TW572823B - Composite material - Google Patents

Description

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技術範圍 本發明係關於一種複合材料其有一種由鋁構成之基材， 有-層中間層’其是位於該基材之一 {則，及有_種光學活 性多層系、统’其是施加至該中間層及包含三層，該兩上層 是介電體及/或氧化物層及該底層是一金屬層其已施加至 該中間層。 此類型之一種複合材料，作為經表面處理之鋁條，其是 以MIRO®之名為所周知，是廣用於照明工程，日光系統及 裝餘用途。戎表面處理提供該敏性鋁表面之更佳保護及以 增加光反射性。該表面處理作業包括兩種不同的方法，兩 者均能連續操作，特別是在一種濕化學方法中製造該中間 層，其是整體指稱為陽極極化及包括電解光亮化及陽極性 氧化作用，及在真空中施加該光學活性多層系統。該兩上 層通常是介電體層；氧化物層之使用，諸如例如氧化鋁或 氧化鈦作為該頂層，二氧化矽作為該中層，代表一種可取 的特定案例。有關已知之MIRO®方法之細節，可參照例如 ’丨 elektrow^nne international" 53 (1995) B4-November, pp. B215-B223 〇 一般而言，當放射線衝擊一件物體其是分開成為一個反 射部分，一個吸收部分及一個透射部分，其是取決於該物 體之反射性，吸收性及透射性。反射性，吸收性及透射性 是光學性質其，視入射放射線之波長（例如在紫外線區， 在可見光區，在紅外線區及在熱放射線區），對相同材料 能採取不同的數值^ Kirchhoff’s定律，根據該定律吸收性 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

裝 訂

線 572823 A7 ______ B7 五、發明説明（2 ) ’在每一案例中於一界定之溫度及波長，對發射有一恆定 比’是知為適用於吸收性。因此，wien，s之置換定律及 Planck s足律以及stefan_B〇itzmann定律對吸收性是具重要 性’描述一種黑體之放射強度，光譜分佈密度，波長及溫 度間界足之關係。計算時必須考慮黑體本身不存在之事實 ’及真實物質各以一種特徵方式偏離該理想分佈。 在已知之複合材料中，尤其該在可見光區中高反射性擔 網·，此反射性是藉總光反射性表示，依照DIN 5036, Part 3 測足’具達至9 5 %之峯值。此外，在已知之材料中，其宜 是以一種半成品供應，其極佳的加工性，特別是其可變形 性，必須強調。 供某些用途，也可能是在該入射放射線之某一波長區需 要最向的可能反射性，而在其他區需要最低的可能反射性 但較高的吸收性。例如，在太陽能收集器之範疇就是這種情 況，在其中在該太陽波長區（約3〇〇至約2500 ηιη (毫微米）） 需要最高吸收性及在該熱放射區（高於約25〇〇 nm)需要最高 反射性。例如，用作扁平收集器之吸收器，在其中使用一 種複合材料其滿足這些需求是稱為Tinox。此材料包括一種 自一種銅條製作之基材，一層氧氮化鈦層是施加至該基材 ，及一層二氧化矽之覆蓋層。 本發明疋基於提供一種描述於技術範圍中之類型之複合 材料之目的’其使得以在不同的波長區以一種受控制及選 擇性方式设定該吸收性及反射性。此外，該複合材料也要 表現良好加工性，特別是可變形性，高熱傳導性及高長程 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 572823 A7 B7 五 發明説明 熱及化學安定性。 根據本發明，此是藉該光學多層系統之頂層是一種介電 層，宜是一種化學組成％6〇2，]^匕，^^队之氧化物，氟化 物或氮化物層，具折射率η< 1 · 8，及該光學多層系統之中 層疋種化學組成Cr〇x之氧化鉻層，及該光學多層系統之 展層是由金，銀，銅，鉻，鋁及/或鉬組成，該指數χ，z ，Γ及s指示在該氧化物，氟化物或氮化物中一種化學計算 或非化學計算比，達成。 因為不需要環境上有害的毒性鹽溶液，根據本發明之光 學多層系統在一些情況下可以有利地在製造期間首先施加 。例如，該光學多層系統之金屬層可以是一層噴鍍層或是 藉蒸氣化作用，特別是藉電子撞擊或熱源，產生之層。該 光學系統之兩上層可以同樣地是噴鍍層，特別是藉反應性 噴鍍產生之層，CVD或PECVD層或藉蒸氣化作用，特^是 藉電子撞擊或自熱源產生之層，是以該整個光學多層系統 包含在真空中依序依加之層，特別是在一種連續方法中。 該頂層宜可以是化學組成Si0y之矽氧化物層，該指數y再 次指示在該氧化物組成中一種化學計算或非化學計算比。 該方法不僅有利地可以使該頂層之化學組成及該鉻氧化 物層之化學組成CrOx，關於該指數x，y , ζ，Γ及s，設定 於界定之個別值但也容許該氧化之物質與該氧間一種化學 &十异或非化學计算比在界定之限定内連續地改變。以此方 式可能，例如，特定地設定，例如，該降低反射頂層之折 射率，其他承擔增加該荷載容量（DIN 58196，part 5)，及該 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 572823 A7 B7 發明説明 路氧化物層之吸收性，該吸收性隨該指數X之值上升而降 低。 根據本發明，以此方式可能設定一種總光反射性在該光 學多層系統之側至低於5 %之可取的程度（依照DIN 5036 Part 3測定）；除對老化之高抵抗外，也可能確保一種高熱 安定性，以如此的方式是以，在一種430°C/l〇〇小時之熱荷 載下’在該光學多層系統之側反射性僅發生低於7 %，宜 是低於4 %之改變。此外，在此性質之一種熱荷載之情況 ’也是有利者是不產生氣體。 根據本發明之複合材料，就下列性質組配之協合作用， • 該基材層，例如其極佳的可變形性，藉此其耐受不發 生問題，在該將進行之成形製程期間該進一步加工器 產生之應力，例如其高熱傳導及對一種表面製作圖案 之容量其是在該太陽能波長區另加地促進吸收，然後 繼以以浮雕（in relief)之其他層，及此外具在該熱放射 區之反射其加強該光學三層系統之作用；之 -孩中間層，其首先對該基材確保機械及腐蝕-抑制保護 及其次對該光學多層系統確保高黏附；之 -孩金屬層其，就其成分，其有高反射性及因此低發射 在該熱放射區，考慮依照該Lambert-Bouguer定律之事實 ’隨著該透入深度增長該放射特性是指數地吸收，及對 大多數可取得之無機物質甚至以一種極低之深度（低於 約1 μιη(微米））如熱能量其能儲存者；之 -該鉻氧化物層，以其吸收性之高選擇性（在該太陽能區 裝 訂

