DE2924833A1 - Waermereflexionsscheibe mit farbneutraler aussenansicht - Google Patents
Waermereflexionsscheibe mit farbneutraler aussenansichtInfo
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Description
BFG GLASSGROUP, 43, Rue Caumartin, F-75OO9 Paris
Wärmereflexionsscheibe mit farbneutraler Außenansicht
Die Erfindung betrifft eine Wärmereflexionsscheibe, insbesondere
wärmereflektierende Fensterscheibe, mit farbncutraler Außenansicht, mit einem transparenten
Schichtträger, einer darauf aufgebrachten Interferenzschicht aus dielektrischem Material mit einem
Brechungsindex > 2 und einer an der dem transparenten Schichtträger abgewandten Seite der Interferenzschicht
angeordneten wärmereflektierenden Goldschicht.
Insbesondere bei der Verglasung von Gebäuden werden in zunehmendem
Maße Fensterglasscheiben mit guten sonnenschutztechnischen Eigenschaften, d.h. möglichst niedriger
Transmission für die Gesamtstrahlung der Sonne, bei möglichst hoher Transmission für sichtbares Licht, benötigt,
welche in der Außenansicht farbneutral sind und dasselbe
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O lelrphon: (042M '7404-1
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COPY
B0EHMERT '&. BOEHMEIVT
visuelle Reflexionsvermögen wie aus Klarglas bestehende
Fenaterglasscheiben aufweisen· Sa gibt ee Fälle, in denen nur ein Teil der Räume eines Gebäudes mit wärmereflektierenden
Scheiben ausgerüstet werden soll (z.B. klimatisierte Räume für Computeranlagen), während alle anderen
Räume eine Verglasung aus normalem Fensterglas, also Klarglas, erhalten. In diesen Fällen ist es erwünscht, daß die
Wärmereflexionsscheiben in der Außenansicht dieselbe visuelle Reflexion wie Klarglas aufweisen, damit in der
Außenansicht eine harmonische Gesamtansicht des Gebäudes gewährleistet ist. Das gleiche gilt häufig auch für Gebäude,
die ganz mit solchen wärmereflektierenden Scheiben ausgerüstet werden, wenn diese sich nämlich harmonisch in
ihre Umgebung (z.B. enge Bebauung in einer Altstadt) einfügen sollen.
Als Beschichtung für wärmereflektierende Scheiben haben
sich insbesondere Goldschichten bewährt, weil sie chemisch sehr beständig sind und außerdem bei einer Lichtdurchlässigkeit
im Bereich von unterhalb etwa 50 % gute sonnenschutztechnische Eigenschaften aufweisen. Solche Goldschichten
sind allerdings in der Außenansicht stark getönt und daher für die genannten Anwendungszwecke ungeeignet. Durch eine
Reduzierung der Dicke der Goldschicht gelingt es zwar, bei derartigen beschichteten Scheiben ebenfalls eine farbneutrale
Außenansicht mit niedriger sichtbarer Reflexion zu erreichen, jedoch gehen bei den erforderlichen extrem
dünnen Schichten die sonnenschutztechnischen Eigenschaften weitgehend verloren.
In dieser Hinsicht bringt die Verwendung einer Wärmereflexionsscheibe
der gattungsgemäßen Art, bei der zwischen dem transparenten Schichtträger, in der Regel also einer
Silikatglasscheibe, und der Goldschicht eine Interferenzschicht aus einem dielektrischen Material mit einem Brechungsindex
> 2 angeordnet ist, eine Verbesserung mit sich
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- 2
ΟΟΡγ
BÖBHMERT& BOEHMBRr.
weil sich nämlich durch dieses Zweischichtsystem aus Interferenzschicht
und Goldschicht der Bereich farbneutraler, niedriger visueller Reflexion geringfügig zu dickeren
Goldschichten mit besserer Sonnenschutzwirkung ausdehnen · läßt, allerdings nicht in dem für die meisten Anwendungszwecke erforderlichen Maße. So erreicht man (bei Betrachtung
der Scheibe von der Glasseite, beim Einbau der Fensterscheibe also der Außenansicht entsprechend) noch gerade
eine farbneutrale visuelle Reflexion, wenn die Goldschicht eine Dicke von 70 8 aufweist.
