DE102011103425A1 - Wavelength selective reflective coating - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine wellenlängenselektiv reflektierende Beschichtung für transparente oder transluzente Substrate, wie sie insbesondere für Gewächshäuser, Folienbauten, vorzugsweise solche für landwirtschaftliche Zwecke und die Aufzucht von Pflanzen, für Be- und Überdachungen, für Dachfenster, Wintergärten und Volieren eingesetzt werden, ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Beschichtung sowie deren Verwendung.The present invention relates to a wavelength-selective reflective coating for transparent or translucent substrates, such as those used in particular for greenhouses, film structures, preferably those for agricultural purposes and the cultivation of plants, for roofs and roofs, for skylights, winter gardens and aviaries, a method for the production of such a coating and its use.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine wellenlängenselektiv reflektierende Beschichtung für transparente oder transluzente Substrate, wie sie insbesondere für Gewächshäuser, Folienbauten, vorzugsweise solche für landwirtschaftliche Zwecke und die Aufzucht von Pflanzen, für Be- und Überdachungen, für Dachfenster, Wintergärten und Volieren eingesetzt werden.The present invention relates to a wavelength-selective reflective coating for transparent or translucent substrates, as used in particular for greenhouses, film structures, preferably those for agricultural purposes and the cultivation of plants, for roofing and roofing, for skylights, conservatories and aviaries.
Mit transparenten oder transluzenten Flächen umschlossene oder bedachte Räume haben in der Regel das Problem einer zu hohen Wärmeeinstrahlung im Sommer und einer damit verbundenen hohen Raumtemperatur. Es wurden daher schon mehrfach Lösungen zur Beschichtung oder Modifizierung solcher Flächen, die meist aus Glas oder geeigneten Polymerplatten oder -folien bestehen, vorgeschlagen, die eine zu hohe Durchlässigkeit der im solaren Spektrum vorhandenen Wärmestrahlung vermeiden sollen. In der Regel sind solche Lösungen daraufhin ausgerichtet, die im nahen Infrarobereich (NIR) eingestrahlte Wärmestrahlung zu reflektieren.Rooms enclosed or covered with transparent or translucent surfaces generally have the problem of excessive heat radiation in summer and a high room temperature associated therewith. There have therefore been several solutions for coating or modification of such surfaces, which are usually made of glass or suitable polymer plates or films, proposed to avoid too high a permeability of existing in the solar spectrum heat radiation. As a rule, such solutions are then designed to reflect the radiated heat in the near infrared range (NIR).
So ist beispielsweise in der
Ähnliche Pigmente, die ebenfalls eine rote Interferenzfarbe aufweisen, werden in der
Bei Bauten, die im landwirtschaftlichen Bereich, insbesondere zur Pflanzenaufzucht, verwendet werden, beispielsweise bei Gewächshäusern, führt jedoch nicht nur eine hohe Einstrahlung im NIR-Bereich zu möglichen Verbrennungen oder anderen Hitzeschäden an den Pflanzen, sondern auch ein hoher Anteil an grüner Strahlung im solaren Spektrum, da diese eine besonders hohe Energiedichte aufweist. Außerdem kann grünes Licht von der Pflanze für ein kompaktes Pflanzen- und Früchtewachstum praktisch nicht verwertet werden. Es gibt daher auch bereits mehrere technische Lösungen für die Beschichtung von Gewächshäusern und dergleichen, die neben der NIR-Strahlung auch das grüne Licht des solaren Spektrums entweder absorbieren oder reflektieren.In buildings that are used in the agricultural sector, in particular for plant breeding, for example in greenhouses, but not only a high irradiation in the NIR area leads to possible burns or other heat damage to the plants, but also a high proportion of green radiation in the solar Spectrum, as this has a particularly high energy density. In addition, green light from the plant can not be practically utilized for compact plant and fruit growth. There are therefore already several technical solutions for the coating of greenhouses and the like, which also absorb or reflect the green light of the solar spectrum in addition to the NIR radiation.
Aus der
Für die die Pflanzen bestäubenden Insekten ist es auf Grund ihres vom Menschen verschiedenen Bereichs der Farbwahrnehmung (bei Insekten in den UV-Bereich verschoben, daher keine Rotwahrnehmung) schwierig, bei einer Undurchlässigkeit der das Gewächshaus umgebenden Flächen für grünes Licht die Blüten von den restlichen Pflanzenbestandteilen zu unterscheiden, zumal viele dieser Flächen auch gegen die Durchlässigkeit von UV-Licht geschützt sind. In letzterem Falle wird vom Insekt nur die blaue Farbe wahrgenommen, so dass die Blüten der Pflanzen in der Regel nicht wegen ihrer Farbe, sondern nur wegen ihres Geruchs oder eher zufällig gefunden werden.For insect pollinating insects, it is difficult due to their different from human color perception (insects in the UV range shifted, therefore no red perception), with an opacity of the greenhouse surrounding areas for green light, the flowers of the remaining plant components many of these surfaces are also protected against the transmission of UV light. In the latter case, only the blue color is perceived by the insect, so that the flowers of the plants are usually not found because of their color, but only because of their smell or rather random.
In Anbetracht der vielfältigen Voraussetzungen für eine erfolgreiche Pflanzenaufzucht in Gewächshäusern oder ähnlichen Anlagen wäre es daher von Vorteil, die diese Gebäude umhüllenden oder bedachenden transparenten oder transluzenten Flächen derartig beschichten oder ausrüsten zu können, dass sowohl das gesamte, für das Pflanzenwachstum benötigte und verwertbare Licht in das Innere der Gebäude gelangen kann und Insekten die Blüten der Pflanzen vergleichsweise mühelos auf Grund ihrer Farbigkeit auffinden können, als auch dass nach Möglichkeit energiereiche Strahlung nicht in die umbauten Räume eindringen kann.In view of the diverse conditions for successful plant growth in greenhouses or similar plants, it would therefore be advantageous to be able to coat or equip the transparent or translucent surfaces surrounding or covering these buildings in such a way that both the entire light that is required and usable for plant growth grows the interior of the buildings can reach and insects can find the flowers of the plants comparatively effortlessly due to their colourfulness, as well as that if possible high-energy radiation can not penetrate into the enclosed spaces.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine wellenlängenselektiv reflektierende Beschichtung für transparente oder transluzente Substrate zur Verfügung zu stellen, die jeweils möglichst viele und Idealerweise alle der genannten Anforderungen gleichermaßen erfüllt, so dass das Pflanzenwachstum in den mit den beschichteten Substraten umbauten Räumen vorteilhaft beeinflusst werden kann.It is therefore an object of the present invention to provide a wavelength-selective reflective coating for transparent or translucent substrates, which equally fulfills as many and, ideally, all of the stated requirements so that plant growth in the rooms enclosed with the coated substrates is advantageously influenced can.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Beschichtung zur Verfügung zu stellen.Another object of the invention is to provide a method for producing such a coating.
Darüber hinaus ist es auch Aufgabe der Erfindung, die Verwendung der genannten Beschichtung aufzuzeigen.In addition, it is also an object of the invention to show the use of said coating.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst durch eine wellenlängenselektiv reflektierende, Interferenzpigmente und polymeres Bindemittel oder Interferenzpigmente und Polymerkomponente enthaltende, feste Beschichtung für transparente oder transluzente Substrate, wobei die Beschichtung unter Einwirkung von solarer Strahlung für mindestens 60% des einfallenden blauen Lichtes, bezogen auf die Wellenlänge von 470 nm, sowie für mindestens 60% des einfallenden roten Lichtes, bezogen auf die Wellenlänge von 680 nm, durchlässig ist.The object of the present invention is achieved by a wavelength-selectively reflecting, interference pigments and polymeric Binder or interference pigments and polymer component-containing, solid coating for transparent or translucent substrates, wherein the coating under the action of solar radiation for at least 60% of the incident blue light, based on the wavelength of 470 nm, and at least 60% of the incident red light, relative to the wavelength of 680 nm, is permeable.
