ES2205565T3 - Reflector con superficie resistente. - Google Patents

Abstract

Reflector resistente a ataques mecánicos con elevada reflexión total, que contiene un cuerpo de reflector y, superpuestos sobre éste, a) un revestimiento funcional y b) una secuencia de capas de reflexión que contiene una capa reflectante y varias capas transparentes, y una capa de protección, como capa situada en la superficie, a base de dióxido de silicio u óxido de aluminio, en donde la capa de protección no muestra daño de la superficie en el ensayo de frotamiento según DIN 58196 al cabo de 50 ciclos de ensayo, cada uno con 100 carreras de frotamiento.

Description

Reflector con superficie resistente.

La presente invención concierne a un reflector resistente a ataques mecánicos con una elevada reflexión total según el preámbulo de la reivindicación 1.

La invención concierne también al uso de tales reflectores.

Es conocido en general el producir bandas en materiales brillantes, por ejemplo aluminio muy puro o aleaciones de AlMg a base de aluminio con un grado de pureza del 99,8% y más, tal como, por ejemplo, 99,9%, y superficies de laminación que generan reflexión de luz difusa o dirigida, según la aplicación. Es conocido también el abrillantar química o electrolíticamente las superficies de tales bandas para aumentar la reflexión dirigida (grado de brillo) y generar seguidamente por oxidación anódica una capa de protección de, por ejemplo, 1,5 \mum de espesor.

Los procedimientos conocidos adolecen del inconveniente adicional de que se tienen que utilizar aleaciones brillantes muy puras y caras a base de aluminio purísimo. Debido a la capa de óxido anódica disminuye el grado de reflexión de la superficie y, por tanto, disminuyen tanto la reflexión total como la reflexión dirigida por absorción y dispersión de luz difusa, especialmente en la capa de óxido. Esto significa una pérdida de energía.

Se han dado a conocer por EP-A-0 495 755 objetos con superficies de aluminio que son adecuados para depositar sistemas de capas desde la fase gaseosa sobre estas superficies. Se prescinde de una anodización de las superficies, y se describe un sistema de capas a base de, por ejemplo, una capa adherente, tal como una capa de cerámica, una capa de reflexión de luz, tal como una capa metálica, por ejemplo de aluminio, y una o varias capas de protección transparentes de, por ejemplo, los óxidos, nitruros y fluoruros de magnesio, titanio o praseodimio. Tales sistemas de capas presentan un alto grado de reflexión. Sin embargo, este sistema de capas adolece del inconveniente de que la superficie es muy sensible a influencias mecánicas.

El documento EP-A-0 568 943 describe la deposición de una capa de reflexión sobre una capa de base de aluminio y una película de gel superpuesta que se ha depositado sobre el aluminio mediante un procedimiento de sol-gel. La reflexión se consigue por medio de un sistema a base de las capas de dióxido de silicio, metal, dióxido de silicio y dióxido de titanio. Esta es también una posibilidad de llegar a materiales de aluminio reflectantes. La estructura de capas descrita en EP-A-0 568 943 no es resistente en la medida deseada frente a solicitaciones mecánicas.

Se conoce por el documento BE-A-1 007 299 un reflector con la estructura esencial siguiente: una capa exterior de resina acrílica con resistencia determinada a la abrasión, una capa de núcleo de plástico y una capa reflectante de la radiación. Eventualmente, debajo de la capa reflectante pueden preverse una capa de pegamento sensible a la presión y una placa de soporte plana.

El documento US-A-5 583 704 cita un substrato de resina artificial y, dispuestas sobre éste, una capa de tracción inferior de SiO_{2} y una capa reflectante que está a su vez cubierta por tres capas protectoras.

Según el documento EP-A-0 456 488, se dispone directamente la capa reflectante sobre el substrato.

El cometido de la presente invención consiste en evitar los inconvenientes citados y proponer reflectores cuya capa reflectante sea insensible a acciones mecánicas exteriores y que se caracterice por una alta resistencia al frotamiento.

Según la invención, esto se consigue con un reflector de acuerdo con la reivindicación 1.

Análogamente, en la presente invención la capa de protección se cuenta entre las capas transparentes dentro de la secuencia de capas de reflexión.

En una forma de ejecución conveniente el espesor mínimo de la capa de protección es de 3 nm. El espesor máximo de la capa de protección puede ser, por ejemplo, de 1000 nm y ventajosamente de 400 nm. En otra forma de ejecución el espesor de la capa de protección es preferiblemente de 40 nm o menos. En particular, el espesor de la capa de protección es de 3 a 20 nm. En la presente descripción de la invención, nm tiene el significado de nanómetro.

En otra forma de ejecución el espesor de la capa de protección puede venir definido también por su espesor óptico. Preferiblemente, el espesor óptico sigue la fórmula: n*d = \lambda/2 \pm 40 nm. El espesor óptico puede ser también un múltiplo de este valor, expresado por k, en donde k puede ser un número natural, tal como 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ó 10. En estas fórmulas n tiene el significado del índice de refracción y d es el espesor geométrico. \lambda corresponde al máximo de intensidad de la longitud de onda de la radiación electromagnética reflejada. En la luz visible, \lambda está en el dominio en torno a 550 nm.

