SE455788B - Forglasningspanel - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 455 788 w De ogynnsamma effekterna av energiupptagningen i den yttre beläggningen kan minskas genom att skärma av den infraröda strålningen som utsändes internt från den belagda yttre ru- tan, t.ex. genom en lämplig optisk beläggning på nästa ru- ta. Det är emellertid teoretiskt bättre att belägga inner- ytan på själva den oxidbelagda rutan för att minska den infraröda utstrâlningen från den ytan. I praktiken förelig- ger emellertid problem att finna sig i anordnandet av en sädan inre beläggning med erforderliga funktionsspecifika- tioner för panelen, om dessa specifikationer kräver att dess ljusgenomsläpplighetsfaktor skall vara hög med hänsyn tagen till dess totala energigenomsläpplighetsfaktor.

Benämningen "ljusgenomsläpplighetsfaktor" använt i denna beskrivning betecknar ett förhållande mellan mängden syn- ligt genomsläppt ljus och mängden infallande synligt ljus, där dessa mängder är korrigerade integreringar av de genom- släppta och infallande ljusvärdena respektive över hela det synliga ljusets spektrala område, varvid integreringarna är korrigerade för att kompensera för den spektrala för- delningen från strâlningsenergikällan och för det mänskliga ögats spektrala känslighetsegenskaper. Mätningarna har gjorts med en spektrofotometer och med användande av en ljuskälla, vars spektrala sammansättning utgöres utav lyskropp D 65, definierad av the International Commission on Illumination (referens CIE 17, sektionerna 45-15-l45).

Lyskroppen representerar dagsljus med en färgtemperatur av omkring 6504 K. Korrektionsfaktorn för ögats känslighet som användes är likaledes den som är standardiserad genom International Commission on Illumination.

Uttrycket “total energigenomsläpplighetsfaktor" såsom i denna beskrivning användes, betecknar förhållandet mellan genomsläppt strålningsenergi och infallande solstrålnings- energi. Uttrycket “energiabsorptionsfakt0r“ såsom det här användes betecknar delen infallande solstrålningsenergi som 10 15 20 25 30 35 455 788 absorberas. För bestämningen av båda dessa faktorer använ- der man sig av en strålningskälla vars spektrala samman- sättning motsvarar den hos direkt solljus vid en elevation av 300 över horisonten. Spektrala sammansättningen ges av Moon's tabell för en luftmassa lika med 2. Energiabsorp- tionsfaktorn för en belagd glasruta såsom omnämnes i denna beskrivning, liksom den totala energigenomsläpplighetsfak- torn för en panel, mätes alltid med ytan, som uppbär den energiabsorberande beläggningen riktat mot strålningsenergi- källan. Ljusgenomsläpplighetsfaktorn beror ej på huruvida ytan som uppbär energiabsorberande beläggningen är riktad mot eller bort från ljuskällan.

Föreliggande uppfinning medger att man för en panel, som omfattar klara glasrutor kan uppnå en mycket gynnsam kom- bination av de nämnda ljus- och totala energigenomsläpplig- hetsfaktorerna. Uttrycket "klart glas" såsom det användes i denna beskrivning betecknar glas med sådan sammansätt- ning att en 6 mm tjock skiva av glaset har en ljusgenom- släpplighetsfaktor av åtminstone 85 %.

En panel enligt föreliggande uppfinning definieras i bifoga- de patentkrav 1. Panalen utmärkes av att den första belägg- ningen består av 62 % CoO, 26 % Fe¿03 och 12 % Cr2O3 och har en tjocklek av 35 - 45_nanometer, att den andra beläggningen är bildad av ett underskikt av vismutoxid med en tjocklek av mellan 1 och 2 nanometer, av ett andra skikt av guld med en tjocklek av 9-14 namometer och valfritt ett övre skikt bestående av vismutoxid, så att en sådan guldbeläggning exponeras mot pa- nelens inre.

Kombinationen av beläggningar i enlighet med uppfinningen erbjuder anmärkningsvärda fördelar. Användningen av guld för att bilda optiska beläggningar är känd i och för sig, men dess användning på det sätt som krävs enligt uppfin- ningen medger att en flerglasad panel kan uppvisa en kombi- nation av egenskaper, som är distinkta och ej uppnåeliga med paneler framställda i enlighet med tidigare kända för- slag inom detta område. Infrarödstrålning från den guldbe- 455 788' 10 15 20 25 30 35 *e lagda ytan minskas särskilt i överraskande grad i förhål- lande till beläggningens avskärmning av synligt ljus. En klar glasruta som på ena sidan uppbär en guldbeläggning mellan 9 och 14,5 nm tjock kan ha en ljusgenomsläpplighets- faktor av åtminstone 60 % även med en utstrålning från guld- beläggningen ej högre än 0,25. Denna fördel kan förverkli- gas i en panel enligt uppfinningen utan att innebära någon icke önskvärd modifiering av panelens färg sedd i reflekte- rat eller genomsläppt ljus.

