Остекление из многослойного стекла с повышенной избирательностью

Дата публикации и выдачи патента Номер заявки ОСТЕКЛЕНИЕ ИЗ МНОГОСЛОЙНОГО СТЕКЛА С ПОВЫШЕННОЙ ИЗБИРАТЕЛЬНОСТЬЮ Изобретение касается многослойного стекла для остекления отверстий, образованного внешним твердым стеклом и внутренним твердым стеклом, которые связаны одно с другим промежуточным слоем. Слоистая система, частично прозрачная для видимого излучения, размещена внутри многослойного стекла. Многослойное стекло по изобретению отличается тем, что стекла выполнены тонированными и поглощают часть инфракрасного излучения, а также тем, что слоистая система избирательно поглощает часть инфракрасного излучения. Многослойное стекло особенно хорошо подходит для использования в качестве боковых стекол, задних стекол или крыши для автомобилей или самолетов. 015988 Изобретение касается многослойного стекла с характеристиками, описанными в ограничительной части п.1 формулы изобретения, а также использования такого многослойного стекла. Остекление многослойным стеклом широко используется в автомобилях и зданиях. Оно выполняет многие функции, например перекрывание проемов и исключение риска ранений в случае его разрушения. Кроме того, это остекление часто, с одной стороны, должно задерживать часть солнечной энергии,чтобы чрезмерно не перегревать внутреннее пространство, и, с другой стороны, пропускать достаточно большое количество света для освещения внутреннего пространства. Соблюдение этих двух правил является компромиссом и позволяет исключить чрезмерное поступление облучения и достаточно осветить внутренние помещения. Однако существуют требования к многослойным стеклам с точки зрения пропускания ими энергии и света. Чтобы удовлетворить указанным требованиям, можно использовать, например, защитные слои от солнечного излучения, которые отражают часть инфракрасного излучения. Также известно использование тонированных стекол или поглощающих излучение и блокирующих путем фильтрации определенные частоты спектра вредного излучения. Из немецкого патента DE 19927683 C1 известно прозрачное остекление многослойным стеклом,образованным по меньшей мере двумя слоями твердого стекла, между которыми расположен прозрачный склеивающий их слой, при этом многослойное стекло снабжено слоем защиты от солнца, который отражает инфракрасное излучение. Многослойное стекло отличается тем, что на его поверхности, обращенной внутрь помещения, имеется другой прозрачный слой, отражающий основную часть термического излучения. Кроме функции противосолнечной защиты от коротковолнового и средневолнового инфракрасного излучения, поступающего снаружи, многослойное стекло выполняет также функцию тепловой защиты. Функция противосолнечной защиты особенно эффективна, когда слои многослойного стекла перед слоем противосолнечной защиты прозрачны. Функция тепловой защиты обеспечивается отражением длинноволнового инфракрасного излучения, поступающего из внутреннего объема, назад во внутренний объем. В описании немецкого патента DE 10249263 B4 представлено остекление с эффектом тепловых комфортных условий, которое содержит стекло с автоматическим уменьшением прозрачности и энергосберегающий слой, причем энергосберегающий слой размещен на поверхности, обращенной внутрь автомобиля. Летом энергосберегающий слой уменьшает температуру излучения поверхности стекла внутрь автомобиля. Зимой энергосберегающий слой возвращает тепло путем отражения внутрь автомобиля инфракрасного излучения от пассажиров автомобиля. В одном из вариантов реализации остекление образовано четырьмя слоями, а именно - начиная снаружи, первый слой выполнен из стекла, далее пленка SPD("suspended particle device") - пленка с распределенными частицами, создающая эффект затенения, второй слой стекла и размещенный на нем энергосберегающий слой, обращенный внутрь автомобиля. Из документа WO 2005/01 A1 известна прозрачная основа с низким коэффициентом пропускания солнечной энергии и снабженная многослойной системой. Слоистая система образована, начиная от основы, первым слоем из диэлектрического материала, первым абсорбирующим слоем, слоем, отражающим инфракрасное излучение, вторым абсорбирующим слоем и замыкающим слоем из диэлектрического материала. Поглощение света основой с покрытием должно быть выше или равно 35%, когда основа выполнена из прозрачного кальциевого или натриевого стекла толщиной 6 мм. Задачей изобретения является