Composición de recubrimiento, película de recubrimiento, laminado y procedimiento para la producción del laminado.

Composición de recubrimiento, que comprende

(A) un óxido de metal que tiene un tamaño de partículas promedio en número de 1 nm a 400 nm,

en el que las partículas de óxido de metal se seleccionan, como mínimo, del grupo que consiste en dióxido de silicio, óxido de aluminio, óxido de antimonio, óxido de titanio, óxido de indio, óxido de estaño, óxido de circonio, óxido de plomo, óxido de hierro, silicato de calcio, óxido de magnesio, óxido de niobio y óxido de cerio, y

(B) partículas de polímero, en las que las partículas de polímero son partículas en emulsión seleccionadas del grupo que consiste en una emulsión de acrilo, una emulsión de estireno, una emulsión de acrilestireno, una emulsión de acril silicio, una emulsión de silicio y una emulsión de resina de flúor, y

en la que el contenido de un componente en fase acuosa en el componente (B), representado por la siguiente expresión (I), es del 15% en masa o menos:

El contenido del componente en fase acuosa (%) ≥ (masa seca de un filtrado obtenido mediante la filtración del componente (B) en un punto de corte molecular de 50.000) x (100 - masa total del contenido de sólidos)/(masa del filtrado - masa seca del filtrado) x 100/la masa total del contenido de sólidos ... (I).

Composición de recubrimiento, película de recubrimiento, laminado y procedimiento para la producción del laminado Sector técnico

La presente invención se refiere a una composición de recubrimiento, una película de recubrimiento, un laminado y un procedimiento para la fabricación del laminado. De manera más específica, la presente invención se refiere a una composición de recubrimiento, una película de recubrimiento, un laminado y un procedimiento para la fabricación del laminado, y a un módulo de células solares, un dispositivo reflector y un sistema de generación de energía solar térmica que los utiliza.

Técnica anterior

Recientemente, se ha incrementado la conciencia medioambiental por el fenómeno del calentamiento global y ha llamado la atención un nuevo sistema de energía que no genera gases invernadero, tales como el gas dióxido de carbono. La energía medioambientalmente reciclable, tal como la generación de energía fotovoltaica y la generación de energía eólica, no emite gases, los cuales se dice que inducen el calentamiento global, tal como el gas de dióxido de carbono, por lo que se ha estudiado activamente como energía limpia. Las células solares y la generación de energía térmica solar han atraído la atención debido a una excelente seguridad y fácil manipulación.

Como procedimiento habitual de generación de energía solar térmica típica, existe un sistema central (sistema de torre central), un sistema distribuido (cubetas parabólicas) y un sistema de plato/stirling. En estos sistemas, la luz del sol se recoge en un punto mediante la utilización de un espejo reflectante y el calor de la luz solar recogida se convierte en energía eléctrica a través de conversión termoeléctrica. Aunque el punto clave de este sistema es recoger la luz sin pérdidas, como factor que varía significativamente la eficacia, la reducción de la reflectividad causada por una mancha en el espejo reflectante es un problema particularmente preocupante. Además, una célula solar, cuya superficie receptora de luz está protegida por un envolvente de protección formada de vidrio, una película de resina resistente a la intemperie y similares, presenta un problema análogo de reducción de la transmitancia de la luz y, por lo tanto, de la eficacia de conversión de energía de la célula solar dado que el envolvente de protección está manchada con polvo de humo durante un uso prolongado.

Como técnica para la prevención de manchas en la superficie, por ejemplo, el documento de patente 1 da a conocer una tecnología para la formación de una capa superficial mediante la aplicación de un líquido de recubrimiento, que contiene ácido túngstico disuelto en agua de amoniaco y agua destilada, sobre una capa que contiene óxido de titanio de tipo anatasa, y a continuación, calentamiento a 700°C obteniendo una capa formada de óxido de tungsteno. Además, se ha realizado un intento para mejorar las propiedades antiincrustantes y similares mediante la mezcla no sólo con un componente inorgánico, sino también con un componente orgánico.

