NO174500B - Substrat av forglassingsmateriale og fremgangsmaate for belegging av dette - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører substrat av forglassingsmaterialet som bærer et flerlagsbelegg som omfatter et reflekterende lag av sølv som befinner seg mellom et transparent underbelegg og et transparent overbelegg. Videre angår oppfinnelsen en fremgangsmåte for avsetning av et flerlagsbelegg på et slikt substrat.

Uttrykket "forglassingsmateriale" benyttes heri for å betegne plater av plast eller vitrøst materiale som benyttes for ut-førelse av glassmesterarbeid. "Vitrøst materiale" innbefatter glass og vitrokrystallinsk materiale. Slike plater er oftest transparente og klare, men de kan være fargede og/eller de kan være kun gjennomskinnelige eller endog opake. Som et eksempel på et opaks forglassingspanel kan nevnes et panel for montering under et transparent panel, f.eks. i en interiørskillevegg, hvor det er ønskelig å reprodusere tek-sturen til det øvre transparente panelet uten å tillate sikt gjennom et slikt undre panel.

De tallrike forskjellige anvendelsene av forglassingsplater og -paneler har ledet til en betydelig kunnskap når det gjelder belegging av forglassingsmateriale for derved å forbedre spesielle egenskaper. Belegg kan f.eks. tilveiebringes for å beskytte forglassingsoverflaten, for å farge forglassingsmaterialet eller for å skape et elektrisk ledende lag over dette.

I senere år har omfattende forskning blitt utført m.h.t. valg av flerlagsbelegg som gir lav emissivitet og/eller andre optiske eller energioverførende eller reflekterende egenskaper til forglassingspaneler for bruk i kjøretøy og bygninger .

Et mål har vært å redusere varmetap fra det rom som inne-sluttes av panelet mens det hverken hindres adgang av solvarme eller hindres et høyt nivå av lystransmisjon i begge retninger. En tidligere foreslått måte å oppnå dette på har vært å tilveiebringe egenskaper av lav emissivitet ved anvendelse av et belegg bestående av flere tynne lag av materialer som komplementerer hverandre for oppnåelse av det ønskede resultat.

Flesteparten av de nødvendige optiske trekk kan i prinsippet tilveiebringes ved hjelp av et enkelt belegg av reflekterende metall, f.eks. sølv, påført som et lag som er tilstrekkelig tynt til å tillate overføring av mesteparten av strålingen i den synlige delen av spekteret mens mesteparten av den infra-røde delen reflekteres. Dersom et slikt tynt metallag benyttes alene, så vil det imidlertid anløpe i atmosfæren, gi mis-farging, reduksjon av lysoverføring og en tilbøyelighet til fragmentering. Det har også begrenset mekanisk styrke og er således tilbøyelig til avskalling, spesielt ved kanten av forglassingspanelet, og til abrasjon.

Andre lag blir derfor påført i kombinasjon med det reflekterende laget for derved å beskytte det fysisk overfor abrasjon og kjemisk overfor korrosjon. Disse ytterligere lagene må dessuten velges fra materialer som ikke i betydelig grad svekker de optiske egenskapene til det belagte forglassingsmateriale. Lagene umiddelbart tilstøtende til det reflekterende laget er mest vanlig av metalloksyder, enkelte ganger i kombinasjon med andre materialer slik som fernisser, plast-laminater eller ytterligere plater av forglassingsmateriale. Slike tilstøtende lag benyttes i noen tilfeller for å forbedre de optiske egenskapene ved å virke som et ikke-reflekterende lag for den synlige delen av spekteret.

Et av de mest vanlig benyttede beleggmaterialene er tinnoksyd, typisk påført som et lag på begge sider av det reflekterende metallaget. Dette gir mange av de nødvendige egenskapene, og er også vanligvis billig. Det har gode optiske egenskaper, spesielt som et ikke-reflekterende lag (dersom det påføres til en passende tykkelse) og bindes også godt til de tilstøtende lag. Det har vært benyttet både under det reflekterende metallet og over dette. Det har også tidligere vært fremsatt flere forslag om at det til tinnoksydet skal tilsettes, eller at en del av det skal erstattes med, et ytterligere metall eller metalloksyd for å opprettholde spesielle kjemiske, fysikalske eller optiske egenskaper i belegget som et hele. Valget av tilsatte materialer og den rekkefølge i hvilken de påføres på forglassingsmaterialet, er imidlertid en komplisert sak, fordi det er en tilbøyelighet til at et materiale som er valgt for å forbedre en egenskap, skal forringe en eller flere av de andre. Dette kan igjen nødvendiggjøre et ytterligere lag for å korrigere den skade-lige effekten på slike andre egenskaper.

Et typisk eksempel på den komplekse lagstrukturen som resul-terer, er beskrevet i EP-A-226993. Dette patentet beskriver et belegg med høy transmittans og lav emissivitet på et glassubstrat som innbefatter et oksydreaksjonsprodukt av en legering inneholdende sink og tinn som en første transparent anti-reflekterende film, kobber som en primerfilm avsatt på den første filmen, sølv som en transparent infrarødt-reflekterende film avsatt på primeren, et oksydreaksjonsprodukt av en legering inneholdende sink og tinn som en annen transparent anti-reflekterende film avsatt på sølvet og titandioksyd som et beskyttende overbelegg.