создание простого в изготовлении многослойного стекла, позволяющее добиться ощущения повышенного теплового комфорта. В соответствии с изобретением эта задача решается с помощью признаков по п.1 формулы изобретения. Признаки зависимых пунктов формулы изобретения дают дополнительные преимущества этого объекта. Многослойное стекло согласно изобретению образовано двумя отдельными тонированными стеклами, поглощающими излучение и связанными одно с другим с помощью промежуточного слоя, при этом в многослойном стекле размещена слоистая система, которая пропускает видимый свет в определенных пределах. Часть излучения, которая падает на слоистую систему и не проходит через нее, отражается, поглощается или отражается и поглощается этой слоистой системой в зависимости от ее природы и ее структуры. Таким образом, слоистая система воздействует избирательно на спектр падающего излучения. Кроме того, отдельные тонированные стекла абсорбируют другую область инфракрасного излучения, тогда как видимый свет не поглощается в такой степени. Отдельные стекла также обладают избирательным действием. Действительно, благодаря эффекту множественной фильтрации, в соответствии с которым инфракрасное излучение, и в особенности излучение в области, близкой к инфракрасной, сильнее задерживается от проникновения во внутреннее пространство в форме видимого света, многослойное стекло в соответствии с изобретением обладает повышенной избирательностью по сравнению с обычно используемыми многослойными стеклами или известными отдельными тонированными стеклами.-1 015988 Удивительным образом в изобретении удалось обойтись без прозрачного стекла, размещенного перед многослойной системой в направлении падения излучения, несмотря на то, что это стекло рассматривается в качестве необходимого для повышения эффективности остекления известными многослойными стеклами с защитными противосолнечными слоями на базе металлов. Во многих случаях даже используют композиции из обесцвеченного и бедного железом стекла, чтобы поглощать как можно меньше инфракрасного излучения в стекле, обращенном наружу. Это должно повысить эффект слоя. Слоистая система, используемая в многослойном стекле по изобретению, является прозрачной для общей энергии TE излучения в пределах между 8 и 35%. В качестве общей энергии излучения здесь принимается солнечное излучение в диапазоне длин волн между 250 и 2500 нм. Часть, составляющая от 92 до 65% общей энергии излучения, отражается (RE) или поглощается (AE), при этом соотношение междуRE и AE определяется природой и структурой слоистой системы. Общее излучение, проходящее через стекло, содержит, конечно, также видимый свет в диапазоне длин волн между 350 и 750 нм. В соответствии со свойствами тонкослойной слоистой системы пропускание TL в видимом диапазоне составляет от 5 до 75%. Единичные стекла многослойного стекла в соответствии с изобретением могут иметь различное тонирование или поглощающую способность для получения определенных эффектов, таких как общее пропускание света или цвет при взгляде на просвет. В частности, внешнее стекло может иметь меньшее тонирование, чем внутреннее, для повышения эффективности блокирования слоистой системой и инфракрасного излучения, в то же время получения заданного цветового тона или общего поглощения многослойным стеклом с помощью более сильно тонированного внутреннего стекла. Подобные эффекты можно получить со стеклами различной толщины. Возможно также адаптировать механические свойства многослойного стекла к особым случаям использования путем использования отдельных стекол различной толщины. Слоистая система может быть размещена на внешнем стекле, на внутреннем стекле или в промежуточном слое, чтобы она была расположена внутри многослойного стекла. В качестве слоистой системы предпочтительна известная сама по себе система из тонких слоев, выполненная из одного или нескольких функциональных слоев из серебра, и блокирующих и интерференционных слоев. Такие тонкослойные системы обычно наносят на подложку в виде покрытия в вакууме (например, магнетронным напылением или осаждением паров). Можно индивидуально подбирать толщину этих слоев, а также материалы покрытия, применяемые в особых случаях использования в многослойном стекле согласно изобретению. Отдельные стекла, используемые в многослойном стекле по изобретению, могут быть выполнены из стекла, стеклокерамики или синтетического материала, например