專利名稱：用于制備可用于阻斷近紅外光透射的聚合物薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可用于阻斷紅外(IR)和/或近紅外(NIR)光的薄膜。本發(fā)明具體地涉及在其至少一部分表面上具有IR和/或NIR-阻斷涂層的聚合物以及制備該聚合物的方法。
背景技術(shù)：
對控制汽車和建筑物中的日照得熱量存在不斷增強的興趣。已經(jīng)提出了各種涂覆的玻璃用以降低通過窗口的日照得熱量。然而，這些涂層通常是銀或者其他金屬化合物薄膜，通常也阻斷電動能量。這種作用使各種現(xiàn)代必需品例如移動電話、全球定位衛(wèi)星(GPS)單元以及收費道路上的自動收費器無法工作。然而，已經(jīng)證明，當(dāng)阻斷粒子彼此良好分離時，電動能量能夠通過處理的窗口。
包含分散的阻斷粒子和配置在玻璃或者其他基材上的涂層是眾所周知的。參考例如U.S.5,518,810；U.S.6,579,608；和U.S.6,506,487。這些粒子可以包括紫外線吸收化合物，可見著色顏料，NIR(熱)吸收化合物，或者這些物質(zhì)的任何組合。然而，本領(lǐng)域中已知的能量阻斷涂層通常具有差的對某些聚合物表面的粘合性，特別是聚乙烯醇縮丁醛(PVB)。對于保證層壓安全玻璃具有適合的功能，聚合物夾層和能量阻斷涂層和玻璃兩者之間的良好的粘合性是必要的。粘合性過低可以導(dǎo)致安全玻璃層壓材料的脫落，而粘合性過高可以導(dǎo)致沖擊破壞。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面，本發(fā)明是一種聚合物，該聚合物具有至少部分地被涂層覆蓋的表面，所述涂層包含紅外線阻斷粒子，其中所述聚合物是薄膜或者片材的形式。
在另一個方面，本發(fā)明是一種組合物，其是包含在二甲基甲酰胺(DMF)中的氧化銦錫(ITO)和聚乙烯醇縮丁醛的分散體。
在另一個方面，本發(fā)明是制備聚合物薄膜或者片材的方法，該聚合物薄膜或者片材具有至少一個至少部分地被涂層覆蓋的表面，該涂層包含紅外線阻斷粒子。IR阻斷涂層通過包括以下步驟的方法施加(1)將IR阻斷粒子分散在PVB和二甲基甲酰胺(DMF)的混合物中，獲得IR阻斷油墨；(2)將IR阻斷油墨印刷到聚合物表面的至少一部分上。
在另一個方面，本發(fā)明是制備聚合物薄膜或者片材的方法，該聚合物薄膜或者片材具有至少一個至少部分地被涂層覆蓋的表面，所述涂層包含紅外線阻斷粒子，其中IR阻斷涂層包含分散在PVB中的IR阻斷粒子，該方法包括以下步驟使IR阻斷粒子、二甲基甲酰胺(DMF)和PVB的混合物通過研磨裝置，以分散IR阻斷粒子而獲得IR阻斷油墨；和將所述油墨印刷到聚合物薄膜或者片材的表面上。
在另一個方面，本發(fā)明是層壓材料，其包含聚合物薄膜或者片材，其中所述薄膜或者片材包含至少一個至少部分地被IR阻斷涂層覆蓋的表面，所述涂層包含IR阻斷粒子和PVB。
在另一個方面，本發(fā)明是層壓材料，其包含至少兩個聚合物薄膜或者片材的層，所述兩個層的至少一個具有至少一個至少部分地被IR阻斷涂層覆蓋的表面，所述涂層包含IR阻斷粒子和PVB。
附圖描述

圖1是一系列具有PVB片材的玻璃層壓材料的光透射光譜的圖形，所述片材是未涂覆的或者用能量阻斷涂料涂覆的。
發(fā)明的詳細說明本文的定義適用于在本說明書中使用的術(shù)語，除非在特定的情況下另外限定。
正如在此使用的，就包含一種或多種聚合物的液體而言的術(shù)語“溶液”指其中至少一種溶質(zhì)是聚合物的液體，雖然可溶性聚合物及其他物質(zhì)，包括其他的聚合物，也可以以未溶解的形式存在于所述液體中。
