CN117119882A - 用于温室的屏风 - Google Patents

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CN117119882A CN202280025992.6A CN202280025992A CN117119882A CN 117119882 A CN117119882 A CN 117119882A CN 202280025992 A CN202280025992 A CN 202280025992A CN 117119882 A CN117119882 A CN 117119882A
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Abstract

本发明涉及一种可折叠温室屏风(2),该可折叠温室屏风(2)包括膜材料条带(11),膜材料条带(11)借助于针织、经编或机织工艺通过线(12)的纱线系统互连以形成连续的产品,所述条带(11)中的至少一些包括在基底的第一侧上覆盖有薄膜叠层(063)的基底(061),使得所述温室屏风具有:在太阳辐射的范围内至少40%但不超过80%的透明度系数,以及在中红外中高于70%的反射系数。

Description

用于温室的屏风
技术领域
本发明涉及一种用于温室的屏风(screen),其适于通过向作物提供遮光来减少来自太阳的热应激(即,以某种程度的选择性反射和吸收太阳辐射远离作物)并减少来自温室的对流热损失和辐射热损失两者。
本发明还涉及一种制造这种可折叠屏风的方法。
背景技术
太阳辐射的光谱范围为300nm至2500nm。太阳辐射可以划分为300至400nm的紫外线、400nm至700nm光谱范围(所谓PAR范围)中的光合有效辐射以及700nm至2500nm光谱范围内的非光合辐射。高达750nm的辐射也可能影响光合作用和植物形态发生。例如,已经证明红光(660nm)与远红光(730nm)之间的比率对形态发生具有显著影响。因此,我们将400nm至750nm光谱范围内的辐射称为扩展光合作用辐射(ePAR)。
太阳通过辐射将能量传递到温室:波长在400-2500nm范围内的电磁波从太阳流向温室。温室通过传导、对流气流和波长范围内的中红外辐射而损失能量。
幕帘(curtain)已被用在温室中以控制来自温室内部和外部的能量的进出。
已开发出可展开的屏风来管理辐射传递和对流传递。
所谓的“不透光屏风(blackout screen)”被设计成阻挡所有太阳辐射以及在大多数设计中阻挡中红外光谱中的辐射。部署后,可以阻止太阳辐射到达作物。这种屏风设计为封闭结构,从而阻止空气传递和对流引起的热损失。这些屏风通常在夜间使用以防止光污染,或在白天使用以控制诸如花卉等敏感作物的光周期。
此外,所谓的“混合屏风”部分地抑制太阳辐射的传递,以及利用由铝制成的反射材料来减少辐射引起的热损失。作为“不透光屏风”,这些屏风具有封闭结构,阻止空气传递,从而防止对流引起的热损失。这些屏风通常在冬季夜间使用以减少热损失,而在夏季白天使用以提供有限的遮光。
所谓的“遮光屏风”部分地抑制太阳辐射的传递,并且利用由铝制成的反射材料,部分地减少辐射引起的热损失。与“不透光屏风”和“混合屏风”相反,这些屏风具有开放结构,允许空气传递。它们通常在夏季白天使用,以提供有限的遮光,并且在冬季夜间与“保温屏风”结合使用,以部分减少辐射引起的热损失。
例如在WO2013/041524中所公开的,所谓的“保温屏风”被设计成最大化太阳辐射的传递,同时抑制由于空气传递引起的对流热损失。这些屏风具有封闭结构,并且通常在冬季夜间使用,有时在白天的部分时间使用,这取决于可能的节能与减少太阳光之间的权衡。
“不透光屏风”、“混合屏风”、“遮光屏风”和“保温屏风”可以单独使用或组合使用。在最近的一项开发中,使用“不透光屏风”与扩散性很强的“保温屏风”的组合,用于在冬季夜间减少辐射和对流引起的热损失,并在夏季期间提供遮光。
400-750nm范围内仅有限部分的太阳辐射被用于光合作用和光形态发生。取决于作物的生长阶段,可以通过依据波长允许不同水平的辐射来优化生长。然而,现有技术的屏风没有根据波长来区分辐射的传递和反射。
窗膜被设计成对透过窗户的太阳辐射以及中红外辐射进行滤光;它们用于改装房屋或汽车的窗户。这些膜在不同的专利中描述,例如,Southwall Technologies Inc.(南墙科技有限公司)的US5589280或BOC Group Inc.(BOC集团有限公司)的专利US5563734。不同的设计是可能的。例如,许多窗膜基于短波通过柔性滤光器,该滤光器基于介电/金属/介电结构的沉积或在柔性透明聚合物上重复这种结构。
单层金属薄膜(比如银和金)通常是半透明的,具有显著的反射率。然而,如果将抗反射、高折射率的透明层放置在金属薄膜的任一侧上,则三层堆叠产生高度透明的光学增强金属薄膜。这种三层构造称为感应透射滤光器。
在温室屏风的设计中使用所谓的“窗膜”是减少冬季热损失和夏季热应激的有前景的解决方案。然而,在制造温室屏风时使用窗膜在技术上有困难并且在商业上不可行。
我们将遮光百分比(或遮光系数)定义为以正入射到达屏风上且被吸收或反射的光的百分比。为了遮蔽作物,放置在作物上方的屏风可以通过吸收(光被屏风吸收并转化为热量)或通过反射(光被屏风反射到温室外)来阻止太阳光到达作物。反射会受到青睐,但实际上总是吸收和反射混合在一起。
当遮光时,可以吸收/反射入射太阳光的全光谱或仅其一部分。入射太阳光中存在对于作物的光合作用来说并不那么重要的光谱范围;因此,相比其他更具光合作用的光谱范围,遮蔽这些光谱范围将是有益的。特别是,遮蔽750-2500nm范围内的近红外辐射而不遮蔽波长在400-750nm范围内的高光合辐射将是有益的。还将是优选的是,遮蔽绿色光谱范围(490-620nm)并且在某种程度上遮蔽蓝色光谱范围(410-490nm),而不遮蔽通常对于光合作用而言最重要的红色光谱范围(620-700nm)。
发明目的
因此,本发明的目的是提供一种改进的用于温室的屏风。
特别地,温室屏风应更好地适应夏季辐射条件,但也可用于在冬季期间减少热损失。
此外,屏风改善了温室内生长的培养物的生长并减少了由于过多的太阳辐射造成的损失。
另外,屏风允许减少热损失,特别是在冬季条件下。
此外,温室屏风可以容易地以低成本制造。
发明内容
根据一方面,这些目标通过可折叠温室屏风来实现,该可折叠温室屏风包括膜材料条带,该膜材料条带借助于针织、经编或机织工艺通过线的纱线系统互连以形成连续的产品,
所述条带中的至少一些是滤光条带并且包括呈单个聚合物膜或多层聚合物膜形式的透明基底,该透明基底在第一侧上覆盖有薄膜叠层,所述叠层包括至少一个介电层、金属层或另一IR反射层、以及第二介电层,这些层被选择使得所述温室屏具有以下中的任一个:
在太阳辐射的范围内至少40%但不超过80%的透明度系数(根据NEN 2675+C1:2018 5.3),以及在中红外范围(3000nm至40000nm)中高于80%的反射系数;或者
在太阳辐射的范围内至少60%但不超过80%的透明度系数,以及在中红外范围内高于70%的反射系数。
该屏风的透明度和反射特性允许在夏季遮光,并在冬季减少对流和辐射损失。
屏风反射植物损失的中红外范围内的热辐射,防止这些热辐射离开温室。
由于具有条带的结构,屏风允许水蒸气透过,同时阻止空气交换。
