具有改進的透光係數的防日光窗玻璃的製作方法

2023-12-03 10:15:06 1

專利名稱：具有改進的透光係數的防日光窗玻璃的製作方法
具有改進的透光係數的防日光窗玻璃本發明涉及提供有薄層堆疊層的窗玻璃，這些層之一是功能層，即其作用於太陽 輻射。本發明更特別涉及具有多層的窗玻璃，尤其是用於隔熱和/或日光防護的窗玻璃。術語「功能」層在本發明中被理解為是指向堆疊層提供該堆疊層的大部分熱性質 的層，其不同於通常由介電材料製成並具有化學或機械保護所述功能層的功能或其它功 能，例如光學功能、粘合功能等的其它層。本發明的防日光窗玻璃更特別適合裝配到建築物中由於所述薄層，通過限制透 射的太陽輻射能量，此類窗玻璃可防止夏季室內過熱，因此有助於限制空調所需的能量消
^^ ο本發明還涉及已被所述薄層覆蓋的此類窗玻璃，以獲得幕牆的裝飾壁(parmeau de parement de fagade)，更照常稱作「窗底牆(allSge) 」，其可以與觀景窗玻璃結合為建 築物提供全玻璃化外表面。具有防日光功能的多層的窗玻璃受到許多限制首先，所用層必須充分濾出太陽 輻射，尤其是大約780納米至2500納米的不可見太陽輻射部分，通常稱作太陽紅外輻射 (或太陽IR)。此外，這些熱性能必須保持窗玻璃的光學和美學外觀特別希望能夠調節該 基底的光透射水平ΟΥ)。根據另一重要方面，該功能層必須足夠耐久，特別是耐物理應力，如耐劃痕，和耐 化學應力；它們特別必須耐溼。如果在裝配好的窗玻璃中，所述功能層在該窗玻璃的外表面 之一上(與朝向例如雙層窗玻璃單元的中間充氣腔的「內」表面相對)或如果該窗玻璃是 簡單窗玻璃，即僅含單一玻璃板，這更加重要。另一限制出現在窗玻璃生產過程中當該窗玻璃至少部分由玻璃基底構成時，這 些通常必須經過一個或多個熱處理(如果需要將它們成型(以形成櫥窗)，這可以是彎曲操 作，但其最通常是淬火或退火操作，尤其是在其中希望該窗玻璃在受到衝擊時更堅固和較 不危險的建築物部分中)。在熱處理之前在玻璃上沉積這些層的事實通常意味著它們受到 破壞且它們的性質，尤其是光學性質顯著改變。但是，在玻璃熱處理後沉積這些層經證實是 複雜和昂貴的。在專利EP-O 511 901和EP-O 678 483中給出用於建築物的防日光窗玻璃的實 例它是指由鎳-鉻合金(任選氮化的)製成、由不鏽鋼或由鉭製成、並位於兩個金屬氧化 物(如Sn02、TiO2或Ta2O5)製成的介電層之間的在過濾太陽輻射方面的功能層。這種窗玻 璃是具有令人滿意的機械和化學耐久性的優良日光防護窗玻璃，但其並非真正在上述含義 內的「可彎曲」或「可淬火」，因為包圍該功能層的氧化物層不防止其在彎曲或淬火期間被氧 化，所述氧化伴隨著窗玻璃的光透射和整體外觀的顯著改變。更近期的專利申請EP 1 218 307已經提出防日光堆疊層，其功能層包含選自Nb、 Ta和ττ的任選氮化的金屬，在該功能層之上裝配基於鋁氮化物或氮氧化物或基於矽氮化 物或氮氧化物的保護層。根據此申請的堆疊層賦予窗玻璃防日光功能，以使其能夠阻斷入 射太陽輻射的太陽紅外輻射。此外，這種堆疊層經證實是耐受淬火的並且足夠機械和化學 耐久的以用作簡單窗玻璃的面2。但是，EP 1 218 307中所述的堆疊層的主要缺點在於為
