DE202015009392U1

DE202015009392U1 - Reflektierendes Verbundmaterial mit lackiertem Aluminium-Träger und mit einer Silber-Reflexionsschicht

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Publication number: DE202015009392U1
Application number: DE202015009392.2U
Authority: DE
Original assignee: Alanod GmbH and Co KG
Current assignee: Alanod GmbH and Co KG
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2017-06-27
Anticipated expiration: 2025-08-26

Abstract

Reflektierendes Verbundmaterial (V) mit einem aus Aluminium bestehenden Träger (1), mit einer auf einer Seite (A) auf dem Träger (1) befindlichen Zwischenschicht (2) aus einem Lack und mit einem über der Zwischenschicht (2) aufgebrachten optisch wirksamen Mehrschichtsystem (3), welches aus mindestens drei Schichten besteht, wobei die oberen Schichten (7, 8) dielektrische und/oder oxidische Schichten sind, und die unterste Schicht (6) eine metallische, aus Silber bestehende Schicht ist, welche eine Reflexionsschicht (6) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (2) einen organischen schichtbildenden Lack umfasst oder vollständig aus einem derartigen Lack gebildet ist, welcher durch eine ionische Photopolymerisation und Vernetzung ausgehärtet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein reflektierendes Verbundmaterial mit einem aus Aluminium bestehenden Träger, mit einer auf dem Träger befindlichen Zwischenschicht aus einem Lack und mit einem über der Zwischenschicht aufgebrachten optisch wirksamen Mehrschichtsystem, welches aus mindestens drei Schichten besteht, wobei die oberen Schichten dielektrische und/oder oxidische Schichten sind, und die unterste Schicht eine metallische, aus Silber bestehende Schicht ist, welche eine Reflexionsschicht bildet. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen reflektierenden Verbundmaterials.
Ein ähnliches Verbundmaterial hat als oberflächenveredeltes Aluminiumband unter dem Namen MIRO^®-Silver weite Verbreitung für die Beleuchtungstechnik, Tageslichtsysteme und dekorative Anwendungen gefunden. Die Oberflächenbehandlung dient dabei dazu, die empfindliche Aluminumoberfläche besser zu schützen und den Lichtreflexionsgrad zu erhöhen. Der Oberflächenveredelungsvorgang besteht aus zwei unterschiedlichen Prozessen, die beide kontinuierlich betrieben werden können, und zwar aus der Erzeugung der Zwischenschicht – allerdings im Gegensatz zur Applikation eines Lackes – in einem nasschemischen Prozess, der zusammenfassend als Eloxieren bezeichnet wird und ein elektrolytisches Glänzen sowie eine anodische Oxydation umfasst, und aus der Aufbringung des optisch wirksamen Mehrschichtsystems im Vakuum.
Als Trägermaterial für Reflektoren mit hohem Gesamtreflexionsgrad wird weithin gewalztes Aluminium mit einer Mindestreinheit von 99,8% verwendet, für das, da das Rohaluminium eine empfindliche Oberfläche hat, zum Erhalt der Gebrauchsfähigkeit die Zwischenschicht zum Schutz vor mechanischen und chemischen Einflüssen aufgebracht werden muss. Diese schützende Zwischenschicht entsteht bei dem MIRO^®-Material in dem nasschemischen Eloxierprozess, wobei durch sie erreicht wird, dass die Oberfläche eine genügend geringe Rauigkeit und eine ausreichende Härte aufweist sowie defektfrei ausgebildet ist. Durch Änderungen der Reinheit und/oder der Rauheit kann dabei Einfluss auf die Höhe der Gesamtreflexion genommen werden, während durch gezielte Veränderungen der Walzstruktur des Aluminiumträgers ein Grad von diffuser Reflexion beeinflusst werden kann. Auf die Eloxalschicht wird eine hochreflektierende Reinstsilber-Schicht abgeschieden. Sie ist optisch dicht und weist im sichtbaren Bereich des Lichtes eine extrem hohe Gesamtreflexion auf.
Bei den mindestens zwei auf der Silberschicht befindlichen Schichten des optischen Mehrschichtsystems handelt es sich allgemein um dielektrische Schichten, wobei die Verwendung oxidischer Schichten, wie beispielsweise Titanoxid als hochbrechende oberste Schicht und Siliciumdioxid oder Aluminiumoxid als darunter liegende, niedriger brechende, auf der Silberschicht abgeschiedene Schicht, einen bevorzugten Sonderfall darstellt. Einzelheiten dazu sind beispielsweise auch der Beschreibung des bekannten MIRO^®-Verfahrens, bei welchem allerdings als metallische Relexionsschicht Aluminium eingesetzt wird, aus "elektrowärme international" 53 (1995) B 4-November, S. B 215–B 223 zu entnehmen.
Allgemein teilt sich bei einem Objekt, auf das eine Strahlung auftrifft, diese Strahlung in einen reflektierten, einen absorbierten und einen transmittierten Anteil auf, die durch den Reflexionsgrad (Reflexionsvermögen), den Absorptionsgrad (Absorptionsvermögen) und den Transmissionsgrad (Transmissionsvermögen) des Objektes bestimmt werden. Reflexionsvermögen, Absorptionsvermögen und Transmissionsvermögen sind optische Eigenschaften, die je nach der Wellenlänge einer einfallenden Strahlung (z. B. im Ultraviolett-Bereich, im Bereich des sichtbaren Lichts, im Infrarot-Bereich und im Bereich der Wärmestrahlung) für ein- und dasselbe Material unterschiedliche Werte annehmen können. Hinsichtlich des Absorptionsvermögens ist dabei das Kirchhoffsche Gesetz bekannt, wonach der Absorptionsgrad jeweils bei einer bestimmten Temperatur und Wellenlänge in konstantem Verhältnis zum Emissionsgrad steht. Somit sind für das Absorptionsvermögen auch das Wiensche Verschiebegesetz bzw. das Plancksche Gesetz sowie das Stefan-Boltzmann-Gesetz von Bedeutung, durch die bestimmte Zusammenhänge zwischen Strahlungsintensität, spektraler Verteilungsdichte, Wellenlänge und Temperatur eines so genannten ”Schwarzen Körpers” beschrieben werden. Dabei ist bei Berechnungen zu beachten, dass der ”Schwarze Körper” als solcher nicht existiert und reale Stoffe in je charakteristischer Weise von der Idealverteilung abweichen.
Bei dem bekannten Verbundmaterial spielt insbesondere das hohe Reflexionsvermögen im Bereich des sichtbaren Lichtes eine Rolle, das sich beispielsweise in einem nach DIN 5036, Teil 3 bestimmten Licht-Gesamtreflexionsgrad mit Spitzenwerten von bis zu über 98 Prozent ausdrückt. Außerdem ist bei dem bekannten Material, das vorzugsweise als Halbzeug geliefert wird, seine ausgezeichnete Verarbeitbarkeit, vor allem seine Verformbarkeit, hervorzuheben. Als problematisch, insbesondere bei Langzeitanwendungen und beim Einsatz in einer heißen Umgebung, wie in heißen Klimaten oder zusammen mit einem Leuchtmittel, welches eine starke Wärmeabstrahlung aufweist, hat es sich jedoch erwiesen, dass es bei dem Miro^®-Siver-Material schneller als bei dem schon länger bekannten Miro^®-Material, dessen metallische Reflexionsschicht aus Aluminium besteht, zu einem Verlust des Reflexionsvermögens kommen kann. Aufgrund des genannten Materialunterschieds wird als Ursache für diese Erscheinung eine mit Diffusionsvorgängen verbundene Korrosion des Silbers angesehen. Dabei ist davon auszugehen, dass ein elektrochemischer Potentialunterschied zwischen dem unedleren Aluminiumträger und der Reflexionsschicht aus Silber, welches als Edelmetall in der elektrochemischen Spannungsreihe ein größeres Standardpotential aufweist, als diffusionsfördernd anzusehen ist.
