Изобретение относится к способу получения стеклянного листа с покрытием и печатью, к стеклянному листу с покрытием и печатью и к его применению.
В настоящее время стекло приобретает все большее значение в качестве строительного материала. Архитекторы иногда проектируют фасады полностью из стеклянных элементов. Чтобы создавать здания, высококачественные не только с эстетической точки зрения, но одновременно и энергосберегающие, используются стеклянные подложки с покрытием, которое, например, снижает поглощение солнечного излучения и, тем самым, снижает затраты на кондиционирование воздуха.
Известно много разных покрытий. Так, имеются стекла с антиотражающими покрытиями, покрытиями, улучшающими термические свойства (низкоэмиссионные (low-E), солнцезащитные) или обогреваемые слои. Многие из этих покрытий не имеют достаточной механической прочности и, в частности, чувствительны к царапинам и подвержены коррозии. В этом отношении очень чувствительными являются, в частности, слои на основе серебра.
При изготовлении таких стеклянных компонентов для области архитектуры стеклянные подложки проходят через различные технологические стадии. Обычно на флоат-стекло, в большинстве случаев бесцветное, наносят покрытие, которое во многих случаях состоит из нескольких тонких слоев. После нанесения покрытия стекло должно также пройти через операцию закалки. Для этого используются температуры выше 600°C. Однако этот процесс закалки, как правило, проводится не сразу. Поэтому стекло с покрытием должно быть пригодным для хранения от нескольких недель до месяцев, а также должно выдерживать транспортировку на другое технологическое оборудование.
Существуют различные подходы к защите стекла с покрытием. Одним вариантом является съемная пленка, которая защищает покрытие во время хранения и которая может быть удалена перед закалкой. Другим решением является полимерный защитный слой, который можно смыть водой, как описано в DE 102014112822A1. Следующим решением является полимерный защитный слой, который удаляется без остатка во время закалки при использующихся для закалки высоких температурах. Последний подход описан в заявке US2016/194516A1.
В области строительного стекла также все чаще используются стекла с печатью различного типа. Например, все больше используются стекла с черной печатью в краевой зоне, которая скрывает элементы крепления или датчики. Краска обычно представляет собой керамическую краску, которая для фиксации обжигается в процессе закалки. Сочетание печати с покрытием является проблематичным. А именно, при прямой печати на металлосодержащем покрытии после обжига часто возникают негативные оптические эффекты.
В WO2014/133929 описан способ, в котором краска применяется сразу на металлосодержащем покрытии. Недостатком этого способа является то, что эту краску нельзя наносить непосредственно на полимерный защитный слой, который защищает металлосодержащее покрытие. Поэтому металлосодержащее покрытие будет незащищенным во время хранения и транспортировки к принтеру, который часто находится в другом производственном подразделении или на другом предприятии, чем установки нанесения покрытий.
Если желательно комбинировать полимерный защитный слой с процессом печати, полимерный защитный слой и металлосодержащее покрытие должны быть удалены в области, подлежащей печати. Одной возможностью является механическое удаление защитного слоя и металлосодержащего покрытия. Затем печать может быть выполнена в зачищенной области, в то же время в остальной области металлосодержащее покрытие все еще будет защищено полимерным защитным слоем. Однако при механическом удалении покрытия подходящим шлифовальным кругом в зачищенной области возникают небольшие царапины и повреждения. Несмотря на печать, они хорошо видны, в частности, после процесса закалки, и ухудшают внешний вид. При абразивном снятии удаление без остатка не всегда возможно.
Другая проблема, связанная с этим способом, заключается в том, что необходимо точное позиционирование печати на краю области с покрытием. В противном случае на границе между печатью и покрытием могут иметься оптические дефекты: если печать находится слишком далеко от покрытия, образуется область без покрытия, которая выглядит светлее, чем остальная часть стеклянного листа (смотри фигуру 4a). Если печать наносится поверх металлосодержащего покрытия, в области надпечатки возникают оптические дефекты (см. фигуру 4b). Механическое удаление не обеспечивает достаточно четкой границы между областью с удаленным покрытием и областью с покрытием. Поэтому последующая точная настройка печати на этой кромке является очень неточной, и возникают описанные выше оптические дефекты.
Задача настоящего изобретения состоит в разработке улучшенного способа получения стеклянного листа с покрытием и печатью.
Согласно изобретению, эта задача решена способом по независимому пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления выявляются из зависимых пунктов.
Способ получения стеклянного листа с покрытием и печатью включает по меньшей мере следующие этапы в указанном порядке:
a) подготовка стеклянной подложки с металлосодержащим покрытием на по меньшей мере одной первой поверхности и находящимся на этом металлосодержащем покрытии полимерным защитным слоем толщиной d,
b) удаление полимерного защитного слоя в первой области с помощью углекислотного лазера,
c) удаление металлосодержащего покрытия в пределах первой области только во второй области с помощью твердотельного лазера, так что образуется краевая зона, в которой металлосодержащее покрытие является неповрежденным и в которой полимерный защитный слой был удален на этапе b),
d) нанесение керамической краски только в первой области,
e) термообработка стеклянного листа при >600°C, при этом
- полимерный защитный слой удаляют со всей первой поверхности и
- в краевой зоне металлосодержащее покрытие растворяется вышележащей керамической краской, и
- керамическая краска обжигается.
