DE2334152B2 - Wärmereflektierende, 20 bis 60% des sichtbaren Lichtes durchlassende Fensterscheibe mit verbesserter Farbneutralltät In der Ansicht und ihre Verwendung - Google Patents

Wärmereflektierende, 20 bis 60% des sichtbaren Lichtes durchlassende Fensterscheibe mit verbesserter Farbneutralltät In der Ansicht und ihre Verwendung

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Description

Die Erfindung betrifft eine wärmereflektierende, 20 bis 600O des sichtbaren Lichtes durchlassende Fensterscheibe aus einem transparenten Schichtträger mit einer wärmereflektierenden Metallschicht, bei der der transparente Schichtträger sich nach dem Einbau der Scheibe außen befindet und zwischen der Metallschicht und dem transparenten Schichtträger eine aus einem Metall, Halbmetall oder einer Metalllegierung bestehende Absorptionsschicht solcher Dicke angeordnet ist. daß die Lichtdurchlässigkeit des aus dem transparenten Schichtträger und dieser Schicht bestehenden Verbundes um 10 bis 65°.o, vorzugsweise um 15 bis 50n 0 kleiner ist als die des transparenten Schichtträgers allein, wobei der Brechungsindex und der Extinktionskoeffizient dieser Schicht im Bereich des sichtbaren Lichtes größenordnungsmäßig übereinstimmen, vorzugsweise annähernd gleich sind, während auf der anderen Seite der wärmereflektierenden Metallschicht eine Antireflexschicht aus hochbrechendem dielektrischen, für sichtbares Licht im wesentlichen absorptionsfreiem Material mit einem Brechungsindex von > 1,7 angeordnet ist.
Fensterscheiben aus einem transparenten Schichtträger mit einer wärmereflektierenden Gold-, Silberoder Kupferschicht sind zur Verglasung von Gebäuden, Schienenfahrzeugen und Omnibussen bekannt und verhindern eine zu starke Erwärmung des Innenraumes durch Sonneneinstrahlung. Fensterscheiben dieser Art mit einer wärmereflektierenden Metallschicht von einer Durchlässigkeit von etwa 30 bis 40° 0 des sichtbaren Lichtes haben sich bewährt. Als störend wird jedoch die starke Spiegelwirkung solcher Scheiben vom Innenraum her empfunden. Hinzu kommt, daß Scheiben mit einer Goldschicht bei Betrachtung von außen goldgelb erscheinen, Scheiben mit einer Kupferschicht bei Betrachtung von außen einen intensiven, störenden rötlichen Farbton haben und Scheiben mit einer Silberschicht in der Durchsicht stark blaustichig sind. Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bereits versucht worden (DT-AS 14 21 872; DT-OS 15 96 825), die Gold-, Silber- bzw. Kupferschicht beiderseits in eine Entspiegelungsschicht aus einem dielektrischen Material mit hohem Brechungsindex einzubetten. Es gelingt auf diese Weise, die Lichtdurchlässigkeit beträchtlich, etwa
auf 700O, zu erhöhen. Die Scheiben haben von tußen gesehen eine angenehm wirkende graublaue Farbe und zeigen vom Innenraum aus keine störende Spiegelung.
Für viele Verwendungszwecke, insbesondere zur Verglasung von Großraumbüros, in denen mit künstlichem Licht gearbeitet wird, ist es erwünscht, den Einfall des sichtbaren Lichtes auf etwa 20 bis 60° ο zu reduzieren und gleichzeitig die Wärmeeinstrahlung der Sonne einzudämmen. Dies kann du-ch Verstärkun? der Gold-, Silber- oder Kupferschicht erreicht werden, jedoch zeigt sich dann der erhebliche Nachteil, daß die Scheiben von außen gesehen einen ungleichmäßigen Farbeindruck aufweisen und in der Durchsicht wolkig wirken.
Diese Unregelmäßigkeiten werden offensichtlich durch geringfügige Schwankungen in der Dicke der Schichten, insbesondere der beiden Entspiegelungsschichten, hervorgerufen. Bei dieser Schichtenfolge sind die Anforderungen an die Gleichmäßigkeit der Schichten so hoch, daß man sie bei der Beschichtung größerer Flächen, wie es bei den Anwendungen praktisch immer der Fall ist, technisch nicht mehr beherrscht. Der Ausschuß würde in einem wirtschaftlich nicht mehr tragbaren Maß zunehmen.
