DE2029181C - Wärmereflektierende, 20 bis 60% des sichtbaren Lichtes durchlassende Fensterscheibe - Google Patents

Description

60 brechendem dielektrischem, für sichtbares Licht im

wesentlichen absorptionsfreiem Material mit einem Brechungsindex von > 1,7 angeordnet ist. Unter

Fensterscheiben aus einem transparenten Schicht- Brechungsindex und Extinktionskoeffizient werden träger mit einer wärmerefleküerenden Goldschicht hierbei die Größen η und k des durch die bekannte sind zur Verglasung von Gebäuden, Schiencnfahrzeu- 65 Gleichung t = n—ik definierten komplexen Bregen und Omnibussen bekannt und verhindern eine zu chungsindex verstanden.

starke Erwärmung des Innenraumes durch Sonnen- Überraschenderweise gelingt es auf diese Weise, bei

einer Scheibe mit einer Lichtdurchlässigkeit von nur

20 bis M)⁰Io die störende Wolkigkeit der Scheih. „ * r . ■ ·

wohl im Anblick von außen als auch in S Durch" s r"£ ^ '," ?■*■ ^"teilten transparenten sieht mit Sicherheit zu vermeiden Je chzek h?_im ^^hlch"^raS^er «-beispielsweise aus S.l.katglas, befin-Anblick von außen den erstrebte„ „*Α "'^{Π1 det S}i.^{ch dle} Absorptionsschicht 2, die ihrerseits von

st. Auf der Goldschicht

YeSte^ndt ^ AK™ - f% ^ } \

niim her iede Rl_Pn,i«,;,L ^{uurcnbllck Vl}™ * befindet srch die Antireilexschicht 4. Die Absorp-

vorteilhafte Wirkuro S "V" ^vermcide"· Uonsschicht besteht aus einer Chrom-Nickel-Legie-

S2SSÄf t T_d$\^7. ^runs ^mi< *> Get^cf^tspr^{nt c}A^on\ r,· T^G„r

Sun s uTw^nLenMO·? ί' ^bCSk"^{h£ndci1 Vcr}" " trager 1 und der Absorptionsschicht 2 bestehende

ί _r, SchTchH Jr η "'"Ι¹"· ^{1St a!S die deS} Teilverbundes um 17·/. kleiner ist als die Licht-

^a 'de Große™ dnunf'^{S al1}^-^Schichtdicke durchlässigkeit des transparenten Schichtträeers

TSL^i ÄS Hi. r^rn T:^Chlcht· ^{Wie sic allein}· Die Dicke der Goldschicht hängt von der ge-

fiL ^Gold^^hldlt »η sic!, be- wünschten Lichtdurchlässiekeit der wärmerellektie-

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sic!, be- wünschten Lichtdurchlässiekeit der wärmerellektie- «Si^Äia «Pf» ^Schf^ f TJK* ^..gemein etwa im Be-

Κι Ξ^Γ^ de,

Z! fSÜp ? rf ^P.¹^'"·^'^^ '-'UgS- so da« sie für eine Wellenlänge ,»n etwa 550 nm als

Γ_mf_t ,Zn ι μ " " ^PL'^ri·- -^*^{101 ; 4}"^{Schicht wirkt und danlit} ^"'^: '-anders gute En.-

r'·- unTen d1ese?H^Um^gSf ^en "" ''" ^ ^^r ^ ²° ^Piegelungswirkung in dem Bereiche des sichtbaren

I._vv,ungen dieser Elemente unu-renarukr ..o-r mit Lichtes aufweist, für den das Auge am empfindlich-

an,.--·-! Elementen z. B aus ,,n,r c. !,rornN^kel- sten i,t. Beim Einbau der Scheibe wird sie so in den

ou.i cm, Chrom-Eisen-AlumHM.m-i ,perung. Bre- Fensterrahmen eingesetzt, daß sich die Glasscheibe

d,,Tcsindtx und Ext.nkno^ko.lf«,^, _:m ß.r.ich _an der Außenseite des Fensters befindet,

ί-' i!X \ P TT^{Cn n}'^im'^{Wti Ll Jicicn 15 Die} in Fig. 2 wiedergegebene Kurve α gibt die

