KR100487252B1 - 저항성 표면을 갖는 반사기 - Google Patents

저항성 표면을 갖는 반사기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 a) 기능성 코팅(예, 니스) b) 금속 반사층과 그 상부에 적용된 광학 깊이 λ/2 의 투명 세라믹층으로 구성된 반사층 구조물이 배치된 반사기 몸체를 포함하며 높은 반사율을 가지며 기계적 응력에 대해 내성이 있는 반사기에 관계한다. 반사층 구조물은 표면층으로서 보호층을 포함한다. 보호층은 일반식 SiOx(x는 1.1 내지 2.0)의 실리콘 산화물이나 일반식 Al2O3 의 알루미늄 산화물로서 두께가 3 nm 이상인 층이다. 보호층은 아래에 놓인 층을 기계적 응력에 대해 보호한다. DCN 58196와이핑 테스트에서 보호된 층은 100 와이핑 행정을 갖는 50 테스트 싸이클 후 손상을 보이지 않는다. 이러한 반사기는 조명분야에서 유용하며 스크린이 있는 표시장치의 조명, 일차 조명, 이차 조명, 래스터 조명, 조명 천장 또는 광회절기 라멜라에 사용된다.

Description

저항성 표면을 갖는 반사기{REFLECTOR WITH A RESISTANT SURFACE}
본 발명은 고 반사율을 가지며 기계적 응력에 대해 저항성이며, 알루미늄 반사기 몸체의 경우에 1.5 내지 20㎛두께의 겔-필름, 락커 또는 폴리머로 제조되며, 또한 반사체 몸체의 표면상에 놓인 알루미늄으로부터 직접 10 내지 1500nm 두께로 형성된 양극산화된 알루미늄으로 제조된 a)기능성 코팅과 b)반사성 금속층 및 복수의 투명층으로 구성된 반사층 구조와 같은 성분이 중첩된 반사기 몸체를 포함하는 반사기에 관계한다. 본 발명은 또한 이러한 반사기의 용도에도 관계한다.
순도 99% 이상, 예컨대 99.5%의 알루미늄에 기초한 AlMg 합금이나 고순도 알루미늄과 같은 고 반사성 재료로 스트립을 제조하며 적용분야에 따라 확산반사 또는 방향성 반사를 하는 롤 표면을 생성하는 것은 공지되어 있다. 또한 방향성 반사(반사도)를 증가시키기 위해서, 스트립의 표면을 화학적 또는 전기분해에 의해 광택이 나게 하고 이들 표면에 양극산화에 의해 예컨대 1.5㎛ 두께의 보호층을 제공하는 것도 공지이다.
공지공정을 고순도 알루미늄에 기초한 고순도의 비싼 합금이 사용되어야 한다는 단점을 가진다. 양극 산화물층은 산화물층에서 흡수 및 확산성 광산란으로 인해 반사도를 저하시키고 그 결과 총반사율과 방향성 반사율을 떨어뜨린다. 이것은 에너지 손실을 나타낸다.
EP-A-0 495 755 는 가스상으로부터 표면상에 층시스템을 증착시키기에 적합한 알루미늄 표면을 갖는 물품이 발표된다. 표면이 양극산화가 불필요하며 세라믹층과 같은 접착층, 금속층(알루미늄)과 같은 광반사층 및 마그네슘, 티타늄 또는 프라세오디뮴의 산화물, 질화물 또는 불화물로된 하나 이상의 투명 보호층을 포함하는 층시스템이 발표된다. 이러한 층 시스템은 고 반사도를 보인다. 그러나 이러한 층 시스템은 기계적 효과에 매우 민감하다는 단점을 가진다.
EP-A-0 586 943 은 졸-겔 공정에 의해 알루미늄상에 침전되는 겔필름상에 중첩되며 알루미늄에 기초한 반사층의 침전을 발표한다. 반사는 실리콘 산화물, 금속, 이산화실리콘 및 이산화티타늄으로된 층을 포함하는 층 시스템에 의해 달성된다. 또한 알루미늄 기초 재료를 반사시킬수도 있다.
EP-A-0 568 943 에 발표된 층구조는 원하는 정도까지 기계적 응력에 대해 저항성이 아니다.WO97/01775는 유리, 그 위에 배치된 실리콘 또는 실리콘과 스텐레스강으로된 일차층, 그 위에 배치된 실리콘-질화물 보호층이 덮힌 금속 반사층을 갖는 반사기 몸체를 포함한 구부러진 반사기를 발표한다.EP-A-0 456 488는 기초, 반사층, 고 및 저 굴절지수층을 갖는 층시스템을 포함한 반사기로서, 반사층은 기질 또는 유전체층상에 직접 침전된다. 층시스템은 보호층으로 덮힐 수 있다.
