MX2012013585A - Modulo fotovoltaico de plastico y metodo para la fabricacion del mismo. - Google Patents

Modulo fotovoltaico de plastico y metodo para la fabricacion del mismo.

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MX2012013585A
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Uwe Numrich
Florian Schwager
Michael Olbrich
Thomas Rhein
Torsten Frank
Gunther Benz
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Evonik Industries Ag
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Abstract

La invención describe un producto compuesto en el cual se pueden encapsular celdas solares, que es un módulo fotovoltaico, compuesto de los siguientes elementos: una capa exterior constituida de un termoplástico transparente y una hoja de barrera, y una capa elástica en la cual se han incrustado las celdas solares y una capa de barrera o una hoja de barrera.

Description

MODULO FOTOVOLTAICO DE PLASTICO Y METODO PARA LA FABRICACION DEL MISMO Campo de la Invención La invención se refiere a un módulo fotovoltaico (PV, por sus siglas en inglés) de peso ligero que es altamente eficiente y que es adecuado para el uso, a manera de ejemplo, en la región de techo de automóviles o caravanas, y también a un proceso para su producción.
Un módulo fotovoltaico significa más adelante en la presente un arreglo constituido de una o más celdas solares y de un sistema de encapsulación para las celdas solares, y significa opcionalmente el medio para asegurar el módulo fotovoltaico en un soporte.
Antecedentes de la Invención Los módulos fotovoltaicos son de gran interés para obtener energía de la luz solar, inter alia en automóviles. Cada vez es más importante la generación de energía integrada en vehículos en el campo de la electromovilidad, así como para proporcionar energía para "funciones de conveniencia", por ejemplo, para mantener el nivel de carga de la batería, para la ventilación del interior de un vehículo estacionado, para secar los conductos de aire y del intercambiador de calor de acondicionamiento de aire en un vehículo estacionado, y también para la reducción total del tiempo de Ref .235218 operación del sistema de acondicionamiento de aire después del encendido. Los generadores fotovoltaicos pueden proporcionar una contribución significativa a la energía requerida por unidades eléctricas, al alimentar la energía solar resultante en la red a bordo o al almacenarla en la batería del vehículo. Además, se puede usar la energía solar para operar dispositivos que consumen energía eléctrica, por ejemplo, refrigeradores en caravanas, camiones, etcétera.
Debido a que están restringidas las superficies disponibles en los automóviles, hay un deseo particular de módulos PV con eficiencia máxima, lograda a manera de ejemplo al usar celdas PV cristalinas. Es más deseable el diseño que ahorre peso, en particular para el uso en vehículos de construcción de peso ligero.
Los únicos techos fotovoltaicos cristalinos actualmente comercializados para automóviles tienen vidrio como el panel exterior (Webasto Solar) . La densidad del vidrio es aproximadamente 2.1 veces tan alta como aquella de un panel exterior producido de plástico, por ejemplo, polimetil (met) acrilato, PMMA.
Sin embargo, el coeficiente de expansión térmica de PMMA, por ejemplo, es notablemente mayor que aquel del vidrio .
Si, por lo tanto, simplemente se reemplazará el panel de vidrio por un panel de plástico en una estructura de módulo que corresponde a la técnica anterior (panel de ESG/EVA (copolímero de etileno-acetato de vinilo) /celdas PV/EVA/hoja de barrera) , los esfuerzos térmicos resultantes en las celdas PV cristalinas por lo tanto serían demasiado grandes, no sólo durante el proceso de combinar los componentes (sellado/compresión a altas temperaturas alrededor de 150 grados Celsius) sino también durante el uso subsiguiente, para provocar que las celdas se rompan y lleguen a ser inútiles.
Una desventaja general del uso de paneles prefabricados de vidrio en módulos fotovoltaicos , como es necesario a manera de ejemplo en el caso de vidrio de seguridad de hoja de vidrio, es que el proceso de combinación de los componentes del módulo no pueda tomar lugar de forma continua y es más costoso que los procesos continuos.
La DE 39 24 393 (Rohm GmbH) describe un adhesivo sensible a presión, elástico, durable que no comprende plastificante . El adhesivo está compuesto de un copolímero no reticulado de un monómero monoetilénicamente insaturado que contiene un grupo amino y que se puede polimerizar por una ruta de radicales libres y de un (met) acrilato de alquilo.
La DE 196 53 605 (Rohm GmbH) describe un adhesivo que está compuesto de 55% a 99.9% en peso de un copolímero de (met) acrilato de monómeros de (met) acrilato estructurales y funcionales donde los monómeros funcionales tienen grupos amino terciarios o cuaternarios, y también de 0.1% en peso a 45% en peso de un polímero de (met) acrilato, o respectivamente, copolímero de (met) acrilato que contiene grupos ácido; también comprende un plastificante .
La DE 196 53 606 (Rohm GmbH) describe un adhesivo que está compuesto de 55% en peso a 99.9% en peso de un copolímero de (met) acrilato de monómeros estructurales y funcionales de (met ) acrilato, donde los monómeros funcionales tienen grupos amino terciarios o cuaternarios, y también de 0.1% a 15% en peso de un ácido di- o tricarboxílico orgánico; también comprende un plastificante .
Breve Descripción de la Invención Objeto de la invención Los objetos de acuerdo a la invención son por lo tanto: El desarrollo de un módulo PV con peso considerablemente reducido en comparación con la técnica anterio .
El desarrollo de un módulo PV de plástico con una estructura que desacople la expansión térmica del panel exterior de plástico de aquella de las celdas PV cristalinas, de modo que no pueda presentarse ruptura de las celdas durante los ciclos de esfuerzo térmico en servicio.
El desarrollo de un módulo PV con forma esférica que se ha adaptado apropiadamente a la forma del soporte usado, por ejemplo a un techo de automóvil.
El desarrollo de un módulo PV flexible que se pueda convertir a una forma esférica por inducción de curvatura a baja temperatura, sin ningún daño resultante a, o ruptura de las celdas PV.
El desarrollo de un proceso de producción para el módulo PV que, cuando se combinan los componentes, no produce fenómeno de expansión térmica que provoque ruptura de las celdas PV.
El desarrollo de un proceso de producción de bajo costo, que es adecuado para la producción continúa del módulo PV.
El desarrollo de un proceso de conformación para el módulo PV que reproduce una forma esférica.
El desarrollo de una formulación adhesiva que asegure resistencia adecuada a la intemperie durante un período prolongado, por ejemplo durante más de 30 años.
El desarrollo de una formulación adhesiva que asegure elasticidad adecuada durante un período prolongado.
La cubertura protectora, debe ser adicionalmente inerte con respecto a los efectos útiles del ambiente, por ejemplo lluvia o granizo.
El desarrollo de una hoja de barrera que asegure la resistencia adecuada a la intemperie durante un período prolongado .
Breve Descripción de las Figuras La Figura 1 muestra un diagrama de un módulo PV de acuerdo a la invención. Claves: panel de plástico (PMMA) (1) , capa intermedia elástica (2a) , capa intermedia elástica (2b) , hoja de barrera (3a), hoja de barrera transparente (3b), hoja de soporte, por ejemplo, plástico, hoja metálica u hoja compuesta de construcción de peso ligero (4) .
Las Figuras 2, 3 y 4 son diagramas de otras posibles estructuras.
Descripción Detallada de la Invención Los objetos de acuerdo a la invención se logran como sigue: La Figura 1 es un diagrama de la estructura que logra el objeto de acuerdo a la invención. Se compone de un panel de plástico, de una capa intermedia elástica con celdas PV incrustadas y de una hoja de barrera o de un segundo panel de plástico como la hoja de barrera.
La estructura está compuesta de un panel de plástico, transparente, resistente a la intemperie, producido de un termoplástico con resistencia mecánica adecuada, por ejemplo PMMA (polimetil-metacrilato) o PC (policarbonato) de espesor de aproximadamente 5 mm, el espesor del panel de plástico transparente producido de un termoplástico es de 1 mm a 10 mm, de manera preferente de 2 mm a 8 mm y de manera muy particularmente preferente de 3 mm a 6 mm, de una capa intermedia (por ejemplo un poliacrilato o un silicón de espesor de aproximadamente 0.1 mm 5.0 mm, de manera preferente de 0.15 mm a 4.5 mm y de manera muy particularmente preferente de 0.2 mm a mm 4.0 de grueso) que es elástico durable con el intervalo de temperatura de servicio (de -40 a +80 grados °C) , en la cual se han incrustado celdas PV, y de una capa de barrera u hoja de barrera que protege las celdas PV de los efectos climáticos y mecánicos exteriores (por ejemplo, PET, PVF, PMMA, PC de espesor de aproximadamente 0.1 mm a 4.0 mm) .
