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Die Erfindung betrifft eine Spiegelplattenanordnung bestehend aus einer biegesteifen Trägerplatte und einer auf der Trägerplatte aufgeklebten Spiegelschicht.
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Die
EP 3 121 005 A1 beschreibt eine Hochglanzoberflächendekorfolie und eine damit ausgestattete Hochglanzoberflächendekorplatte. Es ist herauszustellen, dass es sich hierbei um eine sehr dünne Glanzoberflächendekorfolie handelt, die in dieser Schrift vielfältigen Untersuchungen ausgesetzt ist. Diese besondere Oberflächendekorfolie kann dann auf eine Grundplatte mittels einer Klebeschicht aufkaschiert werden. Weder die Grundplatte noch die Klebeschicht werden im Zusammenhang mit der Hochglanzoberflächendekorfolie hinsichtlich ihrer Eigenschaften für die Außenanwendung näher untersucht. In den Beispielen werden Klebstoffe auf Ethylen-Vinylacetat-Basis und eine MDF-Platte als Grundplatte aufgeführt. Ferner wird hinsichtlich der industriellen Anwendbarkeit ausgeführt, dass die Grundplatte eine Metallplatte, eine anorganische Platte, beispielsweise Gipskarton, eine Holzplatte, beispielsweise MDF-Spannplatte und Sperrholz sein kann.
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Die
EP 3 072 000 A1 beschreibt einen mehrschichtigen Polymerreflektor als technischen Spiegel mit doppelt brechender Funktionalität, beispielsweise als sogenannter kalter Spiegel für Leuchten.
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Die
US 2015/0116853 A1 beschreibt einen flexiblen Sicherheitsspiegel mit einer flexiblen Trägerschicht. Insgesamt soll der Schichtaufbau eine flexible Struktur aus einer flexiblen transparenten Schicht und einer dahinterliegenden, reflektierenden Schicht, den eigentlichen Spiegel bilden, der auf der flexiblen Trägerschicht aufkaschiert ist. Diese flexible Struktur soll an Wänden innen und außen ansetzbar sein. Aufgrund der flexiblen Grundstruktur wird hier offensichtlich in Kauf genommen, dass das entstehende Spiegelbild in Abhängigkeit von den Unebenheiten der jeweiligen darunterliegenden Wand beeinträchtigt wird. Es wird auch beispielhaft auf eine Ausstattung eines Tanzschulraumes mit auf den Wänden aufgeklebten, flexiblen Spiegelstruktur verwiesen.
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Die
EP 2 796 904 A1 beschreibt einen Filmspiegel zur Sonnenlichtreflektion für eine Solarthermieanlage. Ebenso beschreibt die
EP 2 660 632 A1 einen entsprechenden funktionellen Spiegel für Solarthermieanlagen des gleichen Anmelders. Die Spiegel dienen der Umlenkung von Sonnenstrahlen, jedoch nicht zur möglichst realen Darstellung eines Spiegelbildes.
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Die
EP 2 555 021 A1 beschreibt einen Filmspiegel ebenfalls für die Solarstromerzeugung mit den vorgenannten Nachteilen. Gleiches gilt für die in der
EP 2 418 521 A2 beschriebene hochreflektierende Oberfläche auf Aluminiumbasis für Solarreflektoranwendungen.
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Die
US 2010/0245991 A1 beschreibt einen Spiegelfilm zur Sonnenlichtleitung, der besonders leicht und unzerbrechlich ist, wobei UV-Strahlung von einer äußeren Schicht reflektiert wird.
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Die
WO 2000/28853 A1 beschreibt einen flexiblen, aufrollbaren Spiegel der mittels einer Klebeschicht auf einem Untergrund befestigt werden kann.
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Bei der
DE 691 21 070 D1 geht es um metallisch spiegelnde Oberflächen als mehrschichtige Kunststoffelemente, die kein echtes Spiegelbild erzeugen.
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Ferner sind am Markt Aluminium-Wabenplatten des spanischen Herstellers Alucoil unter dem Handelsnamen „Alucoil Larcore A2 Mirror Architecture“ (www.alucoil.com) bekannt, die insbesondere zur Lichtreflektion in Solarfarmen eingesetzt werden, jedoch kein hochwertiges Spiegelbild liefern. Ebenfalls sind am Markt Aluminium-Verbundplatten unter dem Handelsnamen „ALUCOBOND naturAL Reflect“ des deutschen Herstellers 3A Composites GmbH mit ebenfalls nicht perfektem Spiegelbild bekannt, die für Fassaden eingesetzt werden. Mit „hochwertig bzw. perfekt“ wird ein Spiegelbild definiert, welches vom gespiegelten Original in der Landschaft bzw. im Garten nicht zu unterscheiden ist, wie dies bisher nur von anorganischen Glasspiegeln bekannt ist.
