Cubierta polimérica con propiedades protectoras frente a la radiación solar,

adaptada para controlar tanto la radiación ultravioleta como la infrarroja o ambas a la vez. La cubierta comprende un sus trato de material polimérico de densidad específica superior a 1, provisto de al menos un compuesto absorbente de radiación UV, y al menos un filtro solar selectivo, transparente a la luz visible y reflejante de la radiación infrarroja, aplicado sobre dicho sus trato y que está configurado por al menos una primera capa de material dieléctrico; al menos una primera capa metálica; una capa intermedia, a modo de de barrera; y al menos una segunda capa de material dieléctrico.

La cubierta es aplicable como recubrimiento de materiales laminares rígidos y también como material para invernaderos o edificios con paredes transparentes

Cubierta polimérica con propiedades protectoras frente a la radiación solar.

Sector técnico de la invención

La presente invención se refiere a una cubierta polimérica protectora frente a la radiación ultravioleta (UV) y reflectora de radiación infrarroja, que comprende un sustrato de material polimérico de densidad específica superior a 1, aditivos bloqueantes UV y al menos un filtro solar selectivo, transparente a la luz visible y reflejante de radiación infrarroja, aplicado sobre dicho sustrato polimérico.

La invención también se refiere a usos de dicha cubierta polimérica.

Antecedentes de la invención

Los materiales plásticos, por sus propiedades estructurales, están consiguiendo sustituir poco a poco a otros materiales tradicionales de naturaleza metálica o inorgánica, como son los vidrios.

Los materiales plásticos ofrecen ventajas sobre los metales por su "fácil" moldeabilidad, transformación, peso, mantenimiento y durabilidad al no ser fácilmente oxidables. Sin embargo, no todo son ventajas ya que también tienen las limitaciones propias de los materiales orgánicos. Algunas de dichas limitaciones son: dureza, resistencia a la abrasión, resistencia térmica y consistencia mecánica. Recientemente y mediante procesos de mezcla de distintos materiales plásticos, esto es, aditivación o adición de cargas minerales como fibra de vidrio o fibra de carbono, ha sido posible mejorar y conseguir propiedades con las que llegan a igualar, o incluso superar, a los materiales metálicos tradicionales.

En cuanto a transparencia se refiere, existen plásticos tan transparentes como el vidrio. Son polímeros amorfos como el polimetilmetacrilato, polietilentereftalato y policarbonato. Estos plásticos tienen valores de transmitancia similares al vidrio. Se pueden aditivar y colorear fácilmente, tienen mucho menos peso (1,13 Kg/m².mm del policarbonato frente a los 2,5 Kg/m².mm del vidrio), son menos frágiles, pero por el contrario tienen menor resistencia a la abrasión. Esta última limitación se ha intentado compensar mediante el uso de recubrimientos y tratamientos superficiales.

Existen múltiples aplicaciones en las que por motivos energéticos, prácticos o estéticos, es necesario disponer de cubiertas, techumbres o cerramientos que sean transparentes, de forma que dejen pasar la luz visible. El material tradicional por excelencia para esta aplicación es el vidrio, dada su transmitancia solar cercana al 90% y sus características mecánicas, que hace que sea ampliamente utilizado para estas aplicaciones. El desarrollo de materiales plásticos transparentes ha permitido que este tipo de materiales sean altamente competitivos respecto a los tradicionales, dadas sus características físicas y químicas: fácil transformación, flexibilidad y adaptación y bajo peso. Este es el caso de lucernarios en grandes almacenes y viviendas con los que se consigue aportar luminosidad a superficies internas alejadas de las ventanas laterales de los edificios y en los que el bajo peso de los materiales plásticos permite reducir la estructura de soporte. También es el caso de los invernaderos agrícolas, en los que el uso de plásticos sobre estructuras extremadamente ligeras permite aumentar considerablemente el rendimiento en cantidad y calidad de los cultivos.

Siendo como es la radiación solar uno de los factores ambientales más difíciles de controlar, particularmente en latitudes superiores a 25º desde el ecuador es necesario disponer de sistemas de control de la radiación solar. Por ejemplo, en latitudes en torno a 40ºN la radiación que se recibe en la superficie en el mes de Diciembre es aproximadamente un tercio de la que se recibe en el mes de Junio.

El uso de materiales plásticos o vidrio para la construcción de cerramientos transparentes, conlleva durante los meses cálidos de la primavera y el verano, y sobre todo en las zonas templadas y calientes del planeta, un incremento considerable de la temperatura en el interior del habitáculo. Este incremento causado por la radiación solar alcanza valores en torno a 1000 W/m² para incidencia normal. Esta situación nos fuerza a hacer uso de la ventilación natural o del aire acondicionado para reducir la temperatura del interior hasta valores confortables o adecuados. La necesidad de utilizar el aire acondicionado tiene el inconveniente del elevado consumo energético necesario para reducir la temperatura interna y el coste económico que lleva asociado.

