Оконные пленки с низким коэффициентом излучения и экранирующие эмп

Оконные пленки с низким коэффициентом излучения и экранирующие эмп

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к области оконных пленок, обладающих низким коэффициентом излучения (low e) для минимизации переноса тепловой энергии в результате излучения и пригодных для экранизации электромагнитных помех (ЭМП).

Стеклянные окна с низким коэффициентом излучения (low e) предназначены для пропускания частот с определенной полосой пропускания через окно, например видимого света, одновременно отражая другие частоты, лежащие вне желаемой полосы пропускания, например область инфракрасного излучения (ИК). Низкий коэффициент излучения обуславливает высокую степень отражения определенных волн в ИК-спектре и служит для улучшения теплоизоляции окон в зданиях и транспортных средствах. Поэтому окна с низким коэффициентом излучения находят конкретное применение в холодном климате для сбережения тепла в жилых домах, офисах и автомобилях и других обогреваемых средах, уменьшая утечку через окно теплого воздуха изнутри помещения в холодную внешнюю сторону. Такие окна с низким коэффициентом излучения полезны также в жарком климате для отражения излучения тепловой энергии от нагретой внешней стороны через окно, таким образом сохраняя прохладную температуру в помещении. Эти окна эффективны для обеспечения комфорта, видимости и увеличенного энергосбережения.

Само оконное стекло может изготавливаться для обеспечения характеристик низкого коэффициента излучения. В процессе изготовления и перед монтажом стекло обрабатывают и/или покрывают тонкими металлическими слоями, между прочим, для достижения желательного отражения ИК-излучения. Примеры такой обработки и покрытия описаны в патентах США № 6852419 и 7659002. Однако обработанное таким способом стекло проблематично по ряду причин. Во-первых, оно, как правило, не обеспечивает соответствующей защиты от ультрафиолетового (УФ) излучения. Во-вторых, металлическое или другое покрытие может оказаться недостаточной защитой от окружающей среды, что вызвано уменьшением механической прочности и подверженностью стекла коррозии. В связи с этим, если стекло корродирует или разбивается, приходится заменять все окно. Это не только дорого, но может оказаться сложным сохранить вид и цвет оригинального обрамления стеклянных окон.

Более практичный и экономичный подход заключается в использовании гибких полимерных пленок, которые можно приклеивать к оконному стеклу. Такие пленки широко распространены и выполняют различные функции регулирования солнечной энергии. Пленки легко наносить, их удобно удалять и заменять и можно быстро изготовить копию цвета и вида заменяемой пленки. Кроме того, гибкие пленки облегчают переоснащение существующих прозрачных оконных стеклопакетов и могут придавать им функцию регулирования солнечной энергии. В связи с этим полимерные пленки могут также добавлять уровень защиты от повреждения УФ-излучением предметов домашнего обихода, например выцветания мебели.

Большинство пленок, регулирующих солнечную энергию, изготовлено путем металлизации полимерной пленочной подложки, обычно из полиэтилентерефталата (ПЭТ), с последующим ламинированием второй пленкой из ПЭТ, наносимой на металлизированную поверхность пленочной подложки. Эти предшествующие пленки, регулирующие количество солнечной энергии, однако жертвуют пропусканием видимого света (т.е. количеством видимого света, проходящего сквозь пленку, «VLT») для достижения желаемого коэффициента излучения, или наоборот, и ограничены до коэффициента излучения на уровне около 0,3, в лучшем случае.

Пример такой оконной пленки с низким коэффициентом излучения (на уровне около 0,3) раскрыт в патенте США № 6030671. Эта и другие оконные пленки с низким коэффициентом излучения используют металлический слой для отражения ИК-излучения; однако металл подвержен коррозии, образованию царапин и истиранию. Поэтому в подобном случае защитное твердое покрытие находится поверх металлических слоев и обращено внутрь отражаемого пространства (т.е. внутрь пространства помещения). Такое защитное твердое покрытие является обычным сшитым полиэфиром акрилата и нуждается в нанесении пленки, устойчивой к растрескиванию, коррозии, образованию царапин и истиранию.

