Остекление - RU2407713C2

Описание

Настоящее изобретение относится к остеклению, содержащему, по меньшей мере, одно многослойное покрытие, нанесенное на лист стекла, а также к многослойному остеклению, содержащему, по меньшей мере, один такой элемент остекления.

Элементы остекления, на которые ссылаются в настоящем изобретении, содержат многослойное покрытие, нанесенное на лист стекла, которое обычно имеет, по меньшей мере, два слоя на основе благородного металла, в частности на основе серебра, которые отражают инфракрасное излучение, и наносят катодным распылением при пониженном давлении в хорошо известном устройстве магнетронного типа.

В дополнение к их оптическим функциям, в особенности в отношении способности пропускать свет, эти элементы остекления также имеют тепловые функции. В частности, они имеют солнцезащитную функцию. В связи с этим их используют, чтобы снижать риск чрезмерного перегревания закрытого пространства, имеющего большие остекленные поверхности, в результате инсоляции, и таким образом снижать нагрузку на кондиционирование воздуха, которое нужно использовать летом. Для использования в зданиях их обычно собирают в качестве двойного остекления в сочетании с другим листом стекла, с покрытием или без него, причем многослойное покрытие расположено внутри пространства между двумя листами стекла. Когда их используют в автомобильном секторе, их обычно собирают ламинированием с другим листом стекла, с покрытием или без него, с помощью пленки из термопластичного материала, такого как поливинилбутираль (PVB), причем многослойное покрытие расположено между двумя листами стекла.

Элементы остекления, к которым относится настоящее изобретение, также имеют другую тепловую функцию, а именно остекления с низким коэффициентом излучения. Их тогда обычно собирают в виде двойного остекления с многослойным покрытием в контакте с газом (воздух или другой газ), возможно, при пониженном давлении. Как таковые, их используют, чтобы улучшить теплоизоляцию больших остекленных поверхностей и тем самым снизить потери энергии и затраты на нагревание в холодные периоды. Многослойное покрытие остекления по этому изобретению представляет собой фактически покрытие с низким коэффициентом излучения, которое снижает тепловые потери через инфракрасное излучение с высокой длиной волны.

Чтобы гарантировать солнцезащитную функцию, остекление, к которому относится настоящее изобретение, должно позволять проходить наименьшему возможному количеству из всего падающего солнечного излучения, то есть оно должно иметь наиболее низкий возможный солнечный фактор (solar factor) (SF). Однако весьма желательно, чтобы оно обеспечивало пропускание света (LT), которое является настолько высоким, насколько возможно, чтобы обеспечить достаточный уровень освещения внутри здания. Эти несколько противоречивые требования отображают желание получить остекление, которое имеет высокую селективность (S), определенную зависимостью между пропусканием света и солнечным фактором. Чтобы отвечать этим требованиям, слой, отражающий инфракрасное излучение, должен подразделяться на, по меньшей мере, два слоя, отделенные диэлектриком, и это усложняет структуру многослойного покрытия, увеличивая число слоев.

Пропускание света (LT) представляет собой процент потока падающего света от источника света D65, проходящего через остекление. Солнечный фактор (SF или g) представляет собой процент от энергии падающего излучения, передаваемой непосредственно остеклением и также поглощаемого им, а затем излучаемого его стороной, обращенной к источнику энергии.

Также желательно, чтобы элементы остекления отвечали определенным эстетическим критериям в отношении отражения света (LR), то есть процента потока падающего света - от источника света D65, отраженного остеклением, и в отношении цвета в отражении и в проходящем свете. Сочетание высокой селективности и низкого отражения света иногда приводит к фиолетовым оттенкам в отраженном свете, которые имеют очень малую эстетическую привлекательность.

В строительной отрасли часто необходимо подвергать остекление механическому упрочнению, такому как термическая закалка, чтобы улучшить его устойчивость к механическим напряжениям. В автомобильном секторе также часто необходимо изгибать остекление, чтобы обеспечить соответствие особенностям транспортного средства. В производстве и процессах формования элементов остекления имеются некоторые достижения в проведении этих операций закалки и гнутья (изгибания) на уже покрытом субстрате, вместо покрытия субстрата, который уже был сформирован. Эти операции проводят при относительно высокой температуре, температуре, при которой слой на основе серебра, отражающий инфракрасное излучение, имеет тенденцию ухудшать и терять свои оптические свойства и свои свойства в отношении инфракрасного излучения. Следовательно, очень специфические предосторожности должны быть предприняты, чтобы обеспечить структуру покрытия, которая является пригодной для проведения обработки термической закалкой или изгибанием, иногда называемых ниже выражением "способность к закалке с изгибанием", без потери своих оптических и/или энергетических свойств, в которых заключается цель его установки.

Многослойные покрытия с двумя слоями, отражающими инфракрасное излучение, пригодные для проведения термической обработки, уже были предложены. С точки зрения эффективности и промышленной рентабельности трудность в отношении этих комплексных структур заключается не только в том, чтобы иметь остекление, содержащее такое покрытие, которое выдерживает серьезные термические обработки при очень повышенных температурах без ухудшения своих свойств, но также и в том, чтобы иметь остекление, которое имеет процесс производства, являющийся наименее сложным из возможных, может быть легко воспроизведено и может быть сформировано из листов стекла различных толщин без какой-либо значительной модификации структуры покрытия, чтобы принимать во внимание разность во времени пребывания при повышенной температуре термической обработки. Любая модификация во время термической обработки, которой подвергают остекление, может значительно изменять его свойства, в особенности, его свойства, энергетические и/или оптические, например, пропускание им света. Продолжительность термической закалки или обработки изгибанием зависит от толщины листа стекла. Когда элементы остекления, несущие многослойное покрытие, производят последовательно из листов стекла различных толщин, структура покрытия, следовательно, должна быть приспособлена так, чтобы после термической закалки все элементы остекления отвечали промышленным стандартам не только в отношении любых возможных оптических изменений в результате разности в толщине стекла, но также и в отношении термической устойчивости покрытия, которое будет подвергаться воздействию различных условий.

