"ARTIGOS DE PELÍCULA DE MULTICAMADAS E DE CONTROLE DELUZ"
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se genericamente a película demulticamadas de controle solar. A presente invenção mais particularmenterefere-se a película de multicamadas de controle solar, que incluinanopartículas absorvedoras de infravermelho.
As película de plástico tingidas e revestidas por vácuo foramaplicadas a janelas para reduzir a carga térmica devida ao sol. Para reduzir acarga térmica, a transmissão solar é bloqueada nas partes visíveis ouinfravermelhas do espectro solar (isto é, em comprimentos de onda variandode 400 nm a 2500 nm ou mais).
Principalmente através da absorção, as película tingidas podemcontrolar a transmissão da luz visível e, conseqüentemente, fornecer reduçãodo brilho. Entretanto, as películas tingidas geralmente não bloqueiam aenergia solar próxima do infravermelho e, conseqüentemente, não sãocompletamente eficazes como películas de controle solar. As películastingidas também com freqüência desbotam-se com a exposição solar. Alémdisso, quando as películas são coloridas com múltiplos corantes, os corantescom freqüência desbotam-se em diferentes taxas, provocando uma indesejadamudança de cor durante a vida da película.
Outras película de janela conhecidas são fabricadas usando-semetais cinzas depositados por vácuo, tais como ácido inoxidável, ligas deinconel, monel, cromo ou nicromo. As películas de metal cinza depositadasoferecem aproximadamente os mesmos graus de transmissão nas partesvisíveis e infravermelhas do espectro solar. Como resultado, as películametálicas cinzas são uma melhoria em relação às películas secas com respeitoao controle solar. As películas metálicas cinzas são relativamente estáveisquando expostas à luz, oxigênio e/ou umidade e, nesses casos em que atransmissão dos revestimentos aumenta devido à oxidação, as mudanças decor não são geralmente detectáveis. Após a aplicação em vidro transparente,os metais cinzas bloqueiam a transmissão da luz em quantidadesaproximadamente iguais de reflexão e absorção solar.
As camadas depositadas por vácuo, tais como prata, alumínio ecobre, controlam a radiação solar principalmente pela reflexão e são úteissomente em um número limitado de aplicações, devido ao elevado nível derefletância visível. Um grau modesto de seletividade (isto é, mais elevadatransmissão visível do que transmissão infravermelha) é propiciado por certosmateriais reflexivos, tais como cobre e prata.
Ha necessidade de película de controle solar aperfeiçoada, quetenha uma elevada transmissão de luz visível e substancialmente bloqueie aradiação infravermelha.
SUMÁRIO
Geralmente, a presente invenção refere-se a película demulticamadas de controle solar. A presente invenção mais particularmenterefere-se a película de multicamadas de controle solar, que incluinanopartículas absorvedoras de infravermelho.
Em uma forma de realização, um artigo de película demulticamadas é descrito. O artigo de película de multicamadas inclui umapelícula de multicamadas reflexiva de luz infravermelha, tendo camadasalternantes de uma primeiro tipo de polímero e um segundo tipo de polímero,uma camada de nanopartícula absorvedora de luz infravermelha, incluindouma pluralidade de nanopartículas de oxido metálico dispersas em umaglutinante polimérico curado e tendo uma espessura em uma faixa de 1 a 20micrômetros. A camada de nanopartículas sendo disposta adjacente à películade multicamadas. As nanopartículas de oxido metálico incluem oxido deestanho ou oxido de estanho dopado.
Em uma outra forma de realização, um artigo de controle deluz, para bloquear luz infravermelha de uma fonte de luz vermelha, inclui umapelícula de multicamadas refletora de luz infravermelha, tendo camadasalternantes de um primeiro tipo de polímero e um segundo tipo de polímero, euma luz infravermelha, absorvedora de camada de nanopartí cuias, adjacente àpelícula de multicamadas. A camada de nanopartí cuias absorvedora de luzinfravermelha inclui uma pluralidade de nanopartículas de oxido metálicodispersas em um aglutinante polimérico curado. O oxido metálico incluioxido de estanho ou oxido de estanho dopado e a camada de nanopartículasabsorvedora de luz infravermelha tem uma espessura em uma faixa de 1 a 20micrômetros. A película de multicamadas refletora de luz infravermelha édisposta entre uma fonte de luz infravermelha e a camada de nanopartículasabsorvedora de luz infravermelha. Um substrato de vidro é disposto adjacenteà camada de nanopartículas absorvedora de luz infravermelha ou à película demulticamadas refletora de luz infravermelha.
Em outra forma de realização, um artigo de película demulticamadas inclui uma película de multicamadas refletora de luzinfravermelha, tendo camadas alternantes de um primeiro tipo de polímero eum segundo tipo de polímero e uma camada de nanopartículas absorvedora deluz infravermelha, tendo uma pluralidade de nanopartículas de oxidometálico, dispersas em um aglutinante polimérico curado. A camada denanopartículas é disposta adjacente à película de multicamadas e tem umaespessura em uma faixa de 1 a 20 micrômetros. A película de multicamadastendo uma transmissão de luz visível média de pelo menos 45% e umatransmissão infravermelha média para 780 nm a 2500 nm de luz de menos doque 15%.
