ПОДЛОЖКА, СНАБЖЕННАЯ СТОПКОЙ СЛОЕВ С ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ
SUBSTRATE EQUIPPED WITH STACK OF LAYERS WITH HEAT ENGINEERING PROPERTIES

Настоящие изобретение относится к материалу, такому как стеклопакет, содержащему прозрачную подложку, покрытую стопкой тонких слоев, содержащих несколько функциональных слоев, которые могут влиять на солнечную радиацию и/или инфракрасное излучение. Настоящее изобретение также относится к остеклениям, включающим эти материалы, а также к использованию таких материалов для производства теплоизоляции и/или солнечных защитных остеклений.
Эти остекления могут быть предназначены для оснащения, как зданий, так и транспортных средств, в частности, для уменьшения нагрузки на кондиционирование и/или предотвращения чрезмерного перегрева, при этом такие остекления называют остеклениями с ʺсолнечным контролемʺ, и/или для того, чтобы уменьшить количество энергии, рассеиваемой наружу, и такие остекления относят к так называемым остеклениям «с низкой излучательной способностью», обусловленной постоянно растущими размерами остекленных поверхностей в зданиях и пассажирских салонах транспортных средств.
В зависимости от климата в странах, где эти остекления установлены, желаемая производительность в плане пропускания света и солнечного фактора может варьироваться в определенном диапазоне. Пропускание света должно быть достаточно низким для исключения бликов и достаточно высоким, чтобы сокращение количества проникающего света в пространство, ограниченного упомянутым остеклением, не требовало использования искусственного света. Например, в странах с высоким уровнем солнечной радиации, существует большой спрос на остекления, имеющее светопропускание порядка 40% и достаточно низкие значения солнечного фактора.
Для улучшения защиты от солнечных лучей и в тоже время при этом для сохранения светопроницаемости были предложены остекления, содержащие прозрачные подложки, покрытые стопкой тонких слоев, содержащие три функциональных металлических слоя, где каждый был установлен между двумя диэлектрическими покрытиями. Эти стопки обычно получают путем проведения серии осаждений, проводимых с помощью распыления, необязательно магнетронного распыления. Эти остекления описываются как избирательные, поскольку они делают возможным:
- уменьшить количество солнечной энергии, проникающей внутрь зданий, имея низкий солнечный фактор (SF или g),
- гарантировать достаточную светопередачу,
- иметь низкую излучательную способность для того, чтобы уменьшить потери тепла длинноволновым инфракрасным излучением.
В соответствии с настоящим изобретением:
- под солнечным фактором ʺgʺ следует понимать отношение в процентах общей энергии, поступающей в пространство через остекление к падающей солнечной энергии,
- под селективностью ʺsʺ следует понимать отношение светопропускания к солнечному фактору TL/g.
Наиболее селективные материалы из предшествующего уровня техники основаны на стопке слоев, которая содержит три функциональных слоя, что позволяет получать значения солнечного фактора, которые могут достигать значения до 22%. Однако это значение все еще слишком велико для некоторых стран, где желаемы значения солнечного фактора менее чем 20%.
Материалы, которые в настоящее время существуют на рынке, не позволяют сочетать низкий солнечный фактор, составляющий в частности, менее чем 20%, при светопропускании около 40%, хорошей селективности (>2,0), а также низкое отражение на внешней стороне.
Следовательно, целью настоящего изобретения является разработка материала, обладающего исключительными свойствами солнечного контроля, и, в частности, значениями солнечного фактора, составляющих менее чем 20% для светопропускания порядка 40%. Из этого следует, в соответствии с настоящим изобретением, надо стремиться минимизировать солнечный фактор и повысить селективность, в тоже время при этом сохраняя светопропускание, подходящее для обеспечения хорошей изоляции и хорошего зрительного восприятия.
Комплексность стопки слоев, содержащих три функциональных слоя на основе серебра, затрудняет улучшение тепловых характеристик и свойств отражения без отрицательного воздействия на другие свойства стопки слоев.
Заявитель неожиданно обнаружил, что с помощью оптимизации толщины трех функциональных слоев и толщины диэлектрических покрытий, получается материал, способный проявлять желаемые свойства.
Способ решения настоящего изобретения представляет собой отличный компромисс между оптическими характеристиками, тепловыми характеристиками, прозрачностью и эстетичным внешним видом.
Одним объектом настоящего изобретения является материал, содержащий прозрачную подложку, покрытую стопкой тонких слоев, последовательно включающей, начиная с подложки, чередование трех функциональных упомянутых металлических слоев на основе серебра, начиная с подложки, в виде первого, второго и третьего функциональных слоев и четырех диэлектрических покрытий, упомянутых, начиная с подложки, как M1, M2, M3 и M4, где каждое диэлектрическое покрытие, содержит, по меньшей мере, один диэлектрический слой, так чтобы каждый функциональный металлический слой располагался между двух диэлектрических покрытий, и характеризовался тем, что:
- толщина первого функционального слоя меньше, чем толщина второго функционального слоя,
- толщина первого функционального слоя меньше, чем толщина третьего функционального слоя,
- отношение толщины третьего функционального металлического слоя к толщине второго функционального слоя составляет от 0,90 до 1,10, в том числе предпочтительны значения от 0,95 до 1,05,
- диэлектрические покрытия M1, M2, M3 и M4, где каждый имеет оптическую толщину Eo1, Eo2, Eo3 и Eo4, удовлетворяющую следующему уравнению: Eo4 < Eo1 < Eo2 < Eo3,
- оптическая толщина Eo1 диэлектрического покрытия M1 составляет более чем 80 нм,
- оптическая толщина Eo2 диэлектрического покрытия M2 составляет более чем 100 нм,
- оптическая толщина Eo3 диэлектрического покрытия M3 составляет более чем 120 нм,
- оптическая толщина Eo4 диэлектрического покрытия M4 составляет более чем 60 нм.