Außerdem wird die Aufgabe der Erfindung auch durch ein Verfahren zur Herstellung der vorab genannten Beschichtung gelöst, wobei ein Interferenzpigment mit grüner Interferenzfarbe und ein Interferenzpigment mit gelber Interferenzfarbe, einzeln oder als Gemisch, mit einem polymeren Bindemittel oder einer polymeren oder polymerisierbaren Komponente, optional Additiven sowie ggf. einem Lösemittel gemischt und
- a) zu einem polymeren Formkörper, oder
- b) zu einer Beschichtungszusammensetzung
- a) to a polymeric molding, or
- b) to a coating composition
Des Weiteren wird die Aufgabe der Erfindung auch durch die Verwendung der vorab beschriebenen Beschichtung zur Herstellung von Gewächshäusern und Folienbauten, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke oder die Anzucht von Pflanzen, sowie für Lichtkuppeln, Be- und Überdachungen, Dachfenster, Gartenanlagen, Volieren und Wintergärten gelöst.Furthermore, the object of the invention is also achieved by the use of the coating described above for the production of greenhouses and film structures, especially for agricultural purposes or the cultivation of plants, and for skylights, roofing and roofing, skylights, gardens, aviaries and conservatories.
Erfindungsgemäß handelt es sich bei der wellenlängenselektiv reflektierenden Beschichtung um eine feste Beschichtung auf einem transparenten oder transluzenten Substrat, welche entweder Interferenzpigmente und mindestens ein geeignetes polymeres Bindemittel, oder Interferenzpigmente und mindestens eine Polymerkomponente enthält.According to the invention, the wavelength-selective reflective coating is a solid coating on a transparent or translucent substrate which contains either interference pigments and at least one suitable polymeric binder, or interference pigments and at least one polymer component.
Die erfindungsgemäße Beschichtung ist bei Einwirkung von solarer Strahlung (unverminderte Strahlung über das gesamte solare Spektrum) für mindestens 60% des einfallenden blauen Lichtes, bezogen auf die Wellenlänge von 470 nm, sowie für mindestens 60% des einfallenden roten Lichtes, bezogen auf die Wellenlänge von 680 nm, durchlässig, d. h. transmittiert den genannten prozentualen Anteil des eingestrahlten Lichtes bei den gegebenen Wellenlängen. Maximal kann die Transmission in den genannten Bereichen in der erfindungsgemäßen Beschichtung jeweils etwa 80% des eingestrahlten Lichtes betragen.The coating according to the invention is on exposure to solar radiation (undiminished radiation over the entire solar spectrum) for at least 60% of the incident blue light, based on the wavelength of 470 nm, as well as for at least 60% of the incident red light, based on the wavelength of 680 nm, permeable, d. H. transmits the stated percentage of the incident light at the given wavelengths. In each case, the transmittance in the areas mentioned in the coating according to the invention can be at most about 80% of the incident light.
Vorzugsweise beträgt die Transmission 65 bis 75% des einfallenden blauen Lichtes sowie 65 bis 75% des einfallenden roten Lichtes, bezogen auf die oben genannten jeweiligen Wellenlängen.Preferably, the transmission is 65 to 75% of the incident blue light and 65 to 75% of the incident red light, based on the above-mentioned respective wavelengths.
Da sich Reflexions- bzw. Transmissionswerte der erfindungsgemäßen Beschichtungen selbstverständlich naturgemäß nicht stufenförmig, sondern wellenförmig ändern, liegen damit die Transmissionswerte im gesamten roten und blauen Wellenlängenbereich, auch außerhalb der genannten Bezugswellenlängen, insgesamt hoch und nur geringfügig unterhalb der genannten Maximalwerte.Naturally, since reflection or transmission values of the coatings according to the invention do not change stepwise but wave-like, the transmission values in the entire red and blue wavelength range, even outside the reference wavelengths, are high overall and only slightly below the maximum values mentioned.
Die Bestimmung der Transreflexions- und Reflexionsmesswerte kann erfindungsgemäß mittels eines UV-Vis-NIR-Spektrometers Lambda 900 der Fa. Perkin Elmer oder einem anderen geeigneten UV-Vis-NIR-Spektrometer erfolgen. Zur Aufnahme der Reflexions- und Transreflexionsspektren werden dazu zu vermessende freie Lackfilme vor oder hinter einer Ulbricht-Kugel bei variablen Einfallswinkeln des Messstrahls (15°, 25°, 45°, 75°, 90°) positioniert.The determination of the transreflection and reflection measured values can be carried out according to the invention by means of a UV-Vis-NIR spectrometer Lambda 900 from Perkin Elmer or another suitable UV-Vis-NIR spectrometer. To record the reflectance and transreflection spectra, free paint films to be measured are positioned in front of or behind an integrating sphere at variable angles of incidence of the measuring beam (15 °, 25 °, 45 °, 75 °, 90 °).
Die Bestimmung der Transmissionswerte (Durchlässigkeit) erfolgt erfindungsgemäß wie folgt:
Die entsprechenden freien Lackfilme werden hergestellt, indem Lackproben durch Rakeln einer Beschichtungszusammensetzung (Interferenzpigmente in einer geeigneten Konzentration, in einem üblichen Lackbildenden Bindemittel unter Einsatz eines Dispermats eingerührt) auf eine PVF-Folie aufgebracht, getrocknet und von der PVF-Folie abgezogen werden, und als freie Lackfilme mit einer geeigneten Trockenschichtdicke (beispielsweise 20 ± 1 μm) für die spektroskopischen Untersuchungen verwendet werden. Bei der Aufnahme der Reflexionsspektren mit der Ulbricht-Kugel (Bedingungen und Messgerät wie oben genannt) wird die Rückseite des freien Lackfilms mit einer Lichtfalle abgedeckt. Als Lichtfalle dient ein dünnes Blech mit einer dem Lack zugewandten matten, schwarzen Seite und einer diffus reflektierenden weissen Rückseite. Die Transreflexionsmessungen der freien Lackfilme werden ohne Lichtfalle durchgeführt. Aus den Reflexions- und den Transreflexionsspektren werden mathematisch die Transmissionsspektren abgeleitet.The determination of the transmission values (permeability) takes place according to the invention as follows:
The corresponding free paint films are prepared by coating paint samples onto a PVF film by knife coating a coating composition (interference pigments in an appropriate concentration, stirred in a conventional paint-forming binder using a dispermat), drying and stripping from the PVF film, and as free paint films with a suitable dry film thickness (for example, 20 ± 1 microns) are used for spectroscopic studies. When taking the reflection spectra with the Ulbricht sphere (conditions and measuring device as mentioned above), the back side of the free lacquer film is covered with a light trap. The light trap is a thin sheet metal with a matt black side facing the varnish and a diffusely reflecting white back. The transreflection measurements of the free coating films are carried out without light trap. The transmission spectra are mathematically derived from the reflection and transreflection spectra.
Die Messungen erfolgen jeweils gegen eine Blindprobe aus einem nichtpigmentiertem Lackfilm gleicher Schichtdicke. Bewertet wird die Differenz beider Messungen.The measurements are carried out in each case against a blank sample of a non-pigmented coating film of the same layer thickness. The difference between the two measurements is evaluated.
Erfindungsgemäß stehen die in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen angegebenen Transmissionswerte für die berechnete Transmission der Probe, integriert über die Messwerte unter allen genannten Winkeln des Messstrahls.According to the invention, the transmission values given in the present description and the claims are for the calculated transmission of the sample, integrated over the measured values at all the aforementioned angles of the measuring beam.
Entsprechende Reflexionswerte und Transreflexionswerte können den bei jedem Winkel des Messstrahls erstellten Reflexionsspektren bzw. Transreflexionsspektren jeweils direkt entnommen und anschließend über den gesamten Messbereich integriert werden (integrierte Werte über die Messwerte unter allen Winkel des Messstrahls). Alle in der vorliegenden Beschreibung angegebenen Reflexionswerte und Transreflexionswerte, ebenso wie die daraus errechneten Transmissionswerte, beziehen sich auf solche integrierten Messwerte, wenn nicht anders angegeben.Corresponding reflection values and transreflection values can be the reflection spectra created at each angle of the measurement beam or Transreflection spectra are each taken directly and then integrated over the entire measuring range (integrated values on the measured values at all angles of the measuring beam). All reflection values and transreflection values given in the present description, as well as the transmission values calculated therefrom, refer to such integrated measurement values, unless stated otherwise.
