JP2004004840A - 赤外線反射性材料 - Google Patents
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Abstract
【課題】干渉顔料を用いる従来の被覆に比べて、NIR放射線の反射性能を低下させることなく透明性を保つことのできる赤外線反射材料を提供すること。
【解決手段】NIR領域におけるよりも全放射線の可視領域において透過率が高い干渉顔料を一部の領域に含む透明シート状材料を含んでなる赤外線反射性材料。
【選択図】 なし
【解決手段】NIR領域におけるよりも全放射線の可視領域において透過率が高い干渉顔料を一部の領域に含む透明シート状材料を含んでなる赤外線反射性材料。
【選択図】 なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、日光の可視領域において透明度が高くNIR領域において反射性が高いシート状材料に関する。これらの材料は、封鎖領域、例えば、建物、乗り物および温室における過剰な高温を防止すると共に、高い輝度(明るさ)を提供するために用いられる。
【0002】
【従来の技術】
EP 0 548 822は、プラスチックベース基材およびそこに付着している被覆層からなる透光性IR反射性体を記載している。被覆層は、単層干渉顔料を20〜40重量%含む。この体は、NIR放射以外に、可視光の一部も反射されること、および通過する光が緑色で、反射される光が赤色であるという不利益を有する。さらに、半透明の被覆層は、ベース材料の透明性が失われていることを意味する(ミルクガラス効果)。
【0003】
DE 2 709 562は、穿孔され、白色または金属光沢顔料、または白色または金属光沢被覆が設けられて、垂直入射光の10〜70%が通過できるようにされた、日光に対して植物を日よけするためのプラスチックフィルムを開示している。
【0004】
このタイプのプラスチックフィルムは、全波長領域において、すなわち、可視領域および赤外領域の両方において、放射線を均一に減少させる。
【0005】
建物に用いられた場合、この結果、室内が暗くなるが、不利である。
【0006】
EP 1 059 338は、日光の可視領域で透明度が高くNIR領域で反射性が高い、温室、シート状構造体、ドームライト、ルーフウィンドウまたはルーフカバーのような透明表面を被覆するための組成物を記載している。この塗料は、屈折率の低い材料と屈折率の高い材料との交互層が被覆された透明支持材料と、重合体の有機バインダーからなる多層干渉顔料からなる。この半透明NIR反射性塗料も、ベース材料の透明性を失わせる。
【0007】
US 3,887,744は、可視光および赤外線の透過率を制御する、その表面が部分的にアルミニウムで被覆された透明プレートを記載している。プレートのいずれの領域もアルミニウムで被覆されるか、またはアルミニウムがスクリーン印刷でインクとして適用される。このタイプの被覆の場合、封鎖された領域内からの環境の詳細が明白であるが、アルミニウムは、太陽光領域で波長を選択的に反射しない。これは、干渉顔料とは対照的に、アルミニウムがNIR放射線と可視光の両方を反射し、その結果、封鎖領域において明るさが低下する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、干渉顔料を用いる従来の被覆と比べて、NIR放射線の反射性能を低下させることなく、閉鎖領域からの環境の詳細が明白となるNIR反射性材料を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この目的は、本発明により、NIR領域におけるよりも全放射線の可視領域において透過率が高い少なくとも1つの干渉顔料を含む透明シート状材料を含んでなる赤外線反射性材料であって、干渉顔料がシート状材料の一部の中または上に存在する赤外線反射性材料により達成される。
【0010】
本発明は、さらに、入射光に透明な領域の表面に赤外線反射性材料が設けられる、赤外光に対して封鎖された領域をスクリーニングする方法であって、NIR領域におけるよりも全放射線の可視領域において透過率が高い少なくとも1つの干渉顔料を含む被覆を、入射光に透明な領域の表面の一部に適用することによる方法に関する。
【0011】
本発明はさらに、建物、乗り物および温室のための赤外線反射性材料の使用に関する。
【0012】
透明シート状材料という用語は、ガラスプレートおよび成形体、およびプラスチックプレート、構造物およびシートを意味すると解される。適当なプラスチックは、低または高密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリメタクリレートまたはそれらの混合物である。
【0013】
本発明により赤外線反射性材料中に用いることができる干渉顔料は、単層または多層である。これらは、(近赤外線領域)NIRにおけるよりも全放射線の可視領域において透過率が高い、すなわち、その透過または反射挙動が波長選択性である。NIR領域という用語は、780〜2500nmの波長領域を意味する。
【0014】
干渉顔料は、通常、透明支持材料と、金属酸化物の被覆とからなる。この支持材料は、天然または合成雲母、別の葉状珪酸塩、ガラス薄片、薄片状二酸化珪素または酸化アルミニウムであり得る。
【0015】
層状顔料の場合、金属酸化物の3、5、7またはそれ以上の層、好ましくは3層が、支持材料に適用される。最初の層は、屈折率の高い材料からなり、これは、例えば、TiO2、ZrO2、ZnOまたはこれら酸化物の混合物であり得る。無色高屈折率金属酸化物が好ましい。第2の層は、屈折率の低い材料、例えば、SiO2またはAl2O3からなる。第3の層は再び、屈折率の高い材料からなり、これは、第1の層の材料と同じまたは異なるように選択することができる。無色高屈折率金属酸化物が好ましい。所望により、高屈折率材料と低屈折率材料との1または2以上の層配列、または保護層をこの層パックに適用することができる。顔料の調製およびそれらの特性が、DE 196 18 569にかなり詳細に記載されている。
