DE1596819A1

DE1596819A1 - Verfahren und Verglasung zur Gleichmaessigmachung der durch die Verglasung hindurchtretenden Energiemenge,um der Verglasung eine veraenderliche Durchlaessigkeit zu geben

Info

Publication number: DE1596819A1
Application number: DE19661596819
Authority: DE
Inventors: Lucien Leger; Emile Plumat
Original assignee: Glaverbel Belgium SA
Current assignee: AGC Glass Europe SA
Priority date: 1965-10-27
Filing date: 1966-08-13
Publication date: 1971-04-01
Also published as: AT279131B; SE327790B; BE681682A; GB1111740A; US3512869A; DK132829B; DK132829C; NL6613582A; NO118288B; CH472344A; ES327782A1

Description

GLAVERBEL

791 Avenue Louise

Brüssel 5 / Belgien

Verfahren und Verglasung zur Gleichmäßigmachung der durch die Verglasung hindurchtretenden Energiemenge, um der Verglasung eine veränderliche Durchlässigkeit zu geben

Priorität: Luxemburg vom 27. Oktober 1965

Nr.

724

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gleichmäßigmachung der Energiemenge, die durch eine Verglasung mit mindestens einer Scheibe mit einer in sich nennenswerten Transparenz bei Bestrahlung mit veränderlicher, elektromagnetischer Strahlung hindurchtritt. Die

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Erfindung betrifft gleichfalls eine Verglasung mit mindestens einer Scheibe mit einer in sich nennenswerten Transparenz, wie eine Fensterverglasung oder Brille aus Glas oder Acrylglas, mit der die bei der Einwirkung' einer veränderlichen, elektromagnetischen Strahlung hindurchtretende Energiemenge gleichförmig gemacht werden kann.

In den letzten Jahren sind zur Verbesserung der Lichtverkältnisse die verglasten Plächen sowohl an ladustrieals auch an Wohngebäuden wesentlich vergrößert worden, so daß es nötig geworden ist_s die durch die Verglasungen hindurchtretenden Wärme- oder Kältemengen regeln zu können. Die Durchlässigkeit bestimmter Materialien, wie Gläser und "Plastikstoffe, beispielsweise Acrylglas, ist in diesem Punkt wesentlich, da trotz der Verwendung relativ dicker Scheiben, in der Größenordnung mehrerer mm, die sichtbare Strahlung und ein nicht vernachlässig- ·' barer Teil der infraroten und der ultravioletten Strahlung durch sie hindurchgeht. Der Teil der sichtbaren Strahlung, der durch die transparente Scheibe» hindurchgeht, beträgt oft über 90' % der einfallenden Stranlmig,

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der übrige Teil wird reflektiert und/oder absorbiert,. wobei im Falle der Absorption die Strahlung hauptsächlich in Wärmeenergie übergeführt wird, die ihrerseits nach beiden Seiten der transparenten Scheibe abgegeben werden kann.

Es ist verständlich, daß bei Verwendung solcher Scheiben als äußere G-ebäudeverglasung die große Durchlässigkeit an Tagen mit starker Sonneneinstrahlung Nachteile

mit sich bringt infolge möglicher Blendwirkung und der einfallenden Wärmestrahlung, die die Räume zu stark erwärmt. Die unregejüaäßigen Schwankungen zwischen sonnigen und dunklen Perioden schaden besonders der Anpassungsfähigkeit der Augen. Es ist von größtem Interesse, eine Einrichtung anzubringen, die im Inneren der Räume einen etwa konstanten Helligkeitswert aufrechterhält und während der warmen Jahreszeit die durch die Verglasung tretende Wärmemenge begrenzt. Andererseits ist es während der kalten Jahreszeit oft angenehm, einen Teil der

Sonnenstrahlung unter der Bedingung in die Bäume hereinsulassen, daß sie nicht B" blendet, und es wäre nützlich, die durch die Verglasung tretende Strahlungsmenge 109811/0307 BADORIGINAL

in Abhängigkeit von der Jahreszeit oder der Temperatur innerhalb oder außerhalb der Bäume nach Belieben regeln zu können.

Weiterhin muß die Verglasung sehr schnell auf das auslösende Mit.tel reagieren, beispielsweise bei plötzlichem Einfall von Lichtstrahlen und/oder ultravioletten Strahlen. Bei verzögerter Reaktion bestünde die Gefahr, daß die Verglasung, deren Transparenz während einer Sonneneinstrahlungsperiode schwächer geworden ist, in einer dunkleren Periode, z. B. beim Durchgang von Wolkenfeldern, die schwache Transparenz beibehielte, und daß die Transparenz bei der nächsten Sonneneinstrahlungspe-riode wieder stärker würde. In Ländern, wo sonniges und trübes Wetter in kurzen Zeitabständen wechselt, würde eine solche Verglasung oft zur falschen Zeit wirken, wodurch ■ seine Wirksamkeit sehr zweifelhaft würde.

Weiterhin darf eine solche Verglasung keine Ermüdungserscheinungen zeigen, d. h. sie muß ihre Wirksamkeit und Reversibilität selbst nach einer beträchtlichen Anzahl von Wechseln von sonnig nach"" tiüb praktisch unbegrenzt beibehalten. " - " ^:-· ■'■-■-■""■"■" 1098U/0307 ' .