Durch die DT-AS 20 29 181 ist bereits eine wärmerefkktierende Scheibe der eingangs genannten Gattung bekanntgeworden, bei der die wärmereflektierende Metallschicht aus Gold besteht und bei welcher die vorstehend beschriebenen Nachteile weitgehend vermieden werden. Die bekannte wärmereflektierende Fensterscheibe läßt etwa 20 bis 60° ο des sichtbaren Lichtes durch, hat jedoch in gleicher Weise wie die anderen vorbekannten Scheiben mit einer Lichtdurchlässigkeit von 70° ο von außen gesehen eine angenehm wirkende, verhältnismäßig neutrale graublaue Farbe sowie eine gleichmäßige, spiegelungsfreie Durchsicht von innen her. Als nachteilig hat es sich bei der bekannten Scheibe allerdings herausgestellt, daß in der Ansicht die Farbneutralität wegen eines leichten Blaustiches immer noch nicht befriedigend ist, so daß die Scheibe nicht in der an sich erwünschten Weise eine vielseitige Kombination mit Fassadenelementen unterschiedlicher Farbgestaltung erlaubt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die wärmereflek'ierende Scheibe nach der DT-AS 20 29 ISl dahingehend weiterzuentwickeln, daß der Blaustich in der Außenansicht vollkommen beseitigt und hierdurch die Farbneutralität in der Ansicht von außen noch verbessert wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die wärmereflektierende Meiallschicht im Gegensatz zur DT-AS 20 29 181 zur Verbesserung der Farbneutralität in der Ansicht aus Silber oder Kupfer besteht. Überraschenderweise gelingt es mit dieser Schichtenfolge, welche bezüglich der Absorptionsschicht und der dielektrischen Entspiegelungsschicht der DT-AS 20 29 181 entspricht, bei" der jedoch die Goldschicht durch eine Silber- oder Kupferschicht ersetzt wird, eine Wärmeschutzscheibe mit einer angenehm wirkenden neutralen graublauen Außenansicht, einer gleichmäßigen, spiegelungsarmen Durchsicht und praktisch der gleichen Lichtdurchlässigkeit sowie den gleichen sonnenstrahldämmenden Eigenschaften zu erhalten, wobei die Farbneutralität in der Ansicht von außen durch Unterdrückung des bei der bekannten Scheibe vorliegenden leichten Blautones stark verbessert ist. Die vollständige Beseitigung des !eichten Blaatones der Scheibe nach der DT-AS 20 29 181 ermöglicht eine vielseitigere Kombination der erfindungsgemäßen Scheibe mit Fassadenelementen unterschiedlicher Farbgestaitung. In diesem Zusammenhang haben sich insbesondere Scheiben, bei denen eine Silberschicht verwendet wird, bewährt.
Dies ist ein überraschendes -Ergebnis, da die optisehen Eigenschaften der infrarotrefiektierenden Metalle Gold, Silber und Kupfer in dünnen Schichten, insbesondere im sichtbaren Spektralbereich, erheblich voneinander abweichen, so daß der Fachmann aus der Lehre der DT-AS 20 29 181 keinen Hinweis daraus herleiten konnte, daß es gelingt, durch die Verwendung von Silber oder Kupfer an Stelle von Gold eine wärmereflektierende Beschichtung mit ähnlichen Eigenschaften zu erhalten, wobei die Farbneutralität in der Ansicht von außen noch verbessert ist, da die resultierenden Eigenschaften der Schichtkombinaiion durch eine sehr komplizierte Wechselwirkung der drei Teilschichten, nämlich der Absorptionsschicht, der wärmereflektierenden Metallschicht und der Antireflexschicht. nicht jedoch durch eine einfache Addition ihrer Eigenschaften, zustande kommt.
Die erfindungsgemäß statt der Goldschicht eine Silber- oder Kupferschicht aufweisende Scheibe ist außerdem kostengünstiger als die bekannte Scheibe, bei der eine Goldschicht Verwendung findet, weil derartige Wärmeschutzscheiben wegen -des hohen Goldpreises für viele Anwendungszwecke zu kostspielig sind. Demgegenüber läßt sich die erfindungsgemäße Scheibe beträchtlich kostengünstiger als die bekannte Scheibe herstellen.
