Темный плоский элемент с малой теплопроводностью, сниженной плотностью и низким поглощением солнечного излучения

Темный плоский элемент с малой теплопроводностью, сниженной плотностью и низким поглощением солнечного излучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Данное изобретение касается темного плоского элемента, предпочтительно из полимера, слоя лака или волокнистого материала, с пониженной плотностью, малой теплопроводностью и низким поглощением солнечного излучения.

Поверхности, по эстетическим или техническим причинам окрашенные в темный цвет или снабженные покрытием и подвергаемые солнечному излучению, в большинстве случаев проявляют неприятное свойство нагреваться под воздействием солнца в большей или меньшей степени в зависимости от глубины окраски.

Именно в маленьких помещениях, например, в транспортном средстве, будь то легковой автомобиль, грузовой автомобиль, автобус или внутреннее пространство железнодорожного вагона нагревание солнцем темных поверхностей воспринимают как чрезвычайно неприятное. Темные поверхности в зависимости от степени солнечного поглощения нагреваются более или менее сильно и отдают это поглощенное тепло в виде теплового излучения и путем воздушной конвекции во внутреннее пространство. Так, руль легкового автомобиля, который стоит летом на солнце несколько часов, может нагреваться до 80°С.

Солнечная энергия, однократно поглощенная темной поверхностью в транспортном средстве, не может напрямую покидать его, так как окна транспортного средства в области теплового излучения в длинноволновой инфракрасной части спектра от 5-50 мкм не прозрачны, и у оставленного на стоянке или припаркованного автомобиля также обычно закрыты, так что воздухообмена не происходит.

Темное окрашивание поверхностей в транспортном средстве частично обусловлено технически, так как, например, светлая верхняя часть ящика для мелких предметов (Frontablage) отсвечивала бы в ветровом стекле, и таким образом оказывала бы отрицательное влияние на видимость. Поверхности сидений из эстетических и практических соображений окрашены в темный цвет, так как светлые поверхности очень быстро пачкаются.

Относительно высокая теплоаккумулирующая способность этих темных поверхностей также постоянно способствует нагреванию внутреннего пространства автомобиля. Чем выше теплоемкость и теплопроводность материала, тем больше солнечная энергия может сохраняться в материале. Отдача тепла затем происходит медленно посредством теплового излучения и конвекции через воздух. В то время как нагретый воздух может относительно быстро обмениваться через открытые окна во время езды, пассажиры автомобиля подвергаются тепловому излучению до тех пор, пока аккумулятор тепла, как, например, ящик для мелких предметов или панель приборов не «опустошится», то есть не остынет. Это тепловое излучение может быть компенсировано только при движении автомобиля с помощью кондиционера. Недостатком является то, что самые современные кондиционеры при функционировании повышают расход горючего приблизительно на 10%. Помимо высокого поглощения тепла эти поверхности вследствие своего веса также способствуют расходу горючего автомобилем, поэтому желательным является сниженный вес, достигаемый, например, посредством более низкой кажущейся плотности.

Другой областью использования темных поверхностей является, например, обшивка домов синтетическими материалами и оконные рамы из пластиков, как это общепринято, прежде всего, в США. Хотя окрашивание этой обшивки и оконных рам не является экстремально темным, а скорее осуществляется в средних тонах, они характеризуются удивительно высокой поглощающей способностью по отношению к солнечному свету. Поэтому они сильно нагреваются при солнечном воздействии, что приводит к быстрой усталости материала и его старению. Кроме того, их теплопроводность слишком высока по сравнению с той, что могла бы давать положительный вклад в термическую изоляцию здания.

Следующей областью использования являются кровельные покрытия, которые, например, в США обычно состоят из битумного, а также из бетонного покрытия. Это покрытие предпочтительно выполнено в темных зеленых, серых и красных тонах, и его солнечное поглощение в большинстве случаев превышает 80%. Здесь также высокое солнечное поглощение, в особенности покрытия из битума, приводит к быстрой усталости материала, из-за чего он при экстремальных погодных условиях, как, например, град, больше не может обеспечить защиты дому. Кроме того, термическое сопротивление этих кровельных покрытий слишком мало, по сравнению с тем, что могло бы вносить вклад в термическую изоляцию кровли.

