DE2900392A1 - Sonnenschutzfolie mit waermedaemmeigenschaften - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbundfolien zur Sonnenlichtsteuerung
sowie Fenstereinheiten, die derartige folien enthalten.
Seit mindestens den letzten wenigen Dekaden hat man vielfach versucht, eine Fensterabdeckung zu entwickeln, die die sichtbaren
Wellenlängen des Sonnenlichts (400 bis 700 nm) durch ein verglastes Fenster in einen Raum läßt, aber gleichzeitig eine
Elendung verhindert und die Wärmestrahlung der Sonne im nahen IR-Bereich (900 bis 2500 nm) blockiert. Beispielsweise lehrt
die US-PS 2 774 021 eine Fensterabdeckung, bei der eine transparente
oder durchscheinende selbsttragende Zellulosefolie mit
einer transparent-reflektierenden Metallschicht auf der dem. Fenster zugewandten Seite beschichtet ist. Wahlweise kann eine
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Schutzschicht aus Lack oder dergleichen auf die hetallscnicht
aufgetragen sein, um Korrosion und mechanische Schäden gering zu halben. In nachfolgenden Verbesserungen der dort vorgeschlagenen
fenster einheit (d.h. jj'ensterseheibe plus Abdeckung) hat
man .Doppelfenster vorgesehen, bei denen die Sonnenfolie am
i'ensterranmen so befestigt ist, daß ein Luftraum zwischen dem
G-las und der Abdeckung entsteht.
Sie US-PS 3 2^0 203 beschreibt und beansprucht eine Fenstereinheit,
in der eine transparente Polyesterfolie auf einer Seite
mit einer transparent-reflektierenden metallschicht versehen
ist, die eine transparente schutzschicht brä-fc, die ihrerseits
auf die Innenseite einer herkömmlichen J/'ensterscheibe gekiebt
ist. uiese !''enstereiriheit ist einfach, kompakt und bequem und
hat sich als wirkungsvoller als die der erstgenannten US-Patentschrift hinsichtlich eines Yerhinderns des Durchgangs der IR-Snergie
aus dem Sonnenlicht in ein Zimmer erwiesen. Die transparente Schutzschicht kann entweder eine .beschichtung oder ggf.
eine zweite Poltesterfolie sein, die aufgeklebt wird - wie beispielsweise
in der DS-PS 3 775 226 rezeigt; im letzteren i'all
kann eine der beiden Polyeßterfolien auf die Fensterscheibe
aufgeklebt werden. Dev Kleber, der die Sonnenschutzfolie auf
der i'ensterscheibe festhält, kann wasserlöslich (vergl. die
lJS-PS 3 2yu 203) j druckempfindlich, druckempfindlich und wasseraktiviorbar
(vergl. die US-PS 3 bt>1 17V) oder ein so; enannter
"Glin::"-iaeber (üS-i-ü ^ 095 (-12) sein.
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Wie sich aus der obigen Ausführung ergibt, hat man mit den ßonnenschutzfolien des Standes der Technik fast ausschließlich
versucht zu verhindern, daß die Wärme und die helligkeit des Sonnenlichts das .,ohlbefinden der sich in einem Zimmer befindenden
tersonen beeinträchtigen. Aus diesem ürund hat man derartige
ßonnenschutzfolien am breitesten in denjenigen geographischen üereichen eingesetzt, in denen die Außentemperatur selten unter
den Gefrierpunkt fällt. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß Fenster im Sommer nicht nur wesentlich zum Energieverbrauch
in Klimaanlagen beitragen, sondern auch zu den Wärmeverlusten im Winter. Die thermische Leitfähigkeit (bzw. der U-Wert; vergl.
beispielsweise American Institute of Physics Conference Proceedings, l-',ο. 25, Efficient Use of Energy, Pat III, p. 292,
New York, ±;.Y., 1^75) eines einfach verglasten Fensters überschreitet
typischerweise einen V.'ert von 5 kcal/°C.h.m , während
eine gut isolierte Wand einen U-Wert von weniger als 0,5? eine
gut isolierte Zimmerdecke einen U-V,*ert von weniger als 0,2 hat. Es kann also durch ein herkömmlich, verglastes Fenster Wärme
größenordnungsuiäßip; mehr als zehnmal so stark verloren gehen
als durch isolierte '..'ände oder Decken. In kalten Gegenden hat
man, um im Winter die in einem Zimmer befindlichen Personen nicht zu beeinträchtigen, im allgemeinen Doppelfenster eingesetzt
(was nicht immer möglich ist) und lichtundurchlässige (opake) Vorhänge über die Fenster gesogen, damit aber die Sicht
nach draußen versperrt.
