Энергозащитная полимерная пленка
Изобретение относится к светопропускающей полимерной пленке, которая может быть нанесена на прозрачную или полупрозрачную поверхность, а также к применению и способу изготовления этой полимерной пленки и к использованию специальных материалов для ее изготовления. Предложена полимерная пленка с улучшенными энергозащитными свойствами, подходящая для нанесения на прозрачную или полупрозрачную поверхность, такую как стекло, и которая является прозрачной по меньшей мере на 50% для видимого света, характеризующаяся тем, что она включает по меньшей мере один слой полимерной подложки на ее верхней части в качестве функционального слоя, металлический слой, состоящий из сурьмы и/или мышьяка вместе с индием и галлием, причем полимерная пленка включает в сумме индий (In), галлий (Ga), сурьму (Sb) и мышьяк (As), которые присутствуют в виде сплава, например антимонида индия, антимонида галлия, арсенида индия, арсенида индия галлия и/или арсенида галлия по меньшей мере 4,0 мас. ppm и не более 25,0 мас. ppm. Кроме того, описано листовое стекло, к которому прикрепляется указанная пленка, и объекты, снабженные указанным листовым стеклом. Также описаны способы изготовления указанной пленки, стекла и объектов. Изобретение обеспечивает уменьшение поглощения тепла в транспортном средстве или здании, оборудованном этими пленками летом, экономия энергии охлаждения. 7 н. и 35 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил., 3 пр.
Изобретение относится к изготовлению прозрачной или полупрозрачной поверхности, пропускающей меньше энергии, такой как стеклянные поверхности транспортных средств или зданий. Более конкретно, настоящее изобретение относится к улучшенной светопропускающей полимерной пленке, которая может быть нанесена на такие поверхности. Кроме того, изобретение относится к применению и способу изготовления этой полимерной пленки, а также к использованию специальных материалов для изготовления прозрачной энергозащитной полимерной пленки.
Известный уровень техники
Теплоизоляция поверхностей, например, в транспортных средствах и зданиях получила широкое распространение в результате растущих требований к более комфортным условиям жизни людей, включая улучшенный контроль температуры их непосредственной окружающей людей среды, сопровождаемое растущим пониманием того, что энергия, необходимая для указанного климат-контроль, является дефицитной, а также вносит свой вклад в парниковый эффект, и, следовательно, возникают экологические или углеродные проблемы воздействия пользователя. Следовательно, имеется постоянная потребность в снижении необходимой мощности для обогрева и/или охлаждения непосредственно окружающей людей среды, в основном в транспортных средствах и зданиях, в основном больших зданий, таких как офисные здания.
Теплоизоляция непрозрачных частей таких поверхностей, таких как стены и перегородки, уже стала обычной практикой в большинстве случаев. Обмен энергией между внешней средой и внутренней средой, такой как пассажирский салон транспортного средства или интерьер здания дома, офиса или другого здания, в большинстве случаев происходит в большинстве случаев через прозрачные или полупрозрачные поверхности, например через окна и другое остекление.
Для повышения теплоизоляции остекления или других прозрачных поверхностей уже были предложены решения, среди которых, например, двойное или даже тройное остекление, включая один или более слоев воздуха в качестве изоляции. Кроме того, также предлагается повышенная звукоизоляция, а также снижение риска нежелательной и потенциально мешающей и/или вредной конденсации влаги на внутренней стороне стекла. Однако эти решения технически радикальные и дорогие по сравнению с весьма ограниченным изолирующим эффектом, достигаемым ими. Поскольку яркость обзора и хроматическая абберация прозрачного остекления имеет первостепенное значение, изолирующий эффект этих дополнительных слоев стекла в основном достигается снижением теплопроводности или проводимости. Их использование в транспортных средствах по-прежнему редкость.
Было установлено, что, особенно в транспортных средствах и в зданиях с большими стеклянными поверхностями, по-прежнему нежелательно высокое поглощение энергии может происходить при интенсивном подающем солнечным свете и, альтернативно, что чрезмерно высокие потери тепла могут происходить от внутренней стороны к внешней стороне ночью, в холодное время года, а также при использовании остекления с меньшим или вообще не попадающим солнечным светом. В современном остеклении этот обмен энергии с окружающей средой в основном происходит за счет излучения. Эта лучистая энергии является видимым светом, в относительно узком видимом диапазоне длин волн примерно 380-780 нанометров (нм), а также ультрафиолетовым (УФ) излучением в диапазоне более коротких длин волн 280-380 нм и инфракрасным (ИК) излучением в еще более широком длинноволновом диапазоне до около 1 мм.
Тем не менее сохраняется необходимость сделать прозрачные или полупрозрачные поверхности, например остекления, еще больше энергозащитными, в основном воздействием на энергию излучения, проходящую через такие поверхности. Зачастую нежелательно, чтобы это происходило за счет значительного снижения проходящего видимого света, в основном от внешней стороны к внутренней, например, для того, чтобы нужно было использовать меньше искусственного света в дневное время, либо значительного изменения восприятия цвета такими поверхностями, что менее приемлемо для пользователей.
Чтобы сделать полупрозрачные поверхности, такие как стекло, более энергозащитными, были разработаны энергозащитные полимерные пленки, которые предназначены для максимально возможного селективного поглощения излучения в диапазоне, не видимом глазом, но находящемся во вредном УФ (А&В) диапазоне или теплогенерирующем ИК (А, В & С) диапазоне. Излучение в инфракрасном диапазоне обычно делится на ближний инфракрасный диапазон излучения, БИК или ИК & В, до длины волны около 2500 нм и длинноволновый ИК диапазон, охватывающий диапазон до 50000 нм или 50 мкм и по мнению некоторых авторов вплоть до 1 мм. Поскольку солнечное излучение включает много лучистой энергии с длиной волны в ближнем ИК-диапазоне, технологические усовершенствования в основном направлены на него. Таким образом, были разработаны пленки, которые лучше поглощают в инфракрасном диапазоне, что обеспечивает более равномерное распределение тепла и более приятную внутреннюю температуру при высокой интенсивности падающего света. Недостаток этих пленок заключается в том, что поглощенное излучение в пленке превращается в тепло. Таким образом, это поглощение может вызвать местное повышение температуры, которое передается подложке, на которую нанесена пленка. Во многих подложках, таких как стекло, такое локальное повышение температуры приводит к сильному напряжению и даже может привести к разрушению стекла. Вторым недостатком является то, что поглощенное тепло, хотя и передается внутрь более равномерно, также все еще может локально вызывать значительное повышение температуры, что может восприниматься как неприятное. Кроме того, передача этого тепла в воздух приводит к потере эффективности.
Следовательно, высокое поглощение падающей солнечной энергии не приводит к простым решениям. Чтобы ограничить или избежать этих недостатков в максимально возможной степени, были разработаны пленки с ИК-отражающими свойствами, в частности, предназначенные к отражению излучения в ближнем ИК-диапазоне. Эти пленки предлагают уменьшение поглощения тепла в транспортном средстве или здании, оборудованных этими пленками летом, так что может быть сэкономлена энергия охлаждения.
Документ US 6,797,396 описывает пленку, прозрачную для видимого света, но отражающую инфракрасный свет, изготовленную из различных полимерных слоев и которая не содержит металла. Документ US 2008/0292820 А1 описывает многослойную полимерную пленку, которая имеет значение мутности, по меньшей мере, 10% для дополнительного контроля солнцезащитных свойства рассеиванием света. Металлы могут быть включены в несколько последовательных металлические слоев в пленке, и они будут действовать как интерференционный фильтр Фабри-Перо для отражения ИК излучения и/или, в частности, так называемого ближнего ИК. Это связано с тем, что солнечное излучение в основном проявляется в диапазоне длин волн 280-2500 нм. До сих пор не было уделено достаточного внимания активности длинноволновой ИК-С лучистой энергии.