Aus der WO 00/29784 A1 ist ein Verbundmaterial der eingangs genannten Art bekannt. Den Schwerpunkt dieser Anmeldung bildet dabei eine auf der Oberfläche des optisch wirksamen Systems befindliche Schutzschicht. Gemäß der WO 00/29784 A1 kann das Reflexionsschichtsystem, welches als funktionelle Beschichtung bezeichnet wird, eine reflektierende Schicht, wie z. B. eine Schicht aus Aluminium, Silber, Kupfer, Gold, Chrom, Nickel oder deren Legierungen, enthalten. Hierbei wird nicht zwischen den Eigenschaften der einzelnen Materialien der Schicht bzw. zwischen deren Vor- und Nachteilen differenziert. Zwischen dem Reflektorkörper und der funktionellen Beschichtung kann dabei wenigstens eine Vorbehandlungsschicht angeordnet sein, welche im Falle eines Reflektorkörpers aus einem vorwiegend eisenhaltigen Metall eine durch Phosphatierung, Chromatierung oder durch Verzinken erzeugte Schicht sein kann. Im Falle eines Reflektorkörpers aus Aluminium kann die Vorbehandlungsschicht beispielsweise ebenfalls eine durch Chromatierung, Phosphatierung oder durch anodische Oxidation erzeugte Schicht sein. Vorzugsweise besteht die Vorbehandlungsschicht aus anodisch oxidiertem Aluminium und wird insbesondere direkt aus dem an der Oberfläche des Reflektorkörpers liegenden Aluminium erzeugt. Zusätzlich oder alternativ kann dabei auf den Reflektorkörper direkt oder über der Vorbehandlungsschicht eine aus Silanen bestehende Sol-Gel- bzw. Lackschicht aufgebracht werden. Im Gegensatz zu den organischen Alkanen, die aus einem Kohlenstoff-Grundgerüst und Wasserstoff bestehen, steht die Bezeichnung Silane dabei für eine Stoffgruppe chemischer Verbindungen, die aus einem anorganischen Silicium-Grundgerüst und Wasserstoff bestehen. Die Herstellung einer porenarmen Silanschicht ist schwierig bzw. zumindest technologisch nur mit erhöhtem Aufwand realisierbar. Im Falle einer metallischen Reflexionsschicht aus Silber ist daher aufgrund der mit der Diffusion verbundenen Korrosion des Silbers mit einem Verlust des Reflexionsvermögens zu rechnen, wie er schon vorstehend für das Material Miro^® Silver beschrieben wurde.
Aus der WO 99/26088 A1 ist des Weiteren ein Verbundmaterial für Reflektoren mit einem bandförmigen metallischen Träger, einer Zwischenschicht und mit einem auf die Zwischenschicht aufgebrachten optischen Mehrschichtsystem bekannt, bei dem die Zwischenschicht aus einem Lack bestehen kann, der ein auf der Basis von einem oder mehreren Monomeren hergestelltes Polykondensat, ein Polyaddukt oder ein, insbesondere durch eine radikalische Polymerisation hergestelltes, Polymerisat ist. Als unterste Schicht des optisch wirksamen Mehrschichtsystem ist eine auf die Zwischenschicht aufgetragene metallische, insbesondere aus Aluminium bestehende, Schicht vorgesehen. Silber ist als Konstituent dieser Schicht in der WO 99/26088 A1 nicht genannt. Auch wird die Problematik einer aus der Reflexionsschicht heraus erfolgenden Diffusion nicht thematisiert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein in technologisch vergleichsweise mit verringertem Aufwand herstellbares Verbundmaterial der eingangs beschriebenen Art mit hoher Reflektivität und daher einer besonderen Eignung für Reflexionssysteme zu schaffen, das langzeitlich, insbesondere bei gegenüber der Raumtemperatur (20°C) erhöhter Temperatur, eine verringerte Einbuße des Licht-Gesamtreflexionsgrades aufweist und eine mechanisch hoch belastbare, d. h. insbesondere abrasionsresistente, Oberfläche aufweist. Außerdem soll durch die Erfindung ein entsprechendes Herstellungsverfahren bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß für das Verbundmaterial dadurch gelöst, dass die Zwischenschicht einen organischen schichtbildenden Lack umfasst oder vollständig aus einem derartigen Lack gebildet ist, welcher durch eine ionische Photopolymerisation und Vernetzung ausgehärtet ist.
Für das Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zwischenschicht zumindest mit einer oberen Teilschicht durch Auftragung eines organischen Lackes gebildet wird, welcher nach der Auftragung durch eine ionische Photopolymerisation und Vernetzung ausgehärtet wird.
Durch die erfindungsgemäß ausgebildete, mit Vorteil porenfrei herstellbare, Zwischenschicht ist eine Diffusionsbarriere gebildet, durch welche eine Wanderung von Silberteilchen – insbesondere wird eine Wanderung von Silberionen angenommen – in Richtung auf den Träger hin verhindert bzw. langzeitlich und auch bei erhöhter Temperatur zumindest weitestgehend unterbunden werden kann. Auch kann zwischen der Silberschicht und dem Aluminiumträger kein korrosionsfördernd wirkendes Lokalelement entstehen, so dass der Licht-Gesamtreflexionsgrad langzeitlich stabil bleibt. Der Lack, welcher durch Eintauchen, wie durch eine Elektrotauchlackierung, durch Aufpinseln, Aufwalzen, Schleudern, Spritzen, insbesondere in einem Banddurchlaufverfahren, aufgebracht werden kann, zeigt dabei eine ausgezeichnete Haftung auf dem Träger.
Hinsichtlich der Polymerbildung aus Monomeren erfolgt bekanntermaßen – auch für Lacke – eine Differenzierung nach der Herstellung entsprechend unterschiedlichen Reaktionsmechanismen. Jeder Reaktionsmechanismus hat dabei seine eigene Spezifik und führt zu unterschiedlichen Produktqualitäten. Einer dieser Reaktionsmechanismen ist neben der Polykondensation und der Polyaddition die Polymerisation. Entsprechend der klassischen, engeren Definition, von der im Rahmen dieser Anmeldung ausgegangen wird, ist eine Polymerisation eine chemische Reaktion, bei der fortlaufend Monomere an ein wachsendes Polymer angegliedert werden, wobei sich hochmolekulare Ketten bilden. Diese können dabei oder anschließend zur Bildung eines Elastomers oder eines Duromers auch mehr oder weniger miteinander vernetzt werden. Entsprechend der dabei zugrunde zu legenden Reaktionskinetik unterscheidet man zwischen einer radikalischen und einer ionischen Polymerisation, wobei die Letztere wiederum – je nachdem, ob positiv oder negativ geladene Ionen den Kettenstart auslösen – in eine kationische Polymerisation und eine anionische Polymerisation unterteilt wird. Des Weiteren ist eine koordinative Kettenpolymerisation bekannt. Auch kommen neben diesen genannten Grundformen sogenannte duale Systeme zum Einsatz, bei denen unterschiedliche Reaktionsmechanismen nebeneinander ablaufen können.
Die Erfindung sieht eine ionische, vorzugsweise eine kationische, Polymerisation vor, die gegenüber einer radikalischen Polymerisation, welche in der WO 99/26088 A1 erwähnt wird, im Hinblick auf die zu lösende Aufgabe den Vorteil aufweist, dass dabei keine Abbruchreaktion auftritt, wie sie bei der radikalischen Polymerisation vorkommt. Man spricht diesbezüglich von einer sogenannten „lebenden Polymerisation”. Unter den „lebenden Bedingungen”, bei denen die jeweils wachsenden Ketten Ionen sind, ist vorteilhafterweise eine Einstellung von Molmassen mit enger Verteilung möglich. Auch lassen sich unter diesen Voraussetzungen klar definierte, anwendungstechnisch günstige Polymerstrukturen, wie zum Beispiel Blockcopolymere mit bestimmten Sequenzlängen, erzeugen. Eine niedrige Volumenkontraktion des Lackes bei der Polymerisation und eine vergleichsweise höhere Haftung auf dem Träger stellen dabei weitere Vorteile von ionisch härtenden Systemen gegenüber der radikalischen Polymerisation dar.
Erfindungsgemäß handelt es sich gleichzeitig auch um eine Photopolymerisation, d. h. um eine durch photochemische Anregung initiierte ionische Polymerisation. Hierbei aktiviert Strahlungsenergie, welche durch die Wellenlänge der eingesetzten Strahlung bestimmt wird, einen Photoinitiator oder Starter im Lack, der die Polymerisation in Gang setzt, so dass dann das Monomer der organischen Phase in ein Polymer überführt wird. Der Initiator generiert die Ionen, welche zur Polymerisation führen. Zur Härtung, die mit einer Vernetzung verbunden ist, können dabei insbesondere UV-, IR-, Elektronen-, und/oder Laserstrahlung sowie auch Licht aus LED-Quellen eingesetzt werden, wobei die Härtung auch bei gegenüber der Raumtemperatur erhöhter Temperatur durchgeführt werden kann. Vorteilhaft, weil energie-ökonomischer, ist allerdings eine Härtung bei Raumtemperatur.
Ein Vorteil der Photopolymerisation ist – bei technologisch bzw. apparativ vergleichsweise wenig aufwändiger Verfahrensführung – ein hoher erzielbarer Polymerisationsgrad, wobei kein Monomer mehr in der Zwischenschicht verbleibt, was u. a. eine hohe Abrasionsstabilität bewirkt. Durch gezielten Strahlungseinsatz kann das Aushärten gesteuert werden, wobei vorteilhafterweise eine schnelle Fixierung, eine Härtung ohne Wärmeeintrag, kurze Reaktionszeiten bis zu einer Anfangshärtung, der Einsatz von Ein-Komponenten-Systemen und eine UV-Härtung möglich sind.
