(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂基材上に、８００〜１３００ｎｍの赤外線の平均反射率が２０％以上である赤外線反射層が積層され、上記樹脂基材と上記赤外線反射層との間に粘土膜層が設けられており、上記赤外線反射層が金属ナノワイヤー又は金属ナノチューブで形成された層であることを特徴とする、難燃性積層体。
【請求項２】
上記赤外線反射層の全光線透過率が５０％以上であることを特徴とする、請求項１に記載の難燃性積層体。
【請求項３】
上記粘土膜層は、分散した粘土粒子の静電気的結合によって形成される粘土の層が重なり合って膜となったものであることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の難燃性積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は難燃性積層体に関し、更に詳しくは、赤外線反射層を積層することで難燃性の向上を図った難燃性積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
赤外線遮蔽フィルムとして、ポリマーフィルム上に、特定の金属粒子含有層を積層したものが知られている。この赤外線遮蔽フィルムの金属粒子含有層は、少なくとも１種の金属粒子を含有し、この金属粒子が金属平板粒子を６０個数％以上有するものであり、金属粒子含有層のうち少なくともひとつの層が８００〜２０００ｎｍに少なくとも２つの吸収ピークまたは少なくとも２つの反射ピークを有するものである（特許文献１）。
【０００３】
このような赤外線遮蔽フィルムは、赤外線をよく吸収または反射し、赤外線の遮断性能が良いので、乗り物用フィルムや貼合せ構造体、建材用フィルムや貼合せ構造体などとして好適に利用できる、と開示されている。
【０００４】
しかしながら、かかる赤外線遮蔽フィルムは、８００〜２０００ｎｍに少なくとも２つの吸収ピークまたは反射ピークを有する金属粒子含有層と、フィルムの難燃性との関係が不明であり、金属粒子含有層がフィルムの難燃性に影響を及ぼすものかどうか解明されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２０５８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、赤外線の反射と難燃性に関する研究に基づいてなされたもので、樹脂基材上に特定の赤外線反射層を積層することによって難燃性を向上させた難燃性積層体を提供することを目的としている。そして、赤外線反射層の構成材料を選択することで透光性を付与し、赤外線反射層と粘土膜層を積層することで難燃性を更に向上させた難燃性積層体を提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る難燃性積層体は、樹脂基材上に、８００〜１３００ｎｍの赤外線の平均反射率が２０％以上である赤外線反射層が積層され、上記樹脂基材と上記赤外線反射層との間に粘土膜層が設けられており、上記赤外線反射層が金属ナノワイヤー又は金属ナノチューブで形成された層であることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の難燃性積層体においては、赤外線反射層の全光線透過率が５０％以上であることが望ましい。
【００１０】
また、本発明の難燃性積層体においては、粘土膜層は、分散した粘土粒子の静電気的結合によって形成される粘土の層が重なり合って膜となったものであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の難燃性積層体は、赤外線反射層によって、赤外線エネルギーが高い波長領域である８００〜１３００ｎｍの赤外線が平均して２０％以上反射されるため、樹脂基材に対する遮熱作用が発揮されて難燃性が向上し、後述の表１の燃焼試験データに示されるように、着火時間が延びると共に、総発熱量及び最大発熱量が低下する。
【００１３】