поликарбоната. Отдельные стекла многослойного стекла по изобретению предпочтительно выполнены из стекла таким образом, чтобы сформировать вместе с промежуточным слоем, который связывает два стекла,многослойное безопасное стекло. Стекла предпочтительно имеют толщину от 1 до 5 мм. По причинам экономии веса стекла следует обеспечить наилучший компромисс между малой толщиной и хорошей прочностью, особенно когда многослойное стекло устанавливается в автомобиль. Такой компромисс может быть достигнут со стеклами, толщина которых варьируется от 1,6 до 3,1 мм. Для безопасного многослойного стекла в качестве промежуточного слоя хорошо подходит поливинилбутираль (PVB), и он используется в большинстве случаев при толщинах от 0,38 до 0,76 мм. Общая толщина многослойного стекла при использовании стекол и PVB в качестве связующего промежуточного слоя колеблется в предпочтительном диапазоне от 3,6 до 7 мм. Кроме PVB можно также с очевидностью использовать все другие материалы, подходящие для промежуточного слоя, например термопластики, такие как сополимеры этилена и винилацетата (EVA),полиуретан (PU) или полихлорвинил (PVC). Можно также использовать литьевые смолы для соединения единичных стекол. Стекла тонированные и поглощающие инфракрасное излучение известны разной толщины,глубины тонировки и цветов. Так, заявитель предлагает, например, под названиями SGSTHERMOCONTROL Absorbing TSA3+ стекла, тонированные в зеленый или серый цвет по объему, с различной насыщенностью тонировки и с толщиной, позволяющей получить различные значения коэффициента пропускания. В этих названиях SGS означает Saint-Gobain Securit. Когда используют стекла и PVB для их соединения и промежуточный слой должен быть снабжен слоистой системой, следует использовать дополнительный лист в качестве несущей пленки слоистой системы, так как на слой PVB-пленки покрытия наносятся с большим трудом. Для этой цели хорошо подходит дополнительная пленка полиэтилентерефталата (PET), которую облицовывают двумя листамиPVB. Таким путем получают трехслойный лист, который служит промежуточным слоем для соединения единичных стекол в многослойное стекло.-2 015988 Кроме частично прозрачных благодаря функциональным металлическим слоям (серебро, золото,медь, легированная сталь и т.д.), известны также тонкослойные системы на базе других материалов, например на базе окислов металлов, в частности оксида олова, легированного индием. Такая тонкослойная система в равной степени хорошо подходит для использования в многослойном стекле согласно изобретению. Кроме того, на рынке существуют также отражающие и/или поглощающие тонкослойные системы, которые не содержат функциональных электропроводных слоев, но которые образуют индивидуальную систему интерференционных слоев с помощью множества индивидуальных слоев с различными коэффициентами отражения. Фирма 3M выпускает, например, лист с такой системой слоев под маркой 3M Solar Reflecting Film (SRF). В предпочтительном варианте реализации многослойное стекло по изобретению отражает до 50% видимого излучения, поступающего снаружи благодаря селективности слоистой системы и используемых стекол. При взгляде снаружи многослойное стекло частично похоже на зеркало. При необходимости цвета отражения используемой слоистой системы могут быть изменены или ослаблены путем подкрашивания наружного стекла. Это особенно полезно при нежелательных цветовых эффектах или когда внешний аспект вызывает нежелательные ассоциации с другими соседними компонентами. Кроме того, когда стекла более или менее сильно тонированы, промежуточный слой может также иметь собственную окраску и/или обладать эффектом поглощения инфракрасного излучения. Когда промежуточный слой должен усилить эффект поглощения инфракрасного излучения внешним стеклом,он, очевидно, должен быть расположен перед слоистой системой, если смотреть снаружи. Только в такой последовательности цвета отражения промежуточного слоя могут быть еще изменены и на них можно воздействовать. Здесь следует отметить, что на многослойное стекло по изобретению можно воздействовать как в плане отраженного цвета, когда его наблюдают снаружи или изнутри, так и в плане цвета, когда его наблюдают сквозь стекло. Это обеспечивается, с одной стороны, путем окрашивания единичных стекол и промежуточного слоя и, с другой стороны, путем подбора последовательностей толщин и материалов. В подобранной комбинации тонированных стекол и/или