NO773917L - Fremgangsmaate for fremstilling av varmereflekterende klart glass - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av varmereflekterende klart glass.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved fremstilling av varmereflekterende klart glass ved at en varm glasskive overtrekkes med en blanding som inneholder tinnklorid og som forurensning liten mengde antimonklorid og/eller hydrogenfluorid.

Man har idag begynt å rette mer oppmerksomhet på forbedringer av vinduenes varmeisoleringsevne. En undersøkelse av varme-overføringsforløpet viser at ca. 1/3 av varmen overføres konvektivt og konduktivt til vinduet og '2/3 gjennom stråling. Ved påvirkning av den energi som overføres ved stråling kan man således forbedre vinduets varmeisoleringsevne betydelig. Til og for dette formålet har man overtrukket vindusglass med forskjellige slag metall-hinner, hvis evner til å reflektere varmestrålene er meget gode, men disse hinner har den svakhet at de .samtidig reflekterer synlig lys relativt sterkt, dermed minsker de intensiteten betydelig til det lys som trenger gjennom vinduet. Karakteristisk for metallhinnene er også at delhoved-saklig absorberer eller reflekterer noen

spesielle bølgelengder hvorved glasset gir inntrykk av å være farget ;:. ogc det. gjennomtrengende lyset ikke er fargeløst.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er således å til-veiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av et varme-stråleeffektivt reflekterende og samtidig klart glass, og

de viktigste kjennetegnene for oppfinnelsen fremgår av det vedlagte patentkrav 1.

Ifølge oppfinnelsen har man nå overraskende funnet at en tinn-r:'

i

i dioksydhinne, som Inneholder antimon og/eller fluor som forurensning,

reflekterer varmestråler like effektivt som eksempelvis en gullhinne, men samtidig er fargeløs.

Refleksjonsevnen hos en ren tinnoksydhinne er liten (ca.

30%) selv om tinnoksyd er en halvleder hvis elektriske ledningsevne er liten i sammenlikning med metallenes.

Som kjent kan halvledernes elektriske ledningsevne for-

bedres ved tilsetning av forurensningsatomer hvorved energiforskjellen mellom halvledernes valensbånd og ledningsbånd minsker til nivået kT (k = Bolzmanns konstant og T = temperaturen i kelvingrader). Derved kan et elektron gå over til ledningsbåndet allerede ved romtemperatur og halvlederne blir mer elektrisk ledende.

Passende forurensningsatomer er eksempelvis antimon og/

eller fluor, som ifølge litteraturen anvendes for å minske motstanden i foreliggende filmer.

Det er dog overraskende at en liknende film samtidig ref-

lekterer varmestråling selektivt og samtidig slipper gjennom synlig lys uhindret.

Ettersom filmens refleksjonsevne avhenger av filmmaterialets elektronoppbygning, finnes det en bestemt antimonkonsentra-

sjon hvorved filmens refleksjonsevne er maksimal. Denne konsentrasjonen beror blant annet på tinndioksydkrystallenes form og på den måten de fem elektronene i antimonets elek-tronskall blir utnyttet når atomet plasseres inn i tinn-dioksydgitteret. Mest sannsynlig er det at det femte elektronet blir relativt løst bundet og at filmens elek-

triske ledningsevne skulle avhenge nettopp av denne om-stendighet (carrier concentration). Det at et refleksjons-maksimum forekommer og at refleksjonsevnen ikke vokser ubegrenset, beror på at det er en begrenset mengde plasser som antimonet kan innta, i krystallgitteret, og at antimonet absorberer varmestrålene, dvs. antimonets karakteristiske frekvenser ligger innfor det infrarøde området (2-50 pm) .

i

I

Med hensyn til antimonet er optimalinnholdet ca. 0,6-3,1%,. I

fortrinnsvis 1,0% beregnet på vekten av tinn.

Eksperimentelt har man funnet at den største refleksjonen

for varmestrålingen i et vanlig rom tilveiebringes med glass som er overtrukket en hinne hvor tykkelsen er ca. 2,5 n um, der n er hinnens brytningsindeks.

I blandingen ifølge oppfinnelsen, som sprutes på i form av

en løsning eller på en annen i og for seg kjent måte spres ut på glassets overflate, kan man som løsningsmiddel anvende vann eller et organisk oksygenholdig løsningsmiddel hvori tinnkloridet oppløses. Tinnkloridet (SnCl^-SF^O eller SnCl2~2H20) konsentrasjon i løsningen er i allminnelighet 0,2-2,5 vekt-% og hydrogenfluoridets konsentrasjon er vanligvis høyst 1 vekt-%. Mengden av organisk løsningsmiddel kan gå opp til 73 vekt-% og vannets andel kan til og med være 4 0 vekt-% ved anvendelse av en vannløsning.

De med vannløsning erholdte hinnens selektivitet er betydelig bedre enn ved anvendelse av organiske løsningsmidler, man på den annen side var vannløsningens avkjølende innvirkning betydelig kraftigere og viste seg ved en splintring av glasset. Med organiske løsningsmidler er igjen overflatens-jevnhet og overdragningsfinishen bedre. Åpenbart erholdes det beste oppløsningssystemet ved hjelp av vann og et deri oppløst organisk løsningsmiddel (aveton, metanol, etanol osv) .

Vanligvis sprutes løsningen dirkete på en varm glassrute

hvis temperatur er minst 450°C, hvilken temperatur tinnkloridet trenger for å oksydere, og høyst 7 00°C ved hvilken temperatur glasset vanligvis begynner å bli mykere.