본 발명의 목적은 상기 문제점을 극복하고 외부 기계적 응력에 대해 덜 민감하고 와이핑(Wiping)에 대해 높은 내성을 특징으로 하는 외부층을 갖는 반사기를 제시하는 것이다.
이러한 목적은 반사층 구조가 일반식 SiOx (x 는 1.1 내지 2.0)을 갖는 실리콘 산화물이나 일반식 Al2O3을 가지는 알루미늄 산화물을 3nm 이상의 두께로 보호층으로서 포함하는 본 발명에 의해 달성되는데, 표면상에 놓인 보호층은 아래에 놓인층을 기계적 손상으로부터 보호하며 각각 100번의 와이핑 행정인 50 테스트 싸이클 후에 표면 손상을 보이지 않는다(DIN 58196에 따른 와이프 테스트).
본 발명에서 보호층은 기본적으로 반사층 구조내에서 투명층에 속한다.
한 구체예에서 보호층의 최소 두께는 3nm 이다. 보호층의 최대 두께는 40 nm 이하이다. 특히 보호층의 두께는 3 내지 20 nm 이다.
또다른 구체예에서 보호층의 두께는 광학적 두께(또는 깊이)에 의해 한정될 수 있다. 광학적 두께는 수식 n·d=λ/2 ±40nm 로 기술된다. 광학적 두께는 K 로 표현된 두께의 배수이다. 여기서 K 는 2,3,4,5,7,8,9 또는 10과 같은 자연수이다. 상기 수식에서 n 은 굴절지수이고 d 는 기하학적 두께이다. λ는 반사된 전자기파의 최대 세기의 파장이다. 가시광선의 경우에 λ는 대략 550 nm 정도에 있다.
문제의 반사체는 철, 강철, 알루미늄 또는 알루미늄합금 과 같은 금속, 플라스틱, 세라믹 또는 유리로된 적어도 하나의 자유 표면을 갖는 3차원 물체일 수 있다. 이들 자유표면은 98.3% 이상, 특히 99.0% 이상, 더더욱 99.7%이상, 더더욱 99.9%이상, 더더욱 99.95% 이상의 순도를 갖는 알루미늄일 수 있다. 위에서 언급된 순도의 알루미늄이외의 합금으로 표면이 구성될 수 있다. 선호되는 합금은 AA 1000, AA 3000 및 AA 5000 시리즈에 속하는 것이다. 더욱 선호되는 합금은 0.25 내지 5 중량%, 특히 0.5 내지 4중량%의 마그네슘, 또는 0.2 내지 2중량%의 망간, 또는 0.5 내지 5중량%의 마그네슘과 0.5중량%의 망간을 포함하거나 0.1 내지 12중량% 구리, 특히 0.1 내지 5중량%의 구리를 포함하거나 0.5 내지 6중량% 아연과 0.5 내지 5중량% 마그네슘을 포함하거나 0.5 내지 6중량% 아연, 0.5 내지 5중량% 마그네슘 및 0.5 내지 5중량% 구리를 포함하거나 0.5 내지 5중량% 구리를 포함하거나 0.5 내지 2중량% 철과 0.2 내지 2중량%의 망간, 특히 1.5중량% 철과 0.4중량% 망간 또는 AlMgSi 합금이나 AlFeSi 합금을 포함한다. 또한 Al99.85 Mg 0.8 Cu 와 같은 AlMgCu 합금이나 AlMgl 가 같은 AlMg 합금이 있다.
특히 선호되는 자유표면은 순도 99.5% 이상의 알루미늄, 0.5중량% 마그네슘, 1중량% 마그네슘, 또는 99% 순도를 갖는 알루미늄과 5 내지 10중량% 마그네슘 (특히 7중량% 마그네슘)과 6 내지 12중량% 구리 (특히 8중량% 구리)를 포함하는 순도 99.85% 이상의 알루미늄 합금으로 구성된다. 압연될 수 있는 모든 알루미늄 합금이 특히 선호된다.
반사기 몸체의 예는 주물, 단조물, 구부림, 인발 및 냉간 충격 압출에 의해 모양이 형성될 수 있는 표일, 스트립, 플레이트, 쉬이트와 같은 압연품이다. 압출물, 비임 또는 기타 형상물이 사용될 수 있다. 적용분야에 따라 전체 반사기 몸체가 금속, 특히 위에서 언급된 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성될 수 있으며 표면의 일부만이 금속일 수 있다.
