樹脂基材7、プライマー層9が設けられている。また、第1樹脂基材1と銀反射層3の間に腐食防止層2が設けられている。
太陽熱発電用反射装置40は、図2Bに示すように、フィルムミラー30の第1樹脂基材1側を、粘着層11を介して支持基材12に貼り付けてなる反射鏡である。
以下、各層構成の詳細について記載する。
(2)基材
基材は、樹脂製でもよいしガラス製でもよい。フィルムミラーとしては、基材の厚さが10~300μmの範囲内であることが好ましい。より好ましい厚さは20~200μm、更に好ましい厚さは30~100μmである。
基材は、樹脂製でもよいしガラス製でもよい。フィルムミラーとしては、基材の厚さが10~300μmの範囲内であることが好ましい。より好ましい厚さは20~200μm、更に好ましい厚さは30~100μmである。
基材として樹脂を用いる場合、銀反射層よりも光入射側から遠い位置に第1樹脂基材を設け、銀反射層よりも光入射側に近い位置に第2樹脂基材を設けるようにしてもよい。
第1樹脂基材としては、従来公知の種々の樹脂フィルムを用いることができる。例えば、セルロースエステル系フィルム、ポリエステル系フィルム、ポリカーボネート系フィルム、ポリアリレート系フィルム、ポリスルホン(ポリエーテルスルホンも含む)系フィルム、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、セロファン、セルロースジアセテートフィルム、セルローストリアセテートフィルム、セルロースアセテートプロピオネートフィルム、セルロースアセテートブチレートフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、ポリビニルアルコールフィルム、エチレンビニルアルコールフィルム、シンジオタクティックポリスチレン系フィルム、ポリカーボネートフィルム、ノルボルネン系樹脂フィルム、ポリメチルペンテンフィルム、ポリエーテルケトンフィルム、ポリエーテルケトンイミドフィルム、ポリアミドフィルム、フッ素樹脂フィルム、ナイロンフィルム、ポリメチルメタクリレートフィルム、アクリルフィルム等を挙げることができる。中でも、ポリカーボネート系フィルム、ポリエステル系フィルム、ノルボルネン系樹脂フィルム、及びセルロースエステル系フィルム、アクリルフィルムが好ましい。
特にポリエステル系フィルム、アクリルフィルムを用いることが好ましく、溶融流延製膜で製造されたフィルムであっても、溶液流延製膜で製造されたフィルムであってもよい。
第1樹脂基材は、銀反射層よりも光入射側から遠い位置にあるため、紫外線が第1樹脂基材に到達しにくい。特に、第1樹脂基材よりも光入射側にある層に紫外線吸収剤を含有させたり、紫外線吸収層を設けたりする場合は、紫外線が、第1樹脂基材により到達しにくい。従って、第1樹脂基材は、第2樹脂基材に比して、紫外線に対して劣化しやすい樹脂であっても用いることが可能となる。そのような観点から、第1樹脂基材として、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルフィルムを用いることが可能となる。
第1樹脂基材の厚さは、樹脂の種類及び目的等に応じて適切な厚さにすることが好ましい。例えば、一般的には、10~300μmの範囲内である。好ましくは20~200μmである。
特にポリエステル系フィルム、アクリルフィルムを用いることが好ましく、溶融流延製膜で製造されたフィルムであっても、溶液流延製膜で製造されたフィルムであってもよい。
第1樹脂基材は、銀反射層よりも光入射側から遠い位置にあるため、紫外線が第1樹脂基材に到達しにくい。特に、第1樹脂基材よりも光入射側にある層に紫外線吸収剤を含有させたり、紫外線吸収層を設けたりする場合は、紫外線が、第1樹脂基材により到達しにくい。従って、第1樹脂基材は、第2樹脂基材に比して、紫外線に対して劣化しやすい樹脂であっても用いることが可能となる。そのような観点から、第1樹脂基材として、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルフィルムを用いることが可能となる。
第1樹脂基材の厚さは、樹脂の種類及び目的等に応じて適切な厚さにすることが好ましい。例えば、一般的には、10~300μmの範囲内である。好ましくは20~200μmである。
一方、第1樹脂基材よりも光入射側に設けられる第2樹脂基材は、上述と同様の樹脂を用いることができるが、紫外線の影響をより受けやすい位置となるため、紫外性に対して強いアクリルフィルムを用いることが好ましい。また、第2樹脂基材は、銀反射層よりも光入射側にあるため、光透過性を有する材料からなることが好ましい。
第2樹脂基材の厚さも、樹脂の種類及び目的等に応じて適切な厚さにすることが好ましい。但し、第1樹脂基材に比べて光入射にあるため、紫外線などの透過を防止するために第2樹脂基材よりも厚いことが好ましい。例えば、一般的には、30~300μmの範囲内である。好ましくは50~200μmである。第2樹脂基材に紫外線吸収剤を含有させ、紫外線吸収層を兼ねるようにしてもよい。
第2樹脂基材の厚さも、樹脂の種類及び目的等に応じて適切な厚さにすることが好ましい。但し、第1樹脂基材に比べて光入射にあるため、紫外線などの透過を防止するために第2樹脂基材よりも厚いことが好ましい。例えば、一般的には、30~300μmの範囲内である。好ましくは50~200μmである。第2樹脂基材に紫外線吸収剤を含有させ、紫外線吸収層を兼ねるようにしてもよい。
(3)腐食防止層
腐食防止層は、銀の腐食を防止する層である。従って、腐食防止層は、銀反射層に隣接して設けられることが好ましい。特に、腐食防止層が銀反射層の光入射側に隣接していることがより好ましい。図1A、図1B、図2A、図2Bに示す例のように、銀反射層の両側に腐食防止層を隣接させてもよい。
腐食防止層は、腐食防止剤を含有しており、特に銀反射層に含まれる銀に対する腐食防止剤を含有している。腐食防止剤としては、銀に対する吸着性基を有することが好ましい。ここで、「腐食」とは、金属(銀)がそれをとり囲む環境物質によって、化学的または電気化学的に浸食されるか若しくは材質的に劣化する現象をいう(JIS Z0103-2004参照)。
腐食防止層はバインダーとして樹脂を用いることができる。例えば、以下の樹脂を用いることができる。セルロースエステル系、ポリエステル系、ポリカーボネート系、ポリアリレート系、ポリスルホン(ポリエーテルスルホンも含む)系、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン系、ポリカーボネート、ノルボルネン系、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル系樹脂等を挙げることができる。中でも、アクリル系樹脂が好ましい。腐食防止層は、厚さが30nm以上、1μm以下であることが好ましい。
なお、バインダーへの腐食防止剤の含有量は、使用する化合物によって最適量は異なるが、一般的には0.1~1.0g/m2の範囲内であることが好ましい。
次に腐食防止剤の詳細について説明する。
腐食防止層は、銀の腐食を防止する層である。従って、腐食防止層は、銀反射層に隣接して設けられることが好ましい。特に、腐食防止層が銀反射層の光入射側に隣接していることがより好ましい。図1A、図1B、図2A、図2Bに示す例のように、銀反射層の両側に腐食防止層を隣接させてもよい。
腐食防止層は、腐食防止剤を含有しており、特に銀反射層に含まれる銀に対する腐食防止剤を含有している。腐食防止剤としては、銀に対する吸着性基を有することが好ましい。ここで、「腐食」とは、金属(銀)がそれをとり囲む環境物質によって、化学的または電気化学的に浸食されるか若しくは材質的に劣化する現象をいう(JIS Z0103-2004参照)。
腐食防止層はバインダーとして樹脂を用いることができる。例えば、以下の樹脂を用いることができる。セルロースエステル系、ポリエステル系、ポリカーボネート系、ポリアリレート系、ポリスルホン(ポリエーテルスルホンも含む)系、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン系、ポリカーボネート、ノルボルネン系、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル系樹脂等を挙げることができる。中でも、アクリル系樹脂が好ましい。腐食防止層は、厚さが30nm以上、1μm以下であることが好ましい。
なお、バインダーへの腐食防止剤の含有量は、使用する化合物によって最適量は異なるが、一般的には0.1~1.0g/m2の範囲内であることが好ましい。
次に腐食防止剤の詳細について説明する。
(3-1)腐食防止剤
銀に対する吸着性基を有する腐食防止剤としては、アミン類およびその誘導体、ピロール環を有する化合物、トリアゾール環を有する化合物、ピラゾール環を有する化合物、チアゾール環を有する化合物、イミダゾール環を有する化合物、インダゾール環を有する化合物、銅キレート化合物類、チオ尿素類、メルカプト基を有する化合物、ナフタレン系の少なくとも一種またはこれらの混合物から選ばれることが望ましい。また、シリコン変性樹脂を用いることも可能である。シリコン変性樹脂として特に限定されない。
アミン類およびその誘導体としては、エチルアミン、ラウリルアミン、トリ-n-ブチルアミン、O-トルイジン、ジフェニルアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、2N-ジメチルエタノールアミン、2-アミノ-2-メチル-1,3-プロパンジオール、アセトアミド、アクリルアミド、ベンズアミド、p-エトキシクリソイジン、ジシクロヘキシルアンモニウムナイトライト、ジシクロヘキシルアンモニウムサリシレート、モノエタノールアミンベンゾエート、ジシクロヘキシルアンモニウムベンゾエート、ジイソプロピルアンモニウムベンゾエート、ジイソプロピルアンモニウムナイトライト、シクロヘキシルアミンカーバメイト、ニトロナフタレンアンモニウムナイトライト、シクロヘキシルアミンベンゾエート、ジシクロヘキシルアンモニウムシクロヘキサンカルボキシレート、シクロヘキシルアミンシクロヘキサンカルボキシレート、ジシクロヘキシルアンモニウムアクリレート、シクロヘキシルアミンアクリレート等、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
ピロール環を有する物としては、N-ブチル-2,5-ジメチルピロール,N-フェニル-2,5ジメチルピロール、N-フェニル-3-ホルミル-2,5-ジメチルピロール,N-フェニル-3,4-ジホルミル-2,5-ジメチルピロール等、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
トリアゾール環を有する化合物としては、1,2,3-トリアゾール、1,2,4-トリアゾール、3-メルカプト-1,2,4-トリアゾール、3-ヒドロキシ-1,2,4-トリアゾール、3-メチル-1,2,4-トリアゾール、1-メチル-1,2,4-トリアゾール、1-メチル-3-メルカプト-1,2,4-トリアゾール、4-メチル-1,2,3-トリアゾール、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール、4,5,6,7-テトラハイドロトリアゾール、3-アミノ-1,2,4-トリアゾール、3-アミノ-5-メチル-1,2,4-トリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-5’-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-5’-tert-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ3’5’-ジ-tert-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-4-オクトキシフェニル)ベンゾトリアゾール等、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
ピラゾール環を有する化合物としては、ピラゾール、ピラゾリン、ピラゾロン、ピラゾリジン、ピラゾリドン、3,5-ジメチルピラゾール、3-メチル-5-ヒドロキシピラゾール、4-アミノピラゾール等、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
チアゾール環を有する化合物としては、チアゾール、チアゾリン、チアゾロン、チアゾリジン、チアゾリドン、イソチアゾール、ベンゾチアゾール、2-N,N-ジエチルチオベンゾチアゾール、P-ジメチルアミノベンザルロダニン、2-メルカプトベンゾチアゾール等、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
イミダゾール環を有する化合物としては、イミダゾール、ヒスチジン、2-ヘプタデシルイミダゾール、2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-ウンデシルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロメチルイミダゾール、2-フェニル-4,5ジヒドロキシメチルイミダゾール、4-フォルミルイミダゾール、2-メチル-4-フォルミルイミダゾール、2-フェニル-4-フォルミルイミダゾール、4-メチル-5-フォルミルイミダゾール、2-エチル-4-メチル-5-フォルミルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-4-フォルミルイミダゾール、2-メルカプトベンゾイミダゾール等、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
インダゾール環を有する化合物としては、4-クロロインダゾール、4-ニトロインダゾール、5-ニトロインダゾール、4-クロロ-5-ニトロインダゾール等、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
銅キレート化合物類としては、アセチルアセトン銅、エチレンジアミン銅、フタロシアニン銅、エチレンジアミンテトラアセテート銅、ヒドロキシキノリン銅等、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
チオ尿素類としては、チオ尿素、グアニルチオ尿素等、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
メルカプト基を有する化合物としては、すでに上記に記載した材料も加えれば、メルカプト酢酸、チオフェノール、1,2‐エタンジオール、3-メルカプト-1,2,4-トリアゾール、1-メチル-3-メルカプト-1,2,4-トリアゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-メルカプトベンゾイミダゾール、グリコールジメルカプトアセテート、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン等、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
ナフタレン系としては、チオナリド等が挙げられる。
銀に対する吸着性基を有する腐食防止剤としては、アミン類およびその誘導体、ピロール環を有する化合物、トリアゾール環を有する化合物、ピラゾール環を有する化合物、チアゾール環を有する化合物、イミダゾール環を有する化合物、インダゾール環を有する化合物、銅キレート化合物類、チオ尿素類、メルカプト基を有する化合物、ナフタレン系の少なくとも一種またはこれらの混合物から選ばれることが望ましい。また、シリコン変性樹脂を用いることも可能である。シリコン変性樹脂として特に限定されない。
アミン類およびその誘導体としては、エチルアミン、ラウリルアミン、トリ-n-ブチルアミン、O-トルイジン、ジフェニルアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、2N-ジメチルエタノールアミン、2-アミノ-2-メチル-1,3-プロパンジオール、アセトアミド、アクリルアミド、ベンズアミド、p-エトキシクリソイジン、ジシクロヘキシルアンモニウムナイトライト、ジシクロヘキシルアンモニウムサリシレート、モノエタノールアミンベンゾエート、ジシクロヘキシルアンモニウムベンゾエート、ジイソプロピルアンモニウムベンゾエート、ジイソプロピルアンモニウムナイトライト、シクロヘキシルアミンカーバメイト、ニトロナフタレンアンモニウムナイトライト、シクロヘキシルアミンベンゾエート、ジシクロヘキシルアンモニウムシクロヘキサンカルボキシレート、シクロヘキシルアミンシクロヘキサンカルボキシレート、ジシクロヘキシルアンモニウムアクリレート、シクロヘキシルアミンアクリレート等、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
ピロール環を有する物としては、N-ブチル-2,5-ジメチルピロール,N-フェニル-2,5ジメチルピロール、N-フェニル-3-ホルミル-2,5-ジメチルピロール,N-フェニル-3,4-ジホルミル-2,5-ジメチルピロール等、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