正如在此使用的，術(shù)語“分散體”和“懸浮體”是可互換的，并且指包含顆粒物質(zhì)的液體。分散體可以是就沉淀、絮凝、離漿等等而言穩(wěn)定的、不穩(wěn)定的或者部分穩(wěn)定的。
正如在此使用的，術(shù)語“能量阻斷”和“IR阻斷”指降低能量傳輸?shù)男再|(zhì)，或者特別地降低紅外線能量傳輸?shù)男再|(zhì)。阻斷可以通過任何機理實現(xiàn)，例如吸收、反射等等。
正如在此使用的，術(shù)語“紅外”包括近紅外。
術(shù)語“有限量”和“有限值”指不等于零的量。
術(shù)語“大約”指量、尺寸、配方、參數(shù)及其他數(shù)量和特征不是和不必是精確的，而是依照要求可以是近似的和/或較大的或者較小的，反映出公差、換算系數(shù)、舍入、測量誤差等等，以及本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他因素。通常，量、尺寸、配方、參數(shù)或者其他數(shù)量或者特征是“大約”或者“近似的”，無論是否這樣明確地說明。
在一個實施方案中，本發(fā)明是聚合物，在其表面的至少一部分上配置了紅外線阻斷材料的涂層，所述紅外線阻斷材料已經(jīng)被預(yù)先分散在聚合物基質(zhì)中。適用于本發(fā)明的聚合物是也適用于具有玻璃的層壓材料的那些，并且優(yōu)選可用于建筑或者汽車玻璃窗。例如，適合的聚合物是在光譜可見區(qū)中透光的那些。更具體地，適合的聚合物包括，非限制地，聚酯；聚氨酯；聚氯乙烯；聚縮醛；聚乙烯醇縮丁醛(PVB)；以及從乙烯與烯屬不飽和羧酸和/或其衍生物的共聚獲得的酸共聚物和共聚物離聚物。優(yōu)選所述聚合物是聚乙烯醇縮丁醛。
所述聚合物可以通過常規(guī)方法成型為薄膜或者片材，例如通過各種常規(guī)的擠出方法，包括，非限制地，流延薄膜擠出方法或者吹塑薄膜擠出方法。
所述聚合物在其表面的至少一個上至少部分地被包含紅外線阻斷材料的涂層覆蓋。所述紅外線阻斷材料可以是任何阻礙紅外線光透射、優(yōu)選特別是近紅外光透射的材料。這類材料是已知的并且可以被認為是常規(guī)的。這類材料包括，例如，氧化銦錫(ITO)、氧化銻錫(ATO)、六溴化鑭和鐵氧化物。優(yōu)選IR阻斷材料是顆粒形式。通常所述粒子具有超細的粒子尺寸，使得層壓材料的透明度不被不利地影響。優(yōu)選本發(fā)明的IR阻斷粒子包括ATO或者ITO。更優(yōu)選，IR阻斷粒子包括ITO。
本領(lǐng)域技術(shù)人員，根據(jù)例如和物理性能(例如涂層的霧度，或者涂覆的表面對層壓材料中的另一種表面的粘合性)保持平衡的所希望的透射比水平，能夠確定IR阻斷粒子在IR阻斷涂層中的適當(dāng)?shù)乃?。然而，?yōu)選地，IR阻斷材料以有限的量存在于涂層中，該量基于分散體(即IR阻斷材料、DMF和聚合物)的總重量為最多大約30wt％，更優(yōu)選大約10重量％到大約20wt％，并且更優(yōu)選大約15重量％。
本發(fā)明中，IR阻斷粒子作為小的粒子在基質(zhì)中的分散體涂覆到聚合物的表面，所述基質(zhì)包含有機溶劑例如二甲基甲酰胺(DMF)和聚合物粘合劑。優(yōu)選地，聚合物粘合劑被溶解在有機溶劑中。優(yōu)選地，聚合物粘合劑與被涂覆的聚合物是相同的或者相容的?！跋嗳莸摹笔侵妇酆衔镎澈蟿娏业卣掣接诒煌扛驳木酆衔锏谋砻?。聚合物粘合劑起到促進所述粒子粘合到聚合物表面的作用，并且改進涂覆的聚合物對層壓材料中的鄰接層的粘合性。
優(yōu)選地，所述聚合物粘合劑包括PVB。更優(yōu)選地，聚合物粘合劑基本上由PVB組成。更優(yōu)選地，聚合物粘合劑基本上由具有大約23％自由羥基的PVB組成。