상기 언급된 금속, 특히 알루미늄 또는 알루미늄 합금은 복합체, 예컨대 Al-코팅된 강철 쉬이트나 Al-코팅된 플라스틱과 같은 플라스틱 또는 금속재료로된 적층체 또는 적층포일의 표면의 일부일 수 있다.
금속 또는 알루미늄 표면은 압연, 단조, 냉간충격압출, 압출 또는 주조에 의해 표면을 화학적 또는 기계적으로 변화시킴으로써 생성되고 경질물질을 사용한 연마, 광택처리, 표면 블라스팅에 의해 처리된다. 매끈한 또는 구조를 갖는 롤을 사용하여 생성된 압연된 표면이 선호된다.
선호되는 반사기 몸체는 0.2 내지 0.8 ㎜, 특히 0.3 내지 0.7㎜, 더더욱 0.4 내지 0.5 ㎜ 두께를 갖는 알루미늄 쉬이트 또는 Al-코팅된 철 또는 강철 쉬이트이다. 일례는 0.5㎜ 두께를 갖는 A4 알루미늄 쉬이트 Al 99.5(순도 99.5%)이다.
알루미늄 표면은 화학적 또는 전기화학적 공정이나 알카리 세척 공정에 의해 처리된다. 이러한 표백 또는 세척공정은 양극산화 이전에 수행된다.
알루미늄 표면은 0.01 내지 5㎛, 특히 0.01 내지 0.5㎛의 표면 거칠기(Ra)를 보일 수 있다. 이득이 되는 거칠기(Ra)는 0.01 내지 0.4㎛, 특히 0.03 내지 0.06㎛ 이며 0.04㎛가 특히 적합하다. 표면 거칠기(Ra)는 DIN 표준 4761 내지 4768에서 정의된다.
본 발명의 반사기에서 적어도 하나의 사전 처리층이 반사기 몸체와 기능성 코팅 a) 사이에 제공될 수 있다.
철 기초 금속으로 제조된 반사기에서 사전 처리층은 인산염 또는 크롬산염 처리나 아연도금에 의해 형성된 층일 수 있다. 알루미늄으로된 반사기의 경우에 사전처리층은 크롬산염 또는 인산염처리나 양극산화에 의해 형성된 층일 수 있다. 사전처리층은 특히 양극산화된 알루미늄으로 형성되고 반사기 몸체의 표면에 있는 알루미늄으로부터 직접 생성된다. 사전 처리층의 두께는, 10nm 이상, 특히 20nm 이상, 더더욱, 50nm 이상, 더더욱 100 nm 이상, 더더욱 150nm 이상이다. 사전처리층이 최대 두께는 1500nm, 특히 200 nm 이다. 사전처리층의 두께로 100 내지 200 nm 가 특히 선호된다.
예컨대, 사전처리층은 재용해성 또는 비-재용해성 층 전해질에서 형성된 양극 산화물층일 수 있다. 사전 처리층은 황색 크로메이트층, 녹색 크로메이트층, 포스페이트 층 또는 Ti, Zn, F, Mo 또는 Mr을 함유한 전해질에서 형성되는 무크롬 사전처리층일 수도 있다.
기능성 코팅 a)은 사전처리층상에 또는 반사기 몸체상에 침전된다. 양극 산화물층의 경우에 양극산화에 의해 형성된 알루미늄 산화물층이 기능성 코팅을 형성할 수 있다.
예컨대 기능성 코팅 a)은 0.5 내지 20㎛, 특히 1 내지 20㎛, 더더욱 2 내지 10㎛, 더더욱 2 내지 5㎛의 두께를 갖는다. 양극산화에 의해 형성된 알루미늄 산화물층이 기능성 코팅 a)을 형성한다면 그 두께는 20 내지 1500nm 이다.
기능성 코팅 a) 은 졸-겔 공정에 의해 침전된 겔 필름일 수 있다. 기능성 코팅 a)은 락커 또는 폴리머, 특히 폴리에스테르, 에폭시, 폴리카보네이트, 아크릴, 폴리염화비닐, 폴리불화비닐, 폴리불화비닐리덴과 같은 진공 저항성 락커 및 폴리머이다.
