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Die
Erfindung betrifft Zusammensetzungen auf der Basis von Siloxancopolymeren,
die als wärmeleitende Einbettungsmaterialien, insbesondere
zur Herstellung von Solarmodulen, eingesetzt werden können, sowie
Verfahren zu deren Herstellung.
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Photovoltaikmodule
zeichnen sich durch die Möglichkeit aus, durch sie aus
Sonnenlicht Strom zu erzeugen. Entscheidend für die Verwendung
von Photovoltaikmodulen ist aber deren Effizienz bei der Umwandlung
des Sonnenlichts in Strom. Die heute gängigen Photovoltaik-Module
auf Basis mono- oder multikristallinen Siliziums haben aber den
Nachteil, dass sich das Photovoltaik-Modul durch die Sonneneinstrahlung
erwärmt. Diese Wärme kann bei den derzeit verwendeten
Einbettungs/Verkapselungsmateria lien auf Kunststoffbasis im Allgemeinen
nicht abgeführt werden, da Kunststoffe, wie z. B. Ethylen-Vinylacetet-Polymer,
meist nur äußerst schlechte Wärmeleiter
sind. Durch die Modulerwärmung nimmt die Effektivität
des Moduls häufig um etwa 0,5%/°K ab. Es wird
daher nach Wegen gesucht, die Erwärmung des Moduls zu verhindern,
um die Moduleffektivität und damit die Stromausbeute zu
steigern.
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Gegenstand
der Erfindung sind Zusammensetzungen enthaltend
- (A)
Siloxancopolymere der allgemeinen Formel (1) wobei
R
gleich oder verschieden sein kann und einen einwertigen, Si-gebundenen,
gegebenenfalls durch Halogenatome substituierten Kohlenwasserstoffrest,
der durch Sauerstoffatome unterbrochen sein kann, darstellt,
X
gleich oder verschieden sein kann und einen Alkylenrest mit 1 bis
20 Kohlenstoffatomen, in dem einander nicht benachbarte Methyleneinheiten
durch Gruppen -O- ersetzt sein können, bedeutet,
A
gleich oder verschieden sein kann und ein Sauerstoffatom oder eine
Aminogruppe -NR'- bedeutet,
Z gleich oder verschieden sein
kann und ein Sauerstoffatom oder eine Aminogruppe -NR'- bedeutet,
R'
gleich oder verschieden sein kann und Wasserstoffatom oder einen
Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen bedeutet,
Y gleich
oder verschieden sein kann und einen zweiwertigen, gegebenenfalls
durch Halogenatome substituierten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis
20 Kohlenstoffatomen, der durch Sauerstoffatome unterbrochenen sein
kann, bedeutet,
D gleich oder verschieden sein kann und einen
zweiwertigen, gegebenenfalls durch Halogenatome oder C1-C6-Alkylester-Gruppen substituierten Kohlenwasserstoffrest
bedeutet, in dem einander nicht benachbarte Methyleneinheiten durch
Gruppen -O-, -COO-, -OCO- oder -OCOO- ersetzt sein können,
n
gleich oder verschieden sein kann und eine Zahl von 1 bis 1000 ist,
a
eine Zahl von mindestens 1 ist,
b 0 oder eine Zahl von 1 bis
40 ist und
c 0 oder eine Zahl von 1 bis 30 ist,
- (B) wärmeleitende Füllstoffe sowie
gegebenenfalls
weitere Bestandteile.
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In
der erfindungsgemäß eingesetzten Verbindung der
Formel (1) können die a Organopolysiloxan-, b Polyharnstoff-
und c Polyurethan-Blöcke beliebig, z. B. statistisch, verteilt
sein.
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Beispiele
für R sind Alkylreste, wie der Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-,
iso-Propyl-, 1-n-Butyl-, 2-n-Butyl-, iso-Butyl-, tert.-Butyl-, n-Pentyl-,
iso-Pentyl-, neo-Pentyl-, tert.-Pentylrest; Hexylreste, wie der
n-Hexylrest; Heptylreste, wie der n-Heptylrest; Octylreste, wie
der n-Octylrest und iso-Octylreste, wie der 2,2,4-Trimethylpentylrest;
Nonylreste, wie der n-Nonylrest; Decylreste, wie der n-Decylrest;
Dodecylreste, wie der n-Dodecylrest; Octadecylreste, wie der n-Octadecylrest;
Cycloalkylreste, wie der Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Cycloheptylrest und
Methylcyclohexylreste; Alkenylreste, wie der Vinyl-, 1-Propenyl-
und der 2-Propenylrest; Arylreste, wie der Phenyl-, Naphthyl-, Anthryl-
und Phenanthrylrest; Alkarylreste, wie o-, m-, p-Tolylreste; Xylylreste
und Ethylphenylreste; und Aralkylreste, wie der Benzylrest, der
der α- und der β-Phenylethylrest.
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Beispiele
für halogenierte Reste R sind Halogenalkylreste, wie der
3,3,3-Trifluor-n-propylrest, der 2,2,2,2',2',2'-Hexafluorisopropylrest,
der Heptafluorisopropylrest und Halogenarylreste, wie der o-, m-
und p-Chlorphenylrest.
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Vorzugsweise
bedeutet Rest R einen einwertigen gegebenenfalls mit Fluor- und/oder
Chloratomen substituierten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen,
besonders bevorzugt einen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen,
insbesondere Methyl-, Ethyl-, Vinyl- und Phenylrest.
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Beispiele
für Rest X sind die unten für Rest Y angegebenen
Alkylenreste.
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Vorzugsweise
handelt es sich bei Rest X um einen Alkylenrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen,
besonders bevorzugt um den Methylen- und n-Propylenrest.
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Bevorzugt
handelt es sich bei Rest R' um Wasserstoffatom.
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Vorzugsweise
bedeutet A einen Rest -NR'- mit R' gleich der oben genannten Bedeutung,
besonders bevorzugt einen Rest -NH-.
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Vorzugsweise
hat Rest Z die Bedeutung von -O- oder -NH-.
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Beispiele
für Rest Y sind Alkylenreste, wie der Methylen-, Ethylen-,
n-Propylen-, iso-Propylen-, n-Butylen-, iso-Butylen-, tert.-Butylen-,
m-Pentylen-, iso-Pentylen-, neo-Pentylen-, tert.-Pentylenrest, Hexylenreste, Heptylenreste,
Octylenreste, Nonylenreste, Decylenreste, Dodecylenreste und Octadecylenreste;
Cycloalkylenreste, wie Cyclopentylenrest, 1,4-Cyclohexylenrest,
Isophoronylenrest und der 4,4'-Methylen-dicyclohexylenrest; Alkenylenreste,
wie der Vinylen-, n-Hexenylen-, Cyclohexenylen-, 1-Propenylen-,
Allylen-, Butenylen- und 4-Pentenylenrest; Alkinylenreste, wie der
Ethinylen- und Propargylenrest; Arylenreste, wie der Phenylen-, Bisphenylen-,
Naphthylen-, Anthrylen- und Phenanthrylenrest; Alkarylenreste, wie
o-, m-, p-Toluylenreste, Xylylenreste und Ethylphenylenreste; und Aralkylenreste,
wie der Benzylenrest, der 4,4'-Methylendiphenylenrest, der α-
und der β-Phenylethylenrest.
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Vorzugsweise
handelt es sich bei Rest Y um einen zweiwertigen Kohlenwasserstoffrest
mit 3 bis 14 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt um Aralkylenreste,
lineare oder cyclische Alkylenreste, ganz besonders bevorzugt um
einen Alkylenrest.
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Beispiele
für Reste D sind die für Y angegebenen Beispiele
sowie Polyoxyalkylenreste, wie Polyoxyethylenreste oder Polyoxypropylenreste.
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Vorzugsweise
bedeutet D einen zweiwertigen, gegebenenfalls durch Fluoratome,
Chloratome oder C1-C6-Alkylestergruppen
substituierten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 800 Kohlenstoffatomen
oder einen Polyoxyalkylenrest. Im Fall von D gleich gegebenenfalls
substituierten Kohlenwasserstoffrest handelt es sich bevorzugt um
Alkylenreste mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, insbesondere mit 4
bis 12 Kohlenstoffatomen. Im Fall von D gleich Polyoxyalkylenrest
handelt es sich bevorzugt um solche mit 20 bis 800 Kohlenstoffatomen,
besonders bevorzugt 100 bis 800 Kohlenstoffatomen, insbesondere
100 bis 200 Kohlenstoffatomen, wobei es sich ganz bevorzugt um Polyoxyethylenreste
oder Polyoxypropylenreste handelt.
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Index
n bedeutet vorzugsweise eine Zahl von mindestens 3, insbesondere
mindestens 25 und vorzugsweise höchstens 140, besonders
bevorzugt höchstens 100, insbesondere höchstens
60.
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Vorzugsweise
bedeutet a eine Zahl von 1 bis 1000, besonders bevorzugt von höchstens
250, insbesondere höchstens 50.
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Wenn
b ungleich 0, bedeutet b vorzugsweise eine Zahl von höchstens
40, insbesondere höchstens 25.
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Wenn
c ungleich 0, bedeutet c vorzugsweise eine Zahl von höchstens
10, insbesondere höchstens 5.
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Als
Endgruppen der erfindungsgemäß eingesetzten Verbindung
der Formel (1) können übliche Endgruppen nach
dem Stand der Technik vorkommen, die bei der Synthese solcher Polymere
standardmäßig entstehen, wie beispielsweise Amino-
oder Isocyanat-Endgruppen. Diese können während
der Synthese oder nachträglich noch mit weiteren Gruppen
umgesetzt werden, wie beispielsweise mit Amine- oder Isocyanato-Silanen.
Weiterhin ist es möglich, bereits während der
Synthese monofunktionelle organische Verbindungen hinzuzugeben,
welche gegenüber Isocyanatgruppen reaktiv sind, wie z.
