EP1244602A1

EP1244602A1 - Solare entsalzungsanlagen enthaltend beschichtete transparente formkörper

Info

Publication number: EP1244602A1
Application number: EP00989945A
Authority: EP
Inventors: Martin Döbler; Peter Bier; Gunther Stollwerck
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2002-10-02
Also published as: IL149627A0; WO2001044121A1; US20030062320A1; JP2003516856A; DE19960714A1; AU2671701A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von beschichteten Formkörpern mit einer wasserspreitenden Beschichtung für solare Entsalzungsanlagen. Die solare Entsalzsungsanlagen enthalten beschichtete Formkörper aus transparenten thermoplastischen Kunststoffen erhältlich durch Beschichten eines Teils der Formkörperoberfläche oder der gesamten Formkörperoberfläche mit einem Beschichtungsmittel enthaltend a) 0,005 bis 2 Gewichtsteile einer Verbindung repräsentiert durch die allgemeine Formel (1), b) 1 bis 20 Gewichtsteile eines wasserunlöslichen Oxides oder mehrerer wasserunlöslicher Oxide eines Metalls oder eines Halbmetalls, c) 80 bis 100 Gewichtsteile eines Gemisches einer Säure und Wasser, das zu mehr als 90 % aus Wasser besteht.

Description

SOLARE ENTSALZUNGSANLAGE ENTHALTEND BESCHICHTETE TRANSPARENTE FORMKÖRPER

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von beschichteten Formkörpern mit einer wasserspreitenden Beschichtung für solare Entsalzungsanlagen.

Solare Entsalzungsanlagen sind von Bedeutung zur Herstellung von Süßwasser bzw. Trinkwasser aus Salzwasser oder Brackwasser oder zu destillativen Reinigung von verschmutztem Wasser. Typische solare Entsalzungsanlagen sind z.B. von Kumar und Tiwari (Energy (Oxford), 1996, 21(9), Seite 806) beschrieben worden.

Solare Entsalzungsanlagen bestehen aus einem Behälter mit eine der Sonne zugewandten transparenten Abdeckplatte und einem schwarzen, das Sonnenlicht möglichst völlig absorbierendem Boden. Der Behälter wird teilweise mit Salzwasser ge- füllt. Beim Bestrahlen dieser Anlage erhitzt sich der Boden und damit das Salzwasser. Der entstehende Wasserdampf schlägt sich an der transparenten Abdeckplatte als Kondenswasser ab und kann dort gesammelt werden. Die Effizienz kann z.B. durch mehrschichtige Systeme, durch effiziente Isolierung, durch Kühlung der Abdeckplatte und durch Norheizung des Salzwassers durch eine solarthermische Anlage noch verbessert werden. An Stelle von Salzwasser kann auch Abwasser oder Brackwasser verwendet werden.

Übliche solare Entsalzungsanlagen enthalten eine transparente Glasplatte, an der Wasser kondensiert. Aufgrund der Gewichtsersparnis und der besseren mechanischen Eigenschaften wie beispielsweise der Bruchsicherheit und der Hagelfestigkeit wäre es wünschenswert transparente Thermoplasten wie beispielsweise Polycarbonat als Abdeckplatte zu benutzen. Wie jedoch z.B. von Ghoneyem und Ileri (Desalination 1997, 114(1), Seite 39) beschrieben, neigen besonders transparente Thermoplasten zum Beschlagen („fogging") beim Betrieb derartiger Anlagen. Die Transparenz der Platten wird dadurch verringert, wodurch der Wirkungsgrad stark abnimmt. Ferner neigen derartige Thermoplasten dazu, dass das dort kondensierte Wasser Tropfen bildet und in das vorgelegte Salzwasser zurücktropft. Dadurch wird die Ausbeute an Süßwasser vermindert.

Es wäre daher wünschenswert durch eine geeignete Beschichtung der transparenten Thermoplasten das Beschlagen und die Tropfenbildung zu vermeiden. Das Ziel wäre daher eine geeignete wasserspreitende Beschichtung für solare Entsalzungsanlagen zu finden.

Unter dem Begriff „wasserspreitend" wird die Eigenschaft einer Oberfläche verstan- den, mit einem darauf aufgebrachten Wassertropfen einen Randwinkel unter 20 Grad zu bilden. Eine wasserspreitende Beschichtung ist demgemäss eine Beschichtung, die diese Eigenschaft einer Oberfläche herbeiführt.

Formkörper mit einer wasserspreitenden Oberfläche haben die Eigenschaft, dass sich Wasser, welches auf ihre Oberfläche gerät, dort nicht zu voneinander getrennten

Tropfen zusammenzieht, sondern dass sich die Tropfen ausbreiten und bei Berührung zu einer geschlossenen Schicht zusammenfließen. Dadurch wird eine bessere Lichtdurchlässigkeit der durchsichtigen Formkörper erreicht. Außerdem wird das Abtropfen von Wasser von der Unterseite des Formkörpers erschwert. Diese die Trop- fenbildung hemmenden sogenannten Antidrop-Eigenschaften werden insbesondere für verschiedene Nerglasungsmaterialien aus anorganischen Gläsern (im folgenden kurz Glas genannt) oder aus thermoplastischen Kunststoffen verlangt. Es ist dort erwünscht, dass das sich daran abscheidendes Kondenswasser oder Νiederschlags- wasser nicht tropfenförmig abfällt, sondern dass es, dem Gefälle des Materials fol- gend, in einer geschlossenen Schicht oder wenigstens in zusammenhängenden

Bahnen am unteren Rand abfließt.

