JP6679600B2 - 高分子材料 - Google Patents

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Description

本発明は高分子材料に関し、より詳細には、例えばエチレンテトラフルオロエチレン(ETFE)などのフルオロポリマーのフィルムに関するがこれに限定するものではない。
建築用途(例えば建物の屋根、壁、又は窓)におけるETFEフィルムの使用は、その高い強度及び自浄特性のため公知である。しかし、暑い気候の地域の建物のためにそのような建築用途で使用される場合には、ETFEフィルムを赤外光(IR)が透過することによって、建物の内部が暑くなりすぎる場合がある。この問題は、建物の内部に空調設備を設けて中の空気を冷却することによって対処することができる。あるいは、IR放射の軽減、及び/又はETFEフィルムを透過するIR放射の低減が試みられる場合もある。しかし、IR放射を弱めるために使用される任意の手段は可視光の通過を大きく減らさないことが望ましい。これは当然、そのようなフィルムが組み込まれた建物の中に入り得る自然光の量を最大にすることが望ましいからである。更に、放射を弱める任意の手段は、フィルムの物理的特性、又はその自浄特性をもたらす低エネルギー表面に、悪影響を及ぼさない必要がある。しかし、上述の競合する課題は、コスト効率がよく実用的である方法で解決するには難易度が高い。
本発明の目的は、上述の課題に対処することにある。
本発明の目的は、フィルムの他の重要な特性を大きく損なうことなしに上述の課題に対処するフィルムを提供することにある。
本発明の第1の態様によれば、高分子材料(A)と添加剤とを含有するフィルムであって、前記高分子材料(A)がフルオロポリマーであり、前記添加剤が窒化チタン及び酸化タングステンから選択されるフィルムが提供される。
前記フィルムは、好適には1種以上の熱可塑性高分子材料と前記添加剤とを含有し、前記フィルム中の少なくとも1種の熱可塑性高分子材料は前記高分子材料(A)である。前記フィルム中の高分子材料(A)の重量%を前記フィルム中の全ての熱可塑性高分子材料の全重量%で割ることで定義される比率は、好適には少なくとも0.5、好適には少なくとも0.75、より好適には0.9、特には少なくとも0.95である。
前記フィルム中のフルオロポリマー(例えば以降に記載される式Iの繰り返し単位を有するもの)の重量%を前記フィルム中の全ての熱可塑性高分子材料の全重量%で割ることで定義される比率は、好適には少なくとも0.5、好適には少なくとも0.75、より好適には少なくとも0.9、特には少なくとも0.95である。
前記添加剤の粒子は、好適には、少なくとも一部は前記高分子材料(A)によって輪郭が定められるマトリックスからはみ出さない。
前記フィルムは、好適には少なくとも50重量%、好適には少なくとも75重量%、より好適には少なくとも90重量%、特には少なくとも95重量%の前記高分子材料(A)を含有する。前記フィルムは、80〜120重量部(pbw)の前記高分子材料(A)と、0.2〜5pbwの前記添加剤とを含有していてもよい。前記フィルムにおいて、前記高分子材料(A)の重量%を前記添加剤の重量%で割ることで定義される比率は、10〜
1110の範囲、好適には20〜700の範囲であってもよい。
前記フィルムは少なくとも0.1重量%、好適には少なくとも0.2重量%、の前記添加剤を含有していてもよい。これは、3重量%未満、又は2重量%未満の前記添加剤を含有していてもよい。
前記フィルムは、少なくとも10μm、好適には少なくとも100μm、より好適には少なくとも150μmの厚さを有していてもよい。厚さは、1000μm未満、好適には500μm未満、より好適には350μm未満であってもよい。
前記高分子材料(A)は、好適には熱可塑性ポリマーである。これは好適には飽和している。高分子材料(A)は、好適には下記の部位
を含む繰り返し単位(XI)を含む。
好適には、前記繰り返し単位(XI)はエチレン繰り返し単位である。
前記高分子材料(A)は、好適には下記の部位
を含む繰り返し単位(XII)を含む。
前記繰り返し単位(XI)は前記繰り返し単位(XII)の一部であってもよい。
前記高分子材料(A)は、好適には下記の部位
を含む繰り返し単位(XIII)を含む。式中、Xはハロゲン原子であり、好適には塩素原子及びフッ素原子から選択される。好適には、Xはフッ素原子を表す。
前記高分子材料(A)は、好適には下記の部位
を含む繰り返し単位(XIV)を含む。式中、Xは上述したとおりである。好適には、Xはフッ素原子を表す。
