CN100397101C - 亲水的反射物件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及复合物件，尤其是用于机动车辆的后视镜，该物件包括：基底(10)，一般由玻璃组成；由被氧化或被氮化的金属组成的反射层(20)，所述金属可能处于化学计量下状态，该层在前面(图1)或后面(图2)上。在前面上的涂层叠层包括：一般为基于氧化钛的具有光催化性能的层(40)；可能覆盖有尤其是由氧化硅组成的薄亲水层(50)。涂层叠层可能包括阻挡下层(30)。根据本发明的物件有利地具有可以在40%到75%之间变化的减小的反射。

Description

亲水的反射物件
技术领域
本发明涉及反射物件，具体是用于机动车辆后视镜的反射物件，具有亲水性能和减小的反射系数。本发明还涉及用于生产这种物件的方法。
背景技术
包括施用于透明基底的后面(即离观看者远的那一面)或者基底的前面(即朝向观看者的那一面)上的金属层(一般由银、铝或铬制成)的镜子是已知的。采用厚度为40到60nm左右的铬金属层，可以得到约65％的光反射，这对于用作后视镜来说是极令人满意的。但是，具有更显著光反射的后视镜具有使驾驶者感到刺眼的缺点。
具有已经被赋予亲水性的表面的镜子也是已知的(例如，见EP 689962，EP 1022588或JP 2001033607)。
表面的亲水特性增加了其表面能，这允许水滴以膜展开而不会形成液滴。在非亲水镜子上，雨水形成液滴，这会阻碍可见度。在具有亲水表面的镜子上，水展开形成膜，从而允许更好的可见度。已经知道很多材料具有固有的亲水性能，具体而言如氧化钛和氧化硅。
氧化钛除了其亲水性能之外，还由于其固有的光催化性能而闻名，尤其是在晶化成锐钛矿形式的时候，即，它在被光或UV辐射激发时能够降解有机物。
专利申请EP 978494和EP 1099671描述了防雾镜，其包括分别在后面和前面上的反射金属膜以及在前面上的TiO2/SiO2涂层叠层。
因为TiO2层具有高折射率(n＝2.4)，所以涂层叠层在可见范围上的反射系数被增加，对于中和色约增加80％。为了降低眩光，必须选择层的厚度，使得被反射的光的波长具有在400和510nm之间的峰，其给出反射的蓝色以及约60％的光反射。EP 1099671提出，可以在反射膜和TiO2层之间增加反射调节层，以防止对光反射的过度减少。
通常使用具有高折射率和低折射率的交替层的涂层叠层来增加光反射。文献EP 456488和EP 1040963描述了具有高光反射(＞70％)的镜子，其使用金属层作为反射层、和是一系列低折射率层(SiO2)和高折射率层(TiO2)用于增加反射。
需要提供具有光催化和亲水效果以在雨中具有良好可见度、同时维持适度的反射系数以降低眩光的反射物件。应该可能以简单的方式来提供这种在中间反射色调和例如蓝色范围的彩色色调中具有适度反射的物件。
发明内容
本发明的目的是补救上述的缺点。具体而言，本发明的目的是提供反射物件，其具有亲水和光催化性能，以及光反射，光反射被保持在即使对于中和色也不会过度的反射程度。
本发明的主题是复合物件，其包括：基底；由被氧化或被氮化(可能处于亚化学计量状态)的金属组成的反射层(一般称为反射器)，它可能被阻挡层覆盖，然后是具有光催化性能的基于二氧化钛的层；然后可能是尤其由氧化硅组成的很薄(fine)的多孔亲水层。该表面层可以是不连续的。
尤其是，反射层是CrxNy，其中，x在0.67到0.9、优选在0.7到0.8之间，y在0.1到0.33、优选在0.2到0.3之间。
附图说明
图1为本发明的一种实施方式；
图2是本发明的另一种实施方式；和
图3-5分别为实施例1-3获得的反射因子与波长之间的关系。
具体实施方式
根据图1中所示的有优点的实施例，这些层都位于基底的同一个面上。但是，也可能使反射层位于后面即离观看者较远的面上，而使光催化层位于前面上，如图2所示。
光催化层的厚度可以在20到120nm、优选在40到75nm之间的范围上。该厚度的表面层本身一般在2到10nm之间、优选在3到8nm之间、更优选在3到6nm之间的范围上。这个后面的层允许在光辐射已经停止之后还能将表面的亲水特性保持更长的时间。该外部层的很薄的厚度使得TiO2层的光催化效果还能在一定程度上得到保持。
当在反射层与光催化层之间设置阻挡层时，该阻挡层由氧化硅组成是有利的。其厚度可以在10到80nm、优选在20到60nm之间。该阻挡层的作用是，可以减少或防止玻璃的碱性成分尤其是Na+离子朝向氧化钛层的迁移，并且还可以将氧化钛层与反射器隔开。
