Przedmiotem wynalazku jest szyba barwiona do pojazdów mechanicznych o znacznie popra¬ wionych wlasnosciach z punktu widzenia fizjolo¬ gii, która, zabezpieczajac calkowicie prowadzacym pojazdy minimum przepuszczalnosci niezbednej w pasmie fal widzialnych widma, umozliwia wyraz¬ ne rozróznianie wszystkich kolorów we wszelkich warunkach atmosferycznych, chroniac jednoczes¬ nie przed oslepianiem oraz zabezpieczajac lepsze warunki widocznosci.Wynalazek dotyczy zwlaszcza szyb do pojazdów mechanicznych, posiadajacych przepuszczalnosc wyzsza dla fal dlugich tj. dla zakresu od 550 do 750 nm niz dla fal krótkich tj. dla zakresu od 400 do 550 nm, przy przepuszczalnosci gwaltownie malejacej w kierunku nadfioletu. Tego rodzaju szyby proponowano juz dla pojazdów mechanicz¬ nych np. w opisie patentowym RFN nr 1134 220 ale wedlug tego opisu przepuszczalnosc w calym zakresie dlugich fal widzialnych, az do maksy¬ malnej widzialnosci zachowuje poziom podwyzszo¬ ny, a nastepnie dla mniejszej dlugosci fal zmniej¬ sza sie az do minimium usytuowanego mniej-wie- cej miedzy 480 i 530 nm stajac sie równolegla do krzywej czulosci oka, po czym wzrasta w kie¬ runku dolnej granicy widma, by osiagnac war¬ tosc maksymalna okolo 30% dla 400 nm. W za¬ kresie mniejszej dlugosci fali widma widzialnego srednia przepuszczalnosc wynosi jedynie 20%, pod*v czas gdy fal dlugich wynosi okolo 85%, wspój- 10 15 20 25 2 czynnik przepuszczalnosci swiatla Y wynosi 58%, dlugosci fali dominanty A.D 584 nm, zas czystosc pobudzenia Pe 75,4%, dla zródla swiatla C.Omawiane szyby posiadaja wlasciwosci filtra antyoslepiajacego. Zwlaszcza dzieki znacznie osla¬ bionej przepuszczalnosci dla fal krótkich, promie¬ niowanie fioletowe, niebieskie i niebiesko-zielone jesit na tyle dobrze pochlaniane, ze efekt dysper¬ sji tego promieniowania nie jest uciazliwy nawet w czasie mgly i mzawki. Tymczasem ta silna afo- sorbcja w zakresie fal krótkich powoduje, ze od¬ róznienie koloru niebieskiego od zielonego nie jest dostatecznie czyste i w pewnych okolicznosciach zwlaszcza o zmierzchu i w czasie mgly kolory te sa prawie lub zupelnie nierozróznialne, co moze znacznie pogorszyc bezpieczenstwo jazdy.Z drugiej strony znane sa równiez szyby prze¬ znaczone do ochrony mieszkanców przed promie¬ niowaniem slonecznym, dzieki duzej absorpcji pro¬ mieniowania podczerwonego, któremu jednakze niestety towarzyszy znaczne obnizenie przepusz¬ czalnosci; a zatem stosowanie ich mozliwe jest w budownictwie, natomiast nie jest mozliwe w po¬ jazdach mechanicznych, a zwlaszcza na szyby przednie pojazdów. Normy bezpieczenstwa wyma¬ gaja dla jazdy nocnej mozliwe najwyzszego wspól¬ czynnika przepuszczalnosci swiatla Y, a w kaz¬ dym przypadku przekraczajacego 70%, to znaczy znacznie przekraczajacego wartosci rzedu 35—55% proponowane na przyklad we francuskim opisie 117 3323 117 332 4 patentowym nr 2 082 459 i o 48-^56% proponowa¬ ne w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 3 296 004.Do pojazdów mechanicznych projponowano róz¬ ne szyiby barwione, zwlaszcza ze szkla dymnego 5 i zielonego. Szyby te