Pierwszenstwo: Opublikowano: 21.III.19W (P 113 601) 23.111.1965 dla zastrz. 1^5, 7^11 21.X.19G5 dla zastrz. 12—17 11.XI.1965 dla zastrz. 6, 18 Wielkie Ksiestwo Luksemburg 10.VH.1970 59912 KI. 32 b, 23/00 MKP C 03 c Ibj UKD 666.1.05 Wlasciciel patentu: GLAYERBEL S.A., Bruksela (Belgia) Szyba ochronna, zawierajaca arkusz materialu przezroczystego zabarwionego Wynalazek dotyczy szyby ochronnej, zawiera¬ jacej przynajmniej jeden arkusz materialu przez¬ roczystego zabarwionego, np. szkla.Znane sa liczne rodzaje szyb ochronnych, prze¬ znaczonych do umieszczania miedzy zródlem pro¬ mieniowania swietlnego lub cieplnego i osobami, które moglyby byc narazone na szkodliwe dziala¬ nie promieniowania ze wzgledu na rodzaj lub na¬ tezenie energii promieniowanej. Takie szyby za¬ wieraja na ogól arkusz przezroczysty i zabarwio¬ ny, który pochlania czesc promieniowania. Znane sa np. szybki ochronne o barwie ciemnego blekitu, uzywane przez spawaczy przy spawaniu lukiem elektrycznym, albo szyby izolujace cieplnie, lub szare, które chronia pomieszczenie mieszkalne przed nadmiernym naslonecznieniem.Takie szyby zabarwione pochlaniaja czesc pro¬ mieniowanego swiatla i ciepla, jak równiez w nie¬ których przypadkach promieniowanie nadfioleto¬ we. Jednak ze wzgledu na wlasciwosci pochlania¬ nia materialy barwione nagrzewaja sie dosc znacz¬ nie, co powoduje w skutkach szereg niedogodnosci.Wskutek ogrzania szyba narazona jest na pekanie albo powoduje uszkodzenie ramki na skutek ogrzewania jej przez przewodnictwo lub tez wskutek róznic rozszerzalnosci. Poza tym szyba równiez promieniuje cieplo na osoby, które ma chronic, a wiec skutecznosc ochrony przed pro¬ mieniowaniem cieplnym jest obnizona.Wynalazek ma na celu usuniecie tych niedogod- 10 15 20 25 nosci i poza tym zapewnia szereg korzysci, które beda lepiej wyjasnione w dalszym ciagu opisu.Szyfloa wedlug wynalazku posiada blone przezro¬ czysta, odbijajaca czesc promieniowania cieplne¬ go i wspóldzialajaca z arkuszem materialu przez¬ roczystego zabarwionego. Blona ta jest normalnie umieszczona miedzy zródlem promieniowania i arkuszem zabarwionym, a wiec odbija- czesc pro¬ mieniowania padajacego i zapobiega nadmierne¬ mu ogrzewaniu sie szyby.Poza tym uzyskuje sie lepsze usuniecie promie¬ niowania cieplnego, którego znaczna czesc jest od¬ bijana przez blone, natomiast pozostala czesc jest pochlaniana przez arkusz zabarwiony. Wreszcie barwa arkusza moze byc dobierana z wieksza swo¬ boda, poniewaz jej zadaniem jest pochlanianie mniejszej czesci promieniowania cieplnego, a w szczególnosci mozna stosowac barwe imniej inten¬ sywna lub bardziej przyjemna.Korzystnie jest jezeli blone przezroczysta sta¬ nowi metale Najlepiej dobiera sie metal, który dobrze przylega do materialu stanowiacego podlo¬ ze i który nie ulega zmianom w warunkach eks¬ ploatacji. Jako przyklad mozna podac zloto na szkle. Poza tym metale wykazuja na ogól zalete znacznego odbijania promieniowania nadfioleto¬ wego i podczerwonego.Korzystnie przezroczysta blone wykonac z tlen¬ ku, którego wspólczynnik odbicia jest inny i naj¬ lepiej wyzszy od wspólczynnika odbicia materia- 5991?59912 lu, na którym jest osadzony tlenek. W ten sposób osiaga sie znaczne odbicie promieniowania pada¬ jacego na obydwie powierzchnie