ES2210164T3

ES2210164T3 - Reflector.

Info

Publication number: ES2210164T3
Application number: ES01936287T
Authority: ES
Inventors: Tomas Kramer; Volkmar Gillich; Roman Fuchs
Original assignee: Alcan Technology and Management Ltd
Current assignee: 3A Composites International AG
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2021-04-27
Also published as: US20040233530A1; EP1287389A1; CA2408076C; US7182475B2; CN1427959A; WO2001086327A1; JP2003532925A; CA2408076A1; DE50101409D1; EP1154289A1; AU2001262237B2; CN1213309C; EP1287389B1; IL152616A0; ZA200208249B; JP4315628B2; AU6223701A

Abstract

Reflector (1) para radiación electromagnética, en especial para radiación infrarroja, luz visible y radiación ultravioleta, resistente a la intemperie y a la corrosión, con alta reflexión total, que contiene un cuerpo de reflector (2) de aluminio o de una aleación de aluminio con una superficie reflectante, o que contiene un cuerpo de reflector con una capa de reflexión de aluminio o de una aleación de aluminio que forma una superficie reflectante, conteniendo el reflector (1) una capa protectora (4) de un barniz sol-gel, transparente, de cierre, que se encuentra situada en el exterior, caracterizado porque, la superficie reflectante de aluminio o de una aleación de aluminio presenta una rugosidad Ra inferior a 0, 1 im según DIN 4761 a 4768, y el barniz sol-gel es de un polisiloxano obtenido a partir de una solución alcohólica de silano y de una solución acuosa de ácido silícico coloidal, y la capa protectora (4) presenta un espesor superior a 1 im, y el reflector, conforme al ensayo QUV de2000 h según ASTM G 53- 96, presenta pérdidas en la reflexión total y en el brillo inferiores al 5%.

Description

Reflector.

El presente invento se refiere a un reflector resistente a la intemperie y a la corrosión, para radiación electromagnética, en especial para radiación infrarroja, luz visible y radiación ultravioleta, con alta reflexión total, según el preámbulo de la reivindicación 1, así como a un procedimiento para la fabricación de un reflector conforme al invento.

En general, es conocido fabricar bandas en materiales brillantes, por ejemplo en aluminio puro, aluminio purísimo o aleaciones de AlMg a base de aluminio con un grado de pureza de 99,5 y superior, como por ejemplo 99,8, que según la aplicación producen reflexiones de la luz difusas o dirigidas. Es conocido también, para aumentar la reflexión dirigida, abrillantar química o electrolíticamente la superficie de tales bandas y producir a continuación por oxidación anódica, una capa protectora de, por ejemplo, 2 - 10 \mum de espesor de capa.

Sin embargo, tales reflectores expuestos libremente a la intemperie presentan un periodo de vida limitado. La humedad, en acción conjunta con la radiación ultravioleta o CO_{2}, SO_{2} o los materiales agresivos en general, conducen a una disminución de los valores de reflexión, es decir, a la reducción del brillo o, respectivamente, de la reflexión total.

El proceso de anodización y el grosor de capa relativamente grande de la capa de anodización de, por ejemplo, 2 - 10 \mum conducen además, en especial en el caso de materiales de aluminio de menor pureza, a una disminución del grado de reflexión en la superficie, es decir a una disminución tanto de la reflexión total como de la reflexión dirigida, por absorción y dispersión difusa de la luz en la capa de óxido. Para mantener dentro de un orden las desventajas antes mencionadas, hay que emplear por ello aleaciones de brillo de alta pureza y caras, a base de aluminio purísimo. Sin embargo, los materiales de aluminio de alta pureza poseen con frecuencia un comportamiento a la conformación insuficiente y un bajo límite elástico, es decir su resistencia mecánica es relativamente baja.

También son conocidos reflectores con superficies de vidrio especulares de aluminio o plata en la parte posterior. Pero tales reflectores son de fabricación cara. Poseen, además, un peso elevado, son frágiles e indeformables.

El documento US 5.985.046 describe un reflector con un cuerpo de reflector de aluminio, en el cual el reflector contiene un recubrimiento situado en la parte exterior de un polímero, por ejemplo, de poliéster.

El documento DE 298 12 559 U1 describe un reflector con un cuerpo de reflector de aluminio, en el cual el reflector contiene un sistema multicapa, ópticamente activo, depositado sobre el cuerpo del reflector, el cual comprende una capa protectora de barniz sol-gel situada en el exterior.

Misión del presente invento es proponer un reflector, cuyo lado reflectante sea resistente a la intemperie y a la corrosión, así como resistente a influencias mecánicas y que, además, admita bien la limpiar. Además de esto, debe ser posible la fabricación en un proceso continuo de acabado.

La misión se cumple por medio de las características distintivas de la reivindicación 1.

Por capa protectora transparente se debe entender, en especial, una capa protectora clara, incolora, transparente. La capa protectora es preferentemente un barniz sol-gel, en especial un barniz sol-gel de un polisiloxano y, ventajosamente, un barniz sol-gel de un polisiloxano preparado a partir de una solución alcohólica de silano y de una solución acuosa de ácido silícico coloidal. En este caso, polisiloxano es la designación para polisiloxanos reticulados.

La superficie reflectante puede estar formada por una capa de reflexión metálica depositada sobre el cuerpo del reflector, o preferentemente puede estar formada por la misma superficie del cuerpo del reflector.

