DE2109995A1

DE2109995A1 - Wärmereflektierende Verbundsicherheitsglasscheibe

Info

Publication number: DE2109995A1
Application number: DE19712109995
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr. 5810 Witten Groth
Original assignee: Flachglas Wernberg GmbH
Current assignee: Flachglas Wernberg GmbH
Priority date: 1971-03-03
Filing date: 1971-03-03
Publication date: 1972-09-07
Also published as: DE2109995C3; GB1338197A; CA979347A; DE2109995B2; BE780217A; US3849244A; IT953432B; FR2128455A1; ZA721449B; FR2128455B1

Description

PATENTANWÄLTE DR. ING. KARL BOEHMERT · DIPL.-ING. ALBERT BOEHMERT

28 BREMEN · FELDSTRASSE 24 . TEL. (0421) 491700, 442551

Aktenzeichen: NeUamüeldUng Postscheckkonto: Hamburg 126083

Bankkonto· Bremer Bank, Bremen, Kto. 1001449 . ■*

Name d. Anm.: Flachglas

T^rfnfchtgeandert'^r^n

Mein Zeichen: D I9 28 Bremen, den 3, März 1971

Flachglas Aktiengesellschaft Belog-Detag, 851 Fürth i. Bay·, Otto-Seeling-Promenade 2

Wärmereflektierende Verbundsicherheitsglasscheibe

Die Erfindung betrifft eine wärmereflektierende Verbundsicherheitsglasscheibe aus einer Glasscheibe« einer auf die Glasscheibe aufgebrachten, aus mehreren Einzelschichten, vorzugsweise einer ZnS-GoId-ZnS-Kombination aufgebauten Wärmereflexionsschicht, einer Verbundfolie und einer Beckscheibe, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Scheibe·

Wärmereflektierende Verbundsicherheitsglasscheiben dieser Art zeichnen sich durch eine hohe Lichtdurchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichtes und ein hohes Reflexions vermögen, d.h. eine geringe Durchlässigkeit im Bereich der Wärmestrahlung aus· Bei der Herstellung von Scheiben dieser Art wird zunächst auf die eine Glasscheibe eine aus einer dünnen* beidseitig in eine dielektrische Entspiegelungßschicht aus einem Material alt hohem Brechungsindex eingebettete Goldschicht aufgebracht. Bas Aufbringen

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dieser Dreifachschicht erfolgt dabei durch Vakuumbedampfung. Als dielektrische Entspiegelungsschicht hat sich ZnS gut bewährt, da es sich bei einer fertigungstechnisch gut handhabbaren Temperatur von etwa 120O⁰C aus geeigneten Verdampfungseinrichtungen leicht verdampfen läßt und bei den für die Entspiegelung der Goldschicht erforderlichen Schichtdicken im Bereich des sichtbaren Lichtes praktisch kein Absorptionsvermögen besitzt. Die Dicke der beiden ZnS-Schichten, in welche die Goldschicht eingebettet ist, wird so gewählt, daß im Bereich der höchsten Lichtempfindlichkeit des menschlichen Auges, d.h. bei etwa Λ * 530 myu, eine möglichst große Entspiegelungswirkung erreicht wird. Demzufolge sind die dielektrischen Ent Spiegelungsschichten etwa 45θΧ dick, während die Dicke der Goldschicht etwa 500 Ä beträgt.

Bei den bekannten wärmereflektierenden Yerbundsicherheitsglasscheiben wird auf die mit der Värmeref lexionsschicht einseitig beschichtete erste Glasscheibe mittels einer klebfähigen Zwischenschicht, im allgemeinen einer Polyvinylbutyralfolie, eine zweite Glasscheibe als Deckscheibe aufgeklebt· Die Wärmereflexionsschicht liegt also im Inneren der Zweischeiben-Verbundsicherheitsglasscheibe und ist damit gegen Witterungseinflüsse sowie gegen mechanische Beschädigung geschützt. Dies ist gegenüber einer außenbedampften Sicherheitsglasscheibe von besonderem Yorteil, weil die Wärmereflexionsschicht gegen Witterungseinflüssö nicht sehr beständig und außerdem verhältnismäßig kratsempfindlich ist, so daß bereits die Reinigung der Scheibe unter Umständen eine Beschädigung der Wärmereflexioneschicht hervorruf an kann.

