Пленка с фотокаталитически активной поверхностью
Изобретение относится к пленкам, устойчивым к воздействию атмосферы, и касается пленки с фотокаталитической поверхностью. Состоит из подслоя, изоляционного слоя и поверхностного слоя на основе полиметакрилата. Поверхностный слой содержит от 0,1 до 15% от общего веса слоя фотокатализатора, представляющего собой ангидрид титановой кислоты. Изобретение позволяет создать пленки, подходящие для каширования профильных элементов для окон и других изделий, подверженных атмосферным воздействиям, с самоочищающейся поверхностью. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 табл., 8 пр.
Изобретение относится к пленке с фотокаталитически активной поверхностью и ее применению.
Уже много лет пленки находят широкое применение в разных областях. Во-первых, их применяют, например, в качестве тентов, навесов, экранов для плавательных бассейнов или жалюзей, а во-вторых, в виде покрытий для профильных элементов или оконных, дверных панелей, рольставней, откидных ставней, элементов фасадов и других строительных элементов.
Первые окна из жестких профилей из поливинилхлорида (PVC) появились на рынке более 50 лет назад. Профили из PVC имеют большие преимущества с точки зрения их легкого изготовления путем экструзии, низкой стоимости и хороших эксплуатационных качеств. Доля окон из PVC составляет в Германии более 50%, в Европе - чуть меньше.
Известно нанесение окрашенной или имеющей рисунок пленки на поверхность предметов, например, оконных профилей, дверей, полок, корпусов из пластмассы, дерева, ДСП, металла или подобных материалов, чтобы таким образом защитить, во-первых, поверхность предметов от вредных воздействий, например, от выцветания под воздействием света и других погодных условий или от механических воздействий, а во-вторых, чтобы сделать поверхность привлекательной. Например, каширование поверхности пленкой с рисунком дает впечатление, что перед нами ценная порода дерева, даже когда на самом деле в качестве исходного материала используют такой, который и не подходит по своим характеристикам, структуре, поверхности или цвету.
Такие покрывающие пленки должны отвечать различным требованиям. Так, они оказывают механическую защиту, защиту от воздействия разных факторов, например, воды и влажности, при применении на воздухе, защиту от атмосферных явлений и света.
В последние годы и в других областях, например, при производстве керамики или стекла, добиваются дальнейшего улучшения поверхности, нанося на нее тонкую структуру с эффектом самоочищения, названным также «эффектом Лотоса». Наподобие поверхности цветка лотоса наносят структуру, которая при взаимодействии с поверхностным натяжением препятствует смачиванию поверхности водой. Благодаря этому при дожде или опрыскивании водой поверхность всех находящихся наверху частиц очищается и остается всегда или, по меньшей мере, очень длительное время чистой.
В отношении стекла, керамики, а также фасадной краски или отделки этот принцип является эффективным. Однако попытки перенести это на оконные пленки для каширования потерпели неудачу. Как показывает практика, уже через некоторое время действия нагрузок поверхностные структуры пластмассы разрушаются.
Еще одна предпосылка для создания самоочищающихся поверхностей заключается в применении фотокатализа, с помощью которого, например, в кирпичах или строительных элементах из цемента поверхностные примеси, благодаря химической реакции, инициированной солнечным светом и подходящим катализатором, устраняются или, по меньшей мере, осветляются. Общеизвестным катализатором является ангидрид титановой кислоты.
Но это также не годится для традиционных пленок для каширования из поливинилхлорида (PVC), сополимеров акрилонитрилбутадиенстирола (ABS) и подобных употребляемых материалов, так как они деполимеризуются в результате фотохимического воздействия и при этом, например, желтеют, становятся ломкими или рвутся. При широко распространенном применении ангидрида титановой кислоты в качестве пигмента в пластмассах по этой причине предпринимают покрытие соединением кремния или алюминия в целях предотвращения вредных воздействий на пластмассу при применении на открытом воздухе.
Требования к пленкам, которые должны подходить для каширования профильных элементов для окон и других изделий, подверженных атмосферным воздействиям, высоки. В частности, атмосферные условия, например, нагрев под воздействием солнечных лучей, ультрафиолетовое излучение, а также смена температур и влажности подвергают пленки сильным нагрузкам. Поэтому они должны сохранять безупречный вид на протяжении десятилетий и быть способными надежно соединяться с профильными элементами из PVC, или также из дерева, металла или других синтетических материалов, таких как полиолефины и ABS, и выдерживать длительное время механические нагрузки, например, быть устойчивыми к царапинам.
