DE3851926T2

DE3851926T2 - Verglasungseinheiten.

Info

Publication number: DE3851926T2
Application number: DE3851926T
Authority: DE
Inventors: David Raymond Goodall
Original assignee: Pilkington PLC
Current assignee: Pilkington Group Ltd
Priority date: 1987-08-14
Filing date: 1988-08-05
Publication date: 1995-04-13
Anticipated expiration: 2008-08-06
Also published as: EP0303411A3; EP0303411B1; ES2065913T3; AU597845B2; JPH01105895A; ATE113339T1; GB8719258D0; EP0303411A2; US5059458A; AU2047088A; DE3851926D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Sonnenregulierungsbeschichtungen auf Glas, und insbesondere auf Doppelverglasungseinheiten, die stark reflektierende Sonnenregulierungsbeschichtungen aus metallischem Silber enthalten.
Der Ausdruck "Sonnenregulierung" wird verwendet, um Beschichtungen zu bezeichnen, die auf Glas verwendet werden, um die Sonnenwärmemenge zu reduzieren, die in Gebäude durch die Fenster eindringt, um eine Überheizung innerhalb des Gebäudes zu vermeiden und/oder die Überlastung einer das Gebäude kühlenden Klimaanlage zu reduzieren. Eine große Vielfalt von Sonnenregulierungsbeschichtungen unterschiedlicher Zusammensetzung und Stärke, die einen ganzen Bereich von Farben und Leistungsvermögen überdecken, ist im Handel erhältlich.
Normalerweise arbeiten Sonnenregulierungsbeschichtungen so, daß sie einen Teil der auf sie einfallenden Sonnenwärme reflektieren. Sie veranlassen das beschichtete Glas auch, einen erhöhten Anteil der einfallenden Sonnenwärme zu absorbieren, und ein großer Teil dieser absorbierten sonnenwärme wird wieder nach außen abgestrahlt. Sogar Gläser mit Beschichtungen, die im allgemeinen als stark reflektierend gelten, beispielsweise REFLECTAFLOAT (Warenzeichen) -Glas der Pilkington Glass Limited, hängen in ihrem Leistungsvermögen stark von der Absorption von Sonnenwärme ab. Als Ergebnis dieser Sonnenwärmeabsorption werden die beschichteten Gläser bei Verwendung heiß, und es ist häufig nötig, das beschichtete Glas zu härten, um einen Bruch durch Überhitzung zu vermeiden. Es wäre erwünscht, ein beschichtetes Sonnenregulierungsglas zu erhalten, welches ohne die Notwendigkeit des Härtens in großem Umfang verwendet werden könnte. Dies ist besonders wichtig für beschichtete Gläser, die nicht härtbar sind, d. h. beschichtete Gläser, welche ihre nützlichen Eigenschaften beim Härten verlieren. Um solche Gläser in beschichteter Form herzustellen, ist es notwendig, das Glas zu härten und es sodann zu beschichten. Dies ist ein teures Verfahren, da es in der Praxis das Beschichten verhältnismäßig kleiner Stücke von gehärtetem Glas mit sich bringt, statt daß große Lagergrößen beschichtet werden, die für spätere Verwendung zerschnitten werden können.
Ferner sind, wie oben erläutert, verschiedene Beschichtungen erforderlich, die von Aussehen und Eigenschaften abhängen, die beim Produkt gewünscht werden. Es wäre zweckmäßig, ein beschichtetes Sonnenregulierungsglas zu erhalten, das zur Erzielung von Verglasungen mit einem ganzen Bereich von Reflexionsfarben verwendet werden könnte.
