CN106414356A - 通过使用牺牲层获得涂覆有功能层的基底的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及获得包含基底的材料的方法,所述基底在其至少一个面的至少一部分上涂覆有至少一个功能层,所述方法包括:‑ 沉积该或各功能层的步骤,随后‑ 在所述至少一个功能层上沉积牺牲层的步骤,随后‑ 通过选自激光辐射或来自至少一个闪光灯的辐射的辐射进行热处理的步骤,所述辐射具有至少一个200至2500纳米的处理波长,所述牺牲层在热处理步骤过程中与空气接触,随后‑ 使用溶剂除去该牺牲层的步骤,所述牺牲层是单层,并使得在热处理之前,其能够吸收至少一部分在至少一个处理波长处的所述辐射,并在热处理之后,其能够通过溶剂和/或分散在所述溶剂中来除去。

Description

通过使用牺牲层获得涂覆有功能层的基底的方法
本发明涉及获得涂覆有至少一个功能层的基底。
一些功能层需要热处理以改善它们的性质,或甚至赋予它们功能性。例如,可以提及基于银或基于透明导电氧化物(TCO)的低辐射功能层,其辐射率和电阻率在热处理后降低。基于氧化钛的光催化层在热处理后也更具活性,因为所述处理促进了晶体生长。热处理还能够在基于二氧化硅的层中产生孔隙以降低其光反射系数。
通过辐射,特别是聚焦在该层上的红外激光辐射的热处理方法由申请WO 2010/139908是已知的。此类处理能够非常快速地加热该层,而不会显著加热该基底。通常,在该处理过程中,该基底与带有该层的面相反的面上的任意点处的温度不超过150℃,或甚至100℃。其它类型的辐射,如来自闪光灯的辐射也可用于相同的目的。
但是,一些层极少地吸收红外辐射,使得辐射能量的主要部分穿过该材料而不会显著加热该材料。因此不能使用已知方法。
申请WO 2012/022874描述了一种方法,其中在待处理的层上沉积基于卤化物或硫酸盐的可溶性层,并可以覆盖有吸收红外辐射的层。
本发明的目的是通过提供简化方法来改进这种类型的技术,其中在热处理前施加至该基底的单一层既充当牺牲层又充当吸收层。申请人实际上已经发现,某些材料——能够吸收光和红外辐射并以热的形式将其释放到下方的层中——可溶于或可分散于水性或醇类溶剂中并因此不需要存在可溶性底层以便能够在处理后通过洗涤除去。
本发明的主题因此是获得包含基底的材料的方法,所述基底在其至少一个面的至少一部分上涂覆有至少一个功能层,所述方法包括:
- 沉积该或各功能层的步骤,随后
- 在所述至少一个功能层上沉积牺牲层的步骤,随后
- 借助选自激光辐射或来自至少一个闪光灯的辐射的辐射进行热处理的步骤,所述辐射具有200至2500纳米的至少一个处理波长,所述牺牲层在该热处理步骤过程中与空气接触,随后
- 使用溶剂除去该牺牲层的步骤。
该牺牲层有利地为单层,并使得在热处理前其能够吸收至少一个处理波长下的至少一部分所述辐射,并且在热处理后,其能够通过溶解和/或分散在所述溶剂中来除去。
本发明的主题还是可以通过本发明的方法获得的材料。
下文中描述的所有特性或所有实施方案均适用于该方法和获得的材料。
本发明的方法能够通过吸收性牺牲层来改善热处理的效率,该牺牲层随后通过溶剂除去。使用单层牺牲涂层能够提供与使用WO 2012/022874中描述的多层牺牲涂层相比简单和廉价的方法。
该溶剂有利地为水性的。其例如可以是水,特别是酸化的水,例如使用乙酸、柠檬酸或任何其它酸酸化。该溶剂还可以是醇,例如乙醇或丙醇。
除去牺牲层的步骤实现了牺牲层与溶剂的接触。这种接触可以伴随或不伴随着自动或手动机械处理该牺牲层,例如通过刷子、布等等。除去牺牲层的步骤例如可以在玻璃清洗设备中进行,特别是通常用于玻璃制造或转换车间的类型。除去牺牲层的步骤特别可以在玻璃清洗机中进行。