B. primäre oder sekundäre Alkohole oder Amine,
womit sich auf elegante Art und Weise zusätzlich die rheologischen
Eigenschaften und das Molekulargewicht der thermoplastischen Siloxancopolymere
(A) steuern lassen. Die thermoplastischen Siloxancopolymere (A)
enthalten daher vorzugsweise als Endgruppen einen funktionellen
oder nicht-funktionellen organischen oder siliciumorganischen Rest.
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Die
Konzentration an freien Aminogruppen oder Isocyanatgruppen im Copolymer
(A) ist bevorzugt kleiner als 40 mmol/kg, besonders bevorzugt kleiner
als 15 mmol/kg, insbesondere kleiner als 10 mmol/kg.
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Beispiele
für die erfindungsgemäß eingesetzten
Siloxancopolymere der Formel (1) sind solche, bei denen
R=
CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
Y= -p-C
6H
4-CH
2-p-C
6H
4-
sowie a = 25–70 bedeuten und die mit Wasserstoffatom am
Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH
2 am Carbonylkohlenstoffatom
terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n
= 30–45, b = 0, c = 0,
Y= p-C
6H
4-CH
2-p-C
6H
4- sowie a = 25–70
bedeuten und die mit OCN-Y-NH-CO- am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NCO
am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
sowie a = 30–45
bedeuten und die mit Wasserstoffatom am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH
2 am
Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
sowie a = 30–45
bedeuten und die mit OCN-Y-NH-CO- am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NCO
am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
und a = 45–70 bedeuten
und die mit Wasserstoffatom am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH
2 am
Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
und a = 45–70 bedeuten
und die mit OCN-Y-NH-CO- am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NCO
am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
Y= -(CH
2)
6-
sowie a = 25–45 bedeuten und die mit Wasserstoffatom am
Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30 -45(CH
2)
3-NH
2 am Carbonylkohlenstoffatom
terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n
= 30–45, b = 0, c = 0,
Y= -(CH
2)
6- sowie a = 25–45 bedeuten und
die mit OCN-Y-NH-CO- am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NCO
am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b=0, c =
0,
Y= -(CH
2)
6-
sowie a = 45–70 bedeuten und die mit Wasserstoffatom am
Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH
2 am Carbonylkohlenstoffatom
terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n
= 30–45, b = 0, c=0,
Y= -(CH
2)
6- sowie a = 45–70 bedeuten und
die mit OCN-Y-NH-CO- am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NCO
am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
Y= -C(CH
3)
2-m-C
6H
4-C(CH
3)
2- sowie a = 25–35 bedeuten und
die mit Wasserstoffatom am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH
2 am
Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
Y= -C(CH
3)
2-m-C
6H
4-C(CH
3)
2- sowie a = 25–35 bedeuten und
die mit OCN-Y-NH-CO- am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NCO
am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= (CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
Y= -C(CH
3)
2-m-C
6H
4-C(CH
3)
2- sowie a = 35–50 bedeuten und
die mit Wasserstoffatom am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH
2 am
Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
Y= C(CH
3)
2-m-C
6H
4-C(CH
3)
2- sowie a = 35–50 bedeuten und
die mit OCN-Y-NH-CO- am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NCO
am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
Y= -C(CH
3)
2-m-C
6H
4-C(CH
3)
2- sowie a = 50–70 bedeuten und
die mit Wasserstoffatom am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH
2 am
Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)-, A=
-NH-, n = 30–45, b = 0, c = 0,
Y= -C(CH
3)
2-m-C
6H
4-C(CH
3)
2- sowie a = 50–70
bedeuten und die mit OCN-Y-NH-CO- am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NCO
am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
Y= -p-C
6H
10-CH
2-p-C
6H
10-
sowie a = 25–40 bedeuten und die mit Wasserstoffatom am
Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH
2 am Carbonylkohlenstoffatom
terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n
= 30–45, b = 0, c = 0,
Y= p-C
6H
10-CH
2-p-C
6H
10- sowie a = 25–40
bedeuten und die mit OCN-Y-NH-CO- am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NCO
am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
Y= p-C
6H
10-CH
2-p-C
6H
10-
sowie a = 40–70 bedeuten und die mit Wasserstoffatom am
Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH
2 am Carbonylkohlenstoffatom
terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A -NH-, n =
30–45, b = 0, c = 0,
Y= -p-C
6H
10-CH
2-p-C
6H
10- sowie a = 40–70
bedeuten und die mit OCN-Y-NH-CO- am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NCO
am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 140–155, b = 0,
c = 0,
Y= -C(CH
3)
2-m-C
6H
4-C(CH
3)
2- sowie a = 30–60 bedeuten und
die mit Wasserstoffatom am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
140-155(CH
2)
3-NH
2 am
Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 140–155, b = 0,
c = 0;
Y= -C(CH
3)
2-m-C
6H
4-C(CH
3)
2- sowie a = 30–60 bedeuten und
die mit OCN-Y-NH-CO- am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
140-155(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NCO
am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 140–155, b = 0,
c = 0,
Y= -C(CH
3)
2-m-C
6H
4-C(CH
3)
2- sowie a = 20–35 bedeuten und
die mit Wasserstoffatom am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
140-155(CH
2)
3-NH
2 am
Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)-, A=
-NH-, n = 140–155, b = 0, c = 0,
Y= -C(CH
3)
2-m-C
6H
4-C(CH
3)
2- sowie a = 20–35
bedeuten und die mit OCN-Y-NH-CO- am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
140-155(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NCO
am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, Y= -(CH
2)
6-, a = 15–25,
b = 15–25 sowie c = 0 bedeuten und die mit Wasserstoffatom
am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH
2 am Carbonylkohlenstoffatom
terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n
= 30–45, R= -(CH
2)
6-,
a = 15–25, b = 15–25 sowie c = 0 bedeuten und
die mit OCN-Y-NH-CO- am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NCO
am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45,
a = 15–25, b = 15–25
sowie c = 0 bedeuten und die mit Wasserstoffatom am Rest A und dem
Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH
2 am Carbonylkohlenstoffatom
terminiert sind, und
R= CH
3-,
X= -(CH
2)
3-, A=
-NH-, n = 30–45,
a = 15–25, b = 15–25
sowie c = 0 bedeuten und die mit OCN-Y-NH-CO- am Rest A und dem
Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2-(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NCO am Carbonylkohlenstoffatom
terminiert sind.
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n
= 30–45, b = 0, c = 0,
Y= -p-C
6H
4-CH
2-p-C
6H
4- sowie a = 25–70
bedeuten und die mit Wasserstoffatom am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH
2 am
Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
Y= -p-C
6H
4-CH
2-p-C
6H
4-
sowie a = 25–70 bedeuten und die mit OCN-Y-NH-CO am Rest
A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NCO am Carbonylkohlenstoffatom
terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n
= 30–45, b = 0, c = 0,
sowie a = 30–45
bedeuten und die mit Wasserstoffatom am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH
2 am
Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
sowie a = 30–45
bedeuten und die mit OCN-Y-NH-CO- am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NCO
am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
und a = 45–70 bedeuten
und die mit Wasserstoffatom am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH
2 am
Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
und a = 45–70 bedeuten
und die mit OCN-Y-NH-CO- am Rest A und de m Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NCO
am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
Y= -(CH
2)
6-
sowie a = 25–45 bedeuten und die mit Wasserstoffatom am
Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH
2 am Carbonylkohlenstoffatom
terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n
= 30–45, b = 0, c = 0,
Y= -(CH
2)
6- sowie a = 25–45 bedeuten und
die mit OCN-Y-NH-CO- am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NCO
am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
Y= -(CH
2)
6-
sowie a = 45–70 bedeuten und die mit Wasserstoffatom am
Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH
2 am Carbonylkohlenstoffatom
terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n
= 30–45, b = 0, c = 0,
Y= -(CH
2)
6- sowie a = 45–70 bedeuten und
die mit OCN-Y-NH-CO- am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
30-45(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NCO
am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
Y= -C(CH
3)
2-m-C
6H
4-C(CH
3)
2- sowie a = 25–35 bedeuten und
die mit einem n-Butylrest am Rest A und dem Rest -NH-C
4H
9 am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R=
CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0; c
= 0,
Y= -C(CH
3)
2-m-C
6H
4-C(CH
3)
2- sowie a = 35–50 bedeuten und
die mit einem n-Butylrest am Rest A und dem Rest -NH-C
4H
9 am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R=
CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
Y= -C(CH
3)
2-m-C
6H
4-C(CH
3)
2- sowie a = 50–75 bedeuten und
die mit einem n-Butylrest am Rest A und dem Rest -NH-C
4H
9 am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R=
CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
Y= -C(CH
3)
2-m-C
6H
4-C(CH
3)
2- sowie a = 50–75 bedeuten und
die mit Me
3SiO-SiMe
2(OSiMe
2)
10-15(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NH-CO-
m Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
10-15OSiMe
3 am Carbonylkohlenstoffatom
terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n
= 30–45, b = 0, c = 0,
Y= -p-C
6H
10-CH
2-p-C
6H
10- sowie a = 35–50
bedeuten und die mit einem n-Butylrest am Rest A und dem Rest -NH-C
4H
9 am Carbonylkohlenstoffatom
terminiert sind;
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n
= 30–45, b = 0, c = 0,
Y= -p-C
6H
10-CH
2-p-C
6H
10- sowie a = 35–50
bedeuten und die mit Me
3SiO-SiMe
2(OSiMe
2)
10-15(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NH-CO- am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
10-15OSiMe
3 am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind;
R=
CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
Y= -p-C
6H
10-CH
2-p-C
6H
10-
sowie a = 50–70 bedeuten und die mit eifern n-Butylrest
am Rest A und dem Rest -NH-C
4H
9 am
Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind; und
R= CH
3-, X= -(CH
2)
3-, A= -NH-, n = 30–45, b = 0, c
= 0,
Y= -p-C
6H
10-CH
2-p-C
6H
10-
sowie a = 50–70 bedeuten und die mit Me
3SiO-SiMe
2(OSiMe
2)
10-15(CH
2)
3-NH-CO-NH-Y-NH-CO am Rest A und dem Rest -NH(CH
2)
3SiMe
2(OSiMe
2)
10-15OSiMe
3 am Carbonylkohlenstoffatom terminiert sind.
