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WO2016031969A1 - 六ホウ化物微粒子の集合体、六ホウ化物微粒子分散液、六ホウ化物微粒子分散体、六ホウ化物微粒子分散体合わせ透明基材、赤外線吸収フィルムおよび赤外線吸収ガラス - Google Patents

六ホウ化物微粒子の集合体、六ホウ化物微粒子分散液、六ホウ化物微粒子分散体、六ホウ化物微粒子分散体合わせ透明基材、赤外線吸収フィルムおよび赤外線吸収ガラス Download PDF

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WO2016031969A1
WO2016031969A1 PCT/JP2015/074450 JP2015074450W WO2016031969A1 WO 2016031969 A1 WO2016031969 A1 WO 2016031969A1 JP 2015074450 W JP2015074450 W JP 2015074450W WO 2016031969 A1 WO2016031969 A1 WO 2016031969A1
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WO
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hexaboride
resin
fine particles
particle dispersion
aggregate
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PCT/JP2015/074450
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English (en)
French (fr)
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佳輔 町田
裕史 常松
藤田 賢一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Publication date
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Priority to EP15835458.9A priority patent/EP3187462A4/en
Priority to JP2016545640A priority patent/JP6645433B2/ja
Priority to US15/507,689 priority patent/US20170283311A1/en
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    • C03C2217/47Coatings comprising at least one inhomogeneous layer consisting of a dispersed phase in a continuous phase characterized by the dispersed phase consisting of a specific material
    • C03C2217/475Inorganic materials

Definitions

  • an aggregate of hexaboride fine particles having good visible light transmittance and absorbing near infrared light, a hexaboride fine particle dispersion, a hexaboride fine particle dispersion, and a hexaboride fine particle dispersion are transparent.
  • the present invention relates to a substrate, an infrared absorption film, and an infrared absorption glass.
  • heat ray shielding techniques that have good visible light transmittance and reduce solar radiation transmittance while maintaining transparency.
  • the heat ray shielding technology using a dispersion of conductive fine particles has advantages such as excellent heat ray shielding properties, low cost, radio wave transparency, and high weather resistance as compared with other technologies. .
  • Patent Document 1 a transparent resin containing a tin oxide fine powder in a dispersed state, or a transparent synthetic resin containing a tin oxide fine powder in a dispersed state, molded into a sheet or a film is used as a transparent synthetic resin base.
  • An infrared-absorbing synthetic resin molded article obtained by laminating on a material has been proposed.
  • Patent Document 2 discloses that Sn, Ti, Si, Zn, Zr, Fe, Al, Cr, Co, Ce, In, Ni, Ag, Cu, Pt, Mn, Ta, between at least two opposing plate glasses. , W, V, Mo metal, oxide of the metal, nitride of the metal, sulfide of the metal, dope of Sb or F to the metal, or an intermediate layer in which a mixture of these is dispersed A laminated glass sandwiched between is proposed.
  • Patent Documents 3 to 5 coating solutions for selective permeation film in which titanium nitride fine particles and hexaboride fine particles are dispersed, selective permeation films, heat ray shielding component dispersions, heat ray shielding resin moldings, etc. There is.
  • the present inventors conceived of a hexaboride fine particle as a light absorbing fine particle and a dispersion of the hexaboride fine particle. That is, hexaboride fine particles and hexaboride fine particle dispersions have strong near infrared absorption ability while maintaining high transparency, have high molar absorptivity, have low cost, and have high weatherability.
  • the present inventors have found that it is possible to use it as a light absorbing particle dispersion liquid or a light absorbing particle dispersion.
  • Patent Documents 3 to 5 disclose the above-mentioned Patent Documents 3 to 5, and a coating for a selective transmission film, a selective transmission film, a heat ray shielding component dispersion, a heat ray shielding component dispersion, and titanium nitride fine particles and hexaboride fine particles dispersed therein.
  • a shielding resin molding and the like Provided is a shielding resin molding and the like.
  • the hexaboride fine particles disclosed in Patent Documents 3 to 5 sometimes can not sufficiently absorb light in the vicinity of a wavelength 1000 nm having a high weight coefficient in sunlight. Therefore, if the concentration of the hexaboride fine particles is increased to sufficiently absorb the light in the vicinity of the wavelength 1000 nm, the light in the visible light region is also largely absorbed this time. For this reason, while the visible light was permeate
  • Patent Document 4 discloses a configuration in which light-absorbing fine particles of a type other than hexaboride fine particles are mixed with the hexaboride fine particles.
  • mixing and using different types of light absorbing fine particles makes it difficult to select a dispersant capable of stably causing a plurality of types of light absorbing fine particles to be present in a solvent and to select an addition method.
  • aggregation of the light absorbing fine particles may occur.
  • the present invention has been made under the above-mentioned circumstances, and the problem to be solved is that the selectivity of the absorption wavelength is controlled and hexaboron having sufficient characteristics as a solar radiation shielding material for shielding sunlight. It is an object of the present invention to provide an aggregate of fluoride fine particles, a hexaboride fine particle dispersion, a hexaboride fine particle dispersion, a hexaboride fine particle dispersion combined transparent substrate, an infrared ray absorbing film and an infrared ray absorbing glass.
  • the present inventors conducted research. And, in the fine particle dispersion of the hexaboride particles which have been known up to now or the fine particle dispersion of the hexaboride according to the prior art to which this is applied, any examination was carried out on the configuration of controlling the shape of the particles. It was found that there was no And, the hexaboride microparticles disclosed in the above-mentioned Patent Documents 3 to 5 may not sufficiently absorb light in the vicinity of a wavelength 1000 nm, which has a high weight coefficient, in sunlight. It was conceived that the control of the particle shape was not taken into consideration, so that the shape of the manufactured particles and the existence ratio of each shape particle were inappropriate.
  • lanthanum boride fine particles (LaB 6 ) having an average particle diameter of 100 nm or less are mixed with an organic solvent and a silane coupling agent, and zirconia balls having a diameter of 4 mm are used. Only the procedure for preparing a fine particle dispersion of lanthanum boride by ball-mixing for 100 hours is disclosed, and the shape of the particles in the form of a dispersion, a coating film or a dispersion is particularly mentioned. Not.
  • Patent Document 4 in the example, boride fine particles having an average particle diameter of 85 to 120 nm are mixed with an organic solvent and a coupling agent for fine particle dispersion, and ball mill mixed using zirconia balls having a diameter of 4 mm.
  • the procedure for preparing a dispersion of fluoride fine particles is only disclosed, and no particular mention is made of the shape of the particles in the form of a dispersion or a coated film.
  • the description of the control of the particle shape of hexaboride and the effect thereof does not substantially exceed the range of the descriptions of the above-mentioned Patent Documents 3 to 5.
  • the light absorption characteristics exhibited by the dispersion when the hexaboride fine particles are dispersed are as follows: It was something that was not clear at all.
  • the inventors conducted further studies with the above recognition. And although the details will be described later, when the particle shape of the hexaboride fine particles is regarded as a spheroid and the aspect ratio of the hexaboride fine particles is considered, six having an aspect ratio of 1.5 or more and less than 4.0. It has been found that the boride fine particles have a main absorption peak at light with a wavelength of 900 to 1000 nm. Therefore, it is possible to efficiently shield sunlight while transmitting visible light. However, it has been found that the hexaboride fine particles can not sufficiently absorb light of wavelengths longer than 1100 nm, which has a high weight coefficient of sunlight.
  • hexaboride fine particles having an aspect ratio of 4.0 or more and less than 20.0 have a main absorption peak for light with a wavelength of 1000 to 2000 nm, and thus effectively block sunlight while transmitting visible light.
  • the hexaboride fine particles can not sufficiently absorb light having a wavelength of 800 to 1000 nm, which has a high weight coefficient of sunlight.
  • hexaboride microparticles having an aspect ratio of less than 1.5 have their main absorption peak at a wavelength of 700 to 900 nm. For this reason, in addition to not sufficiently absorbing the light of around 1000 nm, which has a high value coefficient of sunlight, and the light in the visible light region, the light is also largely absorbed. For this reason, the characteristic as a solar radiation shielding material was not enough.
  • the present inventors have prepared hexaboride microparticles having an aspect ratio of 1.5 or more and less than 4.0, and hexaboride microparticles having an aspect ratio of 4.0 or more and less than 20.0, By mixing in a predetermined ratio to form an aggregate, it is possible to obtain an aggregate of hexaboride fine particles having broad absorption in the near infrared region, which transmits visible light while having a high weight coefficient of sunlight. I thought about it.
  • the particle shape of the hexaboride microparticles present in the field of view is regarded as a spheroid
  • the number of all hexaboride fine particles present in the field of view is 100 (number)%
  • the aspect ratio [(major axis length) / (minor axis length)] value is 1.5 or more and less than 4.0
  • the proportion of the number occupied by hexaboride fine particles is a (number)%
  • the proportion of the number occupied by hexaboride fine particles having an aspect ratio of 4.0 to less than 20.0 is b (number)%.
  • the third invention is The aggregate of hexaboride particles according to the first or second aspect of the invention is characterized in that the hexaboride particles are lanthanum hexaboride particles.
  • the fourth invention is A dispersion comprising the aggregate of hexaboride fine particles according to any of the first to third inventions dispersed in a liquid medium,
  • the liquid medium is selected from water, organic solvents, fats and oils, liquid resins, plasticizers for liquid plastics, or a mixture of two or more selected from these, hexaboride characterized in that It is a fine particle dispersion.
  • the fifth invention is The hexaboride microparticle dispersion liquid according to the fourth invention, wherein the hexaboride microparticles are contained in an amount of 0.02% by mass or more and 20% by mass or less.
  • the sixth invention is It is a hexaboride particle dispersion, characterized in that the aggregate of the hexaboride particles according to any of the first to fourth inventions is dispersed in a thermoplastic resin or a UV curable resin.
  • the seventh invention is The thermoplastic resin is polyethylene terephthalate resin, polycarbonate resin, acrylic resin, styrene resin, polyamide resin, polyethylene resin, vinyl chloride resin, olefin resin, epoxy resin, epoxy resin, polyimide resin, fluorine resin, ethylene / vinyl acetate copolymer, polyvinyl One kind of resin selected from the resin group called acetal resin, Or a mixture of two or more resins selected from the above resin group, Or the hexaboride fine particle dispersion according to the sixth invention, which is any one of a copolymer of two or more kinds of resins selected from the above resin group.
  • the eighth invention is The hexaboride particle dispersion according to the sixth or seventh invention, wherein the hexaboride particles are contained in an amount of 0.001% by mass or more and 80.0% by mass or less.
  • the ninth invention is The hexaboride particle dispersion according to any one of the sixth to eighth inventions, wherein the hexaboride particle dispersion is in a sheet shape, a board shape, or a film shape.
  • the tenth invention is The sixth to ninth aspects are characterized in that the content of the hexaboride fine particles per unit projected area contained in the hexaboride fine particle dispersion is 0.01 g / m 2 or more and 0.5 g / m 2 or less.
  • the eleventh invention is A hexaboride particle dispersion-matched transparent substrate characterized in that the hexaboride particle dispersion according to any one of the sixth to tenth inventions is present between a plurality of transparent substrates.
  • the twelfth invention is The hexaboride fine particle dispersion according to any one of the sixth to tenth inventions is provided as a coating layer on at least one surface of a transparent substrate selected from a transparent film substrate or a transparent glass substrate.
  • the thirteenth invention is The infrared absorbing film or infrared absorbing glass according to the twelfth invention, wherein the resin is a UV curable resin.
  • the fourteenth invention is It is an infrared rays absorption film or infrared rays absorption glass given in the 12th or 13th invention whose thickness of the above-mentioned coating layer is 10 micrometers or less.
  • the fifteenth invention is The infrared ray-absorbing film according to any of the twelfth to fourteenth inventions, wherein the transparent film substrate is a polyester film.
  • the sixteenth invention is The content of the hexaboride fine particles per unit projected area contained in the coating layer, either from a 12, characterized in that it is 0.01 g / m 2 or more 0.5 g / m 2 or less of 15 invention It is an infrared rays absorption film or infrared rays absorption glass as described in.
  • a hexaboride particle assembly, a hexaboride particle dispersion, a hexaboride particle dispersion, a hexaboride particle dispersion combined transparent substrate, an infrared ray absorbing film and an infrared ray absorbing glass according to the present invention While using fine particles, they have wide absorption characteristics in the near infrared wavelength region, and have appropriate characteristics as a solar radiation shielding material.
  • FIG. 7 is a TEM tomographic image of an assembly dispersed in the lanthanum hexaboride fine particle dispersion according to Example 1.
  • FIG. 5 is a frequency distribution of aspect ratios of hexaboride microparticles contained in an aggregate dispersed in the lanthanum hexaboride microparticles dispersion according to Example 1.
  • FIG. It is a graph which shows the optical characteristic of the dispersion liquid which concerns on an Example and a comparative example.
  • FIG. 10 is a 30,000 ⁇ TEM image of the lanthanum hexaboride microparticles according to Comparative Example 1.
  • the laminated transparent substrate and the method for producing the same, and the infrared absorbing film (h) and the infrared absorbing glass and the method for producing the same will be described in this order.
  • [A] Hexaboride Microparticles The hexaboride microparticles used in the present invention exhibit light absorption by plasmon absorption in the near infrared region.
  • the component is represented by the general formula XB 6 and has a non-spherical shape.
  • the element X is at least one selected from La, Ce, Pr, Nd, Gd, Tb, Dy, Ho, Y, Sm, Eu, Er, Tm, Yb, Lu, Sr, and Ca. Is preferred.
  • the surface is preferably not oxidized, but usually is slightly oxidized in many cases.
  • surface oxidation during the dispersion process of hexaboride fine particles can not be avoided to some extent.
  • hexaboride microparticles whose surface is oxidized as the hexaboride microparticles used in the present invention.
  • the hexaboride fine particles used in the present invention can obtain a larger heat ray shielding effect as the completeness as a crystal is higher.
  • the heat ray shielding effect can be obtained if the basic bond inside the fine particle consists of a bond of each metal and boron.