Поскольку такое твердое покрытие поглощает ИК-излучение и расположено между отражающим ИК-излучение слоем и внутренним пространством помещения, оно уменьшает коэффициент излучения композита пленки. Таким образом, толщина твердого покрытия приводит к компромиссу между достаточной толщиной для функционирования в качестве защитного покрытия и поддержанием минимально допустимого поглощения ИК-излучения. В любом случае, твердое покрытие, как правило, не обеспечивает достаточной устойчивости к истиранию, а если твердое покрытие было достаточно толстым для нанесения пленки с необходимой стойкостью, остается сильное ухудшающее влияние на значения коэффициентов излучения. Например, в патенте США № 6030671 описана толщина твердого покрытия, нанесенного поверх оптических слоев (т.е., ПЭТ и металлические слои), между 1-3 мкм и твердое покрытие, имеющее толщину 3,0 мкм, это приводит к тому, что композит пленки имеет коэффициент излучения больше, чем 0,35. Кроме того, чтобы достичь такого коэффициента излучения композита пленки, пропускание видимого света (VLT) было ограничено примерно до 50%.

Кроме регулирования ИК-излучения существует необходимость в регулировании электромагнитного излучения. Электромагнитное излучение различных частот, излучаемое многими устройствами, используется в широком спектре оборудования, включая жилища, рабочие места в офисах, производственные и военные объекты, суда, самолеты и другие структуры. Примерами таких устройств являются компьютеры, компьютерные мониторы, компьютерные клавиатуры, радиооборудование, устройства связи и другие. Если это излучение выделяется из объекта, его можно перехватить и анализировать с целью расшифровки данных, которые связаны или зашифрованы в выделенном излучении. Например, существует технология реконструкции изображения, появляющегося на компьютерном мониторе в здании, из удаленного места за пределами здания или из места в здании, путем обнаружения определенных волновых частот от экрана монитора, даже если экран монитора не находится в поле зрения удаленного места. Это выполняется с помощью известных методов, в которых некоторые частоты света от экрана монитора, даже после отражения от различных поверхностей внутри здания или помещения, где расположен монитор, выделяются и перехватываются, и анализируются в другом месте за пределами здания или помещения, где расположен монитор. Очевидно, что возможность для злоумышленника перехватывать такое излучение представляет значительный риск безопасности, который желательно исключить в объектах, где необходима секретность.

Хотя стены, такие как кирпичные, из блоков каменной кладки или каменные стены, могут эффективно предотвращать утечку световых частот из объекта, радиочастоты проходят через стены, которые недостаточно экранированы для предотвращения такого прохождения. Кроме того, окна дают возможность выхода излучения наружу, где оно может быть перехвачено, и могут допускать проникновение различных форм излучения, таких как лазерные лучи, инфракрасные и радиочастоты, в объект. В результате, незащищенные или секретные данные могут быть собраны внутри здания.

Действительно, правительство США уже давно обеспокоено тем, что электронное оборудование, такое как компьютеры, принтеры и электронные печатающие устройства, выделяет электронное излучение. Программа TEMPEST (аббревиатура для стандарта на переходные электромагнитные импульсные излучения) была создана для внедрения стандартов, которые должны уменьшать возможность утечки излучения от устройств, используемых для обработки, передачи или хранения незащищенных данных. Это обычно делается либо путем проектирования электронного оборудования для уменьшения или устранения переходного излучения, либо путем экранирования оборудования (или иногда помещения или всего здания) медью или другими проводящими материалами. Обе альтернативы могут быть очень дорогими.

Отсутствие окон в здании, очевидно, сведет к минимуму указанный риск безопасности. Тем не менее, недостатки здания без окон или закрытого здания очевидны. Поэтому было бы весьма желательно предотвратить утечку излучения, связанного с данными, через окна, в то же время позволяя другому излучению проходить через них, так что пользование визуальными эффектами, обеспечиваемое окнами, можно получить без ненужного риска безопасности.

Необходимость уменьшения нежелательного воздействия электромагнитного излучения привела к разработке оконных фильтров и пленок для блокирования передачи нежелательных электромагнитных помех (ЭМП). Такие экранирующие ЭМП пленки, однако, как правило, не обладают необходимым низким коэффициентом излучения и высокой степенью VLT, отмеченной ранее.

Учитывая бесконечную необходимость повышения эффективности использования энергии и важность безопасности в современном конкурентном рынке, требуется пленка, которая могла бы сохранять энергию и конфиденциальность электронных данных, поддерживая соответствующую защиту от воздействия окружающей среды.

