DE2256441C3 - In Durchsicht und Draufsicht farbneutrale wärmereflektierende Scheibe und ihre Verwendung in Verbundsicherheits- und Doppelscheiben - Google Patents

In Durchsicht und Draufsicht farbneutrale wärmereflektierende Scheibe und ihre Verwendung in Verbundsicherheits- und Doppelscheiben

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DE2256441C3 DE2256441A DE2256441A DE2256441C3 DE 2256441 C3 DE2256441 C3 DE 2256441C3 DE 2256441 A DE2256441 A DE 2256441A DE 2256441 A DE2256441 A DE 2256441A DE 2256441 C3 DE2256441 C3 DE 2256441C3
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Description

Die Erfindung betrifft eine wärmereflektierende Scheibe aus einem transparenten Schichtträger, einer auf den transparenten Schichtträger aufgebrachten dielektrischen, für sichtbares Licht absorptionsfreien oder zumindest absorptionsarmen Schicht mit einem Brechungsindex > 2 und einer Schichtdicke von mehr als 70 A und einer auf der dielektrischen Schicht angeordneten lichtdurchlässigen Silberschicht mit einer Dicke von 100 bis 300 A.
Wärmereflektierende Scheiben sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. So ist es zunächst bekannt, auf Scheiben Schichten aus Metallen mit hohem Infrarot-Reflexionsvermögen, z.B. Schichten aus Gold, Kupfer, Silber oder Aluminium, aufzubringen. Diese Schichten haben die Eigenschaft, daß sie den sichtbaren Strahlungsteil der Sonne in höherem Maße als den Infrarotanteil durchlassen, wobei der Infrarotanteil der Sonnenstrahlung hauptsächlich reflektiert wird. Solche Wärmeschutzscheiben haben sich daher ais Verglasung von Gebäuden oder Fahrzeugen bewährt, um die Innenräume vor starker Sonneneinstrahlung zu schützen.
Sie weisen jedoch verschiedene Nachteile auf. So sind Scheiben mit Gold- oder Kupferschichten in der Außenansicht stark gelblich oder rötlich gefärbt. Das führt einmal dazu, daß von ihnen reflektierte Sonnenstrahlung wegen der geänderten spektralen Zusammensetzung unerwünschte Farbeffekte hervorrufen kann, z. B., wenn dieses Licht in die Fenster gegenüberliegender Gebäude hinein reflektiert wird. Zum anderen sind solche Scheiben auch aus architektonischen Gründen in vielen Fällen unerwünscht. In zunehmendem Maße werden nämlich wärmereflektierende Fensterscheiben mit farbneutraler Außenansicht verlangt, weil sie bei unterschiedlicher Farbgestaltung der Fassadenelemente verwendet werden können. Hinzu kommt, daß Gold- und Kupferschichten in der Durchsicht Farbverschiebungen aufweisen und damit auch in der Durchsicht nicht farbneutral sind.
Silber- und Aluminiumschichten sind zwar in der Außenansicht farbneutral, wenn die Schichten dick genug sind, jedoch ist dann die Durchsicht erheblich blaustichig. Dünnere Schichten sind in der Durchsicht zwar weniger, jedoch in immer noch störendem Maße, blaustichig, weisen jedoch in der Außenansicht einen erheblichen Gelbstich auf.
Es ist ferner vorgeschlagen worden, Metallschichten mit hohem Infrarot-Reflexionsvermögen mit dielektrischen Schichten zu kombinieren, wobei die Metallschicht beidseitig in eine solche dielektrische Entspiegelungsschicht aus einem Material mit hohem Brechungsindex eingebettet wird (siehe DF.-OS 1 596 825). Durch diesen Schichtaufbau, der einem Trttorfot-grwfütsr entspricht konnte die Lichtdurc^1-
Iässigkeit einer Goldschicht von etwa 36 % auf etwa 70% erhöht werden, wobei das hohe Reflexionsvermögen im Infraroten in beiden Fällen das gleiche ist (siehe DE-AS 1 421 872). Durch die Entspiegelungswirkung der dielektrischen Schichte:', wird das Reflexionsvennögen der Goldschicht im sichtbaren Gebiet stark erniedrigt, und eine so beschichtete Scheibe weist in der Außenansicht (von der Glasseite h.r) ein grau-blaues Aussehen anstatt des intensiven Goldtons der Goid-Einfachschicht auf. In der Durchsicht i» weisen diese Scheiben einen umbralen Farbton auf. Solche wärmereflektierenden Scheiben erfüllen damit nicht die Forderung nach farb.ieutraler Außenansicht und Durchsicht.
