DE10346908A1 - Abhörsichere Verglasung - Google Patents

Abstract

Bei einer abhörsicheren Verglasung, insbesondere für Gebäude oder Fahrzeuge, sind auf der Außenscheibe schmale Streifen 3 einer elektrisch gut leitfähigen Silberpaste aufgedruckt und zumindest teilweise in die Oberfläche eingebrannt. Die Breite der Streifen 3 ist größer als deren Schichtdicke und beträgt zwischen 0,1 mm und 0,5 mm. Die Streifen 3 bilden ein Gitter aus horizontalen Linien 3a und vertikalen Linien 3b. DOLLAR A Die Verglasung zeichnet sich durch sehr gute Durchsichtigkeit bei gleichzeitig hoher Dämpfung einfallender elektromagnetischer Wellen von mindestens 40 dB aus.

Description

• Die Erfindung betrifft allgemein eine abhörsichere Verglasung, insbesondere für Gebäude oder Fahrzeuge.
• Mit der massenhaften Verbreitung von Funknetzen, in denen Sprache, Daten und Bilder übermittelt werden, wächst der Bedarf an abhörsicheren Verglasungen. Insbesondere dann, wenn große Flächen oder gar ganze Fassaden von Gebäuden verglast werden sollen, lässt sich die Forderung nach Abhörsicherheit nur schwer erfüllen. Denn zum einen sollen auch abhörsichere Verglasungen einen möglichst ungehinderten Durchblick gewähren, zum anderen muss die Dämpfung der Funkwellen hoch genug sein, um eine effektive Abhörsicherheit zu bewirken. Speziell bei großen Verglasungsflächen spielt natürlich auch die Kostenfrage eine bedeutende Rolle.
• An sich sind abhörsichere Verglasungen seit langem bekannt. Sie machen sich das bekannte Prinzip des Faraday-Käfigs zur Abschirmung von elektromagnetischen Wellen zu Nutze.
• Die DE 100 37 918 A1 schlägt vor, als elektrisch leitende Schicht zur Mantelung nach dem Prinzip des Faraday-Käfigs Metallfolien, Metallgewebe oder ganz dünne Schichten von Metallen, wie sie durch Aufsprühen oder Aufdampfen erhalten werden, zu verwenden.
• In der DE 39 35 401 A1 wird es als bekannter Stand der Technik beschrieben, zur Schirmung von Fenstern sandwichartige Pakete aus Glasscheiben vorzusehen, zwischen die Metallgewebe eingelegt sind und die zusätzlich auch bedampft sein können. Derartige Glasscheibenpakete weisen aber nur noch eine geringe Transparenz auf, die im Bereich von etwa 30 Prozent liegt.
• Die Patentschrift DE 38 06 619 beschreibt ein HF-Abschirmfenster. Laut diesem Dokument ist es aus der Literatur bekannt, vor Glasscheiben oder zwischen Glasscheiben im Verbund metallische leitfähige Maschendrahtgitter zu legen; ferner gibt es auch abschirmende Scheiben aus durchsichtigem Glas, die mit einer elektrisch gut leitfähigen durchsichtigen Metallschicht kontinuierlich belegt sind. Bekannt ist auch, zwischen Glasscheiben schirmende Strukturen aus transparenten, gut leitfähigen Elektrolyten einzufügen. Zur Verbesserung wird vorgeschlagen, zwischen zwei Glasscheiben ein HF-Wabenkamingitter einzufügen.
• Auch die Patentschrift DE 42 27 032 C1 lehrt, Glasscheiben entweder vollständig mit einer metallisch leitenden Schicht zu versehen oder eine Schicht aus parallel zueinander angeordneten drahtförmigen elektrischen Leitern zwischen eine Innenscheibe und eine Außenscheibe einzubetten. Beschrieben ist insbesondere eine Radarstrahlen absorbierende bzw. dämpfende Doppelverglasung.
• Die Patentschrift DE 43 40 907 C1 beschreibt eine Radarstrahlen absorbierende Fensterverglasung, bestehend aus einer Doppelverglasung, bei der die im Bereich der Außenscheibe befindliche Schicht aus zueinander parallel verlaufenden, alternierend angeordneten, streifenartigen ersten und zweiten Teilflächen besteht. Die ersten Teilflächen können beispielsweise durch Aufdampfen von Metallschichten wie Silber oder Gold aufgebracht werden. Die zweiten Teilflächen werden im einfachsten Fall freigelassen; alternativ kann aber auch eine optisch wirksame Schicht, wie zum Beispiel ein Sonnenschutz aus Metalloxyden, aufgedampft sein.
• Die Patentschrift DE 199 29 081 C2 beschreibt eine Radarstrahlen absorbierende Verbundglasscheibe, die aus wenigstens drei miteinander verbundenen Glasscheiben besteht. Zwischen der äußeren Scheibe und der mittleren Scheibe ist eine erste Schicht paralleler, fadenförmiger elektrischer Leiter angeordnet. Zwischen der mittleren Scheibe und der inneren Scheibe ist eine zweite Schicht fadenförmiger elektrischer Leiter vorgesehen.
