RU80163U1

RU80163U1 - PHOTOCHROME TRIPLEX

Info

Publication number: RU80163U1
Application number: RU2008141066/22U
Authority: RU
Inventors: Антон Оскарович Айт; Валерий Александрович Барачевский; Анатолий Евгеньевич Галашин; Валерий Тимофеевич Гвоздовский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Фототех"
Priority date: 2008-10-16
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2009-01-27

Abstract

Изобретение относится к производству многослойных стекол, используемых в транспорте (автомобильном, авиационном, железнодорожном), строительстве (витражи, конструктивно-строительные элементы, архитектурно-художественные элементы, облицовка). Технической задачей предложенной полезной модели является создание оптически прозрачных фотохромных триплексов, обеспечивающих высокое обратимое фотоиндуцированное светопропускание на солнечном свету, снижающих энергозатраты на поддержание температурного режима и освещенности, с улучшенными прочностными свойствами и пожаробезопасностью, которые могут найти широкое применение в различных областях. Технический результат достигается за счет того, что фотохромный триплекс состоит из двух слоев прозрачного стекла, содержащих внутреннюю и наружную поверхности, которые соединены между собой промежуточным слоем, представляющим собой поливинилбутиральную пленку, включающую частицы фотохромного стекла, поливинилбутиральная пленка содержит от 1 до 80 вес.% частиц фотохромного стекла размером от 0,05-0,3 мм, при этом на одной из наружных поверхностей стекла нанесено покрытие отражающее инфракрасное тепловое излучение. 1 ил.The invention relates to the production of laminated glass used in transport (automotive, aviation, railway), construction (stained glass, structural elements, architectural and artistic elements, cladding). The technical task of the proposed utility model is the creation of optically transparent photochromic triplexes that provide high reversible photoinduced light transmission in sunlight, reduce energy consumption to maintain temperature and light conditions, with improved strength properties and fire safety, which can be widely used in various fields. The technical result is achieved due to the fact that the photochromic triplex consists of two layers of transparent glass containing the inner and outer surfaces, which are interconnected by an intermediate layer, which is a polyvinyl butyral film, which includes particles of photochromic glass, a polyvinyl butyral film contains from 1 to 80 wt.% particles of photochromic glass ranging in size from 0.05-0.3 mm, while reflecting infrared thermal radiation is coated on one of the outer surfaces of the glass. 1 ill.

Description

Изобретение относится к производству многослойных стекол, используемых в транспорте (автомобильном, авиационном, железнодорожном), строительстве (витражи, конструктивно-строительные элементы, архитектурно-художественные элементы, облицовка).The invention relates to the production of laminated glass used in transport (automotive, aviation, rail), construction (stained glass, structural elements, architectural and artistic elements, cladding).

Наиболее выраженной тенденцией в современной архитектуре является широкое применение различных светопрозрачных конструкций. Однако, практически сплошное остекление современных высотных зданий приводит к большим энергозатратам на кондиционирование в летний период. С целью снижения теплового воздействия солнечного света широко применяются тонированные (окрашенные в массе) стекла, энергосберегающие стекла с нанесенными на их поверхность тепло- и светоотражающими покрытиями. Однако, применение таких стекол, помимо снижения тепловой нагрузки, приводит к значительному уменьшению освещенности внутри помещений и, как следствие, заметному увеличению потребления электроэнергии на внутреннее освещение. Совмещение указанных свойств остекления возможно путем применения фотохромных стекол.The most pronounced trend in modern architecture is the widespread use of various translucent structures. However, almost continuous glazing of modern high-rise buildings leads to large energy consumption for air conditioning in the summer. In order to reduce the thermal effect of sunlight, tinted (colored in bulk) glasses and energy-saving glasses with heat and reflective coatings applied to their surface are widely used. However, the use of such glasses, in addition to reducing the heat load, leads to a significant decrease in indoor illumination and, as a result, a noticeable increase in electricity consumption for indoor lighting. The combination of these glazing properties is possible by using photochromic glasses.