Estes e outros aspectos do presente pedido será evidente peladescrição detalhada abaixo. Em nenhum caso, entretanto, deve os resumosacima serem interpretados como limitações do assunto reivindicado, assuntoeste definido unicamente pelas reivindicações anexas, que podem seremendadas durante o processamento.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
O presente pedido pode ser mais completamente entendido emconsideração à seguinte descrição detalhada de várias formas de realização dainvenção, com relação aos desenhos anexos, em que:
A Fig. IA são espectros de transmissão e reflexão óptica dapelícula preparada de acordo com o Exemplo 1, com o lado adesivo voltadopara a fonte de luz;
A Fig. 1B são espectros de transmissão e reflexão óptica dapelícula preparada de acordo com o Exemplo 1, laminada em um vidrotransparente de 3 mm, com o lado adesivo voltado para o sol;
A Fig. 1C são espectros de transmissão e reflexão óptica dapelícula preparada de acordo com o Exemplo 1, laminada em um vidrotransparente de 3 mm, com o lado adesivo para longe do sol;
A Fig. 2 são espectros de transmissão e reflexão óptica dapelícula preparada de acordo com o Exemplo 2;
A Fig. 3 são espectros de transmissão e reflexão óptica dapelícula preparada de acordo com o Exemplo 3;
A Fig. 4 é uma vista em perspectiva de uma película demulticamadas;
A Fig. 5 ilustra esquematicamente uma forma de realização deum artigo de película de multicamadas de controle solar; e
A Fig. 6 ilustra esquematicamente uma forma de realização deum artigo de película de multicamadas de controle solar.
Embora a invenção seja receptiva a várias modificações eformas alternativas, específicas delas foram mostradas como exemplo nosdesenhos e serão descritas em detalhe. Deve ser entendido, entretanto, que ainvenção não é para limitar a invenção às formas de realização particularesdescritas. Ao contrário, a intenção é cobrir todas as modificações,equivalentes e alternativas situando-se dentro do espírito e escopo dainvenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA
A película de multicamadas de controle solar da presenteinvenção acredita-se ser aplicável a uma variedade de aplicações necessitandocontrole solar, incluindo, por exemplo, aplicações arquiteturais e detransporte. Em algumas formas de realização, o artigo de película demulticamadas de controle solar inclui uma camada de nanopartículasabsorvedora de infravermelho, disposta em uma película de multicamadasrefletora de infravermelho. Em outras formas de realização, o artigo depelícula de multicamadas de controle solar inclui uma película demulticamadas refletora de infravermelho disposta entre uma camada denanopartículas absorvedora de infravermelho e uma camada adesiva. Apelícula de controle solar pode ser aderida a um substrato óptico, tal como,por exemplo, um substrato de vidro. Estes exemplos e os exemplosexaminados abaixo, suprem uma apreciação da aplicabilidade da película demulticamadas de controle solar descrita, porém não devem ser interpretadosem um sentido limitativo.
O termo "polímero" ou "polimérico" será entendido comoincluindo polímeros, copolímeros (p. ex., polímeros formados utilizando-sedois ou mais diferentes monômeros), oligômeros e suas combinações, bemcomo polímeros, oligômeros ou copolímeros. Copolímeros tanto em blococomo aleatórios são incluídos, a menos que de outro modo indicado.
A menos que de outro modo indicado, todos os númerosexpressando tamanhos, quantidades e propriedades físicas características,usadas no relatório e reivindicações, devem ser entendidos como sendomodificados em todos os exemplos pelo termo "cerca de". Desta maneira, amenos que indicado ao contrário, os parâmetros numéricos expostos norelatório precedente e reivindicações anexas são aproximações que podemvariar, dependendo das propriedades desejadas que aqueles hábeis na arteprocuraram obter, utilizando os ensinamentos aqui descritos.
Percentagem em peso, % p, porcentagem por peso, % em pesoe similares são sinônimos que se referem à concentração de uma substância,como o peso dessa substância, dividido pelo peso da composição emultiplicado por 100.
O termo "adjacente" refere-se a um elemento estando emestreita proximidade de outro elemento e inclui os elementos se tocando einclui ainda os elementos sendo separados por uma ou mais camadasdispostas entre os elementos.
A citação das faixas numéricas por pontos finais inclui todosos números subsomados dentro daquela faixa (p. ex., 1 a 5 inclui 1, 1,5, 2,2,75, 3, 3,80, 4 e 5) e qualquer faixa dentro dessa faixa.
Como usado neste relatório e nas reivindicações anexas, asformas singulares "um", "uma" e "o", "a" incluem referentes plurais, a menosque o conteúdo dite claramente de outro modo. Assim, por exemplo,referência a uma composição contendo "uma camada de nanopartícula" incluiduas ou mais camadas de nanopartícuias. Como usado neste relatório e nasreivindicações anexas, o termo "ou" é geralmente empregado em seu sentidoincluindo "e/ou", a menos que o conteúdo claramente indique de outro modo.
Esta descrição geralmente descreve película de multicamadaque inclui uma camada de nanopartícula absorvente, disposta sobre películade multicamadas polimérica. Em muitas formas de realização uma película demulticamadas refletoras de luz infravermelho tem camadas alternativas de umprimeiro tipo de polímero e um segundo tipo de polímero e uma camada denanopartí cuias absorvedora de luz infravermelha é adjacente à película demulticamadas. A camada de nanopartículas inclui uma pluralidade denanopartí cuias de oxido metálico. Em algumas formas de realização, apelícula de multicamadas é disposta adjacente a um substrato óptico, tal comovidro, para formar um artigo de controle solar. Em algumas formas derealização, a película de multicamadas tem uma transmissão de luz visívelmédia de pelo menos 45% e uma transmissão de infravermelho média paraluz de 780 irai a 2500 nm menor do que 15%.
As Figs. 1A-1C, 2 e 3 são espectros de transmissão e reflexãoóptica de películas preparadas de acordo com os Exemplos 1-3.
A Fig. 4 ilustra a película óptica de multicamadas 20. Apelícula inclui camadas individuais 22, 24. As camadas têm diferentescaracterísticas de índice refrativo, de modo que alguma luz é refletida nasinterfaces entre camadas adjacentes. As camadas são suficientemente finas, demodo que a luz refletida em uma pluralidade das interfaces sofre interferênciaconstrutiva ou destrutiva, a fim de dar à película as desejadas propriedadesreflexivas ou transmissivas. Para películas ópticas projetadas para refletir luzem comprimentos de onda ultravioleta, visível ou próximas do infravermelho,cada camada geralmente tem uma espessura óptica (isto é, uma espessurafísica multiplicada pelo índice refrativo) menor do que cerca de 1 micrômetro.Camadas mais grossas podem, entretanto, também ser incluídas, tais comocamadas de pele nas superfícies externas da película, ou camadas limitantesprotetoras, dispostas dentro da película que separa pacotes de camadas.
