СОЛНЦЕЗАЩИТНОЕ СТЕКЛО, ИМЕЮЩЕЕ ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ ПОКРЫТИЯ
SUN-SCREEN GLASS HAVING THIN-FILM COATINGS

Настоящее изобретение предлагает изоляционные стекла, включающие пакеты из тонких слоев, которые воздействуют на солнечное излучение и, более конкретно, предназначаются для солнцезащитных целей.
Стекло согласно настоящему изобретению является особенно подходящим, в частности, для оборудования зданий, хотя и не ограничивается данным применением. Кроме того, оно может использоваться, в частности, в конструкциях автомобилей в качестве бокового окна, прозрачного люка в крыше, заднего окна автомобиля, или даже в качестве дверцы печи.
Как известно, посредством выбора химического состава, толщины и последовательности тонких слоев, которые составляют стеклопакет, оказывается возможным воздействовать в значительной степени на величину энергии, источником которой является солнечное излучение, поступающее в помещение или пассажирский салон. В частности, такое стекло делает возможным предотвращение чрезмерного нагревания внутри вышеупомянутого помещения или пассажирского салона в летнее время и, таким образом, способствует ограничению расхода энергии, которая требуется на кондиционирование воздуха в данном пространстве. Таким образом, для целей настоящего изобретения используется термин «солнцезащитное стекло» или «противосолнечное стекло» или «изоляционное стекло», который означает стекло, которое составляет подложка, обычно изготовленная из стекла, покрытого одним тонким слоем или несколькими тонкими слоями, обеспечивающими, что количество солнечного излучения (в частности, видимого и ближнего инфракрасного излучения), которое проходит через вышеупомянутое стекло, значительно уменьшается по сравнению с излучением, которое проходит через такую же подложку, но не имеющую соответствующего покрытия.
Кроме того, настоящее изобретение предлагает такое стекло, которое в заглушенном состоянии используется в качестве стеновой панели, таким образом, что оно составляет часть образующей фасад панели, что делает возможным, в сочетании с прозрачным стеклом, придавать зданиям внешние поверхности, которые являются полностью остекленными и однородными.
L
На эти многослойные стекла (и стеновые панели) распространяется ряд определенных ограничений: что касается стекла, используемые слои должны, в первую очередь, экранировать солнечное излучение в достаточной степени, т. е. они должны обеспечивать теплоизоляцию и при этом пропускать внутрь существенную часть света, мерой которой является светопропускание T. Кроме того, эти термические эксплуатационные характеристики должны сохранять оптические свойства и привлекательный внешний вид стекла; таким образом, оказывается желательной возможность модулирования уровня светопропускания подложки при одновременном сохранении цвета, который считается привлекательным и предпочтительно является практически нейтральным, что имеет наибольшее значение для внешнего отражения или даже для пропускания. Это требование в отношении внешнего вида в отраженном свете также распространяется на стеновые панели.
Согласно еще одному важному аспекту, эти слои должны также иметь достаточную долговечность, тем более что в установленном стекле они образуют наружные поверхности стекла (а не «внутренние» поверхности, обращенные в сторону содержащего газообразный наполнитель пространства между слоями, например, двухслойного стекла).
Существует еще одно ограничение, которое становится особенно актуальным в настоящее время: когда стекло, по меньшей мере, частично составляют стеклянные подложки, они очень часто подвергаются термической обработке, включающей одну или несколько операций, например, представляющих собой изгиб, если оказывается желательным придание им изогнутой формы (витрина магазина), или закалку или отжиг, если оказывается желательным сделать их более прочными и, таким образом, менее опасными в случае ударов.
Хотя нанесение слоев, которое осуществляется после термической обработки стекла, оно становится сложным и дорогостоящим, также известно, что нанесение слоев на стекло до осуществления вышеупомянутой термической обработки может вызывать значительное изменение свойств, в частности, оптических и энергетических свойств, вышеупомянутых стеклопакетов.
Таким образом, должны быть получены, и это представляет собой предмет настоящего изобретения, тонкослойные стеклопакеты, которые могут обладать способностью прохождения термической обработки без значительного изменения оптических/термических свойств стекла в целом и без изменения/ухудшения его общего внешнего вида, наблюдаемого до закалки. В частности, в таком случае требуются слои, у которых имеется «пригодность для изгиба» или «пригодность для закалки».