El cuerpo del reflector consta de, o presenta al menos, una superficie libre, en especial un recubrimiento de un metal, en especial, de aluminio o de una aleación de aluminio tal como, por ejemplo, aluminio de una pureza del 98,3% y superior. El cuerpo del reflector consta de, o presenta al menos, una superficie libre, en especial un recubrimiento ventajosamente de aluminio de una pureza del 99,0% y superior, en algunos casos también con una pureza del 99,5% y superior, pero preferentemente con una pureza de 99,7% y superior y, en especial, del 99,8% y superior. Junto al aluminio de las mencionadas purezas se pueden utilizar también preferentemente aleaciones de aluminio. Aleaciones preferidas son las de las clases AA 1000, AA 3000 y AA 5000. Otras aleaciones aplicables contienen, por ejemplo, 0,25 a 5% en peso, en especial 0,5 a 4% en peso de magnesio, o contienen 0,2 a 2% en peso de manganeso, o contienen 0,5 a 5% en peso de magnesio y 0,2 a 2% en peso de manganeso, en especial 1% en peso de magnesio y 0,5% en peso de manganeso, o contienen 0,1 a 12% en peso, preferentemente 0,1 a 5% en peso de cobre, o contienen 0,5 a 6% en peso de cinc y 0,5 a 5% en peso de magnesio, o contienen 0,5 a 6% en peso de cinc, 0,5 a 5% en peso de magnesio y 0,5 a 5% en peso de cobre, o contienen 0,5 a 2% en peso de hierro y 0,2 a 2% en peso de manganeso, en especial 1,5% en peso de hierro y 0,4% en peso de manganeso, o aleaciones AlMgSi o aleaciones AlFeSi. Otros ejemplos son las aleaciones AlMgCu tales como Al99,85Mg0,8Cu o las aleaciones AlMg tales como AlMg1 o las aleaciones AlFeMn tales como AlFeMn1,5.

El cuerpo del reflector es preferentemente un producto laminado y, en especial, una chapa laminada o banda, una lámina o placa laminada de aluminio laminable o de una aleación laminable de aluminio. El cuerpo del reflector, como producto laminado, se puede conformar eventualmente, por ejemplo, por doblado, embutición profunda, extrusión en frío y procesos similares.

Por otra parte, como cuerpos de reflector pueden tener aplicación todas las estructuras espaciales que contengan por lo menos una superficie libre de un aluminio o de una de las aleaciones de aluminio mencionadas anteriormente, o que estén constituidas por completo de una de ellas. También pueden ser de los materiales de aluminio o de las aleaciones de aluminio mencionadas anteriormente únicamente zonas parciales o zonas limitadas de la superficie del cuerpo del reflector. Las mencionadas estructuras espaciales pueden ser también perfiles o vigas.

Por otra parte, los cuerpos del reflector pueden ser también piezas moldeadas o forjadas de aluminio o de una aleación de aluminio.

Según el tipo de aplicación, todo el cuerpo del reflector puede ser de aluminio o de una aleación de aluminio, pero también sólo pueden ser de estos materiales zonas parciales de ellos o de su superficie. El material de aluminio o de la aleación de aluminio, por ejemplo en forma de una chapa, de una lámina o placa o de un recubrimiento, también puede ser parte de un conjunto o parte de su superficie, por ejemplo de un conjunto de laminas o de laminados de cualquier material tal como, por ejemplo, de material sintético y aluminio, tal como material sintético recubierto de Al, o chapa de acero o de hierro cubierta de aluminio.

La superficie del cuerpo del reflector, es decir la superficie de aluminio del cuerpo del reflector, se puede obtener, por ejemplo, por alteraciones químicas y/o mecánicas tales como, por ejemplo, laminación, forja, extrusión en frío, prensado o moldeo. La superficie activa en la reflexión del cuerpo del reflector se puede someter adicionalmente a un tratamiento posterior por esmerilado, pulido, chorreado con materiales duros, etc. Son preferidos los cuerpos de reflector con superficies laminadas, que se generan con rodillos lisos o estructurados.

Como cuerpos del reflector son preferidas chapas y bandas, en especial chapas y bandas laminadas de aluminio o de una aleación de aluminio de las características antes mencionadas, así como de chapa de hierro o de acero recubierto de aluminio con un espesor de, por ejemplo, 0,1 a 10 mm, preferentemente de 1 a 4 mm, especialmente 0,2 a 1,5 mm y, de modo particularmente preferido de 0,3 - 1 mm, siendo igualmente el recubrimiento de aluminio un aluminio o una aleación de aluminio de la constitución antes mencionada. Un ejemplo es una chapa de aluminio Al99,5 (pureza 99,5%) del espesor de 0,5 mm.

La superficie del cuerpo del reflector o, respectivamente, la superficie reflectante, puede estar tratada previamente y presentar, por ejemplo, una capa de tratamiento previo. La capa de tratamiento previo puede ser una capa obtenida, por ejemplo, por cromatación, fosfatación o por oxidación anódica. Preferentemente, la capa de tratamiento previo es de aluminio oxidado anódicamente y se obtiene, en especial, directamente a partir del aluminio que se encuentra sobre la superficie del cuerpo del reflector.

La capa de tratamiento previo puede tener un espesor de, por ejemplo, como mínimo 10 nm, preferentemente 20 nm, de modo especialmente conveniente como mínimo 50 nm y, ventajosamente como mínimo de 100 nm. El espesor máximo de la capa de tratamiento previo es, por ejemplo, 5000 nm, preferentemente 1500 nm y, en especial, 300 nm.

La capa de tratamiento previo es preferentemente una capa de óxido obtenida anódicamente, constituida en un electrolito no retrosoluble y, preferentemente, en uno retrosoluble. La capa de tratamiento previo es preferentemente una capa de óxido porosa, obtenida anódicamente.

La anodización tiene lugar preferentemente en un electrolito ácido de la serie de electrolitos de ácido fosfórico, ácido cítrico, ácido tartárico, ácido crómico y, en especial, de la serie de los electrolitos de ácido sulfúrico. La anodización tiene lugar por el procedimiento de corriente alterna y, preferentemente, de corriente continua. Es posible anodizar por piezas, así como también por bandas.