Como cuerpo reflector pueden utilizarse todas las estructuras tridimensionales que presenten al menos una superficie libre a base de un metal, tal como hierro, acero, aluminio o aleación de aluminio, o a base de plástico o de cerámica o de vidrio. Esta superficie libre puede ser, por ejemplo, un aluminio con una pureza de 98,3% y más, a veces también con una pureza de, por ejemplo, 99,0% y más, 99,7% y más, 99,9% y más o 99,95% y más. Aparte de aluminio de las purezas citadas, la superficie puede estar constituida también por una aleación. Aleaciones preferidas son las de las clases AA 1000, AA 3000 y AA 5000. Otras aleaciones preferidas contienen, por ejemplo, 0,25 a 5% en peso, especialmente 0,5 a 4% en peso de magnesio, o conteniendo 0,2 a 2% en peso de manganeso o conteniendo 0,5 a 5% en peso de magnesio y 0,2 a 2% en peso de manganeso, especialmente, por ejemplo, 1% en peso de magnesio y 0,5% en peso de manganeso, o conteniendo 0,1 a 12% en peso, preferiblemente 0,1 a 5% en peso de cobre o conteniendo 0,5 a 6% en peso de zinc y 0,5 a 5% en peso de magnesio o conteniendo 0,5 a 6% en peso de zinc, 0,5 a 5% en peso de magnesio y 0,5 a 5% en peso de cobre o conteniendo 0,5 a 2% en peso de hierro y 0,2 a 2% en peso de manganeso, especialmente, por ejemplo, 1,5% en peso de hierro y 0,4% en peso de manganeso, o aleaciones de AlMgSi o aleaciones de AlFeSi. Otros ejemplos son aleaciones de AlMgCu, como Al99,85Mg0,8Cu o aleaciones de AlMg, como AlMg1.

Superficies libres especialmente preferidas son, por ejemplo, las de aluminio con una pureza de 99,5% y más, 99,8% y más, 99,85% o bien superficies de una aleación de aluminio conteniendo 0,5% en peso de magnesio o conteniendo 1% en peso de magnesio o conteniendo aluminio de una pureza de 99% y 5 a 10, especialmente 7% en peso de magnesio y 6 a 12 y especialmente 8% en peso de cobre. Se prefieren especialmente también todas las aleaciones de aluminio que sean laminables.

Ejemplos de cuerpos reflectores son piezas de fundición y de forja y especialmente productos laminados, como láminas, bandas, placas, chapas, que eventualmente puedan ser conformados por flexión, embutición profunda, extrusión en frío o similar. Asimismo, pueden utilizarse perfiles, vigas u otras formas. Según la finalidad de uso, los cuerpos reflectores completos pueden ser de metal y preferiblemente del aluminio citado o de la aleación de aluminio, pero pueden existir también solamente zonas parciales o zonas de superficie a base de estos materiales.

El metal citado y especialmente el aluminio o la aleación de aluminio puede constituir también parte o una superficie parcial de un conjunto, por ejemplo un conjunto de láminas o laminado de materiales cualesquiera, como, por ejemplo, plásticos y metales, tal como chapa de hierro o acero revestida de Al o plástico revestido de Al.

Las superficies de metal o de aluminio pueden producirse, por ejemplo, mediante variación química y/o mecánica de la superficie, como, por ejemplo, laminación, forja, extrusión en frío, prensado o colada, y puede seguir a esto un tratamiento posterior mediante rectificado, pulido, chorreado con materiales duros, etc. Se prefieren superficies de laminación que se producen con rodillos lisos o estructurados.

Se prefieren como cuerpos reflectores chapas de aluminio o chapa de hierro o acero revestida de Al en un espesor de, por ejemplo, 0,2 a 0,8 mm, convenientemente 0,3 a 0,7 mm y preferiblemente 0,4 a 0,5 mm. Un ejemplo es una chapa de aluminio A4 Al 99,5 (pureza 99,5%) con un espesor de 0,5 mm.

Las superficies de aluminio pueden someterse también a un procedimiento de abrillantamiento químico o electroquímico o a un procedimiento de decapado alcalino. Tales procedimientos de abrillantamiento o de decapado se aplican antes de la anodización.

Las superficies de aluminio pueden presentar, con cualquier topografía, una aspereza superficial R_{a} de, por ejemplo, 0,01 a 5 \mum y preferiblemente 0,01 a 0,5 \mum. Otras asperezas preferidas ventajosas R_{a} son de 0,01 a 0,4 \mum y especialmente de 0,03 a 0,06 \mum, siendo muy especialmente adecuada una aspereza de 0,04 \mum. La aspereza superficial R_{a} está definida en al menos una de las normas DIN 4761 a 4768.

En el presente reflector puede estar dispuesta entre el cuerpo reflector y el revestimiento funcional a) al menos una capa de pretratamiento.