Los policarbonatos se conocen por las personas expertas en la técnica. Los policarbonatos se pueden considerar anteriormente como poliésteres producidos de ácido carbónico y de compuestos de hidroxi alifáticos o aromáticos. Se pueden obtener fácilmente por reacción de diglicoles o bisfenoles con fosgeno y, respectivamente, diésteres carbónicos en policondensación y, respectivamente, reacciones de transesterificación.
Se da preferencia en la presente a policarbonatos que se derivan de bisfenoles. Los bisfenoles particulares entre estos son 2 , 2-bis (4-hidroxifenil) ropano (bisfenol A), 2 , 2-bis- (4-hidroxifenil) butano (bisfenol B) , l,l-bis(4-hidroxifenil) ciclohexano (bisfenol C) , 2 , 2 ' -metilenodifenol (bisfenol F) , 2, 2-bis (3, 5 -dibromo-4 -hidroxifenil) propano (tetrabromobisfenol A) y 2 , 2 -bis- (3 , 5-dimetil-4 -hidroxi-fenil) ropano (tetrametilbisfenol A) .
Estos policarbonatos aromáticos se preparan de forma útil por policondensación interfacial o por transesterificación, los detalles que se dan en Encycl. Polym. Sci. Engng. 11, 648-718.
En la policondensación interfacial, los bisfenoles en la forma de solución alcalina acuosa se emulsionan en solventes orgánicos inertes, tal como cloruro de metileno, clorobenceno o tetrahidrofurano, y se hacen reaccionar con fosgeno en una reacción que comprende etapas. Las aminas se usan como catalizadores, y se usan catalizadores de transferencia de fase en el caso de bisfenoles estéricamente impedidos . Los polímeros resultantes son solubles en los solventes orgánicos usados .
Las propiedades de los polímeros se pueden variar ampliamente por la selección de los bisfenoles. Si se usan conjuntamente bisfenoles diferentes, también se pueden construir polímeros de bloque en policondensaciones de múltiple etapa. Los polímeros cicloolefínicos son polímeros obtenibles al usar olefinas cíclicas, en particular al usar olefinas policíclicas.
Las olefinas cíclicas comprenden, por ejemplo, olefinas monocíclicas, tal como ciclopenteno, ciclopentadieno, ciclohexeno, ciclohepteno, cicloocteno, y también derivados alquilo de estas olefinas monocíclicas que tienen de 1 a 3 átomos de carbono, por ejemplos que son metilo, etilo o propilo, por ejemplo, metilciclohexeno o dimetilciclohexeno, y también derivados de acrilato y/o metacrilatb de estos compuestos monocíclicos . Adicionalmente , también se pueden usar cicloalcanos que tienen cadenas laterales olefínicas como olefinas cíclicas, un ejemplo que es metacrilato de ciclopentilo .
Se da preferencia a compuestos de olefina policíclica en puente. Estos compuestos de olefina policíclica pueden tener el doble enlace ya sea en el anillo, caso en el cual son cicloalquenos policíclicos en puente, o también en cadenas laterales. En ese caso, son derivados de vinilo, derivados de aliloxicarboxi o derivados de (met) acriloxi de compuestos de cicloalcanos policíclicos. Estos compuestos también pueden tener sustituyentes alquilo, arilo o aralquilo.
Sin ninguna restricción resultante propuesta, los ejemplos de compuestos policíclicos son biciclo [2.2.1] hept-2-eno (norborneno) , biciclo [2.2.1] hept- 2 , 5 -dieno (2,5-norbornadieno) , etilbiciclo [2.2.1] hept-2-eno (etilnor-borneno) , etiliden-biciclo [2.2.1] hept-2-eno (etilideno-2-norborneno) , fenilbiciclo [2.2.1] hept-2-eno, biciclo [4.3.0] -nona-3.8-dieno, triciclo [4.3.0.12'5] -3-deceno, triciclo-[4.3.0.12,5] -3, 8 -deceno- ( 3 , 8 -dihidrodiciclopentadieno) , triciclo [4.4.0.l2'5] -3-undeceno, tetraciclo [4.4.0.1,517,10] 3-dodeceno, etilidenotetraciclo [4.4.0.12'5.17,10] -3-dodeceno, metiloxicarboniltetraciclo [4.4.0. ?2-5!7·10] -3-dodeceno, etili-deno-9-etiltetra-ciclo [4.40.12' , l7,10] -3 -dodeceno, pentaciclo- [4.7.0. I2'5, ?,?3,13, l9'12'] -3-pentadeceno, pentaciclo [6.1. l3'e . - O2'7 , 09'13] -4-pentadeceno, hexaciclo [6.6.1.13·6.110'1302'7.09* 14] 4-heptadeceno, dimetilhexaciclo [6 , 6.1.13'6.110'13. O2,7, O9'14] -4-heptadeceno, bis- (aliloxicarboxi) triciclo [4.3.0 , l2,5] decano, bis (metacriloxi) triciclo [4.3.0.12'5] decano, bis (acriloxi) -triciclo [4.3.0.12,5] decano.
Los polímeros cicloolefxnicos se preparan usando al menos uno de los compuestos cicloolefínicos descritos anteriormente, en particular los compuestos de hidrocarburos policíclicos. La preparación de los polímeros cicloolefínicos puede usar, adicionalmente , otras olefinas que se pueden copolimerizar con los monómeros cicloole- fínicos mencionados anteriormente. Los ejemplos de estos son etileno, propileno, isopreno, butadieno, metilpenteno, estireno, y viniltolueno .
La mayoría de las olefinas mencionadas anteriormente, y en particular las cicloolefinas y policicloolefinas , se pueden obtener de manera comercial. Adicionalmente se pueden obtener muchas olefinas cíclicas y policíclicos por reacciones de adición de Diels-Alder.
Los polímeros cicloolefínicos se pueden preparar de una manera conocida, como se expone infcer alia en las especificaciones de patente Japonesa 11818/1972, 43412/1983, 1442/1986 y 19761/1987 y en las solicitudes publicadas de patente Japonesa Nos. 75700/1975, 129434/1980, 127728/1983, 168708/1985, 271308/1986, 221118/1988 y 180976/1990 y en las en las solicitudes de patente Europea EP-A-0 6 610 851, EP-A-0 6 485 893, EP-A-0 6 407 870 y EP-A-0 688 801 6.
Por ejemplo, los polímeros cicloolefínicos se pueden polimerizar en un solvente, usando compuestos de aluminio, compuestos de vanadio, compuestos de tungsteno o compuestos de boro como catalizador.
Se asume que, dependiendo de las condiciones, en particular del catalizador usado, la polimerización puede proseguir con apertura de anillo o con apertura del doble enlace. También es posible obtener polímeros cicloolefínicos por polimerización con radicales libres, usando luz o un iniciador como el generador de radicales libres. Esto aplica en particular a derivados de acriloilo de las cicloolefinas y/o cicloalcanos . Este tipo de polimerización puede tomar lugar ya sea en solución o también en masa.
El uso de plástico, preferentemente de PMMA, como el panel exterior con el tipo de espesor de capa también usado en módulos convencionales de vidrio logra un ahorro de peso del orden de magnitud de 50%.
