FRANK, Torsten (Gernotstraße 6, Gernsheim, 64579, DE)
BENZ, Gunther (Karl-Liebknecht-Straße 5, Griesheim, 64347, DE)
NUMRICH, Uwe (Schillerstraße 37a, Groß-Zimmern, 64846, DE)
SCHWAGER, Florian (Kolmarstr. 15, Münster, 48151, DE)
OLBRICH, Michael (Händelstraße 8, Karlstein, 63791, DE)
RHEIN, Thomas (Am Kirschgarten 14, Stadecken-Elsheim, 55271, DE)
FRANK, Torsten (Gernotstraße 6, Gernsheim, 64579, DE)
BENZ, Gunther (Karl-Liebknecht-Straße 5, Griesheim, 64347, DE)
NUMRICH, Uwe (Schillerstraße 37a, Groß-Zimmern, 64846, DE)
SCHWAGER, Florian (Kolmarstr. 15, Münster, 48151, DE)
OLBRICH, Michael (Händelstraße 8, Karlstein, 63791, DE)
| Seite 34 von 39 Patentansprüche 1. Photovoltaik-Modul, aufgebaut aus folgenden Elementen: a. einer Deckschicht aus einem transparenten, thermoplastischen Kunststoff und/oder einer Barriere-Folie, b. einer elastischen Schicht, in die die Solarzellen eingebettet sind und c. einer Barriere-Folie oder einer Barriere-Platte. 2. Photovoltaik-Modul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß als transparenter, thermoplastischer Kunststoff PMMA verwendet wird. 3. Photovoltaik-Modul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Schicht einen Elastizitätsmodul nach DIN ISO 527 von maximal 500 MPa hat. 4. Verfahren zur Herstellung eines PV-Moduls nach 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten bei Temperaturen unterhalb 90 Grad C laminiert werden. 5. Verfahren zur Herstellung eines PV-Moduls nach 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lamination der Schichten in einer Vakuumpresse erfolgt. 6. Verfahren zur Herstellung eines PV-Moduls nach 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten in einem kontinuierlichen Laminierverfahren aufgebracht werden. Seite 35 von 39 7. Verfahren zur Herstellung eines PV-Moduls nach 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten in einem kontinuierlichen Laminierverfahren im Vakuum aufgebracht werden. 8. Verfahren zur Herstellung eines PV-Moduls nach 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Schichten als Folien aufgebracht werden. 9. Verfahren zur Herstellung eines PV-Moduls nach 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Schichten in flüssiger Form aufgebracht werden. |
Kunststoff-Photovoltaik-Modul und Verfahren zu seiner
Herstellung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein leichtgewichtiges Photovoltaik-Modul (PV) mit hohem
Wirkungsgrad, das zur Verwendung z.B. im automobilen Dachbereich oder im
Wohnwagen geeignet ist, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Unter einem Photovoltaik-Modul versteht man im Folgenden eine Anordnung aus einer oder mehreren Solarzellen, einer Einkapselung der Solarzellen und
gegebenenfalls die Befestigungsmittel des Photovoltaik-Moduls auf einem Träger.
Stand der Technik
Zur Gewinnung von Energie aus Sonnenlicht sind Photovoltaik-Module u.a. in
Automobilen von großem Interesse. Neben der Bereitstellung von Energie für sogenannte Komfort-Funktionen wie die Aufrechterhaltung des Batterieladezsutands, Standentlüftung des Fahrzeuginnenraums, Trocknung der Luftkanäle und des Wärmetauschers der Klimaanlage im Stand sowie eine generelle Reduzierung der Klimaanlagen-Laufzeit nach dem Start gewinnt die Fahrzeug-integrierte
Stromgewinnung zusätzliche Bedeutung im Bereich der Elektromobilität.
Photovoltaische Stromgeneratoren können einen nennenswerten Beitrag zur
Antriebsenergie von Elektroantrieben leisten, indem die gewonnene Solar-Energie in das Bordnetz eingespeist oder in der Fahrzeugbatterie gespeichert wird. Darüber hinaus kann die Solar-Energie zum Betrieb von elektrischen Verbrauchern wie z.B. von Kühlgeräten in Wohnmoblilen, LKWs, usw. verwendet werden. Seite 2 von 39
Aufgrund der begrenzten Flächen an Automobilen sind vor allem PV-Module mit möglichst hohem Wirkungsgrad erwünscht, die z.B. mit kristallinen PV-Zellen erreicht werden. Darüber hinaus ist eine gewichtsparende Bauweise, insbesondere in der Verwendung in Leichtbaufahrzeugen, erwünscht.
Auf dem Markt sind kristalline Photovoltaik-Dächer für Automobile derzeit nur mit Glas als Deckscheibe erhältlich (Webasto Solar). Glas hat ein etwa 2,1 fach höheres spezifisches Gewicht als eine Deckscheibe aus Kunststoff, z.B.
Polymethy(meth)acrylat PMMA.
Allerdings hat z.B. PMMA eine deutliche höhere Wärmeausdehnung als Glas.
Der einfache Ersatz der Glasscheibe durch eine Kunststoffscheibe in einem dem Stand der Technik entsprechenden Modulaufbau (ESG-Scheibe/EVA(Ethylen- Vinylacetat-Copolymer)/PV-Zellen/EVA Barriere-Folie) würde deshalb sowohl beim Fügeprozess der Komponenten (Siegeln/Pressen bei hohen Temperaturen um 150 Grad Celsius) als auch im späteren Gebrauch zu so großen thermischen
Spannungen in den kristallinen PV-Zellen führen, dass diese zerbrechen und funktionslos werden.
Die Verwendung von vorgefertigten Glasscheiben in Photovoltaik-Modulen, wie es z.B. bei Einscheibensicherheitsglas notwendig ist, hat generell den Nachteil, dass der Fügeprozess der Modul-Komponenten nur diskontinuierlich erfolgen kann und gegenüber kontinuierlichen Verfahren teurer ist.
DE 39 24 393 (Röhm GmbH) beschreibt einen dauerelastischen und
druckempfindlichen Haftkleber, der keinen Weichmacher enthält. Der Kleber besteht aus einem unvernetzten Copolymer, aufgebaut aus einem aminogruppenhaltigen, monoethylenisch ungesättigten, radikalisch polymerisierbaren Monomer und einem Alkylester der (Meth)acrylsäure. Seite 3 von 39
DE 196 53 605 (Röhm GmbH) beschreibt einen Kleber, der aus 55 Gew.-% bis 99,9 Gew.-% eines (Meth)acrylatcopolymeren aus strukturellen und funktionellen
(Meth)acrylatmonomeren besteht, wobei die funktionellen Monomeren tertiäre oder quaternäre Aminogruppen aufweisen und weiter 0,1 Gew.-% bis 45 Gew.-% eines säuregruppenhaltigen Acrylat- oder (Meth)acrylat-Polymeren oder -Copolymeren enthält sowie einen Weichmacher.
DE 196 53 606 (Röhm GmbH) beschreibt einen Kleber, der aus 55 Gew.-% bis 99,9 Gew.-% eines (Meth)acrylatcopolymeren aus strukturellen und funktionellen
(Meth)acrylatmonomeren besteht, wobei die funktionellen Monomeren tertiäre oder quaternäre Aminogruppen aufweisen und weiter 0,1 Gew.-% bis 15 Gew.-% einer organischen Di- oder Tricarbonsäure enthält sowie einen Weichmacher.
Aufgabe
Erfindungsgemäße Aufgaben sind daher:
• die Entwicklung eines PV-Moduls mit einem gegenüber dem Stand der Technik erheblich reduzierten Gewicht.
• die Entwicklung eines Kunststoff-PV-Moduls mit einem Aufbau, der die thermische Ausdehnung der Kunststoffdeckscheibe von der der kristallinen PV-Zellen entkoppelt, so dass es bei thermischen
Lastwechseln im Gebrauch nicht zum Bruch der Zellen kommen kann.
• die Entwicklung eines PV-Moduls mit sphärischer Form, die der Form des zur Anwendung kommenden Trägers, etwa einem Automobildach, angepasst ist.
• . Die Entwicklung eines flexiblen PV-Moduls, das durch kaltes Einbiegen in eine sphärische Form gebracht werden kann, ohne dass die PV-Zellen darunter leiden oder zerbrechen Seite 4 von 39
• die Entwicklung eines Herstellungsverfahrens des PV-Moduls, so dass bei der Verfügung der Komponenten keine thermischen Ausdehnungen auftreten, die zum Bruch der PV-Zellen führen.
• Die Entwicklung eines kostengünstigen Herstellverfahrens des PV- Moduls, das sich für eine kontinuierliche Herstellung eignet.
• die Entwicklung eines Formgebungsverfahrens des PV-Moduls, das eine sphärische Form abbildet.
• die Entwicklung einer Kleberrezeptur, die eine ausreichende Witterungsstabilität über einen langen Zeitraum gewährleistet, beispielsweise über maximal 30 Jahre.
• die Entwicklung einer Kleberrezeptur, die eine ausreichende Elastizität über einen langen Zeitraum gewährleistet.
• Ferner muß die Abdeckung inert gegen die üblichen Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Regen oder Hagel sein
• .die Entwicklung einer Barrierefolie, die eine ausreichende
Witterungsstabilität über einen langen Zeitraum gewährleistet.
