層側(cè)具有中性反射色的日光控制涂層系統(tǒng)以及玻璃部件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體涉及一種絕緣性透明基底上的日光控制涂層系統(tǒng)以及一種玻璃部件。
【背景技術(shù)】
[0002]這種日光控制涂層系統(tǒng)(下文亦僅稱作涂層系統(tǒng))例如借助真空涂裝而涂覆于玻璃上，主要用于窗體和立面設(shè)計的建筑玻璃工業(yè)以及汽車工業(yè)。其目的是降低總能量透射度g?？偰芰坑商柛Ｉ淠芰客ㄟ^可見光(380nm至780nm)的透射以及近紅外光(約780nm至3μπι)波長范圍內(nèi)的輻射直接透過玻璃射入室內(nèi)的部分以及由于先前玻璃升溫而向內(nèi)散發(fā)的能量組成，其中至多可能散發(fā)之前吸收的部分。g值越小，則遮陽效果越佳。
[0003]標(biāo)準(zhǔn)的涂層系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)而無法選擇性減少透射，即無法在太陽輻射的整個波長范圍內(nèi)同樣減少透射，其中根據(jù)具體應(yīng)用可能需要特定的透射度。
[0004]此外，對于可見光譜以及近紅外光譜區(qū)內(nèi)的輻射可能要求一定程度的反射和/或吸收能力，以便減少來自外部的熱量輸入。
[0005]常規(guī)的日光控制涂層系統(tǒng)一般包括三層涂層，其中功能層通常嵌入例如由氮化硅Si3N4組成的兩層絕緣層(底層和頂層)之間，這兩層例如用于抗反射、防止散射過程、提高粘附性并且/或者增強(qiáng)涂層系統(tǒng)的機(jī)械穩(wěn)定性。在此，功能層用作在日光譜區(qū)(可見光和直至λ〈3μπι的近紅外光)內(nèi)吸收率較高且反射率較低的涂層。在涂層系統(tǒng)內(nèi)主要通過例如由金屬或金屬氮化物功能層(下文僅稱為功能層)實現(xiàn)這種紅外輻射的反射和/或吸收，該功能層例如由 CrN、NiCr、Cr、N1、NiNx、CrNx 或 NiCrNx 制成。
[0006]舉例而言，在建筑及汽車領(lǐng)域的安全玻璃的制備和成型過程中，例如制備擋風(fēng)玻璃，所述涂層系統(tǒng)的另一性能是其適于熱處理(退火)。出于工藝及成本因素，多半在熱處理之前進(jìn)行基底的涂覆，因此首選采用通過熱處理而不會或不顯著降低機(jī)械及光學(xué)性能的涂層系統(tǒng)。
[0007]在該實施例中，為避免在多數(shù)情況下由高溫引起功能層出現(xiàn)不良的散射及氧化過程，功能層的一側(cè)或兩側(cè)可沉淀阻隔層，該阻隔層用作散射部分的緩沖層。這些阻隔層根據(jù)所發(fā)生的熱應(yīng)力來布置并防護(hù)敏感的功能層(通常極薄)受到相鄰?fù)繉拥挠绊憽?br>[0008]在建筑用玻璃化物的領(lǐng)域內(nèi)，日光控制涂層系統(tǒng)通常涂覆至部位2，即雙層玻璃部件的外部第一片的內(nèi)側(cè)。然而，在特殊情況下亦可涂覆至部位1，即雙層玻璃部件的外部第一片的外側(cè)。
[0009]尤其針對建筑用玻璃化物而言，經(jīng)鍍層基底的彩色壓痕發(fā)揮重要作用。在CIEL*a*b*顏色體系中，由約為零的a*和b*色值來表示中性顏色，而由負(fù)a*色值表征綠色，由負(fù)b*色值表征藍(lán)色，由正a*色值表征紅色并且由正b*色值表征黃色。
[0010]還可提供Yxy體系作為CIE L*a*b*顏色體系的替選，其中Y坐標(biāo)描述亮度或明度值。顏色所對應(yīng)的Y值越大，則顏色顯現(xiàn)的亮度越大。
[0011]然而，例如針對涂覆建筑玻璃面而言，基底側(cè)需要由確定的a*(Rg)和b*(Rg)值表征的十分確定的反射顏色(亦時而為深色)，以便形成特定的色彩組合，即特定的情感和心理效應(yīng)，或者對周圍環(huán)境產(chǎn)生協(xié)調(diào)適應(yīng)性。舉例而言，在目前尚未公開的第DE102013112990號德國專利申請文件中描述了一種利用深色壓痕的日光控制涂層系統(tǒng)。
