專利名稱：涂層玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涂層玻璃，特別是高性能太陽控制涂層玻璃。
對于太陽控制玻璃的要求不斷增加，尤其是在反射和透射兩方面都表現(xiàn)出中性顏色的高性能太陽控制玻璃。所謂“高性能”太陽控制玻璃是指那些透射入射光的百分比明顯高于總?cè)肷漭椛淠?總太陽熱)百分比的玻璃。含有添加鐵的本體著色玻璃能夠提供高太陽控制性能，但是所說的鐵易于使玻璃著成綠色，綠色不是都可以接受的。其它添加劑的摻雜，例如，硒與金屬氧化物如氧化鈷的組合可以把所說的綠色轉(zhuǎn)變成更中性的顏色，但是這要以某些性能的損失為代價(jià)，即入射熱透射的入射光的比例增大。在多層疊層中，與合適的介電層組合的引入銀層的涂層可以提供高性能的太陽控制產(chǎn)品，在反射和透射兩方面都接近中性，但是具有明顯的缺點(diǎn)。首先，合適的銀層在在線沉積法中是不容許的，在在線沉積法中，在生產(chǎn)玻璃帶時(shí)，即在玻璃板切割和從生產(chǎn)線上移走之前，把涂層涂敷到熱的玻璃條板上，這樣的銀層是通過離線低壓技術(shù)如磁控濺射涂敷合適的銀層。其次，這樣的銀涂層具有有限的物理耐久性，在加工過程中需要仔細(xì)的保護(hù)和操作，而且在最終制品中需要對所說的涂層玻璃進(jìn)行保護(hù)，例如在多重裝配體中用朝向該組合體的空間方向的涂層裝配。
理想的涂層是可以提供高性能太陽控制的沒有上述銀涂層缺點(diǎn)的釉層，優(yōu)選的是，該涂層在反射和透射方面具有近中性的顏色，或者至少對上述的高性能本體著色玻璃的綠色反射和透射顏色特性提供一種選擇。
根據(jù)本發(fā)明，提出一種高性能太陽控制的涂層玻璃，包括一種玻璃基質(zhì)和一種由吸熱層和含有金屬化合物的低熱輻射層組成的涂層。
本發(fā)明由所附的示意圖說明，但是不受其限制，其中

圖1表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的涂層玻璃的截面。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案的涂層玻璃的截面。
圖3表示結(jié)合如圖1所示的的涂層玻璃的雙層裝配體的截面。
參考圖1，高性能太陽控制涂層玻璃1包括玻璃基質(zhì)11，優(yōu)選的是透明浮法玻璃，和涂層12，涂層12包括吸熱層14和低熱輻射的金屬化合物層13。
圖2所示的實(shí)施方案與圖1的實(shí)施方案相似，涂層玻璃2包括玻璃基質(zhì)21，優(yōu)選的是透明浮法玻璃，和涂層22。然而，涂層22不同于涂層12，除了吸熱層24和低熱輻射系數(shù)層23以外，它還包括下面要進(jìn)一步討論的虹彩抑制底層25。
圖3說明圖1的涂層玻璃板1，與第二塊裝配材料31，一般是浮法玻璃，按平行間隔組裝，通過間隔和密封系統(tǒng)32將所說的玻璃板隔開并且密封在一起，形成具有空氣間隔33的雙層裝配玻璃。所說的涂層12面對所說的裝配體的空氣間隔33。
為了提高性能，理想的是所說的涂層的吸熱層優(yōu)先吸收700nm以上波長的光；優(yōu)選的是，它基本上對光譜的可見光區(qū)是不吸收的。所說的吸熱層基本上可以是透明的導(dǎo)電的氧化物涂層，氧化鎢是優(yōu)選的，因?yàn)樗?00nm左右表現(xiàn)出的特征吸收峰。
氧化鎢以導(dǎo)電和介電兩種形式存在?；瘜W(xué)計(jì)量氧化鎢，WO3，是介電的，基本上在近紅外光區(qū)是不吸收的。非化學(xué)計(jì)量氧化鎢，WO3-x，式中x通常最高為約0.03(優(yōu)選的是在0.005-0.025的范圍之內(nèi))，和摻雜的氧化鎢是導(dǎo)電的并且適用于本發(fā)明的實(shí)踐中，摻雜的氧化鎢含有合適的不同電價(jià)的摻雜物，例如，氫，氟，堿金屬，銅，銀或金。
