[0001] Die Erfindung betrifft ein Mehrscheibenisolierglas für Geräte mit einer gegenüber
der Umgebungstemperatur herabgesetzten Innenraumtemperatur, insbesondere für Sichttüren
von Kühl- und Tiefkühlmöbeln. Es besteht aus wenigstens zwei im Abstand angeordneten
etwa gleich großen Scheiben, wobei der Abstand durch einen in Randnähe umlaufenden
Abstandhalter gehalten wird. Eine der beiden äußeren Scheiben ist auf ihrer dem Scheibenzwischenraum
zugewandten Seite mit einer elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung versehen.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten Flachgläsern
für solche Isoliergläser.
[0002] Insbesondere Kühl- und Tiefkühltruhen und -schränke weisen Sichttüren mit Mehrscheibenisoliergläsern
der eingangs beschriebenen Art auf. Durch sie wird der Kältebereich im Innenraum gegen
die höhere Umgebungstemperatur abgegrenzt.
[0003] Bei Kühl- und insbesondere bei Tiefkühlmöbeln tritt aufgrund des Temperaturunterschiedes
zwischen Innenraum und Umgebung häufig Kondensatbildung auf. Das Kondensat der Luftfeuchtigkeit,
das sich auf der Scheibe niederschlägt, versperrt bzw. erschwert den Blick auf das
Kühlgut im Innenraum. Um dies zu verhindern bzw. um das niedergeschlagene Kondensat
schnell wieder zu entfernen, wird bei den auf dem Markt befindlichen Geräten die dem
Außenraum zugewandte Scheibe des Mehrscheibenisolierglases beheizt. Dies wird durch
eine beheizbare elektrisch leitfähige, transparente Beschichtung auf der Innenseite
der Scheibe, d. h. auf ihrer dem Scheibenzwischenraum zugewandten Seite realisiert.
Solch eine Beschichtung besteht beispielsweise aus dotiertem SnO
2, das beispielsweise im Heißsprühverfahren aufgebracht und eingebrannt wird.
[0004] Dazu wird vor dem Beschichten die Glasscheibe auf das gewünschte Maß geschnitten
und wird auf die Scheibe eine den Randbereich abdeckende Maske aufgebracht, damit
die spätere Kontaktfläche zum Abstandhalter von der Beschichtung freigehalten wird.
Dies ist trotz der üblichen Verklebung mit im ausgehärteten Zustand nichtleitenden
Klebern nötig, um zu verhindern, daß es bei den verwendeten Abstandhaltern aus Metall
beim Beheizen der Scheibe zu elektrischen Übersprüngen auf die Abstandhalter kommt,
die damit unter Spannung stehen, was zu einer Überhitzung führen kann.
[0005] Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Mehrscheibenisolierglas bereitzustellen, das
die Kondensatbildung herabsetzt, das mit geringem Verfahrensaufwand hergestellt werden
kann und das sicher nach außen elektrisch isoliert ist.
[0006] Die Aufgabe wird durch ein Mehrscheibenisolierglas nach Patentanspruch 1 sowie durch
ein Verfahren nach Patentanspruch 6 zur Herstellung von beschichteten Flachglasscheiben
für solche Mehrscheibenisoliergläser gelöst.
[0007] Abweichend von den bisher bekannten beheizbaren Mehrscheibenisoliergläsern für Geräte
mit einer gegenüber der Umgebungstemperatur herabgesetzten Innenraumtemperatur wird
bei der Herstellung von Flachgläsern zur Herstellung der erfindungsgemäßen Mehrscheibenisoliergläsern
die elektrisch leitfähige transparente Beschichtung vollflächig aufgebracht. Sie kann
vollflächig auf handelsübliches Flachglas aufgebracht werden, das erst im beschichteten
Zustand auf die speziellen Maße geschnitten wird.
[0008] Damit entfällt der bisher nötige Schritt des Aufbringens der Maske vor dem Beschichten.
Auch müssen nicht Scheiben vieler unterschiedlicher kleiner Formate beschichtet werden.
[0009] Die transparente Beschichtung, beispielsweise aus dotiertem Zinnoxid, z. B. mit Fluor
(SnO
2: F), wird z. B. im Heißsprühverfahren oder im Tauchverfahren aufgebracht.
