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WO2023190758A1 - 複合タングステン酸化物粒子、近赤外線吸収粒子分散液、および近赤外線吸収粒子分散体 - Google Patents

複合タングステン酸化物粒子、近赤外線吸収粒子分散液、および近赤外線吸収粒子分散体 Download PDF

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Publication number
WO2023190758A1
WO2023190758A1 PCT/JP2023/012980 JP2023012980W WO2023190758A1 WO 2023190758 A1 WO2023190758 A1 WO 2023190758A1 JP 2023012980 W JP2023012980 W JP 2023012980W WO 2023190758 A1 WO2023190758 A1 WO 2023190758A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
infrared absorbing
tungsten oxide
composite tungsten
oxide particles
particles
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/012980
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
修平 中倉
正男 若林
真由 田山
Original Assignee
住友金属鉱山株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 住友金属鉱山株式会社 filed Critical 住友金属鉱山株式会社
Publication of WO2023190758A1 publication Critical patent/WO2023190758A1/ja

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G41/00Compounds of tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00Materials not provided for elsewhere

Definitions

  • the present invention relates to composite tungsten oxide particles, a near-infrared absorbing particle dispersion, and a near-infrared absorbing particle dispersion.
  • near-infrared shielding technologies that reduce solar transmittance while maintaining good visible light transmittance and transparency.
  • near-infrared shielding technology that uses inorganic conductive particles has excellent near-infrared shielding properties compared to other technologies, is low cost, has radio wave transparency, and has high weather resistance. There are advantages.
  • Patent Document 1 the general formula M x W y O z (where M is H, He, alkali metal, alkaline earth metal, rare earth element, Mg, Zr, Cr, Mn, Fe, Ru, Co, Rh , Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, B, F, P, S, Se, Br, Te , Ti, Nb, V, Mo, Ta, Re, Be, Hf, Os, Bi, I, W is tungsten, O is oxygen, 0.001 ⁇ x/y ⁇ Infrared shielding material fine particle dispersion in which composite tungsten oxide fine particles expressed as 1, 2.2 ⁇ z/y ⁇ 3.0) are dispersed in a medium such as a resin as infrared shielding fine particles, and the infrared shielding particles. Techniques related to manufacturing methods and the like are disclosed. Patent Document 1 also discloses an example of manufacturing an example of manufacturing
  • Patent Document 1 an infrared shielding material fine particle dispersion having excellent optical properties such as more efficiently shielding sunlight, particularly light in the near-infrared region and at the same time maintaining transmittance in the visible light region is produced. It is said that this is possible. For this reason, it is being considered to apply the infrared shielding particle dispersion disclosed in Patent Document 1 to various uses such as window glass.
  • Non-Patent Document 2 Cs 0.32 WO 3 particles, known as one of the photochromic materials, have the property of becoming more bluish when exposed to strong UV (ultraviolet) irradiation (hereinafter referred to as UV coloring). phenomenon).
  • UV coloring ultraviolet
  • Non-Patent Document 2 it is also reported that after the UV coloring phenomenon, when stored in a dark place, the original light blue color gradually returns. The above-mentioned UV coloring phenomenon has emerged as an issue for the widespread use of composite tungsten oxide particles. Under these circumstances, research has been conducted to reduce the UV coloring phenomenon.
  • Non-Patent Document 3 discloses that by adding tetraethyl orthosilicate and a UV absorbing agent (UV-absorbing agent; UVA) to Cs 0.32 WO 3 particles of composite tungsten oxide particles, SiO 2 , UVA, CWO It is disclosed that a composite material has been synthesized.
  • UV-absorbing agent UVA
  • Non-Patent Document 4 using a melt blending process, Cs 0.32 WO 3 particles are kneaded into an inert polymer to suppress the generation of protons present near the surface of the Cs 0.32 WO 3 particles. This is disclosed.
  • non-patent documents 3 and 4 are intended to reduce the UV coloring phenomenon by compounding composite tungsten oxide particles with a UV absorber, etc., and Cs 0.32 WO 3 The properties of the particles themselves have not improved.
  • Patent Document 1 proposes a method for synthesizing Cs 0.32 WO 3 nanoparticles by a solid phase method in Non-Patent Document 1.
  • the particle size was large and a pulverization process was required to form nanoparticles. Therefore, there was a possibility that the number of process steps would increase.
  • Patent Document 2 proposes synthesizing potassium cesium tungsten bronze solid solution particles using a plasma torch in a reducing atmosphere.
  • Non-Patent Document 5 discloses a method for synthesizing Cs x WO 3 by a hydrothermal synthesis method.
  • the hydrothermal synthesis method requires a synthesis time of several tens of hours or more.
  • the hydrothermal synthesis method has a problem in that it requires a large number of steps such as post-treatment steps.
  • Non-Patent Document 6 discloses a synthesis method based on inductively coupled thermal plasma technology. However, such a synthesis method requires the introduction of an inductively coupled thermal plasma device, resulting in high costs.
  • Non-Patent Document 7 discloses a method for synthesizing a composite tungsten oxide by a water-solvent flame spray pyrolysis method. However, since the amount of Cs was small, the infrared absorption properties were low.
  • Non-Patent Document 8 discloses a method for synthesizing a composite tungsten oxide using a water solvent spray pyrolysis method, and discloses a method for synthesizing a composite tungsten oxide with less Cs desorption from the particle surface and improved light coloring resistance. has been done. However, the infrared absorption properties were low.
  • Patent Document 3 and Patent Document 4 disclose a method for producing composite tungsten fine particles using a flame atomization method.
  • composite tungsten oxide particles are useful as a near-infrared shielding material.
  • the composite tungsten oxide when it is irradiated with ultraviolet rays, it may become colored.
  • one aspect of the present invention aims to provide composite tungsten oxide particles that can suppress coloring when irradiated with ultraviolet rays.
  • composite tungsten oxide particles including composite tungsten oxide
  • the composite tungsten oxide is General formula M Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, B, F, P, S, Se, Br, Te, Ti, Nb, V, Mo,
  • One or more elements selected from Ta, Re, Be, Hf, Os, Bi, I, W is tungsten, O is oxygen, 0.20 ⁇ x/y ⁇ 0.37, 2.2 ⁇ z /y ⁇ 3.3),
  • the crystal system is hexagonal, When the composite tungsten oxide particles are observed from the (010) plane, among the sides surrounding the (010) plane, the length of the side formed by planes parallel to the c-axis accounts for 60% or more.
  • Composite tungsten oxide particles are provided.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a composite material manufacturing apparatus that can be suitably used in the method for manufacturing composite tungsten oxide particles of this embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the reduction processing apparatus used in the reduction processing step.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a near-infrared absorbing particle dispersion.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a near-infrared absorbing particle dispersion.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a near-infrared absorbing laminate.
  • FIG. 6 is a schematic diagram of a near-infrared absorbing transparent base material.
  • FIG. 7A is an XRD diffraction pattern of the composite tungsten oxide particles obtained in Example 1.
  • FIG. 7B is an XRD diffraction pattern of the composite tungsten oxide particles obtained in Example 2.
  • FIG. 7C shows the lattice constant of the composite tungsten oxide particles obtained in Example 2.
  • FIG. 8A is a TEM image of the composite tungsten oxide particles obtained in Example 1.
  • FIG. 8B is a HAADF-STEM image of the composite tungsten oxide particles obtained in Example 1.
  • FIG. 8C is a HAADF-STEM image of the composite tungsten oxide particles obtained in Example 1.
  • FIG. 9A is a TEM image of composite tungsten oxide particles obtained in Example 2.
  • FIG. 9B is a HAADF-STEM image of the composite tungsten oxide particles obtained in Example 2.
  • FIG. 9C is a HAADF-STEM image of the composite tungsten oxide particles obtained in Example 2.
  • FIG. 10A shows changes in the permeation profile of the ink obtained in Example 3 depending on the pulverization and dispersion processing time.
  • FIG. 10B shows the evaluation results of the particle size distribution of composite tungsten oxide particles contained in the ink obtained in Example 3 in which the pulverization and dispersion treatment time was 5 hours.
  • FIG. 10C is a TEM image of composite tungsten oxide particles contained in the ink obtained in Example 3 and subjected to pulverization and dispersion treatment for 5 hours.
  • FIG. 11A shows the measurement results of the molar absorption coefficient of composite tungsten oxide particles in the inks obtained in Example 3 and Comparative Example 2.
  • FIG. 11A shows the measurement results of the molar absorption coefficient of composite tungsten oxide particles in the inks obtained in Example 3 and Comparative Example 2.
  • FIG. 11B shows the measurement results of the solar transmittance of composite tungsten oxide particles in the inks obtained in Example 3 and Comparative Example 2.
  • FIG. 12A is an explanatory diagram of changes in absorbance curve when UV irradiation is performed on the near-infrared absorbing particle dispersion obtained in Example 3.
  • FIG. 12B is an explanatory diagram of changes in absorbance curve when UV irradiation is performed on the near-infrared absorbing particle dispersion obtained in Comparative Example 2.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram of ⁇ R versus the amount of ultraviolet irradiation when the near-infrared absorbing particle dispersions obtained in Example 3 and Comparative Example 2 were irradiated with UV.
  • FIG. 12A is an explanatory diagram of changes in absorbance curve when UV irradiation is performed on the near-infrared absorbing particle dispersion obtained in Example 3.
  • FIG. 12B is an explanatory diagram of changes in absorbance curve when UV irradi
  • FIG. 14 is an explanatory diagram of ⁇ E versus the amount of ultraviolet irradiation when the near-infrared absorbing particle dispersions obtained in Example 3 and Comparative Example 2 are irradiated with UV.
  • FIG. 15A shows the crystal structure of composite tungsten oxide particles that are near-infrared absorbing particles.
  • FIG. 15B is a HAADF-STEM image of the near-infrared absorbing particles obtained in Example 3.
  • FIG. 15C is a HAADF-STEM image of the near-infrared absorbing particles obtained in Example 3.
  • FIG. 15D is a HAADF-STEM image of the near-infrared absorbing particles obtained in Example 3.
  • FIG. 15A shows the crystal structure of composite tungsten oxide particles that are near-infrared absorbing particles.
  • FIG. 15B is a HAADF-STEM image of the near-infrared absorbing particles obtained in Example 3.
  • FIG. 15C is a HAADF-STEM image
  • FIG. 15E is a HAADF-STEM image of near-infrared absorbing particles obtained in Comparative Example 2.
  • FIG. 15F is a HAADF-STEM image of near-infrared absorbing particles obtained in Comparative Example 2.
  • FIG. 15G is a HAADF-STEM image of near-infrared absorbing particles obtained in Comparative Example 2.
  • FIG. 16A shows changes in the permeation profile of the ink obtained in Comparative Example 2 depending on the pulverization and dispersion processing time.
  • FIG. 16B shows the evaluation results of the particle size distribution of composite tungsten oxide particles contained in the ink obtained in Comparative Example 2 in which the pulverization and dispersion treatment time was 7 hours.
  • FIG. 16C is a TEM image of composite tungsten oxide particles contained in the ink obtained in Comparative Example 2 in which the pulverization and dispersion treatment time was 7 hours.
  • composite tungsten oxide particles a near-infrared absorbing particle dispersion, and a near-infrared absorbing particle dispersion according to an embodiment of the present disclosure (hereinafter referred to as "this embodiment") are described below with reference to the drawings. explain. Note that the present invention is not limited to these examples, but is indicated by the scope of the claims, and is intended to include all changes within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
  • composite tungsten oxide particles of this embodiment are composite tungsten oxide particles containing composite tungsten oxide. Note that the composite tungsten oxide particles may be composed of composite tungsten oxide, but even in this case, it is not excluded that they contain unavoidable impurities.
  • the above composite tungsten oxide is represented by the general formula M x W y O z .
  • M element in the above general formula is an alkali metal, an alkaline earth metal, a rare earth element, Mg, Zr, Cr, Mn, Fe, Ru, Co, Rh, Ir, Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, Sb, B, F, P, S, Se, Br, Te, Ti, Nb, V, Mo, Ta, Re, Be, It can be one or more elements selected from Hf, Os, Bi, and I. Further, W represents tungsten, O represents oxygen, and x, y, and z preferably satisfy 0.20 ⁇ x/y ⁇ 0.37 and 2.2 ⁇ z/y ⁇ 3.3, respectively.
  • the crystal system of the composite tungsten oxide is hexagonal.
  • the composite tungsten oxide contained in the composite tungsten oxide particles is expressed by the general formula M x W y O z as described above. Since the M element, W, O, and x, y, and z in the formula have already been described, their explanation will be omitted here.
  • the composite tungsten oxide can have, for example, a tungsten bronze crystal structure of one or more types selected from tetragonal, cubic, and hexagonal crystals.
  • the composite tungsten oxide contained in the composite tungsten oxide particles of this embodiment has a hexagonal crystal structure.
  • the particles improve the transmission of light in the visible light region and improve the absorption of light in the near-infrared region.
  • the composite tungsten oxide When the composite tungsten oxide has a tetragonal or cubic tungsten bronze structure, it also functions as an infrared shielding material. However, depending on the crystal structure of the composite tungsten oxide, the absorption position of light in the near-infrared region tends to change, and the absorption position in the near-infrared region is on the longer wavelength side when it is a tetragonal crystal than a cubic crystal. Furthermore, in the case of a hexagonal crystal, there is a tendency to move toward longer wavelengths than in the case of a tetragonal crystal.
  • the hexagonal crystal has the least absorption of light in the visible light region, followed by the tetragonal crystal, and the cubic crystal has the highest absorption of light in the visible light region. . Therefore, it is preferable to use hexagonal tungsten bronze for applications that transmit more light in the visible light region and block more light in the infrared region.
  • the composite tungsten oxide particles include a composite tungsten oxide having a hexagonal crystal structure.
  • the M element preferably contains one or more elements selected from Cs, Rb, K, Tl, Ba, and In, and more preferably the M element contains one or more elements selected from Rb and Cs. preferable.
  • octahedrons are formed using a W (tungsten) atom and six O (oxygen) atoms as a unit, that is, an octahedron with an O atom at the apex and a W atom in the center is assembled.
  • a hexagonal cavity (tunnel) composed of O atoms is formed.
  • the M element is arranged to form one unit, and a large number of this one unit are aggregated to form a hexagonal crystal structure.
  • the mass ratio of M element to W is 0.20 ⁇ x/y ⁇ 0.37, and 0.30 ⁇ x/ Preferably, y ⁇ 0.36.
  • y 0.30 ⁇ x/
  • y 0.33
  • the M element is arranged in all the hexagonal voids.
  • each of the cubic and tetragonal composite tungsten oxides also has an upper limit for the amount of M element (added amount) derived from the structure, and the amount of M element per 1 mole of tungsten is The maximum amount of substance is 1 mol in the case of a cubic crystal, and about 0.5 mol in the case of a tetragonal crystal. Note that the maximum amount of M element per 1 mol of tungsten in the case of tetragonal crystal varies depending on the type of M element, but as mentioned above, about 0.5 mol is industrially easy to manufacture.
  • the composite tungsten oxide has a composition in which M element is added to tungsten trioxide (WO 3 ). Since tungsten trioxide does not contain effective free electrons, it cannot exhibit an infrared absorption effect unless the ratio of oxygen to 1 mole of tungsten is less than 3. However, in the composite tungsten oxide, by adding the M element, free electrons are generated and an infrared absorption effect can be obtained. Therefore, the ratio of oxygen to 1 mole of tungsten can be 3 or less. Further, the ratio of oxygen to 1 mole of tungsten may exceed 3. However, the crystal phase of WO 2 causes absorption and scattering of light in the visible light range, and there is a possibility that absorption of light in the near-infrared range may be reduced. Therefore, from the viewpoint of suppressing the generation of WO 2 , the ratio of oxygen to 1 mole of tungsten is preferably greater than 2.
  • the composite tungsten oxide particles of this embodiment are used in applications where transparency is required, for example, the composite tungsten oxide particles have a particle size of 800 nm or less.
  • the composite tungsten oxide particles Preferably. This is because particles with a particle diameter of 800 nm or less do not completely block light due to scattering, and can maintain high visibility in the visible light region and at the same time efficiently maintain transparency.
  • the particle diameter is more preferably 200 nm or less, and even more preferably 100 nm or less.
  • the particle size is small, the scattering of light in the visible light range of wavelengths 400 nm to 780 nm due to geometric scattering or Mie scattering is reduced. This is because it is possible to avoid the inability to obtain clear transparency.
  • the particle size becomes 200 nm or less, the above-mentioned geometric scattering or Mie scattering decreases and becomes a Rayleigh scattering region. This is because in the Rayleigh scattering region, scattered light is reduced in proportion to the sixth power of the particle diameter, so as the particle diameter decreases, scattering decreases and transparency improves. Further, when the particle diameter is 100 nm or less, the amount of scattered light is extremely reduced, which is preferable. From the viewpoint of avoiding light scattering, it is preferable that the particle size is small.
  • the composite tungsten oxide particles of this embodiment preferably have a particle diameter of 800 nm or less, and preferably 200 nm or less, when high visibility in the visible light region is required as described above. It is more preferable that it is, and it is still more preferable that it is 100 nm or less.
  • the lower limit of the particle size of the composite tungsten oxide particles of this embodiment is not particularly limited, it is preferably, for example, 1 nm or more, and more preferably 10 nm or more.
  • the particle diameter of the composite tungsten oxide particles of this embodiment can be determined by observing the particles using, for example, SEM or TEM and drawing the smallest circumscribed circle that circumscribes the particles.
  • the composite tungsten oxide has six octahedrons formed by W and six O atoms, that is, an octahedron with an O atom at the apex and a W atom in the center.
  • M elements are arranged in a hexagonal cavity (tunnel) composed of O atoms to form one unit, and many of these one units aggregate to form a hexagonal crystal structure.
  • the hexagonal void is parallel to the (001) plane. Further, the (001) plane is perpendicular to the c-axis.
  • the hexagonal cavity (tunnel) opens in the c-axis direction.
  • the (100) plane which is one of the planes parallel to the c-axis, is perpendicular to the (001) plane, and the M element cannot be removed from the (100) plane because it is blocked by O atoms and W atoms. . Therefore, the M element cannot be separated from the (100) plane of the hexagonal crystal column parallel to the c-axis.
  • the occupation rate of the length of the side formed by the plane parallel to the c-axis among the sides surrounding the (010) plane is 60. % or more.
  • the occupancy rate is the ratio of the length of the side formed by the plane parallel to the c-axis to the total length of the sides forming the outer periphery (outer shape). is 60% or more.
  • Particles are three-dimensional, but by knowing the orientation of the surfaces that make up the sides that form the outer periphery of the surface observed from a certain direction, it is possible to know the surfaces that make up the particle. Therefore, in this embodiment, by knowing the orientation of the plane that constitutes the side forming the outer periphery of the (010) plane of the composite tungsten oxide particle when observed from the (010) plane from which the M element cannot be desorbed, It is possible to know whether the particles are likely to desorb the M element.
  • the orientation of the particle plane can be examined using a TEM (transmission electron microscope).
  • the occupation rate of the length of the side formed by the plane parallel to the c-axis is 60%. By doing so, it is possible to reduce the number of planes having a component oriented in the c-axis direction, such as the (001) plane and the (102) plane. As a result, detachment of the M element from the composite tungsten oxide particles of this embodiment can be suppressed.
  • Desorption of M element from composite tungsten oxide particles can be done during heat treatment processes such as heat treatment and reduction treatment steps when synthesizing composite tungsten oxide particles, or by dispersing composite tungsten oxide particles in a solvent. It occurs during the process of preparing a dispersion liquid.
  • the M element is separated from the composite tungsten oxide particles due to heat.
  • the composite tungsten oxide particles collide with the ceramic beads of the stirring medium to break up the agglomeration and disperse in the solvent, and the particles also break due to the collision with the ceramic beads. , a new aspect arises. If the new plane generated by the collision is parallel to the c-axis of the composite tungsten oxide, the M element can be prevented from being detached. However, if the plane produced by the fracture is oriented in the c-axis direction, for example (001), the M element will be eluted into the solvent during the dispersion treatment. Also, when the composite tungsten oxide particles are stirred in a solvent, the M element is desorbed from the surface oriented in the c-axis direction.
  • the composite tungsten oxide particles of this embodiment are arranged so that the sides surrounding the observed (010) plane are parallel to the c-axis. It is preferable that the occupancy rate, which is the ratio of the length of the side formed by the surface, is 60% or more.
  • the composite tungsten oxide can suppress the loss of M element during heat treatment and dispersion treatment. Since it is a particle, it is a composite tungsten oxide particle that can suppress coloring during ultraviolet irradiation.
  • the above-mentioned occupancy of the composite tungsten oxide particles after heat treatment and dispersion treatment is 60% or more, the above-mentioned occupancy of the composite tungsten oxide particles before heat treatment and dispersion treatment, etc.
  • the rate is over 60%.
  • the phenomenon of coloring when composite tungsten oxide particles are irradiated with ultraviolet rays is due to the deficiency of M element in composite tungsten oxide particles. Such defects occur when performing a dispersion treatment on composite tungsten oxide particles.
  • the amount of M element (M) and tungsten (W ) is preferably 0.1 or less.
  • the above reduction amount is obtained by calculating the difference in M/W before and after the distributed processing. Setting the amount of decrease in M/W to 0.1 or less means that the loss of the M element during the dispersion treatment can be suppressed, resulting in composite tungsten oxide particles with less loss of the M element. Therefore, according to such composite tungsten oxide particles, coloring can be suppressed even when irradiated with ultraviolet rays.
  • the above dispersion treatment was performed using 1% by mass of the composite tungsten oxide particles to be evaluated, 1% by mass of the amine-based acrylic copolymer dispersant, and the remainder being methyl isobutyl ketone as a dispersion medium, using 0.3 mm ⁇ ZrO 2 beads. .Can be carried out for more than 5 hours.
  • Method for producing composite tungsten oxide particles An overview of the method for manufacturing composite tungsten oxide particles of this embodiment will be explained.
  • the composite tungsten oxide particles described above can be manufactured, so the description of the matters already described will be omitted. Note that here, only a configuration example of the method for manufacturing composite tungsten oxide particles is shown, and the method for manufacturing composite tungsten oxide particles described above is not limited to the following configuration example.
  • the method for producing composite tungsten oxide particles of this embodiment is preferably a method that can directly synthesize composite tungsten oxide particles with a particle diameter of 1 ⁇ m or less. If composite tungsten oxide particles with a particle size of 1 ⁇ m or less can be directly synthesized, fine particles that are less affected by damage from pulverization or dispersion, for example, composite tungsten oxide particles with a particle size of 800 nm or less, can be obtained. If the damage caused by the pulverization of the composite tungsten oxide particles is small, the generation of surfaces having a component oriented in the c-axis direction due to the pulverization can be suppressed.
  • a method for directly synthesizing composite tungsten oxide particles with a particle diameter of 1 ⁇ m or less is preferably a production method in which a raw material containing an M element source and a tungsten element source is supplied to an electric furnace, flame, or plasma to synthesize particles.
  • the method for manufacturing composite tungsten oxide particles of this embodiment can include the following raw material preparation step, aerosol formation step, and heat treatment step.
  • a raw material containing an M element source and a tungsten element source can be prepared.
  • the raw material prepared in the raw material preparation step can be aerosolized.
  • the aerosolized raw material can be heat treated in a reaction field.
  • (1-1) Raw material preparation process In the raw material preparation process, a raw material containing an M element source and a tungsten element source (hereinafter also referred to as "W element source”) can be prepared.
  • the raw materials are blended and prepared so that the ratio of the amount of M element contained in the raw material and the amount of W element contained in the raw material corresponds to the composition of the target composite tungsten oxide particles. can.
  • the state of the raw material prepared in the raw material preparation step is not particularly limited, and it may be liquid or powder, and it is preferable that it can be formed into an aerosol by spraying or the like.
  • an aerosol refers to a mixture of minute liquid or solid particles suspended in a gas and surrounding gas.
  • the raw material when the raw material is a liquid, the raw material can be prepared, for example, by preparing a solution containing an M element source and a W element source.
  • a solution containing an M element source and a solution containing a W element source may be prepared in advance, and both solutions may be mixed in the raw material preparation step to obtain a raw material mixed solution that is a raw material.
