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Lichtdurchlässiges Baumaterial Die Erfindung bezieht sich auf ein
lichtdurchlässiges Baumaterial mit Lichtdiffusionseffekt. Dieses Baumaterial kann
die Form von ebenen oder gebogenen oder gewellten oder sonstwie vorgeformten Platten
oder Bahnen oder die Form von direkt als Bauelemente zu verwendenden Bauteilen haben,wie
eingefaßte, gegebenenfalls gewellte oder gebogene Platten, Lichtkuppeln, Bedachungsmaterial,
Leuchtkörperverkleidung od.dgl.
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Bei der Ausleuchtung von geschlossenen oder alxjeheilten Innenräumen
oder Außenräw:ten durch Sonnenlicht oder durch künstliche Lichtquellen treten hinsichtlich
der
Verteilung des sichtbaren Lichtes und auch der an den Wellenlängenbereich des sichtbaren
Lichtes angrenzenden ultraroten und -ultravioletten Wellenlängenbereiche die bekannten
Licht- und Schattenwirkungen auf. Die direkte Bestrahlung mit künstlichem Licht
oder mit Sonnenlicht gibt einerseits große Helligkeitswerte und insbesondere bei
der Einstrahlung von Sonnenlicht große Wärmewerte an denjenigen Stellen, die durch
die Strahlung direkt erreicht werden, während andererseits die so nicht direkt bestrahlten
Räume oder Teile von Räumen im Schattenbereich der Einstrahlung oder Bestrahlung
liegen, so daß sich keine gleichmäßige Lichtverteilung oder Verteilung von durch
Sonnenlicht eingestrahlter Wärme ergibt. Daraus resultiert eine nicht optimale Ausnutzung
der Gesamträume.
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Zu einer nehr gleichmäßiqen Verteilung von Sonnenlicht oder von Licht
aus künstlichen Lichtquellen werden verschiedene Mittel und Wege benutzt. So verwendet
man zur Abschirmung der direkten Sonnenlichteinstrahlung Jalousien, Rolläden, Vorhänge
aus verschiedenen Materialien etc., wobei sowohl lichtundurchlässige als auch halh-transparente
Materialien verwendet werden. Auch setzt man Milchglas, gestrichene Scheiben etc.
zum Abblenden ein. Ferner ist die Bedampfung oder Beschichtung von Glas mit Metallen,
z.B.
Goldbedampfung, bekannt, um eine erhöhte Reflektion der Strahlung zu erreichen.
Generell ist eine gleichnaßig gute, also optimale Ausleuchtung von Arbeitsräumen,
Wohnräumen etc. erforderlich. Die Uberschreitung gewisser Grenzen der Licht- und
Wärmewerte an bestimmten Stellen führt zu Blendwirkungen, Augenreizungen, Behinderung
des Arbeitsablaufes durch starke Schattenbildung, schwankendes Rawnklima durch zu
große Wärmewirkung etc., wodurch der Arbeitswert bzw. der Wohnwert von solchen Räumen
beeinträchtigt wird. Durch Anstreichen von Glasflächen mit Farben, die Milcheffekte
ergeben, gehen erhebliche Lichtanteile verloren, während andererseits die Wärmeeinstrahlung
keineswegs ausreichend gedämmt ist. Nachteilig bei allen diesen Mitteln und Wegen
zum Abblenden ist auch, daß die hauptsächliche Ausbreitungsrichtung der hindurchtretenden
Strahlung erhalten bleibt und in den Räumen nach wie vor Hell zonen und Dunkelzonen,
die mehr oder weniger scharf abgegrenzt sind, geschaffen werden.
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Es sind auch schon verschiedene, relativ aufwendige Vorrichtungen
für Fenster od. dgl. vorgeschlagen worden, um die Durchlässigkeit von Sonnenlicht
zu verändern bzw. zu mindern. So ist aus den deutschen Patentschriften 1 158 o15
und 1 223 773 eine Vorrichtung zur Veränderung der Durchlässigkeit einer Wandung
für elektromagnetische Strahlung bekannt, bei der eine Lage einer die Strahlungsdurchlässigkeit
heeinflussenden
Schicht auf einer Trägerschicht in veränderbarer
Form angebracht ist. Es handelt sich hierbei um sogenannte pneumatische Blenden,
die im Auf bau relativ kompliziert sind.
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Weiterhin sind aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 496 567 reflektierende
Aggregatpartikelchen bekannt, die aus einem Kern mit darauf befindlichen Glasmikrokügelchen
in monomolekularer Schicht bestehen. Derartiges Material eignet sich nicht bei der
Herstellung von lichtdurchlässigem Baumaterial.