Документ US 2005/0134959 описывает УФ-отражающую пленку, включающую слой серебра, которая также отражает электромагнитное излучение. Дополнительные слои могут служить в качестве защитного слоя для серебра или могут обеспечить дополнительные противоотражающие свойства. Документ WO 2007/009004 также описывает пленку для экранирования электромагнитного излучения, включающую несколько металлов и/или оксидов металлов. С другой стороны, прозрачные полупроводники были описаны как пригодные для экономии энергии, например К. Grandqvist, Transparent conductors as solar energy materials: A panoramic view (Прозрачные проводники как материалы солнечной энергетики: панорамный обзор), опубликована в Solar Energy Materials and Solar Cells, Elsevier Science Publishers, Amsterdam, Part 91, 3 июля 2007, страницы 1529-1598. Однако толщина использованных слоев все еще достаточно высокая. Однако ни в одном из этих документов не говорится об использовании сурьмы и/или мышьяка для этих применений.
Авторы настоящего изобретения определили, что до сих пор высокая степень отражения всегда сопровождалась достаточно высокой степенью поглощения, и что эти отражающие пленки, тем не менее, все еще нагреваются за счет значительного поглощения лучистой энергии. Хотя эти пленки предназначены для максимально возможного отражения излучения, в основном в ближнем ИК-диапазоне, по-прежнему существует слишком высокая степень поглощения не только в указанном диапазоне, но также в УФ и в длинноволновом ИК диапазонах, и, таким образом, проблема связанного с этим локального разогрева, по-прежнему далека от решения.
По этой причине остается потребность в энергозащитной полимерной пленке, хорошо отражающей, но в то же время с меньшим нагревом падающим излучением и лучистой энергией, поглощенной ею во всем диапазоне излучения.
Целью настоящего изобретения является решение вышеуказанных проблем и/или раскрытие улучшений в целом.
Сущность изобретения
Изобретение предлагает улучшенную энергозащитную полимерную пленку, листовое стекло, включающее указанную полимерную пленку и изделие, включающее указанное листовое стекло, а также способы изготовления указанных изделий и их применение.
С этой целью изобретение предлагает энергозащитную полимерную пленку, пригодную для нанесения на прозрачную или полупрозрачную поверхность, такую как стекло, и которая, по меньшей мере, на 50% является прозрачной для видимого света, то есть в диапазоне длин волн 380-780 нм, при измерении в соответствии со стандартом NBN EN 410, характеризующуюся тем, что она включает, по меньшей мере, один полимерный слой подложки, на его верхней части в качестве функционального слоя, металлический слой, включающий никель и дополнительно включающий сурьму и/или мышьяк вместе с индием и/или галлием, металлическую пленку наносят металлизацией распылением, причем полимерная пленка содержит, по меньшей мере, 10-50 масс. г/млн (ppm) никеля и дополнительно содержит в сумме индия (In), галлия (Ga), сурьмы (Sb) и мышьяка (As), которые присутствуют в виде сплава, например антимонида индия, антимонида галлия, арсенида индия, арсенида индия галлия и/или арсенида галлия, по меньшей мере, 4,0-25,0 масс. ppm, при этом содержание выражено относительно массы всей полимерной пленки, включая все ее слои, кроме защитной пленки для адгезионного слоя, если он присутствует.
Авторы настоящего изобретения установили, что при использовании, по меньшей мере, одного из этих металлических ингредиентов вместе с сурьмой и/или мышьяком с заданной низкой концентрацией в функциональном слое, получается энергозащитная полимерная пленка с хорошим пропусканием света и свойством значительного отражения инфракрасного излучения в обоих направлениях и во всем ИК диапазоне, в том числе длинноволнового ИК-С излучения, но характеризующаяся неожиданно низкой степенью поглощения энергии. Таким образом, неожиданно оказалось, что эта пленка остается холодной при попадании лучистой энергии, в то время как другие пленки с аналогичными свойствами пропускания значительно нагреваются. Таким образом, пленка объединяет при равном светопропускании более высокое отражение тепла с более низким поглощением тепла. Это обеспечивает значительное улучшение по отношению к известным пленкам, что, в частности, приводит к сильному снижению нагрева самой пленки, так что она также может быть использована на температурно-чувствительных поверхностях.
Изобретатели установили, что заданное совместное содержание индия (In), галлия (Ga), сурьмы (Sb) и мышьяка (As), очевидно, слишком низкое, чтобы сформировать непрерывный слой. Не желая быть связанными теорией, авторы настоящего изобретения предполагают, что положительные эффекты, полученные в пленке настоящего изобретения, обусловлены тем, каким образом эти выбранные материалы присутствуют в металлическом слое. Низкая концентрация, по-видимому, обеспечивает присутствие металлов в виде наномолекулярных точек, т.е. в виде структуры наномолекулярной точки, и что эта структура, вероятно, вносит важный вклад в положительные свойства пленки в соответствии с изобретением. Изобретатели установили, что пленка в соответствии с настоящим изобретением флуоресцирует под длинноволновым УФ светом около 366 нм. Эта структура точки может привести к захвату света или более высокому поглощению при меньшей толщине слоя. Изобретатели предполагают, что тем самым часть поглощенной энергии превращается в электрическую энергию, которая исчезает в окружающей среде без локального нагрева. Эта теория объясняется более подробно в Н.А. Atwater et al. in "Plasmonics for improved photovoltaic devices (Плазмоники для улучшения фотоэлектрических устройств)". Nature Materials, Т.9, №.3, 1 марта 2010, Nature Publishing Group, стр.205-213, включая направления в Т.9, №.10, с.865.
Кроме того, авторы изобретения установили, что значительная часть поглощенной лучистой энергии не превращается в тепло, независимо от его длины волны. Не ограничиваясь этой теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что при сочетании металлических компонентов в соответствии с настоящим изобретением эта лучистая энергия, в основном ИК-излучение, по меньшей мере, частично фотоэлектрическим путем превращается в электрическую энергию, например, в виде разности потенциалов. Эта электрическая энергия предположительно перенаправляется краями пленки в окружающую среду, не приводя к локальному нагреву. В результате полимерная пленка или полимерная фольга в соответствии с настоящим изобретением накапливает меньше тепла, благодаря ее фотоэлектрическим свойствам, чем можно ожидать из измерений поглощения лучистой энергии, что приводит к более высокой энергетической эффективности, большей простоте использования и меньшему риску повреждения стекла. Пленка настоящего изобретения также может применяться в гораздо более широком круге изделий и/или типов стекла, чем известные пленки, из-за более низкого нагрева и потому, что эти изделия или стеклянные поверхности стали менее чувствительны к тепловому повреждению.
Пленка или фольга в соответствии с настоящим изобретением является солнцезащитной и теплоизолирующей пленкой с высоким пропусканием света, совмещающей минимальное поглощение тепла и высокое ИК-отражение. Высокое ИК-отражение тем самым обеспечивается в обоих направлениях, что создает преимущества в умеренных климатических зонах и в летнее и в зимнее время. У пленки или фольги крайне незначительная или отсутствует конвекция тепла во внутреннее окружающее пространство, что является практически значимым для g-величины или доли солнечной энергии, поступающей через остекление зданий, в потреблении энергии, g-величина или доля солнечной энергии является суммой коэффициента прямой передачи энергии, то есть пропущенного солнечного света, и косвенного пропускания солнечной энергии, т.е. часть поглощенной лучистой энергии, который направлена внутрь. Другими словами, это отношение общей мощности энергии переданной во внутреннюю среду относительно общей мощности падающего солнечного излучения, g-величина измеряется в соответствии со стандартом NBN EN 410. Кроме того, в зимний период, она обеспечивает преимущество в сохранении внутри теплового излучения и, следовательно, лимитирует потери энергии на излучение во внешнюю среду.
Дополнительным преимуществом является то, что функциональный слой образуется из неорганических соединений, которые являются предпочтительными из-за их стабильности и, следовательно, обладают более длительным сроком службы по сравнению со светочувствительными органическими соединениями или пигментами.
Также авторы настоящего изобретения определили, что пленка или фольга настоящего изобретения обладает высокой Ra-величиной, по меньшей мере 90, предпочтительно по меньшей мере 95. Ra-величина является мерой или индексом цветопередачи, для сравнения для 4 мм прозрачного стекла Ra величина равна 99. Это дает преимущество, заключающееся в том, что стекло, с пленкой в соответствии с настоящим изобретением, не оказывает влияния или только в минимальной степени влияет на восприятие цвета через стекло, что приводит к повышению удобства использования. Ra-величину предпочтительно измеряют в соответствии с инструкцией стандарта NBN EN 410.
