(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明不燃性シートは、透明不燃性のガラス繊維布帛からなるシートの両方の面に、透明不燃性の合成樹脂からなる２枚のシートの各々のシートの片方の面を、透明性の金属微粒子の集まりを介して結合させた透明不燃性シートであり、該透明不燃性シートの製造方法は、
透明不燃性のガラス繊維布帛のシートの結合面と、透明不燃性の合成樹脂のシートの結合面との間隙に、可視光線の波長領域での屈折率が０より大きく２．５より小さい金属からなる４０−６０ｎｍの大きさの粒状微粒子である、透明性を有する金属微粒子の集まりを、金属化合物の熱分解で析出させ、該金属微粒子の集まりが前記間隙に形成する厚みが、可視光線の波長より短い厚みを形成するように、前記熱分解で金属微粒子を析出する前記金属化合物のモル数を計量してアルコールに分散し、該金属化合物が分子状態でアルコールに分散したアルコール分散液を作成し、前記アルコールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度が前記アルコールの粘度より高い第二の性質と、融点が２０℃より低い第三の性質と、沸点が前記金属化合物の熱分解温度より低い第四の性質とを兼備する有機化合物を前記アルコール分散液に混合し、該有機化合物がアルコールに溶解ないしは混和し、該有機化合物が前記アルコール分散液と均一に混ざり合った混合液を作成する、この後、該混合液を前記透明不燃性のガラス繊維布帛からなるシートの両方の面と、前記透明不燃性の合成樹脂からなる２枚のシートの各々のシートの片方の面に塗布し、該混合液の塗布面が互いに重なるように、前記透明不燃性のガラス繊維布帛のシートの両方の面に、前記透明不燃性の合成樹脂の２枚のシートの各々のシートの片方の面を積層して積層体を作成し、該積層体に荷重を加え、該積層体を前記金属化合物が熱分解する温度より高い温度に昇温する、これによって、前記屈折率の性質を持つ金属からなる前記大きさの粒状微粒子である、透明性を有する金属微粒子の集まりが、前記透明不燃性のガラス繊維布帛のシートの表面の凹凸に入り込むとともに、前記透明不燃性のガラス繊維布帛のシートと、前記透明不燃性の合成樹脂のシートとの間隙に、可視光線の波長より短い厚みを形成して析出し、該金属微粒子同士が互いに接触する部位で金属結合するとともに、該金属微粒子が前記透明不燃性の合成樹脂のシートの表面の金属微粒子と接触する部位で金属結合し、前記透明不燃性のガラス繊維布帛のシートの両方の面に、前記透明不燃性の合成樹脂の２枚のシートの各々のシートの片方の面が、前記透明性を有する金属微粒子からなる金属結合した金属微粒子の集まりを介して結合された透明不燃性シートが製造される、透明不燃性シートの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載した透明不燃性シートの製造方法において、該透明不燃性シートを構成する前記透明不燃性の合成樹脂からなるシートを製造する製造方法は、
請求項１に記載した透明不燃性シートの製造方法において、前記屈折率の性質を持つ金属からなる前記大きさの粒状微粒子である、透明性を有する金属微粒子を熱分解で析出する前記金属化合物をアルコールに分散し、該金属化合物が分子状態でアルコールに分散したアルコール分散液を作成し、前記アルコールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度が前記アルコールの粘度より２０倍以上高い第二の性質と、融点が２０℃より低い第三の性質と、沸点が前記金属化合物の熱分解温度より高い第四の性質とを兼備する有機化合物を、前記アルコール分散液に混合し、該有機化合物がアルコールに溶解ないしは混和し、該有機化合物が前記アルコール分散液と均一に混ざり合った混合液を作成し、さらに、該混合液に、透明不燃性の合成樹脂のシートを形成する際に用いる透明性の成形材料の集まりを混合し、該混合液の粘度に応じた厚みで該混合液が前記透明性の成形材料に付着した混合物を作成し、この後、該混合物から前記アルコールを気化し、前記透明性の成形材料の表面に前記金属化合物の微細結晶の集まりを析出させ、該金属化合物の微細結晶の集まりが析出した前記透明性の成形材料の集まりが、前記有機化合物に分散した第一の懸濁液を作成する、さらに、該第一の懸濁液を熱処理し、前記金属化合物の微細結晶を熱分解すると、請求項１に記載した前記屈折率の性質を持つ金属からなる前記大きさの粒状微粒子である、透明性を有する金属微粒子の集まりが、前記透明性の成形材料の表面に一斉に析出し、隣接する前記粒状の金属微粒子同士が接触する部位で金属結合し、該金属結合した金属微粒子の集まりが前記透明性の成形材料の表面を覆う、これによって、該金属結合した金属微粒子の集まりで覆われた透明性の成形材料の集まりが、前記有機化合物に分散した第二の懸濁液が作成される、この後、前記第二の懸濁液を充填するシリンダーを、予め前記第二の懸濁液を構成する前記有機化合物の沸点に昇温し、前記シリンダーの前方に設置されたダイを、予め前記シリンダーより高い温度に昇温し、前記シリンダーに前記第二の懸濁液を充填し、該懸濁液から前記有機化合物を気化させる、この後、前記シリンダー内に設置されたスクリューによって、前記シリンダー内に充填された前記第二の懸濁液を加圧し、該第二の懸濁液を前記ダイの内側の溝を通過させ、該溝の出口からシート状に押し出す、これによって、残存した前記有機化合物の気体が前記ダイの出口から気化し、さらに、前記透明性の成形材料が熱融解もしくは熱軟化し、この後、該透明性の成形材料が圧縮変形し、圧縮変形した前記透明性の成形材料が、金属結合した金属微粒子の集まりで覆われるとともに、隣接する金属微粒子同士が金属結合することで、該圧縮変形した透明性の成形材料同士が結合され、該圧縮変形した透明性の成形材料同士が結合したシートが、前記ダイの溝の出口から押し出され、透明不燃性の合成樹脂からなるシートが製造される、請求項1に記載した透明不燃性シートの製造方法において、該透明不燃性シートを構成する前記透明不燃性の合成樹脂からなるシートを製造する製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載した透明不燃性シートの製造方法おいて、前記金属化合物が、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体であり、ないしは、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが金属イオンに共有結合する第一の特徴と、前記カルボン酸が飽和脂肪酸からなる第二の特徴とを兼備するカルボン酸金属化合物であり、前記アルコールがメタノールであり、前記有機化合物が、カルボン酸エステル類、グリコール類ないしはグリコールエーテル類に属するいずれか一種類の有機化合物であり、これら３種類の物質を用い、請求項１に記載した透明不燃性シートの製造方法に従って、透明不燃性シートを製造する、請求項１に記載した透明不燃性シートの製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載した透明不燃性の合成樹脂からなるシートを製造する製造方法において、前記金属化合物が、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体であり、ないしは、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが金属イオンに共有結合する第一の特徴と、前記カルボン酸が飽和脂肪酸からなる第二の特徴とを兼備するカルボン酸金属化合物であり、前記アルコールがメタノールであり、前記有機化合物が、芳香族カルボン酸エステル類、グリコール類ないしはグリコールエーテル類に属するいずれか一種類の有機化合物であり、これら３種類の物質を用い、請求項２に記載した透明不燃性の合成樹脂からなるシートを製造する製造方法に従って、透明不燃性の合成樹脂からなるシートを製造する、請求項２に記載した透明不燃性の合成樹脂からなるシートを製造する製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載した透明不燃性シートの製造方法において、または、請求項２に記載した透明不燃性の合成樹脂からなるシートを製造する製造方法において、前記可視光線の波長領域での屈折率が０より大きく２．５より小さい前記金属が、銅、アルミニウムないしはニッケルからなるいずれかの金属であり、該金属を熱分解で析出する金属化合物を、請求項１または請求項２に記載した金属化合物として用い、請求項１に記載した透明不燃性シートの製造方法に従って、透明不燃性シートを製造する、請求項１に記載した透明不燃性シートの製造方法、または、請求項２に記載した透明不燃性の合成樹脂からなるシートを製造する製造方法に従って、透明不燃性の合成樹脂からなるシートを製造する、請求項２に記載した透明不燃性の合成樹脂からなるシートを製造する製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に関わる自己発火せず着火しない性質を持つ透明不燃性シートは、透明不燃性のガラス繊維布帛からなるシートの両面に、透明性を有する金属微粒子の集まりの金属結合によって、自己発火せず着火しない性質を持つ透明不燃性の合成樹脂からなるシートを結合させた構成からなる。また、自己発火せず着火しない性質を持つ透明不燃性の合成樹脂のシートは、透明性を有する金属微粒子の集まりが金属結合して透明性の成形材料を覆うとともに、金属微粒子の金属結合で透明性の成形材料同士が結合した構成からなる。なお、透明不燃性シートは、防火戸、防火・防煙シャッター、防火・防煙ダンパー、防火・防煙垂れ壁、防火・防煙シート、防火・防煙スクリーン、防火・防煙パネルなどの名称で呼ばれる様々な防火設備に用いられている。
【背景技術】
【０００２】
炎を遮る防火設備に関わる規定は、建築基準法施行令の第１０９条の２で、火炎に依る熱が加えられた２０分間を遮炎時間と規定し、遮炎時間内に加熱面以外の面で防火設備が火炎を出さない要件が規定されている。こうした防火設備として、防火戸、防火・防煙シャッター、防火・防煙ダンパー、防火・防煙垂れ壁、防火・防煙シート、防火・防煙スクリーン、防火・防煙パネル、ドレンチャーなどがある。この防火設備に求める要件は、火災発生時の当初の２０分間だけは、加熱面以外の面に火炎を出さない遅燃性の規定であって、防火設備自体が燃えない不燃性の規定ではない。しかし、火災の発生から２０分以内に燃えている建物から全ての人が避難できるとは限らない。また、防火設備が火災の発生から２０分以降に燃焼すると、防火機能が損なわれ、火災の延焼をもたらす。従って、どのような規模の火災であっても、防火設備が自己発火せず着火しない性質を持てば、火災時における防火機能が継続して果たされ、その作用効果は大きい。
ドレンチャーを除く防火設備は、遅燃性と共に良好な視界が確保され、軽量で落下しても人に危害を与えず、衝撃によって壊れにくく、また、美観を損なわないことが求められる。このような性質を兼備する防火設備として、ガラス繊維布帛に合成樹脂を一体化した透明不燃性シートと呼ばれる遅燃性を有するシートが用いられている。
例えば、特許文献１に、シランカップリング剤で表面処理したガラス繊維織物に、ガラス繊維の屈折率との差が０．０３以内の屈折率を持つ第一の熱硬化樹脂を含浸して硬化させて基材層とし、さらに、基材層の両面の第一の硬化物に、第二の熱硬化樹脂からなる層を一体に硬化させて第二の硬化物を基材層に積層したシートが透明不燃性シートとして開示されている。この発明は、第一の硬化物の屈折率を、ガラス繊維織物の屈折率に近づけることで、積層シートの透明性を確保することが主要な特徴点である。このため、第一の硬化物が、ポリエステルをジアリルフタレートに溶解させ、これを加熱硬化させた不飽和ポリエステル樹脂からなる。この硬化物は、分子の主鎖中に−Ｃ＝Ｃ−不飽和結合と−ＣＯＯ−エステル結合とを持つ。−Ｃ＝Ｃ−不飽和結合は、大気雰囲気の２００℃付近からの酸化反応によって−Ｃ＝Ｃ−に酸素が付加し、さらにカルボニル基Ｃ＝Ｏを生成する熱分解が起こる。さらに、３００℃を超えると脱フタル酸反応に依る主鎖の切断が起こる。この際、燃焼に依って二酸化炭素と水蒸気と共に、メタンや猛毒の一酸化炭素など可燃性ガスが発生する。従って、第一の硬化物は、火災時に燃焼するため不燃性を持たず、また、有毒ガスを生成し、火災時に災害をもたらす。また、２００℃の耐熱性は不燃性シートとしては低い。従って、この発明は、透明不燃性シートではなく、正確には、透明遅燃性シートに関わる発明である。
また、特許文献２に、ガラス繊維布帛に塩化ビニル樹脂組成物を含浸させた中間層と、この中間層の両面に塩化ビニル樹脂フィルムを圧着させた積層シートが透明不燃性シートとして開示されている。この発明は、塩化ビニル樹脂組成物として、分子量が４２０より大きい可塑剤を用いることで、全光線透過率が８０％以上で、拡散透過率が３０％以下の透明不燃性シートを実現することが主要な特徴点である。しかし、塩化ビニル樹脂は、大気雰囲気で２５０℃付近から熱分解し、有毒の塩化水素ガスＨＣｌを乖離し、また、引火点が−１１℃で発火点が４９８℃のベンゼンを生成し、さらに、燃焼に依って二酸化炭素と水蒸気と猛毒の一酸化炭素を生成する。従って、塩化ビニル樹脂は火災時に燃焼し不燃性を持たない。また、有毒ガスを生成し災害をもたらす。さらに、２５０℃の耐熱性は不燃性シートとしては低い。この発明も透明不燃性シートではなく、透明遅燃性シートに関わる発明である。
以上に説明したように、透明不燃性シートと呼ばれる装置は、建築基準法施行令の第１０９条の２の規定に基づく防火設備であるため、火災時における２０分間の遮炎時間の規定を満たす遅燃性の透明シートであり、火災時に燃えない不燃性を持つ透明シートではない。
【０００３】
いっぽう、燃え難さを表す耐燃性として、継続して燃焼しない性質として不燃性を用い、燃焼速度が遅く短い時間だけ燃焼する性質として難燃性を用い、炎に晒される間は燃えるが炎から離れれば消化する性質として自己消火性を用い、自己消火性はないが燃焼速度が遅い性質として遅燃性を用いる場合がある。しかし、これらの性質を性能として規定している事例が少ないため、前記のように遅燃性を不燃性に混同して用いる事例が起こる。
耐燃性に関わる性能として、例えば、防火材料の中で不燃性を有する材料の認定基準（国土交通省告知第１１７８号に依る）として、火災に依る火勢が加えられた際に、火勢を加えた開始後２０分間は燃焼せず、防火上有害な損傷を生じず、避難上有害な煙又はガスが発生しない規定がある。この規定は、前記した建築基準法施行令の第１０９条の２と同様に、火勢が加えられた２０分間に限定した遅燃性の規定であり、不燃性の規定ではない。
また、ＪＩＳ Ｋ６９１１に、熱硬化性樹脂の不燃性の定義があり、５×０．５×０．５インチの試験片に３０秒間炎を当て、炎を取り去った後に試験片の燃焼が１８０秒以内に消え、かつ、燃焼した試験の長さが１インチ以下である定めがある。また、ＪＩＳ Ｋ６９１１における自己消化性の定義は、炎を取り去った後に試験片の燃焼が１８０秒以内に消え、かつ、燃焼した試験片の長さが１インチ以上で４インチ以下である定めがある。この熱硬化樹脂の不燃性に関わる定義は、火炎を取り去れば燃焼が継続しない性質であり、熱硬化樹脂が火炎によって燃えない不燃性の性質ではない。
さらに、耐火電線ないしは耐火ケーブルは、火災時の非常用電源を確保するために耐火層の絶縁性能が保たれ、一定時間の通電が可能であり、消防法および建築基準法で定める各種非常用設備（非常用エレベーター、屋内消火栓設備、排煙設備など）の配線に使用されている。耐火層の絶縁性は、消防庁の規定（自治省消防庁告示第１０号、平成９年１２月１８日に基づく技術基準）に基づき、社団法人日本電線工業会ＪＣＳでの試験で認定され、３０分間で８４０℃に達する火災温度曲線による加熱に耐える絶縁性能を持つことが求められる。さらに、耐熱電線ないしは耐熱ケーブルは、前記の消防庁の規定に基づき社団法人日本電線工業会ＪＣＳでの試験で認定され、１５分間で３８０℃に達する火災温度曲線による加熱に耐える絶縁性能を持つことが求められる。従って、耐火電線ないしは耐火ケーブルにおける耐火層の絶縁性能の規定が最も厳しいが、火災時に耐火層が燃えない不燃性の規定ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１４−２２６９１４号公報
