ФОТОХРОМНЫЙ ТРИПЛЕКС

Изобретение относится к производству многослойных стекол, используемых в транспорте (автомобильном, авиационном, железнодорожном), строительстве (витражи, конструктивно-строительные элементы, архитектурно-художественные элементы, облицовка).
Наиболее выраженной тенденцией в современной архитектуре является широкое применение различных светопрозрачных конструкций. Однако, практически сплошное остекление современных высотных зданий приводит к большим энергозатратам на кондиционирование в летний период. С целью снижения теплового воздействия солнечного света широко применяются тонированные (окрашенные в массе) стекла, энергосберегающие стекла с нанесенными на их поверхность тепло- и светоотражающими покрытиями. Однако, применение таких стекол, помимо снижения тепловой нагрузки, приводит к значительному уменьшению освещенности внутри помещений и, как следствие, заметному увеличению потребления электроэнергии на внутреннее освещение. Совмещение указанных свойств остекления возможно путем применения фотохромных стекол.
Известно, что многослойные стекла состоят из двух и более листов стекла, прочно связанных между собой находящимися между ними слоями из эластичного прозрачного полимерного материала. Такое сочетание хрупкого материала стекла с эластичным материалом обеспечивает многослойному стеклу свойство безосколочности, т.е. способность изделия не давать отлетающих осколков при разрушении стекла от ударов и толчков.
В настоящее время актуальной задачей в области остекления, используемого в строительной индустрии и транспортных средствах, является создание окон, обеспечивающих автоматическое обратимое изменение светопропускания в зависимости от уровня освещенности. Такая задача решается несколькими способами, главным образом с применением прозрачных фотохромных или электрохромных материалов. При применении электрохромных материалов при пропускании электрического тока, управляемого фотодиодом, происходят обратимые изменения светопропускания, то есть требуется источник электрического тока.
Более перспективным является применение фотохромных материалов, которые разделяются на органические и неорганические фотохромные материалы.
Наиболее распространены композиции фотохромного органического соединения с полимеризационноспособными олигомерами и мономерами
[патент ЕР №1433814, МПК C08L 43/04, заявка США №2006/0055070, МПК В29D 11/00].
Главным недостатком применения органических фотохромных материалов является их низкая светостойкость, вследствие необратимого фотохимического превращения веществ. Кроме того, фотохромные органические соединения в полимеризационноспособных композициях взаимодействуют с инициаторами фотохимического или термического отверждения, что ухудшает фотохромные свойства и препятствует процессу формования изделия. Для исключения указанных недостатков требуется значительное усложнение технологии получения изделия.
Неорганические фотохромные материалы имеют более высокую светостойкость, кроме того, неорганические фотохромные силикатные стекла на основе галогенидов серебра имеют долгий срок службы. Фотохромизм в таких стеклах обусловлен образованием микрокристаллической фазы галогенидов серебра, которая возникает после термической обработки стекла. Эти стекла обладают высокими потребительскими свойствами и находят применение, например, в офтальмологии (фотохромные очки) и имеют высокое светопропускание и отсутствие окраски при отсутствии актиничного излучения, появление окраски (серый или коричневый цвет) при воздействии солнечного излучения, незначительное изменение оптической плотности в отсутствии света при изменении температуры между 0 и 40° С и приемлемое время
восстановления высокого светопропускания в отсутствии солнечного света (не более 10 минут).
Известны фотохромные стекла на основе светочувствительных AgCl микрокристаллов [Photobrown и Photogray Extra, Photobrown и Photogray Sunsitive, Photobrown 16/45, Photogray 16, Photogray Thin & Dark, XDF Dark Gray].
Известны высокоэффективные стекла на основе светочувствительных CuHal микрокристаллов [A.V.Dotsenko, L.B.Glebov, V.A.Tsekhomsky "Physics and Chemistry of Photochromic Glasses", CRC Press. Boca Raton. N.Y., 1998, 190 p.]. В отличие от AgHal - содержащих стекол эти стекла темнеют не только под действием УФ составляющей солнечного излучения, но и при облучении видимым или инфракрасным светом. Поэтому они обладают более эффективными фотохромными превращениями.
Недостатками фотохромных силикатных стекол на основе светочувствительных CuHal микрокристаллов является их большой вес, повышенная опасность при их разрушении, высокая температура плавления, а также ограниченная область применения, в виду невозможности изготовления остеклений больших размеров, используемых в строительстве и в транспортных средствах.
Известен фотохромный гибкий материал на основе полимерного связующего и фотохромных стеклянных частиц размером 0,05-1,00 мкм,
вводимых в слой полимерного связующего в количестве 10-40 вес.% [заявка Германии №3308186, МПК С03С 17/02].
Известен композитный материал на основе AgBr и силикат-содержащих аэрогелей [патент Германии №3844003, МПК С09К 9/00, заявка Германии №4129409, МПК С03В 8/02].
Известны фотохромные триплексы и дуплексы на основе наночастиц фотохромного силикатного стекла, приготовленного различными способами и введенного в адгезивный слой, в том числе органо - силановое полимерное связующее [заявка Японии №11174622, МПК G03C 1/73, заявка Японии №2000143298, МПК С03С 17/34, заявка Японии №20011039739, МПК С03С 17/34, Заявка США №2002114956, МПК В32В 9/00].