Известно, что многослойные стекла состоят из двух и более листов стекла, прочно связанных между собой находящимися между ними слоями из эластичного прозрачного полимерного материала. Такое сочетание хрупкого материала стекла с эластичным материалом обеспечивает многослойному стеклу свойство безосколочности, т.е. способность изделия не давать отлетающих осколков при разрушении стекла от ударов и толчков.It is known that laminated glasses consist of two or more sheets of glass, firmly bonded to each other by layers of elastic transparent polymer material between them. This combination of brittle glass material with an elastic material provides laminated glass with a shatterproof property, i.e. the ability of the product to not give off flying fragments during the destruction of glass from shocks and shocks.

В настоящее время актуальной задачей в области остекления, используемого в строительной индустрии и транспортных средствах, является создание окон, обеспечивающих автоматическое обратимое изменение светопропускания в зависимости от уровня освещенности. Такая задача решается несколькими способами, главным образом с применением прозрачных фотохромных или электрохромных материалов. При применении электрохромных материалов при пропускании электрического тока, управляемого фотодиодом, происходят обратимые изменения светопропускания, то есть требуется источник электрического тока.Currently, the urgent task in the field of glazing used in the construction industry and vehicles is the creation of windows that provide automatic reversible change in light transmission depending on the level of illumination. This problem can be solved in several ways, mainly using transparent photochromic or electrochromic materials. When using electrochromic materials while transmitting an electric current controlled by a photodiode, reversible changes in light transmission occur, that is, a source of electric current is required.

Более перспективным является применение фотохромных материалов, которые разделяются на органические и неорганические фотохромные материалы.More promising is the use of photochromic materials, which are divided into organic and inorganic photochromic materials.

Наиболее распространены композиции фотохромного органического соединения с полимеризационноспособными олигомерами и мономерамиThe most common compositions of photochromic organic compounds with polymerization-capable oligomers and monomers

[патент ЕР №1433814, МПК C08L 43/04, заявка США №2006/0055070, МПК В29D 11/00].[EP patent No. 1433814, IPC C08L 43/04, US application No. 2006/0055070, IPC B29D 11/00].

Главным недостатком применения органических фотохромных материалов является их низкая светостойкость, вследствие необратимого фотохимического превращения веществ. Кроме того, фотохромные органические соединения в полимеризационноспособных композициях взаимодействуют с инициаторами фотохимического или термического отверждения, что ухудшает фотохромные свойства и препятствует процессу формования изделия. Для исключения указанных недостатков требуется значительное усложнение технологии получения изделия.The main disadvantage of using organic photochromic materials is their low light resistance, due to the irreversible photochemical conversion of substances. In addition, photochromic organic compounds in polymerization-capable compositions interact with initiators of photochemical or thermal curing, which degrades photochromic properties and impedes the molding process of the product. To eliminate these drawbacks, a significant complication of the technology for obtaining the product is required.

Неорганические фотохромные материалы имеют более высокую светостойкость, кроме того, неорганические фотохромные силикатные стекла на основе галогенидов серебра имеют долгий срок службы. Фотохромизм в таких стеклах обусловлен образованием микрокристаллической фазы галогенидов серебра, которая возникает после термической обработки стекла. Эти стекла обладают высокими потребительскими свойствами и находят применение, например, в офтальмологии (фотохромные очки) и имеют высокое светопропускание и отсутствие окраски при отсутствии актиничного излучения, появление окраски (серый или коричневый цвет) при воздействии солнечного излучения, незначительное изменение оптической плотности в отсутствии света при изменении температуры между 0 и 40° С и приемлемое время Inorganic photochromic materials have a higher light resistance, in addition, inorganic photochromic silicate glasses based on silver halides have a long service life. Photochromism in such glasses is due to the formation of the microcrystalline phase of silver halides, which occurs after heat treatment of the glass. These glasses have high consumer properties and are used, for example, in ophthalmology (photochromic glasses) and have high light transmission and lack of color in the absence of actinic radiation, the appearance of color (gray or brown) when exposed to solar radiation, a slight change in optical density in the absence of light when the temperature changes between 0 and 40 ° C and an acceptable time

восстановления высокого светопропускания в отсутствии солнечного света (не более 10 минут).restoration of high light transmission in the absence of sunlight (no more than 10 minutes).

Известны фотохромные стекла на основе светочувствительных AgCl микрокристаллов [Photobrown® и Photogray® Extra, Photobrown® и Photogray® Sunsitive, Photobrown® 16/45, Photogray® 16, Photogray® Thin & Dark, XDF Dark Gray].Photochromic glasses based on light-sensitive AgCl microcrystals are known [Photobrown® and Photogray® Extra, Photobrown® and Photogray® Sunsitive, Photobrown® 16/45, Photogray® 16, Photogray® Thin & Dark, XDF Dark Gray].

