DE2900392A1

DE2900392A1 - Sonnenschutzfolie mit waermedaemmeigenschaften

Info

Publication number: DE2900392A1
Application number: DE19792900392
Authority: DE
Inventors: Richard R Dahlen; Richard L Hansen; Paul Minn Saint; Ri Chard L Weiher
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1978-01-05
Filing date: 1979-01-04
Publication date: 1979-07-12
Also published as: NL7900008A; IT1113495B; IT7947532A0; CA1116069A; FR2414114B1; GB2012668B; FR2414114A1; DE2900392C2; JPS54100476A; GB2012668A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbundfolien zur Sonnenlichtsteuerung sowie Fenstereinheiten, die derartige folien enthalten.

Seit mindestens den letzten wenigen Dekaden hat man vielfach versucht, eine Fensterabdeckung zu entwickeln, die die sichtbaren Wellenlängen des Sonnenlichts (400 bis 700 nm) durch ein verglastes Fenster in einen Raum läßt, aber gleichzeitig eine Elendung verhindert und die Wärmestrahlung der Sonne im nahen IR-Bereich (900 bis 2500 nm) blockiert. Beispielsweise lehrt die US-PS 2 774 021 eine Fensterabdeckung, bei der eine transparente oder durchscheinende selbsttragende Zellulosefolie mit einer transparent-reflektierenden Metallschicht auf der dem. Fenster zugewandten Seite beschichtet ist. Wahlweise kann eine

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Schutzschicht aus Lack oder dergleichen auf die hetallscnicht aufgetragen sein, um Korrosion und mechanische Schäden gering zu halben. In nachfolgenden Verbesserungen der dort vorgeschlagenen fenster einheit (d.h. jj'ensterseheibe plus Abdeckung) hat man .Doppelfenster vorgesehen, bei denen die Sonnenfolie am i'ensterranmen so befestigt ist, daß ein Luftraum zwischen dem G-las und der Abdeckung entsteht.

Sie US-PS 3 2^0 203 beschreibt und beansprucht eine Fenstereinheit, in der eine transparente Polyesterfolie auf einer Seite mit einer transparent-reflektierenden metallschicht versehen ist, die eine transparente schutzschicht brä-fc, die ihrerseits auf die Innenseite einer herkömmlichen J/'ensterscheibe gekiebt ist. uiese !''enstereiriheit ist einfach, kompakt und bequem und hat sich als wirkungsvoller als die der erstgenannten US-Patentschrift hinsichtlich eines Yerhinderns des Durchgangs der IR-Snergie aus dem Sonnenlicht in ein Zimmer erwiesen. Die transparente Schutzschicht kann entweder eine .beschichtung oder ggf. eine zweite Poltesterfolie sein, die aufgeklebt wird - wie beispielsweise in der DS-PS 3 775 226 rezeigt; im letzteren i'all kann eine der beiden Polyeßterfolien auf die Fensterscheibe aufgeklebt werden. Dev Kleber, der die Sonnenschutzfolie auf der i'ensterscheibe festhält, kann wasserlöslich (vergl. die lJS-PS 3 2yu 203) j druckempfindlich, druckempfindlich und wasseraktiviorbar (vergl. die US-PS 3 bt>1 17V) oder ein so; enannter "Glin::"-iaeber (üS-i-ü ^ 095 (-12) sein.

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Wie sich aus der obigen Ausführung ergibt, hat man mit den ßonnenschutzfolien des Standes der Technik fast ausschließlich versucht zu verhindern, daß die Wärme und die helligkeit des Sonnenlichts das .,ohlbefinden der sich in einem Zimmer befindenden tersonen beeinträchtigen. Aus diesem ürund hat man derartige ßonnenschutzfolien am breitesten in denjenigen geographischen üereichen eingesetzt, in denen die Außentemperatur selten unter den Gefrierpunkt fällt. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß Fenster im Sommer nicht nur wesentlich zum Energieverbrauch in Klimaanlagen beitragen, sondern auch zu den Wärmeverlusten im Winter. Die thermische Leitfähigkeit (bzw. der U-Wert; vergl. beispielsweise American Institute of Physics Conference Proceedings, l-',ο. 25, Efficient Use of Energy, Pat III, p. 292, New York, ±;.Y., 1^75) eines einfach verglasten Fensters überschreitet typischerweise einen V.'ert von 5 kcal/°C.h.m , während eine gut isolierte Wand einen U-Wert von weniger als 0,5? eine gut isolierte Zimmerdecke einen U-V,*ert von weniger als 0,2 hat. Es kann also durch ein herkömmlich, verglastes Fenster Wärme größenordnungsuiäßip; mehr als zehnmal so stark verloren gehen als durch isolierte '..'ände oder Decken. In kalten Gegenden hat man, um im Winter die in einem Zimmer befindlichen Personen nicht zu beeinträchtigen, im allgemeinen Doppelfenster eingesetzt (was nicht immer möglich ist) und lichtundurchlässige (opake) Vorhänge über die Fenster gesogen, damit aber die Sicht nach draußen versperrt.