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Yor der vorliegenden Erfindung war es den henschen in Zimmern,
deren Fenster mit Sonnenschutzmitteln geschützt waren (besonders,
wo diese Folien sich auf der Innenfläche der .Scheibe befanden)
im Winter oft zu kalt, und zwar aus mindestens zwei Gründen. Die Energie im nahen IR-Bereich im Sonnenlicht (900 bis 2500 mn)
wurde nach außen zurückreflektiert; zusätzlich wurde Wärme durch Strahlung und Konvektion auf die Fensterscheibe übertragen und
ging nach außen verloren. Etwa 60 c,o dieser Verluste sind innere
IR-Energie (V/ellenlängenbereich von etwa 4 bis 40 /um), die die
in einem Raum befindlichen Personen mit der Haut so wie die Oberflächen von im Zimmer befindlichen Gegenständen an die
Sonnenschutzfolie abstrahlen, wo sie die dem iiauui zugewandete
Polyesterfolie absorbiert, durch Wärmeleitung an die Hotallschicht abgibt. Von dort pflanzt sie sich durch die Fensterscheibe
fort und wird schließlich an den Außenraum abgegeben. Obgleich man die Sichtvorteile der Sonnenscuutzfolien beibehalten,
aber ihre schlechten Isoliereigenschaften verbessern wollte, hat man dies bisher nicht erreichen können. Man hat daher vorgeschlagen
(beispielsxiieise in American Inst. Phys. Conference
Proc, a.a.O.), die Polyesterfolie durch Polyäthylen (das für IR-Strahlen verhältnismäßig durchlässig ist) zu ersetzen; es
hat sich jedoch als schwierig herausgestellt, eine hetallschicht auf Polyäthylen aufzudampfen, wobei dann eine oder mehrere der
Eigenschaften wie Handhabungsfähigkeit, Haftung, Reflexionsvermögen und optische Klarheit ungenügend wurden.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte und überraschend
wirkungsvolle Form einer Sonnenschutzfolie dar. tiimmt man sie
in eine Fenstereinheit in der Außenwand eines Raumes auf, halt
das neue Produkt nicht nur auf wirkungsvolle V/eise im Sommer die außen erzeugte Wärme und Blendlicht ab; es reduziert auch
sehr wesentlich die V.ärmeverluste an intern erzeugter IR-Strahlun£·
im Winter.
Die Erfindung ermöglicht es, eine in der Außenwand eines Raumes
befindliche Fenstereinheit zu modifizieren. Die Einheit weist eine Vielzahl transparenter Schichten mit mindestens (1) einer
ersten transparenten Schicht aus einer starren fensterscheibe
und (2) einer zweiten transparenten Sonnenschutzfolie auf, die
sich innerhalb des ..aumes befindet und eine flexible einheitliche
mehrschichtige Folie ist, die aus einer transparent-reflektierenden Metallschicht auf einer transparenten Polyesterfolie besteht,
die eine Schutzbeschichtung in Form einer transparenten Polymerisatschicht trägt. Die Verbesserung liegt darin, die
Sonnenschutzschicht in zweifacher Hinsicht abzuändern; d.h. (a) man wählt eine transparente Polymerisatschicht, die
mindestens etwa 80 % der Strahlungsenergie im Ivellenlängenbereich
von 4 bis 40 ,um bei normaler Raumtemperatur durchläßt,
und (b) ordnet die Polyesterfolie der Fensterscheibe zugewandt und die Schutzschicht dem Hauminneren zugewandt an. Als Resultat
dieser Abänderung ansonsten herkömmlicher Sonnenschutzfolien sperren Fenstereinheiten nach der vorliegenden Erfindung nicht
nur auf sehr wirkungsvolle Iveise von außen einfallende Wärme
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und blenciliclit at», ,Zusätzlich zeigen sie ein ausgezeichnetes
Reflexionsvermögen für von innen auffallende Ifi-Jinergie und
verbessern daher die Isolierfähigkeit der Penstereinheit in
kaltem wetter. Die IK-durchlassige Polymerisatschicht, die
größenordnungsmäßig 10 - 50 /Um dick sein sollte, um die !-,etallschicht
ausreichend zu schützen und gleichzeitig Strahlungsenergie nur minimal zu absorbieren, besteht wünschenswerterweise
aus einem Polymerisat aus honomeren, die im wesentlichen niedere Alkylenmonomere oder Acrylnitril sind; es können jedoch
kleinere Anteil3 anderer l-jonomere mit den Alkylen- oder
Acrylnibrilmonomeren mischpolymerisiert sein und kleine längen
von aus solchen anderen !Monomeren gebildeten Polymerisaten können dem Polyalkylen oder Polyacrylnitril beigemischt werden,
um deren Ilandhabungsfähigkeit, Verarbeitungsfahigkeit usw. zu
verbessern.
l;enn Ιίν-Strahlen aus einem Uaum durch die Polymerisat-Schutzschicht
laufen, werden sie zu etwa 85 bis 95 L/° von der Iuetallschicht
durch die ijchutzsctiicht hindurch zurückgeworfen; ihr
Heizwert vor den Raum bleibt daher erhalten, uie Polyesterfolie,
die in den Sonnenschutzfolien des Standes der i'echnik dem Raum zugewandt angeordnet wurde, war zwar für Licht des sichtbaren
Spektrums völlig durchlässig, übertrug aber nur etwa 50 ois 60 l,i<
der Strahlen im Ιιϊ-Bereich des Spektrums; der Rest wurde adsorbiert.
