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Hintergrund der Erfindung
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1. Bereich der Erfindung:
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Diese
Erfindung betrifft eine Beschichtungslösung zum Ausbilden eines Films
zum Abschirmen von Sonnenwärmestrahlung
auf einer Glasplatte oder einer transparenten Harzplatte oder einem
anderen Material zum Ausbilden eines Fensters in einem Fahrzeug,
Gebäude,
Büro oder
Haus, einem Schaufenster, einer Lampe usw. und den unter Verwendung
der Beschichtungslösung
ausgebildeten Film.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik:
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Es
war bisher üblich,
ein anorganisches Material oder Harz einzusetzen, das sichtbares
Licht und Infrarotstrahlung reflektiert, um einen Film zum Eliminieren
oder Reduzieren des Bildungsbereichs für Sonnenstrahlungswärme auszubilden.
Typische Beispiele von anorganischen Materialien, die eingesetzt
wurden, sind Metalloxid wie FeOx, CoOx, CrOx oder TiOx, und Metall mit einer großen Zahl
an freien Elektronen wie Ag, Au oder Al. Ein typischer Harzfilm
wurde aus einer Mischung gebildet, die durch Hinzufügen eines
organischem Stoffs zum Abschirmen von Strahlung im nahen Infrarot
zu einem Harzbinder hergestellt ist, und Phthalocyanine und Metallkomplexe
sind als typische Beispiele für
Mittel zum Absorbieren von Strahlung im nahen Infrarot bekannt.
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Die
bekannten anorganischen Materialien besitzen jedoch die Eigenschaft,
sichtbares Licht zusammen mit der nahen Infrarotstrahlung zu reflektieren
oder zu absorbieren, die eine bedeutende Quelle für Sonnenwärme ist,
und es ist wahrscheinlich, dass eine Oberfläche wie ein Spiegel glitzert,
was ihr Aussehen beeinträchtigt
oder eine Oberfläche eine
unerwünscht
geringe Durchlässigkeit
für sichtbares
Licht aufweist. Wenn irgendein solches anorganisches Material verwendet
wird, um einen Film zu bilden, der ein transparentes Material an
einem Haus, Gebäude
oder Fahrzeug überzieht,
ist es notwendig zu gewährleisten,
dass der Film eine so geringe Dicke aufweist, dass sichtbares Licht
zufriedenstellend durchgelassen wird. Es ist notwendig, einen Film
mit einer sehr geringen Dicke in der Größenordnung von 10 nm unter
Verwendung eines physikalischen Beschichtungsverfahrens wie Sprühen oder
Einbrennen, CVD, Sputtern oder Vakuumaufdampfen auszubilden. Es
ist notwendig, einen großen
Apparat oder Vakuumgerät
zu verwenden, was zu hohen Filmkosten führt, was vom Gesichtspunkt
der Produktivität
unerwünscht
ist, oder die Bildung eines Films, der eine große Fläche bedeckt. Außerdem neigen
die anorganischen Materialien oft dazu, einen Film mit hoher elektrischer
Leitfähigkeit
zu ergeben, der Radiowellen reflektiert, die z. B. von tragbaren
Telefonen, Fernsehempfängern
oder Fahrzeugnavigationssystemen empfangen werden soffen, die in
einem Fahrzeug eine Antenne installiert haben, oder in Nachbarbereichen
Störungen
verursachen.
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Die
bekannten organischen Materialien zeigen eine ausgesprochen schlechte
Wetterfestigkeit, wegen starker Beeinträchtigung durch Wärme oder
Feuchtigkeit. Außerdem
weist ein Film mit hoher Durchlässigkeit für sichtbares
Licht wenig Leistung bei der Abschirmung von Wärmestrahlung auf, während ein
Film mit hoher Abschirmleistung nur eine geringe Durchlässigkeit
für sichtbares
Licht aufweist.
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Antimon
enthaltendes Zinnoxid (nachfolgend als ATO bezeichnet) und Zinn
enthaltendes Indiumoxid (nachfolgend als ITO bezeichnet) sind bekannte
Materialien, die eine relativ geringe Absorption oder Reflexion von
sichtbarem Licht und hohe Durchlässigkeit
für das
menschliche Auge aufweisen, da sie aber nur geringe Abschirmleistung
für Sonnenstrahlung
pro Masseneinheit aufweisen, muss ein Film, der Wärme strahlung
effektiv abschirmt, aus einer großen Materialmenge hergestellt
werden und ist daher sehr teuer. Außerdem ist ATO nicht zufriedenstellend,
da seine Konzentration an freien Elektronen zu gering ist, um irgendeine
zufriedenstellende Abschirmung von naher Infrarotstrahlung zu ermöglichen.
Ein durch ein physikalisches Beschichtungsverfahren gebildeter Film
ist in seiner elektrischen Leitfähigkeit
so hoch, dass er Radiowellen reflektiert oder stört.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Unter
diesen Umständen
ist ein Ziel dieser Erfindung, eine Beschichtungslösung zur
Verfügung
zu stellen, die es möglich
macht, einen verbesserten Film zum Abschirmen von Wärmestrahlung
leicht und zu geringen Kosten auszubilden.
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Es
ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, einen Film zur Verfügung zu
stellen, der eine hohe Durchlässigkeit
für sichtbares
Licht aufweist, eine geringes Reflexionsvermögen für Radiowellen, geringe Durchlässigkeit
von naher Infrarotstrahlung und einen hohen Oberflächenwiderstand.
