МНОГОСЛОЙНАЯ ФОТОХРОМНАЯ ПОЛИМЕРНАЯ ПЛЕНКА

Предлагаемая полезная модель относится к полифункциональным многослойным полимерным пленкам и может быть использована в строительстве, автомобильной и авиационной промышленности в качестве пленки, наклеиваемой на стекла с целью обеспечения солнцезащитных свойств.
Полифункциональные многослойные полимерные пленки включают спектрально-селективные ИК-отражающие слои и светочувствительные органические фотохромные слои, нанесенные на полимерную подложку, с возможностью их комбинирования с целью создания солнцезащитных теплосберегающих полимерных пленочных материалов с переменным (адаптивным) светопропусканием в видимой области спектра в зависимости от интенсивности солнечного излучения.
Присутствие в указанных выше пленках фотохромных слоев, позволяет автоматически регулировать светопропускание стекол с данными пленками в зависимости от уровня освещенности, что обеспечивает с одной стороны хорошую теплоизоляцию, а с другой стороны высокий уровень освещенности помещения, что значительно снижает потреблении электроэнергии как в зимний, так и в летний периоды времени.
Известна многослойная пленка с избирательной светопропускаемостью, содержащая прозрачную органическую подложку с расположенным на ней слоем меди или серебра, толщиной 3-6 нм и последующим слоем диэлектрика, который представляет собой двухкомпонентную островковую структуру в виде неупорядоченной смеси частиц хрома и оксида хрома толщиной 3-6 нм (патент RU ИЗ №2043932, В32В 15/08).
Однако эта пленка не содержит фотохромного слоя, который обеспечивает автоматическое регулирование светопропускания в зависимости от уровня освещенности, а работает только как ИК-отражающая пленка.
Известен также фотохромный полимерный материал, выполненный в виде полимерной матрицы, в которую введены черные частицы углерода (сажи), которые фильтруют солнечное излучение и поглощают ИК-излучение (патент ЕР ИЗ №0805363, G02B 1/04).
Данная пленка не обеспечивает необходимое отражение ИК-излучения, поглощает как в видимом, так и в ифракрасном диапазоне длин волн, в результате чего подвержена сильному нагреву, приводящему к разрушению фотохромного слоя.
Наиболее близкой к настоящей полезной модели является известная полифункциональная многослойная фотохромная пленка, содержащая полимерную подложку, светочувствительный фотохромный слой, ИК-отражающий слой, расположенный со стороны источника света, и клеевой слой, для приклеивания к поверхности стекла (А.А.Дунаев, А.О.Айт, В.А.Барачевский «Полифункциональная многослойная фотохромная пленка», «Нанотехника», №1, 2006 г.). Данная пленка выбрана в качестве прототипа и представлена на Фиг.1.
В представленной пленке имеется светочувствительный фотохромный слой, который обеспечивает изменение светопропускания в зависимости от освещенности, но данное изменение светопропускания является очень инертным, особенно при низких температурах окружающей среды. Это приводит к запаздыванию светопропускания, что может привести к негативным последствиям, особенно в случаях использования данной пленки в автомобилях и самолетах.
Кроме того, в данной пленке ИК-отражающий слой (Теплоотражающее покрытие) не имеет защиты от коррозии и истирания, а клеевой слой непосредственно нанесен на фотохромный слой, и негативно влияет не него посредством диффузии компонентов клеевой композиции в фотохромный слой.
Все эти недостатки устранены в предлагаемой полезной модели, в которой обеспечено дополнительное управление уровнем светопропускания, предпочтительно, при низких температурах окружающей среды за счет использования токопроводящего слоя, а также обеспечена защита от коррозии за счет использования защитного слоя, тепловая защита, за счет использования промежуточного прозрачного полимерного слоя.
Техническим результатом данной полезной модели является создание долговечной, прочной, многослойной фотохромной полимерной пленки на основе прозрачных теплоотражающих покрытий, устойчивой к внешним механическим и атмосферным воздействиям, с возможностью дополнительного управления уровнем светопропускания.
Поставленная задача достигается за счет того, что в многослойной фотохромной полимерной пленке, содержащей полимерную подложку, с размещенными на ней с одной стороны светочувствительным фотохромным слоем, и с другой стороны ИК-отражающим слоем, расположенным со стороны воздействия солнечного излучения, а также клеевой слой, имеется по меньшей мере один оптически прозрачный токопроводящий слой, выполненный с возможностью подогрева светочувствительного фотохромного слоя, и расположенный по меньшей мере с одной стороны светочувствительного фотохромного слоя, в частности между ним и подложкой, а клеевой слой размещен на светочувствительном фотохромном слое.