Für eine solche Wärmereflexionsscheibe aus Klarglas mit
70 8 dicker Goldschicht und zwischen Glasträger und Goldschicht angeordneter hochbrechender Interferenzschicht
aus Zinksulfid ergeben sich folgende technische Daten:
Transmission für Sonnenstrahlung = 55 % Reflexion für Sonnenstrahlung
(gemessen von der Glasseite) = 13 %
Lichtdurchlässigkeit (bezogen auf die Hellempfindlichkeit des
menschlichen Auges) = 66,3 %
visuelle Reflexion
(gemessen von der Glasseite) = 8,2 %
Der letztgenannte Wert entspricht vollkommen dem visuellen Reflexionsgrad einer Klarglas-Einfachscheibe von 8 %.
Für viele Anwendungszwecke ist es nun aber erforderlich,
die Transmissionswerte für Sonnenstrahlung derartiger Wärmereflexionsscheiben weiter herabzusetzen. In den meisen
Fällen werden für einen wirksamen Sonnenschutz Transmissionswerte von weniger als 50 % verlangt. Wird hierzu
die Dicke der Goldschicht bei der gattungsgemäßen Wärmereflexionsscheibe
weiter erhöht, so ist es nicht mehr möglich, eine farbneutrale Außenansicht zu erhalten. Dies
gelingt auch nicht durch eine zusätzliche Veränderung in
030065/0044
COPY
BOEHMERT& BOEHOTBRT.
der Dicke der Interferenzschicht. In dem interessierenden
Schichtdickenbereich der Interferenzschicht ändert sich nämlich mit zunehmender Dicke der Interferenzschicht
der Farbeindruck von rötlich-violett zu blaßgrün, ohne daß im Ubergangsbereich zwischen diesen Farbtönen noch ein
farbneutraler Bereich aufträte.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Wärmereflexionsscheibe
der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzubilden, daß sich unter Vergrößerung der Dicke der
Goldschicht eine Transmission für Sonnenstrahlung im Bereich unterhalb etwa 50 % unter Beibehaltung einer farbneutralen
Außenansicht ergibt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
die Dicke der Goldschicht zwischen 70 und 105 A* beträgt;
und daß auf der der Interferenzschicht abgewandten Seite der Goldschicht eine Neutralisationsschicht aus
Chrom, Eisen, Nickel, Titan, Legierungen dieser Metalle oder aus einer Legierung der Metalle Chrom, Aluminium
und Eisen angeordnet ist.
Eine besonders bevorzugte Ausfuhrungaform der Erfindung
sieht vor, daß die Neutralisationsschicht aus einer Chrom-Nickel-Legierung mit einer Zusammensetzung von
20 Gew.-% Chrom und 80 Gew.-% Nickel besteht. Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich
aus den Unteransprüchen, wobei es sich insbesondere
bewährt hat, mindestens die Neutralisationsschicht, vorzugsweise aber sämtliche auf dem transparenten Schichtträger
angeordneten Schichten durch. Vakuumbedampfung
herzustellen. Auch ist es von Vorteil, zwischen dem transparenten Schichtträger und der in diesem Fall aus Zinksulfid
bestehenden Interferenzschicht eine dielektrische, für sichtbares Licht im wesentlichen absorptionsfreie,
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COPY
•I
als Haftschicht wirkende Zwischenschicht aus einem Material anzuordnen, dessen Brechungsindex im wesentlichen
demjenigen des transparenten Schichtträgers entspricht, wie sie beispielsweise aus der DE-AS 22 03
bekannt ist.
