DE69732587T2

DE69732587T2 - Fahrzeugverglasung

Info

Publication number: DE69732587T2
Application number: DE69732587T
Authority: DE
Inventors: Mark Robert Chorley Frost
Original assignee: Pilkington Automotive Ltd
Current assignee: Pilkington Automotive Ltd
Priority date: 1996-06-11
Filing date: 1997-06-02
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2017-06-03
Also published as: CZ178397A3; PL320449A1; DE69732587D1; EP0812678A2; EP0812678B1; GB9612159D0; BR9703533A; EP0812678A3; PL183131B1

Description

Diese Erfindung betrifft Fahrzeugverglasungen und insbesondere laminierte Verglasungen für Motorfahrzeuge.
Es ist bekannt, die Zufuhr von Sonnewärme durch Fahrzeugfenster durch den Einschluss von Eisen in das Glas zu vermindern, um eine „Solarkontroll"-Verglasung zu ergeben. Diese Verwendung von Eisen vermindert aber nicht nur die Zufuhr von Sonnenwärme, wodurch die Überhitzung des Passagier-Innenraums in der Sonne vermindert wird, sondern verleiht dem Glas auch eine grüne Tönung und reduziert die Durchlässigkeit für sichtbares Licht.
Solarkontroll-Verglasungen sind in Motorfahrzeugen seit vielen Jahren verwendet worden. Monolithische gehärtete Seiten- und Hinterverglasungen sind in Dicken von 4 mm und 5 mm produziert worden, wobei diese geeignete Mengen an Eisen beinhalten, um die gewünschten Eigenschaften zu ergeben. Da Frontseitenverglasungen nach europäischem Recht eine mindestens 70%ige Durchlässigkeit für sichtbares Licht aufweisen müssen, war die Menge an Eisen, die eingebaut werden konnte (und damit der Solarkontrolleffekt), begrenzt. Es ist in jüngerer Zeit vorgeschlagen worden, Solarkontrollverglasungen in 3 mm-Glas zur Verwendung als Frontseitenfenster herzustellen, und es wurden entsprechende Glaszusammensetzungen vorgestellt (die in Übereinstimmung mit dem Lambert-Beerschen Gesetz geeignet modifiziert wurden, um die Durchlässigkeitseigenschaften zu ergeben, die zuvor für 4 mm- und 5 mm-Gläser bekannt waren).
Wir haben nun festgestellt, dass derartige Zusammensetzungen, die allgemein eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht im Bereich von 70 bis 74% bei 3 mm Dicke aufweisen, auch ohne eine Modifika tion verwendet werden können, und zwar in der Form dünnerer Scheiben, die auf klare Glasscheiben geschichtet werden, um laminierte Verglasungen zu erzeugen, die den europäischen Erfordernissen der Lichtdurchlässigkeit für Windschutzscheiben genügen, d.h. eine mindestens 75%ige Durchlässigkeit für sichtbares Licht besitzen. Somit können laminierte Fahrzeugfenster normaler Dicke mit guten Solarkontrolleigenschaften hergestellt werden, die den europäischen Standards für Fahrzeugverglasungen entsprechen, jedoch ohne die Notwendigkeit, eine zusätzliche, spezielle Glaszusammensetzung für diesen Zweck herzustellen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine laminierte Fahrzeugverglasung bereitgestellt, die eine erste Glasscheibe und eine zweite Glasscheibe, die durch eine dazwischen liegende Zwischenschicht zusammenlaminiert sind, aufweist, wobei die erste Glasscheibe aus einer Zusammensetzung ist, die Eisen enthält und bei einer Dicke von 3 mm eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht im Bereich von 70 bis 74% aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verglasung eine Fahrzeugwindschutzscheibe ist, die erste Glasscheibe mit einer Dicke von weniger als 3 mm bereitgestellt wird und die zweite Glasscheibe aus klarem Glas ist, wodurch die Verglasung eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht von wenigstens 75% aufweist.
Die erste Scheibe besitzt bevorzugt eine Dicke im Bereich von 2,1 ± 0,2 mm.
