WO2012175289A1 - Polymeres substratmaterial für physikalische und chemische vapor deposition-prozesse, eine haftvermittelnde polymere schicht enthaltend, und dessen verwendung zur herstellung von konzentratoren solarer strahlung - Google Patents

Polymeres substratmaterial für physikalische und chemische vapor deposition-prozesse, eine haftvermittelnde polymere schicht enthaltend, und dessen verwendung zur herstellung von konzentratoren solarer strahlung Download PDF

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Arne Schmidt
Christoph Steinfels
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Definitions

  • a polymeric substrate material for physical and chemical vapor deposition processes comprising an adhesion-promoting polymeric layer, and the use thereof for the production of concentrators of solar radiation
  • the invention relates to a novel substrate material and its coating by means of e.g. a physical and / or chemical vapor deposition process (PVD / CVD process), as well as a contained in the composite body,
  • PVD / CVD process physical and / or chemical vapor deposition process
  • adhesion-promoting polymeric layer ensures a permanently adherent reflective coating and an extension of the life of the composite form body.
  • the range of solar radiation relevant for "solar artery” ranges from 300 nm to 2500 nm. However, the range below 400 nm, in particular below 375 nm, should be filtered out to increase the lifetime of the polymeric composite bodies, so that the "effective wavelength range” of 375 nm or from 400 nm to 2500 nm remains.
  • Mirror foil is determined by the quality and durability.
  • Such a laminate can be produced, for example, by vacuum vapor deposition of a flexible polymer film (carrier film) with a thin silver layer. Based on the particularly high reflectance in the relevant compared to other metals
  • silver is the preferred metal for this application.
  • a protective layer Purpose of this protective layer, which is usually a cover sheet for
  • Such a protective system for aluminum mirrors is described in US 4,307,150.
  • a carrier film a PET laminate is used, which is vapor-deposited with aluminum and by gluing a (meth) acrylate film against corrosion and
  • a silver vaporization is much better suited to the construction of such mirrors than an aluminum layer due to the higher degree of reflection.
  • the use of silver is described in US 4,645,714.
  • Silver in principle, has two disadvantages. On the one hand, especially thin silver layers are particularly susceptible to corrosion. For this reason, protective layers or laminates must be particularly dense. Otherwise, enough small holes or
  • the permeability is given especially in very thin layers. This short-wave radiation is detrimental to the carrier film and the silver-metal mirror layer, especially for mostly used polyester films or laminates or for the production of laminates, especially in the case of prolonged exposure, as is the case in the field of application of solar mirrors used glue. It can lead to blistering and thus to deformation and to reduce the degree of reflection.
  • Anticorrosion inhibitors and UV absorption reagents can be incorporated into the protective film listed above for better protection.
  • the most commonly used inhibitors have the disadvantage of exhibiting only reduced weathering or even UV stability and leading to discoloration after some time. However, the latter reduce the reflection in other spectral ranges and thus the efficiency of the solar system.
  • UV absorbers alone do not contribute to the corrosion protection of
  • the polyester laminate used is a two-layer coextruded PET film, one layer containing a lubricant to improve flexibility and the other silver vapor-deposited layer containing no lubricant to ensure the smoothest possible surface.
  • the uncoated side of the polyester laminate in turn is coated with a PSA (pressure sensitive adhesive) based on a
  • Poly (meth) acrylate coating can then be used for the described degradation of the
  • Polyester laminate come.
  • US Pat. No. 5,118,540 adheres an abrasion-resistant and moisture-resistant film based on fluorocarbon polymers.
  • Both the UV absorption reagent and the corrosion inhibitor are part of the adhesive layer with which the film is connected to the metal surface of the vapor-deposited polyester support film.
  • the adhesive layer may again consist of two different layers, analogously to the above-described (meth) acrylate double coating, in order to separate the corrosion inhibitor and the UV absorption reagent from one another.
  • WO 2007/076282 mentions an alternative structure for better protection of the silver coating.
  • the PET carrier film is no longer on the
  • a poly (meth) acrylate protective film is attached, which is equipped with UV absorption reagents.
  • an adhesive layer is required, which causes two further disadvantageous layer interfaces. Additional layer interfaces in turn cause a higher risk of delamination of the film composite, as well as a reduction in the precision of the concentration of solar radiation.
  • the process with the steps of producing PET carrier film, vapor deposition, production of poly (meth) acrylate film and lamination is complicated and therefore makes little sense from an economic point of view.
  • the reverse side of the silver vaporization can either be provided directly with a pressure-sensitive adhesive (PSA) or coated with an additional layer of copper to improve the corrosion resistance on the back and for better adhesion of the PSA. Because of this, there is a great interest in PMMA-based support materials for composite molded bodies, which are permanently adherently adherently coated by means of CVD or PVD.
  • PSA pressure-sensitive adhesive
  • Direct coating is not possible when using PMMA substrates. Due to this thermal instability, degradation of the PMMA interface would occur, which in turn would result in the formation of liquid or gaseous degradation products within this interface, which is essential for the successful performance of an adherent coating.
  • the required sustained optical quality of the composite molded articles would not be attainable for a solar mirror application due to liability deficits and delamination phenomena.
  • adhesion-promoting layers which are e.g. be applied by CVD or PVD between the support layer and the reflective (mirror) layer.
  • the object was to provide a novel composite molded article for solar reflectors with improved or at least equivalent optical properties, the lowest possible number of layer interfaces and improved weathering resistance and optical performance, especially with regard to long-term use.
  • Under long-term use is here in particular an application over a period of more than 10 years, especially more than 15 years, more preferably more than 20 years under particularly strong sunlight
  • the object was that the composite body for solar reflectors under particularly strong sunlight, as it occurs, for example, in the Sahara or in the southeastern United States, remains stable for a long time.
  • the object was to produce an easy to manufacture, as few layers exhibiting system based on PMMA.
  • a composite form body was surprisingly found, on the one hand can largely consist of PMMA and thus has the great advantages of PMMA and on the other hand at least one applied by PVD, in particular has multiple layers applied by PVD and possibly CVD.
  • PMMA has a particularly attractive property profile with regard to the intended applications. So PMMA has an excellent
  • This composite molding comprises at least the following two or three layers: a first layer which consists of more than 50% by weight of PMMA or a polymer mixture containing PMMA,
  • a reflective coating which is applied directly to the first layer of the opposite side of the second layer and was integrated by means of PVD or CVD body in the composite form.
  • the individual layers of the invention are applied directly to the first layer of the opposite side of the second layer and was integrated by means of PVD or CVD body in the composite form.
  • the individual layers of the invention are applied directly to the first layer of the opposite side of the second layer and was integrated by means of PVD or CVD body in the composite form.
  • the first layer has a thickness between 6 ⁇ and 10 cm, preferably between 25 ⁇ and 25 mm. Particularly preferably, there are two different embodiments.
  • a composite molding in the form of a flexible film has a preferred layer thickness of the first layer between 6 ⁇ and 500 ⁇ .
  • the second possible composite shaped body in the form of a plate has a preferred layer thickness of the first layer between 500 ⁇ m and 10 cm.
  • the second layer generally has a thickness between 0.4 ⁇ m and 2 cm, preferably between 0.5 and 500 ⁇ m, more preferably between 1 and 400 ⁇ m, and particularly preferably between 10 and 250 ⁇ m.
  • the second and the third layer may be the same thickness or have different thicknesses.
  • the second and the optional third layer thicknesses each between 0.5 and 500 ⁇ .
  • composite shaped bodies are preferred in which the first layer is thicker than the second and the optional third layer.
  • Coating further coated by PVD or CVD coatings have. These may be located directly on the reflective coating and / or on the third layer. Furthermore, it can each be several
  • the further layers can be, for example, scratch-resistant coatings, UV reflection layers, conductive layers, antisoiling coatings and / or optically functional layers.
  • the optically functional layers are preferably reflection-enhancing layers.
  • the layers applied by means of PVD or CVD can be provided with an additional protective layer.
  • these protective layers can also be polymer-based, resin-based or sol / gel-based paints.
  • the protective layers can be applied as a solution, reactive resin with subsequent curing, by lamination of a corresponding protective film or by extrusion coating.
  • the process for their preparation is part of the present invention.
  • This process consists in particular of the following three to four process steps:
  • the first layer is produced by means of extrusion.
  • the preparation takes place in particular by means of extrusion through a
  • Extrusion coating provided with the second layer.
  • both process steps are carried out simultaneously by means of coextrusion.
  • the production of this two-layer composite can also be effected by means of adhesive-free lamination or later extrusion coating of the first layer with the second layer.
  • this two-layer composite is joined to the third layer.
  • This can also be done simultaneously by coextrusion of all three layers or likewise by a subsequent extrusion coating or tack-free lamination. It is also a method feasible, in which only a composite of the first and third layer is prepared by coextrusion and this composite is then connected by means of extrusion coating or tack-free lamination with the second layer.
  • a reflective coating is applied to the second layer by means of a vapor deposition.
  • the vapor phase deposition is preferably a PVD (physical vapor deposition) or a CVD (chemical vapor deposition).
  • PVD is the generic term for various physical vapor deposition processes. All these processes have in common that they are vacuum-based coating processes for the realization
  • PVD agent can not only pure metals
  • a second, particularly preferred group in addition to the evaporation process, is the so-called sputtering or Sputterdeposition.
  • the starting material is transferred by means of ion bombardment in the gas phase.
  • Variants of sputtering are the IBAD (ion beam assisted deposition or ion beam assisted deposition), by means of which in particular
  • Magnetron sputtering and ion beam sputtering are magnetron sputtering and ion beam sputtering.
  • Another particularly suitable PVD technique is the ionized dark beam (ICB) technique.
  • CVD Chemical vapor deposition
  • Film formation by a chemical reaction in the gas phase or at the Substrate surface occurs.
  • the raw materials used for this chemical reaction have a significantly lower evaporation temperature than the substance formed in the chemical reaction.
  • a reaction at the substrate surface is preferred to a reaction in the gas phase, which in turn would lead to undesired particle formation.
  • the deposition direction can be performed balistically parallel to the PVD process or influenced by an electric or magnetic field.