Das gegenteilige Verhalten zu einer wasserspreitenden Oberfläche zeigt die wasserabstoßende Oberfläche. Auf wasserabstoßenden Oberflächen zieht sich Wasser, das auf eine solche Oberfläche gerät, zu voneinander getrennten Tropfen zusammen. Aus der Literatur sind zahlreiche Versuche bekannt, wasserabstoßende Kunststoff- oberflächen mit wasserspreitenden Schichten zu versehen. Nach DE-A 21 61 645 werden derartige Beschichtungen aus einem Mischpolymerisat aus Alkylestern, Hydroxyalkylestem und quartären Aminoalkylestern der Acryl- oder Methacrylsäure und Methylolethem des Methacrylamids als Vemetzungsmittel erzeugt. Sie nehmen zunächst unter Quellung Wasser auf und gehen allmählich in einen wasserspreitenden Zustand über. Infolge der Quellung wird die Beschichtung jedoch weich und empfindlich gegen mechanische Beschädigung.

Zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit von wasserspreitenden Beschichtungen wurden anorganische Bestandteile, wie kolloidale Metalloxide, insbesondere Aluminiumoxid, oder kolloidales Siliciumdioxid in die Beschichtungsmassen eingearbeitet (EP-A 7 681 877 oder EP-A 7 606 193).

Um eine höhere mechanische Beständigkeit zu erreichen, wurden Beschichtungen mit hydrophilen anorganischen Bestandteilen in einem hydrophilen Bindemittel entwickelt. Nach JP-A 76 81 877 werden Polyvinylchloridfolien oder Polymethyl- me hacrylatfolien mit einer Beschichtung aus kolloidalem Aluminiumoxid als hydrophilierendem, hartem Inhaltsstoff und Polyvinylalkohol und Ammonium- polyacrylat als Bindemittel überzogen. Auch diese Beschichtung ist jedoch im wassergequollenen Zustand empfindlich gegenüber mechanischen Belastungen.

Es wurde auch schon versucht, benetzungsfreundliche Mittel in das Kunststoffmaterial, aus dem der Formkörper hergestellt wird, selbst einzuarbeiten. So werden was- serspreitende Abdeckungen für Gewächshäuser und ähnliche Feuchträume nach

DE-A 2 017 002 aus einem Kunststoff, der oberflächenaktive Mittel, wie Poly- alkylenglykol enthält, hergestellt. Die wasserspreitende Wirkung dieses Zusatzes ist nicht ausreichend. Auch wird die Witterungsbeständigkeit des Kunststoffes beeinträchtigt. In JP-A 76 06 193 werden als Verglasungsmittel Polymethacrylatplatten mit einer Beschichtung aus 95 Teilen kolloidalem Siliciumdioxid und 5 Teilen einer Dispersion eines hydrophoben Acrylharzes vorgeschlagen. Die Haftung dieser Beschichtung ist jedoch völlig unbefriedigend. Dies gilt vor allem für den feuchten Zustand.

Eine bessere Haftung einer wasserspreitenden Beschichtung auf Kunststoffformkörpern wird nach EP-A 51 405 mit einem aus zwei Schichten aufgebauten Überzug erreicht, wobei beide Schichten kolloidales Siliciumdioxid, ein teilhydrolysiertes Polysiloxan und Polyvinylalkohol als Bindemittel enthalten. In der unteren Schicht ist das Verhältnis von Silicium zu Kohlenstoff größer als in der äußeren Schicht.

Verallgemeinernd lässt sich feststellen, dass sich mit stark hydrophilen Überzugsmaterialien zwar meist eine Beschichtung mit guter Wasserspreitung erreichen lässt, in aller Regel aber die Beschichtung in gequollenem Zustand zu weich ist. Wenn man diesem Nachteil durch eine stärkere Vernetzung oder geringere Hydrophilie entgegenwirken will, so geht mit der mechanischen Empfindlichkeit zugleich die wasserspreitende Wirkung zurück. Siliciumdioxid und verschiedene andere Oxide von Metallen oder Halbmetallen vereinigen zwar die Vorteile großer Härte und guter Benetzbarkeit durch Wasser ohne zu quellen, haben aber den Nachteil, dass sie überhaupt nicht haften.

In dem Maße, wie zur Verankerung der Oxide auf der Kunststoffoberfläche Bindemittel verwendet werden, geht die Benetzbarkeit der Oxide und damit die wasserspreitende Wirkung der Beschichtung zurück, und es treten die Nachteile der Binde- mittel hervor: mechanische Empfindlichkeit im Falle hydrophiler Bindemittel und ungenügende Wasserspreitung im Falle hydrophober Bindemittel.

In DE-A 34 00 079 wurde vorgeschlagen, eine im wesentlichen ganz aus Siliciumdioxid oder anderen Metalloxiden kolloidaler Teilchengröße bestehende, wassersprei- tende Schicht, die selbst eine ungenügende Haftfestigkeit an der Kunststoffschicht hat, mittels einer haftvermittelnden Schicht aus einem in Wasser nicht löslichen und im wesentlichen nicht quellbaren organischen Polymeren mit polaren Gruppen an die wasserabstoßende Oberfläche eines Kunststoffformkörpers fest haftend zu binden.

Die Verwendung dieser haftvermittelnden Schicht oder anderer sogenannter Primer- schichten zur besseren Verbindung der wasserspreitenden Schicht mit der Kunststoffoberfläche macht einen zusätzlichen Verfahrensschritt bei der Beschichtung erforderlich, wodurch die Herstellung von beschichteten Formkörpern komplizierter und aufwendiger wird.

Alle genannten Beschichtungsmittel weisen den Nachteil auf, dass sie aus organischen Lösungsmitteln aufgetragen werden müssen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, wasserspreitend beschichtete Formkörper für die solare Entsalzung bereitzustellen, wobei die Beschichtung eine ausgezeichnete Haftfestigkeit ohne Haftvermittlerschicht bei gleichzeitiger hoher mechanischer Festigkeit aufweist.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung von Formkörpern aus transparenten thermoplastischen Kunststoffen, welche mit einer wassersprei- tenden Beschichtung versehen sind, zur Herstellung von solaren Entsalzungsanlagen.