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Yor der vorliegenden Erfindung war es den henschen in Zimmern, deren Fenster mit Sonnenschutzmitteln geschützt waren (besonders, wo diese Folien sich auf der Innenfläche der .Scheibe befanden) im Winter oft zu kalt, und zwar aus mindestens zwei Gründen. Die Energie im nahen IR-Bereich im Sonnenlicht (900 bis 2500 mn) wurde nach außen zurückreflektiert; zusätzlich wurde Wärme durch Strahlung und Konvektion auf die Fensterscheibe übertragen und ging nach außen verloren. Etwa 60 ^c,o dieser Verluste sind innere IR-Energie (V/ellenlängenbereich von etwa 4 bis 40 /um), die die in einem Raum befindlichen Personen mit der Haut so wie die Oberflächen von im Zimmer befindlichen Gegenständen an die Sonnenschutzfolie abstrahlen, wo sie die dem iiauui zugewandete Polyesterfolie absorbiert, durch Wärmeleitung an die Hotallschicht abgibt. Von dort pflanzt sie sich durch die Fensterscheibe fort und wird schließlich an den Außenraum abgegeben. Obgleich man die Sichtvorteile der Sonnenscuutzfolien beibehalten, aber ihre schlechten Isoliereigenschaften verbessern wollte, hat man dies bisher nicht erreichen können. Man hat daher vorgeschlagen (beispielsxiieise in American Inst. Phys. Conference Proc, a.a.O.), die Polyesterfolie durch Polyäthylen (das für IR-Strahlen verhältnismäßig durchlässig ist) zu ersetzen; es hat sich jedoch als schwierig herausgestellt, eine hetallschicht auf Polyäthylen aufzudampfen, wobei dann eine oder mehrere der Eigenschaften wie Handhabungsfähigkeit, Haftung, Reflexionsvermögen und optische Klarheit ungenügend wurden.

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Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte und überraschend wirkungsvolle Form einer Sonnenschutzfolie dar. tiimmt man sie in eine Fenstereinheit in der Außenwand eines Raumes auf, halt das neue Produkt nicht nur auf wirkungsvolle V/eise im Sommer die außen erzeugte Wärme und Blendlicht ab; es reduziert auch sehr wesentlich die V.ärmeverluste an intern erzeugter IR-Strahlun£· im Winter.

Die Erfindung ermöglicht es, eine in der Außenwand eines Raumes befindliche Fenstereinheit zu modifizieren. Die Einheit weist eine Vielzahl transparenter Schichten mit mindestens (1) einer ersten transparenten Schicht aus einer starren fensterscheibe und (2) einer zweiten transparenten Sonnenschutzfolie auf, die sich innerhalb des ..aumes befindet und eine flexible einheitliche mehrschichtige Folie ist, die aus einer transparent-reflektierenden Metallschicht auf einer transparenten Polyesterfolie besteht, die eine Schutzbeschichtung in Form einer transparenten Polymerisatschicht trägt. Die Verbesserung liegt darin, die Sonnenschutzschicht in zweifacher Hinsicht abzuändern; d.h. (a) man wählt eine transparente Polymerisatschicht, die mindestens etwa 80 % der Strahlungsenergie im Ivellenlängenbereich von 4 bis 40 ,um bei normaler Raumtemperatur durchläßt, und (b) ordnet die Polyesterfolie der Fensterscheibe zugewandt und die Schutzschicht dem Hauminneren zugewandt an. Als Resultat dieser Abänderung ansonsten herkömmlicher Sonnenschutzfolien sperren Fenstereinheiten nach der vorliegenden Erfindung nicht nur auf sehr wirkungsvolle Iveise von außen einfallende Wärme

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und blenciliclit at», ,Zusätzlich zeigen sie ein ausgezeichnetes Reflexionsvermögen für von innen auffallende Ifi-Jinergie und verbessern daher die Isolierfähigkeit der Penstereinheit in kaltem wetter. Die IK-durchlassige Polymerisatschicht, die größenordnungsmäßig 10 - 50 /Um dick sein sollte, um die !-,etallschicht ausreichend zu schützen und gleichzeitig Strahlungsenergie nur minimal zu absorbieren, besteht wünschenswerterweise aus einem Polymerisat aus honomeren, die im wesentlichen niedere Alkylenmonomere oder Acrylnitril sind; es können jedoch kleinere Anteil3 anderer l-jonomere mit den Alkylen- oder Acrylnibrilmonomeren mischpolymerisiert sein und kleine längen von aus solchen anderen !Monomeren gebildeten Polymerisaten können dem Polyalkylen oder Polyacrylnitril beigemischt werden, um deren Ilandhabungsfähigkeit, Verarbeitungsfahigkeit usw. zu verbessern.

