DE69930822T3

DE69930822T3 - Beschichtungslösung zur Herstellung eines Sonnenstrahlen ausschneidenden Filmes und daraus hergestellter Film

Info

Publication number: DE69930822T3
Application number: DE69930822.4T
Authority: DE
Inventors: Hiromitsu Takeda; Kayo Yabuki; Kenji Adachi
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2019-12-10
Also published as: JP2000169765A; JP4096278B2; DE69930822T2; US6319613B1; EP1008564B1; EP1008564B2; EP1008564A1; DE69930822D1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Bereich der Erfindung:
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.
2. Beschreibung des Standes der Technik:
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 FeO_x, CoO_x, CrO_x oder TiO_x, 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 organischen 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.
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 sollen, die in einem Fahrzeug eine Antenne installiert haben, oder in Nachbarbereichen Störungen verursachen.
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.
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 Wärmestrahlung 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.
Zusammenfassung der Erfindung
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.
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.
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.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird daher eine Beschichtungslösung gemäß Anspruch 1 zur Verfügung gestellt.
Die Lösung kann ferner feine Partikel von mindestens einem weiteren Oxid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SiO₂, TiO₂, ZrO₂, Al₂O₃ und MgO enthalten.
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.
Die feinen Partikel von Hexaborid und ITO und ATO weisen einen Durchmesser von nicht mehr als 200 nm auf.
Die feinen Partikel des weiteren Oxids können im kolloidalen Zustand vorliegen, in dem sie einen Durchmesser von nicht mehr als 200 nm aufweisen.
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.
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, wobei der Film wie in Anspruch 5 definiert ausgebildet ist.
Die Basis kann ein Film aus einem Polycarbonatharz, einem Polyacrylat oder Polymethacrylatharz, einem gesättigten Polyesterharz oder einem cyclischen Olefinharz sein.
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.
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.
Der Film kann einen Oberflächenwiderstand von nicht weniger als 10⁶ Ohm/Quadrat aufweisen.
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.
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.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schaubild, das die Lichtdurchlässigkeit durch Filme zeigt, die diese Erfindung verkörpern, die in den Beispielen 1, 8 und 13 beschrieben werden;
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;
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
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.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die Beschichtungslösung dieser Erfindung enthält feine Partikel eines Hexaborids LaB₆. 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.
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.
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 Elektronen. Sie weisen eine geringere Durchlässigkeit bei längeren Wellenlängen im nahen Infrarotbereich auf.
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.
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.
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.
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 Kohäsion 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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. Wenn die Partikel direkt in das Bindemittel dispergiert werden, ist es möglich, eine lösemittelfreie Lösung zu erhalten, die umweltfreundlich ist.
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.
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.
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.
Die Beschichtungslösung kann feine Partikeln von SiO₂, TiO₂, ZrO₂, Al₂O₃ und MgO enthalten, um einen Film mit verbesserter Härte und Abriebfestigkeit zu bilden. Diese Partikel sind im Grund transparent und mindern die Durchlässigkeit für sichtbares Licht in einem Film nicht.
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.
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 kalt-härtbares Harz bei Raumtemperatur stehen gelassen werden kann, damit es aushärtet.
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.
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.
Die Erfindung wird nun weiter ausführlich auf Grundlage der Beispiele, in denen sie ausgeführt ist und der Vergleichbeispiele beschrieben.
Beispiel 1
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.
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.
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 Vergleichsbeispiele 1 bis 3 erhalten sind. 1 zeigt die Ergebnisse der Untersuchung auf Durchlässigkeit, wie sie für einige der Filme erhalten sind. Wenn das Verhältnis von LaB₆ zu ITO oder ATO außerhalb des in den Ansprüchen genannten Bereichs liegt, ist ein solches Beispiel als Referenzbeispiel zu betrachten.
Beispiele 2 bis 5
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.
Vergleichsbeispiel 1
Eine 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.
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.
Vergleichsbeispiel 2
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 einer Kugelmühle, die Zirconiumoxidkugeln mit einem Durchmesser von 1 mm enthält.
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.
Beispiele 6 bis 9
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.
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).
Vergleichsbeispiel 3
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.
Beispiel 10
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 einen 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.
Beispiele 11 bis 15
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.
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 Verwendung 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.
Beispiel 16
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.
Beispiel 17 (Referenzbeispiel)
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.
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.
Beispiel 18 (Referenzbeispiel)
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.
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.
Beispiel 19 (Referenzbeispiel)
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.
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.
Beispiel 20 (Referenzbeispiel)
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.
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.
Beispiel 21 (Referenzbeispiel)
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.
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.
Beispiel 22 (Referenzbeispiel)
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.
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.
Beispiel 23 (Referenzbeispiel)
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.
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.
Tabelle 1