【特許文献２】特開２００１５−０７７７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、本発明における不燃性を定義する。建築基準法施行令の第１０９条の２に規定した防火性能の要件と、国土交通省が認定する防火材料に関わる不燃性は、遅燃性の要件であり、不燃性の要件ではない。また、ＪＩＳ Ｋ６９１１で定める不燃性は、燃焼が継続しない性質である。さらに、ＪＣＳの規格は、絶縁性の維持に関わる耐火性と耐熱性の性質である。いずれも火災時に基材自体が燃えない不燃性の規定ではない。
本発明における不燃性とは、火災時に高圧で高温の火炎が大気と混合された強力な火炎に長時間暴露されても、自己発火せず着火しない性質を不燃性とする。つまり、どのような規模の火災でも、透明不燃性シートが自己発火せず着火しない性質を持つことで、火災時における防火機能が継続して維持できる。ところで、透明不燃性シートを構成するガラス繊維布帛の基材は、無機物の金属酸化物で構成されるため、どのような火炎に対しても燃えない性質を持つ。これに対し、合成樹脂が有機材料で構成され、その分子の骨格が炭素と水素が主たる構成元素であるため、合成樹脂は燃えやすい性質を持つ。また、熱分解によって黒煙や可燃性物質や有害ガスを生成し、黒煙が視界を遮り、可燃性物質が自己発火して火災の起点を作り、また、着火して火災を延焼させ、有害ガスは災害をもたらす。従って、第一に、合成樹脂の基材が、熱分解で生成された物質の全てを基材の内部に留める機能を持てば、基材が火災の起点を作らず、火災時に視界を妨げず、火災が延焼する要因を作らない。こうした合成樹脂の基材は、どのような火災時の火炎に対しても、自己発火せず着火しない性質を持つ。第二に、合成樹脂の基材に酸素ガスが供給されない機能を持てば、基材は酸素ガスとの酸化反応である燃焼が起こらず、どのような火災時の火炎に対しても、自己発火せず着火しない。従って、これら２つの機能は、自己発火せず着火しない性質に集約できる。このため、本発明における不燃性を、自己発火せず着火しない性質と定義した。従って、本発明に係わる自己発火せず着火しない性質を持つ透明不燃性シートは、透明不燃性の合成樹脂の基材と、透明不燃性の合成樹脂の基材を透明不燃性のガラス繊維布帛の基材に結合させる結合媒体とが、どのような火災時の火炎に対しても、自己発火せず着火しない性質を持つことが必須になる。
現在、透明不燃性シートが、多くの建物に様々な種類の防火設備として使用されているため、透明不燃性シートが自己発火せず着火しない性質を持つことに依る作用効果は極めて大きい。しかし、こうした性質を持つ透明不燃性シートは、現在のところ存在しない。
ところで、透明不燃性シートは、防火戸、防火・防煙シャッター、防火・防煙ダンパー、防火・防煙垂れ壁、防火・防煙シート、防火・防煙スクリーン、防火・防煙パネルなどの様々な用途に用いられ、屋内外を問わず様々な環境で長期に亘って使用される。従って、透明不燃性シートは、第一に透明性と不燃性とが両立し、第二に不燃性と耐熱性とが両立し、第三に機械的強度と軽量化とが両立し、第四に耐熱水性、耐加水分解性、防汚性、撥水性などの性質を持つことで様々な使用環境で長期間使用でき、第五に透明不燃性の合成樹脂の基材は、自己発火せず着火しない性質を持ち、火災時に高温に晒されて熱分解が進行しても、災害の要因になる有害ガスや視界を遮る黒煙などを基材の内部に留め、また、火災の起点となり、火災を延焼させる可燃性物質を基材の内部に留め、第六に安価な材料を用いて安価な製法で透明不燃性シートが製造できることが求められる。このような相互の関連性が低い６つの要件を兼備できれば、汎用的な透明不燃性シートになり、様々な用途に用いられる。しかし６つの要件を兼備した透明不燃性シートは現在のところ存在しない。本発明に係わる課題は、６つの要件を兼備した透明不燃性シートを実現させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明における透明不燃性シートは、透明不燃性のガラス繊維布帛からなるシートの両方の面に、透明不燃性の合成樹脂からなる２枚のシートの各々のシートの片方の面を、透明性の金属微粒子の集まりを介して結合させた透明不燃性シートであり、該透明不燃性シートの製造方法は、
透明不燃性のガラス繊維布帛のシートの結合面と、透明不燃性の合成樹脂のシートの結合面との間隙に、可視光線の波長領域での屈折率が０より大きく２．５より小さい金属からなる４０−６０ｎｍの大きさの粒状微粒子である、透明性を有する金属微粒子の集まりを、金属化合物の熱分解で析出させ、該金属微粒子の集まりが前記間隙に形成する厚みが、可視光線の波長より短い厚みを形成するように、前記熱分解で金属微粒子を析出する前記金属化合物のモル数を計量してアルコールに分散し、該金属化合物が分子状態でアルコールに分散したアルコール分散液を作成し、前記アルコールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度が前記アルコールの粘度より高い第二の性質と、融点が２０℃より低い第三の性質と、沸点が前記金属化合物の熱分解温度より低い第四の性質とを兼備する有機化合物を前記アルコール分散液に混合し、該有機化合物がアルコールに溶解ないしは混和し、該有機化合物が前記アルコール分散液と均一に混ざり合った混合液を作成する、この後、該混合液を前記透明不燃性のガラス繊維布帛からなるシートの両方の面と、前記透明不燃性の合成樹脂からなる２枚のシートの各々のシートの片方の面に塗布し、該混合液の塗布面が互いに重なるように、前記透明不燃性のガラス繊維布帛のシートの両方の面に、前記透明不燃性の合成樹脂の２枚のシートの各々のシートの片方の面を積層して積層体を作成し、該積層体に荷重を加え、該積層体を前記金属化合物が熱分解する温度より高い温度に昇温する、これによって、前記屈折率の性質を持つ金属からなる前記大きさの粒状微粒子である、透明性を有する金属微粒子の集まりが、前記透明不燃性のガラス繊維布帛のシートの表面の凹凸に入り込むとともに、前記透明不燃性のガラス繊維布帛のシートと、前記透明不燃性の合成樹脂のシートとの間隙に、可視光線の波長より短い厚みを形成して析出し、該金属微粒子同士が互いに接触する部位で金属結合するとともに、該金属微粒子が前記透明不燃性の合成樹脂のシートの表面の金属微粒子と接触する部位で金属結合し、前記透明不燃性のガラス繊維布帛のシートの両方の面に、前記透明不燃性の合成樹脂の２枚のシートの各々のシートの片方の面が、前記透明性を有する金属微粒子からなる金属結合した金属微粒子の集まりを介して結合された透明不燃性シートが製造される、透明不燃性シートの製造方法。
【０００７】
つまり、本製造方法に依れば、次の５つ処理を連続して実施すると、自己発火せず着火しない性質を持つ透明不燃性シートが製造される。
すなわち、第一に、可視光線の波長領域で０より大きく２.５より小さい屈折率を持つ金属からなる４０−６０ｎｍの大きさの粒状微粒子である、透明性を有する金属微粒子の集まりを熱分解で析出する金属化合物をアルコールに分散すると、金属化合物が分子状態でアルコールに分散し、金属微粒子の原料が液相化される。なお、金属化合物をアルコールに分散させる量は、透明不燃性のガラス繊維布帛のシートの結合面と、透明不燃性の合成樹脂のシートの結合面との間隙に、熱分解で析出する透明性の金属微粒子の集まりが、可視光線の波長より短い厚みを形成するように、金属化合物のモル数を計量してアルコールに分散する。第二に、有機化合物をアルコール分散液に混合すると、有機化合物がアルコールに溶解ないしは混和するため、有機化合物はアルコール分散液と均一に混ざり合って混合液を形成する。この混合液の粘度は、有機化合物の粘度と混合割合とに応じて自在に変えられる。第三に、混合液を透明不燃性のガラス繊維布帛のシートの両面と、２枚の透明不燃性の合成樹脂のシートの各々の片面に塗布すると、混合液の粘度に応じた塗膜がシートの塗布面に形成される。第四に、混合液の塗布面が互いに重なるように、透明不燃性のガラス繊維布帛のシートの両面に、２枚の透明不燃性の合成樹脂のシートの各々の片面を積層する。第五に、この積層体に一定の荷重を加え、金属化合物が熱分解される温度より高い温度に昇温する。この際、次に説明する現象が昇温に順じて塗布面で起こる。最初に、アルコールの沸点に達すると、塗膜からアルコールが気化し、塗膜が薄くなる。この際、金属化合物はアルコールに分散するが有機化合物に分散しないため、金属化合物の微細結晶が有機化合物中に一斉に析出し、塗膜は金属化合物の微細結晶の集まりが有機化合物中に均一に析出した懸濁液に変わる。なお、積層体に一定の荷重が継続して加えられているため、塗布面から懸濁液は脱落しない。次に有機化合物の沸点に達すると、塗膜から有機化合物が気化し、塗膜はさらに薄くなる。これによって、塗膜が金属化合物の微細結晶の集まりになって塗布面を隙間なく埋め尽くし、一部の微細結晶はガラス繊維布帛からなるシートの表面の凹凸に入り込む。なお、積層体に一定の荷重が継続して加えられているため、金属化合物の微細結晶の集まりは、塗布面から脱落しない。さらに、金属化合物が熱分解する温度より高い温度昇温すると微細結晶が熱分解し、４０−６０ｎｍの大きさより僅かに粗大した粒状微粒子が、可視光線の波長領域で０より大きく２．５より小さい屈折率を持つ金属からなる透明性の金属微粒子の集まりとして、塗布面に可視光線の波長より短い厚みを形成して析出し、塗布面は金属微粒子によって隙間なく埋め尽くされる。この金属微粒子は不純物を持たない活性状態で析出するため、隣接した粒状で透明性の金属微粒子は接触する部位で互いに金属結合する。この際、透明不燃性の合成樹脂からなるシートの表面の４０−６０ｎｍの大きさの粒状微粒子は、微粒子が析出した温度より高い温度に昇温されるため、隣接する金属微粒子は活性化されて成長し、微粒子が僅かに粗大化するとともに、粗大化した金属微粒子同士が再度金属結合する。さらに、粗大化した金属微粒子は��塗布面に析出した金属微粒子とも金属結合する。なお、金属微粒子が透明不燃性のガラス繊維布帛からなるシートの表面粗さより２桁小さいため、一部の金属微粒子は透明不燃性のガラス繊維布帛からなるシートの表面の凹凸に入り込む。こうして全ての金属微粒子が金属結合することに依って、金属微粒子の一部が透明不燃性のガラス繊維布帛からなるシートの表面の凹凸に入り込んでアンカー効果を発揮し、また、金属微粒子の集まりが金属結合力を発揮することに依って、透明不燃性のガラス繊維布帛からなるシートの両方の面に、金属結合した金属微粒子の集まりを介して、透明不燃性の合成樹脂のシートが結合される。
ところで、金属の屈折率が、可視光線の波長領域で０より大きく２．５より小さいため、空気の屈折率１に近く、かつ、透明不燃性の合成樹脂の屈折率１．４９−１．５９と、透明不燃性のガラス繊維布帛の屈折率１．５５にも近い。このため、透明不燃性の合成樹脂のシートを透過した光の多くが、金属結合した金属微粒子の集まりに入射する。さらに、金属微粒子が可視光線の波長より十分に短い大きさからなるため、金属微粒子の集まりで可視光線は殆ど散乱せず、高い透明性をもって光が透過する。また、金属微粒子の集まりを透過した光の多くが、透明不燃性のガラス繊維布帛のシートに入射する。さらに、金属微粒子は、金属の融点に準ずる耐熱性と不燃性とを兼備する。この結果、透明不燃性のガラス繊維布帛からなるシートの両面に、金属結合した金属微粒子の集まりを介して、透明不燃性の合成樹脂のシートが結合された結合体は、どのような火災時の火炎に対しても、自己発火せず着火しない不燃性を持つ透明不燃性シートになる。
本製造方法における第一の処理は、金属化合物をアルコールに分散するだけの処理である。第二の処理は、アルコール分散液に有機化合物を混合するだけの処理である。第三の処理は、第二の処理で作成した混合液を、透明不燃性のガラス繊維布帛のシートの両面と、２枚の透明不燃性の合成樹脂のシートの各々の片面に塗布するだけの処理である。第四の処理は、第三の処理を行なった透明不燃性のガラス繊維布帛のシートの両面に、第三の処理を行なった透明不燃性の合成樹脂のシートを重ね合わせるだけの処理である。第五の処理は、第四の処理で作成した積層体を熱処理するだけである。従って、いずれの処理も極めて簡単な処理であり、簡単な５つの処理を連続して実施すると、自己発火せず着火しない性質を持つ透明不燃性シートが連続して製造できる。これによって、５段落に記載した第六の課題の一部が解決される。
つまり、透明不燃性のガラス繊維布帛の多くは、繊維化が容易なＥガラスと呼ばれるアルミノケイ酸ガラスからなる。Ｅガラスの屈折率は、Ｈｅ−Ｎｅ気体レーザーの赤色波長６３２．８ｎｍにおいて空気の屈折率１に近い１．５５であり、屈折率は可視光線の波長領域（３８０−７５０ｎｍ）で有効数字の３桁目が変わる程度で、波長依存性は極めて小さい。従って、透明不燃性のガラス繊維布帛のシートの表面における光の反射率は４．７％と小さく、表面に入り込む光の透過率は９１％と高い。このため、透明不燃性のガラス繊維布帛のシートは高い透明性を持つ。また、二酸化ケイ素ＳｉＯ２、アルミナＡｌ２Ｏ３、酸化カルシウムＣａＯ、酸化硼素Ｂ２Ｏ３、酸化マグネシウムＭｇＯなどの無機物の金属酸化物で構成されるため、透明不燃性のガラス繊維布帛のシートはどのような火炎に対しても燃えない。また、軟化点が８４０℃と高い耐熱性を持つ。従って、透明不燃性のガラス繊維布帛のシートは、透明性と不燃性とが両立し、かつ、不燃性と耐熱性とが両立する。また、密度は２．５５ｇ／ｃｍ３である。なお、ガラス繊維布帛とは、ガラス繊維を織った織物のことで、織り方は、用途に応じて平織、目抜き平織、綾織、朱子織、からみ織、摸紗織、斜紋織、二重織などがある。
なお、Ｅガラスからなるガラス繊維より高価であるが、二酸化ケイ素とアルミナとの成分比率を高め、酸化硼素を成分から除外したＴガラスからなるガラス繊維が存在する。Ｔガラスは屈折率が１．５３で透明性に優れ、軟化点が１０００℃以上で、熱膨張係数がＥガラスの１／２の２．８×１０−６／℃で、引張強度がＥガラスの１．５倍の４．８ＧＰａを持つ。いずれの性質もＥガラスより優れるため、Ｔガラスからなる透明不燃性のガラス繊維布帛のシートを用いることができる。さらに、ガラス繊維不織布は、ガラス繊維布帛に比べ、透明性と機械的強度が劣るため、透明シートに適さないが、これらの課題が解決できればガラス繊維不織布を用いてもよい。
いっぽう、透明性の合成樹脂の屈折率は、赤色波長６３２．８ｎｍにおいて１．４９−１．５９であり、屈折率は可視光線の波長領域（３８０−７５０ｎｍ）で有効数字の３桁目が変わる程度で、波長依存性は極めて小さい。従って、可視光線の波長領域において、空気の屈折率１に近く、かつ、透明不燃性のガラス繊維布帛の屈折率１．５５に極めて近い。このため、合成樹脂のシートの表面での光の反射率は３．９−５．２％と小さく、光の透過率は９０−９２％と高い。従って、このような合成樹脂のシートは高い透明性を持つ。さらに、透明不燃性の合成樹脂のシートから、透明不燃性のガラス繊維布帛のシートに光が入射する際に、両者の屈折率の違いに基づいて光が反射する。両者の屈折率の差が極めて小さいため、透明不燃性のガラス繊維布帛のシートの表面での光の反射率は０．０２−０．０４％と極めて小さく、光の透過率は９９．７−９９．９％と極めて高い。このため、透明不燃性のガラス繊維布帛のシートの両面に、透明不燃性の合成樹脂のシートを結合した結合体は高い透明性を持つ。
