ES2230301T3 - Articulo con un revestimiento reflectante y procedimiento de fabricacion. - Google Patents

Articulo con un revestimiento reflectante y procedimiento de fabricacion.

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ES2230301T3 ES01928852T ES01928852T ES2230301T3 ES 2230301 T3 ES2230301 T3 ES 2230301T3 ES 01928852 T ES01928852 T ES 01928852T ES 01928852 T ES01928852 T ES 01928852T ES 2230301 T3 ES2230301 T3 ES 2230301T3
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Abstract

Un objeto que es transparente para la luz visible y refleja la radiación infrarroja, que comprende un substrato de plástico transparente revestido de un revestimiento reflectante de luz infrarroja (5) que comprende partículas reflectantes de IR que consisten en una capa de dióxido de titano aplicada sobre un vehículo de tipo laminilla, caracterizado porque las partículas reflectantes de IR comprenden al menos dos capas de dióxido de titanio aplicadas sobre dicha laminilla.

Description

Artículo con un revestimiento reflectante y procedimiento de fabricación.
Antecedentes de la invención
La invención se refiere a un objeto que es transparente para la luz visible y refleja la radiación infrarroja, que comprende un substrato de plástico transparente revestido con un revestimiento reflectante de luz infrarroja, en el que el revestimiento comprende partículas reflectantes de IR que comprenden una capa de dióxido de titanio aplicada sobre un vehículo de tipo laminilla.
La invención también se refiere a un procedimiento para la fabricación de tal objeto.
El documento EP-B-548822 describe objetos de plástico que comprenden un material de base rígido amorfo hecho a partir de un material sintético que transmite la luz y de una capa de revestimiento con partículas reflectantes de IR. El documento EP-B-548822 trata de objetos que poseen una transmisión dentro del intervalo visible (T) del 45 al 75% y una transmisividad total de energía (g) del 30 al 60% respecto a la energía de radiación y una selectividad constante de acuerdo con la norma DIN 67507, expresada mediante el cociente T/g mayor de 1,15. Para obtener las propiedades ópticas descritas anteriormente de acuerdo con el documento EP-B-548822, es necesario usar en la capa de revestimiento partículas rojas reflectantes de IR que comprenden una capa de dióxido de titanio de un espesor de 60 a 120 nanómetros aplicada sobre un vehículo de tipo laminilla.
Los objetos del documento EP-B-548822 poseen la desventaja de que muestran un vaivén de color pronunciado, lo que es indeseable en muchas aplicaciones. La expresión "vaivén de color" se usa para describir lo siguiente: al mirar la superficie revestida de los productos del documento EP-B-548822 desde diferentes ángulos, el color cambia. Esto es lo que se llama vaivén de color. Al mirar con un ángulo de 90º, el color es rojo en el caso de los productos del documento EP-B-548822. Al mirar hacia la superficie según un ángulo muy pequeño de unos pocos grados, el color es verde claro. En ángulos intermedios, se produce un desplazamiento de color.
Resumen de la invención
La presente invención trata de objetos del tipo descrito en el documento EP-B-548822 que no exhiben o apenas exhiben el vaivén de color descrito anteriormente.
La presente invención trata además de un procedimiento muy simple para la fabricación de los objetos reivindicados.
Los objetos de la invención se dotan de un revestimiento reflectante de IR que comprende partículas reflectantes de IR que comprenden al menos dos capas de dióxido de titanio aplicadas sobre un vehículo de tipo laminilla.
Mediante la selección apropiada de todos los parámetros relevantes, es posible obtener objetos con las mismas buenas propiedades ópticas que los productos del documento EP-B-548822, pero que no exhiben o apenas exhiben el vaivén de color de los productos del documento EP-B-548822.
Los siguientes parámetros son a este respecto relevantes para determinar las propiedades ópticas del objeto de la invención.
1) El espesor del revestimiento y la concentración de las partículas reflectantes de IR en el revestimiento;
2) El espesor y el número de capas de dióxido de titanio sobre el vehículo de tipo laminilla;
3) Las dimensiones de las partículas del vehículo de tipo laminilla;
4) La orientación de las partículas reflectantes de IR;
5) Las características del aglutinante del revestimiento;
6) Las características del substrato.
Descripción detallada
Las partículas reflectantes de infrarrojos usadas en el revestimiento de los objetos de la invención se conocen como tales. Están descritas por ejemplo en el documento DE-A-19618569. Las partículas reflectantes de infrarrojos usadas en el revestimiento de los objetos de la invención difieren respecto a las partículas usadas en el revestimiento del documento EP-B-548822 en que poseen más de una capa de dióxido de titanio, aplicada sobre un vehículo de tipo laminilla. Las capas de dióxido de titanio están separadas entre sí por capas con un índice de refracción que es diferente del índice de refracción del dióxido de titanio. Capas adecuadas se pueden realizar a partir de SiO_{2}, AL_{2}O_{3} y otras sustancias similares. Las capas de dióxido de titanio y las capas de separación se aplican sobre un vehículo de tipo laminilla. El vehículo de tipo laminilla se puede realizar, por ejemplo, a partir de laminillas de aluminio o de laminillas de mica.