  • the aggregate of hexaboride fine particles according to the present invention is composed of an aggregate of hexaboride fine particles having a particle shape in a predetermined range.
  • FIG. 1 is a TEM tomographic image of the lanthanum hexaboride particle assembly according to Example 1 described later.
  • the characteristics of the hexaboride particles contained in the aggregate of hexaboride particles are six.
  • the particle shape of the hexaboride microparticles contained in the assembly is regarded as a spheroid, and the aspect ratio of the hexaboride microparticles [(major axis length) / (minor axis length)] is considered.
  • the number ratio of hexaboride fine particles having an aspect ratio of 1.5 or more and less than 4.0 contained in the aggregate is a (number)%, aspect ratio [(long axis length) / (
  • the number ratio of hexaboride fine particles having a value of (short axis length)] of 4.0 to less than 20.0 is expressed as b (number)%
  • the value of (a + b) (number)% is 60 (number )% Or more and 100 (number) or less.
  • the ratio of a: b is in the range of 20:80 to 80:20, and more preferably in the range of 30:70 to 70:30.
  • the aspect ratio of the hexaboride fine particle is to distinguish individual hexaboride fine particles by the three-dimensional image obtained by the TEM tomography method, and compare the specific shape of the particle with the length scale of the three-dimensional image.
  • the aspect ratio can be obtained by calculating the aspect ratio [(major axis length) / (minor axis length)] for each of the hexaboride fine particles. Specifically, 100 or more, preferably 200 or more hexaboride fine particles are identified from the three-dimensional image.
  • the directions of the major axis and the minor axis are determined (the longest axis orthogonal to each other is the major axis, and the shortest axis is the minor axis), and the lengths of the minor axis and the minor axis are determined.
  • the aspect ratio is calculated from the measured value.
  • hexaboride microparticles having an aspect ratio of less than 1.5 have their main absorption peak at a wavelength of 700 to 900 nm. For this reason, the light in the vicinity of 1100 nm, which has a high weight coefficient of sunlight, is not sufficiently absorbed, and the light in the visible light region is also largely absorbed. For this reason, the characteristic as a solar radiation shielding material was not enough.
  • hexaboride fine particles having an aspect ratio of 1.5 to less than 4.0 have a main absorption peak at a wavelength of 900 to 1000 nm.
  • hexaboride fine particles having an aspect ratio of 4.0 or more and less than 20.0 have a main absorption peak for light with a wavelength of 1000 to 2000 nm and transmit visible light while efficiently shielding sunlight. Although it can be done, it can not sufficiently absorb light with a wavelength of 800 to 1000 nm, which is also high in the weight coefficient of sunlight. In addition, hexaboride fine particles having an aspect ratio of 20.0 or more hardly exist.
  • the present inventors found that the value of (a + b) (number)% is 60 (number)% or more, and the value of a: b is 20:80 to When present in the range of 80:20, the aggregate of hexaboride fine particles according to the present invention has broad absorption characteristics in the near infrared wavelength region, using hexaboride fine particles as light absorbing fine particles, We have found that they exhibit appropriate characteristics as a solar radiation shielding material.
  • Fine particles of hexaboride having an average particle size of 0.5 to 5 ⁇ m are prepared, and grinding media having a hardness lower than that of the fine particles (hereinafter may be simply referred to as beads), dispersion medium (for example, isopropyl alcohol, ethanol, 1- Organic solvents such as methoxy-2-propanol, dimethyl ketone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, toluene, propylene glycol monomethyl ether acetate, n-butyl acetate), and optionally a suitable dispersant (for example, a polymeric dispersant)
  • a mill for example, a solvent diffusion mill
  • the peripheral speed of the mill is operated at a lower speed than during normal grinding (for example, about 0.3 to 0.8 times during normal operation), and in the presence of a dispersion medium and optionally a suitable dispersant, Perform wet grinding with low shear force.
  • the aspect ratio contained in the aggregate [(long axis length Number ratio of a hexaboride fine particle having a value of 1.5 or more and less than 4.0, a (number)%, aspect ratio [(long axis length) / (short axis)
  • the number ratio of hexaboride fine particles having a value of 4.0) or more and less than 20.0 is expressed as b (number)%, 60 (number)% ⁇ (a + b) (number)% ⁇ 100
  • the reason why the aggregate of hexaboride fine particles according to the present invention can be produced under the above-mentioned production conditions is not clear.
  • the mode of destruction of the hexaboride fine particles having a cubic crystal structure and having a very high hardness is such that the impact is extended to the whole particles. It is considered that this is not a mode in which the flakes are given and broken but a mode in which scaly fragments having a high aspect ratio are peeled off from the particle surface.
  • coarse (for example, having a particle diameter of 1 ⁇ m or more) hexaboride fine particles are prepared, and a grinding media harder than the fine particles is used, and loaded into a mill together with a dispersing medium and a dispersing agent.
  • the method of wet grinding with high speed and strong shear is not preferred for producing the assembly according to the invention. This is because the aggregate of hexaboride fine particles pulverized by such a strong load contains a large number of nearly spherical particles having an aspect ratio of less than 1.5.
  • the hexaboride fine particles become nearly spherical particles having an aspect ratio of less than 1.5 because the mode of destruction with respect to the hexaboride particles is such that scaly fragments having a high aspect ratio peel off from the particle surface It is considered that this is because the impact is applied to the whole particle and this is in such an aspect as to break it.
  • the hexaboride microparticles are scaly from the particle surface It is believed that the grinding media itself is crushed by the hexaboride particles and loses the crushing power to the hexaboride particles before the fracture mode is brought about such that fragments can be peeled off.
  • the Vickers hardness of lanthanum hexaboride which is a preferable example of hexaboride is 2770 kg / mm 2
  • the hardness of the grinding media is about 920 kg / mm 2 to 1850 kg / mm 2 . That is, zirconia beads (1100 kg / mm 2 to 1300 kg / mm 2 ), alumina beads (1000 kg / mm 2 to 1100 kg / mm 2 ) and the like are suitable.
  • a bead mill is more suitable than a ball mill, a 3-roll mill or a sand mill.
  • Ball mills, triple roll mills and sand mills are often used to produce non-spherical (usually flat flake-like) particles of metals or metal compounds such as aluminum and nickel.
  • hexaboride fine particles generally have very high hardness and rigidity and hardly cause plastic deformation, it is very difficult to process spherical fine particles of hexaboride into non-spherical particles by plastic deformation. It is believed that there is.
  • the method for producing the aggregate of hexaboride fine particles according to the present invention has been described above.
  • the manufacturing method described above is merely an example, and it is also possible to use hexaboride microparticles manufactured by a wet method whose shape is controlled, or hexaboride microparticles manufactured by a plasma torch method whose shape can be controlled.
  • hexaboride microparticles manufactured by a wet method whose shape is controlled
  • hexaboride microparticles manufactured by a plasma torch method whose shape can be controlled.
  • the particle shape of the hexaboride fine particles contained in the aggregate is finally an aggregate of the hexaboride fine particles, it is contained in the aggregate.
  • Number ratio of hexaboride fine particles having a value of aspect ratio [(major axis length) / (minor axis length)] of 1.5 or more and less than 4.0 a (number)%, aspect ratio [(major axis When the number ratio of hexaboride fine particles having a value of (length) / (minor axis length)] of 4.0 or more and less than 20.0 is represented as b (number)%, 60 (number)% ⁇ (a + b) And (number)% ⁇ 100 (number)%, and a: b 20: 80 to 80:20.
  • the average particle diameter of the particles contained in the aggregate of hexaboride particles according to the present invention is preferably 200 nm or less.
  • the average particle diameter is 200 nm or less, when it is made into a hexaboride fine particle dispersion described later, light is not completely blocked by scattering, the visibility of the visible light region is maintained, and simultaneously the transparency is efficiently Because it can hold
  • the hexaboride fine particles it is preferable to further consider the reduction of scattering by the hexaboride fine particles, particularly when the transparency of the visible light region is emphasized. If the reduction of scattering by the hexaboride microparticles is taken into consideration, the average particle diameter of the hexaboride microparticles is preferably 100 nm or less. The reason for this is that scattering of light in the visible light region with a wavelength of 400 nm to 780 nm by geometric scattering or Mie scattering is reduced if the dispersed particle size of the hexaboride fine particles is small. As a result of the reduction of the light scattering, it is possible to avoid that the clear transparency can not be obtained since the hexaboride fine particle dispersion described later looks like frosted glass.
  • the average particle diameter of the hexaboride fine particles is 100 nm or less, the above-mentioned geometric scattering or Mie scattering is reduced to be a Rayleigh scattering region.
  • the scattered light is reduced in inverse proportion to the sixth power of the particle diameter, so the scattering is reduced as the average particle diameter of the hexaboride fine particles is reduced, and the transparency is improved.
  • the average particle diameter of the hexaboride fine particles is 50 nm or less, the scattered light is extremely reduced, which is preferable. From the viewpoint of avoiding light scattering, it is preferable that the average particle diameter of the hexaboride fine particles be smaller.
  • the average particle diameter is 1 nm or more, industrial production is easy. Further, if the surface of the hexaboride fine particles is coated with an oxide containing one or more elements of Si, Ti, Zr, and Al, the weather resistance can be further improved, which is preferable.
  • the hexaboride fine particle dispersion may be simply referred to as "dispersion".
  • the hexaboride microparticles according to the present invention are subjected to dispersion treatment by adding the aggregate of hexaboride microparticles according to the present invention and optionally an appropriate amount of dispersant, coupling agent, surfactant and the like to a liquid medium A dispersion can be obtained.
  • the medium of the hexaboride particle dispersion liquid has a function to maintain the dispersibility of the hexaboride particle dispersion liquid and the hexaboride particle dispersion described later, and a defect occurs when the hexaboride particle dispersion liquid is used It is necessary to have a function to prevent them.
  • Various organic solvents such as alcohols, ketones, hydrocarbons, glycols and water systems can be selected as the organic solvent satisfying the above requirements.
  • alcohol solvents such as methanol, ethanol, 1-propanol, isopropanol, butanol, pentanol, benzyl alcohol and diacetone alcohol; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone and isophorone Solvents; Ester solvents such as 3-methyl-methoxy-propionate; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol isopropyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol methyl ether acetate, propylene Glycol derivatives such as glycol ethyl ether acetate; Amides such as N-methylformamide, dimethylformamide, dimethylacetamide and N-methyl-2-pyrrolidone; Aromatic hydrocarbons such as tol
  • organic solvents having low polarity are preferable, and isopropyl alcohol, ethanol, 1-methoxy-2-propanol, dimethyl ketone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, toluene, propylene glycol monomethyl ether acetate, n-butyl acetate and the like are particularly preferable. preferable.
  • These solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • liquid resin methyl methacrylate and the like are preferable.
  • a liquid plastic plasticizer a plasticizer which is a compound of a monohydric alcohol and an organic acid ester, an ester-based plasticizer such as a polyhydric alcohol organic acid ester compound, a phosphorus such as an organic phosphoric acid plasticizer Acidic plasticizers and the like are mentioned as a preferred example.
  • triethylene glycol di-2-ethyl hexanate, triethylene glycol di-2-ethyl butyrate, and tetraethylene glycol di-2-ethyl hexanate are more preferable because of their low hydrolyzability.
  • the dispersant, the coupling agent, the surfactant, the dispersant, the coupling agent, and the surfactant can be selected according to the application, but an amine-containing group, a hydroxyl group, a carboxyl group or an epoxy group It is preferable to have as a functional group. These functional groups are adsorbed on the surface of the hexaboride fine particles to prevent aggregation of the hexaboride fine particle aggregate, and have the effect of uniformly dispersing the hexaboride fine particles even in the hexaboride fine particle dispersion described later.
  • dispersants examples include, but are not limited to, phosphoric acid ester compounds, polymer dispersants, silane coupling agents, titanate coupling agents, aluminum coupling agents, and the like. It is not a thing.
  • examples of the polymer-based dispersant include acrylic polymer dispersants, urethane-based polymer dispersants, acrylic block copolymer-based polymer dispersants, polyethers dispersants, and polyester-based polymer dispersants.
  • the amount of the dispersant added is preferably in the range of 10 parts by weight to 1000 parts by weight, and more preferably in the range of 20 parts by weight to 200 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the hexaboride fine particle aggregate.
  • the amount of the dispersant added is in the above range, the aggregate of hexaboride fine particles does not aggregate in the liquid, and the dispersion stability is maintained.
  • the dispersion treatment method can be arbitrarily selected from known methods as long as the hexaboride fine particle aggregate is uniformly dispersed in the liquid medium, and methods such as bead mill, ball mill, sand mill, ultrasonic dispersion, etc. can be used. it can. Various additives and dispersants may be added or the pH may be adjusted in order to obtain a uniform dispersion of hexaboride fine particles.
  • Hexaborate fine particle dispersion liquid The content of hexaboride particles in the above-mentioned hexaboride particle dispersion is preferably 0.02% by mass to 20% by mass. If it is 0.02 mass% or more, it can be used suitably for manufacture of a coating film, plastic molding, etc. which are mentioned later, and if it is 20 mass% or less, industrial production is easy. More preferably, it is 0.5 mass% or more and 20 mass% or less.
  • hexaboride particle dispersion according to the present invention in which such hexaboride particles are dispersed in a liquid medium, is placed in a suitable transparent container, and the light transmittance is measured as a function of wavelength using a spectrophotometer. It can be measured.
  • the hexaboride fine particle dispersion according to the present invention has a main absorption peak at about a wavelength of 850 to 1300 nm, and the ratio of the absorbance of light at the absorption peak position to the absorbance of light at a wavelength of 550 nm [( The absorbance of light at a wavelength of 550 nm) is most suitable for use with transparent substrates of hexaboride fine particle dispersions, which will be described later, and infrared absorbing glass, infrared absorbing film, etc. , Had excellent optical properties. In the measurement, the transmittance of the hexaboride fine particle dispersion is easily adjusted by diluting it with a dispersion solvent or a suitable solvent having compatibility with the dispersion solvent.