さらに、透明不燃性の合成樹脂のシートが、どのような火災時の火炎に対しても、自己発火せず着火しない不燃性を持つ。従って、透明不燃性のガラス繊維布帛のシートの両方の面に、透明性と不燃性とを兼備する材料で、自己発火せず着火しない性質を持つ透明不燃性の合成樹脂のシートを結合できれば、この結合体は透明性と不燃性とを兼備する。なお、透明性の合成樹脂の中で、ＰＥＴ樹脂の密度が１．３４−１．３９ｇ／ｃｍ３と最も大きく、ＰＰ樹脂の密度が０．９０ｇ／ｃｍ３と最も小さく、Ｅガラスの密度の１／３−１／２である。このため、透明性の合成樹脂のシートを用いると、透明不燃性シートの重量が軽減できる。なお、表面反射率と全光線透過率とに関する説明は下記の８段落で行う。
ところで、金属の屈折率は可視光線の波長領域で波長依存性を持つ。本製造方法において、金属微粒子を構成する金属が、可視光線の波長領域での屈折率が０より大きく２．５より小さい第一の性質を持つため、空気の屈折率に近く、かつ、透明性の合成樹脂の屈折率と、透明不燃性のガラス繊維布帛の屈折率にも近い。また、微粒子の集まりにおける光の散乱は、入射光の波長に対する粒子の大きさの比率の４乗に依存し、また、粒子の大きさの２乗に依存する。本製造方法において、積層された金属微粒子の集まりが形成する厚みが、可視光線の波長よりも短い第二の性質を持つ。また、４０−６０ｎｍの大きさの金属微粒子の大きさは可視光線の波長より十分に小さく、金属微粒子の集まりにおける光の散乱は極めて少なく、金属微粒子の集まりは高い透明性を持つ。このような３つの性質を兼備する金属微粒子の集まりを、透明不燃性のガラス繊維布帛からなるシートの結合面と、透明不燃性の合成樹脂からなるシートの結合面とからなる双方の間隙に析出させ、金属微粒子同士が互いに金属結合することで、透明不燃性のガラス繊維布帛のシートの結合面に、２枚の透明不燃性の合成樹脂のシートの各々の結合面が結合した結合体は、金属結合した金属微粒子の集まりからなる結合面での光の反射率が小さく、また、金属微粒子の集まりからなる間隙は光の散乱が殆どなく高い透明性を持つ。この結果、透明不燃性の合成樹脂のシートを透過した多くの光が金属微粒子の集まりに入射し、入射した光が殆ど散乱することなく金属微粒子の集まりを透過し、多くの光が透明不燃性のガラス繊維布帛のシートに入射し、透明不燃性のガラス繊維布帛を光が透過する。この結果、結合体は透明性を持つ。さらに、金属微粒子は、ガラス繊維布帛の軟化点より高い金属の融点に準ずる耐熱性と不燃性とを兼備する。なお、微粒子の集まりにおける光の散乱は下記の９段落で説明する。
以上に説明したように、透明不燃性のガラス繊維布帛からなるシートの結合面と、透明不燃性の合成樹脂からなるシートの結合面とからなる双方の間隙に、前記した３つの性質を持つ金属微粒子の集まりを析出させ、金属微粒子同士が互いに金属結合することで、透明不燃性のガラス繊維布帛のシートの両面に、透明不燃性の合成樹脂のシートが結合した結合体は、透明性と不燃性とを兼備する。
さらに、積層された金属微粒子の集まりが形成する厚みは、可視光線の波長よりも短い。このため、積層された金属微粒子の集まりは、殆ど重量を持たない。また、厚みが薄い透明不燃性の合成樹脂のシートであっても、透明不燃性のガラス繊維布帛の両面に、金属微粒子同士の金属結合で結合できる。この金属結合力は金属の融点に準ずる耐熱性と不燃性とを持つ。
以上に説明したように、本製造方法に依れば、５段落に記載した第一の課題と第三の課題とが同時に解決される。
【０００８】
表面反射率と全光線透過率とを説明する。光が基材に入射する際に、空気と基材との屈折率の差に応じて表面反射が生じる。従って、透明のガラスでも表面反射によるロスが発生し、全光線透過率は１００％にならない。ちなみに、厚さが２ｍｍのフロートガラスでは、可視光線の波長領域において全光線透過率は約９０％である。基材に垂直に入射した光の表面における表面反射率Ｒは、基材の屈折率ｎと空気の屈折率ｍとからなる数式１によって算出される。また、全光線透過率Ｔは表面反射率Ｒからなる数式２によって算出される。
（式１）
Ｒ＝（ｎ−ｍ）２／（ｎ＋ｍ）２ 
（式２）
Ｔ＝（１−Ｒ）２   
【０００９】
次に光の散乱を説明する。可視光線が粒子の集まりに照射された際の光の散乱は、数式３に示すレイリー散乱式が適応できる。数式３におけるＳは散乱の比率を意味する散乱係数で、λは可視光線の波長で、Ｄは粒子径で、ｍは粒子の屈折率で、πは円周率である。従って、散乱係数Ｓの大きさは、可視光の波長λに対する粒子径Ｄの比率Ｄ／λの４乗に依存し、また、粒子径Ｄの２乗と、屈折率ｍにも依存する。金属微粒子は、４０−６０ｎｍの大きさであり、積層された微粒子の集まりがなす厚みが、可視光の波長λより短い第一の性質を持つため、波長λに対する金属微粒子の粒子径Ｄの比率Ｄ／λは１より十分に小さく、また、粒子径Ｄも４０−６０ｎｍの大きさであるため十分に小さい。さらに、金属微粒子は、金属の屈折率ｍが０から２．５の間の値である第二の性質を持つ。従って、散乱係数Ｓは極めて小さく、金属微粒子の集まりは高い透明性を示す。
（式３）
Ｓ＝４／３・π５／λ４・Ｄ６（（ｍ２−１）／（ｍ２＋１））２
【００１０】
６段落に記載した透明不燃性シートの製造方法において、該透明不燃性シートを構成する前記透明不燃性の合成樹脂からなるシートを製造する製造方法は、６段落に記載した透明不燃性シートの製造方法において、６段落に記載した屈折率の性質を持つ金属からなる４０−６０ｎｍの大きさの粒状微粒子である、透明性を有する金属微粒子の集まりを熱分解で析出する前記金属化合物をアルコールに分散し、該金属化合物が分子状態でアルコールに分散したアルコール分散液を作成し、前記アルコールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度が前記アルコールの粘度より２０倍以上高い第二の性質と、融点が２０℃より低い第三の性質と、沸点が前記金属化合物の熱分解温度より高い第四の性質とを兼備する有機化合物を、前記アルコール分散液に混合し、該有機化合物がアルコールに溶解ないしは混和し、該有機化合物が前記アルコール分散液と均一に混ざり合った混合液を作成し、さらに、該混合液に、透明不燃性の合成樹脂のシートを形成する際に用いる透明性の成形材料の集まりを混合し、該混合液の粘度に応じた厚みで該混合液が前記成形材料に付着した混合物を作成し、この後、該混合物から前記アルコールを気化し、前記透明性の成形材料の表面に前記金属化合物の微細結晶の集まりを析出させ、該金属化合物の微細結晶の集まりが析出した前記透明性の成形材料の集まりが、前記有機化合物に分散した第一の懸濁液を作成する、さらに、該第一の懸濁液を熱処理し、前記金属化合物の微細結晶を熱分解すると、６段落に記載した前記屈折率の性質を持つ金属からなる前記大きさの粒状微粒子である、透明性を有する金属微粒子の集まりが前記透明性の成形材料の表面に一斉に析出し、隣接する前記粒状の金属微粒子同士が接触する部位で金属結合し、該金属結合した金属微粒子の集まりが前記透明性の成形材料の表面を覆う、これによって、該金属結合した金属微粒子の集まりで覆われた透明性の成形材料の集まりが、前記有機化合物に分散した第二の懸濁液が作成される、この後、前記第二の懸濁液を充填するシリンダーを、予め前記第二の懸濁液を構成する前記有機化合物の沸点に昇温し、前記シリンダーの前方に設置されたダイを、予め前記シリンダーより高い温度に昇温し、前記シリンダーに前記第二の懸濁液を充填し、該懸濁液から前記有機化合物を気化させる、この後、前記シリンダー内に設置されたスクリューによって、前記シリンダー内に充填された前記第二の懸濁液を加圧し、該第二の懸濁液を前記ダイの内側の溝を通過させ、該溝の出口からシート状に押し出す、これによって、残存した前記有機化合物の気体が前記ダイの出口から気化し、さらに、前記透明性の成形材料が熱融解もしくは熱軟化し、この後、該透明性の成形材料が圧縮変形し、圧縮変形した前記透明性の成形材料が、金属結合した金属微粒子の集まりで覆われるとともに、隣接する金属微粒子同士が金属結合することで、該圧縮変形した透明性の成形材料同士が結合され、該圧縮変形した透明性の成形材料同士が結合したシートが、前記ダイの溝の出口から押し出され、透明不燃性の合成樹脂からなるシートが製造される、６段落に記載した透明不燃性シートの製造方法において、該透明不燃性シートを構成する前記透明不燃性の合成樹脂からなるシートを製造する製造方法。
【００１１】
つまり、本製造方法は７つの処理からなり、前工程の５つの処理を連続して実施すると、可視光線の波長領域で０より大きく２．５より小さい屈折率を持つ金属からなる金属微粒子が、金属結合した金属微粒子の集まりとして、透明性の合成樹脂のシートを形成する透明性の成形材料の表面に析出し、この透明性の成形材料の集まりが有機化合物に分散した懸濁液が製造される。
すなわち、第一に、可視光線の波長領域で０より大きく２．５より小さい屈折率を持つ金属を熱分解で析出する金属化合物をアルコールに分散すると、金属化合物が分子状態でアルコールに分散し、金属微粒子の原料が液相化される。第二に、有機化合物をアルコール分散液に混合すると、有機化合物がアルコールに溶解ないしは混和するため、有機化合物はアルコール分散液と均一に混ざり合って混合液を形成する。第三に、混合液に透明性の合成樹脂の成形材料の集まりを混合させると、有機化合物の粘度がアルコールの粘度より２０倍以上高いため、混合液の粘度に応じた厚みで混合液が透明性の成形材料に付着し、混合液が付着した透明性の成形材料の集まりからなる混合物が形成される。第四に、混合物からアルコールを気化させると、金属化合物はアルコールに分散するが有機化合物に分散しないため、金属化合物の微細結晶が、透明性の成形材料の表面に積層して析出する。この結果、透明性の成形材料は金属化合物の微細結晶で覆われ、この透明性の成形材料の集まりが有機化合物に分散した第一の懸濁液が製造される。第五に、第一の懸濁液を熱処理し金属化合物を熱分解すると、金属化合物の微細結晶の大きさに応じた４０−６０ｎｍの大きさからなる粒状の金属微粒子が、可視光線の波長領域で０より大きく２．５より小さい屈折率を持つ金属の金属微粒子として、透明性の成形材料の表面に積層して析出する。金属微粒子は不純物を持たない活性状態で析出するため、隣接した金属微粒子は接触する部位で互いに金属結合し、金属結合した金属微粒子の集まりが透明性の成形材料の表面に積層して析出し、透明性の成形材料が金属微粒子の集まりで覆われ、この透明性の成形材料の集まりが有機化合物に分散した第二の懸濁液が作成される。なお、金属微粒子は有機化合物と反応しないため、金属結合した金属微粒子の集まりを形成した後は、安定した金属微粒子の集まりとして有機化合物と共に第二の懸濁液を構成する。また、沸点が高い有機化合物は吸湿性がないため、有機化合物で外界から遮断されることで、金属結合した金属微粒子の集まりは経時変化しない。
なお、透明不燃性の合成樹脂シートを形成する透明性の成形材料は、長さが２ないし３ｍｍ程度のペレットで、金属微粒子より５桁も大きい。従って、透明性の成形材料に比べて５桁も小さい金属微粒子が金属結合し、金属微粒子の集まりとなって透明性の成形材料を覆う。
また、金属化合物の熱分解反応は、最初に金属化合物が金属と無機物ないしは有機物とに分解する。次に、無機物ないしは有機物が気化熱を奪いながら気化し、気化が完了した後に、金属が析出して熱分解反応が完了する。この析出した金属は不純物を含まない。
さらに、第二の懸濁液を構成する原料は、熱分解で金属を析出する金属化合物とアルコールと高沸点の有機化合物とからなり、いずれも汎用的な工業用薬品である。また、第二の懸濁液は、第一に金属化合物をアルコールに分散する処理と、第二にアルコール分散液に有機化合物を混合する処理と、第三に混合液に合成樹脂の成形材料の集まりを混合する処理と、第四に混合物からからアルコールを気化させる処理と、第五に第一の懸濁液を熱処理する処理とからなり、これら５つの簡単な処理を連続して実施すると、第二の懸濁液が大量に製造される。従って、第二の懸濁液は、極めて安価な費用で大量に製造できる。
いっぽう、アルコールの沸点と、金属化合物の熱分解で生成される無機物ないしは有機物の沸点とは、各々に温度差があり、気化したアルコールと、気化した無機物ないしは有機物とは、回収機で分離して個別に回収できる。
さらに、本製造方法の後工程の２つの処理を連続して実施すると、内部に空胞がなく、自己発火せず着火しない不燃性を持つ透明性の合成樹脂からなるシートが、ダイから押し出される。
すなわち、シリンダーを第二の懸濁液を構成する有機化合物の沸点に予め昇温する。また、シリンダーの前方に設置されるダイは、予めシリンダーより高い温度に昇温する。なお、第二の懸濁液は、有機化合物の存在によって滑り性と粘り性とを兼備する。このため、シリンダーに第二の懸濁液が容易に充填され、この後、第二の懸濁液から有機化合物の多くが気化する。いっぽう、残存した有機化合物の粘度が高いため、透明性の成形材料から有機化合物は離脱せず、透明性の成形材料に滑り性をもたらし、透明性の成形材料の移動を容易にする。なお、気化した有機化合物は、シリンダーの外に配置した回収機で吸引して再利用する。この後、シリンダー内に設置されたスクリューの回転移動で第二の懸濁液を加圧し、シリンダーの前方に設置された所定の長さを持つダイの内側に形成された狭い体積からなる溝を、加圧された第二の懸濁液を通過させる。この際、所定の長さを持ち、かつ、断面積が狭い溝を第二の懸濁液が通過する際に、第二の懸濁液に継続して加圧力が加わり、また、第二の懸濁液が徐々に昇温される。これによって、最初に残りの有機化合物が気化し、第二の懸濁液は、金属結合した金属微粒子の集まりで覆われた成形材料の集まりになる。次に、透明性の成形材料が軟化ないしは融解し、さらに、加圧力で圧縮変形される。いっぽう、気化した有機化合物は継続して加圧力を受けるため、透明性の成形材料の集まりに留まれず、透明性の成形材料の集まりから吐き出され、ダイの出口から放出され、回収機で回収する。このため、透明性の成形材料の集まりに気体は存在せず、成形されるシートの内部に空胞が形成されない。また、透明性の成形材料が金属微粒子の析出温度より高い温度に昇温されるため、僅かに粗大化した金属微粒子が再度金属結合する。このため、透明性の成形材料を覆っていた金属微粒子の集まりが再度金属結合することで、圧縮変形した透明性の成形材料が互いに結合され、ダイの溝の断面形状からなるシートとして、溝の出口から押し出される。この金属結合した金属微粒子の集まりは、金属微粒子が積み重なり合った積層構造を形成して透明性の成形材料を覆う。このため、金属結合した金属微粒子の集まりは、一定の結合強度を有し、また、気密性の被膜を形成して透明性の成形材料を覆う。このため、透明不燃性のシートは、内部に空胞がなく、どのような火災時の火炎に対しても、自己発火せず着火しない不燃性を持つ。
以上に説明したように、これら２つの簡単な後工程と前記した５つの簡単な前工程とからなる７つの工程を連続して実施すると、自己発火せず着火しない性質を持つ透明不燃性のシートが安価な費用で製造される。この結果、５段落に記載した第五の課題が解決される。
なお、金属化合物が熱分解して金属微粒子を析出した温度は、有機化合物の沸点より低いため、有機化合物が気化する際と、軟化ないしは融解した透明性の成形材料が圧縮変形する際とを通じて、金属微粒子の集まりが継続して昇温される。このため、金属微粒子の集まりに、継続して熱エネルギーが供給され、金属微粒子が再び活性状態になる。いっぽう、有機化合物で外界と遮断されていた金属微粒子の集まりは経時変化せず、不純物を持たない。このため、活性状態になった金属微粒子は、隣接する金属微粒子を取り込んで成長し、僅かに粗大化した金属微粒子が、再び接触部位で互いに金属結合し、改めて金属結合した金属微粒子の集まりとなる。こうした金属微粒子が昇温され、活性化され、微粒子が僅かに成長し、僅かに成長した微粒子が再度金属結合する過程を、透明性の成形材料が昇温されるたびに、シリンダー内とダイ内とで繰り返す。この結果、押し出された透明性の成形材料は、金属結合した金属微粒子の集まりで覆われるとともに、透明性の成形材料を覆う金属微粒子の集まりが金属結合して透明性の成形材料同士が互いに結合し、透明性のシートとして溝の出口から押し出される。従って、透明不燃性のシートを構成する全ての透明性の成形材料が、一定の結合強度を有する金属結合した金属微粒子の集まりからなる被膜で覆われ、全ての透明性の成形材料が外界の雰囲気を遮断する気密性の被膜で覆われる。このため、透明不燃性のシートは、どのような火災時の火炎に対しても、自己発火せず着火しない不燃性を持つ。