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Die
Erfinder dieser Erfindung haben gefunden, dass die Verwendung von
ultrafeinen Partikeln von Hexaboriden mit einer großen Zahl
an freien Elektronen mit ultrafeinen Partikeln von ATO oder ITO
es möglich macht,
einen Film auszubilden, der seine maximale Lichtdurchlässigkeit
im sichtbaren Bereich aufweist und seine minimale Durchlässigkeit
im nahen Infrarotbereich.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird eine Beschichtungslösung zur
Verfügung
gestellt, die feine Partikel enthält von mindestens einer Art
von Hexaborid dargestellt als XB6, wo X
Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sr oder
Ca ist, und feine Partikel von ITO oder ATO in einem Gewichtsverhältnis von
0,1:99,9 bis 90:10, vorausgesetzt, dass wenn das Hexaborid LaB6 ist, das Gewichtsverhältnis von LaB6 zu
ITO oder von LaB6 zu ATO nicht 18,6:81,4
ist.
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Die
Lösung
kann ferner feine Partikel von mindestens einem weiteren Oxid ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus SiO2, TiO2, ZrO2, Al2O3 und MgO enthalten.
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Die
Lösung
enthält
mindestens eine Art von Harz ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus ultraviolett-härtbaren,
elektronenstrahl-härtbaren,
kalt-härtbaren
und thermoplastischen Harzen als Bindemittel.
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Die
feinen Partikel von Hexaborid und ITO und ATO können einen Durchmesser von
nicht mehr als 200 nm aufweisen.
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Die
feinen Partikel des weiteren Oxids können im kolloidalen Zustand
vorliegen, in dem sie einen Durchmesser von nicht mehr als 200 nm
aufweisen.
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Gemäß der Ausführungsformen
beinhaltet eine erste Lösung
ein Gewichtsverhältnis
von LaB6 zu ATO von 0,1:99,9 bis 13,8:86,2.
Eine zweite Lösung
beinhaltet ein Gewichtsverhältnis
von LaB6 zu ITO von 0,1:99,9 bis 10,7:89,3.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Film zur Verfügung gestellt,
der auf mindestens einer Seite einer Basis zum Abschirmen von Wärmestrahlung
ausgebildet ist, durch Aufbringen einer Beschichtungslösung, die
feine Partikel von mindestens einer Art von Hexaborid dargestellt
als XB6 enthält, wo X Y, La, Ce, Pr, Nd,
Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sr oder Ca ist, und feine
Partikel von ITO oder ATO in einem Gewichtsverhältnis von 0,1:99,9 bis 90:10
enthält,
vorausgesetzt, dass wenn das Hexaborid LaB6 ist,
das Gewichtsverhältnis
von LaB6 zu ITO oder von LaB6 zu
ATO nicht 18,6:81,4 ist.
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Die
Basis kann ein Film aus einem Polycarbonatharz, einem Polyacrylat
oder Polymethacrylatharz, einem gesättigten Polyesterharz oder
einem cyclischen Olefinharz sein.
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Die
Basis kann eine Klebeschicht und eine Trennfolie auf ihrer einen
Seite tragen. Die Basis kann auch eine harte Überzugsschicht auf mindestens
einer Seite als äußerste Schicht
tragen. Die harte Überzugsschicht kann
durch eine Lösung
ausgebildet sein, die ein ultraviolett-härtbares
Harz als Binder enthält.
Das ultraviolett-härtbare
Harz kann einen Hauptbestandteil mit mindestens einer Art von anorganischer
Substanz chemisch kombiniert aufweisen, die ausgewählt ist
aus der Gruppe bestehend aus SiO2, TiO2, ZrO2, Al2O3 und MgO.
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Die
auf die Basis aufgebrachte Lösung
kann ferner feine Partikel von mindestens einer Art von zusätzlichem
Oxid enthalten, das ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend aus SiO2, TiO2, ZrO2, Al2O3 und MgO.
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Der
Film kann einen Oberflächenwiderstand
von nicht weniger als 106 Ohm/Quadrat aufweisen.
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Gemäß der Ausführungsformen
beinhaltet eine erster Film ein Gewichtsverhältnis von LaB6 zu
ATO von 0,1:99,9 bis 13,8:86,2. Ein zweiter Film beinhaltet ein
Gewichtsverhältnis
von LaB6 zu ITO von 0,1:99,9 bis 10,7:89,3.
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Der
Film dieser Erfindung kann Sonnenstrahlung oder ihre Wärmeenergie
effektiver abschirmen als irgendein Film der unter Verwendung von
nur einem der Folgenden ausgebildet ist: Hexaborid, ATO oder ITO. Die
Verwendung des Hexaborids macht es möglich, die Menge an ATO oder
ITO zu reduzieren, die erforderlich ist, und dadurch den Film zu
geringeren Kosten auszubilden. Der Film ist leicht auszubilden,
indem einfach die Basis mit der Lösung der Erfindung beschichtet
wird, ohne dass irgendein physikalisches Beschichtungsverfahren
erforderlich ist. Der Film kann zum Beispiel auf den Fensterscheiben
eines Gebäudes
ausgebildet werden, um die Notwendigkeit für Klimatisierung im Sommer
zu reduzieren und ist auf diese Weise sehr nützlich zur Energieeinsparung
und für
den Umweltschutz.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Schaubild, das die Lichtdurchlässigkeit durch Filme zeigt,
die diese Erfindung verkörpern, die
in den Beispielen 1, 8 und 13 beschrieben werden;
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2 ist
ein Schaubild, das Sonnendurchlässigkeit
(%) durch Filme zeigt, die durch Lösungen gebildet sind, die feine
Partikel von LaB6 und ITO enthalten und
ein Durchlässigkeit
für sichtbares
Licht von 78 % aufweisen und die ITO-Konzentration (%) der Lösungen im
Verhältnis
zum Gewichtsprozentanteil an LaB6-Partikeln
in der Gesamtmenge von Partikeln;
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3 ist
ein Schaubild, das Sonnendurchlässigkeit
(%) durch Filme zeigt, die durch Lösungen gebildet sind, die feine
Partikel von LaB6 und ATO enthalten und
ein Durchlässigkeit
für sichtbares
Licht von 78 aufweisen und die ATO-Konzentration (%) der Lösungen im
Verhältnis
zum Gewichtsprozentanteil an LaB6-Partikeln
in der Gesamtmenge von Partikeln; und
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4 ist
ein Schaubild, das Sonnendurchlässigkeit
(%) durch Filme zeigt, die durch Lösungen gebildet sind, die feine
Partikel von LaB6 und ATO enthalten und
ein Durchlässigkeit
für sichtbares
Licht von 60 aufweisen und die ATO-Konzentration (%) der Lösungen im
Verhältnis zum
Gewichtsprozentanteil an LaB6-Partikeln
in der Gesamtmenge von Partikeln.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Die
Beschichtungslösung
dieser Erfindung enthält
feine Partikel eines Hexaborids ausgewählt aus YB6,
LaB6, CeB6, PrB6, NdB6, SmB4, EuB6, GdB6, TbB6, DyB6, HoB6, ErB6, TmB6, YbB6, LuB6, SrB6 und CaB6. Diese
Partikel weisen zum Beispiel eine dunkel bläulich violette oder grüne Farbe
auf und wenn ihre Durchmesser im Vergleich zur Wellenlänge des
sichtbaren Lichts ausreichend klein sind, lässt ein Film, in dem sie dispergiert
sind, sichtbares Licht durch. Hingegen schirmt er infrarote Strahlung
ab, offensichtlich, weil diese Materialien eine hohe Zahl an freien
Elektronen aufweisen und Strahlung im nahen Infrarot aufgrund des
Bandübergangs
zwischen 4f und 5d und einer Wechselwirkung von Elektron-Elektron
oder Elektron-Photon absorbieren.
