DE102022003058A1 - Lichtdurchlässige Kunststoffplatte für Dach- und Wandelemente mit phosphoreszierenden und lichtstreuenden Eigenschaften - Google Patents

Lichtdurchlässige Kunststoffplatte für Dach- und Wandelemente mit phosphoreszierenden und lichtstreuenden Eigenschaften Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine lichtdurchlässige Kunststoffplatte aus Basismaterialien wie PVC, PMMA, PC, ASA oder aus deren Blends, welche lumineszierende, speziell phosphoreszierende und lichtstreuende Pigmente aus Zinksulfid oder Erdalkalialuminaten enthält und damit bei Dunkelheit ein Nachleuchten bei Anwendung als Dach- oder Wandelement gewährleistet.Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der phosphoreszierenden und lichtstreuenden Kunststoffplatte.

Description

  • Stand der Technik
  • Stand der Technik sind lichtdurchlässige Kunststoffwellplatten und Mehrfachstegplatten z.B. aus Polycarbonat, welche meist in glasklarer, hoch transparenter Form ihren Einsatz finden. Nachteilig wirkt sich dabei häufig starke Blendung und Wärmestau durch einfallendes Sonnenlicht aus. Bei Anwendung als Dach- oder Lichtbandelemente werden demnach solchen Platten zum Schutz vor unerwünschtem Blendeffekt Weißpigmente wie TiO2 in einem Trägermaterial zugesetzt, welche bereits bei Masterbatchdosierungen von mindestens 0,5 % wirksam sind (die Angabe „%“ bezieht sich vorliegend immer auf Gew.-%). Die in der Kunststoffmatrix enthaltenen Pigmentteilchen streuen das auf die Platte fallende Licht, sodass in entsprechendem Maße eine Transluzenz der Kunststoffplatte zu beobachten ist.
  • Es ist bekannt, dass Phosphoreszenz eine besondere Form der Lumineszenz darstellt und auch als sogenanntes kaltes Leuchten bezeichnet wird. Im Gegensatz zur Fluoreszenz, welche im einfachsten Sinn als Selbstleuchten belichteter Körper während der Dauer ihrer Belichtung betrachtet wird, kommt es bei der Phosphoreszenz zu einem Nachleuchten des belichteten Objektes. Durch die Einstrahlung sichtbaren Lichts werden Elektronen auf ein höheres Energieniveau gebracht, sie absorbieren einen Teil der Energie und geben diese beim Übergang in ihren Grundzustand langsam als sichtbares Licht wieder ab. Dieser Vorgang kann je nach verwendeter Substanz und deren Konzentration in der Matrix innerhalb von Sekunden abklingen oder bis zu mehr als zehn Stunden dauern [ DE 10 2021 003 038 A1 ].
  • Weiterhin bekannt sind dem Fachmann verschiedenste phosphoreszierende Substanzen auf Basis von Erdalkalialuminaten wie z.B. SrAl2O4, BaAl2O4 oder CaAl2O4 mit entsprechenden Dotierungen [ DE 10 2021 003 038 A1 ] oder auch Zinksulfidpigmente. Weit verbreitet sind deren Anwendung bei nachleuchtenden Sicherheitsschildern, Warntafeln oder Zifferblättern und Zeigern von Uhren oder anderen nachleuchtenden Objekten bzw. Ornamenten.
  • Technischer Bereich
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, lichtdurchlässige Kunststoffplatten mit verbesserten Nutzungseigenschaften bereitzustellen.
  • Gelöst wurde die Aufgabe durch eine lichtdurchlässige Kunststoffplatte nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 9. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
  • Die erfindungsgemäße lichtdurchlässige Kunststoffplatte ist dadurch gekennzeichnet, dass sie lumineszierende Pigmente enthält, insbesondere phosphoreszierende Pigmente wie vorzugsweise Zinksulfid und/oder Erdalkalialuminate.
  • Optional kann die Kunststoffplatte zusätzlich auch lichtstreuende Pigmente enthalten. Insbesondere kann die Kunststoffplatte zusätzlich TiO2 oder andere lichtstreuende Weißpigmente in einem Trägermaterial enthalten, vorzugsweise mit mindestens 1,0 %.
  • Die erfindungsgemäßen Kunststoffplatten haben den Vorteil, dass sie bei Dämmerung bzw. Dunkelheit Licht abgeben und damit nachleuchten. In Verbindung mit lichtstreuenden Pigmenten können sie einfallendes Sonnenlicht in erhöhtem Maße streuen.
  • Die Lichtdurchlässigkeit der erzeugten Kunststoffplatten wird durch die enthaltenen Pigmente um mindestens 10 % gegenüber einem Zustand ohne Pigmente verringert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Herstellung der Kunststoffplatten durch Zusatz ausgewählter lumineszierender und lichtstreuender Pigmentmischungen in die Kunststoffmatrix während der Extrusion der Kunststoffplatten.
  • Aufgrund ihrer besonderen nachleuchtenden Eigenschaften kommen vorzugsweise Effektpigmente aus Zinksulfid und/oder Erdalkalialuminaten zum Einsatz, welche idealerweise als Masterbatch im passenden Trägermaterial zur Kunststoffmatrix dosiert werden.
  • Um den gewünschten Effekt der Phosphoreszenz hervorzurufen, sind dabei vorzugsweise mindestens 2,5 % des jeweiligen kunststoffkompatiblen Masterbatches erforderlich. Vorteilhafter haben sich jedoch höhere Konzentrationen von 5 % über 10 % bis zu 25 % erwiesen, wodurch nicht nur eine bedeutend stärkere Lichtstreuung als auch eine intensivere Lumineszenz erzielt wird. Ebenso ist als logische Folge eine deutlich verlängerte Zeitdauer des Nachleuchtens bei größeren Anteilen der phosphoreszierenden Pigmentbatches zu beobachten.
  • Um die Transluzenz der Kunststoffplatten zusätzlich zu beeinflussen, besteht die Möglichkeit, TiO2 oder andere lichtstreuende Weißpigmente in einem Trägermaterial zur Polymermatrix zuzugeben. Dabei erweisen sich Dosierungen der Farbbatches zwischen 1 % und 5 % als vorteilhaft.
  • Mit der Kombination lumineszierender und lichtstreuender Pigmenttypen zu verschiedensten Anteilen lassen sich die Intensitäten der Transluzenz und der Phosphoreszenz der Kunststoffplatten wunschgemäß variieren.
  • Die erfindungsgemäßen phosphoreszierenden und lichtstreuenden Kunststoffplatten bestehen vorzugsweise aus Basismaterialien wie beispielsweise PVC, PMMA, Polycarbonat, ASA oder aus Blends dieser Polymere.
  • Die Herstellung der erfindungsgemäßen Kunststoffplatten kann durch Monoschichtextrusion und alternativ auch als zwei- oder dreischichtige coextrudierte Variante erfolgen. Es hat sich überraschend herausgestellt, dass im Extrusionsprozess über eine Breitschlitzdüse eine sehr gleichmäßige Verteilung der phosphoreszierenden und lichtstreuenden Pigmente in der Polymermatrix erzielt werden kann. Die Pigmentbatches können im Coextrusionsverfahren sowohl in die Grund- bzw. Kernschicht als auch in die Deckschichten eingebracht werden.
  • Es erweist sich von Vorteil, wenn die lichtstreuend und nachleuchtend eingefärbten Kunststoffplatten als einschaliges Material in verschiedensten Sinus- oder Trapezprofilen ausgeformt werden. Es sind ebenfalls Kunststoffprofilplatten mit Kombinationen aus beiden Profilformen (Sintra genannt) herstellbar.
  • Weiterhin besteht die Möglichkeit, Mehrschichtstegplatten in ebener Ausführung oder als profilierte Hohlkammerplatten durch Extrusion unter Zusatz der oben beschriebenen Pigmentbatches zu fertigen.
  • Die erfindungsgemäßen Kunststoffprofilplatten oder Mehrfachstegplatten insbesondere aus Polycarbonat als Basismaterial, welche wie oben beschrieben in der Matrix phosphoreszierende und lichtstreuende Pigmente enthalten, werden vorzugsweise mit einer PC-Deckschicht coextrudiert, welche UV-Absorber enthält.
  • Durch homogene Verteilung sowohl lichtstreuender als auch lumineszierender Pigmente in der Kunststoffmatrix zeigen die erfindungsgemäßen Kunststoffplatten insbesondere den kombinierten Effekt des verbesserten Schutzes vor Lichtblendung bei Sonneneinstrahlung sowie ein Nachleuchten bei Dämmerung und Dunkelheit. Damit bieten sie spezielle Vorteile in ihrer Anwendung als Dachbedeckung von z.B. Terrassen, Wintergärten oder Carports ebenso wie bei Anwendungen im Bereich Sichtschutz oder Wandverkleidung.
  • Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102021003038 A1 [0002, 0003]