En el caso de los filmes empleados en invernaderos la transparencia es una cualidad extremadamente importante en la radiación que resulta útil para el crecimiento y desarrollo de las plantas. En este sentido hay que reseñar que de entre todo el espectro de radiación solar, solamente una parte de la radiación es considerada como radiación útil para el crecimiento de las plantas. Así, la intensidad de la radiación comprendida entre 400-700 nanómetros, conocida como "Radiación Fotosintéticamente Activa" (RFA = PAR en inglés), es la radiación que afecta directamente al crecimiento y desarrollo de las plantas. En la siguiente tabla aparecen expresados los porcentajes que corresponden a cada uno de los rangos de longitud de onda del total de la radiación que incide en la superficie terrestre:

En el sector agrícola, donde los materiales plásticos transparentes han sido utilizados ampliamente como recubrimientos de cultivos hortofrutícolas y florales, es donde el control de la radiación solar presenta un interés añadido. En procesos de agricultura intensiva bajo invernaderos y durante la época estival todas las plantas sufren de estrés térmico. Dicho estrés produce una reducción de su crecimiento y de su rendimiento final. En la actualidad para controlar la radiación dentro de los invernaderos se están usando las siguientes soluciones: la utilización de filmes especialmente aditivados, la vaporización de agua en su interior, el recubrimiento del exterior de los invernaderos con lechadas de cal, la utilización de mallas para crear sombras artificiales y el forzar la aireación del interior del invernadero. Estas acciones, además de no evitar completamente el estrés térmico de las plantas, no reducen el elevado consumo de agua, debido a las pérdidas que se producen por la evaporación de agua en el interior del invernadero y por la necesaria ventilación del mismo. Por otra parte, durante el tiempo en que los invernaderos permanecen abiertos para facilitar la ventilación y aireación interior existe la posibilidad de que penetren insectos indeseados en el interior, afectando perniciosamente a los cultivos agrícolas. Por el contrario, en las noches invernales la temperatura del invernadero baja debido principalmente a la diferencia de temperaturas entre el día y la noche y a la alta transmisión infrarroja del filme. Esta bajada de temperaturas hace necesario aplicar calefacción adicional, con el consiguiente gasto energético.

La utilización de filtros selectivos resuelve en gran medida los problemas antes mencionados. Reduce la temperatura en el interior del habitáculo o del invernadero. En estos el uso de filtros selectivos hace disminuir la evaporación del agua, también disminuye la necesidad de ventilación y además mitiga la perdida de temperatura nocturna en el interior del invernadero.

Por otro lado el control de radiación ultravioleta en el interior de los invernaderos puede evitar o reducir el número de insectos en el interior dado que su campo de visión se encuentra principalmente en esa zona del espectro. En la actualidad las plagas de insectos se combaten mediante la utilización de insecticidas o depredadores biológicos, con el consiguiente incremento de gasto productivo y la disminución de la calidad de los productos cultivados. El uso de insecticidas, dada la toxicidad de este tipo de compuestos, conlleva un riesgo para el consumo humano, pudiendo llegar a afectar seriamente a la salud de los consumidores. La posibilidad de combatir las plagas seleccionando la radiación en el interior de los invernaderos mediante técnicas de filtración de la radiación UV es una alternativa ventajosa y aplicable a los materiales plásticos transparentes, empleados comúnmente en la fabricación de cubiertas para invernaderos tal y como se detalla más adelante.

En la actualidad, los filmes que se emplean para la protección de invernaderos son filmes de polietileno o co-polímeros de polietileno, preferentemente etilenvinilacetatos...

1. Cubierta (1) polimérica con propiedades protectoras frente a la radiación solar, adaptada para controlar conjuntamente la radiación ultravioleta e infrarroja, caracterizada porque comprende:

2. Cubierta (1) polimérica según la reivindicación 1 caracterizada porque el filtro solar selectivo (3) comprende además al menos una segunda capa metálica (5'), aplicada sobre la segunda capa de material dieléctrico (6); al menos una segunda capa intermedia (7') situada sobre la segunda capa metálica, y al menos una tercera capa dieléctrica (6'), aplicada sobre la segunda capa intermedia a modo de barrera.

3. Cubierta (1) polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque además comprende al menos una capa protectora externa (8) superpuesta al filtro solar selectivo y/o a la cara libre (10) del sustrato (2) de material polimérico.

4. Cubierta (1) polimérica según la reivindicación 3, caracterizada porque la capa protectora externa (8) de material polimérico está provista en su seno de al menos un compuesto absorbente de radiación UV.

