EP2571687A1 - Formmasse oder beschichtungssystem (pmma-frei) mit ir reflektierenden eigenschaften in kombination mit einer pmma-haltigen deckschicht oder folie - Google Patents

Formmasse oder beschichtungssystem (pmma-frei) mit ir reflektierenden eigenschaften in kombination mit einer pmma-haltigen deckschicht oder folie

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Publication number
EP2571687A1
EP2571687A1 EP11716555A EP11716555A EP2571687A1 EP 2571687 A1 EP2571687 A1 EP 2571687A1 EP 11716555 A EP11716555 A EP 11716555A EP 11716555 A EP11716555 A EP 11716555A EP 2571687 A1 EP2571687 A1 EP 2571687A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer
plastic
plastic molding
pmma
inorganic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11716555A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Elisabeth Clamer
Michael Enders
Achim NEUHÄUSER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Roehm GmbH
Original Assignee
Evonik Roehm GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Evonik Roehm GmbH filed Critical Evonik Roehm GmbH
Publication of EP2571687A1 publication Critical patent/EP2571687A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31855—Of addition polymer from unsaturated monomers
    • Y10T428/31935—Ester, halide or nitrile of addition polymer

Definitions

  • Molding compound or coating system (PMMA-free) with IR-selecting properties in combination with a
  • the invention relates to covered colored,
  • Infrared-reflecting molded body which can serve as an IR barrier layer and can be used, for example, in the construction industry or in automotive, for example as a vehicle roof module with heat-protective properties.
  • Main component or carrier layer of partially different plastics are plastics. These plastics, such as. As PVC, polystyrene, polycarbonate, ABS and ASA, have other important properties such as impact resistance and / or
  • Automotive applications such as roof modules, exterior and interior covers (screens), spoilers and mirror housings;
  • Household and sports applications such as tool covers, outdoor panels for boats and ski films.
  • the problem with these colored coextruded or back-injected articles, however, is that they are often IR-absorbent and thus For example, a vehicle interior easily heats up by such a roof module.
  • Plastic moldings made of, for example, polyvinyl chloride (PVC) use.
  • the coated plastic molded body is then provided with a colorant such as T1O 2 , which is at the boundary layer of the two
  • Plastic mold reflects the IR radiation and thus prevents excessive heating of the object.
  • PVC coatings against exposure to sunlight by a permanently applied to the PVC layer layer which is equipped with both UV stabilizers and IR reflectors.
  • IR reflectors bleach chromate, molybdate red, molybdate orange, chromium oxide green, antimony sulfide, cadmium sulfoselenide, cadmium sulfide,
  • Anthrachinonschwarzpigment anthraquinone dark blue pigment, monoazo pigment or phthalocyanines used. Some of these pigments are no longer allowed today.
  • As the material for the cover layer an unspecified PMMA is described.
  • DE 26 05 325 also describes a method for the protection of PVC surfaces, the applied protective layer is s covering color, that in the IR region as high a reflection as possible and in the UV range as low as possible
  • Permeability is achieved.
  • the goal is through the Use of at least one IR-reflecting black or color pigment achieved.
  • For the darker color pigments are not predominantly IR-absorbing pigments
  • the pigment used in the examples is titanium dioxide or anthraquinone black in combination with a UV absorber.
  • WO 2009 097 205 is a coating composition with IR-reflecting nanoparticles and a thereto
  • WO 2008 097 895 or WO 2009 097 205 describes a three-layer automotive paint in which color pigments are contained in one layer and IR reflector pigments are contained in another layer. Both systems are not suitable for the production of covers or moldings. The aim of these applications is the provision of black paints, which heat up only diminished despite the dark color.
  • Color pigments and IR reflector pigments can be found in EP 18 173 75.
  • a similar system is described in DE 10 2007 061 052.
  • single-layer systems have the further disadvantage that the design freedom is severely limited, and that a sufficient heat resistance in combination with a good weather resistance is difficult to realize.
  • a multilayer, transparent system consisting of two PMMA layers with IR absorbers in a PMMA layer joined with a PU adhesive is additionally found in EP 20 323 60.
  • this system is colorless and thus less heat-permeable than correspondingly tinted, but therefore especially as vehicle glazing or roof glazing too translucent.
  • An analogous opaque, colored variant is not described.
  • pure PMMA systems can change at temperatures above 100 ° C, more precisely above 105 ° C. This can cause turbidity or deformation of the molded part. Especially at
  • ASA acrylonitrile-styrene-alkyl acrylate terpolymers
  • Molding compounds are only partially thermally stable in form and thus for particularly dark vehicle covers
  • EP 18 173 83 a single-layer system is described, which is a plastic molding, a
  • Lacquer layer a fiber material, a hydraulically setting mass such as concrete or a composite material.
  • the IR reflection can i.a. by adding reflective
  • EP 18 173 83 teaches how to purchase related parts in a vehicle interior, such as leather seats or fittings or even components such as
  • EP 18 173 83 does not teach as a visually appealing molding, e.g. as a roof module in a vehicle, is to manufacture. Moreover, this teaching is probably not sufficient to the high
  • Vehicle interior eg by a roof module to meet.
  • Object of the present invention was compared to the prior art at least equivalent, preferably darkened in their properties improved dark colored plastic moldings for outdoor applications to provide.
  • plastic moldings are intended for
  • the object was to provide dark colored plastic moldings available to minimize the heating of the plastic molding or a region that is, for example, from the perspective of sunlight behind the plastic molding.
  • Molding compounds are easy to process and in the
  • Plastic moldings having the following properties: a.