可以在热处理步骤之后在热处理设备附近进行除去牺牲层的步骤。
该去除步骤可以随后进行或从热处理设备远程进行。该牺牲层事实上可以在其运输或操作过程中充当功能层的机械防护。例如,当该材料意在用于制造窗玻璃时,该材料可以传送至转换车间,仍涂覆有其牺牲层,牺牲层可以在该车间除去,在转换步骤(切割、插入绝热窗玻璃等等)之前、在该转换过程中或在该转换结束时。
该基底优选由玻璃或玻璃陶瓷制成。其优选是透明的,无色(其由此是透明或超透明玻璃)或有色的,例如蓝色、灰色、绿色或青铜色。术语“超透明玻璃”意在指其氧化铁的重量含量最高为0.02%且其光透射系数为至少90%的玻璃。该玻璃优选具有钠钙硅类型,但其也可以是硼硅酸盐或铝硼硅酸盐类型的玻璃,特别是用于高温应用(烤箱门、烟囱插入件、耐火窗玻璃)。该基底有利地具有至少一个大于或等于1米,或甚至2米和甚至3米的尺寸。该基底的厚度通常为0.1毫米至19毫米,优选0.7至9毫米,特别是1至6毫米,或甚至2至4毫米。
该玻璃基底优选为浮法玻璃类型,即能通过由将熔融玻璃浇注到熔融锡浴(“浮法”浴)上构成的方法获得。在这种情况下,待处理层同样可以像在该基底的“大气”面上那样沉积在“锡”面上。术语“大气”和“锡”面意在指分别与浮法浴中充斥的大气接触和与熔融锡接触的基底面。锡侧含有已扩散到玻璃结构中的少量锡。也可以通过在两个辊之间轧压来获得该玻璃基底,该技术特别能向该玻璃表面上压印图案。
表述“在……上”或“在……上方”应意在指该牺牲层比该功能层更远离该基底。但是这种表述不预判两个层之间的任何直接接触。
该牺牲层优选吸收至少一部分在800至1300纳米的至少一个处理波长处的辐射。优选地,在至少一个处理波长处通过牺牲层的吸收为至少15%,特别是20%和甚至25%或30%。该吸收可以以已知方式由使用分光光度计进行的测量来推断。
该或各功能层在该或各处理波长处的吸收优选为最多10%,特别是5%。特别是对于这种类型的层,使用吸收性牺牲层是最有用的。
该功能层优选赋予涂覆的基底至少一种选自低辐射率、低电阻率、抗反射效应或自清洁或易于清洁功能的功能性。
该功能层可以是沉积在该基底上的唯一的层(除该牺牲层之外)。或者,该功能层可以包含在薄层叠层中。在本文的其余部分中,包含功能层和牺牲层以及在适当情况下沉积在该基底的同一面上的任何其它层的组装件被描述为“涂层”。
该或各功能层的物理厚度通常为1纳米至5微米,特别是2纳米至2微米,更特别为10纳米至1微米。
根据一个优选实施方案,该(或至少一个)功能层是基于二氧化硅的层。这种类型的层不会在相关波长范围内,特别是在近红外区域内吸收太多,使得在不存在吸收性牺牲层的情况下,该热处理是无效的。
该基于二氧化硅的层优选在热处理之后基本由二氧化硅组成或甚至由二氧化硅组成。该基于二氧化硅的层有利地是抗反射层,含义在于大概该层沉积在该基底的单个面上时(该值因此考虑了未涂覆的相对面的反射,其为大约4%),在该层一侧上的光反射系数在热处理之后为至多6%,特别是5%。
根据第一变体,该基于二氧化硅的层在热处理之前包含硅、氧、碳和任选的氢,后两种元素在热处理过程中至少部分被除去以获得基本上由二氧化硅组成的多孔层。该层优选通过硅或二氧化硅靶的磁控管阴极溅射或通过等离子体增强化学气相沉积使用有机金属化合物(例如六甲基二硅氧烷)作为硅前体来沉积。
根据第二变体,该基于二氧化硅的层在热处理之前包含二氧化硅基质和造孔剂,后者在热处理过程中被除去,以获得基本由二氧化硅组成的多孔层。该造孔剂优选是有机的,特别是聚合的,例如由聚(甲基丙烯酸甲酯)制成,它们的平均尺寸优选为20至200纳米。该层优选通过溶胶凝胶类型的工艺沉积。