トリアゾール環を有する化合物としては、1,2,3-トリアゾール、1,2,4-トリアゾール、3-メルカプト-1,2,4-トリアゾール、3-ヒドロキシ-1,2,4-トリアゾール、3-メチル-1,2,4-トリアゾール、1-メチル-1,2,4-トリアゾール、1-メチル-3-メルカプト-1,2,4-トリアゾール、4-メチル-1,2,3-トリアゾール、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール、4,5,6,7-テトラハイドロトリアゾール、3-アミノ-1,2,4-トリアゾール、3-アミノ-5-メチル-1,2,4-トリアゾール、カルボキシベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-5’-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-5’-tert-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ3’5’-ジ-tert-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2’-ヒドロキシ-4-オクトキシフェニル)ベンゾトリアゾール等、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
ピラゾール環を有する化合物としては、ピラゾール、ピラゾリン、ピラゾロン、ピラゾリジン、ピラゾリドン、3,5-ジメチルピラゾール、3-メチル-5-ヒドロキシピラゾール、4-アミノピラゾール等、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
チアゾール環を有する化合物としては、チアゾール、チアゾリン、チアゾロン、チアゾリジン、チアゾリドン、イソチアゾール、ベンゾチアゾール、2-N,N-ジエチルチオベンゾチアゾール、P-ジメチルアミノベンザルロダニン、2-メルカプトベンゾチアゾール等、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
イミダゾール環を有する化合物としては、イミダゾール、ヒスチジン、2-ヘプタデシルイミダゾール、2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-ウンデシルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロメチルイミダゾール、2-フェニル-4,5ジヒドロキシメチルイミダゾール、4-フォルミルイミダゾール、2-メチル-4-フォルミルイミダゾール、2-フェニル-4-フォルミルイミダゾール、4-メチル-5-フォルミルイミダゾール、2-エチル-4-メチル-5-フォルミルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-4-フォルミルイミダゾール、2-メルカプトベンゾイミダゾール等、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
インダゾール環を有する化合物としては、4-クロロインダゾール、4-ニトロインダゾール、5-ニトロインダゾール、4-クロロ-5-ニトロインダゾール等、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
銅キレート化合物類としては、アセチルアセトン銅、エチレンジアミン銅、フタロシアニン銅、エチレンジアミンテトラアセテート銅、ヒドロキシキノリン銅等、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
チオ尿素類としては、チオ尿素、グアニルチオ尿素等、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
メルカプト基を有する化合物としては、すでに上記に記載した材料も加えれば、メルカプト酢酸、チオフェノール、1,2‐エタンジオール、3-メルカプト-1,2,4-トリアゾール、1-メチル-3-メルカプト-1,2,4-トリアゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール、2-メルカプトベンゾイミダゾール、グリコールジメルカプトアセテート、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン等、あるいはこれらの混合物が挙げられる。
ナフタレン系としては、チオナリド等が挙げられる。
(4)銀反射層
銀反射層は、太陽光を良好に反射する機能を有する銀を主成分とする反射層である。銀反射層の表面反射率は80%以上であることが好ましく、より好ましくは90%以上である。
この銀反射層の形成法としては、湿式法及び乾式法のどちらも使用することができる。
湿式法とは、めっき法の総称であり、溶液から金属を析出させ膜を形成する方法である。具体例をあげるとすれば、銀鏡反応などがある。
一方、乾式法とは、真空製膜法の総称であり、具体的に例示するとすれば、抵抗加熱式真空蒸着法、電子ビーム加熱式真空蒸着法、イオンプレーティング法、イオンビームアシスト真空蒸着法、スパッタ法などがある。とりわけ、本発明には連続的に製膜するロールツーロール方式が可能な蒸着法が好ましく用いられる。例えば、太陽熱発電用フィルムミラーの製造方法において、銀反射層を銀蒸着によって形成する製造方法であることが好ましい。
銀反射層の厚さは、反射率等の観点から、10~200nmが好ましく、より好ましくは30~150nmである。
銀反射層は、太陽光を良好に反射する機能を有する銀を主成分とする反射層である。銀反射層の表面反射率は80%以上であることが好ましく、より好ましくは90%以上である。
この銀反射層の形成法としては、湿式法及び乾式法のどちらも使用することができる。
湿式法とは、めっき法の総称であり、溶液から金属を析出させ膜を形成する方法である。具体例をあげるとすれば、銀鏡反応などがある。
一方、乾式法とは、真空製膜法の総称であり、具体的に例示するとすれば、抵抗加熱式真空蒸着法、電子ビーム加熱式真空蒸着法、イオンプレーティング法、イオンビームアシスト真空蒸着法、スパッタ法などがある。とりわけ、本発明には連続的に製膜するロールツーロール方式が可能な蒸着法が好ましく用いられる。例えば、太陽熱発電用フィルムミラーの製造方法において、銀反射層を銀蒸着によって形成する製造方法であることが好ましい。
銀反射層の厚さは、反射率等の観点から、10~200nmが好ましく、より好ましくは30~150nmである。
(5)紫外線吸収層
紫外線吸収層は、太陽光や紫外線によるフィルムミラーの劣化防止の目的で紫外線吸収剤を含有してなる層である。紫外線吸収層は、第1樹脂基材よりも光入射側に設けることが好ましく、腐食防止層を有する場合は腐食防止層よりも光入射側に設けることが好ましい。
紫外線吸収層はバインダーとして樹脂を用いることができる。例えば、以下の樹脂を用いることができる。セルロースエステル系、ポリエステル系、ポリカーボネート系、ポリアリレート系、ポリスルホン(ポリエーテルスルホンも含む)系、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン系、ポリカーボネート、ノルボルネン系、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル系樹脂等を挙げることができる。中でも、アクリル系樹脂が好ましい。紫外線吸収層の厚さは、1μm~200μmであることが好ましい。
また、フィルムミラーに紫外線吸収層を設ける以外に、第1樹脂基材よりも光入射側に設けられた構成層のうちの何れか一層に紫外線吸収剤を添加し、紫外線吸収層を兼ねるようにしてもよい。また、後述するハードコート層に紫外線吸収剤を添加することも好ましい。
紫外線吸収層は、太陽光や紫外線によるフィルムミラーの劣化防止の目的で紫外線吸収剤を含有してなる層である。紫外線吸収層は、第1樹脂基材よりも光入射側に設けることが好ましく、腐食防止層を有する場合は腐食防止層よりも光入射側に設けることが好ましい。
紫外線吸収層はバインダーとして樹脂を用いることができる。例えば、以下の樹脂を用いることができる。セルロースエステル系、ポリエステル系、ポリカーボネート系、ポリアリレート系、ポリスルホン(ポリエーテルスルホンも含む)系、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン系、ポリカーボネート、ノルボルネン系、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリル系樹脂等を挙げることができる。中でも、アクリル系樹脂が好ましい。紫外線吸収層の厚さは、1μm~200μmであることが好ましい。
また、フィルムミラーに紫外線吸収層を設ける以外に、第1樹脂基材よりも光入射側に設けられた構成層のうちの何れか一層に紫外線吸収剤を添加し、紫外線吸収層を兼ねるようにしてもよい。また、後述するハードコート層に紫外線吸収剤を添加することも好ましい。
紫外線吸収剤としては、有機系として、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、サリチル酸フェニル系、トリアジン系等が挙げられ、また無機系として、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化鉄等が挙げられる。
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、2,4-ジヒドロキシ-ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシ-ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-n-オクトキシ-ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-ドデシロキシ-ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-オクタデシロキシ-ベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4-メトキシ-ベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4,4’-ジメトキシ-ベンゾフェノン、2,2’,4,4’-テトラヒドロキシ-ベンゾフェノン等が挙げられる。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、2ー(2’-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2ー(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-t-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2ー(2’-ヒドロキシ-3’-t-ブチル-5’-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
サリチル酸フェニル系紫外線吸収剤としては、フェニルサルチレート、2-4-ジ-t-ブチルフェニル-3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンゾエート等が挙げられる。ヒンダードアミン系紫外線吸収剤としては、ビス(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)セバケート等が挙げられる。
トリアジン系紫外線吸収剤としては、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-メトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-エトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-(2-ヒドロキシ-4-プロポキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-(2-ヒドロキシ-4-ブトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ブトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ヘキシルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-オクチルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ドデシルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ベンジルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン等が挙げられる。
また、紫外線吸収剤としては上記以外に、紫外線の保有するエネルギーを分子内で振動エネルギーに変換し、その振動エネルギーを熱エネルギー等として放出する機能を有する化合物を用いることもできる。さらに、酸化防止剤あるいは着色剤等との併用により効果を発現するもの、あるいはクエンチャーと呼ばれる、光エネルギー変換剤的に作用する光安定剤等も併用することができる。但し、上記の紫外線吸収剤を使用する場合は、紫外線吸収剤の光吸収波長が、光重合開始剤の有効波長と重ならないものを選択する必要がある。
通常の紫外線吸収剤を使用する場合は、可視光でラジカルを発生する光重合開始剤を使用することが有効である。
紫外線吸収剤の使用量は、0.1~20質量%、好ましくは1~15質量%、より好ましくは3~10質量%である。これらの範囲内にすることで、他の構成層の密着性を良好に保ちつつ、耐候性を向上させる事が可能となる。
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、2,4-ジヒドロキシ-ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシ-ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-n-オクトキシ-ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-ドデシロキシ-ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-オクタデシロキシ-ベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4-メトキシ-ベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4,4’-ジメトキシ-ベンゾフェノン、2,2’,4,4’-テトラヒドロキシ-ベンゾフェノン等が挙げられる。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、2ー(2’-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2ー(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-t-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2ー(2’-ヒドロキシ-3’-t-ブチル-5’-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
サリチル酸フェニル系紫外線吸収剤としては、フェニルサルチレート、2-4-ジ-t-ブチルフェニル-3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンゾエート等が挙げられる。ヒンダードアミン系紫外線吸収剤としては、ビス(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)セバケート等が挙げられる。
トリアジン系紫外線吸収剤としては、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-メトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-エトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-(2-ヒドロキシ-4-プロポキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-(2-ヒドロキシ-4-ブトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ブトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ヘキシルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-オクチルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ドデシルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ベンジルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン等が挙げられる。
また、紫外線吸収剤としては上記以外に、紫外線の保有するエネルギーを分子内で振動エネルギーに変換し、その振動エネルギーを熱エネルギー等として放出する機能を有する化合物を用いることもできる。さらに、酸化防止剤あるいは着色剤等との併用により効果を発現するもの、あるいはクエンチャーと呼ばれる、光エネルギー変換剤的に作用する光安定剤等も併用することができる。但し、上記の紫外線吸収剤を使用する場合は、紫外線吸収剤の光吸収波長が、光重合開始剤の有効波長と重ならないものを選択する必要がある。
