DE1421841A1

DE1421841A1 - Neue lichtdurchlaessige Bauteile

Info

Publication number: DE1421841A1
Application number: DE19621421841
Authority: DE
Inventors: Jenkins Weston Harris; Mochel John Mckinney
Original assignee: Corning Glass Works
Current assignee: Corning Glass Works
Priority date: 1961-04-05
Filing date: 1962-03-28
Publication date: 1969-03-27
Also published as: GB989555A; ES276197A1; BE615942A

Description

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Lii..-V^7Ati\Vuil 1421841

k. t--sai v/älta

Frankfurt a. M.-Höchst

AafaMiitentr. Λ - T*L 3126 _ff

Unsere Ir. 8820

COBMIfiG QLkSS WOBIS lew York, N.T., Y.St.A.

Ieue lichtdurchlässige Bauteile

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind neue lichtdurchlässige Bauteile, Insbesondere fensterscheiben, die in der Lage sind, Sonnenstrahlen Insbesondere im nahen Infrarotbereioh des Sonnenspektrums in beträchtlichem Umfang zu absorbieren· Hauptsächlich betrifft die vorliegende Erfindung eine Verbesserung solcher fensterscheiben, durch die die aus dieser Absorption sich ergebende sekundäre Strahlungsenergie selektir emittiert und dadurch die Übertragung dar Sonnenwärme in das Innere weiter vermindert wird.

fensterscheiben dienen dasu, sichtbare Strahlen durchzulassen und dadurch sowohl sine Sicht nach draussen als auoh eine Erhellung im Innern su gewährleisten. Es 1st jedooh eine allgemeine Erfahrung, dass die üblichen Glasscheiben an einem sonnigen Tag die Ursache fUr beträchtliches körperliches Unbehagen sein können· Im Innern eines Raumes oder eines Wagens kann z.B. sin starker Temperaturanstieg eintreten. Ausserdem können Blendung oder Ubergroaee Helligkeit äusserst störend sein.

Ss ist deshalb sin anerkanntes Problem, die unerwünschten Wirkungen der Sonnenstrahlung in geeigneter Weise auf ein Mlnii

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während die Strahlung suglelöh zur Erzielung einer angemessenen Sioht vtnA Beleuchtung ausgenutzt wird* BIe Torliegende Erfindung betrifft gans allgemein die Lösung dieser Probleme _t insbesondere jedoch, des WärmeprobleisB, das Ton grus»» ter Bedeutung für den Haus- und Fahrzeugbau ist· Bei den neuen Entwürfen auf diesen Gebieten werden mehr und »ein? grässere Glaefmaster angewendet· Dadurch wird eine 2*8sung dieser Proble-Be iMmea? dringlicher.

B&srgie ana der Sonnenstrahlung besteht m etwa gleichen

aus sichtbarer und iBfrarot-Strahlmg* 2u erettrer gehören die Strehlen innerhalb dea $g#ktraXb#r©tohag von etwa 0_t4-° 0,7 MikrQEg «hi letzterer Strahlung mit Wellenlängen über 0*7 äiitrim uM aauptsäcshlioh innerhalb dea nsiien Infraretteils des füpektxiuas, &*h· G_s7-2»0 Mikron.

sinmt aaa ai*_f äaes dl® Wänaeenergi® tor dea? Infrarot» atrahliing iierEülsfft* Jsdoeh m%i darauf hisgewieaen» daee sov/otl die ®ie*iitbarea als auoh die Infrarctant©iJ.@ der Sonnenstrabluiig liefern, die sieh iiaierhalb eines geaohlcssenen te Bssfealb trlgt aur Yeraiißclemmg der Wärmeenergie sowohl eiae Har&fesswEting dar tibörtragwng fön, 8iohtte£r#r als auch äsr ssiissi Iisfrarotstr-ahluag bei_e M© Herabsoteusg oder Aus» schal tang äer sic?bttesrea Styalilnsg kaaa Jedoöh «u ©iaer unerwünsofetsa linbuese an Sicht imd Beleuolitisig führen, während let«t©ra leöigl£®li ojite-i* Terluet an Wärsieenergle Tollkemmen mas·* geschaltet w&räQXi kana*

Sicher als Abvßir gsgen die SoöGea^arm® ©ia Luftktlhluiifß- oder lenclitioiiis^aiigs^stem SoMiiössöJjntsnforriektwngen wie s«B_& ¥or-» iüUige_v .Jalousien* Markigem und äe^gleiolieii @der beid« Hilfs-

^.»endete Ma ©ratarsa sind swa^ Ia allgemeinem wirksam sn jedeeJi ^sld® «ia@a liofeesi Eost®a«» amd lauaaisfwaad· ¹® ve&slndern gevrifeaiviöh jEcMr öle ii@lit und Beleuchtung al® öle S@aa®awi,HiSU^frtrftgrsBg* Im ©lEtremea fall wirei die eie&ttssre BtsTiuilmtQ p^aktiaeli ¥©llatäadig au@geeper;r-t_f währe&I ciie WäsraeübertragiiEg aur teilvraiae herategoa©tst üira_a Dadurch wird «öibetTeEstäsidlicii: "des* iiauptswook aij&©3 fenatere zunichte* gemacht»

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BAD

Bekanntlion gibt ee Platten und/oder Filme aus Tersohiedenen Metellen und Metallaulfiden, die eich als wirksame Reflektoren für Infrarotstrahlen eignen. Filme aus derartigen Stoffen werden auf die entsprechende unterlage durch Wäraeyerdaapfung und Kondensation in Hoehralcuua aufgetragen. Solche aufgedampften Uli« fanden bisher erfolgreiche Vervrendung bei Linsen und ähnlichen optischen Gegenstände. Ss erwies sioh jedoch nicht als durchführbar, diese Filme auf grosee Glasflächen wie e.B. zusammenhängendes Tafelglas aufzutragen» das gewöhnlich «ur Herstellung Ton Fenster-Bauteilen rerwendet wird. Infolgedessen hat die Verwendung dieser Stoffe bei der Herstellung Ton Fensterscheiben keine Bedeutung erlangt·

