DE2256441A1 - Waermereflektierende scheibe - Google Patents

Waermereflektierende scheibe

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Description

Flachglas Aktiengesellschaft DELOG - DETAG, 851 Fürth i. Bay., Otto-Seeling-Promeaade 2
Värmereflektierende Scheibe
Die Erfindung betrifft eine wärmereflektierende Scheibe aus einem transparenten Schichtträger, einer auf den transparenten Schichtträger aufgebrachten lichtdurchlässigen Silberschicht und einer zwischen dem Schichtträger und der Silberschicht angeordneten . dielektrischen, für sichtbares Licht absorptionsfreien oder zumindest absorptionsarraen Schicht mit einem Brechungsindex > 2.
Wärmereflektierende Scheiben sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. So ist es zunächst bekannt, auf Scheiben Schichten aus Metallen mit hohem Infrarot-Heflexionsvermögen, z.B. Schichten aus Gold, Kupfer, Silber oder Aluminium aufzubringen. Diese Schichten haben die Eigenschaft, daß sie den sichtbaren Strahlungsanteil der Sonne in höherem Maße als den Infraxot-
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anteil durchlassen, wobei der Infrarotanteil der Sonnenstrahlung hauptsächlich reflektiert wird. Solche Wärmeschutzscheiben haben sich daher nls Verglasung von Gebäuden oder Fahrzeugen bewährt, um die Innenräume vor starker Sonneneinstrahlung zu schützen.
Sie weisen jedoch verschiedene Nachteile auf. So sind Scheiben wit Gold- oder Kupferschichten in der Außenansicht stark gelblich oder rötlich gefärbt. Das führt einmal dazu, daß von ihnen reflektierte Sonnenstrahlung wegen der geänderten spektralen Zusammensetzung unerwünschte Farbeffekte hervorrufen kann, z.B. wenn dieses Licht in die Fenster gegenüberliegender Gebäude hinein reflektiert wird. Zun anderen sind solche Scheiben auch aus architektonischen Gründen in vielen Fällen unerwünscht. In zunehmendem Maße werden nämlich wärmereflektierende Fensterscheiben nit farbneutraler Außenansicht verlangt, weil sie bei unterschiedlicher Farbgestaltung der Fassadenelercente verwendet werden können. Hinzu kommt, daß Gold- und Kupferschichten in der Durchsicht Farbverschiebungen aufweisen und damit auch in der Durchsicht nicht farbneütral sind.
Silber- und Aluminiumschichten sind zwar in der'Außenansicht farbneutral, wenn die Schichten dick genug sind; jedoch ist dann die Durchsicht erheblich blaustichig. Dünnere Schicht on sind in der Durchsicht zwar x^eniger, jedoch in imrrer noch störendem KaBe1 blaustichig, weisen jedoch in der Außenansicht einen erheblichen Gelbstich auf.
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Es ist ferner vorgeschlagen worden, Metallschichten mit hohem Infrarot-Reflexionsvermögen mit dielektrischen Schichten zu kombinieren, wo"bei die Metallschicht beidseitig in eine solche dielektrische Entspiegelungsschicht aus einem Material mit. hohem Brechungsindex eingebettet wird (siehe OS 1 596 825). Durch diesen Schichtaufbau, der einem Interferenzfilter entspricht, konnte die Lichtdurchlässigkeit einer Goldschicht von etwa J>6 % auf etwa 70 % erhöht werden, wobei das hohe Reflexionsvermögen im Infraroten in beiden Fällen das gleiche ist (siehe DT-AS 1 421 872). Durch die Entspiegelungswirkung der dielektrischen Schichten wird das Reflexionsvermögen der Goldschicht im sichtbaren Gebiet stark erniedrigt, und eine so beschichtete Scheibe weist in der Außenansicht (von der Glasseite her) ein grau-blaues Aussehen anstatt des intensiven Goldtons der Gold-Einfachschicht auf. In der Durchsicht weisen diese Scheiben einen umbralen Farbton auf. Solche wärmereflektierenden Scheiben erfüllen damit nicht die Forderung nach farbneutraler Außenansicht und Durchsicht.
Hinzu kommt, daß für viele Anwendungen, insbesondere bei Großflächenverglasungen für Großraumbüros, eine hohe Lichtdurchlässigkeit nicht erwünscht ist. In diesen Fällen werden Wärmeschutzscheiben mit einer Lichtdurchlässigkeit im Bereich von etwa 30 bis 45 % und dementsprechend höherer Wärmedämmung der Sonne verlangt, wobei zu berücksichtigen ist, daß etwa 45 % der Gesamtstrahlung der Sonne, damit auch ein entsprechender Anteil der in den durch die Scheibe
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abgeschlossenen Raum gelangenden yärmeenu.r^io, auf das sichtbare Spektralgobiet entfallen.