As propriedades reflexivas e transmissivas da película ópticade multicamadas 20 são função dos índices refrativos das respectivas camadas(isto é, microcamadas). Cada camada pode ser caracterizada pelo menos emposições localizadas da película por índices refrativos em plano nx, ny e umíndice refrativo nz associado com um eixo geométrico de espessura dapelícula. Estes índices representam o índice refrativo do material do assuntopara luz polarizada ao longo dos eixos-x, y e z ortogonais, respectivamente(vide Fig. 4). Na prática, os índices refrativos são controlados por criteriosaseleção de materiais e condições de processamento. A película 20 pode serproduzida por co-extrusão tipicamente de dezenas de centenas de camadas dedois polímeros alternativos A, B, seguido, opcionalmente, pela passagem doextrusado de multicamadas através de uma ou mais matrizes de multiplicaçãoe em seguida estirando-se ou de outro modo orientando-se o extrusado paraformar uma película final. A película resultante é composta tipicamente dedezenas ou centenas de camadas individuais, cujas espessuras e índicesrefrativos são adaptados para fornecer uma ou mais bandas de reflexão na(s)região(ões) desejadas do espectro, tais como na visível, próxima doinfravermelho e/ou infravermelha. A fim de obter-se altas refletividades comum razoável número de camadas, as camadas adjacentes preferivelmenteexibem uma diferença de índice refrativo (Anx) para luz polarizada, ao longodo eixo-x de pelo menos 0,05. Em algumas formas de realização, se a altarefletividade for desejada para duas polarizações ortogonais, então as camadasadjacentes também exibem uma diferença de índice refrativo (Any) para luzpolarizada ao longo do eixo-y de pelo menos 0,05. Em outras formas derealização, a diferença de índice refrativo Any pode ser menor do que 0,05 ou0, para produzir uma pilha de multicamadas que reflita a luz normalmenteincidente de um estado de polarização e transmita normalmente a luzincidente de um estado de polarização ortogonal.
Se desejado, a diferença de índice refrativo (Anz) entre ascamadas adjacentes para luz polarizada ao longo do eixo-z pode também seradaptada para obterem-se desejáveis propriedades de refletividade para ocomponente de polarização-p da luz obliquamente incidente. Para facilidadede explicação, em qualquer ponto de interesse de uma película óptica demulticamadas, o eixo-x será considerado ser orientado dentro do plano dapelícula, de modo que a magnitude do Anx seja um máximo. Emconseqüência, a magnitude de Any pode ser igual a ou menor do que (mas nãomaior do que) a magnitude de Anx. Outrossim, a seleção de cuja camada dematerial, para começar com o cálculo das diferenças de Anx, Any, Anz, é ditadaexigindo-se que Anx não seja negativo. Em outras palavras, as diferenças deíndices refrativos entre as duas camadas formando uma interface são Aiij = nij- n2j, em que j = x, y ou z e em que as designações de camada 1, 2 sãoescolhidas de modo que nlx > n2x, isto é, Anx > 0.
Para manter a alta refletividade da luz polarizada-p em ângulosoblíquos de incidência, a desigualdade de índice-z Anz entre as camadas podeser controlada para ser substancialmente menor do que a diferença máxima doíndice refrativo em-plano Ánx, de modo que Anz < 0,5* Anx. Maispreferivelmente, Anz < 0,25 * Anx. Uma desigualdade de índice-z demagnitude zero ou próxima de zero produz interfaces entre camadas cujarefletividade para a luz polarizada-p é constante ou próxima de constante, emfunção do ângulo de incidência. Além disso, a desigualdade de índice-z Anzpode ser controlada para ter a polaridade oposta, em comparação com adiferença de índice em-plano Anx, isto é, Anz < 0. Esta condição produzinterfaces cuja refletividade para luz polarizada-p aumenta com os crescentesângulos de incidência, como é o caso para luz polarizada-s.
Películas ópticas de multicamadas foram descritas, porexemplo, na Patente US 3.610.724 (Rogers); Patente US 3.711.176 (Alfrey,Jr. et al.), "Highly REflective Thermoplastic Optical Bodies for Infrared,Visible ou Ultraviolet Light"; Patente US 4.446.305 (Rogers et al.); PatenteUS 4.540.623 (Im et al.); Patente US 5.448.404 (Schrenk et al.); Patente US5.882.774 (Jonza et al.) "Optical Film"; Patente US 6.045.894 (Jonza et al.)"Clear to Colored Security Film"; Patente US 6.531.230 (Weber et al.) "ClorShifting Film"; Publicação PCT WO 99/39224 (Ouderkirk et al.) "InfraredInterference Filter"; e Publicação de Patente US 2001/0022981 Al (Neavin etal.), "Apparatus For Making Multilayer Optical Films", todos sendoincorporados aqui por referência. Em tais películas ópticas de multicamadaspoliméricas, os materiais poliméricos são usados predominante ouexclusivamente na constituição das camadas individuais. Tais películaspodem ser compatíveis com processos de manufatura de elevado volume epodem ser produzidas em grandes folhas e itens de rolo.