In der US-Fatentschrlft Hr. 2 $64 708 wird beschrieben, dass bestisuate iridlslerte Metalloxytfilme, d.h.Filme, die durch ein IridiaierungsTerfehren abgeschieden wurden, Infrarotstrahlen Ton sehr al· etwa 2 Hikronen reflektieren. Es wird jedoch ferner erwähnt, dass diese Bückstrahlung im nahen Infrarotanteil des Spektrums« d.h. bei Wellenlängen τοη 0,7-2,0 Mikronen nur in geringem Umfang auftritt. Infolgedessen 1st die Anwendbarkeit dieser Filme als direkte Reflektoren τοη Sonnenstrahlung τοη geringem Interesse, da der Umfang der Sonnenstrahlung jenseits τοη 2 Mikron weniger als 5^ der Gesamtenergie aus der Sonnenstrahlung ausmach t·

Demeufolge werden diese iridislerten Filme in beträchtlichem Umfang in der Industrie bei Wärmereflektionsschirmen angewendet, die sur Verringerung der Übertragung τοη Strahlen mit langer Wellenlänge s.B. τοη einem Ofen in einen gea hlossenen Raum dienen, in dem sich die den Ofen bedienende person befindet. Sie wurden jedoch Teretändlicherweise bei der Herstellung τοη Fensterscheiben nicht Terwendet, da dabei hauptsächlich die nahe Infrarot- und sichtbare Strahlung abgeschirmt werden muss. Mittlerwelle wurden Terbeaserte Lösungen dieses problems s.B. durch Schaffung wirksamerer Kühlsysterne, Metallreflektoren und Absorptionsmittel angestrebt.

Man hat bereite siet mehreren Jahreehnten erkannt, dasu bestimmi

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Bestandteile, insbesondere Ferrooxyd, in einer Glaszusammensetzung die nahen Infrarot-Sonnenstrahlen sowie einige sichtbare Strahlen sehr wirksam absorbieren· fliese Gläeer bezeichnet der Fachmann gewöhnlich als Wärmeabsorptionsgläeer. In zahl- . reichen Patentschriften aind sowohl Silikat- als auch Phosphat-Zusammensetzungen beschrieben, die sich für diesen zweck be- · sonders eignen. Zu ihnen gehören die US-Patentschriften Kr. 1 737 685 und 1 737 686, von W.H. Hieing und Nr. 2 194 784 von E. Bergor.

Die aus diesen Gläsern hergestellten Fensterscheiben absorbieren die Sonnenstrahlen wirksam und setzen dadurch die direkte Übertragung τοη Sonnenwärmeenergie herab» Biese Absorption führt jedoch zu einem merklichen Anstieg der Glastemperatur. Infolgede33en entwickeln sich Konvektionsströme quer über die Glasfläche und übertragen Wärme in das Zimmer oder in den abgeschlossenen Saum· Diese Wirkung ist wohl bekannt.

Das heisse Glas wird ebenfalls zu einem sekundären Wärmestrahler, d.h. selbst zu einer Quelle für Strahlungsenergie, Diese sekundäre Strahlung bewirkt zusammen mit den sich quer über die heis ~.e Glasfläche entwickelnden Komrektionssbrömen eine starke Herabsetzung der scheinbaren Wirksamkeit wärmeabsorbierender Gläser bei der Steuerung der Wärmeübertragung durch die Scheiben. Infolgedessen fanden Wärmeabsorptionsgläser bisher nur ziemlich begrenzte Anwendung auf dem Gebiet der Fensterscheiben.

Besondere Bedeutung wurde bisher der Konvektionsströmung beigemessen. Nachweisbar ist jedoch der Wärmebeitrag auf Grund der Sekundäretrahlung beinahe doppelt so hoch wie der aus normalen Konvektioneströaen. Daraua ergibt sich, dass die Herabsetzung dieser Sekundäretrahlung das Hauptproblem bei der Verbesserung der Schutzmassnahmen gegenüber Sonnenstrahlung darstellt. Bei Anwendung der vorliegenden Erfindung wird nunmehr diese Sekundäretrahlung und somit auch die Sonnenwärme-Energieübertragung vermindert.

Es wurde nun gefunden, dass bestimmtes iridisiertee Glas und ähnliche Glasflächen eine überraschend niedrige relative Emis-

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sionswirkung fur die von Wäraeabsorptionsglasern und ähnlichen die Sonnenstrahlung absorbierenden Stoffen ausgestrahlte sekundäre Strahlungsenergie haben. Auf Grund dieser Entdeckung #urde gefunden, daes die Wirksamkeit sogenannter Wärmeabsorptions-Fensteracheiben bei der Herabsetzung der Sonnenenergieübertragung durch Auftragen eines derartigen- Filmes mit geringer Emission auf der Innenfläche der Scneibe bedeutend verbessert //erden kann. Ein weiterer wichtiger Paktor ist dyr, dass sich die Absorption der sichtbaren Strahlen durch Auswahl der Filme mit geringer Emission steuern lässt. Ausnerdem ergibt sicü die vorteilhaft niedrige Emission unabnän^ig von dor Art der absorbierten Sonnenstrahlen, sodass ein günstig hohes Verhältnis von Licntdurchlässigkeit zur Geaamtenergieübertragung erzielt wird. Es ist ausaerdem wichtig, dass die Filme auf grosijen Glasflächen durch Verfahren aufgetragen werden können, die sich leicht mit dem Walzen, Ziehen und anderen Giasforuirerfahren im grosaen Maßstab vereinbaren lassen.

