DE3444595A1 - Verfahren zur herstellung von infrarotstrahlen reflektierenden scheiben - Google Patents

Verfahren zur herstellung von infrarotstrahlen reflektierenden scheiben

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Description

Verfahren zur Herstellung von Infrarotstrahlen reflektierenden Scheiben
■ = 3^44595
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren :ur Herstellung von Scheiben, die Infrarotstrahlen reflektieren, die für das sichtbare Licht und - soweit von UV-durchlässigen Scheiben ausgegangen wird - für die sich im elektromagnetischen Spektrum anschließende ultraviolette
Strahlung durchlässig sind.
Es ist bekannt, den oben genannten Effekt derart zu erzielen, daß man die Seite einer Scheibe, z.B. eines Glasfensters, durch die das Tageslicht eintritt, im Vacuum mit z.B. Gold bedampft. Es sei darauf hingewiesen, daß mit Gold bedampfte Scheiben aus thermoplastischen Kunststoffen unter Erhalt der homogenen Beschichtung nicht umgeformt werden können. Die Kosten eines solchen Verfahrens schließen seine Anwendung auf vielen Gebieten aus. Dies gilt z.B. für den Bau von Gewächshäusern, die in zunehmendem Umfange mit Scheiben, vornehmlich mit sogenannten Stegdoppel- oder -dreifachplatten, aus Acrylglas oder aus Polycarbonat verglast, werden. Einerseits soll das für das Leben der in solchen Gewächshäusern gezogenen Pflanzen notwendige Tageslicht durch die Verglasung hindurchgehen, andererseits sollen die Wärmestrahlen weitgehend zurückgehalten werden, um ein unerwünschtes "Schießen" oder auch ein zu rasches Verblühen bzw. Verbrennen der Pflanzen zu verhindern.
In heißen Gegenden, in denen Gewächshäuser nicht, wie in nördlichen Breiten, "Warmhäuser" sind, sondern während der heißen Tageszeit die Funktion von "Kühlhäusern" haben, kommt der Wärmeschutzwirkung der Verglasung eine besondere Bedeutung zu.
Die Versuche, eine gewisse Reflexion der IVärmcstrahlen derart z-u erreichen, daß man im Spritz- oder Streichverfahren die Dispersion von z.B. Aluminiumpulver in einem Bindemittel aufträgt, haben hinsichtlich des erzielten Effektes zu unbefriedigenden Ergebnissen geführt. Entweder war die Wärmeschutzwirkung bei ausreichender Lichtdurch-
Lässigkeit zu gering oder eine befriedigende IVärmeschutzwirkung wurde mit einer ungenügenden Lichtdurchlässigkeit erkauft.
Die angestrebte Selektivität im Verhalten der Beschichtui gegen Infrarotstrahlen einerseits und sichtbares Licht bzw. UV-Strahlung andererseits wurde mit den genannten Verfahren also nicht erreicht.
Das erfindungsgemäße Vorgehen ermöglicht^in hinsichtlich des apparativen Aufwandes einfacher Weise,die Herstellung von einseitig beschichteten Scheiben aus thermoplastische Kunststoffen und Silikatglas, die Infrarotstrahlen in einem innerhalb eines weiten Bereiches jeweils einstellbaren Maße reflektieren, für das sichtbare Licht und ggfs die ultraviolette Strahlung des Sonnenlichtes jedoch durchlässig sind. - Die Erfindung wird im nachstehenden beschrieben:
Die zu beschichtende Scheibe wird mit einer regelbaren Geschwindigkeit unter einer sich über die Plattenbreite erstreckenden Schlitzdüse geführt. Die Schlitzdüse ist die Austrittsöffnung eines kastenförmigen Behälters, der bis zu einer jeweils eingestellten Hohe die Dispersion blättchenförmiger Aluminiumteilchen in der Lösung eines fUmbildenden Polymerisats aufnimmt. Die Aluminiumteilchen werden mittels einer Rührvorrichtung in der Lösung des Polymerisats dispergiert. Die dabei erreichte gleichmäßige Verteilung der Feststoffteilchen in der Dispersion bleibt während des Beschichtungsvorganges
erhalten. Der jeweiligen Spaltbreite der Schlitzdüse wird eine solche Höhe der sich in den darüber befindlichen Beliälter gepumpten Dispersion zugeordnet, daß der Flüssigkeits- bzw. Pumpendruck die Dispersion in Form eines gleichmäßigen und sich über die ganze Spaltbreite erstreckenden, zusammenhängenden Flüssigkeitsschleiers oder Flüssigkeitsvorhanges freiströmend austreten läßt.
