DE2730078C2 - Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Acrylglas - Google Patents

Description

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Zur Herstellung von Gegenständen aus Acrylglas ist es bekannt. Methacrylsäureester in Formen zu gießen und ihn danach durch Zufuhr von Wärme oder in ihm enthaltene Härter auszuhärten (polymerisieren) zu lassen. Durch dieses bekannte Verfahren lassen sich Gegenstände mit großen Abmessungen nur unter hohem Zeitaufwand schaffen, da sich leicht Blasen oder Risse bilden. Will man Gegenstände oder Platten aus zwei oder mehr Schichten, insbesondere mit unterschiedlichen Eigenschaften herstellen, so kann eine Schicht immer erst aufgegossen werden, nachdem die darunter befindliche erhärtet ist. Dadurch ist das so Verfahren zeitraubend und erschwert die Herstellung in großen Stückzahlen. Ferner sind die einzelnen Schichten sichtbar. Auch ist ein Verformen oder Verarbeiten des Materials nach dem Gießen und vor dem Erhärten nicht möglich.

Aus der FR-PS 9 19 809 ist es bekannt, Mischungen aus einer pulverförmiger), polymerisierten Ethenoidverbindung und einem Monomeren zu verwenden, wobei die Mischung nicht mehr fließt, sondern eine derartige Zähigkeit besitzt, daß sie nur noch gepreßt oder als Masse in eine Form gelegt werden kann. Diese Mischung ist bei Zimmertemperatur nicht gießfähig. Deshalb preßt man die Masse in eine Form oder versucht, durch Zufuhr von Wärme eine ausreichende Gießfähigkeit zu erreichen. Eine Zufuhr von Wärme kann insbesondere dann, wenn dies nicht sehr gleichmäßig geschieht, zu einem zu frühen, insbesondere teilweisen Polymerisieren führen und verzögert den Arbeitsablauf, Eine kontinuierliche Verarbeitung ist hierdurch ausgeschlossen. Ein Einpressen einer nicht fließfähigen Masse in eine Form führt zu der Schwierigkeil, daß die Form nicht immer vollständig ausgefüllt wird, sondern Luft eingeschlossen wird,

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß das Gemisch vor der Polymerisation fließfähig und tragfähig ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man als körnigen Polyacrylsäureester ein perlförmiges Produkt mit einer Korngröße von 50 bis 500 μ verwendet und dieses in einer Menge von 45 bis 75 g pro 100 g der Mischung einsetzt und diese Mischung in an sich bekannter Weise verformt und auspolymerisiert.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ein zuerst gießfähiges und danach elastisches, gallertartiges Zwischen- oder Vorprodukt geschaffen, auf das leicht eingewirkt werden kann und das in seinem gallertähnlichen Zustand für Objekte tragfähig ist, so daß Gegenstände aufgelegt werden können, ohne daß sie wesentlich in die gallertähnliche Masse eindringen. Die gallertähnliche Masse ist darüber hinaus leicht schneid- und verformbar und kann in mehreren Schichten, insbesondere Schichten unterschiedlicher Eigenschaften, aufeinandergelegt werden. Die Oberflächen aufeinandergelegter Schichten reagieren währen der Aushärtung miteinander chemisch, so daß eine untrennbare, nicht sichtbare Verbindung entsteht Es lassen sich somit als Zwischenprodukt flexible Schichten und Körper schaffen, die bis zur Aushärtung chemisch reaktionsfähig bleiben.