用作吸熱層的氧化鎢層可以是晶體或非晶體。如果是晶體，避免太大的晶體尺寸通常是優(yōu)選的，因?yàn)榇缶w尺寸易于導(dǎo)致霧狀外觀。
可以用來形成吸熱層的其它吸熱材料包括其它的著色過渡金屬氧化物如氧化鉻，氧化鈷，氧化鐵，氧化鉬，氧化鈮和氧化釩；也可以使用這些金屬氧化物的混合物。
所說的吸熱層通常的厚度范圍是50-500nm，尤其是80-200nm。
低熱輻射層是一種金屬化合物層，通常是一種金屬氧化物(因?yàn)槠渌蜔彷椛浠衔锢缃饘俚锖徒饘俟杌镆子诰哂休^低的透光率)，以及透明半導(dǎo)體，如摻雜的銦，錫或鋅的氧化物。優(yōu)選的材料包括錫摻雜的氧化銦和氟摻雜的氧化錫。所說的低熱輻射系數(shù)層的厚度通常在100-600nm范圍內(nèi)(因?yàn)槭褂幂^厚的層可能導(dǎo)致透光率的不必要減少而沒有充分減少熱輻射系數(shù)來補(bǔ)償)，尤其是厚度在200-500nm范圍內(nèi)。雖然優(yōu)選的是使用提供0.2或更小的熱輻射系數(shù)的低熱輻射系數(shù)層，但是所說的低熱輻射層可以具有小于0.4的熱輻射系數(shù)(本專利所描述的和所附權(quán)利要求書中引用的熱輻射系數(shù)值是根據(jù)ISO10292:1994，附錄A測量的熱輻射系數(shù)的正常值)。
所說的涂層的低熱輻射層一般覆蓋在吸熱層上面，使涂層朝向組裝空間的內(nèi)部組裝所說的太陽控制玻璃(一般是一個(gè)建筑物，但不是必須的)。
正如在本發(fā)明中薄膜的使用可以導(dǎo)致干涉色和虹彩的外觀。為了避免或至少減弱來自干涉作用的不希望的顏色，在沉積所說的吸熱層和低熱輻射層之前，可以將一種顏色抑制底層涂敷到所說的玻璃上。這種虹彩抑制底層的組成和沉積在以前出版的專利包括GB2 031 756B,UK2 115 315B和EP0 275 662B中作了描述。因此，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方面，虹彩抑制底層結(jié)合在包括吸熱層和低熱輻射層的之下。
一個(gè)附加層可以結(jié)合在所說的涂層之上，例如作為一個(gè)防反射層，但是這種覆蓋層的使用可以導(dǎo)致低熱輻射性的損失，即熱輻射系數(shù)增大，通常不是優(yōu)選的。
本發(fā)明的吸熱層和低熱輻射層可以用已知技術(shù)沉積，例如通過濺射，包括反應(yīng)濺射，或通過化學(xué)氣相沉積。實(shí)際上，上述的兩種涂層易于通過化學(xué)氣相沉積技術(shù)沉積是本發(fā)明的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)，提供在玻璃生產(chǎn)過程中把所說的涂層涂敷到熱的玻璃帶的可能性。在EP0 523 877A1和EP0 546 669B1中描述了利用化學(xué)氣相沉積法沉積吸熱層的方法，而在GB2 026 454B和EP0 365 239B中描述了利用化學(xué)氣相沉積法沉積金屬氧化物低熱輻射層的方法。
本發(fā)明由下列實(shí)施例說明但是不受其限制。在這些實(shí)施例中，如在專利描述和權(quán)利要求書的其余部分中，所述的可見光透射率用光源C測量。所說的總太陽熱透射率是用太陽光譜輻照度函數(shù)(ASTM E87-981)來測量，該函數(shù)表示在北緯37°(空氣質(zhì)量1.5)，光在一個(gè)表面上的垂直輻射入射光。
實(shí)施例1向一種如EP0 275 662B中所述的3mm的透明浮法玻璃帶涂敷一種虹彩抑制底層，含有硅，碳和氧，厚度為650nm，折射率約為1.7。
