СЛОИСТЫЙ УФ-БЛОКИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХРОМНОГО МОДУЛЯ НА СТЕКЛЕ
LAYERED UV-BLOCKING MATERIAL FOR ELECTROCHROMIC MODULE ON GLASS

Настоящее изобретение относится к области слоистых изделий и материалов со слоями, один из которых выполнен из стекла, являющегося основной его, а другой, расположенный рядом с ним, выполнен целиком из специфицированного материала, а именно к слоистым материалам на стекле для размещения на них электрохромных модулей, блокирующих поступление к электрохромному модулю ультрафиолетового (УФ) излучения.
Известны слоистые материалы и пленки, в т.ч. на стеклянной основе, для блокирования поступления сквозь них УФ-излучения. Данные материалы, представленные, например, в патентах РФ №2195468, №2222560, №2190536, №2471838, №2453563, №2596041, №2429189, и №2494875, могут быть использованы для защиты от неблагоприятных климатических условий, а именно - от избыточного потока пагубного ультрафиолетового излучения в составе солнечного света - растений и живых организмов, полимерных материалов, в т.ч. декоративного и энергоэффективного назначения, могут применяться для предохранения от выцветания красок и предметов интерьера, а также для защиты от выгорания дисплейных решений и, как в случае патента РФ №2523814 проекционных автомобильных стекол для отображения показаний приборов на лобовом стекле (HUD; head-up display).
Одним из перспективных направлений применения таких решений по блокированию поступления УФ-излучения является защита от пагубного воздействия ультрафиолета устройств на основе электрохромных модулей. Электрохромные модули обладают меняющейся величиной интенсивности пропускания электромагнитного излучения различного диапазона длин волн, включающего видимую часть спектра, в зависимости от величины и полярности прикладываемого к ним напряжения. Устройства на основе электрохромных модулей могут быть использованы в широком спектре различных применений, в частности в качестве светофильтров, дисплеев, неслепящих зеркал заднего вида для транспорта и пр.
Особый интерес представляет возможность использования устройств на основе электрохромных модулей в составе светопрозрачных конструкций для архитектурных и транспортных применений (как интерьерных, так и экстерьерных). Т.н. «умные» окна с интегрированными в них электроактивными устройствами на основе электрохромных модулей могут быть настроены пользователем через юстировку величины и/или полярности прикладываемого напряжения на пропускание той части приходящего солнечного излучения, при которой будет достигаться оптимальный уровень комфорта использования помещения. Аналогично, интерьерные решения с электрохромными модулями могут переводиться из светопропускающего состояния в состояние максимально непрозрачной перегородки по желанию пользователя. Специфика условий монтажа и эксплуатации накладывает на электрохромные модули, использующиеся в архитектурных и транспортных применениях, особые требования к стабильности проявляемых спектрофотометрических свойств, а также качеств хромирования в ходе многочисленных циклов переключения между крайними - т.н. контрастными -величинами достигаемого светопропускания в условно окрашенном и условно прозрачном состояниях. Электрохромные модули, используемые в составе светопрозрачных конструкций для строительных применений и в транспортных средствах, должны быть достаточно стабильны, чтобы выдерживать от нескольких тысяч до десятков тысяч переключений между крайними положениями контраста без потери величины контраста хромирования. Кроме того, временная стабильность оптических качеств таких электрохромных модулей должна характеризоваться отсутствием ухудшения их визуально наблюдаемых свойств как в обесцвеченном, так и в окрашенном состояниях по результату как минимум 5000 часов воздействия потока электромагнитного излучения в диапазоне от 300 нм до 900 нм общей мощностью 6500 Вт в температурном диапазоне от 40°С до 95°С и в диапазоне влажности окружающей среды от 5% до 95% (согласно стандартам ГОСТ Р 56773; ASTM Е2141-14).
Известно, однако, что электрохимически-активные компоненты электрохромных модулей имеют тенденцию портиться, с точки зрения изменения их оптических свойств, уровня мутности по отношению к проходящему видимому свету и эффективности интеркаляции при окрашивании, в ходе продолжительного воздействия электромагнитного излучения ультрафиолетового диапазона длин волн, в т.ч. граничащей с видимым диапазоном области спектра. В результате, для обеспечения вышеописанного требуемого уровня стабильности электрохромных модулей, используемых в составе светопрозрачных конструкций для строительных применений и в транспортных средствах в открытых солнцу экспозициях, требуется применение дополнительных, блокирующих поступление к электрохромным модулям УФ-излучения способов защиты, способствующих повышению временной и циклической долговечности электрохромных модулей.
Термин «электрохромный модуль» в последующем описании и формуле изобретения относятся к непосредственно законченному изделию, обладающему способностью проявлять электрохромизм через изменение интенсивности, цвета, фазы, поляризации, оптических функций и/или направления света, в ходе приложения к его элементам электрического напряжения. В свою очередь, термин «электрохромное устройство» в последующем описании и формуле изобретения относятся к составному устройству, включающему как сам электрохромный модуль - один или несколько - как элемент своей конструкции, проявляющий непосредственно электрохромные функции, так и все вспомогательные узлы, требующиеся для обеспечения функционирования устройства в рамках конкретного возможного применения - архитектурно-остеклительного, автомобильного, дисплейного и прочих возможных. К таковым относятся, например, токовводы для обеспечения приложения внешнего напряжения к электрохромным модулям устройства, конструкционные элементы, служащие для монтажа устройства, например, структурные рамы, рамная фурнитура, демпферы, направляющие и т.п.
Вышеупомянутые средства защиты электрохромных модулей от поступления к ним УФ-излучения описаны, например, в патентах США №6372159, №6122093, №8599467, №6433913 и №8115984, а также в патентах РФ №2569913, №2531063, №2224275.
Применение описываемых в приведенных патентах средств защиты электрохромных модулей от УФ-излучения имеет, однако, ряд существенных недостатков, ограничивающих эксплуатационные характеристики устройств на основе защищенных электрохромных модулей. Уровень поглощения электромагнитного излучения видимого диапазона длин волн на блокирующем УФ-излучение материале или УФ-стабилизаторе, вводимых в состав электрохромного модуля, либо входящих в состав конструкционного элемента электрохромного устройства, непосредственно либо опосредованно контактирующего с электрохромным модулем устройства, согласно приведенным патентам, слишком велик, в результате чего также велико искажение, вносимое в величину уровня контраста защищаемого электрохромного модуля. Это приводит, в свою очередь, к занижению максимального достижимого уровня светопропускания защищаемого от пагубного воздействия УФ-излучения электрохромного модуля в обесцвеченном состоянии. Кроме того, падение уровня спектрального уширения электрохромного устройства, защита электрохромного модуля которого осуществляется введением в состав непосредственно электрохромного модуля, либо в состав конструкционного элемента электрохромного устройства, непосредственно либо опосредованно контактирующего с электрохромным модулем устройства, блокирующего УФ-излучение материала или УФ-стабилизатора, согласно приведенным патентам, по стороне области коротких длин волн видимого диапазона спектра электромагнитного излучения приводит к искажению оттенка внешнего отражения электрохромного устройства, а также его оттенка при наблюдении проходящего света, выражающемуся в их смещении в красный диапазон цветовой палитры. Последнее приводит к проявлению эффекта фильтра по отношению к проходящему и внешне-отраженному излучению, что отрицательно сказывается на применимости защищаемого электрохромного модуля с точки зрения оптимизации средств эстетической выразительности при использовании устройств на основе подобных модулей при разработке дизайна архитектурных проектов и транспортных средств. Кроме того, это снижает комфортность использования экстерьерных светопрозрачных конструкций с такими защищенными электрохромными модулями при обеспечении интерьеров только внешним солнечным светом в течение светового дня - т.е. когда использование электрохромных модулей в ходе приведения их в окрашенное состояние наиболее эффективно и желательно. Наконец, описываемые в приведенных патентах решения характеризуются сравнительно высоким уровнем мутности электрохромных устройств на их основе, что также нежелательно для элементов светопрозрачных строительных и транспортных конструкций.
Таким образом, в настоящее время имеется потребность в изделии, представляющем из себя слоистый УФ-блокирующий материал на стекле, пригодный для использования совместно с электрохромным модулем с целью изготовления конструкционных элементов электрохромных устройств для светопрозрачных конструкций архитектурного и транспортного применений, обладающим совокупно: достаточно высоким уровнем блокирования УФ-излучения для обеспечения удовлетворительной временной и циклической функциональной стабильности электрохромного модуля при солнечной экспозиции с точки зрения количества выдерживаемых циклов переключения, составляющего не менее 50000 циклов переключения между крайними положениями контраста электрохромного модуля, а также отсутствия ухудшения визуально наблюдаемых свойств электрохромного устройства на основе такого электрохромного модуля как в обесцвеченном, так и в окрашенном состояниях последнего по результату как минимум 5000 часов воздействия потока электромагнитного излучения в диапазоне от 300 нм до 900 нм общей мощностью 6500 Вт в температурном диапазоне от 40°С до 95°С и в диапазоне влажности окружающей среды от 5% до 95% (согласно стандартам ГОСТ Р 56773; ASTM Е2141-14); низким уровнем поглощения электромагнитного излучения в видимом диапазоне длин волн, обеспечивающим искажение, вносимое в величину контраста электрохромного модуля, на уровне не выше чем 1 абс. % контраста; достаточно стабильным для сохранения собственного оттенка электрохромного модуля как в окрашенном, так и в обесцвеченном состояниях уровнем спектрального уширения в видимом диапазоне длин волн электромагнитного излучения, а также в граничных с ним областях ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов; а также максимально низким уровнем мутности.