blony. Tlenki ma¬ ja poza tym ta zalete, ze sa bardzo odporne na scieranie.Najlepiej jezeli grubosc optyczna blony przez¬ roczystej jest wielokrotnoscia dlugosci fali pro¬ mieniowania cieplnego. Taka grubosc zapewnia bardzo silne odbijanie (promieniowania, którego dlugosc fali jest równa lub zblizona do dlugosci fali wyforanej, a wiec w ten sposób cieplo jest od¬ bijane silniej niz swiatlo.Korzystnie jest jako tlenek zastosowac tlenek tytanu. Tlenek tytanu daje sie dosc latwo osadzac i wykazuje dobra przyczepnosc do powierzchni szkla, a poza tym ma wysoki wspólczynnik odbi¬ cia, znacznie wyzszy niz 2.Blona przezroczysta ma z korzyscia postac ele¬ mentu fototropowego o zmiennym odbijaniu. Za¬ stosowanie takiej blony pozwala na utrzymanie oswietlenia w pomieszczeniu na poziomie zasad¬ niczo stalym, niezaleznie od naslonecznienia z zewnatrz budynku. Taka wlasnosc jest korzystna w miejscowosciach gdzie okresy silnego naslonecz¬ nienia wystepuja na przemian z okresami naslo¬ necznienia slabego lub zerowego.Zmiana odbijania elementu fototropowego jest uzalezniona od zmian naslonecznienia. Taki ele¬ ment fototropowy moze (byc wykonany z materialu, w którym pod wplywem bezposredniego dziala¬ nia swiatla lub ciepla wydziela sie w sposób od¬ wracalny postac krystaliczna w mniejszej lub wiekszej ilosci, zmieniajac w ten sposób wspól¬ czynnik odbicia. Takim materialem jest np. ma- slan wapnia wprowadzony do nosnika z agar-aga¬ ru.W zastosowaniu takiego elementu fototropowe¬ go ogrzewanie arkusza materialu zabarwionego powoduje bezposrednio zwiekszenie odbicia blony przezroczystej fototropowej.Element • fototropowy moze równiez stanowic cienka warstwa metalowa lub pólprzewodnikowa, której odbijanie zmienia sie przez przylozenie po¬ la elektrycznego. Natezenie tego pola jest wówczas sterowane przez naslonecznienie za posrednictwem komórki fotoelektrycznej lub tez komórki termo¬ statycznej.Korzystnie jest, jezeli szyba zawiera poza tym drugi arkusz materialu przezroczystego, np. szkla przytwierdzonego do pierwszego arkusza przez sklejenie lub spajanie. Najlepiej wykonuje sie ta¬ ki zestaw przez umieszczenie blony przezroczystej miedzy dwoma arkuszami, gdyz w ten sposób za¬ bezpiecza sie ja przed niszczacymi wplywami zewnetrznymi. W innej postaci wykonania wyna¬ lazku stosuje sie sklejanie przez zastosowanie folii z materialu plastycznego, jak np. poliwinylo- butyralu. W innej odmianie wynalazku stosuje sie spajanie brzegów dwóch arkuszy.Chociaz drugi arkusz z materialu przezroczyste¬ go moze byc wykonany ze szkla bezbarwnego, to jednak równie korzystnie jest stosowac arkusz szkla zabarwionego. W ten sposób mozna uzyskac odmienny odcien calosci szyby lub tez selektywne pochlanianie okreslonej czesci promieniowania.Korzystnie jezeli arkusz materialu zabarwione¬ go ma przewazajace zabarwienie dopelniajace do barwy blony przezroczystej ogladanej w przezro¬ czu. W ten sposób mozna otrzymac szybe, której za- 5 barwienie jest w znacznym stopniu neutralne. Jest to specjalnie korzystne w przypadku szyb w po¬ mieszczeniach, gdzie chodzi o zachowanie natural¬ nego wygladu barw przedmiotów.Wedlug wynalazku arkusz materialu przezro- io czystego majacy przewaznie zabarwienie dopelnia¬ jace jest wykonany ze szkla