CN105849597A - 具有优良的光学和太阳能性能的复合膜 - Google Patents
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Abstract
本公开内容涉及透明的红外(IR)反射和/或低发射率复合膜，其包括ALD金属氧化物基层。本公开内容的具体实施例涉及包括下述的IR反射复合膜：包含聚合物的透明基质层；一个或多个金属基层；一个或多个银基层；一个或多个金属氧化物基层；和ALD金属氧化物基层。
Description
技术领域
本公开内容涉及红外反射透明复合材料，并且更具体而言，涉及包括ALD金属氧化物基层的红外反射透明复合材料。
背景技术
反射红外光谱中的辐射同时传递可见光谱中的辐射的复合材料具有重要应用，例如作为应用于建筑物或车辆中的窗户的覆盖物。
对于此类复合膜，可见光透射率必须很高，并且反射率和吸收率必须很低。在美国，例如，汽车挡风玻璃必须具有至少70％的可见光透射率。然而，在红外线中，窗户必须具有高反射率并且因此红外线中的透射率和吸收率必须很低。理想地，反射率在光谱的近红外线部分(780nm-2500nm)中必须很高，以阻止来自日光的加热，并且在远红外线(8μm-50μm)中很高，以在冬季使热保持在车内。后面一个特点也称为“低发射率”。这些组合特点在温带气候下尤其是非常重要的。
已知在复合膜中使用薄银层来反射红外辐射；然而，此类银层具有低稳定性、低耐久性以及弱耐潮湿性和耐气候性。另外，可以加入复合材料中的其他层一般负面影响其他特性，例如可见光透射率、雾度和泛黄。例如本领域必须使用除标准基质之外的“反基质”，以夹心且保护银层。由于银层被化学试剂例如Cl、S及其他腐蚀，此类反基质是必要的。然而，使用反基质限制复合材料的光学和能量性能。例如，它减少可见光部分中的光透射，并且完全压制低发射率特点。
像这样，存在复合材料的需要，所述复合材料具有在近红外线和远红外线两者中优良的组合红外反射性能，并且具有优良的可见光透射复合材料，同时维持或改善对腐蚀和风化的耐久性和抵抗性。
附图说明
实施例通过举例的方式示出且并不限于附图中。
图1包括根据本公开内容的一个实施例的复合膜的图示。
图2包括根据本公开内容的一个实施例的另一个复合膜的图示。
图3包括根据本公开内容的一个实施例的另一个复合膜的图示。
图4包括根据本公开内容的一个实施例的另一个复合膜的图示。
技术人员应了解附图中的元件是为了简单和清楚而示出，并且不一定按比例标绘。例如，附图中的一些元件的尺寸可相对于其他元件放大，以帮助改善本发明的实施例的理解。
具体实施方式
本发明提供了与附图组合的下述说明书，以帮助理解本文公开的教导。下文讨论将集中于教导的具体实现和实施例。提供该重点以帮助描述教导且重点不应解释为对教导的范围或适用性的限制。然而，基于如本申请中公开的教导可使用其他实施例。
术语“包含”、“包括”、“具有”或它们的任何其他变体旨在涵盖非排他性的包括。例如，包括一系列特征的方法、制品或装置不必仅限于那些特征，而是可包括未明确列出的或该方法、制品或装置所固有的其他特征。此外，除非明确相反指出，“或”指包括性的或，而非排他性的或。例如，条件A或B由如下任一者满足：A为真(或存在)且B为假(或不存在)，A为假(或不存在)且B为真(或存在)，以及A和B均为真(或存在)。
另外，“一种”或“一个”的使用用于描述本文描述的元件和部件。这仅为了便利，并提供本发明的范围的一般含义。该描述应理解为包括一种、至少一种、或还包括复数的单数，或反之亦然，除非其明确具有相反含义。例如，当单个项目在本文中得到描述时，超过一个项目可代替单个项目使用。类似地，当超过一个项目在本文中得到描述时，单个项目可替代超过一个项目。
除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语均具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解相同的含义。材料、方法和例子仅是举例说明性的并且不意在为限制性的。就本文未描述的程度而言，关于具体材料和处理动作的许多细节是常规的，并且可在阳光控制膜领域内的教课书及其他来源中找到。
本公开内容描述了复合膜和制备复合膜的方法，其中所述复合膜包括ALD金属氧化物基层。本发明人惊讶地发现在阳光控制膜中添加ALD金属氧化物基层提供了显著改善的性能例如可见光透射率、太阳能总阻隔、太阳能热增益系数、光太阳能增益比、可见光反射率、低发射率、耐磨等级和耐降解性/耐风化性/耐久性，且特别是这些性能的组合。该概念考虑到下述实施例将得到更佳理解，所述实施例举例说明而不是限制本发明的范围。
图1示出了根据本发明的一个实施例的复合膜10的横截面。复合膜10可包括基质层20，一个或多个金属基层30、32、34、36，一个或多个银基层40、42，一个或多个金属氧化物基层25、26、27，以及ALD金属氧化物基层60。应理解图1中所示的复合膜10是举例说明性实施例。并非需要显示的所有层，并且任何数目的另外的层或比所示更少的层在本公开内容的范围内。
基质层20可由任何数目的不同材料组成。在某些实施例中，基质层20可为透明层。基质层20还可为柔性的。合适的透明材料包括聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、三乙酸纤维素(TCA或TAC)、聚氨基甲酸酯、含氟聚合物、玻璃或其组合。在特定实施例中，基质层20可含有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
基质层20可具有至少约0.1微米、至少约1微米、或甚至至少约10微米的厚度。在进一步的实施例中，基质层20可具有不大于约1000微米、不大于约500微米、不大于约100微米、或甚至不大于约50微米的厚度。此外，基质层20可具有在上述最大值和最小值中任意者的范围内，例如约0.1微米至约1000微米、约1微米至约100微米、或甚至约10微米至约50微米内的厚度。在其他实施例中，当使用刚性基质例如玻璃时，基质层20可具有更大厚度，例如1毫米至50毫米、或甚至1毫米至20毫米。