  • the plastic molding consists of at least two
  • the cover layer is a transparent plastic layer.
  • the carrier layer is a
  • Polymer layer which is particularly thermally stable up to at least 100 ° C.
  • An inorganic, IR-reflecting pigment which in a layer, which is not the
  • the plastics molding has a total solar reflectance (TSR) of at least 10%, preferably of at least 15% and particularly preferably of at least 20%.
  • TSR total solar reflectance
  • the cover layer of a transparent plastic may be a cover layer of polyamide (PA),
  • PVDF Polyvinyl fluoride
  • PVDF polyvinyl difluoride
  • Poly (meth) acrylates are known in the art. These polymers are generally obtained by free radical polymerization of mixtures containing (meth) acrylates.
  • the term (meth) acrylates include methacrylates and acrylates as well as mixtures of both.
  • Preferred poly (meth) acrylates are examples of poly (meth) acrylates.
  • the poly (meth) acrylate layer is particularly preferably a PMMA layer. It can be
  • PMMA component is the molding compound Plexiglas ® 7H. she is
  • cover layer can contain other polymers
  • Polyethers polyesters, polycarbonates and polyvinyl chlorides. These polymers can be used individually or as a mixture, wherein copolymers which are derivable from the aforementioned polymers, the molding compositions can be added. These include, in particular styrene-acrylonitrile polymers (SAN), which are preferably added to the molding compositions in an amount of up to 45 wt .-%.
  • SAN styrene-acrylonitrile polymers
  • Particularly preferred styrene-acrylonitrile polymers can be obtained by the polymerization of mixtures consisting of 70th to 92 wt .-% of styrene, 8 to 30 wt .-% acrylonitrile and 0 to 22 wt .-% of other comonomers, each based on the total weight of the monomers to be polymerized, consist.
  • Homo- and / or copolymers to be used according to the invention as matrix polymers can vary within wide limits, the molecular weight usually being based on the
  • the carrier layer is a layer of a thermoplastic polymer which is particularly heat-resistant to at least 100 ° C., preferably to at least 110 ° C.
  • Preferred thermoplastic polymers are
  • polyesters especially polyesters, polyamides, ASA, styrene-acrylonitrile (SAN), thermoplastic polyurethanes, polycarbonates,
  • ABS Acrylonitrile-butadiene-styrene terpolymer
  • the carrier layer may have a thickness between 15 ⁇ and 25 mm.
  • thermosets prepared on the basis of melamine, epoxy or phenol can also be used as
  • Carrier layer can be used.
  • the carrier layer contains at least one inorganic, IR-reflecting pigment.
  • the carrier layer contains at least one inorganic, IR-reflecting pigment.
  • Plastic moldings additionally a further layer.
  • This further layer is preferably an adhesive layer with a thickness of between 1 and 100 m.
  • the adhesive layer is located between the cover layer and the carrier layer.
  • the inorganic, IR-reflecting layer is present in the adhesive layer
  • the adhesive layer may be an adhesive system or an adhesion promoter system. In particular, you can
  • Butadiene and styrene-containing terpolymers, polyacrylates, epoxies or other adhesives or adhesion promoters may be used.
  • the choice of suitable adhesive will be apparent to those skilled in the art from the two substrates to be bonded, e.g. from the material of the carrier and the cover layer.
  • the layer which is provided with the inorganic, IR-reflecting pigment contains between 0.01 and 5.0% by weight, preferably between 0.05 and 3.0% by weight, and very particularly preferably between 0.1 and 2 , 0% by weight of this pigment.
  • This inorganic, IR-reflecting pigment is preferably a metal oxide having a particle size between 50 nm and 5.0 ⁇ , preferably between 100 nm and 3.0 ⁇ and more preferably between 200 nm and 2.5 ⁇ .
  • the "dark” property can be defined by the L * value according to DIN 6174
  • the inventive heat-resistant, IR radiation-reflecting plastic molding can in many
  • the shaped bodies are preferably used in facade, building roof,
  • the plastic moldings can be mounted either with the carrier layer or with the cover layer on the outside. With outside in this case the side is meant, that of the higher one
  • Irradiation load usually the higher
  • the outer side is the sunny side.
  • Plastic molding according to the invention also on a
  • Substrate can be applied. These substrates may be, for example, glass, concrete, masonry, wood or metal. In this case, an application is as an IR-reflecting surface coating, e.g. in the
  • Plastic moldings are also brought together with other plastics to plastic composite materials.
  • the plastic moldings using conventional methods such as back foaming, injection molding, lamination or
  • Gluing applied to the second plastic molded body Alternatively or additionally one can also on the
  • Plastic molding according to the invention by means of the listed methods at least one more
  • the colorants or colorant mixtures which are contained in one of the layers, preferably in the top layer, are used in addition to the variation and matching of the color.
  • These colorants can be both IR reflective, e.g. Titanium dioxide, as well as IR permeable.
  • the colorants may be organic dyes or other organic or inorganic pigments, or even mixtures thereof.
  • the proportion of these additional colorants may be between 0 and 3.0% by weight, preferably between 0 and 2.5% by weight and more preferably between 0 and 2.0% by weight, based on the matrix of the cover layer.
  • the production of the moldings can, for example
  • Topcoat are homogenized as dryblend and
  • the carrier layer depending on
  • Embodiment containing the IR-reflecting pigment containing produced is first provided by means of rollers with an adhesive layer and
  • all layers can be coextruded in one step - and depending on the imple mentation form be provided with an adhesive or adhesion promoter layer.
