具有太阳辐射防护性的聚合物覆盖物的制作方法

专利名称：具有太阳辐射防护性的聚合物覆盖物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种防紫外线(UV)并反射红外线的聚合物覆盖物，其包括比密度大 于1的聚合物材料的基底、UV阻断添加剂和施加在所述聚合物基底上的对可见光透明并反 射红外线的至少一个选择性日光滤片。本发明还涉及所述聚合物覆盖物的用途。
背景技术：
塑料材料，由于其结构性质，正逐步代替具有金属或无机性质的其他传统材料，如 玻璃。塑料材料由于它们的“易”成型性、形变、重量、维护和不容易氧化的耐性而比金属 具有优势。然而，因为它们也具有有机材料的典型局限性，而并非没有缺点。一些限制是 硬度、耐磨性、耐热性和机械一致性。近年来，利用混合不同塑料材料的工艺，即加入添加剂 或加入矿物填料，如玻璃纤维或碳纤维，已经可以改善或实现等于或甚至优于传统金属材 料的性能。关于透明度方面，存在如玻璃一样透明的塑料。它们是非晶聚合物，如聚甲基丙 烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚碳酸酯。这些塑料具有类似于玻璃的透射率值。添 加剂可以很容易地加入到其中，它们可以很容易地着色，它们具有更低的重量(与玻璃的 2. 5Kg/m2.mm相比，聚碳酸酯为1. 13Kg/m2. mm)，它们不太脆，但另一方面，它们具有较低的 耐磨性。已经尝试利用表面涂层的使用和处理来补偿后一种缺陷。还有一些应用中，由于能源、实用或美感的原因，必须设置透明的盖子、顶部或包 罩，以允许可见光通过。对于该应用优异的传统材料是玻璃，因为其日光透射率接近90%， 并且其机械特性使得它可广泛用于这些应用中。透明塑料材料的发展使得这些类型的材料 比传统材料更具有竞争力，因为其物理和化学特性的原因容易形变、柔韧性和适应性以及 低重量。对于百货公司和住宅楼宇的天窗正是这种情况，使用天窗将亮度提供到远离建筑 物侧窗的内部领域，并且塑料材料的低重量允许减少支持结构。农业温室也是这种情况，其 中使用极轻质结构的塑料允许农作物的质量和产量大大增加。由于太阳辐射是最难以控制的环境因素之一，尤其是在从赤道起高于25°的纬 度，因此需要具有太阳辐射控制系统。例如，在约40° N纬度，在12月份时表面接收到的辐 射大约是在6月份接受的辐射的三分之一。用于构造透明包罩的塑料或玻璃材料的使用涉及到在春季和夏季的温暖月份，特 别是在地球的温带和热带，室内部的温度大大增加。太阳辐射引起的这种增加对于正常入 射达到约1000W/m2的值。这种情况迫使利用自然通风或空气调节，以将室内温度降低到舒 适或合适的值。需要使用空调具有减少内部温度所需的高功率消耗的缺点和与之相关的经 济成本。对于在温室中使用的薄膜而言，透明度是在植物生长和发育中使用的辐射的极为 重要的性质。在这个意义上说，必须指出，从整个太阳辐射光谱中，只有一部份的辐射被认
4为是对植物生长有益的辐射。因此，被称作“光合有效辐射”(PAR)的400-700纳米的辐射 强度是直接影响植物生长和发育的辐射。下表显示在地球表面入射的总辐射的各个波长范 围的百分比
表 1細%
UV(280-400nm)8. 6-6. 4
PAR(400-700nm)38. 2-42.9
FR(700-850nm)16. 5-15.2
IR(850-2800nm)33. 9-34.2
热(> 2800nm)2. 7-1.3太阳辐射控制在农业方面的兴趣日益增大，其中透明塑料材料已广泛用于园艺和 花卉作物的覆盖物。在温室的精耕细作中和夏季期间，所有的植物接受热应激，所述应激导 致其成长和最终产量降低。下面的解决方案目前正被用于控制温室内部的辐射使用特别 加入了添加剂的薄膜，蒸发其中的水份，用白垩粉涂布温室的外部，使用网格产生人造遮蔽 并迫使温室内部的通风。除了不能完全防止植物的热应激之外，这些作用并不会减缓高耗 水，因为温室内部的水蒸发和因为必要的通风会造成水损失。此外，在温室保持开放以方便 内部通风和曝气的期间，存在有害昆虫穿透其中的可能性，而对农作物产生恶性影响。另一 方面，在冬季夜晚，温室的温度下降，主要是由于白天和晚上的温差以及薄膜的高红外线透 射率。这种温度下降使得有必要施加额外的热量，从而产生能源成本。选择性滤片的使用在很大程度上解决了上述问题。它降低了室内或温室内部的温 度。在温室中，使用选择性滤片使得水蒸发减少，同时也降低了对通风的需要，进一步地，减 轻了温室内的夜间温度损失。此外，温室内的紫外线控制可以防止或减少内部的昆虫数量，因为昆虫的视野主 要是在这一光谱区。害虫目前利用杀虫剂或生物天敌对付，导致后续生产成本增加和耕作 的产品质量下降。杀虫剂的使用，由于这类化合物的毒性，涉及供人类食用的风险，并会严 重影响消费者的健康。