Задачей изобретения является создание таких пленок с самоочищающейся поверхностью.
Так, неожиданным образом было найдено, что можно изготавливать многослойные пленки с фотокаталитически активным поверхностным слоем, если фотокатализатор ввести в пленку или в пленочный слой на основе метакрилатных полимеров.
Вышеозначенная задача решается поэтому с помощью пленки, состоящей из подслоя, изоляционного слоя и поверхностного слоя (покрытия) на основе полиметакрилата и способной соединяться с профильным элементом, причем поверхностный слой содержит от 0,1 до 15 весовых % фотокатализатора в пересчете на общий вес слоя.
Понятие «на основе» в рамках предложенного изобретения в отношении структуры пленок или пленочных слоев означает, что названная пленка или пленочный слой состоит в основном из упомянутого полимера или упомянутой полимерной смеси, причем общепринятые присадки, наполнители и т.д. можно добавлять каждый раз в известных количествах, а другие полимеры можно добавлять в соответствующих долях - до 50 весовых %, как правило, не более 20 весовых % и, в частности, не более 10 весовых %. В отдельных случаях вообще не присутствуют никакие другие полимеры (не считая, например, примесей, необходимых для изготовления).
Поскольку не дано ничего другого, понятие «полимер» включает гомо- и сополимеры, а также смеси из двух или более полимеров. Как правило, полимеры имеют молярную массу, по меньшей мере, 10.000, в типичных случаях от 10.000 до 100.000 г/моль. В отношении сополимеров речь может идти, например, о статистических, переменных блокполимерах, а также привитых сополимерах.
Понятие «пленка» в рамках предложенного изобретения означает плоское образование, ширина и длина которого многократно превышает толщину. Как правило, толщина составляет от менее миллиметра до нескольких микрон.
Если ничего особенного не дано, пленка может быть однослойной или многослойной, например двух", трех- или четырехслойной. Отдельные слои или прослойки можно получить методом каландрирования, экструзии, соэкструзии, экструзионного покрытия и/или соединять путем разного рода ламинирования, например, в результате склеивания, термосклеивания и т.п. При ламинировании соединение происходит по всей поверхности или в основном по всей поверхности.
Под понятием «профильный элемент» в рамках данного изобретения следует понимать конструктивный элемент, например, оконный профиль, дверную раму, элемент изгороди, поручни, ящик, элемент стены, мебель и т.д. Профильные элементы выполнены предпочтительно из PVC, но можно использовать также и другие синтетические материалы, или дерево, металл или можно сочетать два или несколько названных материалов. Так, типичным для оконных профилей материалом является алюминий и/или PVC.
На такие профильные элементы заявленные пленки должны наноситься известными методами каширования. Это предъявляет определенные требования к механическим свойствам пленок и определяет также возможные материалы для самого нижнего слоя пленки, соединяемого с профильным элементом.
Заявленная пленка имеет, по меньшей мере, три слоя: первый слой, соединяемый с профильным элементом и обозначенный как подслой, самый верхний слой, образующий внешнюю поверхность пленки, и промежуточный слой, обозначенный как изоляционный слой. Можно применять и другие слои, причем либо функция одного слоя перенимается другими слоями, либо другой(другие) слой(слои) имеют собственную функцию.
Кроме того, выяснилось, что заявленные пленки можно применять выгодным образом, например, в качестве тента. Так, можно изготовить тенты для грузовых автомобилей, навесы, палатки и т.д. для применения на открытом воздухе, имеющие функцию самоочистки. В этом случае подслой выполняет функцию несущей опоры, т.е. он обеспечивает выполнение механических требований. Альтернативно можно предусмотреть также дополнительный несущий слой.
Подслой для пленок для каширования выбирается таким образом, чтобы они могли соединяться с профильным элементом с помощью обычного каширования. В зависимости от материала профильного элемента для этого подходят, естественно, разные полимеры. Когда речь идет о профильных элементах из пластмассы, подслой содержит в предпочтительном варианте выполнения ту же пластмассу, что и профильный элемент.