Lignende belegg er beskrevet i EP-A-104870 som i eksempel 1 beskriver en float-glassrute som igjen er belagt med et tinnoksydlag, et sølvlag, et kobberlag og et ytterligere lag av tinnoksyd. Hvert av tinnoksydlagene har en tykkelse på 30-50 nm, sølvlaget har en tykkelse på 8-12 nm, og kobber-laget bare 1-5 nm.

EP-A-275474 beskriver en oppvarmbar gjenstand av høy transmittans og lav emissivitet omfattende et transparent, ikke-metallisk substrat, en første transparent anti-reflekterende metalloksydfilm omfattende sink avsatt på en overflate av nevnte substrat, en transparent infrarødt-reflekterende metallfilm avsatt på nevnte anti-reflekterende metalloksydlag, et metallholdig primerlag avsatt på nevnte infrarødt-reflekterende metallfilm, hvor nevnte metall er valgt fra gruppen bestående av titan, zirkonium, krom, sink-tinn-legering og blandinger derav, og en annen transparent anti-ref lekterende metalloksydfilm omfattende sink avsatt på nevnte metallholdige primerfilm.

En utprøvet teknikk for påføring av slike lag er katodisk vakuummetallisering (sputtering). Denne utføres ved meget lave trykk, typisk av størrelsesorden 0,3 Pa, for oppnåelse av et lag av beleggingsmateriale over forglassingsoverflaten. Den kan utføres under inerte betingelser, f.eks. i nærvær av argon, men kan alternativt foretas som reaktiv vakuum-metall iser ing i nærvær av en reaktiv gass slik som oksygen.

EP-A-183052 beskriver bruk av reaktiv vakuummetallisering av et katodemål av en legering av sink og tinn i en oksygen-atmosfære slik at det på et substrat av forglassingsmateriale påføres et oksydreaksjonsprodukt av legeringen.

EP-A-219273, som stort sett angår et elektrisk ledende belegg for vinduer i motorkjøretøy, beskriver en beleggingsprosess (og produktet derav) hvorved et dereflekterende lag slik som sinkoksyd først avsettes, fulgt av et transparent sølvlag, et offermetallag (f.eks. av titan), et lag av titandioksyd og et annet dereflekterende lag. I denne prosessen blir begge de-ref lekterende lag avsatt ved reaktiv vakuummetallisering.

Foreliggende oppfinnelse er rettet mot problemet med å gi en kombinasjon av beskyttende lag for et forglassingsplate-materiale, et sølvreflekterende lag for derved ikke bare å beskytte sølvet mot korrosjon, men å gjøre dette uten å med-føre en skadelig effekt på de optiske egenskapene til forglassingsmaterialet slik det får gjennom egenskapene til forglassingsmaterialet selv og sølvlaget.

Ifølge oppfinnelsen tilveiebringes således et substrat av forglassingsmateriale som bærer et flerlagsbelegg som innbefatter et reflekterende lag av sølv som befinner seg mellom et transparent underbelegg og et transparent overbelegg,- kjennetegnet ved at underbelegget for sølvlaget omfatter minst et lag av et metalloksyd valgt fra tinnoksyd, titandioksyd, aluminiumoksyd, vismutoksyd og en blanding av to eller flere derav, over hvilket er avsatt et lag av sinkoksyd som har en tykkelse på høyst 15 nm, og ved at overbelegget for sølvlaget omfatter et lag av et oksyd av et offermetall valgt fra gruppen bestående av titan, aluminium, rustfritt stål, vismut, tinn og blandinger av to eller flere derav, og dannet ved innledende avsetning av offermetallet og dets omdannelse til oksyd.

Oppfinnelsen tilveiebringer også en fremgangsmåte for avsetning av et flerlagsbelegg på et substrat av forglassingsmateriale, hvilket belegg omfatter et reflekterende lag av sølv beliggende mellom et transparent underbelegg og et transparent overbelegg, og denne fremgangsmåten er kjennetegnet ved at underbelegget for sølvlaget dannes ved avsetning i rekkefølge av minst et lag av et metalloksyd valgt fra tinnoksyd, titandioksyd, aluminiumoksyd, vismutoksyd og en blanding av to eller flere derav, og et lag av sinkoksyd med en tykkelse på høyst 15 nm, og ved at overbelegget for sølvlaget dannes ved avsetning av et lag av et offermetall valgt fra gruppen bestående av titan, aluminium, rustfritt stål, vismut, tinn og blandinger av to eller flere derav, og omdannelse av metallet til oksyd.

Den spesifikke kombinasjon av metalloksyd- og metallag som definert i foreliggende oppfinnelse gir flere viktige fordeler i forhold til tidligere forslag. Således tilveiebringer den et belagt substrat av forglassingsmateriale som har de ønskede optiske egenskapene som forblir vesentlig upåvirket på uheldig måte av påføringen av et nevnt underbelegg og overbelegg av passende tykkelse, slik det vil bli omtalt i det nedenstående. Den tilveiebringer videre en betydelig forbedring i motstandsevnen overfor korrosjon av sølvlaget, ikke bare gjennom fremgangsmåten for fremstilling av det belagte substratet, men også gjennom hele levetiden for de.t belagte produktet. En ensartet produktkvalitet oppnås både hva angår ensartethet i belegget over hele substratarealet selv for store substrater (f.eks. med en lengde på opptil 6 m), og hva angår konsistens i produktkvalitet over et langt produksjonsforløp.