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Versuche
lehren, dass die Filme, in denen feine Hexaboridpartikel dispergiert
sind, eine maximale Durchlässigkeit
bei einer Wellenlänge
zwischen 400 und 700 nm und eine minimale Durchlässigkeit bei einer Wellenlänge zwischen
700 und 1800 nm aufweisen. In Hinblick auf die Tatsache, dass sichtbares
Licht eine Wellenlänge
von 380 bis 780 nm aufweist und eine durch eine Kurve ausgedrückte Sichtbarkeit
einen Peak im Bereich von 550 nm aufweist, lassen diese Filme sichtbares
Licht effektiv durch und absorbieren oder reflektieren jegliche
andere Sonnenstrahlung effektiv.
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Die
Beschichtungslösung
dieser Erfindung enthält
auch feine Partikel von ITO oder ATO. Diese Partikel lassen das
meiste sichtbare Licht durch, reflektieren oder absorbieren jedoch
stark bei einer Wellenlänge von
1000 nm oder länger,
aufgrund der Plasmonresonanz freier Elektro nen. Sie weisen eine
geringere Durchlässigkeit
bei längeren
Wellenlängen
im nahen Infrarotbereich auf.
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Hingegen
weisen die Hexaboride eine minimale Durchlässigkeit im Bereich von 1000
nm auf und eine allmählich
zunehmende Durchlässigkeit
bei einer längeren
Wellenlänge.
Daher ermöglicht
die Verwendung von Hexaborid mit ITO oder ATO, nahe Infrarotstrahlung
abzuschirmen, während
sichtbares Licht effektiv durchgelassen wird, wodurch eine bessere
Abschirmung von Sonnenstrahlung erreicht wird als wenn jede dieser
Substanzen allein verwendet wird.
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Das
Hexaborid weist eine so hohe Abschirmleistung der Wärmestrahlung
pro Gewichtseinheit auf, dass seine Verwendung in einer Menge von
nicht mehr als einem Zehntel der bei ITO oder ATO erforderlichen Menge
effektiv ist. Seine Verwendung mit ITO oder ATO macht es möglich, einen
Film zu geringeren Kosten auszubilden, der noch eine bessere Abschirmeigenschaft
für Wärmestrahlung
aufweist, während
eine zufriedenstellend hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht erhalten
ist. Es ist auch möglich,
die Gesamtmenge an Partikeln stark zu reduzieren, einschließlich ITO
oder ATO, die zum Ausbilden eines Films erforderlich sind, und dadurch
einen Film mit verbesserter Abriebfestigkeit und Wetterbeständigkeit
zu bilden.
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Das
Hexaborid absorbiert sichtbares Licht, wenn seine Menge erhöht wird.
Wenn daher die Menge in geeigneter Weise verändert wird, ist es möglich, einen
Film auszubilden, der sichtbares Licht absorbiert, wie es zum Beeinflussen
der Helligkeit eines Raums dahinter erforderlich ist, oder zum Schutz
der Privatsphäre von
jemandem in dem Raum.
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Die
feinen Hexaboridpartikel weisen einen Durchmesser von nicht mehr
als 200 nm auf, und bevorzugt nicht mehr als 100 nm. Partikel mit
einem Durchmesser von mehr als 200 nm haben eine starke Tendenz
zur Ko häsion
und erfahren Sedimentation in ihrer Dispersion, und diese Partikel
oder gröbere
Partikel, die durch ihre Kohäsion
gebildet sind, bilden eine trüben
Film, da sie Licht streuen. Die feinen Partikel von ITO oder ATO weisen
gleichermaßen
einen Durchmesser von nicht mehr als 200 nm auf, und bevorzugt nicht
mehr als 100 nm.
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Die
Lösung
kann ferner feine Partikel von SiO2, TiO2, ZrO2, Al2O3 und MgO oder
eine Mischung davon enthalten. Diese Partikel weisen gleichermaßen einen
Durchmesser von nicht mehr als 200 nm auf, und bevorzugt nicht mehr
als 100 nm und können
in Form einer kolloidalen Lösung
verwendet werden, die in einem Nassprozess hergestellt ist.
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Es
kann jegliches Verfahren zum Dispergieren von feinen Partikeln eingesetzt
werden, wenn es eine Lösung
bilden kann, in der sie gleichmäßig dispergiert
sind. Es ist möglich,
zum Beispiel eine Kugelmühle, Ringmühle oder
Sandmühle
oder eine Ultraschalldispergiereinrichtung zu verwenden.
