用于太阳能加热的吸收体涂层的制造方法以及施加在金属基材上的如此制得的涂层，尤其是施加在薄铝金属板上的涂层。该涂层是基于金属氧化物前体的溶胶-凝胶型涂层，且其中颜料颗粒被精细混合到前体中，然后将混合的溶胶漆料施加在基材上并且接着在潮湿空气中在需要的温度下反应从而获得溶胶-凝胶涂层。前体可优选为基于CeO2(NO3)的溶胶，其优选地具有20％的颗粒尺寸为10-20nm的CeO2以及1.5的pH值。此外，所述颜料可以是铁锰黑，Mn3Cu2FeO8。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于太阳能加热的吸收体涂层的制造方法，这样的涂层及其应用本专利技术涉及一种用于太阳能加热的吸收体涂层的制造方法，尤其涉及一种待施加在薄铝金属板上的涂层。本专利技术进一步包括由该方法制造的太阳能涂层以及该涂层的应用。太阳能加热利用太阳的能量为不同目的提供太阳热能，例如太阳能热水，太阳能空间加热以及太阳能泳池加热器。太阳能加热系统节省能源、降低效用成本，并且产生清洁的能源。太阳能加热系统的效率和可靠性已显著提高，使得它们在私人住宅以及商店和办公场所的能源供给方面成为具有吸引力的选择。大多数用于建筑物的太阳能水加热系统具有两个主要部分，即太阳能收集器和储罐。太阳能水加热器使用太阳光来加热位于收集器中的水或者传热流体。加热后的水然后被存放在储罐中以备使用，如果需要可具有常规的系统以提供额外的加热。所述储罐可以是改良后的标准水加热器，但是其通常更大并且很好地隔热。太阳能水加热系统可以是主 动的或者被动的，但是最常见的是主动系统。用在太阳能热水系统中的最常见的收集器为平板收集器。本专利技术特别涉及用于此类平板收集器的涂层。在构想本专利技术的一种计划中，专利技术人的目标是通过卷材涂覆方法生产一种特别施加在铝基材上并且具有如下特性的溶胶-凝胶基涂层〇高的太阳能吸收率(O. 28-2. 5 μ m)，a彡95%〇低的热发射率(2. 5-50 μ m)，e彡O. I〇最大可能的表面温度〇低粘度,适合于卷材涂覆〇在160_600°C金属温度下干燥〇承受600°C多达2小时〇承受400°C持续100小时〇在230°C下的寿命稳定性〇稳定耐潮湿〇长期稳定性在ISO⑶12952-2微气候下的耐腐蚀性。当前用于太阳能吸收目的的不同类型的涂层在市场上是已知的，例如具有有机粘结剂的黑色涂料(paint)，或者通过CVD溅射型和溶胶-凝胶型涂层制备的选择性涂层。然而，许多已知的涂层类型并不满足上述的要求，例如关于温度和腐蚀的要求。已知溶胶-凝胶型涂层(尤其是无机的)具有变化的且甚至差的粘附特性。然而，已知它们甚至在较高的温度下也具有化学稳定性和热稳定性。这些类型涂层进一步的优点在于对设备的要求较为适中并且容易施加涂层，能量消耗低并且能够组合不同类型的层。从W02007/147399知晓了一种用于制造太阳能吸收涂层的方法，其包括如下步骤采用钛前体溶液涂覆基材以通过溶胶-凝胶技术产生二氧化钛层，以及对基材进行热处理从而使该层热解和结晶，并且其中在涂覆之前向钛前体溶液中加入银离子。然而，这种已知的方案并不能满足上面提到的关于太阳能吸收率的要求。本专利技术提供一种制造用于太阳能加热的吸收体涂层的成本有效的方法，以及根据该方法制造的涂层本身。本专利技术进一步提供一种方法和涂层，其中以可接受的程度或很大程度上满足了上面提到的关于太阳能吸收率、热发射率、热稳定性和耐受性等的要求。该方法的特征在于独立权利要求I中限定的特征并且该涂层本身的特征在于独立权利要求7中限定的特征。从属权利要求2-6和8-13限定出本专利技术的优选实施方案。下面将通过实施例并参照附图进一步描述本专利技术，其中图I是根据本专利技术样品的红外光谱，所述样品在电化学脱脂的AA1050基材上涂覆有处在 Ce02(N03)溶胶中的铁猛黑(manganese ferr ite black spinel)。图2示出铁锰黑的红外光谱。 图3示出在电化学脱脂AA1050基材上涂覆有处在Ce02 (N03)溶胶中的铁锰黑的样品的紫外-可见光-近红外光谱。鉴于上面提到的要求和关于涂层制备的先前经验，本专利技术人首先决定研究基于分散在金属氧化物溶胶例如CeO2基溶胶中的黑色无机颜料的无机涂层。纯CeO2的红外光谱不显示红外谱带；因此其具有低发射率并且应适合作为黑色的太阳能吸收颜料的无机粘结剂。介绍性实验显示CeO2涂层在加热到600°C之后关于粘附和抗划伤性表现良好，但是对于较低温度的应用已研究了改善粘附性的方式，要么通过在溶胶中添加有机或无机添加剂，要么通过在钝化层上施加增粘剂。实施例I :使用下面的起始材料-氧化铈硝酸盐溶胶，含10-30重量％的CeO2，颗粒尺寸为10_20纳米并且pH值=1. 5-黑色颜料，平均颗粒尺寸为O.5 μ m的铁锰黑并且当分散在水中时pH值=6. O。