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Diese
Erfindung betrifft Fahrzeugverglasungen und insbesondere laminierte
Verglasungen für
Motorfahrzeuge.
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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.
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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).
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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.
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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.
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Die
erste Scheibe besitzt bevorzugt eine Dicke im Bereich von 2,1 ± 0,2 mm.
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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.
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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.
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Die
Erfindung wird im Folgenden weiter erklärt und durch die begleitende
schematische Zeichnung illustriert, die beispielhaft einen Schnitt
durch eine bevorzugte Ausführungsform
zeigt.
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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.
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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 T1000nm 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.
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Der
resultierende Wert stellt den Anteil des Eisengehalts dar, der in
Form des Eisen(II)-Zustandes (gegenüber dem Eisen(III)-Zustand)
vorliegt.
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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-%)
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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.
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Beispiele
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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:
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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.
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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%.
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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:
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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.
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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.
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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:
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).