CH645604A5 - HEAT REFLECTING, TITANIUM DIOXIDE COATED DISC AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine wärmereflektierende Scheibe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Scheibe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 6. The invention relates to a heat-reflecting pane according to the preamble of claim 1 and to a method for producing such a pane according to the preamble of claim 6.
Wärmereflektierende Scheiben, bei denen durch Aufdampfen einer Titanschicht im Vakuum und anschliessende Oxidation dieser Schicht bei höheren Temperaturen in Luft eine wärmereflektierende Ti02-Schicht aufgebracht wird, sind bekannt und beispielsweise in einer Veröffentlichung von G. Hass mit dem Titel «Préparation, Properties and Optical Applications of Thin Films of Titanium Dioxide» beschrieben (G. Hass, Vacuum, Vol. 11, Nr. 4, Seiten 331 -345 [1952]). Je nach den Bedingungen, unter denen die Ti-Schicht im Vakuum aufgedampft wird, entstehen bei der anschliessenden Oxidation der Ti-Schicht in Luft zwei Ti02-Modifika-tionen. Wird das Titan bei gutem Vakuum, also bei einem Vakuum von = 1,333 • 10~3 Pa oder besser, rasch aufgedampft, kommt es zur Ausbildung der Rutil-Modifikation, während bei verhältnismässig langsamer Verdampfung bei schlechterem Vakuum, beispielsweise etwa 1,333 • 10~2 Pa, die Anatas-Modifikation entsteht. So hergestellte TiOz-Schichten haben zur Beschichtung von Glasscheiben verschiedene optische Anwendungen gefunden, beispielsweise als Lichtteiler sowie als Sonnenstrahlung reflektierende Beschichtung, wobei die Schichtdicke zur Erzielung möglichst hoher Reflexion als Viertelwellenlängen-Interferenzschicht - bezogen auf denjenigen Spektralbereich, in dem eine Modifikation der Reflexionseigenschaften des Substrates erwünscht ist -ausgebildet ist. Heat-reflecting panes, in which a heat-reflecting TiO 2 layer is applied by vapor deposition of a titanium layer in vacuo and subsequent oxidation of this layer at higher temperatures in air, are known and are, for example, in a publication by G. Hass with the title “Preparation, Properties and Optical Applications of Thin Films of Titanium Dioxide »(G. Hass, Vacuum, Vol. 11, No. 4, pages 331-345 [1952]). Depending on the conditions under which the Ti layer is evaporated in a vacuum, the subsequent oxidation of the Ti layer in air produces two Ti02 modifications. If the titanium is quickly vapor-deposited in a good vacuum, that is to say at a vacuum of = 1.333 · 10 ~ 3 Pa or better, the rutile modification is formed, while in the case of relatively slow evaporation with a poorer vacuum, for example about 1.333 • 10 ~ 2 Pa, the anatase modification arises. TiOz layers produced in this way have found various optical applications for coating glass panes, for example as a light splitter and as a coating reflecting solar radiation, the layer thickness for achieving the highest possible reflection as a quarter-wavelength interference layer - based on that spectral range in which a modification of the reflection properties of the substrate is desired - trained.
Ein spezieller Anwendungszweck für wärmereflektierende Scheiben der eingangs genannten Art besteht darin, dass derartige Scheiben in Fassadenelementen oder Brüstungsplatten verwendet werden können. Erwünscht sind bei derartigen Brüstungsplatten Ti02-besschichtete Glasscheiben, die sich durch eine hohe, farbneutrale Reflexion - gegebenenfalls mit leichtem Blau- oder Gelbton - im sichtbaren Spektralbereich auszeichnen. Bei derartigen Brüstungsplatten ist die TÌO2-Interferenzschicht im allgmeinen an der Gebäudeaussenseite angeordnet, während die Rückseite der Glasscheibe mit einer undurchsichtigen Emaille oder einem Lack versehen ist, um den Durchblick auf hinter der Brüstungsplatte liegende Gebäudeteile zu verhindern. A special application for heat-reflecting panes of the type mentioned at the outset is that panes of this type can be used in facade elements or parapet panels. With such parapet panels, Ti02-coated glass panes are desired, which are characterized by a high, color-neutral reflection - possibly with a light blue or yellow tone - in the visible spectral range. In such parapet panels, the TÌO2 interference layer is generally arranged on the outside of the building, while the rear of the glass pane is provided with an opaque enamel or a varnish to prevent the view of parts of the building behind the parapet panel.
Insbesondere für den letztgenannten Anwendungszweck s In particular for the latter application s
10 10th
15 15
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sind TiCh-Schichten mit Rutil-Struktur von erheblichem Vorteil, weil TiCh-Schichten der Rutil-Modifikation einen höheren Brechungsindex als Anatas-Schichten aufweisen, wodurch sich höhere, bei Fassadenelementen oder Brüstungsplatten sehr erwünschte Reflexionswerte erreichen lassen. Ausserdem hat sich gezeigt, dass Rutil-Schichten wesentlich höhere Härte und Abriebfestigkeit als Anatas-Schichten besitzen. Daher können Scheiben, bei denen die an der Gebäudeaussenseite angeordnete TiCh-Interferenzschicht eine Rutil-Modifikation aufweist, unmittelbar ohne Schaden auch für lange Zeit der Aussenatmosphäre ausgesetzt werden. Ausserdem können zur Reinigung derartiger Scheiben bzw. Brüstungsplatten die für Glasaussenflächen allgemein üblichen Reinigungsmittel eingesetzt werden. TiCh layers with a rutile structure are of considerable advantage because TiCh layers of the rutile modification have a higher refractive index than anatase layers, which means that higher reflection values can be achieved with facade elements or parapet panels. In addition, it has been shown that rutile layers have much higher hardness and abrasion resistance than anatase layers. Therefore, panes in which the TiCh interference layer arranged on the outside of the building has a rutile modification can be exposed to the outside atmosphere for a long time without damage. In addition, the cleaning agents generally used for glass outer surfaces can be used to clean such panes or parapet panels.
Bei verschiedenen Anwendungen von mit TiCh beschichteten Scheiben der eingangs genannten Art, insbesondere bei Verwendung als Fassadenelement bzw. Brüstungsplatte, ist es erforderlich, das Glas zur Einhaltung der Sicherheitsvorschriften vorzuspannen. Ein derartiges Vorspannen ist notwendig, wenn mit Rutil-Schichten versehene Brüstungsplatten rückseitig emailliert sind: Durch die strahlungsundurchlässige Emailleschicht kann sich das Glas in diesem Fall bei Sonneneinstrahlung so stark aufheizen, dass ohne Vorspannung des Glassubstrates Hitzesprünge auftreten. Das Vorspannen des Glases erfolgt dann in bekannter Weise durch Erwärmen des Glases über die Transformationstemperatur auf Temperaturen beginnender Erweichung und anschliessende schockartige Abkühlung. Bei Natron-Kalk-Silikatgläsern mit der chemischen Zusammensetzung üblicher Flachgläser sind hierfür Temperaturen von 570 bis 620°C erforderlich. In various applications of TiCh-coated panes of the type mentioned, in particular when used as a facade element or parapet panel, it is necessary to toughen the glass to comply with the safety regulations. This type of tempering is necessary if the parapet panels provided with rutile layers are enamelled on the back: In this case, the glass can heat up so strongly when exposed to sunlight through the radiation-opaque enamel layer that heat jumps occur without prestressing the glass substrate. The tempering of the glass is then carried out in a known manner by heating the glass above the transformation temperature to softening temperatures and subsequent shock-like cooling. For soda-lime-silicate glasses with the chemical composition of conventional flat glasses, temperatures of 570 to 620 ° C are required for this.