该颜料在紫外-可见光-近红外光范围内具有极低的反射率。通过SEM(EDS)显示组成为Mn3Cu2FeO8。-有机添加剂，用于在低温热处理(280°C)之后改善粘附性。测试主要成分的不同浓度，参见结果表格。漆料(lacquer)制备工序。需要颜料在溶胶中具有良好的分散；优选地应实现< O. 5μπι的颗粒尺寸。应当避免泡沫形成。对于介绍性的实验室规模样品，将超声处理与搅拌结合。产生最稳定分散体的工序是3X 10分钟超声喇卩八处理(仪器Branson Sonifier 450)以及磁力搅拌。输出被设定到7，具有50%的占空系数。将样品放置在冰浴中以避免过热。通过轻柔的搅拌、真空处理和超声波浴+缓慢(IOOrpm)搅拌整夜来去除任何形成的泡沫。由于实际的原因，超声波处理并不能用于工业规模的漆料。基于一致的实验室工序制造工业规模的样品，具有下列调整-在高剪切分散机中进行颜料的润湿/分散，添加溶胶总量的25-35%。搅拌时间直到平均颗粒尺寸达到O. 5 μ m。-添加有机添加剂-以余量的溶胶完成该配制物。在射流混合器中制备漆料，其具有很好的分散特性并且在混合期间具有很少量的泡沫。用于实验室规模样品的施加工序在实验室中浸涂的电化学脱脂铝上进行初步实验。回缩率l-10mm/s ;优选地为3mm/s。在初步实验之后，对样品进行棒涂(bar coat),使用棒4_22 ;优选使用棒4并且对基材进行电化学脱脂。 使用薄Al带材进行工业生产线试验，其通过卷材涂覆工艺连续涂覆。开卷之后的第一步是预处理工段，其包括电化学脱脂。在三辊系统中通过NIP进料施加准备好的太阳能涂料(漆料)，其中相对于带材方向而言，涂布辊逆向转动，计量辊正向转动并且第三辊逆向转动。在对流烘箱中进行固化，使热空气循环并且设定温度以便达到最低280°C的PMT。经涂覆的带材在离开烘箱后穿过冷却(空气和水)单元并且被再次卷绕。实验室涂覆样品的热处理。涂覆之后，在调节到280 C或者260 C的炉中将实验室涂覆的样品加热I分钟。峰值金属温度(PMT)始终大于250°C。在热处理之后在空气或者在水中冷却样品。将一些样品在500或600°C的炉中二次加热10分钟。所有的炉均使用空气作为气氛。粘附性测试。采用了几种测试方法根据DIN EN 13523-6 :2002的交叉影线(crosshatch)测试以及根据DIN EN 13523-7 :2001的弯曲测试以及摩擦测试。交叉影线胶带拉脱根据胶带是否会拉脱涂层来评价粘附性。以从I到4的标度对样品进行评级，其中I为最好。为了得到“1”，在拉脱之后来自胶带的胶必须保留在涂层上。评级为“4”的样品涂层非常容易脱落-所有涂层均在胶带上，不管是否存在交叉影线图案。对于弯曲测试使用类似的评级体系。将样品折叠并接着打开-如果涂层完好并且然后使用手指不会将其擦掉，则该等级定为“ I ”。如下进行根据DIN EN 13523-11 :2003的摩擦测试采用特定的圆形物前后摩本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.01.13 NO 201000571.施加在金属基材上的用于太阳能加热的吸收体涂层的制造方法，特别是施加在薄铝板金属上的涂层，其特征在于 该涂层是基于金属氧化物溶胶的溶胶-凝胶类型的涂层，其中颜料颗粒被精细混合到溶胶中，然后将混合的溶胶漆料施加在基材上并且随后在空气中在提高的温度下干燥从而获得溶胶-凝胶涂层。2.根据权利要求I的方法，其特征在于该涂层基于两种溶胶的混合。3.根据权利要求I和2的方法，其特征在于在施加到基材上之前即刻将有机添加剂加入并混合到溶胶漆料中。4.根据权利要求3的方法，其特征在于所述添加剂是丙烯酸酯-和苯乙烯共聚物，聚乙酸乙烯酯聚合物和-共聚物的混合物，聚乙酸乙烯酯，聚乙烯醇，聚乙烯醚，聚氨酯和/或甲基丙烯酸酯均聚物和-共聚物，丙烯酸酯分散体，聚酯。5.根据权利要求1-4的方法，其特征在于干燥发生在180-600°C的温度下。6.根据权利要求1-5的方法，其特征在于，在180-600°C干燥后将基材在空气中冷却或在水中急冷到室温，随后进行干燥、再次加热并且在300-600°C的温度下保持至少10分钟。7.根据权利要求1-6的方法，其特征在于通过喷涂、浸涂或或者卷材涂覆将溶胶漆料施加到基材。8.被施加在金属基材上用于太阳能加热的涂层，特别是施加在薄铝金属板上的涂层，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·哈伦斯特福特，A·拉卡乌，B·G·提尔塞特，C·西蒙，V·登克曼，A·布雷彻，A·西门，W·施恩科尔，
申请(专利权)人：诺尔斯海德公司，
类型：
国别省市：
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