SE513945C2 - Glasningspanel med solfiltrerande egenskaper - Google Patents

Description

15 20 25 30 513 945 2 ”Ljustransmittansen” (TL) är det ljusflöde som passerar genom ett substrat i procent av det infallande ljusflödet.

”Ljusreflektansen” (RL) avser det ljusflöde som reflekteras från ett substrat i pro- cent av det infallande ljusflödet.

Den totala ”energitransmissionen” (TE) utgör den totalt utstrålade energin direkt Överförd genom ett substrat i procent av den infallande strålnjngsenergin.

”Energireflektionen” (RE) är den strålningsenergi som reflekteras från ett substrat i procent av den infallande strålningsenergin.

”Solfaktorn” (F S) utgör förhållandet mellan surmnan av den totala energin som di- rekt överförs genom ett substrat (TE) och den energi som absorberas och återstrålas från sidan som är vänd från strålkällan räknat från energikällan (AE) som en del av den totala strålningsenergin som infaller på substratet.

”Selektiviteten” hos det belagda substratet avser skillnaden mellan ljustransmissio- nen och energitransmissionen. I händelse av byggnadsglas definieras den ofta som förhållandet ljustransmittans till solfaktor (TL/F S), men för fordonsglas refereras den vanligen till som förhållandet mellan ljustransmittansen till energitransmissio- nen (TL/T E).

Den ”dominanta våglängden” (XD) är våglängdstoppen i området transmitterad eller reflekterad av det belagda substratet.

”Renheten” (p) hos substratets färg avser excitationsrenheten mätt med ljuskälla C.

Den specificeras enligt en linjär skala på vilken en definierad vit ljuskälla har en renhet av noll och den rena färgen uppvisar en renhet av 100%. Renheten av det belagda substratet mäts från sidan som är motsatt den belagda sidan. 10 15 20 25 30 513 945 3 ”Emissiviteten” (s) är förhållandet mellan avgiven energi från en given yta vid en given temperatur till den hos en perfekt strålare (svart kropp med emissivitet av 1,0) vid samma temperatur.

Ur en teknisk synpunkt är det önskvärt att glaset under soliga förhållanden inte skall tillåta allt för stor andel av den totala infallande solstrålningen att passera för att fordonet eller byggnaden inte skall bli överhettad. Transmissionen av totalt infallan- de solstrålning kan uttryckas i termer av ”solfaktor” (definierad ovan). I fallet for- don är den huvudsakliga energifaktom som skall tas hänsyn till den totala direkt transmitterade energin (TE), eftersom den energi som absorberas intemt och som återstrålas (AE) avledes genom fordonets rörelse.

Vårt tidigare engelska patentet GB 2 200 139 beskriver och dess patentkrav omfattar ett förfarande för formning av en pyrolytisk tennoxidbeläggning på ett hett glassub- strat medelst sprejning av en lösning innehållande en tennförening och tillsatser vil- ka producerar i beläggningen både fluor och dylika material som antimon, arsenik, vanadin, kobolt, zink, kadmium, molybden, tellur och mangan för att ge beläggning- en en låg emissivitet och en låg specifik inre difiirsionsfaktor. Även om den resulte- rande beläggningen uppvisar många önskvärda egenskaper uppnår den inte den I kombination av egenskaper som nu är eftersökta för fordonsfönsterglas med solmot- stånd.

Det utgör ett ändamål enligt föreliggande uppfinning att tillhandahålla en glasnings- panel vilken uppvisar en hög nivå med avseende på solfiltrerande egenskaper i kom- bination med andra önskvärda egenskaper med avseende på ljustransmission och hög selektivitet.

Vi har upptäckt att detta och andra nyttiga ändamål kan uppnås medelst ett vitröst substrat vilken uppbär en tjock pyrolytisk sprejad beläggning innefattande tenn och antimonoxider i ett specifikt relativt förhållande. I 10 15 20 25 30 513 945 Sålunda avser föreliggande uppfinning en glasningspanel innefattande ett vitröst substrat uppbärande ett medelst sprej formad pyrolytisk tenn/ antimonoxid- beläggningsskikt i ett Sb/Sn-molförhållande av från 0,05 till 0,5 varvid det belagda substratet uppvisar en ljustransmission (TL) av mindre än 35% och en selektivitet (TL/TE) av åtminstone 1,3.