  • raw materials can be supplied in the form of droplets to the heat treatment step described below.
  • the solution containing the M element source and the solution containing the W element source are mixed immediately before being supplied to the droplet forming unit (droplet forming means) that forms the droplets, or within the droplet forming unit, and the raw material is mixed with the solution containing the M element source and the W element source.
  • Preparation steps can be carried out.
  • an aerosol forming step which will be described later, can be performed.
  • the aerosol formation step and the raw material preparation step do not need to be clearly distinguished, and both steps can be performed continuously.
  • the specific method of mixing is not particularly limited, and any method can be used.
  • the W element source is not particularly limited, and tungsten salts and the like can be used, and for example, hexacarbonyl tungsten can be preferably used. Hexacarbonyltungsten can be represented, for example, as W(CO) 6 . Further, as the solution containing the W element source, an organic solution containing the W element source can be suitably used because of ease of handling.
  • a solution of a salt containing the M element for example, a solution of a salt containing the M element can be used.
  • the type of salt of element M that is the source of element M is not particularly limited, but for example, one or more types selected from carbonates, acetates, nitrates, hydroxides, etc. of element M can be used.
  • an ethanol solution containing the M element source can be preferably used due to ease of handling.
  • the M element is cesium
  • one or more salts selected from carbonates, acetates, nitrates, hydroxides, etc. can be used as the M element source salt, but acetates are particularly preferred. It can be used for. This is because cesium acetate is particularly easy to dissolve in ethanol.
  • the ratio of the M element to 1 mole of tungsten in the obtained composite tungsten oxide is determined by the ratio of the W element source and the M element source when forming the raw material mixed solution. Therefore, it can be controlled, for example, by controlling the concentration of the solution containing the W element source, the concentration of the solution containing the M element source, and the like.
  • the concentration of the W element source contained in the solution containing the W element source is not particularly limited.
  • the tungsten concentration of the solution containing the W element source is preferably 0.001 mol/L or more and 10 mol/L or less, more preferably the tungsten concentration is 0.01 mol/L or more and 10 mol/L or less, and the tungsten concentration is more preferably 0.01 mol/L or more and 1 mol/L or less. This is because by setting the tungsten concentration of the solution containing the W element source to 0.001 mol/L or more, a sufficient amount of composite tungsten oxide particles can be produced per unit time. This is because it can be recovered and productivity can be increased.
  • the tungsten concentration of the solution containing the W element source is 10 mol/L or less, it is possible to suppress the redecipitation of the dissolved W element source and the aggregation of the generated particles. This is because mixing of composite tungsten oxide particles can be suppressed.
  • additives such as a pH adjusting agent and a surfactant can also be added to the solution containing the W element source.
  • the concentration of the M element source contained in the solution containing the M element source is not particularly limited. It can be selected depending on the concentration of the source, etc.
  • Any component other than the solution containing the W element source and the solution containing the M element source can be added to the raw material mixed solution.
  • the raw material is liquid has been described as an example, but the raw material may also be solid, for example, powder.
  • the raw material is a powder, it can be prepared, for example, by mixing a powder of an M element compound and a powder of a tungsten compound.
  • a precursor powder obtained by adding tungsten compound powder to a solution containing an M element source, stirring the mixture, and removing the solvent by drying or the like may be used as the raw material.
  • the W element source is not particularly limited, and a salt of tungsten or the like can be used, and for example, H 2 WO 4 or ammonium paratungstate can be preferably used.
  • H 2 WO 4 elements other than tungsten are H (hydrogen) and O (oxygen), and the elements other than tungsten are discharged from the system in a heat treatment process described later. Therefore, by using H 2 WO 4 as the W element source, it is possible to obtain composite tungsten oxide particles with suppressed contamination of impurities, so it can be preferably used.
  • a salt powder containing the M element can be used as the M element source.
  • the type of salt containing element M is not particularly limited, but for example, one or more types selected from carbonates, acetates, nitrates, hydroxides, etc. of element M can be used.
  • the M element is cesium
  • one or more selected from carbonates, acetates, nitrates, hydroxides, etc. can be used, and carbonates can be particularly preferably used.
  • Aerosol Formation Step it is preferable to supply the raw material prepared in the raw material preparation step to the heat treatment step in the form of an aerosol. Specifically, it is preferable to transport the aerosol using a carrier gas such as oxygen and subject it to the heat treatment process.
  • the method for producing composite tungsten oxide particles of the present embodiment can also include an aerosol formation step of forming an aerosol containing droplets or particles of the raw material.
  • the means and method for forming an aerosol in the aerosol forming step are not particularly limited, and can be selected depending on the condition of the raw material, etc.
  • an aerosol can be formed by spraying the raw material liquid toward a carrier gas using various atomizers such as a centrifugal atomizer or a two-fluid nozzle. Furthermore, droplets can also be formed by irradiating a liquid with ultrasonic waves.
  • an aerosol can be formed by a device that forms a dispersion of the raw material powder and supplies the powder into an air stream.
  • an aerosol can be formed by an aerosol forming device that includes a stirring section such as a rotating brush or stirring blade, and a powder supply section including a piston, screw feeder, etc. that feeds raw materials to the stirring section.
  • the raw material powder supplied from the powder supply section is dispersed into particles constituting the powder in the stirring section, and by sending each particle to a carrier gas, an aerosol can be generated from the raw material powder.
  • the rotation speed of brushes and stirring blades can be selected so that the raw material powder can be dispersed into particles, and it is preferable to rotate at high speed.
  • the size of the droplets to be formed is not particularly limited, but the diameter of the droplets is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 10 ⁇ m or less, More preferably, it is 5 ⁇ m or less.
  • the diameter of the droplets is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 10 ⁇ m or less, More preferably, it is 5 ⁇ m or less.
  • the lower limit of the size of droplets formed in the aerosol forming step is not particularly limited. However, it is difficult to form droplets that are too small, which may reduce productivity, so it is preferable that the droplet size is, for example, 1 ⁇ m or more.
  • the size of the particles is not particularly limited, but the diameter of the particles is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 10 ⁇ m or less, and even more preferably 3 ⁇ m or less.
  • the diameter of the particles can be measured in the same manner as the particle diameter of the composite tungsten oxide particles described above.
  • (1-3) Heat Treatment Step the raw material can be heat treated to process the raw material into composite tungsten oxide particles. The heat treatment may be performed as long as the raw material can be heat treated at a temperature of 500° C.
  • the heat treatment step can be carried out by introducing the raw material into a flame using a carrier gas or by introducing it into a tubular electric furnace. Whether using a flame or an electric furnace, the heat treatment temperature can be 500° C. or higher. By performing heat treatment at 500° C. or higher, the compound contained in the raw material is decomposed, and tungsten and M element react to form a composite tungsten oxide.
  • the heat treatment temperature may be 500°C or higher as long as the reaction between the tungsten and the M element can proceed, but it is preferably 550°C or higher, and more preferably 1000°C or higher.
  • the upper limit of the heat treatment temperature is not particularly limited, but from the viewpoint of suppressing energy consumption, it is preferably 1500° C. or less.
  • flame can be used as described above, and the raw material can be heat treated using flame.
  • the particle size of the resulting composite tungsten oxide particles can be selected by adjusting the temperature of the flame reaction field.
  • composite tungsten oxide particles are synthesized by spraying a liquid raw material onto a carrier gas to form droplets and introducing the raw material into a flame, the droplets of the raw material are moved through the flame by a carrier gas such as oxygen gas. do. Then, when the droplets of the raw material are transported into the flame, a solvent such as an organic solvent containing the W element source and the M element source of the raw material is burned, and the solvent is decomposed by a combustion reaction. The heat produced by the combustion reaction contributes to the decomposition reaction of the W element source and the M element source, and precipitates during the cooling process in the tail flame part of the flame field.
  • a carrier gas such as oxygen gas.
  • the W element source includes hexacarbonyltungsten
  • the M element source includes cesium acetate when the M element is cesium, and these salts are decomposed in the heat treatment step.
  • W is easily precipitated as WO 6
  • Cs is difficult to form an oxide as a monomer, and a portion of it passes through the filter and is discharged from the system without being able to be precipitated as nano-sized powder.
  • the conditions for forming the flame are not particularly limited, but the flame can be formed using, for example, a gas mixture containing oxygen and hydrocarbons.
  • a flame with a gas mixture containing oxygen and hydrocarbons By forming a flame with a gas mixture containing oxygen and hydrocarbons, a flame with a stable temperature can be formed, and composite tungsten oxide particles with suppressed variations in particle size etc. can be generated.
  • the size of the flame and the method of adjusting the temperature of the flame are not particularly limited, but for example, the flow rate ratio of oxygen in the mixed gas supplied to the flame and flammable gas such as hydrocarbon can be adjusted to achieve combustion of the flammable gas. It is preferable to adjust the flow rates of both gases while maintaining a suitable flow rate ratio. This is because the combustible gas allows the thermal power to be adjusted while ensuring the amount of oxygen necessary for combustion.
  • the ratio of the flow rates of propane and oxygen (burner) in the gas mixture is 5 or more and 8 or less for oxygen to 1 part propane, and It is preferable that the flow rate is in the range of 0.5 L/min or more and 2 L/min or more. This is because when the flow rate of propane is 1, by setting the flow rate of oxygen to 5 or more, the combustion of propane, which is a flammable gas, can be sufficiently promoted. However, in order to avoid excessive supply of oxygen, it is preferable to supply eight or less oxygen to one part of propane.
  • the heat treatment temperature in the flame reaction field, etc. also affects the particle size of the composite tungsten oxide particles obtained.
  • the composite tungsten oxide particles obtained by heat treatment can be recovered using, for example, a filter.
  • Reduction treatment step Particles obtained through the heat treatment step, specifically composite tungsten oxide particles, may not exhibit infrared absorption characteristics. Therefore, the inventors of the present invention conducted a study and found that by further carrying out a reduction treatment step in which the composite tungsten oxide particles obtained through the heat treatment step are reduced, the composite tungsten oxide particles can be It has been found that absorption properties can be expressed.
  • the method for producing composite tungsten oxide particles of the present embodiment can also include a reduction treatment step in which the particles obtained in the heat treatment step are reduced in an atmosphere containing a reducing gas.
  • the method for producing composite tungsten oxide particles of the present embodiment includes a reduction treatment in which a reduction treatment is performed at a temperature higher than 400°C and lower than 700°C in an atmosphere containing a reducing gas after the heat treatment step. It can have a process.
  • the conditions of the reduction treatment are not particularly limited, but when the composite tungsten oxide particles after the reduction treatment are analyzed by X-ray diffraction pattern, the crystal structure does not change before and after the reduction treatment process, and metal tungsten etc. is precipitated. It is preferable to select the conditions for the reduction treatment so as not to cause this.
  • the composite tungsten oxide particles obtained in the heat treatment step can be reduced by increasing and decreasing the temperature in a reducing atmosphere containing a reducing gas, that is, by performing heat treatment.
  • the composite tungsten oxide particles may be stirred or left standing, and the handling of the composite tungsten oxide particles during the reduction treatment process can be selected as appropriate, but it must be handled in such a way that metallic tungsten does not precipitate. It is preferable to select the conditions.
  • the temperature of the reduction treatment is preferably higher than 400°C, more preferably 500°C or higher, and even more preferably 550°C or higher.
  • the upper limit of the temperature of the reduction treatment is also not particularly limited, but for example, it is preferably less than 700°C, more preferably 650°C or less, and even more preferably less than 650°C.
  • the resulting particle size becomes smaller when the raw material concentration is lowered in the aerosol forming step. Since the particles having a smaller diameter are more easily reduced, the temperature in the reduction treatment step can be lowered than before. In the reduction treatment step, the temperature can be raised from room temperature to the temperature of reduction treatment and then lowered to room temperature again.
  • the reduction conditions can be determined based on the optical properties of the composite tungsten oxide particles obtained.
  • the reduction treatment By raising the temperature of the reduction treatment higher than 400°C, the reduction treatment can proceed on the composite tungsten oxide particles, and the infrared absorption characteristics can be more reliably exhibited. Further, by setting the temperature to be less than 700°C, reduction of the composite tungsten oxide particles to metallic tungsten can be suppressed.
  • the reducing atmosphere is preferably an atmosphere containing a mixed gas of an inert gas such as argon and a reducing gas such as H 2 gas (hydrogen gas), and the reducing gas is preferably H 2 gas.
  • the content of H2 gas in the reducing atmosphere can be selected as appropriate, but the content of H2 gas should be in the range of 0.1% to 10% by volume. It is preferably in the range of 2% or more and 10% or less. Care must be taken when reducing in an atmosphere containing only a reducing gas, as the reduction reaction may proceed excessively and metal tungsten may precipitate.
  • the reduction treatment step takes 30 minutes or more, including the total time from temperature rise to temperature fall.
  • the upper limit of the time for the reduction treatment step is not particularly limited, and it is preferable to select it after conducting a preliminary test, for example, to prevent the reduction from proceeding excessively.
  • the total time from temperature rise to temperature fall here means the time from starting temperature rise from room temperature until it cools down to room temperature after reaching the reduction treatment temperature.
  • the composite tungsten oxide particles are placed under the above-mentioned reducing atmosphere for such a period of time.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a composite material manufacturing apparatus 10 of this embodiment.
  • the composite material manufacturing apparatus 10 includes a first storage section 11 containing a solution containing M element and tungsten element, which is a raw material solution, and a two-fluid nozzle that forms droplets of the raw material and also forms a flame. 12, and a reaction tube 13 connected to a filter 14 for collecting the formed composite tungsten oxide particles.
  • An aerosol can be formed by supplying a raw material solution and a carrier gas to the two-fluid nozzle 12 (aerosol formation step). For example, oxygen and hydrocarbon are supplied to the two-fluid nozzle 12 to form a flame reaction field, and the formed aerosol can be supplied into the flame and subjected to heat treatment (heat treatment step).
  • a cooling water pipe 131 is arranged around the reaction tube 13, and the cooling water is circulated.
  • the composite tungsten oxide particles introduced into the reaction tube 13 are collected by a filter 14 such as a bag filter.
  • an ejector 15 may be provided on the most downstream side to adjust the supply amount of carrier gas.
  • the reduction processing apparatus can perform the above-mentioned reduction processing process.
  • the reduction treatment apparatus is not particularly limited as long as it is configured to be able to carry out the reduction treatment process described above.
  • a container that stores composite tungsten oxide particles that are particles obtained by the above-mentioned composite material manufacturing apparatus, a gas pipe that supplies a mixed gas to create a reducing atmosphere into the container, and a heat source that heats the container. All you have to do is prepare.
  • a mixed gas supply pipe and an exhaust pipe may be provided as gas pipes so as to form such an air flow.
  • a stirring blade or the like for stirring the composite tungsten oxide particles in the container may also be used.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a configuration example of a reduction treatment apparatus, and shows a cross-sectional view taken along a plane passing through the central axis of the reaction tube 21 of the reduction treatment apparatus 20.
  • the reduction treatment apparatus 20 is a horizontal tubular furnace, and can be used by attaching a gas inlet pipe (not shown) to one port 21A of the reaction tube 21 and a gas exhaust pipe (not shown) to the other port 21B of the tube furnace. .
  • a gas inlet pipe not shown
  • a gas exhaust pipe not shown
  • a heater 22 can be provided around the reaction tube 21, and the composite tungsten oxide particles are placed in a ceramic container 23 such as a boat and placed at a position corresponding to the heater 22 in the reaction tube 21 of the tube furnace. Can be placed.
  • the reduction processing apparatus 20 By using the reduction processing apparatus 20, creating a reducing atmosphere in the reaction tube 21, and heating it to a desired temperature with the heater 22, the composite tungsten oxide particles 24 placed in the container 23 can be reduced.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion Next, a configuration example of the near-infrared absorbing particle dispersion liquid of this embodiment will be described.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion of this embodiment can include near-infrared absorbing particles and a liquid medium.
  • the composite tungsten oxide particles described above can be used as the near-infrared absorbing particles.
  • the liquid medium one or more types selected from, for example, water, organic solvents, oils and fats, liquid resins, and liquid plasticizers can be used. That is, for example, as shown in FIG. 3, the near-infrared absorbing particle dispersion 30 of this embodiment can include near-infrared absorbing particles 31 and a liquid medium 32.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion preferably has a structure in which near-infrared absorbing particles are dispersed in a liquid medium.
  • FIG. 3 is a schematic diagram, and the near-infrared absorbing particle dispersion liquid of this embodiment is not limited to this form.
  • the near-infrared absorbing particles 31 are represented by circles and described as spherical particles, but the shape of the near-infrared absorbing particles 31, which are the composite tungsten oxide particles described above, is not limited to this form. It can have any shape.
  • the near-infrared absorbing particles 31 can also have a coating or the like on their surfaces, for example.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion 30 can also contain other additives as needed.
  • liquid medium one or more selected from water, organic solvents, oils and fats, liquid resins, and liquid plasticizers can be used as described above.
  • organic solvent various solvents can be selected, such as alcohol-based, ketone-based, ester-based, hydrocarbon-based, and glycol-based.
  • alcoholic solvents such as isopropylene alcohol, methanol, ethanol, 1-propanol, isopropanol, butanol, pentanol, benzyl alcohol, diacetone alcohol, 1-methoxy-2-propanol, etc.
  • Ketone solvents such as dimethyl ketone, acetone, methyl ethyl ketone, methyl butyl ketone, methyl isobutyl ketone, hexanone, and isobutane; Ester solvents such as 3-methyl-methoxy-pionet and butyl acetate; ethylene Glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol isopyl ether, pyrene glycol monomethyl ether, pyrene glycol monoethyl ether, pyrene glycol methyl ether acetate, pyrene glycol ethyl ether acetate Glycol derivatives such as chlorine; amides such as formamide, N-methylformamide, dimethylformamide, dimethylacetamide, and N-methyl-2-picolidone; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; ethylene chloride , halogenated hydrocarbons such as tribenzene
  • organic solvents with low polarity are preferred, and in particular, isopyrene alcohol, ethanol, 1-methoxy-2-methoxypropanol, dimethyl ketone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, toluene, polypyrene glycol monomethyl ether acetate, etc. More preferred are tapes, n-butyl acetate, and the like. These organic solvents can be used alone or in combination of two or more.
  • oils and fats examples include drying oils such as linseed oil, sunflower oil, and tung oil; semi-drying oils such as sesame oil, cottonseed oil, rapeseed oil, soybean oil, and rice bran oil; and non-drying oils such as olive oil, coconut oil, palm oil, and dehydrated castor oil.
  • drying oils such as linseed oil, sunflower oil, and tung oil
  • semi-drying oils such as sesame oil, cottonseed oil, rapeseed oil, soybean oil, and rice bran oil
  • non-drying oils such as olive oil, coconut oil, palm oil, and dehydrated castor oil.
  • fatty acid monoesters obtained by direct ester reaction of vegetable oil fatty acids and monoalcohols, ethers, Isopar (registered trademark) E, Exol (registered trademark) Hexane, Heptane, E, D30, D40, D60, D80, D95, D110,
  • One or more types selected from petroleum solvents such as D130 (manufactured by ExxonMobil) can be used.
  • liquid resin one or more types selected from, for example, liquid acrylic resin, liquid epoxy resin, liquid polyester resin, liquid urethane resin, etc. can be used.
  • liquid plasticizer for example, a liquid plasticizer for plastics can be used.
  • the components contained in the near-infrared absorbing particle dispersion are not limited to the above-mentioned near-infrared absorbing particles and liquid medium.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion liquid can further contain optional components as required.
  • an acid or alkali may be added to the near-infrared absorbing particle dispersion as necessary to adjust the pH of the dispersion.
  • various surfactants and coupling agents are used to further improve the dispersion stability of the near-infrared absorbing particles and to avoid coarsening of the dispersed particle size due to reaggregation. etc. can also be added to the near-infrared absorbing particle dispersion as a dispersant.
  • Dispersants such as surfactants and coupling agents can be selected depending on the application, but the dispersant may contain one or more types selected from amine-containing groups, hydroxyl groups, carboxyl groups, and epoxy groups. It is preferable to have it as a functional group. These functional groups have the effect of adsorbing to the surface of the near-infrared absorbing particles to prevent aggregation and uniformly dispersing the near-infrared absorbing particles even in an infrared shielding film formed using the near-infrared absorbing particles.
  • a polymeric dispersant having one or more types selected from the above functional groups (functional group group) in its molecule is more desirable.
  • Dispersants that can be suitably used include Solspers (registered trademark) 9000, 12000, 17000, 20000, 21000, 24000, 26000, 27000, 28000, 32000, 35100, 54000, 250 (manufactured by Japan Lubrizol Co., Ltd.).
  • the method for dispersing near-infrared absorbing particles into a liquid medium is not particularly limited as long as it is a method that can disperse near-infrared absorbing particles into a liquid medium.
  • the particles can be dispersed so that the average particle size of the near-infrared absorbing particles is 200 nm or less, and more preferably that the average particle size of the near-infrared absorbing particles is 0.1 nm or more and 200 nm or less.
  • Examples of a dispersion treatment method for near-infrared absorbing particles in a liquid medium include a dispersion treatment method using a device such as a bead mill, a ball mill, a sand mill, a paint shaker, and an ultrasonic homogenizer.
  • a dispersion treatment method using a device such as a bead mill, a ball mill, a sand mill, a paint shaker, and an ultrasonic homogenizer.
  • grinding and dispersing with a media agitation mill such as a bead mill, ball mill, sand mill, or paint shaker using media (beads, balls, Ottawa sand) shortens the time required to obtain the desired average particle size. Preferable from this point of view.
  • near-infrared absorbing particles are dispersed into the liquid medium, and at the same time, near-infrared absorbing particles collide with each other and the medium collides with near-infrared absorbing particles, resulting in atomization.
  • near-infrared absorbing particles can be made into finer particles and dispersed. That is, it is subjected to pulverization and dispersion treatment.
  • the average particle diameter of the near-infrared absorbing particles is preferably 0.1 nm or more and 200 nm or less, as described above. This is because if the average particle size is small, scattering of light in the visible light range of wavelengths from 400 nm to 780 nm due to geometric scattering or Mie scattering is reduced. This is because the near-infrared-absorbing particle dispersion obtained by dispersing near-infrared-absorbing particles in a resin or the like can be avoided from becoming like cloudy glass and not being able to obtain clear transparency. That is, when the average particle size becomes 200 nm or less, the geometric scattering or Mie scattering mode becomes weaker and becomes the Rayleigh scattering mode.
  • the average particle size is 100 nm or less, the amount of scattered light becomes extremely small, which is preferable. More preferably, the average particle size is 30 nm or less.
  • the dispersion state of the near-infrared absorbing particles in the near-infrared absorbing particle dispersion obtained using the near-infrared absorbing particle dispersion liquid of this embodiment, in which the near-infrared absorbing particles are dispersed in a solid medium such as a resin is As long as a known method for adding the dispersion to the dispersion is carried out, there will be no agglomeration that is larger than the average particle size of the near-infrared absorbing particles in the dispersion.
  • the manufactured near-infrared absorbing particle dispersion or its molded product will be a gray color with a monotonically decreased transmittance. You can avoid becoming a system.
  • the content of near-infrared absorbing particles in the near-infrared absorbing particle dispersion of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably, for example, 0.01% by mass or more and 80% by mass or less. This is because by setting the content of near-infrared absorbing particles to 0.01% by mass or more, sufficient solar transmittance can be exhibited, that is, solar transmittance can be sufficiently suppressed. Further, by setting the content to 80% by mass or less, the near-infrared absorbing particles can be uniformly dispersed in the dispersion medium. [Near infrared absorbing particle dispersion] Next, a configuration example of the near-infrared absorbing particle dispersion of this embodiment will be described.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion of this embodiment includes near-infrared absorbing particles and a solid medium.
  • the composite tungsten oxide particles described above can be used as the near-infrared absorbing particles.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion 40 includes near-infrared absorbing particles 41, which are the composite tungsten oxide particles described above, and a solid medium 42.
  • the near-infrared absorbing particles 41 can be placed in the solid medium 42.
  • the near-infrared absorbing particles are preferably dispersed in a solid medium. Note that FIG.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion of this embodiment is not limited to this form.
