Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Настоящее изобретение относится к низкоэмиссионному покрытию с солнцезащитными характеристиками, содержащему отражающие инфракрасное излучение слои, которое наносится на стекло, используемое в качестве пропускающего видимый свет стекла и теплоизоляционного стекла.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
Один из факторов, благодаря которому различаются оптические свойства стекол, представляет собой нанесение покрытий, осуществляемое на стеклянной поверхности. Один из способов нанесения покрытий представляет собой способ напыления под воздействием магнитного поля в вакуумной среде. Этот способ часто находит применение в изготовлении архитектурных и автомобильных покрытий, имеющих низкоэмиссионные свойства. Значения коэффициента пропускания и коэффициента отражения излучения в видимом, ближнем инфракрасном и инфракрасном диапазонах могут быть получены на заданных уровнях для стекол с покрытиями, нанесенными указанным способом.
Помимо значений коэффициента пропускания и коэффициента отражения, значение селективности также представляет собой важный параметр для имеющих покрытия стекол. Селективность определяется как соотношение значений коэффициента пропускания света в видимом диапазоне и коэффициента поглощения солнечного излучения в соответствии со стандартом ISO 9050 (2003). Значения селективности покрытий можно поддерживать на заданных уровнях, регулируя число серебросодержащих слоев и тип затравочного слоя, а также осуществляя параметрические оптимизации слоев.
В изобретении, содержащемся в публикации № US 949989, раскрыты системы, способы и устройства для изготовления низкоэмиссионных панелей, в которых могут содержаться основа и отражающий слой, нанесенный на основу. В панелях с низкоэмиссионными свойствами может дополнительно содержаться верхний диэлектрический слой, нанесенный на отражающий слой, в результате чего образуется отражающий слой между верхним диэлектрическим слоем и основой. Верхний диэлектрический слой может содержать тройной оксид металла, такой как оксид цинка-олова-алюминия. Верхний диэлектрический слой может также содержать алюминий. Содержание алюминия может составлять от 1 атомного процента до 15 атомных процентов или от 2 атомных процентов до 10 атомных процентов. Соотношение атомного содержания цинка и олова в верхнем диэлектрическом слое может составлять от 0,67 до 1,5 и от 0,9 до 1,1.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Настоящее изобретение относится к стеклу, имеющему низкоэмиссионное покрытие с солнцезащитными характеристиками, которое обеспечивает новые преимущества в соответствующей области техники.
Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить стекло, имеющее низкоэмиссионное покрытие, которое эффективно пропускает видимый свет и в то же время эффективно отражает солнечную энергию.
Следующая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить стекло, имеющее низкоэмиссионное покрытие с высоким коэффициентом пропускания и улучшенной нейтральностью.
Следующая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить стекло, имеющее низкоэмиссионное покрытие с высоким коэффициентом пропускания и уменьшенным коэффициентом теплопередачи.
Следующая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить стекло, имеющее низкоэмиссионное покрытие с высоким коэффициентом пропускания и улучшенными механическими свойствами.
Настоящее изобретение представляет собой стекло, имеющее низкоэмиссионное покрытие, в целях достижения всех целей, которые упомянуты выше, и возникает из следующего подробного описания. Соответственно, настоящее изобретение отличается тем, что указанное низкоэмиссионное покрытие содержит слои, расположенные в направлении наружу от стекла, соответственно, в следующем порядке:
- первый диэлектрический слой, выбранный из SixNy, SiOxNy, ZnSnOx, TiOx, TiNx, ZrNx;
- второй диэлектрический слой, выбранный из TiOx, ZrOx, NbOx;
- первый затравочный слой, выбранный из NiCr, NiCrOx, TiOx, ZnSnOx, ZnAlOx, ZnOx;
- второй затравочный слой, выбранный из NiCr, NiCrOx, Ti, TiOx, ZnAl, ZnSn, ZnSnOx, SiAl, SiA1N, SiAlOxNy, ZnOx;
- первый отражающий инфракрасное излучение слой;
- первый барьерный слой, выбранный из NiCr, NiCrOx, Ti, TiOx, ZnAlOx, ZnOx;
- третий диэлектрический слой, выбранный из SixNy, TiNx, ZrNx, ZnSnOx, ZnAlOx, SiOxNy, TiOx, ZnOx;
- четвертый диэлектрический слой, выбранный из SixNy, TiNx, ZrNx, ZnSnOx, ZnAlOx, SiOxNy, TiOx, ZnOx;
- третий затравочный слой, выбранный из NiCr, NiCrOx, TiOx, ZnAlOx, ZnSnOx, ZnOx;
- второй отражающий инфракрасное излучение слой;
- второй барьерный слой, выбранный из NiCr, NiCrOx, Ti, TiOx, ZnAlOx, ZnOx;
- пятый диэлектрический слой, выбранный из ZnSnOx, ZnAlOx, SiOxNy, ZrOx, SiOx, SixNy, TiOx, ZnOx;
- верхний диэлектрический слой, содержащий SiOxNy.
стекло, имеющее низкоэмиссионное покрытие согласно следующему предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, отличается следующими условиями:
- толщина первого диэлектрического слоя находится в диапазоне от 10 нм до 20 нм,
- толщина второго диэлектрического слоя находится в диапазоне от 2 нм до 8 нм,
- толщина первого затравочного слоя находится в диапазоне от 18 нм до 30 нм,
- толщина второго затравочного слоя находится в диапазоне от 0,3 нм до 1,2 нм,
- толщина первого отражающего инфракрасное излучение слоя находится в диапазоне от 6 нм до 20 нм,
- толщина первого барьерного слоя находится в диапазоне от 1,6 нм до 2,5 нм,
- толщина третьего диэлектрического слоя находится в диапазоне от 11 нм до 27 нм,
- толщина четвертого диэлектрического слоя находится в диапазоне от 35 нм до 55 нм,
- толщина третьего затравочного слоя находится в диапазоне от 18 нм до 30 нм,
- толщина второго отражающего инфракрасное излучение слоя находится в диапазоне от 6 нм до 20 нм,
- толщина второго барьерного слоя находится в диапазоне от 1,6 нм до 2,5 нм,
- толщина пятого диэлектрического слоя находится в диапазоне от 14 нм до 29 нм,
- толщина верхнего диэлектрического слоя находится в диапазоне от 10 нм до 25 нм.
