DE2309288A1

DE2309288A1 - Durchsichtige scheibe, insbesondere fensterscheibe, aus glas oder kunststoff mit waermereflektierender metallschicht

Info

Publication number: DE2309288A1
Application number: DE19732309288
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl-Phys Dr Eligehausen
Original assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Current assignee: WC Heraus GmbH and Co KG
Priority date: 1973-02-24
Filing date: 1973-02-24
Publication date: 1974-09-19
Also published as: DE2309288B2; DE2309288C3; NL7402134A; FR2219126B1; FR2219126A1; BE808950A; GB1419036A

Description

Hanau, den 22. Febr, 1973 PA-Dr. Hn/bo.t

W. C. Heraeus GmbH, Hanau

Patentanmeldung

"Durchsichtige Scheibe, insbesondere Fensterscheibe, aus Glas oder Kunststoff mit wärmereflektierender Metallschicht"

Die Erfindung bezieht sich auf eine durchsichtige Scheibe, insbesondere Fensterscheibe, aus Glas oder Kunststoff mit einer silberhaltigen Meta.Mschicht, die auf einer unmittelbar auf das Glas oder den Kunststoff aufgebrachten Zwischenschicht aus einer Ketallverbindung unter Vakuum niedergeschlagen ist.

Solche Glas- oder Kunststoffscheioen sind in der bekanntgemachten deutschen Patentanmeldung L 13 792 VIII d/21 c beschrieben. Sie sollen unter anderem als Windschutz- oder Fensterscheiben für Flugzeuge und Fahrzeuge dienen, um eine Kondensation der Feuchtigkeit und Eisbildung durch Hindv.rchleiten eines elektrischen Stromes du^ch die Metallschicht zu verhindern. Die aufgedampfte sehr dünne Metallschicht besitzt eine Dicke im Bereich von 20 bis 150 Ängström, die also die Forderung einer hohen elektrischen Leitfähigkeit,verbunden mit hoher Lichtdurchlässigkeit, erfüllt . Die auf das Glas unmittelbar aufgedampfte Zwischenschicht aus einer Metallverbindung, wie einem Metalloxid, Metallsulfid oder Metallhalogenid, dient als Haftschicht und besitzt nur eine solche Dicke, daß sie für das Auge unsichtbar ist und keinen optischen oder Farbeffekt auf die Durchlässig keitseigenschaften des Gegenstandes bewirkt. Ein mit einer SiI-

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berschicht versehener Gegenstand erscheint bei lichtdurchgang ir dem charakteristischen klaren Blau, Mt einer Goldschicht versehen, in lichtgrüner, gelbgoldener Farbe. Außer oder zusätzlich zu Silber kann als Metall der Heizschicht noch Palladium verwendet werden. Als wärmereflektierende Scheiben kommen diese bekannten Scheiben praktisch nicht zum Einsacz, weil durch die außerordentlich dünne Metallschicht (ceine sehr wirksame Reflexion von Infrarotstrahlung erfolgt.

Scheiben, die einerseits für Wärmestrahlung schlecht durchlässig sind, d.h. sie gut reflektier, und andererseits für sichtbares Licht eine möglichst hche Transmission besitzen, sind aus der deutschen Auslegeschrift 1 421 872 bekannt. Die Metallschicht besteht hierbei aus Gold, sie ist zwischen zwei Schichten aus Metal.'.verbindungen angeordnet. Als Mefellverbindungen werden unter anderem Zinksulfid und Bleifluorid verwendet. Die Dicke der Goldschicht beträgt etwa 300 Ängström, die jeder Schicht aus einer Metallverbindung etwa 450 Angstrom. Bei lichtdurchgang erscheinen diese Scheiben in der charakteristischen lichtgrünen, gelbgoldenen Farbe. Durch das teure Gold sind die Kosten für eine Scheibe nicht gering, Ikre Reflexionsfarbe ist blau. Ihr Vorteil besteht jedoch in der hohen Selektivität, d.h. der hohen Transmission für sichtbare Strahlung und der hohen Reflexion für infrarote Strahlung. Sie haben sich als Fensterscheiben, insbesondere für Gebäude, sehr bewährt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, e:.ne Scheibe der eingangs charakterisierten Art zu schaffen, die eine neutrale Trans missionsfarbe bei hoher Transmission im sichtbaren und hoher Reflexion im infraroten Spektralbereich besitzt.

elöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die Kombination folgender Merkmale:

a) eine an sich bekannte durchsichtige, unter Vakuum aufgebrachte Zwischenschicht aus ZnS, TiCK,

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₂, ThP., ThO₂, Al₂O,, ZrO₂ ,Nb₂Oc oder CdO, die einen Brechungsindex zwischen 1,7 und 2,3 besitzt.

b) die optische Dicke der Zwischenschicht liegt im Bereich zwischen 155 und 185 /um

c) eine wärmereflektierende Metallschicht aus einer Silberbasislegierung, die abgesehen von unvermeidbaren Verunreinigungen 80 bis 95 $ Ag, vorzugsweise 90 bis 95 % Ag, Rest eines oder mehrere der Metalle Pd, Ni, Cd und Si. enthält und deren Transmission im sichtbaren Spektralbereich zwischen 35 und 60 # beträgt.

Bevorzugt werden erfindungsgemäße Scheiben, bei denen die Zwischenschicht auB einer etwa 170 /um dicken_}unter Vakuum aufgedampften ZnS-Schicht besteht, auf der als wsrmereflektierende Schicht eine Ag-Pd-Legierung unter Vakuum aufgedampft ist, die aus 90 bis 95 # Ag, Rest Pd,besteht und deren Transmission im sichtbaren Spektralbereich zwischen 35 und 50 $> liegt.

Die Zwischenschicht, die für sichtbares Licht praktisch absorptionsfrei ist, wirkt bei den erfindungsgemäßen Scheiben in dop-· pelter Weise;' sie wirkt nämlich einerseits in bekannter Weise als Haftschicht,andererseits als Interferenzschicht, wodurch djs für die Silberbasislegierung charakteristische blaue Farbe neutralisiert wird. Darüberhinaus besitz+ die aufgebrachte wärmereflektierende Metallschicht aus der Silberbasislegierung, insbesondere aus einer Ag-Pd-Legierung,die Vorteile, daß sie korrosionsbeständiger, haft- und wischfester ist als eine reine Ag-Schicht. Während reines Silber sich unter Verwendung einer an sich bekannten^aus Wolfram-Draht hergestellten Verdampferspirale nur ungleichmäßig verdampfen läßt, weil es den Verdampfer nicht benetzt und daher Schmelztropfen bildet, besteht für die Verdampfung der angegebenen Ag-Legierungen diese Schwierigkeit

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nicht. Diese Ag-Legierungen benetzen die W-Draht-Verdampferspirale gut, wodurch ein gleichmäßiges Abdampfen nach allen Seiten gesichert und damit auch die Herstellung gleichmäßiger, wärmereflektierender Schichten auf großflächigen Scheiben aus Glas oder Kunststoff gewährleistet ist.

Erfindungsgemäße Scheiben finden Verwendung als Fensterscheiben, zum Beispiel für Gebäude, Eisenbahnwaggons und Krankabinen. I;e~ währt haben sie sich auch als achromatische Lichtteiler in optischen Geräten, bei denen es auf eine farbneutrale Teilung des einfallenden Lichtstrahls bei möglichst geringer Absorption ankommt. Erfirdungsgemäße Scheiben können Bestandteil einer Verbundsicherheitsglasscheibe sein, wobei sie eine der Glasscheiben bilden und ihre wärmereflektierende Metallschicht aus der Ag-Basislegierung von der nichtbeschichteten Glasscheibe mittelbar bedeckt und damit geschützt ist, oder sie können Bestandteil einer Isolierglasscheibe sein, die aus einer Innen- und einer Aussenscheibe sowie einem Distanzrahmen besteht und bei der der Baum zwischen beiden Scheiben abgeschlossen ist und die wärmereflektierende Schicht dem abgeschlossenen Raum zugekehrt ist.