Die britische Patentschrift 1,152,691 beschreibt die Verwendung von wärmereflektierenden Metall- oder Metalloxidbeschichtungen, um pigmentgefärbte wärmeabsorbierende Gläser vor Überhitzung zu schützen, welche eine Bruchgefahr infolge von Sonnenerwärmung mit sich bringt. Um das wärmeabsorbierende Glas zu schützen, wird die Beschichtung zwischen dem Glas und der Sonne angebracht. Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine Scheibe aus wärmeabsorbierendem grauem Glas als innere Scheibe einer Doppelverglasungseinheit verwendet, wobei eine Goldbeschichtung auf der Oberfläche der Scheibe vorgesehen ist, die gegen den Luftzwischenraum der Einheit weist. Die äußere Scheibe kann aus klarem Floatglas oder aus "leicht gefärbtem" Glas bestehen.
Die britische Patentschrift 2,174,412A beschreibt eine zwei Beschichtungen aufweisende Doppelverglasungseinheit. Eine der Beschichtungen ist eine Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen und besteht aus dotiertem Zinnoxid und/oder dotiertem Indiumoxid, und die andere Beschichtung ist eine wärmereflektierende Metalloxidschicht, welche wenigstens 30% Zinn und wenigstens 30% Titan enthält, berechnet in Gew. -% des jeweiligen Dioxids in der Beschichtung. Die Beschichtungen können auf der gleichen oder verschiedenen Scheiben angebracht sein, und eine der Scheiben kann aus pigmentgefärbtem Glas bestehen. Beispiel 3 beschreibt eine Doppelverglasungseinheit mit einer äußeren Scheibe aus Bronzefloatgas mit der wärmereflektierenden Metalloxidbeschichtung auf seiner Außenfläche (d. h. vom Luftzwischenraum wegweisend) und einer inneren Scheibe mit der Beschichtung geringen Emissionsvermögens auf ihrer Außenfläche (d. h. zum Luftzwischenraum hinweisend).
US-A-4,069,630 beschreibt eine Doppelverglasungseinheit mit einer Zinnoxid enthaltenden Beschichtung geringen Emissionsvermögens auf der Innenfläche (d. h. zum Luftzwischenraum hin) der äußeren Scheibe. Um die irisierende Farbe der Beschichtung abzudecken, besteht die äußere Scheibe aus gefärbtem wärmeabsorbierendem Glas.
GB-A-13 64 712 beschreibt eine Doppelverglasungseinheit mit einer licht- und wärmereflektierenden Beschichtung auf der Innenfläche der äußeren Scheibe und einer transparenten leitenden Wärmebeschichtung auf der Außenfläche der inneren Scheibe (d. h. beide Beschichtungen zum Luftzwischenraum hin). Die licht- und wärmereflektierende Schicht kann aus metallischem Kupfer, Nickel, Gold, Titandioxid oder einer anderen Beschichtung niedrigen Emissionsvermögens bestehen, die so ausgewählt ist, daß sie ausreichende Durchlässigkeit für sichtbares Licht besitzt, um eine wahrnehmbare Verdunkelung innerhalb eines Gebäudes zu vermeiden. Die transparente leitende Beschichtung ist im allgemein Zinnoxid, kann jedoch beispielsweise Kupfer, Gold oder Silber sein. Die Lichtdurchlässigkeit einer Scheibe bleibt scheinbar unverändert, wenn sie mit einer Zinnoxidschicht beschichtet ist. Eine geeignete Ersatzmetallschicht, die ebenfalls minimale Wirkung auf die Lichtdurchlässigkeit hat, müßte sehr dünn sein. Die äußere Scheibe kann klar oder gefärbt sein.