2
2
2
5
Примеры солнцезащитного стекла для зданий представляют европейские патенты № EP 0511901 и № EP 0678483, в которых рассматриваются функциональные слои для экранирования солнечного излучения, которые составляет хромоникелевый сплав, необязательно азотированный, нержавеющая сталь или тантал, и которые помещаются между двумя диэлектрическими слоями из оксида металла, такого как SnO, TiO или TaO. Эти стекла представляют собой хорошие солнцезащитные стекла, которые имеют удовлетворительную механическую и химическую устойчивость, но у них фактически отсутствует «пригодность для изгиба» или «пригодность для закалки», поскольку оксидные слои, которые окружают функциональный слой, не могут предотвращать его окисление в течение операции изгиба или закалки, причем вышеупомянутое окисление сопровождается изменением светопропускания и общего внешнего вида стекла в целом.
Были проведены многочисленные исследования, чтобы изготовить слои, пригодные для изгиба/пригодные для закалки в целях низкоэмиссионного стекла, которое предназначается для обеспечения высокого светопропускания, в отличие от солнцезащитного стекла. Было предложено нанесение покрывающих функциональные серебряные слои диэлектрических слоев на основе нитрида кремния, поскольку данный материал является относительно инертным по отношению к высокотемпературному окислению и оказывается способным защищать нижележащий серебряный слой, как описывается в европейском патенте № EP 0718250.
Были описаны и другие стеклопакеты, содержащие слои, которые воздействуют на солнечное излучение и которые считаются пригодными для изгиба/пригодными для закалки, в целях нанесения на функциональные слои, не представляющие собой серебро: европейский патент № EP 0536607 описывает функциональные слои нитрида металла типа TiN или CrN в качестве защитных слоев для металла или производных кремния, европейский патент № EP 0747329 описывает функциональные слои никелевого сплава типа NiCr в сочетании со слоями нитрида кремния.
2
2
Кроме того, международная патентная заявка № WO 2007/028913 описывает многослойные конструкции, в которых используется диоксид титана (TiO) или диоксид циркония (ZrO) в качестве слоя, который производит значительное воздействие на солнечное излучение, причем данный слой осаждается на подстилающий слой нитрида кремния.
Таким образом, данное изделие оказалось относительно эффективным, благодаря своим свойствам отражения тепла, поступающего за счет солнечного излучения, а также относительно простым и экономичным, благодаря нанесению покрытий с использованием технологии напыления под действием магнитного поля (магнетронное напыление).
Как описывается в международной патентной заявке № WO 2007/028913, нанесение многослойной структуры описанного выше типа с использованием вакуумных технологий для напыления покрытий на мишени делает возможным осаждение множества слоев, толщина которых может регулироваться в пределах нанометра, и в результате этого обеспечивается желательное регулирование колориметрических параметров стекла, в частности, обеспечивается его колориметрическая нейтральность. В данной публикации отмечается, что многослойная конструкция, нанесенная таким способом, также является удовлетворительной с точки зрения своих свойств механической и термической устойчивости, в частности, в условиях термической обработки при температуре, составляющей приблизительно от 600 до 630°C, которая является наиболее распространенной для осуществления процессов закалки или изгиба. В частности, согласно международной патентной заявке № WO 2007/028913, стекло, которое подвергается такой термической обработке, не проявляет какого-либо значительного изменения своих свойств, в том числе в отношении энергетических или колориметрических эксплуатационных характеристик.
L
L
Когда изготавливается такая многослойная конструкция, в зависимости, главным образом от толщины слоя на основе оксида титана, получаемое стекло с солнцезащитными свойствами имеют коэффициент светопропускания (T), составляющий приблизительно от 75% до 60%, и коэффициент светоотражения (R), составляющий приблизительно от 25% до 40%. Однако солнечный фактор данного стекла, который определяется согласно стандарту NF EN 410 (2011), составляет, по меньшей мере, приблизительно 65%, что может считаться недостаточным в условиях очень сильного наружного солнечного излучения.
Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить стекла такого же типа, как стекла, описанные в международной патентной заявке № WO 2007/028913, в которых функциональные слои изготавливаются на основе оксида титана, но изоляционные свойства улучшаются, в частности, солнечный фактор составляет менее чем 60% или даже менее чем 55%, и при этом сохраняется достаточное светопропускание, который определяется согласно стандарту NF EN 410 (2011) и, в частности, составляет более чем или равняется 40%, или даже составляет более чем или равняется 45%.
