DE10313292A1 - Radarreflexionsdämpfende Doppelverglasung und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Abstract

Eine radarreflektiensdämpfende Doppelverglasung umfasst eine Außenscheibe 1, eine Innenscheibe 2 und einen Zwischenraum 3. Auf einer Oberfläche der Außenscheibe 1 ist als teilreflektierende Schicht ein Muster von Streifen 5 aus elektrisch gut leitfähiger Silberpaste aufgedruckt und zumindest teilweise in die Glasoberfläche eingebrannt. Die Silberpaste kann mittels Siebdruck aufgebracht werden. Darüber kann eine dünne transparente Schicht Glaskeramik 6 vorgesehen sein.

Description

• Die Erfindung betrifft allgemein eine radarreflexionsdämpfende Doppelverglasung, insbesondere für Gebäude.
• Der stetig wachsende Luftverkehr und die zunehmend höher werdende Bebauung in der Nähe von Flughäfen erhöhen die Gefahr, dass durch Reflexionen an Gebäudefassaden die Sicherheit des Flugverkehrs beeinträchtigt wird. An Gebäuden an Flughafennähe und in Einflugschneisen reflektierte Radarsignale können zu gefährlichen Phantomzielen auf den Bildschirmen der Fluglotsen führen. Um solche reflektierte Radarsignale zu reduzieren oder nach Möglichkeit ganz auszuschalten, wird eine radarreflexionsdämpfende Verglasung gefordert. Je höher das Gebäude und je größer die verglasten Flächen der Fassade sind, desto größer sind die Anforderungen an die optischen, thermischen und elektrischen Eigenschaften der vorgeschriebenen radarreflexionsdämpfenden Verglasung.
• Radarreflexionsdämpfende Verglasungen können nicht standardmäßig produziert werden. Bei jedem einzelnen Gebäude muss nämlich die Radarsituation individuell geprüft und ein radartechnisches Gutachten eingeholt werden, um die Parameter der Verglasung zu bestimmen. Insbesondere die Polarisationsrichtung und die Wellenlänge der einfallenden Radarstrahlen sind zu berücksichtigen.
• Die Patentschrift DE 42 27 032 C1 beschreibt eine Radarstrahlen absorbierende bzw. dämpfende Doppelverglasung, bestehend aus einer Außenscheibe und einer Innenscheibe. Die Innenscheibe ist mit einer radarreflektierenden, optisch transparenten Schicht versehen. In die Außenscheibe ist eine Schicht aus parallel zueinander angeordneten, drahtförmigen elektrischen Leitern eingebettet. Von außen einfallende Radarstrahlen werden im Bereich der Außenscheibe teilweise und zum übrigen Teil an der Innenscheibe reflektiert und dadurch – gemäß dem Funktionsprinzip des sogenannten Jaumann-Absorbers – zur Auslöschung gebracht. Der Abstand zweier benachbarter Leiter beträgt dabei zwischen 10 und 30 mm; der Drahtdurchmesser liegt im Bereich kleiner 0,5 mm. Die Außenscheibe kann auch aus zwei zusammengefügten Glasscheiben bestehen, zwischen denen die drahtförmigen Leiter eingebracht sind.
• Die Patentschrift DE 43 40 907 C1 beschreibt eine radarabsorbierende Fensterverglasung, bestehend aus einer Doppelverglasung, bei der die im Bereich der Außenscheibe befindliche Schicht aus zueinander parallel verlaufenden, alternierend angeordneten, streifenartigen ersten und zweiten Teilflächen besteht. Die ersten Teilflächen können beispielsweise durch Aufdampfen von Metallschichten, wie Silber oder Gold, aufgebracht werden. Die zweiten Teilflächen werden im einfachsten Fall freigelassen; ansonsten kann eine optisch wirksame Schicht, wie z.B. ein Sonnenschutz aus Metalloxiden aufgedampft sein.
• Die Patentschrift DE 199 29 081 C2 beschreibt eine radarabsorbierende Verbundglasscheibe, die aus wenigstens drei miteinander verbundenen Glasscheiben besteht. Zwischen der äußeren Scheibe und der mittleren Scheibe ist eine erste Schicht paralleler, fadenförmiger elektrischer Leiter angeordnet. Zwischen der mittleren Scheibe und der inneren Scheibe ist eine zweite Schicht fadenförmiger elektrischer Leiter vorgesehen.
