DE3130857A1

DE3130857A1 - Waermedaemmender belag fuer ein substrat aus transparentem material

Info

Publication number: DE3130857A1
Application number: DE19813130857
Authority: DE
Inventors: Hans Jochim Dr. 3472 Beverungen Gläser
Original assignee: Interpane Entwicklungs und Beratungs GmbH and Co KG
Current assignee: Interpane Entwicklungs und Beratungs GmbH and Co KG
Priority date: 1981-08-04
Filing date: 1981-08-04
Publication date: 1983-02-17
Also published as: DE3130857C2

Description

Wärmedämmender Belag für ein Substrat als trans-
parentem Blaterial Die Erfindung betrifft einen Wärmedämmenden Belag für ein Substrat aus transparentem Material, wie er im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher angegeben ist, ein Verfahren zu seiner Herstellung sowie eine Sonnen- und Wärmeschutzisolierscheibe mit einem solchen wärmedämmenden Belag.
Bei Isolierscheiben kann, die liärmedämmung dadurch erhöht werden, daß wenigstens eine der beiden Scheiben mit einer dünnen Schicht auf der Basis von Gold, Silber oder Kupfer versehen ist. Derartige Scheiben sind hoch transparent, sie eisen aber infolge dieser dünnen Schicht eine erhöhte Wärmedämmung auf und sind als Sonnenschutz-Isolierscheiben oder als Warmeschutz-Isolierscheiben wirksam.
Im Stand der Technik werden für solche Fälle bevorzugt Schichten auf der Basis von Gold vorgesehen, wobei sich zwischen der Goldscllicht und der Glasscheibe eine HaftschicJit <aus Wismutoxid befindet. Wegen der hohen und unsicheren Goldpreise ist es wünschenswert, diese Schichten mit anderen Materialien als mit Gold aufzubauen. In der Zeitschrift Glass Technology, Band 21 Nr. 5, Oktober 1980, Seite 254, sowie in der deutschen Patentanmeldung P 28 54 213 sind Dreifachschichtsysteme auf der Basis von Silber beschrieben, die sehr gute technische Werte erzielen. Wegen des hohen Brechungsindex von Wismutoxid sind insbesondere Schichtsysteme auf der Basis Wisnutoxid-Silber-Wismutoxid wünschens.-wert. Diese Wismutoxidschichten wirken in dem Schicht system als Entspiegelungsschichten für die Silberschicht, d.h. daß mit ihnen die Transmission der Silberschicht insbesondere im sichtbaren Bereich erheblich erhöht wird.
Außerdem wirken diese Schichten noch als Schutzschichten zur Vermeidung der Korrosion der Silberschicht.
Es ist bei der Herstellung von Isolierglasscheiben heute üblich, die gewünschten wärmedämmenden Beläge auf großflächige Glasscheiben aufzubringen, wobei diese Glasscheiben nach der Beschichtung auf das jeweilige Fenstermaß zugeschnitten werden. Beläge oder Schichtsysteme mit Wismutoxid sind für die Weiterverarbeitung zu Isolierglas sehr vorteilhaft, weil sie von den Scheibenrändern mit einem einfachen Flammreduktionsprozeß entfernt werden können, so daß eine einwandfreie Verklebung der Isolierscheibe am Scheibenrand mit den herkömmlichen Isolierglasklebern, die auf Haftung mit Glasoberflächen eingestellt sind, möglich ist. pech der Entfernung des wärmedämmenden Belages von dem Scheibenrand können die im übrigen beschichteten Scheiben mit den zur Zeit angewendeten Fertigungsmaschinen in gleicher Weise wie unbeschichtete Fensterglasscheiben zu Isolierglas weiterverarbeitet werden.
Es ist jedoch bekannt, daß das Schichtsystem Wismutoxid-Silber-Wismutoxid nicht beständig gegen ultra- violette Strahlung der Sonne ist. Die Beschichtung schwärzt sich im Laufe der Zeit, wenn sie einer Ultraviolettstrahlung ausgesetzt wird. Diese SchBärzung rührt vermutlich daher, daß Silber durch ultraviolette Strahlen angeregt wird und in Wismutoxid hineindiffundiert, wo es dann als Silberteilchen ausfällt.
Aus der deutschen Patentamneldung P 28 54 213.4 ist bekannt, daß die Photoempfindlichkeit der Wismutoxid-Silber-Beläge überwunden und eine Schwärzung verhindert werden kann, wenn zwischen der Wismutoxidschicht und der Silberschicht eine Schicht aus Zinkoxid, Indiumoxid oder Zinoxid ans ordnet wird.