Известен фотохромный многослойный материал на основе CuHal и AgHal с использованием в качестве связующего поливинилбутираля [патент Великобритании №1458771, МПК С09К 9/00].
Известен слоистый стеклопластик с промежуточной пленкой, содержащий функциональные ультратонкие частицы, которые обеспечивают теплоизоляцию, поглощение ультрафиолетовых лучей или сохранение достаточного коэффициента пропускания радиочастотного излучения. Предпочтительной промежуточной пленкой является поливинилбутираль или этиленвинилацетатный сополимер. Типичными
ультратонкими частицами являются смешанный оксид сурьмы и олова и смешанный оксид индия и олова [патент США 5830568, МПК В32В 5/16].
Известны фотохромные триплексы, изготовленные методом фото - и термополимеризации акриловых мономеров и олигомеров, а также путем использования амино-отверждаемой эпоксидной смолы и содержащие частицы фотохромного стекла размером 0,05-0,1 мм. [заявка РСТ №2008058657, МПК C08F 2/00, заявка США №2008118650, МПК B05D3/00]. Для устранения светорассеяния, обусловленного различием показателей преломления полимерной пленки и частиц фотохромного стекла, в состав композиций вводятся дополнительные органические соединения, совместимые с композицией и снижающие эффект светорассеяния.
Наиболее близким к предложенному является известное фотохромное ламинированное стекло (триплекс) на основе поливинилбутиральной пленки, содержащей частицы фотохромного силикатного стекла на основе AgCl, диаметр которых меньше длины волны видимого света (около 300-800 нм) [патент Японии №62252347, МПК С03С 27/12], которое выбрано в качестве прототипа.
Недостатком известного фотохромного триплекса является то, что при столь малых размерах (около 300-800 нм) силикатные фотохромные частицы перестают работать, так как значительная доля AgCl находится на поверхности этих частиц. В результате наблюдается необратимое
выделение серебра на поверхности силикатных частиц и стекло необратимо темнеет.
Технической задачей предложенной полезной модели является создание оптически прозрачных фотохромных триплексов, обеспечивающих высокое обратимое фотоиндуцированное светопропускание на солнечном свету, снижающих энергозатраты на поддержание температурного режима и освещенности, с улучшенными прочностными свойствами и пожаробезопасностью, которые могут найти широкое применение в различных областях.
Технический результат достигается за счет того, что фотохромный триплекс состоит из двух слоев прозрачного стекла, содержащих внутреннюю и наружную поверхности, которые соединены между собой промежуточным слоем, представляющим собой поливинилбутиральную пленку, включающую частицы фотохромного стекла, поливинилбутиральная пленка содержит от 1 до 80 вес.% частиц фотохромного стекла размером от 0,05-0,3 мм, при этом на одной из наружных поверхностей стекла нанесено покрытие отражающее инфракрасное тепловое излучение.
Выбор размеров 0,05-0,3 мм обусловлен оптимальным соотношением между поверхностью и объемом фотохромных силикатных частиц. Фотохромное окрашивание происходит в объеме стеклянной матрицы. Чем меньше размер частицы, тем больше отношение ее
поверхности к ее объему. При сильно развитой поверхности, увеличивается вероятность необратимого выхода фотохромного соединения (AgHal) из стеклянной матрицы, что ухудшает окрашиваемость материала. Кроме того, чем больше поверхность стеклянного порошка, тем больше светорассеяние на границе раздела стекло-полимер, что ухудшает прозрачность композитного материала.
Содержание фотохромного стекла от 1 до 80% обусловлено требованиями предъявляемыми к фотохромному триплексу, а именно, к его прозрачности, к максимальной величине обратимого окрашивания, типу фотохромного стекла.
Применение инфракрасного (ИК) отражающего покрытия предохраняет триплекс от перегрева, что позитивно сказывается на фотохромных свойствах триплекса при повышенных температурах. ИК отражающее покрытие может быть как однослойным, так и многослойным.
Преимуществами фотохромных стекол является то, что под действием солнечного света, они обратимо затемняются, что приводит к снижению теплового воздействия на помещение, и самопроизвольно осветляются при прекращении действия прямых солнечных лучей, увеличивая количество попадающего в помещение света. Применяя фотохромное остекление можно значительно снизить энергозатраты на поддержание температурного режима и освещенности во внутренних помещениях зданий.
Полезная модель поясняется фигурой, на которой дана схема предложенного фотохромного триплекса.
Показанный на фигуре фотохромный триплекс содержит прозрачные стекла 1, между которыми расположена поливинилбутеральная пленка 2, содержащая частицы фотохромного стекла 3. На наружной поверхности стекла 1, обращенной к солнечному излучению, нанесено ИК отражающее покрытие 4.
Предлагаемая полезная модель позволяет получить фотохромные триплексы обеспечивающие высокое обратимое фотоиндуцированное светопропускание в помещениях, позволяющие значительно увеличить пожарную безопасность зданий, обладающие высокими прочностными характеристиками. Предлагаемые фотохромные триплексы можно изготавливать используя стандартное оборудование.