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Die
Lösung
enthält
ferner ein Bindemittel, und kann insbesondere ein organisches Bindemittel
enthalten, wie ein ultraviolett-härtbares, elektronenstrahl-härtbares
oder kalt-härtbares
Harz oder ein thermoplastisches Harz oder ein organisch-anorganisches
Hybridbindemittel, das durch Modifizieren eines organischen Bindemittels
mit einem Oxid einer anorganischen Substanz, wie Silicium, Zirconium,
Titan oder Aluminium hergestellt ist. Das Bindemittel kann mit einer
Dispersion von feinen Partikeln oder direkt mit den Partikeln vermischt
werden, um die Lösung
zu bilden.
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Die
Basis, auf die die Lösung
aufzubringen ist, kann zum Beispiel eine Glasplatte sein oder ein
Platte oder ein Film aus einem transparenten Harz. Ein Polyethylenterephthalatfilm
(PET) ist ein typischer transparenter Harzfilm, der als Basis verwendet
werden kann, obwohl ein Film aus irgendeinem anderen Harz für bestimmte
Zwecke geeignet sein kann. Das Harz, des üblicherweise als Film für die Basis
geeignet ist, ist ein farbloses und transparentes Harz, das im Wesentlichen
kein Licht streut, aber es durchlässt, zum Beispiel ein Polycarbonat-,
Polyacrylat- oder
Polymethacrylat-, cyclisches Olefin-, gesättigtes Polyester-, Polystyrol-
oder Polyvinylchlorid- oder Acetatharz.
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Der
Harzfilm als Basis weist bevorzugt eine in geeigneter Weise behandelte
Oberfläche
auf, um seine Adhäsion
mit dem als Bindemittel verwendeten Harz zu verbessern. Die Oberflächenbehandlung
kann zum Beispiel durch Einsatz einer Koronaentladung, eines Plasmas
oder einer Flamme oder Beschichten mit einer Grundierungsschicht
durchgeführt
werden. Wenn die dekorativen Eigenschaften der Basis von Bedeutung sind,
ist es möglich
einen gefärbten
oder gemusterten Harzfilm zu verwenden. Es ist alternativ effektiv,
ein geeignetes Pigment oder einen Farbstoff zur Lösung zuzusetzen.
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Der
als Basis verwendete Harzfilm kann eine Klebstoffschicht und eine
Trennfolie auf seiner einen Seite tragen, so dass er z. B. auf einer
Glasfläche
anhaften kann. Der Basisfilm, der zum Anbringen auf einer gewölbten Fläche vorgesehen
ist, wie der Rückseite
einer Rückfensterscheibe
eines Automobils, ist bevorzugt von der Art, dass er durch heiße Luft
von einem Trockner leicht zu erweichen ist. Bevorzugt wird ein Mittel
zum Abschirmen von Ultraviolettstrahlung dem Klebstoff zugesetzt,
um den Basisfilm oder die Beschichtung vor Abbau durch Ultraviolettstrahlung
zu schützen.
Es ist möglich,
zum Beispiel CeO2, TiO2,
ZnO oder eine Benzophenon- oder Benzotriazolsubstanz zum Absorbieren
von Ultraviolettstrahlung zuzugeben.
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Im
Falle, dass ein ultraviolett-härtbares
Harz als Bindemittel verwendet wird, ist es vorteilhaft, eine Zusammensetzung
zu verwenden, die hauptsächlich
aus einer Mischung aus einem photopolymerisierbaren Oligomer, wie
einem Epoxid, Urethan-, Polyester- oder Polyetheracrylat und einem
photopolymerisierbaren Monomer wie einem monofunktionalen oder polyfunktionalen
Acrylat besteht, und ferner einen Photoinitiator wie Benzoin, Acetophenon,
Thioxanthon oder Peroxid enthält,
und ein Photoinitiationshilfsmittel wie Amin oder Chinon. Es kann
ferner einen Thermopolymerisationsinhibitor, einen Klebstoff oder
thixotropes Mittel, einen Weichmacher, ein inertes Polymer oder
ein Färbemittel
enthalten.
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Der
Zusatz von feinen Partikeln von SiO2, TiO2, ZrO2, Al2O3 und MgO zum ultraviolett-härtbaren
Harz macht es möglich,
einen Film von noch höherer
Festigkeit zu erhalten. Ähnliche
Ergebnisse können
erhalten werden, wenn der Hauptbestandteil des ultraviolett-härtbaren
Harzes chemisch mit SiO2, TiO2,
ZrO2, Al2O3 und MgO kombiniert ist. Die Verwendung
des ultraviolett-härtbaren
Harzes, das ausgezeichnete Eigenschaften wie Abriebfestigkeit aufweist,
macht es möglich,
einen Harzfilm oder eine Basis auszubilden, die eine harte Überzugsschicht
aufweist sowie die Eigenschaft, Wärmestrahlung abzuschirmen.
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Die
Lösung,
die kalt-härtbares
Harz als Bindemittel enthält,
kann mit Vorteil zum Beschichten von Fensterscheiben eines bestehenden
Hauses, Gebäudes,
Fahrzeugs usw. verwendet werden, und man lässt das Harz aushärten.
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Es
kann jegliches Dispersionsmittel verwendet werden, um die feinen
Partikel zu dispergieren, und seine Auswahl hängt unter anderem von den Bedingungen
oder der Umgebung ab, in der die Lösung angewendet wird, und dem
synthetischen Harz, das es als Bindemittel enthält. Es ist zum Beispiel möglich, Wasser oder
ein organisches Lösemittel
wie Alkohol, Ether, Ester oder Keton zu verwenden.
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Wenn
die Partikel direkt in das Bindemittel dispergiert werden, ist es
möglich,
eine lösemittelfreie
Lösung
zu erhalten, die umweltfreundlich ist.
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Eine
Säure oder
Alkali kann der Lösung
zugegeben werden, um den pH einzustellen, wenn es erforderlich ist.