Durch eine geeignete Wahl der Mischung und/oder des Auftragsverfahrens und/oder der Aushärtungsparameter lässt sich eine geringe oder nahezu vollständige Einebnung der Trägeroberfläche einstellen, so dass eine ebene Oberfläche mit minimaler Rautiefe oder – wenn gewünscht – auch eine solche mit einer gewollten welligen bzw. rauen Struktur entsteht. Dem Lack kommt damit hinsichtlich seines Einflusses auf die Reflexion die gleiche Bedeutung zu, wie den Walzoberflächen der bekannten Aluminiumbänder. Ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung ist somit die Möglichkeit der Verwendung eines preiswerten metallischen Trägers, der aus einfachem, technisch gewalztem Aluminium bestehen kann. Die bei diesem Material bestehende Oberflächenrauheit spielt keine Rolle mehr, da die Oberflächenstruktur des erfindungsgemäßen Verbundmaterials in der Hauptsache durch die Zwischenschicht bestimmt wird. Der Träger kann somit bei beliebiger Topographie eine Oberflächenrauheit (arithmetischer Mittenrauhwert Ra) im Bereich von beispielsweise 0,01 μm bis 5 μm und bevorzugt im Bereich von 0,01 μm bis 0,5 μm aufweisen. Was unter Oberflächenrauheit zu verstehen ist, geht dabei aus wenigstens einer der derzeit geltenden DIN-Vorschriften 4761 bis 4768 hervor. Die Dicke der Zwischenschicht kann mit Vorteil an die Rauheit des Trägermaterials angepasst werden, wobei insbesondere eine Dicke des Lackes – verstanden als Trockenschichtdicke nach der Lackaushärtung – im Bereich von 1 μm bis 15 μm als optimal angesehen wird. Durch den guten Lackverlauf, der eine einebnende Wirkung hat, kann auf der Oberfläche der Zwischenschicht problemlos ein arithmetischer Mittenrauhwert Ra im Bereich von weniger als 0,02 μm, insbesondere von weniger als 0,01 μm, eingestellt werden. Dies führt im Verbundmaterial zu einer hohen gerichteten Reflexion.
Vorteilhafterweise kann der gesamte Herstellungsprozess des erfindungsgemäßen Verbundmaterials in einem kontinuierlichen Prozess erfolgen. Das optische Mehrschichtsystem und die Schutzschicht können im kontinuierlichen Vakuum-Bandbeschichtungsprozess auf der Zwischenschicht aufgebracht werden, wobei auch der Lack in der Zwischenschicht in einem Band- oder Durchlaufverfahren, auch Coil-Coating-Verfahren genannt, aufgebracht und vernetzt werden kann. Die gebildeten Lackschichten zeichnen sich durch eine hohe Kratzfestigkeit, Dehnbarkeit und Unempfindlichkeit gegenüber korrosiven Einflüssen aus. Im Hinblick auf eine nach dem Aufbringen der Zwischenschicht erfolgende Vakuumbeschichtung ist es vorteilhaft, einen Lack einzusetzen, der nach dem Aushärten eine Ausgasrate von weniger als 10^–4 mbar I s^–1 m^–2 besitzt.
Die Zwischenschicht kann vorzugsweise durch unter der Wirkung einer UV-Bestrahlung auf dem Wege einer – wie bereits erwähnt – kationisch ablaufenden Photopolymerisation des zur der Bildung der Schicht eingesetzten Lackes und durch dessen Aushärtung erzeugt sein. Bei der kationischen Härtung ist als weiterer Vorteil die Unempfindlichkeit gegenüber Sauerstoff hervorzuheben, wodurch hohe Reaktionsgeschwindigkeiten unter normalen Luftbedingungen möglich sind. Feuchtigkeit und alkalische Einflüsse sollten jedoch vermieden werden.
In bevorzugter Ausführung der Erfindung kann der Lack der Zwischenschicht ein Epoxidharz, besonders bevorzugt ein zykloaliphatisches Epoxidharz, sein, wobei es sich bei einem derartigen Harz um einen Polyether mit in der Regel vorzugsweise zwei endständigen Epoxy-Gruppen handelt.
Die Epoxy-Gruppe – auch Epoxid-Gruppe, Epoxy-Ring oder Oxiran-Gruppe genannt – ist eine zyklische, organisch-chemische Atomgruppierung aus zwei Kohlenstoffatomen und einem Sauerstoffatom (Epoxy-Brücke), die eine so genannte Drei-Ringstruktur in Form eines zyklischen Ethers bilden. Die Epoxy-Gruppe wird bei der kationischen Polymerisation protoniert, was die Voraussetzung dafür bildet, dass aus dem Lack durch Kettenwachstum und vorteilhafterweise durch Vernetzung ein duroplastischer Kunststoff mit hoher mechanischer sowie Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit entsteht.
Die Epoxy-Gruppe ist eine funktionelle Gruppe, die als sehr reaktionsfreudig anzusehen ist, was insbesondere dazu führen kann, dass sich ihre Ringstruktur bei der Protonierung öffnet. Dies geschieht z. B. durch eine vorausgehende Photolyse von Iodoniumsalzen, insbesondere von Diaryljodoniumsalzen, wie Bis(dodecylphenyl)iodoniumhexafluoroantimonat, Bis-(4-methyl-phenyl)-iodoniumhexafluorophosphat, Bis-((C10-C14)-alkylphenyl)-iodoniumhexafluoroantimonat oder Bis-(4,4-dodecylphenyl)-iodoniumhexafluorophosphat, die die Erzeugung von starken Protonensäuren bewirkt. Das Säureproton öffnet den Epoxidring und startet das Kettenwachstum. Ist die Reaktion in Gang gebracht, kann sie ohne weitere Strahlenexposition im Dunkeln ablaufen. Diese – wie schon erwähnt – „lebende Polymerisation”, welche durch eine Wärmebehandlung noch weiter verbessert werden kann, bewirkt eine Nachhärtung, die zu Vorteilen in geringer bestrahlten und abgeschatteten Bereichen führt. Zur Verbesserung der Aktivität der Iodoniumsalze können Sensibilisatoren, wie z. B. Thioxanthon-Derivate, verwendet werden. Auch Sulfoniumsalze können vorteilhafterweise als Photoinitiatoren eingesetzt werden.
Zusammenfassend sind für derartige, photoinitiiert kationisch polymerisierte Epoxidharze als Vorteile ihre gute Beständigkeit gegen Umwelt- und Medien-Einflüsse, ihre hohe Temperaturstabilität aufgrund der hohen Glasübergangstemperatur und der Abwesenheit einer Erweichung, wie sie bei Thermomeren eintritt, ihre nach der Aushärtung trockene und klebfreie, für die Aufbringung des optisch wirksamen Mehrschichtsystem prädestinierende Oberfläche, ihr – mit kleiner als 2 bis 3 Prozent – geringer Schrumpf bei der Polymerisation und Vernetzung, ihre extreme Ionenreinheit mit bis zu unter 10 ppm liegenden Alkali- und Halogenidgehalten, sowie ihre variabel – von flexibel und weich mit hohen Bruchdehnungen bis hin zu hart und kratzfest – einstellbaren mechanischen Materialeigenschaften hervorzuheben.
Ähnliches ist auch für den erfindungsgemäß möglichen Einsatz von Oxetanen im Lack zu konstatieren, bei denen es sich um organische Verbindungen handelt, die eine heterozyklische Vier-Ringstruktur mit einem Sauerstoffatom im Ring aufweisen, also ebenfalls zu den zyklischen Ethern zählen. Auch der Einsatz von epoxidiertem Leinöl (ELO) und Vinylether im Lack erscheint möglich.
Eine besondere Eigenschaft der bevorzugt lösungsmittelfreien Polyether-Lacke ist ihre – bei einfacher Applikation – kurze Aushärtezeit, wobei hier zwischen einer Härtung zunächst bis zu einer sogenannten Handfestigkeit und dann bis zu einer sogenannten Endfestigkeit unterschieden werden kann. Die Handfestigkeit, welche durch die Einstellung einer nicht mehr klebenden Oberfläche gekennzeichnet ist, kann bereits nach 100 s bis 300 s erreicht werden, während es bis zu einer Einstellung der Endfestigkeit – bevorzugt ohne weiteren Energieeintrag – 25 Stunden bis 150 Stunden dauern kann.
Eine Beschichtung mit dem optisch wirksamen Mehrschichtsystem sollte insbesondere in dem Zeitraum der Nachhärtung, also in der Zeit zwischen der Einstellung der Handfestigkeit und der Einstellung der Endfestigkeit stattfinden, da während der in diesem Zeitraum noch nicht abgeschlossenen Nachvernetzung die Ausbildung einer hohen Haftfestigkeit zwischen dem Lack der Zwischenschicht und der darüber befindlichen Silber-Reflexionsschicht bzw. einer optional vorhandenen, beispielsweise aus TiO₂ bestehenden, Haftvermittlerschicht begünstigt ist. Durch Versuche konnte eine Ruhezeit zwischen der Lackierung und der Aufbringung des optisch wirksamen Mehrschichtsystems im Bereich von 15 bis 50 Stunden, insbesondere von 22 bis 26 Stunden, als optimal ermittelt werden.
Nach dem ersten Fick'schen Gesetz ist bei einer Diffusion die Teilchenstromdichte (Fluss) J (mol m^–2 s^–1) proportional zum Konzentrationsgradienten (Triebkraft) ∂c/∂x (mol·m^–4) entgegen der Diffusionsrichtung. J = –D ∂c / ∂x
Die Proportionalitätskonstante ist der Diffusionskoeffizient D (m² s^–1). Der Diffusionskoeffizient D ist somit ein Maß für die Beweglichkeit der Teilchen und lässt sich aus dem durchschnittlichen Quadrat der zurückgelegten Wegstrecke pro Zeit ermitteln. Für die Diffusion in Festkörpern sind Sprünge zwischen verschiedenen freien Plätzen erforderlich. Dabei müssen die Teilchen eine Energiebarriere E überwinden, was bei höherer Temperatur leichter möglich ist als bei niedrigerer. Dies wird beschrieben durch den Zusammenhang: D = D₀·exp(– E / R·T) mit