l;enn Ιίν-Strahlen aus einem Uaum durch die Polymerisat-Schutzschicht laufen, werden sie zu etwa 85 bis 95 ^L/° von der Iuetallschicht durch die ijchutzsctiicht hindurch zurückgeworfen; ihr Heizwert vor den Raum bleibt daher erhalten, uie Polyesterfolie, die in den Sonnenschutzfolien des Standes der i'echnik dem Raum zugewandt angeordnet wurde, war zwar für Licht des sichtbaren Spektrums völlig durchlässig, übertrug aber nur etwa 50 ois 60 ^l,i< der Strahlen im Ιιϊ-Bereich des Spektrums; der Rest wurde adsorbiert. Ii¹Ur 100 Einheiten der auf die Innenfläche der Sonnenschutzfolien nach dem Stand der Technik gerichtete IR-Energie gelangten nicht mehr als etwa 25 bis 3u ,> (O,yo χ 0,;;5 χ 0,55)

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in den Raum zurück.

Die Erfindung wird zurückblickend sehr einfach und wünschenswert erscheinen. .Dennoch ist die Fachwelt auf dem Gebiet der Sonnenschutzfolien seit Jahrzehnten nicht in der Lage gewesen, sie zu erreichen, obgleich geeignete Polymerisatkunststoffe seit langem zur Verfügung standen.

Jiig. 1 ist eine Schnittdarstellung eines 'j^eils einer Art einer jj'enstereinheit mit der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist ein .schnitt eines Teils einer l^enstereinheit in

einer anderen Ausführung, die ebenfalls die vorliegende Erfindung enthält.

Die beiden ü'iguren der Zeichnung stellen Schnitte durch zwei unterschiedliche Arten von ±'^lenstereinheiten dar; d.h. die jj'ig. 1 zeigt eine JYenstereinheit derjenigen Art, bei der eine Sonnenschutz-Verbundfolie auf die Innenseite der Glas-i'ensterscheibe aufgeksslebt ist, während die !'ig. 2 ein Scanitt durch eine if'enstereinheit derjenigen Art ist, in der die Sonnenschutz Verbundfolie sich von der .Fensterscheibe beabstandet auf deren Innenseite befindet. Bei ü'enstereinheiten der letzteren Art kann beispielsweise die Sonnenschutzfolie entweder halbpermanent am !''eriiiterrahrnen oder auf einer itolle aufgerollt sein, so daß man sie nach wünsch herablassen oder auf ziehen kann. Bei

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Fenstereinheiten der in Fig. 2 gezeigten Art können so die Kanten der Sonnenschutzfolie in Schienen auf den Fensterkanten laufen, fest am Fensterrahmen festgelegt sein oder mit biegsamen Magneten in der Sollage festgehalten werden.

YJie zunächst die Fig. 1 zeigt, weist die Fenstereinheit 10 eine Sonnenschutz-Verbundfolie 20 auf, die auf die Innenfläche der Fensterscheibe 30 aus Glas aufgetragen ist. Die Sonnenschutzfolie 20 weist eine selbsttragende Polymerisatschicht 21 auf, auf deren einer Seite eine transparent-reflektierende ketallschicht 22 aufgebracht ist, bei der es sich um eine aufgedampfte Aluminium-, Silber-, Gold-, Kupfer- oder sonstige Schicht handeln kann, die Strahlungsenergie im Sonnenlicht- und IH-Bereich des Spektrums ausgezeichnet reflektiert, d.h. im Wellenlängenbereich von 0,3 bis 40 ,um. Es hat sich herausgestellt, daß diese Metallschicht einen Flächenwiderstand von weniger als 20 Ohm/Quadrat und vorzugsweise weniger als 10 Ohm/Quadrat aufweisen sollte, damit sie sowohl für sichtbares Licht ausreichend transparent ist als auch IR-Strahlen ausreichend reflektiert.