• In der Praxis bewährt haben sich Radarstrahlen absorbierende Doppelverglasungen mit einer Außenscheibe, die als Verbundglasscheibe, bestehend aus zwei miteinander verbundenen Glasscheiben, ausgebildet ist. Dünne Wolfram-Drähte werden zwischen die zwei Glasscheiben der Verbundglasscheibe eingelegt. Mittels einer transparenten Kunststoff-Klebefolie werden die beiden Einzelscheiben dann zur Verbundglasscheibe zusammengepresst. Aufgrund des seitlichen Versatzes der hochelastischen Kunststofffolie kommt es dabei zu unkontrollierten seitlichen Verwerfungen der einzelnen Drähte; insbesondere sind die einzelnen drahtförmigen Leiter am Ende nicht mehr vollständig parallel zueinander ausgerichtet. Dadurch werden nicht nur die elektrischen, sondern auch die optischen Eigenschaften der fertigen Verbundglasscheibe beeinträchtigt; die tatsächliche Radardämpfung bleibt erheblich hinter den theoretisch erzielbaren Werten zurück.
• Werden auf die Außenscheibe streifenförmige Schichten aus Gold oder Silber aufgedampft, ist es schwierig, die geforderte Präzision und Reproduzierbarkeit herzustellen. Das Aufdampfen von Gold oder Silber ist außerdem eine sehr aufwendige und teure Technik.
• Dünne Drähte auf der Oberfläche einer Glasscheibe dauerhaft zu fixieren, ist bisher überhaupt nicht gelungen.
• Die vorliegende Erfindung betrifft also im Besonderen eine radarreflexionsdämpfende Doppelverglasung, bei der die Außenscheibe eine Radarstrahlen teilweise reflektierende Schicht dünner, zueinander parallel angeordneter elektrischer Leiter trägt und die Innenscheibe mit einer radarreflektierenden Schicht versehen ist, wobei die Anordnung der Leiter an der Außenscheibe und deren Abstand zu der radarreflektierenden Schicht auf der Innenscheibe in Abhängigkeit der Polarisationsrichtung und der Wellenlänge der Radarstrahlen so gewählt ist, dass die jeweils reflektierten Anteile der Radarstrahlen einander gegenphasig überlagert und die einfallenden Radarstrahlen dadurch ausgelöscht werden.
• Die Erfindung betrifft ferner auch ein Verfahren zur Herstellung einer radarreflexionsdämpfenden Doppelverglasung der zuvor beschriebenen Art.
• Angesichts der geschilderten Nachteile im Stand der Technik soll ein Aufbau für eine radarreflexionsdämpfende Doppelverglasung angegeben werden, der den besonderen fertigungstechnischen Anforderungen einer individuellen objektbezogenen Herstellung in besonderem Maße Rechnung trägt, der sich durch hohe Präzision und Reproduzierbarkeit der teilreflektierenden Schicht an der Außenscheibe auszeichnet, und der zudem gut für die Herstellung gewölbter Gebäudeverglasungen geeignet ist.
• Es soll ferner ein verbessertes Verfahren zur präzisen und kostengünstigen Herstellung einer radarreflexionsdämpfenden Doppelverglasung angegeben werden.
• Gelöst wird die gestellte Aufgabe dadurch, dass als die Radarstrahlen teilweise reflektierende Schicht im Bereich der Außenscheibe ein Muster von Streifen einer elektrisch gut leitfähigen Silberpaste auf eine Oberfläche der Außenscheibe aufgedruckt und teilweise eingebrannt ist, wobei die Breite der aufgedruckten Streifen größer ist als deren Schichtdicke.
• Die Verwendung einer pastösen Masse erlaubt das Aufbringen eines exakten und gut reproduzierbaren Musters von dünnen parallelen Leitern auf die Glasoberfläche mittels gut beherrschbarer Drucktechniken, wie insbesondere dem Siebdruckverfahren. Durch das anschließende Einbrennen verbindet sich die Silberpaste bzw. die darin eingelagerten Silberpartikel fest und dauerhaft mit dem Glas. Das Einbrennen der aufgedruckten Silberpaste erfolgt dabei bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich des Erweichungspunktes des Glases, also etwa im Temperaturbereich zwischen 640 und 680 Grad Celsius.
• Gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten drahtförmigen Leitern zeigen Streifen, die eine gegenüber der Schichtdicke deutlich größere Breite aufweisen, zwar etwas geringere Reflektionsdämpfungswerte; bei einer Bauweise als Doppelverglasung wird aber die Abhängigkeit vom Einfallswinkel der ankommenden Radarstrahlung erheblich reduziert. Damit wird die Anwendung einer derartigen radarreflektionsdämpfenden Verglasung bei gekrümmten Fassaden erst ermöglicht. Gerade bei stark gekrümmten Fassaden ist somit eine gleichförmige reflektionsdämpfende Bauweise über annähernd die gesamte Fassade realisierbar.
