DE10392543T5

DE10392543T5 - Harzfolie für die Abschirmung von Wärmewellen und flüssiges Additiv zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE10392543T5
Application number: DE10392543T
Authority: DE
Inventors: Kennichi Fujita
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2002-05-13
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2005-04-07
Also published as: IN2004DE02187A; AU2003235856B2; WO2003095561A1; AU2003235856A1; US9074071B2; JP2003327717A; KR100644012B1; KR20050006137A; US20040131845A1; JP4187999B2; CN1639265A; CN1329451C

Abstract

Wärmewellen-Abschirmungs-Harzfolie, die umfasst Hexaborid-Feinteilchen oder Hexaborid-Feinteilchen und ITO-Feinteilchen und/oder ATO-Feinteilchen als Wärmewellen-Abschirmungskomponente, die in einem transparenten Harz-Basismaterial dispergiert sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Harzfolie zur Abschirmung von Wärmewellen (thermischen Wellen), die auf eine Öffnung in einem Dach, einer Wand, einer Arkade, einer Deckenwölbung und dgl. von Gebäuden oder auf ein Fenster eines Fahrzeugs aufgebracht wird, die gut durchlässig ist für sichtbares Licht, Wärmewellen ausgezeichnet abschirmt und darüber hinaus eine ausgezeichnete Schlagzähigkeit und Wasserbeständigkeit aufweist.
Technischer Hintergrund
Bisher werden so genannte Öffnungen, wie z.B. Fenster verschiedener Gebäude oder Fahrzeuge, aus einem transparenten Stück Glas oder Harz hergestellt, um Sonnenlicht hindurchzulassen. Das Sonnenlicht enthält jedoch neben dem sichtbaren Licht auch ultraviolettes Licht und infrarotes Licht. Insbesondere das Licht im nahe Infrarotbereich zwischen 800 und 2500 nm des infraroten Lichtes wird als Wärmewellen (thermische Wellen) bezeichnet, die bewirken, dass die Temperatur im Innern eines Raumes ansteigt als Folge des Umstandes, dass die Wärmewellen durch die Öffnung ins Innere eintreten.
In den letzten Jahren wurden daher als Fenstermaterial für verschiedene Gebäude und Fahrzeuge ein Wärmewellen-Abschirmungsmaterial und verschiedene Stufen zu seiner Herstellung untersucht, bei dem noch eine ausreichende Menge an sichtbarem Licht eintritt und das dennoch die Wärmewellen (thermischen Wellen) aussperrt und den Temperaturanstieg im Innern eines Raumes, der gleichzeitig noch ausreichend hell gehalten wird, einschränkt. So wurde beispielsweise in dem offengelegten japanischen Patent Nr. Sho 61-277 437 eine Wärmewellen-Abschirmungsplatte vorgeschlagen, bei der ein die Wärmewellen reflektierender Film, hergestellt durch das Dampfphasenabscheiden von Metall auf einem transparenten Harzfilm, an ein transparentes Basismaterial, wie z.B. eine Glasplatte, eine Acrylharz-Platte, eine Polycarbonatharz-Platte oder dgl. gebunden ist. Da jedoch der die Wärme reflektierende Film selbst nicht nur sehr teuer ist, sondern auch eine komplexe Verarbeitung, wie z.B. eine Bindung und dgl. erfordert, hat dieses Verfahren den Nachteil, dass es extrem kostspielig ist. Da die Bindung zwischen dem transparenten Basismaterial und dem Wärme reflektierenden Film außerdem nicht dauerhaft ist, kann mit der Zeit eine Ablösung des Wärme reflektierenden Films auftreten.
Außerdem ist bereits eine Reihe von Wärmewellen-Abschirmungsplatten, hergestellt durch direkte Dampfphasenabscheidung von Metall und Metalloxid auf der Oberfläche eines transparenten Basismaterials, vorgeschlagen worden. Da diese Verfahren jedoch eine Dampfphasenabscheidungsvorrichtung erfordern, die ein hohes Vakuum oder eine sehr genaue Umweltkontrolle aufweisen muss, treten dabei Probleme insofern auf, als die Vorrichtung unter einer schlechten Massenproduktivität, einem Mangel an genereller Vielseitigkeit leidet und darüber hinaus eine Wärmewellen-Abschirmungsplatte erhalten wird, die sehr teuer ist.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben nun eine Beschichtungslösung für eine Wärmewellen-Abschirmung vorgeschlagen, bei der man dafür sorgt, dass nur Hexaborid-Feinteile oder Hexaborid-Feinteile und ITO-Feinteile und/oder ATO-Feinteile als Wärmewellen-Abschirmungskomponente in verschiedenen Bindemitteln enthalten sind, und ein Wärmewellen-Abschirmungsfilm, der durch Beschichten der Oberfläche eines transparenten Basismaterials mit dieser Beschichtungslösung her gestellt und anschließend zu dem beschichteten Material ausgehärtet worden ist, ist beispielsweise in dem offengelegten japanischen Patent Nr. Hei 11-181 336, in dem offengelegten japanischen Patent Nr. 2000-96034, in dem offengelegten japanischen Patent Nr. Hei 2000-169 765 und dgl. beschrieben.
Als Mittel zur Abschirmung von Wärmewellen (thermischen Wellen) wurde bereits vorgeschlagen, zusätzlich zu dem vorstehend beschriebenen Verfahren, bei dem ein Wärmewellen reflektierender Film oder ein Wärmewellen-Abschirmungsfilm auf ein transparentes Basismaterial aufgebracht wird, eine Wärmewellen-Abschirmungsplatte herzustellen durch Einarbeiten von Glimmer, der mit Titanoxid überzogen ist; als die Wärmewellen reflektierende Teilchen in ein transparentes Harz, wie z.B. ein Acrylharz oder ein Polycarbonatharz, wie beispielsweise in dem offengelegten japanischen Patent Nr. Hei 5-78544 oder in dem offengelegten japanischen Patent Nr. Hei 2-173 060 beschrieben.
Diese Wärmewellen-Abschirmungsplatte erfordert jedoch eine große Menge von Wärmewellen reflektierenden Teilchen, um ein gutes Abschirmungsvermögen für Wärmewellen zu erzielen, die ein Problem in Bezug auf die Durchlässigkeit für sichtbares Licht hervorrufen. Die Menge des hindurchgelassenen sichtbaren Lichtes nimmt ab mit steigender Anzahl der Wärme reflektierenden Teilchen. Umgekehrt wird die Durchlässigkeit für sichtbares Licht erhöht, wenn die Anzahl der Wärme reflektierenden Teilchen vermindert wird, das Wärmewellen-Abschirmungsvermögen wird dadurch jedoch schlechter. Es besteht daher die Schwierigkeit, ein zufriedenstellendes Wärmewellen-Abschirmungsvermögen und gleichzeitig eine gute Durchlässigkeit für sichtbares Licht zu erzielen. Außerdem schwächt die Einarbeitung von großen Mengen der Wärmewellen reflektierenden Teilchen das transparente Basisharz, insbesondere in Bezug auf dessen Schlagfestigkeit und Schlagzähigkeit.
Unter Berücksichtigung der vorstehend beschriebenen Nachteile besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, ein Wärmewellen-Abschirmungsmaterial bereitzustellen, das nach einem einfachen Verfahren hergestellt werden kann ohne Anwendung eines komplizierten Herstellungsverfahrens oder ohne Anwendung eines teuren physikalischen Filmbildungsverfahrens, und das dennoch eine ausgezeichnete Durchlässigkeit für sichtbares Licht, ein hohes Wärmewellen-Abschirmungsvermögen und außerdem eine ausgezeichnete Festigkeit, wie z.B. eine ausgezeichnete Schlagfestigkeit, aufweist.