反射层的金属可以选自钛、铬、铝、硅、锆和这些金属的合金。有利的，反射层由被部分氧化或氮化的铬组成。其厚度可以在20到150nm之间，优选在20到100nm或40到120nm之间，更优选在30到60nm之间。
如果上述反射物件的光反射(在整个可见范围上积分)在入射可见光的40％到75％、优选在45％到70％之间的范围上，将是有利的。
当根据本发明的物件的反射颜色是中和色时(即，当Lab体系的系数a*和b*在-5到5之间时)，如果反射因子位于55％到75％、优选在60％到72％、更优选在60％到70％之间将是有利的，而当反射颜色在蓝色范围内时(即a*在-10到0之间，b*小于-10)，如果反射因子在40％到55％、优选在40％到50％之间将是有利的。系数a*和b*是在2°的入射角下用光源D65测量的。
物件的光透射必须很低，优选地小于3％，实际上小于2％。
本发明还涉及用于生产反射和亲水物件的方法，其包括下面的步骤：
在受控的反应性气氛中用金属靶通过阴极磁控管溅射，在载体的前面或后面上沉积被轻微氧化或氮化的金属层(20)；
可能地在反应性气氛中用Si靶通过阴极磁控管溅射，在载体的前面上沉积SiO2阻挡层；
通过阴极磁控管溅射，例如在反应性气氛中用Ti靶，在前面上沉积TiO2层；
在300℃到500℃、特别在350℃到450℃之间范围上的温度下进行一段时间的热处理，这段时间可以从15分钟到6小时、特别从30分钟到4小时之间变化，这允许TiO2以锐钛矿的形式晶化，同时防止TiO2产生裂纹(crazing)，从而避免由此导致雾度(haze)。
具体而言，根据本发明的工艺还包括在反应性气氛中用Si靶通过磁控管溅射沉积薄SiO2表面层的步骤。
当在后面上沉积反射层时，首先沉积该层是有利的。然后在相对面上沉积阻挡层和光催化层以及表面层。然后，对完全被覆盖的基底进行热处理。
下面通过非限制性的实施实例来描述本发明。
实例1：
通过阴极磁控管溅射，在2mm厚的透明钠钙硅玻璃(10)上形成包括玻璃/CrxOy/SiO2/TiO2/SiO2的中和色的涂层叠层，如图1所示。
沉积形成叠层的不同层的条件如下：
在由80质量％的氩气和20质量％的氧气组成的气氛中，用铬金属靶，在基底(10)上沉积被轻微氧化的铬的第一层(20)。该层的厚度约为45nm。
在由75质量％的氩气和25质量％的氧气组成的气氛中，用Si金属靶，在第一层上沉积SiO2阻挡层(30)。该层的厚度约为40nm。
在由75质量％的氩气和25质量％的氧气组成的气氛中，用被氧化的Ti靶，在阻挡层上沉积TiO2层(40)。该层的厚度约为60nm。
然后在涂层叠层上沉积最后的很薄的SiO2层(50)。该沉积是在由75质量％的氩气和25质量％的氧气组成的气氛中，用S i金属靶进行的。该层的厚度约为5nm。
然后，在400℃下对被涂覆的基底进行1小时的热处理。温度的升高进行的很快，而冷却是逐渐进行的(每分钟约3℃)。
用积分光度计，根据标准SAE J 964，来测量在整个可见范围上积分的光反射因子(LR)。根据实例1被涂覆的基底具有65％的LR，而在相同厚度的铬金属层上的SiO2/TiO2/SiO2的相同叠层将给出80％的LR，因此对于用作后视镜来说将过度眩目(见图3)。
涂层叠层的反射颜色由基于光源D65的入射角为2°的色度坐标L*、a*、b*决定。所得到的值整理在下面的表格中。a*和b*的很低的值显示涂层叠层没有任何明显的反射颜色。
在可见范围上积分的光透过(LT)是0.9％。
实例2：
通过阴极磁控管溅射，在2mm厚的透明钠钙硅玻璃(10)上形成蓝色的包括玻璃/CrxNy/SiO2/TiO2/SiO2的涂层叠层，如图1所示。
沉积形成叠层的不同层的条件如下：
在由50质量％的氩气和50质量％的氮气组成的气氛中，用铬金属靶，在基底上沉积被轻微氮化的铬的第一层(20)。该层的厚度约为45nm。
在如实例1中描述的相同条件下，顺序沉积约25nm厚的SiO2阻挡层(30)，然后是约40nm厚的TiO2层(40)，然后是约5nm厚的最后的SiO2层(50)。
然后，在如实例1中描述的相同条件下，对被涂覆的基底进行热处理。
用积分光度计，根据标准SAE J 964，来测量在整个可见范围上积分的光反射因子(LR)。根据实例2被涂覆的基底具有43％的LR，而在相同厚度的铬金属层上的SiO2/TiO2/SiO2的相同涂层叠层将给出56％的LR(见图4)。
涂层叠层的反射颜色由基于光源D65的色度坐标L*、a*、b*决定。所得到的值整理在下面的表格中。b*的负值和a*的稍微为负的值显示涂层叠层具有稍微呈绿色的反射蓝色。
在可见范围上积分的光透过(LT)是1.5％。
实例3：