Изобретение относится к остеклению, пригодному для подвергания термической обработке, такой как термическая закалка или гнутье (изгибание), содержащему, по меньшей мере, одно многослойное покрытие, нанесенное на лист стекла, характеризующееся тем, что в последовательности, начинающейся с листа стекла, многослойное покрытие содержит, по меньшей мере:

a) первый диэлектрик, содержащий, по меньшей мере, один слой, состоящий из смешанного оксида цинка и олова, содержащего, по меньшей мере, 12% олова, предпочтительно, по меньшей мере, 20% олова,

b) первый слой на основе серебра, отражающий инфракрасное излучение,

d) второй диэлектрик,

e) второй слой на основе серебра, отражающий инфракрасное излучение,

g) третий диэлектрик, содержащий, по меньшей мере, один слой, состоящий из смешанного оксида цинка и олова, содержащего, по меньшей мере, 12% олова, предпочтительно, по меньшей мере, 20% олова,

h) верхний защитный слой на основе нитрида или оксинитрида Ti, Zr, Hf, V, Nb, Та, Cr, их сплава или на основе нитрида или оксинитрида сплава одного или нескольких этих металлов с Al и/или В.

Было обнаружено, что структура основы многослойного покрытия остекления по этому изобретению позволяет формирование элементов остекления, "способных к закалке с изгибанием", которые имеют низкий коэффициент излучения и защиту от солнца с высокой селективностью, могут отвечать эстетическим критериям с превосходной воспроизводимостью, и это также и в случае с различными толщинами листа стекла. Учитывая жесткость условий этого типа термической обработки, сложность структуры покрытия и требований качества для элементов остекления по этому изобретению, этот результат является совершенно неожиданным.

Смешанный оксид цинка и олова, содержащий, по меньшей мере, 12%, а предпочтительно, по меньшей мере, 20% олова, присутствующий в первом и третьем диэлектриках, по-видимому, играет благоприятную роль в изолировании слоев на основе серебра относительно стекла и среды вне покрытия и защите их от кислорода, мигрирующего через слои. Благоприятный защитный эффект в отношении кислорода больше выражен, когда смешанный оксид содержит, по меньшей мере, 20% олова. Выражения, подобные "смешанный оксид цинка и олова, содержащий, по меньшей мере, 12% олова", использованные в настоящем описании, указывают, что имеется, по меньшей мере, 12% по массе олова в смешанном оксиде цинка и олова относительного общей массы цинка и олова в смешанном оксиде. То же самое применяют к процентным содержаниям цинка в смешанном оксиде, данным ниже, а также к другим величинам, отличным от 12%, которая используется здесь для целей иллюстрации.

Верхний защитный слой на основе нитрида или оксинитрида Ti, Zr, Hf, V, Nb, Та, Cr, их сплава, или на основе нитрида или оксинитрида сплава либо одного, либо нескольких этих металлов с Al и/или В, эффективно предохраняет всю лежащую ниже структуру в ходе обработки перед термической обработкой, а также в ходе термической обработки, в ходе которой эти нитриды окисляют, например TiN окисляют, чтобы сформировать, по существу, TiO₂. Этот верхний защитный слой в форме нитрида может быть уже частично окислен перед термической обработкой. Он также может быть покрыт другим слоем, таким как конечный тонкий слой, например, который дополнительно улучшает защиту покрытия, как описано и заявлено, например, в европейской патентной заявке 04105583.1 на имя заявителя, поданной в тот же день.

Верхний защитный слой, преимущественно, содержит нитрид или оксинитрид титана. Например, он может содержать нитрид или оксинитрид сплава из алюминия или циркония, либо титана. Предпочтительно, верхний защитный слой основан на TiN. Это материал, который хорошо подходит для целей данного изобретения. Его легко получают в промышленном производстве катодным распылением. Он эффективно защищает покрытие в ходе обработки остекления, и он легко окисляется, в частности, во время термической обработки, давая TiO₂, является высокопрозрачным, и в то же время защищает лежащие ниже слои от окисления.

Слои на основе серебра, отражающие инфракрасное излучение, могут содержать сплавы серебра, в частности, с Pd.

Второй диэлектрик может быть сформирован из любого пригодного материала, известного в области слоев, наносимых катодным распылением при пониженном давлении. Этот диэлектрический материал может быть выбран, в частности, из оксидов, нитридов, оксинитридов металлов, например, оксида алюминия (Al₂O₃), нитрида алюминия (AlN), оксинитрида алюминия (AlNO), оксида магния (MgO), оксида ниобия (Nb₂O₅), диоксида кремния (SiO₂), нитрида кремния (Si₃N₄), диоксида титана (TiO₂), пятиокиси висмута (Bi₂O₅), оксида иттрия (Y₂O₃), оксида олова (SnO₂), пятиокиси тантала (Ta₂O₅), оксида цинка (ZnO), оксида циркония (ZrO₂) или из сульфидов, таких как сульфид цинка (ZnS).