【0016】
NIR領域におけるよりも全放射線の可視領域において透過率が高い多層干渉顔料のみが用いられる。これらは、反射領域に関して選択することができる。ここで、最小透過率は、780nm〜2500nmに生じる。
【0017】
前記特性を有する多層干渉顔料は、例えば、Iriodin(登録商標)SHR870およびIriodin(登録商標)SHR9870であり、雲母支持体上にTiO2−SiO2−TiO2層配列を有する。
【0018】
単層干渉顔料の場合、被覆は、透明高屈折率金属酸化物、例えば、二酸化チタンまたは二酸化ジルコニウムからなる。ここでも、無色金属酸化物が好ましい。
【0019】
Iriodin(登録商標)SHR875およびIriodin(登録商標)SHR9875は、雲母に基づく単層干渉顔料であり、可視領域において透過性が優れており、特に人の目の最高感度において透過率が最大であることを特徴とする分光特性を有する二酸化チタンの被覆を有する。その最小透過率は、NIR領域にある。
【0020】
本発明による赤外線反射性材料は、干渉顔料を、透明シート状材料上の被覆の中に含むか、または透明シート状材料の中に組み込むことができる。
【0021】
本発明によれば、透明シート状材料の全表面の一部のみが、干渉顔料を含む被覆で覆われるか、または、干渉顔料が、透明シート状材料の一部の中にのみ存在する。
【0022】
全表面の被覆度は、全透明表面に基づいて通常30〜80%、好ましくは60〜70%である。
【0023】
この被覆は、干渉顔料と少なくとも1つの有機または無機バインダー、および任意にさらなる添加剤を含む被覆溶液として透明表面に適用し、続いて乾燥により固化することができる。適当な有機バインダーは、例えば、アルキド樹脂、ビニル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、アクリレート、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエチレングリコールおよびそれらのコポリマーである。
【0024】
適当な無機バインダーは、特に、フリット系に適したもの、例えば、天然または合成珪酸塩、およびそれらと種々の金属酸化物との混合物である。
【0025】
用いられるさらなる添加剤は、被覆技術において通常用いられるもの、例えば、増粘剤、分散助剤、湿潤剤および可塑剤、並びに水、エステル、ケトン、アルコール、芳香族化合物等のような溶媒である。
【0026】
被覆溶液は、被覆溶液の合計重量を基準に10〜40重量%、好ましくは15〜30重量%の干渉顔料を含む。
【0027】
被覆により覆われる透明表面の一部が、全表面上に均一に分布されること、すなわち、隣接する覆われていない領域を有する小さな個々の領域とからなることが有利である。覆われた領域は、好ましくは、ドット、線、グラフィックパターン、英数字記号または不規則形状であり、全表面上に均一に分布されている。
【0028】
これは、通常の適用法、例えば、印刷、噴霧、ナイフコーティング、ロール塗布、ブラッシングにより達成され、各々の場合、マスクまたはステンシル等が用いられることも用いられないこともある。
【0029】
しかしながら、被覆は、好ましくは、印刷法により透明シート状材料に適用される。
【0030】
干渉顔料以外に、この目的に必要な印刷インクは、既に述べたバインダーおよび添加剤のような、印刷インク用の通常の成分を含む。
【0031】
選択されるバインダーは、有利には、雲母顔料およびフリット系に適した材料であり、フリット系という用語は、焼成して透明シート状材料にすることができる印刷インクを意味する。印刷インクをそれぞれの基材に適合させるために、さらに既知の添加剤を添加することができる。
【0032】
すなわち、例えば、アクリルポリマー分散液を約5重量%添加することができ、ガラスへのより優れた接着性が達成される。
【0033】
スクリーン印刷法が、被覆の適用に特に適しているとわかった。
【0034】
本発明による赤外線反射性材料の製造において、印刷用に通常用いられるような写真法によりこのプロセスを用いて、合計表面積に対する被覆表面積の割合を意味する所望の被覆度を有するネガが製造される。このネガを用いて、印刷インクを、透明シート状材料上に印刷する。スクリーン印刷法において、グリッドが製造され、そのグリッドドットの寸法および直径により、透明表面の被覆度を調節することができる。
【0035】
スクリーン印刷用に用いられるスクリーンは、顔料粒子の寸法、通常、5〜100μmに適合させなければならない。NIR反射の優れた選択性のために、その粒子寸法が細かいフラクションの領域にある顔料を用いることが有利である。例えば、ここで、単層顔料には5〜25μmの粒子寸法が挙げられ、多層顔料には10〜60μmの粒子寸法が挙げられる。
【0036】
さらなる本発明の態様は、同様に前記成分を含む被覆溶液としての被覆を、さらなる透明シート状材料、好ましくは透明プラスチックに適用し、続いて乾燥により固化することからなる。この目的に特に適しているのは、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリメタクリレートまたはそれらの混合物からなるプレートおよびフィルムである。
【0037】
ここで、被覆溶液は、透明シート状材料の全表面上に適用し、続いて、乾燥により固化することができる。
【0038】
被覆溶液を乾燥後、被覆された透明シート状材料を穿孔して、全表面の一部のみが、干渉顔料を含む被覆により覆われるようにする。それゆえ、平らな凹部がシート状材料中に配される。
【0039】
被覆により覆われる全表面積に割合は、全透明表面積の、通常30〜80%、好ましくは60〜70%である。
【0040】
これは、透明シート状材料の穿孔率が20〜70%、特に30〜40%であることを意味する。
【0041】
穿孔は、通常知られている穿孔技術、例えば、スタンプ法、火炎穿孔、レーザービーム技術、超音波または高周波法などを用いて行うことができる。
【0042】
ここで、穿孔は、全表面に均一に分布するのが有利であり、パターンまたは英数字記号の形状であり得る。