  • a variant of CVD which is particularly suitable according to the invention provides the PECVD (plasma enhanced CVD), which can be carried out at lower temperatures, and which is a
  • RPECD remote plasma enhanced CVD
  • CVD plays a role in the deposition of further layers on the PVD-produced reflective coating and / or on the optional third layer.
  • the deposition of these further layers can alternatively also be effected by means of PVD.
  • several layers can also be partially produced by means of CVD and partly by means of PVD.
  • Solar reflectors have the following properties, in combination as an advantage over the prior art, especially with regard to optical properties, on:
  • the transparent portion of the composite mold body according to the invention is also particularly neutral in color and does not cloud when exposed to moisture.
  • Composite molded body also shows excellent weatherability and, with optional equipment with a fluoropolymer surface and / or a
  • Solar reflectors whose solar reflection within 10 years by a maximum of 8%, preferably by a maximum of 5% and more preferably by a maximum of 3% decreases.
  • the material according to the invention can thus also have a very long period of at least 10 years, preferably even at least 15 years, more preferably at least 20 years in places with particularly many hours of sunshine and particularly intense solar radiation, such as. used in the southeastern United States or the Sahara in solar reflectors.
  • composite form of the invention is particularly body
  • the PMMA-containing First Layer is at least 50% by weight, preferably at least 80% by weight, of a layer of PMMA or a PMMA-containing polymer mixture.
  • the layer is not restricted to pure methyl methacrylate compositions or a single-layer structure.
  • the PMMA in the first layer may contain comonomers, which need not necessarily be methacrylates.
  • this layer of blends of various plastics, which need not contain all methacrylates be composed.
  • this layer may additionally contain elastomers, e.g. a polyacrylate elastomer, for impact modification.
  • this layer can be composed of more than two layers. Not all of these layers necessarily contain methacrylates.
  • Polymethyl methacrylate plastics are generally obtained by free radical polymerization of mixtures containing methyl methacrylate. in the
  • these mixtures contain at least 40% by weight, preferably at least 60% by weight and more preferably at least 80% by weight, based on the weight of the monomers, of methyl methacrylate.
  • these mixtures for the preparation of polymethyl methacrylates may contain further (meth) acrylates which are copolymerizable with methyl methacrylate.
  • the term (meth) acrylates include methacrylates and acrylates as well as mixtures of both. These monomers are well known.
  • compositions to be polymerized may also contain other unsaturated monomers which are copolymerizable with methyl methacrylate and the abovementioned (meth) acrylates.
  • unsaturated monomers such as hexene-1, acrylonitrile; Vinyl ester, like for example, vinyl acetate; Styrene or ⁇ -methylstyrene.
  • these comonomers in an amount of 0 wt .-% to 60 wt .-%, preferably 0 wt .-% to 40 wt .-% and particularly preferably 0 wt .-% to 20 wt .-%, based on the weight of the monomers used, wherein the compounds can be used individually or as a mixture.
  • the PMMA-based first layer used according to the invention may, as already described, contain an impact modifier. A closer one
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PVDF is water-repellent and shows even with long-term use almost no algae growth, comparable to biocidal materials.
  • the ratio of poly (meth) acrylate to polyvinylidene fluoride ranges from 1: 0.1 to 1: 1 by weight.
  • the PVDF polymers used in the context of the invention are polyvinylidene fluorides, which are generally transparent, partially crystalline, thermoplastic fluoroplastics. Basic building block for the
  • Polyvinylidene fluoride is vinylidene fluoride, which in high purity water under controlled pressure and temperature conditions by means of a special
  • Catalyst is polymerized to polyvinylidene fluoride.
  • the vinylidene fluoride in turn is accessible, for example, from the base materials hydrogen fluoride and methyl chloroform, via the intermediate chlorodifluoroethane.
  • all types of PVDF available on the market can be used with great success in the context of the invention. These include Kynar ® - types of manufacturer Arkema, Dyneon ® - types of manufacturer Dyneon and Solef ® - types of manufacturer Solvay.
  • the first layer, and optionally the second and / or third layer contains a stabilizer package consisting of a mixture of UV absorbers and UV stabilizers, more preferably consisting of at least one triazine UV absorber and at least one HALS UV stabilizer. Furthermore, further UV absorbers, e.g. Benzotriazoles, be included.
  • light stabilizers are well known and are described in detail, for example, in Hans Zweifel, Plastics Additives Handbook, Hanser Verlag, 5th edition, 2001, p 141 ff. Sunscreens are to be understood as UV absorbers, UV stabilizers and free-radical scavengers.
  • UV absorbers can be selected from the group of substituted benzophenones, salicylic acid esters, cinnamic acid esters, oxalanilides, benzoxazinones, hydroxyphenylbenzotriazoles, triazines or benzylidene malonate.
  • the preferred representative of UV stabilizers / radical scavengers is the group of hindered amines (HALS).
  • the first layer may preferably contain between 0% by weight and 10% by weight, preferably between 0% by weight and 6% by weight and more preferably between 0% by weight and 4% by weight of the benzotriazole type UV absorbers,
  • UV absorbers between 0.1% by weight and 10% by weight, preferably between 0.2% by weight and 5% by weight and more preferably between 0.5% by weight and 3% by weight of the UV absorbers of
  • Triazine type and between 0.1% by weight and 5% by weight, preferably between 0.5% by weight and 3% by weight and more preferably between 0.2% by weight and 2% by weight of the UV stabilizers, preferably UV stabilizers from HALS Type included.
  • UV absorbers and UV stabilizers show over a wide range
  • the Thermoplastic Second Layer is located on one side of the first layer and has the reflective coating on the side opposite the first layer.
  • the second layer is located in a solar reflector made therefrom on the side of the first layer facing away from the sun. In this case one speaks of a backside mirror. In a front mirror, the second layer is on the sun-facing side.
  • the second layer has two compelling properties
  • the second layer together with the PMMA-containing first layer without intermediate layer, such as e.g. an adhesive layer, a sustainable stable laminate to be produced. Furthermore, the second layer must be e.g. with inorganic materials, for the construction of the reflective coating by means of PVD or CVD, without an additional primer layer or
  • the layer must be highly transparent and heat-resistant and preferably have a high flexibility.
  • the reflective coating should have no loss of adhesion over a long period of time.
  • thermoplastic layers of a polyester or polycarbonate are particularly suitable for meeting the conditions mentioned.
  • the usable polyester layers are, in particular, coextruded polyethylene terephthalate (PET) layers.
  • the Reflecting Coating is a functional multi-layer structure shown as a medium PVD and / or CVD, which includes a metal mirror layer, preferably of silver, a silver alloy or aluminum.
  • the metal mirror layer is optional and preferably coated with a second metal layer, for example made of copper or a nickel-chromium alloy. This essentially serves as protection of the metal mirror layer against corrosion, as well as for better adhesion of an optional pressure-sensitive adhesive layer.
  • Silver mirror layers are used for further reflection improvement.
  • This enhancement stack layer structure also acts as an active one
  • Protective layer or Mifgrationssperre against the silver may also act UV-reflective with appropriate design.
  • the metal mirror layer can additionally be equipped with a primer layer for improving the bond on the second layer.
  • a primer layer for improving the bond on the second layer.
  • This is usually a metallic or metal oxide layer.
  • the requirements for the optional third layer are in principle the same as those applied to the second layer.
  • the third layer is preferably applied in the composite form body on the sun-facing side of the first layer.
  • the main purpose is to provide a surface coating with further preferred inorganic coatings, which are not the
  • Coatings are for example - as already stated - to
  • Antisoiling coatings and / or optically functional layers such as
  • anti-reflective or reflection-enhancing layers For example, anti-reflective or reflection-enhancing layers.
  • the third layer may be identical in material or thickness to or different from the second layer.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • Very thin PVDF layers with a layer thickness between 1 ⁇ and 20 ⁇ , preferably between 1 ⁇ and 10 ⁇ can also be realized with a high transparency.
  • Scratch-resistant coatings UV-reflective layers, conductive layers, antisoiling coatings and / or optically functional layers act.
  • scratch-resistant coating is understood in the context of this invention as a collective term for coatings which are used to reduce a
  • These scratch-resistant coatings are e.g. silicon oxide layers applied directly by PVD or CVD.
  • the conductive layers are metal oxide layers, e.g. made of indium tin oxide (usually abbreviated ITO). These have the purpose of preventing electrostatic charges. This has both in the operation of the solar reflectors, e.g. in terms of dusting, as well as in the processing of the composite form of great advantages.
  • ITO has the great advantage of being additionally reflective, especially for radiation in the infrared range.
  • the surface of the coversheet may be provided with an antisoiling coating, so-called anisoiling coating, to facilitate cleaning.
  • This coating can also be applied by means of PVD or CVD.
  • the optically functional layers are preferably reflection-enhancing dielectric layers. These are constructed, for example, of silicon dioxide and titanium dioxide alternating layers. However, it is also possible to use magnesium fluoride, aluminum oxide, zirconium oxide, zinc sulfide or praseodymium titanium oxide. Depending on the structure, these layers can also be used simultaneously
  • organic, in particular polymeric protective layers can be applied to the layers applied by means of PVD by means of extrusion coating, lamination or coating.
  • these layers applied as a lacquer can likewise be scratch-resistant coatings.
  • polysiloxanes such as CRYSTALCOAT TM MP-100 from SDC Techologies Inc., AS 400 - SHP 401 or UVHC3000K, both from Momentive Performance Materials, can be used in particular.
  • These paint formulations are e.g. about rollcoating,
  • the concentration of the solar radiation can be done on the 2-dimensional geometry of a photovoltaic cell, on a Stirling engine or a thermal receiver of a solar arthropod plant. Furthermore, the solar radiation can be concentrated on an absorber tube of a solar thermal collector. For all embodiments, both flat plates, as well as preferred curved shapes can be produced and installed in solar thermal system.
  • the molding can be carried out after the preparation of the concentrators and the subsequent cutting, for example under cold bending or thermoforming, wherein a cold bending process is preferred.
  • the composite moldings according to the invention can also be used for the application of a metal decoration design for decorative purposes. More concrete examples are a firm one
  • the composite moldings according to the invention can be used elsewhere as a reflecting surface, e.g. as a traffic mirror in the context of road traffic control systems.
  • a 4 mm thick composite panel consisting of 3.9 mm PMMA Plexiglas 7 H and 0.1 mm polycarbonate Makroion 2607, is produced by means of adapter coextrusion.