-
Durch
das Zusammenspiel von Siloxangehalt, Kettenlänge des verwendeten
Siloxanpolymers und Gehalt an Urethan- bzw. Harnstoffgruppen lässt
sich der Erweichungspunkt der Siloxancopolymere der Formel (1) zielgenau
einstellen. Das erfindungsgemäß eingesetzte, Siloxancopolymer
(A) hat bei dem Druck der umgebenden Atmosphäre, also bei
900 bis 1100 hPa, einen Erweichungsbereich bei bevorzugt mindestens
40°C, besonders bevorzugt bei 100 bis 180°C.
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Vorzugsweise
besitzen die Siloxancopolymere der allgemeinen Formel (1) einen
Siloxangehalt von 50 bis 99,9 Gew.-%, besonders bevorzugt von 80
bis 98 Gew.-%, insbesondere von 90 bis 95 Gew.-%.
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Vorzugsweise
sind im Copolymer der allgemeinen Formel (1), bezogen auf die Summe
der Urethan- und Harnstoffgruppen, mindestens 50 Mol-%, insbesondere
mindestens 75 Mol-%, Harnstoffgruppen enthalten.
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Das
gewichtsmittlere Molekulargewicht M der Siloxancopolymere (A) beträgt
bevorzugt 10 000 bis 10·106 g/mol,
besonders bevor zugt 30 000 bis 106 g/mol,
insbesondere 50 000 bis 500 000 g/mol.
-
Die
Härte der erfindungsgemäß eingesetzten
Siloxancopolymere (A) bewegt sich daher vorzugsweise im mittleren
Bereich der Shore-A-Skala, d. h. besonders bevorzugt sind Copolymere
mit einer Härte gemäß DIN 53505 von
20 bis 80 ShA, insbesondere von 40 bis 70 ShA.
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Der
Modul der erfindungsgemäß eingesetzten Copolymere
(A) bei 100% Dehnung beläuft sich nach DIN 53504
S2 bei Raumtemperatur vorzugsweise auf Werte von bis zu
3 N/mm2, besonders bevorzugt von 0,5 bis
2,5 N/mm2.
-
Die
Reißfestigkeit der erfindungsgemäß eingesetzten
Copolymere (A) beträgt nach DIN 53504 S2 vorzugsweise
mindestens 1,5 N/mm2, besonders bevorzugt
mindestens 3 N/mm2, insbesondere mindestens
4,5 N/mm2.
-
Die
Weiterreißfestigkeit der erfindungsgemäß eingesetzten
Copolymere (A) beträgt nach ASTM 624 B vorzugsweise
mindestens 10 N/mm, besonders bevorzugt jedoch mindestens 20 N/mm.
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Die
erfindungsgemäß eingesetzten Siloxancopolymere
(A) besitzen typischerweise einen Brechungsindex zwischen 1,4 und
1,45. Durch Einführen von Phenylresten in den Siloxanteil
des Copolymers können jedoch auch Brechungsindices von
bis zu 1,5 erreicht werden.
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Der
Wärmeausdehnungskoeffizient der erfindungsgemäß eingesetzten
Siloxancopolymere (A) beträgt bei Raumtemperatur bevorzugt
100·10–6 bis 750·10–6K–1,
besonders bevorzugt 250·10–6 bis
500·10–6K-1,
jeweils bei 22°C.
-
Die
erfindungsgemäß eingesetzten Siloxancopolymere
(A) zeigen bevorzugt hohe Molekulargewichte und gute mechanische
Eigenschaften bei guten Verarbeitungseigenschaften. Die Verarbeitungseigenschaften werden
u. a. durch den sogenannten MVR-Wert definiert, welcher gemäß DIN
EN 1133 bestimmt wird. Dieser Wert gibt das Volumen eines
Polymeren an, welches bei gegebenem Auflagengewicht und gegebener
Temperatur durch eine Düse innerhalb von 10 Minuten gedrückt
wird. Dieser MVR-Wert gibt die Fließfähigkeit
eines Polymeren bei definierten Bedingungen an. Die MVR-Werte der
erfindungsgemäß eingesetzten Copolymeren betragen
bei 180°C und 21,6 kg Belastungsgewicht bei einer 2 mm
Düse zwischen 1 und 300 ml/10 min, bevorzugt zwischen 20
und 150 ml/10 min, ganz besonders bevorzugt zwischen 30 und 100
ml/10 min.
-
Bei
den erfindungsgemäß eingesetzten Copolymeren (A)
handelt es sich um bei 22°C und dem Druck der umgebenden
Atmosphäre, also etwa 900 bis 1100 hPa, Feststoffe beliebiger
Form, bevorzugt um, Feststoffe in Form von Pulvern oder Granulaten,
besonders bevorzugt in Form von Granulaten.
-
Die
erfindungsgemäß eingesetzten Siloxancopolymere
(A) und Verfahren zu deren Herstellung sind beispielsweise in
EP-B1 1 412 416 und
EP-B1 1 489 129 beschrieben,
die zum Offenbarungsgehalt dieser Erfindung zu zählen sind.
Verfahren zur Herstellung von Pulvern oder Granulaten aus polymeren
Feststoffen sind ebenfalls bereits vielfach bekannt.
-
Die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten
Siloxancopolymer (A) in Mengen von bevorzugt 10 bis 90 Gew.-%, besonders
bevorzugt von 20 bis 50 Gew.-%, insbesondere 25 bis 40 Gew.-%.
-
Beispiele
für die erfindungsgemäß eingesetzten,
wärmeleitenden Füllstoffe (B) sind Füllstoffe
auf Basis von Siliziden, Oxiden, Boriden, Carbiden oder Nitriden,
wie z. B. Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, hexagonales
Bornitrid, Borcarbid, Boroxid, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Titandioxid,
Titandiborid oder auch Graphit.
-
Die
genannten Füllstoffe können oberflächenbehandelt
wie z. B. hydrophobiert sein, beispielsweise durch die Behandlung
mit Organosilanen bzw. -siloxanen oder durch Verätherung
von Hydroxylgruppen zu Alkoxygruppen. Verfahren zur Hydrophobierung
von Füllstoffen sind bereit bekannt Die erfindungsgemäß eingesetzten
Füllstoffe (B) sind bevorzugt nicht oberflächenbehandelt.
-
Bevorzugt
handelt es sich bei den erfindungsgemäß eingesetzten
Füllstoffen (B) um solche mit einer Wärmeleitfähigkeit
von mindestens 10 W/(mK), besonders bevorzugt von 20 W/(mK) bis
300 W/(mK), insbesondere von 20 W/(mK) bis 200 W/(mK) gemessen bei
25°C und 50% rel. Luftfeuchtigkeit.
-
Bevorzugt
handelt es sich bei den erfindungsgemäß eingesetzten
Füllstoffen (B) um Oxide, Carbide und Nitride, wie z. B.
Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid, hexagonales Bornitrid, Borcarbid,
Boroxid, Siliziumcarbid, Siliziumnitrid, Titandioxid, Titandiborid,
sowie Graphit, besonders bevorzugt um Oxide, Carbide und Nitride,
insbesondere um Nitride und Oxide der Elemente der 3. Hauptgruppe,
ganz besonders bevorzugt um Aluminiumoxid und Bornitrid.
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Die
erfindungsgemäß eingesetzten wärmeleitenden
Füllstoffe (B) sind bevorzugt elektrisch isolierend und
UV-stabil.
-
Bei
den erfindungsgemäß eingesetzten Füllstoffen
(B) kann es sich um die Strahlung reflektierende Füllstoffe
handeln, wie etwa Füllstoffe, die Strahlung im Bereich
von 250 nm bis 2000 nm reflektieren, wie z. B. Titandioxide und
Siliziumcarbide, welche ein verstäktes Reflexionsvermögen
für einstrahlende Infrarotstrahlung besitzen.
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Die
Korngrößen und BET-Oberflächen der erfindungsgemäß eingesetzten
Füllstoffe (B) entsprechen den derzeit nach dem Stand der
Technik zugänglichen Werten.
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Bevorzugt
werden als Füllstoffe (B) solche mit mittleren Korngrößen
zwischen 100 nm und 50 μm verwendet, besonders bevorzugt
mit mittleren Korngrößen zwischen 300 nm und 30 μm.
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Die
BET-Oberflächen der erfindungsgemäß eingesetzten
Füllstoffe (B) betragen bevorzugt weniger als 100 m2/g, besonders bevorzugt von 0,5 bis 10 m2/g.
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Die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten
Wärmeleitenden Füllstoff (B) in Mengen von. bevorzugt
10 bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 85 Gew.-%, insbesondere
von 40 bis 85 Gew.-%.
-
Zusätzlich
zu den beschriebenen Komponenten (A) und (B) können die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen nun alle Stoffe
enthalten, die auch bisher in polymerbasierenden Zusammensetzungen
eingesetzt worden sind, wie z. B. Stabilisatoren (C), organische
Lösungsmittel (D), Weichmacher (E), Haftvermittler (F),
Trennmittel (G), Rieselhilfsmittel (H), Strahlung reflektierende
Füllstoffe (I), die unterschiedliche sind zu (B), und Additive
(K). Darüber hinausgehend enthalten die erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen bevorzugt keine weiteren Bestandteile.
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Bei
den erfindungsgemäß gegebenenfalls eingesetzten
Stabilisatoren (C) kann es sich um beliebige, bisher bekannte Stabilisa toren
handeln, wie etwa Thermostabilisatoren, UV-Absorber, Lichtstabilisatoren
und UV-Stabilisatoren.
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Als
Thermostabilisatoren können vorzugsweise gehinderte Amine,
Phenole und Phosphorverbindungen verwendet werden.