通常の紫外線吸収剤を使用する場合は、可視光でラジカルを発生する光重合開始剤を使用することが有効である。
紫外線吸収剤の使用量は、0.1~20質量%、好ましくは1~15質量%、より好ましくは3~10質量%である。これらの範囲内にすることで、他の構成層の密着性を良好に保ちつつ、耐候性を向上させる事が可能となる。
(6)ガスバリア層
第1樹脂基材より光入射側にガスバリア層を設けてもよい。その場合、紫外線吸収層より光入射側にガスバリア層を設けることが好ましい。
ガスバリア層は、湿度の変動、特に高湿度による第1樹脂基材及び第1樹脂基材に支持される各構成層等の劣化を防止するためのものであるが、特別の機能・用途を持たせたものであってもよく、上記劣化防止機能を有する限りにおいて、種々の態様のガスバリア層を設けることができる。
ガスバリア層の防湿性としては、40℃、90%RHにおける水蒸気透過度が、1g/m2・day以下であることが好ましく、より好ましくは0.5g/m2・day以下、更に好ましくは0.2g/m2・day以下である。
また、ガスバリア層の酸素透過度としては、測定温度23℃、湿度90%RHの条件下で、0.6ml/m2/day/atm以下であることが好ましい。
ガスバリア層の形成方法は、真空蒸着法、スパッタリング、イオンビームアシスト、化学気相成長法等の方法により無機酸化物を形成する方法が挙げられるが、ゾル-ゲル法による無機酸化物の前駆体を塗布した後に、その塗布膜に加熱処理及び/又は紫外線照射処理を施して、無機酸化物膜を形成する方法も好ましく用いられる。
第1樹脂基材より光入射側にガスバリア層を設けてもよい。その場合、紫外線吸収層より光入射側にガスバリア層を設けることが好ましい。
ガスバリア層は、湿度の変動、特に高湿度による第1樹脂基材及び第1樹脂基材に支持される各構成層等の劣化を防止するためのものであるが、特別の機能・用途を持たせたものであってもよく、上記劣化防止機能を有する限りにおいて、種々の態様のガスバリア層を設けることができる。
ガスバリア層の防湿性としては、40℃、90%RHにおける水蒸気透過度が、1g/m2・day以下であることが好ましく、より好ましくは0.5g/m2・day以下、更に好ましくは0.2g/m2・day以下である。
また、ガスバリア層の酸素透過度としては、測定温度23℃、湿度90%RHの条件下で、0.6ml/m2/day/atm以下であることが好ましい。
ガスバリア層の形成方法は、真空蒸着法、スパッタリング、イオンビームアシスト、化学気相成長法等の方法により無機酸化物を形成する方法が挙げられるが、ゾル-ゲル法による無機酸化物の前駆体を塗布した後に、その塗布膜に加熱処理及び/又は紫外線照射処理を施して、無機酸化物膜を形成する方法も好ましく用いられる。
(6-1)無機酸化物
無機酸化物は、有機金属化合物を原料とするゾルから局所的加熱により形成されたものである。例えば、有機金属化合物に含有されているケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、ジルコニウム(Zr)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、亜鉛(Zn)、バリウム(Ba)、インジウム(In)、スズ(Sn)、ニオブ(Nb)等の元素の酸化物であり、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等である。これらのうち、好ましくは、酸化ケイ素である。
本発明において無機酸化物を形成する方法としては、いわゆるゾル-ゲル法またはポリシラザン法を用いることが好ましい。ゾル-ゲル法は無機酸化物の前駆体である有機金属化合物から無機酸化物を形成する方法であり、ポリシラザン法は無機酸化物の前駆体であるポリシラザンから無機酸化物を形成する方法である。
無機酸化物は、有機金属化合物を原料とするゾルから局所的加熱により形成されたものである。例えば、有機金属化合物に含有されているケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、ジルコニウム(Zr)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、亜鉛(Zn)、バリウム(Ba)、インジウム(In)、スズ(Sn)、ニオブ(Nb)等の元素の酸化物であり、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等である。これらのうち、好ましくは、酸化ケイ素である。
本発明において無機酸化物を形成する方法としては、いわゆるゾル-ゲル法またはポリシラザン法を用いることが好ましい。ゾル-ゲル法は無機酸化物の前駆体である有機金属化合物から無機酸化物を形成する方法であり、ポリシラザン法は無機酸化物の前駆体であるポリシラザンから無機酸化物を形成する方法である。
(6-2)無機酸化物の前駆体
ガスバリア層は、加熱により無機酸化物を形成する前駆体を塗布した後に、一般的な加熱方法が適用して形成することできるが、局所的加熱により形成することが好ましい。この前駆体は、ゾル状の有機金属化合物又はポリシラザンが好ましい。
ガスバリア層は、加熱により無機酸化物を形成する前駆体を塗布した後に、一般的な加熱方法が適用して形成することできるが、局所的加熱により形成することが好ましい。この前駆体は、ゾル状の有機金属化合物又はポリシラザンが好ましい。
(6-3)有機金属化合物
有機金属化合物は、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、リチウム(Li)、ジルコニウム(Zr)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、亜鉛(Zn)、バリウム(Ba)、インジウム(In)、スズ(Sn)、ランタン(La)、イットリウム(Y)、及びニオブ(Nb)のうちの少なくとも一つの元素を含有することが好ましい。特に、有機金属化合物が、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、リチウム(Li)、ジルコニウム(Zr)、チタン(Ti)、亜鉛(Zn)、及びバリウム(Ba)のうちの少なくとも一つの元素を含有することが好ましい。さらに、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、及びリチウム(Li)のうちの少なくとも一つの元素を含有することが好ましい。
有機金属化合物としては、加水分解が可能なものであればよく、特に限定されるものではないが、好ましい有機金属化合物としては、金属アルコキシドが挙げられる。
この金属アルコキシドは、下記の一般式(2)で表される。
MR2 m(OR1)n-m ・・・(2)
上記の式(2)において、Mは、酸化数nの金属を表す。R1及びR2は、各々独立にアルキル基を表す。mは、0~(n-1)の整数を表す。
また、R1及びR2は、同一でもよく、異なっていてもよい。R1及びR2としては、炭素原子4個以下のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基CH3(以下、Meで表す。)、エチル基C2H5(以下、Etで表す)、プロピル基C3H7(以下、Prで表す。)、イソプロピル基i-C3H7(以下、i-Prで表す。)、ブチル基C4H9(以下、Buで表す)、イソブチル基i-C4H9(以下、i-Buで表す)等の低級アルキル基がより好ましい。
また、上記の式(2)で表される金属アルコキシドとしては、例えば、リチウムエトキシドLiOEt、ニオブエトキシドNb(OEt)5、マグネシウムイソプロポキシドMg(OPr-i)2、アルミニウムイソプロポキシドAl(OPr-i)3、亜鉛プロポキシドZn(OPr)2、テトラエトキシシランSi(OEt)4、チタンイソプロポキシドTi(OPr-i)4、バリウムエトキシドBa(OEt)2、バリウムイソプロポキシドBa(OPr-i)2、トリエトキシボランB(OEt)3、ジルコニウムプロポキシドZn(OPr)4、ランタンプロポキシドLa(OPr)3、イットリウムプロポキシドY(OPr)3、鉛イソプロポキシドPb(OPr-i)2等が好適に挙げられる。これらの金属アルコキシドは何れも市販品があり、容易に入手することができる。また、金属アルコキシドは、部分的に加水分解して得られる低縮合物も市販されており、これを原料として使用することも可能である。
有機金属化合物は、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、リチウム(Li)、ジルコニウム(Zr)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、亜鉛(Zn)、バリウム(Ba)、インジウム(In)、スズ(Sn)、ランタン(La)、イットリウム(Y)、及びニオブ(Nb)のうちの少なくとも一つの元素を含有することが好ましい。特に、有機金属化合物が、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、リチウム(Li)、ジルコニウム(Zr)、チタン(Ti)、亜鉛(Zn)、及びバリウム(Ba)のうちの少なくとも一つの元素を含有することが好ましい。さらに、ケイ素(Si)、アルミニウム(Al)、及びリチウム(Li)のうちの少なくとも一つの元素を含有することが好ましい。
有機金属化合物としては、加水分解が可能なものであればよく、特に限定されるものではないが、好ましい有機金属化合物としては、金属アルコキシドが挙げられる。
この金属アルコキシドは、下記の一般式(2)で表される。
MR2 m(OR1)n-m ・・・(2)
上記の式(2)において、Mは、酸化数nの金属を表す。R1及びR2は、各々独立にアルキル基を表す。mは、0~(n-1)の整数を表す。
また、R1及びR2は、同一でもよく、異なっていてもよい。R1及びR2としては、炭素原子4個以下のアルキル基が好ましく、例えば、メチル基CH3(以下、Meで表す。)、エチル基C2H5(以下、Etで表す)、プロピル基C3H7(以下、Prで表す。)、イソプロピル基i-C3H7(以下、i-Prで表す。)、ブチル基C4H9(以下、Buで表す)、イソブチル基i-C4H9(以下、i-Buで表す)等の低級アルキル基がより好ましい。
また、上記の式(2)で表される金属アルコキシドとしては、例えば、リチウムエトキシドLiOEt、ニオブエトキシドNb(OEt)5、マグネシウムイソプロポキシドMg(OPr-i)2、アルミニウムイソプロポキシドAl(OPr-i)3、亜鉛プロポキシドZn(OPr)2、テトラエトキシシランSi(OEt)4、チタンイソプロポキシドTi(OPr-i)4、バリウムエトキシドBa(OEt)2、バリウムイソプロポキシドBa(OPr-i)2、トリエトキシボランB(OEt)3、ジルコニウムプロポキシドZn(OPr)4、ランタンプロポキシドLa(OPr)3、イットリウムプロポキシドY(OPr)3、鉛イソプロポキシドPb(OPr-i)2等が好適に挙げられる。これらの金属アルコキシドは何れも市販品があり、容易に入手することができる。また、金属アルコキシドは、部分的に加水分解して得られる低縮合物も市販されており、これを原料として使用することも可能である。
(6-4)ゾル-ゲル法
ここで、「ゾル-ゲル法」とは、有機金属化合物を加水分解すること等により、水酸化物のゾルを得て、脱水処理してゲルとし、さらにこのゲルを加熱処理することで、ある一定の形状(フィルム状、粒子状、繊維状等)の金属酸化物ガラスを調製する方法をいう。異なる複数のゾル溶液を混合する方法、他の金属イオンを添加する方法等により、多成分系の金属酸化物ガラスを得ることも可能である。
具体的には、下記の工程を有するゾル-ゲル法で、無機酸化物を製造することが好ましい。
すなわち、少なくとも水及び有機溶媒を含有する反応液中で、ホウ素イオン存在下にてハロゲンイオンを触媒として、pHを4.5~5.0に調整しながら、有機金属化合物を加水分解及び脱水縮合して反応生成物を得る工程、及びその反応生成物を200℃以下の温度で加熱してガラス化する工程、を有するゾル-ゲル法により製造されてなることが、高温熱処理による微細孔の発生や膜の劣化等が発生しないという観点から特に好ましい。
このゾル-ゲル法において、原料として用いられる有機金属化合物としては、加水分解が可能なものであればよく、特に限定されるものではないが、好ましい有機金属化合物としては、上記した金属アルコキシドが挙げられる。
ゾル-ゲル法において、上記した有機金属化合物は、そのまま反応に用いてもよいが、反応の制御を容易にするため溶媒で希釈して用いることが好ましい。希釈用溶媒は、有機金属化合物を溶解することができ、かつ水と均一に混合することができるものであればよい。そのような希釈用溶媒としては、脂肪族の低級アルコール、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、及びそれらの混合物が好適に挙げられる。また、ブタノールとセロソルブとブチルセロソルブの混合溶媒、あるいはキシロールとセロソルブアセテートとメチルイソブチルケトンとシクロヘキサンの混合溶媒などを使用することもできる。
この有機金属化合物において、金属がCa、Mg、Al等である場合には、反応液中の水と反応して水酸化物を生成したり、炭酸イオンCO3 2-が存在すると炭酸塩を生成したりして沈殿を生ずるため、反応液に隠蔽剤としてトリエタノールアミンのアルコール溶液を添加することが好ましい。溶媒に混合溶解するときの有機金属化合物の濃度としては、70質量%以下が好ましく、5~70質量%の範囲に希釈して使用することがより好ましい。
ゾル-ゲル法において用いられる反応液は、少なくとも水及び有機溶媒を含有する。有機溶媒としては、水及び酸、アルカリと均一な溶液をつくるものであればよく、通常、有機金属化合物の希釈に用いる脂肪族の低級アルコール類と同様のものが好適に挙げられる。脂肪族の低級アルコール類の中でも、メタノール、エタノールより、炭素数の多いプロパノール、イソプロパノール、ブタノール、及びイソブタノールが好ましい。これは、生成する金属酸化物ガラスの膜の成長が安定であるためである。この反応液において、水の割合としては、水の濃度として0.2~50mol/Lの範囲が好ましい。
また、ゾル-ゲル法においては、反応液中において、ホウ素イオンの存在下にて、ハロゲンイオンを触媒として、有機金属化合物を加水分解する。ホウ素イオンB3+を与える化合物としては、トリアルコキシボランB(OR)3が好適に挙げられる。その中でも、トリエトキシボランB(OEt)3がより好ましい。また、反応液中のB3+イオン濃度としては、1.0~10.0mol/Lの範囲が好ましい。
ハロゲンイオンとしては、フッ素イオン及び/又は塩素イオンが好適に挙げられる。即ち、フッ素イオン単独、塩素イオン単独でもよく、これらの混合物でもよい。用いる化合物としては、上記した反応液中でフッ素イオン及び/又は塩素イオンを生ずるものであればよく、例えば、フッ素イオン源として、フッ化水素アンモニウムNH4HF・HF、フッ化ナトリウムNaF等が好適に挙げられ、塩素イオン源として、塩化アンモニウムNH4Cl等が好適に挙げられる。
また、反応液中のハロゲンイオンの濃度としては、製造しようとする無機マトリックスを有する無機組成物からなるフィルムの膜厚や、その他の条件によって異なるが、一般的には、触媒を含む反応液の合計質量に対して、0.001~2mol/kg、特に0.002~0.3mol/kgの範囲が好ましい。ハロゲンイオンの濃度が0.001mol/kgより低いと、有機金属化合物の加水分解が十分に進行し難くなり、膜の形成が困難となる。またハロゲンイオンの濃度が2mol/kgを超えると、生成する無機マトリックス(金属酸化物ガラス)が不均一になり易いため、いずれも好ましくない。
なお、反応時に使用したホウ素に関しては、得られる無機マトリックスの設計組成中にB2O3成分として含有させる場合は、その含有量に応じた有機ホウ素化合物の計算量を添加したまま生成物とすればよく、またホウ素を除去したいときは、成膜後、溶媒としてのメタノールの存在下、又はメタノールに浸漬して加熱すればホウ素はホウ素メチルエステルとして蒸発させて除去することができる。
有機金属化合物を、加水分解及び脱水縮合して反応生成物を得る工程においては、通常所定量の有機金属化合物を、所定量の水及び有機溶媒を含有する混合溶媒に混合溶解した主剤溶液、ならびに所定量のハロゲンイオンを含有する所定量の反応液を、所定の比で混合し十分に攪拌して均一な反応溶液とした後、酸又はアルカリで反応溶液のpHを希望の値に調整し、数時間熟成することにより進行させて反応生成物を得る。ホウ素化合物は、主剤溶液又は反応液に予め所定量を混合溶解しておく。また、アルコキシボランを用いる場合は、他の有機金属化合物と共に主剤溶液に溶解するのが有利である。
反応溶液のpHは、目的によって選択され、無機マトリックス(金属酸化物ガラス)を有する無機組成物からなる膜(フィルム)の形成を目的とするときは、例えば、塩酸等の酸を用いてpHを4.5~5の範囲に調整して熟成するのが好ましい。この場合は、例えば、指示薬としてメチルレッドとブロモクレゾールグリーンとを混合したもの等を用いると便利である。
なお、ゾル-ゲル法においては、同一成分の同一濃度の主剤溶液、及び反応液(B3+及びハロゲンイオンを含む。)を所定のpHに調整しながら、逐次同一割合で追加添加することにより簡単に継続して、反応生成物を製造することもできる。なお、反応溶液の濃度は±50質量%の範囲で、水(酸又はアルカリを含む。)の濃度は、±30質量%の範囲で、及びハロゲンイオンの濃度は±30質量%の範囲で変化させることができる。