Для профильных элементов на основе PVC особенно подходят подслои на основе PVC, акрилатов, стиролполимеров, акрилонитрил-стирол-акрилат-терполимеров, акрилонитрил-бутадиен-стирол-терполимеров или полиолефинов. Подслой берет на себя функцию декора для пленки для кэширования и поэтому содержит, как правило, красящие вещества и/или имеет набивку.
Толщина подслоя составляет, как правило, от 25 до 1000 мкм, предпочтительно от 60 до 1000 мкм. Наряду с красящими веществами подслой может содержать также общепринятые добавки, наполнители и т.д.
Хорошо подходят, например, подслои на основе PVC с коэффициентом теплоотдачи от 60 до 90 или также на основе смесей таких поливинилхлоридов. Обычно 65-100 частей PVC смешивают с 35-0 частями пластификатора и на 100 частей этой смеси добавляют 1-5 частей стабилизатора и/или 0,1-1,5 частей технологической добавки для улучшения переработки пластмасс. Для придания цвета подмешивают 1,0-15 весовых частей красящего вещества или смеси красящих веществ. Типичная рецептура такова:
| PVC (например, коэффициент теплоотдачи 65) | 65-100 частей |
| Пластификатор (например, фталат) | 35-0 частей |
| Стабилизатор (например, Ba/Zn, Ca/Zn, Sn) | 2 части |
| Технологическая добавка для улучшения переработки | |
| пластмасс (например, производное кислоты жирного ряда) | 0,7 части |
| Пигменты | 1-15 частей. |
Также хорошо подходят подслои на основе акрилатов, например, смеси полиметилметакрилата и полибутилакрилата. Здесь используют обычно на 100 частей полимера 1 часть антиокислителей и/или 1 часть технологической добавки для улучшения переработки пластмасс, а также 1-15 частей пигмента или смеси пигмента. Типичная рецептура:
| Смесь РММА/РВА | 95 частей |
| РММА (молярный вес 80.000-200.000 г/моль) | 5 частей |
| Антиокислители | 1 часть |
| Добавка для улучшения переработки пластмасс | 1 часть |
| Пигменты | 1-15 частей |
Основой изоляционного слоя является полиметакрилат. В качестве полиметакрилата подходят, например, полиметилметакрилат и другие полиметакрилаты, а также, в частности, смеси различных полиметакрилатов и/или сополимеры метакрилата.
Изоляционный слой содержит предпочтительно одно или несколько веществ, поглощающих ультрафиолетовое излучение, например пигменты с органическими абсорбентами ультрафиолета, покрытые ZnO, SiO2. Кроме того, могут содержаться добавки, например пигментные увлажнители, средства, способствующие розливу, и/или наполнители. Типичная рецептура выглядит так:
| РММА (например, молярный вес 300.000 г/моль) | 75 частей |
| РММА (например, молярный вес 80.000 г/моль) | 25 частей |
| Антиокислители | 1,5 части |
| Абсорбент ультрафиолетовых лучей (органический) | 1 часть |
| Абсорбент ультрафиолетовых лучей (неорганический) | 3,5 части |
Этот изоляционный слой можно наносить как лак, например, 25 весовых % РММА растворяют в смеси, состоящей из этилацетата, метилэтилкетона и бутилацетата.
Толщина изоляционного слоя такова, что энергия, отданная фотокатализатором в поверхностном слое, также как ультрафиолетовое излучение солнечного света, не попадает в находящийся под ним подслой. Таким образом, он эффективно защищает и может соответствовать в материале механико-техническим и декоративным требованиям. Рекомендуемая толщина - от 1 до 50 мкм.
Основой поверхностного слоя является полиметакрилат и поверхностный слой содержит фотокатализатор. Типичная ширина - от 10 до 50 мкм. Наряду с фотокатализатором могут содержаться также общепринятые добавки, абсорбенты ультрафиолетовых лучей, наполнители и т.д., например, от 0,1 до 2,0 весовых % покрытого или непокрытого ZnO и/или от 0,1 до 5,0 весовых % SiO2. По желанию, могут содержаться также пигменты и/или красители. Типичная рецептура выглядит так:
| РММА (молярный вес 300.000 г/моль) | 80 частей |
| РММА (молярный вес 80.000 г/моль) | 20 частей |
| Фотокатализатор (двуокись титана) | 3,5 части |
| Антиокислители | 1,5 части |
Этот слой можно хорошо наносить как лак, например, 20 весовых % РММА, растворенного в смеси из этилацетата, метилэтилкетона и бутилацетата.