Weiterhin wird die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst durch solare Entsalzungsanlagen enthaltend Formkörper aus transparenten thermoplastischen Kunststoffen, welche mit einer wasserspreitenden Beschichtung versehen sind.

Erfmdungsgemäß wird diese Aufgabe insbesondere gelöst durch solare Entsalzungsanlagen enthaltend beschichtete Formkörper aus transparenten thermoplastischen Kunststoffen erhältlich durch Beschichten eines Teils der Formkörperoberfläche oder der gesamten Formkörperoberfläche mit einem Beschichtungsmittel enthaltend A) 0,005 bis 2 Gewichtsteile einer Verbindung repräsentiert durch die allgemeine Formel (1)

worin

R¹ ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 C-Atomen,

R² Wasserstoff oder ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 C-Atomen,

A eine Einfachbindung oder ein divalenter Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 C-Atomen,

B eine Einfachbindung oder ein divalenter Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 C-Atomen,

n 1, 2, 3 oder 4 und

Mⁿ⁺ ein n-fach-positiv geladenes Kation ist,

B) 1 bis 20 Gewichtsteile eines wasserunlöslichen Oxides oder mehrerer wasserunlöslicher Oxide eines Metalls oder eines Halbmetalls,

C) 80 bis 100 Gewichtsteile eines Gemisches einer Säure und Wasser, das zu mehr als 90 % aus Wasser besteht,

mit der Maßgabe, dass der pH- Wert des Beschichtungsmittels kleiner als 6 ist. Die Verwendung der beschriebenen beschichteten Formkörper zur Herstellung solarer Entsalzungsanlagen ist somit ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Die erfϊndungsgemäßen beschichteten Formkörper weisen eine ausgezeichnete Haftfestigkeit der Beschichtung bei gleichzeitiger hoher mechanischer Festigkeit auf. Haftvermittlerschichten werden nicht benötigt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß beschichteten Formkörper liegt darin, dass das Beschichtungsmittel überwiegend Wasser und damit nur geringe Mengen an organischen Lösungsmitteln ent- hält. Dies hat ökonomische und ökologische Vorteile zur Folge.

Bei den durch die allgemeine Formel (1) repräsentierten Verbindungen, die als Komponente A des erfindungsgemäßen Beschichtungsmittels eingesetzt werden, handelt es sich um Sulfondicarbonsäurediester. Diese werden entweder als freie Säure (d.h. n = 1 und Mⁿ⁺ = H⁺) oder als Salze eingesetzt. Falls die Salze eingesetzt werden, können dies die Salze beliebiger Kationen sein. Beispielsweise seien genannt: Elementkationen, organische oder anorganische Molekülkationen oder organische oder anorganische Komplexkationen. Auch Gemische verschiedener Kationen können verwendet werden.

Bevorzugte Verbindungen gemäß der allgemeinen Formel (1) sind Verbindungen repräsentiert durch die allgemeine Formel (2)

worin

R¹ ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 C-Atomen, A eine Einfachbindung oder ein divalenter aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 3 C-Atomen,

B eine Einfachbindung oder ein divalenter aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 3 C-Atomen,

n 1 oder 2 und

Mⁿ⁺ ein n-fach-positiv geladenes Kation ist.

Besonders bevorzugte Verbindungen gemäß der allgemeinen Formel (1) sind Verbindungen repräsentiert durch die allgemeine Formel (3)

O S ι O 3,^" O M

I I

R¹- -O- -CHτ-C- -C- -O— R¹ M^π (3),

H

worin

R¹ ein aliphatischer Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 C-Atomen,

n 1 oder 2 und

Mⁿ⁺ ein n-fach-positiv geladenes Kation ist.

Unter diesen sind die Alkalisalze oder die Erdalkalisalze oder deren Gemische bevorzugt. Ganz besonders bevorzugt sind Alkalisalze. Als Beispiel sei Sulfonbernstein- säure-bis-(2-ethylhexylester)-Natriumsalz genannt.

Die durch die allgemeine Formel (1) repräsentierten Verbindungen können nach bekanntem Verfahren hergestellt werden. Zum Teil sind sie kommerziell erhältlich. Die durch die allgemeine Formel (1) repräsentierten Verbindungen können als Reinsubstanz oder als Lösung in einem beliebigen Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch zur Herstellung der Beschichtungsmittel eingesetzt werden. Bevorzugt werden sie als Lösung eingesetzt. Beispielsweise kann das Handelsprodukt Dapro®U99 der

Firma Daniel Products Company, Inc., New Jersey, USA eingesetzt werden. Hierbei handelt es sich um eine Lösung von 40 g Sulfonbernsteinsäure-bis-(2-ethylhexyl- ester)-Natriumsalz in 43 g 2-Butoxyethanol, 4 g Ethanol, 3 g Wasser und 10 g Poly- ethylenglykol-Fettsäureester (Gemisch basierend im wesentlichen auf Polyethylen- glykol-Ölsäureester, Polyethylenglykol-Palmitinsäureester und Polyethylenglykol-

Stearinsäureester).

Falls die durch die allgemeine Formel (1) repräsentierte Verbindung als Lösung zur Herstellung des erfindungsgemäßen Beschichtungsmittels eingesetzt wird, hat dies zur Folge, dass das Beschichtungsmittel über die genannten drei Komponenten A, B und C hinaus noch weitere Stoffe, nämlich die Lösungsmittel der Lösung von A, enthält. Die Lösung der durch die allgemeine Formel (1) repräsentierten Verbindung soll bevorzugt eine Konzentration von 5 bis 95 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 bis 90 %, ganz besonders bevorzugt 20 bis 60 %, haben.