Известны высокоэффективные стекла на основе светочувствительных CuHal микрокристаллов [A.V.Dotsenko, L.B.Glebov, V.A.Tsekhomsky "Physics and Chemistry of Photochromic Glasses", CRC Press. Boca Raton. N.Y., 1998, 190 p.]. В отличие от AgHal - содержащих стекол эти стекла темнеют не только под действием УФ составляющей солнечного излучения, но и при облучении видимым или инфракрасным светом. Поэтому они обладают более эффективными фотохромными превращениями.High-performance glasses based on photosensitive CuHal microcrystals are known [A.V. Dotsenko, L.B. Glebov, V.A. Tsekhomsky "Physics and Chemistry of Photochromic Glasses", CRC Press. Boca Raton. N.Y., 1998, 190 p.]. Unlike AgHal-containing glasses, these glasses darken not only under the UV component of solar radiation, but also when exposed to visible or infrared light. Therefore, they have more effective photochromic transformations.

Недостатками фотохромных силикатных стекол на основе светочувствительных CuHal микрокристаллов является их большой вес, повышенная опасность при их разрушении, высокая температура плавления, а также ограниченная область применения, в виду невозможности изготовления остеклений больших размеров, используемых в строительстве и в транспортных средствах.The disadvantages of photochromic silicate glasses based on photosensitive CuHal microcrystals are their heavy weight, increased danger of their destruction, high melting point, and limited scope, due to the impossibility of manufacturing large glazings used in construction and in vehicles.

Известен фотохромный гибкий материал на основе полимерного связующего и фотохромных стеклянных частиц размером 0,05-1,00 мкм,Known photochromic flexible material based on a polymer binder and photochromic glass particles with a size of 0.05-1.00 microns,

вводимых в слой полимерного связующего в количестве 10-40 вес.% [заявка Германии №3308186, МПК С03С 17/02].introduced into the polymer binder layer in an amount of 10-40 wt.% [German application No. 3308186, IPC C03C 17/02].

Известен композитный материал на основе AgBr и силикат-содержащих аэрогелей [патент Германии №3844003, МПК С09К 9/00, заявка Германии №4129409, МПК С03В 8/02].Known composite material based on AgBr and silicate-containing airgels [German patent No. 3844003, IPC C09K 9/00, German application No. 4129409, IPC C03B 8/02].

Известны фотохромные триплексы и дуплексы на основе наночастиц фотохромного силикатного стекла, приготовленного различными способами и введенного в адгезивный слой, в том числе органо - силановое полимерное связующее [заявка Японии №11174622, МПК G03C 1/73, заявка Японии №2000143298, МПК С03С 17/34, заявка Японии №20011039739, МПК С03С 17/34, Заявка США №2002114956, МПК В32В 9/00].Known photochromic triplexes and duplexes based on nanoparticles of photochromic silicate glass, prepared in various ways and introduced into the adhesive layer, including organo-silane polymer binder [Japanese application No. 11174622, IPC G03C 1/73, Japanese application No. 200401323298, IPC C03C 17 / 34, Japanese application No. 20011039739, IPC С03С 17/34, US Application No. 2002114956, IPC В32В 9/00].

Известен фотохромный многослойный материал на основе CuHal и AgHal с использованием в качестве связующего поливинилбутираля [патент Великобритании №1458771, МПК С09К 9/00].Known photochromic multilayer material based on CuHal and AgHal using polyvinyl butyral as a binder [UK patent No. 14548771, IPC C09K 9/00].

Известен слоистый стеклопластик с промежуточной пленкой, содержащий функциональные ультратонкие частицы, которые обеспечивают теплоизоляцию, поглощение ультрафиолетовых лучей или сохранение достаточного коэффициента пропускания радиочастотного излучения. Предпочтительной промежуточной пленкой является поливинилбутираль или этиленвинилацетатный сополимер. Типичными Known laminated fiberglass with an intermediate film containing functional ultrafine particles that provide thermal insulation, absorption of ultraviolet rays or maintaining a sufficient transmittance of radio frequency radiation. A preferred intermediate film is polyvinyl butyral or an ethylene vinyl acetate copolymer. Typical

ультратонкими частицами являются смешанный оксид сурьмы и олова и смешанный оксид индия и олова [патент США 5830568, МПК В32В 5/16].ultrafine particles are a mixed oxide of antimony and tin and a mixed oxide of indium and tin [US patent 5830568, IPC BV 5/16].

