[发明专利]低热导率、降低的密度和低日光吸收的暗色扁平元件

说明书

描述

技术领域

本发明涉及一种暗色扁平元件，优选由塑料、喷漆涂层或纤维材料 制成，具有降低的密度、低热导率和低日光吸收。

出于美观或技术原因染成或涂成暗色并暴露于日晒的表面一般在 日光影响下具有，视颜色强度而定，或多或少变热的不愉快性质。

暗色表面因日晒变热令人感到极为不快，特别是在较小的空间里， 像在车辆内，不管它是轿车、卡车、公共汽车抑或火车车厢的内部。暗 色表面，依据其对日光的吸收程度会或多或少地强烈变热，并且以热辐 射形式和通过空气对流放出所吸收的热量到车内。轿车在夏季的太阳下 停上几个小时后，其方向盘会加热到超过80℃。

太阳能一旦被车辆内的暗色表面吸收，便不能直接离开车辆，因为 车辆的玻璃窗在5～50μm长波红外热辐射范围是不透明的并且又被以 正常方式封闭在存放或停着的车辆中，以致也不能发生任何空气交换。

车辆中表面被着成暗色部分地是出于技术的原因，因为例如浅色前 车厢将被反射到挡风玻璃中，从而对从车里向外看产生不利的影响。

座椅表面出于美观和实际的原因优选地着暗色，因为浅色表面将很 快变脏。

这些暗色表面的相对高的储热容量也对车内变热的缺点作出贡 献。材料的热容量和热导率越高，在材料中可以存储的太阳能就越多。 随后，将通过热辐射和通过空气的对流缓慢散热。虽然加热的空气可通 过在行驶期间敞开车窗较快地交换出去，然而乘员势必将暴露于辐射热 之下，直至存储的热从，例如，前车厢或仪表盘底座“散完”即，变冷 为止。此热辐射只能在车辆行驶期间通过空调来补偿。缺点是行驶期间 即便现代空调也将使车辆的燃料消耗增加约10％。除了高吸热之外，这 些表面还因为其重量而对车辆的燃料消耗作出贡献，正因为如此，要求 较低的重量，例如，通过降低堆积密度。

暗色表面的另一个应用领域是例如住房的塑料鞘和塑料窗框，正如 在，尤其是美国普遍使用的那样。虽然此种鞘和这些窗框着色得不是极 端暗，而是趋于平均色调，但它们仍然表现出惊人高的吸日光能力。因 此，它们在日光影响下强烈变烫，从而导致材料迅速疲劳和老化。它们 的热导率太高，以致它们不能对建筑物的隔热做出有益的贡献。

另一个领域是屋面，它，例如，在美国，通常由沥青屋顶板组成， 或者还有混凝土屋顶板。这些屋面顶板大多保持暗绿色、灰色和红色调 而且其日光吸收作用一般都大于80％。这里依然，高日光吸收导致材料 的迅速疲劳，尤其是沥青屋顶板，由于这样的原因，极端的天气情况， 例如，雹灾，它们将不再能提供对住房的任何保护作用。况且，这些屋 面覆盖物的热阻也太低，因此它们不能对屋顶的隔热做出有益的贡献。

一种热反射涂层描述在专利US 4,272,291(Shtern等人)中，据称 用于抵御天气的影响并减少金属表面，尤其是燃料箱表面的晒热。这据 称是通过含基料涂料制剂中无机金属化合物之间的相互作用达到的。然 而缺点是，此种涂层不具有隔热效果。

一种具有隔热效果的涂层已知于日本待审查专利申请JP 11- 323197(申请号JP10-130742)，它也具有良好的发射性能和相对于 热辐射的良好长波性能，因此它相对于大热效应具有绝缘性能。该涂层 具有透明或透光的真空球，该球由陶瓷材料和结构保持的辅助材料制 成，该辅助材料据称能保证陶瓷泡紧密敛集以及在涂料施涂成膜以后使 它们平坦地排列。丙烯酰胺衍生物、聚乙烯蜡、膨润土和二氧化硅颗粒 据称适合作为此种辅助材料。然而，纤维素、丙烯酸聚合物和聚乙烯醇 也适合。此种涂料由30～60％所提到的中空泡组成。

一种建议用于保护以抵御热效应的涂料还公开在日本待审查专利 申请JP 2000-129172(申请号10-305968)中。特殊的颜料与具有优 异耐天候能力的载体材料彼此结合。据称，由于这样的原因，生成一种 具有在近红外范围显著反射性能的热保护涂层，即便当整个涂层被制成 黑色或暗色时也相对地仅仅很少晒热。为此所采用的颜料能吸收可见区 域的光并反射近红外范围的光。丙烯酸树脂被用作载体材料。在此种工 况中依然，所描述的涂层不具有隔热效果。从该文献中也无法推测出所 描述的涂层的密度和热导率的数值。