Außerdem hat sich neben dem überraschenden Effekt, daß der Blaustich in der Außenansicht durch Ersetzung des Goldes durch Kupfer und insbesondere durch Silber vollständig beseitigt werden kann, noch herausgestellt, da3 die Verwendung von Silber oder Kupfer auch noch zu einer Verringerung der Wärmedurchlässigkeit der Scheibe führt, weil nämlich bei Silber bzw. bei Kupfer der Absorptionsanteil der Wärmedämmung geringer ist als bei Gold, der Reflexionsanteil also höher ist, wodurch die Sekundärabgabe an den Innenraum verringert wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der zwei Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt
Fig. 1 eine schematische Wiedergabe der erfindungsgemäßen wärmereflektierenden Fensterscheibe im Schnitt und
Fig. 2 die spektralen Durchlässigkeits- und Reflexicmskurven einer erfindungsgemäßen wärmereflektierenden Fensterscheibe mit Silberschicht für den Wellenlängenbereich von 400 bis 2500 nm.
Auf dem in Fig. 1 dargestellten transparenten Schichtträger 1, beispielsweise aus Silikatglas, befindet sich die Absorptionsschicht 2, die ihrerseits von der Silber- oder Kupferschicht 3 bedeckt ist. Auf der Silber- oder Kupferschicht 3 befindet sich die Antireflexschicht 4. Die Absorptionsschicht besteht aus einer Chrom-Nickel-Legierung mit 20 Gewichtsprozent Chrom und 80 Gewichtsprozent Nickel und ist so dick, daß die Lichtdurchlässigkeit des aus dem transparenten Schichtträger 1 und der Absorptionsschicht 2 bestehenden Teilverbundes um 17°/o klei-
5 6
ner ist als die Lichtdurchlässigkeit des transparenten Schichten wird eine Floatglasscheibe von 5 mm Dicke Schichtträgers allein. Die Dicke der Silber- oder und einem Format von 2 X 3 m angeordnet. Nach Kupferschicht hängt von der gewünschten Licht- dem Bestücken der Verdampferschiffchen mit einer durchlässigkeit der wärmereflektierenden Scheibe ab Chrom-Nickel-Legierung aus 80 Gewichtsprozent und liegt allgemein etwa im Bereich von 150 bis 5 Nickel und 20 Gewichtsprozent Chrom sowie mit 400 A. Die Antireflexschicht 3 besteht aus ZnS und Silber und Zinksulfid wird die Anlage auf einen ist etwa 450 A dick, so daß sie für eine Wellenlänge Druck von etwa 3 · 10""- Torr evakuiert. Anschlievon etwa 550 nm als /V4-Schicht wirkt und damit ßend wird die Gla.üoberfläche 8 Minuten lang durch eine besonders gute Entspiegelungswirkung in dem eine Glimmentladung gereinigt und von etwa anBereich des sichtbaren Lichtes aufweist, für den das io haftenden Wasserschichten befreit. Nach weiterem Auge am empfindlichsten ist. Beim Einbau der Evakuieren auf einen Druck von 6 ■ 10~5 Torr wer-Scheibe wird sie so in den Fensterrahmen einge- den die Schichten 2, 3 und 4 auf die Floatglasscheibe setzt, daß sich die Glasscheibe an der Außenseite des aufgedampft.
Fensters befindet. Durch das Aufdampfen der Chrom-Nickel-Legie-
Die in Fig. 2 wiedergegebene Kurve α gibt die 15 rung wird die Lichtdurchlässigkeit der Floatglasspektrale Durchlässigkeit einer wärmereflektierenden scheibe, die vor Beginn des Aufdampfens 900O beFensterscheibe nach der Erfindung (mit Silberbe- trägt, auf 75" 0 verringert. Die nach dem Aufdampschichtung) für das Wellenlängengebiet von 400 bis fen der Silberschicht aufgedampfte ZnS-Schicht ist 2500 nm wieder. Die Durchlässigkeit ist in dem WeI- etwa 460 A dick.
lenlängenbereich, für den das menschliche Auge am 20 Die so hergestellte wärmereflektierende Fensterempfindlichsten ist, also im Bereich von etwa 550 nm, scheibe zeigt folgende optische Eigenschaften:
am höchsten. Zu größeren Wellenlängen hin verrin-
gert sich die Durchlässigkeit sehr stark, so daß der Lichtdurchlass.gkeit 51"/.
