Остекление с низкой излучательной способностью
Формула / Реферат
1. Остекление с низкой излучательной способностью, содержащее на стеклянном листе систему тонких слоев, образованных путем вакуумного напыления при помощи магнетрона, в котором указанная система содержит по меньшей мере один слой металла, отражающий инфракрасные лучи, расположенный между одним или более диэлектрическими слоями, помещенными между слоем металла и стеклянным листом, с одной стороны и на слое металла, с другой стороны, где слой металла покрыт защитным барьерным слоем, образованным слоем оксида или субоксида титана, нанесенным в слабо окисляющей атмосфере, содержащей не более 20% окисляющего газа, при пониженном давлении от 3×10-6 до 6×10-6 торр с использованием проводящего катода из оксида титана.
2. Остекление по п.1, в котором проводящий катод из оксида титана образован из TiOx, где 1,5<х<1,95 и предпочтительно 1,7<х<1,9.
3. Остекление по одному из предшествующих пунктов, в котором поглощение света самим барьером составляет менее чем 1% и предпочтительно менее чем 0,5%.
4. Остекление по одному из предшествующих пунктов, где слабо окисляющая атмосфера образована смесью инертного газа и окисляющего газа.
5. Остекление по п.4, в котором барьерный слой наносится в атмосфере, состоящей из смеси инертного газа и диоксида углерода.
6. Остекление по п.5, в котором содержание диоксида углерода в атмосфере составляет не более 20%.
7. Остекление по одному из предшествующих пунктов, в котором барьерный слой имеет толщину по меньшей мере 1 нм.
8. Остекление по одному из предшествующих пунктов, в котором барьерный слой имеет толщину не более чем 6 нм и предпочтительно не более чем 5 нм.
9. Остекление по одному из предшествующих пунктов, в котором металлический слой представляет собой слой серебра, нанесенный равномерно из расчета от 80 до 150 мг/м2.
10. Остекление по п.9, в котором барьерный слой наносится на металлический слой серебра равномерно из расчета от 100 до 140 мг/м2.
11. Остекление по одному из предшествующих пунктов, в котором металлический слой наносится на слой оксида или субоксида цинка, имеющий толщину в интервале между 3 и 10 нм.
12. Остекление по одному из предшествующих пунктов, где излучательная способность составляет не более 0,04 и предпочтительно не более 0,038.
13. Остекление по одному из предшествующих пунктов, в котором металлический слой представляет собой слой серебра не более 135 мг/м2, у которого произведение этой величины на величину сопротивления, выраженного Ом/квадрат, составляет не более 420 и предпочтительно не более 410.
14. Остекление по одному из предшествующих пунктов, которое в случае прозрачного листа "флоат"-стекла толщиной 4 мм с фактическим пропусканием, равным 90%, имеет светопропускание листа, покрытого этими слоями, по меньшей мере 83% и предпочтительно более чем 84%.
15. Остекление по одному из пп.9-14, в котором природа и толщины слоев диэлектриков выбираются таким образом, что оптический путь в системе слоев, расположенных ниже серебра, составляет от 50 до 90 нм и оптический путь в слоях, расположенных выше серебра, составляет от 70 до 110 нм.
16. Остекление по п.15, в котором оптический путь в системе слоев, расположенных ниже серебра, составляет от 55 до 80 нм и оптический путь в слоях, расположенных выше серебра, составляет от 75 до 100 нм.
17. Остекление по п.16, в котором природа и толщины слоев диэлектриков выбираются таким образом, что цвет в отражении, выраженный в координатах цветности CIELab, является таковым, что -4<а*£3 и -17<b*£-5.
18. Остекление по п.17, в котором природа и толщины слоев диэлектриков выбираются таким образом, что цвет в отражении характеризуется -3<а*£2 и -13<b*£-8.
19. Остекление, содержащее два стеклянных листа, один из которых представляет собой остекление по одному из предшествующих пунктов, в котором пространство между этими двумя листами заполнено атмосферой, образованной по меньшей мере 85% аргона.