  • Plastic moldings are tested as follows. For this purpose, first of the colored and transparent moldings pressed platelets are produced in a thickness of 0.5 mm by means of a press. The individual press plates are pressed in the following to a 2-layer structure.
  • a extrusion tool for extruding the PLEXIGLAS ® standard molding compound is a extrusion tool according to Fig.l, consisting of press ring (1), displacement disc (4), and bottom (3) and
  • Cover disc (2) used with an inner diameter of the bottom disc of 50mm. Furthermore, two
  • the hot extrusion die is removed from the hot plates and placed in a hydraulic press. Here, the tool is immediately pressed with a pressure of 100 kN, so that a part of the melt from the upper chamber to the lower
  • a PMMA cover layer with a thickness of 750 ⁇ m is applied by re-pressing.
  • the cover layer used is PLEXIGLAS ® film 99524.
  • colorless plastic granules is the glare Cyrex ® EXP-310 Evonik Cyro LLC used.
  • Example 2 As colorless plastic granulate (standard molding material) is used Makroion ® 2607 from Bayer Material Science. This is mixed with 1% by weight of IR-reflecting pigment (Ferro PK 10204) and compounded with the aid of an extruder. The resulting colored plastic granulate becomes a round disc with 120 mm diameter and 4 mm thickness
  • PLEXIGLAS® 8N with 1% by weight IR-reflecting pigment (Ferro PK 10204) was pressed analogously to Examples 1 and 2. A second pressing with a PMMA cover layer was omitted here, so that a single-layer system was measured according to the prior art.
  • the heat deflection temperature (HDT) according to ISO 75 was determined on the samples and the total solar reflectance (TSR) according to AS TM E 903 was calculated based on optical measurements by means of photospectrometry (measured with a Varian Cary 5000) on the PMMA-coated one Page.

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Abstract

Die Erfindung betrifft gedeckt eingefärbte, infrarotreflektierende Formkörper, die als IR-Sperrschicht dienen können und zum Beispiel im Baugewerbe oder im Automobilbau beispielsweise als Fahrzeugdachmodul mit wärmeschützenden Eigenschaften eingesetzt werden können.

Description

Formmasse oder Beschichtungssystem (PMMA-frei) mit IR re lektierenden Eigenscha ten in Kombination mit einer
PMMA-haltigen Deckschicht oder Folie Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft gedeckt eingefärbte,
infrarotreflektierende Formkörper, die als IR-Sperrschicht dienen können und zum Beispiel in der Bauindustrie oder im Automobilbau beispielsweise als Fahrzeugdachmodul mit wärmeschützenden Eigenschaften eingesetzt werden können.
Aufgrund der sehr guten Eigenschaften von PMMA werden die entsprechenden Formmassen auch zu Coextrusionsschichten oder als Deckschichten von hinterspritzten Teilen
verarbeitet. Diese Schichten dienen als Deckschicht u. a. von Folien, Platten, Profilen und Rohren, deren
Hauptkomponente bzw. Trägerschicht aus teilweise anderen Kunststoffen bestehen. Diese Kunststoffe, wie z. B. PVC, Polystyrol, Polycarbonat , ABS und ASA, haben weitere wichtige Eigenschaften wie Schlagzähigkeit und/oder
niedriger Preis.
Als Anwendungen für diese farbigen Coextrudate oder
hinterspritzten Gegenstände gelten beispielsweise
Bauanwendungen, wie Regenrohre und Fensterrahmen;
Automobilanwendungen, wie Dachmodule, Abdeckungen im Außen- und Innenbereich (Blenden) , Spoiler und Spiegelgehäuse;
Haushalts- und Sportanwendungen, wie Werkzeugabdeckungen, Außenpanelen für Boote und Skifolien. Problem bei diesen farbigen coextrudierten oder hinterspritzten Gegenständen ist jedoch, dass sie häufig IR-absorbierend sind und damit sich zum Beispiel ein Fahrzeuginnenraum durch ein solches Dachmodul leicht aufheizt.
Stand der Technik
Um ein solches Aufheizen zu verhindern, ist es bekannt, gedeckt IR-transparent-eingefärbte Poly (meth) acrylat
( PMMA) -Formmassen zum Witterungsschutz von
Kunststoffformkörpern aus beispielsweise Polyvinylchlorid (PVC) einzusetzen. Der beschichtete Kunststoffformkörper wird dann mit einem Farbmittel wie beispielsweise T1O2 versehen, das an der Grenzschicht der beiden
Kunststoffformkörper die IR-Strahlung reflektiert und so die übermäßige Aufheizung des Gegenstandes verhindert.
DE 27 19 170 beschreibt ein Verfahren zum Schutz von
PVC-Schichten gegen Sonnenlichteinwirkungen durch eine dauerhaft auf die PVC-Schicht aufgebrachte Schicht, die sowohl mit UV-Stabilisatoren als auch mit IR-Reflektoren ausgerüstet ist. Als IR-Reflektoren werden Bleichchromat , Molybdatrot, Molybdatorange, Chromoxydgrün, Antimonsulfid, Cadmiumsulfoselenid, Cadmiumsulfid,
Anthrachinonschwarzpigment , Anthrachinondunkelblaupigment , Monoazopigment oder Phthalocyanine verwendet. Einige diese Pigmente sind heute nicht mehr zulässig. Als Material für die Deckschicht wird ein nicht näher spezifiziertes PMMA beschrieben .