Вследствие этих и других технических проблем, описанных в настоящем документе, среди прочих - низкий коэффициент излучения прозрачной композитной пленки, содержащей прозрачную пленочную подложку; подстилающий слой из устойчивого к истиранию материала твердого покрытия, совместимого с прозрачной пленочной подложкой; и, по меньшей мере, один отражающий инфракрасное излучение слой; композитную пленку, обладающую коэффициентом излучения не более 0,30, в которой подстилающий слой расположен между прозрачной пленочной подложкой и отражающим инфракрасное излучение слоем.

В некоторых вариантах воплощения отражающий инфракрасное излучение слой может состоять из металлического слоя, выбранного из группы, включающей в себя алюминий, медь, золото, никель, серебро, платину, палладий, вольфрам, титан или их сплавы. В другом варианте воплощения композитная пленка дополнительно содержит прозрачное защитное поверхностное покрытие, обладающее толщиной в высушенном состоянии не более 0,5 мкм, и защитное поверхностное покрытие, расположенное поверх отражающего инфракрасное излучение слоя.

Подстилающий слой может обладать показателем мутности при истирании (abrasion delta haze) не более чем 5 процентов. В некоторых вариантах воплощения отражающий инфракрасное излучение слой содержит, по меньшей мере, одну тонкую металлическую пленку, способную защищать отражающий инфракрасное излучение слой. В другом варианте воплощения тонкая металлическая пленка состоит из металлов, выбранных из группы, включающей в себя никель, хром, ниобий, платину, кобальт, цинк, молибден, цирконий, ванадий и их сплавы. В еще одном варианте воплощения тонкая металлическая пленка включает в себя сплав никеля-хрома.

Композитная пленка может также включать, по меньшей мере, один разделительный слой, состоящий из прозрачного проводящего слоя, непроводящего слоя или их сочетания. В одном варианте воплощения разделительный слой включает в себя материал, выбранный из группы, включающей в себя оксид индия, оксид индия-цинка или оксид индия-олова.

Композитная пленка может также включать множество тонких разделительных слоев, расположенных между множеством прозрачных проводящих слоев.

Кроме того, предлагаемая прозрачная композитная пленка с низким коэффициентом излучения, включающая в себя прозрачную пленочную подложку; подстилающий слой из устойчивого к истиранию материала твердого покрытия, совместимого с прозрачной пленочной подложкой; и, по меньшей мере, один отражающий инфракрасное излучение слой; причем композитная пленка, обладающая коэффициентом излучения не более 0,25.

Композитная пленка может также иметь коэффициент излучения не более 0,20. В одном варианте воплощения композитная пленка имеет степень пропускания видимого света до 75 процентов.

Композитная пленка может также иметь коэффициент излучения не более 0,10. В одном варианте воплощения композитная пленка имеет степень пропускания видимого света от 28 процентов до 47 процентов. В другом варианте воплощения композитная пленка имеет степень пропускания видимого света до 70 процентов.

В некоторых вариантах воплощения устойчивый к истиранию материал твердого покрытия композитной пленки выбран из группы, состоящей из высокосшитых полимерных покрытий, термически отверждаемых акрилатных покрытий, термически отверждаемых золь-гелевых покрытий на основе силикатов, титанатов, цирконатов или их смесей, гибридных органических-неорганических золь-гелевых материалов, термически отверждаемых силоксановых твердых покрытий и термически отверждаемых полиакрилатных покрытий. В одном варианте воплощения подстилающий слой состоит из отверждаемого ультрафиолетовым излучением полиакрилового композита. В другом варианте воплощения подстилающий слой состоит из отверждаемого ультрафиолетовым излучением полиакрилового композита, содержащего наночастицы оксида металла.

В других вариантах воплощения слой, отражающий инфракрасное излучение, может состоять из металлического слоя, выбранного из группы, включающей в себя алюминий, медь, золото, никель, серебро, платину, палладий, вольфрам, титан или их сплав.

Кроме того, предложен способ изготовления прозрачной композитной пленки с низким коэффициентом излучения. Способ включает в себя следующие этапы: создание прозрачной пленочной подложки; смешивание материала твердого покрытия, устойчивого к истиранию, состоящего из полиакрилатного композита, для образования смеси; нанесение смеси на одну сторону прозрачной пленочной подложки; отверждение покрытой стороны подложки для образования подстилающего слоя; и напыление отражающего ультрафиолетовое излучение слоя на подстилающий слой.

Сущность изобретения поясняется на чертежах.

Фиг. 1 - поперечное сечение одного варианта воплощения оконной пленки с низким коэффициентом излучения и экранирующей ЭМП, которая включает в себя защитное поверхностное покрытие, клейкий слой и покровную пленку.