В патенте США 4272291 (Shtern et al.) описано отражающее тепло покрытие, которое должно служить защитой против влияния погоды и уменьшать нагрев металлических поверхностей, в особенности топливных баков. Это должно достигаться посредством обменного действия неорганических соединений металлов в композициях покрытий, содержащих вяжущее средство. Однако имеется недостаток, что это покрытие не имеет теплоизолирующего действия.

Из японского выложенного описания изобретения к неакцептованной заявке JP 11-323197 (номер поданной заявки JP 10-130742) известно покрытие с теплоизолирующим действием, которое, кроме того, характеризуется хорошими эмиссионными свойствами и по отношению к тепловому излучению хорошими свойствами в длинноволновой области, вследствие чего обладает изолирующими свойствами по отношению к сильному тепловому воздействию. Покрытие характеризуется прозрачными или светопроницаемыми полыми вакуумированными шариками из керамического материала и поддерживающего структуру вспомогательного средства, которое должно обеспечивать плотную упаковку керамических пузырьков и их поверхностное расположение после нанесения покрытия в виде пленки. В качестве подобного вспомогательного средства должны быть пригодны производные акриламида, полиэтиленовые воски, бентонит и частички оксида кремния. Также пригодными являются целлюлоза, полимеры акриловой кислоты и поливиниловый спирт. Это покрытие состоит из названных полых пузырьков до 30-60%.

Также покрытие, которое должно защищать от влияния тепла, известно из японского выложенного описания изобретения к неакцептованной заявке JP 2000-129172 (номер поданной заявки JP 10-305968). Специальные пигменты комбинируют с материалом подложки, который характеризуется отличной погодоустойчивостью. Вследствие этого должно образовываться теплозащитное покрытие с явно выраженными отражающими свойствами в ближней инфракрасной области, которое из-за этого лишь относительно немного нагревается, если покрытие в целом черного или темного цвета. Используемые для этого пигменты поглощают свет в видимой области и отражают свет в ближней инфракрасной области. В качестве материала подложки используют акриловую смолу. В этом случае описанное покрытие также не может проявлять теплоизолирующего действия. Ссылка на плотность и теплопроводность описанного покрытия в этом документе также не приводится.

Из заявки Германии DE-A1 4418214 известен лакокрасочный материал с низкой эмиссионной или высокой отражающей способностью в области длин волн теплового излучения. Этот лакокрасочный материал содержит связующее с высокой прозрачностью в области теплового излучения и в особенности в области длин волн от 3 до 50 мкм, а также частицы, характеризующиеся высокой прозрачностью в этой области длин волн, показатель преломления которых в области длин волн теплового излучения отличается от показателя преломления связующего.

Согласно европейскому патенту EP 0804513 B1 делают лакокрасочный материал с отражающими свойствами в двух областях длин волн и поглощающими свойствами в третьей волновой области. Этот лакокрасочный материал содержит в основном связующее с прозрачностью >40% и показателем преломления n<2,0 в области длин волн от 0,38 до 0,75 мкм (первая область длин волн) и в области длин волн от 5 до 100 мкм (третья область длин волн). В этом связующем содержатся чешуйчатые частицы с определенной плотностью и площадью, а также отражающей способностью R в третьей области длин волн >40%. Кроме того, это связующее содержит вторые частицы, которые частично перекрывают первые чешуйчатые частицы и которые характеризуются в первой и третьей области длин волн прозрачностью >40%, и поглощением >20% в области длин волн от 0,8 до 2,5 мкм (вторая область длин волн), и которые, кроме того, имеют определенный показатель преломления в первой области длин волн. Этот лакокрасочный материал может использоваться в качестве краски для стен, крыш или фасадов зданий или хранилищ.

Материал покрытия, который пригоден для энергосбережения в зданиях и сооружениях и который в состоянии во внутренней и внешней области поглощать солнечную энергию, не испуская ее непосредственно вновь в длинноволновой области термического инфракрасного излучения, известен из европейского патента EP 0942954 B1. Этот материал покрытия состоит из связующего с большой прозрачностью, первых чешуйчатых частиц, которые в особенности отражают в волновой области термического инфракрасного излучения и первых сферических частиц, которые характеризуются обратным рассеянием в области длин волн термического инфракрасного излучения и в этой области длин волн обладают определенной степенью передачи, и/или вторых сферических частиц, которые в высушенном состоянии имеют полости и в области термического инфракрасного излучения характеризуются определенной степенью передачи, а также обратным рассеянием и/или отражением в области длин волн термического инфракрасного излучения. Этот материал покрытия дополнительно содержит вторые частицы, которые в области длин волн видимого света отражают и/или характеризуются обратным рассеянием, а в области длин волн термического инфракрасного излучения характеризуются определенной степенью передачи, и которые существуют в виде монокристалла. Следующими компонентами являются полимерные пигменты, которые характеризуются определенной степенью передачи в термической инфракрасной области и в высушенном состоянии имеют полости, третьи сферические частицы, которые являются электропроводящими и характеризуются малым поглощением в термической инфракрасной области, а также обычные и сами по себе известные добавки, которые обычно используются в покрытиях.