Die oben beschriebene Transmissionseigenschaft (Durchlässigkeit) der erfindungsgemäßen Beschichtung gewährleistet genügend große Anteile an rotem und blauem Licht, die durch die Beschichtung hindurch auf den Innenraum von Gebäuden, Bauten, Gebäudeteilen etc. treffen, die von mit der Beschichtung versehenen transparenten oder transluzenten Substraten umbaut sind, beispielsweise Gewächshäusern. Dieser hohe Anteil an transmittiertem roten und blauen Licht kann für ein kompaktes Wachstum von Stängeln und Früchten von Pflanzen gut verwertet werden.The above-described transmission property (permeability) of the coating according to the invention ensures sufficiently large proportions of red and blue light which strike through the coating onto the interior of buildings, buildings, parts of buildings, etc. which are surrounded by transparent or translucent substrates provided with the coating For example, greenhouses. This high proportion of transmitted red and blue light can be well utilized for a compact growth of stems and fruits of plants.
Von besonderem Vorteil für das gewünschte Pflanzenwachstum ist es, wenn die Anteile an transmittiertem roten und blauen Licht annähernd die gleiche Größenordnung aufweisen. Erfindungsgemäß beträgt daher in der erfindungsgemäßen Beschichtung das Verhältnis von durchgelassenem roten und blauen Licht zueinander 0,9:1 bis 1,1:1. Diese Angaben beziehen sich auf die prozentuale Transmission sowohl bei den genannten Wellenlängenwerten von 470 nm für blaues Licht und 680 nm für rotes Licht, als auch auf die prozentuale Transmission integriert über die gesamten Wellenlängenbereiche für blaues Licht (ca. 430 bis 490 nm) und rotes Licht (ca. 630 bis 780 nm).Of particular advantage for the desired plant growth is when the proportions of transmitted red and blue light have approximately the same order of magnitude. According to the invention, therefore, in the coating according to the invention, the ratio of transmitted red and blue light to one another is 0.9: 1 to 1.1: 1. These figures relate to the percentage transmission both at the wavelengths of 470 nm for blue light and 680 nm for red light, and integrated into the percent transmission over the entire wavelength ranges for blue light (about 430 to 490 nm) and red Light (about 630 to 780 nm).
Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Beschichtung auch für mindestens 25% des gesamten, im Wellenlängenbereich zwischen 280 und 420 nm einfallenden Lichtes durchlässig. Vorzugsweise werden 30 bis 70%, insbesondere 45 bis 60% des gesamten, im Wellenlängenbereich zwischen 280 und 420 nm einfallenden Lichtes durchgelassen.In addition, the coating according to the invention is also permeable to at least 25% of the total light incident in the wavelength range between 280 and 420 nm. Preferably, 30 to 70%, in particular 45 to 60% of the total light incident in the wavelength range between 280 and 420 nm is transmitted.
Hierbei handelt es sich um Licht aus dem nahen UV-Bereich. Das Lichtabsorptionsspektrum der Photorezeptoren der Honigbiene, ebenso wie das anderer Insekten mit Komplexaugen (Facettenaugen) weist unter anderem ein Maximum bei etwa 340 nm auf. Licht dieser Wellenlänge und des angrenzenden UV-Bereiches kann also beispielsweise von der Honigbiene gut wahrgenommen werden. Tritt nun solches Licht durch eine transparente oder transluzente Abdeckung in ein Gewächshaus oder einen anderen umbauten Raum ein, kann das Insekt Blüten innerhalb des umbauten Bereiches, die dieses UV-Licht reflektieren, zum Beispiel auch weiße Blüten, sehen. Ist die Umbauung dagegen gegenüber dem Eindringen von UV-Licht komplett geschützt, steht dem Insekt nur der blaue und der grüne Bereich des eingestrahlten Lichtes zum Sehen zur Verfügung. Allerdings ist grünes Licht, wie oben bereits dargelegt, ein Träger hoher Energie, so dass die damit eingetragenen Wärmestrahlung sich negativ auf das Pflanzenwachstum auswirken würde. Es ist daher vorteilhaft für das Pflanzenwachstum, den grünen Bereich des eingestrahlten Lichtes an einer Umbauung zu absorbieren oder zu reflektieren.This is light from the near UV range. The light absorption spectrum of the photoreceptors of the honeybee, as well as that of other insects with complex eyes (compound eyes) has, among other things, a maximum at about 340 nm. Light of this wavelength and the adjacent UV range can therefore be well perceived by the honeybee, for example. If such light now passes through a transparent or translucent cover into a greenhouse or other enclosed space, the insect can see flowers within the built-in area which reflect this UV light, for example also white flowers. On the other hand, if the construction is completely protected against the penetration of UV light, only the blue and green areas of the incident light are available for the insect to see. However, green light, as already explained above, a carrier of high energy, so that the heat radiation thus registered would have a negative effect on plant growth. It is therefore advantageous for plant growth to absorb or reflect the green area of the incident light at a conversion.
Eine Absorption grünen Lichtes scheidet aber aus verschiedenen Gründen aus, da die mit solchen Elementen umbauten Gewächshäuser eine starke rote Eigenfarbe aufweisen würden, was weder ästhetisch noch anderweitig mit den an Gewächshäuser gestellten Anforderungen übereinstimmen würde.However, absorption of green light is ruled out for various reasons, since the greenhouses converted with such elements would have a strong red inherent color, which would not correspond either aesthetically or otherwise with the requirements placed on greenhouses.
Erfindungsgemäß reflektiert daher die Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mindestens 35% und vorzugsweise 37 bis 50% des eingestrahlten grünen Lichtes, bezogen auf eine Wellenlänge von 530 nm. Diese Reflexion ist, wie auch insgesamt die Reflexion im grünen Bereich (Licht von ca. 490 nm bis 550 nm Wellenlänge), vorzugsweise höher als die Reflexion bei jeder anderen Wellenlänge und damit jeder anderen Farbe. Daraus folgt, dass die erfindungsgemäße Beschichtung bei direkter Betrachtung nahe des Glanzwinkels (Bereich im Abstand von jeweils etwa 1° bis 25° angrenzend an den Glanzwinkel) eine grüne Farbgebung (Reflexionsfarbe) aufweist.According to the invention, therefore, the coating according to the present invention reflects at least 35% and preferably 37 to 50% of the irradiated green light, based on a wavelength of 530 nm. This reflection, as well as the total reflection in the green region (light of about 490 nm to 550 nm wavelength), preferably higher than the reflection at any other wavelength and thus any other color. It follows that the coating of the invention has a green color (reflection color) when viewed directly near the glancing angle (range at a distance of about 1 ° to 25 ° adjacent to the glancing angle).
Darüber hinaus reflektiert die erfindungsgemäße Beschichtung auch vorzugsweise mindestens 15%, vorzugsweise mindestens 20%, und insbesondere 30 bis 40%, des gesamten, im Wellenlängenbereich von 780 nm bis 2250 nm einfallenden Lichtes. Hierbeit handelt es sich um Licht im Infrarotbereich. Insbesondere wird Licht im NIR (nahes Infrarot, 780 bis 1100 nm) reflektiert. Dieser Wellenlängenbereich ist ebenfalls Träger einer hohen Lichtenergie und bekannt als Wärmestrahlung. Die Reflexion eines großen Teils dieser Wärmestrahlung führt daher, gemeinsam mit der oben beschriebenen Reflexion im grünen Wellenlängenbereich, dazu, dass ein großer Teil an energiereicher Strahlung des solaren Spektrums von der erfindungsgemäßen Beschichtung reflektiert wird und damit nicht ins Innere der umbauten Räume eindringen kann.In addition, the coating according to the invention also preferably reflects at least 15%, preferably at least 20%, and in particular 30 to 40%, of the total light incident in the wavelength range from 780 nm to 2250 nm. This is about light in the infrared range. In particular, light is reflected in the NIR (near infrared, 780 to 1100 nm). This wavelength range is also a carrier of high light energy and known as thermal radiation. The reflection of a large part of this heat radiation, therefore, together with the above-described reflection in the green wavelength range, causes a large part of high-energy radiation of the solar spectrum is reflected by the coating of the invention and thus can not penetrate into the interior of the rooms.