Beschreibung der Erfindung
Um das vorstehend beschriebene Ziel zu erreichen, haben sich die Erfinder der vorliegenden Erfindung auf Hexaborid-Feinteilchen, die eine große Menge an freien Elektronen enthalten, als eine Komponente mit einem hohen Wärmewellen-Abschirmungseffekt konzentriert. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die vorliegende Erfindung gefunden durch Entwickeln einer Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie, die eine maximale Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichtes und gleichzeitig eine minimale Durchlässigkeit im nahen Infrarotbereich mit einer starken Absorption aufweisen, durch Dispergieren der Hexaborid-Feinteilchen in einem transparenten Harz, wie z.B. einem Polycarbonatharz oder einem Acrylharz.
Die erfindungsgemäß bereitgestellte Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie ist dadurch gekennzeichnet, dass nur Hexaborid-Feinteilchen oder Hexaborid-Feinteilchen und ITO-Feinteilchen und/oder ATO-Feinteilchen als eine Wärmewellen abschirmende Komponente in einem transparenten Harz-Basismaterial dispergiert sind.
In der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie ist das oben genannte Hexaborid vorzugsweise mindestens ein Vertreter, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus LaB₆, CeB₆, PrB₆, NdB₆, GdB₆, TbB₆, DyB₆, HoB₆, YB₆, SmB₆, EuB₆, ErB₆, TmB₆, YbB₆, LuB₆, SrB₆ und CaB₆. Außerdem haben alle oben genannten Hexaborid-Feinteilchen, ITO-Feinteilchen und ATO-Feinteilchen vorzugsweise einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 200 nm oder weniger.
In der erfindungsgemäßen Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie beträgt die Menge der Wärmewellen-Abschirmungskomponente vorzugsweise 0,05 g bis 19 g pro m² der Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie. Das Gewichtsverhältnis zwischen den Hexaborid-Feinteilchen und den ITO-Feinteilchen und/oder ATO-Feinteilchen liegt vorzugsweise in dem Bereich von 0,1 : 99,9 bis 90 : 10. Außerdem besteht das Harz-Basismaterial vorzugsweise entweder aus einem Polycarbonatharz oder aus einem Acrylharz.
Die erfindungsgemäße Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie kann einen Harzfilm aufweisen, der so hergestellt worden ist, dass er ein ultraviolettes Licht absorbierendes Agens auf mindestens einer Oberfläche der Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie enthält.
Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein flüssiges Additiv für die Verwendung zur Herstellung der oben genannten Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie. Das heißt, das flüssige Additiv zur Herstellung der Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie der vorliegenden Erfindung umfasst ein flüssiges Additiv zur Herstellung einer Zusammensetzung zum Formen einer Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie durch Mischen der Zusammensetzung mit einem Harz oder den Ausgangsmaterialien für ein Harz, wobei Hexaborid-Feinteilchen oder Hexaborid-Feinteilchen und ITO-Feinteilchen und/oder ATO-Feinteilchen als Wärmewellen-Abschirmungkomponente in einem Lösungsmittel dispergiert werden.
In dem flüssigen Additiv zur Herstellung der erfindungsgemäßen Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie ist das Hexaborid vorzugsweise mindestens ein Vertreter, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus LaB₆, CeB₆, PrB₆, NdB₆, GdB₆, TbB₆, DyB₆, HoB₆, YB₆, SmB₆, EuB₆, ErB₆, TmB₆, YbB₆, LuB₆, SrB₆ und CaB₆.
Außerdem haben in dem flüssigen Additiv zur Herstellung der erfindungsgemäßen Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie alle oben genannten Hexaborid-Feinteilchen, ITO-Feinteilchen und ATO-Feinteilchen vorzugsweise einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 200 nm oder weniger. Ferner liegt das Gewichtsverhältnis zwischen den Hexaborid-Feinteilchen und den ITO-Feinteilchen und/oder ATO-Feinteilchen vorzugsweise in dem Bereich von 0,1 : 99,9 bis 90 : 10.
Beste Art der Durchführung der Erfindung
Eine erfindungsgemäße Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie wird hergestellt durch Dispergieren entweder von Hexaborid-Feinteilchen allein als Wärmewellen-Abschirmungkomponente oder in Kombination mit ITO-Feinteilchen oder ATO-Feinteilchen in einem transparenten Harz-Basismaterial, wie z.B. einem Polycarbonatharz oder einem Acrylharz, und sie kann jede beliebige Gestalt haben, wie z.B. vorliegen als Platte, als Film oder als Kugel, je nach Verwendungszweck.
Ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie kann in beliebiger Weise ausgewählt werden, vorausgesetzt, dass damit die Feinteilchen einer Wärmewellen-Abschirmungkomponente in einem Harz gleichförmig dispergiert werden können. So kann beispielsweise ein Verfahren angewendet werden, bei dem die oben genannten Feinteilchen dem Harz direkt zugesetzt werden und diese dann durch Schmelzmischen gleichförmig darin verteilt werden. Besonders einfach und wünschenswert ist insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines flüssigen Additivs durch Dispergieren von Feinteilchen aus einer Wärmewellen-Abschirmungskomponente in einem Lösungsmittel und Formen einer Harzfolie unter Verwendung einer Folienbildungs-Zusammensetzung, die durch Mischen des oben genannten flüssigen Additivs mit einem Harz oder einem Ausgangsmaterial für das Harz hergestellt wird.
Typische Beispiele für Hexaborid-Feinteilchen, die als Wärmewellen-Abschirmungskomponente verwendet werden, sind Lanthanhexaborid (LaB₆), Cerhexaborid (CeB₆), Praseodymhexaborid (PrB₆), Neodymhexaborid (NdB₆), Gadoliniumhexaborid (GdB₆), Terbiumhexaborid (TbB₆), Dysprosiumhexaborid (DyB₆), Holmiumhexaborid (HoB₆), Yttriumhexaborid (YB₆), Samariumhexaborid (SmB₆), Europiumhexaborid (EuB₆), Erbiumhexaborid (ErB₆), Thuliumhexaborid (TmB₆), Ytterbiumhexaborid (YbB₆), Lutetiumhexaborid (LuB₆), Strontiumhexaborid (SrB₆), Calciumhexaborid (CaB₆) und Lanthan/Cerhexaborid ((La, Ce) B)₆).
Die zu verwendenden Hexaborid-Feinteilchen sollten an ihrer Oberfläche vorzugsweise nicht oxidiert sein, sie sind jedoch in der Regel schwach oxidiert und es ist unmöglich, das Auftreten einer Oberflächenoxidation bis zu einem gewissen Grade während des Verfahrens zum Dispergieren der Feinteilchen zu verhindern. Aber auch in einem solchen Fall ist deren Wirksamkeit, einen Wärmewellen-Abschirmungseffekt zu ergeben, unverändert. Außerdem ist der Wärmewellen-Abschirmungseffekt, der erzielt werden kann, umso größer, je besser die Perfektheit der Borid-Feinteilchen als Kristall ist. Aber selbst dann, wenn die Hexaborid-Feinteilchen eine niedrige Kristallinität aufweisen und solche sind, die einen breiten Beugungspeak bei der Röntgenbeugung aufweisen, können die Hexaborid-Feinteilchen einen Wärmewellen-Abschirmungseffekt haben, vorausgesetzt, dass die Basisbindung im Innern der Teilchen aus dem verwendeten Metall und Bor besteht.
Diese Hexaborid-Feinteilchen sind gräulich-schwarz, bräunlich-schwarz, grünlich-schwarz oder dgl. gefärbte Pulver. Wenn die vorstehend beschriebenen Hexaborid-Feinteilchen, die eine ausreichend geringere Teilchengröße aufweisen als die Wellenlänge des sichtbaren Lichtes, in einer Harzfolie dispergiert sind, kann die Harzfolie eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht haben, während gleichzeitig ihr Abschirmungsvermögen für infrarotes Licht ausreichend hoch gehalten wird. Der Grund ist im Detail nicht erklärbar, es scheint jedoch, dass es eine Menge von freien Elektronen in den feinen Teilchen gibt und dass die Wärmewelle (Wärmestrahlung) in diesem Wellenlängenbereich in zufriedenstellender Weise reflektiert oder absorbiert wird, da die Absorptionsenergie des indirekten Übergangs zwischen den Banden, die durch freie Elektronen im Innern und auf der Oberfläche der Feinteilchen vorursacht wird, in der Nähe des Bereiches zwischen dem Bereich für sichtbares Licht und dem Bereich für nahes Infrarotlicht liegt.