Описание европейского патента EP 1137722 B1 касается спектрально селективного покрытия, которое менее сильно поглощает солнечную энергию в инфракрасной области и которое обладает малой степенью термической эмиссии. Это покрытие в особенности пригодно для передней поверхности ящика для мелких предметов автомобиля и отличается тремя компонентами, для которых речь идет о связующем с определенной передачей в области длин волн ближнего инфракрасного излучения и также определенной передачей в области длин волн термического инфракрасного излучения. Второй компонент представляет собой первый пигмент, который поглощает в области длин волн видимого света, в ближней инфракрасной области характеризуется обратным рассеянием, по меньшей мере, 40% и в области длин волн термического инфракрасного излучения обладает поглощением 60% или менее. Наконец, третий компонент представляет собой второй пигмент, который в области длин волн термического инфракрасного излучения обладает обратным рассеянием и/или отражением ≥40%.

Покрытие с малым солнечным поглощением известно из заявки США 2004/0068046 A1. Это покрытие в основном состоит из четырех компонентов, при этом речь идет о связующем, первом пигменте, втором пигменте и/или третьем пигменте, а также наполнителе. Компонент связующего должен обладать прозрачностью >60% в области длин волн ультрафиолетового и видимого света, а также в ближней инфракрасной области и, кроме того, прозрачностью <70% в термической инфракрасной области. Первый пигмент характеризуется прозрачностью >70% в области длин волн от 300 до 2500 нм, причем размер частиц выбирают так, что отражение составляет >70% в ближней инфракрасной области длин волн. Второй пигмент должен спектрально селективно поглощать в видимой области длин волн, характеризоваться прозрачностью в ближней инфракрасной области >50%, а также поглощением >40% в термической инфракрасной области. Третий пигмент также должен поглощать в спектрально-селективной области видимого света и/или 50% в волновой области видимого света, а также отражать в ближней инфракрасной области. Используемый наполнитель должен уменьшать коэффициент преломления связующей матрицы, причем матрица состоит из полых микросфер, наполненных газом или воздухом и характеризующихся определенным размером частиц. Подобные покрытия в особенности пригодны для поверхностей, окрашенных в темный цвет из технических или эстетических соображений и при этом в то же время подвергаемых солнечному излучению, так что они экстремально нагреваются.

Плоский конструктивный элемент из металла, наружная поверхность которого покрыта таким образом, что она отражает в области ближнего инфракрасного излучения, и у которого внутренняя поверхность обладает пониженной степенью эмиссии для теплового излучения, известен из патента Германии 10204829 C1. Этот плоский конструктивный элемент снабжен на своей первой, наружной поверхности первым покрытием, которое защищает металл от коррозии и отражает солнечный свет в области длин волн от 320 до 1200 нм в среднем до 60%. Его первая, наружная поверхность снабжена вторым покрытием, которое в области длин волн видимого света имеет отражение <60% и в области длин волн ближнего инфракрасного излучения - отражение >60%. Вторая, внутренняя поверхность конструктивного элемента снабжена первым покрытием, которое защищает металл от коррозии, и вторая, внутренняя поверхность снабжена вторым покрытием, которое в области длин волн термического инфракрасного излучения испускает ниже и обладает степенью эмиссии <0,75°.

Задача данного изобретения состоит в том, чтобы обычные, прежде всего темные поверхности в названных областях использования преобразовать так, чтобы они меньше поглощали солнечный свет и таким образом меньше нагревались.