  • the application of the reflective coating by means of a plasma-assisted sputtering process to the polycarbonate side of the composite plate consisting of, in this order, 200 nm Ni / Cr, 100 nm Ag and 5 nm ZAO x (substoichiometric zinc-aluminum oxide).
  • Example 2 Front side plate mirror with improved reflection coating
  • a 4 mm thick composite panel consisting of 3.9 mm PMMA Plexiglas 7 H and 0.1 mm polycarbonate Makroion 2607, is produced by means of adapter coextrusion.
  • the application of the reflective coating by means of a plasma-assisted sputtering process on the polycarbonate side of the composite panel consisting of, in this order, 200 nm Ni / Cr, 100 nm Ag, 0.6 nm ZAO x , 30 nm S1O2 and 20 nm ⁇ 2.
  • Example 2 Analogous to Example 1, however, the production of the 4 mm composite panel is completely made of PMMA Plexiglas 7H without polycarbonate layer. The result is a TSR of 93.4% and a cross-cut adhesion "GT 0", both measured in the initial state, and a complete loss of adhesion of the reflective coating in the "180 0 Peeltest" after 48 h storage in distilled water at 65 ° C.
  • 0.15 mm thick composite foil consisting of 0.125 mm PMMA plexiglass 7 H, which contains 2% CGX 006 and 0.6% Chimasorb 1 19 for the purpose of UV addition, as well as 0,025 mm polycarbonate Makroion 2607, is manufactured by adapter-coextrusion.
  • Plasma-based sputtering process on the polycarbonate side of the composite film consisting of, in this order, 0.5 nm ZAO (zinc-aluminum oxide), 100 nm Ag and 50 nm Cu.
  • a 0.15 mm thick composite film consisting of 0.125 mm PMMA Plexiglas 7 H, which contains 2% CGX 006 and 0.6% Chimasorb 1 19 for the purpose of UV addition, and 0.025 mm polycarbonate Makroion 2607, is produced by means of adapter coextrusion.
  • Plasma-based sputtering process on the polycarbonate side of the composite film consisting of, in this order, 2 nm TiO x (substoichiometric titanium oxide), 140 nm Ag and 50 nm Cu.
  • Comparative Example 2 Backside Foil Mirror Analogous to Example 3, however, the production of the 0.15 mm composite panel is made entirely of PMMA Plexiglas 7H without polycarbonate layer.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verbundformkörper und dessen Anwendung zur Konzentration Solarer Strahlung in Solarreflektoren unter dem Hintergrund der möglichst nachhaltigen Gewährleistung der geforderten Reflektion solarer Strahlung (total solar reflection). Insbesondere betrifft die Erfindung ein neuartiges Substratmaterial und dessen Beschichtung mittels z.B. eines Physical und/oder Chemical Vapor Deposition Prozess (PVD/CVD-Prozess), sowie eine im Verbundkörper enthaltene, haftvermittelnde polymere Schicht. Die haftvermittelnde Schicht gewährleistet dabei eine dauerhaft haftfeste Beschichtbarkeit der reflektierenden Beschichtung und eine Verlängerung der Lebensdauer des Verbundformkörpers.

Description

Polymeres Substratmaterial für physikalische und chemische Vapor Deposition-Prozesse, eine haftvermittelnde polymere Schicht enthaltend, und dessen Verwendung zur Herstellung von Konzentratoren solarer Strahlung
Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft einen Verbundfornn körper und dessen Anwendung zur
Konzentration Solarer Strahlung in Solarreflektoren unter dem Hintergrund der möglichst nachhaltigen Gewährleistung der geforderten Reflektion solarer Strahlung (total solar reflection).
Insbesondere betrifft die Erfindung ein neuartiges Substratmaterial und dessen Beschichtung mittels z.B. eines Physical und/oder Chemical Vapor Deposition Prozess (PVD/CVD-Prozess), sowie eine im Verbundkörper enthaltene,
haftvermittelnde polymere Schicht. Die haftvermittelnde Schicht gewährleistet dabei eine dauerhaft haftfeste reflektierende Beschichtung und eine Verlängerung der Lebensdauer des Verbundform körpers. Stand der Technik
Polymere Verbundform körper in Solarreflektoren nach dem Stand der Technik weisen Nachteile in Bezug auf eine ausreichende Witterungsbeständigkeit und Abbau durch ultraviolette (UV-)Strahlung auf. Insbesondere für Außenanwendungen bestehen jedoch hohe Anforderungen an solche Folien bezüglich Beständigkeit und Resistenz gegenüber UV-Strahlung und sonstigen Witterungseinflüssen. Diese Ansprüche bestehen insbesondere in Hinblick auf Formbeständigkeit, den
Reflexionsgrad im sichtbaren bzw. im näheren Infrarot-Spektrum und das äußere Erscheinungsbild.
Das für„Solarthernnie" relevante Wellenlängenspektrum der solaren Strahlung reicht von 300 nm bis 2500 nm. Der Bereich unter 400 nm, insbesondere unter 375 nm sollte zur Verlängerung der Lebensdauer der polymeren Verbundform körper jedoch ausgefiltert werden, so dass der„Wirksame Wellenlängenbereich" von 375 nm bzw. von 400 nm bis 2500 nm bestehen bleibt. Der Reflexionsgrad der Verbundformkörper in der Verwendung als flexible
Spiegelfolie wird bestimmt durch die Qualität und die Beständigkeit. Ein solches Laminat kann beispielsweise durch Vakuumbedampfen einer flexiblen Polymerfolie (Trägerfolie) mit einer dünnen Silberschicht hergestellt werden. Begründet durch den gegenüber anderen Metallen besonders hohen Reflexionsgrad im relevanten
Wellenlängenbereich ist Silber das für diese Anwendung bevorzugte Metall. Um die polymere Trägerfolie und optional die Silberschicht gegenüber äußeren Einflüssen zu schützen, wird sie zusätzlich mit einer Schutzschicht überzogen. Zweck dieser Schutzschicht, bei der es sich in der Regel um eine Deckfolie zur
Oberflächenvergütung handelt, ist der Schutz vor mechanischem Abrieb,
Witterungseinflüssen und Abbau durch UV-Strahlung.
In US 4,307,150 wird ein solches Schutzsystem für Aluminiumspiegel beschrieben. Als Trägerfolie wird ein PET-Laminat verwendet, das mit Aluminium bedampft wird und durch Aufkleben einer (Meth)acrylat-Folie gegen Korrosion und
Witterungseinflüsse geschützt wird. Ein expliziter UV-Schutz ist nicht berücksichtigt.
Eine Silberbedampfung ist gegenüber einer Aluminiumschicht aufgrund des höheren Reflektionsgrades deutlich besser zur Konstruktion solcher Spiegel geeignet. Die Verwendung von Silber wird in US 4,645,714 beschrieben. Silber hat im Prinzip jedoch zwei Nachteile. Zum einen sind insbesondere dünne Silberschichten besonders Korrosionsempfindlich. Aus diesem Grund müssen Schutzschichten bzw. -laminate besonders dicht sein. Andernfalls reichen kleine Löcher oder
unzureichende Dichtigkeit am Rand des Laminats, um eine ungewünschte Oxidation hervorzurufen. Zum anderen haben sowohl Silber als auch Aluminium eine
Absorptionslücke im Spektralbereich des ultravioletten Lichts (300 - 400 nm), insbesondere im Bereich um eine Wellenlänge von 320 nm, der ein wichtiger Bestandteil des Sonnenlichts ist. Die Durchlässigkeit ist insbesondere bei sehr dünnen Schichten gegeben. Diese kurzwellige Strahlung ist vor allem bei einer längeren Exposition, wie sie im Anwendungsfeld von Solarspiegeln gegeben ist, schädlich für die Trägerfolie sowie die Silber-Metallspiegelschicht, insbesondere für zumeist verwendete Polyesterfolien oder -laminate bzw. die zur Laminatherstellung verwendeten Kleber. Es kann zur Blasenbildung und damit zur Verformung und zur Reduzierung des Reflektionsgrades kommen.
Inhibitoren zur Korrosionsvermeidung und UV-Absorptionsreagenzien können zum besseren Schutz in die oben aufgeführte Schutzfolie eingebracht werden. Die zumeist verwendeten Inhibitoren haben jedoch den Nachteil, selbst nur eine verminderte Witterungs- oder sogar UV-Stabilität aufzuweisen und nach einiger Zeit zu Verfärbungen zu führen. Letztere reduzieren jedoch die Reflektion in anderen Spektralbereichen und damit den Wirkungsgrad der Solaranlage.
UV-Absorber dagegen alleine tragen nicht zum Korrosionsschutz der
Silberbeschichtung bei, sondern verhindern nur eine witterungsbedingte Alterung das Polyesterlaminats. Um einen optimierten Schutz zu erhalten werden demnach beide Komponenten - Inhibitor und UV-Absorber - voneinander getrennt.