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Gemäß der deutschen Patentschrift 1 181 147 ist auch bereits Schuppenmaterial
verwendet worden. Ein weiterer sogenannter Lichtpolarisator gemäß der deutschen
Patentschrift 746 663 bedient sich einer Folie. Schließlich sind auch schon Clasgranulate
zur Lichtfilterung verwendet worden, wie aus der deutschen Patentschrift 1 175 415
bekannt ist, wobei in einem Fenster mit Doppelverglasung ein derartiges Glaspulver
zum Einfließen zwischen Glasplatten gebracht werden kann, wenn Diffusion erreicht
werden soll, und auch wieder aus dem Zwischenraum zwischen den Glasplatten herausgepumpt
wird, wenn die Doppelverglasung vollkommen transparent sein soll.
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Wie ersichtlich, sind die bekannten Mittel und Wege zum Teil deswegen
ungenügend für eine gleichmäßige Ausleuchtung von Räumen, weil sie zu viel Licht
wegnehmen und trotzdem noch Licht- und Schattenwirkungen ergeben; zum anderen Teil
sind sie ungenügend, weil sie konstruktionsmäßig zu aufwendig sind; dies macht sich
insbesondere bei späteren Reparaturen bemerkbar.
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Die Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines in der Herstellung
und Anwendung einfachen lichtdurchlässigen Baumaterials, womit eine optimale Diffusionsirkung
erzielt werden kann.
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Erfindungsgemäß erreicht man dies bei dem lichtdurchmassigen Baumaterial
mit Lichtdiffusionseffekt durch einen transparenten Träger und darauf aufgebrachte
Schicht oder Schichten eines Granulats aus transparenten kleinen Perlen oder Kdcjelchen.
Der Träger kann aus einer ebenen oder geformten Einschicht- oder Mehrschichtenplatte
bestehen. Das Granulat kann auf dem Träger mithilfe eines Bindemittels aufgebracht
sein, das einen anderen Brechungsindex als das Granulatmaterial hat; auch ist es
möglich, daß das Granulat durch Sinterung auf den Träger aufgebracht ist.
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In einer besonderen Ausführungsform ist bei dem lichtdurchlässigen
Baumaterial gemäß der Erfindung der Träger einseitig oder beidseitig mit der Granulatbeschichtung
versehen.
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In einer anderen besonderen Ausführungsforrn kann das Granulat zwischen
zwei Trägern angeordnet sein.
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Besondere praktische Vorteile ergeben sich auch daraus, daß das Granulat
und/oder der Träger gefärbt sind; ggfs. kann auch das Bindemittel gefärbt sein.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß das
auf den Träger aufgebrachte Granulat durch eine weitere transparente Schutzschicht
abgedeckt ist, vorzugsweise aus einem als Lösung, Emulsion, Paste od. dgl. aufgeschichteten,
gegebenenfalls gefärbten Material.
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Dieses Baumaterial mit dem Lichtdiffusionseffekt kann fabrikraäßig
als Platten- oder Bahnenmaterial, auch in ir<jendwelchen Ausformungen, oder von
Anfang an als Bauelemeint oder dergleichen hergestellt werden. Solche Dauelemente
können dann in der vorgefertigten Form angeliefert werden.
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Dieses Baumaterial oder diese Bauelemente einen sich als Fenstermaterial,
als Bedachungsmatcrial, in großen Räumen für Zwischenwände, als Verkleidungsmaterial
für künstliche Beleuchtungskörper etc.. Man erreicht hiermit einen größtmöglichen
Lichtdurchgang. Es kommen dafür sowohl anorganische Glasmaterialien als auch organische
transparente Kunststoffmaterialien, wie Polyacrylate, Polymethacrylate, Polystyrol,
Polyvinylchlorid etc., infrage.
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Das Granulat aus den transparenten kleinen Perlen oder Kügelchen
kann aus demselben Material bestehen, d.h.
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sowohl anorganisches Glasmaterial oder transparentes Kunststoffmaterial.
Die einzelnen Perlen des Granulats brauchen nicht vollständig kugelförmig zu sein.
Derartige Granulate sind handelsüblich. Vorzugsweise liegt der Durchmesser der
einzelnen
Perlen oder Kügelchen im Bereich von o,27 bis 0,09 mm.