GB-A-20 68 442 beschreibt eine wärmeregulierungs-Mehrfachverglasungseinheit. Die Anordnung ist reversibel, um im ganzen Jahreslauf anwendbar zu sein, wobei speziell ein Paar von Achsschenkeln verwendet wird, die am Glasrahmen angebracht sind, so daß sich die Anordnung um eine horizontale Achse drehen kann. Eine der Scheiben der Anordnung hat ein höheres Energieabsorptionsvermögen bezüglich der Sonnenstrahlen als die andere Scheibe. Lediglich auf eine Seite der stärker absorbierenden Scheibe, mindestens auf eine Scheibenfläche, die gegen eine andere Scheibe der Anordnung weist, ist eine lichtdurchlässige Beschichtung aus einem Material (vorzugsweise dotiertem Zinnoxid) aufgebracht, welches so gewählt ist, daß es das Emissionsvermögen der beschichteten Fläche bezüglich der Infrarotstrahlung reduziert. Die Beschichtung niedrigen Emissionsvermögens ist vorzugsweise auf einer Fläche der stärker absorbierenden Scheibe angeordnet.
US-A-46 10 115 befaßt sich allgemein mit einem Vorhangwandsystem, das Bauplatten umfaßt, welche zwar im Abstand voneinander angeordnete transparente Träger aufweisen, wobei mindestens eine der Scheiben durchsichtige und füllende, d. h. undurchsichtige, Bereiche aufweist. Das Ziel der Erfindung liegt darin, eine Bauplatte zu schaffen, in der die Linie zwischen den durchsichtigen und füllenden Bereichen verschleiert wird. Um dies zu erreichen, wird eine reflektierende Beschichtung, die vorzugsweise eine Metalloxidbeschichtung ist, auf eine der Flächen der Scheibe aufgebracht, wobei eine der Flächen der äußeren Scheibe bevorzugt wird, um die beste Verschleierung oder Verwischung zu erreichen.
EP-A-233 003 beschreibt ein gebogenes und/oder gehärtetes silberbeschichtetes Glas mit hoher Lichtdurchlässigkeit und geringem Emissionsvermögen. Die Beschreibung befaßt sich mit der Aufrechterhaltung des niedrigen Emissionsvermögens der Silberbeschichtung während des nachfolgenden Biegens und/oder Härtens durch das Aufbringen von Schichten zusätzlicher, unterschiedlicher Metalle über der Silberschicht.
Wir haben gefunden, daß ein Bereich von hochleistungsfähigen Doppelverglasungseinheiten mit verschiedener Farbe und Leistung hergestellt werden kann, und zwar auf der Grundlage von Glas mit einer Sonnenregulierungsbeschichtung genormter Zusammensetzung und ohne die Notwendigkeit, das beschichtete Glas zu härten.
Die Erfindung schafft eine Doppelverglasungseinheit mit einer äußeren Scheibe aus gehärtetem oder teilweise gehärtetem pigmentgefärbtem wärmeabsorbierendem Glas und einer inneren Scheibe aus vergütetem Glas mit einer Beschichtung, die eine Silberschicht mit einer Dicke im Bereich von 15 nm bis 40 nm auf ihrer gegen die äußere Scheibe weisenden Fläche aufweist.
Der Ausdruck "pigmentgefärbtes wärmeabsorbierendes Glas" wird mit Bezugnahme auf die vorliegende Erfindung zur Bezeichnung von Gläsern verwendet, die wärmeabsorbierende Metalloxide enthalten, welche das Glas färben, wobei diese Gläser, wenn sie in der Form einer 6 mm dicken Scheibe vorliegen, eine Sonnenwärmeabsorption von wenigstens 40% aufweisen. Beispiele für solche Gläser sind ANTISUN-Bronzeglas, ANTISUN-Grünglas und ANTISUN-Grauglas (ANTISUN ist ein Warenzeichen der Pilkington plc; ANTISUN-Gläser sind von Pilkington Glass Limited erhältlich).
Vorzugsweise besteht die äußere Scheibe aus 6 mm dickem pigmentgefärbtem wärmeabsorbierendem Glas mit einer Sonnenwärmeabsorption im Bereich von 45% bis 55%.