В другом примере выполнения поверхностный слой может иметь несколько слоев, например, он может быть двойным, причем самый верхний слой предусмотрен с более высоким содержанием фотокатализатора, а нижний - с меньшим количеством фотокатализатора.
В этом случае самый верхний слой состоит, например, из 100 частей РММА с молярным весом 80.000 г/моль и 10 частей фотокатализатора. Такой слой можно хорошо наносить как лак, например, 30 весовых % РММА, растворенного в смеси из этилацетата, метилэтилкетона и бутилацетата. В таком покрытии можно предусмотреть также деполимеризованную добавку для повышения фотокаталитической активности за счет более быстрого действия частиц катализатора.
Фотокатализатор возбуждается под действием солнечных лучей и инициирует далее разложение приставших примесей или образование радикалов из воды и кислорода воздуха, которые, в свою очередь, инициируют разложение приставших примесей.
В качестве фотокатализатора подходит, в частности, высокодисперсный ангидрид титановой кислоты, т.е. ангидрид титановой кислоты в рутиловой или анатазной модификации с размерами частиц от 1 до 100 нм, предпочтительно от 10 до 100 нм. Разумеется, ангидрид титановой кислоты не должен иметь покрытие, которое блокирует фотокаталитическую активность, в частности, речь идет об ангидриде титановой кислоты без покрытия. Также можно применять и смеси различных фотокатализаторов.
Возможное изменение цвета в результате применения фотокатализатора или других компонентов можно исправить известным образом, например, добавив пигменты.
Подслой и/или изоляционный слой могут состоять также из двух или нескольких разных слоев. Так, например, изоляционный слой может состоять из двух слоев, причем составы слоев разные и благодаря этому оптимизируется сцепление с каждый соседним слоем.
Заявленные пленки для каширования устойчивы к атмосферным воздействием, т.е. они не имеют существенных изменений своих качеств под воздействием ультрафиолетового излучения, высоких и низких температур, а также влажности и воды.
Пленки имеют типичным образом следующие качества:
| Толщина (DIN EN ISO, 2286-3, нажимный штамп диаметром 10 мм с гладкой поверхностью, давление 50 кПа, измерение путем штамповки) | 200 мкм |
| Напряжение при разрыве (DIN EN ISO 527-3) | >15 МПа, предпочтительно >20 МПа |
| Растяжение при разрыве (DIN EN ISO 527-3) | >10%, предпочтительно >100% |
| Размерная стойкость (DIN 53377, 15 мин/100°С) | Изменение <4%, предпочтительно <2% |
| Устойчивость к атмосфере (EN 513 -способ 1, нейтральный масштаб согласно ISO 105-A03) | Изменение цвета ≤ нейтральный масштаб 4 при облучении 8 GJ/м2 в соответствии с требованием RAL GZ 716/1 часть 7 |
| Устойчивость к влажности (DIN 50017 KFW) | Изменение цвета ≤ нейтральный масштаб 3 |
| Устойчивость (окраски) к закрашиванию при трении (ISO 105 -Х12) | Примечание 5 |
Заявленные пленки изготавливают обычным образом. Подслой можно изготовить, например, методом каландрирования или экструзии. Другие слои можно наносить методом лакирования, соэкструзии, экструзионного покрытия, ламинирования или штамповки. Можно сделать и так, что два слоя изготавливаются методом соэкструзии, а третий слой или другие слои соединяют с помощью штамповки, ламинирования.
В первом предпочтительном варианте все слои соединяются методом соэкструзии.
В другом предпочтительном варианте подслой и изоляционный слой соединяют методом соэкструзии, а поверхностный слой - путем лакирования или экструзионного покрытия.
В третьем предпочтительном варианте подслой каландрируют или экструдируют, а изоляционный слой, а также поверхностный слой наносят методом лакирования.