Gemäss der vorliegenden Erfindung enthält eine Fensterscheibe ein Mittel zur Absorption von Sonnenstaxhlen mit bestimmter Wellenlänge, das eine Sekundäratrahlung mit längerer Wellenlänge emittiert, eine Vorderfläche, die der Sonnenstrahlung ausgesetzt wird, eine zweite innere fläche, die in den geschlos senen R-ium gerichtet ist und auf dieser zweiten Fläche einen iridisierten Metalloxydfila, der eine geringere Emission für die Sekundärstrahlung als die Vorderfläche auf.veiat. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Methode zur Herabsetzung der Sonnenenergieübertragung durch eine Fensterscheibe die ein Sonnenstrahlen-Absorptionsmittel, das die absorbierte Energie mit längerer Wellenlänge zurückstrahlt, und einen Metallöxydfilm mit geringor Strahlungakraft auf der Innenfläche enthält.

Die Erfindung #ird weiterhin im Zusammenhang mit den anliegende Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Tig. 1 die Vorderansicht eines Fensters, das eine typische Aue führun.aform der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie 2-2 von Flg. 1. ·'■■■·'^;··^:;'""~ Φ09 8 1 3/05 A 5

Pig.5 und 4 Schnitts, die eine abgewandelte Form der vorliegen- ■leu "Erfindung zeigen,

Fig. 5 und 6 graphische Darstellungen der durch die vorliegende Erfindung erzielbaren Wärmesteuerung.

In Fig. 1 ist eine öffnung in einer Aussenmausr 10 durch ein allgemein mit 12 bezeichnetes Fenster verschlossen. Dieses Fenster besteht aus einer einzigen in einem Rahmen 16 befestigtan Scheibe aus iridisiertem Glas und ist auf übliche Welse an der Mau^r 10 befestigt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, besteht das iridisierte Fenster 12 aus einer Scheibe von *rärmeabsorbierendem Glas 20 und einem dünnen, haftenden Metalloxydfilm 22 auf der Innenfläche der in der Wand 10 eingesetzten Scheibe.

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Fensterart, die z.B. aus einer Glasscheibe 30 bestehen kann, die der Glasscheibe 20 von Fig. 2 entspricht, jedoch aus üblichem Scheibenglas hergestellt ist, Glasscheibe 30 besitzt auf ihrer Innenfläche einen iridi-3ierten Film 32 mit geringer Strahlungskraft und auf der Ausaenfläehe einen die Sonnenstrahlung absorbierenden Film 34 mit höherer Strahlungskraft. Fig. 4 zeigt eine weitere Möglichkeit, bei der die Filme 34 und 32 beide unter der Voraussetzung auf der Innenseite der Glasscheibe 30 aufgetragen werden können, dase der absorbierende Film 34 zwischen dem Glas 30 und dem Film 32 mit der geringen Emission eingeschoben wird.

Der Ausdruck "Fensterscheibe" iet nicht an eine bestimmte Form gebunden. Die Bezeichnung bezieht sich allgemein auf jede übliche flache oder gekrümmte Glasform, die als Fenster, Türe, Kuppel, Tafel, Oberlicht, Sonnendach oder dergleichen in Gebäuden, Fahrzeugen, Flugzeugen usw. verwendet wird, um sowohl die Sicht nach aussen als auch die Innenbeleucntung zu gewährleisten. Sie kann auf jede übliche Weise befestigt werden. Wie anachlie3 end doch deutlich gezeigt wird, ist es wesentlich, dasa der Fenstorteil so befestigt wird, dass die überzogene Oberfläche mit geringer Emission auf der Innenseite gelegen ist d.h. gegenüber der der Sonnenstrahlung ausgesetzten Fläche.

Das wänaeabeorbierende Mediue wird vorzugsweise durch Herstel-

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lung des Bauteile aus einem Wärme at) so rp tion sgl as erhalten. DaBU kann Jedes der gegenwärtig dem Fachmann verfügbaren oder bekannten Silikat- oder Phoephat-Wärmeabsorptionsgläser verwendet werden. Bei eines zum Teil im Schatten liegenden Gebäude kann nur ein Teil eines wärmeabsorbierenden (Jlasverachluetelle der Sonnenstrahlung ausgesetzt sein. Bas entstehende Temperaturgefälle kann so gross sein, das;· ein Glas mit hoher Ausdehnung zerspringt· Infolgedessen bevorzugt man ein Wärmeabsorptionsglas mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten unterhalb etwa 70 χ 10"* y®C. Phosphatglas er werden allgemein als wirksamere Absorptionsmittel angesehen, doch ist auch ihre Herstellung und Verarbeitung teuer. Die Wahl des Glases hängt also jeweils von dem entsprechenden Verwendungszweck ab.

Selbstverständlich bedeutet der hier verwendete Ausdruck "Wärmeabsorptioneglas* im üblichen Sinne ein Glas mit einem Zusatz, der die Absorption einer wesentlich grosseren Menge Infra*rot- oder Wärmestrahlung pro Dickeneinheit, insbesondere im nahen Infrarotbereich bewirkt als ein entsprechendes Glas ohne Zusatz wie s.B. übliches Kalk· oder Borsilikat-Tafel- oder Scheibenglas. Zwisohen "Wärme ab sorptions"gläsern und "gewöhnlichen" oder "üblichen* Gläsern gibt es keine scharfe Trennung. Handelsübliche Wärmeabsorptionegläser mit einer Dicke von 3»2 mm jedoch enthalten im allgemeinen so viel Zusätze, dasβ sie im Vergleich zu Gläsern mit im wesentlichen dor gleichen Zusammensetzung und Dicke» jedoch ohne diese Zusätze, zusätzlich 205* ader mehr des nahen Infrarotteile der Sonnenstrahlung absorbieren. Diese Gläser sind gewöhnlich durch die Anwesenheit einiger Zehntel Prozent oder einiger Prozent Ferrooxyd in einem Silikatoder Phosphatglas gekennzeichnet, wobei dieses Oxyd die Absorption im roten Teil des Spektrums erhöht und eine Abaorptionsspitze bei etwa 1 Mikron im nahen Infrarotteil aufweist.