Die äußere Scheibe ist gehärtet oder teilweise gehärtet (z. B. "wärmeverfestigtes" Glas, wie es in United States Federal Specification DD-G. 14 030) definiert ist, damit sie den bei Betrieb erreichten Temperaturen ohne Bruch standhalten kann.
Die beschichtete innere Scheibe kann eine Scheibe von beschichtetem klarem Floatglas mit einer höheren Lichtdurchlässigkeit als ihre gesamte Sonnenwärmedurchlässigkeit sein.
Die Dicke der Silberschicht in der Beschichtung auf der inneren Scheibe liegt vorzugsweise im Bereich von 20 nm bis 30 nm. Die Beschichtung auf der inneren Scheibe weist vorzugsweise eine Silberschicht auf, die zwischen zwei reflexionshindernde Schichten eingelegt ist. Die reflexionshindernden Schichten können aus Metalloxid, beispielsweise Zinnoxid, Indium-Zinnoxid, Titanoxid oder Zinkoxid, bestehen und besitzen gewöhnlich eine Dicke im Bereich von 10 nm bis 80 nm, insbesondere 20 nm bis 60 nm.
Eine erfindungsgemäße Doppelverglasungseinheit ist im Querschnitt in der angefügten Zeichnung dargestellt. Eine Doppelverglasungseinheit 1 besteht aus einer äußeren Scheibe 2 aus pigmentgefärbtem wärmeabsorbierendem Glas und einer inneren Scheibe 3 aus vergütetem Glas mit einer Beschichtung 4, die eine Silberschicht mit einer Dicke im Bereich von 15 nm bis 40 nm auf ihrer gegen die äußere Scheibe weisenden Fläche aufweist. Die Scheiben werden in gegenseitigem Abstand durch ein Abstands- und Dichtungssystem 6 gehalten.
Die Erfindung wird weiter durch die folgenden Beispiele beschrieben, jedoch nicht darauf eingeschränkt. In der ganzen Beschreibung und in den Ansprüchen einschließlich der Beispiele haben die folgenden Ausdrücke die unten angegebenen Bedeutungen:
"Lichtdurchlässigkeit" und "Lichtreflexion" bedeuten jeweils die Lichtdurchlässigkeit und Lichtreflexion in bezug auf die C.I.E. Illuminant c, ausgedrückt in %. Die Verfahren zum Berechnen dieser Werte aus der spektralen Durchlässigkeit und Reflexion des Glases sind bekannt und werden in den üblichen Farbbeschreibungsbüchern angegeben, z. B. in W. D. Wright - The Measurement of Colour, Hilger & Watts, London 1964).
"Sonnenwärmeabsorption" bedeutet den Prozentsatz der absorbierten Sonnenstrahlung, wobei die spektrale Sonnenstrahlungsverteilung diejenige ist, die von P. Moon für die atmosphärische Masse (air mass) 2 definiert wurde (Journal of the Franklin Institute, 1940, Band 230, Seite 583).
"Sonnenwärmereflexion" bedeutet den Prozentsatz der reflektierten Sonnenstrahlung, wobei die spektrale Sonnenstrahlungsverteilung diejenige ist, die von P. Moon für die atmosphärische Masse 2 definiert wurde (Journal of the Franklin Institute, 1940, Band 230, Seite 583).
"Direkte Sonnenwärmedurchlässigkeit" bedeutet den Prozentsatz der direkt durchgelassenen Sonnenstrahlung, wobei die spektrale Energieverteilung der Sonnenstrahlung diejenige ist, welche von P. Moon für die atmosphärische Masse 2 definiert wurde (Journal of the Franklin Institute, 1940, Band 230, Seite 583).
"Gesamte Sonnenwärmedurchlässigkeit" ist gleich der direkten Sonnenwärmedurchlässigkeit plus dem Prozentsatz der Sonnenstrahlung, die absorbiert und sodann wieder nach innen abgestrahlt/durch Konvektion übertragen wird.