Наиболее близким к заявляемому решению по совокупности признаков является патент РФ №2523814, в котором описывается слоистый материал, включающий межслойную пленку и замедляющий элемент, помещенный между адгезивными слоями. При этом, пленка многослойного стекла содержит термопластичную смолу и поглотитель ультрафиолета. При этом, поглотителем ультрафиолета является соединение бензотриазола или соединение бензофенона и, по меньшей мере, одно соединение, выбранное из группы, состоящей из соединения малонового сложного эфира, соединения оксанилида и соединения триазина. При этом, суммарное содержание соединения малонового сложного эфира, соединения оксанилида и соединения триазина составляет не менее 0,8 части по массе, а суммарное содержание соединения бензотриазола или соединения бензофенона составляет не менее 0,8 части по массе в расчете на 100 частей по массе термопластичной смолы. При этом, адгезивный слой содержит адгезив, имеющий температуру стеклования, равную -20°С или ниже. Описываемый слоистый материал, как отмечается заявителем в патенте, может быть использован для изготовления HUD дисплея, который не портится даже при воздействии света, а также обладает повышенной ударопрочностью, и, как следствие, предлагаемый слоистый материал, может быть использован в качестве УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле.
Данное изделие, однако, не обладает достаточно высоким уровнем блокирования УФ-излучения для обеспечения удовлетворительной временной и циклической функциональной стабильности электрохромного модуля при его солнечной экспозиции, а также характеризуется крайне высоким уровнем мутности, что является ограничением его применимости. Это подтверждается как следствие приведенных в патенте примеров реализации, согласно которым описываемый слоистый материал обладает уровнем блокирования УФ-излучения, косвенно характеризующимся степенью изменения величины замедления не менее 3% при ассоциированном уровне мутности не менее 30% и степенью изменения величины замедления, превышающей 8%, при ассоциированном уровне мутности не менее 20%. Это не позволяет использовать данное изделие совместно с электрохромным модулем с целью изготовления конструкционных элементов электрохромных устройств для светопрозрачных конструкций архитектурного и транспортного применений.
uv
Технический результат настоящего изобретения направлен на обеспечение следующей совокупности характеристик слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, пригодного для использования совместно с электрохромным модулем с целью изготовления конструкционных элементов электрохромных устройств для светопрозрачных конструкций архитектурного и транспортного применений: низкого уровня пропускания УФ-излучения, характеризующегося величиной коэффициента полного интегрального пропускания ультрафиолета T, не превышающей 40%; низкого уровня поглощения электромагнитного излучения в видимом диапазоне длин волн, характеризующегося величиной интегрального поглощения А, не превышающей 14%; стабильного уровня спектрального уширения в диапазоне длин волн от 420 нм до 700 нм, характеризующегося максимумом модуля разницы интенсивности светопропускания в данном диапазоне длин волн ΔТ, не превышающим 0,18 долей; а также низкого уровня мутности, не превышающего 0,02 долей.
41
50
6
2
20
23
3
3
30
29
3
17
18
3
27
36
3
3
81
108
6
8
2
3
2
2
4
3
2
2
5
3
2
6
2
4
3
2
3
2
Достижение технического результата согласно настоящему изобретению обеспечивается тем, что предлагается слоистый УФ-блокирующий материал для электрохромного модуля на стекле, содержащий стеклянную основу для размещения на ней электрохромного модуля, при этом на стеклянной основе для размещения на ней электрохромного модуля расположена многослойная последовательность индивидуальных слоев в следующем порядке от поверхности стеклянной основы: УФ-блокирующий слой, состоящий из полимерной матрицы и поглотителя ультрафиолета, и электропроводящий слой токовведения, при этом, полимерная матрица УФ-блокирующего слоя состоит из вещества, выбранного из группы поливинилбутираля, а также сополимеров олигомерно-мономерной композиции метилметакрилата и метилакрилата; а поглотитель ультрафиолета состоит из вещества, выбранного из группы: бензотриазолов с молекулярными брутто-формулами CHNO, CHNO, CHNO, CHClNO, CHClNO, триазинов с эмпирической молекулярной формулой CHNO, бензофенона, моно-металлов и их сплавов из подгруппы Ti, Zn, Sn, In, Zr, Fe, Al, Si, Cr, Nb, Mo, Hf, Та, F, Ga, и W, а также их оксидов и сульфидов; при этом содержание указанного поглотителя ультрафиолета составляет от 0,003 до 10 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя, причем электропроводящий слой токовведения состоит из материала группы прозрачных электропроводящих оксидов, включающей примесно-легированные оксиды ZnO, InO, SnO и CdO, тройные соединения с ZnSnO, ZnSnO, ZnInO, ZnInO, InSnO, CdSnO и многокомпонентные оксиды с комбинациями ZnO, InO и SnO, при этом толщина стеклянной основы для размещения на ней электрохромного модуля составляет от 0,01 мм до 28 мм, толщина УФ-блокирующего слоя составляет от 10 мкм до 18 мм, а толщина электропроводящего слоя токовведения составляет от 40 до 820 нм.
В частном случае, полимерная матрица УФ-блокирующего слоя слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного устройства на стекле может включать в качестве дополнительной компоненты фотоинициатор, выбранный из группы 2,2-диметокси-2-фенилацетофенонов и 1-гидроксициклогексил фенил кетона, причем содержание указанного фотоинициатора составляет от 0,1 до 10 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя.
В другом частном случае, полимерная матрица УФ-блокирующего слоя слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного устройства на стекле может включать в качестве дополнительной компоненты пластификатор, выбранный из группы дибутилфталатов и диоктилфталатов, причем содержание указанного пластификатора составляет от 2 до 50 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя.
Кроме того, в еще одном частном случае, полимерная матрица УФ-блокирующего слоя слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного устройства на стекле может включать в качестве дополнительной компоненты растворитель, выбранный из группы 1,2-пропиленкарбоната, диметилсульфоксида, N-метилпирролидона, диметилформамида и диметилацетамида, причем содержание указанного расвторителя составляет от 5 до 90 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя.
41
50
6
2
20
23
3
3
30
29
3
17
18
3
27
36
3
3
81
108
6
8
3
2
2
4
3
2
2
5
3
2
6
2
4
3
2
3
2
В еще одном варианте достижения технического результата согласно настоящему изобретению предлагается слоистый УФ-блокирующий материал для электрохромного модуля на стекле содержащий стеклянную основу для размещения на ней электрохромного модуля, при этом на стеклянной основе для размещения на ней электрохромного модуля расположена многослойная последовательность индивидуальных слоев в следующем порядке от поверхности стеклянной основы: УФ-блокирующий слой, состоящий из полимерной матрицы и поглотителя ультрафиолета, оптически прозрачная подложка для размещения электропроводящего слоя токовведения и непосредственно электропроводящий слой токовведения, при этом, полимерная матрица УФ-блокирующего слоя состоит из вещества, выбранного из группы поливинилбутираля, а также сополимеров олигомерно-мономерной композиции метилметакрилата и метилакрилата; а поглотитель ультрафиолета состоит из вещества, выбранного из группы: бензотриазолов с молекулярными брутто-формулами CHNO, CHNO, CHNO, CHClNO, CHClNO, триазинов с эмпирической молекулярной формулой CHNO, бензофенона, моно-металлов и их сплавов из подгруппы Ti, Zn, Sn, In, Zr, Fe, Al, Si, Cr, Nb, Mo, Hf, Та, F, Ga, и W, а также их оксидов и сульфидов; при этом содержание указанного поглотителя ультрафиолета составляет от 0,003 до 10 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя; причем в качестве оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения используется материал из группы, включающей стекло из ряда фтор-силикатного, натрий-силикатного или кварцевого стекол, а также пластиковые пленки из ряда полиэтилентерефталатных, поливинилбутиральных, этиленвинилацетатных, полиэтиленовых, полипропиленовых, поливинилхлоридных, полиметилметакрилатных или ацетилцеллюлозных пленок; при этом электропроводящий слой токовведения состоит из материала группы прозрачных электропроводящих оксидов, включающей примесно-легированные оксиды ZnO, InO, SnO и CdO, тройные соединения с ZnSnO, ZnSnO, ZnInO, ZnInO, InSnO, CdSnO и многокомпонентные оксиды с комбинациями ZnO, InO и SnO, при этом толщина стеклянной основы для размещения на ней электрохромного модуля составляет от 0,01 мм до 28 мм, толщина УФ-блокирующего слоя составляет от 10 мкм до 18 мм, толщина оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения не превышает 28 мм, а толщина электропроводящего слоя токовведения составляет от 40 до 820 нм.
Помимо этого, в частности, оптически-прозрачная подложка для размещения электропроводящего слоя токовведения может представлять собой два индивидуальных слоя-инкапсулятора, каждый из которых состоит из материала группы, включающей стекло из ряда фтор-силикатного, натрий-силикатного или кварцевого стекол, а также пластиковые пленки из ряда полиэтилентерефталатных, поливинилбутиральных, этиленвинилацетатных, полиэтиленовых, полипропиленовых, поливинилхлоридных, полиметилметакрилатных или ацетилцеллюлозных пленок; при этом оптически-прозрачная подложка расположена таким образом, что один из слоев-инкапсуляторов непосредственно контактирует с УФ-блокирующим слоем со стороны стеклянной основы слоистого УФ-блокирующего материала, а второй слой-инкапсулятор непосредственно контактирует с электропроводящим слоем токовведения с противоположной стороны, при этом слои-инкапсуляторы разделены между собой разделяющим газовым промежутком, выполняющим роль слоя-теплоизолятора, причем разделяющий газовый промежуток, выполняющий роль слоя-теплоизолятора, заполнен газом из группы: стабильных изотопов благородных инертных газов, а именно - Не, Ne, Ar, Хе, Kr; а также атмосферным воздухом, при этом толщины слоев-инкапсуляторов оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения не превышают 10 мм, а толщина разделяющего газового промежутка, выполняющего роль слоя-теплоизолятора, составляет не менее 2 мм.
Кроме того, в еще одном частном случае, полимерная матрица УФ-блокирующего слоя слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного устройства на стекле может включать в качестве дополнительной компоненты фотоинициатор, выбранный из группы 2,2-диметокси-2-фенилацетофенонов и 1-гидроксициклогексил фенил кетона, причем содержание указанного фотоинициатора составляет от 0,1 до 10 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя.