Согласно изобретению эта задача решается с помощью темного плоского элемента с малой теплопроводностью, пониженной плотностью и низким поглощением солнечного излучения, отличающегося тем, что

a) он характеризуется, по меньшей мере, одной комбинацией из материала подложки с введенными в него компонентами, причем b) комбинация a) имеет теплопроводность менее 0,4 [Вт/м·К] и

с) кажущуюся плотность, имеющую значение ниже 1,4 г/см³, d) что элемент имеет среднее отражение в области длин волн видимого света от 400 до 700 нм менее 50% и e) что элемент имеет среднее отражение в области длин волн ближнего инфракрасного излучения от 700 до 1000 нм более 50%.

Предпочтительные формы выполнения изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Для многочисленных применений элемента согласно изобретению неожиданно оказалось, что комбинация из материала с одновременно малыми теплопроводностью и плотностью с наиболее высоким отражением поверхности материала в невидимой, ближней инфракрасной области приводит к нескольким синергическим эффектам. Так, темный предмет, такой как, например, рулевое колесо легкового автомобиля, нагревается явно меньше, если поверхность этого предмета является отражающей в ближней инфракрасной области: если, например, автомобиль достаточно долго стоит на солнце, рулевое колесо конвекционно нагревается до уровня воздуха внутри. Вследствие одновременно сниженных теплопроводности и плотности руля, он нагревается не так быстро, и можно без проблем дотрагиваться до него, хотя в окружающем пространстве преобладает высокая температура.

Также для типичных применений в области технологии сооружений посредством комбинации согласно изобретению с высоким отражением поверхности в ближней инфракрасной области с малыми теплопроводностью и плотностью, в общем порядке неожиданно выявились синергические эффекты. Так, например, панели для стен из ПВХ с признаками элемента согласно изобретению, во-первых, нагреваются меньше, чем обычные панели для стен из ПВХ; во-вторых, вследствие пониженной теплопроводности и плотности панелей в здание через теплопроводность все-таки вносится меньше поглощенной солнечной энергии. Кроме того, сниженная температура поверхности и замедленный температурный обмен уменьшают термически обусловленную усталость материала в общем порядке.

В качестве особенно предпочтительного оказался материал подложки, для которого речь идет о пластике, слое лака, волокнистом материале, гидравлически связываемой массе и/ или нетканом материале. Что касается пластмасс в качестве материала подложки, то они должны быть выбраны из ряда, включающего полиамиды, полиацетаты, сложные полиэфиры, поликарбонаты, полиолефины, как, например, полиэтилен, полипропилен и полиизопропилен, полимеры стирола, как, например, акрилонитрил/бутадиен/стирол (АБС), полистирол, стирол/бутадиен, стирол/акрилонитрил, акрилонитрил/стирол/сложный акриловый эфир, серусодержащие полимеры, как, например, полисульфон, (простой)полиэфирсульфон, полифенилсульфон, фторированные полимеры, как, например, ПТФЭ (политетрафторэтилен), ПВДФ (поливинилиденфторид), полиимиды, полиметилметакрилат (ПММА), поливинилхлорид, силиконы, как, например, силиконовый каучук, эпоксидные смолы, полимерные смеси, как, например, полифениленоксид, поликарбонат - АБС, а также меламин-, феноловые смолы и полиуретаны и их пригодные смеси.

В качестве особенно предпочтительного оказался материал подложки, который может быть как реактивно сшивающимся полимером, так и термопластичным полимером.

Если в качестве материала подложки компонентом a) в элементе согласно изобретению должен являться слой лака, он должен быть образован из связующего, выбранного из ряда водных связующих, предпочтительно водорастворимых связующих из адкидов, сложных полиэфиров, полиакрилатов, эпоксидов и сложных эпоксиэфиров, водных дисперсий и эмульсий, и предпочтительно дисперсий и эмульсий на основе акрилатов, стирол-акрилатов, сополимеров этилена и акриловой кислоты, метакрилатов, сополимеров винилпирролидона и винилацетата, поливинилпирролидона, полиизопропилакрилата, полиуретана, силикона и поливинилацетатов, дисперсий восков, предпочтительно на основе полиэтилена, полипропилена, тефлона^®, синтетических восков, фторированных полимеров, фторированных акриловых сополимеров в водных растворах, фторсиликонов, выбран из полиуретановых полимеров, фтормодифицированных на концах и сбоку и/или интрахенарно (intrachenar), предпочтительно дисперсий полиуретана и полиуретан-полимер-гибридных дисперсий и их смесей.

