ES2335195T3

ES2335195T3 - Procedimiento para la produccion de cuerpos reflectores de los rayos ir a partir de un material sintetico resistente a los golpes.

Info

Publication number: ES2335195T3
Application number: ES02007543T
Authority: ES
Inventors: Wolfgang Scharnke; Volker Mende
Original assignee: Evonik Roehm GmbH
Current assignee: Evonik Roehm GmbH
Priority date: 2001-05-08
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2010-03-23
Anticipated expiration: 2022-04-03
Also published as: ATE445494T1; DE10122315A1; US8293815B2; US20100075142A1; US20030031850A1; US20060217461A1; US7129285B2; DE50213912D1; DK1256437T3; PT1256437E; EP1256437B1; EP1256437A1; US7696265B2

Abstract

Procedimiento para la producción de un cuerpo de material sintético reflector de los rayos IR, permeable a la luz, que se compone total o por lo menos parcialmente de un material sintético termoplástico resistente a los golpes, que contiene de 0,01 a 2% en peso de partículas reflectoras de los rayos IR, a base de pigmentos de soporte en forma de laminillas, revestidos con un óxido metálico, mediante tratamiento de una mezcla de materiales sintéticos por extrusión o extrusión conjunta, caracterizado porque en primer lugar se produce una mezcla previa de 5 a 40% en peso de las partículas reflectoras de los rayos IR con un material sintético termoplástico de baja viscosidad, mediante el recurso de que las partículas reflectoras de los rayos IR se mezclan con la masa fundida del material sintético termoplástico de baja viscosidad a una temperatura de por lo menos 280ºC en una zona sin presión, que no genera cizalladura, de una extrusora de doble husillo, se extruden, se transforman a la forma de un granulado y a continuación el granulado, directamente o como una masa fundida, se mezcla dentro de una extrusora con el granulado o con la masa fundida de un poli(metacrilato de metilo) que ha sido modificado para ser resistente a los golpes, que se compone de una matriz polimérica y de un agente de modificación de la resistencia a los golpes, la mezcla de materiales sintéticos se extrude o se extrude conjuntamente, en común con una masa fundida adicional de un material sintético termoplástico, y después del enfriamiento del material extrudido se obtiene el deseado cuerpo de material sintético.

Description

Procedimiento para la producción de cuerpos reflectores de los rayos IR a partir de un material sintético resistente a los golpes.

El invento se refiere a un procedimiento para la producción de cuerpos reflectores de los rayos IR (infrarrojos) a partir de un material sintético resistente a los golpes.

El documente de patente alemana DE 25 44 245 describe la utilización de lunas a base de un poli(metacrilato) de metilo que tiene un contenido de partículas reflectoras de la luz, que están orientadas paralelamente a la superficie. Las partículas utilizadas de pigmento producen en este contexto una reflexión selectiva en la región de los infrarrojos, la cual se puede caracterizar mediante un índice característico de selectividad mayor que 1. Como pigmentos reflectores de los rayos IR se mencionan TiO_{2}, carbonato de plomo y oxicloruro de bismuto. La utilización de un pigmento de TiO_{2} del tipo de anatasa, que es precipitado en un espesor de capa de aproximadamente 120 \mum sobre plaquitas de mica, se resaltada como especialmente ventajosa.

Las partículas son dispersadas, en unas concentraciones de 0,01 a 1% en peso, en un metacrilato de metilo parcialmente polimerizado. La suspensión es polimerizada totalmente a continuación dentro de una cámara situada entre planchas de vidrio para formar un poli(metacrilato de metilo). Si en este contexto la cámara se apoya en una posición horizontal, las partículas obtenidas de mica y pigmento, al descender, se pueden orientar de un modo reforzadamente paralelo a la superficie de la luna, de manera tal que aparece el deseado efecto reflector de los rayos IR en las lunas totalmente polimerizadas. Esta orientación paralela de las partículas reflectoras de los rayos IR puede ser mejorada de nuevo, cuando las planchas de vidrio de la cámara se mueven adicionalmente algunas veces más describiendo un círculo entre si, mientras que el material que se ha de polimerizar todavía se encuentra en el estado de un gel.

El documento DE 25 44 245 menciona además la posibilidad de incorporar los pigmentos reflectores de los rayos IR también en masas de moldeo. Entonces, los pigmentos deben de orientarse de un modo ampliamente paralelo a la superficie al realizar el tratamiento mediante calandrado, extrusión o moldeo por inyección.

El documento de solicitud de patente europea EP-A 0 548 822 describe unos cuerpos reflectores de los rayos IR, permeables a la luz, con un efecto protector con respecto al sol y amortiguador del calor, tales como planchas, planchas nervadas o cúpulas luminosas transparentes, con una transmisión T en la región visible de 45 a 75% (grado de transmisión de la luz para una luz diurna (tipo de luz normalizada D65) \tau_{D65}), con un grado de permeabilidad de energía total g de 30 a 60% y una relación de T/g o respectivamente \tau_{D65}/g >1,15 (según la norma DIN 67 507), que se compone de un material de base amorfo y rígido, hecho de un material sintético permeable a la luz y de un material de revestimiento permeable a la luz con un contenido de 20 a 40% en peso de partículas reflectoras de los rayos IR, que se componen de una capa de dióxido de titanio con un espesor de 60 a 120 nm sobre un pigmento de soporte en forma de laminillas, mediante extrusión conjunta u revestimientos, tales como de barnizado o mediante revestimiento con rodillos inversos (en inglés Reverse Roll Coating). Las partículas reflectoras de los rayos IR están contenidas en este contexto en una capa de revestimiento con un espesor de 5 a 40 micrómetros, que se adhiere al material de base hecho de un agente aglutinante transparente, insoluble en agua, y están orientadas paralelamente a la superficie. En los ejemplos se emplean unos pigmentos de TiO_{2} del tipo de rutilo. Para la extrusión conjunta se recomienda escoger un agente aglutinante para la capa reflectora de los rayos IR con una viscosidad en masa fundida más baja que la de material de base. Con el fin de evitar la rotura de los pigmentos, se utiliza una extrusora de dos husillos con unos husillos que se engranan apretadamente y que se mueven en sentidos opuestos, y el pigmento se introduce directamente en la masa fundida.