В другом частном случае, полимерная матрица УФ-блокирующего слоя слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного устройства на стекле может включать в качестве дополнительной компоненты пластификатор, выбранный из группы дибутилфталатов и диоктилфталатов, причем содержание указанного пластификатора составляет от 2 до 50 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя.
Наконец, в еще одном частном случае, полимерная матрица УФ-блокирующего слоя слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного устройства на стекле может включать в качестве дополнительной компоненты растворитель, выбранный из группы 1,2-пропиленкарбоната, диметилсульфоксида, N-метилпирролидона, диметилформамида и диметилацетамида, причем содержание указанного расвторителя составляет от 5 до 90 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя.
Использование в настоящем изобретении стеклянной основы для размещения на ней электрохромного модуля обусловлено обеспечиваемым, таким образом, принципиальным выполнением соответствия эксплуатационным требованиям по отношению к итоговым сборкам электрохромных устройств с использованием описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, пригодных для изготовления конструкционных элементов светопрозрачных конструкций архитектурного и транспортного применений, а именно, в условиях, когда предполагается воздействие на устройство избыточных ветровых нагрузок в ряде экстерьерных архитектурных и транспортных применений в составе сборок светопрозрачных конструкций; а также, с точки зрения достаточной твердости, как характеристики устойчивости к царапанью, имеющей большое значение, например, с точки зрения устойчивости сборок светопрозрачных конструкций с использованием описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле по отношению к эродирующему воздействию мелкодисперсных взвесей твердых частиц - например, песка - в воздухе, также имеющему место в определенных частных случаях потенциальных экстерьерных архитектурных и транспортных применений. В случае использования стеклянной основы для размещения на ней электрохромного модуля согласно настоящему изобретению, обеспечивается возможность достижения значений предела прочности на сжатие итоговой сборки слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, а также размещенного на ней электрохромного модуля от порядка 1000 МПа до порядка 8000 МПа, а также значений твердости поверхности такой сборки со стороны стеклянной основы для размещения на ней электрохромного модуля обратной той, на которой размещается электрохромный модуль и располагается многослойная последовательность индивидуальных слоев многослойного УФ-блокирующего материала, составляющих порядка 5-8 единиц по шкале Мооса, в зависимости от конкретного типа используемого в качестве стеклянной основы для размещения на ней электрохромного модуля стекла.
При этом, поверх стеклянной основы располагается непосредственно УФ-блокирующий слой, обеспечивающий снижение уровня пропускания УФ-излучения при прохождении электромагнитного излучения сквозь многослойную структуру описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле согласно техническому результату настоящего изобретения. Причем данный УФ-блокирующий слой состоит из полимерной матрицы и непосредственно поглотителя ультрафиолета.
Полимерная матрица выполняет роль основы УФ-блокирующего слоя описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле и состоит из вещества, выбранного из группы поливинилбутираля, а также сополимеров олигомерно-мономерной композиции метилметакрилата и метилакрилата. Использование сшитых полимеров из данной группы обеспечивает, за счет непосредственно эффекта сшивки, высокую степень механической стабильности непосредственно самого УФ-блокирующего слоя по отношению к растягивающим напряжениям, наряду с высокой адгезией между УФ-блокирующим слоем и соприлегающими к нему слоями многослойной структуры описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле: стеклянной основы для размещения на ней электрохромного модуля, а также электропроводящего слоя токовведения - как непосредственно, так и размещенного на оптически прозрачной подложке, согласно варианту реализации настоящего изобретения, описываемому ниже. Наряду с этим, УФ-блокирующий слой многослойной структуры описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, в качестве основы которого используются полимерные матрицы из указанных веществ, характеризуется высокой прозрачностью в видимом диапазоне наряду со значениями величин оптических функций, при которых, для толщин УФ-блокирующего слоя лежащих в диапазоне допустимых значений, определенном и объясненном ниже, будет обеспечиваться протекание интерференционных процессов при прохождении сквозь многослойную структуру слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле электромагнитного излучения от внешних источников, способствующих возможности достижения заявленного в настоящем изобретении технического результата с точки зрения величины уровня поглощения электромагнитного излучения в видимом диапазоне длин волн, а также стабильного уровня спектрального уширения в диапазоне длин волн от 420 нм до 700 нм.
41
50
6
2
20
23
3
3
30
29
3
17
18
3
27
36
3
3
81
108
6
8
В свою очередь, поглотитель ультрафиолета состоит из вещества, выбранного из группы: бензотриазолов с молекулярными брутто-формулами CHNO, CHNO, CHNO, CHClNO, CHClNO, триазинов с эмпирической молекулярной формулой CHNO, бензофенона, моно-металлов и их сплавов из подгруппы Ti, Zn, Sn, In, Zr, Fe, Al, Si, Cr, Nb, Mo, Hf, Та, F, Ga, и W, а также их оксидов и сульфидов. Данные вещества характеризуются большими значениями коэффициента экстинкции k, и, как следствие, высоким поглощением в диапазоне длин волн от 290 до 370 нм. Как было эмпирически выявлено, использование в качестве поглотителей ультрафиолета веществ указанной группы в концентрациях, по отношению к выступающей в качестве основы УФ-блокирующего слоя выше описанной полимерной матрицы, согласно диапазону, указанному и объясненному ниже, позволяет одновременно добиться низкого уровня пропускания УФ-излучения, а также низкого уровня мутности слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, согласно техническому результату настоящего изобретения, наряду с сохранением возможности обеспечения требуемого уровня поглощения электромагнитного излучения в видимом диапазоне длин волн, а также стабильного уровня спектрального уширения в диапазоне длин волн от 400 нм до 750 нм, в случае одновременного поддержания толщин УФ-блокирующего слоя в диапазоне допустимых значений, определенном и объясненном ниже.
uv
uv
При этом содержание поглотителя ультрафиолета в УФ-блокирующем слое должно поддерживаться в диапазоне от 0,003 до 10 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя. Указанный предел по нижней границе диапазона допустимых концентраций содержания поглотителя ультрафиолета в УФ-блокирующем слое связан с тем, что при меньшем содержании поглотителя ультрафиолета результирующая эффективность блокирования ультрафиолетового излучения описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле будет недостаточна для реализации технического результата настоящего изобретения. Так, согласно техническому результату настоящего изобретения, для обеспечения удовлетворительной временной и циклической функциональной стабильности электрохромного модуля при его солнечной экспозиции с точки зрения количества выдерживаемых циклов переключения, составляющего не менее 50000 циклов переключения между крайними положениями контраста электрохромного модуля, а также отсутствия ухудшения визуально наблюдаемых свойств электрохромного устройства на основе такого электрохромного модуля как в обесцвеченном, так и в окрашенном состояниях последнего по результату как минимум 5000 часов воздействия потока электромагнитного излучения в диапазоне от 300 нм до 900 нм общей мощностью 6500 Вт в температурном диапазоне от 40°С до 95°С и в диапазоне влажности окружающей среды от 5% до 95% (согласно стандартам ГОСТ Р 56773; ASTM Е2141-14), уровень пропускания УФ-излучения описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле должен характеризоваться величиной коэффициента полного интегрального пропускания ультрафиолета T, не превышающей 40%. Как было эмпирически выявлено, достижение величин полного интегрального пропускания ультрафиолета T меньше или равных этому значению реализуется для толщин УФ-блокирующего слоя в диапазоне допустимых значений, определенном и объясненном ниже, только в том случае, если концентрация содержащегося в УФ-блокирующем слое поглотителя ультрафиолета, состоящего из вещества перечисленной группы, составляет не менее 0,003 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя. В свою очередь при превышении верхнего предела по допустимому диапазону концентраций содержания поглотителя ультрафиолета в УФ-блокирующем слое, составляющего 10 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя, сегрегационные эффекты вблизи границ УФ-блокирующего слоя, в т.ч. связанные с продолжительной по времени миграцией поглощающей ультрафиолет компоненты УФ-блокирующего слоя в полимерной матрице, провоцируемой экспонированием описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле солнечному излучению, будут приводить, как было эмпирически выявлено, к скачкообразному росту уровня мутности, с превышением им максимально допустимого граничного значения в 0,02 долей, согласно техническому результату настоящего изобретения. Таким образом, исходя из отмеченных ограничений, содержание поглотителя ультрафиолета в УФ-блокирующем слое должно поддерживаться в диапазоне от 0,003 до 10 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя.
2
3
2
2
4
3
2
2
5
3
2
6
2
4
3
2
3
2
При этом электропроводящий слой токовведения описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле необходим для обеспечения размещения непосредственно на нем применяемого электрохромного модуля, защита которого от пагубного ультрафиолетового излучения будет осуществляться слоистым УФ-блокирующим материалом, а также непосредственного обеспечения токовведения при подключении размещаемого на электропроводящем слое токовведения модуля к внешнему источнику питания для реализации его функционирования в рамках конечного эксплуатируемого устройства. Данный слой должен одновременно обладать высокой электропроводностью, характеризуемой низким коэффициентом поверхностного сопротивления не выше нескольких десятков Ом на квадрат, а также прозрачностью по отношению к видимому свету, с целью обеспечения возможности минимизации результирующего совокупного уровня поглощения электромагнитного излучения описываемым слоистым УФ-блокирующим материалом в видимом диапазоне длин волн, а также распространения стабильности уровня спектрального уширения на полный диапазон длин волн, по меньшей мере, от 420 нм до 700 нм, согласно техническому результату настоящего изобретения, за счет снижения вклада от поглощения излучения видимого диапазона длин волн спектра на электропроводящем слое токовведения. Согласно настоящему изобретению, электропроводящий слой токовведения должен состоять из материала группы прозрачных электропроводящих оксидов, включающей примесно-легированные оксиды ZnO, InO, SnO и CdO, тройные соединения со ZnSnO, ZnSnO, ZnInO, ZnInO, InSnO, CdSnO и многокомпонентные оксиды с комбинациями ZnO, InO и SnO Данные материалы, составляющие группу т.н. прозрачных токопроводящих оксидов (ТСО) отвечают двум ключевым требованиям, предъявляемым к электропроводящему слою токовведения в рамках настоящего изобретения: прозрачности по отношению к излучению видимого диапазона спектра, благодаря большой ширине запрещенной зоны от примерно 3,5-4 эВ, а также высокой их электрической проводимости, сравнимой с металлической и характеризуемой поверхностным сопротивлением от нескольких единиц Ом на квадрат, до примерно 50-60 Ом на квадрат, за счет выполнения легирующей компонентой оксидного сплава роли донора свободных электронов.