Fremgangsmåten for påføring av belegget er lett å utføre og kan reproduseres på pålitelig måte, også gjennom et langt produksjonsforløp dersom dette er nødvendig.

Årsakene til forbedringene er ikke fullstendig forstått, men det synes at tilstedeværelsen av et enkelt, tynt lag av sinkoksyd umiddelbart under sølvlaget er av spesiell viktighet. Det er høyst uventet at beskyttelse av det reflekterende metallaget kan bevirkes ved hjelp av et materiale plassert under dette, fordi man tidligere forventet at et øvre lag var nødvendig for å forbedre beskyttelsen, idet underside-beskyttelsen ble sikret av forglassingsmaterialet. I tillegg unngår belegget bruken av materialer slik som kobber som har dårlige lystransmisjonsegenskaper.

Nyttevirkningene som oppnås gjennom oppfinnelsen er særlig markerte i tilfelle for forglassingspaneler av lav emissivitet for bygninger, som ofte benyttes med et annet panel for dannelse av en dobbelt forglassingsenhet. Oppfinnelsen kan imidlertid også benyttes i forbindelse med anti-solpaneler, kjøretøyvinduer og speil. Hovedforskjellen i beleggene for disse forskjellige anvendelsene ligger i tykkelsen på sølv-laget. Typiske tykkelser av sølv for antisolpaneler ligger i området 24-28 nm. Speil har typisk sølvlag med en tykkelse på over 40 nm, og for belegg med lav emissivitet er sølvlag-tykkelsene vanligvis i området 8-12 nm. I tilfelle for kjøretøyvinduer hjelper bruken av et offermetall også til å beskytte sølvlaget gjennom en eventuell etterfølgende varmebehandling, f.eks. et herde- eller bøyetrinn som en vitrøs forglassingsplate kan utsettes for.

Det antas at den mest omfattende bruk av foreliggende oppfinnelse vil være i forbindelse med transparente substrater, og glass er det foretrukne forglassingsmateriale.

Den foretrukne avsetningsteknikken for oppfinnelsens formål er magnetisk fremmet vakuummetallisering (sputtering). Dette er ikke bare hurtig og hensiktsmessig, men gir også utmerkede fysikalske kvaliteter til de avsatte lag m.h.t. tykkelses-ensartethet, kohesjon i laget og adhesjon til tilstøtende lag. En katode av hvert av de nødvendige metallene som skal påføres som sådan eller for dannelse av et metalloksyd, aktiveres ved det nødvendige deponeringstrinnet. En særlig egnet katodeform er en roterende enhet omfattende en roterende hul sylinder avkjølt innvendig ved hjelp av et kjøle-fluid slik som vann. Et flerkatode-vakuummetalliserings-kammer er generelt foretrukket for derved å lette påføringen av forskjellige kombinasjoner av metaller og metalloksyder.

Rekkefølgen i hvilken de respektive metaller og metalloksyder avsettes kan reguleres ved hjelp av bevegelsesretningen for substratet av forglassingsmaterialet forbi katodene når flere katoder benyttes.

Avsetning av flere lag i en enkelt passasje er fordelaktig når det gjelder full utnyttelse av vakuummetalliserings-apparatet og hurtig oppbygning av det ønskede belegget. Den samtidige avsetning av en blanding av metaller eller metalloksyder kan likeledes bevirkes i en enkelt passasje, men i dette tilfelle kan kilden enten være to eller flere forskjellige metallkatoder som samtidig aktiveres eller kan være en enkelt katode omfattende en legering av de nødvendige metallene.

Sølv- og offermetallagene bør hver avsettes i en inert atmosfære, f.eks. av argon. De andre lagene kan enten fremstilles ved avsetning av oksyd som sådan eller, og mer foretrukket, ved reaktiv vakuummetallisering av det respektive metallet i en oksygenholdig atmosfære. Arbeidstrykket for vakuummetalliseringen er fortrinnsvis i området 0,15-0,70 Pa. Ved vakuummetallisering av metall i en oksygenholdig atmosfære blir oksydproduktet ikke nødvendigvis oppnådd i den fullstendig oksyderte tilstand. Minst en del av produktet kan være til stede som et sub-oksyd eller endog i den metalliske tilstand. Etterfølgende avsetninger i en reaktiv atmosfære og eventuell etterfølgende varmebehandling av det belagte panelet har imidlertid tilbøyelighet til å fullføre oksyda-sjonen av eventuelt resterende metall eller sub-oksyder som er dannet i den tidligere avsetningen.

I de fleste utførelser av oppfinnelsen er det foretrukket at nevnte overbelegg innbefatter minst et ytterligere lag av et metalloksyd valgt fra tinnoksyd, titandioksyd, aluminiumoksyd, vismutoksyd og en blanding av to eller flere derav, idet nevnte ene eller flere ytterligere lag avsettes etter nevnte lag av et oksyd av et offermetall. Dette ytterligere laget har hovedsakelig nyttevirkning når det gjelder å forbedre optiske egenskaper slik som reflekterende fargetone og redusert lysrefleksjon, men det hjelper også når det gjelder å supplere offermetallets barriereegenskaper for derved å hindre oksygen i å nå sølvet. Det eller de ytterligere lag velges fortrinnsvis fra tinnoksyd og titandioksyd.