Durch die Perlform des Acrylglases wird bei ausreichender Dichte der Perlen — die Perlen setzen sich nicht mehr ab — eine ausreichende Fließfähigkeit der Mischung erreicht, so daß sie ohne zusätzliche Wärmezufuhr in die jeweilige Form gegossen werden kann und dort sämtliche Luft verdrängt Diese Fließfähigkeit erreichen die Perlen im Gegensatz zu scharfkantigen oder unregelmäßig geformten Teilen durch ihre kugelige Form, da Kugeln aneinander besser vorbeigleiten und damit bei hoher Dichte eine nur noch knetfähige oder preßbare Masse bilden. Durch die Fließfähigkeit lassen sich auch Folien gießen. Große oder zwei- bzw. mehrschichtige Gegenstände sind auf einfache Weise schnell und fehlerfrei herstellbar. Es kann ein Zwischenprodukt geschaffen werden, auf das weiterverarbeitend eingewirkt werden kann.

Sollen Gegenstände von optisch einwandfreier Qualität geschaffen werden, so wird vorgeschlagen, daß der perlförmige Polyacrylester und das aus dem Monomeren gebildete Polymeren den gleichen Brechungsindex aufweisen. Um eine gute Haftung der gallertähnlichen Masse an den Oberflächen anderer Gegenstände zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß Haftvermittler eingerührt werden, die die chemische Haftung der gallertähnlichen Massen an Oberflächen anderer Materialien, insbesondere an Metalloberflächen, verbessern. Diese Haftvermittler bleiben in der gallertähnlichen Masse reaktionsfähig.

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß unter Druck und Zuführung von Wärme die gallertähniiche Masse polymerisiert. Zur Schaffung einer Oberflächenverformung der Gegenstände oder Platten kann die die Mischung aufnehmende Form mindestens eine entsprechend verformte Fläche aufweisen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Sie zeigt einen Teil eines

Schnittes durch ei.>r von Acrylglas mehrschichtig umgebene Solarzelle,

Zur Herstellung von Platten, Folien oder Gegenständen aller Art aus Acrylglas wird perlförmiges Acrylglas vorzugsweise mit einer Korngröße von 90 bis 250 μ in einem Methacrylsäureester (ein reines Monomer) bzw. in Styrol eingerührt, wobei das Polymer in einer Konzentration von 50 bis 70 g je 100 g Gemisch vorliegt. Das Monomer lösi die Perlen, an, die daraufhin quellen und ständig größer werden. Durch das Anwachsen der Perlen, steigt die Viskosität der Mischung, bis sie zu einer zähelastischen Masse geliert Diese flexible, gallertähnliche gummiartige Masse ist für Objekte tragfähig, d.h. auf ihre obere Oberfläche können Gegenstände gelegt werden, ohne daß sie wesentlich in die Masse eindringen.

Ehe die Mischung ihren gallertähnlichen Zustand einnimmt, ist sie gießfähig, so daß sie zuvor in Formen oder zu Platten oder Folien gegossen wird. Die dadurch geschaffenen gallertähnlichen flexiblen Schichten und Körper sind bis zu ihrer Polymerisierung ein Zwischenprodukt, das leicht geformt, gestanzt, geschnitten oder gepreßt werden kann. Die Reaktionsfähigkeit dieser Masse ist erhalten geblieben, so daß bei einem Kontakt einer Oberfläche dieser Masse mit einem Gegenstand, z. B. einer Metalloberfläche, oder mit der Oberfläche einer ähnlichen oder gleichen flexiblen Masse nach der Polymerisierung ein fester Halt entsteht In der Masse enthaltene Haftvermittler reagieren während der Polymerisation in gleicher Weise wie bei üblichen mit Haftvermittlern versetzte Methacrylsäureestern bzw. Styrolen.