posiadaja absorpcje wyzsza w podczerwieni i sluza glównie jako szyby cie- plochronne. Ujemna ich strona jest to, iz nie od¬ grywaja zadnej roli jako szyby anty^oslepiajace zwlaszcza w czasie deszczu imgly. io Dzieki licznym badaniom fizjologicznym prze¬ prowadzonym na kierowcach nieoczekiwanie oka¬ zalo sie, ze szyby w kolorze neutralnym, lekko bTazowym slabszym niz znanych szyb przeciwslo¬ necznych traca w znacznej mierze swoje wlasno- 15 sci cieplochronne ale zyskuja wlasciwosci anty- -oslepiajace niezwykle przydatne o zmierzchu i w nocy, a w swietle reflektorów pozwalaja dobrze rozrózniac kolory.Wedlug wynalazku szyba barwiona do pojazdów 20 mechanicznych zapewniajaca dobra widzialnosc oraz prawidlowe rozróznienie kolorów, zwlaszcza o zmroku i przy zlej pogodzie, w postaci poje¬ dynczej lub wielowarstwowej szyiby zawierajacej tafle szkla krzemowo-sodowo-wapniowego o skla- 25 dzie: 70—72% SiOj, do 1,5% A1*03, 12-^15% CaO + H-iMgO w tym 7—12% CaO i 1—5P/«i MgO oraz 13—15% Na^O+jK^O w tym 12—15% Na, i 0,01— 3% KjO, barwionego za pomoca tlenków zelaza, selenu i tlenku kobaltu, zawiera srodki barwiace 30 w ilosci zaleznej od grubosci barwionej szyby, nie¬ zbednej do uzyskania parametrów optycznych: wspólczynnika przepuszczalnosci monochromatycz¬ nej dla zakresu 400—550 nm mniejszego 5—50% od wspólczynnika dla zakresu 550—750 nm, przy 55 calkowitym wspólczynniku przepuszczalnosci swie¬ tlnej Y powyzej 70%, dlugosci fali dominanty ta w zakresie 570—580 nm i czystosci pobudzenia w zakresie 2—6, przy czym dla grubosci tafli szkla¬ nej 3—5 mm zawartosc srodków barwiacych wy- *o nosi 0,2—0,5% wagowych tlenków zelaza w prze¬ liczeniu na Fea03, 0,0005—0,0025% wagowych se¬ lenu i do 0,0020% wagowych tlenku kobaltu (CoO) a ponadto moze ewentualnie zawierac tlenek ni¬ klu NiO w ilosci 0—0,0025% i tlenek chromu w 45 ilosci 0,0050—0% w przeliczeniu na Crj03.Tak wiec, wedlug wynalazku szyba barwiona do pojazdów w neutralnym kolorze lekko brazowym posiada przepuszczalnosc wyzsza dla fal dlugich widma widzialnego tj. 550—750 nm niz dla fal so krótkich tj. 400—550 om, przy przepuszczalnosci obnizajacej sie gwaltownie w nadfiolecie i cha¬ rakteryzuje sie tym, ze ma wspólczynnik przepu¬ szczalnosci monochromatycznej zmniejszajacy sie stopniowo od fal dlugich do fal krótkich w ob- 55 szarze widma widzialnego w proporcji od 5 do 50%, a jej wspólczynnik calkowity przepuszczal¬ nosci swietlnej Y wynosi co najmniej 70%.Z drugiej strony korzystnie jest by przepusz¬ czalnosc miala pik (maksimum) w zakresie od 550 w do 580 nm tzn. aby Y mialo wartosc wyzsza niz w zakresach bezposrednio sasiednich i by wzrost przepuszczalnosci istnial juz w zakresie miedzy 500 i 560 nm; ten ostatni warunek polepsza wi¬ dzialnosc o zmierzchu, poniewaz maksimum krzy- •* wej czulosci oka przystosowanego do ciemnosci jest w porównaniu do maksimum krzywej czulo¬ sci oka przystosowanego do pelnego swiatla prze¬ suniete znacznie w kierunku fal dlugich.Szyby do pojazdów mechanicznych wedlug wy¬ nalazku moga byc szybami jednolitymi barwio¬ nymi w masie, lub szybami wielowarstwowymi.W