Ved forsøk viste det seg at den overtrukne mengden og dermed glassets refleksjonsevne avhenger meget av glassets begyn-nelsestemperatur. Det beste resultatet oppnås ved ovnstem-peraturen 700°C. På den annen side beror overtreknings-mengden på konsentrasjonen eller snarere på viskositeten hos ! den løsningen som påsprutes. Det beste resultatet oppnåsTnfari Ifnnspniraisinnpn nå 4 R TT-okt-— & I irann 1 rtcn i na ^ cf Mrro konsentrasjoner eller viskositet forårsaker påsprutnings- I problem. Den påsprutede mengden begrenses av glassets avkjøling, derfor bør påsprutningshastigheten og mengden optimeres, altfor rask avkjøling forårsaker spenninger i glasset hvorved splintringsfaren er stor.

Hinnen kan også tilveiebringes på annen måte, eksempelvis

ved utnyttelse av metallkloridenes damptrykk under anvendelse av en bæregass (nitrogen, oksygen, argon) ved å stryke ut en smeltet kloridblanding med en valse på glassruta eller ved bruk av katodeovertrekningen. Disse overtreknings-fremgangsmåtene er i og for seg kjente for en fagmann på området og har blitt anvendt blant annet ved fremstilling av ovennenvte, med et med elektrisk ledende hinne forsynt glass.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i form av eksempler.

Ii EKSEMPEL

På en glassrute hvis temperaturen er 600°C sprutes i løpet

av 20 sekunder en løsning som inneholder 61 vekt-% SnCl^-5H20 og 0,38 vekt-% SbCl3oppløst i en blanding av aceton (9,52 vekt-%) og vann (29,1 vekt-%). Da glasset er avkjølt måles dets refleksjonsevne (Perkin-Elmer 602) ved bølgelengde 10 um, hvorved glassets refleksjonsevne konsta-teres å være 80%. Optisk sett er glasset helt klart.

Ved anvendelse av en løsning som inneholder 15,2 vekt-%, SnCl4-5H20, 0,1 vekt-% SbCl3, 2,38 vekt-% aceton og 82,3 vekt-% vann erholdes under samme forhold en hinne hvor refleksjonsevnen er 25%.

EKSEMPEL 2

På en glassrute hvor temperaturen er 550°C sprutes i løpet av 30 sekunder en løsning som inneholder 24,5 vekt-% SnCl^-2H20 og 2,5 vekt-% SbCl^oppløst i vann. Vannoppløsningens pH var ved hjelp av saltsyre innstilt på ca. 1.'

For hinnens refleksjonsevne erholdtes herved 65%.

EKSEMPEL 3

På en glassrute hvor temperaturen er 550° sprutes i løpet

av 10 sekunder en løsning som inneholder 32,7 vekt-% SnCl^-5H20og 0,27 vekt-% SbCl3oppløst i en blanding av 40%'ig hydrogenfluorid (3,53 vekt-%) og metylisobutylketon (63,5 vekt-%).

Som filmens re fleksjonsevne erholdes herved 56,7%.

EKSEMPEL 4

På overflaten av en glassrute hvor temperaturen er 600°C. j sprutes i løpet av 2 0 sekunder en løsning som inneholder 76,2 vekt-% SnCl3-5H20 og 0 48 vekt-% SbCl3. op<p>løst i en blanding av aceton (11,9 vekt-%) og vann (11,4 vekt-%),

for hinnens refleksjonsevne erholdes 71%.

EKSEMPEL 5

Ved å lede en blanding av nitrogen og oksygen i forholdet

5/1 gjennom SnCl^• 5H20, SbCl3og vann fremstilles en dampblanding som ved 100°C inneholder 98 deler SnCl^, 1 del SbCl3og 1 del vann. Denne dampblandingen innledes i løpet

av 2 minutter på en glasskive hvor temperaturen er 600 C, hvorved det dannes en film hvis refleksjonsevne på glass-

skiven er 85%. Ved fremstillingen av dampblandingen kan man i stedet for antimontrikloridet anvende antimonpenta-klorid hvis damptrykk er større enn hos det førstnevnte ved en viss temperatur.

Det fremstilles en smelte som inneholder 159 deler SnCl^pr.

en del SbCl3og med temperatur 150°C. Denne smeiten smøres ut på en glasskive hvor temperaturen er 650 C ved hjelp av en valse, hvorved det på glasskiven dannes en film med en tykkelse på 8 500 Å og med en refleksjonsevne på 70% (ved bølgelengde 10 pm).

Claims (5)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av varemreflekterende klart glass ved overtrekning av en varm glasskive med en blanding som inneholder tinnklorid og som forurensning små mengder antimonklorid og/eller hydrogenfluorid, karakterisert ved at blandingen fordeles ut på en glasskive hvor temperaturen er 4 50 - 7 00°C og den overtrukne glasskiven holdes ved 450 - 700°C så lenge at tinnkloridets j og forurensningenes i det vesentlige rekker å 0 oksygeres og ji bindes til glassoverflaten.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert

ved at det sprutes en løsning som inneholder ca. 15 - 80 vekt-% tinnklorid, 0,1 2,5 vekt-% antiminklorid samt eventuelt maksimalt 1 vekt-% 4 0%1ig vannløsning av hydrogen-fluoridet på den varme glassflaten.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert

ved at tinnkloridet og antiminkloridet oppløses i et oksygenholdig organisk løsningsmiddel, som eksempelvis aceton, metylisobutylketon, etanol eller metanol.

4. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de forannevnte

krav, karakterisert ved at løsningen fordeles i en slik mengde at det på glassflaten dannes en hinne hvor tykkelsen er ca. 2,5 n pm eller et multiplum derav, der n er hinnens brytningsindeks.

5. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de forannenvte

krav, karakterisert ved at fordampet tinn og antimonklorid fordeles på en varm glassrute ved hjelp av en bæregass.