根据另一优选实施方案,该(或至少一个)功能层是基于氧化钛的层,特别是由氧化钛组成或基本由氧化钛组成的层。
通过在紫外辐射的作用下促进有机化合物的分解(光催化现象)和在水流作用下去除矿物污物(灰尘),基于氧化钛的薄层具有自清洁的区别性特征。以锐钛矿形式结晶的二氧化钛在降解有机化合物方面比无定形二氧化钛或以金红石或板钛矿形式结晶的二氧化钛有效得多。该氧化钛可以任选掺杂有金属离子,例如过渡金属离子,或掺杂有氮、碳、氟等原子。该氧化钛还可以是相对于氧亚化学计量或超化学计量的(TiO2或TiOx)。
基于氧化钛的层优选通过磁控管阴极溅射来沉积。但是,这种技术不能获得非常活性的层,因为所含有的氧化钛并非高度结晶或甚至不是结晶的。随后需要热处理以提供可观的自清洁性质。
为了进一步改进这些层的结晶,可以直接在基于氧化钛的层下方设想具有促进氧化钛的晶体生长(特别是锐钛矿形式)的作用的底层。这特别是如申请WO 02/40417中所述的ZrO2的底层,或如申请WO 2005/040058中所述的促进锐钛矿形式的氧化钛的异质外延生长的底层,特别是BaTiO3或SrTiO3的层。可以在基底与二氧化钛层之间插入其它底层。它们可以是例如防止碱金属迁移的阻挡层,特别是基于SiO2、基于SiOC、基于氧化铝Al2O3或基于氮化硅Si3N4的层。
其它功能层可以根据本发明来处理。以非限制性方式,可以提及金属层,特别是银或钼的层,或氧化物层,特别是透明导电氧化物的层(例如铟锡氧化物的层、掺杂有铝或镓的氧化锌层、掺杂有氟或锑的氧化锡层等等)。
可以通过任何类型的薄膜沉积法获得该功能层。其可以例如涉及溶胶凝胶类型的方法、(液体或固体)热解、化学气相沉积(CVD),特别是等离子体增强的化学气相沉积(PECVD),任选在大气压下(APPECVD),蒸发、阴极溅射,特别是磁控管阴极溅射(磁控管法)。在后一种方法中,在高真空下在包含待沉积的化学元素的靶区域内产生等离子体。该等离子体的活性物类在轰击该靶时剥离所述元素,其沉积在该基底上,构成所需薄层。当该层由来自于从靶上剥离的元素与等离子体中所含气体之间的化学反应的材料组成时,该方法被称为“反应性的”。这种方法的主要优点在于通过令基底在各种靶(通常在同一装置中)下依次行进,有可能在同一生产线上沉积非常复杂的叠层。
该牺牲层可以是有机-基和/或无机-基的。在一方面,根据其吸收用于该热处理的辐射并由此加热该功能层的能力,另一方面根据其容易通过溶剂除去的能力来选择该牺牲层。
该牺牲层可以在热处理过程中改变化学性质。在某些实施方案中,沉积原样的牺牲层不溶于溶剂,但是在热处理后变得可溶。
根据第一优选实施方案,该牺牲层是选自Zn和Mg的金属层,其在热处理过程中至少部分氧化,或是氧化锌或氧化镁的层,其相对于氧是亚化学计量的。
该层优选通过磁控管阴极溅射来沉积。
在至少部分氧化成ZnOx或MgOx后,该牺牲层可以通过简单地与酸性水溶液接触来容易地除去。作为实例,含有2%至5%的乙酸或柠檬酸的水溶液能够快速除去此类层。
这种类型的牺牲层的厚度优选包括在5至50纳米、特别是5至20纳米的范围内。
根据第二实施方案,该牺牲层是含有染料或颜料的有机基层。
术语“有机基”意在至以下事实:该层包含至少30重量%、特别是50重量%的有机物质。
该有机基层优选通过液体沉积技术使用墨水,或更通常含有分散或溶解在溶剂中的有机、植物或无机来源的染料或颜料的液体溶液来沉积。
吸收红外辐射的颜料特别是炭黑、烟黑、氧化铁、氧化铬、铬尖晶石(例如FeCr2O4、MgCr2O4、ZnCr2O4)或镱盐。吸收紫外辐射的颜料特别选自金属盐、氧化铈或硫化铈。