Ein oberflächenaktiver
Stoff oder ein Kupplungsmittel können
der Lösung
zugesetzt werden, um die Stabilität der darin dispergierten feinen
Partikel weiter zu verbessern. Die Menge jedes der Additive sollte
bevorzugt 50 Gew.-% der Partikel nicht übersteigen.
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Die
elektrische Leitfähigkeit
eines Films wird durch den gegenseitigen Kontakt der darin dispergierten feinen
Partikel hervorgerufen. Es ist möglich,
einen Film auszubilden, der einen Oberflächenwiderstand von nicht weniger
als 106 Ohm/Quadrat aufweist, wenn feine
Partikel isoliert werden können,
so dass sie keinen Kontakt mit Leitwegen bilden. Dies ist durch
Einstellen der Menge an Bindemittel möglich. Der Oberflächenwiderstand
eines Films kann auch beeinflusst werden, wenn ein Kupplungsmittel
oder Dispersionsmittel auf die Oberfläche der feinen Partikel einwirken
kann, um die Partikel vom gegenseitigen Kontakt fern zu halten.
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Der
Film dieser Erfindung ist durch feine Partikel gebildet, die mit
einer hohen Dichte auf einer Basis abgeschieden sind. Beim Härten der
Lösung,
die auf die Basis aufgetragen ist, vereinigt das Bindemittel die feinen
Partikel mit der Basis und ermöglicht,
dass ein Film mit erhöhter
Härte gebildet
wird. Eine harte Überzugsschicht
kann darauf ausgebildet werden, um die Adhäsion des Films an der Basis
und die Härte
und Wetterbeständigkeit
des Films weiter zu verbessern.
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Die
Beschichtungslösung
kann feine Partikeln von SiO2, TiO2, ZrO2, Al2O3 und MgO enthalten,
um einen Film mit verbesserter Härte
und Ab riebfestigkeit zu bilden. Diese Partikel sind im Grund transparent
und mindern die Durchlässigkeit
für sichtbares
Licht in einem Film nicht.
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Es
kann jegliches Verfahren eingesetzt werden, um die Lösung aufzutragen,
wenn es einen ebenen, dünnen
und gleichmäßigen Film
bilden kann. Zum Beispiel ist es möglich, Tauch-, Strömungs-,
Sprüh-,
Rollrakel, Spin-, Gravur-, Walzen- oder Rakelstreichbeschichtung
oder Siebdruck einzusetzen.
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Wenn
die Lösung
ein Harz als Bindemittel enthält,
ist es nach einem der folgenden nach bekannten speziellen Verfahren
härtbar.
Wenn es vom ultraviolett-härtbaren
Typ ist, ist es möglich,
eine Ultraviolettlampe einzusetzen, die gemäß der Resonanzwellenlänge des
Photoinitiators und der vorgesehenen Aushärtungsrate gewählt ist.
Typische Lampen umfassen Nieder-, Hoch- oder Ultrahochdruckquecksilberlampen,
Metallhalogenidlampe, Impulsxenonlampe und elektrodenlose Entladungslampe.
Ein elektronenstrahl-härtbares
Harz, bei dem kein Photoinitiator verwendet wird, ist durch Einsatz
eines Geräts
vom Typ mit Rasterelektronen, Elektronenvorhang oder eines anderen
Gerätetyps,
zum Emittieren von Elektronenstrahlen härtbar. Ein wärme-härtbares
Harz ist durch Erwärmen
auf eine geeignete Temperatur härtbar,
während
ein kalthärtbares
Harz bei Raumtemperatur stehen gelassen werden kann, damit es aushärtet.
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Der
Film dieser Erfindung reflektiert sichtbares Licht im Wesentlichen
nicht und zeigt keine glänzende Oberfläche, im
Gegensatz zu einem Oxidfilm, der nach einem bekannten physikalischen
Beschichtungsprozess gebildet ist, der dicht mit Kristallen gepackt
ist und eine spiegelartige Oberfläche aufweist. Wenn es wünschenswert
ist, die Reflexion von sichtbarem Licht weiter einzuschränken, kann
das sichtbare Reflexionsvermögen
einfach durch Ausbilden eines Films darauf gesenkt werden, z. B.
aus SiO2 oder MgF, die einen niedrigen Brechungsindex
aufweisen.
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Der
Film dieser Erfindung, der im Wesentlichen aus anorganischen Materialien
gebildet ist, die Hexaborid, ITO und ATO beinhalten, ist in der
Wetterbeständigkeit
jedem Film aus organischen Materialien überlegen und die Einwirkung
von Sonnenlicht darauf führt
nicht zu einer erkennbaren Verfärbung
oder Beeinträchtigung
der Eigenschaften.
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Die
Erfindung wird nun weiter ausführlich
auf Grundlage der Beispiele, in denen sie ausgeführt ist und der Vergleichbeispiele
beschrieben.
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Beispiel 1
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Eine
Dispersion von feinen Partikeln von LaB6 (Dispersion
A) wird hergestellt durch Vermischen von 20 g feinen Partikeln von
LaB6 mit einem mittleren Durchmesser von
90 nm, 73 g Isobutylalkohol (IBA) und 7 g eines Kupplungsreagens
zum Dispergieren der feinen Partikel (ein Siliconkupplungsreagens
geliefert von Toshiba Silicone Co.) über 200 Stunden in einer Kugelmühle, die
Zirconiumoxidkugeln mit einem Durchmesser von 2 mm enthält. Ein
von Shinetsu Chemical Co. geliefertes ultraviolett-härtbares
Harz und mit einem Feststoffgehalt von 80 wird als Bindemittel eingesetzt
(Dispersion B). Eine Dispersion von feinen Partikeln von ITO (Dispersion
C) wird hergestellt durch Vermischen von 30 g feinen Partikeln von
ITO mit einem mittleren Durchmesser von 70 nm, 56 g Isobutylalkohol
(IBA) und 14 g eines Kupplungsreagens zum Dispergieren der feinen Partikel
(ein Siliconkupplungsreagens geliefert von Adeka Co.) über 180
Stunden in einer Kugelmühle,
die Zirconiumoxidkugeln mit einem Durchmesser von 1 mm enthält.