Das Vorspannen kann bei Herstellung von wärmereflektierenden Scheiben der eingangs genannten Art prinzipiell auf zwei verschiedene Arten erfolgen. Einmal ist es möglich, den Vorspannprozess in vorteilhafter Weise mit der Oxidation der im Vakuum aufgedampften Ti-Schicht zu kombinieren. Natürlich ist es aber auch möglich, zunächst die aufgedampfte Ti-Schicht bei den hierfür ausreichenden Temperaturen von beispielsweise 400 bis 500°C zu oxidieren, daraufhin die mit der TiO:-Schicht versehene Glasscheibe abzukühlen und schliesslich erst in einem weiteren Verfahrensschritt in einem weiteren Ofen die Erwärmung auf die für das Vorspannen erforderliche Temperatur von - im Falle von Natron-Kalk-Silikatgläsern - 570° bis 620°C durchzuführen. In the production of heat-reflecting panes of the type mentioned at the outset, the pretensioning can in principle be carried out in two different ways. On the one hand, it is possible to advantageously combine the tempering process with the oxidation of the Ti layer which has been vacuum-deposited. However, it is of course also possible to first oxidize the vapor-deposited Ti layer at the temperatures sufficient for this, for example 400 to 500 ° C, then to cool the glass pane provided with the TiO: layer and finally only in a further process step in a further oven heating to the temperature required for tempering - in the case of soda-lime-silicate glasses - 570 ° to 620 ° C.
Grundsätzlich ist es natürlich erwünscht, die Oxidation der Ti-Schicht zu TiO: in Rutil-Modifikation in möglichst kurzer Zeit durchführen zu können. Es ist bekannt - G. Hass, Vacuum, Vol. 11, Nr. 4, Seite 335, Fig. 3 -, dass die Oxidation um so rascher vor sich geht, je höher die Oxidationstempe-ratur gewählt wird. Steigert man aber die Oxidationstempe-ratur bei dem bekannten Verfahren auf die an sich für einen schnellen Oxidationsvorgang erforderlichen Werte, nämlich oberhalb von etwa 550°C, so treten in den Rutil-Schichten Schichtveränderungen auf. Die Schichten werden matt und trüb und streuen sowohl in Transmission als auch in Reflexion Licht in einem derart erheblichen Masse, dass so hergestellte Scheiben für die genannten Anwendungsfälle, insbesondere also als Brüstungsplatten bzw. als Fassadenelemente, nicht mehr eingesetzt werden können. Eigenartigerweise treten die geannnten Schichtveränderungen nur bei Rutilschichten auf. Werden andere Vakuum-Aufdampfbedingungen verwendet, insbesondere also schlechteres Vakuum und/oder langsamere Aufdampfgeschwindigkeit, wobei die Oxidation in der bereits beschriebenen Weise zu TÌO2-Schichten mit Anatas-Struktur führt, so lassen sich derart beschichtete Scheiben auch auf höhere Temperaturen, wie 550°C und mehr, erwärmen, ohne dass es zu den beschriebenen Schichtveränderungen kommt. Diesselben Schwierigkeiten, dass nämlich die Rutil-Schichten Schichtenveränderungen erleiden, treten naturgemäss auch immer dann auf, wenn in der weiter oben beschriebenen Weise ein thermisches Vorspannen der Scheiben erfolgen soll, da hierfür in der oben angegbenen Weise Temperaturen oberhalb von etwa 550°C, im Falle von Natron-Kalk-Silikatgläsern vorzugsweise 570° bis 620°C, erforderlich sind. Diese nachteiligen Schichtveränderungen treten bei dem Erwärmen der Scheiben auf die zum thermischen Vorspannen erforderlichen Temperaturen unabhängig davon auf, ob die Oxidation der Ti-Schichten zu Ti02-Schichten und die Erwärmung auf die Vorspanntemperatur in einem Schritt erfolgen oder aber die Ti-Schichten zunächst bei einer verhältnismässig niedrigen, unterhalb 550°C Hegenden Temperatur oxidiert und erst anschliessend, gegebenenfalls nach Weiterverarbeitung, die Scheiben auf die für das thermische Vorspannen erforderlichen Temperaturen erhitzt werden. In principle, it is of course desirable to be able to carry out the oxidation of the Ti layer to TiO: in a rutile modification in the shortest possible time. It is known - G. Hass, Vacuum, Vol. 11, No. 4, page 335, Fig. 3 - that the higher the oxidation temperature, the faster the oxidation takes place. However, if the oxidation temperature in the known method is increased to the values required for a rapid oxidation process, namely above about 550 ° C., layer changes occur in the rutile layers. The layers become dull and cloudy and scatter light both in transmission and in reflection to such a considerable extent that panes produced in this way can no longer be used for the applications mentioned, in particular as parapet panels or as facade elements. Oddly enough, the above-mentioned layer changes only occur with rutile layers. If other vacuum evaporation conditions are used, in particular a poorer vacuum and / or slower evaporation speed, the oxidation in the manner already described leading to TÌO2 layers with anatase structure, panes coated in this way can also be used at higher temperatures, such as 550 ° C and more, heat up without causing the described layer changes. The same difficulties, namely that the rutile layers undergo layer changes, naturally also occur whenever the panes are to be thermally tempered in the manner described above, since temperatures above about 550 ° C., in In the case of soda-lime silicate glasses, preferably 570 ° to 620 ° C, are required. These disadvantageous layer changes occur when the panes are heated to the temperatures required for thermal tempering, irrespective of whether the oxidation of the Ti layers to TiO2 layers and the heating to the tempering temperature take place in one step or the Ti layers initially at one Relatively low, below 550 ° C temperature oxidized and only then, if necessary after further processing, the panes are heated to the temperatures required for thermal tempering.