La capa de óxido obtenida anódicamente se puede someter, además, a un tratamiento de sellado o, respectivamente, de compactación. Preferentemente, la mencionada capa de óxido no está compactada.

La capa de tratamiento previo puede contener también una capa de cromatado amarillo, una capa de cromatado verde, una capa de fosfato o una capa de tratamiento previo exenta de cromo, que se ha desarrollado en un electrolito que contiene como mínimo uno de los elementos Ti, Zr, F, Mo o Mn.

Además, la superficie de aluminio para tratamiento previo puede estar abrillantada en un procedimiento químico o electroquímico, o ser sometida a un proceso de decapado alcalino. Tales procedimientos de abrillantado o decapado se llevan a cabo antes del anodizado.

Antes de la deposición de una capa de tratamiento previo o de la ejecución de las primeras etapas de tratamiento previo, la superficie del reflector se desengrasa y limpia adecuadamente. El tratamiento previo puede consistir también únicamente en un desengrasado y en una limpieza de la superficie del reflector. La limpieza de la superficie se puede efectuar de modo en sí conocido, por ejemplo química y/o electroquímicamente y por vía ácida o alcalina. La limpieza tiene por objeto separar sustancias extrañas y, eventualmente, la capa de óxido formada de un modo natural sobre la superficie de aluminio. Como agente de limpieza son adecuados, por ejemplo, los ácidos, los agentes desengrasantes acuosos, los agentes desengrasantes alcalinos a base de fosfato y borato. Una limpieza con pérdida de material media a fuerte constituye el decapado o ataque por medio de soluciones decapantes fuertemente alcalinas o ácidas tales como, por ejemplo, lejía sódica o una mezcla de ácido nítrico y ácido fluorhídrico. En este caso, se separa la capa de óxido existente junto con sus impurezas. En el caso de decapantes alcalinos fuertemente agresivos es necesario, eventualmente, un tratamiento ácido posterior.

También es necesario, según el estado de la superficie, un desgaste mecánico de la superficie por abrasivos. Un tratamiento previo de la superficie de esta clase se puede efectuar, por ejemplo, por esmerilado, chorreado, cepillado o pulido y, eventualmente, se puede completar con un tratamiento químico posterior.

En una forma de ejecución preferida, sobre una banda de aluminio se deposita una capa de tratamiento previo por un procedimiento de banda. Para ello, se anodiza de forma continua una banda de aluminio (Al99,85, Ra0,04 \mum) con 500 mm de ancho y 0,3 mm de espesor, a aproximadamente 40 m/min. En este caso se recorrieron las siguientes etapas (baños de tránsito continuo):

a): desengrasado a pH 9-9,5, aproximadamente a 50ºC y Bonder V6150/01,

b): enjuagado con agua del grifo (temperatura ambiente),

c): anodización en H_{2}SO_{4} al 20%, aproximadamente a 25ºC y tensión 20 V,

d): enjuagado en agua del grifo a 50ºC aproximadamente, y

e): enjuagado en agua desionizada a 85ºC aproximadamente.

Sobre la capa de tratamiento previo se pueden depositar, a continuación, la capa protectora u otras capas. Ventajosamente, la banda se divide en bandas del tamaño y de la forma deseados sólo después de concluir el recubrimiento, es decir después del recubrimiento con la capa protectora.

La superficie reflectante presenta una rugosidad Ra de, ventajosamente menos de 0,1 \mum, preferentemente de menos de 0,05 \mum y, en especial, de menos de 0,02 \mum. La rugosidad de superficie Ra se define al menos en una de las prescripciones DIN 4761 a 4768.

La superficie del cuerpo del reflector puede ser lisa o estructurada y puede presentar, por ejemplo, una estructura conductora de la luz en forma, por ejemplo, de un dibujo estriado con sección dentada. La estructuración se puede crear, por ejemplo, a través de un rodillo con el correspondiente trazado de acuñación. La superficie del cuerpo del reflector, en cuanto a la estructuración o rugosidad, puede estar constituida de tal modo, que la reflexión de los rayos sea dirigida, difusa o una combinación de estas formas.

La rugosidad Ra de las superficies estructuradas antes mencionada se debe referir a cada una de las superficies parciales de la estructura de la superficie, es decir que la propia estructuración no tiene que estar incluida en este sentido en la determinación de la rugosidad.

En otra forma de ejecución, sobre el cuerpo del reflector o, respectivamente, sobre su capa de tratamiento previo, se puede depositar una capa de reflexión, formando la superficie reflectante, de un metal tal como, por ejemplo, una capa de aluminio, plata, cobre, oro, cromo, níquel o de una aleación que, por ejemplo, contenga de manera predominante al menos uno de los metales mencionados. El grosor de la capa reflectante puede ser, por ejemplo, 10 a 200 nm (nanómetros). Además, sobre el cuerpo del reflector o, respectivamente, sobre su capa de tratamiento previo, para igualar la rugosidad superficial, se puede depositar una capa funcional constituida por una capa sol-gel orgánica o inorgánica. En general, la capa de reflexión viene a situarse aquí sobre la capa funcional, directamente o a través de una capa de adherencia. La constitución de la capa funcional se describe detalladamente en el documento EP 918 236 A1.