Предпочтительно, если в конце изготовления пленки частицы катализатора высвобождаются в ее поверхности. Это может происходить разными известными способами, предназначенными для обработки поверхности пленок, например, с помощью УФ-облучения, облучения электронами, обработка коронным разрядом, плазмой, обжигом, или такими механическими способами обработки поверхности со съемом стружки, как пескоструйная обработки, шлифование и т.д. В результате такой обработки каталитический эффект наступает быстрее, так как высвобожденные частицы находятся непосредственно на поверхности и таким образом контактируют с примесями, которые нужно устранить. В варианте выполнения с двойным поверхностным слоем выгодно то, что, благодаря повышенному содержанию фотокатализатора в самом верхнем слое, такая обработка отпадает.
Заявленные пленки представляют собой после нанесения их на профильные элементы детали с самоочищающейся поверхностью. Поэтому изобретение относится также к применению пленок для получения конструктивных элементов с самоочищающейся поверхностью, включающих подслой, изоляционный слой, соединяемый с профильным элементом, и поверхностный слой на основе полиметакрилата, причем поверхностный слой содержит от 0,1 до 15 весовых % фотокатализатора, в пересчете на общий вес слоя.
Это имеет большое преимущество для таких элементов конструкций, как окна, ограды и т.д., чистка которых зачастую утомительна, а в случаях с окнами еще и небезопасна. Элементы конструкций, изготовленные заявленным способом, обладают свойством, заключающимся в том, что примеси, прилипающие при солнечном свете, разрушаются или осветляются, так что чистить элементы конструкций нужно гораздо реже или вообще не нужно чистить. Такие известные преимущества пленок для каширования, как устойчивость к царапинам, декоративный внешний вид и т.д., сохраняются.
Сам процесс каширования специалисту известен. Обычно профильный элемент и пленку непрерывно подают в устройство, которое соединяет их с помощью клея. И пленку, и профильный элемент можно, при необходимости, сначала очистить, подвергнуть действию коронного разряда и/или нагреть. В качестве клеящего вещества в настоящее время применяются легкоплавкие клеи, например, реактивные полиуретановые клеи. После нанесения клея пленку и профильный элемент запрессовывают, причем получается ламинат. Его можно еще, при необходимости, подвергнуть воздействию температур или дополнительно обработать другим способом.
Как уже говорилось, заявленные пленки можно использовать и для других целей.
Так, из них можно изготавливать, например, тенты для грузовых автомобилей, навесы или палатки. В этом случае подслой соответствует не процессу каширования, а отвечает необходимым механическим свойствам тента. Получается выгодный самоочищающийся тент.
Другое применение пленок - при изготовления плавательных бассейнов. При таком применении затраты на чистку существенно сокращаются. Здесь важно, чтобы подслой обеспечивал водонепроницаемость, а также обладал механическими свойствами.
Ниже следуют примеры, которые более наглядно демонстрируют изобретение, не ограничивая его, однако, конкретно приведенными примерами выполнения. Поскольку ничего другого не дано, все без исключения показатели даны в % или весовых частях.
Пример 1
Изготовили пленку со следующими тремя слоями:
Подслой:
| S-PVC | 80 частей |
| Пластификатор | 20 частей |
| Стабилизатор Ba/Zn жидкий | 2,1 части |
| Ангидрид титановой кислоты, рутилового | |
| типа, покрытый | 12 частей |
Состав каландрировали для получения пленки с толщиной слоя 80 мкм.
Изоляционный слой:
| РММА (молярный вес 300.000 г/моль) | 15 частей |
| Этилацетат | 37 частей |
| 2-Бутанон | 37 частей |
| Бутилацетат | 11 частей |
| Абсорбент ультрафиолета, органический | 0,6 частей |
| ZnO, нанотип, покрытый | 0,5 частей |
| SiO2 | 0,5 частей |
Слой наносят на подслой посредством лакировки в виде раствора с помощью ракели, ширина щели 30 мкм. Толщина слоя после высыхания составляет 3-5 мкм.