Zur Lösung der Aufgabe, wärmereflektierende, insbesondere als Brüstungsplatten oder Fassadenelemente geeignete Scheiben der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung zu schaffen, bei denen die Ti02-Schichten zumindest überwiegend Rutil-Struktur haben und bei denen das Auftreten der störenden Schichtveränderungen beim Erwärmen auf Temperaturen von oberhalb 550°C, wie sie für eine schnelle Oxidation der Ti-Schicht notwendig, insbesondere für das thermische Vorspannen zwingend erforderlich sind, wirkungsvoll unterbunden wird, schlägt die DE-AS 26 46 513 vor, dass zwischen der Glasscheibe und der TÌO2-Schicht eine keine Interferenzen bewirkende aufgedampfte Siliziumoxidschicht angeordnet ist, wobei sich das Verfahren nach der DE-AS 26 46 513 dadurch auszeichnet, dass auf die Glasscheibe vor dem Aufdampfen der Ti-Schicht eine keine Interferenzen bewirkende Siliziumoxidschicht aufgedampft wird; und dass die so beschichtete Glasscheibe zum Oxidieren an Luft erwärmt wird. To solve the problem of creating heat-reflecting panes of the type mentioned at the outset, which are particularly suitable as parapet panels or facade elements, and a method for their production in which the TiO 2 layers have at least predominantly a rutile structure and in which the occurrence of the disruptive layer changes when heated DE-AS 26 46 513 proposes that temperatures of above 550 ° C, which are necessary for rapid oxidation of the Ti layer, in particular for thermal tempering, be effectively prevented that between the glass pane and the TÌO2- A vapor-deposited silicon oxide layer which does not cause interference is arranged, the method according to DE-AS 26 46 513 being characterized in that a silicon oxide layer which does not cause interference is vapor-deposited onto the glass pane before the Ti layer is vapor-deposited; and that the glass pane coated in this way is heated in air for oxidation.
Alternativ hierzu wird die vorstehend definierte Aufgabe nach der DE-OS 27 57 750 durch die gattungsgemässe wärmereflektierende Scheibe sowie durch das gattungsgemässe Verfahren zu ihrer Herstellung gelöst. Der DE-OS 27 57 750 liegt somit die Erkenntnis zugrunde, dass es gelingt, die nachteiligen Schichtveränderungen der Ti02-Schicht mit Rutilstruktur beim Erwärmen auf Temperaturen von oberhalb 550°C, wie sie insbesondere zum thermischen Vorspannen erforderlich sind, zu vermeiden, wenn zwischen der Glasscheibe und der Rutilschicht eine Zwischenschicht aus T1O2 in Anatasmodifikation angeordnet ist. Die beiden Schichten werden dabei nach der DE-OS 27 57 750 in der Weise erzeugt, dass auf die Glasscheibe zunächst bei relativ schlechtem Vakuum verhältnismässig langsam eine erste Ti-Schicht und dann anschliessend bei relativ gutem Vakuum verhältnismässig rasch eine zweite Ti-Schicht aufgebracht werden, wobei dann die anschliessende Oxidation durch Erwärmung an Luft dazu führt, dass auf der Glasscheibe aus der ersten Ti-Schicht die Anatas-Zwischenschicht und aus der zweiten Ti-Schicht die Rutilschicht gebildet werden. Weitere Vorteile der gattungsgemässen wärmereflektierenden Scheibe sowie des gattungsgemässen Verfahrens zu ihrer Herstellung sowie ihr Verhältnis zum Stand der Technik sind aus der DE-OS 27 57 750 ersichtlich, auf dessen Beschreibung insoweit zur Vermeidung von Wiederholungen Bezug genommen wird. As an alternative to this, the object defined above according to DE-OS 27 57 750 is achieved by the generic heat-reflecting pane and by the generic method for its production. DE-OS 27 57 750 is therefore based on the knowledge that it is possible to avoid the disadvantageous layer changes of the TiO 2 layer with a rutile structure when heated to temperatures above 550 ° C., as are required in particular for thermal tempering, if between an intermediate layer of T1O2 in anatase modification is arranged on the glass pane and the rutile layer. The two layers are produced in accordance with DE-OS 27 57 750 in such a way that a first Ti layer is first applied relatively slowly to the glass pane in a relatively poor vacuum and then a second Ti layer is then applied relatively quickly in a relatively good vacuum , then the subsequent oxidation by heating in air leads to the fact that the anatase intermediate layer is formed on the glass pane from the first Ti layer and the rutile layer from the second Ti layer. Further advantages of the generic heat-reflecting pane and of the generic method for its production as well as its relationship to the prior art can be seen from DE-OS 27 57 750, the description of which in this respect reference is made to avoid repetition.
Prinzipiell haben sich die wärmereflektierende Scheibe und das Verfahren nach der DE-OS 27 57 750 ebenso wie die wärmereflektierende Scheibe und das Verfahren nach der DE-AS 26 46 513 bewährt. Allerdings haben sich in beiden Fällen, und zwar beim Vorgehen nach der DE-AS 26 46 513 stärker, bei Befolgung der Lehre des Hauptpatentes schwächer, jedoch immer noch störend, insofern Probleme In principle, the heat-reflecting disc and the method according to DE-OS 27 57 750 as well as the heat-reflecting disc and the method according to DE-AS 26 46 513 have proven themselves. However, in both cases, in the procedure according to DE-AS 26 46 513 stronger, if the teaching of the main patent is followed weaker, but still annoying, problems
5 5
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ergeben, als die so hergestellten wärmereflektierenden Scheiben nach dem Vorspannprozess beträchtliche optisch störende Deformationen aufweisen. Offensichtlich sind die Spannungen zwischen der Glasscheibe und der Rutilschicht auch bei der gattungsgemässen wärmereflektierenden Scheibe so stark, dass im Bereich beginnender Erweichung von Natron-Kalk-Silikatglas, dessen Temperatur für das thermische Vorspannen erforderlich ist, bereits eine erhebliche Deformation der Scheibe auftritt. So ergaben sich Plani-tätsabweichungen im Bereich von 3 bis 5 mm pro laufendem Meter Kantenlänge beim Vorspannen derartiger Scheiben. Planitätsabweichungen in dieser Grössenordnung sind für Brüstungsplatten oder Fassadenelemente, für die fast ausschliesslich grössere Scheibenformate benötigt werden, im allgemeinen nicht tolerierbar, da die Verzerrungen bei der Spiegelung beispielsweise von Gebäuden zu stark sind. Vielmehr sind für diesen Verwendungszweck Planitätsabweichungen von etwa 1 mm pro laufenden Meter Kantenlänge als oberste Toleranzgrenze zu verlangen. result when the heat-reflecting panes produced in this way have considerable optically disturbing deformations after the tempering process. Obviously, the tensions between the glass pane and the rutile layer are so strong, even with the generic heat-reflecting pane, that in the area where softening of soda-lime-silicate glass begins, the temperature of which is necessary for the thermal tempering, the pane is already considerably deformed. This resulted in deviations in flatness in the range of 3 to 5 mm per running meter edge length when prestressing such panes. Planarity deviations of this order of magnitude are generally not tolerable for parapet panels or facade elements, for which larger pane formats are almost exclusively required, since the distortions when reflecting buildings, for example, are too strong. Rather, flatness deviations of about 1 mm per running meter edge length are required as the highest tolerance limit for this purpose.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die wärmereflektierende Scheibe sowie das Verfahren der gattungsgemässen Art dahingehend weiterzubilden, dass die Verwendbarkeit der herzustellenden wärmereflektierenden Scheiben insbesondere als Brüstungsplatten oder Fassadenelemente durch Verringerung der bei der Schnelloxidation bzw. beim Vorspannen auftretenden Planitätsabweichungen verbessert wird. The invention is therefore based on the object of further developing the heat-reflecting pane and the method of the generic type in such a way that the usability of the heat-reflecting panes to be produced is improved in particular as parapet panels or facade elements by reducing the flatness deviations which occur during rapid oxidation or during prestressing.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen der Patentansprüche 1 und 6 genannten Massnahmen gelöst. Besonders bevorzugte Ausführungsformen wärmereflektierenden Scheibe sowie des Verfahrens nach der Erfindung ergeben sich aus den entsprechenden abhängigen Ansprüchen. According to the invention, this object is achieved by the measures mentioned in the characterizing part of patent claims 1 and 6. Particularly preferred embodiments of the heat-reflecting pane and of the method according to the invention result from the corresponding dependent claims.