Insbesondere ist festzustellen, dass in einer Harzfolie dispergierte, ausreichend feine und gleichförmige Hexaborid-Feinteilchen einen Wert für eine maximale Durchlässigkeit in dem Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm und einen Wert für eine minimale Durchlässigkeit in dem Wellenlängenbereich zwischen 700 und 1800 nm aufweisen und dass die Differenz zwischen dem Wert für die maximale Durch lässigkeit und dem Wert für die minimale Durchlässigkeit dieser Durchlässigkeitswerte 15 Punkte oder mehr beträgt. Wenn man berücksichtigt, dass die Wellenlänge des sichtbaren Lichtes zwischen 380 und 780 nm liegt und die Helligkeit eine glockenförmige Kurve hat, die ihren Spitzenwert in der Nähe von 550 nm hat, ist klar, dass eine Harzfolie, in der Hexaborid-Feinteilchen dispergiert sind, sichtbares Licht wirksam passieren lässt und Wärmewellen (Wärmestrahlung) mit Ausnahme des sichtbaren Lichtes wirksam reflektiert oder absorbiert.
ITO-Feinteilchen oder ATO-Feinteilchen, die in Kombination mit Hexaborid-Feinteilchen verwendet werden, absorbieren oder reflektieren Licht im Bereich des sichtbaren Lichtes kaum und weisen eine starke Reflexion oder Absorption auf als Folge der Plasma-Resonanz in dem Bereich von 1000 nm oder mehr. Es sei darauf hingewiesen, dass die Durchlässigkeit mit dem Fortschreiten zur längenwelligen Seite in dem nahen Infrarotbereich in diesen Durchlässigkeitsprofilen abnimmt. Andererseits tritt in dem Durchlässigkeitsprofil von Hexaboriden die minimale Durchlässigkeit in der Nähe von 1000 nm auf, wie vorstehend beschrieben, und es tritt eine allmähliche Zunahme der Durchlässigkeit in Richtung auf die Seite der Wellenlängen von mehr als 1000 nm auf. Deshalb wird es durch Verwendung von Hexaborid in Kombination mit ITO oder ATO möglich, die Wärmewellen (Wärmestrahlung) in dem nahen Infrarotbereich zu blockieren, ohne die Durchlässigkeit für sichtbares Licht zu vermindern, sodass die Wärmewellen-Abschirmungscharakteristik verbessert wird, verglichen mit dem Fall, bei dem jede der oben genannten Verbindungen allein verwendet wird.
Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Hexaborid-Feinteilchen, die verwendet werden sollen, beträgt vorzugsweise 200 nm oder weniger. Dies ist darauf zurückzuführen, dass dann, wenn der durchschnittliche Teilchendurchmesser 200 nm übersteigt, die Kohäsion zwischen den Feinteilchen in der Dispersionsflüssigkeit stark wird, die ein Absitzen der Feinteilchen hervorruft, und dass die Feinteilchen dann als Lichtstreuungsquelle in dem Harz wirken, wobei sie dafür sorgen, dass die Harzfolie aussieht, als ob sie verschleiert wäre. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Feinteilchen in ITO-Feinteilchen oder ATO-Feinteilchen beträgt aus den gleichen Gründen wie vorstehend angegeben vorzugsweise 200 nm oder weni ger. Im Falle eines durchscheinenden Dachmaterials oder dgl. ist gelegentlich eine opake, jedoch nicht-transparente Lichttransmission erforderlich. In einem solchen Fall nimmt dann, wenn der Teilchendurchmesser zu groß ist, das Absorptionsvermögen für infrarotes Licht selbst ab, obgleich es wünschenswert ist, den Teilchendurchmesser zu vergrößern zur Verbesserung der Lichtstreuung. Es ist daher weiterhin wünschenswert, dass der durchschnittliche Teilchendurchmesser 200 nm oder weniger beträgt.
Das Wärmewellen-Abschirmungsvermögen pro Einheitsgewicht der Hexaborid-Feinteilchen ist extrem hoch und weist den gleichen Effekt auf wie ITO-Feinteilchen oder ATO-Feinteilchen, wenn 1/13 oder weniger der ITO- oder ATO-Menge eingesetzt wird. Deshalb kann durch Verwendung von Hexaborid-Feinteilchen ein vorteilhafter Wärmewellen-Abschirmungseffekt auch mit einer geringen Menge von Hexaborid und zusätzlich dadurch erzielt werden, dass dann, wenn die Hexaborid-Feinteilchen zusammen mit ITO-Feinteilchen oder ATO-Feinteilchen verwendet werden, es möglich wird, die Menge dieser Feinteilchen zu vermindern, um so eine Kostenreduktion zu erzielen. Außerdem kann die Gesamtmenge der Feinteilchen beträchtlich vermindert werden, wodurch eine Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften des Harzes, das als Basismaterial verwendet wird, insbesondere eine Verschlechterung der Schlagfestigkeit und der Schlagzähigkeit, verhindert wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass es möglich ist, die Absorption im Bereich des sichtbaren Lichtes frei zu kontrollieren (zu steuern), die Helligkeit einzustellen und das Ganze auf den Schutz einer Privatsphäre (Geheimhaltung) anzuwenden durch Steuerung der Menge der Hexaborid-Feinteilchen in der Harzfolie oder durch Steuerung der Menge der ITO-Feinteilchen und ATO-Feinteilchen, die zusammen mit Hexaborid-Feinteilchen verwendet werden.
Die Wärmewellen-Abschirmungseigenschaft wird bestimmt durch die Menge der Wärmewellen-Abschirmungskomponente pro Einheitsfläche der Folie. Die Menge der Wärmewellen-Abschirmungskomponente im Verhältnis zu dem Harz muss jedoch bestimmt werden in Abhängigkeit von den erforderlichen optischen Eigenschaf ten und den erforderlichen Festigkeitseigenschaften der Harzfolie und dgl. Wenn beispielsweise die Menge der Wärmewellen-Abschirmungskomponente den optischen Eigenschaften genügt, wenn die Harzfolie dünn wird, wird ihre Abriebsbeständigkeit oder Schlagfestigkeit niedrig. Die Wärmewellen-Abschirmungskomponente kann gelegentlich an die Oberfläche der Harzfolie gelangen, wodurch das Aussehen beeinträchtigt sein kann. Deshalb liegt dann, wenn die Harzfolie dünn ist, insbesondere wenn ihre Dicke etwa 20 bis 30 μm beträgt, zur Vermeidung einer solchen Störung die Menge der Wärmewellen-Abschirmungskomponente vorzugsweise in dem Bereich von 0,05 bis 19 g/m² der Harzfolie. Wenn andererseits die Harzfolie dicker wird, obgleich es dadurch ermöglicht wird, dass sie eine große Menge der Wärmewellen-Abschirmungskomponente enthält, für den Fall, dass die Dicke der Harzfolie bis zu etwa 3 bis 5 mm beträgt, wird die Durchlässigkeit für sichtbares Licht niedriger, wenn die Menge der Wärmewellen-Abschirmungskomponente den vorgeschriebenen Wert von 19 g/m² übersteigt.
