[發明專利]抗污組合物、施加方法和施加設備

在審

• 申請號: 201380035714.X
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN104718168A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: K·A·布朗;T·N·納魯姆;景乃勇;T·J·赫布林克
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: C03C17/00
• 分類號: C03C17/00;C03C17/22;C09D5/16
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 陳長會

技術領域

本公開整體涉及抗污組合物、施加抗污組合物的方法和用于施加抗污組合物的設備。

背景技術

可再生能源是指來源于可補充的自然資源諸如陽光、風、雨、潮汐以及地熱的能量。隨著技術的進步和全球人口的增長，對可再生能源的需求大幅提高。盡管當今化石燃料提供了絕大部分的能量消耗，但這些燃料是不可再生的。對這些化石燃料的全球性依賴不僅帶來關于其耗盡的擔憂，還帶來對于由燃燒這些燃料所致的排放有關的環境擔憂。由于這些擔憂，世界各國一直都在倡導對大規模和小規模可再生能源的開發。當今前景較好的能源之一為陽光。目前全世界有數百萬的家庭從太陽能發電獲得電力。對太陽能電力不斷增長的需求伴隨著對能夠滿足這些應用要求的器件和材料的不斷增長的需求。

如果光學表面變臟/當光學表面變臟時，光學部件的玻璃表面(“光學表面”)如當在使用時透射、吸收或反射光的那些的性能將降低。沾污通常降低透光率、增加吸收率和/或增加光散射。對于經受恒定戶外暴露的光學表面，這特別成問題。這樣的光學表面的例子包括但不限于光伏(PV)組件的面向太陽的玻璃表面、太陽能發電系統中采用的鏡的玻璃表面(其中所述鏡的功能是在有或沒有同時的聚光的情況下向收集裝置或PV組件引導入射太陽光)、玻璃透鏡(例如，菲涅爾透鏡)和玻璃建筑窗用玻璃(例如，窗戶)。在一些應用中，玻璃基底包括玻璃層和金屬層。具有高的鏡面或總半球反射率的鏡可用在某些太陽能發電系統中，并且這樣的鏡特別易于因甚至小量的沾污而發生性能退化。

有許多可能造成沾污的材料，但粉塵積聚是一個特別的問題，尤其是在可能經歷相對濕度非常低的時期的干燥場所，例如沙漠。已經作出許多嘗試來提供將防止或減少沾污的光學表面涂層或處理。然而，產生當最初施加時對光學性能沒有影響并且在干燥的塵土飛揚的場所保持可接受的外觀并使在裝置上的后續沾污最小化的涂層的材料和方法尚未見公開。

發明內容

本發明的申請人認識到如果表面被沾污，光學表面的性能會降低。例如，在干燥場所中安裝在戶外的光學表面，尤其是低相對濕度期間將積聚干燥的粉塵，并且這種沾污可顯著降低光學部件的性能。本公開的發明人發現在一段時間內減少積聚在光學表面上的干燥粉塵的量的涂料組合物、施加方法和施加裝置。

本公開的發明人認識到沾污可導致太陽能發電裝置降低的性能和/或效率。降低的性能和/或效率可能導致減少的發電。本公開的發明人發現將保持或增大由太陽能裝置生成的能量的量的涂料組合物、施加方法和施加裝置。

本公開的發明人認識到空氣懸浮灰塵的組成、其附接到玻璃表面、粘附到玻璃表面和偶然地從玻璃表面移除的機制以及該灰塵對性能的影響顯著不同于其它類型的沾污如水漬或油性污垢積聚。

本公開的發明人認識到外觀為光學表面的另一重要性能要求。外觀由觀察者主觀判斷，并可能與光學性質相關性不大，特別是借助于儀器測量的那些。緊跟著施加涂層對于外觀是重要的，并優選涂層在首次施加時不產生從任何視角可見的光學效應。因此優選的涂層非常薄，優選小于50nm、并且更優選小于40nm厚，并且非常均勻，基本上不含大于300nm的空隙(未涂覆區域)，并且厚度的變化不超過平均涂層厚度的30％。

本公開的發明人認識到，除初始外觀外，涂覆制品的外觀必須在光學表面上的涂層的整個壽命周期過程中都是可接受的。提供灰塵積聚的可用減少的涂層可能隨著時間積聚一定量的灰塵，并且這樣的灰塵積聚優選均勻地發生以提供可接受的外觀。為實現此目標，本公開的發明人認識到，當最初施加涂層時，該涂層必須是均勻的以在涂層的壽命內提供均一的性能。

本公開的發明人認識到，光學部件可被安裝在環境敏感場所、由對保護環境特別感興趣的人操作和/或需要滿足各種環境、健康和安全要求。環境、健康和安全要求正變得越來越難以滿足，并且需要不含溶劑、表面活性劑、潤濕劑、流平劑、反應性材料如偶聯劑或通常用來獲得有利的涂層性能如均勻鋪展和/或對表面的粘附的其它添加劑的涂料組合物。

本公開的發明人認識到，優選抗污涂層提供一段時間的戶外灰塵積聚防護。這段時間越長越好。因此優選涂層是耐久的。在戶外環境中，特別是有機材料常常易于在紫外光作用下降解，故優選避免有機材料(包括例如聚合物、表面活性劑、潤濕劑、流平劑、反應性材料如偶聯劑)的引入。