5. Cubierta (1) polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el sustrato (2) de material polimérico se escoge independientemente del grupo formado por un polímero acrílico, una poliamida, una polieterimida, un policarbonato, un polivinilacetato, un polietilentereftalato, un poliestireno, un polivinilcloruro o un poliacetal, sus copolímeros o una combinación de ellos obtenidos por procesos de extrusión.

6. Cubierta (1) polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque una o varias de las capas de material dieléctrico (4, 6) comprenden óxidos metálicos y/o nitruros de elementos metálicos, con un índice de refracción entre 1,4 y 2,4.

7. Cubierta (1) polimérica según la reivindicación 6, caracterizada porque los materiales dieléctricos son óxidos metálicos seleccionados del grupo formado por óxidos de estaño, óxidos de zinc, óxidos de aluminio, óxidos de titanio, óxidos de silicio, óxidos de níquel, o mezclas de ellos, o nitruros de elementos metálicos seleccionados del grupo formado por nitruros de silicio y nitruros de aluminio, o mezclas de ellos.

8. Cubierta (1) polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque una o varias de las capas metálicas (5, 5') comprenden un material metálico seleccionado del grupo formado por plata (Ag), oro (Au), aluminio (Al), cromo (Cr), cobre (Cu), níquel (Ni) o una aleación de los mismos o mezcla de ellos.

9. Cubierta (1) polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque una o varias de las capas intermedias (7, 7') a modo de barrera comprenden un material seleccionado del grupo formado por titanio (Ti), cromo (Cr), níquel (Ni), aleaciones de níquel y cromo (NiCr) y óxidos de indio y estaño (ITO).

10. Cubierta (1) polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 9, caracterizada porque la capa protectora externa (8) de material polimérico se escoge independientemente del grupo formado por un polímero acrílico, una poliamida, una polieterimida, un policarbonato, un polivinilacetato, un polietilentereftalato, un poliestireno, un polivinilcloruro, o un poliacetal, o un copolímero de estas resinas.

11. Cubierta (1) polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 9, caracterizada porque la capa protectora externa (8) de material polimérico se escoge independientemente del grupo formado por una poli-alfa olefina o copolímeros de esta poli-alfa olefina con polietileno (PE), polipropileno (PP), etilenvinilacetato (EVA), polivinilfluoruro (PVF) o etileno-alcohol vinílico (EVOH).

12. Cubierta (1) polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 9, caracterizada porque la capa protectora externa (8) de material polimérico se escoge independientemente del grupo formado por resinas epoxídicas, resinas acrílicas o uretánicas alifáticas o aromáticas aditivadas con compuestos estabilizantes de radiación UV.

13. Cubierta (1) polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 12 anteriores, caracterizada porque la capa protectora externa (8) comprende además varios aditivos seleccionados de entre compuestos antioxidantes y/o compuestos o polímeros fluorescentes.

14. Cubierta (1) polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el espesor de cada una de las capas metálicas (5, 5'), cada una de las capas de material dieléctrico (4, 6) y cada una de las capas intermedias (7, 7') está comprendido entre 5 y 500 nm.

15. Cubierta (1) polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el sustrato (2) de material polimérico y/o la capa protectora externa (8) comprende el compuesto absorbente de radiación UV en un porcentaje en peso respecto del total de dicho sustrato inferior al 10%.

16. Cubierta (1) polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el sustrato (2) comprende además varios aditivos seleccionados de entre compuestos antioxidantes y/o compuestos o polímeros fluorescentes.

17. Cubierta (1) polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque tiene una transmitancia del 0% al 70% a la longitud de onda de 290 nm en la región ultravioleta.

18. Cubierta (1) polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 17 anteriores, caracterizada porque además comprende una capa adhesiva (9) de material polimérico dispuesta entre la capa protectora externa (8) y la capa contigua de material dieléctrico (6) y transparente a la luz visible.

19. Cubierta (1) polimérica caracterizada porque comprende:

20. Cubierta (1) polimérica según la reivindicación 19, caracterizada porque comprende:

21. Cubierta (1) polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones 19 o 20, caracterizada porque además comprende al menos una capa protectora externa (8) superpuesta al/los filtro/s solar/es selectivo/s y/o a la cara libre (10) del sustrato (2) de material polimérico.

22. Uso de una cubierta (1) polimérica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores como recubrimiento de materiales laminares rígidos seleccionados del grupo formado por materiales cerámicos, plásticos, vidrios, materiales metálicos o una combinación de ellos.

23. Uso de una cubierta (1) transparente según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21 para la construcción de invernaderos o edificios con paredes y/o techumbres y/o cubiertas transparentes.