Når det gjelder offermetallet som tjener det formål å beskytte sølvlaget mot oksydasjon, så omdannes dette til oksyd under enhver etterfølgende eksponering for en oksyde-rende atmosfære. Dette blir vanligvis oftest bevirket i løpet av etterfølgende avsetning av metalloksyd, men foregår også i løpet av eventuell etterfølgende varmebehandling eller under langvarig lagring. Dersom sølvet ikke beskyttes på denne måten, så mister det belagte substratet til forglassingsmaterialet sin lave emissivitet, og dets lystransmisjon reduseres dramatisk. Det foretrukne offermetallet er titan som har de fordeler at det lett oksyderes, og at det danner et oksyd av meget lav absorberende evne. Man har oppdaget at bruken av titan som offermetall gir en meget effektiv barriere mot oksydasjon av sølvet.

I noen foretrukne utførelser av oppfinnelsen omfatter nevnte underbelegg et første lag av titandioksyd overbelagt med et første lag av tinnoksyd som igjen er overbelagt av et lag av sinkoksyd som har en tykkelse som ikke er større enn 15 nm, og nevnte overbelegg omfatter et lag av titandioksyd dannet ved innledende avsetning av titanmetall og dets omdannelse til oksyd, et ytterligere lag av tinnoksyd, og et ytterligere lag av titandioksyd. Denne foretrukne konfigurasjon kan hensiktmessig oppnås i et flerkatode-vakuummetalliserings-kammer hvori en katode tilveiebringer kilden for titandioksyd, og den andre tilveiebringer kilden for tinnoksyd.

Lagrekkefølgen i denne foretrukne utførelsen er ved utgangspunkt i substratet:

Underbelegg

et første lag av titandioksyd,

et første lag av tinnoksyd,

et lag av sinkoksyd (med en tykkelse på høyst 15

nm)

Reflekterende lag

et lag av sølv

Overbelegg

et lag av titandioksyd dannet ved innledende avsetning av titanmetall og dets omdannelse til oksyd,

et ytterligere lag av tinnoksyd, og et ytterligere lag av titandioksyd.

Hvert av materialene som benyttes i belegget, har optiske, kjemiske og fysikalske egenskaper som bidrar til egenskapene til belegget om et hele. Samlet kan egenskapene innbefatte ikke bare den lave emissivitet og den høye lysoverføring (i tilfelle for et transparent panel som har et sølvlag med en tykkelse på 8-12 nm), men også kjemisk motstandsevne overfor korrosjon ved både omgivelses- og forhøyede temperaturer og over lengre perioder. De fysikalske egenskapene innbefatter god adhesjon til substratet og til hverandre, og god motstandsevne overfor slitasje, f.eks. mot avskalling eller avflaking.

Optisk tillater hvert av metalloksydlagene god transmisjon av lys og varmestråling, og metallagene reflekterer varmestråling.

Kjemisk er behovet å beskytte sølvet mot oksydasjon. Dette oppnås delvis ved å omslutte sølvet i metall- eller metalloksydlag som reduserer eller eliminerer adgang av oksyd og delvis ved å innbefatte materialer som har større reaktivitet enn sølv har for oksygen. Det antas videre at i foreliggende oppfinnelse så gir sinkoksydet en grad av passivitet til sølvet og gjør det derved mindre sårbart overfor oksygen-angrep.

I en slik foretrukken utførelse kan egenskapene som gis av hvert suksessive lag, innbefatte følgende, som i det minste delvis er avhengig av tykkelsene til de individuelle belegglagene: Det første titandioksydlaget har gode lystransmisjonsegenskaper, er kjemisk inert og gir fysikalsk en sterk binding mellom substratet og det første tinnoksydlaget. Det første tinnoksydlaget gir god lystransmisjon. Sinkoksydlaget har også gode lystransmisjonsegenskaper, men er hovedsakelig innbefattet p.g.a. dets nyttevirkninger når det gjelder å beskytte sølvlaget mot korrosjon.

Sølvlaget er innbefattet p.g.a. dets evne til å reflektere varmestråling mens det tillater lystransmisjon.

Titanet som innledningsvis er avsatt på sølvet, er en beskyttende barriere for sølvet og reagerer med eventuelt oksygen som kommer i kontakt dermed.

Det ytterligere laget av tinnoksyd har gode lystransmisjonsegenskaper og tjener også som en barriere overfor inngang av oksygen i lagene under tinnoksydet.

Det ytterligere laget av titandioksyd er hovedsakelig til stede som et slitasjesterkt belegg.

I dets videste aspekt hvori et enkelt metalloksydlag anvendes mellom substratet og sinkoksydet og som belegget på titanet, oppfyller nevnte enkelte lag de kombinerte oppgaver til henholdsvis første titandioksyd- og tinnoksydlag og de ytterligere tinn- og titandioksydlag.

Selv om dets nyttevirkninger i forhold til sølvet gjør tilstedeværelsen av sinkoksydlaget til et vesentlig trekk ved foreliggende oppfinnelse, så nødvendiggjør andre egenskaper til sinkoksydet at dets totale mengde holdes så lav som mulig. Sammenlignet med tinnoksyd så er sinkoksyd mindre kjemisk motstandsdyktig og mer tilbøyelig til forvitring. Det er således kjent at et belegg som innbefatter et lag av sinkoksyd ikke generelt kan benyttes for den utvendige overflaten av et substrat av forglassingsmateriale, selv om et opakgjørende lag anbringes på toppen av sinkoksydet, fordi disse lagene er ikke bestandige overfor atmosfæriske betingelser. Lignende problemer oppstår med en blanding av sinkoksyd og tinnoksyd. Slike lag har vanligvis bare nyttevirkning ved bruk i den indre overflaten av et forseglet, dobbelt forglassingspanel. Dersom et forglassingspanel skal lamineres med PVB, så gir tilstedeværelsen av sinkoksyd problemer med adhesivet som benyttes for å binde laminatet slik at separering av de forskjellige lagene vil oppstå med mindre et ytterligere og kompatibelt bindende lag, f.eks. av kromoksyd, anbringes imellom.