Zur Erzielung einer guten Wärmedämmung ist es ferner erforderlich, daß die Reduzierung des sichtbaren Strahlungsanteils auf die gewünschte Lichtdurchlässigkeit im wesentlichen durch Reflexion und nicht durch Absorption erfolgt, denn durch die Absorption heizt sich die Scheibe auf und gibt danach einen erheblichen Anteil dieser absorbierten Strahlungsenergie an den Innenraum a.b. Ein mittleres Reflexionsvermögen im sichtbaren Spektralgebiet ist auch aus architektonischen Gründen vorteilhaft, damit die Fensterscheiben aicht als dunkle, gleichsam tote Elemente wirken, die zur Fassadengestaltung nicht beitragen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wärmereflektierende Scheibe der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welche bei hohem Infrarot-Reflezionsvermö'gen und bei einer auf die Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges bezogenen Lichtdurchlärjsigkeit von 30 ^iS 4-5 % sowohl in der Außenansicht (vom transparenten Schichtträger aus gesehen) als auch in ö.er Durchsicht farbneutral ist, wobei das Reflexionsvermögen im sichtbaren Spektralgebiet wesentlich höher als das einer Klarglosscheibe sein soll.
ErfiriduviPisgemäß wird diese. Aufgabe bei einer Scheibe der genrantor: Art dadurch gelöst, dnß die Dicke der Silberschicht zv:i sehen 140 und 240 λ, vorzugsweise zv/isohon 160 υηδ. 220 X, liegt; und daß die Dicke der
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zugeordneten dielektrischen Schicht zwischen 400 und 600 Ä, vorzugsweise zwischen 440 und 560 A, liegt.
Bei dieser Abstimmung der Schichtdicken gelingt es, soxtfohl in Durchsicht als auch in Reflexion Farbneutralität zu erreichen. Besonders gute Werte werden mit einer dielektrischen Schicht aus Zinksulfid von 500 S und einer Silberschicht von 190 Ϊ. erreicht.
Die neuen Scheiben haben bei farbneutraler Durchsicht und Außensnsicht (Betrachtung von der Seite des transparenten Schichtträgers) ein Reflexionsvermögen für die Gesamtstrahlung de-r Sonne von - bei einer Silberschicht von 190 1 und einer ZnS~3chicht von ^QQ A -etwa 50 % und eine Lichtdurchlässigkeit, bezogen auf die Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges, von etwa 40 %. Dieses überraschende Ergebnis konnte dem Stand der Technik nicht entonmen werden. Es ist zwar bekannt, daß durch eine dielektrische Schicht die spektralen Reflexions- und Transraissionskurven einer Ketallschient verändert werden. Demgegenüber ist es jedoch überraschend, daß es gelingt, durch die Verwendung bestimmter Materialien und die erfindung3gemäße Abstimmung der Schichtdicken eine wärmereflektierende Scheibe zu erhalten, die sowohl in der Durchsicht als auch in der Außenansicht - vom trons-
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parenten Schichtträger aus gesehen - farbneutral wirkt.
Die Herstellung der Schichten kann nach bekannten Verfahren, wie z.B. durch Kathodenzerstäubung oder Aufdampfen der Schichten im Vakuum, erfolgen.
Da Silberschichten unter normalen, atmosphärischen Bedingungen langzeitig nicht beständig sind, kann auf die Silberschicht eine- Schutzschicht aufgebracht werden, vorzugsweise aus einen transparenten Lack. Solche Schutzschichten sowie ihre Herstellung sind bekannt und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.
Die WärmereflexionsschGibe kann ferner durch eine klebfähige Zwischenschicht nib einer weiteren Glasscheibe oder transparenten Kunststoff scheibe verbunden v.-erden, wobei die Beschichtung der Klebschicht zugeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Scheibe kann schließlich in Verbindung mit einer v/eiteren Scheibe als Isolierglasscheibe mit Luftzv.'ischenx'aum verwendet werden, wobei die beschichtete Seite der wärneroflektierenden Scheibe den Luftzwischenraum zugewandt ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibimg, in der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Datei zeigt:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgernäßen wärmeref3 ektierenden Scheibe;
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Fig. 2 eine Doppelglasscheibe, bei der eine
der Einzelscheiben eine wäinaereflektierend.e Scheibe nach eier Erfindung ist;
Fig. 3 eine Verbundsicherheitsglasscheibe, bei der eine der Scheiben eine wärniereflek--· tierende Scheibe nach der Erfindung ist;
Fig. 4 eine Doppelglasscheibe mit einer Verbundsicherheitsglasscheibe, deren dem Scheibenzwischenraum zugewandte Seite eine wärmereflektierende Schicht nach der Erfindung trägt; und
Fig* 5 die spektralen Transmissions- und Reflexicnskurven der in Fig. 2 gezeigten Scheibe.