通过利用紫外线过滤技术来选择温室内部的辐射来打击害虫的可能 性是有利的，并适用于替代常用于制造温室用覆盖物的透明塑料材料，下面详细说明。目前使用的温室保护膜是聚乙烯或聚乙烯共聚物薄膜，优选乙烯乙酸乙烯酯 (EVA)。这些类型的塑料材料具有结构和机械一致性，成为这些类型的树脂的典型特性。它 们的比密度小于1，比技术或工程塑料材料的小。由于聚乙烯典型的结晶性，在可见光区的 透射率水平低于70-80%。此外，它们是浊度约11%的材料。此外，由于它们的分子和光学 特性，它们对红外线是比技术塑料更透明的材料。辐射透射率水平比聚烯烃更好并具有更好结构一致性的其他类型塑料树脂，如多 孔聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯，在可见光区的透射率约70-80 %，也已被用于构造温室结 构。然而，这些材料，除了比聚烯烃更贵之外，还具有在所覆盖的室内部发生环境过热的缺
点ο考虑到所有上述情况，在任何类型的包罩中，利用太阳光滤片的透射辐射控制大 大提高了所述包罩的特性。为了控制红外线，不同类型的有机和无机化合物通常被加入作为聚烯烃的添加剂。优选使用比例为0.5 15%的金属氧化物。例如，天然硅酸盐(滑石粉、高岭土等)、 合成硅酸盐(分子筛)、二氧化硅、碳酸钙、硫酸钡、氢氧化铝、金属硫酸氢盐、硼砂、金属硼 酸盐等。添加有添加剂的不同塑料已经获得专利，例如西班牙专利ES 439227、美国专利US 4651467和US4559381或欧洲专利文献EP 01541012A1和EP 0429731中所描述的那些。然而，将这类产品加到聚乙烯中导致了一系列缺点。例如，其中大部分必须以大量 加入(1-30%)以对红外线达到良好的透明度。这些化合物作为聚烯烃的加入填料，从而调 节和减少其机械性能，更重要的是，也减少了总可见光辐射透射率。目前在农业方面销售的 最长时间的片保证3年的最大耐久性。在任何情形中，在整个太阳光谱中的透射率下降，并 且可见光_红外线的选择性极小，因此，太阳辐射的减少伴随着可见光辐射的减少。可以获得较高的可见光-红外线选择性，也就是说，可以实现利用多层滤片在没 有减少可见光透射率的情况下进行太阳辐射控制。所述滤片含有透明金属层，使得红外线 被反射并且透射可见光。在透明基底上使用滤片来反射红外线已有先例，例如欧洲专利EP 0454666B1中记载的滤片。然而，上述文献中记载的滤片适用作玻璃装配用板。所述板被放 在两片玻璃之间，并具有机械性能和耐久性，不适于在实际玻璃装配以外被单独使用或独 立使用。此外，上述专利EP 0454666B1不能针对紫外线控制，并且对紫外线控制和红外线 控制组合没有作用。紫外线对人类是非常有害的，引发黑色素瘤和皮肤癌以及许多其他皮肤功能障 碍。因此，在夏季最热的时期必须防止这种辐射。紫外线对于塑料材料也有害，因为它减少 了其耐久性，并改变了其机械性能。这就是为什么许多塑料材料包括紫外线稳定剂。这些化 合物的加入只为了在外部应用中保持这些材料的耐久性，而这种辐射对人类的有害影响在 其目的以外。在这个意义上说，通过添加任何紫外线吸收化合物作为聚合物中的添加剂，来 控制紫外线在农业塑料材料中的有害影响。对于在塑料树脂中加入紫外线稳定剂作为添加 剂，存在几种已知的技术，用于提高对这种辐射的抵抗性，并因此改善这些材料的耐久性。 最简单的方法是在树脂中利用紫外线添加剂的物理分散性，使得紫外线稳定剂被置于聚合 物链的间隙中(如专利US 4，325，863，4，333，920中描述的)。另一种方法是利用含有反应 性紫外线基团并进而能够在其制造过程中共聚的分子(如专利US 4，055，714中描述的)， 从而紫外线稳定剂被加到聚合物链中。第三种选择是利用紫外线稳定剂与低聚物或聚合物 的反应性加成，从而与这些化合物形成分枝共聚物(如专利US 4，743，657和5，556，936中 描述的)。日本专利JP9207262A1描述了一种农业用途的片，能够基于由至少一层氧化锡形 成的日光滤片过滤红外线。该专利中提到这种片对紫外线是透明的，只拦截了一部分红外 线。用于制造所述片的树脂是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，并且提供了后者包含基于氟化 树脂或有机硅树脂的保护膜。在任何情况下，日本专利申请JP9207262A1中详细说明的片 重点是允许紫外线通过，因此促进了使用这种片的温室内昆虫的可见度。此外，根据该专利 制造的片具有非常低的可见光_红外线选择性。日本专利申请JP2000221322A1还记载了红外线和紫外线滤片，通过组合不同折 射率的多个片获得了组合效果。具有高折射率的这些片包括至少一层由掺氧化锌和/或铟 锡氧化物(ITO)的铝形成的导电材料层。所有透明片的组合允许过滤由数字视频设备内部 的光源产生的红外线和紫外线，但其对大面积的适用是十分复杂，因为涉及的层数非常高(30层)。所述组合不具有低排放性，因为它具有远红外线反射率> 3 μ m,因此，其热性能低得多。目前，没有任何类型的对可见光透明的层材料或片材料，同时具有适当的机械、光 学、化学和环境的稳定性质，并适用作农产品市场中的顶部覆盖物、墙或包罩。同时也没有 直接用作允许有选择性地、同时和组合控制红外线和紫外线的覆盖物。如果有，可以阻止内 部热量过剩，会降低人类皮肤癌和昆虫吸引力的风险。也没有在接触部件后具有超过5年 寿命的塑料薄膜。