La capa de reflexión puede ser, además, una parte de un sistema de capa de reflexión, en cuyo caso el sistema de capa de reflexión puede contener una o varias capas transparentes depositadas sobre la capa de reflexión. Por ejemplo 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 o 10 capas transparentes - contadas sin la capa protectora - satisfacen ventajosamente la fórmula \lambda/2 en cuanto al espesor óptico de cada capa, siendo especialmente cada una de estas capas transparentes una capa doble, en cada caso de 2 capas del espesor \lambda/4. El espesor óptico de cada capa transparente con la fórmula \lambda/2 puede variar en \pm 40 nm. Preferida es una capa transparente o más preferidas, son dos, tres o varias capas transparentes, que pueden ser del mismo material o de materiales diferentes, presentando cada una de las capas transparentes un espesor óptico de \lambda/2 \pm 40 nm y, en especial, una doble capa es de espesor 2\cdot\lambda/4. Sobre la o las capas transparentes mencionadas, como capa superior o, respectivamente, como capa yacente en la superficie, se dispone la capa protectora, la cual a su vez es también transparente. \lambda corresponde al máximo de intensidad de la longitud de onda de la radiación electromagnética reflejada.

Los materiales de las capas transparentes del sistema de reflexión se componen de, 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, tales 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, lantánidos, por ejemplo La, Ce, Pr, Nd, Pm, Dy, Yb, Lu, etc. Se pueden citar particularmente SiO_{x}, donde x tiene el significado de 1,1 a 2,0 y, preferentemente, 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. Es ventajoso, que por lo menos una de las capas transparentes, con excepción de la capa protectora, presente otros materiales que la propia capa protectora.

Todas o algunas de las capas del sistema de capa de reflexión así como la capa de reflexión se pueden depositar sobre el cuerpo del reflector o, respectivamente, sobre una capa de tratamiento previo que se encuentre sobre él, por ejemplo, por segregación en vacío a partir de la fase gas o vapor, (physical vapor deposition, PVD), por evaporación térmica, por evaporación por chorro de electrones, con y sin apoyo iónico, por proyección iónica, en especial por proyección iónica por magnetrón, por polimerización por plasma, o por segregación química a partir de la fase gaseosa (chemical vapor deposition, CVD) con y sin apoyo de plasma. Otros procedimientos de deposición son procedimientos de barnizado o de inmersión con tracción de soluciones preparadas en el proceso sol-gel con secado subsiguiente, procesos pirolíticos a la llama o recubrimiento a la llama por medio de Si0_{2}. Se pueden combinar también dos o más procedimientos. Por ejemplo, se pueden completar capas de PVD por medio de un recubrimiento a la llama con SiO_{2}. Los sistemas de capa de reflexión mencionados se describen detalladamente, por ejemplo, en el documento EP 918 236 A1.

Convenientemente, la capa protectora es un barniz sol-gel depositado sobre la superficie del cuerpo del reflector, sobre la capa de tratamiento previo o, eventualmente, sobre la capa de reflexión o, respectivamente, sobre un sistema de capa de reflexión, barniz que se obtiene por un procedimiento sol-gel y que se deposita sobre el cuerpo del reflector.

Preferentemente, el barniz sol-gel es un polisiloxano preparado a partir de una solución alcohólica de silano, en especial de una solución de alcoxisilano y de una solución coloidal de ácido silícico. El polisiloxano se obtiene, en especial, por una reacción de condensación entre silanos hidrolizados y reticulables, en especial alcoxisilanos y ácido silícico coloidal.

La reacción de condensación entre silanos hidrolizados, en especial alcoxisilanos, entre sí, así como entre silanos hidrolizados, en especial alcoxisilanos, y ácido silícico coloidal conduce a la formación de una estructura reticular inorgánica de polisiloxanos. Al mismo tiempo, a través de enlaces de carbono se introducen en la estructura reticular inorgánica grupos orgánicos, en especial grupos alquilo o, respectivamente, grupos alquilo sencillos. Sin embargo, los grupos orgánicos o, respectivamente, los grupos alquilo, no toman parte directamente en la polimerización o, respectivamente, en la reticulación de los siloxanos, es decir, no sirven para la formación de un sistema de polímeros orgánicos sino únicamente para la funcionalización. La función consiste en que los grupos orgánicos, en especial los grupos alquilo, durante el proceso de sol-gel se cuelgan en las partes exteriores de los polisiloxanos y forman así una capa que repele el agua hacia el exterior, la cual confiere al barniz sol-gel una marcada propiedad hidrófuga.

El proceso sol-gel descrito, como ya se ha dicho, conduce a través de una hidrólisis y condensación dirigidas de alcóxidos de silicio y ácido silícico, a un barniz sol-gel de una estructura reticular inorgánica con grupos alquilo incorporados. Por ello, los polisiloxanos así obtenidos se incluyen más bien entre los polímeros inorgánicos.

En la producción de una forma de ejecución preferida de un barniz sol-gel como capa protectora se parte ventajosamente de dos soluciones fundamentales A y B.

La solución A es una solución alcohólica de uno o varios alcoxisilanos diferentes, presentándose los alcoxisilanos en forma no hidrolizada en un medio exento de agua. Como disolvente se utiliza ventajosamente un alcohol tal como, por ejemplo, alcohol metílico, etílico, propílico o butílico y, preferentemente, alcohol isopropílico.

Los alcoxisilanos se describen por la fórmula general X_{n}Si(OR)_{4-n}, en la cual "R" es un alquilo sencillo, preferentemente del grupo que comprende metilo, etilo, propilo y butilo. Ventajosamente, "X" es igualmente un alquilo, preferentemente del grupo que comprende metilo, etilo, propilo y butilo. Ventajosamente, alcoxisilanos son, por ejemplo, tetrametoxisilanos (TMOS) y, preferentemente, tetraetoxisilanos (TEOS) y metiltrimetoxisilanos (MTMOS) y otros alcoxisilanos.