После этапа c) полимерный защитный слой и металлосодержащее покрытие вне первой области еще не затронуты. Это означает, что на этапе b) полимерный слой за пределами первой области не удален. Аналогично, на этапе с) металлосодержащее покрытие не удаляется за пределами первой области. Напротив, после этапа с) как полимерный защитный слой, так и металлосодержащее покрытие удалены во всей второй области. В краевой зоне металлосодержащее покрытие все еще не повреждено, то есть металлосодержащее покрытие не удаляется в краевой области.
На этапе d) керамическую краску наносят исключительно в первой области, но не в области, снабженной полимерным защитным слоем. Это предотвращает получение неприглядных результатов после обжига краски.
На этапе е) во время термообработки керамическая краска мигрирует в краевой зоне в имеющееся там металлосодержащее покрытие и связывается там с первой поверхностью стеклянного листа. После этого металлосодержащее покрытие больше не воспринимается как таковое невооруженным глазом. Наблюдатель видит только обожженную керамическую краску, которая выглядит одинаково по всей первой области.
Приготовление стеклянной подложки, на первой поверхности которой было нанесено металлосодержащее покрытие и полимерный защитный слой на этом металлосодержащем покрытии, на этапе а) может быть осуществлено в два следующих технологических этапа:
а1) нанесение металлосодержащего покрытия на первую поверхность стеклянной подложки и
а2) нанесение полимерного защитного слоя на металлосодержащее покрытие.
При использовании углекислотного лазера на этапе b) можно селективно удалить только полимерный защитный слой в первой области. Углекислотный лазер не захватывает нижележащее металлосодержащее покрытие. Полимерный защитный слой не должен удаляться на 100%. Можно уменьшить толщину d например, до 10% от первоначальной толщины. Это может быть легко адаптировано к конкретному применению. На следующем этапе с) возможно оставшийся полимерный защитный слой автоматически удаляется без остатка.
Благодаря удалению полимерного защитного слоя в первой области удаление металлосодержащего покрытия на этапе с) происходит быстрее. При этом в краевой зоне шириной r металлосодержащее покрытие сохраняется. Краевая зона представляет собой зону, которая находится в первой области между второй областью и окружающей ее областью, имеющей полимерный защитный слой. Таким образом, краевая зона является промежуточной зоной между второй областью и областью, снабженной полимерным защитным слоем. Таким образом, краевая зона находится на краю первой области. На следующем этапе d) в краевой зоне наносится керамическая краска. Она печатается только в первой области, чтобы избежать печати поверх полимерного защитного слоя. Это означает, что керамическая краска наносится только в первой области, но не в области с полимерным защитным слоем. После высыхания краски стеклянный лист подвергают термообработке. При этом металлосодержащее покрытие в краевой зоне растворяется керамической краской. При этом керамическая краска мигрирует в нижележащее металлосодержащее покрытие. Краска обжигается и связывается с нижележащей поверхностью стекла. Это помогает избежать проблемы неправильного выравнивания печати в краевой зоне. Поскольку в краевой зоне поверх металлосодержащего покрытия может иметься печать, между печатью и металлосодержащим покрытием в конечном продукте нет зазора (см. фигуру 4а). Дефект, показанный на фигуре 4b, не возникает, поскольку нижележащее металлосодержащее покрытие растворяется керамической краской. Этот способ дает лучшие результаты по сравнению с печатью на большой площади по всей первой области без предварительного удаления металлосодержащего покрытия. Качество печати в области, полностью лишенной покрытия, лучше, чем в области с металлосодержащим покрытием. Поэтому способ согласно изобретению с наложением печати на металлосодержащее покрытие только в краевой зоне дает удивительно хорошие результаты.
На этапе e) стеклянный лист подвергают термообработке при температуре >600°C. При этом временный полимерный защитный слой удаляется со всей первой поверхности, и керамическая краска в первой области обжигается. Благодаря способу по изобретению, в результате получают закаленный стеклянный лист с металлосодержащим покрытием и печатью на ограниченной первой области.
Способ не требует отдельных этапов для удаления полимерного защитного слоя с большой поверхности. При высоких температурах полимерный защитный слой разлагается без остатка, поэтому нет необходимости в отдельном удалении отходов. В то же время в процессе печати металлосодержащее покрытие защищено временным полимерным защитным слоем.
Тот факт, что полимерный защитный слой присутствует в начале температурной обработки, имеет удивительно положительный эффект. Во время термообработки область с печатью и область, покрытая металлосодержащим покрытием, нагреваются по-разному. Нагрев тела зависит от его излучательной способности (ε = коэффициент излучения). Излучательная способность тела показывает, сколько излучения он излучает по сравнению с идеальным тепловым излучателем, черным телом. Коэффициент излучения идеального черного тела составляет 100%.
