DE19826404A1 - Reflexionen in Polymerschichten - Google Patents

Description

Für Dachabdeckungen sind verschiedene transparente und semi-transparente Materialien im Einsatz. Primär handelt es sich um zwei Arten. Zum einen sind es Acrylate und Polycarbonate als steife Materialien, die als Platten und Dome eingesetzt werden. Zum anderen sind es überwiegend Fluorpolymerfolien, die in entsprechenden Vorrichtungen eingespannt sind. Weiterhin werden textile Materialien eingesetzt. Hierbei handelt es sich um preiswerte Gewebe mit PVC Beschichtungen bis hin zum Glasgewebe mit aufgesintertem PTFE.

Zur Wärmedämmung werden die Acrylate doppellagig eingesetzt oder zusammen mit einem speziellen Belag extrudiert, wobei dieser Belag mit entsprechenden behandelten Mineralpartikeln ausgestattet ist.

Beim Einsatz von Folien wird eine Wärmedämmung dadurch erzielt, daß zwei Folien zusammen eingespannt werden und der Zwischenraum mit Luft gefüllt wird.

Bei textilen Konstruktionen werden meistens rein weiße Materialien eingesetzt.

Die in ihren physikalischen Eigenschaften sehr variablen beschichteten Mineralplättchen werden überwiegend in Farben und Lacken verwendet.

Probleme

Beim Einsatz von Acrylaten kann zwar deren Steifigkeit genutzt werden, indem Platten oder Dome verwendet werden, aber ihr Nachteil ist die begrenzte Lebensdauer.

Nur sehr teure Acrylate sind langfristig UV stabil, so daß dieses Material mit der Zeit vergilbt. Weiterhin führt die Einstrahlung von UV, so wie die Temperaturveränderungen und schließlich auch die Aufnahme von Wasserdampf dazu, daß das Material versprödet und letztlich brüchig wird. Bekannt sind die Probleme der Dachkonstruktion des Olympiastadions in München. Hier müssen die Acrylplatten mindestens alle 10 Jahre ausgetauscht werden. Eine weitere Schwierigkeit ist es, daß nur Platten eingesetzt werden können und diese wiederum in einer aufwendigen Konstruktion gehalten werden müssen.

Neuere Acrylplatten werden zusammen mit einem Belag aus beschichteten Mineralplättchen extrudiert. Ein direktes Extrudieren ist nicht möglich, da wegen der Plattendicke eine Ausrichtung der Mineralplättchen nicht möglich ist. Dies ist aber Voraussetzung für ein Funktionieren der Mineralplättchen.

Beim Einsatz von Folien sind eigentlich nur solche aus Fluorpolymer bekannt. Hier sind UV Stabilität gegeben und auch die Wasserdampfaufnahme ist sehr gering. Die Nachteile, wie sie bei Acrylplatten gegeben sind existieren bei Fluorpolymerfolien nicht.

Hier ist ein Nachteile die nur begrenzte Festigkeit. Die Folien müssen in einem Rahmen eingespannt werden, damit sie für Dachkonstruktionen verwendet werden können. Zur Wärmedämmung werden Luftkissen eingesetzt. Zwischen die Doppelfolie wird Luft gepumpt. Da aber das Folienmaterial dann unter Druck steht, wird dann ein zwar langsames, aber dennoch feststellbares Dehnen verursacht, wenn der Druck nicht konstant gehalten wird. Dies hat zur Folge, daß die Spannung nachläßt und die Folien beginnen zu flattern. Um dies zu verhindern, muß das Luftkissen permanent unter dem gleichen Druck gehalten werden. Hierzu sind Pumpen und entsprechende Zuführungen notwendig. Um die Schneelasten zu tragen müssen noch Stahldrähte zwischen den Folien gespannt werden, damit auch diese Belastung ausgehalten werden muß. Trotz des Luftkissens ist die Wärmedämmung nur begrenzt gegeben.