Sinkoksyd er også uegnet for bruk ved kantene av en vindus-rute til hvilke adhesiver skal påføres: Det har tendens til å reagere med adhesivet og bør derfor fjernes. Det fore-kommer et beslektet problem ved at det reflekterende metall-laget har tendens til ikke å feste seg sterkt til de til-støtende lag og bør også fjernes før et adhesiv påføres. En utførelse av oppfinnelsen utgjør således et belagt substrat av forglassingsmateriale hvor en adhesivstrimmel er påført rundt periferien til en flate av substratet, og belegget ifølge oppfinnelsen er påført på resten av nevnte flate, hvorved det sikres at periferien ikke har noe sinkoksydlag. Denne konfigurasjonen av belegg og adhesivstrimmel oppnås mest hensiktsmessig ved først å avsette belegglagene ifølge oppfinnelsen over det hele av en flate av substratet, deretter fjerne belegglagene fra en periferikantdel av nevnte flate, og til slutt påføre adhesivstrimmelen på kantdelen. Fjerning av belegglagene innebærer visse problemer ved at sinkoksydet, som er relativt mykt, har tilbøyelighet til å virke som et mykt smøremiddel, til å strekke seg istedenfor å brytes vekk, og etter å ha blitt brutt vekk, til å forurense fjerningsanordningen. En robust fysisk metode for fjerning av den perifere kanten hos beleggene er følgelig nødvendig, og bruken av en slipemaskin er særlig foretrukket.

Slike adhesiv-kantede paneler kan benyttes i doble for-glassingsenheter. Tilveiebringelsen av et effektivt adhesiv er viktig her for å sikre et langvarig, hermetisk forseglet rom mellom de to panelene og igjen bør kantdelen fjernes før påføring av adhesivstrimmelen.

Av stor viktighet i foreliggende oppfinnelse er at selv om sinkoksydet er avsatt i en amorf form, så har det en til-bøyelighet til å gjennomgå krystallvekst, f.eks. i en retning perpendikulært på forglassingsmaterialet, og derved å skape et relativt voluminøst lag fra en gitt materialvekt. Dette leder til en svakere fysikalsk styrke i laget, og er sann-synligvis en grunn for den reduserte kjemiske motstandsevne som er omtalt ovenfor.

En mulig grunn for effektiviteten til det enkelte avsatte lag av sinkoksyd ifølge oppfinnelsen er at p.g.a. dets forskjellige struktur så har sinkoksydet tilbøyelighet til å migrere gjennom de tilstøtende lagene.

Følgelig krever oppfinnelsen av ved valg av tykkelsen på sinkoksydlaget, så settes en likevekt mellom den minimum-mengde som skal til for å gi god beskyttelse til sølvet og den maksimummengde som skal til for å unngå innføring av fysisk svakhet og kjemisk reaktivitet i belegget. Som definert ovenfor er den maksimalt tillatte tykkelse 15 nm, og generelt er den foretrukne tykkelsen i området 5-13 nm, mest foretrukket 10-13 nm.

For det formål å tilveiebringe et panel med lav emissivitet og høy lystransmisjon, så bør tykkelsen på sølvlaget også fortrinnsvis ligge innen de snevre grenser fra 8 nm til 12 nm. Under dette området er graden av infrarød-refleksjon vanligvis utilstrekkelig og over nevnte område gir sølvet en for stor barriere til lystransmisjon. Innenfor de definerte grensene tillater oppfinnelsen på pålitelig og reproduserbar måte oppnåelse av emissivitet under 0,1, slik det er foretrukket .

Med hensyn til tykkelsen på de andre lagene, så må disse velges i forhold til tykkelsen på sølv- og sinkoksydlagene og i forhold til hverandre, for derved å bestemme den kombinerte optiske bane (produktet av tykkelsen og brytningsindekset for hvert lag) som gir det ønskede optiske utseende av det belagte substrat. For et belegg med lav emissivitet er kravet at et belegg har en så nøytral reflekterende fargetone som mulig, men med et blåaktig utseende fremfor noen annen farge. Dessuten søkes en svak lysrefleksjon for oppnåelse av en høy lystransmisjon. Generelt vil disse nødvendige optiske egenskapene bli oppnådd innnfor en totaltykkelse på 30-45 nm på hver. side av sølvlaget, men det skal forstås at p.g.a. de forskjellige brytningsindeksene til enkelte av de forskjellige materialene så kan reduksjon av tykkelsen på ett lag nødvendiggjøre justering av tykkelsen på ett eller flere andre lag for å gjenopprette de optiske betingelsene.