Текст
(71)(73) Заявитель и патентовладелец: АГК ФЛЭТ ГЛАСС ЮРОП СА (BE) Изобретение относится к остеклению с низкой излучательной способностью, содержащему на стеклянном листе систему тонких слоев, образованных путем вакуумного напыления при помощи магнетрона, при этом система содержит по меньшей мере один слой металла, отражающий инфракрасные лучи, расположенный между одним или более диэлектрическими слоями, помещенными, с одной стороны, между слоем металла и стеклянным листом и, с другой стороны, на слое металла, в котором слой металла обеспечивается защитным барьерным покрытием, состоящим из слоя оксида или субоксида титана, нанесенного в слабо окисляющей атмосфере при пониженном давлении с использованием проводящего катода из оксида титана. 014400 Настоящее изобретение относится к элементам остекления с низкой излучательной способностью,т.е. элементам остекления, которые обладают способностью отражать инфракрасное излучение, испускаемое, например, внутренней частью помещений, и таким образом сокращать тепловые потери. Потребность в таких элементах остекления часто связана с необходимостью иметь высокое светопропускание, насколько это возможно. Эти два требования низкой излучательной способности и высокого светопропускания обычно приводят к противоположным решениям в отношении структуры. Необходимо искать компромиссы, что является труднодостижимым. Дополнительно к этим требованиям существуют также требования того, чтобы элементы остекления были, насколько это возможно, нейтральными по цвету, в частности, при отражении. Наконец, данная продукция должна оставаться, насколько это возможно, привлекательной экономически. Чтобы получить эти результаты, наиболее общей практикой является создание систем из тонких слоев, в которых один или несколько слоев способны отражать инфракрасное излучение. Системы этого типа, как правило, содержат один или более слоев металла, в частности слоев серебра, толщиной в несколько нанометров. Слои должны быть достаточно тонкими, чтобы они не снижали слишком значительно пропускание видимого света. Толщина также должна быть достаточной для того, чтобы затруднять пропускание инфракрасных лучей, для которых доля эффективно отраженных лучей определяется непосредственно толщиной. Системы, применяемые для элементов остекления, должны в то же самое время отвечать другим условиям. Прежде всего, необходима гарантия того, что системы противостоят любым химическим и механическим воздействиям, которым они могут подвергаться. Слои металла обычно наносятся на стеклянную подложку с использованием вакуумного распыления с магнитным стимулированием, общеизвестного как "магнетронное распыление". Слои, полученные этим способом, имеют преимущество высокой однородности состава, толщины и состояния поверхности. Однако они очень хрупкие и должны быть защищены дополнительными слоями. Для этого наиболее традиционно используются прозрачные диэлектрические слои оксидов, и/или нитридов, и/или оксинитридов металлов или также их смеси, которые обеспечивают требуемую прочность. В то же самое время слои металла также должны быть защищены от любой возможной диффузии из подложки, которая может неблагоприятно изменять свойства отражающего металлического слоя. Природа диэлектрических слоев, расположенных между подложкой и металлическим слоем, часто является такой же, как и природа слоев, лежащих выше этого металлического слоя. Это относится к оксидам,и/или нитридам, и/или оксинитридам металлов. Традиционно слои располагаются в следующей последовательности: где каждый из диэлектриков I и II наиболее часто содержит несколько слоев различной природы. Наиболее часто используемыми диэлектриками являются, в частности, ZnO, TiO2, SnO2, Si3N4 и их сплавы. Эти диэлектрические слои обеспечивают разные оптические свойства, а также различаются условиями промышленного производства. Наиболее традиционно структуры дополнительно включают специальный слой между металлом и внешним диэлектриком, причем указанный слой имеет функцию защиты металла, в частности, во время нанесения слоя этого диэлектрика. Фактически образование этого диэлектрика наиболее часто проводится так называемым "реактивным" способом. В этом способе производства диэлектрик (оксид или нитрид) образуется в то же самое время, когда происходит его нанесение металлическим паром, испускаемым при бомбардировке металлического катода при очень низком давлении в атмосфере, в которой это нанесение происходит: атмосфере кислорода или газообразной смеси, содержащей кислород в случае оксида. В этих условиях наносимый металлический слой находится в контакте с этой атмосферой и может ухудшаться, в частности,из-за высокой реакционной способности плазмы. Для защиты от этого ухудшения обычно на слое металла, отражающего инфракрасный свет, располагают так называемый "барьерный", или "жертвенный" слой. Этот слой очень маленькой толщины предназначен для предохранения от любого возможного ухудшения металлического слоя, отражающего инфракрасные лучи, в частности когда наносятся верхние слои. Барьерный слой тщательно подбирается как по своей природе, так и по толщине. Для предотвращения существенного снижения светопропускания важно добиться, чтобы барьерный слой был как можно тоньше, в то же время оставаясь высоко прозрачным к концу производственного процесса изготовления многослойной конструкции (stack). Традиционные системы, таким образом, имеют следующую последовательность слоев: Слои металла, как указано выше, являются слоями, которые избирательно отражают инфракрасные лучи и поэтому определяют излучательную способность конструкции. В то время как в специальной литературе указаны различные металлы, практически во всей существующей продукции в качестве отражающего металла используются слои на основе серебра, и это серебро может содержать "легирующие" элементы. Фактически это представляет собой наилучший компромисс в отношении инфракрасного от-1 014400 ражения и прозрачности для излучения в области