Der Ausdruck „Durchlässigkeit für sichtbares Licht", der in der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet wird, bezieht sich auf die Durchlässigkeit bei dem CIE Illuminant A bei 1931 2°, gemessen über den Wellenlängenbereich 380–780 nm und integriert aus Messungen in 10-nm-Intervallen in Übereinstimmung mit ASTM E308-90. Der Ausdruck „direkte solare Wärmedurchläs sigkeit" (DSHT) bezieht sich auf den Anteil der einfallenden Sonnenenergie, der direkt durch das Glas hindurch gelassen wird und verwendet eine Reihe von Gewichtungsfaktoren entsprechend der Luftmasse 2 „direkt", präzisiert in der ISO 9050, welche die Energieverteilung von durchschnittlichem Sonnenlicht zwischen 350 und 2100 nm in 50-nm-Intervallen darstellt.
Der Ausdruck „Ultraviolett-Durchlässigkeit" (UV) bezieht sich auf den Anteil der einfallenden Sonnenenergie, der durch das Glas hindurch gelassen wird, berechnet durch rechtwinklige Integration unter Verwendung der Gewichtungsfaktoren, die von Parry Moon 1940 über den Spektralbereich 300 bis 400 nm in 10-nm-Intervallen definiert wurden.
Die Erfindung wird im Folgenden weiter erklärt und durch die begleitende schematische Zeichnung illustriert, die beispielhaft einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform zeigt.
Bezugnehmend auf die Zeichnung, umfasst eine laminierte Fahrzeugwindschutzscheibe, allgemein mit 1 bezeichnet, eine gebogene äußere Scheibe 2 aus Eisen enthaltendem Solarkontrollglas und eine dazu passende innere Scheibe 3 aus klarem Glas, die mit der äußeren Scheibe durch eine Kunststoffzwischenschicht 4, z.B. aus Polyvinylbutyral, verbunden ist.
Das Solarkontrollglas wird normalerweise einen Gesamteisengehalt (berechnet als Eisen(III)oxid) von wenigstens 0,95 Gewichts-% aufweisen, mit einem Verhältnis von Eisen(II) zum Gesamt-Eisen im Bereich von 0,22 bis 0,32, um die erforderliche Lichtdurchlässigkeit und die günstigen Solarkontrolleigenschaften bei einer Dicke von 3 mm bereitzustellen. Bezugnahmen auf das Verhältnis von Eisen(II) zum Gesamt-Eisen in der vorliegenden Beschreibung und den An sprüchen sind Bezugnahmen auf optisch bestimmte und durch die folgende Formel ermittelte Verhältnisse, wobei bei dieser Formel T_1000nm die prozentuale Durchlässigkeit von Strahlung der Wellenlänge 1000 nm durch eine Glasprobe der Dicke L mm ist, und Fe₂O₃ den Gesamteisengehalt des Glases (berechnet als Eisen(III)oxid) in Gewichtsprozent darstellt.
Der resultierende Wert stellt den Anteil des Eisengehalts dar, der in Form des Eisen(II)-Zustandes (gegenüber dem Eisen(III)-Zustand) vorliegt.
Typische Glaszusammensetzungen zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung umfassen 0,95% bis 1,2% Gesamteisen (berechnet als Eisen(III)oxid), bevorzugt 1,0 bis 1,15%, z.B.:
(alle Angaben in Gewichts-%)
Die innere Scheibe aus klarem Floatglas (die üblicherweise kleine Mengen, z.B. 0,1%, an Eisen als Verunreinigung enthält und bei einer Dicke von 2 mm eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht von 89% oder mehr besitzt) wird normalerweise eine Dicke im Bereich von 1,5 bis 2,5 mm besitzen, bevorzugt von 1,8 bis 2,3 mm.
Beispiele
Ein 3,0 mm starkes, Eisen enthaltendes Solarkontrollglas, hergestellt zur Verwendung in Seiten- und Heckfenstern, besaß eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht von 71,6%, eine direkte Sonnenwärme-Durchlässigkeit von 45,2%, eine Ultraviolett-Durchlässigkeit von 38,0% und die folgende Zusammensetzung in Gewichtsanteilen:
Titan, Zirkonium, Arsen und Chlor kommen als Verunreinigungen in den Chargen vor. SO₃ entsteht aus Natriumsulfat, das als Raffinierungsmittel in der Charge enthalten ist. Die geringe Menge an vorliegendem Cobalt ist das Ergebnis der Einbeziehung eines Farbmodifikationsmittels.
Dieselbe Glaszusammensetzung wurde mit einer Dicke von 2,1 mm hergestellt, und eine Scheibe des 2,1 mm Solarkontrollglases wurde passend für eine Windschutzscheibe zurechtgeschnitten, zusammen mit einer dazu passenden Scheibe aus 2,1 mm starkem klarem Floatglas in einem Ofen als Paar zurechtgebogen, wobei sich das Solarkontrollglas unterhalb des klaren Glases befindet und zur Ver wendung als äußere Scheibe des Schichtkörpers vorgesehen ist. Nach dem Biegen wurden die Scheiben mittels einer 0,76 mm dicken Zwischenschicht aus Polyvinylbutyral zusammen geschichtet. Der resultierende Schichtkörper besaß eine Lichtdurchlässigkeit von 76,1% und eine direkte solare Wärmedurchlässigkeit (DSHT) von 51,2%.