この後、シートを引き取り機で引き取り、あるいは、ローラーで巻き取ると、固化した透明性の成形材料の集まりからなる透明不燃性の合成樹脂からなるシートが得られる。この透明不燃性の合成樹脂からなるシートは、内部に空胞がなく、自己発火せず着火しない性質を持つ。
なお、透明不燃性の合成樹脂からなるシートは内部に空胞がないため、火災時に高温に昇温されても、空胞の体積膨張が起こらず、金属結合した金属微粒子の集まりが破壊されない。また、透明不燃性の合成樹脂からなるシートが火災時に高温に昇温された際に、金属微粒子の大きさが成形材料より５桁も小さいため、固化した合成樹脂のペレットの体積膨張に、金属結合した金属微粒子の集まりが追従して変形し、金属結合した金属微粒子の集まりは破壊されない。このため、透明不燃性の合成樹脂からなるシートは、火災時にも自己発火せず着火しない性質を維持する。
また、本製造法に依れば、透明不燃性の合成樹脂のシートを形成する透明性の成形材料が、金属微粒子同士が互いに金属結合した金属微粒子の集まりで覆われるため、成形材料は外界から遮断された気密性を持つ。また、隣接する透明性の成形材料を覆う金属微粒子の集まりが互いに金属結合し、透明不燃性の合成樹脂のシートを形成する。このため、透明不燃性の合成樹脂のシートは、外界から遮断された気密性を持つ。いっぽう、透明不燃性の合成樹脂のシートは、火災時の高温に晒された際に透明性の成形材料が熱分解するが、熱分解で生成された物質は気密性の被膜の外に漏れず、成形材料とシートとは、どのような火災時の火炎に対しても、自己発火せず着火しない不燃性を持つ。また、成形材料と合成樹脂のシートとに酸素ガスが供給されないため、成形材料とシートとは、どのような火災時の火炎に対しても、自己発火せず着火しない不燃性を持つ。さらに、金属微粒子同士の金属結合力に基づく気密性を成形材料とシートとにもたらし、金属の融点に準ずる高い耐熱性をもって、成形材料とシートとを外界から遮断し、成形材料とシートとを不燃化させる。
いっぽう、金属微粒子を構成する金属が、可視光線の波長領域での屈折率が０より大きく２．５より小さい第一の性質と、金属微粒子の大きさが、可視光線の波長よりも十分に短い第二の性質とを持つ。従って、金属の屈折率は、空気の屈折率に近く、また、透明性の成形材料の屈折率に近い。さらに、金属結合した金属微粒子の集まりにおいては、光の散乱が殆どなく高い透明性を持つ。このため、金属結合した金属微粒子の集まりで覆われた透明性の成形材料の集まりからなる合成樹脂のシートは透明性を持つ。
以上に説明したように、本製造方法によって、５段落に記載した第二の課題と第五の課題とが同時に解決される。
【００１２】
６段落に記載した透明不燃性シートの製造方法おいて、前記金属化合物が、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体であり、ないしは、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが金属イオンに共有結合する第一の特徴と、前記カルボン酸が飽和脂肪酸からなる第二の特徴とを兼備するカルボン酸金属化合物であり、前記アルコールがメタノールであり、前記有機化合物が、カルボン酸エステル類、グリコール類ないしはグリコールエーテル類に属するいずれか一種類の有機化合物であり、これら３種類の物質を用い、６段落に記載した透明不燃性シートの製造方法に従って、透明不燃性シートを製造する、６段落に記載した透明不燃性シートの製造方法。
【００１３】
つまり、無機金属化合物からなる錯体は、還元雰囲気の１８０−２２０℃の比較的低い温度で熱分解が完了して金属を析出する。また、最も汎用的なアルコールであるメタノールに、１０重量％に近い割合で分散する。このため、無機金属化合物からなる錯体は、６段落に記載した透明不燃性のシートの製造方法における金属化合物として用いることができる。
すなわち、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体を、還元雰囲気で熱処理すると、配位結合部が最初に分断され、無機物と金属とに分解される。さらに昇温すると、無機物が気化熱を奪って気化し、すべての無機物の気化が完了した後に金属が析出する。つまり、錯体を構成するイオンの中で、分子の中央に位置する金属イオンが最も大きい。このため、金属イオンと配位子との距離が最も長い。従って、錯体を還元雰囲気で熱処理すると、金属イオンが配位子と結合する配位結合部が最初に分断され、金属と無機物とに分解する。さらに温度が上がると、無機物が気化熱を奪って気化し、気化が完了した後に、金属が析出する。この際、無機物が低分子量であるため、無機物の分子量に応じた１８０−２２０℃の低い温度で無機物の気化が完了する。このような錯体として、アンモニアＮＨ３が配位子となって金属イオンに配位結合するアンミン金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体、塩素イオンＣｌ−が、ないしは塩素イオンＣｌ−とアンモニアＮＨ３とが配位子となって金属イオンに配位結合するクロロ金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体、シアノ基ＣＮ−が配位子イオンとなって金属イオンに配位結合するシアノ金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体、臭素イオンＢｒ−が配位子イオンとなって金属イオンに配位結合するブロモ金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体、沃素イオンＩ−が配位子イオンとなって金属イオンに配位結合するヨード金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体などがある。このような分子量が小さい無機金属化合物からなる錯体は、合成が容易で最も安価な金属錯イオンを有する金属錯体である。
また、二つの特徴を持つカルボン酸金属化合物は、大気雰囲気の２９０−４３０℃で熱分解が完了し金属を析出する。また、最も汎用的なアルコールであるメタノールに対し、１０重量％に近い濃度で分散する。このため、カルボン酸金属化合物は、６段落に記載した透明不燃性のシートの製造方法における金属化合物として用いることができる。
すなわち、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが金属イオンに共有結合する第一の特徴と、カルボン酸が飽和脂肪酸からなる第二の特徴とを兼備するカルボン酸金属化合物においては、金属イオンが最も大きいイオンであり、カルボキシル基を構成する酸素イオンと金属イオンとの距離が、他のイオン同士の距離より長くなる。こうした分子構造上の特徴を持つカルボン酸金属化合物を大気雰囲気で熱処理すると、カルボン酸の沸点を超えると、カルボキシル基を構成する酸素イオンと金属イオンとの結合部が最初に分断され、カルボン酸と金属とに分離する。さらに、カルボン酸が飽和脂肪酸から構成される場合は、炭素原子が水素原子に対して過剰となる不飽和構造を持たないため、カルボン酸の分子量と数とに応じて、カルボン酸が気化熱を奪って気化し、気化が完了すると金属が析出する。こうしたカルボン酸金属化合物として、オクチル酸金属化合物、ラウリン酸金属化合物、ステアリン酸金属化合物などがある。なお、オクチル酸の沸点は２２８℃であり、ラウリン酸の沸点は２９６℃であり、ステアリン酸の沸点は３６１℃である。従って、これらのカルボン酸金属化合物は、２９０−４３０℃の大気雰囲気で熱分解が完了する。また、メタノールに１０重量％に近い割合で分散する。
さらに、カルボン酸金属化合物は、容易に合成できる安価な工業用薬品である。すなわち、最も汎用的な有機酸であるカルボン酸を、強アルカリと反応させるとカルボン酸アルカリ金属化合物が生成され、カルボン酸アルカリ金属化合物を無機金属化合物と反応させると、カルボン酸金属化合物が合成される。従って、有機金属化合物の中で最も安価な有機金属化合物である。このため、前記した無機金属化合物からなる錯体より熱処理温度が高いが、錯体より安価な金属化合物である。
また、カルボン酸エステル類、グリコール類ないしはグリコールエーテル類に、メタ―ノールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度がメタ―ノールの粘度より高い第二の性質と、融点が２０℃より低い第三の性質と、沸点が無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より低い、ないしは、沸点がカルボン酸金属化合物の熱分解温度より低い第四の性質とを兼備する有機化合物がある。このような有機化合物は、いずれも汎用的な工業用薬品である。このため、このような有機化合物は、６段落に記載した透明不燃性のシートの製造方法における有機化合物として用いることができる。
従って、無機金属化合物からなる錯体のメタノール分散液に、ないしは、カルボン酸金属化合物のメタノール分散液に、前記した有機化合物のいずれか一種類を混合すると、錯体と有機化合物とが分子状態で均一に混ざり合った混合液が、ないしは、カルボン酸金属化合物と有機化合物とが分子状態で均一に混ざり合った混合液が、大量に製造される。これによって、安価な工業用薬品である無機金属化合物からなる錯体と、ないしは、安価な工業用薬品であるカルボン酸金属化合物と、最も汎用的なアルコールであるメタノールと、汎用的な工業用薬品である有機化合物とを原料として用い、大量の混合液が安価な費用で製造される。このため、安価な原料を用いて安価な製法で、自己発火せず着火しない性質を持つ透明不燃性シートが製造でき、５段落に記載した第六の課題が解決される。
【００１４】
１０段落に記載した透明不燃性の合成樹脂からなるシートを製造する製造方法において、前記金属化合物が、無機物の分子ないしはイオンからなる配位子が、金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体であり、ないしは、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが金属イオンに共有結合する第一の特徴と、前記カルボン酸が飽和脂肪酸からなる第二の特徴とを兼備するカルボン酸金属化合物であり、前記アルコールがメタノールであり、前記有機化合物が、芳香族カルボン酸エステル類、グリコール類ないしはグリコールエーテル類に属するいずれか一種類の有機化合物であり、これら３種類の物質を用い、１０段落に記載した透明不燃性の合成樹脂からなるシートを製造する製造方法に従って、透明不燃性の合成樹脂からなるシートを製造する、１０段落に記載した透明不燃性の合成樹脂からなるシートを製造する製造方法。
【００１５】
つまり、１３段落で説明したように、無機金属化合物からなる錯体は、還元雰囲気の１８０−２２０℃の比較的低い温度で熱分解が完了して金属を析出する。また、最も汎用的なアルコールであるメタノールに、１０重量％に近い割合で分散する。また、１３段落で説明したように、二つの特徴を持つカルボン酸金属化合物は、大気雰囲気の２９０−４３０℃で熱分解が完了し金属を析出する。また、最も汎用的なアルコールであるメタノールに対し、１０重量％に近い濃度で分散する。このため、無機金属化合物からなる錯体は、ないしは、カルボン酸金属化合物は、１０段落に記載した透明性の合成樹脂からなるシートを製造する製造方法における金属化合物として、用いることができる。
また、芳香族カルボン酸エステル類、グリコール類、ないしはグリコールエーテル類に、メタ―ノールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度がメタ―ノールの粘度より２０倍以上高い第二の性質と、融点が２０℃より低い第三の性質と、沸点が無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より高い第四の性質とを兼備する有機化合物がある。このような有機化合物は、いずれも汎用的な工業用薬品である。このため、このような有機化合物は、１０段落に記載した透明性の合成樹脂からなるシートの製造方法における有機化合物として用いることができる。
従って、無機金属化合物からなる錯体のメタノール分散液に、前記した有機化合物のいずれか一種類を混合すると、錯体と有機化合物とが分子状態で均一に混ざり合って、１０段落に記載した透明性の合成樹脂からなるシートの製造方法における混合液が大量に製造される。これによって、安価な工業用薬品である無機金属化合物からなる錯体と、最も汎用的なアルコールであるメタノールと、汎用的な工業用薬品である有機化合物とを原料として用い、大量の混合液が安価な費用で製造される。
また、芳香族カルボン酸エステル類、グリコール類、ないしはグリコールエーテル類に、メタノールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度がメタ―ノールの粘度より２０倍以上高い第二の性質と、融点が２０℃より低い第三の性質と、沸点がカルボン酸金属化合物の熱分解温度より高い第四の性質とを兼備する有機化合物がある。このような有機化合物は、汎用的な工業用薬品である。このため、このような有機化合物は、１０段落に記載した透明性の合成樹脂からなるシートの製造方法における有機化合物として用いることができる。
従って、無機金属化合物からなる錯体のメタノール分散液に、ないしは、カルボン酸金属化合物のメタノール分散液に、前記した有機化合物のいずれか一種類を混合すると、錯体と有機化合物とが分子状態で均一に混ざり合った混合液が、ないしは、カルボン酸金属化合物と有機化合物とが分子状態で均一に混ざり合った混合液が製造される。これによって、安価な工業用薬品である無機金属化合物からなる錯体と、ないしは、カルボン酸金属化合物と、最も汎用的なアルコールであるメタノールと、汎用的な工業用薬品である有機化合物とを原料として用い、大量の混合液が安価な費用で製造される。このため、安価な原料を用い安価な製法で、透明性の合成樹脂からなるシートが製造でき、５段落に記載した第六の課題が解決される。
【００１６】
６段落に記載した透明不燃性シートの製造方法において、または、１０段落に記載した透明不燃性の合成樹脂からなるシートを製造する製造方法において、前記可視光線の波長領域での屈折率が０より大きく２．５より小さい前記金属が、銅、アルミニウムないしはニッケルからなるいずれかの金属であり、該金属を熱分解で析出する金属化合物を、６段落または１０段落に記載した金属化合物として用い、６段落に記載した透明不燃性シートの製造方法に従って、透明不燃性シートを製造する、６段落に記載した透明不燃性シートの製造方法、または、１０段落に記載した透明不燃性の合成樹脂からなるシートを製造する製造方法に従って、透明不燃性の合成樹脂からなるシートを製造する、１０段落に記載した透明不燃性の合成樹脂からなるシートを製造する製造方法。
【００１７】
つまり、可視光線の波長領域（３８０−７５０ｎｍ）での屈折率が０より大きく２．５より小さい性質を持つ金属は、銅、アルミニウムないしはニッケルであり、これらいずれかの金属からなる金属微粒子は、前記した透明不燃性シートの製造方法と、前記した金属結合した金属微粒子で覆われ、透明不燃性の合成樹脂からなるシートの製造方法とにおける金属微粒子を構成する。
