DE102007042244A1

DE102007042244A1 - Semitransparentes Element

Info

Publication number: DE102007042244A1
Application number: DE102007042244A
Authority: DE
Inventors: Marten Walther; Matthias Anton; Stephan Reimann
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2007-09-06
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2009-03-12
Anticipated expiration: 2027-09-07
Also published as: DE102007042244B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein semitransparentes Element, insbesondere Fassadenelement, umfassend - wenigstens ein erstes scheibenförmiges Element; - wenigstens ein zweites scheibenförmiges Element; - wenigstens eine Verbundeinrichtung zum Verbinden von erstem und zweitem scheibenförmigem Element mit einem Abstand zueinander. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite scheibenförmige Element wenigstens teilweise eine Beschichtung aufweisen/aufweist, wobei die Beschichtung für einen Betrachter zu einem Farbeffekt im sichtbaren Wellenlängenbereich führt und die Absorption der Beschichtung im sichtbaren Wellenlängenbereich < 5%, insbesondere < 3%, bevorzugt < 2%, ganz bevorzugt < 1%, des auf die Beschichtung einfallenden Lichtes ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein semitransparentes Element, insbesondere ein Fassadenelement, umfassend wenigstens ein erstes scheibenförmiges Element und ein zweites scheibenförmiges Element, wobei das erste scheibenförmige Element und das zweite scheibenförmige Element einen Abstand zueinander aufweisen und mit einer Verbindungsvorrichtung miteinander verbunden sind.
Unter einem semitransparenten Element wird in der vorliegenden Anmeldung ein Element verstanden, bei dem die Transmission des Lichtes zumindest in Teilbereichen des sichtbaren Wellenlängenbereich von 90% des einfallenden Lichtes bis 35% des einfallenden Lichtes reicht. Das semitransparente Element zeichnet sich also durch eine hohe Reflektivität des Lichtes zumindest in Teilbereichen dessichtbaren Wellenlängenbereich von 420 nm bis 700 nm aus, wobei die Reflektivität im Bereich zwischen 10% bis 80% des einfallenden Lichtes liegt.
Stand der Technik
Semitransparente Elemente, insbesondere Fassadenelemente, werden heute in immer größerer Zahl insbesondere beim Bau von repräsentativen Gebäuden eingesetzt. Mit Hilfe von semitransparenten Elementen ist es beispielsweise möglich, Farbeffekte in Fassaden zu realisieren. Solche Farbeffekte wurden in Fassaden insbesondere durch Fassadenelemente erreicht, die Farbeffekte aufgrund von Absorptionen bestimmter Wellenlängen im sichtbaren Bereich aufwiesen. Aufgrund der mit Hilfe der Absorption erzeugten Farbeffekte kam es dabei aber stets zu einer starken Erwärmung des Farbglases bei direkter Sonneneinstrahlung.
Der Einsatz von Farbgläsern in Fassaden mit direkter Sonneneinstrahlung ist dabei beschränkt, speziell in Gegenden mit hoher Sonnenintensität. Das Farbglas konnte daher oft nicht in einen Verbund, insbesondere nicht in einen Isolierglasverbund eingebracht werden. Beispiele für derartige Farbeffektgläser, die aufgrund von Absorption Farbeffekte mit intensiven Farben erzielten und im Fassadenbau eingesetzt wurden, sind die Farbgläser, die beispielsweise unter dem Markennamen ARTISTA^® der Firma Schott AG, Mainz, vertrieben wurden.
Diesbezüglich wird auf den Prospekt 987-20D/12/05-C der Schott AG, Mainz verwiesen sowie auf die Internetseite www.schott.com\architecture.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein semitransparentes Element anzugeben, das einerseits Farbeffekte zulässt, andererseits eine Erwärmung vermeidet und für eine Verwendung im Architekturbereich eine hohe Wärmedämmung mit einem niedrigen Emissionsvermögen aufweist.
Eine derartige Aufgabe wird durch ein semitransparentes Element, insbesondere Fassadenbauelement erfüllt, das in Form eines Isolierglaselementes ausgeführt ist. Das Isolierglaselement umfasst zwei scheibenförmigen Elementen, die beabstandet zueinander und miteinander verbunden sind. Zwischen den beiden zueinander beabstandeten und verbundenen Scheiben ist ein Gas, bevorzugt ein Edelgas, eingebracht, das Wärmeverluste minimiert. Derartig aufgebaute Elemente werden auch als Isolierglasverbunde bezeichnet.
Gemäß der Erfindung kann ein derartiges semitransparentes, als Isolierglaselement aufgebautes Bauteil einen Farbeffekt aufweisen, wenn wenigstens eines der beiden scheibenförmigen Elemente eine Beschichtung aufweist, die für den Betrachter zu einem Farbeffekt im sichtbaren Wellenlängenbereich von 420 nm bis 700 nm führt und die Beschichtung, die für die Erzeugung des Farbeffektes verantwortlich ist, im sichtbaren Wellenlängenbereich lediglich eine Absorption < 5%, insbesondere < 3%, bevorzugt < 2%, ganz bevorzugt < 1% des einfallenden Lichtes aufweist.