Las dimensiones de las laminillas pueden variar dentro de intervalos amplios. El espesor se seleccionará habitualmente entre 100 y 3000 nanómetros, preferentemente entre aproximadamente 200 y 2000 nanómetros. El diámetro habitualmente variará entre 5 y 200 micrómetros, preferentemente entre 5 y 100 micrómetros. Diámetros más pequeños provocan habitualmente una menor transmisión de luz visible.
El espesor de las capas de dióxido de titanio sobre el vehículo puede también variar. Los intervalos adecuados para cada capa de titanio varían entre 50 y 150 nanómetros, preferentemente entre 80 y 120 nanómetros.
El número de capas de dióxido de titanio debe ser al menos de dos. Pueden ser, por ejemplo, dos, tres, cuatro, cinco o más. El número es preferentemente dos.
Las partículas reflectoras de infrarrojos adecuadas están disponibles comercialmente por ejemplo en Merck KgaA bajo la designación de Iriodin AC 870.
La composición del revestimiento comprende habitualmente un aglutinante además de las partículas reflectantes de infrarrojos. Aglutinantes adecuados son los materiales poliméricos. Pueden realizarse por ejemplo a partir de polimerizados de ésteres acrílicos o metacrílicos, policarbonatos, poliuretanos, poliésteres, poliestireno y polivinilcloruro. El aglutinante es preferentemente transparente para la luz visible. La selección del aglutinante dependerá de la naturaleza química del substrato y del procedimiento para la aplicación del revestimiento sobre el substrato. Para substratos realizados a partir de policarbonato es preferible usar un aglutinante de policarbonato, en concreto cuando el revestimiento está aplicado mediante coextrusión.
La concentración de las partículas reflectantes de infrarrojos en el revestimiento puede variar dentro de intervalos amplios. Para alcanzar las propiedades ópticas óptimas, una mayor concentración de partículas reflectantes de infrarrojos puede combinarse con una capa relativamente fina del revestimiento o una menor concentración de partículas reflectoras de infrarrojos puede combinarse con una capa relativamente gruesa del revestimiento.
La concentración de las partículas reflectantes de infrarrojos en el revestimiento variará habitualmente entre el 10 y el 50, preferentemente entre el 20 y el 40% en peso (sobre la base de peso en seco del revestimiento).
El espesor del revestimiento sobre el substrato puede variar entre 1 y 100, preferentemente entre 5 y 50 micrómetros.
El revestimiento puede cubrir la superficie completa o solamente una parte de la superficie del objeto. En una realización preferida de la invención, los objetos de la presente invención son hojas o películas planas o curvadas. En este caso, una o ambas superficies pueden revestirse completa o parcialmente.
El substrato puede realizarse a partir de cualquier material de plástico transparente, que sea transparente para la luz visible. El substrato preferentemente posee una transmisión de al menos el 50% para la luz visible. La transmisión depende del material del substrato y del espesor del mismo. Materiales adecuados para el substrato son los mismos que se mencionaron anteriormente para el aglutinante.
El substrato es preferentemente en forma de una hoja o película plana o curvada. La hoja puede estar dotada de muchos canales huecos.
Descripción de las figuras
La Figura 1 muestra a modo de ejemplo la sección transversal de tres objetos de acuerdo con la invención.
La Figura 2 muestra la transmisión relativa de las partículas reflectantes de infrarrojos adecuadas que pueden usarse en el revestimiento del objeto de la invención.
Para obtener un beneficio óptimo de las propiedades de las partículas reflectantes de infrarrojos, es importante que estén orientadas en paralelo con la superficie del objeto de acuerdo con la invención. La orientación está influida por la forma de aplicación del revestimiento sobre el substrato. Puede mencionarse el siguiente procedimiento:
A)
Revestimiento por rodillo. Un substrato generalmente plano se pone en inmediata proximidad con un rodillo giratorio que posea cavidades en su superficie. Las cavidades están llenas de masa de revestimiento; el exceso se elimina y el revestimiento se transfiere al substrato en un contacto lineal.
B)
Revestimiento por rodillo inverso: una masa de revestimiento se aplica sobre un substrato para revestir; la masa de revestimiento está presente en exceso. El substrato y un rodillo giratorio en sentido inverso se mueven relativamente entre sí con lo que se iguala el revestimiento y se ajusta el espesor en húmedo del mismo.
C)
Impresión por serigrafía: una masa de revestimiento se aplica sobre un substrato a través de una serigrafía que está dispuesta en paralelo con el substrato y mediando una pequeña distancia entre la serigrafía y la superficie del substrato. Una rasqueta o un rodillo de goma se usa para forzar la masa de revestimiento a través de las perforaciones de la serigrafía. La impresión por serigrafía permite el modelado inmediato del revestimiento mediante el bloqueo selectivo de partes de la serigrafía. La impresión por serigrafía puede ser tanto impresión por serigrafía de cama plana como impresión por serigrafía giratoria.
D)
Revestimiento por pulverización: una masa de revestimiento se pulveriza sobre un substrato mediante el uso de una boquilla o pistola de pulverización.