3獲得所需防日光效果，該功能層相對較厚，因此具有大約10%或甚至更低的極低IV。本發明的目的因此是顯著提高此類防日光窗玻璃的光透射IV，且這種提高不會由 此造成該窗玻璃的隔熱性質的顯著降低，這種降低會造成受所述窗玻璃保護的建築物或客 艙的內部和外部之間的過度熱傳遞。能滿足這種要求的窗玻璃是本領域已知的。這種窗玻璃由一層或多層金屬銀Ag 薄功能層構成。這種窗玻璃例如描述在專利申請EP 718 250中。公知的是，由於Ag層的 低發射特徵，即它們反射位於3至50微米的大多數熱IR的能力，在該窗玻璃中加入一層或 多層銀層能夠極大降低透過該窗玻璃的熱傳遞。根據公知技術，尤其是通過加入具有合適 的指數和厚度的介電幹涉層，這時可以獲得具有高的光透射但仍保持非常低的傳熱係數的 窗玻璃。基於薄銀膜的日光控制層因此看起來對於隔熱非常有效，但它們的機械和化學耐 久性非常有限，特別是在與潮溼氣氛接觸時，並特別不允許它們用於簡單窗玻璃。此外，在 用於雙層窗玻璃時，這種解決方案在實施上相對昂貴。本發明因此包括以製造改進的日光保護窗玻璃為目的開發作用於太陽輻射的新 型薄層堆疊層。所預期的改進特別是，建立耐久性、熱性質、光學性質和日光防護功能，特別 是光透射，以及在帶有該堆疊層的基底是玻璃類型時在不受損的情況下承受熱處理的能力 之間的更好折衷。更確切地，本發明的目的因此是提供具有薄層的窗玻璃，所述薄層賦予該窗玻璃 良好的日光防護性質和大於或等於10%或甚至20%的光透射但仍可保持可接受的傳熱系 數(特別藉助於足夠低的如根據歐洲標準PrEN 410所定義的發射係數α )，所述提供有多 層的窗玻璃也能經受在上面解釋的意義上的熱處理。根據本發明，能夠獲得這樣的簡單或多層窗玻璃，其特別具有-大於或等於10%，甚至大於20%，或甚至大於30%或大於40%的光透射；-小於或等於50%，優選小於40%或甚至小於30%或甚至小於20%的發射係數；_熱處理(如彎曲或淬火)的耐受性，尤其保持上述性質，以及在上面所述意義上 的耐化學性；和-良好的化學和機械耐久性。本發明的主題因此首先為包含至少一個提供有作用於太陽輻射的薄層堆疊層的 玻璃板的透明玻璃基底，其在熱處理，如彎曲或淬火處理後具有大於或等於10%或甚至大 於或等於20 %的光透射和小於或等於50 %，甚至小於40 %，或甚至小於30 %或小於20 %的 發射係數，所述堆疊層包含-厚度為大約5納米至大約35納米的基於鈮Nb的功能層；-至少一個選自Ti、Mo、B、Al或包含這些元素至少一種的合金的其它材料的層，其 相對於該玻璃基底位於該功能層上方，所述層具有大約1納米至大約5納米的厚度。根據一個可能的實施方案，該透明玻璃基底包含至少一個提供有作用於太陽輻射 的薄層堆疊層的玻璃板，在熱處理，如彎曲或淬火處理後具有大於或等於20 %的光透射和 小於或等於50%的發射係數，所述堆疊層包含-厚度為大約5納米至大約25納米的基於鈮Nb的功能層；-至少一個選自Ti、Mo、B、Al或包含這些元素至少一種的合金的其它材料的層，其相對於該玻璃基底位於該功能層上方，所述層具有大約1納米至大約5納米的厚度。優選地，一個選自Ti、Mo、B、Al的所述材料的層位於該功能層上方且另一個所述 材料的層位於該功能層下方。基於鈮Nb的功能層通常具有約8納米至大約20納米，例如8納米至15納米的厚度。選自Ti、Mo、B、Al的材料的層通常具有大約1納米至大約3納米的厚度。所述材料優選是Ti。根據本發明，功能層和所述材料的一個或多個層的整體被至少一個基於氮化鋁、 氮氧化鋁、氮化矽或氮氧化矽或基於這些化合物中的至少兩種的混合物的附加層包圍，調 節所述一個或多個附加層的厚度以優化該窗玻璃的光透射。例如，所述一個或多個附加層基於氮化矽並分別位於所述整體的上方和下方。根據一個可能的實施方案，位於所述整體上方的基於氮化矽的層比位於所述整體 下方的層厚至少1. 2倍，尤其是至少1. 5至1. 8倍。當然，在本發明的範圍內，可以預期前面兩個或多個值和/或區間之間的所有組 合，甚至當它們沒有特別說明(出於清楚原因)。本發明還涉及包含上述基底的單層窗玻璃或雙層窗玻璃，所述薄層堆疊層位於該 單層窗玻璃或雙層窗玻璃的面2上，或位於該雙層窗玻璃的面3上，其中所述基底的面從其 裝配的建築物或客艙的外部向內部編號。