Insbesondere hat es sich bewährt, die gesamte Ti-Beschich-tung ohne Unterbrechung des Beschichtungsvorganges, gegebenenfalls unter Verwendung ein- und derselben mit Titan gefüllten Verdampfervorrichtungen, aufzudampfen, wobei sich dann durch entsprechende Steuerung der Vakuumbedingungen der angestrebte und beanspruchte inhomogene Schichtaufbau ergibt. In particular, it has proven useful to vapor-deposit the entire Ti coating without interrupting the coating process, if necessary using one and the same titanium-filled evaporator devices, with the desired and claimed inhomogeneous layer structure then being obtained by appropriate control of the vacuum conditions.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass es gelingt, ebenso wie bei der DE-OS 27 57 750 nicht nur die nachteiligen Schichtveränderungen der TiO^-Schicht mit Rutilstruktur beim Erwärmen auf Temperaturen oberhalb von 550°C, wie sie insbesondere zum thermischen Vorspannen erforderlich sind, zu vermeiden, wenn die Aufdampfbedingungen während des Aufdampfens der Titanbeschichtung kontinuierlich so geändert werden, dass der Aufbau der nach der Oxidation an Luft gebildeten Ti02-Schicht sich - von der Glasscheibe aus gesehen - von der Anatasmodifikation zur Rutilmodifikation in der Weise ändert, dass die an die Glasscheibe angrenzenden Anteile der TiO:-Schicht immer Anatas-Struktur, allerdings mit von der Glasscheibe aus ständig zunehmender Dichte, und die an der der Glasscheibe abgewandten Seite der TiOz-Schicht angrenzenden Anteile immer Rutilstruktur aufweisen, sondern dass auch die beim Erwärmen auf Temperaturen oberhalb von 550°C auftretenden Planitätsabweichungen gegenüber wärmereflektierende Scheiben, die nach der Lehre der DE-OS 27 57 750 hergestellt werden, deutlich verringert werden können. Die von der Glasscheibe aus zu der Rutilschicht zunehmende Dichte der bei der späteren Oxidation Anatasmodifikation annehmenden Zwischenschicht lässt sich beispielsweise durch entsprechende Messungen des Brechungsindex und/oder der Schichthärte ermitteln. Anzumerken ist, dass sich die erfindungsgemäss in der Anatas-Zwischen-schicht vorhandene kontinuierliche Dichtezunahme von der Glasscheibe aus bis in die Rutilschicht fortsetzen und sich sogar über einen grossen Teil der gesamten Dicke auch der Rutilschicht erstrecken kann. The invention is based on the surprising finding that, just as in DE-OS 27 57 750, it is not only the disadvantageous changes in the layer of the TiO 2 layer with a rutile structure that are achieved when heated to temperatures above 550 ° C., in particular for thermal tempering are to be avoided if the vapor deposition conditions are continuously changed during the vapor deposition of the titanium coating in such a way that the buildup of the TiO 2 layer formed in air after the oxidation changes - viewed from the glass pane - from the anatase modification to the rutile modification, that the portions of the TiO: layer adjoining the glass pane always have anatase structure, but with a density that is constantly increasing from the glass pane, and the portions adjoining the side of the TiOz layer facing away from the glass pane always have a rutile structure, but also that of the Heating to temperatures above 550 ° C occurring flatness deviations g egenüber heat-reflecting discs that are made according to the teaching of DE-OS 27 57 750 can be significantly reduced. The increasing density of the intermediate layer that assumes anatase modification during the later oxidation from the glass pane to the rutile layer can be determined, for example, by appropriate measurements of the refractive index and / or the layer hardness. It should be noted that the continuous increase in density according to the invention in the anatase intermediate layer continues from the glass pane into the rutile layer and can even extend over a large part of the total thickness of the rutile layer.
Zur Herstellung der erfindungsgemässen wärmereflektierenden Scheibe wird, wie schon erwähnt, gemäss dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 6 vorgegangen. Anschliessend kann das Titan, unter Beibehaltung der eingestellten Sauerstoffzufuhrrate, mit einer solchen Geschwindigkeit verdampft werden, dass über die Getterwirkung beim Verdampfen der Gesamtdruck während des Aufdampfens der Titanschicht in den 1,333-10~3 Pa-Bereich absinkt. Die Bedingungen sind so gewählt, dass die Schichtbildung unter Vakuumbedingungen beginnt, die bei der anschliessenden Oxidation der Titanschicht in Luft zur Anatasmodifikation führen, und unter solchen Vakuumbedingungen endet, dass sich eine Rutilschicht ergibt. To produce the heat-reflecting pane according to the invention, as already mentioned, the procedure is as described in the characterizing part of patent claim 6. The titanium can then be evaporated at such a rate, while maintaining the set oxygen supply rate, that the total pressure during evaporation of the titanium layer drops into the 1.333-10 ~ 3 Pa range via the getter effect during evaporation. The conditions are chosen so that the layer formation begins under vacuum conditions, which lead to anatase modification in the subsequent oxidation of the titanium layer in air, and ends under such vacuum conditions that a rutile layer results.
