ES2320635T3 - Cuerpo de material sintetico con una baja conductividad termica, una alta transmision de la luz y absorcion en la region del infrarrojo proximo. - Google Patents

Cuerpo de material sintetico con una baja conductividad termica, una alta transmision de la luz y absorcion en la region del infrarrojo proximo. Download PDF

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Abstract

Cuerpo de material sintético, que se compone de un cuerpo moldeado de base, que ha sido producido a partir de un material de base de material sintético termoplástico transparente, y que se compone de por lo menos dos capas laminares planas enfrentadas (1a, 1b), que están unidas por unos puentes (2) perpendiculares o dispuestos diagonalmente, estando una de las capas laminares planas (1a) provista de una capa (3) adicional a base de una matriz de material sintético hecha de un material de base de material sintético transparente, caracterizado porque la capa adicional (3) es una capa absorbente de los IR, que contiene uno o varios agente(s) absorbente(s) de los IR, que no perjudica(n) a la transparencia del cuerpo de material sintético, el o los cuales tiene(n) en la región de la radiación del infrarrojo próximo (780 nm hasta 1.100 nm) una transmisión media de menos que 80%, el cuerpo del material sintético tiene una transmisión de la luz (D65) de 15 a 86%, un coeficiente de paso del calor de 4 W/m 2 K o menor y un coeficiente de SK de 1,15 o mayor.

Description

Cuerpo de material sintético con una baja conductividad térmica, una alta transmisión de la luz y absorción en la región del infrarrojo próximo.
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El invento se refiere a un cuerpo de material sintético con una baja conductividad térmica, una alta transmisión de la luz y absorción en la región del infrarrojo próximo por una cara del cuerpo, y a su utilización como material de techado y acristalamiento aislante del calor y protector contra el sol.
Estado de la técnica
El documento de patente europea EP 0.548.822 B1 describe un cuerpo reflectante de los rayos IR (infrarrojos), permeable a la luz, que contiene un material de base amorfo hecho de un material sintético permeable a la luz y reflectante de los IR, unas partículas orientadas paralelamente a la superficie, las cuales están dispuestas en una capa de revestimiento hecha de un agente aglutinante transparente que tiene un grosor de 5 a 40 \mum, la cual se adhiere al material de base, y cuyo coeficiente característico de selectividad de acuerdo con la norma DIN 67507 es mayor que 1,15.
Tales cuerpos de materiales sintéticos con capas conjuntamente extrudidas, que contienen pigmentos de brillo nacarado reflectantes de los IR, son usuales en el comercio p.ej. en forma de planchas cuádruples alveolares a base de un poli(metacrilato de metilo). Se conocen también planchas de policarbonato correspondientemente revestidas, que están realizadas como planchas dobles alveolares o planchas de celosía de dos capas.
Ciertos cuerpos transparentes absorbentes de los IR, a base de materiales sintéticos, se describen en:
El documento EP 927741: Materiales sintéticos termoplásticos, que contienen un compuesto de ditiocarbamato de cobre y se pueden moldear por inyección.
El documento de patente japonesa JP 10157023: Materiales sintéticos termoplásticos, que contienen compuestos complejos de metales y ditioles, que son absorbentes de los IR.
Los documentos EP 607031, JP 06240146: Materiales sintéticos termoplásticos que contienen compuestos complejos de metales y ftalocianinas, que son absorbentes de los IR.
El documento JP 61008113: Láminas adhesivas absorbentes de los IR, que pueden ser aplicadas sobre acristalamientos.
Los documentos JP 56129243 y EP 19097: Planchas de materiales sintéticos a base de metacrilato de metilo, que como agentes absorbentes de los IR contienen compuestos orgánicos complejos de cobre y fosfato.
El documento de solicitud de patente internacional WO 01/18101 describe unas masas de moldeo, que contienen colorantes absorbentes de los IR. Las masas de moldeo son apropiadas, entre otras cosas, también para la producción de planchas con cavidades, planchas alveolares dobles o planchas alveolares múltiples, las cuales opcionalmente pueden estar provistas adicionalmente también de una o varias capas conjuntamente extrudidas. En el caso de una tal forma de realización todo el cuerpo moldeado contiene el pigmento que es absorbente de los IR. Esto tiene la desventaja de que el calor absorbido calienta a todo el cuerpo de material sintético y el calor es cedido inespecíficamente hacia todos los lados.
El documento EP 0.569.878 A2 describe cuerpos compuestos de materiales sintéticos a base de una capa de núcleo hecha de un material sintético de policarbonato, que contiene no más de 0,5% en peso de un agente absorbente de los UV (ultravioletas), con unas capas de cubrimiento aplicadas por estratificación por lo menos por una cara, hechas de un policarbonato, que contiene por lo menos 1% en peso de un agente absorbente de los UV.
El documento de solicitud de patente europea EP 0.679.614 A1 describe unas planchas de vidrio, las cuales están revestidas con una primera capa de película, que contiene agentes absorbentes de los UV y de los IR, que a su vez está cubierta con una segunda capa a base de un polímero de siloxano.
Problema y solución
El problema del presente invento es el de poner a disposición cuerpos de materiales sintéticos producibles de una manera sencilla, que se puedan utilizar como elemento de acristalamiento, de techado y/o de aislamiento, y que hagan posible una protección frente al calentamiento por luz solar, que sea mejorada con respecto al estado de la técnica. De manera preferida, debe de ser posible poner a disposición un cuerpo de material sintético claro y transparente.