видимых длин волн и нейтральности цвета при пропускании и отражении. Для упрощения далее слой металла будет везде представлен как слой серебра. Были предложены различные средства для достижения наилучших эксплуатационных показателей этих слоев серебра. В частности, может быть отмечена инструкция публикации США US 5110662, принадлежащей заявителю, в которой показано решающее влияние слоя ZnOy, расположенного непосредственно под слоем серебра и имеющего строго определенную толщину. Следует подчеркнуть, что варианты этой идеи были использованы в некоторых последующих патентах и патентных заявках, таких какWO 99/00528. Различные гипотезы были предложены для объяснения механизма действия, оказываемого слоемZnOy на улучшение излучательной способности и проводимости в определенных условиях. Некоторые из этих гипотез касаются, например, "зацепления" серебра на диэлектрическом слое, в то время как другие полагают, что присутствие ZnOy оказывает благоприятное воздействие на кристаллизацию серебра в системах, приводя к уменьшению поверхности раздела частиц и т.д. Проводимость и, следовательно, излучательная способность слоев серебра, нанесенных в промышленных условиях, заметно улучшились за последнее время без достижения идеальных показателей металлического серебра. Выбор, естественно, состоит в том, чтобы использовать слои, которые имеют наилучшую проводимость и поэтому наилучшую излучательную способность. При отсутствии совершенных серебряных слоев очевидно, что дополнительное улучшение излучательной способности можно получить только путем увеличения толщины серебряного слоя. Хорошо известно, что излучательная способность уменьшается с увеличением толщины серебра. Однако последствия этого увеличения толщины серебра не совсем благоприятны. В то время как светопропускание меняется относительно мало, в обычных пределах колебаний толщины серебряного слоя основная трудность состоит в значительном ухудшении получаемых окрасок, в частности, при отражении. Эти остекления имеют тенденцию терять свою нейтральность. По этой причине, в частности, изобретатели стремятся к дальнейшему улучшению многослойных систем, чтобы получать остекления, излучательная способность которых также снижена, но в то же время сохраняется светопропускание и приемлемый цвет настолько, насколько возможно. Изобретатели показали, что это улучшение может быть достигнуто в результате выбора природы барьерного слоя и способа его производства. Используемый барьерный слой по изобретению образуется из слоя оксида или субоксида титана,нанесенного с использованием проводящих катодов из оксида титана. Использование барьерных слоев из оксида титана является традиционным. Этот оксид имеет преимущество высокой стойкости, и благодаря высокому показателю преломления он минимизирует потерю светопропускания, происходящую в результате присутствия этого барьерного слоя. Традиционно его наносят, используя металлические мишени, и наиболее часто в атмосфере, практически не содержащей кислорода, за исключением остаточных следов после удаления окружающего воздуха. Образование слоя, который является насколько возможно прозрачным, требует практически стехиометрического оксида. Обрабатывая из металлической мишени, необходимо окислить металл либо во время нанесения, либо после него. Окисление, происходящее в результате реакции прежде нанесенного металла с окисляющей атмосферой, имеющейся в камере, во время последующих нанесений верхних диэлектрических слоев, как правило, является недостаточным, даже если толщина барьерного слоя очень мала. Это обычно приводит к уменьшению светопропускания, которое может составить порядка от 1 до 2%, и ухудшению излучательной способности. Более того, использование проводящих мишеней из оксида титана было предложено ранее для получения диэлектрических слоев с "не отражающими" оптическими свойствами в многослойных конструкциях. Это применение имеет своей целью заменить способы, включающие нанесение, по существу, в"реактивных" условиях. В действительности, наиболее традиционное нанесение происходит с использованием металлических титановых мишеней в окисляющей атмосфере. Трудность в этом традиционном способе возникает из-за образования изолирующего оксида на мишени, что приводит к очень низким скоростям нанесения. Применение так называемых "керамических" оксидных мишеней позволяет частично преодолеть это ограничение, однако при принятии определенных мер. В частности, необходимо использовать в достаточной степени проводящий оксид. Стехиометрический оксид является практически не проводящим, и главная цель предыдущих предложений в этом отношении состоит в том, чтобы получить проводящие катоды. Это является предметом заявки, в частности, в публикации ЕР 0852266, которая предлагает использовать субстехиометрические оксиды, в частности типа TiOx. Оксид в порошковой форме спрессован и восстановлен для придания ему требуемой проводимости. Эта публикация рассматривает применение этих мишеней для формирования слоев с высоким оптическим показателем. В общем относительно недавняя разработка средств, таких как импульсные системы, которые дают возможность существенно увеличить скорость нанесения, используя металлические мишени, стала причиной того, что применение керамических мишеней остается относительно ограниченным.