Die auf diese Weise erhaltenen, aus der Zwischenschicht mit kontinuierlicher Dichtezunahme in der angegebenen Richtung und der Rutilschicht bestehenden inhomogenen Schichten weisen praktisch dieselbe Oberflächenhärte wie Schichten auf, die nach der Lehre der DE-AS 26 46 513 oder der DE-OS 27 57 750 hergestellt sind, wenn nur die obersten Schichtlagen mit ausschliesslicher Rutilstruktur eine Dicke von mindestens 8-10-9 m haben. Die erfindungsgemäss hergestellten Ti02-Schichtsysteme zeigen keine Rissbildung, wenn derart beschichtete Natron-Kalk-Silikatgläser auf Temperaturen > 550°C aufgeheizt werden, wie sie zum Schnellox-idieren der Titanschicht bzw. Titanschichten bzw. zum Vorspannen des Glases erforderlich sind. The inhomogeneous layers obtained in this way, consisting of the intermediate layer with a continuous increase in density in the specified direction and the rutile layer, have practically the same surface hardness as layers produced according to the teaching of DE-AS 26 46 513 or DE-OS 27 57 750 if only the top layers with an exclusive rutile structure have a thickness of at least 8-10-9 m. The Ti02 layer systems produced according to the invention show no crack formation when soda-lime-silicate glasses coated in this way are heated to temperatures> 550 ° C., as are required for the rapid oxidation of the titanium layer or titanium layers or for tempering the glass.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der zwei Ausführungsbeispiele, mit jeweiligem Vergleichs versuch, anhand der schematischen Zeichnung im einzelnen erläutert sind. In der Zeichnung zeigt: Further details and advantages of the invention will become apparent from the following description, in which two exemplary embodiments, with respective comparison tests, are explained in detail with reference to the schematic drawing. The drawing shows:
Fig. 1 Den Aufbau eines ersten Ausführungsbeispieles einer wärmereflektierenden Scheibe nach der Erfindung im Schnitt; und Fig. 1 The structure of a first embodiment of a heat reflecting disc according to the invention in section; and
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer wärmereflektierenden Scheibe nach der Erfindung, ebenfalls im Schnitt senkrecht zur Scheibenebene. Fig. 2 shows a second embodiment of a heat reflecting pane according to the invention, also in section perpendicular to the plane of the pane.
Wie Fig. 1 erkennen lässt, weist die dort gezeigte wärmereflektierende Scheibe eine Glasscheibe 10, insbesondere aus Natron-Kalk-Silikatglas, auf, auf der wie bei der DE-OS 27 57 750 ein Ti02-Schichtsystem angeordnet ist, welches eine an der Glasscheibe 10 anliegende Zwischenschicht 12 aus TiÖ2 in Anatasmodifikation und eine an der der Glasscheibe 10 abgewandten Seite der Ti02-Schicht 12 in Anatasmodifikation angeordnete Ti02-Schicht 14 in Rutilmodifikation aufweist. Die Dichte, beispielsweise feststellbar durch Messungen des Brechungsindex und/oder der Schichthärte, der Zwischenschicht 12 nimmt von der Glasscheibe 10 aus in Richtung auf die Rutilschicht 14 im wesentlichen kontinuierlich zu, wobei diese Dichtezunahme sich gegebenenfalls auch noch in die Rutilschicht hinein fortsetzen kann. Es ist sogar anzunehmen, dass zwischen den beiden Schichten ein gleichsam «fliessender» Übergang stattfindet, in dem in der Übergangszone der Anteil an Kristalliten in Anatasmodifikation von der Glasscheibe in Richtung auf die Rutilschicht 14 laufend ab- und derjenige von Kristalliten in Rutilmodifikation laufend zunimmt, wobei also beide Modifikationen in der Übergangszone nebeneinander existieren könnten. Wesentlich ist aber, dass an der Glasscheibe 10 stets eine Schicht in Anatasmodifikation und an der der Glasscheibe 10 abgewandten Seite der Ti-Beschichtung stets eine Schicht mit reiner Rutilmodifikation liegen. As can be seen in FIG. 1, the heat-reflecting pane shown there has a glass pane 10, in particular made of soda-lime-silicate glass, on which, as in DE-OS 27 57 750, a Ti02 layer system is arranged, which has one on the glass pane 10 adjoining intermediate layer 12 made of TiO 2 in anatase modification and a TiO 2 layer 14 in rutile modification arranged on the side of the TiO 2 layer 12 facing away from the glass pane in anatase modification. The density, which can be determined, for example, by measurements of the refractive index and / or the layer hardness, of the intermediate layer 12 increases substantially continuously from the glass pane 10 in the direction of the rutile layer 14, this increase in density possibly also continuing into the rutile layer. It can even be assumed that between the two layers there is a “flowing” transition, in which the proportion of crystallites in anatase modification in the transition zone continuously decreases from the glass pane in the direction of rutile layer 14 and that of crystallites in rutile modification increases continuously, whereby both modifications could coexist in the transition zone. It is essential, however, that there is always a layer in anatase modification on the glass pane 10 and always a layer with a pure rutile modification on the side of the Ti coating facing away from the glass pane 10.
Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 dadurch, dass hier ein «Dop5 The exemplary embodiment shown in FIG. 2 differs from that according to FIG. 1 in that here a “Dop5
10 10th
IS IS
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
5 5
645 604 645 604
pelschichtsystem» vorgesehen ist, indem nämlich im Anschluss an eine erste Zwischenschicht 12 und eine erste Rutilschicht 14 noch eine zweite Zwischenschicht 18 und eine zweite Rutilschicht 22 mit den Schichten 12 und 14 entsprechender Struktur angeordnet sind. Die Herstellung der wärmereflektierenden Scheibe nach dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt vorzugsweise nach dem in Beispiel 1 weiter unten beschriebenen Verfahren, während sich eine wärmereflektierende Scheibe entsprechend dem Ausführungsbeispiel, welches in Fig. 2 wiedergegeben ist, beim Vorgehen nach Beispiel 2 ergibt. pel-layer system »is provided, namely in that a second intermediate layer 18 and a second rutile layer 22 with the layers 12 and 14 having a corresponding structure are arranged after a first intermediate layer 12 and a first rutile layer 14. The heat-reflecting pane according to the exemplary embodiment shown in FIG. 1 is preferably produced using the method described below in Example 1, while a heat-reflecting pane according to the exemplary embodiment shown in FIG. 2 results from the procedure according to Example 2.