Фиг. 2 - поперечное сечение другого варианта воплощения оконной пленки с низким коэффициентом излучения и экранирующей ЭМП, которая включает в себя защитное поверхностное покрытие.

Фиг. 3 - поперечное сечение другого варианта воплощения оконной пленки с низким коэффициентом излучения и экранирующей ЭМП, которая включает в себя защитное поверхностное покрытие.

Фиг. 4 - поперечное сечение другого варианта воплощения оконной пленки с низким коэффициентом излучения и экранирующей ЭМП, которая включает в себя защитное поверхностное покрытие.

Предложены, среди прочего, композитные пленки, которые обладают значительно уменьшенным коэффициентом излучения в сравнении с обычными оконными пленками, вместе с тем обеспечивающие желаемый уровень пропускания видимого света (VLT), увеличивающие устойчивость к растрескиванию и истиранию и экранирующие электромагнитные помехи (ЭМП). В одном варианте воплощения композитная пленка состоит из прозрачной пленочной подложки, имеющей на одной стороне подстилающий слой, состоящий из устойчивой к истиранию отверждаемой акрилатной смолы и, по меньшей мере, одного отражающего инфракрасное излучение слоя, покрывающего подстилающий слой.

Подстилающий слой преимущественно увеличивает механическую прочность и, неожиданно, устойчивость к истиранию композитной пленки, даже если подстилающий слой не находится на наружной стороне композитной пленки. Иначе говоря, подстилающий слой находится между поверхностью, с которой соединен композит, и отражающим ИК-излучение слоем, таким образом, отражающий ИК-излучение слой более сильно открыт к зоне, которую желательно отражать. Таким образом, если композитная пленка расположена на внутренней части окна, ИК-излучение изнутри помещения не будет проходить через подстилающий слой, с тем чтобы отражаться от него. Как вариант, если композитная пленка расположена на наружной части окна, ИК-излучение снаружи или извне не будет проходить через подстилающий слой, с тем чтобы отражаться от него. В результате, коэффициент излучения (т.е. способность излучать или испускать ИК-излучение) композитной пленки может быть значительно понижен.

Композитные пленки, как правило, наносят на внутреннюю или наружную поверхность окна, предпочтительно на внутреннюю. Использованный здесь термин «верхняя» относится к стороне композита, которая открыта к зоне, которую желательно отражать. В связи с этим коэффициент излучения пленки является мерой излучательной способности ИК энергии с «верхней» поверхности (например, ИК энергия, отражаемая обратно в помещение в случае расположения на внутренней части окна). С другой стороны, «нижней» является сторона композита, которая прикреплена к окну. Для целей настоящего изобретения следует также признать, что использованный здесь термин «ИК энергия», как правило, имеет в виду длинноволновое ИК-излучение, которое более непосредственно связано с теплом, чем коротковолновое ИК-излучение. Однако может отражаться любая длина волны ИК-излучения.

Однако следует отметить, что хотя композитные пленки особенно часто рассматривают для использования в качестве оконных пленок для такой области применения, специалисту должно быть понятно, что приемлемыми являются многие другие области применения. Например, композитную пленку можно прикрепить к стене здания или временной конструкции для использования в качестве изолирующего слоя или в качестве теплоизоляционного слоя для отражения тепла обратно в помещение. В этом отношении композитная пленка может, кроме того, быть декоративной и прикрепляться к стене для образования декоративного слоя на ней. Композитную пленку можно, кроме того, располагать снаружи холодной или рефрижераторной камеры, чтобы удерживать тепло от попадания в эту камеру. Кроме того, без клейкого слоя, рассмотренного ниже, как части композита, композитные пленки могут применяться в виде рулонов для использования в качестве навесов, тентов, штор или жалюзи - подвешенными вблизи окна или светового люка, но не приклеенными к нему. Для такой области применения может оказаться желательным иметь очень низкое пропускание видимого света, чтобы блокировать столько света, сколько возможно, в то же время отражая и задерживая тепло изнутри композитной пленки. Композитная пленка с клейким слоем может также использоваться в воздушном зазоре стеклопакетов. Эти дополнительные области применения являются только иллюстративными и, никоим образом, не ограничивающими. Таким образом, следует понимать, что при использовании в качестве оконной пленки, описанном в данной заявке, возможна другая область применения, что должно быть известно специалисту в данной области.