次に、前工程で得られた反応生成物(熟成後の反応溶液)を、200℃以下の温度に加熱して乾燥しガラス化させる。加熱にあたって、特に50~70℃の温度区間を注意して徐々に昇温して、予備乾燥(溶媒揮散)工程を経た後さらに昇温することが好ましい。この乾燥は、膜形成の場合、無孔化膜とするために重要である。予備乾燥工程後、加熱し乾燥する温度としては、70~150℃が好ましく、80~130℃がより好ましい。
ここで、「ゾル-ゲル法」とは、有機金属化合物を加水分解すること等により、水酸化物のゾルを得て、脱水処理してゲルとし、さらにこのゲルを加熱処理することで、ある一定の形状(フィルム状、粒子状、繊維状等)の金属酸化物ガラスを調製する方法をいう。異なる複数のゾル溶液を混合する方法、他の金属イオンを添加する方法等により、多成分系の金属酸化物ガラスを得ることも可能である。
具体的には、下記の工程を有するゾル-ゲル法で、無機酸化物を製造することが好ましい。
すなわち、少なくとも水及び有機溶媒を含有する反応液中で、ホウ素イオン存在下にてハロゲンイオンを触媒として、pHを4.5~5.0に調整しながら、有機金属化合物を加水分解及び脱水縮合して反応生成物を得る工程、及びその反応生成物を200℃以下の温度で加熱してガラス化する工程、を有するゾル-ゲル法により製造されてなることが、高温熱処理による微細孔の発生や膜の劣化等が発生しないという観点から特に好ましい。
このゾル-ゲル法において、原料として用いられる有機金属化合物としては、加水分解が可能なものであればよく、特に限定されるものではないが、好ましい有機金属化合物としては、上記した金属アルコキシドが挙げられる。
ゾル-ゲル法において、上記した有機金属化合物は、そのまま反応に用いてもよいが、反応の制御を容易にするため溶媒で希釈して用いることが好ましい。希釈用溶媒は、有機金属化合物を溶解することができ、かつ水と均一に混合することができるものであればよい。そのような希釈用溶媒としては、脂肪族の低級アルコール、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、及びそれらの混合物が好適に挙げられる。また、ブタノールとセロソルブとブチルセロソルブの混合溶媒、あるいはキシロールとセロソルブアセテートとメチルイソブチルケトンとシクロヘキサンの混合溶媒などを使用することもできる。
この有機金属化合物において、金属がCa、Mg、Al等である場合には、反応液中の水と反応して水酸化物を生成したり、炭酸イオンCO3 2-が存在すると炭酸塩を生成したりして沈殿を生ずるため、反応液に隠蔽剤としてトリエタノールアミンのアルコール溶液を添加することが好ましい。溶媒に混合溶解するときの有機金属化合物の濃度としては、70質量%以下が好ましく、5~70質量%の範囲に希釈して使用することがより好ましい。
ゾル-ゲル法において用いられる反応液は、少なくとも水及び有機溶媒を含有する。有機溶媒としては、水及び酸、アルカリと均一な溶液をつくるものであればよく、通常、有機金属化合物の希釈に用いる脂肪族の低級アルコール類と同様のものが好適に挙げられる。脂肪族の低級アルコール類の中でも、メタノール、エタノールより、炭素数の多いプロパノール、イソプロパノール、ブタノール、及びイソブタノールが好ましい。これは、生成する金属酸化物ガラスの膜の成長が安定であるためである。この反応液において、水の割合としては、水の濃度として0.2~50mol/Lの範囲が好ましい。
また、ゾル-ゲル法においては、反応液中において、ホウ素イオンの存在下にて、ハロゲンイオンを触媒として、有機金属化合物を加水分解する。ホウ素イオンB3+を与える化合物としては、トリアルコキシボランB(OR)3が好適に挙げられる。その中でも、トリエトキシボランB(OEt)3がより好ましい。また、反応液中のB3+イオン濃度としては、1.0~10.0mol/Lの範囲が好ましい。
ハロゲンイオンとしては、フッ素イオン及び/又は塩素イオンが好適に挙げられる。即ち、フッ素イオン単独、塩素イオン単独でもよく、これらの混合物でもよい。用いる化合物としては、上記した反応液中でフッ素イオン及び/又は塩素イオンを生ずるものであればよく、例えば、フッ素イオン源として、フッ化水素アンモニウムNH4HF・HF、フッ化ナトリウムNaF等が好適に挙げられ、塩素イオン源として、塩化アンモニウムNH4Cl等が好適に挙げられる。
また、反応液中のハロゲンイオンの濃度としては、製造しようとする無機マトリックスを有する無機組成物からなるフィルムの膜厚や、その他の条件によって異なるが、一般的には、触媒を含む反応液の合計質量に対して、0.001~2mol/kg、特に0.002~0.3mol/kgの範囲が好ましい。ハロゲンイオンの濃度が0.001mol/kgより低いと、有機金属化合物の加水分解が十分に進行し難くなり、膜の形成が困難となる。またハロゲンイオンの濃度が2mol/kgを超えると、生成する無機マトリックス(金属酸化物ガラス)が不均一になり易いため、いずれも好ましくない。
なお、反応時に使用したホウ素に関しては、得られる無機マトリックスの設計組成中にB2O3成分として含有させる場合は、その含有量に応じた有機ホウ素化合物の計算量を添加したまま生成物とすればよく、またホウ素を除去したいときは、成膜後、溶媒としてのメタノールの存在下、又はメタノールに浸漬して加熱すればホウ素はホウ素メチルエステルとして蒸発させて除去することができる。
有機金属化合物を、加水分解及び脱水縮合して反応生成物を得る工程においては、通常所定量の有機金属化合物を、所定量の水及び有機溶媒を含有する混合溶媒に混合溶解した主剤溶液、ならびに所定量のハロゲンイオンを含有する所定量の反応液を、所定の比で混合し十分に攪拌して均一な反応溶液とした後、酸又はアルカリで反応溶液のpHを希望の値に調整し、数時間熟成することにより進行させて反応生成物を得る。ホウ素化合物は、主剤溶液又は反応液に予め所定量を混合溶解しておく。また、アルコキシボランを用いる場合は、他の有機金属化合物と共に主剤溶液に溶解するのが有利である。
反応溶液のpHは、目的によって選択され、無機マトリックス(金属酸化物ガラス)を有する無機組成物からなる膜(フィルム)の形成を目的とするときは、例えば、塩酸等の酸を用いてpHを4.5~5の範囲に調整して熟成するのが好ましい。この場合は、例えば、指示薬としてメチルレッドとブロモクレゾールグリーンとを混合したもの等を用いると便利である。
なお、ゾル-ゲル法においては、同一成分の同一濃度の主剤溶液、及び反応液(B3+及びハロゲンイオンを含む。)を所定のpHに調整しながら、逐次同一割合で追加添加することにより簡単に継続して、反応生成物を製造することもできる。なお、反応溶液の濃度は±50質量%の範囲で、水(酸又はアルカリを含む。)の濃度は、±30質量%の範囲で、及びハロゲンイオンの濃度は±30質量%の範囲で変化させることができる。
次に、前工程で得られた反応生成物(熟成後の反応溶液)を、200℃以下の温度に加熱して乾燥しガラス化させる。加熱にあたって、特に50~70℃の温度区間を注意して徐々に昇温して、予備乾燥(溶媒揮散)工程を経た後さらに昇温することが好ましい。この乾燥は、膜形成の場合、無孔化膜とするために重要である。予備乾燥工程後、加熱し乾燥する温度としては、70~150℃が好ましく、80~130℃がより好ましい。
(7)接着層
接着層は、層同士の接着性を高める機能があるものであれば特に限定はない。図1A、図1B、図2A、図2Bに示す例においては、紫外線吸収層5と第2樹脂基材7との接着性を高めるために、接着層6が設けられている。従って、接着層は、層同士を密着する密着性、銀反射層を真空蒸着法等で形成する時の熱にも耐え得る耐熱性、及び銀反射層が本来有する高い反射性能を引き出すための平滑性が必要である。
接着層の厚さは、密着性、平滑性、反射材の反射率等の観点から、0.01~10μmが好ましく、より好ましくは0.1~10μmである。
接着層が樹脂である場合、樹脂として、上記の密着性、耐熱性、及び平滑性の条件を満足するものであれば特に制限はなく、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体系樹脂等の単独またはこれらの混合樹脂が使用でき、耐候性の点からポリエステル系樹脂とメラミン系樹脂の混合樹脂が好ましく、さらにイソシアネート等の硬化剤を混合した熱硬化型樹脂とすればより好ましい。接着層6の形成方法は、グラビアコート法、リバースコート法、ダイコート法等、従来公知のコーティング方法が使用できる。
また、接着層が金属酸化物である場合、例えば酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化ランタン、窒化ランタン等、各種真空製膜法により製膜することができる。例えば、抵抗加熱式真空蒸着法、電子ビーム加熱式真空蒸着法、イオンプレーティング法、イオンビームアシスト真空蒸着法、スパッタ法などがある。
接着層は、層同士の接着性を高める機能があるものであれば特に限定はない。図1A、図1B、図2A、図2Bに示す例においては、紫外線吸収層5と第2樹脂基材7との接着性を高めるために、接着層6が設けられている。従って、接着層は、層同士を密着する密着性、銀反射層を真空蒸着法等で形成する時の熱にも耐え得る耐熱性、及び銀反射層が本来有する高い反射性能を引き出すための平滑性が必要である。
接着層の厚さは、密着性、平滑性、反射材の反射率等の観点から、0.01~10μmが好ましく、より好ましくは0.1~10μmである。
接着層が樹脂である場合、樹脂として、上記の密着性、耐熱性、及び平滑性の条件を満足するものであれば特に制限はなく、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアミド系樹脂、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル酢酸ビニル共重合体系樹脂等の単独またはこれらの混合樹脂が使用でき、耐候性の点からポリエステル系樹脂とメラミン系樹脂の混合樹脂が好ましく、さらにイソシアネート等の硬化剤を混合した熱硬化型樹脂とすればより好ましい。接着層6の形成方法は、グラビアコート法、リバースコート法、ダイコート法等、従来公知のコーティング方法が使用できる。
また、接着層が金属酸化物である場合、例えば酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化シリコン、窒化アルミニウム、酸化ランタン、窒化ランタン等、各種真空製膜法により製膜することができる。例えば、抵抗加熱式真空蒸着法、電子ビーム加熱式真空蒸着法、イオンプレーティング法、イオンビームアシスト真空蒸着法、スパッタ法などがある。
(8)ハードコート層
ハードコート層は、シリコン系ハードコート材料を含む液にフッ素系防汚添加剤を混合したハードコート液を、フィルムミラーの光入射側最表面に塗布して形成した層である。
ハードコート液が含有するシリコン系ハードコート材料は、3官能型シリコンと4官能型シリコンの少なくとも一方を含んでおり、例えば、3官能ポリシロキサンや4官能ポリシロキサン、或いは3官能ポリシロキサンと4官能ポリシロキサンの混合物を用いることができる。特に、このハードコート材料は、アルコキシシラン系化合物の部分加水分解オリゴマーからなる熱硬化型シリコン系ハードコートであって、熱硬化型ポリシロキサン樹脂であることが好ましい。
熱硬化型シリコン系ハードコートには、公知の方法によって合成したアルコキシシラン化合物の部分加水分解オリゴマーを使用できる。その合成方法の一例は以下の通りである。
例えば、アルコキシシラン化合物としてテトラメトキシシラン又はテトラエトキシシランを用い、これに所定量の水を加え、塩酸や硝酸等の酸触媒の存在下で副生するアルコールを除去しながら室温から80℃の温度で反応させる。この反応によってアルコキシシランは加水分解し更に縮合反応して、一分子中にシラノール基又はアルコキシ基を2個以上有し、平均重合度4~8のアルコキシシラン化合物の部分加水分解オリゴマーが生成する。
この生成したオリゴマーに、酢酸やマレイン酸等の硬化触媒を添加し、アルコール、グリコールエーテル系の有機溶剤に溶解させて熱硬化型シリコン系ハードコート液が得られる。
そして、得られたハードコート液(フッ素系防汚添加剤が添加されたハードコート液)を通常の塗布方法によって所定の塗布対象物(例えば、第2樹脂基材の表面)に塗布し、45~140℃の温度で加熱硬化することによってハードコート層を形成することができる。ここでは、塗布対象物(第2樹脂基材)の熱変形温度以下の硬化温度で加熱する。
なお、ハードコートの硬化促進用の触媒としては、硫酸、塩酸、硝酸、次亜塩素酸、ホウ酸、フッ酸等を用いることができ、好ましくは塩酸、硝酸等の無機酸のほか、スルホ基(スルホン酸基ともいう)またはカルボキシル基を有する有機酸、例えば、酢酸、ポリアクリル酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、メチルスルホン酸等を用いることができる。有機酸は、1分子内に水酸基とカルボキシル基を有する化合物であればより一層好ましく、例えば、クエン酸または酒石酸等のヒドロキシジカルボン酸を用いることができる。また、有機酸は水溶性の酸であることが更に好ましく、例えば上記クエン酸や酒石酸の他に、レブリン酸、ギ酸、プロピオン酸、リンゴ酸、コハク酸、メチルコハク酸、フマル酸、オキサロ酢酸、ピルビン酸、2-オキソグルタル酸、グリコール酸、D-グリセリン酸、D-グルコン酸、マロン酸、マレイン酸、シュウ酸、イソクエン酸、乳酸等を好ましく用いることができる。また、安息香酸、ヒドロキシ安息香酸、アトロバ酸等も適宜用いることができる。
ハードコート層は、シリコン系ハードコート材料を含む液にフッ素系防汚添加剤を混合したハードコート液を、フィルムミラーの光入射側最表面に塗布して形成した層である。
ハードコート液が含有するシリコン系ハードコート材料は、3官能型シリコンと4官能型シリコンの少なくとも一方を含んでおり、例えば、3官能ポリシロキサンや4官能ポリシロキサン、或いは3官能ポリシロキサンと4官能ポリシロキサンの混合物を用いることができる。特に、このハードコート材料は、アルコキシシラン系化合物の部分加水分解オリゴマーからなる熱硬化型シリコン系ハードコートであって、熱硬化型ポリシロキサン樹脂であることが好ましい。
熱硬化型シリコン系ハードコートには、公知の方法によって合成したアルコキシシラン化合物の部分加水分解オリゴマーを使用できる。その合成方法の一例は以下の通りである。
例えば、アルコキシシラン化合物としてテトラメトキシシラン又はテトラエトキシシランを用い、これに所定量の水を加え、塩酸や硝酸等の酸触媒の存在下で副生するアルコールを除去しながら室温から80℃の温度で反応させる。この反応によってアルコキシシランは加水分解し更に縮合反応して、一分子中にシラノール基又はアルコキシ基を2個以上有し、平均重合度4~8のアルコキシシラン化合物の部分加水分解オリゴマーが生成する。
この生成したオリゴマーに、酢酸やマレイン酸等の硬化触媒を添加し、アルコール、グリコールエーテル系の有機溶剤に溶解させて熱硬化型シリコン系ハードコート液が得られる。
そして、得られたハードコート液(フッ素系防汚添加剤が添加されたハードコート液)を通常の塗布方法によって所定の塗布対象物(例えば、第2樹脂基材の表面)に塗布し、45~140℃の温度で加熱硬化することによってハードコート層を形成することができる。ここでは、塗布対象物(第2樹脂基材)の熱変形温度以下の硬化温度で加熱する。
なお、ハードコートの硬化促進用の触媒としては、硫酸、塩酸、硝酸、次亜塩素酸、ホウ酸、フッ酸等を用いることができ、好ましくは塩酸、硝酸等の無機酸のほか、スルホ基(スルホン酸基ともいう)またはカルボキシル基を有する有機酸、例えば、酢酸、ポリアクリル酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、メチルスルホン酸等を用いることができる。有機酸は、1分子内に水酸基とカルボキシル基を有する化合物であればより一層好ましく、例えば、クエン酸または酒石酸等のヒドロキシジカルボン酸を用いることができる。また、有機酸は水溶性の酸であることが更に好ましく、例えば上記クエン酸や酒石酸の他に、レブリン酸、ギ酸、プロピオン酸、リンゴ酸、コハク酸、メチルコハク酸、フマル酸、オキサロ酢酸、ピルビン酸、2-オキソグルタル酸、グリコール酸、D-グリセリン酸、D-グルコン酸、マロン酸、マレイン酸、シュウ酸、イソクエン酸、乳酸等を好ましく用いることができる。また、安息香酸、ヒドロキシ安息香酸、アトロバ酸等も適宜用いることができる。
このハードコート層は、屈曲性(柔軟性)があり、反りが生じないことが好ましい。最表層となるハードコート層は密な架橋構造を形成しやすく、過度に密な構造を形成してしまった場合には、フィルムが反り曲がってしまうことや、屈曲性がないためにクラックが入りやすくなることがあって、その取り扱いが困難になる。そのため、組成中の無機物の量を調整するなどして、柔軟性や平面性が得られるようにハードコート層を設計することが好ましい。
なお、市販されているシリコン系ハードコートとして、シリコーン系熱重合硬化塗料(例えば、トリメトキシシラン(関東化学:化学式はCH3Si(OCH3)3)、動研:サーコートシリーズ、東芝シリコーン:トスガード510、信越化学工業:KP-64)等を使用することができる。
ハードコート層の厚さは、良好な硬度と屈曲性を両立できる点から、1μm以上7μm以下が好ましく、より好ましくは2μm以上5μm以下である。
ハードコート層の作製方法としては、グラビアコート法、リバースコート法、ダイコート法等、従来公知のコーティング方法、塗布方法が使用できる。
なお、市販されているシリコン系ハードコートとして、シリコーン系熱重合硬化塗料(例えば、トリメトキシシラン(関東化学:化学式はCH3Si(OCH3)3)、動研:サーコートシリーズ、東芝シリコーン:トスガード510、信越化学工業:KP-64)等を使用することができる。