当用作应用于刚性表面例如窗户的复合膜时，基质层20可适合邻近待由膜覆盖的表面设置。例如，当附接至例如窗户(未示出)时，基质层20可比ALD金属氧化物基层60更接近窗户。此外，如下文更详细地讨论的，粘接层可邻近基质层20设置且适合粘附待由复合材料覆盖的窗户或其他表面。
再次参考图。复合材料还可包括一个或多个金属基层30、32、34、36。任何数目的金属基层均可包括在复合材料中。一般地，金属基层可直接邻近银基层的一个或两个主表面设置。像这样，当存在超过一个银基层时，金属基层可设置在任何银基层的每一个可用主表面上。例如本文描述的薄的基本上透明的金属基层可提供含有银的层增加的稳定性和耐久性，并且避免在银基层和金属氧化物基层的界面处的互混。
再次参考图1，在本公开内容的特定实施例中，复合材料可包括直接接触第一银基层40的相对主表面的第一金属基层30和第二金属基层32。如图1中进一步示出的，复合材料可另外包括直接接触第二银基层42的相对主表面的第三金属基层34和第四金属基层36。应理解金属基层可直接邻近任何数目的银基层的一个或两个主表面设置，所述任何数目的银基层可存在于复合材料中。
本文描述的一个或多个金属基层中的任一个均可基本上由金属组成。如本文使用的，短语“基本上由金属组成”指至少95原子％的金属。此外，在特定实施例中，本文描述的一个或多个金属基层中的任一个均可含有基本上纯的金属，或在其他实施例中，金属合金。如本文使用的，“基本上纯的金属”指具有以小于约5原子％的量的可能杂质的金属。在其他实施例中，一个或多个金属基层中的任一个均可含有金属合金，例如含有基于金属基层的总重量，以至少约70原子％浓度的主要金属和以小于约30原子％浓度的次要金属。
本文描述的一个或多个金属基层中的任一个均可含有金属，包括金、钛、铝、铂、钯、铜、铟、锌或其组合。在某些实施例中，本文描述的一个或多个金属基层中的任何一个均可含有金。在其他特定实施例中，金属基层可基本上不含金。如本文使用的，短语“基本上不含金”指金属基层含有小于约10原子％金。在进一步的实施例中，金属基层可含有小于约5原子％金、小于约2原子％金、小于约1原子％金。
如U.S.7,709,095中所述，金是选择为使银基层免于氧化而不降低透明度的金属。然而，金是非常昂贵的金属，并且希望减少金的使用，以减少复合材料的成本。本发明人已惊讶地发现通过例如包括ALD金属氧化物基层，金属基层中的一个或多个或甚至全部可基本上不含金，并且仍等价执行通常仅可通过使用纯金或相对纯的金实现的组合的腐蚀保护和透明度功能。
上文描述的一个或多个金属基层中的任一个均可具有允许金属基层基本上透明且对银基层提供足够保护的厚度。在特定实施例中，一个或多个金属基层中的任一个均可为连续的，使得层完全覆盖邻近层，例如银基层。例如，上文描述的一个或多个金属基层中的任一个均可具有至少约0.1纳米、至少约0.5纳米、或甚至至少约1纳米的厚度。此外，上文描述的一个或多个金属基层中的任一个均可具有不大于约100纳米、不大于约55纳米、不大于约5纳米、或甚至不大于约2纳米的厚度。此外，上文描述的一个或多个金属基层中的任一个均可具有在上述最大值和最小值中任意者的范围内，例如约0.05纳米至约5纳米、或甚至约0.1纳米至约1纳米内的厚度。
上文描述的一个或多个金属基层中的任一个均可具有相同厚度或可具有不同厚度。在特定实施例中，一个或多个金属层各自具有基本上相同的厚度。如本文使用的，“基本上相同的厚度”指在彼此20％内的厚度。
金属基层可通过任何已知技术例如真空沉积技术例如通过溅射或蒸发来形成。
如上所述，复合材料可包括一个或多个银基层。银基层可为复合材料提供反射在近红外线和远红外线两者中的红外辐射的能力。在特定实施例中，例如，如所示的，在图1中，复合材料包括设置在ALD金属氧化物基层60和基质层20之间的第一银基层40。如所示的，第一银基层40可直接接触一个或多个金属基层，例如第一金属基层30和第二金属基层50。
此外，在某些实施例中，复合材料可包括另外的银基层，例如第二银基层42。当存在时，每个另外的银基层可具有直接接触另外的银基层的主表面的金属基层。例如，如图1中所示，第二银基层42可直接接触第三金属基层34和第四金属基层36。此外，第二银基层42可比第一银基层40更接近ALD金属氧化物基层60。可包括任何数目的银基层和相应的金属层。在特定实施例中，复合材料可包括不超过2个银基层。在其他实施例中，复合材料可包括不超过3个银基层、或甚至不超过4个银基层。本公开内容的某些实施例的一个特定优点是在包括不超过2个银基层的复合材料中实现本文描述的性能特性的能力。
上文描述的一个或多个银基层中的任一个均可含有银，并且在特定实施例中，可基本上由银组成。如本文使用的，短语“基本上由银组成”指银基层含有至少约95原子％银。在其他实施例中，一个或多个银基层可具有不大于约30原子％、不大于约20原子％、或甚至不大于约10原子％的另一种金属，例如金、铂、钯、铜、铝、铟、锌或其组合。
一个或多个银基层中的任一个均可具有至少约0.1纳米、至少约0.5纳米、或甚至至少约1纳米的厚度。此外，一个或多个银基层40中的任一个均可具有不大于约100纳米、不大于约50纳米、不大于约25纳米、或甚至不大于约20纳米的厚度。此外，一个或多个银基层40中的任一个均可具有在上述最大值和最小值中任意者的范围内，例如约0.5纳米至约25纳米、或甚至约1纳米至约20纳米内的厚度。
在特定实施例中，第二银基层42可具有比第一银基层40更大的厚度。例如，第二银基层42的厚度与第一银基层40的厚度的比率可为至少约1、至少约1.5、至少约2、或甚至至少约3。
银基层可通过任何已知技术例如真空沉积技术例如通过溅射或蒸发来形成。