前記高分子材料(A)は、好適には式Iの繰り返し単位と式IIIの繰り返し単位とを含むコポリマーである。
前記高分子材料(A)において、部位IIIのmol%を部位Iのmol%で割った比率は、好適には0.25〜4の範囲、好適には0.6〜1.5の範囲、より好適には0.9〜1.1の範囲である。
前記高分子材料(A)は、少なくとも60重量%の式IIIの部位を含んでいてもよく、またこれは90重量%未満の式IIIの部位を含んでいてもよい。
前記高分子材料(A)は、少なくとも10重量%の式Iの部位を含んでいてもよく、またこれは40重量%未満の式Iの部位を含んでいてもよい。
前記高分子材料(A)は、少なくとも60重量%、好適には少なくとも80重量%、より好適には少なくとも95重量%、特には少なくとも99重量%の式IVの部位を含んでいてもよい。
前記高分子材料(A)は、エチレンクロロトリフルオロエチレン(ECTFE)又はエチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー(ETFE)を含んでいてもよい。
前記高分子材料(A)は、1.5〜1.9g/cmの範囲のDIN EN ISO 12086による比重を有していてもよい。
前記高分子材料(A)は、7〜13g/10分の範囲のDIN EN ISO 1133によるメルトフローインデックス(297℃/5kg)を有していてもよい。
前記高分子材料(A)は、少なくとも220℃、好適には少なくとも240℃、より好適には少なくとも260℃のDIN EN ISO 12086による融点を有していてもよい。融点は、300℃未満、好適には280℃未満であってもよい。
前記高分子材料(A)は、少なくとも40MPa、好適には少なくとも47MPaのDIN EN ISO 527−1による破断引張強度(23℃)を有していてもよい。これは、70MPa未満であってもよい。
前記高分子材料(A)は、少なくとも350%、好適には少なくとも430%のDIN
EN ISO 527−1による破断点伸び(23℃)を有していてもよい。これは、600%未満であってもよい。
前記高分子材料(A)は、少なくとも900MPa、好適には少なくとも1100MPaのDIN EN ISO 527−1による引張係数を有していてもよい。これは、1500MPa未満であってもよい。
前記高分子材料(A)は、少なくとも350N/mm、好適には少なくとも450N/mmのDIN 53363による引裂伝播抵抗を有していてもよい。これは、700N/
mm未満であってもよい。
前記高分子材料(A)は、純粋な100μmの高分子材料(A)に基づいた550nmでの光透過率が、少なくとも85%、好適には少なくとも90%であってもよい。
前記フィルムは、好適にはフルオロポリマーである高分子材料(B)を含み得る。高分子材料(B)は、好適には熱可塑性ポリマーである。これは好適には飽和している。高分子材料(B)は、記載されている高分子材料(A)の任意の特徴を有していてもよい。したがって、これは、部位I、部位II、部位III、及び/又は部位IVを含んでいてもよく、これは好適にはエチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー(ETFE)である。好適には、高分子材料(A)及び(B)は同じタイプの繰り返し単位を含む。前記高分子材料(B)において、部位IIIのmol%を部位Iのmol%で割った比率は、好適には0.25〜4の範囲、好適には0.6〜1.5の範囲、より好適には0.9〜1.1の範囲である。前記高分子材料(B)は、少なくとも60重量%の式IIIの部位を含んでいてもよく、またこれは90重量%未満の式IIIの部位を含んでいてもよい。前記高分子材料(B)は、少なくとも10重量%の式Iの部位を含んでいてもよく、またこれは40重量%未満の式Iの部位を含んでいてもよい。前記高分子材料(B)は、少なくとも60重量%、好適には少なくとも80重量%、より好適には少なくとも95重量%、特には少なくとも99重量%の式IVの部位を含んでいてもよい。
高分子材料(B)は、好適には、前記高分子材料(A)について述べたような比重、メルトフローインデックス、融点、引張強度、引張係数、引裂伝播抵抗、及び光透過率を有する。したがって、高分子材料(A)及び(B)は、好適には同じ高分子材料であるか、非常に類似している。