Известны фотохромные триплексы, изготовленные методом фото - и термополимеризации акриловых мономеров и олигомеров, а также путем использования амино-отверждаемой эпоксидной смолы и содержащие частицы фотохромного стекла размером 0,05-0,1 мм. [заявка РСТ №2008058657, МПК C08F 2/00, заявка США №2008118650, МПК B05D3/00]. Для устранения светорассеяния, обусловленного различием показателей преломления полимерной пленки и частиц фотохромного стекла, в состав композиций вводятся дополнительные органические соединения, совместимые с композицией и снижающие эффект светорассеяния.Known photochromic triplexes made by photo - and thermopolymerization of acrylic monomers and oligomers, as well as by using amino-cured epoxy resin and containing particles of photochromic glass with a size of 0.05-0.1 mm. [PCT Application No.2008058657, IPC C08F 2/00, US Application No. 2008118650, IPC B05D3 / 00]. To eliminate light scattering due to the difference in the refractive indices of the polymer film and photochromic glass particles, additional organic compounds are introduced into the composition that are compatible with the composition and reduce the effect of light scattering.

Наиболее близким к предложенному является известное фотохромное ламинированное стекло (триплекс) на основе поливинилбутиральной пленки, содержащей частицы фотохромного силикатного стекла на основе AgCl, диаметр которых меньше длины волны видимого света (около 300-800 нм) [патент Японии №62252347, МПК С03С 27/12], которое выбрано в качестве прототипа.Closest to the proposed is the known photochromic laminated glass (triplex) based on a polyvinyl butyral film containing particles of photochromic silicate glass based on AgCl, the diameter of which is less than the wavelength of visible light (about 300-800 nm) [Japanese patent No. 62252347, IPC C03C 27 / 12], which is selected as a prototype.

Недостатком известного фотохромного триплекса является то, что при столь малых размерах (около 300-800 нм) силикатные фотохромные частицы перестают работать, так как значительная доля AgCl находится на поверхности этих частиц. В результате наблюдается необратимое A disadvantage of the known photochromic triplex is that with such a small size (about 300-800 nm) silicate photochromic particles cease to work, since a significant proportion of AgCl is on the surface of these particles. As a result, irreversible

выделение серебра на поверхности силикатных частиц и стекло необратимо темнеет.the release of silver on the surface of silicate particles and the glass darkens irreversibly.

Технической задачей предложенной полезной модели является создание оптически прозрачных фотохромных триплексов, обеспечивающих высокое обратимое фотоиндуцированное светопропускание на солнечном свету, снижающих энергозатраты на поддержание температурного режима и освещенности, с улучшенными прочностными свойствами и пожаробезопасностью, которые могут найти широкое применение в различных областях.The technical task of the proposed utility model is the creation of optically transparent photochromic triplexes that provide high reversible photoinduced light transmission in sunlight, reduce energy consumption to maintain temperature and light conditions, with improved strength properties and fire safety, which can be widely used in various fields.

Технический результат достигается за счет того, что фотохромный триплекс состоит из двух слоев прозрачного стекла, содержащих внутреннюю и наружную поверхности, которые соединены между собой промежуточным слоем, представляющим собой поливинилбутиральную пленку, включающую частицы фотохромного стекла, поливинилбутиральная пленка содержит от 1 до 80 вес.% частиц фотохромного стекла размером от 0,05-0,3 мм, при этом на одной из наружных поверхностей стекла нанесено покрытие отражающее инфракрасное тепловое излучение.The technical result is achieved due to the fact that the photochromic triplex consists of two layers of transparent glass containing the inner and outer surfaces, which are interconnected by an intermediate layer, which is a polyvinyl butyral film, which includes particles of photochromic glass, a polyvinyl butyral film contains from 1 to 80 wt.% particles of photochromic glass ranging in size from 0.05-0.3 mm, while reflecting infrared thermal radiation is coated on one of the outer surfaces of the glass.

