Stegplatten mit photosynthetisch aktiver Strahlung

Die Erfindung betrifft lichtdurchlässige Stegplatten, enthaltend Pigmente mit hohem Streuvermögen und hoher Lichttransmission sowie Reduktion der IR-Strahlung, dessen Verwendung als Bedachungs- und Verglasungsmaterial, insbesondere für Gewächshäuser.

Stand der Technik

Transparente, IR-absorbierende Körper aus Kunststoffen werden in verschiedenen

Patentschriften beschrieben. In EP 927741 werden thermoplastische Kunststoffe beschrieben, die eine Kupferdithiocarbamatverbindung enthalten und spritzgegossen werden können.

JP 10157023 offenbart thermoplastische Kunststoffe, die IR-absorbierende

Dithiolmetallkomplexe enthalten.

In EP 607031 und JP 06240146 werden thermoplastische Kunststoffe beschrieben, die

IR-absorbierende Phthalocyaninmetallkomplexe enthalten.

JP 61008113 offenbart IR-absorbierende Klebefolien, die auf Verglasungen aufgebracht werden können.

In JP 56129243 und EP 19097 werden Kunststoffplatten aus Methylmethacrylat offenbart, die als I R-Absorber organische Kupferphosphatkomplexe enthalten.

WO 01/18101 beschreibt Formmassen, enthaltend IR-absorbierende Farbstoffe. Die Formmassen eignen sich u. a. auch zur Herstellung von Hohlraumplatten, Doppelstegplatten oder Multistegplatten, die optional auch zusätzlich mit einer oder mehreren coextrudierten Schicht versehen sein können. Bei einer solchen Ausführung enthält der gesamte Formkörper das IR-absorbierende Pigment. Dies hat den Nachteil,

daß die absorbierte Wärme den gesamten Kunststoffkörper erwärmt und die Wärme unspezifisch nach allen Seiten abgegeben wird.

WO 03/013849 beschreibt Kunststoffkörper mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, hoher Lichttransmission und Absorption im nahen Infrarotbereich. Die Kunststoffkörper, bestehen aus einem Basisform körper, der aus einem transparentem thermoplastischen Kunststoff-Basismaterial gefertigt ist, und der aus mindestens zwei gegenüber liegenden flächigen Schichten besteht, die durch senkrechte oder diagonal angeordnete Stege miteinander verbunden sind, wobei eine der flächigen Schichten mit einer zusätzlichen Schicht aus einer Kunststoffmatrix aus transparentem Kunststoff- Basismaterial versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Schicht eine IR-absorbierende Schicht ist, die einen oder mehrere, die Transparenz des Kunststoffkörpers nicht beeinträchtigenden IR-Absorber enthält, der im Bereich der nahen Infrarotstrahlung (780nm bis 1100 nm) eine mittlere Transmission von weniger als 80% aufweist, der Kunststoff körper eine Lichttransmission (D65) von 15 bis 86%, eine Wärmedurchgangszahl von 4 W/m ² K oder kleiner und eine SK-Zahl von 1 ,15 oder größer aufweist.

Aufgabe und Lösung

Es sollte somit ein Kunststoffkörper bereitgestellt werden, der lichtdurchlässig ist und eine angenehmere Farbtönung aufweist. Zugleich sollte die Sonnenenergie genutzt werden indem photosynthetisch aktive Strahlung (PAR 400-700 nm) durch den Kunststoffkörper gelangen kann, eine überhitzung durch zu viel nahe IR-Strahlung (NIR)vermieden wird. Das PAR/NIR-Verhältnis sollte <1 sein.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine lichtdurchlässige Platte bestehend aus einer Massivplatte, Stegdoppel- oder -mehrfachplatte aus transparentem thermoplastischen Kunststoff, enthaltend lichtstreuende Pigmentpartikel mit hoher Lichttransmission und

gleichzeitiger Reduktion des IR-Anteils (780nm bis 1100 nm) des Sonnenlichtspektrums.

Es wurde gefunden, dass durch den Einsatz lichtstreuender Pigmentpartikel und gegebenenfalls der Einsatz von die Transparenz des Kunststoffkörpers nicht beeinträchtigende IR -Absorber, die Sonnenenergie für das Wachstum von Pflanzen ideal genutzt werden kann. Die lichtstreuenden Pigmentpartikel führen zu einer ausreichenden Zufuhr der photosynthetisch aktiven Strahlung (PAR), gleichzeitig wirken sie als IR-Reflektoren. Diese IR-Reflektoren und gegebenenfalls zugegebene IR- Absorber führen dazu, dass nur stark reduzierte nahe Infrarotstrahlung die Masiv- oder Stegplatte passieren kann und somit die Sonnenenergie zur wesentlich geringeren Erwärmung an der sonnenabgewandten Seite führt.