Este problema se resuelve mediante un cuerpo de material sintético, que se compone de un cuerpo moldeado de base, que ha sido producido a partir de un material de base de material sintético termoplástico transparente, y que se compone de por lo menos dos capas laminares planas enfrentadas (1a, 1b), que están unidas por unos puentes (2) perpendiculares o dispuestos diagonalmente, estando una de las capas laminares planas (1a) provista de una capa (3) adicional a base de una matriz de material sintético hecha de un material de base de material sintético transparente,
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caracterizado porque
la capa adicional (3) es una capa absorbente de los IR, que contiene un agente absorbente de los IR, que no perjudica a la transparencia del cuerpo de material sintético, cuyo agente tiene en la región de la radiación del infrarrojo próximo (780 nm hasta 1.100 nm) tiene una transmisión media de menos que 80%, el cuerpo del material sintético tiene una transmisión de la luz (D65) de 15 a 86%, un coeficiente de paso del calor de 4 W/m^{2}K o menor y un coeficiente de SK de 1,15 o mayor.
A diferencia de los conocidos cuerpos de materiales sintéticos reflectantes de los IR, los pigmentos del tipo de brillo nacarado, que son reflectantes de los IR, son reemplazados por compuestos que son absorbentes de los IR. Puesto que estos últimos son casi solubles en la matriz de material sintético, por sí mismos no perjudican a la transparencia del cuerpo de material sintético. En lugar de un cuerpo de material sintético translúcido se obtiene un cuerpo de material sintético transparente. Al contrario que los pigmentos reflectantes de los IR, que reflejan e irradian hacia fuera el calor, en el caso de la utilización del agente absorbente de los IR se establece el problema de que el calor es recogido en la matriz de material sintético. Existe por lo tanto fundamentalmente el peligro de un calentamiento excesivo del material sintético en el caso de una exposición a la irradiación solar. Sorprendentemente, este efecto puede ser sin embargo compensado empleando el agente absorbente de los IR en combinación con un cuerpo de material sintético, que se compone de dos o más capas laminares planas dispuestas paralelamente (1a, 1b, eventualmente 1c, 1d etc.) las cuales están unidas entre sí mediante unos puentes (2) dispuestos perpendicular o diagonalmente. El calor resultante en la capa absorbente de los IR, a causa de la convección, es cedido principalmente hacia arriba. De esta manera puede llegar solamente poca cantidad de calor a las cámaras de las planchas, p.ej. las cámaras en una plancha doble alveolar. El resultado es un cuerpo de material sintético que reúne simultáneamente un coeficiente de paso del calor de 4 W/m^{2}K o menor con un coeficiente de SK de por lo menos 1,15. Este efecto sinérgico del agente absorbente de los IR y de las cámaras de aire situadas debajo se aumenta nuevamente en el caso de una plancha de múltiples capas, p.ej. con dos hasta cinco capas o respectivamente correas, es decir en el caso de planchas múltiples alveolares, en particular en el caso de planchas triples alveolares o planchas cuádruples alveolares o planchas de celosía de múltiples capas, puesto que las capas de aire inferiores desarrollan un efecto aislante del calor.
Si el número de las capas sobrepasa un valor óptimo disminuye de nuevo el efecto sinérgico. En este caso, la transmisión de la luz T se disminuye más grandemente que el grado de paso de energía total g, de manera tal que el coeficiente característico de selectividad T/g disminuye de una manera indeseada. Este efecto desventajoso aparece en el caso de planchas con seis o más capas.
El invento es explicado a modo de ejemplo mediante la Figura 1, pero no está limitado a esta representación.
Fig. 1: sección transversal esquemática a través de una capa cuádruple alveolar con (1a) una correa superior, (1b) una correa inferior, unas correas intermedias (1c) y (1d), unos puentes (2) y una capa exterior (3), que contiene el agente absorbente de los IR.
Realización del invento
El invento se refiere a un cuerpo de material sintético, que se compone de un cuerpo moldeado de base, que ha sido producido a partir de un material de base de material sintético termoplástico transparente, y que se compone de por lo menos dos capas planas laminares enfrentadas (1a, 1b), que están unidas entre sí mediante unos puentes (2) perpendiculares o dispuestos diagonalmente, estando una de las capas laminares planas (1a) provista de una capa adicional (3) a base de una matriz de material sintético hecha de un material de base de material sintético transparente,
caracterizado porque
la capa adicional (3) es una capa absorbente de los IR, que contiene uno o varios agentes absorbentes de los IR, que no perjudican a la transparencia del cuerpo de material sintético, el o los cuales en la región de la radiación del infrarrojo próximo (780 nm a 1.100 nm) tiene(n) una transmisión media de menos que 80%, de manera preferida de menos que 65%, el cuerpo de material sintético tiene una transmisión de la luz (D65, norma DIN 67 507) de 15 a 86, de manera preferida de 25 a 70, en particular de 35 a 65%, un coeficiente de paso del calor (según la norma DIN 52612) de 4 o menor, de manera preferida de 1,5 a 3 W/m^{2}K y un coeficiente característico de selectividad (coeficiente de SK (acrónimo de Selektivitätskennzahl), T/g de acuerdo con la norma DIN 67 507) de 1,15 o mayor, de manera preferida de 1,2 a 1,8, en particular de 1,3 a 1,6.