Изобретение также относится к:
- способу получения материала в соответствии с настоящим изобретением,
- остеклению, содержащему, по меньшей мере, один материал в соответствии с настоящим изобретением,
- использованию остекления в соответствии с настоящим изобретением в качестве солнцезащитного остекления для зданий или транспортных средств,
- зданию или транспортному средству, содержащему остекление в соответствии с настоящим изобретением.
Регулируя толщины функциональных слоев и диэлектрических покрытий, можно контролировать прозрачность остекления так, чтобы получать величины светопропускания TL порядка 40%, причем этот диапазон является особенно подходящим для остекления, предназначенного для использования в регионах с высоким солнечным освещением. Но основным преимуществом настоящего изобретения является то, что получение удовлетворительного внешнего вида с особыми специфическими цветами при внешнем отражении и достаточно низкими значениями внешнего отражения, не происходит в ущерб эффективности защиты от солнечных лучей. Отличные энергетические характеристики поддерживаются без существенных изменений других параметров стопки слоев, таких как природа, толщина и последовательность слоев, формирующих ее.
Предпочтительные характерные особенности, которые появляются в остальной части описания, применимы как к способу в соответствии с настоящим изобретением, так и к продуктам, то есть, к материалам или остеклению, включающему материал.
Все световые характеристики, представленные в описании, получены в соответствии с принципами и способами, описанными в европейском стандарте EN 410, относящимся к определению световых и солнечных характеристик остекления, используемых в стекле для строительства.
Обычно, показатели преломления измеряются на длине волны 550 нм. Светопропускание TL и факторы светового отражения RL измеряются под источником света D65 с полем обзора 2°.
Если не указано иное, все значения и диапазоны значений оптических и тепловых характеристик приведены для двойного остекления, состоящего из 6 мм стандартной подложки силикатного стекла, несущей на себе стопку тонких слоев, 16 мм промежуточного слоя, наполненного аргоном, составляющим в пропорции 90%, и воздухом, составляющим в пропорции 10%, и другой подложки силикатного стекла, которая не покрыта ничем, и которая имеет толщину 4 мм. Покрытую подложку помещают так, чтобы стопка тонких слоев была на поверхности остекления 2. Внешнее отражение Rext. наблюдается со стороны подложки, содержащий стопку слоев, тогда как отражение, наблюдаемое со стороны подложки, не содержащей стопки слоев, определяется как внутреннее отражение. Светопропускание (TL) стандартных подложек кальций-натриевого стекла без стопки слоев, составляет более чем 89%, предпочтительно 90%.
Если не указано иное, толщины, указанные в настоящем документе, без других технических требований представляют собой физические, реальные или геометрические толщины, отнесенные к так называемому Ep, и выражаются в нанометрах (а не в оптической толщине). Оптическая толщина Eo определяется как физическая толщина слоя, умноженная на его показатель преломления, на длине волны 550 нм: Eo=n*Ep. Поскольку показатель преломления является безразмерной величиной, то единица оптической толщины может рассматриваться как единица, отобранная для обозначения физической толщины.
Если диэлектрическое покрытие состоит из нескольких диэлектрических слоев, то оптическая толщина диэлектрического покрытия соответствует сумме оптических толщин различных диэлектрических слоев, формирующих диэлектрическое покрытие.
На всем протяжении описания подложка, в соответствии с настоящим изобретением, считается расположенной в горизонтальном положении. Стопку тонких слоев осаждают на верхней части подложки. Значения выражений ʺсверхуʺ и ʺснизуʺ, и ʺнижеʺ и ʺвышеʺ следует рассматривать относительно этой ориентации. Если специально не указано иное, то выражения ʺсверхуʺ и ʺснизуʺ не обязательно означают, что два слоя и/или покрытия находятся в контакте друг с другом. Когда указано, что слой осаждают ʺв контактеʺ с другим слоем или с покрытием, то это означает, что не может быть одного (ли более) слоя (слоев) расположенного между этими двумя слоями (или слоем и покрытием).
В пределах значения настоящего изобретения обозначения ʺпервыйʺ, ʺвторойʺ, ʺтретийʺ и ʺчетвертыйʺ для функциональных слоев или диэлектрических покрытий определяются в таком порядке, что они начинают свой счет с подложки, несущей стопку слоев, и в отношении слоев или покрытий, имеющих ту же самую функцию. Например, функциональный слой, самый близкий к подложке является первым функциональным слоем, а следующий, удаленный от подложки, является вторым функциональным слоем и т.д.
Предпочтительно, стопка слоев осаждается при помощи магнетронного напыления. В соответствии с этим преимущественным вариантом осуществления все слои стопки осаждены с помощью магнетронного напыления.
Настоящее изобретение также относится к способу получения материала в соответствии с настоящим изобретением, в котором слои стопки осаждаются с помощью магнетронного напыления.
Функциональные металлические слои на основе серебра содержат, по меньшей мере, 95,0%, предпочтительно, по меньшей мере, 96,5% и еще лучше, по меньшей мере, 98,0% по массе серебра по отношению к массе функционального слоя. Предпочтительно функциональный металлический слой на основе серебра содержит менее чем 1,0% по массе металлов, отличных от серебра, по отношению к массе функционального слоя на основе серебра.