En una forma de ejecución especialmente preferida, la solución A se prepara a partir de tetraetoxisilano (TEOS) y/o metiltrimetoxisilano (MTMOS) con un alcohol metílico, etílico o propílico y, en especial, con un alcohol iso-propílico como disolvente. La solución A puede contener, por ejemplo, 25-35% en peso (% en peso), en especial 30% en peso de TEOS y 15-25% en peso, en especial 20% en peso de MTMOS, ambos disueltos en 40-60% en peso, en especial en 50% en peso de alcohol isopropílico.

La solución B contiene ácido silícico coloidal disuelto en agua. En una forma de ejecución ventajosa la solución B se ajusta a un pH entre 2,0-4, preferentemente entre 2,5-3,0 y, en especial, de 2,7, por medio de un ácido, preferentemente por medio de ácido nítrico (HNO_{3}).

El ácido silícico empleado es ventajosamente un ácido silícico estabilizado en medio ácido, encontrándose el valor del pH del ácido silícico ventajosamente entre 2-4. Ventajosamente, el ácido silícico es lo más pobre posible en álcalis. El contenido en álcalis (por ejemplo Na_{2}O) del ácido silícico se encuentra preferentemente por debajo de 0,04% en peso.

La solución B contiene, por ejemplo, 70-80% en peso, en especial 75% en peso de agua como disolvente y 20-30% en peso, en especial 25% en peso de ácido silícico coloidal. La solución B se ha ajustado ventajosamente por medio de ácido nítrico (HNO_{3}) a un valor del pH comprendido entre 2,0-3,5, preferentemente entre 2,5-3,0 y, en especial, de 2,7. Una solución de ácido silícico preferida se comercializa por la razón social Nissan Chemical Industries Ltd. con el nombre de producto "SNOWTEX® O".

La puesta en contacto y la mezcladura de ambas soluciones de base A y B en presencia de ácido nítrico conduce a una reacción de hidrólisis entre el agua contenida en la solución B y los alcoxisilanos contenidos en la solución A.

Reacción de hidrólisis: Si(OR)_{n}+ nH_{2}O \rightarrow Si(OH)_{n} + nR(OH)

Al mismo tiempo se produce una reacción de condensación, en la cual bajo separación de agua entre cada dos grupos Si-OH se forma un enlace siloxano (Si-O-Si). Al progresar la polimerización se va formando una estructura reticulada de polisiloxanos, a la cual se han unido grupos alquilo. La nueva solución de la mezcla se encuentra en un estado geliforme.

Las dos soluciones A y B se mezclan preferentemente en una proporción en peso de 7 : 3 partes.

Ventajosamente, el barniz sol-gel se deposita o, respectivamente se segrega, en forma de gel sobre el cuerpo del reflector, respectivamente sobre la superficie correspondiente y, a continuación, se seca o, respectivamente, se endurece. El proceso de secado consiste en separar el agua y los alcoholes que permanecen en el barniz sol-gel, con lo cual el barniz sol-gel endurece por completo y sobre la superficie del reflector, respectivamente sobre la capa de reflexión, se forma una capa protectora estable a la intemerie y resistente a la corrosión.

Ventajosamente, el recubrimiento tiene lugar en un proceso continuo, por ejemplo, a brocha, por rodillo, centrifugación, proyección, inmersión o, respectivamente, inmersión con tracción. Procedimientos de recubrimiento continuo especialmente preferidos son el procedimiento continuo de bandas o procedimiento de barnizado de bandas llamado también procedimiento "coil-coating".

El espesor de capa del barniz sol-gel endurecido es, por ejemplo, como mínimo 1 \mum, preferentemente como mínimo 2 \mum y, por ejemplo, como máximo 40 \mum, preferentemente a los sumo 20 \mum, especialmente como máximo 10 \mum y, ventajosamente, como máximo 6 \mum.

El reflector recubierto con el barniz sol-gel se seca o, respectivamente, se endurece convenientemente por medio de radiación tal como radiación UV, radiación de electrones, radiación láser o por medio de radiación térmica tal como radiación IR, o por medio de calentamiento por convección o por una combinación de los procesos de secado o, respectivamente, endurecimiento, antes mencionados.

La elevada temperatura, medida en el cuerpo del reflector, para el secado o, respectivamente, endurecimiento del barniz sol-gel es convenientemente superior a 60ºC, preferentemente superior a 150ºC y, en especial, superior a 200ºC. Además, la temperatura elevada es convenientemente menor de 400ºC, preferentemente menor de 350ºC y, en especial, menor de 300ºC. La temperatura elevada se encuentra de modo particularmente preferido entre 250ºC y 300ºC. En cuanto a la indicación de la temperatura se trata de una denominada temperatura pico del metal "Peak Metal Temperature" (PMT).

La elevada temperatura puede actuar sobre el cuerpo, por ejemplo, durante 5 segundos hasta 2 minutos. El barniz sol-gel se seca y endurece durante un tiempo de, preferentemente menos de 90 segundos, en especial de menos de 60 segundos y, preferentemente de más de 10 segundos, en especial de más de 30 segundos. En el caso de emplear radiación IR los tiempos de secado se encuentran más bien en la zona inferior de los tiempos de permanencia indicados.

El calentamiento por convección puede tener lugar convenientemente por una sobrecarga con gases recalentados tales como aire, nitrógeno, gases nobles o mezclas de ellos. La capa de barniz sol-gel se seca preferentemente en un horno de paso continuo.

Los reflectores, por ejemplo en forma de láminas, bandas o chapas, también se pueden conformar después de la deposición y el secado de la capa de protección. Los reflectores se pueden continuar elaborando para recibir, por ejemplo, la forma de recipientes parabólicos. En este caso, la conformación apenas da lugar a la formación de grietas en la capa protectora.