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Ferner sind am Markt unter dem Handelsnamen „Perspex Mirror“ von der 3A Composites GmbH, Alusingenplatz 1,
DE 78224 Singen Polymerplatten mit spiegelnder Oberfläche in Dicken von 1 bis 3mm verfügbar, die mit Industrieklebebändern beispielsweise auf Möbelfronten kaschiert werden. Ohne Kaschierung erzeugen diese Platten kein professionelles bzw. authentisches Spiegelbild, da ihre Durchbiegungen erheblich zu hoch bzw. die Planheit ihrer Oberfläche zu gering ist.
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Weiter ist aus der
US 2021/0229403 A1 eine Schaumkernverbundplatte als Spiegel bekannt, bei dem eine Kernschicht aus einem leichten Schaummaterial besteht, wobei auf der einen Oberfläche der Kernschicht die transparente Spiegelschicht und auf der anderen Seite eine rückseitige Schicht aufgeklebt sind, womit es eine klassische Verbundplatte ist.
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Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein System aus Trägerplatte, Kaschierung und Spiegelplatte anzugeben, welches ein hochwertiges Spiegelbild für den ganzjährigen Außeneinsatz unter allen klimatischen Bedingungen liefert.
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Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass die Spiegelschicht eine Spiegelplatte ist und dass zwischen der Spiegelplatte und der biegesteifen Trägerplatte eine Kompensationsschicht aus einem thermoplastischen Schaum aus PE und/oder PMMA, beidseitig klebend angeordnet ist. Damit wird ein qualitativ hochwertiges Spiegelbild von der Spiegelplatte erzeugt. Für die Aufkaschierung dieser Spiegelplatte auf der biegesteifen Trägerplatte ist die genannte Kompensationsschicht erforderlich, um aufgrund der in der Außenanwendung wechselnden Umgebungsbedingungen Kompensationsbewegungen zwischen der Spiegelschicht und der Trägerplatte zulassen zu können. Dabei erlaubt die Kompensationsschicht aus einem thermoplastischen Schaum aus PE und/oder PMMA Kompensationsbewegungen zwischen der Spiegelplatte und der Trägerplatte bis zum 2,5-fachen seiner eigenen Schichtdicke ablösungsfrei zu kompensieren. Diese Eigenschaft bleibt bei dem genannten thermoplastischen Schaum bei Außenanwendung mindestens fünf Jahre erhalten. Damit wird sichergestellt, dass nur geringe Schwund- und Dehnungskräfte auf den Sandwichverbund der Spiegelplattenanordnung ausgeübt werden. Entsprechend kann die für ein hochwertiges Spiegelbild erforderliche Planebenheit der Gesamtkonstruktion über den gesamten Zeitraum in allen Belastungsfällen, von beispielsweise - 40 ° C bis + 80 ° C gewährleistet werden. Neben den aus Temperatur- und Feuchtigkeitsänderungen resultierenden Schwund- und Dehnungskräften sind durch Windlast und mechanische Lasten erhebliche Biegesowie Torsionsmomente zur berücksichtigen, die auf die gesamte Spiegelplattenanordnung wirken.
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Wenn die Kompensationsschicht eine Dicke von 0,3 mm bis 4,0 mm aufweist und eine Schälfestigkeit von 20 N/25 mm bis 30 N/25 mm auf Stahl sowie eine Scherfestigkeit von 35 N/625 mm2 bis 50 N/625 mm2 auf Stahl hat, können die unterschiedlichen Schwund- bzw. Dehnungsbewegungen zwischen der Kunststoffspiegelplatte und der Trägerplatte aufgrund rheologischer Ausgleichsbewegungen ohne Delaminierung durch Kompensationsschicht ausgeglichen werden.
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Dadurch, dass die Spiegelplatte eine Aluminiumverbundplatte mit spiegelnder Oberfläche und einer Plattendicke von 1 bis 4 mm ist, wird eine Spiegelplatte in Form der Aluminiumverbundplatte mit spiegelnder Oberfläche bereitgestellt, die bereits für sich eine sehr ebene Spiegelfläche darstellt, die durch den Aufbau in der hier gegebenen Spiegelplattenanordnung zu einem perfekten Spiegelbild unabhängig von den wechselnden Umgebungsbedingungen im Außenbereich liefert.