przypadku szyb wielowarstwowych mozna bar¬ wic jedna lub kilka warstw skladajacych sie na szybe. Mozna np. polaczyc jedna warstwe ze szkla krzerno,wo-sodowo-jwapniowego barwionego z war¬ stwa niebarwioma z tworzywa sztucznego, oraz warstwa bezbarwna ze szkla krzemianowego.Oczywiscie przepuszczalnosc zalezy od grubosci warstw i dlatego ilosc substancji barwiacej jest zalezna od wymaganej przepuszczalnosci, oraz od grubosci szyby uzywanej w pojazdach mechanicz¬ nych.Szyby wedlug wynalazku posiadaja nastepujaca charakterystyke: — progresywne zmniejszanie sie wspólczynnika przepuszczalnosci monochromatycz¬ nej od fal dlugich do krótkich: okolo 5%, — dlu¬ gosc fali dominanty Xd 570 do 580 nm; — czystosc pobudzenia Pe: 2—6%; — wspólczynnik przepusz¬ czalnosci swietlnej Y70%.Z drugiej strony korzystne jest ze zmniejszeniem mozliwie najbardziej przepuszczalnosci swietlnej w podczerwieni, narzucic wspólczynnik przepuszczal¬ nosci energetycznej calkowitej FET<66%. Szyby te zachowuja lekkie zabarwienie brazowe, oraz w swietle odbitym charakteryzuja sie przyjemna bar¬ wa korzystnie wplywajaca na wyglad zewnetrzny pojazdów. Szyby te posiadaja korzystne wlasnosci fizjologiczne bardzo istotne w czasie jazdy.Na podstawie otrzymanych wyników badan stwierdzono, ze wiekszosc testowanych osób pa¬ trzac przez te szyby lepiej odrózniala kontury przedmiotów.Zmniejszona przepuszczalnosc w zakresie fal krótkich polepsza w dosc istotny sposób zla wi¬ docznosc w czasie deszczu lub mgly. Przede wszy¬ stkim otrzymuje sie dobry efekt antyoslepiajacy, który charakteryzuje sie skróconym czasem re¬ adaptacji oka po oslepieniu bez dajacych sie za¬ uwazyc jakichkolwiek zmian na gorsze o zmroku, lub podczas deszczu lub mgly.Obok korzystnych wlasciwosci fizjologicznych widocznosc przez takie szyby jest przyjemna dla oka jak równiez polepsza ogólne bezpieczenstwo jazdy. Szyby te mozna stosowac jako szyby przed¬ nie i ewentualnie tylne w pojazdach mechanicz¬ nych.Ponadto podobnego szkla mozna uzywac na szy¬ by boczne, a poniewaz przepuszczalnosc tych szyb moze byc odpowiednio mniejsza — mozna uzywac szyb o intensywniejszym zabarwieniu co zwieksza ochrone przed promieniowaniem podczerwonym.Na szyby boczne stosuje sie korzystnie szyby, któ¬ rych przepuszczalnosc srednia wynosi okolo 66% w zakresie 400 do 559 nm i okolo 70% w zakre¬ sie 550 do 750 nm.Io szyb przednich, dla których wymagana jest wieksza srednia przepuszczalnosc nalezy stosowac szyby o przepuszczalnosci okolo 70% w zakresie117 332 fal krótkich i okolo 80f/o w zakresie fal dlugich widma widzialnego.Znamiennymi cechami szyb wedlug wynalazku jest to, ze dla szyb o grubosci normalnej 3 mm wspólczynnik przepuszczalnosci swietlnej Y miesci sie w granicach od 76 do 79,5p/o, dlugosci fali do¬ minanty A.D miedzy 574 i 580 milimikronów a wspólczynnik czystosci pobudzenia Pe miedzy 2 i 5°/». Takiej charakterystyce odpowiadaja szkla krzemianowe, które nadaja sie do wyrobu szyb jednolitych o grubosci od 3 do 5 mm, uzywanych jako szyby boczne pojazdów, oraz do wyrobu wie¬ lowarstwowych szyb przednich