在实施例中,温室屏风在中红外范围内具有至少40%的透明度系数和至少80%的反射系数。
透明度系数和反射系数对应于在本文考虑的整个光谱范围上的平均值。
反射系数和透明度系数(根据NEN 2675+C1:2018 5.3)在正入射下确定。
作物、土壤和温室结构以电磁辐射的形式辐射能量。在300K附近,这种辐射的波长在中红外光谱中。通过防止中红外光谱离开温室,可以减少/抑制辐射热损失。第一解决方案是提供在作物、土壤或温室结构上方放置的水平的中红外反射表面。然而,这会导致中红外反射表面比空气温度低,这可能促使凝结。水滴可能落在作物上,这是不希望的,因为这有促使真菌发生的风险。
受欢迎的解决方案是使水平表面具有面向作物的下面,该下面吸收大量的(例如,超过40%)的中红外辐射,而面向天空的上面反射中红外辐射。这样,由于面向作物的水平表面较温暖,因此会降低在该表面上凝结的风险,而反射表面反射穿过膜的中红外的部分,并防止朝向天空发射热辐射。
温室屏风在ePAR范围内可以具有超过80%的透明度。
温室屏风在近红外范围(NIR)内可以具有高于20%的透明度,以降低制造成本。优选地,温室屏风遮蔽超过40%的太阳辐射,同时减少超过70%的热辐射热损失。
优选地,温室屏风遮蔽超过40%的太阳辐射,同时减少超过80%的热辐射热损失。
优选地,温室屏风可以具有小于18%(例如小于8%,例如小于3%)的雾度。该雾度可以通过适当选择基底和/或通过附加的非滤光条带来实现。
优选地,保护金属层的边缘免受腐蚀。
优选地,整个屏风符合DIN4102规范以实现低可燃性。
屏风的水蒸气透过性允许控制温室中的湿度水平。水蒸气透过率主要由条带的宽度和所用纱线的类型控制。
为了促进水/蒸汽通过屏风转移,下侧与上侧之间的水转移可以沿着纱线以毛细管方式发生。该布置还防止织物上的孔被水滴堵塞,水滴堵塞会减少水分转移。或多或少的分支线网络将影响毛细管转移或水的结合。
通过将线紧密地布置在下侧,该侧具有织物外观和特性,并且可以吸收大量的水,因此避免凝结水滴和潮湿的上侧。
优选地,条带相邻以避免条带之间的对流热损失。条带可以彼此紧密地并排放置,它们之间只有网状纤维(staple),形成基本上不间断的连接表面。
屏风可以仅包括上述类型的滤光条带。
替代地,屏风可以包括上述类型的条带和不同类型的其他条带。例如,屏风可以包括上述类型的条带的不同变型和不同类型的其他条带。
至少两种不同类型的条带的组合产生具有上述透明度和反射率以及期望特性的屏风。
至少一些滤光条带可以具有层状结构,该层状结构连续地包括:透明基底层、可选底层、红外反射层状结构、可选的保护性外涂层和透明保护层(顶涂层)。
透明基底的厚度是降低膜损坏的风险与屏风折叠时过度遮光的风险之间的权衡。
在一个实施例中,基底包括UV阻断剂。
为了避免凝结水滴,面向作物的下侧必须保持温暖。这可以通过使面向天空的上侧反射热辐射,而使面向农作物的下侧吸收热辐射来实现。在根据本发明的特别优选的实施例中,基底的下侧是亲水性的,水接触角<90°,优选地水接触角<60°。
对于滤光条带,优先的解决方案是选择吸收至少30%、优选地至少50%的中红外范围内的辐射的基底。
在这种情况下,辐射的被屏风的下侧(包括基底)吸收的部分将导致屏风下表面的温度升高。与所有热体一样,该表面将以中红外范围的辐射的形式重新发射能量。这些辐射的一半将朝向地面重新发射,另一半朝向屏风的上侧重新发射。辐射的指向屏风上侧的这部分将至少部分地被屏风的该上侧上的薄膜叠层反射,因此这部分辐射不会离开温室,而是将返回地面。这样可以保证高反射率,以避免冬季期间MIR范围内的辐射引起的热损失。
显然,这些辐射在夏季也不会离开温室。然而,与通过遮蔽整个太阳辐射范围(特别是在对光合作用不太有用的波长范围内)而获得的温度下降相比,在夏季捕获MIR范围内的辐射引起的温度升高可以忽略不计。
滤光条带的透明基底层的其上将沉积薄膜叠层的面应当具有与介电材料的高粘附性并且应当具有非常光滑的表面,以减少针孔形成的风险,针孔形成将降低屏风的预期寿命。在本发明的背景下,如果均方根粗糙度(RMS)低于1nm,优选地低于0.5nm并且最优选地低于0.4nm,则表面被认为是非常光滑的。
在本发明的一个实施例中,金属层是含铜或铜合金的层。这种层可以以相对低的成本生产,相对容易防止腐蚀,与大多数高折射透明介电材料具有良好的粘附性,并且在太阳光光谱的蓝/绿相对红部分中具有感兴趣的吸收。
在本发明的另一个实施例中,金属层是含银或不变色的银合金的层。这种层在太阳光谱的光合作用部分中提供较低的吸收和较高的反射以及更好的透射。为了提高耐腐蚀性,优选的是使用基于银合金的层。可以考虑包括金和/或钯的银合金。还可以考虑具有耐腐蚀特性的较便宜的合金,例如EP3168325A1中公开的合金。
金属层的厚度可以在5至50nm的范围内。优选地,金属层具有6nm至40nm的厚度,特别优选地7nm至30nm的厚度。
在根据本发明的特别优选的实施例中,透明导电氧化物(TCO)用作红外反射层状结构中的IR反射层。优选地,TCO基于厚度为100-200nm(优选地,130-170nm)的氧化铟锡(ITO)层,或者基于厚度为300-700nm(优选地,450-550nm)的氟氧化锡(FTO)层。对于包括金属层的叠层,TCO层放置在第一介电层与第二介电层之间。基于TCO层的叠层可以优选地包括其他层。
介电层的厚度可以在10至100nm的范围内。优选地,介电层的厚度为10nm至80nm。
薄膜叠层可以包括在薄膜叠层顶部的有机顶涂层。顶涂层可以覆盖所有其他层以及条带的边缘。
优选地,有机顶层足够薄以略微降低由金属层反射的MIR透射。优选地,有机顶涂层是防水的或疏水的,水接触角>90°,优选地,水接触角>100°,最优选地,水接触角>120°。优选地,有机顶涂层包括碳氟化合物或硅酮,并且优选地以无溶剂低温工艺(例如,PECVD或PVD)沉积。
薄膜叠层中的金属层可以以金属层边缘与介电层直接接触而不与空气直接接触的方式封装在两个高折射率介电层之间。与这些介电层具有良好粘附性的金属层将是受欢迎的,因为在介电层之前在金属层的边缘上添加粘附层将是困难的。
优选地,薄膜叠层可以包括三层金属氧化物或氮化物,其中两层高折射率金属氧化物(例如,TiO2)和一层低折射率金属氧化物或氮化物(例如,SiO2),该层低折射率金属氧化物或氮化物既充当屏障层(barrier layer)又保护金属层并允许更好地截止近红外。
本发明还涉及一种制造用于温室屏风的滤光膜的方法,包括:
i)提供透明基底膜;
ii)在透明基底膜上沉积不同的层。
本发明还涉及一种制造温室屏风的方法,包括:
i)提供滤光膜卷和普通膜卷;
ii)将不同的膜切成条带;
iii)将不同的条带合并到纺织框架中。
本发明还涉及一种制造可折叠屏风的方法,包括:
提供基底;
在所述基底上沉积红外反射层状结构,所述红外反射层状结构包括具有一个介电层、一个金属层以及第二介电层的至少一个叠层,所述红外反射层状结构被选择为使得温室屏风具有以下任一:
对于太阳辐射在40%到80%之间的透明度系数,以及在中红外中高于80%的反射系数,或者:
对于太阳辐射在40%到60%之间的透明度系数,以及在中红外中高于70%的反射系数,
本发明的以下实施例和各方面不限于以上段落中所描述的本发明实施例的透明度系数值或反射系数值或光谱范围。因此,本发明的以下各方面和实施例适用于针对所有光谱范围的广泛的滤光条带。