E: – Energiebarriere (in J·mol^–1)
R: – allgemeine Gaskonstante (in J·K^–1 mol^–1)
T: – Temperatur (in K).

Durch die erfindungsgemäße Zwischenschicht wird der Diffusionskoeffizient D des Silbers im Vergleich mit Eloxal-Schichten, herkömmlichen unspezifizierten Lacken sowie mit auf Silanen beruhenden Zwischenschichten abgesenkt. Die Verringerung des Diffusionskoeffizienten D ist dabei darauf zurückzuführen, dass die Energiebarriere E, welche die Silberteilchen in der Zwischenschicht zum Wechsel zwischen verschiedenen – im vorliegenden Fall durch die vorzugsweise duromere Lackmatrix gebildeten – freien Plätzen überwinden müssen, größer ist als die Energiebarriere E in einer Sol-Gel-Schicht, einer anodisch oxidierten Eloxalschicht oder einem anderen, herkömmlichen unspezifizierten Lack. Eine Teilchenwanderung nach unten – auf den Träger hin – wird somit im Sinne des ersten Diffusionsgesetzes inhibiert. Eine, insbesondere bei gegenüber Raumtemperatur erhöhter Temperatur unter Beachtung der oben angegebenen Beziehung erfolgende Alterung, die sich in einem Abfall der Licht-Gesamtreflexion äußert, wird dadurch mit Vorteil extremal verzögert.
Auf dem Träger kann sich dabei optional, wie dies von Miro^®-Silver her bekannt ist, auch eine anodisch oxidierte Schicht befinden, so dass die Zwischenschicht aus zwei Teilschichten gebildet ist, von denen zumindest die obere Teilschicht erfindungsgemäß ausgebildet ist. Die anodisch oxidierte Teilschicht kann dabei – auch, wenn sie nicht an der Oberfläche liegt – zusammen mit der Lackschicht, und mit einer optional auf der Zwischenschicht vorhandenen Haftvermittlerschicht zur Erhöhung der Haftung des Silbers sowie mit dem optischen Mehrschichtsystem von nicht unerheblicher Bedeutung für die Einstellung einer hohen Kratz- bzw. Wischfestigkeit sowie für die Korrosionsbeständigkeit des erfindungsgemäßen Verbundmaterials sein.
Durch den Aluminiumträger kann – gegebenenfalls auch für die Eloxalschicht, deren Dicke bevorzugt im Bereich von 0,01 μm bis 10,0 μm, bevorzugt im Bereich von 0,5 μm bis 2,0 μm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,7 μm bis 1,5 μm, liegen kann – eine ausgezeichnete Verformbarkeit gewährleistet werden, mit der das erfindungsgemäße Verbundmaterial Beanspruchungen von Weiterverarbeitern bei vorzunehmenden Formgebungsprozessen ohne Probleme widersteht. Hervorzuheben sind dabei auch die hohe Wärmeleitfähigkeit des Trägers sowie die Fähigkeit zu einer im solaren Wellenlängenbereich reflexionsfördernden bzw. der Anteile von diffuser und gerichteter Reflexion variablen Oberflächengestaltung, der die anderen Schichten dann im Relief folgen.
Das erfindungsgemäße Verbundmaterial kann eine Ausbildung als Coil – insbesondere mit einer Breite bis zu 1400 mm, vorzugsweise bis zu 1600 mm, aufweisen. Ein derartiges erfindungsgemäßes Reflektormaterial aus Aluminiumband ist dabei verformbar, ohne dass die optischen, mechanischen und chemischen Materialeigenschaften beeinträchtigt werden.
Um die Haftung der bei der Herstellung des Verbundmaterials auf dem Lack der Zwischenschicht abzuscheidenden Silberschicht zu verbessern, kann zweckmäßigerweise eine Haftvermittlerschicht vorgesehen sein. Dabei erscheinen oxidische Haftvermittler, wie vorzugsweise Al₂O₃, TiO₂ oder CrO_s, besonders geeignet, da sie eine geringe Reaktivität gegenüber dem Silber aufweisen, wobei s ein stöchiometrisches oder nichtstöchiometrisches Verhältnis bezeichnet. Die Schichtdicke der Haftvermittlerschicht kann dabei im Bereich von 1 nm bis 50 nm, bevorzugt im Bereich von 5 nm bis 25 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 10 nm bis 20 nm, liegen.
Die Dicke der Reflexionsschicht kann im Bereich von 30 nm bis 200 nm liegen. Dies sichert im Sinne der eingangs genannten physikalischen Zusammenhänge eine geringe Transmission und hohe Reflexion der elektromagnetischen Strahlung. Die Silberschicht kann – wie auch alle anderen beschriebenen Schichten – auch aus Teilschichten gebildet sein. Als bevorzugte Dicke der Silberschicht wird eine solche im Bereich von 40 nm bis 150 nm und als besonders bevorzugte Dicke eine solche im Bereich von 50 nm bis 100 nm angesehen.
Die Haftvermittlerschicht sowie die Schichten des optischen Mehrschichtsystems können Sputterschichten, insbesondere durch Reaktivsputtern erzeugte Schichten, CVD-(Chemical Vapor Deposition) oder PE-CVD-(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) Schichten oder durch Verdampfen, insbesondere durch Elektronenbombardement oder aus thermischen Quellen, erzeugte Schichten sein, so dass das gesamte auf der Zwischenschicht befindliche Mehrschichtsystem in prozesstechnisch optimaler Weise aus in Vakuumfolge, insbesondere in einem kontinuierlichen Verfahren, aufgetragenen Schichten besteht. Die genannten Verfahren gestatten es vorteilhafterweise dabei, ein stöchiometrisches oder nichtstöchiometrisches Verhältnis der schichtkonstituierenden Elemente zueinander jeweils innerhalb bestimmter Grenzen fließend zu variieren.
Auf diese Weise können beispielsweise auch die jeweiligen Brechungsindizes der beiden oberen Schichten, welche in ihrer Paarung ein Ansteigen der Reflexion bewirken, wenn die oberste Schicht einen höheren Brechungsindex als die Barunterliegende aufweist, gezielt eingestellt werden. Das Material der beiden über der Silberschicht liegenden Schichten kann chemisch der Gruppe der Metalloxide, -fluoride, -nitride oder -sulfide oder deren Mischungen zugehörig sein, wobei die Schichten unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen. So kann eine Differenz der Brechungsindizes – bezogen auf eine Wellenlänge von 550 nm – beispielsweise größer als 0,10, bevorzugt größer als 0,20, sein. Als Materialien der obersten, hochbrechenden Schicht können dabei insbesondere Ta₂O₅, Nb₂O₅, MoO₃ und ZrO₂ und als Materialien der darunter liegenden, niedriger brechenden Schicht Al₂O₃ und SiO₂ zur Anwendung kommen. Die jeweilige optische Dicke der oberen und der mittleren Schicht des optischen Schichtsystems sollte vorzugsweise – damit die Schichten als reflexionserhöhende Interferenzschichten wirken können – so bemessen sein, dass sie etwa ein Viertel der Mittenwellenlänge des Spektralbereiches der zu reflektierenden elektromagnetischen Strahlung beträgt.
Die obere, hochbrechende dielektrische Schicht kann insbesondere eine Dicke im Bereich von 30 nm bis 200 nm, bevorzugt im Bereich von 40 nm bis 100 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 45 nm bis 65 nm, aufweisen.
Die darunter liegende, niedriger brechende dielektrische Schicht kann insbesondere eine Dicke im Bereich von 30 nm bis 200 nm, bevorzugt im Bereich von 40 nm bis 100 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 50 nm bis 70 nm, aufweisen.