Ii1Ur 100 Einheiten der auf die Innenfläche der Sonnenschutzfolien
nach dem Stand der Technik gerichtete IR-Energie
gelangten nicht mehr als etwa 25 bis 3u ,>
(O,yo χ 0,;;5 χ 0,55)
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in den Raum zurück.
Die Erfindung wird zurückblickend sehr einfach und wünschenswert erscheinen. .Dennoch ist die Fachwelt auf dem Gebiet der
Sonnenschutzfolien seit Jahrzehnten nicht in der Lage gewesen, sie zu erreichen, obgleich geeignete Polymerisatkunststoffe seit
langem zur Verfügung standen.
Jiig. 1 ist eine Schnittdarstellung eines 'j^eils einer Art einer
jj'enstereinheit mit der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein .schnitt eines Teils einer l^enstereinheit in
einer anderen Ausführung, die ebenfalls die vorliegende Erfindung enthält.
Die beiden ü'iguren der Zeichnung stellen Schnitte durch zwei
unterschiedliche Arten von ±'lenstereinheiten dar; d.h. die
jj'ig. 1 zeigt eine JYenstereinheit derjenigen Art, bei der eine
Sonnenschutz-Verbundfolie auf die Innenseite der Glas-i'ensterscheibe
aufgeksslebt ist, während die !'ig. 2 ein Scanitt durch
eine if'enstereinheit derjenigen Art ist, in der die Sonnenschutz
Verbundfolie sich von der .Fensterscheibe beabstandet auf deren Innenseite befindet. Bei ü'enstereinheiten der letzteren Art
kann beispielsweise die Sonnenschutzfolie entweder halbpermanent am !''eriiiterrahrnen oder auf einer itolle aufgerollt sein, so
daß man sie nach wünsch herablassen oder auf ziehen kann. Bei
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Fenstereinheiten der in Fig. 2 gezeigten Art können so die
Kanten der Sonnenschutzfolie in Schienen auf den Fensterkanten laufen, fest am Fensterrahmen festgelegt sein oder mit biegsamen
Magneten in der Sollage festgehalten werden.
YJie zunächst die Fig. 1 zeigt, weist die Fenstereinheit 10 eine
Sonnenschutz-Verbundfolie 20 auf, die auf die Innenfläche der Fensterscheibe 30 aus Glas aufgetragen ist. Die Sonnenschutzfolie
20 weist eine selbsttragende Polymerisatschicht 21 auf, auf deren einer Seite eine transparent-reflektierende ketallschicht
22 aufgebracht ist, bei der es sich um eine aufgedampfte Aluminium-, Silber-, Gold-, Kupfer- oder sonstige Schicht handeln
kann, die Strahlungsenergie im Sonnenlicht- und IH-Bereich
des Spektrums ausgezeichnet reflektiert, d.h. im Wellenlängenbereich von 0,3 bis 40 ,um. Es hat sich herausgestellt, daß
diese Metallschicht einen Flächenwiderstand von weniger als 20 Ohm/Quadrat und vorzugsweise weniger als 10 Ohm/Quadrat
aufweisen sollte, damit sie sowohl für sichtbares Licht ausreichend transparent ist als auch IR-Strahlen ausreichend reflektiert.
Da eine dünne Metallbeschichtung korrodiert, mechanisch abgetragen
werden kann und auch beides, muß man sie mit einer dünnen Polymerisatschicht 24 schützen, die man durch Auspressen, Auftragen,
Aufschichten oder vorzugsweise Aufkleben mit einer extrem dünnen Schicht eines Klebers 23 befestigen kann. Die Polymerisat
schicht 24 wird nach sowohl ihrer Fähigkeit, die Me-
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tallschicht 22 zu schützen, als auch ihrer Transparenz für IR-ßtrahlen
ausgewählt. Versuche haben ergeben, daß die Schicht 24-mindestens etwa 10 ,um dick sein sollte, um einen ausreichenden
Abriebwiderstand zu erreichen-, wird die Schutzschicht aus einem Lösungsmittel aufgetragen, ist dies ein ziemlich typischer
-..ert. Setzt man die Polymerisatschutzschicht in Form
vorgeformtt'T folien ein, sieht man wünschenswerterweise ebenfalls
Dicken von mindestens etwa 10 /um vor, um die Handhabung
zu erleichtern; es können aber auch !Dicken bis 25 /um und mehr
erfolgreich benutzt werden. Wen. einzusehen ist, ist die IE-übertragun^sfahikgeit
der Schutzschicht 24 um so größer, je dünner sie ist. Entsprechend absorbiert auch die Kleberschicht
2J um so weniger IR-Energie, je dünner sie ist.