sodowo-wapniowego, zawierajacego jako skladnik barwiacy przynaj¬ mniej jeden z nastepujacych skladników: tlenek zelazowy, tlenek kolbaltu, tlenek niklu, tlenek main- 15 ganu, selen.Skladniki barwiace moga byc uzyte badz kazdy oddzielnie, badz tez w polaczeniu dwóch lub kil¬ ku skladników. Uzycie tylko jednego skladnika pozwoli na ogól tylko na wykonanie szyby wyka- 20 zujacej przepuszczalnosc neutralna niedoskonala.Stosujac natomiast kilka skladników i dobierajac odpowiednio ich proporcje mozna zrealizowac do¬ skonala przezroczystosc neutralna. Wybór tej lub innej kompozycji zalezy .oczywiscie od przezna- 25 czenia szyby.Najlepiej jezeli zawartosci skladników barwia¬ cych sa nastepujace: tlenek zelazowy od 0,01 do 0,15% tlenek kobaltu od 0,0001 do 0,01% 30 tlenek niklu od 0,02 do 0,05% tlenek manganu od 0,01 do 0,5% selen od 0,005 do 0,03% Wedlug innej korzystnej odmiany wynalazku arkusz materialu zabarwionego stanowi element 35 fototropowy o przekazywaniu zmiennym. Umozli¬ wia to równiez dobre utrzymywanie stalosci oswietlenia w pomieszczeniu. W tym przypadku stosuje sie najlepiej blone przezroczysta, której rodzaj i grubosc dobiera sie tak, zeby zachowac 40 wystarczajace oswietlenie podczas okresów slabe¬ go naslonecznienia. Element fototropowy ma na celu zmniejszenie przepuszczalnosci swietlnej pod¬ czas okresów silnego naslonecznienia, np. pod dzialaniem promieniowania cieplnego, które nie 45 zostalo odbite przez blone przezroczysta.Elementem fototropowym moze byc badz ele¬ ment o zmiennym odbiciu, jak wspomniano wy¬ zej, badz tez element o zmiennej przezroczystosci.Jako element o zmiennej przezroczystosci mozna 50 wymienic zlozony arkusz z materialu przezroczy¬ stego, skladajacy sie z dwóch arkuszy szkla lub masy plastycznej, pomiedzy którymi znajduja sie substancje organiczne „fototropowe", w rodzaju np. substancji, które przechodza w sposób odwra- 55 calny ze stanu zolu do stanu zelu ze zmiana prze¬ zroczystosci lub barwy pod dzialaniem promienio¬ wania cieplnego.Takimi substancjami sa np. eter metylopoliwi- nylowy,. zwiazki wapniowców z kwasem poliakry- 60 lowyni, acetal lub cetal poliwinylowy czesciowy, których grupy hydroksylowe sa zajete przez wode i sole uwodnione. Mozna równiez stosowac szybe „fototropowa" w zasadzie wykonana ze zwiazku, który ulega dysocjacji odwracalnej pod dzialaniem 65 swiatla i którego jeden z elementów dysocjacji5 jest adsorbowany odwracalnie na podlozu, a z chwila zmniejszenia lub zaniku pobudzania swietl¬ nego zostaje odtworzony, natomiast inny element przeciwstawia sie przechodzeniu promieniowania widzialnego i swietlnego. Takimi zwiazkami sa np. swiatloczule halogenki, do których sa dodane ka¬ talizatory jak np. halogenki miedzi, kadmu i niklu.Wedlug wynalazku blona przezroczysta jest osadzona badz co najmniej na jednym arkuszu materialu przezroczystego zabarwionego, badz tez najlepiej na arkuszu malteriaiu przezroczystego, bezbarwnego. W tym drugim przypadku na ogól latwiej jest oddzialywac na wlasnosci blony pod¬ czas jej osadzania na podlozu, poniewaz podloze to jest bezbarwne.Na zalaczonym rysunku uwidoczniono kilka -przykladów wykonania wynalazku, przy czym fig. 1 przedstawia czesciowy przekrój szyby ochronnej wedlug wynalazku, fig. 2 — czesciowy