Claims (13)

  1. Lichtdurchlässige Kunststoffplatte, dadurch gekennzeichnet, dass diese lumineszierende Pigmente enthält, insbesondere phosphoreszierende Pigmente wie vorzugsweise Zinksulfid und/oder Erdalkalialuminate.
  2. Kunststoffplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie PVC, PMMA, Polycarbonat, ASA oder Blends der genannten Polymere als Basismaterial enthält.
  3. Kunststoffplatte nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie lumineszierende und lichtstreuende Pigmente zu mindestens 2,5 %, bevorzugt aber zu mindestens 10 % enthält.
  4. Kunststoffplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese durch Monoschichtextrusion hergestellt wird.
  5. Kunststoffplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese als zwei- oder dreischichtiges Coextrusionsprodukt ausgeführt ist.
  6. Kunststoffplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese in einschaliger Ausführung als Sinusprofil oder als Trapezprofil oder als kombiniertes Sintraprofil ausgeformt ist.
  7. Kunststoffplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese als ebene Mehrschichtstegplatte oder als Mehrschichtstegplatte im Sinus-, Trapez oder Sintraprofil ausgeführt ist
  8. Kunststoffplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach intensiver Sonneneinstrahlung ein Nachleuchten bis zu 5 Stunden erreicht wird.
  9. Verfahren zur Herstellung einer lichtdurchlässigen Kunststoffplatte, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass einem Basismaterial lumineszierende Pigmente zugefügt werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Zinksulfid und/oder Erdalkalialuminate als lumineszierende Pigmente in Form von Masterbatches eingesetzt werden, wobei die verwendeten Masterbatches vorzugsweise mindestens 30 % dieser Pigmente im Trägermaterial enthalten.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass lumineszierende Pigmentmasterbatches zu 3 % bis 5 % oder zu 6 % bis 10 % oder zu mehr als 10 % eingesetzt werden.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffplatte durch Monoschichtextrusion hergestellt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass lumineszierende und lichtstreuende Pigmentmasterbatches bei Coextrusion der Kunststoffplatte in die Grundschicht- bzw. in die Kernschicht und/oder in die Deckschicht eingebracht werden.
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