pojazdów pod wa¬ runkiem zachowania grubosci od 2 do 3 mm.Zalaczone rysunki przedstawiaja krzywe prze¬ puszczalnosci róznych szyb wedlug wynalazku przeznaczonych do pojazdów mechanicznych. Szy¬ by takie wytwarza sie ze szkla krzemowo-sodo- wo-wapniowego, barwionego w masie, do którego dodaje sie jako srodki barwiace niewielki ilosci selenu,, tlenków zelaza, kobaltu, niklu i chromu, których zwiazki wchodza w sklad znanych szkiel dymionych, lecz ich barwa jest bardzo deMkatna.Charakterystyki przepuszczalnosci dla szkiel we¬ dlug wynalazku dotycza szyb o grulbósci 3 mm.Zródlem swiatla uzywanym do pomiarów jest przyjete przez Miedzynarodowa Komisje Oswie¬ tleniowa wzorcowe oswietlenie C. Ten punkt ma stosunkowo mniejsze znaczenie poniewaz krzywa przepuszczalnosci szkiel jest dosc plaska.W opisanych ponizej przykladach podano dla kazdego szkla sklad i zawartosc skladników bar¬ wiacych jak równiez charakterystyke optyczna za¬ lezna od oswietlenia C: — wspólczynnik przepuszczalnosci swietlnej Y — wspólrzedne trójchromaityczne xi y — dlugosc fali dominanty A.D — czystosc pobudzenia Pe — wspólczynnik energetyczny przepuszczalnosci FET.Dla poszczególnych typów szyb na zalaczonych wykresach podano równiez krzywe przepuszczal¬ nosci.Przyklad I. Wyprodukowano okolo 100 kg szkla o skladzie: kg — sjenit nefelinowy 1,41 — dolomit 23,39 — wapien 1,77 — piasek szklarski „Nemours" 71,03 — siarczan sodu 99,5P/» 1,20 — weglan sodowy (soda kalcynowana) 22,88 — zwiazek zelaza 0,2230 — selen 0,0140 — tlenek kobaltu 0,0024 Mieszanina teoretyczna wyliczona dla tego szkla w °/o wagowych przedstawia sie nastepujaco: P/t Si02 71,60 Al3Ot 0,40 CaO 9,40 MgO 4,0 Na*0 14,00 KjO 0,12 SOs 0,68 FejOs 0,2366 Se 0,0140 CoO 0,0022 Ze wzgledu na topliwosc niektóre skladniki 5 zwlaszcza sposród zwiazków barwiacych zostaly wyeliminowane. Analizujac szklo specjalne pod katem zawartosci srodków barwiacych znaleziono nastepujace wartosci: 10 — zelazo calkowite (wyrazone w FejC^) 0,23 — selen 0,0024 — CoO 0,0019 Badanie charakterystyki optycznej dalo nastepu¬ jace wyniki: W »/o — Y 78,7 — x 0,3136 — y 0,3192 — Xd 579 nm 20 —Pe 2,00 — FET 77,6 Krzywa przepuszczalnosci dla tego typu szkla przedstawiono na wykresie — fig. 1 (krzywa 1).Przyklad II. Zastosowano ten sam zestaw 25 szklarski co w przykladzie I, z ta róznica, ze dla zmniejszenia przepuszczalnosci w podczerwieni wprowadzono nieco wiecej zelaza to jest 0,2933i/t (0r2§16 kg na 100 kg zestawu szkla) zamiast 30 Analiza srodków barwiacych zawartych w tym szkle wykazala: •/• — zelazo calkowite (wyrazone w FetOs) 0,28 — selen 0,0023 — CoO 0,0019 Charakterystyka optyczna byla nastepujaca: •/t — Y 77,5 — x .0,3201 — y 0,3144 — A.d 578 nm — Pe 2,00 — FET 75,2 ^ Krzywa przepuszczalnosci tego szkla (krzywa 2) przedstawiono na dolnym wykresie — fig. 1, po¬ nizej krzywej 1. Porównujac obie krzywe stwier¬ dzono, ze przepuszczalnosc w podczerwieni szkla z przykladu II jest nieco nizsza niz dla szkla z ^ przykladu I w tym samym zakresie dlugosci fal.Przyklad III. Sporzadzono okolo 100 kg szkla z nastepujacej mieszanki szklarskiej: kg — sjenit nefelinowy 1,41 55 —dolomit 23,39 — wapien 1,77 — piasek szklarski „Nemours" 70,97 — siarczan sodu 99,5% 0,88 — weglan sodowy 22,86 60 — azotansodu 0,10 — zelazo 0,3192 — selen 0,0105 — tlenek kobaltu * 0,00145 Sklad teoretyczny wyliczony dla tego szkla w •* */o wagowych przedstawia sie nastepujaco: 35 40117 332 8 — SiOa — AljOs — CaO — MgO — NajO — KjO — SOs — Fea03 — Se — GoO % 71,60 0,40 9,40 4,00 5 14 0,12 0,50 0,40 0,0105 10 0,00132 Analiza barwników wykonana metoda fluoro- scencji wykazala: % — zelazo calkowite (wyrazone w Fe^Oz) 0,398 15 — selen 0,00112 — CoO 0,00147 Charakterystyka optyczna jest nastepujaca: % — Y 77,7 20 — x 0,3161 — y 0,3239 — ta 574 nm — Pe 3,7 — FET 70,9 25 Krzywa przepuszczalnosci tego szkla przedstawia krzywa nr 3.Jak widac przepuszczalnosc w podczerwieni jest wyraznie nizsza niz przepuszczalnosc dla szkiel z przykladów I i II przy zachowaniu jednakowych 30 zakresów fal. W bardzo duzym stopniu zalezy to od zawartosci tlenku zelaza.Przyklad IV. Sporzadzono szklo stosujac surowce nieco inne niz w przykladach poprzed¬ nich o nastepujacym % skladzie teoretycznym. 35 % — SiO£ 70,91 — AlaOa 1,16 — CaO 9,25 — Mg 4,32 40 — NasO 13,65 — KiO 0,56 Szklo to zawiera nieco inne skladniki barwiace jak: tlenek zelaza, selen i tlenek kobaltu, niewiel¬ ka ilosc tlenkuniklu. 45 Analiza barwników jest nastepujaca: % — zelazo calkowite (wyrazone w Fe203 0,38 — selen 0,0007 — CoO 0,0014 50 — NiO 0,0023 Charakterystyka optyczna tego szkla jest naste¬ pujaca: % — Y 78,7 w — x 0,3168 — y 0,3245 — Xd 575 nm — Pe 4 — FET 72,3 «0 Krzywa przepuszczalnosci tego szkla (krzywa 4) jest bardzo zblizona do krzywej podanej dla przy¬ kladu III.Szkla z dwóch nastepnych przykladów zalecane sa jako bardzo korzystne do wyrobu szyb przed- w nich wielowarstwowych zawierajacych warstwe barwiona. Ponizej podane przyklady przedstawia¬ ja charakterystyki takich szyb wielowarstwowych.Przyklad V. Szybe przednia wielowarstwo¬ wa sporzadzono laczac jedna warstwe o grubosci 3 mm ze szkla barwionego z przykladu III z warstwa szyby bezbarwnej grubosci dokladnie = = 3 mim przez wstawienie miedzy nie jednej war¬ stwy poliwinylobutyralu o grubosci 0,76 mm.Po sklejeniu, grubosc calkowita szyby wielowar¬ stwowej wynosila 6,40 mm.Jej charakterystyka optyczna jest nastepujaca: % — Y 74,8 — x 0,3170 — y 0,3266 — ta 572 nm — P« 4,6 — FET 64,3 Krzywa 5 przepuszczalnosci takiej szyby wielo¬ warstwowej mozna porównac z krzywa nr 3.Przyklad VI. Szybe przednia wielowarstwo¬ wa sporzadzono laczac warstwe grubosci 3 mm ze szkla barwionego z przykladu IV z warstwa szkla bezbarwnego grubosci 3 mm przez wstawie¬ nie warstwy paliwinylobutyralu o grubosci 0,76 mm. Po sklejeniu grubosc calkowita wynosila 6,52 mm.Jej charakterystyka optyczna jest nastepujaca: % — Y 75,8 — x 0,3183 — y * 0,3276 — Xd 573 nm — Pe 5,3 — FET 65,3 Krzywa przepuszczalnosci omawianej szyby wie¬ lowarstwowej przedstawia krzywa nr 6.Krzywa nr 7 przedstawia jako przyklad uzupel¬ niajacy krzywa przepuszczalnosci podobnych szkiel, uzywanych na szyby boczne, opisanych we