• In der Praxis bekannt und bewährt haben sich ferner Radarstrahlen absorbierende Doppelverglasungen mit einer Außenscheibe, die als Verbundglasscheibe ausgebildet ist. Dünne Wolfram-Drähte werden zwischen die zwei Glasscheiben der Verbundglasscheibe eingelegt. Mittels einer transparenten Kunststoff-Klebefolie werden die beiden Einzelscheiben dann zu einer Verbundglasscheibe zusammengepresst. Aufgrund des seitlichen Versatzes der hoch elastischen Kunststofffolie kommt es dabei zu unkontrollierten seitlichen Verwerfungen der einzelnen Drähte. Dadurch sind die einzelnen drahtförmigen Leiter am Ende nicht mehr vollständig parallel zueinander ausgerichtet. Dies beeinträchtigt nicht nur die elektrischen, sondern auch die optischen Eigenschaften der fertigen Verbundglasscheibe; insbesondere sind Verzerrungen deutlich sichtbar.
• Das Aufbringen von streifenförmigen Schichten aus Gold oder Silber auf die Oberfläche einer Glasscheibe mit der geforderten Präzision und Reproduzierbarkeit ist technisch schwierig. Das Aufdampfen von Gold oder Silber ist außerdem eine sehr aufwendige und teure Technik.
• Ein vorgegebenes Muster aus dünnen Drähten exakt auf der Oberfläche einer Glasscheibe anzuordnen und dort dauerhaft zu fixieren, ist überhaupt sehr schwierig und gelingt bisher in der Praxis kaum.
• Die vorliegende Erfindung betrifft also im Besonderen eine abhörsichere Verglasung mit zumindest einer Außenscheibe aus durchsichtigem Glas, welche eine elektromagnetische Wellen stark dämpfende Schicht dünner elektrischer Leiter trägt.
• Angesichts der geschilderten Nachteile im Stand der Technik soll eine verbesserte abhörsichere Verglasung angegeben werden, welche sich einerseits durch eine hohe Dämpfung der elektromagnetischen Wellen und andererseits durch eine praktisch unbeeinträchtigte Durchsichtigkeit auszeichnet, und die zudem für die kostengünstige Herstellung großflächiger, auch gewölbter Gebäudeverglasungen geeignet ist.
• Gelöst wird die gestellte Aufgabe dadurch, dass als dämpfende Schicht ein Muster von Streifen einer elektrisch gut leitfähigen Silberpaste auf eine Oberfläche der Außenscheibe aufgedruckt und teilweise eingebrannt ist, wobei die Breite der aufgedruckten Streifen größer ist als deren Schichtdicke.
• Die Verwendung einer pastösen Masse erlaubt das Aufbringen eines exakten und gut reproduzierbaren Musters von dünnen parallelen Leitern auf die Glasoberfläche mittels gut beherrschbarer Drucktechniken, wie insbesondere dem Siebdruckverfahren. Durch das anschließende Einbrennen verbindet sich die Silberpaste bzw. die darin eingelagerten Silberpartikel fest und dauerhaft mit dem Glas. Das Einbrennen der aufgedruckten Silberpaste erfolgt dabei bevorzugt bei einer Temperatur im Bereich des Erweichungspunktes des Glases, also etwa im Temperaturbereich zwischen 620 und 680 ° C.
• Geeignete Silberpasten sind im Handel erhältlich. Die Ferro AG, Frankfurt am Main, Deutschland, liefert unter dem Handelsnamen SP 509 eine Silberpaste, die neben Silber in Form von Pulver und Fritten als weitere Bestandteile Terpineol als Lösungsmittel und ferner geringe Mengen von Blei und Dibutylphthalat enthält. Gute Erfahrungen wurden auch gemacht mit dem Produkt AG 2100-85 der Johnson Matthey B.V., Maastricht, Niederlande; dabei handelt es sich um eine Suspension von Silberpulver/Silberflakes und Fritten in einem organischen Lösemittel.
• Der Vorteil der erfindungsgemäß aufgebauten Verglasung liegt vor allem darin, dass die aufgedruckten und anschließend teilweise in die Glasoberfläche eingebrannten Streifen aus Silberpaste in der Durchsicht so gut wie unsichtbar sind. Aufgrund der hohen elektrischen Leitfähigkeit der aufgedruckten und eingebrannten Silberpaste lassen sich jedoch gleichzeitig ausreichend hohe Schirmdämpfungswerte erzielen. Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Technik besteht darin, dass sich auch großflächige Verglasungen relativ einfach und damit kostengünstig herstellen lassen. Selbst gekrümmte Fassaden, wie sie heutzutage gerne in der modernen Architektur verwendet werden, lassen sich problemlos herstellen.
• Ein optimaler Kompromiß zwischen wirksamer Schirmdämpfung einerseits und ungetrübter Durchsichtigkeit andererseits stellt sich ein, wenn die Breite der aufgedruckten Streifen zwischen 0,1 mm und 0,5 mm beträgt, wobei besonders gute Ergebnisse mit Streifen einer Breite um 0,15 mm erzielt wurden.