In US 4,645,714 werden dazu zwei getrennte (Meth)acrylat basierte Beschichtungen aufgetragen. Polymethacrylate weisen gegenüber Polyestern eine deutlich höhere UV-Beständigkeit auf. Dafür können Poly(meth)acrylate aufgrund der thermischen Instabilität sowie Labilität, z.B. gegenüber prozessbedingt emittierten kurzwelligen UV-Strahlen, nicht direkt mittels CVD- oder PVD-Verfahren beschichtet werden. Die äußere enthält den UV-Absorber, die innere den Inhibitor. Durch diesen Aufbau wird die innere durch die äußere Schicht geschützt und es treten in deutlich verringertem Maße Verfärbungen auf. Die Inhibitor-Schicht wird dabei direkt auf der
Silberbedampfung aufgetragen. Die zweite, den UV-Absorber enthaltende Schicht wiederum über diese erste Schicht. Als Polyesterlaminat wird eine zweischichtige, durch Coextrusion hergestellte PET-Folie verwendet, wobei die eine Schicht ein Gleitmittel zur Verbesserung der Flexibilität enthält und die andere, mit Silber bedampfte Schicht, kein Gleitmittel enthält, um eine möglichst glatte Oberfläche zu gewährleisten. Die nicht beschichtete Seite des Polyesterlaminats wiederum ist mit einem PSA (pressure sensitive adhesive bzw. Haftklebstoff) auf Basis eines
Isooctylacrylat-Acrylamid-Copolymers beschichtet. Diese Beschichtung kann z.B. mit einer siliconbeschichteten Polyesterfolie vor der Verwendung des Spiegellaminats geschützt werden. Die in US 4,645,714 und US 4,307,150 beschrieben (Meth)acrylatbeschichtungen haben beide jedoch den Nachteil, dass sie bei einer Außenanwendung eine verminderte Witterungsstabilität aufweisen und somit für Solaranwendungen im Außenbereich grundsätzlich nur schlecht geeignet sind. Diese Beschichtungen wässern nur sehr schlecht ab, sind nicht abriebsbeständig und haben nur eine sehr begrenzte Beständigkeit gegenüber Luftfeuchtigkeit. Nach Erosion der
Poly(meth)acrylatbeschichtung kann es dann zur beschriebenen Abbau des
Polyesterlaminats kommen. Um dieses Problem zu umgehen, wird in US 5,1 18,540 eine abriebsfeste und feuchtigkeitsbeständige Folie auf Basis von Fluorkohlenstoff- Polymeren aufgeklebt. Sowohl das UV-Absorptionsreagenz als auch der Korrosions- Inhibitor sind Bestandteil der Klebschicht, mit der die Folie mit der Metalloberfläche der bedampften Polyesterträgerfolie verbunden ist. Dabei kann die Klebschicht wiederum analog zu der oben ausgeführten (Meth)acrylat Doppelbeschichtung aus zwei verschiedenen Schichten bestehen, um Korrosions-Inhibitor und UV- Absorptionsreagenz voneinander zu trennen.
In WO 2007/076282 wird dagegen eine alternative Struktur zum besseren Schutz der Silberbeschichtung aufgeführt. Die PET-Trägerfolie wird nicht mehr auf der
Oberfläche, sondern auf der dem Licht abgewandten Seite mit Silber bedampft. Auf der anderen Seite der PET-Folie wird eine Poly(meth)acrylat Schutzfolie aufgeklebt, die mit UV-Absorptionsreagenzien ausgestattet ist. Hierfür wird eine Klebschicht benötigt, die zwei weitere nachteilige Schichtgrenzflächen bewirkt. Zusätzliche Schichtgrenzflächen bewirken wiederum ein höheres Risiko einer Delamination des Folienverbundes, sowie eine Verringerung der Präzision der Konzentration Solarer Strahlung. Weiterhin ist das Verfahren mit den Schritten Herstellung PET-Trägerfolie, Bedampfen, Herstellung Poly(meth)acrylatfolie und Laminieren aufwendig und somit aus ökonomischer Sicht wenig sinnvoll. Die Rückseite der Silberbedampfung kann entweder direkt mit einem Haftkleber (PSA) versehen werden oder zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit auf der Rückseite und zur besseren Haftung des PSA mit einer zusätzlichen Kupferschicht bedampft werden. Aufgrund dessen besteht ein großes Interesse an PMMA basierten Trägermaterialien für Verbundformkörper, die unmittelbar mittels CVD oder PVD nachhaltig haftfest beschichtbar sind.
Begründet durch die Labilität des PMMA gegenüber hohen Temperaturen sowie sehr kurzwelligen UV-Strahlen mit Wellenlängen kleiner als die der solaren Strahlung, wie sie z.B. bei Sputterprozessen entstehen, ist eine nachhaltig haftfeste
Direktbeschichtung bei Verwendung von PMMA Trägermaterialien nicht möglich. Aufgrund dieser thermischen Instabilität würde ein Abbau der PMMA-Grenzschicht erfolgen, der wiederum die Bildung flüssiger oder gasförmiger Abbauprodukte innerhalb dieser, für die erfolgreiche Ausführung einer haftfesten Beschichtung wesentlichen, Grenzfläche zur Folge hätte. Die benötigte nachhaltige optische Qualität der Verbundformkörper wäre für eine Solarspiegelanwendung, aufgrund Haftungsdefiziten sowie Delaminationserscheinungen, nicht weiter erreichbar. Das gleiche gilt für haftvermittelnde Schichten, die z.B. mittels CVD oder PVD zwischen Trägerschicht und der reflektierenden (Spiegels) Schicht appliziert werden.
Es gibt eine steigende Nachfrage nach Verbundform körpern, die die bestehenden Anforderungen an die Langlebigkeit bzw. den Performanceerhalt der etablierten Verbundformkörper deutlich übertreffen.
Aufgabe
Es bestand die Aufgabe, einen neuartigen Verbundformkörper für Solarreflektoren mit gegenüber dem Stand der Technik verbesserten oder zumindest gleichwertigen optischen Eigenschaften, einer möglichst geringen Zahl von Schichtgrenzflächen sowie einer verbesserten Witterungsbeständigkeit und optischen Performance, insbesondere in Hinblick auf eine Langzeitanwendung, zur Verfügung zu stellen. Unter Langzeitanwendung wird hier insbesondere eine Anwendung über einen Zeitraum von mehr als 10 Jahre, insbesondere mehr als 15 Jahren, besonders bevorzugt mehr als 20 Jahren unter besonders starker Sonnenbestrahlung
verstanden. Des Weiteren bestand die Aufgabe, dass der Verbundfornn körper für Solarreflektoren unter besonders starker Sonnenbestrahlung, wie sie z.B. in der Sahara oder im Südwesten der USA vorkommt, für lange Zeit stabil bleibt.
Dies gilt insbesondere betreffend der Eigenbeständigkeit und Filtereffizienz der der Oberflächenvergütungsschicht dieser Verbundform körper gegenüber dem UV- Wellenlängenspektrum zwischen 300 nm und 400 nm.
Es bestand darüber hinaus die Aufgabe, einen Verbundform körper für
Solarreflektoren zur Verfügung zu stellen, der einfach und kosteneffizient
herzustellen und weiterzuverarbeiten ist. Insbesondere bestand die Aufgabe, ein einfach herzustellendes, möglichst wenige Schichten aufweisendes System auf Basis von PMMA herzustellen.
Darüber hinaus soll der beschriebene Verbundform körper möglichst
feuchtigkeitsstabile, abrasionsfeste sowie Schmutz abweisende Eigenschaften aufweisen
Lösung
Vor dem Hintergrund des Standes der Technik und den dort beschriebenen für Langzeitanwendungen nur mangelhaften technischen Lösungen, gelingt es in der vorliegenden Erfindung auf eine für den Fachmann nicht ohne weiteres absehbare Weise, einen bis zur Metallschicht transparenten Verbundform körper mit
verbesserter Witterungsstabilität und einer über einen langen Zeitraum stabilen guten solaren Reflektion bereitzustellen, der darüber hinaus gegenüber dem Stand der Technik über eine besonders geringe Zahl von Schichten und damit verbunden wenigen, potentiell störenden Schichtgrenzflächen verfügt.
Insbesondere wurde überraschend ein Verbundform körper gefunden, der einerseits größtenteils aus PMMA bestehen kann und damit die großen Vorteile des PMMA aufweist und andererseits mindestens eine mittels PVD aufgetragene, insbesondere mehrere mittels PVD und eventuell CVD aufgetragene Schichten aufweist.
Überraschend wurde gefunden, dass ein solcher Verbundformkörper, ohne eine Klebschicht aufzuweisen, realisierbar ist, wenn zwischen der PMMA-Schicht und den PVD- bzw. CVD-Schichten eine zweite und optional auf der anderen Seite der PMMA-Schicht eine dritte Schicht befindet. Dadurch ist es insbesondere
überraschend möglich, PMMA-Formkörper nachhaltig haftfest mittels PVD bzw. CVD zu beschichten und somit einen Verbundform körper hoher optischer Qualität zu realisieren. Auf diese Weise wird ein effizienter und zudem nachhaltiger Einsatz von PMMA in hochwertigen bzw. hochbeanspruchten Anwendungen, z.B. als
Solarspiegel zur Konzentration solarer Strahlung im Wüstenklima, ermöglicht.
PMMA hat Bezug nehmend auf die vorgesehenen Anwendungen, ein besonders attraktives Eigenschaftsprofil. So weist PMMA eine exzellente
Witterungsbeständigkeit, hervorragende optische Eigenschaften und eine
ausgeprägte Schutzwirkung gegenüber einer reflektierenden Beschichtung auf.
Dabei ist die Produktion von Folien oder Platten zu moderaten Herstellkosten ermöglicht.
Gelöst wird die Aufgabe durch Bereitstellung eines neuartigen Verbundform körpers zur Konzentration Solarer Strahlung in Solarreflektoren. Dieser Verbundformkörper besteht mindestens aus folgenden zwei oder drei Schichten: - eine erste Schicht, die zu mehr als 50 Gew% aus PMMA oder einer PMMA- haltigen Polymermischung besteht,
- eine direkt ohne Zwischenschicht auf einer Seite der ersten Schicht
aufgebrachte zweite Schicht aus Polycarbonat oder einem Polyester,
- eine optionale dritte Schicht aus einem Fluorpolymer, Polycarbonat oder
einem Polyester, die sich auf der anderen Seite der ersten Schicht befindet,
- und einer reflektierenden Beschichtung, die direkt auf die der ersten Schicht gegenüberliegende Seite der zweiten Schicht aufgebracht ist und dabei mittels PVD oder CVD in den Verbundform körper integriert wurde. Bevorzugt haben die einzelnen Schichten des erfindungsgemäßen
Verbundformkörper folgende Schichtdicken: Die erste Schicht hat eine Dicke zwischen 6 μηη und 10 cm, bevorzugt zwischen 25 μιτι und 25 mm. Besonders bevorzugt gibt es zwei verschiedene Ausführungsformen. Ein Verbundformkörper in Form einer flexiblen Folie hat eine bevorzugte Schichtdicke der ersten Schicht zwischen 6 μιτι und 500 μιτι. Der zweite mögliche Verbundformkörper in Form einer Platte hat eine bevorzugte Schichtdicke der ersten Schicht zwischen 500 μιτι und 10 cm.