Son usuales en el comercio p.ej. unas planchas múltiplemente nervadas a base de un poli(metacrilato de metilo) con un apresto reflector de los rayos IR, extrudido conjuntamente, de acuerdo con el documento EP-A 0 548 822. Asimismo se conocen unas planchas múltiplemente nervadas a base de un policarbonato con un correspondiente apresto reflector de los rayos IR, realizándose que para la finalidad de obtener una estabilidad frente a las condiciones atmosféricas, se encuentra sobre la capa de pigmento conjuntamente extrudida todavía una capa conjuntamente extrudida adicional, que contiene agentes absorbentes de los rayos UV (ultravioletas).

El documento de solicitud de patente alemana DE 196 18 569 A1 describe unos pigmentos de interferencia con capas múltiples, que se componen de unos materiales de soporte transparentes, los cuales están revestidos con capas alternantes de óxidos metálicos que tienen unos índices de refracción bajos y respectivamente altos, siendo la diferencia de los índices de refracción por lo menos de 0,1. De este modo, unas plaquitas de mica pueden estar provistas de una capa alternante de TiO_{2}/SiO_{2}/TiO_{2}. Unos pigmentos, tal como se describen en ese documento DE 196 18 569 A1, son apropiados para la pigmentación de láminas de uso agrario, con el fin de mantener alejada la radiación de infrarrojos del sol, e impedir de esta manera un calentamiento excesivo, p.ej. de invernaderos.

El documento EP-A 0 733 754 describe unas planchas múltiplemente nervadas a base de un poli(metacrilato de metilo) modificado para ser resistente a los golpes. Dependiendo de la resistencia a los golpes del material empleado, a partir de un definido espesor mínimo del cordón superior de las planchas múltiplemente nervadas se consigue la ventaja de una alta estabilidad frente a la rotura, en particular en el caso de la carga mediante golpeo con granizo. En este caso se pretende una capacidad de aguante en el ensayo de disparo de granizo con bolas de poliamida, de por lo menos 2 J, de manera preferida de por lo menos 5 J. Además, se menciona el hecho de que es posible proveer a las planchas múltiplemente nervadas de acuerdo con el invento, adicionalmente junto a las caras exterior o inferior, con unas capas funcionales, tales como revestimientos resistentes a los arañazos, antirreflejantes, diseminadores del agua o también reflectores de los rayos IR.

El documento de publicación de solicitud de patente japonesa JP-OS 08-53555 describe unas planchas reflectoras de los rayos IR, hechas a base de un material sintético acrílico, que contiene unos agentes modificadores de la resistencia a los golpes, las cuales se basan en unos polímeros en emulsión reticulados, que contienen acrilato de butilo, así como unos pigmentos reflectores de los rayos IR en unas proporciones de 0,5 a 30% en peso. Los posibles espesores de capa son indicados como de 10 \mum hasta 5 mm para planchas con capas conjuntamente extrudidas o respectivamente para planchas macizas. El tratamiento de los pigmentos con el material sintético acrílico modificado para ser resistente a los golpes se efectúa evidentemente en primer lugar mediante una mezcladura de un pigmento y de un granulado en el estado seco y una subsiguiente extrusión para dar un granulado.

El documento JP-OS 08-52335 describe unas planchas o láminas reflectoras de los rayos IR con un espesor de por lo menos 0,5 mm a base de un policarbonato, que son provistas de una capa conjuntamente extrudida a base de un material sintético acrílico modificado para ser resistente a los golpes, que refleja a los rayos IR, en unas proporciones de 0,5 a 20% en peso. Las capas conjuntamente extrudidas se indican con unos espesores de 20 a 300 \mum. El tratamiento de los pigmentos con el material sintético acrílico modificado para ser resistente a los golpes, se efectúa mediante una mezcladura en seco de un pigmento y de un granulado en un mezclador basculante y una subsiguiente extrusión para dar un granulado.

Problema y solución

De acuerdo con el documento EP-A 0 733 754 se obtienen planchas múltiplemente nervadas con una alta estabilidad frente a las condiciones atmosféricas y una muy buena estabilidad frente al golpeo con granizo. Para obtener un adicional apresto que refleja a los rayos IR, el documento EP-A 0 733 754 recomienda la aplicación de una capa funcional reflectora de los rayos IR, tal como se conoce p.ej. a partir del documento EP-A 0 548 822. Sin embargo, se ha mostrado que en el caso de este modo de proceder existe la desventaja de que la capa pigmentada adicional, p.ej. conjuntamente extrudida, que confiere una sobresaliente reflexión de los rayos IR, no es tan estable frente al granizo como lo es una plancha sin ninguna capa funcional adicional. En el caso de una carga con granizo, la capa reflectora de los rayos IR, que p.ej. puede contener 25% en peso de un pigmento reflector de los rayos IR, se manifiesta como frágil y quebradiza frente al poli(metacrilato de metilo) resistente a los golpes, que está situado debajo. Esto puede conducir, en el caso de la acción del granizo, a la formación de diminutas grietas en la capa reflectora de los rayos IR. Estas grietas, que al principio son apenas visibles, se prolongan luego, cuando la plancha es sometida según las estipulaciones a las condiciones atmosféricas, de manera tal que por lo menos después de algún tiempo puede aparecer una exfoliación de la capa reflectora de los rayos IR.

El documento DE 25 44 245 menciona la posibilidad de incorporar los pigmentos reflectores de los rayos IR también en unas masas de moldeo, orientándose el pigmento en el transcurso del tratamiento de un modo ampliamente paralelo a la superficie. Sin embargo, se ha mostrado que de este modo no se puede conseguir un efecto correspondiente al del documento EP-A 0 548 822. La orientación de las partículas en un cuerpo de material sintético, hecho p.ej. a base de una masa de moldeo extrudida con un pigmento reflector de los rayos IR distribuido uniformemente en ella, no es tan buena como en el caso de una capa separada conjuntamente extrudida o barnizada. Parece ser un problema en este contexto también, en términos generales, la muy alta susceptibilidad a la rotura de las correspondientes partículas. La orientación paralela a la superficie, menos buena, en combinación con una proporción de rotura comparativamente alta, conducen en general a unos resultados insatisfactorios.

