DE10349169B4 - Method for detecting almost imperceptible thin coatings - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zur Erkennung einer Beschichtung auf einem Glassubstrat, dadurch
charakterisiert, dass es die folgenden Schritte umfasst:
– Ausführen einer
ersten Messung der Reflexion eines Lichtstrahls durch die zu prüfende Oberfläche des
Glassubstrats oder einer monolithischen, laminierten oder Mehrfach-Verglasungseinheit
mittels eines Detektors, dann
– Ausführen einer zweiten Messung
der Reflexion eines Lichtstrahls an einer anderen Oberfläche unter
Benutzung desselben Detektors und dann
– Vergleich der Ergebnisse,
um zu entscheiden, ob die zu prüfende
Oberfläche
mit der Beschichtung versehen ist.Method of detecting a coating on a glass substrate, characterized in that it comprises the following steps:
- Performing a first measurement of the reflection of a light beam through the surface to be tested of the glass substrate or a monolithic, laminated or multiple glazing unit by means of a detector, then
- Perform a second measurement of the reflection of a light beam on another surface using the same detector and then
- Comparison of the results to decide whether the surface to be tested is provided with the coating.
Description
Die Erfindung betrifft die Erkennung dünner Beschichtungen auf Glas oder einem äquivalenten Material, insbesondere die Erkennung von fast nicht wahrnehmbaren dünnen Beschichtungen und dessen Anwendung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 bzw. 5.The The invention relates to the detection of thin coatings on glass or an equivalent material, in particular the detection of almost imperceptible thin coatings and its application according to the generic terms the claims 1 or 5.
Unter den zu erkennenden Beschichtungen können alle Beschichtungen genannt werden, die eine von Glas unterschiedliche Reflexion aufweisen, und Beschichtungen, die als wasserreinigende, selbstreinigende, Antifouling-, einfach zu reinigende, hydrophile/oleophile, hydrophobe/oleophobe, fotokatalytische, gefärbte oder ungefärbte, transparente Beschichtungen bezeichnet werden. Genannt werden können Beschichtungen, die auf SiO2, SiOC, TiO2 und Fluorsilanen, insbesondere mit einer funktionellen (Per)Fluoralkyl-Gruppe, basieren.Among the coatings to be recognized may be mentioned all coatings which have a different reflection from glass, and coatings which are water-purifying, self-cleaning, antifouling, easy-to-clean, hydrophilic / oleophilic, hydrophobic / oleophobic, photocatalytic, colored or unstained, transparent Coatings are called. Mention may be made of coatings based on SiO 2 , SiOC, TiO 2 and fluorosilanes, in particular with a functional (per) fluoroalkyl group.
Bezüglich der Beschichtungen, die einen wasserreinigenden, selbstreinigenden, Sonnenschutz-, einfach zu reinigenden Charakter etc. haben, ist die Reinigungsfunktion nur dann effektiv, wenn die Seite der Verglasung, auf der die Beschichtung (oder die Beschichtungen) aufgebracht ist, in Kontakt mit der äußeren Atmosphäre ist.Regarding the Coatings containing a water purifying, self-cleaning, Sunscreen, easy to clean character, etc. is the cleaning function only effective if the side of the glazing, on which the coating (or the coatings) is applied, is in contact with the outside atmosphere.
Es hat sich deshalb als absolut notwendig erwiesen, in der Fabrik sicherzustellen, dass die „Beschichtungs"-Seite genau an der äußeren Seite einer Doppelverglasungseinheit angeordnet ist, wenn dieses beschichtete Glas zu einer Doppelverglasungseinheit zusammengefügt wird; es hat sich in diesem Zusammenhang ebenfalls als absolut notwendig erwiesen, zu kontrollieren, ob die beschichtete Seite so angebracht ist, dass sie von der Außenseite des Gebäudes nach außen gerichtet ist.It has therefore proved absolutely necessary to ensure in the factory that the "coating" side is exactly on the outer side a double-glazing unit is arranged when this coated Glass is assembled into a double glazing unit; It has also proved absolutely necessary in this context proved to check if the coated side so attached is that from the outside of the building outward is directed.