Beispiel 1 example 1
In einer Vakuumbedampfungsanlage wurde eine Floatglasscheibe mit einer Dicke von 8 mm und Aussenabmessungen von 210 cm x 140 cm zunächst bei einem Druck von 4 Pa in üblicher Weise durch Glimmentladung gereinigt. Dann wurde der Druck durch weiteres Abpumpen auf 6,665 • 10~3 Pa erniedrigt. Anschliessend wurde über ein Nadelventil Sauerstoff eingelassen, bis sich im Gleichgewicht mit dem einströmenden Sauerstoff ein Druck von 4-10~2 Pa eingestellt hatte. Dann wurde mit der Verdampfung der Titanschicht begonnen und die Schicht bei einer Aufdampfrate von 4- IO-111 m pro Sekunde auf die Floatglasscheibe aufgedampft. Während des Aufdampfprozesses fiel der Druck in der Bedampfungsanlage kontinuierlich bis auf 6,665 • 10~3 Pa ab. Die so beschichtete Scheibe wurde anschliessend in Luft an einer der beiden langen Kanten für die Oxidation der Schicht und das Vorspannen horizontal aufgehängt, in einem Vorspannofen auf 615°C aufgeheizt und anschliessend durch kalte Luft in einem Blaskasten abgeschreckt und damit thermisch vorgespannt. Die auf diese Weise entstandene TÌO2-Schicht hatte eine Dicke von 3,2-10~8 m und war nach dem Abkühlen der Scheibe vollkommen trübungsfrei. Die Scheibe wies bei der Betrachtung von der beschichteten Seite ein leicht bläuliches Aussehen auf. Das Reflexionsvermögen der auf diese Weise erfindungsgemäss hergestellten Scheibe, bezogen auf die Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges, betrug 32,5%. Die Planitätsabweichungen der Scheiben lagen an allen Kanten sowie auch über den Diagonalen unterhalb von 1 mm pro laufenden Meter Kantenlänge bzw. pro laufendem Meter Diagonalen. In a vacuum evaporation system, a float glass pane with a thickness of 8 mm and external dimensions of 210 cm x 140 cm was first cleaned in a conventional manner by glow discharge at a pressure of 4 Pa. Then the pressure was reduced to 6.665 • 10 ~ 3 Pa by further pumping. Oxygen was then admitted via a needle valve until a pressure of 4-10 ~ 2 Pa had been established in equilibrium with the inflowing oxygen. Then the evaporation of the titanium layer was started and the layer was evaporated onto the float glass pane at an evaporation rate of 4 IO-111 m per second. During the vapor deposition process, the pressure in the vapor deposition system dropped continuously to 6.665 • 10 ~ 3 Pa. The pane coated in this way was then hung horizontally in air on one of the two long edges for the oxidation of the layer and the tempering, heated in a tempering oven to 615 ° C and then quenched by cold air in a blow box and thus thermally tempered. The resulting TÌO2 layer had a thickness of 3.2-10 ~ 8 m and was completely free of turbidity after the pane had cooled. When viewed from the coated side, the pane had a slightly bluish appearance. The reflectivity of the pane produced according to the invention in this way, based on the sensitivity to brightness of the human eye, was 32.5%. The flatness deviations of the discs were on all edges as well as above the diagonals below 1 mm per running meter edge length or per running meter diagonal.
In einem Vergleichsversuch wurden unter sonst gleichen Bedingungen auf eine Scheibe gleicher Abmessungen zunächst bei einem Druck von 1,733 • 10~2 Pa nach dem aus der DE-AS 26 46 513 bekannten Verfahren durch reaktive Verdampfung von Siliziummonoxid eine 130 À dicke SÌ2O3-Schicht und anschliessend bei einem Druck von 5,333 • 10~3 Pa eine Titanschicht gleicher Dicke wie beim beschriebenen Beispiel aufgedampft. Die Scheibe wurde dann in gleicher Weise in dem Vorspannofen aufgeheizt und anschliessend abgeschreckt. In a comparative experiment, under otherwise identical conditions, a 130 À thick SÌ2O3 layer was subsequently applied to a pane of the same dimensions at a pressure of 1.733 • 10 ~ 2 Pa using the process known from DE-AS 26 46 513 by reactive evaporation of silicon monoxide and then at a pressure of 5.333 • 10 ~ 3 Pa, a titanium layer of the same thickness as in the example described is evaporated. The disc was then heated in the same way in the tempering furnace and then quenched.
Die auf diese Weise nach dem Stand der Technik hergestellte Vergleichsscheibe zeigte bei Betrachtung von der beschichteten Seite her ein leicht bläuliches Aussehen. Das visuelle Reflexionsvermögen betrug 34%. Die Rutilschicht war vollkommen trübungsfrei. Die Planitätsabweichungen betrugen jedoch an einer kurzen Kante 3 mm pro laufenden Meter und an einer der beiden Diagonalen ebenfalls 3 mm pro laufenden Meter. The comparison disk produced in this way according to the prior art showed a slightly bluish appearance when viewed from the coated side. The visual reflectance was 34%. The rutile layer was completely opaque. However, the flatness deviations were 3 mm per running meter on a short edge and 3 mm per running meter on one of the two diagonals.
Beispiel 2 Example 2
Unter Verwendung einer Floatglasscheibe mit der Dicke und den Aussenabmessungen von Beispiel 1 wurde nach der Glimmreinigung der Glasoberfläche ebenfalls der Druck in der Bedampfungsanlage zunächst auf6,665 • 10-3 Pa erniedrigt und dann über einströmenden Sauerstoff auf 4 • 10-2 Pa eingestellt. Dann wurde, abweichend von Beispiel 1, Using a float glass pane with the thickness and the outer dimensions of example 1, after the glow cleaning of the glass surface, the pressure in the vapor deposition system was also first reduced to 6.665 • 10-3 Pa and then adjusted to 4 • 10-2 Pa via inflowing oxygen. Then, in contrast to Example 1,
zunächst eine erste Titanschicht aufgedampft, wobei der Druck durch die Getterwirkung des verdampfenden Titans kontinuierlich auf 6,665 • 10~3 Pa abfiel. Die Aufdampfrate betrug 5 • 10"10 m pro Sekunde. Nach Abklingen der Getterwirkung und Wiederanstieg des Druckes auf 4-10~2 Pa wurde dann in gleicher Weise eine zweite Titanschicht gleicher Dicke aufgedampft. First, a first titanium layer was evaporated, the pressure dropping continuously to 6.665 • 10 ~ 3 Pa due to the getter effect of the evaporating titanium. The evaporation rate was 5 · 10 "10 m per second. After the getter effect subsided and the pressure rose again to 4-10 ~ 2 Pa, a second titanium layer of the same thickness was then evaporated in the same way.
Nach dem wie in Beispiel 1 durchgeführten Oxidations-und Vorspannprozess zeigte die Scheibe bei Betrachtung von der beschichteten Seite ein silbriges Aussehen mit einer visuellen Reflexion von 37%. Die 5,2-10"8 m dicke Ti02-Schicht war vollkommen trübungsfrei. Die Scheibe wies an den Kanten und über die Diagonalen maximal Plantitätsabwei-chungen von 1 mm pro laufenden Meter auf. After the oxidation and tempering process carried out as in Example 1, the pane, when viewed from the coated side, showed a silvery appearance with a visual reflection of 37%. The 5.2-10 "8 m thick Ti02 layer was completely free of turbidity. The disc showed maximum plantity deviations of 1 mm per running meter at the edges and across the diagonals.
Eine in einem Vergleichsversuch unter sonst gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 hergestellte Scheibe mit SÌ2O3-Zwischenschicht und Rutilschicht von 5,2 • 10"8 m Dicke wies dagegen Planitätsabweichungen pro laufenden Meter von 3 mm an einer der beiden kurzen Kanten und von 4,5 mm an einer der beiden Diagonalen auf. Die visuelle Reflexion betrug 41%. On the other hand, a disk produced with an Svers2O3 intermediate layer and a rutile layer of 5.2 • 10 "8 m thickness produced in a comparative test under otherwise the same conditions as in Example 1 showed deviations in planarity per running meter of 3 mm on one of the two short edges and of 4.5 mm on one of the two diagonals and the visual reflection was 41%.