Esto es válido en particular para unos cuerpos de materiales sintéticos con una geometría comparativamente complicada, que se diferencian de la sencilla forma de plancha, y en el caso de cuya producción aparecen durante la extrusión diferentes direcciones de circulación de la masa fundida y fuerzas de cizalladura, que obligan a las partículas de pigmento a orientarse en diferentes direcciones y por consiguiente se someten también en total a más altas cargas mecánicas. Se han de mencionar en particular unos cuerpos huecos, tales como planchas doblemente nervadas y cuerpos huecos más complicados de una manera especial tales como planchas múltiplemente nervadas, planchas de entramado, etc.

Los documentos JP-OS 08-53555 y JP-OS 08-52335 describen la extrusión y la extrusión conjunta de un material sintético acrílico modificado para ser resistente a los golpes, que contiene pigmentos reflectores de los rayos IR. Puesto que ambos componentes se mezclan en condiciones secas, es inevitable una alta proporción de rotura de los pigmentos. Esto conduce a que la eficiencia de la reflexión de los rayos IR no pueda ser óptima en comparación con la cantidad empleada de los pigmentos, puesto que los fragmentos de pigmentos disminuyen la transmisión, pero reflejan a las ondas de rayos de IR solamente de mala manera o nada en absoluto.

Por lo tanto, se consideró como el problema a resolver el hecho de poner a disposición un procedimiento, que haga accesibles a unos cuerpos de materiales sintéticos reflectores de los rayos IR y al mismo tiempo especialmente estables frente al golpeo con granizo, que tengan una alta estabilidad frente a las condiciones atmosféricas.

El problema se resuelve mediante un procedimiento para la producción de un cuerpo de material sintético reflector de los rayos IR, permeable a la luz, que se compone total o por lo menos parcialmente de un material sintético termoplástico resistente a los golpes, que contiene de 0,01 a 2% en peso de partículas reflectoras de los rayos IR, a base de pigmentos de soporte en forma de laminillas, revestidos con un óxido metálico, mediante tratamiento de una mezcla de materiales sintéticos por extrusión o extrusión conjunta,

caracterizado porque

en primer lugar se produce una mezcla previa de 5 a 40% en peso de las partículas reflectoras de los rayos IR con un material sintético termoplástico de baja viscosidad, mediante el recurso de que las partículas reflectoras de los rayos IR se mezclan con la masa fundida del material sintético termoplástico de baja viscosidad a una temperatura de por lo menos 280ºC en una zona sin presión, que no genera cizalladura, de una extrusora de doble husillo, se extruden, se transforman a la forma de un granulado y a continuación el granulado, directamente o como una masa fundida, se mezcla dentro de una extrusora con el granulado o con la masa fundida de un poli(metacrilato de metilo) que ha sido modificado para ser resistente a los golpes, que se compone de una matriz polimérica y de un agente de modificación de la resistencia a los golpes, la mezcla de materiales sintéticos se extrude o se extrude conjuntamente, en común con una masa fundida adicional de un material sintético termoplástico, en la forma deseada, y después del enfriamiento del material extrudido se obtiene el deseado cuerpo de material sintético.

Evidentemente, el pigmento en la forma de un granulado está entonces mejor protegido frente a la rotura, si las partículas reflectoras de los rayos IR se mezclan con la masa fundida del material sintético termoplástico de baja viscosidad a una temperatura de por lo menos 280ºC en una zona sin presión, que no genera cizalladura, de una extrusora de doble husillo.

Asimismo tampoco era previsible que la estabilidad frente al granizo aumente en comparación con un poli(metacrilato de metilo) resistente a los golpes sin la adición de un pigmento reflector de los rayos IR. Esto hace posible ya sea poner a disposición unos cuerpos con una más alta estabilidad frente al granizo o sino reducir la cantidad del agente modificador de la resistencia a los golpes que está contenido en la masa de moldeo. Esto último conduce a un ahorro de costos, puesto que el agente de modificación de la resistencia a los golpes siempre es más costoso en su producción que la matriz de un poli(metacrilato de metilo).

Frente a las conocidas planchas múltiplemente nervadas a base de un poli(metacrilato de metilo) con un apresto reflector de los rayos IR, conjuntamente extrudido, la ventaja consiste en que se consigue una mejorada resistencia al granizo y una estabilidad a largo plazo, que ha sido mejorada con ello. No se necesitan unas capas conjuntamente extrudidas con una alta proporción de pigmentos y con el riesgo de una fragilidad aumentada en el caso de la acción del granizo y de la formación de grietas vinculadas con esto.

Realización del invento El procedimiento de producción

El invento se refiere a un procedimiento para la producción de un cuerpo de material sintético permeable a la luz, reflector de los rayos IR, que se compone totalmente o por lo menos parcialmente de un material sintético termoplástico resistente a los golpes, que contiene de 0,01 a 2, de manera preferida de 0,1 a 1,5, de manera especialmente preferida de 0,5 a 1,3% en peso de partículas que reflejan a los rayos IR, a base de pigmentos de soporte en forma de laminillas, que están revestidos con un óxido metálico.

El tratamiento se efectúa mediante extrusión de masas de moldeo, mediante el recurso de que primeramente se produce una mezcla previa de 5 a 40% en peso de las partículas reflectoras de los rayos IR con un material sintético termoplástico de baja viscosidad, realizándose que las partículas reflectoras de los rayos IR se mezclan con la masa fundida del material sintético termoplástico de baja viscosidad, a una temperatura de por lo menos 280ºC, de manera preferida de 290ºC a 320ºC, en una zona sin presión, que no genera cizalladura, de una extrusora de doble husillo, se extruden, se transforman a la forma de un granulado y a continuación el granulado se mezcla en una extrusora directamente o en forma de una masa fundida, con el granulado de un poli(metacrilato de metilo) modificado para ser resistente a los golpes, que se compone de una matriz polimérica y de un agente de modificación de la resistencia a los golpes, la mezcla de materiales sintéticos se extrude o se extrude conjuntamente en la forma deseada en común con una masa fundida adicional de un material sintético termoplástico, y después del enfriamiento del material extrudido se obtiene el deseado cuerpo de material sintético.

