(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、外部刺激に応じて体積変化する高分子ゲル粒子と、該高分子ゲル粒子の体積変化に用いられる液体とからなり、前記高分子ゲル粒子は、収縮状態で飽和散乱濃度以上の光散乱部材を含有し、前記液体の吸収・放出によって可逆的に膨潤・収縮する光変調材料が、二枚の透明板の間に介在しており、該透明板の少なくとも一方に調光ガラスの機能を損なう外部要因から調光ガラスを保護するための保護機能が付与されていることを特徴とする調光ガラス。
【請求項２】
前記透明板の少なくとも一方に紫外線遮蔽機能が付与されていることを特徴とする請求項１に記載の調光ガラス。
【請求項３】
前記透明板の少なくとも一方に、網入り板ガラス、線入り板ガラス、強化ガラス、合わせガラス、倍強度ガラスのうちのいずれか一つを用いたことを特徴とする請求項１に記載の調光ガラス。
【請求項４】
前記透明板の少なくとも一方に、熱線反射層、熱線低放射層あるいは真空層のうちのいずれか一つを用いたことを特徴とする請求項１に記載の調光ガラス。
【請求項５】
前記高分子ゲル粒子が温度変化によって体積変化して光の透過量が変化することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の調光ガラス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱、光、電気などの外部刺激に応じて可逆的に光透過率、光散乱性および発色状態などを制御できる、いわゆる光変調材料を充填した調光ガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
外部刺激に応答して光の透過率や発色状態などを可逆的に制御する調光材料を利用した調光ガラスは、数多く提案されている。これらは、例えば、液晶、エレクトロクロミック、フォトクロミック、サーモクロミックなど、様々な方式が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、本発明者らは、未公知であるが、刺激応答性高分子ゲルの内部に色材あるいは光散乱部材を含有する、新規な光変調材料に関して提案した。これらは、熱、光、電気エネルギーなど、各種の外部刺激に応答して、高分子ゲルが膨潤・収縮し、内部に含まれる色材や光散乱部材が拡散・凝集することで、光透過率や光散乱性、および発色状態を変化させることができる新規な材料である。
【０００４】
これらの材料は、２枚の平行なガラス板の間に封入することにより、容易に調光ガラスを作製することができる。もちろん、電気エネルギーにより応答する材料を用いる場合は、２枚のガラスの向かい合う面に、ＩＴＯなどの電極を備えていればよい。
【０００５】
しかし、実際にこれらの材料を用いた調光ガラスを使用する場合には、長期間屋外に曝されることにより紫外線の照射を受けて発生する、応答性の低下や変色などを防止し、耐久性を向上することが重要となる。また、建築物や車輌に適用する場合には、普通ガラスやフロートガラスなどを用いて該材料を挟持封入しただけでは得られない、防火性能や耐風圧強度、耐衝撃力および、破損時における安全性の確保などが重要となる。また、オフィスなど内部で人間が活動する空間に設置される窓ガラスに使用する場合、特に夏期の室内の冷房効率向上など、地球温暖化防止をはじめとする環境負荷低減のために、遮光だけではなく熱線の遮断が重要となる。
【０００６】
本発明の目的は、上記の重要な特性を得るために、本発明者らの鋭意研究のもとになされたものであって、外部刺激に応じて体積変化する高分子ゲル粒子と、該高分子ゲル粒子の体積変化に用いられる液体とから構成される光変調材料を有する調光ガラスの場合、長期間の紫外線曝露による特性の劣化が少なく、防火性能や耐風圧強度、耐衝撃力および、破損時における安全性にも優れ、熱線の遮断機能等を有する調光ガラスを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、以下の本発明により達成される。即ち本発明は、少なくとも、外部刺激に応じて体積変化する高分子ゲル粒子と、該高分子ゲル粒子の体積変化に用いられる液体とからなり、前記高分子ゲル粒子は、収縮状態で飽和散乱濃度以上の光散乱部材を含有し、前記液体の吸収・放出によって可逆的に膨潤・収縮する光変調材料が、二枚の透明板の間に介在しており、該透明板の少なくとも一方に調光ガラスの機能を損なう外部要因から調光ガラスを保護するための保護機能が付与されていることを特徴とする調光ガラスである。
保護機能付与の例としては、例えば、１）透明板の少なくとも一方に紫外線遮蔽機能が付与されていること、２）透明板の少なくとも一方に、網入り板ガラス、線入り板ガラス、強化ガラス、合わせガラス、倍強度ガラスのうちのいずれか一つを用いたこと、３）透明板の少なくとも一方に、熱線反射層、熱線低放射層、あるいは真空層を用いたこと，等が挙げられる。
光変調材料は、高分子ゲル粒子が、光散乱部材を含有し、液体の吸収・放出によって可逆的に膨潤・収縮するものであって、さらに高分子ゲル粒子が温度変化によって体積変化して光の透過量が変化するものが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の調光ガラス１の一実施の形態としては、図１に示したように、平行に配置された２枚の透明板２と、その間に挟持封入された光変調材料３と、封止材４により構成されており、そして、少なくとも一方の透明板２には、紫外線遮蔽機能が付与されている。この紫外線遮蔽機能は、紫外線遮蔽剤のコーティング膜、紫外線遮蔽剤を封入した紫外線カット層、あるいは紫外線遮蔽剤を含有する紫外線遮蔽フィルムなどの形態を有する紫外線遮蔽層５が適用できる。特に、紫外線遮蔽剤のコーティング膜および紫外線遮蔽フィルムなどは、図２に示すように他方の透明板と向き合う面に形成した方が好ましい。これは、外部に露出していると、キズなどが付きやすく所望の機能を長期間安定して維持することが出来ないという懸念があるからである。したがって、外部に露出した面に付与する場合、図３に示すようにその上に保護層６を形成することが好ましい。一方、紫外線遮蔽剤を封入した紫外線カット層は特に制限はなく、外部に露出した面に付与しても構わない。
【０００９】
紫外線遮蔽機能を有する紫外線吸収剤としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウムなどの無機化合物、あるいは有機系紫外線吸収剤が好適に用いられる。例えば無機微粒子として酸化亜鉛を用いる場合、粒子径が０．１μｍ以下のものが好ましく用いられ、紫外線遮蔽層５を形成する樹脂液に均一に分散されて用いられ、酸化亜鉛微粒子の配合量は、樹脂液に対して０．３〜５０重量％の範囲とするのが好ましい。
【００１０】
一方、上記有機系紫外線吸収剤としては、フェニルサリシレート、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニルサリシレート、ｐ−オクチルフェニルサリシレート等のサリチル酸系、２，４−ジヒドロキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−４−ｎ−オクトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系、、２−（２’−ヒドロキシ−５’−ｔ−ブチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−５’−メチルフェニル）ベンゾトリアゾール、２−（２’−ヒドロキシ−３’−ｔ−ブチル−５’−メチルフェニル）−５−クロロベンゾトリアゾール、２−［２−ヒドロキシ−３，５−ビス（α，α−ジメチルベンジル）フェニル］−２Ｈ−ベンゾトリアゾール、メチル−３−［３−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−５−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル］プロピオネート、２，２’−メチレンビス［４−（１，１，３，３−テトラチルブチル）］−６−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系、２−エチルヘキシル−２−シアノ−３，３’−ジフェニルアクリレート、エチル−２−シアノ−３，３−ジフェニルアクリレート等のシアノアクリレート系等の紫外線吸収剤が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を混合して使用することができる。