Пленка в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает дополнительное преимущество в высокой "эффективности экранирования"" (SE), или, более точно называемом, коэффициенте ослабления, в диапазоне частот от 10 МГц до 1 ГГц, около 22 децибел (дБ). Это дает преимущество, заключающееся в том, что входящее и исходящее электромагнитное излучение в зданиях, в основном со стеклянными наружными поверхностями, можно ингибировать или ослабить, по меньшей мере, на 15 и обычно на около 20 дБ и более. Это обеспечивает значительное преимущество в области безопасности связи, поскольку в результате этого беспроводную связь, которая находит все большее и большее применение внутри помещения, труднее нарушить или перехватить извне, что значительно повышает конфиденциальность этой связи.
Изобретение также относится к способу изготовления полимерной пленки в соответствии с настоящим изобретением, включающему стадию нанесения металлического слоя на полимерный слой подложки, предпочтительно осаждением распылением или предпочтительно "магнетронным распылением при постоянном токе".
Кроме того, изобретение предлагает применение сурьмы и/или мышьяка вместе с индием и/или галлием для придания энергозащитных свойств прозрачной полимерной пленке, которая, по меньшей мере, на 50% является прозрачной для видимого света, то есть в диапазоне длин волн 380-780 нм при измерении в соответствии со стандартом NBN EN 410 и причем полимерная пленка содержит, по меньшей мере, 10-50 масс. ppm никеля и дополнительно содержит сумму индия (In), галлия (Ga), сурьмы (Sb) и мышьяка (As), которые присутствуют в виде сплава, например антимонида индия, антимонида галлия, арсенида индия, арсенида индия галлия и/или арсенида галлия, по меньшей мере, 4,0-25,0 масс. ppm, при этом содержание выражено относительно массы всей полимерной пленки, включая все ее слои, кроме защитной пленки для адгезионного слоя, если он присутствует, и тем самым металлы находятся в металлическом слое, который наносят осаждением методом распыления.
Изобретение также относится к применению полимерной пленки в соответствии с настоящим изобретением для энергозащиты прозрачных или полупрозрачных поверхностей, таких как листовое стекло, и/или для снижения риска повреждения стекла.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет коэффициент ослабления для электромагнитного излучения, измеренный для двух пленок в соответствии с изобретением, в широком диапазоне частот.
Осуществление изобретения
Полимерная пленка в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно включает в металлическом слое сурьму и/или мышьяк и индий и/или галлий, вместе с одним другим металлом, выбранным из группы, состоящий из сурьмы, олова, мышьяка, алюминия, их сплавов и/или их комбинаций, необязательно включая никель. Примерами подходящих никелевых сплавов являются те, которые принадлежат к семейству инконель. Изобретатели установили, что этот дополнительный металл и/или несколько металлов из этой группы также могут образовывать металлические соединения с сурьмой и/или мышьяком, или индием и/или галлием, что вносит заметный вклад в эффект настоящего изобретения, в частности пониженный нагрев, что может быть объяснено уменьшением поглощения и снижением превращения поглощенной лучистой энергии в тепло.
Полимерная пленка в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно включает металлический слой, включающий компонент, выбранный из группы, состоящей из антимонида индия, арсенида галлия, арсенида индия галлия, арсенида индия, арсенида галлия алюминия, антимонида галлия и их комбинаций. Авторы настоящего изобретения определили, что эти компоненты являются особенно подходящими для совмещения высокого отражения тепла с низким поглощением тепла и необязательно также для превращения лучистой энергии в электрическую энергию, и в результате этого исключительно благоприятно снижают превращение ее в тепло.
Пленку в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно наносят на внутреннюю поверхность прозрачных или полупрозрачных поверхностей, поскольку при этом ее срок службы значительно выше, чем при воздействии любых погодных условий на внешней стороне. Она также может быть помещена между позициями 2 и 3 двойного или многослойного остекления. В двойном и многослойном остеклении стеклянные поверхности условно пронумерованы от внешней стороны к внутренней. Размещение пленки в соответствии с настоящим изобретением в положениях 2 и 3, более конкретно если пленку растягивают в пространстве между двумя листами стекла, обеспечивает дополнительное преимущество, заключающееся в том, что пленка делит пространство между двумя листами стекла на два отсека и ослабляет конвекцию воздуха или газа из одного отсека в другой. Таким образом, пленка дополнительно увеличивает теплоизоляцию двойного остекления. Тот же эффект также может быть достигнут размещением третьего листового стекла посередине между двумя наружными листами стекла, но это требует гораздо большей общей толщины остекления, и значительно увеличивает общий вес остекления. Растяжение полимерной пленки во внутреннем пространстве двойного остекления может быть выполнено с минимальным или даже без дополнительного увеличения общей толщины и практически без увеличения веса в целом. Таким образом, это позволяет избежать специальных приспособлений в окнах и опорных элементах и, следовательно, также обеспечивает дополнительные преимущества и возможности создания более энергозащищенного и теплоизолирующего остекления. Однако пленка не обязательно должна быть растянута в пространстве между листами стекла в многослойном остеклении, она также может быть ламинирована на одной из стеклянных поверхностей. Предпочтительно пленку настоящего изобретения ламинируют в положении 4, т.е. на поверхности, которая обращена в двойном остеклении внутреннего листа стекла по направлению во внутрь, но еще более предпочтительно пленку ламинируют в положении 3, то есть на поверхности внутреннего листа стекла, которая обращена в двойном остеклении к внешней стороне.
Изобретатели также полагают, что металлические композиции могут быть нанесены непосредственно, например путем распыления на поверхности листов стекла многослойного остекления, предпочтительно в положении 3 в двойном остеклении.
Энергозащитные пленки или фольга предназначены для отражения невидимой лучистой энергии в максимально возможной степени и пропускания видимого света беспрепятственно, насколько это возможно. Инфракрасное (ИК) излучение в основном задерживается, потому что оно превращается в тепло на освещаемом объекте. Ультрафиолетовое излучение в основном задерживается, так оно может быть вредным для освещаемого объекта, что часто приводит к потере его эстетического вида.
Авторы изобретения считают предпочтительным, чтобы пленка настоящего изобретения была, по меньшей мере, на 54% прозрачной для видимого света, более предпочтительно, по меньшей мере, на 57%, более предпочтительно, по меньшей мере, на 60%, более предпочтительно, по меньшей мере, на 62%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, на 66%, еще более предпочтительно, по меньшей мере, на 70%. Как уже говорилось, под прозрачностью для видимого света в описании подразумевается величина пропускания видимого света в диапазоне длин волн 380-780 нм и измеренная в соответствии со стандартом EN 410 NBN. Предпочтительно пленка в соответствии с настоящим изобретением имеет высокий коэффициент пропускания света по отношению к достигнутому поглощению солнечного света, что достигается преимущественно за счет отражения. В соответствии с изобретателями, это может зависеть от выбора соответствующих металлов и их способности отражать свет и от количества этих металлов, включенных в пленку.
Пленка в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно имеет низкое поглощение энергии, измеренное в соответствии со стандартом EN 410. Предпочтительно для пленки в соответствии с изобретением со светопропусканием 70%, коэффициент прямого поглощения солнечной энергии не более 35%, более предпочтительно не более 32%, еще более предпочтительно не более 30%, предпочтительно не более 28%, еще более предпочтительно не более 26% или даже не более 24%, предпочтительно не более 22%. Более предпочтительно, когда достигаемое поглощение энергии пленкой даже ниже, например не более 20%, предпочтительно не более 18%, предпочтительно не более 16%, но даже более низкие значения не более 15% или 14% и даже менее 13,5%, например 13,1%. Эти величины имеют большое преимущество по сравнению с поглощением энергии некоторого прозрачного остекления толщиной 6 мм, которое составляет около 12,3%, измеренное в соответствии с EN 410.