【0043】
本発明のさらなる態様において、干渉顔料が、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリメタクリレートまたはそれらの混合物からなるプレートおよびフィルムから好ましくなる透明シート状材料中に組み込まれる。
【0044】
この方法において、透明シート状材料の製造用に必要な出発材料が、干渉顔料と混合される。続いて、既知の方法、例えば、押し出しまたは注型により透明シート状材料が製造される。
【0045】
干渉顔料は、透明シート状材料中に、合計重量を基準に5〜30重量%、好ましくは8〜15重量%の濃度で存在する。
【0046】
既述のように、透明シート状材料が、続いて、全表面積の30〜80%、好ましくは60〜70%が干渉顔料を含むように穿孔される
穿孔は、全表面上に均一に分布され、パターンまたは英数字記号の形状とすることができる。
【0047】
本発明の前記態様の各々において、被覆または非被覆領域の一定変化は、人の目により均一領域として感知することができ、その中で被覆領域は脳により排除され、失われた画像点は、覗いたときに透明領域により置換される。このようにして、封鎖領域中の観察者は、外部に対して妨害されない光景の印象を有する。
【0048】
本発明による赤外線反射性材料により付与されたグレージングは、太陽光透過度に対する光透過度の割合が1より大きい。太陽放射線の相対的分光的分布は、太陽光透過度の計算に含まれ、光透過度の決定は、人の目の平均輝度感度も考慮に入れる。これらの値の決定のさらなる詳細がDIN EN 410に記載されている。
【0049】
干渉顔料は、被覆の中に、被覆の合計重量を基準として、15〜50重量%、好ましくは20〜35重量%の濃度で存在する。
【0050】
この高い顔料濃度により、被覆部分の表面においてNIR領域に非常に高い反射率が得られる。領域の反射挙動は、全表面上の反射の積分として決められるので、従来技術による全表面被覆の場合におけるように、全表面についてNIR放射線の等しく高い反射率を達成することができるが、光景が制限されることはない。
【0051】
このようにして、太陽光放射線中の熱が選択的に反射され、太陽光放射線が高度に入射される場合でも、封鎖領域中の内部温度が比較的低く維持され、その領域中がかなり暗くなったり光景が制限されることがない。
【0052】
本発明の方法によれば、入射光に透明な表面を有する閉鎖領域が、入射光に透明な領域の表面の一部に適用される赤外線反射性材料、この材料は、NIR領域におけるよりも全放射線の可視領域において透過率が高い少なくとも1つの干渉顔料を含む被覆を含む、を通して赤外線光からスクリーニングさる。
【0053】
入射光に透明な表面という用語は、封鎖された領域に天然光が入ることができるようにするために通常用いられる、ガラス、透明プラスチックまたは他の個体透明材料からなる表面または成形体、すなわち、窓、ドア、ドームライト、ルーフウィンドウ、ルーフカバー等を意味する。
【0054】
本発明により赤外線反射性材料は、瞬間光に透明な存在する表面に適用されるか、または後者を形成する。
【0055】
すなわち、例えば、NIR領域におけるよりも全放射線の可視領域において透過率が高い干渉顔料を含む被覆が一部の領域に設けられたガラスプレートからなる本発明の材料を、入射光に透明な表面として封鎖領域に用いることができる。
【0056】
同様に、例えば建物における、存在する非被覆ガラス表面に、表面の全部分に渡って、前記干渉顔料を含むプラスチックフィルムまたはプレートを設けることができ、この場合顔料は被覆されても組み込まれてもよい。
【0057】
雨および、天候により引き起こされる影響に対して閉鎖領域を保護する必要がない場合、最後に述べたプレートまたはフィルムを、同様に、単独で、赤外線反射性材料として適用することができる。
【0058】
本発明による赤外線反射性材料は、建物の壁およびルーフカバーに、例えば、ドームライトに、および建物のドアおよび窓の上薬塗りに用いられる。しかしながら、乗り物、例えば、電車にも用いることができる。用いることができる種々の透明シート状材料、および被覆の適用のための種々の技術により、特定の用途に理想的な方法で適合させ得る態様が得られる。
【0059】
全ての場合において、強い太陽光放射線による封鎖領域の過度の加熱が避けられ、本発明による赤外線反射性材料を、温室にも用いることができる。透明シート状材料を部分的にのみ被覆することにより、内部から環境の詳細を明確に確認することができる。
【0060】
【実施例】
以下の実施例は、本発明を説明するためのものであって、制限するものではない。
【0061】
実施例1
印刷インクを、スクリーン印刷に適した溶媒含有バインダー(ワイゼンブルグのProell製のPLN/093)の85重量%とIriodin(登録商標)SHR 870/9870(ダルムシュタットのMerck KGaA製の市販品)15重量%との混合物から調製し、52T平坦ベッドスクリーンを介してAtma平坦ベッドスクリーン印刷機を用いてPETフィルム上に印刷する。ドットグリッドを介して、平均被覆度50%を設定する。
【0062】
続いて、5×5cmの寸法を有する印刷フィルムのサンプル片を、積分球(150mm)を有するPerkin−Elmer Lambda 900分光光度計を用いて透過位置において分光的に測定する。透過率を、太陽光範囲の約300〜約2500nmの領域において分析する。結果を図1に示す。
【0063】
比較例1
顔料としてIriodin(登録商標)SHR 870/9870を用いて、厚さが60μmであり顔料含量が8%である押し出されたPETフィルムを製造する。ここで、表面の被覆度は100%である。
【0064】
次に、5×5cmの寸法を有するサンプル片を、積分球(150mm)を有するPerkin−Elmer Lambda 900分光光度計を用いて透過位置において分光的に測定する。結果を図1に示す。
【0065】
比較例2