A película de multicamadas pode ser formada por qualquercombinação útil de camadas de tipo de polímero alternativas. Em muitasformas de realização, pelo menos uma das camadas poliméricas alternantes ébirrefringente e orientada. Em algumas formas de realização, uma dascamadas poliméricas alternantes é birrefringente e orientada e a outra camadapolimérica alternante é isotrópica. Em algumas formas de realização, apelícula óptica de multicamadas é formada por camadas alternantes de umprimeiro tipo de polímero, incluindo tereftalato de polietileno (PET) oucopolímero de tereftalato de polietileno (coPET) e um segundo tipo depolímero incluindo poli(metil metacrilato) (PMMA) ou um copolímero depol(metil metacrilato) (coPMAA). Em outra forma de realização, a películaóptica de multicamadas é formada por camadas alternantes de um primeirotipo de polímero, incluindo tereftalato de polietileno e um segundo tipo depolímero incluindo um copolímero de poli(metil metacrilato e etil acrilato).Em outra forma de realização, a película óptica de multicamadas é formadapor camadas alternantes de um primeiro tipo de polímero, incluindocicloexanodimetanol (PETG) ou um copolímero de cicloexanodimetanol(coPETG) e segundo tipo de polímero incluindo naftalato de polietileno(PEN) ou um copolímero de naftalato de polietileno (coPEN). Em outra formade realização, a película óptica de multicamadas é formada por camadasalternantes de um primeiro tipo de polímero, incluindo naftalato de polietilenoou um copolímero de naftalato de polietileno e um segundo tipo de polímeroincluindo pol(metil metacrilato) ou um copolímero de poli(metil metacrilato).
Combinação útil de camadas de tipo de polímero alternantes são descritas naUS 6.352.761, que é incorporada aqui por referência.
A Fig. 5 ilustra esquematicamente uma forma de realização deum artigo de película de multicamadas de controle solar 100. A película 100inclui uma película de multicamadas refletora de luz infravermelha 110, tendocamadas alternantes de um primeiro tipo de polímero e um segundo tipo depolímero, como descrito acima. Uma camada de nanopartículas absorvedorade luz infravermelha 120 é disposta adjacente a película de multicamadas 110.Uma camada sensível à pressão 130 é disposta na película de multicamadas110. Uma camada de liberação ou substrato óptico 140 é disposto sobre acamada adesiva sensível à pressão 130. Uma camada de revestimento duroopcional 150 é disposta adjacente à película de multicamadas 110.
Em muitas formas de realização, a película 100 inclui umapelícula de multicamadas refletora de luz infravermelha 110, tendo camadasalternativas de um primeiro tipo de polímero e um segundo tipo de polímero,como descrito acima e uma camada de nanopartículas absorvedora de luzinfravermelha 120 é disposta adjacente à película de multicamadas 110.Nestas formas de realização, a camada de nanopartículas absorvedora de luzinfravermelha 120 inclui um oxido metálico disperso dentro de umaglutinante polimérico curado. Em algumas formas de realização, esta camadade nanopartículas absorvedora de luz infravermelha 120 tem uma espessuraem uma faixa de 1 a 20 micrômetros ou de 1 a 10 micrômetros ou de 1 a 5micrômetros. Uma camada sensível à pressão 130 é disposta na película demulticamadas 110. Uma camada de liberação ou substrato óptico 140 édisposto sobre a camada adesiva sensível à pressão 130. Nestas formas derealização, a camada de nanopartículas absorvedora de luz infravermelha 120também funciona como uma camada de revestimento duro.
A Fig. 6 ilustra esquematicamente outra forma de realizaçãode um artigo de película de multicamadas de controle solar 200. A película200 inclui uma película de multicamadas refletora de luz infravermelha 210,tendo camadas alternantes de um primeiro tipo de polímero e um segundo tipode polímero, como descrito acima. Uma camada de nanopartículasabsorvedora de luz infravermelha 220 é disposta adjacente à película demulticamadas 210. Uma camada adesiva intermediária opcional 270 édisposta entre a camada de nanopartícula 220 e a película de multicamadas210. Uma camada sensível à pressão 230 é disposta na película demulticamadas 210. Uma camada de liberação ou substrato óptico 240 édisposto sobre a camada adesiva sensível à pressão 230. Uma camada derevestimento duro opcional 250 é disposta adjacente à película demulticamadas 210. Uma camada polimérica intermediária opcional 260 édisposta entre a camada de revestimento duro 250 e a camada adesivaintermediária 270.
As construções de artigo de película de multicamadas acimafornecem aperfeiçoados artigos de película de controle solar. Em algumasformas de realização, a película de multicamadas tem uma transmissão de luzvisível média (400 a 780 nm) de pelo menos 45% e uma transmissão de luzinfravermelha média para luz de 780 nm a 2500 nm menor do que 10% oumenos do que 15%. Em algumas formas de realização, a película demulticamadas tem uma transmissão de luz visível média de pelo menos 60% euma transmissão de luz infravermelha de 20% ou menos, parasubstancialmente todos os comprimentos de onda entre 950 nm e 2500 nm.Em algumas formas de realização, o artigo de película de multicamadas temum reflexão de luz média entre 780 e 1200 nm de 50% ou mais e umatransmissão de luz média entre 1400 e 2500 nm de 50% ou menos. Em outrasformas de realização, o artigo de película de multicamadas tem uma reflexãode luz média entre 780 e 1200 nm de 80% ou maior e uma transmissão de luzmédia entre 1400 e 2500 nm de 20% ou menos. Em ainda outras formas derealização, o artigo de película de multicamadas tem uma reflexão de luzmédia entre 780 e 1200 nm de 90% ou maior e uma transmissão de luz médiaentre 1400 e 2500 nm de 5% ou menos.
A camada de nanopartícula descrita acima pode incluir umapluralidade de nanopartículas de oxido metálico. Uma listagem parcial dasnanopartículas de oxido metálico inclui óxidos de estanho, antimônio, Índicoe zinco e óxidos dopados. Em algumas formas de realização, asnanopartículas de oxido metálico incluem oxido de estanho, oxido deantimônio, oxido de índio, oxido de estanho dopado com índio, oxido de índioestanho dopado com antimônio, oxido de antimônio estanho, oxido de estanhodopado com antimônio ou suas misturas. Em algumas formas de realização,as nanopartículas de oxido metálico incluem oxido de estanho ou oxido deestanho dopado e, opcionalmente, inclui ainda oxido de antimônio e/ou oxidode índio. As nanopartículas podem ter qualquer tamanho útil, tais como, porexemplo, 1 a 100 ou 30 a 100 ou 30 a 76 nanômetros. Em algumas formas derealização, as nanopartículas de oxido metálico incluem oxido de antimônioestanho ou oxido de estanho dopado com antimônio, dispersos em ummaterial polimérico. O material polimérico pode ser qualquer materialaglutinante útil, tal como, por exemplo, poliolefina, poliacrilato, poliéster,policarbonato, fluoropolímero e similares.