Предпочтительно, чтобы пленка содержала дополнительный оптически прозрачный токопроводящий слой, расположенный между светочувствительным фотохромным слоем и клеевым слоем.
Целесообразно, чтобы пленка содержала защитный слой, который был бы выполнен с возможностью предохранения от внешних механических и атмосферных воздействий, и был расположен на ИК-отражающем слое.
Предпочтительно, чтобы пленка содержала промежуточный прозрачный полимерный слой, выполненный с возможностью тепловой защиты и защиты от диффузии кислорода, и расположенный между клеевым слоем и дополнительным оптически прозрачным токопроводящим слоем.
Желательно, чтобы полимерная подложка была выполнена из полиэтилентерефталата (ПЭТФ), или другого аналогичного по свойствам вещества.
Предпочтительно, чтобы светочувствительный фотохромный слой был выполнен из полимерного фотохромного материала, или другого аналогичного по свойствам вещества.
Целесообразно, чтобы в пленке оптически прозрачный токопроводящий слой был выполнен из одного, или нескольких веществ группы: серебро, золото, сплав индия и олова, графен, или другого аналогичного по свойствам вещества.
Предпочтительно, чтобы защитный слой был выполнен из кремнийорганического полимера, или другого аналогичного по свойствам вещества.
Целесообразно, чтобы промежуточный прозрачный полимерный слой был выполнен из полимера на основе поливинилового спирта, или другого аналогичного по свойствам вещества.
Желательно, чтобы промежуточный прозрачный полимерный слой был выполнен с добавлением УФ адсорберов.
Также поставленный технический результат в другом варианте выполнения достигается за счет того, что в многослойной фотохромной полимерной пленке, содержащей полимерную подложку, с размещенными на ней с одной стороны светочувствительным фотохромным слоем, и с другой стороны ИК-отражающим слоем, расположенным со стороны воздействия солнечного излучения, а также клеевой слой, имеется по меньшей мере один оптически прозрачный токопроводящий слой, выполненный с возможностью подогрева светочувствительного фотохромного слоя, и расположенный по меньшей мере с одной стороны светочувствительного фотохромного слоя, в частности между ним и полимерной подложкой, а клеевой слой расположен на ИК-отражающем слое.
Предпочтительно, чтобы пленка содержала дополнительный оптически прозрачный токопроводящий слой, расположенный на светочувствительном фотохромном слое.
Желательно, чтобы пленка содержала защитный слой, выполненный с возможностью предохранения от внешних механических и атмосферных воздействии, и промежуточный прозрачный полимерный слой, выполненный с возможностью тепловой защиты и защиты от диффузии кислорода, и расположенный между клеевым слоем и ИК-отражающим слоем, а защитный слой расположен на дополнительном оптически прозрачном токопроводящем слое.
Целесообразно, чтобы в пленке полимерная подложка была выполнена из полиэтилентерефталата (ПЭТФ), или другого аналогичного по свойствам вещества.
Предпочтительно, чтобы в пленке светочувствительный фотохромный слой был выполнен из полимерного фотохромного материала, или другого аналогичного по свойствам вещества.
Желательно, чтобы в пленке оптически прозрачный токопроводящий слой был выполнен из одного, или нескольких веществ группы: серебро, золото, сплав индия и олова, графен, или другого аналогичного по свойствам вещества.
Предпочтительно, чтобы в пленке защитный слой был выполнен из кремнийорганического полимера, или другого аналогичного по свойствам вещества.
Желательно, чтобы в пленке промежуточный прозрачный полимерный слой был выполнен из полимера на основе поливинилового спирта, или другого аналогичного по свойствам вещества.
Целесообразно, чтобы в пленке промежуточный прозрачный полимерный слой был выполнен с добавлением УФ адсорберов.
В третьем варианте исполнения пленки технический результат достигается за счет того, что в многослойной фотохромной полимерной пленке, содержащей полимерную подложку, с размещенным на ней светочувствительным фотохромным слоем, ИК-отражающий слой, расположенный со стороны воздействия солнечного излучения, а также клеевой слой, имеется по меньшей мере один оптически прозрачный токопроводящий слой, выполненный с возможностью подогрева светочувствительного фотохромного слоя, и расположенный по меньшей мере с одной стороны светочувствительного фотохромного слоя, в частности между ним и полимерной подложкой, клеевой слой расположен с другой стороны полимерной подложки, а ИК-отражающий слой расположен на светочувствительном фотохромном слое.
Предпочтительно, чтобы пленка содержала дополнительный оптически прозрачный токопроводящий слой, расположенный между светочувствительным фотохромным слоем и ИК-отражающим слоем.