Problemlösungen

Da Aycrylate und Polycarbonate nicht langfristig wetterfest sind, dürften alle Lösungen mit solchen Materialien nur begrenzt sinnvoll sein.

Mit Folien ist der bisherige Aufwand zu groß, da wegen der Wärmedämpfung wesentliche Zusatzmaßnahmen notwendig sind. Auch sind faktisch nur Folien aus Fluorpolymer geeignet.

Die ideale Lösung wäre ein Fluorpolymer wegen dessen Eigenschaften, welcher leicht zu handhaben wäre und die aufwendigen Konstruktionen überflüssig macht. Dazu müßte noch genügende Wärmedämpfung gegeben sein.

Polymerfolien oder Beläge, gefüllt mit beschichteten Mineralplättchen

Für Dachbedeckungen ideal sind Fluorpolymerfolien, welche mit z. B. beschichteten Mineralplättchen gefüllt sind. Bei solchen Mineralplättchen handelt es sich speziell um solche, welche so beschichtet sind, daß die Funktion der Hitzereflexion gegeben ist. Außerdem muß dis Beschichtung von der Art sein, daß sie gegen alle Einflüsse, wie Strahlung, Temperatur bis 100° und Wasserdampf gefeit sind. Weiterhin sollte teilweise gegeben sein, daß sie eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht besitzen.

Folien eignen sich besonders für die Füllung mit Mineralplättchen, da wegen des Herstellungsverfahrens, nämlich dem Extrudieren von Folien unter 1 mm Dicke, die Mineralplättchen so ausgerichtet werden, daß sie sich parallel zur Folienoberfläche befinden. Durch die Extrusion werden nämlich durch den Fluß der Polymere die Wirkfläche der Mineralplättchen parallel zur Flußrichtung ausgerichtet und liegen somit bei Folien auch parallel zur Folienfläche.

Die Mineralplättchen können so beschichtet werden, daß spezielle Effekte erreicht werden. Besonders geeignet sind solche Beschichtungen, die dazu führen, daß zwar eine Transparenz gegeben ist, aber Teile des sichtbaren Lichtes und vor allem das Infrarot-Licht reflektiert werden.

Hierzu gibt es entweder einen metallischen Glanz, insbesondere einen Goldglanz oder einen rot-violetten Glanz. Auch Mischungen von geeignet beschichteten Mineralplättchen sind möglich. Zu der Reflexion von Hitze können aber auch noch dekorative Momente kommen, in dem die gewünschte Farben durch die Mineralplättchen erzeugt werden. Die spezielle Beschichtung der Plättchen und damit deren Eigenschaft bezüglich Licht können in gewissen Grenzen nach der ins Auge gefaßten Applikation eingerichtet werden.

Neben der Herstellung von Folien ist auch die Beschichtung von geeigneten Geweben, z. B. Glasfasergeweben möglich. Hier ist beim Auftrag darauf zu achter, daß dieser so erfolgt, daß möglichst viele Mineralplättchen parallel zur Oberfläche liegen, damit sich die Wirkung der Beschichtung optimal entfalten kann.

Die Beschichtung von fertigen Glasfasergeweben kann durch die Extrusion auf das Gewebe erfolgen. Es sind aber auch andere Beschichtungsverfahren möglich. Ist der Fluorpolymer genügend niedrig viskos, kann auch mit einem Vorhang-Fließverfahren beschichtet werden. Selbst der Auftrag von Pasten aus Fluorpolymer läßt sich durchführen. Zur optimalen Schichtenbildung wird das Glasfasergewebe mit der Fluorpolymerpaste nach dem Auftrag erhitzt, so daß der mit Mineralplättchen gefüllte Kunststoff in das Gewebe einziehen kann, dieses wasserdicht verschließt und auf der Oberfläche die hitzeabweisende Schicht entsteht. Durch eine Oberflächenbehandlung in der Weise, daß der thermoplastische Kunststoff kalandriert wird oder einer sonstigen Glättungsbehandlung unterzogen wird, können die Mineralplättchen auch noch nachträglich in einem gewissen Umfang ausgerichtet werden.