ハードコート層の厚さは、良好な硬度と屈曲性を両立できる点から、1μm以上7μm以下が好ましく、より好ましくは2μm以上5μm以下である。
ハードコート層の作製方法としては、グラビアコート法、リバースコート法、ダイコート法等、従来公知のコーティング方法、塗布方法が使用できる。
(8-1)フッ素系防汚添加剤
ハードコート層の形成に使用するフッ素系防汚添加剤は、フッ素結合基を有するとともに末端にはアルコキシシリル基を有するシランカップリング剤であり、シランカップリング反応を経て、シラノール結合を形成することができる化合物である。
また、その化合物(シランカップリング剤)の中でも、シラン化合物中のフルオロアルキル基が、Si原子1つに対し、1つ以下の割合でSi原子と結合されており、残りは加水分解性基もしくはシロキサン結合基であるシラン化合物が好ましい。ここでいう加水分解性基としては、例えばアルコキシ基等であり、加水分解によってヒドロキシル基となり、それに応じてシラン化合物は重縮合物を形成する。
例えば、上記したシラン化合物を、室温~100℃の範囲で副生するアルコールを留去しながら、水と(必要なら酸触媒の存在下)反応させる。これによりアルコキシシランは(部分的に)加水分解し、一部縮合反応が起こり、ヒドロキシル基を有する加水分解物として得ることができる。加水分解、縮合の程度は、反応させる水の量により適宜調節することができる。本発明においては、シラン化合物溶液に積極的には水を添加せず、調製後、主として乾燥時に、空気中の水分等により加水分解反応を起こさせるため、溶液の固形分濃度を薄く希釈して用いることが好ましい。
上記したシラン化合物(シランカップリング剤)を、防汚添加剤組成物として用いて、これをハードコート液中に添加する。そのハードコート液を第2樹脂基材上に塗布して加水分解、重縮合を基材上で進行させることで、撥水性や防汚性を有するハードコート層を形成することができる。
ハードコート液を塗布してハードコート層を塗設する方法としては、スピンコート塗布、ディップ塗布、エクストルージョン塗布、ロールコート塗布、スプレー塗布、グラビア塗布、ワイヤーバー塗布、エアナイフ塗布等、特に制限されない。
ハードコート層の形成に使用するフッ素系防汚添加剤は、フッ素結合基を有するとともに末端にはアルコキシシリル基を有するシランカップリング剤であり、シランカップリング反応を経て、シラノール結合を形成することができる化合物である。
また、その化合物(シランカップリング剤)の中でも、シラン化合物中のフルオロアルキル基が、Si原子1つに対し、1つ以下の割合でSi原子と結合されており、残りは加水分解性基もしくはシロキサン結合基であるシラン化合物が好ましい。ここでいう加水分解性基としては、例えばアルコキシ基等であり、加水分解によってヒドロキシル基となり、それに応じてシラン化合物は重縮合物を形成する。
例えば、上記したシラン化合物を、室温~100℃の範囲で副生するアルコールを留去しながら、水と(必要なら酸触媒の存在下)反応させる。これによりアルコキシシランは(部分的に)加水分解し、一部縮合反応が起こり、ヒドロキシル基を有する加水分解物として得ることができる。加水分解、縮合の程度は、反応させる水の量により適宜調節することができる。本発明においては、シラン化合物溶液に積極的には水を添加せず、調製後、主として乾燥時に、空気中の水分等により加水分解反応を起こさせるため、溶液の固形分濃度を薄く希釈して用いることが好ましい。
上記したシラン化合物(シランカップリング剤)を、防汚添加剤組成物として用いて、これをハードコート液中に添加する。そのハードコート液を第2樹脂基材上に塗布して加水分解、重縮合を基材上で進行させることで、撥水性や防汚性を有するハードコート層を形成することができる。
ハードコート液を塗布してハードコート層を塗設する方法としては、スピンコート塗布、ディップ塗布、エクストルージョン塗布、ロールコート塗布、スプレー塗布、グラビア塗布、ワイヤーバー塗布、エアナイフ塗布等、特に制限されない。
また、フッ素系防汚添加剤である、フッ素結合基を有するとともに末端にはアルコキシシリル基を有するシランカップリング剤(シラン化合物)は、下記の一般式(3)または一般式(4)で表される化合物であることが好ましい。なお、一般式(3)または一般式(4)で表される化合物は、有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を有している。
(式中、Aはアルキル基を表す。Zは直鎖状の官能基で(CH2)m、O(CH2)m、または(CH2)2O(CH2)mO(CH2)を表す。kは10~50000、lは1~1000、mは1~1000、nは1~100の整数を表す。)
上記した一般式(3)(4)で表される化合物中、Aは炭素原子数3つ以下であり炭素と水素のみからなるアルキル基であって、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基等が好ましい。
また、シランカップリング剤(シラン化合物)として、好ましく用いられる化合物としては、CF3(CH2)2Si(OCH3)3、CF3(CH2)2Si(OC2H5)3、CF3(CH2)2Si(OC3H7)3、CF3(CH2)2Si(OC4H9)3、CF3(CF2)5(CH2)2Si(OCH3)3、CF3(CF2)5(CH2)2Si(OC2H5)3、CF3(CF2)5(CH2)2Si(OC3H7)3、CF3(CF2)7(CH2)2Si(OCH3)3、CF3(CF2)7(CH2)2Si(OC2H5)3、CF3(CF2)7(CH2)2Si(OC3H7)3、CF3(CF2)7(CH2)2Si(OCH3)(OC3H7)2、CF3(CF2)7(CH2)2Si(OCH3)2OC3H7、CF3(CF2)7(CH2)2SiCH3(OCH3)2、CF3(CF2)7(CH2)2SiCH3(OC2H5)2、CF3(CF2)7(CH2)2SiCH3(OC3H7)2、(CF3)2CF(CF2)8(CH2)2Si(OCH3)3、C7F15CONH(CH2)3Si(OC2H5)3、C8F17SO2NH(CH2)3Si(OC2H5)3、C8F17(CH2)2OCONH(CH2)3Si(OCH3)3、CF3(CF2)7(CH2)2Si(CH3)(OCH3)2、CF3(CF2)7(CH2)2Si(CH3)(OC2H5)2、CF3(CF2)7(CH2)2Si(CH3)(OC3H7)2、CF3(CF2)7(CH2)2Si(C2H5)(OCH3)2、CF3(CF2)7(CH2)2Si(C2H5)(OC3H7)2、CF3(CH2)2Si(CH3)(OCH3)2、CF3(CH2)2Si(CH3)(OC2H5)2、CF3(CH2)2Si(CH3)(OC3H7)2、CF3(CF2)5(CH2)2Si(CH3)(OCH3)2、CF3(CF2)5(CH2)2Si(CH3)(OC3H7)2、CF3(CF2)2O(CF2)3(CH2)2Si(OC3H7)、C7F15CH2O(CH2)3Si(OC2H5)3、C8F17SO2O(CH2)3Si(OC2H5)3、C8F17(CH2)2OCHO(CH2)3Si(OCH3)3などが挙げられるが、この限りでない。
フッ素系防汚添加剤の添加量は、アルコキシシラン系化合物の部分加水分解物100質量部に対して0.1質量部~10質量部、好ましくは0.2質量部~5質量部がよい。また、水の添加量については部分加水分解物が理論上100%加水分解し得る量以上であればよく、100%~300%相当量、好ましくは100%~200%相当量を添加するのがよい。
フッ素系防汚添加剤の添加量は、アルコキシシラン系化合物の部分加水分解物100質量部に対して0.1質量部~10質量部、好ましくは0.2質量部~5質量部がよい。また、水の添加量については部分加水分解物が理論上100%加水分解し得る量以上であればよく、100%~300%相当量、好ましくは100%~200%相当量を添加するのがよい。
また、ハードコート層の防汚機能や撥水性能、表面密着性など、その他の物性をより良好なものにするために、ハードコート塗膜に紫外線照射処理、加熱処理、プラズマ処理等を施してもよい。
また、ハードコート液を調製後、熟成工程を設けることより、有機珪素化合物の加水分解、縮合による架橋が充分に進み、得られた被膜の特性が優れたものとなる。熟成は、シラン化合物等を溶解し、pH等を調整して調製したハードコート液を放置すればよい。放置する時間は、上述の架橋が所望の膜特性を得るのに充分な程度進行する時間である。具体的には用いる触媒の種類にもよるが、硝酸では室温で1時間以上、酢酸では数時間以上、例えば8時間~1週間程度で充分であり、通常3日前後である。熟成温度は熟成時間に影響を与えるので、極寒地では20℃付近まで加熱する手段をとった方がよいこともある。一般に高温では熟成が早く進むが、100℃以上に加熱するとゲル化が起こるので、せいぜい50~60℃までの加熱が適切である。
また、ハードコート液を調製後、熟成工程を設けることより、有機珪素化合物の加水分解、縮合による架橋が充分に進み、得られた被膜の特性が優れたものとなる。熟成は、シラン化合物等を溶解し、pH等を調整して調製したハードコート液を放置すればよい。放置する時間は、上述の架橋が所望の膜特性を得るのに充分な程度進行する時間である。具体的には用いる触媒の種類にもよるが、硝酸では室温で1時間以上、酢酸では数時間以上、例えば8時間~1週間程度で充分であり、通常3日前後である。熟成温度は熟成時間に影響を与えるので、極寒地では20℃付近まで加熱する手段をとった方がよいこともある。一般に高温では熟成が早く進むが、100℃以上に加熱するとゲル化が起こるので、せいぜい50~60℃までの加熱が適切である。
こうしてフッ素含有のシラン化合物(フッ素系防汚添加剤)をハードコート液に添加することによって、ハードコート層を低屈折率化することや、ハードコート層の撥水・撥油性を向上させることに加えて、耐傷性やフィルム同士のブロッキング防止に優れた効果が得られる。
また、アルコキシシラン、アルキルアルコキシシラン類をフッ素含有のシラン化合物と混合して用いることで、膜強度を高めることができ、耐傷性向上やブロッキング防止に更に効果がある。
フッ素系防汚添加剤としては、アルコキシ基を有するパーフルオロアルキルシラン(信越化学工業:KBM-7803(化学式はCF3(CF2)7CH2CH2Si(OC3)3))、塩素基を有するパーフルオロアルキルシラン(東芝シリコーン:TSL8232(化学式はCF3(CF2)7CH2CH2SiCl3)、オプツールシリーズ(ダイキン)、FG-5020(フロロテクノロジー))などを市販品として挙げることができる。
また、アルコキシシラン、アルキルアルコキシシラン類をフッ素含有のシラン化合物と混合して用いることで、膜強度を高めることができ、耐傷性向上やブロッキング防止に更に効果がある。
フッ素系防汚添加剤としては、アルコキシ基を有するパーフルオロアルキルシラン(信越化学工業:KBM-7803(化学式はCF3(CF2)7CH2CH2Si(OC3)3))、塩素基を有するパーフルオロアルキルシラン(東芝シリコーン:TSL8232(化学式はCF3(CF2)7CH2CH2SiCl3)、オプツールシリーズ(ダイキン)、FG-5020(フロロテクノロジー))などを市販品として挙げることができる。
また、ハードコート層に紫外線吸収剤や酸化防止剤を含有することが好ましい。
(8-2)紫外線吸収剤
紫外線吸収剤としては、有機系として、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、サリチル酸フェニル系、トリアジン系等が挙げられ、また無機系として酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化鉄等が挙げられる。
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、2,4-ジヒドロキシ-ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシ-ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-n-オクトキシ-ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-ドデシロキシ-ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-オクタデシロキシ-ベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4-メトキシ-ベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4,4’-ジメトキシ-ベンゾフェノン、2,2’,4,4’-テトラヒドロキシ-ベンゾフェノン等が挙げられる。
サリチル酸フェニル系紫外線吸収剤としては、フェニルサルチレート、2-4-ジ-t-ブチルフェニル-3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンゾエート等が挙げられる。ヒンダードアミン系紫外線吸収剤としては、ビス(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)セバケート等が挙げられる。
トリアジン系紫外線吸収剤としては、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-メトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-エトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-(2-ヒドロキシ-4-プロポキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-(2-ヒドロキシ-4-ブトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ブトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ヘキシルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-オクチルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ドデシルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ベンジルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン等が挙げられる。
紫外線吸収剤としては、有機系として、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、サリチル酸フェニル系、トリアジン系等が挙げられ、また無機系として酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化鉄等が挙げられる。
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤としては、2,4-ジヒドロキシ-ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシ-ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-n-オクトキシ-ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-ドデシロキシ-ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-オクタデシロキシ-ベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4-メトキシ-ベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4,4’-ジメトキシ-ベンゾフェノン、2,2’,4,4’-テトラヒドロキシ-ベンゾフェノン等が挙げられる。
サリチル酸フェニル系紫外線吸収剤としては、フェニルサルチレート、2-4-ジ-t-ブチルフェニル-3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンゾエート等が挙げられる。ヒンダードアミン系紫外線吸収剤としては、ビス(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)セバケート等が挙げられる。
トリアジン系紫外線吸収剤としては、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-メトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-エトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-(2-ヒドロキシ-4-プロポキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-(2-ヒドロキシ-4-ブトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ブトキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ヘキシルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-オクチルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ドデシルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン、2,4-ジフェニル-6-(2-ヒドロキシ-4-ベンジルオキシフェニル)-1,3,5-トリアジン等が挙げられる。