Diese letztgenannten materialien haben den Nachteil, daß sie für die konventionelle Dioden-Kathodenzerstäubung eine sehr geringe Sputterrate besitzen, was sich für den Ilerstellungsvorgang als nacllteilig erweist, da die Schichten durch Sputtern (Kathodenzerstäubung) auf die Glasscheiben aufgetragen werden.
Die geringe Sputterrate führt also zu einer Verlängerung des Herstellungsverfahrens und ZU höheren Energiekosten. Zwar können diese Materialien mit höherer Rate durch spezielle Hochleistungskathoden zerstäubt werden. Diese Kathoden sind komplizierter aufgebaut und damit teurer als gewöhnliche Diodenkathoden, und sie erfordern eine spezielle Verfahrenstechnik.
Weiterhin können diese Materialien nicht mit den gleichen Sputterbedingungen aufgetragen werden, sodaß die Zerstäubungsanlage zum Aufbringen dieser Schichten neu eingestellt erden muß.
Aufgabe der Erfindung ist dementsprechend, einen wärmedämmenden Belag auzugeben, der auf dem System Wismutoxid-Silber-Wismutoxid basiert, jedoch nicht eine allmählich fortschreitende Schwärzung bei Lichteinstrahlung aufweist, und bei dem alle Schichten einschließlich der Zwischensichten zwischen der Wismutoxidschicht und der Silberschicht kostengünstig mit koventioneller Dioden-Kathodenzerstäubung aufgebracht werden können, Diese Aufgabe wird mit einem wärmedmmenden Belag nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 gelöst, der erfindungsgemäß nach der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Weise ausgestaltet ist.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, ein bevorzugtes Herstellungsverfahren wie auch ein mit dem wärmedämmenden Belag ausgestattetes Isolierglasfenster ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehenp daß abweichend von den bisher bekannten Belägen die zweite Schicht, die sich zwischen der lismutoxidschicht und der Silberschicht befindet, aus einem der Materialien Bleioxid, Antimonoxid, Telluroxid oder auch aus einer Mischung oder Legierung dieser Materialien besteht. Eine aus diesen Materialien gebilete Zwisobenschicht verhindert eine Diffusion von Silber in diese Wismutoxidschicht und damit dic allmähliche Schwärzung bei Lichteinstrahlung.
Die genannten Materialien weisen für die konventionelle, Dioden-athodenzerstäubung eine hohe Sputterrate auf, so daß sie das Herstellungsverfahren nicht verzögern.
In diesem Sinne wirkt sich auch vorteilhaft der Umstand aus, daß diese Materialien unter den gleichen Sputterbedingungen wie Wismutoxid auf das Substrat aufgetragen werden können. Eine Neueinstellung des Sputtersystems wie beispielsweise eine Veränderung des Gasdruckes oder der Gaszusammensetzung ist folgt lich nicht notwendig.
Als Substrate kommen für den erfindungsgemäßen wärmedämmenden Belag nicht nur Glasscheiben in Betracht, sondern beispielsweise auch transparente Folien, wie Kunststoffolien. Derartige Kunststoffolien können, mit dem wärmedämmenden Belag versehen, in den Zwischenraum einer Isolierglasscheibe angeordnet sein oder auch auf eine der Isolierglasscheiben aufgeklebt sein. Der wärmedämmende Belag fiihrt in beiden Fällen zu einer Verbesserung der wärmedämmung einer solchen Isolierglasscheibe.
Im folgenden wird nun die Erfindung anhand des in den Figuren dargestellten Ausführltngs1)eispiels beschrieben und näher erläutert.
Es zeigen: Figur 1 schematisch einen Querschnitt durch eine Glasscheibe mit dem erfindungsgemäßen wärmedämmenden Belag; Figur 2 eine Doppelscheibe mit einer den wärmedämmenden Belag tragenden Kunststoffolie, die auf eine Scheibe aufgeklebt ist; Figur 3 eine Doppelscheibe mit einer den l.irmedämmenden Belag tragenden Kunststoffolie, die zwischen den Scheiben aufgespannt ist.