Lösung
Die erfindungsgemäßen Aufgaben werden wie folgt gelöst:
Der schematische Aufbau der erfindungsgemäßen Lösung ist in Figur 1 beschrieben. Er besteht aus einer Kunststoff-Scheibe, einer elastischen Zwischenschicht mit eingebetteten PV-Zellen und einer Barriere-Folie oder einer zweiten
Kunststoffscheibe als Barriere-Platte.
Der Aufbau besteht aus einer witterungsbeständigen, transparenten Kunststoff- Scheibe aus einem thermoplastischen Kunststoff mit ausreichender mechanischer Festigkeit, z.B. PMMA (Polymethylmethacrylat) oder PC (Polycarbonat) mit ca. 5 mm Dicke. Die Dicke der transparenten Kunststoff-Scheibe aus einem thermoplastischen Kunststoff beträgt zwischen 1 mm und 10 mm, bevorzugt 2 mm bis 8 mm und ganz Seite 5 von 39 besonders bevorzugt 3 mm bis 6 mm, einer im Gebrauchstemperaturbereich (-40 bis +80 Grad C) dauerelastischen Zwischenschicht (z.B. einem Polyacrylat oder einem Silikon mit ca. 0,1 mm - 5,0 mm Dicke, bevorzugt zwischen 0,15 mm - 4,5 mm und ganz besonders bevorzugt 0,2 mm - 4,0 mm Dicke), in der die PV-Zellen eingebettet sind und einer Barriereschicht oder Barriereplatte, die die PV-Zellen vor äußeren mechanischen und klimatischen Einflüssen schützt (z.B. PET, PVF, PMMA, PC mit ca. 0,1 mm - 4,0 mm Dicke).
Polycarbonate sind in der Fachwelt bekannt. Polycarbonate können formal als Polyester aus Kohlensäure und aliphatischen oder aromatischen Dihydroxy- Verbindungen betrachtet werden. Sie sind leicht zugänglich durch Umsetzung von Diglykolen oder Bisphenolen mit Phosgen bzw. Kohlensäurediestern in
Polykondensations- bzw. Umesterungsreaktionen.
Hierbei sind Polycarbonate bevorzugt, die sich von Bisphenolen ableiten. Zu diesen Bisphenolen gehören insbesondere 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol A), 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)-butan (Bisphenol B), 1 ,1 -Bis(4-hydroxyphenyl)cyclohexan (Bisphenol C), 2,2'-Methylendiphenol (Bisphenol F), 2,2-Bis(3,5-dibrom- 4-hydroxyphenyl)propan (Tetrabrombisphenol A) und 2,2-Bis(3,5-dimethyl-4- hydroxyphenyl)propan (Tetramethylbisphenol A).
Üblich werden derartige aromatische Polycarbonate durch
Grenzflächenpolykondensation oder Umesterung hergestellt, wobei Einzelheiten in Encycl. Polym. Sei. Engng. 1 1 , 648-718 dargestellt sind.
Bei der Grenzflächenpolykondensation werden die Bisphenole als wäßrige, alkalische Lösung in inerten organischen Lösungsmitteln, wie beispielsweise
Methylenchlorid, Chlorbenzol oder Tetra hydrofu ran, emulgiert und in einer
Stufenreaktion mit Phosgen umgesetzt. Als Katalysatoren gelangen Amine, bei sterisch gehinderten Bisphenolen auch Phasentransferkatalysatoren zum Einsatz. Die resultierenden Polymere sind in den verwendeten organischen Lösungsmitteln löslich. Seite 6 von 39
Über die Wahl der Bisphenole können die Eigenschaften der Polymere breit variiert werden. Bei gleichzeitigem Einsatz unterschiedlicher Bisphenole lassen sich in Mehrstufen-Polykondensationen auch Block-Polymere aufbauen.
Cycloolefinische Polymere sind Polymere, die unter Verwendung von cyclischen Olefinen, insbesondere von polycyclischen Olefinen erhältlich sind.
Cyclische Olefine umfassen beispielsweise monocyclische Olefine, wie Cyclopenten, Cyclopentadien, Cyclohexen, Cyclohepten, Cycloocten sowie Alkylderivate dieser monocyclischen Olefine mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, wie Methyl, Ethyl oder Propyl, wie beispielsweise Methylcyclohexen oder Dimethylcyclohexen, sowie Acrylat- und/oder Methacrylatderivate dieser monocyclischen Verbindungen. Darüber hinaus können auch Cycloalkane mit olefinischen Seitenketten als cyclische Olefine verwendet werden, wie beispielsweise Cyclopentylmethacrylat.
Bevorzugt sind verbrückte, polycyclische Olefinverbindungen. Diese polycyclischen Olefinverbindungen können die Doppelbindung sowohl im Ring aufweisen, es handelt sich hierbei um verbrückte polycyclische Cycloalkene, als auch in
Seitenketten. Hierbei handelt es sich um Vinylderivate, Allyloxycarboxyderivate und (Meth)acryloxyderivate von polycyclischen Cycloalkanverbindungen. Diese
Verbindungen können des weiteren Alkyl-, Aryl- oder Aralkylsubstituenten aufweisen.
Beispielhafte polycyclische Verbindungen sind, ohne daß hierdurch eine
Einschränkung erfolgen soll, Bicyclo[2.2.1]hept-2-en (Norbornen), Bicyclo[2.2.1]hept- 2,5-dien (2,5-Norbornadien), Ethyl-bicyclo[2.2.1]hept-2-en (Ethylnorbornen),
Ethylidenbicyclo[2.2.1]hept-2-en (Ethyliden-2-norbornen), Phenylbicyclo[2.2.1]hept-2- en, Bicyclo[4.3.0]nona-3,8-dien, Tricyclo[4.3.0.1 2 ' 5 ]-3-decen, Tricyclo[4.3.0.1 2 ' 5 ]- 3,8-decen-(3,8-dihydrodicyclopentadien), Tricyclo[4.4.0.1 2 ' 5 ]-3-undecen,
Tetracyclo[4.4.0.1 2 ' 5 ,1 7 ' 10 ]-3-dodecen, Ethyliden-tetracyclo[4.4.0.1 2 ' 5 .1 7 ' 10 ]-3-dodecen, Methyloxycarbonyltetracyclo[4.4.0.1 2,5 ,1 7,10 ]-3-dodecen, Ethyliden-9- ethyltetracyclo[4.4.0.1 2 ' 5 ,1 7 ' 10 ]-3-dodecen, Pentacyclo[4.7.0.1 2 ' 5 ,O,O 3 ' 13 ,1 9 ' 12 ]-3- pentadecen, Pentacyclo[6.1 .1 3 ' 6 .0 2 ' 7 .0 9,13 ]-4-pentadecen, Seite 7 von 39
Hexacyclo[6.6.1 .1 3 6 .1 10 ' 13 .0 2 ' 7 .0 9 ' 14 ]-4-heptadecen,
Dimethylhexacyclo[6.6.1 .1 3 6 .1 10 ' 13 .0 2 ' 7 .0 9 ' 14 ]-4-heptadecen,
Bis(allyloxycarboxy)tricyclo[4.3.0.1 2 ' 5 ]-decan, Bis(methacryloxy)tricyclo[4.3.0.1 2 ' 5 ]- decan, Bis(acryloxy)tricyclo[4.3.0.1 2 ' 5 ]-decan.
Die cycloolefinischen Polymere werden unter Verwendung von zumindest einer der zuvor beschriebenen cycloolefinischen Verbindungen, insbesondere der
polycyclischen Kohlenwasserstoffverbindungen hergestellt. Darüber hinaus können bei der Herstellung der cycloolefinischen Polymere weitere Olefine verwendet werden, die mit den zuvor genannten cycloolefinischen Monomeren copolymerisiert werden können. Hierzu gehören u.a. Ethylen, Propylen, Isopren, Butadien,
Methylpenten, Styrol und Vinyltoluol.
Die meisten der zuvor genannten Olefine, insbesondere auch die Cycloolefine und Polycycloolefine, können kommerziell erhalten werden. Darüber hinaus sind viele cyclische und polycyclische Olefine durch Diels-Alder-Additionsreaktionen erhältlich. Die Herstellung der cycloolefinischen Polymere kann auf bekannte Art und Weise erfolgen, wie dies u.a. in den japanischen Patentschriften 1 1818/1972, 43412/1983, 1442/1986 und 19761/1987 und den japanischen Offenlegungsschriften Nr.
75700/1975, 129434/1980, 127728/1983, 168708/1985, 271308/1986, 221 118/1988 und 180976/1990 und in den Europäischen Patentanmeldungen EP-A-0 6 610 851 , EP-A-0 6 485 893, EP-A-0 6 407 870 und EP-A-0 6 688 801 dargestellt ist.
Die cycloolefinischen Polymere können beispielsweise unter Verwendung von Aluminiumverbindungen, Vanadiumverbindungen, Wolframverbindungen oder Borverbindungen als Katalysator in einem Lösungsmittel polymerisiert werden.
Es wird angenommen, daß die Polymerisation je nach den Bedingungen,
insbesondere dem eingesetzten Katalysator, unter Ringöffnung oder unter Öffnung der Doppelbindung erfolgen kann.
Darüber hinaus ist es möglich, cycloolefinische Polymere durch radikalische
Polymerisation zu erhalten, wobei Licht oder ein Initiator als Radikalbildner verwendet wird. Dies gilt insbesondere für die Acryloylderivate der Cycloolefine Seite 8 von 39 und/oder Cycloalkane. Diese Art der Polymerisation kann sowohl in Lösung als auch in Substanz erfolgen.