Также слой лака может быть образован из связующего, выбранного из ряда связующих, содержащих растворитель, предпочтительно акрилатов, стирол-акрилатов, полимеров виниловых мономеров, поливинилхлорида, полистирола и сополимеров стирола, алкидных смол, насыщенных и ненасыщенных сложных полиэфиров, гидрокси-функциональных сложных полиэфиров, меламин-формальдегидных смол, полиизоцианатных полимеров, полиуретанов, эпоксидных смол, фторполимеров и силиконов, хлорсульфированных полиэтиленов, фторированных полимеров, фторированных акриловых сополимеров, фторсиликонов, пластизолей, ПВДФ (поливинилиденфторида), выбран из полиуретановых полимеров, фтормодифицированных на концах и сбоку и/или интрахенарно, предпочтительно дисперсий полиуретана и полиуретан-полимер-гибридных дисперсий и их смесей. Выражением «на концах и сбоку и/или интрахенарно фтормодифицированные полиуретановые полимеры» предпочтительно обозначают фтормодифицированные полимеры, которые на конце и/или сбоку и/или в главной цепи полимерного структурного звена содержат перфторалкил(ен)овые и/или полигексафторпропиленоксидные группы.

Относительно материала подложки следующий вариант изобретения состоит в том, что в качестве волокнистого материала в элементе может быть использована кожа животного происхождения.

Следующая предпочтительная форма выполнения изобретения состоит в том, что для гидравлически связующей массы речь идет о смеси на основе цемента, сульфата калия или ангидрита и предпочтительно о бетоне, строительном растворе или гипсе.

Что касается нетканого материала, он должен содержать в особенности синтетические и/или натуральные волокна, предпочтительно синтетические волокна из пластмасс и/или керамических веществ, в особенности из стекла и/или углерода, и/или натуральные волокна из шерсти, хлопка, сизаля, пеньки и целлюлозы.

Наконец, введенные в материал подложки компоненты могут быть выбраны из следующих групп:

а) неорганические и/или органические легкие наполнители, которые предпочтительно снижают плотность и теплопроводность материала подложки, b) газы, как, например, воздух, азот, диоксид углерода, инертные газы, образующие в материале подложки пустоты и снижающие плотность и теплопроводность материала подложки и с) красители, которые спектрально селективно отражают в области длин волн видимого света от 400 до 700 нм и в области длин волн ближнего инфракрасного излучения от 700 до 1000 нм характеризуются средней прозрачностью более 50%, и/или d) первые пигменты, которые в области длин волн видимого света от 400 до 700 нм спектрально селективно отражают и в области длин волн ближнего инфракрасного излучения от 700 до 1000 нм характеризуются средней прозрачностью более 50%, и/или e) вторые пигменты, которые в области длин волн видимого света от 400 до 700 нм спектрально селективно отражают и в области длин волн ближнего инфракрасного излучения от 700 до 1000 нм характеризуются средним отражением более 50%, f) неорганические и/или органические наноматериалы, которые могут быть поверхностно обработаны или покрыты оболочкой.

Под понятием «наноматериалы» или также «наночастицы» в целом понимают частицы приблизительно сферической формы, все размеры которых менее 100 нм, причем нижняя граница не определена. Наноматериалы, которые обычно состоят из наночастиц или они содержатся в подавляющем большинстве, таким образом относительно своих размеров занимают место в области перехода между атомарными и непрерывными макроскопическими структурами. Типичным примером неорганических наночастиц являются имеющие размеры наношкалы диоксид кремния, диоксид титана, оксид цинка, золи оксида кремния, жидкое стекло, коллоиды металлов и пигменты, которые также могут быть функционализованы. Дисперсии, и в особенности тонкие дисперсии, полиуретановые дисперсии и дисперсии ядро-оболочка (Core-Shell), а также пигменты, дендримеры и в случае необходимости функционализованные гиперразветвленные полимеры являются типичными представителями органических наноматериалов. В данном случае в качестве неорганических наноматериалов особенно пригодными оказались наполнители из серии аэросила от Degussa AG. Но в общем пригодны все наполнители, которые не поглощают в видимой и ближней инфракрасной области, и имеют размер менее 100 нм.