Claims

Beschichtungslösung zum Ausbilden eines Films zum Abschirmen von Wärmestrahlung, die feine Partikel von LaB₆ und feine Partikel von Zinn enthaltendem Indiumoxid (ITO, indium tin oxide) oder Antimon enthaltendem Zinnoxid (ATO, antimony tin oxide) enthält, unter der Voraussetzung, dass das Gewichtsverhältnis von LaB₆ zu ITO von 0,1:99,9 bis 10,7:89,3 beträgt und das Gewichtsverhältnis von LaB₆ zu ATO von 0,1:99,9 bis 13,8:86,2 beträgt, und wobei die Hexaborid-, ITO- und ATO-Partikel einen Durchmesser von höchstens 200 nm aufweisen.
Lösung nach Anspruch 1, ferner enthaltend feine Partikel von mindestens einem Oxid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SiO₂, TiO₂, ZrO₂, Al₂O₃ und MgO.
Lösung nach Anspruch 2, worin die Partikel von mindestens einem Oxid im kolloidalen Zustand vorliegen, in dem sie einen Durchmesser von höchstens 200 nm aufweisen.
Lösung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin mindestens ein Harz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus ultraviolett-härtbaren, elektronenstrahl-härtbaren, kalt-härtbaren und thermoplastischen Harzen als Bindemittel vorhanden ist.
Film auf einer Basis zum Abschirmen von Sonnenstrahlung, der gebildet ist durch Beschichten mindestens einer Seite der Basis mit einer Lösung, die feine Partikel von LaB₆ und feine Partikel von Zinn enthaltendem Indiumoxid (ITO) oder Antimon enthaltendem Zinnoxid (ATO) enthält, unter der Voraussetzung, dass das Gewichtsverhältnis von LaB₆ zu ITO von 0,1:99,9 bis 10,7:89,3 beträgt und das Gewichtsverhältnis von LaB₆ zu ATO von 0,1:99,9 bis 13,8:86,2 beträgt, und wobei die Hexaborid-, ITO- und ATO-Partikel einen Durchmesser von höchstens 200 nm aufweisen.
Film nach Anspruch 5, worin die Basis ein Film aus einem Harz ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polycarbonat, Polyacryl, Polymethacryl, gesättigter Polyester und cyclische Olefinharze.
Film nach Anspruch 6, worin der Harzfilm eine Klebstoffschicht und eine Trennfolie auf seiner einen Seite trägt.
Film nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, worin die Basis eine harte Überzugsschicht auf mindestens einer Seite als äußerste Schicht trägt.
Film nach Anspruch 8, worin die harte Überzugsschicht aus einer Lösung gebildet ist, die ein ultraviolett-härtbares Harz als Bindemittel enthält.
Film nach Anspruch 9, worin die Lösung für die harte Überzugsschicht ferner feine Partikel mindestens eines Oxids ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SiO₂, TiO₂, ZrO₂, Al₂O₃ und MgO enthält.
Film nach Anspruch 9, worin beim ultraviolett-härtbaren Harz der Hauptbestandteil mit mindestens einem anorganischen Oxid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus SiO₂, TiO₂, ZrO₂, Al₂O₃ und MgO chemisch kombiniert ist.
Film nach einem der Ansprüche 5 bis 11, worin der Film einen Oberflächenwiderstand von mindestens 10⁶ Ohm/Quadrat aufweist.