好適には、高分子材料(A)は、前記フィルムに含まれる熱可塑性高分子材料の総重量%の少なくとも60重量%、より好適には少なくとも80重量%、特には少なくとも85重量%を占める。ある実施形態においては、高分子材料(A)は、前記フィルム中の熱可塑性高分子材料の総重量%の90〜100重量%、好適には95〜100重量%を占める。別の実施形態においては、前記フィルム中に含まれる熱可塑性高分子材料の総重量%は、5〜15重量%が高分子材料(B)で構成されていてもよい。したがって、好適には、前記フィルム中に含まれる熱可塑性高分子材料の総量は、80〜100重量%の高分子材料(A)と、0〜20重量%の高分子材料(B)とで構成される。高分子材料(B)が含まれている例は、実施例4で記載されているようにC88AXMB高分子材料が使用される場合である。
フィルム中の全ての熱可塑性高分子材料及び前記添加剤の重量%の合計は、好適には少なくとも95重量%、好適には少なくとも97重量%、より好適には少なくとも99重量%である。
フィルム中の全ての熱可塑性高分子材料、窒化チタン、及び酸化タングステンの重量%の合計は、好適には少なくとも95重量%、好適には少なくとも97重量%、より好適には少なくとも99重量%である。
高分子材料(A)及び前記添加剤の重量%の合計は、好適には少なくとも80重量%、より好適には少なくとも90重量%である。
高分子材料(A)、高分子材料(B)、及び前記添加剤の重量%の合計は、好適には少なくとも95重量%、好適には少なくとも97重量%、より好適には少なくとも99重量%である。
前記フィルムには、少なくとも50パーツ・パー・ミリオン(ppm)、例えば少なく
とも85ppmの前記添加剤が含まれていてもよい。前記フィルムは、5000ppm未満、又は3000ppm未満の前記添加剤を含んでいてもよい。
第1の実施形態において、前記添加剤が窒化チタンの場合、高分子材料(A)及び前記窒化チタンの重量%の合計は、好適には少なくとも80重量%、より好適には少なくとも90重量%である。高分子材料(A)、高分子材料(B)、及び前記窒化チタンの重量%の合計は、好適には少なくとも95重量%、好適には少なくとも97重量%、より好適には少なくとも99重量%である。
前記添加剤が窒化チタンの場合、前記フィルムには少なくとも50ppm、例えば少なくとも85ppmの窒化チタンが含まれていてもよい。前記フィルムは、500ppm未満、又は350ppm未満の窒化チタンを含んでいてもよい。
第2の実施形態において、前記添加剤が酸化タングステンの場合、高分子材料(A)及び前記酸化タングステンの重量%の合計は、好適には少なくとも80重量%、より好適には少なくとも90重量%である。高分子材料(A)、高分子材料(B)、及び前記酸化タングステンの重量%の合計は、好適には少なくとも95重量%、好適には少なくとも97重量%、より好適には少なくとも99重量%である。
前記添加剤が酸化タングステンの場合、前記フィルムには少なくとも250ppm、好適には少なくとも500ppmの酸化タングステンが含まれていてもよい。これは、5000ppm未満、又は3000ppm未満の酸化タングステンを含んでいてもよい。
好適には、前記添加剤はフィルム中に分散される。これは、好適にはフィルム全体に分散される。前記フィルムは、好適には前記熱可塑性高分子材料(高分子材料(A)及び前記添加剤を含む)の均一な混合物を含む(特にはこれから本質的になる)。
前記添加剤は、好適には前記フィルム中及び/又は前記高分子材料(A)全体に分散されている粒子の形態である。前記フィルム中の前記添加剤の粒子は、好適には、50μm未満、好適には25μm未満、より好適には10μm未満、特には5μm未満のd50を有する。いくつかの実施形態においては、前記粒子は2μm未満のd50を有していてもよい。前記粒子のd50は、10nmより大きくてもよく、例えば20nmより大きくてもよい。d50は本明細書に記載されているようなレーザ回折によって測定することができる。
好適には、前記粒子の5体積%未満、3体積%未満、又は1体積%未満が、100μm超、又は5μm超の、本明細書に記載のとおりに測定される粒径を有する。好適には、前記粒子の5体積%未満が5μm超の粒径を有する。好適には前記粒子の5体積%超、好適には25体積%超、より好適には50体積%超、特には75体積%超が、20nmより大きい粒径を有する。
粒径分布は、「スパン(S)」で表すことができ、Sは次式によって計算される:
S=(d90−d10)/d50
式中、d90は、その体積の90%が規定されているd90よりも小さい直径を有する粒子から構成される粒径を表し、d10は、その体積の10%が規定されているd10よりも小さい直径を有する粒子から構成される粒径を表し、d50は、その体積の50%が規定されているd50の値よりも大きい直径を有する粒子から構成され、その体積の50%が規定されているd50の値よりも小さい直径を有する粒子から構成される粒径を表す。
スパン(S)が0.01〜10又は0.01〜5、又は例えば0.1〜3である粒子の