すなわち、透明不燃性シートに光が入射すると、金属微粒子の集まりが、空気と合成樹脂の成形材料とガラス繊維布帛とで形成する各々の界面で、金属の屈折率と各々の界面を形成する物質の屈折率との差に基づいて可視光線が表面反射する。ところで、金属の屈折率が０より大きく２．５より小さいため、空気の屈折率１と、透明不燃性の合成樹脂の屈折率１．４９−１．５９と、透明不燃性のガラス繊維布帛の屈折率１．５５とに近い。例えば、アルミニウムは赤色波長６３２．８ｎｍにおける屈折率は、０−２．５の中間値に近い１．３７３である。従って、アルミニウム微粒子の集まりの赤色光の表面反射率は２．５％と低く、透過率は９５％と高い。さらに、アルミニウム微粒子の集まりを通過した赤色光は、透明性の合成樹脂の成形材料の表面で、アルミニウムとの屈折率の違いで反射する。赤色光の表面反射率は０．２−０．５％と極めて小さく、透過率は１００％に近い。こうして、透明不燃性の合成樹脂の基材を赤色光が透過し、さらに、透明不燃性のガラス繊維布帛の基材の表面で、アルミニウムとの屈折率の差によって表面反射する。赤色光の表面反射率は０．４％と極めて小さく、透過率は１００％に近い。この結果、アルミニウム微粒子の集まりがなす各々の界面での赤色光の反射が極めて少なく、多くの赤色光が透明不燃性シートを透過する。
いっぽう、金属結合したアルミニウム微粒子の集まりに入り込んだ光は、アルミニウム微粒子で散乱する。微粒子の集まりにおける光の散乱は数式３のレイリー散乱係数で与えられ、散乱係数は入射光の波長に対する粒子の粒径の比率の４乗に依存し、また、粒子の粒径の２乗に依存する。また、アルミニウムの屈折率に依存する。ところで、積層されたアルミニウム微粒子の集まりがなす厚みが、可視光線の波長より短いため、アルミニウム微粒子は可視光線の波長より十分に小さく、この結果、レイリー散乱係数は極めて小さく、アルミニウム微粒子の集まりでは光を殆ど散乱させず、アルミニウム微粒子の集まりは高い透明性を示す。
しかし、金属の屈折率は、可視光線の波長領域で波長依存性を持つ。従って、金属微粒子の集まりが、空気、成形材料ないしはガラス繊維布帛で形成する各々の界面で、金属の屈折率と各々の界面を形成する物質の屈折率との差に基づいて可視光線が表面反射し、残りの可視光線が透過する。ここで、３種類の金属の屈折率から各々の界面における可視光線の透過率を説明する。
アルミニウムの屈折率は、８００ｎｍの波長で最大の２．８０を持ち、波長が短くなるにつれ急減し、７５０ｎｍで２．４０、７０８ｎｍで１．９１、５６０ｎｍで空気の屈折率１に最も近づき、４５０ｎｍで０．６２０、３８０ｎｍで０．４５となる。従って、アルミニウム微粒子の集まりの表面で、空気とアルミニウムとの屈折率の違いで光が反射する。この際、光の透過率は、７５０ｎｍで６９％、７０８ｎｍで８１％、５６０ｎｍで１００％、４５０ｎｍで８９％、３８０ｎｍで７３％である。このため、アルミニウム微粒子の集まりの表面で、赤色と紫色との可視光線の一部が反射され、アルミニウム微粒子の集まりに入り込んだ光は、殆ど散乱することなくアルミニウム微粒子の集まりを透過する。次に、透明性の合成樹脂の成形材料の表面で、アルミニウムの屈折率と透明性の成形材料の屈折率との違いで光が反射する。この際、光の透過率は、７５０ｎｍで７９％、７０８ｎｍで９７％、５６０ｎｍで９０％と高いが、４５０ｎｍで６５％、３８０ｎｍで４７％まで低下する。このため、透明性の合成樹脂の成形材料の表面で、アルミニウム微粒子の集まりを透過した紫色の可視光線の成分の一部が反射され、透明性の成形材料を光が透過する。こうしたアルミニウム微粒子の集まりと透明性の成形材料とを繰り返して光が透過する際に、紫色の成分が継続して反射され、残りの光が透過し、透明性の合成樹脂の基材を光が透過する。さらに、透明不燃性のガラス繊維布帛の基材の表面で、アルミニウムの屈折率と透明不燃性のガラス繊維布帛の屈折率との屈折率の違いで反射する。この際、光の透過率は、７５０ｎｍで９１％、７０８ｎｍで９８％、５６０ｎｍで７７％と高いが、４５０ｎｍで６７％、３８０ｎｍで４９％まで低下する。このため、透明不燃性のガラス繊維布帛の基材の表面で、透明不燃性の合成樹脂の基材を透過してきた紫色の可視光線の成分がさらに反射され、透明不燃性のガラス繊維布帛の基材に入り込んだ光は基材を透過する。この結果、透明不燃性シートは、紫色の色彩を放つが、透明性の基材と透明性のアルミニウム微粒子の集まりからなる結合体は透明性を持つ。
次に、銅の屈折率は、２６０ｎｍの波長で最大の１．５３を持ち、波長が長くなるにつれ低下し、３８０ｎｍで１．２１、５４０ｎｍで空気の屈折率１に最も近づき、これより長波長側で急減し、５９０ｎｍで０．４６８、６０５ｎｍで０．３５、６７０ｎｍで０．２０９と最も小さい値となり、これより長波長側で増大し、７５０ｎｍで０．２３になる。従って、銅微粒子の集まりの表面で、空気と銅との屈折率の違いで光が反射する。この際、光の透過率は、３８０ｎｍで９８％、５４０ｎｍで１００％、５９０ｎｍで７５％と高いが、６０５ｎｍで５９％、６７０ｎｍで３３％、７５０ｎｍで３７％まで低下する。このため、橙色から赤色にかけた可視光線の成分の一部が反射されるが、銅微粒子の集まりに入り込んだ光は、殆ど散乱することなく銅微粒子の集まりを透過する。さらに、透明性の合成樹脂の成形材料の表面で、銅の屈折率と透明性の成形材料の屈折率との違いで光が反射する。この際、光の透過率は、３８０ｎｍで９６％、５４０ｎｍで９０％と高く、５９０ｎｍで４９％、６０５ｎｍで３５％、６７０ｎｍで１７％、７５０ｎｍで２０％まで低下する。このため、銅微粒子の集まりを透過した橙色から赤色にかけた可視光線の成分がさらに反射され、透明性の成形材料を光が透過する。こうした銅微粒子の集まりと透明性の成形材料とを繰り返して光が透過する際に、橙色から赤色にかけた可視光線の成分が継続して反射され、残りの光が透過し、透明不燃性の合成樹脂の基材を光が透過する。さらに、透明不燃性のガラス繊維布帛の基材の表面で、銅の屈折率とガラス繊維布帛の屈折率との違いで反射する。この際、光の透過率は、３８０ｎｍで９７％、５４０ｎｍで９１％と高いが、５９０ｎｍで５１％、６０５ｎｍで３６％、７５０ｎｍで２０％まで低下する。このため、透明不燃性のガラス繊維布帛の基材の表面で、透明不燃性の合成樹脂の基材を透過してきた橙色から赤色にかけた可視光線の成分がさらに反射され、透明不燃性のガラス繊維布帛の基材に入り込んだ光は基材を透過する。この結果、透明不燃性シートは、橙色から赤色にかけた色彩を放つが、透明性の基材と透明性の銅微粒子の集まりからなる結合体は透明性を持つ。
さらに、ニッケルの屈折率は、３８０ｎｍで１．６１の値を持ち、波長が長くなるとと共に増大し、５３９ｎｍで１．７５、７０９ｎｍで２．２１、７２９ｎｍで２．２８、７５０ｎｍで２．３４である。従って、ニッケル微粒子の集まりの表面で、空気とニッケルとの屈折率の違いで光が反射する。この際光の透過率は、３８０ｎｍで８９％、５３９ｎｍで８６％、７０９ｎｍで７４％、７２９ｎｍで７２％、７５０ｎｍで７０％になる。従って、赤色の可視光線の成分の一部が反射されるが、ニッケル微粒子の集まりに入り込んだ光は、殆ど散乱することなくニッケル微粒子の集まりを透過する。さらに、透明性の合成樹脂の成形材料の表面で、ニッケルの屈折率と透明性の成形材料の屈折率との違いで光が反射する。この際、光の透過率は、３８０ｎｍで１００％に近く、５３９ｎｍで９９％、７０９ｎｍで９３％、７５０ｎｍで９０％といずれも高い。このため、ニッケル微粒子の集まりを透過した可視光線の成分が殆ど反射されず、透明性の成形材料を光が透過する。こうしたニッケル微粒子の集まりと透明性の成形材料とを繰り返して光が透過する際に、可視光線の成分が殆ど反射されず、透明不燃性の合成樹脂の基材を光が透過する。さらに、透明不燃性のガラス繊維布帛の基材の表面で、ニッケルの屈折率と透明不燃性のガラス繊維布帛の屈折率との違いで反射する。この際、光の透過率は、３８０ｎｍで１００％に近く、５３９ｎｍで９９％、７０９ｎｍで９４％、７５０ｎｍで９２％といずれも高い。この結果、透明不燃性シートは、ほんの僅かに赤色がかった色彩を放つが、透明性の基材と透明性のニッケル微粒子の集まりからなる結合体は、極めて高い透明性を持つ。
以上に説明したように、金属微粒子を構成する金属が銅とアルミニウムとの場合では、可視光線を構成する光線の一部が反射され、この光線に相当する色彩を放つが、シートは透明性を持つ。金属がニッケルの場合は、シートは無色に近く最も高い透明性を示す。
いっぽう、透明不燃性シートの表面は、可視光線の波長より十分に短い大きさの金属微粒子の集まりで構成されため、金属微粒子の大きさと材質とに基づく様々な性質を持つ。
第一に、透明不燃性シートの表面が金属微粒子の集まりで覆われるため、合成樹脂の基材は火災時の火炎と熱水に直接触れず、シートは耐火性と耐加水分解性とを持つ。
第二に、透明不燃性シートの表面は金属微粒子の大きさに基づく凹凸が形成される。表面の凹凸の全表面積は、シートの表面を形成する金属微粒子の数が莫大な数であるため、莫大な広さの表面積を有し、いわゆるフラクタル面に近い面になる。このような透明不燃性シートに液滴が接触すると、液滴の表面張力によって金属微粒子の大きさの凹凸に液体が入り込めず、液滴の液面は莫大な数の微粒子の凸部と点接触で接する。この結果、透明不燃性シートの表面は、接触角が１８０度に近い超撥水性を示し、撥水性と撥油性と防汚性と耐熱水性とがもたらされる。
第三に、透明不燃性シートの表面が金属微粒子の集まりで構成されるため、表面は微粒子の大きさに基づく凹凸が形成される。この凹凸は、鏡面仕上げの平坦度より１桁優れる平坦度を有するため、表面は優れた潤滑性を持つ。この潤滑性によって、透明不燃性シートに他の基材や製品などが接触や衝突した際に、シートへの衝撃とシートの摩耗が低減し、異音の発生や摩擦熱の発生など、接触や衝突に係わる多くの望ましくない現象が、表面の潤滑性によって同時に軽減される。
第四に、透明不燃性シートの表面は金属微粒子を構成する金属に近い導電性と熱伝導性とを持つ。これによって、帯電防止機能と電磁波遮蔽機能と放熱性とを、透明不燃性シートに同時にもたらす。
以上に説明したように、透明不燃性シートの表面が金属微粒子の集まりで構成されため、従来のシートでは得られない金属微粒子の大きさと材質とに基づく様々な優れた性質がもたらされる。これによって、５段落に記載した第四の課題を解決される。
【００１８】
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【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ニッケル微粒子が積み重なってペレットの表面に析出し、金属結合したニッケル微粒子の集まりでペレットが覆われた状態を拡大して説明する模式図である。
【図２】ニッケル微粒子の粒界が消え、連続したバルクからなるニッケルの被膜が、熱分解したペレットを覆う状態を拡大して説明する模式図である。
【図３】ガラスクロスからなるシートと、透明性の合成樹脂からなるシートとの接合部の状態を拡大して説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
実施形態１
透明性の合成樹脂からなるシートを成形する際に用いる成形材料に関わる実施形態を説明する。さらに、透明性の合成樹脂のシートが自己発火せず着火しない性質を持つことを、合成樹脂を形成するポリマーの熱分解反応から説明する。
最初に、透明性を持つ合成樹脂のポリマーについて説明する。合成樹脂は、その元となるポリマーが非結晶性の熱可塑性樹脂である場合は、成形体に粒界が形成されないため、多くの非晶性樹脂が透明性を持つ。しかし、下記に説明する４種類の非晶性の熱可塑性樹脂以外は、ポリマーの製造費が高いため、透明シートのように大型の成形体を製造する際にはあまり使用されない。いっぽう、結晶性の熱可塑性樹脂でも、その実用状態では非結晶状態または結晶化度が低い、あるいは結晶サイズが微細である場合に透明性を持つ。透明性の樹脂についても、下記に説明する３種類の結晶性の熱可塑性樹脂以外は、ポリマーの製造費が高いため、透明シートのように大型の成形体を製造する際にはあまり使用されない。
ポリメチルメタクリル樹脂ＰＭＭＡは、軟化点であるガラス転移温度が９０−１０５℃の非晶性樹脂で、１．４９の屈折率を持つ最も透明度に優れた合成樹脂で、密度が１．１７−１．２０ｇ／ｃｍ３で、ガラス繊維の１／２程度である。ポリカーボネート樹脂ＰＣは、ガラス転移温度が１５０℃の非晶性樹脂で、１．５８の屈折率を持ちＰＭＭＡに次いで透明度に優れた合成樹脂で、密度が１．２０ｇ／ｃｍ３で、ガラス繊維の１／２程度である。ポリスチレン樹脂ＰＳは、ガラス転移温度が１００℃の非晶性樹脂で、１．５９の屈折率を持つ優れた透明性の合成樹脂で、密度が１．０４−１．０９ｇ／ｃｍ３で、ガラス繊維の２／５程度である。
いっぽう、ポリエチレンテレフタレート樹脂ＰＥＴは、融点が２５５℃の結晶性樹脂であるが、結晶化の速度が遅く、融解したペレットを急冷すると、結晶化が進む前に冷却し、屈折率が１．５８の透明性の成形体になり、密度は１．３４−１．３９ｇ／ｃｍ３と大きいが、ガラス繊維の１／２程度である。ポリプロピレン樹脂ＰＰは、融点が１６８℃の結晶性樹脂であるが、結晶化速度が遅く、融解したペレットを急冷すると、結晶化が進む前に冷却し、１．５０の屈折率を持つ優れた透明性の成形体になり、密度は０．９０−０．９１ｇ／ｃｍ３と最も小さく、ガラス繊維の１／３に近い。ポリアミド６樹脂ＰＡ６は、融点が２２５℃の結晶性樹脂であるが、結晶化速度がやや遅く、融解したペレットを急冷すると、１．５３の屈折率を持つ優れた透明性の成形体になり、密度は１．１２−１．１４ｇ／ｃｍ３で、ガラス繊維の１／２程度である。ポリエチレン樹脂ＰＥは結晶性で透明性に劣るが、低密度ポリエチレン樹脂ＬＤＰＥは、結晶性樹脂の中で最も結晶化速度が遅く、透明性の成形体が得られ、密度が０．９１−０．９２ｇ／ｃｍ３と小さく、ガラス繊維の１／３に近い。
さらに、ポリ塩化ビニル樹脂ＰＶＣはガラス転移温度が６５−８５℃の非晶性樹脂で、可塑剤と熱安定剤の種類と添加量を制限すると、１．５２−１．５３の屈折率を持つ優れた透明性の成形体が得られる。また、ポリスルホン樹脂ＰＳＵはガラス転移温度が１９０℃の非晶性樹脂で、１．６３の屈折率を持つ透明性の合成樹脂であるが、ポリマーが高価なため、大型の透明シートとしてはあまり使用されない。また、ＰＣ樹脂と同等の透明性を持つポリアリレート樹脂ＰＡＲのガラス転移温度は２１１℃で、透明性のポリエーテルイミド樹脂ＰＥＩのガラス転移温度は２１７℃で、琥珀色の透明性を持つポリエーテルサルホン樹脂ＰＥＳのガラス転移温度は２２５℃で、これらも高価なポリマーで、透明シートとしてはあまり使用されない。
また、結晶性樹脂である融点が２１０℃のポリ塩化ビニリデン樹脂ＰＶＤＣの成形体は透明性を持つが、大型のシート成形に用いる事例が少ない。さらに、結晶性のフッ素樹脂には屈折率が低く、透明性が高い成形体が得られる。例えば、融点が１５５−２００℃のネオフロンＥＦＥＰ樹脂（株式会社ダイキン工業の製品名）の屈折率が１．３８で、融点が２３９−２５１℃であるネオフロンＣＰＴ樹脂の屈折率は１．３９で、融点が１９５℃のポリ弗化ビニル樹脂ＰＶＦの屈折率は１．４６で、融点が２１０℃の三弗化塩化エチレン樹脂ＰＣＴＦＥの屈折率は１．４２で、融点が２６０℃のエチレン・四弗化エチレン共重合樹脂ＥＴＦＥの屈折率はで、融点が２７０℃の四弗化エチレン・六弗化プロピレン共重合樹脂ＦＥＰの屈折率は１．３４で、融点が３１０℃の四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂ＰＦＡの屈折率が１．３４である。従って、これらのフッ素樹脂によって、優れた透明性の成形体が得られる。しかし、フッ素樹脂のポリマーは、前記した結晶性のＰＥＴ樹脂、ＰＰ樹脂、ＰＡ６樹脂などのポリマーに比べると高価で、透明シートとしてはあまり使用されない。
【００２８】
次に、前記した非晶性樹脂の成形材料を用いた透明性の合成樹脂のシートの成形に関わる実施形態を説明する。非晶性樹脂を昇温すると、無定形の高分子の鎖が結合した脆い状態からゴム状の弾性を示す状態に移る。この転移をガラス転移と言い、ガラス転移する温度をガラス転移温度と呼ぶ。このガラス転移温度以下では、分子の主鎖がガラス状に凍結した固化状態にあるが、ガラス転移温度を超えると、分子の主鎖が回転や振動の運動を開始し、温度の上昇と共に弾性率が直線的に低下する。さらに昇温すると、ゴム状の流動状態から弾性を失った液状の流動状態に近づくが、結晶度が低いため、全ての高分子が液状に転移する温度が明確でなく、融点を持たない。従って、非晶性樹脂の成形体の製造に当たっては、ガラス転移温度を超えた温度までペレットの集まりを昇温し、軟化したペレットを加圧して圧縮変形させ、圧縮変形したペレットを直接結合させて成形体を製造する。