Gegenüber den bekannten Kunststoffkörpern gemäß der

WO 03/013849 unterscheidet sich eine besondere Ausführungsform der vorliegende Erfindung dadurch, dass zusätzlich eine Mischung aus einem Ruß und Farbmitteln enthalten ist, so dass der Kunststoffkörper einen ansprechenden Grauton aufweist. Obwohl die Maßnahmen dazu führen, dass die SK-Zahl im Gegensatz zur WO 03/013849 unter 1 ,15 liegt, wurde überraschender weise in einem praxisorientierten Test festgestellt, dass der Temperaturanstieg auf der entgegengesetzten Seite des Kunststoffkörpers bei Lichteinstrahlung (Treibhauseffekt) in ähnlicher Weise vermindert ist wie bei Kunststoffkörpern gemäß der WO 03/013849. Der Erfindung liegt somit auch die Erkenntnis zugrunde, dass die Selektivitätskennzahl nach DIN 67507 (SK-Zahl) eine nur bedingt geeignete Steuergröße zur Entwicklung von IR-Absorber-haltigen Kunststoffkörper ist, die einen verminderten Treibhauseffekt aufweisen sollen. Eine im Vergleich zur SK-Zahl geeignetere Leitgrösse für die Reduktion des Treibhauseffektes mag im Gesamtenergiedurchlasskoeffizienten g (DIN 67507) oder dem sogenannten „Solar Heat Gain Coefficient" (SHGC, ISO 15099) liegen. Beide Größen korrelieren relativ gut (g = 0,86 x g). Allerdings vermag auch die Betrachtung von g oder SHGC den Gesamteindruck nicht vollständig wiederzugeben. Bei den erfindungsgemäßen Massivplatten, Stegdoppel- oder -mehrfachplatten ist die Transmission im Vergleich zu

nicht erfindungsgemäßen Platten deutlich, der Gesamtenergiedurchlasskoeffizient nur geringfügig vermindert. Trotzdem erscheinen die erfindungsgemäßen Kunststoffkörper dem unvoreingenommenen Betrachter in der Durchsicht unerwartet hell.

Ausführung der Erfindung

Die Erfindung betrifft Massiv- oder Stegdoppel- oder -mehrfachplatten, die sich durch einen besonders einfachen Aufbau auszeichnen. Es wird eine herkömmliche Massivplatte, Stegdoppel- oder mehrfachplatte erfindungsgemäß mit lichtstreuenden Pigmeten und gegebenenfalls mit einer IR-Absorber-Schicht versehen. Dadurch wird Sonnenenergie reflektiert bzw. absorbiert, was zur Minderung der Wärmeenergie auf der sonnenabgewandten Seite der Stegplatte führt. Demnach erfüllt die erfindungsgemäße Massiv- oder Stegdoppel- oder Stegmehrfachplatte auch die Aufgabe der Wärmedämmung.

Die Einbringung der funktionellen Schicht im Inneren der Stegdoppel- oder - mehrfachplatte bietet zudem den Vorteil, dass diese Schicht gegenüber der Witterung und mechanischen Einflüssen geschützt ist.

Idealerweise kann die erfindungsgemäße Platte direkt als Gewächshausabdeckung oder sonstige lichtdurchlässige Bedachung genutzt werden.

Die Erfindung betrifft Massivplatten , Stegdoppel- oder Stegmehrfachplatten mit Pigmentpartikeln, die photosynthetisch aktive Strahlung emittieren und einen wesentlichen Teil naher infraroter Strahlung (NIR) im Bereich von 0,7 bis 1 ,5 μm absorbieren.

Die Erfindung betrifft auch Massivplatten, Stegdoppel- oder -mehrfachplatten bestehend aus einem transparenten thermoplastischen Kunststoff, enthaltend einen oder mehrere, die Transparenz des Kunststoffkörpers nicht beeinträchtigenden IR-

Absorber, der im Bereich der nahen Infrarotstrahlung (780nm bis 1100 nm) eine mittlere Transmission von weniger als 80 %, bevorzugt weniger als 75 aufweist.

Zusätzlich kann eine Mischung aus einem Ruß und Farbmitteln enthalten sein, so dass der Kunststoffkörper oder gegebenenfalls auch nur Teilbereiche des Kunststoffkörpers einen Grauton bezogen auf den Cie-Lab-Farbraum innerhalb von L* entsprechend dem angegebenen Lichttransmissionsbereich, z. B. L* im bereich 10 bis 75 oder 30 bis 75, sowie

a ^* = +/- 5,0, bevorzugt -5,0 bis -0,5 besonders bevorzugt -3,0 bis -2,0 und

b ^* = +/- 5,0, bevorzugt 1 ,0 bis 5,0 besonders bevorzugt 3,0 bis 4,5 aufweist.

Der Kunststoffkörper weist eine SK-Zahl von kleiner 1 ,15, insbesondere kleiner 1 ,1 , z. B. 1 ,0 bis 1 ,1 oder gegebenenfalls 0,8 bis 1 ,1 auf.

In der Chemischen Industrie werden wie auch in der Glasindustrie, vor allem 2 Farbsysteme bzw. Farbräume genutzt, um den Eindruck von gefärbten Kunststoffen bzw. Gläsern wiederzugeben. Dies sind die Normfarbtafel und der Cie-Lab-Farbraum, die in der DIN 5033, Teil 2, 3 und 7, sowie in DIN 5036, Teil 1 im Detail beschrieben sind.