DE 26 05 325 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zum Schutz von PVC-Oberflächen, die aufgebrachte Schutzschicht wird s deckend eingefärbt, dass im IR-Bereich eine möglichst hohe Reflektion und im UV-Bereich eine möglichst geringe
Durchlässigkeit erreicht wird. Das Ziel wird durch die Verwendung mindestens eines IR-reflektierenden Schwarz- oder Farbpigments erreicht, Für die dunkleren Farbpigmente werden keine überwiegend IR-absorbierenden Pigmente
verwendet. Als Pigment wird in den Beispielen Titandioxid oder Anthrachinonschwarz in Kombination mit einem UV- Absorber eingesetzt.
In WO 2009 097 205 ist eine Beschichtungszusammensetzung mit IR-reflektierenden Nanopartikeln und einem dazu
geeigneten Dispergieradditiv auf Basis eines
Triblockcopolymers beschrieben. In WO 2008 097 895 bzw. in WO 2009 097 205 wird ein dreischichtiger Automobillack beschrieben, bei dem in einer Schicht Farbpigmente und in einer anderen Schicht IR-Reflektorpigmente enthalten sind. Beide Systeme sind nicht zur Herstellung von Abdeckungen oder Formteilen geeignet. Ziel dieser Anwendungen ist die Bereitstellung schwarzer Lacke, die trotz der dunklen Farbe nur vermindert aufheizen. Eine Formmasse, gleichfalls einschichtig, enthaltend
Farbpigmente und IR-Reflektorpigmente findet sich in EP 18 173 75. Ein ähnliches System ist in DE 10 2007 061 052 beschrieben. Einschichtige Systeme haben jedoch weiter den Nachteil, dass die Gestaltungsfreiheit stark eingeschränkt ist, und dass eine ausreichende Wärmeformbeständigkeit in Kombination mit einer guten Witterungsbeständigkeit nur schlecht zu realisieren ist.
Ein mehrschichtiges, transparentes System aus zwei mit einem PU-Kleber verbundenen PMMA-Schichten mit IR-Absorbern in einer PMMA-Schicht findet sich zusätzlich in EP 20 323 60. Dieses System ist jedoch farblos und damit zwar weniger wärmedurchlässig als entsprechend getönte, dafür jedoch besonders als Fahrzeugverglasung bzw. -dachverglasung zu lichtdurchlässig. Eine analoge undurchsichtige, gefärbte Variante ist nicht beschrieben. Reine PMMA-Systeme können sich jedoch bei Temperaturen oberhalb von 100 °C, genauer oberhalb von 105 °C verändern. So können Trübungen oder ein Verformen des Formteils auftreten. Insbesondere bei
Außenanwendungen unter direkter Sonneneinstrahlung ist dies für dunkel eingefärbte, sich leicht aufheizende Bauteile ein Nachteil.
Entsprechende, einschichtige, IR-Reflektorpigmente und dunkle Farbpigmente enthaltende Formmassen aus
Polymethacrylaten oder ASA (Acrylnitril-Styrol- Alkylacrylat-Terpolymeren) finden sich in US 2007 01 294 70 bzw. in US 2007 01 294 82. Auch diese einschichtigen
Formmassen sind in der Form nur bedingt thermisch stabil und damit für besonders dunkle Fahrzeugabdeckungen
ungeeignet . Ein entsprechendes System mit einer Deckschicht und einer Trägerschicht aus PVC, PE oder PP ist in EP 19 163 52 beschrieben. Auch diese Kunststoffe sind jedoch unter besonderer Wärmentwicklung bei 100 °C nicht mehr
formstabil. Oft verändern sich diese Materialien bereits bei Temperaturen oberhalb von 85 °C. Beschriebene
Anwendungen sind vor allem Bauanwendungen, wie PVC- Fensterrahmen, nicht jedoch Automobilbau. An letztere werden jedoch sowohl in Bezug auf die Hitzebeständigkeit als auch auf das optische Erscheinungsbild höhere
Anforderungen gestellt. In EP 18 173 83 wird ein einschichtiges System beschrieben, bei dem es sich um ein Kunststoffformteil, eine
Lackschicht, ein Fasermaterial, eine hydraulisch abbindende Masse wie Beton oder ein Verbundmaterial handelt. Die IR- Reflexion kann u.a. durch Zugabe von reflektierenden
Pigmenten und Farbstoffen, die sich, verbunden mit
entsprechenden Nachteilen zwingend in der gleichen Schicht befinden, erreicht werden. Eventuelle Farbstoffe befinden sich in der gleichen Schicht. EP 18 173 83 gibt eine Lehre, wie man bezogene Teile in einem Fahrzeuginnenraum, wie Ledersitze oder Armaturen oder auch Bauteile wie
Dachpfannen, Fensterrahmen bis hin zu Fassaden bei dunkler Farbe wenig aufheizend ausstattet. EP 18 173 83 gibt jedoch keine Lehre wie ein optisch ansprechendes Formteil, z.B. als Dachmodul in einem Fahrzeug, herzustellen ist. Zudem ist diese Lehre wohl nicht ausreichend, um die hohen
Anforderungen bezüglich einer a) hohen Strahlenbelastung und b) besonders guten Wärmedämmung eines
Fahrzeuginnenraumes , z.B. durch ein Dachmodul, gerecht zu werden.
Au gabe
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, gegenüber dem Stand der Technik zumindest gleichwertige, bevorzugt in ihren Eigenschaften verbesserte dunkel gedeckt eingefärbte Kunststoffformteile für Außenanwendungen zur Verfügung zu stellen. Insbesondere sollen Kunststoffformteile zur
Verfügung gestellt werden, die gegenüber dem Stand der Technik mit höherer Variabilität bzgl. optischer
Gestaltung, Witterungsbeständigkeit oder Haptik zu
gestalten sind und eine hohe Temperaturbeständigkeit bis über 100 °C aufweisen.