Uppnåendet av de angivna optiska egenskaperna genom att an- vända guld för beläggningen med låg utstrålning är av bety- delse ur tillverkarens synpunkt, emedan guldbeläggningar av erforderlig tjocklek kan bildas för att uppfylla mycket höga krav på jämnhet genom etablerade beläggningstekniker.

Guldbeläggningen är motstândskraftig mot åldring och efter- som den befinner sig inom panelen skyddas den från meka- nisk påverkan.

Egenskaperna hos oxidbeläggningen är företrädesvis sådana att den klara glasrutan och sådan beläggning tillsammans har en energiabsorptionsfaktor av åtminstone 16 %. Förde- larna med att använda en guldbeläggning i enlighet med uppfinningen är särskilt betydelsefull i sâdantfall.

Oxidbeläggningar har goda solavskärmande egenskaper känt i och för sig och har icke desto mindre en godtagbar genom- släpplighet för synligt ljus. Förhållandet mellan faktorer- na för ljusgenomsläpplighet och energigenomsläpplighet hos en panel enligt uppfinningen kan därför vara mycket gynn- samma.

I föredragna utföringsformer av uppfinningen är glasrutor- na och beläggningarna så sammansatta att panelen, då den anordnas med den oxidbelagda ytan mot strålningsenergikäl- lan den har en god energiabsorberande egenskap under det lO 15 20 25 30 35 455 788 den även uppvisar en ljusgenomsläpplighetsfaktor högre än dess totala energigenomsläpplighetsfaktor. Uppnåendet av detta förhållande och väsentligen utan att modifiera den synliga färgen pâ panelen görs möjlig genom användning av guld för den inre beläggningen och genom att ge guldbelägg- ningen en tjocklek inom det område som ovan angetts.

För den energiabsorberande oxidbeläggningen föredrager man att använda en beläggning omfattande en eller flera metall- oxider utvalda från gruppen: tenn, titan, kobolt, järn och kromoxider och helst en sådan beläggning som omfattar en blandning av kobolt, järn och kromoxider. Det är t.ex. lämpligt att använda sådan trekomponentbeläggning, där ko- bolt, järn och kromoxider ingår i ett förhållande av 62:26:12 räknat i viktdelar. En energiabsorberande belägg- ning med neutral färg med en gynnsam ljusgenomsläpplighets- faktor kan bildas genom att använda en blandning av kobolt, järn och kromoxider och en beläggningstjocklek av från 20 till 100 nm och företrädesvis från 30 till 50 nm.

Guldbeläggningen har företrädesvis en tjocklek mellan 9 och 12 nm. Detta smalare.omrâde rekommenderas för att und- vika eller för att till ett minimum hålla varje färgmodi- fierande effekt på beläggningen.

Vid vissa utföringsformer av uppfinningen finnes en under- beläggning under guldbeläggningen. Kvaliteten på guldbelägg- ningen kan förbättras genom att anbringa ett lämpligt under- skikt på glaset. Företrädesvis använder man vismutoxid för sådan underbeläggning.

Det är möjligt att övertäcka guldbeläggningen i stället för att lämna den exponerad mot det inre av panelen, under det att man fortfarande för panelen som helhet förverkligar ett gynnsamt.förhàllande mellan dess ljusgenomsläpplighetsfak- tor och dess totala energigenomsläpplighetsfaktor. Uppfin- 4-5 5 10 15 20 25 30 35 788 ningen innefattar därmed en panel i vilken uppfinningen in- går såsom ovan definierats men med den modifieringen att guldbeläggningen övertäckes av ett annat ljusgenomsläppande skikt eller flera sådana skikt. En ruta som uppbär sådana skikt kan ha en ljusgenomsläpplighetsfaktor större än då man använder guldskiktet enbart. Den guldbelagda glasrutan och beläggningsskikten på dess guldbelagda yta har företrä- desvis en ljusgenomsläpplighetsfaktor av åtminstone 60 %.