Bei der vorliegenden Erfindung beziehen sich die oben angegebenen Werte für die Absorption nur auf die Absorptionswerte der Farbeffektbeschichtung. Die Absorptionswerte anderer unter Umständen noch zusätzlich aufgebrachter Schichten wie beispielsweise Schichten mit niedriger Emissivität bleiben hierbei unberücksichtigt.
Auf diese Art und Weise wird der Wärmeeintrag durch Absorption im Glas in den Isolierverbund stark vermindert und damit ein Spannungsbruch oder ein Aufbrechen der Versiegelung des Isolierglasverbundes aufgrund eines zu hohen Wärmeeintrages vermieden.
Bei der Beschichtung, die zu dem Farbeffekt führt, handelt es sich um ein Schichtsystem, das einen Teilbereich des Lichtes im sichtbaren Wellenlängenbereich mit einer hohen Reflektivität reflektiert. Das Licht des Teilbereiches, das zu einem großen Anteil reflektiert wird, weist nur eine geringe Transmission auf.
Aufgrund dieses im sichtbaren Wellenlängenbereich selektiven Reflektionsverhaltens durch Vielfachbeschichtung kommt es für einen Betrachter je nach Betrachtungswinkel zu einem Farbeffekt. Derartige Beschichtungen sind Interferenzschichtsysteme, die sich dadurch auszeichnen, dass sie wenigstens zwei Teilschichten umfassen, eine erste und eine zweite Teilschicht, wobei die zweite Teilschicht auf die erste Teilschicht aufgebracht ist und die zweite Teilschicht die letzte einem gasförmigen Medium zugewandte Schicht nach der Beschichtung des Interferenzschichtsystems ist. Die letzte einem gasförmigen Medium zugewandte Schicht bezieht sich nur auf die letzte Teilschicht, die bei der Beschichtung auftritt. Nach einem nachfolgendem Laminiervorgang kann die Schicht dann schon wieder nach innen liegen und braucht keinen Kontakt zum Gas haben. Diese letzte Schicht weist entweder einen hohen Brechungsindex auf und wird als sogenannte T-Schicht bezeichnet, mit einem hohen Brechungsindex n_h ≥ 1,8, bevorzugt zwischen 1,9 < n_h < 2,3 oder eine mittelbrechende Schicht, eine sogenannte M-Schicht mit einem mittleren Brechungsindex 1,6 < n_m < 1,8 gemessen jeweils bei einer Referenzwellenlänge von 550 nm. Die Schichtdicken der einzelnen Schichten liegen bevorzugt im Bereich 10 nm bis 200 nm, bevorzugt zwischen 20 nm und 100 nm.
Für die hochbrechende Schicht kann Titanoxid TiO₂, Nioboxid Nb₂O₅, Tantaloxid Ta₂O₅, Ceroxid CeO₂, Hafniumoxid HfO₂ oder Mischungen dieser Stoffe miteinander eingesetzt werden.
Für die mittelbrechende Schicht kann eine Mischung aus Titanoxid und Siliziumoxid TiO₂/SiO₂, sowie auch Mischungen mit Aluminiumoxid Al₂O₃ oder Zirkonoxid ZrO₂ zum Einsatz kommen. Für den Fachmann ergeben sich weitere Materialsysteme, die die geforderten Brechungsindices erreichen, jedoch in der Beschichtungstechnologie weniger üblich sind.
Betreffend die Wahl der Schichtzusammensetzungen für die unterschiedlichen Schichten, die Auftragsverfahren, die Substratmaterialien bzw. Substratgläser wird auf die US-Anmeldungen US 6,720,081 und US 7,169,441 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in diese Anmeldung mitaufgenommen wird.
Die einzelnen Schichten des Interferenzschichtsystems können sowohl Einzelschichten sein, aber auch Mehrfachschichten, aufgebaut aus mehreren Schichten von Materialien gleichen Brechungsindex.
Bei erfindungsgemäßen semitransparenten Elementen als Isolierglasverbund weist das erste scheibenförmige Element ein erstes Substrat mit einer ersten Fläche, die als Fläche 1 bezeichnet wird, und einer zweiten Fläche, die als Fläche 2 bezeichnet wird, auf, wobei die zweite Fläche dem zweiten scheibenförmigen Element gegenüberliegt.
Ebenso weist das zweite scheibenförmige Element ein zweites Substrat auf, wobei das zweite Substrat eine dritte Fläche umfasst, die als Fläche 3 bezeichnet wird und eine vierte Fläche, die als Fläche 4 bezeichnet wird, wobei die dritte Fläche der zweiten Fläche zugewandt ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die erfindungsgemäße Beschichtung, die den Farbeffekt hervorruft, um einen Angriff der Fläche beispielsweise durch ungünstige atmosphärische Bedingungen wie salzhaltige Luft zu verhindern, auf der zweiten Fläche des ersten Substrates beziehungsweise der dritten Fläche des zweiten Substrates aufgebracht, da die zweite Fläche und die dritte Fläche in einem Isolierglasverbund stets die Flächen sind, die dem zwischen die beiden scheibenförmigen Elemente eingebrachten Gas zugewandte Seiten sind. In den meisten Anwendungsfällen kann das Farbeffektglas jedoch auch in Kontakt mit der Umgebungsatmosphäre eingesetzt werden, und dann auf den Flächen 1 und 2 und oder Flächen 3 und 4 den Farbeffekt aufweisen.
