ES2712475T3 - Materiales de apantallamiento de radiación - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la producción de una composición para apantallar radiación solar que comprende un polímero transparente que incorpora un pigmento de interferencia que comprende un material en forma de placa, procedimiento que comprende las etapas de incorporar el pigmento de interferencia en el polímero, estirar el polímero resultante en al menos una dirección hasta al menos dos veces su longitud original en esa dirección, y convertir entonces el polímero en una red tejida de cintas o monofilamentos.
Description
DESCRIPCION
Materiales de apantallamiento de radiacion
La presente invencion se refiere a materiales para el apantallamiento de radiacion solar, particularmente a aquellos materiales habitualmente utilizados para influir en el crecimiento de plantas en invernaderos o en recintos similares. Para controlar el crecimiento de plantas, se sabe que la temperatura, la intensidad de la luz y la distribucion espectral de la luz entrante son factores criticos. Ademas, las plantas en un invernadero no creceran tan bien si las variaciones de temperatura entre el dia y la noche son demasiado grandes, ya que esto provoca a las mismas que desarrollen resistencia a las variaciones de temperatura. Asi, se requiere radiacion fotosinteticamente activa (RFA) para la fotosintesis en los invernaderos, mientras que al mismo tiempo se prefiere bloquear la radiacion de infrarrojo cercano para evitar temperaturas excesivas en el area cerrada. Ademas, es deseable dispersar la radiacion entrante para prevenir la quema. En cambio, para peliculas de mantillo de exterior, el objetivo es apantallar la radiacion fotosinteticamente activa mientras se transmite a todas las otras partes del espectro.
Se sabe proporcionar materiales de apantallamiento hechos de plastico para invernaderos con el fin de apantallar algo de la radiacion entrante. Se sabe tambien proporcionar materiales de acristalamiento para invernaderos que contienen un pigmento de interferencia para apantallar determinada radiacion. Hancock describe en “Plastic Culture”, n.° 79, 1988, pags. 4 a 14, que los aditivos especiales en LDPE (polietileno de baja densidad) tienen un efecto favorable en el microclima de los invernaderos debido a la generacion de luz difusa y la creacion de un efecto termico de manera favorable en los invernaderos. Aditivos adecuados son aluminosilicatos en la forma de caolin, carbonato de calcio, talco y arcilla de caolin. El documento DE-A-2544245 da a conocer un material de acristalamiento de polimetilmetacrilato que contiene un pigmento de interferencia para apantallar la radiacion de infrarrojo cercano. Sin embargo, este pigmento tiene la desventaja de no transmitir el espectro ideal de radiacion requerido por las plantas en un invernadero.
El documento EP-A-428,937 describe una composicion de recubrimiento gris-blanco para invernaderos que consiste en un portador polimerico liquido y particulas reflectantes suspendidas en el mismo. Estas particulas son placas de aluminio o placas de mica recubiertas con dioxido de titanio. La composicion de recubrimiento se utiliza para recubrimientos temporales en condiciones climatologicas extremas (verano). En invierno, se puede eliminar mediante lavado con un chorro de agua.
Se sabe utilizar redes hechas de plastico tal como polietileno como apantallamientos de radiacion. Las redes se recubren habitualmente con una delgada capa de aluminio que actua como reflector, que se ha unido al polietileno por sublimacion o laminacion antes de que el polietileno se corte en cintas y se teja en redes. Alternativamente, el aluminio puede incorporarse al cuerpo del polietileno, aunque esto genera una reflectividad mas pobre. Generalmente, las redes son consideradas superiores a las laminas solidas como apantallamientos de radiacion para invernaderos, ya que son mas flexibles, tienen una mayor resistencia al desgarro y tambien una mayor resistencia a la traccion durante deformacion y rotura.