Otro plástico preferido comprende poli(met)-acrilatos . Estos polímeros se obtienen en general por polimerización por radicales libres de mezclas que comprenden (met) acrilatos. El término (met) acrilatos comprende metacrilatos y acrilatos, y también mezclas de los dos. Estos monómeros son bien conocidos. Entre estos inter alia, (met) acrilatos derivados de alcoholes saturados, por ejemplo (met) acrilato de metilo, (met) acrilato de etilo, (met) acrilato de propilo, (met) acrilato de n-butilo, (met) acrilato de ter-butilo, (met) acrilato de pentilo y (met) acrilato de 2 -etilhexilo; (met) acrilatos derivados de alcoholes insaturados, por ejemplo (met) acrilato de oleilo, (met) acrilato de 2-propinilo, (met) acrilato de alilo, (met) acrilato de vinilo; (met) acrilatos de arilo, tal como (met) acrilato de bencilo o (met) acrilato de fenilo, donde cada uno de los radicales arilo puede estar sustituido o tiene hasta cuatro sustituyentes ; (met) acrilatos de cicloalquilo, tal como (met) acrilato de 3-vinilciclohexilo, (met) acrilato bornilo; (met) acrilatos de hidroxialquilo, tal como (met) acrilato de 3 -hidroxipropilo, (met) acrilato de 3 , 4 -dihidroxibutilo, (met ) acrilato de 2-hidroxietilo, (met) acrilato de 2-hidroxipropilo, di (met) acrilato de glicol, tal como di (met) acrilato de 1 , 4 -butanodiol , (met) acrilatos de éter-alcoholes, tal como (met) acrilato de tetrahidrof rfurilo, (met) acrilato de viniloxietoxietilo; amidas y nitrilos de ácido (met) acrílico, tal como N-(3-dimetilaminopropil) (met) acrilamida, N- (dietilfosfono) (met) acrilamida, l-metacriloilamido-2-metil-2-propanol ; meta-crilatos que contienen azufre, tal como (met) acrilato de etilsulfiniletilo, (met) acrilato de 4 -tiocianatobutilo, (met) acrilato de etilsulfoniletilo, (met) acrilato de tiocianatometilo, (met) acrilato de metilsulfinilmetilo, sulfuro de bis (met) acriloiloxietilo; (met) acrilatos multifuncionales , tal como tri (met) acrilato de trimetiloil-propano, tetra (met) acrilato de pentaeritritol y tri (met) -acrilato de pentaeritritol.
En un aspecto preferido de la presente invención, estas mezclas comprenden al menos 40% en peso, de manera preferente al menos 60% en peso, y en particular de manera preferente al menos 80% en peso, de metacrilato de metilo, en base al peso de monómeros .
Además de los (met) acrilatos expuestos anteriormente, las composiciones que se van a polimerizar también pueden comprende otros monómeros insaturados, que se pueden copolimerizar con metacrilato de metilo y con los (met) acrilatos mencionados anteriormente.
Los ejemplos de estos son 1-alquenos, tal como 1-hexeno, 1-hepteno; alquenos ramificados, tal como vinil-ciclohexano, 3 , 3 -dimetil-l-propeno, 3-metil-l-diisobutileno, 4 -metil-l-penteno; acrilonitrilo, ésteres de vinilo, tal como acetato de vinilo; estireno, estírenos sustituidos que tienen un sustituyente alquilo en la cadena lateral, por ejemplo, a-metilestireno y a-etilestireno, estírenos sustituidos que tienen un sustituyente alquilo en el anillo, por ejemplo, viniltolueno y p-metilestireno, estírenos halogenados, tal como monochloroestirenos , dicloroestirenos , tribromoestirenos y tetrabromoestirenos ; compuestos de vinilo heterocíclicos , tal como 2-vinilpiridina, 3 -vinilpiridina, 2-metil-5-vinilpiridina, 3-etil-4-vinilpiridina, 2 , 3-dimetil-5-vinilpiridina, vinilpirimidina, vinilpiperidina, 9-vinilcarbazol , 3 -vinilcarbazol , 4-vinilcarbazol , 1-vinilimidazol , 2-metil-l-vinilimidazol, N-vinilpirrolidona, 2 -vinilpirrolidona, N-vinilpirrolidona, 3 -vinilpirrolidona, N-vinilcaprolactama, N-vinilbutirolactama, viniloxolano, vinilfurano, viniltiofeno, viniltiolano, viniltiazoles, y viniltiazoles hidrogenados; viniloxazoles y viniloxazoles hidrogenados; éteres de vinilo e isoprenilo; derivados de ácido maleico, tal como anhídrido maleico, anhídrido metilmaleico, maleimida, metilmaleimida; y dienos, tal como divinilbenceno .
La cantidad usada en general de estos comonómeros es de 0 a 60% en peso, de manera preferente de 0 a 40% en peso, y de manera particularmente preferente de 0 a 20% en peso, en base al peso de los monómeros, y los compuestos aquí se pueden usar de manera individual o como una mezcla.
La reacción de polimerización se inicia en general por iniciadores conocidos de radicales libres. Los ejemplos de iniciadores preferidos son los iniciadores azo bien conocidos por las personas expertas en la técnica, por ejemplo, AIBN y 1, 1-azobisciclohexanocarbonitrilo, y también compuestos de peroxi, tal como peróxido de metil-etil-cetona, peróxido de acetilacetona, peróxido de dilaurilo, per- 2-etilhexanoato de ter-butilo, peróxido de cetona, peróxido de metil-isobutil-cetona, peróxido de ciclohexa-nona, peróxido de dibenzoilo, peroxibenzoato de ter-butilo, carbonato de ter-butilperoxi-isopropilo, 2 , 5-bis (2-etil-hexanoilperoxi) -2 , 5-dimetil-hexano, 2 -etilhexanoato de ter-butilperoxi, 3 , 5 , 5-trimetilhexanoato de ter-butilperoxi, peróxido de dicumilo, 1, 1-bis (ter-butilperoxi) ciclohexano, 1, 1-bis (ter-butilperoxi) 3,3, 5-trimetilciclohexano, hidroperóxido de cumilo, hidroperóxido de ter-butilo, bis (4-ter-butilciclohexil) peroxidicarbonato, mezclas de dos o más de los compuestos mencionados anteriormente con otros, y también mezclas de los compuestos mencionados anteriormente con compuestos no mencionados que igualmente pueden formar radicales libres.
La cantidad frecuentemente usada de estos compuestos es de 0.01 a 10% en peso, de manera preferente de 0.5 a 3% en peso, en base al peso de los monómeros.
Los polímeros mencionados anteriormente se pueden usar de manera individual o como una mezcla. El uso también se puede hacer aquí de varios policarbonatos , poli (met) acrilatos o polímeros cicloolefínicos que difieren, por ejemplo, en el peso molecular o en la composición de monómero .
Los sustratos de plástico de la invención se pueden producir, por ejemplo, de composiciones de moldeo de los polímeros mencionados anteriormente. Para esto, el uso se hace en general de procesos de formación termoplástica, tal como extrusión o moldeo por inyección.
La masa molar promedio en peso Mw de los homo- y/o co-polímeros que se van a usar de acuerdo a la invención como las composiciones de moldeo para la producir los sustratos de plástico puede variar dentro de un amplio intervalo, la masa molar que usualmente se hace corresponder a la aplicación y al método usado para procesar la composición de moldeo. Sin embargo, sin restricción resultante propuesta, en general está en el intervalo de 20 000 a 1 000 000 g/mol/, de manera preferente de 50 · 000 a 500 000 g/mol, y de manera particularmente preferente de 80 000 a 300 000 g/mol.
Los sustratos de plástico también se pueden producir por procesos de vaciado de celda. En estos, a manera de ejemplo, se cargan a un molde mezclas (met) acrílicas adecuadas y se polimerizan. Estas mezclas (met) crílicas comprenden en general los (met) acrilatos expuestos anteriormente, en particular, metacrilato de metilo .
La masa molar promedio en peso Mw de los polímeros producidos por procesos de vaciado de celda en general es mayor que la masa molar de polímeros usados en las composiciones moldeo. Esto da lugar a varias ventajas conocidas. La masa molar promedio en peso de los polímeros que se producen por procesos de vaciado de celda en general están en el intervalo de 500 000 a 10 000 000 g/mol, sin restricción resultante propuesta.
Las mezclas (met) acrílicas pueden comprender además los copolímeros descritos anteriormente y también, en particular, a fin de ajustar la viscosidad, polímeros, en particular poli (met) acrilatos .
Además pueden estar presentes aditivos convencionales de cualquier tipo, en las composiciones de moldeo que se van usar para producir los sustratos de plástico, y también en las . acrílicas . Entre estos aditivos están inter alia, agentes antiestáticos, antioxidantes, agentes de liberación de molde, retardantes a la flama, lubricantes, tintes, mejoradores de flujo, agentes de relleno, estabilizadores a la luz y compuestos de organofósforo, tal como fosfitos, fosforinanos , fosfoíanos o fosfonatos, pigmentos, estabilizadores a la intemperie y plastificantes . Sin embargo, la cantidad de aditivos se restringe con relación a la aplicación.
Los sustratos de plástico producidos de PMMA pueden opcionalraente ser vueltos resistentes al impacto.