Bevorzugt ist es, wenn als Gas zwischen die beiden scheibenförmigen Elemente ein besonders inertes Gas, beispielsweise ein Edelgas wie Argon, Xenon oder Krypton eingebracht wird, um die Isolationswirkung des Verbundes zu steigern.
Neben der Farbeffekt-Beschichtung weist der aus erstem und zweitem scheibenförmigem Element bestehende Isolierglasverbund bevorzugt noch weitere Beschichtungen auf. Insbesondere ist es vorteilhaft, um eine besonders hohe Wärmedämmung zu erreichen, eine weitere Beschichtung niedriger Emissivität oder eine Sonnenschutzbeschichtung auf eine Fläche des ersten und/oder des zweiten Substrates aufzubringen. Bevorzugt werden auch diese Schichten auf Flächen aufgebracht, die im Isolierglasverbund dem Gas gegenüberliegen.
Wärmedämmschichten sind Schichten, die im langwelligen IR-Bereich hochreflektierend beziehungsweise niedrigemittierend (niedrig-ε) sind, und dadurch den Wärmeverlust minimieren. Derartige Wärmedämmschichten können beispielsweise in Hochleistungskathodenzerstäubungsverfahren im Vakuum hergestellt werden und sind beispielsweise unter dem Handelsnamen „arcon n41, arcon n33, arcon n32 und arcon n30" der arcon, Flachglas-Veredelung GmbH & Co. KG, Feuchtwangen, erhältlich. Alternativ zu den Wärmedämmschichten ist auch die Verwendung von Sonnenschutzschichten möglich, die sich zum einen durch eine hohe Wärmedämmung auszeichnen, zum anderen aber auch einen geringen Gesamtenergiedurchlass zur Verhinderung starker Aufheizungen. Derartige Schichtsysteme sind beispielsweise unter den Markennamen Sunbelt, arcon, Flachglas-Veredelung GmbH & Co. KG, Feuchtwangen, bekannt geworden.
Die Substrate des ersten und zweiten scheibenförmigen Elementes können Einscheibenglas, Einscheibensicherheitsglas, teilvorgespanntes Einscheibenglas, Verbundsicherheitsglas, Verbundsicherheitsglas umfassend Einscheibensicherheitsglas, Verbundsicherheitsglas umfassend ein teilvorgespanntes Glas sein.
Derartige für die Verwendung im Architekturbereich einsetzbare Gläser sind beispielsweise in dem Handbuch Basisgläser 2007 der Firma Pilkington, Deutschland AG, Haydnstraße 19, 45884 Gelsenkirchen, offenbart, das auch über die Internetseite www.pilkington.com abrufbar ist. Sämtliche dort genannten Gläser werden in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung vollumfänglich mit eingeschlossen.
Während bevorzugt im Architekturbereich für Fassaden bevorzugt Glasverbunde aus flachen Scheiben eingesetzt werden, ist es selbstverständlich möglich, durch Nachverarbeitung Scheiben zu biegen, so dass vom Umfang der Anmeldung auch gebogene Scheiben mit umfasst werden.
Das semitransparente Element gemäß der Erfindung, das als Isolierglasverbund ausgelegt ist, umfasst übliche Verbindungseinrichtungen aus einem Metallabstandsstück sowie einer Versiegelung zwischen den beiden, den Isolierglasverbund ausbildenden Scheibenelementen.
Die Beschichtung und/oder die weitere Beschichtung können auf verschiedene Art und Weise aufgetragen werden. Beispielsweise ist dies möglich durch Kathodenzerstäubung im Vakuum, sogenannte Sputtertechnik, durch physikalisches Aufdampfen, durch chemische Gasphasenabscheidung, durch Schleuderverfahren oder durch eine Tauchverfahren, insbesondere in Sol-Gel-Technik sowie durch eine Sprühbeschichtung, die direkt nach Herstellung des Flachglases auf das noch warme Glas aufgebracht wird.
Ein besonderer Effekt kann erzielt werden, wenn der Isolierglasverbund mit Leuchtmitteln, zum Beispiel weißen Leuchtdioden, versehen ist. Sind diese einzelnen Leuchtdioden ansteuerbar, so können in Kombination mit den Farbeffektschichten Lichteffekte und sogar die Anzeige von Bildern generiert werden.
Die Verwendung der semitransparenten Elemente mit Farbeffekten gemäß der Erfindung erfolgt vorzugsweise im Bereich der Architekturgläser, hier bevorzugt im Bereich der Fassadenelemente, insbesondere der Außenfassaden. Denkbar wäre aber auch eine Anwendung im Bereich des Fensterbaus oder für die Innenarchitektur sowie als Schaufensterscheiben. Des weiteren können die Elemente als dekorative Außenfassaden, in denen entweder die Einzelelemente (Isolierverglasung) noch farblich strukturiert sind, oder Fassaden, in denen Elemente mit und ohne Farbeffekt wechselnd eingesetzt werden, verwendet werden, um eine farbige Gesamtfassade zu erreichen.