El documento EP-A-659,198 da a conocer un material compuesto para utilizarse como apantallamiento de radiacion en invernaderos, el cual es un material que comprende un polimero transparente y un pigmento de interferencia verde que consiste en un material en forma de placa recubierto con uno o mas oxidos metalicos y habitualmente es de un grosor de 200 mm. Este pigmento de interferencia solo transmite las partes roja y azul de la luz visible que pueden utilizarse por la planta. El material compuesto puede estar en la forma de laminas o tejidos. Se establece tambien que, para un rendimiento optimo, las placas de pigmento deben estar alineadas en paralelo a la superficie y entre si.
Se ha descubierto que es posible aumentar la eficiencia de apantallamiento de los apantallamientos de radiacion formados mediante la incorporacion de un pigmento dentro de un sustrato plastico, estirando el sustrato tras la incorporacion del pigmento. En el presente documento se da a conocer una composicion para apantallar radiacion solar, que comprende un polimero transparente que tiene incorporado en el mismo un pigmento de interferencia que comprende un material en forma de placa,
en el que el polimero se ha estirado en al menos una direccion hasta al menos dos veces su longitud original en esa direccion tras la incorporacion del recubrimiento de pigmento.
Las laminas de la tecnica anterior que incorporan un pigmento son habitualmente del orden de 100 mm de grosor. Las placas de pigmento son habitualmente del orden de 15-50 mm de longitud. Asi, las placas pueden alinearse en cualquier direccion. Se ha encontrado que, mediante el estiramiento del material, el grosor del material puede reducirse a menos de 50 mm, habitualmente menos de 30 mm forzando asi a todas las placas de pigmento a quedar planas, paralelas entre si. Esto mejora significativamente la potencia reflectora del pigmento.
Un aspecto de la invencion proporciona un procedimiento para la produccion de una composicion para apantallar radiacion solar que comprende un polimero transparente que incorpora un pigmento de interferencia que comprende un material en forma de placa, procedimiento que comprende las etapas de incorporar el pigmento de interferencia
en el polimero, estirar el polimero resultante en al menos una direccion hasta al menos dos veces su longitud original en esa direccion, y luego convertir el polimero en una red tejida de cintas o monofilamentos.
Preferentemente, el grado de estiramiento del material es de hasta al menos 4 veces su longitud original: habitualmente de 6 a 10 veces, y mas preferentemente de 7 a 8 veces.
En el presente documento se da a conocer, ademas, una composicion para apantallar radiacion solar, que comprende:
a) un polimero transparente, y
b) un pigmento de interferencia que comprende un material en forma de placa,
cuya composicion es menos de 50 pm de grosor.
El polimero transparente se selecciona preferentemente del grupo que comprende polietileno de baja densidad o de alta densidad, copolimero de acetato de etileno-vinilo, politetrafluoroetileno, etileno-tetrafluoroetileno, policloruro de vinilideno, polifluoruro de vinilideno, policloruro de vinilo, policarbonato, polimetilmetacrilato o mezclas de los mismos. Tambien pueden utilizarse otros fluoropolimeros.
El pigmento de interferencia puede ser un pigmento de interferencia verde, que refleja luz morada y transmite luz verde o un pigmento neutro que proporciona simplemente una pelicula translucida; aunque pueden utilizarse otros tipos de pigmento.
El pigmento de interferencia es preferentemente un silicato estratificado, mica sintetica, placas de vidrio, placas de ceramica o placas de silice. Preferentemente, el silicato estratificado es mica, pirofilita, sericita, talco o caolin. Puede contener opcionalmente otros aditivos como oxidos metalicos, por ejemplo, oxido de estano SnO2 , dioxido de titanio o dioxido de zirconio.
El contenido del pigmento del material de la invencion es habitualmente de 0,1 a 30% en peso, preferentemente de 0,5 a 10% en peso, basado en el polimero.
Los materiales pueden, adicionalmente, contener los estabilizadores y adyuvantes de procesamiento habituales empleados con el polimero particular.