Em muitas formas de realização, o aglutinante é materialpolimérico curado, que pode funcionar como um revestimento duro.Aglutinantes poliméricos adequados para formar a camada de nanopartículasabsorvedora de luz infravermelha incluem os produtos térmicos e/oupolimerizados-UV (isto é, curdos) de monômeros de acrilato e/ou metacrilato.
Um aglutinante curado adequado é o produto térmico e/ou polimerizado-U.V.de um fenil acrilato ou metacrilato alquil-substituído bromado (p. ex., 4,6-dibromo-2-sec-butil fenil acrilato), um monômero de metil estireno, umdiacrilato de epóxi bromado, 2-fenoxietil acrilato e um oligômero de acrilatode uretano aromático hexa-funcional, como descrito na Patente US 6.355.754,incorporado aqui por referência. Embora a maior parte dos tipos demonômeros e oligômeros telequélicos polimerizáveis por energia sejam úteispara formar estes aglutinantes poliméricos, os acrilatos são preferidos porcausa de sua alta reatividade. A composição aglutinante curável deve ser deviscosidade escoável, isto é, bastante baixam de modo que as bolhas de ar nãofiquem aprisionadas na composição. Diluentes reativos podem sermonômeros mono ou di-funcionais, tais como, por exemplo, SR-339, SR-256,SR-379, SR-395, SR-440, SR-506, CD-611, SR-212, SR-230, SR-238 e SR-247, disponíveis na Sartomer Co., Exton, PA. Oligômeros e misturasoligoméricas típicas incluem CN-120, CN-104, CN-115, CN-116, CN-117,CN-118, CN-119, CN-970A60, CN-972, CN-973A80, CN-975, disponíveisna Sartomer Co., Exton, PA e Ebecryl 1608, 3200, 3201, 3302, 3605, 3700,3701, 608, RDX-51027, 220, 9220, 4827, 4849, 6602, 6700-20T, disponíveisna Surface Specialties, Smyrna, GA. Adicionalmente, um reticulador multi-funcional pode auxiliar no fornecimento de uma matriz compósita de elevadadensidade de reticulação. Exemplos de monômeros multi-funcionais incluemSR-295, SR-444, SR-351, S5-399, SR-355 e SR-368, disponíveis na SartomerCo., Exton, PA e PETA-K, PETIA e TMPTA-N, disponíveis nas SurfaceSpecialties, Smyrna, GA. Os monômeros multi-funcionais podem ser usadoscomo agentes de reticulação para aumentar a temperatura de transição vítreado polímero aglutinante, que resulta da polimerização da composiçãopolimerizável.
Em algumas formas de realização, as composiçõesmonoméricas úteis para formar o aglutinante polimérico podem ter um pontode fusão que é abaixo de cerca de 50 °C. A composição monomérica pode serum líquido em temperatura ambiente. Composições monoméricas, úteis paraformar o aglutinante polimérico, podem ser polimerizadas por métodos depolimerização de radical livre convencionais. Exemplos de iniciadoresincluem peróxidos orgânicos, compostos azo, quininas, compostos nitro,haletos de acila, hidrazonas, compostos mercapto, compostos pirílio,imdazóis, clorotriazinas, benzoína, benzoin alquil éteres, di-cetonas, fenonas esimilares. Fotoiniciadores comercialmente disponíveis incluem mas não sãolimitados àqueles disponíveis comercialmente na Ciba Geigy sob asdesignações comerciais DARACUR 1173, DAROCUR 4265, IRGACURE651, IRGACURE 1800, IRGACURE 369, IRGACURE 1700 e IRGACURE907, IRGACURE 819. Os derivados do oxido de fosfina são preferidos, taiscomo LUCIRIN TPO, que é 2,4,6-trimetilbenzoil difenil fosfino oxido,disponível na BASF, Charlotte, N.C. Um fotoiniciador pode ser usado emuma concentração de cerca de 0,1 a 10 % em peso ou cerca de 0,1 a 5 % empeso.
A composição polimerizável pode formar uma resina dura ouum revestimento duro. A expressão "resina dura" ou "revestimento duro"significa que o polímero curado resultante exibe um alongamento na rupturamenor do que 50 ou 40 ou 30 ou 20 ou 10 ou 5 por cento, quando avaliado deacordo com o procedimento ASTM D-882-91. Em algumas formas derealização, polímero de resina dura pode exibir um módulo de tração maior doque 100 kpsi (6,89 x 108 pascais), quando avaliado de acordo com oprocedimento ASTM D-882-91. Em algumas formas de realização, opolímero de resina dura pode exibir um valor de turvação menor do que 10%ou menor do que 5%, quando testado em um abrasivo Taber de acordo com aASTM D 1044-99, sob uma carga de 500 g e 50 ciclos (a turvação pode sermedida com medidor de turvação Haze-Gard Plus, BYK-Gardner, MD).
Em algumas formas de realização, as nanopartículas de oxidometálico incluem oxido de índio estanho ou oxido de índio estanho dopado,disperso em um material polimérico. A camada de nanopartícula pode terqualquer espessura útil, tal como, por exemplo, de 1 a 10 ou 2 a 8micrômetros. A camada de nanopartículas pode incluir nanopartículas emqualquer carga útil ou %p, tal como, por exemplo, 30 a 90 % em peso, 40 a 80% em peso ou 50 a 80 % em peso. Em muitas formas de realização, a camadade nanopartículas não é condutiva. As composições de nanopartículas sãocomercialmente disponíveis, por exemplo, na Advanced Nano Products Co.,Ltd., South Korea, sob os nomes comerciais TRB-PASTE™ SM6080(B),SH7080, SL6060. Em outra forma de realização, as nanopartículas de oxidode metal incluem oxido de zinco e/ou oxido de alumínio, tais óxidos sendodisponíveis na GfE Metalle und Materialien GmbH, Alemanha.