Желательно, чтобы пленка содержала защитный слой, выполненный с возможностью предохранения от внешних механических и атмосферных воздействий, и промежуточный прозрачный полимерный слой, выполненный с возможностью тепловой защиты и защиты от диффузии кислорода, и расположенный между дополнительным оптически прозрачным токопроводящим слоем и ИК-отражающим слоем, на котором расположен защитный слой.
Целесообразно, чтобы в пленке полимерная подложка была выполнена из полиэтилентерефталата (ПЭТФ), или другого аналогичного по свойствам вещества.
Предпочтительно, чтобы в пленке светочувствительный фотохромный слой был выполнен из полимерного фотохромного материала, или другого аналогичного по свойствам вещества.
Желательно, чтобы в пленке оптически прозрачный токопроводящий слой был выполнен из одного, или нескольких веществ группы: серебро, золото, сплав индия и олова, графен, или другого аналогичного по свойствам вещества.
Предпочтительно, чтобы в пленке защитный слой был выполнен из кремнийорганического полимера, или другого аналогичного по свойствам вещества.
Желательно, чтобы в пленке промежуточный прозрачный полимерный слой был выполнен из полимера на основе поливинилового спирта, или другого аналогичного по свойствам вещества.
Целесообразно, чтобы в пленке промежуточный прозрачный полимерный слой был выполнен с добавлением УФ адсорберов.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, на которвх приведены наиболее предпочтительные варианты ее выполнения.
Фиг.1 - прототип полезной модели.
Фиг.2-4 - варианты выполнения слоев в пленке, предназначенной для наклеивания снаружи помещения, с расположением ИК-отражающего слоя с одной стороны полимерной подложки, а светочувствительного фотохромного слоя с другой стороны полимерной подложки, выполненные согласно полезной модели.
Фиг.5-7 - варианты выполнения слоев в пленке, предназначенной для наклеивания внутри помещения, с расположением ИК-отражающего слоя с одной стороны полимерной подложки, а светочувствительного фотохромного слоя с другой стороны полимерной подложки, выполненные согласно полезной модели.
Фиг.8; 8а и 9 - варианты выполнения слоев в пленке, предназначенной для наклеивания снаружи помещения, с расположением ИК-отражающего слоя и светочувствительного фотохромного слоя с одной стороны полимерной подложки, выполненные согласно полезной модели.
На фиг.1 дана структура известной многослойной фотохромной полимерной пленки, выбранной в качестве прототипа, которая содержит полимерную подложку 1, светочувствительный фотохромный слой 2, ИК-отражающий слой 3, расположенный со стороны воздействия солнечного излучения, а также клеевой слой 4, для приклеивания пленки к стеклу снаружи помещения.
На фиг.2-4 дана структура заявляемой пленки, которая имеет полимерную подложку 1, с размещенными на ней с одной стороны светочувствительным фотохромным слоем 2, и с другой стороны ИК-отражающим слоем 3, расположенным со стороны воздействия солнечного излучения, клеевой слой 4, для приклеивания снаружи помещения, а также по меньшей мере один оптически прозрачный токопроводящий слой 5, который выполнен с возможностью подогрева светочувствительного фотохромного слоя 2, как с одной стороны (фиг.2), так и с двух сторон (фиг.3). Кроме того, пленка может иметь защитный слой 6, выполненный например из кремнийорганического полимера, с возможностью предохранения от внешних механических и атмосферных воздействий, и промежуточный прозрачный полимерный слой 7, выполненный например из полимера на основе поливинилового спирта, с возможностью тепловой защиты и защиты от диффузии кислорода, и расположенный между клеевым слоем 4 и оптически прозрачным токопроводящим слоем 5, а защитный слой 6 расположен на ИК-отражающем слое 3 (фиг.4).
Введение оптически прозрачного токопроводящего слоя 5 позволяет, в случае необходимости (при низких температурах окружающей среды), быстро подогреть светочувствительный фотохромный слой 2, обеспечивая тем самым повышение скорости изменения светопропускания в зависимости от освещенности, что обеспечивает пленке дополнительные функциональные возможности и надежность ее функционирования. Введение двух оптически прозрачных токопроводящих слоев 5 позволяет, в случае необходимости, быстро и более равномерно подогреть светочувствительный фотохромный слой 2.
Оптически прозрачный токопроводящий слой 5 может быть выполнен из серебра, золота сплава индия и олова, графена, или любого другого аналогичного по свойствам вещества.
Введение защитного слоя 6 в пленку позволяет предохранить ИК-отражающий слой 3 от внешних механических и атмосферных воздействий, включая воздействие слабых кислотных и щелочных растворов, что значительно продлевает срок службы данной пленки и обеспечивает повышение ее надежности.