发明内容
本发明的反射红外线的聚合物覆盖物被设计成联合控制紫外线和红外线。所述覆盖物基本上其特征在于，其包括-比密度大于1的聚合物材料的基底，其含有至少一种选自具有紫外线敏感性基 团的分子的紫外线吸收化合物，所述化合物设置在所述聚合物材料基底的内部或者设置成 在含有所述化合物的另一种材料中的表面涂层形式；和-至少一个选择性日光滤片，对可见光是透明的并反射红外线，施加在所述基底上 并由以下各层形成施加在所述基底上的对可见光透明的至少一个第一介电材料层；施加 在所述第一介电材料层上的至少一个第一金属层；位于所述金属层上的作为阻挡层的中间 层；和施加在所述作为阻挡层的中间层上的至少一个第二介电材料层。在本发明中，紫外线吸收化合物包括具有能够与所述基底的材料共聚合的紫外线 敏感基团的分子，或者具有适于与低聚物或聚合物反应而与这些化合物形成分枝共聚物的 紫外线敏感基团的分子。在本发明中，除非另有说明，术语“透明”是指允许可见光透过。因此，所述聚合物 覆盖物包括聚合物材料的基底和可以完全透明的至少一个选择性日光滤片，允许透过它清 楚地看到轮廓；或者可以具有一定的不透明或半透明性质，从而透过它不能看到轮廓。在任 何情况下，必须理解，可见光可以透过由所述聚合物材料的基底和所述选择性日光滤片形 成的组件的程度大于红外线透过。比密度大于1的聚合物材料指技术或工程聚合物。根据本发明的另一方面，所述选择性日光滤片，对可见光透明并反射红外线，由以 下各层形成施加在所述基底上的对可见光透明的至少一个第一介电材料层；施加在所述 第一介电材料层上的至少一个第一金属层；作为阻挡层的中间层，位于所述金属层上；和 施加在所述中间层上的至少一个第二介电材料层；施加在所述第二介电层上的至少一个第 二金属层；位于所述第二金属层上的至少一个中间层；和施加在所述作为阻挡层的第二中 间层上的至少一个第三介电层。本发明的覆盖物其特征在于，其包括叠置在所述选择性日光滤片上和/或叠置在 所述聚合物材料的基底的自由面上的至少一个外保护层。所述外保护层优选含有至少一种紫外线吸收化合物。通过施加在所述覆盖物的部分或全部表面上的一层或多个适当的组合层中的金 属氧化物和金属的沉积造成的紫外线吸收或反射过程，控制紫外线的有害影响。根据本发明的覆盖物其特征在于，所述聚合物材料的基底独立地选自丙烯酸聚合物、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚碳酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚氯 乙烯或聚缩醛、其共聚物或通过挤出工艺获得的组合物。根据本发明的另一特征，所述介电材料层包括折射率为1. 4 2. 4的金属氧化物 和/或金属元素的氮化物。根据本发明的覆盖物其特征在于，所述金属氧化物选自氧化锡、氧化锌、氧化铝、 氧化钛、氧化硅、氧化镍或其混合物。另一方面，根据本发明的覆盖物其特征在于，所述金属元素的氮化物选自硅氮化 物和铝氮化物或其混合物。根据本发明的覆盖物其特征在于，所述金属层包括选自银(Ag)、金(Au)、铝(Al)、 铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、或其合金或其混合物的金属材料。在本发明中，金属合金应被理解成指这些金属可以相互形成或与其他金属形成的 任何可能的合金。根据本发明的覆盖物其特征在于，所述选择性日光滤片包括至少一个中间层，在 所述滤片的制造过程中，位于所述金属层和所述介电层之间，然后施加在所述金属层上，在 所述制造过程中用作阻挡层，并由选自钛(Ti)、铬(Cr)、镍(Ni)、镍铬合金(NiCr)和铟锡氧 化物(ITO)的至少一种化合物形成。根据本发明的覆盖物其特征在于，所述聚合物材料的外保护层独立地选自丙烯酸 聚合物、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚碳酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、 聚氯乙烯、聚硅氧烷或聚缩醛或这些树脂的共聚物。