Ett antal tekniker är kända för att fonna beläggningar på ett vitröst substrat innefat- tande pyrolys och katodförstoñning. Pyrolys uppvisar vanligen fördelen att produce- ra en hård beläggning, vilket utesluter behovet av ett skyddande skikt. Beläggningar som formats medelst pyrolys har varaktiga nömings- och korrosionsmoståndseges- kaper. Det anses att detta speciellt beror på det faktum att förfarandet involverar av- sättning av beläggningsmaterialet på ett substrat som är hett. Pyrolys är också i all- mänhet billigare än altemativa beläggningsförfaranden såsom förstoftning, speciellt i termer av fabriksinvesteringar.

Substratet föreligger företrädesvis i form av band eller ark av vitröst material, såsom glas eller något annat genomsynligt stelt material. Med tanke på den andel infallan- de solstrålning som absorberas av glasningspanelen, speciellt i omgivningar där pa- nelen exponeras för stark eller långtidsolstrålning, föreligger en upphettningseffekt på panelen som kan kräva att substratet utsätts för ett härdande förfarande. Emeller- tid, tillåter hållbarheten hos beläggningen panelenlatt monteras med den belagda ytan ytterst, därigenom reducerande uppvärnmingseffekten.

Substratet fomias företrädesvis av färgat glas. Det har visat sig att kombinationen av färgning av materialet i glaset och en beläggning enligt uppfinningen rmderlättar uppnåendet av den önskvärda låga ljustransmissionen och höga selektiviteten. De vanligen föredragna färgema för glas som används i fordonstak, sidor eller bak- fönster är grått eller grönt. flm 15 -20 25 30 513 9455 Tenn/antimonoxidbeläggningen uppvisar företrädesvis en tjocklek av från 400 till 800 nm, mest föredraget 450-700 nm. Dylika tjocklekar tillåter uppnåendet av en låg total transmitterad energifaktor (TE) och samtidigt uppnåendet av en tillräcklig nivå på ljustransmissionen. Tjocka skikt av tenn/antimonoxid, speciellt skikt uppvisande ett låg Sb/Sn-molförhållande, kan inte enbart tillhandahålla en glasningspanel med den nödvändiga låga ljustransmissionen och höga selektiviteten men också med den fördelaktiga kombinationen av låg solfaktor FS och låg emissivitet.

Det kan vara användbart att förhindra interaktion mellan substratets glas och tenn/ antimonoxidbeläggningsskiktet. T ex har det visat sig att vid den pyrolytiska form- ningen av en tennoxidbeläggning från tennklorid på ett substrat av sodaglas, uppvi- sar natriumklorid en tendens att inkorporeras i beläggningen som ett resultat av re- aktion av glaset med beläggningsprekursormaterialet eller dess reaktionsprodukter och detta leder till ljusdifliusion i beläggningen. Sålunda det vara önskvärt att placera ett mellanskikt mellan substratet och beläggningen av tenn/antimonoxid. Ett dylikt mellanliggande skikt är vanligtvis inte nödvändigt för paneler uppvisande låg ljustransmission eftersom difiusionen inte kan noteras i någon signifikant utsträck- ning. Om den används kan den innefatta en kiseloxid uppvisande en geometrisk tjocklek t ex ca 100 nm. Näivaron av lciseloxidmellanbeläggning på sodaglas har den fördelen att den förhindrar migration av natriumjoner från glaset både genom diffusion eller på annat sätt in i tenn/antimonoxidlielåggningsslciktet både under bil- dandet av det övre skiktet eller under en därpå följande högtemperaturbehandling.

Paneler enligt uppfinningcn är speciellt lämpade att användas som takpaneler på fordon, t ex till uppfällbara eller Skjutbara solluckor, eller eventuellt för att fonna väsentligen hela takområdet på fordonet. De kan även med fördel användas i fordo- nets bakre eller bakre sidofönster.

Glasning med en ljustransmittans av mindre än 35% är fördelaktig vid användning som fordonstakpanel speciellt om den utgör större delen eller hela takarean. Medan en dylik låg nivå på ljustransmissionen krävs enligt uppfinningcn är det också önsk- sm 15 20 25 30 513 945 6 värt att glasningspanelen skall transmittera något synligt ljus för att ge ett bidrag till den naturliga belysningen i fordonets inre.