La capa de pretratamiento puede ser, en el caso de un cuerpo reflector a base de un metal que contiene predominantemente hierro, una capa producida por fosfatación, cromatización o galvanizado. La capa de pretratamiento puede ser, en el caso de un cuerpo reflector a base de aluminio, por ejemplo una capa producida por cromatización, fosfatación u oxidación anódica. Preferiblemente, la capa de pretratamiento es de aluminio anódicamente oxidado y se genera en particular directamente a partir del aluminio situado en la superficie del cuerpo reflector. La capa de pretratamiento puede presentar un espesor de, por ejemplo, al menos 10 nm, convenientemente 20 nm, en particular convenientemente al menos 50 nm, preferiblemente al menos 100 nm y en particular preferiblemente al menos 150 nm. El máximo espesor de la capa de pretratamiento puede ser, por ejemplo, de 1500 nm y preferiblemente 200 nm. Por tanto, la capa de pretratamiento presenta preferiblemente un espesor de 100 nm a 200 nm.

Por ejemplo, la capa de pretratamiento puede ser una capa de óxido anódicamente generada que se ha aplicado en un electrolito redisolvente o no redisolvente. La capa de pretratamiento puede contener también una capa de cromatización amarilla, una capa de cromatización verde una capa de fosfato o una capa de pretratamiento exenta de cromo que se ha hecho crecer en un electrolito conteniendo al menos uno de los elementos Ti, Zr, F, Mo o Mn.

Sobre el cuerpo reflector directamente o - en caso de que exista - sobre la capa de pretratamiento se aplica el revestimiento funcional a). Como alternativa, en el caso de una oxidación anódica la capa de aluminio formada por la oxidación anódica forma el revestimiento funcional a).

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Por ejemplo, el revestimiento funcional a) presenta un espesor de 0,5 a 20 \mum, convenientemente de 1 a 20 \mum, preferiblemente de 2 a 10 \mum y en especial preferiblemente de 2 a 5 \mum. Si la capa de óxido de aluminio formada por la oxidación anódica representa el revestimiento funcional a), su espesor, como se ha mencionado antes, es de 20 a 1500 nm.

El revestimiento funcional a) es alternativamente una película de gel que se aplica según un procedimiento de sol-gel.

La película de gel es un revestimiento con silanos organofuncionales de un compuesto metálico y puede haberse obtenido, por ejemplo,

a) por condensación hidrolítica de los componentes siguientes, eventualmente en presencia de un catalizador de condensación y/o aditivos usuales:

1. al menos un silano organofuncional reticulable de la fórmula (II):

(II)R'''_{m} SiX_{(4-m)}

en la que los grupos X, que pueden ser iguales o diferentes, significan hidrógeno, halógeno, alcoxi, aciloxi, alquilcarbonilo, alcoxicalbonilo o -NR''_{2} (R'' = H y/o alquilo), y los radicales R''', que pueden ser iguales o diferentes, representan alquilo, alquenilo, alquinilo, arilo, arilalquilo, alquilarilo, arilalquenilo, alquenilarilo, arilalquinilo o alquinilarilo, pudiendo estar interrumpidos estos radicales por átomos de O o S o por el grupo -NR'' y pudiendo llevar uno o varios sustituyentes del grupo de halógenos y de los grupos amino, amida, aldehído, ceto, alquilcarbonilo, carboxi, mercapto, ciano, hidroxi, alcoxi, alcoxicarbonilo, ácido sulfónico, ácido fosfórico, acriloxi, metacriloxi, epoxi o vinilo eventualmente sustituidos, y m tiene el valor 1, 2 ó 3, y/o un oligómero derivado de éstos, en donde el radical R''' y/o el sustituyente han de ser un radical o sustituyente reticulable, en una cantidad de 10 a 95% en moles, referido al número total de moles de los componentes de partida (monómeros);

2. al menos un compuesto metálico de la fórmula general III:

(III)MeR_{y}

en la que Me es un metal seleccionado del grupo de Al, Zr, Ti, siendo y igual a 3 en el caso del aluminio e igual a 4 en caso de Ti y Zr, y los radicales R, que pueden ser iguales o diferentes, significan halógeno, alquilo, alcoxi, aciloxi o hidroxi, pudiendo estar sustituidos los grupos recién citados total o parcialmente por ligandos de quelato, y/o un oligómero derivado de éstos y/o una sal de aluminio eventualmente complejada de un ácido inorgánico u orgánico, en una cantidad de 5 a 75% en moles, referido al número total de moles de los componentes de partida (monómeros);

3. eventualmente al menos un silano organofuncional no reticulable de la fórmula I:

(I)R'_{m}SiX_{4-m})

en la que los grupos X, que pueden ser iguales o diferentes, significan hidrógeno, halógeno, hidroxi, alcoxi, aciloxi, alquilcarbonilo, alcoxicarbonilo o -NR''_{2} (R'' = H y/o alquilo) y los radicales R', que pueden ser iguales o diferentes, representan alquilo, arilo, arilalquilo o alquilarilo, pudiendo estar interrumpidos estos radicales por átomos de O o S o por el grupo NR'' y pudiendo llevar uno o varios sustituyentes del grupo de los halógenos y de los grupos amida, aldehído, ceto, alquilcarbonilo, carboxi, ciano, alcoxi, alcoxicarbonilo eventualmente sustituidos, y m tiene el valor 1, 2 ó 3, y/o un oligómero derivado de éstos, en una cantidad de 0 a 60% en moles, referido al número total de moles de los componentes de partida (monómeros); y