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Beispiele
für gegebenenfalls eingesetzte UV-Absorber sind 4-Hydroxybenzoate,
Bezophenone, wie 2-Hydroxybenzophenone, Benzotriazole, wie bevorzugt
2-Hydroxyphenylbezotriazole, oder Triazin-Verbindungen.
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Bevorzugt
handelt es sich bei den gegebenenfalls eingesetzten Lichtstabilisatoren
um gehinderte Aminverbindungen (HALS-Stabilisatoren).
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Bevorzugt
handelt es sich bei den gegebenenfalls eingesetzten UV-Stabilisatoren
um gehinderte Amine, sogenannte HALS-Stabilisatoren.
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Falls
die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen Stabilisatoren
(C) enthalten, handelt es sich bevorzugt um eine Kombination aus
UV-Absorber und Lichtstabilisator, die gegebenenfalls alleine oder
auch zusammen mit weiteren Stabilisatoren flüssig sind
bei Temperaturen unter 50°C und einem Druck von 1013 hPa. Dies
kann auch durch die Bildung eines gemeinsamen eutektischen Gemisches
geschehen. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass der UV-Absorber
in einer höheren Konzentration als der Lichtstabilisator
im System vorhanden ist. Ganz besonders bevorzugt wird der UV-Absorber
in einer mindestens doppelten Konzentration wie der Lichstabilisator
verwendet.
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Falls
die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen Stabilisatoren
(C) enthalten, handelt es sich bevorzugt um Mengen von 0,01 bis
2 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,05 bis 0,5 Gew.-%. Die erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen enthalten bevorzugt Stabilisatoren (C).
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Beispiele
für die erfindungsgemäß gegebenenfalls
eingesetzten organischen Lösungsmittel (D) sind Alkohole,
wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, n-Amylalkohol und
i-Amylalkohol, Etter, wie Dioxan, Tetrahydrofuran, Diethylether,
Diisopropylether und Diethylenglycoldimethylether, chlorierte Kohlenwasserstoffe,
wie Dichlormethan, Trichlormethan, Tetrachlormethan, 1,2-Dichlorethan
und Trichlorethylen, Ketone, wie Aceton, Methylethylketon, Di-isopropylketon
und Methyl-isobutylketon (MIBK), Ester, wie Ethylacetat, Butylacetat,
Propylpropionat, Ethylbutyrat und Ethyl-isobutyrat.
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Bevorzugt
handelt es sich bei dem gegebenenfalls eingesetzten organischen
Lösungsmittel (D) um i-Propanol oder Methylethylketon,
besonders bevorzugt um iso-Propanol.
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Die
Bezeichnung Lösungsmittel bedeutet nicht, dass sich alle
Bestandteile der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
in diesem lösen müssen.
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Falls
die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen organische
Lösungsmittel enthalten, handelt es sich bevorzugt um Mengen
von kleiner 2,5 Gew.-%, besonders bevorzugt kleiner 1 Gew.-%. Die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten
bevorzugt keine organischen Lösungsmittel.
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Bevorzugt
handelt es sich bei den gegebenenfalls eingesetzten Weichmacher
(E) um Phthalatsäureester, Alkylsulfonsäureester
oder Silikonöle, wobei Silikonöle besonders bevorzugt
sind.
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Falls
die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen Weichmacher
(E) enthalten, handelt es sich bevorzugt um Mengen von 1 bis 20
Gew.-%, besonders bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%. Die erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen enthalten bevorzugt keine Weichmacher (E).
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Bei
den gegebenenfalls eingesetzten Haftvermittlern (F) handelt es sich
bevorzugt um Organosilane, wie z. B. epoxyfunktionelle, aminofunktionelle
oder (meth)acrylfunktionelle Alkoxysilane, wobei epoxyfunktionelle
oder (meth)acrylfunktionelle Silane besonders bevorzugt sind.
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Falls
die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen Haftvermittler
(F) enthalten, handelt es sich bevorzugt um Mengen von 0,1 bis 10
Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-%. Die erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen enthalten bevorzugt keine Haftvermittler (F).
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Bevorzugt
handelt es sich bei den gegebenenfalls eingesetzten Trennmittel
(G) um Silikonöle.
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Falls
die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen Trennmittel
(G) enthalten, handelt es sich bevorzugt um Mengen von 0,1 bis 10
Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2 bis 1 Gew.-%. Die erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen enthalten bevorzugt keine Trennmittel (G).
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Bei
den gegebenenfalls eingesetzten Rieselhilfsmittel (H) handelt es
sich bevorzugt um pyrogene Kieselsäuren, besonders be vorzugt
um pyrogene Kieselsäure mit einer BET-Oberfläche über
10 m2/g, besonders bevorzugt von 20 bis
500 m2/g.
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Falls
die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen Rieselhilfsmittel
(H) enthalten, handelt es sich bevorzugt um Mengen von 10 bis 10000
ppm, besonders bevorzugt 100 bis 3000 ppm. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
enthalten bevorzugt Rieselhilfsmittel (H).
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Bei
den gegebenenfalls eingesetzten Strahlung reflektierenden Füllstoffen
(I) handelt es sich um Füllstoffe, die Strahlung im Bereich
von 250 nm bis 2000 nm reflektieren wie z. B. Zirkosilikate und
Eisentitanate, welche ein verstäktes Reflexionsvermögen
für einstrahlende Infrarotstrahlung besitzen.
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Falls
die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen Komponente
(I) enthalten, handelt es sich bevorzugt um Mengen von 2 bis 40
Gew.-%, besonders bevorzugt 10 bis 30 Gew.-%. Die erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen enthalten bevorzugt keine Komponente (I).
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Bei
den gegebenenfalls eingesetzten Additiven (K) handelt es sich bevorzugt
um Farbpigmente.
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Falls
die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen Additive
(K) enthalten, handelt es sich bevorzugt um Mengen von 0,1 bis 5
Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2 bis 2 Gew.-%. Die erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen enthalten bevorzugt keine Additive (K).
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Bei
den erfindungsgemäß eingesetzten Komponenten kann
es sich jeweils um eine Art einer solchen Komponente wie auch um
ein Gemisch aus mindestens zwei Arten einer jeweiligen Komponente
handeln.
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Der
Anteil an Copolymeren (A) und wärmeleitfähigen
Füllstoffen (B) beträgt in Summe bevorzugt mindenstens
80 Gew.-%, besonders bevorzugt 80 bis 99,9 Gew.-%, insbesondere
90 bis 99,9 Gew.-%, jeweils bezogen auf die erfindungsgemäße
Zusammensetzung.
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In
der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ist der
Gewichtsanteil an wärmeleitfähigem Füllstoff
(B) bevorzugt größer als der Gewichtsanteil an
Copolymeren (A).
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Die
erfindungsgemäße Zusammensetzung besitzt bevorzugt
einen MVR-Wert von 1 bis 400 ml/10 min, besonders bevorzugt von
5 bis 200 ml/10 min, insbesondere von 15 und 120 ml/10 min, jeweils
gemessen bei 180°C und 21,6 kg Belastungsgewicht.
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Die
Wärmeleitfähigkeit der erfindungsgemäßen
Zusammensetzung beträgt bevorzugt 0,5 bis 7 W/(m·K),
besonders bevorzugt 1 bis 3,5 W/(m·K), insbesondere 1,5
bis 3,0, jeweils bei 22°C und 50% rel. Luftfeuchtigkeit.
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Die
erfindungsgemäße Masse ist bevorzugt intransparent
und bei 22°C und dem Druck der umgebenden Atmosphäre,
also bei 900 bis 1100 hPa, fest. Dabei können die erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen als beliebige Formkörper vorliegen, bevorzugt
als Profile, Granulate und Folien, besonders bevorzugt als Folien.
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Die
Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
kann nach beliebiger und an sich bekannter Art und Weise erfolgen,
wie etwa durch einfaches Vermischen der einzelnen Komponenten.
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Bevorzugt
erfolgt die Herstellung der erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen durch Einmischen des wärmeleitenden Füllstoffs
(B) sowie der gegebenenfalls eingesetzten Bestandteile (C) bis (K) vorzugsweise
mittels eines üblichen Mischers, wie z. B. eines Zwei-Schnecken-Extruders,
in das Siloxancopolymer (A) gegebenenfalls im Gemisch mit organischem
Lösungsmittel (D) bei Temperaturen über dem Erweichungsbereich
des Copolymeren (A) und anschließendem Abkühlen
der so erhaltenen Zusammensetzung, bevorzugt auf einem Kühlband
einer Kühlwalze oder in einem Kühlbad, gegebenenfalls
gefolgt von einem Granulierungsschritt.
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Einweiterer
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung
der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen durch
Einmischen des wärmeleitenden Füllstoffs (B) sowie
der gegebenenfalls eingesetzten Bestandteile (C) bis (K) in das
Siloxancopolymer (A) gegebenenfalls im Gemisch mit organischem Lösungsmittel
(D) bei Temperaturen über dem Erweichungsbereich des Copolymeren
(A).
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird der Füllstoff (B) sowie die gegebenenfalls
eingesetzten Bestandteile (C) bis (K) in ein Gemisch aus Siloxancopolymerem
(A) mit organischem Lösungsmittel (D) eingebracht und die
Bestandteile homogen durchgemischt. Dann kann das organische Lösungsmittel
(D), gegebenenfalls nach einem formgebenden Verfahrensschritt, bis
zur gewünschten Konsistenz der erfindungsgemäßen
Zusammensetzung ganz oder teilweise, bevorzugt ganz, entfernt werden,
beispielsweise durch einfaches Verdampfen des Lösungsmittels.
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Gemäß einer
bevorzugten Verfahrensvariante zur Herstellung von erfindungsgemäßen
Folien und Profilen wird nach dem Vermischen der Bestandteile die
erhaltene Zusammensetzung auf einen Träger mittels einer
Düse oder eines Rakels in der gewünschten Dicke
bzw. Form aufgebracht und anschließend das eventuell enthaltene organische
Lösungsmittel ganz oder teilweise entfernt, bevorzugt durch
Verdampfen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt bei
einer Temperatur von 80 bis 220°C, besonders bevorzugt
bei 130°C bis 200°C, und dem Druck der umgebenden
Atmosphäre, also bei 900 bis 1100 hPa, durchgeführt.