-2 014400 В экспериментах изобретателей показано, что применение керамических мишеней для изготовления барьерных слоев позволяет более легко создать условия, благоприятно влияющие на качество серебряного слоя. Напыление с использованием оксида титана приводит к образованию слоя, в котором окисление контролируется лучше. Полученный барьерный слой может быть значительно ближе к стехиометрии, не вызывая изменений в серебряном слое. Таким образом, можно как снизить потерю светопропускания из-за барьерного слоя, так и улучшить показатель низкой излучательной способности серебряного слоя при том же самом количестве нанесенного серебра. С другой стороны, с той же самой эффективностью в виде инфракрасного фильтра этот результат позволяет уменьшить количество нанесенного серебра и, следовательно, дополнительно улучшить светопропускание и, более того, позволяет лучше контролировать цвета полученных элементов остекления при отражении. Барьерный слой по изобретению предпочтительно имеет, насколько возможно, маленькую толщину, чтобы ограничить поглощение света, в то же время хорошо защищая лежащий ниже слой серебра. На практике этот слой имеет толщину не менее чем 1 нм. Предпочтительно поддерживать толщину менее чем 6 нм и более предпочтительно менее чем 5 нм. Можно иметь слой оксида титана толщиной более, чем в действительности необходимо для выполнения барьерной функции. В этом случае слой оксида титана одновременно выполняет функцию диэлектрика, который в оптических характеристиках конструкции присутствует как "не отражающий". В этой функции слой оксида титана представляет интерес благодаря его высокому показателю преломления,который позволяет ограничить толщину, поддерживая при этом определенный оптический путь. По этой причине этот слой может быть такой толщины, как 10 нм и даже более. Чтобы приблизиться как можно ближе к стехиометрии при изготовлении проводящего катода из субстехиометрического оксида, барьерный слой из оксида титана наносится в слегка окисляющей атмосфере, чтобы компенсировать, в частности, недостаток кислорода в материале используемого катода. Окисляющая атмосфера предпочтительно состоит из смеси инертного газа и окисляющего газа. При контролировании реакции учитываются различные факторы: доля каждого из компонентов газообразной смеси, их природа и, дополнительно, общее давление, газовые потоки (fluxes), потребляемая электроэнергия, конфигурация установки и т.д. В обычно применяемых энергетических условиях и при обычно используемых в промышленных установках давлениях, которые составляют порядка от 2 до 1010-6 торр и предпочтительно от 3 до 610-6 торр, смесь обычно содержит не более чем 20% окисляющего газа, более часто не более чем 10% и предпочтительно менее чем 5%. Окисляющий агент может быть получен из кислорода. Диоксид углерода, как оказалось, также является окисляющим агентом, который позволяет хорошо контролировать реакцию. При необходимости,окисляющим агентом может служить также монооксид углерода. Оксиды азота также используются в качестве окисляющих газов. Инертным газом, наиболее часто используемым в установках плазменного осаждения, является аргон, однако могут также использоваться другие инертные газы либо самостоятельно, либо в смеси. Количество окисляющего газа зависит от режима работы катода. Это определяется достижением компромисса между скоростью нанесения, с одной стороны, и полным контролем реакции окисления, с другой. При очень низком количестве окисляющего агента катод работает в так называемом "металлическом" режиме. Хотя это относится к катоду из оксида титана, по аналогии эта терминология та же, что обычно используется для "реактивных" режимов с металлическими катодами. Скорость нанесения может быть высокой, но реакция контролируется менее легко. Если содержание окисляющего агента немного выше, реакция на катоде может привести к насыщению, которое неприемлемо ограничит возможность нанесения. Так же по аналогии этот режим называется поэтому "оксидным". Однако этот режим не дает возможности обеспечить поддержание гарантированного качества серебра. По этой причине количество окисляющего агента должно оставаться ограниченным. Выбор количественных соотношений в смеси позволяет провести операцию, которая совмещает устойчивость и адекватную скорость нанесения в достаточно широком интервале отношений объем/мощность и легко контролировать ее на промышленных установках. Проводящие катоды из оксида титана предпочтительно изготавливаются из субстехиометрических соединений, таких как описаны, например, в цитированном патенте ЕР 852266. Недостаток кислорода в этих оксидах предпочтительно ограничивается кислородом, который необходим для достаточной проводимости катодов и адекватной скорости нанесения. Степень неполного окисления предпочтительно такова, что оксид соответствует формуле TiOx, где 1,5 х 1,95 и предпочтительно даже 1,7 х 1.9. Катоды из оксида титана могут также содержать легирующие агенты, в частности агенты, способные улучшать проводимость. Примерами легирующих агентов являются алюминий или кремний. Условия образования барьерных слоев по изобретению позволяют надлежащим образом сохранить свойства серебряного слоя и уменьшить поглощение света, связанное с самим барьерным слоем. Поглощение света барьерным слоем во всех случаях составляет менее 1%. Обычно оно остается ниже 0,5% и в предпочтительных условиях ниже 0,3%.-3 014400 Когда слой из оксида титана используется одновременно как барьерный слой и как "оптический" слой и когда вследствие этого его толщина составляет более 5 нм и даже более 6 нм, особенно желательно ограничить поглощение света слоем, которое возрастает с его толщиной. Нанесение может проводиться в различных условиях в зависимости от того, находится ли часть этого слоя непосредственно в контакте со слоем серебра или эта часть отделена от этого слоя серебра. Эта последняя часть предпочтительно является полностью стехиометрической для того, чтобы практически исключить поглощение света. Как указано выше, часть, контактирующая с серебром, должна, прежде всего, сохранять слой серебра от любого ухудшения, и поэтому эта часть не может быть полностью стехиометрической. Применение слоя, природа которого установлена как функция его толщины, требует специальных мер, например, в циркуляции газовых потоков (fluxes) и в расположении катода или катодов из оксида титана в одной или более зонах установки, где каждая зона обычно соответствует определенным условиям нанесения, в частности атмосферным условиям. В зависимости от изготовителей этих установок каждая зона содержит один или множество катодов. На практике, например, когда слой из оксида титана