Se prefiere, puesto que es especialmente protector y moderado para los pigmentos reflectores de los rayos IR contenidos, mezclar el granulado de la mezcla previa con el granulado del poli(metacrilato de metilo) modificado para ser resistente a los golpes, y fundir en común esta mezcla seca al introducirla en la extrusora. El granulado de la mezcla previa puede ser añadido también a la masa fundida de poli(metacrilato de metilo) modificado para ser resistente a los golpes. Aquí, sin embargo, es difícil conseguir una distribución uniforme en la masa sin una proporción demasiado alta de rotura de los pigmentos. También es posible, pero menos preferido, fundir los granulados por separado, p.ej. en una extrusora principal y en una extrusora secundaria, y a continuación reunir las corrientes de masas fundidas dentro de una extrusora, en la mayor parte de los casos la extrusora principal. Parece ser menos protector y moderado para los pigmentos el hecho de que la mezcla previa sea fundida en su forma concentrada y primeramente sea tratada en esta forma.

La proporción de rotura del pigmentos reflector de los rayos IR puede ser reducida manifiestamente todavía más, cuando a partir de la mezcla previa se produce un granulado, que se obtiene por molienda del material extrudido a una temperatura o respectivamente a una temperatura de la superficie de por lo menos 50, de manera preferida a 60 hasta 90ºC. Manifiestamente, el granulado posee en este intervalo de temperaturas todavía una cierta blandura, y se mantiene pequeña la rotura de los pigmentos en el proceso de molienda.

Materiales sintéticos termoplásticos de baja viscosidad

Son materiales sintéticos termoplásticos de baja viscosidad los que tienen una viscosidad de la masa fundida en el intervalo de 100 a 3.500, de manera preferida de 200 a 1.000 Pas, medida según la norma DIN 54 811, procedimiento B a 220ºC/5 MPa (L/D de la boquilla = 4 : 1). La viscosidad de la masa fundida a la temperatura de tratamiento debe de estar situada más baja en un 20 a 80%, de manera preferida en un 40 a 60%, en comparación con la viscosidad de la masa fundida de la matriz de poli(metacrilato de metilo), que está presente en el poli(metacrilato de metilo) resistente a los golpes.

Como material sintético termoplástico de baja viscosidad se prefiere un poli(metacrilato de metilo). La viscosidad de la masa fundida puede ser p.ej. de 200 a 300 Pas. Unos apropiados índices de fusión según la norma ISO 1133 (a 230ºC/3,8 kg) pueden estar situados p.ej. en el intervalo entre 6 y 40, de manera preferida en 10 hasta 30 g/10 min. El peso molecular Mw (media ponderada) debe de estar situado en el intervalo de 5 x 10^{4} a 1,5 x 10^{5}. Es apropiado, p.ej. un poli(metacrilato de metilo) que se compone de 80 a 92, de manera preferida de 84 a 96% en peso de unidades de metacrilato de metilo y de 8 a 20, de manera preferida de 4 a 16% en peso de monómeros más blandos. Han de mencionarse p.ej. metacrilato de hidroxietilo, acrilato de etilo, acrilato de butilo o, de manera preferida, acrilato de metilo. El deseado comportamiento de fluidez del material sintético termoplástico se puede conseguir p.ej. también por mezcladura de materiales sintéticos de viscosidad más alta con unos materiales sintéticos de muy baja viscosidad, los denominados agentes mejoradores de la fluidez.

Puesto que al poli(metacrilato de metilo) modificado para ser resistente a los golpes se le añaden solamente unas cantidades comparativamente pequeñas de la mezcla previa que contiene el pigmento de soporte en forma de laminillas, para la mezcla previa, aparte del poli(metacrilato de metilo), entran en consideración también otros materiales sintéticos termoplásticos de baja viscosidad, siempre que con ello se perjudiquen solo insignificantemente o no se perjudiquen de manera apreciable las propiedades del poli(metacrilato de metilo) modificado para ser resistente a los golpes. Puede ser apropiado p.ej. también un polietileno.

Pigmentos reflectores de los rayos IR

Unos apropiados pigmentos reflectores de los rayos IR, partículas reflectoras de los rayos IR a base de pigmentos de soporte en forma de plaquitas, revestidos con un óxido metálico, se conocen p.ej. a partir de los documentos DE 25 44 245 B2, EP-A 548 822 y DE 196 18 569 A1. Unas partículas reflectoras de los rayos IR se conocen, p.ej. como los denominados pigmentos de brillo nacarado. Ellos están constituidos en forma de capas o respectivamente laminillas. Por regla general, ellos tienen un diámetro de 20 a 100 \mum.

Físicamente, la reflexión de los rayos infrarrojos se basa en una doble reflexión de la luz junto a las caras superiores e inferiores de las partículas orientadas paralelamente a la superficie. Según sean el espesor de una partícula y la longitud de onda de la luz irradiada, se pueden o bien reforzar o extinguir por interferencia los rayos reflejados junto a la cara superior y a la cara inferior de una partícula. Un refuerzo de la radiación reflejada aparece en el caso de una incidencia vertical de la radiación, cuando se realiza que

d = (2x-1)L_{r} / 4n

siendo d el grosor de una partícula, x = 1, L_{r} la longitud de la radiación reflejada y n el índice de refracción de la partícula a esta longitud de onda. Por el contrario, aparece una extinción o respectivamente debilitación de la luz reflejada cuando

d = (x-1)L_{t} / 2n

realizándose allí que x es = 2 y L_{t} la longitud de onda de la luz, que no es reflejada en este caso sino dejada pasar. A partir de una combinación de las dos ecuaciones se establece que

L_{r} = 2 L_{t}

A partir de esto se deduce que en el caso de un determinado espesor de capa d es reflejada del modo más fuerte una luz con la longitud de onda L_{r} y es dejada pasar con la mayor intensidad una longitud de onda de magnitud mitad L_{t}. El grosor de las partículas se escoge conforme al invento de manera tal que la luz que pasa a través de la partícula cae dentro de la región visible y la luz reflejada de modo más intenso por la partícula cae en la región de los
infrarrojos.