Предпочтительно, второй диэлектрик содержит, по меньшей мере, один слой, состоящий из смешанного оксида цинка и олова, либо одного, либо в сочетании с одним или несколькими диэлектрическими материалами, указанными выше. Обнаружено, что это усиливает устойчивость покрытия к термической обработке.

Помимо слоя, состоящего из смешанного оксида цинка и олова, первый и третий диэлектрики также могут включать один или несколько диэлектрических материалов, указанных выше.

Альтернативно или дополнительно, по меньшей мере, один из первого, второго или третьего диэлектриков состоит из, по меньшей мере, двух слоев смешанного оксида цинка и олова различных составов, причем слой, наиболее богатый цинком, наносят самым близким к слою на основе серебра, отражающему инфракрасное излучение, и предпочтительно, в прямом контакте со слоем на основе серебра, отражающим инфракрасное излучение, следующим после него в указанной последовательности. В этом случае все диэлектрики, предпочтительно, содержат, по меньшей мере, два слоя смешанного оксида цинка и олова различных составов. Преимущественно, первый смешанный оксид цинка и олова содержит от 40 до 60% олова, предпочтительно, с образованием состава, близкого к станнату цинка, Zn₂SnO₄, а второй смешанный оксид цинка и олова содержит от 80 до 98% цинка, предпочтительно около 90% цинка и 10% олова. Эти приводит одновременно к хорошей устойчивости покрытия к термической обработке и к благоприятному влиянию на оптические и энергетические свойства слоя или слоев серебра в контакте со слоем, богатым цинком.

Барьерный слой, предпочтительно, расположен на, по меньшей мере, одном из слоев, отражающих инфракрасное излучение, между этим слоем и диэлектриком, который следует за ним в этой последовательности. Преимущественно, барьерный слой расположен на каждом из слоев, отражающих инфракрасное излучение. Барьерный слой или слои предназначен(-ы), чтобы предохранять слои на основе серебра, в частности, в ходе термической обработки, но также и в ходе осаждения верхних диэлектриков, особенно если их формируют в атмосфере, содержащей кислород, который мог бы окислять серебро, или в атмосфере, содержащей азот. Может быть использован металл, который окисляется легче, чем серебро, такой как титан (Ti), ниобий (Nb), тантал (Та), цинк (Zn), медь (Cu), алюминий (Al), хром (Cr), например, или сплав никеля и хрома (NiCr), их смеси или сплавы. Субоксид, такой как NiCrO_x или TiO_x также может быть использован. TiO_x может быть, возможно, нанесен с использованием TiO_x как керамической мишени в нейтральной атмосфере.

Предпочтительно, по меньшей мере, один из барьерных слоев содержит первую тонкую пленку металла или соединения металла и покрыт второй тонкой пленкой из соединения металла, отличного от первой тонкой пленки, причем эти две пленки расположены между слоем, отражающим инфракрасное излучение, и диэлектриком, следующим за ним. Предпочтительно, все барьерные слои содержат первую тонкую пленку металла или соединения металла и покрыты второй тонкой пленкой из соединения металла, отличного от первой тонкой пленки, причем эти две пленки расположены между слоем, отражающим инфракрасное излучение, и диэлектриком, следующим за ним. При разумном выборе материалов этих двух тонких пленок возможно получить более эффективную защиту слоев серебра распределением различных ролей каждой из пленок.

Предпочтительно, барьерные слои или, по меньшей мере, один из барьерных слоев формируют первой тонкой пленкой из NiCr или субоксида NiCr, расположенного непосредственно на серебре, и его покрывают второй тонкой пленкой из TiO₂, расположенной на тонкой пленке NiCr или субоксида NiCr и под диэлектриком, который следует за ним. Предпочтительно, все барьерные слои формируют первой тонкой пленкой из NiCr, и каждую из них покрывают второй тонкой пленкой TiO₂. Пленка TiO₂ задерживает кислород, а пленка NiCr снижает диффузию кислорода к серебру, и в результате получают высокоэффективную защиту серебра. Тонкая пленка TiO₂ может быть нанесена в форме субоксида, например, из керамической мишени из TiO_x в нейтральной или окислительной атмосфере. Предпочтительно, ее наносят в металлической форме (Ti) и ее окисляют в окислительной атмосфере, используемой для нанесения следующего слоя. В любом случае после осаждения покрытия на выходе магнетрона эта пленка находится в, по существу, окисленной форме, TiO₂. Что касается пленки NiCr, ее сильно окисляют, в основном, в ходе термической обработки покрытого остекления.

Для очень жарких стран полезно, если готовое остекление, собранное в форме двойного остекления, имеет солнечный фактор ниже 30% и даже ниже 25%, чтобы отфильтровывать солнечную энергию, насколько возможно. В этом случае не достаточно блокировать инфракрасное излучение, также необходимо отфильтровывать энергию, которую несет видимое излучение, чтобы адекватно снижать полную энергию, пропускаемую остеклением. Абсорбирующий слой, такой как металл, подобный титану, цирконию, ниобию или другим металлам, известным в этой области, их субоксиды или нитриды могут быть тогда включены в структуру покрытия. Изобретение обеспечивает легко воспроизводимые элементы остекления такого типа. Однако тогда должно быть принято более низкое пропускание света, которое может понижаться ниже 40%.