Стекло, имеющее низкоэмиссионное покрытие согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, отличается тем, что оно содержит следующие слои:
- первый диэлектрический слой, содержащий SixNy;
- второй диэлектрический слой, содержащий TiOx;
- первый затравочный слой, содержащий ZnAlOx;
- второй затравочный слой, содержащий NiCr;
- первый отражающий инфракрасное излучение слой, содержащий Ag;
- первый барьерный слой, содержащий NiCrOx;
- третий диэлектрический слой, содержащий ZnAlOx;
- четвертый диэлектрический слой, содержащий SixNy;
- третий затравочный слой, содержащий ZnAlOx;
- второй отражающий инфракрасное излучение слой, содержащий Ag;
- второй барьерный слой, содержащий NiCrOx;
- пятый диэлектрический слой, содержащий ZnAlOx;
- верхний диэлектрический слой, содержащий SiOxNy.
Таким образом, механическое сопротивление низкоэмиссионного покрытия увеличивается.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, стекло, имеющее низкоэмиссионное покрытие, отличается тем, что указанное низкоэмиссионное покрытие содержит слои, расположенные в направлении наружу от стекла, соответственно, в следующем порядке;
- первый диэлектрический слой, содержащий SixNy и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 10 нм до 18 нм;
- второй диэлектрический слой, содержащий TiOx и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 2 нм до 6 нм;
- первый затравочный слой, содержащий ZnAlOx и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 19 нм до 27 нм;
- второй затравочный слой, содержащий NiCr и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 0,3 нм до 1,0 нм;
- первый отражающий инфракрасное излучение слой, содержащий Ag и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 7 нм до 19 нм;
- первый барьерный слой, содержащий NiCrOx и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 1,7 нм до 2,4 нм;
- третий диэлектрический слой, содержащий ZnAlOx и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 13 нм до 24 нм;
- четвертый диэлектрический слой, содержащий SixNy и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 40 нм до 52 нм;
- третий затравочный слой, содержащий ZnAlOx и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 19 нм до 27 нм;
- второй отражающий инфракрасное излучение слой, содержащий Ag и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 7 нм до 19 нм;
- второй барьерный слой, содержащий NiCrOx и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 1,7 нм до 2,4 нм;
- пятый диэлектрический слой, содержащий ZnAlOx и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 16 нм до 27 нм;
- верхний диэлектрический слой, содержащий SiOxNy и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 12 нм до 21 нм.
Краткое описание фигур
На фиг. 1 проиллюстрировано общее изображение последовательности слоев низкоэмиссионного покрытия.
Условные номера, приведенные на иллюстрации
10 - Стекло
101 - Низкоэмиссионное покрытие
20 - Нижняя диэлектрическая структура
201 - Первый диэлектрический слой
202 - Второй диэлектрический слой
21 - Затравочный структура
211 - Первый затравочный слой
212 - Второй затравочный слой
22 - Первый отражающий инфракрасное излучение слой
23 - Первый барьерный слой
24 - Промежуточная диэлектрическая структура
241 - Третий диэлектрический слой
242 - Четвертый диэлектрический слой
243 - Третий затравочный слой
25 - Второй отражающий инфракрасное излучение слой
26 - Второй барьерный слой
27 - Верхняя диэлектрическая структура
271 - Пятый диэлектрический слой
272 - Верхний диэлектрический слой
Подробное раскрытие настоящего изобретения
Стекло (10), имеющее низкоэмиссионное покрытие (101) согласно настоящему изобретению, разъясняется посредством примеров, которые не обладают каким-либо ограничительным эффектом, но присутствуют исключительно в целях лучшего понимания объекта настоящего изобретения в данном подробном описании.
Изготовление стекол (10), имеющих низкоэмиссионное покрытие (101), для архитектурной и автомобильной промышленности, осуществляется с применением способа напыления. Настоящее изобретение относится, в общем, к содержащим двойной серебряный слой стеклам (10), имеющим низкоэмиссионное покрытие (101) и высокое сопротивление в результате термической обработки и используемым в качестве пропускающего видимый свет теплоизоляционного стекла (10), а также к содержанию и нанесению указанного низкоэмиссионного покрытия (101). Стекло (10), имеющее низкоэмиссионное покрытие (101) согласно настоящему изобретению, может находить применение в нагреваемых стеклянных блоках и в многослойных конструкциях для архитектурной и автомобильной промышленности.
Низкоэмиссионное покрытие (101), состоящее из множества слоев, содержащих металлы, оксиды металлов и/или нитриды/оксинитриды металлов и нанесенных на поверхность стекла (10) с использованием способа напыления, было разработано для получения стекла (10), имеющего низкоэмиссионное покрытие (101) с высоким уровнем коэффициента пропускания видимого света, возможностью термической обработки и солнцезащитными характеристиками, которое предназначено для нанесения на поверхность стекла (10) согласно настоящему изобретению. Указанные слои нанесены друг на друга в вакууме соответствующим образом. В качестве термической обработки могут быть использованы по меньшей мере один и/или совместно несколько различных видов термической обработки, в том числе, но без ограничения отпуск, частичный отпуск, отжиг, изгиб, ламинирование, лазерное и мгновенное направленное излучение (лампа-вспышка). Стекло (10), имеющее низкоэмиссионное покрытие (101) с солнцезащитными характеристиками согласно настоящему изобретению, может находить применение в качестве архитектурного и автомобильного стекла (10).
Следующие данные были определены в результате экспериментальных исследований в целях улучшения последовательности слоев термически обрабатываемого низкоэмиссионного покрытия (101), имеющего солнцезащитные характеристики, как в отношении простоты изготовления, так и в отношении оптических свойств.