• -■ BAD ORIGSNAL
Der Dispersionsschleier bzw. -vorhang trifft senkrecht auf die mittels eines Transportbandes geförderte Scheibe auf und bildet auf dieser eine hinsichtlich ihrer Dicke und ihres Feststoffgehaltes vollkommen gleichmäßige Schicht.
Die beschichtete Scheibe wird nunmehr unter den sich über die gesamte Breite erstreckenden Wärmestrahlern hinweggeführt. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Scheibe und die Intensität der in die anfänglich flüssige Beschichtung eingestrahlten Wärme werden dabei so bemessen, daß das Lösungsmittel zwar möglichst rasch verdampft, die in der Beschichtung erreichte Temperatur jedoch unter der Siedetemperatur des Lösungsmittels gehalten wird. Nach praktisch beendeter Trocknung, d.h. am Ende der Ileizstrecke, kann eine Überschreitung dieser Temperatur zweckmäßig sein.
-o
Die zu dispergierenden Aluminiumteilchen haben eine lineare-Abmessung von 0,8 - 6μ, mit Vorteil eine solche von 1 - 3μ. Der angestrebte Effekt wird mit blättchenJ'örmigen Teilchen besser als mit kugeligen Partikeln erreicht. Es sei darauf hingewiesen, daß sich auch Teilchen aus ζ.Β. Kupfer für den erfindungsgemäßen Zweck eignen, jedoch haben sich solche aus Aluminium besonders bewährt.
Als flüssige Phase der Dispersion hat sich die 1 - ZOoige Lösung eines Polyacrylats, z.B. eines Copolymerisats aus 50 Teilen A'thylacry.lat und 50 Teilen Methylmethacrylat in einem z.B. zwischen 50 und 90° C siedenden Alkohol bzw. Alkoholgemisch als besonders geeignet erwiesen. Die Polymerisatkonzentration beträgt 10 bis *■'"■ Gew.-';, mit Vorteil 12-15 Gew.-
Wenn mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens Sllikatglasscheiben beschichtet werden sollen, wird ein solches Polymerisat bzw. Copolymerisat verwendet, an dessen Aufbau ein carboxylgruppenhaltiges Monomeres, z.B. Acrylsäure,
ι _ BAD ORIGiNAL
3444593
beteiligt ist.
Der Gehalt der Dispersion an Metallteilchen kann nach Maßgabe des angestrebten Effekts innerhalb gewisser Grenzen schwanken. Die Anwendung einer Dispersion mit einem Feststoffanteil von 0,5 bis 2,0 Gew.-o hat sich S besonders bewährt.
Der Abstand zwischen Schlitzdüse und Scheibenoberfläche kann innerhalb gewisser Grenzen, z.B. zwischen 3 und 25 variieren. Mit Vorteil beträgt der Abstand 8 bis 12 cm.
Die in an sich bekannter Weise verstellbare Spaltbreite der Schlitzdüse kann in Abhängigkeit von dem Polymerisat gehalt der Dispersion, d.h. von deren Viscosität, dem Anteil der Metallteilchen und der Geschwindigkeit, mit der die Scheibe unter der Düse hinweggeführt wird, schwanken. Bei einem Polymerisatanteil von 15 Gew.-°s und einem Metallanteil von 1 Gew.-°e in der Dispersion betrag' die Spaltbreite mit Vorteil 0,1 - 0,8 mm, mit besonderem Vorteil 0,3 mm.