4. eventualmente, uno o varios óxidos difícilmente volátiles, solubles en el medio de reacción, de un elemento de los grupos principales Ia a Va o de los subgrupos IIb, IIIb, Vb a VIIIb del Sistema Periódico, con excepción de Al, y/o uno o más compuestos de uno de estos elementos solubles en el medio de reacción y que en las condiciones de reacción forman un óxido difícilmente volátil, en una cantidad de 0 a 70% en moles, referido al número total de moles de los componentes de partida (monómeros);

y

b) se añade un prepolímero orgánico a este condensado hidrolítico, pudiendo reticularse los grupos reticulables reaccionantes del radical R''' y/o del sustituyente reticulable en el radical R''' con los del prepolímero o siendo ventajosamente del mismo nombre, y añadiéndose el prepolímero en una cantidad de 2 a 70% en moles, referido al número total de moles de los componentes de partida (monómeros);

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c) se aplica la solución de revestimiento así obtenida sobre un substrato, especialmente sobre el cuerpo reflector o sobre la capa de pretratamiento situada encima del mismo, y a continuación se endurece dicha solución.

Otros datos y explicaciones sobre los revestimientos funcionales a) en forma de una película de gel pueden tomarse de los documentos EP-A 0 610 831 y EP-A 0 358 011.

Los silanos citados pueden sustituirse por compuestos que contengan titanio, circonio o aluminio en lugar de silicio. Se pueden variar así la dureza, densidad e índice de refracción del revestimiento funcional. La dureza del revestimiento funcional puede controlarse también mediante el empleo de silanos diferentes, por ejemplo formando una red inorgánica para controlar la dureza y estabilidad térmica o bien empleando una red orgánica para controlar la elasticidad. Un revestimiento funcional que puede clasificarse entre los polímeros inorgánicos y los orgánicos, se aplicará sobre los substratos de aluminio, por ejemplo a través del proceso de sol-gel, mediante hidrólisis y condensación deliberada de alcóxidos, principalmente de silicio, aluminio, titanio y circonio. Mediante el proceso se construye la red inorgánica y, a través de ésteres de ácido silícico correspondientemente derivatizados, se pueden incorporar adicionalmente grupos orgánicos que se utilizan, por un lado, para la funcionalización y, por otro lado, para la formación de sistemas polímeros orgánicos definidos. Además, la película de gel puede depositarse también mediante electrobarnizado por inmersión según el principio de la deposición cataforética de una cerámica modificada amínica y orgánicamente.

Los revestimientos funcionales a), como los silanos citados o los barnices citados, pueden aplicarse por inmersión, pincelado, laminado, proyección, pulverización, el llamado revestimiento en bobina, etc. sobre el cuerpo reflector, bien directamente o bien a través de una capa de pretratamiento.

Después de revestir la superficie anodizada del cuerpo de reflexión con el revestimiento funcional a) se puede endurecer el revestimiento. El endurecimiento puede efectuarse mediante radiación, tal como radiación UV, radiación electrónica o radiación de láser, y/o a temperatura elevada. La temperatura puede elevarse mediante convección o radiación calorífica, tal como radiación IR y/o UV, o mediante una combinación de convección y radiación, tal como radiación UV y/o IR, o mediante gas caliente, tal como aire caliente. La temperatura, medida en la capa situada debajo del revestimiento funcional, por ejemplo la capa de metal, tal como la capa de aluminio, es, por ejemplo, mayor que 110ºC, convenientemente mayor que 150ºC, y está preferiblemente entre 150ºC y 250ºC. Para barnices transparentes estas temperaturas están, por ejemplo, frecuentemente entre 230 y 240ºC. La temperatura elevada puede actuar sobre el cuerpo, por ejemplo durante 10 s a 120 min. El calentamiento por convección puede efectuarse convenientemente mediante una solicitación con gases calentados, como aire, nitrógeno, gases nobles o mezclas de ellos.

El revestimiento funcional a) produce una nivelación o alisado de la superficie. Se logran, por ejemplo, valores R_{a} de menos de 0,01 \mum y preferiblemente de menos de 0,02 \mum. La aspereza superficial R_{a} está definida en al menos una de las normas DIN 4761 a 4768.