Die zweite Schicht hat in der Regel eine Dicke zwischen 0,4 μιτι und 2 cm, bevorzugt zwischen 0,5 und 500 μιτι, besonders bevorzugt zwischen 1 und 400 μιτι und insbesondere bevorzugt zwischen 10 und 250 μιτι. Für die optionale dritte Schicht gelten die gleichen bevorzugten Bereiche der möglichen Schichtdicken wie für die zweite Schicht. Dabei können die zweite und die dritte Schicht gleichdick sein oder verschiedene Stärken aufweisen. Für die bevorzugte Ausführungsform des Verbundform körpers als Folie zeigen die zweite und die optionale dritte Schicht Dicken jeweils zwischen 0,5 und 500 μιτι. Für die gleichfalls bevorzugte Ausführungsform als Platte jeweils eine Dicke zwischen 10 μιτι und 2 cm.
Weiterhin sind insbesondere Verbundformkörper bevorzugt, in denen die erste Schicht dicker ist als die zweite und die optional dritte Schicht.
Der erfindungsgemäße Verbundformkörper kann neben der reflektierenden
Beschichtung weitere mittels PVD oder CVD aufgetragene Beschichtungen aufweisen. Diese können sich direkt auf der reflektierenden Beschichtung und/oder auf der dritten Schicht befinden. Weiterhin kann es sich jeweils um mehrere
Schichten mit unterschiedlichen Funktionen handeln. Bei den weiteren Schichten kann es sich beispielsweise um Kratzfestbeschichtungen, UV-Reflektionsschichten, leitfähige Schichten, Antisoiling-Beschichtungen und/oder optisch funktionelle Schichten handeln. Bei den optisch funktionellen Schichten wiederum handelt es sich bevorzugt um reflektionserhöhende Schichten. Darüber hinaus können die mittels PVD oder CVD aufgebrachten Schichten mit einer zusätzlichen Schutzschicht versehen sein. Bei diesen Schutzschichten kann es sich neben den mittels PVD oder CVD aufgetragenen Schichten auch um Lacke auf Polymerbasis, Harzbasis oder Sol/Gel-Basis handeln. Die Schutzschichten können als Lösung, Reaktivharz mit anschließender Aushärtung, durch Lamination einer entsprechenden Schutzfolie oder durch Extrusionsbeschichtung aufgetragen werden.
Gleichfalls zu den Verbundform körpern ist das Verfahren zu deren Herstellung Teil der vorliegenden Erfindung. Dieses Verfahren besteht insbesondere aus folgenden drei bis vier Verfahrensschritten: In einem ersten Verfahrensschritt wird die erste Schicht mittels Extrusion hergestellt. Die Herstellung erfolgt dabei insbesondere mittels Extrusion durch eine
Breitschlitzdüse wie bei der Flachfolienextrusion, eine Blasfolienextrusion oder mittels Lösungsgießen.
In einem zweiten Verfahrensschritt wird die erste Schicht mittels
Extrusionsbeschichtung mit der zweiten Schicht versehen. Bevorzugt erfolgen beide Verfahrensschritte mittels Coextrusion simultan. Alternativ kann die Herstellung dieses Zweischichtverbundes auch mittels kleberfreier Lamination oder späterer Extrusionsbeschichtung der ersten Schicht mit der zweiten Schicht erfolgen.
In einem dritten optionalen Verfahrensschritt wird dieser Zweischichtverbund mit der dritten Schicht verbunden. Auch dies kann simultan mittels Coextrusion aller drei Schichten oder gleichfalls durch eine spätere Extrusionsbeschichtung oder klebfreie Lamination erfolgen. Es ist auch ein Verfahren durchführbar, in dem erst ein Verbund aus erster und dritter Schicht mittels Coextrusion hergestellt wird und dieser Verbund anschließend mittels Extrusionsbeschichtung oder klebfreier Lamination mit der zweiten Schicht verbunden wird.
In einem dritten bzw. vierten Verfahrensschritt schließlich wird auf die zweite Schicht eine reflektierende Beschichtung mittels einer Gasphasenabscheidung aufgebracht. Bei der Gasphasenabscheidung handelt es sich bevorzugt um eine PVD (physical vapor deposition; physikalische Gasphasenabscheidung) oder eine CVD (chemical vapor deposition; chemische Gasphasenabscheidung).
Bei PVD handelt es sich um den Sammelbegriff für verschiedene physikalische Gasphasenabscheidungsverfahren. Allen diesen Verfahren ist grundsätzlich gemein, dass es sich um vakuumbasierte Beschichtungsverfahren zur Realisierung
insbesondere dünner Schichten handelt, und dass das Ausgangsmaterial mittels physikalischer Prozesse in eine Gasphase überführt und anschließend auf einem Substrat als Beschichtung durch Kondensation oder Resublimieren abgeschieden wird. Die Führung auf die Substratoberfläche erfolgt in der Regel balistisch oder entlang eines elektrischen Feldes. Typische Arbeitsdrücke liegen dabei in der Regel zwischen 10"4 Pa und 10 Pa. Eine besondere Oberflächenqualität der Beschichtung erfolgt zumeist durch die an der Substratoberfläche noch stattfindende Diffusion der abgeschiedenen Teilchen. Mittels PVD lassen sich nicht nur reine Metalle
abscheiden, sondern auch, z.B. durch Zuführung von Sauerstoff, Stickstoff oder Kohlenwasserstoffe, Oxide, Nitride oder Carbide realisieren. Die Überführung in die Gasphase kann rein thermisch oder mittels Elektronenstrahl-, Laserstrahl- oder Lichtbogenverdampfen erfolgen.
Eine zweite, besonders bevorzugte Gruppe neben den Verdampfungsverfahren, stellt das so genannte Sputtern bzw. die Sputterdeposition dar. Beim Sputtern bzw. Kathodenzerstäuben wird das Ausgangsmaterial mittels lonenbeschuss in die Gasphase überführt. Varianten des Sputterns sind die IBAD (ion beam assisted deposition bzw. ionenstrahlgestützte Deposition), mittels derer insbesondere
Ordnungseffekte innerhalb der Schicht bewirkt werden können, das
Magnetronsputtern und das lonenstrahlsputtern. Eine weitere, besonders geeignete PVD-Technik stellt die ICB-Technik (ionized düster beam) dar.
Bei der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) handelt es sich im Gegensatz zur PVD um ein Verfahren, bei dem die Abscheidung eines Feststoffs unter
Schichtbildung durch eine chemische Reaktion in der Gasphase oder an der Substratoberfläche erfolgt. In der Regel haben die Rohstoffe, die für diese chemische Reaktion eingesetzt werden eine deutlich niedrigere Verdampfungstemperatur als die in der chemischen Reaktion gebildete Substanz. Mittels Durchführung bei sehr vermindertem Druck, wie z.B. zwischen 1 und 1000 Pa, wird eine Reaktion an der Substratoberfläche gegenüber einer Reaktion in der Gasphase, die wiederum zur unerwünschten Partikelbildung führen würde, bevorzugt. Die Abscheidungsrichtung kann parallel zum PVD-Prozess balistisch erfolgen bzw. durch ein elektrisches bzw. magnetisches Feld beeinflusst werden. Eine erfindungsgemäß besonders geeignete Variante der CVD stellt die PECVD (plasma enhanced CVD), die bei niedrigeren Temperaturen durchgeführt werden kann, und bei der es sich um ein
Direktplasmaverfahren handelt, dar. Eine noch schonendere Variante stellt das RPECD (remote plasma enhanced CVD) dar. Bei dieser Variante sind Plasma und Substrat räumlich voneinander getrennt.
CVD spielt erfindungsgemäß eine Rolle bei der Abscheidung weiterer Schichten auf der mittels PVD erzeugten reflektierenden Beschichtung und/oder auf der optionalen dritten Schicht. Die Abscheidung dieser weiteren Schichten kann alternativ auch mittels PVD erfolgen. Erfindungsgemäß können mehrere Schichten auch teilweise mittels CVD und teilweise mittels PVD erzeugt werden.
Der erfindungsgemäße, neuartige PMMA-basierende Verbundformkörper für
Solarreflektoren weist folgende Eigenschaften, in Kombination als Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, besonders in Hinblick auf optische Eigenschaften, auf:
- Vermeidung nachteiliger Schichtgrenzflächen aufgrund der Herstellung des Verbundform körpers ohne Einbeziehung weiterer Schichten, wie z.B. Kleberschichten, zwischen dem PMMA-Trägermaterial und der reflektierenden Beschichtung
- Darstellung eines Verbundform körpers nachhaltig hoher optischer Qualität
- Effizienter und zudem nachhaltiger Einsatz von PMMA in hochwertigen bzw. hochbeanspruchten Anwendungen, z.B. als Solarspiegel zur Konzentration solarer Strahlung im Wüstenklima
Der transparente Anteil des erfindungsgemäßen Verbundform körpers ist zudem besonders farbneutral und trübt sich bei Feuchtigkeitseinfluß nicht ein. Der
Verbundform körper zeigt zudem eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit und, bei optionaler Ausstattung mit einer Fluorpolymer-Oberfläche und/oder einer
Kratzfestausrüstung, eine sehr gute Chemikalienbeständigkeit, beispielsweise gegen sämtliche handelsübliche Reinigungsmittel. Auch diese Aspekte tragen zum Erhalt der solaren Reflektion über einen langen Zeitraum bei. Gleichfalls ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Verbundform körper zur Konzentration solarer Strahlung Teil der vorliegenden Erfindung. Auch die mit den Verbundform körpern hergestellten langlebigen Solarreflektoren sind Teil der vorliegenden Erfindung. Insbesondere die Verbundformkörper enthaltenden
Solarreflektoren, deren solare Reflektion innerhalb von 10 Jahren um maximal 8%, bevorzugt um maximal 5% und besonders bevorzugt um maximal 3% abnimmt. Das erfindungsgemäße Material kann so auch über einen sehr langen Zeitraum von mindestens 10 Jahren, bevorzugt sogar mindestens 15 Jahren, besonders bevorzugt mindestens 20 Jahren an Orten mit besonders vielen Sonnenstunden und besonders intensiver Sonnenstrahlung, wie z.B. im Südwesten der USA oder der Sahara in Sonnenreflektoren eingesetzt werden.