根據一個實施方案，該單層窗玻璃或雙層窗玻璃進行構造以具有大於10%、大於 20%或甚至大於30%或甚至大於40%的光透射IV。該單層窗玻璃或雙層窗玻璃也可以進 行構造以具有小於40%或小於30%或甚至小於20%的發射係數。最後，本發明涉及包含至少一個上述基底的窗底牆類型的幕牆裝飾壁，或由所述 基底形成的或包含所述基底的汽車或其它交通工具的側窗、後窗或頂篷。根據本發明，本發明的功能層能獲得相對較高的基底光透射值，同時仍保持顯著 的防日光作用，儘管該功能層的厚度相對較小所進行的測量實際表明光透射水平IY和通 過其發射係數α測量的具有多層的基底的傳熱係數U之間的良好折衷。在本說明書中，該 發射係數α是根據標準PrEN 410定義的標準發射係數。選自Ti、Mo、B、Al的金屬，特別是Ti的極薄層的使用能夠根據本發明確保該多層 堆疊層在不附帶損害其功能性的情況下的可淬火性。特別地，淬火熱處理造成的光學性質， 尤其是光透射的改變是低的。同樣，由於添加了這種附加的薄金屬層，該功能層的發射係數 仍然是低的。根據本發明的一個可能的實施方案，至少在該Nb功能層之上沉積選自Ti、Mo、B、 Al的金屬薄層。優選在該Nb層之上和之下沉積所述層。在本說明書中，術語「在…之上」和「在…之下」是指相對於負載所述層的堆疊層 的玻璃基底，所述層的各自位置。 根據本發明的一個實施方案，優選還沉積基於矽或鋁的氮化物(簡寫Si3N4和AlN) 或基於矽或鋁的氮氧化物(簡寫，SiON和A1N0，不預測Si、0和N各自的量)的上層。調節 此類層的厚度以獲得能夠優化具有多層的窗玻璃的光透射的減反射作用。此類層也可以在 較低程度上起到保護本發明的功能層的作用。在不背離本發明的範圍的情況下，根據本發明也可以用Zr、B等類型元素摻雜這些層以根據本領域中的公知技術改變該窗玻璃在透射 和/或反射時的顏色。本發明的多層堆疊層優選在基底和功能層之間包含至少一個由透明電介質製成 的下層，其如對於上層那樣進行選擇由矽氮化物或氮氧化物和/或鋁氮化物或氮氧化物或 二氧化矽SiO2製成。特別地，它的存在能夠更靈活地改變該多層堆疊層賦予該載體基底的 光學外觀。此外，在熱處理的情況下，所述下層可構成附加阻隔層，特別是阻隔氧和阻隔來 自玻璃基底的鹼金屬，這些物類能因熱而遷移並損害該堆疊層。本發明的一個非常優選的變體例如可以在於同時使用基於氮化矽的上層和下層。該上層的厚度優選為5至70納米，尤其是40至60納米。任選下層的厚度優選為 5至120納米。當它是Si3N4類型的單下層時，其厚度為例如30至50納米。該下層和/或上層實際上可構成介電材料的層疊置體(superposition)的一部 分。一層或另一層因此可以與不同折光指數的其它層組合。因此，該多層堆疊層可以在基 底和功能層之間(或在功能層之上)包含交替的高指數/低指數/高指數的三層，「高指 數」層(至少1.8至2)或所述層之一可以是Si3N4或AlN類型的本發明的下層，「低指數」 層(例如小於1. 7的指數)可以由二氧化矽SiO2製成。更特別地，本發明的非常優選的實施方案包括包含基底的簡單或多層窗玻璃，在 該基底上沉積包含基於鈮的功能層(在其任一側上安裝的Ti層)的堆疊層，該Ti/Nb/Ti 層的整體本身上面覆蓋有基於氮化矽的上層和基於氮化矽的下層。本發明的主題既為簡單或「單層」窗玻璃(即由單個基底構成)，又為雙層窗玻璃 類的隔熱性多層窗玻璃。優選地，無論是在單層窗玻璃還是雙層窗玻璃中，該多層堆疊層 都位於面2上(照慣例，窗玻璃的玻璃/基底的面從其裝配的客艙/房間的外部向內部編 號)，並提供防止太陽輻射。在不背離本發明的範圍的情況下，該多層堆疊層也可以沉積在 雙層窗玻璃的面3上。