Bei der erfindungsgemäßen Wärmereflexionsscheibe ist
also auf der der Interferenzschicht abgewandten Seite der Goldschicht eine Neutralisationsschicht angebracht,
die vorzugsweise aus den Metallen Nickel, Chrom, Eisen oder Titan besteht, wobei sich auch Legierungen dieser
Metalle sowie Legierungen aus Chrom, Eisen und Aluminium als geeignet erwiesen haben. Besonders vorteilhaft
sind jedoch Legierungen aus Chrom und Nickel, wie sie beispielsweise in der DE-PS 20 29 181 als
Material für die dort beschriebene Absorptionsschicht genannt sind.
Durch die crfindungsgemäß vorgesehene Neutralisationsschicht
gelingt es, in dem Schichtsystem hochbrechende Interferenzschicht-Goldschicht für Goldschichtdicken von mehr als 70 R
bei Betrachtung von der Glasseite her eine vollkommen farbnautrale
visuelle Reflexion zu erreichen (die Wärmereflexionsscheibe wird natürlich bei Verwendung als Fensterscheibe
so eingebaut, daß der transparente Schichtträger an dar Gebäudeaußenseite angeordnet ist, das Beschichtungssystem
also zum Innenraum hin weist), wobei auch die Höhe der Reflexion wieder recht gut dem einer Klarglas-Einfachscheibe
entspricht. Der Bereich der Goldschichtdicken, in dem dieser"Farbneutralitätseffekt" auftritt, ist allerdings
auf Goldschichtdicken bis etwa 105 8 begrenzt. Bei größeren Goldschichtdicken gelingt es nicht mehr, durch
die zusätzliche Neutralisationsschicht - auch nicht bei geänderter Anpassung der Interferenzschichtdicke - Farbneutralität
zu erreichen.
0300565/0CU4
ORIGINAL INSPECTED COPY
BOEi ÜV1ERV& ΒΌΕΗΜΙΪΙίΓ.
■9
Von besonderem Vorteil ist es, daß· die Farbneutralität bei
de.r erfindungsgemäßen Wärmereflexionsscheibe unter gleichzeitiger
Vergrößerung der Goldschichtdicke erreicht wird. Eine derartige Erhöhung der Goldschichtdicke ist aus
zwei Gründen vorteilhaft: Einmal ergibt sich wegen der selektiven Filtereigenschaften der Goldschicht (hohe Transmission
im sichtbaren Spektralbereich gegenüber niedriger Transmission und hoher Reflexion im nahen Infraroten) ein
günstigeres Verhältnis Lichtdurchlässigkeit/Transmission für die Gesamtstrahlung der Sonne. Hinzu kommt, daß auch
der von der Scheibe absorbierte Anteil und die damit verbundene Erwärmung der Scheibe in Grenze» gehalten werden
gegenüber einer Lösung, bei der z.B. ausschließlich durch Verwendung von absorbierendem Glas oder Absorptionsschichten allein die Transmission für Sonnenstrahlung
erniedrigt wird. Außerdem erhöht sich im Bereich der Temperaturstrahlung, d.h. für Wellenlängen>4 pm, durch
die Erhöhung der Goldschichtdicke das Infrarotreflexionsvermögen auf der Seite des Beschichtungssystems. Hierdurch
wird der Strahlungsaustausch der Scheibe mit dem Innenraum bzw. einer zweiten, auf der dem Innenraum zugewandten
Seite der erfindungsgemäßen Wärmereflexionsscheibe angeordneten
Klarglasscheibe (Ausbildung zur Isolierglasscheibe) weiter erniedrigt, woraus eine Verbesserung des Wärmedämmwertes (k-Wert) resultiert.