[0010] Solche beschichteten Flachgläser mit Schichtwiderständen von beispielsweise ca. 10
Ω/□ bis 40 Ω/□ sind marktgängig. Weitere geeignete Beschichtungsmaterialien sind z.
B. Silber oder Zinn-Indium-Oxid (ITO). Es ist von Vorteil, daß die hier beispielhaft
genannten Beschichtungen nicht nur elektrisch leitfähig, sondern auch wärmereflektierend
sind.
[0011] Üblicherweise spricht man bei solchen Beschichtungen bezugnehmend auf ihre Kratzfestigkeit
von harten Schichten (mit hoher Kratzfestigkeit) und weichen Schichten (mit geringer
Kratzfestigkeit).
[0012] Hart sind z. B. die dotierten Zinnoxid-Beschichtungen, Ag-Schichten und ITO-Schichten
stellen weiche Schichten dar.
Scheiben mit harten Beschichtungen sind hier bevorzugt, da sie sich besser eignen,
thermisch vorgespannt zu werden, und da Mehrscheibenisoliergläser üblicherweise aus
vorgespannten Scheiben bestehen.
[0013] Erfindungsgemäß ist die ursprünglich voliflächig aufgebrachte elektrisch leitfähige
transparente Beschichtung im Randbereich umlaufend desaktiviert, d. h. nicht mehr
elektrisch leitend, und zwar einschließlich der Kontaktfläche zum Abstandhalter. Dadurch
wird ermöglicht, daß handelsübliche Abstandhalter, beispielsweise aus Metall, verwendet
werden können, um den Abstand zwischen den Scheiben des Mehrscheibenisolierglases
zu gewährleisten, ohne daß es beim Beheizen der Scheibe zu elektrischen Übersprüngen
auf den Abstandhalter kommt. Zusätzlich zur desaktivierten direkten Kontaktfläche
zum Abstandhalter reicht
[0014] die desaktivierte Fläche noch wenigstens 2 bis 3 mm auf beiden Seiten über die Kontaktfläche
mit dem Abstandhalter hinaus. Da der Abstandhalter nicht direkt an den Rand der Scheibe
anschließt, sondern gegenüber dem Scheibenrand etwas zurückversetzt in Randnähe umläuft,
um eine Fuge für Isolations- und Dichtmaterial zu bilden, erstreckt sich die desaktivierte
Fläche zur Erhöhung der elektrischen Sicherheit vorzugsweise bis zum Scheibenrand.
[0015] Bei üblichen Scheibenformaten und üblichen Abstandhaltergrößen beträgt die Breite
der desaktivierten Zone üblicherweise zwischen 5 mm und 10 mm, vorzugsweise zwischen
8 mm und 10 mm.
[0016] Zum Desaktivieren des beschriebenen Teilbereiches der Beschichtung sind verschiedene
Verfahren geeignet.
[0017] Beispielsweise lassen sich weiche Schichten, z. B. Silberschichten, durch Abschleifen
mittels eines drehenden Schleifkopfes mit z. B. Korund oder Diamant entfernen. Ein
solches mechanisches Entfernen ist für harte Schichten auf Glas nicht vorteilhaft,
da dabei viele Scheiben zu Bruch gehen.
[0018] Zum Desaktivieren der Beschichtung, also zum Aufheben ihrer elektrischen Leitfähigkeit,
muß die Beschichtung nicht notwendigerweise vollständig entfernt werden, es reicht
aus, sie so zu zerstören, daß sie nicht mehr elektrisch leitend ist.
[0019] Dies kann beispielsweise durch das Aufbringen einer Glasur oder eines Emails auf
den zu desaktivierenden Bereich der Beschichtung und anschließendes Aufheizen der
Scheibe erfolgen. Die Glasur oder das Email wird bei Temperaturen, die unterhalb des
Erweichungspunktes des Glases der Scheibe liegen, eingebrannt, wobei die Glaszusammensetzung
der Glasur bzw. des Emails aufschmilzt, in die Beschichtung eindringt und deren Leitfähigkeit
zerstört und sich stabil mit der Oberfläche der Glasscheibe verbindet.