本發明的另一主題是至少部分用漆或釉型塗層進行不透明化的具有多層的基底， 為了製造窗底牆，其中該不透明塗層直接接觸該多層堆疊層。因此，用於窗玻璃和用於窗底 牆的該多層堆疊層是完全相同的。儘管本發明更特別針對的應用是建築用窗玻璃，但顯然地可以考慮其它應用，尤 其是汽車窗玻璃(除需要極高光透射的擋風玻璃外)，如側窗、自動頂篷(toit-auto)和後窗。下面通過本發明的下列非限制性實施例和對比例更詳細描述本發明及其優點。在 所有實施例和描述中，厚度是幾何厚度。所有基底由Saint-Gobain Vitrage出售的Planilux類型的6毫米厚的透明玻璃 製成。所有層都通過磁場增強的(磁控管)陰極濺射法以已知方式沉積。在惰性氣氛 (100% Ar)中由金屬靶沉積金屬(Nb、Ti)層，在含氮的反應性氣氛(40% Ar和60% N2)中 由合適的矽靶(用8重量％鋁摻雜)沉積氮化矽Si3N4層。Si3N4層因此含有少量鋁。實施例1(根據 EP 1 218 307)此實施例根據下列次序具有Nb功能層、Si3N4下層和Si3N4上層
玻璃/Si3N4 (IOnm) /Nb (35nm) /Si3N4 (30nm).在層沉積後，該基底經過下列熱處理在620°C下加熱10分鐘，然後淬火。實施例2 (對比例)在此實施例中，使用與實施例1中相同的功能層和其它層，這些沉積在相同基底 上，但改變Si3N4下層和上層的厚度玻璃/Si3N4 (40nm) /Nb (IOnm) /Si3N4 (60nm).塗有該堆疊層的基底隨後經過與實施例1中所述相同的熱處理。實施例3 (根據本發明)此實施例使用與實施例2中相同的層次序，沉積在相同基底上，但在功能層之上 沉積極薄的金屬鈦層。該堆疊層因此包含下列層次序玻璃/Si3N4 (40nm) /Nb (IOnm) /Ti (大約 lnm) /Si3N4 (60nm).塗有該堆疊層的基底隨後經過與實施例1或實施例2中所述相同的熱處理。實施例4(對比例)此實施例使用與實施例2中相同的層次序，沉積在相同基底上，但在功能層之下 沉積極薄的金屬鈦層。該堆疊層因此包含下列層次序玻璃/Si3N4 (40nm) /Ti (大約 lnm) /Nb (IOnm) /Si3N4 (60nm).覆蓋有該堆疊層的基底隨後經過與實施例1或實施例2中所述相同的熱處理。實施例5 (根據本發明)此實施例使用與實施例2中相同的層次序，沉積在相同基底上，但在功能層之上 和之下沉積極薄的金屬鈦層。該堆疊層因此包含下列層次序玻璃/Si3N4 (40nm) /Ti ( ^ lnm) /Nb (IOnm) /Ti ( ^ lnm) /Si3N4 (60nm).覆蓋有該堆疊層的基底隨後經過與實施例1或實施例2中所述相同的熱處理。實施例5b (根據本發明)此實施例使用與實施例5中相同的層次序，沉積在相同基底上。該堆疊層因此包 含下列層次序玻璃/Si3N4 (40nm) /Ti ( ^ lnm) /Nb (19nm) /Ti ( ^ lnm) /Si3N4 (50nm)覆蓋有該堆疊層的基底隨後經過與實施例1或實施例2中所述相同的熱處理。實施例6 (對比例)此實施例使用與實施例2中相同的層次序，沉積在相同基底上，但在功能層之上 和之下沉積極薄的NiCr層。該堆疊層因此包含下列層次序玻璃 /Si3N4 (40nm) /NiCr ( ^ lnm) /Nb (IOnm) /NiCr ( ^ lnm) /Si3N4 (60nm).覆蓋有該堆疊層的基底隨後經過與實施例1或實施例2中所述相同的熱處理。下表1給出對上述實施例1至6測得的光學透射IY數據(光透射以在光源D65下 的％表示)和發射係數α值，其根據PrEN 410和NFEN 673標準計算。這些數據分兩次給出，在熱處理前和在熱處理後。在表1中，以百分比報導淬火後 發射係數α值的相對升高Δ α。