Daß es im Bereich von Goldschichtdicken von 70 8 bis 105
R gelingt, durch die erfindungsgemäß vorgesehene Neutralisationsschicht
wieder Farbneutralität zu erreichen, ist ein überraschendes Ergebnis, da die als Neutralisationsschicht vorgesehenen Metall- bzw. Metallegierungsschichten
im sichtbaren Spektralbereich eine praktisch wellenlängenunabhängige Absorption aufweisen, d.h. also, die hindurchgehende
Strahlung gleichmäßig schwächen. Überraschend ist ferner, daß für den"Farbneutralitätseffekt" bereits sehr
kleine Schichtdicken im Bereich von 10 A* ausreichen. Bei
030065/0044.
diesen Schichtdicken liegen die .Abisorptionswerte dieser
Schichten noch im Bereich von etwa 10%, so daß durch sie die Transmission des Gesamtschichtsystems und damit dessen
Lichtdurchlässigkeit nicht in unerwünschter Weise erniedrigt werden. ;
Der synergistische Effekt, der erfindungsgemäß durch die
Kombination der in der beanspruchten Art aufgebauten Neutralisationsschicht
mit der in ihrer Dicke vergrößerten Goldschicht erreicht wird,;ließ sich für.den Fachmann nicht
voraussehen. So ist aus der DE-PS 20 29 181 zwar die Verwendung einer zwischen der Glasscheibe und beispielsweise
einer wärmereflektierenden Goldschicht angeordneten Absorptionsschicht
aus einem Material bekannt, welches demjenigen der erfindungsgemäß vorgesehenen Neutralisationsschicht
entspricht, jedoch enthält diese Druckschrift keinen Hinweis auf die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Neutralisationsschicht
in Kombination mit einer auf der gegenüberliegenden Seite der wärmereflektierenden Goldschicht angeordneten
Interferenzschicht, insbesondere Zinksulfidschicht. Die US-PS 34 76 594 beschreibt ein Schichtsystem,
bei welchem auf einem transparenten Schichtträger, nämlich einer Glasscheibe, aufeinanderfolgend eine Nickelschicht
und eine Goldschicht angeordnet sind, jedoch entspricht dieser Schichtaufbau gerade nicht dem erfindungsgemäß
vorgeschlagenen, bei dem an der der Glasscheibe abgewandten Außenseite eines aus einer Interferenzschicht und einer
Goldschicht bestehenden Zweischichtsystems eine Neutralisationsschicht aus beispielsweise einer Chrom-Nickel-Legierung
angeordnet ist. Bei der DE-AS 19 11 036 handelt es sich um die Verwendung von Metall-, Halbmetall- oder
Metallegierungsschichten in Verbindung mit einem Interferenzsystem, bei dem beispielsweise eine Goldschicht
beidseitig in Interferenzschichten eingebettet ist, wodurch von der erfindungsgemäßen Wärmereflexionsscheibe
vollkommen abweichende Verhältnisse vorliegen. Die ZA-PS
030065/0044
76-03-269 schließlich betrifft die Einstellung eines
Rosatones bei Verwendung von Kupfer als wärmereflektierende Metallschicht durch Beschichtung derselben mit einer
zusätzlichen Metall- oder Metallegierungsschicht aus einem Material, wie'es der !erfindungsgemäßen Neutralisationsschicht
entspricht. Ein Hinweis darauf, daß es gelingen würde, durch Verwendung einer beim erfindungsgemäßen
System angeordneten Neutralisationsschicht in Kombination mit einer Goldschicht einen synergistischen Effekt
in der beschriebenen Weise zu erzielen, ließ sich dieser Druckschrift nicht entnehmen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert.
Die aus einer einzigen Figur bestehende schematische Zeichnung zeigt dabei ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Wärmereflexionsscheibe im Schnitt.
Wie die Zeichnung erkennen'läßt, ist auf einem transparenten
Schichtträger 10, nämlich einer Klarglasscheibe, eine Interferenzschicht 12, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
aus Zinksulfid besteht, angeordnet. Hieran schließen eine wärmereflektierende Goldschicht 14 sowie
schließlich eine Neutralisationsschicht 16 aus einer Chrom-Nickel-Legierung mit einer Zusammensetzung von 80 % Nickel
und 20 % Chrom an.