  • the hexaboride fine particle dispersion comprises the above-mentioned hexaboride fine particle and a thermoplastic resin or a UV curable resin.
  • the thermoplastic resin is not particularly limited, but polyethylene terephthalate resin, polycarbonate resin, acrylic resin, styrene resin, polyamide resin, polyethylene resin, vinyl chloride resin, olefin resin, epoxy resin, epoxy resin, polyimide resin, fluorine resin, ethylene / vinyl acetate Copolymer, one kind of resin selected from resin group called polyvinyl acetal resin, Or a mixture of two or more resins selected from the above resin group, Or it is preferable that it is either of the copolymer of 2 or more types of resin selected from the said resin group.
  • the UV curable resin is not particularly limited, and for example, an acrylic UV curable resin can be suitably used.
  • the amount of hexaboride fine particles dispersed and contained in the hexaboride fine particle dispersion is preferably 0.001% by mass or more and 80.0% by mass or less, and 0.01% by mass or more and 70% by mass or less It is more preferable that When the hexaboride particles are less than 0.001% by mass, it is necessary to increase the thickness to obtain the necessary infrared shielding effect of the hexaboride particle dispersion, and the hexaboride particles exceed 80% by mass In this case, the proportion of the thermoplastic resin component in the hexaboride fine particle dispersion decreases, and the strength may decrease.
  • the hexaboride particle dispersion contains 0.01 g / m 2 or more of 0.5 g of hexaboride particles per unit projected area contained in the hexaboride particle dispersion. It is preferable that it is / m ⁇ 2 > or less.
  • the “content per unit projected area” means the hexaboride microparticles contained in the thickness direction per unit area (m 2 ) through which light passes in the hexaboride microparticle dispersion according to the present invention.
  • Weight (g) of The hexaboride fine particle dispersion can be processed into a sheet shape, a board shape or a film shape, and can be applied to various applications.
  • the method for producing the hexaboride fine particle dispersion is described below.
  • Hexaborate fine particle dispersed powder (hereinafter sometimes referred to simply as dispersed powder) or a dispersion liquid in which hexaboride particles are dispersed at a high concentration in a plasticizer (hereinafter sometimes referred to simply as a plasticizer dispersion)
  • a plasticizer dispersion You can get As a method of removing the solvent component from the hexaboride fine particle dispersion, it is preferable to dry the hexaboride fine particle dispersion under reduced pressure. Specifically, the hexaboride fine particle dispersion is stirred and dried under reduced pressure to separate the dispersed powder or the plasticizer dispersion from the solvent component.
  • mold is mention
  • the pressure value in the case of pressure reduction of a drying process is selected suitably.
  • the removal efficiency of the solvent from the hexaboride particle dispersion liquid is improved, and the hexaboride particle dispersion powder and the plasticizer dispersion liquid are not exposed to high temperature for a long time.
  • the aggregation of the hexaboride fine particle aggregate dispersed in the dispersed powder or in the plasticizer dispersion does not occur, which is preferable.
  • the productivity of the hexaboride fine particle dispersed powder and the hexaboride fine particle plasticizer dispersion is increased, and it is easy to recover the evaporated solvent, which is preferable from the environmental consideration.
  • the remaining solvent is preferably 5% by mass or less.
  • the remaining solvent is 5% by mass or less, bubbles are generated when the hexaboride particle dispersed powder or the hexaboride particle plasticizer dispersion is processed into, for example, a hexaboride particle dispersion combination transparent substrate described later This is because the appearance and the optical characteristics are well maintained.
  • a masterbatch can be obtained by dispersing the hexaboride particle dispersion liquid or the hexaboride particle dispersion powder in a resin and pelletizing the resin.
  • a vent type uniaxial or biaxial screw can be obtained.
  • a masterbatch can also be obtained by processing into pellets by a method of kneading with an extruder and cutting a general melt-extruded strand.
  • the shape may be cylindrical or prismatic.
  • [F] Sheet-like or film-like hexaboride particle dispersion and method for producing the same By uniformly mixing the hexaboride particle dispersion powder, the hexaboride particle dispersion, or the master batch into a transparent resin, The sheet-shaped, board-shaped or film-shaped hexaboride fine particle dispersion according to the invention can be manufactured. From the sheet-shaped, board-shaped or film-shaped hexaboride particle dispersion, a hexaboride particle dispersion-matched transparent substrate, an infrared absorption film, and an infrared absorption glass can be produced.
  • thermoplastic resins When manufacturing a hexaboride fine particle dispersion of a sheet shape, a board shape, or a film shape, various thermoplastic resins can be used for resin which comprises the said sheet or film.
  • the hexaboride fine particle dispersion in the form of a sheet, board or film is preferably a thermoplastic resin having sufficient transparency.
  • resin groups such as polyethylene terephthalate resin, polycarbonate resin, acrylic resin, styrene resin, polyamide resin, polyethylene resin, vinyl chloride resin, olefin resin, epoxy resin, epoxy resin, polyimide resin, fluorine resin, ethylene / vinyl acetate copolymer It is possible to select a preferred resin from a resin selected from the group consisting of: a mixture of two or more resins selected from the resin group, or a copolymer of two or more resins selected from the resin group .
  • thermoplastic resin constituting the sheet, the board or the film alone is a soft or transparent substrate.
  • the adhesion is not sufficient, for example, when the thermoplastic resin is a polyvinyl acetal resin, it is preferable to further add a plasticizer.
  • the plasticizer a substance used as a plasticizer for the thermoplastic resin according to the present invention can be used.
  • plasticizer used for an infrared ray absorbing film composed of a polyvinyl acetal resin a plasticizer which is a compound of a monohydric alcohol and an organic acid ester
  • an ester-based plasticizer such as a polyhydric alcohol organic acid ester compound
  • the plasticizer which is phosphoric acid systems, such as an organic phosphoric acid plasticizer is mentioned. It is preferred that any plasticizer be liquid at room temperature.
  • a plasticizer which is an ester compound synthesized from a polyhydric alcohol and a fatty acid is preferable.
  • the mixture is extruded, injection molding method
  • a known method such as, for example, a sheet-like hexaboride fine particle dispersion formed into a flat or curved surface can be manufactured.
  • a known method can be used to form the sheet-like or film-like hexaboride fine particle dispersion.
  • a calendar roll method, an extrusion method, a casting method, an inflation method, etc. can be used.
  • [G] Hexaborate fine particle dispersion-matched transparent base material and method for producing the same A sheet-shaped, board-shaped or film-shaped hexaboride fine particle dispersion is formed between a plurality of transparent base materials made of sheet glass or plastic etc. Next, a hexaboride particle dispersion-matched transparent substrate formed by being interposed as an intermediate layer will be described. The hexaboride particle dispersion-matched transparent substrate is obtained by sandwiching the intermediate layer from both sides with the transparent substrate. As the transparent substrate, a plate glass transparent in the visible light region, or a plate-like plastic, a board-like plastic, or a film-like plastic is used.
  • the material of the plastic is not particularly limited and can be selected according to the application, and polycarbonate resin, acrylic resin, polyethylene terephthalate resin, PET resin, polyamide resin, vinyl chloride resin, olefin resin, epoxy resin, polyimide resin, Fluororesin, etc. can be used.
  • the hexaboride particle dispersion-matched transparent substrate according to the present invention comprises a plurality of opposing transparent substrates in which the sheet-, board- or film-shaped hexaboride particle dispersion according to the present invention is sandwiched and present. It can also be obtained by laminating and integrating in a known manner.
  • the optical properties of the sheet-shaped, board-shaped or film-shaped hexaboride fine particle dispersion or light absorbing and combining structure according to the present invention have a visible light transmittance of 70% and a light wavelength range of 850 to 1300 nm. It was possible to realize that the minimum value in transmittance (minimum transmittance) is 35% or less.
  • adjusting the visible light transmittance to 70% means the concentration of the hexaboride fine particle aggregate contained in the hexaboride fine particle dispersion, the dispersed powder, the plasticizer dispersion or the master batch described above, and the resin composition It is easy to adjust the addition amount of the hexaboride fine particle aggregate, the dispersed powder, the plasticizer dispersion liquid or the masterbatch when preparing the product, and further, the film thickness of the film or the sheet, and the like.
  • the above-described hexaboride fine particle dispersion is mixed with a plastic or a monomer to prepare a coating solution, and a coating film is formed on a transparent substrate by a known method to produce an infrared absorbing film or an infrared absorbing glass. be able to.
  • the infrared absorption film can be produced as follows. A medium resin is added to the hexaboride fine particle dispersion described above to obtain a coating solution. After the coating solution is coated on the surface of the film substrate, the solvent is evaporated and the resin is cured by a predetermined method, so that it is possible to form a coating film in which the hexaboride fine particle aggregate is dispersed in the medium.
  • UV curing resin for example, UV curing resin, thermosetting resin, electron beam curing resin, normal temperature curing resin, thermoplastic resin, etc.
  • medium resin of the above-mentioned coating film for example, UV curing resin, thermosetting resin, electron beam curing resin, normal temperature curing resin, thermoplastic resin, etc.
  • polyethylene resin polyvinyl chloride resin, polyvinylidene chloride resin, polyvinyl alcohol resin, polystyrene resin, polypropylene resin, ethylene vinyl acetate copolymer, polyester resin, polyethylene terephthalate resin, fluorine resin, polycarbonate resin, acrylic resin And polyvinyl butyral resins.
  • these resins may be used alone or in combination.
  • it is particularly preferable to use a UV curable resin binder from the viewpoint of productivity, apparatus cost, and the like.
  • the binder using a metal alkoxide is also possible.
  • the metal alkoxide alkoxides such as Si, Ti, Al, Zr and the like are representative.
  • the binder using these metal alkoxides can form a coating layer comprising an oxide film by hydrolysis and condensation polymerization by heating or the like.
  • a coating using a medium resin or a metal alkoxide may be applied to form a coating layer.
  • the film base material mentioned above is not limited to a film shape, For example, board shape or a sheet shape may be sufficient.
  • PET PET, acrylic, urethane, polycarbonate, polyethylene, ethylene vinyl acetate copolymer, vinyl chloride, fluorine resin and the like can be used according to various purposes.
  • an infrared rays absorption film it is preferable that it is a polyester film, and it is more preferable that it is a PET film.
  • the surface of the film substrate is preferably subjected to surface treatment in order to realize easy adhesion of the coating layer.
  • the configuration of the intermediate layer is not particularly limited, and may be, for example, a polymer film, a metal layer, an inorganic layer (for example, an inorganic oxide layer such as silica, titania, or zirconia), an organic / inorganic composite layer, etc. .
  • the method of providing the coating layer on the substrate film or substrate glass may be any method as long as the hexaboride fine particle dispersion can be uniformly applied to the surface of the substrate, and it is not particularly limited.
  • a bar coat method, a gravure coat method, a spray coat method, a dip coat method and the like can be mentioned.
  • a coating liquid in which the liquid concentration and additives are appropriately adjusted to have appropriate leveling properties, the thickness of the coating film and the content of the hexaboride fine particles Coatings can be formed on the substrate film or substrate glass using bar numbers of wire bars that can be filled with.
  • the coating layer can be formed on a substrate film or a substrate glass by removing by drying the solvent contained in a coating liquid, and irradiating and hardening an ultraviolet-ray.
  • the drying conditions of the coating film vary depending on the types and the proportions of the respective components and solvents, but the temperature is usually 60 ° C. to 140 ° C. for about 20 seconds to 10 minutes.
  • UV exposure machines such as a super-high pressure mercury lamp, can be used suitably.
  • the adhesion between the substrate and the coating layer, the smoothness of the coating film at the time of coating, the drying property of the organic solvent, and the like can also be manipulated by steps before and after the formation of the coating layer.
  • the surface treatment step of the substrate, the pre-baking (pre-heating of the substrate) step, the post-baking (post-heating of the substrate) step and the like can be appropriately selected as the front and back steps.
  • the heating temperature in the prebaking step and / or the postbaking step is preferably 80 ° C. to 200 ° C., and the heating time is preferably 30 seconds to 240 seconds.
  • the thickness of the coating layer on the substrate film or the substrate glass is not particularly limited, but in practical use, it is preferably 10 ⁇ m or less, and more preferably 6 ⁇ m or less. This is because if the thickness of the coating layer is 10 ⁇ m or less, in addition to exhibiting sufficient pencil hardness and having scratch resistance, warping of the substrate film occurs upon volatilization of the solvent in the coating layer and curing of the binder. It is because the process abnormality occurrence such as can be avoided.
  • the optical characteristics of the produced infrared absorbing film and infrared absorbing glass are such that when the visible light transmittance is 70%, the minimum value (minimum transmittance) in the light wavelength region of wavelength 850 to 1300 nm is 35% or less is there.
  • the adjustment of the visible light transmittance to 70% can be easily achieved by adjusting the concentration of hexaboride fine particles in the coating solution or adjusting the thickness of the coating layer.
  • the content of the hexaboride fine particle aggregate per unit projected area contained in the coating layer is preferably 0.01 g / m 2 or more and 0.5 g / m 2 or less.
  • the optical properties of the film according to the present example were measured with respect to the light transmittance in the wavelength range of 300 nm to 1600 nm using a spectrophotometer (U-4100 manufactured by Hitachi, Ltd.) at intervals of 5 nm.
  • the visible light transmittance was measured in accordance with JIS R 3106.
  • a wavelength at which the absorbance of the film according to the present embodiment is maximum in the present specification, it may be described as “absorption peak wavelength”
  • the full width at half maximum of the absorption peak having the absorption peak wavelength (sometimes referred to herein as “full width at half maximum”) was determined.
  • the particle size was measured with a particle size distribution analyzer (Nanotrac UPA manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).
  • Example 1 Lanthanum hexaboride (LaB 6 ) particles (average particle size 1 to 3 ⁇ m, may be described as “hexaboride ⁇ ” in the present specification) 10 parts by weight of fine particles, 80 parts by weight of toluene, dispersant (amino group 10 parts by weight of an acrylic polymer dispersant (a) is mixed to prepare a 3 kg slurry. The slurry was charged into a bead mill together with beads, and the slurry was circulated to carry out a grinding and dispersing treatment for 30 hours.