根据本发明的另一方面,提供了一种可折叠温室屏风(2)的滤光条带(20),该滤光条带(20)包括单个聚合物膜或多层聚合物膜形式的透明基底(061),该透明基底(061)在第一侧上覆盖有红外反射层状结构(063),所述红外反射层状结构(063)包括至少一个叠层,该至少一个叠层具有:第一介电层(071)金属层(072)或IR反射层(072),以及第二介电层(073),所述红外反射层状结构(063)具有用于保护金属层(072)或IR反射层(072)免受腐蚀或氧化的腐蚀保护装置。
根据本发明的另一方面,腐蚀保护装置包括用于通过避免直接的空气/金属界面来封装金属层(072)或IR反射层(072)的封装装置。
根据本发明的另一方面,金属层(072)或IR反射层(072)被第一介电层(071)和第二介电层(073)封装。
应当理解,本发明包括一种红外反射层状结构,该红外反射层状结构包括多于一个叠层,该叠层具有第一介电层(071),
金属层(072)或IR反射层(072),以及
第二介电层(073),
该红外反射层状结构具有用于保护金属层(072)或IR反射层(072)免受腐蚀或氧化的腐蚀保护装置。
根据本发明的另一方面,提供了一种可折叠温室屏风(2),该可折叠温室屏风(2)包括膜材料条带(20),膜材料条带(20)借助于针织、经编或机织工艺通过线(23、24)的纱线系统互连以形成连续的产品,
所述条带中的至少一些是滤光条带(20),包括呈单个聚合物膜或多层聚合物膜形式的透明基底(061),该透明基底(061)在第一侧上覆盖有红外反射层状结构(063),所述红外反射层状结构(063)包括至少一个叠层,该至少一个叠层具有:
第一介电层(071)
金属层(072)或IR反射层(72),以及
第二介电层(073),
所述红外反射层状结构(063)具有用于保护金属层(072)或IR反射层(072)免受腐蚀或氧化的腐蚀保护装置。
根据本发明的另一方面,在可折叠温室屏风(2)中,腐蚀保护装置包括用于通过无直接的空气/金属界面来封装金属层(072)或IR反射层(072)的封装装置。
在根据本发明的特别优选的实施例中,红外反射层状结构(063)是发射率小于0.35、优选地小于0.25、更优选地小于0.15的低辐射(low-e)膜。
在根据本发明的其他优选实施例中,层堆叠具有以下形式:第一介电层/ZnO/Ag层/阻挡层/ZnO/第二介电层/外涂层/顶涂层。层堆叠可以包括诸如底层等其他的层。
附图说明
借助于附图示出的实施例的描述将更好地理解本发明,其中:
·图1示出了根据本发明实施例的具有一个屏风的温室。
·图2示出了与纱线框架交织的膜条带。
·图3至图6示出了将条带与纱线框架互连的各种方式。
·图7是滤光条带的一个实施例的截面图,该滤光条带包括基底、底层、红外反射结构、可选的保护性外涂层和顶涂层。
·图8至图10示出了根据本发明的红外反射层状结构的不同实施例。
·图11示出了两个红外反射层状结构在400-10000nm的光谱中的透射(T)系数和反射(R)系数的模拟结果,其中,介电质D是氧化钛薄膜,金属M是铜薄膜或银薄膜。
·图12、图13、图14、图14'、图15、图16、图17示出了其中金属层的边缘受到保护的叠层的不同实施例。
·图18、图18'、图18”示意性地示出了从基底材料卷制造多个条带的过程。
·图19、图19'、图20、图21示意性地示出了在同一滤光膜上制造多个条带的各种方法。
·图22、图23示出了根据本发明的红外反射层状结构的不同实施例。
·图24示出了根据本发明的具有受保护边缘的IR反射层状结构的实施例。
具体实施方式
屏风
图1示出了具有多个屏风2和缆绳机构4的温室1,缆绳机构4用于通过将屏风拉出来或拉到一边来折叠或展开屏风。与固定的覆板(cladding)3(例如,玻璃覆板)相反,屏风2可以移动以覆盖或露出生产中的作物。屏风可以在屏风下方来支撑屏风的缆绳29与在屏风上方来防止屏风飞走的缆绳之间滑动。
如图2所示,每个屏风2包括由纱线框架23、24保持在一起的多个条带20。每个条带是柔性的。
优选地,条带20紧密地边对边地布置,以便形成基本上连续的表面。在图中,条带20之间的距离已被放大以使纱线框架可见。
屏风2具有纵向方向x和横向方向y。条带20沿纵向方向延伸。在另一个实施例中,一些或所有条带也可以在横向方向上延伸。
条带的典型宽度在2mm到10mm之间,但它们也可以更宽。在图2中,膜材料条带20与主要沿纵向方向x延伸的经线24互连。经线24通过纬线23彼此连接,纬线23在膜条带间横向延伸。在这方面,术语“横向”不限于垂直于纵向方向的方向,而是指连接纬线23横跨条带20延伸,如图所示。
在图3中,膜材料条带20通过经编互连,例如如EP0109951中所描述的。纱线框架包括经线24,经线24形成线圈或线迹(stitch)并且主要沿纵向方向x延伸。经线24通过纬线23彼此连接,纬线23在膜条带间横向延伸。
图3示出了可以用于本发明的屏风的网格图案的示例。该图案通过经编工艺制造,在经编工艺中使用四个导杆,一个用于膜材料条带,两个用于与膜条带成横向地延伸的连接纬线23,一个用于纵向经线24。
优选地,条带20紧密地边对边定位。纵向经线24布置在屏风的下侧,而横向连接纬线23位于条带的两侧,即,上侧和下侧。
条带20和线23、24的布置形成织物。
优选地,纵向经线24与横向纬线23之间的连接在条带的下侧上进行。膜材料条带20可以以这种方式紧密地边对边布置,而不受纵向经线24的限制。纵向经线可以沿着相邻条带20的相对边缘以不间断的方式连续地延伸,为一系列针织线迹(stitch),处于所谓的开放柱线迹(open pillar stitch)形式。
横向纬线23在同一位置处在条带20的上方和下方(即,彼此相对)经过,以固定地捕获膜材料条带。纵向经线24中的每个针织线迹具有与其接合的两个这样的横向纬线23。
图4示出了类似于图3所示的织物的网状图案的另一示例。不同之处在于横向纬线23以交替的方式经过一个和两个膜材料条带20。
图5示出了编织屏风,在该编织屏风中,条带20通过沿纵向方向x延伸的经线互连,并且与主要沿横向方向y横跨膜材料条带延伸的纬线交织。
图6示出了编织屏风的另一个实施例,该编织屏风包括沿纵向方向x延伸的膜材料条带20(经向条带)和沿横向方向y延伸的其它膜材料条带201(纬向条带)。如图6所示,横向方向上的纬向条带201可以始终在纵向方向上的经向条带20的同一侧,或者可以交替位于经向纵向条带20的上侧和下侧。经向条带和纬向条带20、201通过包括纵向线23和横向线21的纱线框架保持在一起。屏风2可以包括没有条带的开放区域,以减少屏风下方的热积聚。
条带在x方向上的长度至少等于温室的一个隔间的宽度。在大多数温室中,隔间的宽度是3.20米的倍数,例如6.40米、9.60米、12.80米,偶尔为16.00米。
屏风在y方向上的宽度等于温室的两个桁架40之间的距离。在大多数塑料覆盖的温室中,该距离为2.50米或3.00米,而在大多数玻璃覆盖的温室中,该距离为4.50米或5.00米。
滤光条带
单个温室屏风2可以包括不同类型的条带20。
如图7所示,温室屏风的至少一些条带20(“滤光条带”)具有层状结构,该层状结构连续地包括:透明基底层061、可选的底层062、红外反射层状结构063、可选的保护性外涂层064和透明保护性顶涂层065。