Beispiel 1

Eine Doppelverglasungseinheit, wie in der Zeichnung gezeigt, weist eine äußere Scheibe 2 aus thermisch gehärtetem ANTISUN- Bronzeglas mit einer Dicke von 6 mm auf. ANTISUN-Bronzeglas ist ein mit Bronze pigmentgefärbtes Glas, das bei Pilkington Glass Limited beziehbar ist und, wenn es in Form einer 6 mm dicken Scheibe vorliegt, eine Sonnenwärmeabsorption von 49% besitzt. Die innere Scheibe 3 ist eine 6-mm-Scheibe aus klarem Floatglas mit einer Beschichtung 4, die aus einer 23 nm dicken Silberschicht besteht, welche zwischen jeweils 60 nm dicke reflexionshindernde Zinnoxidschichten eingelegt ist, um eine Beschichtung mit einer im wesentlichen neutralen Reflexionsfarbe zu ergeben. Die Beschichtung wurde durch ein magnetisch verbessertes Aufdampfverfahren aufgebracht, wobei eine dünne Aluminiumschicht über dem Silber verwendet wurde, wie es in der britischen Patentschrift GB 2,129,831B beschrieben ist. Die beschichtete Scheibe hatte eine Lichtdurchlässigkeit von 49%, eine Sonnenwärmeabsorption von 10 %, eine Sonnenwärmereflexion von 60% und eine direkte Sonnenwärmedurchlässigkeit von 30%, die alle mit der gegen die einfallende Strahlung weisenden Beschichtung gemessen wurden. Es ist die überraschend hohe Sonnenwärmereflexion und sehr niedrige Sonnenwärmeabsorption der erfindungsgemäß verwendeten Silberbeschichtungen, die ermöglichen, daß die erfindungsgemäßen Produkte ohne Härten der inneren Scheibe verwendet werden können.
Von außen erscheint die Doppelverglasungseinheit bronzefarben im reflektierten Licht und bronzefarben im durchgelassenen Licht. Von innen erscheint die Doppelverglasungseinheit silberfarben im reflektierten Licht und bronzefarben im durchgelassenen Licht. Die Einheit hat die folgenden optischen Eigenschaften (bezogen auf die auf die äußere Scheibe einfallende Sonnenstrahlung):
Lichtdurchlässigkeit 25%
Lichtreflexion 15%
Direkte Sonnenwärmedurchlässigkeit 14%
Gesamte Sonnenwärmedurchlässigkeit 24%

Beispiel 2

Eine Doppelverglasungseinheit ist wie in Beispiel 1 beschrieben unter Verwendung einer 6-mm-Scheibe aus thermisch gehärtetem ANTISUN-Grauglas (erhältlich bei Pilkington Glass Limited) für die äußere Scheibe 2 anstelle des in Beispiel 1 verwendeten ANTISUN-Bronzeglases ausgebildet.
Von außen erscheint die Einheit grau im reflektierten Licht und grau/bronzefarben im durchgelassenen Licht. Von innen erscheint die Doppelverglasungseinheit silberfarben im reflektierten Licht und grau/bronzefarben im durchgelassenen Licht. Die Einheit hat die folgenden optischen Eigenschaften (bezogen auf die auf die äußere Scheibe einfallende Sonnenstrahlung).
Lichtdurchlässigkeit 21%
Lichtreflexion 12%
Direkte Sonnenwärmedurchlässigkeit 13%
Gesamte Sonnenwärmedurchlässigkeit 23%

Beispiel 3

Eine Doppelverglasungseinheit ist wie in Beispiel 1 beschrieben unter Verwendung einer 6-mm-Scheibe eines thermisch gehärteten "ANTISUN-Grün"-Glases (erhältlich bei Pilkington Glass Limited) für die äußere Scheibe 2 anstelle des in Beispiel 1 verwendeten ANTISUN-Bronzeglases ausgebildet.
Von außen erscheint die Einheit grün im reflektierten Licht und gelb/grün im durchgelassenen Licht. Von innen erscheint die Einheit silberfarben im reflektieren Licht und gelb/grün im durchgelassenen Licht. Die Einheit hat die folgenden optischen Eigenschaften (bezogen auf die auf die äußere Scheibe einfallende Sonnenstrahlung):
Lichtdurchlässigkeit 36%
Lichtreflexion 28%
Direkte Sonnenwärmedurchlässigkeit 14%
Gesamte Sonnenwärmedurchlässigkeit 24%