przekrój innej odmiany szyby ochronnej wedlug wynalazku; fig 3 — widok perspektywiczny czes¬ ciowego przekroju szyby ochronnej podobnej do szyby wedlug fig. 2; fig. 4 — przekrój czesciowy innej odmiany szyby ochronnej wedlug wynalazku i fig. 5 — przekrój czesciowy jeszcze innej odmia¬ ny szyby ochronnej wedlug wynalazku.Na fig. 1 arkusz 1 ze szkla zabarwionego jest pokryty blona 2 przezroczysta i odbijajaca. Arkusz 1 ze szkla zabarwionego jest wykonany ze szkla sodowo-wapniowego chroniacego przed cieplem i majacego np. znaczna zawartosc tlenku zelaza, wskutek -czego ma zabarwienie niebiesko-zielone.Blona odbijajaca 2 jest wykonana z tlenku tytanu osadzonego znanym sposobem, np. przez hydroli¬ ze chlorku tytanu. Ze wzgledu na wysoki wspól¬ czynnik zalamania swiatla tego tlenku znaczna czesc promieniowania cieplnego i swietlnego zo¬ staje odbita na powierzchni zewnetrznej jak i na powierzchni posredniej miedzy szklem i blona.Korzystnie jest jednak powiekszyc ilosc energii cieplnej, jaka zostaje odbita i w tym celu wyko¬ rzystuje sie zjawisko interferencji przez nadanie blonce tlenku grubosci optycznej, która jest równa cwiartce lub nieparzystej wielokrotnosci cwiartki dlugosci fali wybranej w zakresie podczerwieni.Dzieki temu odbija sie w wiekszym stopniu pro¬ mieniowanie, którego dlugosc fali jest równa lub zblizona do wybranej dlugosci fali, przy czym ta dlugosc jest zwykle zawarta miedzy 1 i 1,2 mikro¬ nów, co odpowiada zakresowi, w którym energia sloneczna jest dosc intensywna.Opisany produkt nadaje sie bardzo dobrze do wykonania szyb w budynkach. Jest on malo kosz¬ towny i zapewnia cenny komfort termiczny, jak równiez stanowi skuteczna ochrone przed olsnie¬ niem.W przykladzie wykonania szyby ochronnej o strukturze przedstawionej na fig. 1, z zastosowa¬ niem blony o zmiennym odbiciu, arkusz szkla 1 stanowi szklo sodowo-wapniowe izolujace ciepl¬ nie, zawierajace tlenek zelazawy od 1 do 2%. Blo¬ na 2 stanowi element o zmiennym odbiciu, który odbija jednoczesnie promieniowanie widzialne i promieniowanie cieplne. Blona taka ma struk- 6 ture zlozona, zawierajaca cztery kolejne warstwy, a mianowicie pierwsza warstwe srebra p grubosci 100 angstremów, druga warstwe SiO o grubosci 2 mikrony, trzecia warstwe Sn02 o grubosci 3 mi- 5 krony, zawierajaca selen o stezeniu 1% w stosunku do atomów cyny i ostatnia warstwe srebra o gru¬ bosci 100 angstremów.Rózne blony sa osadzone kolejno na szkle 1 izo¬ lujacym cieplnie przez parowanie w prózni. W tej 10 zlozonej strukturze warstwa Sn02 stanowi ele¬ ment o zmiennym odbiciu. Odbicie tej warstwy zmienia sie przez przylozenie stalego napiecia zmiennego miedzy dwiema warstwami srebra, któ¬ re stanowia elektrody wytwarzajace pole elek- 15 tryczne w poprzek warstwy Sn02. Zmiana tego pola powoduje zmiane odbicia, warstwy Sn02.Warstwa SiO stanowi warstwe izolacyjna nie po¬ zwalajaca na przeplyw pradu przez warstwe SnOz.Wartosc napiecia jest regulowana dzialaniem ko- 20 morki fotoelektrycznej uczulonej na promienio¬ wanie sloneczne.Gdy naslonecznienie jest slabe, to w takiej szy¬ bie blona praktycznie nie odbija swiatla widzial¬ nego lub promieniowania cieplnego. Mozna uwa- 25 zac, ze blona jest calkowicie przezroczysta. Szklo izolujace cieplnie wystarcza do pochlaniania