겔필름은 금속화합물의 유기-작용성 실란을 갖는 코팅일 수 있으며,
A) 축합촉매 또는 통상의 첨가제의 존재에서 다음 성분의 축합에 의해 수득되거나:
1. 화학식 2의 화합물과 가교결합성 유기 작용성 실란:
R"'mSiX(4-m)
여기서 X 는 수소, 할로겐, 알콕시, 아실옥시, 알킬카르보닐 또는 -NR″2(R″=H 또는 알킬)이며 R"'는 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 아릴알킬, 알킬아린, 아릴알케닐, 알켈아릴, 아릴알키닐 또는 알키닐아릴이며 이들 기는 O, S 원자 또는 -NR"기 및 할로겐족에서 선택된 치환체가 중간에 삽입될 수 있고, 치환된 아미노, 아미드, 알데히드, 케토, 알킬카르보닐, 카르복시, 메르캅토, 시아노, 히드록시, 알콕시, 알콕시카르보닐, 술포산, 인산, 아크릴옥시, 메타크릴옥시, 에폭시 또는 비닐기를 포함할 수 있고 m 은 1, 2 또는 3 이고 이로부터 유도된 올리고머일 수 있으며 R"'또는 치환체는 모노머 출발성분 총몰수의 10 내지 95 몰 %의 양으로 가교결합성 작용기 또는 치환체이다;
2. 화학식 3의 금속 화합물:
MeRy
여기서 Me 는 Al,Zr, Tr에서 선택된 금속이고 알루미늄의 경우에 y는 3이고 Ti 및 Zr 의 경우에 y 는 4 이며 R 은 할로겐, 알킬, 알콕시, 아실옥시 또는 히드록시 이며 이들은 킬레이트 리간드, 올리고머 또는 무기화 유기산의 알루미늄 착염에 의해 대체될 수 있으며 모노머 출발 성분의 총몰수의 5 내지 75몰%의 양으로 존재하며;
3. 화학식 1의 비-가교결합성 유기 작용성 실란:
R'mSiX(4-m)
여기서 X 는 수소, 할로겐, 히드록시, 알콕시, 아실옥시, 알킬카르보닐 또는 -NR"2(R"=H 또는 알킬)이며, R'는 알킬, 아릴, 아릴알킬 또는 알킬아릴이며 이들은 O, S, -NR" 또는 할로겐족 치환체가 중간에 삽입될 수 있으며 치환된 아미드, 알데히드, 케토, 알킬카르보닐, 카르복시, 시아노, 알콕시, 알콕시카르보닐기를 포함할 수 있으며 m 은 1, 2 또는 3이며 이로부터 유도된 올리고머를 포함할 수 있고 모노머 출발성분 총몰수의 0 내지 60몰%의 양으로 구성되며;
4. 반응매체에서 가용성인 주기율표 Ia 내지 Vu 족 또는 Ⅱb, Ⅲb, Ⅴb 내지 Ⅷb 족 (단, 알루미늄 제외) 원소의 저휘발성 산화물 또는 반응조건하에서 모노머 출발성분 총몰수의 0 내지 70몰% 양으로 저휘발성 산화물을 형성하는 상기 원소의 화합물;
B) 유기 프리-폴리머가 가수분해성 축합물에 첨가됨으로써 R"'의 가교결합성 작용기 또는 R"'상의 가교결합성 치환체와 반응하여 프리-폴리머상의 작용기와 가교결합될 수 있으며, 프리-폴리머는 모노머 출발성분의 2 내지 70몰%의 양으로 첨가되며;
C) 수득되는 코팅용액이 기질, 특히 반사기 몸체나 그 위의 예비-처리층상에 침전되고 경화된다.
겔필름형태로 기능성 코팅 a)에 관한 추가 정보가 EP-A-0 610 831 및 EP-A-0 358 0111 에 발표된다.
위에서 언급된 실란은 실리콘 대신에 티타늄, 지르코늄 또는 알루미늄을 포함한 화합물로 대체될 수 있다. 이러한 방식으로 기능성 코팅 의 경도, 밀도 및 굴절지수가 변화될 수 있다. 기능성 코팅의 경도는 무기 네트워크를 형성함으로써 경도와 열안정성을 조절하는 다양한 실란을 사용하거나 탄성을 조절하는 유기 네트워크를 사용함으로써 조절될 수도 있다. 무기 폴리머와 유기폴리머 사이에 제공될 수 있는 기능성 코팅은 실리콘, 알루미늄, 티타늄 및 지르코늄의 산화물의 가수분해 및 축합에 의한 졸-겔 공정을 통해서 알루미늄 기질상에 침전된다. 이 과정에서 무기 네트워크가 생성되고 적절하게 유도된 실리케이트 에스테르를 통해서 추가 유기 작용기가 포함될 수 있으며, 이것은 기능성을 목적으로 사용되거나 한정된 유기 폴리머 시스템을 생성하는데 사용된다. 또한 상기 겔 필름은 아민과 유기 변성된 세라믹의 침전원리를 사용하여 전기-침지에 의해 침전될 수 있다.