另一种选择是，所述聚合物材料的外保护层独立地选自聚α -烯烃或聚α _烯烃 与聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚氟乙烯(PVF)或乙烯乙烯醇(EVOH) 的共聚物。还优选的覆盖物是，所述聚合物材料的外保护层独立地选自环氧树脂、脂肪族或 芳香族丙烯酸或聚氨酯树脂，其中抗氧化剂和/或紫外线吸收化合物被加入作为添加剂。根据本发明的另一特征，所述外保护层包括选自抗氧化剂化合物和/或荧光化合 物或聚合物的多种添加剂。根据本发明的另一特征，所述金属层、所述介电材料层和所述中间层各自的厚度 为 5 500nmo根据本发明的覆盖物其特征在于，所述聚合物材料的基底和/或所述外保护层包 括占所述基底总重量小于10%的紫外线吸收化合物。此外，根据本发明，所述聚合物材料的基底和/或所述外保护层包括选自抗氧化 剂化合物和/或荧光化合物或聚合物的多种添加剂。根据本发明的覆盖物其特征在于，其在紫外线区的波长290nm下的透射率为 0% 70%。根据优选实施方案，所述覆盖物其特征在于，其还包括设置在所述外保护层和对 可见光透明的邻近介电材料层之间的聚合物材料的粘合层。本发明的另一目的是提供一种覆盖物，其特征在于，其包括-比密度大于1的聚合物材料的基底，含有至少一种紫外线吸收化合物；和-选择性日光滤片，对可见光是透明的并反射红外线，施加在所述透明基底上并由
8以下各层形成施加在所述基底上的对可见光透明的第一介电材料层；施加在所述第一介 电材料层上的金属层；施加在所述金属层上并由选自钛(Ti)、铬(Cr)、镍(Ni)、镍铬合金 (NiCr)和铟锡氧化物(ITO)的至少一种化合物形成的中间层；和施加在所述中间层上的第 二介电材料层。存在的所述外保护层优选设置在所述选择性日光滤片的最后的介电材料层上和/ 或设置在所述聚合物材料的基底的自由面上。本发明的覆盖物的另一优选实施方案包括-聚合物材料的基底，含有至少一种紫外线吸收化合物；和-至少两个选择性日光滤片，由以下各层形成施加在所述基底上的对可见光透 明的第一介电材料层；施加在所述第一介电材料层上的第一金属层；作为阻挡层的中间 层，位于所述金属层上；和施加在所述中间层上的第二介电材料层；施加在所述第二介电 层上的第二金属层；位于所述第二金属层上的第二中间层；和施加在所述作为阻挡层的第 二中间层上的第三介电层。按与其他实施方案相同方式，存在的所述外保护层设置在所述选择性日光滤片的 最后的介电材料层上和/或设置在所述聚合物材料的基底的自由面上。本发明的目的还在于覆盖物用于构造具有透明壁和/或顶部和/或覆盖物的温室 或建筑物的用途。本发明的另一目的是覆盖物作为选自陶瓷材料、塑料、玻璃、金属材料或其组合的 刚性层状材料的涂层的用途。


为了说明本发明覆盖物对象的优点和特性，下面是显示所述覆盖物的几种不同实 施方式的一些附图，但并非是限制性的例子图1显示根据本发明的覆盖物的截面图，其中可以看到透明基底和包括金属层的 选择性日光滤片；图2显示根据本发明的覆盖物的截面图，其中可以看到透明基底和包括两个金属 层的选择性日光滤片；图3显示本发明覆盖物的另一个实施方案，其中利用粘合层与选择性日光滤片连 接的外保护层已被加到图1的覆盖物上；图4显示根据图2的覆盖物，其中已经使用了包括两个金属层的选择性日光滤片 和利用粘合层与选择性日光滤片连接的外保护层；图5对应于其中y轴显示根据本发明的四层的覆盖物的透射率随波长变化的曲 线，并将透射率分布与温室中普遍使用的覆盖物作比较；图6对应于其中根据本发明的七层的覆盖物在不同波长下的透射率曲线，并与温 室的传统覆盖物作比较；以及图7显示未设有外保护层的聚合物覆盖物与设有含紫外线吸收化合物的外保护 层的聚合物覆盖物之间的透射率差异。
具体实施例方式从图1 4可以看出，本发明的反射红外线的聚合物覆盖物1包括至少一个透明 和聚合物材料的基底2和至少一个选择性日光滤片3。透明材料的基底2具有能够吸收紫外线的至少一种化合物。在表1中可以看到， 本发明的覆盖物1中使用的紫外线吸收化合物是射线敏感型化合物，能够与形成透明材料 基底2的聚合物分子共聚合。可选择地，还可以使用具有紫外线敏感基团或区域并可以与 低聚物或聚合物反应而与其形成分枝共聚物的分子。表2