Выбор компонентов, введенных в материал подложки и в особенности выше названных компонентов c) и e), обычно происходит с помощью технических методов. Так, отражение поверхностей, а также пигментов и наполнителей обычно измеряют спектрометром, например, спектрометром с присоединенным компьютером PC 2000 от Fa. Avantes, со спектральной чувствительностью от 320 до 1100 нм, так что перекрывается область УФ через видимую область до ближней инфракрасной области. С помощью шарового фотометра, подключенного к спектрометру, измеряют полусферическое обратное рассеяние поверхности и таким образом определяют отражение. При этом в качестве стандарта (Referenz) служит пластинка сульфата бария, которая представляет собой квази 100%-ное отражение. При исследовании (измерении) пигментов и наполнителей в форме порошка, их засыпают в полиэтиленовый мешочек, который прозрачен в названной области длин волн. Чтобы можно было различить отражение слоя и трансмиссию этого слоя, однократно проводят измерение слоя на поглощающей, то есть черной подложке, и на отражающей 100%, то есть белой подложке.

В особенности для легких наполнителей речь должна идти о таких, плотность которых ниже 0,5 г/см³.

Особенно предпочтительным является элемент, компоненты которого включают а) материал подложки, который в качестве введенных компонентов содержит полые микросферы из керамического материала, из стекла или из полимера, причем плотность полых микросфер из стекла или другого керамического материала лежит ниже 0,4 г/см³, а плотность полых микросфер, состоящих из полимера, должна быть ниже 0,2 г/см³.

Предпочтительная форма выполнения изобретения состоит в том, что речь идет о легких наполнителях, которые только при нагревании материала подложки до температуры 80-160°С формируют полые микросферы с плотностью ниже 0,2 г/см³.

В данном изобретении как предпочтительные рассматриваются красители, для которых речь идет о водорастворимых красителях, которые выбраны из кислых красителей, прямых красителей, основных красителей, проявляемых красителей, сернистых красителей и анилиновых красителей, или из красителей из группы таких, которые растворяют с помощью растворителей, или цапоновых красителей.

Первые пигменты в предпочтительном способе должны происходить из ряда органических пигментов, предпочтительно азопигментов, как, например, моноазо-, диазо-, α-нафтоловые, нафтол-AS-, лаковые азо-, бензимидазолоновые, дисазоконденсационные, металлокомплексные, изоиндолиноновые и изоиндолиновые пигменты, полициклические пигменты и предпочтительно фталоцианиновые, хинакридоновые, периленовые и периноновые, тиоиндиговые, антрахиноновые, антрапиримидиновые, флавантроновые, пирантроновые, индантроновые, антантроновые, диоксазиновые, триарилкарбониевые, хино-фталоновые, дикето-пирроло-пирроловые пигменты.

Относительно вторых пигментов в данном изобретении принимается вариант, при котором речь идет о неорганических пигментах, выбранных из ряда оксидов металлов и гидроксидов металлов, из пигментов кадмия, висмута, хрома, ультрамарина, слоистых, чешуйчатых слюдяных пигментов и в особенности гетерокристаллических пигментов рутила и шпинели.

Наконец, изобретение также предусматривает, что в материал подложки могут быть введены другие частицы, которые характеризуются отражением в области длин волн от 400 до 1000 нм более 70%. Эти другие частицы в особенности должны быть выбраны из группы неорганических пигментов, из группы оксидов металлов, сульфатов металлов, сульфидов металлов, фторидов металлов, силикатов металлов, карбонатов металлов, а также их смесей.

Другие частицы также могут быть выбраны из группы способных к расщеплению материалов, а также речь может идти о карбонате кальция, карбонате магния, тальке, силикате циркония, оксиде циркония, оксиде алюминия, природном сульфате бария и их смесях.

Существенный признак плоского элемента по изобретению заключается в теплопроводности комбинации материала подложки с включенными в него компонентами. В этом отношении предпочтительно предусмотрено, когда теплопроводность всего элемента менее 0,3 [Вт/м·К] и особенно предпочтительно менее 0,2 [Вт/м·К].

Также преимущество может быть тогда, когда кажущаяся плотность всего элемента имеет значение менее 1,2 г/см³, и особенно предпочтительно менее 1,0 г/см³.

Следующий существенный признак изобретения заключается в среднем отражении элемента в области длин волн видимого света от 400 до 700 нм. Оно должно быть в особенности <40%.

Предпочтительная форма выполнения элемента согласно изобретению задается тем, что он имеет среднее отражение в области длин волн ближнего инфракрасного излучения от 700 до 1000 нм >60%.

Также в изобретении принимают во внимание, если легкие наполнители повышают отражение элемента в ближней инфракрасной области от 700 до 1000 нм вплоть до 10%.