В соответствии с предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения функциональные металлические слои удовлетворяют одному или более следующим условиям:
- три функциональных металлических слоя соответствуют первому, второму и третьему функциональному металлическому слою, обусловленному от начала подложки,
- отношение толщины третьего функционального металлического слоя к толщине второго функционального слоя составляет от 0,90 до 1,10, в том числе предпочтительны значения от 0,95 до 1,05, и/или
- толщина первого функционального металлического слоя в порядке увеличивающегося предпочтения составляет от 6 нм до 12 нм, от 7 нм до 11 нм, от 8 нм до 10 нм, и/или
- толщина второго функционального слоя составляет более чем 15 нм, и/или
- толщина второго функционального металлического слоя в порядке увеличивающегося предпочтения, составляет от 15 нм до 20 нм, от 16 нм до 18 нм, и/или
- толщина третьего функционального металлического слоя в порядке увеличивающегося предпочтения составляет от 15 нм до 20 нм, от 16 нм до 18 нм.
Эти диапазоны толщин для функциональных металлических слоев - являются диапазонами, для которых лучшие результаты получены применительно к светопропусканию при двойном остеклении приблизительно 40%, а также получены низкий уровень светового отражения и солнечного фактора. Таким образом, получаются высокая селективность и нейтральные цвета в отражении от внешней стороны.
Стопка слоев может также содержать, по меньшей мере, один блокирующий слой, расположенный в контакте с функциональным слоем.
Роль блокирующих слоев традиционно заключается в защите функциональных слоев от возможного разрушения во время осаждения верхнего диэлектрического покрытия и во время необязательной высокотемпературной обработки типа отжига, изгиба и/или закалки.
x
Блокирующие слои выбираются из металлических слоев на основе металлов или металлических сплавов, металлических нитридных слоев, металлических оксидных слоев и металлических оксинитридных слоев, из одного или более элементов, выбранных из титана, никеля, хрома и ниобия, таких как Ti, TiN, TiO, Nb, NbN, Ni, NiN, Cr, CrN, NiCr или NiCrN. Когда эти барьерные слои наносятся в металлической, нитридной или оксинитридной форме, тогда эти слои могут подвергаться частичному или полному окислению в зависимости от их толщины и природы слоев, которые их окружают, например, во время осаждения следующего слоя или путем окисления при контакте с нижележащим слоем.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения блокирующий слой(и), удовлетворяет одному или более следующим условиям:
- каждый функциональный металлический слой находится в контакте, по меньшей мере, с одним блокирующим слоем, выбранным из блокирующего подслоя и блокирующего верхнего слоя, и/или
- каждый функциональный металлический слой находится в контакте с блокирующим подслоем и блокирующим верхним слоем и/или
- толщина каждого блокирующего слоя составляет, по меньшей мере, 0,1 нм, предпочтительно от 0,5 нм до 2,0 нм, и/или
- общая толщина всех блокирующих слоев, находящихся в контакте с функциональными слоями, составляет от 3 нм до 8 нм, в том числе предпочтительны значения от 4 до 7 нм, или даже от 5 нм до 6 нм.
В соответствии с предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения, диэлектрические покрытия с точки зрения толщины покрытия удовлетворяют одному или более следующим условиям:
- оптическая толщина первого диэлектрического покрытия M1 составляет в порядке возрастающего предпочтения от 80 нм до 140 нм, от 90 нм до 130 нм, от 95 нм до 125 нм, и/или
- физическая толщина первого диэлектрического покрытия M1 составляет в порядке возрастающего предпочтения от 30 нм до 80 нм, от 40 нм до 70 нм, от 45 до 65 нм, и/или
- оптическая толщина второго диэлектрического покрытия M2 составляет в порядке возрастающего предпочтения от 100 нм до 170 нм, от 130 нм до 160 нм, от 140 нм до 150 нм, и/или
- физическая толщина второго диэлектрического покрытия M2 составляет, от 40 до 100 нм, от 50 до 80 нм, от 65 до 75 нм, и/или
- оптическая толщина третьего диэлектрическое покрытие M3 составляет в порядке возрастающего предпочтения от 120 нм до 240 нм, от 140 нм до 220 нм, от 155 нм до 210 нм, от 180 нм до 200 нм, и/или
- физическая толщина третьего диэлектрическое покрытие M3 составляет в порядке возрастающего предпочтения от 60 нм до 120 нм, от 80 нм до 110 нм, от 90 нм до 100 нм, и/или
- оптическая толщина четвертого диэлектрического покрытия M4 составляет в порядке возрастающего предпочтения от 60 нм до 120 нм, от 70 нм до 110 нм, от 80 нм до 100 нм, и/или
- физическая толщина четвертого диэлектрического покрытия M4 составляет в порядке возрастающего предпочтения от 20 до 60 нм, от 30 нм до 55 нм, от 40 нм до 50 нм.