Чтобы понять суть композитной пленки согласно настоящему изобретению, важно иметь представление о свойствах и характеристиках, связанных с композитной пленкой и испытаниями, с помощью которых измеряются эти свойства и характеристики полимерных промежуточных листов. Коэффициент излучения - это относительная способность поверхности материала выделять или отражать энергию с помощью излучения, такого как ИК-излучение. Иначе говоря, теплопередача теплового излучения уменьшается, если поверхность материала обладает низким коэффициентом излучения. Это отношение энергии, излучаемой конкретным материалом, к энергии, излучаемой черным телом при одинаковой температуре и измеренной в соответствии с ASTM C1371-04A. Композитные пленки согласно настоящему изобретению обладают такими коэффициентами излучения: не более 0,38; не более 0,35; не более 0,3; не более 0,25; не более 0,2; не более 0,17; не более 0,15; не более 0,1; не более 0,07; не более 0,03; от 0,2 до 0,3; от 0,07 до 0,10; около 0,08; и около 0,17.

Процент общего отражения солнечной энергии (% TSER) представляет собой, что ясно из названия, общую солнечную энергию (тепловую), отражаемую композитной пленкой. Чем выше число, тем больше общая солнечная энергия (тепловая), которая отражается. Она рассчитывается по оптическим и теплоотражающим свойствам пленки покрытия, измеренным на спектрофотометре Varian Analytical Cary 5, в соответствии с ASTM E903-82, данные об отражении и пропускании анализировались, используя параметры, описанные Парри Муном в статье «Предлагаемые стандартные кривые солнечного излучения для технического использования», журнал Института Франклина, том 230 с. 583-618 (1940), полное раскрытие которой включено здесь посредством ссылки.

Поглощение солнечной энергии - это процент характерного солнечного излучения, которое поглощается оконной пленкой. Чем меньше число, тем меньшее количество солнечного излучения поглощается. Коэффициент отражения солнечной энергии - это процент характерного солнечного излучения, которое отражается оконной системой пленка/стекло. Чем меньше число, тем меньшее количество солнечного излучения отражается. Поглощение и отражение солнечной энергии можно измерить, используя указанный метод для измерения процента общего отражения солнечной энергии.

Пропускание видимого света - это процент всего видимого света, который пропускается через оконную систему пленка/стекло. Чем меньше число, тем меньшее количество солнечного излучения пропускается. Оно рассчитывается, используя стандартный наблюдатель Международной комиссии по освещению (CIE 1924 1931), и D65 Daylight. Композитные пленки согласно настоящему изобретения обладают пропусканием видимого света, в зависимости от излучательной способности, не более 1%; от 2% до 5%; от 25% до 50%; от 28,5% до 47%; от 30% до 45%; около 28,5%; около 47%; около 55%; вплоть до 70%; и вплоть до 75%.

Электрохимическая импедансная спектроскопия (EIS) хорошо известна специалистам в данной области и применялась для изучения коррозии в течение многих лет, и является точным методом измерения скоростей коррозии. Здесь она используется для измерения сопротивления пленочного композита для коррозии под воздействием ионов хлора в растворах NaCl. Высокое значение импеданса (измеренного в МОм) означает малую степень коррозии. Композитные пленки согласно настоящему изобретению имеют значения импеданса от 3,0 МОм до 13,8 МОм; от 5,0 МОм до 13,8 МОм; от 5,0 МОм до 8,0 МОм; от 3,0 МОм до 6,2 МОм.

Степень коррозии можно также измерить методом испытаний в соляном тумане, который обеспечивает регулируемую коррозионную среду, обычно используемую для получения информации относительно устойчивости к коррозии образцов металла и покрытых металлов, подвергнутых воздействию в данной испытательной камере. Эти испытания выполняются в соответствии с ATSM B117-09. Через 1000 и 2000 часов измерялась степень коррозии образцов композитной пленки путем фотографирования и анализа изображений. Уровень коррозии основан на следующей шкале: 1 = отсутствие коррозии; 2 = очень слабая коррозия; 3 = слабая коррозия; 4 = умеренная коррозия; и 5 = сильная коррозия. В предлагаемых здесь композитных пленках коррозия не обнаружена или обнаружена очень слабая коррозия.