通过阴极磁控管溅射，在如实例2中的相同条件下，在2mm厚的透明钠钙硅玻璃(10)上形成中和色的包括玻璃/CrxNy/SiO2/TiO2/SiO2的涂层叠层，如图1所示。
这些层的厚度是：CrxNy层(20)为75nm，SiO2阻挡层(30)为55nm，TiO2层(40)为50nm，SiO2顶层(50)约为5nm。
然后，在如实例1中描述的相同条件下，对被涂覆的基底进行热处理。
已经分析了CrxNy层的氮化程度。下标x确定为0.7，而y为0.3。
根据实例3被涂覆的基底具有68％的LR，而在相同厚度的铬金属层上的SiO2/TiO2/SiO2的相同涂层叠层将给出76％的LR(见图5)。
反射颜色的色度坐标L*、a*、b*整理在下面的表格中。a*和b*的很低的值显示涂层叠层没有任何明显的反射颜色。
表1：
  LR   L*   a*   b*
 实例1   65   85.8   -3.8   -1.4
 实例2   43   75.1   -6.4   -16.4
 实例3   68   76   -3.73   -2.36

Claims (23)

1.一种复合物件，包括基底(10)、位于复合物件前面的基于二氧化钛的光催化层(40)和位于光催化层与基底之间或位于基底后面的反射层(20)，其特征在于，反射层(20)由被氧化或氮化的处于亚化学计量状态的金属组成，使得复合制件在整个可见光范围上积分的总光反射在40％到75％的范围上。
2.根据权利要求1的复合物件，其特征在于，反射层(20)位于后面上，光催化层(40)在前面上。
3.根据权利要求1或2的复合物件，其特征在于，它包括在光催化层(40)与基底(10)之间的阻挡层(30)。
4.根据权利要求3的复合物件，其特征在于，阻挡层(30)由氧化硅组成。
5.根据权利要求1或2的复合物件，其特征在于，反射层(20)的金属选自Cr、Ti、Al、Si、Zr和这些金属的合金。
6.根据权利要求1或2的复合物件，其特征在于，它包括在前面上的表面层(50)。
7.根据权利要求6的复合物件，其特征在于，表面层(50)由氧化硅组成。
8.根据权利要求1或2的复合物件，其特征在于，反射层(20)的厚度在20到100nm的范围内。
9.根据权利要求8的复合物件，其特征在于，反射层(20)的厚度在30到60nm的范围内。
10.根据权利要求1或2的复合物件，其特征在于，光催化层(40)的厚度在20到120nm的范围内。
11.根据权利要求10的复合物件，其特征在于，光催化层(40)的厚度在40到75nm的范围内。
12.根据权利要求6的复合物件，其特征在于，表面层(50)的厚度在2到10nm的范围内。
13.根据权利要求12的复合物件，其特征在于，表面层(50)的厚度在3到6nm的范围内。
14.根据权利要求3的复合物件，其特征在于，阻挡层(30)的厚度在10到80nm的范围内。
15.根据权利要求14的复合物件，其特征在于，阻挡层(30)的厚度在20到60nm的范围内。
16.根据权利要求1或2的复合物件，其特征在于，在整个可见光范围上积分的光反射在45％到70％之间。
17.根据权利要求1或2的复合物件，其特征在于，当反射颜色是中和色时，即当Lab体系的系数a*和b*在-5到5之间时，反射因子位于55％到75％之间，而当反射颜色在蓝色范围内时，即a*在-10到0之间和b*小于-10时，反射因子在40％到55％之间。
18.根据权利要求17的复合物件，其特征在于，当反射颜色是中和色时，即当Lab体系的系数a*和b*在-5到5之间时，反射因子位于60％到72％之间，而当反射颜色在蓝色范围内时，即a*在-10到0之间和b*小于-10时，反射因子在40％到50％之间。
19.一种用于制备复合物件的方法，其特征在于，它包括下面的步骤：
在受控的反应性气氛中通过阴极磁控管溅射，在载体(10)的一面或另一面上沉积被轻微氧化或氮化的金属层(20)；
通过阴极磁控管溅射，在载体的前面上沉积光催化层(40)；
在300℃到500℃之间范围内的温度下进行一段时间的热处理，这段时间可以从15分钟到6小时。
20.根据权利要求19的方法，其特征在于，其中进行热处理的温度在350℃到450℃之间范围内。
21.根据权利要求19或20的方法，其特征在于，它包括在沉积光催化层(40)之前通过阴极溅射来沉积SiO2阻挡层(30)的步骤。
22.根据权利要求19或20的方法，其特征在于，它包括通过阴极磁控管溅射来沉积薄亲水表面层(50)的步骤。
23.根据权利要求1-18任一项的复合物件或根据权利要求19-22任一项的方法制备的复合物件作为机动车辆后视镜的用途。
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