В соответствии с предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения диэлектрические покрытия удовлетворяют одному или более следующим условиям:
- диэлектрические покрытия содержат, по меньшей мере, один диэлектрический слой на основе оксида или нитрида одного или более элементов, выбранных из кремния, титана, циркония, алюминия, олова, цинка, и/или
- по меньшей мере одно диэлектрическое покрытие содержит, по меньшей мере, один диэлектрический слой, имеющий барьерную функцию, и/или
- каждое диэлектрическое покрытие включает, по меньшей мере, один диэлектрический слой, имеющий барьерную функцию, и/или
2
2
3
3
4
x
y
x
y
- диэлектрические слои, имеющие барьерную функцию на основе соединений кремния и/или алюминия, выбраны из оксидов, таких как SiO и AlO, нитридов кремния SiN и AlN, и оксинитридов SiON и AlON, и/или
- диэлектрические слои, имеющие барьерную функцию, на основе соединений кремния и/или алюминия, необязательно содержат, по меньшей мере, один другой элемент, такой как алюминий, гафний и цирконий, и/или
- по меньшей мере, одно диэлектрическое покрытие содержит, по меньшей мере, один диэлектрический слой, имеющий стабилизирующую функцию, и/или
- каждое диэлектрическое покрытие содержит, по меньшей мере, один диэлектрический слой, имеющий стабилизирующую функцию, и/или
- диэлектрические слои, имеющие стабилизирующую функцию, предпочтительно основаны на оксиде, выбранном из оксида цинка, оксида олова, оксида циркония или смеси, по меньшей мере, двух из них,
- диэлектрические слои, имеющие стабилизирующую функцию, предпочтительно основаны на кристаллическом оксиде, в частности, основаны на оксиде цинка, необязательно легированном с помощью, по меньшей мере, одного другого элемента, такого как алюминий, и/или
- каждый функциональный слой находится сверху диэлектрического покрытия, верхним слоем которого является диэлектрический слой, имеющий стабилизирующую функцию, предпочтительно основанный на оксиде цинка, и/или под диэлектрическим покрытием, более низкий слой которого представляет собой диэлектрический слой, имеющий стабилизирующую функцию, предпочтительно на основе оксида цинка,
- по меньшей мере, одно диэлектрическое покрытие, расположенное под функциональным металлическим слоем, включает, по меньшей мере, один диэлектрический слой, имеющий функцию сглаживания, и/или
- каждое диэлектрическое покрытие, расположенное под функциональным металлическим слоем, содержит, по меньшей мере, один диэлектрический слой, имеющий функцию сглаживания, и/или
- диэлектрические слои, имеющие функцию сглаживания, предпочтительно основаны на смешанном оксиде, по меньшей мере, двух металлов, выбранных из Sn, Zn, In, Ga, и/или
- диэлектрические слои, имеющие функцию сглаживания, являются предпочтительно смешанными оксидными слоями цинка и олова, которые являются необязательно легированными.
Предпочтительно, каждое диэлектрическое покрытие состоит только из одного или более диэлектрических слоев.
Таким образом, предпочтительно нет никакого адсорбирующего слоя в диэлектрических покрытиях для того, чтобы не уменьшать передачу света.
Стопки слоев настоящего изобретения могут содержать диэлектрические слои, имеющие барьерную функцию. Под термином ʺдиэлектрические слои, имеющие барьерную функциюʺ следует понимать слой, изготовленный из материала, способного формировать барьер при высокой температуре для диффузии к функциональному слою кислорода и воды, образующихся из окружающей среды или из прозрачной подложки. Таким образом, составляющие материалы диэлектрического слоя, имеющие барьерную функцию, не должны подвергаться химической или структурной модификации при высокой температуре, которая привела бы к модификации их оптических свойств. Слой или слои, имеющие барьерную функцию, предпочтительно также выбраны из материала, способного к формированию барьера для материала, образующего функциональный слой. Таким образом, диэлектрические слои, имеющие барьерную функцию, позволяют стопке слоев подвергаться воздействию термических обработок типа отжига, закалки и/или изгиба без чрезмерного существенного оптического изменения.
Стопки слоев настоящего изобретения могут содержать диэлектрические слои, имеющие стабилизирующую функцию. В пределах значения настоящего изобретения ʺстабилизацияʺ означает, что природа слоя выбрана таким образом, чтобы стабилизировать границу раздела между функциональным слоем и этим слоем. Эта стабилизация приводит к усилению адгезии функционального слоя к слоям, которые окружают его и, таким образом, будет противодействовать миграции его составляющего материала.
Диэлектрический слой (и), имеющий стабилизирующую функцию может быть непосредственно в контакте с функциональным слоем или отделен блокирующим слоем.
Предпочтительно, чтобы конечный диэлектрический слой каждого диэлектрического покрытия, расположенного под функциональным слоем, был диэлектрическим слоем, имеющим стабилизирующую функцию. Это связано с тем, что является предпочтительным иметь слой со стабилизирующей функцией, например, на основе оксида цинка, расположенного под функциональным слоем, поскольку он облегчает адгезию и кристаллизацию функционального слоя на основе серебра и повышает его качество и его стабильность при высокой температуре.
Также предпочтительно иметь слой со стабилизирующей функцией, например на основе оксида цинка, сверху функционального слоя для того, чтобы повысить его адгезию и оптимально противодействовать диффузии со стороны стопки слоев напротив подложки.
Диэлектрический слой (и), имеющий стабилизирующую функцию, может, таким образом, быть сверху и/или, по меньшей мере, под одним из функциональных слоев или каждым функциональным слоем, либо быть непосредственно в контакте с ним, либо быть отделенным блокирующим слоем.
Преимущественно каждый диэлектрический слой, имеющий барьерную функцию, отделен от функционального слоя, по меньшей мере, с помощью одного диэлектрического слоя со стабилизирующей функцией.
Этот диэлектрический слой со стабилизирующей функцией может иметь толщину, по меньшей мере, 4 нм, в частности, толщину от 4 нм до 10 нм и еще лучше от 8 нм до 10 нм.
Стопка тонких слоев может необязательно содержать сглаживающий слой. Под термином ʺсглаживающий слойʺ следует понимать слой, имеющий роль стимуляции роста стабилизирующего слоя в предпочтительной кристаллографической ориентации, которая способствует кристаллизации слоя серебра через эпитаксиальные явления. Сглаживающий слой расположен внизу и предпочтительно находится в контакте со стабилизирующим слоем.