Поверхностный слой:
| РММА (молярный вес 80.000 г/моль) | 25 частей |
| Этилацетат | 30 частей |
| 2-Бутанон | 30 частей |
| Бутилацетат | 15 частей |
| TiO2 наноанатазный тип | 1,0 частей |
| ZnO нанотип, непокрытый | 0,5 части |
| SiO2 | 0,5 части |
Слой наносят на изоляционный слой посредством лакировки в виде раствора с помощью ракели, ширина щели 30 мкм. Толщина слоя после высыхания составляет 5-7 мкм.
После высыхания поверхностного слоя его подвергают действию коронного разряда (прибор фирмы Ahlbrandt System GmbH, Lauterbach, DE). Имело место 3 этапа обработки, скорость в каждом случае 10 см/сек.
Пример 2
По аналогии с примером 1 была изготовлена пленка со следующими четырьмя слоями:
Подслой: экструдированный
| Смесь РММА/РВА, порошок | 90 частей |
| РММА (молярный вес 80.000 г/моль) | 10 частей |
| Антиокислители | 2,0 части |
| Технологическая добавка для улучшения | |
| переработки пластмасс | 0,5 части |
| Ангидрид титановой кислоты, рутилового | |
| типа, покрытый | 10 частей |
Толщина слоя 130 мкм.
Изоляционный слой:
| РММА (молярный вес 300.000 г/моль) | 15 частей |
| Этилацетат | 37 частей |
| 2-Бутанон | 37 частей |
| Бутилацетат | 11 частей |
| Абсорбент ультрафиолета, органический | 0,6 частей |
| ZnO, нанотип, покрытый | 0,5 части |
| SiO2 | 0,5 части |
Наносили посредством лакировки с помощью ракели, ширина щели 15 мкм. Толщина слоя после высыхания составляет 3-5 мкм.
Поверхностный слой (нижний подслой):
| РММА (молярный вес 300.000 г/моль) | 15 частей |
| Этилацетат | 35 частей |
| 2-Бутанон | 35 частей |
| Бутилацетат | 15 частей |
| 2 наноанатазный тип | 1,0 частей |
| ZnO нанотип, непокрытый | 0,5 части |
| SiO2 | 0,5 части |
Наносили посредством лакировки с помощью ракели, ширина щели 30 мкм, толщина слоя после высыхания 5-7 мкм.
Поверхностный слой (верхняя часть):
| РММА (молярный вес 80.000 г/моль) | 25 частей |
| Этилацетат | 30 частей |
| 2-Бутанон | 30 частей |
| Бутилацетат | 15 частей |
| наноанатазный тип | 5,0 частей |
| ZnO нанотип, непокрытый | 0,5 части |
| SiO2 | 0,5 части |
Наносили посредством лакировки с помощью ракели, ширина щели 30 мкм, толщина слоя после высыхания 5-7 мкм.
После высыхания поверхностного слоя поверхность пленки подвергают коронному разряду (прибор фирмы Ahlbrandt System GmbH, Lauterbach, DE). Имело место 3 этапа обработки, скорость в каждом случае 10 см/с.
Примеры с 3 по 8
По аналогии с примером 1 получали другие пленки, имеющие составы, приведенные в следующей таблице:
| № пленки | Подслой | Изоляционный слой | Поверхностный слой | Пигмент в верхнем слое | Содержание TiO2 |
| 1 | Пленка из PVC, каландрированная, пигментированная белая | ./. | ./. | TiO2, рутил, покрыт | 12% |
| 2 | Пленка из PVC, каландрированная, пигментированная белая | Разделительный слой из РММА толщиной 5 мкм | лакированный слой из РММА толщиной 5 мкм | Наношкальный анатаз-ангидрид титановой кислоты | 1,0% |
| 3 | Пленка из PVC, каландрированная, пигментированная белая | Разделительный слой из РММА толщиной 5 мкм | лакированный слой из РММА толщиной 5 мкм | Наношкальный анатаз-ангидрид титановой кислоты | 2,0% |
| 4 | Пленка из PVC, каландрированная, пигментированная белая | Разделительный слой из РММА толщиной 5 мкм | лакированный слой из РММА толщиной 5 мкм | Наношкальный анатаз-ангидрид титановой кислоты | 4,0% |
| 5 | Пленка из PVC, каландрированная, пигментированная белая | Разделительный слой из РММА толщиной 5 мкм | лакированный слой из РММА толщиной 5 мкм | Наношкальный анатаз-ангидрид титановой кислоты | 10,0% |
| 6 | Пленка из PVC, каландрированная, пигментированная белая | Разделительный слой из РММА толщиной 5 мкм | лакированный слой из РММА толщиной 5 мкм |
Наношкальный анатаз-ангидрид титановой кислоты | 40,0% |
Эти пленки были подвержены следующим испытаниям.