El revestimiento superficial a) puede representar una capa individual, es decir, una monocapa, o bien una capa múltiple, tal como una capa doble, una capa triple, etc. Las capas múltiples, como las capas dobles o las capas triples, etc., pueden aplicarse todas a base del mismo material o de materiales diferentes, seleccionados en cada caso de los materiales citados para los revestimientos funcionales a). El revestimiento doble, el revestimiento triple, etc. puede producirse, por ejemplo, aplicando una primera capa, preendureciendo o endureciendo la primera capa, aplicando la segunda capa y endureciendo la segunda capa. Una primera capa solamente preendurecida puede endurecerse al mismo tiempo que la segunda capa. Si se aplica eventualmente una tercera capa, las capas primera y segunda pueden endurecerse o preendurecerse y el endurecimiento puede afectar sólo a la tercera capa o con la tercera capa - siempre que siga siendo necesario - pueden endurecerse también las capas situadas debajo. Lo mismo rige análogamente para otras capas, como la cuarta capa, etc. Con el término de preendurecimiento quedan abarcados, por ejemplo, procedimientos como hacer secar, presecar bajo la influencia de calor o radiación, o tratamientos por radiación o con calor. El espesor conveniente de una capa doble o triple está en el intervalo antes indicado de 1 a 20 \mum, pudiendo presentar cada capa individualmente aplicada, por ejemplo, un espesor de 2 a 5 \mum.

La secuencia de capas de reflexión b) contiene una capa reflectante, como, por ejemplo, una capa de aluminio, plata cobre, oro, cromo, níquel o aleaciones, por ejemplo conteniendo principalmente al menos uno de los metales citados. El espesor de la capa de reflexión puede ser, por ejemplo, de 10 a 200 nm (nanómetros). La capa reflectante puede estar en general directamente sobre el revestimiento funcional a) o bien a través de una capa adherente.

La secuencia de capas de reflexión b) contiene también varias capas transparentes. Las capas transparentes están aplicadas sobre la capa reflectante. Por ejemplo, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ó 10 capas transparentes - contadas sin la capa de protección - satisfacen la fórmula \lambda/2 ventajosamente con respecto al espesor óptico para cada capa, siendo especialmente cada una de estas capas transparentes una capa doble a base de dos capas respectivas con el espesor \lambda/4. El espesor óptico de cada capa transparente con la fórmula \lambda/2 puede variar en el \pm 40 nm. Se prefiere una capa transparente o se prefieren adicionalmente dos, tres o más capas transparentes, que pueden ser de materiales iguales o diferentes, presentando cada una de las capas transparentes un espesor óptico de \lambda/2 \pm 40 nm y siendo especialmente una capa doble del espesor 2*\lambda/4. Sobre la capa o capas transparentes citadas, como capa extrema superior o como la capa situada en la superficie, se dispone la capa de protección, que a su vez es también transparente. \lambda corresponde al máximo de intensidad de la longitud de onda de la radiación electromagnética reflejada.

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Los materiales de las capas transparentes consisten en, o contienen, por ejemplo, óxidos, nitruros, fluoruros, sulfuros, etc. de metales alcalinos, por ejemplo Li, Na, K, metales alcalinotérreos, por ejemplo Mg, Ca, Sr, Ba, semimetales, como, por ejemplo, Si, metales de transición, por ejemplo Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Y, Zr, Nb, Mo, Te, Ru, Rh, Pd, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, lantanoides, por ejemplo, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Dy, Yb, Lu, etc. Pueden citarse especialmente SiO_{x}, en donde x tiene el significado de 1,1 a 2,0 y preferiblemente 1,8, Al_{2}O_{3}, MgF_{2}, TiO_{2}, B_{2}O_{3}, óxido de Be, ZnO, SnO_{2}, óxido de indio y estaño (ITO), CdS, CdTe y óxidos de hafnio y circonio. Ventajosamente, al menos una de las capas transparentes, con excepción de la capa de protección, presenta materiales diferentes de los de la propia capa de protección.

Una, varias o todas las capas transparentes con el espesor óptico \lambda/2 \pm 40 nm pueden ser capas dobles constituidas cada una de ellas por dos capas con un espesor óptico de \lambda/4. Las capas dobles a base de dos capas con un espesor óptico de \lambda/4 consisten ventajosamente en una capa de baja refracción con el espesor óptico \lambda/4 y una capa de alta refracción con el espesor óptico \lambda/4. Las capas dobles consisten en particular ventajosamente en dos capas, concretamente una primera y una segunda capa con un espesor óptico de \lambda/4 cada una de ellas y concretamente una primera capa de baja refracción con el espesor óptico \lambda/4 a base de SiO_{2} o MgF_{2} y una segunda capa de alta refracción con el espesor óptico \lambda/4 a base de óxido de Ti u óxido de Ti/Pr.

Por consiguiente, para reforzar el grado de reflexión como secuencia de una reflexión de luz parcial en el límite de fase, una, dos o más capas transparentes con el espesor óptico \lambda/2 pueden producirse a partir de dos capas transparentes con un espesor óptico de \lambda/4 a base de materiales con índices de refracción diferentes. Las distintas capas transparentes con un espesor óptico \lambda/4 son típicamente de un espesor de 30 nm, preferiblemente 40 nm, hasta 200 nm. Un ejemplo de una capa transparente con el espesor óptico \lambda/2 a base de dos capas con el espesor óptico \lambda/4 puede contener una capa de baja refracción con el espesor óptico \lambda/4 a base SiO_{2}, MgF_{2}, etc. y una capa de alta refracción con el espesor óptico \lambda/4 a base de óxido de Ti, óxido de Ti/Pr, óxido de tantalio, etc.