위에서 언급된 실란 또는 락커처럼 기능성 코팅 a)은 반사기 몸체 또는 예비-처리층 위에 침지, 브러쉬 적용, 압연 침전, 원심분리 적용, 코일 코팅이라 불리는 분무에 의해 침전될 수 있다.
반사기 몸체에의 양극산화된 표면을 기능성 코팅 a)으로 코팅한 이후에 코팅이 경화될 수 있다. 경화는 자외선, 전자선 복사, 레이저 비임 복사 또는 승온에 의해 이루어진다. 온도는 적외선 또는 자외선 열복사나 고온공기와 같은 고온 가스에 의해 상승된다. 기능성 코팅 아래의 층, 즉 알루미늄층과 같은 금속층에서 측정된 온도는 110℃이상, 특히 150℃이상, 더더욱 150 내지 240℃이다. 투명 락커의 경우에 온도는 230 내지 240℃ 일 수 있다. 승온에서 10 내지 120 분간 반사기 몸체가 유지된다. 공기, 질소 또는 그 혼합물과 같은 가열된 공기를 적용함으로써 대류가열이 수행될 수 있다.
기능성 코팅 a)은 표면을 매끈하고 평평하게 만드는 작용을 한다. 0.01㎛ 미만, 특히 0.02 ㎛ 미만의 거칠기값(Ra) 이 달성된다. 표면 거칠기(Ra)는 DIN 표준 4761 내지 4768에서 정의된다.
기능성 코팅 a)은 단일층 또는 이중층, 삼중층과 같은 다중층일 수 있다. 다중층은 기능성 코팅 a) 재료에서 선택된 동일 또는 상이한 재료로 구성된다. 제 1층을 침전시키고 예비-경화 또는 경화시키고 제 2 층을 침전시키고 경화시킴으로써 이중층 코팅과 삼중층 코팅이 형성될 수 있다. 예비 경화된 제 1 층이 제 2 층과 함께 경화될 수 있다. 제 3층이 침전된다면 제 1 층과 제 2 층이 경화 또는 예비경화되고 경화는 제 3층에서만 일어나고 아래에 놓인 층의 경화는 제 3층의 경화시 수행될 수 있다. 유사하게 추가 층에 대해서도 동일한 원리가 적용된다. 예비가열은 건조허용과정, 열 또는 복사에너지에서 예비-건조, 또는 복사 또는 열처리 적용과정을 포함한다. 이중층 또는 삼중층의 두께는 1 내지 20㎛이며, 각층의 두께는 2 내지 5㎛이다.
반사층 구조b) 는 알루미늄, 은, 금, 크롬, 니켈 또는 이들의 합금층이다. 반사층의 두께는 10 내지 200 nm 이다. 대체로 반사층은 기능성 코팅 a) 또는 중간 결합층 상에 적용된다.
반사층 구조 b) 는 복수의 투명층을 포함한다. 투명층은 반사층상에 침전된다. 예컨대 보호층을 포함하지 않는 1,2,3,4,5,6,7,8,9 또는 10 개의 투명층이 각 층에 대한 광학 두께의 수식 λ/2를 만족시키며 각 투명층은 두 개의 층(두께 λ/4)로 구성된 이중층이다. λ/2의 각 투명층의 광학두께는 ±40 nm 이다. 각 투명층이 광학 두께 λ/2 ±40 nm 이며 두께 2ㆍλ/4의 이중층으로 구성된 1 또는 2 또는 3개 이상의 투명층이 사용될 수 있다. 역시 투명한 보호층이 최상부층으로서 투명층상에 침전될 수 있다. λ는 전자기 복사파의 최대 세기의 파장에 대응한다.
투명층 재료는 Li, Na, K 과 같은 알카리 금속, Mg, Ca, Sr, Br 과 같은 알카리토금속, Si와 같은 반금속, Sc,Ti, V, Cr, Mr, Fe, Lo, Ni, r, Zr, Nb, Te, Ru, Pd, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt 와 같은 전이금속, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Dy, rb, Lu 과 같은 란탄족의 산화물, 질화물, 불화물, 황화물을 포함한다. 예컨대 SiOx, x 는 1.1 내지 2.0, 특히 1.8, Al2O3, MgF2, TiO2, B 2O3, Be 산화물, ZnO, SnO2, 인듐-주석 산화물(ITO), Cds, CdTe, Hf- 및 Zn-산화물이 언급될 수 있다. 보호층을 제외하고 적어도 하나의 투명층은 보호층 이외의 재료로 구성된다. 광학 두께 λ/2±40nm 의 투명층 하나, 수개 또는 전부는 광학 두께 λ/4인 두 개의 층으로된 이중층일 수 있다. 광학 두께 λ/4의 두 개의 층으로된 이중층은 광학두께 λ/4인 저 굴절지수층과 광학두께 λ/4 인 고 굴절지수층으로 구성된다. 특히 이중층은 광학두께 λ/4, 저 굴절지수의 SiO2 또는 MgF2 제 1층과 광학 두께 λ/4, 고 굴절지수의 Ti-산화물 또는 Ti, P2-산화물 제 2층으로 구성된다.
