[发明专利]具有增强的辐射透射能力的多层结构部件

说明书

发明背景

本发明总体上涉及能够增强入射辐射透射性的多层结构部件和形成该 多层结构部件的方法。

由塑料材料如聚碳酸酯或丙烯酸类树脂制成的各种塑料板材结构件是 已知的并可商购。可获得透明或半透明形式的这种板材以用于各种应用。 透明或半透明塑料板材以不同的方式组合而形成多层板结构件(multi-wall sheet structure)，所述结构件用于诸如屋顶、窗口、立面玻璃窗(vertical wall glazing)等需要透光的应用。通常，当辐射照射到表面上时，发生反射、透 射和吸收的某种组合。当可见光照射到塑料表面上时，可忽略塑料对光的 吸收，因此仅考虑反射和透射的模式。因而，如果“R”表示反射光中的电 矢量振幅百分率，则透射光中的电矢量振幅百分率大体上为(100-R)。入射 在透明表面上的可见光的反射率可由式1给定：

R/E＝(ncosφ’-cosφ)/(ncosφ’+cosφ)    (式1)

其中“R”表示反射光中的电矢量振幅，“n”为透明介质的折射率，“φ” 为入射角，φ’为折射角。“E”表示入射光中的电矢量振幅。在垂直入射时， φ和φ’为0，因而透射率由式2给定：

R²/(E)²＝((n-1)/(n+1))²        (式2)

其中“R”、“E”和“n”如前所述。对于垂直入射光，根据式2得出： 对于折射率为1.5的玻璃表面，空气/玻璃界面处的反射值为0.08，或者该 入射光的8％被反射。通常，当太阳辐射以垂直入射的方式作用于塑料板材 时，由于空气/塑料材料折射率的失配，可反射最多约88％的光。由此决定 了透过塑料板材的最大权利。在多层塑料板结构件中，由于存在多个空气/ 塑料材料界面，因而透光效率进一步降低。

玻璃板屋顶系统(glass sheet roofing system)通常提供良好的透光性和多 功能性。然而，这些系统的成本和维护限制了它们的应用并且不利于它们 获得市场认可。玻璃板屋顶系统产生的初始费用是玻璃板本身的成本以及 用于支撑玻璃极大重量的结构件的成本。除了初始费用以外，这些系统弱 的保温能力及其易受损性导致高额的操作和维护费用。对于园艺行业而言 尤为如此，其中温室利润率(greenhouse profit margin)可能由于这些支出而显 著降低。

因此，生产出具有多层设计的聚合物板材，从而赋予玻璃板系统改善 的抗冲击性和改善的保温性能。这些益处可带来降低的操作和维护费用。 然而，聚合物多层板的透光率低于玻璃，由此可降低温室的作物总产量。 例如，尽管不受限于理论，但已证实总透光率的约1％的提高可引起作物产 量的约5％的增加。因而，对于商用温室，非常期望改善屋顶材料的透光率。

因而，需要不仅具有优异的结构刚度，还可透过增加量的入射辐射(例 如电磁辐射或可见辐射)的多层板结构件。

发明内容

在一种实施方案中，披露中空多层结构部件，该中空多层结构部件包 括透射入射辐射的多个间隔板材。所述板材与补强构件(reinforcing member) 连接，其中至少一个板材的一个表面的至少一部分包括多个辐射透射性增 强要素(radiation transmission enhancing element)。

在另一实施方案中，披露包括中空多层结构部件的玻璃窗结构件 (glazing structure)。该玻璃窗结构件包括多个间隔塑料板材，所述塑料板材 透射可见光并与补强构件接合。至少一个板材的至少一个表面包括多个辐 射透射性增强纳米结构要素。

在再一实施方案中，披露提高中空多层结构部件的辐射透射性的方法。 该方法包括在中空多层板结构件的多个间隔板材中的至少一个板材的一个 表面的至少一部分上形成辐射透射性增强结构，其中所述板材与补强构件 连接。

在一种实施方案中，披露多层结构部件。该多层结构部件可包括：顶 板、底板以及设置在顶板和底板之间并与顶板和底板连接的补强构件。辐 射透射性增强要素可设置在多层结构部件的表面上，其中所述辐射透射性 增强要素具有在其底部处测量时约30微米至约3毫米的宽度。该多层结构 部件可具有依据ASTM D-1003-00测量时大于或等于约70％的平均透光率， 其中以从约-80°至约80°的入射角并以约10°的增量对透光率进行测量。