Durch die Verwendung von Kunststoff, bevorzugt von PMMA, als Deckscheibe in einer Schichtdicke, wie sie auch in konventionellen Glas-Modulen zur Anwendung kommt, wird eine Gewichtseinsparung in der Größenordnung von 50% erreicht.
Ein weiterer bevorzugter Kunststoff umfaßt Poly(meth)acrylate. Diese Polymere werden im Allgemeinen durch radikalische Polymerisation von Mischungen erhalten, die (Meth)acrylate enthalten. Der Ausdruck (Meth)acrylate umfaßt Methacrylate und Acrylate sowie Mischungen aus beiden.
Diese Monomere sind weithin bekannt. Zu diesen gehören unter anderem
(Meth)acrylate, die sich von gesättigten Alkoholen ableiten, wie beispielsweise Methylacrylat, Ethyl(meth)acrylat, Propyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, tert.-Butyl(meth)acrylat, Pentyl(meth)acrylat und 2-Ethylhexyl(meth)acrylat;
(Meth)acrylate, die sich von ungesättigten Alkoholen ableiten, wie z. B.
Oleyl(meth)acrylat, 2-Propinyl(meth)acrylat, Allyl(meth)acrylat, Vinyl(meth)acrylat; Aryl(meth)acrylate, wie Benzyl(meth)acrylat oder Phenyl(meth)acrylat, wobei die Arylreste jeweils unsubstituiert oder bis zu vierfach substituiert sein können;
Cycloalkyl(meth)acrylate, wie 3-Vinylcyclohexyl(meth)acrylat, Bornyl(meth)acrylat; Hydroxylalkyl(meth)acrylate, wie 3-Hydroxypropyl(meth)acrylat, 3,4- Dihydroxybutyl(meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat,
2-Hydroxypropyl(meth)acrylat; Glycoldi(meth)acrylate, wie 1 ,4- Butandioldi(meth)acrylat, (Meth)acrylate von Etheralkoholen, wie
Tetrahydrofurfuryl(meth)acrylat, Vinyloxyethoxyethyl(meth)acrylat; Amide und Nitrile der (Meth)acrylsäure, wie N-(3-Dimethylaminopropyl)(meth)acrylamid,
N-(Diethylphosphono)(meth)acrylamid, 1 -Methacryloylamido-2-methyl-2-propanol; schwefelhaltige Methacrylate, wie Ethylsulfinylethyl(meth)acrylat, 4- Thiocyanatobutyl(meth)acrylat, Ethylsulfonylethyl(meth)acrylat,
Thiocyanatomethyl(meth)acrylat, Methylsulfinylmethyl(meth)acrylat,
Bis((meth)acryloyloxyethyl)sulfid; mehrwertige (Meth)acrylate, wie Seite 9 von 39
Trimethyloylpropantri(meth)acrylat, Pentaerythrittetra(meth)acrylat und
Pentaerythrittri(meth)acrylat.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthalten diese Mischungen mindestens 40 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 60 Gew.-% und besonders bevorzugt mindestens 80 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der
Monomere, Methylmethacrylat.
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 , Hepten-1 ; verzweigte Alkene, wie beispielsweise Vinylcyclohexan, 3,3-Dimethyl-1 -propen, 3-Methyl-1 -diisobutylen, 4-Methylpenten-1 ; Acrylnitril; Vinylester, wie Vinylacetat; Styrol, substituierte Styrole mit einem Alkylsubstituenten in der Seitenkette, wie z. B. α-Methylstyrol und a -Ethylstyrol, substituierte Styrole mit einem Alkylsubstituenten am Ring, wie
Vinyltoluol und p-Methylstyrol, halogenierte Styrole, wie beispielsweise
Monochlorstyrole, Dichlorstyrole, Tribromstyrole und Tetrabromstyrole;
Heterocyclische Vinylverbindungen, wie 2-Vinylpyridin, 3-Vinylpyridin, 2-Methyl-5- vinylpyridin, 3-Ethyl-4-vinylpyridin, 2,3-Dimethyl-5-vinylpyridin, Vinylpyrimidin, Vinylpiperidin, 9-Vinylcarbazol, 3-Vinylcarbazol, 4-Vinylcarbazol, 1 -Vinylimidazol,
2- Methyl-1 -vinylimidazol, N-Vinylpyrrolidon, 2-Vinylpyrrolidon, N-Vinylpyrrolidin,
3- Vinylpyrrolidin, N-Vinylcaprolactam, N-Vinylbutyrolactam, Vinyloxolan, Vinylfuran, Vinylthiophen, Vinylthiolan, Vinylthiazole und hydrierte Vinylthiazole, Vinyloxazole und hydrierte Vinyloxazole; Vinyl- und Isoprenylether; Maleinsäurederivate, wie beispielsweise Maleinsäureanhydrid, Methylmaleinsäureanhydrid, Maleinimid, Methylmaleinimid; und Diene, wie beispielsweise Divinylbenzol.
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. Seite 10 von 39
Die Polymerisation wird im Allgemeinen mit bekannten Radikalinitiatoren gestartet. Zu den bevorzugten Initiatoren gehören unter anderem die in der Fachwelt weithin bekannten Azoinitiatoren, wie AIBN und 1 ,1 -Azobiscyclohexancarbonitril, sowie Peroxyverbindungen, wie Methylethylketonperoxid, Acetylacetonperoxid,
Dilaurylperoxyd, tert.-Butylper-2-ethylhexanoat, Ketonperoxid,
Methylisobutylketonperoxid, Cyclohexanonperoxid, Dibenzoylperoxid, tert.- Butylperoxybenzoat, tert.-Butylperoxyisopropylcarbonat, 2,5-Bis(2-ethylhexanoyl- peroxy)-2,5-dimethylhexan, tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat, tert.-Butylperoxy- 3,5,5-trimethylhexanoat, Dicumylperoxid, 1 ,1 -Bis(tert.-butylperoxy)cyclohexan, 1 ,1-Bis(tert.-butylperoxy)3,3,5-trimethylcyclohexan, Cumylhydroperoxid, tert.- Butylhydroperoxid, Bis(4-tert.-butylcyclohexyl)peroxydicarbonat, Mischungen von zwei oder mehr der vorgenannten Verbindungen miteinander sowie Mischungen der vorgenannten Verbindungen mit nicht genannten Verbindungen, die ebenfalls Radikale bilden können.
Diese Verbindungen werden häufig in einer Menge von 0,01 Gew.-% bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5 Gew.-% bis 3 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der
Monomeren, eingesetzt.
Die zuvor genannten Polymere können einzeln oder als Mischung verwendet werden. Hierbei können auch verschiedene Polycarbonate, Poly(meth)acrylate oder cycloolefinische Polymere eingesetzt werden, die sich beispielsweise im
Molekulargewicht oder in der Monomerzusammensetzung unterscheiden.
Die erfindungsgemäßen Kunststoffsubstrate können beispielsweise aus
Formmassen der zuvor genannten Polymere hergestellt werden. Hierbei werden im Allgemeinen thermoplastische Formgebungsverfahren eingesetzt, wie Extrusion oder Spritzguß.
Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts M w der erfindungsgemäß als Formmasse zur Herstellung der Kunststoffsubstrate zu verwendenden Homo- und/oder
Copolymere kann in weiten Bereichen schwanken, wobei das Molekulargewicht üblicherweise auf den Anwendungszweck und die Verarbeitungsweise der
Formmasse abgestimmt wird. Im Allgemeinen liegt es aber im Bereich zwischen Seite 11 von 39
20 000 und 1 000 000 g/mol, vorzugsweise 50 000 bis 500 000 g/mol und besonders bevorzugt 80 000 bis 300 000 g/mol, ohne daß hierdurch eine Einschränkung erfolgen soll.
Des Weiteren können die Kunststoffsubstrate durch Gußkammerverfahren erzeugt werden. Hierbei werden beispielsweise geeignete (Meth)acrylmischungen in einer Form gegeben und polymerisiert. Derartige (Meth)acrylmischungen weisen im
Allgemeinen die zuvor dargelegten (Meth)acrylate, insbesondere Methylmethacrylat auf.
Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts M w der Polymere, die durch
Gusskammerverfahren hergestellt werden, ist im Allgemeinen höher als das
Molekulargewicht von Polymeren, die in Formmassen verwendet werden. Hierdurch ergeben sich eine Reihe bekannter Vorteile. Im Allgemeinen liegt das Gewichtsmittel des Molekulargewichts von Polymeren, die durch Gusskammerverfahren hergestellt werden im Bereich von 500 000 bis 10 000 000 g/mol, ohne dass hierdurch eine Beschränkung erfolgen soll.
Des Weiteren können die (Meth)acrylmischungen die zuvor dargelegten Copolymere sowie, insbesondere zur Einstellung der Viskosität, Polymere, insbesondere
Poly(meth)acrylate, enthalten.
Darüber hinaus können die zur Herstellungen der Kunststoffsubstrate zu
verwendenden Formmassen sowie die Acrylharze übliche Zusatzstoffe aller Art enthalten. Hierzu gehören unter anderem Antistatika, Antioxidantien,
Entformungsmittel, Flammschutzmittel, Schmiermittel, Farbstoffe,
Fließverbesserungsmittel, Füllstoffe, Lichtstabilisatoren und organische
Phosphorverbindungen, wie Phosphite, Phosphorinane, Phospholane oder
Phosphonate, Pigmente, Verwitterungsschutzmittel und Weichmacher. Die Menge an Zusatzstoffen ist jedoch auf den Anwendungszweck beschränkt. Seite 12 von 39
Die Kunststoffsubstrate aus PMMA können gegebenenfalls schlagzäh ausgerüstet sein.