Los reflectores conformes al invento presentan una buena protección frente a la acción de la intemperie, la corrosión, el deterioro mecánico o el desgaste y presentan respectivamente una alta resistencia al rallado. Manchas de blanqueo prácticamente no se producen nunca. Puesto que en la producción de los siloxanos se utiliza ácido silícico coloidal, es posible obtener grosores de capa mayores en la zona micrométrica, para los cuales durante el proceso de secado y endurecimiento no se produce formación alguna de grietas, por ejemplo a causa de la contracción de volumen.

Además, los reflectores conformes al invento permiten el empleo de aleaciones de aluminio, sin que éstas con el fin de alcanzar valores altos de brillo y reflexión total tengan que ser chapadas o, respectivamente recubiertas, por ejemplo con aluminio puro o purísimo. Sin embargo, al contrario que los reflectores de aluminio puro o purísimo, estos últimos poseen resistencias mecánicas esencialmente más elevadas, lo que es imprescindible para las más diversas aplicaciones.

El reflector presenta una reflexión total según DIN 5036 parte 3., en especial una reflexión total en la zona de longitudes de onda visibles e infrarrojas, superior al 75%, preferentemente superior al 80% y, en especial, superior al 83%.

Si el reflector contiene un sistema de capa adicional para incrementar la reflexión, la mencionada reflexión total es superior al 75%, preferentemente superior al 85% y, en especial, superior al 90%.

El reflector presenta, además, valores de brillo en la zona de longitudes de onda visibles según DIN 67530 superiores al 75%, en especial superiores al 80%.

La citada reflexión total y el brillo del reflector conforme al invento disminuye, por ejemplo, después de 3000 h (horas) de ensayo QUV y, en especial, después de 2000 h de ensayo QUV menos del 5% y, en especial, menos del 2%.

El ensayo QUV es un ensayo artificial de exposición a la intemperie para juzgar la resistencia a la intemperie de elementos constructivos y de su superficie al aire libre. El ensayo QUV fue introducido en 1969 por la empresa "Q-Panel" y es hoy en día un método de ensayo estándar. El ensayo QUV aplicado en los estudios presentes fue ejecutado según las prescripciones de la norma "Standard Practice for Operating Light- and Water-Exposure Apparatus (Fluorescent UV-Condensation Type) for Exposure of Nonmetallic Mate-rials" de la American Society for Testing and Materials, respectivamente según ASTM G 53-96.

Además, el reflector conforme al invento presenta en el ensayo de corrosión filiforme de 1000 h (Filiform-korrosionstest) según DIN EN ISO 3665, ninguna presencia de corrosión. Además de esto, la disminución de la reflexión total y del brillo en el "ensayo de pulverización con sal del ácido acético" de 1000 h según DIN 50021 ESS es menor del 5%, en especial menor del 2%.

Por otra parte, los reflectores conforme al invento gracias a la capa protectora sol-gel de polisiloxanos disponen de una alta dureza de superficie. La capa protectora sol-gel muestra convenientemente una dureza, medida según el método "procedimiento del lapicero según Wolf Wilburn" según DIN 55350 parte 18, superior a "f", preferentemente superior a "h", en especial, superior a "2h" y, ventajosamente, superior a "3h", en donde superior se debe interpretar en el sentido de más duro.

La capa sol-gel se caracteriza, además, por una adherencia excelente al cuerpo del reflector o, respectivamente, a las capas que yacen sobre él.

El reflector conforme al invento se puede preparar por medio de las características de la reivindicación 20.

La velocidad de recubrimiento de la banda en un procedimiento de banda continua es, por ejemplo, aproximadamente 30 m/min.

El cuerpo del reflector se seca preferentemente en un horno de paso continuo bajo la acción de la radiación térmica y/o el calor de convección, preferentemente bajo una sobrecarga con gases calientes.

El recubrimiento tiene lugar convenientemente a la temperatura ambiente, por ejemplo a 10-30ºC, en especial a 15-25ºC.

El presente invento abarca también la utilización de reflectores conformes al invento como reflectores de la luz solar o artificial y de la radiación infrarroja y como elementos de conducción de luz para luz solar o artificial.

Los reflectores conformes al invento son adecuados, por ejemplo, como reflectores o elementos conductores de la luz en la técnica de la luz y de la iluminación, como reflectores en lámparas para puestos de trabajo con monitor, luces primarias, luces secundarias, lámparas con rejilla, techos luminosos o como láminas de cambio de dirección de la luz. Además, los reflectores conformes al invento se pueden emplear en la técnica solar como reflectores solares, por ejemplo en la técnica solar térmica, como refuerzo (booster) solar en el campo fotovoltáico, en centrales de energía solar, como colectores para concentrar la luz solar, en cocinas solares u hornos solares.

Los reflectores conformes al invento se pueden emplear, además, como espejos ligeros, irrompibles y eventualmente calentables para vehículos o como reflectores para faros. Los reflectores mencionados se pueden emplear también como elementos de fachada con propiedades reflectantes o, respectivamente, con propiedades de brillo. Por ejemplo, las superficies de aluminio de alto brillo o de brillo mate quedan selladas, en este caso, de forma resistente a la corrosión gracias a la capa protectora conforme al invento.

La radiación IR, la luz visible y la radiación UV cubren en este caso la zona de longitudes de honda desde 10^{-8} m hasta 10^{-3} m.

A continuación, con ayuda de un ejemplo se describe la preparación y obtención de una forma de ejecución particularmente preferida de un barniz sol-gel. Para ello, se preparan una solución A y una solución B:

la solución A contiene:

50% en peso de	\hskip0.5cm	alcohol isopropílico
30% en peso de		tetraetoxisilano (TEOS)
20% en peso de		metiltrimetoxisilano (MTMOS)

la solución B contiene:

75% en peso de	\hskip0.5cm	agua
25% en peso de		ácido silícico coloidal

El valor del pH de la solución B se ajusta aproximadamente a 2,7 por adición de un ácido, en especial de ácido nítrico (HNO_{3}).