572823 A7 __________B7 五、發明説明（5 ) 蓁值9 0 /〇以上，在該波長區〉約25〇〇 最低值丨5 %以 下）及其供已說明之修改（指數χ )之能量；之 -及該頂，特別是矽氧化物層，其優點已在以上指出至 某二桎度及其，除該抗反射作用外，也有高透射性及 ’作為一種結果，在該太陽能區中增加該放射值之比 例其可以被該鉻氧化物層吸收； 顯然適合供作為太陽能收集器之吸收器及供其他用途，例 如用於建造Α車車頭燈之光吸收器或其他照明裝置。例如 ’使用根據本發明之複合材料，其不僅可能產製有達至 100 C之操作溫度之低溫度收集器，但也可能產製高溫度收 集器。250°c以上之穩定溫度是可能；此詞在每一案例中是 被了解為使用之最高理論溫度於該溫度該材料是與該環境 成熱平衡。 本發明之其他有利的具體體系是包含於附後之申請專利 範圍中及在以次之詳細描述中。 本發明是參照附於說明書之後所示之範例性具體體系作 更詳細之說明，在該圖1中示根據本發明之一種複合材料 之概略剖面圖。 描述之具體體系是關於一種根據本發明之複合材料，其 在該太陽波長區及在該熱放射區之吸收性及反射性具高選 擇性。 該複合材料包含一種基材1，其是以條狀及是可進行變 形及由鋁構成，一層中間層2，其已施加至該基材1在一側 A，及一種光學活性多層系統3其已施加至該中間層2。 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 572823 A7 B7 五、發明説明（6 總光反射性，依照DIN 5036, Part 3測定，在該光學多層 系統3之側A是低於5 %。 該複合材料合宜可以是以盤旋狀，且寬度達至16〇〇 mm (公厘），宜是1250 mm，及具約〇·ι至ι·5 mm之厚度d ,宜是 約0.2至0.8 mm。該基材1合宜可以有約〇.1至〇 7 mm之厚度 CM。 該基材1之鋁可以特別是純度高於99.0% ,其促進熱傳導。 該中間層2是由陽極氧化之或電解光亮化及陽極氧化之 鋁（其是自該基材材料生成）組成。 該多層系統3依序包含三層個別層4，5，6，該兩上層4 ，5是氧化物層及該底層6是一層金屬層其是施加至該中間 層2。該光學多層系統3之頂層4是一層化學組成Si0y<碎 氧化物層。該中層5是一層化學組成CrOxi鉻氧化物層， 及該底層6是由金，銀，銅，鉻，鋁及/或鉬。 該指數X，y指示在該氧化物中該氧化之物質對氧之化學 計算或非化學計算比。該化學計算或非化學計算比χ宜可 以是在0<χ<3之範圍，而該化學計算或非化學計算比y可 以採用在1 S y S 2之範圍之值。 該光學多層系統3之兩上層4，5可以噴鍍之事實，特別 是藉反應性噴鍍產生之層，C V D或PECVD層或藉蒸發作用 產生之層，特別是藉電子撞擊或自熱源，意指可能連續地 調節該X，y比（是即，以設定它們至該指數之非化學計算 值），其結果為在每一案例中該層性質可以變動。 該光學多層系統3之頂層4可以有利地有3 nm以上之厚户 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 572823 A7 B7 五、發明説明（7 ) 〇4。於此厚度〇4 ’该層是已充分有效，但時間，材料及能 之花費是低。該層厚度D4之上限，就這些方面觀之，是約 500 nm。供該光學多層系統3之中層5之最佳值，就上述之 方面觀之，是高於10 nm之最低厚度d5及約1 μιη之最高厚 度。供該底層6之對應值是至少3 nm之厚度〇6，最高約 500 nm 〇 就達成高效率觀之，該光學多層系統3之底層6應宜是純 度99.5%以上。如已提及，該層可以是一種噴鍍層或一種 藉蒸發作用產生之層，特別是藉電子撞擊或自熱源，是以 該整個光學多層系統3有利地包含層4，5 , 6其是在一種 連續法中在真空中依序施加。 一層較低層7，其有如該中間層2，由陽極氧化之或電解 光亮化及陽極氧化之鋁組成，是施加至該條狀基材1之側B ’其是遠離該光學多層系統3。該中間層2及該較低層7可 以有利地藉濕化學方法同時產生，在該情況中在該鋁氧化 物層中之孔隙可以在該濕-化學方法順序期間藉熱-密封儘 可能封閉，結果得一種表面具長程安定性。因此，該較低 層7，有如該中間層2，對該基材丨提供機械及腐蝕·抑制保 護。 在該側B (其是遠離該光學多層系統3 )之總光反射性， 依照DIN 5036, Part 3測定，宜可以是至少84%。 根據本發明，特別是可能以如此的一種方式設計該層結 構是以在該光學多層系統3之側A及/或在該側B (其是遠離 該光學多層系統3)之總光反射性，於430°C/100小時之熱荷 ___ -10- 本紙張尺度適財㈣家標準(CNS) Μ規格(21QX297公爱) 572823 A7