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Wenn die Spiegelplatte eine 0,25 bis 1 mm starkes Aluminiumblech mit spiegelnder Oberfläche ist, wird ein besonders ebenes und hochwertiges Spiegelbild mittels des Aluminiumblechs mit spiegelnder Oberfläche geschaffen, das durch den Gesamtaufbau der Spiegelplattenanordnung unabhängig von den Umgebungsbedingungen ist.
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Dadurch, dass die Spiegelplatte eine Kunststoffspiegelplatte aus transparentem Poly(meth)acrylat, Polycarbonat, Polystyrol, PMMA oder einem Copolymer aus MMA und Styrol ist, wird alternativ als Kunststoffspiegelplatte ein ebenfalls qualitativ hochwertiges Spiegelbild erzeugt.
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Besonders bevorzugt ist die Kunststoffspiegelplatte eine 0,5 mm bis 3 mm starke Acrylglasspiegelplatte mit einseitiger metallischer Spiegelschicht. Derartige Acrylglasspiegelplatten mit einseitiger metallischer Spiegelschicht gibt es in der angegebenen Stärke von 0,5 mm bis 3 mm in hervorragender Spiegelbildqualität am Markt. Beispielsweise vom Hersteller Perspex International Ltd., England bzw. der 3A Composites GmbH, DE unter dem Handelsnamen „Perspex Mirror“. Diese transparenten Kunststoffplatten stellen sich im Außeneinsatz als besonders beständig heraus.
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Um eine ausreichende Planebenheit der gesamten Spiegelplattenanordnung sicherstellen zu können, hat die biegesteife Trägerplatte eine Biegesteifigkeit von größer 1000 kNcm2/m, bevorzugt größer 3000 kNcm2/m. Damit wird gewährleistet, dass eine Planebenheit für die Spiegelplattenanordnung bei Außenanwendung unter unterschiedlichen klimatischen Bedingungen eingehalten wird, wobei Plattenkrümmungen von weniger als 1 mm/m Plattenlänge auftreten können. Derartige Plattenkrümmungen sind kaum sichtbar und stören somit das gewünschte realitätsnahe Spiegelbild nicht.
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Beispielsweise kann die biegesteife Trägerplatte eine 1,5 mm bis 10 mm starke Aluminiumverbundplatte mit beidseitigen, 0,1 mm bis 1,0 mm starken Aluminium-Deckschichten und einer Mittellage sein. Derartige Aluminiumverbundplatten sind in unterschiedlichsten Konstellationen am Markt erhältlich.
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Bevorzugt besteht die Mittellage der Aluminiumverbundplatte aus einer Aluminiumwabenstruktur, aus einem Thermoplast, einem mineralisch gefüllten Thermoplast oder einem mit thermoplastischem Bindemittel versehenen mineralischem Füllstoff.
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Alternativ kann die biegesteife Trägerplatte eine Metall-Hartschaum-Sandwichplatte mit beidseitigen, 0,3 mm bis 1,5 mm starken Metall-Deckschichten und einer Mittellage aus PU- oder PS- Hartschaum sein.
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Weiter alternativ kann die biegesteife Trägerplatte eine Integral- oder Freischaumplatte aus PMMA mit einer Dicke von 10 mm bis 200 mm sein.
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Für besondere Anwendungen ist es möglich, dass beidseitig der Trägerplatte je eine Kunststoffspiegelplatte angeordnet sind, wobei damit einerseits eine symmetrische Verbundplattenanordnung angegeben wird, die hinsichtlich der Aufnahme von Schwund- und Dehnungskräften und somit der dauerhaften Planebenheit Vorteile gegenüber der einseitig ausgebildeten Spiegelplattenanordnung hat. Andererseits sollte aus Kostengründen die einseitig beschichtete Spiegelplattenanordnung der bevorzugte Normalfall sein. Ferner kann die beidseitig mit der Kunststoffspiegelplatte beschichtete Spiegelplattenanordnung für Anwendungsfälle, bei denen beidseitig ein hochwertiges Spiegelbild zur Verfügung gestellt werden soll, die richtige und dann auch wirtschaftliche Lösung sein.