Darüber hinaus ist der erfindungsgemäße Verbundform körper besonders
feuchtigkeitsstabil. Somit zeigt dieser nicht die bekannte Anfälligkeit für Delamination einer reflektierenden Beschichtung von der PMMA-Schicht unter Feuchteeinfluss. PMMA und die reflektierende Beschichtung besitzen unterschiedliche Koeffizienten der thermischen und hygroskopischen Expansion, so dass, bei Anwesenheit von Feuchtigkeit, aufgrund eben dieser unterschiedlichen Expansionskoeffizienten, bekanntermaßen die Adhäsion zwischen der reflektierenden Beschichtung und PMMA reduziert wird und somit performance-abträgliche
Delaminationserscheinungen auftreten würden. Dieser Nachteil wurde durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Verbundform körpers beseitigt. Detaillierte Beschreibung des Schichtenaufbaus des erfindungsgemäßen
Verbundformkörpers
Die PMMA-haltiqe erste Schicht Bei der erfindungsgemäß ersten Schicht handelt es sich zu mindestens 50 Gew%, bevorzugt zu mindestens 80 Gew% um eine Schicht aus PMMA oder eine PMMA- haltige Polymermischung. Mit der Formulierung PMMA- bzw. PMMA-haltige Schicht ist die Schicht jedoch weder auf reine Methylmethacrylatzusammensetzungen noch einen einschichtigen Aufbau eingeschränkt. Vielmehr kann das PMMA in der ersten Schicht Comonomere, bei denen es sich nicht unbedingt um Methacrylate handeln muss, enthalten. Auch kann diese Schicht aus Blends verschiedener Kunststoffe, die nicht alle Methacrylate enthalten müssen, zusammengesetzt sein. Diese Schicht kann beispielsweise zusätzlich Elastomere, z.B. ein Polyacrylat-Elastomer, zur Schlagzähmodifizierung aufweisen. Darüber hinaus kann diese Schicht aus mehr als zwei Schichten zusammengesetzt sein. Von diesen Schichten müssen nicht alle zwingend Methacrylate enthalten.
Polymethylmethacrylat-Kunststoffe werden im Allgemeinen durch radikalische Polymerisation von Mischungen erhalten, die Methylmethacrylat enthalten. Im
Allgemeinen enthalten diese Mischungen mindestens 40 Gew%, vorzugsweise mindestens 60 Gew% und besonders bevorzugt mindestens 80 Gew%, bezogen auf das Gewicht der Monomere, Methylmethacrylat. Daneben können diese Mischungen zur Herstellung von Polymethylmethacrylaten weitere (Meth)acrylate enthalten, die mit Methylmethacrylat copolymerisierbar sind. Der Ausdruck (Meth)acrylate umfasst Methacrylate und Acrylate sowie Mischungen aus beiden. Diese Monomere sind weithin bekannt.
Neben den zuvor dargelegten (Meth)acrylaten können die zu polymerisierenden Zusammensetzungen auch weitere ungesättigte Monomere aufweisen, die mit Methylmethacrylat und den zuvor genannten (Meth)acrylaten copolymerisierbar sind. Hierzu gehören unter anderem 1 -Alkene, wie Hexen-1 , Acrylnitril; Vinylester, wie beispielsweise Vinylacetat; Styrol oder α-Methylstyrol. Im allgemeinen werden diese Comonomere in einer Menge von 0 Gew.-% bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 0 Gew.-% bis 40 Gew.-% und besonders bevorzugt 0 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Monomeren, eingesetzt, wobei die Verbindungen einzeln oder als Mischung verwendet werden können.
Die erfindungsgemäß verwendete PMMA-basierte erste Schicht kann, wie bereits beschrieben, ein Schlagzähmodifizierungsmittel enthalten. Eine genauere
Beschreibung dieser Schlagzähmodifizierungsmittel findet sich auch in WO
2007/073952. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung können anstelle von reinen PMMA-haltigen Schichten auch PMMA/PVDF-Blends oder PMMA/PVDF- Zweischichtsysteme als erste Schicht verwendet werden. PVDF (Polyvinylidenfluorid) als Bestandteil eines Polymerblends oder als zusätzliche Schicht hat einige Vorteile: PVDF weist eine hohe Chemikalienbeständigkeit und eine niedrige
Oberflächenenergie sowie eine extrem gute Witterungsbeständigkeit auf. Somit ist PVDF wasserabweisend und zeigt auch bei Langzeitanwendung nahezu keinen Algen-Bewuchs, vergleichbar mit biozidalen Materialien.
Das Verhältnis von Poly(meth)acrylat zu Polyvinylidenfluorid liegt in einem Bereich von 1 : 0,1 bis 1 : 1 , bezogen auf Gewicht. Bei den im Rahmen der Erfindung zum Einsatz kommenden PVDF Polymeren handelt es sich um Polyvinylidenfluoride, das sind in der Regel transparente, teilkristalline, thermoplastische Fluorkunststoffe. Grundbaustein für das
Polyvinylidenfluorid ist Vinylidenfluorid, welches in hochreinem Wasser unter kontrollierten Druck- und Temperaturbedingungen mittels eines speziellen
Katalysators zu Polyvinylidenfluorid polymerisiert wird. Das Vinylidenfluorid wiederum ist beispielsweise aus den Grundmaterialien Fluorwasserstoff und Methylchloroform, über die Zwischenstufe Chlordifluorethan zugänglich. Im Rahmen der Erfindung sind prinzipiell alle am Markt befindlichen Typen von PVDF mit sehr gutem Erfolg einsetzbar. Hierzu gehören unter anderem Kynar® - Typen des Herstellers Arkema, Dyneon® - Typen des Herstellers Dyneon sowie Solef® - Typen des Herstellers Solvay.
Das Stabilisatorpaket (Lichtschutzmittel) Bevorzugt enthält die erste Schicht, sowie optional die zweite und/oder dritte Schicht ein Stabilisatorpaket, bestehend aus einem Gemisch aus UV-Absorbern und UV- Stabilisatoren, besonders bevorzugt bestehend aus mindestens einem Triazin UV- Absorber und mindestens einem HALS UV-Stabilisator. Des Weiteren können weitere UV-Absorber, z.B. Benztriazole, enthalten sein. Im Allgemeinen sind Lichtschutzmittel hinlänglich bekannt und werden beispielsweise in Hans Zweifel, Plastics Additives Handbook, Hanser Verlag, 5. Ausgabe, 2001 , S. 141 ff ausführlich beschrieben. Unter Lichtschutzmitteln sollen UV-Absorber, UV- Stabilisatoren und Radikalfänger verstanden werden. So können UV-Absorber beispielsweise aus der Gruppe der substituierten Benzophenone, Salicylsäureester, Zimtsäureester, Oxalanilide, Benzoxazinone, Hydroxyphenylbenztriazole, Triazine oder Benzyliden-Malonat ausgewählt werden. Den bevorzugten Vertreter der UV- Stabilisatoren / Radikalfänger stellt die Gruppe der sterisch gehinderten Amine (Hindered Amine Light Stabilizer; HALS) dar.
Bevorzugt kann die erste Schicht zwischen 0 Gew% und 10 Gew%, bevorzugt zwischen 0 Gew% und 6 Gew% und besonders bevorzugt zwischen 0 Gew% und 4 Gew% der UV-Absorber vom Benztriazol-Typ,
zwischen 0,1 Gew% und 10 Gew%, bevorzugt zwischen 0,2 Gew% und 5 Gew% und besonders bevorzugt zwischen 0,5 Gew% und 3 Gew% der UV-Absorber vom
Triazin-Typ und zwischen 0,1 Gew% und 5 Gew%, bevorzugt zwischen 0,5 Gew% und 3 Gew% und besonders bevorzugt zwischen 0,2 Gew% und 2 Gew% der UV- Stabilisatoren, bevorzugt UV-Stabilisatoren vom HALS-Typ enthalten. Diese
Mischung aus UV-Absorbern und UV-Stabilisatoren zeigt über ein breites
Wellenlängenspektrum der Solaren Strahlung einen stabilen, langlebigen UV-Schutz. Als weitere Costabilisatoren können ferner Disulfite, wie beispielsweise Natriumdisulfit, oder sterisch gehinderte Phenole und Phosphite verwendet werden.
Die thermoplastische zweite Schicht Die thermoplastische zweite Schicht befindet sich auf einer Seite der ersten Schicht und weist auf der der ersten Schicht gegenüber liegenden Seite die reflektierende Beschichtung auf. In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich die zweite Schicht in einem daraus hergestellten Solarreflektor auf der der Sonne abgewandten Seite der ersten Schicht. In diesem Fall spricht man von einem Rückseitenspiegel. Bei einem Vorderseitenspiegel befindet sich die zweite Schicht auf der der Sonne zugewandten Seite.
Die zweite Schicht muss erfindungsgemäß zwei zwingende Eigenschaften
aufweisen. Zum einen muss aus der zweiten Schicht zusammen mit der PMMA- haltigen ersten Schicht ohne Zwischenschicht, wie z.B. einer Klebschicht, ein nachhaltig stabiles Laminat herstellbar sein. Des Weiteren muss die zweite Schicht z.B. mit anorganischen Materialien, zum Aufbau der reflektierenden Beschichtung mittels PVD oder CVD, ohne eine zusätzliche Primerschicht oder
Oberflächenbehandlung nachhaltig haftfest beschichtbar sein. Darüber hinaus muss die Schicht hochtransparent und wärmeformbeständig sein und bevorzugt eine hohe Flexibilität aufweisen. Die reflektierende Beschichtung sollte dazu über einen langen Zeitraum keinen Haftungsverlust aufweisen.
Erfindungsgemäß ist es notwendig, dass eine hohe Verträglichkeit zwischen PMMA einerseits und dem für die zweite sowie die optionale dritte Schicht ausgewählten Material vorliegt. Nur solche Materialien sind zur Ausführung der Erfindung geeignet, aus denen mit PMMA ein stabiler Verbund ohne Haftungsverlust herstellbar ist.
Besonders geeignet zur Erfüllung der genannten Bedingungen sind thermoplastische Schichten aus einem Polyester oder Polycarbonat. Bei den verwendbaren Polyesterschichten handelt es sich insbesondere um coextrudierte Polyethylenterephthalatschichten (PET).
Die reflektierende Beschichtung Bei der reflektierenden Beschichtung handelt es sich um einen mittel PVD und/oder CVD dargestellten funktionalen Mehrschichtaufbau, der eine Metallspiegelschicht, bevorzugt aus Silber, einer Silberlegierung oder Aluminium, beinhaltet.