取决于聚合基底2过程中使用的分子，生成的覆盖物1将能够吸收电磁辐射谱对 应于紫外线(UV)区域内的不同波长范围中的辐射。这些分子完全或部分地吸收紫外线，并且它们在透明材料基底2内部的组合提供 取决于聚合物覆盖物1的最终用途的所需性能。 选择性日光滤片3由以下各层形成对可见光透明的至少一个第一介电材料层4， 所述第一介电材料层4施加在基底2上；施加在第一介电材料层4上的至少一个第一金属 层5 ；和施加在金属层5上的至少一个第二介电材料层6。从图1 4可以看出，在选择性日光滤片3的制造过程中，在金属层5，5’与后来 施加在邻近金属层5，5’上的介电材料层6，6’之间，设置有中间层7，用作所述制造过程中 的阻挡层，用于防止在施加介电材料层6，6’时金属层5，5’的劣化。中间层7含有选自钛、铬、镍、镍铬合金和铟锡氧化物(ITO)的至少一种化合物。中 间层7的厚度一般为5 20nm。图1和图3显示根据本发明的聚合物覆盖物1的具体实施方案，其中具有位于对 可见光透明的第一介电材料层4与中间层7之间的一个金属层5、然后是对可见光透明的第 二介电材料层6的选择性日光滤片3设置在透明材料基底2上。可选择地，图2和图4显示本发明的透明覆盖物1的另一个实施方案，其中选择性 日光滤片3包括位于介电材料层4，6，6’之间的两个金属层5，5’，中间层7，7’在加入介电 材料层6，6’之前施加在金属层5，5’上，然后被加入作为选择性日光滤片3的制造过程中 的添加剂。透明基底2对应于聚合物材料，如丙烯酸聚合物、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚碳酸酯、 聚乙酸乙烯酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯或聚缩醛。还可以使用由上述 化合物的共聚物形成的基底2或它们两种以上的组合形成的基底2。这些透明和聚合物材料基底2可通过形成它们的不同材料的共挤工艺来获得，并 且在聚合过程中存在的紫外辐射吸收化合物被提供在使用的至少一种聚合物中。介电材料层4，4’，6，6’的折射率为1. 4 2. 4。为此，使用金属氧化物和/或金属 元素的氮化物，如氧化锡、氧化锌、氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化镍或其混合物；以及硅氮化 物和铝氮化物，或它们的混合物。这些介电材料层4，4’，6，6’，被定义作电绝缘体，对可见光 是透明的。介电材料层4，4’，6，6’的厚度为5 500nm。银(Ag)、金(Au)、铝(Al)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、两种或更多种的混合物或所 述金属的合金用于金属层5，5’。这些金属层5，5’的厚度为5 IOOnm.最后，为了防止选择性日光滤片3的环境退化，从而为由透明基底2和选择性日光 滤片3形成的整个组件提供更大的耐久性和最佳的机械性能，覆盖物1可以包括外保护层 8，其也是聚合物材料，并可以含有或不含有至少一种紫外线吸收化合物。例如，外保护层8邻近在覆盖物1的制造过程中沉积的最后的介电材料层6，6’或 直接设置在基底2的自由面10上，在选择性日光滤片3的另一侧，保护覆盖物1的另一面 免受外部磨损。聚合物材料的外保护层8包括选自丙烯酸聚合物、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚碳酸 酯、聚乙酸乙烯酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯或聚缩醛或这些树脂的共 聚物的至少一种化合物。可选择地，外保护层可以由以下化合物形成，如聚α _烯烃或聚α _烯烃与聚乙烯 (PE)、聚丙烯(PP)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚氟乙烯(PVF)或乙烯乙烯醇(EVOH)的共聚 物。用于形成外保护层8的其他化合物是环氧树脂、脂肪族或芳香族丙烯酸或聚氨酯
12树脂，其中抗氧化剂或紫外线吸收化合物可被加入作为添加剂。根据本发明的保护层8包括抗氧化剂类型和/或荧光物质(聚合或非聚合的)的 几种添加剂，以控制具有所述覆盖物1的任何室内部的辐射。从图3和图4可以看出，覆盖物1可以包括粘合层9，以插入方式设置在外保护层 8和最后的介电材料层6，6’之间。优选地，所述粘合层9还包括具有与透明聚合物材料基 底2内部所用的相同性质的至少一种紫外线吸收化合物，并且重量比相同，S卩，小于10重量％。根据本发明的覆盖物1在透明和聚合物材料基底2中和/或在外保护层中还包括 抗氧化剂类型和/或荧光物质(聚合或非聚合的)的几种添加剂，用于保护材料免受紫外 线降解，此外用于选择通过覆盖物1的太阳辐射进入具有所述覆盖物1的任何室。虽然图中没有显示，根据本发明另一实施方案的聚合物材料基底2在其选择性日 光滤片3的自由面包括另一个外保护层8或任何表面涂层，并优选包括至少一种紫外线吸 收化合物。所有这些为了使整个组件具有更大的刚度和/或使其对这种辐射更有耐磨损 性。下面描述用于制造反射红外线和吸收紫外线的透明聚合物覆盖物1的一些方法， 从而促进对本发明的理解。因此，为获得本发明的覆盖物1，进行以下操作在透明和聚合物材料的基底2上， 加上第一介电材料层4，然后沉积第一金属层5。作为阻挡层并由选自钛、铬、镍、镍铬合金 和铟锡氧化物(ITO)的至少一种化合物形成的中间层7加在第一金属层5上，用于保护它。 