Schlagzähmodifizierter Poly(meth)acrylat-Kunststoff
Der schlagzähmodifizierte Poly(meth)acrylat-Kunststoff besteht aus 20 Gew.-% bis 80 Gew.-%, bevorzugt 30 Gew.-% bis 70 Gew.-% einer Poly(meth)acrylat-Matrix und 80 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bevorzugt 70 Gew.-% bis 30 Gew.-% Elastomerteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 10 bis 150 nm (Messung z. B. mit der Ultrazentrifugenmethode).
Bevorzugt weisen die in der Poly(meth)acrylat-Matrix verteilten Elastomerteilchen einen Kern mit einer weichen Elastomerphase und einer daran gebundenen
Hartphase auf.
Der schlagzähmodifizierte Poly(meth)acrylat-Kunststoff (szPMMA) besteht aus einem Anteil Matrixpolymer, polymerisiert aus mindestens 80 Gew.-% Einheiten
Methylmethacrylat sowie gegebenenfalls 0 Gew.-% bis 20 Gew.-% Einheiten von mit Methylmethacrylat copolymerisierbaren Monomeren und einem in der Matrix verteilten Anteil an Schlagzähmodifizierungsmitteln auf Basis von vernetzten
Poly(meth)acrylaten
Das Matrixpolymer besteht insbesondere aus 80 Gew.-% bis 100 Gew.-%, vorzugsweise zu 90 Gew.-% - 99,5 Gew.-%, aus radikalisch polymerisierten
Methylmethacrylat-Einheiten und gegebenenfalls zu 0 Gew.-% - 20 Gew.-%, bevorzugt zu 0,5 Gew.-% - 10 Gew.-% aus weiteren radikalisch polymerisierbaren Comonomeren, z. B. d- bis C4-Alkyl(meth)acrylaten, insbesondere Methylacrylat, Ethylacrylat oder Butylacrylat. Vorzugsweise liegt das mittlere Molekulargewicht M w (Gewichtsmittel) der Matrix im Bereich von 90.000 g/mol bis 200.000 g/mol, insbesondere 100.000 g/mol bis 150.000 g/mol (Bestimmung von M w mittels
Gelpermeationschromatographie unter Bezug auf Polymethylmethacrylat als
Eichstandard) entsprechen. Die Bestimmung des Molekulargewichts M w kann Seite 13 von 39 beispielsweise per Gelpermeationschromatographie oder per Streulichtmethode erfolgen (siehe z. B. H. F. Mark et al., Encyclopedia of Polymer Science and
Engineering, 2nd. Edition, Vol. 10, Seiten 1 ff., J. Wiley, 1989).
Bevorzugt ist ein Copolymer aus 90 bis 99,5 Gew.-% Methylmethacrylat und 0,5 bis 10 Gew.-% Methylacrylat. Die Vicaterweichungstemperaturen VET (ISO 306-B50) können im Bereich von mindestens 85, bevorzugt von 95 bis 1 15 °C liegen.
Das Schlagzähmodifizierungsmittel
Die Polymethacrylat-Matrix enthält ein Schlagzähmodifizierungsmittel, welches z. B. ein zwei- oder dreischalig aufgebautes Schlagzähmodifizierungsmittel sein kann.
Schlagzähmodifizierungsmittel für Polymethacrylat-Kunststoffe sind hinlänglich bekannt. Herstellung und Aufbau von schlagzähmodifizierten Polymethacrylat- Formmassen sind z. B. in EP-A 0 1 13 924, EP-A 0 522 351 , EP-A 0 465 049 und EP- A 0 683 028 beschrieben.
Schlagzähmodifizierungsmittel
In der Polymethacrylat-Matrix sind 1 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bevorzugt 2 Gew.-% bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 3 Gew.-% bis 15 Gew.-%, insbesondere 5 Gew.-% bis 12 Gew.-% eines Schlagzähmodifizierungsmittels, das eine Elastomerphase aus vernetzten Polymerisatteilchen ist, enthalten. Das Schlagzähmodifizierungsmittel wird in an sich bekannter Weise durch Perlpolymerisation oder durch
Emulsionspolymerisation erhalten.
Im einfachsten Fall handelt es sich um, mittels Perlpolymerisation erhältliche, vernetzte Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 10 nm bis 150 nm, bevorzugt 20 nm bis 100 nm, insbesondere 30 nm bis 90 nm. Diese bestehen in der Regel aus mindestens 40 Gew.-%, bevorzugt 50 Gew.-% - 70 Gew.-%
Methylmethacrylat, 20 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bevorzugt 25 Gew.-% bis 35 Gew.-% Seite 14 von 39
Butylacrylat sowie 0,1 Gew.-% bis 2 Gew.-%, bevorzugt 0,5 Gew.-% bis 1 Gew.-% Gew.-% eines vernetzenden Monomeren, z. B. einem mehrfunktionellen
(Meth)acrylat wie z. B. Allylmethacrylat und gegebenenfalls weiteren Monomeren wie z. B. 0 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-% an C1 -C4- Alkylmethacrylaten, wie Ethylacrylat oder Butylmethacrylat, bevorzugt Methylacrylat, oder anderen vinylisch polymerisierbaren Monomeren wie z. B. Styrol.
Bevorzugte Schlagzähmodifizierungsmittel sind Polymerisatteilchen, die einen zwei- oder einen dreischichtigen Kern-Schale-Aufbau aufweisen können und durch
Emulsionspolymerisation erhalten werden (s. z. B. EP-A 0 1 13 924, EP-A 0 522 351 , EP-A 0 465 049 und EP-A 0 683 028). Geeignete Teilchengrößen dieser
Emulsionspolymerisate müssen jedoch für die Zwecke der Erfindung im Bereich von 10 nm - 150 nm, bevorzugt 20 nm bis 120 nm, besonders bevorzugt 50 nm - 100 nm.
Ein dreischichtiger bzw. dreiphasiger Aufbau mit einem Kern und zwei Schalen kann wie folgt beschaffen sein. Eine innerste (harte) Schale kann z. B im Wesentlichen aus Methylmethacrylat, geringen Anteilen von Comonomeren, wie z. B. Ethylacrylat und einem Vernetzeranteil, z. B. Allylmethacrylat, bestehen. Die mittlere (weiche) Schale kann z. B. aus Butylacrylat und gegebenenfalls Styrol aufgebaut sein, während die äußerste (harte) Schale im wesentlichen meist dem Matrixpolymerisat entspricht, wodurch die Verträglichkeit und gute Anbindung an die Matrix bewirkt wird. Der Polybutylacrylat-Anteil am Schlagzähmodifizierungsmittel ist entscheidend für die schlagzähe Wirkung und liegt bevorzugt im Bereich von 20 Gew.-% bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt im Bereich von 25 Gew.-% bis 35 Gew.-%.
Schlagzähmodifizierte Polymethacrylat-Formmassen
Im Extruder können das Schlagzähmodifizierungsmittel und Matrix-Polymerisat zu schlagzähmodifizierten Polymethacrylat-Formmassen in der Schmelze vermischt werden. Das ausgetragene Material wird in der Regel zunächst zu Granulat Seite 15 von 39 geschnitten. Dieses kann mittels Extrusion oder Spritzguß zu Formkörpern, wie Platten oder Spritzgußteilen weiterverarbeitet werden.
Zweiphasiger Schlagzähmodifier gemäß EP 0 528 196 A1
Bevorzugt, insbesondere zur Folienherstellung, jedoch nicht auf diese beschränkt, wird ein, im Prinzip aus EP 0 528 196 A1 bekanntes System verwendet, das ein zweiphasiges, schlagzähmodifiziertes Polymerisat ist aus: a1 ) 10 Gew.-% bis 95 Gew.-% einer zusammenhängenden Hartphase mit einer Glasübergangstemperatur T mg über 70 °C, aufgebaut aus a1 1 ) 80 Gew.-% bis 100 Gew.-% (bezogen auf a1 ) Methylmethacrylat und
a12) 0 Gew.-% bis 20 Gew.-% eines oder mehrerer weiterer ethylenisch ungesättigter, radikalisch polymerisierbarer
Monomeren, und a2) 90 Gew.-% bis 5 Gew.-% einer in der Hartphase vorteilten Zähphase mit einer Glasübergangstemperatur T mg unter -10 °C, aufgebaut aus a21 ) 50 Gew.-% bis 99,5 Gew.-% eines C 1 -C 10 -Alkylacrylats (bezogen auf a2)
a22) 0,5 Gew.-% bis 5 Gew.-% eines vernetzenden Monomeren mit zwei oder mehr ethylenisch ungesättigten, radikalisch
polymerisierbaren Resten, und
a23) gegebenenfalls weiteren ethylenisch ungesättigten, radikalisch polymerisierbaren Monomeren, wobei wenigstens 15 Gew.-% der Hartphase a1 ) mit der Zähphase a2) kovalent verknüpft sind. Seite 16 von 39
Das zweiphasige Schlagzähmodifizierungsmittel kann durch eine zweistufige
Emulsionspolymerisation in Wasser erzeugt werden, wie z. B. in DE-A 38 42 796 beschrieben. In der ersten Stufe wird die Zähphase a2) erzeugt, die zu mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise zu mehr als 80 Gew.-%, aus niederen Alkylacrylaten aufgebaut ist, woraus sich eine Glasübergangstemperatur T mg dieser Phase von unter -10 °C ergibt. Als vernetzende Monomere a22) werden (Meth)acrylester von Diolen, wie beispielsweise Ethylenglykoldimethacrylat oder 1 ,4- Butandioldimethacrylat, aromatische Verbindungen mit zwei Vinyl- oder Allylgruppen, wie beispielsweise Divinylbenzol, oder andere Vernetzer mit zwei ethylenisch ungesättigten, radikalisch polymerisierbaren Resten, wie z. B. Allylmethacrylat als Pfropfvern etzer, eingesetzt. Als Vernetzer mit drei oder mehr ungesättigten, radikalisch polymerisierbaren Gruppen, wie Allylgruppen oder (Meth)acrylgruppen, seien beispielhaft Triallylcyanurat, Trimethylolpropan-triacrylat und -trimethacrylat sowie Pentaerythrit-tetraacrylat und -tetramethacrylat genannt. Weitere Beispiele sind hierzu in US 4,513,1 18 angegeben.