根据本公开内容的各个实施例，复合材料还可包括一个或多个金属氧化物基层。例如，参考图1，复合材料可包括第一金属氧化物基层25、第二金属氧化物基层26和第三金属氧化物基层27。一般地，金属氧化物基层可邻近或甚至直接接触相对银基层的金属基层主表面设置。
上文讨论的一个或多个金属氧化物基层中的任一个均可包括金属氧化物例如氧化钛、氧化铝、BiO2、PbO、NbO、SnZnO、SnO2、SiO2或其组合。在特定实施例中，金属氧化物基层可包括氧化钛，并且甚至可基本上由氧化钛组成。在其他实施例中，金属氧化物基层可包括氧化铝，并且甚至可基本上由氧化铝组成。
此外，一个或多个金属氧化物基层中使用的金属氧化物可具有高折射率。例如，金属氧化物可具有在510纳米或550纳米处至少约2.3、至少约2.4、至少约2.5的折射率。例如，主要由金红石相组成的氧化钛具有在510nm处2.41的折射率，BiO2具有在550纳米处2.45的折射率，并且PbO具有在550纳米处2.55的折射率。
在某些实施例中，本文讨论的一个或多个金属氧化物基层可通过真空沉积技术例如通过溅射或蒸发来形成。例如，金属氧化物基层可通过DC磁控管、脉冲DC、双脉冲DC或双脉冲AC溅射，使用可旋转的陶瓷金属氧化物靶来形成。这些靶可具有足够的导电性以用作DC磁控溅射过程中的阴极。此外，如下文更详细地描述的，本文讨论的一个或多个金属氧化物基层中的任何一个或全部可通过原子层沉积技术来形成。
当金属氧化物基层由溅射或蒸发技术来形成时，金属氧化物基层可具有至少约0.5纳米、至少约1纳米、或甚至至少约2纳米的厚度。此外，上文讨论的一个或多个金属氧化物基层中的任一个均可具有不大于约100纳米、不大于约50纳米、不大于约20纳米、或甚至不大于约10纳米的厚度。此外，上文讨论的一个或多个金属氧化物基层中的任一个均可具有在上述最大值和最小值中任意者的范围内，例如约0.5纳米至约100纳米、或甚至约2纳米至约50纳米内的厚度。
当金属氧化物基层由溅射或蒸发技术来形成时，一个或多个金属氧化物基层可具有不同厚度。例如，在一个特定实施例中，比其他金属氧化物基层更接近基质层20设置的第一金属氧化物基层25可具有小于任何其他金属氧化物基层，例如第二金属氧化物基层26或第三金属氧化物基层27的厚度。在某些实施例中，第二金属氧化物基层26或第三金属氧化物基层27的厚度与第一金属氧化物基层25的厚度的比率可为至少1、至少1.5、至少2、至少2.5、至少3、至少4、至少5、或甚至至少6。
再次参考图1，金属氧化物基层中的一个或多个或甚至全部可为原子层沉积的(ALD)金属氧化物基层。本发明人惊讶地发现通过包括通过原子层沉积技术形成的金属氧化物基层，复合材料可显示出极佳的腐蚀保护、光学性能和太阳能性能，而不牺牲耐久性。此外，本发明人还惊讶地发现通过使用通过原子层沉积技术形成的金属氧化物基层允许与通过常规溅射技术形成的金属氧化物基层等价至优良的性能，同时使用更薄的层且因此使用更少的材料。
再进一步地，本发明人惊讶地发现通过包括通过原子层沉积技术形成的金属氧化物基层，复合材料不需要反基质层以实现所需的腐蚀保护，所述反基质层在传统上邻近银基层和相对的基质层20设置，使得两个基质层将夹心一个或多个银基层。例如通过引用并入本文的美国专利号7,709,095中公开的传统IR反射复合膜需要第二基质层，以由此夹心在两个基质层之间的银基层、金属基层和金属氧化物基层。当包括通过原子层沉积技术形成的金属氧化物基层时，此类反基质不是必要的，并且复合材料维持等价或优良的耐腐蚀性和耐久性。此外，反基质的不存在可允许极低发射率。例如，本发明人惊讶地发现通过包括通过原子层沉积技术形成的金属氧化物基层，可获得显著改善的发射率。本发明人惊讶地发现获得复合材料的能力，所述复合材料具有比美国专利号7,709,095中公开的小几乎一个数量级的发射率，同时不牺牲其他性能例如耐腐蚀性和耐风化性。
甚至再进一步地，本发明人惊讶地发现通过包括通过原子层沉积技术形成的金属氧化物基层，与根据美国专利号7,709,095制备的复合材料相比较，可获得显著优良的光学性能，而无耐久性的任何牺牲。
如图1中所示，复合材料可包括设置为最高的金属氧化物基层(最接近于最外层)的ALD金属氧化物基层60。应理解金属氧化物基层中的一个、一些或全部可为ALD金属氧化物基层。在某些实施例中，如图2中特别示出的，复合材料可包括超过一个ALD金属氧化物基层，例如第二ALD金属氧化物基层62。第二ALD金属氧化物基层62可邻近一个或多个银基层且相对第一ALD金属氧化物基层设置，使得第一ALD金属氧化物基层和第二ALD金属氧化物基层夹心在其间的一个或多个银基层(和甚至邻近的金属层)。在特定实施例中，第一ALD金属氧化物层可直接接触第三金属基层34，并且第二ALD金属氧化物基层62可直接接触第一金属氧化物基层26。
一个或多个ALD金属氧化物基层中的任一个均可包含上文讨论的金属氧化物中的任一种，并且特别可包含氧化钛和/或氧化铝。在特定实施例中，一个或多个ALD金属氧化物基层可基本上由氧化铝组成。在其他特定实施例中，一个或多个ALD金属氧化物基层可基本上由氧化钛组成。一个或多个ALD金属氧化物基层中的每个可为相同或不同的。在特定实施例中，最外面的ALD金属氧化物基层可包含氧化钛或氧化铝，且优选氧化钛。内部ALD金属氧化物基层可优选包含氧化钛，用于使光学利益达到最大。
一个或多个ALD金属氧化物基层可具有的厚度小于通过蒸发溅射技术形成的金属氧化物层的厚度。例如，一个或多个ALD金属氧化物基层可具有至少约1纳米、至少约2纳米、至少约5纳米、或甚至至少约10纳米的厚度。此外，一个或多个ALD金属氧化物基层可具有不大于约200纳米、不大于约100纳米、不大于约50纳米、或甚至不大于约30纳米的厚度。此外，一个或多个ALD金属氧化物基层可具有在上述最小值和最大值中任意者的范围内，例如约1纳米至约200纳米、或甚至约10纳米至约30纳米内的厚度。
在特定实施例中，第一ALD金属氧化物基层60可具有的厚度大于第二ALD金属氧化物基层62的厚度。此外，在其他实施例中，第一ALD金属氧化物基层60可具有的厚度小于第二ALD金属氧化物基层62的厚度。在该实施例中，第一ALD金属氧化物基层60可比第二ALD金属氧化物基层62更远离基质层20设置。