имеет только одну барьерную функцию, при этом нанесение проводится в очень слабых окисляющих условиях, можно объединить катоды из серебра и оксида титана в одной и той же зоне установки. В случае нанесения очень толстого слоя оксида титана для усиления окисляющего характера условий нанесения, по меньшей мере, на часть слоя нанесение может проводиться с использованием множества последовательных катодов из оксида титана, оперирующих в различных условиях, в частности касающихся атмосферных. В этом случае последовательные катоды из оксида титана могут располагаться в отдельных зонах, и один катод в той же самой зоне, что и катод из серебра, другой катод или катоды в зоне ниже по потоку или даже с этими же катодами из оксида титана - все в одной или во многих зонах, ниже зоны, содержащей катод из серебра. Работает ли слой только как барьер или он также имеет оптическую функцию, предпочтительно проводить нанесение на основе одного катода. Когда слой является относительно толстым (порядка десятков нанометров) и наносится с использованием единственного катода, то предпочтительной была бы возможность образования слоя, который является, по возможности, прозрачным для того, чтобы ограничить поглощение и, таким образом, полностью окислить этот слой. Однако осуществить это означало бы подвергнуть риску ухудшения серебряный слой. Поэтому выбор единственного катода дополнительно ведет к нанесению оксида, который не является полностью стехиометрическим. Однако использование слоя с высоким показателем преломления и ограничение толщины, которая обусловливает этот показатель, являются более чем достаточными для поддержания общего поглощения на очень низких уровнях. Как показано выше, наиболее предпочтительные остекления с низкой излучательной способностью по изобретению дополнительно содержат слой оксида цинка ниже слоя серебра и в непосредственном контакте с ним. Многослойная система поэтому имеет следующую структуру: в которой TiOz представляет, возможно, слегка субстехиометрический барьер. Оксид цинка, ZnOy, сам является стехиометрическим или слегка субстехиометрическим. Цинковый слой, функция которого, как показано ранее, состоит в улучшении характеристик слоя серебра, предпочтительно имеет относительно ограниченную толщину. Она предпочтительно составляет от 3 до 10 нм и особенно предпочтительно от 4 до 8 нм. Более существенная толщина не обеспечит какое-либо дополнительное улучшение серебряного слоя. Слишком высокие значения толщины могут даже ухудшить эти свойства в результате возможного изменения в структуре серебряного слоя, которое может сопровождать это увеличение толщины. В действительности было найдено, что оксид цинка определенной выше толщины имеет тенденцию перерастать в "столбчатую" форму, которая, очевидно, обеспечивает менее однородную основу для серебряного слоя. Нормативные требования для изолирующих остеклений требуют все в большей степени ограничительных норм в отношении излучательной способности. Как указание, в случае остекления, образованного из двух стеклянных листов с пространством между этими листами, заполненным изолирующим газом, современное требование состоит в том, чтобы получить коэффициент U, по меньшей мере, равный 1,1 Вт/м 2 К. Эти значения для изолирующего газа, содержащего по меньшей мере 85% аргона, требуют излучательной способности порядка 0,038 или менее. Обычной практикой является обеспечение слоистой конструкции на одном из двух стеклянных листов, где эта конструкция предпочтительно содержит только один слой серебра. Поскольку потребители требуют одновременно высокого светопропускания и нейтральности цвета при отражении, серебряные слои, а также диэлектрические слои ограничиваются очень точными пределами. Как указывалось выше, слой серебра является первым, который определяет излучательную способность. Чтобы получить необходимые значения, этот слой, даже когда он оптимизирован путем использования барьера по изобретению, должен иметь определенную толщину. В зависимости от применения элементов остекления количество используемого серебра на единицу площади находится между 80 и 150 мг/м 2. В случае строго изолирующего остекления количество серебра находится между 100 и 140 мг/м 2.-4 014400 В условиях по изобретению при количествах серебра, указанных выше, элементы остекления предпочтительно обеспечивают излучательную способность, которая не превышает 0,04, предпочтительно не превышает 0,038. В лучших конструкциях элементы остекления по изобретению имеют излучательную способность, которая остается менее или равной 0,035. Поразительно, что значения излучательной способности, показанные выше, получены с количествами серебра, которые остаются меньшими, чем количества серебра, которые, как обычно полагают, являются необходимыми для того, чтобы достигнуть таких показателей. Один способ выражения этой способности состоит в том, чтобы определить произведение количества серебра на единицу площади и сопротивления, выраженного в Ом/квадрат. Считается, что изделие вообще будет тем лучше, чем ниже это произведение. Как указание, согласно изобретению для количеств 135 мг/м 2 это произведение составляет не более 440 и даже не более 410 и может быть таким низким, как 370. Другими словами, серебряный слой, используемый в условиях по изобретению, имеет проводимость и, следовательно, излучательную способность, которая является особенно благоприятной. Что касается цифр, указанных выше, то необходимо сослаться на специальные приборы для измерения сопротивлений. Эксперименты показали, что значения существенно различаются в зависимости от используемых приборов. Используемым прибором является "Stratometer 500" от Nagy. Этот результат позволяет либо улучшить эксплуатационные качества для данного количества серебра, либо уменьшить до минимума количество необходимого серебра, чтобы достигнуть требуемого эксплуатационного качества. Количество серебра на единицу площади поверхности относят к предполагаемому единственному слою