Ausijerdem können auch andere verfügbare Arten oder formen von wärmeabsorbierenden Bütteln, d.h. Sonnenstrahlung absorbierenden Mitteln, verwendet νerden. Z.B. kann eine Wärme absorbierende Schmelzglasur auf einem üblichen klaren Glas aufgetragen wer-

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den. Ausserdem kann ein absorbierendes Mittel in oder auf der Scheibenoberfläche enthalten sein. Wie Fig. 3 zeigt, kann ein absorbierender Oxydfilm auf der Vorderfläche eines Verschlussteile, d.h. gegenüber der Fläche, auf der dor JiIm mit geringer Emission abg schieden wird, durch Iridisieren mit einer geeigneten Verbindung aufgetragen werden. Wie aua Pig. 4 hervorgeht, kann der absorbierende Film auch auf der gleichen Seite wie der Film mit geringer Emission, jedoch zwischen dem Glas und dem FiIa mit geringer Strahlungskraft, aufgetragen werden.

Die Verwendung dieser anderen Wärmeabsorptionsmittelart ist insofern Ton besonderem Interesse, weil dadurch die Verwendung eines üblichen Glases anstelle eines besonders geschmolzenen wärmeabsorbierenden Glases möglich ist. Die Konzentration des Absorptionsmittel auf oder in der Aus -enflächenschicht ist ebenfalls von Interesse, #enn z.B. wie bei einem Fahrzeug, die Oberfläche bei Bewegung starken Luftströmen ausgesetzt sein kann. Die Oberfläche wird auf diese Wei3e stark durch den Luftstrom gekühlt und es kann von Vorteil sein, die Wärmeabsorption an den Stellen zu konzentrieren, an denen diese Kühlwirkung auftritt·

Iridisierte Oxydfilme von Metallen mit einer Atomzahl von 22-29 sind von besonderen Interesse wegen ihrer zusätzlichen Eigenschaft, die nahe Infrarot-Sonnenstrahlung zu reflektieren. Die Wirksamkeit dieser Oxydfilme in dieser Hinsicht kann durch Regulieren ihrer Dicke noch verstärkt werden. Die Filme sollten vorzugsweise die Dicke einer viertel Wellenlänge aufweisen, d.h. eine optische Dicke von einer ungeraden Zahl (1,3,5 usw.) von viertel Wellenlängen der zu reflektierenden Strahlen haben. Dies führt zu einer maximalen Wirksamkeit bei einer derartigen Wellenlänge und vorzugsweise werden Filme mit einer optischen Dicke von 0,16-0,25 Mikronen verwendet. Bei dieser Ausfuhrungsform kann gemäss der vorliegenden Erfindung ein betr chtlicher Teil der ungewünschten Infrarotstrahlung durch den Film reflektiert werden, während ein weiterer Teil absorbiert und ebenfalls reflektiert wird. Auaserdem zeigt sich ein geringer Verlust an BichtdurchläsöigkGit.

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Es ist daher abglich, einen iridisierten film wie z.B. einen. Eiaenoxydfilm, der beträchtlich« Mengen Strahlungsenergie reflektiert und absorbiert, mit einen Wärmeabsorptionsglas und einem Innenflächenfilm mit geringer Emission zu kombinieren. Diese Kombination gewährleistet die gröestmögliche Wirksamkeit bei der Herabsetzung von Infrarot- oder Wärmeübertragung und eine solche Absorption im sichtbaren Bereich in jedem der drei Bestandteile, dasa Blendung oder iibergros?« Helligkeit vermieden werden. Insoweit die sichtbare Strahlung auch Wärmeenergie liefert, ist deren Absorption sehr erwunischt, wenn nicht die gleichzeitige Herabsetzung der Sicht und Beleuchtung zu gross ist. Der Anwendungsbereich dieser Kombination wird daher von dem Umfang bestimmt, in dem ein Verlust an sichtbarer Strahlung erforderlich oder Jüöglioh ist. Im Interesse einer grösaeron Durchlässigkeit von sichtbarer« Strahlung aind iridiaierte Titanioxydiilae von beträchtlicher Bedeutung, da sie ffenii nicht reduziert - im wesentlichen farblos sind, aber bis zu 20£ der Strahlung im nahen Infrarotbereich reflektieren kann»

Es sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäaaen Scheiben als Bestandteil eines doppelt verglasten od^r geschichteten Bauelements verwendet werden können. Bei Verwendung als Ausnenscheibe in der erstgenannten Anordnung werden die Möglichkeiten verringert, dass durch innere Konvektionsströme die Energie übertragen wird. In bestimmten Fahrzeugen und bei anderen Arten von Glasscheiben kann die Sicherheit die Verwendung von Schichteinheiten erfordern.

Der überzug mit geringer Emission wird gewöhnlieh durch übliche Iridisierungsverfahren aufgutragen. Hierbei wird im allgemeinen eine erhitzte Glasfläche mit Dämpfen oder einer versprühten Lösung eines wärmezeraetzbaren Metallsalzes oder einer metallorganiuchen Verbindung in Kontakt gebracht, die aich unter Bildung ines entsprechenden T.fetalloxydfilms aur der erhitzten Oberfläche zersetzt. Dem Fachmann sind zahlreiche gee#ignete Iridisierun^»materialien und ihre Anwendungsverfahren bekannt, z.B. Zinnchlorid mit einem kleinen Zusatz von Antimonohiorld oder FluorldJott«*.