Lista de citas

Documentos de patente

Documento de patente 1: solicitud de patente japonesa abierta a inspección No. 10-114545

El documento WO 2009/129907 se refiere a partículas compuestas inorgánicas-orgánicas que presentan una estructura de núcleo/envolvente. Las partículas compuestas comprenden un núcleo de base orgánica que tiene, como mínimo, una cera, y un envolvente de base inorgánica que rodeo al núcleo.

El documento US 2003/203991 se refiere a una composición de recubrimiento que comprende una matriz polimérica acuosa, un polímero hidrófilo, un óxido metálico coloidal y un agente reticulante.

El documento JP 2008 284408 se refiere a un procedimiento de formación de una capa antiincrustante, en el que la capa antiincrustante comprende sílice coloidal (A) y/o una emulsión polimérica (B).

El documento JP 2008 031297 da a conocer una composición acuosa antiincrustante que comprende un óxido metálico (A) y partículas de emulsión polimérica (B2) obtenibles mediante la polimerización de un compuesto metálico hidrolizable (b1) y un monómero vinílico (b2) que tiene un grupo amida secundario y/o terciario, en presencia de agua y un emulsionante.

Características de la invención

Problema técnico

Sin embargo, las composiciones de recubrimiento convencionales que se incluyen en el documento de patente 1 tienen mucho que mejorar. La tecnología dada a conocer en el documento de patente 1 tiene un problema de

agrietamiento y desprendimiento que tienen lugar fácilmente en una película de recubrimiento en el caso de que la película de recubrimiento resultante se forme en la superficie de un espejo reflectante a gran escala y similares utilizados en un módulo de células solares y similares, ya que sólo están mezclados componentes inorgánicos.

Además, las composiciones de recubrimiento que contienen no sólo componentes inorgánicos, sino también componentes orgánicos, todavía tienen mucho que mejorar con respecto a propiedades, tales como propiedades antiincrustantes, transparencia e hidrofilicidad. Además, en el caso de que dicha película de recubrimiento esté sometida a condiciones de temperatura elevada, tales como un desierto, aparece un problema, tal como la reducción significativa de las propiedades antiincrustantes, mediante la eliminación de un componente en fase acuosa de la superficie de la película de recubrimiento.

La presente invención se realizó en las circunstancias mencionadas anteriormente y un objetivo de la presente invención es dar a conocer una composición de recubrimiento que tenga propiedades antiincrustantes, transparencia e hidrofilicidad excelentes y sea capaz de mantener la hidrofilicidad de la superficie incluso a temperatura elevada.

Solución al problema

Los presentes inventores han llevado a cabo de manera intensa estudios con la intención de resolver los problemas mencionados anteriormente. Como resultado, descubrieron que los problemas mencionados anteriormente se pueden superar mediante la preparación de una composición de recubrimiento que comprende (A) partículas de óxido de metal que tienen un tamaño de partículas promedio en número de 1 nm a 400 nm y (B) partículas de polímero y que tienen un contenido predeterminado o menor de un componente en fase acuosa, y en base a este descubrimiento, se consiguió la presente invención.

De manera más específica, la presente invención es la siguiente:

[1] Una composición de recubrimiento que comprende

(A) un óxido de metal que tiene un tamaño de partículas promedio en número de 1 nm a 400 nm, en el que las partículas de óxido de metal se seleccionan, como mínimo, del grupo que consiste en dióxido de silicio, óxido de aluminio, óxido de antimonio, óxido de titanio, óxido de indio, óxido de estaño, óxido de circonio, óxido de plomo, óxido de hierro, silicato de calcio, óxido de magnesio, óxido de niobio y óxido de cerio, y

(B) partículas de polímero, en el que las partículas de polímero son partículas en emulsión seleccionadas del grupo que consiste en una emulsión de acrilo, una emulsión de estireno, una emulsión de acrilestireno, una emulsión de acril silicio, una emulsión de silicio y una emulsión de resina de flúor, y

en la que el contenido de un componente en fase acuosa en el componente (B), representado por la siguiente expresión (I), es del 15% en masa o menos:

El contenido del componente en fase acuosa (%) = (masa seca de un filtrado obtenido mediante la filtración del componente (B) en un punto de corte molecular de 50.000) x (100 - masa total del contenido de sólidos)/(masa del filtrado - masa seca del filtrado) x 100/la masa total del contenido de sólidos... (I). 2 3 4 5 6 7 8 9

[2] La composición de recubrimiento según el punto [1], en la que

el componente (B) consiste en partículas de polímero en emulsión (B1) obtenidas en una solución de material de polimerización que comprende

un componente (b1): un compuesto de silicio hidrolizable, un componente (b2): un monómero de vinilo, un componente (b3): un emulsionante, y un componente (b4): agua,

mediante la polimerización del componente (b1) y el componente (b2).