条带的结构和层被布置成使得温室屏风在太阳辐射范围内具有至少40%但不超过80%的透明度系数。在优选实施例中,屏风遮蔽超过60%的太阳辐射,同时减少超过70%的热辐射热损失。
如图8所示,红外反射层状结构063包括具有至少一个绝缘体层071/一个金属层072/一个绝缘体层073的叠层。表述“金属层”包括仅包括或不仅仅包括金属的层。“金属层”还可以是透明导电氧化物。“金属层”可以是完全不连续的层或者存在开口、间隙或孔的层。
图22中示出了基于TCO的IR反射叠层的说明性示例。红外反射层状结构63包括第一介电层71、IR反射层72和第二介电层(073)。两个介电层均充当透明屏障层,以保护TCO免受环境影响。这种介电屏障例如是氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiOxNy)以及许多其他可能的材料。这些介电屏障层的厚度在10至100nm的范围内。
在图9的实施例中,红外反射层063包括在两个介电层071、073之间的一个金属层072。层082被称为籽晶层(seed layer),层084被称为阻挡层。籽晶层和阻挡层均不是连续层,二者厚度低于5nm、优选地低于2nm、优选地低于1.5nm。
籽晶层也可以由与银具有非常好的亲和力的氧化锌层代替。在这种情况下,氧化锌层是连续层,并且比传统籽晶层厚得多。可选地,可以将另一个氧化锌层放置在覆盖金属层072的传统阻挡层上。图23中示出了这种实施例的说明性示例。红外反射层状结构63包括第一介电层71、第一ZnO层91、由Ag层制成的金属层072、阻挡层101、第二ZnO层92和第二介电层073。
在图10的实施例中,红外反射层063包括在介电层071、071'、073之间或被介电层071、071'、073分隔开的两个金属层072、072'。层082是籽晶层,层084是阻挡层。
如稍后将描述的,这些金属层072、072'的边缘可以是裸露的,具有直接的空气/金属界面,或者优选地被保护层(例如,涂层或瓷漆)覆盖。
图11示出了两个红外反射层状结构的透射(T)特性和反射(R)特性的比较,一个红外反射层状结构基于银作为金属,另一个红外反射层状结构基于铜作为金属,在这两种情况下,介电质均是TiO2。
在优选实施例中并且如图12或图13所示,金属层072和/或072'被覆盖介电层071、073、071'封装,并且其边缘受到保护而没有直接的空气/金属界面。
在如图14、图14'、图15、图16和图17所示的替代实施例中,金属层072可以分为三个部分:两个侧部部分072-2和一个内部部分072-1。两个侧部部分072-2不受保护,具有直接的空气/金属界面,而这两个侧部部分之间的内部部分072-1的边缘受到覆盖介电层或其他层的保护。
如已经公开的,滤光条带20可以具有对应于至少它们将被用于的温室的隔间的宽度的长度(在x方向上)。一旦屏风已经安装在温室中,空气/金属界面就可能存在于滤光条带的两个纵向末端处;这些端部可能被保护涂层/瓷漆覆盖以避免腐蚀。
在实施例中,金属层072的沉积例如每3.20米被中断,3.20米对应于其中将安装屏风的标准温室的隔间的宽度。因此,滤光条带的末端没有金属层,以抑制可能的空气/金属界面。金属的沉积可以例如在距离条带的每个端部5到10厘米之间的距离处被中断。
在实施例中,金属的沉积以规则的间隔被中断,以防止腐蚀在金属层的整个长度上延伸。在一个示例中,金属的沉积被周期性地中断至少1mm,优选地至少5mm。该中断可以每10厘米重复一次,使得如果条带20在安装之后被切割或损坏,则只有直到下一次中断的部分金属(例如仅10厘米)将受到腐蚀。
透明基底层
透明基底层061传递太阳光谱的光合部分(ePAR范围)中的超过80%、优选地超过85%、优选地超过90%的辐射。优选地,透明基底层由聚酯膜或含氟聚合物膜(061)、优选地聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成。基底还可以包括具有对苯二甲酸酯或萘二甲酸酯的共聚单体单元的聚合物,例如聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、共聚物或其共混物。
优选地,条带20和整个屏风2是抗UV的。在一种选项中,条带20的基底061包括UV阻挡剂。
在基底层由聚酯膜制成的情况下,可以用UV吸收剂处理该膜以吸收高达99%的UV辐射。这种紫外线(UV)吸收膜的示例在第6221112号美国专利中进行了描述。454或ST505聚酯薄膜和/>(可从DuPont Teijin膜“DuPont”中获得)是这种优选膜的示例。另外,该膜可能已经用化学物质或等离子体进行了表面处理以提高其粘附性。
在优选实施例中,滤光条带的透明基底层061吸收MIR范围内至少30%、优选地50%或更多的辐射。
如果使用聚酯膜作为透明基底膜层,则膜的总厚度优选为30微米或更小。优选地,单个或多层聚酯膜条带的厚度高于10微米。优选地,膜的厚度为至少14微米且不大于25微米;进一步优选地,至少14.5微米且小于21微米。如果膜的厚度低于10微米,则在温室中的最终应用过程中薄膜损坏并形成裂纹的风险会增加,并且膜的机械强度将不再足以承受使用期间屏风中产生的拉力。超过40微米,膜变得太硬,在打开的拉出状态下,屏风会产生太大的并提供过多的遮光的“箔包”。当使用含氟聚合物时,由于这种聚合物优异的机械特性,因此可以减小厚度。
如果在绝缘体/金属/绝缘体叠层063下方没有沉积底层,则基底061的上侧应当具有与介电材料的高粘附性并且非常光滑,以减少会降低屏风的预期寿命的针孔的风险。
基底061的上侧的光滑度可以通过以下方式来获得:选择至少在基底的两个面之一上具有低量的抗粘连剂颗粒的基底,优选地比在制造阶段通常使用的量更低的量。
底层
基底061与叠层063之间的底层062可以与下面的基底061和上面的红外反射层状结构063结合在一起,从而提高这些下面和上面的光学层的鲁棒性、硬度和耐久性。层063包括会容易受到大气腐蚀的金属层072;然而,即使底层062不覆盖红外反射层063,底层062在抗裂性方面也提供了高水平的耐久性。因此,条带22具有增加的机械强度和更大的耐磨性、抗裂性、抗刮擦性,而不会对MIR反射率有负面影响。换句话说,底层062保护金属红外反射层063免受磨损和刮擦。
具有一层金属层的红外反射层
红外反射层状结构063覆盖基底061或可选的底层062。
参照图8,红外反射层状结构063包括金属层072,金属层072在红外波长下具有高反射性,但足够薄以对太阳光谱的光合部分中的辐射部分地透明,金属层072设置在两层透明介电材料071和073之间,这减少了太阳光谱的光合部分中的辐射通过该结构的反射并增加了透射。
金属层072选自由铝、铜、镍、金、银、铂、钯、钨、钛或其合金组成的组。金属层072可以由在红外范围内高反射的任何金属组成,包括但不限于选自由铝、铜、镍、金、银、铂、钯、钨、钛或其任何合金组成的组的金属。
金属层072足够厚以便连续,且足够薄以便确保红外反射结构063将具有在太阳光谱的光合部分中的辐射的期望程度的透射、太阳光谱的近红外部分的期望程度的反射,以及MIR范围内期望程度的反射。
优选地,金属层072具有约5至约50nm的物理厚度。
在本发明的上下文中,“金属层”还可以是透明导电氧化物,优选地包括3-10%氧化锡的氧化铟锡(ITO),或氟氧化锡(FTO)。