стекол, которые поглощают инфракрасное излучение (и факультативно окрашенного промежуточного слоя и/или слоя, который поглощает инфракрасное излучение) со слоистой системой, которая отражает или селективно поглощает инфракрасное излучение, многослойное стекло по изобретению имеет в целом высокую избирательность. Избирательность определяется отношением между пропускаемым светом TL и пропускаемой энергией TE (TL/TE),превышающим 1,8. Предпочтительно избирательность будут устанавливать превышающей 2,4. В некоторых случаях применения, и особенно в автомобилях, необходимо выгнуть многослойное стекло вдоль одного или двух направлений. Когда многослойное стекло образовано из единичных стекол, слоистая система будет преимущественно термически стабильной, если сначала придать плоскую форму стеклу многослойной системы и затем гнуть и/или подвергать его предварительному (частичному) термическому напряжению при температурах от 500 до 640C. Хотя известны также способы покрытия, в соответствии с которыми можно покрывать гнутое или термические обработанное стекло другим образом, но эти способы требуют более значительного материально-технического обеспечения и могут быть использованы в способе изготовления многослойного стекла лишь с большим трудом. Кроме использования в зданиях, многослойное стекло по изобретению подходит для автомобильных люков, боковых и задних стекол. Когда эти стекла используются в качестве боковых, начиная с колонки В, требование закона, которое предписывает минимальную передачу 75% в видимом диапазоне, не соблюдается, по меньшей мере для Германии. В настоящем изобретении аспект светопропускания вторичен, а основным является то, что многослойное стекло дает улучшенное ощущение теплового комфорта, как и определенной субъективной яркости внутри автомобиля, при этом тепловой комфорт достигается с помощью повышенной избирательности в отношении передачи света и передачи энергии. В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения, не являющихся ограничивающими. Табл. 1 представляет структуру слоистой системы, используемой в многослойных стеклах, протестированных в сравнительном примере, и два примера реализации 1 и 2. В табл. 1 представлены также типы используемых стекол. Слоистые системы имеют два функциональных слоя серебра и выполнены способом вакуумного напыления на поверхности отдельных стекол, находящиеся внутри многослойного стекла. Нанесение покрытия на внутреннее стекло является обычным, потому что таким образом краевой слой, обычно необходимый для защиты от коррозии, может быть замаскирован, чтобы быть невидимым снаружи, с помощью краевого непрозрачного покрытия, нанесенного на внутреннюю поверхность внешнего стекла. При использовании остекления из стекла краевое покрытие обычно выполняют путем нанесения, путем печати и последующего обжига керамической краски. В случае, когда не нужно наносить краевое покрытие или ламинирующий слой, например когда многослойное стекло вставлено в предварительно изготовленное обрамление или когда оно обрамлено синтетическим материалом литьем под давлением или экструзией, слоистая система, очевидно, также может быть установлена на внутреннюю поверхность внешнего стекла. В многослойных стеклах использованы различные типы стекла, а сокращения представлены ниже:VG10Venus Grey, сильно тонированное серое стекло;VV55Venus Green, очень сильно тонированное темно-зеленое стекло. Значения свето- и энергопропускания указанных стекол при стандартной толщине 3,15 мм представлены в табл. 2. Таблица 2 Пропускание света и пропускание энергии стеклами толщиной 3,15 мм В табл. 3 представлены оптические качества светопропускания TL, энергопропускания TE, избирательности TL/TE, светоотражения RL и энергоотражения RE многослойных стекол сравнительного примера и примеров реализации. Таблица 3 Оптические качества многослойных стекол В табл. 3 четко видно, что многослойные стекла примеров реализации обладают избирательностьюTL/TE значительно более высокой, чем многослойное стекло из сравнительного примера. Многослойное стекло сравнительного примера используется главным образом в качестве солнцезащитного ветрового стекла автомобилей, и поэтому величина светопропускания TL должна быть равна 75%, чтобы соответствовать требованиям закона. В противовес обычным представлениям о том, что способность к защите от солнца повышается, когда стекло, обращенное к падающему излучению, поглощает наименьшее