[0020] Glasuren bestehen üblicherweise aus einer durchsichtigen oder durchscheinenden Glaszusammensetzung,
die nach den bekannten Techniken, wie beispielsweise Siebdruck, Tampondruck, Abziehbildtechnik
oder Pinselauftrag in feinverteilter Form beispielsweise einer Paste auf den Gegenstand
aufgebracht werden. Das feingemahlene Glaspulver wird häufig auch als Glasfritte bezeichnet.
Emails sind Glasuren, die färbende Bestandteile wie Pigmente enthalten. Da der Farbeindruck
hier keine Rolle spielt, sind pigmentfreie Glasuren üblicherweise ausreichend. Typische
Schichtdicken sind 5 µm bis 30 µm.
[0021] Die Glasfritte muß einen niedrigeren Aufschmelzpunkt haben als das Glas, auf das
sie aufgeschmolzen wird. Die Einbrenntemperaturen hängen also von der Zusammensetzung
sowohl der Glasfritte als auch der Glasscheibe ab. Typische Einbrandtemperaturen und
-dauern auf Kalk-Natrongläser sind 650 °C bis 720 °C und 1 bis 10 Minuten. Der Brand
dient dabei auch zur Verflüchtigung organischer Trägermaterialien, die als Hilfsstoffe
für den Auftrag der Glasur bzw. des Emails eingesetzt werden. Vorzugsweise wird das
Einbrennen der Glasur gleichzeitig mit dem Prozeß des thermischen Vorspannens durchgeführt.
Dadurch wird der Verfahrensaufwand durch den zusätzlichen Verfahrensschritt des Desaktivierens
der Schicht minimiert. Das beschriebene Verfahren ist besonders zur Desaktivierung
harter Schichten bevorzugt.
[0022] Das beschriebene Verfahren zur Herstellung von beschichteten Flachgläsern mit desaktiviertem
Randbereich, bestehend aus den Verfahrensschritten vollflächiges Beschichten, Zuschneiden,
Desaktivieren des Randbereiches, ist Bestandteil des Herstellungsprozesses des Mehrscheibenisolierglases,
das auf übliche Weise fertig gestellt werden kann.
[0023] Im erfindungsgemäßen Mehrscheibenisolierglas befindet sich die transparente elektrisch
leitfähige Beschichtung, die wie beschrieben in Teilbereichen desaktiviert ist, auf
der dem Scheibenzwischenraum zugewandten Seite einer der beiden äußeren Scheiben.
[0024] Der in Randnähe umlaufende Abstandhalter kontaktiert die beschichtete Scheibe im
Bereich der desaktivierten Beschichtung und ist auf übliche Weise mit den Scheiben
verklebt, beispielsweise mit dem derzeit in der Mehrscheibenisolierglasfertigung üblicherweise
verwendeten Butyl (Polyisobutylen). Das Material ist nicht elektrisch leitend. Als
Dichtmasse dienen beispielsweise übliche Dichtstoffe auf Polysulfidbasis. Auch die
Randumfassung ist auf bekannte Weise realisiert, beispielsweise mit einem Klebeband,
z. B. einem Isolierband.
[0025] Die geschnittenen Kanten sind im allgemeinen lediglich gesäumt. In einer speziellen
Ausführungsform der Erfindung haben die Kanten der beschichteten Scheibe auf der beschichteten
Seite einen Facettenschliff. Bei diesem Schliff ist in diesem Bereich auch die leitende
Schicht abgefräst. Durch ein solches schräges Abfräsen werden sowohl weiche als auch
harte Schichten leicht entfernt.
[0026] Die Beheizung der beschichteten Scheibe erfolgt über die Kontaktierung von aufgebrachten
Silberleiterbahnen. Sie sind vorzugsweise mittels Siebdruck aufgebracht und anschließend
getrocknet. Die Stromzuführung geschieht über isolierte Kabel, die mit Kabelschuhen
versehen und auf einer auf der Beschichtung aufgedruckten Leiterbahn befestigt sind.
Die Kabel werden dabei auf bekannte Weise durch den Abstandhalter geführt.