【００１１】
紫外線吸収剤を透明板状体にコーティングする方法としては、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法などの乾式法や、紫外線吸収剤をバインダーとともに溶媒に溶解または分散させた液を透明板状体に塗布し、溶媒を乾燥し硬化させる湿式法も適用できる。紫外線遮蔽機能を有するフィルムとしては、紫外線遮蔽機能を有するコーティング膜を施したフィルム、紫外線吸収剤を練り込んだフィルムなどが使用できる。
また、液膜の紫外線カット層を適用することもでき、液状の紫外線吸収剤（例えば、チバガイギー社のＴｉｎｕｖｉｎ１０９、１７１、３８４、１１３０等）のように紫外線吸収剤分子が室温で液状であるものや、室温で個体状の紫外線吸収剤（例えば、チバガイギー社のＴｉｎｕｖｉｎ３２６、３２７、３２８、２１３、５７１、住友化学社のスミソーブ１１０、１１０Ｓ、２５０、４００等）を溶媒に溶解度を考慮して飽和濃度程度に高濃度溶解した溶液（例えば、スミソーブ１１０のトルエン溶液、スミソーブ３２０のトルエン溶液等）などが好ましく用いられる。また、これらの紫外線吸収剤を混合使用してもよい。なお、必要に応じて耐光安定剤（例えば、チバガイギー社のＴｉｎｕｖｉｎ１２３、２９２、６２２ＬＤ等）、酸化防止剤（例えば、チバガイギー社のＩｒｇａｎｏｘ２４５、１０１０、１３３０等）等を添加してもよい。
この液膜層の製造方法は、液晶パネルの積層、封止、注入と同様の方法でよい。しかし、液膜の厚みは特に厳密である必要もなく、厚みも０．０１ｍｍ以下のような極薄層、配向処理等をする必要もなく特別な工夫することなく一般的な積層方法でもよい。
【００１２】
また、少なくとも一方の透明板２には、図４に示すように、（１）耐風圧強度の向上、（２）耐衝撃力の向上、（３）防火性の向上、（４）安全性の向上などを図るために、強化ガラス、合わせガラス、倍強度ガラス、網入り板ガラス、線入り板ガラスのうちのいずれか一つの強度・安全性向上ガラスが用いられている。その際、特に限定はしないが、強度・安全性向上ガラスは調光層を保護する上で、最外層に用いることが好ましい。
【００１３】
（１）の耐風圧強度を向上させるには、強化ガラスまたは倍強度ガラスの使用が好ましい。フロートガラスのみで構成される調光ガラスの場合、その面積や封止方法等によっても異なるが、強度は使用したフロートガラス１枚と同等かやや優れる程度であり、その厚みの増加による強度の向上は期待できない。これに対し、強化ガラスや倍強度ガラスを使用することで調光ガラスの耐風圧強度を向上させることができる。これは建設省の告示第１０９号に適用されている耐風圧強度を計算する際の強度係数（α）の値から明らかである。フロートガラスの強度係数は、その厚みが６ｍｍ以下で０．８であり、６ｍｍをこえるものは１．０となっている。これに対し、強化ガラス、倍強度ガラスはそれぞれ３．０、２．０であり、その耐風圧強度は高い。よってこれらを使用した本発明の調光ガラスの耐風圧強度も向上する。建築材料として使用する場合、耐風圧強度および設置される部分の地上高さによって、その開口部の面積が規定されている。通常、必要な耐風圧強度を確保するには、厚いガラスを使用しなければならず、これに伴って調光ガラスも厚くなる。このため、汎用のサッシやフレーム等への設置が困難となり、使用できない場合があり、甚だ不便である。しかしながら、透明板の少なくとも１枚を強化ガラスや倍強度ガラスにすることで、調光ガラスを厚くすることなく、所望の耐風圧強度が得られるので好ましい。これによって建築物への調光ガラスの使用可能面積が増大し、調光ガラスを使用するときの制約が減少する。特に、冷房負荷の大きいビル用窓ガラス等に対してこの調光ガラスを適用すると、調光ガラスの面積を大きくすることで冷房負荷を著しく軽減でき、省エネルギー化に大きく寄与するので好ましい。この効果は使用する強化ガラス、倍強度ガラスに依存し、調光ガラスに使用する透明板の全てにこれらのガラスを使用すると、その効果は一層顕著となり好ましい。
【００１４】
（２）の耐衝撃力を向上させるには、強化ガラスの使用が好ましい。耐風圧強度と同様に、通常のガラスでは調光ガラスの厚みの増加による強度の向上が期待できない。このため、所望の強度を得るため、厚いガラスを使用すれば不都合が生じ、好ましくない。一方、強化ガラスは普通板ガラスに比して３〜５倍の曲げ強度および衝撃強度があるため、上記問題点が回避され、調光ガラスが厚くなることなく所望の特性が得られるので好ましい。これは使用する強化ガラスに依存し、使用する透明板の全てを強化ガラスにすると、その効果は一層顕著となり好ましい。
【００１５】
（３）の防火性を向上させるには、網入板ガラスまたは線入板ガラスの使用が好ましい。つまり、網入板ガラス及び線入板ガラスは、普通板ガラス、普通板ガラスのすり板ガラス、フロート板ガラス及び磨き板ガラス、型板ガラス等のみで構成された調光ガラスに比して、火炎が当たったときにヒビ割れが生じにくく、また、仮にヒビ割れが生じても網や金属線によって破片が支えられるので、破片が脱落してガラス面に穴があくことを防止して、該穴からの火炎の侵入による延焼を防止できる。よって調光ガラスの防火性能が向上し、その安全性が増す。また、倍強度ガラスの使用も、フロートガラスに比して約２倍の熱割れ強度を有し、同様の理由から好ましい。これらの特性は使用する網入板ガラス、線入板ガラス、倍強度ガラスに依存する。調光ガラスの透明板全てにこれらのガラスを使用すると、その効果は一層顕著となり好ましい。本発明の調光ガラスが、建築基準法で定められた「防火戸」等へ適用できるかどうかは未確認であるが、これに規定されない部分において、従来品に比して、防火性が向上し、安全性が増加する。
【００１６】
（４）のガラス破損時の安全性を向上させるには、強化ガラス、合わせガラスの使用が好ましい。強化ガラスは万一破壊した場合でも細かい粒状の破片となり、鋭利な破片とならず、その安全性は高い。また、合わせガラスは中間膜の作用により、万一破壊しても貫通や破片の分離あるいは飛散が生じにくく、安全性に優れる。また、使用する透明板の全てをこれらのガラスにすることで、その効果は一層顕著となり好ましい。
２枚の透明板２のうちの一方の透明板は、網入板ガラス、線入板ガラス、強化ガラス、合わせガラス、倍強度ガラスのいずれかで構成され、他方の透明板は普通ガラスやフロートガラス等の無機ガラス、ポリカーボネート等の有機ガラス等で構成されている。網入板ガラス、線入板ガラス、強化ガラス、合わせガラス、倍強度ガラスは、前記したように、防火性、耐風圧強度、耐衝撃力、ガラス破損時の安全性の少なくともいずれかに優れた特性を有しており、実際に使用するガラスは、使用対象物や使用条件等に応じてこれらの中から適宜に選定することになる。但し、２枚の透明板２は、網入板ガラス、線入板ガラス、強化ガラス、合わせガラス、倍強度ガラスから選定した同じ種類のガラスあるいは異なる種類のガラスで構成することも可能である。
【００１７】
このような、強化ガラス、合わせガラス、倍強度ガラス、網入板ガラス、線入板ガラスは、次のように構成されている。
【００１８】
強化ガラスは、板ガラスを熱処理してガラス表面に強い圧縮応力層をつくり、破壊強さを増加させ、かつ、破損したとき細片になるようにしたものである。強化ガラスとしては、ＪＩＳ  Ｒ３２０６規格品が好ましいが、これに限定されるものではない。倍強度ガラスとは、ＨＳガラスともいわれ、精度の高い熱処理行程により、同厚のフロートガラスの約２倍に耐風圧強度を高めた加工ガラスである。このようなガラスは熱割れに対しても２倍以上の強度を有する。
【００１９】
合わせガラスは、２枚以上の材料板ガラスに中間膜を挟み全面接着したもので、外力の作用によって破壊しても、破片の大部分が飛び散らないようにしたものである。使用する材料板ガラスの種類により、フロート合わせガラス、型板合わせガラス、網入型板合わせガラス、線入型板合わせガラス、網入磨き合わせガラス、線入磨き合わせガラス、強化合わせガラス等に区分される。合わせガラスとしては、ＪＩＳ  Ｒ３２０５規格品が好ましいが、これに限定されるものではない。一般的に合わせガラスは２枚以上の板ガラスを柔軟で強靱な中間膜、主にはポリビニルブチラールで加圧接着した製品であり、この中間膜の作用により、ガラスが万一破損しても貫通や破片の分離あるいは飛散が生じにくいため、安全性に優れたガラスであり、使用するガラス種によりその特性が更に付与される。