I Z -n^erlOd.L^d" 1*"'^v^<™ V'Mcn» spektrale Durchlässigkeit einer wärmereflektiercnden

gr ,,nordnungsmaBig uberem !>„,, Ma-erialien Fensterscheibe nach der Erfindung für das Wcilen-

h:■·■■...i daher im Bereiche des sKhp-,r,_;. , ,,,,,,., _kein längengebiet von 400 bis 2500 nm wieder. Die Diirch-

,,.., _: Reflexionsvermögen und ar.ü.-rn ihr, spektrale lässigkeit ist in dem Wellenlängenbereich, für den das

I) ,nlassigkeit nut der Wellen anu, -,,^₁ erheblich. 30 menschliche Auge am empfindlichsten ist, also im

B. onders guns ige Ergebnisse »,-den J.he, erzielt. Bereich von etwa 550 nm. am höchsten. Zu größeren

ν.-, ι das Verhältnis von Brechun,,:,,,]^ und Extink- Wellenlängen hin vcrrincirt sich die Durchlässigkeit

1: ,-,,Koeifizicnt zwischen 5 : 1 und ί 5 liegt sehr stark so daß der infrarote Anteil der Sonnen-

vuch Legierungen mit hochrdVkticrenden Metal- strahlung nur in sehr uerineem Maße durch die

U -v.e Gold oder Silber, können verwendet werden, 35 Scheibe hindurchtreten kann. "

«.- irige nur Brechungsindex und Iisimktionskoeffi- Aus dem Verlauf der Kurve h, welche die spektrale

/ ■:;:, der Legierung m den oben angegebenen Orcn- Reflexion der Wärmeschutzscheibe von der Glasseite

λ , liegen. Die Schichten können durch Kathoden- her wiedergibt, läßt sich erkennen, daß der lang-

/,■'staubungoderVakuumbedampfung auf dem trans- wellige, infrarote Anteil der Sonnenstrahlung sehr

fönten Schichtträger aufgebracht werden. Dabeihat 40 stark reflektiert wird. Im sichtbaren Bereich beträgt

e■·. ^Ch bewahrt, nut dem Bedampfungsverfahren eine das Reflexionsvermögen von der an der Außenseite

Ar-orptionsschicht aus einer Chrom-Nickel-Legie- befindlichen Glasseite her etwa 14V». Dieses Re-

rii-ig mit ein?r Zusarnmensetzun;: ion 20 Gewichts- flexionsvermögen ist architektonisch sehr günstig, da

pit vent Chrom und SO Gewichtsprozent Nickel auf- es auf der einen Seite gewährleistet, daß die Fensler-

^zu;y^mgcn·. 45 scheiben einen Betrachter des Gebäudes nicht zu sehr

Als Anlirenexscnicnt wird vorzugsweise ZnS, gege- blenden, auf der anderen Seite aber auch ein totes,

benenfalls aber TiO.,, CcO,, Bi₃O., und PItCI₂ ver- mattes Aussehen der Fenster vermeidet.

^W'"m u · · D'^e in Fig. 2 wiedergegebene Kurve c gibt -Jen

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfin- spektralen Verlauf det Reflexion von der zur Innendung wild die Anhreflexschicht mit einer transparen- 50 seite des Fensters hin angeordneten Schichtseite wieten Schutzschicht, ζ B. aus Lack, einer Quarzschicht der. Es fällt besonders auf, daß im Wellenlängenod. dgl. abgedeckt oder nach Art einer Sicherheit*- gebiet von etwa 550 nm, in dem das Auge seine glasscheibe durch eine Zwischenschicht mit einer höchste Hellempfindlichkeit besitzt, nur etwa 3 bis Glasdeckscheibe verbunden. ₄o/_{o der} einfallenden Strahlung reflektiert werden.