Da eine dünne Metallbeschichtung korrodiert, mechanisch abgetragen werden kann und auch beides, muß man sie mit einer dünnen Polymerisatschicht 24 schützen, die man durch Auspressen, Auftragen, Aufschichten oder vorzugsweise Aufkleben mit einer extrem dünnen Schicht eines Klebers 23 befestigen kann. Die Polymerisat schicht 24 wird nach sowohl ihrer Fähigkeit, die Me-

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tallschicht 22 zu schützen, als auch ihrer Transparenz für IR-ßtrahlen ausgewählt. Versuche haben ergeben, daß die Schicht 24-mindestens etwa 10 ,um dick sein sollte, um einen ausreichenden Abriebwiderstand zu erreichen-, wird die Schutzschicht aus einem Lösungsmittel aufgetragen, ist dies ein ziemlich typischer -..ert. Setzt man die Polymerisatschutzschicht in Form vorgeformtt'T folien ein, sieht man wünschenswerterweise ebenfalls Dicken von mindestens etwa 10 /um vor, um die Handhabung zu erleichtern; es können aber auch !Dicken bis 25 /um und mehr erfolgreich benutzt werden. Wen. einzusehen ist, ist die IE-übertragun^sfahikgeit der Schutzschicht 24 um so größer, je dünner sie ist. Entsprechend absorbiert auch die Kleberschicht 2J um so weniger IR-Energie, je dünner sie ist.

Die Sounenschutz-Verbundfolie 20 wird auf die Innenfläche der Scheibe 30 mittels einer Kleberschicht 26 aufgetragen, bei der es sich um einen Kleber handeln kann, wie er in der Technik der Sonnenschutzfolien heute üblich ist. Beispielsweise kann es sich bei der Klebersenicht 26 um die getrocknete Ablagerung aus einer wässrigen Lösung eines wasserlöslichen Kleiöbers handeln, die man entweder auf die Innenfläche der Fensterscheibe 30 unmittelbar vor dem Auftragen der Sonnenschutzfolie 2o aufbringt oder auf diese während der Herstellung aufträgt, trocknet und später mit Wasser aktiviert, bevor man sie auf die Fensterscheibe 30 aufbringt. Entsprechend kann es sich bei der Kleberschicht 26 um einen normalerweise klebrigen und druckempfindlichen Kleber oder um einen der sogenannten "Gling"-Vinylkleber handeln. Um

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die beeinbrlchbigung der Polymerisatschichten der Sonnenschutzfolie 2ü durch UV-Strahlung gering zu halten, sieht man wünschenswerterweise eine ein UV-Strahlen absorbierendes I-iittel enthaltende Schicht 25 zwischen der Polymerisatschicht 21 und der Kleberscbicht 26 Tor; alternativ kann man auch in die Polymerisatschicht 21 oder die Kleberschicht 26 eine UV-Licht absorbierende Substanz aufnehmen.

Im normalen jiinsatz fällt Sonnenstrahlung auf die Fläche 31 der .Fensterscheibe 30, tritt durch diese und dann durch die lileberschicht 26, die ggf. UV-absorbierende Schicht 25 und die Polymerisatschicht 21 hindurch. Ein wesentlicher Anteil der Sonnenstrahlung (einschließlich Btranlen aus dem sichtbaren und dem nahen IR-Bereich des Spektrums) wird dann von der l-ietallschicht 22 durch die Polymerisatschicht 21, ggf. die UV-Licht absorbierende Schicht 25, die Klebeschicht 26 und die Scheibe pO hindurch zurückgeworfen, so daß die Helligkeit, die Wärme und die Blendung in dem Kaum sinken, in uern die i'enstereinheit 10 montiert ist. Während die Elendung und die Wärmeübertragung in den Raum erheblich reduziert werden, gelangt durch die heballschicht, ggf. die Kleberschicht 23 und die Polymerisat-Schutzschicht 24 noch genug Licht in den Raum, daß dort normale Tätigkeiten ohne Beeinträchtigung vorgenommen werden können. Die Polymerisatschicht 21 absorbiert einen Teil der Sonnenenergie aus dem nahen IR-Bereich und wandelt sie in ..arme um oder strahlt bzw. leibeb sie durch die Scheibe 30 hindurch ab.

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jj'ällt die Temperatur auf der Außenseite der i'en st er einheit 10 wesentlich unter die im Jiauminnern vorliegende Temperatur ab, sind andere jSinflußfaktoren in Betracht zu ziehen. Sämtliche Gegenstände und Personen in einem Raum lassen sich als mit einer Oberflächentemperatur von etwa 300 ⁰K behaftet betrachten; sie wirken also als schwarze Strahler und geben Energie im IR-Spektrum mit Wellenlängen von ebwa 4 bis 40 /um ab. Infolge des Temperaturunterschieds zwischen den beiden Seiten der i'enstereinheit 10, besteht normalerweise die Tendenz eines vvärmeveriusts aus dem Raum infolge von Strahlung. Diese IR-lünergie wird nach außen abgestrahlt, da sie auf die Innenfläche 27 der jj'enstereinheit 10 fällt, von wo sie zunächst durch die !-■ol^merisatschutzscnicht 14, dann durch die transparent-reflektierende hetalischicht 22 geht und durch die Polymerisatschicht 24 in den icaum zurückgeworfen wird. JDa die IR-Strahlen die Schutzschicht 24 zweimal hindurchlaufen, entspricht der tatsächlich in den n.aum zurückgeworfene Anteil der Strahlungsenergie dem wuadrat des lii-Transniissionsrrods der Schicht 24.