Erfindungsgemäß enthält die Beschichtung mindestens ein Interferenzpigment (eine Sorte). Dabei kann es sich um ein Interferenzpigment handeln, welches die genannten Reflexions- und Transmissionseigenschaften für blaues, rotes und grünes Licht, und vorteilhafterweise auch zusätzlich die genannten Reflexions- und Transmissionseigenschaften für NIR- und UV-Licht aufweist.According to the invention, the coating contains at least one interference pigment (one type). This may be an interference pigment which has the aforementioned reflection and transmission properties for blue, red and green light, and advantageously also the aforementioned reflection and transmission properties for NIR and UV light.
Es ist jedoch besonders vorteilhaft, wenn die genannten und erforderlichen Reflexions- und Transmissionseigenschaften mit geeigneten Mischungen von Interferenzpigmenten eingestellt werden. However, it is particularly advantageous if the mentioned and required reflection and transmission properties are adjusted with suitable mixtures of interference pigments.
Es hat sich insbesondere herausgestellt, dass Mischungen von Interferenzpigmenten mit grüner Interferenzfarbe und Interferenzpigmenten mit gelber Interferenzfarbe sich sehr gut zur Einstellung der erforderlichen spektralen Eigenschaften für die erfindungsgemäße Beschichtung eignen. Daher enthält die erfindungsgemäße Beschichtung in einer besonders bevorzugten Ausführungsform mindestens ein Interferenzpigment mit grüner Interferenzfarbe und mindestens ein Interferenzpigment mit gelber Interferenzfarbe.It has been found, in particular, that mixtures of interference pigments with green interference color and interference pigments with yellow interference color are very suitable for setting the required spectral properties for the coating according to the invention. Therefore, in a particularly preferred embodiment, the coating according to the invention contains at least one interference pigment with green interference color and at least one interference pigment with yellow interference color.
Interferenzpigmente sind Perlglanzpigmente, die neben einem charakteristischen Perlglanz, der durch Mehrfachreflexion von transparenten Plättchen mit hoher Brechzahl (Perlglanzpigmente) bei deren paralleler Orientierung im Anwendungsmedium auftritt, zusätzlich auch Interferenzfarben aufweisen. Während klassische Perlglanzpigmente lediglich aus Pigmentplättchen aus hochbrechenden Materialien bestehen, werden erfindungsgemäß Interferenzpigmente eingesetzt, die auf einem plättchenförmigen, nichtmetallischen, anorganischen, transparenten Träger eine hochbrechende Schicht aufweisen.Interference pigments are pearlescent pigments, which in addition to a characteristic pearlescence, which also occurs by interference reflection of transparent platelets with high refractive index (pearlescent pigments) in their parallel orientation in the application medium, interference colors. Whereas classic pearlescent pigments merely consist of pigment platelets of high-index materials, according to the invention interference pigments are used which have a high-index layer on a platelet-shaped, non-metallic, inorganic, transparent support.
Die Interterenzfarbe der Interferenzpigmente ist die Farbe, die das Pigment im ansonsten transparenten und farblosen Applikationsmedium, beispielsweise in einer Beschichtung, bei nahezu paralleler Ausrichtung der Mehrheit der einzelnen Pigmentteilchen bezüglich der (planen) Oberfläche des Applikationsmediums und bei Betrachtung unter einem Winkel gerade knapp außerhalb des Glanzwinkels (im Messwinkel von 15° bzw. bei einem Betrachtungswinkel im Bereich von ca. 1° bis ca. 25° beidseitig des Glanzwinkels) aufweist.The interference color of the interference pigments is the color of the pigment in the otherwise transparent and colorless application medium, for example in a coating, with nearly parallel alignment of the majority of the individual pigment particles with respect to the (plane) surface of the application medium and viewed at an angle just outside the Gloss angle (in the measurement angle of 15 ° or at a viewing angle in the range of about 1 ° to about 25 ° on both sides of the gloss angle).
Bevorzugt werden erfindungsgemäß das Interferenzpigment mit grüner Interterenzfarbe und das Interferenzpigment mit gelber Interferenzfarbe in einem Verhältnis von 60:40 bis 85:15 in der Beschichtung eingesetzt. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis 65:35 bis 80:20, insbesondere 70:30 bis 75:25, jeweils bezogen auf das Gewicht der Pigmente.According to the invention, the interference pigment with green interference color and the interference pigment with yellow interference color in a ratio of 60:40 to 85:15 are preferably used in the coating. The ratio is preferably 65:35 to 80:20, in particular 70:30 to 75:25, in each case based on the weight of the pigments.
Erfindungsgemäß werden Interferenzpigmente mit grüner und gelber Interterenzfarbe eingesetzt, die jeweils aus einem plättchenförmigen transparenten, farblosen Trägermaterial und aus einer hochbrechenden, farblosen Schicht bestehen.According to the invention, interference pigments with green and yellow interference color are used, each of which consists of a platelet-shaped transparent, colorless carrier material and of a high refractive, colorless layer.
Als plättchenförmiges transparentes Trägermaterial kommen üblicherweise für Interferenzpigmente eingesetzte anorganische plättchenförmige Trägermaterialien zum Einsatz, wie beispielsweise natürlicher oder synthetischer Glimmer, Talk, Kaolin, aber auch SiO2-Plättchen, Al2O3-Plättchen, Glasplättchen oder Borosilikatplättchen. Bevorzugt werden natürlicher oder synthetischer Glimmer eingesetzt.As a platelet-shaped transparent support material usually used for interference pigments inorganic platelet-shaped support materials are used, such as natural or synthetic mica, talc, kaolin, but also SiO 2 platelets, Al 2 O 3 platelets, glass flakes or borosilicate platelets. Preference is given to using natural or synthetic mica.
Bei der hochbrechenden farblosen Schicht handelt es sich um übliche hochbrechende Schichten von Interferenzpigmenten, beispielsweise um Schichten, die aus TiO2, ZrO2 oder BiOCl, den Oxidhydraten von TiO2 oder ZrO2, oder Mischungen aus den Oxidhydraten und den jeweiligen Oxiden bestehen, oder die TiO2, ZrO2 oder die entsprechenden Oxidhydrate zu einem Anteil von mindestens 80 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Schicht, enthalten.The high refractive colorless layer is conventional high refractive index layers of interference pigments, for example layers consisting of TiO 2 , ZrO 2 or BiOCl, the oxide hydrates of TiO 2 or ZrO 2 , or mixtures of the oxide hydrates and the respective oxides, or the TiO 2 , ZrO 2 or the corresponding oxide hydrates in a proportion of at least 80 wt .-%, based on the weight of the layer containing.
Weitere Bestandteile der hochbrechenden transparenten Schicht können die Oxide oder Oxidhydrate von Sn, Si, Ce, Al, Ca oder Zn sein, die jedoch höchstens mit einem Anteil von 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der hochbrechenden Schicht, in dieser vorliegen und die optischen Eigenschaften, insbesondere die Interferenzfarbe, der Interferenzpigmente nicht wesentlich bestimmen.Further constituents of the high-index transparent layer may be the oxides or oxide hydrates of Sn, Si, Ce, Al, Ca or Zn, which, however, are present therein at most in a proportion of 20% by weight, based on the weight of the high-index layer the optical properties, in particular the interference color, which do not significantly determine interference pigments.
Vorzugsweise wird erfindungsgemäß sowohl für das Interferenzpigment mit grüner Interferenzfarbe als auch für das Interferenzpigment mit gelber Interferenzfarbe eine hochbrechende Schicht eingesetzt, die entweder aus TiO2 besteht oder TiO2 mit einem Anteil von mindestens 80 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der hochbrechenden Schicht, enthält. Beide Varianten der hochbrechenden transparenten Schicht werden nachfolgend als TiO2-Schicht bezeichnet.Preferably, according to the invention, a high-index layer is used both for the interference pigment with green interference color and for the interference pigment with yellow interference color, which consists either of TiO 2 or TiO 2 with a fraction of at least 80% by weight, based on the weight of the high-index layer , contains. Both variants of the high-index transparent layer are referred to below as the TiO 2 layer.