[3] La composición de recubrimiento, según el punto [1] ó [2], en la que el componente (B) tiene un tamaño de partículas promedio en número de 10 nm a 800 nm.

[4] La composición de recubrimiento, según cualquiera de los puntos [2] a [3], en la que el componente (b2) es un monómero de vinilo que tiene, como mínimo, un grupo funcional seleccionado del grupo consiste en un grupo hidroxilo, un grupo carboxilo,... [Seguir leyendo]

1. Composición de recubrimiento, que comprende

(A) un óxido de metal que tiene un tamaño de partículas promedio en número de 1 nm a 400 nm, en el que las partículas de óxido de metal se seleccionan, como mínimo, del grupo que consiste en dióxido de silicio, óxido de aluminio, óxido de antimonio, óxido de titanio, óxido de indio, óxido de estaño, óxido de circonio, óxido de plomo, óxido de hierro, silicato de calcio, óxido de magnesio, óxido de niobio y óxido de ceno, y

(B) partículas de polímero, en las que las partículas de polímero son partículas en emulsión seleccionadas del grupo que consiste en una emulsión de acrilo, una emulsión de estireno, una emulsión de acrilestireno, una emulsión de acril silicio, una emulsión de silicio y una emulsión de resina de flúor, y

en la que el contenido de un componente en fase acuosa en el componente (B), representado por la siguiente expresión (I), es del 15% en masa o menos:

El contenido del componente en fase acuosa (%) = (masa seca de un filtrado obtenido mediante la filtración del componente (B) en un punto de corte molecular de 50.000) x (100 - masa total del contenido de sólidos)/(masa del filtrado - masa seca del filtrado) x 100/la masa total del contenido de sólidos... (I).

2. Composición de recubrimiento, según la reivindicación 1, en la que

el componente (B) consiste en partículas de polímero en emulsión (B1) obtenidas en una solución de material de polimerización, que comprende

un componente (b1): un compuesto de silicio hidrolizable, un componente (b2): un monómero de vinilo, un componente (b3): un emulsionante, y un componente (b4): agua,

mediante la polimerización del componente (b1) y el componente (b2).

3. Composición de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en la que el componente (B) tiene un tamaño de partículas promedio en número de 10 nm a 800 nm.

4. Composición de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 3, en la que el componente (b2) es un monómero de vinilo que tiene, como mínimo, un grupo funcional seleccionado del grupo consiste en un grupo hidroxilo, un grupo carboxilo, un grupo amida, un grupo amino y un grupo éter.

5. Composición de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en la que la proporción en masa ((b2)/(B)) del componente (b2) con respecto al componente (B) es de 0,01/1 a 1/1.

6. Composición de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en la que la proporción en masa ((b2)/(A)) del componente (b2) con respecto al componente (A) es de 0,01/1 a 1/1.

7. Composición de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el componente (B) tiene una estructura de núcleo/envolvente que comprende una capa de núcleo y una o dos o más capas de envolventes que recubren la capa de núcleo.

8. Composición de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, en la que la proporción en masa ((b2)/(b1)) del componente (b2) con respecto al componente (b1) en la capa de núcleo es de 0,01/1 a 1/1, y la proporción en masa ((b2)/(b1)) del componente (b2) con respecto al componente (b1) en la capa más externa de las capas envolventes es de 0,01/1 a 5/1.

9. Composición de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8, en la que el componente (B) consiste en partículas de polímero en emulsión obtenidas mediante polimerización de la solución de material de polimerización en presencia de partículas semillas que forman la capa de núcleo, y las partículas semillas se obtienen mediante polimerización, como mínimo, de un componente seleccionado del grupo que consiste en el componente (b1), el componente (b2) y un componente (b5): otro monómero de vinilo copolimerizable con el componente (b2).