Zur Haftungsverbesserung auf der Silberschicht bzw. Verhinderung einer Delamination der niedrigbrechenden Schicht von der Silberschicht kann eine weitere Haftvermittlerschicht vorgesehen sein, die ebenfalls insbesondere oxidisch ist und vorzugsweise aus CrO_s bestehen kann. Die zweite Haftvermittlerschicht kann dabei eine Dicke aufweisen, die im gleichen Bereich liegt wie die der ersten Haftvermittlerschicht.
Über der hochbrechenden oberen Schicht des optischen Mehrschichtsystems kann als zusätzliche vierte Schicht auch noch, eine insbesondere siliciumoxidische Deckschicht angeordnet sein, die ein hohes Transmissionsvermögen aufweist und die mechanische und Korrosionsbeständigkeit verbessert. Eine hervorragende Haftung ist zu erreichen, wenn eine unmittelbar unter der Deckschicht liegende dielektrische Schicht eine in einem PVD-(Physical Vapor Deposition) Verfahren aufgebrachte Nb₂O₅ und Ta₂O₅-Schicht ist, wobei dies auch eine hohe Härte und Elastizität des erfindungsgemäßen Verbundmaterials fördert. Alternativ empfiehlt sich eine Titandioxidschicht. Die Deckschicht des optischen Mehrschichtsystems kann dabei mit Vorteil eine Mindestdicke von 3 nm aufweisen. Bei dieser Dicke besitzt die Schicht bereits eine ausreichende Effizienz, wobei Zeit-, Material- und Energieaufwand nur geringe Werte annehmen. Ein oberer Grenzwert der Schichtdicke liegt unter diesem Gesichtspunkt bei etwa 500 nm.
Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung enthalten.
Anhand eines durch die beiliegende Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.
Dabei zeigt die einzige 1 eine prinzipielle Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Verbundmaterial, wobei die darin enthaltenen Schichtdicken rein schematisch und nicht maßstabsgerecht dargestellt sind.
Die beschriebene Ausführung betrifft ein erfindungsgemäßes Verbundmaterial V mit einem hohen Reflexionsgrad, insbesondere im solaren Wellenlängenbereich. Es kann bevorzugt zur Reflexion optischer Strahlung – also elektromagnetischer Strahlung im Wellenlängenbereich von 100 nm bis 1 mm – eingesetzt werden.
Das Verbundmaterial V besteht aus einem, insbesondere verformungsfähigen, bandförmigen Träger 1 aus Aluminium, einer auf einer Seite A des Trägers 1 befindlichen Zwischenschicht 2 und einem auf die Zwischenschicht 2 aufgebrachten optisch wirksamen Mehrschichtsystem 3.
Ein nach DIN 5036, Teil 3 bestimmter Licht-Gesamtreflexionsgrad beträgt auf der Seite A des optischen Mehrschichtsystems 3 mehr als 90%, vorzugsweise mindestens 95%, besonders bevorzugt mindestens 97%.
Das Verbundmaterial V kann bevorzugt als Coil mit einer Breite bis zu 1600 mm, vorzugsweise von 1400 mm, und – einschließlich eventuell vorhandener Schichten auf seiner Rückseite B – mit einer Dicke D von etwa 0,2 mm bis 1,7 mm, vorzugsweise von etwa 0,3 bis 0,8 mm, besonders bevorzugt 0,5 mm bis 0,7 mm ausgebildet sein. Der Träger 1 allein kann dabei bevorzugt eine Dicke D1 im Bereich von 0,2 mm bis 0,6 mm besitzen.
Das Aluminium des Trägers 1 kann insbesondere eine höhere Reinheit als 99,0% aufweisen, wodurch seine Wärmeleitfähigkeit gefördert wird. Dadurch kann die Entstehung von Wärmepeaks verhindert und somit der Diffusionskoeffizient klein gehalten werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Träger 1 aber auch um ein bandförmiges Aluminiumblech Al 98,3 (Reinheit 98,3 Prozent) mit einer Dicke D1 von 0,5 mm handeln. Die Mindestdicke D1 eines solchen Bleches kann bei 100 μm liegen, während die obere Grenze – der Dicke D1 etwa bei 1,5 mm liegen kann. Es ist auch möglich, als Träger 1 Aluminiumlegierungen, wie beispielsweise eine AlMg-Legierung, einzusetzen.
Die Zwischenschicht 2 besteht im dargestellten Fall aus zwei Teilschichten 8a, 8b. Die obere Teilschicht 8a besteht erfindungsgemäß vollständig aus einem organischen schichtbildenden Lack, welcher durch eine ionische Photopolymerisation und Vernetzung ausgehärtet ist, und kann eine Dicke D8a im Bereich von 1 μm bis 15 μm aufweisen. Die untere Teilschicht 8b ist aus anodisch oxidiertem Aluminium des Trägermaterials gebildet und kann eine Dicke D8b im Bereich von 10 nm bis 10,0 μm, vorzugsweise im Bereich von 500 nm bis 2,0 μm, besonders bevorzugt im Bereich von 700 nm bis 1,5 μm, aufweisen. Sie kann auf nasschemischem Weg erzeugt werden, wobei die Poren der Aluminiumoxidschicht in der letzten Phase der Prozesskette weitestgehend durch eine Heißverdichtung verschlossen werden können.
Hierbei ist es bevorzugt, dass die Oberfläche der Zwischenschicht 2 (Lack-Teilschicht 8a) einen arithmetischen Mittenrauhwert R_a im Bereich von weniger als 0,05 μm, insbesondere von weniger als 0,01 μm, besonders bevorzugt von weniger als 0,005 μm, aufweist. Dies dient bei Vorliegen des vorstehend genannten hohen Licht-Gesamtreflexionsgrades zur Einstellung eines nach DIN 5036 bestimmten, minimalen, diffusen Licht-Reflexionsgrades. Ist ein höherer diffuser Licht-Reflexionsgrad gefordert, kann die Rauheit entsprechend erhöht werden.
Das optische Mehrschichtsystem 3 umfasst mindestens drei Schichten 4, 5, 6 wobei die oberen Schichten 4, 5 dielektrische und/oder oxidische Schichten sind, und die unterste Schicht 6 eine metallische, aus Silber bestehende, Schicht ist, welche eine Reflexionsschicht 6 bildet. Die jeweilige optische Dicke D4, D5 der oberen und der mittleren Schicht 4, 5 des optischen Schichtsystems 3 sollte – damit die Schichten 4, 5 als reflexionserhöhende Interferenzschichten wirken können – so bemessen sein, dass sie etwa ein Viertel der Mittenwellenlänge des Spektralbereiches der zu reflektierenden elektromagnetischen Strahlung beträgt. Die Dicke D6 der Reflexionsschicht 6 kann bevorzugt im Bereich von 40 nm bis 150 nm liegen.
Auf der oberen Schicht 4 des optischen Mehrschichtsystems 3 ist in der dargestellten Ausführung eine optional vorhandene siliciumoxidische Deckschicht 7 mit einer Dicke D7 aufgetragen. Das optische Mehrschichtsystem 3 – einschließlich der Deckschicht 7 – kann in technologisch vorteilhafter Weise unter Anwendung eines kontinuierlichen Vakuum-Bandbeschichtungsprozesses appliziert werden.
Um bei einem Langzeiteinsatz des erfindungsgemäßen Verbundmaterials und/oder bei erhöhter Temperatur eine verringerte Einbuße des Licht-Gesamtreflexionsgrades zu erreichen, also den Alterungsprozess zu verlangsamen, umfasst die Zwischenschicht 2 erfindungsgemäß den organischen schichtbildenden Lack oder ist vollständig aus einem derartigen Lack gebildet, wenn keine weitere Teilschicht 8b in der Zwischenschicht 2 vorhanden ist. Der organische Lack, vorzugsweise ein zykloaliphatischer oder -aromatischer Ether, insbesondere ein Epoxylack, ist vorzugsweise durch eine kationische Photopolymerisation und Vernetzung ausgehärtet, wobei die Reaktion nach dem folgenden Mechanismus abläuft:

1. Säurebildung unter UV-Bestrahlung kationischer Photoinitiator + „Säure-Anion” → Säure + Rest
2. Kettenstart-Reaktion Epoxymonomer + Säure → „Epoxymonomer-Kation” + „Säure-Anion”
3. Polymerisation „Epoxymonomer-Kation” + Epoxymonomer + Epoxymonomer ... → Polymer

Als Photoinitiatoren können dabei – wie erwähnt – Sulfonium- oder Iodoniumsalze eingesetzt werden.
Als besonders geeignet erscheint ein UV-härtbarer zykloaliphatischer Epoxylack, der mit dem Photoinitiator ein 100-%-System (1-K-System) bildet und der nach der UV-Exposition bei Raumtemperatur nachvernetzt. Für die Bestrahlung eines derartigen Lackes wurden Quecksilber-Mitteldruckstrahler mit einer Leistung im Bereich von 150 bis 250 W/cm eingesetzt, wobei die eingetragene UVA-Dosis im Bereich von 500 bis 1000 mJ/cm² lag. Bei einer sich ausbildenden Schichtdicke D8a der Lackschicht 8a im Bereich von 1 μm bis 15 μm war das aus Träger 1 und Zwischenschicht 2 gebildete Zwischenprodukt 1/2 nach der anfänglichen UV-Härtung ohne Rissbildung und/oder Enthaftung zu einem Coil aufwickelbar, wobei in diesem Zustand die Nachvernetzung erfolgte. Die maximale Endhärte trat nach einer Woche ein.
Die Komplettierung des Zwischenprodukts 1/2 zum finalen Verbundmaterial V, also die Auftragung des optisch wirksamen Mehrschichtsystems 3, erfolgte in diesem Zeitraum der Nachhärtung durch eine PVD-Beschichtung, konkret innerhalb von 24 Stunden nach der Lackauftragung und Bestrahlung, wodurch eine hohe Haftfestigkeit zwischen der Zwischenschicht 2 und dem optisch wirksamen Mehrschichtsystem 3 erzielt werden konnte. Die Reflexionsschicht 6 wurde dabei über eine Haftvermittlerschicht 9 an die Zwischenschicht 2 angebunden.
Die Haftvermittlerschicht 9 ist vorgesehen, um die Adhäsion der aus Silber bestehenden Reflexionsschicht 6 auf der Zwischenschicht 2 zusätzlich zu erhöhen. Als geeignete Schichtmaterialien sind dabei insbesondere oxidische Haftvermittler, wie vorzugsweise Al₂O₃, TiO₂ oder CrO_s, anzusehen, wobei s ein stöchiometrisches oder nichtstöchiometrisches Verhältnis bezeichnet und im Bereich 0 < s < 1,5 liegen sollte. Die Schichtdicke D9 der Haftvermittlerschicht kann dabei im Bereich von 1 nm bis 50 nm, bevorzugt im Bereich von 5 nm bis 25 nm, liegen. Als besonders bevorzugt wird ein Bereich zwischen 10 nm bis 20 nm angesehen.
Zur Haftungsverbesserung und Verhinderung einer Delamination der niedriger brechenden Schicht 5 auf bzw. von der Silberschicht 6 kann – wie dargestellt – eine weitere Haftvermittlerschicht 10 vorgesehen sein, die ebenfalls insbesondere oxidisch ist und vorzugsweise aus CrO_s bestehen kann. Die zweite Haftvermittlerschicht 10, welche aufgrund ihrer Lage dem optischen Mehrschichtsystem 3 zuzuordnen ist, kann dabei eine Dicke D10 aufweisen, die im gleichen Bereich liegt wie die der ersten Haftvermittlerschicht 9. Von den chromoxidischen, insbesondere gegenüber dreiwertigem Chrom unterstöchiometrischen CrO_s-Verbindungen, ist eine lichtabsorptive Wirkung bekannt. Jedoch mindert diese Wirkung den hohen Licht-Gesamtreflexionsgrad insbesondere dann nur marginal, wenn Dicke D10 der zweiten Haftvermittlerschicht 10 in einem Vorzugsbereich von 5 nm bis 25 nm liegt.
Die Haftvermittlerschichten 9, 10 können – wie die Schichten 4, 5, 6 des optischen Mehrschichtsystems – Sputterschichten, insbesondere durch Reaktivsputtern erzeugte Schichten, CVD- oder PE-CVD-Schichten oder durch Verdampfen, insbesondere durch Elektronenbombardement oder aus thermischen Quellen, erzeugte Schichten sein, so dass das gesamte auf der Zwischenschicht 2 befindliche Mehrschichtsystem aus in Vakuumfolge, insbesondere in einem kontinuierlichen Verfahren, aufgetragenen Schichten besteht.
Zu einem hohen Kratzschutz tragen alle Schichten bzw. Teilschichten des erfindungsgemäßen Verbundmaterials V sowie die hohe Adhäsion zwischen ihnen bei. Insbesondere leisten in einem synergistischen Zusammenwirken dazu sowohl die vergleichsweise dickere und härtere Lackschicht 8a – falls vorhanden – die Eloxalschicht 8b, als auch die darüber liegenden, vergleichsweise dünneren und weniger harten dielektrischen Schichten einen Beitrag.
Die erfindungsgemäß erzielbare Eigenschaftsverbesserung drückte sich insbesondere darin aus, dass folgende Belastungstests bestanden wurden:

– 1008 h QUV-B-Belastung (8 h Bestrahlung bei 70°C/313 nm/0,48 W/m²; 4 h Kondensation bei 50°C)
– 72 h UV-A/B-Belastung bei 150°C,
– 1008 h Temperaturbelastung bei 80°C,
– 72 h Temperaturbelastung bei 150°C,
– 72 h Temperaturbelastung bei 200°C,
– 72 h Temperaturbelastung bei 250°C.

Als Kriterium für ein Bestehen des Tests galt jeweils, dass am Verbundmaterial V keine schwarzen Flecken, keine Eintrübung und keine Enthaltung beim Abzug mit einem Klebeband (z. B. Scotch Tape 600) auftraten.
Der Fachmann kann die Erfindung durch zusätzliche vorteilhafte Maßnahmen ergänzen, ohne dass der Rahmen der Erfindung verlassen wird. So kann – wie ebenfalls zeichnerisch dargestellt – auf der dem optischen Mehrschichtsystem 3 abgewandten Seite B, insbesondere auf dem Träger 1, der optional auch auf dieser Seite eine anodisch oxidierte Schicht 11 aufweisen kann, zusätzlich eine Dekorativschicht 12 aufgebracht sein. Diese Dekorativschicht 12 kann beispielsweise eine metallische oder aus Titannitrid oder anderen geeigneten Materialien, mit denen auch neben einem Glanz eine bestimmte Färbung verliehen werden kann, bestehende Spiegelschicht sein. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn aus dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial V Reflektorkörper für Leuchten gefertigt werden sollen.
Ein weiterer bevorzugter Anwendungsfall ist die Platzierung von LED-Leuchtquellen, z. B. in Form eines Chips, auf der Oberfläche des erfindungsgemäßen Verbundmaterials V. Zu diesbezüglich weiteren möglichen Einzelheiten wird exemplarisch in vollem Umfang auf die DE 10 2012 108 719 A1 verwiesen.
Schließlich eignet sich das erfindungsgemäße Verbundmaterial V aufgrund seiner langzeitlich beständigen hohen Licht-Gesamtreflexion hervorragend zum Einsatz in Solaranlagen, die in Glashäusern installiert sind und Sonnenlicht zur Wärmeerzeugung konzentrieren, wie dies beispielsweise in der US 8 915 244 B2 beschrieben ist. Auch hier wird zu diesbezüglich weiteren möglichen Einzelheiten in vollem Umfang auf das genannte Dokument verwiesen.
In dem optischen Mehrschichtsystem 3 können über der Reflexionsschicht 6 nicht nur ein Paar von oberen dielektrischen und/oder oxidischen Schichten 4, 5, sondern auch mehrere derartige Paare angeordnet sein, wodurch die Reflektivität des erfindungsgemäßen Verbundmaterials V noch weiter verstärkt werden kann. Die optional vorhandene Haftvermittlerschicht 10 kann dabei mit Vorteil Bestandteil eines solchen Schichtpaares sein, wobei eine darin über ihr liegende Schicht einen entsprechend höheren Brechungsindex aufweisen sollte.
Die Erfindung umfasst auch eine anionische Photopolymerisation, durch welche insbesondere Methacrylate und Acrylate zu einem für die Ausbildung der Zwischenschicht geeigneten organischen Lack umgesetzt werden können.
Die Erfindung ist nicht auf die im Anspruch 1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein erster Formulierungsversuch für eine Erfindung zu verstehen.
Bezugszeichenliste