Die anschließende Polymerisation der gallertähnlichen Masse geschieht auf übliche Weise durch Zufuhr von Wärme oder durch in der Masse enthaltene Härter. Soll bei einem ein- oder mehrschichtigen Aufbau der Masse ein enger Kontakt zwischen Schichtoberflächen erreicht werden, so wird während der Polymerisation auf die Masse insbesondere senkrecht zu den Oberflächen Druck von mindestens 3 bis 4 atü ausgeübt. Ein Druck von mindestens ca. 3 bis 4 atü entfernt auch eine in der Masse enthaltene milchige Trübung und zwischen den Schichten befindliche Luftblasen. Während der Polymerisation der flexiblen Masse kann diese durch Pressen umgeformt oder durch eine an der Masse anliegende Metallplatte, deren Oberfläche profiliert oder geprägt ist, strukturiert werder. Hierdurch wird z. B. der Oberfläche von derartig hergestellten Acrylglasplatten eine Geometrie mitgegeben, die eine Sammel- und/oder Richtungsänderung der einfallenden oder ausfallenden Strahlen erreicht. Dies ist z. B. bei der Herstellung von Lampengläsern, Rückstrahlern oder photovoltaischen Solarzellen von Bedeutung. Wird eine hohe optische Qualität einer aus mehrpren Schichten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Platte verlangt, so müssen das perlförmige Acrylglas und der polymerisierte Methacrylsäureester bzw. das Styrol den gleichen Brechungsindex aufweisen.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist eine mehrschichtige Platte P herstellbar, in der z. B., wie in Fig. I zu sehen, eine pholovoltaische Solarzelle 3 eingeschlossen ist. Die Solarzelle 3 ist von zwei Acrylglasschichten 2, 4 umgeben, die auch nach der Polymerisation bzw. Aushärtung weich und elastisch bleiben. In diesen Schichten 2, 4 isi ein Haftvermittler, z. B. Silane (Siliciumwasserstoff) enthalten, der die Haftung der Schiclitcücrflächcn an den Solaroberflächen erhöht. Die beiden weichen Acrylglasschichicn sind auf der Ober- und Unterseite von je einer harten Aerylglasschicht 1,5 umgeben, die jeweils eine Einlage aus Glasfaser enthalten. Auf der Oberseite der Platte P ist ein Lacküberzug 6 auf Siliziumoxidbasis angebracht, der sehr hart und damit kratzfest ist Durch diesen Aufbau ist es möglich, eine Platte mit einer großen Zahl von Solarzellen zu schaffen (photovoltaischer Solarzellenmodul), die bei einer hohen mechanischen Festigkeit die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der Solarzelle und dem Kunststoff ausgleicht und die darüber hinaus UV-beständig, witterungsbeständig und kratzfest ist

Zur Massenherstellung einer derartigen Platte mit mehreren oder einer Vielzahl von Solarzellen kann aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Vorrichtung verwendet werden, wie sie schematisch in Fi g. 2 gezeigt ist In einem Rührer 16 werden Acrylglas in Perlform und Methacrylsäureester bzw. Styrol in der obengenannten Konzentration gemischt und über ein Blech 7 auf ein unteres Förderband 8 gegeben, über deim ein kürzeres, oberes Förderband 9 angeordnet ist, zwischen denen die fließfähige N^schung zu einer bandförmigen Schicht la und in der Stärke bestimmt wird. Die Schicht la wird von dem unteren Förderband 8 weitertransportiert und wird währenddessen gsllertähnlich, so daß sie für weitere Schichten tragfähig wind. Sobald sie tragfähig geworden ist, werden auf sie Glasfasermattenabschnitte 16 in bestimmten Abständen gelegt, die von einer Rolle 10 ablaufen und durch eine

-to Schneidvorrichtung 11 getrennt werden. Auf die Matten 16 bzw. die untere Schicht la wird eine gailertähnliche flexible Masse Xc gelegt, die wie die Schicht la hergestellt worden ist und die gleichen Bestandteile enthält, so daß nach der späteren Polymerisation die Schicht la, 16 und Xc sich zu der Schicht 1 aus hartem