Der Cie-Lab Farbraum erlaubt im Gegensatz zur zweidimensionalen Normfarbtafel, Farbvergleiche vorzunehmen und den Abstand zu Sollfarben zu messen. Die Größe L ^* gibt dabei die Helligkeit (leightness) an und korreliert in etwa mit dem Transmissionsgrad eines zu messenden Kunststoffkörpers. L ^* im Bereich 10 bis 75 korreliert in etwa mit Lichttransmission (D65) von 15 bis 70%. Die Größe a* gibt die rot- grün-Buntheit an, die Größe b* die gelb-blau-Buntheit. Der Farbraum L* im Bereich bzw. gleich 10 bis 75, a* = +/- 5,0 und b* = +/- 5,0 steht daher für einen transparenten Kunststoffkörper mit einem Grauton. Je nach Lage von a* und b* kann der Grautone

eine leichten Anklang (Stichigkeit) ins Rote, Grüne, Gelbe oder Blaue aufweisen oder bei a ^* und b ^* = 0 auch völlig neutral ausfallen.

Der Kunststoffkörper kann eine Lichttransmission (D65, DIN 67 507; Lichttransmissionsgrad für Tageslicht (Normlichtart D65) _DθS S. Z. B. auch DIN 5033/5036) von 15 bis 70, bevorzugt von 25 bis 50% aufweisen.

Die erfindungsgemäßen Platten werden mittels einer Hohlkammerplatte, insbesondere einer Stegdoppelplatte, einer Stegmehrfachplatte, insbesondere einer Stegdreifachplatte oder einer Stegvierfachplatte realisiert.

Die Hohlkammerplatte kann aus mindestens zwei Schichten bestehen, die nicht fest verbunden sind und/oder durch Coextrusion oder durch Lamination oder durch Lackieren fest verbunden sind.

Hohlkammerplatten bzw. Stegplatten bestehen aus zwei gegenüber liegenden flächigen Schichten, den außen liegenden Gurten, den Ober- und Untergurten, die durch senkrechte oder diagonal angeordnete Stege miteinander verbunden sind. Die flächigen Schichten liegen bevorzugt parallel zueinander gegenüber. Bei einer Stegdoppelplatte z. B. liegen zwei parallel gegenüberliegende Gurtschichten, nämlich der Obergurt und Untergurt, mit entsprechenden Stegen vor. Eine Stegdreifachplatte weist zusätzlich einen parallel zu Ober- und Untergurt angeordneten Zwischengurt auf. Zwischengurte liegen im Gegensatz zu Ober- und Untergurt in Innern der Platte. Bei einer Fachwerkstegplatte können die Stege zumindest teilweise diagonal angeordnet sein.

Die Pigmentpartikel befinden sich bei Massivplatten bevorzugt in den coextrudierten Schichten, bei Stegdoppel- oder Stegmehrfachplatten bevorzugt in der aufgelegten, coextrudierten, laminierten und/oder auflackierten Schicht. Diese Schicht kann, muss jedoch nicht Russ und Farbmittel enthalten.

Der gegebenenfalls eingesetzte IR-Absorber befindet sich zweckmäßigerweise in der aufgelegten, coextrudierten, laminierten und/oder auflackierten Schicht. Diese Schicht kann, muss jedoch nicht Russ und Farbmittel enthalten.

Bevorzugt befindet sich im Falle eines mehrschichtigen Kunststoffkörpers die Pigmentpartikel und gegebenenfalls der IR Absorber in einer Schicht, z. B. einer innen liegenden, dünnen coextrudierten Schicht, während sich Russ und Farbmittel in einer anderen Schicht, insbesondere in dem darunter liegenden Basisformkörper, befinden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist eine Hohlkammerplatte, insbesondere eine Stegdoppelplatte, eine Stegmehrfachplatte, insbesondere eine Stegdreifachplatte oder eine Stegvierfachplatte, bei der ein oder gegebenenfalls beide Gurte sowie die übrige Stegplatte coextrudiert sind, wobei zumindest ein coextrudierter Gurt den IR- Absorber, sowie Ruß und Farbmittel enthält. Die übrige Stegplatte kann z. B. farblos sein oder, um einen gleichmäßigen Farbeindruck zu gewährleisten, Ruß oder Ruß und Farbmittel enthalten. Besonders bevorzugt besteht die Stegplatte dabei aus schlagzähmodifiziertem Poly(meth)acrylat. Die Coextrusion eines kompletten außen liegenden Gurtes hat den Vorteil, daß die Schicht eine ausreichende Stärke bzw. Dicke, z. B. von 0,5 bis 2 mm hat, die es gestattet bei guter Verteilung im Extrusionswerkzeug eine Kunststoff-Formmasse annähernd gleicher oder gleicher Schmelzviscosität wie für den Basisform körper einzusetzen. Insbesondere kann die gleiche Kunststoffformmasse für beide Schichten verwendet werden. Dies hat bei einer Stegplatte aus schlagzähmodifizierten Poly(meth)acrylat den Vorteil, dass die Hagelschlagbeständigkeit der coextrudierten Gurtschicht nicht geringer als die des Basisform körpers ist. Dies wäre bei sehr dünnen Coextrusionschichten, die aus Gründen der Verteilung der Schmelze im Extrusionswerkzeug die Verwendung einer niedrigviskosen Formmasse verlangt, zwangsläufig der Fall.

Die bevorzugte Möglichkeit, die Pigmentpartikel und ggf. die IR-absorbierende Schicht zu plazieren, besteht im Rahmen einer durchgehenden coextrudierten Innenbeschichtung eines oder beider Gurte. Ein entsprechendes Extrusionswerkzeug

für die Innenbeschichtung der Gurtflächen von Stegplatten ist aus der EP 1 270 176 A bekannt.