Die Sounenschutz-Verbundfolie 20 wird auf die Innenfläche der
Scheibe 30 mittels einer Kleberschicht 26 aufgetragen, bei der
es sich um einen Kleber handeln kann, wie er in der Technik der Sonnenschutzfolien heute üblich ist. Beispielsweise kann es sich
bei der Klebersenicht 26 um die getrocknete Ablagerung aus einer
wässrigen Lösung eines wasserlöslichen Kleiöbers handeln, die
man entweder auf die Innenfläche der Fensterscheibe 30 unmittelbar
vor dem Auftragen der Sonnenschutzfolie 2o aufbringt oder auf diese während der Herstellung aufträgt, trocknet und später
mit Wasser aktiviert, bevor man sie auf die Fensterscheibe 30
aufbringt. Entsprechend kann es sich bei der Kleberschicht 26 um einen normalerweise klebrigen und druckempfindlichen Kleber
oder um einen der sogenannten "Gling"-Vinylkleber handeln. Um
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die beeinbrlchbigung der Polymerisatschichten der Sonnenschutzfolie
2ü durch UV-Strahlung gering zu halten, sieht man wünschenswerterweise
eine ein UV-Strahlen absorbierendes I-iittel
enthaltende Schicht 25 zwischen der Polymerisatschicht 21 und
der Kleberscbicht 26 Tor; alternativ kann man auch in die Polymerisatschicht
21 oder die Kleberschicht 26 eine UV-Licht absorbierende Substanz aufnehmen.
Im normalen jiinsatz fällt Sonnenstrahlung auf die Fläche 31 der
.Fensterscheibe 30, tritt durch diese und dann durch die lileberschicht
26, die ggf. UV-absorbierende Schicht 25 und die Polymerisatschicht
21 hindurch. Ein wesentlicher Anteil der Sonnenstrahlung (einschließlich Btranlen aus dem sichtbaren und dem
nahen IR-Bereich des Spektrums) wird dann von der l-ietallschicht
22 durch die Polymerisatschicht 21, ggf. die UV-Licht absorbierende Schicht 25, die Klebeschicht 26 und die Scheibe pO hindurch
zurückgeworfen, so daß die Helligkeit, die Wärme und die
Blendung in dem Kaum sinken, in uern die i'enstereinheit 10 montiert
ist. Während die Elendung und die Wärmeübertragung in den Raum erheblich reduziert werden, gelangt durch die heballschicht,
ggf. die Kleberschicht 23 und die Polymerisat-Schutzschicht 24
noch genug Licht in den Raum, daß dort normale Tätigkeiten ohne Beeinträchtigung vorgenommen werden können. Die Polymerisatschicht
21 absorbiert einen Teil der Sonnenenergie aus dem nahen IR-Bereich und wandelt sie in ..arme um oder strahlt bzw.
leibeb sie durch die Scheibe 30 hindurch ab.
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jj'ällt die Temperatur auf der Außenseite der i'en st er einheit 10
wesentlich unter die im Jiauminnern vorliegende Temperatur ab,
sind andere jSinflußfaktoren in Betracht zu ziehen. Sämtliche
Gegenstände und Personen in einem Raum lassen sich als mit einer Oberflächentemperatur von etwa 300 0K behaftet betrachten;
sie wirken also als schwarze Strahler und geben Energie im IR-Spektrum mit Wellenlängen von ebwa 4 bis 40 /um ab. Infolge
des Temperaturunterschieds zwischen den beiden Seiten der i'enstereinheit 10, besteht normalerweise die Tendenz eines
vvärmeveriusts aus dem Raum infolge von Strahlung. Diese IR-lünergie
wird nach außen abgestrahlt, da sie auf die Innenfläche 27 der jj'enstereinheit 10 fällt, von wo sie zunächst durch die
!-■ol^merisatschutzscnicht 14, dann durch die transparent-reflektierende
hetalischicht 22 geht und durch die Polymerisatschicht
24 in den icaum zurückgeworfen wird. JDa die IR-Strahlen die
Schutzschicht 24 zweimal hindurchlaufen, entspricht der tatsächlich
in den n.aum zurückgeworfene Anteil der Strahlungsenergie
dem wuadrat des lii-Transniissionsrrods der Schicht 24.
