СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНИРОВАННОЙ ПЛЕНКИ
METHOD OF MAKING TINTED FILM

Способ изготовления тонированной пленки
Изобретение относится к оптической технике, а именно к способам изготовления тонированной пленки для прозрачных поверхностей (в т.ч. стекол), например, автомобилей, зданий и сооружений, с возможностью регулирования степени их светопропускания.
Известны способы тонирования стекла с помощью тонирующей силиконовой пленки с показателем светопропускания 5-70%, наклеиваемой на стекла. Используемая при этом пленка термически неустойчива - не выдерживает морозов, сильного и постоянного солнечного света, кроме того, обладает высоким физическим износом. Возможна также тонировка с помощью распыления на стекла размельченного на микроны нержавеющего металла.
Известен также способ изготовления тонированного стеклопакета (заявка №2008110222 от 17.03.2008 г.), включающий внесение внутрь стеклопакета тонирующего вещества - окрашенной жидкости, которой заполняют внутренний объем стеклопакета.
Недостатком этих способов являются низкие функционально-технологические свойства тонированной пленки, а именно, неосуществимость регулирования светопропускания в зависимости от условий эксплуатации.
Регулирование светопропускания известными из уровня техники способами осуществляют путем увеличения или уменьшения рассеяния, отражения или поглощения света под действием электрического поля, оптического излучения, изменения газовой среды, температуры внутри конструкции.
Так, известен способ регулирования светопропускания с помощью светорегулируемого термохромного устройства, включающего две светопропускающих подложки и один термохромный слой, обратимо изменяющий пропускание световых и тепловых потоков при изменении его температуры в видимой и/или ближней ИК областях спектра (PCT/RU 2011/000954 от 25.11.2011 г.).
Известен также способ изготовления полимерных листов и многослойных стеклянных панелей, имеющих регулируемый фон, с использованием в полимерных листах агентов, вызывающих изменения свойств пропускания света под воздействием электрического поля (патент RU №2363970).
Недостатком этих способов является сложный и дорогостоящий процесс изготовления тонированных конструкций.
Задачей изобретения является создание способа изготовления тонированной пленки, снижающего трудоемкость процесса производства тонированных изделий с использованием более дешевых материалов.
Техническим результатом является возможность регулирования степени светопропускания, а значит улучшение оптических характеристик поверхностей в зависимости от эксплуатационных условий.
Технический результат достигается тем, что в способе изготовления тонированной пленки, включающей соединение полимерных листов, в качестве полимерных листов используют два листа из прозрачного материала с нанесением на один из них в виде точек окрашенного оптически прозрачного эластичного полимера, его отверждения и соединения с другим листом путем наложения с последующей герметизацией по контуру и введением через клапан в межпленочное пространство окрашенной оптически прозрачной рабочей жидкости для регулирования степени светопропускания путем ее ввода и вывода, причем при вводе рабочей жидкости показатель светопропускания уменьшается, а при выводе рабочей жидкости показатель светопропускания увеличивается, при этом рабочую жидкость выбирают при условии, что при одинаковой толщине слоя рабочей жидкости и окрашенного оптически прозрачного эластичного полимера их цветовой оттенок, показатель светопропускания и показатель светопреломления совпадают, или очень близки по значению.
В качестве рабочей жидкости используют жидкости с высоким показателем светопреломления и широким диапазоном рабочих температур.
Способ изготовления тонированной пленки с возможностью регулирования степени светопропускания основан на оптических свойствах различных сред. Как известно, мы видим прозрачные объекты вследствие преломления и отражения света от их поверхностей, и в том случае, когда оптически прозрачный твердый объект погружен в жидкость, имеющую одинаковый или близкий показатель преломления, светопреломление и отражение снижаются до минимума и объект становится практически невидимым. Поэтому изначально рабочую жидкость выбирают при условии, что при одинаковой толщине слоя рабочей жидкости и окрашенного оптически прозрачного эластичного полимера их цвет, показатель светопропускания и показатель светопреломления совпадают, или очень близки по значению.
В ходе исследований в качестве рабочего раствора были выбраны жидкости с высоким показателем светопреломления и широким диапазоном рабочих температур. Возможные показатели преломления их определены опытным путем, а также по таблицам, в которых указывается значение показателя преломления в зависимости от концентрации спирта в растворе.
Оптимальный размер точек полимера и расстояние между ними подбирались опытным путем. Если полимер более мягкий (например, с твердостью по Шору 20 А), то их размер больше, так чтобы они могли при разжимании всасывать жидкость обратно, при этом делая это равномерно. Для полимеров с твердостью по Шору 50 А и выше, величина точек меньше.