Кроме того, авторы настоящего изобретения определили, что отражение видимого света в диапазоне длин волн 380-780 нм при необходимости может быть еще уменьшено нанесением дополнительного одного или даже двух однородных слоев оксида металла. Этот слой или слои оксида металла предпочтительно наносят на поверхность металлического слоя в соответствии с настоящим изобретением. На нанесенный металлический слой в соответствии с предпочтительным осуществлением настоящего изобретения, который сам состоит из трех слоев, пронумерованных от 1 до 3, как описано ниже, начиная со стороны, которая обращена к солнечному свету, необязательно, на внешнюю сторону слоя 1 может быть нанесен слой 4 оксида металла и/или на внешнюю сторону слоя 3 может быть нанесен слой 5 оксида металла. Предпочтительно слой 4 и/или слой 5 включают один или большее число оксидов с высоким показателем преломления. Оксиды металлов предпочтительно выбраны независимо друг от друга из списка оксид цинка (ZnO), диоксид титана (TiO2), диоксид олова (SnO2), диоксид кремния (SiO2), оксид индия и олова (ITO), триоксид дивисмута (Bi2O3) и их комбинации. Эти слои предпочтительно независимо друг от друга имеют толщину предпочтительно в диапазоне 20-50 нм, более предпочтительно 30-40 нм и еще более предпочтительно около 35 нм. Согласно этому осуществлению только один из слоев 4 и 5 оксида металла может быть нанесен, однако изобретатели предпочтительно наносят оба слоя 4 и 5, создавая трехслойную структуру со средним металлическим слоем в соответствии с настоящим изобретением.
При определении спектральных свойств, таких как пропускание и отражение в зависимости от длины волны и, следовательно, прозрачность для видимого света, изобретатели предпочитают использовать устройство, состоящего из спектрофотометра типа "Perkin-Elmer Lambda 900 UV-VIS-NIR", предпочтительно двухлучевого и с двойным монохроматором. Изобретатели предпочитают спектрофотометр, который снабжен интегрирующей сферой 150 мм типа Perkin-Elmer PELA 1000. Измерения предпочтительно проводят излучением, перпендикулярным (0°) к испытуемому материалу.
В соответствии с NBN EN 410 может быть измерено пропускание и отражение солнечного света через прозрачную поверхность. Поглощение является той частью энергии солнечного света, которая не пропускается или отражается. Изобретатели установили, что пленка в соответствии с настоящим изобретением имеет очень низкое поглощение энергии в соответствии с EN 410. Таким образом, пленка с пропусканием в видимом свете обеспечивает пропускание около 70% при нанесении на одно стекло толщиной 3 мм, предпочтительно поглощение не более 35%, более предпочтительно не более 30%, еще более предпочтительно не более 26%, более предпочтительно не более 24% и даже более предпочтительно не более 22% энергии солнечного света в диапазоне длин волн 280-2500 нм.
Преимуществом пленки в соответствии с настоящим изобретением является то, что она отражает большую часть ИК-спектра излучения, т.е. также длинноволновое инфракрасное-С излучение. В летнее время солнечное тепло передается, главным образом, ближним ИК светом солнца (ИК-А&В излучение - с длиной волны 780-2500 нм). Таким образом, важно, чтобы пленка отражала это ИК-А&В излучение для обеспечения хороших солнцезащитных свойств в течение летнего периода времени. Как только солнечный свет освещает объект, большая часть его лучистой энергии превращается в длинноволновое тепло. Все тепло, генерируемое в доме или в автомобиле, также является длинноволновым теплом, в основном в длинноволновом ИК-С диапазоне, с характерными длинами волн 2500-50000 нм. Поскольку пленка в соответствии с настоящим изобретением также отражает это ИК-С излучение, это также ограничивает потери тепла через окна в зимнее время. В обоих случаях это приводит к более приятной комнатной температуре и к экономии энергии, необходимой как для охлаждения в летнее время, так и на отопление в зимнее время.
В одном осуществлении полимерная пленка содержит, по меньшей мере, один дополнительный металл, сплав металла, оксида металла или другое соединение металла, причем металл выбирают из металлов, которые фигурируют в IUPAC периодической таблице элементов, версия от 22 июня 2007, и в которой группы элементов пронумерованы от 1 до 18 включительно, из групп, обозначенных номерами 3, 4, 5, 6, 10, 11, 12, 13 и 15, и предпочтительно металл выбирают из группы, состоящей из серебра (Ag), хрома (Cr), цинка (Zn) и их комбинации, при этом дополнительный металл предпочтительно включен в металлический слой, который образует либо один однородный слой, или состоит из двух или большего числа металлических подслоев с другой композицией.
Авторы настоящего изобретения установили, что выбором металла или металлов можно влиять и при необходимости регулировать поглощающие и/или отражающие свойства пленки. Изобретатели обнаружили, что серебро (Ag), хром (Cr), никель (Ni), мышьяк (As) и сурьма (Sb) могут снижать способность пленки к ИК-поглощению и повышать способность пленки к ИК-отражению. Напротив, было установлено, что цинк (Zn), индий (In) обладают эффектом увеличения способности к ИК-поглощению, причем цинк (Zn) может обладать эффектом снижения, а индий (In) может обладать эффектом увеличения способности пленки к ИК-отражению.
Изобретатели также установили, что пленка в соответствии с настоящим изобретением, когда она содержит серебро (Ag), проявляет селективный фотохромный эффект, т.е. она пропускает меньше света под большим углом падения и, следовательно, поглощает больше энергии, чем при более низких углах падения света. Это дает дополнительное преимущество, заключающееся в том, что энергозащитная функция пленки выше при большем угле падения и, следовательно, также при высокой интенсивности света, например, когда солнце находится высоко в небе и/или прямом падении солнечных лучей, например в полдень, но она начинает пропускать больше света при меньшем угле падения и, следовательно, низкой интенсивности света, например, когда солнце находится низко в небе утром и вечером, когда солнечный свет менее раздражителен и даже желателен. Это является особым преимуществом, поскольку остекление, которое временно подвергается более интенсивному солнечному свету из-за его ориентации по отношению к солнцу, будет пропускать меньше энергии, чем другое остекление, и когда угол падения солнечного света снова становится меньше, остекление станет более прозрачным для видимого света.
Изобретатели также обнаружили, что, несмотря на характер преимущественного ИК-отражения пленкой или фольгой в соответствии с настоящим изобретением, она не дает или часто не дает неприятного отражения света в видимом диапазоне. Это повышает удобство для пользователя. Изобретатели обнаружили, что это неудобство может быть предотвращено или ограничено адекватным ограничением количества металлов, которые включены в пленку, что объяснено более подробно ниже.
Толщина металлического слоя может варьироваться в очень широких пределах. В одном осуществлении полимерной пленки в соответствии с настоящим изобретением толщина металлического слоя составляет, по меньшей мере, 50 Ангстрем или 5 нм, предпочтительно, по меньшей мере, 8 нм, более предпочтительно, по меньшей мере, 12 нм и которая дополнительно необязательно составляет не более 50 нм, предпочтительно не более 40 нм и более предпочтительно не более 30 нм. Обычно толщина металлического слоя составляет 14-22 нм, предпочтительно 17-20 нм. Изобретатели обнаружили, что этой толщины слоя достаточно для получения требуемых положительных свойств и эффектов, но в то же время она не слишком высокая, чтобы чрезмерно снизить светопропускание. Изобретатели предпочитают использовать в этих пределах как можно более низкое содержание металлов, так как эти металлы являются довольно дефицитными и использование их более высокой концентрации приводит к более высокой стоимости пленки.
В одном осуществлении металлический слой в пленке в соответствии с настоящим изобретением включает три слоя, пронумерованных от 1 до 3, начиная с той стороны, которая направлена на солнечный свет. Слой 2 предпочтительно включает серебро (Ag). Слой 2 может предпочтительно содержит достаточно серебра для образования непрерывного слоя, в отличие от слоев 1 и/или 3, которые предпочтительно содержат индий, галлий, сурьму и/или мышьяк, но в концентрациях, недостаточных для формирования непрерывного слоя. Слой 2 находится между двумя металлическими слоями 1 и 3. Слой 1 предпочтительно содержит индий (In) и/или галлий (Ga) совместно с сурьмой (Sb), предпочтительно также индий с сурьмой, предпочтительно в виде антимонида индия. Также слой 3 может быть выполнен из тех же материалов, что и слои 1, и это либо в качестве альтернативы слою 1 или одновременно со слоем 1, который состоит из этих металлов.