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Um unerwünschte Krümmungen der Spiegelplattenanordnung auch beim bevorzugten unsymmetrischen Gesamtaufbau, also mit nur einseitig aufkaschierter Kunststoffspiegelplatte, zu vermeiden, weisen die Trägerplatte ein Schubmodul von größer 10 GPa, die Acrylglasspiegelplatte ein Schubmodul von 0,1 GPa bis 0,5 GPa und die Kompensationsschicht ein Schubmodul von ca. 0,0001 GPa auf.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung detailliert beschrieben.
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Darin zeigt:
- 1 einen Schnitt durch eine Spiegelplattenanordnung.
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In 1 ist ein Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Spiegelplattenanordnung dargestellt. Die Spiegelplattenanordnung weist eine Trägerplatte 1 auf, auf der mittels einer Kompensationsschicht 2 eine Spiegelplatte 3 aufkaschiert ist.
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Die Trägerplatte 1 ist eine Aluminiumverbundplatte bestehend aus zwei Aluminium-Deckschichten 11, 12 und einer Mittellage 13 aus einem Polymerhartschaum. Die als Verbundplatte ausgebildete Trägerplatte 1 weist eine Biegesteifigkeit ≥ 3000 kNcm2/m nach DIN 53293 auf. Beispielsweise weist die als Aluminiumverbundplatte ausgebildete Trägerplatte 1 eine Dicke von 10 mm auf. Die Aluminium-Deckschichten 11, 12 weisen eine Dicke von 0,1 bis 1 mm, hier 0,5 mm auf. Die Mittellage 13 kann auch aus anderen Kunststoffen, beispielsweise einem Thermoplast, einem mineralisch gefüllten Thermoplast oder einem mit thermoplastischem Bindemittel versehenen mineralischen Füllstoff bestehen. Damit kann auch Einfluss auf das Brandverhalten der gesamten Spiegelplattenanordnung genommen werden.
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Auf einer Seite der Trägerplatte 1, hier in 1 in Zeichenebene oben ist die Kompensationsschicht 2 bestehend aus einem thermoplastischen Schaum aus PE und/oder PMMA vollflächig aufgeklebt. Bevorzugt besteht die Kompensationsschicht 2 aus einschichtig extrudiertem thermoplastischem Schaum. Alternativ können auch mehrschichtige, doppelseitig adhäsiv klebende Verbindungsschichten verwendet werden. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen thermoplastischen Schaum mit beidseitigem Reinacrylatauftrag, der Kompensationsbewegungen zwischen der Spiegelplatte 3 und Trägerplatte 1 bis zum 2,5-fachen der Eigendicke ablösungsfrei kompensieren kann. Die Dicke der Kompensationsschicht beträgt im hier dargestellten Ausführungsbeispiel 2 mm, so dass Kompensationsbewegungen bis zu 5 mm von dieser Kompensationsschicht 2 aufgenommen werden können. Derartige Materialien für Kompensationsschichten sind beispielsweise von der Firma tesa SE, Deutschland am Markt verfügbar.
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Auf dieser Kompensationsschicht 2 ist die Kunststoffspiegelplatte 3, hier eine Acrylglasspiegelplatte vollflächig aufgeklebt. Die Acrylglasspiegelplatte weist eine 2 mm dicke, transparente PMMA-Platte auf, die an Ihrer Unterseite (in 1 in Zechenebene nach unten zeigend) eine einseitige metallische Spiegelschicht 31 mit einer rückseitigen Schutzlackierung aufweist.
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Die gesamte Spiegelplattenanordnung weist eine Biegesteifigkeit ≥ 3200 kNcm2/m und ein Widerstandsmoment ≥ 3,0 cm3/m nach DIN 53293 auf. Die lineare Krümmung konnte bei Temperaturwechsel zwischen - 40 ° C bis 80 ° C sowie bei Feuchtewechsel zwischen 0 bis 100 % relativer Feuchtigkeit auf kleiner als 1 mm/m bei freier, unbefestigter Positionierung der Spiegelplattenanordnung festgestellt werden.
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Diese hohe Biegesteifigkeit der Spiegelplattenanordnung von ≥ 3200 kNcm2/m ist zwingend für eine freie Montage erforderlich. Soll die Spiegelplattenanordnung an einer festen, planen Unterkonstruktion, beispielsweise an einer Gebäudewand montiert werden, können auch weniger biegesteife Trägerplatten, beispielsweise 3 mm oder 6 mm dünne Verbundplatten verwendet werden. Daraus hergestellte Spiegelplattenanordnungen zeigen zwar bei freier Handhabung lineare Krümmungen bis 10 mm/m, werden jedoch bei kraftschlüssiger Montage auf geeigneten Haltesystemen wieder perfekt dauerhaft planeben mit einwandfreiem Spiegelbild.