Offermetallaget har fortrinnsvis en tykkelse i området 2-15 nm, og i noen utførelser har det fortrinnsvis en tykkelse i området 2-4 nm. En likevekt må settes mellom innbefatning av tilstrekkelig materiale til å reagere med eventuelt oksygen som trenger inn i kontakt dermed og til å opprettholde de nødvendige lystransmisjonsegenskapene. I dets metalliske tilstand representerer dette laget en barriere overfor god lystransmisjon, og nødvendiggjør således en minimal tykkelse dersom lystransmisjonen til det totale belegget skal være innenfor akseptable grenser. Lystransmisjonsegenskapene til dette metallaget forbedres imidlertid når det er oksydert. Dette inntreffer under avsetning av etterfølgende lag og også under eventuelt varmebehandlingstrinn slik som en bøyebehand-ling og/eller en herdebehandling for substratet. Tykkere lag, f.eks. 5-15 nm, anbefales dersom en slik senere varmebehandling skal foretas. Helst er alt av offermetallet oksydert for derved å oppnå et lag av ikke-ref lekterende, lys-overførende metalloksyd.

De relative mengdeforhold av tinnoksyd og titandioksyd i underbelegget og overbelegget er generelt ikke kritisk. Praktisk anvendelse av et flerkatode-vakuummetalliserings-apparat kan kreve at begge avsettes i løpet av en enkelt passasje av substratet. I dette tilfelle er det imidlertid ønkselig å holde titandioksydlaget relativt tynt. I en fordelaktig utførelse av oppfinnelsen representerer tinnoksydet den største delen av hvert av metalloksydlagene. Ved benyttelse for belegg av lag emissivitet er tykkelsen på tinnoksydet i denne utførelsen fortrinnsvis i området 15-25 nm, og tykkelsen på titandioksydet i området 2-14 nm.

For et anti-solbelegg er de første (dvs. underbelegg) metalloksydlagene generelt tynnere, og de ytterligere (dvs. overbelegglagene) er generelt tykkere. Et typisk anti-solbelegg ifølge oppfinnelsen dannes ved avsetning av følgende lag:

Titanomdannelsen til dioksyd finner sted under avsetning av de ytterligere lag av overbelegget.

Dette belegget på et 6 mm float-substrat av forglassingsmateriale har en solfaktor på 31 % på den belagte siden, en lystransmisjon på 475 og en emissivitet på ca. 0,02.

Anvendelse av et belegg ifølge oppfinnelsen for et speil gir den fordel at sølvet kan befinne seg på speilets fremre overflate og virke direkte som den reflekterende overflate. Til forskjell fra tradisjonelle speil behøver det ikke ytterligere beskyttes av forglassingsmateriale og maling. Således kan et opakt vitrokrystallinsk substrat benyttes dersom dette er ønskelig.

Fordi titandioksyd har en høyere brytningsindeks enn tinnoksyd, så. hør tykkelsen på titandioksydet ved erstatning av en del av det ene med det andre være ca. 75 % av tykkelsen av tinnoksydet for å gi de ekvivalente optiske egenskapene.

Sinkoksyd og tinnoksyd har vesentlig samme brytningsindeks og er således fra et optisk synspunkt utvekselbare uten noen justering av lagtykkelse.

I en foretrukket utførelse tilveiebringer foreliggende oppfinnelse et belagt substrat av forglassingsmateriale med en emissivitet på mindre enn 0,1 og en lystransmisjon på 87 % for belegg med en blå reflekterende fargetone. Ved f.eks. å starte med et 4 mm float-substrat av forglassingsmateriale som har en emissivitet på 0,84 og en lystransmisjon på 89 %, så ga et belegg ifølge en foretrukken utførelse av oppfinnelsen et belagt substrat med en emissivitet på 0,08 og en lystransmisjon på 87 #. Dette representerer et betydelig fremskritt i forhold til de optiske egenskapene til tidligere kjente belagte substrater av forglassingsmaterialer.

Oppfinnelsen illustreres i det nedenstående under henvisning til følgende eksempler.

EKSEMPEL 1

Et vindu-forglassingspanel av 4 mm tykt float-forglassingsmateriale med en emissivitet på 0,84 og en transmisjon på 89 % ble innført i et behandlingskammer omfattende 5 plane magnetron-vakuummetalliseringskilder med mål av henholdsvis titan, tinn, sink, titan og sølv, en innløps- og en utløps-gasslås, et transportbånd for forglassingsmateriale, kraftkilder, metalliserings- eller forstøvningsgassinnløp og et evakueringsutløp.

Trykket i kammeret ble redusert til 0,15 Pa. Panelet ble transportert forbi forstøvningskildene med første-titan-, tinn- og sinkkildene aktivert og kaldforstøvet ved hjelp av oksygengass ved et effektivt avsetningstrykk på 0,2 Pa for oppnåelse av et titandioksydlag fulgt av et tinnoksydlag og sinkoksydlag på substratet. Oksygenet ble deretter evakuert og substratet beveget forbi forstøvningskildene med sølv- og andre-titankildene aktivert, men denne gangen med argongass som forstøvningsgass, for å tilføre et sølvlag og et titanlag, og tinn- og førstetitankildene aktivert og med oksygen som forstøvningsgass, for oppnåelse av ytterligere lag av tinnoksyd og titandioksyd. Det resulterende belegget hadde følgende sammensetning, fra forglassingsoverflaten:

Det belagte forglassingsmateriale hadde en emissivitet på 0,08, en nøytral, reflekterende fargetone i retning av blått og lystransmisjon på 87 #.