Poli (met) acrilato modificado al impacto El poli (met) acrilato modificado al impacto está compuesto de 20% en peso a 80% en peso, de manera preferente de 30% en peso a 70% en peso, de una matriz de poli (met) acrilato y de 80% en peso a 20% en peso, de manera preferente de 70% en peso a 30% en peso, de partículas de elastómero cuyo diámetro promedio de partícula es de 10 a 150 nm (medidas a manera de ejemplo usando el método de ultracéntrífuga) .
Las partículas de elastómero dispersadas en la matriz de poli (met) acrilato tienen de manera preferente un núcleo que tiene una fase blanda de elastómero y que tiene una fase dura unida a esta.
El plástico de poli (met) acrilato modificado al impacto (imPMMA) está compuesto de una proporción de polímero de matriz, polimerizada de al menos 80% en peso de unidades de metacrilato de metilo, y también si es apropiado, de 0% en peso a 20% en peso de unidades de monómeros copolimerizables con metacrilato de metilo, y de una proporción de modificadores de impacto en base a poli (met) acrilatos reticulados y dispersados en la matriz.
El polímero de matriz está compuesto en particular de 80% en peso a 100% en peso, de manera preferente de 90% en peso a 99.5% en peso, de unidades de metacrilato de metilo capaces de polimerización por radicales libres, y si es apropiado, de 0% en peso a 20% en peso, de manera preferente de 0.5% en peso a 10% en peso, de comonómeros adicionales capaces de polimerización por radicales libres, por ejemplo, Ci-C4-alquil (met) acrilatos, en particular acrilato de metilo, acrilato de etilo o acrilato de butilo. La masa molar promedio (promedio en peso) Mw de la matriz está preferentemente en el intervalo de 90 000 g/mol a 200 000 g/mol, en particular de 100 000 g/mol a 150 000 g/mol (Mw que se determina por medio de cromatografía de permeacion en gel con referencia a metacrilato de polimetilo como norma de calibración) . La masa molar Mw se puede determinar por cromatografía de permeacion en gel o por un método de dispersión de luz (ver, por ejemplo, H. F. Mark et al., Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, 2nd Edition, Vol. 10, página 1 et seq. , J. iley, 1989).
Se da preferencia a un copolímero compuesto de 90 a 99.5% en peso de metacrilato de metilo y de 0.5 a 10% en peso de acrilato de metilo. Los puntos de ablandamiento Vicat VSP (ISO 306-B50) pueden estar en la región de al menos 85°C, de manera preferente de 95°C a 115°C.
El modificador de impacto La matriz de polimetacrilato comprende un modificador de impacto que a manera de ejemplo puede ser un modificador de impacto que tiene una estructura de dos o tres cubiertas .
Los modificadores de impacto para plásticos de polimetracrilato son bien conocidos. Las EP-A 0 113 924, EP-A 0 522 351, EP-A 0 465 049 y EP-A 0 683 028 describen a manera de ejemplo la preparación y estructura de composiciones de moldeo de polimetacrilato, modificadas al impacto.
Modificador de impacto En la matriz de polimetracrilato está presente de 1% en peso a 35% en peso, de manera preferente de 2% en peso a 20% en peso, de manera particularmente preferente de 3% en peso a 15% en peso, en particular de 5% en peso a 12% en peso, de un modificador de impacto que es una fase de elastómero compuesta de partículas poliméricas reticuladas . El modificador de impacto se obtiene de una manera conocida per se por polimerización de cuentas o por polimerización en emulsión .
En el caso más simple, los materiales comprendidos son partículas reticuladas obtenidas por medio de polimerización con cuentas cuyo tamaño promedio de partícula está en el intervalo de 10 nm a 150 nm, de manera preferente de 20 nm a 100 nm, en particular de 30 nm a 90 nm. Estas están compuestas en general de al menos 40% en peso, de manera preferente de 50% en peso a 70% en peso, de metacrilato de metilo, de 20% en peso a 40% en peso, de manera preferente de 25% en peso a 35% en peso, de acrilato de butilo, y de 0.1% en peso a 2% en peso, de manera preferente de 0.5% en peso a 1% en peso, de un monómero reticulador, por ejemplo, un (met) acrilato polifuncional , por ejemplo, metacrilato de alilo, y si es apropiado, otros monómeros, por ejemplo, de 0% en peso a 10% en peso, de manera preferente de 0.5% en peso a 5% en peso, de metacrilatos de C1-C-alquilo, tal como acrilato de etilo o metacrilato de butilo, de manera preferente acrilato de metilo, u otros monómeros vinílicamente polimerizables , por ejemplo, estireno.
Los modificadores de impacto preferido son partículas poliméricas que pueden tener una estructura de núcleo-cubierta de dos o tres capas y se obtienen por polimerización en emulsión (ver, por ejemplo, EP-A 0 113 924, EP-A 0 522 351, EP-A 0465 049 y EP-A 0 683 028). Sin embargo, la invención requiere tamaños adecuados de partícula de estos polímeros de emulsión en el intervalo de 10 nm a 150 nm, de manera preferente de 20 nm a 120 nm, de manera particularmente preferente de 50 nm a 100 nm.
Una estructura de tres capas o tres fases con un núcleo y dos cubiertas se puede crear como sigue. La cubierta más interior (dura) puede estar compuesta, por ejemplo, en esencia de metacrilato de metilo, de pequeñas proporciones de comonómeros, por ejemplo, acrilato de etilo, y de una proporción de agente reticulador, por ejemplo, metacrilato de alilo. La cubierta media (blanda) se puede componer, por ejemplo, de acrilato de butilo, y si es apropiado, estireno, en tanto que la cubierta más exterior (dura) es en esencia en la misma como el polímero de matriz, dando lugar de esta manera a compatibilidad y buen enlace a la matriz. La proporción de acrilato de polibutilo en el modificador de impacto es decisivo para la acción modificadora . de impacto y está preferentemente en el intervalo de 20% en peso a 40% en peso, de manera particularmente preferente en el intervalo de 25% en peso a 35% en peso.
Composiciones de moldeo de polimetacrilato modificado al impacto El modificador de impacto y el polímero de matriz se pueden mezclar en el extrusor en la masa fundida para dar composiciones de moldeo de polimetracrilato, modificadas al impacto. El material descargado en general se tritura primero para dar granulos. Estos se pueden procesar adicionalmente por medio de moldeo por inyección o extrusión para dar piezas moldeadas, tal como láminas o partes moldeadas por inyección. Modificador de impacto de dos fases de acuerdo a EP 0 528 196 Al Se da preferencia, en particular para la producción de hojas, pero no restringido a esto, al uso de un sistema conocido en principio de la EP 0 528 196 Al que es un polímero modificado al impacto, de dos fases compuesto de: al) de 10% en peso a 95% en peso de una fase dura coherente cuya temperatura de transición vitrea Tmg están por arriba de 70°C, compuesta de all) de 80% en peso a 100% en peso (en base a al) de metacrilato de metilo y al2) de 0% en peso a 20% en peso de uno o más monómeros etilénicamente insaturados diferentes, capaces de polimerización por radicales libres, y a2) de 90% en peso a 5% en peso de una fase resistente cuya temperatura de transición vitrea Tmg está por abajo de -10°C, distribuida en la fase dura y compuesta de a21) de 50% en peso a 995% en peso de un acrilato de Ci-Cio-alquil (en base a a2) a22) de 0.5% en peso a 5% en peso de un monómero reticulador que tiene dos o más radicales etilénicamente insaturados que son capaces de polimerización por radicales libres, y a23) si es apropiado, otros monómeros etilénicamente insaturados capaces de polimerización por radicales libres donde al menos 15% en peso de la fase dura al) tiene en lace covalente a la fase resistente a2) .
El modificador de impacto de dos fases se puede producir por una reacción de polimerización en emulsión de dos fases en agua, como se describe a manera de ejemplo en DE-A 38 42 796. En la primera etapa, la fase resistente a2) se produce y está compuesta de al menos 50% en peso, de manera preferente más de 80% en peso, de acrilatos de alquilo inferior, dando de esta manera una temperatura de transición vitrea Tmg por abajo de -10°C para esta fase. Los monómeros reticuladores a22) usados comprenden (met) acrilatos de dioles, por ejemplo, dimetacrilato de etilenglicol o dimetacrilato de 1 , 4 -butanodiol , compuestos aromáticos que tienen dos grupos vinilo o arilo, por ejemplo, divinilbenceno, u otros agentes reticuladores que tienen dos radicales etilénicamente insaturados que son capaces de polimerización por radicales libres, por ejemplo, metacrilato de alilo, como agente de injerto-reticulación. Los agentes reticuladores que se pueden mencionar a manera de ejemplo y que tienen tres o más grupos insaturados que son capaces de polimerización por radicales libres, por ejemplo, grupos alilo o grupos (met) acrílico, son cianurato de trialilo, triacrilato de trimetilolpropano y trimetacrilato de trimetilolpropano, y tetraacrilato de pentaeritritilo y tetrametacrxlato de pentaeritritilo. La US 4,513,118 da otros ejemplos a este respecto.