在某些实施例中，ALD金属氧化物基层可具有比由溅射技术形成的金属氧化物层更低的厚度。例如，由溅射技术形成的金属氧化物层与ALD金属氧化物基层的厚度比率可大于1、至少1.1、至少1.5、至少1.8、至少2.0、或甚至至少2.5。
复合材料还可包括一个或多个粘附层。参考图1，在某些实施例中，复合材料可包括邻近基质层，并且特别是直接接触基质层设置的粘附层24。粘附层24可适合将复合材料粘附至待覆盖的材料例如窗户、遮阳板等等的表面。在某些实施例中，粘附层24可为压敏粘附层。
粘附层可具有至少约50微米、至少约100微米、或甚至至少约200微米的厚度。此外，粘附层可具有不大于约2000微米、不大于约1000微米、或甚至不大于约500微米的厚度。此外，粘附层可具有在上述最大值和最小值中任意者的范围内，例如约50微米至约2000微米、或甚至约200微米至约500微米内的厚度。
在本公开内容的进一步实施例中，复合材料还可包括一个或多个另外的保护层。
例如，如图3中所示，复合材料可包括邻近相对一个或多个银基层40、42的ALD金属氧化物基层60设置的氟硅烷基保护层70。氟硅烷基保护层可提供抗污性能和低摩擦性能。例如，氟硅烷基层可降低复合材料的表面能和低摩擦系数，并且因此增强复合材料的机械阻力。
在进一步特定的实施例中，如图4中所示，复合材料可包括代替或优选除了氟硅烷基保护层的进一步的保护层74。进一步的保护层74可含有SiOx、SiOxNy或SiN。在特定实施例中，进一步的保护层74可含有SiN且优选基于SiN。此类进一步的保护层74可为复合材料提供机械保护。
应理解复合材料可包括保护层，例如氟硅烷基层和SiN基层的组合。
一个或多个保护层中的任一个均可具有至少约0.05微米、至少约0.1微米、或甚至至少约0.5微米的厚度。此外，一个或多个保护层中的任一个均可具有不大于约20微米、不大于约10微米、或甚至不大于约5微米的厚度。此外，一个或多个保护层中的任一个均可具有在上述最大值和最小值中任意者的范围内，例如约0.05微米至约20微米、或甚至约0.5微米至约5微米内的厚度。
在进一步特定的实施例中，如图1中所示，复合材料还可包括设置在基质层20和第一金属氧化物基层25之间的硬涂布层22。硬涂布层22可提供耐磨损性中的改善。
在某些实施例中，硬涂布层22可含有交联丙烯酸酯、含丙烯酸酯纳米颗粒例如SiO2或其组合。
硬涂布层22可具有至少约0.05微米、至少约0.1微米、或甚至至少约0.5微米的厚度。此外，硬涂布层22可具有不大于约20微米、不大于约10微米、或甚至不大于约5微米的厚度。此外，硬涂布层22可具有在上述最大值和最小值中任意者的范围内，例如约0.05微米至约20微米、或甚至约0.5微米至约5微米内的厚度。
现在将根据其性能描述复合膜的特定优点。参数包括可见光透射率、太阳能总阻隔、太阳能热增益系数、光太阳能增益比、可见光反射率、发射率、耐磨等级和耐降解性/耐风化性/耐久性。
可见光透射率指透射穿过复合材料的可见光谱(380至780纳米)的百分比。可见光透射率可根据标准ISO 9050进行测量。尽管ISO 9050指窗玻璃，但相同程序可对于粘贴或以其他方式粘附至玻璃窗户的膜使用。本公开内容的特定优点是尤其与本文描述的其他参数组合，获得本文描述且在下文实例中示出的可见光透射率值的能力。在本公开内容的实施例中，复合材料可具有至少约60％、至少约65％、或甚至至少约70％的可见光透射率。此外，复合材料可具有不大于100％、不大于95％、或甚至不大于90％的可见光透射率。此外，复合材料可具有在上述最大值和最小值中任意者的范围内，例如在约60％至约100％、或甚至约70％至约100％的范围内的可见光透射率。
太阳能总阻隔是被膜阻隔的总能量的量度，其为阳光直接反射率和朝向外侧的二次热传递阻隔因子的总和，后者起因于对流传热和入射太阳辐射的该部分的长波IR辐射，所述部分已通过膜吸收。太阳能总阻隔可根据标准ISO 9050进行测量。本公开内容的特定优点是尤其与本文描述的其他参数组合，获得本文描述且在下文实例中示出的太阳能总阻隔值的能力。在本公开内容的特定实施例中，复合材料可具有至少30％、至少约40％、至少约50％、至少约52％、至少约55％、或甚至至少约59％的太阳能总阻隔。此外，复合材料可具有不大于约90％、不大于约80％、或甚至不大于约70％的太阳能总阻隔。此外，复合材料可具有在上述最大值和最小值中任意者的范围内，例如在约30％至约90％、约50％至约90％、或甚至约59％至约90％内的太阳能总阻隔。
光太阳能热增益比指不同复合材料类型在透射目光同时阻断热增益中的相对效率的测量。比率越高，房间越明亮，而不增加过量的热量。光太阳能热增益比可通过下式进行测定：
LSHGR＝(VLT)/(1-TSER)
其中VLT是上文确定的可见光透射率。本公开内容的特定优点是尤其与本文描述的其他参数组合，获得本文描述且在下文实例中示出的光太阳能热增益比值的能力。在本公开内容的特定实施例中，复合材料可具有至少约1.15、至少约1.3、至少约1.60、至少约1.70、或甚至至少约1.80的光太阳能增益比。此外，复合材料可具有不大于1.95、不大于1.92、或甚至不大于1.90的光太阳能增益比。此外，复合材料可具有在上述最大值和最小值中任意者的范围内，例如约1.15至约1.95、约1.60至约1.95、或甚至1.80至约1.90内的光太阳能热增益比。
可见光反射率是由窗玻璃反射的总可见光的量度。可见光反射率可根据ISO 9050进行测量。本公开内容的特定优点是尤其与本文描述的其他参数组合，获得本文描述且在下文实例中示出的可见光反射率值的能力。在本公开内容的特定实施例中，复合材料可具有至少约0.5％、至少约1％、或甚至至少约2％的可见光反射率。此外，复合材料可具有不大于约10％、不大于约8％、或甚至不大于约6％的可见光反射率。此外，复合材料可具有在上述最大值和最小值中任意者的范围内，例如在约0.5％至约10％或甚至约2％至约6％的范围内的可见光反射率。