Die unter a23) genannten ethylenisch ungesättigten, radikalisch polymerisierbaren Monomeren können beispielsweise Acryl- bzw. Methacrylsäure sowie deren
Alkylester mit 1 - 20 Kohlenstoffatomen, sofern noch nicht genannt, sein, wobei der Alkylrest linear, verzweigt oder cyclisch sein kann. Des Weiteren kann a23) weitere radikalisch polymerisierbare aliphatische Comonomere, die mit den Alkylacrylaten a21 ) copolymerisierbar sind, umfassen. Jedoch sollen nennenswerte Anteile an aromatischen Comonomeren, wie Styrol, alpha-Methylstyrol oder Vinyltoluol ausgeschlossen bleiben, da sie - vor allem bei Bewitterung - zu unerwünschten Eigenschaften der Formmasse A führen.
Bei der Erzeugung der Zähphase in der ersten Stufe muß die Einstellung der
Teilchengröße und deren Uneinheitlichkeit genau beachtet werden. Dabei hängt die Teilchengröße der Zähphase im Wesentlichen von der Konzentration des Emulgators ab. Vorteilhafterweise kann die Teilchengröße durch den Einsatz eines Saatlatex gesteuert werden. Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße (Gewichtsmittel) unter 130 nm, vorzugsweise unter 70 nm, und mit einer Uneinheitlichkeit U 80 der Seite 17 von 39
Teilchengröße unter 0,5, (U 80 wird aus einer integralen Betrachtung der
Teilchengrößenverteilung, die per Ultrazentrifuge bestimmt wird, ermittelt. Es gilt: Uso = [(rgo - rio) / r 50 ] - 1 , wobei ri 0 , r 50 , r 90 = mittlerer integraler Teilchenradius für den gilt 10,50,90 % der Teilchenradien liegen unter und 90,50,10 % der Teilchenradien liegen über diesem Wert) vorzugsweise unter 0,2, werden mit
Emulgatorkonzentrationen von 0,15 Gew.-% bis 1 ,0 Gew.-%, bezogen auf die Wasserphase, erreicht. Dies gilt vor allem für anionische Emulgatoren, wie beispielsweise die besonders bevorzugten alkoxylierten und sulfatierten Paraffine. Als Polymerisationsinitiatoren werden z. B. 0,01 Gew.-% bis 0,5 Gew.-% Alkali- oder Ammoniumperoxodisulfat, bezogen auf die Wasserphase eingesetzt und die
Polymerisation wird bei Temperaturen von 20 bis 100 °C ausgelöst. Bevorzugt werden Redox-Systeme, beispielsweise eine Kombination aus 0,01 bis 0,05 Gew.-% organischem Hydroperoxid und 0,05 Gew.-% bis 0,15 Gew.-%
Natriumhydroxymethylsulfinat, bei Temperaturen von 20 bis 80 °C verwendet.
Die mit der Zähphase a2) zumindest zu 15 Gew.-% kovalent verbundene Hartphase a1 ) weist eine Glasübergangstemperatur von wenigstens 70 °C auf und kann ausschließlich aus Methylmethacrylat aufgebaut sein. Als Comonomere a12) können bis zu 20 Gew.-% eines oder mehrerer weiterer ethylenisch ungesättigter, radikalisch polymerisierbarer Monomerer in der Hartphase enthalten sein, wobei Alkyl(meth)acrylate, vorzugsweise Alkylacrylate mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, in solchen Mengen eingesetzt werden, daß die oben genannte
Glasübergangstemperatur nicht unterschritten wird.
Die Polymerisation der Hartphase a1 ) verläuft in einer zweiten Stufe ebenfalls in Emulsion unter Verwendung der üblichen Hilfsmittel, wie sie beispielsweise auch zur Polymerisation der Zähphase a2) verwandt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Hartphase niedermolekulare und/oder einpolymerisierte UV-Absorber in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,5 - 5 Gew.-%, bezogen auf A als Bestandteil der comonomeren
Komponenten a12) in der Hartphase. Beispielhaft für die polymerisierbaren UV- Seite 18 von 39
Absorber, wie sie u.a. in der US 4 576 870 beschrieben sind, seien 2-(2'- Hydroxyphenyl)-5-methacrylamidobenzotriazol oder 2-Hydroxy-4- methacryloxybenzophenon genannt. Niedermolekulare UV-Absorber können beispielsweise Derivate des 2-Hydroxybenzophenons oder des 2- Hydroxyphenylbenzotriazols oder Salicylsäurephenylester sein. Im Allgemeinen weisen die niedermolekularen UV-Absorber ein Molekulargewicht von weniger als 2 x
3
10 (g/mol) auf. Besonders bevorzugt sind UV-Absorber mit geringer Flüchtigkeit bei der Verarbeitungstemperatur und homogener Mischbarkeit mit der Hartphase a1 ) des Polymerisats A.
Besonders bevorzugte Formmassen, die Poly(meth)acrylate umfassen, sind unter dem Handelsnamen PLEXIGLAS ® von der Fa. Evonik Röhm kommerziell erhältlich.
Bevorzugte Formmassen, die cycloolefinische Polymere umfassen, können unter dem Handelsnamen Topas® von Ticona und Zeonex® von Nippon Zeon bezogen werden. Polycarbonat-Formmassen sind beispielsweise unter dem Handelsnamen Makroion® von Bayer oder Lexan® von General Electric erhältlich.
Besonders bevorzugt umfaßt der Kunststoff mindestens 80 Gew.-%, insbesondere mindestens 90 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Substrats,
Poly(meth)acrylate, Polycarbonate und/oder cycloolefinische Polymere.
Besonders bevorzugt bestehen die Kunststoffsubstrate aus Polymethylmethacrylat, wobei das Polymethylmethacrylat übliche Additive enthalten kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform können Kunststoffe eine
Schlagzähigkeit gemäß ISO 179/1 von mindestens 10 kJ/m 2 , bevorzugt mindestens 15 kJ/m 2 aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Kunststoff mit einer
Kratzfestbeschichtung versehen sein. Seite 19 von 39
Kratzfeste Siloxanlacke, die zur Herstellung der Beschichtung dienen können, sind an sich bekannt und werden zur Ausrüstung von polymeren Verglasungsmaterialien eingesetzt. Sie zeichnen sich aufgrund ihres anorganischen Charakters durch gute Beständigkeit gegenüber UV-Strahlung und Witterungseinflüssen aus. Die
Herstellung derartiger Lacke wird beispielsweise in EP-A-0 073911 beschrieben. Üblich sind unter anderem Lacke, die neben den Siloxan-Kondensationsprodukten Wasser und/oder Alkohol als Lösungsmittel enthalten.
Diese Siloxanlacke können unter anderem durch Kondensation oder Hydrolyse von organischen Siliciumverbindungen der allgemeinen Formel (I) worin R 1 eine 1 bis 20 Kohlenstoffatome aufweisende Gruppe, X ein Alkoxyrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder ein Halogen und n eine ganze Zahl von 0 bis 3 darstellt, wobei verschiedene Reste X oder R 1 jeweils gleich oder unterschiedlich sein können, erhalten werden.
Der Ausdruck "eine 1 bis 20 Kohlenstoffatome aufweisende Gruppe" kennzeichnet Reste organischer Verbindungen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen. Er umfaßt Alkyl-, Cycloalkyl-, aromatische Gruppen, Alkenylgruppen und Alkinylgruppen mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, sowie heteroaliphatische und heteroaromatische Gruppen, die neben Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen insbesondere Sauerstoff-, Stickstoff-, Schwefel- und Phosphoratome aufweisen. Dabei können die genannten Gruppen verzweigt oder nicht verzweigt sein, wobei der Rest R 1 substituiert oder unsubstituiert sein kann. Zu den Substituenten gehören insbesondere Halogene, 1 bis 20
Kohlenstoff aufweisende Gruppen, Nitro-, Sulfonsäure-, Alkoxy-, Cycloalkoxy-, Alkanoyl-, Alkoxycarbonyl-, Sulfonsäureester-, Sulfinsäure-, Sulfinsäureester-, Thiol-, Cyanid-, Epoxy-, (Meth)acryloyl-, Amino- und Hydroxygruppen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Ausdruck "Halogen" ein Fluor-, Chlor-, Bromoder lodatom. Seite 20 von 39
Zu den bevorzugten Alkylgruppen gehören die Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Isopropyl-, 1 - Butyl-, 2-Butyl-, 2-Methylpropyl-, tert.-Butyl-, Pentyl-, 2-Methylbutyl-, 1 ,1 - Dimethylpropyl-, Hexyl-, Heptyl-, Octyl-, 1 ,1 ,3,3-Tetramethylbutyl-, Nonyl-, 1 -Decyl-, 2-Decyl-, Undecyl-, Dodecyl-, Pentadecyl- und die Eicosyl-Gruppe.