  • the near-infrared absorbing particles 41 are shown as circles and are described as spherical particles, but the shape of the near-infrared absorbing particles 41 is not limited to this form, and can have any shape.
  • the near-infrared absorbing particles 41 can also have a coating or the like on their surfaces, for example.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion 40 can also contain other additives as needed.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion (1) characteristics of the solid medium and the near-infrared absorbing particle dispersion, (2) method for producing the near-infrared absorbing particle dispersion, (3) additives, ( 4) Explain in order of application examples.
  • (1) Properties of solid medium and near-infrared absorbing particle dispersion Examples of the solid medium include medium resins such as thermoplastic resins, thermosetting resins, and ultraviolet curing resins. That is, resin can be suitably used as the solid medium.
  • the specific material of the resin used for the solid medium is not particularly limited, but examples include polyester resin, polycarbonate resin, acrylic resin, styrene resin, polyamide resin, polyethylene resin, vinyl chloride resin, olefin resin, epoxy resin, polyimide resin, and fluorine resin. It is preferably one type of resin selected from the resin group consisting of resin, ethylene/vinyl acetate copolymer, polyvinyl acetal resin, and ultraviolet curable resin, or a mixture of two or more resins selected from the above resin group. . Note that polyethylene terephthalate resin can be suitably used as the polyester resin.
  • These medium resins can also contain a polymeric dispersant whose main skeleton has one or more functional groups selected from amine-containing groups, hydroxyl groups, carboxyl groups, and epoxy groups.
  • the solid medium is not limited to the medium resin, and a binder using a metal alkoxide can also be used as the solid medium.
  • Typical examples of the metal alkoxide include alkoxides of Si, Ti, Al, Zr, and the like. By hydrolyzing and polycondensing a binder using these metal alkoxides by heating or the like, it is also possible to form a near-infrared absorbing particle dispersion in which the solid medium contains an oxide.
  • the content ratio of near-infrared absorbing particles in the near-infrared absorbing particle dispersion according to the present embodiment is not particularly limited, but the near-infrared absorbing particle dispersion may contain near-infrared absorbing particles in an amount of 0.001% by mass or more and 80% by mass or less. is preferred.
  • the shape of the near-infrared absorbing particle dispersion of this embodiment is not particularly limited, it is preferable that the near-infrared absorbing particle dispersion of this embodiment has a sheet shape, a board shape, or a film shape. This is because the near-infrared absorbing particle dispersion can be applied to various uses by forming it into a sheet shape, board shape, or film shape.
  • (2) Method for manufacturing a near-infrared absorbing particle dispersion The method for manufacturing a near-infrared absorbing particle dispersion of this embodiment will be described below. Note that here, only a configuration example of a method for manufacturing a near-infrared absorbing particle dispersion is shown, and the method for manufacturing a near-infrared absorbing particle dispersion described above is not limited to the following configuration example.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion of this embodiment can be manufactured using, for example, a masterbatch.
  • the method for producing a near-infrared absorbing particle dispersion of the present embodiment can also include, for example, the following masterbatch production step.
  • a masterbatch in which near-infrared absorbing particles are dispersed in a solid medium can be produced.
  • a masterbatch can be produced by dispersing a near-infrared absorbing particle dispersion or near-infrared absorbing particles in a solid medium and pelletizing the solid medium.
  • a near-infrared absorbing particle dispersion powder obtained by removing the liquid medium from a near-infrared absorbing particle dispersion can also be used.
  • a mixture is prepared by uniformly mixing near-infrared absorbing particle dispersion, near-infrared absorbing particles, near-infrared absorbing particle dispersion powder, solid medium powder or pellets, and other additives as necessary. do. Then, a masterbatch can be produced by kneading the mixture in a vented single-screw or twin-screw extruder and processing the melt-extruded strands into pellets by cutting them.
  • the shape of the pellet may be cylindrical or prismatic.
  • the masterbatch production process when a near-infrared absorbing particle dispersion is used as a raw material, it is preferable to reduce and remove the liquid medium derived from the near-infrared absorbing particle dispersion.
  • the extent to which the liquid medium contained in the near-infrared absorbing particle dispersion is removed is not particularly limited.
  • the entire amount of the liquid plasticizer may remain in the near-infrared absorbing particle dispersion.
  • the method for reducing or removing the liquid medium contained in the near-infrared absorbing particle dispersion from the near-infrared absorbing particle dispersion or the mixture of the near-infrared absorbing particle dispersion and the solid medium is not particularly limited.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion liquid or the like is dried under reduced pressure while stirring to separate the near-infrared absorbing particle-containing composition from the components of the liquid medium.
  • the device used for the reduced pressure drying includes a vacuum stirring type dryer, but any device having the above-mentioned functions may be used and is not particularly limited.
  • the pressure value at the time of pressure reduction in the drying step is appropriately selected.
  • the removal efficiency of the liquid medium etc. derived from the near-infrared absorbing particle dispersion is improved, and the near-infrared absorbing particle dispersion powder obtained after vacuum drying and the near-infrared absorbing particle dispersion that is the raw material are improved. Since the liquid is not exposed to high temperatures for a long period of time, agglomeration of the near-infrared absorbing particle dispersion powder and the near-infrared absorbing particles dispersed in the near-infrared absorbing particle dispersion liquid does not occur, which is preferable. Furthermore, the productivity of the near-infrared absorbing particle dispersed powder is increased, and it is easy to recover the evaporated solvent such as the liquid medium, which is preferable from an environmental standpoint.
  • the solvent component having a boiling point of 120° C. or lower it is preferable to sufficiently remove the solvent component having a boiling point of 120° C. or lower.
  • the residual amount of the solvent component is 2.5% by mass or less. If the remaining solvent component is 2.5% by mass or less, no bubbles will be generated when the near-infrared absorbing particle dispersion powder is processed into a near-infrared absorbing particle dispersion, and the appearance and optical properties will be good. This is because it is maintained.
  • the solvent component remaining in the near-infrared absorbing particle dispersion powder is 2.5% by mass or less, when the near-infrared absorbing particle dispersion powder is stored for a long period of time, agglomeration of the remaining solvent component will occur due to natural drying. This is because long-term stability is maintained.
  • the dispersion concentration of the obtained masterbatch can be adjusted by adding a solid medium and kneading it while maintaining the dispersed state of the near-infrared absorbing particles contained in the masterbatch, which is a near-infrared absorbing particle dispersion.
  • the obtained masterbatch or the masterbatch to which a solid medium is added as described above is molded into a desired shape.
  • the method may include a molding step to form a near-infrared absorbing particle dispersion.
  • the specific method for molding the near-infrared absorbing particle dispersion is not particularly limited, but for example, known methods such as extrusion molding, injection molding, etc. can be used.
  • a sheet-shaped, board-shaped, or film-shaped near-infrared absorbing particle dispersion can be manufactured into a flat or curved shape.
  • the method of forming into a sheet shape, board shape, or film shape is not particularly limited, and various known methods can be used. For example, a calender roll method, an extrusion method, a casting method, an inflation method, etc. can be used.
  • the method for producing the near-infrared absorbing particle dispersion of this embodiment is not limited to the method having the masterbatch production step described above.
  • the method for producing a near-infrared absorbing particle dispersion according to the present embodiment may include the following steps.
  • Solid medium precursors such as solid medium monomers, oligomers, and uncured liquid solid media
  • near-infrared absorbing particles By mixing solid medium precursors such as solid medium monomers, oligomers, and uncured liquid solid media with near-infrared absorbing particles, near-infrared absorbing particle dispersion powder, and near-infrared absorbing particle dispersion liquid, near-infrared absorbing particles are mixed.
  • Precursor liquid preparation step of preparing an absorbent particle dispersion precursor liquid By mixing solid medium precursors such as solid medium monomers, oligomers, and uncured liquid solid media with near-infrared absorbing particles, near-infrared absorbing particle dispersion powder, and near-infrared absorbing particle dispersion liquid.
  • a near-infrared absorbing particle dispersion production step in which a solid medium precursor such as the above monomer is cured by a chemical reaction such as condensation or polymerization to produce a near-infrared absorbing particle dispersion.
  • a near-infrared absorbing particle dispersion precursor can be obtained by mixing an acrylic monomer or an acrylic ultraviolet curing resin with near-infrared absorbing particles.
  • a near-infrared absorbing particle dispersion using an acrylic resin can be obtained.
  • a dispersion can be obtained by subjecting the near-infrared absorbing particle dispersion precursor to a crosslinking reaction, as in the case of using the above-mentioned acrylic resin.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion of this embodiment usually contains known additives such as plasticizers, flame retardants, color inhibitors, and fillers that are added to these resins. It can also contain agents (additives).
  • the solid medium is not limited to resin, and a binder using metal alkoxide can also be used.
  • the shape of the near-infrared absorbing particle dispersion according to this embodiment is not particularly limited, but as described above, it can take, for example, a sheet shape, a board shape, or a film shape.
  • the solid medium contained in the near-infrared absorbing particle dispersion may not be flexible or transparent as it is. It may not have sufficient adhesion to the base material.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion preferably contains a plasticizer.
  • the solid medium is a polyvinyl acetal resin and is used for the above-mentioned purpose, it is preferable that the near-infrared absorbing particle dispersion further contains a plasticizer.
  • plasticizers used in near-infrared absorbing particle dispersions made of polyvinyl acetal resin include plasticizers that are compounds of monohydric alcohols and organic acid esters, and ester-based plasticizers such as polyhydric alcohol organic acid ester compounds.
  • Certain plasticizers include phosphoric acid-based plasticizers such as organic phosphoric acid-based plasticizers. Both plasticizers are preferably liquid at room temperature. Among these, plasticizers that are ester compounds synthesized from polyhydric alcohols and fatty acids are preferred.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion of this embodiment can be used in various ways, and the use and application aspects are not particularly limited. Below, as application examples of the near-infrared absorbing particle dispersion of this embodiment, a near-infrared absorbing interlayer film, a near-infrared absorbing laminate, and a near-infrared absorbing transparent base material will be described.
  • the near-infrared absorbing laminate of this embodiment may have a laminate structure including the above-mentioned near-infrared absorbing particle dispersion and a transparent base material. can.
  • the near-infrared absorbing laminate of this embodiment can be a laminate in which the above-described near-infrared absorbing particle dispersion and a transparent base material are laminated.
  • Examples of the near-infrared absorbing laminate include an example in which two or more transparent substrates and the above-mentioned near-infrared absorbing particle dispersion are laminated.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion can be placed, for example, between transparent substrates and used as a near-infrared absorbing intermediate film.
  • the near-infrared absorbing laminate 50 is made of a plurality of transparent It can have base materials 521 and 522 and a near-infrared absorbing particle dispersion 51.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion 51 can be placed between the plurality of transparent substrates 521 and 522.
  • FIG. 5 shows an example having two transparent base materials 521 and 522, the present invention is not limited to this form.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion that becomes the near-infrared absorbing interlayer film has a sheet shape, a board shape, or a film shape.
  • the transparent substrate one or more types selected from plate glass, plate-shaped plastic, and film-shaped plastic that are transparent in the visible light region can be suitably used.
  • the material of the plastic is not particularly limited and can be selected depending on the application, such as polycarbonate resin, acrylic resin, polyester resin, polyamide resin, vinyl chloride resin, olefin resin. , epoxy resin, polyimide resin, ionomer resin, fluororesin, etc. can be used. Note that polyethylene terephthalate resin can be suitably used as the polyester resin.
  • the transparent base material may contain particles having a solar radiation shielding function.
  • particles having a solar radiation shielding function near-infrared absorbing particles having a near-infrared shielding property can be used.
  • near-infrared absorbing material suppresses coloring even when irradiated with ultraviolet rays. It can be made into a solar radiation shielding laminated structure which is one type of laminate.
  • the solar radiation shielding laminated structure is a type of near-infrared absorbing laminate that has a more neutral color tone and can also ensure transmittance of the sensor wavelength. can do.
  • the above-mentioned near-infrared absorbing laminate can also be obtained by bonding and integrating a plurality of transparent substrates facing each other with the near-infrared absorbing particle dispersion sandwiched therebetween by a known method.
  • the solid medium is preferably polyvinyl acetal resin.
  • the near-infrared absorbing intermediate film of the present embodiment can be manufactured by the above-mentioned method for producing a near-infrared absorbing particle dispersion, and has a shape of, for example, a sheet, a board, or a film. It can be a membrane.
  • the near-infrared absorbing intermediate film does not have sufficient flexibility or adhesion to the transparent substrate, it is preferable to add a liquid plasticizer for the medium resin.
  • a liquid plasticizer for the medium resin is beneficial for improving adhesion to the transparent substrate.
  • plasticizer a substance used as a plasticizer for resin in a solid medium can be used.
  • plasticizers that can be applied to near-infrared absorbing particle dispersions using polyvinyl acetal resin as a solid medium include plasticizers that are compounds of monohydric alcohols and organic acid esters, and ester-based plasticizers such as polyhydric alcohol organic acid ester compounds. and phosphoric acid-based plasticizers such as organic phosphoric acid-based plasticizers. Both plasticizers are preferably liquid at room temperature. Among these, plasticizers that are ester compounds synthesized from polyhydric alcohols and fatty acids are preferred.
  • At least one member selected from the group consisting of a silane coupling agent, a metal salt of carboxylic acid, a metal hydroxide, and a metal carbonate can also be added to the near-infrared absorbing intermediate film.
  • the metal constituting the metal salt of carboxylic acid, metal hydroxide, and metal carbonate is not particularly limited, but at least one metal selected from sodium, potassium, magnesium, calcium, manganese, cesium, lithium, rubidium, and zinc. It is preferable that In the near-infrared absorbing interlayer film, the content of at least one selected from the group consisting of metal salts of carboxylic acids, metal hydroxides, and metal carbonates is 1% by mass or more based on the near-infrared absorbing particles. It is preferably 100% by mass or less.
  • the near-infrared absorbing intermediate film may contain Sb, V, Nb, Ta, W, Zr, F, Zn, Al, Ti, Pb, Ga, Re, Ru, Two types selected from the group consisting of P, Ge, In, Sn, La, Ce, Pr, Nd, Gd, Tb, Dy, Ho, Y, Sm, Eu, Er, Tm, Tb, Lu, Sr, Ca It is also possible to contain particles of at least one type of oxide particles, composite oxide particles, and boride particles containing the above elements.
  • the near-infrared absorbing interlayer film can contain such particles in a range of 5% by mass or more and 95% by mass or less, when the total amount including the near-infrared absorbing particles is 100% by mass.
  • the near-infrared absorbing laminate may contain an ultraviolet absorber in at least one layer of the intermediate film disposed between the transparent substrates.
  • ultraviolet absorbers compounds having a malonic acid ester structure, compounds having an oxalic acid anilide structure, compounds having a benzotriazole structure, compounds having a benzophenone structure, compounds having a triazine structure, compounds having a benzoate structure, and hindered amine structures are used.
  • One or more types selected from the compounds having the above are mentioned.
  • the intermediate layer of the near-infrared absorbing laminate may be composed only of the near-infrared absorbing intermediate film according to this embodiment.
  • the near-infrared absorbing intermediate film described here is one embodiment of a near-infrared absorbing particle dispersion.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion according to this embodiment can be used without being sandwiched between two or more transparent substrates that transmit visible light. That is, the near-infrared absorbing particle dispersion according to the present embodiment can be used alone as a near-infrared absorbing particle dispersion.
  • the near-infrared absorbing laminate according to the present embodiment is not limited to the form in which the near-infrared absorbing particle dispersion is arranged between the transparent base materials as described above, but the near-infrared absorbing particle dispersion and the transparent base Any structure can be adopted as long as it has a laminated structure including a material.
  • (4-2) Near-infrared absorbing transparent base material The near-infrared absorbing transparent base material of this embodiment includes a transparent base material and a near-infrared absorbing layer disposed on at least one surface of the transparent base material, The near-infrared absorbing layer can be the near-infrared absorbing particle dispersion described above.
  • the near-infrared absorbing transparent base material 60 has a transparent base material 61 and a near-infrared absorbing layer. It can have an absorbent layer 62.
  • the near-infrared absorbing layer 62 can be arranged on at least one surface 61A of the transparent base material 61.
  • the near-infrared absorbing transparent base material of this embodiment can have a transparent base material as described above.
  • the transparent substrate one or more types selected from, for example, film substrates (transparent film substrates) and glass substrates (transparent glass substrates) can be preferably used.
  • the film base material is not limited to a film shape, and may be, for example, a board shape or a sheet shape.
  • the material for the film base material one or more selected from polyester resin, acrylic resin, urethane resin, polycarbonate resin, polyethylene resin, ethylene vinyl acetate copolymer, vinyl chloride resin, fluororesin, etc. is preferably used. It can be used for various purposes.
  • the material for the film base material is preferably polyester resin, and particularly preferably polyethylene terephthalate resin (PET resin). That is, the film base material is preferably a polyester resin film, and more preferably a polyethylene terephthalate resin film.
  • the surface of the film base material is preferably surface-treated to facilitate adhesion with the near-infrared absorbing layer.
  • an intermediate layer is formed on the glass substrate or film substrate, and a near-infrared absorption layer is formed on the intermediate layer. It is also a preferable configuration to do so.
  • the structure of the intermediate layer is not particularly limited, and can be composed of, 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 near-infrared absorbing particle dispersion has already been described, so its explanation will be omitted here.
  • the shape of the near-infrared absorbing particle dispersion is not particularly limited, but preferably has a sheet shape, a board shape, or a film shape, for example.
  • the near-infrared-absorbing transparent substrate of this embodiment is a near-infrared-absorbing particle dispersion in which near-infrared-absorbing particles are dispersed in a solid medium onto a transparent substrate using, for example, the above-mentioned near-infrared-absorbing particle dispersion. It can be manufactured by forming a certain near-infrared absorbing layer.
  • the method for producing a near-infrared absorbing transparent substrate of this embodiment can include, for example, the following coating step and near-infrared absorbing layer forming step.
  • a coating liquid containing the above-mentioned near-infrared absorbing particle dispersion liquid is applied to the surface of the transparent substrate.
  • a near-infrared absorbing layer is formed after evaporating the liquid medium in the coating solution.
  • the coating liquid used in the coating step can be prepared, for example, by adding and mixing a resin, a solid medium such as a metal alkoxide, or a solid medium precursor to the near-infrared absorbing particle dispersion described above.
  • the solid medium precursor means one or more types selected from solid medium monomers, oligomers, and uncured liquid solid medium.
  • the near-infrared absorbing layer which is a coating film
  • the near-infrared absorbing layer is in a state in which near-infrared absorbing particles are dispersed in a solid medium. Therefore, the near-infrared absorbing layer becomes a near-infrared absorbing particle dispersion. In this manner, by providing the near-infrared absorbing particle dispersion on the surface of the transparent base material, a near-infrared absorbing transparent base material can be produced.
  • the solid medium and solid medium precursor have been explained in (1) Properties of the solid medium and near-infrared absorbing particle dispersion, and (2) Method for producing a near-infrared absorbing particle dispersion, so their explanation will be omitted here.
  • the method of applying the coating liquid onto the transparent substrate in order to provide the near-infrared absorbing layer on the transparent substrate is not particularly limited as long as it can uniformly apply the coating liquid onto the surface of the transparent substrate. Examples include bar coating, gravure coating, spray coating, dip coating, spin coating, screen printing, roll coating, flow coating, and the like.
  • a coating liquid whose concentration and additives have been appropriately adjusted to have appropriate leveling properties is used, and a wire bar with a bar number that can satisfy the thickness of the near-infrared absorbing layer and the content of near-infrared absorbing particles is used. It is applied onto a transparent substrate using Then, after removing the solvent such as a liquid medium contained in the coating liquid by drying, the solid medium is cured by irradiation with ultraviolet rays, thereby forming a coating layer that is a near-infrared absorbing layer on the transparent substrate.
  • Drying conditions for the coating film vary depending on the types and proportions of each component and solvent used, but usually drying can be carried out at a temperature of 60°C or higher and 140°C or lower for 20 seconds or more and 10 minutes or less.
  • an ultraviolet exposure machine such as an ultra-high pressure mercury lamp can be suitably used.
  • the adhesion between the base material and the near-infrared absorbing layer, the smoothness of the coating film during coating, the drying properties of the organic solvent, etc. can be controlled by the processes before and after forming the near-infrared absorbing layer (pre-process, post-process). You can also do it.
  • the pre- and post-processes include, for example, a surface treatment process of the base material, a pre-bake (pre-heating of the base material) process, a post-bake (post-heating of the base material) process, etc., and can be selected as appropriate.
  • the heating temperature in the pre-bake step and the post-bake step is preferably 80° C. or more and 200° C. or less, and the heating time is preferably 30 seconds or more and 240 seconds or less.
  • the method for producing the near-infrared absorbing transparent substrate of this embodiment is not limited to the above method.
  • Other configuration examples of the method for manufacturing the near-infrared absorbing transparent substrate of the present embodiment include a mode including the following near-infrared absorbing particle dispersion coating and drying steps, binder coating, and curing steps.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion described above is applied to the surface of the transparent substrate and dried.
  • a binder using a resin, a solid medium such as a metal alkoxide, or a solid medium precursor is applied and cured on the surface coated with the near-infrared absorbing particle dispersion.
  • a film in which near-infrared absorbing particles are dispersed is formed on the surface of the transparent substrate through the near-infrared absorbing particle dispersion coating and drying steps.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion liquid can be applied by the same method as that described for the coating step of the method for manufacturing the near-infrared absorbing transparent substrate described above.
  • the hardened binder is placed between the near-infrared absorbing particles, and a near-infrared absorbing layer can be formed.
  • the near-infrared absorbing transparent base material may further have a coating layer on the surface of the near-infrared absorbing particle dispersion. That is, a multilayer film can also be provided.
  • the coating layer can be, for example, an oxide coating film containing one or more selected from Si, Ti, Zr, and Al.
  • the coating layer includes, for example, one or more types selected from an alkoxide containing one or more of Si, Ti, Zr, and Al, and a partially hydrolyzed condensation product of the alkoxide, on the near-infrared absorbing layer. It can be formed by applying a containing coating liquid and then heating it.
  • the coated component fills the gaps where the near-infrared absorbing particles of the first layer are deposited, suppressing the refraction of visible light, and thus further reducing the haze value of the film. Visible light transmittance can be improved. Moreover, the binding property of the near-infrared absorbing particles to the base material can be improved.
  • a coating consisting of an alkoxide containing one or more of Si, Ti, Zr, and Al or a partially hydrolyzed condensation product thereof is applied to the near-infrared absorbing particles alone or to the film containing the near-infrared absorbing particles.
  • a coating method is preferable from the viewpoint of ease of film-forming operation and cost.
  • the coating liquid used in the above coating method includes an alkoxide containing one or more of Si, Ti, Zr, and Al, or one or more partially hydrolyzed condensates of the alkoxide in a solvent such as water or alcohol. It is possible to suitably use those containing the above.
  • the content of the alkoxide and the like in the coating liquid is not particularly limited, but is preferably 40% by mass or less in terms of oxide in the coating obtained after heating, for example.
  • the pH can be adjusted by adding acid or alkali as necessary.
  • the coating liquid By applying the coating liquid as a second layer on a film mainly composed of near-infrared absorbing particles and heating it, the oxidation layer containing one or more types selected from Si, Ti, Zr, and Al is coated.
  • a substance film can be easily formed. It is also preferable to use an organosilazane solution as a binder component used in the coating solution or as a component of the coating solution.
  • near-infrared absorbing particle dispersion liquid or coating liquid (coating liquid) containing one or more metal alkoxides of Si, Ti, Zr, and Al, and one or more metal alkoxides selected from partially hydrolyzed condensation products thereof
  • the subsequent heating temperature of the base material is not particularly limited.
  • the substrate heating temperature is preferably 100° C. or higher, and more preferably higher than the boiling point of the solvent in the coating liquid such as the near-infrared absorbing particle dispersion.
  • the substrate heating temperature is 100° C. or higher, the polymerization reaction of the metal alkoxide or the hydrolyzed polymer of the metal alkoxide contained in the coating film can be completed.