Hinzu kommt, daß für viele Anwendungen, insbesondere bei Großflächenverglasungen für Großraumbüros, eine hohe Lichtdurchlässigkeit nicht erwünscht ist. In diesen Fällen werden Wärmeschutzscheiben mit einer Lichtdurchlässigkeit im Bereich von etwa 30 bis 45 °/o und dementsprechend höherer »° Wärmedämmung der Sonne verlangt, wobei zu berücksichtigen ist, daß etwa 45 °/o der Gesamtstrahlung der Sonne, damit auch ein entsprechender Anteil der in den durch die Seheibe abgeschlossenen Raum gelangenden Wärmeenergie, auf das sichtbare Spektral- »5 gebiet entfallen.
Zur Erzielung einer guten Wärmedämmung ist es ferner erforderlich, daß die Reduzierung des sichtbaren Strahlungsanteils auf die gewünschte Lichtdurchlässigkeit im wesentlichen durch Reflexion u;;d nicht durch Absorption erfolgt, denn durch die Absorption heizt sich die Scheibe auf und gibt danach einen erheblichen Anteil dieser absorbierten Strahlungsenergie an den Innenraum ab. Ein mittleres Reflexionsvermögen im sichtbaren Spektralgebiet ist auch aus architektonischen Gründen vorteilhaft, damit die Fensterscheiben nicht als dunkle, gleichsam tote Elemente wirken, die zur Fassadengestaltung nicht beitragen.
Durch die FR-PS 2 043 002 ist eine wärmereflektierende Scheibe der eingangs genannten Gattung bekanntgeworden, bei der die Silberschicht mit der angegebenen Dicke von 100 bis 300 A beidseits in eine dielektrische Entspiegelungsschicht mit einem Brechungsindex >2 eingebettet ist, wobei beide di- *5 elektrische Entspiegelungsschichten eine Dicke von 70 bis 550A h3ben sollen. Es hat sich gezeigt, daß durch eine derartige Schichtkombination, bei welcher also die Silberschicht beidseits in eine dielektrische Entspiegelungsschicht der angegebenen Dicke ein- 5<> gebettet ist, prinzipiell keine Farbneutralität sowohl in der Draufsicht als auch in der Durchsicht erzielt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wärmereflektierende Scheibe der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welche bei hohem Infrarot-Reflexionsvermögen und bei einer auf die Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges bezogenen Lichtdurchlässigkeit von 30 bis 45°/o sowohl in der Außenansicht als auch in der Durchsicht farbneutral ist, wobei das Reflexionsvermögen im sichtbaren Spektralgebiet wesentlich höher als das einer Klarglasscheibe sein soll.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Scheibe der genannten Art dadurch gelöst, daß zur Erzielung von Farbneutralität sowohl in der Durchsicht als auch in der Draufsicht die Dicke der dielektrischen Schicht (12) zwischen 4öö und 600 Ä liegt und daß die Dicke der Silberschicht (14) zwischen 140 und 240A liegt. Vorzugsweise liegen die Dicke der Silberschicht zwischen 160 und 220A und die Dicke der dielektrischen Schicht zwischen 440 und 560 A.
Bei dieser Abstimmung der Schichtdicken gelingt es, sowohl in Durchsicht als auch in Reflexion Farbneutralität zu erreichen. Besonders gute Werte werden mit einer dielektrischen Schicht aus Zinksulfid von 500A und einer Silberschicht von 190A erreicht.
Die neuen Scheiben haben bei farbneutraler Durchsicht und Außensicht (Betrachtung von der Seite des transparenten Schichtträgers) ein Reflexionsvermögen uir die Gesamtstrahlung der Sonne von — bei einer Silberschicht von 190 A und einer ZnS-Schicht von 500 A — etwa 50 °/o und eine Lichtdurchlässigkeit, bezogen auf die Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges, von etwa 40 °/o.