El cuerpo moldeado de base
El cuerpo moldeado de base se compone de por lo menos dos capas laminares planas enfrentadas (1a, 1b), las cuales están unidas entre sí por unos puentes (2) perpendiculares o dispuestos diagonalmente. Las capas laminares planas están preferiblemente enfrentadas entre sí paralelamente. En el caso de una plancha doble alveolar, p.ej. se presentan dos capas de correa enfrentadas paralelamente, a saber la correa superior (1a) y la correa inferior (1b), con unos correspondientes puentes (2). Una plancha triple alveolar tiene adicionalmente una correa intermedia (1c) dispuesta paralelamente a las correas superior e inferior. En el caso de una plancha alveolar de celosía, los puentes pueden estar dispuestos diagonalmente por lo menos de un modo parcial.
El cuerpo moldeado de base puede ser por consiguiente una plancha doble alveolar, en particular una plancha múltiple alveolar, de manera preferida una plancha triple alveolar o de manera especial una plancha cuádruple alveolar o una plancha alveolar de celosía.
Las dimensiones usuales son
Grosor de las planchas en el intervalo entre 10 y 60 mm.
Anchura de 300 a 3.000 mm.
Grosor de las correas superior e inferior: aprox. de 1 a 3 mm.
Grosor de las correas intermedias y de los puentes: aprox. de 0,3 a 2 mm.
Longitudes: hasta de aprox. 6.000 mm o más (en caso necesario tronzadas de una manera correspondiente).
Materiales
El cuerpo moldeado de base se compone en lo esencial de un material de base de material sintético termoplástico transparente, que puede ser p.ej. un material sintético de poli(metacrilato de metilo), un poli(metacrilato de metilo) modificado para ser resistente a los golpes (véase p.ej. el documento EP-A 0.733.754), un material sintético de policarbonato (un policarbonato ramificado o lineal), un material sintético de poliestireno, un material sintético de estireno, un compuesto acrílico y un nitrilo, un material sintético de poli(tereftalato de etileno), un material sintético de poli(tereftalato de etileno) modificado con un glicol, un material sintético de poli(cloruro de vinilo), un material sintético de una poliolefina transparente (que se puede preparar p.ej. mediante una polimerización catalizada por un metaloceno), o un material sintético de acrilonitrilo, butadieno y estireno (ABS). Se puede componer también de mezclas (en inglés blends) de diferentes materiales sintéticos termoplásticos.
Un material de base de material sintético termoplástico transparente tiene p.ej. una transmisión de la luz (D65) de 15 a 92, de manera preferida de 65 a 90%.
En el caso de determinadas aplicaciones, p.ej. cuando se debe de evitar un deslumbramiento por una radiación solar muy intensa, al material de base de material sintético termoplástico transparente se le puede añadir también un agente dispersante, p.ej. BaSO_{4}, p.ej. en unas proporciones de 0,5 a 5% en peso, u otro medio dispersante de la luz, p.ej. perlas dispersantes de la luz, con lo cual el material sintético originalmente transparente se vuelve translúcido, dispersante de la luz.
Las perlas dispersantes de la luz se pueden añadir, p.ej. en unas concentraciones de 0,1 a 30% en peso, de manera preferida de 0,5 a 10% en peso. Las perlas dispersantes de la luz, reticuladas, a base de copolímeros de metacrilato de metilo y de estireno o metacrilato de bencilo, que son apropiados en particular para cuerpos moldeados de base de un poli(metacrilato de metilo) son conocidos p.ej. a partir del documento de patente alemana DE 35 28 165 C2, y de los documentos EP 570.782 B1 o EP 656.548 A2.
La capa absorbente de los IR
La capa situada en el exterior del cuerpo del material sintético (1a), que en el caso de una plancha alveolar se designa como correa superior, tiene preferiblemente por su cara exterior una capa adicional (3) a base de un material sintético. que es una capa absorbente de los IR, la cual contiene uno o varios agentes absorbentes de los IR. La capa adicional (3) puede ser una capa conjuntamente extrudida, una capa de barniz o una capa de lámina aplicada por estratificación.
El grosor de capa de la capa adicional (3) está situado p.ej. en el intervalo de 2 a 250 \mum.
Los grosores de capa de varias capas conjuntamente extrudidas (3) están situados de manera preferida en el intervalo de 5 a 250, de manera más preferida de 20 a 150, en particular de 50 a 125 \mum.
Los grosores de capa de unas capas estratificadas (3) están situados de manera preferida en el intervalo de 10 a 250, de manera más preferida de 10 a 100 \mum.
Los grosores de capa de unas capas barnizadas (3) están situados, después de la desecación, preferiblemente en el intervalo de 2 a 50, de manera preferida de 5 a 25 \mum.
De manera menos preferida, pero también posible, la capa adicional (3) puede no estar unida firmemente con el cuerpo moldeado de base. La capa adicional (3) se puede producir como una plancha o lámina separada según el procedimiento de extrusión o moldeo por colada y se puede montar en la unión con el cuerpo moldeado de base, p.ej. con ayuda de un bastidor, o se puede unir con ayuda de un agente mediador de adhesión. Los grosores de capa pueden ser entonces p.ej. de 10 bis 250, de manera preferida de 10 a 100 \mum para láminas colocadas encima, o de 250 \mum a
5 mm, de manera preferida de 1 a 4 mm para planchas.