Сглаживающий слой на основе смешанного оксида может быть охарактеризован как ʺнекристаллическийʺ в том смысле, что он может быть полностью аморфным или частично аморфным и, таким образом, частично кристаллическим, но он не может быть полностью кристаллическим по всей своей толщине. Он не может иметь металлическую природу, поскольку он основан на смешанном оксиде (смешанный оксид представляет собой оксид, состоящий, по меньшей мере, из двух элементов).
Стопка тонких слоев может необязательно содержать защитный слой. Защитный слой предпочтительно представляет собой конечный слой стопки, то есть слой, наиболее удаленный от подложки, покрытой стопкой слоев. Считается, что эти верхние защитные слои включены в четвертое диэлектрическое покрытие. Эти слои обычно имеют толщину от 2 нм до 10 нм, предпочтительно от 2 нм до 5 нм. Этот защитный слой может быть выбран из слоя титана, циркония, гафния, цинка и/или олова, этого или этих металлов, находящихся в металлической, оксидной или нитридной форме.
Защитный слой может, например, выбираться из слоя оксида титана, слоя оксида цинка или слоя оксида циркония.
Один особенно предпочтительный вариант осуществления относится к подложке, покрытой стопкой слоев, определяемых начиная от прозрачной подложки, включающих:
- первое диэлектрическое покрытие, содержащее, по меньшей мере, один диэлектрический слой, имеющий блокирующую функцию и один диэлектрический слой, имеющий стабилизирующую функцию,
- необязательно блокирующий слой,
- первый функциональный слой,
- необязательно блокирующий слой,
- второе диэлектрическое покрытие, содержащее, по меньшей мере, один нижний диэлектрический слой, имеющий стабилизирующую функцию, один диэлектрический слой, имеющий барьерную функцию и один верхний диэлектрический слой, имеющий стабилизирующую функцию,
- необязательно блокирующий слой,
- второй функциональный слой,
- необязательно блокирующий слой,
- третье диэлектрическое покрытие, содержащее, по меньшей мере, один нижний диэлектрический слой, имеющий стабилизирующую функцию, один диэлектрический слой, имеющий барьерную функцию, и один верхний диэлектрический слой, имеющий стабилизирующую функцию,
- необязательно блокирующий слой,
- третий функциональный слой,
- необязательно блокирующий слой,
- четвертое диэлектрическое покрытие, содержащее, по меньшей мере, один диэлектрический слой, имеющий стабилизирующую функцию, один диэлектрический слой, имеющий барьернуюфункцию, и необязательно один защитный слой.
Прозрачные подложки в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно изготовлены из неорганического жесткого материала, такого как стекло или органического материала на основе полимеров (или изготовлены из полимеров).
Органические прозрачные подложки в соответствии с настоящим изобретением могут также изготавливаться из жестких или гибких полимеров. Примеры полимеров, которые являются подходящими в соответствии с настоящим изобретением, включают, в частности:
- полиэтилен,
- полиэфиры, такие как полиэтилентерефталат (PET), полибутилентерефталат (PBT), полиэтиленнафталат (PEN);
- полиакрилаты, такие как полиметилметакрилат (PММ A);
- поликарбонат;
- полиуретаны;
- полиамиды;
- полиимиды;
- фторполимеры, например, фторэфиры, такие как этилентетрафторэтилен (ETFE), поливинилиденфторид (PVDF), полихлортрифторэтилен (PCTFE), этиленхлортрифторэтилен (ECTFE), фторированные этиленпропиленовые сополимеры (FEP);
- фотосшиваемые и/или фотополимеризующиеся смолы, такие как тиоленовые, полиуретановые, уретан-акрилатные и полиэфир-акрилатные смолы; и
- политиоуретаны.
Подложка предпочтительно представляет собой лист стекла или стеклокерамики.
Подложка предпочтительно является прозрачной, бесцветной (это тогда, когда стекло прозрачное или экстра-прозрачное) или цветной, например, синего цвета, серого цвета, или бронзового цвета. Стекло предпочтительно представляет собой стекло натрий-кальций-силикатного типа, но его также можно изготовить из стекла типа боросиликатного или алюмоборосиликатного.
Подложка предпочтительно имеет, по меньшей мере, один размер более чем или равную 1 м, или даже 2 м, и даже 3 м. Толщина подложки обычно колеблется от 0,5 мм до 19 мм, предпочтительно от 0,7 мм до 9 мм, в частности, от 2 мм до 8 мм, или даже от 4 до 6 мм. Подложка может быть плоской или изогнутой, или даже гибкой.
Материал, то есть, подложка, покрытая стопкой тонких слоев, может подвергаться высокотемпературной термообработке, такой как отжиг, например, отжиг с быстрым нагревом, таким как применение лазера, или отжиг с нагревом открытым пламенем, закалка и/или изгиб. Температура термической обработки составляет более чем 400°C, предпочтительно более чем 450°C, и еще лучше более чем 500°C. Подложка, покрытая стопкой слоев, таким образом, может быть изогнутой.
Настоящее изобретение также касается остекления, содержащего материал в соответствии с настоящим изобретением. Традиционно, поверхности остекления обозначаются, начиная с поверхности, находящейся за пределами здания, и нумеруются от внешней стороны к внутренней части пассажирского салона или комнаты, которые ими оборудуются. Это означает, что падающий солнечный свет проходит через поверхности в порядке их возрастающего номера.