따라서 상경계에서 평행한 반사의 결과로서 굴절도를 증가시키기 위해서 상이한 굴절지수를 갖는 재료를 사용하여 광학두께가 λ/4인 두 개의 투명층으로 광학두께가 λ/2인 투명층이 형성될 수 있다. 광학두께가 λ/4인 각 투명층은 30nm (특히 40 nm 내지 200nm 두께를 가진다. 광학두께 λ/4 의 두 개의 층으로 구성된 광학두께 λ/2의 투명층은 SiO2, MgF2 로 제조된 광학두께 λ/4의 저 굴절지수층과 Ti-산화물, Ti,Pr-산화물, 탄탈륨 산화물로된 광학두께 λ/4의 고굴절지수층을 포함할 수 있다.
반사층으로 형성된 반사층 구조 b)가 선호되며, 이의 상부에 광학두께가 λ/4로 구성된 두 개의 층으로된 이중층 형태로 광학두께 λ/2인 하나 또는 두 개의 투명층과 투명층 표면상에 배치되며 일반식 SiOx (x 는 1.1 내지 2)의 실리콘 산화물이나 알루미늄 산화물로 형성된 보호층이 있으며, 보호층의 두께는 3nm 이상이다.
또한 반사층을 포함하는 반사층 구조가 선호되는데, 이의 상부에 광학두께가 λ/4이고 저 굴절지수를 갖는 투명층과 이의 상부에 광학두께가 λ/4이고 고 굴절지수를 갖는 투명층과 일반식 SiOx(x는 1.1 내지 2.0)의 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물로 형성되며 두께가 3 nm 이상인 보호층이 있다. 저굴절지수와 고굴절지수가 교대하는 복수의 이중층 2ㆍλ/4를 사용하여 더 높은 반사도가 수득될 수 있다.
따라서 본 발명은 반사기 몸체, 반사기 몸체상에 침전된 예비-처리층, 이의 상부에 침전된 기능성 코팅, 이의 상부에 놓이는 반사층 구조를 포함하는 반사기에 관계한다. 반사층 구조 자체는 반사층 역할을 하며 기능성 층상에 놓인다. 한 구체예에서 보호층으로 덮인 광학두께 λ/2의 하나 이상의 투명층이 반사층상에 놓인다. 결과적으로 보호층은 반사기상의 최외곽에 있으며 기계적 영향에 직접 노출된다.
반사층 구조 b)의 층들은 진공 상태에서 가스 또는 증기상 침전(물리적 증착, PVD), 열에 의한 증발, 전자 비임에 의한 증착(이온화가 동시에 수행될 수 있음), 스퍼터링(특히 자석 스퍼터링), 플라즈마-중합이나 화학적 가스상 증착(화학적 증착 CVD)(플라즈마가 동시 수행될 수 있음)에 의해 예비-처리층 또는 반사기 몸체상에 침전될 수 있다. 다른 침전 방법은 졸-겔 과정에서 제조된 용액을 사용하여 침지시키고, 건조시키고, 열분해 공정이나 SiO2를 사용한 화염 코팅이 수행된다. 또한 SiO2에 의해 PVD-층을 보완할 수도 있다.
반사층 또는 반사층 구조는 탈기(degreasing) 및 세정하고 진공장치에 코팅될 표면을 갖는 물품을 도입하고, 스퍼터링, 글로우 방전등에 의해 세정하고, 제 1 단계에서 광반사성 금속층을 침전하고, 제 2 단계에서 투명층을 침전하고, 제 3, 제 4 단계에서 제 2, 제 3 투명층을 침전하고 코팅된 물품을 진공장치에서 방출시키는 공정에 의해 표면층에 침전될 수 있다.
또한 전해질 또는 습식 공정에 의해 반사층이 생성될 수 있다. 투명층과 보호층은 졸-겔 공정에서 생성된 겔-필름으로서 존재할 수 있다. 투명층과 보호층은 화염-열분해에서 생성될 수도 있다. 층구조에 있는 개별층에 대해 상이한 공정을 사용할 수도 있다.