Im Fall selbstreinigender, chemisch aktiver Beschichtungen, die insbesondere auf nanopartikulärem anatasischem TiO2 basieren, ist es weiterhin während der Herstellung von Doppelverglasungseinheiten wichtig, dass das Glas mit der Beschichtung nach der korrekten Seite zeigt (Beschichtung an der Außenseite), da sonst ein Risiko besteht, dass die aktive Beschichtung die organische Versiegelung, die die Doppelverglasung versiegelt, schwächt. Gleichermaßen ist es notwendig, sicherzustellen, dass sich solch eine chemisch aktive Beschichtung nicht in Kontakt mit der Kunststoffzwischenschicht einer laminierten Verglasung oder eines anderen organischen Verbundprodukts befindet, welches sonst progressiv geschwächt werden würde und zu einer raschen Alterung der Verglasung führt.In the case of self-cleaning, chemically active coatings, which are based in particular on nanoparticulate anatase TiO 2 , it is also important during the production of double glazing units that the glass with the coating points to the correct side (coating on the outside), otherwise there is a risk in that the active coating weakens the organic seal which seals the double glazing. Likewise, it is necessary to ensure that such a chemically active coating is not in contact with the plastic interlayer of laminated glazing or other organic composite product which would otherwise be progressively weakened and result in rapid aging of the glazing.
Es ist deshalb höchst bedeutend, die Position der beschichteten Seite des Glases erkennen zu können, sowohl während des Zusammenfügens von Doppelverglasungseinheiten, Mehrfach-Verglasungseinheiten, laminierten Verglasungen etc., als auch wenn die Verglasung im Gebäude oder Transportfahrzeuge eingepasst wird.It is therefore the highest meaning to recognize the position of the coated side of the glass to be able to both during of joining of double glazing units, multiple glazing units, laminated Glazing etc., as well as if the glazing in the building or Transport vehicles is fitted.
Die oben beschriebenen optischen Eigenschaften dieser Beschichtungen (Mangel an Färbung, Transparenz, Reflexion ähnlich der von Glas), machen eine visuelle Erkennung der Position der beschichteten Seite auf der Verglasung während ihrer Zusammenfügung und wenn sie auf der Baustelle eingepasst wird unmöglich.The described above optical properties of these coatings (Lack of color, Transparency, reflection similar that of glass), make a visual recognition of the position of the coated Side on the glazing during their joining together and if fitted at the construction site becomes impossible.
Die dielektrische Natur der Beschichtung schließt die Benutzung eines kommerziell erhältlichen, mit elektrischem Leitvermögen arbeitenden Detektors aus.The dielectric nature of the coating excludes the use of a commercial available, with electrical conductivity working detector.
Die Beschichtung könnte durch eine optische Vorrichtung erkannt werden, deren Prinzip auf der Messung der Reflexion von Licht durch die Seiten der Verglasung beruht. Diese Vorrichtungen messen die Lichtmenge, welche spiegelnd durch die Oberfläche, mit der sie in Kontakt sind, reflektiert wird. Diese Messung verwendet ein optoelektronisches System, dass das erhaltene Signal mit einem in dem Detektor gespeicherten Wert vergleicht. Dieser Referenzwert, der während der Konstruktion des Detektors festgesetzt wird, korrespondiert zu einer leicht höheren Signal stärke, als die bei der Reflexion an einer Glasseite erhaltenen. Wenn das gemessene Signal schwächer als das Referenzsignal ist, ist die Seite, die in Kontakt mit der Vorrichtung ist, eine Glasseite, wenn das Signal stärker als das Referenzsignal ist, ist die Vorrichtung in Kontakt mit der beschichteten Seite.The Coating could be recognized by an optical device whose principle is based on the Measurement of the reflection of light through the sides of the glazing based. These devices measure the amount of light which is reflective through the surface, with which they are in contact, is reflected. This measurement uses an opto-electronic system that the received signal with a compares the value stored in the detector. This reference value, the while the construction of the detector is fixed, corresponds to a slightly higher Signal strength, as those obtained by reflection on a glass side. If that measured signal weaker as the reference signal is, the page that is in contact with the Device is a glass side, when the signal is stronger than is the reference signal, the device is in contact with the coated one Page.