本発明では、自己発火せず着火しない性質を持つ透明不燃性シートを製造する。従って、金属結合した金属微粒子の集まりが軟化したペレットを覆い、かつ、軟化したペレットを覆う金属微粒子の集まりが金属結合してペレット同士が結合すればよい。いっぽう、ペレットの集まりが加熱されて圧縮されるダイの温度を、有機化合物の沸点より高く、かつ、ペレットのガラス転移温度より高いが、ガラス転移温度に近づける。これによって、軟化したペレットの粘性が低下する前に圧縮変形される。また、有機化合物が気化した後は、軟化したペレットは金属結合した金属微粒子の集まりで継続して覆われる。さらに、ペレットより５桁も小さい金属微粒子の集まりが、軟化したペレットの変形に追従して変形し、圧縮変形したペレットを金属結合した金属微粒子の集まりが覆い続ける。また、金属微粒子の集まりが析出した温度より高い温度に昇温され、金属微粒子が成長して僅かに粗大化し、僅かに粗大化した金属微粒子が再度金属結合する。このため、再度金属結合した金属微粒子の集まりが軟化したペレットを覆い、軟化したペレットを覆う金属微粒子の集まりが再度金属結合することで軟化したペレットが互いに結合し、自己発火せず着火しない性質を持つ透明シートが溝の出口から押し出される。
いっぽう、２７段落で説明した代表的な透明性の非晶性樹脂のガラス転移温度は、無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より低い。従って、こうした非晶性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、無機金属化合物からなる錯体を用いて第二の懸濁液を作成し、第二の懸濁液を加熱して圧縮する温度を、有機化合物の沸点より高く、かつ、錯体の熱分解温度に近づければ、軟化したペレットの粘性が低下する前に圧縮変形され、軟化したペレットの変形に追従して金属結合した金属微粒子の集まりが変形し、圧縮変形したペレットを金属結合した金属の微粒子の集まりが覆う。また、圧縮変形したペレットを覆う金属の微粒子の集まりが金属結合してペレットが互いに結合し、透明不燃性シートが押し出される。
しかしながら、ＰＣ樹脂を除く前記した非晶性樹脂のガラス転移温度は、錯体の熱分解温度より１００℃以上低い。いっぽう、これらの非晶性樹脂のペレットを用いる場合でも、第二の懸濁液の製造において、ペレットの表面に金属結合した金属微粒子の集まりが積層して析出する。従って、第二の懸濁液を加熱して圧縮する際に、有機化合物が気化すると、ＰＣ樹脂のペレットより粘性が低下しているが、軟化したペレットは確実に金属結合した金属微粒子の集まりで覆われる。つまり、混合液からメタノールが気化すると、全てのペレットの表面に錯体の微細結晶の集まりが積層して析出し第一の懸濁液となる。このため、第二の懸濁液を製造する際に、錯体の微細結晶が熱分解して金属微粒子となり、全ての軟化したペレットの表面に金属結合した金属微粒子の集まりが積層して析出する。従って、第二の懸濁液を用いてシートを形成する際に、有機化合物が気化すると、全てのペレットは再度軟化し、軟化したペレットが金属結合した金属微粒子の集まりで覆われる。さらに、軟化したペレットが圧縮変形し、圧縮変形したペレットを覆う金属微粒子の集まりが金属結合してペレットが互いに結合し、透明不燃性シートが押し出される。この透明不燃性シートを構成する全てのペレットが、金属結合した金属微粒子の集まりで覆われ、外界を遮断する気密性を持つ。このため、透明不燃性シートは自己発火せず着火しない性質を持つ。
【００２９】
次に、前記した結晶性樹脂の成形材料を用いた透明性のシートの成形に関わる実施形態を説明する。結晶性の熱可塑性樹脂は結晶度が高いため、ゴム状の流動状態から弾性を失った液状の流動状態に移る転移が完了する温度、つまり、融点が明確に現れる。従って、結晶性樹脂からなる成形体の製造は、融点を超える温度まで成形材料を昇温し、融解した成形材料を圧縮変形させ、変形した成形材料同士を直接結合させて成形体を形成する。いっぽう、熱融解した結晶性樹脂が固化する際に、結晶化速度が遅いポリマーであれば、融解したペレットを急冷すると、結晶化が進む前に冷却して透明性の成形体が得られる。
本発明では、自己発火せず着火しない性質を持つ透明不燃性シートを製造する。従って、金属結合した金属微粒子の集まりが成形材料を覆い、成形材料を覆う金属微粒子の集まりが金属結合することで成形材料同士が結合すればよい。いっぽう、成形材料の集まりを加熱して圧縮するダイの温度を、有機化合物の沸点より高く、かつ、成形材料の融点より高いが融点に近い温度とし、融解したペレットの粘性が低下する前に圧縮変形させる。従って、有機化合物が気化すると、融解したペレットは金属結合した金属微粒子の集まりで覆われる。また、ペレットより５桁も小さい金属微粒子の集まりが、融解したペレットの変形に追従して変形し、変形したペレットを金属微粒子の集まりが覆い続ける。また、金属微粒子の集まりが昇温され、金属微粒子が成長して僅かに粗大化し、粗大化した金属微粒子が再度金属結合する。このため、再度金属結合した金属微粒子の集まりが融解したペレットを覆い、ペレットを覆う金属微粒子の集まりが再度金属結合して融解したペレット同士が結合する。この後、ダイの内側に形成された溝の出口から押し出され、比較的早い速度で冷却され、自己発火せず着火しない性質を持つ透明不燃性シートが製造される。
２７段落で説明した透明性の成形体が得られる結晶性樹脂の中で、次の合成樹脂は融点が無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より低い。低密度ポリエチレン樹脂ＬＤＰＥの融点は９５−１３０℃で、ポリプロピレン樹脂ＰＰの融点は１６８℃である。これらの結晶性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、無機金属化合物からなる錯体を用いて第二の懸濁液を作成し、第二の懸濁液を加熱して圧縮するダイの内側に形成された溝の温度を、有機化合物の沸点より高く、かつ、錯体の熱分解温度に近づければ、融解したペレットの粘性が低下する前に圧縮変形され、ペレットの変形に追従して金属結合した金属微粒子の集まりが変形し、変形したペレットを金属結合した金属微粒子の集まりが覆う。また、変形したペレットを覆う金属微粒子の集まりが金属結合してペレットが結合し、ペレットの集まりからなるシートが溝の出口から押し出され、比較的早い速度で冷却され、自己発火せず着火しない性質を持つ透明不燃性シートが製造される。
また、２７段落で説明した透明性の成形体が得られる結晶性樹脂の中で、融点が３１０℃の四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂ＰＦＡを除くと、結晶性樹脂の融点は、無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より高く、オクチル酸金属化合物の熱分解温度より低い。従って、これらの結晶性樹脂からなる成形材料を用いる場合は、無機金属化合物からなる錯体を用いて第二の懸濁液を作成し、第二の懸濁液を加熱して加圧する溝の温度を、有機化合物の沸点より高く、かつ、融点より高いが融点に近づければ、融解したペレットの粘性が低下する前に圧縮変形され、ペレットの変形に追従して金属結合した金属微粒子の集まりが変形し、変形したペレットを金属結合した金属微粒子の集まりが覆う。また、変形したペレットを覆う金属微粒子の集まりが金属結合してペレットが互いに結合し、ペレットの集まりからなるシートが溝の出口から押し出され、比較的早い速度で冷却され、自己発火せず着火しない性質を持つ透明不燃性シートが製造される。
さらに、ＰＦＡ樹脂からなる成形材料を用いる場合は、オクチル酸金属化合物を用いて第二の懸濁液を作成し、第二の懸濁液を加熱して加圧する溝の温度を、有機化合物の沸点より高く、かつ、ＰＦＡ樹脂の融点より高いが、ＰＦＡ樹脂の融点に近づければ、融解したペレットの粘性が低下する前に圧縮変形され、ペレットの変形に追従して金属結合した金属微粒子の集まりが変形し、変形したペレットを金属結合した金属微粒子の集まりが覆う。また、変形したペレットを覆う金属微粒子の集まりが金属結合してペレットが互いに結合し、ペレットの集まりからなるシートが溝の出口から押し出され、比較的早い速度で冷却され、自己発火せず着火しない性質を持つ透明不燃性シートが製造される。
【００３０】
次に、前記したポリマーの熱分解反応を説明する。ポリマーの熱分解反応は、酸素ガスが存在する雰囲気と、窒素雰囲気とでは大きく異なる。つまり、酸素ガスが存在する雰囲気での熱分解は、酸化反応に依る熱分解、つまり、燃焼であるため発熱を伴う。この発熱現象が、酸化されやすい、つまり、燃えやすい有機物質からなるポリマーの熱分解を促進させ、熱分解の途上で生成される可燃性物質が自己発火し、また、着火し易くなる。これに対し、窒素雰囲気での熱分解は吸熱反応に依る熱分解で、酸化反応に依る発熱現象が生じない。このため、ポリマーが熱分解を開始する温度は、酸素ガスが存在する雰囲気に比べて大幅に遅れて高温側にシフトする。例えば、高密度ポリエチレン樹脂の熱分解は、大気雰囲気では２５０℃で開始するが、窒素雰囲気では４００℃と１５０℃も高温側にシフトする。
ここで、２７段落で説明した代表的な透明性の非晶性樹脂の大気雰囲気での熱分解を説明する。アクリル樹脂ＰＭＭＡは、熱分解が２２０℃から始まり、３００℃まで進み、４００℃を超える温度まで緩やかに進む。この結果、猛毒の一酸化炭素ガス、消防法の第４類危険物第１石油類に属する引火点が２１℃未満のメタクリル酸メチルやアクリル酸メチルなどが生成される。このため、ＰＭＭＡ樹脂は火災時に着火して燃焼する。
次に、ポリカーボネート樹脂ＰＣは、４２０℃から熱分解が開始し、６６０℃で完了する。この結果、ポリマーの燃焼によって二酸化炭素ガスと水蒸気が生成される。従って、火災時にＰＣ樹脂は着火して燃焼する。
さらに、ポリ塩化ビニル樹脂ＰＶＣは、３段階に分かれて熱分解する。第一段階の２５０−３５０℃までの熱分解と、第二段階の３５０−４８０℃までの熱分解で、有毒の塩化水素ＨＣｌが乖離して気化し、また、消防法の第４類危険物第１石油類に属する引火点が２１℃未満のベンゼンが生成される。第三段階の４８０−６５０℃の熱分解で、ポリマーの燃焼によって二酸化炭素ガスと水蒸気が生成され、また、猛毒の一酸化炭素ガスが生成される。このため、火災時にＰＶＣ樹脂は着火して燃焼する。
次に、２７段落で説明した代表的な透明性の結晶性樹脂の大気雰囲気での熱分解を説明する。ポリプロピレン樹脂ＰＰは、熱分解が２４０℃から始まり４００℃まで進み、４３０℃まで緩やかに進む。この結果、ポリマーの燃焼によって二酸化炭素ガスと水蒸気が生成され、また、熱分解によって猛毒の一酸化炭素ガスと非常に強い可燃性物質であるプロピレンなどが生成される。従って、火災時にＰＰ樹脂は着火して燃焼する。
さらに、ポリエチレンテレフタレート樹脂ＰＥＴは、３００−５００℃の熱分解と５００−６５０℃の二段階に分かれて熱分解する。この結果、ポリマーの燃焼によって二酸化炭素ガスと水蒸気が生成される。従って、火災時にＰＥＴ樹脂は着火して燃焼する。
以上に説明したように、透明性の合成樹脂のポリマーはいずれも火災時に着火して燃焼する。また、有毒ガス、引火性ガス、爆発を招くガス、自己発火するガスなどを発生する。このため、透明性の合成樹脂は火災時に自己発火し、また、着火する。なお、熱分解で視界を遮る黒煙が生成されると、黒煙の発火点が１２５℃と低いため、瞬時に発火して二酸化炭素になる。従って、熱分解で発生する二酸化炭素は、相対的に低温側で発生する二酸化炭素は黒煙の燃焼に依り、相対的に高温側で発生する二酸化炭素は残留炭素の燃焼に依る。
【００３１】
いっぽう、前記した透明不燃性シートでは、全てのペレットが、金属結合した金属の微粒子の集まりからなる気密性の被膜で覆われる。このため、ポリマーの熱分解は、前記した大気雰囲気での熱分解とは全く異なる。つまり、開放された大気雰囲気では、熱分解で生成されたガスは大気雰囲気中に順次気化し、また、酸素ガスが常時供給され、成形体が自己発火ないしは着火して燃える。いっぽう、気密性の被膜で覆われたペレットは、熱分解で生成される最初のガスは、ペレットの体積に相当する狭い領域内に閉じ込められ、狭い領域内におけるガスの分圧が増大し、その温度での飽和圧力となって熱分解が停止する。従って、熱分解を進めるには、開放された大気雰囲気における熱分解より大きな熱エネルギーをポリマーに与える必要がある。さらに、生成されたガスの１モルに相当する量が２２．４リットルの体積を占めるため、ごく微量のガスが生成された時点で、狭い領域内におけるガスの分圧がその温度での飽和圧力になり、生成できるガスの量は極めて少ない。また、熱分解で生成される２番目以降のガスは、最初のガスが閉じ込められているため、さらに大きな熱エネルギーが供給されないと熱分解が進まない。この結果、本発明における気密性の被膜で覆われたペレットは、大気雰囲気における熱分解温度より、著しく高温側で熱分解反応が進み、ポリマーの熱分解で生成される物質は気密性の被膜内に留められる。従って、透明不燃性シートは自己発火しない。また、金属結合した金属の微粒子の集まりからなる気密性の被膜は一定の結合強度を持ち、狭い領域を占めるガスの分圧で被膜が破壊されない。これによって、ペレットに酸素ガスが供給されず、ペレットは着火しない。この結果、透明不燃性シートは自己発火せず着火しない性質を持ち、火災時の発火の起点を作らず、また、火災を延焼させない。さらに、透明不燃性シートは有毒なガスや視界を遮る黒煙を漏らさず、合成樹脂の製品が燃焼することに依る様々な災害をもたらさない。
【００３２】
実施形態２
本実施形態は、１３段落と１５段落で説明した無機金属化合物からなる錯体に関わる実施形態である。本発明に関わる金属化合物は、第一にアルコールに分散し、第二に熱分解で金属を析出する２つの性質を兼備する。ここでは金属を銅とし、２つの性質を兼備する銅化合物として、無機物からなる分子ないしはイオンが配位子となって銅イオンに配位結合する銅錯イオンを有する無機金属化合物からなる銅錯体が適切であることを説明する。
最初に、分子量が小さい無機銅化合物のアルコール分散性を説明する。塩化銅、硫酸銅、硝酸銅などの無機銅化合物はアルコールに溶解し、銅イオンが溶出してしまい、多くの銅イオンが銅微粒子の析出に参加できない。さらに、酸化銅、塩化銅、硫化銅などの無機銅化合物はアルコール類に分散しない。このため、こうした分子量が小さい無機銅化合物は、アルコールに分散する性質を持たないので、銅化合物として適切でない。
いっぽう、銅化合物は、熱分解で銅を析出する。銅化合物から銅が生成される化学反応の中で、最も簡単な処理による化学反応に熱分解反応がある。つまり、銅化合物を昇温するだけで、銅化合物が熱分解して銅が析出する。さらに、銅化合物の熱分解温度が低ければ、融点もしくは軟化点が低い多くの合成樹脂の成形材料を銅の微粒子で覆うことができる。さらに、銅化合物の合成が容易であれば、銅微粒子の安価な原料になる。このような銅化合物として、無機物からなる低分子量の分子ないしはイオンが配位子となって、銅イオンに配位結合する銅錯イオンを有する無機金属化合物からなる銅錯体がある。つまり、配位子が低分子量で、配位子の数が少なく、無機金属化合物を形成する無機物の分子量が小さいため、銅錯体の熱分解温度は低い。さらに、こうした銅錯イオンからなる銅錯体は分子量が小さいため、他の銅錯イオンからなる銅錯体より合成が容易で安価である。