La capa (3) absorbente de los IR puede contener adicionalmente un agente absorbente de los UV en concentraciones usuales, p.ej. de 0,1 a 15% en peso, con el fin de proteger al agente absorbente de los IR y a la matriz de material sintético contra una descomposición por radiación de UV. El agente absorbente de los UV puede ser un agente absorbente de los UV volátil, de bajo peso molecular, un agente absorbente de los UV poco volátil, de alto peso molecular, o un agente absorbente de los UV incorporable por polimerización (véase p.ej. el documento EP 0.359.622 B1).
La matriz de material sintético de la capa (3) absorbente de los IR se compone de un material de base de material sintético transparente, que puede ser termoplástico, termoelástico o reticulado. De manera preferida, el material de base de material sintético de la capa (3) absorbente de los IR se compone del mismo tipo de material de base de material sintético termoplástico transparente, a partir del se compone también el cuerpo moldeado de base, es decir p.ej. a partir de un material sintético de poli(metacrilato de metilo), un material sintético de poli(metacrilato de metilo) modificado para ser resistente a los golpes, un material sintético de policarbonato (policarbonato ramificado o lineal), un material sintético de poliestireno, un material sintético de poli(tereftalato de etileno) o un material sintético de acrilonitrilo, butadieno y estireno (ABS).
En tal contexto, el cuerpo moldeado de base se puede componer p.ej. de una variante con más alta viscosidad de un tipo de material sintético, p.ej. de un poli-(metacrilato de metilo), y la matriz de material sintético se puede componer de una variante con baja viscosidad del mismo tipo, p.ej. de un poli(metacrilato de metilo) de más baja viscosidad, que es apropiado p.ej. especialmente bien para la extrusión conjunta.
Mediante la presencia del agente absorbente de los IR la capa exterior (3) y por lo tanto todo el cuerpo del material sintético, según sea el agente absorbente de los IR que se emplee, aparece con un color de turquesa verdoso hasta azulado. En los casos, en los que se quisiera evitar o mitigar esta impresión cromática, se puede añadir un pigmento dispersante de la luz, p.ej. un pigmento blanco, p.ej. sulfato de bario, en unas proporciones de 0,5 a 5% en peso. Esto tiene la ventaja técnica de que se disminuye el efecto de deslumbramiento en el caso de un sol que brilla a través del material, siendo dispersada la luz. Eventualmente, mediante la adición de colorantes se puede conseguir una compensación de la impresión cromática.
En el caso de determinadas aplicaciones, p.ej. cuando se debe de evitar un deslumbramiento por una radiación solar muy intensa, al material de base de material sintético transparente de la capa adicional (3) se le puede añadir también un agente dispersante, p.ej. BaSO_{4} u otro medio dispersante de la luz, p.ej. perlas dispersantes de la luz, con lo cual el material sintético originalmente transparente se vuelve translúcido, dispersante de la luz.
Eventualmente, sobre la capa adicional (3) hecha de un material sintético transparente, que es una capa absorbente de los IR, se puede(n) encontrar además una o varias capas adicionales p.ej. conjuntamente extrudida(s), barnizada(s)
o estratificada(s), hechas de un material sintético, de manera preferida de un material sintético transparente. En este caso la capa absorbente de los IR no está situada por fuera sino dentro de la capa externa del cuerpo de material sintético. La otra o las otras capa(s) puede(n) tener diferentes funciones, p.ej. establecer una protección mecánica de la capa absorbente de los IR, p.ej. en forma de un revestimiento resistente a los arañazos, un revestimiento contra los grafitis (las pintadas), una capa absorbente de los UV, una capa que contiene pigmentos, con el fin de producir una impresión cromática, etc.; de manera preferida los grosores de capa de las demás capas adicionales están situados en el intervalo de 2 a 200, de manera preferida de 5 a 60 \mum.
Puede ser p.ej. conveniente, en el caso de una plancha alveolar a base de un policarbonato, aplicar sobre la capa del agente absorbente de los IR además todavía una capa adicional, p.ej. conjuntamente extrudida, que contiene un agente absorbente de los UV y que protege al policarbonato con respecto a un envejecimiento prematuro por intemperie (unas planchas alveolares a base de un policarbonato con una adicional capa de agente absorbente de los UV, son conocidas p.ej. a partir del documento EP 0.359.622 B1). El agente absorbente de los UV puede ser un agente absorbente de los UV volátil de bajo peso molecular, un agente absorbente de los UV poco volátil de alto peso molecular, o un agente absorbente de los UV incorporable por polimerización, y puede estar contenido en una capa que tiene un grosor de capa situado p.ej. en el intervalo de 2 a 100 \mum en una concentración, p.ej., de 2 a 15% en peso.
El agente absorbente de los IR
La utilización de los compuestos absorbentes de los IR, que son apropiados para la realización del invento, como adición a diferentes materiales sintéticos termoplásticos, es conocida en principio (véase el estado de la técnica).
La capa adicional (3) contiene un agente absorbente de los IR que no perjudica a la transparencia del cuerpo de material sintético. Esto significa que el cuerpo de material sintético permanece transparente y claro en presencia del agente absorbente de los IR contenido en él. Esto es posible, puesto que el agente absorbente de los IR es casi soluble o ha sido incorporado por polimerización en la matriz de material sintético de la capa adicional. Puesto que los agentes absorbentes de los IR solubles tienen un peso molecular relativamente alto, por regla general no se llega a ninguna migración en capas de material sintético situadas debajo o eventualmente encima de él.