Область стеклянного листа, несущая печать (ε типично от 70% до 99%), нагревается сильнее всего (особенно в случае черной печати). Металлосодержащее покрытие само по себе имеет очень низкий коэффициент излучения (ε типично от 0,5% до 4%), так как оно отражает тепло и, тем самым, нагревается мало. Следовательно, без полимерного защитного слоя имелась бы большая разница температур между областью с печатью и областью с металлосодержащим покрытием. Это привело бы в готовом продукте к оптическим дефектам, таким как образование волн.
Благодаря полимерному защитному слою (коэффициент ε стеклянного листа с металлосодержащим покрытием и полимерным защитным слоем типично больше 40%) разность температур между областью с печатью и областью с покрытием меньше. Тем самым, нагрев всего стеклянного листа происходит более равномерно, чем в отсутствие полимерного защитного слоя. В частности, уменьшается разница в нагреве между областью с печатью без металлосодержащего покрытия и областью с металлосодержащим покрытием. Благодаря более равномерному распределению температуры по поверхности стекла во время термообработки конечный продукт имеет меньше оптических дефектов/неоднородностей. Кроме того, время нагрева значительно сокращается по сравнению со способом, в котором полимерный защитный слой не используется.
Таким образом, способ согласно изобретению дает стеклянный лист, который содержит по меньшей мере одно металлосодержащее покрытие, которое в процессе печати защищено полимерным защитным слоем вплоть до термообработки. Отдельные этапы способа могут проводиться на разных производственных площадках. Например, этапы с a) по c) могут быть реализованы производителем стекла, этап d) на принтере, а этап e) снова у производителя стекла. Благодаря полимерному защитному слою металлосодержащее покрытие вплоть до термообработки остается защищенным от повреждений и коррозии. Таким образом, способ обеспечивает большую гибкость.
Согласно уровню техники, раньше полимерный защитный слой можно было комбинировать с печатью, если только для снятия покрытия использовался абразив, что неизбежно приводило к небольшим царапинам в первой области. Напротив, стеклянный лист, полученный способом по изобретению, не имеет царапин, поскольку лазеры не наносят разрушающего повреждения при зачистке.
В одном предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению на этапе d) при нанесении керамической краски оставляют свободным безопасное расстояние до полимерного защитного слоя. Это гарантирует, что на полимерном защитном слое не будет надпечатки. Печать на полимерном защитном слое приводит после термообработки к размытию краски, что дает в итоге загрязнение краев печати. Чтобы избежать этого, керамическая краска наносится на расстоянии не менее 0,5 мм, предпочтительно 1 мм, от оставшегося полимерного защитного слоя. Этого расстояния достаточно, чтобы гарантировать отсутствие частичной надпечатки.
Стеклянная подложка предпочтительно представляет собой бесцветное или цветное флоат-стекло. Толщина стеклянной подложки составляет от 2 до 20 мм, предпочтительно от 4 до 10 мм. Обычными являются толщины 2 мм, 3 мм, 4 мм, 5 мм, 6 мм, 8 мм, 10 мм, 12 мм, 15 мм и 19 мм.
Стеклянная подложка имеет первую поверхность и противоположную вторую поверхность. Предпочтительно, только первая поверхность была снабжена металлосодержащим покрытием.
Альтернативно, первая поверхность и вторая поверхность предпочтительно были снабжены металлосодержащим покрытием. В этом случае обе поверхности предпочтительно были снабжены полимерным защитным слоем.
Стеклянный лист предназначен, в частности, для использования в качестве оконного стекла для остекления зданий.
Металлосодержащее покрытие в контексте настоящего изобретения является покрытием, которое включает в себя по меньшей мере один функциональный слой, содержащий соединение металла. Металлосодержащее покрытие предпочтительно является обогреваемым покрытием или ИК-отражающим покрытием. Металлосодержащее покрытие может представлять собой единственный функциональный слой, но типично он представляет собой многослойную систему. Покрытие содержит по меньшей мере один функциональный слой. Обычно металлосодержащее покрытие содержит диэлектрические слои и дополнительные слои, которые выполняют функцию противоотражающих слоев, блокирующих слоев или слоев для согласования поверхностей, которые оптимизируют оптические, электрические и/или механические свойства металлосодержащего покрытия. Указанный, по меньшей мере один, функциональный слой может содержать металл, или металлический сплав, или оксид. В одном предпочтительном варианте осуществления указанный, по меньшей мере один, функциональный слой содержит серебро. Доля серебра в функциональном слое предпочтительно составляет более 50% (весовых процентов), особенно предпочтительно более 90 вес.%. В высшей степени предпочтительно, функциональный слой по существу состоит из серебра, если не считать неизбежные примеси или легирующие добавки. Металлосодержащее покрытие предпочтительно может содержать несколько функциональных слоев, которые отделены друг от друга диэлектрическими слоями. Металлосодержащее покрытие предпочтительно содержит по меньшей мере два, особенно предпочтительно два или три функциональных слоя, в частности, содержащих серебро. Типичными материалами, принятыми для диэлектрических слоев металлосодержащего покрытия, являются, например, нитрид кремния, оксид кремния, оксид цинка, оксид олова-цинка и нитрид алюминия. Металлосодержащее покрытие типично представляет собой тонкослойную многослойную систему. Типичная толщина покрытия составляет менее 1 мкм. Типичные толщины функциональных слоев лежат в интервале от 5 нм до 50 нм для содержащих серебро слоев. Подходящие многослойные системы описаны, например, в документах US2011/027554A1 и US2006/0257670A1. Подходящие стеклянные подложки продаются фирмой SAINT GOBAIN GLASS под наименованием COOL-LITE®, в частности, COOL-LITE® SKN и COOL LITE® XTREME.