Se prefieren también secuencias de capas de reflexión b) a base de una capa reflectante, sobre ella una o dos capas transparentes, cada una de estas capas transparentes en forma de capas dobles \lambda/4 y, por tanto, con un espesor óptico \lambda/2, y una capa de protección que se aplica a la superficie de las capas transparentes, y a base de un óxido de silicio de la fórmula general SiO_{x}, en donde x es un número de 1,1 a 2,0, o a base de óxido de aluminio, en donde el espesor de la capa de protección es de 3 nm o mayor.

Se prefieren también secuencias de capas de reflexión a base de una capa reflectante, sobre ésta una capa transparente de un espesor óptico \lambda/4 con bajo índice de refracción y sobre ésta una capa transparente de un espesor óptico \lambda/4 con alto índice de reflexión y una capa de protección que está situada en la superficie, a base de un óxido de silicio de la fórmula general SiOx, en donde x es un número de 1,1 a 2,0, o a base de óxido de aluminio, en un espesor de 3 nm o más. Se puede conseguir una reflexión aún mayor con varias capas dobles 2*\lambda/4, alternando con índice de refracción más bajo y más alto.

Por consiguiente, la presente invención comprende reflectores que contienen el cuerpo reflector, a veces sobre éste una capa de pretratamiento que está aplicada sobre el cuerpo reflector o que está formada superficialmente por el propio cuerpo reflector, aplicado sobre éste el revestimiento funcional y aplicado sobre éste la secuencia de capas de reflexión. La secuencia de capas de reflexión a su vez presenta la capa reflectante, que en general descansa sobre la capa funcional. En una forma de ejecución pueden descansar sobre la capa reflectante una o más capas transparentes con el espesor óptico \lambda/2, las cuales a su vez están cubiertas con la capa de protección. Por consiguiente, la capa designada como capa de protección representa siempre la capa libre exterior a un reflector y expuesta directamente a influencias mecánicas.

Todas o algunas de las capas de la secuencia de capas de reflexión b) pueden aplicarse, por ejemplo, mediante deposición en fase de gas o de vapor en vacío (deposición de vapor físico, PVD), mediante vaporación térmica, mediante evaporación por haz de electrones, con y sin asistencia iónica, mediante pulverización catódica, especialmente mediante pulverización catódica de magnetrón, mediante polimerización en plasma o mediante deposición química en fase gaseosa (deposición de vapor químico, CVD) con o sin asistencia de plasma, sobre el cuerpo reflector o sobre una capa de pretratamiento situada sobre el mismo. Otros procedimientos de aplicación son procedimientos de barnizado o de embutición con inmersión de soluciones producidas por el procedimiento de sol-gel, con secado subsiguiente, procedimientos pirolíticos a la llama o revestimiento a la llama por medio de SiO_{2}. Se pueden combinar también dos o más procedimientos. Por ejemplo, capas de PVD pueden complementarse mediante un revestimiento a la llama con SiO_{2}.

La capa reflectante o la secuencia de capas de reflexión puede aplicarse sobre la superficie, por ejemplo, en una secuencia del proceso que - incluyendo de vez en cuando los pasos de desengrasado y limpieza - contiene la incorporación del objeto que contiene la superficie a revestir en una instalación de vacío, la limpieza, por ejemplo mediante pulverización catódica, mediante descarga (descarga incandescente), etc., en una primera etapa la deposición de una capa reflectante de la luz y especialmente una capa metálica, y en una segunda etapa la deposición de una capa transparente y eventualmente en una tercera, cuarta, etc. etapa la deposición de una segunda, tercera, etc. capa transparente y la extracción del objeto revestido para ponerlo fuera del vacío.

La capa reflectante puede producirse también según un procedimiento electrolítico o químico en húmedo. Las capas transparentes y especialmente la capa de protección pueden presentarse como películas de gel que se producen mediante un procedimiento de sol-gel. Las capas transparentes y especialmente la capa de protección pueden producirse también por vía pirolítica a la llama. Es posible también aplicar procedimientos diferentes para las distintas capas de una secuencia de capas.

Por ejemplo en productos laminados, como láminas, bandas o chapas, o en laminados con una capa de aluminio, se aplican o depositan algunos o preferiblemente todos los revestimientos en procedimientos continuos, en general los llamados procedimientos de banda o de circulación, también denominados revestimiento en bobina. Para la producción de la capa de pretratamiento se pueden aplicar, por ejemplo, los procedimientos para la oxidación anódica de aluminio. El revestimiento funcional a), por ejemplo una capa de sol-gel, se puede aplicar también en procedimientos continuos, aplicándose el sol mediante inmersión, pulverización, etc. o en el denominado revestimiento en bobina sobre la superficie a tratar y secándose o endureciéndose mediante un tratamiento subsiguiente de radiación y/o de calor en el horno continuo. Por último, la secuencia de capas de reflexión b) se puede depositar mediante evaporación, pulverización catódica, etc., en cada caso especialmente en vacío, etc.