Auf der der Solaren Strahlung abgewandten Seite ist die Metallspiegelschicht optional und bevorzugt mit einer zweiten Metallschicht, beispielsweise aus Kupfer oder einer Nickel-Chrom-Legierung, überzogen. Diese dient im Wesentlichen als Schutz der Metallspiegelschicht gegen Korrosion, sowie zur besseren Haftung einer optionalen Haftklebeschicht.
Im Falle von Spiegelschichten aus Aluminium wird die vergleichsweise„niedrige" Reflektion des Aluminiumspiegels im relevanten Wellenlängenbereich durch die Applikation sogenannter„Enhancement Stack"-Schichten (mittels weiterer„Physical Vapor Deposition") angehoben.
Darüber hinaus können„Enhancement Stack"-Schichten auch analog bei
Silberspiegelschichten zur weiteren Reflektionsverbesserung verwendet werden. Dieser Enhancement-Stack-Schichtenaufbau wirkt zusätzlich als aktive
Schutzschicht bzw. Mifgrationssperre gegenüber dem Silber, und kann bei entsprechender Auslegung auch UV-reflektierend wirken.
Des weiteren kann die Metallspiegelschicht zusätzlich mit einer Primerschicht, zur Verbesserung der Anbindung auf der zweiten Schicht, ausgerüstet sein. Hierbei handelt es sich in der Regel um eine metallische oder metalloxidische Schicht. Die optionale thermoplastische dritte Schicht
Die Anforderungen an die optionale dritte Schicht sind im Prinzip die gleichen, die an die zweite Schicht gestellt werden. Die dritte Schicht ist in dem Verbundform körper bevorzugt auf der der Sonne zugewandten Seite der ersten Schicht aufgebracht. Zweck ist vor allem die Vermittlung einer Oberflächenbeschichtung mit weiteren bevorzugt anorganischen Beschichtungen, bei denen es sich nicht um die
Metallspiegelbeschichtung handelt, mittels PVD oder CVD. Bei diesen
Beschichtungen handelt es sich zum Beispiel - wie bereits ausgeführt - um
Kratzfestbeschichtungen, UV-reflektierende Schichten, leitfähige Schichten,
Antisoiling-Beschichtungen und/oder optisch funktionelle Schichten, wie
beispielsweise entspiegelnde oder reflektionserhöhende Schichten.
Die dritte Schicht kann in Bezug auf Material und Dicke identisch zur zweiten Schicht oder von dieser abweichend gestaltet sein.
Zusätzlich zu Polyestern oder Polycarbonaten können für die dritte Schicht auch Fluorpolymere, insbesondere PVDF (Polyvinylidenfluorid) verwendet werden. PVDF weist eine hohe Chemikalienbeständigkeit und eine niedrige Oberflächenenergie auf. Zudem ist PVDF wasserabweisend und zeigt auch bei Langzeitanwendung nahezu keinen Algen-Bewuchs, vergleichbar mit biozidalen Materialien und eignet sich somit sehr gut zur Oberflächenvergütung des erfindungsgemäßen Verbundform körpers.
Sehr dünne PVDF-Schichten mit einer Schichtdicke zwischen 1 μηη und 20 μητι, bevorzugt zwischen 1 μηη und 10 μηη lassen sich zudem auch mit einer hohen Transparenz realisieren.
Im Weiteren gilt für das PVDF in der dritten Schicht das gleiche, wie bereits für das PVDF als Blendbestandteil der ersten Schicht ausgeführt wurde.
Die weiteren (anorganischen) Schichten Bei den bereits ausgeführten weiteren mittels PVD oder CVD aufgetragenen
Schichten, die sich direkt auf der reflektierenden Beschichtung und/oder auf der dritten Schicht befinden können, handelt es sich insbesondere um
Kratzfestbeschichtungen, UV-Reflektionsschichten, leitfähige Schichten, Antisoiling- Beschichtungen und/oder optisch funktionelle Schichten handeln.
Der Begriff Kratzfestbesch ichtung wird im Zusammenhang mit dieser Erfindung als Sammelbegriff für Beschichtungen verstanden, die zur Verminderung einer
Oberflächenverkratzung und/oder zur Verbesserung der Abriebsbeständigkeit aufgebracht werden. Für die erfindungsgemäße Verwendung der Verbundform körper in Solarreflektoren ist insbesondere eine hohe Abriebsbeständigkeit von großer Bedeutung. Eine weitere wichtige Eigenschaft der Kratzfestbesch ichtung im weitesten Sinne ist, dass diese Schicht die optischen Eigenschaften des
Folienverbundes nicht negativ verändert. Bei diesen Kratzfestbeschichtungen handelt es sich z.B. um Siliziumoxid-Schichten, die direkt mittels PVD oder CVD aufgetragen werden.
Bei den leitfähigen Schichten handelt es sich um metalloxidsche Schichten, z.B. aus Indium-Zinn-oxid (in der Regel mit der Abkürzung ITO bezeichnet). Diese haben den Zweck, elektrostatische Aufladungen zu verhindern. Dies hat sowohl beim Betrieb der Solarreflektoren, z.B. in Bezug auf ein Verstauben, als auch bei der Verarbeitung der Verbundform körper große Vorteile. ITO hat darüber hinaus den großen Vorteil, insbesondere für Strahlung im Infrarotbereich zusätzlich reflektierend zu wirken. Neben ITO können auch beispielsweise antimon- oder fluordotiertes Zinnoxid sowie aluminiumdotiertes Zinkoxid verwendet werden.
Die Oberfläche der Deckfolie kann darüber hinaus, um die Reinigung zu erleichtern, mit einer schmutzabweisenden bzw. schmutzzerstörenden Beschichtung, einer so genannten Anisoiling-Beschichtung ausgestattet sein. Auch diese Beschichtung kann mittels PVD oder CVD applizierte werden.
Die Applikation von Titandioxid bewirkt, nach entsprechender Anregung durch den UV-Anteil der Solaren Strahlung, einen katalytische Abbau oberflächlicher Sporen und Algen. Bei den optisch funktionellen Schichten wiederum handelt es sich bevorzugt um reflektionserhöhende dielektrische Schichten. Diese sind z.B. aus Siliziumdioxid- und Titandioxid-Wechselschichten aufgebaut. Es können aber auch Magnesiumfluorid, Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Zinksulfid oder Praseodym-Titan-oxid verwendet werden. Diese Schichten können je nach Aufbau auch gleichzeitig als
Kratzfestbesch ichtung und/oder UV-reflektierend wirken.
Weitere (organische) Schichten
Optional können auf die mittels PVD aufgebrachten Schichten zusätzlich mittels Extrusionsbeschichtung, Lamination oder Lackierung weitere, in der Regel organische, insbesondere polymere Schutzschichten aufgetragen werden.
Zum Beispiel kann es sich bei diesen als Lack aufgetragenen Schichten gleichfalls um Kratzfestbeschichtungen handeln. Als solche können insbesondere Polysiloxane, wie CRYSTALCOAT™ MP-100 der Firma SDC Techologies Inc., AS 400 - SHP 401 oder UVHC3000K, beide von der Firma Momentive Performance Materials, verwendet werden. Diese Lackformulierungen werden z.B. über Rollcoating,
Knifecoating oder Flowcoating auf die Oberfläche des Folienverbundes oder der Deckfolie appliziert.
Detaillierte Beschreibung der Verwendung
Verwendung finden die erfindungsgemäßen Verbundform körper vor allem in Konzentratoren bevorzugt in Konzentratoren zur Konzentration solarer Strahlung in Solarthermie- oder Photovoltaikanlagen.
Die Konzentration der solaren Strahlung kann dabei auf die 2-dimensionale Geometrie einer Photovoltaikzelle, auf einen Stirling-Motor oder einen thermischen Receiver einer Solarthernnieanlage erfolgen. Weiterhin kann die solare Strahlung auf ein Absorberrohr eines solarthermischen Kollektors konzentriert werden. Für alle Ausführungsformen können sowohl plane Platten, als auch bevorzugte gebogene Formen hergestellt und in Solarthermieanlage eingebaut werden. Die Einformung kann nach der Herstellung der Konzentratoren und dem anschließenden Zuschneiden zum Beispiel unter Kalteinbiegung oder Warmformung, wobei ein Kaltbiegenverfahren bevorzugt ist, durchgeführt werden.
Alternativ zur Verwendung in Konzentratoren können die erfindungsgemäßen Verbundform körper auch zur Applikation einer Metalldekorgestaltung für dekorative Zwecke verwendet werden. Konkretere Beispiele sind eine haftfeste
Metall(rahmen)applikation auf PMMA-Halbzeugen, wie sie zur Herstellung von (Mobiltelephon)Displays verwendet werden können, oder zu Dekorationszwecken im Bereich Automobilbau oder in Elektrogeräten.
Die erfindungsgemäßen Verbundform körper können darüber hinaus anderweitig als spiegelnde Oberfläche eingesetzt werden, z.B. als Verkehrsspiegel im Rahmen von Strassenverkehrsleitsystemen.
Beispiele
Messmethoden a) Die TSR-Messungen erfolgten im Ausgangszustand gemäß ASTM G 159 b) Die Haftfestigkeit wurde im Ausgangszustand mittels dem Gitterschnitt-Test gemäß ISO 2409, unter Verwendung von Klebeband der Haftfestigkeit von 0,7 N/mm, gemessen. c) Die Untersuchung der Haftfestigkeit der reflektierenden Beschichtung erfolgte nach 48 h Feuchte- sowie Temperaturbelastung bei 65 °C in destilliertem Wasser mittels dem„180 ° Peeltest" gemäß ISO 1 1339.
Vorderseiten-Plattenspiegel
Beispiel 1 : Vorderseiten-Plattenspiegel mit„Standard"-Reflektionsbeschichtung
Eine 4 mm dicken Verbundplatte, bestehend aus 3,9 mm PMMA Plexiglas 7 H sowie 0,1 mm Polycarbonat Makroion 2607, wird mittels Adapter-Coextrusion hergestellt.
Darauf erfolgt die Applikation der reflektierenden Beschichtung mittel eines plasmagestützten Sputterprozess auf die Polycarbonat-Seite der Verbundplatte, bestehend aus, in dieser Reihenfolge, 200 nm Ni/Cr, 100 nm Ag sowie 5 nm ZAOx (unterstöchiometrisches Zink-Aluminiumoxid).