すなわち、銅錯体を構成する分子の中で、銅イオンが最も大きい。ちなみに、銅原子の共有結合半径は１３２±４ｐｍであり、一方、窒素原子の共有結合半径の７１±１ｐｍであり、酸素原子の共有結合半径は６６±２ｐｍである。このため、銅錯体の分子構造において、分子ないしはイオンからなる配位子が、銅イオンに配位結合する配位結合部の距離が最も長い。従って、熱処理においては、最初に配位結合部が分断され、金属と無機物とに分解し、無機物の気化が完了した後に銅が析出する。
無機物からなる低分子量の分子ないしはイオンが配位子を形成する銅錯イオンとして、アンモニアＮＨ３が配位子となって銅イオンに配位結合するアンミン錯体、塩素イオンＣｌ−が、ないしは塩素イオンＣｌ−とアンモニアＮＨ３とが配位子となって銅イオンに配位結合するクロロ錯体は、他の銅錯体に比べて合成が容易であるため、銅錯体の中でも安価に製造できる。こうした銅錯イオンからなる銅錯体は、アンモニアガスや水素ガスなどの還元性雰囲気で熱処理すると、配位結合部位が最初に分断され、２００℃程度の比較的低い温度で熱分解が完了して銅が析出する。また、メタノールやｎ−ブタノールなどに１０重量％近くの濃度まで分散する。こうした銅錯体として、テトラアンミン銅錯イオン［Ｃｕ（ＮＨ３）４］２＋ないしはヘキサアンミン銅錯イオン［Ｃｕ（ＮＨ３）６］２＋を持つ銅錯体があり、このような銅錯イオンからなる無機化合物として、テトラアンミン銅硝酸塩［Ｃｕ（ＮＨ３）４］（ＮＯ３）２ないしはヘキサアンミン銅硫酸塩［Ｃｕ（ＮＨ３）６］ＳＯ４がある。
さらに、熱分解でニッケルを析出する無機ニッケル化合物からなるニッケル錯体として、アンモニアＮＨ３が配位子となってニッケルイオンに配位結合するヘキサアンミンニッケルイオン［Ｎｉ（ＮＨ３）６］２＋からなるニッケル錯体は、配位子が低分子量で、配位子の数が少ないため、他のニッケル錯イオンを有する錯体に比べて合成が容易で安価である。こうしたニッケル銅錯イオンを有する無機金属化合物からなる錯体は、無機物の分子量が小さいため、還元性雰囲気で熱処理すると、配位結合部位が最初に分断され、２１０℃程度の低い温度で熱分解が完了する。また、メタノールやｎ−ブタノールなどのアルコールに１０重量％近くの分散濃度まで分散する。このようなニッケル錯錯体として、例えば、ヘキサアンミンニッケル塩化物［Ｎｉ（ＮＨ３）６］Ｃｌ２やヘキサアンミンニッケル硝酸塩［Ｎｉ（ＮＨ３）６］（ＮＯ３）２がある。このように、無機金属化合物からなる錯体は、様々な金属錯イオンで構成され、また、このような錯体の合成が容易である。
以上に説明したように、無機金属化合物からなる錯体は、配位子が低分子量で、配位子の数が少なく、無機金属化合物を形成する無機物の分子量が小さいため、熱分解温度が最も低く、合成が容易で最も安価な金属錯体である。従って、無機金属化合物からなる錯体は、金属結合した金属の微粒子が有機化合物に析出した懸濁液で、合成樹脂の成形材料を覆う第一の金属の原料になる。
【００３３】
実施形態３
本実施形態は、１３段落と１５段落で説明したカルボン酸金属化合物に関わる実施形態である。つまり、１３段落で説明した無機金属化合物からなる錯体を、成形材料を覆う金属の微粒子の第一の原料とすると、カルボン酸金属化合物は第二の原料になる。
本発明に関わる金属化合物は、第一にアルコールに分散し、第二に熱分解で金属を析出する２つの性質を兼備する。ここでは金属を銅とし、２つの性質を兼備する物質として、カルボン酸銅化合物が適切であることを説明する。
最初に、アルコールに分散する性質を持つ銅化合物を説明する。塩化銅、硫酸銅、硝酸銅などの無機銅化合物はアルコールに溶解し、銅イオンが溶出してしまい、多くの銅イオンが銅微粒子の析出に参加できなくなる。また、酸化銅、塩化銅、硫化銅などの無機銅化合物は、最も汎用的な溶剤であるアルコール類に分散しない。このため、これらの無機銅化合物は、アルコールに分散する性質を持つ銅化合物として適切でない。
いっぽう、無機物の分子ないしはイオンが、銅イオンに配位結合する銅錯イオンを有する無機銅化合物からなる銅錯体として、３２段落で説明したアンミン銅錯体がある。これらの錯体は、汎用的な有機酸からなる有機銅化合物に比べると高価であるが、熱分解温度が２００℃程度と低い特徴を持つ。
ここで、有機銅化合物について説明する。有機銅化合物から銅が生成される化学反応の中で、最も簡単な化学反応に熱分解反応がある。さらに、有機銅化合物の合成が容易でれば、有機銅化合物が安価に製造できる。こうした性質を兼備する有機銅化合物に、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが、銅イオンに共有結合するカルボン酸銅化合物がある。さらに、カルボン酸金属化合物の熱分解温度より融点が低い合成樹脂であれば、金属微粒子ないしは合金微粒子のペレットで覆うことができる。さらに、こうした処理を行なったペレットを用いて成形体を成形すると、金属ないしは合金の性質を持つ成形体が製造できる。従って、カルボン酸金属化合物の熱分解温度が低いことが望ましい。
すなわち、カルボン酸銅化合物を構成するイオンの中で、最も大きいイオンは銅イオンである。従って、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが、銅イオンに共有結合すれば、銅イオンとカルボキシル基を構成する酸素イオンとの距離が、イオン同士の距離の中で最も長い。こうしたカルボン酸銅化合物を大気雰囲気で昇温させると、カルボン酸の沸点を超えると、カルボン酸と銅とに分解する。さらに昇温すると、カルボン酸が飽和脂肪酸で構成されれば、カルボン酸が気化熱を伴って気化し、カルボン酸の気化した後に銅が析出する。なお、還元雰囲気でのカルボン酸銅化合物の熱分解は、大気雰囲気での熱分解より高温側で進むため、大気雰囲気での熱分解のほうが熱処理費用は安価で済む。また、カルボン酸が不飽和脂肪酸であれば、炭素原子が水素原子に対して過剰になるため、不飽和脂肪酸からなるカルボン酸銅化合物が熱分解すると、酸化銅が析出する。
さらに、カルボン酸銅化合物は、カルボン酸が最も汎用的な有機酸であるため、合成が容易で最も安価な有機銅化合物である。つまり、カルボン酸を水酸化ナトリウムなどの強アルカリ溶液中で反応させると、カルボン酸アルカリ金属化合物が生成される。このカルボン酸アルカリ金属化合物を、硫酸銅などの無機銅化合物と反応させると、カルボン酸銅化合物が生成される。このため、有機銅化合物の中で最も安価な有機銅化合物である。
カルボン酸銅化合物の組成式はＣｕ（ＣＯＯＲ）２で表わせられる。Ｒは炭化水素で、この組成式はＣｍＨｎである（ここでｍとｎとは整数）。カルボン酸銅化合物を構成する物質の中で、組成式の中央に位置する銅イオンＣｕ２＋が最も大きい。従って、銅イオンＣｕ２＋とカルボキシル基を構成する酸素イオンＯ−とが共有結合する場合は、銅イオンＣｕ２＋と酸素イオンＯ−との距離が最大になる。この理由は、銅原子の２重結合における共有結合半径は１１５ｐｍであり、酸素原子の２重結合における共有結合半径は５７ｐｍであり、炭素原子の２重結合における共有結合半径は６７ｐｍであることによる。このため、このような分子構造上の特徴を持つカルボン酸銅化合物は、カルボン酸の沸点を超えると、結合距離が最も長い銅イオンとカルボキシル基を構成する酸素イオンとの結合部が最初に分断され、銅とカルボン酸とに分離する。さらに昇温すると、カルボン酸が飽和脂肪酸であれば、カルボン酸が気化熱を伴って気化し、カルボン酸の気化が完了した後に銅が析出する。こうしたカルボン酸銅化合物として、オクチル酸銅、ラウリン酸銅、ステアリン酸銅などがある。このようなカルボン酸銅化合物は、金属石鹸として市販されている安価な工業用薬品である。
また、飽和脂肪酸の沸点が低ければ、カルボン酸銅化合物は低い温度で熱分解し始め、熱分解温度が合成樹脂の融点より低くなる場合がある。飽和脂肪酸を構成する炭化水素が長鎖構造である場合は、長鎖が長いほど、つまり、飽和脂肪酸の分子量が大きいほど、飽和脂肪酸の沸点が高く、飽和脂肪酸の気化熱が大きいため、熱分解温度が高くなる。
さらに、分岐鎖構造を有する飽和脂肪酸は、直鎖構造の飽和脂肪酸より鎖の長さが短く、沸点がさらに低くなり、気化熱も小さい。これによって、分岐鎖構造を有する飽和脂肪酸からなるカルボン酸銅化合物は、さらに低い温度で熱分解温度する。また、分岐鎖構造を有する飽和脂肪酸は極性を持つため、分岐鎖構造を有する飽和脂肪酸からなるカルボン酸銅化合物も極性を持ち、アルコールなどの極性を持つ有機溶剤に相対的に高い割合で分散する。このような分岐構造の飽和脂肪酸としてオクチル酸がある。オクチル酸の大気圧での沸点は２２８℃であり、ラウリン酸より沸点が６８℃低い。このため、銅を析出する原料として、オクチル酸銅Ｃｕ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）２が望ましい。オクチル酸銅は、大気雰囲気の２９０℃で熱分解が完了して銅が析出し、メタノールやｎ−ブタノールなどに１０重量％近く分散する。
同様に、ニッケルを析出する原料としてオクチル酸ニッケルＮｉ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）２が、アルミニウムを析出する原料としてオクチル酸アルミニウムＡｌ（Ｃ７Ｈ１５ＣＯＯ）３が望ましい。
いっぽう、２７段落で説明したように、透明性の成形体を形成する非晶性樹脂と結晶性樹脂の中で、唯一四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂ＰＦＡの融点がオクチル酸金属化合物の熱分解温度より高い。従って、オクチル酸金属化合物は、金属結合した金属の微粒子が有機化合物に析出した懸濁液で、ＰＦＡ樹脂の成形材料を覆う第二の金属の原料になる。
【００３４】
実施形態４
本実施形態は、１３段落に記載した有機化合物の実施形態である。有機化合物は、メタノールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度がメタ―ノールの粘度より高い第二の性質と、融点が２０℃より低い第三の性質と、沸点が、３２段落に記載した無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より、ないしは、３３段落に記載したカルボン酸金属化合物の熱分解温度より低い第四の性質とを兼備する。このような有機化合物として、カルボン酸エステル類、グリコール類、ないしはグリコールエーテル類に属する多くの有機化合物が存在する。
【００３５】
最初にカルボン酸エステル類について説明する。カルボン酸エステル類は、飽和カルボン酸からなる第一のエステル類と、不飽和カルボン酸からなる第二のエステル類と、芳香族カルボン酸からなる第三のエステル類とからなる、３種類のエステル類に分けられる。
最初に、飽和カルボン酸からなるエステル類の中で、メタノールに溶解し、メタノールより粘度が高く、融点が２０℃より低く、沸点が無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より低いカルボン酸エステルは、分子量が１５８．２であるカプリル酸メチル、ないしは分子量が１７２．３であるカプロン酸ブチルより分子量が小さいカルボン酸エステルである。なお、カプリル酸メチルの沸点は１９１℃であり、カプロン酸ブチルの沸点は２０７℃である。
次に、飽和カルボン酸からなるエステル類の中で、メタノールに溶解し、メタノールより粘度が高く、沸点がオクチル酸金属化合物の熱分解温度より低いカルボン酸エステルは、分子量が２５６．４であるミリスチン酸エチルより分子量が小さい、ないしは、分子量が２２８．４であるカプリン酸ブチル以下の分子量を持つカルボン酸エステルである。なお、ミリスチン酸エチルの沸点は２９５℃であり、カプリル酸ブチルの沸点は２７５℃である。
【００３６】
第二のエステル類である不飽和カルボン酸からなるエステル類で、メタノールに混和し、メタノールより粘度が高く、融点が２０℃より低く、沸点が無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より低いカルボン酸エステルは、分子量が１９８であるメタクリル酸オクチルより分子量が小さいカルボン酸エステルである。ちなみに、メタクリル酸プロピルの沸点は１４１℃で、メタクリル酸オクチルの沸点は２３５℃である。
次に、不飽和カルボン酸のエステル類の中で、メタノールに溶解し、メタノールより粘度が高く、沸点がオクチル酸金属化合物の熱分解温度より低いカルボン酸エステルは、分子量が１６２であるメタクリル酸フェニル以下の分子量のカルボン酸エステルである。なお、メタクリル酸フェニルの沸点は２４９℃で、オレイン酸メチルの沸点は３５１℃である。
【００３７】
第三のエステル類である芳香族カルボン酸からなるエステル類の中で、メタノールに溶解し、メタノールより粘度が高く、融点が２０℃より低く、沸点が無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より低いカルボン酸エステルは、分子量が１３６の安息香酸メチルより分子量が小さいカルボン酸エステルである。なお安息香酸メチルの沸点は１９９．５℃である。
また、芳香族カルボン酸からなるエステル類の中で、メタノールに溶解ないしは混和し、メタノールより粘度が高く、融点が２０℃より低く、沸点がオクチル酸金属化合物の熱分解温度より低いカルボン酸エステルは、分子量が１９４であるフタル酸ジメチル以下の分子量のカルボン酸エステルである。なお、フタル酸ジメチルの沸点は２８４℃である。
【００３８】
次に、グリコール類について説明する。グリコール類には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコールからなる６種類のグリコールがある。これらのグリコール類は、メタノール溶解し、メタノールより粘度が高く、融点が２０℃より低い。
エチレングリコールは沸点が１９７℃の液状モノマーである。ジエチレングリコールは、沸点が２４４℃の液状モノマーである。プロピレングリコールは、沸点が１８８℃の液状モノマーである。ジプロピレングリコールは、沸点が２３２℃の液状モノマーである。トリプロピレングリコールは、沸点が２６５℃の液状モノマーである。いずれも沸点がオクチル酸金属化合物の熱分解温度より低いグリコールである。
以上に説明したように、グリコール類には、３４段落で説明した４つの性質を兼備する多くの有機化合物が存在し、金属化合物を分散させるペーストの原料になる。
【００３９】
最後に、グリコールエーテル類について説明する。グリコールエーテル類は、エチレングリコール系エーテルと、プロピレングリコール系エーテルと、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールの各々の末端の水素をアルキル基で置換したジアルキルグリコールエーテルとの３種類がある。いずれのグリコールエーテルは、メタノールに溶解し、メタノールより粘度が高く、融点は２０℃より低い。
最初に、エチレングリコール系エーテルの中で、沸点が無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より低い性質を持つものは、沸点が１２４．５℃のメチルグリコールと、沸点が１４１．８℃のイソプロピルグリコールと、沸点が１５９℃であるアリルグリコールと、沸点が１６０．５℃のイソブチルグリコールと、沸点が１７１．２℃であるブチルグリコールがある。
次に、沸点がオクチル酸金属化合物の熱分解温度より低い性質を持つものは、沸点が２２９℃の２エチルヘキシルグリコールと、沸点が２３１℃の部ジルジグリコールと、沸点が２４５℃のフェニルグリコールと、沸点が２４９℃のメチルトリグリコールと、沸点が２５６℃のベンジルグリコールと、沸点が２５９℃のヘキシルジグリコールと、沸点が２７１℃のブチルトリグリコールと、沸点が２７２℃の２エチルヘキシルグリコールと、沸点が２８３℃のフェニルジグリコールがある。
【００４０】
プロピレングリコール系エーテルの中で、沸点が無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より低い性質を持つものは、沸点が１２１℃のメチルプロピレングリコールと、沸点が１４６℃であるメチルプロピレングリコールアセテートと、沸点が１４９．８℃のプロピルプロピレングリコールと、沸点が１７０．２℃のブチルプロピレングリコールがある。