En hög nivå på selekliviteten hos beläggningen i kombination med en låg nivå på ljustransmissioner tillåter en låg solenergitransmission. Selektiviteten fillhandahållen i medelst uppfinningen är väsentligen åtminstone 1,3 och företrädesvis åtminstone 1,5. Det är en speciell fördel med uppfinningen att i praktiken tillåter den ett uppnå- ende av selektivitetsvärden nära 2.

Energitransmissionen (TE) är därför företrädesvis mindre än 15%, mest föredraget mindre än 10%. Dylika låga energitransmissionsvärden hjälper till att reducera be- lastningen på fordonets luflkonditioneringssystem.

Vid en heltakspanel kan det vara fördelaktigt att använda en panel med en lju- stransmittans så låg som 10% och en energitransmission av precis 5%, vilket ger en selektivitet av 2. För en öppningsbar takpanel föredrages en något högre transmis- sion, tex en ljustransmission av ca 20% ocv en energitransmission av ca 12%, vilket återigen ger en seleklivitet som närmar sig 2.

Sb/Sn-molförhållandet i beläggningen ligger företrädesvis i området 0,07-0,20, mest föredraget 0,08-0, 15. De föredragna områdena uppstår ur behovet att ha en tillräck- lig mängd antimon för att effektivt ge de nödvändiga låga transmissionsegenskaper- na men *ändå inte föreligga i tillräckliga mängder för att påverka den optiska kvali- ÉCÉCII.

Lämpligen innefattar beläggningen ett enda skikt av tenn/antimonoxid. Det är emellertid möjligt att anordna ett eller flera ytterligare beläggningsskikt, antingen påförda medelst pyrolys eller medelst andra beläggníngsmetoder, för att uppnå vissa speciellt önskade optiska egenskaper. Det bör emellertid noteras att tenn/antimon- oxidskiktet då det påförs medelst pyrolys uppvisar en tillräcklig mekanisk hållbarhet och kemiskt motstånd för att lämpligen ftmgera som det exponerade skiktet. Alter- #10 15 20 25 513 945 7 nativt kan nämnda skikt påföras på den yta av substratet som skall vetta mot fordo- nets inre.

Panelema enligt uppfinningen uppvisar låg reflektionsförmåga för synligt ljus vilket är speciellt fördelaktigt vid fordonsglas. Det föredrages att reflektionsförmågan för synligt ljus (RL) är lägre än 12% och företrädesvis kan ligga mellan 5 och 12%.

Panelema enligt uppfinningen kan installeras i enkel- eller flerglasningsenheter.

Beläggningsskikten påförs det heta substratet medelst spruming av reaktionskompo- nentema i vätskeformigt tillstånd, t ex med användning av ett sprutmunstycke. Även om vätskesprutning saknar precisionen hos den altemativa pyrolytiska metoden, CVD-teknik, är det en bekväm och billig metod för avsättning av ett tjockt belägg- ningsskikt, som i föreliggande fall. I själva verket är CVD-teknik vanligen inte en lämplig metod för formandet av tjocka beläggningar.

Speciellt i den föredragna situationen att påföra beläggningen på ett färgat substrat är eventuella variationer som beror på användning av en sprejmetod i tjocklek eller jämnhet hos beläggningen knappast synliga. Det är föredraget att tennkällan är SnCl2 och antimonkällan är SbCl3, varvid båda materialen tillsätts till vatten vid sprejningsfórfarandet. Upplösta organmetalliska material kan också användas.

När det är önskvärt att framställa pyrolytiskt belagt plant glas är det bäst att göra så när glaset är nyformat. Att fórfara på detta sätt har den ekonomiska fördelen att det inte finns behov att återupphetta glaset för att den pyrolytiska reaktionen skall kunna ske och det är också av nytta för beläggningens kvalitet eftersom det säkerställer att glasets yta är i ett urspnmgligt tillstånd. Nämnda beläggningsprekursormaterial förs därför företrädesvis i kontakt med en övrer yta av ett hett glassubstmt bestående av ett nyformat plant glas. 10 15 20 25 30 513 945 8 Sålunda kan glasningspanelema enligt uppfinningen framställas enligt följande. Det pyrolytiska beläggningssteget kan utföras vid en temperatur av åtminstone 400°C, idealt från 550 till 750°C.