Anschließend erfolgt die Lamination einer 65 μιτι dicken Oberflächenvergütungsfolie Plexiglas 0F038 auf die reflektierende Beschichtung. Dazu wird vorher ein
marktgängiges acrylat-basierendes Klebersystem in einer Schichtdicke von 25 μιτι appliziert.
Es resultiert eine TSR von 93,4 % und eine Gitterschnitt-Haftfestigkeit„GT 0", beides vermessen im Ausgangszustand, sowie eine weiterhin vorhandene vollständige Haftung der reflektierenden Beschichtung im„180 ° Peeltest" nach 48 h Lagerung in destilliertem Wasser bei 65 °C.
Beispiel 2: Vorderseiten-Plattenspiegel mit verbesserter Reflektionsbeschichtung
Eine 4 mm dicken Verbundplatte, bestehend aus 3,9 mm PMMA Plexiglas 7 H sowie 0,1 mm Polycarbonat Makroion 2607, wird mittels Adapter-Coextrusion hergestellt.
Darauf erfolgt die Applikation der reflektierenden Beschichtung mittel eines plasmagestützten Sputterprozess auf die Polycarbonat-Seite der Verbundplatte, bestehend aus, in dieser Reihenfolge, 200 nm Ni/Cr, 100 nm Ag, 0,6 nm ZAOx, 30 nm S1O2 sowie 20 nm ΤΊΟ2.
Anschließend erfolgt die Lamination einer 65 μιτι dicken Oberflächenvergütungsfolie Plexiglas 0F038 auf die reflektierende Beschichtung. Dazu wird vorher ein
marktgängiges acrylat-basierendes Klebersystem in einer Schichtdicke von 25 μιτι appliziert.
Es resultiert eine TSR von 93,9 % und eine Gitterschnitt-Haftfestigkeit„GT 0", beides vermessen im Ausgangszustand, sowie eine weiterhin vorhandene vollständige Haftung der reflektierenden Beschichtung im„180 0 Peeltest" nach 48 h Lagerung in destilliertem Wasser bei 65 °C.
VergleichsbeispieM : Vorderseiten-Plattenspiegel
Analog zu Beispiel 1 , jedoch erfolgt die Herstellung der 4 mm Verbundplatte komplett aus PMMA Plexiglas 7H ohne Polycarbonat-Schicht. Es resultiert eine TSR von 93,4 % und eine Gitterschnitt-Haftfestigkeit„GT 0", beides vermessen im Ausgangszustand, sowie ein kompletter Haftungsverlust der reflektierenden Beschichtung im„180 0 Peeltest" nach 48 h Lagerung in destilliertem Wasser bei 65 °C.
Rückseiten-Folienspiegel
Beispiel3: Rückseiten-Folienspiegel mit„Standard"-Reflektionsbeschichtung
Eine 0,15 mm dicke Verbundfolie, bestehend aus 0,125 mm PMMA Plexiglas 7 H, welches zwecks UV-Additivierung 2 % CGX 006 sowie 0,6 % Chimasorb 1 19 enthält, sowie 0,025 mm Polycarbonat Makroion 2607, wird mittels Adapter-Coextrusion hergestellt.
Darauf erfolgt die Applikation der reflektierenden Beschichtung mittel eines
plasmagestützten Sputterprozess auf die Polycarbonat-Seite der Verbundfolie, bestehend aus, in dieser Reihenfolge, 0,5 nm ZAO (Zink-Aluminiumoxid), 100 nm Ag sowie 50 nm Cu.
Es resultiert eine TSR von 94,3 % und eine Gitterschnitt-Haftfestigkeit„GT 0", beides vermessen im Ausgangszustand, sowie eine weiterhin vorhandene vollständige Haftung der reflektierenden Beschichtung im„180 ° Peeltest" nach 48 h Lagerung in destilliertem Wasser bei 65 °C.
Beispiel 4: Rückseiten-Folienspiegel mit alternativer„Standard"- Reflektionsbeschichtung
Eine 0,15 mm dicke Verbundfolie, bestehend aus 0,125 mm PMMA Plexiglas 7 H, welches zwecks UV-Additivierung 2 % CGX 006 sowie 0,6 % Chimasorb 1 19 enthält, sowie 0,025 mm Polycarbonat Makroion 2607, wird mittels Adapter-Coextrusion hergestellt.
Darauf erfolgt die Applikation der reflektierenden Beschichtung mittel eines
plasmagestützten Sputterprozess auf die Polycarbonat-Seite der Verbundfolie, bestehend aus, in dieser Reihenfolge, 2 nm TiOx (unterstöchiometrisches Titanoxid), 140 nm Ag sowie 50 nm Cu.
Es resultiert eine TSR von 93,8 % und eine Gitterschnitt-Haftfestigkeit„GT 0", beides vermessen im Ausgangszustand, sowie eine weiterhin vorhandene vollständige Haftung der reflektierenden Beschichtung im„180 ° Peeltest" nach 48 h Lagerung in destilliertem Wasser bei 65 °C.
Vergleichsbeispiel2: Rückseitenseiten-Folienspiegel Analog zu Beispiel 3, jedoch erfolgt die Herstellung der 0,15 mm Verbundplatte komplett aus PMMA Plexiglas 7H ohne Polycarbonat-Schicht.
Es resultiert eine TSR von 94,3 % und eine Gitterschnitt-Haftfestigkeit„GT 0", beides vermessen im Ausgangszustand, sowie ein kompletter Haftungsverlust der reflektierenden Beschichtung im„180 ° Peeltest" nach 48 h Lagerung in destilliertem Wasser bei 65 °C.

Claims

Patentansprüche
1 . Verbundformkörper zur Anwendung in Solarreflektoren zur Konzentration Solarer Strahlung dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem
Verbundformkörper um einen Verbund aus mindestens zwei oder drei Schichten handelt, wobei es sich bei
der ersten Schicht zu mehr als 50 Gew% um PMMA oder eine PMMA-haltige Polymermischung,
bei der zweiten Schicht um eine Schicht aus Polycarbonat oder einem
Polyester, die sich auf einer Seite der ersten Schicht befindet,
bei der optionalen dritten Schicht um eine Schicht aus einem Fluorpolymer, Polycarbonat oder einem Polyester, die sich auf der anderen Seite der ersten Schicht befindet, handelt, und dass die zweite Schicht eine reflektierende Beschichtung aufweist, die sich auf der der ersten Schicht
gegenüberliegenden Seite befindet, und mittels PVD oder CVD auf dem Verbundformkörper aufgetragen wurde.
2. Verbundformkörper gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Beschichtung eine Silber-, Silberlegierungs- oder
Aluminiumschicht enthält.
3. Verbundformkörper gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich auf der reflektierenden Beschichtung und/oder der dritten Schicht weitere mittels PVD oder CVD aufgetragene Beschichtungen befinden.
4. Verbundformkörper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die erste Schicht eine Dicke zwischen 6 μιτι und 10 cm, die zweite Schicht eine Dicke zwischen 0,5 μιτι und 2 cm und die optionale dritte Schicht eine Dicke zwischen 0,5 μιτι und 2 cm aufweisen, wobei die erste Schicht dicker als die zweite und die optional dritte Schicht ist.
5. Verbundfornn körper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die erste Schicht ein Gemisch aus UV-Absorbern und UV-Stabilisatoren enthält, bestehend aus mindestens einem Triazin UV- Absorber und mindestens einem HALS UV-Stabilitsator.
6. Verbundform körper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass sich die erste Schicht aus PMMA oder einer PMMA- haltige Polymermischung mit Polyvinylidenfluorid zusammensetzt und UV- Stabilisatoren und UV-Absorber enthält.
7. Verbundform körper gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den weiteren Schichten um Kratzfestbesch ichtungen,
Witterungsschutzschichten, leitfähige Schichten, Antisoiling-Beschichtungen und/oder optisch funktionelle Schichten handelt.
8. Verbundform körper gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den optisch funktionellen Schichten um reflektionserhöhende
Schichten handelt.
9. Verbundformkörper gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 in Form einer Folie, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht eine Dicke zwischen 6 und 500 μιτι und die zweite sowie die optionale dritte Schicht jeweils eine Dicke zwischen 0,5 und 500 μιτι aufweist, wobei die erste Schicht dicker ist als die zweite oder die optionale dritte Schicht.
10. Verbundformkörper gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 in Form einer Platte, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht eine Dicke zwischen 500 μιτι und 10 cm und die zweite sowie die optionale dritte Schicht jeweils eine Dicke zwischen 10 μιτι und 2 cm aufweist.
1 1 . Verbundform körper gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die mittels PVD oder CVD aufgebrachten Schichten mit einer zusätzlichen Schutzschicht versehen sind.
12. Verfahren zur Herstellung eines Verbundform körpers gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht mittels Extrusion hergestellt und mittels Coextrusion, kleberfreie Lamination oder Extrusionsbeschichtung mit der zweiten und optional mit der dritten Schicht verbunden wird, und dass anschließend auf die zweite Schicht eine reflektierende Beschichtung mittels PVD oder CVD aufgebracht wird.
13. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf die
reflektierende Beschichtung mittels PVD oder CVD eine oder mehrere weitere Schichten aufgebracht werden.
14. Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass auf die dritte Schicht mittels PVD oder CVD eine oder mehrere weitere Schichten aufgebracht werden.
15. Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, dass auf die mittels PVD oder CVD aufgebrachten Schichten zusätzlich mittels Extrusionsbeschichtung, Lamination oder Lackierung eine Schutzschicht aufgetragen wird.
16. Verwendung eines Verbundfornn körpers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1 zur Konzentration solarer Strahlung in Solarreflektoren.
17. Verwendung eines Verbundform körpers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1 zur Applikation einer Metalldekorgestaltung für dekorative Zwecke, als spiegelnde Oberfläche im Automobilbau oder in Elektrogeräten oder als Verkehrsspiegel im Rahmen von Strassenverkehrsleitsystemen.
18. Langlebiger Solarreflektor, enthaltend einen Verbundform körper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die solare Reflektion innerhalb von 10 Jahren um maximal 8%, bevorzugt um maximal 5% und besonders bevorzugt um maximal 3% abnimmt.
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