En una ejecución preferida la preparación del barniz sol-gel y el recubrimiento del cuerpo del reflector tiene lugar como sigue:

A una solución fundamental A, como anteriormente descrita, en una proporción del 70% en peso de la solución mixta, se añade bajo agitación una solución B en una proporción del 30% de la solución mixta. Las soluciones A y B se transforman bajo constante agitación en una solución mixta, liberándose calor a causa de la reacción.

La solución mixta se agita durante un tiempo determinado, por ejemplo durante 1 h (hora) hasta 10 h, preferentemente durante 4 a 8 h, en especial durante 6 h aproximadamente.

A continuación la mezcla se filtra. El filtro sirve para retener las partículas más gruesas tales como, por ejemplo, partículas de ácido silícico coloidal. El diámetro de poros o, respectivamente, la amplitud de mallas del filtro se orienta según el espesor de capa pretendido, puesto que partículas con diámetro más grueso que el espesor de capa pretendido perjudican la calidad de superficie de la capa protectora. Por ejemplo, la filtración se puede llevar a cabo por medio de un filtro de polipropileno con una porosidad de 1 \mum.

La solución mixta se mantiene convenientemente a un valor del pH de 2-4, preferentemente de 2 a 3,5 en especial de 2,5 a 3 y, de modo particularmente preferido, de 2,7. La corrección del valor del pH se lleva a cabo por medio de ácidos, preferentemente de ácido nítrico.

Después de terminar el proceso de agitación se puede depositar el barniz sol-gel sobre el cuerpo del reflector o sobre las capas que yacen sobre él por medio de alguno de los procedimientos antes mencionados y, a continuación, tal como se ha descrito anteriormente, se seca, respectivamente endurece.

En una ejecución ventajosa del procedimiento de obtención, después de su obtención y antes de depositarla sobre el cuerpo del reflector, la solución sol-gel se deja reposar durante unos pocos minutos hasta varias horas, preferentemente entre 1 y 24 h (horas), en especial entre 12 y 22 h y, de modo particularmente preferido, durante aproximadamente
17 h.

El análisis de los elementos del barniz sol-gel totalmente endurecido por espectorcopia fotoelectrónica por rayos X, XPS (X-Ray Photoelectron Spectroscopy) detecta, por ejemplo, los elementos oxígeno, silicio y aproximadamente 5-20% (átomos por ciento) de carbono.

La estructura de un reflector conforme al invento se ha representado a modo de ejemplo con ayuda de la figura 1, la cual muestra una vista de la sección por un reflector conforme al invento.

El reflector (1) consta de un cuerpo del reflector (2), el cual es un producto laminado de aluminio con un grado de pureza superior al 99,8%. La superficie del cuerpo del reflector (1) está desengrasada y provista de una capa de tratamiento previo (3). La capa de tratamiento previo (3) es una capa de óxido generada anódicamente con un espesor de 300-500 nm. Sobre la capa de tratamiento previo se ha depositado una capa de barniz sol-gel (4) de 3 \mum de espesor de polisiloxanos.

Claims

1. Reflector (1) para radiación electromagnética, en especial para radiación infrarroja, luz visible y radiación ultravioleta, resistente a la intemperie y a la corrosión, con alta reflexión total, que contiene un cuerpo de reflector (2) de aluminio o de una aleación de aluminio con una superficie reflectante, o que contiene un cuerpo de reflector con una capa de reflexión de aluminio o de una aleación de aluminio que forma una superficie reflectante, conteniendo el reflector (1) una capa protectora (4) de un barniz sol-gel, transparente, de cierre, que se encuentra situada en el exterior,

caracterizado porque,

la superficie reflectante de aluminio o de una aleación de aluminio presenta una rugosidad Ra inferior a 0,1 \mum según DIN 4761 a 4768, y el barniz sol-gel es de un polisiloxano obtenido a partir de una solución alcohólica de silano y de una solución acuosa de ácido silícico coloidal, y la capa protectora (4) presenta un espesor superior a 1 \mum, y el reflector, conforme al ensayo QUV de 2000 h según ASTM G 53-96, presenta pérdidas en la reflexión total y en el brillo inferiores al 5%.

2. Reflector según la reivindicación 1, caracterizado porque la solución alcohólica de silano es una solución de alcoxisilano.

3. Reflector según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque la capa protectora transparente es un barniz sol-gel de polisiloxanos inorgánicos reticulados, con grupos orgánicos, en especial grupos alquilo, unidos con el silicio a través de enlaces de carbono.

4. Reflector según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el reflector presenta una reflexión total, en especial una reflexión total en la zona de longitudes de onda de la luz visible e infrarroja, según DIN 5036 superior al 75%, preferentemente superior al 80% y, en especial, superior al 83%.

5. Reflector según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el reflector no presenta en el "ensayo de corrosión filiforme" de 1000 h según DIN EN ISO 3665, manifestación alguna de corrosión y en el ensayo de 1000 h "ensayo de pulverización con sal del ácido acético" según DIN 50021 ESS presenta una disminución de la reflexión total y del brillo menor del 5%, en especial menor del 2%.

6. Reflector según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la capa protectora (4) posee una dureza, medida según el método "procedimiento del lapicero según Wolf Wilburn" según DIN 55350 parte 18, mayor que "f", preferentemente mayor que "h", en especial mayor que "2h" y ventajosamente mayor que "3h".

7. Reflector según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la capa protectora en estado endurecido posee un espesor de como mínimo 1 \mum, preferentemente como mínimo 2 \mum y de máximo 40 \mum, preferentemente como máximo 20 \mum, en especial como máximo 10 \mum.

