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Abb. 2: Wärmeabstrahlung und -reflexion: der Emissionsgrad entscheidet
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Fig. 3: Coating: metallic pigments in the carrier matrix
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Abb. 4: Emissionsgrad unterschiedlicher Gewebe im infraroten Spektralbereich
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Abb. 5: Produktionsanlage
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Abb. 6: Beschichtete Gewebe mit Low-e Eigenschaften
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Oberflächen veredeln

Materialeigenschaften

Die Lichtechtheit und Abriebfestigkeit verschiedener auf der Großanlage beschichteter Gewebe wurde entsprechend den DIN-Normen geprüft. Die Lichtechtheit erreicht auf der 8-stufigen Skala den Wert 7 (vorzüglich) mit Tendenz zur besten Lichtechtheit 8. Auch die Reibechtheit erwies sich als gut.

Eine beispielhafte Auswahl einiger realisierbarer Farbeindrücke mit den beschriebenen Low-e Eigenschaften ist aus Abb. 6 zu entnehmen, wobei auch weitere Farben und Abtönungen möglich sind. Neben den silbernen Low-e Geweben mit optimierten Werten können nun auch verschiedene Farben in unterschiedlichen Abstufungen hergestellt werden, deren Emissionsgrade jeweils um 0.3 liegen.

Das Spektrum der solaren Einstrahlung erstreckt sich vom ultravioletten über das sichtbare Licht bis zum nahen Infrarot, wobei etwa 45% der Einstrahlung im nahen Infrarot liegen. Eine Oberfläche strahlt hingegen
bei Raumtemperatur im mittleren bis fernen Infrarot. Ein Maß für das materialabhängige Abstrahlungsvermögen ist der Emissionsgrad. Er liegt bei üblichen Baustoffen ungefähr bei 0,9. Mit Low-e Beschichtungen gelingt es, den Emissionsgrad selektiv im Infrarotbereich zu senken. Dadurch vermindert sich die Wärmeabstrahlung und gleichzeitig steigt die Wärmereflexion. Dies lässt sich mit Hilfe einer Infrarot-Kamera anschaulich machen (Abb. 2). Die Körperwärme der Hand wird vom linken Gewebe mit Low-e Beschichtung deutlich stärker reflektiert als vom rechten Gewebe ohne Low-e Beschichtung.

Beschichtung: Metall- und Farbpigmente in einer PU-Trägermatrix

Physikalisch hängen die elektrische Leitfähigkeit eines Körpers und seine thermischen Strahlungseigenschaften eng zusammen. Folgerichtig erreicht man mit metallischen Partikeln, die in eine Trägermatrix eingebaut werden, hohe Reflexionsgrade im infraroten aber leider auch im sichtbaren Spektralbereich. Durch die Zumischung von Farbpigmenten (Abb. 3, links) oder die Umhüllung mit Farbpigmenten (Abb. 3, rechts) kann der metallische Farbeindruck unterbunden und die gewünschten Farbe eingestellt werden. Die Forscher erzielten mit Aluminiumpartikeln Emissionsgrade ε von ca. 0,1 bei silbrigem Farbeindruck und etwa 0,3 bei beliebigem Farbeindruck. Der gemessene spektrale Emissionsgrad ελ für zwei beschichtete Gewebe ist in Abb. 4 als Funktion der Wellenlänge im Bereich der Wärmestrahlung im Vergleich zu einem unbeschichteten Gewebe aufgetragen. Zusätzlich ist der daraus resultierende thermische Emissionsgrad εmit angegeben. Während der Emissionsgrad des konventionellen unbeschichteten Gewebes 0,95 beträgt, kann dieser Wert durch eine Beschichtung mit beliebigem optischen Farbeindruck auf 0,3 und durch eine silberfarbene Beschichtung auf 0,1 wesentlich abgesenkt werden.

Beschichtungsverfahren

Als besonders geeignet für farbige, niedrigemittierende Schichten erwiesen sich flache, plättchenförmige Aluminiumpartikel mit einem Durchmesser im Mikrometerbereich. Diese Partikel ließen sich, zusammen mit geeigneten Farbpigmenten, in Polyurethan gut suspendieren und per Rakeln auf Gewebe aufbringen. Mit einer prototypischen Großanlage werden jetzt Erfahrungen für die industrielle Produktion gesammelt (Abb. 5).

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