Acrylglas verbinden (F i g. 1).
Auf diese Schichten wird

eine Schicht 2 aus gallertähnlicher Masse gelegt, die wie auch die späteren Schichten 4,5a und 5c in der oben beschriebenen Weise aus einem Gemisch hergestellt wurde und zusätzlich einen Haftvermittler enthält. Auf diese Schicht werdein Solarzellen 3 gelegt, die entweder zu ihrer einfachein Anbringung und exakten Ausrichtung an Bändern aus Kunststoffolie befestigt sind oder aber durch saugende Greifer aufgelegt werden. Danach wird eine der Schicht 2 entsprechende Schicht 4 aufgelegt, wobei die Schichten 2 und 4 nach der Polymerisation weiches elastisches Acrylglas bilden. Zur Bildung der obersten Schicht 5 werden nacheinander Schichten 5a, 56 und 5c aufgelegt, die den Schichten la, 16 und Ic entsprechen, so daß wiederum eine Glasfaserabschnitte erzeugende Schneidvorrichtung 13 und eine Vorratsrolle 12 vorgesehen sind.

Das aus sechs Kunststoffschleifen von flexibler Mnsse, aus zwei Glasfaserschichten und Solarzellen bestehende Band wird zu einer Presse gefördert, die eine größere Anzahl oben angeordneter umlaufender Stempel 14a, 146 aufweist, die auf ihrer Unterseite in der Form eines nach unten offenen Kastens ausgebildet sind. Die Stempel laufen in Bandrichtung mit dem Band in gleicher Geschwindigkeit mit und schneiden mit den unteren Bändern ihrer senkrechten Seitenwflnde eine rechteckige Platte aus dem Band aus, wobei die Stempel einen Druck von j bis 4 atü auf das Rand ausüben und

!>'> durch eine eingcbadte Wärmequelle die in dem Kasten des Star;·'.:¹·; hefindlHic Platte derarl erwärmen. <';ιΓ> die gailertähnliche Masse aller KuiiMsioffsrhichtcn polymerisiert. Da ehe Solarzellen .3 nur uher die Breite

der Glasfaserabschnilte \b und 56 angeordnet sind und die Seitenwände des Stempels diesen Bereich übergreifen, wird durch jeden Stempel 14a, 146 ein photovoltaisches Solarzellenmodul hergestellt. Auf der Unterseite des Kunststoffbandes laufen Pressentische 15a. 156 synchron mit. die für die erforderliche Auflage sorgen. Ober- und Unterwerkzeuge 14a. 146, 15a, 156 sind zu ihrem Transport vorzugsweise an Ketten befestigt. Die

auf die Oberseite der .Solarzellenmodule einwirkenden Flächen der Stempel 14a. 146 können Ausprägungen aufweisen, um bestimmte regelmäßige Verformungen der Oberfläche der .Solarzellenmodule zu erreichen. Nach dem Preß- und Schneidvorgang werden die Solarzellenmodule mit einem kratzfesten I.acküberzug 6 versehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Acrylglas durch Vermischen von körnigem Polyacrylsäureester mit einem Acrylsäureester bzw, Methacrylsäureester oder mit Siyrol unter Bildung einer fUeßbaren Masse, Formgebung der Masse und Polymerisation durch Energiezufuhr, dadurch gekennzeichnet, daß man als körnigen Polyacrylsäureester ein perlförmiges Produkt mit einer Korngröße von 50 bis 500 μ verwendet und dieses in einer Menge von 45 bis 75 g pro 100 g der Mischung einsetzt und diese Mischung in an sich bekannter Weise verformt und auspolymerisiert

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der perlförmige Polyacrylester und das aus dem Monomeren gebildete Polymer den gleichen Brechungsindex aufweisen.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß Haftvermittler eingerührt W(W-den, die die chemische Haftung der gebildeten gaüertähnüchen Masse an Oberflächen anderer Materialien, insbesondere an Metalloberflächen, verbessern.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß unter Druck und Zuführung von Wärme die gallertähnliche Masse polymerisiert.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schaffung einer Oberflächenverformung der Gegenstände oder Platten die die Mischung aufnehmende Form mindestens eine entsprechend verformte Fläche aufweist.