При этом толщина стеклянной основы для размещения на ней электрохромного модуля описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле должна лежать в пределах от 0,01 мм до 28 мм. Требование к выдерживанию толщины стеклянной основы для размещения на ней электрохромного модуля в указанном диапазоне значений продиктовано тем, что при превышении предела по верхней границе диапазона, составляющей 28 мм, будет наблюдаться существенное снижение уровня светопропускания в диапазоне длин волн электромагнитного излучения порядка 420-630 нм, связанное с поглощением проходящего излучения стекломассой. Кроме того, толща стекломассы будет также оказывать в этом случае значительный эффект на смещение пика поглощения результирующего слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле в сторону больших длин волн. В результате, совокупность данных эффектов будет приводить к невозможности достижения достаточно низкого уровня поглощения электромагнитного излучения в видимом диапазоне длин волн, характеризующегося величиной интегрального поглощения А, не превышающей 14%, наряду с одновременно стабильным уровнем спектрального уширения в диапазоне длин волн от 420 нм до 700 нм, характеризующимся максимумом модуля разницы интенсивности светопропускания в данном диапазоне длин волн ΔT, не превышающим 0,18 долей, согласно техническому результату настоящего изобретения в том случае, если толщина стеклянной основы для размещения на ней электрохромного модуля будет превышать максимально допустимый предел в 28 мм. С другой стороны, в том случае, если толщина стеклянной основы для размещения на ней электрохромного модуля описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле будет составлять менее 0,01 мм, такая основа не будет обеспечивать возможности достижения значений предела прочности на сжатие итоговой сборки слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле выше порядка 1000 МПа, что неудовлетворительно для случаев использования настоящего изобретения в качестве составного элемента светопрозрачных конструкций архитектурного и транспортного применений, т.е. в условиях, когда предполагается воздействие на устройство избыточных ветровых нагрузок в ряде экстерьерных архитектурных и транспортных применений в составе сборок светопрозрачных конструкций. Таким образом, толщину стеклянной основы для размещения на ней электрохромного модуля описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле следует поддерживать в граничных пределах от 0,01 мм до 28 мм.
uv
При этом толщина УФ-блокирующего слоя должна составлять от 10 мкм до 18 мм. Это связано с тем, что в случае, если толщина УФ-блокирующего слоя описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле составляет менее 10 мкм, эффективность поглощения в нем электромагнитного излучения ультрафиолетовой части спектра, в особенности в диапазоне длин свыше 290 нм, как было эмпирически выявлено, недостаточна для того, чтобы добиться уровня пропускания УФ-излучения, характеризующегося величиной коэффициента полного интегрального пропускания ультрафиолета T меньшей чем или равной 40%. С другой стороны, в случае превышения верхнего предела допустимого диапазона толщин УФ-блокирующего слоя слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, составляющего 18 мм, рост интенсивности рассеяния света сферической частицей по Ми в гетерогенной толще описываемого УФ-блокирующего слоя будет приводить к соответствующему росту уровня мутности свыше величины в 0,02 долей. Таким образом, исходя из вышеизложенных причин, достижение заявляемого технического результата настоящего изобретения возможно только в том случае, если толщина УФ-блокирующего слоя описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле лежит в пределах от 10 мкм до 18 мм.
Кроме того, толщина электропроводящего слоя токовведения должна составлять от 40 до 820 нм. Ограничение на данный диапазон допустимых толщин электропроводящего слоя токовведения связано с тем, что, в том случае, если его толщина составляет менее 40 нм, обеспечиваемая данным слоем величина электропроводимости будет слишком мала для реализации эффективного токовведения в размещаемый на описываемом слоистом УФ-блокирующем материале для электрохромного модуля на стекле электрохромный модуль от внешнего источника питания, необходимого для поддержания электрохимических обменных процессов в электрохромном модуле с целью его срабатывания. При этом, если толщина электропроводящего слоя токовведения описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле будет превышать значение в 820 нм, электропроводящий слой токовведения столь больших толщин, как проводник первого рода, будет характеризоваться крайне высокой спектральной характеристикой поглощения на длинах волн от порядка 450 нм в результате актов протекания резонансных осцилляционных процессов на межорбитальных электронных переходах в ходе преодоления электромагнитным излучением от внешних источников толщи электропроводящего слоя токовведения. В результате, величина интегрального поглощения А описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле будет выше значения в 14%; кроме того, достижение стабильности уровня спектрального уширения, проявляемой слоистым УФ-блокирующим материалом для электрохромного модуля на стекле в диапазоне длин волн от 420 нм до 700 нм, и характеризующейся максимумом модуля разницы интенсивности светопропускания в данном диапазоне длин волн ΔТ, не превышающим 0,18 долей, согласно техническому результату, на обеспечение реализации которого направлено настоящее изобретение, по нижней границе указанного диапазона длин волн электромагнитного излучения, составляющей 420 нм, будет принципиально невозможно. Исходя из этих факторов, было выработано требование к диапазону допустимых толщин электропроводящего слоя токовведения, которые должны лежать в пределе от 40 нм до 820 нм.
41
50
6
2
20
23
3
3
30
29
3
17
18
3
27
36
3
3
81
108
6
8
В частном случае, полимерная матрица УФ-блокирующего слоя слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного устройства на стекле может включать в качестве дополнительной компоненты фотоинициатор, выбранный из группы 2,2-диметокси-2-фенилацетофенонов и 1-гидроксициклогексил фенил кетона. Данные фотоинициаторы служат для инициации радикальной полимеризации полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя, состоящей из материала вышеперечисленной группы, причина выбора которой также приведена выше. Последнее позволяет обеспечить ускоренную стабилизацию слоевой структуры описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного устройства на стекле наряду с одновременной максимизацией как когезии непосредственно УФ-блокирующего слоя, так и адгезии соприлегающих к нему стеклянной основы для размещения на ней электрохромного модуля, а также электропроводящего слоя токовведения. При этом, использование конкретного фотоинициатора указанной группы позволяет избежать проблемы наложения существенной части спектра поглощения, относящейся к диапазону чувствительности фотоинициатора, на диапазон пика поглощения используемого в составе УФ-блокирующего слоя поглотителя ультрафиолета, состоящего, в свою очередь, из вещества, выбранного из группы: бензотриазолов с молекулярными брутто-формулами CHNO, CHNO, CHNO, CHClNO, CHClNO, триазинов с эмпирической молекулярной формулой CHNO, бензофенона, моно-металлов и их сплавов из подгруппы Ti, Zn, Sn, In, Zr, Fe, Al, Si, Cr, Nb, Mo, Hf, Та, F, Ga, и W, а также их оксидов и сульфидов, согласно приведенным выше причинам. В свою очередь концентрация входящего в состав полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя в качестве дополнительной компоненты фотоинициатора из указанной группы материалов должна находиться в пределах от 0,1 до 10 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя. Это связано с тем, что, в том случае, если концентрация фотоинициатора в составе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя, толщина которого, как было указано и объяснено выше, должна составлять не менее 10 мкм, причем в составе слоя данной минимальной толщины должно присутствовать от 0,003 до 10 частей поглотителя ультрафиолета в расчете на 100 частей по массе основообразующей данный слой полимерной матрицы, составляет менее 0,1 частей по массе также из расчета на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя, локальная плотность фотоинициатора в УФ-блокирующем слое, как было эмпирически выявлено, слишком мала, чтобы оказывать ожидаемый положительный эффект от его внедрения в состав полимерной матрицы. В свою очередь, если содержание фотоинициатора превышает значение массовой концентрации в 10 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя, в окончательном, полностью отвержденном полимерном материале указанного состава будет присутствовать значительное количество остатков фотоинициатора, а также продуктов фотолиза инициатора. В соответствии с этим, конечная твердость полимерной основы УФ-блокирующего слоя описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле будет снижена, что, нежелательно с точки зрения обеспечения соответствия эксплуатационным требованиям по отношению к итоговым сборкам электрохромных устройств с использованием описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, пригодных для изготовления конструкционных элементов светопрозрачных конструкций архитектурного и транспортного применений. Кроме того, что более существенно, значительно возрастает степень эффективности сопутствующих неблагоприятных воздействий на спектрофотометрические качества полимерной матрицы и, как следствие, всего УФ-блокирующего слоя слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле в целом, выражающихся в ее пожелтении. В результате этого, соответственно, становится невозможным поддержание стабильного уровня спектрального уширения по отношению к проходящему сквозь УФ-блокирующий слой, и слоистый УФ-блокирующий материал для электрохромного модуля на стекле в целом, электромагнитному излучению, характеризующегося максимумом модуля разницы интенсивности светопропускания ΔT, не превышающим 0,18 долей, по правой границе заявленного согласно техническому результату настоящего изобретения требуемого диапазона длин волн электромагнитного спектра, составляющей 700 нм. В результате, конечный диапазон допустимых концентраций содержания указанного фотоинициатора в полимерной матрице УФ-блокирующего слоя слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного устройства на стекле составляет от 0,1 до 10 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя.