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Wärmereflektierende Verbundsicherheitsglasseheiben dieser Art werden insbesondere in Kraftfahrzeugen oder Flugzeugen verwendet·. Die Scheiben müssen daher bestimmten Sicherheitsvorschriften genügen, d.h. sie müssen gegenüber einer mechanischen Beanspruchung, beispielsweise durch den Aufprall von Gegenständen, eine bestimmte Widerstandsfähigkeit und Durchschlagsfestigkeit besitzen. Von besonderer Wichtigkeit ist es, daß sich bei einer Beschädigung der Verbundsicherheitsglasscheibe keine Glassplitter von der Verbundfolie ablösen, die ernsthafte Verletzungen der Fahrzeuginsassen erwarten lassen«

Es hat sich gezeigt, daß die bekannten, mit einer Wärmereflexionsschicht versehenen Verbundsicherheitsglasscheiben bei Fhantomf allversuchen keine ausreichende Splitterhaftung zeigen. Die Durchschlagsfestigkeit wird zwar durch die Wärmereflexionsschicht gegenüber normalen Verbundsicherheitsglasscheiben ohne Wärmereflexionsschicht nicht verringert, jedoch lösen sich bei einer Stoßbeanspruchung der Scheibe in Teilbereichen Glassplitter von der Verbundfolie ab, die ernsthafte Verletzungen der Fahrzeuginsassen hervorrufen können·

Es wurde zwar versucht, diesen Nachteil der wärmereflektierenden Verbundsicherheitsglasscheiben dadurch zu beheben, daß die Oberfläche der Glasscheibe, auf welche die Wärmereflexionsschicht aufgebracht wird, vor dem Bedampfen sorgfältig poliert und/oder gereinigt wird, einschließlich einer Oberflächenbehandlung durch eine Glimmentladung bei einigen 10 Torr im Vakuum, jedoch konnte bei den für die praktische Verwendung erforderlichen Scheibengrößen

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auch hierdurch keine reproduzierbar ausreichende .Splitterhaftung ersielt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wärmereflektierende Verbundsicherheitsglasscheibe der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welche über eine befriedigende Splitterhaftung sowohl der mit der Värmereflexionsschicht beschichteten Glasscheibe als auch der Deckacheibe verfügt·

£rfindungsgemäß wird diessAufgabe dadurch gelöst, daß zwischen der Glasscheibe und der Varmereflexionsschicht eine aufgedampfte Haftschicht aus einem dielektrischen, im wesentlichen absorptionsfreien Material angeordnet ist.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß sich durch diese Haftschicht die Splitterhaftung der wärmereflektierenden Verbundsicherheitsglasscheiten entscheidend verbessern läßt« Vorzugsweise besteht die Haftschicht aus einem Metallfluorid und/oder einem Metalloxyd. Bei Verwendung eines Metallfluorids ist es von Vorteil, wenn dessen Schmelz- bzw. Sublimationstemperatur oberhalb von 1OOO°C liegt· Als geeignete Materialien haben sich beispielsweise Schichten aus Xhoriumfluorid, Natriumfluorid, Kryolith (Na,AlF^), Magnesiumfluorid, Lanthanfluorid, Cerfluorid oderSiliziumoxyd erwiesen·

Für die Haftschicht haben sich Schichtdicken zwischen etwa 30 2 und 100 X bewährt. In diesem Schichtdieken bereich werden durch die Haftschicht noch keine nennenswerten Interferenzeffekte hervorgerufen, so daß

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die optischen Eigenschaften der wärmereflektierenden Scheiben durch die zusätzliche Haftschicht nicht beeinflußt werden. Andererseits reichen diese Schichtdicken aus, um auch bei der üblichen Oberflächenrauhigkeit von technischem Glas der die Wärmereflexionsschicht tragenden Glasscheibe eine über die gesamte Scheibenfläche ausreichend gute Splitterhaftung zu gewährleisten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Verdampfungstemperatur des Materials der Haftschicht unter derjenigen der ersten, zweiten oder dritten, vorzugsweise der ersten Einzelschicht der mehrschichtigen Wärmereflexionsschicht. Dies hat den Vorteil, daß die Haftschicht und die erste, zweite oder dritte Einzelschicht aus ein- und derselben Verdampfungseinrichtung verdampft werden können, welche zunächst auf eine Temperatur gebracht wird, die zur Verdampfung des Haftschichtmaterials, nicht aber zur Verdampfung des Materials der betreffenden Einzelschicht ausreicht, woraufhin dann, gegebenenfalls nach zwischenzeitlicher Abkühlung, die Temperatur soweit erhöht wird, daß auch das Material der betreffenden Einzelschicht verdampft.