Eine alternative Vorgehensweise ist das in einer kürzlichen Patentanmeldung formulierte Verfahren, wobei das mit entsprechenden Mineralplättchen gefüllte Fluorpolymer um Fäden z. B. aus Glasfasern herum extrudiert wird, die ummantelten Fäden anschließend verwebt werden und ein solches Gewebe letztlich zu einer z. B. glasfaserarmierten Folie verpreßt wird.

In diesem Falle wird durch die Extrusion des Polymers auf die Fasern die Ausrichtung der Plättchen parallel zum Faden erfolgen, was sicherstellt, daß letztlich die Plättchen auch . hinreichend parallel zur Oberfläche der später entstehenden Folie ausgerichtet sind.

Beschreibung

In den Fig. 1 bis 3 wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von einigen Beispielen demonstriert.

Es werden in den Fig. 1 bis 3 die folgenden Einzelheiten dargestellt:

In einer Polymerschicht 1 befinden sich die längs zur Oberfläche verlaufenden Mineralplättchen 2 mit der die physikalischen Eigenschaft bestimmenden Beschichtung 3.

Das einfallende Licht 4 wird je nach Ausprägung der Plättchenbeschichtung mehr oder weniger in gewissen Bereichen des Lichtes reflektiert 5. Das durchgehende Licht kann an einem anderen Plättchen nochmals reflektiert werden 6. Ein Teil des Lichtes geht in den Plättchen verloren und der Rest geht als Transmission 7 durch die Folie hindurch.

Liegen z. B. zwei Folien übereinander, so können sich darin Mineralplättchen mit unterschiedlichen Wirkungen befinden. So trifft des eintreffende Licht 10 auf die oberste Folie 8 und teilt sich dort entsprechend den physikalischen Eigenschaften des Mineralplättchen in einen durchgehenden Strahl 12 und einen reflektierten Strahl 11 auf. Der durchgehende Strahl 12 wird in der unteren Folie 9 wieder entsprechend den Eigenschaften der Beschichtung der Mineralplättchen reflektiert oder geht als Strahl 14 auch durch die zweite Folie als Transmission durch. Möglich ist aber auch eine Mehrfachreflexion 13 zwischen den Folien.

Eine Fertigungsart wird als Beispiel in Fig. 3 gezeigt. Auf das Gewebe 15 wird durch die Düse 16 mit dem Ausgangsschlitz 17 das Polymer 18 aufextrudiert.

Claims (8)

1. Verfahren zur Reflexion von teilweise sichtbarem und IR-Licht in einer Kunststoffschicht aus Polymer, dadurch gekennzeichnet, daß geeignete Plättchen in das Polymer eingebettet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Plättchen um Mineralplättchen handelt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht als Folie ausgebildet ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffschicht einen Belag auf einem Gewebe darstellt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Polymer/Kunststoff um einen Fluorpolymer handelt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung der Mineralplättchen so geartet ist, daß je nach Wahl, Mischung und Konzentration eine sehr hohe Reflexion in bestimmten Bereichen des sichtbaren und IR- Lichts erzielt wird, wobei die Reflexion des sichtbaren Lichtes den Bedürfnissen angepaßt werden kann.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag auf ein Gewebe aufgebracht wird, sei es als Extrusion oder als Paste, hierdurch das Gewebe wasserdicht wird und die Ausrichtung der Mineralplättchen durch die Extrusion erzielt wird oder durch spezielle Glättungsverfahren, wie z. B. das Kalandrieren.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gewünschten Effekte in zwei oder mehreren Lagen von Polymeren erzeugt werden und sich dadurch die Effekte oder Teile davon addieren.