В еще одном частном случае, полимерная матрица УФ-блокирующего слоя может включать в качестве дополнительной компоненты пластификатор, выбранный из группы дибутилфталатов и диоктилфталатов. Использование пластификатора в составе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле обеспечивает ее дополнительную эластичность и пластическую упругость. Последнее может быть особенно желательно с точки зрения снижения величины паразитных растягивающих напряжений как непосредственно в УФ-блокирующем слое, так и на интерфейсе его границы с электропроводящим слоем токовведения, что дополнительно минимизирует вероятность эффекта температурно-индуцированной агрегации материала электропроводящего слоя токовведения в индивидуальные глобулярные образования с сопутствующей лавинообразной деградацией электропроводности слоя в ходе функционального циклирования токовведением в размещаемый на описываемом слоистом УФ-блокирующем материале для электрохромного модуля на стекле электрохромный модуль от внешнего источника питания, необходимым для поддержания электрохимических обменных процессов в электрохромном модуле с целью его срабатывания, но связанным с сопутствующей диссипацией тепловой энергии на паразитном контактном сопротивлении на электропроводящем слое токовведения. При этом, использование, в качестве дополнительно вводимого в состав полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя пластификатора, материалов указанной группы необходимо по причине их совместимости с основообразующими полимерами, допустимыми к использованию в настоящем патенте по выше изложенным причинам в качестве полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя, состоящей из вещества, выбранного из группы поливинилбутираля, а также сополимеров олигомерно-мономерной композиции метилметакрилата и метилакрилата; а также низкой летучести и химической инертности. Эмпирическим путем доказано, что предложенные пластификаторы не оказывает отрицательного влияния на молекулярную массу и термостойкость основообразующей полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя. Кроме того, кинетические данные свидетельствуют об удовлетворительной способности предложенных пластификаторов регулировать скорость полимеризации при введении их в состав полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле. При этом концентрация содержания пластификатора должна составлять от 2 до 50 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя. При превышении верхнего предела указанного диапазона допустимой концентрации пластификатора в полимерной матрице УФ-блокирующего слоя, составляющего 50 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя, приводит, как было выявлено, за счет интенсивной миграции высококонцентрированных несвязанных компонент пластификатора на поверхность слоеобразующей полимерной матрицы, к ухудшению адгезии между УФ-блокирующим слоем и соприлегающими ему слоями слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле: стеклянной основы для размещения на ней электрохромного модуля с одной стороны, и электропроводящего слоя токовведения с другой. Последнее приводит к локальной дефолиации, и, как следствие, агрегации электропроводящего слоя токовведения в ходе его функционального циклирования приложением и снятием питающего напряжения от внешнего источника питания с сопутствующим превышением предельного допустимого предела по оптической мутности описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, составляющим 0,02 долей согласно техническому результату настоящего изобретения. Помимо этого, превышение верхнего предела диапазона допустимых концентраций пластификатора в полимерной матрице УФ-блокирующего слоя приводит к ухудшению теплостойкости используемой полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя. В свою очередь при концентрациях пластификатора в полимерной матрице УФ-блокирующего слоя меньше минимально допустимого уровня, составляющего 2 части по массе пластификатора в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя, продолжительная потеря в массе пластификатора в ходе эксплуатации светопрозрачных конструкций с электрохромными устройствами, включающими описываемый слоистый УФ-блокирующий материал для электрохромного модуля на стекле, в т.ч. в условиях суточного и годового перепадов температур, будет приводить к ухудшению механических свойств полимерной основы УФ-блокирующего слоя, а именно - его пластической упругости, на достижение которой направлено введение пластификатора в качестве дополнительной компоненты в составе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя.
41
50
6
2
20
23
3
3
30
29
3
17
18
3
27
36
3
3
81
108
6
8
Кроме того, в еще одном частном случае, полимерная матрица УФ-блокирующего слоя слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного устройства на стекле может включать в качестве дополнительной компоненты растворитель, выбранный из группы 1,2-пропиленкарбоната, диметилсульфоксида, N-метилпирролидона, диметилформамида и диметилацетамида. Использование растворителя в качестве дополнительной компоненты полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя способствует лучшей гомогенности распределения поглотителя ультрафиолета в полимерной матрице УФ-блокирующего слоя и может в результате обеспечить дополнительной совокупное улучшение результирующих функциональных спектрофотометрических характеристик описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного устройства на стекле, а именно: снижение уровня пропускания УФ-излучения наряду с одновременным уменьшением уровня мутности. Использование растворителей указанной группы инертных веществ обусловлено совокупностью ряда характеризующих их факторов, а именно: непосредственно инертностью данных растворителей наряду с характерными для них качествами полярных, апротонных растворителей, а также высоким значением диэлектрической постоянной и высокой диэлектрической проницаемостью, за счет чего они являются растворителями, пригодными для выбранных в качестве используемых сшитых полимеров слоеобразующей полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя, состоящей из вещества, выбранного из группы поливинилбутираля, а также сополимеров олигомерно-мономерной композиции метилметакрилата и метилакрилата. Помимо этого, их относительно высокая полярность позволяет им создавать в целом инертные сольватирующие оболочки относительно входящего в состав УФ-поглощающего слоя поглотителя ультрафиолета из группы бензотриазолов с молекулярными брутто-формулами CHNO, CHNO, CHNO, CHClNO, CHClNO, триазинов с эмпирической молекулярной формулой CHNO, бензофенона, моно-металлов и их сплавов из подгруппы Ti, Zn, Sn, In, Zr, Fe, Al, Si, Cr, Nb, Mo, Hf, Та, F, Ga, и W, а также их оксидов и сульфидов, обеспечивая, таким образом, их лучшую искомую гомогенность. При этом концентрация содержания растворителя в полимерной матрице УФ-блокирующего слоя может быть подобрана в рамках указанных допустимых пределов таким образом, чтобы обеспечить оптимальный уровень пластичности полимерной матрицы в ходе формирования УФ-блокирующего слоя на стеклянной основе описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, исходя из выбранного способа изготовления данного слоя и его толщины, лежащей в пределах обозначенного и объясненного выше диапазона. Тем не менее, концентрация содержания растворителя в полимерной матрице УФ-блокирующего слоя в случае его добавления должна находиться в пределах от 5 до 90 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя. Ограничение по нижней границе указанного диапазона связано, по аналогии с изложенным выше для случая введения в состав полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя фотоинициатора, с тем, что в том случае, если концентрация растворителя в составе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя, толщина которого, как было указано и объяснено выше, должна составлять не менее 10 мкм, причем в составе слоя данной минимальной толщины должно присутствовать от 0,003 до 10 частей поглотителя ультрафиолета в расчете на 100 частей по массе основообразующей данный слой полимерной матрицы, составляет менее 5 частей по массе также из расчета на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя, локальная плотность растворителя в УФ-блокирующем слое, как было эмпирически выявлено, слишком мала, чтобы оказывать ожидаемый положительный эффект от его внедрения в состав полимерной матрицы. При этом, в случае превышения верхнего предела концентрации содержания растворителя в полимерной матрице УФ-блокирующего слоя, составляющего 90 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя, результирующая пластическая текучесть основообразующей полимерной матрицы и, как следствие, УФ-блокирующего слоя в целом во всем выше отмеченном и объясненном диапазоне допустимых толщин УФ-блокирующего слоя вплоть до верхней границы допустимой толщины, составляющей 18 мм, будет чрезмерно велика, в результате чего будет проявляться эффект анизотропии толщины УФ-блокирующего слоя по площади поверхности стеклянной основы слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле с соответствующей неравномерностью как уровня пропускания УФ-излучения, так и уровня поглощения электромагнитного излучения в видимом диапазоне длин волн по площади поверхности стеклянной основы слоистого УФ-блокирующего материала. В результате, конечный диапазон допустимых концентраций содержания указанного растворителя в полимерной матрице УФ-блокирующего слоя слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного устройства на стекле должен составлять от 5 до 90 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя.
В еще одном варианте настоящего изобретения предлагается, что, поскольку толщина электропроводящего слоя токовведения слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле крайне мала и лежит, согласно вышеописанному диапазону допустимых значений толщин, в субмикронном масштабе величины, может быть полезно разместить электропроводящий слой токовведения на специальной оптически-прозрачной подложке.
При этом требования к перечню, последовательности, составу и толщинам всех прочих слоев слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле аналогичны первому варианту достижения технического результата настоящего изобретения и продиктованы теми же причинами, изложенными и объясненными выше:
41
50
6
2
20
23
3
3
30
29
3
17
18
3
27
36
3
3
81
108
6
8
2
3
2
2
4
3
2
2
5
3
2
6
2
4
3
2
3
2
Таким образом, предлагается слоистый УФ-блокирующий материал для электрохромного модуля на стекле содержащий стеклянную основу для размещения на ней электрохромного модуля, при этом на стеклянной основе для размещения на ней электрохромного модуля расположена многослойная последовательность индивидуальных слоев в следующем порядке от поверхности стеклянной основы: УФ-блокирующий слой, состоящий из полимерной матрицы и поглотителя ультрафиолета, оптически прозрачная подложка для размещения электропроводящего слоя токовведения и непосредственно электропроводящий слой токовведения, при этом, полимерная матрица УФ-блокирующего слоя состоит из вещества, выбранного из группы поливинилбутираля, а также сополимеров олигомерно-мономерной композиции метилметакрилата и метилакрилата; а поглотитель ультрафиолета состоит из вещества, выбранного из группы: бензотриазолов с молекулярными брутто-формулами CHNO, CHNO, CHNO, CHClNO, CHClNO, триазинов с эмпирической молекулярной формулой CHNO, бензофенона, моно-металлов и их сплавов из подгруппы Ti, Zn, Sn, In, Zr, Fe, Al, Si, Cr, Nb, Mo, Hf, Та, F, Ga, и W, а также их оксидов и сульфидов; при этом содержание указанного поглотителя ультрафиолета составляет от 0,003 до 10 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя; причем в качестве оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения используется материал из группы, включающей стекло из ряда фтор-силикатного, натрий-силикатного или кварцевого стекол, а также пластиковые пленки из ряда полиэтилентерефталатных, поливинилбутиральных, этиленвинилацетатных, полиэтиленовых, полипропиленовых, поливинилхлоридных, полиметилметакрилатных или ацетилцеллюлозных пленок; при этом электропроводящий слой токовведения состоит из материала группы прозрачных электропроводящих оксидов, включающей примесно-легированные оксиды ZnO, InO, SnO и CdO, тройные соединения с ZnSnO, ZnSnO, ZnInO, ZnInO, InSnO, CdSnO и многокомпонентные оксиды с комбинациями ZnO, InO и SnO, при этом толщина стеклянной основы для размещения на ней электрохромного модуля составляет от 0,01 мм до 28 мм, толщина УФ-блокирующего слоя составляет от 10 мкм до 18 мм, толщина оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения не превышает 28 мм, а толщина электропроводящего слоя токовведения составляет от 40 до 820 нм.