Предпочтительно, многослойное покрытие является таким, что когда его наносят на лист прозрачного натриево-известкового флоат-стекла толщиной 4 мм, остекление по изобретению, которое является пригодным для подвергания термической обработке, такой как термическая закалка или изгибание, имеет пропускание света LT на основе источника света D65/10°, по меньшей мере, 65%, и предпочтительно, по меньшей мере, 68%, внешнее отражение света LR на основе того же самого источника света менее 12%, предпочтительно, меньше или равное 9%, и солнечный фактор SF, оцениваемый на стороне стекла в соответствии со стандартом ISO 9050 (2003), меньше или равный 46%, предпочтительно, меньше или равный 45%. Эти свойства дают возможность получать после термической обработки остекление, которое имеет высокое пропускание света и в то же время является особенно благоприятным в отношении защиты от солнца.

Предпочтительно, многослойное покрытие является таким, что когда его наносят на лист прозрачного натриево-известкового флоат-стекла толщиной 4 мм, остекление по изобретению, которое является пригодным для проведения термической обработки, такой как термическая закалка или изгибание, имеет оттенок, рассматриваемый в отраженном свете на стороне стекла на основе источника света D65/10°, представленный значением L* в диапазоне между 28 и 37, значением а* в диапазоне между -2 и +4 и значением b* в диапазоне между -21 и -3, предпочтительно между -20 и -8. Эти оптические характеристики позволяют остеклению, которое получают после термической обработки, иметь очень высокую эстетическую привлекательность, и оно может отвечать особенно строгим критериям. Предпочтительно, оттенок, рассматриваемый в проходящем свете на основе источника света D65/2° представлен отрицательным значением а* и значением b* менее чем +10, предпочтительно менее чем +5.

Предпочтительно, остекление по этому изобретению имеет коэффициент излучения ε равный или менее 0,035, и предпочтительно равный или менее 0,03. Низкие величины для коэффициента U (или k) также могут быть получены, и это очень благоприятно для сохранения тепла зимой.

Изобретение особенно применимо к элементам остекления, где лист стекла имеет толщину от 2 до 6 мм. Однако качество его покрытия и его особенно благоприятная устойчивость к термической обработке позволяют более значительную толщину листа стекла. В качестве следствия этого, по другому предпочтительному варианту выполнения изобретения лист стекла имеет толщину в диапазоне между 6 и 14 мм. Чтобы проводить термическую обработку на листах стекла такой толщины, они должны подвергаться, по существу, повышенной температуре в течение более длинного периода. Остекление по изобретению приспособлено особенно хорошо к этим трудным условиям.

Предпочтительно, многослойное покрытие, по существу, имеет следующую структуру, начиная со стекла:

20-45 нм ZnSnO_x/9-11 нм Ag/первый барьерный слой/70-85 нм ZnSnO_x/13-15 нм Ag/второй барьерный слой/20-40 нм ZnSnO_x/2-6 нм TiN. При использовании этой структуры обнаружили, что могут быть легко получены элементы остекления высокого качества вследствие защиты от солнца и термической изоляции, которые легко воспроизводятся даже с различными толщинами стекла. ZnSnO_x представляет собой смешанный оксид цинка и олова, содержащий, по меньшей мере, 20% олова.

Предпочтительно, многослойное покрытие, по существу, имеет следующую структуру, начиная со стекла:

29-37 нм смешанного оксида цинка и олова с более 40% Sn и более 30% Zn/5-13 нм смешанного оксида цинка и олова с более 80% Zn и более 2% Sn/9-11 нм Ag/0,5-2 нм NiCr/2-6 нм TiO₂/65-80 нм смешанного оксида цинка и олова с более 40% Sn и более 30% Zn/8-15 нм смешанного оксида цинка и олова с более 80% Zn и более 2% Sn/13-15 нм Ag/0,5-2 нм NiCr/2-6 нм TiO₂/5-13 нм смешанного оксида цинка и олова с более 80% Zn и более 2% Sn/15-30 нм смешанного оксида цинка и олова с более 40% Sn и более 30% Zn/2-6 нм TiN. Предпочтительно, смешанные оксиды цинка и олова с более 40% Sn и более 30% Zn представляют собой композиции, близкие к станнату цинка Zn₂SnO₄. Обнаружили, что эта структура обеспечивает диапазон оптических и энергетических свойств после закалки, которые позволяют получать элементы остекления, полностью отвечающие требованиям рынка в отношении зданий.

Остекление по изобретению, такое как описано выше, представляет собой остекление, которое обычно не предоставляют для установки. Остекление, снабжаемое многослойным покрытием, должно еще подвергаться термической закалке и/или обработке изгибанием перед установкой. Это позволяет без труда получать и легко воспроизводимым образом закаленное и/или изогнутое остекление, которое является эффективным в отношении защиты от солнца, имеет высокую селективность и термическую изоляцию и эстетически приятный внешний вид. Обычно термическую обработку остекления не проводят непосредственно после осаждения многослойного покрытия. Оно может быть продано, например, как есть, и затем доставлено заказчику. Последний затем будет осуществлять соответствующую термическую обработку, например, перед монтажом его в здание.

Это таким образом покрытое и термически обработанное остекление является само по себе новым, и это представляет собой причину, почему изобретение распространяется на закаленное и/или изогнутое остекление, сформированное остеклением, как описано выше, которое подвергают термической закалке и/или обработке изгибанием после осаждения многослойного покрытия.