また、本発明の難燃性積層体は、赤外線反射層が金属ナノワイヤー又は金属ナノチューブで形成された層であるので、金属蒸着層からなる赤外線反射層に比べて、透光性が大幅に向上し、全光線透過率を５０％以上に高めることができる。このように赤外線反射層の全光線透過率が５０％以上であると、透明な樹脂基材を採用することで、良好な透光性を有する難燃性積層体を得ることができる。
【００１４】
更に、本発明の難燃性積層体は、樹脂基材と赤外線反射層との間に粘土膜層を設けたので、後述の表１の光学特性及び燃焼試験のデータに示すように、良好な透光性を維持したまま、難燃性が大幅に向上し、着火時間が大きく延長されると共に、総発熱量や最大発熱量が著しく減少する。そして、粘土膜層が、分散した粘土粒子の静電気的結合によって形成される粘土の層が重なり合って膜となったものであると、上記に加えて柔軟性、ガスバリア性、不燃性等を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の粘土膜層を省略した難燃性積層体の断面図である。
【図２】本発明の難燃性積層体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の難燃性積層体の実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の粘土膜層を省略した難燃性積層体を示す断面図であって、この難燃性積層体は、樹脂基材１の上に赤外線反射層２を積層した二層構造の積層体である。
【００１８】
樹脂基材１は公知の種々の合成樹脂からなる基材であって、例えば、ポリカーボネート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリエーテルサルフォン系樹脂、ポリエチレンサルファイド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、セルロース系樹脂、フッ素樹脂などからなる、フィルム、シート、プレートなどが用いられる。これらの樹脂基材１は着色不透明のものでもよいが、良好な透光性を有する難燃性積層体を得るために、全光線透過率が８０％以上、ヘイズが１０％以下の無色透明な樹脂基材を選択使用することが望ましい。
尚、樹脂基材は平面的な形状のものに限定されず、ブロック状、柱状、管状、異形状など種々の立体的形状を有するものであってもよい。
【００１９】
樹脂基材１上に積層される赤外線反射層２は、金属及び／又は金属酸化物で形成された層であることが好ましい。具体的には、金属蒸着膜や、金属ナノワイヤー、金属ナノチューブ、金属粒子、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）やアンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）等の金属酸化物などで形成された薄層が挙げられる。そして、金属の種類、金属の蒸着量、金属ナノワイヤー、金属ナノチューブ、金属粒子等の目付量、層の厚さなどを調節することで、８００〜１３００ｎｍの赤外線の平均反射率が２０％以上となるようにしたものである。
【００２０】
金属及び金属酸化物の種類としては、赤外線反射率を高める観点から、銀、銅、アルミニウム、チタン、金、白金、ニッケル、ジルコニウム、錫などの金属や、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２ ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ 、Ｉｎ２Ｏ３）、等の金属酸化物などが好ましく、その中でも、赤外線反射率の高い銀蒸着膜、銀ナノワイヤー、銀ナノチューブなどが好ましく採用される。さらに、金属ナノワイヤー、特に銀ナノワイヤーは、非常に高い透明性、導電性、柔軟性、伸縮性を持ち、直径が０．３〜１００ｎｍで長さが０．１〜３００μｍ、好ましくは直径が１〜９０ｎｍで長さが１〜９０μｍのものが使用され、アスペクト比は約１００〜３０００程度である。このような金属ナノワイヤーや金属ナノチューブは、略均一に分散した状態で樹脂基材１の表面に付着、堆積して赤外線反射層１を形成することができる。
【００２１】