För att forma varje beläggning, förs substratet i kontakt med, i en beläggningskam- mare, sprej av droppar innehållande de antimon- och tenninnehållande reaktions- komponenterna. Sprejen påförs en medelst en eller flera sprejmunstycken anordnade att följa en väg vilken tillåter beläggning tvärs över det band som skall beläggas.

I en sprej-pyrolysmetod blir inte Sb/Sn-moltörhâllandet i den slutliga beläggningen direkt proportionell mot förhållandet i reaktionsblandningen och i själva verket är den vanligen väsentligen skild från densamma. Nivån av inkorporerande av antimon i beläggningen påverkas signifikant av sådana parametrar som sprejningshastighe- ten, typen av glas och glastemperaturen. Försök att beräkna beläggningsproportio- nerna från utgångsproportionema är därför otillrörlitliga och de är vanligen nödvän- digt att utföra preliminära försök för att bestämma startproportionema för att uppnå de krävda beläggningsproportionema vid ett specifikt tillfalle.

Då beläggningarna avsatts poleras de företrädesvis, med användning av vilket som helst önskat konventionellt poleringsmedel. Den belagda produkten kan också om så >_ .L önskas utsättas för tempring.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas i närmare detalj med referens till de nedan- stående icke-begränsande exemplen.

I exemplen bestämdes Sb/Sn-moliörhållandet i beläggningsslcikten medelst röntgen- analysteknik i vilken antalet röntgenimpulser fiån resp. grundämne jämfördes. Även om denna teknik inte är helt så precis som en om en kalibrering skett medelst ke- misk dosering, betyder likheten mellan antimon och tenn att de reagerar på liknande sätt med avseende på röntgenstrålar. Förhållandet av det mätta antalet observerade '10 15 20 in ~ bandets bredd. 513 9459 impulser för resp. element ger sålunda en nära approxirnation till deras molförhål- lande.

EXEMPEL 1-21 I alla exemplen påfördes en Sb/Sn-blandning i en vattenblandning på ett rörligt band av hett glassubstmt med en tjocklek av 4 mm. Åtskilliga typer av glas användes, som visas i Tabell 4 nedan. F örkortningsbeteckningarna i denna och de andra följande tabellerna (TL, TE etc) har den ovan beskrivna betydelsen. Kolumema FS pl och FS p2 i Tabell C refererar till solfaktom vid den sidan av glaset som vetter mot ljus- källan (position 1) och sidan som vetter från ljuskällan (position 2). Om icke annat indikeras har egenskaperna som visas i tabellerna mâtts med hjälp av belysnings- källa C. Under de beskrivna förhållandena var skillnaden i TL mellan användning av belysningskällan C och belysningskällan A (som används mera allmänt inom områ- det bilfordon) minimal, d v s av samma storleksordning som rutinfel vid mätningar.

I samtliga fall utgjordes blandningen av en beläggningsprektrrsorlösning innehållan- de approximativt 1 000 g (totalt) av SnClz och SbClg per liter av blandningen och i de proportioner som visas i Tabell B nedan. Lösningen pâfördes på substratet ge- nom ett sprejmunstycke som rörde sig fram och tillbaka och följde en tvärs över j as. 10 513 945 w Tabell A ;,D i trans- 505,4/ 509,7/ 470,1/ 493,2/ 494,6/ mission (m) 508,5 510,2 493,9 502,7 502,8 [Ljuskäuæ c/A] 116111161 (%) 2,9/3,4 3,2/4,0 i i 1,5/0,8 5,6/5,1 9,9/9,3 TL(%) 89,0 72,66/71,12 67,36/65,69 55,65/55,56 36,8/35,8 37,07/35,13 [LjuskällazC/A] TE (%) (C113) 83,0 44,0 37,1 56,9 25,9 20,9 TL/"rE (CIE C) 1,07 1,65 1,81 0,98 1,42 1,77 Fsp1(cIE)(%) 86,0 56,8 51,7 66,3 43,4 39,7 rL/Fs 1,03 1,28 1,30 0,84 0,85 _ 0,93 De sprejade tenn- och antimonkomponentema reagerade varvid en pyrolytisk tenn- oxidbeläggning bildades på glaset. De använda parametrarna och resultaten som er- hölls visas i Tabell B och C.