Se conocen diferentes pigmentos, que cumplen la relación indicada entre el grosor y el índice de refracción. A ellos pertenecen un dióxido de titanio, p.ej. del tipo de anatasa, carbonato de plomo básico u oxicloruro de bismuto. Es especialmente ventajoso un dióxido de titanio del tipo de rutilo, que había sido precipitado sobre partículas de mica, o similares materiales minerales en forma de laminillas, en un definido espesor de capa. Este pigmento proporciona unos revestimientos dispersantes de la luz, que son especialmente bien apropiados para todos los tipos de acristalamientos de tejados y de claraboyas. De modo distinto que el tipo de anatasa, este pigmento no ataca catalíticamente a la matriz de material sintético y de esta manera hace posible obtener unos productos de larga vida, que son estables frente a las condiciones atmosféricas. Son especialmente apropiados, puesto que son menos susceptibles a la rotura durante el tratamiento, unos productos fraccionados en tamaños, en los cuales las partículas de pigmento tienen un diámetro medio o respectivamente un tamaño de granos de 5 a 25 \mum. La medición puede efectuarse mediante difracción de rayos láser. De manera preferida, por lo menos un 95, de manera más preferida un 98% de las partículas tienen un tamaño menor que 25 \mum.

De manera preferida, se emplean unas partículas reflectoras de los rayos IR, en las cuales el pigmento de soporte, p.ej. mica, está revestido con una capa de TiO_{2} con un espesor de 90 a 150, de manera preferida de 100 a 140 nm. (Como espesor de capa d es válida entonces solamente la capa de TiO_{2}, y no el substrato a base de mica).

Son apropiadas también unas partículas reflectoras de los rayos IR, en las cuales el pigmento de soporte está revestido con capas alternantes de óxidos metálicos. El documento DE 196 18 569 A1 describe unos correspondientes pigmentos de interferencia de múltiples capas, que se componen de unos materiales de soporte transparentes, que están revestidos con capas alternantes de óxidos metálicos que tienen unos índices de refracción bajos y respectivamente altos, siendo la diferencia de los índices de refracción por lo menos de 0,1. De este modo p.ej. unas plaquitas de mica pueden ser provistas de una capa alternante a base de TiO_{2}/SiO_{2}/TiO_{2}, pudiendo estar situada la suma de los espesores de capa en el intervalo de 150 a 300 nm (es apropiado p.ej. el pigmento con brillo nacarado usual en el comercio, AC 870, cuyo fabricante es la entidad Merck KGaA, Darmstadt, Alemania).

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Poli(metacrilato de metilo) resistente a los golpes

Un poli(metacrilato de metilo) modificado para ser resistente a los golpes y su preparación se conocen p.ej. a partir del documento EP-A 0 733 754.

El poli(metacrilato de metilo) resistente a los golpes puede estar constituido p.ej. a base de p1) de 4 a 30% en peso de una fase de elastómero, a base de p2) de 70 a 96% en peso de una fase de matriz termoplástica hecha de un poli(metacrilato de metilo) que puede contener hasta 20 partes en peso, referidas a 100 partes en peso de P, de apropiadas proporciones de comonómeros, desviándose entre sí los índices de refracción de la fase de elastómero E y de la fase de matriz M en como máximo n \leq 0,02, y constituyendo la suma de p1) + p2) un 100% en peso.

La fase de elastómero a base de una fase de polímero reticulado está constituida por 60 a 99,9 partes en peso de un acrilato de alquilo y/o de un acrilato de arilo, por 0,1 a 10 partes en peso de apropiados agentes de reticulación y eventualmente por 0 a 30 partes en peso de apropiados monómeros etilénicamente insaturados, mono-
funcionales.

De manera preferida, se emplean como acrilatos de alquilo unos acrilatos de alquilo de C_{2} - C_{10}, tales como por ejemplo acrilato de etilo, acrilato de propilo, acrilato de iso-propilo, acrilato de amilo, acrilato de hexilo, acrilato de octilo, acrilato de decilo, así como, de manera especialmente preferida, acrilato de butilo y acrilato de 2-etil-hexilo. Unos acrilatos preferidos son acrilato de fenilo, acrilato de 2-fenil-etilo, acrilato de 3-fenil-1-propilo, acrilato de 2-fenoxi-etilo, acrilato de 2-fenoxi-etoxi-etilo, así como, de manera especialmente preferida, acrilato de bencilo. Los agentes de reticulación son en general unos compuestos que tienen por lo menos dos radicales etilénicamente insaturados, que son polimerizables por radicales. Como representantes de compuestos con dos radicales etilénicamente insaturados, que son polimerizables por radicales, se han de mencionar a modo de ejemplo: ésteres (met)acrílicos de dioles, tales como por ejemplo un di(met)acrilato de etilenglicol o un di(met)acrilato de 1,4-butanodiol, compuestos aromáticos, tales como por ejemplo divinil-benceno, así como unos compuestos que tienen por lo menos un grupo alilo, tales como por ejemplo un (met)acrilato de alilo. Como agentes de reticulación con tres o más radicales etilénicamente insaturados, polimerizables por radicales, se han de mencionar a modo de ejemplo el cianurato de trialilo, un tri(met)acrilato de trimetilolpropano así como un tetra(met)acrilato de pentaeritritol. Otros ejemplos acerca de ellos, se indican por ejemplo en el documento de patente de los EE.UU. US-P 4.513.118.

Los comonómeros, contenidos eventualmente en 0 a 30 partes en peso en la fase de elastómero, sirven predominantemente para la igualación del índice de refracción, que por regla general es más bajo, de la fase de elastómero, al de la fase de matriz M. De manera preferida se escogen, por lo tanto, unos comonómeros con unos índices de refracción comparativamente altos, tales como por ejemplo compuestos aromáticos polimerizables por radicales. A modo de ejemplo se han de mencionar: vinil- tolueno, estireno o alfa-metil-estireno, que se utilizan en unas cantidades tales que ellas no perjudican a la estabilidad frente a las condiciones atmosféricas del poli(metacrilato de metilo) resistente a los golpes.