10. Composición de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, en la que el componente (b2) es un monómero de vinilo que tiene un grupo amida secundaria, un grupo amida terciaria o ambos.

11. Composición de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en la que la proporción en masa ((A)/(B)) del componente (A) con respecto al componente (B) es de 110/100 a 480/100.

12. Composición de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende además un componente (C): como mínimo, un compuesto de silicio hidrolizable seleccionado del grupo que consiste en compuestos representados por las siguientes fórmulas (1), (2) y (3):

R1nSiX4-n (1)

en la que R1 representa un átomo de hidrógeno, o un grupo alquilo, grupo alquenilo, grupo alquinilo o grupo arilo que tiene de 1 a 10 átomos de carbono y que tiene, de manera opcional, un grupo halógeno, un grupo hidroxilo, un grupo mercapto, un grupo amino, un grupo (met)acriloílo o un grupo epoxi; X representa un grupo hidrolizable; y n es un número entero de 0 a 3.

XsSi-RVSiXs (2)

en la que X representa un grupo hidrolizable; R2 representa un grupo alquileno o un grupo fenileno que tiene de 1 a 6 átomos de carbono; y n es 0 ó 1.

R3-(0-Si(OR3)2)n-OR3 (3)

en la que R3 representa un grupo alquilo que tiene de 1 a 6 átomos de carbono; y n es un número entero de 2 a 8.

13. Composición de recubrimiento, según la reivindicación 12, en la que la proporción en masa ((C)/(A)) del componente (C) con respecto al componente (A) es de 1/100 a 150/100.

14. Composición de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en la que el componente (B) tiene un tamaño de partículas promedio en número de 10 nm a 100 nm.

15. Composición de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en la que el componente (A) comprende,

un componente (A1): sílice que tiene un tamaño de partículas promedio en número de 1 nm a 400 nm, y un componente (A2): un absorbente de infrarrojos que tiene un tamaño de partículas promedio en número de 1 nm a 2000 nm;

la proporción en masa ((A1 + A2)/(B)) del contenido total del componente (A1) y el componente (A2) con respecto al contenido del componente (B) es de 60/100 a 1000/100; y

la proporción en masa ((A2)/(A1 + B)) del contenido del componente (A2) con respecto al contenido total del componente (B) y el componente (A1) es de 0,05/100 a 40/100.

16. Composición de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en la que el componente (A) comprende

un componente (A1): sílice que tiene un tamaño de partículas promedio en número de 1 nm a 400 nm, y un componente (A3): un fotocatalizador que tiene un tamaño de partículas promedio en número de 1 nm a 2000 nm; la proporción en masa ((A1 + A3)/(B)) del contenido total del componente (A1) y el componente (A3) con respecto al contenido del componente (B) es de 60/100 a 480/100; y

la proporción en masa ((A1)/(A1 + A3)) del contenido del componente (A1) con respecto al contenido total del componente (A1) y el componente (A3) es de 85/100 a 99/100.

17. Utilización de la composición de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, para la antirreflexión.

18. Utilización de la composición de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, para la resistencia a disolventes.

19. Utilización de la composición de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, para su uso antiestático.

20. Utilización de la composición de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, para la resistencia al calor.

21. Utilización de la composición de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, para un recubrimiento duro.

22. Película de recubrimiento obtenida a partir de la composición de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21.

23. Película de recubrimiento, según la reivindicación 22, en la que las partículas de polímero están rodeadas del componente (A), y en la que la película formada de un componente (B2) que tiene un punto de corte molecular de 50.000 o menos y está extraído del componente (B) mediante ultrafiltración, tiene un ángulo de contacto con el agua de la superficie de 30° o menos.

24. Película de recubrimiento, según la reivindicación 23, en la que el contenido del componente (B2) es del 5% en masa o menos.

25. Película de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 22 a 24, que tiene un ángulo de contacto con el agua de la superficie a 20°C de 30° o menos.

