CN100335433C - 反射性的防阳光的涂覆玻璃制品 - Google Patents

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Abstract

一种成型的涂覆玻璃制品，具有玻璃基材和至少在玻璃基材上沉积的第一和第二涂层。第一涂层是具有第一折射率的低发射率层。第二涂层是具有大于第一涂层的第一折射率的第二折射率的反射层。涂覆玻璃制品具有Rf＞15%及小于或等于约0.3的发射率。

Description

反射性的防阳光的涂覆玻璃制品
发明背景
本发明涉及一种涂覆玻璃，特别是反射可见光、防阳光的涂覆玻璃制品。
建筑玻璃上的涂层一般用于提供特定的能量吸收和光透射性能。此外，涂层还提供要求的、具有美感的反射性能或频谱特性。涂覆制品经常单独或同其它涂覆制品结合使用来形成玻璃窗或窗部件。
涂覆玻璃制品典型地在以如“浮法玻璃生产方法”的技术中已知的方法生产制造的时候，通过连续涂覆玻璃基材来“在线”生产。此外，涂覆玻璃制品通过溅射过程可“离线”生产。以前的生产过程包括在适当封入的熔融锡槽上浇铸玻璃，然后传送玻璃，在其充分冷却后，提升同槽排列成直线的滚筒，最后当其在滚筒上前进时冷却玻璃，先通过退火炉，当暴露于环境空气中。在此过程的玻璃同熔融锡槽相接触的浮动部分中要维持非氧化性气氛，防止锡的氧化。在退火炉中要维持氧化性气氛。通常，向浮动槽过程中浮动槽内的玻璃基材上施加涂层。但是，也可以向退火炉内的基材上施加涂层。
所得到的涂覆玻璃基材的品质取决于在浮动玻璃过程或离线溅射过程中所施加的特定的涂层。涂层的组成和厚度给予涂覆制品以能量吸收和光透射性能，并同时影响到频谱特性。通过调节单层涂层或多层涂层的组成或厚度可以得到要求的品质。但是，对于增强频谱特性的调节会对涂覆玻璃制品其他的透射率或频谱特性产生负面影响。当在涂覆玻璃制品中试图综合特定的能量吸收和光透射性能时，获得要求的频谱特性通常是困难的。
对于防阳光玻璃的需求在不断提高，特别是在反射和透射中显示非彩色的高性能防阳光玻璃。“高性能”防阳光玻璃是指较之总入射辐射能量(总太阳热)能透射过百分比非常高的入射光的玻璃。
向玻璃制品提供自身是非彩色的涂层是有利的，以使对于涂覆玻璃制品来说，从镀膜面反射的颜色是非彩色，而透射的颜色对于选择的基质玻璃充分地保持不变。当至少向镀膜面反射提供要求的非彩色时，可见光的反射，低辐射的防阳光玻璃窗及低太阳辐射热获得系数能显著改善建筑物和住宅的能量消耗。玻璃窗的低辐射特性会将任何吸收得到的间接热增量降到最低。
发明概述
根据本发明，提供了一种包括玻璃基材、在玻璃基材上沉积的第一涂层和在第一涂层上沉积的第二涂层的反射可见光的防阳光制品。第一涂层包含掺杂的金属氧化物，在一个特别优选的实施例中包括掺氟的氧化锡。第一涂层提供给涂覆玻璃制品以低发射率。
第二涂层包含折射率大于第一涂层折射率的透明金属氧化物。第二涂层的加入增加了涂覆玻璃制品的可见光反射率，所以得到的涂覆玻璃制品具有Rf＞15％的镀膜层反射率，及小于或等于大约0.3的发射率。
优选的，涂覆玻璃制品包含在玻璃基材和掺杂金属氧化物的第一涂层之间沉积的彩虹色压制夹层。当此涂层被施加到透明玻璃基材上的时候，可以为透射和反射提供非彩色。
附图说明
通过下面参照附图对优选具体实施方式的详细描述，本领域技术熟练人员容易明白本发明的优越性，其中：
图1是依照本发明一个具体实施方案的涂覆玻璃制品的截面图。
图2是依照本发明第二个优选具体实施方案的涂覆玻璃制品的截面图。