【００２０】
網入板ガラス及び線入板ガラスとは、圧延ロールによる成形の際に、金属製の網又は線をガラス内部に挿入した板ガラスである。その種類は網入および線入板ガラス共に、型板ガラスおよび磨き板ガラス等があり、更に網入板ガラスはひし網入と角網入に細分される。網入板ガラスおよび線入板ガラスとしては、ＪＩＳＲ３２０４規格品が好ましいが、これに限定されるものではない。更に詳しく説明すると、網入板ガラスは、金属製の網をガラス内部に挿入した板ガラスを、線入ガラスは、金属製の平行線を金属線の方向が製板時の流れ方向となるようにガラス内部に挿入した板ガラスである。ひし網入板ガラスとは、四角形網目の金属製の網を金属線の方向が製板時の流れ方向に対して斜めであり、かつ、交点を通る２本の金属線の方向が、製板時の流れ方向の直線に対して互いに対称となるようにガラス内部に封入した板ガラスであり、角板ガラスとは、上記ひし網入板ガラスの金属製の網を、交点を通る２本の金属線の方向が製板時の流れ方向及びそれに直角の方向になるようにガラス内部に挿入した板ガラスである。また、これらの型板ガラスとは、圧延ロールによる成形のままで片面に型模様のあるものを指し、磨き板ガラスは、その両面を磨いて極めて平滑にしたものを指す。
【００２１】
また、図５に示すように、熱線反射層（熱線遮蔽層）８を設ける場合、特に限定しないが、感熱応答ゲルを用いた調光層を用いる場合、その感熱応答作用を阻害しないように室内側の最表層に設けることが好ましい。熱線反射層８としては、ＣｒＮ膜とＴｉＯ膜からなる３層膜などを利用することができ、熱線反射層８の代わりに熱線低放射層として機能するようにしてもよく、この場合、Ａｇ膜とＺｎＯ膜とからなる５層膜などが使用できる。また、熱線反射層８として、透明板の表面に、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ等の金属薄膜をスパッタリングや蒸着により形成してなる熱線反射フィルムを貼着する方法（特開昭５７−５９７４８号公報、特開昭５７−５９７４９号公報）や、ガラス表面に有機系の赤外線吸収剤をコーティングして赤外線吸収層を形成する方法（特開平４−１６００３７）なども知られている。
【００２２】
中でも、可視光透過率の大きい近赤外線吸収フィルムが好ましい。具体的には、特開昭６１−１５４８８８、特開昭６１−１９７２８１、特開昭６１−２４６０９１、特開昭６３−３７９９１、特開昭６３−３９３８８、特開昭６２−２３３２８８、特開昭６３−３１２８８９、特開平２−４３２６９、特開平２−１３８３８２、特開平２−２９６８８５、特開平３−４３４６１、特開平３−７７８４０、特開平３−１０００６６、特開平３−６２８７８、特願平３−３３８５５７、特願平３−９９７３０、特願平３−２５２４１４等に開示されているフタロシアンニン類あるいはナフタロシアニン類、特開昭６１−２９１６５１、特開昭６１−２９１６５２、特開昭６２−１５２６０、特開昭６２−１３２９６３、特開平１−１２９０６８、特開平１−１７２４５８等に開示されているようなアントラキノン類が挙げられる。近赤外線吸収色素の使用総量は、作製する近赤外線吸収フィルムの面積に対して１〜１００００ｍｇ／ｍ2 が好ましい。
【００２３】
また、熱線遮蔽層として、熱線遮蔽性無機微粒子を含有してなるものも好適に用いられる。熱線遮蔽性無機微粒子の粒子径は０．１μｍ以下であることが好ましい。本発明で用いられる熱線遮蔽性無機微粒子としては、導電性物質が用いられ、アンチモン含有酸化スズ（ＡＴＯ）、インジウム含有酸化スズ（ＩＴＯ）、硫化銅（ＣｕＳ）のほか、導電性酸化物、導電性硫化物、導電性炭化物、導電性チッ化物等の微粒子を用いることができる。特に好ましいのはＡＴＯ微粒子およびＩＴＯ微粒子である。本発明において、熱線遮蔽性無機微粒子は熱線遮蔽層８を形成する樹脂液に分散剤とともに均一に分散されて用いられる。ここで用いられる分散剤としては、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩、ホスホン酸塩等のアニオン系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルエステル類、ソルビタンアルキルエステル類等のノニオン系界面活性剤が用いられる。これら分散剤の配合量は熱線遮蔽性無機微粒子に対して１〜２０重量％程度とするのが好ましい。
【００２４】
また、必要に応じて、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、塩化メチレン、塩化エチレン等のハロゲン化炭化水素、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、２−ペンタノン、イソホロン等のケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル等の溶剤を用いることも可能である。熱線遮蔽性無機微粒子の分散はサンドミル、アトライター、コロイドミル、ボールミル、高圧ホモジナイザー等の分散機を用いて行うことができ、微粒子の粒子径が０．１μｍ以下、好ましくは０．０５μｍ以下になるまで分散を行う。熱線遮蔽性無機微粒子の粒子径が０．１μｍよりも大きいと熱線遮蔽フィルムの透明性が悪くなり、可視光線透過率が悪くなる。また、熱線遮蔽性無機微粒子を熱線遮蔽層に含有させる場合、熱線遮蔽性無機微粒子の配合量は１０〜８５重量％の範囲とするのが好ましい。
【００２５】
また、透明板の少なくとも一方に熱線遮蔽機能を付与するために、熱線遮蔽層として真空層を設けることができる。この場合、真空層としては、２枚のガラス板を周辺部にスペーサを介して隔置し、周辺部をシールし内部の空気を抜くことにより形成された複層ガラスなどを使用することが出来る。この時、真空層を形成する基板は、普通板ガラス、普通板ガラスのすり板ガラス、フロート板ガラス及び磨き板ガラス、型板ガラス等の一般的なガラス板や、網入りガラス、強化ガラスなどの特殊ガラス、その他アクリルやポリスチレン、ポリカーボネートなどの樹脂製の基板を使用することが出来る。これらの厚さは、１ｍｍ〜２０ｍｍ程度が好ましく、内部に形成される真空層を維持できれば特に限定されない。また、１ｍｍ以下では十分な断熱効果が得られないことから、形成される真空層の厚さは１ｍｍ以上が好ましい。一方上限は特にないが、製造上あまり厚くない方がよく１０ｍｍ以下が好ましい。
【００２６】
次に本発明における光変調材料について説明する。
光変調材料は、少なくとも、外部刺激に応じて体積変化する高分子ゲル粒子と、該高分子ゲル粒子の体積変化に用いられる液体と光散乱部材とから構成される。
即ち、本発明に使用する光変調材料を構成する高分子ゲルとしては、熱、光、電気、磁気などのエネルギー付与、ｐＨ変化、酸化・還元、イオン濃度変化、化学物質の吸脱着、溶媒組成変化など、各種刺激によって液体を吸収・放出し、可逆的に体積変化（膨潤・収縮）する刺激応答性高分子ゲルが好ましい。
【００２７】
具体的には、電極反応などによるｐＨ変化によって刺激応答する高分子ゲルとしては、電解質系高分子ゲルが好ましく、ポリ（メタ）アクリル酸の架橋物やその金属塩；（メタ）アクリル酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋物やその金属塩；マレイン酸（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋物やその金属塩；ポリビニルスルホン酸の架橋物やその金属塩；ビニルスルホン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋物やその金属塩；ポリビニルベンゼンスルホン酸の架橋物やその金属塩；ビニルベンゼンスルホン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋物やその金属塩；ポリアクリルアミドアルキルスルホン酸の架橋物やその金属塩；アクリルアミドアルキルスルホン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋物やその金属塩；ポリジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドの架橋物やその塩酸塩；ポリジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドと（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋物やその金属塩や４級塩；ポリジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドとポリビニルアルコールとの複合体の架橋物やその４級塩；ポリビニルアルコールとポリ（メタ）アクリル酸との複合体の架橋物やその金属塩；カルボキシアルキルセルロース金属塩の架橋物；ポリ（メタ）アクリロニトリルの架橋物の部分加水分解物やその金属塩などが挙げられる。