Los monómeros etilénicamente insaturados capaces de polimerización por radicales libres y mencionados bajo a23) pueden ser a manera de ejemplo, ácido acrílico o metacrílico o también sus ésteres alquílicos que tienen de 1 a 20 átomos de carbono pero no se mencionan anteriormente, y el radical alquilo aquí puede ser lineal, ramificado o cíclico. Adicionalmente, a23) puede comprender comonómeros alifáticos adicionales que son capaces de polimerización por radicales libres y que son copolimerizables con los acrilatos de alquilo a21) . Sin embargo, la intención es excluir proporciones significativas de comonómeros aromáticos, tal como estireno, alfa-metilestireno o viniltolueno, puesto que conducen a propiedades indeseadas de la composición de moldeo A, especialmente a la intemperie.
Cuando la fase resistente se produce en la primera etapa, se tiene que poner atención cuidadosa al ajuste del tamaño de partícula y su polidispersidad. El tamaño de partícula de la fase resistente aquí es dependiente en esencia de la concentración del emulsionador . El tamaño de partícula se puede controlar ventajosamente por el uso de un látex de siembra. Las partículas cuyo tamaño promedio (promedio en peso) de partícula está por abajo de 130 nm, de manera preferente por abajo de 70 nm, y cuya polidispersidad de tamaño de partícula P80 está por abajo de 0.5 (P8o que se determina de evaluación acumulativa de la distribución de tamaño de partícula determinada por ultracentrífuga; la relación es: P30 = [ (r90 - r10] /r50] - 1, donde r10, r50, r90 = radio promedio acumulativo de partícula, que es el valor que es mayor que 10, 50, 90% de los radios de partícula y es más pequeño que 90, 50, 10% de los radios de partícula) , de manera preferente por abajo de 0.2, se logran usando concentraciones de emulsionador de 0.15% en peso a 1.0% en peso, en base a la fase acuosa. Esto aplica especialmente a emulsionadores aniónicos, los ejemplos que son las parafinas acoxiladas y sulfatadas particularmente preferidas. Los ejemplos de iniciadores de polimerización usados de son de 0.01% en peso a 0.5% en peso de peroxodisulfato de metales alcalinos o peroxodisulfato de amonio, en base a la fase acuosa, y la reacción de polimerización se inicia a temperaturas de 20 a 100°C. Se da preferencia usar sistemas de reducción-oxidación, un ejemplo que es una combinación compuesta de 0.01 a 0.05% en peso de hidroperóxido orgánico y de 0.05 a 0.15% en peso de hidroximetilsulfinato de sodio, a temperaturas de 20 a 80°C.
La temperatura a transición vitrea de la fase dura al) de la cual al menos 15% en peso tiene unión covalente a la fase resistente a2) es al menos 70°C y esta fase se puede componer exclusivamente de metacrilato de metilo. Hasta 20% en peso de uno o más monómeros etilénicamente insaturados, diferentes, que son capaces de polimerización por radicales libres pueden estar presentes como comonómeros al2) en la fase dura, y la cantidad de (met) acrilatos de alquilo usada aquí, de manera preferente acrilatos de alquilo que tienen de 1 a 4 átomos de carbono, es talque que la temperatura de transición vitrea no está por abajo de la temperatura de transición vitrea mencionada anteriormente.
La polimerización de la fase dura al) prosigue igualmente en emulsión en una segunda etapa, usando los productos auxiliares convencionales, por ejemplo aquellos usados también para polimerización de la fase resistente a2) .
En una modalidad preferida, la fase dura comprende cantidades de 0.1 a 10% en peso, de manera preferente de 0.5 a 5% en peso, de absorbedores UV de bajo peso molecular y/o copolimerizados , en base a A como constituyente de los componentes comonoméricos al2) en la fase dura. Un ejemplo que se puede mencionar de los absorbedores UV polimerizables, como se describe ínter alia en US 4 576 870, es 2-(2'-hidroxifenil) -5-metacrilamidobenzotriazol o 2-hidroxi-4-metacriloxi-benzofenona . A manera de ejemplo, los absorbedores UV de bajo peso molecular pueden ser derivados de 2-hidroxibenzofenona o de 2 -hidroxifenilbenzotriazol , o pueden ser salicilatos de fenilo. La masa molecular de los absorbedores UV de bajo peso molecular en general es menos de 2 x 103 (g/mol) . Se da preferencia particular a absorbedores UV con baja volatilidad a las temperatura de procesamiento que se pueden mezclar homogéneamente con la fase dura al) del polímero A.
Las composiciones de moldeo particularmente preferidas que comprenden poli (met) acrilatos están comercialmente disponibles con las marcas comerciales PLEXIGLASMR de Evonik Rohm .
Las composiciones de moldeo preferidas que comprenden polímeros cicloolefínicos se pueden comprar con la marca comercial TopasMR de Ticona y ZeonexMR de Nippon Zeon. Las composiciones de moldeo de policarbonato se pueden obtener a manera de ejemplo con la marca comercial akrolonMr de Bayer o LexanMR de General Electric .
El plástico comprende de manera particularmente preferente al menos 80% en peso, en particular al menos 90% en peso, en base al peso total del substrato, de poli (met) acrilatos , policarbonatos y/o polímeros cicloolefínicos .
Los substratos plásticos están compuestos de manera particularmente preferente de metacrilato de polimetilo, donde el metacrilato de polimetilo puede comprender aditivos convencionales .
De acuerdo a una modalidad preferida, los plásticos pueden tener resistencia al impacto a ISO 179/1 de al menos 10 kJ/m2, de manera preferente al menos 15 kJ/m2.
De acuerdo a otra modalidad, el plástico puede tener un revestimiento resistente a raspaduras.
Las lacas de siloxano resistentes a raspaduras que se pueden usar para producir el revestimiento se conocen per se, y se usan en materiales de vidriado polimérico. Su carácter inorgánico les da buena resistencia a radicación UV y a la intemperie. A manera de ejemplo, la producción de estas lacas se describe en EP-A-0 073911. Las lacas convencionales son, inter alia, aquellas que comprenden agua y/o alcohol como solvente, además de los productos de condensación de siloxano.
Estas lacas de siloxano se pueden obtener, inter alia, por condensación o hidrólisis de compuestos de organosilicio de la fórmula general (I) R^SiX^n (I) , donde R1 es un grupo que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, X es un radical alcoxi que tiene de 1 a 20 átomos de carbono, o un halógeno, y n es un número entero de 0 a 3 , y donde los varios radicales X o R1 pueden ser en cada caso idénticos o diferentes .
La expresión "un grupo que tiene de 1 a 20 átomos de carbono" caracteriza radicales de compuestos orgánicos que tienen de 1 a 20 átomos de carbono. Comprende grupos alquilo, grupos cicloalquilo, grupos aromáticos, grupos alquenilo y grupos alquinilo que tienen de 1 a 20 átomos de carbono, y también grupos heteroalifáticos y heteroaromáticos que tienen en particular átomos de oxígeno, átomos de nitrógeno, átomos de azufre y átomos de fósforo, además de átomos de carbono y átomos de hidrógeno. Estos grupos mencionados pueden estar ramificados o no ramificados, y el radical R1 aquí puede estar sustituido o insustituido . Entre los sustituyentes están en particular halógenos, grupos que tienen de 1 a 20 átomos de carbono, grupos nitro, grupos de ácido sulfónico, grupos alcoxi, grupos cicloalcoxi, grupos alcanoilo, grupos alcoxi carbonilo, grupos de éster sulfónico, grupos de ácido sulfínico, grupos de éster sulfínico, grupos tiol, grupos cianuro, grupos epoxi, grupos (met) acriloilo, grupos amino y grupos hidroxi . Para los propósitos de la presente invención, el término "halógeno" significa un átomo de flúor, átomo de cloro, átomo de bromo o átomo de yodo.