Согласно данному изобретению комбинация должна характеризоваться а) признаками b) (теплопроводности) и с) (кажущейся плотности). Но эта комбинация из материала носителя и введенных компонентов дополнительно к признакам теплопроводности и кажущейся плотности может также обладать признаками элемента d) и/или e).

Элемент согласно изобретению даже может иметь, по меньшей мере, два слоя, причем в этом случае, по меньшей мере, один слой должен состоять из комбинации а).

Также комбинация а) может быть скомбинирована с одним слоем из материала подложки, который не содержит введенных компонентов, что также принимают во внимание в данном изобретении.

Особенно предпочтительным также является, если одинаковые или разные формы выполнения элемента скомбинированы в, по меньшей мере, двух слоях друг над другом. Также элемент может быть снабжен дополнительным слоем лака, при этом речь идет предпочтительно о прозрачной форме лака.

Что касается элемента, то он может быть комбинирован с несущим основанием в форме приспособления, устройства или слоя, причем тогда все в совокупности даже может представлять собой несущее приспособление (Anordnung).

В целом придерживаются мнения, что разработанный темный плоский элемент обязательно состоит из комбинации из материала подложки с включенными в нее компонентами, причем эта комбинация должна характеризоваться определенной теплопроводностью и особой кажущейся плотностью. Этот элемент, таким образом, может состоять только из комбинации а), но это не обязательно, а, кроме того, он может содержать и другие компоненты. Таким образом, говоря об элементе, даже могут иметь в виду, например, специально обработанную кожу, форму пластмасс, например, устройства для салона автомобиля, или также облицовочную плитку, или кровельное покрытие. Вследствие различных вариантов разработанный элемент может также состоять из структуры основы и носителя, на которой, например, закреплена или нанесена комбинация а). Однако в целом весь плоский элемент должен быть темным, что задано существенным признаком d) согласно изобретению, а именно обладать малым средним отражением в области длин волн видимого света от 400 до 700 нм <50%. Из точного текста пункта 1 формулы изобретения, который характеризует истинный объект изобретения, отчетливо видно многообразие возможностей данного изобретения, так как оно не ограничивается только облицовкой или покрытиями, а может состоять из комбинации, состоящей из подложек или несущих конструкций, или грунтовочных слоев и находящихся на них комбинаций из материала подложки и включенных в него компонентов.

Нижеследующие примеры выявляют отчетливые преимущества описанного изобретения.

Примеры

Фигуры

На фигурах 1, 3 и 4 изображен тепловой поток через образцы материала, описанные в примерах. Для этих измерений использовали универсальный сенсор теплового потока F-035-2 размером 25×25 мм фирмы Wuntronic Munchen, который выдает напряжение, эквивалентное тепловому потоку. Фигуры 2, а также 5-11 в качестве результатов измерения изображают спектральное отражение образцов из соответствующих примеров в области длин волн 400-980 нм. Измеряющим прибором служит спектрометр с присоединенным компьютером PC 2000 от Fa. Avantes, со спектральной чувствительностью от 320 до 1100 нм, c подключенным к нему шаровым фотометром, для измерения полусферического обратного рассеяния поверхности.

Пример 1

Окрашивание и покрытие кожи для автомобильных сидений.

Кусок кожи окрашивают в черный цвет красителем Sella Cool Black 10286 фирмы TFL Ledertechnik Basel. Получают следующее черное покрытие:

15,00 г обработанного пигмента Roda Cool Black TFL Ledertechnik Basel (компонент d)

60,00 г Roda Car B32 TFL Ledertechnik Basel (связующее)

10,00 г Roda Car P64 TFL Ledertechnik Basel (связующее)

10 г воды

01,20 г полых микросфер Expansel 091 DE фирмы Akzo Nobel (компонент а).

Наносят покрытие ракелем три раза с толщиной слоя 100 мкм и после каждого слоя сушат в лабораторной печи.

Покрытую таким образом черную кожу вместе со стандартно окрашенным и покрытым куском кожи одинакового размера помещают в лабораторную печь и нагревают до 80°С. Куски кожи вынимают из печи и измеряют тепловой поток от образцов кожи на куске свинца весом 1 кг при комнатной температуре. Используют универсальный сенсор теплового потока F-035-2 размером 25×25 мм фирмы Wuntronic Munchen. На фиг.1 показан тепловой поток кожи со стандартным покрытием (1; сравнительный пример); и кривая (2) показывает приблизительно на 500 Вт/м² уменьшенный тепловой поток образца кожи с покрытием согласно изобретению. Эта разница отчетливо ощутима при прикладывании рук к образцам кожи.