  • the substrate heating temperature is 100°C or higher, water and organic solvents that are solvents hardly remain in the film, so these solvents may cause a reduction in visible light transmittance in the film after heating. This is because it will not happen.
  • the thickness of the near-infrared absorbing layer on the transparent substrate of the near-infrared absorbing transparent base material of this embodiment is not particularly limited, but in practical terms it is preferably 10 ⁇ m or less, more preferably 6 ⁇ m or less. This means that if the thickness of the near-infrared absorbing layer is 10 ⁇ m or less, not only will it exhibit sufficient pencil hardness and scratch resistance, but it will also be able to absorb This is because process abnormalities such as warping of the material film can be avoided.
  • HAADF High-angle angular dark-field images
  • JEOL STEM model: JEM-ARM200F
  • Particle contrast in a HAADF image is proportional to the number of atoms in the particle and the number of atoms. Since the more heavy atoms are stacked, the brighter the contrast is, the brightest contrast and the second brightest contrast are W, the third brightest contrast is Cs, and it is thought that O cannot be confirmed.
  • Composition analysis The proportion of each component contained in the composite tungsten oxide particles was evaluated by the following method.
  • the mass percentage of Cs was the average value measured three times for each sample using a polarized Zeeman atomic absorption spectrometer (AAS, model: ZA3300, manufactured by Hitachi High-Tech Co., Ltd.).
  • the mass proportion of W was the average value of each sample analyzed three times by inductively-coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP-OES, model: ICPE-9800, manufactured by Shimadzu Corporation).
  • the mass proportion of O was analyzed three times for each sample using an oxygen/nitrogen/hydrogen analyzer (ON-836, LECO Japan Corp.) using an infrared absorption spectroscopy (IRS) for oxygen detection. The average value was used. (1-5) ⁇ R, ⁇ E When comparing the absorbance and color change when the near-infrared absorbing particle dispersions prepared in Example 3 and Comparative Example 2 were irradiated with UV, the absorbance before UV irradiation was used to remove the influence of the concentration of the coating film. ⁇ R, which is the ratio of the maximum value of absorbance after irradiation to the maximum value of , and ⁇ E, which is the amount of change in color, were used.
  • ⁇ E can be calculated using the following formula (1), and ⁇ L * , ⁇ a * , and ⁇ b * in the formula are CIE 1976 L, which was determined from the measurement results by a spectrophotometer in accordance with ISO 11664-4:2008.
  • * a * b * This is the amount of change in the tint values L * , a * , b * in the color space before and after UV irradiation.
  • Example 1 Composite tungsten oxide particles were manufactured using the composite material manufacturing apparatus 10 shown in FIG. 1 and evaluated. The specific conditions will be explained below.
  • the composite material manufacturing apparatus 10 includes a first storage section 11 containing a solution containing a W element source and an M element source, which are raw material solutions, and a two-fluid nozzle that forms droplets of the raw materials and also forms a flame. 12, and a reaction tube 13 connected to a filter 14 for collecting the formed composite tungsten oxide particles.
  • the amount of raw material solution supplied to the two-fluid nozzle 12 was 3 g/min. Further, the flow rate of oxygen, which is a carrier gas, was controlled by the ejector 15 and was set to 9 L/min. The air flow rate in the ejector 15 was controlled to be within the range of 160 L/min to 180 L/min.
  • Propane gas and oxygen gas were used to form the flame with the two-fluid nozzle 12, and the propane gas flow rate was 1.0 L/min and the oxygen gas flow rate was 5.0 L/min.
  • the raw materials include a solution in which W(CO) 6 , a W element source, is dissolved in THF (tetrahydrofuron) (a solution containing a W element source), and a solution in which cesium acetate, an M element source, is dissolved in ethanol (a solution containing an M element source).
  • a mixed solution containing a source (a solution containing a source) was used and stored in the first storage section 11.
  • the raw material mixed solution was prepared so that the Cs/W ratio, which is the ratio between the amount of Cs (Cs), which is the M element, and the amount (W) of the tungsten element contained therein, was 0.38.
  • the raw material solution and oxygen as a carrier gas were supplied from the first storage part 11 to the two-fluid nozzle 12 to form an aerosol (aerosol formation step).
  • propane gas and oxygen gas were supplied to the two-fluid nozzle 12 to form a flame reaction field, and the formed aerosol was supplied into the flame and heat treated (heat treatment step). .
  • the composite tungsten oxide particles obtained in the heat treatment step were introduced into the reaction tube 13.
  • a cooling water pipe 131 is arranged around the reaction tube 13, and the cooling water is circulated.
  • the composite tungsten oxide particles introduced into the reaction tube 13 were collected by a filter 14 which is a bag filter.
  • the obtained composite tungsten oxide particles were evaluated as described above.
  • the XRD pattern of the obtained composite tungsten oxide particles is shown in FIG. 7A.
  • the diffraction peak of hexagonal Cs 0.33 WO 3 and the diffraction peak of (Cs 2 O) 0.44 W 2 O 6 ICDD:00-047-0566 were partially confirmed.
  • FIGS. 7A and 7B the positions of the diffraction peaks of Cs 0.33 WO 3 are also shown in the lower rows.
  • FIGS. 8A to 8C TEM images and HAADF images of the obtained composite tungsten oxide particles are shown in FIGS. 8A to 8C.
  • the particle diameter was approximately 50 nm to 200 nm. That is, the particle diameter was within the range of 10 nm or more and 200 nm or less. Furthermore, it was confirmed that the particles had facets (flat surfaces).
  • W deletion rows occurring in the W/Cs rows were confirmed everywhere, so this particle is classified as a cesium polytung state.
  • Example 2 Example 1 The obtained composite tungsten oxide particles were subjected to a reduction treatment using a reduction treatment apparatus 20 shown in FIG. 2.
  • a heater 22 was provided around the reaction tube 21, and the temperature was raised from room temperature to 500°C. After the part where the container 23 containing was placed reached the reduction treatment temperature, it was held for 2 hours and then cooled to room temperature to perform the reduction treatment (reduction treatment step).
  • the XRD pattern of the obtained composite tungsten oxide particles is shown in FIG. 7B. It was confirmed that the obtained XRD pattern contained only the diffraction peak of hexagonal Cs 0.33 WO 3 .
  • FIGS. 9A to 9C TEM images and HAADF images of the obtained composite tungsten oxide particles are shown in FIGS. 9A to 9C. From the TEM image shown in FIG. 9A, it was confirmed that the particle size was approximately 50 nm to 200 nm. That is, the particle diameter was within the range of 10 nm or more and 200 nm or less. Moreover, the particles had facets. From the HAADF-STEM images shown in FIGS. 9B and 9C, it was confirmed that the W and Cs defects had completely disappeared.
  • the Cs/W ratio of this particle was analyzed by ICP etc.
  • the Cs/W ratio further decreased from 0.37 to 0.34 compared to Example 1, but the value of 0.34 was calculated based on the theoretical composition ratio. Since it is 0.01 more than 0.33 and is single-phase on the above XRD pattern, it is considered that there is almost no Cs deficiency.
  • the O/W ratio was 2.83.
  • Table 1 shows semi-quantitative results of XPS measurement of the obtained composite tungsten oxide particles.
  • XPS VersaProbe II manufactured by ULVAC-PHI was used.
  • monochromatic Al-K ⁇ rays were used as the X-ray source, the beam diameter was 100 ⁇ m ⁇ , the X-ray output was 25 W, and the ultimate degree of vacuum was 5.7 ⁇ 10 ⁇ 7 Pa or less.
  • the alkali element is doped into the hexagonal crystal structure to a maximum of 1/3 of the amount of tungsten, but in this example, it was confirmed that the ratio is greater than 0.372 and 0.33. did it. This suggests that a large amount of alkali elements may exist on the surface of the particles.
  • Example 3 1% by mass of the composite tungsten oxide particles obtained in Example 2, 1% by mass of the amine-based acrylic copolymer dispersant, and the remainder were used as a dispersion medium, methyl isobutyl ketone (hereinafter also referred to as MIBK), in a dispersion liquid.
  • MIBK methyl isobutyl ketone
  • Example 3 the optical properties of the dispersion liquid were measured by changing the dispersion/pulverization time to 0.5 hours, 1 hour, 2 hours, 4 hours, and 5 hours. That is, changes in the process in which the composite tungsten oxide particles of Example 2 are dispersed and pulverized can be seen.
  • the resulting ink dispersion was diluted with MIBK so that the concentration of the composite tungsten oxide particles was 0.02% by mass, and then measured using a UV-Vis-NIR spectrophotometer (model: U-) using a quartz cell. 4100, manufactured by Hitachi High-Technology Co., Ltd.), the molar absorption coefficient and permeation profile were measured.
  • the spectral characteristics of the ink as a dispersion liquid are measured using the same procedure.
  • FIG. 10A shows changes in the measured permeation profiles of inks prepared by changing the grinding time of composite tungsten oxide particles. It was confirmed that the absorption characteristics in the infrared region did not change even if the grinding time was about 2 hours, and that the scattering of light in the visible light region decreased after 2 hours of grinding.
  • the measurement results of the particle size distribution measured from the TEM image of the composite tungsten oxide powder in the ink obtained after 5 hours of dispersion and pulverization treatment and the TEM image are shown in FIGS. 10B and 10C, respectively.
  • the average particle size was 14.3 nm with a standard deviation of 2.7 nm. Further, no coarse particles with a size of 70 nm or more were observed. Note that the average particle size and standard deviation are the average value and standard deviation of the particle diameters determined by length measurement from the above-mentioned TEM image.
  • Table 1 shows the semi-quantitative results of XPS measurement of the composite tungsten oxide powder in the ink obtained after 5 hours of dispersion and pulverization treatment.
  • Cs/W was lowered to 0.307 compared to Example 2, but it was confirmed that the Cs/W ratio was higher than that shown in Comparative Example 2.
  • Example 3 The molar absorption coefficients of the composite tungsten oxide particles dispersed and pulverized for 5 hours in Example 3 and the composite tungsten oxide particles dispersed and pulverized for 7 hours in Comparative Example 2 are compared in FIG. 11A.
  • Comparative Example 2 had absorption peaks at 0.8 and 1.4 eV, while Example 3 had an absorption peak at 0.95 eV.
  • the absorption peak of the composite tungsten oxide particles of this example prepared by the flame spray method is the same as that of the composite tungsten oxide particles of Comparative Example 2, which will be described later, prepared by the solid phase method. It is considered that the absorption peak derived from V 2 O is smaller than the absorption peak.
  • FIG. 11B shows the relationship between VLT (visible light transmittance) and Solar Transmittance. As shown in FIG. 11B, both exhibit substantially the same visible light transmittance and solar radiation transmittance.
  • FIG. 12A shows the evaluation results of the light resistance coloring properties of the composite tungsten oxide particles synthesized in this example.
  • a dispersion of composite tungsten oxide particles synthesized in this example and UV curing resin UV-3701 (Toagosei Co., Ltd.) were mixed at a mass ratio of 1:1 to prepare a coating liquid.
  • the coating solution was applied onto a soda glass substrate (thickness 3 mm x 10 mm x 10 mm) using a wire bar (#6), and heated at 100°C for 1 minute to dry the organic solvent contained in the coating solution. Removed.
  • UV conveyor device model: ECS-401GX, manufactured by i-Graphics Co., Ltd.
  • near-infrared absorbing particles are coated on a transparent glass substrate.
  • a cured film which is a dispersion, was prepared.
  • a mercury lamp (model: H04-L41, manufactured by I-Graphics Co., Ltd.) having a main wavelength of 365 nm was used as a UV source in the UV conveyor device, and the lamp power of the UV conveyor was 2.0 kW.
  • UV irradiation was performed at an intensity of 134.8 mW/cm 2 , and the cumulative intensities were 815.9 mJ/cm 2 , 1631.8 mJ/cm 2 , 3263.6 mJ/cm 2 , and 4895.4 mJ/cm 2 .
  • the transmission profiles of each near-infrared absorbing particle dispersion were measured. Note that the measurement was performed three times for each integrated strength sample, and the average value was used.
  • FIG. 12A shows changes in absorbance before and after UV irradiation when the near-infrared absorbing particle dispersion of this example shown in FIG. 12A is irradiated with UV.
  • an absorbance curve 121 is before UV irradiation, and shows an absorbance curve with a large integrated intensity of UV irradiation along the direction indicated by an arrow as UV irradiation in the figure. Therefore, the absorbance curve 122 is the evaluation result for the sample with the highest integrated intensity of UV irradiation.
  • the absorbance curve 121 of the near-infrared absorbing particle dispersion before UV irradiation the absorbance at a wavelength of 1350 nm was a maximum value of 0.71356.
  • the absorbance curve 122 of the near-infrared absorbing particle dispersion subjected to UV irradiation with an integrated intensity of 4895.4 mJ/cm 2 the peak position changed to a wavelength of 1325 nm, and the maximum value changed to 0.826.
  • FIG. 12B shows the change in absorbance before and after UV irradiation when UV irradiation was performed on the near-infrared absorbing particle dispersion of Comparative Example 2, which will be described later.
  • the absorbance curve 121 is before UV irradiation, and shows an absorbance curve with a large integrated intensity of UV irradiation along the direction indicated by the arrow as UV Irradiation in the figure. Therefore, the absorbance curve 122 is the evaluation result for the sample with the highest integrated intensity of UV irradiation.
  • the absorbance curve 121 of the near-infrared absorbing particle dispersion before UV irradiation the absorbance at a wavelength of 1420 nm was a maximum value of 0.537.
  • the absorbance curve 122 of the near-infrared absorbing particle dispersion subjected to UV irradiation with an integrated intensity of 4895.4 mJ/cm 2 the peak position changed to a wavelength of 1400 nm, and the maximum value changed to 0.714.
  • FIG. 13 shows the results of evaluating the amount of change in absorbance due to UV irradiation as ⁇ R after removing the difference in initial absorbance.
  • ⁇ R was 0.179, and it was confirmed that the change was almost suppressed.
  • the sample shown as Comparative Example 2 continued to change even after being irradiated until the integrated intensity of UV irradiation reached 4895.4 mJ/cm 2 .
  • FIG. 15A shows the crystal structure of the composite tungsten oxide particles when viewed from the observation direction of the composite tungsten oxide particles shown in FIGS. 15B to 15D.
  • FIGS. 15B to 15D show HAADF-STEM images of powder observed at ⁇ 010 ⁇ incidence. As shown in FIG. 15B, when the composite tungsten oxide particles of this embodiment are observed from the (010) plane, out of the sides surrounding the (010) plane, the edges are formed by planes that are not parallel to the c-axis.
  • the sides, that is, the sides formed by the (001) plane in the case of FIG. 15B are only sides 151 and 152.
  • the sides formed by the other exposed surfaces are the sides formed by the (100) plane, and correspond to sides 153 and 154.
  • the total length of the sides 151 and 152 is 34.7 nm.
  • Tungstic acid was added to an aqueous cesium carbonate solution, stirred, and then held at 100°C for 12 hours to dry and remove water to prepare a precursor.
  • the obtained Cs 0.32 WO 3 was coarse particles with even the fine particles having a diameter of 100 ⁇ m or more.
  • the XRD result of the obtained coarse-grained Cs 0.33 WO 3 powder was confirmed to have only the diffraction peak of Cs 0.33 WO 3 .
  • the Cs/W ratio by ICP analysis was 0.33.
  • An ink as a dispersion liquid was prepared using 1% by mass of the composite tungsten oxide particles obtained in Comparative Example 1, 1% by mass of the amine-based acrylic copolymer dispersant, and the remainder as methyl isobutyl ketone as a dispersion medium. The ink was prepared by dispersing and pulverizing the composite tungsten oxide particles, dispersant, and dispersion medium using a paint shaker using 0.3 mm ⁇ ZrO 2 beads.
  • Comparative Example 2 the optical properties of the dispersion liquid were measured by changing the dispersion/pulverization time to 0.5 hours, 1 hour, 2 hours, 4 hours, 5 hours, and 7 hours. That is, it is possible to know changes in the process in which the composite tungsten oxide particles of Comparative Example 1 are dispersed and pulverized.
  • FIG. 16A shows changes in the measured permeation profiles of inks prepared by changing the grinding time of composite tungsten oxide particles.
  • the transmittance in the infrared region was as low as about 20%, but when the grinding time was set to 2 hours or more, the transmittance in the infrared region was reduced to about 5%.
  • extending the grinding time reduced the effect of Rayleigh scattering and improved visible transparency.
  • a practical dispersion liquid could be obtained by grinding for 7 hours.
  • the measurement results of the particle size distribution measured from the TEM image of the composite tungsten oxide powder in the ink obtained after 7 hours of dispersion/pulverization treatment and the TEM image are shown in FIGS. 16B and 16C, respectively.
  • the average particle size was 24.6 nm and the standard deviation was 30 nm.
  • Table 1 shows the semi-quantitative results of XPS measurement of the composite tungsten oxide powder in the ink obtained after 7 hours of dispersion and pulverization treatment.
  • Cs/W 0.283, which was lower than in Example 3, which is presumably due to the desorption of Cs on the surface due to the long-term grinding process.
  • the near-infrared absorbing particle dispersion of Comparative Example 2 is different from the near-infrared absorbing particle dispersion of Example 3. Compared to the body, the amount of color change before and after UV irradiation was large.
  • FIGS. 15E to 15G HAADF-STEM images of the powder observed at ⁇ 010 ⁇ incidence are shown in FIGS. 15E to 15G.
  • FIG. 15E when the composite tungsten oxide particles of this comparative example are observed from the (010) plane, out of the sides surrounding the (010) plane, the particles are formed by planes that are not parallel to the c-axis.
  • the sides that is, in the case of FIG. 15E, are the sides formed by the (001) plane and the (102) plane, and are sides 161 to 164.
  • the sides formed by the other exposed surfaces are the sides formed by the (100) plane, and correspond to sides 165 and 166.
