Farbeffekte nach dem Brühwürfelprinzip

Schillernde Käfer und Schmetterlinge benötigen im allgemeinen keine Farbpigmente. Das bunte Spiel entsteht vielmehr ähnlich wie bei Opalen oder einem Ölfleck auf regennasser Straße: durch Interferenz. Schichten farbloser Substanzen, deren Dicken im Bereich der Lichtwellenlänge liegen, löschen manche Spektralanteile aus. Die reflektierten erzeugen den Farbeindruck. Klar, dass industrielle Hersteller diesen Effekt längst nutzen, um optische Geräte wie Lampen oder Filter zu beschichten. Ein Verfahren, das nicht nur die Firma Prinz Optics in Stromberg bei Bingen einsetzt, ist der Sol-Gel-Prozess. Dazu wird beispielsweise eine Lösung von Titanchlorid in Ethylalkohol auf den Glasträger aufgebracht. Das Lösungsmittel verdunstet allmählich und über kleine Partikel des Sols bildet sich eine trockene Gelschicht. Erhitzen überführt sie in transparentes keramisches Titandioxid. Durch wiederholtes Beschichten entsteht schließlich ein Interferenzfilter.

Ein Nachteil des Verfahrens: Die verwendeten Lösungen sind schwer zu beherrschen, denn die Vernetzung der gelösten Verbindungen findet bereits im Vorratsgefäß langsam statt. Dies beeinflusst maßgeblich die optischen Eigenschaften der daraus hergestellten nicht ausbleichenden Farbfilter. Um das Verfahren zu verbessern, wandte sich das Unternehmen Prinz an Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung ISC in Würzburg. »Unser Ausweg ähnelt dem Ersatz von Hühnersuppe durch Brühwürfel«, veranschaulicht Dr. Peer Löbmann den Lösungsansatz. »Suppen sind wenig haltbar und ihre Inhaltsstoffe verderben mit der Zeit ebenfalls. In weitgehend trockener Form treten diese Probleme nicht auf.« So entwickelten die Forscher ein Beschichtungssystem auf Basis von Pulvern, die nahezu beliebig lang unverändert lagerbar sind. Erst kurz vor der Beschichtung wird das Lösungsmittel zugesetzt und diese »Suppe« bleibt auch länger als bisher frisch.

Was so salopp klingt, beeinhaltet viel Know-how. So konnte die Dicke der Einzelschichten weiter gesteigert werden, und weniger reichen für den gewünschten Effekt. Selbst Farbverläufe, die sich durch längs über den Träger zunehmende Schichtdicken einstellen lassen, können nun besser beherrscht und übergangsfrei hergestellt werden. »Hierin unterscheiden wir uns von Köchen, denn unsere Suppe aus Brühwürfeln ›schmeckt‹ besser als das ursprüngliche Produkt«, resümiert Löbmann. Zu sehen sind die verbesserten Schichtsysteme auf der Messe Materialica in München vom 30. September bis 3. Oktober in Halle B1 am Stand 143.