• Geeignete Silberpasten sind im Handel erhältlich. Die Cerdec AG, Frankfurt am Main, Deutschland, liefert unter dem Handelsnamen SP 509 eine Silberpaste, die neben Silber in Form von Pulver und Fritten als weitere Bestandteile Terpineol als Lösungsmittel und ferner geringe Mengen von Blei und Dibutylphthalat enthält. Gute Erfahrungen wurden auch gemacht mit dem Produkt AG 2100-85 der Johnson Matthey B.V., Maastricht, Niederlande; dabei handelt es sich um eine Suspension von Silberpulver/Silberflakes und Fritten in einem organischen Lösemittel.
• Werden die Streifen von Silberpaste auf die Innenseite der Außenscheibe aufgedruckt und anschließend eingebrannt, so ist die hierdurch entstandene teilreflektierende Schicht durch den luftdicht abgeschlossenen Zwischenraum zwischen Außenscheibe und Innenscheibe automatisch gegen Witterungseinflüsse geschützt.
• Werden die Streifen aus Silberpaste auf die Außenseite der Außenscheibe aufgedruckt, so führt dies in durchaus erwünschter Weise zu einer Vergrößerung des Abstands zwischen der Ebene der aufgedruckten Leiter und der radarreflektierenden Schicht auf der Innenscheibe; in diesem Fall muss jedoch noch ein zusätzlicher Witterungsschutz vorgesehen werden. Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist deshalb über den auf die Außenseite der Außenscheibe aufgedruckten und eingebrannten Streifen von Silberpaste zusätzlich eine dünne transparente Schicht Glaskeramik aufgebracht.
• Ein solcher Aufbau führt zu einer besonders dünnen und leichten Doppelverglasung, die aus insgesamt nur zwei Glasscheiben besteht und sich gleichzeitig durch eine optimale Radarreflektionsdämpfung auszeichnet.
• Alternativ kann die Außenscheibe allerdings – in an sich bekannter Weise – auch als Verbundglasscheibe, bestehend aus mindestens zwei verbundenen Glasscheiben, ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise sind die Streifen von Silberpaste dann auf eine der innenliegenden Oberflächen einer der verbundenen Glasscheiben aufgedruckt.
• Die erfindungsgemäß eingesetzte Drucktechnik ermöglicht es, in besonders einfacher und kostengünstiger Weise auch gekrümmte radarreflektionsdämpfende Doppelverglasungen herzustellen, was größeren Freiraum bei der architektonischen Gestaltung von Glasfassaden ermöglicht. Insbesondere die Siebdrucktechnik ist hervorragend zum Bedrucken gekrümmter Oberflächen geeignet.
• Ein weiterer Vorteil des Siebdruckverfahrens ist die relativ billige Herstellung des Drucksiebs, so dass auch kleine Chargen für kleinere Objekte gemäß den individuellen technischen Parametern mit hoher Präzision und dennoch zu günstigen Preisen hergestellt werden können.
• Die Herstellung der erfindungsgemäßen Doppelverglasung kann dadurch optimiert werden, dass die aufgedruckten Streifen von Silberpaste bei einer Temperatur von ungefähr 200 Grad Celsius vorgetrocknet werden. Durch die Vortrocknung werden die Lösungsmittelanteile aus der Silberpaste entfernt und die bedruckten Scheiben transportfähig gemacht. Die Scheiben mit dem aufgedruckten Streifenmuster können dann zu einem späteren Zeitpunkt in einen Vorspannofen gehen, in dem der erforderliche Einbrennprozess durchgeführt wird.
• Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Doppelverglasungen werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine Doppelverglasung, bei der die Radarstrahlen teilweise reflektierende Schicht auf der Außenseite der Außenscheibe und darüber eine transparente Schicht Glaskeramik angeordnet ist;
• 2 eine Doppelverglasung, bei der die teilreflektierende Schicht auf der Innenseite der Außenscheibe angeordnet ist;
• 3 eine Doppelverglasung entsprechend 1, mit Krümmung;
• 4 eine Doppelverglasung entsprechend 2, mit Krümmung;
• 5a–5d eine Doppelverglasung mit als Verbundglasscheibe ausgebildeter Außenscheibe.
• Alle Abbildungen stellen einen vereinfachten Vertikalschnitt durch die Doppelverglasung dar. Gleiche Elemente sind jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.