Selbstverständlich umfasst die Erfindung nicht nur einen Isolierglasverbund aus zwei Scheiben. Dies ist lediglich die kleinste Einheit. Das semitransparente Element kann selbstverständlich Teil eines Isolierglasverbundes bestehend aus mehr als zwei Scheiben, beispielsweise ein Drei-Scheiben- oder Vier-Scheiben-Isolierglasverbund sein. Die Erfindung soll diesbezüglich nicht eingeschränkt sein.
Für den Fachmann ebenso offensichtlich ist es, dass die Erfindung nicht auf die angegebenen Kombinationen beschränkt ist, sondern selbstverständlich Kombinationen sämtlicher Erfindungselemente untereinander möglich sind, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft beschrieben werden, ohne hierauf beschränkt zu sein.
Es zeigen:
1 den prinzipiellen Aufbau eines Isolierglasverbundes, bestehend aus einem ersten scheibenförmigen Element und einem zweiten scheibenförmigen Element;
2 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen semitransparenten Elementes mit einem ersten scheibenförmigen Element und einem zweiten als Verbundsicherheitsglas ausgebildeten zweiten scheibenförmigen Element;
3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen semitransparenten Elementes, wobei das erste scheibenförmige Element als Verbundsicherheitsglas und das zweite scheibenförmige Element als Verbundsicherheitsglas ausgebildet sind;
4 das Transmissions- und Reflektionsverhalten der Farbeffektbeschichtung;
5 das Transmissions- und Reflektionsverhalten einer Sonnenschutzbeschichtung der Firma Arcon.
In 1 ist der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen semitransparenten Elementes 12 dargestellt. Das semitransparente Element umfasst zwei scheibenförmige Elemente, ein erstes scheibenförmiges Element 10 und ein zweites scheibenförmiges Element 20.
Wird das erste scheibenförmige Element 10 in einem Fassadenbauteil eingesetzt, so grenzt es die Außenseite AUSSEN der Fassade und das zweite scheibenförmige Element 20 an die Innenseite INNEN der Fassade. Das erste scheibenförmige Element 10 wird durch eine erste Fläche 1, die der Außenseite zugewandt ist und eine zweite Fläche 2, die der gasförmigen mediumgefüllten Seite des Isolierglasverbundes zugewandt ist, charakterisiert.
Das zweite scheibenförmige Element 20 wird durch eine dritte Fläche 3, die dem gasförmigen Medium zugewandt ist, und eine vierte Fläche 4, die der Innenseite eines Gebäudes zugewandt ist, charakterisiert. Die beiden scheibenförmigen Elemente 10, 20 sind mit Abstand zu einem Isolierglasverbund verbunden. Die beiden scheibenförmigen Elemente 10, 20 werden mit einer Verbindungseinrichtung 105 verbunden. Der Abstand der Scheiben des Isolierglasverbundes wird durch ein Metallstück 110, bevorzugt Aluminium erhalten. Der Abstand A zwischen der Fläche 2 und der Fläche 3 liegt im Bereich von 5 mm bis 50 mm, bevorzugt im Bereich 10 mm bis 30 mm, insbesondere bei 16 mm. Üblicherweise wird im Inneren des Metallstückes noch ein Trockenmittel eingefüllt (nicht gezeigt), das die dauerhafte Entfernung von Wasser aus dem gasgefüllten Innenraum gewährleistet.
Um das Abstandsstück 110 gegenüber den scheibenförmigen Elementen abzudichten, ist ein Dichtmaterial 120 vorgesehen, das vorzugsweise aus einem Butylkautschuk besteht.
Eine vollständige Abdichtung des Zwischenraumes 130 zwischen erstem und zweitem scheibenförmigem Element wird durch unterhalb des Abstandselementes 110 aufgebrachten Butylkautschuk erreicht. Zwischen dem ersten und zweiten scheibenförmigem Element befindet sich bevorzugt ein gasförmiges Medium. Bei erhöhten thermischen Anforderungen wird hier insbesondere ein Edelgasmedium eingesetzt. Das Edelgasmedium kann beispielsweise die Elemente Argon oder Xenon oder Krypton umfassen.
Üblicherweise werden die Farbeffektschichten 25 auf beiden Seiten eines Glases aufgetragen. Bei Einsatz einer monolithischen Scheibe wird das Glas auf Fläche 1 und/oder 2 oder Fläche 3 und 4 eingesetzt. Wenn eine Version eines laminierten Glases zum Einsatz kommt, wie es beispielsweise in 2 oder 3 dargestellt ist, wird nur eine der Flächen 1 bis 4 die Beschichtung aufweisen. Bei beidseitiger Beschichtung liegt dann eine mit dem Farbeffekt versehene Fläche innenliegend zwischen Fläche 1 und 2 oder Fläche 3 und 4 wie in 2 und 3 dargestellt. Der beidseitige Auftrag tritt vor allem bei Tauchbeschichtungen auf.