Ebenfalls zeigte eine in einem weiteren Vergleichsversuch hergestellte Scheibe, bei der nach der Lehre der DE-OS 27 57 750 ein aus Anatas-Zwischenschicht und Rutilschicht bestehendes Zweischichtsystem von ebenfalls 5,2-10"8 m Dicke aufgebracht worden war Planitätsabweichungen pro laufenden Meter von 2,0 mm an einer der beiden kurzen Kanten und von 3,0 mm an einer der beiden Diagonalen auf. Die visuelle Reflexion betrug 40%. Also showed a disk produced in a further comparison test, in which according to the teaching of DE-OS 27 57 750 a two-layer system consisting of anatase intermediate layer and rutile layer, also 5.2-10 "8 m thick, had been applied 2.0 mm on one of the two short edges and 3.0 mm on one of the two diagonals The visual reflection was 40%.
Die vorstehenden Beispiele zeigen, dass beim erfindungs-gemässen Verfahren mit «inhomogenem» Schichtaufbau der Ti02-Schicht das visuelle Reflexionsvermögen nur geringfügig unter dem Wert liegt, der sich mit einer reinen Rutilschicht gleicher Dicke ergibt. Der Rutilanteil der Schicht (Rutil hat einen höheren Brechungsindex als Anatas) kann also durch entsprechende Wahl der Beschichtungsbedin-gungen ziemlich hoch gewählt werden, ohne dass es zur Rissbildung und zu störenden optischen Deformationen beim Vorspannprozess kommt. So ergaben Untersuchungen an derartigen Schichten, dass das Verhältnis Rutilanteil zu Ana-tasanteil etwa bei 3:1 lag. Naturgemäss können durch diese Untersuchungen an solchen inhomogenen Schichten nur annähernd die beiden Phasenanteile bestimmt werden. Die hohen Reflexionswerte der inhomogenen Schichten in Verbindung mit den genannten Untersuchungen zeigen jedoch, dass bei dem inhomogenen Aufbau des erfindungsgemässen Schichtsystems der Rutilanteil deutlich höher als der Anatas-anteil sein kann, ohne dass es zu kritischen Spannungen zwischen Schicht und Glasscheiben kommt, welche Rissbildungen auslösen und/oder die Planität beim Vorspannprozess störend verschlechtern. The above examples show that in the method according to the invention with an “inhomogeneous” layer structure of the TiO 2 layer, the visual reflectivity is only slightly below the value that results with a pure rutile layer of the same thickness. The proportion of rutile in the layer (rutile has a higher refractive index than anatase) can therefore be chosen to be quite high by appropriate selection of the coating conditions, without the formation of cracks and disruptive optical deformations during the tempering process. Studies on such layers showed that the ratio of rutile to anatase was about 3: 1. Naturally, these investigations on such inhomogeneous layers can only approximately determine the two phase fractions. The high reflection values of the inhomogeneous layers in connection with the studies mentioned show, however, that with the inhomogeneous structure of the layer system according to the invention, the rutile component can be significantly higher than the anatase component, without causing critical tensions between the layer and the glass panes, which trigger crack formation and / or impair the flatness during the tempering process.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung und in den nachfolgenden Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. The features of the invention disclosed in the above description, in the drawing and in the following claims can be essential both individually and in any combination for realizing the invention in its various embodiments.
Gegenüber dem aus der DE-AS 26 46 513 vorbekannten Verfahren weist das erfindungsgemässe Verfahren eine Reihe von Vorteilen auf: Ein erster Vorteil besteht darin, dass an der Glasoberfläche direkt die Ti02-Schicht anliegt, wodurch sich, ebenso wie bei Befolgen der Lehre der DE-OS 27 57 750, eine besonders gute Haftung ergibt. Ausserdem haben, wie bei der DE-OS 27 57 750, bereits die noch nicht oxidierten Titanschichten ebenfalls eine sehr gute Haftung zu Glas, wodurch die Handhabung der Ti-beschichteten Scheiben bis zur Oxidation der Ti-Schichten erleichert wird. Ebenso wird, wie bei der DE-OS 27 57 750 im Unterschied zur DE-AS 26 46 513 nur eine Art von Verdampfervorrichtungen benötigt. Dies ist Compared to the method previously known from DE-AS 26 46 513, the method according to the invention has a number of advantages: A first advantage is that the TiO 2 layer is present directly on the glass surface, which, just as if the teaching of the DE is followed -OS 27 57 750, results in particularly good adhesion. In addition, as in DE-OS 27 57 750, the as yet unoxidized titanium layers also have very good adhesion to glass, which makes handling of the Ti-coated disks easier until the Ti layers are oxidized. Likewise, as in DE-OS 27 57 750, in contrast to DE-AS 26 46 513, only one type of evaporator device is required. This is
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
645 604 645 604
aus der Sicht der Beschichtungskosten deswegen besonders wichtig, weil Titan als Beschichtungsmaterial in Drahtform verfügbar ist, während Siliziummonoxid, wie es bei der DE-AS 26 46 513 verwendet wird, als Beschichtungsmaterial in Granulatform verwendet wird, so dass das Abwiegen der für die Beschickung der Verdampfervorrichtungen benötigten Materialmengen erleichtert wird. From the point of view of the coating costs, it is particularly important because titanium is available as a coating material in wire form, while silicon monoxide, as used in DE-AS 26 46 513, is used as a coating material in granular form, so that the weighing of the material for the loading of the Evaporator devices required amounts of material is facilitated.
Von entscheidender Bedeutung ist aber, dass sowohl gegenüber der DE-AS 26 46 513 als auch gegenüber der DE-OS 27 57 750 die Planitätsabweichungen beim Vorspannen der Scheiben wesentlich verringert werden. Derartige Planitätsabweichungen nehmen generell mit steigender Schichtdicke der Ti02-Schicht zu. Sie liegen bei den erfindungsgemäss hergestellten Scheiben bei Schichtdicken bis zu etwa 4-10~8 m unter einem Millimeter pro laufenden Meter Kantenlänge. Im Dickenbereich oberhalb von 4* 10~8 m bis zu den für die Anwendung hauptsächlich interessierenden Schichtdicken von etwa 6-10~8 m treten in einigen Fällen etwas grössere Abweichungen bis maximal etwa 1,5 mm pro laufenden Meter Kantenlänge auf. It is of crucial importance, however, that both the DE-AS 26 46 513 and the DE-OS 27 57 750 significantly reduce the deviations in planarity when prestressing the disks. Such flatness deviations generally increase with increasing layer thickness of the Ti02 layer. In the panes produced according to the invention, they are less than one millimeter per running meter edge length for layer thicknesses of up to approximately 4-10 ~ 8 m. In the thickness range above 4 * 10 ~ 8 m up to the layer thicknesses of about 6-10 ~ 8 m, which are mainly of interest for the application, somewhat larger deviations occur up to a maximum of about 1.5 mm per running meter edge length in some cases.