Es wurde festgestellt, dass ein solcher Detektor während der Benutzung nach kurzer Zeit fehlerhafte Resultate liefert. Der prinzipielle Grund der Erkennungsfehler liegt in der Verschmutzung der Messoptik. Wenn, wie es unvermeidbar ist, die Messoptik progressiv verschmutzt (mit Staub, Fingerabdrücken, Kratzern, etc.), wird das reflektierte Licht abgeschwächt, bis ein Grad erreicht ist, der systematisch unter dem Referenzsignal liegt, unabhängig von der Natur der Seite, die in Kontakt mit dem Detektor ist. Der Detektor sieht dann nur Glasseiten, mit dem Risiko, dass die Verglasungen falsch zusammengesetzt oder falsch eingepasst werden. Da solch eine Vorrichtung nicht durch den Benutzer gereinigt werden kann, ist der Detektor dann außer Betrieb.It was found to be such a detector during use after a short time Time gives erroneous results. The principal reason of recognition errors lies in the contamination of the measuring optics. If, as it is inevitable is, the measuring optics progressively dirty (with dust, fingerprints, scratches, etc.), the reflected light is attenuated until a degree is reached which is systematically below the reference signal, regardless of the Nature of the page that is in contact with the detector. The detector then sees only glass sides, with the risk that the glazing incorrectly assembled or incorrectly fitted. Because such a device can not be cleaned by the user is the detector then save Business.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Erkennung einer dünnen, speziell einer fast nicht wahrnehmbaren, auf Glas abgeschiedene Beschichtung verfügbar zu machen, die das oben beschriebene Problem einer Verschmutzung oder Alterung des Detektors, insbesondere der Messoptik, überwindet.task The invention is a device for detecting a thin, special an almost imperceptible, glass-deposited coating available to make the problem of pollution described above or aging of the detector, in particular the measuring optics, overcomes.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren nach Anspruch 1 und der Anwendung des Verfahrens gemäß Anspruch 5. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.These Task is solved with a method according to claim 1 and the application of the method according to claim 5. Advantageous developments of the method are specified in the subclaims.
Dafür ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Erkennung einer Beschichtung auf einem Glassubstrat, wobei die Reflexionseigenschaften eines an der Beschichtung, insbesondere an ihrer Grenzfläche mit der Luft, reflektierten Lichtstrahls bekannt seien. Das besondere Merkmal dieses Verfahrens besteht darin, dass die Reflexion eines Lichtstrahls an der zu prüfenden Oberfläche eines Glassubstrats oder einer monolithischen, laminierten oder Mehrfach-Verglasungseinheit und anschließend an einer anderen Oberfläche gemessen wird und die Ergebnisse dann verglichen werden, um zu bestimmen, ob die zu prüfende Oberfläche mit der Beschichtung versehen ist.This is the subject The invention relates to a method for detecting a coating a glass substrate, wherein the reflection properties of a at the Coating, especially at its interface with the air, reflected Light beam are known. The special feature of this method is that the reflection of a light beam on the surface to be tested Glass substrate or a monolithic, laminated or multiple glazing unit and subsequently on another surface and then compare the results to determine if the one to be tested surface provided with the coating.
Der Vorteil dieses Erkennungsverfahrens liegt in den zwei Messungen, die die Abschwächung des Signals, die aus einer Verschmutzung oder einer anderen Erscheinung (z.B. eine driftende Messelektronik) resultiert, kompensieren. Wenn das gemessene erste Signal S1 durch einen Faktor r abgeschwächt ist, so wird das zweite Signal S2 mit dem gleichen Faktor r abgeschwächt. Nach einer vorteilhaften Ausführung des Verfahrens wird das Verhältnis der zwei gemessenen Signale, in diesem Fall r.S1/r.S2 = S1/S2, bestimmt, um die Ergebnisse der beiden Messungen zu vergleichen. Dieses Verhältnis ist deshalb identisch zu dem, welches ohne eine Abschwächung der Signale S1 und S2 erhalten wird.Of the Advantage of this recognition method lies in the two measurements, the weakening of the Signals coming from a pollution or other phenomenon (e.g., a drifting meter electronics) results in compensation. If the measured first signal S1 is attenuated by a factor r, so the second signal S2 is attenuated with the same factor r. To an advantageous embodiment the procedure will change the ratio of the two measured signals, in this case r.S1 / r.S2 = S1 / S2, to compare the results of the two measurements. This ratio is therefore identical to that which without weakening the Signals S1 and S2 is obtained.
