この記事で分かること
- 使われる素材：紫外線吸収剤や金属の薄膜などが利用されます。
- UVカットできる理由：金属薄膜では、UVを反射しています。吸収材はUVのエネルギーを分子構造の変換に利用し、元に戻る際に熱として放出することで、UVを吸収しています。
UVカットフィルム
富士キメラ総研によると、機能性フィルム市場は堅調な成長を見せる予想とされています。
https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00746076
2023年の市場規模は約282億4,000万米ドルで、2030年には476億4,000万米ドルに達すると見込まれており、年平均成長率（CAGR）は7.75%とする予想もあります。
今回は「UVカット機能」を持つフィルムについての記事となります。
UVカットフィルムとは何か
UVカットフィルムは、紫外線（UV）をカットすることを目的としたフィルムです。主に窓ガラスに貼って使用され、室内に侵入する紫外線を大幅に低減する効果があります。
UVカットフィルムの主な効果・メリット
日焼け防止
肌に有害な紫外線をカットし、日焼けやシミ、シワの予防になります。特に、室内にいても窓から紫外線は入ってくるため、日常的な紫外線対策として有効です。
家具や内装の色あせ・劣化防止
紫外線は、家具やカーテン、床材、壁紙などの色あせや劣化の原因となります。UVカットフィルムを貼ることで、これらを保護し、美観を長持ちさせることができます。
目の保護
紫外線は、白内障などの目の病気のリスクを高めるとされています。UVカットフィルムは、目に入る紫外線を減らし、目の健康維持に役立ちます。
飛散防止
一部のUVカットフィルムには、ガラスが割れた際の破片の飛散を防止する効果があります。地震や台風などの災害時や、不慮の事故によるガラスの破損時に、二次的な被害を軽減するのに役立ちます。
省エネ効果（遮熱タイプの場合）
近年では、UVカット機能に加えて、太陽光の熱を遮断する遮熱効果を併せ持つフィルムも多くあります。これらのフィルムを使用すると、夏場の室温上昇を抑え、エアコンの効率を高めることが期待できます。
プライバシー保護（ミラータイプ・スモークタイプの場合）
一部のUVカットフィルムには、外からの視線を遮るミラー効果やスモーク効果があります。これにより、室内のプライバシーを保護することができます。
虫除け効果
紫外線に集まる性質を持つ一部の昆虫に対して、UVカットフィルムが忌避効果を発揮する場合があります。
UVカットフィルムは、紫外線（UV）をカットすることを目的としたフィルムで、窓に貼ることで、室内に侵入する紫外線を大幅に低減する効果があります。
UVカットフィルムにはどのような素材が使われるのか
UVカットフィルムには、主に以下のような素材が使用されています。これらの素材に、紫外線吸収剤や金属薄膜、セラミック微粒子などをコーティングしたり、練り込んだりすることで、UVカット機能やその他の機能を持たせています。
主な基材（ベースとなるフィルム）
- ポリエチレンテレフタレート (PET): 最も一般的な基材です。透明性、強度、耐候性に優れており、多くのUVカットフィルムに採用されています。加工性も良く、様々な機能性コーティングを施しやすいのが特徴です。
- ポリカーボネート (PC): PETよりも耐衝撃性に優れていますが、一般的にはPETの方が多く使用されます。
- ポリ塩化ビニル (PVC): 比較的安価ですが、耐候性や耐久性はPETに劣る場合があります。
UVカット機能を持たせるための主な材料
- 紫外線吸収剤: 有機系の化合物で、紫外線を吸収して熱などのエネルギーに変換することで、透過を防ぎます。様々な種類の紫外線吸収剤が使用されており、吸収できる波長域が異なります。
- 金属薄膜: アルミニウムや銀などの金属を非常に薄い膜状にしたものです。紫外線を反射する効果があり、遮熱効果も併せ持つことがあります。ミラータイプのフィルムなどに使用されます。
- セラミック微粒子: 酸化チタンや酸化亜鉛などのセラミック微粒子をフィルムに練り込んだり、コーティングしたりすることで、紫外線を散乱・吸収します。透明性が高く、可視光線の透過率をあまり下げずにUVカット効果を発揮できるのが特徴です。
- 無機系紫外線吸収剤: 有機系に比べて耐候性に優れる酸化セリウムなどが使用されることがあります。
UVカットフィルムはPETなどのベースとなるフィルムの上に紫外線吸収剤、金属薄膜などのUVをカットする機能を持つ材料を乗せた構造をしています。
紫外線吸収剤にはどんな種類があるのか
有機系紫外線吸収剤には様々な種類があり、吸収する紫外線の波長域や特性が異なります。代表的な例としてはベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、トリアジン系などがあります。
なぜ、UVを吸収できるのか
有機系紫外線吸収剤の多くは、分子内にケト-エノール互変異性という構造変化を起こしやすい部分を持っています。
紫外線を吸収すると、分子内の電子状態が励起し、そのエネルギーを利用して分子内の原子の配置が変化（異性化）します。
この異性化した状態は不安定であり、速やかに元の安定な構造（基底状態）に戻ります。この過程で、吸収した紫外線エネルギーは熱エネルギーとして放出されます。
このサイクルを繰り返すことで、紫外線は吸収され、フィルムを透過する量が減少します。紫外線吸収剤自体は、この過程で化学的に変化しにくいため、長期間にわたって効果を発揮することができます。
無機系紫外線吸収剤の種類と仕組み
無機系紫外線吸収剤には、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウムなどがあります。
無機系の紫外線吸収剤（酸化チタン、酸化亜鉛など）は、その微粒子が紫外線を散乱させたり、吸収して電子を励起させ、そのエネルギーを格子振動（熱）として放出したりする仕組みで紫外線をカットします。
UVカット機能を持つ有機系紫外線吸収剤にはベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、トリアジン系などが利用されます。
これらの物質の多くはケト-エノール互変異性によって、紫外線から得たエネルギーで分子配置を変え、元に戻す際に熱としてエネルギーを放出します。このサイクルによって、UVを吸収しています。
無機系の紫外線吸収剤では微粒子が紫外線を散乱させていることもあります。
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