Falls im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens
organisches Lösungsmittel (D) zu verdampfen ist, wird für
diesen Schritt abhängig von der Art des Lösungsmittel
eine höhere Temperatur und/oder niedriger Druck gewählt,
was allgemein bekannt ist.
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Falls
zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
Stabilisatoren eingesetzt werden, so können diese mit dem
Siloxancopolymer (A), dem Füllstoff (B) oder dem Gemisch
aus Füllstoff und Copolymer vermischt werden. Dabei kann
das Copolymer entweder als Feststoff, z. B. in Form von Granulat,
vorliegen oder aber als Polymerschmelze. Diese Mischung kann durch
Erwärmen z. B. in einem beheizten Kneter homogenisiert
werden. Des Weiteren können die erfindungsgemäß gegebenenfalls
eingesetzten Stabilisatoren zu einem der Edukte, welche für
die Herstellung der Siloxancopolymere der Formel (1) verwendet werden, zugegeben
werden. Hierbei erfolgt die Zugabe besonders bevorzugt in der Silikonkomponente.
Bei dieser Verfahrensweise werden die Stabilisatoren homogen im
Endprodukt verteilt.
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Die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen und daraus
hergestellte Formkörper haben den Vorteil, dass sie neben
einer hohen Wärmeleitfähigkeit eine hohe Weichheit,
gute Adhäsion sowie hohe elektrische Durchschlagfestigkeit
aufweisen.
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Des
Weiteren haben die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
den Vorteil, dass sie sich durch eine geringe Hydrophilie, geringe Wasserdampfdurchlässigkeiten,
gute Verarbeitungseigenschaften und hohe Lichtreflektion auszeichnen.
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Die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können überall
da angewendet werden, wo Siloxancopolymere und deren Zusammensetzungen
auch bisher eingesetzt wurden. Insbesondere eignen sie sich als Einbettungsmaterial
für Solarzellen zur Herstellung von Solarmodulen.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Solarmodule,
welche die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen
enthalten.
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Solarmodule
sind bereits vielfach bekannt. Hierzu sei bespielsweise auf
DE-A 102006048216 verwiesen,
die zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung zu zählen
ist.
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Die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen liegen dabei
bevorzugt als Teil eines Laminats vor und können in Form
einer Folie oder in Form eines Granulates angewendet werden.
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Photovoltaische
Solarmodule sind Laminate, welche einen den Verbundgläsern ähnlichen,
schichtartigen Aufbau aufweisen, zusätzlich aber mindestens
eine photosensitive Halbleiterschicht, welche in geeigneter Weise über
Kontaktierungsbahnen zu einer oder mehreren photovoltaischen Zellen
(im folgenden „Solarzelleneinheiten” genannt)
verschaltet ist, enthalten. Laminate derartigen Aufbaus sind im
allgemeinen Sprachgebrauch auch unter den Begriffen „photovoltaisches
Modul”, „Solarzellenmodul”, „Solarmodul”, „Solarpaneel” oder ähnlichem
bekannt. Hierzu sei z. B. auf Ullmanns's Encyclopedia Of
Industrial Chemistry, 5. Auflage, 1992, Vol. A24, Seiten 393–395 verwiesen.
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Ein
photovoltaisches Solarmodul besteht in der Regel aus einer oder
mehreren, miteinander verschalteten Solarzelleneinheiten, die zum
Schutz gegen äußere Einflüsse mit einer
transparenten Schutzabdeckung versehen werden. Hierbei sind die
Solarzelleneinheiten häufig zwischen eine Glasscheibe und
eine mehr oder weniger rigide, hintere Abdeckplatte, die ebenfalls
aus Glas oder organischen Polymeren/Copolymeren, wie z. B. solchen
auf Basis von Polyvinylfluorid (PVF) oder Polyethylenterephthalat
(PET), bestehen kann, mit Hilfe einer transparenten Klebe schicht
laminiert (starres Solarmodul). Daneben sind auch flexible Solarmodule
bekannt, die in gewissen Grenzen biegbar sind. Bei diesen besteht
die vordere, schützende Deckschicht beispielsweise aus
transparenten organischen (Co)Polymeren, während die hintere
Abdeckplatte aus einer dünnen Metall- oder Kunstoffplatte
bzw. einem geeigneten Kompositmaterial auf Kunststoff- und/oder
Metallbasis besteht.
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Bevorzugt
enthalten die erfindungsgemäßen Laminate
- (a) mindestens eine Schicht enthaltend anorganisches
und/oder organisches Glas,
- (b) mindestens eine Schicht enthaltend die erfindungsgemäße
Zusammensetzung,
- (c) mindestens eine Einheit enthaltend mindestens eine photosensitive
Schicht,
und gegebenenfalls
- (d) mindestens eine weitere Schicht ausgewählt aus
der Gruppe enthaltend organische Polymere und/oder siliciumorganische
Polymere
und gegebenenfalls
- (e) mindestens eine weitere Schicht ausgewählt aus
der Gruppe enthaltend organische Polymere, siliciumorganische Polymere,
metallische Werkstoffe, mineralische Werkstoffe und Holz.
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Anorganisches
oder organisches Glas (a) im Sinne der vorliegenden Erfindung sind
gehärtete und ungehärtete Mineralgläser
sowie organische Gläser auf Basis transparenter organischer
Polymere und Copolymere.
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Beispiele
für Mineralgläser sind technische Gläser,
wie Quarz glas, Kalknatronglas, Borosilicatglas, Alumosilicatglas,
Bleiboratglas, Floatglas, Einscheibensicherheitsglas und teilvorgespanntes
Glas sowie glaskeramische Gläser. Weitere Beispiele sind
die in Ullmanns's Encyclopedia Of Industrial Chemistry,
5. Auflage, 1991, Vol. A18, Seite 201–202 für
optische Gläser genannten Beispiele, die zum Offenbarungsgehalt
der vorliegenden Anmeldung zu zählen sind.
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Beispiele
für organisches Glas sind Gläser bestehend aus
Polycarbonat, Acrylglas, wie z. B. solches erhältlich unter
der Marke Plexiglas® bei der Degussa
AG, Deutschland, Polyester, Polyamid, Polystyrol, Polyacrylate,
Polymethylmethacrylate, PVC, Polypropylen, Polyethylen, Polyethylentherephthalat,
Polymeren auf Basis fluorierter Kohlenwasserstoffe, wie zum Beispiel,
solche erhältlich unter der Marke Fluon® bei
der Asahi Glass Co., Ltd., Japan, sowie Copolymere aus den genannten
Polymeren. Weitere Beispiele sind die in Ullmanns's Encyclopedia
Of Industrial Chemistry, 5. Auflage, 1991, Vol. A18; Seite 204–205 genannten
Beispiele für optische Gläser auf Basis von organischen
Polymeren, die zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung
zu zählen sind.
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Die
erfindungsgemäß eingesetzten Gläser (a)
haben bei 25°C einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von
bevorzugt –1·10–6 bis
100·10–5 K–1,
insbesondere von 0 bis 100·10–6 K–1.
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Bevorzugt
handelt es sich bei den erfindungsgemäß eingesetzten
Gläsern (a) um hochtransparente Materialien, also um Gläser
mit einem Transmissionsgrad τD65 (gemäß DIN
5036, Teil 3) von mindestens 80%, besonders bevorzugt von
mindestens 85%, insbesondere bevorzugt von mindestens 90%.
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Die
erfindungsgemäß eingesetzten Gläser weisen
vorzugsweise einen Schmelzpunkt bzw. Erweichungspunkt von über
60°C, besonders bevorzugt von über 80°C
auf, jeweils beim Druck der umgebenden Atmosphäre, also
900 bis 1100 hPa.
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Das
anorganische oder organische Glas kann gemäß der
vorliegenden Erfindung in Platten-, Tafel- oder Folienformvorliegen.
Es kann sich auch um Colaminate verschiedener Gläser (a)
handeln. Vorzugsweise besteht die Schicht (a) aus einer Platte oder
aus einer oder mehreren Folien.
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Die
Schicht (a) kann aus einem einheitlichen Material bestehen oder
auch selbst mehrschichtig aufgebaut sein. Beispiele für
einen mehrlagigen Schichtaufbau von (a) ist die Ausführung
des anorganischen Glases (a) als Verbundsicherheitsglas oder als
entspiegeltes Floatglas.
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Das
anorganische oder organische Glas kann – falls erwünscht – oberflächenbehandelt
sein, beispielsweise, um die mechanische Beständigkeit
der Schicht (a) zu verbessern oder um Ausbeuteverluste durch Lichtreflexion
bzw. durch übermäßige Erwärmung
des Moduls zu verringern. Beispiele für Oberflächenbehandlungen
sind das Aufbringen einer Antikratz- und/oder einer Antireflexschicht,
wie z. B. in
US 2005/0074591
A1 ,
EP 1328483
B1 ,
DE 10250564
A1 und
DE
10342401 A1 beschrieben, einer Schicht, die zu einem Selbstreinigungseffekt
führt, die antistatische Ausrüstung, wie in
DE 19963866 A1 beschrieben,
das Aufbringen ei ner Anti-Beschlag-Beschichtung, wie in
DE 102004053708 A1 beschrieben,
oder die Veränderung der Oberflächenrauigkeit.
Das anorganische oder organische Glas kann weiterhin zusätzlich
mit einer elektrisch leitendem Material beschichtet sein wie Indium-Zinn-Oxid
oder ähnlichem.