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Beispiel 1

Pas folgende Beispiel dient der Erläuterung einer Anzahl geeigneter Iridisierungsstoffe eowie einer zweckmässigen Method« zur Ermittlung der relativen Emission und somit der Eignung eines Filmes.

Flache Scheiben von 3,2 mm dickem, klaren, ungefärbten Bor-· · silicatglas (etwa 80# SiO₂, 14$ B₃O₅, tf> Na₃O und 2fi Al₂O₃, bezogen auf das Gewicht) wurden auf einer Oberfläche mit iridisiertsn, elektrisch leitenden Metalloxydüberzügen versehen. Die Üb. rzüge wurien durch Erhitzen jeder Glasscheibe auf et.va 625⁰C aufgetragen. Während die Scheiben weiterhin bei etwa dieser Temperatur gehalten wurden, wurden sie einem feinteiligen Nebel aus einer iridieiarenden Metallchloridlösung auegesetzt, die sich in der Hitze zersetzte und unter den Anwendung«bedingungen einen Oxydfila abschied· Sie iridisierende Lösung wurde so lange aufgetragen, dass man einen Oxydfilm von bestimmter Dicke erhielt. Es fanden folgende Lösungen Verwendung«

1. 100 g SnCl..5 H₂O, 10 ecm konzentrierte wässrige Salzsäure» so viel HgO, das3 100 ecm Lösung erhalten wurden und 1 ecm 60?iige Fluorwasserstoffsäure·

2. 99 g SnCl₄.5 H₂O, 1 g SbCl₅, 10 ecm HGl und HgO, daes

100 ecm Lösung erhalten wurden} dies entsprach einer errechneten Filmzusammensetzung von etwa 98,5ji SnO₂ und 1,5 # S»₂0,.

3. 97 S SnCl₄.5H₂O, J5 g SbCl₃, 10 com HCl und H₂O bis zu 100 cc* Lösung! dies entsprach etwa 95,8?ί SnO₂ und 4»2# Sb₂O₃.

4. 95 g SnCl₄.5 H₂O, 5 g SbCl₅₈ 10 ecm HCl und H₃O bis zu 100 ecm Lösung; dies entsprach etwa 93,2# SnO₂ und 6,QfL Sb₂O₃.

Jede Lösung wurde so lange aufgetragen, dass man einen entsprechenden Metalloxydfilm in den folgenden drei Dicken erhielt, die bestimmten Interferenzfarben und den aus diesen Farben erreohneten optischen Dicken entsprachen} erste Ordnung 9«t, dritte Ordnung rot und fünfte Ordnung rot) dies entaprieht etwa 0,16, 0_f80 bzw. 1,44 Makronen.

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Jed· der auf diese Weis« hergestellten zwölf Glassoheibenproben wurde einzeln und nacheinander in einer rechteckigen Öffnung in der Seltenwand eines rechteckigen Metallwassertanks befestigt In der entgegengesetzten Seitenwand des Tan«kes wurde eine entsprechende Probe des gleichen Glases, jedoch ohne Film, in einer ähnlichen öffnung als Bezugsprobe befestigt.

Der Tank wurde auf einer Drehscheibe befestigt, die eine Drehung um 160° erlaubte, so dase sine ra ehe Umkehrung der Stellungen der befestigten Glasscneiben möglich war. Der Tank wurde mit destilliertem Wasser gefüllt, mit elektrischen HeizTorrichtung-en und einer Rührvorrichtung ausgestattet und das Wasser wurde durch Erhitzen biu zum heftigen Sieden auf eine einheitliche Temperatur von 100⁰C gebracht.

Ausuerhalb des Tanks gegenüber dem angebrachten Fenster in der Tankwand wurde tin übliches Thermoelement und damit verbundene !lesevorrichtungen angeordnet, um alle von diesem Fenster ausgestrahlten Energie-Wellenlängen aufzunehmen. Es wurde gefunden, das3 die absolute Strahlungskraft der Bezugescheibe etwa 0,95 betrug. Für die erfindungugemäseen zwecke jedoch wurde die relative Strahlungskraft für die verschiedenen überzogenen Glasproben ermittelt und in der folgenden Tabelle unter E aufgeführt· Pisa sind relative Werte gegenüber der Bezugsscheibe aus klarem Glas, der man willkürlich den Wert 1,0 zuordnete. In der folgenden Tabelle sind die überzogenen proben durch die Hummern der oben aufgeführten Übsrzugslösungen und durch Buchstaben gekennzeichnet, die die Filmdicke abgeben. Der dünnste Film in einer Reihe wird mit "a" und der dickste mit "o· bezeichnet.

	TABELLE I	E
	Belative Emission 100⁰C	1,00
Probendioke		0,76
Klares Glas		0,40
la		0,40
Ib		0,75
Io		0,47
2a '		0,41
2b		0,76
2c		0,56
3a		0,53
3b		0,88
3o	909813 / 0 5 Λ 5	mm
4a		0.69
4b
4o

Die Temperatur von 10O⁰C wurde der Zweckmässigkeit halber gewählt. Die in der Praxis auftretenden Temperaturen an Glasscheiben sind jedoch gewöhnlich nicht höher als 65°C. Weitere Versuche haben gezeigt, dass bei einer derartigen, niedrigeren Temperatur keine bedeutende Änderung bei den in der Tabelle aufgeführten relativen Emissionsdaten auftritt und im «resent-· liehen das gleiche Verhältnis bestehen bleibt. Enenso haben weitere versuche gezeigt, dass zwischen den relativen Strahlungskraftwerten der zur Kontrolle in dem obigen Versuch verwendeten Borsilikatglasoberfläche und ähnlichen unbehanlelten wänaeabsorbierenden Silikat- und Phosphatglasflächen kein bedeutender Unte:schied besteht.