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Das Bindemittel, mit dem man dieses Granulat auf das Trägermaterial
aufbringt, kann ebenfalls sowohl anorganisch als auch organisch sein. Vorzugsweise
eignen sich Kunstharze, die aus Lösung oder Emulsion oder Dispersion od. dgl. auf
trocknen bzw. aushärten. Es ist vorgesehen, daß das flindemittel einen anderen Brechungsindex
als das transparente Material des Granulats hat. Wenn dann Licht durch die transparente
Trägerschicht hindurchdringt, erfol<jt in den einzelnen Perlen oder Kügelchen
des Granulats eine vielfache Streuung, Interferenz, Reflektion und Brechun des Lichtes,
wozu insbesondere der physikalische Effekt an den Grenzflächen zwischen den Perlen
oder KUgelchen und dem Bindemittel beiträgt. Grundsätzlich wird der Diffusionseffekt
schon erreicht, wenn das Granulatmaterial einen anderen Brechungsindex als das Bindemittelmaterial
hat; vorzugsweise soll jedoch das lichtdurchlässige Granulatmaterial einen möglichst
großen Brechungsindex haben.
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Wenn man das Granulatmaterial durch Sinterung auf den Träger aufbringt,
ergibt sich ebenfalls der Diffusionseffekt allein dadurch, daß die einzelnen Perlen
oder Kügelchen keine zum Trägermaterial parallelen Oberflächen aufweisen.
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Die Schichtdicke des Granulatmaterials auf dem Trägermaterial kann
von Bruchteilen von Millimetern bis zu mehreren Millimetern reichen. Die Auswahl
der Schichtdicke hängt vom Verwendungszweck ab, insbesondere auch davon, wieviel
ultraviolette oder ultrarote Strahlun noch diffundiert werden soll. Dadurch, daß
sowohl Tragenaaterial als auch Granulatmaterial grundsätzlich transparent sind,
geht in erinstmöglichem Maß durchtretendes Licht verloren, während andererseits
durch die vielfache Brechung und Streuung eine Diffusion nach allen Richtungen erreicht
wird, so daß sich im Raum eine gleichläßige Strahlungsverteilung und insbesondere
eine gleichmäßicge Ausleuchtung ergeben.
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Für besondere Verwendungszwecke kann es vorteilhaft sein, daß das
Trägerllaterial auf beiden Seiten eine Granulatbeschichtung trägt oder daß das Granulat
in durch Bindemittel oder Sinterung aufgebrachter Form zwischen zwei Trägerschichten
angeordnet ist. Hierbei ergeben sich Vorteile sowohl bei Innenraumverkleidungen
als auch bei nach außen gerichteten Fenstern oder Bedachunjen.
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Besondere Effekte lassen sich dadurch erzielen, daß man entweder
nur das Trägermaterial einfärbt und das ansonsten farblose transparente Granulat
aufbringt, oder andererseits dadurch, daß nur das Granulatmaterial
eingefärbt
und das Trägermaterial farblos ist.
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Wenn man Trägermaterial beispielsweise einseitig mit Granulatmaterial
versieht, kann sich für praktische Anwendungszwecke auch das Bedürfnis ergeben,
daß das an sich in einem rauhen Oberflächeneffekt resultierende Granulatmaterial
mit einer weiteren Beschichtung aus Kunstharz überzogen wird. Dies kann man aus
Lösungen, Emulsionen, Dispersionen od.dgl. nach den üblichen Beschichtungsverfahren
aufbringen.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger Beispiele näher veranschaulicht.
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Beispiel 1 Kunstharz-Klebstoffe, die als Bindenittel verwendet werden
können, sind beispielsweise Polyvinylbutyral, das in einem geeigneten Lösungsmittel
aufgelöst ist; als Weichmacher kann auch noch Dibutylphthalat verwendet werden,
beispielsweise eine Menge von 25 bis 40 %. Man stellt eine solche Polyvinylbutyrallösung
mit dem geeigneten Feststoffgehalt gegebenenfalls unter leichtem Erwärmen her, rührt
bei Zimriierteniperatur oder etwas erhöhter Temperatur das Granulat ein, wobei das
Gewichtsverhältnis
Granulat/Kunstharz beispielsweise zwischen
20 ; 1 bis 1 ; 20 liegen kann. Eine solche lasse wird nach üblichen Verfahren auf
der Maschine oder von liand auf das Trägermaterial aufgebracht. Es erfolgt dann
Aushärtung in üblicher Weise durch Luftzufuhr und/oder Wärme, wobei das Lösungsmittel
verdampft.
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Beispiel 2 21an kann auch wässrige Emulsionen von b<ispielsweise
Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylacetat oder Mischpolymeren davon, von Acrylnitrilbutadienmischpolymeren,
Acrylorischpolymeren, Polyvinylchlorid etc. verwenden. Solche Emulsionen oder Dispersionen
sind handelsüblich. Hierin wird bei Normaltemperatur oder etwas erhöhter Temperatur
das Granulat in dem geeigneten Gewichtsverhältnis eingerührt; auch hierbei kann
das Gewichtsverhältnis Granulat/festes Kunstharzmaterial beispielsweise im Bereich
von 1 : 20 bis 2o ; 1 liegen. Eine solche Paste wird nach üblichen Verfahren auf
das Trägermaterial aufgebracht und dann ausgehärtet, gegebenenfalls unter Zufuhr
von Luft oder Wärme zum Trocknen.