количество излучения, в многослойном стекле по изобретению, напротив, используют поглощающие стекла,что позволяет довести избирательность до значений, явно превышающих 1,7 сравнительного примера, с помощью используемых тонких слоев. В связи с тем, что световая прозрачность является низкой и ниже требований, предъявляемых к ветровым стеклам автомобилей, многослойное стекло по изобретению не может быть использовано в качестве ветрового стекла, но исключительно хорошо подходит в качестве стекла для люка в крыше или в качестве того, что называют "темная корма" (dark tail), а именно в тех случаях, когда уменьшают общую энергию излучения, пропуская определенное количество света. Многослойное стекло по изобретению особенно хорошо подходит в качестве солнечного остекления и/или защитного остекления и экрана. Когда используют менее поглощающее стекло для внешнего стекла, слоистая система делает многослойное стекло весьма отражающим. Однако, если скомбинировать отражательную слоистую систему с внешним поглощающим стеклом, многослойное стекло становится довольно поглощающим. Поглощение света внешним стеклом позволяет уменьшить отражение света.-4 015988 В представленных примерах реализации и сравнительном примере используют, как уже было сказано, слоистую систему, образованную двумя функциональными слоями серебра, отделенными один от другого диэлектриком. Другие диэлектрические слои размещены между стеклом и внутренним слоем серебра и над верхним слоем серебра. Благодаря этим диэлектрическим слоям, с одной стороны, слоистая система может, кроме того, частично обеспечить антиотражающий эффект благодаря эффектам интерференции и, с другой стороны, может воздействовать на цвета отражения и передачи. Большими возможностями воздействия на эффект отражения и/или окрашивания слоистой системой обладают слоистые системы, которые имеют больше двух функциональных слоев. В этом случае большее число промежуточных диэлектрических слоев также предоставляет больше возможностей для создания как отражательных слоев, так и противоотражательных слоев. В особенности здесь открывается возможность адаптировать цвет слоистой системы к желаниям клиента. Часто желают иметь цвет отражения нейтральный голубой или серый. Приложенные чертежи еще раз показывают оптические возможности определенных единичных стекол, используемых как в сравнительном примере, так и в примерах реализации 1 и 2. На фиг. 1-3 представлено в качестве примера изменение передачи излучения в процентном отношении как функция от длины волны для определенных единичных стекол, используемых в многослойных стеклах, а именно для SGS PLANILUX, SGS THERMOCONTROL Absorbing TSA3+ и SGSTHERMOCONTROL Venus Grey 10 (VG10), в каждом случае для стекла толщиной 2,1 мм. Фиг. 4.1 и 4.2 показывают изменение передачи излучения и отражения излучения в процентном отношении как функцию от длины волны для сравнительного примера. На фиг. 5.1 и 5.2 представлены значения передачи и отражения в процентном отношении для примера реализации 1. На фиг. 6.1 и 6.2 представлены значения передачи и отражения в процентном отношении для примера реализации 2. На фиг. 4-6, которые представляют оптические величины для общих систем многослойных стекол,можно видеть, что в примерах реализации передача является более слабой, чем в сравнительном примере, особенно в спектре ближнего инфракрасного излучения. Впрочем, в диапазоне видимого света передача также является более слабой, но, как уже было отмечено, это не является важным для предпочтительного применения. Напротив, указанная уменьшенная передача видимого света экранными или защищающими от постороннего глаза (остекление "темная корма") стеклами является даже желательной. По отношению к сравнительному примеру пример реализации 1 представляет одновременно более слабую передачу и более слабое отражение в зоне видимого спектра и является, таким образом, многослойным поглощающим и затеняющим стеклом. Напротив, фигура примера реализации 2 показывает, что в диапазоне видимого спектра отражение относительно повышено. В этом случае многослойное стекло примера реализации 2 являет собой остекление из многослойного стекла, которое является отражательным в видимом диапазоне. Хотя оба варианта реализации являются внешне весьма различными, они обладают, несмотря ни на что, высокой избирательностью TL/TE, соответственно 2,3 и 2,8. Благодаря избирательности подобранных стекол или стекол с более или менее сильным поглощением многослойные стекла по изобретению позволяют воздействовать контролируемым образом на вид многослойного стекла без уменьшения желаемой высокой избирательности. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Многослойное стекло для окон, содержащее внешнее твердое стекло и внутреннее твердое стекло, которые связаны одно с другим промежуточным слоем, и слоистую систему, частично прозрачную для видимого излучения, размещенную внутри многослойного стекла, отличающееся тем, что внешнее и внутреннее стекла тонированы и частично поглощают инфракрасное излучение и видимое излучение,каждое из них имеет пропускание света от 15 до 71% и пропускание энергии от 12 до 49%, слоистая система избирательно отражает и/или поглощает инфракрасное излучение, содержит по меньшей мере два слоя серебра, отделенных один от другого диэлектриком, и имеет пропускание энергии от 8 до 35%, а отношение между пропусканием света и пропусканием энергии TL/TE в многослойном стекле составляет более 1,8, предпочтительно более 2,4. 2. Многослойное стекло по п.1, отличающееся тем, что стекла в различной степени тонированы и/или поглощают инфракрасное излучение. 3. Многослойное стекло по п.2, отличающееся тем, что внешнее стекло тонировано менее сильно или обладает меньшей способностью к поглощению инфракрасного излучения, чем внутреннее стекло. 4. Многослойное стекло по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что стекла имеют различную толщину. 5. Многослойное стекло по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанная слоистая система размещена на наружном стекле. 6. Многослойное стекло по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанная-5 015988 слоистая система размещена на внутреннем стекле. 7. Многослойное стекло по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанная слоистая система размещена на промежуточном слое. 8. Многослойное стекло по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно выполнено из стекла толщиной от 1 до 5 мм, предпочтительно от 1,6 до 3,1 мм. 9. Многослойное стекло по п.8, отличающееся тем, что промежуточный слой выполнен из двух слоев поливинилбутираля, между которыми помещен лист полиэтилентерефталата, снабженный указанной слоистой системой. 10. Многослойное стекло по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что указанная слоистая система выполнена тонкослойной. 11. Многослойное стекло по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что указанная слоистая система является фильтрующим слоем на неметаллической основе и, в частности, интерференционной слоистой системой. 12. Многослойное стекло по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что многослойное стекло отражает до 50% поступающего снаружи видимого излучения. 13. Многослойное стекло по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что внешнее стекло поглощает по меньшей мере часть отражаемого указанной слоистой системой видимого излучения. 14. Многослойное стекло по одному из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что промежуточный слой выполнен тонированным и/или поглощает по меньшей мере часть инфракрасного излучения. 15. Многослойное стекло по п.14, отличающееся тем, что, считая снаружи, слоистая система размещена за тонированным и/или поглощающим инфракрасное излучение промежуточным слоем, а также тем, что промежуточный слой поглощает по меньшей мере часть отражаемого указанной слоистой системой видимого излучения. 16. Многослойное стекло по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно выполнено изогнутым. 17. Многослойное стекло по п.16, отличающееся тем, что указанная слоистая системах частично прозрачна для видимого излучения, размещена на одном из стекол, а также тем, что указанная слоистая система выполнена с возможностью термического нагружения. 18. Применение многослойного стекла по одному из пп.1-17 в качестве бокового стекла, заднего стекла или крыши для автомобилей или самолетов. Кривая передачи SGS PLANILUX Фиг. 3 Кривая передачи многослойного стекла сравнительного примера Фиг. 4.1 Кривая отражения многослойного стекла сравнительного примера-7 015988 Кривая передачи многослойного стекла примера реализации 1 Фиг. 5.1 Кривая отражения многослойного стекла примера реализации 2 Фиг. 5.2 Кривая передачи многослойного стекла примера реализации 2-8 015988 Кривая отражения многослойного стекла примера реализации 2