серебра. Можно заменить этот слой двумя отдельными слоями, отделенными одним или более диэлектрическими слоями. На практике, разделение слоя серебра с увеличением поверхностей раздела не является в наибольшей степени целесообразным решением для получения наилучшей излучательной способности. Возможно, необходимо для той же самой излучательной способности слегка увеличить общую толщину. Решение использовать два серебряных слоя вместо одного открывает различные возможности в отношении корректировки интерференционных систем с диэлектрическими слоями с целью улучшения нейтральности цвета, в частности, при отражении. Если контроль нейтральности цвета может быть достигнут без разделения слоя серебра, то это решение является предпочтительным, поскольку позволяет обеспечить очень высокое светопропускание и лучшую избирательность. Наиболее удовлетворительные значения излучательной способности могут быть достигнуты без ухудшения светопропускания. В случае прозрачного листа "флоат"-стекла толщиной 4 мм, фактическое пропускание которого составляет 90%, светопропускание предпочтительно устанавливается при значениях, которые не менее чем 83% и предпочтительно не менее чем 84% и могут достигать или превышать 86%, для многослойной системы по изобретению. Значения указанного светопропускания, данные выше, являются значениями систем, нанесенных на обычные прозрачные стекла. Более высокие значения возможны, когда нанесение производится на так называемые "сверхпрозрачные" стекла. Поэтому можно увеличить пропускание от 1 до 2% и для более прозрачных стекол до 2,5%. Для достижения таких значений пропускания необходимо ограничить отражение видимой части спектра путем соответствующего подбора "не отражающих" слоев, размещенных выше и ниже слоя серебра, помимо барьерного слоя и слоя ZnOy, уже подробно описанных. В то же самое время выбор этих слоев, их природы и толщины должны давать возможность, чтобы элементы остекления удерживались в условиях нейтральности цвета, требуемой потребителями, в частности нейтральности при отражении. При использовании координат цветности CIELab это соответствует значениям а и b, близким к нулю. Отрицательные значения, в частности, для b также приемлемы. Они обеспечивают остекление либо с голубым оттенком, в случае отрицательного значения b, либо с зеленым оттенком, в случае отрицательного значения а. С другой стороны, следует избегать положительных значений а, которые привели бы к пурпурным и коричневатым оттенкам. Нейтральность остекления зависит от выбора комбинаций слоев. Слои, формирующие конструкции, о которых идет речь, вовлекаются в образование интерференционной системы, которая позволяет устранить большую часть волн нежелательной длины. Устранение этих цветов основано на хорошо известном механизме в этой области техники. Трудность состоит в одновременном соединении колориметрических требований с требованиями, связанными с "основными" условиями: высоким светопропусканием и очень низкой излучательной способностью. Интерференционные системы, которые позволяют "нейтрализовать" цвет при отражении, приводят по меньшей мере к одному слою с относительно высоким показателем преломления под слоем серебра,помимо слоя оксида цинка, рассмотренного выше, и слоям с более низким показателем преломления выше барьерного слоя, расположенного на слое серебра. Не только выбор диэлектрических слоев должен соответствовать определенным показателям преломления, позволяющим, насколько возможно, уменьшить отражение видимого света без ухудшения нейтральности независимо от отражения или при отражении, этот выбор слоев также, насколько возможно, должен привести к низкому поглощению. Эти слои также должны иметь превосходную совмес-5 014400 тимость со слоями, с которыми они находятся в контакте, и более того должны быть относительно просты и экономичны в промышленном производстве на традиционных установках. Оптическому фильтру, образованному серебряным слоем и системой диэлектрических слоев, требуется определенный оптический путь, другими словами, геометрическая толщина (е) каждого слоя определенной величины, умноженная на показатель преломления (n) этого слоя (еn). В случае рассматриваемых толщин серебра по изобретению оптические пути системы слоев, соответственно расположенных ниже и выше серебра, составляют от 50 до 90 нм ниже и от 70 до 110 нм выше. Эти оптические пути,которые делают возможным достижение нейтральности как при отражении, так и при пропускании,предпочтительно составляют от 55 до 80 нм ниже серебра и от 75 до 100 нм выше серебра. Диэлектрики, расположенные ниже серебра, помимо слоя ZnOy, предпочтительно являются слоями оксида или нитридов или оксинитридов титана, циркония, слоями висмута или сплавов титана и алюминия или кремния. Оксид титана обеспечивает преимущество благодаря его высокому показателю преломления и высокой прозрачности. Оксид титана может быть нанесен с использованием катодов из проводящего оксида, как описано выше в отношении барьерного слоя. Слои оксида титана, полученные таким образом, даже если они имеют дефицит кислорода, что вызывает некоторое поглощение света, остаются эффективными благодаря очень малой толщине, которая компенсирует это слабое поглощение. Полученный оксид титана имеет показатель преломления для длины волны 550 нм обычно не более чем 2,6 и наиболее часто от 2,30 до 2,5 в зависимости от условий нанесения, и самые высокие показатели получаются также при самых высоких скоростях нанесения. Показатели преломления других слоев составляют в случае оксида цинка, содержащего даже небольшое количество алюминия, порядка от 1,9 до 2,0; показатель преломления оксида циркония, близкий к 2,1-2,2. В случае смешанных оксидов на основе титана и другого металла показатель преломления зависит от доли последнего в сплаве. Предпочтительные сплавы имеют показатель преломления в интервале от 2,1 до 2,3, соответствуя в этом случае сплаву на основе титана и алюминия, например, с процентным содержанием алюминия, которое может быть таким высоким, как 50%, и предпочтительно в интервале от 10 до 30 мас.