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Die
Dispersionen A, B und C werden mit Ethanol verdünnt und in den Anteilen, die
unten in Tabelle 1 gezeigt sind, gründlich vermischt, um eine Beschichtungslösung herzustellen.
Die Lösung
wird mit einer Rakelbeschichtungsanlage Nr. 16 auf eine leicht haftende
Oberfläche
eines PET-Films aufgetragen (Produkt von Teijin, bekannt als EPE-50
und mit einer Dicke von 50 Mikrometern), um einen Film darauf auszubilden.
Er wird ungefähr
zwei Minuten lang in einem Trockner mit einer Temperatur von 130 °C erwärmt, um
das Lösemittel verdampfen
zu lassen, und danach eine Minute durch Einstrahlung von Ultraviolettstrahlung
von einer Hochdruckquecksilberlampe gehärtet, um einen gewünschten
Film zu erhalten.
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Der
Film wird durch Einsatz eines Spektrophotometers von Hitachi Limited
für Wellenlängen von
200 bis 1800 nm und Durchführung
von Berechnung nach dem Verfahren JIS R3106 auf seine Sonnendurchlässigkeit
und Durchlässigkeit
für sichtbares
Licht untersucht. Sein Oberflächenwiderstand
wird durch Einsatz eines Instruments gemessen, das von Mitsubishi
Yuka Co. geliefert wird. Die Ergebnisse sind alle in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1 zeigt auch die Ergebnisse, die für Filme gemäß der Beispiele 2 bis 23 und
Vergleichbeispiele 1 bis 3 erhalten sind. 1 zeigt
die Ergebnisse der Untersuchung auf Durchlässigkeit, wie sie für einige
der Filme erhalten sind.
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Beispiele 2 bis 5
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Die
Dispersionen A, B und C werden mit Ethanol verdünnt und in den Anteilen, die
unten in Tabelle 1 gezeigt sind, gründlich vermischt, um Beschichtungslösungen herzustellen.
Die Herstellung von Beschichtungslösungen, Ausbildung eines Films
von jeder Lösung
und seine Untersuchung auf verschiedene Eigenschaften folgt Beispiel
1. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Vergleichsbeispiel 1
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Die
Beschichtungslösung
wird hergestellt durch Verdünnen
der Dispersionen B und C mit Diacetonalkohol (DAA) und gründliches
Vermischen in den Anteilen, die unten in Tabelle 1 gezeigt sind.
Danach wird zum Ausbilden eines Films und Untersuchung seiner Eigenschaften
Beispiel 1 gefolgt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
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2 vergleicht
die für
die Filme entsprechend der Beispiele 1 bis 5 und Vergleichsbeispiel
1 eingesetzten Zusammensetzungen und ihre optischen Eigenschaften.
Wie aus 2 ersichtlich ist, ermöglicht die Verwendung
einer kleinen Menge an LaB6 die Bildung
eines Films mit einer geringen Sonnendurchlässigkeit, d. h. einer geringen
Durchlässigkeit
für Wärmestrahlung,
während
eine hohe Durchlässigkeit
für sichtbares Licht
beibehalten wird, im Vergleich zu dem bekannten ITO-Film, während eine
starke Reduzierung in der ITO-Menge erreicht ist. Der Unterschied
wird deutlicher beim Vergleich des Beispiels 2 mit Vergleichsbeispiel 1.
Der Film von Beispiel 2, der ungefähr 1,37 Gew.-% LaB6 [0,12/(0,12
+ 8,66) × 100
(%)] enthält,
zeigt eine um mehr als 3 geringere Sonnendurchlässigkeit, während die selbe Durchlässigkeit
für sichtbares
Licht von 78 % erhalten bleibt und der ITO-Gehalt auf nahezu die
Hälfte
reduziert ist (8,66/17,0). Diese Ergebnisse zeigen, dass der Zusatz
einer geringen Menge an LaB6 es möglich macht,
einen Film mit verbesserter Fähigkeit
zum Abschirmen von Sonnenwärmestrahlung
bei geringeren Kosten auszubilden.
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Vergleichsbeispiel 2
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Eine
Dispersion von feinen Partikeln von ATO (Dispersion D) wird hergestellt
durch Vermischen von 30 g feinen Partikeln von ATO mit einem mittleren
Durchmesser von 50 nm, 55 g Isobutylalkohol (IBA) und 15 g eines
Kupplungsreagens zum Dispergieren der feinen Partikel (ein Siliconkupplungsreagens
geliefert von Adeka Co.) über
150 Stunden in ei ner Kugelmühle,
die Zirconiumoxidkugeln mit einem Durchmesser von 1 mm enthält.
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Die
Dispersionen B und D werden mit DAA verdünnt und in den Anteilen, die
in Tabelle 1 gezeigt sind, gründlich
vermischt, um eine Beschichtungslösung zu bereiten. Zum Ausbilden
eines Films und Untersuchung seiner Eigenschaften wird Beispiel
1 gefolgt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiele 6 bis 9
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Beschichtungslösungen werden
durch Verdünnen
der Dispersionen A, B und D mit Isobutylalkohol und gründliches
Vermischen in den in Tabelle 1 gezeigten Anteilen hergestellt. Zum
Ausbilden eines Films von jeder Lösung und Untersuchen seiner
Eigenschaften wird Vergleichsbeispiel 1 gefolgt. Die optischen Eigenschaften
des Films nach Beispiel 8 sind auch in 1 gezeigt.