В одном осуществлении настоящего изобретения пленка обеспечивает коэффициент затухания электромагнитного излучения около 20-22 децибел (дБ), и охватывает диапазон частот от 10 МГц до 1 ГГц. Коэффициент затухания 20 дБ приводит к уменьшению напряженности поля сигнала на 90% и уменьшению мощности сигнала на 99%. Таким образом, эти величины являются значительным. Кроме того, особенно преимущественным является то, что этот коэффициент затухания примерно одинаков, независимо от частоты электромагнитного излучения или сигнала. Таким образом, пленка ослабляет примерно в той же степени и AM средневолновые радиосигналы (>1 МГц), сигналы системы персональной радиосвязи (>27 МГц), FM-радио сигналы (>100 МГц), сигналы мобильной связи, зарезервированные для общественного использования (100-150 МГц), нижний ОВЧ телевизионный сигнал (150-550 МГц), общественные коротковолновые сигналы (около 433 МГц), телевизионные сигналы более высокой УВЧ (600-800 МГц), все обычные сигналы GSM (соответственно 900 и 1800 МГц) и общественные сигналы связи Blue Tooth (2400-2500 МГц). Этот список приводит только общеизвестные частоты сигналов. Пленка, однако, также будет ослаблять сигналы в диапазонах частот, не выделенных для общего пользования, которые зарезервированы правительством для собственных нужд.
Каменные стены и железобетон уже дают коэффициент затухания около 20 дБ. Однако для хорошей защиты устройства важно, чтобы все компоненты были ослаблены до одинаковой степени уровня сигнала. Пленка в соответствии с настоящим изобретением имеет коэффициент затухания примерно такой же высокий, что и у других широко используемых строительных материалов. Поэтому значительное преимущество заключается в том, что такой коэффициент затухания теперь может быть получен на существующих остеклениях, нанесением пленки в соответствии с настоящим изобретением. Таким образом, пленка согласно настоящему изобретению может способствовать более высокому уровню защиты чувствительного электронного оборудования внутри помещения от возможного недобросовестного беспроводного воздействия извне, например путем электромагнитных помех, и безопасности чувствительной беспроводной связи внутри помещения, которая не может или с большим трудом может быть обнаружена вокруг зданий. Такое значительное ослабление электромагнитного излучения позволяет использовать эту пленку как часть так называемого принципа "зонирования". С этими пленками "небезопасные зоны" могут быть превращены в так называемые "безопасные зоны", намного проще и дешевле по сравнению с обычными способами, такими как создание клетки Фарадея. Из-за этого высокого ослабления пленка в соответствии с изобретением также дает хорошую защиту от радиационного загрязнения и возможных проблем со здоровьем, которые могли бы возникнуть от воздействия более жесткого электромагнитного излучения.
В одном осуществлении полимерной пленки настоящего изобретения металлический слой находится на ее свободной стороне, защищенной дополнительным полимерным слоем. Это дает преимущество, заключающееся в том, что металлический слой защищен от внешних физических и/или химических факторов. Этот слой предпочтительно наносят ламинированием под действием температуры и давления на слой подложки из полимерного слоя, предпочтительно изготовленного из термопластичного полимера. Необязательно изолирующий слой может быть приклеен посредством адгезивного слоя, который наносят до приклеивания изолирующего слоя. Такой адгезивный слой предпочтительно выполнен на основе (мет)акриловой кислоты или ее производных и имеет обычную толщину около 1,5 мкм.
В одном из осуществлений полимерной пленки настоящего изобретения полимерный слой подложки и/или полимерный изолирующий слой, если присутствует, имеет толщину 10-50 мкм, предпочтительно 15-30 мкм, более предпочтительно 20-25 мм и наиболее предпочтительно около 22 или 23 мкм. Предпочтительно вся пленка имеет толщину 35-60 мкм. Изобретатели обнаружили, что толщина этих слоев является достаточной для обеспечения требуемых механических свойств, без значительного ухудшения оптических свойств, таких как прозрачность к свету.
В осуществлении настоящего изобретения полимерная пленка находится на одной стороне с адгезивным слоем, предпочтительно включающим активируемый водой или отверждаемый давлением клей, более предпочтительно клей выполнен на основе (мет)акриловой кислоты или ее производных. Толщина этого адгезивного слоя обычно составляет около 1,5 мкм. Этот адгезивный слой служит для легкого нанесения пленки на подложку, такую как стекло. Отверждаемый под давлением или активируемый водой адгезив является предпочтительным из-за легкости использования при нанесении пленки на подложку. Авторы также предпочитают, чтобы этот адгезивный слой был покрыт защитной полимерной пленкой, которая предпочтительно выполнена на основе сложного полиэфира, более предпочтительно полиэтилентерефталата (ПЭТ). Эта защитная пленка или съемный слой защищает адгезивный слой, возможно уже в ходе дальнейшего процесса изготовления пленки, а также во время транспортировки и хранения. Эта защита также может быть удобна при резке пленки при ее подгонке к поверхности, на которую она должна быть нанесена, и это делает очень простым размещение пленки на подложке.
В другом осуществлении полимерная пленка в соответствии с настоящим изобретением расположена не на стороне, на которой находится адгезивный слой, а на стороне с защитным полимерным слоем, предпочтительно твердым и/или устойчивым к царапинам слоем покрытия, более предпочтительно полимерным слоем на основе полиакрилового или полиуретанового полимера. Этот защитный слой выполнен предпочтительно на основе материала, стойкого царапинам. Это дает преимущество, заключающееся в том, что пленка не так легко повреждается механически, в результате чего свет будет рассеиваться и будет отрицательно влиять на оптические и эстетические свойства. Дисперсия излучения из-за повреждения пленки может также привести к потере эффективности пленки. Защитный слой сводит эти недостатки к минимуму. Предпочтительно этот защитный слой также устойчив к воздействию химикатов, что дает дополнительное преимущество, заключающееся в том, что пленка является моющейся. Это также положительно влияет на долгосрочный оптический и эстетический эффект, при надлежащем техническом обслуживании.
В одном осуществлении полимерная пленка настоящего изобретения, полимеры для слоя подложки и/или защитного слоя выполнены на основе прозрачного термопластичного материала, более предпочтительно материала, выбранного из группы, состоящей из полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП), поливинилхлорида (ПВХ), поливинилового спирта (ПВС), сложных полиэфиров, полиакриловых смол, полистирольных смол, полиамидов и их комбинаций. Изобретатели определили, что эти материалы являются очень подходящими для достижения требуемых механических и оптических свойств пленки.
В другом осуществлении изобретения полимерная пленка включает индий и/или галлий с содержанием не более 1,0 масс. ppm, предпочтительно не более 1,5 масс. ppm, более предпочтительно не более 2,0 масс. ppm, предпочтительно не более 2,5 масс. ppm и необязательно не более 15 масс. ppm, предпочтительно не более 10,0 масс. ppm, более предпочтительно не более 7,0 масс. ppm или даже не более 5,0 масс. ppm, более предпочтительно не более 4,0 масс. ppm и еще более предпочтительно не более 3,0 масс. ppm, и это содержание выражено относительно массы всей полимерной пленки, включая все ее слои, кроме защитной пленки на адгезивном слое, если он присутствует. Изобретатели обнаружили, что это содержание является достаточным для достижения требуемого эффекта и что более высокое содержание не обеспечивает значительных дополнительных преимуществ, но значительно увеличивает стоимость пленки.