Entre los grupos alquilo preferidos están el grupo metilo, etilo, propilo, isopropilo, l-butilo, 2-butilo, 2-metilpropilo, ter-butilo, pentilo, 2-metilbutilo, 1,1-dimetilpropilo, hexilo, heptilo, octilo, 1,1,3,3-tetrametilbutilo, nonilo, 1-decilo, 2-decilo, undecilo, dodecilo, pentadecilo, y el grupo eicosilo.
Los ejemplos de grupo cicloalquilo preferidos son el grupo ciclopropilo, ciclobutilo, ciclopentilo, ciclohexilo y cicloheptilo, y el grupo ciclooctilo, estos que tienen sustitución, donde es apropiado, por grupos alquilo ramificados o no ramificados.
Entre los grupos alquenilo preferidos están el grupo vinilo, alilo, 2-metil-2-propeno, 2-butenilo, 2-pentenilo, 2-decenilo, y el grupo 2-eicosenilo .
Entre los grupos alquinilo preferidos están el grupo etinilo, propargilo, 2-metil-2-propinilo, 2-butinilo, 2-pentinilo, y el grupo 2-decinilo.
Entre los grupos alcanoilo preferidos están el grupo formilo, acetilo, propionilo, 2 -metilpropionilo, butirilo, valeroilo, pivaloilo, hexanoilo, decanoilo, y el grupo dodecanoilo.
Entre los grupos alcoxicarbonilo preferidos están el grupo metoxicarbonilo, etoxicarbonilo, propoxicarbonilo, butoxicarbonilo, ter-butoxicarbonilo, hexiloxicarbonilo, 2-metilhexiloxicarbonil , o deciloxicarbonilo, o el grupo de dodeciloxicarbonilo .
Entre los grupos alcoxi preferidos están el grupo metoxi, etoxi, propoxi, butoxi, ter-butoxi, hexiloxi, 2-metilhexiloxi , o deciloxi, o grupo dodeciloxi.
Los ejemplos de grupo cicloalcoxi preferidos son grupos cicloalcoxi cuyo radical de hidrocarburo es uno de los grupos cicloalquilo preferidos mencionados anteriormente.
Entre los grupos heteroalif ticos preferidos están los radicales cicloalquilo preferidos mencionados anteriormente en los cuales al menos una unidad de carbono se ha reemplazado por 0, S o un grupo NR8, R8 que es hidrógeno o un grupo alquilo que tiene de 1 a 6 átomos de carbono, o que es un grupo alcoxi o arilo que tienen de 1 a 6 átomos de carbono .
De acuerdo a la invención, los grupos aromáticos son radicales de uno o compuestos aromáticos polinucleares que tienen preferentemente de 6 a 14 átomos de carbono, en párticular de 6 a 12 átomos de carbono. Los grupos heteroaromáticos son radicales arilo en los cuales se ha remplazado al menos un grupo CH por N, y/o al menos dos grupos CH adyacentes se han remplazado por S, NH u O. De acuerdo a las invención, los grupos aromáticos o heteroaromáticos preferidos se derivan de benceno, naftaleno, bifenilo, éter difenílico, difenilmetano , difenildimetilmetano, disfenona, difenil-sulfona, tiofeno, furano, pirrol, tiazol, oxazol, imidazol, isotiazol, isoxazol, pirazol, 1, 3 , 4-oxadiazol, 2 , 5-difenil-l , 3 , 4 -oxadiazol, 1, 3 , 4-tiadiazol, 1, 3 , 4-triazol, 2 , 5-difenil-l, 3 , 4-triazol, 1, 2 , 5-trifenil-l , 3 , 4-triazol , 1 , 2 , 4 -oxadiazol , 1, 2 , 4-tiadiazol, 1, 2, 4-triazol, 1 , 2 , 3 -triazol , 1,2,3,4-tetrazol, benzo [b] tiofeno, benzo [b] furano, indol, benzo [c] tiofeno, benzo [c] furano, isoindol, benzoxazol, benzotiazol, benzimidazol, benzisoxazol , benzisotiazol , benzopirazol , benzotiadiazol , benzotriazol , dibenzofurano , dibenzotiofeno, carbazol, piridina, pirazina, pirimidina, piridazina, 1 , 3 , 5-triazina, 1 , 2 , 4 -triazina, 1,2,4,5-triazina, quinolina, isoquinolina, quinoxalina, quinazolina, cinnolina, 1 , 8 -naftiridirina, 1 , 5-naftiridina, 1,6-naphtiridina, 1 , 7-naftiridina, ftalazina, piridopirimidina, purina, pteridina, o 4H-quinolizina, éter difenílico, antraceno y fenantreno.
Los radicales R1 preferidos se pueden representar por la fórmula (II) , (CH2)mNH[ (CH2)n-NH]pH (II), donde m y n son números de 1 a 6, y p es cero o uno, o la fórmula (III) donde q es un número de 1 a 6 , o la fórmula (IV) donde R2 es metilo o hidrógeno y r es un número de 1 a 6.
El radical R1 es de manera muy particularmente preferente un grupo metilo o etilo.
Con relación a la definición del grupo X en la fórmula (I) con respecto al grupo alcoxi que tiene de 1 a 20 átomos de carbono y también del halógeno, se puede hacer referencia a la definición mencionada anteriormente, donde el radical alquilo del grupo alcoxi puede ser representado igualmente de forma preferente por las fórmulas (II) , (III) o (IV) expuestas anteriormente. El grupo X representa de manera preferentemente un radical metoxi o etoxi o un átomo de bromo o cloro.
Estos compuestos se pueden usar de manera individual o como una mezcla para preparar lacas de siloxano.
Dependiendo del número de halógenos o del número de grupos alcoxi unidos por oxígeno a silicio, la hidrólisis o condensación forma cadenas o siloxanos ramificados de los compuestos de silano de la fórmula (I) . Se prefiere que al menos 60% en peso, en particular al menos 80% en peso, de los compuestos silano usados tengan al menos tres grupos alcoxi o átomos de halógeno, en base al peso de los silanos condensables .
Los tetraalcoxisilanos comprenden tetrametoxi-silano, tetraetoxisilano, tetra-n-propoxisilano, tetraiso-propoxisilano y tetra-n-butoxisilanos ; trialcoxisilanos comprenden metiltrimetoxisilano, metiltrietoxisilano , etiltrimetoxisilano, n-propil-trimetoxisilano, n-propiltrietoxisilano , isopropil-trietoxisilano, isopropiltrimetoxisilano, isopropiltri-propoxisilano, n-butiltrimetoxisilano, n-butiltrie-toxisilano, n-pentiltrimetoxisilano, n-hexiltrimeto-xisilano, n-heptiltrimetoxisilano, n-octiltrimetoxisilano, viniltrimetoxisilano, viniltrietoxisilano, ciclohexiltri-metoxisilano, ciclohexiltrietoxisilano, feniltrimetoxi-silano, 3-cloropropiltrimetoxisilano, 3 -cloropropil-trietoxisilano, 3 , 3 , 3 -trifluoropropiltrimetoxisilano , 3,3,3-trifluoropropiltrietoxisilano, 3 -aminopropiltrimetoxi -silano, · 3-aminopropiltrietoxisilano, 2-hidroxietil-trimetoxisilano, , 2-hidroxietiltrietoxisilano, 2-hidroxipropiltrimetoxisilano, 2-hidroxipropiltrietoxisilano, 3 -hidroxipropiltrimetoxisilano, Los dialcoxisilanos comprenden dimetildimetoxisilano, dimetildietoxisilano, dietildimetoxi-silano, dietildietoxi-silano, di-n-propildimetoxisilano, di-n-propildietoxisilano, dilsopropildimetoxisilano, diisopropildietoxisilano, di-n-butildimetoxi-silano, di-n-butildietoxisilano, di-n-pentildimetoxisilano, di-n-pentildietoxisilano, di-n-hexildimetoxisilano, di-n-hexildietoxisilano, di-n-peptil-dimetoxisilano, di-n-peptildietoxisilano, di-n-octildimetoxisilano, di-n-octildietoxisilano, di-n-ciclohexildimetoxisilano, di-n-ciclohexildietoxisilano, difenildimetoxisilano y difenildietoxisilano .