• In 1 besteht die Doppelverglasung aus einer ebenen Außenscheibe 1 und einer hierzu parallel und im Abstand angeordneten Innenscheibe 2. Dazwischen befindet sich ein luftdicht abgeschlossener Zwischenraum 3. Die Dicke der Außenscheibe 1 und der Innenscheibe 2 beträgt jeweils ca. 10 mm. Die Dicke der gesamten Doppelverglasung beträgt ca. 50 mm.
• Die Radarstrahlung R fällt von außen, in den Zeichnungen von der linken Seite ein. Die Radarstrahlung R ist gekennzeichnet durch einen bestimmten Polarisationswinkel gegenüber den Ebenen der Außenscheibe 1 und der Innenscheibe 2 sowie eine vorgegebene feste Wellenlänge.
• Auf der nach außen gewandten Seite der Außenscheibe 1 (auf der sogenannten Ebene 1) ist eine die auftreffenden Radarstrahlen R teilweise reflektierende Schicht aufgebracht. Diese teilreflektierende Schicht wird gebildet von einem Muster von schmalen Streifen 5 einer elektrisch gut leitfähigen Silberpaste, die auf die Oberfläche der Außenscheibe 1 mittels Siebdruckverfahren aufgedruckt und anschließend zumindest teilweise in die Glasoberfläche eingebrannt ist. Die Breite eines Streifens 5 beträgt z.B. 0,5 mm, der Abstand zweier benachbarter Streifen ungefähr 20 mm. Die Schichtdicke der Streifen 5 ist deutlich geringer als deren Breite. Zum Schutz gegen Witterungseinflüsse ist über den Streifen 5 eine dünne transparente Schicht Glaskeramik 6 aufgebracht.
• Auf der dem abgedichteten Zwischenraum 3 zugewandten Innenseite der Innenscheibe 2 ist eine Schicht 7 aufgebracht, die als metallische Wärmeschutzschicht ausgeführt ist und somit auftreffende Radarstrahlen nahezu vollständig reflektiert.
• Das Muster der aufgedruckten parallelen Streifen 5, insbesondere die Winkellage der einzelnen Streifen und der Abstand zwischen zwei benachbarten Streifen, sowie der Abstand der Ebene, auf der die Streifen 5 angeordnet sind, zu der Ebene der radarreflektierenden Schicht 7 ist in Abhängigkeit der Polarisationsrichtung und der Wellenlänge der einfallenden Radarstrahlung R so gewählt, dass die je weils reflektierten Anteile der Radarstrahlen einander gegenphasig überlagert und dadurch zur Auslöschung gebracht werden.
• Bei der Doppelverglasung gemäß 2 ist die teilreflektierende Schicht aus aufgedruckten Streifen 5 von Silberpaste auf der Innenseite der Außenscheibe 1 (auf der sogenannten Ebene 2) angeordnet. Eines besonderen Witterungsschutzes bedarf es hier nicht. Allerdings ist der Abstand zwischen der Ebene der Streifen 5 und der Ebene der radarreflektierenden Schicht 7 um die Dicke der Außenscheibe 1 geringer als beim Ausführungsbeispiel von 1. Bei gleicher Wellenlänge der einfallenden Radarstrahlung R muss also der Zwischenraum 3 zwischen Außenscheibe 1 und Innenscheibe 2 einige Millimeter vergrößert werden, um das Funktionsprinzip des Jaumann-Absorbers zu erhalten.
• Die in 3 und 4 dargestellten Doppelverglasungen weisen eine Krümmung zur Außenseite hin auf. Die teilreflektierende Schicht ist in beiden Fällen auf der Außenscheibe 1 vorgesehen, wobei im ersten Fall (3) die Streifen 5 von Silberpaste auf die Außenseite und im zweiten Fall (4) auf die Innenseite aufgedruckt sind. Im ersteren Fall (3) sind die aufgedruckten und eingebrannten Streifen 5 von Silberpaste wiederum mit einer dünnen transparenten Schicht Glaskeramik 6 überzogen.
• Die Doppelverglasungen gemäß den 5a bis 5d haben Außenscheiben 1, die aus zwei einzelnen Glasscheiben 1a und 1b mittels einer dazwischen angeordneten transparenten Kunststofffolie 1c zu einer Verbundglasscheibe laminiert sind. Als die einfallende Radarstrahlung R teilweise reflektierende Schicht sind wiederum Streifen 5 von Silberpaste aufgedruckt, und zwar auf die Außenseite der ersten Scheibe (5a) oder auf die Innenseite der ersten Scheibe 1a (5b) oder auf die Außenseite der zweiten Scheibe 1b (5c) oder auf die Innenseite der zweiten Scheibe 1b (5d). Die Streifen 5 befinden sich also auf einer der Ebenen 1, 2, 3 oder 4 des Glaspakets, während sich die radarreflektierende Schicht 7 stets auf der Innenseite der Innenscheibe 7 (auf der sogenannten Ebene 5) befindet. Bei der Ausführung nach 5a überdeckt ganz außen eine zusätzliche dünne Schicht aus transparenter Glaskeramik 6 die aufgedruckten Streifen 5 von Silberpaste.