然后，第二介电材料层6沉积或加在中间层7上。此时，如果覆盖物1必须仅具有一个金属 层，那么金属层也被加入到最终产品中。然后，如果覆盖物1意图用于接触元件，那么方便 地是在第二介电材料层6上加上前述的外保护层8。沉积金属和/或介质化合物的方法，如化学气相沉积法(CVD)或物理气相沉积法 (PVD)，主要用于连续加入不同层4，5，6，7，8到透明基底2。在PVD技术中优选选择“磁控 溅射”技术。关于外保护层8，可以通过插入具有前述性质的粘合层9来层压加入。如果外保护 层8是层压加入的，那么使用粘合层9，并通过热熔法粘附。外保护层8也可以利用热或紫 外线活化的粘合剂粘附到最后的介电材料层6，6’上。如果外保护层8由环氧树脂、脂肪族或芳香族丙烯酸树脂或聚氨酯树脂制成，那 么可以通过挥发或“喷射”技术或通过辊加入，并且随后利用热和/或紫外线活化所述树脂。取决于被加到透明和聚合物材料基底2上而形成根据本发明的覆盖物1的选择性 日光滤片3必须包含的金属层5，5’的数量，加入金属层5，5’的步骤，然后加入中间层7，7’ 和介电材料层6，6’的步骤逐步发生，直到沉积最后的金属层5’，并且该层被最后的介电材
料层6’覆盖。显然，本领域技术人员可以对上述方法做出各种变型，这些变型将取决于所使用 的材料和得到的透明覆盖物1的用途。下面示出根据本发明的覆盖物1的一些实施例，并且列出了在不同波长下的透射 性。以下例子允许观察覆盖物1相对于现有技术的相应覆盖物或结构的性能。
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实施例1 具有四层的选择性日光滤片的多层透明聚合物覆盖物1。选择性日光滤片3包括氧化锡的介电材料层4，6，6’，厚度为25nm和50nm，一个银 金属层5，厚度为15nm，和Ti中间层7，作为阻挡层，厚度为2nm，利用“磁控溅射”技术被加 到或构造在聚碳酸酯(PC)透明材料膜或基底2上，其中包括二苯甲酮衍生物作为紫外线吸 收剂，含量为5重量％。对实施例1的覆盖物1进行光谱研究，用于确定可见光/红外线选择性和紫外线 透射能力，同时将实施例1的覆盖物1在不同波长下的透射率与温室中使用的常规膜作比较。实施例1的覆盖物1和常规膜的行为参见图5。深实线相应于具有四层的覆盖物 1的透射百分比。覆盖物1在相应于紫外线(200 400nm)的光谱区波长区域中具有低 透射百分比，这说明紫外线不会穿透覆盖物，或以非常低的比例穿透。关于相应于可见光 (400 800nm)的光谱波长，实施例1的覆盖物1具有50% 70%的透射率，保证了通过这 种覆盖物的良好可见性。关于相应于导致加热的红外线(800 3000nm)的电磁辐射光谱 区，可以观察到，根据本发明的覆盖物1的透射率对于可见光急剧下降，小于2%。相比之下，温室中使用的常规膜，其用途也可以适用于本发明的覆盖物1，允许紫 外线光谱区以及相应于红外线的光谱区的光以更高百分比通过(图5中的浅实线)。因此， 必须作出解释，已经知道，这些类型的膜允许紫外线和红外线通过，有利于昆虫和害虫进入 温室，由于红外线效应增加了白天中的热量。该实施例的覆盖物1中以及通常根据本发明的聚合物覆盖物1中的另一效果在图 5中也可以观察到，这种效果是它们在可见光区比温室中使用的常规膜具有更高的透射率， 使得它们对于这种应用最佳，甚至适于透明包罩或覆盖物。实施例2 具有七层的选择性日光滤片的多层透明聚合物覆盖物1。选择性日光滤片3包括氧化锡的介电材料层4，6，6’，厚度分别为30nm，80nm和 35nm，两个银金属层5，厚度分别为IOnm和12nm，和两个钛阻挡层，厚度为2nm，利用“磁控 溅射”技术被加到或构造在聚碳酸酯(PC)透明材料膜或基底2上，其中包括二苯甲酮衍生 物作为紫外线吸收剂，含量为5重量％。按与实施例1相同方式，研究可见光/红外线选择性和紫外线透射能力，并将所得 数据与温室中使用的常规膜作比较。具有七层(在介电材料层4，6、作为阻挡层的中间层7和金属层5之间，根据辐射 波长)的覆盖物1的透射率在图6中以深实线示出。如实施例1中那样，透射率在光谱的 可见区最大，而在相应于紫外线和红外线的光谱区基本上为0。此外，在可见光谱区中通过覆盖物1的辐射比常规温室膜的高。如果将图5和图6中的数据作比较，可以观察到，在具有两个银金属层5，5的结构 中，实施例1和2的覆盖物1所用的材料具有较高的可见光/红外线选择性。换句话说，由 于不同层中发生的干扰条件，可见光透射和红外线反射同时增加。实施例3 具有七层的选择性日光滤片和含UV添加剂的丙烯酸酯保护层的多层透 明聚合物覆盖物1。将作为外保护层的另一个丙烯酸酯膜加到实施例2中制备的透明聚合物覆盖物1 上。使用的保护膜是Aldrich供应的丁基-甲基丙烯酸甲酯共聚物(CAS 256018-33-7)，含有3% Tinuvin 360 (紫外线稳定剂)。