Offerlaget av titan ble omdannet til titandioksyd under avsetning av de etterfølgende lag i overbelegget. Sølvlaget hadde en resistivitet på ca. 8 ohm pr. kvadratenhet. Dersom det er ønskelig å redusere resistiviteten til ca. 4 ohm pr. kvadratenhet, så kan dette lett gjøres ved å øke tykkelsen på dette laget til 12 nm. Et slikt panel kan enten dannes til motstandsoppvarmingspanel ved avsetning av samlestrimler, f.eks. en ledende sølvholdig emalje på toppen av overbelegget. Selv om tinn- og titanoksydlagene i overbelegget ikke er sterkt ledende, så er de så tynne at de ikke i betydelig grad forstyrrer strømfordelingen til sølvlaget.

For sammenligning ble en belagt prøve som ovenfor og tre prøver fremstilt ved en lignende metode, og som hadde de nedenfor angitte strukturer, men i alle tre tilfeller uten sinkoksydlaget, utsatt for en akselerert forvitringstest. Dette omfattet underkastelse av de tre prøvene- for en temperaturcykling hver time fra 45 til 55° C i en atmosfære med en relativ fuktighet på 99 % i tre dager. De tre andre prøvene var som følger.

Prøven ifølge oppfinnelsen besto testen uten noen optisk forringelse av belegget. De andre prøvene hadde følgende defekter:

EKSEMPEL 2

Et forglassingspanel av 4 mm tykt float-forglassingsmateriale med en emissivitet på 0,84 og lystransmisjon på 89 # ble inn-ført i et behandlingskammer omfattende fem plane magnetron-vakuummetalliseringskilder, og med mål av henholdsvis titan, tinn, sink, titan og sølv, en innløps- og en utløpsgasslås, en transportør for forglassingsmateriale, kraftkilder, metalliserings- eller forstøvningsgassinnløp og et evakueringsutløp.

Trykket i kammeret ble redusert til 0,15 Pa. Panelet ble transportert forbi forstøvningskildene med første titan-, tinn- og sinkkildene aktivert og kaldforstøvet ved hjelp av oksygengass ved et effektivt avsetningstrykk på 0,2 Pa, for oppnåelse av et titandioksydlag fulgt av et tinnoksydlag og sinkoksydlag på substratet. Oksygenet ble deretter evakuert og substratet beveget forbi forstøvningskildene med sølv- og andre titankildene aktivert, men denne gangen med argon som forstøvningsgass, for å tilføre et sølvlag og et titanlag, og deretter ble tinn- og første titankildene aktivert og med oksygen som forstøvningsgass for oppnåelse av ytterligere lag av tinnoksyd og titandioksyd.

Det resulterende belegget ble dannet ved avsetning av lag av følgende tykkelse og sammensetning, fra forglassingsoverflaten:

Offerlaget av titan ble delvis omdannet til titandioksyd under avsetning av overbelegget av tinn- og titanoksyder, og oksydasjon av dette offermetallaget ble fullført da det belagte forglassingsmateriale ble underkastet en bøyebehand-ling, hvoretter avkjølingen av forglassingsmaterialet ble regulert slik at det ble termisk herdet, for å tjene som et vindu for et motorkjøretøy. Sølvlaget hadde en resistivitet på ca. 4 ohm p. kvadratenhet. Sølvlaget var vesentlig upåvirket av bøye- og herdebehandlingen p.g.a. den forøkede tykkelsen av offermetallaget sammenlignet med forglassingsmaterialet i eksempel 1. Det delvis oksyderte offermetallaget virket også til å beskytte sølvlaget under lagring og transport før bøye- og herdebehandlingen. Innstillingene som var nødvendig for oppnåelse av disse optiske egenskapene, spesielt tykkelsen på titanlaget, kunne lett oppnås uten tap av de andre nødvendige egenskapene i forglassingsmaterialet.

EKSEMPEL 3

En glassplate også beregnet for bruk som et oppvarmbart vindu for et kjøretøy ble behandlet i det samme vakuum-metalliseringskammeret hvori fem plane magnetron-vakuummetalliseringskilder, med mål av henholdsvis tinn, sink, titan, 316 rustfritt stål og sølv var anordnet.

Trykket i kammeret ble redusert til 0,15 Pa. Panelet ble transportert forbi forstøvningskildene med tinn- og sinkkildene aktivert og kaldforstøvet ved hjelp av oksygengass ved et effektivt avsetningstrykk på 0,2 Pa for oppnåelse av et tinnoksydlag fulgt av et sinkoksydlag på substratet. Oksygenet ble deretter evakuert, og substratet beveget tilbake forbi forstøvningskildene med kildene av sølv og rustfritt stål aktivert, men denne gangen med argon som forstøvningsgass, for tilføring av et sølvlag og et lag av rustfritt stål, og deretter ble tinn- og titankildene aktivert, med oksygen som forstøvningsgass, for oppnåelse av ytterligere lag av tinnoksyd og titandioksyd.

Det resulterende belegget ble dannet ved avsetning av lag av følgende tykkelse og sammensetning, fra forglassingsoverflaten:

Offerlaget av rustfritt stål ble oksydert da det belagte forglassingsmateriale ble utsatt for en bøyebehandling, hvoretter avkjølingen av forglassingsmaterialet ble regulert slik at det ble termisk herdet, for å tjene som et vindu for et motorkjøretøy. Sølvlaget hadde en resistivitet på ca. 4 ohm pr. kvadratenhet. Sølvlaget var vesentlig upåvirket av bøye- og herdebehandlingen p.g.a. den forøkede tykkelsen på offermetallaget sammenlignet med forglassingsmaterialet i eksempel 1. Det uoksyderte offermetallaget tjente også til å beskytte sølvlaget under lagring og transport før bøye- og herdebehandlingen.