Herkömmliche· Sonnenschutzolien werden so auf die Fenster aufgebracht, daß die folyesterfolie dem Raum zugewandt ist. Da i-olyester-polyiuerisate einen IR-Transmissionsgrad von etwa ü,i? bis 0,6 haben und die Metallschicht etwa 10 fr der lü-Strahlung absorbiert bzw. durchläßt, beträgt der in den Raum zurückkehrende :'Jnergieanteil bei herkömmlichen Sonnenschutzfolien nur ebwa 25 bis ^O ·,.■ der !.neugie, die auf die Innenfläche des j'encbers fällb. ver uesb wird von der rol^osberfolie absorbiert,

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in Wärme umgewandelt und nacheinander durch die hetallschicht, die Schutzschicht, die Kleberschicht und die Fensterscheibe geleitet, von wo sie an den Außenraum verlorengeht. Demgegenüber werden die Sonnenschutzfolien nach der vorliegenden Erfindung so angeordnet, daß die Polymerisat-Schutzschicht 27 den Raum zugewandt und die selbsttragende Polymerisatschicht 21 der fensterscheibe $0 zugewandt sind. Die Polymerisatschutzschichten nach der vorliegenden Erfindung sind so gewählt, daß ihre IR-i'ransmissionsgrade mindestens ÖO \Ό und vorzugsweise 90 jo oder mehr betragen. Auf diese l/eise werfen Sonnenschutzfolxen nach der vorliegenden Erfindung etwa 65 ^, 80 % oder mehr der aus dem Raum einfallenden IR-Energie in den Raum zurück.

Die Fig· 2 der Zeichnung zeigt eine etwas andere Anordnung einer Fenstereinheit. Die Fenstereinheit 40 weist die Fensterscheibe 30 und eine Sonnenschutz-Verbundfolie 50 auf, die auf der Innenseite der Fensterscheibe 30, aber von dieser beabstandet liegt. Die Folie 50 besteht aus einer selbsttragenden Polyesterfolie 51» auf deren einer Seite eine transparent-reflektierende Metallschicht 52 aufgebracht ist. Die Schutzschicht 53» <3-i© in diesem Beispiel als selbsttragende vorgeformte Polymerisatfolie gezeigt ist, ist mit dem Kleber 54 auf die Metallschicht 51 aufgebracht. Die Sonnenschutz-Verbundfolie 50 kann vorzugsweise UV-Licht absorbierende Mittel enthalten, wie sie bezüglich der Sonnenschutzfolie 20 erwähnt sind.

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Zwischen der Fensterscheibe 30 und der Sonnenschutz-Verbundfolie 50 befindet sich ein Luftraum 60. Die Sonnenenergie fällt auf die Fläche 31 der Scheibe 30 und tritt durch den Luftraum 60 zur Verbundfolie 30 hindurch, wobei sie durch den Raum 60 zur Verbundfolie 50 auf im ;vesentlichen die gleiche weise strahlt, wie oben zur Fig. 1 beschrieben wurde. Dabei wird der IR-Anteil (bzw. nahe IR-Anteil) des Sonnenlichts in der Polyesterfolie absorbiert, die sich dadurch erwärmt. Die Folie 51 überträgt dann einen !Peil der absorbierten Wärme auf die Luft im Zwischenraum 60 und einen ϊβϋ an den Raum durch Wärmeleitung über die Metallschicht 52, den Kleber 54 ^un<3- die Schutzschicht 53· Falls die Folie an ihrem Umfang nicht dicht abgeschlossen befestigt ist, entweicht weitere Sonnenenergie aus dem Zwischenraum 60 in den Raum und senkt den Wirkungsgrad der Einheit 40 im Sommer.