Солнечный энергетический спектр определяют первый отражающий инфракрасное излучение слой (22) и второй отражающий инфракрасное излучение слой (25), которые обеспечивают пропускание света в видимом диапазоне, которое далее обозначается выраженным в процентах коэффициентом пропускания видимого света Tvis на заданном уровне, а также отражение (посредством пропускания в меньшей степени) теплового излучения в инфракрасном диапазоне, в низкоэмиссионном покрытии (101) согласно настоящему изобретению. Серебросодержащий слой находит применение в качестве первого отражающего инфракрасное излучение слоя (22) и второго отражающего инфракрасное излучение слоя (25), и тепловое излучение оказывается низким.
Показатели преломления всех слоев были определены посредством использования вычислительных методов к оптическим константам, получаемым в результате изменения индивидуальных слоев в стекле (10), имеющем низкоэмиссионное покрытие (20) согласно настоящему изобретению. Соответствующие показатели преломления представляют собой показатели преломления, измеренные при длине волны, составляющей 550 нм.
В низкоэмиссионном покрытии (101) согласно настоящему изобретению присутствует нижняя диэлектрическая структура (20), находящаяся в контакте со стеклом (10). Первый диэлектрический слой (201) находит применение в качестве самого нижнего слоя в указанной нижней диэлектрической структуре (21). Указанный первый диэлектрический слой (201) содержит по меньшей мере один из следующих материалов: SixNy, SiAlNx, SiAlOxNy, SiOxNy, ZnSnOx, TiOx, TiNx, ZrNx. Первый диэлектрический слой (201), содержит SixNy согласно предпочтительному варианту осуществления. Первый диэлектрический слой (211), содержащий SixNy, служит цели ингибирования миграции ионов щелочных металлов, которая упрощается при высокой температуре, посредством действия в качестве диффузионного барьера. Таким образом, первый диэлектрический слой (201), содержащий SixNy, усиливает сопротивление низкоэмиссионного покрытия (101) по отношению к процессам термической обработки. Диапазон изменения для показателя преломления первого диэлектрического слоя (201), содержащего SixNy, составляет от 2,00 до 2,15. Диапазон изменения для показателя преломления первого диэлектрического слоя (201), содержащего SixNy, составляет от 2,02 до 2,12 в предпочтительной структуре.
Толщина первого диэлектрического слоя (201), содержащего SixNy, составляет от 10 нм до 20 нм. Толщина первого диэлектрического слоя (201), содержащего SixNy, составляет от 10 нм до 18 нм согласно предпочтительному варианту осуществления. Толщина первого диэлектрического слоя (201), содержащего SixNy, составляет от 12 нм до 17 нм согласно еще более предпочтительному варианту осуществления.
По меньшей мере одна затравочный структура (21) расположена между нижней диэлектрической структурой (20) и серебросодержащим слоем, который представляет собой первый отражающий инфракрасное излучение слой (22). Указанная затравочный структура (21) содержит первый затравочный слой (211) и второй затравочный слой (212). Второй затравочный слой (212) находится в контакте с первым отражающим инфракрасное излучение слоем (22).
Указанный первый затравочный слой (211) содержит по меньшей мере один из следующих материалов: NiCr, NiCrOx, TiOx, ZnSnOx, ZnAlOx, ZnOx. Первый затравочный слой (211) содержит ZnAlOx согласно предпочтительному варианту осуществления. Толщина первого затравочного слоя (211) между от 18 нм до 30 нм. Толщина первого затравочного слоя (211) составляет от 19 нм до 27 нм согласно предпочтительному варианту осуществления. Толщина первого затравочного слоя (211) составляет от 20 нм до 25 нм согласно еще более предпочтительному варианту осуществления.
Второй диэлектрический слой (202) расположенный между первым затравочным слоем (211) и первым диэлектрическим слоем (201), содержащим SixNy. Указанный второй диэлектрический слой (202) содержит по меньшей мере один из следующих материалов: TiOx, ZrOx, NbOx. TiOx находит применение в качестве второго диэлектрического слоя (202) согласно предпочтительному варианту осуществления. Поскольку TiOx представляет собой материал, имеющий высокий показатель преломления, он обеспечивает такие же оптические эксплуатационные характеристики при меньшей полной физической толщине и играет роль в увеличении процентного значения Tvis низкоэмиссионного покрытия (101). Показатель преломления содержащего TiOx слоя составляет от 2,40 до 2,60. Он был определен в диапазоне от 2,45 до 2,55 согласно предпочтительному варианту осуществления. Толщина слоя TiOx, который представляет собой второй диэлектрический слой (202), составляет от 2 нм до 8 нм. Толщина слоя TiOx составляет от 2 нм до 6 нм согласно предпочтительному варианту осуществления. Толщина слоя TiOx составляет от 2 нм до 5 нм согласно еще более предпочтительному варианту осуществления.
Когда первый диэлектрический слой (201), содержащий SixNy, и слой TiOx, представляющий собой второй диэлектрический слой (202), которые представляют собой первый и второй слои и совместно используются на стекле, соответствующие эксплуатационные характеристики могут быть оптимизированы посредством использования первого диэлектрического слоя (201) меньшей толщины, содержащего SixNy, благодаря высокому показателю преломления слоя TiOx, представляющего собой второй диэлектрический слой (202). В случае недостижения или превышения указанных значений толщины, наблюдаются значительные изменения цвета и оптических эксплуатационных характеристик стекла (10), имеющего низкоэмиссионное покрытие (101). Указанные характеристики представляют собой координаты а* и b* из числа цветовых координат в цветовом пространстве CIELAB.
Второй затравочный слой (212) расположен между первым затравочным слоем (211) и первым отражающим инфракрасное излучение слоем (22). Указанный второй затравочный слой (212) содержит по меньшей мере один из следующих материалов: NiCr, NiCrOx, Ti, TiOx, ZnAl, ZnSn, ZnSnOx, SiAl, SiAlN, SiAlOxNy, ZnOx. При этом NiCr, имеющий металлическую структуру, находит применение в качестве второго затравочного слоя (212) согласно предпочтительному варианту осуществления. Толщина слоя NiCr, представляющего собой второй затравочный слой (212), находится в диапазоне от 0,3 нм до 1,2 нм. Таким образом, может быть получено стекло (10), имеющее низкоэмиссионное покрытие (101) с высоким коэффициентом пропускания и высоким механическим сопротивлением. Толщина слоя NiCr, представляющего собой второй затравочный слой (212), находится в диапазоне от 0,3 нм до 1,0 нм. Таким образом, упрощается обеспечение высокого коэффициента пропускания в конечном изделии после термической обработки. Наиболее предпочтительно толщина слоя NiCr, представляющего собой второй затравочный слой (212), составляет от 0,4 нм до 0,9 нм. Таким образом, для стекла (10), имеющего низкоэмиссионное покрытие (101), после термической обработки упрощается увеличение механического сопротивления до достаточного уровня в дополнение к обеспечению его высокого коэффициента пропускания.