Что касается еще одной важной характеристики стекол согласно настоящему изобретению, они обычно имеют очень низкие колориметрические показатели, определяемые таким способом, как описывается выше, в том числе после термической обработки, такой как изгиб или закалка или даже нанесение эмали.
Аналогичным образом, оказывается возможным, чтобы такое эмалированное стекло, которое используется в области строительства в качестве стеклянных стеновых панелей, было, по меньшей мере, частично или, что является наиболее предпочтительным, полностью заглушенным.
Эмалированное стекло, которое в области строительства чаще называется термином «стеклянные стеновые панели», например, делает возможным маскировку конструкционных элементов, таких как электрические кабели, сантехнические системы, устройства для кондиционирования воздуха или, в целом, все конструкционные элементы здания.
В частности, в зданиях, которые имеют очень большие площади стекла, использование эмалированного стекла оказывается предпочтительным для создания привлекательного внешнего вида и архитектурного единства большой площади стекла, которое может покрывать практически всю площадь наружной поверхности здания
Более конкретно, для таких зданий, которые имеют значительный размер площади остекленной поверхности, используемое стекло должны включать, на всей своей площади наружной поверхности, стеклопакеты, которые обладают свойствами регулирования солнечного излучения, что делает возможным снижение расходов на кондиционирование воздуха в летнее время, а также предпочтительно обладают внутренними теплоизоляционными свойствами, что делает возможным снижение энергетических потерь здания в зимнее время. Стекла представляют собой практически всю площадь поверхности здания и, таким образом, покрывают как части, которые должны обеспечивать значительное светопропускание (так называемое прозрачное стекло), так и части, в которых светопропускание должно быть практически нулевым (эффект затемнения), в целях маскировки конструкционных элементов здания (непрозрачное стекло). Для этой цели обычно используются слои непрозрачной эмали, которые позволяют обеспечивать такую маскировку.
Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы разработать стекло, включающее подложку, представляющую собой стекло, на которое нанесены тонкие покровные слои, действующие на падающее солнечное излучение, что делает возможным решение проблем, которые описываются выше. В частности, желательное стекло согласно настоящему изобретению имеет термические свойства, подходящие для защиты зданий от солнечного излучения, а также оптические свойства, в частности, колориметрические свойства и параметры светопропускания, которые также являются подходящими для такого применения, а также обладают способностью прохождения без повреждений процедур термической обработки, которые представляют собой закалка, изгиб или эмалировка, даже при очень высокой температуре, которая составляет более чем или равняется 650°C.
В своей наиболее общей форме настоящее изобретение предлагает солнцезащитное стекло, включающее подложку, предпочтительно стеклянную подложку, причем на каждую из двух поверхностей вышеупомянутой подложки наносится покрытие, которое составляют диэлектрические материалы. В стекле согласно настоящему изобретению каждое из вышеупомянутых покрытий составляют слой на основе оксида титана или пакет слоев из диэлектрических материалов, включающий такой слой на основе оксида титана. Согласно настоящему изобретению, физическая толщина слоев на основе оксида титана в каждом из вышеупомянутых покрытий составляет от 10 до 70 нм.
Помимо слоя на основе оксида титана, тонкослойный пакет согласно настоящему изобретению включает только слои, которые составляют диэлектрические материалы, и, таким образом, в нем отсутствуют, в частности, слои, имеющие металлическую природу, в частности, слои описанного выше типа, вследствие их свойствам отражения и/или поглощения инфракрасного излучения, частности, слои которые составляют драгоценные металлы, такие как Ag, Pt, Pd, Au или даже Cu, и слои, которые составляют нитриды металлов типа TiN или CrN, или даже слои на основе никеля, такие как NiCr, или слои на основе ниобия Nb или нитрида ниобия.