Dieses überraschende Ergebnis konnte dem Stand der Technik nicht entnommen werden. Es ist zwar bekannt, daß durch eine dielektrische Schicht die spektralen Reflexions- und Transmissionskurven einer Metallschicht verändert werden. Demgegenüber ist es jedoch überraschend, daß es gelingt, durch die Verwendung bestimmter Materialien und die erfindungsgemäße Abstimmung der Schichtdicken eine wärmereflektierende Scheibe zu erhalten, die sowohl in der Durchsicht als auch in der Außenansicht farbneutral wirkt. Insbesondere kann die erzielte Farbneutralität in der Durchsicht sowie in der Draufsicht durch eine Scheibe der aus der FR-PS 2 043 002 bekannten Art, bei der die Silberschicht in zwei dielektrische Schichten mit einem Brechungsindex > 2 eingebettet ist, prinzipiell nicht erreicht werden.
Die Herstellung der Schichten kann nach bekannten Verfahren, wie z. B. durch Kathodenzerstäubung oder Aufdampfen der Schichten im Vakuum, erfolgen. Da Silberschichten unter normalen, atmosphärischen Bedingungen langzeitig nicht beständig sind, kann auf die Silberschicht eine Schutzschicht aufgebracht werden, vorzugsweise aus einem transparenten Lack. Solche Schutzschichten sowie ihre Herstellung sind bekannt und bedürfen daher keiner weiteren Erläuterung.
Die Wärmereflexionsscheibe kann ferner durch eine klebfähige Zeichenschicht mit einer weiteren Glasscheibe oder transparenten Kunststoffscheibe verbunden werden, wobei die Beschichtung der Klebschicht zugeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Scheibe kann schließlich in Verbindung mit einer weiteren Scheibe als Isolierglasscheibe mit Luftzwischenraum verwendet werden, wobei die beschichtete Seite der wärmereflektierenden Scheibe dem Luftzwischenraum zugewandt ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt
F i g. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindunesgemäßen wärmereflektierenden Scheibe,
Fig. 2 eine Doppelglasscheibe, bei der eine der Einzelscheiben eine wärmereflektierende Scheibe nach der Erfindung ist,
Fig. 3 eine Verbundsicherheitsglasscheibe, bei der eine der Scheiben eine wärmereflektierende Sicheibe L J _
ucF 1^1 iiiiuürig ist,
Fig. 4 eine Doppelglasscheibe mit einer Verbundsicherheitsglasscheibe, deren dem Scheibenzwischenraum zugewandte Seite eine warmerellckticrende Schicht nach der Erfindung trägt, und
F i g. 5 die spektralen Transmissions- und Reflexionskurvcn der in F i g. 2 gezeigten Scheibe.
Bei der in Fig. 1 gezeigten wärmereflektierenden Scheibe ist auf eine Klarglasscheibe 10 von 5 mm Dicke eine Zinksulfidschicht 12 von 500 A und eine Silberschicht 14 von 190 A aufgedampft. Die der Klarglasscheibe abgewandte Seite der Silberschicht 14 ist durch eine Schutzschicht 16 aus transparentem Lack geschützt.
F i g. 2 zeigt eine Doppelglasscheibe, welche aus einer Kiargiasscheibe IS und einer im Ganzen mit 20 bezeichneten wärmereflektierenden Scheibe der in Fig. 1 gezeigten Art besteht. Die dem Scheibenzwischenraum 22 der Doppelglasscheibe zugewandte Silberschicht 14 ist dabei nicht durch eine Schutzschicht abgedeckt, jedoch kann auch dies vorgesehen sein.
Bei der in F i g. 3 gezeigten Verbundsicherheitsglasscheibe ist auf die aus der Klarglasscheibe 10, der Zinksulfidschicht 12 und der Silberschicht 14 bestehende Schichtanordnung mittels einer PoIyvinylbutyralschicht 24 eine Deckscheibe 26 aufgeklebt.