发射率是在远红外线(8μm-50μm)中的反射率的量度，其指示复合材料捕获热的能力。发射率可根据ISO 9050进行测量。本公开内容的特定优点是尤其与本文描述的其他参数组合，获得本文描述且在下文实例中示出的发射率值的能力。在本公开内容的特定实施例中，复合材料可具有不大于约0.9、不大于约0.8、不大于约0.7、不大于约0.6、不大于约0.5、不大于约0.4、不大于约0.3、不大于约0.2、或甚至不大于约0.1的发射率。此外，复合材料可具有至少0.001、至少0.005、或甚至至少0.01的发射率。此外，复合材料可具有在上述最大值和最小值中任意者的范围内，例如在约0.005至约0.8、或甚至约0.01至约0.5的范围内的发射率。
耐磨等级是窗玻璃经受住磨损的能力的量度。耐磨等级可根据标准EN1096-2进行测量。本公开内容的特定优点是尤其与本文描述的其他参数组合，获得本文描述且在下文实例中示出的耐磨等级值的能力。在本公开内容的特定实施例中，复合材料可具有至少约50的耐磨等级。此外，复合材料可具有不大于约10 000的耐磨等级。此外，复合材料可具有在上述最大值和最小值中任意者的范围内，例如在约500的范围内的耐磨等级。
许多不同方面和实施例是可能的。这些方面和实施例中的一些在下文描述。在阅读本说明书后，技术人员应理解这些方面和实施例仅是举例说明性的，并且不限制本发明的范围。实施例可与如下文列出的项目中的任何一个或多个一致。
项目1.一种基本上透明和红外(IR)反射的复合膜，其包括ALD金属氧化物基层。
项目2.一种复合膜，其包括：
a.包含聚合物的透明基质层；
b.一个或多个金属基层；
c.一个或多个银基层；
d.一个或多个金属氧化物基层；和
e.ALD金属氧化物基层。
项目3.一种复合膜，其包括：
a.包含聚合物的透明基质层；
b.一个或多个银基层；
c.直接接触所述一个或多个银基层的一个或多个金属基层，其中所述一个或多个金属基层中的至少一个基本上不含金；和
d.ALD金属氧化物基层。
项目4.一种复合膜，其包括：
a.包含聚合物的透明基质层；
b.一个或多个银基层；
c.直接接触所述一个或多个银基层的一个或多个金属基层；
d.ALD金属氧化物基层；和
e.其中所述膜复合材料不包括反基质层。
项目5.一种复合膜，其包括：
a.包含聚合物的透明基质层，
b.一个或多个银基层，和
c.一个或多个金属氧化物基层，
d.其中所述复合材料具有下述特征中的至少两个：
i.至少70％的可见光透射率(VLT)；
ii.大于1.15的光太阳能热增益比；和/或
iii.不大于0.9的发射率。
项目6.一种形成复合膜的方法，其包括：
a.提供包含聚合物的透明基质层；
b.形成一个或多个金属氧化物层；
c.形成一个或多个金属层；
d.形成一个或多个银基层；和
e.通过原子层沉积形成ALD金属氧化物基层。
项目7.前述项目中任一项的复合材料或方法，其包括包含聚合物的透明基质层。
项目8.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述透明基质层包含聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚酯、三乙酸纤维素(TCA或TAC)、聚氨基甲酸酯或其组合。
项目9.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述透明基质层包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
项目10.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述透明基质层具有至少约0.1微米、至少约1微米、或甚至至少约10微米的厚度；不大于约1000微米、不大于约500微米、不大于约100微米、或甚至不大于约50微米的厚度；或在约0.1微米至约1000微米的范围内、或甚至在约10微米至约50微米的范围内的厚度。
项目11.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料包括一个或多个金属基层。
项目12.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料包括第一金属基层和第二金属基层，并且其中所述第一金属基层和所述第二金属基层直接接触一个或多个银基层之一。
项目13.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料包括第一银基层、第二银基层、第三金属基层和第四金属基层，并且其中所述第三金属基层和所述第四金属基层直接接触所述第二银基层。
项目14.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述一个或多个金属基层基本上由金属组成。
项目15.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述一个或多个金属基层包含基本上纯的金属或金属合金。
项目16.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述一个或多个金属基层包含选自金、钛、铝、铂、钯、铜、铟、锌及其组合的金属。
项目17.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述一个或多个金属基层基本上不含金。
项目18.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述一个或多个金属基层具有至少约0.1纳米、至少约0.5纳米、或甚至至少约0.8纳米的厚度；其中所述包含金属的层具有不大于约50纳米、不大于约5纳米、不大于约2纳米、或甚至不大于约1纳米的厚度；或其中所述包含金属的层具有在约0.1纳米至约50纳米的范围内、或甚至在约0.5纳米至约1纳米的范围内的厚度。