Föredragna paneler enligt denna modifikation enligt uppfin- ningen ha då de anordnas med den oxidbelagda ytan mot strål- ningsenergikällan, en ljusgenomsläpplighetsfaktor högre än deras sammanlagda eneriggenomsläpplighetsfaktor.

För att bilda en täckbeläggning på guldskiktet är det lämp- ligt att använda Bi203, ZnO, ZnS eller TiO2.

I det fall att guldbeläggningen är täckbelagd med en eller flera ytterligare ljusgenomsläppande skikt är det möjligt att uppnå en relativt hög ljusgenomsläpplighetsfaktor i för- hållande till en given total energigenomsläpplighetsfaktor, under det att man använder en guldbeläggning av en tjocklek som ej annars skulle göra det möjligt att uppnå det till- ståndet. Därmed omfattar föreliggande uppfinning även en panel såsom angiven i bifogade patentkrav ll. En sådan pa- nel utmärkes av att den yttre beläggningen är en energiab- sorberande oxidbeläggning, av att på den inre ytan av rutan som uppbär oxidbeläggningen finns en andra beläggning, som omfattar ett skikt av guld, täckt av åtminstone ett ytter- ligare ljusgenomsläppande skikt och av att sammansättningen på glasskivorna och sammansättningarna och tjocklekarna på den energiabsorberande beläggningen och de andra belägg- ningsskikten är sådana att panelen, då den anordnas med den oxidbelagda ytan på strâlningsenergikällan, uppvisar en ljusgenomsläpplighetsfaktor högre än dess totala energige- nomsläpplighetsfaktor. Oxidbeläggningen för en sådan panel har företrädesvis de egenskaper som kan tillskrivas en så- dan beläggning enligt patentkravet 2. Den guldbelagda rutan 10 15 20 25 30 35 455 788 och beläggningsskikten på dess guldbelagda yta ha tillsam~ mans företrädesvis en ljusgenomsläpplighetsfaktor av åt- minstone 60 %.

Lämpliga material att användas vid täckbeläggningen av guld- skiktet anges ovan.

Vissa utföringsformer av uppfinningen, utvalda som exempel, kommer nu att beskrivas med hänvisning till den bifogade ritningen, som är en tvärsektion av en panel enligt uppfin- ningen.

Den visade panelen omfattar två skivor av klart glas, 1, 2, som hâlles på avstånd från varandra av en ram 3. Panelen är avsedd att användas som en förglasningsenhet med skivan l mot byggnadens utsida.

Skivan l uppbär på sin yttre yta en energiabsorberande ljusgenomsläppande beläggning 4. Denna beläggning utgöres av en metalloxidbeläggning. Den ansvarar för en del av pa- nelens solskuggande egenskap. Oxidbeläggningen och glasski- van l är företrädesvis sammansatta så att de tillsammans ha en ljusgenomsläpplighetsfaktor av åtminstone 40 %, en total energigenomsläpplighetsfaktor av ej högre än 60 % och en energiabsorptionsfaktor av åtminstone 16 %.

Den inre ytan på skivan l uppbär en guldbeläggning 5. Ski- van l och dess guldbeläggning ha tillsammans en ljusgenom- släpplighetsfaktor av åtminstone 60 %. Ett underliggande skikt (ej visat), t.ex. ett skikt av vismutoxid kan finnas under guldbeläggningen.

De följande exemplen 1, 2, 4, 5 och 6 är exempel på paneler enligt uppfinningen och konstruerades såsom beskrivits med hänvisning till ritningen. Exempel 3 lämnas för jämförande ändamål. 10 15 20 25 30 35 455 788 Exempel l Skivorna 1 och 2 var skivor av vanligt klart floatglas med en tjocklek av 4 mm och 8 mm respektive.

Den energiabsorberande beläggningen 4 var en blandning be- räknad att omfatta 62 % C00, 26 % Fe2O3 och 12 % Cr203 och hade en tjocklek mellan 35 och 45 nm. Energiabsorptionsfak- torn för skivan l tillsammans med oxidbeläggningen var-22 %.

Guldbeläggningen 5 hade en tjocklek av ll - l2 nm och bil- dades ovanpâ ett vismutoxidunderskikt 1,5 - 2 nm tjockt.

Guldbeläggningen hade ett strâlningstal av cirka 0,2 och skivans l ljusgenomsläpplighetsfaktor tillsammans med guld- beläggningen var omkring 60 %.