粒径分布が好ましい場合がある。
サイズ比(SR:size−ratio)は、次のように定義することができる。
SR=フィルムの厚さ(μm)/前記フィルムの前記添加剤の最大粒子の最大寸法(μm)
SRは好適には少なくとも5、好適には少なくとも7、より好適には少なくとも8、特には少なくとも9である。これは100未満、又は40未満であってもよい。
前記酸化タングステンは、一般式WOxであり2.65≦x≦2.95等の2.2≦x≦2.999であるものであってもよい。酸化タングステンは、一般式MxWyOzのものであってもよく、式中、MはH、He、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、Mg、Zr、Cr、Mn、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Cd、Al、Ga、In、Tl、Si、Ge、Sn、Pb、Sb、B、F、P、S、Se、Br、Te、Ti、Nb、V、Mo、Ta、Re、Be、Hf、Os、Bi、及びIから選択される1つ以上の元素であり;Wはタングステンであり;Oは酸素であり;0.001≦x/y<=0.1等の0.001≦x/y≦1であり、2.65≦z/y≦2.95等の2.2≦z/y≦2.999である。タングステンが一般式MxWyOzのものであるいくつかの実施形態においては、z/yは2.72又は2.9である。2.9への言及は、2.90及び2.92の両方を網羅する。
好適には、前記酸化タングステンは式WOxであり2.65≦x≦2.95等の2.2≦x≦2.999であるものである。そのような酸化タングステンは、驚く程利点を有することが見出された。
前記酸化タングステンは、2.65≦x≦2.95等の2.2≦x≦2.999であるWOxのうちの、好適には少なくとも70重量%、少なくとも80重量%、少なくとも90重量%、少なくとも95重量%、少なくとも99重量%、又は特には約100重量%を占める。前記酸化タングステンは、2.70≦x≦2.90であるWOxのうちの好適には少なくとも70重量%、少なくとも80重量%、少なくとも90重量%、少なくとも95重量%、少なくとも99重量%、又は特には約100重量%を占める。
窒化チタンは、TiN0.42〜TiN1.16の範囲の化学量論比を有することが知られているが、最も一般的には、チタン原子と窒素原子の数は一対一対応である。前記添加剤が窒化チタンである場合、前記フィルム中の前記窒化チタンは、好適には少なくとも74重量%、好適には少なくとも77重量%のチタン部位を含む。前記フィルム中の前記窒化チタンは、90重量%未満、好適には80重量%未満のチタン部位を好適には含む。前記フィルム中の前記窒化チタンは、好適には少なくとも10重量%、より好適には少なくとも20重量%の窒素部位を含む。前記フィルム中の前記窒化チタンは、好適には26重量%以下、好適には23重量%以下の窒素部位を含む。好適には、フィルム中の前記窒化チタンは、75〜79重量%(特には76〜78重量%)のチタン部位と、21〜25重量%(特には22〜24重量%)の窒素部位とを含む。
フィルムは建物の一部であってもよい。前記フィルムは、少なくとも1m、好適には少なくとも5mの面積を有していてもよい。前記フィルムは、好適には建物の屋根、壁、又は窓の一部の輪郭を定める。
本発明の第2の態様によれば、第1の態様にかかるフィルムの製造方法であって、
(i)窒化チタン及び酸化タングステンから選択される添加剤を含有する配合物(A)を選択すること;
(ii)前記配合物(A)を、フルオロポリマーである高分子材料(A)と接触させること;並びに
(iii)前記配合物(A)及び高分子材料(A)を溶融加工して前記フィルムを製造すること;
を含む方法が提供される。
第2の態様の前記高分子材料(A)は、第1の態様の高分子材料(A)の任意の特徴を有していてもよい。
第2の態様の前記フィルムは、第1の態様のフィルムの任意の特徴を有していてもよい。
第2の態様の前記添加剤は、第1の態様の添加剤の任意の特徴を有していてもよい。
工程(i)で選択される前記配合物(A)は、液体配合物であっても固体配合物であってもよく、例えばマスターバッチであってもよい。
配合物(A)は、好適には固体のマスターバッチである。
第2の態様の前記配合物(A)は、少なくとも1000ppm又は少なくとも2000ppmの前記添加剤を含有していてもよい。これは、20,000ppm未満の前記添加剤を含有していてもよい。