8. Reflector según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el reflector contiene un cuerpo de reflector de aluminio y/o un recubrimiento de aluminio y el material de aluminio del cuerpo del reflector y/o del recubrimiento posee un grado de pureza superior al 99,5%, preferentemente superior al 99,7% y, en especial, superior al 99,8%.

9. Reflector según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la superficie reflectante, preferentemente la superficie del cuerpo del reflector, presenta una capa de tratamiento previo (3), y la capa de tratamiento previo (3) es una capa de óxido, obtenida anódicamente en un electrolito retrosoluble o no retrosoluble, preferentemente una capa de óxido porosa, obtenida anódicamente en un electrolito retrosoluble, en especial una capa de óxido porosa no compactada, y la capa protectora (4) está depositada inmediatamente sobre la capa de tratamiento previo.

10. Reflector según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque sobre la superficie reflectante del reflector se ha depositado una capa de tratamiento previo obtenida por cromatado o fosfatado, y la capa protectora (4) está depositada inmediatamente sobre la capa de tratamiento previo.

11. Reflector según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque sobre la superficie reflectante del reflector se ha depositado una capa de tratamiento previo, y la capa de tratamiento previo es una capa de cromatado amarillo, una capa de cromatado verde, una capa de fosfato o una capa de tratamiento previo exenta de cromo, que se ha desarrollado en un electrolito que contiene al menos uno de los elementos Ti, Zr, F, Mo o Mn.

12. Reflector según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque la capa de tratamiento previo tiene un espesor de como mínimo 10 nm, preferentemente de como mínimo 20 nm y, en especial, de como mínimo 50 nm y, de modo especialmente preferido, de como mínimo 100 nm, y un espesor de como máximo 5000 nm, preferentemente de como máximo 500 nm.

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13. Reflector según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el cuerpo del reflector es un producto laminado, en especial una chapa, banda o una placa de un aluminio o de una aleación de aluminio laminable, y la rugosidad Ra de la superficie reflectante es menor de 0,05 \mum.

14. Reflector según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el cuerpo del reflector es una chapa o banda laminada, de aluminio o de una aleación de aluminio, con un espesor de 0,1 a 4 mm, preferentemente de 0,2 a 1,5 mm y, en especial, de 0,3 a 1 mm.

15. Reflector según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la capa protectora (4) se ha depositado sobre la superficie del cuerpo del reflector o sobre su capa de tratamiento previo.

16. Reflector según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque el reflector contiene un cuerpo del reflector de aluminio, de una aleación de aluminio, de un metal férrico, o de material sintético con una capa de reflexión de aluminio o de una aleación de aluminio, y la capa de protección está depositada sobre la capa de reflexión.

17. Reflector según una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque el cuerpo del reflector contiene un sistema de capa de reflexión a base de una capa reflectante y un sistema de capa que aumenta la reflexión, con una o varias capas transparentes depositadas sobre la capa reflectante, y la capa protectora de cierre está depositada sobre el sistema de capa de reflexión.

18. Reflector según la reivindicación 17, caracterizado porque el reflector presenta una reflexión total, en especial una reflexión total en la zona de longitudes de honda visibles e infrarroja, según DIN 5036 superior al 75%, preferentemente superior al 85% y, en especial, superior al 90%.

19. Reflector según la reivindicación 1, caracterizado porque, para el tratamiento previo, la superficie de aluminio está abrillantada por vía química o electroquímica.

20. Procedimiento para la producción de un reflector, (1) resistente a la intemperie y a la corrosión, para radiación electromagnética, en especial para radiación infrarroja, luz visible y radiación ultravioleta, con alta reflexión total, que contiene un cuerpo del reflector (2) de aluminio o de una aleación de aluminio con una superficie reflectante, o que contiene un cuerpo del reflector con una capa de reflexión de aluminio o de una aleación de aluminio, conteniendo el reflector (1) una capa de protección (4) transparente, de cierre y que se encuentra afuera a base de un barniz sol-gel, según la reivindicación 1,

caracterizado porque

la superficie reflectante de aluminio o de una aleación de aluminio presenta una rugosidad Ra inferior a 0,1 \mum según DIN 4761 a 4768, y el barniz sol-gel es de un polisiloxano obtenido a partir de una solución alcohólica de silano y una solución acuosa de ácido silícico coloidal, y la capa protectora (4) presenta un espesor superior a 1 \mum, y se deposita sobre la superficie reflectante, la capa de tratamiento previo o el sistema de capa de reflexión en un proceso coil-coating continuo, y la capa de protección (4) del reflector (1) es secada y endurecida en un horno de paso continuo.

21. Procedimiento según la reivindicación 20, caracterizado porque el cuerpo del reflector se recubre con la capa de protección a la temperatura ambiente, y la capa de protección del reflector se seca en un horno de paso continuo bajo la acción de radiación térmica y/o calor de convección, preferentemente bajo sobrecarga con gases calientes.

22. Procedimiento según una de las reivindicaciones 20 a 21, caracterizado porque la capa protectora del reflector es secada a una temperatura del reflector comprendida entre 110 y 400ºC, preferentemente entre 200 y 350ºC y, en especial, entre 250 y 300ºC, durante un tiempo inferior a 90 segundos, preferentemente inferior a 60 segundos.

23. Utilización de los reflectores según la reivindicación 1 como reflectores para luz solar o luz artificial y radiación infrarroja, y como elementos de conducción de luz para luz solar o luz artificial.

24. Utilización de los reflectores según la reivindicación 23 en la técnica de la luz y de la iluminación como reflectores en lámparas para puestos de trabajo con monitor, luces primarias, luces secundarias, lámparas con rejilla, techos luminosos, o como láminas de cambio de dirección de la luz, y en la técnica solar como reflectores solares en centrales de energía solar, cocinas solares u hornos solares.