Wenn die anderan Faktoren gleich sind, sollte ein Film mit der geringstmöglichen relativen Emais^n ausgewählt werden. Häufig ist jedoch ein Kompromiss erforderlich, um günstigere Eigenschaften in anderer Hinsicht wie z.B. Durchlässigkeit für sichtbare Strahlung, ästhetische Wirkungen und Aussehen zu erzielen. Es ist ersichtlich, dass eine relative Emission von weniger als 1,0 bereits eine Verbesserung bedeutet. Der Zweckmässigkeit halber sollte jedoch die relative Strahlungskraft eines Filmes etwa 0,7 nicht übersteigen.

Es sei darauf hingewiesen, dass ein Schleier oder Lichtstreuung in iridisierten Filmsn auf Borsilikatgläsern gewöhnlieh von unta geordneter Bed .utung sind. Treten sie jedoch in grösaerem Umfang auf, so kann in den obengenannten Lösungen ein Alkohol-Lösungemittel verwendat oder andere Korrektionsmassnahmen ergriffen werden, um den Schleier in dem iridieierten Film auf ein Minimum herabzusetzen.

Im aligemeinen wird offenbar ein dickerer Film zur Herabsetzung der Emission bevorzugt. Dadurch wird jedoch, die Färbung des Films verstärkt, was wiederum einen Verlust an Lichtdurchläesigkeit sur Folge hat. Bei' jeder Anwendung wird daher die Filmdicke so ausgewählt, dass optimale Eigenschaften erzielt werden.

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Beispiel 2

Zur Erläuterung der praktischen Auewirkung einea Piles mit geringer Emission auf einem wärmesorbierenden Glas wurden vine Anzahl verschiedener (ilasplatten auf einer eineigen Oberfläche Kit eines iridiaierten Film versehen, der aus Lösung 1 dea obigen Beispiels I hergestellt worden -,Yar. Jede Probe wurde in die öffnung eines Kalorimeters eingesetzt, duroh das mittels des Temperaturanstiegs innerhalb der Vorrichtung die durch die öffnung und infolgedessen durch die in dieser öffnung angebrachte Glaaprobe übertragene Gesamtenergie gemessen wurden konnte. Durch diese Messung wurde die Gesamtenergie, d.h.die durch direkte Übertragung durch das Glas erhaltene Wärmeenergie sowie die zurückgestrahlte Energie aus der ursprünglichen Absorption der Sonnenstrahlung innerhalb des Glases orfasut. Die Kalorimetervorrichtung ?/urle entsprocnend auf der Spitze eines Daches angebracht, um eine direkte Einwirkung der Sonnenstrahlung aenkrecht zur Oberfläche der Giasprobeplatte während eines Zeitraumes zu srmöglicnen, während dem die Messungen vorgenommen wurien. Die Lichtdurchläseigkeit (LD), d.h. die gesamte sicntbare Strahlung, die auf bekannte Weise unter Berücksichtigung der Empfindlichkeit des menschlichen Auges korrigiert worden war, wurae mit einem Weaton-Lichtmeaaer gemessen, Alö Wärme absorbierende Gläser als Unterlage fur die Filiae wanlte man ein Phosphatglas (etwa 56# ?₂ ⁰5» ²^ ^Si02* ¹^ ^2⁰S* ⁶^ Schmelzmaterialien und 2 Gew.£ £eO) und drei ahnliche Silikatgläaer (etwa 75 Gew.?i SiO₂, 9 Gew.£ B₂O,, 1 Ge,v.5i AlgO,, 14 Gew.Jt Sciiiuöizoiyde und 1-4 Gew.^ FeO, wobei die Menge des letztgenannten erhöht werden kann, um helle, mittlere und dunkle Gläser zu erzielen). Bei der Durchführung des Versuches wurde jede mit einem J¹IIm überzogene Glasprobe zuerst mit dem Film zum Inn am des Kalorimeters und dünn mit dem Film zur Sonne, also umgekehrt, angeordnet. Pur Vergleichazweoke wurde auch eine dickere Scheibe aus nicht überzogenem· Glas im Kiilorimeter befestigt. Die bei diesen Versuchen erzielten Daten sind in der folgenden Tubelle aufgeführtι

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Dicke (mm)

- 14 -

SXBELLE II

Überzug

Phosphat	BeO)	8,40	Innen
Phosphat	PeO)	2,44	Aussen
Phosphat	PeO)	2,44	-
Silikat (136	PeO)	2,45	Innen
Silikat (l#	PeO)	2,15	Aussen
Silikat (1#	PeO)	2,15	—
Silikat (&	PeO)	3,33	Innen
Silikat (256	PeO)	2,33	Aussen
Silikat (2#	PeO)	2,33	—
Silikat (45*	3,23	Innen
Silikat (4#	2,67	Ausβen
Silikat (4#	2,67

	5	1421	841
GE		LB	Yerhält- nis LD/GE
53		72	1,36
50	5	70	1,40
60		70	1,17
51,		49	0,95
41	5	49	1,20
50	5	49	0,98
46,	5	49	1,06
44	51	1,16
49	51	1,04
39,	22	0,56
30,	22	0,72
44,	22	0,50

Das Verhältnis LD/GE ist eine Bewertungszahl, die angibt, in welchem Umfang die Gesamtenergieübertragung (GE) gegenüber der gewünschten Lichtdurchlässigkeit herabgesetzt wird. Der Idealfall wäre die vollständige Ausschaltung der Wärmewirkung der Sonnenstrahlung unter Beibehaltung der optimalen Menge an sicht barer Strahlung für einen gegebenen Verwendungszweck. Dies ist selbstverständlich unerreichbar. Aus ien obigen Daten geht jedoch hervor, dass durch Auftragen eines Films mit geringer Emission auf die Innenseite nach der vorliegenden Erfindung eine wesentliche Verbesserung erzielt wird·