A camada de adesivo sensível à pressão (PSA) descrita acimapode ser qualquer tipo de adesivo que possibilite que a película demulticamadas de controle solar seja afixada ao vidro. A fim de fixar a películade controle solar no vidro, uma superfície da película de controle solar érevestida com o adesivo sensível à pressão (PSA) E uma folha e liberação éremovida do PSA antes da aplicação da película ao vidro. Aditivos deabsorção ultra-violeta podem ser incorporados dentro do PSA. Em muitasformas de realização, o PSA é uma película de PSA opticamente transparente,tal como um adesivo sensível à pressão de poliacrilato. O Pressure-SensitiveTape Council definiu os adesivos sensíveis à pressão como material com asseguintes propriedadqs: (1) pega agressiva e permanente, (2) aderência comnão mais do que pressão de dedo, (3) suficiente capacidade de permanecer emum aderente, (4) suficiente resistência coesiva e (5) não requer ativação poruma fonte de energia. Os PS As são normalmente pegajosos em temperaturasde montagem, que é tipicamente temperatura ambiente ou mais elevada (istoé, cerca de 20 °C a cerca de 30 °C ou maior). Os materiais que foramconstatados funcionarem bem como PS As são polímeros projetados eformulados para exibir as propriedades viscoelásticas necessárias, resultandoem um equilíbrio desejado de pega, adesão de casca e potência de retenção nocisalhamento na temperatura de montagem. Os polímeros mais comumenteusados para preparar PSAs são polímeros baseados em borracha natural,borracha sintética (p. ex., copolímeros de estireno/butadieno (SBR) ecopolímeros em bloco de estireno/isopreno/estireno (SIS)), elastômero desilicone, poli alfa-olefma e vários (met) acrilatos (p. ex., acrilato emetacrilato). Destes o polímero baseado em (met)acrilato PSAs evoluíramcomo uma classe preferida de PSA para a presente invenção, devido a suaclareza óptica, permanência de propriedades durante o tempo (estabilidade noenvelhecimento) e versatilidade dos níveis de adesão, para citar apenas algunsde seus benefícios.
O revestimento de liberação descrito acima pode ser formadode qualquer material útil, tal como, por exemplo, polímeros ou papel e podemincluir um revestimento de liberação. Materiais adequados para uso nosrevestimentos de liberação incluem mas não são limitados a fluoropolímeros,acrílicos e silicones, projetados para facilitar a liberação do revestimento deliberação do adesivo.
O substrato óptico descrito acima pode ser formado dequalquer material útil. Em algumas formas de realização, o substrato éformado de um material polimérico, tal como, por exemplo, triacetato decelulose, policarbonato, poliacrilato, polipropileno ou tereftalato depolietileno. Em outras formas de realização, o substrato é formado de ummaterial inorgânico, tal como, por exemplo, quartzo, vidro, safira, YAG oumica. O substrato pode ter qualquer espessura útil. Em uma forma derealização, o substrato é vidro automotivo ou arquitetural. Em algumas formasde realização incluindo substratos de vidro transparente como um sistema devitrificação, o sistema de vitrificação tem um coeficiente de sombreado de0,68 ou menos ou 0,6 ou menos, ou 0,55 ou menos, ou 0,50 ou menos, emuma TVis de 70% ou maior.
A fim de proteger a película de controle solar para uso emjanelas, a superfície exposta da produto de multicamadas pode opcionalmenteser revestida com um revestimento duro resistente a arranhadura e desgaste. Acamada de revestimento duro pode melhorar a durabilidade do substratoflexível durante o processamento e durante o uso do produto final. A camadade revestimento duro pode incluir qualquer material útil, tal comorevestimentos duros baseados em sílica, revestimentos duros baseados edioxano, revestimentos duros de melamina, revestimentos duros acrílicos esimilares ou 1 a 10 micrômetros, ou 1 a 5 micrômetros. Como descrito acima,a camada absorvedora de luz infravermelha pode também funcionar comouma camada de revestimento duro ou uma camada de revestimento duroadicional pode ser disposta sobre a camada absorvedora de luz infravermelha,como desejado.
O adesivo intermediário descrito acima pode ser formado dequalquer material útil. Em algumas formas de realização, a camada adesivaintermediária inclui um material adesivo sensível à pressão, como descritoacima. Em algumas formas de realização, a camada adesiva intermediáriainclui um adesivo curável, tal como, por exemplo, um adesivo térmico oucurável U.V., como descrito acima. A camada adesiva intermediária pode terqualquer espessura útil, tal como, por exemplo, 1 a 100 micrômetros, 5 a 50micrômetros, 10 a 50 micrômetros ou 10 a 30 micrômetros.
A composto da presente invenção descrita acima pode serformada de qualquer material útil. Em algumas formas de realização, acamada intermediária inclui uma poliolefma, poliacrilato, poliéster,policarbonato, fluoropolímero e similares. Em uma forma de realização, acamada intermediária inclui um tereftalato de polietileno. A camadapolimérica intermediária pode ter qualquer espessura útil, tal como, porexemplo, 5 a 500 micrômetros, 10 a 100 micrômetros, 25 a 75 micrômetrosou 25 a 50 micrômetros.
Em algumas formas de realização, as películas de controlesolar descritas aqui incluem uma camada de pigmento de reflexão de luzinfravermelha, além de ou em substituição à camada de nanopartículasabsorvedora de luz infravermelha. Estes pigmentos de reflexão de luzinfravermelha podem simplesmente substituir as nanopartículas absorvedorasde luz infravermelha da camada, descritas acima. Em muitas formas derealização, a camada de pigmento refletora da luz infravermelha é dispostaadjacente à camada de multicamadas.