Beispiel 4

Eine Doppelverglasungseinheit ist wie in Beispiel 1 beschrieben unter Verwendung einer 6-mm-Scheibe aus thermisch gehärtetem ANTISUN-Blauglas (erhältlich bei Pilkington Glass Limited) für die äußere Scheibe 2 anstelle des in Beispiel 1 verwendeten ANTISUN-Bronzeglases ausgebildet.
Von außen erscheint die Einheit blau im reflektierten Licht und blau/grün im durchgelassenen Licht. Von innen erscheint die Einheit silberfarben im reflektierten Licht und blau/grün im durchgelassenen Licht. Die Einheit hat die folgenden optischen Eigenschaften (bezogen auf die auf die äußere Scheibe einfallende Sonnenstrahlung):
Lichtdurchlässigkeit 27%
Lichtreflexion 17%
Direkte Sonnenwärmedurchlässigkeit 14%
Gesamte Sonnenwärmedurchlässigkeit 24%.
Daraus ist ersichtlich, daß die Erfindung bei Verwendung einer einzigen Beschichtung einen ganzen Bereich von hochleistungsfähigen Sonnenregelungs-Doppelverglasungseinheiten in verschiedenen Farben zur Verfügung stellt. Da ferner die äußere Scheibe aus pigmentgefärbtem wärmeabsorbierendem Glas besteht und die Beschichtung eine sehr hohe Sonnenreflexion und ein geringes Emissionsvermögen aufweist, wird das beschichtete Glas bei Betrieb nicht heiß und es ist unnötig, dasselbe zu härten.
Die Silberschicht auf dem Glas hat einen niedrigen elektrischen Widerstand und sie kann, wenn gewünscht, entweder für elektromagnetische Abschirmung (wie in unserer britischen Patentanmeldung Nr. 88 02 401, eingereicht am 3. Februar 1988) beschrieben, oder als Heizfilm verwendet werden. Wenn sie zur elektromagnetischen Abschirmung verwendet wird, kann die Beschichtung mit einer durchgehenden elektrisch leitenden Sammelschiene an oder nahe ihrem Umfang versehen sein, die zum Anschluß an Erde in elektrischem Kontakt mit der Silberschicht steht. Wenn die Beschichtung zum Heizen verwendet werden soll, wird sie gewöhnlich mit einem Paar von getrennten Sammelschienen versehen, die jeweils an gegenüberliegenden Rändern der Beschichtung angeordnet sind und zur Herstellung einer Verbindung mit einer elektrischen Spannungsquelle in elektrischem Kontakt mit der Silberschicht stehen.
Es ist jedoch nicht beabsichtigt, daß die Beschichtungen normalerweise zum Heizen verwendet werden, und sie sind im allgemeinen von einem oben beschriebenen Paar von Sammelschienen frei.

Claims

1. Doppelverglasungseinheit mit einer äußeren Scheibe aus gehärtetem oder teilweise gehärtetem pigmentgefärbtem wärmeabsorbierendem Glas und einer inneren Scheibe aus vergütetem Glas mit einer Beschichtung, die eine Silberschicht mit einer Dicke im Bereich von 15 nm bis 40 nm auf ihrer gegen die äußere Scheibe weisenden Fläche aufweist.

2. Doppelverglasungseinheit nach Anspruch 1, mit einer äußeren Scheibe aus 6 mm dickem pigmentgefärbtem wärmeabsorbierendem Glas, welches eine Sonnenwärmeabsorption im Bereich von 45% bis 55% aufweist.

3. Doppelverglasungseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die beschichtete Scheibe aus klarem Floatglas besteht und eine höhere Lichtdurchlässigkeit als ihre gesamte Sonnenwärmedurchlässigkeit besitzt.

4. Doppelverglasungseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Dicke der Silberschicht in der Beschichtung auf der inneren Scheibe im Bereich von 20 nm bis 30 nm liegt.

5. Doppelverglasungseinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Beschichtung auf der inneren Scheibe eine Silberschicht aufweist, die zwischen zwei reflexionshindernde Schichten eingelegt ist.