El agente absorbente de los IR puede ser un compuesto orgánico de Cu(II) y de fosfato. De manera preferida es p.ej. es un compuesto orgánico de Cu(II) y de fosfato, que se puede obtener a partir de 4 partes en peso de un éster metacriloiloxietílico de ácido fosfórico (PMOE) y de una parte en peso de carbonato de cobre-(II) (KCB) (véase el Ejemplo 1).
Son apropiados además p.ej. unos compuestos complejos orgánicos de Cu(II) y de fosfato tal como se describen p.ej. en los documentos de patentes JP 56129243 y EP 19097. Estos compuestos se pueden emplear p.ej. como comonómeros en capas de barniz que se polimerizan a base de un material sintético de poli(metacrilato de metilo). Mediante su efecto reticulante, ellos confieren al mismo tiempo una elevada resistencia a los arañazos a la superficie de material sintético.
El agente absorbente de los IR puede ser un derivado de ftalocianina. Se prefieren unos derivados de ftalocianina tal como p.ej. se describen en los documentos de patentes EP 607031 y JP 06240146.
El agente absorbente de los IR puede ser un derivado de perileno o p.ej. un compuesto de imida de ácido cuaterrileno-tetracarboxílico, tal como se describe p.ej. en el documente EP 596.292.
Se prefieren los compuestos no reticulables, puesto que éstos son apropiados p.ej. para el procedimiento de extrusión conjunta o para la aplicación en barnices que no se polimerizan, los cuales se endurecen por sí solos después de haber separado por evaporación un disolvente. La aplicación de una capa absorbente de los IR por estratificación con láminas previamente producidas, tiene la ventaja de que la producción de las láminas permite por regla general una distribución más uniforme de los grosores de capas. Las capas de láminas aplicadas por estratificación, que están contenidas en el agente absorbente de los IR, son en la mayor parte de los casos más uniformes que unas correspondientes capas conjuntamente extrudidas. Los agentes absorbentes de los IR con un alto peso molecular o los agentes absorbentes de los IR que se incorporan por polimerización tienen la ventaja de ser especialmente estables frente a la migración, es decir que a altas temperaturas de producción o de uso o en el transcurso de la duración de uso prácticamente no se desplazan ni migran dentro de las capas de material sintético situadas debajo o eventualmente encima.
El agente absorbente de los IR se presenta en una matriz de material sintético conjuntamente extrudida o estratificada en una concentración de 0,01 a 5, de manera preferida de 0,05 a 2, en particular de 0,1 a 0,5% en peso.
En sistemas de barniz que se polimerizan, la concentración puede estar situada p.ej. en 0,1 a 5% en peso, referida a la sustancia seca de barniz.
En sistemas de barniz que no se polimerizan, la concentración puede ser de 0,2 a 5% en peso, referida a la sustancia seca de barniz.
Coeficiente característico de selectividad (coeficiente de SK, T/g según la norma DIN 67 507)
La relación entre el grado de transmisión de la luz (T) y el grado de paso de energía total (g) debe de ser mayor que 1,15, preferiblemente debe de ser de 1,2 a 1,8, y particularmente de 1,3 a 1,6. El grado de paso de energía total (g) describe la porción de la energía de la radiación solar, que pasa a través del cuerpo. Ella se compone de la radiación transmitida directamente y de una porción de calor generada por absorción. El alto aislamiento térmico se consigue mediante el recurso de que el cuerpo se compone de por lo menos dos capas macizas, las cuales están desacopladas térmicamente en cada caso mediante cámaras de aire. Las capas están unidas unas con otras mediante unos puentes delgados. La capa absorbente de los IR se compone de una capa de revestimiento que se adhiere al material de base, hecha de un material sintético transparente, el cual contiene uno o varios compuestos absorbentes de los IR. La concentración de los compuestos absorbentes de los IR y el grosor de capa de la capa de revestimiento se han de escoger de manera preferida p.ej. de tal modo que el máximo de la absorción en el intervalo entre 780 y 1.100 nm sea por lo menos de 25%, en particular por lo menos de 50%. La absorción media en el intervalo entre 780 y 1.100 nm puede ser p.ej. de manera preferida por lo menos de 5, de manera especialmente preferida por lo menos de 10, en particular por lo menos de 15%. La geometría de la plancha alveolar múltiple ha de escogerse de tal manera que el coeficiente de paso del calor de acuerdo con la norma DIN 52612 sea menor o igual que 4, y de manera preferida sea de 3 a 1,5 W/m^{2} K.
Utilización
El cuerpo de material sintético conforme al invento se puede utilizar como elemento de acristalamiento, de techado o de aislamiento térmico.
Ventajas del invento
La proporción de energía de la luz en la radiación solar es de aproximadamente 50%, la proporción de la radiación de UV es de aproximadamente 5% y aproximadamente un 45% corresponde a la radiación NIR (del infrarrojo próximo). Los tres tipos de radiaciones contribuyen al calentamiento de los espacios acristalados.
Los acristalamientos protectores del calor de acuerdo con el estado de la técnica se basan o bien en una reflexión o en una absorción de la radiación solar.