Als erfindungsgemäße wasserunlösliche Oxide eines Metalls oder eines Halbmetalls werden bevorzugt Oxide von Elementen der 3. oder 4. Hauptgruppe oder der 2., 3., 4., 5., 6., 7. oder 8. Nebengruppe des Periodensystems der Elemente eingesetzt. Beispielhaft seien genannt: Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Titanoxid, Ceroxid, Zink- oxid, Zinnoxid, Chromoxid, Indiumoxid, Zirkonoxid und Eisenoxide sowie Pigmente, insbesondere transparente Pigmente. Die erfindungsgemäßen Oxide können geringe Mengen anderer Elemente als Dotierungsmittel enthalten.

Besonders bevorzugt werden Oxide eines Metalls oder eines Halbmetalls der 3. oder 4. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente eingesetzt. Beispielhaft seien genannt: Aluminiumoxid oder Siliciumoxid. Ganz besonders bevorzugt werden Oxide eines Metalls oder eines Halbmetalls aus der 4. Hauptgruppe des Periodensystems der Elemente eingesetzt. Unter diesen ist Siliciumdioxid am meisten bevorzugt.

Die erfindungsgemäßen Oxide eines Metalls oder Halbmetalls werden vorzugsweise als Sol, d.h. als wässrige, kolloidale Lösung verwendet, das vorzugsweise eine Konzentration 10 bis 50 Masse-% des Metalloxids aufweist und dessen Teilchen im Mittel bevorzugt weniger als 5 μm Durchmesser haben.

Vorzugsweise liegen in dem erfindungsgemäßen Sol die Oxid-Teilchen in einer durchschnittlichen Größe von weniger aus 200 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 100 nm, vor. Die Teilchengröße wird mittels einer Ultrazentrifuge ermittelt.

Das erfmdungsgemäße Gemisch aus einer Säure und Wasser besteht zu mehr als 90 % aus Wasser. Bevorzugt besteht es zu mehr als 95 %, besonders bevorzugt zu mehr als 98 % aus Wasser. Es kann organische oder anorganische Säuren enthalten. Bevorzugt werden schwache Säuren verwendet. Schwache Säuren sind solche Säuren, die einen pK_s-Wert von größer als 2 haben. Besonders bevorzugt werden aliphatische Carbonsäuren verwendet. Ganz besonders bevorzugt wird Essigsäure verwendet.

Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel enthält 0,005 bis 2 Gew.-Teile, bevor- zugt 0,01 bis 0,5 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 0,05 bis 0,4 Gew.-Teile der Komponente A.

Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel enthält 1 bis 20 Gew.-Teile, bevorzugt 2 bis 20 Gew.-Teile, besonders bevorzugt 3 bis 8 Gew.-Teile der Komponente B. Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel hat einen pH- Wert von kleiner als 6, bevorzugt von kleiner als 5.

Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel können gegebenenfalls noch weitere Komponenten wie z.B. Tenside und organische Lösungsmittel zur besseren Benetzung des Substrates sowie Verlaufsmittel oder Entschäumer enthalten.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel erfolgt vorzugsweise, indem man das Sol des zum Einsatz kommenden Oxids eines Metalls oder Halb- metalls in Wasser herstellt oder ein handelsübliches Sol mit Wasser auf die gewünschte Konzentration in dem erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel verdünnt, anschließend vorteilhafterweise einen schwach sauren pH, beispielsweise durch Zugabe von Essigsäure, einstellt und die für die Beschichtungsmittel vorgesehene Menge der Komponente A des erfindungsgemäßen Beschichtungsmittels hinzufügt.

Vorteilhafterweise wird das Beschichtungsmittel und gegebenenfalls auch das gegebenenfalls zum Einsatz kommende Sol des Oxids eines Metalls oder eines Halbmetalls filtriert, so dass die jeweilige Zusammensetzung nur Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von bevorzugt weniger als 5 μm enthält.

Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel können nach allen bekannten Verfahren auf die zu beschichtenden Formkörper aufgebracht werden, so zum Beispiel durch Streichen, Gießen, Walzen, Sprühen oder jede andere bekannte Methode. Es ist auch möglich, Formköφer durch Eintauchen in die erfindungsgemäßen wässrigen Be- schichtungsmittel zu beschichten, wobei sich diese Verfahrensweise insbesondere für

Formköφer mit Hohlräumen wie z.B. Stegdoppelplatten eignet, da die Formköφer auf diese Art und Weise auch von innen beschichtet werden können.

Zur Herstellung der wasserspreitenden, transparenten Beschichtung auf den Form- köφern ohne eine Haftvermittlerschicht wird das aufgebrachte erfindungsgemäße

Beschichtungsmittel bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise bei 90 bis 155°C, beson- ders bevorzugt bei 110 bis 135°C, getrocknet und eingebrannt. Die Dauer dieses Trocknungs- und Einbrennschrittes richtet sich nach der Menge des aufgetragenen erfindungsgemäßen Beschichtungsmittels und kann, erforderlichenfalls durch einfache Versuche vom einschlägigen Fachmann festgelegt werden.

Vorzugsweise werden die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel in Mengen von 3 bis 15 g/m², besonders bevorzugt in Mengen von 6 bis 12 g/m² auf den zu beschichtenden Formköφer aufgetragen. Die Dicke der Beschichtung beträgt bevorzugt 0,1 bis 0,5 μm, besonders bevorzugt beträgt sie 0,2 bis 0,4 μm. Die Beschichtung eines Kunststoffformköφers mit einer erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel kann nach oder aber bereits während dessen Herstellung erfolgen.

Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmittel eignen sich zur Beschichtung von Formköφern jeglicher Art. Vorzugsweise werden Formköφer aus thermoplastischen Kunststoffen verwendet. Bevorzugt sind dies transparente thermoplastische Kunststoffe. Insbesondere sind dies Formköφer aus Polymethylmethacrylat, Polystyrol, Polyvinylchlorid oder Polycarbonat, vorzugsweise aus Polycarbonat.

Die zu beschichtenden Formköφer können jede beliebige Gestalt haben. Vorzugs- weise haben sie die Gestalt einer Scheibe oder einer Folie oder einer Platte. Die

Scheibe oder die Folie oder die Platte kann gekrümmt oder eben sein. Die Formköφer können auch einen mehrschichtigen Aufbau haben, wie beispielsweise co- extrudierte Folien, Massiv- oder Mehrfachstegplatten auch mit coextrudierten Schichten mit hohem Gehalt an Additiven wie UV- Absorber.

Der Formköφer kann auf seiner gesamten Oberfläche oder nur auf einem Teil einer Oberfläche beschichtet sein. Bevorzugt sind 20 bis 100 % der Oberfläche des Form- köφers beschichtet.

Zur Beschichtung geeignete thermoplastische Kunststoffe sind zum Beispiel beschrieben in Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, Carl Hanser Verlag, München, Wien. Besonders geeignete Kunststoffe sind Polycarbonate oder Copolycarbonate auf Basis von Diphenolen, der Poly- oder Copolyacrylate und Poly- oder Copoly- methacrylate wie beispielhaft und vorzugsweise Polymethylmethacrylat, Poly- oder Copolymere mit Styrol wie beispielhaft und vorzugsweise transparentes Polystyrol oder Polystyrolacrylnitril (SAN), transparente thermoplastische Polyurethane, sowie

Polyolefine, wie beispielhaft und vorzugsweise transparente Polypropylentypen oder Polyolefine auf der Basis von cyclischen Olefmen (z.B. TOPAS®, Hoechst), Poly- oder Copolykondensate der Terephthalsäure, wie beispielhaft und vorzugsweise Poly- oder Copolyethylenterephthalat (PET oder CoPET) oder glycol-modifiziertes PET (PETG).

Die Kunststoffe können Additive enthalten.

Erfindungsgemäß kann insbesondere jedes Polycarbonat beschichtet werden.

Erfindungsgemäß geeignete Polycarbonate sind sowohl Homopolycarbonate als auch Copolycarbonate. Auch eine Mischung der erfindungsgemäß geeigneten Polycarbonate kann verwendet werden.

Die Polycarbonate können teilweise oder vollständig durch aromatische Polyester- carbonate ersetzt werden.

Die Polycarbonate können auch Polysiloxan-Blöcke enthalten. Deren Herstellung wird beispielsweise in US-A 3 821 315, US-A 3 189 662 und US-A 3 832 419 be- schrieben.

Bevorzugte Polycarbonate sind solche auf Basis der Bisphenole der allgemeinen Formel (4)

HO-Z-OH (4) worin Z ein divalenter organischer Rest mit 6 bis 30 C-Atomen ist, der eine oder mehrere aromatische Gruppen enthält.

Beispiele für Bisphenole gemäß der allgemeinen Formel (4) sind Bisphenole, die zu den folgenden Gruppen gehören:

Dihydroxydiphenyle,

Bis-(hydroxyphenyl)-alkane,

Bis-(hydroxyphenyl)-cycloalkane, Bis-(hydroxyphenyl)-sulfide,

Bis-(hydroxyphenyl)-ether,

Bis-(hydroxyphenyl)-ketone,

Bis-(hydroxyphenyl)-sulfone,

Bis-(hydroxyphenyl)-sulfoxide und α,α'- Bis-(hydroxyphenyl)-diisopropylbenzole.

Auch Derivate der genannten Bisphenole, die zum Beispiel durch Alkylierang oder Halogenierung an den aromatischen Ringen der genannten Bisphenole zugänglich sind, sind Beispiele für Bisphenole gemäß der allgemeinen Formel (4).

Beispiele für Bisphenole gemäß der allgemeinen Formel (4) sind insbesondere die folgenden Verbindungen:

Hydrochinon, Resorcin,

4,4' -Dihydroxydiphenyl,

Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-methan,

Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-sulfon,

1,1- Bis-(3 ,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-p/m-diisopropylbenzol, 1,1 -Bis-(4-hydroxyphenyl)- 1 -phenyl-ethan, l,l- Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-cyclohexan, 1,1- Bis-(4-hydroxyphenyl)-3-methylcyclohexan,

1 ,1- Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3-dimethylcyclohexan,

1 ,1- Bis-(4-hydroxyphenyl)-4-methylcyclohexan,

1 ,1- Bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan 1 ,1- Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3.5-trimethylcyclohexan,

2,2-Bis-(3,5-dichlor-4-hydroxyphenyl)-propan,

2,2-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-propan,

2,2-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-propan,

2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan (d.h. Bisphenol A), 2,2-Bis-(3-chlor-4-hydroxyphenyl)-propan,

2,2-Bis-(3,5 -dibrom-4-hydroxyphenyl)-propan,

2,4-Bis-(4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan,

2,4-Bis-(3,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl)-2-methylbutan, α,α'-Bis-(4-hydroxyphenyl)-o-diisopropylbenzol, α,α'-Bis-(4-hydroxyphenyl)-m-diisopropylbenzol (d.h. Bisphenol M) und α,α ' -Bis-(4-hydroxypheny l)-p-diisopropylbenzol .

Besonders bevorzugte Polycarbonate sind das Homopolycarbonat auf Basis von Bisphenol A, das Homopolycarbonat auf Basis von l,l-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5- trimethylcyclohexan und die Copolycarbonate auf Basis von Bisphenol A und 1,1-

Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan.

Die beschriebenen Bisphenole gemäß der allgemeinen Formel (4) können nach bekannten Verfahren, z.B. aus den entsprechenden Phenolen und Ketonen. hergestellt werden.