  • LaB 6 Lanthanum hexaboride particles (LaB 6 ) particles (average particle size 1 to 3 ⁇ m, may be described as “hexaboride ⁇ ” in the present specification) 10 parts by weight of fine particles, 80 parts by weight of toluene, dispersant (amino group 10 parts by weight of an acrylic polymer dispersant (a) is mixed to prepare a 3 kg slurry. The slurry was charged into
  • the bead mill used was a horizontal cylindrical annular type (manufactured by Ashizawa Co., Ltd.), and the inner wall of the vessel and the rotor (rotational stirring portion) were made of ZrO 2 .
  • beads made of YSZ (Yttria-Stabilized Zirconia: yttria stabilized zirconia) having a diameter of 0.3 mm were used as the beads. Pulverizing and dispersing treatment was performed at a slurry flow rate of 1 kg / min.
  • the destruction mode of the hexaboride ⁇ is controlled, and the hexaboride fine particles contained in the boride ⁇ fine particle dispersion liquid
  • the number ratio of those having an aspect ratio of 1.5 to less than 4.0 is a (number)%
  • the average dispersed particle diameter of the hexaboride ⁇ in the obtained dispersion of the hexaboride ⁇ (sometimes referred to as “dispersion A” in this specification) was 25 nm.
  • FIG. 1 shows an example of an image depicting the shape of hexaboride present on the cross section in a 500 nm square cross-sectional area from the three-dimensional image of the hexaboride ⁇ dispersion obtained by TEM tomography.
  • FIG. 2 is a graph in which the horizontal axis represents the value of the aspect ratio and the vertical axis represents the value of the existing frequency.
  • hexaboride ⁇ fine particles having an aspect ratio of 1.5 or more and less than 4.0 are 36.2% (by number), and an aspect ratio of 6 or more and less than 20.0 It was found that 63.3% (by number) of boride ⁇ fine particles was contained.
  • the optical properties of dispersion A were measured. Specifically, the procedure was as follows. In the dispersion A, toluene was added, diluted and mixed such that the concentration of hexaboride ⁇ was 0.002% by mass, and the mixture was shaken well. After that, the diluted solution was placed in a glass cell with an optical path length of 1 cm, and the transmittance curve was measured by a spectrometer. At this time, the baseline of the spectrometer was drawn by the same glass cell with a sample filled with toluene. Then, the transmittance curve was converted into an absorption curve by the following equation 1.
  • a ( ⁇ ) ⁇ log 10 (T ( ⁇ ) / 100) formula 1
  • a ( ⁇ ) an absorption curve showing the wavelength ⁇ dependency of absorbance A
  • T ( ⁇ ) a transmittance curve showing the wavelength ⁇ dependency of transmittance.
  • the absorption peak wavelength of the dispersion A according to Example 1 was 985 nm, and the full width at half maximum of the absorption peak was 400 nm.
  • the obtained absorption curve was shown by the continuous line in FIG.
  • An aggregate (sometimes referred to herein as “particulate ⁇ ”) was prepared.
  • the particulates ⁇ are a single phase of lanthanum hexaboride.
  • a 30,000 ⁇ TEM image of the microparticles ⁇ is shown in FIG.
  • a dispersant an acrylic polymer dispersant having an amino group
  • the medium stirring mill used was a horizontal cylindrical annular type (manufactured by Ashizawa Co., Ltd.), and the material of the inner wall of the vessel and the rotor (rotational stirring unit) was ZrO 2 .
  • YSZ beads of 0.3 mm in diameter were used.
  • the rotational speed of the rotor was 13 m / sec, and the grinding and dispersing treatment was performed at a slurry flow rate of 1 kg / min.
  • Example 2 Ten parts by weight of the hexaboride ⁇ fine particles used in Example 1, 80 parts by weight of toluene, and 10 parts by weight of the dispersant (an acrylic polymer dispersant having an amino group) were mixed to prepare a 3 kg slurry. The slurry was charged into a bead mill together with the beads, and the slurry was circulated to carry out a grinding and dispersing treatment for 50 hours.
  • the dispersant an acrylic polymer dispersant having an amino group
  • the bead mill used was a horizontal cylindrical annular type (manufactured by Ashizawa Co., Ltd.), and the inner wall of the vessel and the rotor (rotational stirring portion) were made of ZrO 2 . Moreover, the bead made from YSZ 0.3 mm in diameter was used for the said bead. Pulverizing and dispersing treatment was performed at a slurry flow rate of 1 kg / min.
  • the destruction mode of the hexaboride ⁇ is controlled, and the hexaboride fine particles contained in the boride ⁇ fine particle dispersion liquid
  • the number ratio of those having an aspect ratio of 1.5 to less than 4.0 is a (number)%
  • the average dispersed particle diameter of hexaboride ⁇ in the obtained dispersion of hexaboride ⁇ (sometimes referred to as “dispersion C” in this specification) was 23 nm.
  • Dispersion C was observed by three-dimensional image analysis using TEM tomography as in Example 1.
  • dispersion liquid C 66.9% (by number) of hexaboride ⁇ fine particles having an aspect ratio of 1.5 to less than 4.0 and a hexaboride having an aspect ratio of 4.0 to less than 20.0 It was found that 72.5% (in number) of ⁇ fine particles were contained.
  • the optical properties of dispersion C were measured. Specifically, the procedure was as follows. In the dispersion liquid C, toluene was added, diluted and mixed such that the concentration of hexaboride ⁇ was 0.002% by mass, and the mixture was shaken well. After that, the diluted solution was placed in a glass cell with an optical path length of 1 cm, and the transmittance curve was measured by a spectrometer. At this time, the baseline of the spectrometer was drawn by the same glass cell with a sample filled with toluene. Next, the same operation as in the dispersion A in Example 1 was performed, and the optical properties of the dispersion C in Example 2 were measured. As a result, the absorption peak wavelength of the dispersion C according to Example 2 was 1055 nm, and the full width at half maximum of the absorption peak was 410 nm.
  • the average dispersed particle diameter is 21 nm
  • the value of the aspect ratio is 36.2 (number)% of hexaboride ⁇ fine particles of 1.5 or more and less than 4.0
  • the value of the aspect ratio is 4.0 or more Dispersion A according to Example 1 containing 63.3% (by number) of hexaboride ⁇ fine particles of less than 0 has a broad near infrared absorption peaking at a wavelength of 985 nm corresponding to a near infrared ray, and is excellent in solar radiation shielding It exhibited its characteristics.

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Abstract

 幅広い近赤外吸収を持つ透明な新規近赤外吸収微粒子を提供する。六ホウ化物の微粒子の集合体であり、集合体に含まれる微粒子の個数のうち、粒子形状を近似的に回転楕円体とみなしたときのアスペクト比[長軸長さ]/[短軸長さ]が、1.5以上5.0未満である微粒子が20%以上80%未満、5.0以上20.0未満である微粒子が20%以上80%未満、存在する六ホウ化物微粒子集合体を提供する。