Unos sencillos sistemas reducen el grado de paso de energía total mediante una reducción de la transmisión de radiación en la región total de la radiación solar (de 300 nm a 2.500 nm). Los pigmentos de negro de carbono absorben en este intervalo la radiación y reducen de este modo, según sea el grosor de capa o respectivamente la concentración, el grado de paso de energía total. De esta manera se reduce sin embargo asimismo la transmisión de la luz. El coeficiente característico de selectividad, que describe la relación de la transmisión de la luz al grado de paso de energía total, es en estos sistemas, por lo tanto, no mayor que en el caso de los acristalamientos clásicos, o en el caso de pigmentos de negro de carbono es incluso todavía peor. Sin embargo, existen unas aplicaciones, tal como p.ej. en invernaderos, en las cuales es ventajoso un alto coeficiente característico de selectividad. Un alto coeficiente característico de selectividad se consigue mediante una transmisión alta y selectiva en la región de las longitudes de onda visibles entre 380 nm y 780 nm y mediante un apantallamiento contra la radiación IR (> 780 nm) así como también contra la radiación UV (< 380 nm). Esta selectividad se genera por interferencia en el caso de sistemas reflectantes. O bien se tratan con vapor las superficies con unas capas que tienen diferentes índices de refracción en el caso de unos grosores de capa situados en la región inferior a los micrómetros, o se utilizan unos pigmentos, que ya contienen tales capas de interferencia. El tratamiento con vapor de la superficie es técnicamente muy costoso y el empleo de los pigmentos conduce a una fuerte dispersión de la radiación, con lo cual se pierde la transparencia. Los sistemas absorbentes utilizan unas sustancias, que en la región visible tienen solamente una pequeña absorción y en la región de NIR tienen una alta absorción.
Una desventaja de estos sistemas se encuentra en el hecho de que la radiación absorbida conduce a un calentamiento del cuerpo de acristalamiento. El Dibujo 1 explica el estado de cosas. La radiación solar, que se compone de radiaciones UV, VIS (visibles) y NIR, incide sobre el acristalamiento. Se transmite la parte esencial de la radiación en la región visible. La porción de la radiación, que es absorbida por el acristalamiento, se cede como radiación térmica de longitud de onda larga hacia fuera (q_{a}) y en pequeña medida hacia dentro (q_{i}). Mediante el aprovechamiento conforme al invento de las relaciones de convección se cede esencialmente más cantidad de calor hacia fuera que hacia dentro.
La parte de la radiación térmica de onda larga, que es cedida hacia dentro en el espacio, contribuye al grado de paso de energía total. Si la absorción de la radiación de IR tiene lugar solamente junto a la capa externa del cuerpo transparente, entonces la proporción de q_{i} se hace tanto menor cuanto más bajo es el coeficiente de paso del calor (valor de K) del cuerpo de acristalamiento. Esto conduce a una manifiesta elevación del coeficiente característico de selectividad.
Una ventaja adicional se encuentra en la fácil producibilidad En el procedimiento de extrusión conjunta, unas planchas alveolares múltiples con un bajo valor de k se pueden proveer, en un proceso continuo, directamente de una capa de cubrimiento, que contiene el agente absorbente de los IR.
Grado de transmisión de la luz, grado de paso de energía total y coeficiente característico de selectividad
El grado de transmisión de la luz y el grado de paso de energía total son dependientes del tipo, de la concentración y del grosor de capa del agente absorbente de los IR en la capa de cubrimiento, así como también del cuerpo de base. El apropiado grado de transmisión de la luz es dependiente de la utilización. En invernaderos, éste debería de ser muy alto, puesto que tiene influencia directa sobre el rendimiento de la cosecha. En el caso de techados de pasadizos de peatones o de acristalamientos con una gran área de superficie en edificios climatizados (con aire acondicionado) es importante más bien un muy bajo grado de paso de energía total. Mediante una adición ulterior de pigmentos de negro de carbono o de otros agentes colorantes en la capa de cubrimiento, que absorben tanto en la región visible como también en la región de NIR, la transmisión de la luz e igualmente el grado de paso de energía total se pueden reducir todavía más. La transmisión mínima de la luz debería ser de 30%, en el caso de planchas dobles alveolares como cuerpo de base, la transmisión máxima de la luz puede ser hasta de 86%. En el caso de planchas alveolares no revestidas, el coeficiente característico de selectividad es de 1, y en sistemas revestidos por una cara en el sentido del invento se determinaron unos coeficientes de SK hasta por encima de 1,4.