Металлосодержащее покрытие можно наносить известными способами, такими как, например, магнетронное распыление, химическое осаждение из газовой фазы (CVD), плазмохимическое осаждение из газовой фазы (PECVD), пиролиз, золь-гель способ или мокрые химические способы. Предпочтительно наносить металлосодержащее покрытие магнетронным распылением.
Полимерный защитный слой в контексте изобретения предпочтительно имеет толщину по меньшей мере 1 мкм, не растворяется в воде и получен из состава, который включает (мет)акрилаты. Нерастворимость в воде означает, что защитный слой выдерживает также обычный процесс промывки стеклянного листа. Полимерный защитный слой является временным полимерным защитным слоем. Термин "временный" указывает, что защитный слой наносится только для защиты при хранении или транспортировке стеклянного листа. Подходящие защитные слои описаны в US 2016/194516A1. Полимерный защитный слой в контексте изобретения не является отслаивающимся (по-английски peelable), но удаляется путем термического разложения.
Первая область представляет собой область, предназначенную для печати керамической краской. Первая область является плоской областью на поверхности стеклянной подложки. Размер, внешний вид и положение первой области выбираются произвольно.
Керамическая краска, называемая также эмалью, в процессе закалки расплавляется на стекле и образует прочную связь со стеклянной матрицей. Обычно керамическая краска содержит в качестве компонентов стеклообразователи (оксид кремния SiO2) и/или триоксид бора B2O3), флюсующую добавку, которая влияет на плавление (например, Na2O, K2O, Li2O, CaO, MgO, SrO, BaO), и другие оксиды, такие как оксид алюминия, оксид цинка, оксид циркония. Кроме того, для окрашивания используются неорганические красящие пигменты. Компоненты можно суспендировать в среде, чтобы сделать возможным процесс печати. Для этого подходят органические и/или водные растворы. Керамическая краска для способа по изобретению дополнительно содержит компоненты, которые позволяют растворить металлосодержащее покрытие на этапе e) способа согласно изобретению. Из-за химического процесса во время термообработки частицы, содержащиеся в краске, могут мигрировать в нижележащее покрытие. В результате металлосодержащее покрытие растворяется или удаляется, из-за чего может наблюдаться образование пузырей или газа. Указанные частицы могут содержать частицы на основе фтора и/или висмута. Заявка US2011/0233481 описывает фторированную серебряную пасту для формирования электрических соединений в диэлектрических слоях тем, что она, так сказать, протравливает, "проедает" эти слои. Керамическую краску можно нанести способом трафаретной печати, способом обката (называемым также способом покрытия валиком) или с помощью цифрового принтера. Предпочтительно использовать непрозрачные керамические краски.
В следующем предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению полимерный защитный слой не растворяется в воде и получен из состава, который включает (мет)акрилаты. Благодаря этому защитный слой особенно хорошо защищает от влаги и остается неповрежденным даже в обычных процессах мытья. Полимерный защитный слой отверждают или сшивают посредством сушки, ИК- или УФ-излучения или сшивания электронным пучком.
Обозначение (мет)акрилаты относится к сложным эфирам акриловой или метакриловой кислоты, содержащим по меньшей мере одну акрилoиловую (CH2═CH─CO─) или метакрилоиловую (CH2═CH(CH3)─CO─) группу. Эти эфиры могут представлять собой мономеры, олигомеры, преполимеры или полимеры. Если эти (мет)акрилаты реагируют в условиях полимеризации, получается полимерная сетка с жесткой структурой.
Предпочтительно, полимерный защитный слой имеет толщину d от 1 мкм до 30 мкм, предпочтительно от 15 мкм до 20 мкм. При таких толщинах достигается достаточная стойкость к царапанью, чтобы защищать нижележащий слой во время хранения и транспортировки. Толщиной d полимерного защитного слоя называется толщина полимерного защитного слоя до начала процесса.
Толщина dRand полимерного защитного слоя в краевой зоне предпочтительно уменьшается на этапе b) настолько, чтобы после этапа b) она составляла менее 1 мкм, предпочтительно менее 0,5 мкм. При таких малых остаточных толщинах на этапе e) можно с успехом обжечь керамическую краску, нанесенную поверх него на этапе d). Полученное в результате печатное изображение неожиданно оказалось очень хорошим. Легче удалить полимерный защитный слой до небольшой остаточной толщины, чем оптимизировать параметры для полного удаления, если при обеих процедурах достигается удовлетворительный результат.