Zu den bevorzugten Cycloalkylgruppen gehören die Cyclopropyl-, Cyclobutyl-, Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Cycloheptyl- und die Cyclooctyl-Gruppe, die
gegebenenfalls mit verzweigten oder nicht verzweigten Alkylgruppen substituiert sind.
Zu den bevorzugten Alkenylgruppen gehören die Vinyl-, Allyl-, 2-Methyl-2-propen-, 2- Butenyl-, 2-Pentenyl-, 2-Decenyl- und die 2-Eicosenyl-Gruppe.
Zu den bevorzugten Alkinylgruppen gehören die Ethinyl-, Propargyl-, 2-Methyl-2- propin, 2-Butinyl-, 2-Pentinyl- und die 2-Decinyl-Gruppe.
Zu den bevorzugten Alkanoylgruppen gehören die Formyl-, Acetyl-, Propionyl-, 2- Methylpropionyl-, Butyryl-, Valeroyl-, Pivaloyl-, Hexanoyl-, Decanoyl- und die
Dodecanoyl-Gruppe.
Zu den bevorzugten Alkoxycarbonylgruppen gehören die Methoxycarbonyl-,
Ethoxycarbonyl-, Propoxycarbonyl-, Butoxycarbonyl-, tert.-Butoxycarbonyl-,
Hexyloxycarbonyl-, 2-Methylhexyloxycarbonyl-, Decyloxycarbonyl- oder
Dodecyloxycarbonyl-Gruppe.
Zu den bevorzugten Alkoxygruppen gehören die Methoxy-, Epoxy-, Propoxy-, Butoxy-, tert.-Butoxy-, Hexyloxy-, 2-Methylhexyloxy-, Decyloxy- oder Dodecyloxy- Gruppe.
Zu den bevorzugten Cycloalkoxygruppen gehören Cycloalkoxygruppen, deren Kohlenwasserstoffrest eine der vorstehend genannten bevorzugten
Cycloalkylgruppen ist. Seite 21 von 39
Zu den bevorzugten heteroaliphatischen Gruppen gehören die vorstehend
genannten bevorzugten Cycloalkylreste, in denen mindestens eine Kohlenstoff- Einheit durch O, S oder eine Gruppe NR 8 ersetzt ist und R 8 Wasserstoff, eine 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisende Alkyl-, eine 1 bis 6 Kohlenstoffatome aufweisende Alkoxy- oder eine Arylgruppe bedeutet.
Erfindungsgemäß bezeichnen aromatische Gruppen Reste ein oder mehrkerniger aromatischer Verbindungen mit vorzugsweise 6 bis 14, insbesondere 6 bis 12 C- Atomen. Heteroaromatische Gruppen kennzeichnen Arylreste, worin mindestens eine CH-Gruppe durch N ersetzt ist und/oder mindestens zwei benachbarte CH- Gruppen durch S, NH oder O ersetzt sind. Erfindungsgemäß bevorzugte aromatische oder heteroaromatische Gruppen leiten sich von Benzol, Naphthalin, Biphenyl, Diphenylether, Diphenylmethan, Diphenyldimethylmethan, Bisphenon,
Diphenylsulfon, Thiophen, Furan, Pyrrol, Thiazol, Oxazol, Imidazol, Isothiazol, Isoxazol, Pyrazol, 1 ,3,4-Oxadiazol, 2,5-Diphenyl-1 ,3,4-oxadiazol, 1 ,3,4-Thiadiazol, 1 ,3,4-Triazol, 2,5-Diphenyl-1 ,3,4-triazol, 1 ,2,5-Triphenyl-1 ,3,4-triazol, 1 ,2,4- Oxadiazol, 1 ,2,4-Thiadiazol, 1 ,2,4-Triazol, 1 ,2,3-Triazol, 1 ,2,3,4-Tetrazol,
Benzo[b]thiophen, Benzo[b]furan, Indol, Benzo[c]thiophen, Benzo[c]furan, Isoindol, Benzoxazol, Benzothiazol, Benzimidazol, Benzisoxazol, Benzisothiazol,
Benzopyrazol, Benzothiadiazol, Benzotriazol, Dibenzofuran, Dibenzothiophen, Carbazol, Pyridin, Pyrazin, Pyrimidin, Pyridazin, 1 ,3,5-Triazin, 1 ,2,4-Triazin, 1 ,2,4,5- Triazin, Chinolin, Isochinolin, Chinoxalin, Chinazolin, Cinnolin, 1 ,8-Naphthyridin, 1 ,5- Naphthyridin, 1 ,6-Naphthyridin, 1 ,7-Naphthyridin, Phthalazin, Pyridopyrimidin, Purin, Pteridin oder 4H-Chinolizin, Diphenylether, Anthracen und Phenanthren ab.
Bevorzugte Reste R 1 lassen sich durch die Formeln (II),
-(CH 2 ) m NH-[(CH 2 ) n -NH] p H worin m und n für eine Zahl von 1 bis 6, und p für null oder eins steht,
oder die Formel (III) Seite 22 von 39
O
H 2 C— CH-CH 2 -O— (CH 2 ) q - worin q für eine Zahl von 1 bis 6 steht, oder die Formel (IV) worin R Methyl oder Wasserstoff und r eine Zahl von 1 bis 6 bedeutet,
darstellen.
Ganz besonders bevorzugt stellt der Rest R 1 eine Methyl- oder Ethylgruppe dar.
Hinsichtlich der Definition der Gruppe X in Formel (I) bezüglich der Alkoxygruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatome sowie des Halogens sei auf die zuvor genannte Definition verwiesen, wobei der Alkylrest der Alkoxygruppe bevorzugt ebenfalls durch die zuvor dargelegten Formeln (II), (III) oder (IV) darstellbar ist. Bevorzugt stellt die Gruppe X ein Methoxy- oder Ethoxyrest oder ein Brom- oder Chloratom dar.
Diese Verbindungen können einzeln oder als Mischung verwendet werden, um Siloxanlacke herzustellen.
Je nach Anzahl der Halogene oder über Sauerstoff an das Silizium gebundene Alkoxygruppen bilden sich Ketten oder verzweigte Siloxane durch Hydrolyse bzw. Kondensation aus den Silanverbindungen der Formel (I). Bevorzugt weisen mindestens 60 Gew.-%, insbesondere mindestens 80 Gew.-% der eingesetzten Silanverbindungen mindestens drei Alkoxygruppen oder Halogenatome auf, bezogen auf das Gewicht der kondensierbaren Silane. Seite 23 von 39
Tetraalkoxysilane umfassen Tetramethoxysilan, Tetraethoxysilan,
Tetra-n-propoxysilan, Tetra-i-propoxysilan und Tetra-n-butoxysilane;
Trialkoxysilane umfassen Methyl-trimethoxysilan, Methyltriethoxysilan,
Ethyltrimethoxysilan, n-Propyltrimethoxysilan, n-Propyltriethoxysilan,
1- Propyltriethoxysilan, i-Propyl-trimethoxysilan, i-Propyl-tripropoxysilan,
n-Butyl-trimethoxysilan, n-Butyl-triethoxysilan, n-Pentyl-trimethoxysilan,
n-Hexyl-trimethoxysilan, n-Heptyl-trimethoxysilan, n-Octyl-trimethoxysilan,
Vinyl-trimethoxysilan, Vinyl-triethoxysilan, Cyclohexyl-triethoxysilan,
Cyclohexyl-triethoxysilan, Phenyl-trimethoxysilan, 3-Chlorpropyl-trimethoxysilan, 3-Chlorpropyl-triethoxysilan, 3,3,3-Trifluorpropyl-trimethoxysilan, 3,3,3-Trifluorpropyl triethoxysilan, 3-Aminopropyl-trimethoxysilan, 3-Aminopropyl-triethoxysilan,
2- Hydroxyethyl-trimethoxysilan, 2-Hydroxyethyl-triethoxysilan, 2-Hydroxypropyl- trimethoxysilan, 2-Hydroxypropyl-triethoxysilan, 3-Hydroxypropyl-trimethoxysilan,
3- Hydroxypropyl-triethoxysilan, 3-Mercaptopropyl-trimethoxysilan, 3-Mercaptopropyl triethoxysilan, 3-lsocyanatopropyl-trimethoxysilan, 3-lsocianatopropyl-triethoxysilan, 3-Glycidoxypropyl-trimethoxysilan, 3-Glycidoxypropyl-triethoxysilan,
2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyl-trimethoxysilan, 2-(3,4-Epoxycyclohexyl)ethyl- triethoxysilan, 3-(Meth)acryloxypropyl-trimethoxysilan, 3-(Meth)acryloxypropyl- triethoxysilan, 3-Ureidopropyl-trimethoxysilan und 3-Ureidopropyl-triethoxysilan;
Dialkoxysilane umfassen Dimethyldimethoxysilan, Dimethyl-diethoxysilan, Diethyl- dimethoxysilan, Diethyl-diethoxysilan, Di-n-propyl-dimethoxysilan,
Di-n-propyldiethoxysilan, Di-i-propyl-dimethoxysilan, Di-i-propyl-diethoxysilan, Di-n-butyl-dimethoxysilan, Di-n-butyldiethoxysilan, Di-n-pentyl-dimethoxysilan, Di-n-pentyl-diethoxysilan, Di-n-hexyl-dimethoxysilan, Di-n-hexyl-diethoxysilan, Di-n- peptyl-dimethoxysilan, Di-n-peptyl-diethoxysilan, Di-n-octyl-dimethoxysilan,
Di-n-octyl-diethoxysilan, Di-n-cyclohexyl-dimethoxysilan, Di-n-cyclohexyl- diethoxysilan, Diphenyl-dimethoxysilan und Diphenyl-diethoxysilan.