【００２８】
電界による界面活性剤などの化学物質の吸脱着によって刺激応答する高分子ゲルとしては、強イオン性高分子ゲルが好ましく、ポリビニルベンゼンスルホン酸の架橋物やビニルベンゼンスルホン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋物；ポリアクリルアミドアルキルスルホン酸の架橋物やアクリルアミドアルキルスルホン酸と（メタ）アクリルアミド、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋物などが挙げられる。これらは、ｎ−ドデシルピリジニウムクロライドなどのアルキルピリジニウム塩、アルキルアンモニウム塩、フェニルアンモニウム塩、テトラフェニルホスホニウムクロライドなどのホスホニウム塩などのカチオン性界面活性剤と組み合わせることで使用される。
【００２９】
電気による酸化・還元によって刺激応答する高分子ゲルとしては、カチオン性高分子ゲルが好ましく、ポリジメチルアミノプロピルアクリルアミドなどポリアミノ置換（メタ）アクリルアミドの架橋物；ポリジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート；ポリジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート；ポリジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレートなどのポリ（メタ）アクリル酸アミノ置換アルキルエステルの架橋物；ポリスチレンの架橋物；ポリビニルピリジンの架橋物；ポリビニルカルバゾールの架橋物；ポリジメチルアミノスチレンの架橋物などが挙げられる。これらは、電子受容性化合物と組み合わせてＣＴ錯体（電荷移動錯体）として使用される。このとき好ましく用いられる電子受容性化合物としては、ベンゾキノン；７、７、８、８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）；過塩素酸テトラブチルアンモニウム；テトラシアノエチレン；クロラニル；トリニトロベンゼン；無水マレイン酸；ヨウ素などが挙げられる。
【００３０】
熱の付与によって刺激応答する高分子ゲルとしては、ＬＣＳＴ（下限臨界溶液温度）をもつ高分子の架橋体や、互いに水素結合する二成分の高分子ゲルのＩＰＮ（相互侵入型網目構造体）などが好ましい。前者は高温において収縮する特性を有しており、具体的には、ポリＮ−イソプロピルアクリルアミドなどのポリＮ−アルキル置換（メタ）アクリルアミドの架橋物；Ｎ−アルキル置換（メタ）アクリルアミドと（メタ）アクリル酸やその金属塩、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリル酸アルキルエステルなどとの共重合体の架橋物；ポリビニルメチルエーテルの架橋物；メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのアルキル置換セルロース誘導体の架橋物などが挙げられる。一方、後者は高温において膨潤する特性を有しており、具体的には、ポリ（メタ）アクリルアミドの架橋物とポリ（メタ）アクリル酸の架橋物からなるＩＰＮ体およびその部分中和物（アクリル酸単位を部分的に金属塩化したもの）、ポリ（メタ）アクリルアミドを主成分とする共重合体の架橋物とポリ（メタ）アクリル酸の架橋物からなるＩＰＮ体およびその部分中和物などが挙げられる。これらの化合物のうち、ポリＮ−アルキル置換アルキルアミドの架橋物や、ポリ（メタ）アクリルアミドの架橋物とポリ（メタ）アクリル酸の架橋物からなるＩＰＮ体およびその部分中和物などが好ましく用いられる。
【００３１】
光の付与によって刺激応答する高分子ゲルとしては、トリアリールメタン誘導体やスピロベンゾピラン誘導体などの、光によってイオン解離する分子構造を有する親水性高分子化合物の架橋物が好ましい。具体的には、ビニル置換トリアリールメタンロイコ誘導体と（メタ）アクリルアミドとの共重合体の架橋物などが挙げられる。
【００３２】
磁場の付与によって刺激応答する高分子ゲルとしては、強磁性体粒子や磁性流体を含有するポリビニルアルコールの架橋物などが挙げられるが、高分子ゲル自体は特に限定されるものではなく、高分子ゲルの範疇に含まれるものであればよい。
【００３３】
溶液の組成変化やイオン強度の変化によって応答する高分子ゲルとしては、前記した電解質系高分子ゲルが好ましく適用できる。
本発明においては、各々の刺激応答性高分子ゲルを単独で使用する他、複数の高分子ゲルを併用しても差し支え無い。
なお、上記の括弧を用いた記述は、括弧内の接頭語を含まない化合物および含む化合物の両方を示しており、例えば（メタ）アクリル酸という記述は、アクリル酸およびメタクリル酸のことを意味するものである。
本発明において使用される高分子ゲルの体積変化量は、少なくとも体積比が５以上、好ましくは１０以上であることが望ましい。体積比が５未満であると十分な調光コントラストが得られない可能性がある。
【００３６】
また、本発明に使用する光変調材料の高分子ゲル粒子に含有される光散乱部材としては、高分子ゲルの体積変化に用いられる液体の屈折率と異なる屈折率を有する材料が好ましいが、それ以外には特に制限はなく、各種の無機化合物および有機化合物が適用できる。
【００３７】
無機材料の具体例としては、酸化亜鉛、塩基性炭酸鉛、塩基性硫酸鉛、硫酸鉛、リトポン、白雲母、硫化亜鉛、酸化チタン、酸化アンモチモン、鉛白、酸化ジルコニウム、アルミナ、マイカナイト、マイカレックス、石英、炭酸カルシウム、石膏、クレー、シリカ、ケイ酸、珪素土、タルク、塩基性炭酸マグネシウム、アルミナホワイト、グロスホワイト、サチン白等の無機酸化物や、亜鉛、アルメル、アンチモン、アルミニウム、アルミニウム合金、イリジウム、インジウム、オスミウム、クロム、クロメル、コバルト、ジルコニウム、ステンレス鋼、金、銀、洋銀、銅、青銅、すず、タングステン、タングステン鋼、鉄、鉛、ニッケル、ニッケル合金、ニッケリン、白金、白金ロジウム、タンタル、ジュラルミン、ニクロム、チタン、クルップ・オーステナイト鋼、コンスタンタン、真鍮、白金イリジウム、パラジウム、パラジウム合金、モリブデン、モリブデン鋼、マンガン、マンガン合金、ロジウム、ロジウム金などの金属材料、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）等の無機導電性材料などが挙げられる。
【００３８】
また、有機材料の具体例としては、また、好適な有機材料の具体例として、フェノール樹脂、フラン樹脂、キシレン・ホルムアルデヒド樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アニリン樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ−ｐ−キシリレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、フッ素系プラスチック、ポリアクリロニトリル、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、ポリエーテル、ポリカーボネート、熱可塑性ポリエステル、ポリアミド、ジエン系プラスチック、ポリウレタン系プラスチック、ポリフェニレン、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、芳香族ヘテロ環ポリマー、シリコーン、天然ゴム系プラスチック、セルロース系プラスチック等やこれら2種類以上の高分子材料の混合材料（ポリマーブレンド）などの高分子材料が挙げられる。