Стопка слоев предпочтительно расположена в остеклении так, что падающий свет, поступающий извне, проходит через первое диэлектрическое покрытие, перед тем, как пройти через первый функциональный металлический слой. Стопка слоев не наносится на сторону подложки, которая образует внешнюю стенку остекления, а наносится на внутреннюю сторону этой подложки. Стопка слоев, поэтому предпочтительно расположена на стороне 2, а лицевая сторона 1 остекления, как это принято, является самой удаленной поверхностью остекления.
Материал может быть предназначен для применений, которые требуют, чтобы подложка, покрытая стопкой слоев, подвергалась высокотемпературной обработке, такой как закалка, отжиг или изгиб. Остекление согласно настоящему изобретению может быть в форме монолитного, ламинированного или имеющего много отделов (многослойного, имеющего несколько подложек) пакета в частности, двойного остекления или тройного остекления.
В случае монолитного или многослойного, имеющего несколько подложек остекления стопка слоев предпочтительно наносится на сторону 2, то есть, она находится на подложке, которая определяет внешнюю стенку остекления, а более конкретно на внутренней стороне этой подложки.
Монолитное остекление включает 2 стороны: сторону 1, находящуюся за пределами здания, и поэтому представляющую собой внешнюю стену остекления, сторону 2 находящуюся во внутренней стороне здания и, поэтому представляющую собой внутреннюю стенку остекления.
Многослойное, имеющее несколько подложек остекление содержит, по меньшей мере, две подложки, удерживаемые на расстоянии, с таким расчетом, чтобы ограничить полость, наполненную изолирующим газом. Материалы, в соответствии с настоящим изобретением, являются особенно подходящими, когда они используются в двойном остеклении с увеличенной теплоизоляцией (ETI).
Двойное остекление содержит 4 стороны: сторону 1 находящуюся за пределами здания и, поэтому представляющую внешнюю стену остекления, сторону 4 находящуюся во внутренней части здания и, поэтому представляющую собой внутреннюю стенку остекления, стороны 2 и 3 находятся во внутренней части двойного остекления.
Точно также, тройное остекление состоит из 6 сторон: сторона 1 находится за пределами здания (внешняя стенка остекления), сторона 6 находится внутри здания (внутренняя стенка остекления) и стороны от 2 до 5 находятся внутри тройного остекления.
Ламинированное остекление содержит, по меньшей мере, одну структуру первой подложки/лист(ы)/второй тип подложки. Стопка тонких слоев располагается, по меньшей мере, на одной стороне одной из подложек. Стопка тонких слоев может быть на стороне второй подложки не в контакте с предпочтительно полимерным листом. Этот вариант осуществления является предпочтительным, когда ламинированное остекление собирается как двойное остекление с третьей подложкой.
Остекление в соответствии с настоящим изобретением, используемым в виде монолитного остекления или в виде многослойного остекления типа двойного остекления, имеет нейтральные, приятные и приглушенные цвета во внешнем отражении, в пределах диапазона голубых или сине-зеленых (значения для доминирующей длины волны порядка от 470 до 500 нанометров). Кроме того, это визуальное проявление остается фактически неизменяемым независимо от угла падения, при котором исследуется остекление (нормальное падение и под углом). Это означает, что у наблюдателя не остается впечатления от значительного отсутствия однородности по цвету или по внешнему виду.
Под термином ʺцвет в сине-зеленомʺ следует понимать, как означающее, что в пределах значений настоящего изобретения в системе измерения цвета L*a*b*, a* находится между -10,0 и 00, предпочтительно между -5,0 и 0,0, и b* находится между -10,0 и 0,0, предпочтительно между -5,0 и 0,0.
Остекление согласно настоящему изобретению имеет цвета при передаче в системе измерения цвета L*a*b*:
- a* находится между -6,0 и 0,0, предпочтительно между -5,0 и -1,0,
- b* находится между -6,0 и 3,0, предпочтительно между -5,0 и 0,0.
Остекления, согласно настоящему изобретению, имеют цвета отражения на внешней стороне в системе измерения цвета L*a*b*:
- a* находится между -5,0 и 0,0, предпочтительно между -4,0 и -1,0 и/или
- b* находится между -10,0 и 0,0, предпочтительно между -9,0 и -5,0.
В соответствии с предпочтительными вариантами осуществления, остекления настоящего изобретения находятся в форме двойного пакета, включающего стопку слоев, расположенную на поверхности 2, что делает возможным достигнуть, в частности, следующие характеристики:
- солнечный фактор менее чем или равный 20%, или даже менее чем или равный 19%, и/или
- светопропускание менее чем 50%, предпочтительно от 30% до 50%, или даже от 35% до 45%, и/или
- высокая селективность, в порядке возрастания предпочтения, по меньшей мере, 1,8, по меньшей мере, 1,9, по меньшей мере, 2,0, по меньшей мере, 2,1 и/или
- низкая излучательная способность, в частности, менее чем 1%, и/или
- световое отражение на внешней стороне менее чем или равное 25%, предпочтительно менее чем или равное 22,5%, или даже менее чем или равное 20%, и/или
- нейтральные цвета во внешнем отражении.
Предпочтительные детали и особенности настоящего изобретения будут вытекать из следующих неограниченных примеров, иллюстрированных с помощью прилагаемой фигуры.
Пропорции между различными компонентами не соблюдаются, чтобы облегчить чтение фигур.
Фиг. 1 иллюстрирует структуру стопки слоев, имеющую три функциональных металлических слоя 40, 80, 120, эта структура осаждается на прозрачной стеклянной подложке 10. Каждый функциональный слой 40, 80, 120 расположен между двух диэлектрических покрытий 20, 60, 100, 140, таким образом, что:
- первый функциональный слой 40, начиная с подложки, расположен между диэлектрическими покрытиями 20, 60,
- второй функциональный слой 80 расположен между диэлектрическими покрытиями 60, 100 и
- третий функциональный слой 120 расположен между диэлектрическими покрытиями 100, 140.