Die Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Glasscheibe, auf der der erfindIngsgemäße wärmeisolierende Belag aufgebrac'lt ist. Die Glasscheibe, die das Substrat darstellt, ist mit dem Bezugszei chen 6 versehen. Unmittelbar auf der, Substrat 6 befindet sich die Schicht 1 aus Wismutoxid, Bi2O3.
Diese Schicht hat eine Dicke von t'twa 12 nil. Auf di( Schicht 1 folgt die zweite Schicht 2 aus Bleioxid.
Diese Schicht aus Bleioxid hat vorzugsweise eine Dicke von etwa 2 nm. Auf sie folgt die Silberschicht 3, welche eine Schichtdicke von etwa 15 nm aufweist.
Die Schicht 2 atlas Bleioxid wirkt als Sperrschicht, die ein allmähliches Schwarzwerden der Scheibe durch ausfallendes Silber infolge von Ultravioletteinstrahlung verhindert.
Auf die Silberschicht 3 folgt eine vierte Schicht 4, die aus dem gleichen Material wie die Schicht 2 besteht, in dein Beispielsfall also aus Bleioxid. Diese vierte Schicht hat ebenfalls eine Dicke von torzugsweise 4 nm. Sie wirkt ebenfalls als Sperrschicht gegen; eine Diffusion von Silber in die Wismutoxidschicht.
die sich auf der vierten Schicht befindet. Auf aie vierte Schicht kann eine fünfte Schicht aufgebracht sein, die ebenfalls aus Wismujoxid besteht und eine Schichtdicke von etwa 25 nm aufweist.
Der dargestellte, erfindungsgemäße wärmedämmende Belag zeigt keine Schwärzung dueh Ultravioletteinstrahlung, selbst eine sechswöchige Bestrahlung mit Ultraviolettlampen blieb ohne Folgen. Der wärmedämmende Belag ist thermisch stabil, nach einer sechswöchigen Temperung bei 100°C konnten keine Veränderungen festgestellt werden. Das Schichtsystem läßt sich in einfacher Weise durch Flammreduktion an den Scheibenrändern entfernen, so daß eine mit dem erfindungsgemäßen wärmedämmenden Belag versehene Glasscheibe 6 einfach zu verarbeiten ist.
Die Lichttransmission des Schichtsystems in Verbindung mit einer 4 inm dicken Floatglasscheibe liegt bei etwa 80%. Ohne den aufgebrachten wärmedämmenden Belag hat die Floatglasscheibe eine Lichttransmission von 90%.
Das Emissionsvermögen des wärmedämmenden Belages liegt bei 0,1 das von Glasoberflächen dagegen bei 0,85.
Der erfindungsgemäße wärmedämmende Belag wird dadurch hergestellt, daß die: einzelnen Schichten nacheinander durch konventionelle Dioden-Kathodenzerstäubung auf das Substrat 6 aufgetragen werden. Dabei wird vorzugsweise beim Aufsputtern der Sperr- oder Schutzschichten 2 und 4, die die Silberschicht 3 umgeben, die gleiche Gaszusammensetzung und der gleiche Zerstäubungsdruck gewählt wie bei dem Aufsputtern der Wismutoxidschichten 1 und 5. Dies ermöglicht es, das Aufsputtern der Wismutoxidschicht und der Sperrschicht aus Bleioxid, Antimonoxid oder Telluroxid in einem Arbeitsgang durchzuführen, indem lediglich eine andere Kathode zum Sputtern eingeschaltet wird.
Die Figur 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Isolierglasscheibe, die mit einem erfindungsgemäßen wärmedämmenden Belag versehen ist. Die Isolierglasscheibe ist eine Doppelglasscheibe mit zwei Glasscheiben 7 und 8. In dem Zwischenrannl 11 zwischen diesen beiden Glasscheiben 7 und 8 befindet sich eine transparente Kunststoffolie 10, auf die der erfindungsgemäße wärmedämmende Belag 9 aufgetragen ist.
Diese Kunststoffolie 10 ist auf die Innenseite der Glasscheibe 8 aufgeklebt. Stattdessen kann die Folie 10 mit dem darauf befindlichen wärmedämmenden Belag auch in dem Scheibeninnenraum 11 aufgespannt sein.
Wie anhand der Figur 2 ersichtlich ist, ist die Glasscheibe 8 an den Seitenrändern vn der Folie 10 bzw. dein wärmedämmenden Belag 9 befreit, so daß dort die Glasscheiben 7 und S mit einer Klebstoffmasse 12 verklebt werden können. Niit dem Dezu£szeichen 13 ist ein Abstandshalter bezeichnet, der die beiden Glasscheibers 7 und <? auf den vorgesehenen Abstand hält.
Figur 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der der wärmedämmende Belag auf eine Kunststoffolie aufgebracht ist. Die Kunststoffolie ist zwischen den-Scheiben aufgespannt und in dem Abstandhalter 13 verklemmt.
Leerseite