Verfahren zur Herstellung der genannten Bisphenole sind zum Beispiel beschrieben in der Monographie H. Schnell, „Chemistry and Physis of Polycarbonates", Polymer Reviews, Band 9, S. 77-98, Interscience Publishers, New York, London, Sidney, 1964 und in US-A 3 028 635, in US-A 3 062 781, in US-A 2 999 835, in US-A

3 148 172, ins US-A 2 991 273, in US-A 3 271 367, in US-A 4 982 014, in US-A 2 999 846, in DE-A 1 570 703, in DE-A 2 063 050, in DE-A 2 036 052, in DE-A 2 211 956, in DE-A 3 832 396, und in FR-A 1 561 518 sowie in den Japanischen Offenlegungsschriften mit den Anmeldenummern 62039/1986, 62040/1986 und 105550/1986.

Die Herstellung von l,l-Bis-(4-hydroxyphenyl)-3,3,5-trimethylcyclohexan ist z.B. beschrieben in US-A 4 982 014.

Polycarbonate können nach bekannten Verfahren hergestellt werden. Geeignete Ver- fahren zur Herstellung von Polycarbonaten sind zum Beispiel die Herstellung aus

Bisphenolen mit Phosgen nach dem Phasengrenzflächenverfahren oder aus Bisphenolen mit Phosgen nach dem Verfahren in homogener Phase, dem sogenannten Pyridinverfahren, oder aus Bisphenolen mit Kohlesäureestem nach dem Schmelzum- esterungsverfahren. Diese Herstellverfahren sind z.B. beschrieben in H. Schnell, „Chemistry and Physis of Polycarbonates", Polymer Reviews, Band 9, S. 31-76,

Interscience Publishers, New York, London, Sidney, 1964. Die genannten Herstellverfahren sind auch beschrieben in D. Freitag, U. Grigo, P. R. Müller, H. Nouvertne, „Polycarbonates" in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Volume 11, Second Edition, 1988, Seiten 648 bis 718 und in U. Grigo, K. Kirchner und P. R. Müller „Polycarbonate" in Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, Band 3/1, Polycarbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester, Carl Hanser Verlag München, Wien 1992, Seiten 1 17 bis 299.

Das Schmelzumesterungsverfahren ist besonders beschrieben in H. Schnell, „Chemistry and Physis of Polycarbonates", Polymer Reviews, Band 9, S. 44-51,

Interscience Publishers, New York, London, Sidney, 1964 sowie in DE-A 1 031 512, in US-A 3 022 272, in US-A 5 340 905 und in US-A 5 399 659.

Kohlensäurediester, die zur Herstellung von Polycarbonaten nach dem Schmelzum- esterungsverfahren eingesetzt werden können, sind zum Beispiel Diarylester der

Kohlensäure, wobei die beiden Arylreste bevorzugt jeweils 6 bis 14 C-Atome haben. Vorzugsweise werden die Diester der Kohlensäure auf der Basis von Phenol oder alkylsubstituierten Phenolen, also zum Beispiel Diphenylcarbonat oder Dikresyl- carbonat, eingesetzt.

Die erfindungsgemäß geeigneten Polycarbonate haben bevorzugt ein Gewichtsmittel der molaren Masse (M_w), welches sich z.B. durch Ultrazentrifugation oder Streulichtmessung bestimmen läßt, von 10 000 bis 200 000 g/mol. Besonders bevorzugt haben sie ein Gewichtsmittel der molaren Masse von 12 000 bis 80 000 g/mol.

Die mittlere molare Masse der erfindungsgemäßen Polycarbonate kann zum Beispiel in bekannter Weise durch eine entsprechende Menge an Kettenabbrechern eingestellt werden.

Geeignete Kettenabbrecher sind sowohl Monophenole als auch Monocarbonsäuren. Geeignete Monophenole sind z.B. Phenol, p-Chloφhenol, p-tert.-Butylphenyol,

Cumylphenol oder 2,4,6-Tribromphenol, sowie langkettige Alkylphenole, wie z.B. 4- (l,l,3,3-Tetramethylbutyl)-phenol oder Monoalkylphenole bzw. Dialkylphenole mit insgesamt 8 bis 20 C-Atomen in den Alkylsubstituenten wie z.B. 3,5-di-tert.-Butyl- phenol, p-tert.-Octylphenol, p-Dodecylphenol, 2-(3,5-Dimethyl-heptyl)-phenol oder 4-(3,5-Dimethyl-heptyl)-phenol. Geeignete Monocarbonsäuren sind Benzoesäure,

Alkylbenzoesäuren und Halogenbenzoesäuren.

Bevorzugte Kettenabbrecher sind Phenol, p-tert.-Butylphenol, 4-(l,l,3,3-Tetra- methylbutyl)-phenol und Cumylphenol.

Die Menge an Kettenabbrechern beträgt bevorzugt zwischen 0,5 und 10 Mol-%, bezogen auf die Summe der jeweils eingesetzten Bisphenole.

Die erfindungsgemäß geeigneten Polycarbonate können in bekannter Weise ver- zweigt sein, und zwar vorzugsweise durch den Einbau von trifunktionellen oder mehr als trifunktionellen Verzweigem. Geeignete Verzweiger sind z.B. solche mit drei oder mehr als drei phenolischen Gruppen oder solche mit drei oder mehr als drei Carbonsäuregrappen.