De estos procedimientos de revestimiento, se prefieren los que conducen a un revestimiento en el que las partículas reflectantes de infrarrojos, que poseen generalmente una forma de plaqueta, estén orientadas sustancialmente paralelas a la superficie del substrato. El revestimiento por rodillo, el revestimiento por rodillo inverso y la impresión por serigrafía permiten obtener en general tales resultados; para los revestimientos aplicados en un procedimiento de pulverización, el paralelismo se puede alcanzar por medio de un post-tratamiento adecuado del revestimiento en húmedo después de la aplicación del mismo. Un post-tratamiento puede ser en la forma de un tratamiento por rodillo, un tratamiento por rodillo inverso o igualación mediante el uso de un rodillo de goma adecuado o una rasqueta.
En una forma atractiva de llevar a cabo el procedimiento descrito anteriormente, el tipo de revestimiento usado es la impresión por serigrafía en la que las siguientes variables están controladas:
- el tamaño de la serigrafía
- la dureza de la rasqueta
- la concentración de las partículas reflectantes de infrarrojos.
El solicitante ha llevado a cabo una amplia investigación para determinar los valores óptimos en términos de factor solar cuando se varía el tamaño de la serigrafía, la dureza de la rasqueta y la concentración de partículas reflectantes de infrarrojos aplicada durante la impresión por serigrafía.
Un valor óptimo de la constante de selectividad, esto es, la transmisión de luz dividida entre la transmisión de energía total T/g se obtuvo cuando el tamaño de la serigrafía se seleccionó dentro del intervalo entre 43T, 54T y 62T; la dureza de la rasqueta se seleccionó entre 60 y 70º de la gama de durezas Shore A y la concentración de partículas reflectantes de infrarrojos se seleccionó entre el 10 y el 35% respecto al peso total de masa de revestimiento (en base seca).
Las indicaciones 43T, 54T y 62T representan gasa de poliéster que posee las siguientes características:
1
Un valor adecuado para una constante de selectividad de más de 1,15 se obtuvo para un tamaño de serigrafía de 54T; una dureza de rasqueta de 60º de la gama de durezas Shore A y una concentración de partículas reflectantes de infrarrojos de al menos el 21 por ciento basado sobre el peso total de la masa de revestimiento.
Un factor solar óptimo se obtuvo usando un tamaño de serigrafía de 54T, una dureza de rasqueta de 60º de la gama de durezas Shore A y a una concentración de partículas reflectantes de infrarrojos del 25 por ciento basado sobre el peso total de la masa de revestimiento.
Ejemplo
Se usaron como sustrato transparente tres hojas multipared realizadas a partir de policarbonato con un espesor total de aproximadamente 10, 16 y 20 milímetros respectivamente, como se muestra en la Figura 1. En la Figura 1, las paredes exteriores están representadas con 1 y 2, y, en dos de las tres hojas, una pared interna con 3. Las paredes están conectadas por medio de nervaduras 4. La transmisión óptica para la luz visible (T), la transmisión total para la energía de radiación (g) y la constante de selectividad del substrato antes del revestimiento se determinaron de acuerdo con la norma DIN 67507. Los resultados se muestran en la tabla siguiente.
Los substratos anteriores se revistieron por medio de impresión por serigrafía. El revestimiento está indicado con el numeral 5 en la Figura 1. Para la impresión por serigrafía se usó una composición de tinta realizada por medio de la combinación de 25 partes en peso de un Iriodin AC 870 obtenido de Merck KgaG, 75 partes en peso de una base de tinta comercialmente disponible (PY 383 de Sericol Ltd.), aproximadamente 10 partes en peso de un diluyente (Diluyente ZV 557 de Sericol Ltd.) y aproximadamente 10 partes en peso de un retardador (Retardador ZB 558 de Sericol Ltd.). El Iriodin AC 870 se mezcló primero con el diluyente hasta lograr una pasta. La pasta obtenida se mezcló con la base de tinta y con el retardador. El Iriodin AC 870 es un pigmento que consiste en un vehículo plano de mica sobre el cual se han aplicado sobre ambas caras, en el orden indicado, las siguientes capas: dióxido de titanio con un espesor de aproximadamente 100 nanómetros, dióxido de silicio con un espesor de aproximadamente 150 nanómetros y dióxido de titanio con un espesor de aproximadamente 100 nanómetros. Un espectro de transmisión (T) típico de Iriodin AC 870 se muestra en la Figura 2. En la Figura 2, UV significa ultravioleta, VIS significa luz visible e IR significa infrarrojo.
La tinta obtenida se aplicó sobre el substrato por medio de impresión por serigrafía mediante el uso de un tamaño de serigrafía de 54T y una rasqueta con una dureza de 60º de la gama de durezas Shore A. La tinta se secó a aproximadamente 70ºC durante aproximadamente 80 segundos. El revestimiento se aplicó con un espesor adecuado para obtener un peso de revestimiento de 9 gramos por metro cuadrado (en peso).
Se determinaron las propiedades ópticas de la hoja revestida. Los resultados están representados en la siguiente tabla.
TABLA
2
La hoja revestida no mostraba apenas vaivén de color. Al mirar a la superficie según ángulos diferentes entre 1 y 90º, el color permanecía casi el mismo color blancuzco. Al mirar a través de la hoja revestida, también se obtenía un color blancuzco.
Las hojas disponibles comercialmente de Röhm Company, basadas en la tecnología del documento EP-548822, poseen un vaivén de color pronunciado variando desde el verde hasta el rojo. En transmisión, poseen un color verdoso.