Здесь присутствует промежуточная диэлектрическая структура (24), которая разделяет первый отражающий инфракрасное излучение слой (22) и второй отражающий инфракрасное излучение слой (25), будучи расположенной между первым отражающим инфракрасное излучение слоем (22) и вторым отражающим инфракрасное излучение слоем (25), и обеспечивает, что посредством последовательности слоев низкоэмиссионного покрытия (101) будут достигнутые заданные эксплуатационные характеристики. Промежуточная диэлектрическая структура (24) содержит по меньшей мере один диэлектрический слой. Промежуточная диэлектрическая структура (24) содержит по меньшей мере один диэлектрический слой и по меньшей мере один третий затравочный слой (243), расположенный рядом с диэлектрическим слоем, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Третий затравочный слой (243) содержит по меньшей мере один из следующих материалов: NiCr, NiCrOx, TiOx, ZnSnOx, ZnAlOx, ZnOx. Предпочтительно, третий затравочный слой (243) содержит ZnAlOx.
Промежуточная структура (24) диэлектрических слоев содержит по меньшей мере два диэлектрических слоя, выбранных из SixNy, TiNx, ZrNx, ZnSnOx, ZnAlOx, SiAlNx, SiAlOxNy, SiOxNy, TiOx, ZnOx согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. Два выбранных диэлектрических слоя находятся в контакте друг с другом. Промежуточная диэлектрическая структура (24) содержит совместно третий диэлектрический слой (241), четвертый диэлектрический слой (242) и третий затравочный слой (243). Промежуточная диэлектрическая структура (24) расположена в непосредственном контакте со вторым отражающим инфракрасное излучение слоем (25), представляющим собой серебросодержащий слой. Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения присутствуют ZnAlOx в качестве третьего диэлектрический слой (241) и SixNy в качестве четвертого диэлектрического слоя (242). Толщина слоя, содержащего ZnAlOx и представляющего собой третий диэлектрический слой (241), составляет от 11 нм до 27 нм. Толщина слоя, содержащего ZnAlOx и представляющего собой третий диэлектрический слой (241), составляет от 13 нм до 24 нм согласно предпочтительному варианту осуществления. Толщина слоя, содержащего ZnAlOx и представляющего собой третий диэлектрический слой (241), находится в диапазоне от 15 нм до 20 нм согласно еще более предпочтительному варианту осуществления. Толщина четвертого диэлектрического слоя (242), содержащего SixNy, составляет от 35 нм до 55 нм. Толщина четвертого диэлектрического слоя (242), содержащего SixNy, составляет от 40 нм до 52 нм согласно предпочтительному варианту осуществления. Толщина четвертого диэлектрического слоя (242), содержащего SixNy, составляет от 43 нм до 50 нм согласно еще более предпочтительному варианту осуществления.
Толщина слоя, содержащего ZnAlOx и представляющего собой третий затравочный слой (243), составляет от 18 нм до 30 нм. Толщина слоя, содержащего ZnAlOx и представляющего собой третий затравочный слой (243), составляет от 19 нм до 27 нм согласно предпочтительному варианту осуществления. Толщина слоя, содержащего ZnAlOx и представляющего собой третий затравочный слой (243), составляет от 20 нм до 25 нм согласно еще более предпочтительному варианту осуществления.
Коэффициент отражения и цветовые координаты на стороне стекла (10) и на стороне покрытия создают дополнительные варианты для получения заданных значений посредством раздельной оптимизации значений толщины и структур диэлектрических слоев, содержащихся в указанной промежуточной диэлектрической структуре (24). Промежуточная диэлектрическая структура (24), которая присутствует в многослойной форме, является необходимой для оптимизации коэффициентов отражение и цветовых координат в соответствии с заданными значениями, а также для улучшения электроннооптических свойств второго отражающего инфракрасное излучение слоя (25), представляющего собой серебросодержащий слой.
Таким образом, если промежуточная диэлектрическая структура (24) состоит из единственного толстого слоя, промежуточная диэлектрическая структура (24), которая должна быть аморфной, с более высокой вероятностью проявляет частично и/или полностью кристаллическую структуру. Оказывается предпочтительным, что слой, используемый в качестве затравочного слоя в непосредственном контакте с Ag и представляющий собой второй отражающий инфракрасное излучение слой (25), растет на слое, который находится в контакте с другой поверхностью данного слоя, в то время как слой, на котором он растет, находится в аморфной структуре, таким образом, что на него не производит неблагоприятного воздействия кристаллизация слоя, на котором он растет. Второй отражающий инфракрасное излучение слой (25), содержащий Ag, и третий затравочный слой (243), содержащий ZnAlOx, находятся в непосредственном контакте согласно настоящему изобретению. Четвертый диэлектрический слой (242), содержащий SixNy, в аморфной структуре находится в контакте с другой поверхностью третьего затравочного слоя (243), содержащего ZnAlOx. Если промежуточная диэлектрическая структура (24) состоит из третьего затравочного слоя (243), содержащего единственный толстый слой ZnAlOx, будет увеличиваться поверхностная шероховатость третьего затравочного слоя (243), который является кристаллическим. Увеличенная поверхностная шероховатость будет вносить положительный вклад в механическое сопротивление стекла (10), имеющего низкоэмиссионное покрытие (101), но будет уменьшать коэффициент отражения инфракрасного излучения второго отражающего инфракрасное излучение слоя (25), расположенного на третьем затравочном слое (243). Значения толщины слоев, содержание слоев и последовательность расположения слоев в низкоэмиссионном покрытии (101) должны быть оптимизированы, как описано согласно настоящему изобретению, в целях получения на этом основании всех механических и оптических свойств. Таким образом, ослабляются проблемы, такие как несоответствие кристаллической структуры и, следовательно, воздействие на кристаллизацию структуры третьего затравочного слоя (243), а также возможность нежелательного остаточного напряжения. Чувствительность третьего затравочного слоя (243) обеспечивает рост второго отражающего инфракрасного излучения слой (25) в требуемой для него кристаллографической ориентации. Промежуточная диэлектрическая структура (24) имеет полную толщину, составляющую от 64 нм до 112 нм. Промежуточная диэлектрическая структура (24) имеет полную толщину, составляющую от 72 нм до 103 нм согласно предпочтительному варианту осуществления. Еще предпочтительнее промежуточная диэлектрическая структура (24) имеет полную толщину, составляющую от 78 нм до 95 нм.