La fase de matriz M unida por enlaces covalentes con la fase de elastómero por lo menos en un 5% en peso, se compone de un poli(metacrilato de metilo) P, que está constituido a base de 80 a 100 partes en peso de metacrilato de metilo y tiene una temperatura de transición vítrea de por lo menos 70ºC. Además, en el poli(metacrilato de metilo pueden estar presentes de 0 a 20 partes en peso de otras unidades de comonómeros etilénicamente insaturados, polimerizables por radicales, de manera preferida (met)acrilatos de alquilo con 1 a 4 átomos de carbono en el radical alquilo. El peso molecular medio ponderado M_{W} del poli(metacrilato de metilo) está situado favorablemente entre 10^{4} y 10^{6}, de manera preferida entre 3 x 10^{4} y 5 x 10^{5} Dalton (para la determinación del M_{W} compárese por ejemplo la cita de H.F. Mark y colaboradores, Encyclopedia of Polymer Science and Engineering (enciclopedia de ciencia e ingeniería de los polímeros), 2ª edición, volumen 10, páginas 1 y siguientes, J. Wiley, Nueva York, 1989).

De manera preferible, la fase de elastómero es una parte componente de polímeros en emulsión de dos o más etapas, los cuales en la envoltura exterior se componen de unos poli(metacrilatos de metilo) que forman la fase de matriz. Son especialmente preferidos unos polímeros en emulsión con una estructura de por lo menos tres etapas, formadas a partir de un núcleo a base de un poli(metacrilato de metilo), de una primera capa de envoltura S1 a base de la fase de elastómero y de una segunda capa de envoltura S2 a base de un poli(metacrilato de metilo), pudiendo sucederse de manera alternante otras capas de envoltura adicionales correspondientes a las capas de envoltura S1 y S2. La proporción de los polímeros en emulsión en el poli(metacrilato de metilo) resistente a los golpes está situada entre 5 y 70% en peso, preferiblemente entre 10 y 50% en peso, estando constituidas las restantes proporciones en peso por el material sintético de poli(metacrilato de metilo) que está contenido en las partículas de látex.

De manera preferida, el poli(metacrilato de metilo) resistente a los golpes es preparado mediante una mezcladura del polímero en emulsión con el poli(metacrilato de metilo), siendo mezclados por ejemplo los componentes y a continuación siendo separada la fase de agua y los agentes emulsionantes, o siendo el polímero en emulsión aislado primeramente desde la fase acuosa y a continuación mezclado en la masa fundida con el poli(metacrilato de metilo) preparado por ejemplo mediante una polimerización en sustancia continua. En total, las partículas de látex, que forman el polímero en emulsión, deben de tener un diámetro comprendido entre 0,1 y 3 \mum, de manera preferida entre 0,15 y 1 \mum. En principio, la estructura de tales partículas de látex y el aislamiento del polímero en emulsión se describen para polímeros en emulsión de dos etapas, por ejemplo, en el documento de patente EP 0 033 999 (= patente de los EE.UU. US 4.543.383), y para polímeros en emulsión de tres etapas, por ejemplo, en el documento de patente EP 0 113 925 (= patente de los EE.UU. US 4.513.118). En el caso de la polimerización en emulsión acuosa se trabaja convenientemente en la región neutra o en la región ligeramente ácida del pH, siendo favorable la utilización de alquil-sulfatos o respectivamente alquil-sulfonatos de cadena larga como agentes emulsionantes. Como agentes iniciadores de la polimerización sirven convenientemente los compuestos azoicos conocidos en la especialidad, o respectivamente peróxidos orgánicos o inorgánicos, tales como por ejemplo persulfatos, que en general se utilizan en unas proporciones situadas entre 10^{-3} y 1% en peso, referidas a los monómeros: Para el ajuste del peso molecular M_{w} antes descrito del poli(metacrilato de metilo) presente en el polímero en emulsión, sirven los agentes reguladores del peso molecular que son conocidos en la especialidad, tales como por ejemplo compuestos de mercapto, tales como tioglicolato de 2-etil-hexilo o terc.-dodecil-mercaptano.

Son especialmente preferidos los polímeros en emulsión que se coagulan y deshidratan en una extrusora. La masa fundida es subdividida en tal caso dentro de la zona de deshidratación, de la extrusora en varios tramos, que son transportados en los pasos de husillo (superficies helicoidales) separados en cada caso entre sí. La fase de masa fundida es estancada en por lo menos uno de estos pasos de husillo dentro de la rendija de entrada del doble husillo, mediando formación de un gradiente de presiones estrechamente delimitado localmente, para formar una torta coherente de masa fundida. En este caso el agua, delante del límite de la torta de masa fundida, es dejada salir hacia abajo a través de por lo menos un orificio de descarga bajo el efecto de la fuerza de la gravedad, de tal modo que la torta de masa fundida no esté en contacto con una fase de agua coherente. De esta manera, las sustancias aditivas y las impurezas que están contenidas en el agua son eliminadas de una manera efectiva, de modo tal que se obtiene un material especialmente estable frente a las condiciones atmosféricas, que no tiene tendencia al amarilleamiento (véase acerca de esto el documento EP-A 0.683.028 y como procedimiento de dos etapas el documento DE 197 18 597 C1).

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Cuerpos de materiales sintéticos

Los cuerpos de materiales sintéticos, que se pueden producir de acuerdo con el procedimiento conforme al invento, que se componen a base de una mezcla de materiales sintéticos, obtenida de acuerdo con el procedimiento, tienen una estabilidad frente al granizo en el ensayo de golpeo de granizo según la norma SIA V280 (norma suiza SN Bauwesen (industria de la construcción) 564 280, edición de 1996, prueba 9, ensayo modificado, mediante la utilización de unas bolas de poliamida con un diámetro de aproximadamente 20 mm y la realización sin escamas de hielo) de por lo menos 4 J, de manera preferida de por lo menos 4,5 J, de manera especialmente preferida de por lo menos 5 J. La estabilidad frente al granizo H_{20} es la más baja energía medida en [J], que con unas bolas de 20 mm causa todavía una rotura de la muestra.

El índice característico de selectividad SKZ T/g, véase más arriba, de acuerdo con la norma DIN 67 507, es de más de 1,15, de manera preferida por lo menos de 1,2 o de 1,3 a 1,4.

(T = grado de transmisión de la luz para luz diurna) (tipo de luz normalizada D65) \tau_{D65}, g = grado de permeabilidad de energía total, SKZ = relación de T/g o respectivamente \tau_{D65}/g).

