CN104893604A - 透明隔热窗膜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透明隔热窗膜，由耐磨层、第一透明PET基膜层、水性隔热涂料层、胶粘剂层、第二透明PET基膜层、安装胶层复合为一体构成，水性隔热涂料层包括纳米ATO水性浆料35-45份、改性聚氨酯（RU-3106）56-64份、交联剂0.4-1.2份、紫外吸收剂0.3-1.3份。本发明制成的隔热窗膜透光率高，隔热效果好，环保性高，且成本较低。

Description

透明隔热窗膜

技术领域

本发明属于窗膜技术领域，尤其是涉及一种透明隔热窗膜。

背景技术

隔热窗膜是对日光中的红外光区具有选择性吸收剂有效阻隔的薄膜材料，主要用于粘贴在建筑物门窗玻璃和汽车玻璃窗表面，起到隔热节能的功能，其具有贴装方便、更换便捷的特点。目前市面上的隔热窗膜其隔热涂料层通常为油性涂料，其采用甲苯等物质作为有机溶剂，制成的隔热涂料层气味较重，环保性能较差，且成本较高，而现有技术采用水性涂料制成的隔热涂料其成膜性能较差。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种隔热效果好，分散均匀，透光率高，且采用水作为溶剂更加环保的透明隔热窗膜。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种透明隔热窗膜，由耐磨层、第一透明PET基膜层、水性隔热涂料层、胶粘剂层、第二透明PET基膜层、安装胶层复合为一体构成，水性隔热涂料层包括纳米ATO水性浆料35-45份、改性聚氨酯（RU-3106）56-64份、交联剂0.4-1.2份、紫外吸收剂0.3-1.3份。

作为优选，纳米ATO水性浆料与改性聚氨酯RU-3106的重量比为1.0-3.3:1-3。

作为优选，隔热窗膜厚度为7-10微米。

作为优选，水性隔热涂料层为配制成的水性隔热涂料经过升温加热除水处理制成。

作为优选，加热除水时间为2-10分钟。

作为优选，基膜层经过底涂剂改性聚氨酯乙酸乙酯溶液处理，改性聚氨酯乙酸乙酯溶液由重量比为0.1-0.2：1的乙酸乙酯和聚氨酯配制而成。

作为优选，基膜层经过底涂剂氯偏乳液处理。

作为优选，胶粘剂层为改性丙烯酸酯压敏胶（SH-PS-02）。

作为优选，胶粘剂层为仿硅胶（SiW-1）。

作为优选，安装胶层为纯丙乳液（JXY-45）。

本发明的有益效果是，窗膜不仅膜体均匀透明透光率高，而且隔热效果好，与玻璃的贴合紧密，环保性高，在实现油性隔热涂料相同功能的情况下成本较低。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

1. 水性隔热涂料中纳米ATO水性浆料含量对窗膜性能的影响

一般情况下，当水性高分子树脂与纳米ATO水性浆料相互分散均匀时，由于窗膜的隔热性能主要由纳米ATO水性浆料的性能决定，从而纳米ATO水性浆料含量越高窗膜的隔热性能越好，具体实验数据如表1所示：

表1. ATO含量对窗膜性能的影响

ATO/聚氨酯(重量比)	红外阻隔率(%)	可见光透过率(%)	紫外阻隔率(%)	透明度(视觉)
					0.6	66	77	78	浅蓝透明
1.2	80	74	80	浅蓝透明
					1.5	82	70	82	浅蓝透明

*采用50微米线棒涂布器

由表1可知，当纳米ATO水性浆料的含量大时，窗膜的红外阻隔率就高，透光率相应降低。

2.水性高分子树脂的选择

为了得到无雾影、无鱼眼的优质透明隔热窗膜，水性高分子树脂与纳米ATO水性浆料需要相互分散均匀，从而水性高分子树脂的选择显得尤其重要，具体实验数据如表2所示：

表2. 树脂种类与窗膜性能的关系

种类	红外阻隔率(%)	可见光透过率(%)	紫外阻隔率(%)	备注
					水性聚酯	80	70	79	膜有雾影
水性有机硅	62	81	33	与1130不溶
					PU-116	68	70	82	膜较多鱼眼
RU-3106	87	68	90	膜呈浅蓝，透明
					丙烯酸酯乳液				膜不透明，浅白色