【００３９】
さらに、上記に列挙した光散乱性材料を含有した高分子材料を、光散乱部材として適用できる。この高分子材料としては特に制限がなく、各種の高分子樹脂を使用することができる。好ましい高分子樹脂の具体例としては、光散乱性材料が有機材料である場合に列挙された具体例が挙げられる。
【００４０】
高分子ゲル粒子に光散乱部材が含有される場合、高分子ゲルが膨潤したとき、光散乱部材は高分子ゲル中に均一に拡散・分散され、光を散乱する面積が大きくなる。さらに光散乱部材は高分子ゲルの体積収縮によって光散乱部材の密度が高まり、光散乱部材の凝集が引き起こされる。このとき、飽和散乱濃度以上の光散乱部材濃度に達し、光散乱部材同士が重なりあう。これによって、光を効率よく散乱し反射・屈折させることができなくなり、光散乱部材一粒子当たりの光散乱能力が低下して光散乱効率が低下する。このような作用等により光変調材料は、高分子ゲルの膨潤時と収縮時で大きな光散乱量の差が生じるものと思われる。
ここに飽和散乱濃度以上とは、１つの指標として各々の光散乱部材同士の平均間隔が十分短くなることで、光散乱部材の光散乱の働きが１次粒子的なものから、集合的なものに変化し、光散乱の効率が変化する濃度である。
また、飽和散乱濃度以上という定義を別の特性で表現すれば、特定の光路長のもとにおける光散乱部材と光散乱量との関係が１次直線の関係から大きく外れるような飽和散乱濃度である。
【００４１】
次に上記の光散乱部材の形状には特に制限はなく、粒子状、ブロック状、フィルム状、不定形状、繊維状などの種々のものが使用可能である。中でも特に、粒子状の形態は光散乱性が高いことや応用範囲が広いなどの特徴から特に好ましい。粒子状における形態にも特に制限はないが、球体、立方体、楕円体、多面体、多孔質体、星状、針状、中空状、りん片状などのものが適用できる。また、粒子の場合の好ましい大きさは、平均粒子径で０．０１μｍ〜５００μｍの範囲、より好ましくは０．０５μｍ〜１００μｍの範囲である。これは、平均粒子径で０．０１μｍ以下または５００μｍ以上になると、光散乱部材に求められる光散乱効果が低くなるためである。さらに、平均粒子径０．０１μｍ以下では、高分子ゲル内部からの外部への流出が起こりやすい。また、これらの粒子は、一般的な物理的粉砕方法や化学的粉砕方法によって製造することができる。
【００４２】
また、これらの光散乱部材において、分子内にカルボキシル基やスルホン酸基などの酸基、水酸基、アミノ基、チオール基、ハロゲン基、ニトロ基、カルボニル基など極性基をもち、高分子ゲル内において光散乱部材の濃度が高い場合に凝集体を形成し易い特性のものも好ましく使用される。
【００４３】
光散乱部材は高分子ゲル中に含有され、高分子ゲル内部から外部へ流出しないことが好ましい。光散乱部材の流出を防止するためには、使用する高分子ゲルの網目よりも大きな粒子径の光散乱部材を用いること、あるいは高分子ゲルとの電気的、イオン的、その他物理的な相互作用が高い光散乱部材を用いること、表面を化学修飾した光散乱部材が挙げられる。表面を化学修飾した光散乱部材として例えば、表面に高分子ゲルとの化学結合する基を導入したものや、高分子材料をグラフトした光散乱部材などが挙げられる。
【００４４】
高分子ゲルに含有させる光散乱部材の濃度は一般に２重量％〜９５重量％の範囲が好ましく、より好ましくは５重量〜９５重量％の範囲である。光散乱部材の濃度が２重量％以下であると、光変調材料の高分子ゲルの体積変化による散乱量変化が現れなくなり、さらに十分な調光コントラストを得るためには、多くの調光層の厚みが厚くなるなどの問題が生じる。一方、光散乱部材の濃度が９５重量％以上の場合、高分子ゲルの膨潤・収縮が応答よく進行しにくくなり、本光変調材料の刺激応答特性や体積変化量が低下してしまう。
【００４５】
高分子ゲルに光散乱部材を含有させる方法は、架橋前の高分子に光散乱部材を均一に分散、混合した後に架橋する方法や重合時に高分子前駆体組成物に色材および光散乱部材を添加して重合する方法等が適用できる。重合時において光散乱部材を添加する場合には前記したように重合性基や不対電子（ラジカル）をもつ光散乱部材を使用し、化学結合することも好ましい。また、光散乱部材は高分子ゲル中に極力均一に分散されていることが望ましい。特に、高分子への分散に際して、機械的混練法、攪拌法やあるいは分散剤などを利用して均一に分散させることが望ましい。
【００４６】
本発明に使用する光変調材料を構成する高分子ゲルの形状には特に制限はなく粒子状、ブロック状、フィルム状、不定形状、繊維状などの種々のものが使用可能である。中でも特に、粒子状の形態は、前記した各種の外部刺激に対する体積変化の速度（応答性）が速いことや応用範囲が広いなどの特徴から特に好ましい。粒子状における形態にも特に制限はないが、球体、楕円体、立方体、多面体、多孔質体、星状、針状、中空状などのものが適用できる。また、粒子の場合の好ましい大きさは、収縮状態時において平均粒子径で０．１μｍ〜５ｍｍの範囲、より好ましくは１μｍ〜１ｍｍの範囲である。粒子径が０．１μｍ以下であると、粒子の扱いが困難になる、優れた光学特性が得られないなどの問題が生じる。一方、粒子径が５ｍｍよりも大きくなると、体積変化に要する応答時間が大幅に遅くなってしまうなどの問題が生じる。
【００４７】
また、これらの粒子は、高分子ゲルを物理的粉砕方法によって粉砕する方法や、架橋前の高分子ゲルを化学的粉砕方法によって粒子化した後に架橋して高分子ゲルとする方法、あるいは乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法などの粒子化重合法の一般的な方法によって作製することができる。
【００４８】
また、高分子ゲルの各種刺激応答による体積変化速度をより高速にするために、高分子ゲルの公知の方法と同様に材料を多孔質化して液体の出入り易さを向上させることも好ましい。一般に膨潤した高分子ゲルを凍結乾燥する方法等で多孔質化することができる。
【００４９】
本発明に使用する光変調材料はこれを構成する高分子ゲルに吸収可能な液体の存在下において、前記したような刺激を与えることで体積を種々変化させることができる。例えば、熱応答性高分子ゲルの場合は、光、熱などの放射熱の付与によって、電気応答型高分子ゲルの場合は電極反応によるｐＨ変化や電界によるイオン吸着や静電作用によって、光応答性高分子ゲルの場合は光の付与による内部構造変化によって液体を吸収、放出させることで体積を大きく変化させることができる。
【００５０】
この時使用可能な液体としては、特に制限はないが、好ましくは、水、電解質水溶液、アルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホオキシド、アセトニトリル、プロピレンカーボネートなどや、キシレン、トルエンなどの芳香族系溶媒およびそれらの混合物が使用できる。また、液体には高分子ゲルに吸脱する界面活性剤、液体のｐＨ変化を促進するためのビオロゲン誘導体などの酸化還元剤、酸、アルカリ、塩、および界面活性剤等の分散安定剤、酸化防止剤や紫外線吸収剤などの安定剤などを添加しても構わない。
【００５１】
以上の特性から、本発明に使用する高分子ゲルは液体との組成物として使用される。この時、利用可能な液体としては、前記した高分子ゲルが吸収可能な液体が好ましい。また、高分子ゲルを構成する高分子が架橋されていない場合、この高分子が溶解可能な液体も好ましく適用できる。なお、組成物としての高分子ゲルと液体との好ましい混合比で１：２０００から1：１（高分子ゲル：液体）である。
【００５２】
なお、調光層の構成は、図１〜５に示されるような透明板あるいは紫外線・熱線遮蔽層を有する透明板で光変調材料を二枚の透明板の間に介在させる以外に、図６に示すような構成でもよい。この場合、光変調材料はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロンなどの透明フィルムに挟持封入されており、調光層はそれ自体が調光シート９を形成している。この場合、外周部は封止用の接着剤を用いる他、透明フィルムの加熱融着により封じることもできる。このような調光シート９を調光層に用いる場合、封止材は必要ないが、調光層の間隙を維持するために周囲にスペーサ１２を用いることが好ましい。また、図１〜５に示されるような透明板あるいは紫外線・熱線遮蔽層を有する透明板で光変調材料を挟持する場合、図７に示すように調光層の内部に間隙を維持するためのスペーサ１２を用いることも出来る。これらの場合、スペーサ１２の形状は安定して間隙を維持できる物であれば特に限定されないが、主に球、立方体、柱状のものなどが好ましい。