Hierdurch wird in vorteilhafter Weise der technische Mehraufwand vermieden, der durch zusätzliche Verdampfungseinrichtungen für das Aufdampfen der Haftschicht hervorgerufen würde·

Es ist besonders günstig, wenn das Aufdampfen der Haftschicht aus der Verdampfungseinrichtung erfolgt,

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welche für die Aufdampfung der ersten Einzelschielit verwendet wird, da dies verfahrenstechnisch am einfachsten ist· Vorteilhafterweise wird beispielsweise Thoriumfluorid verwendet, welches eine Verdampf ungstemperatur von etwa 1O5O°C besitzt· Hierbei wird dann die für die erste Einzelschicht bestimmte Verdampfungseinrichtung zusätzlich mit IhF^ bestückt. Die Verdampfungseinrichtung wird dann soweit erhitzt, daß bei etwa 103O⁰C das Thoriumfluorid verdampft, woraufhin bei anschließendem Aufheizen auf etwa 1200⁰C das ZnS für die erste Antlref leitschicht der eigentlichen Wärmereflexionsschicht abdampft«

Für das Aufdampfen der Haftschicht können naturgemäß alle üblichen Verdampfungseinrichtungen verwendet werden, die beispielsweise durch direkte Stromerhitzung auf die benötigte Verdampfungstemperatur gebracht werden· Auch eine Elektronenstrahlverdampfung des Haftschichtmaterials ist möglich·

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben eich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung WiTiMnfl der schematischen Zeichnung im einzelnen beschrieben sind·

Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Verbundsicherheitsglasscheibe im Schnitt. Auf einer Glasscheibe 10 ist eine Haftschicht 11 aus Thoriumfluorid angeordnet, an die sich ein« ZnS-Schicht 12, eine Goldschicht 14 und eine zweite ZnS-Schicht 16 anschließen. Die in dieser Weise beschichtete Glasscheibe 10 ist mittels einer PoIyvinylbutyralfolie 18 mit einer Deckscheibe 20

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verbunden. Die Deckscheibe 20 kann nicht nur aus Glas, sondern auch aus einem geeigneten Kunststoff bestehen. Die Goldschicht kann gegebenenfalls mit Vorteil auch für eine elektrische Widerstandsheizung verwendet werden.

Beispiel 1

Zehn Floatglasscheiben im Format 110 cm ζ 30 cm mit einer Dicke von 3 mm werden sorgfältig gereinigt und in eine großtechnische Bedampfungsanlage eingebracht. Die Bedampfungsanlage ist mit drei unabhängig voneinander beheizbaren Verdampfungseinrichtungen für das Aufbringen der drei Einzelschichten der Wärmereflexionsschicht, nämlich der ersten ZnS-Schicht, der Goldschicht und der zweiten ZnS-Schicht, ausgerüstet. Die Verdampfungseinrichtungen werden mit den erforderlichen Substanzen bestückt. Zusätzlich wird in die Verdampfungseinrichtung, welche für das Aufdampfen der ersten Antireflexschicht vorgesehen ist, Thoriumfluorid eingefüllt.

Nach einer Evakuierung auf etwa 3 x 10 Torr werden die zu bedampfenden Glasoberflächen acht Minuten lang durch eine Glimmentlatlmg gereinigt. Anschließend wird die Anlage auf etwa 7 * 10""* Torr evakuiert, woraufhin nacheinander die Haftschicht aus Thoriumf luorid sowie die drei Einzelschichten der Wärmereflexionsschicht aufgedampft werden. Dabei wird zunächst die mit Thoriumfluorid und ZnS bestückte Verdampfungseinrichtung auf etwa 1030⁰C gebracht, wobei das Thoriumfluorid unter Bildung einer Haftschicht von etwa 60 Ä Dicke abdampft. Anschließend

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erfolgt nach einer Temperaturerhöhung auf etwa 1200°0 das Aufdampfen der ersten Einzelschicht der Wärmereflexionsschicht, also der ersten ZnS-Antireflexschicht, darauf das Aufdampfen der Goldschicht und schließlich das Aufdampfen der zweiten ZnS-Antireflexschicht.

Sie beiden ZnS-Schichten haben eine Schichtdicke von jeweils etwa 4-50 Ä, während die Goldschicht etwa 300 8 dick ist.

Die so bedampften Glasscheiben werden darauf an der bedampften Seite unter Verwendung einer etwa 0,38mm oder 0,76 mm dicken klebfähigen Zwischenschicht aus Polyvinylbutyral mit einer 2 mm dicken Glasdeckscheibe verbunden. Bei dem darauffolgenden Phantomfallversuch zur Prüfung der Durchschlagsfestigkeit und Splitterhaftung durch einen aus einer Höhe von 1,30 m (0,38 mm dicke PVB-Polie) bzw. 4 m (0,76 mm dicke PFB-Folie) auffallenden Phantom-Prüfkörper von 10 kg ergibt sich, daß die Verbundsicherheitsglasscheibe die erforderliche Durchschlagsfestigkeit und eine sehr gute Splitterhaftung hat. Die Glassplitter haften überall fest an der klebfähigen Zwischenschicht,also an der Polyvinylbutyralfolie.