  • Composite material manufacturing device 11 First storage section 12 Two-fluid nozzle 13 Reaction tube 131 Piping 14 Filter 15 Ejector 20 Reduction processing device 21 Reaction tube 21A One port 21B Other port 22 Heater 23 Container 24 Composite tungsten oxide particles 30 Near Infrared absorbing particle dispersion 31 Near infrared absorbing particles 32 Liquid medium 40 Near infrared absorbing particle dispersion 41 Near infrared absorbing particles 42 Solid medium 50 Near infrared absorbing laminate 51 Near infrared absorbing particle dispersions 521, 522 Transparent base material 60 Near infrared Absorbing transparent base material 61 Transparent base material 61A One side 62 Near infrared absorbing layers 151 to 154 Sides 161 to 166 Sides

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Abstract

複合タングステン酸化物を含む複合タングステン酸化物粒子であり、 複合タングステン酸化物は、 一般式MxWyOz(M元素はアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、Iから選択される1種類以上、0.20≦x/y≦0.37、2.2≦z/y≦3.3)で表わされ、 結晶系が六方晶であり、 複合タングステン酸化物粒子を(010)面から観察した場合に、(010)面を囲む辺のうちc軸に平行な面により形成される辺の長さの占有率が60%以上である複合タングステン酸化物粒子。

Description

複合タングステン酸化物粒子、近赤外線吸収粒子分散液、および近赤外線吸収粒子分散体
 本発明は、複合タングステン酸化物粒子、近赤外線吸収粒子分散液、および近赤外線吸収粒子分散体に関する。
 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近赤外線遮蔽技術として、これまでさまざまな技術が提案されてきた。なかでも、無機物である導電性微粒子を用いた近赤外線遮蔽技術は、その他の技術と比較して近赤外線遮蔽特性に優れ、低コストである上、電波透過性が有り、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において、一般式M(但し、Mは、H、He、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、Iのうちから選択される1種類以上の元素、Wはタングステン、Oは酸素、0.001≦x/y≦1、2.2≦z/y≦3.0)で表記される複合タングステン酸化物微粒子を赤外線遮蔽微粒子として、樹脂等の媒体中に分散させた赤外線遮蔽材料微粒子分散体や、該赤外線遮蔽粒子の製造方法等に関する技術が開示されている。特許文献1には、薄膜状の赤外線遮蔽材料微粒子分散体である赤外線遮蔽膜を製造した例等も開示されている。
 特許文献1によれば、太陽光線、特に近赤外線領域の光をより効率良く遮蔽し、同時に可視光領域の透過率を保持する等、優れた光学特性を有する赤外線遮蔽材料微粒子分散体を作製することが可能となるとされている。このため、特許文献1に開示された赤外線遮蔽粒子分散体を窓ガラス等の各種用途に適用することが検討されている。
 ところで、非特許文献2によると、フォトクロミック材(Photochromic materials)の一つとして知られるCs0.32WO粒子は、強いUV(紫外線)照射によって、青みがかった色合いが強くなる性質(以下、UV着色現象)を有している。なお、非特許文献2によると、UV着色現象の後、暗い場所に保管すると徐々に元の薄い青色に戻ることも報告されている。上記UV着色現象は、複合タングステン酸化物粒子の普及に向けた課題として顕在化している。このような状況からUV着色現象を低減する研究が行われてきた。
 非特許文献3には、複合タングステン酸化物粒子のCs0.32WO粒子にオルトケイ酸テトラエチルおよびUV吸収剤(紫外線吸収剤UV-absorbing agent;UVA)を添加することでSiO,UVA,CWOのコンポジット材料を合成したことが開示されている。
 また、非特許文献4には、Melt blending processを用い、Cs0.32WO粒子を不活性なポリマー中に練り込み、Cs0.32WO粒子表面近傍に存在するプロトンの生成を抑制することが開示されている。
 上記非特許文献3、4等に開示された方法は、複合タングステン酸化物粒子をUV吸収剤等と複合化することでUV着色現象を低減することを意図しており、Cs0.32WO粒子そのものについては、特性が改善していない。
 一方、近赤外線遮蔽材料として有用な複合タングステン酸化物粒子の製造方法について、各種検討がなされている。
 例えば、特許文献1の発明者は、非特許文献1において、固相法によるCs0.32WOナノ粒子の合成方法を提案している。しかしながら、非特許文献1に開示された合成方法では粒子径が大きく、ナノ粒子化するには粉砕プロセスが必要であった。このため、プロセスの工程数が増える可能性があった。
 特許文献2では、還元雰囲気下でプラズマトーチを用いてカリウムセシウムタングステンブロンズ固溶体粒子を合成することを提案されている。
 非特許文献5には水熱合成法によるCsWOの合成方法が開示されている。しかしながら、水熱合成法では数十時間以上の合成時間を必要とする。また、水熱合成法は、後処理工程などの工程数が多い問題もある。
 非特許文献6には、誘導結合熱プラズマ技術に基づく合成方法が開示されている。しかしながら、係る合成方法は誘導結合熱プラズマの装置を導入する必要があり、コストが高くなっていた。
 非特許文献7には、水溶媒火炎噴霧熱分解法による複合タングステン酸化物の合成方法が開示されている。しかしながら、Cs量が少ないことから赤外線吸収特性が低かった。
 非特許文献8には、水溶媒噴霧熱分解法による複合タングステン酸化物の合成方法が開示され、粒子表面のCs脱離の少ない複合タングステン酸化物の合成方法と耐光着色性が改善することが開示されている。しかしながら、赤外線吸収特性が低かった。
 特許文献3と特許文献4には、火炎噴霧法による複合タングステン微粒子の製造方法が開示されている
日本国特許第4096205号公報 日本国特表2012-532822号公報 国際公開第2017/129516号 米国特許出願公開第2010/0102700号明細書
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 既述の様に複合タングステン酸化物粒子は、近赤外線遮蔽材料として有用である。しかしながら、複合タングステン酸化物は、紫外線の照射を受けると、着色する場合がある。
 そこで、本発明の一側面では、紫外線の照射を受けた場合の着色を抑制できる複合タングステン酸化物粒子を提供することを目的とする。
 本発明の一側面では、複合タングステン酸化物を含む複合タングステン酸化物粒子であって、
 前記複合タングステン酸化物は、
 一般式M(但し、M元素は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、Iのうちから選択される1種類以上の元素、Wはタングステン、Oは酸素、0.20≦x/y≦0.37、2.2≦z/y≦3.3)で表わされ、
 結晶系が六方晶であり、
 前記複合タングステン酸化物粒子を、(010)面から観察した場合に、前記(010)面を囲む辺のうち、c軸に平行な面により形成される辺の長さの占有率が60%以上である複合タングステン酸化物粒子を提供する。
 本発明の一側面では、紫外線の照射を受けた場合の着色を抑制できる複合タングステン酸化物粒子を提供することができる。
図1は、本実施形態の複合タングステン酸化物粒子の製造方法に好適に用いることができる複合材料製造装置の模式図である。 図2は、還元処理工程で用いた還元処理装置の説明図である。 図3は、近赤外線吸収粒子分散液の模式図である。 図4は、近赤外線吸収粒子分散体の模式図である。 図5は、近赤外線吸収積層体の模式図である。 図6は、近赤外線吸収透明基材の模式図である。 図7Aは、実施例1で得られた複合タングステン酸化物粒子のXRD回折図形である。 図7Bは、実施例2で得られた複合タングステン酸化物粒子のXRD回折図形である。 図7Cは、実施例2で得られた複合タングステン酸化物粒子の格子定数である。 図8Aは、実施例1で得られた複合タングステン酸化物粒子のTEM像である。 図8Bは、実施例1で得られた複合タングステン酸化物粒子のHAADF-STEM像である。 図8Cは、実施例1で得られた複合タングステン酸化物粒子のHAADF-STEM像である。 図9Aは、実施例2で得られた複合タングステン酸化物粒子のTEM像である。 図9Bは、実施例2で得られた複合タングステン酸化物粒子のHAADF-STEM像である。 図9Cは、実施例2で得られた複合タングステン酸化物粒子のHAADF-STEM像である。 図10Aは、実施例3で得られたインクにおける粉砕、分散処理時間による透過プロファイルの変化である。 図10Bは、実施例3で得られた粉砕、分散処理時間が5時間のインクに含まれる複合タングステン酸化物粒子の粒度分布の評価結果である。 図10Cは、実施例3で得られた粉砕、分散処理時間が5時間のインクに含まれる複合タングステン酸化物粒子のTEM像である。 図11Aは、実施例3、比較例2で得られたインク中の複合タングステン酸化物粒子のモル吸収係数の測定結果である。 図11Bは、実施例3、比較例2で得られたインク中の複合タングステン酸化物粒子の日射透過率の測定結果である。 図12Aは、実施例3で得られた近赤外線吸収粒子分散体に対してUV照射を行った場合の吸光度曲線の変化の説明図である。 図12Bは、比較例2で得られた近赤外線吸収粒子分散体に対してUV照射を行った場合の吸光度曲線の変化の説明図である。 図13は、実施例3、比較例2で得られた近赤外線吸収粒子分散体に対してUV照射を行った場合の、紫外線照射量に対するΔRの説明図である。 図14は、実施例3、比較例2で得られた近赤外線吸収粒子分散体に対してUV照射を行った場合、紫外線照射量に対するΔEの説明図である。 図15Aは、近赤外線吸収粒子である複合タングステン酸化物粒子の結晶構造である。 図15Bは、実施例3で得られた近赤外線吸収粒子のHAADF-STEM像である。 図15Cは、実施例3で得られた近赤外線吸収粒子のHAADF-STEM像である。 図15Dは、実施例3で得られた近赤外線吸収粒子のHAADF-STEM像である。 図15Eは、比較例2で得られた近赤外線吸収粒子のHAADF-STEM像である。 図15Fは、比較例2で得られた近赤外線吸収粒子のHAADF-STEM像である。 図15Gは、比較例2で得られた近赤外線吸収粒子のHAADF-STEM像である。 図16Aは、比較例2で得られたインクにおける粉砕、分散処理時間による透過プロファイルの変化である。 図16Bは、比較例2で得られた粉砕、分散処理時間が7時間のインクに含まれる複合タングステン酸化物粒子の粒度分布の評価結果である。 図16Cは、比較例2で得られた粉砕、分散処理時間が7時間のインクに含まれる複合タングステン酸化物粒子のTEM像である。
 本開示の一実施形態(以下「本実施形態」と記す)に係る複合タングステン酸化物粒子、近赤外線吸収粒子分散液、および近赤外線吸収粒子分散体の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
[複合タングステン酸化物粒子]
 本実施形態の複合タングステン酸化物粒子は、複合タングステン酸化物を含む複合タングステン酸化物粒子である。なお、複合タングステン酸化物粒子は、複合タングステン酸化物から構成されていても良いが、この場合でも不可避不純物を含有することを排除するものではない。
 上記複合タングステン酸化物は、一般式Mで表わされる。
 上記一般式中のM元素は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、Iのうちから選択される1種類以上の元素とすることができる。また、Wはタングステン、Oは酸素を表し、x、y、zはそれぞれ、0.20≦x/y≦0.37、2.2≦z/y≦3.3を満たすことが好ましい。
 また、該複合タングステン酸化物の結晶系は、六方晶となる。
 そして、複合タングステン酸化物粒子を、(010)面から観察した場合に、(010)面を囲む辺のうち、c軸に平行な面により形成される辺の長さの占有率が60%以上である。
(1)組成について
 複合タングステン酸化物粒子に含まれる複合タングステン酸化物は、上述のように一般式Mで表記される。式中のM元素、W、O、およびx、y、zについては既述のため、ここでは説明を省略する。
 複合タングステン酸化物は、例えば正方晶、立方晶、および六方晶から選択された1種類以上の、タングステンブロンズ型の結晶構造をとることができる。そして、本実施形態の複合タングステン酸化物粒子が含有する複合タングステン酸化物は、六方晶である。
 複合タングステン酸化物が六方晶の結晶構造を有する場合、当該粒子の可視光線領域の光の透過が向上し、近赤外線領域の光の吸収が向上する。
 複合タングステン酸化物が正方晶、立方晶のタングステンブロンズの構造をとるときも赤外線遮蔽材料として機能する。ただし、当該複合タングステン酸化物がとる結晶構造によって、近赤外線領域の光の吸収位置が変化する傾向があり、この近赤外線領域の吸収位置は、立方晶よりも正方晶のときが長波長側に移動し、さらに六方晶のときは正方晶のときよりも長波長側に移動する傾向がある。また、当該吸収位置の変動に付随して、可視光線領域の光の吸収は六方晶が最も少なく、次に正方晶が少なく、立方晶はこれらの中では可視光線領域の光の吸収が最も大きい。よって、より可視光線領域の光を透過して、より赤外線領域の光を遮蔽する用途には、六方晶のタングステンブロンズを用いることが好ましい。
 上述のように、複合タングステン酸化物が六方晶の結晶構造を有する場合、複合タングステン酸化物粒子の可視光線領域の光の透過率、および近赤外線領域の光の吸収が特に向上する。このため、複合タングステン酸化物粒子は、六方晶の結晶構造の複合タングステン酸化物を含むことが好ましい。そして、M元素にCs、Rb、K、Tl、Ba、Inから選択された1種類以上を用いると六方晶を形成し易くなる。このため、M元素はCs、Rb、K、Tl、Ba、Inから選択された1種類以上を含むことが好ましく、M元素はRb、Csから選択された1種類以上の元素を含むことがより好ましい。
 ここで、複合タングステン酸化物が六方晶の結晶構造を有する場合のM元素の配置を説明する。
 W(タングステン)原子と、6つのO(酸素)原子と、を単位として形成される8面体、すなわち頂点にO原子を配し、中央部にW原子を配した8面体が、6個集合することでO原子により構成される六角形の空隙(トンネル)が形成される。そして、当該空隙中に、M元素が配置されて1箇の単位を構成し、この1箇の単位が多数集合して六方晶の結晶構造を構成する。
 六方晶の結晶構造を有する複合タングステン酸化物が均一な結晶構造を有するとき、Wに対するM元素の物質量比は、0.20≦x/y≦0.37であり、0.30≦x/y≦0.36が好ましい。理論上、z/y=3の時、x/yの値が0.33となることで、M元素が六角形の空隙の全てに配置されると考えられる。なお、上記x、y、zは、既述の一般式Mにおけるx、y、zを意味しており、以下同様である。
 同様に、z/y=3の時、立方晶、正方晶のそれぞれの複合タングステン酸化物にも構造に由来したM元素の物質量(添加量)の上限があり、1モルのタングステンに対するM元素の最大の物質量は、立方晶の場合は1モルであり、正方晶の場合は0.5モル程度である。なお、正方晶の場合の1モルのタングステンに対するM元素の最大の物質量は、M元素の種類により変化するが、工業的に製造が容易なのは、上述のように0.5モル程度である。
 複合タングステン酸化物は、三酸化タングステン(WO)にM元素を添加した組成を有している。三酸化タングステンでは有効な自由電子を含まないため、1モルのタングステンに対する酸素の割合を3未満としないと赤外線吸収効果を発揮することはできない。しかしながら、複合タングステン酸化物では、M元素を添加することで自由電子を生じ、赤外線吸収効果を得ることができる。このため、1モルのタングステンに対する酸素の割合は3以下とすることができる。また、1モルのタングステンに対する酸素の割合は3を超えても良い。ただし、WOの結晶相は可視光線領域の光について吸収や散乱を生じさせ、近赤外線領域の光の吸収を低下させる恐れがある。このため、WOの生成を抑制する観点から、1モルのタングステンに対する酸素の割合は2より大きくすることが好ましい。
 従って、1モルのタングステンに対する酸素の割合であるz/yは、上述のように2.2≦z/y≦3.3を満たすことが好ましい。
(2)粒子径について
 本実施形態の複合タングステン酸化物粒子を例えば透明性を保持することが要求される用途に使用する場合、該複合タングステン酸化物粒子は、800nm以下の粒子径を有していることが好ましい。これは、粒子径が800nm以下の粒子は、散乱により光を完全に遮蔽することがなく、可視光線領域の視認性を高く保持し、同時に効率良く透明性を保持することができるからである。特に可視光線領域の透明性を重視する場合は、さらに粒子による散乱を考慮することが好ましい。
 係る粒子による散乱の低減を重視するとき、粒子径は200nm以下であることがより好ましく、100nm以下であることがさらに好ましい。
 これは、粒子径が小さければ、幾何学散乱もしくはミー散乱による、波長400nm~780nmの可視光線領域の光の散乱が低減される結果、近赤外線吸収粒子分散体等の赤外線遮蔽膜が曇りガラスのようになり、鮮明な透明性が得られなくなるのを回避できるからである。そして、粒子径が200nm以下になると、上記幾何学散乱もしくはミー散乱が低減し、レイリー散乱領域になる。レイリー散乱領域では、散乱光は粒子径の6乗に比例して低減するため、粒子径の減少に伴い散乱が低減し透明性が向上するからである。さらに粒子径が100nm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、粒子径が小さい方が好ましい。
 このため、本実施形態の複合タングステン酸化物粒子は、例えば上述のように可視光線領域の視認性を高く保持することが求められる場合には、粒子径が800nm以下であることが好ましく、200nm以下であることがより好ましく、100nm以下であることがさらに好ましい。本実施形態の複合タングステン酸化物粒子の粒子径の下限値は特に限定されないが、例えば1nm以上とすることが好ましく、10nm以上とすることがより好ましい。
 本実施形態の複合タングステン酸化物粒子の粒子径は、該粒子を例えばSEMやTEMで観察し、該粒子に外接する最小の外接円を描いた場合の直径とすることができる。
(3)紫外線照射による着色について
 複合タングステン酸化物粒子に紫外線を照射すると、着色する現象は、複合タングステン酸化物粒子のM元素の欠損が影響している。
 そして、六方晶の複合タングステン酸化物粒子の結晶構造とM元素の欠損の関係を考察すると、c軸と平行な面である六方晶の柱面の(100)面などからは、M元素が粒子から離脱することはない。
 既述の通り、複合タングステン酸化物は、Wと、6つのOとを単位として形成される8面体、すなわち頂点にO原子を配し、中央部にW原子を配した8面体が、6個集合することでO原子より構成される六角形の空隙(トンネル)中に、M元素が配置されて1箇の単位を構成し、この1箇の単位が多数集合して六方晶の結晶構造を構成する。そして、六角形の空隙は(001)面に平行である。また、(001)面はc軸に垂直である。六角形の空隙(トンネル)は、c軸方向の方位に開口しているのである。一方、c軸と平行な面の1つである(100)面は、(001)面と垂直であり、O原子やW原子に阻まれて、(100)面からはM元素は脱離できない。そのため、c軸と平行となる六方晶の柱面の(100)面などからはM元素は離脱できないのである。
 本実施形態の複合タングステン酸化物粒子は、(010)面から観察した場合に、(010)面を囲む辺のうち、c軸に平行な面により形成される辺の長さの占有率が60%以上である。すなわち、該粒子の観察した(010)面において、外周(外形)を形成する辺の合計の長さのうち、c軸と平行な面によって形成されている辺の長さの割合である占有率が60%以上である。
 粒子は立体であるが、ある方位から観察した面の外周を形成する辺を構成する面の方位を知ることで、粒子を構成する面を知ることができる。そのため、本実施形態では、M元素が脱離できない(010)面から観察した際の、複合タングステン酸化物粒子の(010)面の外周を形成する辺を構成する面の方位を知ることで、該粒子がM元素を脱離しやすいか知ることができる。粒子の面の方位はTEM(透過型電子顕微鏡)で調べることができる。
 (010)面から六方晶の複合タングステン酸化物粒子を観察した像で、(010)面を囲む辺のうち、c軸と平行な面が多ければ、M元素の離脱を防ぐことができる。一方、(001)面や(102)面のようにc軸方向に向いた方位の成分をもつ面は、前述の六角形の空隙(トンネル)が、粒子の外部に向けて開口しているので、M元素の離脱が発生しやすくなる。
 本実施形態の複合タングステン酸化物粒子について、(010)面から観察した際の(010)面を囲む辺のうち、c軸に平行な面により形成される辺の長さの占有率を60%以上とすることで、(001)面や(102)面のようにc軸方向に向いた方位の成分を持つ面を少なくできる。その結果、本実施形態の複合タングステン酸化物粒子について、M元素の脱離を抑制できる。
 複合タングステン酸化物粒子からのM元素の脱離は、複合タングステン酸化物粒子を合成する際の熱処理工程、還元処理工程などの熱処理される過程や、溶媒に複合タングステン酸化物粒子を分散処理して分散液を作製する過程で発生する。
 熱処理される過程では、熱により複合タングステン酸化物粒子からM元素が離脱する。分散液を作製する過程では、複合タングステン酸化物粒子が、撹拌媒体のセラミックビーズ等に衝突して凝集がほぐされて溶媒中に分散されるほか、該セラミックビーズとの衝突で、粒子が破断し、新たな面が生じる。衝突により生じた新たな面が、複合タングステン酸化物のc軸と平行な面であれば、M元素が離脱することは防げる。しかし、破断により生じた面がc軸方向に向いた方位の面、例えば(001)等であれば、分散処理の際にM元素が溶媒に溶出する。また、複合タングステン酸化物粒子を溶媒中で撹拌する際にも、c軸方向に向いた方位の面からM元素が脱離する。
 熱処理の過程や分散液を作製する過程等で、M元素の脱離を抑えるため、本実施形態の複合タングステン酸化物粒子は、観察した(010)面を囲む辺のうち、c軸と平行な面によって形成されている辺の長さの割合である占有率が60%以上占めていることが好ましい。
 熱処理や、分散処理を行った後の複合タングステン酸化物粒子についても、上記占有率を60%以上とすることで、熱処理や、分散処理等の間におけるM元素の欠損を抑制した複合タングステン酸化物粒子となることから、紫外線照射時の着色を抑制可能な複合タングステン酸化物粒子となっている。
 また、熱処理や、分散処理を行った後の複合タングステン酸化物粒子について、上記占有率を60%以上とすることで、熱処理や、分散処理等を行う前の複合タングステン酸化物粒子においても上記占有率が60%以上となっている。
(4)分散処理を行った場合のM元素の減少量について
 上述のように、複合タングステン酸化物粒子に紫外線を照射すると、着色する現象は、複合タングステン酸化物粒子のM元素の欠損が影響しており、係る欠損は複合タングステン酸化物粒子について分散処理を行う際等に生じる。
 そこで、本実施形態の複合タングステン酸化物粒子は、分散媒に分散させる分散処理を行った場合に、分散処理の前と比較した、分散処理の後における、M元素(M)と、タングステン(W)との物質量の比であるM/Wの減少量が0.1以下であることが好ましい。
 上記減少量は、分散処理の前後でのM/Wの差を算出することで求められる。上記M/Wの減少量を0.1以下とすることで、分散処理におけるM元素の欠損を抑制できていることを意味するため、M元素の欠損が少ない複合タングステン酸化物粒子となる。このため、係る複合タングステン酸化物粒子によれば、紫外線を照射した場合でも、着色を抑制できる。
 上記分散処理は、評価する複合タングステン酸化物粒子1質量%とアミン系アクリル共重合高分子分散剤1質量%と残部を分散媒であるメチルイソブチルケトンとし、0.3mmφZrOビーズを用いて、0.5時間以上実施できる。
[複合タングステン酸化物粒子の製造方法]
 本実施形態の複合タングステン酸化物粒子の製造方法の概要を説明する。
 本実施形態の複合タングステン酸化物粒子の製造方法によれば、既述の複合タングステン酸化物粒子を製造できるため、既に説明した事項については説明を省略する。なお、ここでは複合タングステン酸化物粒子の製造方法の構成例を示しているに過ぎず、既述の複合タングステン酸化物粒子の製造方法が、以下の構成例に限定されるものではない。
 本実施形態の複合タングステン酸化物粒子の製造方法は、直接的に粒子径1μm以下の複合タングステン酸化物粒子を合成できる方法が望ましい。直接的に粒子径1μm以下の複合タングステン酸化物粒子を合成できれば、粉砕や分散のダメージの影響が少ない微粒子、例えば粒子径800nm以下の複合タングステン酸化物粒子を得ることができる。複合タングステン酸化物粒子の粉砕のダメージが少なければ、粉砕によるc軸方向に向いた方位の成分をもつ面の発生を抑えることができる。
 直接的に粒子径1μm以下の複合タングステン酸化物粒子を合成する方法は、M元素源とタングステン元素源を含む原料を電気炉や、火炎、プラズマに供給し、粒子を合成する製造方法が望ましい。
 そこで、本実施形態の複合タングステン酸化物粒子の製造方法は、以下の原料調製工程、エアロゾル形成工程、熱処理工程を有することができる。
 原料調製工程では、M元素源と、タングステン元素源とを含有する原料を調製できる。
 エアロゾル形成工程では、原料調製工程で調製した原料をエアロゾル化できる。
 熱処理工程では、エアロゾル化した原料を反応場で熱処理できる。
(1)各工程について
 以下、本実施形態の複合タングステン酸化物粒子の製造方法の各工程について説明する。
(1-1)原料調製工程
 原料調製工程では、M元素源と、タングステン元素源(以下、「W元素源」とも記載する)と、を含む原料を調製できる。
 原料調製工程では、原料に含まれるM元素の物質量と、W元素の物質量との比が、目的とする複合タングステン酸化物粒子の組成に対応したものとなるように、原料を配合、調製できる。
