Belægninger på glas – hvor ultratynde?

Udviklingen inden for belægning af glas har medført at vores bygninger er blevet mere komfortable, billigere i drift og bedre for miljøet.

Glas’ egenskab til at levere passiv klimastyring er gået hurtigt frem i de senere år, og det er i høj grad takket være udviklingen inden for belægningsteknologi.

Komplekse flerlagsbelægninger, der består af mange mikroskopisk tynde lag af forskellige metalliske materialer i forskellige tykkelser, ændrer glassets egenskaber med hensyn til mængder og typer af stråler, dvs energi som lys og varme, der kan passere igennem.

Læs artiklen: Multifunktionelle glas, mange flere funktioner end energieffektivitet

Det er en lille mængde materiale, der skal bruges til at finjustere egenskaberne af et stort glasområde. Sammenlagt er de belægninger man påfører overfladen omkring 1000 gange tyndere end et menneskehår - kun 100 til 200 nanometer.

For eksempel skal der til at dække 50.000 kvadratmeter glas, et areal der svarer til 192 tennisbaner, kun bruges 8 kg sølv.

Se mere om nanomaterialer i artiklen Nanomaterialer og belægninger på glas

Overfladeegenskaber, hvordan virker ultratynde belægninger

En rudes belægninger spiller en afgørende rolle for, hvad der sker med lys og energi fra solen, når solens stråler rammer glasset. Reflekteres strålerne eller går de igennem glasset.

De mekanismer, som bestemmer glassets egenskaber, er et område med stadig løbende forskning. Udvikling med omfattende eksperimenter har resulteret i, at et bredt udvalg af belægninger er tilgængelige med forskellige specifikke ydeevnefordele.

Belægningerne varierer i deres sammensætning fra et enkelt lag materiale til mere end 10 i nogle tilfælde.

Almindeligt anvendte materialer er zink, tin, aluminium og sølv, samt forbindelser af disse materialer med andre elementer, herunder oxygen eller nitrogen.

Valget og rækkefølgen af materialer – samt den nøjagtige tykkelse af hvert lag – er en nøje beskyttet hemmelighed hos glasproducenterne, da sammensætning bestemmer de egenskaber, som belægningen giver glasset.

Se mere om emissionsfaktor, glassets varmerefleksion

Styring af det indvendige klima

Den mest anvendte belægning er til lavemissionsglas (low-e)/energiglas. Belægningen reducerer mængden af termisk infrarød energi, dvs langbølget stuevarme, der kan passere udad gennem glasset, og hjælper med at holde varmen på den side, hvor den stammer fra. Det betyder, at der slipper mindre varme ud gennem vinduer i en bygning, og rummene indenfor bliver nemmere og billigere at opvarme, overfladen bliver varmere og såkaldt kuldenedfald elimineres. Igennem samme glas kan man have frit udsyn, og bølgelængder af lys, der er synlig for det menneskelige øje, kan passere, så man får rum oplyst med dagslys.

En anden belægning der også er meget brugt i takt med, at vores bygninger er blevet mere tætte, er solafskærmende glas. Disse belægninger reducerer mængden af termisk energi i solstråling, der kommer ind i en bygning, hvilket mindsker overophedning, samtidig med at sollys stadig kan passere gennem glasset.

Anvendelse  af de to teknologier sammen – energiglas i alle ruder og solafskærmende ruder på solpåvirkede vinduer, der modtager direkte solstråling – gør en stor forskel for at opretholde et stabilt indeklima året rundt uden stort behov for tilført varme og ventilation.

Tilførsel af belægninger, af kun en meget lille mængde af nogle andre materialer, har en drastisk indvirkning på den måde, glas fungerer på og derfor, hvordan hele bygningen fungerer uanset, om det er boliger eller skoler, kontorer, hospitaler mm.

Højteknologisk fremstilling

Processen, der bruges til at påføre de ekstremt tynde og præcise belægninger på glas kaldes magnetronforstøvning, og det foregår ved at bombardere et stykke af belægningsmaterialet med positivt ladede atomer, ved høj hastighed, hvorved der frigives meget små partikler af materialet, som derefter fæstner sig til glasset.

Det kræver højt specialiseret udstyr at udføre magnetronforstøvning, da glasset skal passere med en nøje kontrolleret hastighed gennem en række vakuumkamre, hvori sputteringen/belægningen finder sted.

Glasset skal rengøres omhyggeligt, så det er helt rent, når det kommer ind i belægningsanlægget. Højtopløselige kvalitetskontrolprocesser er nødvendige for at sikre, at materialet er påført jævnt over hele overfladen.

Se mere om belægningssystemer i artiklen: Belægninger, coatning med forskellige funktioner