francuskim opisie patentowym nr 2 082 459, o gru¬ bosci 4,8 mm, uzywanych w postaci pojedynczej, hartowanej szyby do drzwi bocznych oraz szyby tylnej pojazdów. Przepuszczalnosc swietlna docho¬ dzi do 71%, w zakresie fal krótkich — ponizej 550 mm — srednio 67% a w zakresie fal dlu¬ gich — powyzej 550 mm — srednio 73%.Przepuszczalnosc w podczerwieni wynosi od 65 do 85%, lecz zakres ten z punktu widzenia optyki jest nieistotny dla wynalazku.W zakresie nadfioletu przepuszczalnosc spada w kierunku fal ponizej 400 nm.Krzywa nr 8 przedstawia krzywa przepuszczal¬ nosci wielowarstwowej szyby przedniej o grubo¬ sci calkowitej 6 mm, w której jedna z warstw ze szkla krzemianowego jest wykonana ze szkla z przykladu VII. Przepuszczalnosc calkowita takiej szyby w zakresie widma widzialnego dochodzi do 75,5%. Dla fal krótkich ponizej 550 nm przepu¬ szczalnosc srednia wynosi okolo 73%, a dla fal dlugich powyzej 550 nm — okolo 77%. Przepusz¬ czalnosc w podczerwieni wynosi srednio okolo 78%.9 Zastrzezenia patentowe 117 332 10 1. Szyba barwiona do pojazdów mechanicznych zapewniajaca dobra widzialnosc oraz prawidlowe rozróznianie kolorów, zwlaszcza o zmroku i przy zlej pogodzie, w postaci pojedynczej lub wielowar¬ stwowej szyby zawierajacej tafle szkla sodowo- HkrzemowoHwapniowego o skladzie: 70—78% Si02, do 1,5% AI2O3, 12—15% CaO+MgO w tym 7—12% CaO i 1—5% MgO oraz 13-^15% Na^O+K^ w tym 12—15% Na20 i 0,01—3% K^O, barwionego za pomoca tlenków zelaza, selenu i tlenku kobal¬ tu, znamienna tym, ze zawiera srodki barwiace w ilosci zaleznej od grubosci barwionej szyby, niezbednej do uzyskania parametrów optycznych: wspólczynnika przepuszczalnosci monochromatycz- 10 15 nej dla zakresu 400—550 nm mniejszego o 5 do 50% od wspólczynnika dla zakresu 550—750 nm przy calkowitym wspólczynniku przepuszczalnosci swietlnej Y powyzej 70%, dlugosci fali dominan¬ ty XD w zakresie 570—580 nm i czystosci pobudze¬ nia w zakresie 2—6, przy czym dla grubosci tafli szklanej 3—5 mm zawartosc srodków barwiacych wynosi 0,2—0,5% wagowych tlenków zelaza w przeliczeniu na FeaOs, 0,0005—0,0025% wagowych selenu i do 0,002% wagowych tlenku kobaltu a ponadto moze ewentualnie zawierac tlenek niklu i chromu. 2. Szyba wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze szklo zawiera jako srodki barwiace tlenek niklu w ilosci 0—0,0025% wagowych NiO i tlenek chro¬ mu w ilosci 0,005—0% w przeliczeniu na Gr^s.Rg1 %r Tt-L I0| -w-j-J! i i h—' /r j\ ¦ ii / - ¦ /i F S-- Z^z ¦i •?¦ w S« ^ -^r *""" »••— "- r^\ S*~.^ /, ^^*" '•' '^\ \ J cr<— 3 •N 5 400 SOOtOOlOO tOOMOflOOflOOllOOlMOIkOOW 1*00 1700 «00 flOO 2000 mu pedcztrmtti »ei- 10 1 ol J feema UV-|' w 1 ! dfaln j T IR -1— \—\ M» 500 600 700 MO «O0»O011O012O0fl001*OO«OOllOOl7O01l001*» 2000 «« Fig.2 J* M Tt W 40 ^r^ ! K^ j|! 1 ' M! / . 400 % BB- ^ 0 JSo J | U|R 1 ^ lo « ^ 10 fi» o BO, IV io « <-• oo noo *»1* w0^ » « l_ oom»«i» it00 M100 N !¦ % m 70 M W ; r-< i j 1 i k V V 1! i 00 90 Ml* ~ 10 CC ¦ o * ^N ; »'J 7^" io i00 10 pwcicr in th ooni "• iom .—' n « rA nm ^/ »«o ***' oJ \ \ \ Ib in . / \J 0 * J \ »« ^A 10 20 \ f 00 4, --% i IM ( PL