Geeignete Verzweiger sind beispielsweise Phloroglucin, 4,6-Dimethyl-2,4,6-tri-(4- hydroxyphenyl)-hepten-2, 4,6-Dimethyl-2,4,6-tri-(4-hydroxyphenyl)-heptan, 1,3,5-

Tri-(4-hydroxyphenyl)-benzol, 1,1,1 -Tri-(4-hydroxyphenyl)-ethan, Tri-(4-hydroxy- phenyl)-phenylmethan, 2.2-Bis-[4.4-bis-(4-hydroxyphenyl)-cyclohexyl]propan, 2,4- Bis-(4-hydroxyphenyl-isopropyl)-phenol, 2,6-Bis-(2-hydroxy-5'-methyl-benzyl)-4- methylphenol, 2-(4-Hydroxyphenyl)-2-(2,4-dihydroxyphenyl)-propan, Hexa-(4-(4- hydroxyphenyl-isopropyl)-phenyl)-terephthalsäureester, Tetra-(4-hydroxyphenyl)- methan, Tetra-(4-(4-hydroxyphenyl-isopropyl)-phenoxy)-methan und l,4-Bis-(4',4"- dihydroxytriphenyl)-methylbenzol sowie 2,4-Dihydroxybenzoesäure, Trimesinsäure, Cyanurchlorid, 3,3-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-2-oxo-2,3-dihydroindol, Tri- mesinsäuretrichlorid und ,α,α"-Tris-(4-hydroxyphenol)-l,3,5-triisopropylbenzol.

Bevorzugte Verzweiger sind 3,3-Bis-(3-methyl-4-hydroxyphenyl)-2-oxo-2,3-di- hydroindol und l,l,l-Tris-(4-hydroxyphenyl)-ethan.

Die Menge der gegebenenfalls einzusetzenden Verzweiger beträgt bevorzugt 0,05 Mol.-% bis 2 Mol.-%. bezogen auf Mole an eingesetzten Bisphenolen.

Die Verzweiger können zum Beispiel im Falle der Herstellung des Polycarbonates nach dem Phasengrenzflächenverfahren mit den Bisphenolen und den Kettenabbrechern in der wässrig alkalischen Phase vorgelegt werden, oder in einem organi- sehen Lösungsmittel gelöst zusammen mit den Kohlensäurederivaten zugegeben werden. Im Falle des Umesterungsverfahrens werden die Verzweiger bevorzugt zusammen mit den Dihydroxyaromaten oder Bisphenolen dosiert.

Zur Modifizierung der Eigenschaften können den erfindungsgemäßen Polycarbona- ten übliche Additive zugemischt und/oder auf die Oberfläche der Formköφer aufgebracht werden. Übliche Additive sind zum Beispiel: Füllstoffe, Verstärkungsstoffe, Stabilisatoren (zum Beispiel UV-Stabilisatoren, Thermostabilisatoren, Gammastrahlenstabilisatoren), Antistatika, Fließhilfsmittel, Entformungsmittel, Brandschutzmittel, Farbstoffe und Pigmente. Die genannten und weiter geeignete Additive sind zum Beispiel beschrieben in Gächter, Müller, Kunststoff- Additive, 3. Ausgabe, Hanser- Verlag, München Wien, 1989.

Den erfindungsgemäßen Polycarbonaten können andere Polymere zugemischt werden, wodurch sogenannte Polymerblends erhalten werden. Beispielsweise können Blends aus den erfindungsgemäßen Polycarbonaten und Polyolefinen, insbesondere ABS-Polymeren, hergestellt werden.

Die erfindungsgemäßen beschichteten Formköφer können neben der solaren Entsalzung auch z.B. als Verglasungsmaterial oder als Bestandteil von Automobilen, Gewächshäusern, Schwimmhallen, Stadien, Bahnhöfen, Fabrikhallen, Dachab- deckungen, Wänden, Leuchtenabdeckungen, Architekturverglasungen, Lichtkuppeln,

Visieren, Brillen, Grafiken, Reklametafeln, Displays, Veφackungen oder von Scheiben für Fortbewegungsmittel aller Art verwendet werden. Unter einem Verglasungsmaterial soll ein Material verstanden werden, das überall dort eingesetzt werden kann, wo üblicherweise Scheiben aus konventionellen anorganischen Gläsern eingesetzt wurden oder noch eingesetzt werden.

Im folgenden wird die Erfindung in den nachstehenden Beispielen näher erläutert.

Herstellung der Beschichtungsmittel:

Beschichtungsmittel A

Zu 416,7 g vollentsalztem Wasser werden unter Rühren 83,3 g Kieselsol (Levasil®

300F der Firma Bayer AG), das vorher durch ein 5 μm Filter filtriert wurde, hinzugegeben. Die wässrige Suspension wird dann mit 98 %iger Essigsäure auf einen pH- Wert von 4,8 eingestellt und mit 1,5 g Dapro® U99 (einer Lösung von 40 g Sulfon- bemsteinsäure-bis-(2-ethylhexylester)-Natriumsalz in 43 g 2-Butoxyethanol, 4 g Ethanol, 3 g Wasser und 10 g Polyethylenglykol-Fettsäureester (Gemisch basierend im wesentlichen auf Polyethylenglykol-Ölsäureester, Polyethylenglykol-Palmitin- säureester und Polyethylenglykol-Stearinsäureester)) versetzt.

Levasil® 300F ist ein anionisch stabilisiertes Kieselsol der Bayer AG mit einer mittleren Teilchengröße von 7 bis 8 nm bzw. einer spezifischen Oberfläche von

300 m²/g. Levasil® 300F hat einen Feststoffgehalt von 30 Masse-% und einen pH- Wert von ca. 9,8. Es enthält eine geringe Menge von < 0,2 Gew.-% am Formaldehyd gegen Mikroorganismenbefall.

Beschichtungsmittel B

Die Herstellung erfolgt analog Beschichtungsmittel A. Anstelle von Dapro® U99 werden jedoch 0,675 g Sulfonbemsteinsäure-bis-(2-ethylhexylester)-Natriumsalz in 0,825 g 2-Butoxyethanol hinzugegeben.