Die neue warmereflektierende Scheibe kann fernei 55 Demgegenüber r.flektiert eine unbeschichtetc Klarais Außenscheibe einer Doppelglasscheibe eingesetzt glasscheibe etwa 8%, des sichtbaren Lichtes. Die erwcrden. Auch in diesem Falle sind die auf den trans- findungsgemäße wärmerellektierende Fensterscheibe paren'^n Schichtträger aufgebrachten Schichten vor hat also von der Innenseite her eine wesentlich gerin-Bcschadigungcn geschützt, da sie sich im Scheiben- gere Blendwirkung als eine gewöhnliche Klarglaszwischenraum der Doppelglasscheibe befinden. In der 60 scheibe.
Zeichnung zeigt , · · ,

Fig. 1 eine schematische Wiedergabe der erfin- I. Ausfuhrungsbeisp.el

dungsgemäßen wärmereitektiercnden Fensterscheibe In einer großtechnischen Bedampfungsanlage mit

quergeschnitten und Verdampfereinrichtungcn für das Aufbringen von

Fig. 2 die spektralen Durchliissigkeits- und Re- 65 drei Schichten wird eine Silikalglasplatte von 5 mm

Hexionskiirven einer erfindungsgeniäßen wärmerellek- Dicke und einem Format von 2-3 m angeordnet,

tierenden Fensterscheibe für den Wcllenlängenbercich Nach dem Bestücken der Verdampfcrschillchen mit

von 400 bis 2500 nm. einer Chrom-Nickel-Leuierunii aus 80 Gewichtspro-

2

Nickel und 20 Gewichtsprozent Chrom sowie mit (!old und Zinksulfid wird die Anlage auf einen Druck von etwa 3 · 10~^sTorr evakuiert. Anschließend wird die (ilasobcrflächc S Minuten lang durch eine Glimmentladung gereinigt und von etwa anhaftenden Was- ;· scrschichlen befreit. Nach weiterem Evakuieren auf einen Druck von 6· 1 ()"·'■ Torr werden die Schicht-U-ti 2, 3 und 4 auf die Glasscheibe aufgedampft.

Durch das Aufdampfen der Chrom-Nickel-Lcgieium; wird die l.ichtdurchlässigkcit der Glasscheibe, m die \or Beginn des Aufdampfens 9O°/o beträgt, auf 75° ο verringert. Die nach dem Aufdampfen der Goldschicht aufgedampfte ZnS-Sdiicht ist etwa 400 Angström dick.

Die so hergestellte wärmereflekticrcnde Fensterscheibe zeigt folgende optische Kigenschaften:

Lichtdurchlässigkeit (bezogen auf die Augencmpfindlichkeit) 57%

Reflexionsvermögen von der Schichtseite (be- ao

zogen auf die Gesamtstrahlung der Sonne).. 39 ⁰Zo

Reflexionsvermögen von der Glasseite (bezogen
auf die Gesamtstrahlung der Sonne) 38 ⁰Zo

Durchlässigkeit (bezogen auf die Gesamtstrahlung der Sonne) 35 %

Die Scheibe wird bei ihrer Verwendung so in einen Fensterrahmen eingebaut, daß die Glasscheibe sich nach dem Einbau "außen befindet. Bei Betrachtung von der Gebäudeaußenseite her zeigt die Scheibe den gewünschten gleichmäßigen, blaugrauen Farbton und läßt auch bei der Durchsicht von innen keine Unglcichmäßigkciten erkennen.

Demgegenüber erscheint eine zu Vergleichszwecken unter denselben Bedingungen bedampfte Scheibe, bei der statt der Absorptionsschicht eine weitere ZnS-Schicht aufgebracht wird und deren Lichtdurchlässigkeit durch entsprechende Verstärkung der GoIdschichl auf 55 % herabgesetzt wird, nach dem Einbau in der Durchsicht ungleichmäßig und stark fleckig.

2. Ausführungsbeispiel

Die Absorptionsschicht aus einer Chrom-Nickel-Legierung gleicher Zusammensetzung wie im ersten Beispiel wird so dick auf die Glasplatte aufgetragen, daß die Lichtdurchlässigkeit auf 62% abnimmt An-

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schließend werden in der bereits geschilderten Weise Gold und dann ZnS als //4-Schicht aufgedampft.