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El cuerpo de material sintético puede componerse total o parcialmente de la mezcla de materiales sintéticos. De manera preferida, se trata de una plancha plana o de un cuerpo hueco, en particular de una plancha múltiplemente nervada, de manera preferida una plancha triplemente nervada o cuádruplemente nervada, de manera especialmente preferida una plancha doblemente nervada. También son posibles otras formas geométricas, tales como p.ej. las de planchas nervadas con nervios oblicuos, las denominadas planchas de entramado.

El cuerpo de material sintético se puede componer total o parcialmente de la mezcla de materiales sintéticos y puede tener p.ej. la forma de una plancha doblemente nervada. Esto tiene la ventaja de que se pueden obtener unos valores de SKZ relativamente buenos. En el caso de planchas triplemente nervadas o de planchas cuádruplemente nervadas, que se componen totalmente de la mezcla de materiales sintéticos, el valor de SKZ es por regla general peor que en el caso de planchas doblemente nervadas, puesto que el grado de transmisión de la luz para luz diurna (T o respectivamente \tau_{D65}) disminuye aquí de un modo más intenso que el grado de permeabilidad de energía total para una energía de radiación (g), y disminuye por consiguiente la relación T/g.

El cuerpo de material sintético se puede componer también sólo parcialmente de la mezcla de materiales sintéticos, pudiendo la proporción parcial ser el cordón conjuntamente extrudido de una plancha múltiplemente nervada, con un espesor de 1 a 6, de manera preferida de 2 a 4 nm. Esto tiene la ventaja de que se puede realizar unas planchas múltiplemente nervadas, prácticamente arbitrarias, planchas triplemente nervadas o planchas cuádruplemente nervadas con un SKZ igualmente bueno y una estabilidad frente al golpeo de granizo igualmente buena. En este caso, el cordón de tales planchas es lo suficientemente grueso, como para poder obtener los deseados valores de SKZ también con unas bajas concentraciones de partículas reflectoras de los rayos IR.

El cuerpo de material sintético puede tener convenientemente, según sea la finalidad de utilización, p.ej. un grado de transmisión de luz para luz diurna (T o respectivamente \tau_{D65}) situado en el intervalo de 10 a 70, de manera preferida de 15 a 55, p.ej. de 20 a 40%.

La utilización preferida del cuerpo de material sintético se efectúa como elemento de techados o de fachadas, p.ej. para techados de invernaderos o de jardines de invierno o para lucernarios en cajas de escaleras, etc.

Desde el lado orientado hacia la luz, los cuerpos de materiales sintéticos tienen una impresión cromática brillante de color rosa, similar a la del nácar, tal como es conocida también a partir de cuerpos de materiales sintéticos que han sido aprestados para ser reflectores a los rayos IR, usuales en el comercio. En la inspección frente a la luz se obtiene una impresión cromática de color verdoso. En muchos casos se quisiera suavizar esta impresión cromática de color verdoso, añadiendo un pigmento dispersante de la luz, p.ej. un pigmento de color blanco, p.ej. sulfato de bario, en unas proporciones de 0,5 a 5% en peso. Esto tiene la ventaja técnica de que el efecto de diafragma en el caso de una luz solar translúcida se disminuye, al ser dispersada la luz.

De modo sorprendente, se encontró también que la estabilidad frente al golpeo de granizo no disminuye, sino que puede incluso aumentar, cuando está presente un pigmento de color blanco, p.ej. sulfato de bario (BaSO_{4}), en combinación con agentes modificadores de la resistencia a los golpes y con un pigmento reflector de los rayos IR. De manera preferida, se ponen a disposición el pigmento de color blanco, así como también el pigmento reflector de los rayos IR, como una mezcla previa concentrada en forma de granulados, que contiene p.ej. de 10 a 30% en peso de un pigmento de color blanco, y se añaden durante el proceso de extrusión para la producción de los cuerpos de materiales sintéticos. También se puede añadir el pigmento de color blanco en una forma de polvo durante el proceso de extrusión.

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Ejemplos Ejemplo 1 Preparación de una mezcla previa en forma de granulados a partir de una masa fundida de poli(metacrilato de metilo) de baja viscosidad y de un pigmento reflector de los rayos IR

La mezcla previa se prepara incorporando 25% en peso del pigmento Iriodin® 9223, rutilo Pertlila (el fabricante es la entidad Merck KGaA, Darmstadt, Alemania) dentro de la masa fundida de un polímero a base de 91% en peso de metacrilato de metilo y de 9% en peso de acrilato de metilo, a 300ºC. En tal caso el polímero es fundido y transportado dentro de una extrusora de dobles husillos, que se mueven en las misma dirección (D = 34, modelo de la entidad Leistritz). La adición del pigmento se efectúa a través de una alimentación lateral, sin presión en una zona de extrusora sin presión, que no genera cizalladura, a través de un sistema dosificador de husillo, que trabaja volumétricamente. La granulación para formar un granulado con una longitud de 2,5 a 3,5 mm y con un diámetro de 2 a 3 mm se efectúa a 80ºC (temperatura de la superficie).

Ejemplo 2 Producción de planchas doblemente nervadas de 16 mm a partir de la mezcla previa del Ejemplo 1 y de un poli(metacrilato de metilo) modificado para ser resistente a los golpes a) Poli(metacrilato de metilo) modificado para ser resistente a los golpes

Un poli(metacrilato de metilo) modificado para ser resistente a los golpes, con una matriz polimérica a base de un polímero, formado por 97% en peso de metacrilato de metilo y por 3% en peso de acrilato de metilo, con una proporción de 15% en peso de un poli(acrilato de metilo) obtenido por mezcladura de 64% en peso de un poli(metacrilato de metilo) con 36% en peso de un polímero en emulsión del tipo de núcleo y envoltura, que tiene la composición de 20 partes en peso de un núcleo reticulado de poli(metacrilato de metilo); de 44 partes en peso de un poli(acrilato de butilo-co-estireno) reticulado que tiene el mismo índice de refracción que la matriz polimérica, como primera capa de envoltura, así como de 36 partes en peso de un poli(metacrilato de metilo) como segunda capa de envoltura (los correspondientes polímeros en emulsión se pueden obtener p.ej. de acuerdo con el documento EP-A 113 924).