Herkömmliche· Sonnenschutzolien werden so auf die Fenster aufgebracht,
daß die folyesterfolie dem Raum zugewandt ist. Da
i-olyester-polyiuerisate einen IR-Transmissionsgrad von etwa
ü,i? bis 0,6 haben und die Metallschicht etwa 10 fr der lü-Strahlung
absorbiert bzw. durchläßt, beträgt der in den Raum zurückkehrende :'Jnergieanteil bei herkömmlichen Sonnenschutzfolien nur
ebwa 25 bis ^O ·,.■ der !.neugie, die auf die Innenfläche des
j'encbers fällb. ver uesb wird von der rol^osberfolie absorbiert,
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in Wärme umgewandelt und nacheinander durch die hetallschicht,
die Schutzschicht, die Kleberschicht und die Fensterscheibe geleitet, von wo sie an den Außenraum verlorengeht. Demgegenüber
werden die Sonnenschutzfolien nach der vorliegenden Erfindung so
angeordnet, daß die Polymerisat-Schutzschicht 27 den Raum zugewandt
und die selbsttragende Polymerisatschicht 21 der fensterscheibe $0 zugewandt sind. Die Polymerisatschutzschichten nach
der vorliegenden Erfindung sind so gewählt, daß ihre IR-i'ransmissionsgrade
mindestens ÖO \Ό und vorzugsweise 90 jo oder mehr
betragen. Auf diese l/eise werfen Sonnenschutzfolxen nach der vorliegenden Erfindung etwa 65 ^, 80 % oder mehr der aus dem
Raum einfallenden IR-Energie in den Raum zurück.
Die Fig· 2 der Zeichnung zeigt eine etwas andere Anordnung einer
Fenstereinheit. Die Fenstereinheit 40 weist die Fensterscheibe
30 und eine Sonnenschutz-Verbundfolie 50 auf, die auf der
Innenseite der Fensterscheibe 30, aber von dieser beabstandet liegt. Die Folie 50 besteht aus einer selbsttragenden Polyesterfolie
51» auf deren einer Seite eine transparent-reflektierende
Metallschicht 52 aufgebracht ist. Die Schutzschicht 53» <3-i© in
diesem Beispiel als selbsttragende vorgeformte Polymerisatfolie gezeigt ist, ist mit dem Kleber 54 auf die Metallschicht 51
aufgebracht. Die Sonnenschutz-Verbundfolie 50 kann vorzugsweise UV-Licht absorbierende Mittel enthalten, wie sie bezüglich der
Sonnenschutzfolie 20 erwähnt sind.
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29Q0392
Zwischen der Fensterscheibe 30 und der Sonnenschutz-Verbundfolie
50 befindet sich ein Luftraum 60. Die Sonnenenergie fällt auf die Fläche 31 der Scheibe 30 und tritt durch den Luftraum 60
zur Verbundfolie 30 hindurch, wobei sie durch den Raum 60 zur Verbundfolie 50 auf im ;vesentlichen die gleiche weise strahlt,
wie oben zur Fig. 1 beschrieben wurde. Dabei wird der IR-Anteil
(bzw. nahe IR-Anteil) des Sonnenlichts in der Polyesterfolie absorbiert, die sich dadurch erwärmt. Die Folie 51 überträgt
dann einen !Peil der absorbierten Wärme auf die Luft im Zwischenraum
60 und einen ϊβϋ an den Raum durch Wärmeleitung über die
Metallschicht 52, den Kleber 54 un<3- die Schutzschicht 53· Falls
die Folie an ihrem Umfang nicht dicht abgeschlossen befestigt ist, entweicht weitere Sonnenenergie aus dem Zwischenraum 60 in
den Raum und senkt den Wirkungsgrad der Einheit 40 im Sommer.
Die Fenstereinheit 40 spart im Winter auch aus einem anderen Grund mehr Energie als die Fenstereinheit 10. Fällt IR-Energie
auf die Fläche 55 > wird selbst derjenige Anteil, der in der Schicht 53 zu Wärme wird, nicht so leicht an die Fensterscheibe
30 und von dort nach außen übertragen; vielmehr heizt er die Luft im Zwischenraum 60 auf. tfenn im VJinter die Blendung durch
Außenlicht unbeachtlich ist, kann man sogar die Verbundfolie bei Sonnenlicht aus dem Wege nehmen und nur dann in die Solllage
bringen, wenn keine Sonne scheint. Andererseits kann eine in der Fenstereinheit 40 enthaltende Sonnenschutzfolie visuelle
Verzerrungen bewirken und ist anfälliger gegenüber Beschädigungen als bei der Anbringungsart der Fenstereinheit 10. -Schließlich
909828/0963 BAD
2300392 - 17 -
ist, wie bereits erwähnt, die Fenstereinheit 40 im Sommer weniger
wirkungsvoll als die iPenstereinheit 10, sofern man nicht die iTolienkanten ausreichend abdichtet.