根據(jù)希望的涂層性質(zhì)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠確定聚合物粘合劑的適當(dāng)水平。然而，優(yōu)選地，聚合物粘合劑以有限的量存在，該量基于IR阻斷粒子分散體的總重量為最多大約20重量％，更優(yōu)選大約3到大約13重量％，并且更優(yōu)選大約8重量％。值得注意的是包含大約8重量％的23％自由羥基PVB的涂層。
在另一個實施方案中，本發(fā)明是將IR阻斷材料的分散體施加到聚合物材料的表面的至少一部分上的方法，其包括將所述分散體印刷到所述表面上的步驟。優(yōu)選所述聚合物材料是薄膜或者片材的形式。優(yōu)選所述印刷步驟是常規(guī)方法，例如苯胺印刷或者凹板印刷。所述方法可以包括以下步驟使IR阻斷粒子通過研磨或者磨碎裝置，例如Eiger磨，以降低IR阻斷材料的粒子尺寸，和/或?qū)⑺霾牧戏稚⒃谟袡C溶劑或者聚合物基質(zhì)中。因此，IR阻斷材料可以以干燥的形式或者作為在有機溶劑中的分散體或者作為在聚合物基質(zhì)中的分散體通過研磨裝置。如此獲得的分散的油墨可以被印刷到所述聚合物的至少一個表面的至少一部分上。優(yōu)選油墨被直接印刷到聚合物表面上。涂覆的聚合物可以任選地通過本領(lǐng)域中已知的任何合適的方法干燥，例如通過施加熱或者真空或者兩者。
在另一個實施方案中，本發(fā)明是層壓材料，其包括至少一種聚合物層，該聚合物層至少部分地被包含IR阻斷材料的涂層覆蓋。適合的和優(yōu)選的聚合物層和IR阻斷涂層如以上提出的。所述層壓材料優(yōu)選包含至少一片玻璃，但是作為玻璃的替代物可以在剛性的透明層中包括另一種材料。
在另一個實施方案中，本發(fā)明包括至少兩個聚合物層的層壓材料，其中至少一個聚合物層已經(jīng)被至少部分地用包含IR阻斷材料的涂層覆蓋。同樣，適合的和優(yōu)選的聚合物層和IR阻斷涂層如以上提出的。所述片材可以作為鄰接和相鄰層層壓在一起，或者可以由其他的層壓層分離。涂覆的聚合物可以包括相同的材料或者不同的材料，包括相同的或者不同的IR阻斷材料。在優(yōu)選的實施方案中，所述涂層或者多個涂層被配置在所述聚合物層的兩個之間。更優(yōu)選兩個聚合物層是鄰近的。在另一個優(yōu)選的實施方案中，所述層壓材料包括玻璃或者在剛性透明層中作為玻璃替代物的其他材料的至少一個外層。更優(yōu)選，所述層壓材料包括兩個玻璃或者其他剛性透明材料的外層。
本發(fā)明層壓材料中的聚合物的涂覆表面可以是離開層壓材料外表面取向的，或者朝著層壓材料外表面取向的，或者可以是層壓材料的外表面。玻璃窗領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員可以預(yù)見到各種層壓材料結(jié)構(gòu)。
實施例僅僅為了說明性的目的給出實施例和對比實施例，不意欲以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
實施例1將氧化銦錫(40gms)分散在300gms的6.4％ PVB在DMF中的溶液中。將所述分散體在Eiger磨中、在環(huán)境溫度下研磨大約4小時，或者直到混合物呈現(xiàn)均勻的外觀。然后使用輪轉(zhuǎn)凹版印刷方法將分散體手工浸漬到3GO-基PVB(30密耳)片材上。網(wǎng)速度是50fpm。PVB片材使用最多四層ITO分散體印刷。在每次印刷過程之后從印刷的PVB片材上切割下試樣。
將涂覆的PVB片材的試樣層壓在兩層透明玻璃(厚度2.3mm)之間。通過測量霧度、pummeling和波長在275到2500納米范圍內(nèi)的光的透射比，來對玻璃層壓材料進行測試。