[0012]特別地，在涂層系統(tǒng)具有特定顏色Rg值的情況下，例如在基底側(cè)具有綠色、綠色或黃色的壓痕，意即從外部觀看建筑玻璃面的情況下，則通常表現(xiàn)不佳，例如涂層側(cè)色值(反射色值a* (Rf)和b* (Rf)以及透射色值a* (T)和b* (T))呈黃棕色或淺紅色。這在視覺上十分不美觀并由此極不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的是，提出一種沉淀于基底上的日光控制涂層系統(tǒng)，該涂層系統(tǒng)在涂層側(cè)具有盡可能呈中性的反射色值以及透射色值。此外，這種涂層系統(tǒng)的透射度及基底側(cè)的色值是可調(diào)的。
[0014]特別地，若需要提供其Y(Rg)值盡可能高的涂層系統(tǒng)，基底側(cè)的彩色壓痕的顏色則盡可能深。所述涂層系統(tǒng)還應(yīng)具有高化學(xué)及機(jī)械穩(wěn)定性，這同樣與顏色相關(guān)，并且能夠在可退火且成本低廉的情況下制備所述涂層系統(tǒng)。
[0015]此外，所述體層系統(tǒng)的放射率應(yīng)盡量最小，意即盡量減少表面能夠吸收的熱量又作為輻射散發(fā)的可能性。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的日光控制涂層系統(tǒng)布置于透明的介電基底上，該基底特別由玻璃或聚合物材料制成。
[0017]所述涂層系統(tǒng)包括含硅介電底層。其特別用于減少從基底散射至其上所置的涂層系統(tǒng)并在此特別射入功能層的不理想散射過程，由此有助于整個涂層系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外，底層還為后續(xù)涂層提供良好的粘附性。底層與頂層利用其層厚度及其折射指數(shù)和消光系數(shù)的光學(xué)數(shù)據(jù)的散射曲線一起以較高的程度影響顏色設(shè)置。
[0018]良好的阻隔效應(yīng)十分重要，特別是對于待退火的涂層系統(tǒng)由于在較高溫度下而散射趨勢升高，這尤其通過除具有特別用于鈉離子的離子捕獲功能之外還具有致密結(jié)構(gòu)的涂層來實現(xiàn)。
[0019]基于增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的致密結(jié)構(gòu)以及與之相關(guān)的對鈉離子擴(kuò)散的良好阻隔性能及其溫度穩(wěn)定性，Si3N4特別適用于可退火的涂層系統(tǒng)。
[0020]底層的層厚度介于9至115nm范圍內(nèi)，優(yōu)選在9至llOnm范圍內(nèi)。
[0021]在底層之上布置第一功能層，該第一功能層至少部分吸收和/或反射已射入的日光福射。第一功能層的層厚度介于1至15nm范圍內(nèi)，優(yōu)選在1至10nm范圍內(nèi)，更優(yōu)選在3至7nm的范圍內(nèi)。
[0022]在第一功能層之上布置介電中間層。中間層的層厚度介于30至120nm范圍內(nèi)，優(yōu)選在30至lOOnm范圍內(nèi)，更優(yōu)選在45至lOOnm的范圍內(nèi)。
[0023]在中間層之上布置第二功能層，該第二功能層同樣至少部分吸收和/或反射已射入的日光福射。第二功能層的層厚度介于10至40nm范圍內(nèi)，優(yōu)選在10至35nm范圍內(nèi)，更優(yōu)選在15至30nm的范圍內(nèi)。
[0024]可選地，在第二功能層之上可布置一層或多層附加功能層，其中各功能層分別通過介電中間層而彼此相隔。
[0025]所述涂層系統(tǒng)借助含硅介電頂層在頂部封閉，該頂層例如可由Si3N4或氮氧化硅組成。頂層特別用于在機(jī)械和化學(xué)方面防護(hù)涂層系統(tǒng)以及調(diào)色。利用Si3N4作為頂層的材料，可由于其致密結(jié)構(gòu)而制造特別穩(wěn)定的涂層系統(tǒng)。頂層的層厚度介于25至lOOnm范圍內(nèi)，優(yōu)選在30至lOOnm范圍內(nèi)，更優(yōu)選在35至70nm的范圍內(nèi)。
[0026]根據(jù)本發(fā)明，所述的介電中間層或含硅的介電頂層或者這兩層是低折射率層。該低折射率至少相對于底層來設(shè)定。這表示，在550nm波長中，中間層和/或頂層的折射指數(shù)至少小于底層的折射指數(shù)。在替選實施方式中，僅有中間層實現(xiàn)低折射率，則中間層在550nm波長中的折射指數(shù)小于底層和頂層的折射指數(shù)。