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Es sind Verglasungen "bekannt, die unter der Einwirkung von Strahlen mit Wellenlängen zwischen "bestimmten Grenzen des sichtbaren Spektrums dunkler werden. Solche Glasscheiben mit eira? speziellen Zusammensetzung enthalten im amorphen Zustand über ihr gesamtes Volumen verteilt Kristallkeime, die mitunter als Kristallite bezeichnet werden. (Britische Patentschrift 950 906)

Diese Kristallite können nur in sehr speziellen Gläsern, die besonders einen wesentlichen Anteil Bor enthalten, gebildet werden, und zur Erzeugung dieser Kristallite ist eine besondere thermische Behandlung notwendig, durch die die Abscheidung eira? amorphen Phase und dann ihre nachträgliche Kristallisation hervorgerufen wird. Ba die Kristallite andererseits in äußerst schwacher Konzentration in dem Glasgefüge enthalten sind, sind auch die Abstände zwischen ihnen beträchtlich, und ein nicht vernachlassigbarer Anteil des Lichtes kann sich· in diesem Gefüge einerseits gradlinig, ohne anaf ein Kristallin zu treffen, und andererseits durch Beugung fortpflanzen. Die Anwesenheit von Kristallit en bildet also keine kontinuierliche Abschirmung gegenüber

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Lichtstrahlung. Es ist auch klar, daß ein solches Glas wegen seiner schwierigen Verarbeitung und der nachträglichen thermischen Behandlung sehr teuer ist.

Weiterhin sind Glasscheiben mit auf der Oberfläche aufgebrachten Schichten bekannt, die organische Verbindungen mit phototropischen Eigenschaften enthalten, wie bestimmte Derivate des Polyvlnyl-Triphenyl-Methans, die die Fähigkeit haben, unter Einwirkung-von Strahlung ihre Färbung zu ändern, indem bestimmte Bereiche des sichtbaren Spektrums absorbiert werden. (Französische Patentschrift 1 365 308)

Diese Schichten mit den organischen Verbindungen haben im allgemeinen eine eigene Färbung, die sä/bst ohne Strahlung unangenehm ist. Sie sind gegen mechanische und chemische Einwirkung wenig widerstandsfähig und . '"> ihre ReaktionsSchnelligkeit, besonders bei der Entfärbung, schwankt zwischen etwa 30 Sekunden und mehreren Minuten. Dieser Vorgang ist für den normalen Gebrauch zu langsam. Weiterhin zeigen diese Schichten stark·

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Ermüdung,'-■ "iddem ihre Wirksamkeit nach einer sehr begrenzten= Zahl· von Be s trahlungszykXen beträchtlich schwächer wird..

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Glasscheiben mit reversibel veränderlichen Durchlässigkeitseigenschaften zu&chaffen, die einfach und billig in der Herstellung sind, ihre Durchlässigkeit bei einem Wechsel der Strahlungsintensität sehr schnell und wirksam ändern und selbst nach vielen Bestrahlungszyklen keine Ermüdung zeigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß "dadurch gelöst, daß der auf die Scheibe treffenden Strahlung ein Material entgegengesetzt wird, das eine kontinuierliche Fläche bildet und von zwei etwa parallel zu. der Scheibe verlaufenden Flächen begrenzt wird,^; wobei das Material' eine in Abhängigkeit"von der Strahlungsintensität reversibel dissoziierbare chemische "Verbindung enthält, unäKiäin&estens eines der Bissoziationsprodukte die DurclailassigkeitseigensGhaf ten des_: Materials. für Wellen-. längen,des. elektromagnetischen Spektrums ändert, und

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daß mindestens eine Fläche des Materials an eine Schicht

mit einer in sich nennenswerten Durchlässigkeit angelegt wird ^ die mindestens eines der unter der Strahlungseinwirkuiig entstandenen Dissoziationsprodukte einlagert.

Als Seh#ibenmaterial können sowohl alle relativ dünnen Korpei* verwendet werden,. die eine nennenswerte eigene Transparenz haben und gefärbt oder farblos sind, wie z. B. Fensterscheiben aus Glas oder Plastik, Brillengläser, Linsen, wobei diese Körper auch durchscheinend sein können und die Glasscheiben eventuell Unebenheiten aufweisen können, als auch alle zusammengesetzten Körper, die aus mehreren etwa parallelen Elementen bestehen, wie.z. B; Doppel- oder Dreifachverglasungen.

Weiterhin kann das Verfahren auch bei allen Scheiben angewandt werden, die einen ein- oder mehrschichtigen Überzug aufweisen, wobei der Überzug eine nennenswerte Transparenz haben muß« ,

Das Material mit der dissoziierbaren Komponente ist in dem Gang der auf die Scheibe einfallenden Strahlung

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entweder auf einer Seite der Scheibe oder auf der anderen Seite oder gleichzeitig auf "beiden Seiten angeordnet. Das Material breitet sich kontinuierlich aus und bildet überal-k&ort, wo die durch die Verglasung tretende Bestrahlungsmenge gleichförmig gemacht werden soll, eine homogene Fläche. Aus Gründen der Raumersparnis ist das oben erwähnte Material vorzugsweise nahe der Scheibe angeordnet.

Beispiele solcher Materialien werden im folgenden gegeben} sie enthalten Stoffe, die die Fähigkeit zur Photolyse haben, d. h. die sich unter der Einwirkung elektromagnetischer Strahlung umwandeln können, sowie auch besonders Stoffe mit Lichtempfindlichkeit, die sich unter der Einwirkung von sichtbarem Licht ändern. Der Bereich der speziell anwendbaren. Strahlung erstreckt sich, hauptsächlich von 0,25 bis 1 Mikron Wellenlänge, Die' reversibel dissoziierbaren chemischen Verbindungen, die für dieses Verfahren angewandt werden, trennen sich unter der Einwirkung einer oder mehrerer WellenlängenÄer auf B±& treffenden Strahlung, wobei mindestens eines der SiSBosiationsprodukt© die Burchlässigkeitseigensonaften

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ändert, d. h. eine vorzugsweise Absorption bestimmter Wellenlängen bewirkt oder die Verglasung in Abhängigkeit von der einfallenden Strahlung hauptsächlich gegenüber der Mehrzahl der sichtbaren Strahlen und der benachbarten infraroten und ultravioletten Strahlen undurchsich-

-tig macht. Auf diese Weise wird eine "Schranke" erzeugt, die den Durchtritt mindestens eines Teiles der einfallenden Strahlung in mehr oder weniger starker Abhängigkeit von der Strahlungsintensität verhindert. Die Reversibilität der Erscheinung ist dadurch gesichert, daß die Einlagerungsschichten, von denen weiter unten Beispiele gegeben sind, fähig sind zu absorbieren und dann den dissoziierbaren Stoff mindestens eines der Dissoziations-. produkte wieder herzustellen.