Bei der Ausführung dieses Verfahrens ist es möglich, die zu prüfende Oberfläche mit einer Kontrolloberfläche zu vergleichen, die z.B. entweder aus der „erwarteten", mit einer Beschichtung versehenen Oberfläche, speziell einer Glasscheibe mit Beschichtung, oder aus demselben Substrat ohne die Beschichtung (Glasscheibe alleine) besteht. Im ersten Fall wird die Anwesenheit der Beschichtung ein Signalverhältnis geben, das genügend nah 1 ist, während es in dem zweiten Fall genügend entfernt von 1 ist; die Abwesenheit einer Beschichtung wird zum entgegengesetzten Resultat führen.at the execution this method is it possible the one to be tested surface with a control surface to compare, e.g. either from the "expected", with a coating provided surface, specifically a glass sheet with coating, or the same Substrate without the coating (glass plate alone) exists. in the In the first case, the presence of the coating will give a signal that enough near 1 is while it enough in the second case is removed from 1; the absence of a coating becomes the opposite Result lead.
Es ist jedoch bevorzugt, dass die andere Oberfläche die entgegengesetzte Seite der zu prüfenden Oberfläche eines Glassubstrates oder einer monolithischen, laminierten oder Mehrfach-Verglasungseinheit ist. Besonders vorteilhaft ist es und stellt eine bevorzugte Ausführung des vorliegenden Verfahrens dar, wenn nur eine der beiden Seiten des Glassubstrates oder der monolithischen, laminierten oder Mehrfach-Verglasungseinheit mit der Beschichtung versehen ist. Dies liegt daran, dass in diesem Fall die Anwesenheit der Beschichtung während der ersten oder der zweiten Messung in einem Signalverhältnis resultiert, das höher bzw. niedriger als 1 ist, wobei angenommen wird, dass die Reflexion durch die Beschichtung größer ist als die des Substrats ohne die Beschichtung.It however, it is preferred that the other surface be the opposite side the one to be tested surface a glass substrate or a monolithic, laminated or Multiple glazing unit is. It is particularly advantageous and represents a preferred embodiment of the present proceedings, if only one of the two sides of the glass substrate or the monolithic, laminated or multiple glazing unit provided with the coating. This is because in this case the presence of the coating during the first or the second Measurement in a signal ratio results, the higher or lower than 1, assuming that the reflection larger by the coating than that of the substrate without the coating.
Nach bevorzugten Verfahrensausführungen:
- – ist die Beschichtung, wie oben angegeben, eine wasserreinigende, selbstreinigende, Antifogging- und/oder Antifouling-(Fouling des organischen und/oder mineralischen Typs), einfach zu reinigende, hydrophile/oleophile oder hydrophobe/oleophobe und/oder photokatalytische, gefärbte oder ungefärbte, transparente Beschichtung, speziell basierend auf SiO2, SiOC, TiO2 oder Fluorsilanen, insbesondere mit einer funktionellen (Per)Fluoralkyl-Gruppe; und
- – werden die Resultate verglichen durch in Bezug setzen des Verhältnisses des Signals S1 der von ersten Seite reflektierten Lichtstrahlen zu dem Signal S2 der von der zweiten Seite reflektierten Lichtstrahlen relativ zu zwei positiven Zahlenwerten a und b, die kleiner bzw. größer als 1 sind (es ist z.B. möglich, a = 0,9 und b = 1,1 zu wählen).