• Zweckmäßig ist das Muster der aufgedruckten Streifen ein Gitter, das aus zwei Scharen paralleler Linien mit jeweils gleichem Abstand gebildet wird. Die Abstände zwischen zwei benachbarten Gitterlinien beträgt vorteilhaft zwischen 1 mm und 8 mm, wobei als Optimum ein Bereich zwischen 3 mm und 5 mm gefunden wurde.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der abhörsicheren Verglasung beträgt der Transmissionsgrad für sichtbares Licht zwischen 60 und 80 Prozent, wobei gleichzeitig der Dämpfungsgrad für elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich von 50 bis 1000 Mhz zwischen 40 und 60 Dezibel beträgt.
• Als optimal für Gebäudeverglasungen hat sich ein Kompromiß zwischen Durchsichtigkeit einerseits und wirksamer Abhörsicherheit andererseits herausgestellt, der dadurch erzielt wird, dass der Transmissionsgrad für sichtbares Licht zwischen 60 und 70 Prozent und der Dämpfungsgrad für elektromagnetische Wellen zwischen 40 und 50 Dezibel, vorzugsweise um 45 Dezibel beträgt. Diese Kombination der technischen Parameter lässt sich durch die erfindungsgemäße Beschichtung in Form von schmalen Streifen aus Silberpaste gut reproduzierbar und zu vernünftigen Kosten erzielen.
• Die Streifen aus Silberpaste können einfach auf die Innenseite der Außenscheibe aufgedruckt sein. Die Verglasung kann – in an sich bekannter Weise – auch als Doppelverglasung mit Außenscheibe und Innenscheibe ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise sind die Streifen von Silberpaste dann auf eine der innenliegenden Oberflächen einer der beiden parallelen Glasscheiben aufgedruckt.
• Die gewünschte hohe Schirmdämpfung wird insbesondere dann erreicht, wenn mittels eines Kontaktelements eine niederohmige Verbindung zwischen den aufgedruckten leitfähigen Streifen und Erde hergestellt wird.
• Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Verglasungen werden nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
• 1 eine Verglasung für Gebäude, bei der ein elektromagnetische Wellen dämpfendes Gitter aus schmalen Streifen von Silberpaste auf der Innenseite der Außenscheibe aufgedruckt ist, in einer vereinfachten Draufsicht;
• 2 die Verglasung von 1, in einem Horizontalschnitt entlang der Linie A-A;
• 3 eine Doppelverglasung, ebenfalls im Schnitt.
• In den Zeichnungen sind gleiche Elemente jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.
• Gemäß 1 hat die Verglasung eine ebene Außenscheibe 1, die von einem metallenen Rahmen 2 umgeben ist. Die Außenscheibe 1 besteht aus durchsichtigem Glas und hat eine Dicke von ca. 10 mm.
• Auf der Innenseite der Außenscheibe 1 ist eine elektromagnetische Wellen stark dämpfende Schicht aufgebracht. Diese dämpfende Schicht wird gebildet von einem Muster von schmalen Streifen 3 einer elektrisch gut leitfähigen Silberpaste, die auf die Innenseite der Außenscheibe 1 mittels Siebdruckverfahren aufgedruckt und anschließend bei einer Temperatur zwischen 620 und 680 ° C zumindest teilweise in die Glasoberfläche eingebrannt ist.
• Das Muster von Streifen 3 wird gebildet aus horizontalen Linien 3a und vertikalen Linien 3b, welche ein Punktegitter bilden. Das Rastermaß dieses Gitters entspricht den Abständen a zwischen zwei benachbarten Linien 3a bzw. 3b und beträgt hier 3 mm. Die Breite eines Streifens 3 beträgt 0,15 mm. Die Schichtdicke der Streifen 3 ist deutlich geringer als deren Breite.
• Die Querschnittszeichnung von 2 lässt erkennen, dass der Rahmen 2 ein U-förmiges Profil hat und die Ränder der Außenscheibe 1 umfasst. Die Dicke der aufgedruckten Streifen 3 ist übertrieben dargestellt. Zwischen dem Rahmen 2 und der Innenseite der Außenscheibe 1 ist ein flaches Kontaktelement 4 eingelegt, über das die elektrisch leitfähigen Streifen 3 mit Erde verbunden sind.
• Bei der Verglasung gemäß 3 handelt es sich um eine Isolierverglasung mit einer Außenscheibe 1 und einer parallel und im Abstand dazu angeordneten Innenscheibe 5. Die Außenscheibe 1 kann, wie hier, aus Einscheibenglas bestehen oder aber auch aus mehrschichtigem Verbundsicherheitsglas. Zwischen der Außenscheibe 1 und der Innenscheibe 5 befindet sich ein luftdicht abgeschlossener Zwischenraum 6. Der Rahmen 2' ist hier breiter ausgeführt. Die elektromagnetische Wellen dämpfende Schicht, die von Streifen 3 aus Silberpaste gebildet wird, befindet sich auf der innenliegenden Oberfläche der Außenscheibe 1. Das von den Streifen 3 gebildete Muster ist wiederum ein Gitter aus horizontalen und vertikalen Linien, wie in 1 dargestellt. Die Streifen 3 sind über ein zwischen dem Rahmen 2' und den aufgedruckten Streifen 3 angeordnetem Kontaktelement 4' geerdet, wobei das Kontakt-element 4' hier als Winkelprofil ausgebildet ist.