Nach den eben genannten Kriterien richtet sich auch die Höhe der über der Düse stehenden Dispersionsschicht, bzw der Pumpendruck, d.h. der Druck, unter dem die Dispersioi aus der Düse austritt. Dieser kann zwischen 0,01 und 1 al in besonders gelagerten Fällen, z.B. bei einer Spaltbreii von 0,1 mm und der Verarbeitung einer hochviscosen und hochgefüllten Dispersion, auch über dem genannten oberen Wert liegen.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine überraschend hohe Geschwindigkeit, mit der die zu beschichtende Scheibe unter der Düse hinweggeführt werden kann. Wiederi in Abhängigkeit von den mehrfach genannten Kriterien kann di^ Geschwindigkeit 1 - 50 m/Min, betragen. Für die im Beispiel genannten Bedingungen beträgt die optimale Geschwindigkeit 34 m/Min.
BAD ORIGINAL
Mit der vorstehenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens bietet sich die Ausgestaltung der für seine Durchführung erforderlichen Anlage an. Die Bedingungen, die bei der Herstellung von Scheiben mit einer jeweils gewünschten Reflexionswirkung gegenüber Infrarotstrahlen eingehalten werden müssen, lassen sich durch einfach durchzuführende Versuche ermitteln.
Soweit von den im nachstehenden Beispiel genannten Bedingungen abgewichen werden soll, weil der gemäß Beispiel erzielte Effekt hinsichtlich Zurückhaltung der Wärmestrahlen und Durchlässigkeit für das sichtbare Licht nicht befriedigt, können in erster Linie folgende Variierungen leicht vorgenommen werden:
"
a) Änderung der Zusammensetzung der Dispersion hinsichtlich Polymerisatgehalt und Anteil an Aluminiumteilchen
b) Veränderung der Spaltbreite der Schlitzdüse 20
c) Veränderung der Höhe der über der Schlitzdüse stehenden Dispersionsschicht bzw. des Pumpendrucks
d) Veränderung der Geschwindigkeit der sich unter der Düse bewegenden Scheibe
Ό v
e) Veränderung des Abstandes zxiischen Düse -und Scheibenoberfläche.
Der visuelle Eindruck von Scheiben der erfindungsgemäßen Art verdient besondere Erwähnung. Eine gemäß dem nachstehenden Beispiel hergestellte Stegdoppel-platte, die über 50 V der mit dem Sonnenlicht eingestrahlten Wärme zurückhält, ist bei der Betrachtung von der Lichteintrittseite her schwach durchscheinend, in der Ansicht von der Gegenseite her jedoch weitgehend durchsichtig. Die Erklärung für dieses unerwartete Verhalten kann in folgendem gesehen werden:
BAD ORIGINAL
In der durch intensives Rühren homogenisierten
Dispersion befinden sich die blättchenförmigen
Aluminiumteilchen ungeordnet in der flüssigen Phase
verteilt. Würde man die Dispersion mit der Spritzpistole oder mittels einer Aufstreichvorrichtung auf die Platte auftragen, bliebe dieser ungeordnete Zustand weitgehend erhalten. Beim Ablauf des erfindungsgemäßen Vorgehens
hingegen erfahren die Teilchen während des Strömungsvorganges nach Austritt der Dispersion aus der Schlitz- · düse eine Orientierung in Fließrichtung. In dem so
geordneten Zustand treffen sie auf die sich bewegende
Scheibe auf, wobei der geordnete Zustand erhalten bleibt d.h. die Metallblättchen liegen zum weitaus größten Teil parallel zu den Scheibenoberflächen in der aufgebrachten Beschichtung. Diese Anordnung der Teilchen führt zu
einem optimalen Verhalten der erfindungsgemäß hergestellten Scheiben im angestrebten Sinne, daß nämlich die: gleichzeitig eine hohe Lichtdurchlässigkeit und starke
" Reflexionswirkung für Infrarotstrahlung aufweisen.
20
Es soll nicht unerwähnt bleiben, daß die selektive
Durchlässigkeit von erfindungsgemäß herzustellenden Sehe: ben aus einem thermoplastischen Kunststoff, wenn der
vorgesehene Verwendungszweck dieses erfordert, durch das Einbringen an sich bekannter UV-Absorber in den Kunststo: weiter eingeengt werden kann, so daß lediglich das Licht des sichtbaren.Bereichs durch die Scheibe hindurchtritt.