В одном предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению стеклянный лист термически закаливают путем подробно описанной выше термообработки, при этом получают, в частности, однослойное безосколочное стекло (ESG) или частично закаленное стекло (TVG). При этом после нагрева стеклянного листа до температур выше 600°C, предпочтительно до 620°C-700°C, стеклянный лист быстро охлаждают, начиная с поверхности. Обычно охлаждение проводят путем обдувки воздухом. При этом внутри стеклянного листа создается постоянное растягивающее напряжение, а у поверхностей и кромок постоянное сжимающее напряжение. Поэтому термически закаленное стекло имеет более высокий порог механического разрушения, чем незакаленное флоат-стекло. Однослойное безосколочное стекло должно, как правило, иметь степень предварительного напряжения на поверхности по меньшей мере 69 МПа. В случае частично закаленного стекла поверхностные напряжения сжатия обычно достигают значений 24-52 МПа.
В следующем предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению керамическая краска наносится с помощью валкового устройства нанесения покрытий или с помощью цифрового принтера. Нанесение способом обката посредством валкового устройства особенно выгодно в случае плоской краевой печати. При этом краска наносится на стеклянный лист рифленым резиновым валиком. При ближайшем рассмотрении рифленая структура валика видна на стороне нанесения краски. В процессе цифровой печати керамическая краска наносится на стеклянную поверхность аналогично струйному принтеру. Этот метод особенно хорошо подходит для сложных или разноцветных рисунков или изображений.
В следующем предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению перед нанесением керамической краски первую область подвергают плазменной очистке. При этом удаляются возможно имевшиеся, приставшие к поверхности загрязнения. Одновременно поверхность оптимально подготавливается для последующего нанесения краски. Предпочтительной является очистка атмосферной плазмой, при которой стекло можно сразу же обрабатывать дальше. Продукт, полученный этим способом, имеет еще лучшую печать и особенно выгоден в сочетании с более сложной печатью, которая производится, например, цифровым принтером. Поскольку толщина цветной пленки, создаваемой цифровым принтером, меньше, чем у цветной пленки, получаемой с помощью валкового устройства нанесения покрытий, особо чистая поверхность является выгодной.
Альтернативно или дополнительно к плазменной очистке можно перед печатью вымыть и высушить весь стеклянный лист. Можно использовать обычные водные моющие растворы или чистую воду.
В одном предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению область без печати с металлосодержащим покрытием и полимерным защитным слоем имеет коэффициент излучения ε (эпсилон) более 40%, предпочтительно более 45%. При таких значениях отличие от области с печатью, которая типично имеет коэффициент излучения более 70%, не так велико. Это приводит к очень хорошим результатам после термообработки. При этом возникает меньшее образование короблений/волнистости, чем при более низких значениях коэффициента излучения.
В следующем предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению краевая зона имеет ширину r от 0,1 мм до 10 мм, предпочтительно от 0,5 мм до 5 мм. При такой ширине краевой зоны результат после надпечатки является особенно хорошим. В случае краевых зон шире 10 мм результаты ухудшаются, так как растворение нижележащего металлосодержащего покрытия при больших площадях приводит к неоптимальным результатам. Особенно предпочтительно, краевая зона имеет ширину r от 1 мм до 2 мм. Такой малой области уже достаточно для компенсации допусков, возникающих при выверке печати. Результаты печати при таких малых ширинах являются превосходными.
В следующем предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению нанесение керамической краски в первой области контролируется камерой, при этом камера обнаруживает разницу между очищенной второй областью и областью, снабженной полимерным защитным слоем. Путем настройки ориентации принтера с использованием камеры можно еще больше уменьшить количество ошибок при печати. В частности, это предотвращает появление областей без печати или областей с перекрыванием печати, которые отрицательно сказываются на внешнем виде (смотри фигуру 4).
В следующем предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению стеклянный лист имеет размеры от 1 м2 до 54 м2. Для больших стеклянных листов способ согласно изобретению является особенно выгодным, так как благодаря присутствию полимерного защитного слоя в процессе закалки происходит равномерный нагрев стеклянного листа и можно уменьшить период нагревания. Предпочтительно, стеклянный лист имеет размеры от 3 м2 до 40 м2. Особенно предпочтительно, размер стеклянного листа составляет от 10 м2 до 30 м2.
В следующем предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению первая область проходит по меньшей мере вдоль одной кромки стеклянного листа и имеет при этом ширину b, отмеряемую от кромки стеклянного листа, от 0,5 см до 30 см, предпочтительно от 1 см до 20 см, особенно предпочтительно от 2 см до 10 см. Печать предпочтительно выполняется вдоль всех кромок листа. В случае прямоугольного стеклянного листа это приводит к рамочной печати на листе с маскирующим отпечатком на кромке листа. Эта рамочная печать служит в основном для маскировки средств крепления листа. Рамка предпочтительно имеет одинаковую ширину вдоль всех кромок листа. Способ согласно изобретению, особенно в сочетании с рамочной печатью, является выгодным, поскольку из-за перепада температур на этапе е) без полимерного защитного слоя в стекле могут возникнуть коробления/волны. Это вызвано разницей температур между внутренней областью и окружающей областью с печатью.