Insbesondere vorteilhaft ist der Einsatz von Interferenzpigmenten, die aus einem plättchenförmigen Träger, der aus natürlichem oder synthetischem Glimmer besteht, und einer unmittelbar auf dem Träger befindlichen TiO2-Schicht zusammengesetzt sind, in der erfindungsgemäßen Beschichtung.Particularly advantageous is the use of interference pigments, which are composed of a platelet-shaped support, which consists of natural or synthetic mica, and a TiO 2 layer located directly on the support, in the coating according to the invention.
Die optischen Eigenschaften der erfindungsgemäß eingesetzten Pigmente werden im Wesentlichen von der Brechzahl der auf dem plättchenförmigen Träger befindlichen Schicht sowie der Dicke dieser hochbrechenden Schicht bestimmt.The optical properties of the pigments used according to the invention are essentially determined by the refractive index of the layer located on the platelet-shaped carrier and the thickness of this high-index layer.
Dabei kann die Brechzahl, bedingt durch den Gehalt an den oben genannten Fremdoxiden, aber auch durch eingeschlossene Poren oder die Kristallmodifikation der Metalloxide, ggf. von der idealen Brechzahl der reinen hochbrechenden Metalloxide abweichen, so dass die geometrische Schichtdicke der hochbrechenden Schicht entsprechend angepasst werden muss, um die gewünschte Interferenzfarbe zu erzielen.In this case, the refractive index, due to the content of the above-mentioned foreign oxides, but also by trapped pores or the crystal modification of the metal oxides, possibly deviate from the ideal refractive index of the pure high refractive index metal oxides, so that the geometric layer thickness of the high refractive index layer must be adjusted accordingly to achieve the desired interference color.
Vorzugsweise umhüllt die hochbrechende transparente Schicht den plättchenförmigen Träger vollständig. Preferably, the high refractive index transparent layer completely envelops the platy support.
Die Größe des plättchenförmigen Trägers ist an sich nicht besonders kritisch. Es werden gewöhnlich Plättchen mit einer Dicke zwischen 0,01 und 5 μm, insbesondere zwischen 0,05 und 4,5 μm und vorzugsweise zwischen 0,1 und 2 μm eingesetzt. Die Ausdehnung in der Länge bzw. Breite beträgt üblicherweise zwischen 1 und 250 μm, vorzugsweise zwischen 2 und 200 μm und insbesondere zwischen 2 und 100 μm. Es sind jedoch Trägerplättchen bevorzugt, die eine enge Teilchengrößenverteilung besitzen und ganz oder überwiegend Partikelgrößen aufweisen, die im Bereich zwischen 5 und 60 μm liegen. Insbesondere ist ein verminderter Feinanteil vorteilhaft. Letztere führen zu Interferenzpigmenten mit höherer Farbstärke.The size of the platelet-shaped carrier is not particularly critical per se. It usually platelets are used with a thickness between 0.01 and 5 .mu.m, in particular between 0.05 and 4.5 .mu.m, and preferably between 0.1 and 2 microns. The extension in the length or width is usually between 1 and 250 μm, preferably between 2 and 200 μm and in particular between 2 and 100 μm. However, carrier platelets are preferred which have a narrow particle size distribution and wholly or predominantly have particle sizes which lie in the range between 5 and 60 microns. In particular, a reduced fines content is advantageous. The latter lead to interference pigments with higher color intensity.
Der Formfaktor der Trägerplättchen, also das Verhältnis von Länge bzw. Breite zu Dicke, beträgt im allgemeinen von 2:1 bis 10.000:1, insbesondere von 5:1 bis 2000:1 und ganz besonders bevorzugt von 20:1 bis 250:1.The form factor of the carrier platelets, ie the ratio of length or width to thickness, is generally from 2: 1 to 10,000: 1, in particular from 5: 1 to 2000: 1 and very particularly preferably from 20: 1 to 250: 1.
Da die Schichtdicke der hochbrechenden Schicht im Vergleich zum Träger eher gering ist, treffen die oben für das Trägermaterial angegebenen Größenverhältnisse im Wesentlichen auch auf die beschichteten Interferenzpigmente zu.Since the layer thickness of the high-index layer is rather low in comparison to the carrier, the size ratios given above for the carrier material essentially also apply to the coated interference pigments.
Die Dicke der hochbrechenden Schicht (geometrische Schichtdicke) ist, bei vorgegebener Interferenzfarbe, selbstverständlich überwiegend abhängig von dem hochbrechenden farblosen Material, aus dem die Schicht bestehen soll.The thickness of the high-index layer (geometric layer thickness) is, of course, predominantly dependent on the high refractive colorless material from which the layer is to be made, given a given interference color.
Wird, wie es vorzugsweise der Fall ist, eine TiO2-Schicht eingesetzt, so beträgt die Dicke der resultierenden TiO2-Schicht für das gelbe Interferenzpigment zwischen 60 und 110 nm, vorzugsweise zwischen 70 und 100 nm, und die Dicke der TiO2-Schicht für das grüne Interferenzpigment zwischen 240 und 310 nm, vorzugsweise zwischen 250 und 300 nm.If, as is preferably the case, a TiO 2 layer is used, the thickness of the resulting TiO 2 layer for the yellow interference pigment is between 60 and 110 nm, preferably between 70 and 100 nm, and the thickness of the TiO 2 - Layer for the green interference pigment between 240 and 310 nm, preferably between 250 and 300 nm.
Grüne Interferenzpigmente mit einer TiO2-Schichtdicke im oben angegebenen Bereich weisen eine besonders hohe Farbstärke auf. Diese kann zusätzlich noch verbessert werden, wenn das hierfür verwendete Trägermaterial eine enge Partikelgrößenverteilung aufweist. Demzufolge weist der für das erfindungsgemäß eingesetzte grüne Interferenzpigment vorzugsweise verwendete Glimmer, ebenso wie das beschichtete Interferenzpigment, vorteilhafterweise eine Partikelgröße im Bereich von 5 bis 60 μm mit einer engen Partikelgrößenverteilung und vorzugsweise auch mit geringem Feinanteil auf.Green interference pigments with a TiO 2 layer thickness in the range indicated above have a particularly high color strength. This can additionally be improved if the carrier material used for this purpose has a narrow particle size distribution. Accordingly, the mica preferably used for the green interference pigment used according to the invention, as well as the coated interference pigment, advantageously has a particle size in the range from 5 to 60 μm with a narrow particle size distribution and preferably also with low fines content.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Interferenzpigmente mit grüner und gelber Interferenzfarbe können zusätzlich zu der oben beschriebenen hochbrechenden Beschichtung auf ihrer äußeren Oberfläche noch mit einer anorganischen und/oder organischen, so genannten Nachbeschichtung versehen sein. Diese fachüblich angewendete Nachbeschichtung dient beispielsweise zur Vereinfachung der Einarbeitung in das Anwendungsmedium, zur Verbesserung der Witterungsbeständigkeit, zur Verminderung der Vergilbungsneigung oder zur besseren Verteilung der Interferenzpigmente im Anwendungsmedium. Nachbeschichtungen verändern die optischen Eigenschaften (Koloristik) der Interferenzpigmente praktisch nicht und sind mit äußerst geringen Schichtdicken, die in der Regel lediglich im Bereich von Molekül-Monolagen bis zu etwa 15 nm, vorzugsweise bis ca. 5 nm, liegen, auf der Pigmentoberfläche vorhanden. Erfindungsgemäß sind übliche kommerziell erhältliche Interferenzpigmente mit grüner und gelber Interferenzfarbe in der Beschichtung verwendbar, beispielsweise solche, die unter dem Namen Iriodin® oder Pyrisma® von der Fa. Merck KGaA vertrieben werden, solange die jeweilige Interferenzfarbe nur auf Interferenzeffekte und nicht zusätzlich auch auf Absorptionseffekte der Materialien für hochbrechende Beschichtung und Träger der Interferenzpigmente zurückzuführen ist.The interference pigments with green and yellow interference color used according to the invention may, in addition to the high-indexing coating described above, be provided on their outer surface with an inorganic and / or organic, so-called secondary coating. This customary applied secondary coating serves, for example, to simplify the incorporation into the application medium, to improve the weather resistance, to reduce the tendency to yellow or to better distribute the interference pigments in the application medium. Secondary coatings practically do not change the optical properties (colouristics) of the interference pigments and are present on the pigment surface with extremely small layer thicknesses, which generally lie only in the range of molecular monolayers of up to about 15 nm, preferably up to about 5 nm. According to the invention the usual commercially available interference pigments with a green and yellow interference color in the coating are useful, for example, those sold under the names Iriodin ® or Pyrisma ® by the company. Merck KGaA, as long as the respective interference color only to interference effects and not additionally also on absorption effects the materials for high refractive index coating and carrier of the interference pigments is due.