Изобретение также относится к закаленному и/или изогнутому остеклению, содержащему, по меньшей мере, одно многослойное покрытие, нанесенное на лист стекла перед термической закалкой и/или обработкой изгибанием, характеризующееся тем, что в последовательности, начиная с листа стекла, многослойное покрытие содержит, по меньшей мере:

a) первый диэлектрик, содержащий, по меньшей мере, один слой, состоящий из смешанного оксида цинка и олова, содержащего, по меньшей мере, 12%, предпочтительно, по меньшей мере, 20% олова,

b) первый слой на основе серебра, отражающий инфракрасное излучение,

c) первый барьерный слой,

d) второй диэлектрик,

e) второй слой на основе серебра, отражающий инфракрасное излучение,

f) второй барьерный слой,

g) третий диэлектрик, содержащий, по меньшей мере, один слой, состоящий из смешанного оксида цинка и олова, содержащего, по меньшей мере, 12%, предпочтительно, по меньшей мере, 20% олова,

h) верхний защитный слой, содержащий или основанный на оксиде Ti, Zr, Hf, V, Nb, Та или Cr или смеси этих оксидов,

и тем, что, по меньшей мере, один из барьерных слоев содержит первую тонкую пленку металла или соединения металла и покрыт второй тонкой пленкой из соединения металла, отличного от металла в первой тонкой пленке, причем две пленки расположены между слоем, отражающим инфракрасное излучение, и следующим диэлектриком.

Выбирая разумно толщины различных слоев этой структуры, можно надежно получить выбор структур остекления с высокоэффективными тепловыми функциями и высокой селективностью контроля солнечного излучения с эстетически приятным внешним видом, которое отвечает всем требуемым критериям, в особенности, в строительной отрасли.

Верхний защитный слой, предпочтительно, содержит оксид титана, который может возникать либо от окисления нитрида или оксинитрида титана, либо окисления металлического или частично окисленного титана. Он может, например, содержать оксид сплава хрома, алюминия или циркония с титаном. Предпочтительно, верхний защитный слой представляет собой слой на основе оксида титана.

Верхний защитный слой также может вероятно быть покрыт другим слоем, таким как конечный тонкий слой, например, который дополнительно улучшает защиту покрытия, как описано и заявлено, например, в европейской патентной заявке 04105583.1 на имя заявителя, поданной в тот же самый день.

Предпочтительно, все барьерные слои содержат первую тонкую пленку металла или соединения металла и покрыты второй тонкой пленкой соединения металла, отличного от первой тонкой пленки, причем обе пленки расположены между слоем, отражающим инфракрасное излучение, и следующим диэлектриком.

В частности, многослойное покрытие закаленного и/или изогнутого остекления по этому изобретению представляет собой такое, что когда его наносят на прозрачный лист натриево-известкового флоат-стекла толщиной 4 мм, остекление, предпочтительно, имеет пропускание света LT на основе источника света D65/2°, по меньшей мере, 73%, и предпочтительно, по меньшей мере, 75%, внешнее отражение света LR на основе того же самого источника света, менее 12%, предпочтительно, меньше или равное 9%, и солнечный фактор SF, оцененный на стороне стекла в соответствии со стандартом ISO 9050 (2003), менее 50%, предпочтительно менее 49%. Это обеспечивает остекление с очень высокой эффективностью в отношении защиты от солнца, имеющее высокую селективность и низкое отражение света. С эстетической точки зрения многослойное покрытие является таким, что когда его наносят на прозрачный лист натриево-известкового флоат-стекла толщиной 4 мм, остекление, предпочтительно, имеет оттенок, рассматриваемый в отраженном свете на стороне стекла на основе источника света D65/10°, представленный значением L* в диапазоне между 28 и 37, значением а* в диапазоне между -2 и +2 и значением b* в диапазоне между -2 и -10. Это обеспечивает его визуальным внешним видом, на который приятно смотреть и который легко совмещается с общим внешним видом. Предпочтительно, оттенок в проходящем свете на основе источника света D65/2° представлен отрицательной величиной а* и значением b* менее +5.

Предпочтительно, коэффициент излучения ε остекления равен или меньше 0,03 и предпочтительно равен или меньше 0,025. Остекление по изобретению имеет более низкий коэффициент излучения после термической обработки, чем перед ней. Это представляет собой преимущество, в частности, к остеклению по изобретению, которое позволяет получать особенно низкое значение коэффициента U для закаленного и/или изогнутого остекления, причем все другие оптические и термические свойства являются равными.

Предпочтительно, многослойное покрытие закаленного и/или изогнутого остекления по изобретению имеет следующую структуру, начиная со стекла:

20-45 нм ZnSnO_x/9-11 нм Ag/первый барьерный слой/70-85 нм ZnSnO_x/13-15 нм Ag/второй барьерный слой/20-40 нм ZnSnO_x/2-6 нм TiO₂. И, предпочтительно, оно имеет следующую структуру, начиная со стекла:

29-37 нм смешанного оксида цинка и олова с более 40% Sn и более 30% Zn/5-13 нм смешанного оксида цинка и олова с более 80% Zn и более 2% Sn/9-11 нм Ag/0,5-2 нм NiCrO_x/2-6 нм TiO₂/65-80 нм смешанного оксида цинка и олова с более 40% Sn и более 30% Zn/8-15 нм смешанного оксида цинка и олова с более 80% Zn и более 2% Sn/13-15 нм Ag/0,5-2 нм NiCrO_x/2-6 нм TiO₂/5-13 нм смешанного оксида цинка и олова с более 80% Zn и более 2% Sn/15-30 нм смешанного оксида цинка и олова с более 40% Sn и более 30% Zn/2-6 нм TiO₂. Предпочтительно, смешанные оксиды цинка и олова с более 40% Sn и более 30% Zn представляют собой составы, близкие к станнату цинка Zn₂SnO₄. Эта структура обеспечивает элементы остекления с высокоэффективными тепловыми функциями, которые могут быть получены особенно надежно в большом масштабе, и они могут быть сформированы из листов стекла с, по существу, различными толщинами без модификации структуры покрытия.