Claims (10)

1. Un objeto que es transparente para la luz visible y refleja la radiación infrarroja, que comprende un substrato de plástico transparente revestido de un revestimiento reflectante de luz infrarroja (5) que comprende partículas reflectantes de IR que consisten en una capa de dióxido de titano aplicada sobre un vehículo de tipo laminilla, caracterizado porque las partículas reflectantes de IR comprenden al menos dos capas de dióxido de titanio aplicadas sobre dicha laminilla.
2. Objeto según la reivindicación 1, en el que las partículas reflectantes de IR comprenden una pluralidad de capas alternantes de SiO_{2} y TiO_{2} sobre plaquetas de mica.
3. Objeto según la reivindicación 1, en el que el substrato es una hoja multipared.
4. Objeto según la reivindicación 3, en el que el substrato está realizado a partir de policarbonato.
5. Objeto según la reivindicación 1 que posee un factor solar de al menos 1,2.
6. Objeto según la reivindicación 1 que posee un vaivén de color muy reducido.
7. Procedimiento para fabricar un objeto de la reivindicación 1, en el que al menos una superficie de un substrato plástico adecuado se reviste de una masa de revestimiento que comprende al menos un aglutinante adecuado y partículas reflectantes de IR que comprenden al menos dos capas de dióxido de titanio aplicadas sobre un vehículo de tipo laminilla, después de lo cual la capa de masa de revestimiento se seca y/o se vulcaniza.
8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que el procedimiento de revestimiento se lleva a cabo mediante el uso de un revestimiento por rodillo, revestimiento por pulverización o impresión por serigrafía.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que el revestimiento se aplica mediante el uso de impresión por serigrafía y se controlan las siguientes variables:
el tamaño de la serigrafía;
la dureza de la rasqueta; y
la concentración de las partículas reflectantes de infrarrojos.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que
el tamaño de serigrafía se selecciona entre 43T y 62T;
la dureza de la rasqueta se selecciona entre 60 y 70 grados de la gama de durezas Shore A; y
la concentración de las partículas reflectantes de infrarrojos se selecciona entre el 10 y el 35% del peso total de masa de revestimiento (en base al peso en seco).
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