El cuerpo de material sintético tiene p.ej. la forma de una plancha múltiple alveolar, que se compone de por lo menos dos capas paralelas de material sintético, las cuales están unidas entre sí mediante unos puentes dispuestos perpendicular o diagonalmente. Unos grosores típicos para las dos planchas externas están situados entre 0,2 mm y 5 mm, de manera preferida entre 0,5 mm y 3 mm. Unos grosores típicos para unas planchas internas eventualmente presentes están situados entre 0,05 y 2 mm, de manera preferida entre 0,1 mm y 1 mm. Con el fin de conseguir un efectivo aislamiento térmico, la distancia entre las planchas debería ser por lo menos de 1 mm y preferiblemente de más que 4 mm. El grosor de los puentes debería estar situado entre 0,2 mm y 5 mm, de manera preferida entre 0,5 mm y 3 mm. La apropiada distancia entre puentes está situada entre 5 mm y 150 mm, de manera preferida entre 10 mm y 80 mm. El cuerpo debería estar estructurado en su totalidad de tal manera que el coeficiente de paso del calor k de acuerdo con la norma DIN 52619 sea menor que 4 W/m^{2}K, de manera preferida menor que 3 W/m^{2}K. El material de base se compone de un material sintético transparente; son apropiados para éste p.ej. un material sintético de poli(metacrilato de metilo), un poli(metacrilato de metilo) modificado para ser resistente a los golpes (véase p.ej. el documento EP-A 0.733.754), un material sintético de policarbonato (policarbonato ramificado o lineal), un material sintético de poliestireno, un material sintético de estireno, un compuesto acrílico y un nitrilo, un material sintético de poli(tereftalato de etileno), un material sintético de poli(tereftalato de etileno) modificado con un glicol, un material sintético de poli(cloruro de vinilo), un material sintético de una poliolefina transparente (p.ej. que se puede preparar mediante una polimerización catalizada por un metaloceno) o un material sintético de acrilonitrilo, butadieno y estireno (ABS). Se puede componer también de mezclas (blends) de diferentes materiales sintéticos termoplásticos. Por un poli(metacrilato de metilo) se entienden en el sentido del invento unos materiales sintéticos amorfos rígidos, que están constituidos en por lo menos un 60% en peso, de manera preferida en por lo menos un 80% en peso, a base de metacrilato de metilo. Los materiales sintéticos de policarbonatos son predominantemente policarbonatos aromáticos de bisfenoles, en particular de bisfenol A.
La capa de revestimiento absorbente de los IR
La capa de revestimiento se compone de un agente aglutinante adhesivo y transparente. La adhesión debe de ser tan alta que el revestimiento, al doblar el cuerpo en el estado frío o calentado termoplásticamente, no se desconche. En un caso individual, la elección de los materiales sintéticos utilizados se ajusta a los requisitos del procedimiento de revestimiento y a las propiedades de uso. Dentro de los puntos de vista de una buena adhesión a muchos materiales sintéticos, de una alta estabilidad frente a las condiciones atmosféricas, al amarilleamiento y al envejecimiento, son especialmente bien apropiados unos agentes aglutinantes constituidos sobre la base de materiales sintéticos de poliacrilatos y polimetacrilatos. En el caso del revestimiento con un barniz, la capa de revestimiento se produce a partir de un agente de revestimiento líquido, que junto al agente aglutinante y a la sustancia absorbente de los IR contiene un líquido de vehículo para el agente aglutinante. Se puede tratar de usuales disolventes para barnices, tales como ésteres, alcoholes, éteres, cetonas, compuestos aromáticos, hidrocarburos clorados o sus mezclas. En el caso de resinas reactivas, los ésteres acrílicos multifuncionales toman a su cargo esta función. La proporción del líquido de vehículo se ajusta al procedimiento de elaboración, ella puede constituir p.ej. de un 30% a un 85% del material de revestimiento. El agente aglutinante puede presentarse en el agente de revestimiento también en una forma dispersa, de manera preferida en forma de una dispersión acuosa de material sintético. Él -como es habitual en la tecnología de las pinturas- puede estar provisto de agentes coadyuvantes de la igualación y del corrimiento. Por este concepto se entienden agentes disolventes o de hinchamiento orgánicos -predominadamente de alto punto de ebullición- para el material sintético dispersado.
Esta capa de agente absorbente de los IR contiene uno o varios compuestos, que tienen una pequeña absorción en la región de longitudes de onda visibles entre 380 nm y 780 nm, en particular en la región entre 450 nm y 650 nm, y una alta absorción en la región de 780 nm a 2.000 nm, en particular en la región entre 780 nm y 1.100 nm. Estos agentes absorbentes de los IR se pueden añadir al material sintético de la capa adicional (3) o también se pueden copolimerizar con éste. La concentración del agente absorbente de los IR en la capa de cubrimiento es dependiente de su coeficiente de extinción y del grosor de capa de la capa de cubrimiento. Ella debería escogerse de tal manera que el valor medio de la transmisión de la capa adicional (3) en la región de longitudes de onda situada entre 780 nm y 1.100 nm sea menor que 80%, de manera preferida menor que 65%. Adicionalmente, la capa adicional (3) puede contener unos agentes absorbentes de los UV, que por un lado protejan al material de base y también a los agentes absorbentes de los IR con respecto a la radiación UV, y además eleven también el coeficiente característico de selectividad, puesto que también se reprime el paso de energía de la radiación UV (aproximadamente un 5% de la energía total de la radiación solar).