Um den Platzbedarf herabzusetzen und die Konstruktion zu vereinfachen, wird vorzugsweise eine fläche des Materials, das eine reversibel dissoziierbare chemische Verbindung enthält, direkt mit der Oberfläche der Scheibe in Berührung gebracht. .

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Vorteilhäfterweise_; wirft auf der transparenten Seheibe eine liehteiiipf indliehe Halögenidsehieht gebildet und auf diesem Halogenid eine transparente Schicht aufgebrächt , die das unter der Einwirkung der veränderlichen Strahlung aus der Hälogenidsehicht entstehende Halogen reversibel aufnimmt.

Einer der Vorteile dieses Verfahrens ist, daß auf diese Weise Scheiben mit reversibel veränderlicher Durchlässigkeit hergestellt werden können, die als "phototrop" bezeichnet werden, indem irgendein ursprünglich durchsichtiger oder durchseheinender Trägerstoff benutzt wlrdj wie beispielsweise Glas, Acrylglas, Zelluloid,

Cellophan. ■ ■ ."■

Selbstverständlich muß das Verfahren zur Aufbringung der äehichten derart gewählt sein, daß die mechanischen, thermischen und chemischen Widerstandseigenschaften des !Erägerstoffes nicht verändert werden; beispielsweise zur Herstellung phototroper Scheiben, bei denen der Tragerstöff aus Plästikinaterial besteht, ist bei der Aufbringung der Schichten die Anwendung eines Verfahrens zu

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vermeiden, "bei dem eine zu hohe Temperatur erforderlich ist. Die Schichten können mit an sich bekannten, wirtschaftlichen Verfahren, von denen weiter unten Beispiele gegeben werden, sehr gleichmäßig in gewünschter Dicke aufgebracht werden. .

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß aufgrund der gleichmäßigen und kontinuierlichen Ausbreitung der auf der Oberfläche der transparenten Scheibe aufgebrachten Schichten eine über der gesamten Fläche der behandelten Scheibe gleichmäßige Abschirmung gegen alle einfallenden Strahlen gebildet wird.

Die Reaktionszeit solcher Scheiben auf eine Lichterregung ist sehr kurz, die Wirkung setzt manchmal praktisch sofort ein und es ist kein Ermüdungseffekt zu beobachten, selbst nicht nach zigtausend Wechseln .zwischen hell und dunkel.

Der Mechanismus der Strahlungswirkung auf eine Scheibe, die die .,Durchlässigkeit reversibel ändert, ist noch

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Ulibekannt. Jedoch ist festzustellen, daß. die Strahlung mit Wellenlängen zwischen 300 bis 500 Millimikron, d. h. die im ultravioletten Bereich und/oder im violetten, "blauen und grünen Bereich des sichtbaren Spektrums liegen, die auf ein lichtempfindliches Halogenidmolekül trifft, dieses zu einem unterhalogenie'rten Metallrest einerseits und einem Halogen andererseits dissoziiert, und daß das Halogen in Richtungg auf die transparente Schicht wandert, die die Verbindung mit der Fähigkeit zur Einlagerung dieses Halogens enthält. Dieses Halogen, das als Ion, Atom oder Molekül vorliegt, wird von dieser Schicht aufgenommen und für die Dauer der Strahlung eingelagert, während der Metallrest, der mehr oder weniger trüb und undurchsichtig erscheint, mindestens teilweise die Durchlässigkeit der Scheibe für nicht nur ultraviolette, violette, blaue und grüne Strahlen herabsetzt, sondern auch für die anderen Strahlen des sichtbaren und infraroten Spektrums, Die Undurchsichtigkeit erhöht sich mit wachsende? Intensität der einfallenden Strahlung. Es ist zu bemerken, daß eine Verstärkung der Intaensität der Sonnenstrahlung eine Verschiebung des erhaltenen Spektrums nach dem ultravioletten Bereich nach sich

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zieht. Dadurch wird eine stärkere Undurchlässigkeit.für alle Strahlen hervorgerufen, die nicht nur im ultravioletten sondern auch im sichtbaren und infraroten Bereich liegen. ^ie behandelte, transparente Scheibe filtert also alle Strahlen des Emissionsspektrums und erzeugt keine unerwünschte Färbung. ·'

Wenn keine Strahlung auf die Scheibe fällt, ist festzustellen, daß das Halogen seine Lage verläßt, die es ■ in der Einlagerungsschicht einnahm, und sich wieder mit dem Metallrest bzw. dem unterhalogenierten Metall zu. vollkommen transparentem Halogenid zurückbildet, das sich in den dünnen Schichten wieder ablagert. Solche Einlagerungsschichten, die sich leicht auf transparenten Scheiben, wie Glas, aufbringen lassen, sind beispielsweise mehr oder weniger porös und mit einer undurchlässigen Schicht überzogen oder dispers, die besonders aus einer Suspension pyrogener Oxide von Metallen oder Metall- . '·' oxiden in einer filmbildenden Lösung von Säureestern

hergestellt ist. Diese Suspension wird auf der Oberfläche der Scheibe durch Aufstäuben-oder Aufsprühen niedergeschlagen und die Ester sofort durch Erwärmung in Oxide 109814/0307 ^: y

oder Hydroxide übergeführt werden, während das Losungsmittel gleichzeitig eliminiert wird. Die verwendeten Ester entstehen beispielsweise durch Veresterung von Zirkonium- oder Antimonhalogeni^den. Die pyrogenen Oxide sind beispielsweise MgO, ZnO, ZrO^ oder farbige Oxide des Eisens, Nickels oder Chroms.