Die so erhaltene wärmcreflekticrendc Fensterscheibe

hat folgende optische Eigenschaften:

Lichtdurchlässigkeit (bezogen auf die HcII-cmpfindlichkeit des Auges) 45%

Reflexionsvermögen von der Schichtseite (bezogen auf die Gesamtstrahlung der Sonne).. 41 %

Reflexionsvermögen von der Glasscitc (bezogen auf die Gesamtstrahlung der Sonne) 39%

Durchlässigkeit (bezogen auf die Gesamtstrahlung der Sonne) 26%

3. Ausiührungsbeispiel

Für die Absorptionsschicht wird eine Legierung verwendet, welche aus 25 Gewichtsprozent Chrom, 70 Gewichtsprozent Eisen und 5 Gewichtsprozent Aluminium besteht. Die aufgedampfte Absorptions-, schicht wird so dick gewählt, daß die Durchlässigkeit der Glasscheibe auf 72% verringert wird. Anschließend werden wiederum Gold sowie ZnS als Antircflexschiclit aufgedampft.

Als optische Eigenschaften dieser wärmereflektic-

renden Fensterscheibe wurden gemessen:

Lichtdurchlässigkeit (bezogen auf die HcIlempfindlichkeit des Auges) 55%

Reflexionsvermögen von der Schichtseite (bezogen auf die Gesamtstrahlung der Sonne).. 39%

Reflexionsvermögen von der Glasseite (bezogen auf die Gesamtstrahlung der Sonne) 38%

Durchlässigkeit (bezogen auf die Gesamtstrahlung der Sonne) 34%

Auch die nach Beispiel 2 und 3 hergestellten Scheiben zeigen nach dem Einbau in einen Fensterrahmen in der Weise, daß sich die Glasscheibe außen befindet, von der Außenseite her einen angenehmen, gleichmäßigen blaugrauen Farbton und lassen von der Innenseite des Raumes keinerlei Wolkenbildung oder Ungleichmäßigkeiten erkennen.

Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung und in den Patentansprüchen offenbarten Merkmale des Anmeldungsgegenstandes können im Rahmen der Erfindung sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 Fensterscheiben der angegebenen Art mit einer Patentansprüche: Goldschicht von einer Durchlässigkeit von etwa 30 bis 400Zo des sichtbaren Lichtes haben sich bewährt.

1. Wärmereflektierende, 20 bis 60"Ze des sieht- Als störend wird jedoch die von außen gesehen goldbaren Lichtes durchlassende Fensterscheibe aus 5 gelbe Farbe der Scheiben empfunden und von dem einem transparenten Schichtträger mit einer Innenraum her die starke Spiegelwirkung.Zur Verwärmereflektierenden Goldschicht, dadurch meidung dieser Nachteile ist es bereits besannt, die gekennzeichnet, daß der transparente Goldschicht beiderseits in eine Entspiegelungsschicht Schichtträger sich nach dem Einbau der Scheibe aus einem dielektrischen Material mit hohem Breaußen befindet und daß zwischen der Goldschicht io chungsindex einzubetten. Es geling, auf diese Weise, und "3em transparenten Schichtträger eine aus die Lichtdurchlässigkeit beträchtlich, etwa auf 70⁰Zo, einem Metall, Haibmetall oder einer Metallegie- zu erhöhen. Die Scheiben haben von außen gesehen rung bestehende Absorptionsschicht solcher Dicke eine angenehm wirkende gleichmäßige graublaue angeordnet ist, daß die Lichtdurchlässigkeit des Farbe und zeigen vom Raum aus keine störende aus dem transparenten Schichtträger und dieser 15 Spiegelung.

Schicht bestehenden Verbundes um 10 bis 65⁰Z₃, Für viele Verwendungszwecke, insbesondere zur