pro¬ mieni cieplnych- o bardzo slabym natezeniu bez obawy nadmiernego ogrzania. W tym przypadku nie ma wiec ryzyka pekniecia szyby. Gdy nato- 30 miast naslonecznienie jest bardzo silne, to ko¬ mórka je wykrywa i steruje przylozenie napiecia do dwóch elektrod blony, zwiekszajac w ten spo¬ sób odbicie blony. Czesc promieniowania widzial¬ nego i cieplnego jest odbijana intensywnie. Szklo 35 izolujace cieplnie pochlania resztke promieniowa¬ nia cieplnego nie odbitego przez blone i nie ulega nadmiernemu ogrzaniu pod dzialaniem promienio¬ wania.Wedlug fig. 2 i 3 szyba zawiera arkusz 3 ze szkla 40 niebieskiego, którego zabarwienie otrzymuje sie miedzy innymi przy pomocy tlenku kobaltu w szkle. Arkusz 4 szkla przezroczystego jest przy¬ klejony do poprzedniego arkusza za pomoca poli- winylobutyralu. Na arkuszu 4 jest osadzona cien- 45 ka blonka srebra 6, której grubosc jest wystarcza¬ jaco mala dla przepuszczenia znacznej czesci swiatla. Taka szyba nadaje sie szczególnie na wzierniki piecowe albo jako szklo ochronne do okularów i kasków spawalniczych. Szybe ustawia sie w ten sposób, ze promieniowanie dochodzi' do blony 6 przed arkuszem 3.Wedlug fig. 4 arkusz szkla szarego 7 jest po¬ kryty cienka blonka 8 zlota i przymocowany do innego arkusza 9 szkla za posrednictwem tasmy 55 metalowej 10 przyspawanej pasa 11 i 12 miedzi osadzonej na brzegach arkuszy 7, 8, 9. Pomiedzy arkuszami 7 i 9 jest wiec pozostawiony wolny przedzial 13 wypelniony suchym gazem.Taki wyrób nadaje sie bardzo dobrze na szyby 60 w mieszkaniach, gdyz laczy w sobie zalety pod¬ wójnej szyby z zaletami wynikajacymi z zastoso¬ wania wynalazku. Wiadomo zreszta, ze zloto na¬ lozone cienka warstwa odbija lepiej promieniowa¬ nie cieplne niz swietlne i jest mozliwe dozowanie^ 65 ilosci przepuszczonego swiatla przez dobieranie59912 8 stopnia pochlaniania w arkuszu 7 szkla szarego.Poza tym ten arkusz moze miec zabarwienie przewazajace, bedace dopelnieniem zabarwienia blony 8, tak iz otrzymuje sie w pomieszczeniu swiatlo o zabarwieniu w znacznym stopniu neu¬ tralnym. Chociaz arkusz 9 moze byc wykonany ze szkla bezbarwnego, to jednak mozna równiez sto¬ sowac szklo slabo zabarwione, którego barwa jest dopelnieniem do barwy blony 8 lub harmonizuje szczególnie dobrze z caloscia architektoniczna.Arkusz 9 ogrzewa sie w slabym' stopniu, ponie¬ waz jego zabarwienie, a wiec i pochlanianie imaja mala intensywnosc.W przykladzie wykonania szyby o przezroczy¬ stosci obojetnej arkusz 7 stanowi szklo bezbarwne, na którym jest osadzona blonka przezroczysta zlota 8. Szklo przepuszczone przez arkusz 7 i blon- ke zlota 8 ma zabarwienie zielono-szare. Drugi arkusz 9 szyby stanowi arkusz szkla zabarwione¬ go, którego zabarwienie jest dopelnieniem do za¬ barwienia arkusza 7 i blonki 8. Takie szklo sta¬ nowi np. szklo sodowo-wapniowe o zwyklym skladzie, do którego dodano 0,0065% tlenku kobal¬ tu. Podwójna szyba otrzymana w ten sposób wy¬ kazuje przepuszczalnosc rzedu 40% dla dlugosci fal zawartych miedzy 400 i 600 m^i oraz prze¬ puszczalnosc okolo 33% miedzy 600 i 750 m^i.W innej odmianie wynalazku podobnej do po¬ przedniej arkusz materialu zabarwionego stanowi szklo sodowo-wapniowe zawierajace 0,0065% tlen¬ ku kobaltu i 0,0133% selenu. Szyba podwójna tak wykonana