紫外線吸収剤の中でも特に好ましいものは、ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤である。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、2ー(2’-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2ー(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-t-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2ー(2’-ヒドロキシ-3’-t-ブチル-5’-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤をハードコート層に含有させることにより、耐候性を更に良好にするだけでなく、転落角も更に低下できるという優れた効果を得ることができる。尚、転落角とは、水平なミラー上に水滴を滴下し、その後、当該ミラーの傾斜角を徐々に上げていき、静止していた所定重量の水滴が転落する最小の角度を計測したものをいう。転落角が小さければ小さい程、水滴が表面から転がり落ちやすく、水滴が付着しにくい表面であると言える。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、2ー(2’-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2ー(2’-ヒドロキシ-3’,5’-ジ-t-ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2ー(2’-ヒドロキシ-3’-t-ブチル-5’-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
ベンゾトリアゾール系の紫外線吸収剤をハードコート層に含有させることにより、耐候性を更に良好にするだけでなく、転落角も更に低下できるという優れた効果を得ることができる。尚、転落角とは、水平なミラー上に水滴を滴下し、その後、当該ミラーの傾斜角を徐々に上げていき、静止していた所定重量の水滴が転落する最小の角度を計測したものをいう。転落角が小さければ小さい程、水滴が表面から転がり落ちやすく、水滴が付着しにくい表面であると言える。
紫外線吸収能を得るためであれば、無機系紫外線吸収剤も用いることができ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ストロンチウム、酸化セリウム等を用いることができる。また、光触媒活性を抑えた加工分子を用いることも可能で、例えば、無機系紫外線吸収剤をシリカ成分で覆った加工分子や、レーザー光を照射して、紫外線吸収能を保ったまま、光触媒活性を極力抑えた分子も適用することができる。
紫外線吸収剤としては、上記以外に紫外線の保有するエネルギーを、分子内で振動エネルギーに変換し、その振動エネルギーを、熱エネルギー等として放出する機能を有する化合物が含まれる。さらに、酸化防止剤あるいは着色剤等との併用で効果を発現するもの、あるいはクエンチャーと呼ばれる、光エネルギー変換剤的に作用する光安定剤等も併用することができる。但し、上記の紫外線吸収剤を使用する場合は、紫外線吸収剤の光吸収波長が、光重合開始剤の有効波長と重ならないものを選択する必要がある。
通常の紫外線防止剤を使用する場合は、可視光でラジカルを発生する光重合開始剤を使用することが有効である。
紫外線吸収剤の使用量は、密着性を良好に保ちつつ、耐候性を良好にするために、0.1~20質量%であることが好ましい。さらに好ましくは0.25~15質量%、より好ましくは1~10質量%である。
紫外線吸収剤としては、上記以外に紫外線の保有するエネルギーを、分子内で振動エネルギーに変換し、その振動エネルギーを、熱エネルギー等として放出する機能を有する化合物が含まれる。さらに、酸化防止剤あるいは着色剤等との併用で効果を発現するもの、あるいはクエンチャーと呼ばれる、光エネルギー変換剤的に作用する光安定剤等も併用することができる。但し、上記の紫外線吸収剤を使用する場合は、紫外線吸収剤の光吸収波長が、光重合開始剤の有効波長と重ならないものを選択する必要がある。
通常の紫外線防止剤を使用する場合は、可視光でラジカルを発生する光重合開始剤を使用することが有効である。
紫外線吸収剤の使用量は、密着性を良好に保ちつつ、耐候性を良好にするために、0.1~20質量%であることが好ましい。さらに好ましくは0.25~15質量%、より好ましくは1~10質量%である。
(8-3)酸化防止剤
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、チオール系酸化防止剤およびホスファイト系酸化防止剤など、有機系酸化防止剤を使用することが好ましい。有機系酸化防止剤をハードコート層に含有させることでも、転落角を低下し得る。
フェノール系酸化防止剤としては、例えば、1,1,3-トリス(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-t-ブチルフェニル)ブタン、2,2’-メチレンビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)、テトラキス-〔メチレン-3-(3’、5’-ジ-t-ブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン、2,6-ジ-t-ブチル-p-クレゾール、4,4’-チオビス(3-メチル-6-t-ブチルフェノール)、4,4’-ブチリデンビス(3-メチル-6-t-ブチルフェノール)、1,3,5-トリス(3’、5’-ジ-t-ブチル-4’-ヒドロキシベンジル)-S-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)トリオン、ステアリル-β-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、トリエチレングリコールビス〔3-(3-t-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネー〕、3,9-ビス[1,1-ジ-メチル-2-〔β-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル]-2,4,8,10-テトラオキオキサスピロ〔5,5〕ウンデカン、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン等が挙げられる。特に、フェノール系酸化防止剤としては、分子量が550以上のものが好ましい。
チオール系酸化防止剤としては、例えば、ジステアリル-3,3’-チオジプロピオネート、ペンタエリスリトールーテトラキスー(β-ラウリル-チオプロピオネート)等を挙げられる。
ホスファイト系酸化防止剤としては、例えば、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ジ(2,6-ジ-t-ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス-(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェニル)-ペンタエリスリトールジホスファイト、テトラキス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)4,4’-ビフェニレン-ジホスホナイト、2,2’-メチレンビス(4,6-ジ-t-ブチルフェニル)オクチルホスファイト等が挙げられる。
酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、チオール系酸化防止剤およびホスファイト系酸化防止剤など、有機系酸化防止剤を使用することが好ましい。有機系酸化防止剤をハードコート層に含有させることでも、転落角を低下し得る。
フェノール系酸化防止剤としては、例えば、1,1,3-トリス(2-メチル-4-ヒドロキシ-5-t-ブチルフェニル)ブタン、2,2’-メチレンビス(4-エチル-6-t-ブチルフェノール)、テトラキス-〔メチレン-3-(3’、5’-ジ-t-ブチル-4’-ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕メタン、2,6-ジ-t-ブチル-p-クレゾール、4,4’-チオビス(3-メチル-6-t-ブチルフェノール)、4,4’-ブチリデンビス(3-メチル-6-t-ブチルフェノール)、1,3,5-トリス(3’、5’-ジ-t-ブチル-4’-ヒドロキシベンジル)-S-トリアジン-2,4,6-(1H,3H,5H)トリオン、ステアリル-β-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネート、トリエチレングリコールビス〔3-(3-t-ブチル-5-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオネー〕、3,9-ビス[1,1-ジ-メチル-2-〔β-(3-t-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル]-2,4,8,10-テトラオキオキサスピロ〔5,5〕ウンデカン、1,3,5-トリメチル-2,4,6-トリス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)ベンゼン等が挙げられる。特に、フェノール系酸化防止剤としては、分子量が550以上のものが好ましい。
チオール系酸化防止剤としては、例えば、ジステアリル-3,3’-チオジプロピオネート、ペンタエリスリトールーテトラキスー(β-ラウリル-チオプロピオネート)等を挙げられる。
ホスファイト系酸化防止剤としては、例えば、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ジ(2,6-ジ-t-ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス-(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェニル)-ペンタエリスリトールジホスファイト、テトラキス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)4,4’-ビフェニレン-ジホスホナイト、2,2’-メチレンビス(4,6-ジ-t-ブチルフェニル)オクチルホスファイト等が挙げられる。
なお、本発明においては、上記した酸化防止剤と下記の光安定剤を併用することもできる。
ヒンダードアミン系の光安定剤としては、例えば、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)-2-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-2-n-ブチルマロネート、1-メチル-8-(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)-セバケート、1-[2-〔3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル]-4-〔3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-ベンゾイルオキシ-2,2、6,6-テトラメチルピペリジン、テトラキス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)-1,2,3,4-ブタン-テトラカルボキシレート、トリエチレンジアミン、8-アセチル-3-ドデシル-7,7,9,9-テトラメチル-1,3,8-トリアザスピロ[4,5]デカン-2,4-ジオン等が挙げられる。
特に、ヒンダードアミン系の光安定剤としては、3級のアミンのみを含有するヒンダードアミン系の光安定剤が好ましく、具体的には、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)-セバケート、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)-2-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-2-n-ブチルマロネート、または1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジノール/トリデシルアルコールと1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸との縮合物が好ましい。
その他、光安定剤としてニッケル系紫外線安定剤も使用可能であり、ニッケル系紫外線安定剤として、〔2,2’-チオビス(4-t-オクチルフェノレート)〕-2-エチルヘキシルアミンニッケル(II)、ニッケルコンプレックス-3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル・リン酸モノエチレート、ニッケル・ジブチル-ジチオカーバメート等が挙げられる。
ヒンダードアミン系の光安定剤としては、例えば、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)-2-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-2-n-ブチルマロネート、1-メチル-8-(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)-セバケート、1-[2-〔3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕エチル]-4-〔3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ〕-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-ベンゾイルオキシ-2,2、6,6-テトラメチルピペリジン、テトラキス(2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)-1,2,3,4-ブタン-テトラカルボキシレート、トリエチレンジアミン、8-アセチル-3-ドデシル-7,7,9,9-テトラメチル-1,3,8-トリアザスピロ[4,5]デカン-2,4-ジオン等が挙げられる。
特に、ヒンダードアミン系の光安定剤としては、3級のアミンのみを含有するヒンダードアミン系の光安定剤が好ましく、具体的には、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)-セバケート、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)-2-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル)-2-n-ブチルマロネート、または1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジノール/トリデシルアルコールと1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸との縮合物が好ましい。
その他、光安定剤としてニッケル系紫外線安定剤も使用可能であり、ニッケル系紫外線安定剤として、〔2,2’-チオビス(4-t-オクチルフェノレート)〕-2-エチルヘキシルアミンニッケル(II)、ニッケルコンプレックス-3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシベンジル・リン酸モノエチレート、ニッケル・ジブチル-ジチオカーバメート等が挙げられる。
(9)プライマー層
また、ハードコート層の下地となる第2樹脂基材等の層との相性によって、密着性が十分に確保できない場合、第2樹脂基材等の層上にプライマー層を形成して、密着性を確保することもできる。プライマー層としては、透明で、表面に水酸基を多量に有するような構成であれば、特に限定するものはない。好ましくは、無機層であり、シリカ、アルミナ、ジルコニア等で形成され、より好ましくは、ポリシラザンで形成されることが好ましい。形成方法として、真空製膜法もしくはゾルゲル法により製膜することができる。真空製膜法としては、例えば、抵抗加熱式真空蒸着法、電子ビーム加熱式真空蒸着法、イオンプレーティング法、イオンビームアシスト真空蒸着法、スパッタ法などがある。特に、ポリシラザンを塗布製膜し、加熱硬化した膜からなることが好ましい。プライマー層の前駆体が、ポリシラザンを含有する場合は、ポリシラザン及び有機溶剤中に必要に応じて触媒を含む溶液を塗布し、この溶剤を蒸発させて除去し、それによって第2樹脂基材等の層上に0.05~3.0μmの層厚を有するポリシラザン層を残し、そして、水蒸気を含む雰囲気中で酸素、活性酸素、場合によっては、及び窒素の存在下に、上記のポリシラザン層を、局所的加熱することによって、第2樹脂基材上にガラス様の透明な被膜を形成する方法を採用することが好ましい。
触媒としては、好ましくは、塩基性触媒、特にN,N-ジエチルエタノールアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチルアミン、3-モルホリノプロピルアミン又はN-複素環式化合物が使用される。触媒濃度は、ポリシラザンを基準にして通常0.1~10モル%、好ましくは0.5~7モル%の範囲である。