- The coating is, as indicated above, a water-purifying, self-cleaning, antifogging and / or antifouling (fouling of the organic and / or mineral type), easy-to-clean, hydrophilic / oleophilic or hydrophobic / oleophobic and / or photocatalytic, dyed or undyed, transparent coating, specifically based on SiO 2 , SiOC, TiO 2 or fluorosilanes, in particular having a functional (per) fluoroalkyl group; and
- The results are compared by relating the ratio of the signal S1 of the first-side reflected light beams to the signal S2 of the second-side reflected light beams relative to two positive numerical values a and b which are smaller and larger than 1 (es For example, it is possible to choose a = 0.9 and b = 1.1).
Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls eine Vorrichtung zur Ausführung dieses oben beschriebenen Verfahrens, wenigstens umfassend einen Knopf zur Initialisierung der Messung, eine Messschaltung, bestehend aus einer Lichtquelle, einem Messfenster, einem Empfänger, der mit einer Schaltung zur Verstärkung und Digitalisierung des Signals verbunden ist, und zwei lichtemittierenden Dioden.object The invention is also an apparatus for carrying out this method described above, at least comprising a button for Initialization of the measurement, a measurement circuit consisting of a Light source, a measurement window, a receiver, with a circuit for reinforcement and digitizing the signal, and two light-emitting Diodes.
Das Quelle/Fenster/Empfänger-System ist vorteilhaft in einer Konfiguration angeordnet, die die Beleuchtung der zu messenden Seite unter einem Einfallswinkel ermöglicht, der groß genug ist, dass nur die von dieser Seite reflektierten Lichtstrahlen den Empfänger erreichen.The Source / windows / receiver system is advantageously arranged in a configuration that the lighting allows the side to be measured at an angle of incidence, the big enough is that only the light rays reflected from this side of the receiver to reach.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht in der Ausführung des obigen Verfahrens bei Gebäudeverglasungen, speziell dem Doppelverglasungstyp, bei Verglasungen für Fahrzeuge des automobilen Windschutzscheiben-, Rückfenster- oder Seitenfenstertyps oder für Land-, Luft- oder Seetransportfahrzeuge, bei Gebrauchsverglasungen, z.B. Glas für Aquarien, Schaufenster, Gewächshäuser, Verglasungen für Innendekoration, Verglasungen für Duschen, Verglasungen für Stadtmöblie rung, Spiegel, Bildschirme, speziell Fernsehbildschirme, und Verglasungen mit elektrisch kontrollierter, variabler Absorption.One Another object of the invention is the execution of the above method in building glazings, especially the double glazing type, with glazing for vehicles of automotive windshield, rear window or side window type or for Land, air or sea transport vehicles, in use glazings, e.g. Glass for Aquariums, shop windows, greenhouses, glazings for interior decoration, Glazing for Showers, glazings for Urban furniture, mirrors, Screens, especially television screens, and glazings with electric controlled, variable absorption.
Die Erfindung wird nun anhand des folgenden Ausführungsbeispiels erläutert.The Invention will now be explained with reference to the following embodiment.
Die
Anwesenheit einer 25 nm dicken TiO2-Schicht
auf einer der Seiten einer Natronkalk-Quarz-Floatglasscheibe von
4 mm Dicke, wie beschrieben in Patent
Es wird ein Detektor benutzt, in der Form einer leicht zu handhabenden Box, die ausgerüstet ist mit einem Knopf zur Initialisierung der Messung, mit zwei lichtemittierenden Dioden (LEDs) und mit einem Messfenster an der unteren Seite der Box, welche in Kontakt mit der zu prüfenden Seite sein wird.It a detector is used, in the form of an easy-to-use Box that equipped is equipped with a button for initializing the measurement, with two light-emitting Diodes (LEDs) and with a measuring window on the lower side of the Box, which will be in contact with the page to be tested.
Die Messschaltung des Detektors besteht aus einer Lichtquelle des LED-Typs, einem Messfenster, geschützt durch eine dünne Glasplatte, oder äquivalentem, und einem Empfänger des Fotodioden-Typs, oder äquivalentem, der mit einer Schaltung zur Verstärkung und Digitalisierung des Signals verbunden ist.The Measuring circuit of the detector consists of a light source of the LED type, a measuring window, protected through a thin one Glass plate, or equivalent, and a receiver of the photodiode type, or equivalent, with a circuit for amplification and digitization of the Signal is connected.