[0027] Eine ausreichende Beheizung kann mit sehr unterschiedlichen Schichtwiderständen realisiert
werden. So sind bei entsprechender Anpassung der Spannung Schichtwiderstände zwischen
5 Ω/□ und 100 Ω/□ möglich.
[0028] Die zur Beheizung benötigte Leistung kann in Abhängigkeit vom Schichtwiderstand durch
Spannungen zwischen 10 V und 240 V erzielt werden. Eine der Netzspannung entsprechende
Spannung hat zwar den Vorteil, daß kein Transformator benötigt wird, nachteilig ist
jedoch, daß beim Bruch der Scheibe Teile, die mit beispielsweise 220 V oder 230 V
beaufschlagt sind, zugänglich sind. Bevorzugt sind Spannungen zwischen 12 V und 48
V, da hierbei auch bei Defekten des Isolierglases kein Gefährdungspotential besteht.
[0029] Natürlich spielt auch die Scheibendicke eine Rolle. Übliche Dicken sind sowohl für
die Frontscheibe als auch für die dem Innenraum zugewandte Scheibe und ggf. weitere
Scheiben 3 mm bis 5 mm, vorzugsweise 3 mm bis 4 mm.
[0030] Zur thermischen Isolierung zwischen kaltem Innenraum und wärmerer Umgebung besteht
das Mehrscheibenisolierglas aus zwei oder mehr Scheiben. Meist reichen zwei Scheiben
aus, aber auch drei Scheiben können sinnvoll sein.
[0031] Der oder die Zwischenräume sind meist mit Luft oder zur weiteren Wärmedämmung mit
einem Edelgas, z. B. Argon, gefüllt.
[0032] Die transparente elektrisch leitfähige Beschichtung kann sich jeweils auf der Innenseite,
d. h. auf der dem Scheibenzwischenraum zugewandten Seite, von der dem Innenraum des
Gerätes nächsten Scheibe oder von der dem Innenraum entferntesten Scheibe, der Frontscheibe,
befinden.
[0033] Kondensation und Niederschlag des Kondensates an der Scheibe tritt dann ein, wenn
der Taupunkt unterschritten wird.
[0034] Auf der Frontscheibe kann dies geschehen, wenn trotz der Isolierung durch das Mehrscheibenisolierglas
die Frontscheibe auf ihrer Außenseite so kalt ist, daß der Taupunkt unterschritten
ist. Wann das der Fall ist, hängt natürlich von der relativen Luftfeuchtigkeit der
Umgebung ab. Durch Beheizung der Scheibe kann erreicht werden, daß die Scheibentemperatur
oberhalb des Taupunktes liegt.
[0035] Die dem Innenraum nächste Scheibe hat auf der dem Innenraum zugewandten Seite bei
geschlossener Tür eine von der Innenraumtemperatur abhängende niedrige Temperatur.
Da der Taupunkt bei einer niedrigeren Temperatur liegt, ist die Scheibe beschlagsfrei.
Beim Öffnen der Tür kann jedoch an ihrer kalten Seite der Taupunkt der Umgebung unterschritten
werden, so daß sich kondensierte Luftfeuchtigkeit an der kalten Seite der Tür niederschlägt.
[0036] Während die erstbeschriebene Beschlagsbildung häufig schon durch eine effektive Isolierglasanordnung
vermieden oder zumindest verringert werden kann, tritt der letztgenannte Fall weitaus
häufiger auf.
[0037] Daher weist vorzugsweise die dem Geräteinnenraum am nächsten beabstandete Scheibe
auf ihrer dem Scheibenzwischenraum zugewandte Seite die transparente leitfähige Beschichtung
auf, über die sie beheizt wird, und zwar meist auf eine um etwa 1 °C bis 4 °C höhere
Temperatur als ohne Beheizung.
[0038] Dadurch wird das Beschlagen beim Öffnen der Tür zwar häufig nicht verhindert, aber
das Verschwinden des Beschlages nach dem Schließen beschleunigt.