Размещение электропроводящего слоя токовведения на предназначенной для этого оптически-прозрачной подложке позволит предотвратить вероятность эффекта агрегации материала электропроводящего слоя токовведения в индивидуальные глобулярные образования с сопутствующей лавинообразной деградацией электропроводности слоя, который может протекать в случае использования электропроводящего слоя токовведения слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле толщиной близкой к предельно допустимому значению по нижней границе разрешенного и объясненного выше диапазона. При этом, оптически-прозрачная подложка располагается таким образом, что она непосредственно контактирует с УФ-блокирующим слоем со стороны стеклянной основы слоистого УФ-блокирующего материала и с размещенным на ней электропроводящим слоем токовведения с противоположной стороны, причем в качестве оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения используется материал из группы, включающей стекло из ряда фтор-силикатного, натрий-силикатного или кварцевого стекол, а также пластиковые пленки из ряда полиэтилентерефталатных, поливинилбутиральных, этиленвинилацетатных, полиэтиленовых, полипропиленовых, поливинилхлоридных, полиметилметакрилатных или ацетилцеллюлозных пленок. Использование материалов данной группы обусловлено тем, что при использовании в качестве оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения стекла из ряда фтор-силикатного, натрий-силикатного или кварцевого стекол, а также пластиковых пленок из ряда полиэтилентерефталатных, поливинилбутиральных, этиленвинилацетатных,
2
3
2
2
4
3
2
2
5
3
2
6
2
4
3
2
3
2
полиэтиленовых, полипропиленовых, поливинилхлоридных, полиметилметакрилатных или ацетилцеллюлозных пленок, обеспечивается достаточный для поддержания стабильности многослойной структуры описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, с точки зрения предотвращения возможной локальной или полной дефолиации, и, как следствие, агрегации электропроводящего слоя токовведения в ходе его функционального циклирования приложением и снятием питающего размещаемый на слоистом УФ-блокирующем материале электрохромный модуль напряжения от внешнего источника питания, уровень адгезии между оптически-прозрачной подложкой для размещения электропроводящего слоя токовведения и непосредственно прилегающим к ее поверхности электропроводящим слоем токовведения слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, состоящим из материала группы, приведенной и обоснованной выше. В случае настоящего изобретения, адгезионные качества группы материалов, подходящих для использования в качестве электропроводящего слоя токовведения по вышеизложенным причинам - примесно-легированных оксидов ZnO, InO, SnO и CdO, тройных соединений с ZnSnO, ZnSnO, ZnInO, ZnInO, InSnO, CdSnO и многокомпонентных оксидов с комбинациями ZnO, InO и SnO, по отношению к перечисленным подходящим к использованию материалам оптически-прозрачной подложки для размещения на ней электропроводящего слоя токовведения, аналогичны таковым по отношению также, непосредственно, к описанному выше УФ-блокирующему слою, что обеспечивается образованием, преимущественно, ковалентных полярных связей между оптически-прозрачной подложкой и атомами размещаемого на ней электропроводящего слоя токовведения. Одновременно с этим, при использовании в качестве оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения материала из группы, включающей стекло из ряда фтор-силикатного, натрий-силикатного или кварцевого стекол, а также пластиковые пленки из ряда полиэтилентерефталатных, поливинилбутиральных, этиленвинилацетатных, полиэтиленовых, полипропиленовых, поливинилхлоридных, полиметилметакрилатных или ацетилцеллюлозных пленок, сохраняется также, за счет их высокой прозрачности в видимом диапазоне длин волн электромагнитного излучения и, в общем случае, малых значений коэффициента преломления, близких к n=1, возможность достижения совокупности прочих спектрофотометрических характеристик слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, обеспечивающих реализацию технического результата согласно настоящему изобретению.
При этом толщина оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения не должна превышать 28 мм. Это ограничение связано с причинами, аналогичными тем, что накладывают сходное ограничение на предельную верхнюю границу диапазона допустимых толщин стеклянной основы для размещения на ней электрохромного модуля описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, и изложенным выше. При превышении предельного значения толщины, составляющего 28 мм, будет наблюдаться существенное снижение уровня светопропускания в диапазоне длин волн электромагнитного излучения порядка 420-630 нм, связанное с поглощением проходящего излучения толщей оптически-прозрачной подложки из указанной группы материалов для размещения электропроводящего слоя токовведения. Кроме того, среда оптически-прозрачной подложки будет также оказывать в этом случае значительный эффект на смещение пика поглощения результирующего слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле в сторону больших длин волн. В результате, совокупность данных эффектов будет приводить к невозможности достижения достаточно низкого уровня поглощения электромагнитного излучения в видимом диапазоне длин волн, характеризующегося величиной интегрального поглощения А, не превышающей 14%, наряду с одновременно стабильным уровнем спектрального уширения в диапазоне длин волн от 420 нм до 700 нм, характеризующимся максимумом модуля разницы интенсивности светопропускания в данном диапазоне длин волн ΔT, не превышающим 0,18 долей, согласно техническому результату настоящего изобретения.
Кроме того, возможен частный случай, когда оптически-прозрачная подложка для размещения электропроводящего слоя токовведения может представлять собой два индивидуальных слоя-инкапсулятора, разделенных между собой разделяющим газовым промежутком, выполняющим роль слоя-теплоизолятора. При этом оптически-прозрачная подложка расположена таким образом, что один из слоев-инкапсуляторов непосредственно контактирует с УФ-блокирующим слоем со стороны стеклянной основы слоистого УФ-блокирующего материала, а второй слой-инкапсулятор непосредственно контактирует с электропроводящим слоем токовведения с противоположной стороны, а между собой слои-инкапсуляторы разделены газовым промежутком. Разделение оптически-прозрачной подложки на два индивидуальных слоя-инкапсулятора, предназначенных, помимо непосредственно размещения на них электропроводящего слоя токовведения, также для инкапсулирования находящегося между ними газового промежутка, выполняющего роль слоя-теплоизолятора, дополнительно обеспечивает, за счет введения в структуру слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного устройства на стекле теплоизолирующего газового слоя, такие полезные эффекты, как повышение теплоизоляционных свойств результирующих светопрозрачных конструкций, включающих сборки электрохромных устройств с использованием описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, повышение, в результате этого, обеспечиваемой ими звукоизоляции и защиты интерьеров от холода и избыточного проникновения солнечного тепла, а также повышение устойчивости непосредственно многослойной структуры описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного устройства на стекле и, как следствие, размещаемого на ней электрохромного модуля, к резким перепадам температуры и рискам пагубного воздействия на функциональную стабильность электрохромных модулей влаги за счет снижения вероятности образования конденсата. При этом каждый из слоев-инкапсуляторов должен состоять из материала из группы, включающей стекло из ряда фтор-силикатного, натрий-силикатного или кварцевого стекол, а также пластиковые пленки из ряда полиэтилентерефталатных, поливинилбутиральных, этиленвинилацетатных, полиэтиленовых, полипропиленовых, поливинилхлоридных, полиметилметакрилатных или ацетилцеллюлозных пленок. Причины использования материалов данной группы в качестве материалов каждого из слоев-инкапсуляторов описываемой, включающей разделяющий газовый промежуток, оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения аналогичны таковым для непосредственно второго варианта достижения технического результата согласно настоящему изобретению - т.е. случая использования в составе многослойной структуры слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного устройства на стекле оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения - приведенным выше, и обусловлены тем, что, во-первых, при использовании в качестве слоев-инкапсуляторов оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения стекла из ряда фтор-силикатного, натрий-силикатного или кварцевого стекол, а также пластиковых пленок из ряда полиэтилентерефталатных, поливинилбутиральных, этиленвинилацетатных,
2
3
2
2
4
3
2
2
5
3
2
6
2
4
3
2
3
2
полиэтиленовых, полипропиленовых, поливинилхлоридных, полиметилметакрилатных или ацетилцеллюлозных пленок, обеспечивается достаточный для поддержания стабильности многослойной структуры описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, с точки зрения предотвращения возможной локальной или полной дефолиации, и, как следствие, агрегации электропроводящего слоя токовведения в ходе его функционального циклирования приложением и снятием питающего размещаемый на слоистом УФ-блокирующем материале электрохромный модуль напряжения от внешнего источника питания, уровень адгезии между непосредственно контактирующим с электропроводящим слоем токовведения слоем-инкапсулятором оптически-прозрачной подложки и прилегающим к ее поверхности электропроводящим слоем токовведения слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, состоящим из материалов, перечисленных и обоснованных выше. В случае настоящего изобретения, адгезионные качества группы материалов, подходящих для использования в качестве электропроводящего слоя токовведения по вышеизложенным причинам - примесно-легированных оксидов ZnO, InO, SnO и CdO, тройных соединений с ZnSnO, ZnSnO, ZnInO, ZnInO, InSnO, CdSnO и многокомпонентных оксидов с комбинациями ZnO, InO и SnO, по отношению к перечисленным подходящим к использованию материалам слоев-инкапсуляторов оптически-прозрачной подложки для размещения на ней электропроводящего слоя токовведения, аналогичны таковым по отношению также, непосредственно, к описанному выше УФ-блокирующему слою, что обеспечивается образованием, преимущественно, ковалентных полярных связей между оптически-прозрачной подложкой и атомами размещаемого на ней электропроводящего слоя токовведения. Одновременно с этим, при использовании в качестве обоих индивидуальных слоев-инкапсуляторов оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения материалов из группы, включающей стекло из ряда фтор-силикатного, натрий-силикатного или кварцевого стекол, а также пластиковые пленки из ряда полиэтилентерефталатных, поливинилбутиральных, этиленвинилацетатных, полиэтиленовых, полипропиленовых, поливинилхлоридных, полиметилметакрилатных или ацетилцеллюлозных пленок, сохраняется также, за счет их высокой прозрачности в видимом диапазоне длин волн электромагнитного излучения и, в общем случае, малых значений коэффициента преломления, близких к n=1, возможность достижения совокупности прочих спектрофотометрических характеристик слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, обеспечивающих реализацию технического результата согласно настоящему изобретению.