Возможность получения элементов остекления, где покрытие подвергают термической закалке и/или обработке изгибанием, и стеклянные листы имеют существенно различные толщины с той же самой структурой покрытия, и имеющих эквивалентные оптические и термические свойства, является новой и неожиданной сама по себе. Фактически до настоящего времени жесткость условий термической закалки или изгибания требовала структуры многослойного покрытия, которое нужно приспосабливать по толщине листов стекла, чтобы сохранить те же самые оптические и/или энергетические свойства, так как продолжительность этой обработки изменяется в зависимости от толщины стекла.

Следовательно, изобретение также распространяется на узел из элементов остекления, таких как те, которые описаны выше, которые являются пригодными для проведения термической обработки, такой как термическая закалка или изгибание, или являются закаленными и/или изогнутыми, содержащий, по меньшей мере, два элемента остекления, где листы стекла имеют толщины, которые отличаются более чем на 10%, и несут многослойные покрытия, которые имеют ту же самую структуру слоев, включая толщины каждого из слоев или пленок, которые являются идентичными, с разностью, по меньшей мере, 1%, причем два элемента остекления имеют сходный внешний вид после термической обработки.

Предпочтительно, указанный узел элементов остекления содержит, по меньшей мере, одно остекление, где толщина листа стекла находится в диапазоне между 2 и 7 мм, и остекление, где толщина листа стекла находится в диапазоне между 7 и 14 мм, и эти два листа стекла несут многослойные покрытия, которые имеют одинаковую структуру в виде слоев, включая толщины каждого из слоев или пленок, которые являются идентичными с разницей, по меньшей мере, 1%. Эта очень малая разница является, действительно, неожиданной. Фактически она включает только легкую адаптацию, которая должна быть сделана, в основном, к толщине третьего диэлектрика с учетом оптического изменения, происходящего из разницы в толщине стекла. Так как покрытие имеет превосходную устойчивость к термической обработке, нет необходимости приспосабливать его к продолжительности обработки. Другой путь иллюстрации этой специфической особенности состоит в том, чтобы подвергать несколько идентичных покрытых элементов остекления термической обработке с различной продолжительностью при высокой температуре, чтобы подтвердить, что оптические и термические свойства не изменяются значительно. Преимущество в отношении крупномасштабного производства очевидно.

Изобретение распространяется также на многослойное остекление, содержащее, по меньшей мере, одно такое остекление, которое описано выше и которое пригодно для проведения обработки термической закалкой, которая обеспечивает благоприятную термическую изоляцию, эффективную защиту от солнца с высокой селективностью и приятным эстетическим внешним видом, и оно имеет такие оптические и энергетические свойства, как те, которые указаны в следующей формуле изобретения.

Изобретение будет теперь описано более подробно неограничивающим образом на основе следующих предпочтительных практических примеров.

Примеры

Пример 1

Лист стандартного натриево-известкового стекла размером 2 м на 1 м и толщиной 4 мм помещают в устройство катодного распыления магнетронного типа, работающее при помощи магнитного поля при пониженном давлении (около 0,3 Па). На этот лист стекла наносят многослойное покрытие, содержащее в последовательности:

a) Первый диэлектрик, сформированный двумя оксидными слоями, нанесенными в реакционноспособной атмосфере, которую формируют из смеси аргона и кислорода, из катодов из сплавов цинка и олова различных составов. Первый смешанный оксид цинка и олова с толщиной около 30 нм формируют из катода из сплава цинка и олова с 52% по массе цинка и 48% по массе олова, чтобы сформировать структуру шпинели из станната цинка Zn₂SnO₄. Второй смешанный оксид цинка и олова ZnSnO_x толщиной около 5 нм наносят из мишени сплава цинка и олова с 90% по массе цинка и 10% по массе олова.

b) Первый слой, отражающий инфракрасное излучение, сформированный из около 10,3 нм серебра из мишени практически чистого серебра в нейтральной атмосфере аргона.

c) Первый барьерный слой, сформированный из первой тонкой пленки NiCr толщиной 0,5 нм, нанесенный из мишени сплава с 80% Ni и 20% Cr. Этот барьерный слой покрывают второй тонкой пленкой толщиной 2,5 нм, нанесенной из титановой мишени. Эти тонкие пленки обе наносят в потоке аргона, слегка загрязненного кислородом, из смежных камер. Должно быть отмечено, что окислительная атмосфера плазмы в ходе осаждения следующего слоя, описанная ниже, полностью окисляет тонкую пленку титана так, что в конце процесса осаждения второго диэлектрика титан является фактически полностью окисленным, чтобы сформировать компактный слой из TiO₂. Как вариант, также можно осаждать этот слой в форме частично окисленного TiO_x. Этот слой также может быть нанесен, например, из керамической мишени TiO_x и быть окислен плазмой, используемой для осаждения следующего слоя.

d) Второй диэлектрик формируют из двух слоев смешанных оксидов цинка и олова, нанесенных в реакционноспособной атмосфере, сформированной из смеси кислорода и аргона, из катодов из сплавов цинка и олова различных составов. Первый смешанный оксид цинка и олова с толщиной около 68 нм наносят из металлической мишени сплава ZnSn с 52% Zn и 48% Sn (по массе), чтобы сформировать структуру шпинели из станната цинка Zn₂SnO₄. Второй смешанный оксид цинка и олова ZnSnO_x с толщиной около 15 нм наносят из мишени сплава ZnSn с 90% Zn и 10% Sn (по массе).