3Mからの市販の顔料を含む穿孔フィルムの寸法が5×5cmであるサンプル片(Avery(登録商標)穿孔窓フィルム6551、厚さ約200μm、背景黒、前面印刷可能、孔寸法1.5mm、表面被覆度50%)を、積分球(150mm)を有するPerkin−Elmer Lambda 900分光光度計を用いて透過位置において分光的に測定する。結果を図1に示す。
【0066】
図1における実施例1および比較例1および2からの透過曲線の比較は、比較例2からの市販の穿孔フィルムが、全太陽光領域において約50%の透過値を有することを示している。NIR領域の放射線に対するスクリーニングにおいて、選択性を達成することができない。フィルムは穿孔されているので、ある程度透明である。
【0067】
適当な顔料を組み込んでいるので、比較例1のフィルムは、NIR放射線の選択的スクリーニングを示す。可視分光領域において高度の透過率を達成することができる。太陽光透過度は67%、光透過度は76%である。これにより、太陽光照射線について選択率パラメーターは1.13である。しかしながら、フィルムは全表面に渡って顔料を含むので、いわゆるミルクガラス効果が生じ、フィルムを通して覗くことが困難または不可能である。
【0068】
僅か50%の被覆度にも拘わらず、実施例1からの本発明の赤外線反射性材料は、比較例1からのフィルムと同じ入射太陽光照射線に対する選択性を示す。ここでも、太陽光透過度が67%および光透過度は76%であり、1.13の選択性パラメーターが得られる。
【0069】
しかしながら、僅か50%のフィルム表面が、顔料含有被覆により覆われているので、観察者は、問題無くフィルムを通して覗くことができる。
【0070】
実施例2
印刷インクを、スクリーン印刷に適した溶媒含有バインダー(ワイゼンブルグのProell製のPLN/093)の85重量%とIriodin(登録商標)SHR 875/9875(ダルムシュタットのMerck KGaA製の市販品)15重量%との混合物から調製し、52T平坦ベッドスクリーンを介してAtma平坦ベッドスクリーン印刷機を用いてPETフィルム上に印刷する。ドットグリッドを介して、平均被覆度50%を設定する。
【0071】
続いて、5×5cmの寸法を有する印刷フィルムのサンプル片を、積分球(150mm)を有するPerkin−Elmer Lambda 900分光光度計を用いて透過位置において分光的に測定する。ここで、透過率を、太陽光範囲の約300〜約2500nmの領域において分析する。結果を図2に示す。
【0072】
比較例3
顔料としてIriodin(登録商標)SHR 875/9875を用いて、厚さが60μmであり顔料含量が8%である押し出されたPETフィルムを製造する。ここで、表面の被覆度は100%である。
【0073】
5×5cmの寸法を有するサンプル片を、積分球(150mm)を有するPerkin−Elmer Lambda 900分光光度計を用いて透過位置において分光的に測定する。結果を図2に示す。
【0074】
比較例4
3Mからの市販の顔料を含む穿孔フィルムの寸法が5×5cmであるサンプル片(Avery(登録商標)穿孔窓フィルム6551、厚さ約200μm、背景黒、前面印刷可能、孔寸法1.5mm、表面被覆度50%)を、積分球(150mm)を有するPerkin−Elmer Lambda 900分光光度計を用いて透過位置において分光的に測定する。結果を図2に示す。
【0075】
図2における実施例2および比較例3および4からの透過曲線の比較は、比較例4からの市販の穿孔フィルムが、全太陽光領域において約50%の透過値を有することを示している。NIR領域の放射線からのスクリーニングにおいて、選択性を達成することができない。フィルムは穿孔されているので、ある程度透明である。
【0076】
適当な顔料を組み込んでいるので、比較例3のフィルムは、NIR放射線の選択的スクリーニングを示す。可視分光領域において高度の透過率を達成することができる。太陽光透過度は60%、光透過度は76%である。これにより、太陽光照射線について選択率パラメーターは1.27である。多量の光の入り口を有する比較例3からのフィルムにより完全にまたは部分的に覆われている封鎖領域において、僅かの温度上昇のみが予想される。しかしながら、フィルムは全表面に渡って顔料を含むので、いわゆるミルクガラス効果が生じ、フィルムを通して覗くことが困難または不可能である。
【0077】
僅か50%の被覆度にも拘わらず、実施例2からの本発明の赤外線反射性材料は、比較例3からのフィルムと同じ入射太陽光照射線に対する選択性を示す。太陽光透過度が57%および光透過度は68%であり、これにより、太陽光照射線について1.19の選択性パラメーターが得られる。ここでも、実施例2からの赤外線反射性材料で完全または部分的に覆われている封鎖領域において多量の光が入るので、同時に僅かな温度上昇が生じる。しかしながら、僅か50%のフィルム表面が、顔料含有被覆により覆われているので、観察者は、問題無くフィルムを通して覗くことができ、このようにして、封鎖領域の外側での動きおよび形状を知覚することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1に関連する透過率を示すグラフである。
【図2】実施例2に関連する透過率を示すグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、日光の可視領域において透明度が高くNIR領域において反射性が高いシート状材料に関する。これらの材料は、封鎖領域、例えば、建物、乗り物および温室における過剰な高温を防止すると共に、高い輝度(明るさ)を提供するために用いられる。
【0002】
【従来の技術】
EP 0 548 822は、プラスチックベース基材およびそこに付着している被覆層からなる透光性IR反射性体を記載している。被覆層は、単層干渉顔料を20〜40重量%含む。この体は、NIR放射以外に、可視光の一部も反射されること、および通過する光が緑色で、反射される光が赤色であるという不利益を有する。さらに、半透明の被覆層は、ベース材料の透明性が失われていることを意味する(ミルクガラス効果)。