在“金属层”是透明导电氧化物的情况下,物理厚度高于金属层是纯金属情况下的物理厚度。根据所选择的导电氧化物,厚度可以在100nm到1000nm之间变化,优选地在150nm到500nm之间变化。
对太阳光谱的光合部分中的辐射透明的其他介电质可能适合作为透明介电层071、073,包括但不限于二氧化硅、氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、或其混合物。然而,优选的是具有高折射率且几乎零消光系数的材料。这种介电质的一个基本特性是对空气气氛提供良好的屏障并保护金属层免受腐蚀。
一些透明导电氧化物(选自但不限于由氧化铟锌(IZO)、氧化铟锡(ITO)、氧化锑锡(ATO)、氧化铟、氧化锌、氧化钛、氧化锡、硅铝氧化物和其他金属氧化物,或它们的混合物)如果足够薄的话,也可以用作透明介电层071、073。
如图8所示,可以添加附加层082、084以促进金属层072的成核、较厚介电层071、073的粘附性,和/或防止金属层072在介电层073的沉积期间氧化。薄层082被称为籽晶层,薄层084被称为阻挡层。它们足够薄,使得它们基本上不会改变叠层的光学特性,并且可以由选自以下组的任何金属组成,该组由镍、铬、铌、金、铂、钴、锌、钼、锆、钒及其合金组成,薄层082、084可以是氧化物或氮化物的形式。优选的材料是但不限于NiCr、NiCr(N)、ZnO、Ti。根据为籽晶层选择的材料,籽晶层的厚度可以在从低于一个原子层的厚度到20nm的范围内。
在选择氧化锌(ZnO)的情况下,厚度将允许层是连续的。
具有两个金属层的红外反射结构。
在根据本发明的另外的优选实施例中,具有两个金属层的结构用于显著地改善太阳光谱的光合作用部分相对于太阳光谱的近红外部分的辐射的透射,而不会显著影响中红外光谱中300K处热辐射的反射率。
参考图10的实施例,叠层可以包括如下五个光学功能层:介电层071/籽晶层082/金属层072/阻挡层084/介电层071'/籽晶层082'/金属层072'/阻挡层084/介电层073(D/M/DD/M/D)。夹设在两个金属层072和072'之间的介电层071'可以由两个不同的介电层(一个覆盖另一个)制成。
基于反射、透射和生产成本之间的不同权衡的进一步改进是可能的。这些可以通过采用例如不同的金属层、不等厚度的金属层、不同的介电材料和/或不同的介电层厚度来完成。
如下文更全面地讨论的,可以操纵红外反射层中的金属和金属合金的类型和量以实现期望的MIR反射率和遮光。
保护性外涂层
优选地,保护性外涂层064(例如,硬质陶瓷氮氧化硅(SiOxNy)、氧化锆(ZrO2)、氮氧化锆硅(ZrSiOxNy)、氮氧化铝(AlOxNy)、氧化钛(TiOx)或这些材料的混合物)也可以添加到红外反射结构(063)的最终透明导电或介电层上,以改善滤光条带的机械和物理特性,而对热性能和光学性能没有不利影响。
保护性外涂层的厚度为至少10nm。优选地至少12nm,进一步优选地至少15nm。
在优选实施例中,保护性外涂层具有200nm的最大厚度。
外涂层不应显著地吸收MIR辐射,也不应显著地改变滤光条带的光学特性。
顶涂层
保护性顶涂层065是透明的且将一个或多个溅射的红外反射层063的表面密封,并且应该非常薄(例如,小于100nm,或者在含有氟聚合物的顶涂层的情况下小于50nm),使得对MIR范围内的复合反射没有显著影响。
顶涂层优选地由碳氟化合物基材料制成,并且优选地通过溅射工艺、PECVD、iCVD或PVD来沉积。
在根据本发明的特别优选的实施例中,顶涂层是疏水性的或超疏水性的。因此大大减少了薄膜上水分的凝结。这增加了红外反射层的寿命。
边缘保护/封装
在第一实施例中,在滤光条带的金属层的边缘处存在空气/金属界面。
参考图12、图13、图14、图14'、图15、图16、图17和图24,金属层072的边缘和/或金属层的内部部分被保护以避免空气/金属之间的直接界面。
参考图12和图13,金属层072和072'被介电层073、071'和/或可选的外涂层064封装,介电层073、071'和可选的外涂层064被沉积成使得金属层的边缘受到保护并且不与空气接触。
参考图14、图14'、图15、图16和图17的实施例,金属层072被分为三个部分,即,两个侧部部分072-2和一个内部部分072-1。侧部部分072-2的宽度小于内部部分的宽度,例如,相比于内部部分的在3.00mm与10.0mm或更大数值之间的宽度,小0.5mm,优选地小0.25mm。内部部分与侧部部分以及叠层的将其封装在其中的其他层隔离开。
在根据本发明的特别优选的实施例中,通过多层Al2O3/TiO2叠层的原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)或等离子体增强化学气相沉积(PE-CVD)来实现封装。基底涂覆有根据图7、图8、图9、图10中任一个的层堆叠或之前或之后提出的其他层堆叠。然后将有涂层的基底切成条带,优选宽度为2-20mm,并卷成迷你卷。将条带移动到ALD、CVD或PE-CVD腔室,其中,通过现有技术已知的Al2O3和TiO2沉积工艺在卷的所有侧面上生长Al2O3/TiO2多层膜,从而在条带的所有侧面上生长Al2O3/TiO2多层膜。图24示出了根据本发明的具有由多层Al2O3/TiO2膜保护的边缘的层堆叠的说明性示例。红外反射层状结构63包括第一介电层71、金属层72和第二介电层73。金属层72和邻接的介电层71、73的边缘被多层膜111、111'覆盖,从而封装边缘。因此,切割涂层样品后暴露的层被封装并防止因氧气或湿气而劣化。然后可以将条带编织成根据本发明的任何实施例的温室屏风。此外,鉴于PECVD和ALD两者均是非常保形的工艺,边缘被完美覆盖和密封。
红外反射层状结构
一个含铜层红外反射结构
参考图9说明滤光条带的红外反射结构的示例。该结构适于低成本屏风,例如,包括其优先级是减少冬季的热损失而不是夏季遮光的大部分滤光条带的屏风。条带包括:第一介电层071、籽晶层082、含铜层072、阻挡层084和第二介电层073。
第一介电层和第二介电层在550nm波长下具有至少1.90的折射率,550nm波长对应于光合光谱[400-700nm]的中间。
优选的第一介电层071包括TiOx,并且更具体地包括主要由金红石相组成并且非常致密的TiO2。这种类型的TiO2在510nm处的折射率为2.41。可替代地,可以使用SnO2层、Nb2O5层、SiO2层、氧化锌锡层或这些层的组合。
优选的第二介电层073包括氮化硅,例如,Si3N4
第一介电层和第二介电层的厚度可以在20-50nm范围内。包括基底的不同层的厚度彼此适应,使得条带20在正入射时传递太阳光谱的光合部分中的至少70%的辐射,并在正入射时反射至少90%的MIR。
优选的金属层包括铜和高达30wt%的另一种元素,例如,诸如银、铝金、钯、铟或锌和/或它们的混合物。铜的使用降低了生产成本,因为不需要籽晶层,并且铜的使用通过“释放”用于诸如TiO2或Si3N4等的低DDR层的沉积的腔室而提高了卷对卷生产工艺中的沉积速度。铜还比诸如银或金等其他金属层更便宜,并且通过例如特殊合金或特殊有机涂层更容易防止腐蚀风险。铜基红外反射结构倾向于吸收光合光谱的蓝色和绿色部分,这一方面由于吸收的辐射转化为热量而是负面的,但另一方面由于光合光谱的红色部分中辐射通常是优选的而可被视为是正面的。
金属层的厚度包括在约5nm到约50nm的厚度之间,取决于膜想要的所需的遮光特性。