übliche Abmessungen für Stegplatten sind: Dicke der Ober- und Untergurte bei Stegplatten: ca. 0,4 bis 3 mm Dicke der Zwischengurte und Stege bei Stegplatten: ca. 0,1 bis 2 mm. Längen: bis ca. 6000 mm oder mehr (bei Bedarf entsprechend abgelängt)

Materialien

Die Massivplatten oder Stegplatten bestehen im wesentlichen aus einem transparenten thermoplastischen Kunststoff-Basismaterial, das ein z. B. ein Polymethylmethacrylat- Kunststoff, ein schlagzäh modifiziertes Polymethylmethacrylat (siehe z. B. EP-A 0 733 754), ein Polycarbonat-Kunststoff (verzweigtes oder lineares Polycarbonat), ein Polystyrol-Kunststoff, Styrol-Acryl-Nithl-Kunststoff, ein Polyethylentherephthalat- Kunststoff, ein glykolmodifizierter Polyethylentherephthalat-Kunststoff, ein Polyvinylchlorid-Kunststoff, ein transparenter Polyolefin-Kunststoff (z. B. durch metallocen-katalysierte Polymerisation herstellbar) oder ein Acrylnitril-Butadien-Stryrol (ABS)-Kunststoff sein kann. Sie kann auch aus Kombinationen oder Mischungen (Blends) verschiedener thermoplastischer Kunststoffe bestehen.

Ein transparentes thermoplastisches Kunststoffmaterial bzw. Kunststoffbasismaterial hat, ohne Pigmentpartikel, IR-Absorber, Russ und Farbmittel, z. B. eine Lichttransmission (D65) von 15 bis 92, bevorzugt 65 bis 90 %.

Bei bestimmten Anwendungen, z. B. wenn eine Blendung durch sehr intensive Sonnenstrahlung vermeiden werden soll, kann dem transparenten thermoplastischen Kunststoff-Basismaterial auch ein weiteres Streumittel, z. B. BaSO ₄ , z. B. in Mengen von 0,5 bis 5 Gew.-%, oder ein anderes Lichtstreumittel, z. B. Lichtstreuperlen

zugesetzt werden, wodurch der ursprünglich transparente Kunststoff lichtstreuend, transluzent wird.

Lichtstreuperlen können z. B. in Konzentrationen von 0,1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 10 Gew.-% zugesetzt werden. Vernetzte Lichtstreuperlen aus Copolymeren aus Methymethacrylat und Styrol oder Benzylmethacrylat, die insbesondere für Basisformkörper aus Polymethylmethacrylat geeignet sind, sind z. B. bekannt z. B. aus DE 35 28 165 C2, EP 570 782 B1 oder EP 656 548 A2.

Die Pigmentpartikel

Funktionelle Pigmente sind aus Teilchen bestehende, im Anwendungsmedium praktisch unlösliche Substanzen, die als Farbmittel oder wegen ihrer korrosionshemmenden, magnetischen, elektrischen oder elektromagnetischen Eigenschaften verwendet werden. Neben den konventionellen funktionellen Pigmenten sind neue Pigmente entwickelt und am Markt eingeführt worden, die auf dem Schicht-Substrat-Prinzip basieren. Dabei kommt als Substrat in den meisten Fällen Glimmer in Form dünner Plättchen zum Einsatz, während die Schichten auf den Glimmerplättchen aus Metalloxiden bestehen, die Träger der funktionellen Eigenschaften sind. Die Fa. Merck, Darmstadt vertreibt verschiedene Pigmentsorten auf Glimmerbasis. Die Familie der Solarflair™ Pigmente sind in der Lage, Wärme zu reflektieren. Sie reflektieren die unsichtbare Wärmstrahlung des Sonnenlichts, sind aber durchlässig für den sichtbaren Teil des Lichts.

Bevorzugt werden Pigmente der Gruppe Solarflair™, besonders bevorzugt Solarflair 9870 verwendet. Es werden Pigmente in Mengen von 0,625 bis 12,5 g/m ² eingesetzt.

Die IR-absorbierende Schicht

Die Schichtdicke der innen liegenden, dünnen Schicht liegt z. B. im Bereich von 2 bis 250 μm.

Die Schichtdicken coextrudierter Schichten liegen bevorzugt im Bereich von 5 bis 250, bevorzugt von 20 bis 150, insbesondere 50 bis 125 μm.

Die Schichtdicken laminierter Schichten liegen bevorzugt im Bereich von 10 bis 250, bevorzugt von 10 bis 100 μm.

Die Schichtdicken lackierter Schichten liegen nach der Trocknung bevorzugt im Bereich von 2 bis 50, bevorzugt von 5 bis 25 μm.

Die IR-absorbierende Schicht kann zusätzlich einen UV-Absorber in üblichen Konzentrationen, z. B. 0,1 bis 15 Gew.-%, enthalten, um den IR-Absorber und die Kunststoff-Matrix vor Abbau durch UV-Strahlung zu schützen. Der UV Absorber kann ein flüchtiger, niedermolekularer, ein wenig flüchtiger, hochmolekularer oder ein einpolymerisierbarer UV-Absorber sein (s. z.B. EP 0 359 622 B1 ).