Wenn Hexaborid-Feinteilchen und ITO-Feinteilchen und/oder ATO-Feinteilchen gemeinsam verwendet werden, liegt das Gewichtsverhältnis zwischen den Hexaborid-Feinteilchen und den ITO-Feinteilchen und/oder ATO-Feinteilchen vorzugsweise in dem Bereich von 0,1 : 99,9 bis 90 : 10. Wenn die Menge der Hexaborid-Feinteilchen geringer ist als in dem genannten Bereich, darf die Gesamtmenge der Feinteilchen nicht so stark vermindert werden, weil dadurch der Kostenreduktionseffekt abnimmt und das Abschirmungsvermögen für Wärmewellen (Wärmestrahlung) schlechter wird. Wenn die Menge der Hexaborid-Feinteilchen oberhalb des genannten Bereiches liegt, wird der Effekt der Zugabe von ITO oder ATO vernachlässigbar gering. Es sei darauf hingewiesen, dass im Falle gleicher optischer Eigenschaften die Mengen an ITO-Feinteilchen und ATO-Feinteilchen, die verwendet werden sollen, um so kleiner sein kann, je größer die Menge an Hexaborid-Feinteilchen ist, und dass der Effekt der Kostenreduktion hoch wird.
Obgleich das Verfahren zum Dispergieren der Wärmewellen-Abschirmungskomponente in dem Harz keiner speziellen Beschränkung unterliegt, vorausgesetzt, dass die Feinteilchen in dem Harz gleichförmig dispergiert werden können, ist ein Verfah ren bevorzugt, bei dem ein flüssiges Additiv verwendet wird, das hergestellt wird durch Dispergieren der Feinteilchen in irgendeinem Lösungsmittel. Konkret werden die vorstehend beschriebenen Feinteilchen in einem beliebigen Lösungsmittel, das als flüssiges Additiv zur Herstellung einer Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie verwendet wird, unter Verwendung einer Perlmühle (Perlenreibmühle), einer Kugelmühle, einer Sandmühle und unter Anwendung eines Ultraschall-Dispergierverfahrens dispergiert.
Ein Dispergiermediums-Lösungsmittel, das für ein solches flüssiges Additiv zur Herstellung der Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie verwendet werden soll, unterliegt keiner spezifischen Beschränkung und es kann ausgewählt werden in Abhängigkeit von dem Harz, in das es eingearbeitet werden soll, von den Formgebungsbedingungen für die Harzfolie und dgl., sodass ein üblicherweise verwendetes organisches Lösungsmittel verwendet werden kann. Außerdem ist es auch möglich, den pH-Wert einzustellen durch Zugabe von Säure oder Alkali in dem erforderlichen Umfang. Ferner ist es möglich, verschiedene Tenside, Kuppler und dgl. als Dispergiermittel zuzugeben, um die Dispersionsstabilität der Feinteilchen in dem Harz zu verbessern.
Zur Herstellung der Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie, bei der das vorstehend beschriebene flüssige Additiv eingesetzt wird, wird das flüssige Additiv in der Regel einem Harz zugesetzt, welches das Basismaterial bildet, und es wird eine Mischung, in der die Feinteilchen in dem Harz gleichmäßig dispergiert sind, hergestellt durch Anwendung eines Schmelzmischverfahrens, bei dem die Mischung mit einem Mischer, beispielsweise einem Bandmischer, einem Tumbler, einem Nauta-Mischer, einem Henschel-Mischer, einem Super-Mischer, einem Planeten-Mischer und dgl., und einer Knetvorrichtung, wie z.B. einem Banbury-Mischer, einem Kneten, einer Walze, einem Kneter-Ruder, einem uniaxialen Extruder, einem biaxialen Extruder und dgl. gleichmäßig durchmischt wird.
Wenn das Harz, welches das Basismaterial bilden soll, ein Polycarbonatharz ist, ist es möglich, eine Mischung herzustellen, in der die Feinteilchen in dem Harz gleich förmig dispergiert sind, durch Zugabe des flüssigen Additivs zu Dihydroxyphenol, welches ein Ausgangsmaterial für das Harz darstellt, gleichmäßiges Durchmischen unter Anwendung eines allgemein bekannten Verfahrens und Reagierenlassen der Mischung mit einem Carbonat-Vorläufer, wie z.B. Phosgen. Im Falle eines Acrylharzes ist es möglich, eine Mischung herzustellen, in der die Feinteilchen in dem Acrylharz gleichmäßig dispergiert werden durch Zugabe des flüssigen Additivs zu einem Ausgangsmaterial für das Acrylharz, d.h. zu Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Propylmethacrylat, Butylmethacrylat oder dgl., gleichförmiges Durchmischen unter Anwendung eines ebenfalls allgemein bekannten Verfahrens und Polymerisierenlassen der Mischung unter Anwendung eines allgemein bekannten Verfahrens, beispielsweise durch Suspensionspolymerisation, Blockpolymerisation oder dgl.
Außerdem ist es auch möglich, eine Mischung herzustellen, in der die Feinteilchen in einem Harz gleichförmig dispergiert werden durch Entfernen des Lösungsmittels in dem flüssigen Additiv nach einem allgemein bekannten Verfahren, Zugabe des so erhaltenen Pulvers zu dem Harz und Herstellung einer gleichförmigen Mischung durch Anwendung eines Schmelzmischverfahrens.
Eine erfindungsgemäße Harzfolie kann hergestellt werden durch Formen der Mischung, die durch gleichförmiges Dispergieren der Feinteilchen hergestellt worden ist, in einem Harz, wie vorstehend beschrieben, in einer ebenen oder in einer gekrümmten Oberfläche unter Anwendung eines allgemein bekannten Formgebungsverfahrens, beispielsweise durch Spritzformen, Extrusionsformen, Formpressen oder dgl. Es ist auch möglich, eine Harzfolie herzustellen durch Pelletisieren einer Mischung, in der die Feinteilchen gleichförmig dispergiert sind, in einem Harz mit einem Granulator und Formen der Harzfolie auf entsprechende Weise. Es sei darauf hingewiesen, dass die Dicke der Harzfolie auf einen beliebigen Wert eingestellt werden kann von einer dicken Platte bis zu einem dünnen Film, je nach Bedarf.
Ein Wärmewellen-Abschirmungsfilm oder ein ultraviolettes Licht absorbierender Film kann ferner auf der Oberfläche der vorstehend beschriebenen Harzfolie gebildet werden. Beispielsweise wird eine Beschichtungslösung, die hergestellt wird durch Dispergieren von Hexaborid-Feinteilchen, ITO-Feinteilchen oder ATO-Feinteilchen in verschiedenen Bindemitteln, auf die Harzfolie aufgebracht, sodass auf der Oberfläche derselben ein weiterer Wärmewellen-Abschirmungsfilm gebildet wird. Es kann auch ein ultraviolettes Licht absorbierender Film gebildet werden durch Aufbringen einer Beschichtungslösung, die hergestellt wird durch Auflösen eines ultraviolettes Licht absorbierenden Agens, wie z.B. einer Benzotriazolgruppe, einer Benzophenongruppe oder dgl., in verschiedenen Bindemitteln, auf die Harzfolie und Härten derselben zur Bildung eines ultravioletes Licht absorbierenden Films, wodurch es möglich ist, die Witterungsbeständigkeit der Harzfolie weiter zu verbessern.
Ein Polycarbonatharz, das ein Basismaterial für die Harzfolie darstellt, wird erhalten durch Umsetzung von Dihydroxyphenol mit Carbonat-Vorläufer unter Anwendung eines Lösungs- oder Schmelz-Verfahrens. Typische Dihydroxyphenole sind 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)propan [Bisphenol A], 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)ethan, 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)cyclohexan, 2,2-Bis(4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)propan, 2,2-Bis(4-hydroxy-3,5-dibromophenyl)propan, 2,2-Bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)propan, Bis(4-hydroxyphenyl)sulfid, Bis(4-hydroxyphenyl)sulfon und dgl. Ein vorteilhaftes Dihydroxyphenol ist eine Bis(4-hydroxyphenyl)alkangruppe, und eine Verbindung, die Bisphenol A als eine Hauptkomponente enthält, ist besonders vorteilhaft.