Bei der in Fig. 1 gezeigten wärmereflektierenden Scheibe ist auf eine Klarglasscheibe 10 von 5 w& Dicke eine Zinksulfidschicht 12 von 500 λ und eine Silberschicht
von 190 S aufgedampft. Die der Klarglasscheibe abgewandte Seite der Silberschicht 14 ist durch eine Schutzschicht 16 aus transparentem Lack geschützt.
Fig. 2 zeigt eine Doppelglasscheibe, welche aus einer Klarglasscheibe 18 und einer im Gänsen mit 20 bezeichneten wärmer eflektierendeii Scheibe der in Fig. 1 gezeigten Art besteht. Die dem ScheJbenEwischenraum 22 der Doppelglasscheibe zugewandte Silberschicht 14 ist dabei nicht durch eine Schutzschicht abgedeckt, jedoch kann auch dies vorgesehen sein.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Verbundsicherheitsglasscheibe ist auf die aus der Klarglasscheibe 10."der Sinksulfidschicht 12 und der Silberschicht 14 be-
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stehende Schichtanordnung mittels einer Polyvinylbutyralschicht 24- eine Deckscheibe 26 aufgeklebt.
Fig. 4 zeigt eine Doppelglasscheibe, die aus einer Klarglasscheibe. 18 und einer im Ganzen mit 28 bezeichneten Verbundsicherheitsglasscheibe besteht. Die Verbundsicherheitsglasscheibe 28 ist aus einer ersten Klarglosscheibe 30, einer Polyvinylbutyralschicht 32 und einer zweiten Klarglasscheibe 3^ aufgebaut und tragt an ihrer dem Scheibenzwischenraum 22 zugewandten Seite eine wärmereflektierende Beschichtung aus einer Zinksulf idscliicht 12 und einer Silberschicht 14-, in ähnlicher Weise wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Statt der Klarglasscheibe kann natürlich bei allen Ausführungsbeispielen auch ein anderes transparentes Schichtträgermaterial, vorzugsweise ein Kunststoff, verwendet werden.
Im folgenden wird die Herstellung einer erfindungsgemäßen wärmereflektierenden Scheibe anhand eines Beispiels beschrieben.
Auf eine Klarglasscheibe von 5 rom Dicke wird in einer Hochvakuum-Bedampfungnarilage bei einem Druck von 5 . 10"-^ Torr eine Zinksulfidscb.icht von 5OO % Dicke aufgedampft. Anschließend wird out die Zinksulfidschicht eine Silberschicht von 190 S aufgedampft. Die so hergestellte Wärmereflorionsscheibo wird mit einer Klarglacscheibe von 5 mm Dicke zu einer Doppelglasscheibe verbunden, wobei die beschichtete Scheibe dem LuftZwischenraum zugewandt ist. Die so hergestellte Doppelglasscheibe hat die folgenden optischen Eigenschaften:
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L i ch t dur chias si gke it (bezogen auf die Hellempfindlichkeit des menschlichen Auge s): 36%
Transmission für die Gesamtstrahlung der
Sonne: 22%
Reflexionsvermögen für die Gesamtstrahlung der
Sonne (beschichtete Scheibe der Strahlungsquelle zugewandt) 50,5%
Anstelle von Schichten aus Zinksulfid können auch Schichten von Cerdioxyd, Titandioxyd oder Wismutoxyd aufgebracht werden.
In Pig. 5 sind die spektralen Transmissions- und Reflexionskurven der angegebenen wärmereflektierenden Doppelglasscheibe wiedergegeben. Auf der Abzisse ist dabei die Wellenlänge und auf der Ordinate die Transmission bzw. Reflexion aufgetragen. Die Reflexionskurven entsprechen dabei in der Meßanordnung dem Fall, daß die Scheibe mit der wärmereflektierenden Beschichtung der Strahlungsquelle zugewandt ist.
Aus den Spektralkurven ist ersichtlich, daß die Infrarotstrahlung der Sonne im hohen Maße reflektiert und nur in geringem Maße durchgelassen wird. Für das sichtbare Gebiet ist das Reflexionsvermögen ebenfalls ziemlich hoch, d.h. der überwiegende Anteil der von der Scheibe nicht hindurchgelassenen, sichtbaren Strahlung wird ebenfalls reflektiert, was - wie bereits ausgeführt wurde - für die Wärmebelastung des Innenraums bei einer solchen Verglasung sehr günstig-ist.
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Im sichtbaren Gebiet ist die spektrale Reflexion und Transmission weitgehend konstant, d.h. Außenansicht und Durchsicht sind praktisch farbneutral. Der Abfall der Transmissionskurve im Wellenlängengebiet um 700 nm zum Infraroten hin liegt dabei schon in einem Bereich, der zum Farbsehen des menschlichen Auges mir noch wenig beiträgt.