В следующем предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению металлосодержащее покрытие несет функцию отражения ИК-излучения и содержит по меньшей мере два содержащих серебро слоя и по меньшей мере три диэлектрических слоя. Серебросодержащие слои состоят из серебра или соединения серебра. ИК-отражение означает, в частности, что часть солнечного спектра в невидимом диапазоне от 780 до 2500 нм по большей части отражается. Это в случае остекления здания или транспортных средств эффективно предотвращает нагревание внутренних помещений. По меньшей мере два серебросодержащих слоя и по меньшей мере три диэлектрических слоя предпочтительно расположены так, чтобы каждый серебросодержащий слой находился между двумя диэлектрическими слоями, то есть слои расположены поочередно.
В одном предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению частицы, образующиеся на этапах b) и c) при снятии покрытия лазером, отсасываются вытяжным устройством.
Лазерная обработка на этапах b) и c) предпочтительно происходит в атмосферных условиях. Неожиданно оказалось, что нет необходимости исключать кислород. Благодаря наличию полимерного защитного слоя металлосодержащее покрытие на границах первой области на удивление достаточно надежно защищено от коррозии. В отсутствии временного полимерного защитного слоя металлосодержащее покрытие будет окисляться из-за наличия кислорода и высокой энергии, вносимой лазером. Поэтому удивительно, что не требуется отдельной камеры с защитной газовой атмосферой.
Лазерная обработка осуществляется с помощью по меньшей мере одного двухмерного лазерного сканера. Эти лазерные сканеры располагают перпендикулярно поверхности стеклянной подложки с покрытием. Лазерный 2D-сканер имеет максимальную рабочую область 3 м в ширину и 18 м в длину. Лазерный 2D-сканер может быть установлен на оси, чтобы он мог перемещаться по всей рабочей области.
При использовании лазерного 2D-сканера луч лазера, созданный источником лазерного излучения, попадает на расширитель пучка, а оттуда отклоняется зеркалом к лазерному 2D-сканеру.
В качестве источника лазерного излучения для этапа b) применяются лазеры на диоксиде углерода. Углекислотный лазер имеет длину волны 10600 нм и является особенно недорогим. Поэтому для селективного удаления полимерного защитного слоя стоит использовать прежде всего углекислотный лазер.
В качестве источника лазерного излучения для этапа c) предпочтительно использовать твердотельные лазеры или волоконные лазеры. Особенно предпочтительно применять лазер на иттрий-алюминиевом гранате, легированном неодимом (Nd:YAG-лазер). Альтернативно, можно также в качестве легирующих материалов использовать иттербий (лазер Yb:YAG) или эрбий (лазер Er:YAG), или титан-сапфировый лазер, или лазер на ванадате иттрия, легированном неодимом (лазер Nd:YVO4). Nd:YAG-лазер испускает инфракрасное излучение с длиной волны 1064 нм. Однако, удваивая или утраивая частоту, можно генерировать излучение с длинами волн 532 нм и 355 нм.
Лазерная обработка проводится с длиной волны от 300 до 1300 нм. При этом используемая длина волны зависит от типа покрытия. Nd:YAG-лазер, использующийся предпочтительно, может обеспечивать лазерное излучение с длинами волн 355 нм, 532 нм и 1064 нм. Для обработки серебряных покрытий предпочтительно использовать длину волны 532 нм.
Обработка лазером проводится предпочтительно на мощности от 1 Вт до 150 Вт, особенно предпочтительно от 10 Вт до 100 Вт.
В следующем аспекте настоящее изобретение относится к стеклянному листу, полученному способом согласно изобретению.
В следующем аспекте настоящее изобретение относится к применению стеклянного листа, полученного способом согласно изобретению, в качестве внутреннего или наружного остекления зданий, предпочтительно в качестве части изолирующего остекления.
Краткое описание чертежей
Далее изобретение подробнее поясняется на чертежах и примерах осуществления. Чертежи являются схематичными и выполнены без соблюдения масштаба. Чертежи никоим образом не ограничивают изобретение.
Показано:
На фигуре 1 в виде сверху показан стеклянный лист 1, полученный способом согласно изобретению. На фигуре 2 показано поперечное сечение одной области стеклянного листа 1. Стеклянный лист 1 показан после термообработки способом по изобретению. Стеклянный лист 1 представляет собой лист стекла размером 2 м × 1 м и толщиной 6 мм. Стеклянная подложка 1 представляет собой бесцветное флоат-стекло, какое выпускается в продажу, например, фирмой SAINT GOBAIN GLASS под названием PLANICLEAR®. На первую поверхность 3.1 стеклянной подложки нанесено содержащее серебро ИК-отражающее покрытие 4. Покрытие 4 содержит два функциональных слоя серебра, которые расположены, чередуясь с 3 диэлектрическими слоями. Полная толщина металлосодержащего покрытия 4 составляет примерно 150 нм. В первой области 6 обожжена черная керамическая краска 7. Первая область 6 образует рамку вокруг стеклянного листа 1 шириной b 10 мм. Рамка служит в качестве маскирующей печати, под которой скрываются крепежные материалы и соединительные профили кромок готового стеклопакета.