Fig. 4 zeigt eine Doppelglasscheibe, die aus einer Klarglasscheibe 18 und einer im Ganzen mit 28 bezeichneten Verbundsicherheitsglasscheibe besteht. Die Verbundsicherheitsglasscheibe 28 ist aus einer ersten Klarglasscheibe 30, einer Polyvinylbutyralschicht 32 und einer zweiten Klarglasscheibe 34 aufgebaut und trägt an ihrer dem Scheibenzwischenraum 22 zugewandten Seite eine wärmereflcktierende Beschichtung aus einer Zinksulfidschicht 12 und einer Silberschicht 14, in ähnlicher Weise wie bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Statt der Klarglasscheibe kann natürlich bei allen Ausführungsbeispielen auch ein anderes transparentes Schichtträgermaterial, vorzugsweise ein Kunststoff, verwendet werden.
Im folgenden wird die Herstellung einer erfindungsgemäßen wärmereflektierenden Scheibe an Hand eines Beispiels beschrieben.
Auf eine Klarglassoheibe von 5 mm Dicke wird in einer Hochvakuum-Bedampfungsanlage bei einem Druck von 5 · 10"5 Torr eine Zinksulfidschicht von 500A Dicke aufgedampft. Anschließend wird auf die Zinksulfidschicht eine Silberschicht von 190 A aufgedampft. Die so hergestellte Wärmereflexionsscheibe wird mit einer Klarglasscheibe von 5 mm Dicke zu einer Doppelglasscheibe verbunden, wobei die beschichtete Scheibe dem Luftzwischenraum zugewandt ist. Die so 'hergestellte Doppelglasscheibe hat die folgenden optischen Eigenschaften:
Lichtdurchlässigkeit
(bezogen auf die Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges): 36%>
Transmission
für die Gesamtstrahlung der Sonne: 22°/o
Reflexionsvermögen
für die Gesamtstrahlung der Sonne (beschichtete Scheibe der Strahlungsquelle zugewandt): 50,5 Vo
An Stelle von Schichten aus Zinksulfid können auch Schichten von Cerdioxid, Titandioxid oder Wismutoxid aufgebracht werden.
In F i g. 5 sind die spektralen Transmissions- und Reflexionskurven der angegebenen wärmereflektierenden Doppelglasscheibe wiedergegeben. Auf der Abszisse ist dabei die Wellenlänge und auf der Ordinate ti ic Transmission bzw. Reflexion aufgetragen. Die Reflexionskurven entsprechen dabei in eier Meßanordnung dem Fall, daß die Scheibe mit der wärmereflektierenden Beschichtung der Strahlungsquelle zugewandt ist.
Aus den Spektralkurven ist ersichtlich, daß die Infrarotstrahlung der Sonne im hohen Maße reflek-
ij iiert und nur in geringem Maße durchgelassen wird. Für das sichtbare Gebiet ist das Reflexionsvermögen ebenfalls ziemlich hoch, d. h., der überwiegende Anteil der von der Scheibe nicht hindurchgelassenen sichtbaren Strahlung wird ebenfalls reflektiert, was
»β — wie bereits ausgeführt wurde — für die Wärmebelastung des Innenraums bei einer solchen Verglasung sehr günstig ist.
Im sichtbaren Gebiet ist die spektrale Reflexion und Transmission weitgehend konstant, d. h., Außen-
a5 ansicht und Durchsicht sind praktisch farbneutral. Der Abfall der Transmissionskurve im Wellenlängengebiet um 700 nm zum Infraroten hin liegt dabei schon in einem Bereich, der zum Farbsehen des menschlichen Auges nur noch wenig beiträgt.