 原料調製工程で調製する原料の状態は特に限定されず、液体でも粉末でも良く、噴霧等によりエアロゾルを形成できることが好ましい。なお、エアロゾルとは、気体中に浮遊する微小な液体または固体の粒子と周囲の気体の混合体を意味する。
 原料が液体の場合は、例えばM元素源とW元素源とを含む溶液を調製することで、原料を調製できる。
 また、予めM元素源を含む溶液と、W元素源を含む溶液とをそれぞれ用意しておき、原料調製工程で両溶液を混合し、原料である原料混合溶液とすることもできる。
 後述する熱処理工程へは、例えば原料を液滴の状態にして供給することもできる。この場合、該液滴を形成する液滴形成部(液滴形成手段)に供給する直前、もしくは液滴形成部内でM元素源を含む溶液と、W元素源を含む溶液とを混合し、原料調製工程を実施できる。そして、液滴形成部では、後述するエアロゾル形成工程を実施できる。
 例えば、M元素源を含む溶液とW元素源を含む溶液とを予め混合すると、ゲル化する等の問題がある場合には、上述のように両溶液を予め用意し、エアロゾル形成工程の直前で混合することが好ましい。エアロゾル形成工程の直前に原料調製工程を実施する場合、両溶液の濃度と両溶液の液滴形成部への送液速度を調整することで、原料中のM元素と、W元素の物質量比を所望の範囲に調整できる。
 上述のように、エアロゾル形成工程の直前に原料調製工程を実施する場合、エアロゾル形成工程と、原料調製工程とが明確に区別されている必要は無く、両工程は連続的に実施できる。
 上述のように原料調製工程において、M元素源を含む溶液と、W元素源を含む溶液とを混合する場合、混合する具体的な方法は特に限定されず、任意の方法を用いることができる。
 W元素源としては特に限定されず、タングステンの塩等を用いることができ、例えばヘキサカルボニルタングステンを好ましく用いることができる。ヘキサカルボニルタングステンは、例えばW(CO)と表すことができる。また、W元素源を含む溶液としては、取扱いの容易さ等から、W元素源を含む有機溶液を好適に用いることができる。
 M元素源を含む溶液としては、例えばM元素を含む塩の溶液を用いることができる。M元素源であるM元素の塩の種類は特に限定されないが、例えばM元素の炭酸塩、酢酸塩、硝酸塩、水酸化物等から選択された1種類以上を用いることができる。
 M元素源を含む溶液としては、取扱いの容易さ等から、M元素源を含むエタノール溶液を好適に用いることができる。
 例えば、M元素がセシウムの場合においても、M元素源の塩としては、炭酸塩、酢酸塩、硝酸塩、水酸化物等から選択された1種類以上を用いることができるが、酢酸塩を特に好適に用いることができる。これは、酢酸セシウムのエタノールへの溶解が特に容易であるからである。
 なお、得られる複合タングステン酸化物中の1モルのタングステンに対する、M元素の割合、すなわちドープ量は、原料混合溶液を形成する際のW元素源と、M元素源との割合により決まる。このため、例えばW元素源を含む溶液の濃度や、M元素源を含む溶液の濃度等により制御できる。
 W元素源を含む溶液に含まれるW元素源の濃度、すなわちW元素の塩等の濃度は特に限定されない。例えば、W元素源を含む溶液のタングステン濃度が0.001mol/L以上10mol/L以下であることが好ましく、タングステン濃度が0.01mol/L以上10mol/L以下であることがより好ましく、タングステン濃度が0.01mol/L以上1mol/L以下であることがさらに好ましい。これは、W元素源を含む溶液のタングステン濃度を0.001mol/L以上とすることで、単位時間当たりの複合タングステン酸化物粒子の生産量を十分に確保でき、例えばフィルター等で十分な量を回収することができ、生産性を高めることができるからである。また、W元素源を含む溶液のタングステン濃度を10mol/L以下とすることで、溶解したW元素源の再析出を抑制し、生成した粒子が凝集することを抑制し、例えば1μm以上の粗大な複合タングステン酸化物粒子が混入することを抑制できるからである。さらに、W元素源を含む溶液には、pH調整のための薬剤や、界面活性剤などの添加剤を添加することもできる。
 また、M元素源を含む溶液に含まれるM元素源の濃度についても特に限定されるものではなく、製造する複合タングステン酸化物粒子における所望の組成や、W元素源を含む溶液に含まれるW元素源の濃度等に応じて選択することができる。
 原料混合溶液には、W元素源を含む溶液や、M元素源を含む溶液以外にも任意の成分を添加できる。
 ここまで、原料が液体の場合を例に説明したが、原料は固体であっても良く、例えば粉末とすることもできる。原料が粉末の場合は、例えばM元素化合物の粉末とタングステン化合物の粉末を混合することで調製できる。また、例えば、M元素源を含む溶液にタングステン化合物粉末を加え撹拌し、乾燥などにより溶媒を除去した前駆体粉末を原料とすることもできる。
 原料が固体の場合、W元素源としては特に限定されず、タングステンの塩等を用いることができ、例えばHWOや、パラタングステン酸アンモニウムを好ましく用いることができる。
 HWOは、タングステン以外の元素が、H(水素)、O(酸素)であり、タングステン以外の元素は後述する熱処理工程において系外に排出される。このため、W元素源としてHWOを用いることで、不純物の混入を抑制した複合タングステン酸化物粒子を得ることができるため好ましく用いることができる。
 M元素源としては、例えばM元素を含む塩の粉末を用いることができる。M元素を含む塩の種類は特に限定されないが、例えばM元素の炭酸塩、酢酸塩、硝酸塩、水酸化物等から選択された1種類以上を用いることができる。
 例えば、M元素がセシウムの場合についても、炭酸塩、酢酸塩、硝酸塩、水酸化物等から選択された1種類以上を用いることができるが、炭酸塩を特に好適に用いることができる。
(1-2)エアロゾル形成工程
 本実施形態の複合タングステン酸化物粒子の製造方法では、原料調製工程で調製した原料をエアロゾルの状態として、熱処理工程に供給することが好ましい。具体的にはエアロゾルを酸素等のキャリアガスにより搬送し、熱処理工程に供することが好ましい。
 そこで、本実施形態の複合タングステン酸化物粒子の製造方法は、原料について、原料の液滴または粒子を含むエアロゾルとするエアロゾル形成工程を有することもできる。
 エアロゾル形成工程においてエアロゾルを形成する手段、方法は特に限定されず、原料の状態等に応じて選択できる。
 原料が液体の場合は、遠心アトマイザ等の各種アトマイザや二流体ノズルを用いてキャリアガスに向けて、原料である液体を噴霧することでエアロゾルを形成できる。また、液体に対して超音波照射を行うことで液滴を形成することもできる。
 原料が粉末の場合は、原料である粉末の分散状態を形成し、該粉末を気流中に供給する装置によりエアロゾルを形成できる。例えば回転するブラシや撹拌翼等の撹拌部と、撹拌部に原料を送りだすピストンやスクリューフィーダ等を含む粉末供給部とを含むエアロゾル形成装置によりエアロゾルを形成できる。粉末供給部から供給された原料の粉末は、撹拌部で粉末を構成する粒子に分散され、各粒子をキャリアガスに送り出すことで原料である粉末からエアロゾルを生成できる。撹拌部は、原料である粉末を粒子に分散できるように、ブラシや、撹拌翼の回転速度を選択でき、高速で回転させることが好ましい。
 エアロゾル形成工程で気体中に分散した液滴を形成する場合、形成する液滴のサイズは特に限定されないが、液滴の直径は100μm以下であることが好ましく、10μm以下であることがより好ましく、5μm以下であることがさらに好ましい。液滴の直径を100μm以下とすることで、得られる複合タングステン酸化物粒子が粗粒化することを防ぎ、ナノメートルオーダーの複合タングステン酸化物粒子を得ることが可能になる。なお、エアロゾル形成工程で形成する液滴のサイズの下限値は特に限定されない。ただし、過度に小さい液滴を形成することは困難であり、生産性が低下する恐れがあることから、例えば1μm以上であることが好ましい。
 エアロゾル形成工程で気体中に分散した固体の粒子を形成する場合、粒子のサイズは特に限定されないが、粒子の直径は100μm以下であることが好ましく、10μm以下がより好ましく、3μm以下がさらに好ましい。粒子の直径を100μm以下とすることで、粒子の内部までより確実に熱処理を行うことが可能となる。粒子の直径は、既述の複合タングステン酸化物粒子の粒子径と同様に測定できる。
(1-3)熱処理工程
 熱処理工程では、原料を熱処理して、原料から複合タングステン酸化物粒子に加工できる。熱処理は、原料を500℃以上の温度で熱処理できれば良く、熱源の構成は特に限定されない。このため、熱処理工程は、キャリアガスを用いて原料を、火炎中に導く方法や、管状の電気炉内に導く方法により実施できる。火炎を用いる場合も、電気炉を用いる場合も、熱処理温度は500℃以上とすることができる。500℃以上で熱処理を行うことで、原料に含まれる化合物が分解し、タングステンとM元素とが反応して複合タングステン酸化物が形成される。
 熱処理温度は、上記タングステンとM元素との反応を進行できればいいため、500℃以上であればよいが、550℃以上であることが好ましく、1000℃以上であることがより好ましい。熱処理温度の上限値は特に限定されないが、エネルギー消費量を抑制する観点からは、1500℃以下であることが好ましい。
 熱処理工程では、上述のように火炎を用いることができ、原料を、火炎を用いて熱処理できる。熱処理工程で火炎を用いることで、火炎の反応場の温度を調整することにより、得られる複合タングステン酸化物粒子の粒子径を選択できる。
 液体の原料をキャリアガスに噴霧して液滴とし、火炎中に該原料を導入して複合タングステン酸化物粒子を合成する場合、原料の液滴は、酸素ガスなどのキャリアガスにより火炎中を移動する。そして、原料の液滴は、火炎内部に搬送されると、原料のW元素源とM元素源を含む有機溶媒等の溶媒が燃焼し、溶媒は燃焼反応により分解される。燃焼反応による生成熱がW元素源およびM元素源の分解反応に寄与し、火炎場の尾炎部にて冷却される過程において析出する。
 例えば、既述の様にW元素源としてはヘキサカルボニルタングステン等が、M元素源としてはM元素がセシウムの場合であれば酢酸セシウム等が挙げられ、これらの塩が熱処理工程において分解する。このとき、WはWOとして析出しやすい一方で、Csはモノマーとして酸化物を形成しにくく、一部、ナノサイズの粉末として析出できないままフィルターを通過して系外に排出される。
 そして、上記の場合、溶質部分の分解過程で、タングステンとM元素とが反応して、複合タングステン酸化物が形成される。
 熱処理工程で火炎を用いる場合、火炎の形成条件等は特に限定されないが、火炎は例えば酸素と炭化水素とを含む混合気体を用いて形成できる。酸素と炭化水素とを含む混合気体により火炎を形成することで、安定した温度の火炎を形成し、粒径等のばらつきを抑制した複合タングステン酸化物粒子を生成できる。
 火炎のサイズや、火炎の温度を調整する方法は特に限定されないが、例えば火炎に供給する混合気体中の酸素と、炭化水素等の可燃性気体との流量比を、可燃性気体の燃焼が可能な流量比としつつ、両気体の流量を調整することで行うことが好ましい。これは可燃性気体が、燃焼するために必要な酸素量を確保しつつ火力を調整することができるからである。
 例えば火炎を、酸素とプロパンとを含む混合気体を用いて形成している場合、混合気体中のプロパンと酸素(バーナ)の流量の比は、プロパン1に対し酸素を5以上8以下とし、プロパンの流量を0.5L/min以上2L/min以上の範囲とすることが好ましい。 これはプロパンの流量を1とした場合に、酸素の流量を5以上とすることで、可燃性気体であるプロパンの燃焼を十分に促進できるからである。ただし、酸素の供給が過剰とならないように、プロパン1に対して、酸素を8以下供給することが好ましい。
 火炎の反応場等の熱処理温度は、得られる複合タングステン酸化物粒子の粒子径にも影響する。
 これは、生成した複合タングステン酸化物粒子の昇華に、火炎等の反応場における熱エネルギーが使われ、昇華により粒子が弾けて微細な粒子径の粒子が得られるためと推認される。
 熱処理させて得られた複合タングステン酸化物粒子は、例えばフィルターを用いて回収できる。
(1-4)還元処理工程
 熱処理工程を経て得られた粒子、具体的には複合タングステン酸化物粒子は、赤外線吸収特性を発現しない場合がある。そこで、本発明の発明者らが検討を行ったところ、熱処理工程を経て得られた複合タングステン酸化物粒子について還元処理を行う還元処理工程をさらに実施することで、複合タングステン酸化物粒子は、赤外線吸収特性を発現できることを見出した。
 このため、本実施形態の複合タングステン酸化物粒子の製造方法は、熱処理工程で得られた粒子を、還元性ガスを含む雰囲気下で還元処理する還元処理工程を有することもできる。具体的には例えば、本実施形態の複合タングステン酸化物粒子の製造方法は、熱処理工程の後に還元性ガスを含む雰囲気下で、400℃より高く700℃未満の範囲の温度で還元処理する還元処理工程を有することができる。
 還元処理の条件は特に限定されないが、還元処理後の複合タングステン酸化物粒子をX線回折パターンにより解析した場合に、還元処理工程の前後で結晶構造が変化せず、かつ金属のタングステン等が析出しないように還元処理の条件を選択することが好ましい。
 還元処理工程では、熱処理工程で得られた複合タングステン酸化物粒子を、還元性ガスを含む還元雰囲気下で昇温と降温を行うことで、すなわち熱処理を行うことで還元処理できる。
 還元処理工程の間、複合タングステン酸化物粒子は撹拌しても静置してもよく、還元処理工程での複合タングステン酸化物粒子の取り扱いは適宜選択できるが、金属のタングステンが析出しないように取扱い条件を選択することが好ましい。
 還元処理の温度(還元処理温度)は、400℃より高いことが好ましく、500℃以上とすることがより好ましく、550℃以上であることがさらに好ましい。
 還元処理の温度の上限値についても特に限定されないが、例えば700℃未満であることが好ましく、650℃以下であることがより好ましく、650℃未満であることがさらに好ましい。
 なお、原料が液体の場合、エアロゾル形成工程において、原料濃度を低下させると得られる粒子サイズは小径化する。小径化した粒子はより還元しやすくなるため、還元処理工程における温度を従来よりも低下させることができる。還元処理工程では、室温から、還元処理の温度まで昇温後、再び室温まで降温することができる。
 還元条件は、得られる複合タングステン酸化物粒子の光学特性から、定めることができる。
 還元処理の温度を400℃より高くすることで複合タングステン酸化物粒子について還元処理を進め、赤外線吸収特性をより確実に発揮できる。また、700℃未満とすることで、複合タングステン酸化物粒子が金属タングステンに還元されることを抑制できる。
 還元雰囲気は、アルゴンなどの不活性ガスと、Hガス(水素ガス)等の還元性ガスとの混合ガスによる雰囲気とすることが好ましく、還元性ガスはHガスが望ましい。
 還元性ガスとしてHガスを用いる場合、還元雰囲気中のHガスの含有量は、適宜選択できるが、Hガスの含有量は、体積割合で0.1%以上10%以下の範囲が好ましく、2%以上10%以下の範囲がより好ましい。還元性ガスのみの雰囲気で還元すると、還元反応が過剰に進み金属のタングステンが析出することがあるので注意が必要である。
 還元処理工程の時間は、昇温から、降温までの全時間で30分以上とすることが望ましい。還元処理工程の時間の上限は特に限定されず、例えば過度に還元が進行しないように予備試験等を行い、選択することが好ましい。なお、ここでいう昇温から降温までの全時間とは、室温から昇温を開始し、還元処理温度に達した後、室温に冷却するまでの時間を意味する。なお、係る時間、複合タングステン酸化物粒子は、既述の還元雰囲気下に置かれていることが好ましい。
 このように還元処理工程を実施することで、熱処理工程後に得られた複合タングステン酸化物粒子について、目的としない異相を、目的とする複合タングステン酸化物相に変換させることができる。
(2)複合タングステン酸化物粒子の製造方法で好適に用いることができる装置について
(2-1)複合材料製造装置
 本実施形態の複合タングステン酸化物粒子の製造方法に好適に用いることができる複合材料製造装置の構成の一例について以下に説明する。
 図1は、本実施形態の複合材料製造装置10を模式的に表した図である。
 複合材料製造装置10は、原料となる溶液である、M元素とタングステン元素とを含む溶液を入れた第1格納部11と、原料の液滴を形成し、併せて火炎を形成する二流体ノズル12と、形成した複合タングステン酸化物粒子を回収するフィルター14に接続された反応管13とを有する。
 二流体ノズル12に原料の溶液とキャリアガスを供給してエアロゾルを形成できる(エアロゾル形成工程)。二流体ノズル12には例えば酸素と炭化水素とを供給し、あわせて火炎の反応場を形成しており、形成したエアロゾルは火炎内に供給し、熱処理を行うことができる(熱処理工程)。反応管13の周囲には冷却水の配管131が配置され、冷却水が循環している。反応管13に導入された複合タングステン酸化物粒子は、バグフィルターなどのフィルター14で回収される。
 また、キャリアガスの供給量の調整に最下流側にエジェクタ15を設けても良い。
 ここでは、原料の液滴を形成し、火炎を用いて熱処理を行い、複合タングステン酸化物粒子を形成する複合材料装置の構成例を示したが、係る形態に限定されず、原料は粉末等であっても良く、熱処理に用いる熱源は電気炉等であっても良い。
(2-2)還元処理装置
 還元処理装置では、既述の還元処理工程を実施することができる。
 還元処理装置は、既述の還元処理工程を実施できるように構成されていればよく、特に限定されない。例えば、既述の複合材料製造装置で得られた粒子である複合タングステン酸化物粒子を格納する容器と、該容器内に還元雰囲気とする混合ガスを供給するガス配管と、該容器を加熱する熱源を備えればよい。
 なお、容器内に還元雰囲気とする混合ガスを導入、排気し、被処理物である複合タングステン酸化物粒子を該混合ガスの気流下に置くこともできる。この場合には、係る気流を形成できるように、ガス配管として混合ガスの供給配管、および排気配管を設けておくことができる。
 また、容器内の複合タングステン酸化物粒子を撹拌する撹拌羽なども併用してもよい。
 図2は還元処理装置の一構成例を模式的に示した図であり、還元処理装置20の反応管21の中心軸を通る面での断面図を示している。
 還元処理装置20は、横型の管状炉であり、反応管21の一方の口21Aに図示しないガス導入管を、該管状炉の他方の口21Bに図示しないガス排気管を取り付けて用いることができる。そして、一方の口21A側から還元雰囲気とする混合ガスを供給することで、反応管21内を還元雰囲気とすることができる。
 反応管21の周囲にはヒーター22を設けておくことができ、複合タングステン酸化物粒子は、ボート等のセラミック製の容器23に入れ、管状炉の反応管21内のヒーター22に対応した位置に配置できる。
 係る還元処理装置20を用い、反応管21内を還元雰囲気とし、ヒーター22により所望の温度に加熱することで、容器23に入れられた複合タングステン酸化物粒子24の還元処理を行うことができる。
[近赤外線吸収粒子分散液]
 次に、本実施形態の近赤外線吸収粒子分散液の一構成例について説明する。
 本実施形態の近赤外線吸収粒子分散液は、近赤外線吸収粒子と、液状媒体とを含むことができる。そして、近赤外線吸収粒子として、既述の複合タングステン酸化物粒子を用いることができる。
 液状媒体としては、例えば水、有機溶媒、油脂、液状樹脂、液状可塑剤から選択された1種類以上を用いることができる。すなわち、例えば図3に示した様に、本実施形態の近赤外線吸収粒子分散液30は、近赤外線吸収粒子31と、液状媒体32とを含むことができる。近赤外線吸収粒子分散液は、液状媒体に、近赤外線吸収粒子が分散された構成を有することが好ましい。
 なお、図3は模式的に示した図であり、本実施形態の近赤外線吸収粒子分散液は、係る形態に限定されるものではない。例えば図3において近赤外線吸収粒子31を円で表し、球状の粒子として記載しているが、既述の複合タングステン酸化物粒子である近赤外線吸収粒子31の形状は係る形態に限定されるものではなく、任意の形状を有することができる。近赤外線吸収粒子31は例えば表面に被覆等を有することもできる。近赤外線吸収粒子分散液30は、近赤外線吸収粒子31、液状媒体32以外に、必要に応じてその他添加剤を含むこともできる。
 液状媒体としては、既述の様に、水、有機溶媒、油脂、液状樹脂、液状可塑剤から選択された1種類以上を用いることができる。
 有機溶媒としては、アルコール系、ケトン系、エステル系、炭化水素系、グリコール系など、種々のものを選択することが可能である。具体的には、イソプ口ピルアルコール、メタノール、エタノール、1-プ口パノール、イソプ口パノール、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、1-メトキシ-2-プ口パノールなどのアルコール系溶媒;ジメチルケトン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルブ口ピルケトン、メチルイソブチルケトン、シク口ヘキサノン、イソホ口ンなどのケトン系溶媒;3-メチルーメトキシ-プ口ピオネ一卜、酢酸ブチルなどのエステル系溶媒;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口ピルエーテル、プ口ピレングリコールモノメチルエーテル、プ口ピレングリコールモノエチルエーテル、プ口ピレングリコールメチルエーテルアセテー卜、プ口ピレングリコールエチルエーテルアセテ一卜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、ジメチルアセ卜アミド、N-メチル-2-ピ口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;エチレンク口ライド、ク口ルベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類等から選択された1種類以上を挙げることができる。
 もっとも、これらの中でも極性の低い有機溶媒が好ましく、特に、イソプ口ピルアルコール、エタノール、1-メトキシ-2-プ口パノール、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、プ口ピレングリコールモノメチルエーテルアセテー卜、酢酸n-ブチルなどがより好ましい。これらの有機溶媒は、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。
 油脂としては例えば、アマニ油、ヒマワリ油、桐油等の乾性油、ゴマ油、綿実油、菜種油、大豆油、米糠油等の半乾性油、オリーブ油、ヤシ油、パーム油、脱水ヒマシ油等の不乾性油、植物油の脂肪酸とモノアルコールを直接エステル反応させた脂肪酸モノエステル、エーテル類、アイソパー(登録商標) E、エクソール(登録商標) Hexane、Heptane、E、D30、D40、D60、D80、D95、D110、D130(以上、エクソンモービル製)等の石油系溶剤から選択された1種類以上を用いることができる。
 液状樹脂としては、例えば液状アクリル樹脂、液状エポキシ樹脂、液状ポリエステル樹脂、液状ウレタン樹脂等から選択された1種類以上を用いることができる。
 液状可塑剤としては、例えばプラスチック用の液状可塑剤等を用いることができる。
 近赤外線吸収粒子分散液が含有する成分は、上述の近赤外線吸収粒子、および液状媒体のみに限定されない。近赤外線吸収粒子分散液は、必要に応じてさらに任意の成分を添加、含有することもできる。
 例えば、近赤外線吸収粒子分散液に必要に応じて酸やアルカリを添加して、当該分散液のpHを調整してもよい。
 また、上述した近赤外線吸収粒子分散液中において、近赤外線吸収粒子の分散安定性を一層向上させ、再凝集による分散粒径の粗大化を回避するために、各種の界面活性剤、カップリング剤等を分散剤として近赤外線吸収粒子分散液に添加することもできる。
 当該界面活性剤、カップリング剤等の分散剤は用途に合わせて選定可能であるが、該分散剤は、アミンを含有する基、水酸基、カルボキシル基、およびエポキシ基から選択された1種類以上を官能基として有するものであることが好ましい。これらの官能基は、近赤外線吸収粒子の表面に吸着して凝集を防ぎ、近赤外線吸収粒子を用いて成膜した赤外線遮蔽膜中においても近赤外線吸収粒子を均一に分散させる効果をもつ。上記官能基(官能基群)から選択された1種類以上を分子中にもつ高分子系分散剤がさらに望ましい。
 好適に用いることができる市販の分散剤としては、ソルスパース(登録商標)9000、12000、17000、20000、21000、24000、26000、27000、28000、32000、35100、54000、250(日本ルーブリゾール株式会社製)、EFKA(登録商標) 4008、4009、4010、4015、4046、4047、4060、4080、7462、4020、4050、4055、4400、4401、4402、4403、4300、4320、4330、4340、6220、6225、6700、6780、6782、8503(エフカアディティブズ社製)、アジスパー(登録商標) PA111、PB821、PB822、PN411、フェイメックスL-12(味の素ファインテクノ株式会社製)、DisperBYK (登録商標) 101、102、106、108、111、116、130、140、142、145、161、162、163、164、166、167、168、170、171、174、180、182、192、193、2000、2001、2020、2025、2050、2070、2155、2164、220S、300、306、320、322、325、330、340、350、377、378、380N、410、425、430(ピックケミ一・ジャパン株式会社製)、ディスパ口ン(登録商標) 1751N、1831、1850、1860、1934、DA-400N、DA-703-50、DA-725、DA-705、DA-7301、DN-900、NS-5210、NVI-8514L(楠本化成株式会社製)、アルフォン(登録商標) UC-3000 、UF-5022、UG-4010、UG-4035、UG-4070(東亞合成株式会社製)等から選択された1種類以上が、挙げられる。
 近赤外線吸収粒子の液状媒体への分散処理方法は、近赤外線吸収粒子を液状媒体中へ分散できる方法であれば、特に限定されない。この際、近赤外線吸収粒子の平均粒径が200nm以下となるように分散できることが好ましく、0.1nm以上200nm以下となるように分散できることがより好ましい。
 近赤外線吸収粒子の液状媒体への分散処理方法としては、例えば、ビーズミル、ボールミル、サンドミル、ペイントシェーカー、超音波ホモジナイザーなどの装置を用いた分散処理方法が挙げられる。その中でも、媒体メディア(ビーズ、ボール、オタワサンド)を用いるビーズミル、ボールミル、サンドミル、ペイントシェーカー等の媒体撹拌ミルで粉砕、分散させることが所望とする平均粒径とするために要する時間を短縮する観点から好ましい。媒体撹拌ミルを用いた粉砕-分散処理によって、近赤外線吸収粒子の液状媒体中への分散と同時に、近赤外線吸収粒子同士の衝突や媒体メディアの近赤外線吸収粒子への衝突などによる微粒子化も進行し、近赤外線吸収粒子をより微粒子化して分散させることができる。すなわち、粉砕-分散処理される。