Det kan noteras att Exempel 4 och 5 inte faller inom ramen för patentkraven nedan med avseende på den nödvändiga beläggningstjockleken och selektiviteten och i fallet med Exempel 5 också med avseende på den lcrävda ljustransmissionen. Dessa exempel är inkluderade som jämförelse fór att visa att då parametrar väljs utanför kravets omfång erhålles undermåliga resultat. _, 11:. ' Tabell B 1 2 Klar 0,20 0,12 470 27,0 10,0 3 Klar 0,30 0,14 670 13,0 10,0 4 Klar 0,30 0,16 306 27,0 11,0 5 Klar 0,30 0,19 119 56,0 10,0 6 Grön A 0,30 0,17 670 10,4 9,9 7 Grön C 0,30 0,14 670 9,6 9,9 513 945 11 Tabell B forts. 014 014 011 011 011 011 011 011 011 011 011 011 011 r-øn-Iv-flr-flfi-Ir-flv-ßx-flr-fla-lwoo wbfiflßklc-àbåNr-IO NN r-IO Tabell C CO OOOOOOO -Ä-Ä Q LIILIIUIIJIGÖkIIL/IQU) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 515 94512 Tabell C forts. 19 11,0 11,0 31,o 2,09 0,74 20 5,4 11,0 26,5 1,85 0,38 21 7,7 11,0 27,7 1,77 0,45 Som variationer på Exempel 13 och 20 erhölls belâggningar uppvisande en tjocklek av 730 nm och ett Sb/Sn-törhållande av 0,10. I båda fallen blev de resulterande egenskaperna väsentligen samma som i originalexemplen 14 och 20. Den belagda substratprodukten i alla exemplen uppvisade en blâtoning vid transmission, med en dominant våglängd (KD) mellan 470 och 490 nm och ett difliisionsvärde mellan 0,7 och 1,1.

Claims (13)

515 945 'g Patentkrav

1. Glasningspanel innefattande ett vitröst substrat uppbärande ett medelst sprej formad pyrolytisk tenn/antimonoxidbeläggrtirigsskikt kânnetecknad av att nämnda beläggningsskikt uppvisar en tjocklek av åtminstone 400 mn och innehåller tenn och antimon i ett Sb/Sn-molförhållande av från 0,05 till 0,5, varvid det belagda substratet uppvisar en ljustransniittans (TL) av mindre än 35% och en selektivitet (TL/TE) av åtminstone 1,3.

2. Glasningspanel enligt krav 1, kännetecknad av att det vitrösa substratet är framställt av färgat glas.

3. Glasningspanel enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att tenn/antimonoxid- beläggningen uppvisar en tjocklek av från 400 till 800 mn.

4. Glasningspanel enligt något av föregående krav, i vilken tenn/antimonoxid- beläggningen uppvisar en tjocklek av fiån 450 till 700 mn.

5. Glasningspanel enligt något av föregående krav, kännetecknad av att det belagda substratet uppvisar en selektivitet av åtminstone 1,5.

6. Glasningspanel enligt något av föregående krav, kännetecknad av att det belagda substratet uppvisar en energitransmissionsfaktor (TE) av mindre än 15%.

7. Glasningspanel enligt krav 6, kännetecknad av att det belagda substratet uppvisar en energitransmission (TE) av mindre än 10%.

8. Glasningspanel enligt något av föregående krav, kännetecknad av att Sb/Sn- -molförhållandet ligger inom området från 0,07 till 0,20. 513 945 'q 9602268-6 1998-09-16

9. Glasningspanel enligt krav 8, kännetecknad av att Sb/Sn-molförhållandet ligger inom området från 0,08 till 0,15.

10. Glasningspanel enligt något av föregående krav, kännetecknad av att temi/antimonoxidbeläggningen utgörs av ett enda skikt.

11. 1 1. Glasningspanel enligt något av föregående krav, kännetecknad av att nämnda tenn/antimonoxidbeläggning utgör ett exponerat beläggningsskikt.

12. Glasningspanel enligt något av föregående krav, kännetecknad av att reflektiviteten för synligt ljus (RL) är lägre än 12%.

13. Användning av en glasningspanel enligt något av föregående krav som takpanel för ett fordon.