Als Acrylharz wird ein Polymer oder ein Copolymer eingesetzt, in dem Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Propylmethacrylat oder Butylmethacrylat als ein Haupt-Ausgangsmaterial und ein Acrylester mit einer Alkylgruppe mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, Vinylacetat, Styrol, Acrylnitril, Methacrylnitril oder dgl., falls erforderlich, als Copolymer-Komponente verwendet wird. Außerdem kann auch ein in einem Mehrstufen-Verfahren polymerisiertes Acrylharz verwendet werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist es möglich, eine Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie bereitzustellen, die ein Abschirmungsvermögen für Wärmewellen (Wärmestrahlung) und ein hohes Transmissionsvermögen für Licht in dem sichtbaren Bereich aufweist, durch gleichförmiges Dispergieren der Hexaborid-Feinteilchen, die eine starke Absorption im nahen Infrarotbereich aufweisen, als Wärmewellen-Abschir mungskomponente in dem Harz und Formen der Mischung zu einer Folie unter Anwendung eines teuren physikalischen Filmbildungsverfahrens oder eines komplizierten Bindungsverfahrens.
Für den Fall einer Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie, in der Hexaborid-Feinteilchen zusammen mit ATO-Feinteilchen und ITO-Feinteilchen als Wärmewellen-Abschirmungskomponente in dem Harz dispergiert sind, sind die Wärmewellen-Abscheidungseigenschaften besser als in dem Fall, wenn die jeweiligen Feinteilchen allein verwendet werden, und die verwendete Menge an teurem ATO oder ITO kann stärker vermindert werden, verglichen mit dem Fall der Verwendung von ATO oder ITO allein, sodass die Materialkosten verringert werden können.
Da die Hexaborid-Feinteilchen eine geringe Wasserbeständigkeit aufweisen, besteht ferner der Nachteil, dass sie beeinträchtigt werden durch Feuchtigkeit und durch Änderung ihrer optischen Eigenschaften. Eine erfindungsgemäße Harzfolie, in der Hexaborid-Feinteilchen in dem Harz dispergiert sind, kann jedoch verhindern, dass die Hexaborid-Feinteilchen mit Wasser in Kontakt kommen, sodass eine Änderung der optischen Eigenschaften verhindert werden kann.
Beispiel 1
20 g LaB₆-Feinteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 67 nm, 70 g Toluol, Wasser und eine geeignete Menge eines Dispergiermittels werden miteinander gemischt und in eine Kugelmühle mit Zirkoniumdioxidkugeln mit einem Durchmesser von 4 mm eingeführt und 100 h lang darin durchmischt zur Herstellung von 100 g eines flüssigen Additivs (Flüssigkeit A1). Außerdem werden 20 g ITO-Feinteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 80 nm, 70 g Toluol, Wasser und eine geeignete Menge Dispergiermittel miteinander gemischt und in eine Kugelmühle eingeführt zur Durchmischung derselben auf ähnliche Weise, wobei man 100 g eines weiteren flüssigen Additivs (Flüssigkeit B1) erhält. Ferner werden 20 g ATO-Feinteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 55 nm, 70 g Toluol, Wasser und eine geeignete Menge Dispergiermittel mitein ander gemischt und in eine Kugelmühle eingeführt zur gründlichen Durchmischung auf ähnliche Weise, wobei man 100 g eines noch weiteren flüssigen Additivs (Flüssigkeit C1) erhält.
Anschließend werden die vorstehend angegebene Flüssigkeit A1 und die vorstehend angegebene Flüssigkeit B1 miteinander gemischt zur Herstellung eines flüssigen Additivs für Polycarbonat und dieses flüssige Additiv wird dem Polycarbonatharz in einer solchen Menge zugesetzt, dass die ITO-Konzentration 0,155 Gew.-% und die LaB₆-Konzentration 0,00097 Gew.-% betragen. Nach dem gleichmäßigen Durchmischen einer Schmelzmischung unter Verwendung eines Mischers und eines biaxialen Extruders wird mit einer T-Düse eine Extrusionsformung in einer Dicke von 3 mm durchgeführt zur Herstellung einer Wärmewellen abschirmenden Polycarbonatfolie (Probe 1), in der die Wärmewellen-Abschirmungs-Feinteilchen gleichmäßig dispergiert sind.
Auf ähnliche Weise wie vorstehend beschrieben werden die Flüssigkeit A1, ein Polycarbonatharz und die Flüssigkeit B1 oder die Flüssigkeit C1 in dem erforderlichen Umfang miteinander gemischt zur Herstellung der in der folgenden Tabelle 1 angegebenen Proben 2 bis 10 mit den darin genannten Zusammensetzungen, sodass Wärmewellen-Abschirmungs-Polycarbonatfolien erhalten werden, in denen die Wärmewellen-Abschirmungs-Feinteilchen gleichmäßig dispergiert sind.
Bei den auf diese Weise erhaltenen jeweiligen Wärmewellen-Abschirmungs-Polycarbonatfolien-Proben 1 bis 10 werden die jeweiligen spektralen Eigenschaften bestimmt unter Verwendung eines Spektrofotometers U-4000, hergestellt von der Firma Hitachi, Ltd., und die Durchlässigkeit für sichtbares Licht und die Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung, welche die Wärmewellen-Abschirmungseigenschaften zeigen, werden nach JIS R3106 errechnet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben.
Vergleichsbeispiel 1
Auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1 werden, jedoch ohne Verwendung der Flüssigkeit A1, die Flüssigkeit B1 oder die Flüssigkeit C1 und das Polycarbonatharz miteinander gemischt zur Herstellung von Zusammensetzungen, wie sie als Proben 11 bis 12 in der folgenden Tabelle 1 angegeben sind, sodass in den daraus hergestellten Wärmewellen-Abschirmungs-Polycarbonatfolien (Proben 11 bis 12) ITO- oder ATO-Feinteilchen in gleichförmig dispergierbarer Form enthalten sind. Die auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1 erhaltenen Messergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 1 ebenfalls angegeben.
Beispiel 2
Auf der Oberfläche der Wärmewellen-Abschirmungs-Polycarbonatfolien-Probe 2, wie sie in dem vorstehenden Beispiel 1 beschrieben ist (in der LaB₆ und ITO gemeinsam verwendet werden) wird ein ultraviolettes Licht absorbierender Film gebildet. Das heißt, es wird eine Beschichtungslösung hergestellt durch Mischen von 2 Gew.-% eines ultraviolette Strahlung absorbierenden Agens auf Benzotriazolbasis (hergestellt von der Firma Ciba Speciality: Handelsname TINUVING 384) mit 10 Gew.-% Acrylharz, 88 Gew.-% Toluol. 15 g dieser Beschichtungslösung werden auf die Folienprobe 2 mittels einer Schleuderbeschichtungseinrichtung aufgebracht und die beschichtete Probe 2 wird 30 min lang in einem Elektroofen auf 100 °C erhitzt zur Bildung eines ultravioletes Licht absorbierenden Films.
Die auf diese Weise erhaltene Wärmewellen-Abschirmungs-Polycarbonatfolie mit dem ultraviolettes Licht absorbierenden Film (Probe 13) wird auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1 bewertet. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben.
Vergleichsbeispiel 2
Ähnlich wie in dem vorstehend beschriebenen Beispiel 1 werden die Flüssigkeit A1, die Flüssigkeit C1 und ein Polycarbonatharz miteinander gemischt unter Bildung einer Zusammensetzung, wie sie in der nachstehenden Tabelle 1 für die Probe 14 an gegeben ist, zur Herstellung einer Wärmewellen-Abschirmungs-Polycarbonatfolie (Probe 14), in der die Wärmewellen-Abschirmungs-Feinteilchen gleichmäßig dispergiert sind.