Die Kunststoffmatrix der IR absorbierenden Schicht besteht aus transparentem Kunststoff-Basismaterial, das thermoplastisch, thermoelastisch oder vernetzt sein kann. Bevorzugt besteht das Kunststoff-Basismaterial der IR absorbierenden Schicht aus demselben Typ von transparenten, thermoplastischen Kunststoff-Basismaterial, aus dem auch der Basisform körper besteht, also z. B. aus einem Polymethylmethacrylat- Kunststoff, einem schlagzäh modifizierten Polymethylmethacrylat-Kunststoff, einem Polycarbonat-Kunststoff (verzweigtes oder lineares Polycarbonat), einem Polystyrol- Kunststoff, einem Polyethylentherephthalat-Kunststoff oder einem Acrylnitril-Butadien- Stryrol (ABS)-Kunststoff.

Dabei kann der Basisformkörper z. B. aus einer höher viskoseren Variante eines Kunststoff-Typs bestehen, z. B. Polymethylmethacrylat, und die Kunststoffmatrix aus einer niedriger viskosen Variante des gleichen Typs, z. B. einem niedrigviskoseren Polymethylmethacrylat, das sich z. B. besonders gut für die Coextrusion eignet.

Durch die Anwesenheit des IR-Absorbers erscheint die äußere Schicht und dadurch der gesamte Kunststoffkörper, je nach eingesetztem IR-Absorber grünlich bis bläulich türkis. In Fällen, in denen man dieser Farbeindruck vermeiden oder mildern möchte,

kann man ein lichtstreuendes Pigment, z. B. ein Weißpigment, z. B. Bariumsulfat, in Mengen von 0,5 bis 5 Gew.-% zusetzen. Die hat den technischen Vorteil, daß der Blendeffekt bei durchscheinender Sonne gemildert wird, indem das Licht gestreut wird. Gegebenenfalls kann durch Zugabe von Farbstoffen eine Kompensation des Farbeindrucks erreicht werden.

Bei bestimmten Anwendungen, z. B. wenn eine Blendung durch sehr intensive Sonnenstrahlung vermeiden werden soll, kann dem transparenten Kunststoff- Basismaterial der zusätzlichen Schicht auch ein Streumittel, z. B. BaSO ₄ oder ein anderes Lichtstreumittel, z. B. Lichtstreuperlen zugesetzt werden, wodurch der ursprünglich transparente Kunststoff lichtstreuend, transluzent, wird.

Gegebenenfalls kann sich auf der zusätzlichen Schicht aus transparentem Kunststoff, die eine IR-absorbierende Schicht enthält, noch eine oder mehrere weitere z. B. coextrudierte, lackierte oder laminierte Schicht aus Kunststoff, bevorzugt transparentem Kunststoff befinden. In diesem Fall liegt die IR-absorbierende Schicht nicht außen sondern innerhalb der äußeren Schicht des Kunststoffkörpers. Die weitere oder die weiteren Schichten können verschiedene Funktionen haben, z. B. mechanischer Schutz der IR-absorbierenden Schicht, z. B. als kratzfeste Beschichtung, Anti-Graffity- Beschichtung, UV-Absorber-Schicht, Pigment-haltige Schicht, um einen Farbeindruck zu bewirken etc.. bevorzugt liegen die Schichtdicken der weiteren Schichten im Bereich von 2 bis 200, bevorzugt von 5 bis 60 μm.

Es kann z. B. sinnvoll sein im Falle einer Stegplatte aus Polycarbonat auf die IR- Absorber-Schicht noch eine zusätzliche z. B. coextrudierte Schicht aufzubringen, die einen UV-Absorber enthält und das Polycarbonat vor vorzeitiger Verwitterung schützt (Stegplatten aus Polycarbonat mit zusätzlicher UV-Absorber-Schicht sind z. B. aus EP 0 359 622 B1 bekannt). Der UV Absorber kann ein flüchtiger, niedermolekularer, ein wenig flüchtiger, hochmolekularer oder ein einpolymerisierbarer UV-Absorber sein und in einer Schicht mit einer Schichtdicke z. B. im Bereich 2 bis 100 μm in einer Konzentration von z. B. 0,01 bis 15 Gew.-% enthalten sein.

Der IR-Absorber

Die Verwendung der zur Ausführung der Erfindung geeigneten IR-absorbierenden Verbindungen als Zusatz zu verschiedenen thermoplastischen Kunststoffen ist im Prinzip bekannt (siehe Stand der Technik).

Die zusätzliche Schicht enthält einen die Transparenz des Kunststoffkörpers nicht beeinträchtigenden IR-Absorber. Dies bedeutet, daß der Kunststoffkörper in Gegenwart des enthaltenen IR-Absorbers klar durchsichtig bleibt. Dies ist möglich, da der IR- Absorber in der Kunststoffmatrix der zusätzlichen Schicht quasi löslich oder mit einpolymerisiert ist. Da lösliche IR-Absorber relativ hochmolekular sind, kommt es in der Regel nicht zu einer Migration in darunter oder gegebenenfalls darüber liegende Kunststoffschichten.

Der IR-Absorber kann eine organische Cu(ll)-Phosphat-Verbindung sein. Bevorzugt ist z. B. eine organische Cu(ll)-Phosphat-Verbindungen, die aus 4 Gewichts-Teilen Phosphorsäuremethacryloyloxyethylester (PMOE) und einem Gewichts-Teil Kupfer-(ll)- carbonat (KCB) erhalten werden kann.