Im letztgenannten Fall, sofern also Schichtdicken von etwa 6 • 10-8 m erwünscht werden, gelingt es, durch eine erfindungsgemäss als spezielle Ausführungsform vorgesehene Modifizierung des Aufdampfprozesses eine weitere Verbesserung zu erreichen und auch in diesem Fall Planitätsabweichungen von weniger als 1 mm pro laufenden Meter Kantenlänge reproduzierbar zu erhalten. Diese Modifizierung besteht darin, dass die Verdampfung des Titans in zwei Schritten erfolgt. Nachdem etwa die halbe Materialmenge nach dem erfindungsgemässen Verfahren abgedampft worden ist, wird der Bedampfungsvorgang unterbrochen. Nach Abklingen der Getterwirkung steigt dann der Druck wieder auf den Ausgangs wert, der bei Beginn der ersten Teilverdampfung vorlag, an. Ist dieser Wert erreicht, wird das zweite Teil-Beschichtungssystem in entsprechender Weise aufgedampft. Diese in sich inhomogen aufgebauten «Doppelschichten» weisen überraschenderweise offensichtlich geringere Spannungen gegenüber der Glasscheibe auf als eine inhomogene Einzelschicht gleicher Gesamtdicke nach der Erfindung. Auf diese Weise können also erfindungsgemäss beim Vorspannen des Glases auch bei den dickeren TiO:-Schichten die Planitätsabweichungen reproduzierbar unter 1 mm pro laufenden Meter Kantenlänge gehalten werden. In the latter case, if layer thicknesses of approximately 6 • 10-8 m are desired, it is possible to achieve a further improvement by modifying the vapor deposition process as a special embodiment according to the invention, and also in this case deviations in flatness of less than 1 mm per running meter Edge length reproducible. This modification consists in that the evaporation of the titanium takes place in two steps. After approximately half the amount of material has been evaporated using the method according to the invention, the evaporation process is interrupted. After the getter effect has subsided, the pressure rises again to the initial value that was present at the start of the first partial evaporation. If this value is reached, the second partial coating system is evaporated on in a corresponding manner. These inhomogeneously constructed “double layers” surprisingly have obviously lower stresses than the glass pane than an inhomogeneous single layer of the same overall thickness according to the invention. In this way, according to the invention, the tempering deviations can be kept reproducibly below 1 mm per running meter edge length when the glass is tempered even with the thicker TiO: layers.
Die Verbesserung in der Planität der erfindungsgemäss hergestellten wärmereflektierenden Scheiben beim Vorspannprozess war für den Fachmann nicht vorauszusehen. Eine mögliche Erklärung könnte in folgendem liegen: Es ist bekannt, dass im Druckbereich oberhalb von etwa 1,333 • 10-2 Pa die Härte und Dichte von Aufdampfschichten s mit zunehmendem Druck in der Beschichtungskammer abnehmen. Als Grund hierfür wird angenommen, dass die Energie der auf das zu bedampfende Substrat auftreffenden Bedampfungsmaterialatome wegen der höheren Wahrscheinlichkeit von Zusammenstössen mit den Restgasmolekülen io abnimmt und damit bei der Schichtbildung Nahordnungs-prozesse erschwert werden. Für das erfindungsgemässe Vorgehen mit kontinuierlicher Vakuumverbesserung während des Aufdampfvorganges ergibt sich dann, dass insbesondere im Bereich der Zwischenschicht mit nach der Oxidation vor-ls liegender Anatosmodifikation nach der Oxidation der genannten Ti-Beschichtung ein kontinuierlicher Übergang von weichen zu härteren Schichtbereichen, von der Glasscheibe in Richtung auf die Rutilschicht gesehen, vorhanden ist. Dieser inhomogene Schichtaufbau könnte die Ursache 20 dafür sein, dass die Spannungen zwischen der Glasscheibe und der Ti02-Schicht wesentlich geringer sind und damit auch die Deformationen beim Vorspannen wesentlich schwächer ausfallen. Dieser Abbau der Spannungen ist wahrscheinlich auch die Ursache für einen weiteren Vorteil der 2s erfindungsgemäss hergestellten wärmereflektierenden Scheiben gegenüber solchen Scheiben, die nach der DE-AS 26 46 513 odernach der DE-OS 27 57 750 hergestellt werden: Es hat sich nämlich gezeigt, dass in den letztgenannten beiden Fällen die optischen Trübungserscheinungen in der 30 Ti02-Schicht beim Vorspannen der Scheiben bzw. beim Aufheizen der titanbeschichteten Scheiben auf zwecks schneller Oxidation hohe Temperaturen nur verhindert werden können, wenn die Glasoberfläche vor der Beschichtung sorgfältig gereinigt und ausserdem nur frisches Glas verwendet 35 wird. Insbesondere die letztgenannte Forderung lässt sich in der Praxis nur schwer erfüllen. Bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens hingegen liegt die Empfindlichkeitsgrenze bezüglich der Reinigung und Alterung der Glasscheiben wesentlich höher, woraus sich bei grosstechnischen 40 Herstellungsprozessen erhebliche Kostenersparnisse ergeben. Es ist anzunehmen, dass der für die verbesserte Qualität der erfindungsgemäss hergestellten wärmereflektierenden Scheiben beim Vorspannen vermutlich entscheidende Abbau der Spannungen zwischen Ti02-Schicht und Glas-45 schicht in gleicher Weise auch das Entstehen von Trübungserscheinungen, bedingt durch Rissbildung in Ti02-Schicht, reduziert. The improvement in the flatness of the heat-reflecting panes produced according to the invention during the tempering process could not have been foreseen by the person skilled in the art. A possible explanation could lie in the following: It is known that in the pressure range above approximately 1.333 • 10-2 Pa, the hardness and density of vapor deposition layers s decrease with increasing pressure in the coating chamber. The reason for this is assumed that the energy of the vapor deposition material atoms striking the substrate to be vaporized decreases due to the higher likelihood of collisions with the residual gas molecules and thus make short-range processes more difficult when the layers are formed. For the procedure according to the invention with continuous vacuum improvement during the vapor deposition process, it follows that, in particular in the area of the intermediate layer with an anatos modification after the oxidation after the oxidation of the mentioned Ti coating, there is a continuous transition from soft to harder layer areas, from the glass pane in Seen towards the rutile layer, is present. This inhomogeneous layer structure could be the reason 20 that the stresses between the glass pane and the TiO 2 layer are significantly lower and thus the deformations during tempering are also considerably weaker. This reduction of the voltages is probably also the reason for a further advantage of the heat-reflecting panes produced according to the invention over those panes which are manufactured according to DE-AS 26 46 513 or DE-OS 27 57 750: it has been shown that In the latter two cases, the optical turbidity in the 30 Ti02 layer when the panes are tempered or when the titanium-coated panes are heated to high temperatures for the purpose of rapid oxidation can only be prevented if the glass surface is carefully cleaned before coating and only fresh glass is used 35 will. The latter requirement in particular is difficult to meet in practice. In contrast, when using the method according to the invention, the sensitivity limit with regard to the cleaning and aging of the glass panes is considerably higher, which results in considerable cost savings in large-scale manufacturing processes. It can be assumed that the presumably decisive reduction in the stresses between the Ti02 layer and the glass 45 layer, which is decisive for the improved quality of the heat-reflecting panes according to the invention, also reduces the occurrence of haze phenomena due to crack formation in the Ti02 layer.
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