通過傳統(tǒng)的反應(yīng)磁控直流濺射在所說的底層上用約100nm厚的摻雜氫的吸熱氧化鎢層涂敷從所說的玻璃帶上切下的玻璃板，提供在910nm波長的70％的吸收峰(在沒有底層時(shí)，在透明的3mm浮法玻璃上測量)。
使用含有10原子％錫的銦錫靶，通過傳統(tǒng)的反應(yīng)磁控直流濺射在所說的氧化鎢層上沉積一個(gè)約265nm厚的銦錫氧化物層，用作低熱輻射層并表現(xiàn)出4×10-4歐姆厘米的電阻率。這樣的銦錫氧化物層的熱輻射系數(shù)約為0.08。
所得涂層玻璃板具有下列性質(zhì)可見光透過率70.4％總太陽熱透過率55.9％在所說的涂層玻璃板與3mm厚的未涂層的透明浮法玻璃板結(jié)合成雙層裝配玻璃體時(shí)，空氣間隔為12mm，所說的涂層朝向空氣間隔，所得的裝配體的可見光透過率為64％和總太陽熱透過率為44％，并在光源下(光源C)表現(xiàn)下列反射和透射顏色a*b*L*反射-5.2-5.146透射-2.9 1.284實(shí)施例2一個(gè)涂敷到3mm厚的透明浮法玻璃帶上的虹彩抑制底層系統(tǒng)，包括25nm厚的未摻雜的氧化錫初始層和25nm厚的氧化硅層。
通過傳統(tǒng)的反應(yīng)磁控直流濺射在所說的底層上用約420nm厚的摻雜鋰的吸熱氧化鎢層涂敷從玻璃帶上切下的玻璃板，提供在910nm波長的70％的吸收峰(在沒有底層時(shí)，在透明的3mm浮法玻璃上測量)。
使用含有10原子％錫的銦錫靶，通過傳統(tǒng)的反應(yīng)磁控直流濺射在所說的氧化鎢層上沉積一個(gè)約85nm厚的銦錫氧化物層，用作低熱輻射層并表現(xiàn)出4×10-4歐姆厘米的電阻率。
所得涂層玻璃板具有下列性質(zhì)可見光透過率69％總太陽熱透過率54％當(dāng)所說的涂層玻璃板與3mm厚的未涂層的透明浮法玻璃板組裝成雙層裝配玻璃體時(shí)，空氣間隙為12mm，所說的涂層朝向空氣間隙，所得的裝配體的可見光透過率為63％和總太陽熱透過率為41％，并在光源下(光源C)表現(xiàn)下列反射和透射顏色a*b*L*反射-3.6-3.390透射-9.3 5.184實(shí)施例3向3mm厚的浮法玻璃帶3涂敷一種如實(shí)施例2中所述的虹彩抑制底層。
通過磁控直流濺射從氧化物靶用約104nm厚的吸熱的非化學(xué)計(jì)量氧化鎢層涂敷從玻璃帶上切下的玻璃板，所測量的氧化鎢中鎢的氧化態(tài)對應(yīng)于化學(xué)式為WO2.98的氧化鎢。
使用含有10原子％錫的銦錫靶，通過傳統(tǒng)的反應(yīng)磁控直流濺射在所說的氧化鎢層上沉積一個(gè)約270nm厚的銦錫氧化物層，用作低熱輻射層。
在所說的涂層玻璃板與3mm厚的未涂層的透明浮法玻璃板結(jié)合成雙層裝配玻璃體時(shí)，空氣間隔為12.5mm，所說的涂層朝向空氣間隔，所得的裝配體的可見光透過率為66％和總太陽熱透過率為46％，并在光源下(光源C)吸熱下列反射和透射顏色a*b*L*反射-7.72.25 49透射 1.90.61 85實(shí)施例4-9在這一系列的實(shí)施例的每一個(gè)中，由已知的玻璃和涂層的光學(xué)性質(zhì)計(jì)算了涂層的3mm厚透明浮法玻璃和包括所說的涂層玻璃板和3mm厚的未涂層的浮法玻璃板的雙層組裝玻璃體(空氣間隔為12.5mm，所說的涂層朝向空氣間隔)的光學(xué)性質(zhì)。所說的涂層的結(jié)構(gòu)和涂層玻璃的性質(zhì)列于附表1和2。
表1<
<p>表2