Кроме того, в защитный слой 6 могут быть введены УФ адсорберы для полного поглощения УФ излучения, что также значительно продлевает срок службы данной пленки.
Введение в пленку промежуточного прозрачного полимерного слоя 7 позволяет устранить негативное влияние клеевого слоя 4 на светочувствительный фотохромный слой 2 посредством диффузии компонентов клеевой композиции в светочувствительный фотохромный слой 2, а также защитить данный слой от диффузии в него кислорода. Полимерная подложка 1 пленки может быть выполнена из полиэтилентерефталата (ПЭТФ), светочувствительный фотохромный слой 2 из полимерного фотохромного материала.
На фиг.5-7 дана структура варианта заявляемой пленки, которая имеет полимерную подложку 1, с размещенными на ней с одной стороны светочувствительным фотохромным слоем 2, и с другой стороны ИК-отражающим слоем 3, расположенным со стороны воздействия солнечного излучения, клеевой слой 4, для приклеивания внутри помещения, а также по меньшей мере один оптически прозрачный токопроводящий слой 5, который выполнен с возможностью подогрева светочувствительного фотохромного слоя 2, как с одной стороны (фиг.5), так и с двух сторон (фиг.6). Кроме того, пленка может иметь защитный слой 6, выполненный, например, из кремнийорганического полимера, с возможностью предохранения от внешних механических и атмосферных воздействий, и промежуточный прозрачный полимерный слой 7, выполненный например из полимера на основе поливинилового спирта, с возможностью тепловой защиты и защиты от диффузии кислорода, и расположенный между клеевым слоем 4 и УФ-отражающим слоем 3, а защитный слой 6 расположен на ИК-отражающем слое 3 (фиг.7).
Приведенный выше вариант пленки (Фиг.5-7) предназначен для наклеивания на стекло внутри помещения, при этом удаленное расположение светочувствительного фотохромного слоя 2 относительно стекла внутрь помещения создает дополнительную защиту светочувствительному фотохромному слою 2 за счет экранирования солнечного излучения впереди лежащими слоями, что значительно увеличивает срок службы пленки.
На фиг.8; 8а; 9 - приведены варианты выполнения заявляемой пленки для наклеивания снаружи помещения с расположением всех слоев (кроме клеевого слоя 4) по одну сторону от полимерной подложки 1.
Данные варианты выполнения пленки содержат полимерную подложку 1, с размещенным на ней светочувствительным фотохромным слоем 2, ИК-отражающий слой 3, расположенный со стороны воздействия солнечного излучения, а также клеевой слой 4, при этом имеется по меньшей мере один оптически прозрачный токопроводящий слой 5, выполненный с возможностью подогрева светочувствительного фотохромного слоя 2, и расположенный по меньшей мере с одной стороны светочувствительного фотохромного слоя 2, в частности между ним и полимерной подложкой 1, клеевой слой 4 расположен с другой стороны полимерной подложки 1, а ИК-отражающий слой 3 расположен на светочувствительном фотохромном слое 2 (Фиг.8а).
В варианте выполнения пленки с дополнительным оптически прозрачным токопроводящим слоем 5 (Фиг.9), данный слой расположен между светочувствительным фотохромным слоем 2 и ИК-отражающим слоем 3.
В варианте выполнения пленки с защитным слоем 6, выполненным с возможностью предохранения от внешних механических и атмосферных воздействий, и промежуточным прозрачным полимерным слоем 7, выполненным с возможностью тепловой защиты и защиты от диффузии кислорода, прозрачный полимерный слой 7 расположен между дополнительным оптически прозрачным токопроводящим слоем 5 и ИК-отражающим слоем 3, на котором расположен защитный слой 6 (Фиг.8).
В вариантах выполнения пленки на фиг.8; 8а и 9-достигается большая эффективность работы как ИК-отражающего слоя 3, так и светочувствительного фотохромного слоя 2, что увеличивает энергосберегающий эффект.
Многослойная фотохромная полимерная пленка характеризуется постоянным отражением ИК излучения до 95%; обратимым снижением светопропускания видимого света до 80%; постоянным снижением светопропускания УФ излучения до 99%.
Введение в практику этой пленки открывает новые функциональные возможности для остекления в строительной индустрии и транспортной технике.
Как очевидно специалистам в данной области техники, данную полезную модель легко разработать в других конкретных формах, не выходя при этом за рамки сущности данной полезной модели.
При этом настоящие варианты осуществления необходимо считать просто иллюстративными, а не ограничивающими, причем объем полезной модели представлен ее формулой, и предполагается, что в ней включены все возможные изменения и область эквивалентности пунктам формулы данной полезной модели.