infrarote Anteil der Sonnenstrahlung nur in sehr ge- (bezogen auf die Augenempfindlichkeit)
ringem Maße durch die Scheibe hindurchtreten kann. 25 Reflexionsvermögen von der Schichtseite .... 48°/o
Aus dem Verlauf der Kurve b, welche die spek- (bezogen auf die Gesamtstrahlung der Sonne)
trale Reflexion der Wärmeschutzscheibe von der Reflexionsvermögen von der Glasseite 41 »/0
Glasseite her wiedergibt, laßt sich erkennen, daß der (bezogen au{ die Gesamtstrahlung der Sonne)
langwellige, infrarote Anteil der Sonnenstrahlung sehr
stark reflektiert wird. Im sichtbaren Bereich unter- 30 Durchlässigkeit 34°/o
scheiden sich die Reflexionswerte im Gegensatz zu (bezogen auf die Gesamtstrahlung der Sonne)
einer Scheibe mit Goldschicht für die verschiedenen
Wellenlängen wesentlich weniger. Daraus resultiert Die Scheibe wird bei ihrer Verwendung so in einen
eine praktisch farbneutrale Außenansicht mit einem Fensterrahmen eingebaut, daß sich die Glasscheibe
sehr geringen Blaugrau-Stich, was architektonisch 35 nach dem Einbau außen befindet. Bei Betrachtung
sehr erwünscht ist, da eine weitgehend farbneutrale von der Gebäudeaußenseite her zeigt die Scheibe
Außenansicht farblich die Kombination mit den ver- den gewünschten gleichmäßigen, praktisch neutralen
schiedensten Fassadenelementen ermöglicht. In die- Farbton und läßt auch bei der Durchsicht von innen
ser Hinsicht sind die erfindungsgemäßen Wärme- keine Unregelmäßigkeiten erkennen.
Schutzscheiben den goldbeschichteten Scheiben nach 4°
der DT-AS 20 29 181 überlegen, bei denen der blau- . A .... , . .,
graue Farbanteil in der Außenansicht ausgeprägter 2' Ausfuhrungsbeispiel
Die in Fig. 2 wiedergegebene Kurve c gibt den Die Absorptionsschicht aus einer Chrom-Nickelspektralen Verlauf der Reflexion von der zur Innen- 45 Legierung gleicher Zusammensetzung wie im ersten seite des Fensters hin angeordneten Interferenzschicht Beispiel wird so dick auf die Glasplatte aufgetragen, wieder. Aus der Kurve c ist ersichtlich, daß insbeson- daß die Lichtduichlässigkeit auf 66 0O abnimmt. Andere im Wellenlängengebiet hoher Augenempfind- schließend werden in der bereits geschilderten Weise lichkeit die Reflexion gegenüber dem infraroten WeI- Silber und dann Zinksulfid als /./4-Schicht aufgelenlängenbereich im Verhältnis zu einer Einfach- 5° dampft. Die so erhaltene wärmereflektierende Fen-Silberschicht beträchtlich niedriger ist, wodurch die sterscheibe hat folgende optische Eigenschaften:.
Spiegelungswirkung im Vergleich zu Einfachschich- ■,·■,*■.■,.■>.
ten aus Silber weitgehend ausgeschaltet wird. Lichtdurchlassigkeit 45 ·/,
Bei Verwenduni von Kupfer an Stelle von Silber (bezoSen auf die Augenempfindlichkeit)
als wärmereflektierende Metallschicht ergeben sich 55 Reflexionsvermögen von der Schichtseite .... 51°/
praktisch die gleichen licht- und wärmetechnischen (bezogen auf die Gesamtstrahlung der Sonne)
Daten. Auch die Farbwirkung der Scheiben bei Be- Reflexionsvermögen von der Glasseite 43 ·/
trachtung von der Glasseite ist praktisch die gleiche. (bezogen auf die Gesamtstrahlung der Sonne)
Lediglich in der Durchsicht ist der bei Verwendung
von Silber kaum erkennbare umbrale Farbstich ver- 60 Durchlässigkeit 27 0I
stärkt. Wegen der mehr farbneu'ralen Durchsicht (bezogen auf die Gesamtstrahlung der Sonne)
wird man daher in den meisten Anwendungen
Wäfmereflexionsscheiben mit Silberschichten vor- Auch die nach Beispiel 2 hergestellte Scheib