Beschichtungsmittel C

Die Herstellung erfolgt analog Beschichtungsmittel A. Anstelle der genannten Lösung werden jedoch 0,621 g Sulfonbernsteinsäure-bis-(2-ethylhexylester)- Natriumsalz, 0,054 g Polyethylenglykol (Zahlenmittel der Molmasse: 1 000) in

0,754 g 2-Butoxyethanol und 0,0705 g Ethanol hinzugegeben. Beschichtungsmittel D

Die Herstellung erfolgt analog Beschichtungsmittel C. Anstelle des Polyethylen- glykols werden 0,062 g Polyethylenglykol-Fettsäureester (Gemisch basierend im wesentlichen auf Polyethylenglykol-Ölsäureester, Polyethylenglykol-Palmitin- säureester und Polyethylenglykol-Stearinsäureester) hinzugegeben.

Beschichtung von Polycarbonat-Hohlkammerplatten

Hohlkammeφlatten aus einem verzweigten aromatischen Polycarbonat (relative Lösungsviskosität 1,315 gemessen an einer Lösung von 0,5 g Polycarbonat in 100 ml Methylenchlorid bei Raumtemperatur), wie sie für den Gewächshausbau verwendet werden, wurden jeweils mit den Beschichtungsmittel A bis D im Flutverfahren ein- seitig beschichtet und anschließend bei 130°C 0,5 h lang getrocknet. Die Schichtdicken lagen bei ca. 0,3 μm (Dickenmessgerät ETA-SD-30, Fa. ETA-Optik; Interferenzverfahren). Die Beschichtungen waren ohne Oberflächenstörungen und zeigten keine Interferenzmuster. Die Benetzung mit Wasser war gleichmäßig. Der Randwinkel des Wassers lag unter 1°.

Dampftest (100°C)

Als weiterer Test wurde der Dampftest durchgeführt. Hierbei werden die Hohlkammeφlatten einer 100°C heißen abgeschlossenen Wasserdampfatmosphäre ausgesetzt. Es wird beobachtet, wann der wasserspreitende Effekt verschwindet und die erste

Tropfenbildung erfolgt. Ergebnis:

Im Falle des Vergleichsbeispieles war nach 30 Minuten eine deutliche Ablösung der Beschichtung unter bräunlicher Verfärbung der Wassertropfen zu beobachten.

Femer wurde die Hohlkammeφlatte des erfindungsgemäßen Beispiels unter verschiedenen Winkeln aus der Ebene gekippt. Bei einem Neigungswinkel von 5° oder mehr fließt auf der Unterseite kondensiertes Wasser seitlich ab ohne zu tropfen.

Modellgewächshaustest

Die beschichteten Polycarbonat Hohlkammeφlatten wurden in einem Winkel von 60° mit der beschichteten Seite nach unten an der Decke eines Modellgewächshauses befestigt, so dass die wasserspreitende Wirkung durch Beobachtung der Tröpfchenbildung verglichen werden konnte. In dem Modellgewächshaus wurde mittels einer Heizquelle Wasser verdampft, so dass sich eine Temperatur von 50°C und eine Luftfeuchtigkeit von 100 % einstellte.

Die Platten wurden 6 h unter diesen Bedingungen belassen und anschließend in einem trockenen Heizschrank 4h bei 40°C erhitzt. Anschließend wiederholte man die Prozedur im Modellgewächshaus und im Heizschrank immer abwechselnd, solange bis der wasserspreitende Effekt verschwand (ersichtlich an der Tropfenbildung auf der Platte). Vergleichsweise wurden drei kommerziell erhältliche Polycarbonathohlkammer- platten, die mit einer wasserspreitenden Beschichtung, wie sie für den Gewächshausbau verwendet werden, mitgetestet.

Ergebnis:

Claims

Patentansprüche

1. Verwendung von Formköφem aus thermoplastischen Kunststoffen, welche mit einer wasserspreitenden Beschichtung versehen sind, zur Herstellung von solaren Entsalzungsanlagen.

Solare Entsalzungsanlagen enthaltend Formköφer aus transparenten thermoplastischen Kunststoffen, welche mit einer wasserspreitenden Beschichtung versehen sind.

3. Solare Entsalzungsanlagen enthaltend Platten aus transparenten thermoplastische Kunststoffen, welche mit einer wasserspreitenden Beschichtung versehen sind.

Solare Entsalzungsanlagen enthaltend beschichtete Formköφer aus transparenten thermoplastischen Kunststoffen erhältlich durch Beschichten eines Teils der Formköφeroberfläche oder der gesamten Formköφeroberfläche mit einem Beschichtungsmittel enthaltend

A) 0,005 bis 2 Gewichtsteile einer Verbindung repräsentiert durch die allgemeine Formel (1)

worin

R¹ ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 C-Atomen, R² Wasserstoff oder ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 C-Atomen,

n 1, 2, 3 oder 4 und

Mⁿ⁺ ein n-fach-positiv geladenes Kation ist,

mit der Maßgabe, dass der pH- Wert des Beschichtungsmittels kleiner als 6 ist.

5. Verwendung von Formköφem aus transparenten thermoplastischen Kunststoffen erhältlich durch Beschichten eines Teils der Formköφeroberfläche oder der gesamten Formköφeroberfläche mit einem Beschichtungsmittel enthaltend

A) 0,005 bis 2 Gewichtsteile einer Verbindung repräsentiert durch die allgemeine Formel (1) worin

R¹ ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 30 C-Atomen,

R² Wasserstoff oder ein Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 C-Atomen,

n 1, 2, 3 oder 4 und

Mⁿ⁺ ein n-fach-positiv geladenes Kation ist,

mit der Maßgabe, dass der pH- Wert des Beschichtungsmittels kleiner als 6 ist, zur Herstellung von solaren Entsalzungsanlagen.