Geeignet sind weiterhin z. B. organische Cu(ll)-phosphat-Komplexe, wie z. B. in JP 56129243 oder EP 19097 beschrieben. Diese Verbindungen können z. B. als Co- Monomere in polymehsierenden Lackschichten aus Polymethylmethacrylat-Kunststoff eingesetzt werden. Durch ihre vernetzende Wirkung vermitteln sie zugleich eine erhöhte Kratzfestigkeit der Kunststoff-Oberfläche.

Der IR-Absorber kann ein Phthalocyaninderivat sein. Bevorzugt sind Phthalocyaninderivate wie z. B. wie in den Patenten EP 607 031 und JP 06240146 beschrieben.

Der IR-Absorber kann ein Perylen-Dehvat sein oder z. B. eine Quaterrylentetracarbonsäureimid-Verbindung sein, wie z. B. in EP 596 292 beschrieben.

Bevorzugt sind die nicht vernetzenden Verbindungen, da sich diese z. B. für das Coextrusionsverfahren oder für das Aufbringen in nicht polymerisierenden Lacken eignen, die nach dem Abdampfen eines Lösungsmittels von selbst aushärten. Der Auftrag einer IR-absorbierenden Schicht durch Laminieren mit vorgefertigten Folien hat den Vorteil, dass die Folienherstellung in der Regel eine gleichmäßigere Schichtdickenverteilung erlaubt. Auflaminierte Folienschichten, die den IR-Absorber enthalten sind meist gleichmäßiger als entsprechende coextrudierte Schichten. IR- Absorber mit hohem Molekulargewicht oder einpolymerisierte IR-Absorber haben den Vorteil besonders migrationsstabil zu sein, d.h. sie wandern bei hohen Herstellungsoder Gebrauchstemperaturen oder in Zuge der Nutzungsdauer praktisch nicht in die darunter oder gegebenenfalls darüber liegenden Kunststoff-Schichten.

Die oben genannten IR-Absorber-Typen können z. B. in einer coextrudierten oder laminierten Kunststoff-Matrix in einer Konzentration von 0,01 bis 5, bevorzugt von 0,05 bis 2, insbesondere 0,1 bis 0,5 Gew.-% vorliegen.

In polymerisierenden Lacksystemen kann die Konzentration z. B. 0,1 bis 5 Gew.-% bezogen auf die Lacktrockensubstanz betragen.

In nicht polymerisierenden Lacksystemen kann die Konzentration z. B. 0,2 bis 5 Gew.- % bezogen auf die Lacktrockensubstanz betragen.

Ein bevorzugter der IR-Absorber ist Lanthan-Hexaborid (LaB ₆ ) ist. Dieser IR-Absorber ist bereits in sehr niedrigen Konzentrationen wirksam.

Lanthan-Hexaborid (LaB ₆ ) kann in einer z. B. Konzentration von 0,0005 bis 0,1 , bevorzugt 0,005 bis 0,08 Gew.-% vorliegen. Handelsübliche Lanthan-Hexaborid

Präparationen, die aus ca. 10 - 30 Gew.-% Lanthan-Hexaborid, 15 bis 35 Gew.-% Zirconiumoxid und 40 bis 60 Gew.-% an organischen dispergierenden Agenzien enthalten können sind für die Zwecke der Erfindung geeignet.

Selektivitätskennzahl (SK-Zahl, T/g nach DIN 67 507)

Das Verhältnis zwischen Lichttransmissionsgrad (T) und Gesamtenergiedurchlassgrad (g) ist kleiner 1 ,15, insbesondere kleiner 1 ,1 , z. B. 1 ,0 bis 1 ,1 oder gegebenenfalls 0,8 bis 1 ,1. Der Gesamtenergiedurchlassgrad (g) beschreibt den Anteil der Energie der Sonnenstrahlung, der durch den Körper hindurchgeht. Er setzt sich zusammen aus direkt transmittierter Strahlung und einen durch Absorption erzeugten Wärmeanteil. Eine hohe Wärmedämmung kann dadurch erreicht, dass der Körper aus mindestens zwei massiven Schichten besteht, die jeweils durch Luftkammern thermisch entkoppelt sind. Die Schichten sind bei Stegplatten durch dünnen Stege miteinander verbunden. Die IR-absorbierende Schicht besteht bevorzugt aus einer auf dem Basismaterial haftenden überzugsschicht aus einem transparenten Kunststoff, die eine oder mehrere IR-absorbierende Verbindungen enthält. Konzentration der IR-absorbierenden Verbindung und Schichtdicke der überzugsschicht sind bevorzugt z. B. so zu wählen, dass das Maximum der Absorption im Bereich zwischen 780 und 1100 nm mindestens 25%, insbesondere mindestens 50 % beträgt. Die mittlere Absorption im Bereich zwischen 780 und 1100 nm kann z. B. bevorzugt mindestens 10, besonders bevorzugt mindestens 20, insbesondere mindestens 25 % betragen. Bei einer Mehrfachstegplatte kann die Wärmedurchgangszahl nach DIN 52612 kleiner oder gleich 4, bevorzugt 3 bis 1 ,5 W/m ² K sein.