赤外線反射層２を、金属蒸着膜、例えば銀蒸着膜で形成すると、８００〜１３００ｎｍの赤外線の平均反射率が８０％以上と極めて高くなり、積層体の難燃性が大幅に向上する利点がある。けれども、このような銀蒸着膜は全光線透過率が０％に近いので、透光性を有する難燃性積層体を得る場合には不適当であるが、透光性を必要としない難燃が必要な箇所においては、金属板に比べると、軽量で加工や取り扱い性が良く、有用である。
なお、銀蒸着膜からなる赤外線反射層２を形成する場合は、真空蒸着装置の蒸着枠に樹脂基材１をセットし、所定量の銀を樹脂基材１の表面に真空蒸着すればよい。
【００２２】
一方、赤外線反射層２を、金属ナノワイヤーや金属ナノチューブ（以下、これらをまとめて金属ナノワイヤー等と記す）、例えば銀ナノワイヤーや銀ナノチューブ（以下、これらをまとめて銀ナノワイヤー等と記す）で、透明な樹脂基材１の表面に形成する場合は、その赤外線反射層２の厚さ、銀ナノワイヤー等の目付量などを調整することにより、８００〜１３００ｎｍの赤外線の平均反射率が２０％以上で良好な難燃性を有し、かつ、全光線透過率が５０％以上で良好な透光性を兼ね備えた難燃性積層体を得ることができる。
【００２３】
金属ナノワイヤー等で赤外線反射層２を形成する方法としては、例えば、エタノールやイソプロピルアルコールなどの水溶性溶媒に金属ナノワイヤー等を分散させて調製した水系塗料（金属ナノワイヤー等の含有量：０．２ｗｔ％以下、好ましくは０．１ｗｔ％以下）を、スプレーコータなどで樹脂基材１の表面に塗工し、乾燥して赤外線反射層２を形成する方法が採用される。その場合、樹脂基材１の表面にコロナ処理などの親水処理を予め施して、樹脂基材１の表面の濡れ性を高め、水系塗料の塗工性を向上させることが好ましい。また、銀ナノワイヤーと樹脂等のバインダーを組合せることや、銀ナノワイヤー塗工後、塗膜にプレスを行えば、なお好ましい。銀ナノワイヤーと樹脂等のバインダーを組合せることによって、バインダーと基材との密着性が強くなる為、塗工後、塗膜の剥離を防ぐ効果がある。また、塗膜のプレスは金属ナノワイヤー等の剥脱を防止するために行われるものであって、プレス条件は特に限定されないが、例えば、温度９０℃程度、圧力４０ＭＰａ程度の条件を採用して熱圧プレスするのが適当である。
【００２４】
この赤外線反射層２の厚さは、金属材料によって異なりそれぞれの材料に適した厚さにする必要がある。例えば、銀ナノワイヤーの場合では、赤外線反射層２の厚さを５００ｎｍ以上、９００ｎｍ未満とすることが好ましく、層厚が５００ｎｍ以上であると、８００〜１３００ｎｍの赤外線の平均反射率が２０％以上となって積層体の難燃性が向上し、また、層厚が９００ｎｍ未満であると、赤外線反射層２の全光線透過率が５０％以上となるので、樹脂基材１が透明であれば、良好な透光性を有する難燃性積層体を得ることができる。層厚が５００ｎｍ未満であると、８００〜１３００ｎｍの赤外線の平均反射率が低下し、９００ｎｍ以上であると全光線透過率が低下するので、いずれも好ましくない。赤外線反射層２を形成する金属ナノワイヤー等の好ましい目付量は、厚さと同様に金属の種類によって異なるが、例えば銀ナノワイヤー等の場合は、７５〜１００ｇ／ｍ２程度である。
なお、金属蒸着膜で赤外線反射層２を形成する場合は、４０ｎｍ以上の厚さとすればよい。
【００２５】
図２は本発明の他の実施形態に係る難燃性積層体の断面図であって、この難燃性積層体は、樹脂基材１と赤外線反射層２との間に粘土膜層３を設けた三層構造の積層体である。ここで、粘土膜層とは、特開２００５−３１３６０４号公報や特開２００７−６３１１８号公報に記載されている粘土膜と同様のものであり、層状ケイ酸塩鉱物を主成分とし、親水性が強く、含水すると可塑性、粘着性を示す粘土を膜状にしたものである。粘土膜層は、水に分散させた粘土粒子を静置させることで、粘土自身が持つ電荷により静電気的結合し、粘土の層(カードハウス構造)を形成する。その後、水分を蒸発させることで粘土層が重なり合い、柔軟性、ガスバリア性、不燃性等を有する膜となる。
【００２６】