Da die auf diese Weise erhaltene Wärmewellen-Abschirmungs-Polycarbonatfolien-Probe 14 die Wärmewellen-Abschirmungs-Feinteilchen in einer zu großen Menge enthält, gelangt die Wärmewellen-Abschirmungskomponente an die Oberfläche, wodurch die gesamte Folie weiß und matt wird. Die auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1 erzielten Bewertungs-Ergebnisse für die Wärmewellen-Abschirmungs-Polycarbonatfolien-Probe 14 sind ebenfalls in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1
Aus den in der vorstehenden Tabelle 1 angegebenen Ergebnissen geht hervor, dass durch Zugabe einer sehr geringen Menge LaB₆ als Wärmewellen-Abschirmungskomponente die Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung in gleichem Ausmaß oder stärker reduziert werden kann ohne Verringerung der Durchlässigkeit für sichtbares Licht, verglichen mit den Eigenschaften von konventionellem ITO oder ATO. Außerdem kann dieser Effekt ohne Zugabe von ITO oder ATO erhalten werden und ferner dann, wenn ITO oder ATO gemeinsam verwendet werden, wobei die Zugabemenge stark herabgesetzt werden kann.
Wenn beispielsweise die Probe 2 in den erfindungsgemäßen Beispielen und die Probe 11 in den Vergleichsbeispielen miteinander verglichen werden, so kann durch die Folienprobe 2 die Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung um 3 Punkte oder mehr verringert werden, verglichen mit der Probe 11, und die zuzugebende Menge an ITO kann um die Hälfte oder mehr herabgesetzt werden durch Zugabe von LaB₆ in einer Menge von 1,39 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Feinteilchen in dem Film, während die Durchlässigkeit für sichtbares Licht bei 78 % gehalten wird.
Beispiel 3
Mit der Wärmewellen-Abschirmungs-Polycarbonatfolien-Probe 4 des obigen Beispiels 1 wurde ein Test zur Bestimmung der Wasserbeständigkeit durchgeführt. Das heißt, nach dem Eintauchen der Folienprobe 4 in Wasser für 10 Tage werden die optischen Eigenschaften erneut auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1 bestimmt. Die Durchlässigkeit für sichtbares Licht beträgt 78 % und die Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung beträgt 57,5 %, sodass keine Änderung der optischen Eigenschaften festzustellen ist.
Beispiel 4
20 g CeB₆-Feinteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 85 nm, 70 g Toluol, Wasser und eine geeignete Menge Dispergiermittel werden miteinander vermischt und die Mischung wird in eine Kugelmühle mit Zirkoniumdioxid-Kugeln mit einem Durchmesser von 4 mm eingeführt und 100 h lang darin durchmischt, wobei man 100 g eines flüssigen Additivs (Flüssigkeit D1) erhält. Ähnlich wie in dem vorstehend beschriebenen Beispiel 1 werden die Flüssigkeit D1, die Flüssigkeit B1 und ein Polycarbonatharz miteinander gemischt zur Bildung einer Zusammensetzung, wie sie für die Probe 15 in der nachstehenden Tabelle 2 angegeben ist, wobei man eine Wärmewellen-Abschirmungs-Polycarbonatfolie (Probe 15) erhält, in der die Wärmewellen-Abschirmungs-Feinteilchen gleichmäßig dispergiert sind.
Außerdem wird jeweils ein flüssiges Additiv auf ähnliche Weise wie vorstehend angegeben hergestellt unter Verwendung von PrB₆-Feinteilchen, NdB₆-Feinteilchen, GdB₆-Feinteilchen, YB₆-Feinteilchen, SMB₆-Feinteilchen oder EuB₆-Feinteilchen anstelle der oben genannten CeB₆-Feinteilchen. Diese flüssigen Additive werden mit einem Polycarbonatharz und mit der Flüssigkeit B1 oder mit der Flüssigkeit C1 in dem erforderlichen Umfang gemischt zur Herstellung von Zusammensetzungen, wie sie in der nachstehenden Tabelle 2 für die Proben 16 bis 21 angegeben sind, wobei man Wärmewellen-Abschirmungs-Polycarbonatfolien (Proben 16 bis 21) erhält, in denen die Wärmewellen-Abschirmungs-Feinteilchen gleichmäßig dispergiert sind.
Für die jeweiligen Wärmewellen-Abschirmungs-Polycarbonatfolien-Proben 15 bis 21 sind die Ergebnisse der Bewertung, die auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt wird, in der Tabelle 2 angegeben. Tabelle 2
Es ist klar, dass auch dann eine ausgezeichnete Durchlässigkeit für sichtbares Licht und ein Wärmewellen-Abschirmungseffekt erzielt werden können, wenn die Hexaborid-Feinteilchen, wie z.B. CeB₆-Feinteilchen, PrB₆-Feinteilchen, NdB₆-Feinteilchen, GdB₆-Feinteilchen, YB₆-Feinteilchen, SmB₆-Feinteilchen oder EuB₆-Feinteilchen, anstelle der Wärmewellen-Abschirmungs-Komponente LaB₆-Feinteilchen verwendet werden.
Beispiel 5
20 g LaB₆-Feinteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 67 nm, 70 g Toluol, Wasser und eine geeignete Menge Dispergiermittel werden miteinander vermischt und in eine Kugelmühle mit Zirkoniumdioxid-Kugeln mit einem Durchmesser von 4 mm eingeführt und 100 h lang darin durchmischt, wobei man 100 g eines flüssigen Additivs (Flüssigkeit A2) erhält. Außerdem werden 20 g ITO-Feinteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 80 nm, 70 g Toluol, Wasser und eine geeignete Menge Dispergiermittel miteinander gemischt und in eine Kugelmühle eingeführt zur Durchmischung auf ähnliche Weise wie oben, wobei man 100 g eines flüssigen Additivs (Flüssigkeit B2) erhält. Ferner werden 20 g ATO-Feinteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 55 nm, 70 g Toluol, Wasser und eine geeignete Menge Dispergiermittel miteinander gemischt und in eine Kugelmühle eingeführt zur gründlichen Durchmischung auf ähnliche Weise wie oben, wobei man 100 g eines flüssigen Additivs (Flüssigkeit C2) erhält.
Anschließend werden die vorstehend beschriebene Flüssigkeit A2 und die Flüssigkeit B2 miteinander gemischt zur Herstellung eines flüssigen Additivs für Acrylharz und dieses flüssige Additiv wird zu Acrylharz zugegeben zur Erzielung einer ITO-Konzentration von 0,13 Gew.-% und einer LaB₆-Konzentration von 0,0012 Gew.-%. Nach dem gleichmäßigen Durchmischen durch Schmelzmischen unter Verwendung eines Mischers und eines Biaxial-Extruders wird mit einer T-Düse eine Extrusionsformung in einer Dicke von 3 mm durchgeführt, wobei man eine Wärmewellen- Abschirmungs-Acrylfolie (Probe 22) erhält, in der die Wärmewellen-Abschirmungs-Feinteilchen gleichmäßig dispergiert sind.
Auf ähnliche Weise wie vorstehend angegeben werden die Flüssigkeit A2, ein Acrylharz und die Flüssigkeit B2 oder die Flüssigkeit C2 nach Bedarf miteinander gemischt zur Herstellung von Zusammensetzungen, wie sie in der nachstehenden Tabelle 3 für die Proben 23 bis 31 angegeben sind, wobei man Wärmewellen-Abschirmungs-Acrylfolien (Proben 23 bis 31) erhält, in denen die Wärmewellen-Abschirmungs-Feinteilchen gleichmäßig dispergiert sind.
Für die auf diese Weise erhaltenen jeweiligen Wärmewellen-Abschirmungs-Acrylfolien-Proben 22 bis 31 werden die jeweiligen spektralen Eigenschaften unter Verwendung des Spektrofotometers U-4000, hergestellt von der Firma Hitachi, Ltd, bestimmt und die Durchlässigkeit für sichtbares Licht und die Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung, welche die Wärmewellen-Abschirmungseigenschaften zeigen, werden nach JIS R3106 errechnet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 3 angegeben.