A continuación, se producen por extrusión unas planchas doblemente nervadas con un espesor de 16 mm, mezclando el granulado del poli(metacrilato de metilo) modificado para ser resistente a los golpes y el granulado de la mezcla previa procedente del Ejemplo 1, con el pigmento reflector de los rayos IR, en la relación 133:1, y extrudiendo en una extrusora de doble husillo a aproximadamente 240 hasta 260ºC a través de una boquilla de extrusión para una plancha doblemente nervada. El material extrudido es estabilizado y enfriado después de la salida desde la boquilla de extrusión, en un sistema de calibración en vacío.

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Ejemplo 3

(Conforme al invento)

Una plancha doblemente nervada a base de un poli(metacrilato de metilo) resistente a los golpes, con un pigmento de color blanco (BaSO_{4}). La adición del pigmento reflector de los rayos IR se efectúa en forma de un granulado de la mezcla previa descrita.

Como pigmento de color blanco se añadió BaSO_{4}, contenido en un 20% en peso en un polímero a base de 97% en peso de metacrilato de metilo y de 3% en peso de acrilato de metilo, en una concentración final de 2% en peso.

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Ejemplo 4

(Conforme al invento)

Una plancha doblemente nervada a base de un poli(metacrilato de metilo) resistente a los golpes, sin ningún pigmento de color blanco, (incolora). La adición del pigmento reflector de los rayos IR se efectúa en una forma de granulado de la mezcla previa descrita.

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Ejemplo comparativo 5

Una plancha doblemente nervada a base de un poli(metacrilato de metilo) resistente a los golpes, con un pigmento de color blanco (sin ningún pigmento (reflector de los rayos) de IR).

Como pigmento de color blanco se añadió BaSO_{4}, contenido en una proporción de 20% en peso en un polímero a base de 97% en peso de metacrilato de metilo y de 3% en peso de acrilato de metilo, en una concentración final de 2% en peso.

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Ejemplo comparativo 6

Una plancha doblemente nervada a base de un poli(metacrilato de metilo) resistente a los golpes, con un pigmento de color blanco. La adición del pigmento reflector de los rayos IR se efectúa mediante la adición como material a granel (en forma seca, sin ninguna mezcladura previa) a la masa fundida del poli(metacrilato de metilo) modificado para ser resistente a los golpes.

La siguiente Tabla 1 recopila las propiedades de las planchas doblemente nervadas procedentes de los Ejemplos 3 a 6.

TABLA 1

1

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Ejemplo 7 Efecto de la temperatura de fusión en el caso de la preparación de una mezcla previa, que contiene un pigmento reflector de rayos IR

Una mezcla previa se prepara de una manera análoga a la del Ejemplo 1, con la diferencia de que la temperatura de fusión al efectuar la incorporación del pigmento es solamente de 265ºC.

Los granulados procedentes de los Ejemplos 1 y 7 son fundidos y valorados con un microscopio en una capa delgada.

Adicionalmente se determina la viscosidad de la masa fundida de acuerdo con la norma DIN 54 811, procedimiento B 220ºC/5 MPa (L/D de la boquilla = 4/1).

Los granulados son fundidos en una extrusora y aplicados en un proceso de extrusión conjunta (véase p.ej. el documento EP-B 548 822, en particular el Ejemplo 4) en forma de capas conjuntamente extrudidas con un espesor de aproximadamente 30 \mum sobre unas planchas doblemente nervadas que tienen un espesor de 16 mm, a base de un poli(metacrilato de metilo), que han sido extrudidas al mismo tiempo. Se determinan los índices característicos de selectividad (SKZ = T/g o respectivamente \tau_{D65}/g) de las planchas obtenidas de acuerdo con la norma DIN 67 507.

El resultado se representa en la siguiente Tabla 2.

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TABLA 2

2

Claims

1. Procedimiento para la producción de un cuerpo de material sintético reflector de los rayos IR, permeable a la luz, que se compone total o por lo menos parcialmente de un material sintético termoplástico resistente a los golpes, que contiene de 0,01 a 2% en peso de partículas reflectoras de los rayos IR, a base de pigmentos de soporte en forma de laminillas, revestidos con un óxido metálico, mediante tratamiento de una mezcla de materiales sintéticos por extrusión o extrusión conjunta,

caracterizado porque

en primer lugar se produce una mezcla previa de 5 a 40% en peso de las partículas reflectoras de los rayos IR con un material sintético termoplástico de baja viscosidad, mediante el recurso de que las partículas reflectoras de los rayos IR se mezclan con la masa fundida del material sintético termoplástico de baja viscosidad a una temperatura de por lo menos 280ºC en una zona sin presión, que no genera cizalladura, de una extrusora de doble husillo, se extruden, se transforman a la forma de un granulado y a continuación el granulado, directamente o como una masa fundida, se mezcla dentro de una extrusora con el granulado o con la masa fundida de un poli(metacrilato de metilo) que ha sido modificado para ser resistente a los golpes, que se compone de una matriz polimérica y de un agente de modificación de la resistencia a los golpes, la mezcla de materiales sintéticos se extrude o se extrude conjuntamente, en común con una masa fundida adicional de un material sintético termoplástico, y después del enfriamiento del material extrudido se obtiene el deseado cuerpo de material sintético.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque a partir de la mezcla previa se produce un granulado, que se obtiene mediante molienda del material extrudido a una temperatura de por lo menos 50ºC.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se emplean unas partículas reflectoras de los rayos IR, en las cuales el pigmento de soporte está revestido con una capa de TiO_{2} que tiene un espesor de 90 a 150 nm.

4. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se emplean unas partículas reflectoras de los rayos IR, en las cuales el pigmento de soporte está revestido con capas alternantes de óxidos metálicos.

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque las capas alternantes de óxidos metálicos se componen de TiO_{2}/SiO_{2}/TiO_{2}, con una suma de los espesores de capa de 150 a 300 nm.

6. Procedimiento de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se emplean unas partículas reflectoras de los rayos IR a base de plaquitas de mica provistas de una capa de TiO_{2} con un espesor de 90 a 150 nm.