Die Herstellung einer erfindungsgemäßen Scheibe geschieht beispielsweise wie folgt:

In einer auf einen Druck von etwa 10 bis 10 mm Hg evakuierten Kanter wird auf eine gereinigte Glasscheibe zuerst eine Zwischenschicht ZnS aufgedampft. Nachdem diese Schicht eine optische Dicke von etwa 170 /um erreicht hat, wird die Aufdampfung von ZnS unterbrochen und anschließend bei gleichem Druck die wärmereflektierende Metallschicht aus einer Ag-Pd-Legierung aufgedampft, die aus 90 # Ag und 10 # Pd besteht. Sobald diese Metallschicht eine Transmission von etwa 40 # für sichtbares Licht erreicht hat, wird die Aufdampfung der Metallschicht unterbrochen.

In dei Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Scheibe im Schnitt dargestellt. Die Glasscheibe 1 ist mit der Zwischenschicht 2 verse-

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hen, die aus ZnS, TiO₂, PbP₂, ThP₄, ThO₂, Al₂O₅, oder CdO besteht und eine Dicke im Bereich zwischen 155 una 185 /um besitzt. Auf die Zwischenschicht 2 ist die wärmereflektierende, sichtbares Licht gut durchlassende Metallschicht 3 aus der Silberbasislegierung aufgebracht, die aus 80 bis 95 Gew.-5b

aus einem
Ag und einem Rest oder mehreren der Metalle Pd, Ni, Cd und Si besteht.

In Figur 2 ist die spektrale Durchlässigkeit von erfindungsgemäßen Scheiben dargestellt mit der Schichtenfolge:

Kurve a) Glas - ZnS -

b) Glas - TiO₂ - Ag90Ni1O

c) Glas - ZnS - Ag95Ni5

d) Glas - ZnS - Ag90Cd10

Auf der Abszisse ist die WellenlängeAin nm angegeben, auf der Ordinate ist die Transmission j η % aufgetragen.

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Claims

Patentansprüche

1. Durchsichtige Scheibe, insbesondere Fensterscheibe, aus Glas oder Kunststoff mit einer silberhaltigen Metallschicht, die· auf einer unmittelbar auf das Glas oder den Kunststoff aufgebrachten Zwischenschicht aus einer Metallverbindung unter Vakuum niedergeschlagen ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) eine an sich bekannte durchsichtige, unter Vakuum aufgebrachte Zwischenschicht aus ZnS, TiOp, PbFp, ThP₄, ThO₂, Al₂O₃, ZrO₂,Nb₂O oder CdO, die einen Brechungsindex zwischen 1,7 und 2,^ besitzt

b) die optische Dicke der Zwischenschicht liegt im Bereich zwischen 15_> und 185 /um

c) eine wärmereflektierende Metallschicht aus einer Si] berbasislegierung, die abgesehen von unvermeidbaren Verunreinigungen 30 bis 95 % Ag, vorzugsweise 90 bis 95 i» Ag, Rest eines oder mehrere der Metalle Pd, Ni Cd urd Si^ enthält und deren Transmission im sichtbaren Spextralbereich zwischen 35 und 60 # beträgt.

2. Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus einer etwa 170 /um dicken ZnS-Schicht besteht, auf der als wärmereflektierende Schicht eine Schicht aus einer Ag-Pd-Legierung, die aus 90 bis 95 $> Ag, Rest Pr¹., bestehtjim Vakuum aufgedampft ist und deren Transmission im sichtbaren Spektralbereich zwischen 35 und 50 i» beträgt.

3. Glasscheibe nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie die eine Scheibe einer Verbundsicherheitsglasscheibe ist und die andere Scheibe die wärmereflektierendi· Metallschicht aus der .Ag-Basislegierung bedeckt.

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4. Glasscheibe nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie die eine Scheibe einer Isolierglasscheibe ist und die wärmereflektierende Metallschicht aus der Ag-Basisl°gierung dem abgeschlossenen Raum dieser Isolierglasscheibe zugekehrt ist.

5. Verwendung einer Glasscheibe gemäß den Ansprüchen 1 und/oder 2, ale achromatischer Lichtteiler.

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