Panelen som helhet hade en ljusgenomsläpplighetsfaktor av 24,1 % och en total energigenomsläpplighetsfaktor (mätt med beläggningen 4 vänd mot strålningsenergikällan) av 23,3 %.

En ljusgenomsläpplighetsfaktor av 24,l %, betraktad för sig är ej ett högt värde men med hänsyn till den totala energi- genomsläpplighetsfaktorn*av 23,3 % är det avsevärt högre än som kan uppnås genom att använda beläggningar med låga strålningstal såsom hittills föreslagits.

Panelen var neutral_i färgen för vanlig iakttagelse, var- vid guldbeläggningen ej hade någon skönjbar färgmodifierande inverkan. Den aktuella färgrenheten i panelen sedd i re- flekterat ljus var mindre än 3 %. Uttrycket "färgrenhet" hänför sig här till färgrenheten som reflekteras tillbaka från-skivan l, då den belyses med ljuskälla D65 definierat li International Commission on Illumination (referens CIE 17 sektion 45-15-145) från sidan motstående guldbeläggning- en, varvid renheten bestämmes på det sätt som däri anges. 10 15 20 25 30 35 455 788 Exempel 2 Panelen var samma som den enligt exempel 1 med undantag av att skivan l hade en tjocklek av 6 mm och guldbeläggningen 5 en tjocklek på 9 nm. Guldbeläggningen hade ett strâlnings- tal av cirka 0,25. Skivan l och dess guldbeläggning till- sammans hade en ljusgenomsläpplighetsfaktor av 64 %. Pane- len som helhet hade en ljusgenomsläpplighetsfaktor av 26,3 % och en total energigenomsläpplighetsfaktor (mätt med oxidbelagda ytan mot strålningsenergikällan) av 26,0 %.

Exempel 3 (jämförande) Panelen var samma som den enligt exempel l med undantag av att guldbeläggningen 5 hade en tjocklek av 7 till 8 nm.

Skivan l och guldbeläggningen tillsammans hade en ljusge- nomsläpplighetsfaktor av 67 %. Panelen som helhet hade en ljusgenomsläpplighetsfaktor av 28,0 % och en total energi- genomsläpplighetsfaktor (mätt med oxidbelagda ytan mot strâlningsenergikällan) på 30,8 %.

Exempel 4 Skivorna l och 2 utgjordes av skivor av klart glas var och en 6 mm tjock.

Den energiabsorberande beläggningen 4 var som i de föregåen- de exemplen.

Beläggningen 5 omfattade en underbeläggning av Bi2O3, en guldbeläggning och en täckbeläggning av Bi2O3 täckande guld- beläggningen. Tjockleken på dessa tre beläggningar var 2 nm, 16 nm och 34 nm respektive. Panelen som helhet hade en ljus- genomsläpplighetsfaktor högre än dess totala energigenom- släpplighetsfaktor. Uppnåendet av detta resultat trots när- varon av den relativt tjocka guldbeläggningen kunde till skrivas närvaron av täckbeläggningen bestående av Bi2O3. 455 788 10 15 20 25 30 35 10 De aktuella värdena för faktorerna för ljusgenomsläpplig- het och total energigenomsläpplighet för panelen var 24 % och 23 % respektive.

Trots användningen av ett guldskikt med en tjocklek av 16 nm var panelen vid ordinär iakttagelse neutral till färgen.

Panelens färgrenhet mätt såsom i fallet med panelen enligt exempel l var ej mer än 3 %. Pâ grund av närvaron av det pålagda interferensskiktet, kunde guldbeläggningens tjock- lek ökas till omkring 16,5 nm utan att göra den synlig för vanlig iakttagelse genom graden av dess inflytande på färgrenheten.

Exempel 5 Skivorna l och 2 var av klart glas och hade en tjocklek respektive av 4 mm och 6 mm.

Den energiabsorberande beläggningen 4 var en beläggning in- nehållande tre beståndsdelar innehållande kobolt, järn och kromoxider i förhållandet 62:26:12 räknat i viktdelar och som-hade samma tjocklek som beläggningen 4 i exempel l.

Skivans l energiabsorptionsfaktor tillsammans med oxidbe- läggningen var 22 %.

Beläggningen 5 utgjordes av ett underskikt l nm tjockt av vismutoxid med ett 14 nm tjockt guldskikt.

Skivan l och vismutoxiden och guldbeläggningen 5 hade till- sammans en ljusgenomsläpplighetsfaktor av 52 % och guldbe- läggningen hade ett strålningstal av 0,09.