未设有外保护层8的透明覆盖物1 (浅线)与设有外保护层8并含有UV添加剂的 另一个覆盖物(深线)之间的透射率差异示于图7。比较而言，图7显示两个覆盖物1之间的透射率差异。设有外保护层8的覆盖物 1其透射率值在紫外线区(280-400nm)接近于0。通过这些例子，可以证明，本发明的覆盖物1具有优良的热阻挡性，能够反射红外 线，因为红外线不会被吸收，不会再进入覆盖物1。本发明的聚合物覆盖物1可以用作刚性层状材料的涂层，如建筑玻璃、汽车玻璃、 必须保护不受某些辐射的塑料以及必须保证一定耐久性的陶瓷或金属材料。本发明的覆盖物1的最适用途之一是直接用在具有透明壁和/或顶部和/或覆盖 物的温室或建筑物的构造中。因此，本发明新型材料的目的是提供适合长期用作温室的覆盖物和顶部的机械、 光学、化学和环境稳定性，甚至大于3年(由聚烯烃建造的当前温室覆盖物的当前最大期 限)。除了上述优点之外，日光滤片3和紫外线吸收化合物的联合使用还具有其他的优点。 一方面，使用合适设计的日光滤片3进行一定的紫外线控制，允许直到现在使用的阻断添 加剂的浓度更低。另一方面，这些选择性日光滤片3，由于其红外线反射特性，防止内-外的 远红外线透射，减少了在寒冷冬夜里温室的能源损失，因此降低了供暖需求。根据所需的应用，使用本发明的覆盖物1，覆盖物或包罩可以具有最小的光透射 率，大于50%且低于90%;日光(可见光)透射为50% 75%;紫外线透射率小于3%，热 红外透射小于2%。同时，可以保证覆盖物和/或包罩在接触元件的条件下具有大于5年的 耐久性。
权利要求
一种具有太阳辐射防护性的聚合物覆盖物(1)，适于联合控制紫外线和红外线，其特征在于，其包括 比密度大于1的聚合物材料的基底(2)，其含有至少一种选自具有紫外线敏感性基团的分子的紫外线吸收化合物，所述紫外线吸收化合物设置在所述聚合物材料基底的内部或者设置成在含有所述化合物的另一种材料中的表面涂层形式；和 至少一个选择性日光滤片(3)，对可见光是透明的并反射红外线，施加在所述基底上并由以下各层形成施加在所述基底上的对可见光透明的至少一个第一介电材料层(4)；施加在所述第一介电材料层上的至少一个第一金属层(5)；位于所述金属层上作为阻挡层的中间层(7)；和施加在所述阻挡层上的至少一个第二介电材料层(6)。
2.如权利要求1所述的聚合物覆盖物(1)，其特征在于，所述选择性日光滤片(3)还包 括施加在所述第二介电材料层(6)上的至少一个第二金属层(5')；位于所述第二金属层 上的至少一个第二中间层(7')；和施加在所述作为阻挡层的第二中间层上的至少一个第 三介电层(6 ‘)。
3.如前述权利要求任一项所述的聚合物覆盖物(1)，其特征在于，其还包括叠置在所 述选择性日光滤片上和/或叠置在所述聚合物材料的基底(2)的自由面(10)上的至少一 个外保护层(8)。
4.如权利要求3所述的聚合物覆盖物(1)，其特征在于，所述聚合物材料的外保护层 (8)含有至少一种紫外线吸收化合物或含有能够吸收或反射全部或部分紫外线的一个或多 个表面金属和金属氧化物层。
5.如前述权利要求任一项所述的聚合物覆盖物(1)，其特征在于，所述聚合物材料的 基底(2)独立地选自丙烯酸聚合物、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚碳酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚对苯 二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯或聚缩醛、它们的共聚物或通过挤出工艺获得的它们 的组合物。
6.如前述权利要求任一项所述的聚合物覆盖物(1)，其特征在于，一个或多个所述介 电材料层(4，6)包括折射率为1. 4 2. 4的金属氧化物和/或金属元素的氮化物。
7.如权利要求6所述的聚合物覆盖物(1)，其特征在于，所述介电材料是选自氧化锡、 氧化锌、氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化镍的金属氧化物，或其混合物；或选自硅氮化物和铝 氮化物的金属元素氮化物，或其混合物。
8.如前述权利要求任一项所述的聚合物覆盖物(1)，其特征在于，一个或多个所述金 属层(5，5，)包括选自银(Ag)、金(Au)、铝(Al)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、或其合金或其混 合物的金属材料。
9.如前述权利要求任一项所述的聚合物覆盖物(1)，其特征在于，作为阻挡层的一个 或多个所述中间层(7,7')包括选自钛(Ti)、铬(Cr)、镍(Ni)、镍铬合金(NiCr)和铟锡氧 化物(ITO)的材料。