Для целей настоящего изобретения слои на основе оксида титана содержат преимущественно элементы O и Ti в соотношении, которое предпочтительно составляет приблизительно 2 (разумеется, возможными являются отклонения от данного теоретического значения без отхода от контекста настоящего изобретения, которые, в частности, определяются условиями нанесения вышеупомянутого слоя или становятся возможными вследствие легирования вышеупомянутого слоя). В частности, согласно настоящему изобретению, атомы Ti и O вместе составляют, по меньшей мере, 85% атомов, которые присутствуют в данном слое и предпочтительно, по меньшей мере, 90%, или даже, по меньшей мере, 95% атомов, которые присутствуют в данном слое.
Согласно возможным и предпочтительным варианты осуществления настоящего изобретения, которые, разумеется, могут сочетаться друг с другом соответствующим образом:
- В качестве вышеупомянутых диэлектрических материалов выбираются нитриды, оксиды или оксинитриды.
- Помимо слоев на основе оксида титана, в качестве диэлектрических материалов выбираются оксиды цинка, оксиды кремния, оксиды олова, двойные оксиды цинка и олова, нитриды кремния и/или алюминия, и оксинитриды кремния и/или алюминия.
- По меньшей мере, одно из вышеупомянутых покрытий и, возможно, оба покрытия составляет пакет из следующих слоев, которые располагаются согласно следующей последовательности, начиная от поверхности стекла:
- подстилающий слой или множество подстилающих слоев, один или несколько из вышеупомянутых подстилающих слоев составляют диэлектрические материалы,
- слой на основе оксида титана, физическая толщина которого составляет от 10 до 70 нм.
Предпочтительно такой пакет также включает покровный слой или множество покровных слоев, причем один или несколько из вышеупомянутых покровных слоев составляют диэлектрические материалы.
Такой пакет предпочтительно имеет следующие характеристики:
- Суммарная оптические толщина одного или нескольких подстилающих слоев составляет от 30 до 90 нм и предпочтительнее от 40 до 70 нм.
- Суммарная оптические толщина одного или нескольких покровных слоев составляет от 7 до 30 нм и предпочтительнее от 10 до 20 нм.
- Стекло включает, между поверхностью стекла и слоем на основе оксида титана, два подстилающих слоя, в том числе один слой на основе оксида кремния, физическая толщина которого предпочтительно составляет от 10 до 20 нм, и один слой на основе нитрид кремния, физическая толщина которого предпочтительно составляет от 15 до 25 нм.
- Стекло включает, между поверхностью стекла и слоем на основе оксида титана, единственный подстилающий слой на основе нитрид кремния, физическая толщина которого предпочтительно составляет от 15 до 35 нм.
- Стекло включает, на верхней поверхности слоя на основе оксида титана, последовательность, которую составляют покровный слой на основе оксид кремния, имеющий физическую толщину, составляющую предпочтительно от 5 до 10 нм, и покровный слой на основе оксида титана, имеющий физическую толщину, составляющую предпочтительно от 1 до 3 нм.
- По меньшей мере, одно из вышеупомянутых покрытий или даже оба покрытия составляет единственный слой на основе оксида титана, предпочтительно осажденный в процессе пиролиза.
- Стекло включает расположенное на первой поверхности подложки первое покрытие, нанесенное в процессе химического парофазного осаждения, в частности, в процессе пиролиза, и, расположенное на второй поверхности подложки второе покрытие, нанесенное в процессе вакуумного осаждения, в частности, в процессе напыления. В частности, согласно данному варианту осуществления, покрытие, осажденное в процессе пиролиза, представляет собой слой на основе оксида титана, а покрытие, нанесенное в процессе вакуумного осаждения, представляет собой пакет слоев, который составляет последовательность из следующих слоев, начиная от поверхности стекла:
- подстилающий слой или множество подстилающих слоев, причем один или несколько из вышеупомянутых подстилающих слоев составляют диэлектрические материалы,
- слой на основе оксида титана, толщина которого составляет от 10 до 70 нм.
Предпочтительно такой пакет также составляет покровный слой или множество покровных слоев, причем один или несколько из вышеупомянутых покровных слоев составляют диэлектрические материалы.
Разумеется, предпочтительные варианты осуществления для такого пакета, которые описываются выше, также применяются к данному варианту осуществления.
- Согласно еще одному варианту осуществления, стекло включает, на каждой из своих поверхностей, покрытие, осажденное с применением вакуумной технологии, которое составляет последовательность из следующих слоев, начиная от поверхности стекла:
- подстилающий слой или множество подстилающих слоев, причем один или несколько из вышеупомянутых подстилающих слоев составляют диэлектрические материалы,
- слой на основе оксида титана, физическая толщина которого составляет от 10 до 70 нм.