In den folgenden Beispielen sind alle i'eile Gewichtsteile,
sofern nicht anders angegeben.
Auf eine 25 /Um dicke Folie aus biaxial orientiertem Polyethylenterephthalat
wurde Aluminium zu einem i'lächenwiderstand von
etwa 9 Ohm/vuadrat aufgedampft, was bei einer \;ellenlange von
550 nm einen i'ransmissionsgrad von etwa 0,18 ergab. Der IH-iieflexionsgrad
dieser Oberfläche wurde mit einem Spektrophotometer zu 0,85 gemessen» Der tlormal-Emissionsgrad ("normal
emittance") ergab sich zu 0,12 (gemessen nach dem Prüfverfahren
ASl1Iu C445~61)„ Theoretisch sollte die Summe aus Reflexionsgrad
und Emissionsgrad gleich 1,00 sein. Der Emissionsgrad wird jedoch
für xiiesentlich zuverlässiger als der Reflexionsgrad gehalten,
so daß der IR-Reflexionsgrad der Aluminiumschicht zu
O588 angenommen werden kann» Die aluminierte Oberfläche wurde
dann mit einer 3C}5 /um dicken Schicht aus Polyäthylen mit einer
Dichte von 0,918 und einem Schmelzindex von 5,0 bis 559 g/10 min
bei 190 °0 (erhältlich von der Fa. Union Carbide unter der Bezeichnung "DE1D-JrK)O") durch Heißextrudieren beschichtet; danach
wurden die Reflexions= und Emissionsgradmessungen wiederholt
und ergaben Werte von 0,74 bzw. 0„24„ Eine extrudierte 30,5 ,um
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BAD ORIGINAL
2300392
dicke Folie des gleichen Polyäthylens zeigte einen IR-Transmissionsgrad
von 0,89. Die Reflexions- und Emissionsgradmessungen für eine herkömmliche Sonnenschutzfolie, bei der eine
12-25 /um dicke Schicht aus biaxial orientiertem Polyethylenterephthalat
in der gleichen Arbeitslage wie das Polyäthylen in diesem Beispiel vorliegt, zeigte IR-Reflexions- und
Emissionsgrade von 0,35 bzw. 0,65.
Auf die metallisierte Fläche einer weiteren Probe der aluminiumbeschichteten
Polyesterfolie des Beispiels 1 wurde eine 2>oige hethyläthylketon-Lösung von ISo-Octylacrylat : du]t?ckempfindlichem
Acrylsäurekleber (95 : 5) aufgetragen und das Lösungsmittel verdampft, um eine dünne, etwa 0,9 /um dicke Schicht eines
ρ Klebers mit einem Flächengewicht von 1,08 g/m zurückzulassen.
Eine 12,7 /um dicke koronabehandelte Folie aus biaxial orientiertem
isotaktischem Polypropylen wurde dann auf die kleberbeschichtete Fläche mit zwei Andruckrollen bei Raumtemperatur
aufgedrückt. Vor dem Auftragen hatte die Polypropylenfolie einen IR-Transmissionsgrad von 0,92 und der Normal-Emissionsgrad
des Schichtgebildes erwies sich als 0,25.
Aufgrund der Angaben im Bericht "Residential Energy Consumption, Single Family Housing" der Regierung der V.St.A. wurde angenommen,
daß ein typisches Einfamilien-Wohnhaus im Bereich von
ρ Baltimore, Maryland, V.St.A., eine Fensterfläche von 16,7 m.
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2 le verglaste Patiotüren mit einer Gesamtfläche von 3»7 m
ρ
hat; diese 20,4 m sind durchweg einfach verglast. Auf der Westseite des Hauses befindet sich eine Garage, während die Außenglasfläche auf den verbleibenden drei Seiten wie folgt
hat; diese 20,4 m sind durchweg einfach verglast. Auf der Westseite des Hauses befindet sich eine Garage, während die Außenglasfläche auf den verbleibenden drei Seiten wie folgt
2 2
verteilt ist: Kordseite - 7»1 m ; Südseite - 8,3 m ; Ostseite -
2
5,0 ι , Vorhänge werden auf 70 % der Glasfläche benutzt, Abschattungselemente auf 20 %. Anhand einer rechnergestützten Untersuchung wurden die Energieeinsparungen bestimmt, die sich ergeben, wenn auf der Innenseite sämtlicher Glasflächen (1) die schutzbeschichtete Fläche einer herkömmlichen Sonnenschutzfolie und (2) die Oberfläche der Polyesterfolie in der Sonnenschutzfolie des Beispiels 2 aufgebracht wurde. Die Ergebnisse sind unten in der Tabelle I zusammengefaßt»
5,0 ι , Vorhänge werden auf 70 % der Glasfläche benutzt, Abschattungselemente auf 20 %. Anhand einer rechnergestützten Untersuchung wurden die Energieeinsparungen bestimmt, die sich ergeben, wenn auf der Innenseite sämtlicher Glasflächen (1) die schutzbeschichtete Fläche einer herkömmlichen Sonnenschutzfolie und (2) die Oberfläche der Polyesterfolie in der Sonnenschutzfolie des Beispiels 2 aufgebracht wurde. Die Ergebnisse sind unten in der Tabelle I zusammengefaßt»
Klebt man die Sonnenschutzfolie des Beispiels 2 mit der Polypropylenseite
auf die Innenfläche sämtlicher Glasflächen auf, ist die Leistungsfähigkeit im wesentlichen die gleiche wie bei
herkömmlichen Sonnenschutzfolien, was auf eindringliche Weise die Bedeutung zeigt, eine IR-durchlässige Schicht dem Innenraum
zugewandt vorzusehen.