阻挡层可以包括镍铬氮化物NiCrNx层(例如,HastelloyTM(可从美国哈氏合金国际公司(Haynes International)获得)或InconelTM(可从特种金属有限公司(Special MetalsCo.)获得)),并且如第6,859,310号美国专利中所描述的,以0.5到10nm之间(例如,1nm)的厚度沉积。
铜基红外反射结构的光谱性能如图11所示。在该模拟中,介电层071和073分别由厚度为37nm和34nm的氧化钛(TiO2)制成。银金属层的厚度为9nm。可以看出,该系统满足MIR反射和高可见光透射的要求,并且证明了在光谱的蓝/绿区域中具有吸收并且在光谱的NIR区域中具有反射(在这两种情况下都优待光谱中光合作用最强的红色区域)的一些遮光。如果需要更多的遮光,则可以例如通过增加铜层的厚度来实现。
一个含银层红外反射结构
适于中等成本屏风的滤光条带的红外反射结构包括在冬季提供良好的热损失减少而在夏季提供良好的遮光的大部分滤光条带。条带的叠层包括:第一介电层071、籽晶层082、含银层072、阻挡层084和第三介电层073。
在优选实施例中,含银层包括不变色的银合金,例如,金和银的合金,或者金、钯和银的合金。
在优选实施例中,含银层包括不变色的银合金,不含诸如金和钯等贵金属,例如,由万腾荣有限公司(Materion inc.)提出的CoraTM合金,两个含银层红外反射结构
图9示出了适于高级屏风的滤光条带的反射结构。这种屏风的至少80%的条带利用近红外/光合辐射排斥之间的强选择性应当在冬季具有优异的热损失减少以及在夏季具有优异的遮光性。
该膜的叠层包括:第一介电层071、籽晶层082、第一含银层072、阻挡层084、第二介电层071'、第二籽晶层082'、第二含银层072'、第二阻挡层084和第三介电层073。
屏风的特性
在一个实施例中,滤光条带的红外反射层状结构063被布置成使得整个屏风在以下波长范围内提供以下行为:
在一个实施例中,该屏风反射波长范围在850到2500nm之间、或者优选地在800nm到2500nm之间、优选地在750到2500nm之间的近红外辐射,但是对于ePAR范围中的辐射是透明的,或者至少更加透明。
为了降低成本,该屏风可以在NIR范围内具有高于20%的透明度系数。
因此,ePAR范围内的大部分太阳辐射被传递到温室内的植物,而红外范围内的大部分辐射,特别是中红外范围内的辐射被吸收或反射,从而限制受这种滤光器保护的植物上的热应激,同时减少由于温室内植物发射MIR和FIR辐射而引起的热损失。
薄膜叠层对于红光可以比对于绿光或蓝光更透明。绿色辐射的光合作用比例如红色和蓝色辐射的光合作用低,因此对屏风下方的作物生产力影响有限,但对温室内传入的能量影响很大,从而影响内部温度和作物蒸腾。
例如,叠层的红外反射层状结构对660nm+/-30nm左右的波长可以比对450nm左右的波长更透明。该特性在屏风的遮光能力预计是最重要的幼苗阶段是感兴趣的。这可以通过选择促进蓝色/绿色相对于红色的反射或吸收的层和层布置来完成。
滤光器可以被布置成拒绝500nm至565nm范围(“绿色范围”)内的20%的辐射。
混合不同类型的条带
屏风2可以包括滤光条带20和非滤光条带的混合。
非滤光条带(例如,透明条带、漫射条带、在中红外中具有或不具有反射率的全反射条带、在中红外中具有或不具有反射率的半透明条带等)可以在屏风中用于控制整个屏风的特性并降低其成本。
组合不同类型的条带以确保整个屏风:i)显著减少对流引起的热损失,以及ii)减少辐射引起的热损失超过80%,同时对太阳光谱的光合部分的遮蔽低于60%,或减少辐射引起的热损失超过70%,同时对太阳光谱的光合部分的遮蔽低于40%。
在一个实施例中,屏风包括在太阳光谱的光合作用部分中高度透明的滤光条带(但其上面面向天空,该上面对于中红外光谱中的热辐射是高度反射的)与在太阳光谱的光合作用部分中不提供透射的条带(但其意图面向天空的面对中红外光谱中的热辐射是高度反射的)的混合。滤光条带可以基于由一层超薄含银层制成的红外反射结构。第二条带可以基于例如镀铝的材料。镀铝条带与滤光条带的混合提供了具有高效遮光水平同时提供出色的热损失减少的低成本屏风。
在另一个实施例中,屏风具有如上所述的具有不同滤光结构的不同滤光条带的混合。
在又一个实施例中,屏风包括对全太阳光谱透明的条带与滤光条带的混合;这些滤光条带可以基于具有两个含银层的红外反射结构,该红外反射结构对太阳光谱的光合作用部分具有高近红外排斥(rejection)。如果与滤光条带的数量相比,透明条带的数量减少,则将实现屏风所需的滤光特性。而且,这种屏风会比仅由滤光条带制成的屏风更加透明。如果透明条带对UV是透明的并且基于例如含氟聚合物,它将帮助昆虫在温室中导航,因为UV辐射对它们来说是最重要的。这种混合还可以提供改进的耐火性,特别是在滤光条带不是低易燃性的但透明带是低易燃性的情况下,或者反之亦然。
在又一实施例中,屏风包括三种类型的条带的混合,例如滤光条带、镀铝条带和漫射条带。
可以考虑屏风内条带的其他混合。
制造方法
滤光条带可以由膜(即,稍后在屏风制造阶段被切成条带的“滤光膜”)制成。
制造滤光膜的方法可以包括::
i)提供透明基底膜;
ii)在透明基底膜上沉积并构造不同的层。
如图18所示,制造本发明的屏风的一种可能的方法包括:
i)提供滤光膜22和其他膜(漫射膜、透明膜、…)的卷200;
ii)如前所述,在基底上沉积薄膜层;
iii)将不同的膜切成条带20s;
iv)将不同的条带合并在纺织框架中。
滤光膜的制造方法
从对应于上述滤光条带20的透明基底层061的箔卷上切割滤光膜22。箔22可以具有包括在至少一个滤光条带的宽度到至多五米、优选地至多两米(这是广泛可得的卷对卷PVD沉积生产线的最大宽度)之间的宽度。
使用诸如缝模(slot die)、物理气相沉积或原子层沉积等方法,对滤光膜22实施不同的处理,包括等离子体处理、脱气和滤光条带的不同层。
然后,在该基底061上沉积不同的层062-065。
在一个实施例中,金属层072s的沉积沿y方向以规则间隔185(例如,每隔对应于标准温室的跨度宽度的3.20m、6.40m、9.60m或12.80m)中断。优选地,中断的长度为至少10厘米,优选地20厘米或更长。187是切割线。
附图标记184示出了金属层072沿纵向方向x蚀刻的部分。因此,金属层072以规则间隔184(例如,每10厘米,对应地在至少1毫米、优选地5毫米的距离上)中断。这可以通过在卷对卷生产线的金属沉积腔室中的溅射源/金属源上方打开/关闭的快门来完成。
如图19所示,制造方法的第一实施例包括以下步骤:
A)在透明基底061的箔上连续地沉积所有层062-065,例如,底层062、介电层071、籽晶层(未示出)、金属层072。
B)通过以设定的周期去除金属层区域的条带,例如通过等离子蚀刻、压花、切割、冲压、激光刻划或激光烧蚀,在金属层072中产生中断(184)。在一个实施例中,以中断宽度的大约3至20倍的量级的周期以高频产生0.001mm至0.1mm宽度的薄中断。该方法允许在箔上的随机位置处进行切割。在另一个实施例中,间断的宽度为0.2至1.0mm,并以对应于箔被切割成条带(20)的宽度的3至7mm的周期重复。
C)将滤光条带的剩余层沉积到步骤(B)的所述间断的金属层上,例如,阻挡层、第二介电层073、外涂层196和顶涂层197。
可选的第二金属层072'也可以被周期性地中断。