Obgleich es möglich ist, in einem Arbeitsgang auf der transparenten Scheibe eine anhaftende Halogenidschicht aufzubringen, wird vorteilhafterweise diese Schicht durch Ablagerung eines Metalles und nachfolgende Halogenierung dieses Metalles in situ gebildet.

Dieses Verfahren besteht darin, daß zunächst mit an sich bekannten Mitteln, wie Eintauchen in ein chemisches Bad ocb? Aufdampfung im Vakuum, auf der transparenten Scheibe, z. B. aus Glas, eine dünne, transparente Schicht eines Metalles, ζ. B. Silber oder Thallium, aufgebracht wird. Dann wird diese dünne Metallschicht in einer Dunkelkammer in Halogenid übergeführt, indem beispielsweise in einer solchen Kammer ein Gasstrom zirkuliert, der ein oder

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mehrere Gase des Chlors, Broms, Jods enthält. Die Reaktionstemperatur ist relativ niedrig, d. h. kaum höher als die Temperatur der Umgebung. Die Metallschicht wird so in eine Schicht aus Mikrokristallen eines Halogenide oder aus einer Mischung von Halogeniden eines oder mehrerer Metalle übergeführt. Diese Schicht ist lichtempfindlich, d. h. sie kann als solche unter der Einwirkung bestimmter Strahlen undurchsichtig werden, jedoch ist der Vorgang nicht reversibel.

Dann wird, immer noch im Dunkeln, eine dünne Schicht aus einer oder mehrerer Verbindungen hinzugefügt, von denen weiter unten Beispiele genannt werden. Diese Verbindungen haben die Eigenschaft, das Halogen, das unter der Einwirkung einer Strahlung von bestimmter Wellenlänge entsteht, reversibel einzulagern. Diese Schicht bildet gleichzeitig einen Schutz für die Halogenidschicht.

Selbstverständlich kann die Beschichtung auch mittels einer oder mehrerer Schichten oder Scheiben aus transparentem, eventuell farbigem Material versehen werden, wenn die Halogenidschicht noch wirksamer geschützt werden soll oder wenn die Beschichtung spezielle optische

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Eigenschaften erhalten soll. Die Schicht, die das Halogen reversibel einlagert, kann durch an sich "bekannte Verfahren hergestellt werden, beispielsweise durch Zerstäubung von Chlorid oder Behandlung mit Halogenidlösungen oder hydrolisierbaren, organometallischen Salzen oder durch Aufdampfung im Vakuum. ■

Diese Art des Verfahrens erlaubt die Herstellung von kontinuierlichen Halogenidschichten, in denen das metallische Element in besonders gleichmäßiger Weise verteilt ist, und die viele gegen die Lichteinwirkung besonders wirksame und empfindliche Zentren aufweisen. Es ist auf diese Veise auch möglich, Halogenidschichten herzustellen, die nach einer nicht streng stöchiometrischen Formel reagieren, so daß die Reaktionsgeschwindigkeit auf die Lichterregung höher ist.

Vorzugsweise wird das Halogen, das aus der Halogenidschicht entsteht und an der Zwischenfläche zwischen der Halogenidschicht und der transparenten Schicht adsorbiert wird, reversibel eingelagert.

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Die Wahl einer transparenten, adsorbierenden Schicht erlaubt dem System praktisch sofort, auf die Lichterregung zu reagieren. Eine solche Schicht, beispielsweise aus Siliziumoxyd, Titanoxyd, Zinnoxyd, Aluminiumoxyd oder einem Gemisch dieser Oxyde oder aus einer sehr dünnen Kohlenstoffschicht, erlaubt die Festlegung des gasförmigen Halogens an seiner Zwischenfläche mit der Halogenidsehicht, ohne daß sich das Halogen ausbreitet oder in das Innere der Schicht wandert. Diese Erscheinung ist sehr vorteilhaft, denn es geht demzufolge selbst nach sehr langer Zeit kein Halogen verloren, so daß folglich keine Ermüdung oder Alterung des Systems auftritt, und die reversiblen Wechsel des Halogens zwischen der Halogenidsehicht und der transparenten Einlagerungsschicht erfolgen praktisch augenblicklich,

Vorteilhafterweise wird während der kalten Jahreszeit der Einlagerungsgrad des Halogens während der Einwirkung der veränderlichen Strahlung geregelt, indem die transparente Einlagerungsschicht einer thermischen Wirkung unterworfen wird.

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Während der kalten Jahreszeit ist oft der geringste Sonnenstrahl willkommen, und es ist demzufolge interessant, den Grad der Blendung zwar zu "beschränken, aber mindestens einen Teil der auf die transparente Schabe einfallenden Sonnenstrahlung zu erhalten. Es ist nun festgestellt worden, daß, wenn die transparente Einlagerungsschicht einer positiven Wärmewirkung unterworfen wird, es möglich ist, den sonst von der Strahlung hervorgerufenen Trübungseffekt herabzusetzen oder sogar zu unterdrücken.

Es ist anzunehmen, daß eine Temperaturerhöhung des Halogen aus der Einlagerungsschicht herausdrängt und die Wiederbildung von transparentem Halogenid hervorruft. Der Effekt der Temperaturerhöhung ist bereits für eine Erhöhung um etwa 1Q⁰G wahrnehmbar und wird bei einer Erhöhung um etwa 50°0 sehr erheblich.