Claims

A n s p r ü c h e : 1. Wärmedämmender Belag für ein Substrat (6) aus transparentem Material, wobei der Belag aus mehreren Schichten aufgebaut ist mit einer ersten, an das Substrat (6) angrenzenden Schicht (1) aus Wismutoxid, mit einer zweiten Schicht (2) aus einem Oxid, mit einer dritten Schicht (3) aus Silber, mit einer vierten Schicht (4) aus dem Material der zweiten Schicht (2), dadurch gekennzeichnet9 daß die zweite Schicht (2) und die Vierte Schicht (4) aus einem der Materialien Bleioxid, Antimonoxid, Telluroxid oder aus einer Mischung oder Legierung dieser Materialien besthet.
2. Wärmedämmender Belag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwelt; Schicht (2) und die vierte Schicht (4) zwischen 2 und 30 nm, insbesondere 4 nm dick sind.
3. Wärmedämmender Belag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, däß die zweite Schicht und die vierte Schicht durch konventionelle Dioden-Kathodenzerstäubung hergestellt sind.
4. Wärmedämmender Belag nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht 1 aus Wismutoxid eine Dicke von 2 bis 20 nm, insbesondere etwa 12 nm hat.
5. Wärmedämmender Belag nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schicht (3) aus Silber eine Dicke von 7 bis 20 nm, insbesondere etwa 15. nm hat.
6. Wärmedämmender Belag nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der vierten Schicht (4) eine fünfte Schicht (5) aus Wismutoxid aufgebracht ist.
7. Wärmedämmender Belag nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der fünften Schicht 15 bis 30 null, insbesondere etwa 25 nm beträgt.
8. Verfahren zur Herstellung eines wärmedämmenden Belages nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schichten durch Kathodenzer.stäubung auf das Substrat aufgebracht werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht (2) und die vierte Schicht (4) mit gleicher Gasusammensetzung und gleichem Zerstäubungsdruck wie die erste Schicht (1) durch Kathodenzerstäubung abgeschieden wird.
10. Sonnen- und Wärmeschutz-Isolierscheibe mit zwei in Abstand zugeordneten Glasscheiben (7, 8) und einem nacli einem der Ansprüche 1 bis 9 bergestellten wärmedämmenden Belag (9), dadurch gekennzeichnet, daß der Belag (9) af inner der beiden Glasscheiben zuln Scheibenzwischenraum lngeordet ist.
11. Sonnen- und Wärmeschutz-Isolierscheibe mit zwei im Abstand angeordneten Glasscheiben (7, 8) und mit einem nach einem der Ansprüche 1 bis 9 hergestellten wärmedämmenden Belag, dadurch gekennzeichnet, daß der wärmedämmende Belag (9) auf einer transparenten Folie aufgebracht ist, und daß die Folie mit dem wärmedämmenden Belag zwischen den Glasscheiben (7) bzw. (8) angeordnet ist.
12. Sonnen- und Wärmeschutz-Isolierscheibe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Folie auf eine der Glasscheiben (7) bzw.

(8) aufgeklebt ist.
13. Sonnen- und 1särmeschutz-Isolierscheibe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Folie (10) mit dem auf ihr befindlichen wärmeisolierenden Belag (9) in dem Zwischenraum (11) zwischen den Scheiben (7) bzw. (8) aufgespannt ist.