1

Außenscheibe

1a

Erste Scheibe (von 1)

1b

Zweite Scheibe (von 1)

1c

Kunststofffolie (zwischen 1a und 1b)

2

Innenscheibe

3

Zwischenraum (zwischen 1 und 2)

4

Dichtung

5

Streifen von Silberpaste (auf 1)

6

Glaskeramik

7

Radarreflektierende Schicht (auf 2)

R

Radarstrahlung

Claims (13)

1. Radarreflexionsdämpfende Doppelverglasung, insbesondere für Gebäude, mit – einer Außenscheibe (1), die eine Radarstrahlen teilweise reflektierende Schicht dünner, zueinander parallel angeordneter elektrischer Leiter trägt; – einer Innenscheibe (2), die mit einer radarreflektierenden Schicht (7) versehen ist; – einem luftdicht abgeschlossenen Zwischenraum (3) zwischen der Außenscheibe (1) und der Innenscheibe (2); – wobei die Anordnung der Leiter an der Außenscheibe (1) und deren Abstand zu der radarreflektierenden Schicht auf der Innenscheibe (2) in Abhängigkeit der Polarisationsrichtung und der Wellenlänge der Radarstrahlen so gewählt ist, dass die jeweils reflektierten Anteile der Radarstrahlen einander gegenphasig überlagert und die einfallenden Radarstrahlen dadurch ausgelöscht werden; dadurch gekennzeichnet, dass – als teilreflektierende Schicht ein Muster von Streifen (5) einer elektrisch gut leitfähigen Silberpaste auf eine Oberfläche der Außenscheibe (1) aufgedruckt und teilweise eingebrannt ist; die Breite der aufgedruckten Streifen (5) größer ist als deren Schichtdicke.
2. Radarreflexionsdämpfende Doppelverglasung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Silberpaste 50 % bis 95 % Silber enthält.
3. Radarreflexionsdämpfende Doppelverglasung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Silberpaste mittels Siebdruck aufgebracht ist.
4. Radarreflexionsdämpfende Doppelverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (5) auf die Innenseite der Außenscheibe (1) aufgedruckt sind.
5. Radarreflexionsdämpfende Doppelverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (5) auf die Außenseite der Außenscheibe (1) aufgedruckt sind.
6. Radarreflexionsdämpfende Doppelverglasung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass über den Streifen (5) eine dünne transparente Schicht Glaskeramik (6) aufgebracht ist.
7. Radarreflexionsdämpfende Doppelverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet dass – die Außenscheibe (1) als Verbundglasscheibe, bestehend aus mindestens zwei verbundenen Glasscheiben (1a) und (1b), ausgebildet ist; – die Streifen (5) auf eine der innenliegenden Oberflächen einer der verbundenen Glasscheiben (1a, 1b) aufgedruckt sind.
8. Radarreflexionsdämpfende Doppelverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Krümmung aufweist.
9. Verfahren zur Herstellung einer radarreflexionsdämpfenden Doppelverglasung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: – Aufdrucken eines Musters von Streifen (5) einer elektrisch gut leitfähigen Silberpaste auf eine Oberfläche der Außenscheibe (1); – Einbrennen der aufgedruckten Streifen (5) von Silberpaste bei einer Temperatur im Bereich des Erweichungspunktes des Glases.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Silberpaste einen Anteil zwischen 50 % und 95 % Silber enthält.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (5) im Siebdruckverfahren aufgebracht werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgedruckten Streifen (5) von Silberpaste bei einer Temperatur von ungefähr 200°C vorgetrocknet werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (5) von Silberpaste nach dem Einbrennen mit einer transparenten dünnen Schicht Glaskeramik (6) überzogen werden.