五、發明説明（8

載之條件下，依照DIN 5036，Part 3測定，其變化低於7 % ’宜是低於4 %。 本發明不限於所舉例之範例性具體體系，而是包含在本 發明之範圍内之有相似的效應之方法及措施。例如，該光 予夕層系統3之底層6也可能包含金，銀，銅，絡，紹及/ 或鉬排列為一種在另一種之上之多種部分層。如已提及， 泫頂層可以替代地也由氟化物或氮化物組成。 此外，精於此技藝者可以以其他有利的措施補充本發明 而不偏離本發明之範圍。例如，可能另施加一層裝飾層8 至該侧B (其是遠離該光學多層系統3)，特別是至該較低 層7 ,如也是示於該圖式中。此裝飾層8可以，例如，是一 層鏡塗層其是金屬性或由氮化欽或其他適當材料組成其可 以用於賦丁不只光輝但也一種特定顏色。 此外，本發明不限於界定於申請專利範圍第丨項中之特 點之併合’而也可以界定為所揭示之全部個別特點 特，之任何其他㈣企之併合。此意指原則上*請 圍弟1項中（幾乎任何特點可以剛除或可以被揭示於本^ 請書：處所之至少一個個別特點取代。在此方面，- ::::嘗專：範圍第1項作為只是將-項發明形諸文字： 參照符號之清單 1 基材 2 中間層 3 光學多層系統 -11 - 572823 A7 B7 五 、發明説明（9 ) 4 3之頂層 5 3之中層 6 3之底層 7 較低層 8 裝飾層 A 上側（3之側） B 下側（遠離3 ) D (總）厚度 Di 1之厚度 d4 4之厚度 D5 5之厚度 d6 6之厚度 -12-本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