图3是结合了如图1所示的涂覆玻璃制品的双层玻璃窗单元的截面图。
优选具体实施方案详述
关于图1，反射可见光的防阳光涂覆玻璃制品1包括玻璃基材11和包含低发射率层14和反射层13的多层涂层12。
图2所示实施例同图1的实施例相似，其中的涂覆玻璃制品2包括玻璃基材21和多层涂层22。但是，涂层22同涂层12不同，其中除低发射率层24和反射层23之外，还包括如下文中进一步论述的彩虹色压制底层。
图3举例说明图1中的涂覆玻璃窗格1以平行间隔的关系同玻璃窗材料31、特别是透明浮法玻璃的第二窗格装配在一起，窗格间定距离间隔隔开，并通过间隔和密封系统32密封在一起，来形成具有空气空间33的双层中空玻璃3。涂层12面对装置的空气空间33，使涂层面向建筑物安好玻璃的空间内部(通常，但不是必要)。在特定的优选具体实施方案中，玻璃窗材料31的第二窗格可以装备有面向空气空间33的低发射率层(没有显示)。
根据本发明适合用于生产涂覆玻璃制品的玻璃基材可以包括任何本领域中已知的用于生产建筑玻璃的常规玻璃成分。优选的基材是带色浮法玻璃带，其中本发明的涂层在浮法玻璃的生产过程的加热区被施加。另外，透明玻璃基材可适合施加本发明的多层沉积。但是，由于其光谱的影响和涂覆玻璃制品的能量透射性能，有色玻璃基材是特别优选的。
低发射率层是金属化合物层，通常是金属氧化物(其它的低发射率化合物是例如，金属氮化物和趋向具有更低透光率的金属硅化物)，和透明半导体例如掺杂的铟、锡或锌氧化物。优选的材料包括掺锡的铟氧化物和掺氟的锡氧化物，其中掺氟的锡氧化物是特别优选的。低发射率层通常具有1000-6000(因为使用更厚的层可能造成光透射的不必要的降低，却没有足够的发射率的降低来补偿)范围内的厚度，特别是2000-5000范围内的厚度。低发射率层提供小于0.3(在此说明书及附加的权利要求书中提到的发射率的数值是半球释放性(Eh)的值)的发射率，然而使用提供0.2或更小发射率的低发射率层是优选的。
反射层在本发明涂覆玻璃制品的低发射率层上沉积。反射层具有的可见光谱中的折射率比低发射率层的折射率大。反射层的折射率通常大于或等于约2.0。反射层通常是透明金属氧化物层，例如钛、锆或铬的氧化物。钛的氧化物对于形成涂覆玻璃制品的反射层是特别优选的材料。
通过常压化学汽相淀积形成的氧化钛涂层，例如在这里引用作为参考的美国专利US 6,238,738所记述的，已知其是可以光催化的及亲水的。因比，在玻璃窗的向外表面上使用本发明的涂层沉积会产生所谓的“自净”性能。当然，在隔热玻璃单元向外的表面上使用本发明的涂层沉积，相对于在隔热玻璃单元窗格未暴露面上使用相同的涂层沉积来说，会消极影响防阳光性能。
如在本发明中使用薄膜，会产生干涉色及彩虹色的外观。为避免、或至少减轻由于干涉效应所产生的不希望的颜色，可以在低发射率和反射层沉积之前向玻璃施加一层颜色压制底层(其自身可以为内层化合物)。彩虹色压制涂层也是现有技术中已知的。例如，在这里引用作为参考的美国专利US 4,187,336、US 4,419,386、US 4,206,252，描述了用于压制干涉色的适合的涂覆技术。本发明的夹层可以包括单一的彩虹色压制涂层、双层的涂层或梯度涂层。因此，根据本发明一个优选方面，单层或多层彩虹色压制涂层被放置在包括低发射率层和反射层的层下面。
可以通过已知技术沉积本发明的低发射率层和反射层，例如溅射，包括反映溅射法，或化学气相沉积。确实，通过化学气相沉积技术使得上述两个层易于沉积是本发明一个重要的优点，它为在玻璃生产过程中向热玻璃带上施加涂层提供可能。通过化学气相沉积来沉积金属氧化物的方法在例如美国专利US5,698,262、US 5,773,086和US 6,238,738中描述，将其每一个在这里引用作为参考。