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3 vergleicht
die für
die Filme des Vergleichsbeispiels 2 und der Beispiele 6 bis 9 eingesetzten
Zusammensetzungen und ihre optischen Eigenschaften. Aus 3 ist
ersichtlich, dass die Verwendung einer kleinen Menge an LaB6 die Bildung eines Films mit einer geringen
Sonnendurchlässigkeit
ermöglicht,
während eine
hohe Durchlässigkeit
für sichtbares
Licht beibehalten wird, im Vergleich zu dem bekannten ATO-Film, während eine
starke Reduzierung in der ATO-Menge erreicht ist. Der Unterschied
wird deutlicher beim Vergleich des Beispiels 8 mit Vergleichsbeispiel
2. Der Film von Beispiel 8, der ungefähr 10,5 Gew.-% LaB6 [0,37/(0,37
+ 3,16) × 100
(%)] enthält,
zeigt eine um ungefähr
2 geringere Durchlässigkeit,
während
die selbe Durchlässigkeit
für sichtbares
Licht von 78 % erhalten bleibt und der ATO-Gehalt auf ungefähr ein Drittel
reduziert ist (3,16/9,5).
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Vergleichsbeispiel 3
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Eine
Beschichtungslösung
wird durch Verdünnen
der Dispersionen A, B und D mit DAA und gründliches Vermischen in den
in Tabelle 1 gezeigten Anteilen hergestellt. Zum Ausbilden eines
Films und Untersuchen seiner Eigenschaften wird Beispiel 1 gefolgt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiel 10
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Ein
kalt-härtbares
Harz (ein hybrider Kalthärteharz/Härtekatalysator
geliefert von JSR) wird als Bindemittel eingesetzt (Dispersion E).
Eine Beschichtungslösung
wird durch Verdünnen
der Dispersionen A, D und E mit DAA und gründliches Vermischen in den
in Tabelle 1 gezeigten Anteilen hergestellt. Durch Wiederholen des
Beispiels 1 wird ein Film hergestellt und bei Raumtemperatur eine
Tag liegen gelassen, so dass er aushärtet und die gewünschten
Film bildet. Zum Untersuchen seiner Eigenschaften wird Beispiel
1 gefolgt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiele 11 bis 15
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Beschichtungslösungen werden
durch Verdünnen
der Dispersionen A, B und D mit DAA und gründliches Vermischen in den
in Tabelle 1 gezeigten Anteilen hergestellt. Zum Ausbilden eines
Films von jeder Lösung
und Untersuchen seiner Eigenschaften wird Beispiel 1 gefolgt. Die
Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Die optischen Eigenschaften
des Films nach Beispiel 13 sind auch in 1 gezeigt.
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4 vergleicht
die für
die Filme des Vergleichsbeispiels 3 und der Beispiele 10 bis 15
eingesetzten Zusammensetzungen und ihre optischen Eigenschaften.
Wie aus 4 ersichtlich ist, ermöglicht die
Ver wendung einer geringen Menge an LaB6,
im Vergleich zu den bekannten ATO-Filmen, einen Film auszubilden,
der eine geringe Sonnendurchlässigkeit
aufweist, während
eine hohe Durchlässigkeit
für sichtbares
Licht erhalten bleibt, während
eine größe Reduzierung
in der ATO-Menge erreicht wird. Der Unterschied ist besser ersichtlich aus
einem Vergleich von Beispiel 13 mit Vergleichsbeispiel 3. Beide
Filme nach Beispiel 13 und Vergleichsbeispiel 3 zeigen eine Durchlässigkeit
für sichtbares
Licht von 60 %, aber während
der Film des Vergleichsbeispiels 3, der kein LaB6 enthält, aus
einer Lösung
gebildet ist, die 23 Gew.-% ATO enthält, ist der Film von Beispiel
13, der 7.7 Gew.-% LaB6 enthält, aus
einer Lösung
gebildet, die nur 8,28 Gew.-% ATO enthält oder weniger als die Hälfte der
23 % im Falle des Vergleichsbeispiels 3, und zeigt eine um mehr
als 7 % geringere Sonnendurchlässigkeit.
Es ist daher offensichtlich, dass der Zusatz von LaB6 es
möglich
macht, einen Film mit einer verbesserten Eigenschaft zum Abschirmen
von Sonnenwärmestrahlung
bei geringen Kosten auszubilden.
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Beispiel 16
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Eine
Beschichtungslösung
wird durch Verdünnen
der Dispersionen A, B und C mit DAA und gründliches Vermischen in den
in Tabelle 1 gezeigten Anteilen hergestellt. Zum Ausbilden eines
Films und Untersuchen seiner Eigenschaften wird Beispiel 1 gefolgt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Aus den Ergebnissen des
Beispiels 16 ist ersichtlich, dass die Verwendung einer sehr kleinen
Menge an LaB6 und einer geringen Menge an
ITO in Kombination es ermöglicht,
einen Film auszubilden, der Wärmestrahlung
effektiv abschirmen kann, während
er eine relativ geringe Durchlässigkeit
für sichtbares
Licht von 60 % aufweist. ITO ist so teuer, dass ein Film, der kein
LaB6 enthält, aber eine Durchlässigkeit
für sichtbares
Licht von 60 % aufweist, sehr teuer ist, aber der Film von Beispiel
16, der LaB6 enthält, zeigt gute Fähigkeit
zum Abschirmen von Wärmestrahlung
trotz des geringen ITO-Gehalts wie aus dem Vergleich mit Vergleichsbeispiel
1 ersichtlich ist. Es ist aus Beispiel 16 auch ersichtlich, dass
es gemäß dieser
Erfindung auch leicht möglicht
ist, einen Film mit einer anderen Durchlässigkeit für sichtbares Licht auszubilden,
d. h. mit einem anderen Grad an Helligkeit, die erforderlich ist,
um zum Beispiel den Schutz der Privatsphäre zu gewährleisten.
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Beispiel 17
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Eine
Dispersion von feinen Partikeln von CeB6 (Dispersion
F) wird durch Vermischen von 20 g feinen Partikeln von CeB6 mit einem mittleren Durchmesser von 85
nm, 73 g Isobutylalkohol (IBA) und 7 g Kupplungsreagens zum Dispergieren
der feinen Partikel (ein Siliconkupplungsmittel von Toshiba Silicone
Co.) über
200 Stunden in einer Kugelmühle,
die Zirconiumoxidkugeln mit einem Durchmesser von 2 mm enthält, hergestellt.