Die Herstellung solcher Interferenzpigmente erfolgt in der Regel nach den fachüblichen nasschemischen Verfahren zur Beschichtung der plättchenförmigen Trägerpartikel mit Metalloxidschichten aus anorganischen Ausgangsstoffen. Beispielhaft genannt seien hier fachübliche Herstellungsverfahren, wie sie in den Patentschriften
Als besonders geeignet für den Einsatz in der erfindungsgemäßen Beschichtung haben sich Interferenzpigmente der Iriodin®-Serie mit gelber oder goldgelber Interferenzfarbe und grüne Interferenzpigmente vom Typ Pyrisma® T40-24 Green der Fa. Merck KGaA erwiesen.To be particularly suitable for use in the inventive coating interference pigments of the Iriodin ® series with a yellow or golden yellow interference color and green interference pigments type Pyrisma ® T40-24 Green Fa. Merck KGaA proven to have.
Die Gesamtmenge der in der erfindungsgemäßen Beschichtung eingesetzten Interferenzpigmente mit gelber und grüner Interferenzfarbe beträgt zwischen 0,5 und 30 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 5 und 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der (festen) Beschichtung.The total amount of the interference pigments with yellow and green interference color used in the coating according to the invention is between 0.5 and 30 wt .-%, preferably between 5 and 20 wt .-%, based on the weight of the (solid) coating.
Die wellenlängenselektive Reflexion oder wellenlängenselektive Transmission (Lichtdurchlässigkeit) der Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beruht auf der entsprechenden optischen Wirkung der enthaltenen Interferenzpigmente und nicht auf der optischen Wirkung der ebenfalls enthaltenen Bindemittel, Polymerkomponenten oder ggf. vorhandenen Additive.The wavelength-selective reflection or wavelength-selective transmission (light transmission) of the coating according to the present invention is based on the corresponding optical Effect of the interference pigments contained and not on the optical effect of the binders, polymer components or any additives also present.
Polymere Bindemittel, Polymerkomponenten sowie ggf. vorhandene weitere Additive und Hilfsstoffe werden daher so ausgewählt, dass sie nach dem Trocknen, Aushärten und/oder Polymerisieren der Beschichtung transparent für Licht des solaren Spektrums, mindestens aber im sichtbaren Wellenlängenbereich, und außerdem farblos sind.Polymeric binders, polymer components and any other additives and auxiliaries which may be present are therefore selected such that they are transparent to light of the solar spectrum but at least in the visible wavelength range after drying, curing and / or polymerisation of the coating, and are also colorless.
Die entsprechenden polymeren Bindemittel, Polymerkomponenten und Additive sind handelsüblich und fachbekannt und werden auf den jeweiligen Verwendungszweck und die konkrete Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beschichtung hin abgestimmt.The corresponding polymeric binders, polymer components and additives are commercially available and known in the art and are tailored to the particular application and the specific embodiment of the coating according to the invention out.
Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Beschichtung als temporäre oder permanente Beschichtung auf einem transparenten oder transluzenten Substrat vorliegen.In principle, the coating according to the invention can be present as a temporary or permanent coating on a transparent or translucent substrate.
Für beide oben genannten Varianten kommt eine Beschichtung in Form einer polymeren Folie, die wahlweise fest mit dem darunter befindlichen transparenten oder transluzenten Substrat verbunden ist, beispielsweise durch Kleben oder Laminieren, oder locker durch reine Adhäsionskräfte darauf haftet, in Frage. In einem solchen Falle liegen die Interferenzpigmente in Kombination mit einer in Folienform auspolymerisierten und/oder vernetzten Polymerkomponente als Beschichtung vor.For both variants mentioned above, a coating in the form of a polymeric film, which is optionally firmly bonded to the underlying transparent or translucent substrate, for example by gluing or laminating, or loosely adhering thereto by pure adhesion forces in question. In such a case, the interference pigments are present in combination with a polymer component which has been polymerized in film form and / or crosslinked as a coating.
Die erfindungsgemäße Beschichtung kann auch als ungehärteter Lack, gehärteter Lack oder in Form einer getrockneten und ggf. gehärteten Beschichtungszusammensetzung auf dem Substrat vorliegen. Auch diese Beschichtungsformen eignen sich als temporäre, aber auch als permanente Beschichtung auf einem transparenten oder transluzenten Substrat. Die Interferenzpigmente liegen hier mit einem üblichen polymeren Bindemittel, welches auch vernetzbar sein kann, in der Beschichtung vor.The coating according to the invention can also be present on the substrate as an uncured paint, cured paint or in the form of a dried and optionally cured coating composition. These coating forms are suitable as a temporary, but also as a permanent coating on a transparent or translucent substrate. The interference pigments are here in the coating with a conventional polymeric binder, which may also be crosslinkable.
Bevorzugt liegt die erfindungsgemäße Beschichtung als temporäre Beschichtung auf dem Substrat vor, und zwar in Form einer getrockneten Beschichtungszusammensetzung. Eine solche Beschichtung kann je nach jahreszeitlichen oder klimatischen Verhältnissen leicht auf ein bereits errichtetes Gewächshaus oder anderes Gebäude aufgebracht und nach beliebiger Nutzungsdauer, beispielsweise über mehrere Monate in der heißen Wetterperiode, rückstandsfrei unter Einsatz von Lösemitteln, zum Beispiel von verschiedenen Laugen, und/oder mechanischen Kräften ebenso leicht wieder entfernt und bei Bedarf jederzeit neu aufgebracht werden.Preferably, the coating of the invention is present as a temporary coating on the substrate, in the form of a dried coating composition. Depending on the seasonal or climatic conditions, such a coating can easily be applied to an already erected greenhouse or other building and, after any period of use, for example over several months in the hot weather period, residue-free using solvents, for example various alkalis, and / or mechanical Strengths just as easily removed and reapplied if necessary at any time.
Als polymere Bindemittel werden übliche Bindemittel eingesetzt, die aus der Beschichtungstechnologie bekannt sind. Dabei handelt es sich meist um organische polymere oder copolymere Bindemittel wie Alkydharze, Vinylharze, Epoxidharze, Polyurethane, Acrylate, chlorierter Kautschuk, Polycarbonate, Polyester, Polyethylenglycol und deren Copolymere. Diese liegen in der Regel in handelsüblichen Lackfirnissen, Druckfarbenfirnissen oder anderen vorgefertigten, pigmentfreien Bindemittelzusammensetzungen bereits in Gemischen mit weiteren übliche Hilfs- und Zusatzstoffen (Additiven) vor, können jedoch auch ohne jegliche weitere Additive verwendet werden.The polymeric binders used are conventional binders which are known from coating technology. These are usually organic polymeric or copolymeric binders such as alkyd resins, vinyl resins, epoxy resins, polyurethanes, acrylates, chlorinated rubber, polycarbonates, polyesters, polyethylene glycol and copolymers thereof. These are usually in commercially available Lackfirnissen, Druckfarbenfirnissen or other prefabricated, pigment-free binder compositions already in mixtures with other conventional auxiliaries and additives (additives), but can also be used without any further additives.
Diese Hilfs- und Zusatzstoffe sind insbesondere Verdickungsmittel, Dispergierhilfsmittel, Netzmittel, Plastifizierungsmittel, Verlaufsmittel, Entschäumer, ggf. auch Vernetzungsmittel, und wahlweise auch Lösemittel, wie z. B. Wasser, Ketone, Alkohole, Ester, oder Aromaten.These auxiliaries and additives are in particular thickeners, dispersants, wetting agents, plasticizers, leveling agents, defoamers, possibly also crosslinking agents, and optionally also solvents, such as. As water, ketones, alcohols, esters, or aromatics.