[0027]在某些實施方式中，其中布置兩層以上功能層并相應(yīng)為各補(bǔ)充功能層布置附加中間層，所述附加中間層中的一層或多層可構(gòu)造成低折射率。若多層介電中間層中并非每層都實現(xiàn)低折射率，則非低折射率的中間層可布置于中間層的每一可能位置。優(yōu)選地，低折射率的介電中間層至少處于第一與第二功能層之間。
[0028]單層的上述層厚度基于涂層系統(tǒng)的不同參數(shù)及屬性而在上述范圍內(nèi)變化。舉例而言，其變化取決于涂層系統(tǒng)中所結(jié)合的涂層材料或者取決于功能層的數(shù)目。預(yù)期的透射或顏色的細(xì)微差別同樣會影響到各涂層的厚度。通過實驗或公知的計算測試表明，能夠確定對于特定層厚所需的層厚度。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的涂層系統(tǒng)可選擇其他涂層，例如包含粘接層、胚層和/或阻隔層，這些涂層支持所述涂層的功能。
[0030]所述涂層例如可借助物理性氣相分離沉淀于基底上。較佳地，借助磁控濺射實現(xiàn)沉淀，這種工藝可制造致密且層厚度較薄的各層。
[0031]在此，涂層性能尤佳并且可借助諸如DC (直流)、MF(中頻)、脈沖DC (脈沖直流)或DAS (雙靶濺射)濺射的濺射方法類型及其濺射參數(shù)對涂層性能進(jìn)行可復(fù)制性調(diào)整。此夕卜，即可采用管狀濺射靶，亦可采用板狀濺射靶。
[0032]針對涂層系統(tǒng)的全部層，“由……組成”包括可能包含受技術(shù)限定的污染物或受技術(shù)限定的混雜物，這在沉淀期間有助于過程控制或者例如在陰極濺射中有助于濺射靶的制備。這種污染物或受技術(shù)限定的混雜物大體在小于lAt.-%的范圍內(nèi)，但亦可占更小百分比。在基本上不改變屬性的前提下，所述化學(xué)計量的化合物可包括些微化學(xué)計量偏差。此夕卜，還可采用所謂的漸變層，即其組成關(guān)于層厚度有所改變。替選地，特別是功能層可由不同材料的多部分層構(gòu)成。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的涂層系統(tǒng)的特征在于盡可能中性的涂層側(cè)反射色及透射色，SPa* (Rf)、b* (Rf)、a* (T)及b* (T)近似于零。優(yōu)選地，色值a* (Rf)介于_4至4范圍內(nèi)，優(yōu)選在-4至0范圍內(nèi)。色值b*(Rf)介于-7至0范圍內(nèi)，優(yōu)選在-4至0范圍內(nèi)。涂層系統(tǒng)的透射色值以-4彡a*⑴彡0以及-6彡b*(T)彡2的實際值同樣位于中性范圍內(nèi)。此外，可調(diào)整透射度及基底側(cè)的反射色，其中首先通過底層及頂層的厚度調(diào)整基底側(cè)的反射色，而各涂層的材料僅對實際的彩色壓痕發(fā)揮次要作用。利用所述的層厚度，可實現(xiàn)區(qū)別極大的基底側(cè)反射色，例如藍(lán)色、綠色以及黃色。
[0034]此外，根據(jù)本發(fā)明的涂層系統(tǒng)具有高Y(Rg)值，其使基底側(cè)的反射色顯色尤深。相較于如圖1所示公知涂層系統(tǒng)的16Y(Rg)，根據(jù)本發(fā)明的涂層系統(tǒng)的Y(Rg)值能夠高達(dá)23。
[0035]根據(jù)目前標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)本發(fā)明的涂層系統(tǒng)還在化學(xué)及機(jī)械方面保持穩(wěn)定并且由于結(jié)構(gòu)簡單而在時間及材料所需量方面高效并由此降低制造成本。在經(jīng)濟(jì)效益方面的進(jìn)一步優(yōu)勢在于，利用如此材料制備帶有理想顏色的涂層系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)了解其處理及變化性且通過試驗確定可行并且可將其用于標(biāo)準(zhǔn)的工廠布局中。借此，在理想反射色的情況下，甚至經(jīng)常還放棄改建，這也提高了設(shè)施的充分利用性。
[0036]在使用Si3N4作為底層材料的情況下，根據(jù)本發(fā)