Vergleichsbeispiel 3
Auf ähnliche Weise wie in Beispiel 5, wobei jedoch die Flüssigkeit A2 nicht verwendet wird, werden die Flüssigkeit B2 oder die Flüssigkeit C2 und das Acrylharz miteinander gemischt zur Herstellung von Zusammensetzungen, wie sie als Proben 32 bis 33 in der nachstehenden Tabelle 3 angegeben sind, wobei man Wärmewellen-Abschirmungs-Acrylfolien (Proben 32 bis 33) erhält, in denen die Wärmewellen-Abschirmungs-Feinteilchen gleichmäßig dispergiert sind. Die Messergebnisse, die auf ähnliche Weise wie in Beispiel 5 erhalten werden, sind in der nachstehenden Tabelle 3 ebenfalls angegeben.
Beispiel 6
Ein flüssiges Additiv, hergestellt durch Mischen der Flüssigkeit A2 und der Flüssigkeit B2 in dem vorstehend beschriebenen Beispiel 5, wird zu dem Acrylharz zugegeben zur Erzielung einer ITO-Konzentration von 0,094 Gew.-% und einer LaB₆-Konzentration von 0,0012 Gew.-%. Nach dem gleichmäßigen Durchmischen der erhaltenen Mischung durch Schmelzmischen unter Verwendung eines Mischers wird unter Verwendung einer T-Düse eine Extrusionsformgebung in einer Dicke von 3 mm durchgeführt, wobei man eine Wärmewellen-Abschirmungs-Acrylfolie erhält, in der die Wärmewellen-Abschirmungs-Feinteilchen gleichmäßig dispergiert sind.
15 g einer Beschichtungslösung, hergestellt durch Mischen von 2 Gew.-% eines ultraviolette Strahlung absorbierenden Agens auf Benzotriazol-Basis (hergestellt von der Firma Ciba Speciality: Handelsname TINUVING 384), 10 Gew.-% Acrylharz, 88 Gew.-% Toluol, werden auf eine Oberfläche der Wärmewellen-Abschirmungs-Acrylfolie unter Verwendung einer Schleuderbeschichtungsvorrichtung aufgebracht und 30 min lang in einem Elektroofen auf 100 °C erhitzt, wobei ein ultraviolettes Licht absorbierender Film gebildet wird.
Die auf diese Weise erhaltene Wärmewellen-Abschirmungs-Polycarbonatfolie mit dem ultraviolettes Licht absorbierenden Film (Probe 34) wird auf ähnliche Weise wie in Beispiel 5 bewertet. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 3 angegeben.
Vergleichsbeispiel 4
Auf ähnliche Weise wie in dem vorstehend beschriebenen Beispiel 5 werden die Flüssigkeit A2, die Flüssigkeit C2 und ein Acrylharz miteinander gemischt zur Erzielung einer Zusammensetzung, wie sie für die Probe 35 in der nachstehenden Tabelle 3 angegeben ist, wobei man eine Wärmewellen-Abschirmungs-Acrylfolie (Probe 35) erhält, in der die Wärmewellen-Abschirmungs-Feinteilchen gleichmäßig dispergiert sind.
Da die auf diese Weise erhaltene Wärmewellen-Abschirmungs-Acrylfolie der Probe 35 die Wärmewellen-Abschirmungs-Feinteilchen in einer zu großen Menge enthält, kommt die Wärmewellen-Abschirmungskomponente an die Oberfläche und macht die gesamte Folie weiß und matt. Die Ergebnisse der Bewertung der Wärmewellen-Abschirmungs-Acrylfolien-Probe 35, die auf ähnliche Weise wie in Beispiel 5 durchgeführt wird, sind ebenfalls in der nachstehenden Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3
Aus den in der Tabelle 3 angegebenen Ergebnissen geht hervor, dass durch Zugabe einer sehr geringen Menge LaB₆ als Wärmewellen-Abschirmungskomponente zu einem Acrylharz die Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung in gleichem Umfange oder stärker verringert werden kann, ohne die Durchlässigkeit für sichtbares Licht zu vermindern, verglichen mit den Eigenschaften von konventionellem ITO oder ATO. Außerdem kann dieser Effekt erhalten werden ohne Zugabe von ITO oder ATO und ferner dann, wenn ITO oder ATO gemeinsam verwendet werden, wobei die zuzugebende Menge stark verringert werden kann.
Wenn die Probe 23 in den erfindungsgemäßen Beispielen mit der Probe 32 in den Vergleichsbeispielen verglichen wird, so kann beispielsweise mit der Folienprobe 23 die Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung um drei Punkte oder mehr verringert werden verglichen mit der Probe 32 in den Vergleichsbeispielen, und die zuzugebende ITO-Menge kann um die Hälfte oder mehr herabgesetzt werden durch Zugabe von LaB₆-Feinteilchen in einer Menge von 2,03 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Feinteilchen in dem Film, während die Durchlässigkeit für sichtbares Licht bei 78 gehalten wird.
Beispiel 7
Bei der Wärmewellen-Abschirmungs-Acrylfolie der Probe 25 des oben genannten Beispiels 5 wird ein Test zur Bestimmung der Wasserbeständigkeit durchgeführt. Das heißt, nach dem Eintauchen der Folienprobe 25 in Wasser für 10 Tage werden die optischen Eigenschaften auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1 erneut gemessen. Die Durchlässigkeit für sichtbares Licht beträgt 78 % und die Durchlässigkeit für Sonnenstrahlung beträgt 56,9 % und somit ist keine Änderung der optischen Eigenschaften festzustellen.
Beispiel 8
20 g CeB₆-Feinteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 85 nm, 70 g Toluol, Wasser und eine geeignete Menge Dispergiermittel werden mitein ander gemischt und in eine Kugelmühle mit Zirkoniumdioxid-Kugeln mit einem Durchmesser von 4 mm eingeführt und 100 h lang durchmischt, wobei man 100 g eines flüssigen Additivs (Flüssigkeit D2) erhält. Ähnlich wie in dem vorstehend beschriebenen Beispiel 5 werden die Flüssigkeit D2, die Flüssigkeit B2 und ein Acrylharz miteinander gemischt zur Erzielung einer Zusammensetzung, wie sie für die Probe 36 in der nachstehenden Tabelle 4 angegeben ist, wobei man eine Wärmewellen-Abschirmungs-Acrylfolie (Probe 36) erhält, in der die Wärmewellen-Abschirmungs-Feinteilchen gleichmäßig dispergiert sind.
Außerdem werden flüssige Additive auf ähnliche Weise wie vorstehend beschrieben jeweils hergestellt unter Verwendung von PrB₆-Feinteilchen, NdB₆-Feinteilchen, GdB₆-Feinteilchen, YB₆-Feinteilchen, SmB₆-Feinteilchen oder EuB₆-Feinteilchen anstelle der oben genannten CeB₆-Feinteilchen. Diese flüssigen Additive werden mit einem Acrylharz und mit der Flüssigkeit B2 oder der Flüssigkeit C2 je nach Bedarf gemischt zur Herstellung der Zusammensetzungen, wie sie für die Proben 37 bis 42 in der nachstehenden Tabelle 4 angegeben sind, wobei man Wärmewellen-Abschirmungs-Acrylfolien (Proben 37 bis 42) erhält, in denen die Wärmewellen-Abschirmungs-Feinteilchen gleichmäßig dispergiert sind.