Die umgedrehte Probe (mit dem PiIm nach ausaen) zeigt die relative Wirkung der Stellung auf die Geaamtenergieübertragung (GE) ohne Änderung der Lichtdurchlässigkeit (LD). Die verhältnismässig dickeren, wärmeabsorbierenden Glasproben ohne PiImüberzug ivurden so ausgewählt, daes ihr LD-Wert etwa jenem der dünneren Glasproben mit Pilmüberzug entsprach. Aus den Daten geht hervor, dass sowohl hinsichtlich der Bewertung als auch der Dioke ein beträchtlicher Vorteil bei Silikatgläeern erzielt

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oriqi_Nal

wurde. Während sich die BewertungBziffer bei Phosphatglas ohne Filmüberzug jener der Probe mit dem PiIm auf der Innen** eeite nähert, rergröesert sich die Dicke durch einen Faktor von etwa Tier, wenn eine Tergleichbare Abnahme des GE-Wertes erreicht werden soll, d.h. eine 2,54 cm dicke Platte aus gewöhnlichem Glas würde einer 6,55 am dicken scheibe mit einem Pil» auf der Innenseite entsprechen.

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der vor-Iiegenden Erfindung!

Beispiel 3

Eine flache Scheibe aus dem oben erwähnten Borsilikatglas (S. ' Beispiel l) wurde auf einer Oberfläche mit einem iridisierten Eisenoxydfilm mit einer optischen Dicke τοη etwja 0,16 Mikronen überzogen, d.h. einem Rotfilm erster Ordnung. Eine zweite Scheibe aus dem gleichen- Glas wurde auf die gleiche Weise behandelt, jedoen auf der entgegengesetzten Fläche mit einem Rotfilm erster Ordnung aus der in Beispiel 1 angegebenen Zinn-Antimon— Zusammensetzung Nr. 2 übersogen. Eine dritte Probe wurde nach der obigen Beschreibung hergestellt, wobei man jedoch anstelle Lösung 2 die Lösung 3 von Beispiel 1 verwendete. Sowohl die übertragene Gesamtenergie (&E) als auch die Lichtdurchläsaigkeit (LD) wurden bei jeder dieser Proben unter Erzielung der folgenivn Ergebnisse ermittelt:

Probe GJS LD

1 58 49

2 51 40

3 30 23

Beispiel 4

Ein. Handelsübliches wäraeabsorbierendes SiliKatglaa, das unter der Handelebezeichnung "Solex" vertrieben wird, wurde auf einer Oberfläche ait Lösung 2 mit einem iridisierten PiIm (Beispiel 1) überzogen. Boim Testen dieser Probe in dem oben beschriebenen Kalorimeter und Vergleich mit einer nicht überzogenen Glasschei-

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be von gleicher Dioke, wurden folgende Ergebnisse erzielt»

Probe	Glas	GE	LD	Verhältnis	LD/GE
1. Unbehandeltes	Gl a3	57	79	1,38
2. Iridisiertes		40	62	1,55
Beispiel 5

Eine Probe des Phosphatglas es aua dem obigen Beispiel 2 wurde mit der zweiten Lösung von Beispiel 1 iridisiert und erhielt ferner einen 0,16 Mikron dicken iridisierten Eisenoxydfilm auf seiner entgegengesetzten Fläche. Bei Anordnung dieser probe im Kalorimeter, mit zur Sonne gerichtetem Eisenoxydüber- ZVLQ, betrug die gesamte gemessene Energieübertragung (GE) 36$ und die Lichtdurchlässigkeit (LD) 55$, wobei dae Verhältnis von LD 25U GE 1,53 betrug.

Beispiel 6

Es wurde ein weiterer Versuch durchgeführt, um noch direkter die Vorteile zu zeigen, die sich durch Überziehen von wärmeabsorbierenden Glasverechlüsaen mit iridiaierten Filmen mit geringer Emission erreichen lassen. Es wurden zwei gleiche Sperrholzkästen hergestellt, die im verkleinerten Maßstab ein Büro oder einen Raum mit einer einzigen grosaen Seitenöfl'nung darstellten, die geschlossen werden sollte. Jeder Kasten wies eine 25,4 x 25,4 cm grosae Fensteröffnung auf und der übrige Teil des Kastens war von einem äusaeren Sperrholzgehäuse umgeben, das einen Abstand von 7,62 em vom Kasten hatte. Dadurch erhielt man einen Miniaturraum mit Sperrholzwänden, die einen Abstand oder Zwischenraum von 7,62 cm hatten, der mit üblichem Glasfaser-Ieoliermaaterial gefüllt war. Die Sperrholzwände wurden mit einer Aluminiumfarbe gestrichen, nur die Innenseite der Innenwand wurde mit einer neutralen grauen Farbe gestrichen. Die Fensteröffnung in jedem Kasten wurd.; so hergerichtet, dass ein bequemes Einsetzen und Herausnehmen einer flachen Glasscheibe möglich war, die «inem Fensterabschluss entsprach.

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In jedem Kasten wurden schwarze Queckailberthermometer angebracht , wobei adch ein Thermometer in jedem Kasten direkt hinter der Fensteröffnung und ein zweites an einer schattigen Stelle befand.