【００５３】
また、調光層内部の光変調材料に含まれる高分子ゲルの分散状態を維持するために、網目状に連続したスペーサを用いて調光層内部をセグメント化してもよい。この場合、スペーサの網目形状は安定して間隙を維持できる物であれば特に限定されないが、主に格子状やハニカム状などの多角形が用いられる。
これらのスペーサは、光変調材料を構成する液体に安定な材料であれば特に限定されず、例えば、樹脂、金属、金属酸化物、ガラスなどが適用できる。
また、調光層内部の光変調材料に含まれる高分子ゲルの分散状態を維持するための別な方法として、高分子ゲルを固定化してもよい。固定化の対象物としては、高分子ゲルを挟持する透明板や、上記の透明フィルムなどでよい。また高分子ゲルを支持体に固定化した後、透明板で挟持しても構わない。
【００５４】
本発明に用いる光変調材料に含まれる高分子ゲルの透明板および支持体への固定化方法としては、機械的固定化、接着などの物理的固定化、化学結合などの化学的固定化などが適用できる。なお、化学結合は、イオン結合、水素結合、共有結合など各種考えられるが、その中でも安定性の面から共有結合が最も好ましい。
【００５５】
機械的固定化とは、主に繊維状の支持体を用いる場合において、その網目などの空間に保持することによるものである。この場合、繊維状支持体は単なる繊維の集合体ではなく、織物状、不織布状、ウエブ状、シート状などの構造体となっていることが好ましい。なお、この場合の構造体は、高分子ゲルの保持効果を高めるために、１〜５０μｍ程度の比較的細い繊維を、目付け量１０ｇ／ｍ2以上の比較的高密度で構成した方がよい。
【００５６】
次に、物理的固定化に使用する接着剤としては、有機溶剤揮散型接着剤（クロロプレンゴム系、ウレタン系など）、熱硬化反応型接着剤（エポキシ系、レゾール系など）、湿気硬化反応型接着剤（２−シアノアクリル酸エステル系、シリコーン系など）、紫外線硬化反応型接着剤（アクリル系オリゴマーなど）、縮合反応型接着剤（ユリア樹脂系）、付加反応型接着剤（エポキシ系、イソシアネート系など）、熱溶融型接着剤などが挙げられる。
【００５７】
本発明においては、この中でも特に熱溶融型接着剤が好適であり、例えば、ポリオレフィン樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、ポリオレフィン誘導体（マレイン酸変性ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、マレイン酸変性ポリプロピレン、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−無水マレイン酸共重合体、プロピレン−アクリル酸共重合体、プロピレン−無水マレイン酸共重合体、イソブチレン−無水マレイン酸共重合体、マレイン化ポリブタジエン、エチレン−酢酸ビニル共重合体およびそのマレイン化物など）、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカプロラクトン系樹脂、ポリスチレン樹脂、およびその誘導体（ポリスチレン、スルホン化ポリスチレン、スチレン−無水マレイン酸共重合体など）、熱可塑性ポリウレタン樹脂、高分子量ポリエチレングリコール、酢酸ビニル樹脂、ワックス類（パラフィンワックス、ミツロウ、牛脂など）、長鎖脂肪酸エステル樹脂およびこれら２種以上の混合物などが挙げられる。
【００５８】
本発明において、使用する接着剤樹脂の割合は、通常高分子ゲル１００重量部に対して接着剤樹脂の量が０．１〜５０重量部、好ましくは１〜３０重量部程度で十分ある。接着剤樹脂の量が５０重量部を超えると透明板や支持体への固着性は向上するものの、高分子ゲルの接着剤樹脂との接触割合が高くなり、膨潤・収縮挙動を阻害する可能性が高くなる。一方、０．１重量部未満では、透明板や支持体への固着が不十分となる。
【００５９】
接着剤樹脂を用いた高分子ゲルの固定化は、例えば、高分子ゲルと粒子状の接着剤樹脂の混合物を被接着面に散布した後、加熱処理を施して接着する方法が適用できる。この時、混合に使用する装置は特に限定されず、通常の粉体混合装置でよく、例えば、コニカルブレンダー、ナウターミキサー、Ｖ型ブレンダー、タービュライザー、スクリュー式ラインブレンダーなどが挙げられる。
【００６０】
その他、接着剤樹脂を溶媒に溶かした接着剤溶液を調製し、被接着面に該接着剤溶液を塗布した後、高分子ゲルを散布して加熱処理を施しても構わない。この時使用される溶媒は、接着剤樹脂が可溶なものであれば特に限定されないが、溶媒の沸点は比較的低い方がよく、１５０℃以下、好ましくは１００℃以下が適当であり、例えば、アセトンなどのケトン類、エタノール、メタノールなどのアルコール類、酢酸エチルなどのカルボン酸エステル類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素類、ジエチルエーテルなどのエーテル類、ヘキサン、シクロヘキサンなどの炭化水素類および、これらの混合物などが挙げられる。また、接着剤溶液の被接着面への適用方法は、塗布、噴霧、浸漬などが挙げられる。
また、接着のための加熱処理は特に限定されないが、熱風加熱機、赤外線加熱機、高周波加熱機およびヒートローラなどの接触式加熱機などが適用でき、加熱温度は、接着剤の溶融温度の従いおよそ５０℃〜２００℃の間で適宜設定される。
【００６１】
また、本発明における光変調材料に含まれる高分子ゲルの化学的固定化における化学結合は、イオン結合、水素結合、共有結合など各種考えられるが、その中でも安定性の面から共有結合が最も好ましく、各種固定化剤を用いた反応により行う。被接着面への高分子ゲルおよび固定化剤の付与は、塗布、散布、含浸などの方法により行うことができる。塗布および含浸の場合、固定化剤と相溶性のある各種溶媒あるいはそれらの混合物中に、高分子ゲルおよび固定化剤を分散混合した溶液を使用する。溶媒は固定化剤に応じて選択され、アセトンなどのケトン類、エタノール、メタノールなどのアルコール類、酢酸エチルなどのカルボン酸エステル類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素類、ジエチルエーテルなどのエーテル類、ヘキサン、シクロヘキサンなどの炭化水素類および、これらの混合物などが適用できる。高分子ゲルおよび固定化剤を被接着面に付与した後は、固定化剤に固有の反応温度に加熱して化学結合を形成し、高分子ゲルを被背着面に固定化するなどの方法が適用できる。また、被接着面を固定化剤で処理した後、形成された反応基に高分子ゲルを固定化するという段階的な反応なども適用できる。
【００６２】
なお、本発明に用いる高分子ゲルにおける固定化剤は、重合性不飽和基、反応性官能基などを２個以上有する化合物を挙げることができる。上記重合性不飽和基を２個以上有する化合物としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリンポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリグリセリンなどのポリオール類のジまたはトリ（メタ）アクリル酸エステル類、前記ポリオール類とマレイン酸、フマル酸などの不飽和酸類とを反応させて得られる不飽和ポリエステル類、Ｎ，Ｎ’−メチレンビス（メタ）アクリルアミドなどのビス（メタ）アクリルアミド類、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどのポリイソシアネートと（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチルとを反応させて得られるジ（メタ）アクリル酸カルバミン酸エステル類、アリル化澱粉、アリル化セルロース、ジアリルフタレート、その他のテトラアリロキシエタン、ペンタンエリスリトールトリアリルエーテル、トリメチロールプロパントリアリルエーテル、ジエチレングリコールジアリルエーテル、トリアリルトリメチルエーテルなどの多価アリル系を挙げることができる。これらの中でも本発明には、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ’−メチレンビス（メタ）アクリルアミドなどが好ましく使用される。