Soll die erfindungsgemäße Beschichtung in Form einer polymeren Folie auf dem transparenten oder transluzenten Substrat vorliegen, so besteht die Folie vorzugsweise aus Polyethylen, Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylchlorid, Polycarbonat, Polymethacrylat oder Mischungen daraus. Die Interferenzpigmente werden dann in die entsprechenden polymerisierbaren Monomeren oder vorpolymerisierten Polymeren der genannten Art (d. h. in die polymerisierbaren oder polymeren Komponenten, gemäß der vorliegenden Erfindung auch als Polymerkomponenten bezeichnet) eingearbeitet und mit diesen, beispielsweise durch Extrusion, zu einer polymeren Folie verarbeitet.If the coating according to the invention is to be present in the form of a polymeric film on the transparent or translucent substrate, the film is preferably made of polyethylene, ethylene / vinyl acetate copolymer, polyvinylidene chloride, polyvinyl chloride, polycarbonate, polymethacrylate or mixtures thereof. The interference pigments are then incorporated into the corresponding polymerizable monomers or prepolymerized polymers of the type mentioned (i.e., in the polymerizable or polymeric components, also referred to as polymer components according to the present invention) and processed therewith into a polymeric film, for example by extrusion.
Die oben genannten Beschichtungszusammensetzungen werden mittels üblicher Auftragsverfahren wie Drucken, Sprühen, Rakeln, Rollen, Streichen usw. auf die transparenten oder transluzenten Substrate aufgebracht, getrocknet und wahlweise zusätzlich gehärtet bzw. vernetzt.The above coating compositions are applied to the transparent or translucent substrates by conventional application methods such as printing, spraying, knife coating, rolling, brushing, etc., dried and optionally additionally cured or crosslinked.
Als transparente (blick- und lichtdurchlässige) oder transluzente (lichtdurchlässige) Substrate eignen sich die üblicherweise für Gewächshäuser, Folienzelte, Dachfenster, Volieren etc,. verwendeten Bedachungsmaterialien wie farblose polymere Folien, farblose Gewebe, farblose polymere Platten oder farblose Gläser. Diese können in Form von Platten, Scheiben, Formkörpern, Profilen oder flexiblen oder verstärkten Folien vorliegen.As transparent (transparent and translucent) or translucent (translucent) substrates are usually suitable for greenhouses, foil tents, skylights, aviaries etc ,. used roofing materials such as colorless polymeric films, colorless fabrics, colorless polymeric plates or colorless glasses. These may be in the form of plates, discs, shaped articles, profiles or flexible or reinforced films.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtung, bei dem ein Interferenzpigment mit grüner Interferenzfarbe und ein Interferenzpigment mit gelber Interferenzfarbe, einzeln oder als Gemisch, mit einem polymeren Bindemittel oder einer polymerisierbaren oder polymeren Komponente, optional Additiven sowie ggf. einem Lösemittel gemischt und
- a. zu einem polymeren Formkörper, oder
- b. zu einer Beschichtungszusammensetzung
- a. to a polymeric molding, or
- b. to a coating composition
Neben den erfindungsgemäß eingesetzten Interferenzpigmenten mit grüner und gelber Interferenzfarbe werden die oben bereits beschriebenen polymeren Bindemittel oder Polymerkomponenten (letztere sind polymerisierbare oder polymere Komponenten), jeweils optional unter Zusatz von Lösemitteln und/oder Hilfs- und Zusatzstoffen, miteinander gemischt und mit üblichen Verfahren entweder zu einer beschichtungsfertigen Beschichtungszusammensetzung oder zu einem polymeren Formkörper, der vorzugsweise eine polymere Folie ist, verarbeitet.In addition to the interference pigments used according to the invention with green and yellow interference color, the polymeric binders or polymer components already described above (the latter are polymerizable or polymeric components), in each case optionally with the addition of solvents and / or auxiliaries and additives, are mixed with one another and either by conventional methods a coatable coating composition or a polymeric shaped article, which is preferably a polymeric film.
Werden Beschichtungszusammensetzungen hergestellt, können diese auch jeweils nur das grüne oder das gelbe Interferenzpigment enthalten und nacheinander auf das transparente oder transluzente Substrat, d. h. in Form einer doppelschichtigen Beschichtung, aufgebracht werden. Dieses Verfahren ist jedoch wegen des technischen Mehraufwands nicht bevorzugt.When coating compositions are prepared, they may also each contain only the green or yellow interference pigment and sequentially coated onto the transparent or translucent substrate, i. H. in the form of a double-layered coating. However, this method is not preferred because of the technical overhead.
Entsprechendes gilt für die Herstellung von polymeren Folien, die selbstverständlich auch jeweils nur eine Sorte der genannten Interferenzpigmente aufweisen und dann doppelschichtig übereinander auf das entsprechende Substrat aufgebracht werden können.The same applies to the production of polymeric films, which, of course, also each have only one type of said interference pigments and can then be applied to the corresponding substrate in double layers.
Das grüne und das gelbe Interferenzpigment werden in einem Gewichtsverhältnis von 60:40 bis 85:15, vorzugsweise von 65:35 bis 80:20, insbesondere von 70:30 bis 75:25, bezogen auf die Gesamtmenge der eingesetzten grünen und gelben Interferenzpigmente, in die Beschichtungszusammensetzung oder den polymeren Formkörper eingebracht.The green and the yellow interference pigments are used in a weight ratio of 60:40 to 85:15, preferably from 65:35 to 80:20, in particular from 70:30 to 75:25, based on the total amount of the green and yellow interference pigments used, introduced into the coating composition or the polymeric molding.
Soll die entsprechend resultierende Beschichtung doppelschichtig aufgebaut sein, wie oben beschrieben, enthalten die einzelnen Schichten jeweils die entsprechenden Anteile an gelbem oder grünem Interferenzpigment.If the correspondingly resulting coating is to have a double-layered structure, as described above, the individual layers each contain the corresponding proportions of yellow or green interference pigment.
Insgesamt beträgt der Anteil an grünen und gelben Interferenzpigmenten in der erfindungsgemäßen Beschichtung 0,5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der (festen) Beschichtung. Während bei polymeren Formkörpern, beispielsweise bei Folien, ein Gewichtsanteil von 0,5 bis ca. 10 Gew.-% in der Regel ausreichend ist, kann dieser beim Einsatz von Beschichtungszusammensetzungen bis zu 30 Gew.-%, nämlich insbesondere von etwa 5 bis 30 Gew.-%, und besonders bevorzugt von 5 bis 20 Gew.-% betragen.Overall, the proportion of green and yellow interference pigments in the coating according to the invention is 0.5 to 30% by weight, based on the weight of the (solid) coating. While in polymeric moldings, for example in films, a weight fraction of 0.5 to about 10 wt .-% is usually sufficient, this can when using coating compositions up to 30 wt .-%, namely in particular from about 5 to 30 Wt .-%, and particularly preferably from 5 to 20 wt .-% amount.
Die erfindungsgemäße Beschichtung wird auf das transparente oder transluzente Substrat mit einer (Trocken)Schichtdicke von 10 bis 2000 μm, vorzugsweise von 15 bis 50 μm bei Beschichtungszusammensetzungen und von 300 bis 1000 μm bei polymeren Formkörpern (Folien), aufgebracht. Dabei muss gewährleistet sein, dass die Beschichtung eine Dicke aufweist, bei der die Lichtdurchlässigkeit der Beschichtung in Verbindung mit dem Gehalt an Interferenzpigmenten gewährleistet werden kann. Insofern ist es notwendig, Schichtdicke und Gehalt an Interferenzpigmenten aufeinander abzustimmen. Eine tendenziell hohe Schichtdicke verlangt dabei einen tendenziell niedrigen prozentualen Gehalt an Interferenzpigmenten.The coating according to the invention is applied to the transparent or translucent substrate having a (dry) layer thickness of 10 to 2000 .mu.m, preferably of 15 to 50 .mu.m in coating compositions and of 300 to 1000 .mu.m in the case of polymeric molded articles (films). It must be ensured that the coating has a thickness at which the light transmission of the coating can be ensured in conjunction with the content of interference pigments. In this respect, it is necessary to match the layer thickness and content of interference pigments to one another. A high layer thickness tends to require a low percentage of interference pigments.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Beschichtung zur Herstellung von Gewächshäusern und Folienbauten, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke oder die Anzucht von Pflanzen, sowie für Lichtkuppeln, Be- und Überdachungen, Dachfenster, Gartenanlagen, Volieren und Wintergärten.The present invention also relates to the use of a coating according to the invention for the production of greenhouses and film structures, in particular for agricultural purposes or the cultivation of plants, and for skylights, roofing and roofing, skylights, gardens, aviaries and conservatories.