При этом толщины слоев-инкапсуляторов оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения не должны превышать 10 мм. Причины данного ограничения также аналогичны причинам ограничения на максимальную толщину одинарной оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения, изложенным выше в описании первого частного случая настоящего изобретения: при превышении любым индивидуальным слоем-инкапсулятором оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения предельного значения толщины, составляющего 10 мм, при, очевидно, не нулевом значении толщины другого слоя-инкапсулятора, будет наблюдаться существенное снижение уровня светопропускания в диапазоне длин волн электромагнитного излучения порядка 420-630 нм, связанное с поглощением проходящего излучения совокупной толщей описываемой трехслойной оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения со слоями-инкапсуляторами указанных материалов. Кроме того, среда оптически-прозрачной подложки будет также оказывать в этом случае значительный эффект на смещение пика поглощения результирующего слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле в сторону больших длин волн. При этом, как можно заметить, ограничение на предельно допустимую толщину каждого из индивидуальных слоев-инкапсуляторов оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения меньше по величине, чем предельная допустимая толщина однослойной оптически-прозрачной подложки из вышеизложенного второго варианта реализации настоящего изобретения, состоящей из материала той же указанной группы, что и для слоев-инкапсуляторов, что связано с дополнительными паразитными интерференционными процессами, протекающими в ходе переизлучения проходящего электромагнитного излучения между индивидуальными слоями-инкапсуляторами оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения, усиливающими выраженность данного эффекта смещения пика поглощения результирующего слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле в сторону больших длин волн начиная с меньших значений толщин каждого из слоев-инкапсуляторов в отдельности. В результате, совокупность описанных эффектов будет приводить к невозможности достижения достаточно низкого уровня поглощения электромагнитного излучения в видимом диапазоне длин волн, характеризующегося величиной интегрального поглощения А, не превышающей 14%, наряду с одновременно стабильным уровнем спектрального уширения в диапазоне длин волн от 420 нм до 700 нм, характеризующимся максимумом модуля разницы интенсивности светопропускания в данном диапазоне длин волн ΔТ, не превышающим 0,18 долей, согласно техническому результату настоящего изобретения.
В свою очередь разделяющий газовый промежуток, выполняющий роль слоя-теплоизолятора, должен быть заполнен газом из группы: стабильных изотопов благородных инертных газов, а именно - Не, Ne, Ar, Хе, Kr; а также атмосферным воздухом. Обладающие существенно более низкой теплопроводностью по сравнению с допустимыми к использованию материалами слоев-инкапсуляторов, данные газы, за счет, соответственно, сниженной, также по сравнению с прочими материалами многослойной структуры описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, способности проводить энергию путем хаотического движения составляющих их среду частиц, непосредственно обеспечивают полезные эффекты повышения теплоизоляционных свойств результирующих светопрозрачных конструкций, включающих сборки электрохромных устройств с использованием описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле. Так, известно, что воздух обладает более чем в 30 раз меньшим коэффициентом теплопроводности с, по сравнению со стеклами, составляющим порядка 0,022 Вт/м⋅К при температуре 300 К и давлении газа 100 кПа, по сравнению с порядка 0,6-1,1 Вт/м⋅К для стекла в зависимости от конкретного химического состава. Будучи инертными одноатомными газами, благородные газы ряда: Не, Ne, Ar, Хе и Kr обеспечивают сходное, и, для конкретных газов, меньшее отношение их теплопроводности к теплопроводности стекла - от 30 до 70 раз. При этом, теплопроводность пригодных, по выше изложенным причинам, к использованию в качестве материала слоев-инкапсуляторов пластиковых пленок, а именно: полиэтилентерефталатных, поливинилбутиральных, этиленвинилацетатных, полиэтиленовых, полипропиленовых, поливинилхлоридных, полиметилметакрилатных или ацетилцеллюлозных пленок, в среднем выше, чем теплопроводность соответственно также пригодных для использования в качестве материалов слоев-инкапсуляторов стекол. По этой причине приведенные доводы, объясняющие причины выбора приведенного перечня газов для газового промежутка, выполняющего роль слоя-теплоизолятора, выполняются, соответственно, также и в отношении указанного перечня пластиковых пленок. В свою очередь нестабильные изотопы приведенного перечня благородных инертных газов и радон Rn не входят в перечень допустимых к использованию в рамках настоящего изобретения материалов заполнения газового промежутка, выполняющего роль слоя-теплоизолятора, по причине радиотоксичности, являющейся следствием их высокой радиоактивности. Так, наличие радона, все известные изотопы которого радиоактивны, а также радиоактивных продуктов его распада во вдыхаемом воздухе вызывает стохастические эффекты хронического облучения.
При этом, толщина разделяющего газового промежутка, выполняющего роль слоя-теплоизолятора, должна составлять не менее 2 мм. Это связано с тем, что при уменьшении толщины разделяющего газового промежутка, выполняющего роль слоя-теплоизолятора, ниже данного значения начинается конвекция воздуха или газа внутри газового промежутка между обращенными к нему поверхностями двух слоев-инкапсуляторов, что приводит к увеличению теплопроводности и нивелированию положительного эффекта включения газового промежутка в структуру оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле.
Кроме того, аналогично частным случаям первого варианта достижения технического результата согласно настоящему изобретению, в еще трех частных случаях второго варианта реализации настоящего изобретения, полимерная матрица УФ-блокирующего слоя слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного устройства на стекле может включать в качестве дополнительных компонент:
- фотоинициатор, выбранный из группы 2,2-диметокси-2-фенилацетофенонов и 1-гидроксициклогексил фенил кетона, причем концентрация входящего в состав полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя в качестве дополнительной компоненты фотоинициатора из указанной группы материалов должна находиться в пределах от 0,1 до 10 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя;
- пластификатор, выбранный из группы дибутилфталатов и диоктилфталатов, причем концентрация содержания пластификатора должна составлять от 2 до 50 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя;
- растворитель, выбранный из группы 1,2-пропиленкарбоната, диметилсульфоксида, N-метилпирролидона, диметилформамида и диметилацетамида, причем концентрация содержания растворителя в полимерной матрице УФ-блокирующего слоя в случае его добавления должна находиться в пределах от 5 до 90 частей по массе в расчете на 100 частей по массе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя;
При этом причины, по которым введение данных дополнительных компонент в состав полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного устройства на стекле может быть выгодно с точки зрения результирующих качеств предлагаемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного устройства на стекле, а также причины выбора материалов конкретных приведенных групп и ограничений, накладываемых на их допустимые концентрации в составе полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя, полностью аналогичны таковым для соответствующих дополнительных компонент УФ-блокирующего слоя слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного устройства на стекле согласно соответствующим же частным случаям первого варианта реализации настоящего изобретения, приведенным и объясненным выше.
В таблице ниже приводятся примеры конкретной реализации предлагаемого изделия. В рамках них все полученные образцы слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, согласно настоящему изобретению, формировались на стеклянной основе для размещения на ней электрохромного модуля, представлявшей собой плоскополированное натрий-силикатное флоат-стекло марки M1 толщиной 4 мм. Размер стеклянной основы для размещения на ней электрохромного модуля во всех примерах составлял 200×175 мм.
При этом в качестве полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя в случае примеров 1-4, 7-12 и 14-16 выступали готовые ненасыщенные олигомерно-мономерные композиции, включающие реакционноспособные олигомеры и мономеры метакрилаты, используемые при изготовлении заливных ударопрочных триплексов для остекления транспортных средств и стекол строительного назначения, линейки «Акролат» (согласно техническим условиям ТУ 2243-069-10488057-2012). При этом в рамках указанных примеров в композицию полимерной матрицы УФ-блокирующего слоя дополнительно
2
вводились соответствующие фотоинициаторы, пластификаторы и растворители, а также непосредственно соответствующий поглотитель ультрафиолета в соответствующих концентрациях согласно указанному в таблице. В результате, используемый УФ-блокирующий слой формировался из первоначального полимерного геля, получаемого смешиванием при комнатной температуре перечисленных в таблице соответствующих компонент в указанной пропорции. Формирование конечного УФ-блокирующего слоя требуемой указанной в таблице толщины на поверхности стеклянной основы осуществлялось экструзией под давлением. Дальнейшая стабилизация полимерной матрицы геля обеспечивалась выдерживанием под ультрафиолетом, с интенсивностью облучения 10 Вт/м в диапазоне 320-400 нм в течение 90 мин, а затем в термокамере при 70°С.