Способ осуществляют в следующей последовательности.
Тонированную пленку изготавливают соединением двух полимерных листов путем нанесения на один из них в виде точек окрашенного оптически прозрачного эластичного полимера (например, силикона, полиуретана, компаунда и т.д.), наложения другого листа и их герметизации. Далее, с помощью любой системы ввода и вывода жидкости в межпленочное пространство через клапан вводят окрашенную оптически прозрачную рабочую жидкость с высоким показателем светопреломления. Регулирование степени светопропускания осуществляют путем ввода или вывода рабочей жидкости, соответственно для снижения или увеличения показателя светопропускания пленки. В результате, переход между просветленным и затемненным состоянием тонирования является обычно быстрым и равномерным.
Пример конкретного выполнения. Для изготовления тонированной пленки используют листы прозрачного монолитного поликарбоната каждый толщиной 500 мкм. На лист из прозрачного поликарбоната точками размером 400 мкм наносят окрашенный силикон Clear Flex 50. Расстояние между точками при этом составляет 3-4 мм. Данный вид силикона является оптически прозрачным, не желтеет при воздействии ультрафиолета, является эластичным с показателем удлинения до разрыва 500% (с твердостью по Шору А 50) и не теряет своих свойств, в том числе эластичности, в диапазоне температур от -50 до+100°С. Силикон Clear Flex 50 окрашен черным красителем So-Strong в соотношении 500:1.
Краситель So-Strong не может окрашивать прозрачные листы, поскольку это высокодисперсный краситель на основе полиуретана.
После отверждения окрашенного силикона лист поликарбоната с нанесенными точками соединяют путем наложения со вторым прозрачным листом из монолитного поликарбоната. Соединение происходит таким образом, чтобы нанесенные точки располагались между двумя герметизируемыми листами. Затем всю конструкцию проклеивают по контуру силиконом с большой степенью адгезии Fia All Crystal. Далее, с помощью системы ввода и вывода жидкости в пространство между листами через клапан, расположенный снизу герметичных листов, вводят окрашенный спиртовый раствор толуола при соотношении спирт/толуол 1:11, в качестве красителя используют краситель черного цвета So-Strong в соотношении раствор/краситель 500:1.
Спиртовой раствор толуола с красителем подобран таким образом, чтобы его показатель светопреломления совпадал с показателем светопреломления силикона Clear Flex 50 с введенным красителем и составил 1,4864. Это необходимо для того, чтобы граница соприкосновения жидкости и силикона была невидима человеческому глазу.
Толщина точек окрашенного оптически прозрачного полимера составляет 0,2 мм, толщина окрашенного оптически прозрачного раствора равна толщине окрашенных точек. При данной толщине пропускание тонировочной пленки равно 10%. При выводе раствора светопропускание составляет 80%. Показатели преломления при одинаковой температуре у раствора и полимера равны, с учетом введенного в раствор красителя.
Регулирование степени светопропускания происходит следующим образом. При откачивании жидкости из межпленочного пространства, светопропускание поверхности увеличивается. Это происходит за счет уменьшения слоя жидкости с красителем и уменьшения толщины эластичного полимера за счет деформации при сжатии. При дальнейшем вводе жидкости в межпленочное пространство светопропускание уменьшается. Это происходит за счет того, что точки из силикона обеспечивают всасывание этой жидкости при стремлении вернуться в свое исходное состояние после сдавливающей деформации, а также дополнительно обеспечивают равномерное распределение жидкости с красителем в межпленочном пространстве.
Так, при толщине слоя рабочей жидкости в 200 мкм тонированная пленка практически не пропускает свет, а после максимального откачивания рабочей жидкости, она становится практически прозрачной. Также поскольку и жидкость, и силикон при одинаковом слое имеют одинаковый коэффициент светопропускания и светопреломления, то точки силикона становятся совсем незаметными человеческому глазу, что делает видимость однородности материала всей конструкции.
Такой способ тонирования позволяет плавно изменять степень затемнения и настраивать прозрачность поверхности, переключаясь по мере необходимости из совершенно непрозрачного в максимально прозрачное состояние.
Предложенный способ по сравнению с известными решениями в данной области является наиболее выгодным на сегодняшний день и говорит о доступности создания тонированных изделий, включающих стеклянные и полимерные поверхности, с возможностью регулирования светопропускания.