Die erheblichen Einsparungen an Winterenergie infolge der Verwendung
der vorliegenden Erfindung sind unmittelbar ersichtlich.
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2300392
Energieeinsparungen "bei Sonnenschutzfolien
herk. Sonnenschutzfolie Sonnenschutzfolie n. Bsp.2
Erforder 1. Energieart
Kühlung Heizung
Lastver- äquiv. Energie- Lastverringerung einsparung ringerung (kWh) (kWh)
2344 400 kg Kohle 2344
141 19,7 liter Heiz- 2315
öl bzw. 20,0 TiP
Erdgas
Erdgas
äquiv. Energieeinsparung
400 kg Kohle
326 Liter Heizöl bzw. 330 nr
Erdgas
Das Beispiel 2 wurde wiederholt, wobei jedoch der klebrige Acrylatkleber durch einen löslichen klebfreien Polyesterschichtkleber
ersetzt wurde, der durch luischpolymerisieren von 48 Mol
Terephthalsäure, 20 Mol Isophthalsäure, 32 Mol Sebazinsäure, 40 Mol Neopentylglycol und 60 Mol Ithylenglycol hergestellt
worden war. Das Festlegen erfolgte durch Laminieren des Verbunds zwischen auf etwa 75 0C erwärmten Druckrollen. Der
Kormal-Eraissionsgrad der resultierenden Struktur ergab sich
zu 0,25.
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■--· ORIGINAL INSPECTED
2300392
Die Sonnenschutzfolie des Beispiels 3 wurde weiter bearbeitet, um sie auf eine Fensterscheibe auftragbar zu machen. Zunächst
wurde auf die offenliegende Polyäthylenterephthalatfläche eine Lösung eines Polyesterharzes aufgetragen, die (bezüglich der
Feststoffe), 7>5 Teile Benzophenon als UV-Absorber enthielt, und das Lösungsmittel abgedampft, um 5»^ g Feststoffe pro Quadratmeter
zurückzulassen ο Der lösliche Polyester wurde durch Polymerisieren von 46 KoI Terephthalsäure, 42 Mol Isophthalsäure,
12 ixiol Sebazin-Azelainsäure, 60 Hol ilthylenglycol und
40 Mol Weopentylglycol hergestellt. Dann wurde eine Lösung von
Iso-octylacrylat/Acrylamid-i'iischpolymerisat (95 · 5) aufgetragen
und das Lösungsmittel abgedampft, um eine Schicht aus normalerweise klebrigem und druckempfindlichem Kleber mit einem
Gewicht von 2,7 g/m zurückzulassen. Eine wässrige Lösung von Hethylcellulose wurde auf den druckempfindlichen Kleber aufgetragen
und das V/asser abgedampft, um die Oberfläche klebfrei, aber wasseraktivierbar und damit auf eine Fensterscneibe auftragbar
zu machen,, Bei der Analyse entsprechend der oben erwühnben
rechnergestützten Untersuchung ergab sich die Leistung dieser Sormenschutzfolie als der des Beispiels 2 gleichwertig.
Das Beispiel 3 wurde wiederholt, aber mit einer 16,5 /Uta dicken
Folie aus Polyacrylnitril mit einem Ifi-Transmissionsgrad von
0,88 anstelle des Polypropylen» Der liormal-Emissionsgrad des
resultierenden Laminats betrug 0,30. Die Energieeinsparungen
909 828/0983
ergaben sich rechnerisch zu etwas weniger als denen der Folien der Beispiele 2 und 3·
Um den Affekt des Isolier- bzw. S-Werts der Sonnenschutzfolien
zu demonstrieren, die sowohl eine transparent-reflektierende hetallschicht als auch eine Polymerisat-Sctiutzschicht unterschiedlicher
'Transparenz für IR-ütrahlen aufweisen, sei auf die
Tabelle II verwiesen, die berechnete Werte enthält.