Unter dunklen Farbtönen werden braune, graue, dunkelgrüne, dunkelblaue oder schwarze Farbtöne verstanden, Mischtöne sind ebenfalls möglich.
Darüber hinaus bestand die Aufgabe dunkel eingefärbte Kunststoffformteile zur Verfügung zu stellen, die ein Aufheizen des Kunststoffformteils oder eines Bereichs, der zum Beispiel aus Sicht der Sonneneinstrahlung hinter dem Kunststoffformteil liegt, zu minimieren.
Weiterhin bestand die Aufgabe, dass der
Kunststoffformkörper unabhängig von der Einfärbung
wetterfest sein muss.
Darüber hinaus bestand die Anforderung an das dunkel eingefärbte Formteil, dass in diesem eine gute und
dauerhafte Haftung zwischen Deckschicht und zu
beschichtendem Kunststoffformkörper gewährleistet sein muss . Darüber hinaus sollen die eingefärbten oder farblosen
Formmassen gut zu verarbeiten sein und bei der
Verarbeitungstemperatur stabil sein. Lösung
Gelöst wurden die Aufgaben durch Bereitstellung eines neuartigen dunkelfarbigen, wenig aufheizenden
Kunststoffformkörpers, der folgende Eigenschaften aufweist: a. Der Kunststoffformkörper besteht aus mindestens zwei
Schichten, einer Träger- und einer Deckschicht.
b. Bei der Deckschicht handelt es sich um eine transparente KunststoffSchicht .
c. Bei der Trägerschicht handelt es sich um eine
Polymerschicht, die besonders wärmeformstabil bis mindestens 100 °C ist.
d. Ein anorganisches, IR-reflektierendes Pigment, welches in einer Schicht, bei der es sich nicht um die
Deckschicht handelt, enthalten ist.
Wichtig ist, dass der Kunststoffformkörper eine Totale Solar Reflectance (TSR) von mindestens 10%, bevorzugt von mindestens 15% und besonders bevorzugt von mindestens 20 % aufweist. Die TSR wird gemäß ASTM E903-96, die
Standardtestmethode für Solare Absorption, Reflektion, and Transmission für Materials Using Integrating Spheres .
Bei der Deckschicht aus einem transparenten Kunststoff kann es sich um eine Deckschicht aus Polyamid (PA) ,
Polyvinylflorid (PVF) , Polyvinyldifluorid (PVDF) ,
Polycarbonat (PC) , Alkylacrylat-Styrol-Acrylnitril- Terpolymer (ASA) , Styrol-Acrylnitril-Copolymer (SAN) oder Poly (meth) acrylat handeln. Bevorzugt handelt es sich um eine Poly (meth) acrylatschicht . Poly (meth) acrylate sind in der Fachwelt bekannt. Diese Polymere werden im Allgemeinen durch radikalische Polymerisation von Mischungen erhalten, die (Meth) acrylate enthalten. Der Ausdruck (Meth) acrylate umfasst Methacrylate und Acrylate sowie Mischungen aus beiden. Bevorzugte Poly (meth) acrylate sind durch
Polymerisation von Mischungen erhältlich, die mindestens 20 Gew.-%, insbesondere mindestens 60 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der zu polymerisierenden Monomere,
Methylmethacrylat aufweisen.
Bei der Poly (meth) acrylat-Schicht handelt es sich besonders bevorzugt um eine PMMA-Schicht . Dabei kann es sich
alternativ um eine PMMA-Folie mit einer Dicke zwischen 15 und 150 μπι oder um eine PMMA-Platte mit einer Dicke
zwischen 0,15 und 25 mm handeln. Ein Beispiel für die PMMA- Komponente ist die Formmasse Plexiglas® 7H. Sie ist
kommerziell von der Firma Evonik Röhm GmbH erhältlich. Des Weiteren kann die Deckschicht weitere Polymere
enthalten, somit als Polymerblend vorliegen, um die
Eigenschaften zu modifizieren. Hierzu gehören unter anderem PA, PVF, PVDF, ASA, Polyacrylnitrile, Polystyrole,
Polyether, Polyester, Polycarbonate und Polyvinylchloride. Diese Polymere können einzeln oder als Mischung eingesetzt werden, wobei auch Copolymere, die von den zuvor genannten Polymeren ableitbar sind, den Formmassen beigefügt werden können. Zu diesen gehören insbesondere Styrol-Acrylnitril- Polymere (SAN) , die vorzugsweise den Formmassen in einer Menge von bis zu 45 Gew.-% beigefügt werden. Besonders bevorzugte Styrol-Acrylnitril-Polymere können durch die Polymerisation von Mischungen erhalten werden, die aus 70 bis 92 Gew.-% Styrol, 8 bis 30 Gew.-% Acrylnitril und 0 bis 22 Gew.-% weiterer Comonomere, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der zu polymerisierenden Monomere, bestehen.
Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts Mw der
erfindungsgemäß als Matrixpolymere zu verwendenden Homo- und/oder Copolymere kann in weiten Bereichen schwanken, wobei das Molekulargewicht üblicherweise auf den
Anwendungs zweck und die Verarbeitungsweise der Formmasse abgestimmt wird. Im Allgemeinen liegt es aber im Bereich zwischen 20 000 und 1 000 000 g/mol, vorzugsweise 50 000 bis 500 000 g/mol und besonders bevorzugt 80 000 bis
300 000 g/mol, ohne dass hierdurch eine Einschränkung erfolgen soll. Bei der Trägerschicht handelt es sich um eine Schicht aus einem besonders, bis mindestens 100 °C, bevorzugt bis mindestens 110 °C wärmeformbeständigen, thermoplastischen Polymer. Bevorzugte thermoplastische Polymere sind
insbesondere Polyester, Polyamide, ASA, Styrol-Acrylnitril (SAN) , thermoplastische Polyurethane, Polycarbonate,
Acrylnitril-Butadien-Styrol-Terpolymer (ABS) ,
Polyoxymethylen (POM), PVF, PVDF, Cycololefin ( co ) polymere (COP bzw. COC) oder Mischungen aus diesen Polymeren, bzw. Polymermischungen, die zumindest eines dieser Polymere zu mindestens 50 Gew% enthalten. Die Trägerschicht kann eine Dicke zwischen 15 μπι und 25 mm aufweisen.
Alternativ können auch Duroplasten, die auf Basis von Melamin, Epoxid oder Phenol hergestellt wurden, als
Trägerschicht verwendet werden. In einer erfindungsgemäßen Aus führungs form enthält die Trägerschicht zumindest ein anorganisches, IR- reflektierendes Pigment. In einer bevorzugten
Ausführungsform, dass nur ein anorganisches, IR- reflektierendes Pigment im Formkörper enthalten ist, kann dieses in der Trägerschicht sein.
In einer alternativen Ausführungsform enthält der
Kunststoffformkörper zusätzlich eine weitere Schicht. Bei dieser weiteren Schicht handelt es sich bevorzugt um eine Klebschicht mit einer Dicke zwischen 1 und 100 m.
Besonders bevorzugt befindet sich die Klebschicht zwischen der Deckschicht und der Trägerschicht.
In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befindet sich auch, bevorzugt ausschließlich, in der Klebschicht das anorganische, IR-reflektierende
Pigment .
Bei der Klebschicht kann es sich um ein Klebsystem oder ein Haftvermittlersystem handeln. Insbesondere können
Polyurethankleber, Butadien-Styrol-Copolymere, bzw.
Butadien und Styrol enthaltende Terpolymere, Polyacrylate, Epoxide oder andere Kleber bzw. Haftvermittler verwendet werden. Die Wahl des geeigneten Klebers ergibt sich dem Fachmann aus den beiden zu verbindenden Substraten, z.B. aus dem Material der Träger- und der Deckschicht.
Die Schicht, die mit dem anorganischen, IR-reflektierenden Pigment ausgestattet ist, enthält erfindungsgemäß zwischen 0,01 und 5,0 Gew%, bevorzugt zwischen 0,05 und 3,0 Gew%, und ganz besonders bevorzugt zwischen 0,1 und 2,0 Gew% dieses Pigments. Bei diesen anorganischen, IR- reflektierenden Pigment handelt es sich bevorzugt um ein Metalloxid mit einer Partikelgröße zwischen 50 nm und 5,0 μπι, bevorzugt zwischen 100 nm und 3,0 μπι und besonders bevorzugt zwischen 200 nm und 2,5 μπι.
Durch den Einsatz von einem oder verschiedenen Infrarot- ( IR- ) reflektierenden, anorganischen Farbpigmenten in den erfindungsgemäßen Formkörpern können deutlich höhere Totale Solar Reflectances bei Sonneneinstrahlung erreicht werden als mit Formkörpern, die aus konventionell dunkel
eingefärbten Polymeren bestehen oder mit diesem beschichtet sind .
Es wurde nun gefunden, dass man durch den Einsatz von
Pigmenten der Klassen
C.I. Nomenklatur nach Colour Index, The Society of Dyers and Colourists (SDC) in Polymeren dunkel gedeckt eingefärbte Formmassen
hergestellt werden können, ohne dass der damit ausgerüstete Kunststoffformkörper bzw. hiermit hergestellte Formkörper sich zu sehr im Sonnenlicht aufheizt. Die Eigenschaft „dunkel" lässt sich durch den L*-Wert gemäß DIN 6174
(01/1979) : Farbmetrische Bestimmung von Farbabständen bei Körperfarben nach der CieLAB-Formel ; definieren. Bei den dunkel gedeckt eingefärbten Formmassen liegt der L*-Wert nach CieLab bei unter 51, bevorzugt unter 41 und ganz besonders bevorzugt unter 31. WO 00/24817 (Ferro) beschreibt Korund-Hämatit Strukturen, in die Oxide des Aluminiums, Antimons, Wismuts, Bors,
Chroms, Kobalts, Galliums, Indiums, Eisens, Lanthans,
Lithiums, Magnesiums, Mangans, Molybdäns, Neodyms, Nickels, Niobs, Siliziums, Zinns eingebunden sind.