1. 57282392·

   年4月) A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 1 · 一種複合材料，其包含一種基材（1 )，其是由鋁組成，一 層中間層（2 )，其是位於該基材（1 )在一側（A )，及一個 光學活性多層系統（3 )，其是施加至該中間層（2 )及包 含三層（4，5，6)，該兩上層（4，5)是介電體及/或氧 化層及該底層（6)是一層金屬層其已施加至該中間層 (2 )，特徵在於該光學多層系統（3 )之頂層（4 )是一層介 電層，宜是化學組成MeOz，MeFr，MeNs之一層氧化物 ’氟化物或亂化物層具折射率η小於1 · 8，及該光學多層 系統（3 )之中層（5 )是化學組成CrOx之一層鉻氧化物層 ’及違光學多層系統（3 )之底層（6 )由金，銀，銅，絡 ，銘及/或鉬組成，該指數X，Z，r及s在該氧化物，氟 化物或氮化物中之化學計算或非化學計算比。 2 ·根據申凊專利範圍第1項之複合材料，特徵在於該光學 多層系統（3)之頂層（4)是化學組成Si〇y之一種矽氧化物 層，該指數y指示化學計算或非化學計算比。 3·根據申請專利範圍第丨或2項之複合材料，特徵在於該中 間層（2)是由陽極氧化之或電解光亮化及陽極氧化之鋁組 成。 4·根據申請專利範圍第丨或2項之複合材料，特徵在於一層 較低層（7)其是施加至該基材（丨）在該側（B )其是遠離該光 ^多層系統（3)及其是由陽極氧化之或電解光亮化及陽極 氧化之銘組成。 根據申請專利範圍第142項之複合材料，特徵在於該化 學計算或非化學計算比乂是在〇至3之範圍。

   572823 A8 B8 C8 D8 - — 申请專利範圍 6 ·根據申請專利範圍第2項之複合材料， 士 計算或非化學計算比y是在⑴之範圍。特欲在於該化學 7. 專利範圍第…項之複合材料，特徵在於該光 統(3)之底層(6)包含金，銀，鋼，路，銘及/或 鋼排列為一種在另一種之上之多種部分層。 8. ==請專利範圍第…項之複合材二特徵在於該光 ,:::系：(3)之兩上層(4，5)是噴鍍層，特別是藉反應 之層，CVD或PECVD層或由蒸發作用產製 I層’特別是藉電子撞擊或自熱源。 裝 9. =申請專利範圍第…項之複合材料，特徵在於該光 予二層系統（3)之金屬層是一層喷鍍層或—層藉蒸發作用 ，特別是藉電子撞擊或自熱源產製之層。 10. ^中請專利範圍第142項之複合材料，特徵在於該光 子夕層系統（3)包含在一種連續方法中在真空中依序施加 之層。 請專利範圍第丨心項之複合材料，特徵在於該光 予夕層系統（3)之頂層（4)有3 !^至5〇〇 nm之厚度（Dj。 12· ^中請專利範圍第…項之複合材料，特徵在於該光 予多層系統（3)之底層（5)有10 11111至i μηι之厚度（Dy。 根據申μ專利範圍第i或2項之複合材料，特徵在於該光 學多層系統（3)之底層（6)有3 1^至5〇〇11111之厚度（D6)。 申叫專利範圍第1或2項之複合材料，特徵在於該光 學多層系統（3)之側A依照DIN 5〇36, Part 3測定之總光反 射性是低於5 %。 -2-

   572823 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 15·根據申請專利範圍第1或2項之複合材料，特徵在於在該 側（B)其是遠離該光學多層系統（3)依照DIN 5〇36, Part 3 測定之總光反射性是至少於8 4 %。 16·根據申凊專利範圍第1或2項之複合材料，特徵在於43 〇 C/1 〇〇小時之熱荷載下在該光學多層系統（3)之側（a)及/ 或在，該側（B)其是遠離該光學多層系統（3)依照DIN 5036, Part 3測定總光反射性變化是低於7 %。 17·根據申請專利範圍第1或2項之複合材料，特徵在於該基 材（1)之鋁純度是99.0%以上。 裝 18· 申請專利範圍第1或2項之複合材料，特徵在於該光 學多層系統（3)之底層（6)純度是99.5%以上。 19.根據中請專利範圍第丨心項之複合材料，特徵是設計為 —螺旋具達至1600 _之寬度，及具〇丨至丨5 _之厚度 (D)。 2〇.根據申請專利範圍第1或2項之複合材料，特徵是一層裝 =性層（8) ’例如一層鏡塗層，其是施加至該側（b):是 遠離該光學多層系統（3)，特別是至該較低層（7)。 21.根據申請專利範圍第16項之複合材料，其中總光反射性 變化是低於4 %。 22·，據中請專利範圍第19項之複合材料，其中螺旋之寬度 是 1250 mm。 & 23.根據申請專利範圍第19項之複合材料，其中螺旋 (D)是 0.2 至 〇.8mm。 又 -3- 本紙張尺度適财國國家標準(CNS) A4規格(⑽χ 297公爱）