DK143696B - Fremgangsmaade ved fremstilling af en varmeflekterende rude - Google Patents

Description

(19) DANMARK

W c«) FREMLÆGGELSESSKRIFT on 11+3696 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 4110/72 (51) intCI.* C 03 C 17/40 (22) Indleveringsdag 18. aug. 1972 // C 03 C 17/09 (24) Løbedag 1 8. aug. 1972 E 06 B 9/24 (41) Aim. tilgængelig 20. feb. 1973 (44) Fremlagt 28. sep. 19^1 (86) International ansøgning nr.

(86) International indleveringsdag (85) Videreførelsesdag - (62) Stamansøgning nr. -

(30) Prioritet ig. aug. 1971 i 7130168, PR

(71) Ansøger SAINT-GOBAIN INDUSTRIES, P 92 Neullly-BUT-Seine, FR.

(72) Opfinder Sabatino _Cohen, PR.

(74) Fuldmægtig Internationalt Patent-Bur eau.

(54) Fremgangsmåde ved fremstilling af en varmereflekterende rude.

Opfindelsen angår en fremgangsmåde ved fremstilling af en varmereflekteren-de rude med et vakuumfordampet overtræk af guld, som er påført på et ved vakuumfordampning tilvejebragt underlag af aluminium.

Det er kendt at fremstille ruder, der er transparente til trods for, at de har et eller flere meget tynde metalovertræk, der bibringer ruden særlige optiske transmissions- og refleksionsegenskaber under hensyntagen til særlige krav.

Til brug i bygninger er det således kendt at fremstille ruder med et tyndt 0Q overtræk af guld med henblik på mest muligt at reflektere de infrarøde stråler og ’·& mindst muligt absorbere den synlige del af lysspektret.

_£) Fremstillingen af sådanne metalovertræk sker sædvanligvis ved den kendte 2 metode, hvor der foretages en fordampning under vakuum, idet guld er et af de metal- r- ler, der anvendes mest til sådanne ruder. Guldlaget kan forankres på et '’yderst * □ 143696 2 tyndt” underlag af et andet metal, f.eks. aluminium. Hvis guldlaget, som alene opfylder den optiske funktion, er tilstrækkelig tyndt til, at der for ruden opnås en tilfredsstillende transmissionskoefficient på f.eks. 70¾ inden for den synlige del af lysspektret, er refleksionskoefficienten i det infrarøde område imidlertid utilstrækkeligt til at undgå, at ruden opvarmes og giver den kendte drivhusvirkning. Hvis derimod metalovertrækket er tilstrækkelig tykt til at undertrykke drivhusvirkningen, er rudens transmissionskoefficient i den synlige del af lysspektret for lille til, at der kan fås en tilstrækkelig belysning i lokalet.

Af de data, der gives af SCHRODER i publikationen "Glastechnische Berichte” 39 (1966) 3, side 156-163 fremgår det, at en rude med et guldovertræk på ca. 100 A udviser et transmissionsmaksimum på ca. 657. i den synlige del af spektret, men har derimod i det infrarøde område en refleksionskoefficient på ca. 30% for 1,1 μ, hvilken koefficient aftager, efterhånden som bølgelængden vokser.

Med andre ord kan man sige, at hidtil har tynde guldovertræk ikke gjort det muligt at skabe ruder, der både har en høj transmissionskoefficient i den synlige del af spektret og en høj refleksionskoefficient i det infrarøde omrade.

Opfindelsen tager sigte på at afhjælpe denne ulempe og giver anvisning på ruder med et guldovertræk, der både er tilstrækkeligt transparent i den synlige del af spektret, hvorved opnås den ønskede lysstyrke, og tilstrækkeligt reflekterende i det infrarøde område ti.1 under sollys at undgå en unødig opvarmning af ruden og lokalet.

Med henblik herpå er fremgangsmåden ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at der påføres emnet et underlag af aluminium i en sådan tykkelse, at det ved en bølgelængde på 0,404 ym medfører en nedsættelse af lystransmissionen gennem ruden på 5-30 % i forhold til lystransmissionen gennem emnet uden overtræk, hvorefter guldovertrækket påføres aluminiumsunderlaget, indtil der for dette guldovertræk opnås en sådan tykkelse, at dette overtræk i sig selv giver en nedsættelse på ca. 30 % af lystransmissionen gennem det med underlaget forsynede emne, idet der - om ønsket - oven på guldovertrækket påføres endnu et vakuumfordampet lag af aluminium.