Показателем общей смачивающей способности стало измерение поверхностного натяжения опосредовано через оценку краевого угла с различными жидкостями, так называемыми тестовыми чернилами. Эти тестовые чернила представляют собой смесь из воды и спирта. Краевой угол образуется только в том случае, если поверхностное натяжение измеряемой жидкости больше, чем поверхностное натяжение твердой основы. Если поверхностное натяжение измеряемой жидкости одинаково или меньше, чем поверхностное натяжение основы, получается полное растекание (краевой угол=0°).
Показателем смачивающей способности в особенности в отношении воды стало измерение краевого угла между поверхностью пленки и воды, когда способом «неподвижной капли» («sessile drop») каплю воды - с известным поверхностным натяжением - пипеткой сажали на подслой пленки и определяли краевой угол оптическим методом с помощью гониометра.
Показателем устойчивости к атмосферным воздействиям и самоочищению стало определение изменения цвета пленки с помощью цветометрических методов. Цветометрика пытается с помощью математических формул числами представить визуальный результат наблюдения окрашивания или сравнения цветов. ΔE дает ощутимую разницу между двумя пробами на цвет. Таким образом, различия между двумя цветами, например, между оригинальной пленкой без примесей и загрязненной пленкой, должны иметь числовые значения в соответствии с ощущением, насколько велика разница. Целью этого является получение для одного ощущения разницы одного числового значения для возможности сообщения о разнице в цвете. При этом величина ΔE, равная единице, соответствует незначительному, но видимому различию. Величина ΔЕ, равная пяти, означает четко видимое различие.
а) Испытания на атмосферную коррозию:
Подлежащие испытанию пленки помещали на испытательный стенд и в течение 45 дней подвергали воздействию атмосферы. Наклон стенда составлял 45° на юг, испытания проводились в местности с атмосферой промышленных предприятий.
b) Смоделированное атмосферное воздействие.
Атмосферное воздействие моделировали в испытательном приборе Xenotest 1200, время испытания составило 500 час (ускоренно: 1000 час соответствуют примерно 1 году атмосферных воздействий). В приборе были созданы следующие условия: облучение - фильтрованный свет дуговой ксеноновой лампы, воздух фильтрованный, цикл - свет/дождевание 108/12 мин.
Показателем способности к самоочищению от органических примесей явилась резазуриновая проба. Голубой резазуриновый краситель в качестве окислительно-восстановительного индикатора показывает с помощью необратимого изменения цвета для флуоресцирующего резоруфина химическую реакцию и активность, здесь реакцию окисления-восстановления фотоактивности с помощью TiO2.
Результаты исследований представлены в следующей таблице:
| Пленки | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Поверхностное натяжение | 36 | 38 | 38+ | 41- | 41 | 41 |
| Чернила для тестов [дин/см] | ||||||
| Краевой угол [°] | 88 | 73 | 69 | 65 | 72 | 66 |
| Изменение цвета ΔE | 5 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0 | 0 |
| Воздействия атмосферы | ||||||
| Изменение цвета ΔE | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Прибор Xenotest | ||||||
| Резазуриновая проба | - | + | + | + | + | + |
Четко можно видеть, что сравниваемые пленки без фотокаталитического поверхностного слоя во время атмосферного воздействия в значительной степени загрязнились. При этом изменение цвета не вызвано здесь старением по причине атмосферных условий, так как в приборе Xenotest никакого изменения цвета не наблюдалось. Резазуриновая проба подтверждает эти результаты; в то время как сравнительная пленка не показывает никакого эффекта, у заявленных пленок 2-6 при всех без исключения концентрациях фотокатализатора наблюдается окрашивание в розовый цвет, т.е. заявленные пленки обладают фотокаталитически активной поверхностью. Благодаря такой фотокаталитически активной поверхности происходит разрушение приставших частиц грязи при облучении солнечным светом и тем самым самоочищение.