沸点がオクチル酸金属化合物の熱分解温度より低い性質を持つものは、沸点が２３１℃のブチルプロピレンジグリコールと、沸点が２４２℃のメチルプロピレンジグリコールと、沸点が２４３℃のフェニルプロピレングリコールと、沸点が最も高い２７４℃のブチルプロピレントリグリコールとがある。
【００４１】
ジアルキルグリコールエーテルの中で、沸点が無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より低いものは、沸点が８５．２℃のジメチルグリコールと、沸点が１６２℃のジメチルジグリコールと、沸点が１７１℃のジメチルプロピレンジグリコールと、沸点が１７６℃のメチルエチルジグリコールとがある。
沸点がオクチル酸金属化合物の熱分解温度より低い性質を持つものは、沸点が１８９℃のジエチルジグリコールと、沸点が２１６℃のジメチルトリグリコールと、沸点が２５５℃のジブチルジグリコールがある。
以上に説明したように、グリコールエーテル類には、３４段落で説明した４つの性質を兼備する多くの有機化合物が存在し、金属化合物を分散させるペーストの原料になる。
【００４２】
実施形態５
本実施形態は、１５段落に記載した有機化合物の実施形態である。有機化合物は、メタノールに溶解ないしは混和する第一の性質と、粘度がメタ―ノールの粘度より２０倍以上高い第二の性質と、融点が２０℃より低い第三の性質と、沸点が、３２段落に記載した無機金属化合物からなる錯体の熱分解温度より、ないしは、３３段落に記載したカルボン酸金属化合物の熱分解温度より高い第四の性質とを兼備する。このような有機化合物として、芳香族カルボン酸エステル類、グリコール類ないしはグリコールエーテル類に属する多くの有機化合物が存在する。なお、メタノールは、２０℃で０．５９ｍＰａ秒の粘度を持つ。
【００４３】
次の芳香族カルボン酸エステル類は、メタノールに溶解ないしは混和し、融点が２０℃以下の液体である。フタル酸ジメチルは沸点が２８３℃で、粘度が２５℃で１７ｍＰａ秒である。フタル酸ジエチルは沸点が２９５℃で、粘度が２０℃で１３ｍＰａ秒である。フタル酸ジブチルは沸点が３４０℃で、粘度が３８℃で１０ｍＰａ秒である。フタル酸ジ２−エチルヘキシルは沸点が３８６℃で、粘度が２０℃で８１ｍＰａ秒である。
こうした芳香族カルボン酸エステルは、合成樹脂、ラッカー、接着剤、塗料、工業用インクなどの可塑剤として使用されている汎用的な工業用薬品である。
【００４４】
次のグリコール類はメタノールに溶解し、融点が２０℃以下の液体である。モノエチレングリコールは沸点が１９７℃で、粘度が２０℃で２１ｍＰａ秒である。ジエチレングリコールは沸点が２４４℃で、粘度が２０℃で３６ｍＰａ秒である。トリエチレングリコールは沸点が２８８℃で、粘度が２０℃で４８ｍＰａ秒である。テトラエチレングリコールは沸点が３２９℃で、粘度が２０℃で５５ｍＰａ秒である。
こうしたグリコール類は、不凍液・流体の可視化用トレーサに用いられ、また、合成樹脂や繊維、溶剤、界面活性剤、食品添加物、医薬品などの原料に多用され、保湿剤としてシャンプー、化粧品などにも使われている汎用的な工業用薬品である。
【００４５】
次のグリコールエーテル類はメタノールに溶解し、融点が２０℃以下の液体である。フェニルジグリコールは沸点が２４５℃で、粘度が２０℃で３１ｍＰａ秒である。ベンジルジグリコールは沸点が３０２℃で、粘度が２０℃で１９ｍＰａ秒である。フェニルプロピレングリコールは沸点が２４３℃で、粘度が２０℃で２３ｍＰａ秒である。
こうしたグリコールエーテル類は、塗料、インキ、染料、写真複写液、洗浄剤、電解液、ソリュブルオイル、作動油、ブレーキ液、冷媒、凍結防止剤等に使用されている汎用的な工業用薬品である。
【００４６】
実施例１
本実施例は、ＰＭＭＡ樹脂からなるペレットの表面に、金属結合したニッケル微粒子の集まりが析出し、このペレットの集まりが有機化合物に分散された懸濁液を製作する。
ＰＭＭＡ樹脂のペレットは、株式会社クラレの製品パラペットＨＲ−Ｆを用いた。このペレットは、屈折率が１.４９で透明性に優れ、曲げ弾性率が３３００ＭＰａで、ビカット軟化温度が１０８℃で、線膨張係数が６×１０−５／℃で、密度が１．１９ｇ／ｃｍ３である。また、ニッケル微粒子の原料は、３２段落で説明した熱分解温度が２１０℃のヘキサアンミンニッケル硝酸塩［Ｎｉ（ＮＨ３）６］（ＮＯ３）２（例えば、三津和化学薬品株式会社の製品）を用いた。さらに、有機化合物として４４段落で説明した沸点が２４４℃で、融点が−１０．５℃で、粘度が２０℃で３６ｍＰａ秒の性質を持つジエチレングリコール（例えば、株式会社日本触媒の製品）を用いた。なお、ジエチレングリコールの粘度はメタノールの６１倍の粘度を持つ。
最初に、ヘキサアンミンニッケル硝酸塩の５７ｇ（０．２モルに相当する）が１０重量％になるようにメタノールに分散し、この分散液にジエチレングリコールが１０重量％になるように混合した。この混合液に、予め除湿乾燥機で乾燥させた１ｋｇのペレットを混合した。この混合物を容器に入れ、アンモニアガス雰囲気で熱処理した。最初に６５℃に昇温してメタノールを気化し、さらに、２１０℃に５分間放置し、ヘキサアンミンニッケル硝酸塩を熱分解し、試料１を作成した。さらに、試料１の一部を取り出して容器に入れ、大気雰囲気で２４５℃まで昇温し、ジエチレングリコールを気化し、試料２を作成した。
次に、試料１と試料２とを電子顕微鏡で観察した。電子顕微鏡は、ＪＦＥテクノリサーチ株式会社が所有する極低加速電圧ＳＥＭを用いた。この装置は１００Ｖからの極低加速電圧による表面観察が可能で、導電性の被膜を形成せずに直接表面が観察できる。
最初に、試料１と試料２との表面からの反射電子線について、９００−１０００Ｖの間にある２次電子線を取り出して画像処理を行った。試料１におけるペレットは４０−６０ｎｍの大きさの粒状微粒子の集まりで、試料２におけるペレットは５０−７０ｎｍの大きさの粒状微粒子の集まり覆われていた。つまり、試料２は、試料１よりさらに３５℃高い温度に昇温されたため、試料1における隣接する微粒子同士が成長して粗大化した結果である。
次に、２種類の試料の表面からの反射電子線について、９００−１０００Ｖの間にあるエネルギーを抽出して画像処理を行い、画像の濃淡で微粒子の材質を分析した。いずれの粒状微粒子にも濃淡が認められず、微粒子は単一原子から構成されていることが分かった。
さらに、２種類の試料の表面からの特性エックス線のエネルギーとその強度を画像処理し、微粒子を構成する元素の種類を分析した。粒状微粒子はニッケル原子のみで構成されていたため、２種類の試料における粒状微粒子は、ニッケルの粒状微粒子である。
また、試料２について、複数個所の表面抵抗を表面抵抗計によって測定した（例えば、シムコジャパン株式会社の表面抵抗計ＳＴ−４）。表面抵抗値は１×１０６Ω／□であったため、金属に近い表面抵抗を有した。
さらに、試料２におけるペレットを切断し、断面の複数個所を電子顕微鏡で観察した。ニッケルの粒状微粒子が５層前後の厚みで積み重なってペレットの表面に結合し、ペレット全体をニッケル微粒子が覆っていた。図１にペレットの断面を模式的に図示する。ペレット１の表面に、ニッケル微粒子２が５層前後の厚みで積み重なって結合し、ペレット１の表面が、ニッケル微粒子２で覆われている状態を示した。
以上の結果から、試料２は、ニッケル微粒子が５層前後の厚みでペレットの表面に積み重なって結合したペレットの集まりである。この結果、試料２の表面が金属に近い表面抵抗を持った。従って、試料１は、ニッケル微粒子が６層前後の厚みでペレットの表面に積み重なって結合したペレットの集まりが、ジエチレングリコールに分散した懸濁液である。
【００４７】
実施例２
本実施例は、実施例１で製作した試料１を用い、幅が１００ｍｍで、厚みが０．２ｍｍの透明性のＰＭＭＡ樹脂からなるシートを押出成形法で製作する。透明性のシートを構成する全てのＰＭＭＡ樹脂のペレットが、金属結合したニッケル微粒子の集まりからなる気密性の被膜で覆われ、透明性のシートは自己発火せず着火しない性質を持つ。
予め試料１を充填するシリンダーを、ジエチレングリコールの沸点の２４４℃に昇温し、加圧された試料１が通過するダイを２５０℃に予め昇温した。シリンダーに試料１を充填し、シリンダー内のスクリューに２５ＭＰａの圧力を加えてスクリューをゆっくり回転移動させ、シリンダーの前方にあるダイの内側の溝から試料１をシートとして押し出した。
最初に、シートの光学性能を光線透過率とヘイズ値とから調べた。分光光度計（株式会社島津製作所の製品ＵＶ−１２８０）に依る可視光線の波長領域（３８０−７５０ｎｍ）での光線透過率は、９２−９５％と高い値を持った。また、ヘーズメータ（スガ試験株式会社のヘーズメータＨＺ−Ｖ３）によるヘイズ値は３％未満であった。この結果、シートは高い透明性を持った。
次に、押し出されたシートの一部を試料３として切り出し、実施例1と同様に表面と切断面とを電子顕微鏡で観察した。シートの表面は、試料２の表面と同様に５０−７０ｎｍの大きさからなる試料１より僅かに粗大化したニッケル微粒子の集まりで覆われていた。シートの断面は、試料２の断面と同様に、試料１より僅かに粗大化したニッケル微粒子が、５層前後の厚みで積み重なって結合し、ペレットを覆っていた。つまり、ダイを昇温した温度がジエチレングリコールの沸点に近いため、試料３と試料２とにおける微粒子の大きさと、積層された微粒子の数とが、近い数値になった。
さらに、シートを８００℃の大気雰囲気に５分間放置したが、シートからは火炎や黒煙は一切発生しなかった。この後、熱処理後のシートを試料５として取り出し、試料５の一部を切り出し、実施例1と同様に、表面と切断面とを電子顕微鏡で観察した。試料５におけるシートの表面は灰黒色からなる滑らかな状態になり、表面は酸化ニッケルＮｉＯで構成されていた。また、試料５におけるシートの断面は、全てのペレットが黒色の液状物質と固体の灰分とに分解され、また、試料３におけるペレットを覆うニッケル微粒子の粒界が消え、全てのペレットは、ニッケルの連続したバルクからなる約３００ｎｍの厚みの被膜で覆われていた。図２に試料５の断面の一部を模式的に図示する。熱分解後のペレット３の表面が、ニッケルのバルク層４で覆われている状態を示した。
以上に説明したように、透明性のシートを大気雰囲気の８００℃で熱処理した結果、透明性のシートの表層は酸化ニッケルに酸化されたが、全てのペレットがニッケル微粒子の被膜で覆われた状態で熱分解が進行し、液状物質と固体の灰分とに分解された。従って、透明性のシートは自己発火せず着火しない不燃性を持った。このため、８００℃での熱処理でも火炎と黒煙とが一切発生なかった。なお、試料３におけるペレットは、ニッケル微粒子が５層前後の厚みで表面が覆われていたが、シートが８００℃に昇温されたため、ニッケル微粒子が活性状態になって隣接する微粒子を取り込んで粗大化し続け、試料５におけるペレットは、ニッケルの連続したバルクからなる被膜で表面が覆われた。
以上の結果から、少なくとも８００℃における不燃性を透明性のシートに持たせるには、ニッケル微粒子の集まりが６層前後でペレットの表面に積み重なって析出し、このペレットの集まりが有機化合物に分散した試料１からなる懸濁液を、透明性のシートを成形する際の原料として用いればよいことが分かった。
【００４８】
実施例３
本実施例は、ガラス繊維布帛からなるシートの両面に、金属結合したニッケル微粒子の集まりを介して、実施例２で製作した透明性で不燃性の性質を持つＰＭＭＡ樹脂のシートを結合させ、透明不燃性シートを製作する。ガラス繊維布帛からなるシートは、ガラスヤーンを平織したガラスクロスであり、モリマーエスエスピー株式会社の製品ＨＳ１８５ ３０２５を幅１００ｍｍで切り出した。このガラスクロスは、質量が１５３ｇ／ｍ２で、厚みが０．１６ｍｍである。
最初に、ガラスクロスの両面と、２枚の透明性のシートの各々の片面とに塗布する混合液を製作する。ニッケル微粒子の原料は、実施例１で用いたヘキサアンミンニッケル硝酸塩である。有機化合物は、３９段落で説明した沸点が１７１℃で、２０℃の粘度が３．５ｍＰａ秒のブチルグリコール（日本乳化剤株式会社の製品）である。なお、ブチルグリコールの粘度はメタノールの６倍である。ヘキサアンミンニッケル硝酸塩の５７ｇ（０．２モルに相当する）が１０重量％になるようにメタノールに分散し、この分散液にブチルグリコールが３０重量％になるように混合して混合液を製作した。
次に、混合液を、ガラスクロスの両面と、２枚の透明性のシートの各々の片面とに塗布し、塗布面が互いに重なり合うように積層し、積層体に５ＭＰａの圧力を加え、アンモニア雰囲気で１０℃／分の昇温速度で２５０℃まで昇温して熱処理した。
最初に、熱処理した積層体の光学性能を調べた。前記した分光光度計を用い、可視光線の波長領域における光線透過率は、９１−９４％と高い透明性を持った。また、前記したヘーズメータによるヘイズ値は３％未満であった。このように、積層体は高い透明性を持った。
次に、熱処理した積層体を１ｍの高さから落下させたが、接合部が破損されなかったため、ニッケル微粒子がガラスクロスの表面の凹凸に入り込むことによるアンカー効果と、ニッケル微粒子同士の金属結合力とによって、接合部が破損されなかったと考える。
さらに、熱処理した積層体を試料６として取り出し、試料６の一部を切断し、切断面におけるガラスクロスと透明シートとの接合部を、実施例１と同様に電子顕微鏡で観察した。接合部は、試料２および試料３と同様に、５０−７０ｎｍの大きさのニッケル微粒子の集まりで形成されていた。また、ニッケル微粒子の一部は、ガラスクロスの表面の凹凸に入り込み、また、透明性のシート表面のニッケル微粒子と接合部のニッケル微粒子とが、互いに接触部で結合し、金属結合したニッケル微粒子の集まりが接合部に形成されていた。図３に、接合部を拡大して模式的に図示する。ガラスクロス５と透明不燃性のシートを構成するペレット６との接合部が、ニッケル微粒子７の集まりで埋め尽くされた状態を示す。
以上に説明したように、ガラスヤーンを平織した透明性のガラスクロスからなるシートの両面に、ＰＭＭＡ樹脂からなる透明性で不燃性の性質を持つシートを、ニッケル微粒子の集まりの金属結合で結合させた結合体は、透明で不燃性の性質を持つ。
なお、透明不燃性シートの事例は、本実施例に限らない。つまり、金属微粒子は、１７段落で説明したように、ニッケルに限らず、銅ないしはアルミニウムを用いることができ、これらの金属微粒子の集まりの金属結合で、透明性のガラスクロスのシートと透明性の合成樹脂のシートとが接合できる。また、透明で不燃性を持つシートを形成する合成樹脂は、ＰＭＭＡ樹脂に限らず、２７段落で説明した様々な透明性の合成樹脂のペレットを用いることができる。また、懸濁液を構成する有機化合物は、合成樹脂のガラス転移温度ないしは融点に応じて、４３−４５段落に説明した有機化合物を用いることができる。さらに、押出成形によってシートを製作する際は、懸濁液を充填するシリンダーの温度を、懸濁液を構成する有機化合物の沸点に昇温し、懸濁液を加圧して押し出すダイの温度を、有機化合物の沸点より高く、金属化合物が熱分解する温度に近づけることで、様々な透明性の合成樹脂からなるシートが、透明性で不燃性の性質を持つシートとして押し出される。このため、透明不燃性シートの製作事例は、本実施例に限られない。
【符号の説明】
【００４９】
１  ペレット    ２  ニッケル微粒子    ３  熱分解後のペレット    ４  ニッケルのバルク層からなる被膜    ５  ガラスクロス    ６  透明シートを構成するペレット    ７  金属結合したニッケル微粒子の集まり
【図１】
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【図２】
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【図３】
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