Opfindelsen beror på den konstatering, at når man binder et guldovertræk på et glaslegeme ved hjælp af et underlag af aluminium, spiller de enkelte lags tykkelse en meget væsentlig rolle.

Dette beror på følgende tre betragtninger: 1) For bølgelængder mellem 0,5 og 0,8 ym, dvs. i den synlige del af spektret, har en med to lag forsynet rude en større lystransmission, end hvis ruden kun havde et guldovertræk af samme tykkelse.

2) Ved bølgelængder over 1,25 ym er transmissionen gennem den med to lag forsynede rude betydeligt lavere end gennem ruden med kun et guldovertræk.

3) Ved bølgelængder under 0,5 ym er transmissionen gennem den med de to lag 3 143696 forsynede rude praktisk taget identisk med transmissionen gennem en rude, der kun har et guldovertræk.

Aluminiumunderlaget tilvejebragt i overensstemmelse med opfindelsen bevirker en særlig krystallinsk tilstand i det senere påførte guldovertræk, hvilket igen bevirker, at de ønskede optiske egenskaber for ruden opnås, dvs. navnlig en høj transmissionskoefficient i den synlige del af spektret og samtidig en tilfredsstillende refleksionskoefficient i det infrarøde område.

De nedenfor givne data bekræfter den overraskende virkning tilstedeværelsen af et underlag ifølge opfindelsen fører til, forudsat det har den her angivne tykkelse.

Disse data fremgår af fig. 1, som viser for ruder med guldovertræk kurver A og B for transmissionen og A^ og for refleksionen som funktion af bølgelængden i μπι.

Bølgelængden angives på abscisseaksen, medens transmissions- og refleksionsprocenten angives på ordinataksen.

Nærmere betegnet viser kurven Δ transmissionen for en rude med et guldovertræk anbragt direkte på glasbæreren, og hvor der fås en forringelse af transmissionen på 30% i forhold til bærerens oprindelige transmission, medens kurven B viser transmissionen for en rude med et guldovertræk af samme tykkelse på et underlag af aluminium, hvis tykkelse svarer til en forringelse på 25% af den oprindelige transmission gennem bæreren.

Det bemærkes, at man til måling af transmissionen med henblik på vurdering og valg af det påførte overtræk har valgt en bølgelængde på 0,404 pro svarende til violetlinien for kviksølv.

En sammenligning mellem kurverne A og B fører til den overraskende konstatering, at inden for den synlige del af spektret er transmissionen gennem en rude med to successive overtræk af aluminium og guld - svarer til kurven B - betydelig større end transmissionen gennem ruden med kun et guldovertræk - svarer til kurven A. Dette beviser jo, at aluminiumunderlaget bevirker i det påførte guldovertræk en særlig struktur, der bibringer dette guldovertræk nye optiske egenskaber.

Man konstaterer blandt andet det ejendommelige og særlig hensigtsmæssige, at transmissionsmaksimumet på ca. 70% befinder sig i det foreliggende tilfælde i nærheden af maksimumet for øjets følsomhed, hvorved forbedres den gennemfaldende lysstyrke, hvilket jo ikke er tilfældet ved et guldovertræk anbragt direkte på glasruden, jfr. kurven A i fig. 1.

Fig. 1 viser for de samme emner refleksionskurverne A^ og B^, der beviser, at der i den synlige del af spektret er en meget nedsat refleksion, og at der for den rude, der har aluminiumunderlaget og guldovertrækket (kurve B^}, er fra 0,8 pm og hen imod det infrarøde en stærkt voksende refleksion.

143696 4

Til praktisk brug kan disse resultater omdannes til henholdsvis en "sollysfak- tor" og en ’’lysstyrkefaktor", hvilke faktorer defireres som følger: solivsfaktor - gennemgående energi + genudsendt giergi (1) 3 indkommende energi (1) navnlig i form af infrarøde stråler lysstyrkefaktor = S^^ående ener?l J J indkommende energi efter hensyntagen til korrektioner, som kræves for at tage hensyn til den spektrale fordeling af solenergien og den særlige følsomhed af øjet.

På grundlag af disse definitioner har emnet Δ (kun ét overtræk af guld) og emnet B (overtræk af guld på et underlag af aluminium) følgende sollysfaktorer og lysstyrkefaktorer:

Sollysfaktor Lysstyrkefaktor

Emnet A 59% 60%

Emnet B 64% 707o

Det er kendt, at man ønsker, at sollysfaktoren, dvs. den gennemgående varmeenergi. skal være så lille som muligt, og at lysstyrkefaktoren, dvs. belysningen i lokalet, skal være så stor som muligt.