また、ハードコート層の下地となる第2樹脂基材等の層との相性によって、密着性が十分に確保できない場合、第2樹脂基材等の層上にプライマー層を形成して、密着性を確保することもできる。プライマー層としては、透明で、表面に水酸基を多量に有するような構成であれば、特に限定するものはない。好ましくは、無機層であり、シリカ、アルミナ、ジルコニア等で形成され、より好ましくは、ポリシラザンで形成されることが好ましい。形成方法として、真空製膜法もしくはゾルゲル法により製膜することができる。真空製膜法としては、例えば、抵抗加熱式真空蒸着法、電子ビーム加熱式真空蒸着法、イオンプレーティング法、イオンビームアシスト真空蒸着法、スパッタ法などがある。特に、ポリシラザンを塗布製膜し、加熱硬化した膜からなることが好ましい。プライマー層の前駆体が、ポリシラザンを含有する場合は、ポリシラザン及び有機溶剤中に必要に応じて触媒を含む溶液を塗布し、この溶剤を蒸発させて除去し、それによって第2樹脂基材等の層上に0.05~3.0μmの層厚を有するポリシラザン層を残し、そして、水蒸気を含む雰囲気中で酸素、活性酸素、場合によっては、及び窒素の存在下に、上記のポリシラザン層を、局所的加熱することによって、第2樹脂基材上にガラス様の透明な被膜を形成する方法を採用することが好ましい。
触媒としては、好ましくは、塩基性触媒、特にN,N-ジエチルエタノールアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチルアミン、3-モルホリノプロピルアミン又はN-複素環式化合物が使用される。触媒濃度は、ポリシラザンを基準にして通常0.1~10モル%、好ましくは0.5~7モル%の範囲である。
溶剤中のポリシラザンの割合は、一般的には、ポリシラザン1~80質量%、好ましくは5~50質量%、特に好ましくは10~40質量%である。
溶剤としては、特に、水及び反応性基(例えばヒドロキシル基又はアミン基)を含まずそしてポリシラザンに対して不活性の有機系で好ましくは非プロトン性の溶剤が好適である。これは、例えば、脂肪族又は芳香族炭化水素、ハロゲン炭化水素、エステル、例えば酢酸エチル又は酢酸ブチル、ケトン、例えばアセトン又はメチルエチルケトン、エーテル、例えばテトラヒドロフラン又はジブチルエーテル、並びにモノ-及びポリアルキレングリコールジアルキルエーテル(ジグライム類)又はこれらの溶剤からなる混合物である。
上記ポリシラザン溶液の追加の成分は、塗料の製造に慣用されているもののような更に別のバインダーであることができる。これは、例えば、セルロースエーテル及びセルロースエステル、例えばエチルセルロース、ニトロセルロース、セルロースアセテート又はセルロースアセトブチレート、天然樹脂、例えばゴムもしくはロジン樹脂、又は合成樹脂、例えば重合樹脂もしくは縮合樹脂、例えばアミノプラスト、特に尿素樹脂及びメラミンホルムアルデヒド樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステルもしくは変性ポリエステル、エポキシド、ポリイソシアネートもしくはブロック化ポリイソシアネート、又はポリシロキサンである。
当該ポリシラザン調合物の更に別の成分は、例えば、調合物の粘度、下地の濡れ、成膜性、潤滑作用又は排気性に影響を与える添加剤、あるいは無機ナノ粒子、例えばSiO2、TiO2、ZnO、ZrO2又はAl2O3であることができる。
プライマー層として形成される被膜の厚さは、10nm~1μmの範囲内にすることが好ましい。このポリシラザンプライマー層は、酸素、水蒸気バリア膜としても用いることができる。
溶剤としては、特に、水及び反応性基(例えばヒドロキシル基又はアミン基)を含まずそしてポリシラザンに対して不活性の有機系で好ましくは非プロトン性の溶剤が好適である。これは、例えば、脂肪族又は芳香族炭化水素、ハロゲン炭化水素、エステル、例えば酢酸エチル又は酢酸ブチル、ケトン、例えばアセトン又はメチルエチルケトン、エーテル、例えばテトラヒドロフラン又はジブチルエーテル、並びにモノ-及びポリアルキレングリコールジアルキルエーテル(ジグライム類)又はこれらの溶剤からなる混合物である。
上記ポリシラザン溶液の追加の成分は、塗料の製造に慣用されているもののような更に別のバインダーであることができる。これは、例えば、セルロースエーテル及びセルロースエステル、例えばエチルセルロース、ニトロセルロース、セルロースアセテート又はセルロースアセトブチレート、天然樹脂、例えばゴムもしくはロジン樹脂、又は合成樹脂、例えば重合樹脂もしくは縮合樹脂、例えばアミノプラスト、特に尿素樹脂及びメラミンホルムアルデヒド樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステルもしくは変性ポリエステル、エポキシド、ポリイソシアネートもしくはブロック化ポリイソシアネート、又はポリシロキサンである。
当該ポリシラザン調合物の更に別の成分は、例えば、調合物の粘度、下地の濡れ、成膜性、潤滑作用又は排気性に影響を与える添加剤、あるいは無機ナノ粒子、例えばSiO2、TiO2、ZnO、ZrO2又はAl2O3であることができる。
プライマー層として形成される被膜の厚さは、10nm~1μmの範囲内にすることが好ましい。このポリシラザンプライマー層は、酸素、水蒸気バリア膜としても用いることができる。
(10)粘着層
太陽熱発電用反射装置は、太陽熱発電用のフィルムミラーを粘着層を介して支持基材貼り付けて形成した物である。太陽熱発電用反射装置の好ましい一態様として、図1Bに示す例が挙げられる。太陽熱発電用反射装置20は、太陽熱発電用のフィルムミラー10を粘着層11を介して支持基材12に貼り合せてなる例である。
フィルムミラーを支持基材に接着するための粘着層としては、特に制限されず、例えば、ドライラミネート剤、ウエットラミネート剤、粘着剤、ヒートシール剤、ホットメルト剤等のいずれもが用いられる。粘着剤としては、例えば、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ニトリルゴム等が用いられる。
ラミネート法は、特に制限されず、例えば、ロール式で連続的に行うのが経済性及び生産性の点から好ましい。
粘着層の厚さは、粘着効果、乾燥速度等の観点から、通常1~100μm程度の範囲であることが好ましい。
太陽熱発電用反射装置は、太陽熱発電用のフィルムミラーを粘着層を介して支持基材貼り付けて形成した物である。太陽熱発電用反射装置の好ましい一態様として、図1Bに示す例が挙げられる。太陽熱発電用反射装置20は、太陽熱発電用のフィルムミラー10を粘着層11を介して支持基材12に貼り合せてなる例である。
フィルムミラーを支持基材に接着するための粘着層としては、特に制限されず、例えば、ドライラミネート剤、ウエットラミネート剤、粘着剤、ヒートシール剤、ホットメルト剤等のいずれもが用いられる。粘着剤としては、例えば、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、ニトリルゴム等が用いられる。
ラミネート法は、特に制限されず、例えば、ロール式で連続的に行うのが経済性及び生産性の点から好ましい。
粘着層の厚さは、粘着効果、乾燥速度等の観点から、通常1~100μm程度の範囲であることが好ましい。
(11)支持基材
太陽熱発電用反射装置に用いられる支持基材としては、鋼板、銅板、アルミニウム板、アルミニウムめっき鋼板、アルミニウム系合金めっき鋼板、銅めっき鋼板、錫めっき鋼板、クロムめっき鋼板、ステンレス鋼板など熱伝導率の高い金属材料、また樹脂と金属板を組み合わせた鋼板を用いることができる。
本発明においては、特に耐食性の良好なめっき鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板などにすることが好ましい。さらに好ましくは、樹脂と金属板を組み合わせた鋼板を用いることが好ましい。
太陽熱発電用反射装置に用いられる支持基材としては、鋼板、銅板、アルミニウム板、アルミニウムめっき鋼板、アルミニウム系合金めっき鋼板、銅めっき鋼板、錫めっき鋼板、クロムめっき鋼板、ステンレス鋼板など熱伝導率の高い金属材料、また樹脂と金属板を組み合わせた鋼板を用いることができる。
本発明においては、特に耐食性の良好なめっき鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板などにすることが好ましい。さらに好ましくは、樹脂と金属板を組み合わせた鋼板を用いることが好ましい。
このような構成の太陽熱発電用反射装置は、太陽光を集光する目的において、好ましく使用できる。
この太陽熱発電用反射装置を使用する場合、反射装置の形状を樋状(半円筒状)として、半円の中心部分に内部に流体を有する筒状部材を設け、筒状部材に太陽光を集光させることで内部の流体を加熱し、その熱エネルギーを変換して発電する形態が一形態として挙げられる。
また、平板状の反射装置を複数個所に設置し、それぞれの反射装置で反射された太陽光を一枚の反射鏡(中央反射鏡)に集光させて、反射鏡により反射して得られた熱エネルギーを発電部で変換することで発電する形態も一形態として挙げられる。特に後者の形態においては、用いられる反射装置に高い正反射率が求められる為、本発明の太陽熱発電用フィルムミラーが特に好適に用いられる。
この太陽熱発電用反射装置を使用する場合、反射装置の形状を樋状(半円筒状)として、半円の中心部分に内部に流体を有する筒状部材を設け、筒状部材に太陽光を集光させることで内部の流体を加熱し、その熱エネルギーを変換して発電する形態が一形態として挙げられる。
また、平板状の反射装置を複数個所に設置し、それぞれの反射装置で反射された太陽光を一枚の反射鏡(中央反射鏡)に集光させて、反射鏡により反射して得られた熱エネルギーを発電部で変換することで発電する形態も一形態として挙げられる。特に後者の形態においては、用いられる反射装置に高い正反射率が求められる為、本発明の太陽熱発電用フィルムミラーが特に好適に用いられる。
以下、本発明について実施例および比較例を用いて具体的に説明する。但し、本発明はこれらに限定されるものではない。以下の実施例や比較例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。
[反射フィルムの作製方法]
第1樹脂基材1として、二軸延伸ポリエステルフィルム(ポリエチレンテレフタレートフィルム、厚さ25μm)を用いた。このポリエステルフィルムの片面に、ポリエステル系樹脂(ポリエスター SP-181、日本合成化学社製)とTDI(トリレンジイソシアネート)系イソシアネート(2,4-トリレンジイソシアネート)を樹脂固形分比率で10:2に混合し、溶媒としてメチルエチルケトンを加え、更に腐食防止剤としてグリコールジメルカプトアセテート(和光純薬製)10質量%となるよう調製した量を混合し、グラビアコート法によりコーティングして、厚さ60nmの腐食防止層2を形成した。
続いて腐食防止層2上に、真空蒸着によって銀反射層3を80nmになるように製膜した。
次に銀反射層3上に、腐食防止層2のグリコールジメルカプトアセテートの代わりにTinuvin234(チバ・ジャパン社製)を用いた以外は同様にして、腐食防止層4を形成した。
その腐食防止層4上に、紫外線吸収ポリマー「ニューコートUVA-204W」(新中村化学製)を厚さ5μmになるようにグラビアコート法によりコーティングして、紫外線吸収層5を形成した。
紫外線吸収層5上に、接着剤TBS‐730(大日本インキ社製)を厚さ5μmになるようにグラビアコート法によりコーティングして接着層6を作製し、その上から紫外線吸収剤を含有したアクリル樹脂住友化学S001(75μm)をロール方式により貼り合わせて、第2樹脂基材7を形成した。
このように、ハードコート層8以外の構成層を積層した反射フィルムを作製した。
第1樹脂基材1として、二軸延伸ポリエステルフィルム(ポリエチレンテレフタレートフィルム、厚さ25μm)を用いた。このポリエステルフィルムの片面に、ポリエステル系樹脂(ポリエスター SP-181、日本合成化学社製)とTDI(トリレンジイソシアネート)系イソシアネート(2,4-トリレンジイソシアネート)を樹脂固形分比率で10:2に混合し、溶媒としてメチルエチルケトンを加え、更に腐食防止剤としてグリコールジメルカプトアセテート(和光純薬製)10質量%となるよう調製した量を混合し、グラビアコート法によりコーティングして、厚さ60nmの腐食防止層2を形成した。
続いて腐食防止層2上に、真空蒸着によって銀反射層3を80nmになるように製膜した。
次に銀反射層3上に、腐食防止層2のグリコールジメルカプトアセテートの代わりにTinuvin234(チバ・ジャパン社製)を用いた以外は同様にして、腐食防止層4を形成した。
その腐食防止層4上に、紫外線吸収ポリマー「ニューコートUVA-204W」(新中村化学製)を厚さ5μmになるようにグラビアコート法によりコーティングして、紫外線吸収層5を形成した。
紫外線吸収層5上に、接着剤TBS‐730(大日本インキ社製)を厚さ5μmになるようにグラビアコート法によりコーティングして接着層6を作製し、その上から紫外線吸収剤を含有したアクリル樹脂住友化学S001(75μm)をロール方式により貼り合わせて、第2樹脂基材7を形成した。
このように、ハードコート層8以外の構成層を積層した反射フィルムを作製した。
[ハードコート液No.1の作製]
ポリオルガノシロキサン(信越化学工業製)126g(COOH 0.20当量)と、C18H37OH42g(0.16モル)と、溶媒としてのトルエン188gと、触媒としてのパラトルエンスルホン酸1.9gとを、温度計・還流冷却装置・デカンター脱水装置・攪拌装置付きの500ml硝子製反応器中に仕込み、窒素ブロー下のリフラックス状態(110~115℃)で20時間攪拌を行い、本エステル化反応の理論脱水量3.6gを確認した。
反応終了後Ca(OH)2にて中和、濾過、脱溶剤することにより、分子量8,200の2官能ポリオルガノシロキサン化合物180gを得た。
このハードコート液No.1は、比較例1のフィルムミラー作製に用いた。
ポリオルガノシロキサン(信越化学工業製)126g(COOH 0.20当量)と、C18H37OH42g(0.16モル)と、溶媒としてのトルエン188gと、触媒としてのパラトルエンスルホン酸1.9gとを、温度計・還流冷却装置・デカンター脱水装置・攪拌装置付きの500ml硝子製反応器中に仕込み、窒素ブロー下のリフラックス状態(110~115℃)で20時間攪拌を行い、本エステル化反応の理論脱水量3.6gを確認した。
反応終了後Ca(OH)2にて中和、濾過、脱溶剤することにより、分子量8,200の2官能ポリオルガノシロキサン化合物180gを得た。
このハードコート液No.1は、比較例1のフィルムミラー作製に用いた。
また、本実施例では、シランカップリング剤(フッ素系防汚添加剤)として、片末端にシランカップリング基をもち、片側にフッ素樹脂鎖が修飾された物質を用いた。
特に、下記の一般式(5)で表されるフッ素樹脂鎖が直鎖状構造のシランカップリング剤(以下、直鎖型シランカップリング系フッ素剤とする)と、下記の一般式(6)で表されるフッ素樹脂鎖が分岐状構造のシランカップリング剤(以下、分岐型シランカップリング系フッ素剤とする)の、2種類を使用した。
特に、下記の一般式(5)で表されるフッ素樹脂鎖が直鎖状構造のシランカップリング剤(以下、直鎖型シランカップリング系フッ素剤とする)と、下記の一般式(6)で表されるフッ素樹脂鎖が分岐状構造のシランカップリング剤(以下、分岐型シランカップリング系フッ素剤とする)の、2種類を使用した。
[比較例1]
ハードコート液No.1に、直鎖型シランカップリング系フッ素剤(KBM7803、信越化学製)をハードコートの固形分に対して1重量部になるように添加・攪拌した。その後、上記反射フィルム上にハードコート液をワイヤーバーによりコートし、80℃にて60秒間乾燥後、80℃で5時間熱アニールさせることで、乾燥膜厚3μmのハードコート層を形成し、比較例1のフィルムミラーを作製した。
ハードコート液No.1に、直鎖型シランカップリング系フッ素剤(KBM7803、信越化学製)をハードコートの固形分に対して1重量部になるように添加・攪拌した。その後、上記反射フィルム上にハードコート液をワイヤーバーによりコートし、80℃にて60秒間乾燥後、80℃で5時間熱アニールさせることで、乾燥膜厚3μmのハードコート層を形成し、比較例1のフィルムミラーを作製した。
[比較例2]
上記反射フィルム上に、3官能ポリシロキサンのハードコート液としてNP720(動研製)をワイヤーバーによりコートし(フッ素系防汚添加剤未使用)、80℃にて60秒間乾燥後、80℃で5時間熱処理を行うことで、乾燥膜厚3μmのハードコート層を形成し、比較例2のフィルムミラーを作製した。
上記反射フィルム上に、3官能ポリシロキサンのハードコート液としてNP720(動研製)をワイヤーバーによりコートし(フッ素系防汚添加剤未使用)、80℃にて60秒間乾燥後、80℃で5時間熱処理を行うことで、乾燥膜厚3μmのハードコート層を形成し、比較例2のフィルムミラーを作製した。
[比較例3]
比較例2で用いたハードコート液に、シラノール結合を有さないフッ素樹脂(ZX-007、富士化成工業製)をハードコートの固形分に対して1重量部になるように添加・攪拌した。その後、比較例2と同様の方法によってハードコート層を形成し、比較例3のフィルムミラーを作製した。
比較例2で用いたハードコート液に、シラノール結合を有さないフッ素樹脂(ZX-007、富士化成工業製)をハードコートの固形分に対して1重量部になるように添加・攪拌した。その後、比較例2と同様の方法によってハードコート層を形成し、比較例3のフィルムミラーを作製した。
[実施例1]