10.如权利要求3 9中任一项所述的聚合物覆盖物(1)，其特征在于，所述聚合物材 料的外保护层(8)独立地选自丙烯酸聚合物、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚碳酸酯、聚乙酸乙烯 酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚硅氧烷或聚缩醛或这些树脂的共聚物。
11.如权利要求3 9中任一项所述的聚合物覆盖物(1)，其特征在于，所述聚合物材 料的外保护层⑶独立地选自聚α-烯烃或所述聚α-烯烃与聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、2乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚氟乙烯(PVF)或乙烯乙烯醇(EVOH)的共聚物。
12.如权利要求3 9中任一项所述的聚合物覆盖物(1)，其特征在于，所述聚合物材 料的外保护层(8)独立地选自环氧树脂、脂肪族或芳香族丙烯酸或聚氨酯树脂，其中紫外 线稳定化合物被加入作为添加剂。
13.如权利要求3 12中任一项所述的聚合物覆盖物(1)，其特征在于，所述外保护层(8)还包括选自抗氧化剂化合物和/或荧光化合物或聚合物的多种添加剂。
14.如前述权利要求任一项所述的聚合物覆盖物(1)，其特征在于，所述各个金属层 (5，5’)、所述各个介电材料层(4，6)和所述各个中间层(7，7’ )的厚度分别为5 500nm。
15.如前述权利要求任一项所述的聚合物覆盖物(1)，其特征在于，所述聚合物材料的 基底(2)和/或所述外保护层(8)包括占所述基底总重量小于10%的紫外线吸收化合物。
16.如前述权利要求任一项所述的聚合物覆盖物(1)，其特征在于，所述基底(2)还包 括选自抗氧化剂化合物和/或荧光化合物或聚合物的多种添加剂。
17.如前述权利要求任一项所述的聚合物覆盖物(1)，其特征在于，其在紫外线区的波 长290nm下的透射率为0% 70%。
18.如权利要求3 17中任一项所述的聚合物覆盖物(1)，其特征在于，其还包括设置 在所述外保护层(8)和邻近的对可见光透明的介电材料层(6)之间的聚合物材料的粘合层(9)。
19.一种聚合物覆盖物(1)，其特征在于，其包括-比密度大于1的聚合物材料的基底(2)，含有至少一种紫外线吸收化合物；和 -选择性日光滤片(3)，对可见光是透明的并反射红外线，施加在所述基底上并由以下 各层形成施加在所述基底上的对可见光透明的第一介电材料层(4)；施加在所述第一介 电材料层上的金属层(5)；施加在所述金属层上并由选自钛(Ti)、铬(Cr)、镍(Ni)、镍铬合 金(NiCr)和铟锡氧化物(ITO)的至少一种化合物形成的中间层(7)；和施加在所述中间层 上的第二介电材料层(6)。
20.如权利要求19所述的聚合物覆盖物(1)，其特征在于，其包括 -聚合物材料的基底(2)，含有至少一种紫外线吸收化合物；和-至少两个选择性日光滤片(3-3’)，由以下各层形成施加在所述基底上的对可见光 透明的第一介电材料层(4)；施加在所述第一介电材料层上的第一金属层(5)；位于所述金 属层上作为阻挡层的中间层(7)；和施加在所述中间层上的第二介电材料层(6)；施加在所 述第二介电层上的第二金属层(5')；位于所述第二金属层上的第二中间层(7')；和施 加在所述作为阻挡层的第二中间层上的第三介电层(6')。
21.如权利要求19或20所述的聚合物覆盖物(1)，其特征在于，其还包括叠置在所述 选择性日光滤片上和/或叠置在所述聚合物材料的基底(2)的自由面(10)上的至少一个 外保护层⑶。
22.如前述权利要求任一项所述的聚合物覆盖物(1)作为选自陶瓷材料、塑料、玻璃、 金属材料或其组合的刚性层状材料的涂层的用途。
23.如权利要求1 21中任一项所述的聚合物覆盖物(1)用于构造具有透明壁和/或 顶部和/或覆盖物的温室或建筑物的用途。
全文摘要
本发明涉及一种对太阳辐射具有保护性的聚合物覆盖物，适于控制紫外线和红外线或同时控制二者。所述覆盖物包括比密度大于1的提供有至少一种紫外线吸收化合物的聚合物材料的基底；和至少一个选择性日光滤片，所述日光滤片对可见光是透明的并反射红外线，施加在所述基底上并由以下各层形成至少一个第一介电材料层；至少一个第一金属层；作为阻挡层的中间层；和至少一个第二介电材料层。所述覆盖物适于作为刚性层状材料的涂层和具有透明壁的温室或建筑物的材料。
文档编号G02B5/20GK101910884SQ200880122350
公开日2010年12月8日 申请日期2008年10月6日 优先权日2007年10月22日
发明者B·加里多阿拉索拉, C·埃拉斯比拉, F·比柳恩达斯尤斯特, G·伊达尔戈利纳斯 申请人:诺沃热尼奥公司