Description

六ホウ化物微粒子の集合体、六ホウ化物微粒子分散液、六ホウ化物微粒子分散体、六ホウ化物微粒子分散体合わせ透明基材、赤外線吸収フィルムおよび赤外線吸収ガラス
 本発明は、可視光透過性が良好で、且つ近赤外光を吸収する六ホウ化物微粒子の集合体、六ホウ化物微粒子分散液、六ホウ化物微粒子分散体、六ホウ化物微粒子分散体合わせ透明基材、赤外線吸収フィルムおよび赤外線吸収ガラスに関する。
 良好な可視光透過率を有し透明性を保ちながら日射透過率を低下させる熱線遮蔽技術として、さまざまな技術が提案されてきた。なかでも、導電性微粒子の分散体を用いた熱線遮蔽技術は、その他の技術と比較して熱線遮蔽特性に優れ、低コストであり電波透過性があり、さらに耐候性が高い等のメリットがある。
 例えば特許文献1には、酸化錫微粉末を分散状態で含有させた透明樹脂や、酸化錫微粉末を分散状態で含有させた透明合成樹脂をシートまたはフィルムに成形したものを、透明合成樹脂基材に積層してなる赤外線吸収性合成樹脂成形品が提案されている。
 特許文献2には、少なくとも2枚の対向する板ガラスの間に、Sn、Ti、Si、Zn、Zr、Fe、Al、Cr、Co、Ce、In、Ni、Ag、Cu、Pt、Mn、Ta、W、V、Moといった金属、当該金属の酸化物、当該金属の窒化物、当該金属の硫化物、当該金属へのSbやFのドープ物、または、これらの混合物を分散させた中間層を、挟み込んだ合わせガラスが提案されている。
 また、出願人は特許文献3~5で、窒化チタン微粒子や六ホウ化物微粒子を分散した選択透過膜用塗布液や選択透過膜、熱線遮蔽成分分散体、熱線遮蔽樹脂成形体等を開示している。
特開平2-136230号公報 特開平8-259279号公報 特開平11-181336号公報 特開2000-96034号公報 特開2004-162020号公報
 しかし、本発明者らの検討によれば、特許文献1、2に開示されている赤外線吸収性合成樹脂成形品等の熱線遮蔽構造体には、いずれも高い可視光透過率が求められたときの熱線遮蔽性能が十分でないという問題点が存在した。
 ここで、本発明者らは光吸収微粒子としての六ホウ化物微粒子と、当該六ホウ化物微粒子の分散体とに想到した。即ち、六ホウ化物微粒子および六ホウ化物微粒子分散体は、高い透明性を保ちつつ強力な近赤外吸収能力を持ち、高いモル吸光係数を持ちながら低コストであり、かつ高い耐候性を備えていることを知見し、これを光吸収微粒子分散液、光吸収微粒子分散体として用いることに想到した。
 当該想到を基に、本出願人は上述した特許文献3~5を開示し、窒化チタン微粒子や六ホウ化物微粒子を分散した選択透過膜用塗布液や選択透過膜、熱線遮蔽成分分散体、熱線遮蔽樹脂成形体等を提供した。
 しかしながら、本発明者らがさらなる検討を行った結果、以下の課題が見出された。
 すなわち、特許文献3~5に開示された六ホウ化物微粒子は、太陽光において重価係数の高い波長1000nm付近の光を十分に吸収できないことがあった。そこで、当該波長1000nm付近の光を十分に吸収させようと六ホウ化物微粒子の濃度を上げると、今度は、可視光領域の光も大きく吸収してしまう。この為、可視光を透過する一方で太陽光を遮蔽する日射遮蔽材料としての特性が不十分となることがあった。
 当該課題を解決する為、例えば特許文献4では、六ホウ化物微粒子以外の他種の光吸収微粒子を六ホウ化物微粒子と混合使用する構成を、開示している。しかしながら、種類の異なる光吸収微粒子を混合使用することは、複数種類の光吸収微粒子を溶媒中に安定に存在させることのできる分散剤の選定や添加方法の選択が困難であり、さらに、混合の際に光吸収微粒子の凝集が発生するおそれがある。この結果、光吸収微粒子と分散剤との困難な混合分散操作を十分に行う必要がある、最終的に当該光吸収微粒子を含有することになる樹脂等の媒体への影響が光吸収微粒子の種類毎に異なる、さらに光吸収微粒子の種類毎に経時変化の進行状態が異なる、といった数々の品質管理上の課題があった。
 本発明は上述の状況の下で為されたものであり、その解決しようとする課題は、吸収波長の選択性が制御され、太陽光を遮蔽する日射遮蔽材料としての十分な特性を有する六ホウ化物微粒子の集合体、六ホウ化物微粒子分散液、六ホウ化物微粒子分散体、六ホウ化物微粒子分散体合わせ透明基材、赤外線吸収フィルムおよび赤外線吸収ガラスを提供することである。
課題を解決する手段
 上述の課題を解決する為、本発明者らは研究をおこなった。
 そして、これまでに公知であった六ホウ化物微粒子、あるいはこれを応用した先行技術に係る六ホウ化物の微粒子分散体において、その微粒子の形状を制御するという構成について何らの検討も行われたことがないことを知見した。
 そして、上述した特許文献3~5に開示された六ホウ化物微粒子が、太陽光において重価係数の高い波長1000nm付近の光を十分に吸収しないことがある原因も、六ホウ化物微粒子の造粒にあたって粒子形状の制御を考慮していない為、製造された粒子の形状や、各形状粒子の存在比率が不適切なものになっている為であることに想到した。
 例えば、上述した特許文献3や特許文献5では、実施例において平均粒子径100nm以下のホウ化ランタン微粒子(LaB)を有機溶媒、シラン系カップリング剤と混合し、直径4mmのジルコニアボールを用いて100時間ボールミル混合してホウ化ランタンの微粒子分散液を作製する手順が開示されているのみであって、分散液あるいは塗布膜、分散体となった形態での粒子の形状については特に言及されていない。
 また、特許文献4でも同様に、実施例で平均粒子径85~120nmのホウ化物微粒子を有機溶媒、微粒子分散用カップリング剤と混合して、直径4mmのジルコニアボールを用いてボールミル混合し、ホウ化物微粒子の分散液を作製する手順が開示されているのみであり、分散液あるいは塗布膜となった形態での粒子の形状については特に言及されていない。
 さらに、他の公知文献においても、六ホウ化物の粒子形状の制御及びその効果についての記述は、上記特許文献3~5の記述の範囲を実質的に超えるものではなかった。即ち、六ホウ化物微粒子において、各々の微粒子を所定の形状に制御するという構成を採ることで、当該六ホウ化物微粒子を分散体としたときの、当該分散体が発揮する光吸収特性については、全く明らかになっていなかったものである。
 ここで、本発明者らは上述の認識の下、さらに研究を行った。
 そして、詳細は後述するが、当該六ホウ化物微粒子の粒子形状を回転楕円体とみなして、当該六ホウ化物微粒子のアスペクト比を考えたとき、アスペクト比が1.5以上4.0未満の六ホウ化物微粒子は、波長900~1000nmの光に主要な吸収ピークを持つことを知見した。従って可視光を透過する一方で太陽光を効率よく遮蔽することができる。しかし、当該六ホウ化物微粒子は、太陽光の重価係数が高い1100nmより長波長の光を十分に吸収することが出来ないことを知見した。
 また、アスペクト比が4.0以上20.0未満の六ホウ化物微粒子は、波長1000~2000nmの光に主要な吸収ピークを持つ、従って可視光を透過する一方で太陽光を効率よく遮蔽することができることを知見した。しかし、当該六ホウ化物微粒子は、太陽光の重価係数が高い800~1000nmの波長を持つ光を十分に吸収することが出来ないことを知見した。
 一方、アスペクト比が1.5未満の六ホウ化物微粒子は、その主要な吸収ピークを波長700~900nmに持つ。このため、太陽光の重価係数の高い1000nm付近の光を十分に吸収しない上、可視光領域の光も大きく吸収してしまう。このため、日射遮蔽材料としての特性は十分なものではなかった。
 当該知見に基づき、本発明者らは、アスペクト比が1.5以上4.0未満である六ホウ化物微粒子と、アスペクト比が4.0以上20.0未満である六ホウ化物微粒子とを、所定の比率で混在させて集合体とすることにより、可視光を透過する一方で、太陽光の重価係数が高い近赤外領域に幅広い吸収を持つ六ホウ化物微粒子の集合体が得られることに想到した。
 具体的には、所定のTEMトモグラフィー像の視野範囲内に存在する六ホウ化物微粒子の集合体或いはその分散体において、当該視野内に存在する六ホウ化物微粒子の粒子形状を回転楕円体とみなし、当該視野内に存在する全六ホウ化物微粒子の個数を100(個数)%、アスペクト比[(長軸長さ)/(短軸長さ)]の値が1.5以上4.0未満である六ホウ化物微粒子が占める個数の割合をa(個数)%、アスペクト比の値が4.0以上20.0未満である六ホウ化物微粒子が占める個数の割合をb(個数)%としたとき、当該a、bの値が、60(個数)%≦(a+b)(個数)%≦100(個数)%、且つ、a:b=20:80~80:20を満足するとき、六ホウ化物微粒子集合体及びこれを分散した分散体の日射遮蔽特性が非常に良好なものになることを知見するに至って本発明を完成したものである。
 なお、本発明において「集合体」とは、各々の形態を持つ1つ1つの微粒子が同一空間内に多数存在するもの、および、その状態を指す概念として用いている。一方、本発明において、複数の微粒子同士が凝集体を形成しているもの、および、その状態を指す概念としては用いていない。
 即ち、上述の課題を解決する第1の発明は、
 六ホウ化物微粒子の集合体であって、
 前記集合体に含有される六ホウ化物微粒子の粒子形状を回転楕円体とみなしたとき、
 前記集合体に含有されるアスペクト比[(長軸長さ)/(短軸長さ)]の値が1.5以上4.0未満である六ホウ化物微粒子の個数割合をa(個数)%、アスペクト比[(長軸長さ)/(短軸長さ)]の値が4.0以上20.0未満である六ホウ化物微粒子の個数割合をb(個数)%と表記したとき、
 60(個数)%≦(a+b)(個数)%≦100(個数)%、且つ、a:b=20:80~80:20
 を満たすことを特徴とする六ホウ化物微粒子の集合体である。
 第2の発明は、
 前記六ホウ化物微粒子の集合体に含有される六ホウ化物微粒子の平均分散粒子径が1nm以上100nm以下であることを特徴とする第1の発明に記載の六ホウ化物微粒子の集合体である。
 第3の発明は、
 前記六ホウ化物微粒子が、六ホウ化ランタン微粒子であることを特徴とする第1または2の発明に記載の六ホウ化物微粒子の集合体である。
 第4の発明は、
 第1から3の発明のいずれかに記載の六ホウ化物微粒子の集合体が、液状媒体中に分散して含有されている分散液であって、
 前記液状媒体とは、水、有機溶媒、油脂、液状樹脂、液状プラスチック用可塑剤、または、これらから選択された2種以上の混合物、から選択されたものであることを特徴とする六ホウ化物微粒子分散液である。
 第5の発明は、
 前記六ホウ化物微粒子を、0.02質量%以上20質量%以下含有することを特徴とする第4の発明に記載の六ホウ化物微粒子分散液である。
 第6の発明は、
 熱可塑性樹脂またはUV硬化性樹脂中に、第1から4の発明のいずれかに記載の六ホウ化物微粒子の集合体が分散していることを特徴とする六ホウ化物微粒子分散体である。
 第7の発明は、
 前記熱可塑性樹脂が、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアセタール樹脂という樹脂群から選択される1種の樹脂、
 または、前記樹脂群から選択される2種以上の樹脂の混合物、
 または、前記樹脂群から選択される2種以上の樹脂の共重合体、のいずれかであることを特徴とする第6の発明に記載の六ホウ化物微粒子分散体である。
 第8の発明は、
 前記六ホウ化物微粒子を、0.001質量%以上80.0質量%以下含有することを特徴とする第6または7の発明に記載の六ホウ化物微粒子分散体である。
 第9の発明は、
 前記六ホウ化物微粒子分散体が、シート形状、ボード形状またはフィルム形状であることを特徴とする第6から8の発明のいずれかに記載の六ホウ化物微粒子分散体である。
 第10の発明は、
 前記六ホウ化物微粒子分散体に含まれる単位投影面積あたりの前記六ホウ化物微粒子の含有量が、0.01g/m以上0.5g/m以下であることを特徴とする第6から9の発明のいずれかに記載の六ホウ化物微粒子分散体である。
 第11の発明は、
 複数枚の透明基材間に、第6から10の発明のいずれかに記載の六ホウ化物微粒子分散体が存在していることを特徴とする六ホウ化物微粒子分散体合わせ透明基材である。
 第12の発明は、
 透明フィルム基材または透明ガラス基材から選択される透明基材の少なくとも一方の面に、コーティング層として第6から10の発明のいずれかに記載の六ホウ化物微粒子分散体が設けられていることを特徴とする赤外線吸収フィルムまたは赤外線吸収ガラスである。
 第13の発明は、
 前記樹脂が、UV硬化性樹脂であることを特徴とする第12の発明に記載の赤外線吸収フィルムまたは赤外線吸収ガラスである。
 第14の発明は、
 前記コーティング層の厚さが10μm以下であることを特徴とする第12または13の発明に記載の赤外線吸収フィルムまたは赤外線吸収ガラスである。
 第15の発明は、
 前記透明フィルム基材が、ポリエステルフィルムであることを特徴とする第12から14の発明のいずれかに記載の赤外線吸収フィルムである。
 第16の発明は、
 前記コーティング層に含まれる単位投影面積あたりの前記六ホウ化物微粒子の含有量が、0.01g/m以上0.5g/m以下であることを特徴とする第12から15の発明のいずれかに記載の赤外線吸収フィルムまたは赤外線吸収ガラスである。
 本発明に係る六ホウ化物微粒子集合体、六ホウ化物微粒子分散液、六ホウ化物微粒子分散体、六ホウ化物微粒子分散体合わせ透明基材、赤外線吸収フィルムおよび赤外線吸収ガラスによれば、六ホウ化物微粒子を用いながら、近赤外の波長領域に幅広い吸収特性を有し、日射遮蔽材料として適切な特性を有している。
実施例1に係る六ホウ化ランタン微粒子分散体中に分散した集合体のTEMトモグラフィー像である。 実施例1に係る六ホウ化ランタン微粒子分散体中に分散した集合体に含まれる六ホウ化物微粒子のアスペクト比の頻度分布である。 実施例・比較例に係る分散液の光学的特性を示すグラフである。 比較例1に係る六ホウ化ランタン微粒子の30000倍のTEM像である。
 以下、本発明の実施の形態について、[a]六ホウ化物微粒子、[b]六ホウ化物微粒子の集合体、[c]六ホウ化物微粒子の集合体の製造方法、[d]六ホウ化物微粒子分散液とその製造方法、[e]六ホウ化物微粒子分散体とその製造方法、[f]シート状またはフィルム状の六ホウ化物微粒子分散体とその製造方法、[g]六ホウ化物微粒子分散体合わせ透明基材とその製造方法、[h]赤外線吸収フィルムおよび赤外線吸収ガラスとその製造方法、の順で説明する。
[a]六ホウ化物微粒子
 本発明に用いる六ホウ化物微粒子は、近赤外領域においてプラズモン吸収による光の吸収を発現するものである。その成分は一般式XBで表されるものであり、形状は非球状の形状を持つものである。
 ここで、元素Xは、La、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho、Y、Sm、Eu、Er、Tm、Yb、Lu、SrおよびCaから選択される少なくとも1種以上であることが好ましい。具体的には、六ホウ化ランタン[LaB]、六ホウ化セリウム[CeB]、六ホウ化プラセオジム[PrB]、六ホウ化ネオジム[NdB]、六ホウ化ガドリニウム[GdB]、六ホウ化テルビウム[TbB]、六ホウ化ディスプロシウム[DyB]、六ホウ化ホルミウム[HoB]、六ホウ化イットリウム[YB]、六ホウ化サマリウム[SmB]、六ホウ化ユーロピウム[EuB]、六ホウ化エルビウム[ErB]、六ホウ化ツリウム[TmB]、六ホウ化イッテルビウム[YbB]、六ホウ化ルテチウム[LuB]、六ホウ化ランタンセリウム[(La,Ce)B]、六ホウ化ストロンチウム[SrB]、六ホウ化カルシウム[CaB]等を、その代表的なものとして挙げることが出来る。なかでも可視光吸収に対する近赤外吸収の強度が高いことから、六ホウ化ランタン[LaB]を用いることが好ましい。