Die optischen Eigenschaften der entsprechenden Schichtkörper, hergestellt unter Verwendung von klaren inneren Floatglasscheiben der Dicke 1,5 mm bzw. 2,5 mm wurden wie folgt berechnet:
Es wird somit ersichtlich, dass es möglich ist, durch Verwendung einer Solarkontrollscheibe und einer klaren Scheibe die Dicke des Fensters zu verändern (durch Änderung der Dicke der klaren Scheibe) und damit deren Gewicht, ohne dabei die Lichtdurchlässigkeit oder die Solarkontrolleigenschaften signifikant zu verändern.
Die Steigerung des Eisengehaltes in dem Solarkontrollglas (unter Beibehaltung des Anteils an Eisen, das in der Eisen(II)-Form vorliegt, d.h. bei konstantem Verhältnis von Eisen(II) zu Gesamteisen) auf 1,21% wird die Lichtdurchlässigkeit der 3 mm-Scheibe auf etwa 70,0% herabsetzen, während eine Verminderung des Eisengehalts (unter Konstanthaltung des in der Eisen(II)-Form vorliegenden Eisenanteils) auf 1.04% die Lichtdurchlässigkeit der 3 mm-Scheibe auf etwa 74,0% erhöhen wird.
Die Lichtdurchlässigkeit und die direkte Sonnenwärmedurchlässigkeit bei laminierten Windschutzscheiben, die äußere Scheiben von 1,9 mm bzw. 2,3 mm einer jeden der obigen Zusammensetzungen mit 2,1 mm dicken, klaren, inneren Floatglasscheiben kombinieren, sind in der folgenden Tabelle dargestellt:
Die vierte Kombination besitzt eine zu geringe Lichtdurchlässigkeit zur Verwendung als Windschutzscheibe in Übereinstimmung mit der europäischen Gesetzgebung, jedoch wird eine Verminderung der Dicke der Solarkontrollscheibe auf weniger als etwa 2,1 mm die Durchlässigkeit für sichtbares Licht auf das Niveau der erforderlichen 75% erhöhen.
Es ist damit erkennbar, dass die Verwendung der vorliegenden Erfindung die Herstellung laminierter Fahrzeugverglasungen erlaubt, die eine Lichtdurchlässigkeit, entsprechend den EU-rechtlichen Erfordernissen (eine Lichtdurchlässigkeit von wenigstens 75%) besitzen und dabei jedoch eine relativ geringe Wärmedurchlässigkeit aufweisen, indem eine bekannte Glaszusammensetzung, die für andere Zwecke eingesetzt wird, verwendet, und so die Notwendigkeit umgangen wird, hierfür eine spezielle Glaszusammensetzung zu schmelzen.
Es ist bevorzugt, die Eisen enthaltende Solarkontrollglasscheibe als äußere Scheibe des Schichtkörpers zu verwenden, wobei die klare Glasscheibe als innere Scheibe dient. Dies hat nicht nur Vorteile gegenüber der umgekehrten Anordnung (klares Floatglas außen, Eisen enthaltendes Solarkontrollglas innen), es bietet signifikante Vorteile gegenüber der üblichen Verwendung von Solarkontrollglas (ungeachtet eines geringeren Eisengehalts) sowohl für Innen als auch für Außen.
Durch Konzentrieren des Eisens (das durch Absorbieren der Wärme im Glas wirkt) in der äußeren Scheibe, wird die Wärmeabsorption des Schichtkörpers bei Benutzung auf die äußere Scheibe auf der Außenseite des laminierten Fensters konzentriert, wenn der Schichtkörper der Sonne an einem heißen Tag ausgesetzt ist, sodass die Außenseite wärmer wird als die Innenseite. Dies erhöht das Ausmaß der Wärmeabgabe der Außenseite des Fensters an die Atmosphäre durch Wärmeleitung und Konvektion, während das Ausmaß der Wärmezufuhr durch Wärmeleitung und Konvektion von dem Fenster in das Innere des Fahrzeugs reduziert wird.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass beim Biegen der Gläser in Paaren Probleme vermieden werden, die daraus resultieren, dass das obere, innere (im Biegeofen näher an den Strahlungsheizern angeordnete) Glas deutlich heißer wird als das untere, äußere Glas (da die untere, äußere Scheibe – anstatt der oberen, inneren Scheibe – die stärker absorbierende ist).