Besonders bevorzugt sind Methyltrimethoxysilan, Methyltriethoxysilan,
Ethyltrimethoxysilan und Ethyltriethoxysilan. Gemäß einem besonderen Aspekt der Seite 24 von 39 vorliegenden Erfindung beträgt der Anteil dieser besonders bevorzugten
Alkyltrialkoxysilanen mindestens 80 Gew.-%, insbesondere mindestens 90 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der eingesetzten Silanverbindungen.
Die zuvor beschriebenen Siloxanlacke können kommerziell unter dem
Handelsnamen Acriplex ® 100 und Acriplex ® 180 SR von Evonik Röhm GmbH erhalten werden.
Die Kunststoffscheibe kann plan oder z.B. durch vorhergehende Umformung gewölbt sein.
Der Krümmungsradius der Kunststoffscheibe kann zwischen 0,4 m und 100 m liegen, bevorzugt zwischen 0,5 m und 80 m und ganz besonders bevorzugt zwischen 0,6 m und 60 m.
Die dauerelastische Zwischenschicht muss einen niedrigen Elastizitätsmodul von maximal 500 MPa nach DIN ISO 527 aufweisen und eine gute Adhäsion zur
Kunststoffscheibe, zu den PV-Zellen sowie zur Barriereschicht haben. Die Adhäsion kann bei Bedarf durch einen Primer als Haftvermittler verbessert werden. Beispiele geeigneter Substrate für die elastische Zwischenschicht sind Acrylate (DuploCOLL ® VP20618 oder CPT 3000 von Fa. Lohmann), Silicone (Silgel ® 612 von Fa. Wacker), Polyurethane (Vestanat ® T / Oxyester T von Fa. Evonik) oder Thermoplastische Elastomere (TPU Krystalflex ® PE 429 von Fa. Huntsman)
Als Primer können Siliconharze in aliphatischem Kohlenwasserstoff (z.B. Primer der Fa. Wacker: Grundierung G 790) verwendet werden.
Als PV-Zellen können alle bekannten Zell-Typen wie z.B. monokristalline,
multikristalline Silizium-Zellen oder Dünnschicht-PV-Zellen verwendet werden.
Als Barriereschicht kommen gängige transparente oder nicht transparente
Kunststoff-Folien, gegebenenfalls mit einer haftvermittelnden Beschichtung, in Seite 25 von 39
Betracht (PET, wie beispielsweise z.B. Tritan ® FX 100 (Eastman), PVF z.B. Tedlar ( (DuPont), PMMA z.B. PLEX ® 8943 F (Evonik Röhm GmbH)).
Herstellung des PV-Moduls
Der Herstellprozess des PV-Moduls erfolgt durch Lamination in einem moderaten Temperaturbereich (beispielsweise zwischen ca. 0 Grad C und 90 Grad C, bevorzugt zwischen 10 Grad C und 80 Grad C und ganz besonders bevorzugt zwischen 15 Grad C und 75 Grad C).
Die elastische Zwischenschicht kann in einer oder in zwei Stufen in Form von Folien oder in Form thermoplastischer oder flüssiger, gegebenenfalls reaktiver
Komponenten (z.B. 2-K-Systeme) aufgebracht werden.
Variante 1 :
Dazu wird eine Folie (2a) der elastischen Zwischenschicht auf die Kunststoffscheibe (1 ) aufgebracht. Anschließend werden die bereits zu Strings verlöteten PV-Zellen aufgesetzt und danach mit einer zweiten Folie (2b) der elastischen Zwischenschicht abgedeckt. Schließlich wird die Barrierefolie (3) aufgebracht.
Variante 2:
Wenn die Barrierefolie als Verbundfolie einseitig mit der elastischen Zwischenschicht ausgestattet wurde (3+2b), erübrigt sich der separate Verfahrensschritt mit der Folie (2b).
Der so erhaltene Verbund wird dann in einer geeigneten Form, die der Geometrie bzw. Wölbung der Kunststoffscheibe angepasst ist, verpresst. Dieser
Verfahrensschritt ist dadurch gekennzeichnet, dass er ohne Wärmezufuhr oder mit nur geringer Wärmezufuhr erfolgen kann. Seite 26 von 39
Der Preßdruck liegt zwischen 0,001 N/mm 2 und 10 N/mm 2 , bevorzugt zwischen 0,01 N/mm 2 und 5 N/mm 2 und ganz besonders bevorzugt zwischen 0,03 N/mm 2 und 3 N/mm 2 .
Bei Bedarf kann das Verpressen unter Vakuum zur Entfernung von Lufteinschlüssen erfolgen, der Druckbereich liegt dabei zwischen 0,00001 bar und 0,9 bar, bevorzugt im Bereich zwischen 0,0001 bar und 0,5 bar, ganz besonders bevorzugt im Bereich zwischen 0,001 bar und 0,3 bar.
Alternativ wird in einem besonders wirtschaftlichen Verfahren die elastische
Zwischenschicht (2a) kontinuierlich z.B. in einem Rollenlaminator auf die
Kunststoffscheibe (1 ) laminiert.
Nach dem Aufsetzen des Strings wird in einem weiteren kontinuierlichen
Laminierschritt die zweite elastische Zwischenschicht (2b) aufgebracht und schließlich in einem dritten kontinuierlichen Laminierschritt die Barrierefolie (3) aufgebracht. Der zweite und dritte Laminierschritt können vorteilhafterweise zusammenfallen, wenn die Barrierefolie zuvor einseitig mit der elastischen
Zwischenschicht ausgestattet wurde (3+2b).
Bei Bedarf kann das Laminieren unter Vakuum zur Entfernung von Lufteinschlüssen erfolgen.
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Beispiele
Diskontinuierliche Herstellung eines Moduls mit
Acrylateinbettungsmasse:
Eine Platte PMMA/PMMA-Solar (Marke: PLEXIGLAS ® Solar, hergestellt und vertrieben von der Evonik Röhm GmbH) wird in einem Laminator mit einer
Acrylatklebeschicht (DuploCOLL ® CPT 500, hergestellt von Fa. Lohmann)
beschichtet. Dazu wird die PMMA-Platte von unten und die Klebefolie von oben in den Walzenspalt geführt. Der Walzenspalt hat die Weite der kumulierten Dicken der Einzelkomponenten abzüglich Null bis fünf Zehntel Millimeter.
Anschließend wird die Platte vorzugsweise im Vakuum mit Photovoltaikzellen belegt und der Verbund erneut mit einer Acrylatklebeschicht laminiert. Die Walzenspaltweite ergibt sich aus der Formel der ersten Lamination.
Danach wird auf die Klebefolie eine Barrierefolie laminiert und so das Modul abgeschlossen.
Der Verbund kann nun noch zusätzlich mit Blech oder einem Sandwichbauteil versehen werden. Alle Schritte erfolgen bei Raumtemperatur
Kontinuierliche Herstellung eines Moduls mit Acrylateinbettungsmasse:
Eine Strang PMMA/PMMA-Solar (Marke: PLEXIGLAS ® Solar, hergestellt und vertrieben von der Evonik Röhm GmbH) wird direkt nach der Extrusion in einem Laminator mit einer Acrylatklebeschicht (DuploCOLL ® CPT 500, hergestellt von Fa. Lohmann) beschichtet. Dazu werden der PMMA-Strang von unten und die Klebefolie von oben in den Walzenspalt geführt. Der Walzenspalt hat die Weite der kumulierten Dicken der Einzelkomponenten abzüglich Null bis fünf Zehntel Millimeter.
Anschließend wird die Platte vorzugsweise im Vakuum mit Photovoltaikzellen belegt und der Verbund erneut mit einer Acrylatklebeschicht laminiert. Die Walzenspaltweite ergibt sich aus der Formel der ersten Lamination. Seite 28 von 39
Danach wird auf die Klebefolie eine Barrierefolie laminiert und so das Modul abgeschlossen.
Der Verbund kann nun noch zusätzlich mit Blech oder einem Sandwichbauteil versehen werden. Am Ende der Strecke befinden sich dann Kaschierung und die Ablängung des Strangs zu einzelnen Modulen.
Alle Schritte erfolgen bei Raumtemperatur.