Каждое из этих диэлектрических покрытий 20, 60, 100, 140 включает, по меньшей мере, один диэлектрический слой 24, 28; 62, 64, 68; 102, 104, 106, 108; 142, 144.
Стопка слоев может также содержать:
- блокирующие подслои 30, 70, и 110 (не представлены), находящиеся в контакте с функциональным слоем,
- блокирующие верхние слои 50, 90 и 130, находящиеся в контакте с функциональным слоем,
- защитный слой 160 (не представлен).
Примеры
I. Подготовка подложек: стопки слоев, условия осаждения и термообработки.
Стопки тонких слоев, определенные ниже, наносятся на подложки, изготовленные из прозрачного силикатного стекла с толщиной 6 мм.
В примерах настоящего изобретения:
- функциональные слои представляют собой слои серебра (Ag),
- блокирующие слои представляют собой металлические слои, изготовленные из сплава никеля и хрома (NiCr),
3
4
- барьерные слои, основанные на нитриде кремния, легированные алюминием (SiN:Al),
- стабилизирующие слои, изготовленные из оксида цинка (ZnO),
x
- сглаживающие слои на основе смешанного оксида цинка и олова (SnZnO),
x
- защитные слои, изготовленные из оксида титана и циркония (TiZrO).
Условия осаждения слоев, которые наносятся напылением (магнетронное напыление), суммированы в таблице 1.
Таблица 1
Таб. 1
Используемые мишени (целевые слои)
Давление нанесения
Газ
n 550 нм
Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub>
Si:Al при 92:8% по массе
3,2×10<sup>-3</sup> мбар
Ar /(Ar+N<sub>2</sub>) при 55%
2,03
ZnO
Zn:Al при 98:2% по массе
1,8×10<sup>-3</sup> мбар
Ar /(Ar+O<sub>2</sub>) при 63%
1,95
SnZnO<sub>x</sub>
Sn:Zn (60:40% по массе
1,5×10<sup>-3</sup> мбар
Ar 39% - O<sub>2</sub> 61%
2,09
TiZrO
TiZrO<sub>x</sub>
2-4×10<sup>-3 </sup>мбар
Ar 90% - O<sub>2</sub> 10%
2,32
NiCr
Ni (80 ат.%): Cr (20 ат.%)
2-3×10<sup>-3</sup> мбар
Ar при 100%
-
Ag
Ag
3×10<sup>-3</sup> мбар
Ar при 100%
-
ат.=атомный
Таблица 2 представляет перечень материалов и физических толщин в нанометрах (если иначе не обозначено) для каждого слоя или покрытия, которые формируют стопку слоев, в виде функции их положения относительно подложки с нанесенной стопкой слоев (заключительная линия у основания таблицы). Номера «Позиц.» соответствуют позициям на фигуре 1.
Таб.2
Позиц.
Изобр.1
Изобр.2
Изобр.3
Изобр.4
Сравн.1
Сравн.2
Диэлек.покрытие М4- TiZrO<sub>x</sub>- Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub>- ZnO
140160144142
43,2233,28
41,1231,38
422328
45,8235,88
332265
332274
Блокирующий слой NiCr
130
1,3
1,1
0,8
1,2
1,2
1,2
Функциональный слой Ag3
120
16,5
17,2
17,3
17,6
18,3
16,9
Блокирующий слой NiCr
110
0,5
0,5
0,5
0,5
0
0
Диэлектрическое
Покрытие М3- ZnO- SnZnO- Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub>- ZnO
100108106104102
93,78-77,78
92,68-76,68
90,88-74,88
90,58-74,58
811210545
68,51311,5404
Блокирующий слой NiCr
90
0,5
0,5
0,5
0,5
2
0,9
Функциональный слой Ag2
80
16,5
17,1
16,8
16,7
13,8
12,4
Блокирующий слой NiCr
70
1,7
1,8
1,5
0,5
0
0
Диэлек. покрытие М2- ZnO- Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub>- ZnO
60686462
71,3855,38
71,5854,78
70,7853,88
69,8835,88
7211574
667563
Блокирующий слой NiCr
50
0,5
0,5
1,3
2,2
1,8
0,8
Функциональный слой Ag1
40
9,7
10,1
9,4
8,1
7,7
8,9
Блокирующий слой NiCr
30
0,7
0,5
0,5
0,5
0
0
Диэлек. покрытие М1- ZnO- Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub>
202824
52,1844,1
48,9840,9
50,8842,8
59,5851,5
68959
35728
Стеклянная подложка
10
6
6
6
6
6
6
Каждое диэлектрическое покрытие 20, 60, 100 под функциональным слоем 40, 80, 120 содержит заключительный стабилизирующий слой 28, 68, 108 на основе кристаллического оксида цинка, который находится в контакте с функциональным слоем 40, 80, 120, осажденным непосредственно сверху.
Каждое диэлектрическое покрытие 60, 100, 140, нанесенное поверх функционального слоя 40, 80, 120, содержит первый стабилизирующий слой 62, 102, 142 на основе кристаллического оксида цинка, который находится в контакте с функциональным слоем 40, 80, 120, и осажден непосредственно сверху последнего.
3
4
Каждое диэлектрическое покрытие 20, 60, 100, 140 содержит диэлектрический слой 24, 64, 104, 144, имеющий барьерную функцию на основе нитрида кремния, легированного алюминием, упомянутого здесь как SiN.