好適には、前記配合物(A)中の前記添加剤の重量%は、この方法で製造されるフィルム中の前記添加剤の重量%よりも多い。この場合、前記配合物(A)は、少なくとも0.05重量%、好適には少なくとも0.10重量%、特には少なくとも0.15重量%の前記添加剤を含有していてもよい。これは、2重量%未満の前記添加剤を含有していてもよい。前記配合物(A)は、好適には固体のマスターバッチである。前記配合物(A)は、好適には熱可塑性高分子材料を含有する。配合物(A)は、好適には少なくとも90重量%、好適には少なくとも95重量%、特には少なくとも98重量%の熱可塑性ポリマーを含有する。前記配合物(A)は、好適にはフルオロポリマーである高分子材料(C)を含有する。
前記高分子材料(C)は、好適には熱可塑性ポリマーである。これは好適には飽和している。高分子材料(C)は、好適には下記の部位
を含む繰り返し単位(XI)を含む。
好適には、前記繰り返し単位(XI)はエチレン繰り返し単位である。
前記高分子材料(C)は、好適には下記の部位
を含む繰り返し単位(XII)を含む。
前記繰り返し単位(XI)は前記繰り返し単位(XII)の一部であってもよい。
前記高分子材料(C)は、好適には下記の部位
を含む繰り返し単位(XIII)を含む。式中、Xはハロゲン原子であり、好適には塩素原子及びフッ素原子から選択される。好適には、Xはフッ素原子を表す。
前記高分子材料(C)は、好適には下記の部位
を含む繰り返し単位(XIV)を含む。式中、Xは上述のとおりである。好適には、Xはフッ素原子を表す。
前記高分子材料(C)は、好適には式Iの繰り返し単位と式IIIの繰り返し単位とを含むコポリマーである。
前記高分子材料(C)において、部位IIIのmol%を部位Iのmol%で割った比率は、好適には0.25〜4の範囲、好適には0.6〜1.5の範囲、より好適には0.9〜1.1の範囲である。
前記高分子材料(C)は、少なくとも60重量%の式IIIの部位を含んでいてもよく、またこれは90重量%未満の式IIIの部位を含んでいてもよい。
前記高分子材料(C)は、少なくとも10重量%の式Iの部位を含んでいてもよく、またこれは40重量%未満の式Iの部位を含んでいてもよい。
前記高分子材料(C)は、少なくとも60重量%、好適には少なくとも80重量%、より好適には少なくとも95重量%、特には少なくとも99重量%の式IVの部位を含んでいてもよい。
前記高分子材料ポリマー(C)は、エチレンクロロトリフルオロエチレン(ECTFE)又はエチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー(ETFE)であってもよい。
高分子材料(C)は、前記高分子材料(A)について述べたような比重、メルトフローインデックス、融点、引張強度、引張係数、引裂伝播抵抗、及び光透過率を好適には有する。好適には、高分子材料(A)及び(C)は同じである。これらは好適には全く同じ高分子材料である。
方法の工程(iii)においては、溶融加工は好適には押出機の中で行われ、フィルム
は標準的な手法によって製造される。
本発明の第3の態様によれば、第2の態様にかかる配合物(A)の製造方法であって、(i)キャリアと、窒化チタン及び酸化タングステンから選択される添加剤とを含有する液体配合物(B)を選択すること;
(ii)前記液体配合物(B)を、フルオロポリマーである高分子材料(C)と接触させること;
(iii)前記高分子材料(C)を有する前記液体配合物を溶融加工すること;
を含む製造方法が提供される。
第3の態様の前記高分子材料(C)は、第2の態様の高分子材料(C)の任意の特徴を有していてもよい。
第3の態様の前記添加剤は、第1及び/又は第2の態様の添加剤の任意の特徴を有していてもよい。前記液体配合物(B)中では、好適には前記添加剤粒子の少なくとも90重量%の粒子が一次粒子として存在する。すなわち、前記添加剤粒子は概して凝集していない。
前記液体配合物(B)は、少なくとも10重量%、好適には少なくとも14重量%の添加剤を含有していてもよく、これは50重量%未満の前記添加剤を含有していてもよい。
前記液体配合物(B)は、最大90重量%、例えば最大86重量%のキャリアを含有していてもよく、これは適切には少なくとも50重量%のキャリアを含有する。前記キャリアは、好適には液体(25℃及び大気圧)であり、これは植物油、鉱油、又はグリコールであってもよい。特に好ましいグリコールはエチレングリコールである。
前記キャリアは、前記高分子材料(C)が方法の工程(iii)の中で曝される最大温度未満の沸点を有していてもよい。前記キャリアは、前記高分子材料(C)が方法の工程(iii)の中で曝される最大温度よりも少なくとも10℃低い沸点を有していてもよい。
前記キャリアは、330℃未満、好適には320℃未満、より好適には310℃未満、特には250℃未満の沸点を有していてもよい。