[0039] Da das Aufheizen der Scheibe bei üblichen Leistungen relativ lange dauert bzw. ein
schnelles Aufheizen einer sehr hohen Leistung bedarf, ist es vorzuziehen, bei beiden
beschriebenen Varianten die jeweilige Scheibe im Dauerbetrieb zu heizen.
[0040] Anhand der Zeichnung mit den Figuren 1, 2a und 2b und des Ausführungsbeispiels soll
die Erfindung näher erläutert werden.
Es stellen dar:
[0041]
- Figur 1:
- nicht maßstabsgerecht einen Teil eines Querschnittes durch ein Zweischeibenisolierglas
eines Gerätes mit gegenüber der Umgebungstemperatur herabgesetzter Innenraumtemperatur
- Figur 2a:
- eine Aufsicht und
- Figur 2b:
- einen Querschnitt durch eine mit einer teilweise desaktivierten leitfähigen Beschichtung
versehenen Glasscheibe, beide nicht maßstabsgerecht.
Im einzelnen:
[0042] Figur 1 zeigt einen Teil eines Querschnittes durch ein Zweischeibenisolierglas eines
Gerätes mit gegenüber der Umgebungstemperatur herabgesetzter Innenraumtemperatur.
Das dargestellte Zweischeibenisolierglas besteht aus den beiden transparenten Glasscheiben
1 und 2, die durch den Abstandhalter 3 aus Edelstahl im gewünschten Abstand voneinander
gehalten werden. Im Innern 4 des Hohlprofils befindet sich ein Trockenmittel in Granulatform.
Der Gasaustausch zwischen dem Trockenmittel und dem mit Argon gefüllten Zwischenraum
5 zwischen den Scheiben 1 und 2 wird durch die Öffnung 6 gewährleistet. Der Abstandhalter
3 ist gegenüber dem Scheibenrand um etwa 3 mm zurückversetzt, um eine Fuge für die
Aufnahme der Isolations- und Dichtmasse 7, einem Polysulfid-Elastomeren, z. B. Thiokol®,
mittels derer die Scheiben 1 und 2 miteinander verklebt und nach außen abgedichtet
sind, zu bilden. Der Abstandhalter ist mit den beiden Scheiben mittels des Klebers
8 aus Polyisobutylenen verklebt. Sowohl der Kleber 8 als auch die Dichtmasse 7 sind
elektrische Isolatoren. Das Klebeband 9 stellt die Randumfassung dar und dient als
Kantenschutz. Die Kanten sind lediglich gesäumt. Eine weitere Kantenbearbeitung ist
nicht notwendig. Glasscheibe 2 ist die der Umgebung nähere Scheibe, die Frontscheibe.
Glasscheibe 1 ist dem nicht eingezeichneten Geräteinnenraum am nächsten beabstandet.
Auf ihrer Innenseite, d. h. der dem Scheibenzwischenraum zugewandten Seite ist sie
mit einer transparenten elektrisch leitfähigen Beschichtung 10 aus SnO
2 : F versehen, auf der Silberleiterbahnen aufgebracht sind, über die die Scheibe beheizt
wird. Im Randbereich 10 a, der sich aus der Kontaktfläche zur Dichtmasse 7, der Kontaktfläche
zum Abstandhalter 3 und einer Zone von 2 mm über ihn hinaus zusammensetzt und der
eine umlaufende etwa 10 mm breite Zone darstellt, ist die Beschichtung durch eine
Glasur, die gemäß dem unten beschriebenen Beispiel aufgebracht worden ist, desaktiviert,
d. h. nicht elektrisch leitfähig.
[0043] Figur 2a zeigt eine Aufsicht auf eine Glasscheibe 1, wie sie in einem erfindungsgemäßen
Mehrscheibenisolierglas eines Gerätes mit gegenüber der Umgebungstemperatur herabgesetzter
Innenraumtemperatur als dem Geräteinnenraum am nächsten beabstandetet Scheibe Verwendung
findet. Auf der Seite, die im Isolierglasmodul dem Scheibenzwischenraum zugewandt
ist, weist sie eine transparente elektrisch leitfähige Beschichtung 10 aus SnO
2: F auf. Im umlaufenden Radbereich 10a ist sie durch eine aufgebrachte Glasur desaktiviert,
d. h. nicht elektrisch leitfähig.