Die Fenstereinheit 40 spart im Winter auch aus einem anderen Grund mehr Energie als die Fenstereinheit 10. Fällt IR-Energie auf die Fläche 55 > wird selbst derjenige Anteil, der in der Schicht 53 zu Wärme wird, nicht so leicht an die Fensterscheibe 30 und von dort nach außen übertragen; vielmehr heizt er die Luft im Zwischenraum 60 auf. tfenn im VJinter die Blendung durch Außenlicht unbeachtlich ist, kann man sogar die Verbundfolie bei Sonnenlicht aus dem Wege nehmen und nur dann in die Solllage bringen, wenn keine Sonne scheint. Andererseits kann eine in der Fenstereinheit 40 enthaltende Sonnenschutzfolie visuelle Verzerrungen bewirken und ist anfälliger gegenüber Beschädigungen als bei der Anbringungsart der Fenstereinheit 10. -Schließlich

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ist, wie bereits erwähnt, die Fenstereinheit 40 im Sommer weniger wirkungsvoll als die iPenstereinheit 10, sofern man nicht die iTolienkanten ausreichend abdichtet.

In den folgenden Beispielen sind alle i'eile Gewichtsteile, sofern nicht anders angegeben.

Beispiel 1

Auf eine 25 /Um dicke Folie aus biaxial orientiertem Polyethylenterephthalat wurde Aluminium zu einem i'lächenwiderstand von etwa 9 Ohm/vuadrat aufgedampft, was bei einer \;ellenlange von 550 nm einen i'ransmissionsgrad von etwa 0,18 ergab. Der IH-iieflexionsgrad dieser Oberfläche wurde mit einem Spektrophotometer zu 0,85 gemessen» Der tlormal-Emissionsgrad ("normal emittance") ergab sich zu 0,12 (gemessen nach dem Prüfverfahren ASl¹Iu C445~61)„ Theoretisch sollte die Summe aus Reflexionsgrad und Emissionsgrad gleich 1,00 sein. Der Emissionsgrad wird jedoch für xiiesentlich zuverlässiger als der Reflexionsgrad gehalten, so daß der IR-Reflexionsgrad der Aluminiumschicht zu O₅88 angenommen werden kann» Die aluminierte Oberfläche wurde dann mit einer 3C_}5 /um dicken Schicht aus Polyäthylen mit einer Dichte von 0,918 und einem Schmelzindex von 5,0 bis 5₅9 g/10 min bei 190 °0 (erhältlich von der Fa. Union Carbide unter der Bezeichnung "DE¹D-JrK)O") durch Heißextrudieren beschichtet; danach wurden die Reflexions= und Emissionsgradmessungen wiederholt und ergaben Werte von 0,74 bzw. 0„24„ Eine extrudierte 30,5 ,um

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dicke Folie des gleichen Polyäthylens zeigte einen IR-Transmissionsgrad von 0,89. Die Reflexions- und Emissionsgradmessungen für eine herkömmliche Sonnenschutzfolie, bei der eine 12-25 /um dicke Schicht aus biaxial orientiertem Polyethylenterephthalat in der gleichen Arbeitslage wie das Polyäthylen in diesem Beispiel vorliegt, zeigte IR-Reflexions- und Emissionsgrade von 0,35 bzw. 0,65.

Beispiel 2

Auf die metallisierte Fläche einer weiteren Probe der aluminiumbeschichteten Polyesterfolie des Beispiels 1 wurde eine 2>oige hethyläthylketon-Lösung von ISo-Octylacrylat : du]t?ckempfindlichem Acrylsäurekleber (95 : 5) aufgetragen und das Lösungsmittel verdampft, um eine dünne, etwa 0,9 /um dicke Schicht eines

ρ Klebers mit einem Flächengewicht von 1,08 g/m zurückzulassen.

Eine 12,7 /um dicke koronabehandelte Folie aus biaxial orientiertem isotaktischem Polypropylen wurde dann auf die kleberbeschichtete Fläche mit zwei Andruckrollen bei Raumtemperatur aufgedrückt. Vor dem Auftragen hatte die Polypropylenfolie einen IR-Transmissionsgrad von 0,92 und der Normal-Emissionsgrad des Schichtgebildes erwies sich als 0,25.

Aufgrund der Angaben im Bericht "Residential Energy Consumption, Single Family Housing" der Regierung der V.St.A. wurde angenommen, daß ein typisches Einfamilien-Wohnhaus im Bereich von

ρ Baltimore, Maryland, V.St.A., eine Fensterfläche von 16,7 m.