【0003】
DE 2 709 562は、穿孔され、白色または金属光沢顔料、または白色または金属光沢被覆が設けられて、垂直入射光の10〜70%が通過できるようにされた、日光に対して植物を日よけするためのプラスチックフィルムを開示している。
【0004】
このタイプのプラスチックフィルムは、全波長領域において、すなわち、可視領域および赤外領域の両方において、放射線を均一に減少させる。
【0005】
建物に用いられた場合、この結果、室内が暗くなるが、不利である。
【0006】
EP 1 059 338は、日光の可視領域で透明度が高くNIR領域で反射性が高い、温室、シート状構造体、ドームライト、ルーフウィンドウまたはルーフカバーのような透明表面を被覆するための組成物を記載している。この塗料は、屈折率の低い材料と屈折率の高い材料との交互層が被覆された透明支持材料と、重合体の有機バインダーからなる多層干渉顔料からなる。この半透明NIR反射性塗料も、ベース材料の透明性を失わせる。
【0007】
US 3,887,744は、可視光および赤外線の透過率を制御する、その表面が部分的にアルミニウムで被覆された透明プレートを記載している。プレートのいずれの領域もアルミニウムで被覆されるか、またはアルミニウムがスクリーン印刷でインクとして適用される。このタイプの被覆の場合、封鎖された領域内からの環境の詳細が明白であるが、アルミニウムは、太陽光領域で波長を選択的に反射しない。これは、干渉顔料とは対照的に、アルミニウムがNIR放射線と可視光の両方を反射し、その結果、封鎖領域において明るさが低下する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、干渉顔料を用いる従来の被覆と比べて、NIR放射線の反射性能を低下させることなく、閉鎖領域からの環境の詳細が明白となるNIR反射性材料を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この目的は、本発明により、NIR領域におけるよりも全放射線の可視領域において透過率が高い少なくとも1つの干渉顔料を含む透明シート状材料を含んでなる赤外線反射性材料であって、干渉顔料がシート状材料の一部の中または上に存在する赤外線反射性材料により達成される。
【0010】
本発明は、さらに、入射光に透明な領域の表面に赤外線反射性材料が設けられる、赤外光に対して封鎖された領域をスクリーニングする方法であって、NIR領域におけるよりも全放射線の可視領域において透過率が高い少なくとも1つの干渉顔料を含む被覆を、入射光に透明な領域の表面の一部に適用することによる方法に関する。
【0011】
本発明はさらに、建物、乗り物および温室のための赤外線反射性材料の使用に関する。
【0012】
透明シート状材料という用語は、ガラスプレートおよび成形体、およびプラスチックプレート、構造物およびシートを意味すると解される。適当なプラスチックは、低または高密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリメタクリレートまたはそれらの混合物である。
【0013】
本発明により赤外線反射性材料中に用いることができる干渉顔料は、単層または多層である。これらは、(近赤外線領域)NIRにおけるよりも全放射線の可視領域において透過率が高い、すなわち、その透過または反射挙動が波長選択性である。NIR領域という用語は、780〜2500nmの波長領域を意味する。
【0014】
干渉顔料は、通常、透明支持材料と、金属酸化物の被覆とからなる。この支持材料は、天然または合成雲母、別の葉状珪酸塩、ガラス薄片、薄片状二酸化珪素または酸化アルミニウムであり得る。
【0015】
層状顔料の場合、金属酸化物の3、5、7またはそれ以上の層、好ましくは3層が、支持材料に適用される。最初の層は、屈折率の高い材料からなり、これは、例えば、TiO2、ZrO2、ZnOまたはこれら酸化物の混合物であり得る。無色高屈折率金属酸化物が好ましい。第2の層は、屈折率の低い材料、例えば、SiO2またはAl2O3からなる。第3の層は再び、屈折率の高い材料からなり、これは、第1の層の材料と同じまたは異なるように選択することができる。無色高屈折率金属酸化物が好ましい。所望により、高屈折率材料と低屈折率材料との1または2以上の層配列、または保護層をこの層パックに適用することができる。顔料の調製およびそれらの特性が、DE 196 18 569にかなり詳細に記載されている。
【0016】
NIR領域におけるよりも全放射線の可視領域において透過率が高い多層干渉顔料のみが用いられる。これらは、反射領域に関して選択することができる。ここで、最小透過率は、780nm〜2500nmに生じる。
【0017】
前記特性を有する多層干渉顔料は、例えば、Iriodin(登録商標)SHR870およびIriodin(登録商標)SHR9870であり、雲母支持体上にTiO2−SiO2−TiO2層配列を有する。
【0018】
単層干渉顔料の場合、被覆は、透明高屈折率金属酸化物、例えば、二酸化チタンまたは二酸化ジルコニウムからなる。ここでも、無色金属酸化物が好ましい。
【0019】
Iriodin(登録商標)SHR875およびIriodin(登録商標)SHR9875は、雲母に基づく単層干渉顔料であり、可視領域において透過性が優れており、特に人の目の最高感度において透過率が最大であることを特徴とする分光特性を有する二酸化チタンの被覆を有する。その最小透過率は、NIR領域にある。
【0020】
本発明による赤外線反射性材料は、干渉顔料を、透明シート状材料上の被覆の中に含むか、または透明シート状材料の中に組み込むことができる。
【0021】
本発明によれば、透明シート状材料の全表面の一部のみが、干渉顔料を含む被覆で覆われるか、または、干渉顔料が、透明シート状材料の一部の中にのみ存在する。
【0022】
全表面の被覆度は、全透明表面に基づいて通常30〜80%、好ましくは60〜70%である。
【0023】