На фигуре 3 приведено схематическое изображение способа по изобретению. На этапе a) исходят из стеклянной подложки 2 толщиной 6 мм с металлосодержащим покрытием 4 суммарной толщиной 200-250 нм, содержащим по меньшей мере три слоя серебра и четыре диэлектрических слоя. При этом металлосодержащее покрытие 4 покрыто полимерным защитным слоем 5 толщиной 15 мкм. Полимерный защитный слой 5 выполнен из состава, который содержит (мет)акрилаты и был сшит УФ-излучением. Полимерный защитный слой 5 имеет толщину d 15 мкм. Подходящий полимерный защитный слой 5 предлагается фирмой SAINT GOBAIN GLASS под названием EASYPRO®. Первая поверхность 3.1 стеклянной подложки 2 полностью снабжена слоями 4 и 5. На этапе b) лазерным 2D-сканером с углекислотным лазером в первой области 6 шириной b=20 мм удаляется полимерный защитный слой 5 до остаточной толщины dRand=0,5 мкм. Для наглядности на фигуре 5a окруженная пунктирной линией область A показана в увеличении. На этапе c) лазерным 2D-сканером с твердотельным лазером покрытие удаляется со второй области 9. При этом металлосодержащее покрытие 4 и остаточная толщина 1 мкм удаляются во всей второй области 9. Для этого твердотельный лазер счищает покрытие с меньшей второй области 9, находящейся внутри первой области 6. Этапы b) и c) проводятся в условиях окружающей среды без исключения кислорода. После этапа c) металлосодержащее покрытие и полимерный защитный слой удалены со всей второй области 9. В краевой зоне 10 шириной r=1 мм металлосодержащее покрытие 4 еще имеется, как и остаток полимерного защитного слоя толщиной dRand 0,5 мкм. На следующем этапе d) в первой области 6 наносится черная керамическая краска 7. При этом для оптимального результата важно, чтобы не происходило наложения печати на полимерный защитный слой 5 с исходной толщиной d=15 мкм. Чтобы это гарантировать, оставляют безопасное расстояние s, равное 0,5 мм. Это схематически показано на фигуре 5b) для такого же фрагмента, что и на фигуре 5a. На последнем этапе e) стеклянный лист 1 подвергают термообработке при 690°C в течение 8 минут. При этом стеклянный лист одновременно закаливается, полимерный защитный слой 5 удаляется без остатка, а керамическая краска 7 растворяет оставшуюся металлосодержащую краску в краевой зоне и соединяется со стеклянной поверхностью.
Фигура 4 показывает два изображения дефектов, которые могут возникнуть из-за неправильной настройки печати, когда применяется способ не по изобретению. На фигуре a) нанесенная печать не прилегает точно к металлосодержащему покрытию, так что вдоль печати возникает светлая линия, которая портит внешний вид продукта. На фигуре b) печать нанесена с частичным перекрыванием металлосодержащего покрытия 4, что также ведет к визуальным дефектам. Способом согласно изобретению такие ошибки можно предотвратить благодаря частичному наложению печати на металлосодержащее покрытие 4 в краевой зоне 10.
Далее преимущества способа по изобретению (пример) поясняются в сравнении с обычным способом (сравнительный пример).
В обоих случаях получали стеклянную подложку размерами 1 м × 2 м из бесцветного флоат-стекла с одинаковым серебросодержащим покрытием, включающим 3 функциональных слоя серебра. По краю наносили черную печать в форме рамки разной ширины b. После печати стеклянные листы подвергали закалке при температуре 690°C в течение 500 секунд. Коэффициент теплового излучения измеряли на приборе INGLAS TIR100-2.
Пример
стеклянный лист: бесцветное флоат-стекло 1 м × 2 м
металлосодержащее покрытие: содержит 3 слоя серебра
полимерный защитный слой: SGG EasyPro® 15 мкм; на слое на основе (мет)акрилатов
коэффициент излучения области без печати (металлосодержащее покрытие и полимерный защитный слой; измерено перед термообработкой): 45%
коэффициент излучения области с печатью (измерено после термообработки): 89%
Сравнительный пример
стеклянный лист: бесцветное флоат-стекло 2 м × 1 м
металлосодержащее покрытие: содержит 3 слоя серебра
коэффициент излучения области без печати (только металлосодержащее покрытие; измерено перед термообработкой): 2%
коэффициент излучения области с печатью (измерено после термообработки): 89%
(с полимерным защитным слоем)
(без полимерного защитного слоя)
Деформацию измеряли как изменение толщины стеклянного листа на расстоянии 5 мм от края. Сравнение показывает, что способ согласно изобретению приводит к значительному уменьшению или даже к отсутствию деформации в области с печатью. При печати на более широкой рамке стекло без защитного слоя может даже разбиться.