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Die
erfindungsgemäß eingesetzten Einheiten (c) enthalten
eine oder mehrere Schichten eines photosensitiven Halbleiters, der
in amorpher, mono-, mikro- oder polykristalliner Form sowie in Kombinationen
hiervon vorliegen kann. Geeignete Halbleiterschichten sind beispielsweise
solche, die auf amorphem, mono-, mikro- oder polykristallinem Silizium,
Gallium-Arsenid, Kupfer-Indium-Disulfid, Kupfer-Indium-Diselenid,
Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid, Cadmium-Tellurid oder anderen hableitenden
Elementen und Elementkombinationen aufbauen. Einheiten (c) der beschriebenen
Art sind allgemein bekannt und beispielsweise in Ullmanns's Encyclopedia
Of Industrial Chemistry, 5. Auflage, 1992, Vol. A20, Seite 164–175 beschrieben.
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Zur
Optimierung der Lichtausbeute können die Halbleiterschichten
zusätzlich mit einer speziellen Oberflächenstruktur
oder einer Antireflexschicht (sog. AR-Coating, Antireflective Coating)
auf Basis von z. B. Titandioxid, Siliziumdioxid, Silizium-Nitriden
oder ähnlichem versehen sein, wodurch etwaige Ausbeuteverluste
durch Reflexion vermindert werden. Die Herstellung texturierter
Oberflächen von Halbleiterschichten ist beispielhaft in
DE 10352423 B3 beschrieben.
DE 19919742 A1 legt
Methoden zur Erzeugung von Antireflexschichten offen. Im Sinne der
vorliegenden Erfindung sind beide Methoden zur Modifizierung der
Halbleiterschichten gleichermaßen bevorzugt.
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Die
Einheit (c) kann sowohl als eigenständige Struktur als
auch in geträgerter Form auf einem Trägermaterial,
beispielsweise Glas oder Folien aus organischen Polymeren, vorliegen.
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Die
Einheit (c) kann nach bekannten Verfahren in geeigneter Weise über
Kontaktierungsbahnen zu einer oder mehreren photovoltaischen Zellen
verschaltet werden, wobei der Begriff photovoltaische Zelle im Sinne
der vorliegenden Erfindung alle Baugruppen umfassen soll, welche
unter Ausnutzung des photovoltaischen Effekts dazu in der Lage sind,
Licht in elektrischen Strom umzuwandeln. Darüber hinaus
ist es möglich, mehrere photovoltaische Zellen zu Gruppen
(sog. Solarzellenstrings) miteinander zu verbinden, was nach einer
beliebigen Methode des Stands der Technik, beispielsweise durch
Verlöten, Verpressen oder Verkleben mit Hilfe von leitfähigen
Klebstoffen, erfolgen kann.
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Das
erfindungsgemäße Laminat kann gegebenenfalls weitere
Schichten (d) enthalten, die bevorzugt ausgewählt sind
aus der Gruppe bestehend aus organischen und siliciumorganischen
Polymeren, wie Polyvinylbutyral, Polyurethane, Polyharnstoffe, Polyvinylchlorid,
Epoxide, Polyester, (Meth)-Acrylate, Polyethylen, Polyvinylacetat,
Polypropylen, PVC, Polystyrol, Polycarbonat, Polymere fluorierter
organischer Kohlenwasserstoffe, Silicone, Siliconharzpolymere, modifizierte
Siliconpolymere, Polyvinylacetatethylen-Copoylmere, Heißschmelz-Klebstoffe,
Beschichtungen, Dichtungsmassen und Plastisole, sowie deren Mischungen,
Copolymere und Laminate.
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Besonders
bevorzugt handelt es sich bei den gegebenenfalls vorhandenen weiteren
Schichten (d) um ein transparentes, thermoplastisches Siloxancopolymer
der allgemeinen Formel (1), wobei R, X, A, Z, Y, D und a jeweils
gleich oder verschieden sein können und eine der oben dafür
angegebenen Bedeutungen haben,
n gleich oder verschieden sein
kann und eine Zahl von 1 bis 4000 ist,
b 0 oder eine Zahl von
1 bis 40 ist und
c 0 oder eine Zahl von 1 bis 30 ist.
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Im
Zusammenhang mit dem transparenten, thermoplastischen Siloxancopolymer
der Schicht (d) haben R, X, A, Z, Y, D und a in Formel (1) die gleichen
bevorzugten Bereiche wie im Zusammenhang mit Komponente (A).
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Index
n bedeutet bei dem transparenten, thermoplastischen Siloxancopolymer
der Schicht (d) vorzugsweise eine Zahl von 3 bis 800, besonders
bevorzugt 3 bis 400, insbesondere 25 bis 250.
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Wenn
b ungleich 0, bedeutet b bei dem transparenten, thermoplastischen
Siloxancopolymer der Schicht (d) vorzugsweise eine Zahl von höchstens
40, insbesondere höchstens 20.
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Bei
dem transparenten, thermoplastischen Siloxancopolymer der Schicht
(d) bedeutet c vorzugsweise 0 oder eine Zahl von höchstens
10, insbesondere 0 oder eine Zahl von höchstens 5.
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Als
Endgruppen bei dem transparenten, thermoplastischen Siloxancopolymer
der Schicht (d) können alle Endgruppen nach dem Stand der
Technik vorkommen, die auch im Zusammenhang mit Copolymer (A) oben
beschrieben wurden.
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Das
erfindungsgemäßen Laminate weisen bevorzugt mindestens
eine Schicht (d) auf.
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Das
erfindungsgemäßen Laminate können gegebenenfalls
weitere Schichten (e) enthalten, die bevorzugt ausgewählt
sind aus der Gruppe bestehend aus metallischen Werkstoffen, mineralischen
Werkstoffen, organischen und siliciumorganischen Polymeren, wie
Polyvinylbutyral, Polyurethane, Polyharnstoffe, Polyvinylchlorid,
Epoxide, Polyester, (Meth)-Acrylate, Polyethylen, Polyvinylacetat,
Polypropylen, PVC, Polystyrol, Polycarbonat, Polymere fluorierter
organischer Kohlenwasserstoffe, Silicone, Siliconharzpolymere, modifizierte Siliconpolymere,
Heißschmelz-Klebstoffe, Beschichtungen, Dichtungsmassen
und Plastisole, sowie deren Mischungen, Copolymere und Laminate,
wobei das Material der Schicht (e) von denen der Schichten (a),
(b), (c) und (d) verschieden ist.
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Geeignete
organische Polymere sind beispielsweise Polyvinylfluorid (PVF) oder
dessen Colaminate mit Polyethylenterephthalat (PET) (wie z. B. solche,
die unter dem Markennamen TEDLAR® der
Fa. DuPont erhältlich sind). Geeignete Silicone sind beispielsweise
UV- oder heißvernetzende Silicone, kaltvernetzende 2-K-Silicone
und feuchtigkeitsvernetzende Silicone mit einem Transmissionsgrad τD65 (gemäß DIN
5036, Teil 3) von kleiner 80%. Geeignete metallische Werkstoffe
sind beispielsweise Aluminiumplatten und -folien oder deren Colaminate,
wie z. B PVF/Aluminium/PVF- oder PVF/Aluminium/PET-Verbundfolien.
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Besonders
bevorzugt handelt es sich bei den gegebenenfalls vorhandenen weiteren
Schichten (e) um organische Polymere und deren Laminate untereinander
sowie deren Laminate mit metallischen Werkstoffen.
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Das
erfindungsgemäße Laminat weist bevorzugt mindestens
eine Schicht (e) auf.
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Das
erfindungsgemäße Laminat ist sandwichartig aufgebaut
und kann von einer jeden der Schichten (a), (b), (c) und gegebenenfalls
(d) und gegenbenenfalls (e) jeweils eine oder mehrere Schichten
aufweisen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform enthält das
erfindungsgemäße Laminat eine Schicht (a) aus anorganischem
Glas, eine Schicht (d) des thermoplastischen Siloxancopolymers,
eine Einheit (c) enthaltend mindestens eine photosensitive Schicht,
eine Schicht (b) sowie eine Schicht (e).
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält
das erfindungsgemäße Laminat eine Schicht (a)
aus anorganischem Glas, eine Schicht (d) des thermoplastischen Siloxancopolymers,
eine Einheit (c) enthaltend mindestens eine photosensitive Schicht,
eine Schicht (b) sowie eine weitere Schicht (a).
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält
das erfindungsgemäße Laminat eine Schicht (a)
aus organischem Glas, eine Schicht (d) des thermoplastischen Siloxancopolymers,
eine Einheit (c) enthaltend mindestens eine photosensitive Schicht,
eine Schicht (b) sowie eine Schicht (e).
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält
das erfindungsgemäße Laminat eine Schicht (a)
aus organischem Glas, eine Schicht (d) des thermoplastischen Siloxancopolymers,
eine Einheit (c) enthaltend mindestens eine photosensitive Schicht,
eine Schicht (b) sowie eine weitere Schicht (a) aus organischem Glas.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält
das erfindungsgemäße Laminat eine Schicht (a)
aus anorganischem Glas, beschichtet mit einer elektrisch leitfähigen
Schicht, darauf ist abgeschiedenen eine Schicht eines photosensitiven
Materials (c), anschließend kommt eine Schicht eines wärmeleitenden
Materials (b) sowie darauf wiederum eine Schicht (e).
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält
das erfindungsgemäße Laminat ein Schicht (a) aus
anorganischem Glas, beschichtet mit einer elektrisch leitfähigen
Schicht, darauf ist abgeschiedenen eine Schicht eines photosensitiven
Materials (c), anschließend kommt eine Schicht eines wärmeleitenden
Materials (b) sowie darauf eine weitere Schicht eines anorganischen
Glases (a).
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Falls
Schicht (e) im erfindungsgemäßen Laminat vorhanden
ist, so liegt diese vorzugsweise in Folienform vor, wobei es sich
bei Schicht (e) besonders bevorzugt um eine Verbundfolie handelt.
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Die
Schicht (a) zeigt Schichtdicken von bevorzugt mehr als 1 μm.
Besonders bevorzugt werden Schichtdicken von 10 μm bis
20 mm.