% по массе в мишени, причем это соотношение приблизительно остается таким же,как в нанесенном слое. Интерференционная система естественно может содержать несколько отдельных слоев ниже серебра. Предпочтительная система формируется следующим образом: в которой TiOw представляет собой оксид или субоксид титана, не обязательно идентичный оксиду или субоксиду титана барьерного слоя, указанного выше как TiOz. Чтобы сформировать удовлетворительный интерференционный фильтр, диэлектрики, расположенные выше барьерного слоя, традиционно образуют систему, которая в дополнение к свойствам, ведущим к образованию интерференционного фильтра, обеспечивает соответствующую защиту для слоя серебра как с химической, так и с механической точек зрения. Из-за легкости нанесения в сочетании с благоприятным светопропусканием предпочтительные диэлектрические слои, расположенные выше серебра, основаны на оксидах цинка, олова, индия, смесях этих оксидов или нитридов или даже оксинитридов, таких как оксиды, или нитриды, или оксинитриды кремния или алюминия, а также их смесях. Обычно, чтобы объединить несколько слоев различных типов, если необходимо, принимают во внимание индивидуальные свойства каждого слоя. Так, оксид цинка, широко используемый из-за его относительно простого образования, обладает тем недостатком, что при достаточной его толщине обеспечивает низкую химическую стойкость из-за тенденции образования "столбчатой" структуры. Этот столбчатый рост облегчает проникновение влаги и химических агентов внутрь слоя в направлении слоя серебра. По этой причине, когда использование цинкового слоя является традиционным, как правило, это ассоциируется с созданием существенно более "компактного" слоя, чтобы воспрепятствовать химическим агентам. В систему слоев выше слоя серебра предпочтительно вводится слой на основе оксида олова или слой на основе оксида индия, возможно легированный, или также слой нитрида кремния. Особенно предпочтительная комбинация формируется следующей системой, расположенной выше серебра: Другая предпочтительная комбинация по изобретению содержит следующую последовательность выше слоя серебра: Слоистая система остеклений по изобретению может быть также обеспечена поверхностным слоем,выбранным, в частности, для цели высокой механической прочности. Ранее для этой цели были предложены слои оксида титана. Они могут быть использованы как часть остеклений по изобретению. Однако высокий показатель слоев оксида титана подразумевает, что они предпочтительно заменяются другими слоями, в частности слоями оксида кремния, которые в дополнение к их твердости имеют очень низкий-6 014400 показатель, что приводит к конфигурации соответствующей интерференционной системы. Поскольку твердый поверхностный слой играет роль механической защиты, его толщина ограничивается той, которая оказалась эффективной в этой области. Толщина, как правило, будет составлять не более чем 15 нм. Если выбран оксид кремния, то трудность получения этого типа слоя подразумевает,что толщина предпочтительно 12 нм не будет превышена. Для удовлетворения требований потребителей не только необходимо улучшить излучательную способность, сохраняя в то же время светопропускание, но остекления по изобретению должны оставаться нейтральными, в частности, при отражении. Стеклянный лист по изобретению содержит систему слоев такую, как указана выше, в которой соответствующие толщины серебра и диэлектриков выбираются таким образом, что значения координат цветности CIELab в случае источника света D65 составляют при отражении и предпочтительно При пропускании благоприятная передача цветов является существенной. По этой причине необходима более строгая нейтральность. Толщины серебра и диэлектриков предпочтительно выбираются так,что координаты цветности в системе CIELab при пропускании составляют и предпочтительно Важный момент заключается в том, чтобы пропущенный свет не имел выраженного желтого цвета,другими словами, чтобы b не было излишне положительным. Изобретение также относится к элементам двойного остекления, образованным посредством двух стеклянных листов, из которых один несет систему слоев, описанных выше. В этих элементах двойного остекления слои преимущественно расположены в позиции по направлению к пространству между этими двумя листами и более конкретно - в позиции 3 согласно традиционному назначению, т.е. на стеклянном листе, контактирующем с внутренней атмосферой, и на его поверхности, которая находится на внутренней стороне двойного остекления. Элементы двойного остекления по изобретению предпочтительно отвечают условиям нейтральности, полученным, как указано выше, путем регулирования толщин слоев в пределах, указанных в отношении характеристик излучательной способности и светопропускания, так что координаты цветности внешнего отражения в системе CIELab составляют и предпочтительно При подборе природы и толщины диэлектрических слоев, расположенных ниже и выше серебра,элементы двойного остекления по изобретению в случае двух прозрачных листов флоат-стекла толщиной 4 мм, пропускание которых без слоя достигает 82%, также предпочтительно имеют светопропускание, которое не менее 73% и предпочтительно не менее 75%. Пропускание для этих элементов двойного остекления может быть предпочтительно более 76% и может подниматься выше 78% в случае минимальных значимых количеств серебра в пределах, указанных выше. Как показано выше, эти значения могут быть увеличены при использовании "сверхпрозрачных" стекол. Чтобы продемонстрировать преимущества, полученные при внедрении изобретения, системы слоев наносят на листы прозрачного стекла толщиной 4 мм с фактическим пропусканием 90%. Слой оксида титана TiOw наносится на эти стекла с использованием керамических катодов. Слой оксида титана составляет 20 нм. Затем наносится слой ZnOy толщиной 4 мм путем реактивного осаждения с использованием цинкового катода. Слой серебра, нанесенный в атмосфере аргона, наносится на цинковый слой. На это общее основание наносится барьерный слой в соответствии с различными вариантами, указанными ниже. Эта система покрывается слоем ZnO и затем слоем SnO2, при этом толщина этих двух слоев составляет 47 нм. Поэтому общая последовательность такова: Нанесение барьерного слоя сначала осуществляется при использовании мишени из металлического титана в атмосфере аргона. Барьерный слой имеет толщину 2.5 нм. В этом случае слой серебра составляет 135 мг/м 2.