由表2可知，水性聚酯树脂与纳米ATO水性浆料相互的分散性虽然比较好，但是烘干后涂膜有一定的雾影，影响窗膜的透明可视性。水性有机硅与纳米ATO水性浆料相互的分散性虽然比较好，成膜也没有雾影，但是其与紫外吸收剂1130的相溶性比较差。在对各类水性聚氨酯树脂进行试验过程中发现，水性聚氨酯PU-116与纳米ATO水性浆料混溶后直接涂在玻璃上，然后烘干，其涂膜呈浅蓝色，没有雾影也没有鱼眼，但涂在PET膜上再烘干则发现有较多的鱼眼，尝试很多方法都没有办法完全排除鱼眼。最后试验脂肪族耐黄变水性聚氨酯RU-3106，将其涂在PET膜上再烘干，成膜无雾影无鱼眼，得到较理想的PET涂膜层，其呈浅蓝色，无雾影，亦无鱼眼，各种性能均能达到各项指标要求。

3. 水性隔热涂料的粘度对涂膜层厚度的影响

当纳米ATO水性浆料与水性高分子树脂进行配制时，由于纳米ATO水性浆料的含量在30%左右，粘度较小，而水性高分子树脂，如以水性聚氨酯RU-3106作实验，其固含量也在30%左右，粘度较小，用B-4涂料杯测得的粘度约13秒，将上述两种液体相互配制加入其它助剂后总固含量也不超过30%，因此配制成的涂料B-4杯粘度仅在13秒左右。工业生产中，粘度大的涂料可采用刮涂，粘度小一些的可采用辊涂，根据生产经验，涂料液粘度在大于20秒的情况下即可采用辊涂法，并可获得一定厚度的涂膜，若粘度过小，辊涂时其涂料液可能挂不住辊筒，使得涂膜过薄，从而影响涂膜性能。为此，研究了提高涂料分散液粘度的方法，其中最常见的是加入增稠剂，具体数据见表3：

表3. 增稠剂对涂料粘度的影响

种类	用量(%)	涂料粘度(B-4杯)	现象
				聚氨酯增稠剂	0	13	干膜浅蓝透明
聚氨酯增稠剂	0.2	60	膜不透明泛白
				聚氨酯增稠剂	0.5	稀浆状	膜不透明泛白

*以RU-3106为准

由表3可知，以改性聚氨酯RU-3106为准，加入聚氨酯类增稠剂，粘度虽提高了，但得到的PET涂层膜却不透明，呈泛白状。

反复试验后采用浓缩法，即将配制好的涂料采用升温加热的方法除去一部分水分，结果发现即使直接加热到100℃液体沸腾，涂料中水分逐步去除的情况下，整个涂料体系仍很稳定，没有发生凝胶、固体折叠等情况，具体数据见表4、表5：

表4. 涂料脱水工艺对涂料粘度的影响

涂料重量(g)	脱水温度(℃)	脱水时间(h)	脱水量(g)	粘度	固体含量(%)
						255	未脱水	-	-	13	28
255	100	0.5	45	24	35

*ATO/RU-3106的重量比为35/50

表5. 脱水前后涂膜性能对比

涂料粘度(秒)	红外阻隔率(%)	可见光透过率(%)	紫外阻隔率(%)	备注
					13(脱水前)	67	79	75	浅蓝透明
24(脱水后)	80	73	84	浅蓝透明

*以75微米线棒涂布器为准

由表4、表5可知，采用浓缩法得到的涂料液其粘度可达到20秒以上，便于辊涂法涂布，其涂膜的性能相较于未浓缩涂料液提高了，从而涂层膜的厚度也相应提高，使得整个涂膜性能更佳。

4. 水性隔热涂料对PET膜附着力的研究

表6. 底涂剂对PET基膜附着力的影响

底涂剂种类	红外阻隔率(%)	可见光透过率(%)	紫外阻隔率(%)	附着力	备注
						无底涂剂	82	65	85	撕开	浅蓝透明
氯偏乳液	82	64	84	未撕开	浅蓝透明
						PU-318RNT	81	63	85	未撕开	浅蓝透明

