Follow-e-demo - Energiesparende funktionelle Beschichtungen von ETFE für die Folienarchitektur: Monitoring eines Prototyps unter Betriebsbedingungen und Weiterentwicklung der Schichtsysteme

Abstract

Im Vorhaben Follow-e-demo waren ETFE-Folienkissen mit transparenter Sonnenschutz- sowie Wärmeschutzbeschichtung in relevanter Größe hergestellt, aufgebaut und über einen Zeitraum von 2 Jahren unter realen Betriebsbedingungen betrieben und überwacht worden. Die hierfür im Projekt erarbeiteten Lösungen für Schutzlack und Filtersysteme sind wegweisend für die industrielle Anwendung. Dazu wurden 5 große ETFE-Folienkissen (3x3 m²) und 9 kleine ETFE-Folienkissen (1x1 m²) mit verschiedenen Varianten bei Novum Membranes aufgebaut. Die besputterten und nachfolgend schutzlackierten ETFE-Folien waren teilweise gezielt mit Defekten versehen, diese wiederum teilweise mit Reparaturlack behandelt, um somit drei Varianten - Defekte, reparierte Defekte und makellose Folie - über die Zeit beobachten zu können. Nach 1 und 2 Jahren waren aus den großen Demonstratoren Proben entnommen und jeweils ein kleiner Demonstrator je Variante geöffnet worden. Die beschichteten Folien wurden auf Schäden untersucht und die Beständigkeit der Folien positiv bewertet. Im Projektverlauf war daher TRL 7-8 erreicht worden. Die Demonstratoren waren mit einem Lack auf Basis eines fluorierten Polyacrylat-Harzes beschichtet worden, der aber ab der Mitte des Verbundprojektes am Markt nicht mehr verfügbar war. Diese Lackproduktion wurde eingestellt, weil ein von der Europäischen Kommission angedrohtes teilweises Verbot bestimmter PFA-Materialien zur Folge hatte, dass die Entwicklung von Verwendungsmöglichkeiten von fluorierten Lacken nicht mehr so attraktiv war. Im Projekt wurde vereinbart, die restlichen Projektmittel für die Recherche von PFA-freien Lacken zu verwenden. Sonnenschutzbeschichtungen wurden mit ausgewählten PFA-freien Lacken ausgerüstet und daran Stabilitätstests durchgeführt, um eine Vorqualifizierung zu erreichen. Der zweite Schwerpunkt im Verbundvorhaben war die Weiterentwicklung der funktionalen Sonnenschutzschichten hinsichtlich ihrer Selektivität. In einem weiteren Arbeitspaket wurde der Einfluss der Schichtdicken auf Farbe und Farbstabilität genauer untersucht. Die Sonnenschutz Spezial Beschichtung erwies sich in den 2-Jahres-Feldtests als sehr stabil, ebenso wie die Wärmeschutzbeschichtung in der mittleren Lage der ETFE-Kissen.

The project report describes how ETFE cushions with solar-shade and thermal insulation coatings were manufactured, installed, operated and monitored under real operating conditions over a period of 2 years. For this purpose, 5 large ETFE cushions (3x3 m²) and 9 small ETFE cushions (1x1 m²) with four different coatings were set up at Novum Membranes. Some of the coated films were specifically provided with defects, which in turn were partially treated with repair lacquer to be able to observe three variants - defects, repaired defects and flawless coatings - over time. After 1 and 2 years, samples were taken from the large demonstrators and one small demonstrator of each variant was opened. The coated films were examined for damage and the durability of the films was assessed as positive. The coated ETFE membrane cushions achieved a TRL 7-8 during the project. The demonstrators were coated with a polyacrylate-based lacquer with fluoropolymer additives. In the middle of the project, the production of this lacquer was discontinued. The more fundamental problem associated with this was the partial ban on certain PFA materials threatened by the European Commission, which meant that the development of possible uses for fluorinated lacquers was no longer as attractive. It was agreed that the remaining project funds would be used for research into fluorine-free lacquer-coatings. Coatings and stability tests were carried out with suitable PFA-free lacquers and in laboratory testing the coatings with the PFA-free lacquers were shown to be durable. The second focus of the project was to further develop the functional solar-shade coatings regarding their selectivity. The influence of coating colour and colour stability was investigated in more detail in a further work package. The solar shade special coating product proved to be very stable in the 2-year field tests, as well as the thermal insulation coatings which were used on the middle layer of the 3 -layer ETFE cushions.