vorzugsweise um 15 bis 60° 0, kleiner ist als die Verglasung von Großraumbüros, in denen mit künstdc> transparent 1 Schichtträgers allein, wobei der lichem Licht gearbeitet wird, ist es erwünscht, dei: Brechungsindex und der Extinktionskoeffizient Einfall des sichtbaren Lichtes auf etwa 20 bis 60° η dieser Schicht im Bereich des sichtbaren Lichtes 20 zu reduzieren und gleichzeitig die WärmeeinstrahluP> größenordnungsmäßig übereinstimmen, Vorzugs- der Sonne einzudämmen. Dies kann durch Verstiir weise annähernd gleich sind, während auf der an- kung der Goldschicht erreicht werden, jedoch zeiir deren Seite der Goldschicht eine Antireflexschicht sich dann der erhebliche Nachteil, daß die Scheiben aus hochbrechendem dielektrischem, für sichtbares von außen gesehen einen ungleichmäßigen Farbein Licht im wesentlichen absorptiunsfreiem Material as druck aufweisen und in der Durchsicht wolkig wirken mit einem Brechungsindex von > 1,7 angeordnet Diese Unregelmäßigkeiten weiden offensichtlich

ist. durch geringfügige Schwankungen in der Dicke der

2. Wärmeschu'zscheibe nach Anspruch 1, da- Schichten, insbesondere der beiden Entspiegelungsdurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsschicht schichten, hervorgerufen. Bei dieser Schichtenfolgc vorzugsweise aus Elementen der 4. Periode des 30 sind de Anforderungen an die Gleichmäßigkeit der periodischen Systems mit den Ordnungszahlen 20 Schichten so hoch, daß man sie bei der Beschichtung bis 28 oder aus Legierungen diese. Elemente un- größerer Flächen, wie das bei den Anwendungen praktereinander oder mit anderen Elementen besteht. tisch immer der Fall ist, technisch nicht mehr be

3. Wärmeschutzscheibe nach Anspruch 1 hen-sent. Der Ausschuß würde in einem wirtschaft- oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schich- 35 lieh nicht mehr tragbaren Maße zunehmen.

ten durch Vakuumbedampfung auf den trans- Der Erfinder ha' sich daher die Aufgabe gestellt,

parenten Schichtträger aufgebracht sind. eine wärmereflektierende Fensterscheibe zu schaffen.

4. Wärmeschutzscheibe nach Anspruch 3, da- die etwa 20 bis 60⁰Zo des sichtbaren Lichtes durchdurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsschicht läßt, jedoch in gleiche Weise wie die vorbekannten aus einer Chrom-Nickel-Legierung mit einer Zu- 40 Scheiben mit einer Lichtdurchlässigkeit von 70⁰Zo von sammensetzung von 20 Gewichtsprozent Chrom außen gesehen eine angenehm wirkende neutrale und 80 Gewichtsprozent Nickel besteht. graublaue Farbe hat und eine gleichmäßige spiege-

5. Wärmeschutzscheibe nach Anspruch 3 oder 4, lungsfreie Durchsicht zeigt.

dadurch gekennzeichnet, daß die Antireflexschicht Erfindungsgemäß v, ird dies bei einer Scheibe, deren

in an sich bekannter Weise aus ZnS besteht. 45 Schichtträger auf der Außenseite des Gebäudes bzw.

6. Wärmeschutzscheibe nach einem oder meh- des Fahrzeuges angeordnet ist, dadurch erreicht, daß reren der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge- zwischen der Goldschicht und dem transparenten kennzeichnet, daß die Antireflexschicht mit einer Schichtträger eine aus einem Metall, Halbmetall oder transparenten Schutzschicht abgedeckt oder nach ^emer Metallegierung bestehende Absorptionsschicht Art einer Sicherheitsglasscheibe durch eine Zwi so solcher Dicke angeordnet ist, daß die I.ichtdurchschenschicht mit einer Glasdeckscheibe verbun- lässigkeit des aus dem transparenten Schichtträger den ist. und dieser Schicht bestehenden Verbundes um 10 bis

7. Doppelglasscheibe, dadurch gekennzeichnet. ⁶⁵°'°. vorzugsweise um 15 bis 60°/o, kleiner ist als die daß die Wärmeschutzscheibe nach einem oder ^des transparenten Schichtträgers, wobei der Bremehreren der Ansprüche 1 bis 6 Hie Außenscheihe 55 chungsindex und der Extinktionskoeffizient diener der Doppelglasscheibe ist. Schicht im Bereich des sichtbaren Lichtes größen-

ordnungsmaUig übereinstimmen,, vorzugsweise annähernd gleich sind, während auf der anderen Seite der Goldschicht eine Antireflexschicht aus hoch-