Выбор размеров 0,05-0,3 мм обусловлен оптимальным соотношением между поверхностью и объемом фотохромных силикатных частиц. Фотохромное окрашивание происходит в объеме стеклянной матрицы. Чем меньше размер частицы, тем больше отношение ее The choice of sizes of 0.05-0.3 mm is due to the optimal ratio between the surface and the volume of photochromic silicate particles. Photochromic staining occurs in the bulk of the glass matrix. The smaller the particle size, the greater its ratio

поверхности к ее объему. При сильно развитой поверхности, увеличивается вероятность необратимого выхода фотохромного соединения (AgHal) из стеклянной матрицы, что ухудшает окрашиваемость материала. Кроме того, чем больше поверхность стеклянного порошка, тем больше светорассеяние на границе раздела стекло-полимер, что ухудшает прозрачность композитного материала.surface to its volume. With a highly developed surface, the likelihood of an irreversible exit of the photochromic compound (AgHal) from the glass matrix increases, which affects the stainability of the material. In addition, the larger the surface of the glass powder, the greater the light scattering at the glass-polymer interface, which impairs the transparency of the composite material.

Содержание фотохромного стекла от 1 до 80% обусловлено требованиями предъявляемыми к фотохромному триплексу, а именно, к его прозрачности, к максимальной величине обратимого окрашивания, типу фотохромного стекла.The content of photochromic glass from 1 to 80% is due to the requirements for photochromic triplex, namely, its transparency, the maximum value of reversible staining, type of photochromic glass.

Применение инфракрасного (ИК) отражающего покрытия предохраняет триплекс от перегрева, что позитивно сказывается на фотохромных свойствах триплекса при повышенных температурах. ИК отражающее покрытие может быть как однослойным, так и многослойным.The use of an infrared (IR) reflective coating protects the triplex from overheating, which positively affects the photochromic properties of the triplex at elevated temperatures. IR reflective coating can be either single-layer or multi-layer.

Преимуществами фотохромных стекол является то, что под действием солнечного света, они обратимо затемняются, что приводит к снижению теплового воздействия на помещение, и самопроизвольно осветляются при прекращении действия прямых солнечных лучей, увеличивая количество попадающего в помещение света. Применяя фотохромное остекление можно значительно снизить энергозатраты на поддержание температурного режима и освещенности во внутренних помещениях зданий.The advantage of photochromic glasses is that under the influence of sunlight, they are reversibly obscured, which leads to a decrease in the thermal effect on the room, and they spontaneously brighten when the action of direct sunlight ceases, increasing the amount of light entering the room. Using photochromic glazing can significantly reduce energy costs to maintain the temperature and light conditions in the interior of buildings.

Полезная модель поясняется фигурой, на которой дана схема предложенного фотохромного триплекса.The utility model is illustrated by the figure, which shows the scheme of the proposed photochromic triplex.

Показанный на фигуре фотохромный триплекс содержит прозрачные стекла 1, между которыми расположена поливинилбутеральная пленка 2, содержащая частицы фотохромного стекла 3. На наружной поверхности стекла 1, обращенной к солнечному излучению, нанесено ИК отражающее покрытие 4.The photochromic triplex shown in the figure contains transparent glasses 1, between which there is a polyvinyl butyral film 2 containing particles of photochromic glass 3. On the outer surface of the glass 1 facing the solar radiation, an IR reflective coating 4 is applied.

Предлагаемая полезная модель позволяет получить фотохромные триплексы обеспечивающие высокое обратимое фотоиндуцированное светопропускание в помещениях, позволяющие значительно увеличить пожарную безопасность зданий, обладающие высокими прочностными характеристиками. Предлагаемые фотохромные триплексы можно изготавливать используя стандартное оборудование.The proposed utility model allows to obtain photochromic triplexes that provide high reversible photoinduced light transmission in rooms, which can significantly increase the fire safety of buildings with high strength characteristics. The proposed photochromic triplexes can be manufactured using standard equipment.

Claims

Photochromic triplex, consisting of two layers of transparent glass containing inner and outer surfaces, which are interconnected by an intermediate layer, which is a polyvinyl butyral film, comprising particles of photochromic glass, characterized in that the polyvinyl butyral film contains from 1 to 80 wt.% Particles of photochromic glass from 0.05-0.3 mm in size, while one of the outer surfaces of the glass is coated with a reflective infrared thermal radiation.