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2 le verglaste Patiotüren mit einer Gesamtfläche von 3»7 m

ρ
hat; diese 20,4 m sind durchweg einfach verglast. Auf der Westseite des Hauses befindet sich eine Garage, während die Außenglasfläche auf den verbleibenden drei Seiten wie folgt

2 2

verteilt ist: Kordseite - 7»1 m ; Südseite - 8,3 m ; Ostseite -

2
5,0 ι , Vorhänge werden auf 70 % der Glasfläche benutzt, Abschattungselemente auf 20 %. Anhand einer rechnergestützten Untersuchung wurden die Energieeinsparungen bestimmt, die sich ergeben, wenn auf der Innenseite sämtlicher Glasflächen (1) die schutzbeschichtete Fläche einer herkömmlichen Sonnenschutzfolie und (2) die Oberfläche der Polyesterfolie in der Sonnenschutzfolie des Beispiels 2 aufgebracht wurde. Die Ergebnisse sind unten in der Tabelle I zusammengefaßt»

Klebt man die Sonnenschutzfolie des Beispiels 2 mit der Polypropylenseite auf die Innenfläche sämtlicher Glasflächen auf, ist die Leistungsfähigkeit im wesentlichen die gleiche wie bei herkömmlichen Sonnenschutzfolien, was auf eindringliche Weise die Bedeutung zeigt, eine IR-durchlässige Schicht dem Innenraum zugewandt vorzusehen.

Die erheblichen Einsparungen an Winterenergie infolge der Verwendung der vorliegenden Erfindung sind unmittelbar ersichtlich.

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Tabelle I

Energieeinsparungen "bei Sonnenschutzfolien

herk. Sonnenschutzfolie Sonnenschutzfolie n. Bsp.2

Erforder 1. Energieart

Kühlung Heizung

Lastver- äquiv. Energie- Lastverringerung einsparung ringerung (kWh) (kWh)

2344 400 kg Kohle 2344

141 19,7 liter Heiz- 2315 öl bzw. 20,0 TiP
Erdgas

äquiv. Energieeinsparung

400 kg Kohle

326 Liter Heizöl bzw. 330 nr Erdgas

Beispiel 3

Das Beispiel 2 wurde wiederholt, wobei jedoch der klebrige Acrylatkleber durch einen löslichen klebfreien Polyesterschichtkleber ersetzt wurde, der durch luischpolymerisieren von 48 Mol Terephthalsäure, 20 Mol Isophthalsäure, 32 Mol Sebazinsäure, 40 Mol Neopentylglycol und 60 Mol Ithylenglycol hergestellt worden war. Das Festlegen erfolgte durch Laminieren des Verbunds zwischen auf etwa 75 ⁰C erwärmten Druckrollen. Der Kormal-Eraissionsgrad der resultierenden Struktur ergab sich zu 0,25.

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Die Sonnenschutzfolie des Beispiels 3 wurde weiter bearbeitet, um sie auf eine Fensterscheibe auftragbar zu machen. Zunächst wurde auf die offenliegende Polyäthylenterephthalatfläche eine Lösung eines Polyesterharzes aufgetragen, die (bezüglich der Feststoffe), 7>5 Teile Benzophenon als UV-Absorber enthielt, und das Lösungsmittel abgedampft, um 5»^ g Feststoffe pro Quadratmeter zurückzulassen ο Der lösliche Polyester wurde durch Polymerisieren von 46 KoI Terephthalsäure, 42 Mol Isophthalsäure, 12 ixiol Sebazin-Azelainsäure, 60 Hol ilthylenglycol und 40 Mol Weopentylglycol hergestellt. Dann wurde eine Lösung von Iso-octylacrylat/Acrylamid-i'iischpolymerisat (95 · 5) aufgetragen und das Lösungsmittel abgedampft, um eine Schicht aus normalerweise klebrigem und druckempfindlichem Kleber mit einem Gewicht von 2,7 g/m zurückzulassen. Eine wässrige Lösung von Hethylcellulose wurde auf den druckempfindlichen Kleber aufgetragen und das V/asser abgedampft, um die Oberfläche klebfrei, aber wasseraktivierbar und damit auf eine Fensterscneibe auftragbar zu machen,, Bei der Analyse entsprechend der oben erwühnben rechnergestützten Untersuchung ergab sich die Leistung dieser Sormenschutzfolie als der des Beispiels 2 gleichwertig.

Beispiel

Das Beispiel 3 wurde wiederholt, aber mit einer 16,5 /Uta dicken Folie aus Polyacrylnitril mit einem Ifi-Transmissionsgrad von 0,88 anstelle des Polypropylen» Der liormal-Emissionsgrad des resultierenden Laminats betrug 0,30. Die Energieeinsparungen

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ergaben sich rechnerisch zu etwas weniger als denen der Folien der Beispiele 2 und 3·

Um den Affekt des Isolier- bzw. S-Werts der Sonnenschutzfolien zu demonstrieren, die sowohl eine transparent-reflektierende hetallschicht als auch eine Polymerisat-Sctiutzschicht unterschiedlicher 'Transparenz für IR-ütrahlen aufweisen, sei auf die Tabelle II verwiesen, die berechnete Werte enthält.