项目19.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料包括一个或多个银基层。
项目20.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料包括第一银基层和第二银基层。
项目21.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述一个或多个银基层基本上由银组成。
项目22.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述一个或多个银基层具有至少约0.5纳米、或甚至至少约1纳米的厚度；不大于约100纳米、不大于约50纳米、不大于约25纳米、或甚至不大于约20纳米的厚度；或在约0.05纳米至约100纳米的范围内、或甚至在约1纳米至约20纳米的范围内的厚度。
项目23.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料包括一个或多个金属氧化物基层。
项目24.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述一个或多个金属氧化物基层中的每个直接接触所述一个或多个金属基层中的每个。
项目25.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料包括第一金属氧化物基层和第二金属氧化物基层。
项目26.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料包括第一金属氧化物基层、第二金属氧化物基层和第三金属氧化物基层。
项目27.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料包括第一金属氧化物基层、第二金属氧化物基层和第三金属氧化物基层，并且其中所述第一金属氧化物层直接接触金属基层和粘附层，其中所述第二金属氧化物基层直接接触两个金属基层，并且其中所述第三金属氧化物基层直接接触金属基层和ALD金属氧化物基层。
项目28.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述一个或多个金属氧化物基层包含氧化铝、氧化钛、BiO2、PbO或其组合。
项目29.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述一个或多个金属氧化物基层具有至少约0.5纳米、至少约1纳米、至少约2纳米、或甚至至少约20纳米的厚度；不大于约100纳米、不大于约50纳米、不大于约20纳米、或甚至不大于约10纳米的厚度；或在约0.5纳米至约100纳米的范围内、或在约2-10纳米的范围内、或甚至在约20-100纳米的范围内的厚度。
项目30.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料包括一个或多个ALD金属氧化物基层。
项目31.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料包括邻近所述一个或多个金属氧化物基层之一设置的第一ALD金属氧化物基层。
项目32.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述第一ALD金属氧化物基层比所述一个或多个银基层、所述一个或多个金属基层和所述一个或多个金属氧化物基层中的任一个更远离所述基质层设置。
项目33.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料包括第一银基层和第二银基层、第一ALD金属氧化物基层和第二ALD金属氧化物基层，其中所述第一ALD金属氧化物基层和所述第二ALD金属氧化物基层夹心所述第一银基层和所述第二银基层。
项目34.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述ALD金属氧化物基层包含氧化铝、氧化钛、BiO2、PbO或其组合。
项目35.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述ALD金属氧化物基层包含氧化铝。
项目36.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述ALD金属氧化物基层包含氧化钛。
项目37.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述ALD金属氧化物基层包含氧化铝和/或氧化钛。
项目38.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中最外面的ALD金属氧化物基层包含氧化铝，并且其中内部ALD金属氧化物基层包含氧化钛。
项目39.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述ALD金属氧化物基层包含与所述一个或多个金属氧化物基层中包含的不同的主要金属氧化物。
项目40.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述ALD金属氧化物基层具有至少约1纳米、至少约2纳米、至少约5纳米、或甚至至少约10纳米的厚度；不大于200纳米、不大于100纳米、不大于50纳米、或甚至不大于30纳米的厚度；或在约1纳米至约200纳米的范围内、在约5纳米至约50纳米的范围内、或在约10纳米至约30纳米的范围内的厚度。
项目41.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料包括第二粘附层，其直接接触所述基质层且适合接触待由复合材料覆盖的表面例如玻璃层。