Коррозию композитных пленок можно также измерить методом испытаний с выдержкой в соленой воде. Композитные пленки орошают раствором соли, прикрепляют к крышке резервуара с водой и выдерживают при температуре 50°C в печи в течение нескольких дней. Через 4, 7 и 10 дней выдержки образцы промывают водопроводной водой и исследуют степень коррозии. К этим образцам также применялась приведенная выше шкала для испытаний в соляном тумане. Через 4 дня выдержки композитные пленки не обнаружили коррозии (1). Через 7 дней выдержки композитные пленки обнаружили очень слабую коррозию или не обнаружили коррозии. Наконец, через 10 дней выдержки композитные пленки обнаружили очень слабую коррозию или обнаружили слабую коррозию.

Испытания на истирание на машине Тэйбера - общепринятые испытания для оконных пленок и других пленок, применяемых для остекления или дисплеев. В этих испытаниях используется абразивная машина Тэйбера, в соответствии с ASTM D 1044, используя абразивные круги CS-T3, каждый нагруженный до 500 граммов. Поскольку абразивные круги царапают и шлифуют поверхность, пленки становились более мутными. Таким образом, дельта мутности является показателем изменения мутности пленки, подверженной истиранию абразивным кругом. Результаты указаны в величинах дельты мутности через 100 циклов истирания абразивным кругом. Например, пленка из полиэстера, как правило, будет иметь дельту мутности более 30%. Композитные пленки и, особенно, подстилающие слои согласно настоящему изобретению имеют дельту мутности истирания меньше чем 5%; от 3% до 5%; и около 4,1%.

Для спиртового испытания на истирание (называемого «испытания на устойчивость») используется прибор для определения прочности на истирание SDL Atlas типа M238BB. В качестве очищающего средства для испытаний использовался чистый (100%) изопропиловый спирт (IPA). Механическая рука со съемной тканью на конце устанавливалась в контакте с образцом пленки. Ткань пропитывалась IPA и многократно циклически перемещалась взад и вперед. Результаты являются субъективными, и продукт осматривается на наличие повреждений или прорыва до слоев, отражающих ИК-излучение, через интервалы 50 циклов. Уровень истирания основан на следующей шкале: 1 = отсутствие прорыва; 2 = очень легкий прорыв; 3 = легкий прорыв; 4 = 50% прорыв; и 5 = более чем 50% прорыв. В предлагаемых композитных пленках преимущественно обнаружен легкий прорыв, очень легкий прорыв или отсутствие прорыва.

Испытания на прочность склеивания проводились в соответствии с ASTM D 3359. Тесьма (тесьма 3M 810 и 600) напрессовывалась на поверхность образца и оставлялась примерно на 10 секунд, а затем снималась под углом 180º. Перед испытаниями образцы не очищались и не маркировались. Образцы твердого покрытия оценивались по принципу приемки и браковки.

Интенсивность экранирования ЭМП оценивалась согласно ASTM D-4935, путем типовых испытаний поля дальней зоны, используя коаксиальную Т-камеру. При испытаниях измеряется способность продукта блокировать электромагнитное излучение. Результаты приведены в децибелах (дБ), что хорошо известно и используется повсеместно. Чем более отрицательное значение децибелов, тем большее количество излучения заблокировано. Композитные пленки согласно настоящему изобретению имеют эффективность экранирования около -23 дБ (что соответствует примерно 99,5% заблокированного электромагнитного излучения) и около -31 дБ (что соответствует примерно 99,9% заблокированного электромагнитного излучения). Иначе говоря, композитные пленки согласно настоящему изобретению могут блокировать до 99,9% электромагнитного излучения и до 99,5% электромагнитного излучения.

Со ссылкой на Фиг. 1 показан вариант воплощения композитной пленки (10), состоящей из прозрачной полимерной пленочной подложки (11), покрытой с одной стороны подстилающим слоем (12). Подстилающий слой (12) покрыт слоем (20), отражающим ИК-излучение. Хотя это не обязательно, слой, отражающий ИК-излучение (20), может дополнительно покрываться защитным поверхностным покрытием (13). Как отмечено выше, нижняя часть композитной пленки (10) должна быть стороной подложки без подстилающего слоя (12), а верхняя часть композитной пленки (10) должна быть открытой стороной.