Die erfindungsgemäßen wärmeformbeständigen, IR-Strahlung reflektierende Kunststoffformkörpers können in vielen
Bereichen, insbesondere in der Bauindustrie oder im
Fahrzeugbau zur Anwendung kommen. Bevorzugt werden die Formkörper in Fassaden-, Gebäudedach-,
Fahrzeugdachelementen und -modulen oder Fahrzeuganbauteilen eingesetzt. Dabei können die Kunststoffformkörper entweder mit der Trägerschicht oder mit der Deckschicht auf der Außenseite montiert werden. Mit Außenseite ist in diesem Fall die Seite gemeint, die der höheren
Bestrahlungbelastung, in der Regel der höheren
Wärmestrahlenbelastung ausgesetzt ist. In der Regel handelt es sich bei der Außenseite damit um die Sonnenseite. In einer alternativen Verwendung können die
erfindungsgemäßen Kunststoffformkörper auch auf ein
Substrat aufgebracht werden. Bei diesen Substraten kann es sich beispielsweise um Glas, Beton, Mauerwerk, Holz oder Metall handeln. In diesem Fall liegt eine Anwendung als IR- reflektierende Oberflächenverkleidung, z.B. in der
Bauindustrie vor. Alternativ können die erfindungsgemäßen
Kunststoffformkörper auch mit weiteren Kunststoffen zu Kunststoffverbundmaterialien zusammengebracht werden. Dazu werden die Kunststoffformkörper mit Hilfe üblicher Methoden wie Hinterschäumen, Hinterspritzen, Laminierung oder
Verkleben auf den zweiten Kunststoffformkörper aufgebracht. Alternativ oder zusätzlich kann man auch auf den
erfindungsgemäßen Kunststoffformkörper mit Hilfe der aufgeführten Methoden mindestens eine weitere
Kunststoffschicht aufbringen.
Die Farbmittel bzw. Farbmittelmischungen, die in einer der Schichten, bevorzugt in der Deckschicht enthalten sind, werden zusätzlich zur Variation und Abstimmung der Farbe eingesetzt. Diese Farbmittel können sowohl IR- reflektierend, wie z.B. Titandioxid, als auch IR- durchlässig sein. Bei den Farbmitteln kann es sich darüber hinaus um organische Farbstoffe oder um weitere organische bzw. anorganische Pigmente, bzw. auch um Mischungen daraus handeln.
Der Anteil dieser zusätzlichen Farbmittel kann zwischen 0 und 3,0 Gew.-%, bevorzugt zwischen 0 und 2,5 Gew.-% und besonders bevorzugt zwischen 0 und 2,0 Gew.-% bezogen auf die Matrix der Deckschicht betragen.
Die Herstellung der Formkörper kann beispielsweise
folgendermaßen erfolgen: Farbmittel und Formmasse der
Deckschicht werden als Dryblend homogenisiert und
anschließend mittels Extrusion zu einem Film oder einer Platte verarbeitet.
Entsprechend kann die Trägerschicht, je nach
Ausführungsform das IR-reflektierende Pigment enthaltend, hergestellt werden. Anschließend wird eine der beiden Schichten zunächst mittels Walzen mit einer Klebschicht versehen und
anschließend mit der zweiten Schicht verbunden.
Alternativ können auch alle Schichten in einem Schritt coextrudiert werden - und je nach Aus führungs form mit einer Kleb- oder Haftvermittlerschicht versehen werden.
Die erfindungsgemäßen Formkörper (gleichbedeutend
Kunststoffformkörper) werden wie folgt geprüft. Dazu werden zunächst aus den eingefärbten und transparenten Formkörpern Pressplättchen in einer Dicke von 0,5 mm mit Hilfe einer Presse hergestellt. Die einzelnen Pressplatten werden im folgenden zu einen 2-Schicht-Aufbau verpresst.
Beispiele
Zum Fließpressen der PLEXIGLAS®-Standard-Formmasse wird ein Fließpresswerkzeug gemäß Fig.l, bestehend aus Pressring (1), Verdrängerscheibe (4), sowie Boden- (3) und
Deckscheibe (2) mit einem Innendurchmesser der Bodenscheibe von 50mm verwendet. Weiterhin werden zwei
temperaturgeregelte Heizplatten (2000 W) , eine
Hydraulikpresse und ein Temperaturfühler mit Siganlfunktion eingesetzt.
Allgemeine Durchführungsvorschrift zur Herstellung der Probenkörper Eine Heizplatte wird auf eine Temperatur von 250°C
eingestellt. 14g einer Standard-Formmasse (Materialangabe siehe jeweiliges Beispiel) wird in die obere Kammer des Fließpresswerkzeugs eingefüllt und das Werkzeug auf die Heizplatte gestellt. Der Temperaturfühler wird in eine Aufnahmebohrung, die im Pressring (1) vorhanden ist, eingesteckt. Eine zweite Heizplatte wird derart auf das Fließpresswerkzeug gestellt, dass das Werkzeug sowohl von unten als auch von oben beheizt wird. Erreicht die
Temperatur des Fließpresswerkzeugs den Wert von 210°C, wird das heiße Fließpresswerkzeug von den Heizplatten genommen und in eine Hydraulikpresse gestellt. Hier wird sofort mit einem Druck von 100 kN das Werkzeug verpresst, so dass ein Teil der Schmelze von der oberen Kammer in die untere
Kammer fließt.
Nach Abkühlung auf Raumtemperatur wird das Werkzeug
umgedreht auf einem Entformungsring erneut in die Presse gegeben und mit Hilfe eines Stempels (Durchmesser < 40mm) entformt. Der so hergestellt Formkörper wird mit der
Pressplatte entnommen und stellt damit die Trägerschicht dar .
Auf diese wird durch erneutes Verpressen eine PMMA- Deckschicht mit einer Dicke von 750ym aufgebracht. Als Deckschicht wird PLEXIGLAS® Film 99524 verwendet.
Beispiel 1
Als farbloses Kunststoffgranulat ( Standard-Formmasse ) wird der Blend Cyrex® EXP-310 der Evonik Cyro LLC verwendet.
Dieser wird mit 1 Gew% IR-reflektierendem Pigment (Ferro PK 10204) versetzt und mit Hilfe eines Extruders compoundiert . Das entstandene farbige Kunststoffgranulat wird zu einer Rundscheibe mit 120 mm Durchmesser und 4 mm Dicke
verpresst.