项目42.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述粘附层具有至少约50微米、至少约100微米、或甚至至少约200微米的厚度；不大于2000微米、不大于1000微米、或甚至不大于500微米的厚度；或在约50微米至约2000微米的范围内、或在约200微米至约500微米的范围内的厚度。
项目43.前述项目中任一项的复合材料或方法，其还包括一个或多个保护层。
项目44.前述项目中任一项的复合材料或方法，其还包括邻近所述ALD金属氧化物基层设置的第一保护层。
项目45.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述一个或多个保护层包含氟硅烷。
项目46.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述一个或多个保护层包含SiN。
项目47.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述一个或多个保护层包含氟硅烷层和SiN层。
项目48.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述一个或多个保护层具有至少约0.1微米、或甚至至少约0.2微米的厚度；不大于10微米、不大于5微米、或甚至不大于2微米的厚度；或在约0.05微米至约10微米的范围内、或在约0.2微米至约2微米的范围内的厚度。
项目49.前述项目中任一项的复合材料，其还包括硬涂布层。
项目50.前述项目中任一项的复合材料，其还包括邻近所述ALD金属氧化物层设置的硬涂布层。
项目51.前述项目中任一项的复合材料，其中所述硬涂布层包含交联丙烯酸酯。
项目52.前述项目中任一项的复合材料，其中所述硬涂布层具有至少约0.05微米、至少约0.1微米、或甚至至少约0.5微米的厚度；不大于20微米、不大于10微米、或甚至不大于5微米的厚度；或在约0.05微米至约20微米的范围内、或在约0.5微米至约5微米的范围内的厚度。
项目53.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料具有至少约60％、至少约65％、或甚至至少约70％的可见光透射率。
项目54.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料具有不大于100％、不大于95％、或甚至不大于90％的可见光透射率。
项目55.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料的太阳能总阻隔为至少约30％、至少约40％、至少50％、至少约52％、至少约55％、或甚至至少约59％。
项目56.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料的太阳能总阻隔不大于90％、不大于80％、或甚至不大于70％。
项目57.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料具有至少约0.30、至少约0.32、或甚至至少约0.35的太阳能热增益系数。
项目58.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料具有不大于约0.7、不大于约0.5、不大于约0.48、或甚至不大于约0.45的太阳能热增益系数。
项目59.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料具有至少约1.15、至少约1.60、至少约1.70、或甚至至少约1.80的光太阳能增益比。
项目60.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料具有不大于1.95、不大于1.92、或甚至不大于1.90的光太阳能增益比。
项目61.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料具有至少0.5％、至少1％、或甚至至少2％的可见光反射率。
项目62.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料具有不大于10％、不大于8％、或甚至不大于6％的可见光反射率。
项目63.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料具有不大于约0.9、不大于约0.8、不大于约0.7、不大于约0.6、不大于约0.5、不大于约0.4、不大于约0.3、不大于约0.2、或甚至不大于约0.1的发射率。
项目64.前述项目中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料具有至少0.001、至少0.005、或甚至至少0.01的发射率。
项目65.前述项目中任一项的方法，其中形成所述一个或多个金属基层包括溅射过程。
项目66.前述项目中任一项的方法，其中形成所述一个或多个银基层包括溅射过程。
项目67.前述项目中任一项的方法，其中形成所述一个或多个金属氧化物基层包括溅射过程。
项目68.前述项目中任一项的方法，其中所述一个或多个ALD金属氧化物基层通过原子层沉积过程形成。
实例
将样品A、B、C和D制备、测试且比较，以显示包括ALD金属氧化物基层的显著和惊讶的改善。样品A是根据本公开内容的一个实施例的复合材料层压件，其中所述复合材料包括作为最外层设置的ALD氧化钛层。样品B是根据本公开内容的一个实施例的复合材料层压件，其中所述复合材料包括作为最外面的金属氧化物层的ALD氧化钛层，和作为最外层设置在氧化钛层顶上的氟硅烷保护层。样品C是根据本公开内容的一个实施例的复合材料层压件，其中所述复合材料包括作为在复合材料内的内层的ALD金属氧化物层。其为比较实例的样品D在商品名称热反射器LX70下，由SolarGard(Saint-Gobain Performance Plastics的分公司)商购可得。特别地，样品D不包括ALD层，所有层均由溅射过程形成。