工程(ii)において、液体配合物(B)及び高分子材料(C)は、両方の成分が50℃より低い温度、例えば周囲温度である時に接触させられてもよい。工程(ii)は、好適には液体配合物(B)と高分子材料(C)とを混合することを含む。
工程(iii)において、溶融加工は押出機の中で行われてもよい。押出機の中で液体配合物(B)及び高分子材料(C)が曝される最大温度は、330℃未満、例えば320℃未満であってもよい。最大温度は、第2の態様の方法の工程(iii)の中での押出時に到達する最大温度よりも低くてもよい(例えば少なくとも10℃、または少なくとも20℃)。
第3の態様の方法においては、キャリアは工程(iii)又はそれに続く工程で高分子材料から取り除かれてもよい。例えば、キャリアは溶融加工時に排気されてもよい。
方法は、好適には、前記高分子材料(C)と前記添加剤とを含有する、例えばペレットなどの固体を製造すること(及び前記配合物(A)がこれらを含有すること)を含む。前記固体は、好適には5重量%未満、例えば1重量%未満の前記キャリアを含む。前記方法の後、前記配合物(A)は、第2の態様で記載されているとおりのものであってもよい。
本発明の第4の態様によれば、第2及び/又は第3の態様の中で記載されているとおりの配合物(A)自体が提供される。前記配合物は、好適にはフルオロポリマーである高分子材料(C)と、窒化チタン及び酸化タングステンから選択される添加剤とを含有する。
高分子材料(C)は、好適には第2の態様で記載されているとおりである。前記添加剤、前記窒化チタン、及び前記酸化タングステンは、好適には第1、第2、及び/又は第3の態様に記載のとおりである。
好ましい実施形態においては、前記配合物(A)は固体(例えばペレット)の形態であり、前記高分子材料(C)全体に分散されている窒化チタン又は酸化タングステンを含む前記添加剤の粒子を含有する。前記高分子材料(C)は好適には上述したとおりであり、より好適には、式IVの構造を含む。これは好適にはエチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー(すなわち好適にはETFE)である。前記配合物(A)は、好適には少なくとも0.05重量%、特には少なくとも0.15重量%の前記添加剤を含有し、これは2重量%未満の前記添加剤を含有していてもよい。前記配合物(A)は、好適には少なくとも90重量%、より好適には少なくとも95重量%、特には少なくとも98重量%の高分子材料(C)を含有する。これは、99重量%未満の高分子材料(C)を含有していてもよい。
第5の態様においては、建物の建設方法であって、
(i)第1の態様にかかるフィルムを選択する工程;
(ii)少なくとも2つの支持体の間にフィルムを固定して建物の一部の輪郭を定める工程;
を含む方法が提供される。
建物の前記一部は、建物の屋根、壁、又は窓であってもよい。
本発明は、建物の中に入るIR放射の量を低減するために、第1の態様のフィルムを建物中で又は建物上に使用することにまで及ぶ。
本発明の具体的な実施形態を例示のために以降に述べる。
次の材料が以降で言及される。
窒化チタン−ナノメートルの平均一次粒径である窒化チタンを指す。
酸化タングステン−2μm未満の粒子状WO2.72を指す。
ETFE 6235−ダイニオン(Dyneon)(商標)ETFE(フィルム押出用に設計された、テトラフルオロエチレンとエチレンとを含む部分的にフッ素化されたコポリマー)を指す。これは、266℃の融点(DIN ES ISO 12086)及び10g/10分のメルトフローインデックス(DIN EN ISO 1133)を有する。
C88AXMP−AGCケミカルズ(ACG Chemicals)からのペレット形態のETFE
特段の指示がない限り、本明細書に記載されている粒径は、ジクロロメタンで満たされたマイクロボリュームモジュールが装着された、ベックマン・コールターLS230レーザ回折粒度測定装置(Beckman Coulter LS230 Laser Diffraction Particle Size Analyzer)を用いて調べられた。試料は、モジュールに入れられる前に鉱油で予め希釈された。
以降、実施例1及び2には固体マスターバッチの作製における使用のための液体配合物の調製が記載されており、実施例3及び4には固体マスターバッチの作製方法が記載されており、実施例5〜10にはマスターバッチを使用したフィルムの作製方法が記載されており、実施例11にはフィルムに対して行われた評価が記載されている。
実施例1−窒化チタンを含有する液体配合物の調製