注1：制膜时，先在PET基膜上涂上底胶，然后烘干，再在上面涂上含有ATO浆料的RU-3106水性隔热涂料，再烘干，然后进行测试。

注2：附着力测试采用最简单的压敏胶带法，即取一段市场上购置的玻璃纸透明胶带，压在涂膜表面，然后用手缓慢撕开，看涂层膜有无撕下，以不撕开为达到所需要求。

由表6可知，将配制的水性隔热涂料直接涂于PET膜表面，烘干后对PET膜虽有一定的附着力，但用透明胶带纸粘于表面时涂层膜还是会被撕开。因此对PET基膜必须进行预处理，由于采用电晕处理的方法效果达不到要求，对各类底涂胶进行了试验，发现某一些改性聚氨酯乙酸乙酯醇液，以及含氯原子的水性高分子树脂如氯偏乳液等可以增强涂层胶对PET膜的附着力。从试验最终效果来看，采用改性聚氨酯乙酸乙酯溶液底涂剂处理后得到的涂层胶，其表面更为平整光洁，在使用方案中应为首选。

5.复合胶粘剂的选择

在进行水性隔热涂料的研制过程中，曾试验了一系列的配方，希望涂层膜的光学性能达到所规定的要求，又能具备一定的压敏性，从而可以在涂布干燥后立即复合上PET膜，但此想法并未获得成功。为此，制作此类窗膜只能先制成PET功能膜，收卷后待用，再在另一PET基膜上涂上一层复合胶，待涂布干燥后再与功能膜复合，这样，复合胶的选择就显得非常重要。此类复合胶既要环保，又要具有压敏性，使之可以进行复合。为此，我们在水性胶领域进行了筛选，具体数据见表7：

表7. 复合胶种类对复合性能的影响

种类	红外阻隔率(%)	可见光透过率(%)	紫外阻隔率(%)	粘结力	备注
						水性树脂(SH-PS-02)	82	63	84	涂层破坏	浅蓝透明
水性有机硅(SiW-1)	82	62	83	涂层破坏	浅蓝透明

注：采用SiW-1时，为增强对PET膜的附着力，可对PET基膜做底涂处理为宜。

由表7可知，筛选的两类水性树脂涂料在与PET功能膜复合后，其粘结力较强。改性丙烯酸酯压敏胶SH-PS-02本身就是一种优秀的压敏胶乳液，其耐候性、压敏性都非常好，用作复合胶非常合适。而SiW-1拥有较好的复合型，但仅有轻微的压敏性，且对PET基膜的附着力不是很强，使用此类胶时，可先作一底涂处理。

6.安装胶的选择

通过上述两种不同类型的PET功能膜的研制，最终得到的是将功能涂料涂在PET膜一侧，干燥成膜，并复合另一张PET膜而构成PET功能膜，即透明隔热膜。但此PET功能膜还不能直接贴于玻璃表面，应在PET膜的另一表面（其中一表面已涂有有机硅作为耐擦伤表面）涂上安装胶(PSA)，此层安装胶可以采用油性压敏胶，也可以采用水性压敏胶，从性能上来说，目前多采用丙烯酸型油性压敏胶，特点为耐候性好，附着力强，但其缺点是不环保。在进行复合胶的研制筛选过程中亦关注了对安装胶的筛选，具体数据见表8：

表8. 安装胶的种类对玻璃粘结性能的影响

种类	对玻璃的粘结力	备注
			水性压敏胶(SH-PS-02)	胶膜撕开时，胶部分转移在玻璃上	一星期后测试
JXY-45纯丙乳液	撕开时胶不转移

由表8可知，两种压敏胶乳液对功能膜的安装性能表现都较好，但是JXY-45为双组份必须随配随用（8小时内用完），撕开时胶不转移。而SH-PS-02为单组份胶，使用较方便，但撕开时胶部分发生转移，因此JXY-45为首选安装胶。

以上试验得出结论：

1、采用纳米ATO水性浆料作为透明隔热功能材料制作隔热膜是可行的。不论油性膜还是水性膜，其红外阻隔率都可达到80%以上，而可见光透过率都不低于60%，紫外阻隔率一般情况下都可达到80%以上，可依用户要求而作适当的调整。

2、为便于水性隔热涂料进行涂膜放大生产，研究了辊涂生产所要求的涂料粘度变化范围，掌握了改变水性涂料粘度（从20-60秒）的方法即涂料浓缩法。

3、为使水性隔热涂料涂于PET基膜制成的功能膜具有一定的附着力，可采用在PET基膜上涂底涂剂的方法来加以增强，PU-318RNT及氯偏乳液是二种比较有效的底涂剂。