この被覆は、干渉顔料と少なくとも1つの有機または無機バインダー、および任意にさらなる添加剤を含む被覆溶液として透明表面に適用し、続いて乾燥により固化することができる。適当な有機バインダーは、例えば、アルキド樹脂、ビニル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、アクリレート、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエチレングリコールおよびそれらのコポリマーである。
【0024】
適当な無機バインダーは、特に、フリット系に適したもの、例えば、天然または合成珪酸塩、およびそれらと種々の金属酸化物との混合物である。
【0025】
用いられるさらなる添加剤は、被覆技術において通常用いられるもの、例えば、増粘剤、分散助剤、湿潤剤および可塑剤、並びに水、エステル、ケトン、アルコール、芳香族化合物等のような溶媒である。
【0026】
被覆溶液は、被覆溶液の合計重量を基準に10〜40重量%、好ましくは15〜30重量%の干渉顔料を含む。
【0027】
被覆により覆われる透明表面の一部が、全表面上に均一に分布されること、すなわち、隣接する覆われていない領域を有する小さな個々の領域とからなることが有利である。覆われた領域は、好ましくは、ドット、線、グラフィックパターン、英数字記号または不規則形状であり、全表面上に均一に分布されている。
【0028】
これは、通常の適用法、例えば、印刷、噴霧、ナイフコーティング、ロール塗布、ブラッシングにより達成され、各々の場合、マスクまたはステンシル等が用いられることも用いられないこともある。
【0029】
しかしながら、被覆は、好ましくは、印刷法により透明シート状材料に適用される。
【0030】
干渉顔料以外に、この目的に必要な印刷インクは、既に述べたバインダーおよび添加剤のような、印刷インク用の通常の成分を含む。
【0031】
選択されるバインダーは、有利には、雲母顔料およびフリット系に適した材料であり、フリット系という用語は、焼成して透明シート状材料にすることができる印刷インクを意味する。印刷インクをそれぞれの基材に適合させるために、さらに既知の添加剤を添加することができる。
【0032】
すなわち、例えば、アクリルポリマー分散液を約5重量%添加することができ、ガラスへのより優れた接着性が達成される。
【0033】
スクリーン印刷法が、被覆の適用に特に適しているとわかった。
【0034】
本発明による赤外線反射性材料の製造において、印刷用に通常用いられるような写真法によりこのプロセスを用いて、合計表面積に対する被覆表面積の割合を意味する所望の被覆度を有するネガが製造される。このネガを用いて、印刷インクを、透明シート状材料上に印刷する。スクリーン印刷法において、グリッドが製造され、そのグリッドドットの寸法および直径により、透明表面の被覆度を調節することができる。
【0035】
スクリーン印刷用に用いられるスクリーンは、顔料粒子の寸法、通常、5〜100μmに適合させなければならない。NIR反射の優れた選択性のために、その粒子寸法が細かいフラクションの領域にある顔料を用いることが有利である。例えば、ここで、単層顔料には5〜25μmの粒子寸法が挙げられ、多層顔料には10〜60μmの粒子寸法が挙げられる。
【0036】
さらなる本発明の態様は、同様に前記成分を含む被覆溶液としての被覆を、さらなる透明シート状材料、好ましくは透明プラスチックに適用し、続いて乾燥により固化することからなる。この目的に特に適しているのは、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリメタクリレートまたはそれらの混合物からなるプレートおよびフィルムである。
【0037】
ここで、被覆溶液は、透明シート状材料の全表面上に適用し、続いて、乾燥により固化することができる。
【0038】
被覆溶液を乾燥後、被覆された透明シート状材料を穿孔して、全表面の一部のみが、干渉顔料を含む被覆により覆われるようにする。それゆえ、平らな凹部がシート状材料中に配される。
【0039】
被覆により覆われる全表面積に割合は、全透明表面積の、通常30〜80%、好ましくは60〜70%である。
【0040】
これは、透明シート状材料の穿孔率が20〜70%、特に30〜40%であることを意味する。
【0041】
穿孔は、通常知られている穿孔技術、例えば、スタンプ法、火炎穿孔、レーザービーム技術、超音波または高周波法などを用いて行うことができる。
【0042】
ここで、穿孔は、全表面に均一に分布するのが有利であり、パターンまたは英数字記号の形状であり得る。
【0043】
本発明のさらなる態様において、干渉顔料が、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリメタクリレートまたはそれらの混合物からなるプレートおよびフィルムから好ましくなる透明シート状材料中に組み込まれる。
【0044】
この方法において、透明シート状材料の製造用に必要な出発材料が、干渉顔料と混合される。続いて、既知の方法、例えば、押し出しまたは注型により透明シート状材料が製造される。
【0045】
干渉顔料は、透明シート状材料中に、合計重量を基準に5〜30重量%、好ましくは8〜15重量%の濃度で存在する。
【0046】
既述のように、透明シート状材料が、続いて、全表面積の30〜80%、好ましくは60〜70%が干渉顔料を含むように穿孔される
穿孔は、全表面上に均一に分布され、パターンまたは英数字記号の形状とすることができる。
【0047】
本発明の前記態様の各々において、被覆または非被覆領域の一定変化は、人の目により均一領域として感知することができ、その中で被覆領域は脳により排除され、失われた画像点は、覗いたときに透明領域により置換される。このようにして、封鎖領域中の観察者は、外部に対して妨害されない光景の印象を有する。
【0048】
本発明による赤外線反射性材料により付与されたグレージングは、太陽光透過度に対する光透過度の割合が1より大きい。太陽放射線の相対的分光的分布は、太陽光透過度の計算に含まれ、光透過度の決定は、人の目の平均輝度感度も考慮に入れる。これらの値の決定のさらなる詳細がDIN EN 410に記載されている。