 近赤外線吸収粒子の平均粒径は、上述のように0.1nm以上200nm以下であることが好ましい。これは、平均粒径が小さければ、幾何学散乱もしくはミー散乱による、波長400nm以上780nm以下の可視光線領域の光の散乱が低減される結果、例えば本実施形態の近赤外線吸収粒子分散液を用いて得られる、近赤外線吸収粒子が樹脂等に分散した近赤外線吸収粒子分散体が曇りガラスのようになり、鮮明な透明性が得られなくなるのを回避できるからである。すなわち、平均粒径が200nm以下になると、光散乱は上記幾何学散乱もしくはミー散乱のモードが弱くなり、レイリー散乱モードになる。レイリー散乱領域では、散乱光は分散粒径の6乗に比例するため、分散粒径の減少に伴い散乱が低減し透明性が向上するからである。そして、平均粒径が100nm以下になると、散乱光は非常に少なくなり好ましい。平均粒径は30nm以下であることがさらに好ましい。
 ところで、本実施形態の近赤外線吸収粒子分散液を用いて得られる、近赤外線吸収粒子が樹脂等の固体媒体中に分散した近赤外線吸収粒子分散体内の近赤外線吸収粒子の分散状態は、固体媒体への分散液の公知の添加方法を行う限り該分散液の近赤外線吸収粒子の平均粒径よりも凝集することはない。
 また、近赤外線吸収粒子の平均粒径が0.1nm以上200nm以下であれば、製造される近赤外線吸収粒子分散体やその成形体(板、シートなど)が、単調に透過率の減少した灰色系のものになってしまうことを回避できる。
 本実施形態の近赤外線吸収粒子分散液中の近赤外線吸収粒子の含有量は特に限定されないが、例えば0.01質量%以上80質量%以下であることが好ましい。これは近赤外線吸収粒子の含有量を0.01質量%以上とすることで十分な日射透過率を発揮できる、すなわち日射透過率を十分に抑制できるからである。また、80質量%以下とすることで、近赤外線吸収粒子を分散媒内に均一に分散させることができるからである。
[近赤外線吸収粒子分散体]
 次に、本実施形態の近赤外線吸収粒子分散体の一構成例について説明する。
 本実施形態の近赤外線吸収粒子分散体は、近赤外線吸収粒子と、固体媒体とを含む。そして、近赤外線吸収粒子として、既述の複合タングステン酸化物粒子を用いることができる。具体的には例えば、図4に模式的に示すように、近赤外線吸収粒子分散体40は、既述の複合タングステン酸化物粒子である近赤外線吸収粒子41と、固体媒体42と、を含むことができ、近赤外線吸収粒子41は、固体媒体42中に配置できる。そして、本実施形態の近赤外線吸収粒子分散体は、近赤外線吸収粒子が、固体媒体中に分散していることが好ましい。なお、図4は模式的に示した図であり、本実施形態の近赤外線吸収粒子分散体は、係る形態に限定されるものではない。例えば図4において近赤外線吸収粒子41を円で表し球状の粒子として記載しているが、近赤外線吸収粒子41の形状は係る形態に限定されるものではなく、任意の形状を有することができる。近赤外線吸収粒子41は例えば表面に被覆等を有することもできる。近赤外線吸収粒子分散体40は、近赤外線吸収粒子41、固体媒体42以外に、必要に応じてその他添加剤を含むこともできる。
 以下、本実施形態に係る近赤外線吸収粒子分散体について、(1)固体媒体および近赤外線吸収粒子分散体の特性、(2)近赤外線吸収粒子分散体の製造方法、(3)添加剤、(4)適用例の順に説明する。
(1)固体媒体および近赤外線吸収粒子分散体の特性
 固体媒体としては熱可塑性樹脂、熱硬化樹脂や紫外線硬化樹脂等の媒体樹脂を挙げることができる。すなわち、固体媒体としては、樹脂を好適に用いることができる。
 固体媒体に用いる樹脂の具体的な材料は特に限定されないが、例えば、ポリエステル樹脂、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、紫外線硬化樹脂からなる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であることが好ましい。なお、ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂を好適に用いることができる。
 これら媒体樹脂は、主骨格にアミンを含有する基、水酸基、カルボキシル基、およびエポキシ基から選択された1種類以上を官能基として備えた高分子系分散剤を含有することもできる。
 固体媒体は媒体樹脂に限定されず、固体媒体として、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を加熱等により加水分解・縮重合させることで、固体媒体が酸化物を含有する近赤外線吸収粒子分散体とすることも可能である。
 本実施形態に係る近赤外線吸収粒子分散体の近赤外線吸収粒子の含有割合は特に限定されないが、近赤外線吸収粒子分散体は、近赤外線吸収粒子を0.001質量%以上80質量%以下含むことが好ましい。
 本実施形態の近赤外線吸収粒子分散体の形状についても特に限定されないが、本実施形態の近赤外線吸収粒子分散体は、シート形状、ボード形状、またはフィルム形状を備えることが好ましい。近赤外線吸収粒子分散体を、シート形状、ボード形状、またはフィルム形状とすることで様々な用途に適用できるためである。
(2)近赤外線吸収粒子分散体の製造方法
 本実施形態の近赤外線吸収粒子分散体の製造方法を、以下に説明する。なお、ここでは近赤外線吸収粒子分散体の製造方法の構成例を示しているに過ぎず、既述の近赤外線吸収粒子分散体の製造方法が、以下の構成例に限定されるものではない。
 本実施形態の近赤外線吸収粒子分散体は例えばマスターバッチを用いて製造することができる。この場合、本実施形態の近赤外線吸収粒子分散体の製造方法は、例えば、以下のマスターバッチ作製工程を有することもできる。
 マスターバッチ作製工程では、近赤外線吸収粒子が固体媒体中に分散したマスターバッチを作製できる。
 マスターバッチの具体的な作製方法は特に限定されない。例えば、近赤外線吸収粒子分散液や近赤外線吸収粒子を、固体媒体中に分散させ、当該固体媒体をペレット化することで、マスターバッチを作製できる。
 なお、近赤外線吸収粒子として、近赤外線吸収粒子分散液から液状媒体を除去して得られた近赤外線吸収粒子分散粉を用いることもできる。
 例えば近赤外線吸収粒子分散液や、近赤外線吸収粒子、近赤外線吸収粒子分散粉と、固体媒体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とを均一に混合して混合物を調製する。そして、該混合物を、ベント式一軸若しくは二軸の押出機で混練し、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、マスターバッチを製造できる。この場合、ペレット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、ペレットを作製する際、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。
 なお、マスターバッチ作製工程において、近赤外線吸収粒子分散液を原料として用いる場合、近赤外線吸収粒子分散液に由来する液状媒体を低減、除去することが好ましい。この場合、近赤外線吸収粒子分散液に含まれていた液状媒体を除去する程度は特に限定されない。例えば当該マスターバッチに残留が許容される量まで、近赤外線吸収粒子分散液等から、液状媒体を除去することが好ましい。なお、液状媒体として液状可塑剤を用いた場合は、当該液状可塑剤の全量が近赤外線吸収粒子分散体に残留してもよい。
 近赤外線吸収粒子分散液や、近赤外線吸収粒子分散液と固体媒体との混合物から、近赤外線吸収粒子分散液に含まれていた液状媒体を低減、除去する方法は特に限定されない。例えば、近赤外線吸収粒子分散液等を減圧乾燥する乾燥工程を実施することが好ましい。具体的には、近赤外線吸収粒子分散液等を撹拌しながら減圧乾燥し、近赤外線吸収粒子含有組成物と液状媒体の成分とを分離する。当該減圧乾燥に用いる装置としては、真空撹拌型の乾燥機が挙げられるが、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、近赤外線吸収粒子分散液に由来する液状媒体等の除去効率が向上するとともに、減圧乾燥後に得られる近赤外線吸収粒子分散粉や、原料である近赤外線吸収粒子分散液が長時間高温に曝されることがないので、近赤外線吸収粒子分散粉や、近赤外線吸収粒子分散液中に分散している近赤外線吸収粒子の凝集が起こらず好ましい。さらに近赤外線吸収粒子分散粉等の生産性も上がり、蒸発した液状媒体等の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近赤外線吸収粒子分散粉等においては、沸点120℃以下の溶媒成分を充分除去することが好ましい。例えば、係る溶媒成分の残留量が2.5質量%以下であることが好ましい。残留する溶媒成分が2.5質量%以下であれば、当該近赤外線吸収粒子分散粉等を、例えば近赤外線吸収粒子分散体へと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、近赤外線吸収粒子分散粉に残留する溶媒成分が2.5質量%以下であれば、近赤外線吸収粒子分散粉の状態で長期保管した際に、残留した溶媒成分の自然乾燥による凝集が発生せず、長期安定性が保たれるからである。
 得られたマスターバッチは、固体媒体を追加して混練することにより近赤外線吸収粒子分散体であるマスターバッチに含まれる近赤外線吸収粒子の分散状態が維持されたまま、その分散濃度を調整できる。
 また、本実施形態の近赤外線吸収粒子分散体の製造方法は、必要に応じて、得られたマスターバッチや、上述のようにマスターバッチに固体媒体を追加したものについて、成形し、所望の形状の近赤外線吸収粒子分散体とする成形工程を有することができる。
 近赤外線吸収粒子分散体を成形する具体的な方法は特に限定されないが、例えば公知の押出成形法、射出成形法等の方法を用いることができる。
 成形工程では、例えば、平面状や曲面状に成形されたシート形状、ボード形状、またはフィルム形状の近赤外線吸収粒子分散体を製造できる。シート形状、ボード形状、またはフィルム形状に成形する方法は特に限定されず、各種公知の方法を用いることができる。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。
 本実施形態の近赤外線吸収粒子分散体の製造方法は上記マスターバッチ作製工程を有する形態に限定されるものではない。
 例えば、本実施形態の近赤外線吸収粒子分散体の製造方法は、以下の工程を有する形態とすることもできる。
 固体媒体のモノマー、オリゴマーおよび未硬化で液状の固体媒体等である固体媒体前駆体と、近赤外線吸収粒子や、近赤外線吸収粒子分散粉、近赤外線吸収粒子分散液とを混合して、近赤外線吸収粒子分散体前駆液を調製する前駆液調製工程。
 上記モノマー等の固体媒体前駆体を縮合や重合等の化学反応によって硬化させ、近赤外線吸収粒子分散体を作製する近赤外線吸収粒子分散体作製工程。
 例えば、固体媒体としてアクリル樹脂を用いる場合、アクリルモノマーやアクリル系の紫外線硬化樹脂と、近赤外線吸収粒子とを混合して、近赤外線吸収粒子分散体前駆液を得ることができる。
 次いで、当該近赤外線吸収粒子分散体前駆液を所定の鋳型などに充填しラジカル重合を行えば、アクリル樹脂を用いた近赤外線吸収粒子分散体が得られる。
 固体媒体として架橋により硬化する樹脂を用いる場合も、上述したアクリル樹脂を用いた場合と同様に、近赤外線吸収粒子分散体前駆液に架橋反応をさせることで分散体を得ることができる。
 (3)添加剤
 固体媒体として樹脂を用いる場合、本実施形態の近赤外線吸収粒子分散体は、通常、これらの樹脂に添加される可塑剤、難燃剤、着色防止剤およびフィラー等の公知の添加剤(添加物)を含有することもできる。もっとも、既述の様に固体媒体は樹脂に限定されず、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。
 本実施形態に係る近赤外線吸収粒子分散体の形状は特に限定されないが、既述の様に、例えばシート形状、ボード形状、またはフィルム形状の形態をとることができる。
 シート形状、ボード形状、またはフィルム形状の近赤外線吸収粒子分散体を合わせガラスなどの透明基材中間層として用いる場合、当該近赤外線吸収粒子分散体に含まれる固体媒体が、そのまま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がある。この場合、近赤外線吸収粒子分散体は、可塑剤を含有することが好ましい。具体的には例えば、当該固体媒体がポリビニルアセタール樹脂であり、上述の用途に用いる場合は、近赤外線吸収粒子分散体はさらに可塑剤を含有することが好ましい。
 上述した可塑剤としては、本実施形態の近赤外線吸収粒子分散体に用いる固体媒体におい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近赤外線吸収粒子分散体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。
(4)適用例
 本実施形態の近赤外線吸収粒子分散体は、各種態様で用いることができ、その使用、適用態様は特に限定されない。以下に、本実施形態の近赤外線吸収粒子分散体の適用例として、近赤外線吸収用中間膜、近赤外線吸収積層体、近赤外線吸収透明基材について説明する。
(4-1)近赤外線吸収用中間膜、近赤外線吸収積層体
 本実施形態の近赤外線吸収積層体は、既述の近赤外線吸収粒子分散体と透明基材とを含む積層構造を有することができる。本実施形態の近赤外線吸収積層体は、既述の近赤外線吸収粒子分散体と、透明基材とを要素にもち、これらを積層した積層体とすることができる。
 近赤外線吸収積層体として、例えば2枚以上の複数枚の透明基材と、既述の近赤外線吸収粒子分散体とを積層した例が挙げられる。この場合、近赤外線吸収粒子分散体は、例えば透明基材の間に配置し、近赤外線吸収用中間膜として用いることができる。
 この場合、具体的には、透明基材と、近赤外線吸収粒子分散体との積層方向に沿った断面模式図である図5に示すように、近赤外線吸収積層体50は、複数枚の透明基材521、522と、近赤外線吸収粒子分散体51とを有することができる。そして、近赤外線吸収粒子分散体51は複数枚の透明基材521、522の間に配置できる。図5においては、透明基材521、522を2枚有する例を示したが、係る形態に限定されるものではない。
 上記近赤外線吸収用中間膜となる近赤外線吸収粒子分散体は、シート形状、ボード形状、またはフィルム形状のいずれかの形状を有することが好ましい。
 透明基材は、可視光線領域において透明な板ガラス、板状のプラスチック、フィルム状のプラスチックから選択された1種類以上を好適に用いることができる。
 透明基材として、プラスチックを用いる場合、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、例えばポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、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、アイオノマー樹脂、フッ素樹脂等から選択された1種類以上を使用可能である。なお、ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂を好適に用いることができる。
 透明基材は、日射遮蔽機能を有する粒子を含有していてもよい。日射遮蔽機能を有する粒子としては、近赤外線遮蔽特性を有する近赤外線吸収粒子を用いることができる。
 複数枚の透明基材間に挟持される中間層の構成部材として既述の近赤外線吸収粒子分散体を介在させることで、紫外線の照射を受けた場合でも着色することを抑制した、近赤外線吸収積層体の1種である日射遮蔽合わせ構造体とすることができる。また、日射透過率を抑制しつつも、透過色がよりニュートラルな色調を備え、かつセンサー波長の透過性を確保することも可能な近赤外線吸収積層体の1種である日射遮蔽合わせ構造体とすることができる。
 なお、近赤外線吸収粒子分散体を挟持して対向する複数枚の透明基材を、公知の方法で貼り合わせ、一体化することで、上述の近赤外線吸収積層体とすることもできる。
 既述の近赤外線吸収粒子分散体を近赤外線吸収用中間膜として用いる場合、固体媒体としては、近赤外線吸収粒子分散体で説明したものを用いることができる。ただし、近赤外線吸収用中間膜と、透明基材との密着強度を高める観点からは、固体媒体はポリビニルアセタール樹脂であることが好ましい。
 本実施形態の近赤外線吸収用中間膜は、既述の近赤外線吸収粒子分散体の製造方法により製造でき、例えばシート形状、ボード形状、またはフィルム形状のいずれかの形状を有する近赤外線吸収用中間膜とすることができる。
 なお、近赤外線吸収用中間膜が、柔軟性や透明基材との密着性を十分に有しない場合は、媒体樹脂用の液状可塑剤を添加することが好ましい。例えば、近赤外線吸収用中間膜に用いた媒体樹脂がポリビニルアセタール樹脂である場合、ポリビニルアセタール樹脂用の液状可塑剤の添加は、透明基材との密着性向上に有益である。
 可塑剤としては、固体媒体の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を固体媒体として用いた近赤外線吸収粒子分散体に適用する可塑剤としては、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。
 また、近赤外線吸収用中間膜には、シランカップリング剤、カルボン酸の金属塩、金属の水酸化物、金属の炭酸塩から成る群から選択される少なくとも1種を添加することもできる。カルボン酸の金属塩、金属の水酸化物、金属の炭酸塩を構成する金属は特に限定されないが、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、マンガン、セシウム、リチウム、ルビジウム、亜鉛から選択される少なくとも1種であることが好ましい。近赤外線吸収用中間膜において、カルボン酸の金属塩、金属の水酸化物、金属の炭酸塩から成る群から選択される少なくとも1種の含有量が、近赤外線吸収粒子に対して1質量%以上100質量%以下であることが好ましい。
 さらに、近赤外線吸収用中間膜は、必要に応じて近赤外線吸収粒子に加えて、Sb、V、Nb、Ta、W、Zr、F、Zn、Al、Ti、Pb、Ga、Re、Ru、P、Ge、In、Sn、La、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho、Y、Sm、Eu、Er、Tm、Tb、Lu、Sr、Caから成る群から選択される2種類以上の元素を含む酸化物粒子、複合酸化物粒子、ホウ化物粒子のうちの少なくとも1種類以上の粒子を含有することもできる。近赤外線吸収用中間膜は、係る粒子を、近赤外線吸収粒子との合計を100質量%とした場合に、5質量%以上95質量%以下の範囲で含有できる。
 近赤外線吸収積層体は、透明基材間に配置された中間膜の少なくとも1層に、紫外線吸収剤を含有してもよい。紫外線吸収剤としては、マロン酸エステル構造を有する化合物、シュウ酸アニリド構造を有する化合物、ベンゾトリアゾール構造を有する化合物、ベンゾフェノン構造を有する化合物、トリアジン構造を有する化合物、ベンゾエート構造を有する化合物、ヒンダードアミン構造を有する化合物等から選択された1種類以上が挙げられる。
 なお、近赤外線吸収積層体の中間層は、本実施形態に係る近赤外線吸収用中間膜のみで構成して良いのは勿論である。
 ここで説明した近赤外線吸収用中間膜は、近赤外線吸収粒子分散体の一態様である。本実施形態に係る近赤外線吸収粒子分散体は、可視光線を透過する2枚以上の透明基材に挟持されることなく使用できることはもちろんである。すなわち、本実施形態に係る近赤外線吸収粒子分散体は、単独で近赤外線吸収粒子分散体として成立できるものである。
 本実施形態に係る近赤外線吸収積層体は、上述のような、透明基材間に近赤外線吸収粒子分散体を配置した形態に限定されるものではなく、近赤外線吸収粒子分散体と、透明基材とを含む積層構造を有するものであれば、任意の構成を採ることができる。
(4-2)近赤外線吸収透明基材
 本実施形態の近赤外線吸収透明基材は、透明基材と、透明基材の少なくとも一方の面に配置された近赤外線吸収層とを備えており、近赤外線吸収層を既述の近赤外線吸収粒子分散体とすることができる。
 具体的には、透明基材と、近赤外線吸収層との積層方向に沿った断面模式図である図6に示すように、近赤外線吸収透明基材60は、透明基材61と、近赤外線吸収層62とを有することができる。近赤外線吸収層62は、透明基材61の少なくとも一方の面61Aに配置できる。
 本実施形態の近赤外線吸収透明基材は、上述の様に透明基材を有することができる。透明基材としては、例えばフィルム基材(透明フィルム基材)、およびガラス基材(透明ガラス基材)から選択された1種類以上を好ましく用いることができる。
 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、ボード形状でもシート形状でも良い。当該フィルム基材の材料としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂等から選択された1種類以上を好適に用いることができ、各種目的に応じて使用可能である。もっとも、フィルム基材の材料としては、ポリエステル樹脂であることが好ましく、特にポリエチレンテレフタレート樹脂(PET樹脂)であることがより好ましい。すなわち、フィルム基材は、ポリエステル樹脂フィルムであることが好ましく、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムであることがより好ましい。
 透明基材としてフィルム基材を用いる場合、フィルム基材の表面は、近赤外線吸収層との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、ガラス基材もしくはフィルム基材と近赤外線吸収層との接着性を向上させるために、ガラス基材上もしくはフィルム基材上に中間層を形成し、中間層上に近赤外線吸収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。
 近赤外線吸収粒子分散体については既述のため、ここでは説明を省略する。なお、近赤外線吸収粒子分散体の形状は特に限定されないが、例えばシート形状、ボード形状、またはフィルム形状を備えることが好ましい。
 本実施形態の近赤外線吸収透明基材の製造方法について説明する。
 本実施形態の近赤外線吸収透明基材は、例えば既述の近赤外線吸収粒子分散液を用いて、透明基材上へ、近赤外線吸収粒子が固体媒体に分散された近赤外線吸収粒子分散体である近赤外線吸収層を形成することで製造できる。
 そこで、本実施形態の近赤外線吸収透明基材の製造方法は、例えば以下の塗布工程と、近赤外線吸収層形成工程を有することができる。
 塗布工程は、透明基材の表面に、既述の近赤外線吸収粒子分散液を含む塗布液を塗布する。
 近赤外線吸収層形成工程は、塗布液中の液状媒体を蒸発させた後、近赤外線吸収層を形成する。
 塗布工程で用いる塗布液は、例えば、既述の近赤外線吸収粒子分散液に、樹脂や、金属アルコキシド等の固体媒体、または固体媒体前駆体を添加、混合して作製できる。
 固体媒体前駆体は、既述の様に固体媒体のモノマー、オリゴマー、および未硬化で液状の固体媒体から選択された1種類以上を意味する。
 透明基材上にコーティング膜である近赤外線吸収層を形成すると、該近赤外線吸収層は、近赤外線吸収粒子が固体媒体に分散されている状態となる。このため、係る近赤外線吸収層が近赤外線吸収粒子分散体となる。このように、透明基材の表面に近赤外線吸収粒子分散体を設けることで、近赤外線吸収透明基材を作製できる。
 固体媒体や、固体媒体前駆体については、(1)固体媒体および近赤外線吸収粒子分散体の特性や、(2)近赤外線吸収粒子分散体の製造方法において説明したため、ここでは説明を省略する。
 透明基材上へ近赤外線吸収層を設けるために、透明基材上に塗布液を塗布する方法は、透明基材表面へ塗布液を均一に塗布できる方法であればよく、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、スピンコート法、スクリーン印刷、ロールコート法、流し塗り等を挙げることができる。
 ここでは、固体媒体として紫外線硬化樹脂を用い、バーコート法を用いて塗布液を塗布し、近赤外線吸収層を形成する場合を例に、透明基材表面への近赤外線吸収層の作製手順を説明する。
 適度なレベリング性をもつように濃度、および添加剤を適宜調整した塗布液を、近赤外線吸収層の厚み、および近赤外線吸収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透明基材上に塗布する。そして、塗布液中に含まれる液状媒体等の溶媒を乾燥により除去した後、紫外線を照射して固体媒体を硬化させることで、透明基材上に近赤外線吸収層であるコーティング層を形成できる。
 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℃以上140℃以下の温度で20秒間以上10分間以下程度の条件で実施できる。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紫外線露光機を好適に用いることができる。
 その他、近赤外線吸収層の形成の前後工程(前工程、後工程)により、基材と近赤外線吸収層の密着性、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、例えば基材の表面処理工程、プリベーク(基材の前加熱)工程、ポストベーク(基材の後加熱)工程などが挙げられ、適宜選択することができる。プリベーク工程やポストベーク工程における加熱温度は80℃以上200℃以下、加熱時間は30秒間以上240秒間以下であることが好ましい。
 本実施形態の近赤外線吸収透明基材の製造方法は上記方法に限定されない。本実施形態の近赤外線吸収透明基材の製造方法の他の構成例として、以下の近赤外線吸収粒子分散液塗布、乾燥工程や、バインダー塗布、硬化工程を有する形態も挙げられる。
 近赤外線吸収粒子分散液塗布、乾燥工程は、既述の近赤外線吸収粒子分散液を透明基材の表面に塗布し、乾燥させる。
 バインダー塗布、硬化工程は、近赤外線吸収粒子分散液を塗布した面上に、樹脂や、金属アルコキシド等の固体媒体や、固体媒体前駆体を用いたバインダーを塗布、硬化させる。
 この場合、近赤外線吸収粒子分散液塗布、乾燥工程により、透明基材の表面に近赤外線吸収粒子を分散させた膜が形成される。なお、近赤外線吸収粒子分散液は、既述の近赤外線吸収透明基材の製造方法の塗布工程について説明したものと同様の方法により塗布できる。
 そして、該近赤外線吸収粒子を分散させた膜上にバインダーを塗布し、硬化させることで、近赤外線吸収粒子間に硬化したバインダーが配置され、近赤外線吸収層を形成できる。
 近赤外線吸収透明基材は、近赤外線吸収粒子分散体の表面にさらにコート層を有することもできる。すなわち多層膜を備えることもできる。
 コート層は、例えばSi、Ti、Zr、Alから選択された1種類以上を含む酸化物のコーティング膜とすることができる。この場合、コート層は、例えば近赤外線吸収層上へ、Si、Ti、Zr、Alのいずれか1種類以上を含むアルコキシド、および当該アルコキシドの部分加水分解縮重合物から選択された1種類以上を含有する塗布液を塗布した後、加熱することで形成できる。
 コート層を設けることで、コーティングされた成分が、第1層である近赤外線吸収粒子の堆積した間隙を埋めて成膜され可視光の屈折を抑制するため、膜のヘイズ値がより低減して可視光透過率を向上できる。また、近赤外線吸収粒子の基材への結着性を向上できる。