При использовании в качестве наружной или внутренней оконной пленки или в качестве изоляции, прикрепляемой к стене, подложка (11) может дополнительно снабжаться в нижней части средствами для приклеивания подложки к окну. Как показано на Фиг. 1, например, композит (10) имеет клейкий слой (14), нанесенный на подложку (11). Клейкий слой (14) может содержать любое клейкое вещество, подходящее для связывания подложки (11) с окном, стеной или любой другой подложкой. При связывании с окном предпочтительными являются самоклеющиеся материалы, особо предпочтительны клейкие вещества на основе акрила. Примером такого клейкого вещества является Gelva 263 (поставляемое компанией Cytec Industries). Клейкий слой (14) может также иметь прикрепленную к нему покровную пленку (15). Покровная пленка (15) преимущественно обеспечивает эффект освобождения липкого клейкого слоя (14). Покровная пленка (15) в описываемом варианте воплощения может состоять из любой полиэтилентерефталатной (PET) пленки с кремниевым покровным слоем, который можно отделить от клейкого слоя (14), оставляя клейкий слой (14) на базовой подложке (11). Альтернативно, клейкие и покровные слои могут содержать прозрачное, свободное от искажений клейкое вещество с полипропиленовым покровным слоем.

Прозрачная пленка подложки (11) состоит из гибкой, прозрачной полиэстеровой пленки. Подложка (11) предпочтительно представляет собой полиэтилентерефталатную (PET) или полиэтиленнафталатную (PEN) пленку толщиной 2 мила (0,05 мм). Хотя и не обязательно, PET или PEN пленка может быть обработана веществом, поглощающим УФ-излучение, чтобы поглощать до 99% УФ-излучения. Пример такой пленки, поглощающей ультрафиолетовое (УФ) излучение, описан в патенте США № 6221112, полное описание которого включено посредством ссылки. Полиэстеровые пленки Melinex® 454 или ST505 (поставляемые компанией DuPont Teijin Films, «DuPont») являются примерами таких предпочтительных пленок. Кроме того, пленка может быть поверхностно обработанной химическими веществами для улучшения прилипания к ней.

Подстилающий слой (12) представляет собой промежуточный слой между лежащей ниже подложкой (11), и связанный с ней, и лежащим выше слоем (20), отражающим ИК-излучение, улучшая прочность, сопротивляемость и выносливость этих лежащих ниже и выше оптических слоев (т.е. композитной пленки (10)). Кроме того, отражающий ИК-излучение слой (20) часто включает в себя металлы, которые подвержены атмосферной коррозии; однако, подстилающий слой (12) обеспечивает высокий уровень выносливости к растрескиванию, даже если подстилающий слой (12) не покрыт отражающим ИК-излучение слоем (20). В результате композитная пленка (10) имеет увеличенную механическую прочность и увеличенную устойчивость к истиранию, растрескиванию и царапанию, без негативного влияния на коэффициент излучения. Иначе говоря, подстилающий слой (12) защищает отражающий ИК-излучение металлический слой (20) от восприимчивости к истиранию и царапанию. Подстилающие слои согласно настоящему изобретению имеют дельту мутности истирания не более 5%; от 3% до 5%; и около 4,1%.

Подстилающий слой (12) может состоять из любого твердого покрытия, в понятном для специалиста смысле, совместимого с подложкой (11) и могущего наноситься на ее поверхность с помощью обычного покрытия с рулона на рулон. Примеры таких твердых покрытий включают, помимо прочего, высокосшитые полимерные покрытия, термически отверждаемые акрилатные покрытия, термически отверждаемые золь-гелевые покрытия на основе силикатов, титанатов, цирконатов или их смесей, гибридные органические-неорганические золь-гелевые материалы (например, полимеры Ormocer®, поставляемые компанией Fraunhofer) и термически отверждаемые полиакрилатные покрытия. Термическое отверждение твердого покрытия, в случае применения, может выполняться с помощью нагрева, такого как в печи или с помощью нагрева излучением длинноволнового ИК-спектра (NIR).

Предпочтительный подстилающий слой (12) представляет собой полиакрилатный композит без наночастиц, отверждаемый УФ-излучением. Особенно предпочтительный подстилающий слой (12) представляет собой отверждаемый УФ-излучением полиакрилатный композит с наночастицами и состоит из следующих составляющих: смола на основе акрила, наночастицы оксида металла, сшивающий агент, фотоинициатор, растворитель и поверхностно-активное вещество. Как подробнее описано ниже, не все эти составляющие являются обязательными. Кроме того, в композитах, обсуждаемых ниже, весовые процентные содержания основаны на включении растворителя. Растворитель добавляется лишь с целью нанесения влажного подстилающего слоя (12) на подложку (11), и растворитель испаряется при сушке. Таким образом, специалисту в данной области будет понятно, что описанные ниже весовые процентные содержания акриловых волокон и наночастиц, например, могут изменяться в зависимости от количества и типа растворителя, включенного в состав влажного подстилающего слоя (12).