포일, 스트립 또는 쉬이트와 같은 압연품이나 알루미늄층을 갖는 적층물의 경우에 코일-코팅으로 알려진 연속과정 또는 스트립 공정을 사용하며 모든 코팅이 연속으로 침전될 수도 있다. 예비-처리층 생성을 위해서 알루미늄의 양극산화법이 사용될 수 있다. 또한 기능성 코팅 a), 졸-겔층이 연속 공정에서 침전될 수 있는데, 침지, 분무 또는 코일 코팅에 의해 졸이 코팅될 표면상에 침지되고 건조되거나 연속 열처리로에서 열처리나 복사에너지에 의해 경화된다. 마지막으로 반사층 b)이 진공에서 증착, 스퍼터링에 의해 침전될 수 있다.
본 발명에 따른 반사층 구조를 갖는 반사기는 전자기파, 특히 광학적 범위의 전자기파에 대해서 탁월한 반사성을 보인다. 광학적 범위는 적외선, 가시광선, 자외선 범위를 포함한다. 선호되는 적용 범위는 가시광선 영역의 전자기파이다.
전자기파의 반사는 표면에 따라서 방향성이 되거나 산란된다. 따라서 본 발명의 반사기는 복사에너지원 또는 광학설비용 반사기로서 유용하다. 이러한 복사원은 작업장, 일차조명, 이차조명, 스트립 조명, 광안내 요소, 조명된 천장, 광회절 라멜라 또는 열복사기용 램프이다. 반사기는 광학시설의 거울, 램프 또는 열복사기의 거울일 수 있다.
반사물체상의 반사기 층구조b)는 코팅된 표면이 DIN 5036에 따라 측정시 90% 이상, 특히 94 내지 96%의 총반사율을 보인다.
본 발명에 따른 반사기는 와이핑에 대한 탁월한 내성과 경도를 보인다. 와이핑에 대한 내성은 DIN 58196에 따라 측정될 수 있다. DIN 58196에 따르면 74초 이내에(1.3㎐) 100 번 120㎜의 길이에 대해 4.5N(450g 에 해당하는)의 힘이 적용된 펠트형 스탬프를 사용하여 샘플이 테스트된다. 테스트 싸이클은 20,50 및 80번 반복된다; 이후에 샘플에 진공이 걸린다. 1 내지 5 등급에서 1은 표면 손상이 없음을 , 2는 광 박스에서 특수 조명하에서 관찰할 때 문지른 자국이 있음을, 3은 일광에서 관측시 문지른 흔적이 있음을, 4는 모든 영역에서 문지른 흔적이 있음을, 5는 모든 표면적에 매우 큰 문지른 흔적이 있음을 나타낸다.
포일, 스트립 또는 쉬이트 형태의 반사기는 균열탐지가 어렵도록 형성될 수 있다. 본 발명의 반사기는 기계적 손상 또는 마모와 같은 기계적 효과에 대해 내성을 제공하며 와이핑에 대해 높은 내성을 보인다. 기계적 손상은 세정장치사이에 갖힌 먼지나 모래 또는 와이퍼, 브러쉬와 같은 세정 설비자체로 인해 반사층 표면 세정시 나타날 수 있다.
본 발명은 일광 및 인조광, 복사열, 가시광선, 자외선광등의 광학 범위에서 높은 총 반사율을 가지며 기계적 공격에 대해 내성이 있는 표면을 포함한 반사기의 용도에도 관계한다. 특히 자외선을 포함하는 일광 또는 인조광에서 가시광선을 반사시키는 반사기가 특히 중요하다. 본 발명의 반사기는 스크린을 갖는 표시장치가 있는 작업장, 일차조명, 이차조명, 스트립 조명, 광안내 요소, 조명된 천장 또는 광회절 라멜라용 램프의 반사기와 같은 조명 기술에서 반사기 또는 조명 요소로서 적합하다.
알루미늄 또는 그 합금으로 제조된 테스트용 샘플이 양극산화, 탈기(degreasing) 및 라커 코팅에 의해 예비-처리된다. PVD 공정을 사용하여 라커상에 반사층 구조가 침전된다. 반사층 구조는 50 nm 두께의 알루미늄 반사층, 그위에 침전된 광학두께 λ/4의 실리콘 산화물층, 그 위에 배치되는 광학두께 λ/4의 티타늄 산화물층으로 구성된다. 본 발명에 따르면 추가 PVD 공정에서 5 내지 10 nm 두께의 SiO2 층 형태로 최외곽 표면상에 보호층이 침지된다. 비교용으로 보호층이 없는 실시예가 있다. 모든 샘플은 DIN 58196에 따른 와이핑 테스트를 받아서 와이핑에 대한 내성이 평가된다. 각각 100행정으로 50 테스트 싸이클 후 샘플이 평가된다. 비교샘플은 와이핑 테스트동안 3 또는 최대 5 싸이클 후 퇴화된다. 테스트 배열 및 수득된 값이 표1 에 도시된다. 표 1에서 보호층은 와이핑에 대해 상당한 내성을 가져옴이 관찰된다. 50 싸이클에서 테스트 중단후 본 발명의 모든 샘플은 등급 1의 비손상된 표면을 보인다. 반면에 비교용 샘플은 10 또는 20 싸이클후 샘플이 손상되어 3 또는 더 나쁜 등급에 도달한다.