El material de la invencion esta compuesto en cintas o monofilamentos que se tejen despues en redes. En un procedimiento tipico, en primer lugar, el material se compone y despues se sopla en una pelicula, tras lo cual se estira, habitualmente hasta 4-8 veces su dimension original. La pelicula estirada se corta despues en cintas, que se tejen o se unen en redes. Esto se conoce como el procedimiento Lenzing. En un procedimiento alternativo (el procedimiento Iso), la pelicula soplada se corta en cintas antes de estirarla. Alternativamente, el material se extrude en monofilamentos, que se estiran despues antes de tejerlos.
Habitualmente, el polimero utilizado se alimenta a un extrusor junto con el pigmento, y la mezcla extrudida forma una pelicula. En una realizacion alternativa, algunos de los polimeros se componen con una concentracion relativamente elevada (por ejemplo, 30% en peso) del pigmento para formar granulos, que se alimentan despues a un extrusor junto con el polimero puro adicional. Cuando se requiere una pelicula soplada, el polimero sale del extrusor a traves de un troquel circular, y la pelicula se sopla desde una boquilla en el centro del troquel. Para peliculas planas, el polimero sale del extrusor a traves de un troquel plano. Las peliculas planas generalmente son mas gruesas que las peliculas sopladas.
Habitualmente la pelicula se estira entonces en esta etapa. El estiramiento se suele realizar en un horno o en una placa caliente a una temperatura de 100-110°C, en una razon de estiramiento preferentemente de entre 7 y 8 para peliculas sopladas, y de 4 a 6 para peliculas planas. Opcionalmente, la pelicula estirada puede recocerse despues. Si se desea fabricar redes, la pelicula se corta en cintas, que se unen o tejen en una red.
La invencion se describira a continuacion con mas detalle, con referencia a las figuras 1 y 2, que muestran graficos del grado de absorcion de radiacion frente a la longitud de onda para las peliculas y cintas preparadas en los ejemplos a continuacion.
Ejemplo 1 (referencia)
El 70% en peso de un copolimero de etileno/buteno ELTEX® (disponible de Solvay Polyolefins Europe-Belgium SA) se compuso junto con un 30% en peso del pigmento IRIODIN® SHR 9875 (disponible de Merck KGaA) para formar granulos. IRIODIN® SHR 9875 contiene particulas de pigmento de mica, dioxido de titanio, dioxido de estano y dioxido de zirconio de 5-25 pm de tamano, y refleja luz morada y transmite luz verde. Estos granulos se incorporaron despues con polietileno de alta densidad ELTEX® A5006FN1280 en una razon en peso de 1:14 durante la extrusion, para dar un polimero final que contiene 2% en peso de pigmento, que se extrudio en una pelicula.
Ejemplo 2
Se repitio el ejemplo 1, excepto en que la pelicula final que contiene 2% en peso de pigmento se corto en cintas y despues se estiro en un horno a 110°C hasta 7 veces su longitud original.
Ejemplo 3 (referencia)
Se repitio el ejemplo 1, excepto en que el pigmento utilizado fue IRIODIN® SHR 9870, en el que el tamano de particula es de 10-60 pm.
Ejemplo 4
Se repitio el ejemplo 3, excepto en que la pelicula final que contiene 2% en peso de pigmento se corto en cintas y despues se estiro 7 veces, y despues se corto en cintas.
Ejemplos 5 y 7 (referencia) y ejemplos 6 y 8
Se repitieron los ejemplos 1 y 4, excepto en que el nivel de pigmento en cada caso fue de 4% en peso.
Ejemplo 9 (referencia) y Ejemplo 10
Se repitieron los ejemplos 1 y 2, excepto en que el nivel del pigmento en cada caso fue de 8% por peso.
La absorbancia por unidad de longitud de las peliculas y cintas anteriores se midio despues con un espectrometro Shimadzu UV- 3101PC. Los resultados de estas medidas se muestran en las figuras 1 y 2, que indican el grado de graficos de absorcion frente a longitud de onda.