Es ist aber auch möglich, dass die Farbeffektschicht 25 entweder nur auf die Fläche 2 oder auf die Fläche 3 aufgebracht werden. Die ist möglich, wenn als Beschichtungsverfahren beispielsweise Sputterverfahren eingesetzt werden. Auch ein Aufbringen nur auf die Fläche 1 wäre möglich. Die Anordnung auf den im Zwischenraum zugewandten Flächen 2 und 3 ist aber bevorzugt, da die Farbeffektschicht dann vor Umwelteinflüssen, insbesondere beispielsweise salzhaltiger Luft, geschützt wird.
Die auf die Gläser aufgebrachte Farbeffektschicht 25 ist ein Interferenzschichtsystem. Das Interferenzschichtsystem bildet einen winkelsensitiven dichroitischen Spiegel aus, dessen Farbeindruck beziehungsweise Farbeffekt sich mit dem Betrachtungswinkel ändert. Bevorzugt werden die Interferenzschichten der Farbeffektbeschichtung mit Sol-Gel-Tauchtechniken hergestellt. Das Interferenzschichtsystem mit der Farbeffektbeschichtung besteht bevorzugt aus mehr als vier Teilschichten, wobei jede Teilschicht einen unterschiedlichen Brechungsindex aufweist.
Ganz allgemein zeichnen sich die Farbeffektschichtsysteme dadurch aus, dass die letzte Schicht der Beschichtung, die dem gasförmigen Medium zugewandt ist, das heißt die letzte Schicht aus Sicht des Substrates gesehen, eine hochbrechende T-Schicht oder eine mittelbrechende M-Schicht ist. Durch nachfolgende Prozesse können diese abschließenden Schichten aber später innerhalb eines Verbundes liegen und dann nicht mehr der gasförmigen Seite des Isolierglasverbundes zugewandt sein.
Die T-Schicht weist einen hohen Brechungsindex n_h ≥ 1,8, bevorzugt zwischen 1,9 < n_h < 2,5, die M-Schicht einen mittleren Brechungsindex 1,6 < n_m < 1,8 gemessen jeweils bei einer Referenzwellenlänge von 550 nm auf. Die Schichtdicken der einzelnen Schichten liegen bevorzugt im Bereich 10 nm bis 200 nm, bevorzugt zwischen 20 nm und 100 nm.
Für die hochbrechende Schicht kann Titanoxid TiO₂, Nioboxid Nb₂O₅, Tantaloxid Ta₂O₅, Ceroxid CeO₂, Hafniumoxid HfO₂ oder Mischungen dieser Stoffe miteinander eingesetzt werden.
Für die mittelbrechende Schicht kann eine Mischung aus Titanoxid und Siliziumoxid TiO₂/SiO₂, sowie auch Mischungen mit Aluminiumoxid Al₂O₃ oder Zirkonoxid ZrO₂ zum Einsatz kommen. Für den Fachmann ergeben sich weitere Materialsysteme, die die geforderten Brechungsindices erreichen, jedoch in der Beschichtungstechnologie weniger üblich sind.
Betreffend die Wahl der Schichtzusammensetzungen für die unterschiedlichen Schichten, die Auftragsverfahren, die Substratmaterialien bzw. Substratgläser wird auf die US-Anmeldungen US 6,720,081 und US 7,169,441 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in diese Anmeldung mitaufgenommen wird.
Bevorzugt weisen die Farbeffektschichten mehr als vier Schichten unterschiedlichen Brechungsindexes auf.
Folgende Schichtaufbauten für Farbeffektschichten wären möglich: Substrat und optional S-Schicht mit Brechungsindex weitgehend dem Substrat entsprechend, T-Schicht, S-Schicht, T-Schicht, S-Schicht, T-Schicht, Luft.
Alternativ wäre möglich beispielsweise der Aufbau.
Substrat und optional S-Schicht mit Brechungsindex weitgehend dem Substrat entsprechend, M-Schicht, S-Schicht, T-Schicht, S-Schicht, M-Schicht, wobei die T-Schicht eine hochbrechende Schicht, die M-Schicht eine mittelbrechende Schicht und die S-Schicht eine niedrigbrechende Schicht mit Brechungsindex ist. Die S-Schicht wiest als niedrigbrechende Schicht einen Brechungsindex n_n < 1,6, bevorzugt im Bereich zwischen 1,38 und 1,50 bei einer Referenzwellenlänge von 550 nm auf. Als Materialien für die niedrigbrechende Schicht kann SiO₂ verwandt werden. Anstelle von SiO₂ kann für die niedrigbrechende Schicht auch MgF₂ eingesetzt werden. Aus diesen Kombinationen können weitere Schichtsysteme abgeleitet werden, die jeweils alternierende Grundelemente aus S-Schicht/T-Schicht und/oder S-Schicht/M-Schicht aufweisen. Dabei steigt die Steilheit der Filterwirkung mit ansteigender Schichtanzahl. Üblicherweise werden aus ökonomischen Gründen Vielfachschichtsysteme mit weniger als 13 Einzelschichten eingesetzt. Im Sinne der Erfindung ist dies jedoch nicht beschränkend.