Первый барьерный слой (23) расположен над первым отражающим инфракрасное излучение слоем (22), и второй барьерный слой (26) расположенный над вторым отражающим инфракрасное излучение слоем (25). Первый барьерный слой (23) и второй барьерный слой (26) содержат по меньшей мере один из следующих материалов: NiCr, NiCrOx, Ti, TiOx, ZnAlOx, ZnOx. При этом NiCrOx находит применение в качестве первого барьерного слоя (23) и второго барьерного слоя (26) согласно предпочтительному варианту осуществления. Толщина первого барьерного слоя (23), содержащего NiCrOx, и второго барьерного слоя (26), содержащего NiCrOx, находится в диапазоне от 1,6 нм до 2,5 нм. Толщина первого барьерного слоя (23), содержащего NiCrOx, и второго барьерного слоя (26), содержащего NiCrOx, находится в диапазоне от 1,7 нм до 2,4 нм согласно предпочтительному варианту осуществления. Толщина первого барьерного слоя (23), содержащего NiCrOx, и второго барьерного слоя (26), содержащего NiCrOx, составляет от 1,8 нм до 2,3 нм согласно предпочтительному варианту осуществления.
Первый барьерный слой (23), содержащий NiCrOx, и второй барьерный слой (26), содержащий NiCrOx, находят применение для предотвращения воздействия на серебросодержащие слои со стороны технологических газов, используемых для изготовления последующих слоев из серебросодержащих слоев, которые представляют собой первый отражающий инфракрасное излучение слой (22) и второй отражающий инфракрасное излучение слой (25). В то же время слои NiCrOx устраняют возможную слабость адгезии перед термической обработки посредством обеспечения структурной гармонии в металлическом и диэлектрическом переходе между диэлектрическими слоями, которые будут нанесены после серебросодержащих слоев. Кроме того, слои NiCrOx преимущественно окисляются в процессах термической обработки, таких как отпуск, изгиб и другие процессы, и, таким образом, предотвращают процессы окисления и структурного разрушения серебросодержащих слоев.
Верхняя диэлектрическая структура (27) расположена на втором барьерном слое (26). Верхняя диэлектрическая структура (27) содержит пятый диэлектрический слой (271) и верхний диэлектрический слой (272). Пятый диэлектрический слой (271) содержит по меньшей мере один из следующих материалов: ZnSnOx, ZnAlOx, SiOxNy, ZrOx, SiOx, SixNy, TiOx, ZnOx.
Когда верхний диэлектрический слой (272), содержащий SiOxNy, находит применение в непосредственном контакте со вторым барьерным слоем (26), содержащим NiCrOx, указанные слои проявляют несовместимое поведение, а также неудовлетворительное механическое сопротивление и сопротивление термической обработке. Пятый диэлектрический слой (271), который расположен между вторым барьерным слоем (26), содержащим NiCrOx, и верхним диэлектрическим слоем (272), содержащим SiOxNy, в составе низкоэмиссионного покрытия (101) согласно патенту, обеспечивает, что низкоэмиссионное покрытие (101) проявляет устойчивое поведение в процессе термической обработки для соответствующей цели. Пятый диэлектрический слой (271) содержит ZnAlOx. Толщина пятого диэлектрического слоя (271), содержащего ZnAlOx, составляет от 14 нм до 29 нм. Толщина пятого диэлектрического слоя (271), содержащего ZnAlOx, составляет от 16 нм до 27 нм согласно предпочтительному варианту осуществления. Толщина пятого диэлектрического слоя (271), содержащего ZnAlOx, составляет от 18 нм до 25 нм согласно еще более предпочтительному варианту осуществления.
Когда верхний диэлектрический слой (272), содержащий SiOxNy, находит применение вместо верхнего диэлектрического слоя (272), содержащего SiOxNy, одинаковое оптическое поведение может быть достигнуто с применением слоя большей толщины, содержащего SiOxNy, потому что показатель преломления SiOxNy является меньше, чем показатель преломления SixNy. Таким образом, механическое сопротивление покрытия увеличивается посредством использования большей толщины верхнего диэлектрического слоя (272). Толщина верхнего диэлектрического слоя (272), содержащего SiOxNy, составляет от 10 нм до 25 нм. Толщина верхнего диэлектрического слоя (272), содержащего SiOxNy, составляет от 12 нм до 21 нм согласно предпочтительному варианту осуществления. Толщина верхнего диэлектрического слоя (272), содержащего SiOxNy, составляет от 13 нм до 20 нм.
Диапазоны показателей преломления первого затравочного слоя (211), третьего диэлектрического слоя (241), третьего затравочного слоя (243) и пятого диэлектрического слой (271), содержащего ZnAlOx, составляют от 1,93 до 2,13. Диапазоны показателей преломления первого затравочного слоя (211), третьего диэлектрического слоя (241), третьего затравочного слоя (243) и пятого диэлектрического слоя (271), содержащего ZnAlOx, составляют от 1,98 до 2,08 согласно предпочтительному варианту осуществления.
