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Verfahren zum Auftragen von Dünnfilm-Schutzfiltern

Erfinder und Anmelder: Walter Rath, Köln.

Bereich, den die Neuerung betrifft

Das Verfahren betrifft die Herstellung von mehrschichtigen Filtern zum Durchlaß bzw. zur Reflexion von sichtbarem und unsichtbarem Licht und auch solche, die gleichzeitig wasserabweisend sind. Solche Filterschichten werden in einer Vakuumkammer auf Kunststoffe, aber auch auf Naturprodukte, wie z.B. Leinengewebe, vorzugsweise auf zusammenrollbares Material aufgetragen.

Allgemeine Bemerkung

Die Sonne spendet uns nicht nur sichtbares, sondern auch ultraviolettes Licht, vor allem die lebensnotwendige Wärme (ebenfalls wie beim Licht in Form von Strahlen). Manchmal ist es aber zu viel. Es wird uns zu heiß. Teppiche und Gardinen werden gebleicht. Das ultraviolette Licht, das unsere Haut nicht nur gesund aussehend bräunt, kann sie manchmal verbrennen und krebserregend sein.

Störend ist oft, wenn die Raumtemperatur höher ist als die Fensterscheiben, daß letztere je nach der entsprechend hohen Luftfeuchtigkeit mehr oder weniger stark beschlagen. Besonders unangenehm ist das für Brillenträger, die im Winter von draußen kommen.

Stand der Technik und des Wissens

Filter sind berechnet und verwirklicht worden, die als (hauch)dünne Schichten auf Glas nur das an Sonnenstrahlen durchlassen, was wir wünschen. Als Berechnungsveränderliche spielen das Beschichtungsmaterial, die jeweilige Schichtdicke und die Zahl der Schichten eine Rolle.

In Vakuumkammern werden Glaslinsen bis hin zu großen Fensterscheiben mit sogenannten optisch dünnen Schichten durch Verdampfen von Metallen, Metalloxyden, Halbleitern oder Nichtmetallen versehen. Auch sind organische Beschichtungsmaterialien einsetzbar.

Optisch dünn bedeutet: Eine Schicht ist nicht dicker als um ein Viertel einer Lichtwellenlänge (oder einem Vielfachen davon), also im Bereich ab etwa einem Zehn­millionenstel Meter (d.h. 100 Nano-Meter = 100 * 10 -9 m).

Theoretisch ließe sich ein Filter aus sehr vielen Schichten „bauen“, das sichtbares Licht un­eingeschränkt durchläßt. Aber das wäre unbezahlbar und würde ja auch das uns blendende und Gegenstände bleichende Licht nicht unterdrücken. Unser Auge ist zum Glück so anpassungs­fähig, daß ein, an die Kurve auf der nachfolgenden Seite angepaßtes Filter uns schon nahezu ideal erscheint.

Es gehört also auch zum Stand der Technik, daß in riesigen Vakuummaschinen große Glasscheiben beschichtet werden, die oft zusätzlich als Halbspiegel ausgelegt sind, so daß man von außen nach innen (vom Hellen ins Dunkle) nicht hindurchschauen kann. Da gibt es beispielsweise auch Dünnfilme, die die Scheiben golden oder metallisch bläulich erscheinen lassen (zusätzlich zu den vorher genannten Eigenschaften).

Gebräuchlich sind inzwischen auch Vakuummaschinen, in denen bis zu über 2 Meter breite Rollen mit einer kilometerlangen Kunststoff-Folie laufen. Auf den Kunststoff wird beispiels­weise eine (einzige) Schicht aus Aluminium aufgedampft. Solche Folien dienen vorwiegend zur Verpackung.

Neuerung

Neu ist als Gegenstand dieser Patentanmeldung, eine der Herstellung von Verpackungsmaterial dienende Maschine zu nutzen, um auch per se bekannte, mehrere optisch dünne Schichten auf Kunststoffbahnen verschiedener Dicke aufzutragen, so daß die zurecht geschnittenen Kunstoffbahnen beispielsweise als dünne Folien auf Glasscheiben aufgebracht oder bei entsprechender Dicke und Festigkeit gegebenenfalls zu Lamellen zugeschnitten werden können, die

als Schutzfilter zum Verhindern von Wärmedurchtritt dienen,

  - ultraviolettes Licht abschwächen oder ganz blockieren,

  - sichtbares Licht den jeweiligen Wünschen entsprechend abschwächen oder färben, ein­schließlich als golden, bläulich oder silbrig,

  - mehr oder weniger stark spiegeln, um beispielsweise ein Durchschauen durch die Folie nur in eine Richtung zu ermöglichen, wobei das zurückgespiegelte Licht vorzugsweise metallisch wirkt.

  - Auch können Muster auf die Kunststoff-Folie oder -Lamelle beschichtet oder in der übli­chen Weise aufgedruckt werden.

  - Jegliche Kombination für die obige Auflistung ist möglich.

  - Statt Kunststoffbahnen zu beschichten, können auch Naturprodukte verwendet werden, wie beispielsweise Leinen, was in manchen Fällen für Vorhänge bezugt wird.

  - Da kann ferner eine (eventuell zusätzliche) Beschichtung das Beschlagen des beschichteten Materials verhindern, auch wenn ein solches Material beispielsweise auf Glas aufgeklebt wäre. Diese Schicht wirkt als besonders wasserabweisend und könnte in vielen Fällen Anwendung finden, wo Scheibenwischer nur mit Schwierigkeiten oder überhaupt nicht eingesetzt werden können.