O pigmentos de reflexão de luz infravermelha pode incluiroxido metálico. Estes pigmentos de reflexão de luz infravermelha podem terqualquer cor, como desejado. Pigmentos de reflexão de luz infravermelhaúteis são descritos nas US 6.174.360 E US 6.454.848, que são incorporadasaqui por referência, na extensão em que não conflitam com a presentedescrição. Os pigmentos de reflexão de luz infravermelha são comercialmentedisponível na Kawamura Chemical Company, Japão, sob as designações AB820 (espinela preta de ferro cobalto cromo CAS# 68186-97-0, pigmentonegro 27), AE 801 e AG 235 (oxido de ferro cromo CAS# 12737-27-8,pigmento marrom 29).
EXEMPLOS
Preparação de Película de Multicamadas
Uma película de multicamadas, contendo cerca de 446camadas, foi produzida em uma linha de produção de película planaseqüencial, via um processo de coextrusão. Esta película de polímero demulticamadas foi produzida de coPEN e PETG (disponíveis na EastmanChemicals). O coPEN foi polimerizado com monômeros de partida com 90%de PEN e 10% de PET. Um método de realimentação (tal como aqueledescrito pela Patente US 3.801.429) foi usado para gerar cerca de 223camadas ópticas com um gradiente de espessura de camada aproximadamentelinear de camada para camada através do extrusado.
O coPEN foi suprido ao bloco de realimentação por umaextrusora em uma velocidade de cerca de 132 lb/h (60 kg/h) e o PETG a cercade 160 lb/h (73 kg/h). Uma parte do PETG é usada como camadas limitantesprotetoras (PBL's) em cada lado do extrusado, com cerca de 32 lb/h (15 kg/h)de fluxo total. A corrente de material então passou através de ummultiplicador de duas vezes assimétrico, com uma relação de projeto demultiplicador de cerca de 1,25. As concepções e função do multiplicador sãodescritas nas Patentes US Nos. 5.094.788 e 5.094.793. A relação domultiplicador é definida como a espessura da camada média das camadasproduzidas no conduto maior, dividida pela espessura de camada média dascamadas do conduto menor. Esta relação de multiplicador foi escolhida a fimde fornecer uma pequena sobreposição das duas bandas de refletância criadaspelos dois conjuntos de 223 camadas. Cada conjunto de 223 camadas tem operfil de espessura de camada aproximado, criado pelo bloco derealimentação, com fatores de escala de espessura total determinados pelastaxas de multiplicador e extrusão de película. Após o multiplicador, camadasde pele foram adicionadas a cerca de 72 lbs/hora (33 kg/h) (total), que foramalimentadas por uma terceira extrusora. Em seguida, a corrente de materialpassou através de uma matriz de película e sobre uma mesa giratória defundição esfriada com água.
O equipamento do processo de fusão PETG foi mantido acerca de 500 °F (260 °C), o equipamento do processo em fusão de coPEN(tanto óptico como de camadas de pele) foi mantido a cerca de 525 °F (274°C) e o bloco de realimentação, multiplicador, corrente em fusão de camadade pele e matriz foram mantidos a cerca de 525 °F (274 °C). O bloco derealimentação usado para produzir a película para este exemplo foi projetadopara fornecer uma distribuição de espessura de camada linear com umarelação das camadas mais espessas para as mais finas de 1,3:1, sob condiçõesisotérmicas. Erros deste perfil de camada são corrigidos com o perfil deaquecedor de haste axial, como descrito na US 6.827.886, que é incorporadaaqui por referência. A velocidade da mesa de fundição giratória foi ajustadapara controle preciso da espessura de película final e, portanto, posição deborda de banda final.
A temperatura da água de entrada sobre a mesa giratória defundição foi de cerca de 7 °C. Um sistema de pinagem de alta voltagem foiusado para pinar o extrusado na mesa giratória de fundição. O fio de pinagemtinha cerca de 0,17 mm de espessura e um voltagem de cerca de 6,5 kV foiaplicada. O fio de pinagem foi posicionado manualmente por um operador acerca de 3 a 5 mm da folha contínua no ponto de contato com a mesa giratóriade fundição, para obter-se uma aparência lisa da folha contínua moldada. Afolha contínua moldada foi continuamente orientada por orientador decomprimento seqüencial convencional (LO) e equipamento esticador. A folhacontínua foi orientada em comprimento a uma relação de estiramento de cercade 3,8 a cerca de 270 °F (132 °C). A película foi pré-aquecida a cerca de 255°F (124 °C) em cerca de 15 segundos no estendedouro e estirada na direçãotransversal em uma relação de estiramento de 3,5 a 270 °C (132 °C). Apelícula foi curada por calor no forno do esticador em uma temperatura decerca de 460 °F (238 °C) por cerca de 30 segundos. A película acabada tinhauma espessura final de cerca de 0,0035 polegadas (0,009 cm).