Das Quelle/Fenster/Empfänger-System ist einer Konfiguration angeordnet, die es ermöglich, die zu messende Oberfläche unter einem Einfallswinkel zu beleuchten, der groß genug ist (ca. 60°), dass die an verschiedenen Seiten und Grenzflächen reflektierten Lichtstrahlen genügend weit getrennt sind und deshalb dank der Breite des Fensters oder der Membran einfach separiert werden können, wodurch der an der Beschichtung reflektierte Lichtstrahl der einzige ist, der erfaßt wird; das von den anderen Seiten der Verglasung (einschließlich über die Grenzfläche zwischen der Beschichtung und dem Substrat) reflektierte Licht wird nicht wahrgenommen. Nur der von der zu messenden Seite reflektierte Lichtstrahl erreicht den Empfänger.The Source / windows / receiver system is arranged in a configuration that allows the surface to be measured under to illuminate an angle of incidence that is large enough (about 60 °) that the different sides and interfaces enough reflected light rays are far apart and therefore thanks to the width of the window or The membrane can be easily separated, which makes the coating reflected light beam is the only one that is detected; that from the other sides of the glazing (including over the Interface between the coating and the substrate) is not reflected light perceived. Only the light beam reflected from the side to be measured reaches the recipient.
Die Emissionswellenlänge der LED ist gemäß dem Reflexionsspektrum der zu erkennenden Beschichtung gewählt. Da die oben erwähnten wasserreinigenden, selbstreinigenden, etc. Beschichtungen ein Reflexionsmaximum im blauen Teil des sichtbaren Spektrums besitzen, in welchem sie mehr reflektieren als das Glassubstrat, das sie überziehen, (z.B. 8% der Lichtstrahlen anstatt 4%) wird eine LED gewählt, die in diesem Spektralband emittiert.The Emission wavelength the LED is according to the reflection spectrum chosen to be recognized coating. As the above mentioned water purifying, self-cleaning, etc. coatings a reflection maximum in have blue part of the visible spectrum in which they have more reflect as the glass substrate they cover (e.g., 8% of the light rays instead of 4%), an LED is selected, which emits in this spectral band.
Die Verarbeitungselektronik besteht aus einer geeigneten elektronischen Steuereinheit und notwendiger Peripheriegeräte (Speicher, etc.).The Processing electronics consists of a suitable electronic Control unit and necessary peripherals (memory, etc.).
Die Prüfphase besteht aus der Platzierung des Detektors in Kontakt mit der zu prüfenden Oberfläche der Verglasung und der Betätigung eines Knopfes, um die erste Messung vorzunehmen. Danach platziert der Benutzer den Detektor auf der zweiten Seite der Verglasung und initialisiert die zweite Messung. Zwei LEDs, die auf Seite 1 (erste Messung) und Seite 2 (zweite Messung) Bezug nehmen, informieren den Benutzer über die Nummer der beschichteten Seite. Wenn die Beschichtung während der ersten bzw. der zweiten Messung erkannt wurde, leuchtet die LED der Seite 1 bzw. die LED der Seite 2 auf. Bei Abwesenheit einer Beschichtung ist das Signalverhältnis z.B. zwischen 0,9 und 1,1, welches weder als kleiner noch größer 1 gilt, und keine LED leuchtet auf, wenn nicht eine dritte LED für diesen Zweck vorgesehen ist. Eine geeignete Anordnung der LEDs und die Hinzufügung eines Informationsaufdruckes auf der Box erleichtert den Gebrauch und die Interpretation der Ergebnisse.The test phase consists of placing the detector in contact with the detector tested surface the glazing and the operation a button to take the first measurement. Then placed the user the detector on the second side of the glazing and initializes the second measurement. Two LEDs on page 1 (first measurement) and page 2 (second measurement), inform the user about the Number of the coated side. If the coating during the the first or second measurement has been detected, the LED lights up page 1 or the LED on page 2. In the absence of one Coating is the signal ratio e.g. between 0.9 and 1.1, which is neither smaller nor larger than 1, and no LED lights up, if not a third LED for this Purpose is provided. A suitable arrangement of the LEDs and the addition an information imprint on the box facilitates the use and the interpretation of the results.
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