Für eine quantitative Beurteilung der Farbneutralität wurden die Farborte in Reflexion und Transmission nach DIN 5033 Blatt 4 aus den Spektralkurven von F i g. 5 berechnet. Diese Berechnungen wurden für Normlichtart C (künstliches Tageslicht) mit den Normfarbwertanteilen xc = 0,310 und yc — 0,316 durchgeführt. Es ergaben sich folgende Normfarbwertanteile x, y und Farbverschiebungen Λχ = χ — χη A y = y — yc gegenüber den Normfarbwertanteilen der Bezugslichtquelle:
in Transmission:
in Reflexion:
χ = 0,305
y = 0,323
χ = 0,312
y = 0,315
Ax= -0,005 Ay= 0,00"/
/Ix = +0,00: Ax = -0,001
Die vorhandenen Farbverschiebungen sind dem gemäß so geringfügig, daß sie für alle praktischei Anwendungen vernachlässigt werden können. In de Durchsicht ist die Farbneutralität schon vergleich bar einer entsprechenden Doppel-Klarglasscheibe für welche in Transmission die folgenden Nonnfarb wertanteile berechnet werden:
χ = 0,308 y = 0,319
Ax= -0,00: Ay= +0,00:
Demgegenüber liegen die entsprechenden Abweichungen bei wärmereflektierenden Scheiben der ein gangs genannten Art um den Faktor 2 bis 3 höher Damit kann eine solche Wärmeschutzscheibe aucl in den Fällen verwendet werden, bei denen in de Durchsicht echte Farbwiedergabe verlangt wird z. B. für Kliniken, Schulen und Fabrikgebäuden, h denen Produkte auf Farbgleichheit geprüft werden
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:
1. Wärmereflektierende Scheibe aus einem transparenten Schichtträger, einer auf den transparen- S ten Schichtträger aufgebrachten dielektrischen, für sichtbares Licht absorptionsfreien oder zumindest absorptionsannen Schicht mit einem Brechungsindex >2 und einer Schichtdicke von mehr als 7OA und einer auf der dielektrischen Schicht angeordneten lichtdurchlässigen Silberschicht mit einer Dicke von 100 bis 300A, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung von Farbneutralität sowohl in der Durchsicht als auch in der Draufsicht die Dicke der dielektrischen Schicht (12) zwischen 400 und 600 A liegt und daß die Dicke der Silberschicht (14) zwischen 140 und 240 A Hegt.
2. Wärmereflektierende Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke so der Silberschicht (14) zwischen 160 und 220A liegt.
3. Wärmereflektierende Scheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der dielektrischen Schicht (12) zwi- »5 sehen 440 und 560 A liegt.
4. Wärmerefiektierende Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Schicht (12) aus Zinksulfid, Cerdioxid, Titanoxid oder Wismutoxid besteht.
5. Wärmereflektierende Scheibe nach Anspruch 4,. dadurch gekennzeichnet, daß die Silberschicht (14) eine Dicke von 190A und die als dielektrische Schicht verwendete Zinksulfidschicht (12) eine Dicke von 500 A aufweist.
6. Wärmereflektierende Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Silberschicht (14) an der der dielektrischen Schicht (12) abgewandten Seite mit einer Schutzschicht (16) versehen ist.
7. Wärmereflektierende Scheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschicht (16) aus einem transparenten Lack besteht.
8. Verwendung der wäimereflektierenden Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in einer Verbundsicherheitsscheibe, bestehend aus mindestens zwei durch eine klebfähige Zwischenschicht verbundenen Scheiben, von denen mindestens eine die wärmereflektierende Scheibe ist und diese so angeordnet ist, daß die Silberschicht (14) der klebfähigen Zwischenschicht (24) zugewandt ist.
9. Verwendung nach Anspruch 8, wobei die Scheiben (10; 26) Glasscheiben sind.
10. Verwendung nach Anspruch 8, wobei die nicht mit einer wärrr.ereflektierenden Beschichtung versehene Scheibe (26) bzw. die nicht mit einer wärmereflektierenden Beschichtung versehenen Scheiben aus Kunststoff besteht bzw. bestehen.
11. Verwendung der wärmereflektierenden Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einer Doppelscheibe, bestehend aus mindestens zwei im Abstand voneinander angeordneten Scheiben, von denen mindestens eine die wärmerefiekiierende Scheibe ist. deren beschidiieie Seite dem Scheibenzwischenraum (22) zugewandt ist.
12. Verwendung nach Anspruch 11, wobei mindestens eine der Scheiben (28) eine Verbundsicherheitsscheibe ist und mindestens eine der Scheiben (28) an der dem Scheibenzwischenraum (22) zugewandten Seite die wärmereflektierende Beschichtung trägt.
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