權利要求
包含至少一個提供有作用於太陽輻射的薄層堆疊層的玻璃板的透明玻璃基底，其在熱處理，如彎曲或淬火處理後具有大於或等於10％的光透射和小於或等於50％的發射係數，其特徵在於所述堆疊層包含 厚度為大約5納米至大約35納米的鈮Nb功能層； 至少一個選自Ti、Mo、B、Al或包含這些元素至少一種的合金的其它材料的層，其相對於該玻璃基底位於該功能層上方，所述層具有大約1納米至大約5納米的厚度。
2.根據權利要求1的透明玻璃基底，其包含至少一個提供有作用於太陽輻射的薄層堆 疊層的玻璃板，其在熱處理，如彎曲或淬火處理後具有大於或等於20%的光透射和小於或 等於50%的發射係數，特徵在於所述堆疊層包含-厚度為大約5納米至大約25納米的鈮Nb功能層；-至少一個選自Ti、Mo、B、Al或包含這些元素至少一種的合金的其它材料的層，其相對 於該玻璃基底位於該功能層上方，所述層具有大約1納米至大約5納米的厚度。
3.根據權利要求1或2的基底，其中選自Ti、Mo、B、Al的所述材料的層位於該功能層 上方和其中其它的所述材料的層位於該功能層下方。
4.根據前述權利要求之一的基底，其中基於鈮Nb的功能層具有大約8納米至大約20 納米的厚度。
5.根據前述權利要求之一的透明基底，其中選自Ti、Mo、B、Al的材料的層具有大約1 納米至大約3納米的厚度。
6.根據前述權利要求之一的透明基底，其中所述材料是Ti。
7.根據前述權利要求之一的透明基底，其中功能層和一個或多個所述材料的層的整體 被至少一個基於氮化鋁、氮氧化鋁、氮化矽或氮氧化矽或基於這些化合物中的至少兩種的 混合物的附加層包圍，調節所述一個或多個附加層的厚度以優化該窗玻璃的光透射。
8.根據權利要求7的基底，其中所述一個或多個附加層基於氮化矽並分別位於所述整 體的上方和下方。
9.根據權利要求8的基底，其中位於所述整體上方的基於氮化矽的層比位於所述整體 下方的層厚至少1. 2倍，尤其是至少1. 5至1. 8倍。
10.包含根據前述權利要求之一的基底的單層窗玻璃或雙層窗玻璃，所述薄層堆疊層 位於該單層窗玻璃或雙層窗玻璃的面2上，或位於該雙層窗玻璃的面3上，所述一個或多個 基底的面從其裝配的建築物或客艙的外部向內部編號。
11.根據權利要求10的單層窗玻璃或雙層窗玻璃，其進行構造以具有大於10%或甚至 大於20%或甚至大於30%的光透射I；。
12.根據權利要求11的單層窗玻璃或雙層窗玻璃，其進行構造以具有小於40%或小於 30 %或甚至小於20 %的發射係數。
13.包含至少一個根據權利要求1至9之一的基底的窗底牆類型的幕牆的裝飾壁。
14.由根據權利要求1至9之一的基底形成的或包含根據權利要求1至9之一的基底 的用於汽車或其它交通工具的側窗、後窗或頂篷。
全文摘要
本發明的主題是包含至少一個提供有作用於太陽輻射的薄層堆疊層的玻璃板的透明玻璃基底，其在熱處理，如彎曲或淬火處理後具有大於10％的光透射和小於50％的發射係數，其特徵在於所述堆疊層包含厚度為大約5納米至大約35納米的鈮Nb功能層；和至少一個選自Ti、Mo、B、Al或包含這些元素至少一種的合金的其它材料的層，其相對於該玻璃基底位於該功能層上方，所述層具有大約1納米至大約5納米的厚度。本發明還涉及包含此類基底的單層窗玻璃或雙層窗玻璃。
文檔編號C03C17/36GK101959823SQ200980106747
公開日2011年1月26日 申請日期2009年2月25日 優先權日2008年2月27日
發明者E·古亞德斯, S·亨利, S·貝利奧 申請人:法國聖戈班玻璃廠