1: Träger
2: Zwischenschicht
3: optisches Mehrschichtsystem
4: obere dielektrische Schicht von 3
5: mittlere (untere dielektrische) Schicht von 3
6: Reflexionsschicht von 3
7: Deckschicht
8a: erste Teilschicht von 2 (Lackschicht)
8b: zweite Teilschicht von 2 (Eloxalschicht)
9: (erste) Haftvermittlerschicht zwischen 6 und 8
10: (zweite) Haftvermittlerschicht zwischen 5 und 6
11: anodisch oxidierte Schicht auf B
12: Dekorativschicht
A: Oberseite von 1
B: Unterseite von 1
D: (Gesamt-)Dicke von V
D1: Dicke von 1
D2: Dicke von 2
D4: Dicke von 4
D5: Dicke von 5
D6: Dicke von 6
D7: Dicke von 7
D8a: Dicke von 8a
D8b: Dicke von 8b
D9: Dicke von 9
D10: Dicke von 10
V: Verbundmaterial

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 00/29784 A1 [0007, 0007]
WO 99/26088 A1 [0008, 0008, 0014]
DE 102012108719 A1 [0064]
US 8915244 B2 [0065]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

”elektrowärme international” 53 (1995) B 4-November, S. B 215–B 223 [0004]
DIN 5036 [0006]
DIN-Vorschriften 4761 bis 4768 [0017]
DIN 5036 [0046]
DIN 5036 [0050]

Claims

Reflektierendes Verbundmaterial (V) mit einem aus Aluminium bestehenden Träger (1), mit einer auf einer Seite (A) auf dem Träger (1) befindlichen Zwischenschicht (2) aus einem Lack und mit einem über der Zwischenschicht (2) aufgebrachten optisch wirksamen Mehrschichtsystem (3), welches aus mindestens drei Schichten besteht, wobei die oberen Schichten (7, 8) dielektrische und/oder oxidische Schichten sind, und die unterste Schicht (6) eine metallische, aus Silber bestehende Schicht ist, welche eine Reflexionsschicht (6) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (2) einen organischen schichtbildenden Lack umfasst oder vollständig aus einem derartigen Lack gebildet ist, welcher durch eine ionische Photopolymerisation und Vernetzung ausgehärtet ist.
Verbundmaterial (V) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der organische Lack der Zwischenschicht (2) durch eine kationische Photopolymerisation unter der Wirkung einer UV-Bestrahlung ausgehärtet ist.
Verbundmaterial (V) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der organische Lack der Zwischenschicht (2) aus einem lösungsmittelfreien Einkomponenten-System gebildet ist.
Verbundmaterial (V) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der organische Lack der Zwischenschicht (2) ein zykloaliphatischer oder -aromatischer Ether, insbesondere ein Epoxylack ist, der einen Photoinitiator enthält.
Verbundmaterial (V) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Photoinitiator ein Sulfoniumsalz oder ein Iodoniumsalz, insbesondere ein Diaryljodoniumsalz, vorzugsweise mit einem zugesetzten Sensibilisator, wie einem Thioxanthon-Derivat, ist.
Verbundmaterial (V) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der organische Lack der Zwischenschicht (2) nach seiner Aushärtung eine Ausgasrate von weniger als 10^–4 mbar I s^–1 m^–2 besitzt.
Verbundmaterial (V) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke des Lackes in der Zwischenschicht (2) im Bereich von 1 μm bis 15 μm liegt.
Verbundmaterial (V) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschicht (6) über eine Haftvermittlerschicht (9) an die Zwischenschicht (2) angebunden ist.
Verbundmaterial (V) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (2) aus mehreren Teilschichten (8a, 8b), insbesondere aus zwei Teilschichten (8a, 8b) gebildet ist, von denen die obere Teilschicht (8a) aus dem organischen Lack besteht, welcher durch eine ionische Photopolymerisation und Vernetzung ausgehärtet ist, und die untere Teilschicht (8b) insbesondere aus anodisch oxidiertem Aluminium des Trägers (1) besteht.
Verbundmaterial (V) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die obere dielektrische und/oder oxidische Schicht (4) des optischen Mehrschichtsystems (3) eine höher brechende Schicht ist als die untere dielektrische und/oder oxidische Schicht (5) des optischen Mehrschichtsystems (3), wobei die obere Schicht (4) vorzugsweise aus Ta₂O₅, Nb₂O₅, MoO₃ und/oder ZrO₂, und die untere Schicht (5) vorzugsweise aus Al₂O₃ und/oder SiO₂ besteht.
Verbundmaterial (V) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der untersten dielektrischen und/oder oxidischen Schicht (5) des optischen Mehrschichtsystems (3) und der Reflexionsschicht (6) eine weitere Haftvermittlerschicht (10) angeordnet ist.
Verbundmaterial (V) nach Anspruch 8 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht(en) (9, 10) (eine) oxidische Schicht(en) ist/sind.
Verbundmaterial (V) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht(en) (9, 10) aus Al₂O₃, TiO₂ und/oder CrO_s gebildet ist/sind, wobei s ein stöchiometrisches oder nichtstöchiometrisches Verhältnis bezeichnet und im Bereich 0 < s < 1,5 liegt.
Verbundmaterial (V) nach einem der Ansprüche 8 oder 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftvermittlerschicht(en) (9, 10) jeweils eine Dicke (D9, D10) im Bereich von 1 nm bis 50 nm, bevorzugt im Bereich von 5 nm bis 25 nm, besonders bevorzugt im Bereich 10 nm bis 20 nm, aufweis(t)/(en).
Verbundmaterial (V) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (D6) der Reflexionsschicht (6) im Bereich von 30 nm bis 200 nm, bevorzugt im Bereich von 40 nm bis 150 nm, besonders bevorzugt im Bereich 50 nm bis 100 nm, liegt.
Verbundmaterial (V) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass auf das optische Mehrschichtsystem (3) eine siliciumoxidische Schicht (7) aufgebracht ist.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrischen und/oder oxidischen Schichten (4, 5) des optischen Mehrschichtsystems (3) jeweils eine Dicke (D4, D₅) im Bereich von 30 nm bis 200 nm, bevorzugt im Bereich von 40 nm bis 100 nm, aufweisen.
Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrischen und/oder oxidischen Schichten (4, 5) des optischen Mehrschichtsystems (3) jeweils eine Dicke (D4, D₅) aufweisen, die ein Viertel der Mittenwellenlänge des Spektralbereiches der zu reflektierenden elektromagnetischen Strahlung beträgt.
Verbundmaterial (V) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Zwischenschicht (2) einen arithmetischen Mittenrauhwert (R_a) im Bereich von weniger als 0,02 μm, insbesondere von weniger als 0,01 μm, aufweist.
Verbundmaterial (V) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Aluminium des Trägers (1) eine höhere Reinheit als 99,0% aufweist.
Verbundmaterial (V) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, gekennzeichnet durch eine Ausbildung als Coil mit einer Breite bis zu 1600 mm, vorzugsweise von 1250 mm, und mit einer Dicke (D) von etwa 0,1 bis 1,5 mm, vorzugsweise von etwa 0,2 bis 0,8 mm.
Verbundmaterial (V) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass ein nach DIN 5036, Teil 3 bestimmter Licht-Gesamtreflexionsgrad auf der Seite (A) des optischen Mehrschichtsystems (3) größer ist als 97% und vorzugsweise mindestens 98% beträgt.