- 7 ÖAD ORIGINAL
Beispiel
Eine handelsübliche Stegdoppelplatte aus Polycarbonat mit einer Breite von 1200 mm und einer Steghöhe von 16 mm wird von einem Transportband unter einer Schlitzdüse, deren Spaltbreite 0,3 mm beträgt, mit einer Geschwindigkeit von 34 m/Min, geführt. Der Abstand zwischen dem Austritt der Schlitzdüse und Plattenoberfläche beträgt 10 cm. In den sich über der Schlitzdüse befindlichen Behälter wird die durch einen Intensivrührer homogenisierte Dispersion, bestehend aus der 12 Gew.-" Lösung eines aus gleichen Teilen Xthylacrylat und Methymetacrylat aufgebauten Copolymerisats in einem 60 - 80° siedenden Gemisch höherer Alkohole und 1 Gew.-" Aluminiumteilchen mit einer Teilchengröße von durchschnittlich 2 μ, gepumpt. Die Schichthöhe der oben genannten Dispersion im Behälter beträgt 3 cm.
Die mit der genannten Dispersion beschichtete Scheibe wird mit Hilfe des Transportbandes unter 15 mittelwelligen, 140 cm langen Infrarotstrahlern hinweggeführt. Die Anordnung der Infrarotstrahler wird so gewählt, daß die Verweildauer der Platte im Strahlungsbereich etwa 1 Minute beträgt.
Die auf die beschriebene Weise hergestellte beschichtete Scheibe läßt beim Einstrahlen hellen Sonnenlichtes (Sommer) nur 50 % der eingestrahlten Infrarotstrahlung, jedoch 72 % des sichtbaren Lichtes hindurch.
-S-
BAD ORIGINAL l

Claims (9)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von eine einseitige Beschichtung aufweisenden Scheiben aus Kunststoffen oder Silikatglas, die Infrarotstrahlen reflektieren und gleichzeitig eine hohe Durchlässigkeit für das Licht des sichtbaren Bereichs bzw. für UV-Strahlen aufweisen
dadurch gekennzeichnet,
daß die zu beschichtende Scheibe unter einer sich über die ganze Plattenbreite erstreckenden Schlitzdüse geführt wird, während aus dieser die Dispersion von Aluminiumteilchen in der Lösung eines filmbildenden Polymerisats in einem organischen Lösungsmittel als geschlossener Flüssigkeitsschleier bzw. Flüssigkeitsvorhang freiströmend austritt und die so beschichtete Scheibe unter WärmeStrahlern vorbeiläuft, wobei die eingestrahlte Wärmemenge so bemessen wird, daß Hie in der Beschichtung auftretende Temperatur unter der Siedetemperatur des Lösungsmittels gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die blättchenförmigen Aluminiumteilchen eine lineare Abmessung von 0,8 - 6 μ, mit Vorteil eine solche von
1 - 3 ju, aufweisen.
25
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumteilchen in der Lösung eines Polyacrylats in einem Alkohol oder einem Alkoholgemisch mit einem Siedepunkt bzw. -bereich zwischen
5ü und 90° C dispergiert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, ünP. die Polymerisatlösung einen FeststofCgeha1t von 10 bis 30 Gew.-o, mit besonderem Vorteil einen solchen von 12 bis 15 Gew.-0», aufweist.
BAD ORIGINAL
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Aluminiumteilchen in der Dispersion 0,5 bis 2 Gew.-?o ausmacht.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitzdüse eine Spaltbreite von 0,1 bis 0,8 mm, mit besonderem Vorteil eine solche von 0,2 bis 0,4 mm, beträgt.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Schlitzdüse und der Scheibenoberfläche 3 bis 25 cm, mit Vorteil 8 bis 12 cm, beträgt.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Scheibe unter der Schlitzdüse mit einer Geschwindigkeit von 1 - 50 m/Min., mit Vorteil 3-8 m/Min., bewegt.
9. Scheiben, die gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 oder gemäß einem der genannten Ansprüche hergestellt worden sind.
- 10 ORIGINAL
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