示于圖1中的類似的實驗的光透射比結(jié)果清楚地表明，在較長的波長、包括NIR波長下，當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明的涂層時，光的透射比顯著地降低。此外，使用提高的ITO水平透射比甚至進一步降低。
雖然以上描述了和特別地舉例說明了本發(fā)明的某些優(yōu)選實施方案，但不打算將本發(fā)明局限于這樣的實施方案。在不背離以下權(quán)利要求中闡述的本發(fā)明的范圍和精神下，可以作出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種聚合物，其具有至少部分地被涂層覆蓋的表面，所述涂層包含紅外線阻斷粒子，其中所述聚合物是薄膜或者片材的形式。
2.權(quán)利要求1的聚合物，其中所述紅外線阻斷粒子包括選自以下的材料氧化銦錫(ITO)、氧化銻錫(ATO)、六溴化鑭和鐵氧化物。
3.一種組合物，其是包含在二甲基甲酰胺(DMF)中的氧化銦錫(ITO)和聚乙烯醇縮丁醛的分散體。
4.權(quán)利要求3的組合物，其包含8重量％的23％自由羥基的聚乙烯醇縮丁醛。
5.一種制備聚合物薄膜或者片材的方法，所述聚合物薄膜或者片材具有至少一個至少部分地被紅外線阻斷涂層覆蓋的表面，所述方法包括通過印刷將所述紅外線阻斷涂層施加到聚合物薄膜或者片材的步驟。
6.權(quán)利要求5的方法，其中所述紅外線阻斷涂層作為油墨施加，該油墨包含紅外線阻斷材料、聚乙烯醇縮丁醛和二甲基甲酰胺。
7.權(quán)利要求5的方法，其中紅外線阻斷涂層包含選自以下的紅外線阻斷材料氧化銦錫(ITO)、氧化銻錫(ATO)、六溴化鑭和鐵氧化物。
8.一種制備聚合物薄膜或者片材的方法，該聚合物薄膜或者片材具有至少一個至少部分地被涂層覆蓋的表面，所述涂層包含紅外線阻斷粒子，其中所述IR阻斷涂層包含分散在PVB中的IR阻斷粒子，所述方法包括以下步驟使IR阻斷粒子通過研磨裝置，以分散IR阻斷粒子，從而獲得IR阻斷油墨；和將所述油墨印刷到聚合物薄膜或者片材的表面上。
9.權(quán)利要求8的方法，其中使IR阻斷粒子與二甲基甲酰胺、聚乙烯醇縮丁醛或者二甲基甲酰胺和聚乙烯醇縮丁醛兩者一起通過所述研磨裝置。
10.權(quán)利要求8的方法，其中所述IR阻斷粒子包括選自以下的紅外線阻斷材料氧化銦錫(ITO)、氧化銻錫(ATO)、六溴化鑭和鐵氧化物。
11.一種層壓材料，其包含聚合物薄膜或者片材，其中所述薄膜或者片材包括至少一個至少部分地被IR阻斷涂層覆蓋的表面，所述IR阻斷涂層包含IR阻斷粒子和PVB。
12.權(quán)利要求11的層壓材料，其中所述IR阻斷粒子包括選自以下的紅外線阻斷材料氧化銦錫(ITO)、氧化銻錫(ATO)、六溴化鑭和鐵氧化物。
13.一種層壓材料，其包含至少兩個聚合物薄膜或者片材層，所述兩個層的至少一個具有至少一個至少部分地被IR阻斷涂層覆蓋的表面，所述IR阻斷涂層包含IR阻斷粒子和PVB。
14.權(quán)利要求13的層壓材料，其中所述IR阻斷粒子包括選自以下的紅外線阻斷材料氧化銦錫(ITO)、氧化銻錫(ATO)、六溴化鑭和鐵氧化物。
全文摘要
本發(fā)明是紅外線(IR)阻斷涂層和將IR阻斷涂層施加到聚合物表面上的方法。所述方法包括以下步驟將IR阻斷材料分散在包含溶解的聚合物的溶劑混合物中，和使用標準印刷方法涂覆本體聚合物、優(yōu)選片材或者薄膜的表面的至少一部分。本發(fā)明還提供了安全玻璃層壓材料，其聚合物夾層具有改進的對玻璃的粘合性以及光阻斷性質(zhì)。
文檔編號C08K3/10GK1894314SQ200480037472
公開日2007年1月10日 申請日期2004年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月15日
發(fā)明者R·A·福吉爾, R·A·海斯 申請人:納幕爾杜邦公司