Значения толщины первого отражающего инфракрасное излучение слоя (22) и второго отражающего инфракрасное излучение слоя (25) составляют от 6 нм до 20 нм в целях получения заданных значений коэффициента пропускания и коэффициента отражения для изделий, имеющих низкоэмиссионное покрытие (101) согласно настоящему изобретению и находящих применение в архитектурной и автомобильной промышленности. Значения толщины первого отражающего инфракрасное излучение слоя (22) и второго отражающего инфракрасное излучение слоя (25) составляют от 7 нм до 19 нм согласно предпочтительному варианту осуществления. Более конкретно, значения толщины первого отражающего инфракрасное излучение слоя (22) и второго отражающего инфракрасное излучение слоя (25) составляют от 8 нм до 18 нм в целях одновременного достижения заданных значений эксплуатационных характеристик и желательных цветовых свойств, а также низких значений коэффициентов отражения света в видимом диапазоне в направлениях внутрь и наружу. В изделии должны присутствовать два отдельных отражающих инфракрасное излучение слоя, содержащие Ag и независимые друг от друга, в целях достижения заданных значений селективности и оптических эксплуатационных характеристик. Взаимное соотношение толщины первого отражающего инфракрасное излучение слоя (22) и второго отражающего инфракрасное излучение слоя (25) составляет от 0,5 до 1,3. Предпочтительно взаимное соотношение толщины первого отражающего инфракрасное излучение слоя (22) и второго отражающего инфракрасное излучение слоя (25) составляет от 0,6 до 1,1.
Заданное значение коэффициента пропускания излучения в видимом диапазоне с использованием вышеупомянутой последовательности слоев предпочтительно составляет от 60% до 73% без термической обработки для использования нижнего стекла (10) толщиной 6 мм в качестве единственного стекла (10). Это значение должно составлять от 62% до 68% согласно более предпочтительному варианту осуществления. Оказывается предпочтительным, что значение коэффициента пропускания прямого солнечного излучения без термической обработки составляет от 31% до 43% для использования нижнего стекла (10) толщиной 6 мм в качестве единственного стекла (10). Это значение должно составлять от 34% до 41% согласно более предпочтительному варианту осуществления. Кроме того, оптимизация всех остальных диэлектрических слоев должна обеспечивать достижение этих эксплуатационных характеристик.
Свойства верхнего диэлектрического слоя (272) низкоэмиссионного покрытия (101) имеют очень большое значение в отношении продолжительности хранения, сопротивления и внешнего вида покрытого стекла (10), имеющего низкоэмиссионное покрытие (101), поскольку этим определяются характеристики имеющего покрытие стекла (10) в течение термической обработки.
Следующая роль первого барьерного слоя (23) и второго барьерного слоя (26) заключается в том, что электроннооптические свойства первого отражающего инфракрасное излучение слоя (22) и второго отражающего инфракрасное излучение слоя (25) низкоэмиссионного покрытия (101) сохраняют устойчивость на протяжении вторичных операций и срока службы. Физические значения толщины первого барьерного слоя (23) и второго барьерного слоя (26) определяются для заданного процентного значения Tvis. Условия нанесения первого барьерного слоя (23) и второго барьерного слоя (26) низкоэмиссионного покрытия (101) представляют собой следующий критический параметр, который определяет характеристики имеющего покрытие стекля (10) в течение термической обработки и воздействует на электроннооптические свойства стекла (10), имеющего низкоэмиссионное покрытие (101). Поглощающая способность первого барьерного слоя (23) и второго барьерного слоя (26) в низкоэмиссионном покрытии (101) должна быть сокращена до минимума посредством улучшения свойств материала для заданного процентного значения Tvis.
Стекло (10), имеющее низкоэмиссионное покрытие (101), которое определено выше, позволяет изготавливать теплоизоляционные блоки, имеющие нейтральные цветовые координаты. Для отраженного света значения а* и b* в цветовом пространстве CIELAB остаются в диапазоне от 0 до -10, что обеспечивает нейтральность, когда поверхностная нормальность на не имеющей покрытия стороне получаемого стекла (10), имеющего низкоэмиссионное покрытие (101), исследуется при наблюдении под углом 0°.
Стекло (10), имеющее низкоэмиссионное покрытие (101), которое определено выше, сохраняет нейтральные цветовые координаты при наблюдении под различными углами. Для отраженного света значения а* и b* в цветовом пространстве CIELAB изменяются не более чем на ±2 градуса при наблюдении под углами, составляющими вплоть до -60° от нормали к поверхности на не имеющей покрытия стороне получаемого стекла (10) с низкоэмиссионным покрытием (101). Таким образом, вышеупомянутая нейтральность также сохраняется при наблюдении под различными углами.
Присутствие второго затравочного слоя (212), расположенного под первым отражающим инфракрасное излучение слоем (22), приводит к увеличению адгезии сопротивления царапанию, которое наблюдается после термической обработки.
Исследование с помощью клейкой ленты, исследование с помощью щетки и исследование с помощью трения находят применение в качестве исследования механической адгезии и царапания. Исследование с помощью клейкой ленты осуществляется согласно стандарту ASTM 3359. Это исследование представляет собой исследование, в котором деформации на поверхности покрытия измеряются в результате прикрепления клейкой ленты типа ЗМ Scotch на покрытие с размерами 15 мм × 100 мм и ее одномоментного удаления при натяжении в направлении нормали к поверхности после истечения определенного периода времени.
Исследование с помощью щетки представляет собой исследование, в котором деформации на поверхности измеряются посредством одномоментного пропускания стекла (10), имеющего низкоэмиссионное покрытие (101), под щеткой в свекломоечных машинах и выдерживания для обработки с помощью щетки в течение одной минуты.
Исследование с помощью трения представляет собой исследование, в котором деформации на поверхности измеряются посредством натирания одинаковой площади неопудренной бумагой, на которую нанесен изопропиловый спирт, на имеющей покрытие стеклянной поверхности в течение определенного времени и числа повторов, предпочтительно десяти повторов.