Tykkelsesverdiene for de forskjellige belegglagene som angitt i foreliggende sammenheng er verdien målt ved en ellipsome-trisk metode som beskrevet av K. L. Chopra i "Thin Film Phenomena" (McGraw-Hill) ved bruk av et AUTOEL II™ ellipso-meter produsert av Rudolph Research of Flanders, New Jersey. Dette apparatet bruker en He-Ne-laserkilde (lambda = 632,8 nm) og målinger er tatt i refleksjon med en innfallsvinkel på 70° .

Claims (19)

1. Substrat av forglassingsmateriale som bærer et flerlagsbelegg som omfatter et reflekterende lag av sølv som befinner seg mellom et transparent underbelegg og et transparent overbelegg, karakterisert ved at underbelegget for sølvlaget omfatter minst et lag av et metalloksyd valgt fra tinnoksyd, titandioksyd, aluminiumoksyd, vismutoksyd og en blanding av to eller flere derav, over hvilket er avsatt et lag av sinkoksyd som har en tykkelse på høyst 15 nm, og ved at overbelegget for sølvlaget omfatter et lag av et oksyd av et offermetall valgt fra gruppen bestående av titan, aluminium, rustfritt stål, vismut, tinn og blandinger av to eller flere derav, og dannet ved innledende avsetning av offermetallet og dets omdannelse til oksyd.

2. Substrat ifølge krav 1, karakterisert ved at substratet er transparent.

3. Substrat ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at overbelegget innbefatter minst et ytterligere lag av et metalloksyd valgt fra tinnoksyd, titandioksyd, aluminiumoksyd, vismutoksyd og en blanding av to eller flere derav, idet nevnte ytterligere lag er avsatt etter nevnte lag av et oksyd av et offermetall.

4 . Substrat ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at offermetallet er titan.

5 . Substrat ifølge krav 4, karakterisert ved at underbelegget omfatter et første lag av titandi oksyd overbelagt med et første lag av tinnoksyd som igjen er overbelagt med et lag av sinkoksyd som har en tykkelse på høyst 15 nm, og at overbelegget omfatter et lag av titandioksyd dannet ved innledende avsetning av titanmetall og dets omdannelse til oksyd, et ytterligere lag av tinnoksyd, og et ytterligere lag av titandioksyd, og fortrinsvis at hvert tinnoksydlag har en tykkelse i området 15-25 nm, og hvert titandioksydlag har en tykkelse i området 2-14 nm.

6. Substrat, karakterisert ved at det har en adhesivstrimmel rundt periferikanten til en flate og et belegg som definert i et hvilket som helst av de foregående krav på resten av nevnte flate.

7. Substrat ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at sinkoksydlaget har en tykkelse i området 5-13 nm, fortrinnsvis i området 10-13 nm.

8. Substrat ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at sølvlaget har en tykkelse i området 8-12 nm.

9. Substrat ifølge krav 10, karakterisert ved at det har en emissivitet på mindre enn 0,1 ved den belagte flaten.

10. Substrat ifølge hvilket som helst av kravene 1-7, karakterisert ved at sølvlaget har en tykkelse i området 24-28 nm.

11. Substrat ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den totale tykkelsen på hvert av underbelegg- og overbelegglagene mellom hvilke sølvlaget befinner seg, er i området 30-45 nm.

12. Substrat ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at offermetallaget er avsatt til en tykkelse i området 2-15 nm.

13. Substrat ifølge krav 12, karakterisert ved at offermetallaget er avsatt til en tykkelse i området 2-4 nm.

14. Fremgangsmåte for avsetning av et flerlagsbelegg på et substrat av forglassingsmateriale, hvilket belegg omfatter et reflekterende lag av sølv som befinner seg mellom et transparent underbelegg og et transparent overbelegg, karakterisert ved at underbelegget for sølvlaget dannes ved avsetning i rekkefølge av minst et lag av et metalloksyd valgt fra tinnoksyd, titandioksyd, aluminiumoksyd, vismutoksyd og en blanding av to eller flere derav, og et lag av sinkoksyd som har en tykkelse på høyst 15 nm, og at overbelegget for sølvlaget dannes ved avsetning av et lag av et offermetall valgt fra gruppen bestående av titan, aluminium, rustfritt stål, vismut, tinn og blandinger av to eller flere derav, og omdannelse av metallet til oksyd.

15 . Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at det på laget av offermetall avsettes minst et ytterligere lag av et metalloksyd valgt fra tinnoksyd, titandioksyd, aluminiumoksyd, vismutoksyd og en blanding av to eller flere derav.

16. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 14-15, karakterisert ved at lagene avsettes ved hjelp av magnetisk fremmet vakuummetallisering, hvor vakuum-metall iseringen fortrinnsvis anvender flere katoder.

17. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 14-16, karakterisert ved at minst et oksydlag dannes ved reaktiv vakuummetallisering av det respektive metall i en oksygenholdig atmosfære.

18. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 16-17, karakterisert ved at vakuummetalliseringen utføres ved et trykk i området 0,15-0,70 Pa.

19. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 14-18, karakterisert ved at belegget etter avsetning av lagene av beleggmateriale, fjernes fra en periferikantdel av den belagte flaten av substratet og at en adhesivstrimmel deretter påføres på nevnte kantdel.