Gemäß der Erfindiig trägt das zusammengesetzte Material auf der Oberfläche mindestens einer Seite der transparenten Scheibe mindestens eine Schicht mit einer chemischen Verbindung, die unter dem Einfluß der Wirkung einer elektromagnetischen Strahlung reversibel

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dissoziierbar ist. Durch die Sissoziation dieser Verbindung werden die Durchlässigkeitseigenschaften dieser Schicht hinsichtlich der Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums verändert. Diese Schicht oder Schichten liegen mit mindestens einer Fläche an einer transparenten Schicht an, die einen Stoff enthält, der sich kontinuierlich über die Fläche ausbreitet und mindestens ein bei der Dissoziation entstehendes Produkt reversibel einlagern kann.

Vorteilhafterweise trägt das zusammengesetzte Material auf mindestens einer seiner Flächen eine lichtempfindliche Halogenidschicht, die mit einem" Stoff in Berührung ist, der ein Halogen reversibel einlagern kann.

Das Halogenid kann auch in Form eines Halogenidgemisches vorliegen, d. h. als chemische Verbindung eines oder mehrerer Halogene mit einem oder mehreren Metallen, die nach ihren Fähigkeiten, Licht in bestimmten Spektralbereichen stärker zu absorbieren, ausgewählt sind. Als Halogenid müssen Verbindungen verstanden werden, die nicht unbedingt genau stöchiometrisch sind, d. h. daß 1 0 9 in L I 0 3 0 7

ihre Kristallgitter Lücken oder unbesetzte Stellen haben können, die im allgemeinen den Austausch von Ionen, Elektronen oder Atomen im Inneren dieser Gitter erleichtern.

Vorteilhafterweise braucht eine solche transparente Scheibe, die eventuell durchscheinend oder halb reflektierend ist und die Eigenschaft hat, die Lichtdurchlässigkeit reversibel zu ändern, nicht aus einem Spezialglas mit bestimmter und abgegrenzter Zusammensetzung bestehen. Sie besitzt eine schnelle Reaktionsfähigkeit auf die Lichterregung und zeigt keinen Ermüdungseffekt.

Vorteilhafterweise ist das lichtempfindliche Halogenid ein Chlorid, Bromid oder Jodid des Silbers, Quecksilbers oder Thalliums oder ein Gemisch dieser Verbindungen.

Es können auch andere Halogenide, beispielsweise des Bleis, verwendet werden, doch sind die oben genannten Halogeniilde besonders wirksam bei gewöhnlichen Temperaturen und besitzen dabei eine große Gitterstabilität.

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Die Halogenidschicht kann direkt auf der Oberfläche der transparenten Scheibe aufgebracht werden,- aber auch auf einer anderen transparente! oder durchscheinenden Schicht, die als Trägerschicht dient, beispielsweise auf Siliciumwasserstoff- oder Oxydbasis. Die Anwesenheit dieser Trägerschicht, die mitunter besonders die nachher abgesetzten Halogenidkristalle aufnimmt, hindert nicht die Erfüllung des Reversibilitätsmechanismus.

Alle oben erwähnten, lichtempfindlichen Halogenide werden undurchsichtig, wenn sie von Strahlung mit Wellenlängen zwischen 300 und £00 Millimikron getroffen werden} jedoch besitzt jedes Halogenid eine spezifische Empfindlichkeitskurve, die von einem Halogenid zum anderen etwas verschieden ist, so daß sie für die Herstellung von Scheiben mit veränderlicher Durchlässigkeit folglich ausgewählt werden müssen.

Vorzugsweise ist die transparente Schicht, die ein Halogen rversibel einlagern kann, eine Adsorptionsschicht. In diesem lalle ist der Wandereffekt in Wirklichkeit eher eine Fixierung an der Grenzfläche zwischen der

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Halogenidschicht "und der Adsorptionsschicht. Der Zerfall des Halogenide "bzw. seine Rückbildung unter der Strahlttftgeeinwirkung bzw. bä Dunkelheit gehen demnach besonders schnell vor sich; ferner wirkt die Adsorptionsschicht als undurchdringliche Schicht, die jeglichen Verlust von Halogen außerhalb des erfindungsgemäßen Systems verhindert.

Vorteilhafterweise setzt sich die Adsorptionsschicht hauptsächlich aus mindestens einem Stoff aus der Gruppe der Oxyde des Siliciums, des Titans, des Aluminiums, des Zinns zusammen. Wenn diese Schichten in einer Stärke, die mehrere tausend Angström überschreiten kann, aufgebracht werden, sind sie völlig transparent und resistent. Sie haften vollkommen an der Halogenid-

auf
schicht, der sie aufgebracht sind, und adsorbieren das aus dem Halogenid entstandene und wahrscheinlich in atomarem oder molekularem, gasförmigem Zustand vorliegende Halogen reversibel. Sie können auch mit anderen chemischen Verbindungen verdünnt werden, beispielsweise mit Siliciumwasserstoffen, jedoch unter der Bedingung,

daß diese Verbindungen nicht die geringste Porosität 1098 U/0307

besizten, durch die das Halogen entweichen könnte.