Отобранные образцы имеющего покрытие стекла были подвергнуты автоматическому исследованию для наблюдения сопротивления покрытия по отношению к царапанию и отслаиванию. Обеспечивается перемещение печатающего элемента, размещенного на конце рычага и способного совершать возвратно-поступательное движение относительно горизонтальной оси, по образцам имеющего покрытие стекла под действием определенного веса. Между печатающим элементом и имеющей покрытие стеклянной поверхностью помещается тканый материал от компании SDC Enterprises, изготовленный из хлопчатобумажной ткани, которая известна в технике как «хлопчатобумажная фильтровальная ткань» в соответствии со стандартом ISO105-F9. На исследуемую имеющую покрытие стеклянную поверхность капают 2 мл дистиллированной воды, и осуществляют 50 возвратно-поступательных движений с приложением давления 0,126 Н/мм2. Это исследование, которое было описано выше, называется «автоматическое влажное исследование с помощью трения». При этом осуществляется визуальный анализ царапин и выступов, которые образуются на покрытии в результате исследования.
Чтобы низкоэмиссионное покрытие (101) проявляло механическое сопротивление при обработке в течение вторичных процессов, оно должно успешно пройти указанные исследования. Немногочисленные капиллярные царапины допускаются на поверхности покрытия при наблюдении с расстояния, составляющего не более чем 30 см, под сильным источником света для исследований с помощью клейкой ленты, щетки и трения, которые осуществляются после того, как изделие было подвергнуто отпуску. Критерий принятия образцов, прошедших исследования, заключается в том, что никакие царапины не должны образовываться, когда оцениваются все результаты, полученные после повторных исследований. Образец не может считаться успешно прошедшим исследования в случае любого отслаивания, разрыва или деламинирования.
Стекло (10), имеющее низкоэмиссионное покрытие (101) не может считаться успешно прошедшим исследования, которые описаны выше, когда используется второй затравочный слой (212), имеющий толщину, составляющую менее чем вышеупомянутое значение. Когда используется второй затравочный слой (212), расположенный под первым отражающим инфракрасное излучение слоем (22) и имеющий толщину в определенном диапазоне, при том условии, что все используемые вышеупомянутые слои, которые нанесены на стекло (10), имеющее низкоэмиссионное покрытие (101) согласно настоящему изобретению, расположены в заданном порядке и имеют толщину в соответствующих диапазонах, стекло (10), имеющее низкоэмиссионное покрытие (101) с двойным серебряным слоем согласно настоящему изобретению, может рассматриваться в качестве успешно прошедшего указанные исследования. Использование второго затравочного слоя (212) имеет большое значение для механического сопротивления стекла (10), имеющего низкоэмиссионное покрытие (101) согласно настоящему изобретению.
Объем патентной защиты согласно настоящему изобретению определен в прилагаемой формуле изобретения и не может быть ограничен тем, что разъясняется в иллюстративных целях в данном подробном описании. Оказывается очевидным, что специалист в данной области техники может производить аналогичные варианты осуществления в свете вышеупомянутых фактов без отклонения от основной идеи настоящего изобретения.
Изобретение относится к термически обрабатываемому стеклу, имеющему низкоэмиссионное покрытие, которое обеспечивает эффективное пропускание в видимом диапазоне солнечного энергетического спектра и в то же время эффективное отражение излучения в инфракрасном и ближнем инфракрасном диапазоне. Низкоэмиссионное покрытие (101) термически обрабатываемого стекла (10) содержит следующие слои, расположенные в направлении наружу от стекла (10), соответственно: первый диэлектрический слой (201), второй диэлектрический слой (202), первый затравочный слой (211), второй затравочный слой (212), - первый отражающий инфракрасное излучение слой (22), первый барьерный слой (23), третий диэлектрический слой (241), четвертый диэлектрический слой (242), третий затравочный слой (243), второй отражающий инфракрасное излучение слой (25), второй барьерный слой (26), пятый диэлектрический слой (271), верхний диэлектрический слой (272). При этом первый диэлектрический слой (201) выбран из SixNy, SiOxNy, ZnSnOx, TiOx, TiNx, ZrNx. Второй диэлектрический слой (202) выбран из TiOx, ZrOx, NbOx. Первый затравочный слой (211) выбран из NiCr, NiCrOx, TiOx, ZnSnOx, ZnAlOx, ZnOx. Второй затравочный слой (212) содержит NiCr или NiCrOx, имеет толщину, которая находится в диапазоне от 0,3 нм до 1,2 нм. Первый барьерный слой (23) выбран из NiCr, NiCrOx, Ti, TiOx, ZnAlOx, ZnOx. Третий диэлектрический слой (241) выбран из SixNy, TiNx, ZrNx, ZnSnOx, ZnAlOx, SiAlNx, SiAlOxNy, SiOxNy, TiOx, ZnOx. Четвертый диэлектрический слой (242) выбран из SixNy, TiNx, ZrNx, ZnSnOx, ZnAlOx, SiOxNy, TiOx, ZnOx. Третий затравочный слой (243) выбран из NiCr, NiCrOx, TiOx, ZnSnOx, ZnAlOx, ZnOx. Второй барьерный слой (26) выбран из NiCr, NiCrOx, Ti, TiOx, ZnAlOx, ZnOx. Пятый диэлектрический слой (271) выбран из ZnSnOx, ZnAlOx, SiOxNy, ZrOx, SiOx, SixNy, TiOx, ZnOx. Верхний диэлектрический слой (272) содержит SiOxNy. Техническим результатом является повышение эффективности пропускания видимого света и отражения солнечной энергии. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
1. Термически обрабатываемое стекло (10), имеющее низкоэмиссионное покрытие (101), отличающееся тем, что указанное низкоэмиссионное покрытие (101) содержит следующие слои, расположенные в направлении наружу от стекла (10), соответственно;
- первый диэлектрический слой (201), выбранный из SixNy, SiOxNy, ZnSnOx, TiOx, TiNx, ZrNx;
- второй диэлектрический слой (202), выбранный из TiOx, ZrOx, NbOx;
- первый затравочный слой (211), выбранный из NiCr, NiCrOx, TiOx, ZnSnOx, ZnAlOx, ZnOx;
- второй затравочный слой (212) содержащий NiCr или NiCrOx, имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 0,3 нм до 1,2 нм;
- первый отражающий инфракрасное излучение слой (22);
- первый барьерный слой (23), выбранный из NiCr, NiCrOx, Ti, TiOx, ZnAlOx, ZnOx;
- третий диэлектрический слой (241), выбранный из SixNy, TiNx, ZrNx, ZnSnOx, ZnAlOx, SiAlNx, SiAlOxNy, SiOxNy, TiOx, ZnOx;
- четвертый диэлектрический слой (242), выбранный из SixNy, TiNx, ZrNx, ZnSnOx, ZnAlOx, SiOxNy, TiOx, ZnOx;
- третий затравочный слой (243), выбранный из NiCr, NiCrOx, TiOx, ZnSnOx, ZnAlOx, ZnOx;
- второй отражающий инфракрасное излучение слой (25);
- второй барьерный слой (26), выбранный из NiCr, NiCrOx, Ti, TiOx, ZnAlOx, ZnOx;
- пятый диэлектрический слой (271), выбранный из ZnSnOx, ZnAlOx, SiOxNy, ZrOx, SiOx, SixNy, TiOx, ZnOx;
- верхний диэлектрический слой (272), содержащий SiOxNy.