Im Gegensatz zur aus der US 6,720,081 , der US 7,169,441 bekannten Interferenzbeschichtungen für eine breitbandige Entspiegelung zeichnet sich das Farbeffektschichtsystem gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch aus, dass als letzte, dem gasförmigen Medium zugewandte Schicht keine niedrigbrechende S-Schicht eingesetzt wird, sondern stets eine T-Schicht und eine M-Schicht. Speziell bei Schichtsystemen mit wenigen Einzelschichten ist diese letzte Schicht bestimmend für das Reflektionsverhalten und damit den Farbeffekt des Interferenz-Schichtsystems. Bei Schichtsystemen mit hoher Schichtanzahl (typischerweise mehr als 5-Schichten) sinkt die Bedeutung der letzten Schicht, so dass ggf. sogar eine S-Abschlussschicht tolerabel wird.
In 2 ist ein alternativer Aufbau der Erfindung gezeigt. Im Gegensatz zu 1 weist das Isolierglaselement 200 gemäß 2 ein erstes scheibenförmiges Element 210, das als Einscheibenglas ausgebildet ist, beispielsweise ein Einscheibensicherheitsglas oder ein teilvorgespanntes Einscheibenglas und ein zweites scheibenförmiges Element 220, das als Verbundglasscheibe ausgebildet ist, auf. Verbundglasscheiben sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Sie weisen zwei Einzelscheiben 220.1, 220.2 auf, die beispielsweise mit einem Gießharz oder einer Folie direkt zu einem Verbund laminiert sind. Vorliegend handelt es sich um einen Folienverbund. Die zwischen die beiden Scheiben und die Sicherheitsscheibe eingebrachte Folie ist mit Bezugsziffer 222 bezeichnet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist auf die Fläche 2 des ersten scheibenförmigen Elementes 210 eine Sonnenschutzbeschichtung 224, wie sie beispielsweise von der Firma arcon, Feuchtwangen unter dem Markennamen „sunbelt" angeboten wird, aufgebracht. Die Sonnenschutzbeschichtung zeichnet sich durch eine hohe Lichttransmission des Tageslichtes, einen geringen Gesamtenergiedurchlass zur Verhinderung von starken Aufheizungen sowie eine hohe Wärmedämmung zur Verhinderung von Wärmeverlusten im Winter aus.
Bei dem zweiten Scheibenelement 222 ist erfindungsgemäß eine Farbeffektschicht 226 als Interferenzschicht gemäß dem zuvor beschriebenen Aufbau z. B. ein Fünf-Schicht System T-Schicht, S-Schicht, T-Schicht, S-Schicht, T-Schicht aufgebracht. Die Dicke D1 der ersten Scheibe liegt im Bereich von 6 mm bis 20 mm, bevorzugt bei 10 mm, die Dicke D2 der Verbundscheibe liegt bevorzugt zwischen 6 mm und 20 mm, bevorzugt ebenfalls bei 10 mm, und der Scheibenabstand A bei 16 mm. Als Füllgas ist zwischen die beiden Scheibenelemente bevorzugt zu 100% Argon mit einem Gasfüllgrad von 95% eingebracht.
In 3 ist eine alternative Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Das semitransparente Element 300 besteht aus einem ersten scheibenförmigen Element 310, das als Verbundscheibe ausgebildet ist, und einem zweiten scheibenförmigen Element 320, das ebenfalls als Verbundscheibe ausgebildet ist. Die Dicke des ersten scheibenförmigen Elementes D1 beträgt ungefähr 10 mm und die Dicke des zweiten scheibenförmigen als Verbundscheibe ausgebildeten Elementes 220 beträgt ungefähr 8 mm. Der Abstand A zwischen den zwei scheibenförmigen Elementen beträgt 16 mm. Die Farbeffektschicht als Interferenzschicht ist in vorliegendem Ausführungsbeispiel auf die Fläche 2 aufgebracht und mit Bezugsziffer 326 bezeichnet und kann als Fünf-Schicht-System T-Schicht, S-Schicht, T-Schicht, S-Schicht, T-Schicht ausgeführt sein. Die Fläche 3 des Isolierglasscheibenverbundes ist mit einer Wärmedämmschicht, beispielsweise der Wärmedämmschicht arcon n30 der Firma arcon, Feuchtwangen beschichtet mit einem Emissionsvermögen von ε = 0,02. Das zwischen die beiden Scheiben des Isolierglasverbundes eingebrachte Gas ist wiederum zu 100% ein Argon-Edelgas, wobei der Gasfüllgrad 95% beträgt.
Obwohl hier nur einige Aufbauten gezeigt sind, sind diese nicht einschränkend. Die Farbeffektschicht kann auf Fläche 1, Fläche 2, Fläche 3 oder Fläche 4 aufgebracht sein oder auf Grenzflächen innerhalb des ersten oder des zweiten Substrates des ersten bzw. zweiten scheibenförmigen Elementes. Grenzen innerhalb des Substrates ergeben sich beispielsweise im Falle von Verbundscheiben, z. B. dort wo zwischen zwei Scheiben eines Verbundes eine Folie einlaminiert ist. Ebenso können zusätzliche Schichten wie Sonnenschutzschichten oder Schichten niedriger Emissivität auf Fläche 2 oder 3 oder eine Grenze im ersten oder im zweiten Substrat aufgebracht sein. Auch ein Aufbringen auf eine Farbeffektschicht oder umgekehrt einer Farbeffektschicht auf die weitere Beschichtung wäre möglich, ohne dass vom Gedanken der Erfindung abgewichen wird.