26. Película de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 22 a 25, en la que la película de recubrimiento, después de una prueba a temperatura elevada y humedad elevada en la que se permite que la película de recubrimiento repose durante 24 horas en las condiciones de temperatura de 90°C y una humedad del 90%, tiene un ángulo de contacto con el agua de la superficie de 20° o menos.

27. Laminado que comprende un sustrato y

una película de recubrimiento obtenida mediante la aplicación de la composición de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, o la película de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 22 a 26, y formada sobre, como mínimo, una de las superficies del sustrato.

28. Laminado, según la reivindicación 27, que tiene una transmitancia de la luz mayor a la transmitancia de la luz del sustrato.

29. Laminado, según la reivindicación 27 ó 28, en el que la película de recubrimiento tiene un índice de refracción de 0,1 o más bajo que el índice de refracción del sustrato.

30. Laminado, según cualquiera de las reivindicaciones 27 a 29, en el que la película de recubrimiento tiene dos o más capas.

31. Laminado, según cualquiera de las reivindicaciones 27 a 30, en el que la capa más externa situada en una cara opuesta del sustrato tiene un índice de refracción de 0,1 o más bajo que el índice de refracción de una capa adyacente a la capa más externa.

32. Laminado, según la reivindicación 30 ó 31, en el que

las capas que constituyen la película de recubrimiento tienen cada una un grosor (dn) de 10 nm a 800 nm y el grosor total (£dn) de la película de recubrimiento es de 100 nm a 4000 nm.

33. Laminado, según cualquiera de las reivindicaciones 27 a 32, en el que el sustrato tiene una transmitancia de la

luz del 30% al 99%.

34. Laminado, según cualquiera de las reivindicaciones 27 a 33, en el que la proporción ((Rc)/(Rb)) de la reflectividad (Re) de una superficie opuesta al sustrato de la película de recubrimiento con respecto a la reflectividad (Rb) de la superficie del sustrato en una cara de la película de recubrimiento es del 98% o más.

35. Laminado, según cualquiera de las reivindicaciones 27 a 34, en el que la diferencia en el índice de refracción entre la película de recubrimiento y el sustrato es de 0,2 o menos.

36. El laminado, según cualquiera de las reivindicaciones 27 a 35, en el que la película de recubrimiento tiene un índice de refracción de 1,30 a 1,48.

37. Laminado, según cualquiera de las reivindicaciones 34 a 36, en el que la superficie del sustrato en la cara de la película de recubrimiento tiene una reflectividad (Rb) del 80% o más.

38. Laminado, según cualquiera de las reivindicaciones 27 a 37, en el que el sustrato comprende, como mínimo, una sustancia seleccionada del grupo que consiste en vidrio, una resina acrílica, una resina de policarbonato, una resina de olefina cíclica, una resina de tereftalato de polietileno y un copolímero de etileno-fluoroetileno.

39. Procedimiento para la fabricación de un laminado, que comprende las etapas de:

formar una película de recubrimiento mediante la aplicación de la composición de recubrimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, como mínimo, sobre una de las superficies de un sustrato, y

aplicar, como mínimo, un tratamiento entre un tratamiento térmico a 70°C o más y un tratamiento de presurización a 0,1 kPa o más a la película de recubrimiento.

40. Laminado, según cualquiera de las reivindicaciones 27 a 38, que es un elemento para utilizar en un aparato de conversión de energía.

41. Laminado, según la reivindicación 40, que es un elemento protector para un módulo de células solares.

42. Módulo de células solares, que comprende el laminado, según la reivindicación 40,

una lámina de soporte dispuesta de manera opuesta al laminado, y

un elemento generador de energía eléctrica dispuesto entre el laminado y la lámina de soporte.

43. Laminado, según la reivindicación 40, que es un elemento protector para un espejo reflectante de la luz.

44. Dispositivo reflector que comprende 5 un espejo reflectante de la luz,

el laminado, según la reivindicación 43, para proteger la superficie de reflexión del espejo reflectante de la luz, y un soporte para soportar el espejo reflectante.

45. Sistema de generación de energía solar térmica que comprende 10 el dispositivo reflector, según la reivindicación 44, y

un aparato para convertir la luz solar recogida por el dispositivo reflector en energía eléctrica.