本发明用下述实施例说明，而不是用来限定。在实施例中，如在说明书剩余部分和权利要求书中一样，Tvis显示了使用标准光源C在Perkin-Elmer Lambda19分光光度计上测量的可见光透射。规定的总太阳热透射(Tsol)通过显示表面(气团1.5)上的直接普通辐射现象的太阳光谱辐照作用(ASTM E891-87)以重量来确定。Rg和Rf是从玻璃和薄膜面分别测量的总可见光反射率。这些反射率是用BYK Gardner Scientific提供的彩色球体分光光度计(Colorspherespectrophotometer)测量的。SHGC是太阳辐射热获得系数，SC是遮蔽系数。冬季时间U值和夏季时间U值分别以Uwin和Usum表示。从涂覆玻璃制品的薄膜面透射和反射的光的颜色根据CIELAB色标以a*和b*标示。
实施例1-3
实施例1-3中的多层涂层沉积是在浮法玻璃生产过程中通过化学气相沉积在透明浮法玻璃带上沉积的。玻璃厚度为3-3.2毫米。在浮法玻璃生产过程的加热区中首先在玻璃基材的表面上沉积一层彩虹色压制夹层。彩虹色压制夹层包括在玻璃基材上沉积和粘附的氧化锡涂层。在浮法玻璃生产过程的加热区中，通过于氧化气氛中引入二甲基二氯化锡，以化学气相沉积在基材表面上施加氧化锡。然后在氧气和乙烯存在的条件下，靠近在浮法过程加热区内的基材的表面，通过硅烷的反应向氧化锡涂层的表面施加二氧化硅涂层。
在二氧化硅涂层的表面上沉积一层掺氟的氧化锡涂层。在浮法玻璃生产过程的加热区中，通过于氧化气氛中引入二甲基二氯化锡、水和氟化氢以化学气相沉积向基材表面上施加掺氟的氧化锡涂层。
在掺氟的氧化锡涂层表面上沉积一层二氧化钛涂层。在浮法玻璃生产过程的加热区中，也是通过引入四氯化钛和有机氧源以化学气相沉积向基材表面上施加二氧化钛涂层，如美国专利US 6,238,738所描述的。
通过测量层的厚度埃，得到的涂覆玻璃制品的性质在下面的表1中显示。在每种情况下，其混浊小于1.0％。
表1
  实施例   SnO2   SiO2   SnO2:F   TiO2   Tvis   Rf   Eh   Ta   Tb*   Rfa*   Rfb*
  1   269   227   2325   320   71.01   22.8   .21   0.97   5.09   -5.5   -4.6
  2   280   182   2064   502   66.96   27.2   .25   1.63   3.18   -6.1   -1.0
  3   291   210   2738   302   76.18   17.0   .18   -1.92   5.78   2.0   -7.9
实施例4-15
以与实施例1-3一致的方法生产的涂覆玻璃制品具有下列层厚：271SnO2，172SiO2，2100SnO2:F和300TiO2。每个样品的Eh测量为0.22。然后考虑这个涂层沉积在透明的和各种色彩的、厚度为1/4英寸的各种玻璃基材上的性质。将这些实施例编为4-9号，并在下面的表2中显示。
实施例4-9中相同的涂覆玻璃制品作为隔热玻璃单元的外侧透光口并使涂层沉积面向结构的内部时，也要考虑其性质。将1/4英寸厚的透明玻璃板作为隔热玻璃单元的内侧透光口，并定位在距涂覆制品1/2英寸处。这些实施例编为10-15号，并在下面的表3中显示。
表2(单片式)