Wie ersichtlich, kann jede der üblichen !Kodifikationen für
Sonnenschutzfolien auch in die Sonnenschutzfolien nach der vorliegenden Erfindung aufgenommen werden. Beispielsweise kann man
den Transmissionsgrad für sichtbares Licht erhöhen, indem man eine Viertelwellenl innenbeschichtung eines Materials mit hohem
Brechungsindex auf eine oder beide Seiten der metallisierten Schicht aufbringt. Weiterhin kann man gefärbte Schichten vorsehen,
um bestimmte erwünschte visuelle Effekte zu erzeugen, usw. Obgleich der Abriebwiderstand der offenliegenden PoIyalkylen-Metallschutzschicht
höher ist als der der offenliegenden Polyesterfolie in den Strukturen nach dem Stand der Technik,
lassen sich auf die dem Innenraum zugewandten Seite unterschiedliche Beschichtungen aufbringen, um den Abriebwiderstand weiter
zu erhöhen und eine .Reinigung zu erleichtern. Derartige Schichten
müssen aber extrem dünn, aus einem an sich hochtransparenten Stoff gebildet oder beides sein.
909828/0963
BAD ORIGINAL
Tabelle II - Isolierwirkung der IR-Transmissionseigenschaften
von Polymerisat-Schutzfolien
von Polymerisat-Schutzfolien
IR-Transmissionsgrad der dem Innenraum
zugewandten Seite _^____
Widerstand gegen Strahlungsübergang
C'R'-Wert)
(0C.h.mz/kcal)
R-Wert (°Ch.ni?/kcal) im Vergleich
z.d. besten Sonnenschutzfolien n.d. Stand der Technik
O
CO
QO
f\>
CO
QO
f\>
0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 (handelsübl., St.d.Technik)
0,60 0,70 0,80 (vorliegende Erfindung) 0,85 0,90 0,95 1.00 0,225 0,228 0,232 0,246
0,261 O5295 0,332 0,406 0,533 0,636 0,828
1,189 2,255
0,201 0,304 0,496 0,857 1,923
Leerseite
Claims (12)
- Patentansprüchef 1 .jFenstereinheit in der Außenwand eines Raumes mit einer Vielzahl von transparenten Schichten und mindestens (a) einer ersten transparenten Lage aus einer starren !fensterscheibe und (b) einer zweiten transparenten Sonnenschutzlage, die sich im ttaum befindet und ein biegsames einheitliches mehrschichtiges Folienmaterial aus einer transparent-reflektierenden Metallschicht auf einer transparenten Polymerisatfolie besteht, wobei die I-jetallschicht eine transparente Polymerisat-Schutzschicht trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Polymerisatschicht dem Rauminnern zugewandt angeordnet und aus Polymerisaten ausgewählt ist, die bei normaler Raumtemperatur mindestens etwa 80 % der IR-3trahlungsenergie im ./ellenlängenbereich von 4 bis 40 /Um durchlassen.
- 2. Eenstereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Polymerisntschicht eine Dicke von größenordnungsmäßig 10 bis 50 /um hat.909828/0963BAD ORIGINAL2300392
- 3. I'enstereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisatschicht der zweiten Lage auf die Fensterscheibe aufgeklebt ist.
- 4. j;1 ens t er einheit nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Iolynierisatschicht Polyethylen ist.
- 5. .Fenstereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die l-olyraerisatschicht Polypropylen ist.
- 6. i'enstereinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisatschicht Polyacrylnitril ist.
- 7. Dünnes biegsames selbsttragendes transparentes reflektierendes Bogenniaterial zur Herstellung der zweiten Lage in der Penstereinheit nach einem der vorliegenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bogenmaterial zu einem Laminat kombiniert (a) eine biaxial orientierte selbsttragende biegsame transparente Polyäthylenterephthalatfolie mit einer ersten und einer zweiten Seite, (b) eine auf die erste Seite der Polyäthylenterephthalatfolie fest aufgetragene transparentreflektierende Metallschicht sowie (c) eine flexible transparente Polymerisatschicht aufweist, die mindestens etwa 80 % der IR-Strahlungsenergie im Wellenlängenbereich von 4 bis 40 ,um durchläßt.909828/0961BAD ORIGINAL2300392_ 3 —
- 8. Bogenmaterial nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisatschicht eine vorgeformte Folie aus Polyäthylen, Polypropylen oder Polyacrylnitril und mit einer extrem dünnen Kleberschicht auf die Metallschicht aufgeklebt ist.
- 9. Bogenmaterial nach Anspruch 8t dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisatfolie Polyäthylen ist.
- 10. Bogenmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisatfolie Polypropylen ist.
- 11. Bogenmaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisatfolie Polyacrylnitril ist.
- 12. Bogenmaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine transparente Kleberschicht auf die zweite Seite der Polyäthylenterephthalatfolie aufgetragen ist.909828/096$
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