Предпочтительно такой пакет также включает покровный слой или множество покровных слоев, причем один или несколько из вышеупомянутых покровных слоев составляют диэлектрические материалы. Согласно еще одному альтернативному варианту осуществления, по меньшей мере, одно из покрытий, осажденных с применением вакуумной технологии, или даже оба покрытия может составлять единственный слой на основе оксида титана.
Разумеется, предпочтительные варианты осуществления для такого пакета, которые описываются выше, также применяются к данному варианту осуществления.
- По меньшей мере, один слой на основе оксида титана также включает элемент X, в качестве которого выбираются кремний, цирконий, ниобий и тантал, причем суммарное атомное соотношение X/Ti в вышеупомянутом слое составляет от 0,01 до 0,25, Атомы Ti и X, представляющие собой, по меньшей мере, Si и Ti, составляют, по меньшей мере, 90% атомов, не представляющих собой атомы кислорода, предпочтительно, по меньшей мере, 95%, или даже, по меньшей мере, 97%, или даже все из атомов, не представляющих собой атомы кислорода. Согласно такому варианту осуществления, X наиболее предпочтительно представляет собой кремний.
Согласно такому варианту осуществления, в котором X представляет собой кремний:
- Согласно первому варианту осуществления, вышеупомянутое атомное соотношение Si/Ti является однородным по всей толщине слоя на основе оксида титана.
- Согласно еще одному варианту осуществления, который отличается от предшествующего варианта осуществления, слой на основе оксида титана составляет последовательность слоев, в которых атомное соотношение Si/Ti составляет от 0 до 0,20.
- Суммарное атомное соотношение Si/Ti в слое составляет от 0,05 до 0,20, и предпочтительнее оно составляет от 0,05 до 0,15.
- Согласно одному альтернативному или дополнительному варианту осуществления, по меньшей мере, один слой на основе оксида титана или даже все из слоев на основе оксида титана в вышеупомянутом покрытии составляют, главным образом, титан и кислород.
- Один или несколько из вышеупомянутых слоев на основе оксида титана содержат, в частности, менее чем 1 мол.% элементов, не представляющих собой титан и кислород.
- Толщина слоев на основе оксида титана в каждом покрытии составляет от 20 до 60 нанометров и предпочтительно от 30 до 55 нм.
- Светоотражение на каждой из поверхностей стекла составляет более чем 30%.
- Солнечный фактор стекла составляет менее чем 60%, причем солнечный фактор предпочтительно составляет менее чем 55%.
- Светопропускание стекла составляет от 45% до 60%.
- Стекло подвергается термической обработке, представляющей собой изгиб, закалку и/или отжиг.
Согласно настоящему изобретению, в составе пакета один или несколько покровных слоев или один или несколько подстилающих слоев, которые составляют диэлектрические материалы, в частности, те слои, основу которых составляют кремний, в частности, оксид, нитрид или оксинитрид кремния, может также содержать металл, содержание которого является небольшим по сравнению с содержанием кремния, например, алюминий, например, составляющий вплоть до 10 мол.% по отношению к кремнию. Это оказывается полезным, в частности, для ускорения нанесения слоя методом реактивного магнетронного напыления, где кремниевая мишень приобретает более высокую электропроводность, когда осуществляется ее «легирование» алюминием. Таким образом, для целей настоящего изобретения оказываются более предпочтительными покровные слои или подстилающие слои, которые составляют диэлектрические материалы и, в основном, составляют вышеупомянутые материалы, не исключая, однако, что могут присутствовать и другие элементы, в частности, другие катионы, но в очень малых количествах, в частности, для цели упрощения нанесения слоев посредством используемых процессов, из которых наиболее предпочтительным является магнетронное напыление.
3
4
Если не определяются другие условия, все величины толщины, которые описываются в настоящей заявке, представляют собой фактические величины. Для целей настоящего изобретения термин «оптическая толщина» традиционно используется для описания произведения фактической (физической) толщины предмета и его показателя преломления. Таким образом, оптическая толщина, составляющая 50 нм, в случае SiN, показатель преломления которого составляет приблизительно 2,0, соответствует нанесению слоя вышеупомянутого материала, физическая толщина которого составляет 25 нанометров.