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Die
Schicht (b) zeigt Schichtdicken von bevorzugt mehr als 1 μm,
wobei eine Schichtdicke von 10 μm bis 3 mm besonders bevorzugt
ist. Insbesondere beträgt die Schichtdicke 10 μm
bis 1 mm.
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Die
Schicht (c) zeigt Schichtdicken von bevorzugt mehr als 1 μm,
wobei eine Schichtdicke von 2 μm bis 10 mm besonders bevorzugt
ist. Insbesondere beträgt die Schichtdicke 2 μm
bis 250 μm.
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Die
gegebenenfalls vorhandenen weiteren Schichten (d) zeigen Schichtdicken
von bevorzugt mehr als 1 μm, wobei jeweils eine Schichtdicke
von 10 μm bis 20 mm besonders bevorzugt ist.
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Die
gegebenenfalls vorhandenen weiteren Schichten (e) zeigen Schichtdicken
von bevorzugt mehr als 1 μm, wobei jeweils eine Schichtdicke
von 10 μm bis 20 mm besonders bevorzugt ist.
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Die
erfindungsgemäßen Laminate haben eine Dicke von
bevorzugt 12 μm bis 100 mm, besonders bevorzugt 20 μm
bis 50 mm, insbesondere von 20 μm bis 30 mm.
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Die
erfindungsgemäßen Laminate zeigen gute optische
Qualität, bedingt durch die gute Haftung von (b) an (c)
bzw. (a) an (d), ggf. (a) an (c) sowie (b) an (a) oder (e).
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Vorzugsweise
können haftvermittelnde Silane auf die Folie aus wärmeleitenden
Siloxanzusammensetzung (b), auf die Schicht (a), auf die Schicht
(c) und/oder auf die gegebenenfalls eingesetzten weiteren Schichten
(d) oder (e) aufgebracht werden. Das Aufbringen der haftvermittelnden
Silane erfolgt nach bekannten Verfahren vor der Herstellung des
Verbundes. Für dieses Verfahren hat sich der Begriff „Primern” oder „Grundieren” eingebürgert.
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Beispiele
für die gegebenenfalls eingesetzten haftvermittelnden Silane
sind die oben unter Komponente (F) angegebenen Silane sowie 3-Isocyanatopropyltrimethoxysilan,
3-Isocyanatopropyltriethoxysilan, 3-Isocyanatopropyldimethoxymethylsilan,
3-Isocyanatopropyldiethoxymethylsilan, 3-Isocyanatopropylmethoxydimethylsilan,
3-Isocyanatopropylethoxydimethylsilan, Isocyanatomethyltrimethoxysilan,
Isocyanatomethyltriethoxysilan, Isocyanatomethyldimethoxymethylsilan,
Isocyanatomethyldiethoxymethylsilan, Isocyanatomethylmethoxydimethylsilan
und Isocyanatomethylethoxydimethylsilan, 3-Aminopropyltrimethoxysilan,
3-Aminopropyltriethoxysilan, 3-(2-Aminoethyl)aminopropyltrimethoxysi lan,
3-(2-Aminoethyl)aminopropyltriethoxysilan, 3-Aminopropylmethyldimethoxysilan,
3-(2-Aminoethyl)aminopropylmethyldimethoxysilan, Cyclohexylaminomethyltriethoxysilan,
Glycidoxypropyltrimethoxysilan und Glycidoxypropyltriethoxysilan.
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Ebenso
können die organischen Polymere der Schicht (d) sowie die
organischen Gläser der Schicht (a) Additive enthalten.
Alle diese Additive können materialspezifisch sein und
sind dem Fachmann bekannt.
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Die
Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundes zwischen
den Schichten (a), (b), (c) und ggf. (e) bzw. gegebenenfalls zwischen
den Schichten (c), (b) und (d) und ggf. (e) kann nach an sich bekannten
Verfahren erfolgen.
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Die
bevorzugte Möglichkeit der Herstellung des Laminats besteht
darin, wärmeleitende Schicht (b) als Folie herzustellen.
Bevorzugt wird eine geprägte Folie mit einer definierten
Oberflächenrauigkeit (Textur) eingesetzt, um Lufteinschlüsse
beim Laminieren zu minimieren. Der Verbund wird anschließend
erhalten, indem die Folienschicht (b) zwischen die Schichten (a)
oder ggf. (e) und (c) gelegt wird und somit die Rückseite
des Solarmoduls bilden, und ggf. eine Schicht (d) zwischen der Schicht
(c) und (a) gelegt wird, wobei diese Schicht (a) die Frontseite
des Solarmoduls bildet, und dieses Schichten (a) bis (e) unter Druck
und Temperatur dauerhaft miteinander verbunden werden.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Einbetten
von photosensitiven Schichten durch Laminieren der erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen in Form einer Folie und ggf. weiterer Einbettungsmaterialien
sowie einer transparenten Frontseite, einer photosensitiven Schicht
und eines Materials zur Bildung der Modulrückseite.
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Selbstverständlich
kann in allen der oben beschriebenen Fällen eine Vorbehandlung
der Schichten (a), (b), (c), (d) und (e) mit Haftvermittlern erfolgen.
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Die
erfindungsgemäße Laminatherstellung kann entweder
durch schrittweisen Schichtaufbau, d. h. zunächst Aufbau
einer oder mehrerer Verbundschichten, z. B. aus Schicht (e) und
Schicht (b) bzw. gegebenenfalls Schicht (d) und Schicht (a), und
anschließendes Laminieren der Verbundschichten mit Schicht
(c) oder in einem einzigen Laminierschritt erfolgen.
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Die
erfindungsgemäßen Laminate können sowohl
mit Hilfe von diskontinuierlichen Laminatoren, wie sie bisher in
der Fertigung von Solarmodulen Anwendung finden, als auch mit Hilfe
von Rollenlaminatoren hergestellt werden. Letztere bieten den Vorteil
eines kontinuierlichen Betriebs und – falls die Gläser
der Schicht (a) und gegebenenfalls Schicht (e) in Folienform vorliegen – die
Herstellung theoretisch endloser Laminate.
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Besonders
bevorzugt liegt die Laminiertemperatur des erfindungsgemäßen
Verfahrens bei 60 bis 250°C, besonders bevorzugt bei 100
bis 200°C, insbesondere bevorzugt bei 130 bis 180°C.
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Vorzugsweise
liegt der Laminierdruck im 3. Schritt bei höchstens 10
000 hPa.
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Die
Dauer des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt bevorzugt
zwischen 5 Sekunden und 60 Minuten, besonders bevorzugt zwischen
15 Sekunden und 30 Minuten, insbesondere zwischen 1 und 20 Minuten.
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Die
Herstellung der thermoplastische Siloxancopolymere enthaltenden
Folien orientiert sich grundsätzlich an bekannten Verfahren.
Beispiele für geeignete Folienherstellverfahren sind die
Folienblasextrusion, die Chill-Roll-Extrusion, das Castingverfahren
oder das Coextrusionsverfahren, wie sie z. B. in Ullmanns's
Encyclopedia Of Industrial Chemistry, 5. Auflage, 1988, Vol. All,
Seite 87–93 beschrieben sind.
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Die
erfindungsgemäßen Laminate werden bevorzugt zur
Herstellung photovoltaischer Solarmodule verwendet, wobei diese
dann noch zusätzliche Baukomponenten, wie z. B. Verkabelungen,
Rahmenteile, Modul-Halterungen, elektrische und elektronische Bauteile,
enthalten können.
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In
einer besonderen Ausführungsform besitzen die erfindungsgemäßen
Laminate schalldämmende sowie zu Verbundsicherheitsverglasungen ähnliche
Eigenschaften, so dass sie als Fassadenbauteil, Dachfläche,
Wintergartenabdeckung, Schallschutzwand, Balkon- oder Brüstungselement,
als Bestandteil von Fensterflächen oder als gestalterisches
Element in der Architektur umbauter Flächen und Räume
verwendet werden können.
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Die
erfindungsgemäßen Zusammensetzungen haben den
Vorteil, dass sie sich hervorragend als Einbettungsmaterialien für
Solarmodule eignen.
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Die
erfindungsgemäßen Solarmodule haben den Vorteil,
dass sie durch die erfindungsgemäßen Zusammensetzung
die Möglichkeit haben, Wärme von den eingebetteten
Solarzellen deutlich besser zur Außenseite des Modules
abzuleiten, wodurch eine effektive Kühlung durch z. B.
Luft erfolgen kann, was zu einer Absenkung der Zelltemperatur führt.
Durch die Absenkung der Zelltempera tur wird die Stromausbeute bei
gleicher Bestrahlungsstärke erhöht, wodurch das
Solarmodul bei gleicher Strahlungsstärke mehr Strom liefern kann.
Durch die erfindungsgemäß verwendeten Füllstoffe
wird gleichzeitig die Reflektivität der Rückseite
des Modules erhöht, wodurch nicht absorbierte Photonen
wieder in die Solarzelle zurück gestreut werden und damit
ebenfalls die Stromausbeute erhöht wird.
-
In
den nachfolgenden Beispielen beziehen sich alle Angaben von Teilen
und Prozentsätzen, soweit nicht anders angegeben, auf das
Gewicht. Sofern nicht anders angegeben, werden die folgenden Beispiele bei
einem Druck der umgebenden Atmosphäre, also bei etwa 1000
hPa, und bei Raumtemperatur, also etwa 20°C bzw. einer
Temperatur, die sich beim Zusammengeben der Reaktanden bei Raumtemperatur
ohne zusätzliche Heizung oder Kühlung ein stellt,
durchgeführt. Alle in den Beispielen angeführten
Viskositätsangaben sollen sich auf eine temperatur von
25°C beziehen.
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In
den folgenden Beispielen wurden Bestrahlungen in einem Suntester
CPS+ der FA. Atlas vorgenommen bei einer Leistung von 750 W/qm und
einer Temperatur von 55°C (Schwarzstandardtemperatur).
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Bestimmungen
des MVR-Wertes wurden generell bei 180°C und einem Belastungsgewicht
von 21,6 kg nach DIN EN 1133 durchgeführt.