Besonders interessant ist eine Schicht aus Zinnoxyd, denn sie kann, da sie elektrisch leitend ist, an zwei gegenüberliegenden Enden mit Elektroden verbunden werden. Bei Anlegung einer Spannung von beispielsweise 220 Volt erzeugt der fließende Strom eine nach Bedarf regelbare Temperaturerhöhung dieser Schicht. Es ist demzufolge festzustellen, daß die Temperaturerhöhung die Adsorptionsfähigkeit des Zinnoxyds herabsetzt und d=ß die transparente Scheibe unter der Einwirkung einer Strahlung nicht so stark undurchsichtig wird. Diese Tatsache bietet während der kalten Jahreszeit den Vorteil, daß ein Teil der Sonnenstrahlung bei gleichzeitiger Begrenzung der Blendung durchgelassen werden kann, und daß andererseits, beispielsweise bei Fensterverglasungen die warme Innentemperatur nicht an die kalte äußere Umgebung abgestrahlt wird.

Vorteilhafterweise enthält die transparente Einlagerungsschicht Spuren eines Katalysators zux* Dissoziation und/

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oder zur Rückbildung der chemischen Verbindungen, die das lichtempfindliche Halogenid "bilden.

Katalysatorspuren erhöhen die Reaktionsgeschwindigkeit der Scheibe mit der reversibel veränderlichen Durchlässigkeit sowohl bei da? Strahlungseinwirkung als auch bei Dunkelheit. Andrerseits geben bestimmte Katalysatoren die vorzugsweise aus der Gruppe der Halogenide des Kupfers, des Cadmiums und des Nickels ausgewählt sind, den Halogenid- und Einlagerungsschichten, die strahlungsempfindlich für Wellenlängen über 500 Millimikron sind, eine gelbe oder rote Färbung. Die Verwendung der transparenten Scheibe, soweit sie als phototropes Element eingesetzt ist, ist also nicht auf höhere Frequenzen beschränkt, wie beispielsweise auf ultraviolette oder auf bestimmte sichtbare Strahlen zwischen violett und grün. In bestimmten Fällen kann auch ein Kobalthalogenid als Katalysator dienen, beispielsweise in einer Schicht aus Chloriden oder Bromiden des Quecksilbers oder des Thalliums.

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Eine transparente Scheibe, die unter der Einwirkung einer veränderlichen Strahlung die Eigenschaft der reversibel veränderlichen Durchlässigkeit zeigt, kann leicht durch Anwendung einer oder mehrerer der oben beschriebenen Arten des Verfahrens hergestellt werden.

Zur näheren Erläuterung ist die Erfindung in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Glasscheibe, die durch Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung phototrop gemacht ist, wobei die dünnen Schichten zur besseren Anschaulichkeit stark übertrieben dargestellt sind.

Ig. 2 zeigt eine schematische Schnittansicht einer

phototropen Doppelverglasung gemäß der Erfindung.

Beispiel 1

Nach Fig. 1 ist eine transparente Scheibe 1 aus 1098 U/0307

konventionellem Natrium-Kaiζium-Glas mit den Abmaßen 1 m χ 1 m und einer Dicke von 5 nun mit einer transparenten Schicht 2 einer Dicke von 200 Angström und aus einem Gemisch von50% AgOl und 50 % AgBr (Gewichtsprozente) bedeckt. Diese Schicht 2 ist selbst mit eiia? transparenten Schicht 3 überzogen aus Siliciumoxid SiO mit einer Dicke von 5000 Anptröm. Eine Schicht 4 von einer Stärke von 2000 Angström ist eine undurchlässige Schutzschicht aus Kaiζiumsilicat.

Die Zwischenfläche 5 trennt die dünnen Schichten 2 und 3·

Das Behandlungsverfahren arbeitet wie folgt: Nachdem die obere Fläche der Glasscheibe 1 gereinigt, mit destilliertem Wasser abgespült und getrocknet ist, wird die Scheibe in eine an sich bekannte Anlage zur Aufdampfung unter Vakuum gebracht. Die Fläche, die bedampft werden soll, ist nach unten gerichtet und liegt über einem Tiegel,der ein Gemisch aus je 50 Gew.% AgOl und AgBr enthält. Die Anlage wird einem Vakuum von 10"-^ mm Quecksilbersäule ausgesetzt und der Tiegel auf elektrischem Wege auf

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800⁰O erhitzt. Auf der Glasscheibe 1 schlägt sich eine Schlickt 2 aus einem Gemisch aus dem Chlorid und Bromid

des Silbers nieder, bis daß diese Schicht eine Stärke von 200 Angström erreicht. Die Schicht 2 zeigt unter dem Mikroskop ein kontinuierliches aber gekörntes Aussehen, daraus ist zu ersehen, daß ein mikrokristallines Gefüge vorliegt.

Zur Bildung der Schicht 3 an der Grenzfläche 5 mit der Schicht 2 wird in gleicher Weise verfahren; jedoch wird ein Tiegel benutzt, der handelsübliches Siliziumoxyd SiO enthält, daß auch durch Verdampfung eines äquimolekularen Gemisches aus SiOp und Si bei einem Druck von 10 mm Quecksilbersäule erhalten werden kann. Derdas SiO entahaltende Tiegel wird bei einem Vakuum von 10 ^ mm Quecksilbersäule auf 1250⁰O erhitzt. Der Vorgang des Aufbringens dauert 8 Minuten, nach denen die Schicht 5 aus SiO eine Dicke von 5000 Angström erreicht. Wenn dieser Vorgang beendet ist, ist ä es nicht mehr nötig, die Be handlung im dunklen oder bei Rotlicht fortzusetzen, da die Gesamtheit der Schichten 1, 2 und 3 bereits die Eigenschaft zur reversiblen Änderung der Durchlässigkeit erworben hat. 1Q98U/0307

Danach wird auf die transparente Schicht 3 aus Siliciumoxyd SiO eine Schicht 4- aus Kalziumsilicat mit an sich, "bekannten Mitteln aufgebracht. Die Anwesenheit dieser Schicht, die eine Stärke von 2000 Angström hat, ist fakultativ, doch schützt sie die Schult 3 vor äußeren mechanischen oder chemischen Einwirkungen.