Die verschiedenen Schichten bestehen bekanntlich aus verschiedenen Materialien. Eine Vakuummaschine, die für das Aufdampfen von nur einer Schicht auf aufwickelbares Material vorgesehen ist, kann nach einem Durchgang der Beschichtung geöffnet werden. Dann kann das zuerst benutzte Beschichtungsmaterial gegen ein anderes ausgetauscht werden zum Auftragen einer weiteren Schicht usw. Ein solches Verfahren wird sich nur lohnen, wenn das Basismaterial mehrere Kilometer Länge hat und nur wenige Schichten aufzutragen sind; denn das Umrüstung und vor allem die immer wieder neue Erzeugung des Hochvakuums sind kostspielig. Da man jedoch in der Regel mit 3 Dünnschichten auskommt, wird bei Betrachtung des günstigen Anschaffungspreises einer serienmäßig hergestellten Einbeschichtungsmaschine das mechanische Auswechselverfahren wirtschaftlich sein.

Günstiger ist jedoch, die Beschichtungsmaschine für das Aufbrinmgen von mindestens 3 Schichten gleichzeitig umzurüsten.

Auch wird bei hohen Anforderungen an die Filtertoleranzen der Einbau eines optischen Kontrollsystems der jeweiligen Schichtdicke (einzeln oder insgesamt), d.h. der Filterqualität notwendig sein. Die Serienmaschinen für Einschichtauftragung haben ein für sich bekanntes Kontrollsystem nicht vorgesehen.

Beschichtete Folien aus Kunststoff können nachträglich auf Glasscheiben aufgeklebt wer­den, z.B. zur Verhinderung des unangenehmen Treibhauseffektes in einem Auto.

Es brauchen also nicht die vorhandenen Glasscheiben gegen direkt beschichtete und damit recht teuere ausgetauscht zu werden, wobei ja auch die Kosten für die Arbeitszeit zu berück­sichtigen sind.

Einfacher ist jedoch, die Folien auf ein Rollo zu wickeln oder als Zuziehgardine zu benut­zen, um je nach Bedarf den Durchtritt an zu viel Licht und Wärme durch eine Fensterscheibe beeinflussen zu können.

Hierbei besteht auch der Vorteil, eventuell verschiedene Rollos zu verwenden, z. B. im Winter solche, die wenig oder kein sichtbares Licht verschlucken, während man im Sommer vielleicht daran interessiert sein könnte, sich gegen das intensive und stark blendende Sonnen­licht neben der völligen Unterdrückung der Wärme zu schützen.

Die Kosten für die Beschaffung von Rollos mit Filterfolien sind kaum von denen unter­schiedlich, die im Handel erhältlich sind.

Allerdings muß mit erheblichen Preisunterschieden gerechnet werden, da, wie vorher schon angedeutet, die Herstellungskosten von der Filtergüte abhängen.

In der Regel genügen recht einfache Filter bereits höheren Anforderungen, da, wie ebenfalls schon erwähnt wurde, unser Auge sich geänderten Lichtverhältnissen in idealer Weise anpaßt. So adaptiert es sich an Glühlampen, dessen stärkere Anteile an rotem Licht uns nicht auffallen (gegenüber dem höheren Blauanteil am Tage, wenn die Sonne scheint). Nur ein Farbumkehr­film (Diafilm) sieht diese Unterschiede besonders deutlich. (Deswegen gibt es immer noch ver­schiedene Umkehr-Filme für Tages- und für Kunstlicht.)

Je nach Dicke des Kunststoffbasismaterials kann es nach Bedampfung in der Vakuum­maschine in Streifen geschnitten werden, um als Lamellen zu Jalousien verarbeitet werden zu können.

Die als Filter hergestellten Kunststoffe können zu Markisen und Sonnenschirmen verarbeitet werden.

Auch Naturprodukte, wie z.B. Leinen läßt sich beschichten und nach den vorher genannten Vorschlägen verarbeiten.

Schutzansprüche:

1.  Anordnung, gekennzeichnet dadurch, daß optisch dünne Schichten als Schutzfilter, d.h. Durchlaß- bzw. Reflexionsfilter auf Kunststoffmaterial oder auf Naturprodukte (wie bei­spielsweise Leinengewebe) aufgetragen, bei Bedarf eine Veränderung des durch ein beliebi­ges Fenster durchtretenden, sowohl sichtbaren als auch unsichtbaren Lichtsprektrums ermöglichen.

2.  Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit einem Schutzfilter versehene Material auf ein an und für sich bekanntes Rollo aufgewickelt ist und senkrecht, waagerecht oder in jede andere Richtung ausgezogen werden kann.

3.  Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das beschichtete Material als üblicher Vorhang verwendet wird.

4.  Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das beschichtete Material zu Lamellen für Jalousien zurechtgeschnitten ist, d.h. in solchen Jalousien Verwendung findet, die sich auch innerhalb der beiden Scheiben einer Doppelverglasung befinden können.

5.  Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das beschichtete Material in Markisen eingesetzt ist.

6.  Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sonnenschirme mit dem be­schichteten Material ausgestattet sind.

7.  Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das beschichtete Material vor­zugsweise als dünne Folie auf Glas aufgezogen (geklebt) wird.

8.  Anordnung nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese Folie sich zwischen den Scheiben einer Doppelverglasung befindet.

9.  Anordnung nach Anspruch 1, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien zur Stabilisierung des Trägermaterials dienen, z.B. bei Verbundglas.

10.  Anordnung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das als Sonnenschutz-Filter dienende Material zusätzlich mit Mustern versehen ist, die entweder direkt während des Beschichtungsvorgangs oder vor oder nach der Beschichtung durch Auf­drucken oder Aufkleben erzeugt werden.