Die Herstellung der in der Zeichnung wiedergegebenen Scheibe erfolgte in der Weise, daß auf eine Klarglasscheibe
von 4 mm Dicke in einer Hochvakuum-Bedampfungsanlage
bei einem Druck von 5 χ 10*" Torr zunächst die Zinksulfid-Interferenzschicht
12 aufgedampft wurde. Anschließend wurden nacheinander die Goldschicht 14 mit einer Dicke von 9 3
A und die Neutralisationsschicht 16 mit einer Dicke von 13 A aufgedampft. Die so hergestellte wärmereflektierende
Scheibe hat folgende Eigenschaften:
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4A BOEHMGRT*.
Transmission für Sonnenstrahlung = 44 %
Reflexion für Sonnenstrahlung = 18 % (gemessen von der Glasseite)
Lichtdurchlässigkeit (bezogen auf die Hellempfindlichkeit des
menschlichen Auges) = 57 %
visuelle Reflexion (gemessen
von der Glasseite) = 8/7 %
Bei Betrachtung von der Glasseite ist die Scheibe farbneu-
.und_entspricht in ihrir optiiohen Wirkung=p3faHtii6h
vollkommen einer unbeschichteten Klarglas-EinrächScheibe
Ein Vergleich der technischen .Werte der vorstehend beschriebenen
Wärmereflexionsscheibe mit denen einer entsprechenden farbneutralen Scheibe mit Interferenzschicht und einer 70
A1 dicken Goldschicht zeigt, daß durch die Verwendung der
dickeren Goldschicht bei der erfindungsgemäßen Scheibe die Selektivität, d.h. das Verhältnis Lichtdurchlässigkeit/Transmission
für Sonnenstrahlung, beträchtlich verbessert wird. Hier ergibt sich eine Verbesserung von
—g-E— = 1,21 auf -j-r =1,30. Hinzu kommt, daß auch die
Reflexion für Sonnenstrahlung von 13 % auf 18 % ansteigt. Dies bedeutet gegenüber anderen Lösungen, bei denen die
Reduzierung der Transmission für Sonnenstrahlung auf Werte <£5o % ausschließlich durch Absorption erreicht wird, daß
sich auf eine solche Scheibe der erfindungsgemäßen Art bei Sonnenstrahlung weniger stark erwärmt. Das Bruchrisiko
durch Hitzesprüncre ist dementsprechend geringer. Ein weiterer Vorteil der Verwendung der dickeren Goldschicht besteht
darin, daß wegen der höheren Reflexion der dickeren Goldschicht im Bereich der Temperaturstrahlung (Wellenlängengebiet
>·4 um) auch der Strahlungsaustausch der beschichteten
Seite zum Innenraum bzw. zu einer weiteren innen angeordneten zweiten Glasscheibe erheblich reduziert und damit der
Wärmedämmwert (k-Wert) erheblich verbessert wird. So erniedrigt sich das effektive Emissionsvermögen senkrecht
030065/00A4
B0EtfMERT*& BOEHMBRT. .
zur Oberfläche von 0,18 bei 70 8 Goldschichtdicke auf
etwa 0,11 bei dem oben beschriebenen Schichtbeispiel.