所有样品均就性能参数进行测试，所述性能参数包括：如上文详细描述的可见光透射率、太阳能总阻隔、太阳能热增益系数、光太阳能增益比、可见光反射率、发射率、耐磨等级和耐久性。光学测量和太阳能测量根据ISO9050执行。尽管ISO 9050涉及窗玻璃，但相同程序和方法对于粘贴或以其他方式粘附至玻璃窗户的复合膜使用。结果在下表1中提供：
表1：
如上所示，样品A-C，ALD金属氧化物层，导致更佳的光学性能和太阳能性能，同时出乎意料地维持极佳的耐久性且提供低发射率。
将样品E、F和G制备、测试且比较，以显示包括ALD金属氧化物基层在耐久性中的显著和惊讶的改善。样品E是根据本公开内容的一个实施例的复合材料层压件，其中所述复合材料包括作为最外层设置的ALD氧化钛层。其为比较实例的样品F是复合材料层压件，其与样品E相同，除了它不包括作为最外层设置的ALD氧化钛层之外。其也为比较实例的样品G是复合材料层压件，其与样品F相同，但具有加入叠中的反基质层。
所有样品均就性能参数进行测试，所述性能参数包括：如上文详细描述的可见光透射率、太阳能总阻隔、太阳能热增益系数、光太阳能增益比、可见光反射率、发射率、耐磨等级和耐久性。所有样品均在使用0天后和在使用21天后进行测试。光学测量和太阳能测量根据ISO 9050执行。尽管ISO9050涉及窗玻璃，但相同程序和方法对于粘贴或以其他方式粘附至玻璃窗户的复合膜使用。耐久性根据ENl096-2使用Neutral Salt Spray测试进行测试。结果在下表2中提供：
表2：
如上所示，样品E证实当与样品F相比较时改善的耐久性，以及当与样品G相比较时可比较的耐久性。特别地，样品F显示经过21天时期比样品E大得多的发射率变化。此外，如样品E包括ALD层显示提供与如样品G包括反基质层可比较的耐久性，且提供低发射率。
应当指出并非需要上文一般描述或实例中描述的所有活动，特定活动的一部分可能是不需要的，并且除所述那些之外，可执行一种或多种另外的活动。再进一步地，活动列出的次序不一定是它们执行的次序。
益处、其他优点和问题解决方案已在上文就具体实施例而言进行描述。然而，所述益处、优点、问题解决方案和可引起任何益处、优点或解决方案发生或变得更显著的任何一个或多个特征不应解释为任何或所有权利要求的关键、所需或基本特征。
本文描述的实施例的详述和例证预期提供各个实施例的结构的一般理解。详述和例证不旨在充当仪器和系统的所有元件和特征的穷举和广泛描述，所述仪器和系统使用本文描述的结构或方法。分开的实施例还可在单个实施例中组合提供，并且相反，为了简洁起见，在单个实施例的背景下描述的各个特征也可分开或以任何子组合提供。此外，提及以范围陈述的值包括该范围内的每个和每一个值。仅在阅读本说明书后，许多其他实施例对于本领域技术人员可为显而易见的。其他实施例可使用且来源于本公开内容，使得可作出结构替换、逻辑替换或另一种变化，而不背离本公开内容的范围。相应地，本公开内容应视为举例说明性的而不是限制性的。
Claims (15)
1.一种基本上透明和红外(IR)反射的复合膜，所述复合膜包括ALD金属氧化物基层。
2.一种复合膜，其包括：
a.包含聚合物的透明基质层，
b.一个或多个银基层，和
c.一个或多个金属氧化物基层，
d.其中复合材料具有下述特征中的至少两个：
i.至少70％的可见光透射率(VLT)；
ii.大于1.6的太阳能热增益系数；和/或
iii.不大于0.9的发射率。
3.一种形成复合膜的方法，所述方法包括：
a.提供包含聚合物的透明基质层；
b.形成一个或多个金属氧化物层；
c.形成一个或多个金属层；
d.形成一个或多个银基层；和
e.通过原子层沉积形成ALD金属氧化物基层。
4.前述权利要求中任一项的复合材料或方法，其中所述透明基质层包含聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚酯、三乙酸纤维素(TCA或TAC)、聚氨基甲酸酯或其组合。
5.前述权利要求中任一项的复合材料或方法，其中所述透明基质层包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
6.前述权利要求中任一项的复合材料或方法，其中所述透明基质层具有至少约0.1微米且不大于约1000微米的厚度。
7.前述权利要求中任一项的复合材料或方法，其中所述一个或多个金属基层基本上不含金。
8.前述权利要求中任一项的复合材料或方法，其中所述一个或多个金属氧化物基层包含氧化铝、氧化钛、BiO2、PbO或其组合。
9.前述权利要求中任一项的复合材料或方法，其中所述一个或多个金属氧化物基层具有至少约0.5纳米且不大于约100纳米的厚度。
10.前述权利要求中任一项的复合材料或方法，其中所述ALD金属氧化物基层包含氧化铝、氧化钛、BiO2、PbO或其组合。
11.前述权利要求中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料的太阳能总阻隔为至少约50％且不大于90％。
12.前述权利要求中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料具有至少约1.60且不大于1.95的光太阳能增益比。
13.前述权利要求中任一项的复合材料或方法，其中所述复合材料具有至少0.5％且不大于10％的可见光反射率。
14.前述权利要求中任一项的方法，其中形成所述一个或多个银基层包括溅射过程。
15.前述权利要求中任一项的方法，其中所述一个或多个ALD金属氧化物基层通过原子层沉积过程形成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160810 |