Смола на основе акрила может включать в себя диакрилаты, такие как гександиолдиакрилат, трициклодекан диметанол диакрилат (поставляемый под маркой Sartomer SR833 компанией Sartomer LLC) и диоксан гликоль диакрилат (поставляемый под маркой Sartomer CD536 компанией Sartomer LLC) или смесь диакрилатов. Другими подходящими смолами на основе акрила являются уретановые алифатические акрилаты (Ebecryl® 8301). Подстилающий слой (12) предпочтительно включает в себя от 10 до 60 весовых процентов (вес.%) смолы на основе акрила. Как указано выше, эти весовые процентные содержания включают в себя добавки растворителя, как указано ниже. Таким образом, в конечном, высушенном виде подстилающий слой (12) может содержать от 40 вес.% до 99 вес.% смолы на основе акрила.

Наполнителями из наночастиц оксида металла обычно являются двуокись кремния (SiO₂) и окись алюминия (Al₂O₃). Эти наночастицы отнюдь не являются необходимыми; однако добавление наночастиц к подстилающему слою (12) улучшает механические и физические свойства композитной пленки (10). В частности, наночастицы увеличивают твердость и модуль упругости при изгибе подстилающего слоя (12) и композитной пленки (10). Наночастицы распределяются в регулируемом режиме также для обеспечения точного уровня шероховатости поверхности композитной пленки (10). Такая шероховатость поверхности уменьшает блокирование, помогает в обращении с рулоном и улучшает адгезию к отражающему ИК-излучение слою (20). Кроме того, поскольку наночастицы очень маленькие (обычно средний размер частиц 50 нм или меньше), они имеют низкую мутность и поглощение и, таким образом, не оказывают заметного ухудшающего влияния на свойства прозрачности или пропускания композитной пленки.

Наночастицы SiO₂ особенно предпочтительны. Их добавляют в виде суспензии наночастиц в мономерах акрилата и/или мономерах уретана акрилата, их поставляют различные поставщики. Примеры таких наночастиц включают Nanocryl® C140 и XP21/2135 (поставляет компания Hanse Chemie), Highlink® NanO-G 103-53 (поставляет компания Clariant Corp.), FCS100 (поставляет компания Momentive Performance Materials) и Ebecryl® 8311 (поставляет компания Cytec Industries). Такие наночастицы обычно имеют размер частиц 0,1 мкм или меньше. Наночастицы остаются постоянно распределенными в процессе формирования пленки, сушки и отверждения УФ-излучением и не вносят значительного вклада в помутнение или уменьшение глянца. Подстилающий слой (12) может содержать от 0 вес.% до 65 вес.% и предпочтительно около 21 вес.%. К тому же, в конечном, высушенном виде, после испарения растворителя, подстилающий слой (12) может содержать различные количества наночастиц, например, предпочтительно, около 43 вес.%.

Когда смесь подвергается воздействию УФ или электронного излучения, сшивающий агент вызывает образование ковалентных химических связей между полимерными цепями смолы на основе акрила посредством сшивания молекул или групп. При сшивании образуется смесь в более твердом состоянии, создается подстилающий слой (12) с высокой механической прочностью и устойчивостью к истиранию и улучшается адгезия к отражающему ИК-излучение слою (20). Сшивающий агент может включать пентаэритрит-тетраактилаты и триакрилаты и их смесь или подходящие уретан акрилаты. Подстилающий слой (12) во влажном виде (т.е. с растворителем) предпочтительно состоит из 16-40 вес.% сшивающего агента и более предпочтительно около 21 вес.% сшивающего агента.

Фотоинициатор используется для содействия реакции полимеризации и с целью придания прочности подстилающему слою (12). Может использоваться любой подходящий фотоинициатор, известный специалисту в данной области, включая, помимо прочего, азобисизобутиронитрил и пероксид бензоила. Примерами фотоинициаторов служат Irgacure® 184 и Irgacure® 907 (поставляются компанией Ciba Specialty Chemicals). Подстилающий слой (12) предпочтительно содержит от 2 вес.% до 7 вес.% фотоинициатора, от 2 вес.% до 3,5 вес.% и более предпочтительно около 3,5 вес.% фотоинициатора.

Растворитель добавляют для разбавления состава и для образования р