 本発明に用いる六ホウ化物微粒子において、その表面が酸化していないことが好ましいが、通常は僅かに酸化していることが多い。また、六ホウ化物微粒子の分散工程で表面の酸化が起こることはある程度避けられない。しかし、その場合でも近赤外線遮蔽効果を発現する有効性に変わりはない。従って、例えば表面が酸化された六ホウ化物微粒子であっても、本発明に用いる六ホウ化物微粒子として使用することが可能である。
 また、本発明に用いる六ホウ化物微粒子は、結晶としての完全性が高いほど大きい熱線遮蔽効果が得られる。尤も、結晶性が低くX線回折でブロードな回折ピークを生じるようなものであっても、微粒子内部の基本的な結合が各金属とホウ素の結合から成り立っているものであるならば熱線遮蔽効果を発現するため、本発明において適用することが可能である。なお、六ホウ化物として金属とホウ素との比が厳密に6である必要はなく、5.8~6.2の範囲であれば良い。
[b]六ホウ化物微粒子の集合体
 本発明に係る六ホウ化物微粒子の集合体は、所定の範囲の粒子形状を有する六ホウ化物微粒子の集合体で構成されている。
 ここで、六ホウ化物微粒子の集合体に含有される六ホウ化物微粒子の特徴を、後述する実施例1に係る六ホウ化ランタン微粒子集合体のTEMトモグラフィー像である図1を参照しながら説明する。なお、後述する六ホウ化物微粒子分散液の製造方法、ならびに六ホウ化物微粒子分散体の製造方法で示されるように、六ホウ化物微粒子の集合体に含有される六ホウ化物微粒子の特徴は、六ホウ化物微粒子分散液や六ホウ化中微粒子分散体中の六ホウ化物微粒子の特徴と一致することは明らかである。
 まず、当該集合体に含有される六ホウ化物微粒子の粒子形状を回転楕円体とみなして、当該六ホウ化物微粒子のアスペクト比[(長軸長さ)/(短軸長さ)]を考える。
 そのとき、当該集合体に含有されるアスペクト比の値が1.5以上4.0未満である六ホウ化物微粒子の個数割合をa(個数)%、アスペクト比[(長軸長さ)/(短軸長さ)]の値が4.0以上20.0未満である六ホウ化物微粒子の個数割合をb(個数)%と表記したとき、(a+b)(個数)%の値が60(個数)%以上、100(個数)%以下である。そして、a:bの比率が20:80~80:20の範囲、さらに好ましくは30:70~70:30の範囲にあるものである。
 尚、六ホウ化物微粒子のアスペクト比は、TEMトモグラフィー法によって得られる3次元画像によって個々の六ホウ化物微粒子を識別し、3次元画像の長さスケールと粒子の具体的な形状を比較することで、個々の六ホウ化物微粒子についてアスペクト比[(長軸長さ)/(短軸長さ)]を算出することで求められる。
 具体的には、当該3次元画像から100個以上、好ましくは200個以上の六ホウ化物微粒子を識別する。識別された個々の六ホウ化物微粒子について、長軸と短軸との方向を決定し(互いに直交する最長の軸を長軸、最短の軸を短軸とする。)、長短両軸の長さを測定し、当該測定値からアスペクト比を算出する。
 上述したように、アスペクト比が1.5未満の六ホウ化物微粒子は、その主要な吸収ピークを波長700~900nmに持つ。このため、太陽光の重価係数の高い1100nm付近の光を十分に吸収しない上、可視光領域の光も大きく吸収してしまう。このため、日射遮蔽材料としての特性は十分なものではなかった。
 一方、アスペクト比が1.5以上4.0未満の六ホウ化物微粒子は、波長900~1000nmに主要な吸収ピークを持つ。従って可視光線を透過する一方で太陽光を効率よく遮蔽することができるが、太陽光の重価係数が高い波長1100nmより長い光を十分に吸収することができない。
 そして、アスペクト比が4.0以上20.0未満の六ホウ化物微粒子は、波長1000~2000nmの光に主要な吸収ピークを持ち、可視光線を透過する一方で太陽光を効率よく遮蔽することができるが、やはり太陽光の重価係数が高い波長800~1000nmの光を十分に吸収することができない。
 尚、アスペクト比が20.0以上の六ホウ化物微粒子はほとんど存在しない。
 以上の知見より、本発明者らは、六ホウ化物微粒子の集合体において(a+b)(個数)%の値が60(個数)%以上であり、a:bの比の値が20:80~80:20の範囲内に存在するとき、本発明に係る六ホウ化物微粒子の集合体は、光吸収微粒子として六ホウ化物微粒子を用いながら、近赤外の波長領域に幅広い吸収特性を有し、日射遮蔽材料として適切な特性を発揮することを知見した。
[c]六ホウ化物微粒子の集合体の製造方法
 本発明に係る六ホウ化物微粒子の集合体とその製造方法について説明する。尚、六ホウ化物微粒子の集合体の製造方法は当該例に限定される訳ではなく、本発明に係る六ホウ化物微粒子の集合体を構成する微粒子の形状的特徴や存在割合を実施出来る方法であれば良い。
 平均粒子径0.5~5μmの六ホウ化物の微粒子を準備し、当該微粒子より硬度の低い粉砕メディア(以下、単にビーズと呼ぶことがある)、分散媒体(例えば、イソプロピルアルコール、エタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、ジメチルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸n-ブチルなどの有機溶媒)、および所望により適切な分散剤(例えば、高分子系分散剤)と伴に、ミル(例えば、溶媒拡散ミル)へ装填してビーズミル粉砕を行う。このとき、ミルの周速を通常の粉砕時よりも下げて運転(例えば、通常運転時の0.3~0.8倍程度)し、分散媒体および所望により適切な分散剤の存在下において、低いせん断力による湿式粉砕を行う。
 この低いせん断力による湿式粉砕により、六ホウ化物微粒子の集合体に含有される六ホウ化物微粒子の粒子形状を回転楕円体とみなしたとき、当該集合体に含有されるアスペクト比[(長軸長さ)/(短軸長さ)]の値が1.5以上4.0未満である六ホウ化物微粒子の個数割合をa(個数)%、アスペクト比[(長軸長さ)/(短軸長さ)]の値が4.0以上20.0未満である六ホウ化物微粒子の個数割合をb(個数)%と表記したとき、60(個数)%≦(a+b)(個数)%≦100(個数)%、且つ、a:b=20:80~80:20を満たす集合体を製造することができる。
 上述の製造条件にて、本発明に係る六ホウ化物微粒子の集合体が製造出来る理由は定かではない。尤も、ビーズの硬度及びビーズミルの周速を上述の通り選択することで、立方晶の結晶構造を持ちかつ非常に硬度の高い六ホウ化物微粒子に対する破壊の態様が、粒子全体に及ぶような衝撃を与えてこれを破砕するような態様ではなく、粒子表面からアスペクト比の高い鱗片状の破片を剥ぎ取るような態様となる為ではないか、と考えられる。
 これに対し、粗大な(例えば、1μm以上の粒子径を持つ)六ホウ化物微粒子を準備し、当該微粒子より硬い粉砕メディアを用い、分散媒体および分散剤と伴にミルへ装填して、高い周速をかけて強力なせん断力により湿式粉砕を行うという方法は、本発明に係る集合体を製造するには好ましくない。
 このような強力な負荷により粉砕された六ホウ化物微粒子の集合体には、アスペクト比が1.5未満のほぼ球形に近い粒子が多く含まれるからである。
 六ホウ化物微粒子が、アスペクト比が1.5未満のほぼ球形に近い粒子となるのは、六ホウ化物粒子に対する破壊の態様が、粒子表面からアスペクト比の高い鱗片状の破片が剥がれるような態様ではなく、粒子全体に衝撃が及びこれを破砕するような態様であるためであることが考えられる。
 一方、上述した粗大な六ホウ化物微粒子に対して、その粒子自身よりあまりに硬度の低すぎる粉砕メディアを用い、分散媒体及び分散剤の存在下で低いせん断力により湿式粉砕を行うと、アスペクト比の高い微粒子の集合体を製造することが出来ない。これは、粉砕メディアの硬度が六ホウ化物微粒子の硬度より低く、且つ、六ホウ化物微粒子と粉砕メディアとの間の硬度差が大きすぎると、六ホウ化物微粒子に対して粒子表面から鱗片状の破片が剥がれるような破壊態様をもたらす前に、粉砕メディア自体が六ホウ化物微粒子によって粉砕され、六ホウ化物微粒子への粉砕力を失ってしまうからであると考えられる。
 以上の検討より、六ホウ化物微粒子のビッカース硬度に対して1/3~1/2程度のビッカース硬度を持つ粉砕メディアを用いることで、所定のアスペクト比を有する六ホウ化物微粒子の集合体を効率よく製造することが出来る。
 具体的には、例えば六ホウ化物の好ましい例である六ホウ化ランタンのビッカース硬度は2770kg/mmであるが、本発明にかかる六ホウ化ランタン微粒子の集合体を効率よく製造するのに適した粉砕メディアの硬度は、920kg/mm~1850kg/mm程度である。つまり、ジルコニアビーズ(1100kg/mm~1300kg/mm)、アルミナビーズ(1000kg/mm~1100kg/mm)等が適している。一方、ガラスビーズ(550kg/mm程度)では硬度が低すぎて適さず、炭化ケイ素ビーズ(2300kg/mm程度)やダイヤモンドビーズ(7000kg/mm程度)は硬度が高すぎて適さない。
 また、上述した六ホウ化物微粒子の集合体の製造に用いるミルには、ボールミル、3本ロールミル、サンドミルより、ビーズミルが適している。ボールミル、3本ロールミル、サンドミルは、アルミニウムやニッケル等の金属あるいは金属化合物非球状(ふつう扁平な鱗片状)粒子を製造する為にしばしば用いられる。しかし、六ホウ化物微粒子は一般に非常に硬度及び剛性が高く、塑性変形をほとんど起こさない為、六ホウ化物の球状微粒子を塑性変形により非球状粒子へと加工することは、非常に困難な為であると考えられる。
 以上、本発明に係る六ホウ化物微粒子の集合体の製造方法について説明した。上述した製造方法はあくまで一例であり、形状を制御した湿式法により製造された六ホウ化物微粒子を用いたり、形状を制御できるプラズマトーチ法で製造された六ホウ化物微粒子を用いることも出来る。いずれにせよ、最終的に六ホウ化物微粒子の集合体となった際に、当該集合体に含有される六ホウ化物微粒子の粒子形状を回転楕円体とみなしたとき、当該集合体に含有されるアスペクト比[(長軸長さ)/(短軸長さ)]の値が1.5以上4.0未満である六ホウ化物微粒子の個数割合をa(個数)%、アスペクト比[(長軸長さ)/(短軸長さ)]の値が4.0以上20.0未満である六ホウ化物微粒子の個数割合をb(個数)%と表記したとき、60(個数)%≦(a+b)(個数)%≦100(個数)%、且つ、a:b=20:80~80:20を満たす製造方法であれば、好適に用いることができる。
 本発明に係る六ホウ化物微粒子の集合体に含有される微粒子の平均粒子径は、200nm以下であることが好ましい。当該平均粒子径が200nm以下であれば、後述する六ホウ化物微粒子分散体としたとき、散乱により光を完全に遮蔽することが無く、可視光領域の視認性を保持し、同時に効率よく透明性を保持することができるからである。
 本発明に係る六ホウ化物微粒子において、特に、可視光領域の透明性を重視する場合には、更に六ホウ化物微粒子による散乱の低減を考慮することが好ましい。
 当該六ホウ化物微粒子による散乱の低減を考慮するのであれば、六ホウ化物微粒子の平均粒子径は100nm以下がよい。この理由は、六ホウ化物微粒子の分散粒子径が小さければ、幾何学散乱、または、ミー散乱による波長400nm~780nmの可視光線領域における光の散乱が低減されるからである。当該光の散乱が低減される結果、後述する六ホウ化物微粒子分散体が曇りガラスのようになって、鮮明な透明性が得られなくなるのを回避することが出来る。
 これは、六ホウ化物微粒子の平均粒子径が100nm以下になると、上記幾何学散乱若しくはミー散乱が低減し、レイリー散乱領域になるからである。当該レイリー散乱領域では、散乱光は粒子径の6乗に反比例して低減するため、六ホウ化物微粒子の平均粒子径の減少に伴い散乱が低減し、透明性が向上する。更に、六ホウ化物微粒子の平均粒子径が50nm以下になると、散乱光は非常に少なくなり好ましい。光の散乱を回避する観点からは、六ホウ化物微粒子の平均粒子径が小さい方が好ましく、平均粒子径が1nm以上であれば工業的な製造は容易である。
 また、六ホウ化物微粒子の表面を、Si、Ti、Zr、Alのいずれか1種類以上の元素を含有する酸化物で被覆すれば、耐候性をより向上させることが出来好ましい。
[d]六ホウ化物微粒子分散液とその製造方法
 本発明に係る六ホウ化物微粒子の集合体を液状の媒体中に分散させることで、本発明に係る六ホウ化物微粒子分散液を得ることが出来る。
 以下、六ホウ化物微粒子分散液の製造方法を説明する。なお、本発明において、六ホウ化物微粒子分散液を単に「分散液」と記載する場合がある。
 本発明に係る六ホウ化物微粒子の集合体および所望により適量の分散剤、カップリング剤、界面活性剤等を、液状の媒体へ添加し分散処理を行うことで、本発明に係る六ホウ化物微粒子分散液を得ることができる。当該六ホウ化物微粒子分散液の媒体には、六ホウ化物微粒子分散液及び後述する六ホウ化物微粒子分散体の分散性を保つための機能と、六ホウ化物微粒子分散液を用いる際に欠陥を生じさせないための機能が要求される。
(1)媒体
 媒体としては水、有機溶媒、油脂、液状樹脂、液状のプラスチック用可塑剤、あるいはこれらから選択される2種以上の混合物を選択し六ホウ化物微粒子分散液を製造することができる。上記の要求を満たす有機溶媒としては、アルコール系、ケトン系、炭化水素系、グリコール系、水系など、種々のものを選択することが可能である。具体的には、メタノール、エタノール、1-プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ペンタノール、ベンジルアルコール、ジアセトンアルコールなどのアルコール系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロンなどのケトン系溶剤;3-メチル-メトキシ-プロピオネートなどのエステル系溶剤;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテートなどのグリコール誘導体;フォルムアミド、N-メチルフォルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチル-2-ピロリドンなどのアミド類;トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類;エチレンクロライド、クロルベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類などを挙げることができる。これらの中でも極性の低い有機溶剤が好ましく、特に、イソプロピルアルコール、エタノール、1-メトキシ-2-プロパノール、ジメチルケトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸n-ブチルなどがより好ましい。これらの溶媒は1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
 液状の樹脂としては、メタクリル酸メチル等が好ましい。液状のプラスチック用可塑剤としては、一価アルコールと有機酸エステルとの化合物である可塑剤や、多価アルコール有機酸エステル化合物等のエステル系である可塑剤、有機リン酸系可塑剤等のリン酸系である可塑剤などが好ましい例として挙げられる。なかでもトリエチレングリコールジ-2-エチルヘキサオネート、トリエチレングリコールジ-2-エチルブチレート、テトラエチレングリコールジ-2-エチルヘキサオネートは、加水分解性が低い為、さらに好ましい。