1計(jì)算中所用的直流磁控濺射的非化學(xué)計(jì)量氧化鎢的性質(zhì)2計(jì)算中利用化學(xué)氣相沉積沉積的氟摻雜氧化錫涂層性質(zhì)3計(jì)算中所用的具有1.8×104Ωcm電阻率的直流磁控濺射錫摻雜氧化銦涂層的性質(zhì)4計(jì)算中所用的摻雜30at％鋰的直流磁控濺射五氧化鈮的性質(zhì)本發(fā)明的涂層比現(xiàn)有技術(shù)提供了重要的優(yōu)點(diǎn)。由于本發(fā)明的涂層適合于利用熱解法(該方法具有有助于在線涂敷的附加的利益)生產(chǎn)，所以可以以高度耐用的形式獲得，減少了操作和加工中的特別注意的需要，開拓了在自由組裝中使用所說的涂層的可能性，而不需要在多層組裝配玻璃內(nèi)進(jìn)行防護(hù)。與體著色玻璃相比，它們提供適合于用更靈活的可實(shí)用的技術(shù)(涂層)生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)而不需要改變玻璃熔窯內(nèi)(當(dāng)進(jìn)行重調(diào)時(shí)，伴隨有固有的生產(chǎn)損耗)的組成，并且避免伴隨著更高的本體色調(diào)所觀測到的強(qiáng)的綠色。
此外，可以獲得優(yōu)異的性能，可見光透過率超過67％的玻璃提供了小于57％的總太陽熱透過率。一般來說，本發(fā)明的太陽控制組裝玻璃將提供比可見光透過率至少小10％的太陽熱透過率，而提供至少低12％的總的太陽熱透過率(在雙層裝配玻璃體中使用涂層玻璃和透明浮法玻璃板時(shí)，至少低15％)的裝配玻璃是容易獲得的并且是優(yōu)選的。
本發(fā)明的優(yōu)選的涂層玻璃是其中所說的涂層表現(xiàn)出反射(當(dāng)從所涂敷的一側(cè)觀察時(shí))和透射(在透明的浮法玻璃側(cè)觀察時(shí))顏色使得(a*2+b*2)1/2小于12，特別是小于10。在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少所說的反射和/或(優(yōu)選的是和)透射(當(dāng)從透明浮法玻璃一側(cè)觀察時(shí))顏色之一是(a*2+b*2)1/2小于7。
權(quán)利要求
1.一種高性能太陽控制涂層玻璃，包括一種玻璃基質(zhì)，帶有一種包括吸熱層和金屬化合物的低熱輻射層的涂層。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1的涂層玻璃，其中，所說的涂層的吸熱層優(yōu)先吸收700nm波長以上的光。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1的涂層玻璃，其中，所說的涂層的吸熱層是一種金屬氧化物層。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1的涂層玻璃，其中，所說的涂層的吸熱層是含有氧含量小于化學(xué)計(jì)量含量的氧化鎢涂層。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1～4的任一個(gè)的涂層玻璃，其中，所說的涂層的吸熱層是氫摻雜的氧化鎢涂層。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1～5的任一個(gè)的涂層玻璃，其中，所說的涂層的吸熱層是堿金屬摻雜的氧化鎢涂層。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1～5的任一個(gè)的涂層玻璃，其中，所說的涂層的吸熱層是氧化鉻，氧化鈷，氧化鐵，氧化鉬，氧化鈮，氧化釩或它們的混合物。
8.一種根據(jù)前面所述的權(quán)利要求的任一個(gè)的涂層玻璃，其中，所說的涂層的吸熱層的厚度范圍為50～500nm。
9.一種根據(jù)前面所述的權(quán)利要求的任一個(gè)的涂層玻璃，其中，所說的涂層的吸熱層的厚度范圍為80～200nm。
10.一種根據(jù)前面所述的權(quán)利要求的任一個(gè)的涂層玻璃，熱輻射系數(shù)小于0.4。