Предмет настоящего изобретения составляют «монолитные» (однослойные) стекла, которые составляет единственная подложка, или изоляционные многослойные стекла, представляющие собой двухслойное стекло или даже трехслойное стекло, в которых, по меньшей мере, один компонент (лист) представляет собой составляет стекло согласно настоящему изобретению.
L
L
Стекла, которые представляют собой предмет настоящего изобретения, предпочтительно имеют значение T, составляющее приблизительно от 40% до 60%, в частности, от 45% до 60%, и пропускание энергии, мерой которого является солнечный фактор, и которое приблизительно равняется значению T, отклоняясь от него не более чем на 5%. Кроме того, они предпочтительно имеют относительно нейтральный цвет, возможно синий или зеленый оттенок в отраженном от наружной поверхности свете (на стороне подложки, на которой отсутствуют покровные слои), причем, в частности, в международной колориметрической системе (L*, a*, b*) наблюдаются отрицательные значения a* и b* (до и после любой возможной термической обработки). Таким образом, получается привлекательный и не очень интенсивный оттенок в отраженном свете, что является желательным в строительной промышленности.
Для целей настоящего описания оптические и энергетические параметры согласно настоящему изобретению измеряются в соответствии с указаниями, которые представляет стандарт NF EN 410 в редакции 2011 г.
Кроме того, предмет настоящего изобретения представляет собой многослойная подложка, по меньшей мере, частично заглушенная посредством нанесения покрытия типа лака или эмали и предназначенная для цели производства стеновых панелей, где заглушающее покрытие может находиться в непосредственном контакте с поверхностью подложки, на которую уже нанесен пакет слоев. Таким образом, пакет слоев может быть полностью идентичным для прозрачного стекла и для стеновой панели. Поверхность подложки, на которую уже нанесен пакет тонких слоев, и на которую может быть нанесен, согласно традиционным технологиям, эмалевый состав, который маскирует оптические дефекты пакета, производит весьма ограниченное оптическое изменение и, в частности, не создает мутный внешний вид, согласно настоящему изобретению, рассматривается как особенно «пригодное для эмалировки». Это также означает, что пакет имеет удовлетворительную устойчивость, не проявляя какого-либо нежелательного ухудшения качества слоев пакета, которые находятся в контакте с эмалью, в том числе в процессе термической обработки или с течением времени после установки стекла.
Хотя применение, для которого более определенно предназначается настоящее изобретение, представляет собой стекло для зданий (включая жилые здания), оказывается очевидным, что могут предусматриваться и другие применения, в частности, стекла транспортных средств (исключая ветровые стекла, для которых требуется очень высокое светопропускание), такие как боковые окна, прозрачные люки в крыше, задние окна автомобилей, или даже дверцы печей.
Преимущества настоящего изобретения иллюстрируются посредством представленных ниже неограничительных примеров, которые соответствуют настоящему изобретению, а также сравнительных примеров.
Все подложки представляют собой прозрачные стекла толщиной 6 мм типа Planilux, которые продаются компанией Saint-Gobain Glass France.
Все слои осаждаются в процессе пиролиза или с применением хорошо известных технологий магнетронного напыления.
Более конкретно:
- слои на основе оксида титана осаждаются в процессе пиролиза (напыление металлоорганических соединений титана в качестве предшественников на поверхность горячего стекла, которое выходит из ванны с расплавленным металлом для производства листового стекла) или с использованием металлических мишеней на основе титана (напыление на мишени осуществляется в окислительной атмосфере);
2
- слои на основе нитрида кремния осаждаются с использование мишеней из металлического кремния, содержащего 8 мас.% алюминия, причем напыление осуществляется в реакционноспособной атмосфере, содержащей азот (40% Ar и 60% N);. таким образом, слои на основе нитрида кремния также имеют небольшое содержание алюминия;
- слои на основе оксида кремния осаждаются с использованием мишеней из металлического кремния, имеющих такой же состав, как в предшествующем случае, но в данном случае напыление осуществляется в окислительной реакционноспособной атмосфере согласно технологиям, которые являются хорошо известными в данной области.