上述した窒化チタン(15重量%)を、一定速度で撹拌しながらエチレングリコール(85重量%)にゆっくり添加した。固体の窒化チタンを添加した後、ミキサーの速度を上げて滑らかな渦を生じさせ、固体が十分に分散されるまでミキサーの速度をこの上昇させたレベルのまま維持した。その後、分散物をビーズミルに移し、窒化チタンが粉砕されて望ましい粒径になり凝集物が壊れるまで粉砕した。
透過型電子顕微鏡法(TEM)により測定された粒径は20nmであった。
実施例2−酸化タングステンを含有する液体配合物の調製
上述の粒径が2μm未満の粉砕された酸化タングステン(40重量%)を、実施例1で記載のように一定速度で撹拌しながらエチレングリコール(60重量%)にゆっくり添加し、実施例1で記載のように固体を十分に分散させた。レーザ回折によって測定した粒径は<2μmであった。
実施例3−窒化チタンを含有するマスターバッチの作製
実施例1の液体配合物(1.28重量%)を、ETFE 6235の乾燥ポリマーペレットとC88AXMB粉末との混合物にブレンドすることで、ポリマー/液体IR吸収材プレミックスを製造した。
ブレンドされた組成物を二軸押出機に供給してETFEポリマーを溶融し、窒化チタン粒子をポリマーマトリックス中に分散させた。更に、押出機の中でエチレングリコールを排気した。押出機からの出口で組成物を冷却し、ペレット化した。
ペレット化したブレンド物は、MFI及びLab色値を用いて特性評価した。結果は表1に示されている。比較のために表1に記載されている実施例C1は、窒化チタンなしのETFE6235である。
色のデータから、マスターバッチに窒化チタンを添加すると、マスターバッチが元の樹脂よりもかなり暗い色になることが分かる。MFIについては、液体IR吸収材添加剤を添加することによっては大きな影響を受けず、これはキャリア液体が可塑剤として機能せずポリマーのレオロジーに影響を与えないことを示し、これは液体成分を上手く除去できることを示唆している。
実施例4−酸化タングステンを含有するマスターバッチの作製
概して実施例3の手順に従った後、ETFE6235(87.27重量%)、C88AXMB Ashaiビーズ(9.18重量%)、及び実施例2の液体配合物(3.55重量%)をブレンドした。押出機の出口でペレット化し、ペレット化したブレンド物を実施例3で記載のとおりに特性評価した。結果は表1に記録されている。実施例3に関しては、マスターバッチ中の酸化物によってマスターバッチが元の樹脂と比較して暗くなったが、MFIは実質的に影響を受けず、これはキャリア液体がポリマーを可塑化しない、あるいはそのレオロジーに影響を与えないことを示唆している。
実施例5〜10−実施例3及び4のマスターバッチを含有するフィルムの作製
実施例3及び4のマスターバッチを、様々な比率でETFE6235ポリマーと混合し、フィルムダイが装着された単軸押出機を用いて押出することで200μmの厚さのフィルムを製造した。
フィルムを作製するために使用した組成の一覧が表2に示されている。表中の全ての量は重量%である。
実施例11−フィルムの評価
製造したフィルム(実施例5〜10)を、UV−VIS−NIR分光光度計を用いて透過率について測定し、またIR透過率の減少率(%)(すなわちIR吸収)を示すために、700、800、900、及び1000nmで測定したIR透過率の減少率を測定した。製造したフィルムの色も測定し、これはLab値(L、a、b、及び実施例C1と比較したΔE)として報告した。結果は表3に示されている。
未修飾のポリマー材料(実施例C5)と比較して、実施例3のマスターバッチの添加量を増やしていくと(すなわち実施例5〜7)、実施例3のマスターバッチの量が増加するにつれて、所定の波長でのIR透過率が減少し、このIR吸収効果が増加することが分かる。逆にいえば、IR吸収効果が増加するにつれて材料は暗くなるが、フィルムの透明性は保持される。実施例8〜10は、IR吸収効果が増加したことを除いては5〜7の添加に基づいていた。実施例8〜10は、実施例4のマスターバッチの割合が増えるにつれて
暗くなるが、これも同様に材料の透明性は保持される。
したがって、有利なことに、記載されているマスターバッチを使用することによって、製造されるフィルムを、建物の外側に使用(例えば屋根又は壁の一部として)した場合に、建物の中へのIRの透過を制限しつつも、建物の中への多量の可視光を透過させることを可能にすることができる。
本発明は、前述の実施形態の詳細に限定されない。本発明は、本明細書(全ての添付の請求項、要約、及び図面も含む)に開示されている特徴のうちの任意の新規のもの、若しくは任意の新規の組み合わせにまで及び、あるいは、そのように開示されている全ての方法若しくはプロセスの工程のうちの任意の新規のもの、若しくは任意の新規の組み合わせにまで及ぶ。