ma przepuszczalnosc prawie równo¬ mierna w zakresie widzialnym. Taki sklad szkla pozwala na otrzymanie podwójnej szyby ochron^ nej, której przepuszczalnosc w obszarze widzial¬ nym wykazuje dobra neutralnosc.Mozna równiez otrzymac dobra neutralnosc swiatla przepuszczonego stosujac szklo zabarwio¬ ne wykonane w ten sposób, ze do szkla sodowo- -wapniowego o zwyklym skladzie dodaje sie tlen¬ ku niklu i tlenku kobaltu, tlenku zelaza i tlenku niklu, tlenku zelaza i tlenku kobaltu lub tez jed¬ noczesnie tlenku kobaltu, tlenku zelaza i tlenku niklu.Wedlug fig. 5 arkusz 14 ze szkla szarego jest zlozony z innym arkuszem 15 szkla za posrednic¬ twem tasmy 10 lub tasm 11 i 12 w sposób podobny do opisanego sposobu wykonania odmiany przed¬ stawionej na fig. 4. Blonka 16 tlenku tytanu jest osadzona na powierzchni 17, znajdujacej sie na stronie zewnetrznej szyby i w kierunku zródla promieniowania. Podobnie jak w przypadku arku¬ sza 9 szyby wedlug fig. 4, arkusz szkla 15 moze byc przezroczysty lub zabarwiony. Taka odmiana wynalazku jest jednak korzystniejsza niz poprzed¬ nio w przypadku gdy stosuje sie dwa arkusze szkla zabarwionego, poniewaz sa one obydwa chronione przez blonke 16 przed promieniowa¬ niem padajacym.W innej odmianie wykonania szyby wedlug fig. 5 pierwszy arkusz szklany 15 jest wykonany ze szkla bezbarwnego i ma blonke zlota o grubo¬ sci 150 angstremów. Ta blonka odbija bardzo "intensywnie promieniowanie cieplne. Grubosc blonki jest tego rodzaju, ze nawet podczas okre¬ sów slabego naslonecznienia oswietlenie w po¬ mieszczeniu wyposazonym w taka szybe pozostaje wystarczajace. Taki arkusz szklany 15 jest zespo¬ lony, jak opisano wyzej, z elementem przezroczy- 5 styim fototropowym 14. Element fototropowy jest wykonany z arkusza szkla sodowo-wapniowego, który jest pokryty przezroczysta warstwa o gru¬ bosci 200 angstremów mieszaniny 50% AgCl i 50% AgBr. Warstewka ta jest pokryta warstwa SiO o io grubosci 5000 angstremów, a calosc jest zabezpie¬ czona nieprzepuszczalna warstwa krzemianu wap¬ nia.W okresach slabego naslonecznienia tylko blon¬ ka zlota na pierwszym arkuszu gra czynna role 15 w zmniejszeniu intensywnosci przepuszczanego swiatla. Element fototropowy pozostaje nieczynny i praktycznie jest bezbarwny. Gdy naslonecznie¬ nie wzrasta blonka zlota odbija wciaz te sama proporcje padajacego promieniowania, a wiec w 20 sposób skuteczny odbija czesc cieplna tego pro¬ mieniowania. Pod dzialaniem swiatla chlorek i bromek srebra ulegaja rozkladowi, przy czym uwolniony brom i chlor sa adsorbowane odwra¬ calnie przez warstwe SiO. Caly element zmetnia 25 sie i zatrzymuje promieniowanie widzialne oraz resztke promieniowania cieplnego, przepuszczajac jednak promieniowanie koloru szarego. Oswietle¬ nie w pomieszczeniu utrzymuje sie wiec w zasa¬ dzie stale, co stwarza komfort wzrokowy, nato- 30 miast promieniowanie cieplne jest odpowiednio -wyeliminowane z pomieszczenia.Na podstawie opisanych przykladów wykonania staje sie zrozumiale, ze wynalazek moze obejmo¬ wac równiez inne postacie wykonania. Pozostajac 36 w ramach wynalazku mozna wprowadzic do nie¬ go takie zmiany jak np. zastapienie jednego ma¬ terialu innym materialem równowaznym np. sto¬ sujac arkusze wykonane z mas plastycznych za¬ miast szkla. 40 PL