在另一个实施例中,制造方法包括以下步骤:在沉积金属层072之前将油在应当去除金属的任何地方印刷成0.1至1.0mm的精细条带。油将防止金属粘附在介电层071上,并会被不同的等离子体、高温环境蒸发。这是剥离工艺(lift process)的特例,可以在线完成并且是最先进的。
在图20所示的滤光膜的制造方法的第二实施例中,包括以下步骤:
A)提供可选地覆盖有如前所述的底层062的透明基底061的箔;
B)例如通过热压花或UV压花在步骤A处获得的表面上产生周期性凹槽190。中断190的深度通常可以在5至100nm的范围内,例如小于第二介电层073的厚度和/或小于第二介电层073和外涂层的相加(added)厚度的8至30nm的范围内。热压花可以使用诸如聚酯(例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯甲基丙烯酸酯(PMMA)或聚乙烯醇缩丁醛膜)等热塑性聚合物箔来进行,或在基底上使用热压花涂层来进行;在一个实施例中,宽度为0.001mm至0.1mm的凹槽(190)以凹槽宽度的大约3至20倍的量级的周期以高频产生。该方法允许在箔上的随机位置处进行切割。在另一个实施例中,凹槽的宽度为0.2至1.0mm,并且以对应于箔被切割成条带(20)的宽度的3至7mm的周期重复。
C)将滤光条带的剩余层沉积到所述间断的结构化基底上,例如,介电层071、籽晶层(未示出)、金属层072、阻挡层(未示出)、第二介电层073、外涂层084和顶涂层085。
在图19'所示的该实施例的变型中,所谓的剥离制造方法包括以下步骤:
A)印刷牺牲油墨,该牺牲油墨周期性地分开平行条带(066)。牺牲油墨的印刷可以通过缝模涂覆和微凹版沉积或优选地苯胺印刷来完成。
B)基底被涂覆有厚度受控的透明涂层067。涂层067的厚度通常可以在5至100nm的范围内,例如小于第二介电层073的厚度,和/或小于第二介电层073和外涂层的相加厚度的8至30nm的范围。重要的是,具有与第二介电层的厚度相同数量级的厚度差异,使得第二介电层覆盖金属层的内部部分的边缘。
C)去除步骤A的印刷图案,例如通过将膜置于具有丙酮和乙酸乙酯的超声波浴中,从而去除周期性条带中的牺牲油墨和覆盖牺牲油墨的步骤B的涂层067。
该变型的D)包括将滤光条带的剩余层沉积到所述间断的结构化基底上,例如,介电层071、籽晶层(未示出)、金属层072、阻挡层(未示出)、第二介电层073、第二金属层(未示出)、第三介电层(未示出)、覆盖层084和顶涂层085。在一个实施例中,以条带宽度的大约3至20倍的量级的周期以高频印刷宽度为0.01mm至0.1mm的条带(066)。该方法允许在箔上的随机位置处进行切割。在另一个实施例中,印刷条带067的宽度为0.2至1.0mm,并且以对应于箔被切割成条带(20)的宽度的3至7mm的周期重复。
在图21所示的滤光膜的制造方法的第三实施例中,包括以下步骤:
A)如前所述,将可选的底层062和介电层071连续地沉积到透明基底061的箔上。
B)通过去除介电层区域的条带,例如通过等离子蚀刻、压花、切割、冲压、激光刻划或激光烧蚀,在介电层071中产生中断190;该过程可以在线完成或在单独的过程中完成。在一个实施例中,以中断宽度的3至20倍量级的周期以高频产生宽度为0.001mm至0.1mm的中断(190)。该方法允许在箔上的随机位置处进行切割。在另一个实施例中,间断的宽度为0.2至1.0mm,并以对应于箔被切割成条带(20)的宽度的3至7mm的周期重复。
C)沉积可选的籽晶层和金属层072。在优选实施例中,相对于层071的法向表面以10°-70°范围内的角度倾斜地沉积金属层。这在金属层072中提供了空隙,该金属层072稍后将被第二介电层073覆盖,从而提供封装。这是优选的,因为在烧蚀阶段(B),介电层的烧蚀通常不剧烈,而目的是产生金属层的明显断裂。
在优选实施例中,所有沉积、结构化、图案化、印刷步骤均以卷对卷工艺且优选以连续工艺完成。
滤光膜的制造方法的第四实施例包括以下步骤:
A)将所有层062-065(例如,底层062、第一介电层071、籽晶层(未示出)、金属层072、第二介电层073、外涂层064、顶涂层065)连续地卷对卷沉积到透明基底061的箔上。在该步骤结束时,产生涂层卷。
B)将涂层卷切成其宽度等于最终条带的宽度的许多“迷你卷”。条带的典型宽度在2mm到10mm之间,但它们也可以更宽,因此迷你卷的宽度也是如此。
C)将所有迷你卷置于ALD中进行批涂覆或PECVD批涂覆,并在各批次的侧面沉积屏障层,例如,重复的Al2O3/TiO2层或SiO2层。鉴于PECVD和优选的ALD均是保形工艺,屏障层将恰好覆盖迷你卷的边缘,从而保护条带的边缘。屏障层的典型尺寸为10nm,优选地20nm,优选地100nm。当迷你卷展开时,条带的一部分在图24中表示(其中仅示出第一介电层071、金属层072和第二介电层073以及屏障层(111、111'),例如薄饼(pancake)/条带的侧面上重复的A12O3/TiO2结构。
屏风的制造方法
在一种滤光膜的制造方法中,如图18”所示,在步骤1中,将不同卷的滤光膜181和非滤光膜182置于同一轴线上以平行展开。不同卷的长度相加对应于待生产的屏风的宽度。
在步骤2期间,不同的卷平行展开并输入到切割站。在步骤3期间,有利地将膜切成窄条带,例如宽度为3-10mm。这些条带与聚酯纱线(优选地也是UV稳定的)结合以生产用于屏风的织物。滤光膜的条带可以与平行展开的其他膜的条带组合。对于滤光膜,切割站的切割工具应在两个金属层条带之间精确切割,使得切割工具不会损坏金属层的保护。
然后将每个条带20切割并与其他条带分离开。为了切割条带,可以使用基于刀片的系统、超声波装置或可替代地使用激光。激光可以通过熔化基底来烧灼条带的侧边缘。
然后用线12将分离的条带20针织或机织成织物。
滑动带可以在屏风制造之后安装到屏风上,以便于屏风的安装。
这里呈现的实施例仅是根据本发明的代表性示例的选择。对于本领域技术人员来说显而易见的是,可以通过组合示例和实施例的各个技术特征来实现根据本发明的其他实施例。这种实施例同样是本发明的一部分。
当所选择的滤光膜的制造方法涉及生产其条带的边缘已经被保护的侧面受保护的迷你卷时,将不同的不需要边缘保护的非滤光膜迷你卷182和滤光膜迷你卷181置于同一轴线上以平行展开。不同卷的长度相加对应于待生产的屏风的宽度。
在步骤2期间,不同的迷你卷平行地展开。这些条带与聚酯纱线(优选地也是紫外线稳定的)结合以生产用于屏风的织物。滤光膜条带可以与平行展开的其他膜的条带组合。
然后用线12将分离的条带针织或机织成织物。
在滤光膜的第三制造方法中,将叠层沉积为周期性结构的重复。当周期最小并且每次重复产生的结构足够薄以至于不显著并且其特征在于宽度低于200nm,优选地低于50nm,优选地低于10nm时,在任何地方切割滤光膜将仅牺牲一个结构,因此作为下一个结构的条带的一小部分将受到保护。因此,屏风的第二制造工艺是从这种卷开始,利用不是非常精确的切割站来将卷切成线,因为不再需要在分切轨迹上精确地切割。然后将所得到的条带针织或机织成屏风,就像目前现有技术中所做的那样。

Claims (28)

1.一种可折叠温室屏风(2),包括膜材料条带(20),所述膜材料条带(20)借助于针织、经编或机织工艺通过线(23、24)的纱线系统互连以形成连续的产品,