Se da preferencia particular a metiltrimetoxi-silano, metiltrietoxisilano, etiltrimetoxisilano y etiltrietoxisilano . En un aspecto particular de la presente invención, la proporción de estos alquiltrialcoxisilanos particularmente preferidos es al menos 80% en peso, en particulares al menos 90% en peso, en base al peso de los compuestos de silano usados.
Las lacas de siloxano descritas anteriormente se pueden obtener de manera comercial con las marcas comerciales AcriplexMR 100 y AcriplexMR 180 SR de Evonik Rohm GmbH.
El panel de plástico puede ser plano o a manera de ejemplo puede haber sido curveado por un proceso de formación anterior.
El radio de curvatura del panel de plástico puede ser de 0.4 m a 100 m, de manera preferente de 0.5 m a 80 m y de manera muy particularmente preferente de 0.6 m a 60 m.
El módulo de elasticidad de la capa intermedia, elástica, durable debe ser a lo mucho 500 MPa a DIN ISO 527, y debe tener buena adhesión al panel de plástico, a las celdas PV, y también a la capa de barrera. Se puede usar un aprestador como promotor de adhesión, si es necesario para mejorar la adhesión. Los ejemplos de sustratos adecuados para la capa intermedia elástica son acrilatos (DuploCOLLMR VP20618 o CPT 3000 de Lohmann) , silicones (SilgelMR 612 de Wacker) , poliuretanos (Vestana™ T/Oxiester T de Evonik) o elastómeros termoplásticos (TPU KrystalflexMR PE 429 de Huntsman) .
Las resinas de silicón en hidrocarburo alifáticos se pueden usar como un aprestador (un ejemplo que es el aprestador G 790 de Wacker) .
Las celas PV que se pueden usar son cualquiera de los tipos conocidos de celdas, los ejemplos que son celdas de silicio monocristalino y multicristalino y celdas PV de capa delgada.
Las hojas de plástico transparentes o no transparentes, familiares, opcionalmente con un revestimiento promotor de adhesión, se pueden usar como la capa de barrera (PET, por ejemplo TritanMR FX 100 (Eastman) , por ejemplo, TedlarMR PVF (DuPont) , PMMA por ejemplo PLEXMR 8943 F (Evonik Rohm GmbH) ) .
Producción del módulo PV El proceso de producción para el módulo PV usa laminación en un intervalo de temperatura moderada (por ejemplo de aproximadamente 0 grados °C a 90 grados °C, de manera preferente de 10 grados °C a 80 grados °C y de manera muy particularmente preferente de 15 grados °C a 75 grados °C) .
La capa intermedia elástica se puede aplicar en una o dos etapas, en forma de hojas o en la forma de componentes termoplásticos o líquidos, opcionalmente reactivos (por ejemplo, sistemas de 2 componentes) .
Variante 1 : Para esto, se aplica una hoja (2a) de la capa intermedia elástica al panel de plástico (1) . Las celdas PV soldadas previamente para dar cadenas entonces se sobreponen, y luego se cubren de forma protectora con una segunda hoja (2b) de la capa intermedia elástica. Finalmente, se aplica la hoja de barrera (3) .
Variante 2 : Cuando la hoja de barrera como la hoja compuesta se ha aplicado en forma de monocapa con la capa intermedia elástica (3+2b) , llega a ser superfluo el paso separado que usa la hoja (2b) .
El producto compuesto resultante entonces se prensa en un molde adecuado que se ha adaptada apropiadamente a la geometría o curvatura del panel de plástico. Este paso se caracteriza en que puede tomar lugar sin suministro de calor o con solo ligero suministro de calor.
La presión es de 0.001 N/mm2 a 10 N/mm2, de manera preferente de 0.01 N/mm2 a 5 N/mm2 y de manera muy particularmente preferente de 0.03 N/mm2 a 3 N/mm2.
Si es necesario, el proceso de prensado puede tomar lugar in vacuo a fin de remover inclusiones de aire, y en ese caso la presión varia de 0.00001 bar a 0.9 bares, de manera preferente dentro del intervalo de 0.0001 bar a 0.5 bares y de manera muy particularmente preferente dentro del intervalo de 0.001 bar a 0.3 bares.
Como una alternativa, en un proceso particularmente efectivo en el costo, la capa intermedia elástica (2a) se lamina de manera continua a manera de ejemplo en un laminador de rodillo al panel de plástico (1) .
Una vez que se ha sobrepuesto la cadena, la segunda capa intermedia elástica (2b) se aplica en un paso de laminación continua adicional y finalmente, en un tercer paso de laminación continua se aplica a la hoja de barrera (3) . El segundo y tercer paso de laminación pueden coincidir de manera ventajosa, si la hoja de barrera se ha equipado por adelantado de forma monolateral con la capa elástica intermedia (3+2b) .
Si es necesario, el proceso de laminación puede tomar lugar in vacuo a fin de remover las inclusiones de aire .
Ej emplos Producción por lotes de un módulo usando composición de incrustación de acrilato: Una hoja de PMMA/PMMA solar (marca comercial: PLEXIGLASMR Solar, producida y comercializada por Evonik Rohm GmbH) se reviste en un laminador usando una capa adhesiva de acrilato (DuploCOLLMR CPT 500, producida por Lohmann) . Para esto, la hoja de PMMA se conduce desde abajo hacia la línea de tangencia de los rodillos y la hoja adhesiva se conduce desde abajo hacia la línea de tangencia de los rodillos. El ancho de la línea de tangencia es igual al total de los espesores de los componentes individuales menos cero a cinco décimas de un milímetro. Entonces de manera preferente se colocan in vacuo celdas fotovoltaicas sobre la hoja y el producto compuesto nuevamente se lamina usando una capa de adhesivo de acrilato. El ancho de la línea de tangencia de los rodillos se calcula de la fórmula usada para el primer proceso de laminación. Entonces se lámina una hoja de barrera a la hoja adhesiva para sellar el módulo. El producto compuesto entonces se puede proporcionar también con una hoja metálica o con un componente de intercalación. Todos los pasos toman lugar a temperatura ambiente .
Producción continúa de un módulo usando composición de incrustación de acrilato: Directamente después del proceso de extrusión, se reviste una trama continua de PMMA/PMMA solar (marca comercial: PLEXIGLASMR Solar, producida y comercializada por Evonik Rohm GmbH) en un laminador usando una capa adhesiva de acrilato (DuploC0LLMR CPT 500, producida por Lohmann) . Para esto, la trama continua de PMMA se conduce hacia la línea de tangencia de los rodillos desde abajo y la capa adhesiva se conduce hacia la línea de tangencia de los rodillos desde arriba. El ancho de la línea de tangencia es igual al total de los espesores de los componentes individuales menos cero a cinco décimas de un milímetro.
Entonces se colocan de manera preferente in vacuo celdas fotovoltaicas sobre la hoja y el producto compuesto se lamina nuevamente usando una capa de adhesivo de acrilato. El ancho de la línea de tangencia de los rodillos se calcula de la fórmula usada para el primer proceso de laminación.
Entonces se lámina una hoja de barrera a la capa adhesiva para sellar el módulo.
El producto compuesto entonces se puede proporcionar también con una hoja metálica o con un componente de intercalación. Al final de la sección, entonces hay un proceso de laminación y la trama continua se corta a la longitud para dar módulos individuales. Todos los pasos toman lugar a temperatura ambiente .
Producción por lotes de un módulo usando composición de incrustación de silicón: Se usan uno o más dispersantes para aplicar una clase de silicón (SilgelMR 612 de Wacker) o más de un tipo de silicón a una hoja de PMMA/PMMA solar (marca comercial: PLEXIGLASMR Solar, producida y comercializada por Evonik Rohm GmbH) . El espesor de aplicación es de 0.5 mm a 3 mm. La reacción de la capa de silicón entonces se lleva a cabo bajo fuentes de UV o fuentes infrarrojas o una combinación de las dos.
Entonces se colocan in vacuo de manera preferente celdas fotovoltaicas sobre la hoja. Nuevamente se aplica una capa de silicón al producto compuesto. La capa se puede componer nuevamente de más de un tipo de silicón y su espesor es de 0.5 mm a 3 mm.
La reacción de la capa de silicón entonces se lleva a cabo bajo fuentes de UV o fuentes infrarrojas o una combinación de las dos .
Entonces se lámina una hoja de barrera al producto compuesto para sellar el módulo. El ancho de la línea de tangencia de los rodillos es igual al total de los espesores de los componentes individuales menos cero a cinco décimas de un milímetro.