粘土膜層３は、難燃性積層体の透光性を大きく低下させることなく難燃性を大幅に向上させるために、樹脂基材１と赤外線反射層２との間に設けたものであって、水に粘土とポリアクリル酸ナトリウム等の増粘剤を順次投入、振とうした粘稠液をキャスティングした後、乾燥させて得られる粘土膜を、樹脂基材１の表面にアクリル系接着剤などで接着したものである。上記の粘稠液は、キャスティングする前に超音波処理によって粘土粒子の分散性を更に高めることが好ましい。
【００２７】
この粘土膜層３の好ましい厚さは１０μｍ以上である。粘土膜層３の厚さが１００μｍ以上であれば、難燃性積層体の透光性を大きく低下させることなく、難燃性を大幅に向上させることができるので、極めて有効である。粘土膜層３の厚さが１０μｍ未満の場合は、透光性の低下は実質的に生じないけれども、難燃性の向上が殆どみられなくなる。
【００２８】
尚、図２に示す難燃性積層体の樹脂基材１及び赤外線反射層２は、図１に示す難燃性積層体の前述した樹脂基材１及び赤外線反射層２と同じものであるので、説明を省略する。
【００２９】
次に、本発明の更に具体的な実施例と、比較例と、参考例について説明する。
【００３０】
［実施例１］
エタノール溶媒に銀ナノワイヤーを０．０７ｗｔ％分散させた銀ナノワイヤー（ｂｌｕｅ  ｎａｎｏ  ＳＬＶ−ＮＷ−９０Ｌ  直径９０ｎｍ、長さ２５μｍ）分散液（水系塗料）を、厚さ５ｍｍの透明な板状のポリカーボネート樹脂基材の表面にスプレーコータで塗工し、その塗膜を乾燥して溶媒を揮散させた後、９０℃、４０ＭＰａの条件で熱プレスすることによって、銀ナノワイヤーが略均一に分散した状態で付着、堆積した厚さ５３０ｎｍの赤外線反射層をポリカーボネート樹脂基材の表面に積層した難燃性積層体を得た。
得られた難燃性積層体の全光線透過率とヘイズを、ＨＡＺＥ  ＭＥＴＥＲ  ＮＤＨ５０００［日本電色工業（株）製］を用いて測定すると共に、ＳＨＩＭＡＺＵ  ＵＶ３１−３１００  ＰＣ［（株）島津製作所製］を用いて、拡散反射スペクトルを３００−２５００ｋ−を測定後、８００〜１３００ｎｍの反射率の平均値（平均反射率）を算出した。その結果を下記の表１に示す。
また、得られた難燃性積層体の難燃性を評価するため、ＩＳＯ  ５６６０−１「コーンカロリーメータ法」に準拠して難燃性積層体の着火時間、総発熱量、最大発熱量を測定した。その結果を下記の表１に示す。
【００３１】
［実施例２］
厚さ５ｍｍの透明な板状のポリカーボネート樹脂基材を、一辺が１０ｃｍの正方形に切断し、この切断片を真空蒸着装置［東京真空（株）製］の蒸着枠にセットしてＡｇを真空蒸着し、ポリカーボネート樹脂基材の表面に厚さ約１００ｎｍの銀蒸着膜からなる赤外線反射層を積層した難燃性積層体を得た。
得られた難燃性積層体の全光線透過率、ヘイズ、８００〜１３００ｎｍの平均反射率を実施例１と同様にして測定すると共に、得られた難燃性積層体の着火時間、総発熱量、最大発熱量を実施例１と同様に測定して難燃性を評価した。その結果を下記の表１に示す。
【００３２】
［実施例３］
蒸留水に攪拌子と共に粘土（クニミネ工業製、クニピアＭ 広がり方向１００〜９００ｎｍ、厚み１ｎｍ）を投入、振とうし、次いでポリアクリル酸ナトリウム［和光純薬工業（株）製］を投入、１時間振とうした後、超音波処理を行って粘稠液を得た。この粘稠液を一辺が１５ｃｍの正方形の枠内にキャスティングし、３０℃で１４時間、ギヤオーブン内で乾燥させて、厚さ４５μｍの粘土膜を得た。この粘土膜を厚さ５ｍｍの透明な板状のポリカーボネート樹脂基材の表面にアクリル系接着剤で接着して粘土膜層を積層すると共に、その表面に実施例１と同様にして銀ナノワイヤーからなる厚さ５３０ｎｍの赤外線反射層を積層した三層構造の難燃性積層体を作製した。
この難燃性積層体の全光線透過率、ヘイズ、８００〜１３００ｎｍの平均反射率を実施例１と同様にして測定すると共に、この難燃性積層体の着火時間、総発熱量、最大発熱量を実施例１と同様に測定して難燃性を評価した。その結果を下記の表１に示す。
【００３３】
［比較例］
比較のために、実施例１〜３で用いた厚さ５ｍｍの透明な板状のポリカーボネート樹脂基材（赤外線反射層が積層されていないもの）について、実施例１と同様にして全光線透過率、ヘイズ、８００〜１３００ｎｍの平均反射率を測定すると共に、着火時間、総発熱量、最大発熱量を測定して難燃性を評価した。その結果を下記の表１に示す。