In 4a ist das Reflektions- und Transmissionsverhalten mit einer Farbeffektschicht mit mehr als vier Schichten, beispielsweise ein Fünf-Schicht- System T-Schicht, S-Schicht, T-Schicht, S-Schicht, T-Schicht, hergestellt mit Sol-Gel-Tauchtechnik dargestellt. Das Interferenzschichtsystem arbeitet nach dem Prinzip des dichroitischen Spiegels. Wie aus 4a deutlich zu ersehen, reflektiert das durch das Interferenzlichtsystem ausgebildete Farbeffektschichtsystem mehr als 20% des einfallenden Lichtes im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 500 nm, wohingegen die Transmission in diesem Bereich weniger als 60% beträgt. Aufgrund der Interferenzeigenschaft der Beschichtung verschiebt sich dieses spektrale Transmissions- und Reflektionsverhaltens je nach Betrachtungswinkel der dichroitische Spiegel und erscheint unterschiedlich farbig.
Im Gegensatz zu dem Interferenzschichtsystem, das Farbeffekte alleine durch unterschiedliches Reflektionsverhalten im sichtbaren Wellenlängenbereich erzeugt hat, sind bei vielen Systemen gemäß dem Stand der Technik Farbeffekte immer durch Absorption erreicht worden, beispielsweise indem dem Licht absorbierende Stoffe bei der Glasherstellung dem Gemenge zugeben wird. Das Transmissions- und Reflektionsverhalten einer derartigen Beschichtung, die im vorliegenden Falle aufgrund der hohen Lichtabsorption und damit des hohen Wärmeeintrages nicht geeignet ist für einen Isolierglasverbund, ist in 4b gezeigt. Wie hieraus zu ersehen, ist die Absorption im Wellenlängenbereich von 500 nm bis 650 nm erheblich, da im allgemeinen gilt, dass R + T + A ungefähr 1 ist, wobei R die Reflektion, T die Transmission und A die Absorption eines Mediums bezeichnet.
In 5 schließlich ist das Transmissions- und Reflektionsverhalten einer Sonnenschutzbeschichtung, wie sie im Ausführungsbeispiel gemäß 2 auf Fläche 2 eingesetzt wird, gemäß dem Stand der Technik aus dem Datenblatt der arcon Flachglas-Veredelung GmbH & Co. KG, Industriestraße 10, 91555 Feuchtwangen, dargestellt. Wie aus 5 ersichtlich, zeichnet sich das Sonnenschutzglas durch eine sehr hohe Reflektivität im Bereich von Wellenlängen > 700 nm aus. Eine derartige Schicht besteht aus einem Schichtaufbau mit bis zu 15 Einzelschichten.
Mit der vorliegenden Erfindung wird somit erstmals ein Isolierglasverbund bestehend aus wenigstens zwei scheibenförmigen Elementen angegeben, der einen Farbeffekt aufweist, die sich durch eine hohe Wärmedämmung auszeichnet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 6720081 [0015, 0051, 0056]
- US 4169441 [0015]
- US 7169441 [0051, 0056]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- www.schott.com\architecture [0005]
- Handbuch Basisgläser 2007 der Firma Pilkington, Deutschland AG, Haydnstraße 19, 45884 [0024]
- www.pilkington.com [0024]

Claims

Semitransparentes Element, insbesondere Fassadenelement, umfassend wenigstens ein erstes scheibenförmiges Element; wenigstens ein zweites scheibenförmiges Element; wenigstens eine Verbundeinrichtung zum Verbinden von erstem und zweitem scheibenförmigem Element mit einem Abstand zueinander, dadurch gekennzeichnet, dass, das erste und/oder das zweite scheibenförmige Element wenigstens teilweise eine Beschichtung aufweist, wobei die Beschichtung für einen Betrachter zu einem Farbeffekt im sichtbaren Wellenlängenbereich führt und die die Absorption der Beschichtung im sichtbaren Wellenlängenbereich < 5%, insbesondere < 3%, bevorzugt < 2%, ganz bevorzugt < 1% des auf die Beschichtung einfallenden Lichtes ist.
Semitransparentes Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des sichtbaren Wellenlängenbereiches von 420 nm bis 700 nm durch die Beschichtung mindestens ein Übergang von erhöhter Reflektivität auf ein niedrige Reflektivität zur Verfügung gestellt wird, der den Farbeffekt verursacht.
Semitransparentes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung wenigstens zwei Teilschichten umfasst, eine erste Teilschicht und eine zweite Teilschicht, wobei die zweite Teilschicht auf die erste Teilschicht aufgebracht ist und die zweite Teilschicht die letzte, einem gasförmigem Medium zugewandte Schicht der Beschichtung ist, wobei die zweite Schicht entweder eine T- oder M-Schicht ist mit einem Brechungsindex für eine T-Schicht: n_h ≥ 1,8, bevorzugt zwischen 1,9 < n_h < 2,3 M-Schicht: 1,6 < n_m < 1,8 ist.