Verwendung

Der erfindungsgemäßen lichtdurchlässigen Massivplatten, Stegdoppel- oder Stegmehrfachplatten können als Verglasungs-, überdachungs- oder Wärmedämmelement verwendet werden. Gegenüber mit Pigmenten ausgestatteten

Pflanzfolien mit einer begrenzten Haltbarkeit von 2-4 Jahren, können die erfindungsgemäßen Massivplatten oder Stegplatten für den Gewächshausbau eingesetzt werden. Die Lebensdauer dieser Platten kann durch entsprechende Zusätze weiter erhöht werden. Die von der Fa. Röhm, Darmstadt vertriebenen Stegplatten RESIST ^® zeigen eine erhöhte Witterungsbeständigkeit. Die Stegplatten ALLTOP ^® sind mit wasserspreitenden Oberflächen ausgerüstet, die die Lebensdauer der Stegplatten im Gartenbau ebenfalls erhöht. Erfindungsgemäß werden witterungsbeständige oder mit wasserspreitender Oberfläche ausgerüstete Stegplatten mit SOLAFLAIR™ Pigmenten zu lichtdurchlässigen Platten mit einem PAR/NIR-Verhältnis >1 verarbeitet.

Vorteile der Erfindung

Der Energieanteil des Lichts an der Sonnenstrahlung beträgt ca. 50%, der UV- Strahlungsanteil beträgt ca. 5% und ca. 45% entfällt auf die NIR-Strahlung. Alle drei Strahlungsarten tragen zur Aufheizung von verglasten Räumen bei. Wärmeschutzverglasungen nach dem Stand der Technik basieren entweder auf Reflexion oder auf Absorption der Sonnenstrahlung.

Einfache Systeme reduzieren den Gesamtenergiedurchlassgrad durch Reduktion der Strahlungstransmission im gesamten Bereich der Sonnenstrahlung (von 300 nm bis 2500 nm). Rußpigmente absorbieren in diesem Bereich die Strahlung und reduzieren so je nach Schichtdicke bzw. Konzentration den Gesamtenergiedurchlassgrad. Dadurch wird die Lichttransmission jedoch ebenfalls reduziert. Die Selektivitätskennzahl, die das Verhältnis der Lichttransmission zum Gesamtenergiedurchlassgrad beschreibt, ist in diesen Systemen daher nicht größer als bei Standardverglasungen, oder im Fall von Rußpigmenten sogar noch schlechter. Es gibt jedoch Anwendungen wie z.B. Gewächshäuser, bei denen eine hohe Selektivitätskennzahl von Vorteil ist. Eine hohe Selektivitätskennzahl erreicht man durch selektive, hohe Transmission im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 380 nm und 780 nm und Abschirmung gegen IR- Strahlung (> 780 nm) als auch UV-Strahlung (< 380 nm). Diese Selektivität wird bei reflektierenden Systemen durch Interferenz erzeugt. Entweder man bedampft die

Oberflächen mit Schichten unterschiedlicher Brechungsindizes bei Schichtdicken im Submikrometerbereich, oder man verwendet Pigmente, die solche Interferenzschichten bereits enthalten. Die Bedampfung der Oberfläche ist technisch sehr aufwendig und der Einsatz der Pigmente führt zu einer starken Streuung der Strahlung, wodurch die Transparenz verloren geht. Absorbierende Systeme verwenden Substanzen, die im sichtbaren Bereich eine nur geringe und im NIR-Bereich eine hohe Absorption aufweisen.

Ein Nachteil dieser Systeme liegt darin, dass die absorbierte Strahlung zu einer Erwärmung des Verglasungskörpers führt. Die Sonnenstrahlung, bestehend aus UV-, VIS- und NIR-Strahlung trifft auf die Verglasung. Der wesentliche Teil der Strahlung im sichtbaren Bereich wird transmittiert. Der Anteil der Strahlung, der durch die Verglasung absorbiert wird, wird als langwellige Wärmestrahlung nach außen (q _a ) und in geringem Maße nach innen (q,) abgegeben. Durch das erfindungsgemäße Ausnutzen der Konvektionsverhältnisse wird wesentlich mehr Wärme nach außen als nach innen abgegeben.

Der Teil der langwelligen Wärmestrahlung, der nach innen in den Raum abgegeben wird, trägt zum Gesamtenergiedurchlassgrad bei. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in der leichten Herstellbarkeit der Kunststoffkörper. Im Coextrusionsverfahren können in einem kontinuierlichen Prozess Mehrfachstegplatten mit niedrigem k-Wert direkt mit einer Deckschicht, die den IR-Absorber enthält, ausgestattet werden.

Lichttransmissionsgrad, Gesamtenergiedurchlassgrad und Selektivitätskennzahl

Der Lichtransmissionsgrad und der Gesamtenergiedurchlassgrad sind abhängig von der Art, Konzentration und Schichtdicke des IR-Absorbers in der Deckschicht, als auch von dem Basiskörper. Der geeignete Lichttransmissionsgrad ist abhängig von der Anwendung. In Gewächshäusern sollte er sehr hoch sein, da er direkt Einfluss auf den Ertrag hat. Bei überdachungen von Fußgängerpassagen oder großflächigen Verglasungen in klimatisierten Gebäuden ist eher ein sehr niedriger

Gesamtenergiedurchlassgrad wichtig. Durch weiteren Zusatz von Rußpigmenten oder anderen Farbmitteln in die Deckschicht, die sowohl im sichtbaren als auch im NIR- Bereich absorbieren, kann die Lichttransmission und gleichermaßen der Gesamtenergiedurchlassgrad noch weiter reduziert werden. Die Mindestlichttransmission sollte ungefähr mindestens 30% betragen. Bei nicht eingefärbten Stegdoppelplatten als Basiskörper kann die max. Lichttransmission bis zu 86% betragen . Bei unbeschichteten Stegplatten beträgt die Selektivitätskennzahl ca. 1 , an einseitig im Sinne der Erfindung beschichteten Systemen wurden SK-Zahlen in ähnlicher Größe ermittelt.