所述条带中的至少一些是滤光条带(20)并且包括呈单个聚合物膜或多层聚合物膜的形式的透明基底(061),所述透明基底(061)在第一侧上覆盖有红外反射层状结构(063),所述红外反射层状结构(063)包括至少一个叠层,所述至少一个叠层具有一个介电层(071)、一个金属层(72)或IR反射层(72)、以及第二介电层(073),使得所述温室屏风具有:
在太阳辐射的范围内至少40%但不超过80%的透明度系数,以及在中红外内高于70%的反射系数。
2.根据权利要求1所述的温室屏风,其中,所述温室屏风在ePAR范围内具有至少80%的透明度,或者,其中,所述温室屏风在太阳辐射的范围内具有至少60%的透明度系数,或者,其中,所述温室屏风在中红外内具有高于80%的反射系数。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的温室屏风,其中,所述屏风的意图面向天空的一个侧面反射中红外光谱中的热红外辐射,而另一面吸收中红外光谱中至少50%的热红外辐射。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的温室屏风,其中,所述金属层(072)或IR反射层(72)的边缘被保护免受腐蚀或氧化。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的温室屏风,其中,所述条带(20)的总厚度为至少10微米且至多40微米,优选地至少11微米且至多30微米,更优选地至少14微米且至多23微米,最优选地至少14.5微米且至多20微米。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的温室屏风,其中,所述红外反射层状结构(063)被布置成反射近红外范围内至少50%的辐射。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的温室屏风,其中,所述红外反射层状结构(063)包括直接沉积在所述基底(061)上的有机底层(062),以为随后的另一层薄膜的沉积提供平滑基底,
所述底层的厚度小于5μm,优选地小于2μm。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的温室屏风,其中,所述金属层(072)包括铜或银,所述金属层的厚度小于30nm,优选地小于20nm。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的温室屏风,其中,所述红外反射层状结构(063)包括顶涂层以保护所述红外反射层状结构(063)免受机械损坏和腐蚀。
10.根据权利要求9所述的温室屏风,其中,所述顶涂层是疏水性的或超疏水性的。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的温室屏风,还包括用于保护所述叠层的边缘的不可渗透的保护层(065)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的温室屏风,还包括在所述第一介电层(071)与所述金属层(072)之间的籽晶层(082)。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的温室屏风,还包括在所述第一金属层(072)与所述第二介电层(073)之间的阻挡层(084)。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的温室屏风,其中,所述屏风(2)的雾度小于18%,优选地小于8%,最优选地小于3%。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的温室屏风,其中,所述金属层(072)是周期性地中断的。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的温室屏风,其中,所述金属层(072)不延伸到所述基底(061)的每个边界。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的温室屏风,其中,不同类型的条带(20、201)被混合。
18.根据权利要求1至18中任一项所述的温室屏风,其中,所述红外反射层状结构(063)是低辐射膜,该低辐射膜的发射率小于0.35,优选地小于0.25,更优选地小于0.15。
19.根据权利要求1至19中任一项所述的温室屏风,其中,具有不同透明度或反射特性的条带(20)被混合。
20.一种制造可折叠屏风的方法,包括:
提供基底(061);
在所述基底上沉积红外反射层状结构(063),所述红外反射层状结构包括至少一个叠层,所述至少一个叠层具有一个介电层(071)、一个金属层(72)或IR反射层(72)、以及第二介电层(073),所述红外反射层状结构被选择为使得所述温室屏风具有:
在太阳辐射的范围内至少40%但不超过80%的透明度系数,以及在中红外中高于70%的反射系数。
21.根据权利要求21所述的方法,还包括在所述金属层中产生周期性中断。
22.一种可折叠温室屏风(2)的滤光条带(20),包括:以单个聚合物膜或多层聚合物膜的形式的透明基底(061),所述透明基底(061)在第一侧上覆盖有红外反射层状结构(063),所述红外反射层状结构(063)包括至少一个叠层,所述叠层具有:
第一介电层(071),
金属层(072)或IR反射层(072),以及
第二介电层(073),
所述红外反射层状结构(063)具有用于保护所述金属层(072)或IR反射层(072)免受腐蚀的腐蚀保护装置。
23.根据权利要求23所述的滤光条带(20),其中,所述腐蚀保护装置包括用于通过避免直接的空气/金属界面来封装所述金属层(072)或IR反射层(072)的封装装置。
24.根据权利要求23所述的滤光条带(20),其中,所述金属层(072)或IR反射层(072)被第一介电层(071)和第二介电层(073)封装。
25.根据权利要求23所述的滤光条带(20),其中,所述金属层(072)或IR反射层(072)的侧面的边缘由腐蚀保护装置封装。
26.一种可折叠温室屏风(2),包括膜材料条带(20),所述膜材料条带(20)借助于针织、经编或机织工艺通过线(23、24)的纱线系统互连以形成连续的产品,
所述条带中的至少一些是滤光条带(20),所述滤光条带(20)包括呈单个聚合物膜或多层聚合物膜的形式的透明基底(061),所述透明基底(061)在第一侧上覆盖有红外反射层状结构(063),所述红外反射层状结构(063)包括至少一个叠层,所述至少一个叠层具有:
第一介电层(071),
金属层(072)或IR反射层(072),以及
第二介电层(073),
所述红外反射层状结构(063)具有用于保护所述金属层(072)或IR反射层(072)免受腐蚀的腐蚀保护装置。
27.根据权利要求26所述的可折叠温室屏风(2),其中,所述腐蚀保护装置包括用于没有直接的空气/金属界面而封装所述金属层(072)或IR反射层(072)的封装装置。
28.根据权利要求26所述的可折叠温室屏风(2),其中,所述金属层(072)或IR反射层(072)的侧面的边缘由腐蚀保护装置封装。
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