1. Пленка, устойчивая к атмосферным явлениям, состоящая из подслоя, изоляционного слоя и поверхностного слоя на основе полиметакрилата, отличающаяся тем, что поверхностный слой содержит от 0,1 до 15,0% от общего веса слоя фотокатализатора, представляющего собой ангидрид титановой кислоты.
2. Пленка по п.1, отличающаяся тем, что подслой представляет собой слой, выполненный с возможностью соединения с профильным элементом из пластмассы, дерева, металла или двумя или несколькими из названных материалов.
3. Пленка по п.1, отличающаяся тем, что подслой выполнен на основе поливинилхлорида, акрилатного полимера, стирольного полимера, тройного полимера акрилонитрила, стирола и акрилата, тройного полимера акрилонитрила, бутадиена и стирола, полиолефина или смесей разных поливинилхлоридов, акрилатных полимеров, стирольных полимеров, тройных полимеров акрилонитрила, стирола и акрилата, тройных полимеров акрилонитрила, бутадиена и стирола, полиолефинов или смесей перечисленных полимеров.
4. Пленка по п.3, отличающаяся тем, что подслой состоит из 65-100 вес.ч. поливинилхлорида(ов), 0-35 вес.ч. пластификатора, и на 100 вес.ч. указанной смеси содержит 1,0-5,0 вес.ч. стабилизатора и/или 0,1-1,5 вес.ч. технологической добавки для улучшения переработки пластмасс, а также 1,0-15,0 вес.ч. красящего вещества или смеси красящих веществ.
5. Пленка по п.3, отличающаяся тем, что подслой состоит из 100 вес.ч. полиметакрилата или смеси полиакрилатов и 1 вес.ч. антиокислителей и/или 1 вес.ч. технологической добавки для улучшения переработки пластмасс, а также 1-15,0 вес.ч. красящего вещества или смеси красящих веществ.
6. Пленка по п.1, отличающаяся тем, что изоляционный слой выполнен на основе полиметакрилата.
7. Пленка по п.1, отличающаяся тем, что изоляционный слой содержит одно или несколько веществ, поглощающих ультрафиолетовые лучи, и/или другие присадки.
8. Пленка по п.6, отличающаяся тем, что изоляционный слой состоит из 100 вес.ч. полиметилметакрилата, а также 1,0-10,0 вес.ч. абсорбента ультрафиолетовых лучей или смеси абсорбентов ультрафиолетовых лучей и, при необходимости, 1,0-5,0 вес.ч. присадок и/или 1,0-10,0 вес.ч. наполнителей.
9. Пленка по п.1, отличающаяся тем, что поверхностный слой выполнен на основе полиметакрилата или смеси полиметакрилатов.
10. Пленка по п.9, отличающаяся тем, что поверхностный слой состоит из 100 вес.ч. полиметилметакрилата или смесей из полиметилметакрилата и других полиметакрилатов и 1,0-10,0 вес.ч. указанного фотокатализатора, а также, при необходимости, 1,0-5,0 вес.ч. присадок и/или 1,0-10,0 вес.ч. наполнителей.
11. Пленка по одному из пп.1-10, отличающаяся тем, что поверхностный слой выполнен двойным, причем содержание указанного фотокатализатора в верхнем слое выше, чем в нижнем.
12. Пленка по п.11, отличающаяся тем, что содержание указанного фотокатализатора в верхнем слое составляет от 5,0 до 15,0 вес.%, а в нижнем слое - от 0,1 до 10,0 вес.%.
13. Применение пленки по одному из пп.1-11 для каширования профильных элементов для окон, дверей и других частей, подвергающихся воздействию атмосферы, отличающееся тем, что поверхность этих частей проявляет фотокаталитическую активность.
14. Применение пленки по одному из пп.1-11 для изготовления тентов, навесов, жалюзей или облицовки плавательных бассейнов.
15. Профильный элемент для окна из профиля на основе пластмассы, дерева и/или металла с нанесенной пленкой, отличающийся тем, что пленка состоит из подслоя, изоляционного слоя и поверхностного слоя на основе полиметакрилата, причем поверхностный слой содержит от 0,1 до 15,0% от общего веса слоя фотокатализатора, представляющего собой ангидрид титановой кислоты.