Die in der.vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung
und in den nachfolgenden Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen
Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
030065/0044
- 10 -
ORIGINALINSPECTED
BOUfWIERT. &.ΒΟΕΗΜΪ&Τ
Akte:" D 1678
BEZUG3ZSICHENLI3TS
(LIST OF RSFERENCE NUMERALS)
1 | - | ■. | 1 |
O | 2 | ||
5 | transparorrt-p'r RrM rht1-rägp>r- (SiU katglassnhPH bpl | ||
4 | 4 | ||
5 | Interferenzschicht | 5 | |
6 | 6 | ||
7 | poldsqhi cht | 7 | |
8 | 8 | ||
9 | fieutrai i Rat i nnssrhi nht | 9 | |
10 | 10 | ||
11 | 11 | ||
12 | 12 | ||
15 | 15 | ||
14 | 14 | ||
15 | 15 | ||
16 | 16 | ||
17 | 17 | ||
18 | 18 | ||
19 | 19 | ||
20 | 20 | ||
21 | 21 | ||
2? | 22 | ||
2? | 25 | ||
24 | 24 | ||
25 | 25 | ||
rfi | 26 | ||
2? | 27 | ||
n8 | 28 | ||
29 | 29 | ||
30 | 50 | ||
030065/0044
Claims (17)
1. Wärmereflexionsscheibe, insbesondere wärmereflektierende
Fensterscheibe, mit farbneutraler Außenansicht, mit einem transparenten Schichtträger, einer darauf aufgebrachten
Interferenzschicht aus dielektrischem Material mit einem Brechungsindex>2 und einer an der dem transparenten Schichtträger
abgewandten Seite der Interferenzschicht angeordneten wärmereflektierenden Goldschicht, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dicke der Goldschicht (14) zwischen 70 und 105 A
beträgt; und daß· auf der der Interferenzschicht (12) abgewandten Seite der Goldschicht (14) eine Neutralisationsschicht aus Chrom, Eisen, Nickel, Titan, Legierungen dieser
Metalle oder aus einer Legierung der Metalle, Chrom, Aluminium und Eisen angeordnet ist. *
2. Wärmereflexionsscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Neutralisationsschicht (16) aus einer Chrom-Nickel-Legierung mit einer Zusammensetzung von
20 Gew.-% Chrom und 80 Gew.-% Nickel besteht.
3. Wärmereflexionsscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Neutralisationsschicht (16)
mindestens 8 Λ1 beträgt.
030065/0044
copy Ί
4. Wärmereflexionsscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dicke der Neutralisationsschicht (16) weniger als 60 A beträgt.
5. Wärmereflexionsscheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Dicke der Neutralisationsschicht (16) etwa 13 S beträgt.
6. Wärmereflexionsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Goldschicht (12)
etwa 93 % beträgt.
7. Wärmereflexionsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Interferenzschicht (12)
aus Zinksulfid besteht.
8. Wärmereflexionsscheibe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem transparenten Schichtträger (10) und der Zinksulfid-Interferenzschicht (12) eine dielektrische,
für sichtbares Licht im wesentlichen absorptionsfreie Zwischenschicht aus einem Material angeordnet ist, dessen
Brechungsindex im wesentlichen demjenigen des transparenten Schichtträgers entspricht.
9. Wärmereflexionsscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenschicht aus einem Metalloxid oder einem Metallmischoxid besteht.
10. Wärmereflexionsscheibe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenschicht aus Siliziumoxid besteht.
11. Wärmereflexionsscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenschicht aus Glas besteht.
Ö3ÖU0&5-/OCU4
oopy
12. Wärmereflexionsscheibe nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Zwischenschicht
wesentlich kleiner ist als die Wellenlänge des sichtbaren Lichtes.
13. Wärmereflexionsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Schichtträger (10) aus Silikatglas besteht.
14. Wärmereflexionsscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens die Neutralisationsschicht (16) durch Vakuumbedampfung hergestellt ist.
15. Wärmereflexionsscheibe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß sämtliche auf dem transparenten Schichtträger (10) angeordneten Schichten (12, 14, 16) durch Vakuumbedampfung
hergestellt sind.
16. Isolierglasscheibe, mit mehreren mit gegenseitigem Abstand angeordneten Glasscheiben, dadurch gekennzeichnet,
daß die nach dem Einbau an der Gebäudeaußenseite oder dergleichen anzuordnende Einzelscheibe eine Wärmereflexionsscheibe
nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ist.
17. Verbundglasscheibe, mit mehreren durch Verbundfolien miteinander verklebten Einzelscheiben, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine Einzelscheibe eine Uärmereflexionsscheibe
nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ist.
030065/0044
copy % 9J
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