  实施例   Tvis   Tsol   Rg   Rf   SHGC   SC   Uwin   Usum
  4   66.9   57.2   23.9   26.0   0.61   0.71   0.76   0.68
  5   41.8   25.3   13.1   22.6   0.38   0.44   0.77   0.75
  6   56.9   35.8   20.1   22.3   0.45   0.53   0.76   0.73
  7   41.1   36.7   12.3   22.6   0.47   0.54   0.76   0.73
  8   50.1   24.5   16.7   23.0   0.37   0.43   0.77   0.75
  9   33.4   30.7   9.8   22.3   0.42   0.49   0.76   0.75
表3(隔热玻璃单元)
  实施例   Tvis   Tsol   Rg   Rf   SHGC   SC   Uwin   Usum
  10   60.3   45.5   276   28.8   0.54   0.63   0.35   0.38
  11   37.6   21.1   14.6   26.1   0.30   0.34   0.35   0.40
  12   51.2   29.5   22.8   26.6   0.38   0.44   0.34   0.39
  13   36.9   29.1   13.7   26   0.38   0.45   0.35   0.39
  14   45.0   20.7   18.8   26.3   0.29   0.34   0.35   0.40
  15   30.0   24.4   10.7   25.8   0.34   0.39   0.35   0.40
上述实施例中使用的玻璃都是市场可以买到的，出自俄亥俄州Toledo市的Pilkington North America公司。实施例4和10基于透明玻璃；实施例5和11基于蓝色玻璃，其商标为Arctic Bluetm；实施例6和12基于蓝绿色玻璃；实施例7和13基于青铜色玻璃；实施例8和14基于绿色玻璃，其商标为Evergreentm；实施例9和15基于灰色玻璃。
本发明的涂层相对现有技术具有重要的优点。适合用热解法(在线运用这些方法可以得到额外的益处)，因此可以得到高度耐用的形态，降低了在加工处理过程中特殊关照的要求，拓展了涂层在独立式玻璃窗上应用的可能性，而无须用多层玻璃窗保护它们。
而且，当涂覆玻璃制品具有小于或等于约0.3的发射率，优选小于或等于约0.2，及为15％或更高的Rf，优选18％或更高，更优选20％或更高时，可以具有优秀的性能。当在合适的带色玻璃上沉积时，得到的涂覆玻璃制品具有SHGC为0.5或更少，优选0.45或更少。
本发明优选的涂覆玻璃其涂层可以显示反射(当从涂覆面看时)，透射(当施加到透明浮法玻璃时)颜色使(a*2+b*2)1/2小于12，特别小于10。在特别优选的实施例中，每一个反射和透射颜色都使(a*2+b*2)1/2小于7。

Claims (33)

1.一种涂覆玻璃制品，包括：
a)玻璃基材；
b)沉积在玻璃基材上的第一涂层，第一涂层包含厚度在1000-6000范围内的低发射率层并在可见光谱具有第一折射率；和
c)沉积在第一涂层上的第二涂层，第二涂层包含反射层并在可见光谱具有大于第一涂层的第一折射率的第二折射率；