Af kurverne fremgår det, at når man skifter fra emnet A til emnet B, har sollysfaktoren kun en relativ forøgelse på 8,5 %, medens lysstyrkefaktoren forbedres med mere end 16%.

Den fordel man opnår, ved at anvende et underlag af aluminium i overensstemmelse med opfindelsen, kan konkretiseres på anden måde, nemlig ved at sammenligne sollysfaktorerne for de to emner, når disse udformes således, at de udviser den samme lysstyrkefaktor eller omvendt, ved at sammenligne lysstyrkefaktorerne, når emnerne har den samme sollysfaktor.

Sollysfaktor med kun ét overtræk af guld i ca. 74% given lysstyrkefaktor · Sollysfaktor med et underlag j af aluminium og et guldover-1 træk: ca. 64 % ' Lysstyrkefaktor med kun ét overtræk af guld ca. 65% given sollysfaktor på 6 F ° Lysstyrkefaktor med et ! underlag af aluminium og et v. guldovertræk ca. 707»

Af det foregående fremgår det, at ved konstant lysstyrkefaktor fører anvendelsen af et aluminiumunderlag til en reducering, dvs. en forbedring af sollys 5 143696 faktoren og et ved konstant sollysfaktor til en forøgelse, dvs. en forbedring af lysstyrkefaktoren.

En anden væsentlig fordel ved opfindelsen er, at man ved denne kombination af et guldovertræk på et underlag af aluminium er i stand til at påvirke farven af ruden, når den ses med gennemfaldende lys, idet den blågrønne farve, der er normal ved guldovertrækket, forskydes henimod det gule område. Dette kan have stor interesse ved ruder til bygninger.

En yderligere væsentlig fordel ved anvendelsen af et underlag af aluminium ligger i, at der under fremstillingen kan opnås en bedre reproducerbarhed af rudens farve, hvilket også er en væsentlig faktor ved fremstillingen af ruder til det nævnte formål.

Desuden giver fremgangsmåden ifølge opfindelsen mulighed for, ved at stabilisere den krystallinske struktur af guldovertrækket, at opnå elektriske egenskaber, der ved de tidligere kendte fremgangsmåder kun kunne opnås, såfremt der blev anvendt betydeligt tykkere lag, hvilket havde den ulempe, at der blev opnået en betydelig forringelse af transmissionskoefficienten i den synlige del af spektret, dvs. af lysstyrkefaktoren .

Det bemærkes, at et overtrade af guld på et tilstrækkeligt underlag af aluminium karakteriseres ved en forbedret elektrisk ledningsevne, der nærmer sig ledningsevnen for massivt metal.

Et metalovertræk omfattende et aluminiumunderlag af en sådan tykkelse, at transmissionskoefficienten nedsættes med 11%, og et guldovertræk af en sådan tykkelse, at transmissionen nedsættes med 30%, har kvadratflademodstand på 18 olm, medens alene et guldlag af samme tykkelse har en kvadratflademodstand på 8000 ohm.

Herved gives der altså mulighed for at fremstille elektrisk ledende og dog transparente ruder, der f.eks. kan anvendes som varmeruder i bygninger eller som bilruder til hjælpeopvarmning eller fjernelse af dug eller rim.

På det halvreflekterende dobbeltlag kan der afsættes endnu et lag aluminium under anvendelse af den fremgangsmåde, der er beskrevet i fransk patentskrift 2135o33, idet der i så fald anvendes et tyndere underlag. Med andre ord kan aluminiumlaget deles i to lag.

Fig. 2 viser transmissionskarakteristikken T og refleksionskarakteristikken R som funktion af bølgelængden for en sådan rude, som skal omtales mere detaljeret i de efterfølgende eksempler.

Som det omtales i det nævnte patent, har anvendelsen af endnu et optisk aluminiumslag på det halvreflekterende dobbeltlag ifølge opfindelsen det overraskende resultat, at metalbelægningens adhæsion forbedres, og at der for en given sollysfaktor og for en given lysstyrkefaktor desuden er større frihed i valget af den 6 143696 endelige farve af ruden set med gennemfaldende lys.

Det er kendt, at i overensstemmelse med de normer, der i 1931 blev fastsat af ’’Commissin Internationale de l'Eclairage", kan farven defineres ved den dominerende bølgelængde og ved renhedsfaktoren. I det følgende skal disse faktorer anvendes for at karakterisere rudens farve.