Die für die auf diese Weise erhaltenen jeweiligen Wärmewellen-Abschirmungs-Acrylfolien-Proben 36 bis 42 erhaltenen Ergebnisse in Bezug auf die Bewertung auf ähnliche Weise wie in Beispiel 5 sind in der Tabelle 4 angegeben. Tabelle 4
Beispiel 9
Für die Wärmewellen-Abschirmungs-Polycarbonatfolienprobe 10 in dem vorstehend beschriebenen Beispiel 1, die Wärmewellen-Abschirmungs-Polycarbonatfolienprobe 14, die eine übermäßig hohe Menge Wärmewellen-Abschirmungskomponente enthält, und die Polycarbonatfolienprobe 43, die keine Wärmewellen-Abschirmungskomponente enthält, wird jeweils die Izod-Kerbschlagzähigkeit gemessen nach ASTM D-256 (mit einer Izod-Kerbe). Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 5 angegeben. Tabelle 5
Daraus ergibt sich, dass die erfindungsgemäße Wärmewellen-Abschirmungs-Polycarbonatfolienprobe 10 eine ähnliche Kerbschlagzähigkeit aufweist wie die Polycarbonatfolienprobe 43, die keine Wärmewellen-Abschirmungskomponente enthält. In der Wärmewellen-Abschirmungs-Polycarbonatfolienprobe 14, die ein Vergleichsbeispiel darstellt und die eine übermäßig hohe Menge Wärmewellen-Abschirmungskomponente enthält, ist die Kerbschlagzähigkeit jedoch deutlich niedriger, verglichen mit den oben genannten Proben 10 und 43.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Bereitstellung einer Wärmewellen (Wärmestrahlungs)-Abschirmungsharzfolie, die unter Anwendung eines einfachen Verfahrens zum gleichmäßigen Dispergieren von Hexaborid-Feinteilchen in einem Harz hergestellt werden kann, ohne dass ein teures physikalisches Film-Herstellungsverfahren oder ein kompliziertes Bindungsverfahren angewendet werden muss, sie weist eine hohe Wärmewellen-Abschirmungsfunktion auf und besitzt eine ausgezeichnete Durchlässigkeit (Transmission) für sichtbares Licht. Da die Hexaborid-Feinteilchen in dem Harz in dispergierter Form vorliegen, wird außerdem ein Kontakt zwischen den Hexaborid-Feinteilchen und Wasser verhindert, wodurch dieser Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Wasser verliehen wird.
Durch Verwendung von Hexaborid-Feinteilchen, die eine starke Absorption im nahen Infrarotbereich aufweisen, in der Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie kann ein hoher Wärmewellen-Abschirmungseffekt erzielt werden mit einer geringen Menge einer Wärmewellen-Abschirmungskomponente, und wenn Hexaborid-Feinteilchen zusammen mit ATO-Feinteilchen oder ITO-Feinteilchen verwendet werden, kann die zu verwendende Menge vermindert werden, sodass die Materialkosten herabgesetzt werden können. Eine Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften des Basismaterialharzes, insbesondere der Schlagfestigkeit oder Schlagzähigkeit, kann verhindert werden, da die Gesamtmenge der Feinteilchen aus der Wärmewellen-Abschirmungskomponente beträchtlich verringert werden kann.
Da mit der erfindungsgemäßen Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie verhindert werden kann, dass Sonnenenergie durch eine Öffnung eintritt, durch Aufbringen einer Wärmewellen-Abschirmungsharzfolie auf eine solche Öffnung, beispielsweise ein Fenster von Gebäuden und Fahrzeugen, wird ein Effekt in Bezug auf die Verringerung der Kühlungsbelastung oder ein Gefühl von starker Wärme erzielt, der vom Energieeinsparungs-Gesichtspunkt aus betrachtet sehr vorteilhaft ist.
Zusammenfassung
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wärmewellen-Abschirmungsmaterial bereitzustellen, das nach einem einfachen Verfahren hergestellt werden kann, ohne dass ein kompliziertes Herstellungsverfahren oder ein teures physikalisches Filmbildungsverfahren verwendet wird, das unter Aufrechterhaltung einer ausgezeichneten Durchlässigkeit (Transmission) für sichtbares Licht ein hohes Abschirmungsvermögen für Wärmewellen (Wärmestrahlung) aufweist und außerdem eine ausgezeichnete Festigkeit, beispielsweise eine ausgezeichnete Schlagfestigkeit, aufweist. Die Wärmewellen-Abschirmungs-Harzfolie, die eine maximale Durchlässigkeit in dem Bereich für sichtbares Licht und gleichzeitig eine minimale Durchlässigkeit für den nahen Infrarotbereich mit einer starken Absorption aufweist, wird hergestellt durch Dispergieren von Hexaborid-Feinteilchen, wie z.B. LaB₆-Feinteilchen, als Wärmewellen-Abschirmungskomponente in einem Polycarbonatharz oder Acrylharz. Zusammen mit den Hexaborid-Feinteilchen können ITO-Feinteilchen und/oder ATO-Feinteilchen dispergiert werden.

Claims

Wärmewellen-Abschirmungs-Harzfolie, die umfasst Hexaborid-Feinteilchen oder Hexaborid-Feinteilchen und ITO-Feinteilchen und/oder ATO-Feinteilchen als Wärmewellen-Abschirmungskomponente, die in einem transparenten Harz-Basismaterial dispergiert sind.
Wärmewellen-Abschirmungs-Harzfolie nach Anspruch 1, in der das Hexaborid mindestens ein Vertreter ist, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus LaB₆, CeB₆, PrB₆, NdB₆, GdB₆, TbB₆, DyB₆, HoB₆, YB₆, SmB₆, EuB₆, ErB₆, TmB₆, YbB₆, LuB₆, SrB₆ und CaB₆.
Wärmewellen-Abschirmungs-Harzfolie nach Anspruch 1 oder 2, in der alle Hexaborid-Feinteilchen, ITO-Feinteilchen und ATO-Feinteilchen einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 200 nm oder weniger aufweisen.
Wärmewellen-Abschirmungs-Harzfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in der die Menge der Wärmewellen-Abschirmungskomponente 0,05 bis 19 g pro m² der Wärmewellen-Abschirmungs-Harzfolie beträgt.
Wärmewellen-Abschirmungs-Harzfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 4, in der das Gewichtsverhältnis zwischen den Hexaborid-Feinteilchen und den ITO-Feinteilchen und/oder ATO-Feinteilchen in dem Bereich von 0,1 : 99,9 bis 90 : 10 liegt.
Wärmewellen-Abschirmungs-Harzfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, in der das Harz-Basismaterial besteht entweder aus einem Polycarbonatharz oder einem Acrylharz.
Wärmewellen-Abschirmungs-Harzfolie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in der ein Harzfilm, der ein ultraviolettes Licht absorbierendes Agens enthält, auf mindestens eine Oberfläche der Wärmewellen-Abschirmungs-Harzfolie aufgebracht ist.
Flüssiges Additiv zur Herstellung einer Wärmewellen-Abschirmungs-Harzfolie, das umfasst ein flüssiges Additiv zur Herstellung einer Zusammensetzung zum Formen einer Wärmewellen-Abschirmungs-Harzfolie durch Vermischen der Zusammensetzung mit dem Harz oder Ausgangsmaterialien für das Harz, wobei die Hexaborid-Feinteilchen oder die Hexaborid-Feinteilchen und die ITO-Feinteilchen und/oder ATO-Feinteilchen als eine Wärmewellen-Abschirmungskomponente in einem Lösungsmittel dispergiert sind.
Flüssiges Additiv zur Herstellung einer Wärmewellen-Abschirmungs-Harzfolie nach Anspruch 8, worin das Hexaborid mindestens ein Vertreter ist, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus LaB₆, CeB₆, PrB₆, NdB₆, GdB₆, TbB₆, DyB₆, HoB₆, YB₆, SmB₆, EuB₆, ErB₆, TmB₆, YbB₆, LuB₆, SrB₆ und CaB₆.
Flüssiges Additiv zur Herstellung einer Wärmewellen-Abschirmungs-Harzfolie nach Anspruch 8 oder 9, worin alle Hexaborid-Feinteilchen, ITO-Feinteilchen und ATO-Feinteilchen einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 200 nm oder weniger aufweisen.
Flüssiges Additiv zur Herstellung einer Wärmewellen-Abschirmungs-Harzfolie nach einem der Ansprüche 8 bis 10, worin das Gewichtsverhältnis zwischen den Hexaborid-Feinteilchen und den ITO-Feinteilchen und/oder ATO-Feinteilchen vorzugsweise in dem Bereich von 0,1 : 99,9 bis 90 : 10 liegt.