Claims

Laminierte Fahrzeugverglasung, die eine erste Glasscheibe und eine zweite Glasscheibe, die durch eine dazwischen liegende Kunststoff-Zwischenschicht zusammenlaminiert sind, aufweist, wobei die erste Glasscheibe aus einer Zusammensetzung ist, die Eisen enthält und bei einer Dicke von 3 mm eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht (gemessen mit dem CIE Illuminant A) im Bereich von 70 bis 74% aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verglasung eine Fahrzeugwindschutzscheibe ist, die erste Glasscheibe mit einer Dicke von weniger als 3 mm bereitgestellt wird und die zweite Glasscheibe aus klarem Glas ist, wodurch die Verglasung eine Durchlässigkeit für sichtbares Licht (CIE Illuminant A) von wenigstens 75% aufweist.
Laminierte Fahrzeugverglasung nach Anspruch 1, bei der die erste Scheibe eine Dicke im Bereich von 2,1 ± 0,2 mm aufweist.
Laminierte Fahrzeugverglasung nach Anspruch 1, bei der die erste Scheibe aus einer Glaszusammensetzung ist, die wenigstens 0,95 Gewichts-% an Gesamteisen (berechnet als Eisen(III)oxid) enthält.
Laminierte Fahrzeugverglasung nach einem der vorigen Ansprüche, bei der die zweite Scheibe eine Dicke im Bereich von 1,5 mm bis 2,5 mm aufweist.
Laminierte Fahrzeugverglasung nach einem der vorigen Ansprüche, bei der die erste Scheibe die äußere Scheibe und die zweite Scheibe die innere Scheibe ist.
Laminierte Fahrzeugverglasung nach einem der vorigen Ansprüche, die eine Windschutzscheibe für ein Motorfahrzeug ist.
Verfahren zur Herstellung einer laminierten Fahrzeugverglasung nach Anspruch 5, bei dem die erste und zweite Scheibe als Paar gebogen werden, wobei sich die zweite Scheibe oben auf der ersten Scheibe befindet und die Scheiben nach dem Biegen zusammenlaminiert werden.