-7 014400 Свойства этого остекления в виде двойного остекления, изолирующего систему слоев, расположенную в позиции 3, представлены следующими характеристиками: В этой же самой системе барьерный слой по изобретению наносится с использованием керамического катода TiOx (х составляет 1,82) в атмосфере аргон/кислород, где кислород составляет 1%. Барьерный слой имеет толщину 3,5 нм. Слой серебра составляет 131 мг/м 2. Поэтому свойства таковы: В этих условиях по изобретению наблюдаются снижение излучательной способности и увеличение светопропускания, хотя количество серебра ниже, чем количество серебра в вышеприведенном примере,и барьерный слой немного толще. Кроме того, в той же самой системе барьерный слой наносится с использованием вышеназванного катода TiOx в атмосфере аргон/диоксид углерода, где диоксид углерода составляет 2%. Барьерный слой имеет толщину 3 нм. Слой серебра составляет 126 мг/м 2. Свойства таковы: Излучательная способность и светопропускание даже лучше, чем у системы, приведенной выше, и это в сочетании с более низким количеством серебра. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Остекление с низкой излучательной способностью, содержащее на стеклянном листе систему тонких слоев, образованных путем вакуумного напыления при помощи магнетрона, в котором указанная система содержит по меньшей мере один слой металла, отражающий инфракрасные лучи, расположенный между одним или более диэлектрическими слоями, помещенными между слоем металла и стеклянным листом, с одной стороны и на слое металла, с другой стороны, где слой металла покрыт защитным барьерным слоем, образованным слоем оксида или субоксида титана, нанесенным в слабо окисляющей атмосфере, содержащей не более 20% окисляющего газа, при пониженном давлении от 310-6 до 610-6 торр с использованием проводящего катода из оксида титана. 2. Остекление по п.1, в котором проводящий катод из оксида титана образован из TiOx, где 1,5 х 1,95 и предпочтительно 1,7 х 1,9. 3. Остекление по одному из предшествующих пунктов, в котором поглощение света самим барьером составляет менее чем 1% и предпочтительно менее чем 0,5%. 4. Остекление по одному из предшествующих пунктов, где слабо окисляющая атмосфера образована смесью инертного газа и окисляющего газа. 5. Остекление по п.4, в котором барьерный слой наносится в атмосфере, состоящей из смеси инертного газа и диоксида углерода. 6. Остекление по п.5, в котором содержание диоксида углерода в атмосфере составляет не более 20%. 7. Остекление по одному из предшествующих пунктов, в котором барьерный слой имеет толщину по меньшей мере 1 нм. 8. Остекление по одному из предшествующих пунктов, в котором барьерный слой имеет толщину не более чем 6 нм и предпочтительно не более чем 5 нм. 9. Остекление по одному из предшествующих пунктов, в котором металлический слой представляет собой слой серебра, нанесенный равномерно из расчета от 80 до 150 мг/м 2. 10. Остекление по п.9, в котором барьерный слой наносится на металлический слой серебра равномерно из расчета от 100 до 140 мг/м 2. 11. Остекление по одному из предшествующих пунктов, в котором металлический слой наносится на слой оксида или субоксида цинка, имеющий толщину в интервале между 3 и 10 нм.-8 014400 12. Остекление по одному из предшествующих пунктов, где излучательная способность составляет не более 0,04 и предпочтительно не более 0,038. 13. Остекление по одному из предшествующих пунктов, в котором металлический слой представляет собой слой серебра не более 135 мг/м 2, у которого произведение этой величины на величину сопротивления, выраженного Ом/квадрат, составляет не более 420 и предпочтительно не более 410. 14. Остекление по одному из предшествующих пунктов, которое в случае прозрачного листа "флоат"-стекла толщиной 4 мм с фактическим пропусканием, равным 90%, имеет светопропускание листа,покрытого этими слоями, по меньшей мере 83% и предпочтительно более чем 84%. 15. Остекление по одному из пп.9-14, в котором природа и толщины слоев диэлектриков выбираются таким образом, что оптический путь в системе слоев, расположенных ниже серебра, составляет от 50 до 90 нм и оптический путь в слоях, расположенных выше серебра, составляет от 70 до 110 нм. 16. Остекление по п.15, в котором оптический путь в системе слоев, расположенных ниже серебра,составляет от 55 до 80 нм и оптический путь в слоях, расположенных выше серебра, составляет от 75 до 100 нм. 17. Остекление по п.16, в котором природа и толщины слоев диэлектриков выбираются таким образом, что цвет в отражении, выраженный в координатах цветности CIELab, является таковым, что -4 а 3 и -17b-5. 18. Остекление по п.17, в котором природа и толщины слоев диэлектриков выбираются таким образом, что цвет в отражении характеризуется -3 а 2 и -13b-8. 19. Остекление, содержащее два стеклянных листа, один из которых представляет собой остекление по одному из предшествующих пунктов, в котором пространство между этими двумя листами заполнено атмосферой, образованной по меньшей мере 85% аргона.
МПК / Метки
МПК: C03C 17/36
Метки: остекление, низкой, способностью, излучательной
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/10-14400-osteklenie-s-nizkojj-izluchatelnojj-sposobnostyu.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Остекление с низкой излучательной способностью</a>
Предыдущий патент: Восстановление свинцового шлака
Случайный патент: Новые липидные смеси для синтетических сурфактантов