Exemplo 1
Uma dispersão ultrafma de partículas de oxido de índioestanho dopado com antimônio (A-ITO) em Methyl Cellosolve, disponível naAdvanced Nano Products Ltd., South Korea sob a designação TRB PasteSM6080, foi misturada com metil etil cetona para reduzir o conteúdo desólidos da dispersão de 60 para 45%. Esta solução foi revestida sobre apelícula de multicamadas descrita acima, utilizando-se um processo derevestimento de matriz de extrusão. Para uma completa descrição da técnicade revestimento por matriz vide "Modera Coating and Drying Technology",Eds. E. D. Cohen, E. B. Gutoff, VCH Publishers, NY, 1992). A velocidade defluxo do extrusado foi ajustada a 330 g/min) (medido utilizando-se umfluxômetro Micromotion™, Micro Motion Inc., Boulder, CO, USA), avelocidade de folha contínua a 50 pés por minuto e a largura revestida a 42polegadas (1,07 m). O revestimento foi secado para remover solvente dadispersão a 93 °C e curado utilizando-se um sistema de lâmpada UV Fusion,equipado com lâmpada tipo D operando em ajuste de 80 % de potência. Esteprocesso resultou no revestimento curado tendo um peso de revestimento deaproximadamente 0,7 g/pé2 (0,007 g/cm2). Tendo secado e curado A-ITO foiainda com um adesivo sensível à pressão na superfície oposta o ao A-ITO eum revestimento de liberação revestido por silicone (disponível na CP Films,Martisville, VA, USA) laminada sobre ele. O revestimento de liberação foiremovido e os espectros de transmissão e reflexão óptica medidos usando-seum espectrofotômetro Lambda 19 (Perkin Elmer, Boston, MA). Os espectrosforam importados para dentro dos programas Optics5 e Window 5.2,disponível na Lawrence Berkeley National Laboratories para análise daspropriedades térmicas e ópticas dos sistemas de vitrificação. Os programaspodem ser baixados de http://windows.lbl.gov/software/. Os espectros dereflexão e transmissão da película revestida são mostrados na Fig. Ia. Ascaracterísticas de um sistema de vitrificação preparado laminando-se apelícula descrita acima em um vidro transparente de 3 mm (vidro transparentePPG, NFRC ID: 5009) com o lado adesivo voltado para a fonte de luz (sol)são mostradas na Tabela 1. Os espectros de transmissão e reflexão após alaminação no substrato de vidro de 3 mm são mostrados nas Figuras lb e lc.A mesma película foi laminada coma superfície A-ITO voltada para o sol e osistema de vitrificação recalculado usando-se o mesmo software. Osresultados são mostrados na Tabela 1.
Exemplo 2
Uma dispersão ultrafma de partículas de oxido de índioestanho dopado com antimônio (A-ITO) em Methyl Cellosolve disponível soba designação TRB Paste SM6080, foi obtida da Advanced Nano ProductsLtd., South Korea. Esta solução foi revestida sobre um substrato PET de 0,05mm, disponível na Teijin Corp., Japão, sob a designação comercial HPE50,com um Yasui Seiki Lab Coater, modelo CAG-150 (Yasui Seiki co.,Bloomington, Ind.), empregando-se um rolo de microgravura de 381 célulashelicoidais por cm linear (150 células helicoidais por polegada linear). Orevestimento foi secado em-linha a 95 °C e curado-UV a 6,1 m/min, usando-se um sistema de cura W Fusion Systems modelo 1600 (400 W/pol (157W/cm)), equipado com lâmpada-D. O revestimento secado tinha umaespessura de aproximadamente 3,6 micrômetros. Os espectros de transmissãoe reflexão óptica desta película medos como no exemplo 1 são mostrados naFigura 2. O sistema de vitrificação preparado laminando-se esta película emum vidro transparente PPG de 6 mm é mostrado na Tabela 1.Exemplo 3
Uma dispersão ultrafma de partículas de oxido de estanhodopada com antimônio (ATO) em Methyl Cellosolve, disponível sob adesignação TRB Paste SL6060, foi obtida da Advanced Nano Products Ltd., Coréia do Sul. Esta solução foi revestida sobre um substrato PET de 0,05 mm,disponível na Teijin Corp., Japão, sob a designação comercial HPE50 com umYasui Seiki Lab Coater, Modelo CAG-150 (Yasui Seiki Co., Bloomington,Ind.), empregando-se um rolo de microgravura de 381 células helicoidais porcm linear (150 células helicoidais pro polegada linear). O revestimento foi secado em linha a 95 °C e curado UV a 6,1 m/min, usando-se um sistema decura W Fusion System 6000 (600 W/pol (236 W/cm)) equipado com lâmpada-D. O revestimento seco tinha uma espessura de aproximadamente3,6 micrômetros. Os espectros de transmissão e reflexão óptica desta película,medidos como no exemplo 1, são mostrados na Figura 3. O sistema de vitrificação preparado laminando-se esta película em um vidro transparentePPG de 6 mm é mostrado na Tabela 1.
Exemplo 4
A pasta TRB SL6060 foi revestida sobre a película demulticamadas descrita acima, empregando-se uma técnica de revestimento de barra Meyer, usando-se barra Meyer #5 (exemplo 4a), #8 (exemplo 4B) e #14(exemplo 4c). Os revestimentos foram secados em um forno a 93 °C por 10min e curados sob lâmpadas UV Fusion (300W/pol (118 W/cm) a 20 fpm(6,09 m/min)) e espectros de transmissão óptica das amostras medidos. Osespectros foram importados para Optics5 e Window 5.2. As característicasópticas e térmicas dos sistemas de vitrificação preparados com vidrotransparente de 3 mm são mostradas na Tabela 1.
Tabela 1
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Uma dispersão de oxido de antimônio estanho (InframatAdvanced Materials LLC, CT designação do produto 50N-5190-2) em umamistura monométrica de acrilato multi-funcional foi preparada moendo-sejuntos 30 g de ATO, 7,5 g de penta eritritol tetra acrilato (Sartomer Company,PA, designação do produto SR295 e 7,5 g de diacrilato de 1,6-hexanodio(Sartomer Company, PA, designação do produto SR238) e l-metóxi-2-propanol. 0,15 g cada um dos fotoiniciadores Irgacure 819 e Irgacure 184(ambos da CIBA Specialty Chemicals, Base, Suíça) foram adicionados àdispersão acima e revestidos sobre a película polimérica de multicamadasdescrita acima. O processo de revestimento foi conduzido como descrito noExemplo 1. O revestimento foi curado e o revestimento curado resultante foitestado em um abrasivo Taber de acordo com ASTM D 1044-99 sob umacarga de 500 g e 50 ciclos. Isto resultou em uma turvação menor do que 4%,medida com medidor de turvação Haze-Gard Plus (BYK-Gardner, MD).
A presente invenção não deve ser considerada limitada aosexemplos particulares descritos acima, mas sem dúvida deve ser entendidacomo cobrindo todos os aspectos da invenção, como razoavelmente expostosnas reivindicações anexas. Várias modificações, processos equivalentes, bemcomo numerosas estruturas a que a presente invenção pode ser aplicável serãoprontamente evidentes daqueles hábeis na arte a que a presente invenção édirigida, quando da recapitulação do presente relatório.