샘샘플번호 기질 예비-처리 락커 반사층구조 보호층 와이핑테스트:테스트 싸이클 횟수= 값
1 Al99.7 양극산화 졸-겔 Al/SiO2/TiO2 SiO2 50x=1
비교 1 Al99.7 양극산화 졸-겔 Al/SiO2/TiO2 없음 10x 미만
2 Al99.9 탈기 졸-겔 Al/SiO2/TiO2 SiO2 50x=1
비교 2 Al99.9 탈기 졸-겔 Al/SiO2/TiO2 없음 20x 미만
3 AlMgCu 탈기 SiO2/TiO2 졸-겔혼합물 Al/SiO2/TiO2 SiO2 50x=1
비교 3 AlMgCu 탈기 SiO2/TiO2 졸-겔혼합물 Al/SiO2/TiO2 없음 10x 미만
4 AlMgCu 탈기 SiO2/TiO2 졸-겔혼합물 Al/SiO2/TiO2 SiO2 50x=1
비교 4 AlMgCu 탈기 SiO2/TiO2 졸-겔혼합물 Al/SiO2/TiO2 없음 20x 미만
5 Al99.7 장벽층150nmAl2O3 졸-겔 Al/SiO2/TiO2 SiO2 50x=1
비교 5 Al99.7 장벽층150nmAl2O3 졸-겔 Al/SiO2/TiO2 없음 20x 미만

Claims (13)

  1. a) 0.5 내지 20um 두께의 겔-필름, 락커 또는 폴리머로 제조되거나, 알루미늄으로부터 만들어진 반사기 몸체의 경우 반사기 몸체 표면상의 알루미늄으로부터 직접, 10 내지 1500nm 두께로 양극 산화된 알루미늄으로부터 형성되기도 하는 기능성 코팅,
    b) 한 반사 층과 다수의 저 굴절 층 그리고 고 굴절 층으로부터 만들어진 다수의 투명 층을 포함하는 반사 층 구조가 차례로 층 배열을 구성하고, 그 아래로 금속으로 만들어진 밴드 형 롤 프로덕트로부터 만들어진 반사기 몸체를 포함하는 기계적 마모에 저항성이 있으며, 재 형상될 수 있는 높은 총 반사율을 갖는 저항성 표면을 갖는 반사기에 있어서,
    상기 반사 층 구조가 보호 층으로서 실리콘 산화물 또는 알루미늄 산화물을 포함하며, 표면상에 있는 층으로서 상기 보호 층이 기계적 손상으로부터 아래에 놓인 층들을 보호하고, 상기 보호층이 3 내지 20nm 두께인 일반식 SiOx(x는 1.1내지 2.0)의 실리콘 산화물이거나 일반식 Al2O3의 알루미늄 산화물이며, 상기 보호 층이 각각 100 와이핑 행정인 50테스트 싸이클후 DIN 58 196에 따른 와이핑 테스트에서 표면 손상을 보이지 않음을 특징으로 하는 저항성 표면을 갖는 반사기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 보호층이 졸-겔 공정에서 침전된 겔필름이나 진공침전된 박막이나 플라즈마 침전된 박막이나 화염-열분해에 의해 생성된 필름임을 특징으로 하는 저항성 표면을 갖는 반사기.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 인조광 및 일광에 대한 광 안내 요소 또는 반사기로서 사용되는 청구항 1의 저항성 표면을 갖는 반사기.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 반사기가 조명기술에서 스크린을 갖는 표시장치가 사용되는 작업장, 일차조명, 이차조명, 스트립 조명, 조명된 천장 또는 광회절 라멜라용 램프에서 사용됨을 특징으로 하는 저항성 표면을 갖는 반사기.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 반사기 몸체상의 반사 층 구조 b)는 코팅된 표면이 DIN 5036에 따라 측정시 90%이상의 총 반사율을 보임을 특징으로 하는 저항성 표면을 갖는 반사기.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 반사기 몸체상의 반사 층 구조 b)는 코팅된 표면이 DIN 5036에 따라 측정시 94 내지 96%의 총 반사율을 보임을 특징으로 하는 반사기.
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