Пример 1 (предшествующий уровень техники):
x
2
В данном примере, осуществляемом в соответствии с описанием международной патентной заявки № WO 2007/028913, пакет, который составляют подстилающий слой нитрида кремния, слой оксида титана TiO и покровный слой SiO, осаждается на одной поверхности стеклянной подложки с применением технологий магнетронного напыления, которые описываются выше.
Стекло, в котором присутствует данный пакет, представлено схематически следующей последовательностью:
x
x
2
Стекло/SiN (23 нм)/TiO (30 нм)/SiO (7 нм)
Пример 2 (сравнительный):
x
В данном сравнительном примере пакет, имеющий такую же природу, как пакет, описанный выше в примере 1, осаждается на такую же подложку, и единственное различие заключается в том, что устройство регулируется таким образом, что слой TiO имеет удвоенную толщину (60 нм).
Стекло, в котором присутствует данный пакет, представлено схематически следующей последовательностью:
x
x
2
Стекло/SiN (23 нм)/TiO (60 нм)/SiO (7 нм)
Пример 3 (сравнительный):
x
В данном сравнительном примере пакет, имеющий такую же природу, как пакет, описанный выше в примере 1, осаждается на такую же подложку, и единственное различие заключается в том, что осажденный слой TiO является еще толще, таким образом, что его толщина достигает 70 нм.
Стекло, в котором присутствует данный пакет, представлено схематически следующей последовательностью:
x
x
2
Стекло/SiN (23 нм)/TiO (70 нм)/SiO (7 нм)
Пример 4 (согласно настоящему изобретению)
В данном примере согласно настоящему изобретению пакет, аналогичный пакету, который описывается в примере 1, осаждается на стеклянную подложку такого же типа с применением технологий вакуумного напыления. При этом на другую поверхность наносится в процессе пиролиза покрытие оксида титана, которое осаждается заблаговременно на ленту из горячего стекла, которая выходит ванны с расплавленным металлом для производства листового стекла, согласно технологиям, которые являются стандартными в данной области.
Стекло, имеющее два покрытия на каждой из своих поверхностей, представлено схематически следующей последовательностью:
2
x
x
2
Пиролитический TiO (30 нм)/стекло/SiN (23 нм)/TiO (30 нм)/SiO (7 нм)
2
2
По сравнению с примером 1, согласно примерам 2 и 3, слой TiO, имеющий увеличенную толщину, осаждается в составе пакета слоев для цели улучшения солнцезащитных эксплуатационных характеристик стекла. В качестве альтернативы, в примере 4 согласно настоящему изобретению это дополнительное количество TiO наносится на стекло примера 1, но на другую поверхность стекла и не в составе пакета.
Оптические свойства и колориметрические параметры разнообразных стекол, полученных таким способом в примерах 1-4, измеряются согласно следующим критериям в соответствии со стандартом NF EN410 (2011):
L
- пропускание T: светопропускание в процентах при использовании лампы D65 в качестве источника света;
v
- сторона светоотражающего стекла: (RL) в процентах;
(Rv)
(Rv)
- a*, b*: колориметрические координаты в наружном отражении согласно колориметрической системе L*, a*, b*;
c
- сторона светоотражающего слоя: (RL) в процентах;
(Rc)
(Rc)
- a*, b*: колориметрические координаты в наружном отражении согласно колориметрической системе L*, a*, b*;
- солнечный фактор SF в процентах в качестве меры соотношения полной энергии, поступающей в помещение, к энергии падающего солнечного излучения.
Таблица 1
Пример
Пропускание
Сторона отражающего слоя (внутренняя)
Сторона отражающего стекла (наружная)
Солнечный фактор
T<sub>L</sub>
a*
b*
RL<sub>c</sub>
a*<sub>(Rc)</sub>
b*<sub>(Rc)</sub>
RL<sub>V</sub>
a*<sub>(Rv)</sub>
b*<sub>(Rv)</sub>
SF (%)
Пример 1 (предшествующий уровень техники)
66
0
3
31
-2
-3
30
-3
-3
65
Пример 2 (сравнительный)
70
-1
-8
27
-1
21
26
-1
21
67
Пример 3 (сравнительный)
76
-4
-5
21
7
18
20
6
18
68
Пример 4 (настоящее изобретение)
53
0
3
44
-2
-6
44
-3
-6
58
Результаты, приведенные в таблице 1, представляют собой световые и энергетические эксплуатационные характеристики стекол согласно трем примерам.