В другом осуществлении полимерной пленки настоящего изобретения указанная пленка соответствует, по меньшей мере, одному из следующих признаков, предпочтительно более чем одному и более предпочтительно всем следующим признакам:
(i) содержание серебра (Ag) составляет, по меньшей мере, 5 масс. ppm предпочтительно, по меньшей мере, 10 ppm, более предпочтительно, по меньшей мере, 15 масс. ppm, более предпочтительно, по меньшей мере, 20 масс. ppm, еще более предпочтительно, по меньшей 30 масс. ppm и необязательно не более 100 масс. ppm, предпочтительно не более 70 масс. ppm, более предпочтительно не более 60 масс. ppm, еще более предпочтительно не более 50 масс. ppm, еще более предпочтительно не более 40 масс. ppm;
(ii) содержание хрома (Cr) составляет, по меньшей мере, 0,50 масс. ppm, предпочтительно, по меньшей мере, 1,00 масс. ppm, предпочтительно, по меньшей мере, 1,30 масс. ppm, более предпочтительно, по меньшей мере, 1,60 масс. ppm и необязательно не более 30 масс. ppm, предпочтительно не более 25 ppm масс., более предпочтительно 20 масс. ppm, предпочтительно не более 15 ppm масс., более предпочтительно не более 10,0 масс. ppm;
(iii) содержание никеля (Ni) составляет, по меньшей мере, 15 масс. ppm предпочтительно, по меньшей мере, 18,00 масс. ppm, и необязательно не более 40 масс. ppm, более предпочтительно не более 30 масс. ppm, еще более предпочтительно не более 25,0 масс. ppm;
(iv) содержание цинка (Zn) составляет, по меньшей мере, 0,50 масс. ppm, предпочтительно, по меньшей мере, 1,00 масс. ppm, предпочтительно, по меньшей мере, 2,00 масс. ppm, более предпочтительно, по меньшей мере, 3,00 масс. ppm, и необязательно не более 30 масс. ppm, предпочтительно не более 20 масс. ppm, предпочтительно не более 18,00 масс. ppm, и/или
(v) содержание сурьмы (Sb) и/или мышьяка (As) составляет, по меньшей мере, 3,00 масс. ppm, предпочтительно, по меньшей мере, 4,00 масс. ppm, более предпочтительно 5,00 масс. ppm, более предпочтительно, по меньшей мере, 5,50 масс. ppm, предпочтительно, по меньшей мере, 6,00 масс. ppm и даже более предпочтительно по меньшей мере 6,50 масс. ppm и необязательно не более 15 масс. ppm, предпочтительно не более 12 масс. ppm, более предпочтительно не более 10 масс. ppm, еще более предпочтительно не более 9,0 масс. ppm, предпочтительно не более 8,50 масс. ppm, более предпочтительно не более 8,00 масс. ppm и еще более предпочтительно не более 7,50 масс. ppm;
причем содержание приведено относительно массы всей полимерной пленки, включая все ее слои, за исключением защитной пленки адгезивного слоя, если он присутствует. Изобретатели обнаружили, что это содержание является достаточным для достижения требуемого эффекта и что более высокое содержание не обеспечивает значительных дополнительных преимуществ, но значительно увеличивает стоимость пленки.
В одном осуществлении настоящего изобретения полимерная пленка содержит в сумме индия (In), галлия (Ga), сурьмы (Sb) и мышьяка (As), которые необязательно присутствуют в виде сплавов, таких как антимонид индия, антимонид галлия, арсенид индия, арсенид индия галлия и/или арсенид галлия в количестве, по меньшей мере, 4,0 масс. ppm, предпочтительно, по меньшей мере, 5,0 масс. ppm, более предпочтительно, по меньшей мере, 6,0 масс. ppm, предпочтительно, по меньшей мере, 7,0 масс. ppm, более предпочтительно, по меньшей мере, 8,0 масс. ppm, более предпочтительно, по меньшей мере, 9,0 масс. ppm и не более 25,0 масс. ppm, предпочтительно не более 22,0 масс. ppm, более предпочтительно не более 20,0 масс. ppm, предпочтительно не более 18,0 масс. ppm, более предпочтительно не более 15,0 масс. ppm, еще более предпочтительно не более 13,0 или только 12,0 масс. ppm, предпочтительно не более 11,0 масс. ppm и более предпочтительно не более 10,5 масс. ppm. Это содержание выражено относительно массы всей полимерной пленки, в том числе всех ее слоев, за исключением защитной пленки адгезивного слоя, если он присутствует.
В осуществлении настоящего изобретения полимерная пленка содержит в сумме металлов не более 250 масс. ppm, предпочтительно не более 200 масс. ppm, более предпочтительно не более 150 масс. ppm, предпочтительно не более 100 масс. ppm, причем содержание выражено относительно массы всей полимерной пленки, включая все ее слои, за исключением защитной пленки адгезивного слоя, если он присутствует. В этом контексте металл определяется как химический элемент периодической таблицы элементов, выбранный из группы переходных металлов и металлов основной группы и которые расположены в указанной периодической таблице элементов, слева от полуметаллов или металлоидов, находящихся на диагонали от бора (В) до астата (At). Предпочтительно в этом контексте общее содержание металла определяется за исключением щелочных металлов и щелочноземельных металлов. Изобретатели предпочитают ограничить сумму металлов, так чтобы получить высокую прозрачность и высокое пропускания видимого света. Однако было установлено, что соответствующим выбором металлов, учитывая их способность отражения света и ограничивая общее содержание металла, может быть достигнуто значительное ослабление солнечного света вместе с высоким пропусканием видимого света и ограниченным поглощением энергии, предпочтительно также с ограниченным превращением поглощенной энергии в тепло. Таким образом, пленка в соответствии с настоящим изобретением также не приводит к более интенсивному использованию искусственного освещения в помещении в дневное время.
Настоящее изобретение также предлагает лист стекла или другого прозрачного или полупрозрачного предмета или непрозрачные плоские поверхности с нанесенной, предпочтительно наклеенной, полимерной пленкой по любому из предыдущих пунктов. Пленка настоящего изобретения является особенно подходящей в сочетании со стеклом с высокой прозрачностью. Эти предметы обладают улучшенными энергозащитными свойствами и другими преимуществами, которые обеспечиваются полимерной пленкой в соответствии с настоящим изобретением, в основном снижающей нагрев и/или ослабляющей электромагнитное излучение.
Кроме того, настоящее изобретение предлагает предмет, содержащий стеклянный лист в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно предмет выбран из транспортного средства, судна и здания. Преимущество состоит в том, что внутренняя среда этих предметов является более приятной для человека, и в том, что комфортность проживания внутри этих сред можно контролировать с меньшим использованием энергии, с меньшими затратами и более низким воздействием на окружающую среду, таким как экологические или углеродные воздействия пользователя этого указанного внутреннего пространства.
Настоящее изобретение также относится к способу изготовления полимерной пленки в соответствии с настоящим изобретением, который включает стадию нанесения металлического слоя на слой полимерной подложки предпочтительно осаждением из паровой фазы или физическим осаждением из паровой фазы, более предпочтительно осаждением напылением и еще более предпочтительно магнетронным распылением при постоянном токе. Нанесение металлического слоя предпочтительно выполняют в три стадии, причем на каждой стадии наносят один из подслоев.
Способ в соответствии с настоящим изобретением дополнительно предпочтительно включает нанесение, по меньшей мере, одного дополнительного металла в виде металла, сплава металла, оксида металла или другого соединения металла, в котором металл выбирают из металлов, которые фигурируют в IUPAC периодической таблице элементов, версия от 22 июня 2007, в которой группы элементов пронумерованы от 1 до 18 включительно, групп, обозначенных номерами 3, 4, 5, 6, 10, 11, 12, 13 и 15, и предпочтительно металл выбирают из группы, состоящей из серебра (Ag), хрома (Cr), цинка (Zn) и их комбинаций напылением и предпочтительно магнетронным распылением при постоянном токе.
Предпочтительно, способ в соответствии с настоящим изобретением дополнительно включает ламинирование защитного слоя предпочтительно с использованием тепла и давления и/или с помощью дополнительного адгезивного слоя на металлическом слое, если он присутствует, предпочтительно вместе с дополнительным слоем или слоями, включающими дополнительные металлы в виде металла, сплава металлов, оксида металла или другого соединения металла, выбранного в соответствии с настоящим изобретением.
Способ в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно включает, по меньшей мере, одну из следующих стадий и предпочтительно все следующие стадии:
- нанесения адгезивного слоя, предпочтительно на внешнюю сторону слоя подложки или изолирующего слоя;
- нанесения съемного слоя или защитной пленки на адгезивный слой и/или
- нанесения защитного слоя, предпочтительно распылением.
Способ настоящего изобретения предпочтительно также включает:
- удаление съемного слоя или защитной пленки полимерной пленки, если они присутствуют, и
- закрепление полимерной пленки на полупрозрачной и/или прозрачной поверхности предпочтительно листового стекла, более предпочтительно листового стекла с высокой прозрачностью.