【００６３】
また、反応性官能基を２個以上有する化合物としては、ジグリシジルエーテル化合物、ハロエポキシ化合物、ジおよびトリイソシアネート化合物などを挙げることができる。ジグリシジルエーテル化合物の具体例としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、ポリグリセリンジグリシジルエーテルなどを挙げることができる。その他、ハロエポキシ化合物の具体例としては、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、β−メチルエピクロロヒドリンなどを挙げることができる。また、ジイソシアネート化合物の具体例としては、２，４−トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートなどを挙げることができる。これらの中でも本発明には、特にエチレングリコールジグリシジルエーテル、ヘキサメチレンジイソシアネートなどが好ましく使用される。
【００６４】
上記の様な高分子ゲルの使用量は、通常、高分子ゲルの乾燥重量に対して、０．００１〜１０重量％、好ましくは０．００１〜５重量％である。これは、固定化剤の使用量が０．００１重量％以下であると十分に高分子ゲルを固定化できない一方、１０重量％以上であると高分子ゲルの固定化が強すぎて体積変化を阻害するためである。
【００６５】
なお、本発明に用いる支持体としては、主に繊維質のものが好ましく、例えば、合成繊維としてナイロン系繊維、アクリル系繊維、ポリエステル系繊維、ポリプロピレン系繊維、ポリ塩化ビニル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリウレタン系繊維など、天然繊維として木材パルプ、綿、羊毛など、半合成繊維としてビスコースレーヨン、アセテート、キュプラなど、無機繊維としてカーボン繊維、チタン繊維などを適用することができる。繊維質支持体の形態としては、単なる繊維の集合体の他、織物状、不織布状、ウエブ状、シート状などの構造体を挙げることができる。また、繊維質支持体の繊維径は１μｍ〜１ｍｍ、好ましくは１０μｍ〜０．５ｍｍ程度、基材の厚みは約０．１〜１０ｍｍ、好ましくは０．１〜５ｍｍ程度、目付け量は約２〜２００ｇ／ｍ２、好ましくは２〜１００ｇ／ｍ２程度が適当である。
【００６６】
封止材４としては、光変調材料３からの溶媒の蒸発または揮発を抑制する能力を有し、透明板２に対する接着性を有し、光変調材料３の特性に悪影響を与えず、実使用条件においてこれらの条件を長期間満たすものであれば、どのような材料を用いてもよい。また複数の封止材を組み合わせて構成することも可能である。
封止材４および封止方法は、調光ガラス１の開口部面積の確保、工程簡略化による加工コスト等を考慮すると、１層の封止が好ましい。１層で封止を行うときの封止材４として末端に反応基を有するイソブチレンオリゴマーを主体とした熱硬化型弾性シーリング材等の使用が例示できる。また、２層で封止するときには、光変調材料３と接触する１次封止にポリイソブチレン系シーラント等、２次封止としてアクリル樹脂等が例示できる。本発明の封止材４および封止方法は上記例示に限定されるものではなく、多種多様なものが選択でき、かつ、それらを組み合わせて使用してもよい。
【００６７】
本発明においては、刺激付与手段として発熱手段や電気的手段が好ましく用いられる。なお、自律応答型の調光ガラスとして機能させる場合には、特に発熱手段を具備せず、太陽からの熱を受けて応答するような構成とする。その他人為的な発熱手段としては、前記電極とＮｉ−Ｃｒ化合物などに代表される金属、酸化タンタルやＩＴＯなどの金属酸化物やカーボンなどの発熱抵抗体を組み合わせた物が好ましく用いられる。また、電気的手段の場合は、銅、アルミニウム、銀、プラチナなどに代表される金属膜からなる電極、酸化スズ−酸化インジウム（ＩＴＯ）に代表される金属酸化物、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリアニリン類、ポリフェニレンビニレン類、ポリアセン類、ポリアセチレン類などに代表される導電性高分子からなる電極、高分子と前述の金属や金属酸化物の粒子との複合材料からなる電極などが好ましく用いられる。なお、上記以外にも、刺激付与手段として光や磁界、電磁場などを付与する層を設けることも出来る。
【００６８】
太陽からの熱エネルギーによる自律応答型、あるいは発熱手段を設けた場合には、前記の熱応答性高分子ゲルが好ましく使用される。また、電気的手段を設けた場合には、前記のｐＨ変化により応答する高分子ゲル、界面活性剤などの化学物質の吸脱着により応答する高分子ゲル、酸化・還元によって応答する高分子ゲルが、光調光材料の構成物質として好ましく使用される。さらに、外部から光を照射する構成の場合は、前記の光応答性高分子ゲルが好ましく使用される。
【００６９】
なお、本発明において、調光ガラス１を構成する各部材の好ましい厚さは次のとおりである。まず、透明板２は、破壊強度を向上させたガラスとする場合は、少なくとも３ｍｍ以上であることが好ましく、強化ガラスの場合は６ｍｍ以上であることが好ましい。この場合、厚さの上限は特に設けないが、あまり厚くすると不経済であり５０ｍｍ程度を目安とすればよい。また、両面共に、破壊強度の向上を図っていない基板の場合でも、主に各種の窓に使用されることを考慮すれば、少なくとも1ｍｍは必要である。
【００７０】
次に、紫外線遮蔽層５および熱線遮蔽層８の厚さは、形成された層の種類にもよるが、真空蒸着などによる最も薄い場合でも十分な遮蔽効果を得るためには０．１μｍ以上必要である。一方上限は特に設けないが、液状の紫外線カット層や熱線遮蔽用の真空層を形成する場合でも、５０ｍｍもあれば十分である。
また、調光層の厚さは、少なくとも０．１μｍ以上は必要であり、十分な調光機能を得るためには、１μｍ以上であることが好ましい。一方、上限は、およそ５ｍｍ程度である。これは、あまり厚すぎると調光機能を発揮するのに必要な時間が長くなりすぎるという問題が生じるからである。
【００７１】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに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ものではない。
＜光散乱部材を含有する感熱性の高分子ゲルの調製＞
温度変化で調光機能をもつ本発明に使用する高分子ゲルを以下に示すような方法によって製造した。
アクリルアミド１０ｇ、架橋剤としてＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド０．２７ｇに蒸留水５０ｇ、光散乱部材として一次粒子の平均粒子径が約０．２μｍの酸化チタン（屈折率：２．７）１０ｇを添加し、攪拌混合して水溶液を調整した。
上記の水溶液をフラスコ中に入れ、窒素置換により酸素を除いた後、重合開始剤である過硫酸アンモニウム１．０ｇを添加後、６０℃に加熱して１０時間、重合を行なった。
重合終了後、試料を粗粉砕し、これを大量の蒸留水で洗浄することにで精製を行ない、さらに乾燥させて光散乱部材を含有したアクリルアミドゲルを得た。
【００７２】
次にこのアクリルアミドゲルの粗大粒子２０ｇをフラスコに入れ、これにアクリル酸１０ｇ、架橋剤としてＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド０．２６ｇおよび蒸留水５０ｇ、およびアクリル酸を部分中和させるために水酸化ナトリウム０．０３ｇ（アクリル酸のうちの５モル％）を加えた。これに窒素置換後、過硫酸アンモニウム０．０４ｇを添加した。この状態で1時間放置し、アクリルアミドゲルにアクリル酸系水溶液を十分に含浸・膨潤させた後、６０℃に加熱し、１０時間重合を行ないＩＰＮ高分子ゲルを調整した。
重合終了後、生成したＩＰＮ高分子ゲル塊をホモジナイザーで粉砕し、大量の蒸留水中に投入し、これをろ過する操作を繰返すことで精製を行なった。その後、大量のメタノールを用いて脱水し、乾燥させた。得られた粒子の乾燥時の粒子径は約７０μｍであった。以上の作製操作により、温度変化で調光機能をもつ本発明の光調光材料に使用する高分子ゲルを作製した。