ziehen. zeigt nach dem Einbau in einen Fensterrahmen in de
1. Ausführungsbeispiel 6s Weise' daß *ich die, G u lass*eibe außen befinde!
einen angenehmen, gleichmäßigen, praktisch neutra
In einer großtechnischen Bedampfungsanlage mit len Farbton und läßt auch in Durchsicht keinerl«
Verdampfereinrichtungen für das Aufbringen von drei Wolkenbildung erkennen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
«70

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Wärmereflektierende, 20 bis 60 % des sichtbaren Lichtes durchlassende Fensterscheibe aus einem transparenten Schichtträger mit einer wännereflektierenden Metallschicht, bei der der transparente Schichtträger sich nach dem Einbau der Scheibe außen befindet und zwischen der Metallschicht und dem transparenten Schichtträger eine aus einem Metall, Halbmetall oder einer Metallegierung bestehende Absorptionsschicht solcher Dicke angeordnet ist, daß die Lichtdurchlässigkeit des aus dem transparenten Schichträger und dieser Schicht bestehenden Verbundes um 10 bis 65° 0, vorzugsweise um 15 bib 50° c kleiner ist als die des transparenten Schichtträgers allein, wobei der B;echungsindex und der fcxtinktionskoeffizient dieser Schicht im Bereich des sichtbaren Lichtes größenordnungsmäßig übereinstimmen, vorzugsweise annähernd gleich sind, während auf der anderen Seite der wärmerefleiktierenden Metallschicht eine Antireflexschicht aus hochbrechendem dielektrischen, für sichtbares Licht im wesentlichen absorptionsfreiem Material mit einem Brechungsindex von > 1,7 angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Farbneutiralität in der Ansicht die wärmereflektierende Metallschicht aus Silber besteht.
2. Wärmereflektierende, 20 bis 60° u des sichtbaren Lichtes durchlassende Fensterscheibe aus einem transparenten Schichtträger mit einer wärmereflektierenden Metallschicht, bei der der transparente Schichtträger sich nach dem Einbau der Scheibe außen befindet und zwischen der Metallschicht und dem transparenten Schichtträger eine aus einem Metall, Halbmetall odor einer Metallegierung bestehende Absorptionsschicht solcher Dicke angeordnet ist, daß die Lichtdurchlässigkeit des aus dem transparenten Schichtträger und dieser Schicht bestehenden Verbundes um 1.0 bis 650O, vorzugsweise um 15 bis 600O kleiner ist als die des transparenten Schichtträgers allein, wobei der Brechungsindex und der Extinktionskoeffizient dieser Schicht im Bereich des sichtbaren Lichtes größenordnungsmäßig übereinstimmen, vorzugsweise annähernd gleich sind, während auf der anderen Seite der wärmereflektierenden Metallschicht eine Antireflexschicht aus hochbrechendem dielektrischen, für sichtbares Licht im wesentlichen absorptionsfreiem Material mit einem Brechungsindex von > 1,7 angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Farbneutralität in der Ansicht die wärmereflektierende Metallschicht aus Kupfer besteht.
3. Wärmeschutzscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsschichl: aus Elementen der IV. Periode des periodischen Systems mit den Ordnungszahlen 20 bis 28 oder aus Legierungen dieser Elemente untereinander oder mit anderen Elementen besteht.
4. Wärrrieschutzscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten durch Vakuumbedampfung auf den transparenten Schichtträger aufgebracht sind.
5. Wärmeschutzscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorptionsschicht aus einer Chrom-Nickel-Legierur.g mit einer Zusammensetzung von 20 Gewichtsprozent Chrom und 80 Gewichtsprozent Nickel besteht.
6. Wärmeschutzscheibe nach Anspruch 4 oder 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Antireflexschicht in an sich bekannter Weise aus ZnS besteht.
7. Wärmeschutzscheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antireflexschicht mit einer transparenten Schutzschicht abgedeckt oder nach Art einer Sicherheitsglasscheibe durch eine Zwischenschicht mit einer Glasdeckscheibe verbunden ist.
8. Verwendung der Wärmeschutzscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als Außenscheibe bei einer Doppelglasscheibe.
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