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Beispiel 1
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A) Herstellung des Siloxancopolymers
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In
einem Zweiwellenkneter der Firma Dr. Collin, D-Ebersberg mit 6 Heizzonen
wurde unter Stickstoffatmosphäre in der ersten Heizzone
Methylen-bis-(4-Isocyanatocyclohexan)(H12MDI) und in der zweiten
Heizzone Bis(aminopropyl)-terminiertes Polydi methylsiloxan (BAPS)
mit einem Molekulargewicht Mn von 2900 g/mol
(käuflich erhältlich unter der Bezeichnung „FLUID
NH 40 D” bei der Wacker Chemie AG, D-München) dosiert.
Dabei wurden in das BAPS noch 1200 ppm Phenol,2-(2H-benzotriazole-2-yl)-4-methyl-6-dodecyl (käuflich
erhältlich unter der Bezeichnung „Tinuvin 571” bei
der Ciba SC, CH-Basel), 300 ppm Bis(1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl)sebacat
(käuflich erhältlich unter der Bezeichnung „Tinuvin
765” bei der Ciba SC, CH-Basel) und 500 ppm 3,5-Di-tert-butyl-4-hydroxyhydrozimtsäure,
C7-9-verzweigter alkylester (käuflich erhältlich
unter der Bezeichnung „Irganox 1135” bei der Fa.
Ciba SC, CH-Basel) eingemischt sowie 3 Gew.-% monofunktionelles
Aminopropyl terminiertes Polydimethylsiloxan (MAPS) mit einem Molekulargewicht Mn von 980 g/mol (käuflich erhältlich
bei der Wacker Chemie AG, D-München). Das Temperaturprofil
der Heizzonen war wie folgt programmiert: Zone 1 30°C,
Zone 2 140°C, Zone 3 160°C, Zone 4 185°C,
Zone 5 185°C, Zone 6 180°C. Die Drehzahl betrug
150 U/min. Das Diisocyanat (H12MDI) wurde in Zone 1 mit 1320 mg/min dosiert
und die Aminölkomponente wurde in Zone 2 mit 15 g/min dosiert.
An der Düse des Extruders konnte ein Polydimethylsiloxan-Polyharnstoff-Blockcopolymer
mit einem Gehalt an freiem Amin von 4 mmol/kg erhalten werden, welches
anschließend mittels eines Stranggranulators der Fa. Dr.
Collin granuliert wurde. Das Zahlenmittel des Molekulargewichtes
betrug 84015 g/mol. Der MVR-Wert (21,6 kg/180°C) betrug
42 ml/10 min. Das Granulat ist transparent und hat einen Erweichungspunkt
bei 190°C.
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B) Herstellung der wärmeleitfähigen
Mischung
-
In
250 Gew.-Teilen des so erhaltenen Granulats wurden in 3 Schritten
durch Compoundierung mit einem 2-Schneckenextruder der Fa. Collin
insgesamt 500 Gew.-Teile hexagonales Bornitrid mit einer Wärmeleitfähigkeit
von 270 W/(mK) bei 25°C und 50% rel. Luftfeuchte und einer
Oberfläche von 7 m2/g, einer Dichte
von 2,25 g/ml und einer mittleren Partikelgröße
von 10 μm (käuflich erhältlich unter
dem Handelsnamen „Polartherm PT 140” bei der Firma
Tectra, D-60323 Frankfurt) zugemischt. Das Temperaturprofil der
Heizzonen war wie folgt programmiert: Zone 1 30°C, Zone
2 160°C, Zone 3 170°C, Zone 4 185°C,
Zone 5 185°C, Zone 6 180°C. Die Drehzahl betrug
250 U/min. Man erhielt nach Stranggranulierung mit einem Stranggranulator
der Fa. Dr. Collin ein weißes intransparentes Granulat
mit einer Wärmeleitfähigkeit von 2,1 W/(m·K)
bei 22°C und 50% rel. Luftfeuchte.
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Vergleichsbeispiel 1
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Aus
dem Siloxancopolymeren, dessen Herstellung in Beispiel 1 unter A)
beschrieben wird, wurde auf einer Labor-Flachfolienanlege der Fa.
Dr. COLLIN (TeachLine) durch Extrusion durch eine Breitschlitzdüse
auf eine Kühlwalze mit automatischer Wicklung eine Castfolien
mit einer Dicke von 423 μm und einer Breite von 8 cm hergestellt.
Die Folie war transparent (Film 1).
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Beispiel 2
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Aus
der wärmeleitfähigen Zusammensetzung gemäß Beispiel
1 B) wurde auf einer Labor-Flachfolienanlege der Fa. COLLIN (Teach-Line)
durch Extrusion durch eine Breitschlitzdüse auf eine Kühlwalze
mit automatischer Wicklung eine sog. Castfolie mit einer Dicke von
420 μm und einer Breite von 8 cm hergestellt. Die Folie
war intransparent weiß (Film 2).
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Beispiel 3
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Mit
den in Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 1 hergestellten Folien
wurden jeweils mit monokristallinen Solarzellen der Abmessung a)
103 mm × 103 mm × 200 μm und b) 156 mm × 156
mm × 180 μm (erhältlich unter dem Handelsnamen „Ersol
BlackPower” bei der Fa. Ersol, D-Erfurt), eisenarmem Glas
(käuflich erhält lich unter dem Handelsnamen „Albarino” bei
der Fa. Saint Gobain, D-Deggendorf) sowie mit einer Rückseitenfolie auf
der Basis von Polyvinylfluorid (Tedlar
TM)
und Polyethylenterephthalat (käuflich erhältlich
unter dem Handelsnamen „dyMat AT” bei der Fa.
Coveme, Italien) Module gefertigt. Dabei wurden auf der Glasscheibe
zwei Folienstücke (Einbettungsmaterial 2 aus Vergleichsbeispiel
1) flächendeckend und bündig nebeneinander gelegt,
darauf die verdrahtete Solarzelle plaziert und darauf wiederum zwei
Folienstücke (Einbettungsmaterial 1 aus Beispiel 2) flächendeckend
und bündig nebeneinander gelegt. Darauf wurde ein Temperaturfühler
Pt100 gelegt und zum Abschluss wurde die Rückseitenfolie
flächendeckend darauf gelegt und dieser Stapel aus Glas/Folie/Solarzelle/Folie/Temperaturfühler/Rückseitenfolie
in einem Vakuumlaminator der Fa. P. Energy bei 15 Minuten und einer
Temperatur 160°C zu einem blasenfreien Solarodul laminiert. Tabelle 1
| Aufbau | Modul
1 | Modul
2 | Modul
3 | Modul
4 |
| Rückseitenfolie | +
(weiß) | +
(weiß) | +
(weiß) | +
(weiß) |
| Temperaturfühler | + | + | + | + |
| Einbettungsmaterial
1 | Film
1 | Film
2 | Film
1 | Film
2 |
| Solarzellen | eine
Zelle 103 mm × 103 mm (a) | eine
Zelle 103 mm × 103 mm (a) | zwei
Zellen 156 mm × 156 mm (b) | zwei
Zellen 156 mm × 156 mm (b) |
| Einbettungsmaterial
2 | Film
1 | Film
1 | Film
1 | Film
1 |
| Deckglas | + | + | + | + |
-
Die
Module ,1 und 2 wurden in einen' UV Test der Fa. Atlas mit einer
Bestrahlungsstärke von 750 W/m2 (mit
Tageslichtfilter B) bestrahlt. Dabei wurden bei beiden Modulen die
erzielten Stromleistungen und Modultemperaturen online gemessen.
Modul 2 lieferte 756 mW Strom, Modul 1 lieferte 710 mW Strom. Modul
2 hatte eine Modultemperatur von 53°C, Modul 1 hatte eine
Modultemperatur von 62°C.
-
Von
den Modulen 3 und 4 (enthaltend je 2 Zellen mit einer Leistung von
3,9 W) wurden bei nicht bewölktem Himmel im August um 12.00
Uhr bei 12°50' östlicher Länge und 48°10'
nördlicher Breite für 60 Minuten und einer Windgeschwindigkeit
von 2 km/h. belichtet. Dabei wurden bei beiden Modulen die erzielten Stromleistungen
online gemessen. Modul 4 lieferte 7,82 W Strom bei einer Modultemperatur
von 46°C), Modul 3 lieferte 7,61 W Strom bei einer Modultemperatur
von 52°C.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 1412416
B1 [0036]
- - Ep 1489129 B1 [0036]
- - DE 102006048216 A [0089]
- - US 2005/0074591 A1 [0102]
- - EP 1328483 B1 [0102]
- - DE 10250564 A1 [0102]
- - DE 10342401 A1 [0102]
- - DE 19963866 A1 [0102]
- - DE 102004053708 A1 [0102]
- - DE 10352423 B3 [0104]
- - DE 19919742 A1 [0104]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - DIN 53505 [0028]
- - DIN 53504 S2 [0029]
- - DIN 53504 S2 [0030]
- - ASTM 624 B [0031]
- - DIN EN 1133 [0034]
- - Ullmanns's Encyclopedia Of Industrial Chemistry, 5. Auflage,
1992, Vol. A24, Seiten 393–395 [0091]
- - Ullmanns's Encyclopedia Of Industrial Chemistry, 5. Auflage,
1991, Vol. A18, Seite 201–202 [0095]
- - Ullmanns's Encyclopedia Of Industrial Chemistry, 5. Auflage,
1991, Vol. A18; Seite 204–205 [0096]
- - DIN 5036, Teil 3 [0098]
- - Ullmanns's Encyclopedia Of Industrial Chemistry, 5. Auflage,
1992, Vol. A20, Seite 164–175 [0103]
- - DIN 5036, Teil 3) [0116]
- - Ullmanns's Encyclopedia Of Industrial Chemistry, 5. Auflage,
1988, Vol. All, Seite 87–93 [0146]
- - DIN EN 1133 [0153]