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Somit liefert die beschriebene Spiegelplattenanordnung eine für Baukonstruktionen geeignete Platte mit hochwertigem, verzerrungsfreiem Spiegelbild für Außenanwendungen, bei der die Flächenausdehnungen der Plattenmaterialien durch die Kompensationsschicht 2 und zum kleineren Teil durch die Kunststoffspiegelplatte 3 bei allen natürlich vorkommenden klimatischen Belastungsfällen im Außenbereich unter Einbeziehung kraftschlüssig wirkender Unterkonstruktionen aufgenommen und planeben bleiben. Dabei emittiert die Spiegelplattenanordnung bei Ballwurfbelastung keine losen oder herumfliegenden Splitter. Ferner kann die Spiegelplattenanordnung mit haushaltsüblichen Werkzeugen geschnitten, gebohrt und mit üblichen Befestigungsmitteln (Schrauben, Klebestoffe) an Unterkonstruktionen befestigt werden. Dabei bleibt das spezifische Gewicht deutlich unter dem vergleichbarer anorganischer Glasspiegel.
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Im Rahmen der für die Produktentwicklung erforderlichen Kaschiertests fiel überraschend auf, dass die verbleibende Plattenkrümmung der fertigen Spiegelplattenanordnungen auch bei unsymmetrischen Gesamtaufbau geringer war, als es beim Vergleich der schichtspezifischen Daten zu erwarten gewesen wäre. Ursächlich erzeugt werden diese positiven Effekte durch die Addition mehrerer einzelner rheologischer Materialeigenschaften die im Verbund der Spiegelplattenanordnung wirksam werden: So liegen die Schubmodule der Acrylglasspiegelplatte bei 0,17 GPa, das der biegesteifen Trägerplatte 1 bei 14 GPa und das der Kompensationsschicht 2 bei ca. 0,0001 GPa. Daraus folgt, dass eine etwaig auftretende Krümmung der fertigen Spiegelplattenanordnung bei wechselnden Temperatur- und Feuchtebelastungen im Außenbereich desto geringer ausfällt, je dünner die Kunststoffspiegelplatte 3 und je elastischer die Kompensationsschicht 2 und je stabiler die Trägerplatte 1 ausgebildet sind.
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Für die Kompensationsschicht 2 aus thermoplastischem Schaum aus PE und/oder PMMA zeigt sich bei einer Materialstärke vom 0,3 bis 4 mm beidseitig klebend auf Stahl eine Scherfestigkeit von 20 bis 30 N/25 mm in Anlehnung an DIN EN 1939, Ausgabe 1996 bzw. eine Scherfestigkeit von 35 bis 50 N/625 mm2 auf Stahl in Anlehnung an DIN EN 1943, Ausgabe 1996. Dabei ist es erforderlich, die Stärke der Kompensationsschicht in Abhängigkeit der Differenz der Ausdehnungskoeffizienten von Trägerplatte 1 und Kunststoffspiegelplatte 3 auszuwählen. Bei größeren Differenzen sind Schichtdicken von bis zu 4 mm und bei geringen Differenzen der Flächenausdehnungskoeffizienten bereits Schichtdicken ab 0,3 mm geeignet.
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Die Spiegelplattenanordnung kann beispielsweise als Bauplatte für Fassaden, zur optischen Vergrößerung von beengten Gärten, als Spiegelzaun oder dergleichen angewendet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Trägerplatte
- 11
- erste Aluminium-Deckschicht
- 12
- zweite Aluminium-Deckschicht
- 13
- Mittellage
- 2
- Kompensationsschicht
- 3
- Spiegelplatte, Kunststoffspiegelplatte
- 31
- einseitige metallische Spiegelschicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3121005 A1 [0002]
- EP 3072000 A1 [0003]
- US 2015/0116853 A1 [0004]
- EP 2796904 A1 [0005]
- EP 2660632 A1 [0005]
- EP 2555021 A1 [0006]
- EP 2418521 A2 [0006]
- US 2010/0245991 A1 [0007]
- WO 2000/28853 A1 [0008]
- DE 69121070 D1 [0009]
- DE 78224 [0011]
- US 2021/0229403 A1 [0012]