Wie ersichtlich, kann jede der üblichen !Kodifikationen für Sonnenschutzfolien auch in die Sonnenschutzfolien nach der vorliegenden Erfindung aufgenommen werden. Beispielsweise kann man den Transmissionsgrad für sichtbares Licht erhöhen, indem man eine Viertelwellenl innenbeschichtung eines Materials mit hohem Brechungsindex auf eine oder beide Seiten der metallisierten Schicht aufbringt. Weiterhin kann man gefärbte Schichten vorsehen, um bestimmte erwünschte visuelle Effekte zu erzeugen, usw. Obgleich der Abriebwiderstand der offenliegenden PoIyalkylen-Metallschutzschicht höher ist als der der offenliegenden Polyesterfolie in den Strukturen nach dem Stand der Technik, lassen sich auf die dem Innenraum zugewandten Seite unterschiedliche Beschichtungen aufbringen, um den Abriebwiderstand weiter zu erhöhen und eine .Reinigung zu erleichtern. Derartige Schichten müssen aber extrem dünn, aus einem an sich hochtransparenten Stoff gebildet oder beides sein.

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Tabelle II - Isolierwirkung der IR-Transmissionseigenschaften
von Polymerisat-Schutzfolien

IR-Transmissionsgrad der dem Innenraum zugewandten Seite _^____

Widerstand gegen Strahlungsübergang

C'R'-Wert)

(⁰C.h.m^z/kcal)

R-Wert (°Ch.ni?/kcal) i_m Vergleich z.d. besten Sonnenschutzfolien n.d. Stand der Technik

O
CO
QO
f\>

0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 (handelsübl., St.d.Technik) 0,60 0,70 0,80 (vorliegende Erfindung) 0,85 0,90 0,95 1.00 0,225 0,228 0,232 0,246 0,261 O₅295 0,332 0,406 0,533 0,636 0,828 1,189 2,255

0,201 0,304 0,496 0,857 1,923

Leerseite

Claims

Patentansprüche

f 1 .jFenstereinheit in der Außenwand eines Raumes mit einer Vielzahl von transparenten Schichten und mindestens (a) einer ersten transparenten Lage aus einer starren !fensterscheibe und (b) einer zweiten transparenten Sonnenschutzlage, die sich im ttaum befindet und ein biegsames einheitliches mehrschichtiges Folienmaterial aus einer transparent-reflektierenden Metallschicht auf einer transparenten Polymerisatfolie besteht, wobei die I-jetallschicht eine transparente Polymerisat-Schutzschicht trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Polymerisatschicht dem Rauminnern zugewandt angeordnet und aus Polymerisaten ausgewählt ist, die bei normaler Raumtemperatur mindestens etwa 80 % der IR-3trahlungsenergie im ./ellenlängenbereich von 4 bis 40 /Um durchlassen.
2. Eenstereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Polymerisntschicht eine Dicke von größenordnungsmäßig 10 bis 50 /um hat.

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3. I'enstereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisatschicht der zweiten Lage auf die Fensterscheibe aufgeklebt ist.
4. j;¹ ens t er einheit nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Iolynierisatschicht Polyethylen ist.
5. .Fenstereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die l-olyraerisatschicht Polypropylen ist.
6. i'enstereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisatschicht Polyacrylnitril ist.
7. Dünnes biegsames selbsttragendes transparentes reflektierendes Bogenniaterial zur Herstellung der zweiten Lage in der Penstereinheit nach einem der vorliegenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bogenmaterial zu einem Laminat kombiniert (a) eine biaxial orientierte selbsttragende biegsame transparente Polyäthylenterephthalatfolie mit einer ersten und einer zweiten Seite, (b) eine auf die erste Seite der Polyäthylenterephthalatfolie fest aufgetragene transparentreflektierende Metallschicht sowie (c) eine flexible transparente Polymerisatschicht aufweist, die mindestens etwa 80 % der IR-Strahlungsenergie im Wellenlängenbereich von 4 bis 40 ,um durchläßt.

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8. Bogenmaterial nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisatschicht eine vorgeformte Folie aus Polyäthylen, Polypropylen oder Polyacrylnitril und mit einer extrem dünnen Kleberschicht auf die Metallschicht aufgeklebt ist.
9. Bogenmaterial nach Anspruch 8_t dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisatfolie Polyäthylen ist.
10. Bogenmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisatfolie Polypropylen ist.
11. Bogenmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisatfolie Polyacrylnitril ist.
12. Bogenmaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine transparente Kleberschicht auf die zweite Seite der Polyäthylenterephthalatfolie aufgetragen ist.

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