2. Стекло, имеющее низкоэмиссионное покрытие, по п. 1, отличающееся следующими условиями:
- толщина первого диэлектрического слоя (201) находится в диапазоне от 10 нм до 20 нм,
- толщина второго диэлектрического слоя (202) находится в диапазоне от 2 нм до 8 нм,
- толщина первого затравочного слоя (211) находится в диапазоне от 18 нм до 30 нм,
- толщина второго затравочного слоя (212) находится в диапазоне от 0,3 нм до 1,2 нм,
- толщина первого отражающего инфракрасное излучение слоя (22) находится в диапазоне от 6 нм до 20 нм,
- толщина первого барьерного слоя (23) находится в диапазоне от 1,6 нм до 2,5 нм,
- толщина третьего диэлектрического слоя (241) находится в диапазоне от 11 нм до 27 нм,
- толщина четвертого диэлектрического слоя (242) находится в диапазоне от 35 нм до 55 нм,
- толщина третьего затравочного слоя (243) находится в диапазоне от 18 нм до 30 нм,
- толщина второго отражающего инфракрасное излучение слоя (25) находится в диапазоне от 6 нм до 20 нм,
- толщина второго барьерного слоя (26) находится в диапазоне от 1,6 нм до 2,5 нм,
- толщина пятого диэлектрического слоя (271) находится в диапазоне от 14 нм до 29 нм,
- толщина верхнего диэлектрического слоя (272) находится в диапазоне от 10 нм до 25 нм.
3. Стекло, имеющее низкоэмиссионное покрытие, по п. 1, отличающееся тем, что оно содержит следующие слои:
- первый диэлектрический слой (201), содержащий SixNy;
- второй диэлектрический слой (202), содержащий TiOx;
- первый затравочный слой (211), содержащий ZnAlOx;
- второй затравочный слой (212), содержащий NiCr;
- первый отражающий инфракрасное излучение слой (22), содержащий Ag;
- первый барьерный слой (23), содержащий NiCrOx;
- третий диэлектрический слой (241), содержащий ZnAlOx;
- четвертый диэлектрический слой (242), содержащий SixNy;
- третий затравочный слой (243), содержащий ZnAlOx;
- второй отражающий инфракрасное излучение слой (25), содержащий Ag;
- второй барьерный слой (26), содержащий NiCrOx;
- пятый диэлектрический слой (271), содержащий ZnAlOx;
- верхний диэлектрический слой (272), содержащий SiOxNy.
4. Стекло, имеющее низкоэмиссионное покрытие, по любому из предшествующих пунктов, причем указанное низкоэмиссионное покрытие (101) отличается тем, что оно содержит слои, расположенные в направлении наружу от стекла (10), соответственно, в следующем порядке:
- первый диэлектрический слой (201), содержащий SixNy и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 10 нм до 18 нм;
- второй диэлектрический слой (202), содержащий TiOx и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 2 нм до 6 нм;
- первый затравочный слой (211), содержащий ZnAlOx и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 19 нм до 27 нм;
- второй затравочный слой (212), содержащий NiCr и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 0,3 нм до 1,0 нм;
- первый отражающий инфракрасное излучение слой (22), содержащий Ag и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 7 нм до 19 нм;
- первый барьерный слой (23), содержащий NiCrOx и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 1,7 нм до 2,4 нм;
- третий диэлектрический слой (241), содержащий ZnAlOx и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 13 нм до 24 нм;
- четвертый диэлектрический слой (242), содержащий SixNy и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 40 нм до 52 нм;
- третий затравочный слой (243), содержащий ZnAlOx и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 19 нм до 27 нм;
- второй отражающий инфракрасное излучение слой (25), содержащий Ag и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 7 нм до 19 нм;
- второй барьерный слой (26), содержащий NiCrOx и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 1,7 нм до 2,4 нм;
- пятый диэлектрический слой (271), содержащий ZnAlOx и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 16 нм до 27 нм;
- верхний диэлектрический слой (272), содержащий SiOxNy и имеющий толщину, которая находится в диапазоне от 12 нм до 21 нм.
WO 2019098980 A2, 23.05.2019 | |||
WO 2019209200 A2, 31.10.2019 | |||
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НИЗКОЭМИССИОННОГО ПОКРЫТИЯ С ВЫСОКИМ ОТНОШЕНИЕМ LSG И НЕИЗМЕННЫМ ЦВЕТОМ ПОСЛЕ ТЕРМООБРАБОТКИ | 2014 |
|
RU2652513C2 |
ПОКРЫТОЕ ИЗДЕЛИЕ, ИМЕЮЩЕЕ ЗАТРАВОЧНЫЙ СЛОЙ НА ОСНОВЕ ЛЕГИРОВАННОГО БОРОМ ОКСИДА ЦИНКА С УЛУЧШЕННОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТЬЮ ПОД ФУНКЦИОНАЛЬНЫМ СЛОЕМ, И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 2011 |
|
RU2598007C2 |
US 8940400 B1, 27.01.2015 | |||
US 2007281171 A1, 06.12.2007. |
Авторы
Даты
2025-05-05—Публикация
2022-01-10—Подача