3官能ポリシロキサンのハードコート液としてNP720(動研製)に、直鎖型シランカップリング系フッ素剤(KBM7803、信越化学製)をハードコートの固形分に対して0.5重量部になるように添加・攪拌した。その後、上記反射フィルム上にハードコート液をワイヤーバーによりコートし、80℃にて60秒間乾燥後、80℃で5時間熱処理(硬化処理)を行うことで、乾燥膜厚3μmのハードコート層を形成し、実施例1のフィルムミラーを作製した。
3官能ポリシロキサンのハードコート液としてNP720(動研製)に、直鎖型シランカップリング系フッ素剤(KBM7803、信越化学製)をハードコートの固形分に対して0.5重量部になるように添加・攪拌した。その後、上記反射フィルム上にハードコート液をワイヤーバーによりコートし、80℃にて60秒間乾燥後、80℃で5時間熱処理(硬化処理)を行うことで、乾燥膜厚3μmのハードコート層を形成し、実施例1のフィルムミラーを作製した。
[実施例2]
直鎖型シランカップリング系フッ素剤の濃度を1重量部にした以外は、実施例1と同様にハードコート層を形成し、実施例2のフィルムミラーを作製した。
直鎖型シランカップリング系フッ素剤の濃度を1重量部にした以外は、実施例1と同様にハードコート層を形成し、実施例2のフィルムミラーを作製した。
[実施例3]
直鎖型シランカップリング系フッ素剤の濃度を2重量部にした以外は、実施例1と同様にハードコート層を形成し、実施例3のフィルムミラーを作製した。
直鎖型シランカップリング系フッ素剤の濃度を2重量部にした以外は、実施例1と同様にハードコート層を形成し、実施例3のフィルムミラーを作製した。
[実施例4]
実施例2において、ハードコート液として、3官能ポリシロキサンと4官能ポリシロキサンとが混合されたハードコート液RF1021(動研製)を用いた以外は、実施例2と同様にハードコート層を形成し、実施例4のフィルムミラーを作製した。
実施例2において、ハードコート液として、3官能ポリシロキサンと4官能ポリシロキサンとが混合されたハードコート液RF1021(動研製)を用いた以外は、実施例2と同様にハードコート層を形成し、実施例4のフィルムミラーを作製した。
[実施例5]
実施例3において、ハードコート液として、3官能ポリシロキサンと4官能ポリシロキサンとが混合されたハードコート液RF1021(動研製)を用いた以外は、実施例3と同様にハードコート層を形成し、実施例5のフィルムミラーを作製した。
実施例3において、ハードコート液として、3官能ポリシロキサンと4官能ポリシロキサンとが混合されたハードコート液RF1021(動研製)を用いた以外は、実施例3と同様にハードコート層を形成し、実施例5のフィルムミラーを作製した。
[実施例6]
実施例4において、フッ素系防汚添加剤として分岐型シランカップリング系フッ素剤を用いた以外は、実施例4と同様にハードコート層を形成し、実施例6のフィルムミラーを作製した。
実施例4において、フッ素系防汚添加剤として分岐型シランカップリング系フッ素剤を用いた以外は、実施例4と同様にハードコート層を形成し、実施例6のフィルムミラーを作製した。
[実施例7]
実施例5において、フッ素系防汚添加剤として分岐型シランカップリング系フッ素剤を用いた以外は、実施例5と同様にハードコート層を形成し、実施例7のフィルムミラーを作製した。
実施例5において、フッ素系防汚添加剤として分岐型シランカップリング系フッ素剤を用いた以外は、実施例5と同様にハードコート層を形成し、実施例7のフィルムミラーを作製した。
[実施例8]
実施例2のハードコート液に対して、紫外線吸収剤ND176(テイカ製)を1重量%になるように添加した以外は、実施例2と同様に作製し、実施例8のフィルムミラーを作製した。
実施例2のハードコート液に対して、紫外線吸収剤ND176(テイカ製)を1重量%になるように添加した以外は、実施例2と同様に作製し、実施例8のフィルムミラーを作製した。
[実施例9]
実施例8のND176の濃度を3重量%にした以外は、実施例8と同様に作製し、実施例9のフィルムミラーを作製した。
実施例8のND176の濃度を3重量%にした以外は、実施例8と同様に作製し、実施例9のフィルムミラーを作製した。
[実施例10]
実施例8のND176の濃度を10重量%にした以外は、実施例8と同様に作製し、実施例9のフィルムミラーを作製した。
実施例8のND176の濃度を10重量%にした以外は、実施例8と同様に作製し、実施例9のフィルムミラーを作製した。
[実施例11]
実施例8のND176の代わりに有機系紫外線吸収剤としてTinuvin477(BASF社製)を1重量%使用した以外は、実施例8と同様に作製し、実施例10のフィルムミラーを作製した。
実施例8のND176の代わりに有機系紫外線吸収剤としてTinuvin477(BASF社製)を1重量%使用した以外は、実施例8と同様に作製し、実施例10のフィルムミラーを作製した。
[実施例12]
前記反射フィルム上にプライマーT(信越化学製)をワイヤーバーによりコートし、80℃で30秒間乾燥させ、厚さ1μmのプライマー層を形成した後、そのプライマー層上に実施例2と同様の手法によってハードコート層を形成し、実施例11のフィルムミラーを作製した。
前記反射フィルム上にプライマーT(信越化学製)をワイヤーバーによりコートし、80℃で30秒間乾燥させ、厚さ1μmのプライマー層を形成した後、そのプライマー層上に実施例2と同様の手法によってハードコート層を形成し、実施例11のフィルムミラーを作製した。
[実施例13]
実施例2のハードコート層の厚みを1μmにした以外は、実施例2と同様に作製し、実施例12のフィルムミラーを作製した。
実施例2のハードコート層の厚みを1μmにした以外は、実施例2と同様に作製し、実施例12のフィルムミラーを作製した。
[実施例14]
実施例8のハードコート層の厚みを7μmにした以外は、実施例8と同様に作製し、実施例13のフィルムミラーを作製した。
実施例8のハードコート層の厚みを7μmにした以外は、実施例8と同様に作製し、実施例13のフィルムミラーを作製した。
[実施例15]
実施例2のハードコート層の乾燥後の熱処理(硬化処理)条件を、45℃で5日間とした以外は、実施例2と同様に作製し、実施例15のフィルムミラーを作製した。
実施例2のハードコート層の乾燥後の熱処理(硬化処理)条件を、45℃で5日間とした以外は、実施例2と同様に作製し、実施例15のフィルムミラーを作製した。
比較例1~3と実施例1~15のフィルムミラーにおけるハードコート層の要素について、表1に示す。
[太陽熱発電用フィルムミラーの評価]
上記のように作製した太陽熱発電用のフィルムミラー(比較例1~3、実施例1~15)について、下記の方法に従って、正反射率、耐傷性(紫外線耐性)の試験としてのスチールウール試験、防汚性の尺度としての接触角試験と転落角試験、耐候性試験としての屋外暴露実地試験をそれぞれ行い、各項目について評価した。
なお、フィルムミラーのハードコート層側が光入射面となるように各試験を行った。
上記のように作製した太陽熱発電用のフィルムミラー(比較例1~3、実施例1~15)について、下記の方法に従って、正反射率、耐傷性(紫外線耐性)の試験としてのスチールウール試験、防汚性の尺度としての接触角試験と転落角試験、耐候性試験としての屋外暴露実地試験をそれぞれ行い、各項目について評価した。
なお、フィルムミラーのハードコート層側が光入射面となるように各試験を行った。
[正反射率の測定]
島津製作所社製の分光光度計「U-4100」を用いて、反射面の法線に対して、入射光の入射角を5°の正反射率を測定した。評価は、250nmから2500nmまでの平均反射率として測定した。
島津製作所社製の分光光度計「U-4100」を用いて、反射面の法線に対して、入射光の入射角を5°の正反射率を測定した。評価は、250nmから2500nmまでの平均反射率として測定した。
[スチールウール試験]
耐傷性の試験として、往復摩耗試験機(新東科学(株)製HEIDON-14DR)に摩耗材としてスチールウール(#0000)を取り付け、荷重500g/cm2の条件で各撥水・防汚性物品の表面を速度10mm/secで10回往復させた。その時の傷本数を評価した。また、キセノンランプ照射(UV照射)下、温度75℃、湿度85%RHの条件で6カ月間放置後の耐傷性を、前記同様スチールウール試験で測定し、その時の傷本数を評価した。
耐傷性の試験として、往復摩耗試験機(新東科学(株)製HEIDON-14DR)に摩耗材としてスチールウール(#0000)を取り付け、荷重500g/cm2の条件で各撥水・防汚性物品の表面を速度10mm/secで10回往復させた。その時の傷本数を評価した。また、キセノンランプ照射(UV照射)下、温度75℃、湿度85%RHの条件で6カ月間放置後の耐傷性を、前記同様スチールウール試験で測定し、その時の傷本数を評価した。
[接触角試験]
JIS-R3257に基づいて、水3μL滴下してフィルムミラーの表面の接触角を接触角計DM300(協和界面化学)を用いて測定した。
JIS-R3257に基づいて、水3μL滴下してフィルムミラーの表面の接触角を接触角計DM300(協和界面化学)を用いて測定した。
[転落角試験]
接触角計DM501(協和界面化学)に滑落法キット DM‐SA01を取り付け、水50μL滴下し、支持体を水平状態から0.5°/秒の速度で傾けていき、水滴が転がり落ちるときの角度を転落角として測定した。撥水膜の場合、転落角の小さい方が水滴が落ちやすく防汚性に優れ、好ましい。
接触角計DM501(協和界面化学)に滑落法キット DM‐SA01を取り付け、水50μL滴下し、支持体を水平状態から0.5°/秒の速度で傾けていき、水滴が転がり落ちるときの角度を転落角として測定した。撥水膜の場合、転落角の小さい方が水滴が落ちやすく防汚性に優れ、好ましい。
[屋外暴露試験]
実施例にて作製したサンプル(フィルムミラー)をアルミ基材に貼り付けて太陽熱発電用反射装置を作製し、チュニジアの内陸部の砂漠(サハラ砂漠)と同条件の環境下、地面との角度が30°となるように設置した。その後、汚れにより反射率が大幅に低下した場合は、表面をイオン交換水により水洗し、それを1年間継続後、上記条件で正反射率を測定した。また、所定のブラシと水でフィルム最表面を洗浄した後の同様に測定した。
実施例にて作製したサンプル(フィルムミラー)をアルミ基材に貼り付けて太陽熱発電用反射装置を作製し、チュニジアの内陸部の砂漠(サハラ砂漠)と同条件の環境下、地面との角度が30°となるように設置した。その後、汚れにより反射率が大幅に低下した場合は、表面をイオン交換水により水洗し、それを1年間継続後、上記条件で正反射率を測定した。また、所定のブラシと水でフィルム最表面を洗浄した後の同様に測定した。
各項目についての評価結果を表2に示す。
表2に示した評価結果から明らかなように本発明に係る実施例の各種特性は、比較例に対して優れていることが分かる。
比較例1では、ハードコートとして2官能性のシリコン系ハードコートを用いているため、ハードコート性が得られておらず、初期(UV照射前)のスチールウール試験で大きく傷付いている。また、防汚性も低く、屋外暴露試験で反射率が大幅に低下した。
比較例2では、フッ素系防汚添加剤が含まれていないため、初期防汚性が低く、屋外暴露試験で表面に汚れがこびり付き、水洗しても汚れが落ち難く、反射率が低下してしまった。また、UV照射後のスチールウール試験で大きく傷付いている。
比較例3では、アルコキシシリル基を含まない(シラノール結合を有さない)フッ素系防汚添加剤を使用したため、劣化試験で性能低下し、反射率が低下してしまった。また、UV照射後のスチールウール試験で大きく傷付いている。
比較例1では、ハードコートとして2官能性のシリコン系ハードコートを用いているため、ハードコート性が得られておらず、初期(UV照射前)のスチールウール試験で大きく傷付いている。また、防汚性も低く、屋外暴露試験で反射率が大幅に低下した。
比較例2では、フッ素系防汚添加剤が含まれていないため、初期防汚性が低く、屋外暴露試験で表面に汚れがこびり付き、水洗しても汚れが落ち難く、反射率が低下してしまった。また、UV照射後のスチールウール試験で大きく傷付いている。
比較例3では、アルコキシシリル基を含まない(シラノール結合を有さない)フッ素系防汚添加剤を使用したため、劣化試験で性能低下し、反射率が低下してしまった。また、UV照射後のスチールウール試験で大きく傷付いている。
実施例1~13に関しては、ハードコートの耐候性とフッ素系防汚添加剤の防汚性によって、屋外暴露試験後の防汚性や耐傷性に若干の差はあるものの、いずれも高い反射率を保つことができている。これは、本発明のハードコート層が、より優れた防汚性・耐傷性・耐候性の3機能をもつことができているためであると考えられる。特に、ハードコート液にフッ素系分子を添加したことにより、そのハードコート液を塗布して形成したハードコート層の平滑性を向上させることと、ハードコート層の屈折率を低下させることができていると考えられる。その結果、銀反射層への光の取り込み効率を上げることができ、フィルムミラーの正反射率を高くすることができ、良好な正反射率を長期間保ち続けることが可能になった。
すなわち、本発明によれば、ハードコート層の劣化による正反射率の低下を防止するとともに、軽量で柔軟性があり、製造コストを抑え大面積化・大量生産することのでき、耐傷性、防汚性に優れ、過酷な環境に長期間設置しても、太陽光に対して良好な正反射率を長期間保ち続けることができる耐候性の優れた太陽熱発電用のフィルムミラーと太陽熱発電用反射装置を提供することができることが分かる。
すなわち、本発明によれば、ハードコート層の劣化による正反射率の低下を防止するとともに、軽量で柔軟性があり、製造コストを抑え大面積化・大量生産することのでき、耐傷性、防汚性に優れ、過酷な環境に長期間設置しても、太陽光に対して良好な正反射率を長期間保ち続けることができる耐候性の優れた太陽熱発電用のフィルムミラーと太陽熱発電用反射装置を提供することができることが分かる。
なお、本発明の適用は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
本発明は、以上のように構成されていることから、フィルムミラー及びフィルムミラーの製造方法、太陽熱発電用反射装置として利用できる。
1 第1樹脂基材(基材)
2 腐食防止層
3 銀反射層(反射層)
4 腐食防止層
5 紫外線吸収層
6 接着層
7 第2樹脂基材
8 ハードコート層
9 プライマー層
11 粘着層
12 支持基材
10、30 フィルムミラー
20、40 太陽熱発電用反射装置
2 腐食防止層
3 銀反射層(反射層)
4 腐食防止層
5 紫外線吸収層
6 接着層
7 第2樹脂基材
8 ハードコート層
9 プライマー層
11 粘着層
12 支持基材
10、30 フィルムミラー
20、40 太陽熱発電用反射装置
Claims (10)
- 基材と反射層を有するフィルムミラーであって、
当該フィルムミラーの光入射側最表面には、3官能以上のシリコン系ハードコート材料を含む液に、フッ素結合基を有し、末端にはアルコキシシリル基を有するシランカップリング剤を添加したハードコート液を塗布して形成したハードコート層が設けられているフィルムミラー。 - 前記シリコン系ハードコート材料は、3官能型シリコンと4官能型シリコンの少なくとも一方を含む請求項1に記載のフィルムミラー。
- 前記ハードコート層の厚みが、1~7μmである請求項1又は2に記載のフィルムミラー。
- 前記ハードコート層は、紫外線吸収剤を含む請求項1~3の何れか一項に記載のフィルムミラー。
- 前記ハードコート層は、前記紫外線吸収剤を0.1~20質量%含む請求項4に記載のフィルムミラー。
- 前記ハードコート層の光入射側とは反対側の面にプライマー層を設けた請求項1~5の何れか一項に記載のフィルムミラー。
- 前記フィルムミラーは、太陽熱発電用ミラーである請求項1~6の何れか一項に記載のフィルムミラー。
- 請求項7に記載のフィルムミラーを、粘着層を介して支持基材に貼り付けて形成した太陽熱発電用反射装置。
- 基材と反射層を有するフィルムミラーの製造方法であって、
前記フィルムミラーの光入射側最表面になるように、シリコン系ハードコート材料を含む液に、フッ素結合基を有し、末端にはアルコキシシリル基を有するシランカップリング剤を添加したハードコート液を塗布してハードコート層を設けるフィルムミラーの製造方法。 - 前記ハードコート液を塗布後に45~140℃の温度で硬化処理を施し、前記ハードコート層を形成する請求項9に記載のフィルムミラーの製造方法。
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JP2015107453A (ja) * | 2013-12-04 | 2015-06-11 | 旭化成株式会社 | 機能性膜の製造方法及び機能性膜 |
| JP2015161826A (ja) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | コニカミノルタ株式会社 | フィルムミラーおよび太陽熱発電用反射装置 |
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| WO2011078157A1 (ja) * | 2009-12-21 | 2011-06-30 | コニカミノルタオプト株式会社 | フィルムミラー、その製造方法及び太陽熱発電用反射装置 |
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-
2012
- 2012-12-18 JP JP2013550276A patent/JPWO2013094577A1/ja active Pending
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