(2)分散剤、カップリング剤、界面活性剤
 分散剤、カップリング剤、界面活性剤は用途に合わせて選定可能であるが、アミンを含有する基、水酸基、カルボキシル基、または、エポキシ基を官能基として有することが好ましい。これらの官能基は、六ホウ化物微粒子の表面に吸着し、六ホウ化物微粒子集合体の凝集を防ぎ、後述する六ホウ化物微粒子分散体中でも六ホウ化物微粒子を均一に分散させる効果を持つ。
 好適に用いることのできる分散剤としては、リン酸エステル化合物、高分子系分散剤、シラン系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、等があるが、これらに限定されるものではない。高分子系分散剤としては、アクリル系高分子分散剤、ウレタン系高分子分散剤、アクリル・ブロックコポリマー系高分子分散剤、ポリエーテル類分散剤、ポリエステル系高分子分散剤などが挙げられる。
 当該分散剤の添加量は、六ホウ化物微粒子集合体100重量部に対し10重量部~1000重量部の範囲であることが望ましく、より好ましくは20重量部~200重量部の範囲である。分散剤添加量が上記範囲にあれば、六ホウ化物微粒子集合体が液中で凝集を起こすことがなく、分散安定性が保たれる。
 分散処理の方法は六ホウ化物微粒子集合体が均一に液状媒体中へ分散する方法であれば公知の方法から任意に選択でき、たとえばビーズミル、ボールミル、サンドミル、超音波分散などの方法を用いることができる。
 均一な六ホウ化物微粒子分散液を得るために、各種添加剤や分散剤を添加したり、pH調整したりしても良い。
(3)六ホウ化物微粒子分散液
 上述した六ホウ化物微粒子分散液中における六ホウ化物微粒子の含有量は0.02質量%~20質量%であることが好ましい。0.02質量%以上であれば後述するコーティング膜やプラスチック成型体などの製造に好適に用いることができ、20質量%以下であれば工業的な生産が容易である。さらに好ましくは0.5質量%以上20質量%以下である。
 このような六ホウ化物微粒子を液体媒体中に分散させた本発明に係る六ホウ化物微粒子分散液は、適当な透明容器に入れ、分光光度計を用いて、光の透過率を波長の関数として測定することができる。本発明に係る六ホウ化物微粒子分散液は、おおむね波長850~1300nm近辺において主要な吸収ピークを持ち、該吸収ピーク位置の光の吸光度に対する波長550nmの光の吸光度に対する比[(吸収ピーク位置の光の吸光度)/(波長550nmの吸光度)]の値が5.0以上12.0以下であるという、後述する六ホウ化物微粒子分散体合わせ透明基材や赤外線吸収ガラス、赤外線吸収フィルム等に最適な、優れた光学的特性を有していた。
 尚、当該測定において、六ホウ化物微粒子分散液の透過率の調整は、その分散溶媒または分散溶媒と相溶性を有する適宜な溶媒で希釈することにより、容易になされる。
[e]六ホウ化物微粒子分散体とその製造方法
 六ホウ化物微粒子分散体は、前記六ホウ化物微粒子と、熱可塑性樹脂またはUV硬化性樹脂とからなる。
 熱可塑性樹脂としては特に制限はないが、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアセタール樹脂という樹脂群から選択される1種の樹脂、
 または、前記樹脂群から選択される2種以上の樹脂の混合物、
 または、前記樹脂群から選択される2種以上の樹脂の共重合体、のいずれかであることが好ましい。
 一方、UV硬化性樹脂としては特に制限はないが、例えばアクリル系UV硬化性樹脂を好適に用いることができる。
 また、六ホウ化物微粒子分散体中に分散して含まれる六ホウ化物微粒子の量は、0.001質量%以上80.0質量%以下含むことが好ましく、0.01質量%以上70質量%以下であることがより好ましい。六ホウ化物微粒子が0.001質量%未満の場合、六ホウ化物微粒子分散体が必要な赤外線遮蔽効果が得るには厚さを稼ぐ必要があり、また、六ホウ化物微粒子が80質量%を超える場合は、六ホウ化物微粒子分散体において熱可塑性樹脂成分の割合が少なくなり強度が低下する場合がある。
 また、六ホウ化物微粒子分散体が赤外線遮蔽効果を得る観点から、六ホウ化物微粒子分散体に含まれる単位投影面積あたりの六ホウ化物微粒子の含有量は、0.01g/m以上0.5g/m以下であることが好ましい。尚、「単位投影面積あたりの含有量」とは、本発明に係る六ホウ化物微粒子分散体において、光が通過する単位面積(m)あたり、その厚み方向に含有されている六ホウ化物微粒子の重量(g)である。
 六ホウ化物微粒子分散体は、シート形状、ボード形状またはフィルム形状に加工することが出来、様々な用途に適用できる。
 以下に六ホウ化物微粒子分散体の製造方法を説明する。
 六ホウ化物微粒子分散液と熱可塑性樹脂あるいは可塑剤を混合後、溶媒成分を除去することで、熱可塑性樹脂中及び/または分散剤中に六ホウ化物微粒子が高濃度に分散した分散体である六ホウ化物微粒子分散粉(以下、単に分散粉と呼ぶことがある)や、可塑剤中に六ホウ化物微粒子が高濃度に分散した分散液(以下、単に可塑剤分散液と呼ぶことがある)を得ることが出来る。六ホウ化物微粒子分散液から溶媒成分を除去する方法としては、当該六ホウ化物微粒子分散液を減圧乾燥することが好ましい。具体的には、六ホウ化物微粒子分散液を攪拌しながら減圧乾燥し、分散粉もしくは可塑剤分散液と溶媒成分とを分離する。当該減圧乾燥に用いる装置としては、真空攪拌型の乾燥機があげられるが、上記機能を有する装置であれば良く、特に限定されない。また、乾燥工程の減圧の際の圧力値は適宜選択される。
 当該減圧乾燥法を用いることで、六ホウ化物微粒子分散液からの溶媒の除去効率が向上すると伴に、六ホウ化物微粒子分散粉や可塑剤分散液が長時間高温に曝されることがないので、分散粉中や可塑剤分散液中に分散している六ホウ化物微粒子集合体の凝集が起こらず好ましい。さらに六ホウ化物微粒子分散粉や六ホウ化物微粒子可塑剤分散液の生産性も上がり、蒸発した溶媒を回収することも容易で、環境的配慮からも好ましい。
 当該乾燥工程後に得られた六ホウ化物微粒子分散粉や六ホウ化物微粒子可塑剤分散液において、残留する溶媒は5質量%以下であることが好ましい。残留する溶媒が5質量%以下であれば、当該六ホウ化物微粒子分散粉や六ホウ化物微粒子可塑剤分散液を、例えば、後述する六ホウ化物微粒子分散体合わせ透明基材に加工した際に気泡が発生せず、外観や光学特性が良好に保たれるからである。
 また、六ホウ化物微粒子分散液や六ホウ化物微粒子分散粉を樹脂中に分散させ、当該樹脂をペレット化することで、マスターバッチを得ることが出来る。
 また、六ホウ化物微粒子分散液や六ホウ化物微粒子分散粉と、熱可塑性樹脂の粉粒体またはペレット、および必要に応じて他の添加剤を均一に混合したのち、ベント式一軸若しくは二軸の押出機で混練し、一般的な溶融押出されたストランドをカットする方法によりペレット状に加工することによっても、マスターバッチを得ることが出来る。この場合、その形状としては円柱状や角柱状のものを挙げることができる。また、溶融押出物を直接カットするいわゆるホットカット法を採ることも可能である。この場合には球状に近い形状をとることが一般的である。
[f]シート状またはフィルム状の六ホウ化物微粒子分散体とその製造方法
 前記六ホウ化物微粒子分散粉や六ホウ化物微粒子分散液、またはマスターバッチを透明樹脂中へ均一に混合することにより、本発明に係るシート形状、ボード形状またはフィルム形状の六ホウ化物微粒子分散体を製造出来る。当該シート形状、ボード形状またはフィルム形状の六ホウ化物微粒子分散体からは、六ホウ化物微粒子分散体合わせ透明基材、赤外線吸収フィルム、赤外線吸収ガラスを製造できる。
 シート形状、ボード形状またはフィルム形状の六ホウ化物微粒子分散体を製造する場合、当該シートやフィルムを構成する樹脂には多様な熱可塑性樹脂を用いることが出来る。そして、シート形状、ボード形状またはフィルム形状の六ホウ化物微粒子分散体は、十分な透明性を持った熱可塑性樹脂であることが好ましい。
 具体的には、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体といった樹脂群から選択される樹脂、または当該樹脂群から選択される2種以上の樹脂の混合物、または当該樹脂群から選択される2種以上の樹脂の共重合体から、好ましい樹脂の選択を行うことが出来る。
 また、シート形状、ボード形状またはフィルム形状の六ホウ化物微粒子分散体を中間層として用いる場合であって、当該シート、ボードやフィルムを構成する熱可塑性樹脂が単独では柔軟性や透明基材との密着性を十分に有しない場合、例えば熱可塑性樹脂がポリビニルアセタール樹脂である場合は、さらに可塑剤を添加することが好ましい。
 可塑剤としては、本発明に係る熱可塑性樹脂に対して可塑剤として用いられる物質を用いることができる。例えばポリビニルアセタール樹脂で構成された赤外線吸収フィルムに用いられる可塑剤としては、一価アルコールと有機酸エステルとの化合物である可塑剤、多価アルコール有機酸エステル化合物等のエステル系である可塑剤、有機リン酸系可塑剤等のリン酸系である可塑剤が挙げられる。いずれの可塑剤も、室温で液状であることが好ましい。なかでも、多価アルコールと脂肪酸から合成されたエステル化合物である可塑剤が好ましい。
 六ホウ化物微粒子分散粉や六ホウ化物微粒子分散液またはマスターバッチと、熱可塑性樹脂と、所望に応じて可塑剤その他添加剤とを混練した後、当該混練物を、押出成形法、射出成形法等の公知の方法により、例えば、平面状や曲面状に成形されたシート状の六ホウ化物微粒子分散体を製造することができる。
 シート状またはフィルム状の六ホウ化物微粒子分散体の形成方法には、公知の方法を用いることが出来る。例えば、カレンダーロール法、押出法、キャスティング法、インフレーション法等を用いることができる。
[g]六ホウ化物微粒子分散体合わせ透明基材とその製造方法
 シート形状、ボード形状またはフィルム形状の六ホウ化物微粒子分散体を、板ガラスまたはプラスチック等の材質からなる複数枚の透明基材間に、中間層として介在させて成る六ホウ化物微粒子分散体合わせ透明基材について説明する。
 六ホウ化物微粒子分散体合わせ透明基材は、中間層をその両側から透明基材を用いて挟み合わせたものである。当該透明基材としては、可視光領域において透明な板ガラス、または、板状のプラスチック、ボード状のプラスチック、またはフィルム状のプラスチックが用いられる。プラスチックの材質は、特に限定されるものではなく用途に応じて選択可能であり、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、PET樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、等が使用可能である。
 本発明にかかる六ホウ化物微粒子分散体合わせ透明基材は、本発明に係るシート形状、ボード形状またはフィルム形状の六ホウ化物微粒子分散体を挟み込んで存在させた対向する複数枚の透明基材を、公知の方法で張り合わせ一体化することによっても得られる。
 本発明に係るシート形状、ボード形状またはフィルム形状の六ホウ化物微粒子分散体または光吸収合わせ構造体の光学特性は、可視光透過率が70%のときに、波長850~1300nmの光波長領域の透過率における最小値(最小透過率)が35%以下であることを実現できた。
 ここで、可視光透過率を70%に調整することは、上述した六ホウ化物微粒子分散液、分散粉、可塑剤分散液またはマスターバッチに含有される六ホウ化物微粒子集合体の濃度、樹脂組成物を調製する際の六ホウ化物微粒子集合体、分散粉、可塑剤分散液またはマスターバッチの添加量、さらにはフィルムやシートの膜厚等を調整することにより容易である。
[h]赤外線吸収フィルムおよび赤外線吸収ガラスとその製造方法
 上述した六ホウ化物微粒子分散液を用いて、基板フィルムまたは基板ガラスから選択される透明基板の少なくとも一方の面上へ、六ホウ化物微粒子集合体を含有するコーティング層を形成することで、赤外線吸収フィルムまたは赤外線吸収ガラスを製造することが出来る。
 前述した六ホウ化物微粒子分散液を、プラスチックまたはモノマーと混合して塗布液を作製し、公知の方法で透明基材上にコーティング膜を形成することで、赤外線吸収フィルムまたは赤外線吸収ガラスを作製することができる。
 例えば、赤外線吸収フィルムは以下のように作製することができる。
 上述した六ホウ化物微粒子分散液に媒体樹脂を添加し、塗布液を得る。この塗布液をフィルム基材表面にコーティングした後、溶媒を蒸発させ所定の方法で樹脂を硬化させれば、当該六ホウ化物微粒子集合体が媒体中に分散したコーティング膜の形成が可能となる。
 上記コーティング膜の媒体樹脂として、例えば、UV硬化樹脂、熱硬化樹脂、電子線硬化樹脂、常温硬化樹脂、熱可塑樹脂等が目的に応じて選定可能である。具体的には、ポリエチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ふっ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂が挙げられる。
 これらの樹脂は、単独使用であっても混合使用であっても良い。尤も、当該コーティング層用の媒体のなかでも、生産性や装置コストなどの観点からUV硬化性樹脂バインダーを用いることが特に好ましい。
 また、金属アルコキシドを用いたバインダーの利用も可能である。当該金属アルコキシドとしては、Si、Ti、Al、Zr等のアルコキシドが代表的である。これら金属アルコキシドを用いたバインダーは、加熱等により加水分解・縮重合させることで、酸化物膜からなるコーティング層を形成することが可能である。
 上記方法以外に、六ホウ化物微粒子分散液を基板フィルムまたは基板ガラスの上に塗布した後、さらに媒体樹脂や金属アルコキシドを用いたバインダーを塗布してコーティング層を形成してもよい。
 尚、上述したフィルム基材は、フィルム形状に限定されることはなく、例えば、ボード状でもシート状でも良い。当該フィルム基材材料としては、PET、アクリル、ウレタン、ポリカーボネート、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル、ふっ素樹脂等が、各種目的に応じて使用可能である。尤も、赤外線吸収フィルムとしては、ポリエステルフィルムであることが好ましく、PETフィルムであることがより好ましい。
 また、フィルム基板の表面は、コーティング層接着の容易さを実現するため、表面処理がなされていることが好ましい。また、ガラス基板もしくはフィルム基板とコーティング層との接着性を向上させるために、ガラス基板上もしくはフィルム基板上に中間層を形成し、中間層上にコーティング層を形成することも好ましい構成である。中間層の構成は特に限定されるものではなく、例えばポリマフィルム、金属層、無機層(例えば、シリカ、チタニア、ジルコニア等の無機酸化物層)、有機/無機複合層等により構成することができる。
 基板フィルム上または基板ガラス上へコーティング層を設ける方法は、当該基材表面へ六ホウ化物微粒子分散液が均一に塗布できる方法であれればよく、特に限定されない。例えば、バーコート法、グラビヤコート法、スプレーコート法、ディップコート法等を挙げることが出来る。