e) Второй слой, отражающий инфракрасное излучение, формируют, примерно, 14,7 нм серебра из мишени практически чистого серебра в атмосфере, сформированной из 100% аргона.

f) Второй барьерный слой формируют из первой тонкой пленки 0,5 нм NiCr и покрывают второй тонкой пленкой из 2,5 нм Ti таким же образом, как для первого барьерного слоя.

g) Третий диэлектрик формируют из двух слоев окислов, нанесенных в реакционноспособной атмосфере, сформированной смесью кислорода и аргона, из катодов сплавов цинка и олова различных составов. Первый смешанный оксид цинка и олова ZnSnO_x с толщиной около 5 нм наносят из металлической мишени сплава ZnSn с 90% Zn и 10% Sn (по массе). Второй смешанный оксид цинка и олова с толщиной около 30 нм наносят из мишени сплава ZnSn с 52% Zn и 48% Sn (по массе), чтобы сформировать структуру шпинели станната цинка Zn₂SnO₄.

h) Затем заканчивают покрытие осаждением верхнего защитного слоя 2,5 нм TiN, наносимого в атмосфере азота из титановой мишени.

Должно быть отмечено, что все слои ZnSnO_x достаточно окислены, чтобы быть настолько прозрачными, насколько возможно. Должно также быть отмечено, что толщины Ti и TiN даны как эквивалентная толщина TiO₂ (то есть как результат окисления Ti или TiN), которая является их состоянием в конечном продукте после термической обработки, и представляет собой уже состояние даже в промежуточном остеклении, которое является пригодным для проведения термической обработки в отношении Ti.

Когда оно покидает устройство нанесения слоя с многослойным покрытием, нанесенным на лист стекла, только что покрытое остекление имеет следующие свойства:

LT=73,2%; LR=8,3%; SF=44,1%; ε (коэффициент излучения) = 0,03;

оттенок в проходящем свете выражен следующими значениями:

L*=88,5; a*=-4,2; b*=+1,9%

оттенок в отраженном свете на стороне стекла выражен следующими значениями:

L*=34,7; а*=+0,6; b*=-12,1; λ_d=470,1 нм; чистота = 21,9%.

В настоящем изобретении используют следующие общие термины для измеренных или рассчитанных величин. Пропускание света (LT), отражение света (LR) и оттенок в проходящем свете (1976 CIELAB значения L*a*b*) измерены с источником света D65/2°. В отношении оттенка в отраженном свете значения 1976 CIELAB (L*a*b*), а также доминирующая длина волны (λ_d) и чистота (р) измерены с источником света D65/10°. Солнечный фактор (SF или g) рассчитывают в соответствии со стандартом ISO 9050/2003. Величина U (коэффициент k) и коэффициент излучения (ε) рассчитывают в соответствии со стандартами EN673 и ISO 10292.

Покрытое остекление с многослойным покрытием, нанесенным на лист стекла, затем подвергают операции термической закалки, в ходе которой его выдерживают при температуре 690°С в течение 4 минут и затем быстро охлаждают струями холодного воздуха. В течение этой термической обработки тонкие пленки NiCr барьерных слоев достаточно окисляют, чтобы они стали прозрачными, наряду с этим формируя также эффективный и надежный экран, чтобы предохранить серебряные слои. Верхний защитный слой из TiN сам окисляется с образованием TiO₂.

После этой обработки покрытое и закаленное остекление имеет следующие свойства:

LT=81,6%; LR=8,2%; SF=49%; ε (коэффициент излучения) = 0,022;

оттенок в проходящем свете выражен следующими значениями:

L*=88,5; a*=-4,2; b*=+1,9

оттенок в отраженном свете на стороне стекла выражен следующими значениями:

L*=34,5; а*=-0,8; b*=-7,6; λ_d=472,6 нм; р=14,9%.

Это остекление с покрытием затем собирают как двойное остекление с другим прозрачным листом стекла 4 мм, причем покрытие расположено со стороны внутреннего пространства двойного остекления. Пространство между этими двумя листами составляет 15 мм, и воздух там заменяют аргоном. При взгляде на двойное остекление на стороне стекла покрытого остекления, помещая покрытие в положение 2, то есть, если смотреть со стороны стекла, остекление, снабженное покрытием, видно первым, и затем прозрачный лист стекла без слоя, отмечают следующие свойства:

LT=73,7%; LR=13,6%; SF=43,4%; S=1,7

величина U=1,05 Вт/(м²×К);

оттенок в проходящем свете выражен следующими значениями:

L*=88,8; а*=-3,4; b*=+3,0

оттенок в отраженном свете на стороне стекла выражен следующими значениями:

L*=43,7; а*=-1,7; b*=-4,7; λ_d=475,8 нм; р=8,7%.

Визуальная проверка в отраженном свете двойного остекления показывает однородный оттенок и внешний вид по всей поверхности. Следовательно, изобретение дает возможность получать двойное остекление с высоким пропусканием света, высокими энергетическими характеристиками (термическая изоляция и защита от солнца) и очень высокой эстетической привлекательностью.