Semitransparentes Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und/oder die zweite Teilschicht aus mehreren Einzelschichten besteht.
Semitransparentes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste scheibenförmige Element ein erstes Substrat mit einer ersten Fläche (1) und einer zweiten Fläche (2), die dem zweiten scheibenförmigen Element zugewandt ist, umfasst.
Semitransparentes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite scheibenförmige Element ein zweites Substrat mit einer dritten Fläche (3) und einer vierten Fläche (4) umfasst, wobei die dritte Fläche (3) der zweiten Fläche (2) des ersten scheibenförmigen Elementes zugewandt ist.
Semitransparentes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf die erste Fläche des ersten Substrates und/oder die zweite Fläche des ersten Substrates aufgebracht ist.
Semitransparentes Substrat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Substrat keine Grenze zwischen erster und zweiter Fläche aufweist, die beschichtet ist.
Semitransparentes Substrat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Substrat mindestens eine Grenze aufweist, beispielsweise die Grenze bei einem Verbundglas und die mindestens eine Grenze die Beschichtung aufweist.
Semitransparentes Substrat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichent, dass das erste Substrat keine Grenze zwischen erster und zweiter Fläche aufweist und die zweite Fläche eine weitere Beschichtung aufweist, wobei die weitere Beschichtung eine oder beide der nachfolgenden Beschichtungen ist: – eine Beschichtung mit niedriger Emissivität – eine Sonnenschutzschicht
Semitransparentes Substrat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Substrat mindestens eine Grenze aufweist, beispielsweise die Grenze bei einem Verbundglas und die mindestens eine Grenze eine weitere Beschichtung aufweist, wobei die Beschichtung eine oder beide der nachfolgenden Beschichtungen ist: – eine Beschichtung mit niedriger Emissivität – eine Sonnenschutzschicht
Semitransparentes Element nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Fläche des zweiten Substrates eine weitere Beschichtung aufweist
Semitransparentes Element nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Beschichtung eine der nachfolgenden Schichten ist: eine Beschichtung niedriger Emissivität (niedrig ε-Schicht), insbesondere eine Wärmeschutzschicht
Semitransparentes Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung auf die dritte Fläche (3) und/oder die vierte Fläche (4) des zweiten Substrates aufgebracht ist.
Semitransparentes Substrat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Substrat keine Grenze zwischen dritter und vierter Fläche aufweist, die beschichtet ist.
Semitransparentes Substrat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Substrat mindestens eine Grenze aufweist, beispielsweise die Grenze bei einem Verbundglas und die mindestens eine Grenze die Beschichtung aufweist.
Semitransparentes Substrat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichent, dass das erste Substrat keine Grenze zwischen erster und zweiter Fläche aufweist und die zweite Fläche eine weitere Beschichtung aufweist, wobei die weitere Beschichtung eine oder beide der nachfolgenden Beschichtungen ist: – eine Beschichtung mit niedriger Emissivität – eine Sonnenschutzschicht
Semitransparentes Substrat nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Substrat mindestens eine Grenze aufweist, beispielsweise die Grenze bei einem Verbundglas und die mindestens eine Grenze eine weitere Beschichtung aufweist, wobei die Beschichtung eine oder beide der nachfolgenden Beschichtungen ist: – eine Beschichtung mit niedriger Emissivität – eine Sonnenschutzschicht
Semitransparentes Element nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fläche (2) des ersten Substrates eine weitere Beschichtung aufweist.
Semitransparentes Element nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Beschichtung eine der nachfolgenden Schichten ist: eine Beschichtung niedriger Emissivität (niedrig ε-Schicht); eine Sonnenschutzschicht
Semitransparentes Element nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Substrat eines der nachfolgenden Substrate ist: ein Einscheibenglas; ein Einscheibensicherheitsglas (ESG); ein teilvorgespanntes Einscheibenglas (TESG); ein Verbundsicherheitsglas (VSG); ein Verbundsicherheitsglas (VSG), umfassend ein Einscheibensicherheitsglas (ESG); ein Verbundsicherheitsglas (VSG), umfassend ein teilvorgespanntes Glas (TSG).
Semitransparentes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Scheibenelement eine flache Scheibe ist.
Semitransparentes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Scheibenelement eine gebogene Scheibe ist.
Semitransparentes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung ein Metallabstandsstück und eine Versiegelung umfasst.
Semitransparentes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung und/oder die weitere Beschichtung eine durch Sputtern aufgebrachte Schicht ist.
Semitransparentes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung und/oder die weitere Beschichtung eine Tauchschicht ist.
Semitransparente Beschichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung und/oder die weitere Beschichtung eine durch Sprühen aufgebrachte Schicht ist.
Semitransparentes Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite scheibenförmige Element Leuchtmittel umfasst.
Semitransparentes Element nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittel Leuchtdioden sind.
Verwendung des semitransparenten Elementes nach einem der Ansprüche 1 bis 29 im Bereich: – Fassaden, Außenfassaden, insbesondere Außenfassaden in Genen Wärmedämmung notwendig ist – Schaufenster für den Außenbereich, insbesondere Schaufenster mit Wärmedämmung – dekorative Außenfassden