Beispiel 2

Zehn Floatglasscheiben werden unter denselben Bedingungen wie im Beispiel 1 gereinigt und bedampft. Abweichend von Beispiel 1 wird statt Thoriumfluorid eine Haftschicht aus Kryolith mit einer Dicke von etwa 80 ft aufgebracht. Dabei wird das Kryolith zu-

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sammen mit dem ZnS in die für das Aufdampfen der ersten Einzelschicht der Wärmereflexionsschicht bestimmte Verdampfungseinrichtung eingebracht. Aus dieser Verdampfungseinrichtung wird zunächst das Kryolith bei etwa 1O5O°C verdampft, woraufhin die Verdampfung des ZnS für die. erste Ant ir ef leitschicht bei etwa 120O⁰G erfolgt« Anschließend werden, wie im Beispiel 1, Gold und wiederum ZnS aufgedampft·

Der Phantomfall versuch, welcher unter denselben Bedingungen erfolgte wie in Beispiel 1, ergab auch in diesem Fall die erforderliche Durchschlagsfestigkeit sowie eine sehr gute Splitterhaftung·

Werden dagegen zehn Floatglasscheiben gleicher Abmessungen unter den gleichen Bedingungen ohne Haftschicht mit der dreischichtigen Wärmereflexionsschicht bedampft und zu einer Verbundsicherheitsglasscheibe verbunden, so zeigt der Phantomfallversuch, daß zwar auch hier die erforderliche Durchschlagsfestigkeit erreicht wird, die Splitterhaftung jedoch völlig unzureichend ist. Bei allen so hergestellten Scheiben wechseln Bereiche, in denen die Glassplitter an der Verbundfolie haften, alt Bereichen, in denen sich die Glassplitter ablösen, die zu ernsthaften Verletzungen führen können·

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung und in den nachfolgenden Ansprüchen offenbarten Merkmale des Anmeldungsgegenstandee können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen verwendet werden.

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Claims

Ansprüche

1. Wärmereflektierende Verbundsicherheitßglasscheibe aus einer Glasscheibe, einer auf die Glasscheibe aufgebrachten, aus mehreren Einzel schichten, vorzugsweise einer ZnS-Gold-ZnS-Kombination aufgebauten Värmereflexi onsschicht, einer Verbundfolie und einer Beckscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Glasscheibe (10) und der Värmereflexionsschicht (12_f 14, 16) eine aufgedampfte Haftschicht (11) aus einem dielektrischen, im wesentlichen absorptionsfreien Material angeordnet ist.

2. wlrmereflektierende Verhundsicherheitsglasscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennseichnet, daß die Dicke der Haftschicht (11) wesentlich kleiner ist als die wellenlänge des sichtbaren Lichtes«

3· VMrmereflektlerende Verhundsicherheitsglasscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftschicht (11) aus einem Hetallfluorid und/oder Metalloxyd besteht·

4· Wrm#reflektierende Verbundsicherheitsglasscheibe nach Anspruch 3 alt einer Haftschicht aus einem Metallfluorid, dadurch gekennzeichnet, daß die 7erdampfungetemperatur des Metallfluorid unterhalb der Verdampfungstemperatur des Materials der ersten, swel-

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ten oder dritten, vorzugsweise der ersten Einzelschicht (12) der mehrschichtigen WarmeTOflexionsschicht liegt·

5« Ifärmereflektierende YerbundBieherheitsglasscheibe nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß die Haftschicht (11) aus Thoriumfluorid oder Kryolith (HazAlFg) besteht»

6» !erfahren zur Herstellung einer wärmereflektierenden Verbundsicherheitsglasscheibe nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Aufdampfen der Hetallfluoridschicht unter Verwendung der Verdampfungs- ©iasriehtungen erfolgt, dl© für das Aufdampfen der O2?st®a_s zweiten oder dritten, vorzugsweise der ersten Eias@lseh.icht der Wärmereflexionssehicht verwendet werden«

7» Verfahren zur Herstellung einer wärmereflektierend@n Verbundsicherheitsglasscheib© nach Anspruch 3 mit einer laftschicht aus einem Metalloxyd, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metall oder eine geeignete Het&llverMndung, dessen bzw· deren Verdampfungstemperatur vorzugsweise unterhalb der Verdampfungstemperatur der ersten, zweiten oder dritten, vorzugsweise des? ersten Einzelschicht der mehrschichtigen Värmereflexionssehicht liegt, bei einem Sauerstoffpartialdruck in der Größenordnung von 10 Torr, vorzugsweise unter Verwendung der für das Aufdampfen der ersten, zweiten oder dritten, vorzugsweise der ersten Einzelschicht der Värmereflexionsschicht verwendeten Verdampfungseinrichtungen, verdampft wird.

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