Umbaute Räume, die die genannten Bauteile enthalten, damit bedacht sind oder solche darstellen, beherbergen regelmäßig auch Pflanzen, deren Wachstum, Vermehrung oder Fruchtertrag durch die erfindungsgemäße Beschichtung vorteilhaft gelenkt und beeinflusst werden kann. Daher können die verschiedenen, einleitend bereits beschriebenen Vorteile der Erfindung in allen genannten Anwendungsbereichen zum Tragen kommen.Constructed spaces that contain the mentioned components, are considered or represent, also regularly accommodate plants whose growth, propagation or fruit yield can be advantageously controlled and influenced by the coating according to the invention. Therefore, the various advantages of the invention already described in the introduction may come into play in all of the stated fields of application.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher auch Gewächshäuser, Foliengebäude, Lichtkuppeln, Be- oder Überdachungen, Dachfenster, Gartenanlagen, Volieren oder Wintergärten, die die erfindungsgemäße Beschichtung aufweisen.The subject of the present invention are therefore also greenhouses, film buildings, skylights, roofing or canopies, skylights, gardens, aviaries or conservatories, which have the coating according to the invention.
Die Erfindung betrifft eine Beschichtung für transparente oder transluzente Substrate, die auf Grund ihrer speziellen wellenlängenselektiv reflektierenden und gleichzeitig wellenlängenselektiv transmittierenden Eigenschaften in besonders positiver Weise zur Beeinflussung eines gewünschten Pflanzenwachstums eingesetzt werden kann.The invention relates to a coating for transparent or translucent substrates, which can be used in a particularly positive manner for influencing a desired plant growth due to their special wavelength-selectively reflecting and simultaneously wavelength-selective transmitting properties.
Die Erfindung soll nachfolgend an Hand eines Beispiels näher erläutert, jedoch nicht auf dieses beschränkt werden.The invention will be explained in more detail with reference to an example, but not limited to this.
Erfindungsbeispiel:Invention Example:
Ein Gemisch aus einem grünen Interferenzpigment (Pyrisma T 40-24 SW Green, TiO2-Rutil auf Glimmer, Partikelgröße 5 bis 35 μm, Fa. Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland) und einem goldgelben Interferenzpigment (TiO2-Rutil auf Glimmer, Dicke der TiO2-Schicht ca. 100 μm, Partikelgröße 10 bis 60 μm, Fa. Merck KGaA, Darmstadt, Deutschland) im Gewichtsverhältnis 70:30, nachfolgend Pigment 1 genannt, wird in einer Konzentration von 12 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil, in ein wässriges Polyurethan-Bindemittel (Bayhydrol XP 2637, Fa. Bayer, Leverkusen, Deutschland) eindispergiert. Die pigmenthaltige Polyurethandispersion wird auf eine handelsübliche PET-Gewächshausfolie mit einer Folienstärke von 200 μm aufgesprüht. Nach dem Trocknen unter Umgebungsbedingungen wird eine Trockenschichtdicke der Beschichtung von etwa 20 μm erhalten. Die beschichtete Gewächshausfolie wird zur Abdeckung von Gewächshäusern für die Anzucht von Gemüse, Blumen oder Obst verwendet. Bei den angebauten Pflanzen lässt sich über die gesamte Vegetationsperiode das gewünschte kompakte Pflanzenwachstum sowie ein hoher Fruchtertrag erzielen.A mixture of a green interference pigment (Pyrisma T 40-24 SW Green, TiO 2 rutile on mica,
Zur Bestimmung der Reflexions- und Transmissionswerte der genannten Beschichtung wird wie folgt vorgegangen:
Die Bestimmung der Transreflexions- und Reflexionsmesswerte erfolgt mittels eines UV-Vis-NIR-Spektrometers Lambda 900 der Fa. Perkin Elmer.To determine the reflection and transmission values of said coating, the procedure is as follows:
The transreflection and reflection measured values are determined by means of a Lambda 900 UV-Vis-NIR spectrometer from Perkin Elmer.
Es werden freie Lackfilme hergestellt, die mit einer erfindungsgemäßen Mischung aus grünem und gelbem Interferenzpigment (Pigment 1, siehe Beispiel 1) pigmentiert sind. Diese Lackfilme werden hergestellt, indem Lackproben durch Rakeln einer Beschichtungszusammensetzung [Interferenzpigmente (Pigment 1) in einer geeigneten Konzentration, bezogen auf festes Bindemittel, in einem üblichen Bindemittel für die Lackherstellung unter Einsatz eines Dispermats bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 7 m/s 15 min. lang eingerührt] auf eine PVF-Folie aufgebracht und getrocknet werden. Der entstandenen Lackfilme werden von der PVF-Folie abgezogen und als freie Lackfilme mit einer geeigneten Trockenschichtdicke für die spektroskopischen Untersuchungen verwendet. Zur Aufnahme der Reflexions- und Transreflexionsspektren werden die zu vermessenden freien Lackfilme vor oder hinter einer Ulbricht-Kugel bei variablen Einfallswinkeln des Messstrahls (15°, 25°, 45°, 75°, 90°) positioniert. Bei der Aufnahme der Reflexionsspektren mit der Ulbricht-Kugel (Messgerät wie oben genannt) wird die Rückseite des freien Lackfilms mit einer Lichtfalle abgedeckt. Als Lichtfalle dient ein dünnes Blech mit einer dem Lack zugewandten matten, schwarzen Seite und einer diffus reflektierenden weissen Rückseite. Die Transreflexionsmessungen der freien Lackfilme werden ohne Lichtfalle durchgeführt. Aus den Reflexions- und den Transreflexionsspektren werden mathematisch die Transmissionsspektren abgeleitet. Die in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen angegebenen Transmissionswerte stehen für die berechnete Transmission der Probe, integriert über die Messwerte unter allen genannten Winkeln des Messstrahls, sofern nicht anders angegeben.Free paint films are produced, which are pigmented with a mixture according to the invention of green and yellow interference pigment (
Die Messungen erfolgen jeweils gegen eine Blindprobe aus einem nichtpigmentiertem Lackfilm gleicher Schichtdicke. Bewertet wird die Differenz beider Messungen.The measurements are carried out in each case against a blank sample of a non-pigmented coating film of the same layer thickness. The difference between the two measurements is evaluated.
Zur Überprüfung der Abhängigkeit der Reflexions- und Transmissionseigenschaften der erfindungsgemäßen Beschichtung vom verwendeten Bindemittel werden erneut freie Lackfilme hergestellt, und zwar zunächst aus dem oben bereits genannten Nitrocellulose-Lack-Bindemittel der Fa. Merck mit einem Anteil an Pigment 1 von 12 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil des Bindemittels, und mit einer Trockenschichtdicke des freien Lackfilmes von 24 ± 1 μm. Die Dispersionszeit beträgt 15 min. bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 1,3 m/s.In order to check the dependence of the reflection and transmission properties of the coating according to the invention on the binder used, free paint films are again produced, namely first from the above-mentioned nitrocellulose paint binder from Merck with a proportion of
Zum Vergleich wird ein weiterer freier Lackfilm hergestellt auf der Basis eines wässrigen Polyurethan-Klarlackes (Bayhydrol U XP 2750 der Fa. Bayer, Leverkusen, Deutschland), welcher eine Konzentration von Pigment 1 von ebenfalls 12 Gew.-%, bezogen auf den Feststoffanteil des Bindemittels, und eine Schichtdicke von 24 ± 1 μm aufweist.For comparison, another free paint film is prepared based on an aqueous polyurethane clearcoat (Bayhydrol U XP 2750 Fa. Bayer, Leverkusen, Germany), which has a concentration of
Die übereinander gelegten Transmissions- und Reflexionskurven der beiden letztgenannten Proben (Einfallswinkel des Messstrahls von 90°) sind in
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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