【0049】
干渉顔料は、被覆の中に、被覆の合計重量を基準として、15〜50重量%、好ましくは20〜35重量%の濃度で存在する。
【0050】
この高い顔料濃度により、被覆部分の表面においてNIR領域に非常に高い反射率が得られる。領域の反射挙動は、全表面上の反射の積分として決められるので、従来技術による全表面被覆の場合におけるように、全表面についてNIR放射線の等しく高い反射率を達成することができるが、光景が制限されることはない。
【0051】
このようにして、太陽光放射線中の熱が選択的に反射され、太陽光放射線が高度に入射される場合でも、封鎖領域中の内部温度が比較的低く維持され、その領域中がかなり暗くなったり光景が制限されることがない。
【0052】
本発明の方法によれば、入射光に透明な表面を有する閉鎖領域が、入射光に透明な領域の表面の一部に適用される赤外線反射性材料、この材料は、NIR領域におけるよりも全放射線の可視領域において透過率が高い少なくとも1つの干渉顔料を含む被覆を含む、を通して赤外線光からスクリーニングさる。
【0053】
入射光に透明な表面という用語は、封鎖された領域に天然光が入ることができるようにするために通常用いられる、ガラス、透明プラスチックまたは他の個体透明材料からなる表面または成形体、すなわち、窓、ドア、ドームライト、ルーフウィンドウ、ルーフカバー等を意味する。
【0054】
本発明により赤外線反射性材料は、瞬間光に透明な存在する表面に適用されるか、または後者を形成する。
【0055】
すなわち、例えば、NIR領域におけるよりも全放射線の可視領域において透過率が高い干渉顔料を含む被覆が一部の領域に設けられたガラスプレートからなる本発明の材料を、入射光に透明な表面として封鎖領域に用いることができる。
【0056】
同様に、例えば建物における、存在する非被覆ガラス表面に、表面の全部分に渡って、前記干渉顔料を含むプラスチックフィルムまたはプレートを設けることができ、この場合顔料は被覆されても組み込まれてもよい。
【0057】
雨および、天候により引き起こされる影響に対して閉鎖領域を保護する必要がない場合、最後に述べたプレートまたはフィルムを、同様に、単独で、赤外線反射性材料として適用することができる。
【0058】
本発明による赤外線反射性材料は、建物の壁およびルーフカバーに、例えば、ドームライトに、および建物のドアおよび窓の上薬塗りに用いられる。しかしながら、乗り物、例えば、電車にも用いることができる。用いることができる種々の透明シート状材料、および被覆の適用のための種々の技術により、特定の用途に理想的な方法で適合させ得る態様が得られる。
【0059】
全ての場合において、強い太陽光放射線による封鎖領域の過度の加熱が避けられ、本発明による赤外線反射性材料を、温室にも用いることができる。透明シート状材料を部分的にのみ被覆することにより、内部から環境の詳細を明確に確認することができる。
【0060】
【実施例】
以下の実施例は、本発明を説明するためのものであって、制限するものではない。
【0061】
実施例1
印刷インクを、スクリーン印刷に適した溶媒含有バインダー(ワイゼンブルグのProell製のPLN/093)の85重量%とIriodin(登録商標)SHR 870/9870(ダルムシュタットのMerck KGaA製の市販品)15重量%との混合物から調製し、52T平坦ベッドスクリーンを介してAtma平坦ベッドスクリーン印刷機を用いてPETフィルム上に印刷する。ドットグリッドを介して、平均被覆度50%を設定する。
【0062】
続いて、5×5cmの寸法を有する印刷フィルムのサンプル片を、積分球(150mm)を有するPerkin−Elmer Lambda 900分光光度計を用いて透過位置において分光的に測定する。透過率を、太陽光範囲の約300〜約2500nmの領域において分析する。結果を図1に示す。
【0063】
比較例1
顔料としてIriodin(登録商標)SHR 870/9870を用いて、厚さが60μmであり顔料含量が8%である押し出されたPETフィルムを製造する。ここで、表面の被覆度は100%である。
【0064】
次に、5×5cmの寸法を有するサンプル片を、積分球(150mm)を有するPerkin−Elmer Lambda 900分光光度計を用いて透過位置において分光的に測定する。結果を図1に示す。
【0065】
比較例2
3Mからの市販の顔料を含む穿孔フィルムの寸法が5×5cmであるサンプル片(Avery(登録商標)穿孔窓フィルム6551、厚さ約200μm、背景黒、前面印刷可能、孔寸法1.5mm、表面被覆度50%)を、積分球(150mm)を有するPerkin−Elmer Lambda 900分光光度計を用いて透過位置において分光的に測定する。結果を図1に示す。
【0066】
図1における実施例1および比較例1および2からの透過曲線の比較は、比較例2からの市販の穿孔フィルムが、全太陽光領域において約50%の透過値を有することを示している。NIR領域の放射線に対するスクリーニングにおいて、選択性を達成することができない。フィルムは穿孔されているので、ある程度透明である。
【0067】
適当な顔料を組み込んでいるので、比較例1のフィルムは、NIR放射線の選択的スクリーニングを示す。可視分光領域において高度の透過率を達成することができる。太陽光透過度は67%、光透過度は76%である。これにより、太陽光照射線について選択率パラメーターは1.13である。しかしながら、フィルムは全表面に渡って顔料を含むので、いわゆるミルクガラス効果が生じ、フィルムを通して覗くことが困難または不可能である。
【0068】
僅か50%の被覆度にも拘わらず、実施例1からの本発明の赤外線反射性材料は、比較例1からのフィルムと同じ入射太陽光照射線に対する選択性を示す。ここでも、太陽光透過度が67%および光透過度は76%であり、1.13の選択性パラメーターが得られる。
【0069】
しかしながら、僅か50%のフィルム表面が、顔料含有被覆により覆われているので、観察者は、問題無くフィルムを通して覗くことができる。
【0070】
実施例2