Спектральное отражение образцов измеряют в области длин волн 400-980 нм (измерительный прибор: спектрометр с присоединенным компьютером PC 2000 от Fa. Avantes, со спектральной чувствительностью от 320 до 1100 нм, с подключенным к нему шаровым фотометром, для измерения полусферического обратного рассеяния поверхности); результаты измерения представлены на фиг.2.

Кривая (1) показывает отчетливое повышение отражения в ближней инфракрасной области черной кожи, покрытой согласно изобретению. Отражение стандартной кожи сравнительного примера (2) также лежит в ближней инфракрасной области ниже на 10%. Оба образца черной кожи кладут на пластину из пенополистирола и подвергают сильному солнечному облучению около 800 Вт/м². Температура поверхности стандартного образца кожи повышается до 90°С, а образца согласно изобретению - только до 62°С. Плотность кожи, покрытой согласно изобретению, имеет значение 0,85 г/см³ и теплопроводность 0,12 Вт/м·К. Плотность стандартно покрытой кожи имеет значение 1,1 г/см³ и теплопроводность 0,15 Вт/м·К. Таким образом, плотность кожи, покрытой согласно изобретению, на 23% и теплопроводность на 20% меньше, чем стандартно покрытой согласно уровню техники.

Пример 2

Снижение плотности и термической проводимости кожи.

Образец кожи помещают в водяную баню. В водяную баню добавляют 20% в расчете на вес кожи нерасширенных микросфер типа Expansel 820SL80 фирмы Akzo Nobel (компонент а) и с помощью процесса, обычного в дублении, вводят в кожу. После этого кожу окрашивают в черный цвет красителем Sella Cool Black 1028 6 фирмы TFL Ledertechnik Basel (компонент с). Кожу помещают в печь приблизительно при 100°С на такой срок, пока полые микросферы под действием тепла расширяются и заполняют часть пустот в коже.

Кусок полученной таким образом кожи согласно изобретению кладут на электроплитку при 54°С и измеряют переход тепла от электроплитки через кожу в сосуд с 1 кг воды с температурой воды 7,5°С с помощью сенсора теплового потока F-035-2. Такой же опыт проводят с черным стандартным образцом кожи (сравнительный пример).

На Фиг.3 представлено прохождение теплового потока во времени через образцы кожи в Вт/м². При этом кривая (1) характеризует тепловой поток через стандартный образец кожи (сравнительный пример). При этом тепловой поток через черный образец кожи, полученный согласно изобретению, приблизительно на 200 Вт/м² меньше. Плотность кожи, обработанной согласно изобретению, имеет значение 0,85 г/см³ и теплопроводность 0,1 Вт/м·К. Плотность стандартно изготовленной кожи имеет значение 1,1 г/см³ и теплопроводность - 0,14 Вт/м·К. Таким образом, плотность кожи, обработанной согласно изобретению, на 23% и теплопроводность на 28% меньше, чем стандартно изготовленной кожи из сравнительного примера.

Пример 3

Комбинация образца кожи, изготовленного согласно примеру 2, с покрытием, полученным согласно примеру 1.

На кожу, изготовленную согласно примеру 2, наносят покрытие согласно примеру 1 три раза с толщиной слоя 100 мкм и сушат. Кожу согласно изобретению кладут на электроплитку при 58°С и измеряют переход тепла от электроплитки через кожу в сосуд с 1 кг воды с температурой воды 0°С (ледяная вода) с помощью сенсора теплового потока F-035-2. Такой же опыт проводят с черным, покрытым стандартным образом образцом кожи (сравнительный пример).

На фиг.4 кривая (1) характеризует тепловой поток через черный стандартный образец кожи (сравнительный пример). Тепловой поток через образец кожи, полученный согласно изобретению (2), существенно меньше.

Измеряют спектральное отражение обоих черных образцов кожи, как описано в примере 1, и идентифицируют с кривыми на фиг.2. Кривая (1) на фиг.2 показывает спектральное отражение кожи, полученной согласно изобретению, а кривая (2) - стандартного образца кожи (сравнительный пример). Плотность комби