Diskontinuierliche Herstellung eines Moduls mit
Silikoneinbettungsmasse:
Auf eine Platte PMMA/PMMA-Solar (Marke: PLEXIGLAS ® Solar, hergestellt und vertrieben von der Evonik Röhm GmbH) wird durch einen oder mehrere Dispenser eine Sorte Silikon (Silgel ® 612 von Fa. Wacker) oder mehrere Sorten Silikon aufgetragen. Die Auftragsdicke beträgt 0,5 mm bis 3mm. Die Reaktion der
Silikonschicht wird nun unter UV-Strahlern oder Infrarotstrahlern oder einer
Kombination aus Beidem durchgeführt.
Anschließend wird die Platte vorzugsweise im Vakuum mit Photovoltaikzellen belegt. Auf den Verbund wird nun erneut eine Schicht Silikon aufgetragen. Diese Schicht kann wieder aus mehreren Silikonsorten bestehen und hat eine Dicke von 0,5 mm bis 3mm.
Die Reaktion der Silikonschicht wird nun unter UV-Strahlern oder Infrarotstrahlern oder einer Kombination aus Beidem durchgeführt.
Danach wird auf den Verbund eine Barrierefolie laminiert und so das Modul abgeschlossen.
Der Walzenspalt hat die Weite der kumulierten Dicken der Einzelkomponenten abzüglich Null bis fünf Zehntel Millimeter. Seite 29 von 39
Der Verbund kann nun noch zusätzlich mit Blech oder einem Sandwichbauteil versehen werden.
Kontinuierliche Herstellung eines Moduls mit Silikoneinbettungsmasse:
Auf einen Strang PMMA/PMMA-Solar (Marke: PLEXIGLAS ® Solar, hergestellt und vertrieben von der Evonik Röhm GmbH) wird direkt an die Extrusion angeschlossen durch einen oder mehrere Dispenser eine Sorte Silikon (Silgel ® 612 von Fa. Wacker) oder mehrere Sorten Silikon aufgetragen. Die Auftragsdicke beträgt 0,5 mm bis 3mm. Die Silikonschicht wird nun unter UV-Strahlern oder Infrarotstrahlern oder einer Kombination aus Beidem durchgeführt.
Anschließend wird die Platte vorzugsweise im Vakuum mit Photovoltaikzellen belegt. Auf den Verbund wird nun erneut eine Schicht Silikon aufgetragen. Diese Schicht kann wieder aus mehreren Silikonsorten bestehen und hat eine Dicke von 0,5 mm bis 3mm.
Die Reaktion der Silikonschicht wird nun unter UV-Strahlern oder Infrarotstrahlern oder einer Kombination aus Beidem durchgeführt.
Danach wird auf den Verbund eine Barrierefolie laminiert und so das Modul abgeschlossen.
Der Walzenspalt hat die Weite der kumulierten Dicken der Einzelkomponenten abzüglich Null bis fünf Zehntel Millimeter.
Der Verbund kann nun noch zusätzlich mit Blech oder einem Sandwichbauteil versehen werden. Am Ende der Strecke befinden sich dann Kaschierung und die Ablängung des Strangs zu einzelnen Modulen. Seite 30 von 39
Diskontinuierliche Herstellung eines Moduls mit
Silikoneinbettungsmasse:
Auf eine Platte PMMA/PMMA-Solar (Marke: PLEXIGLAS ® Solar, hergestellt und vertrieben von der Evonik Röhm GmbH) wird durch einen oder mehrere Dispenser eine Sorte Silikon (Silgel ® 612 von Fa. Wacker) oder mehrere Sorten Silikon aufgetragen.
Die Auftragsdicke beträgt 0,5 mm bis 3mm. Die Silikonschicht wird nun unter UV- Strahlern oder Infrarotstrahlern oder einer Kombination aus Beidem durchgeführt.
Anschließend wird die Platte vorzugsweise im Vakuum mit Photovoltaikzellen belegt. Auf den Verbund wird nun erneut eine Schicht Silikon aufgetragen. Diese Schicht kann wieder aus mehreren Silikonsorten bestehen und hat eine Dicke von 0,5 mm bis 3mm.
Die Reaktion der Silikonschicht wird nun unter UV-Strahlern oder Infrarotstrahlern oder einer Kombination aus Beidem durchgeführt.
Danach wird auf den Verbund eine Barrierefolie laminiert und so das Modul abgeschlossen.
Der Walzenspalt hat die Weite der kumulierten Dicken der Einzelkomponenten abzüglich Null bis fünf Zehntel Millimeter.
Der Verbund kann nun noch zusätzlich mit Blech oder einem Sandwichbauteil versehen werden.
Kontinuierliche Herstellung eines Moduls mit
Polyurethaneinbettungsmasse:
Auf einen Strang PMMA/PMMA-Solar (Marke: PLEXIGLAS ® Solar, hergestellt und vertrieben von der Evonik Röhm GmbH) wird direkt an die Extrusion angeschlossen durch einen oder mehrere Dispenser eine Mischung aus einer Sorte oder mehrere Seite 31 von 39
Sorten Polyester (Oxyester T1 136, hergestellt von Fa. EVONIK) und einem oder mehreren multifunktionellen Isocyanaten (VESTANAT ® T6040, hergestellt von Fa. EVONIK) aufgetragen. Die Auftragsdicke beträgt 0,5 mm bis 3mm. Die Reaktion der Polyurethanschicht wird nun unter UV-Strahlern oder Infrarotstrahlern oder einer Kombination aus Beidem durchgeführt.
Anschließend wird die Platte vorzugsweise im Vakuum mit Photovoltaikzellen belegt. Auf den Verbund wird nun erneut eine Schicht Polyurethan aufgetragen. Diese Schicht kann wieder aus mehreren Polyurethansorten bestehen und hat eine Dicke von 0,5 mm bis 3mm.
Die Reaktion der Polyurethanschicht wird nun unter UV-Strahlern oder
Infrarotstrahlern oder einer Kombination aus Beidem durchgeführt.
Danach wird auf den Verbund eine Barrierefolie laminiert und so das Modul abgeschlossen.
Der Walzenspalt hat die Weite der kumulierten Dicken der Einzelkomponenten abzüglich Null bis fünf Zehntel Millimeter.
Der Verbund kann nun noch zusätzlich mit Blech oder einem Sandwichbauteil versehen werden. Am Ende der Strecke befinden sich dann Kaschierung und die Ablängung des Strangs zu einzelnen Modulen.
Diskontinuierliche Herstellung eines Moduls mit TPU-Einbettungsmasse:
Eine Platte PMMA/PMMA-Solar (Marke: PLEXIGLAS ® Solar, hergestellt und vertrieben von der Evonik Röhm GmbH) wird in einem Laminator mit einer TPU- Schicht (Krystalflex ® PE 429, hergestellt von Fa. Huntsman) beschichtet. Dazu werden die PMMA-Platte von unten und die TPU-Folie unter Temperatureinfluss von oben in den Walzenspalt geführt. Der Walzenspalt hat die Weite der kumulierten Dicken der Einzelkomponenten abzüglich Null bis fünf Zehntel Millimeter.
Anschließend wird die Platte vorzugsweise im Vakuum mit Photovoltaikzellen belegt und der Verbund erneut mit einer Klebeschicht aus einem TPU laminiert. Die
Walzenspaltweite ergibt sich aus der Formel der ersten Lamination. Seite 32 von 39
Danach wird auf die Klebefolie eine Barrierefolie laminiert und so das Modul abgeschlossen.
Der Verbund kann nun noch zusätzlich mit Blech oder einem Sandwichbauteil versehen werden. Alle Schritte erfolgen bei Raumtemperatur
Kontinuierliche Herstellung eines Moduls mit TPU-Einbettungsmasse:
Eine Strang PMMA/PMMA-Solar (Marke: PLEXIGLAS ® Solar, hergestellt und vertrieben von der Evonik Röhm GmbH) wird direkt nach der Extrusion in einem Laminator mit einer TPU-Schicht (Krystalflex ® PE 429, hergestellt von Fa. Huntsman) beschichtet. Dazu wird der PMMA-Strang von unten und die TPU-Folie unter
Temperatureinfluss von oben in den Walzenspalt geführt. Der Walzenspalt hat die Weite der kumulierten Dicken der Einzelkomponenten abzüglich Null bis fünf Zehntel Millimeter.
Anschließend wird die Platte vorzugsweise im Vakuum mit Photovoltaikzellen belegt und der Verbund erneut mit einer Klebeschicht aus einem TPU laminiert. Die
Walzenspaltweite ergibt sich aus der Formel der ersten Lamination.
Danach wird auf die Klebefolie eine Barrierefolie laminiert und so das Modul abgeschlossen. Am Ende der Strecke befinden sich dann Kaschierung und die Ablängung des Strangs zu einzelnen Modulen.
Der Verbund kann nun noch zusätzlich mit Blech oder einem Sandwichbauteil versehen werden.
Alle Schritte erfolgen bei Raumtemperatur.
Ergebnisse
Die PV Module wurden auf Bewitterungsstabilität untersucht. Die
erfindungsgemäßen PV-Module sind im Allgemeinen sehr beständig gegenüber Seite 33 von 39
Bewitterung. So beträgt die Bewitterungsbeständigkeit gemäß DIN 53387 (Xenotest) mindestens 5.000 Stunden.
Auch nach einer langen UV-Bestrahlung von mehr als 5.000 Stunden ist der
Gelbindex gemäß DIN 6167 (D65/10) von bevorzugten Kunststoffen kleiner oder gleich 8, bevorzugt kleiner oder gleich 5, ohne daß hierdurch eine Beschränkung erfolgen soll.