La secuencia de capas de reflexión b) sobre el cuerpo reflector sirve especialmente para la reflexión de radiación o energía electromagnética en forma de ondas y/o partículas, convenientemente para la reflexión de la radiación, con longitudes de onda en el dominio óptico y preferiblemente en el dominio de la luz visible, especialmente con longitudes de onda entre 400 y 750 nm.

Los reflectores según la invención con superficies que llevan una secuencia de capas de reflexión según la invención presentan una reflexión excelente, por ejemplo para radiación electromagnética y especialmente radiación electromagnética en el dominio óptico. El dominio óptico comprende, por ejemplo, infrarrojos, el dominio de la luz visible, de la luz ultravioleta, etc. Un campo de aplicación preferido es el dominio de la radiación electromagnética y aquí el de la luz visible.

La reflexión de la radiación puede ser, según la superficie, dirigida, dispersa o una combinación de ambas. Por consiguiente, los reflectores según la presente invención son adecuados, por ejemplo, en calidad de reflectores, tales como reflectores para, por ejemplo, fuentes de radiación o aparatos ópticos. Tales fuentes de radiación son, por ejemplo, cuerpos de iluminación, como lámparas de puestos de trabajo con pantalla, lámparas primarias, lámparas secundarias, lámparas de trama, elementos conductores de luz, techos luminosos, láminas de desviación de luz o radiadores caloríficos. Los reflectores pueden ser también, por ejemplo, espejos o espejos internos de aparatos ópticos, cuerpos de iluminación o radiadores caloríficos.

La secuencia de capas de reflexión b) sobre el cuerpo de reflexión conduce especialmente a reflectores cuyas superficies revestidas presentan una reflexión total, medida como valor de reflexión según DIN 5036, de convenientemente 90% y más, y especialmente 94% a 96% y más.

Los reflectores según la presente invención presentan, por ejemplo, una excelente resistencia al frotamiento y también una excelente dureza. La resistencia al frotamiento puede determinarse según DIN 58196. Resumiendo, según la presente norma DIN 58196, se ensaya una muestra con un punzón revestido de fieltro con una fuerza de aplicación de 4,5 N (correspondiente aproximadamente a 450 g) a lo largo de un trayecto de frotamiento de 120 mm con 100 carreras dentro de 74 segundos (1,3 Hz). El ciclo de ensayo se repite 20, 50 y 80 veces y seguidamente se evalúa cada una de las muestras. En una escala de evaluación de 1 a 5 la nota 1 significa ausencia de daño de la superficie, 2 significa que se pueden reconocer trazas de abrasión con un examen especial en la caja de luz, 3 significa que pueden apreciarse trazas de abrasión con un examen a la luz del día, 4 significa fuertes trazas de abrasión sobre toda la superficie y 5 significa que son visibles trazas de abrasión muy fuertes en toda la superficie.

Los reflectores, por ejemplo en forma de láminas, bandas o chapas, pueden conformarse también, no haciéndose visible apenas una formación de fisuras. Los reflectores según la invención presentan una buena acción de protección contra degradación mecánica, tal como daño mecánico, por ejemplo dureza al rayado, o abrasión, y especialmente una alta resistencia al frotamiento. Los daños mecánicos pueden producirse, por ejemplo, en la limpieza de superficies, por ejemplo las capas reflectantes, por polvo, arena y similares que están incluidos entre el instrumento de limpieza y la superficie, o por el propio brazo de limpieza, como un trapo, un estropajo, un cepillo, etc.

La presente invención comprende también el uso de reflectores que contienen una superficie resistente a ataques mecánicos con una elevada reflexión total para reflejar radiaciones en el dominio óptico, es decir, de luz diurna y luz artificial, radiación calorífica, luz visible, luz ultravioleta, etc. Especial importancia tiene el uso de los reflectores para reflejar luz visible, especialmente luz diurna o luz artificial, incluyendo la luz ultravioleta. Los reflectores según la invención son adecuados, por ejemplo, como reflectores o elementos conductores de luz en luminotecnia y la industria de las lámparas, como, por ejemplo, como reflectores en lámparas de puestos de trabajo con pantalla, lámparas primarias, lámparas secundarias, lámparas de trama, elementos conductores de luz, techos luminosos o láminas de desviación de luz, etc.

Ejemplos

Diferentes muestras de ensayo de aluminio o sus aleaciones se tratan parcialmente mediante una anodización, se desengrasan únicamente en parte y a continuación se revisten con un barniz. Sobre la capa de barniz se aplica mediante el procedimiento PVD una secuencia de capas de reflexión. La secuencia de capas de reflexión consiste, sucesivamente, en la capa de aluminio reflectante con un espesor de 50 nm y, depositadas sobre ésta, primero una capa de óxido de silicio con un espesor óptico de \lambda/4 y luego una capa de óxido de titanio con un espesor óptico de \lambda/4. Según la invención, la capa de protección en forma de una capa de SiO_{2} de 5 a 10 nm de espesor se aplica como capa más exterior mediante otro procedimiento de PVD. En los ejemplos de comparación falta siempre la capa de protección. Todas las muestras se someten al ensayo de frotamiento según DIN 58196 y se juzga la resistencia al frotamiento de las muestras. Las muestras según la invención se califican siempre después de 50 ciclos de ensayo con 100 carreras de frotamiento cada uno. Las muestras comparativas disminuyen en su resistencia al frotamiento de tal manera que se indica el número de ciclos de ensayo después de los cuales se alcanza una calificación mala de 3 o más alta hasta un máximo de 5. La disposición de ensayo y los valores de ensayo están recogidos en la tabla siguiente.