 例えばUV硬化樹脂を用いたバーコート法によれば、適度なレベリング性を持つよう液濃度及び添加剤を適宜調整した塗布液を、コーティング膜の厚み及び前記六ホウ化物微粒子の含有量を合目的に満たすことのできるバー番号のワイヤーバーを用いて基板フィルムまたは基板ガラス上に塗膜を形成することができる。そして塗布液中に含まれる溶媒を乾燥により除去したのち紫外線を照射し硬化させることで、基板フィルムまたは基板ガラス上にコーティング層を形成することができる。このとき、塗膜の乾燥条件としては、各成分、溶媒の種類や使用割合によっても異なるが、通常では60℃~140℃の温度で20秒~10分間程度である。紫外線の照射には特に制限はなく、例えば超高圧水銀灯などのUV露光機を好適に用いることができる。
 その他、コーティング層の形成の前後工程により、基板とコーティング層の密着性、コーティング時の塗膜の平滑性、有機溶媒の乾燥性などを操作することもできる。前記前後工程としては、例えば基板の表面処理工程、プリベーク(基板の前加熱)工程、ポストベーク(基板の後加熱)工程などが上げられ、適宜選択することができる。プリベーク工程および/あるいはポストベーク工程における加熱温度は80℃~200℃、加熱時間は30秒~240秒であることが好ましい。
 基板フィルム上または基板ガラス上におけるコーティング層の厚みは、特に限定されないが、実用上は10μm以下であることが好ましく、6μm以下であることがより好ましい。これはコーティング層の厚みが10μm以下であれば、十分な鉛筆硬度を発揮して耐擦過性を有することに加えて、コーティング層における溶媒の揮散およびバインダーの硬化の際に、基板フィルムの反り発生等の工程異常発生を回避出来るからである。
 製造された赤外線吸収フィルムや赤外線吸収ガラスの光学特性は、可視光透過率が70%のときに、波長850~1300nmの光波長領域の透過率における最小値(最小透過率)が35%以下である。尚、可視光透過率を70%に調整することは、コーティング液中の六ホウ化物微粒子濃度の調整、または、コーティング層の膜厚の調整により、容易になされる。
 例えば、コーティング層に含まれる単位投影面積あたりの前記六ホウ化物微粒子集合体の含有量は0.01g/m以上0.5g/m以下であることが好ましい。
 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるわけではない。
 本実施例に係る膜の光学特性は、波長300nmから1600nmの範囲における光の透過率を、分光光度計(日立製作所(株)製U-4100)を用い5nm刻みで測定した。可視光透過率は、JIS R 3106に準拠して測定を行った。
 そして、後述する方法で算出された吸光度曲線を用い、波長380nm~1600nmの範囲において、本実施例に係る膜の吸光度が最大となる波長(本明細書において「吸収ピーク波長」と記載する場合がある。)と、当該吸収ピーク波長を有する吸収ピークの半値幅(本明細書において「半値全幅」と記載する場合がある。)とを、求めた。
 粒子径は粒度分布計(日機装(株)製ナノトラックUPA)で測定を行った。
 尚、当該吸収ピーク波長とその半値全幅とを求める際、上述した波長300nmから1600nmに亘る光学特性の測定範囲において、波長380nm~1600nmの範囲で評価を行った。これは、第一に、波長300nm~380nmの範囲における光の吸収特性が、本実施例に係る膜の赤外線吸収材料としての光学特性にほとんど関係を持たないためである。第二に、当該範囲における光の吸収特性は、六ホウ化物微粒子の形状およびその分布に差異があっても、ほとんど変化しないためである。
(実施例1)
 六ホウ化ランタン(LaB)粒子(平均粒子径1~3μm、本明細書において「六ホウ化物α」と記載する場合がある。)微粒子10重量部、トルエン80重量部、分散剤(アミノ基を有するアクリル高分子分散剤)10重量部を混合し、3kgのスラリーを調製した。このスラリーをビーズと共にビーズミルへ投入し、スラリーを循環させて、30時間粉砕分散処理を行った。
 使用したビーズミルは横型円筒形のアニュラータイプ(アシザワ株式会社製)であり、ベッセル内壁とローター(回転攪拌部)の材質はZrOとした。また、当該ビーズには、直径0.3mmのYSZ(Yttria-Stabilized Zirconia:イットリア安定化ジルコニア)製のビーズを使用した。スラリー流量1kg/分として粉砕分散処理を行った。
 尚、ローターの回転速度は6m/秒とし、通常の製造条件よりも遅くすることで、六ホウ化物αの破壊態様を制御し、当該ホウ化物α微粒子分散液に含有される六ホウ化物微粒子の集合体において、アスペクト比の値が1.5以上4.0未満であるものの個数割合をa(個数)%、アスペクト比の値が4.0以上20.0未満であるものの個数割合をb(個数)%と表記したとき、60(個数)%≦(a+b)(個数)%≦100(個数)%、且つ、a:b=20:80~80:20となるようにした。
 得られた六ホウ化物αの分散液(本明細書において「分散液A」と記載する場合がある。)中における六ホウ化物αの平均分散粒子径を測定したところ25nmであった。
 分散液Aの乾燥体を、TEMトモグラフィーを用いた三次元画像解析により観察した。
 まず、TEMトモグラフィーにより得られた六ホウ化物α分散体の三次元画像から、500nm四方の断面領域において、当該断面上に存在する六ホウ化物の形状を描画した画像の一例を図1に示す。
 次に、218個の六ホウ化物α粒子の三次元画像を分析し、アスペクト比の頻度分布を測定した結果を図2に示す。ここで、図2は横軸にアスペクト比の値、縦軸に存在頻度の値をとったグラフである。
 上述の測定より、分散液Aには、アスペクト比が1.5以上4.0未満の六ホウ化物α微粒子が36.2(個数)%、アスペクト比が4.0以上20.0未満の六ホウ化物α微粒子が63.3(個数)%、含まれていることが判明した。
 次に、分散液Aの光学的特性を測定した。具体的には以下の手続きによった。
 分散液Aにおいて、六ホウ化物αの濃度が0.002質量%となるようにトルエン添加して希釈混合し、よく振盪した。そののち、光路長1cmのガラスセルに当該希釈液を入れ、その透過率曲線を分光器で測定した。この際、分光器のベースラインは同一のガラスセルにトルエンを満たした試料で引いた。そして透過率曲線を以下の式1で吸収曲線に変換した。
 A(λ)=-log10(T(λ)/100)・・・式1
 ただしA(λ):吸光度Aの波長λ依存性を示す吸収曲線、T(λ):透過率の波長λ依存性を示す透過率曲線である。
 その結果、実施例1にかかる分散液Aの持つ吸収ピーク波長は985nm、吸収ピークの半値全幅は400nmであった。また、得られた吸収曲線を図3に実線で示した。
(比較例1)
 粒子形状を近似的に回転楕円体とみなしたときのアスペクト比[(長軸長さ)/(短軸長さ)]の値が1.0以上1.5以下の球状六ホウ化ランタン微粒子の集合体(本明細書において「微粒子β」と記載する場合がある。)を準備した。
 微粒子βは、六ホウ化ランタンの単一相である。当該微粒子βの30000倍のTEM像を図4に示す。
 微粒子β10重量部、トルエン80重量部、分散剤(アミノ基を有するアクリル高分子分散剤)10重量部を混合し、3kgのスラリーを調製した。このスラリーをビーズと共に媒体攪拌ミルに装填し、スラリーを循環させて10時間粉砕分散処理を行い、分散液(本明細書において「分散液B」と記載する場合がある。)を得た。
 使用した媒体攪拌ミルは横型円筒形のアニュラータイプ(アシザワ株式会社製)であり、ベッセル内壁とローター(回転攪拌部)の材質はZrOとした。また、上記ビーズには、直径0.3mmのYSZ製のビーズを使用した。ローターの回転速度は13m/秒とし、スラリー流量1kg/分にて粉砕分散処理を行った。
 得られた分散液B中における六ホウ化物微粒子の平均分散粒子径を測定したところ29nmであった。
 次に、実施例1における分散液Aと同様の操作を行って、比較例1における分散液Bの光学的特性を測定した。
 その結果、比較例1にかかる分散液Bの持つ吸収ピーク波長は760nm、吸収ピークの半値全幅は160nmであった。また、得られた結果を図3に破線で示した。
(実施例2)
 実施例1で用いた六ホウ化物α微粒子10重量部、トルエン80重量部、分散剤(アミノ基を有するアクリル高分子分散剤)10重量部を混合し、3kgのスラリーを調製した。このスラリーをビーズと共にビーズミルへ投入し、スラリーを循環させて、50時間粉砕分散処理を行った。
 使用したビーズミルは横型円筒形のアニュラータイプ(アシザワ株式会社製)であり、ベッセル内壁とローター(回転攪拌部)の材質はZrOとした。また、当該ビーズには、直径0.3mmのYSZ製のビーズを使用した。スラリー流量1kg/分として粉砕分散処理を行った。
 尚、ローターの回転速度は4m/秒とし、通常の製造条件よりも遅くすることで、六ホウ化物αの破壊態様を制御し、当該ホウ化物α微粒子分散液に含有される六ホウ化物微粒子の集合体において、アスペクト比の値が1.5以上4.0未満であるものの個数割合をa(個数)%、アスペクト比の値が4.0以上20.0未満であるものの個数割合をb(個数)%と表記したとき、60(個数)%≦(a+b)(個数)%≦100(個数)%、且つ、a:b=20:80~80:20となるようにした。
 得られた六ホウ化物αの分散液(本明細書において「分散液C」と記載する場合がある。)中における六ホウ化物αの平均分散粒子径を測定したところ23nmであった。
 分散液Cの乾燥体を、実施例1と同様にTEMトモグラフィーを用いた三次元画像解析により観察した。その結果、分散液Cには、アスペクト比が1.5以上4.0未満の六ホウ化物α微粒子が26.9(個数)%、アスペクト比が4.0以上20.0未満の六ホウ化物α微粒子が72.5(個数)%、含まれていることが判明した。
 次に、分散液Cの光学的特性を測定した。具体的には以下の手続きによった。
 分散液Cにおいて、六ホウ化物αの濃度が0.002質量%となるようにトルエン添加して希釈混合し、よく振盪した。そののち、光路長1cmのガラスセルに当該希釈液を入れ、その透過率曲線を分光器で測定した。この際、分光器のベースラインは同一のガラスセルにトルエンを満たした試料で引いた。次に、実施例1における分散液Aと同様の操作を行って、実施例2における分散液Cの光学的特性を測定した。その結果、実施例2にかかる分散液Cの持つ吸収ピーク波長は1055nm、吸収ピークの半値全幅は410nmであった。
(まとめ)
 図3の結果より、平均分散粒子径21nm、アスペクト比の値が1.5以上4.0未満の六ホウ化物α微粒子を36.2(個数)%、アスペクト比の値が4.0以上20.0未満の六ホウ化物α微粒子を63.3(個数)%含有する実施例1に係る分散液Aは、近赤外線にあたる波長985nmをピークとする幅広い近赤外吸収を持ち、良好な日射遮蔽特性を発揮した。また、平均分散粒子径23nm、アスペクト比の値が1.5以上4.0未満の六ホウ化物α微粒子を26.9(個数)%、アスペクト比が4.0以上20.0未満の六ホウ化物α微粒子を72.5(個数)%含有する実施例2に係る分散液Cもまた、同様に良好な日射遮蔽特性を発揮した。
 これに対し、平均分散粒子径27nm、アスペクト比の値が1.0以上1.5以下の六ホウ化物微粒子を含有する比較例1に係る分散液Bは、吸収ピークが可視光にあたる波長760nmに位置し、また半値全幅の値も小さかった。すなわち、波長700~800nm付近に鋭い吸収を持つものの、波長800nmより長波長の領域における近赤外光の吸収は弱いことから、実施例1および2に係る分散液AおよびCと比較して、日射遮蔽特性に劣るものであった。

Claims (16)

  1.  六ホウ化物微粒子の集合体であって、
     前記集合体に含有される六ホウ化物微粒子の粒子形状を回転楕円体とみなしたとき、
     前記集合体に含有されるアスペクト比[(長軸長さ)/(短軸長さ)]の値が1.5以上4.0未満である六ホウ化物微粒子の個数割合をa(個数)%、アスペクト比[(長軸長さ)/(短軸長さ)]の値が4.0以上20.0未満である六ホウ化物微粒子の個数割合をb(個数)%と表記したとき、
     60(個数)%≦(a+b)(個数)%≦100(個数)%、且つ、a:b=20:80~80:20 を満たすことを特徴とする六ホウ化物微粒子の集合体。
  2.  前記六ホウ化物微粒子の集合体に含有される六ホウ化物微粒子の平均分散粒子径が1nm以上100nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の六ホウ化物微粒子の集合体。
  3.  前記六ホウ化物微粒子が、六ホウ化ランタン微粒子であることを特徴とする請求項1または2に記載の六ホウ化物微粒子の集合体。
  4.  請求項1から3のいずれかに記載の六ホウ化物微粒子の集合体が、液状媒体中に分散して含有されている分散液であって、
     前記液状媒体とは、水、有機溶媒、油脂、液状樹脂、液状プラスチック用可塑剤、または、これらから選択された2種以上の混合物、から選択されたものであることを特徴とする六ホウ化物微粒子分散液。
  5.  前記六ホウ化物微粒子を、0.02質量%以上20質量%以下含有することを特徴とする請求項4に記載の六ホウ化物微粒子分散液。
  6.  熱可塑性樹脂またはUV硬化性樹脂中に、請求項1から4のいずれかに記載の六ホウ化物微粒子の集合体が分散していることを特徴とする六ホウ化物微粒子分散体。
  7.  前記熱可塑性樹脂が、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリビニルアセタール樹脂という樹脂群から選択される1種の樹脂、
     または、前記樹脂群から選択される2種以上の樹脂の混合物、
     または、前記樹脂群から選択される2種以上の樹脂の共重合体、のいずれかであることを特徴とする請求項6に記載の六ホウ化物微粒子分散体。
  8.  前記六ホウ化物微粒子を、0.001質量%以上80.0質量%以下含有することを特徴とする請求項6または7に記載の六ホウ化物微粒子分散体。
  9.  前記六ホウ化物微粒子分散体が、シート形状、ボード形状またはフィルム形状であることを特徴とする請求項6から8のいずれかに記載の六ホウ化物微粒子分散体。
  10.  前記六ホウ化物微粒子分散体に含まれる単位投影面積あたりの前記六ホウ化物微粒子分散体の含有量が、0.01g/m以上0.5g/m以下であることを特徴とする請求項6から9のいずれかに記載の六ホウ化物微粒子分散体。
  11.  複数枚の透明基材間に、請求項6から10のいずれかに記載の六ホウ化物微粒子分散体が存在していることを特徴とする六ホウ化物微粒子分散体合わせ透明基材。
  12.  透明フィルム基材または透明ガラス基材から選択される透明基材の少なくとも一方の面に、コーティング層として請求項6から10のいずれかに記載の六ホウ化物微粒子分散体が設けられていることを特徴とする赤外線吸収フィルムまたは赤外線吸収ガラス。
  13.  前記樹脂が、UV硬化性樹脂であることを特徴とする請求項12に記載の赤外線吸収フィルムまたは赤外線吸収ガラス。
  14.  前記コーティング層の厚さが10μm以下であることを特徴とする請求項12または13に記載の赤外線吸収フィルムまたは赤外線吸収ガラス。
  15.  前記透明フィルム基材が、ポリエステルフィルムであることを特徴とする請求項12から14のいずれかに記載の赤外線吸収フィルム。
  16.  前記コーティング層に含まれる単位投影面積あたりの前記六ホウ化物微粒子の含有量が、0.01g/m以上0.5g/m以下であることを特徴とする請求項12から15のいずれかに記載の赤外線吸収フィルムまたは赤外線吸収ガラス。
     
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