Versuchsproben wurden unter Verwendung gewalzter Scheiben eines handelsüblichen, wärmeabaorbierenden Silikatglasee hergestellt, dessen Zusammensetzung dem Glas von Beispiel 2 ähnelt. Für Versuchszwecke wurde eine Scheibe aus diesem Glas aufder einen Seite mit der in Beispiel 2 angegebenen zweiten Lösung mit einem iridisierten Rotfilm dritter Ordnung überzogen. Eine zweite Platte wurie für Vergleichszwecke ohne Oberzug belassen. Bei der Durchführung dieses Versuche wurde eine Ver3uchsacheibe in die öffnung dee einen Kastens eingesetzt, während der zweite Kaaten mit einem doppeltstarken Kalkglasfenster ohne überzug ausgestattet wurde. Die Kästen wurden so angeordnet, dasd die Oben! ehe der Versuchsäeneibe direkt der Sonneneinstrahlung ausgesetzt war, d.h. senkrecht zur Strahlenricntung, und die Kästen wurden alle halbe Stunde nach dem Sonnenstand neu ausgerichtet. Als weiterer Ausgleich für jeden möglichen Ünterjchied zwischen den beiden Kästen wurden zwei Versuche mit ein.r Probe durchgeführt, wobei die Fenster zwiscnen den beiden Kästen ausgetauscht und die Ergebnisse gemittelt wurden. Die Versuche wurden in jedem Falle um 12,30 Uhr nachmitt«Ae an sonnigen Sommertagen begonnen und die Temperaturablesungen auf jedem dir in jedem Kasten angebrachten Thermometer wurden halbstündlich während Zeiten von zwei bis drei Stunden durchgeführt· Aus den auf diese Weise erzielten Daten ergebe« sich die i« Fig. 5 u*d 6 aufgezeichnete* Kurve*, wobei erstere bei ei»er Thormomoterablesumg im Schatten und letztere bei einer Thermometerabi θ aung in der Sonne erhalten wurden. In dieaon Figuren ist die Zeit auf der waagrechten Ordinate aufgetragen, während der Temperaturunterschied zwischen dem Innern des Kastens und der Umgebung3- oder Aussentemperatur auf der senkrechten Ordinate als ϊ^-ϊ₀ aufgetragen ist. In jeder Figur geht die Kurve A auf Daten von einer Scheibe aus üblichem Kalk- oder Fensterglas ohne Überzug, Kurv« B auf Duten von einer Scheibe aus dem in der Ku«tenöffming angebracht«! wärmeabsorbierenden Ulas ohne überzug«

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Kurve C auf Daten von der im Kasten befestigten überzogenen Glasprobe, deren üborzogene Fläche der Sonne entgegengerichtet iet, und Kurve D auf Daten von der überzogenen Platte* deren Übarzug im Inneren des Kastens liegt, zurück.

Selbstverständlich können sekundäre Bedingungen bei diesem Versuchsbeispiel, z.B. Kovektionsströme, Fensters Wandflächen-Verhältnis usw. in beträchtlichem Masse von jenen abweichen, die' tatsächlich in einem Gebäude oder einem Fahrzeug aultreten. Diese Bedingungen sind jedoch nicht von direktem Interesse für die vorliegende Erfindung und können auch in der Praxis weitgehend schwanken. Der beschriebene Versuch liefert die entsprechenden Daten unter Berücksichtigung einea einzigen primären Faktors bei dem Einfluss der Sonnenwärmeenergie auf die Raumtemperatur, und bei Herabsetzung das achwankenden Einflusses sekundrer Bedingungen und zeigt den Torteil einer Kombination von Filmen mit geringer Emission und wärmeabsorbierendem Glas zur Herabsetzung der Temp era turvrirkung der Sonnenwärmeenergie in einem Zimmer oder einem anderen geschlossenen Raum· Der Versuch zeigt daher den Vorteil» der bei Anwendung der vorliegenden Erfindung aur Verminderung der Wärmeübertragung erzielt wird·

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Claims

U21841 P AI EHTANSPRÜCHEi

1. Bauteil, insbesondere Fenster-Gla. scheiben mit einer Vorderfläohe, die der Sonnenstrahlung ausgesetzt werden kann und einer Innenfläche, die in den geschlossenen Raum gerichtet ist, gekennzeichnet durch Mittel zur Absorption von Sonnenstrahlen mit gegebenen Wellenlängen und Emission von Sekundärstrahlen mit längeren Wellenlängen und einem iridisierten Metalloxydfilm, der auf der Innenfläche aufgetragen istMind eine geringere Emission fUr sekundärstrahlen als die Yordorfläehe hat.

2. Beiteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Glasteil selbst die wärmeabsorbierende Vorrichtung darstellt.

3* Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeabsorbierende Mittel aus einer Materialschicht besteht, die auf der Vorder- oder Innenfläche des Verschlussteile aufgetragen wird.

4. Bauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeabsorb!βrendβ Mittel aus einem besonderen iridieierten Metallfilm besteht, der zwischen dem Film mit geringer Emission und der Sonnenstrahlung angeordnet ist.

5. Bauteil nach Anspruch 1, 3 oder 4* dadurch gekennaeiohnet, dass das wärmeabsorbierende Mittel aus einem Iridisierten Metalloxyd zvrisohen dem Glasfonster und dem Film mit geringer Emission über der Innenfläche besteht.

6. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wärmeabsorbierende Mittel aus einem die Strahlen des nahen Infrarotbereicheβ reflektierenden Film auf der Vorderfläche, insbesondere Eisenoxyd, besteht.

7. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeicnnet, dass der Film mit geringer Emission auf der Innenfläche mindesten» einen kleinen Zusatz sur Herabsetzung der Film-Emission auf einen αWert von vorzugsweise nicht über 0,7 enthält.

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1421B41

8. Verfahren zu« Abfiltern der durch eine ionatruktioneöffnung eintretenden Sonnenstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daee ein Teil der Sonnenstrahlen selektiv· absorbiert und ein beträchtlicher Teil der Energie als Strahlen alt längerer Wellenlänge wieder zurückgestrahlt wird, während ein gröeaerer Teil der zurückgestrahlten Strahlungsenergie durch selektive Emission in jener Sichtung an die AussenataoSphäre zurückgeleitet wird.

COHNIKG GLASS WOBKS lew Tork₉ N.Y,, Y.St. A.

Eechtsanwalt

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