En la tabla siguiente puede apreciarse que la capa de protección conduce a una considerable mejora de la resistencia al frotamiento. Después de la interrupción del ensayo tras 50 ciclos de ensayo, cada uno con 100 carreras, todas las muestras de ensayo según la invención muestran una superficie aún no dañada con la calificación 1. Por el contrario, las muestras comparativas disminuyen netamente en lo que se refiere a la resistencia al frotamiento y al cabo de menos de 10 ó 20 ciclos de ensayo se dañan las muestras de tal manera que se alcanza la nota 3 o peor.

TABLA

1

Claims (10)

1. Reflector resistente a ataques mecánicos con elevada reflexión total, que contiene un cuerpo de reflector y, superpuestos sobre éste,

a) un revestimiento funcional y

b) una secuencia de capas de reflexión que contiene una capa reflectante y varias capas transparentes,

y una capa de protección, como capa situada en la superficie, a base de dióxido de silicio u óxido de aluminio, en donde la capa de protección no muestra daño de la superficie en el ensayo de frotamiento según DIN 58196 al cabo de 50 ciclos de ensayo, cada uno con 100 carreras de frotamiento,

caracterizado porque

el revestimiento funcional a) es una película de gel que se ha aplicado según un procedimiento de sol-gel, y la película de gel es un revestimiento con silanos organofuncionales de un compuesto metálico, o, en el caso de un cuerpo de reflector de aluminio, el revestimiento funcional es también una capa de óxido de aluminio formada por oxidación anódica, y

la secuencia de capas de reflexión consiste en una capa reflectante metálica, dispuestas sobre ella 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ó 10 capas transparentes con un espesor óptico \lambda/2 \pm 40 nm, en donde las capas transparentes son capas dobles constituidas cada una de ellas por dos capas con un espesor de \lambda/4, y dispuesta encima una capa de protección en forma de una capa de un óxido de silicio de la fórmula general SiO_{x}, en donde x es un número de 1,1 a 2,0, o un óxido de silicio, siendo la capa de protección de un espesor de 3 nm o más, y

la secuencia de capas de reflexión contiene como capa de protección un óxido de silicio de la fórmula general SiO_{x}, en donde x es un número de 1,1 a 2,0, o un óxido de silicio de fórmula Al_{2}O_{3}, con un espesor de 3 nm o mayor, y la capa de protección, actuando como capa situada en la superficie, protege las capas situadas debajo contra daños mecánicos.

2. Reflector según la reivindicación 1, caracterizado porque el espesor máximo de la capa de protección es de 400 nm y preferiblemente 40 nm y menos.

3. Reflector según la reivindicación 1, caracterizado porque el espesor de la capa de protección es de 3 a 20 nm.

4. Reflector según la reivindicación 1, caracterizado porque el espesor de la capa de protección corresponde al espesor óptico con la fórmula \lambda/2 \pm 40 nm, en donde \lambda/2 = n*d y \lambda corresponde al máximo de intensidad de la longitud de onda de la radiación electromagnética reflejada, n es el índice de refracción y d es el espesor geométrico de la capa.

5. Reflector según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de protección es un óxido de silicio de la fórmula general SiO_{x}, en donde x es un número de 1,1 a 2,0, convenientemente 1,8.

6. Reflector según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de protección es una película de gel depositada por un procedimiento de sol-gel o una película fina depositada a partir del vacío o en plasma o una película generada por vía pirolítica a la llama.

7. Reflector según la reivindicación 1, caracterizado porque las capas dobles están formadas cada una de ellas por dos capas con un espesor de \lambda/4 y consisten en una capa de baja refracción con el espesor \lambda/4 y una capa de alta refracción con el espesor \lambda/4.

8. Reflector según la reivindicación 1, caracterizado porque las capas dobles están formadas cada una de ellas por dos capas con un espesor de \lambda/4 y consisten en una capa de baja refracción con el espesor \lambda/4 conteniendo o consistiendo en SiO_{2} o MgF_{2} y una capa de alta refracción con el espesor \lambda/4 conteniendo o consistiendo en óxido de titanio, óxido de Ti/Pr u oxido de tantalio.

9. Uso de los reflectores según la reivindicación 1 como reflectores o elementos de conducción de luz para luz artificial y luz diurna.

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10. Uso de los reflectores según la reivindicación 9 en luminotecnia y en la industria de las lámparas como reflectores en lámparas de puestos de trabajo con pantalla, lámparas primarias, lámparas secundarias, lámparas de trama, techos luminosos o como láminas de desviación de luz.