Диэлектрическое покрытие 100 также содержит сглаживающий слой на основе смешанного оксида цинка и олова 106.
Каждый функциональный металлический слой 40, 80, 120 расположен поверх барьерного слоя 30, 70 и 110 (на фигуре 1 не представлено), а также под и в контакте с блокирующим слоем 50, 90 и 130.
Стопка слоев также содержит защитный слой, созданный из оксида титана и циркония 160 (на фиг. 1 не представлен).
В таблице 3 ниже суммированы характеристики, связанные с толщинами функциональных слоев и диэлектрических покрытий.
Таб.3
Изобр.1
Изобр.2
Изобр.3
Изобр.4
Сравн.1
Сравн.2
RD
Ep
Eo
Ep
Eo
Eo
Eo
Ep
Eo
Ep
Eo
Ep
Eo
M1
52,1
105,1
48,9
98,6
50,8
102,5
59,5
120,1
68
137,3
35
70,5
М2
71,3
143,5
71,5
143,9
70,7
142,2
69,8
140,4
72
145,0
66
133,2
М3
93,7
188,9
92,6
186,7
90,8
183,0
90,5
182,4
81
163,7
68,5
138,4
М4
43,2
87,6
41,1
83,4
42
85,2
45,8
92,9
33
67,2
33
67,3
Ag3/Ag2
1,0
1,01
1,03
1,05
1,33
1,36
Ag2>15нм
да
да
да
да
нет
нет
Σ Ep CB
5,20
4,90
5,10
5,40
5,00
2,90
RD: диэлектрическое покрытие; CB: блокирующий слой; Ep: физическая толщина; Eo: оптическая толщина.
II. ʺСолнечный контрольʺ и показатели колориметрии
В таблице 4 перечислены основные оптические характеристики, измеренные, когда остекление является двойным остеклением, имеющим структуру 6/16/4: 6 мм - стекло/16 мм - промежуточное пространство, наполненное 90%-ным аргоном и 10%-ным воздухом/4 мм стекло, причем стопка слоев находится на стороне 2 (лицевая сторона 1 остекления является самой внешней стороной остекления, как это принято).
Для таких двойных остеклений:
- TL обозначает: светопропускание в видимой области в %, измеренное наблюдателем в соответствии с источником света D65 при 2°;
- a*T и b*T указывают a* и b* цвета при пропускании в системе L*a*b*, измеренное наблюдателем в соответствии с источником света D65 при 2° и измеренное перпендикулярно остеклению;
ext
- RL обозначает: световое отражение в видимой области в %, измеренное наблюдателем в соответствии с источником света D65 при 2° на самой внешней стороне, стороне 1;
ext
ext
- a*R и b*R указывают a* и b* цвета в отражении в системе L*a*b*, измеренном наблюдателем в соответствии с источником света D65 при 2° на самой внешней лицевой стороне, и таким образом, измеренном перпендикулярно к остеклению,
int
- RL обозначает: световое отражение в видимой области, измеренное наблюдателем в соответствии с источником света D65 при 2° на внутренней лицевой стороне, стороне 4;
int
int
- a*R и b*R обозначают a* и b* цвета в отражении в системе L*a*b*, измеренном наблюдателем в соответствии с источником света D65 при 2° на внутренней лицевой стороне и, таким образом измеренном перпендикулярно к остеклению.
Колориметрические значения под углом a*g60° и b*g60° измеряются на одинарном остеклении под углом падения 60°. Это учитывает нейтральность цветов под углом.
Таб.4
Заданная величина
Изобр.1
Изобр.2
Изобр.3
Изобр.4
Сравн.1
Сравн.2
ʺgʺ
≤ 20%
19
19
19
19
22
28
ʺsʺ
> 2,0
2,1
2,1
2,1
2,1
2,3
2,1
TL %
≈ 40%
40
40
40
40
50
60
- a*T
<0
-4,5
-5,0
-4,7
5,7
-7,0
-6,9
- b*T
-
-0,1
0,0
-1,4
2,0
0,5
3,0
R<sub>Lext</sub> %
< 20%
18
18
14
12
17
15
- a*R<sub>ext</sub>
<0
-2,4
-2,7
-2,2
-2,8
-6,5
-3,1
- b*R<sub>ext</sub>
<0
-6,6
-7,0
-7,0
-9,0
-8,5
-8,9
R<sub>Lint</sub> %
-
22
21
20
20
20
19
-a*R<sub>int</sub>
<0
-11,0
-13,0
-13,0
-13,2
-8,0
-3,8
<sub>-</sub> bR<sub>int</sub>
<0
-10,8
-13,1
-13,0
-13,5
-8,0
3,0
- a*g60°
-
-6,5
-4,7
-4,0
-1,2
-4,2
-4,2
- b*g60°
-
-1,1
-1,9
-1,2
-2,4
-1,2
-1,2
Все примеры в соответствии с настоящим изобретением имеют приятный и приглушенный цвет при передаче, предпочтительно в диапазоне голубых или сине-зеленых цветов.
Остекления в соответствии с настоящим изобретением имеют как солнечный фактор менее чем или равный 20%, так и селективность, которая более чем 2,0. Эти остекления дополнительно имеют внешнее отражение, которое составляет, по меньшей мере, менее чем 20%.
Поэтому предлагаемое решение позволяет иметь солнечный фактор менее чем 20%, при этом сохраняя селективность более чем 2,0 и благоприятную эстетику.
Примеры 3 и 4 в соответствии с настоящим изобретением особенно выгодны, поскольку в них, помимо низкого солнечного фактора и высокой селективности представлены чрезвычайно низкие значения светового отражения на внешней стороне, в частности, менее чем 15%.