Der Kunststoffkörper hat z. B. die Gestalt einer Stegmehrfachplatte, bestehend aus mindestens zwei parallelen Kunststoffschichten, die durch senkrecht oder diagonal angeordnete Stege miteinander verbunden sind. Typische Dicken für die beiden äußeren Platten liegen zwischen 0,2 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 3 mm. Typische Dicken für eventuell vorhandene innere Platten liegen zwischen 0.05 und 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,1 mm und 1 mm. Um eine effektive Wärmedämmung zu erreichen, sollte der Abstand zwischen den Platten mindestens 1 mm, vorzugsweise mehr als 4 mm betragen. Die Stegdicke sollte zwischen 0,2 mm und 5 mm, vorzugsweise zwischen 0.5 mm und 3 mm liegen. Der geeignete Stegabstand liegt zwischen 5 mm und 150 mm, vorzugsweise zwischen 10 mm und 80 mm. Der Körper sollte in seiner Gesamtheit so gestaltet sein, dass die Wärmedurchgangszahl k nach DIN 52619 kleiner als 4 W/m ² K, vorzugsweise kleiner als 3 W/m ² K ist. Das Basismaterial besteht aus einem transparenten Kunststoff, geeignet sind hierfür z.B. ein Polymethylmethacrylat-Kunststoff, ein schlagzäh modifiziertes Polymethylmethacrylat (siehe z. B. EP-A 0 733 754), ein Polycarbonat-Kunststoff (verzweigtes oder lineares Polycarbonat), ein Polystyrol-Kunststoff, Styrol-Acryl-Nithl-Kunststoff, ein Polyethylentherephthalat-Kunststoff, ein glykolmodifizierter Polyethylentherephthalat- Kunststoff, ein Polyvinylchlorid-Kunststoff, ein transparenter Polyolefin-Kunststoff (z. B. durch metallocen-katalysierte Polymerisation herstellbar) oder ein Acrylnitril-Butadien- Stryrol (ABS)-Kunststoff. Es kann auch aus Mischungen (Blends) verschiedener thermoplastischer Kunststoffe bestehen. Unter Polymethylmethacrylat werden im Sinne

der Erfindung steife amorphe Kunststoffe verstanden, die zu wenigstens 60 Gew.%, vorzugsweise zu wenigstens 80 Gew.% aus Methylmethacrylat aufgebaut sind. Die Polycarbonat-Kunststoffe sind vorwiegend aromatische Polycarbonate von Bisphenolen, insbesondere von Bisphenol A.

Ruß und Farbmittel

Bevorzugt wird Ruß, besonders bevorzugt ein Farbruß, mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 10 bis 20 μm einsetzt.

Dem Russ werden bevorzugt Farbmittel hinzufügt, die im Wellenlängenbereich von 650 bis 750 nm eine geringeres Absorptionsmaximum als im Wellenlängenbereich von 250 bis < 650 nm aufweisen.

Die Farbmittel sind vom eingesetzten I R-Absorber verschieden und in der Regel selbst nicht IR-absorbierend. Es kommen alle Farbmittel allein oder in Mischung in Betracht, mit deren Hilfe zusammen mit dem IR-Absorber und dem Russ eine entsprechende grautönige Einfärbung des Kunststoffkörpers, bzw. des eingefärbten Teils des Kunststoffkörpers, im Cie-Lab-Farbraum von L ^* = 10 bis 75, a ^* = +/- 5,0 und b ^* = +/- 5,0 erreicht werden kann. Es können z. B. Farbmittel aus den handelsüblichen Farbstoffreihen Thermoplast® (BASF), Macrolex® (Bayer), Sandoplast® (Clariant) oder Oracet® (Ciba)

Als Farbmittel können bevorzugt Macrolexgrün® 5B (Grünes Farbmittel auf Basis Anthrachinon mit dem Color Index Solvent Green 3) und Plast Red® 8350 (Rotes Farbmittel auf Basis Anthrachinon mit dem Color Index Disperse Red 22) hinzugefügt werden.

Der Gehalt an Ruß und Farbmitteln zusammen kann 0,001 bis 0,15, bevorzugt 0,05 bis 0,1 Gew.-% .-%, bezogen auf die damit eingefärbte Schicht des Kunststoffkörpers, betragen.

BEISPIELE

Beispiel 1

Testsystem:

Es wurden Pflanzkulturen mit verschiedenen Musterplatten abgedeckt und das

Pflanzenwachstum bei gleichen Bedingungen bewertet.

Als Musterplatten wurden Stegdoppelplatten aus PMMA mit verschiedenen Anteilen an

Pigment Solarflair™ im Gurt und verschiedenen Anteilen im Compound verwendet.

Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengestellt:

Tabelle 1