Список позиций для ссылок
Изобретение относится к остеклению и может быть использовано в качестве строительного материала для остекления фасадов здания. Техническим результатом является расширение арсенала технических средств нанесения покрытия на стеклянную подложку. Предложен способ получения стеклянного листа (1) с покрытием и печатью (1), включающий по меньшей мере следующие этапы: a) подготовка стеклянной подложки (2) с металлосодержащим покрытием (4) на по меньшей мере одной первой поверхности (3.1) и находящимся на этом металлосодержащем покрытии (4) полимерным защитным слоем (5) толщиной d, b) удаление полимерного защитного слоя (5) в первой области (6) с помощью углекислотного лазера, c) удаление металлосодержащего покрытия (4) в пределах первой области (6) только во второй области (9) с помощью твердотельного лазера, так что образуется краевая зона (10), в которой металлосодержащее покрытие (4) является неповрежденным и в которой полимерный защитный слой (5) был удален на этапе b), d) нанесение керамической краски (7) только в первой области (6), e) термообработка стеклянного листа (1) при >600°C, причем полимерный защитный слой (5) удаляют со всей первой поверхности (3.1) и керамическая краска (7) мигрирует в краевой зоне (10) в металлосодержащее покрытие (4) и связывается с первой поверхностью (3.1) стеклянного листа (1). 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.
1. Способ получения стеклянного листа (1) с покрытием и печатью (1), включающий по меньшей мере следующие этапы:
a) подготовку стеклянной подложки (2) с металлосодержащим покрытием (4) на по меньшей мере одной первой поверхности (3.1) и находящимся на этом металлосодержащем покрытии (4) полимерным защитным слоем (5) толщиной d,
b) удаление полимерного защитного слоя (5) в первой области (6) с помощью углекислотного лазера,
c) удаление металлосодержащего покрытия (4) в пределах первой области (6) только во второй области (9) с помощью твердотельного лазера, так что образуется краевая зона (10), в которой металлосодержащее покрытие (4) является неповрежденным и в которой полимерный защитный слой (5) был удален на этапе b),
d) нанесение керамической краски (7) только в первой области (6),
e) термообработку стеклянного листа (1) при >600°C, причем
- полимерный защитный слой (5) удаляют со всей первой поверхности (3.1) и
- керамическая краска (7) мигрирует в краевой зоне (10) в металлосодержащее покрытие (4) и связывается с первой поверхностью (3.1) стеклянного листа (1).
2. Способ по п. 1, причем на этапе d) керамическую краску (7) в краевой зоне (10) наносят на расстоянии s по меньшей мере 0,5 мм от оставшегося полимерного защитного слоя (5).
3. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем полимерный защитный слой (5) не растворим в воде и получен из состава, содержащего (мет)акрилаты.
4. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем полимерный защитный слой (5) имеет толщину d от 1 мкм до 30 мкм, предпочтительно от 15 мкм до 20 мкм.
5. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем толщина dRand полимерного защитного слоя (5) в краевой зоне после этапа b) меньше 1 мкм, предпочтительно меньше 0,5 мкм.
6. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем стеклянный лист (1) при термообработке термически закаляется, при этом получают, в частности, однослойное безосколочное стекло или частично закаленное стекло.
7. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем керамическая краска (7) наносится с помощью валкового устройства нанесения покрытий или с помощью цифрового принтера.
8. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем перед нанесением керамической краски (7) первую область (6) подвергают плазменной очистке.
9. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем область с металлосодержащим покрытием (4) и полимерным защитным слоем (5) имеет коэффициент излучения ε (эпсилон) более 40%, предпочтительно более 45%.
10. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем нанесение керамической краски (7) в первой области (6) контролируется камерой, при этом камера различает зачищенную от покрытия вторую область (6) и область, снабженную полимерным защитным слоем (5) толщиной d.
11. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем стеклянный лист (1) имеет размер от 1 м2 до 54 м2, предпочтительно от 3 м2 до 40 м2, особенно предпочтительно от 10 м2 до 30 м2.
12. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем первая область (6) проходит вдоль по меньшей мере одной кромки (12) стеклянного листа (1) и при этом имеет ширину b, измеряемую от кромки (12) стеклянного листа, от 0,5 см до 30 см, предпочтительно от 1 см до 20 см.
13. Способ по одному из предыдущих пунктов, причем металлосодержащее покрытие (4) несет функцию отражения ИК-излучения и содержит по меньшей мере два серебросодержащих слоя, а также по меньшей мере три диэлектрических слоя.
14. Применение стеклянного листа (1), полученного способом по одному из пп. 1-13, в качестве внутреннего или наружного остекления зданий, предпочтительно в качестве части изолирующего остекления.
| WO 2014133929 A2, 04.09.2014 | |||
| US 2013017344 A1, 17.01.2013 | |||
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ТЕЛА, А ТАКЖЕ МНОГОСЛОЙНОЕ ТЕЛО | 2010 |
|
RU2540056C2 |
| US 5162145 A, 10.11.1992 | |||
| WO 2014135296 A1, 12.09.2014 | |||
| US 2004086652 A1, 06.05.2004. | |||