Сравнение примеров 1-3 показывает, что увеличение толщины слоя оксида титана в составе пакета, который присутствует только на одной поверхности стеклянной подложки, не приводит к какому-либо улучшению теплоизоляционных свойств стекла, о чем свидетельствуют значения солнечного фактора, которые представлены в таблице 1.
С другой стороны, осаждение слоя оксида титана, соответствующего толщине слоя согласно пример 2, но в этом случае на другой поверхности стеклянной подложки (пример 4 согласно настоящему изобретению) приводит к значительному улучшению энергоизоляционных свойств стекла, и при этом сохраняется светопропускание, составляющее более чем 50%.
Вышеупомянутые пакеты затем подвергаются такой же термической обработке, как обработка, которая описывается в вышеупомянутой международной патентной заявке № WO 2007/028913, и которую составляют нагревание при температуре 620°C в течение 10 минут и последующая закалка на воздухе.
Изменчивость цвета E* определяется следующим образом:
2
2
2
1/2
E*=(L*+a*+b*), где значения L*, a* и b* представляют собой изменения соответствующих параметров, сравниваемых до и после термической обработки.
L
Значение E* при сравнении параметров до и после термической обработки составляет приблизительно 1%, и все стекла сохраняют в неизменности свои солнцезащитные свойства, о чем свидетельствуют измерения солнечного фактора SF. Кроме того, они являются идеально калиброванными с точки зрения внешней привлекательности, о чем свидетельствует в наибольшей степени наружное отражение, где значения a* и b* приближаются к нулю или являются незначительно отрицательными, создавая практически нейтральный или слабый сине-зеленый цвет, который является приемлемым для стекол, имеющих высокое наружное отражение. Все измеренные значения изменяются весьма незначительно при воздействии термической обработки: значения T и SF сохраняются в пределах приблизительно 1%, колориметрические данные изменяются весьма незначительно, и отсутствует переход от одного оттенка к другому оттенку в наружном отражении. Ни в одном из трех стекол не наблюдаются оптические дефекты типа микротрещин или точечных отверстий.
Примеры 5-10 (согласно настоящему изобретению)
В этих примерах единственный слой оксида титана осаждается в качестве покрытия на каждой из поверхностей стеклянной подложки Planilux с применением технологий вакуумного напыления. Для каждого примера осаждались покрытия, имеющие различную толщину, как представлено в приведенной ниже таблице 2.
Стекло, содержащее два слоя оксида титана, представлено схематически следующей последовательностью:
x
x
TiO (x1 нм)/Стекло/TiO (x2 нм)
Световые и энергетические характеристики разнообразных типов получаемого стекла измерены, как описывается выше, и представлены в следующей таблице 2:
Таблица 2
Пример
Толщина слоя TiO<sub>2</sub> на первой поверхности (x<sub>1</sub>)
Толщина слоя TiO<sub>2</sub> на второй поверхности (x<sub>2</sub>)
Пропускание
Пропускание энергии (солнечный фактор)
T<sub>L</sub>
a*
b*
SF (%)
Пример 5 (настоящее изобретение)
55
10
58
1
1
62
Пример 6 (настоящее изобретение)
55
20
54
1
3
59
Пример 7 (настоящее изобретение)
55
30
50
1
5
56
Пример 8 (настоящее изобретение)
55
40
47
1
4
54
Пример 9 (настоящее изобретение)
55
55
45
2
0
52
Пример 10 (настоящее изобретение)
55
70
47
2
-6
53
Результаты, представленные в таблице 2, показывают, что солнечный фактор может быть доведен до значительно меньших значений посредством применения настоящего изобретения и может, в частности, снижаться на 13% (по абсолютному значению) по сравнению с наилучшими эксплуатационными характеристиками, достигнутыми для предшествующих конфигураций (см. пример 1 согласно предшествующему уровню техники), что, по-видимому, имеет решающее значение для желательного применения. Таким образом, в любом случае, энергетические эксплуатационные характеристики, отмеченные для стекол согласно настоящему изобретению, составляют более чем соответствующие характеристики, которые могут быть получены согласно описанию международной патентной заявки WO 2007/028913, причем светопропускание остается на приемлемом уровне для использования, в частности, в строительной промышленности или в другой области в качестве боковых окон.