Wie oben erläutert, lagert die Schicht 3 aus SiO durch Adsorption an der Zwischenfläche 5 das Chlor und das Brom an , die wahrscheinlich in gasförmigem Zustand unter der Einwirkung von beispielsweise Sonnenstrahlung mit Wellenlängen zwischen 300 und 500 Millimikron aus der Schicht 2, die aus mikrokristallinem Bromid und Chlorid des Silbers besteht, austreten. Entsprechend der Strahlungsintensität wird die Beschichtung stufenweise undurchsichtiger und läßt eine graufarbige Strahlung hindurch, so daß bei klarem Sonnenschein die Durchlässigkeit nach einer Einstrahlungsdauer von 30 Sekunden auf 15 % herabgesetzt wird. Bei Dunkelheit erreicht die Durchlässigkeit der Beschichtung nach 60 Sekunden 85 %.

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Beispiel 2

Auf eine Glasscheibe 1, die mit der aus Beispiel 1 identisch ist, wird eine 50 Angström dicke Schicht aus metallischem Silber durch ein an sich bekanntes Verfahren aufgebracht, d. h. durch chemische Reduktion einer amoniakalischen Silberkomplexlösung durch Aldehyd, indem gleichzeitig diese Lösung und die reduzierende Aldehydlösung aufgespritzt werden. Die Dicke der Ablagerung wird während des Aufbringens mit Hilfe der optischen Durchlässigkeit geprüft.

Die versilberte Scheibe wird in eine Dunkelkammer gebracht, in der eine Atmosphäre aus Chlorgas und Spuren von Wasserdampf (etwa 1/1000) in Umlauf ist. Die Einwirkungszeit beträgt etwa 10 Minuten bei einer Temperatur von 35°0. Die dabei gebildete Silberchloridschicht wird anschließend mit einer Zinnoxydschicht bedeckt, indem, immer noch in der Dunkelkammer, eine Azetonlösung von Zinntetrachlorid zerstäubt wird, dessen Oxydation eine Zinnoxydschicht SnO₂ in etwa stöchiometrischem

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Verhältnis erzeugt. Die Dicke dieser zuletzt erzeugten Schicht beträgt I5OO Angström.

Zwei gegenüberliegende Seiten der so bedeckten Platte werden mittels einer an sich bekannten Technik mit dünnen Kupferelektroden eingefaßt.

Wenn die Elektroden mit keiner Spannungsquelle verbunden sind, setzt die Sonnenstrahlung die Lichtdurchlässigkeit bereits nach 10 Sekunden Einstrahlungszeit um I5 % herab. Nach 20 Sekunden Aufenthalt in der Dunkelkammer erreicht die Durchlässigkeit der Beschichtung 88 % und stabilisiert sich auf diesen letzten Wert.

Wenn die Elektroden mit einer Spannungsquelle verbunden werden und die Temperatur der Beschichtung wegen, des Stromdurchganges auf 8O⁰C ansteigt, ist festzustellen, daß unter den gleichen Strahlungsbedingungen, wie oben erwähnt, die Lichtdurchlässigkeit nicht unter 50 % fällt. In der Dunkelkammer erreicht die Beschichtung bei 8O⁰O eine Durchlässigkeit von 88 % bereits nach 10 Sekunden.

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Beispiel 3

Es wird eine Verglasung wie "bei Beispiel 1 hergestellt. Jedoch nach der Aufbringung der Schicht 3 aus SiO (Fig. 1) wird diese einer Sauerstoffatmosphäre von 4-50 G ausgesetzt. Die'SiO-Schicht wird durch diese Einwirkung zu neun Zenteln zu SiO^ oxydiert. Die oxydierte Schicht wird mit einer Kalziumsilikatschicht 4- bedeckt.

Es ist festzustellen, daß die Undurchsichtigkeit der Verglasung die gleiche ist wie bei Beispiel 1, jedoch ist die Reaktion langsamer; bei gleichen Strahlungsbedingungen stellt sich die Durchlässigkeit nach 50 Sekunden auf 50 % ein und geht dagegen nach 2 Minuten auf 80 % zurück. Diese Erscheinung läßt sich durch die Tatsache erklären, daß das Chlor und das Brom nicht nur an der Zwischenfläche 5 adsorbiert werden, sondern auch in das Innere der Schicht 3 wandern oder diffundieren, wobei die Diffusion merklich langsamer vor sich geht als die Adsorption.

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Beispiel 4

Es ist eine Verglasung aus Spiegelglas hergestellt worden, von der eine Fläche mit Fluorwasserstoffsäure leicht mattgeätzt wird, dann gereinigt und mit einer 100 Mikron dicken Schicht durch Bedampfung der Fläche mit Dichlordimethylsilan überzogen wird, die ihrerseits mit Quecksilber jodid, das ein Molprozent Kupferchlorid enthält, überzogen wird. Die Reaktion dieser Verglasung auf Sonnenstrahlung ist im Laufe einer Bestrahlung nach zwei Sekundlen abgeschlossen und in der Dunkelkammer nach vier Sekunden.

Weiterhin genügt eine Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 500 und 650 Mikron, um den Mechanismus der veränderlichen Durchlässigkeit nach einer Bestrahlungszeit von 5 Sekunden auszulösen.