实施例一

一种透明隔热窗膜，由有机硅耐磨层、第一透明PET基膜层、水性隔热涂料层、丙烯酸酯压敏胶SH-PS-02层、第二透明PET基膜层、纯丙乳液JXY-45层复合为一体构成，水性隔热涂料层包括35份纳米ATO水性浆料、56份改性聚氨酯RU-3106、0.4份交联剂、0.3份紫外吸收剂，纳米ATO水性浆料与改性聚氨酯RU-3106的重量比为1.5:1。水性隔热涂料配制完成后经过升温加热除水处理2分钟。

制膜时，先用由重量比为0.1:1的乙酸乙酯和聚氨酯配制而成的底涂剂改性聚氨酯乙酸乙酯溶液处理第一透明PET基膜层，然后将水性隔热涂料涂在处理后的第一透明PET基膜层一侧，干燥成膜，并复合另一张PET膜，该PET膜的一个表面涂有有机硅作为耐擦伤表面即为耐磨层，构成透明隔热膜。在第二透明PET基膜层的一侧涂上复合胶粘剂改性丙烯酸酯压敏胶SH-PS-02层，待涂布干燥后再与透明隔热膜复合，在第二透明PET基膜层的另一侧涂上安装胶(PSA) JXY-45，通过安装胶将功能膜贴于玻璃表面。

该法制成的隔热窗膜均匀透明，其红外阻隔率达到82%，可见光透过率为77%，紫外阻隔率为80%。

实施例二

一种透明隔热窗膜，由有机硅耐磨层、第一透明PET基膜层、水性隔热涂料层、丙烯酸酯压敏胶SH-PS-02层、第二透明PET基膜层、纯丙乳液JXY-45层复合为一体构成，水性隔热涂料层包括40份纳米ATO水性浆料、60份改性聚氨酯RU-3106、0.8份交联剂、0.8份紫外吸收剂，纳米ATO水性浆料与改性聚氨酯RU-3106的重量比为2:1。水性隔热涂料配制完成后经过升温加热除水处理5分钟。

制膜时，先用由重量比为0.15:1的乙酸乙酯和聚氨酯配制而成的底涂剂改性聚氨酯乙酸乙酯溶液处理第一透明PET基膜层，然后将水性隔热涂料涂在处理后的第一透明PET基膜层一侧，干燥成膜，并复合另一张PET膜，该PET膜的一个表面涂有有机硅作为耐擦伤表面即为耐磨层，构成透明隔热膜。在第二透明PET基膜层的一侧涂上复合胶粘剂改性丙烯酸酯压敏胶SH-PS-02层，待涂布干燥后再与透明隔热膜复合，在第二透明PET基膜层的另一侧涂上安装胶(PSA) JXY-45，通过安装胶将功能膜贴于玻璃表面。

该法制成的隔热窗膜均匀透明，其红外阻隔率达到87%，可见光透过率为68%，紫外阻隔率为85%。

实施例三

一种透明隔热窗膜，由有机硅耐磨层、第一透明PET基膜层、水性隔热涂料层、丙烯酸酯压敏胶SH-PS-02层、第二透明PET基膜层、纯丙乳液JXY-45层复合为一体构成，水性隔热涂料层包括45份纳米ATO水性浆料、64份改性聚氨酯RU-3106、1.2份交联剂、1.3份紫外吸收剂，纳米ATO水性浆料与改性聚氨酯RU-3106的重量比为3.3:2。水性隔热涂料配制完成后经过升温加热除水处理10分钟。

制膜时，先用由重量比为0.2:1的乙酸乙酯和聚氨酯配制而成的底涂剂改性聚氨酯乙酸乙酯溶液处理第一透明PET基膜层，然后将水性隔热涂料涂在处理后的第一透明PET基膜层一侧，干燥成膜，并复合另一张PET膜，该PET膜的一个表面涂有有机硅作为耐擦伤表面即为耐磨层，构成透明隔热膜。在第二透明PET基膜层的一侧涂上复合胶粘剂改性丙烯酸酯压敏胶SH-PS-02层，待涂布干燥后再与透明隔热膜复合，在第二透明PET基膜层的另一侧涂上安装胶(PSA) JXY-45，通过安装胶将功能膜贴于玻璃表面。