この粒子状の高分子ゲルを大量の蒸留水に加えて膨潤させた。温度、１０℃における平衡膨潤時の吸水量は約４ｇ／ｇであった。ところが、これを３０℃に加熱するとさらに膨潤し、約１６０ｇ／ｇの吸水量を示すことがわかった。また、相転移点は１５〜２０℃の温度範囲にあった。つまり、相転移点よりも高温では膨潤し、低温では収縮する。この変化は可逆的であり、膨潤・収縮によって粒子の大きさは約３．４倍すなわち、体積で約４０倍の変化が得られた。
【００７３】
この高分子ゲルの調光機能を以下のように評価した。この粒子を一定濃度（０．２０ｇ／ｌ）で含む水分散液を調製し、これを光路長１ｃｍの分光光度装置セルに入れ、１０℃（収縮時）および５０℃（膨潤時）の各透過率を測定した結果、それぞれ透過率９０％、透過率５％であり、透過率が大きく変化することがわかった。光散乱部材の濃度はどちらも一定であることから、高分子ゲルの体積変化によって光散乱部材が拡散・凝集し、光散乱効率が変わることで透過率が変化するものと考えられる。また、温度変化による透過率変化は可逆的であり、１００回繰返しても劣化することがなかった。また、透過率変化は段階的に行なえることも確認できた。
【００７５】
＜耐候試験＞
スガ試験機製のサンシャインウエザメータ（ＷＥＬ−ＳＵＮ−ＨＣ型）を使用し、ブラックパネル温度６３℃の条件下で１００時間行い、時間に依存した透過率の変化により、調光特性の劣化を比較した。
＜破壊強度の測定＞
平均破壊荷重を測定することにより、破壊強度を比較した。なお、平均破壊荷重は、破壊風圧とガラス面積の積により算出した。
【００７６】
（実施例１）
紫外線遮蔽膜を次のようにして作製した。まず、市販のセリウムアセチルアセトネート（III）１００重量部、ペンタエトキシニオブ１９．５重量部、ジエタノールアミン８９．５重量部、ｎ−ブチルアルコール８９０．０重量部を混合しておき、そこへペンタエトキシニオブ２３．３重量部を加えた。
この混合液をフラスコに入れ、１３０〜１４０℃で２時間還流し、茶褐色の溶液を得た。この溶液をスピンコート法により第１ガラス基板の一表面上にコートした。その後乾燥機にて１２０℃で１０分間乾燥し、さらに５００℃で２０分間空気中で焼成して紫外線遮蔽膜５を得た。なお、１回の成膜で得られる膜厚が薄い場合には、複数回成膜を繰り返して、膜厚を約１００ｎｍとした。
【００７７】
次に、図１に示すように、紫外線遮蔽膜５を有する厚さ２ｍｍのガラス基板に、該紫外線遮蔽膜５が内側になるようにもう１枚の厚さ２ｍｍのガラス基板を対向させ、シール用エポキシ接着剤およびスペーサを介して、約０．５ｍｍの間隔を保持して平行に配置した。そして、２枚のガラス基板の間に形成された密閉空間に、前述の光散乱部材を含有する感熱性の高分子ゲルの１．１３ｇ／ｌ濃度の水溶液からなる光変調材料を封入することにより、紫外線遮蔽膜５を有する調光ガラスを作製した。なお、ガラス基板には、ソーダライムガラス（セントラルガラス社製のフロート板ガラス）を用いた。この調光ガラスは高分子ゲルの膨潤状態における可視光透過率はおよそ４０％であり、高分子ゲルの収縮状態における可視光透過率はおよそ９０％であった。
この紫外線遮蔽膜５を有する調光ガラスについて、前述の耐候試験を行った結果、この調光ガラスの透過率の経時変化の結果を図８に示した。図８には、比較のために紫外線遮蔽膜がないこと以外は全く同様な調光ガラスの試験結果を併記した。この試験結果からわかるように、紫外線遮蔽膜を設けた本発明の調光ガラスは、紫外線遮蔽膜を設けていない場合に比べ、はるかに調光機能が安定して得られることがわかった。
【００７８】
（実施例２）
耐風圧強度を向上させるために、２枚のガラス基板のうち片方に厚さ６ｍｍの強化ガラスを使用し、もう片方には厚さ３ｍｍのフロートガラスを使用した。これら２枚のガラス基板を対向させ、シール用エポキシ接着剤およびスペーサを介して、約０．５ｍｍの間隔を保持して平行に配置した。そして、２枚のガラス基板の間に形成された密閉空間に、実施例１と同様の光変調材料を用い封入することにより、強化ガラスを有する調光ガラスを作製した。
この強化ガラスを有する調光ガラスについて、前述の破壊強度測定試験を行った結果を表1に示した。また、比較のために、強化ガラスの代わりに同じ厚さのフロートガラスを使用したこと以外は全く同様な構成の調光ガラスの試験結果も併記した。
【００７９】
【表１】
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【００８０】
この結果からわかるように、本発明の強化ガラスを用いた調光ガラスは、調光機能に加えて通常のフロートガラスで構成された調光ガラスに比べて約２．５倍の強度を有することがわかった。
【００８１】
（実施例３）
ポリカーボネート樹脂１００部をジクロロメタンに溶かし、赤外線吸収剤として３，６−オクタフルオロ−（４，５−オクタキスアニリノ）オキシバナジウムフタロシアニン０．１重量部を均一に分散させた。樹脂溶液を片方のガラス基板上に塗布し、溶媒が揮発するまで静置して、厚み０．１３ｍｍの熱線遮蔽層を有するガラス基板を得た。
次に、もう一方のガラス基板には、厚さ２ｍｍのフロートガラスを用い、これら２枚のガラス基板を対向させ、シール用エポキシ接着剤およびスペーサを介して、約０．５ｍｍの間隔を保持して平行に配置した。そして、２枚のガラス基板の間に形成された密閉空間に、実施例１と同様の光変調材料を用い封入することにより、熱線遮蔽機能を有する調光ガラスを作製した。
次に、この調光ガラスを１面に取り付けた箱を用意し、外部から４００Ｗの赤外線ランプにより調光ガラスに熱線を照射した。調光ガラスの熱遮断結果を図９に示した。図９には、このときの内部の時間に依存した温度変化を測定した結果を示した。また、比較のため、熱線遮蔽機能を有しないこと以外全く同様な構成の調光ガラスについて行った測定結果も併記した。
この結果から分かるように、熱線遮蔽機能を有する調光ガラスでは、内部の温度上昇が軽減されることが確認できた。したがって、本発明の調光ガラスは、温度上昇による調光機能に加えて熱線遮蔽効果をも有することが確認された。
【００８２】
【発明の効果】
本発明の調光ガラスに用いられる光変調材料は、内部に光散乱部材を含有する刺激応答性高分子ゲル粒子の体積変化を利用すると、調光状態が安定しており、コントラストが高く刺激応答が速い。そして、本発明の調光ガラスは、保護機能として紫外線遮蔽機能が付与されていると、紫外線の照射による光変調材料の刺激応答機能の低下を軽減することができ、長期間の紫外線曝露を受けるような環境での使用においても、調光機能が安定している。また、本発明の調光ガラスに、網入り板ガラス、線入り板ガラス、強化ガラス、合わせガラス、倍強度ガラスなどを用いると、普通ガラスやフロートガラスなどを用いて該材料を挟持封入しただけでは得られない、耐風圧強度、耐衝撃力、防火性能、および破損時における安全性などが得られる。また、本発明の調光ガラスに、熱線反射層、熱線低放射層、あるいは真空層を用いると、内部への熱の侵入を低減できる。その結果、オフィスなど内部で人間が活動する空間に設置される窓ガラスに使用する場合、特に夏期の室内の冷房効率向上など、地球温暖化防止をはじめとする環境負荷低減に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の調光ガラスの一実施の形態を示す概略的構成図である。
【図２】  本発明の調光ガラスの他の実施の形態を示す概略的構成図である。
【図３】  本発明の調光ガラスの更に他の実施の形態を示す概略的構成図である。
【図４】  本発明の調光ガラスの更に他の実施の形態を示す概略的構成図である。
【図５】  本発明の調光ガラスの更に他の実施の形態を示す概略的構成図である。
【図６】  本発明の調光ガラスの更に他の実施の形態を示す概略的構成図である。
【図７】  本発明の調光ガラスの更に他の実施の形態を示す概略的構成図である。
【図８】  本発明の調光ガラスの耐候試験の結果を示すグラフである。
【図９】  本発明の調光ガラスの熱線遮蔽試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１．調光ガラス、２．透明板、３．光変調材料、４．封止材、５．紫外線遮蔽層、６．保護層、７．強度・安全性向上ガラス、８．熱線反射層（熱線遮蔽層）、９．調光シート、１０，１２．スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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