Способ в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно дополнительно включает стадию введения полупрозрачной и/или прозрачной поверхности, предпочтительно листового стекла в объект, предпочтительно объект, выбранный из транспортного средства, судна и здания. Как было описано выше, настоящее изобретение также относится к применению сурьмы и/или мышьяка вместе с индием и/или галлием для придания энергозащитных свойств прозрачной полимерной пленке с прозрачностью для видимого света, по меньшей мере, 50%.
Предпочтительно это применение включает использование одного металла, выбранного из олова, мышьяка, алюминия и их комбинаций.
Более предпочтительно настоящее изобретение относится к применению в энергозащитной прозрачной полимерной пленке с прозрачностью для видимого света, по меньшей мере, 50% компонентов, выбранных из группы, состоящей из антимонида индия, арсенида галлия, арсенида индия галлия, арсенида индия, арсенида галлия алюминия, антимонида галлия и их комбинаций.
Настоящее изобретение будет проиллюстрировано следующими примерами, но без ограничения ими.
Пример 1
Полимерную пленку 1 в соответствии с настоящим изобретением получают следующим образом. Пленка состоит, в следующем порядке, из слоя прозрачной подложки со слоем твердого защитного покрытия с одной стороны и первого слоя первого металла с другой стороны, следующий серебросодержащий слой, затем третий металлический слой, на нем адгезивный слой или адгезив, поверх него другой промежуточный слой, после которого второй адгезивный слой.
Изготовление начинают нанесением металлических слоев на слой полимерной подложки с использованием магнетронного распыления. Слой подложки изготовлен из полиэтилентерефталата (ПЭТ), толщиной около 23 мкм. Указанное содержание металлов далее выражается в массовых единицах и относительно общей массы пленки без необязательно присутствующего съемного слоя.
Первый наносимый подслой металла, включающий хром (0,8 ppm), цинк (1,5 ppm), никель (9,3 ppm) и антимонид индия (5,05 ppm). Толщина первого подслоя металла составляет 11-15 Ангстрем.
В качестве второго подслоя металла распыляют слой серебра до содержания 30,0 ppm, толщиной 120-140 Ангстрем. Затем в качестве третьего металлического подслоя напыляют слой, включающий хром (0,8 ppm), цинк (1,5 ppm), никель (9,3 ppm) и антимонид индия (5,05 ppm). Толщина этого слоя также составляет 11-15 Ангстрем (1,1-1,5 нм).
На металлический слой наносят адгезивный слой или адгезив, состоящий из термически отверждаемого полиэфира. Далее наносят промежуточный слой, также состоящий из ПЭТ с толщиной около 23 мкм. Многослойную структуру, состоящую из двух слоев ПЭТ, с заключенными между ними металлическими слоями и адгезивным слоем, ламинируют с использованием тепла, так что полиэфирный адгезивный слой отверждается термически.
На сторону промежуточного слоя наносят акрилатный адгезивный слой толщиной около 1,5 мкм способом нанесения покрытия микрогравировкой. Этот адгезивный слой дополнительно снабжен прозрачной силиконовой ПЭТ съемной пленкой.
С другой стороны ламинированной многослойной структуры далее наносят акриловое прозрачное твердое покрытие способом гравировки, которое отверждают инфракрасным излучением.
В этом примере изготавливают две дополнительных пленки с содержанием металла в соответствии с таблицей 1.
| Металл (масс. ppm) | Пленка 2 | Пленка 3 |
| Серебро (Ag) | 30,00 | 39,6 |
| Хром (Cr) | 1,60 | 9,50 |
| Никель (Ni) | 18,60 | 20,80 |
| Цинк (Zn) | 3,00 | 17,20 |
| Сурьма (Sb) | 7,10 | 6,80 |
| Индий (In) | 3,00 | 2,70 |
Пример 2
Окно с двойным остеклением с внутренней стороны около половины его поверхности покрывают полимерной пленкой 1 примера 1. С помощью инфракрасной камеры измеряют температуру внутренней поверхности. В месте нанесения пленки температура составляет около 23,4°С, в то время как температура поверхности стекла без пленки составляет около 18,6°С. Этот эксперимент показывает эффективность пленки в отражении длинноволнового теплового излучения и, следовательно, в эффекте теплоизоляции.
Пример 3
Две поверхности стекла снабжают слоем пластиковой пленки, соответственно пленки 2 и пленки 3 примера 1. Измеряют эффективность экранирования (SE) электромагнитного излучения этих стеклянных поверхностей с помощью ТЭМ-t-ячейки в соответствии с ASTM D4935, в диапазоне частот от 10 МГц до 1 ГГц. Результаты этого определения позволяют прогнозировать поведение этих пленок в условиях IEEE 299 или некоторых других стандартов.
Результаты представлены на фиг.1. Измеренный в основной части исследуемого диапазона частот SE или коэффициент затухания, по меньшей мере, составляет 20 дБ. SE даже увеличивается до более 25 дБ на частотах 20-30 МГц и также в диапазоне частот 120-170 МГц. Только на частотах 180-700 МГц измеряемая SE несколько ниже, однако не менее 17 дБ. Среднее значение ослабления по всему диапазону частот составляет 22 дБ. Эти результаты являются значительными, если принять во внимание, что затухание 20 дБ приводит к ослаблению электромагнитного поля на 90%, и снижению оставшейся мощности электромагнитного излучения на 99%, и что ослабление испытуемых пленок, по меньшей мере, эквивалентно и даже выше, чем ослабление каменной стеной или железобетоном.
Теперь, когда изобретение было полностью описано выше, специалистам будет понятно, что оно может быть осуществлено в широком диапазоне параметров в пределах, определенных прилагаемой формулой изобретения, без отклонения от сущности и объема притязаний изобретения. Специалисту в данной области будет понятно, что изобретение, как оно определяется формулой изобретения, как правило, также включает другие осуществления, которые не были подробно раскрыты в этом документе.
1. Энергозащитная полимерная пленка, пригодная для нанесения на поверхность, выбранную из прозрачной и полупрозрачной поверхности, такой как стекло, которая является прозрачной для видимого света, то есть в диапазоне длин волн 380-780 нм по меньшей мере на 50%, по измерению в соответствии со стандартом NBN EN 410, характеризующаяся тем, что пленка включает по меньшей мере один слой полимерной подложки, на верхней части которой находится металлический слой, содержащий никель и дополнительно включающий по меньшей мере один элемент, выбранный из сурьмы и мышьяка вместе с по меньшей мере одним элементом, выбранным из индия и галлия, причем металлический слой наносят распылением, и полимерная пленка включает по меньшей мере 10 ч/млн (ppm) и не более 50 мас. ppm никеля и дополнительно включает в сумме индий (In), галлий (Ga), сурьму (Sb) и мышьяк (As), которые присутствуют в виде сплава, например антимонида индия, антимонида галлия, арсенида индия, арсенида индия галлия и/или арсенида галлия, в сумме в количестве по меньшей мере 4,0 мас. ppm и не более 25,0 мас. ppm, при этом содержание выражено относительно массы всей полимерной пленки, включая все ее слои, за исключением защитной пленки на адгезивном слое, если он присутствует.
2. Полимерная пленка по п.1, в которой металлический слой дополнительно включает по меньшей мере один металл из олова, мышьяка, алюминия, сплавов и/или их комбинаций.
3. Полимерная пленка по п.1, в которой металлический слой включает компонент, выбранный из группы, состоящей из антимонида индия, арсенида галлия, арсенида индия галлия, арсенида индия, арсенида галлия алюминия, антимонида галлия и их комбинаций.
4. Полимерная пленка по п.1, включающая по меньшей мере один дополнительный металл в форме, выбранной из металла, сплава металла, оксида металла и другого соединения металла, причем металл выбран из групп 3, 4, 5, 6, 10, 11, 12, 13 и 15 в IUPAC периодической таблице элементов, версия от 22 июня 2007, в которой группы элементов пронумерованы от 1 до 18 включительно.
5. Полимерная пленка по п.4, в которой по меньшей мере один дополнительный металл выбран из серебра (Ag), хрома (Cr), цинка (Zn), сурьмы (Sb), индия (In), мышьяка (As), галлия (Ga) и их комбинаций.
6. Полимерная пленка по п.4, в которой по меньшей мере один дополнительный металл включен в металлический слой.