Beispiel 5

Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittansieht durch eine Doppelverglasung, die gemäß der Erfindung phototrop gemacht ist. 109814/0307

Eine Verglasung 10 ist aus zwei Scheiben 10a und 10b zusammengesetzt, die entlang ihrem Umfang 12 verschweißt sind. Eine Silberchloridschicht 13 mit einer Dicke von 200 Angström ist auf der Scheibe 10b auf der Innenseite der Verglasung mittels dem in Beispiel 1 beschriebenen HaIogenierungsverfahren vor Zusammenfügung der Scheiben 10a und 10b aufgebracht worden. Ein Innenraum 14 der Verglasung 10 mit atmosphärischem Druck enthält Chlor mit einem Partialdurck von 10 cm Quecksilbersäule, unter dem es praktisch farblos ist; der Restdruck rührt von einer Stickstoffatmosphäre her.

Wenn die Silberchloridschicht von irgendeiner Strahlung einer Wellenlänge zwischen 300 und 500 Millimikron getroffen wird, ist festzustellen, daß die Schicht 13 dunkler wird, und zwar umsomehr je größer die Strahlungsintensität ist, und daß die Durchlässigkeit für alle Wellenlängen des sichtbaren Spektrums abnimmt, so daß die Verglasung 10 beim Hindurchsehen eine graue !Tönung zeigt. Die Verglasung 10 wird nach 30 Sekunden wieder vollkommen farblos, wenn sie nicht mehr der Wirkung der Strahlungserregung ausgesetzt ist. Ein

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Ermüdungseffekt ist nicht festzustellen. Die Stickstoff- und Chlroatmosphäre des Innenraums 14- spielt in diesem !"alle die Rolle der Einl agerungs schicht und nimmt das Chlor reversibel auf, das infolge der Dissoziation des die Schicht 1J "bildenden Silberchlorids entsteht.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Gleichmäßigmachung der Energiemenge, die durch eine Verglasung mit mindestens einer Scheibe mit einer in sich nennenswerten Transparenz bei Bestrah-

lung mit veränderlicher, elektromagnetischer Strahlung hindurchtritt, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Scheibe treffenden Strahlung ein Material ausgesetzt wird, daß eine kontinuierliche Fläche bildet und von zwei etwa parallel zu der Scheibe verlaufenden. Flächen begrenzt wird, wobei das Material eine in Abhängigkeit von der Strahlungsintensität reversibel dissoziierbare, chemische Verbindung enthält und mindestens eines der Dissoziationsprodukte die Durchlässigekeitseigenschaften des Materials für Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums ändert, und daß mindestens eine Fläche des Materials an eine Schicht mit einex* in sich nennenswerten Durchlässigkeit angelegt wird, die mindestens eines der unter der Sti^ahlungseinwirkung entstandenen Dissoziationsprodukte reversibel einlagert.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fläche des Materials, das eine reversibel dissoziierbare chemische Verbindung enthält, direkt mit der Oberfläche der Scheibe in Berührung gebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der transparenten Scheibe eine lichtempfindliche Halogaenidschicht gebildet wird, und daß auf diesem Halogenid eine transparente Schicht aufgebracht wird, die das unter der Einwirkung der veränderlichen Strahlung aus der Halogenidschicht entstehende Halogen reversibel einlagern kann.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der transparenten Scheibe eine

lichtempfindliche Halogenidschicht durch Aufbringung eines Metalles und anschließende Halogenierung erzeugt wird,
5· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Halogenidschicht entstehende Halogen reversibel an der Grenzfläche zwischen dem Halogenid und

der transparenten Schicht adsorbiert wird. g»p ORIGINAL 1098U/0307
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Grad der Halogenablagerung während der Einwirkung der veränderlichen Strahlung dadurch gesteuert wird, daß die transparente Aufnahmeschicht einer thermischen Wirkung unterworfen wird.
7. Zusammengesetztes Material mit mindestens einer Scheibe mit einer in sich nennenswerten Transparenz, wie beispielsweise eine Verglasung oder Brille aus Glas oder Acrylglas, die die Eigenschaft hat, die bei der Einwirkung einer veränderlichen elektromagnetischen Strahlung hindurchgehende Energiemenge gleichförmig zu machen, dadurch gekennzeichnet, daß das zusammengesetzte Material auf der Oberfläche mindestens einer Seite der transparenten Scheibe mit übereinanderliegenden Schichten versehen ist, von denen mindestens eine Schicht eine unter der Einw»irkung einer elektromagnetischen Strahlung reversibel dissoziierbare chemische Verbindung enthält, wobei die Dissoziation dieser Verbindung die Durchlässigkeitseigenschaften der Schicht für Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums ändert und mindestens

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eine dieser Schichten mit mindestens einer Seite mit einer transparenten Schicht in Berührung steht, die einen als zusammenhängende Fläche ausgebreiteten Stoff trägt, in dem mindestens eines der Dissoziationsprodukte reversibel eingelagert werden kann.
8. Zusammengesetztes Material nach Anspruch 7? dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine seiner Flächen mit einer Schicht eines lichteapfindlichen Halogenids versehen ist, die ihrerseits mit einem Stoff in Berührung ist, in den sich ein Halogen einlagern läßt.
9· Zusammengesetztes Material nach Anspruch 7₅ dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Halogenid ein Chlorid, Bromid oder Jodid des Silbers, Quecksilbers oder Thalliums oder ein Gemisch dieser Verbindungen ist.
10. Zusammengesetztes Material nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Schifedt, in die sich ein Halogen reversibel einlagern läßt, eine Adsorptionsschicht ist.

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11. Zusammengesetztes Material nach Anspruch 7₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptionsschicht im wesentlichen aus einem oder mehreren Oxiden des Siliciums, Titans, Aluminiums und/oder Zinns besteht.
12. Zusammengesetztes Material nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Schicht Spuren eines Katalysators für die Dissoziation und/oder Rückbildung der chemischen Elemente enthält, die das lichtempfindliche Halogenid bilden.
13. Zusammengesetztes Material nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator aus einem oder mehreren Halogeniden des Kupfers, des Cadmiums und des Nickels besteht.

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