11.一種根據(jù)權(quán)利要求10的涂層玻璃，熱輻射系數(shù)小于0.2
12.一種根據(jù)前面所述的權(quán)利要求的任一個(gè)的涂層玻璃，其中，所說的低熱輻射層是半導(dǎo)體金屬氧化物層。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求12的涂層玻璃，其中，所說的半導(dǎo)體金屬氧化物是摻雜的氧化錫或摻雜的氧化銦。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求12或13的涂層玻璃，其中，所說低熱輻射層的厚度范圍為100～600nm。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求14的涂層玻璃，其中，所說的低熱輻射層的厚度范圍是200～500nm。
16.一種根據(jù)前面所述的權(quán)利要求的任一個(gè)的涂層玻璃，其中，所說的涂層的低熱輻射層涂敷在所說的吸熱層上。
17.一種根據(jù)權(quán)利要求16的涂層玻璃，其中，所說的涂層另外包括一種在所說的吸熱層之下的虹彩抑制層。
18.一種根據(jù)前面所述的權(quán)利要求的任一個(gè)的涂層玻璃，表現(xiàn)出總太陽熱透過率比可見光透過率至少小10％。
19.一種根據(jù)權(quán)利要求18的涂層玻璃，表現(xiàn)出可見光透過率超過67％，總太陽熱透過率小于57％。
20.一種根據(jù)前面所述的權(quán)利要求的任一個(gè)的涂層玻璃，其中，所說的涂層表現(xiàn)出反射(當(dāng)從所涂敷的一側(cè)觀察時(shí))和/或透射(當(dāng)從透明浮法玻璃側(cè)觀察時(shí))顏色，其中每一個(gè)使得(a*2+b*2)1/2小于12。
21.一種根據(jù)權(quán)利要求20的涂層玻璃，其中，所說的涂層表現(xiàn)出反射(當(dāng)從所涂敷的一側(cè)觀察時(shí))和/或透射(當(dāng)從透明浮法玻璃一側(cè)觀察)顏色使得(a*2+b*2)1/2小于7。
22.一種高性能太陽控制涂層玻璃，包括一種玻璃基質(zhì)和一種涂層，所說的涂層包括如前所述的關(guān)于實(shí)施例1～9的任一個(gè)的吸熱層和低熱輻射系數(shù)層。
23.一種多層裝配玻璃體，包括如在前面的權(quán)利要求的任何一個(gè)中所說的涂敷玻璃板，它與第二個(gè)裝配玻璃板處于平行間隔關(guān)系。
24.一種根據(jù)權(quán)利要求23的多層裝配玻璃體，表現(xiàn)出總太陽熱透過率至少比可見光透過率低15％。
25.一種多層裝配玻璃體，包括基本上如前所述的根據(jù)實(shí)施例1～9的任何一個(gè)的高性能太陽控制玻璃板。
全文摘要
一種高性能太陽控制玻璃,包括一個(gè)帶有涂層的玻璃基質(zhì),所說的涂層包括一個(gè)吸熱層和一個(gè)金屬氧化物的低熱輻射層。優(yōu)選的吸熱層優(yōu)先在700nm以上的波長吸收,例如,可以是非化學(xué)計(jì)量的或摻雜的氧化鎢、氧化鈷、氧化鉻、氧化鐵或氧化釩的涂層。優(yōu)選的低熱輻射層是半導(dǎo)體金屬氧化物涂層,例如,摻雜的氧化錫或摻雜的氧化銦。由于這些涂層的性質(zhì),所說的涂層可以具有中性的顏色,并適用于在玻璃的生產(chǎn)過程中,通過熱解法,如化學(xué)氣相沉積在玻璃帶上的在線沉積。
文檔編號C03C17/34GK1230163SQ9719788
公開日1999年9月29日 申請日期1997年9月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月13日
發(fā)明者J·M·加勒哥, J·R·斯德勒 申請人:皮爾金頓公共有限公司