该法制成的隔热窗膜均匀透明，其红外阻隔率达到84%，可见光透过率为70%，紫外阻隔率为82%。

实施例四

一种透明隔热窗膜，由有机硅耐磨层、第一透明PET基膜层、水性隔热涂料层、丙烯酸酯压敏胶SH-PS-02层、第二透明PET基膜层、纯丙乳液JXY-45层复合为一体构成，水性隔热涂料层包括40份纳米ATO水性浆料、60份改性聚氨酯RU-3106、1份交联剂、1份紫外吸收剂，纳米ATO水性浆料与改性聚氨酯RU-3106的重量比为3.3:1。水性隔热涂料配制完成后经过升温加热除水处理5分钟。

制膜时，先用底涂剂氯偏乳液处理第一透明PET基膜层，然后将水性隔热涂料涂在处理后的第一透明PET基膜层一侧，干燥成膜，并复合另一张PET膜，该PET膜的一个表面涂有有机硅作为耐擦伤表面即为耐磨层，构成透明隔热膜。在第二透明PET基膜层的一侧涂上复合胶粘剂改性丙烯酸酯压敏胶SH-PS-02层，待涂布干燥后再与透明隔热膜复合，在第二透明PET基膜层的另一侧涂上安装胶(PSA) JXY-45，通过安装胶将功能膜贴于玻璃表面。

该法制成的隔热窗膜均匀透明，其红外阻隔率达到83%，可见光透过率为71%，紫外阻隔率为80%。

实施例五

一种透明隔热窗膜，由有机硅耐磨层、第一透明PET基膜层、水性隔热涂料层、仿硅胶SiW-1层、第二透明PET基膜层、纯丙乳液JXY-45层复合为一体构成，水性隔热涂料层包括40份纳米ATO水性浆料、60份改性聚氨酯RU-3106、1份交联剂、1份紫外吸收剂，纳米ATO水性浆料与改性聚氨酯RU-3106的重量比为1.8:1。水性隔热涂料配制完成后经过升温加热除水处理8分钟。

制膜时，先用底涂剂氯偏乳液处理第一透明PET基膜层，然后将水性隔热涂料涂在处理后的第一透明PET基膜层一侧，干燥成膜，并复合另一张PET膜，该PET膜的一个表面涂有有机硅作为耐擦伤表面即为耐磨层，构成透明隔热膜。在第二透明PET基膜层的一侧涂上复合胶粘剂仿硅胶SiW-1层，待涂布干燥后再与透明隔热膜复合，在第二透明PET基膜层的另一侧涂上安装胶(PSA) JXY-45，通过安装胶将功能膜贴于玻璃表面。

该法制成的隔热窗膜均匀透明，其红外阻隔率达到82%，可见光透过率为72%，紫外阻隔率为83%。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种透明隔热窗膜，由耐磨层、第一透明PET基膜层、水性隔热涂料层、胶粘剂层、第二透明PET基膜层、安装胶层复合为一体构成，其特征在于：所述水性隔热涂料层包括纳米ATO水性浆料35-45份、改性聚氨酯（RU-3106）56-64份、交联剂0.4-1.2份、紫外吸收剂0.3-1.3份。

2.根据权利要求1所述的透明隔热窗膜，其特征在于：纳米ATO水性浆料与改性聚氨酯RU-3106的重量比为1.0-3.3:1-3。

3.根据权利要求1所述的透明隔热窗膜，其特征在于：其厚度为7-10微米。

4.根据权利要求1所述的透明隔热窗膜，其特征在于：所述水性隔热涂料层为配制成的水性隔热涂料经过升温加热除水处理制成。

5.根据权利要求4所述的透明隔热窗膜，其特征在于：所述加热除水时间为2-10分钟。

6.根据权利要求1所述的透明隔热窗膜，其特征在于：所述基膜层经过底涂剂改性聚氨酯乙酸乙酯溶液处理，所述改性聚氨酯乙酸乙酯溶液由重量比为0.1-0.2：1的乙酸乙酯和聚氨酯配制而成。

7.根据权利要求1所述的透明隔热窗膜，其特征在于：所述基膜层经过底涂剂氯偏乳液处理。

8.根据权利要求1所述的透明隔热窗膜，其特征在于：所述胶粘剂层为改性丙烯酸酯压敏胶（SH-PS-02）。

9.根据权利要求1所述的透明隔热窗膜，其特征在于：所述胶粘剂层为仿硅胶SiW-1。

10.根据权利要求1所述的透明隔热窗膜，其特征在于：所述安装胶层为纯丙乳液（JXY-45）。