Claims (15)

  1. 高分子材料(A)と添加剤とを含有するフィルムにおいて、前記高分子材料(A)がフルオロポリマーであり、前記添加剤が窒化チタン及び酸化タングステンから選択され、
    前記フィルムは建物の一部であり、
    前記高分子材料(A)は
    の構造式を有し、ここでXはハロゲン原子であり、
    前記フィルムは少なくとも100μmかつ350μm未満の厚さを有し、
    前記添加剤が窒化チタンである場合には、前記フィルムは少なくとも50ppmかつ500ppm未満の窒化チタンを含有し、
    前記添加剤が酸化タングステンである場合には、前記フィルムは少なくとも250ppmかつ3000ppm未満の酸化タングステンを含有し、
    前記酸化タングステンは式WOxを有し、2.65≦x≦2.95である、
    フィルム。
  2. 前記フィルム中の高分子材料(A)の重量%を前記フィルム中の全ての熱可塑性高分子材料の全重量%で割ることで定義される比率が少なくとも0.95である、請求項1に記載のフィルム。
  3. 前記高分子材料(A)におけるはフッ素原子である、請求項1〜のいずれか1項に記載のフィルム。
  4. 前記高分子材料(A)は式III
    の構造式を有した部分を少なくとも60重量%かつ90重量%未満にて含み、かつ式I
    の構造式を有した部分を少なくとも10重量%かつ40重量%未満にて含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のフィルム。
  5. 前記高分子材料(A)がエチレン−テトラフルオロエチレンコポリマーである、請求項1〜のいずれか1項に記載のフィルム。
  6. 前記高分子材料(A)が、前記フィルムに含まれる熱可塑性高分子材料の総重量%の少なくとも85重量%を占める、請求項1〜のいずれか1項に記載のフィルム。
  7. 前記フィルム中の全ての熱可塑性高分子材料、窒化チタン、及び酸化タングステンの重量%の合計が、少なくとも99重量%である、請求項1〜のいずれか1項に記載のフィルム。
  8. 前記添加剤が窒化チタンであり、前記フィルム中の高分子材料(A)と前記窒化チタンの重量%の合計が少なくとも80重量%であり、前記フィルムが、少なくとも50ppm、かつ500ppm未満の窒化チタンを含む、請求項1〜のいずれか1項に記載のフィルム。
  9. 前記添加剤が酸化タングステンであり、高分子材料(A)と前記酸化タングステンの重量%の合計が少なくとも80重量%であり、前記フィルムが、少なくとも500ppm未満の酸化タングステンを含む、請求項1〜のいずれか1項に記載のフィルム。
  10. 前記添加剤が、前記フィルム全体及び/又は前記高分子材料(A)中に分散されている粒子の形態であり、前記フィルム中の前記添加剤の前記粒子のレーザ回折により測定されるd50が50μm未満である、請求項1〜のいずれか1項に記載のフィルム。
  11. サイズ比(SR)が次式:
    SR=フィルムの厚さ(μm)/前記フィルムの前記添加剤の最大粒子の最大寸法(μm)
    で定義され、SRは少なくとも5であり100未満である、請求項1〜10のいずれか1項に記載のフィルム。
  12. 前記添加剤が窒化チタンであり、前記フィルム中の前記窒化チタンが、少なくとも77重量%のチタン部位を含み、少なくとも20重量%の窒素部位を含む、請求項1〜11のいずれか1項に記載のフィルム。
  13. 前記フィルムは前記建物の一部を画成するために少なくとも2つの支持体の間に固定してある、請求項1〜12のいずれか1項に記載のフィルム。
  14. (i)窒化チタン及び酸化タングステンから選択される添加剤を含有する配合物(A)であって少なくとも98重量%の熱可塑性ポリマーを含有する配合物(A)を選択する工程と、
    (ii)前記配合物(A)を、フルオロポリマーである高分子材料(A)と接触させる工程と、
    (iii)前記配合物(A)及び前記高分子材料(A)を溶融加工して前記フィルムを製造する工程とを備える、請求項1〜13のいずれか1項に記載のフィルムの製造方法。
  15. 前記配合物(A)は固体のマスターバッチであり、前記配合物(A)は前記添加剤を少なくとも1000ppmにて含有し、前記配合物(A)は構造式
    の高分子材料(C)を含んでなり、ここでXはフッ素原子である、請求項14に記載の方法。
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