【００３４】
［参考例］
参考のために、厚さ５ｍｍの透明な板状のポリカーボネート樹脂基材の表面に、実施例３で得た厚さ４５μｍの粘土膜をアクリル系接着剤で接着することにより、ポリカーボネート樹脂基材の表面に粘土膜層を積層した二層構造の積層体を作製した。
この積層体の全光線透過率、ヘイズ、８００〜１３００ｎｍの平均反射率を実施例１と同様にして測定すると共に、この難燃性積層体の着火時間、総発熱量、最大発熱量を実施例１と同様に測定して難燃性を評価した。その結果を下記の表１に示す。
【００３５】
【表１】
0006308469.tif 000002
【００３６】
表１において、ＰＣはポリカーボネート樹脂基材、ＡｇＮＷは銀ナノワイヤー、Ａｇは銀、Ｔ．Ｔは全光線透過率、ＨＡＺＥはヘイズを表す。
【００３７】
表１より、赤外線反射層がない比較例のポリカーボネート樹脂基材は、全光線透過率が８９．１％、ヘイズが０．５％であり、透明性に優れているが、８００〜１３００ｎｍの赤外線の平均反射率が８．４％と低いため、燃焼試験では、着火時間が１３１秒と短く、総発熱量が１２２．８ＭＪ／ｍ２及び最大発熱量が５３８．４ｋＷ／ｍ２と多く、難燃性に劣っていることが判る。
【００３８】
これに対し、ポリカーボネート樹脂基材の表面に銀ナノワイヤーや銀蒸着膜で形成された赤外線反射層が積層された実施例１，２の難燃性積層体は、８００〜１３００ｎｍの赤外線の平均反射率が２０％以上であるため、比較例のポリカーボネート樹脂基材に比べて着火時間が延び、総発熱量や最大発熱量も減少して、難燃性が向上していることが判る。
【００３９】
特に、銀蒸着層からなる赤外線反射層が積層された実施例２の難燃性積層体は、８００〜１３００ｎｍの赤外線の平均反射率が８１．５％と高いため、着火時間が４０３秒と比較例のポリカーボネート樹脂基材の着火時間の略３倍に延び、総発熱量も比較例のポリカーボネート樹脂基材の略１／２以下、最大発熱量も略２／３以下に減少して、難燃性が大幅に向上することが判る。しかし、銀蒸着層からなる赤外線反射層を表面に積層した実施例２の難燃性積層体は、全光線透過率が０．３％で実質的に透光性を有しないため、透光性が要求される用途には不向きであるが、一方、透光性が必要とされない箇所では、有用に利用することができる。
【００４０】
一方、銀ナノワイヤーで形成された赤外線反射層を表面に積層した実施例１の難燃性積層体は、難燃性が実施例２の難燃性積層体ほど大幅には向上しないが、銀ナノワイヤーで形成された赤外線反射層が良好な透光性を有するため、難燃性積層体の全光線透過率が６３．３％とかなり高く、ヘイズも１８．３％とかなり低くなり、実用上充分満足できる透光性を有することが判る。
【００４１】
また、銀ナノワイヤーで形成された赤外線反射層とポリカーボネート樹脂基材との間に粘土膜層を設けた実施例３の難燃性積層体は、赤外線反射層も粘土膜層も良好な透光性を有するため、全光線透過率が５８．８％と実施例１の難燃性積層体（粘土膜層がない銀ナノワイヤーの赤外線反射層のみが積層されたもの）に比べて僅かに低下する程度であり、しかも、粘土膜層が優れた難燃作用を発揮するため、着火時間が３０９秒と実施例１の難燃性積層体に比べて大幅に延び、総発熱量も５．９ＭＪ／ｍ２、最大発熱量も４１９ｋＷ／ｍ２と驚くほど減少して、難燃性が顕著に向上することが判る。
【００４２】
更に、粘土膜層をポリカーボネート樹脂基材の表面に積層した参考例の積層体を見ると、粘土膜層が良好な透光性を有するため、積層体の全光線透過率が７３．１％とかなり高くなっており、また、８００〜１３００ｎｍの赤外線の平均反射率は８．９％と低いけれども、粘土膜層が優れた難燃作用を発揮するため、着火時間が２８４秒とながく、総発熱量が１４．８ＭＪ／ｍ２、最大発熱量も１４６．５ｋＷ／ｍ２と減少して、難燃性が大幅に向上することが判る。
【符号の説明】
【００４３】
１    樹脂基材
２    赤外線反射層
３    粘土膜層
【図１】
0006308469.tif 000003
【図２】
0006308469.tif 000004