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Beispiel 3 Als Klebemittel kommt auch eine handelsübliche Wasserglaslösung
infrage. Hierin wird ebenfalls das Granulat
bei Normaltemperatur
oder etwas erhöhter Temperatur eingerührt. Die Gewichtsverhältnisse (auf Feststoffe
bezogen) können beispielsweise wiederum im Bereich zwischen 1 : 20 und 20 : 1 liegen.
Aufbringen nach üblichen Methoden und Aushärten durch Verdampfung des Lösungsmittels,
gegebenenfalls unter Zufuhr von Wärme, erfolgen nach bekannten Arbeitsweisen.
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Beispiel 4 Ein in den Beispielen 1 bis 3 genanntes Bindemittel wird
zuerst auf den Träger aufgetragen oder aufgestrichen. Dann wird das Granulat draufgestreut
(nach üblicher Arbeitsweise); schließlich läßt man das Bindemittel aushärten.
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Weiterhin wird die Erfindung nachstehend anhand der Zeichnungen näher
veranschaulicht. Es bedeuten; Fig. 1 eine Einschichtplatte gemäß der Erfindung mit
einseitiger Aufbringung des Granulats; Fig. 2 eine Einschichtplatte gemäß der Erfindung
mit beidseitiger Aufbringung von Granulat; Fig. 3 eine Mehrschichtplatte gemäß der
Erfindung mit zwischen den beiden Platten zwischengelagerter Granulatbeschichtung.
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In den Figuren 1, 2 und 3 ist mit 1 das transparente Trägermaterial
bezeichnet, mit 2 die Beschichtung aus Granulat, die entweder aufgesintert oder
mit Bindemittel aufgebracht bzw. zwischen zwei Trägerplatten angeordnet sein kann,
wobei im Fall von Fig. 3 (tiehrschichtenplatte) zwischen den beiden Trägerplatten
nicht nur das Granulat, sondern auch ein Bindemittel vorhanden sein kann. Selbstverständlich
kann die Trägerplatte 1 auch eine Mehrschichtenplatte sein, die zwischen den einzelnen
Plattenschichten kein Granulat trägt, sondern nur auf einer oder auf beiden Außenseiten.
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Die Wirkungsweise dieses Baumaterials gemäß der Erfindung besteht
darin, daß das eingestrahlte Licht gebrochen, gestreut und bzw. oder reflektiert
wird, so daß das hindurchtretende Licht im Raum keine bevorzugte Ausbreitungsrichtung
hat, sondern völlig diffus ist, keine Schatten ergibt und zu einer völlig gleichmäßigen
Ausleuchtung des Raumes führt. Denselben Effekt erreicht man auch, wenn dieses Material
für Zwischenwände oder zur Abdeckung von künstlichen Beleuchtungskörpern verwendet
wird.
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Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß auch die ultraviolette und die
ultrarote Strahlung völlig diffus wird, zum Teil sogar in stärkerem Maße als sonst
üblich aus dem sichtbaren Licht durch Absorption bzw. Reflektion herausgenommen
wird,
so daß im Raum, der durch dieses Material hindurchgehend
von der Sonne bestrahlt wird, kein so starker Aufheizungseffekt entsteht, wie dies
ansonsten bei Glasfensterfronten bekannt ist; außerdem erreicht man, daß die hindurchtretende
ultraviolette und ultrarote Strahlung im Raum möglichst gleichmäßig ausgebreitet
wird.
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Die Vorteile der gleichmäßigen Ausbreitung der Strahlungen in den
Räumen liegen in der optimalen Wirkung auf die darin wohnenden bzw. arbeitenden
Personen und Schonung der Augen, da die Räume als angenehm gleichmäßig hell empfunden
werden.
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Vor allem kann man durch die Dicke der Granulatbeschichtung und durch
Einfärbung von Trägermaterial und/oder Granulatmaterial auch die Anteile des hindurchtretenden
sichtbaren Lichtes festlegen. So ist es möglich, daß bei relativ dünnen Beschichtungen
das sichtbare Licht fast hundertprozentig hindurchtritt, während vor allem die ultrarote
Einstrahlung vermindert wird; andererseits kann man durch eine dickere Beschichtung
insbesondere zur Verwendung der Bauteile bei Lagerräumen erreichen, daß insgesamt
die Lichteinstrahlung auch reduziert wird.
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Da dieses lichtdurchlässige Baumaterial sehr einfach und fabrikmäßig
vorgefertigt werden kann, ist die Verwendung in allen Gebäuden und vor allem die
leichte Reparatur von Schäden jederzeit gewährleistet.