Пример 2

Пример 2 проводят так же, как пример 1 с той же самой структурой многослойного покрытия. Он отличается от примера 1 в толщине листа стекла, несущего покрытие, которая составляет 8 мм вместо 4 мм. Полученные свойства следующие:

Когда оно покидает устройство нанесения слоя, недавно покрытое остекление имеет следующие свойства:

LT=71,5%; LR=8,1%; SF=43,3%; ε (коэффициент излучения) = 0,03;

оттенок в проходящем свете выражен следующими значениями:

L*=87,7; a*=-5,1; b*=+2,0

оттенок в отраженном свете на стороне стекла выражен следующими значениями:

L*=34,4; а*=+0,3; b*=-11,6; λ_d=470,6 нм; чистота = 21,4%.

Покрытое остекление с многослойным покрытием, нанесенным на лист стекла, затем подвергают операции термического закаливания, в ходе которого его выдерживают при температуре 690°С в течение 8 минут и затем быстро охлаждают струями холодного воздуха.

После этой обработки покрытое и закаленное остекление имеет следующие свойства:

LT=79,7%; LR=8,1%; SF=47,9%; ε (коэффициент излучения) = 0,022;

оттенок в проходящем свете выражен следующими значениями:

L*=91,6; a*=-3,4; b-=+3,0

оттенок в отраженном свете на стороне стекла выражен следующими значениями:

L*=34,2; а*=-1,1; b*=-7,2; λ_d=473,2 нм; р=14,6%.

Это покрытое и закаленное остекление затем собирают как двойное остекление с другим прозрачным листом стекла 4 мм, причем покрытие расположено со стороны внутреннего пространства двойного остекления. Пространство между этими двумя листами составляет 15 мм, а воздух там заменяют аргоном. При взгляде на двойное остекление на стороне стекла покрытого остекления, помещая покрытие в положение 2, то есть, если смотреть со стороны стекла, остекление, снабженное покрытием, видно первым, и затем прозрачный лист стекла без слоя, отмечают следующие свойства:

LT=72%; LR=13,2%; SF=41,8%; S=1,7

величина U=1,05 Вт/(м²×K);

оттенок в проходящем свете выражен следующими значениями:

L*=88,0; a*=-4,2; b*=+3,1

оттенок в отраженном свете на стороне стекла выражен следующими значениями:

L*=43,1; а*=-2,3; b*=-4,4; λ_d=477,1 нм; р=8,8%.

Когда двойное остекление из примера 1 помещают в то же самое положение около двойного остекления из примера 2, визуальное впечатление то же самое. Кроме того, энергетические свойства сопоставимы. Следовательно, эти два элемента двойного остекления даже могут быть установлены близко друг к другу в том же самом здании. Таким образом, подтверждено, что нет необходимости модифицировать структуру многослойного покрытия, когда толщина листа стекла изменяется, чтобы получать те же самые свойства, и это представляет собой большое преимущество с точки зрения крупномасштабного производства.

Примеры с 3 по 6

Следующие примеры проводили таким же образом, как пример 1. Структуры соответствующих покрытий даны в таблице 1 ниже (D1 = первый диэлектрик, D2 = второй диэлектрик, D3 = третий диэлектрик, IR1 = первый слой на основе серебра, отражающий инфракрасное излучение, IR2 = второй слой, отражающий инфракрасное излучение, Р1 = первый барьерный слой, Р2 = второй барьерный слой, CS = верхний защитный слой; ZSO₅ = смешанный оксид цинка и олова, полученный катодным распылением в окислительной атмосфере из металлической мишени сплава ZnSn с 52% Zn и 48% Sn; ZSO₉ = смешанный оксид цинка и олова, полученный катодным распылением в окислительной атмосфере из металлической мишени сплава ZnSn с 90% Zn и 10% Sn; L_RV*, a_RV*, b_RV* представляют собой значения 1976 CIELAB для оттенка в отраженном свете на стороне стекла; λ_d(RV) и p_(RV) представляют собой доминирующую длину волны и чистоту оттенка в отраженном свете на стороне стекла). Листы стекла из примеров с 3 по 5 имеют толщину 4 мм, а таковой из примера 6 имеет толщину 6 мм.

Оптические и энергетические свойства элементов остекления с покрытием на выходе устройства нанесения слоя приведены в таблице 2.

Оптические и энергетические свойства элементов остекления с покрытием после проведения обработки термической закалки, как в примере 1, приведены в таблице 3.

Оптические и энергетические свойства элементов остекления с покрытием, собранных в виде двойного остекления таким же путем, как в примере 1, с прозрачным листом стекла 6 мм, приведены в таблице 4.

Реферат

Настоящее изобретение относится к остеклению, пригодному для проведения термической обработки, такой как закалка или изгибание, содержащему многослойное покрытие, нанесенное на лист стекла, а также к закаленному и/или изогнутому остеклению и к многослойному остеклению, содержащему такое закаленное и/или изогнутое остекление. Многослойное покрытие по изобретению содержит: а) смешанный оксид цинка и олова, содержащий, по меньшей мере, 12% олова, б) первый слой на основе серебра, отражающий инфракрасное излучение, г) диэлектрик, д) второй слой на основе серебра, отражающий инфракрасное излучение, ж) смешанный оксид цинка и олова, содержащий, по меньшей мере, 12% олова, з) верхний защитный слой на основе нитрида или оксинитрида Ti, Zr, Hf, V, Nb, Та, Сr, их сплавов, или на основе нитрида или оксинитрида сплава либо одного, либо нескольких этих металлов с Аl и/или В. Техническая задача изобретения - обеспечение остекления с высокой термоизоляцией, которое является наиболее пригодным для использования в строительной промышленности. 7 н. и 30 з.п. ф-лы, 4 табл.

Формула