Panelen som helhet hade en ljusgenomsläpplighetsfaktor av 20,6 % och en total energigenomsläpplighetsfaktor av 18,7 %.

Panelens färgrenhet mätt såsom i fallet med panelen enligt exempel l var 8 %, varvid den dominerande våglängden i det reflekterade ljuset var S78 nm. (Panelen sedd i reflekte- l0 15 20 25 30 35 455 788 ll rat ljus är något mera gul än en liknande panel med endast oxidbeläggningen.) I de föregående exemplen l - 5 var skivorna l och 2 av o- härdat glas. En eller båda skivorna kan vara härdade om så önskas.

Exemgel 6 Skivorna l och 2 var av klart glas och hade vardera en tjocklek av 6 mm. Den energiabsorberande beläggningen 4 var densamma som i exempel l.

Beläggningen 5 utgjordes av ett 2 nm underskikt av vismut- oxid med ett ll nm tjockt guldskikt och en täckbeläggning av vismutoxid med en tjocklek av 31 nm.

Panelen som helhet hade en ljusgenomsläpplighetsfaktor av 28,3 % och en total energigenomsläpplighetsfaktor av 29,2 % (mätt med beläggningen 4 vänd mot strâlningsenergikällan).

Panelens färgrenhet sedd i reflekterat ljus (mätt som i fallet med panelen enligt exempel l) var 4 %, varvid den dominerande våglängden i det reflekterade ljuset var 486 nm.

Panelens färg sedd i reflekterat ljus var lätt blå. Pane- len var något mera blå för vanlig iaktagelse än en liknande panel med enbart det energiabsorberande skiktet.

En sådan panel erbjuder en anmärkningsvärd fördel: dess färg (sett i reflekterat ljus) är samma som färgen (sett i reflekterat) hos ett undervåningsfönster bestående av en skiva av klart glas på sin bakre yta uppbärande ett be- läggningsskikt av emaljfärg och på sin främre yta en oxid- beläggning liknande beläggningen 4. 455 783 12 Förglasningspaneler enligt föreliggande exempel kan sålunda med fördel monteras i byggnaders framväggar i kombination med sådana glasförsedda bottenvåningar för att ge väggen en enhetlig färg sedd i reflekterat ljus. I föreliggande exempel var skivorna l och 2 av ohärdat glas, men en eller båda skivorna kan härdas om så önskas.

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 455 788 13 Patentkrav

1. l. Förglasningspanel för att genomsläppa strâlningsenergi, synlig ljusenergi inbegripen. vilken omfattar första och andra klara glasskivor med en tjocklek mellan 4 nu och 8 mm. organ som håller glasskivorna parallellt med och på avstånd från varandra. så att ytan på den första glasskivan utgör en yttre yta i panelen. en första beläggning på den första glasskivans yttre yta för solskuggning, varvid den första beläggningem ut- göres av en energiabsorberande oxidbeläggning och en andra be- läggning på en yta på den första skivan, vilken yta är vänd mot den andra skivan. varvid den andra belâggningen omfattar guld. k ä n n e t e c k n a d av att den första beläggningen består av 62 8 CoO, 26 X Fe203 och 12 8 Cr2O3 och har en tjocklek av 35 till 45 nanometer. att den andra beläggningen är bildad av ett underskikt av vis- mutoxid med en tjocklek av mellan l och 2 nanometer. av ett andra skikt av guld med en tjocklek av 9 tilll4 nanometer och valfritt ett övre skikt bestående av vismutoxid.

2. Panel enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den första och andra glasskivan är 6 resp. 8 ln tjocka, av att guldbeläggningens underskikt har en tjocklek av l nanometer och av att guldskiktet har en tjocklek av 14 nanometer.

3. Panel enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a d av att den första och andra glasskivan är 6 resp. 8 mn tjocka. av att guldbeläggningens underskikt har en tjocklek av 1,5-2 nano- meter och av att guldskiktet har en tjocklek av ll-12 nano- meter.

4. Panel enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d av att guldskiktet har en tjocklek av 10 nanometer. av att den

5. Panel enligt krav l. k ä n n e t e c k n a d första och andra glasskivan är 6 mm tjocka. att den andra be- oss' (f. 14 läggningen bestå: av ett underskikt med en tjocklek av 2 nano- meter. av guldskikt med en tjocklek av 11 nanometer och av att ett ljusgenomsläppande vismutoxidskikt med en tjocklek av 31 nanometer över guldskiktet.