El producto compuesto entonces se puede proporcionar también con una hoja metálica o con un componente de intercalación.
Producción continúa de un módulo usando composición de incrustación de silicón: Directamente después del proceso de extrusión, se usan uno o más dispersantes para aplicar un tipo de silicón (SilgelMR 612 de Wacker) o más de un tipo de silicón o una trama continua de P MA/PMMA solar (marca comercial: PLEXIGLASMR Solar, producida y comercializada por Evonik Rohm GrnbH) . El espesor de aplicación es de 0.5 mm a 3 mm. La capa de silicón entonces se lleva a cabo bajo fuentes de UV o fuentes infrarrojas o una combinación de las dos. Entonces se aplican in vacuo de manera preferente celdas fotovoltaicas sobre la hoja. Nuevamente se aplica una capa de silicón al producto compuesto. La capa se puede componer nuevamente de más de un tipo de silicón y su espesor es de 0.5 mm a 3 mm. La reacción de la capa de silicón entonces se lleva a cabo bajo fuentes de UV o fuentes infrarrojas o una combinación de las dos. Entonces se lámina una hoja de barrera al producto compuesto para sellar el módulo. El ancho de la línea de tangencia de los rodillos es igual al total de los espesores de los componentes individuales menos cero a cinco décimas de un milímetro. El producto compuesto entonces se puede proporcionar también como una hoja metálica o con un componente de intercalación. Al final de la sección, entonces hay un proceso de laminación y la trama continua se corta a la longitud para dar módulos individuales .
Producción por lotes de un módulo usando composición de incrustación de silicón Se usan uno o más dispersantes para aplicar un tipo de silicón (SilgelMR 612 de Wacker) o más de un tipo de silicón a una hoja de PMMA/PMMA solar (marca comercial: PLEXIGLAS Solar, producida por Evonik Rohm GmbH) . El espesor de aplicación es de 0.5 mm a 3 rara. La capa de silicón entonces se lleva a cabo bajo fuentes de UV o fuentes infrarrojas o una combinación de las dos.
Entonces se colocan preferentemente in vacuo las celdas fotovoltaicas sobre la hoja. Nuevamente se aplica una capa de silicón al producto compuesto. La capa nuevamente se puede componer de más de un tipo de silicón y su espesor es de 0.5 mm a 3 mm. La reacción de la capa de silicón entonces se lleva a cabo bajo fuentes UV o fuentes infrarrojas o una combinación de las dos. Una hoja de barrera entonces se lamina al producto compuesto para sellar el módulo.
El ancho de la línea de tangencia de los rodillos es igual al total de los espesores de los componentes individuales menos cero a cinco décimas de un milímetro. El producto compuesto entonces se puede proporcionar también con una hoja metálica o con un componente de intercalación. Producción continúa de un módulo usando composición de incrustación de poliuretano Directamente después del proceso de extrusión, se usan uno o más dispersantes para aplicar una mezcla constituida de una clase de o de más de una clase de poliéster (Oxyester T1136, producido por EVONIK) y de uno o más isocianatos polifuncionales (VESTANATMR T6040, producido por EVONIK) a una trama continua de PMMA/PMMA solar (marca comercial: PLEXIGLASMR Solar, producida y comercializada por Evonik Rohm GmbH) . El espesor de aplicación es de 0.5 mm a 3 mm. La reacción de la capa de poliuretano entonces se llevó a cabo bajo fuentes de UV o fuentes infrarrojas o una combinación de las dos.
Entonces se colocan de manera preferente celdas fotovoltaicas i vacuo sobre la hoja. Nuevamente se aplica una capa de poliuretano al producto compuesto. La capa nuevamente se puede componer de más de un tipo de poliuretano y su espesor es de 0.5 mm a 3 mm. La reacción de la capa de poliuretano entonces se lleva a cabo bajo fuentes de UV o fuentes infrarrojas o una combinación de las dos. Entonces se lamina una hoja de barrera al producto compuesto para sellar el módulo. El ancho de la línea de tangencia de los rodillos es igual al total de los espesores de los componentes individuales menos cero a cinco décimas de un milímetro. El producto compuesto entonces se puede proporcionar también con una hoja metálica o con un componente de intercalación. Al final de la sección entonces hay un proceso de laminación, y la trama continua se corta a la longitud para dar módulos individuales .
Producción por lotes de un módulo usando composición de incrustación de TPU: Una hoja de PMMA/PMMA solar (marca comercial: PLEXIGLASMR Solar, producida y comercializada por Evonik Rohm GmbH) se reviste en un laminador usando una capa de TPU (KrystalflexMR PE 429, producida por Huntsman) . Para esto, la hoja de PMMA se conduce a la línea de tangencia de los rodillos desde abajo y la hoja de TPU se conduce, con calentamiento, hacia la línea de tangencia de los rodillos desde arriba. El ancho de la línea de tangencia es igual al total de los espesores de los componentes individuales menos cero a cinco décimas de un milímetro. Entonces de manera preferente se colocan in vacuo celdas fotovoltaicas sobre la hoja y el producto compuesto nuevamente se lamina usando una capa adhesiva constituida de un TPU. El ancho de la línea de tangencia de los rodillos se calcula de la fórmula usada para el primer proceso de laminación. Entonces se lamina una hoja de barrera a la capa adhesiva paras sellar el módulo.
El producto compuesto entonces se puede proporcionar también con un material laminado o con un componente de intercalación. Todos los pasos toman lugar a temperatura ambiente .
Producción continua de un módulo usando composición de incrustación de TPU: Directamente después del proceso de extrusión, una trama continua de PMMA/PMMA solar (marca comercial: PLEXIGLASMR Solar, producida y comercializadas por Evonik Rohm GmbH) se reviste en un laminador usando una capa de TPU (KrystalflexMR PE 429, producida por Huntsman) . Para esto, la trama continua de PMMA se conduce hacia la línea de tangencia de los rodillos desde arriba y la hoja de TPU se conduce hacia la línea de tangencia de los rodillos desde arriba. El ancho de la línea de tangencia de los rodillos es igual al total de los espesores de los componentes individuales menos cero a cinco décimas de un milímetro.
Entonces de manera preferente se colocan in vacuo celdas fotovoltaicas sobre la hoja y el producto compuesto se lamina nuevamente usando una capa adhesiva de TPU. El ancho de la línea de tangencia a los rodillos se calcula de la fórmula usada para el primer proceso de laminación. Entonces se lamina una hoja de barrera a la hoja adhesiva para sellar el módulo. Al final de la sesión entonces hay un proceso de laminación, y la trama continua se corta a la longitud para dar módulos individuales . Un grupo compuestos entonces se puede proporcionar también con una hoja metálica o con un componente de intercalación. Todos los pasos toman lugar a temperatura ambiente .
Resultados Los módulos PV se probaron para resistencia a la intemperie. Los módulos PV de acuerdo a la invención en general son altamente resistentes a la intemperie. Por lo tanto la resistencia a la intemperie a DIN 53387 (Xenotest) es al menos 5000 horas.
El índice de amarilleo a DIN 6167 (065/10) de los plásticos preferidos es más pequeño que igual a 8 o aún después de un largo período de irradiación UV de más de 5000 horas, de manera preferente más pequeño que o igual a 5, sin restricción resultante propuesta.
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (9)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :
1. Un módulo fotovoltaico, caracterizado porque se compone de los siguientes elementos: a. una capa exterior constituida de un termoplástico transparente y/o una hoja de barrera, b. una capa elástica en la cual se han incrustado las celdas solares, y c. una hoja de barrera o una lámina de barrera.
2. Un módulo fotovoltaico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se usa PMMA como el termoplástico transparente.
3. Un módulo fotovoltaico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el módulo de elasticidad de la capa elástica es a lo mucho 500 MPa a DIN ISO 527.
4. Proceso para producir un módulo PV de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las capas se laminan a temperaturas por abajo de 90 grados °C.
5. Proceso para producir un módulo PV de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la laminación de las capas toma lugar en una prensa al vacío.
6. Proceso para producir un módulo PV de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las capas se aplican en un proceso de laminación continua.
7. Proceso para producir un módulo PV de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las capas se aplican en un proceso de laminación continua in vacuo .
8. Proceso para producir un módulo PV de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las capas se aplican como hojas.
9. Proceso para producir un módulo PV de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las capas elásticas se aplican en forma líquida.
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