Det bemærkes, at fremgangsmåden ifølge opfindelsen gør det muligt, hvad angår de optiske egenskaber af den færdige rude, og navnlig hvad angår sollysfaktoren og lysstyrkefaktoren, at opnå nye egenskaber, som ikke kunne opnås ved foranstaltningerne ifølge det ovenfor nævnte patent.

Hvis man f.eks. aftegner på et diagram (fig. 3) rudens egenskaber defineret ved sollysfaktoren (FS) afsat på ordinataksen og lysstyrkefaktoren (FL) afsat på abscisseaksen, vil de punkter, der repræsenterer de ruder, der kan opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, befinde sig inden for firkanten J.K.H.G., hvor hjørnerne har følgende koordinatpar: FL 0,83 FL 0,83 FL 0,52 FL 0,52

J K H G

FS 0,80 FS 0,67 FS 0,39 FS 0,52

Hvad angår den praktisk anvendelse er det foretrukne område det område, der er afgrænset af firkanten N.M.E.B, hvis hjørner har følgende koordinatpar: FL 0,80 FL 0,80 FL 0,60 FL 0,60

N Μ E B

FS 0,78 FS 0,65 FS 0,46 FS 0,59 På diagrammet vises de områder ABCD og FGHI, der er gjort tilgængelige ved fremgangsmåden ifølge ovennævnte patent. Det vil ses, at det område NMEB, der er gjort tilgængelige ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen, ligger uden for de områder, der er gjort tilgængelige ved fremgangsmåden ifølge nævnte patent.

Udøvelsen af fremgangsmåden ifølge opfindelsen præciseres i det fjigende under henvisning til to eksempler:

Eksempel 1.

Eksemplet gælder for de to emner A og B, der er omtalt i det foregående, og hvis lystransmissionskurve og lysrefleksionskurve vises i fig. 1.

To 4 mm tykke glasplader A og B anbringes side om side i et vakuumkammer, og der foretages en 10 min langvarig udladningsbehandling under vakuum. Derefter sænkes trykket ned til 2.10 Torr. Efter at have dækket emnet A med en maske, som styres udefra, opvarmes kilden for aluminiumdamp, der kun kan afsættes på emnet B. Opvarmningen standses, når målinger af transmissionen ved en bølgelængde på 0,404 gm viser, at den oprindelige transmission gennem emnet B er blevet reduceret med 25%. Dette opnås efter 13 sek. Efter fjernelse af masken fra emnet A foretages der en fordampning af guld, således at begge emner påføres gulddamp. Denne behandling varer, indtil der for emnet A opnås en yderligere reduktion af transmissio- 7 143696 nen på 30%, hvilket varer 80 sek. Emnerne A og B fjernes fra vakuuok arner et og deres transmissions- og refleksionsegenskaber som funktion af bølgelængden undersøges. Resultaterne er vist i fig. 1.

For hvert emne udledes sollysfaktoren og lysstyrkefaktoren fra disse kurver og der opnås værdier på henholdsvis 0,59 og 0,60 for emnet A og 0,64 og 0,70 for emnet B.

Farven for emnet B karakteriseres ved en dominerende bølgelængde på 0,570 pm og en ænhedsfaktor på 7%.

Eksempel 2.

Eksemplet gælder for den udføreIsesform for opfindelsen, hvor der efter på-førelse af et underlag af aluminium og et overtræk af guld på emnet påføres endnu et lag aluminium.

Til at begynde med går man frem som angivet i eksempel 1, idet det første lag med aluminiumdamp begrænses til opnåelse af en nedsættelse på kun 10¾ af den oprindelige transmission gennem emnet, hvilket kræver 10 sek. Derefter påføres emnet guldovertrækket som angivet i det foregående eksempel, indtil der for emnet A opnås en yderligere nedsættelse af transmissionen på 30 %, hvilket tager 66 sek. Derefter vakuumpåføres der endnu et lag aluminium, indtil der for emnet A opnås en yderligere nedsættelse på transmissionen på 25 %, hvilket varer 22 sek.

Det opnåede emne fjernes fra vakuumkammeret, og dets optiske egenskaber undersøges. Transmissionskarakteristikken T og refleksionskarakteristikken R er vist i fig. 2.

Sollysfaktoren er 0,56 og lysstyrkefaktoren er 0,615. Farven karakteriseres ved en dominerende bølgelængde på 0,54 pra og en renhedsfaktor under 2%, hvilket praktisk taget svarer til en neutral farve.