Für eine quantitative Beurteilung der Farbneutralität wurden die Farborte in Reflexion und Transmission nach DIN 5033 Blatt 4- aus den Spektralkurven von* Fig. 5 berechnet. Diese Berechnungen wurden für Normlichtart C (künstliches Tageslicht) mit den Nornifarbwertanteilen χ = 0,310 und y = 0, 3I6 durchgeführt. Es ergaben sich folgende Normfarbwertanteile x, y und Farbverschiebungen Ax = χ - χ , Λ7 = y - y. gegenüber den Formfarbwertanteilen der Eozugslichtquelle':. in Transmission: χ = 0, 305 Δχ = -0,0OS
y = 0, 323 Ay= 0,00?
in Reflexion: χ = 0, 312 Ax = 40,002
y = ο, 315 Ay = -0,001
Die vorhandenen Farbverschiebungerr sind dengemäß so geringfügig, daß sie für alle praktischen Anwendungen vernachlässigt v/erden können. In der DurchGicht ict die Farbneutralität schon vergleichbar einer entsprechenden Doppel-Klarglasscheibe, für welche in Transmission die folgenden Norrcfarbwertanteile berechnet v/erden:
χ = 0,30s Δχ = -0,002 y = 0,319 Ay = 40,003
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Demgegenüber liegen die entsprechenden Abweichungen bei wärmereflektierenden Scheiben der eingangs genannten Art um den Paktor 2 bis 3 höher.
Damit kann eine solche Wärmeschutzscheibe auch in den Fällen verwendet werden, bei denen in der Durchsicht echte Farbwiedergabe verlangt wird, z.B. für Kliniken, Schulen und Fabrikgebäuden, in denen Produkte auf Farbgleichheit geprüft werden.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung und in den nachfolgenden Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiebenen Ausführungsformen wesentlich sein.
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Claims (11)

Ansprüche
1. Wärmereflektierende Scheibe aus einem transparenten Schichtträger, einer auf den transparenten Schichtträger aufgebrachten lichtdurchlässigen Silberschicht und einer zwischen dem Schichtträger und der Silberschicht angeordneten dielektrischen, für sichtbares Licht absorptionsfreien oder zumindest absorptionsarmen Schicht mit einem Brechungsindex z? 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Silberschicht (14) zwischen 140 und 240 A, vorzugsweise zwischen 160 und 220 1, liegt; und daß die Dicke der zugeordneten dielektrischen Schicht (12) zwischen 400 und 600 S, vorzugsweise zwischen 440 und 560 i?, liegt,
2. Wärmereflektierende Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (12) aus Zinksulfid, Cerdioxyd, Titanoxyd oder Wismutoxyd besteht.
3. Wärmereflektierende Scheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (12) aus Zinksulfid besteht.
4. Wärmereflektierende Scheibe nach. Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Silberschicht (14) eine
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Dicke von 190 £ und die ZinksuLfidschicht (12) eine Dicke von 500 2. hat.
5. Wärmereflektierende Scheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Silberschicht (14·) an der der dielektrischen Schicht (12) abgewählten Seite mit einer Schutzschicht (16) versehen ist.
6. Wärmereflektierende Scheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (16) aus einem transparenten Lack besteht.
7. Verbundsicherheitsscheibe, bestehend aus mindestens zwei durch eine klebfähige Zwischenschicht verbundenen Scheiben, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Scheiben als wärmereflektierende Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgebildet und so angeordnet ist, daß die Silberschicht (14) der klebfähigen Zwischenschicht (24) .zugewandt ist.
8. Verbundsicherheitsscheibe nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (10; 26) Glasscheiben sind.
9. Verbundsicherheitsscheibe nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die nicht mit einer wärmerefiektierenden Beschichtung versehene Scheibe (26') bzw. die nicht mit einer wärmereflektierenden Beschichtung versehenen Scheiben aus Kunststoff besteht bzw. bestehen.
10. Doppelglasscheibe, bestehend aus mindestens zwei im Abstand voneinander angeordneten Scheiben,, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Scheiben (20) aus einer warmereflektierend&n scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6 besteht, wobei die beschichtete Seite der wärmereflektierenden Scheibe bzw. der wärmereflektierenden Scheiben dem Scheiben-Zwischenraum (22) zugewandt ist bzv/. sind.
11. Doppelglasscheibe, bestehend aus mindestens zwei im Abstand voneinander angeordneten Scheiben, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Scheiben (28) eine Verbundsicherheitsscheibe ist; und daß mindestens eine der Scheiben (28) an der dem Scheibenzv/ischenraum (22) zugewandten Seite eine wärnereflektierende Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 Ms trägt.
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