X
2
-3
-3
При этом в рамках примеров 5, 6 и 13 в качестве слоеобразующей основы УФ-блокирующего слоя описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле выступала полимерная матрица на основе поливинилбутираля (PVB) марки SDW3A. При этом в указанную полимерную PVB-смолу замешивался при температуре 40°С пластификатор, в роли которого выступал дибутилбензол-1,2-дикарбонат, в соответствующей концентрации, указанной в таблице. Из полученной смеси затем формовалась валковой экструзией лента соответствующей, согласно указанному в таблице, толщины, на которую далее осаждался поглотитель ультрафиолета, в роли которого выступал субстехиометрический оксид титана TiO. Осаждение поглотителя ультрафиолета осуществлялось в рамках данных примеров методом физической конденсации из паровой фазы (PVD) путем реализации процесса распыления стальных титановых катодных мишеней в магнетронной плазме реакционной газовой смеси, в роли распылительной составляющей которой выступал Ar, а реакционной, способствующей плазмохимической реакции образования субстехиометрического соединения оксида титана - соответственно, кислород О. Соотношение аргон/кислород смеси рабочих газов составляло 55% / 45%, при этом давление смесей рабочих газов в рамках данных примеров поддерживалось в диапазоне от 1,8⋅10 до 3,4⋅10 мм.рт.ст. Мощность горения плазменного разряда при этом составляла 0,84 кВт, при напряжении в разрядном промежутке 540 В и силе тока на поверхность мишени 1,5 А для каждого из указанных примеров. Полученный указанным способом в виде гибкой пленки УФ-блокирующий слой затем соламинировался со стеклянной основой слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле.
-3
-3
При этом в качестве материала электропроводящего слоя токовведения описываемого слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле в рамках представленных конкретных примеров реализации выступали оксид олова, легированный фтором (fluorine tin oxide - FTO; в случае примеров 1, 7, 9-10), оксид индия-олова (indium tin oxide - ITO; в случаях примеров 2-6. 11 и 13-16), а также германий-содержащий оксид цинка (germanium zinc oxide - GZO; в случаях примеров 8 и 12), соответствующих толщин, согласно указанному в таблице. При этом получение электропроводящий слоев токовведения оксида индий-олова ITO и германий-содержащего оксида цинка GZO осуществлялось в рамках данных примеров методом физической конденсации слоев из паровой фазы (PVD) на предлежащую им поверхность путем реализации процесса распыления керамических предоксидированных катодных мишеней соответствующих материалов в магнетронной плазме инертной газовой среды аргона Ar. При этом давление аргона Ar при осаждении данных электропроводящих слоев токовведения поддерживалось в диапазоне от 1,2⋅10 до 1,7⋅10 мм.рт.ст. Мощность горения плазменного разряда при этом во всех соответствующих примерах составляла 0,5 кВт, при напряжении в разрядном промежутке, находившемся в диапазоне 240-280 В и соответствующей силе тока на поверхность мишени, находившейся в диапазоне 1,7-2,1 А.
4
В свою очередь получение электропроводящих слоев токовведения из оксида олова, легированного фтором, FTO, в рамках соответствующих примеров осуществлялось методом химической температурно-катализированной конденсации слоев (CVD) на предлежащую им поверхность в ходе реализации процесса спрей-пиролитического синтеза слоя из смеси прекурсоров, в роли которых выступали фторид аммония NHF и дибутил-диацетат олова DBTDA, при температуре пиролиза, составлявшей для всех соответствующих приведенных примеров 150°С, с последующим пост-отжигом слоя при температуре, поддерживавшейся для всех соответствующих приведенных примеров в диапазоне 270-350°С.
При этом, в рамках примеров 5 и 6 электропроводящий слой токовведения слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, состоявший из оксида индий-олова ITO, толщиной 140 и 146 нм соответственно, осаждался непосредственно поверх УФ-блокирующего слоя.
При этом в рамках остальных приведенных примеров электропроводящие слои токовведения слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле размещались на поверхности соответствующей оптически-прозрачной подложки,
соединявшейся с УФ-блокирующем слоем путем соламинации с полимерной слоеобразующей матрицей последнего, за исключением примера 13, где оптически-прозрачная подложка с размещенным на ней электропроводящим слоем токовведения соединялась с УФ-блокирующим слоем путем их соприлегания с последующей краевой фиксацией стеклопакетным компаундным полисульфидным герметиком на основе диоксида марганца марки POLY-S. При этом в качестве оптически-прозрачной подложки в указанных примерах использовались:
- плоскополированное натрий-силикатное флоат-стекло марки M1 толщиной 3 мм (СМ1 3 мм; примеры 1, 9, 10 и 16);
- сверхтонкое кварцевое стекло Corning Glass марки Willow толщиной 0,18 мм (Willow 0,18 мм; примеры 2-4, 8);
- полиэтилентерефталатная пленка толщиной 0,17 мм (PET 0,17 мм; примеры 11, 12 и 15);
а также многокомпонентные структуры, представляющие собой два индивидуальных слоя-инкапсулятора, один из которых (далее - первый обозначенный по тексту) непосредственно контактирует с УФ-блокирующим слоем со стороны стеклянной основы слоистого УФ-блокирующего материала, а второй - непосредственно контактирует с располагаемым на нем электропроводящим слоем токовведения с противоположной стороны, при этом слои-инкапсуляторы разделены между собой разделяющим газовым промежутком, выполняющим роль слоя-теплоизолятора:
- в случае примера 7 структура оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения представляла собой: первый слой-инкапсулятор, в качестве материала которого использовалось сверхтонкое кварцевое стекло Corning Glass марки Willow толщиной 0,18 мм; соединенный с ним газовый промежуток толщиной 8 мм, заполненный смесью аргона Ar и осушенного атмосферного воздуха (соотношение аргона к атмосферному воздуху составляло 90/10); второй слой-инкапсулятор, в качестве материала которого использовалось плоскополированное натрий-силикатное флоат-стекло марки M1 толщиной 3 мм; при этом соединение указанных слоев осуществлялось при помощи дистанционной рамки из поливинилхлоридного профиля холодной экструзии с сопутствующей краевой фиксацией стеклопакетным компаундным полисульфидным герметиком на основе диоксида марганца марки POLY-S (Willow 0,18 мм - 8 мм Ar (90%) -С M1 3 мм);
- в случае примера 13 структура оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения представляла собой: первый слой-инкапсулятор, в качестве материала которого использовалось плоскополированное натрий-силикатное флоат-стекло марки M1 толщиной 4 мм; соединенный с ним газовый промежуток толщиной 16 мм, заполненный осушенным атмосферным воздухом; второй слой-инкапсулятор, в качестве материала которого использовалось плоскополированное натрий-силикатное флоат-стекло марки M1 толщиной 4 мм; при этом соединение указанных слоев осуществлялось при помощи дистанционной рамки из поливинилхлоридного профиля холодной экструзии с сопутствующей краевой фиксацией стеклопакетным компаундным полисульфидным герметиком на основе диоксида марганца марки POLY-S (С M1 4 мм - 16 мм Воздух - С M1 4 мм);
- в случае примера 14 структура оптически-прозрачной подложки для размещения электропроводящего слоя токовведения представляла собой: первый слой-инкапсулятор, в качестве материала которого использовалось сверхтонкое кварцевое стекло Corning Glass марки Willow толщиной 0,18 мм; соединенный с ним газовый промежуток толщиной 6 мм, заполненный смесью аргона Ar и осушенного атмосферного воздуха (соотношение аргона к атмосферному воздуху составляло 90/10); второй слой-инкапсулятор, в качестве материала которого использовалась полиэтилентерефталатная пленка толщиной 0,17 мм; при этом соединение указанных слоев осуществлялось при помощи дистанционной рамки из поливинилхлоридного профиля холодной экструзии с сопутствующей краевой фиксацией стеклопакетным компаундным полисульфидным герметиком на основе диоксида марганца марки POLY-S (Willow 0,18 мм - 6 мм Ar (90%) - PET 0,17 мм);
Как можно видеть, материалы и концентрации индивидуальных компонент слоев слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, а также их толщины, выдержанные в приводимых примерах во всех случаях соответствуют допустимым согласно формуле настоящего изобретения требованиям.
Характеризация полученных в рамках приводимых примеров практической реализации образцов слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле производилась методом спектрофотометрии в диапазоне длин волн электромагнитного излучения от 350 до 1050 нм. Типичные спектры пропускания анализировавшихся образцов представлены на фиг. 1 и фиг. 2 для случая примеров 1 и 10 соответственно. В свою очередь на фиг. 3 и 4 представлены спектры поглощения образцов
слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле тех же соответствующих примеров.
По результатам анализа полученных спектров были математически выявлены соответствующие интегральные характеристики функциональных качеств образцов, приведенные в таблице ниже. Кроме того, на основании интерполяционного машинного сравнения характерных интенсивностей регистрации сигнала на спектрах пропускания и отражения образцов (типичные спектры отражения анализировавшихся образцов представлены на фиг. 5 и фиг. 6 для случая примеров 1 и 10 соответственно) путем разрешения дифференциального уравнения непрерывности в неявном виде были определены значения мутности Н образцов слоистого УФ-блокирующего материала для электрохромного модуля на стекле, полученных в рамках приводимых примеров практической реализации согласно настоящему изобретению, также приведенные для каждого из описываемых примеров в таблице ниже (<0,01 долей согласно паспортному пределу разрешения использовавшегося спектрофотометра и совокупной погрешности применяемого расчетного метода). Примеры соответствующих расчетов (Min/Max) для образцов, полученных в рамках приведенных примеров реализации 1 и 10, представлены на фиг. 7 и 8 соответственно.
Как можно видеть на основании вышеизложенного, представленное изделие по результатам его практической реализации согласно настоящему изобретению в рамках
uv
каждого из приведенных примеров демонстрирует одновременно низкий уровень пропускания УФ-излучения, характеризующийся величиной коэффициента полного интегрального пропускания ультрафиолета T, не превышающей 16%; низкий уровень поглощения электромагнитного излучения в видимом диапазоне длин волн, характеризующийся величиной интегрального поглощения А, не превышающей 13%; стабильный уровень спектрального уширения в диапазоне длин волн от 420 нм до 700 нм, характеризующийся максимумом модуля разницы интенсивности светопропускания в данном диапазоне длин волн ΔT, не превышающим 0,14 долей; а также низкий уровень мутности, не превышающий 0,01 долей, соответствуя, таким образом, критериям пригодности его использования совместно с электрохромным модулем с целью изготовления конструкционных элементов электрохромных устройств для светопрозрачных конструкций архитектурного и транспортного применений, и, в результате, отвечая всем критериям, приведенным в описании технического результата настоящего изобретения.