印刷インクを、スクリーン印刷に適した溶媒含有バインダー(ワイゼンブルグのProell製のPLN/093)の85重量%とIriodin(登録商標)SHR 875/9875(ダルムシュタットのMerck KGaA製の市販品)15重量%との混合物から調製し、52T平坦ベッドスクリーンを介してAtma平坦ベッドスクリーン印刷機を用いてPETフィルム上に印刷する。ドットグリッドを介して、平均被覆度50%を設定する。
【0071】
続いて、5×5cmの寸法を有する印刷フィルムのサンプル片を、積分球(150mm)を有するPerkin−Elmer Lambda 900分光光度計を用いて透過位置において分光的に測定する。ここで、透過率を、太陽光範囲の約300〜約2500nmの領域において分析する。結果を図2に示す。
【0072】
比較例3
顔料としてIriodin(登録商標)SHR 875/9875を用いて、厚さが60μmであり顔料含量が8%である押し出されたPETフィルムを製造する。ここで、表面の被覆度は100%である。
【0073】
5×5cmの寸法を有するサンプル片を、積分球(150mm)を有するPerkin−Elmer Lambda 900分光光度計を用いて透過位置において分光的に測定する。結果を図2に示す。
【0074】
比較例4
3Mからの市販の顔料を含む穿孔フィルムの寸法が5×5cmであるサンプル片(Avery(登録商標)穿孔窓フィルム6551、厚さ約200μm、背景黒、前面印刷可能、孔寸法1.5mm、表面被覆度50%)を、積分球(150mm)を有するPerkin−Elmer Lambda 900分光光度計を用いて透過位置において分光的に測定する。結果を図2に示す。
【0075】
図2における実施例2および比較例3および4からの透過曲線の比較は、比較例4からの市販の穿孔フィルムが、全太陽光領域において約50%の透過値を有することを示している。NIR領域の放射線からのスクリーニングにおいて、選択性を達成することができない。フィルムは穿孔されているので、ある程度透明である。
【0076】
適当な顔料を組み込んでいるので、比較例3のフィルムは、NIR放射線の選択的スクリーニングを示す。可視分光領域において高度の透過率を達成することができる。太陽光透過度は60%、光透過度は76%である。これにより、太陽光照射線について選択率パラメーターは1.27である。多量の光の入り口を有する比較例3からのフィルムにより完全にまたは部分的に覆われている封鎖領域において、僅かの温度上昇のみが予想される。しかしながら、フィルムは全表面に渡って顔料を含むので、いわゆるミルクガラス効果が生じ、フィルムを通して覗くことが困難または不可能である。
【0077】
僅か50%の被覆度にも拘わらず、実施例2からの本発明の赤外線反射性材料は、比較例3からのフィルムと同じ入射太陽光照射線に対する選択性を示す。太陽光透過度が57%および光透過度は68%であり、これにより、太陽光照射線について1.19の選択性パラメーターが得られる。ここでも、実施例2からの赤外線反射性材料で完全または部分的に覆われている封鎖領域において多量の光が入るので、同時に僅かな温度上昇が生じる。しかしながら、僅か50%のフィルム表面が、顔料含有被覆により覆われているので、観察者は、問題無くフィルムを通して覗くことができ、このようにして、封鎖領域の外側での動きおよび形状を知覚することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1に関連する透過率を示すグラフである。
【図2】実施例2に関連する透過率を示すグラフである。
Claims (19)
- NIR領域におけるよりも全放射線の可視領域において透過率が高い少なくとも1つの干渉顔料を含む透明シート状材料を含んでなる赤外線反射性材料であって、干渉顔料がシート状材料の一部の中または上に存在する赤外線反射性材料。
- さらに、少なくとも1つのバインダーを含む請求項1に記載の材料。
- 透明シート状材料がガラスまたはプラスチックからなる請求項1に記載の材料。
- 透明シート状材料上の被覆の中に干渉顔料が存在する請求項1〜3のいずれか一項に記載の材料。
- 干渉顔料が被覆の中に、被覆の合計重量を基準に15〜50重量%の濃度で存在する請求項4に記載の材料。
- 透明シート状材料中に干渉顔料が組み込まれる請求項1または3に記載の材料。
- 干渉顔料が透明材料の中に、材料の合計重量を基準に5〜30重量%の濃度で存在する請求項6に記載の材料。
- 被覆が透明シート状材料の上に印刷される請求項4または5に記載の材料。
- 透明シート状材料がプラスチックフィルムである請求項6または7に記載の材料。
- 干渉顔料が、透明シート状材料の合計表面積を基準に30〜80%で存在する請求項1〜9のいずれか一項に記載の材料。
- 干渉顔料が単層または多層である請求項1〜10のいずれか一項に記載の材料。
- 単層干渉顔料が、雲母−二酸化チタンの層配列を有する層構造を有する請求項11に記載の材料。
- 多層干渉顔料が、雲母−二酸化チタン−二酸化珪素−二酸化チタンの層配列を有する層構造を有する請求項11に記載の材料。
- 入射光に透明な領域の表面に赤外線反射性材料が設けられる、赤外光に対して封鎖された領域をスクリーニングする方法であって、NIR領域におけるよりも全放射線の可視領域において透過率が高い少なくとも1つの干渉顔料を含む被覆を、入射光に透明な領域の表面の一部に適用することを特徴とする方法。
- 前記干渉顔料と少なくとも1つのバインダーからなる被覆を適用する請求項14に記載の方法。
- その表面の一部の上の層中に前記干渉顔料を含む透明シート状プラスチックからなる被覆を適用する請求項14に記載の方法。
- 前記干渉顔料が組み込まれ、平らな凹部が設けられた透明シート状材料からなる被覆を適用する請求項14に記載の方法。
- 被覆を印刷法により適用する請求項14〜16のいずれかに記載の方法。
- 建物、乗り物および温室のための赤外線反射性材料の使用。
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