Beispiel 2 Als farbloses Kunststoffgranulat ( Standard-Formmasse ) wird Makroion® 2607 der Firma Bayer Material Science verwendet. Dieser wird mit 1 Gew% IR-reflektierendem Pigment (Ferro PK 10204) versetzt und mit Hilfe eines Extruders compoundiert . Das entstandene farbige Kunststoffgranulat wird zu einer Rundscheibe mit 120 mm Durchmesser und 4 mm Dicke
verpresst .
Vergleichsbeispiel 1 (VB1)
Als Vergleich wurde PLEXIGLAS® 8N mit 1 Gew% IR- reflektierendem Pigment (Ferro PK 10204) analog zu den beispielen 1 und 2 verpresst. Eine zweite Verpressung mit einer PMMA-Deckschicht entfiel hier aber, so dass ein einschichtiges System nach Stand der Technik vermessen wurde .
An den Proben wurde die Wärmeformbeständigkeitstemperatur (HDT) nach ISO 75 bestimmt und die Totale Solar Reflectance (Gesamtsolarreflexion, TSR) nach AS TM E 903 berechnet, basierend auf optische Messungen mittels Photospektrometrie (gemessen mit einem Varian Cary 5000) an der mit PMMA- beschichteten Seite.
Gegenüber dem Stand der Technik (VB1) erkennt man, dass die erfindungsgemäßen Kunststoffformkörper bei vergleichbarer TSR eine deutlich bessere Wärmeformbeständigkeit aufweisen. Angaben zur Zeichnung Fig.
Fig.l: Fließpresswerkzeug
(1) Pressring
(2) Deckscheibe
(3) Bodenscheibe
(4) Verdrängerscheibe

Claims

Patentansprüche
Dunkelfarbiger Kunststoffformkörper, dadurch
gekennzeichnet,
a. dass der Kunststoffformkörper aus mindestens zwei Schichten, einer Träger- und einer Deckschicht, besteht,
b. dass die Deckschicht aus einem transparenten
Kunststoff besteht,
c. dass es sich bei der Trägerschicht um eine
Polymerschicht handelt,
d. dass eine Schicht, bei der es sich nicht um die
Deckschicht handelt, zumindest ein anorganisches, reflektierendes Pigment enthält,
e. dass eine Schicht ein oder mehrere weitere
Farbmittel enthält, und
f. dass der Kunststoffformkörper eine Totale Solar
Reflectance (TSR) von mindestens 10% aufweist.
Kunststoffformkörper gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass es sich bei der Deckschicht, um eine Schicht aus Polyamid, Polyvinylflourid,
Polycarbonat , Alkylacrylat-Styrol-Acrylnitril- Terpolymer, Styrol-Acrylnitril-Copolymer oder
Poly (meth) acrylat , bevorzugt aus Poly (meth) acrylat handelt .
Kunststoffformkörper gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass es sich bei der Trägerschicht, um eine Schicht aus einem thermoplastischen Kunststoff, wie PVF, PVDF, COC, COP, POM, ASA, SAN, Polyester, Polyamid, thermoplastischen Polyurethan, Polycarbonat, ABS oder aus einer Mischung, mindestens eines dieser Polymere zu mindestens 50 Gew% enthaltend, handelt.
4. Kunststoffformkörper gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Trägerschicht zumindest ein anorganisches, IR-reflektierendes Pigment enthält.
Kunststoffformkörper gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass der Kunststoffformkörper zusätzlich eine weitere Schicht aufweist, und dass es sich bei einer der Schichten, die nicht Poly (meth) acrylatschicht ist, um eine Klebschicht mit einer Dicke zwischen 1 und 100 μπι handelt.
Kunststoffformkörper gemäß Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, dass sich die Klebschicht zwischen der Deckschicht und der Trägerschicht befindet.
7. Kunststoffformkörper gemäß Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Klebschicht zumindest ein anorganisches, IR-reflektierendes Pigment enthält.
8. Kunststoffformkörper gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Deckschicht um eine PMMA-Folie, bzw. -Platte mit einer Dicke zwischen 15 ym und 25 mm handelt.
Kunststoffformkörper gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das oder die weiteren Farbmittel in der Deckschicht enthalten sind .
10. Kunststoffformkörper gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der L*-Wert nach CieLab unter 51 beträgt. 11. Kunststoffformkörper gemäß mindestens einem der
Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die das anorganische, IR-reflektierende Pigmente enthaltende Schicht zwischen 0,01 und 5,0 Gew% des Pigments enthält, und dass es sich bei dem anorganischen, IR- reflektierenden Pigment um ein Metalloxid mit einer
Partikelgröße zwischen 50 nm und 5,0 m, bevorzugt zwischen 200 nm und 2,5 m handelt.
12. Verwendung eines Kunststoffformkörpers nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11 in Fassaden-,
Gebäudedach-, Fahrzeugdachelementen oder -modulen oder in Fahrzeuganbauteilen.
13. Verwendung eines Kunststoffformkörpers gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht auf der Außenseite, d.h. der Sonnenseite, montiert ist.
14. Verwendung eines Kunststoffformkörpers gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht auf der Außenseite, d.h. der Sonnenseite, montiert ist.
EP11716555A 2010-05-20 2011-04-28 Formmasse oder beschichtungssystem (pmma-frei) mit ir reflektierenden eigenschaften in kombination mit einer pmma-haltigen deckschicht oder folie Withdrawn EP2571687A1 (de)

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