 ここで、近赤外線吸収粒子単体、あるいは近赤外線吸収粒子を含有する膜上に、Si、Ti、Zr、Alのいずれか1種類以上を含むアルコキシドや、これらの部分加水分解縮重合物からなるコーティング膜を形成する方法としては、成膜操作の容易さやコストの観点から塗布法が好ましい。
 上記塗布法に用いるコーティング液としては、水やアルコールなどの溶媒中に、Si、Ti、Zr、Alのいずれか1種類以上を含むアルコキシドや、当該アルコキシドの部分加水分解縮重合物を1種類以上含むものを好適に用いることができる。上記コーティング液における上記アルコキシド等の含有量は特に限定されないが、例えば加熱後に得られるコーティング中の酸化物換算で40質量%以下が好ましい。また、必要に応じて酸やアルカリを添加してpH調整することもできる。
 当該コーティング液を、近赤外線吸収粒子を主成分とする膜上に、第2層として塗布し加熱することで、コート層であるSi、Ti、Zr、Alから選択された1種類以上を含む酸化物被膜を容易に形成できる。塗布液に使用するバインダー成分またはコーティング液の成分として、オルガノシラザン溶液を用いることも好ましい。
 Si、Ti、Zr、Alのいずれか1種類以上の金属アルコキシド、およびその部分加水分解縮重合物から選択された1種類以上を含む近赤外線吸収粒子分散液や、コーティング液(塗布液)の塗布後の基材加熱温度は特に限定されない。例えば基材加熱温度は100℃以上が好ましく、近赤外線吸収粒子分散液等の塗布液中の溶媒の沸点以上であることがより好ましい。
 これは、基材加熱温度が100℃以上であると、塗膜中に含まれる金属アルコキシドまたは当該金属アルコキシドの加水分解重合物の重合反応が完結できるからである。また、基材加熱温度が100℃以上であると、溶媒である水や有機溶媒が膜中に残留することがほとんどないので、加熱後の膜において、これら溶媒が可視光透過率低減の原因とならないからである。
 本実施形態の近赤外線吸収透明基材の、透明基材上における近赤外線吸収層の厚みは、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。これは近赤外線吸収層の厚みが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、近赤外線吸収層における溶媒の揮散およびバインダーの硬化の際に、基材フィルムの反り発生等の工程異常発生を回避できるからである。
 以下に具体的な実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(1)評価方法
(1-1)粉末X線回折
 複合タングステン酸化物粒子について、粉末X線回折装置(X'Pert PRO MPD(Malvern Panalytical))を用い、粉末X線回折パターン(XRDパターン)の測定を行った。なお、線源としてはCuKα線を用い、管電圧45kV、管電流40mAとして粉末X線回折パターンの測定を行った。
(1-2)TEM像、HAADF像観察
 得られた複合タングステン酸化物粒子について、透過型電子顕微鏡を用いて観察を行った。日本電子製STEM(型式:JEM-ARM200F)を用いてhigh-angle angular dark-field images(HAADF)像も観察した。HAADF像での粒子コントラストは粒子の原子数と原子の個数に比例する。重い原子が複数個積層するほど明るいコントラストを示すため、最も明るいコントラスト、および2番目に明るいコントラストがW、3番目に明るいコントラストがCsであり、Oは確認できないと考えられる。
(1-3)可視光透過率、日射透過率(Visible Light Transmittance、Solar Transmittance)
 インクの光学特性は、分光光度計(日立製作所株式会社製 U-4100)を用いて測定し、可視光透過率と日射透過率とは、JIS R 3106(2019)に従って算出した。
(1-4)組成分析
 複合タングステン酸化物粒子が含有する各成分の割合は、以下の方法により評価した。
 Csの質量割合は偏向ゼーマン原子吸光光度計Polarized Zeeman atomic absorption spectroscopy(AAS、型式:ZA3300、株式会社日立ハイテック製)により1試料毎に3回測定した平均値とした。
 Wの質量割合はinductively-coupled plasma optical emission spectroscopy(ICP-OES、型式:ICPE-9800、株式会社島津製作所製)により1試料毎に3回分析した平均値とした。
 Oの質量割合は、酸素・窒素・水素分析装置(ON-836, LECO Japan Corp.)により酸素検出用の赤外線検出器(infrared absorption spectroscopy(IRS))を用い、1試料毎に3回分析した平均値とした。
(1-5)ΔR、ΔE
 実施例3、比較例2で作製した近赤外線吸収粒子分散体に、UV照射を行った際の吸光度や、色の変化の比較は、塗布膜の濃度の影響を取り除くため、UV照射前における吸光度の最大値に対する照射後の吸光度の最大値の割合であるΔR、および色味の変化量であるΔEを用いた。
 ΔRは、上述のように、UV照射後の吸光度の最大値(ABS_after UV)を、UV照射前の吸光度の最大値(ABS_initial)で割った値になる。すなわちΔR=ABS_after UV/ABS_initialである。
 ΔEは、以下の式(1)で算出でき、式中のΔL、Δa、Δbは、分光光度計による測定結果から、ISO 11664-4:2008に準拠して求めた、CIE 1976 L Color spaceにおける色味値L、a、bの、UV照射前後における変化量である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
[実施例1]
 図1に示した複合材料製造装置10を用いて、複合タングステン酸化物粒子の製造を行い、評価を行った。以下、具体的な条件について説明する。
 複合材料製造装置10は、原料となる溶液であるW元素源とM元素源を含む溶液を入れた第1格納部11と、原料の液滴を形成し、併せて火炎を形成する二流体ノズル12と、形成した複合タングステン酸化物粒子を回収するフィルター14に接続された反応管13とを有する。
 二流体ノズル12への原料溶液の供給量は3g/minとした。また、キャリアガスである酸素の流量は、エジェクタ15により制御し、9L/minとした。エジェクタ15における空気流量が160L/min~180L/minの範囲内となるように制御した。
 二流体ノズル12による火炎の形成には、プロパンガスと、酸素ガスとを用い、プロパンガス流量を1.0L/min、酸素ガス流量を5.0L/minとした。
 原料としては、W元素源であるW(CO)をTHF(テトラヒドロフロン)に溶解した溶液(W元素源を含む溶液)と、M元素源である酢酸セシウムをエタノールに溶解した溶液(M元素源を含む溶液)との混合溶液を用い、第1格納部11に収容した。原料である混合溶液は、含まれるM元素であるCsの物質量(Cs)と、タングステン元素の物質量(W)との比であるCs/W比が0.38となるように調製した。
 第1格納部11から、二流体ノズル12に上記原料溶液とキャリアガスである酸素を供給してエアロゾルを形成した(エアロゾル形成工程)。
 二流体ノズル12には上述のように、プロパンガスと、酸素ガスとを供給し、火炎の反応場を形成しており、形成したエアロゾルは火炎内に供給し、熱処理を行った(熱処理工程)。
 熱処理工程で得られた複合タングステン酸化物粒子は、反応管13内に導入した。反応管13の周囲には冷却水の配管131が配置され、冷却水が循環している。反応管13に導入された複合タングステン酸化物粒子は、バグフィルターであるフィルター14で回収した。
 得られた複合タングステン酸化物粒子について、既述の評価を行った。
 得られた複合タングステン酸化物粒子のXRDパターンを図7Aに示す。得られたXRDパターンにおいて、六方晶であるCs0.33WOの回折ピークと、(CsO)0.44 ICDD:00-047-0566の回折ピークを一部、確認した。なお、図7A、図7Bでは、下段にCs0.33WOの回折ピークの位置も合わせて示している。
 また、得られた複合タングステン酸化物粒子のTEM像およびHAADF像を図8A~図8Cに示す。図8Aに示したTEM像より、粒子径は50nm~200nm程度であった。すなわち粒子径が10nm以上200nm以下の範囲内にあった。また、ファセット(平坦面)を有する粒子であることが確認できた。図8B、図8Cに示したHAADF-STEM像より、W/Cs列に生じたW欠損列を至る箇所に確認されたため、本粒子はセシウムポリタングステートに分類される。
 本粒子のCs/W比をICP等により分析したところ、Cs/W比は仕込み組成である0.38から0.37まで減少していることが確認できた。O/W比は3.13であった。
[実施例2]
 実施例1得られた複合タングステン酸化物粒子について、図2に示した還元処理装置20を用いて還元処理を行った。
 図2に示すように、3体積%H/97体積%Arの気流下、反応管21の周囲にはヒーター22を設けておき、室温から500℃まで昇温し、複合タングステン酸化物粒子24を入れた容器23を置いた部分が還元処理温度に到達後、2時間保持し、その後室温まで冷却することで還元処理を行った(還元処理工程)。
 得られた複合タングステン酸化物粒子のXRDパターンを図7Bに示す。得られたXRDパターンは、六方晶であるCs0.33WOの回折ピークのみを含むことを確認した。
 また、得られた複合タングステン酸化物粒子のTEM像およびHAADF像を図9A~図9Cに示す。図9Aに示したTEM像より、粒子サイズは50nm~200nm程度であることが確認できた。すなわち粒子径が10nm以上200nm以下の範囲内にあった。また、ファセットを有する粒子であった。図9B、図9Cに示したHAADF-STEM像より、WおよびCs欠損は完全に消失していることが確認された。
 本粒子のCs/W比をICP等により分析したところ、Cs/W比は実施例1と比較して、0.37から0.34までさらに減少したが、0.34という値は理論組成比0.33よりも0.01多く、上記XRDパターン上は単相であるため、Cs欠損もほぼ存在しないと考えられる。O/W比は2.83であった。
 図7Cに示した格子定数を確認すると、Cs0.33WOよりもa軸長、c軸長について0.003Åほど左上に位置しており、Csが理論比0.33までドープされた複合タングステン酸化物をナノ粒子の状態で合成できたと考えられる。
 得られた複合タングステン酸化物粒子のXPS測定による半定量結果を表1に示す。XPSとしては、アルバックファイ社製のVersaProbe IIを用いた。また、X線源は単色化されたAl-Kα線を用い、ビーム径を100μmφ、X線出力を25W、到達真空度を5.7×10-7Pa以下として実施した。
 六方晶構造中にアルカリ元素はタングステンに対して、物質量の比で最大1/3までドープされることが知られるが、本実施例では0.372と0.33よりも大きくなることが確認できた。これは、アルカリ元素が粒子の表面に多く存在している可能性を示唆する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
[実施例3]
 実施例2で得られた複合タングステン酸化物粒子1質量%とアミン系アクリル共重合高分子分散剤1質量%と残部を分散媒であるメチルイソブチルケトン(以下、MIBKとも記載する)として分散液であるインクを作製した。インクは0.3mmφZrOビーズを用いて、上記複合タングステン酸化物粒子と、分散媒とについて、ペイントシェーカーで分散、粉砕処理を行い作製した。
 実施例3では、分散・粉砕時間を0.5時間、1時間、2時間、4時間、5時間と変えて分散液の光学特性を測定した。すなわち、実施例2の複合タングステン酸化物粒子が分散・粉砕処理されて行く過程の変化を知ることができる。
 得られた分散液であるインクについて、複合タングステン酸化物粒子の濃度が0.02質量%となるようにMIBKで希釈して、石英セルを用いて、UV-Vis-NIR spectrophotometer(型式:U-4100、株式会社日立ハイテック製)によりモル吸収係数、および透過プロファイルを測定した。以下の実施例、比較例において分散液であるインクの分光特性を同じ手順により測定している。
 複合タングステン酸化物粒子の粉砕時間を変えて調製したインクについて、測定した透過プロファイルの変化を図10Aに示す。粉砕時間が2時間程度であっても赤外線領域の吸収特性は変化せず、粉砕2時間以降は可視光線領域の光の散乱が減少することを確認できた。
 5時間の分散・粉砕処理後に得られたインク中の複合タングステン酸化物粉末のTEM像から測長した粒度分布の測定結果、およびTEM像を図10B、図10Cにそれぞれ示す。平均粒子サイズは14.3nmであり、標準偏差は2.7nmであった。また、70nm以上の粗大粒子は確認されなかった。なお、平均粒子サイズ、標準偏差は、上記TEM像から測長して求めた粒径についての平均値、標準偏差になる。
 5時間の分散・粉砕処理後に得られたインク中の複合タングステン酸化物粉末のXPS測定による半定量結果を表1に示す。粉砕処理を行うことで実施例2と比較してCs/W=0.307まで低下したが、比較例2で示したCs/W比より多いことを確認できた。
 実施例3で5時間分散・粉砕処理した複合タングステン酸化物粒子と比較例2の7時間分散・粉砕処理した複合タングステン酸化物粒子のモル吸収係数を図11Aにおいて比較する。
 比較例2では、0.8、1.4eVに吸収ピークがある一方で、実施例3は、0.95eVに吸収のピークが現れた。
 非特許文献9におけるMachidaらによるDrude-Lorentz解析によると、固相法で調製したCs0.32WO3-y粉末では、Cs自由電子は1.0eVのLSPR//に寄与する一方で、V電子はxy方向のLSPR⊥(0.8eV)と1.4eV付近のポーラロンに寄与する。上記3種類の吸収が重なって、1.4eVに肩を持った0.8eVピークと見える。上記知見と、図11Aに示した結果から、火炎噴霧法で調製した本実施例の複合タングステン酸化物粒子の吸収ピークは、固相法で調製した後述する比較例2の複合タングステン酸化物粒子の吸収ピークと比較してV由来の吸収ピークが少ないと考えられる。
 また、参考として実施例3の5時間分散・粉砕処理した複合タングステン酸化物粒子と比較例2の7時間分散・粉砕処理した複合タングステン酸化物粒子とを対比することが適切であることを示すため、図11BにVLT(可視光透過率)とSolar Transmittance(日射透過率)の関係を示す。図11Bに示されるように、両者はほぼ同じ、可視光透過性と日射透過性を示している。
 すなわち、これまで気相法で合成された粉末の特性は溶液噴霧熱分解法(LFSP:Liquid fed spray pyrolysis)や、SFSP(Solid fed spray pyrolysis)程度であったが、本実施例で得られた複合タングステン酸化物粒子はほぼ比較例2の固相法により合成した粉末に漸近する結果になることを確認できた。
 図12Aに本実施例で合成した複合タングステン酸化物粒子の耐光着色特性の評価結果を示す。本実施例で合成した複合タングステン酸化物粒子の分散液と、UV硬化樹脂UV―3701(東亜合成株式会社)と、を質量割合1:1で混合し、塗布液を作製した。次に塗布液をソーダガラス基板(厚さ3mm×10mm×10mm)上にワイヤーバー(#6)を用いて塗布し、100℃で1分間加熱して塗布液中に含まれる有機溶媒を乾燥、除去した。さらに、UVコンベア装置(型式:ECS-401GX、アイグラフィックス株式会社製)を用いて塗布液中のUV硬化樹脂を重合硬化させることで、透明基材であるガラス基板上に、近赤外線吸収粒子分散体である硬化膜を作製した。
 UVコンベア装置中のUV源には365nmに主波長を有する水銀ランプ(型式:H04-L41、アイグラフィックス株式会社製)を用い、UVコンベアのランプ電力は2.0kWとした。本装置により、強度134.8mW/cmでのUV照射を行い、積算強度が815.9mJ/cm、1631.8mJ/cm、3263.6mJ/cm、4895.4mJ/cmでの近赤外線吸収粒子分散体の透過プロファイルをそれぞれ測定した。なお、測定は、各積算強度の試料について3回ずつ行い平均値を用いた。
 図12Aに示した本実施例の近赤外線吸収粒子分散体にUV照射を行った場合のUV照射前後の吸光度変化を示す。図12A中、吸光度曲線121がUV照射前であり、図中にUV Irradiationとして矢印で示した方向に沿って、UV照射の積算強度が大きい吸光度曲線を示している。このため、吸光度曲線122が最もUV照射の積算強度が大きい試料についての評価結果になる。
 図12Aに示した結果によれば、UV照射前の近赤外線吸収粒子分散体の吸光度曲線121においては、波長1350nmでの吸光度が最大値0.71356となることを確認できた。積算強度が4895.4mJ/cmのUV照射を行った近赤外線吸収粒子分散体の吸光度曲線122においては、ピーク位置が波長1325nmに変化し、その最大値は0.826まで変化した。
 図12Bに、後述する比較例2の近赤外線吸収粒子分散体にUV照射を行った場合のUV照射前後の吸光度変化を示す。図12Bにおいても、吸光度曲線121がUV照射前であり、図中にUV Irradiationとして矢印で示した方向に沿って、UV照射の積算強度が大きい吸光度曲線を示している。このため、吸光度曲線122が最もUV照射の積算強度が大きい試料についての評価結果になる。
 図12Bに示した結果によれば、UV照射前の近赤外線吸収粒子分散体の吸光度曲線121においては、波長1420nmでの吸光度が最大値0.537となることを確認できた。積算強度が4895.4mJ/cmのUV照射を行った近赤外線吸収粒子分散体の吸光度曲線122においては、ピーク位置が波長1400nmに変化し、その最大値は0.714まで変化した。
 初期吸光度の違いを除去し、UV照射による吸光度の変化量をΔRとして評価した結果を図13に示す。本実施例で合成した試料は、UV照射量が最大の場合でも、ΔRは0.179でその変化はほぼ抑制されていることを確認できた。一方、比較例2として示す試料はUV照射の積算強度が4895.4mJ/cmになるまで照射した後においても変化し続けた。
 UV照射による色の変化量をΔEとして評価した結果を図14に示す。本実施例の近赤外線吸収粒子分散体によれば、比較例2の近赤外線吸収粒子分散体と比較して、UV照射前後での色の変化量も抑制されていることを確認できる。
 UV照射時における吸光度変化量や、色の変化量が比較例2と比較して減少した要因を検討するために近赤外線吸収粒子のHAADF-STEM像、および結晶構造の模式図を図15A~図15Dに示す。図15Aは図15B~図15Dに示した複合タングステン酸化物粒子の観察方向から見た場合の、複合タングステン酸化物粒子の結晶構造を示している。
 六方晶構造のCs原子は六方トンネルと呼ばれる一次元的なチャンネルに存在しており、その周囲はWO八面体に取り囲まれているため、Csの脱離方向はc軸と平行な方向、すなわち方向指数で[001]方向であると推察される。図15B~図15Dには{010}入射で観察された粉末のHAADF-STEM像を示す。図15Bに示すように、本実施形態の複合タングステン酸化物粒子を、(010)面から観察した場合に、該(010)面を囲む辺のうち、c軸に平行ではない面により形成される辺、すなわち図15Bの場合であれば(001)面により形成される辺は、辺151、辺152のみである。
 その他の露出面により形成される辺、すなわちc軸と平行な面により形成される辺は、図15Bの場合であれば(100)面により形成される辺であり、辺153、辺154に当たる。
 上記辺151、辺152の合計の長さは34.7nmである。一方、c軸と平行な面により形成される辺である辺153、辺154の合計の長さは71.9nmである。従って、複合タングステン酸化物粒子を、(010)面から観察した場合に、(010)面を囲む辺のうち、c軸に平行な面により形成される辺の長さの占有率は、71.9÷(34.7+71.9)×100=67.4%であることが確認できた。
 ここでは1つの粒子の評価結果を示したが、同様の他の複合タングステン酸化物粒子を評価した場合に、いずれも上記占有率は60%以上であった。
 また、実施例1、実施例2で作製した複合タングステン酸化物粒子についても同様に評価したところ、上記占有率は60%以上であった。
[比較例1]
 比較例1として固相法によりCs0.33WO粉末を合成した。
 炭酸セシウム水溶液にタングステン酸を加え、撹拌した後、100℃に12時間保持して水を乾燥除去して前駆体を調整した。
 前駆体はセシウム原子(Cs)とタングステン原子(W)の物質量比がCs/W=0.33となっている。
 得られた前駆体について、焼成容器に充填し、体積比でH/N=3/97となる還元雰囲気で1時間、800℃での焼成を行った。得られたCs0.32WOは、細かい粒子でも100μm以上ある粗粒であった。得られた粗粒のCs0.33WO粉末のXRD結果は、Cs0.33WOの回折ピークのみであることが確認された。また、ICP分析によるCs/W比は、0.33であった。
 得られた複合タングステン酸化物粉末のXPS測定による半定量結果を表1に示す。Cs/W=0.400であった。
[比較例2]
 比較例1で得られた複合タングステン酸化物粒子1質量%とアミン系アクリル共重合高分子分散剤1質量%と残部を分散媒であるメチルイソブチルケトンとして分散液であるインクを作製した。インクは0.3mmφZrOビーズを用いて、上記複合タングステン酸化物粒子と、分散剤と、分散媒とについて、ペイントシェーカーで分散、粉砕処理を行い作製した。
 比較例2では、分散・粉砕時間を0.5時間、1時間、2時間、4時間、5時間、7時間と変えて分散液の光学特性を測定した。すなわち、比較例1の複合タングステン酸化物粒子が分散・粉砕処理されて行く過程の変化を知ることができる。
 複合タングステン酸化物粒子の粉砕時間を変えて調製したインクについて、測定した透過プロファイルの変化を図16Aに示す。粉砕時間が0.5時間では、赤外線領域における透過率は20%程度と低いが、粉砕時間を2時間以上とすることで赤外線領域の透過率は5%程度まで低下した。さらに粉砕時間を延長するとレイリー散乱の影響が低下して可視透明性が向上した。そして、7時間の粉砕で実用的な分散液を得ることができた。
 7時間の分散・粉砕処理後に得られたインク中の複合タングステン酸化物粉末のTEM像から測長した粒度分布の測定結果、およびTEM像を図16B、図16Cにそれぞれ示す。平均粒子サイズ(平均粒径)は24.6nmであり、標準偏差は30nmであった。
 7時間の分散・粉砕処理後に得られたインク中の複合タングステン酸化物粉末のXPS測定による半定量結果を表1に示す。Cs/W=0.283と、実施例3よりも少なく、長時間の粉砕処理により表面のCsが脱離した影響と推察される。
 図12A、図12B、図13、図14を用いて、実施例3の説明の中で既述のように、比較例2の近赤外線吸収粒子分散体は、実施例3の近赤外線吸収粒子分散体と比較して、UV照射前後での色の変化量が大きくなっていた。
 ここで、実施例3の場合と同様に、図15E~図15Gに{010}入射で観察された粉末のHAADF-STEM像を示す。図15Eに示すように、本比較例の複合タングステン酸化物粒子を、(010)面から観察した場合に、該(010)面を囲む辺のうち、c軸に平行ではない面により形成される辺、すなわち図15Eの場合であれば(001)面、(102)面により形成される辺であり、辺161~辺164である。
 その他の露出面により形成される辺、すなわちc軸と平行な面により形成される辺は、図15Eの場合であれば(100)面により形成される辺であり、辺165、辺166に当たる。
 従って、複合タングステン酸化物粒子を、(010)面から観察した場合に、(010)面を囲む辺のうち、c軸に平行な面により形成される辺の長さの占有率は、31.7%であることが確認できた。
 上記結果から、複合タングステン酸化物粒子を(010)面から観察した場合に、該(010)面を囲む辺のうち、c軸に平行な面により形成される辺の長さの割合が紫外線を照射した場合に着色する特性、すなわち、光着色特性の違いに寄与したと推察される。
 本出願は、2022年3月31日に日本国特許庁に出願された特願2022-061250号に基づく優先権を主張するものであり、特願2022-061250号の全内容を本国際出願に援用する。
10      複合材料製造装置
11      第1格納部
12      二流体ノズル
13      反応管
131     配管
14      フィルター
15      エジェクタ
20      還元処理装置
21      反応管
21A     一方の口
21B     他方の口
22      ヒーター
23      容器
24      複合タングステン酸化物粒子
30      近赤外線吸収粒子分散液
31      近赤外線吸収粒子
32      液状媒体
40      近赤外線吸収粒子分散体
41      近赤外線吸収粒子
42      固体媒体
50      近赤外線吸収積層体
51      近赤外線吸収粒子分散体
521、522 透明基材
60      近赤外線吸収透明基材
61      透明基材
61A     一方の面
62      近赤外線吸収層
151~154 辺
161~166 辺

Claims (6)

  1.  複合タングステン酸化物を含む複合タングステン酸化物粒子であって、
     前記複合タングステン酸化物は、
     一般式M(但し、M元素は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、Iのうちから選択される1種類以上の元素、Wはタングステン、Oは酸素、0.20≦x/y≦0.37、2.2≦z/y≦3.3)で表わされ、
     結晶系が六方晶であり、
     前記複合タングステン酸化物粒子を、(010)面から観察した場合に、前記(010)面を囲む辺のうち、c軸に平行な面により形成される辺の長さの占有率が60%以上である複合タングステン酸化物粒子。
  2.  前記M元素が、Rb、Csから選択された1種類以上の元素を含む請求項1に記載の複合タングステン酸化物粒子。
  3.  粒子径が10nm以上200nm以下である請求項1または請求項2に記載の複合タングステン酸化物粒子。
  4.  分散媒に分散させる分散処理を行った場合に、前記分散処理の前と比較した、前記分散処理の後における、
     前記M元素(M)と、前記タングステン(W)との物質量の比であるM/Wの減少量が0.1以下である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の複合タングステン酸化物粒子。
  5.  近赤外線吸収粒子と、液状媒体と、を含み、
     前記近赤外線吸収粒子が、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の複合タングステン酸化物粒子である近赤外線吸収粒子分散液。
  6.  近赤外線吸収粒子と、固体媒体と、を含み、
     前記近赤外線吸収粒子が、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の複合タングステン酸化物粒子である近赤外線吸収粒子分散体。
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