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Eine
Beschichtungslösung
wird durch Verdünnen
der Dispersionen B, C und F mit DAA und gründliches Vermischen in den
in Tabelle 1 gezeigten Anteilen hergestellt. Zum Ausbilden eines
Films und Untersuchen seiner Eigenschaften wird Beispiel 1 gefolgt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiel 18
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Eine
Dispersion von feinen Partikeln von PrB6 (Dispersion
G) wird durch Vermischen von 20 g feinen Partikeln von PrB6 mit einem mittleren Durchmesser von 85
nm, 73 g Isobutylalkohol (IBA) und 7 g Kupplungsreagens zum Dispergieren
der feinen Partikel (ein Siliconkupplungsmittel von Toshiba Silicone
Co.) über
200 Stunden in einer Kugelmühle,
die Zirconiumoxidkugeln mit einem Durchmesser von 2 mm enthält, hergestellt.
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Eine
Beschichtungslösung
wird durch Verdünnen
der Dispersionen B, C und G mit DAA und gründliches Vermischen in den
in Tabelle 1 gezeigten Anteilen hergestellt. Zum Ausbilden eines
Films und Untersuchen seiner Eigenschaften wird Beispiel 1 gefolgt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiel 19
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Eine
Dispersion von feinen Partikeln von NdB6 (Dispersion
H) wird durch Vermischen von 20 g feinen Partikeln von NdB6 mit einem mittleren Durchmesser von 85
nm, 73 g Isobutylalkohol (IBA) und 7 g Kupplungsreagens zum Dispergieren
der feinen Partikel (ein Siliconkupplungsmittel von Toshiba Silicone
Co.) über
200 Stunden in einer Kugelmühle,
die Zirconiumoxidkugeln mit einem Durchmesser von 2 mm enthält, hergestellt.
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Eine
Beschichtungslösung
wird durch Verdünnen
der Dispersionen B, D und H mit DAA und gründliches Vermischen in den
in Tabelle 1 gezeigten Anteilen hergestellt. Zum Ausbilden eines
Films und Untersuchen seiner Eigenschaften wird Beispiel 1 gefolgt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiel 20
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Eine
Dispersion von feinen Partikeln von GdB6 (Dispersion
I) wird durch Vermischen von 20 g feinen Partikeln von GdB6 mit einem mittleren Durchmesser von 85
nm, 73 g Isopropylalkohol (IPA) und 7 g Kupplungsreagens zum Dispergieren
der feinen Partikel (ein Siliconkupplungsmittel von Toshiba Silicone
Co.) über 200
Stunden in einer Kugelmühle,
die Zirconiumoxidkugeln mit einem Durchmesser von 2 mm enthält, hergestellt.
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Eine
Beschichtungslösung
wird durch Verdünnen
der Dispersionen B, D und I mit DAA und gründliches Vermischen in den
in Tabelle 1 gezeigten Anteilen hergestellt. Zum Ausbilden eines
Films und Untersuchen seiner Eigenschaften wird Beispiel 1 gefolgt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiel 21
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Eine
Dispersion von feinen Partikeln von YB6 (Dispersion
J) wird durch Vermischen von 20 g feinen Partikeln von YB6 mit einem mittleren Durchmesser von 85
nm, 73 g Isopropylalkohol (IPA) und 7 g Kupplungsreagens zum Dispergieren
der feinen Partikel (ein Siliconkupplungsmittel von Toshiba Silicone
Co.) über
200 Stunden in einer Kugelmühle,
die Zirconiumoxidkugeln mit einem Durchmesser von 2 mm enthält, hergestellt.
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Eine
Beschichtungslösung
wird durch Verdünnen
der Dispersionen B, C und J mit DAA und gründliches Vermischen in den
in Tabelle 1 gezeigten Anteilen hergestellt. Zum Ausbilden eines
Films und Untersuchen seiner Eigenschaften wird Beispiel 1 gefolgt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiel 22
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Eine
Dispersion von feinen Partikeln von SmB6 (Dispersion
K) wird durch Vermischen von 20 g feinen Partikeln von SmB6 mit einem mittleren Durchmesser von 85
nm, 73 g Isopropylalkohol (IPA) und 7 g Kupplungsreagens zum Dispergieren
der feinen Partikel (ein Siliconkupplungsmittel von Toshiba Silicone
Co.) über 200
Stunden in einer Kugelmühle,
die Zirconiumoxidkugeln mit einem Durchmesser von 2 mm enthält, hergestellt.
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Eine
Beschichtungslösung
wird durch Verdünnen
der Dispersionen B, D und K mit DAA und gründliches Vermischen in den
in Tabelle 1 gezeigten Anteilen hergestellt. Zum Ausbilden eines
Films und Untersuchen seiner Eigenschaften wird Beispiel 1 gefolgt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
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Beispiel 23
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Eine
Dispersion von feinen Partikeln von EuB6 (Dispersion
L) wird durch Vermischen von 20 g feinen Partikeln von EuB6 mit einem mittleren Durchmesser von 85
nm, 73 g Diacetonalkohol (DAA) und 7 g Kupplungsreagens zum Dispergieren
der feinen Partikel (ein Siliconkupplungsmittel von Toshiba Silicone
Co.) über 200
Stunden in einer Kugelmühle,
die Zirconiumoxidkugeln mit einem Durchmesser von 2 mm enthält, hergestellt.
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Eine
Beschichtungslösung
wird durch Verdünnen
der Dispersionen B, D und L mit DAA und gründliches Vermischen in den
in Tabelle 1 gezeigten Anteilen hergestellt. Zum Ausbilden eines
Films und Untersuchen seiner Eigenschaften wird Beispiel 1 gefolgt.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
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