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Ejemplos
Ejemplo 1
Como agente absorbente de los IR se utilizó un compuesto complejo de fosfato y cobre. Éste se preparó agitando 20 g del éster metacriloiloxietílico de ácido fosfórico (PMOE) junto con 5 g de carbonato de cobre-(II) (KCB) y 1 g de H_{2}O en 260 g de metacrilato de metilo durante 30 min a 50ºC hasta 60ºC y a continuación durante 4 h a la temperatura ambiente, y separando por filtración. Después de esto se añadió 0,05% de 2,2'-azo-bis-(isobutironitrilo) (AIBN) y polimerizando durante 17 horas a 40ºC entre 2 planchas de vidrio que tienen una distancia entre sí de 10 mm. La plancha terminada de poli(metacrilato de metilo) (PMMA) es transparente y tiene un color azul claro. Para esta plancha se determinaron la transmisión de la luz [T(D65)], el grado de paso de energía total [g] y el coeficiente característico de selectividad [T/g] según la norma DIN 67 507. Además, a partir de esta plancha se produjeron sistemas de cuerpos compuestos de poli(metacrilato de metilo) exentos de agentes absorbentes de los IR y de 3 mm de grosor, en los cuales la distancia entre planchas es de 16 mm y de estos sistemas de cuerpos compuestos se determinaron asimismo los valores antes mencionados. Estos datos se representan en la Tabla 1:
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TABLA 1
1
Con un número creciente de planchas, el coeficiente característico de selectividad se hace mayor, puesto que la energía absorbida es cedida crecientemente hacia fuera, es decir hacia el lado orientado a la fuente de radiaciones.
Ejemplo 2
Se extrudió sobre la correa superior una plancha cuádruple alveolar (con un grosor de 32 mm) a base de un poli(metacrilato de metilo) (PMMA) modificado para ser resistente a los golpes, con una capa conjuntamente extrudida que tenía un grosor de 100 \mum. La capa extrudida conjuntamente a base de PMMA contiene 0,26% del agente absorbente de los IR del tipo de un compuesto de imida de ácido cuaterrilen-tetracarboxílico (Uvinul® 7790 IR). En la Tabla expuesta más abajo se enumeran el grado de transmisión de la luz, el grado de paso de energía total y el coeficiente característico de selectividad para la correa superior individual, para la correa superior y la correa inferior, para la correa superior, una correa intermedia y la correa inferior, y para la correa superior, dos correas intermedias y una correa inferior.
2

Claims (13)

1. Cuerpo de material sintético, que se compone de un cuerpo moldeado de base, que ha sido producido a partir de un material de base de material sintético termoplástico transparente, y que se compone de por lo menos dos capas laminares planas enfrentadas (1a, 1b), que están unidas por unos puentes (2) perpendiculares o dispuestos diagonalmente, estando una de las capas laminares planas (1a) provista de una capa (3) adicional a base de una matriz de material sintético hecha de un material de base de material sintético transparente,
caracterizado porque
la capa adicional (3) es una capa absorbente de los IR, que contiene uno o varios agente(s) absorbente(s) de los IR, que no perjudica(n) a la transparencia del cuerpo de material sintético, el o los cuales tiene(n) en la región de la radiación del infrarrojo próximo (780 nm hasta 1.100 nm) una transmisión media de menos que 80%, el cuerpo del material sintético tiene una transmisión de la luz (D65) de 15 a 86%, un coeficiente de paso del calor de 4 W/m^{2}K o menor y un coeficiente de SK de 1,15 o mayor.
2. Cuerpo de material sintético de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se trata de una plancha doble alveolar, de una plancha múltiple alveolar, en particular de una plancha triple alveolar o de una plancha cuádruple alveolar o de una plancha alveolar de celosía.
3. Cuerpo de material sintético de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el cuerpo moldeado de base se compone en lo esencial de un material sintético de poli(metacrilato de metilo), de un poli(metacrilato de metilo) modificado para ser resistente a los golpes, de un material sintético de policarbonato, de un material sintético de poliestireno, de un material sintético de estireno, un compuesto acrílico y un nitrilo, de un material sintético de poli(tereftalato de etileno), de un material sintético de poli(tereftalato de etileno) modificado con un glicol, de un material sintético de poli(cloruro de vinilo), de un material sintético de una poliolefina transparente, de un material sintético de acrilonitrilo, butadieno y estireno (ABS) o mezclas (blends) de diferentes materiales sintéticos termoplásticos.
4. Cuerpo de material sintético de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa adicional (3) del cuerpo de material sintético es una capa conjuntamente extrudida, aplicada sobre el cuerpo moldeado de base, una capa de barniz o una capa de lámina aplicada por estratificación.
5. Cuerpo de material sintético de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la capa adicional (3) no está unida firmemente con el cuerpo moldeado de base.
6. Cuerpo de material sintético de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la capa adicional (3) se compone de una matriz de material sintético hecha de un material de base de material sintético transparente, que es un material sintético termoplástico, un material sintético termoelástico o reticulado, y/o coincide con el tipo de material sintético del cuerpo moldeado de base.
7. Cuerpo de material sintético de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la capa absorbente de los IR contiene adicionalmente un agente absorbente de los UV.
8. Cuerpo de material sintético de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque sobre la capa adicional (3) está(n) aplicada(s) una o también varias otras capas adicionales a base de un material sintético.
9. Cuerpo de material sintético de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el agente absorbente de los IR es un compuesto orgánico de Cu(II) y de fosfato.
10. Cuerpo de material sintético de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el compuesto orgánico de Cu(II) y de fosfato es un compuesto complejo de éster metacriloiloxietílico de ácido fosfórico y de cobre-(II).
11. Cuerpo de material sintético de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el agente absorbente de los IR es un derivado de ftalocianina.
12. Cuerpo de material sintético de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el agente absorbente de los IR es un compuesto de imida de ácido cuaterrilen-tetracarboxílico.
13. Utilización de un cuerpo de material sintético de acuerdo con una o varias de las reivindicaciones 1 a 12 como elemento de acristalamiento, de techado o de aislamiento térmico.
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