1

Außenscheibe

2, 2'

Rahmen

3

Streifen von Silberpaste (auf 1)

3a

Horizontale Linien

3b

Vertikale Linien

4, 4'

Kontaktelemente

5

Innenscheibe

6

Zwischenraum (zwischen 1 und 5)

E

Elektromagnetische Wellen

a

Abstände (zwischen 3a, 3b)

Claims (11)

1. Abhörsichere Verglasung, insbesondere für Gebäude oder Fahrzeuge, umfassend zumindest eine Außenscheibe aus durchsichtigem Glas, welche eine elektromagnetische Wellen stark dämpfende Schicht dünner elektrischer Leiter trägt, dadurch gekennzeichnet dass – als dämpfende Schicht ein Muster von Streifen (3) einer elektrisch gut leitfähigen Silberpaste auf eine Oberfläche der Außenscheibe aufgedruckt und teilweise eingebrannt ist; – die Breite der aufgedruckten Streifen (3) größer ist als deren Schichtdicke.
2. Abhörsichere Verglasung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der aufgedruckten Streifen (3) zwischen 0,1 mm und 0,5 mm, vorzugsweise um 0,15 mm beträgt.
3. Abhörsichere Verglasung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Muster von Streifen (3) ein Gitter aus zwei Scharen paralleler Linien (3a, 3b) mit jeweils gleichen Abständen ist.
4. Abhörsichere Verglasung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände zwischen zwei benachbarten Linien (3a, 3b) zwischen 1 mm und 8 mm, vorzugweise zwischen 3 mm und 5 mm, betragen.
5. Abhörsichere Verglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Transmissionsgrad für sichtbares Licht zwischen 60 % und 80 % und der Dämpfungsgrad für elektromagnetische Wellen im Frequenzbereich von 50 Mhz bis 1000 Mhz zwischen 40 dB und 60 dB beträgt.
6. Abhörsichere Verglasung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Transmissionsgrad für sichtbares Licht zwischen 60 % und 70 % und der Dämpfungsgrad für elektromagnetische Wellen zwischen 40 dB und 50 dB, vorzugsweise um 45 dB, beträgt.
7. Abhörsichere Verglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Silberpaste 50 % bis 95 % Silber enthält.
8. Abhörsichere Verglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Silberpaste mittels Siebdruck aufgebracht ist.
9. Abhörsichere Verglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (3) auf die Innenseite der Außenscheibe aufgedruckt sind.
10. Abhörsichere Verglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass – parallel und im Abstand zu der Außenscheibe (1) eine Innenscheibe (5) angeordnet ist; – die Streifen (3) auf eine der innenliegenden Oberflächen der Außenscheibe (1) oder der Innenscheibe (5) aufgedruckt sind.
11. Abhörsichere Verglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch ein Kontaktelement (4, 4') zur elektrisch leitenden Verbindung der aufgedruckten Streifen mit Erde.