[0044] Figur 2b zeigt die einzelne Glasscheibe 1 im Querschnitt. Die Beschichtung 10 sowie
der desaktivierte Teil im Randbereich 10a sind überproportional dargestellt.
Beispiel:
[0045] Der 10 mm breite umlaufende Randbereich einer 4 mm dicken Scheibe vom Format 600
x 800 mm aus Kalk-Natron-Glas mit einer einseitigen 5 µm dicken Beschichtung aus SnO
2 : F, die einen Schichtwiderstand von 25 Ω/□ besaß, wurde auf der beschichteten Seite
mit einer handelsüblichen Keramikfarbe auf Basis von bleifreier anorganischer Glasfritte
im Siebdruckverfahren dekoriert. Nach dem Trocknen der Siebdruckfarbe wurde die Scheibe
für 6 min. auf 650 °C erhitzt, wobei zum einen die Farbe eingebrannt und zum anderen
die Scheibe thermisch vorgespannt wurde. Beim Einbrennen der Farbe wird die SnO
2: F-Schicht zerstört und geht ihre elektrische Leitfähigkeit verloren.
[0046] Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Mehrscheibenisolierglas für Geräte mit gegenüber
der Umgebungstemperatur herabgesetzter Innenraumtemperatur bereitgestellt, das das
Beschlagen durch Kondensatbildung verringert bzw. die Auflösung des Beschlagens beschleunigt.
Verglichen mit den Mehrscheibenisoliergläsern des Standes der Technik ist es einfach
herzustellen, weil das Flachglas in großen Formaten und vollflächig, d. h. ohne aufzubringende
Masken o. ä., beschichtet werden kann bzw. weil handelsübliches beschichtetes Flachglas
verwendet werden kann, da erst nach der Beschichtung zugeschnitten wird. Von dem bei
der Herstellung nun zusätzlichen Verfahrensschritt des Desaktivierens, speziell des
Glasierens, wird das Einbrennen verfahrensökonomisch gleichzeitig mit dem thermischen
Vorspannen durchgeführt.
1. Mehrscheibenisolierglas für Geräte mit einer gegenüber der Umgebungstemperatur herabgesetzten
Innenraumtemperatur, insbesondere für Sichttüren von Kühl- und Tiefkühlmöbeln, das
aus wenigstens zwei im Abstand angeordneten etwa gleich großen Scheiben besteht, wobei
der Abstand durch einen in Randnähe umlaufenden Abstandhalter gehalten wird und wobei
eine der beiden äußeren Scheiben auf ihrer dem Scheibenzwischenraum zugewandten Seite
mit einer elektrisch leitfähigen, transparenten Beschichtung versehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die vollflächig aufgebrachte leitfähige Beschichtung im Randbereich der Scheibe,
enthaltend die Kontaktfläche zum Abstandhalter, desaktiviert ist.
2. Mehrscheibenisolierglas nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß es sich bei der transparenten elektrisch leitfähigen Beschichtung um eine harte
Beschichtung handelt.
3. Mehrscheibenisolierglas nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Beschichtung aus SnO2:F besteht.
4. Mehrscheibenisolierglas nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Beschichtung durch das Aufbringen und anschließende Einbrennen einer Glasur
desaktiviert worden ist.
5. Mehrscheibenisolierglas nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die dem Innenraum des Gerätes am nächsten beabstandete Scheibe mit der elektrisch
leitfähigen Beschichtung versehen ist.
6. Verfahren zur Herstellung von beschichteten Flachgläsern zur Herstellung von Mehrscheibenisoliergläsern
gekennzeichnet durch
folgende Verfahrensschritte
- vollflächiges Aufbringen einer elektrisch leitfähigen transparenten Beschichtung
auf eine Flachglasscheibe
- Zuschneiden der Scheibe
- Desaktivieren der Beschichtung im Randbereich der Scheibe, einschließlich der späteren
Kontaktfläche zum Abstandhalter
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Desaktivieren durch das Aufbringen und anschließende Einbrennen einer Glasur
erfolgt
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß gleichzeitig mit dem Einbrennen die Scheibe thermisch vorgespannt wird.