涂覆玻璃制品具有的Rf＞15％，30％≤Tvis≤70％，发射率小于或等于约0.3。
2.权利要求1的涂覆玻璃制品，其中玻璃基材包含带色玻璃板。
3.权利要求2的涂覆玻璃制品，其中SHGC小于或等于0.5。
4.权利要求2的涂覆玻璃制品，其中SHGC小于或等于0.45。
5.权利要求1的涂覆玻璃制品，其中Rf＞18％。
6.权利要求1的涂覆玻璃制品，其中Rf＞20％。
7.权利要求1的涂覆玻璃制品，其中发射率小于或等于约0.2。
8.权利要求1的涂覆玻璃制品，其中低发射率层包括掺杂金属氧化物。
9.权利要求8的涂覆玻璃制品，其中掺杂金属氧化物包括掺杂氧化锡。
10.权利要求9的涂覆玻璃制品，其中掺杂锡氧化物包括掺氟氧化锡。
11.权利要求1的涂覆玻璃制品，其中反射层包括金属氧化物。
12.权利要求11的涂覆玻璃制品，其中金属氧化物包括钛氧化物。
13.权利要求12的涂覆玻璃制品，其中所述的钛氧化物提供给涂覆玻璃制品以光催化的和亲水的表面。
14.权利要求12的涂覆玻璃制品，其中涂覆玻璃制品形成玻璃窗的一部分，第一和第二涂层在玻璃窗面向外侧的表面上沉积。
15.权利要求1的涂覆玻璃制品，还包括在玻璃基材和第一涂层之间沉积的一层或多层彩色压制层。
16.权利要求1的涂覆玻璃制品，其中涂覆玻璃制品形成隔热玻璃窗单元的其中一个窗格。
17.权利要求16的涂覆玻璃制品，其中涂覆玻璃制品的第一和第二涂层在涂覆玻璃制品的面向隔热玻璃单元的另一个窗格的表面上沉积。
18.权利要求1的涂覆玻璃制品，其中第一和第二涂层通过热解形成。
19.权利要求18的涂覆玻璃制品，其中第一和第二涂层通过化学气相沉积形成。
20.权利要求1的涂覆玻璃制品，其中当从涂层面看时，涂层显示反射，或当施加到透明浮法玻璃上时产生透射，显示的每种颜色使(a*2+b*2)1/2小于12。
21.权利要求20的涂覆玻璃制品，其中当从涂层面看时，涂层显示反射，或当施加到透明浮法玻璃上时产生透射，显示的每种颜色使(a*2+b*2)1/2小于7。
22.权利要求1的涂覆玻璃制品，其中第一涂层具有2000-5000范围内的厚度。
23.一种涂覆玻璃制品，包括：
a)玻璃基材；
b)第一涂层，包含在玻璃基材上沉积的掺氟氧化锡，所述第一涂层具有1000-6000范围内的厚度，并具有第一折射率；和
c)在第一涂层上沉积包含钛氧化物的第二涂层，
第二涂层具有大于第一涂层的第一折射率的第二折射率；
涂覆玻璃制品具有的Rf＞15％，30％≤Tvis≤70％，发射率小于或等于约0.3。
24.权利要求23的涂覆玻璃制品，其中的玻璃基材包含带色玻璃板。
25.权利要求24的涂覆玻璃制品，其中SHGC小于或等于0.5。
26.权利要求24的涂覆玻璃制品，其中SHGC小于或等于0.45。
27.权利要求23的涂覆玻璃制品，其中Rf＞18％。
28.权利要求23的涂覆玻璃制品，其中Rf＞20％。
29.权利要求23的涂覆玻璃制品，其中发射率小于或等于约0.2。
30.权利要求23的涂覆玻璃制品，其中所述的钛氧化物提供给涂覆玻璃制品以光催化的和亲水的表面。
31.权利要求30的涂覆玻璃制品，其被并入玻璃窗中，以使已经沉积了第一和第二涂层的玻璃基材的表面面向外侧。
32.权利要求23的涂覆玻璃制品，还包括在玻璃基材和第一涂层之间沉积的一层或多层彩色压制层。
33.权利要求23的涂覆玻璃制品，其中第一涂层具有2000-5000范围内的厚度。
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