Las diversas lineas mostraron espectros de absorcion para lo siguiente:
Figura 1
A - pelicula ELTEX® A5006FN/1280 no estirada sin pigmento
B - cinta ELTEX® A5006FN/1280 estirada sin pigmento
1 - Ejemplo 1 (pelicula ELTEX® A5006FN/1280 no estirada con pigmento IRIODIN® SHR 9875 de 2% en peso) 2 - Ejemplo 2 (cinta ELTEX® A5006FN/1280 estirada con pigmento IRIODIN® SHR 9875 de 2% en peso)
5 - Ejemplo 5 (pelicula ELTEX® A5006FN/1280 no estirada con pigmento IRIODIN® SHR 9875 de 4% en peso) 6 - Ejemplo 6 (cinta ELTEX® A5006FN/1280 estirada con pigmento IRIODIN® SHR 9875 de 4% en peso)
9 - Ejemplo 9 (pelicula ELTEX® A5006FN/1280 no estirada con pigmento IRIODIN® SHR 9875 de 8% en peso) 10 - Ejemplo 10 (cinta ELTEX® A5006FN/1280 estirada con pigmento IRIODIN® SHR 9875 de 8% en peso) Figura 2
A - pelicula ELTEX® A5006FN/1280 no estirada sin pigmento
B - cinta ELTEX® A5006FN/1280 estirada sin pigmento
3 - Ejemplo 3 (pelicula ELTEX® A5006FN/1280 no estirada con pigmento IRIODIN® SHR 9870 de 2% en peso) 4 - Ejemplo 4 (cinta ELTEX® A5006FN/1280 estirada con pigmento IRIODIN® SHR 9870 de 2% en peso)
7 - Ejemplo 7 (pelicula ELTEX® A5006FN/1280 no estirada con pigmento IRIODIN® SHR 9870 de 4% en peso) 8 - Ejemplo 8 (cinta ELTEX® A5006FN/1280 estirada con pigmento IRIODIN® SHR 9870 de 4% en peso)
Una comparacion de los ejemplos 1 y 2 en la figura 1 muestra que las cintas estiradas que contienen IRIODIN® SHR 9875 absorben aproximadamente tres veces mas radiacion que la pelicula no estirada cuando la concentracion del pigmento es de 2% en peso. A mayores concentraciones de pigmento (ejemplos 5 y 6 o 9 y 10) el aumento relativo en absorcion tras el estiramiento es menor, pero todavia significativo. Un efecto similar se muestra en la figura 2 para IRIODIN® SHR 9870, comparando los ejemplos 3 y 4 o 7 y 8.
Claims (6)
1. Procedimiento para la produccion de una composicion para apantallar radiacion solar que comprende un polimero transparente que incorpora un pigmento de interferencia que comprende un material en forma de placa, procedimiento que comprende las etapas de incorporar el pigmento de interferencia en el polimero, estirar el polimero resultante en al menos una direccion hasta al menos dos veces su longitud original en esa direccion, y convertir entonces el polimero en una red tejida de cintas o monofilamentos.
2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que el grado de estiramiento del polimero es al menos 4 veces su longitud original.
3. Procedimiento segun las reivindicaciones 1 o 2, en el que el grado de estiramiento del polimero es de 6 a 10 veces su longitud original.
4. Procedimiento segun cualquier reivindicacion precedente, en el que el pigmento de interferencia es verde y comprende un silicato estratificado, mica sintetica, placas de vidrio, placas de ceramica o placas de silice.
5. Procedimiento segun la reivindicacion 4, en el que el silicato estratificado es mica, pirofilita, sericita, talco o caolin.
6. Procedimiento segun cualquier reivindicacion precedente, en el que tras el estiramiento el polimero tiene un grosor de menos de 30 pm.
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