7. Полимерная пленка по п.4, в которой металлический слой образует один гомогенный слой.
8. Полимерная пленка по п.4, в которой металлический слой состоит по меньшей мере из двух металлических подслоев различного состава.
9. Полимерная пленка по п.4, в которой металлический слой включает подслой, который содержит серебро (Ag).
10. Полимерная пленка по п.9, в которой подслой находится между двумя другими металлическими подслоями.
11. Полимерная пленка по п.1, в которой толщина металлического слоя составляет по меньшей мере 1 нм.
12. Полимерная пленка по п.1, в которой толщина металлического слоя составляет не более 50 нм.
13. Полимерная пленка по п.1, в которой свободная сторона металлического слоя защищена дополнительным полимерным промежуточным слоем.
14. Полимерная пленка по п.1, в которой толщина по меньшей мере одного слоя, выбранного из слоя полимерной подложки и полимерного промежуточного слоя, если присутствует, составляет 10-50 мкм.
15. Полимерная пленка по п.1 с адгезивным слоем на одной стороне.
16. Полимерная пленка по п.15, в которой адгезивный слой покрыт полимерной защитной пленкой.
17. Полимерная пленка по п.1, на одной стороне которой находится защитный полимерный слой, расположенный на стороне, отличной от стороны, на которой находится адгезивный слой.
18. Полимерная пленка по п.1, в которой полимер по меньшей мере одного из слоев, выбранных из слоя подложки и промежуточного слоя, выполнен на основе прозрачного термопластичного материала.
19. Полимерная пленка по п.1, которая включает по меньшей мере один элемент, выбранный из индия и галлия с содержанием по меньшей мере 1,0 мас. ppm, причем это содержание выражено относительно массы всей полимерной пленки, включая все ее слои, за исключением защитной пленки адгезивного слоя, если он присутствует.
20. Полимерная пленка по п.1, которая включает по меньшей мере один элемент, выбранный из индия и галлия с содержанием не более 15 мас. ppm, причем это содержание выражено относительно массы всей полимерной пленки, включая все ее слои, за исключением защитной пленки адгезивного слоя, если он присутствует.
21. Полимерная пленка по п.1, которая соответствует по меньшей мере одному из следующих признаков:
(i) содержание серебра (Ag) составляет по меньшей мере 5 мас. ppm,
(ii) содержание серебра (Ag) составляет не более 100 мас. ppm,
(iii) содержание хрома (Cr) составляет по меньшей мере 0,50 мас. ppm,
(iv) содержание хрома (Cr) составляет не более 30 мас. ppm,
(v) содержание никеля (Ni) составляет по меньшей мере 15 мас. ppm,
(vi) содержание никеля (Ni) составляет не более 40 мас. ppm,
(vii) содержание цинка (Zn) составляет по меньшей мере 0,50 мас. ppm,
(viii) содержание цинка (Zn) составляет не более 30 мас. ppm,
(ix) содержание по меньшей мере одного элемента из сурьмы (Sb) и мышьяка (As) составляет по меньшей мере 3,00 мас. ppm, и
(х), содержание по меньшей мере одного элемента из сурьмы (Sb) и мышьяка (As) составляет не более 15 мас. ppm, причем эти содержания выражены относительно массы всей полимерной пленки, включая все ее слои, за исключением защитной пленки адгезивного слоя, если он присутствует.
22. Полимерная пленка по п.1, которая включает индий (In), галлий (Ga), сурьму (Sb) и мышьяк (As), которые присутствуют в виде сплавов, таких как антимонид индия, антимонид галлия, арсенид индия, арсенид индия галлия, и/или арсенид галлия, в суммарном количестве по меньшей мере 5,0 мас. ppm, причем содержание выражено относительно массы всей полимерной пленки, включая все ее слои, за исключением защитной пленки адгезивного слоя, если он присутствует.
23. Полимерная пленка по п.1, которая включает индий (In), галлий (Ga), сурьму (Sb) и мышьяк (As), которые присутствуют в виде сплавов, таких как антимонид индия, антимонид галлия, арсенид индия, арсенид индия галлия и/или арсенид галлия, в суммарном количестве не более 22,0 мас. ppm, причем содержание выражено относительно массы всей полимерной пленки, включая все ее слои, за исключением защитной пленки адгезивного слоя, если он присутствует.
24. Полимерная пленка по п.1, в которой суммарное содержание металлов составляет не более 250 мас. ppm, выраженное относительно массы всей полимерной пленки, включая все ее слои, за исключением защитной пленки адгезивного слоя, если он присутствует.
25. Листовое стекло, предпочтительно листовое стекло с высокой прозрачностью с нанесенной на него полимерной пленкой по п.1.
26. Предмет, который включает листовое стекло по п.25.
27. Предмет по п.26, который выбран из группы, состоящей из транспортного средства, судна и здания.
28. Способ изготовления полимерной пленки по п.1, который включает стадию нанесения металлического слоя на слой полимерной подложки напылением.
29. Способ по п.28, в котором металлический слой нанесен магнетронным распылением при постоянном токе.
30. Способ по п.28, дополнительно включающий нанесение по меньшей мере одного дополнительного металла в форме, выбранной из металла, сплава металла, оксида металла и других соединений металла, в котором металл выбран из металлов групп 3, 4, 5, 6, 10, 11, 12, 13 и 15 в IUPAC периодической таблице элементов, версия от 22 июня 2007, в которой группы элементов пронумерованы от 1 до 18 включительно.
31. Способ по п.30, в котором дополнительный металл выбран из группы, состоящей из серебра (Ag), хрома (Cr), цинка (Zn), сурьмы (Sb), индия (In) и их комбинаций.
32. Способ по п.28, дополнительно включающий стадию ламинирования промежуточного слоя на металлический.
33. Способ по п.28, дополнительно включающий по меньшей мере одну из следующих стадий и предпочтительно включающий все следующие стадии:
- нанесения адгезивного слоя,
- нанесения пленки, выбранной из съемного слоя и защитного слоя, на адгезивный слой и
- нанесения защитного слоя.
34. Способ по п.28, дополнительно включающий:
- удаление пленки, выбранной из съемного слоя и защитного слоя полимерной пленки, если он присутствует, и
- прикрепление полимерной пленки на поверхность, выбранную из полупрозрачной и/или прозрачной поверхности.
35. Способ по п.34, дополнительно включающий стадию введения поверхности, выбранной из полупрозрачной и прозрачной поверхности, в предмет.
36. Способ по п.35, в котором предмет выбран из группы, состоящей из транспортного средства, судна и здания.
37. Способ применения по меньшей мере одного элемента, выбранного из сурьмы и мышьяка вместе по меньшей мере с одним элементом, выбранным из индия и галлия для придания энергозащитных свойств никельсодержащей прозрачной полимерной пленке с прозрачностью по меньшей мере 50% для видимого света, то есть в диапазоне длин волн 380-780 нм, измеренной в соответствии со стандартом NBN EN 410, в котором полимерная пленка содержит индий (In), галлий (Ga), сурьму (Sb) и мышьяк (As), которые присутствуют в виде сплава, например антимонида индия, антимонида галлия, арсенида индия, арсенида индия галлия и/или арсенида галлия, в суммарном количестве по меньшей мере 4,0 мас. ppm и не более 25,0 мас. ppm, причем содержание выражено относительно массы всей полимерной пленки, включая все слои, кроме защитной пленки на адгезивном слое, если он присутствует, и при этом металлы содержатся в металлическом слое, который наносится распылением.
38. Способ по п.37, в котором по меньшей мере один дополнительный используемый металл выбран из группы, состоящей из сурьмы, олова, мышьяка, алюминия, индия, галлия, сплавов и их комбинаций.
39. Способ по п.37, в котором используют компонент, который выбран из антимонида индия, арсенида галлия, арсенида индия галлия, арсенида индия, арсенида галлия алюминия, антимонида галлия и их комбинаций.
40. Способ применения полимерной пленки по п.1 для придания энергозащитных свойств поверхности, выбранный из прозрачной и полупрозрачной поверхности.
41. Способ по п.40, для снижения риска разрушения при термической деформации поверхности.
42. Способ применения полимерной пленки по п.1, для снижения риска разрушения при термической деформации поверхности, выбранной из прозрачной и полупрозрачной поверхности.