吸收红外辐射的染料特别选自花青、包含二硫纶配体的金属络合物(Ni、Fe、Pt、Pd等等)以及镱的有机金属络合物。吸收紫外辐射的染料特别选自若丹明、酞菁、香豆素和荧光素。
有机基层可以通过各种已知技术来沉积,如通过涂覆、通过喷涂、辊涂、帘幕涂布等等来沉积。
在热处理后,该有机基层可以通过用适当的溶剂简单洗涤容易地除去。要理解的是,在有机基牺牲层的情况下,其一些成分,如颜料,可以保持不溶于该溶剂,而不会有害于所述牺牲层的完全去除。
在一个优选实施方案中,该方法是获得包含基底的材料的方法,所述基底在其至少一个面的至少一部分上涂覆有多孔二氧化硅层,所述方法包括:
- 沉积含有硅、氧、碳和任选的氢的基于二氧化硅的层的步骤,随后
- 在该基于二氧化硅的层上沉积选自Zn和Mg的金属的牺牲层或含有染料或颜料的有机基牺牲层的步骤,随后
- 通过激光辐射或来自至少一个闪光灯的辐射进行热处理的步骤,所述辐射具有至少一个200至2500纳米的处理波长,该热处理至少部分从该基于二氧化硅的层中除去碳和氢,以形成基本由二氧化硅组成的多孔层,所述牺牲层在该热处理步骤过程中与空气接触,随后
- 使用溶剂除去该牺牲层的步骤。
该热处理使用激光辐射或来自至少一个闪光灯的辐射,所述辐射具有至少一个200至2500纳米,优选800至1300纳米的处理波长。
在整个热处理步骤中,在该基底与带有功能层的面相反的面上任意点处的温度优选为最高150℃,特别是100℃和甚至50℃。
热处理过程中该功能层各个点所经历的最高温度优选为至少300℃,特别是350℃,或甚至400℃,和甚至500℃或600℃。在热处理步骤过程中,对该功能层的各个点施以该最高温度通常不超过一秒,优选0.5秒的一段时间。
根据第一优选实施方案,该辐射来自至少一个闪光灯。
此类灯通常为填充有稀有气体的密封玻璃或石英管形式,在其末端具有电极。在通过电容器放电获得的短持续时间的电脉冲的作用下,气体电离并产生特别强烈的非相干光。该发射光谱通常包含至少两条发射线;其优选为在近紫外区具有最大发射且至多延伸至近红外区的连续光谱。在这种情况下,该热处理使用连续的处理波长。
该灯优选为氙灯。其也可以是氩、氦或氪灯。该发射光谱优选包含几条线,特别是在160至1000纳米的波长处。
闪光的持续时间优选包括在0.05至20毫秒、特别是0.1至5毫秒的范围内。重复率优选包括在0.1至5赫兹,特别是0.2至2赫兹的范围内。
该辐射可以来自并排放置的多个灯,例如5至20个灯,或8至15个灯,以便同时处理更宽的区域。所有灯在这种情况下可以同时发射闪光。
该或各灯优选横向于该基底的最大侧放置。该或各灯具有优选至少1米、特别是2米和甚至3米的长度以便能够处理大尺寸的基底。
电容器通常在500 V至500 kV的电压下充电。电流密度优选为至少4000 A/cm²。由该闪光灯发射的总能量的密度(与涂层表面积相关)优选为1至100 J/cm²,特别是1至30 J/cm²,或甚至5至20 J/cm²。
根据第二优选实施方案,该辐射是激光辐射,特别是以至少一条激光线形式聚焦在该功能层上的激光辐射。
该激光辐射优选由包含一个或多个激光源以及成形与重定向光学器件的模块来产生。
该激光源通常是激光二极管或纤维激光器,特别是纤维、二极管,或盘形激光器。激光二极管能够对小的空间需求相对于供电功率经济地实现高功率密度。纤维激光器的空间需求甚至更小,获得的线性功率密度甚至更高,但是成本也更高。术语“纤维激光器”意在指其中生成激光的位置在空间上从其输送至的位置移走的激光器,该激光借助至少一条光纤来输送。在盘形激光器的情况下,在谐振腔中产生激光,在该谐振腔中包含盘形式的发射介质,例如Yb:YAG的薄盘(大约0.1毫米厚)。由此产生的光在指向处理位置的至少一条光纤中耦合。纤维或盘形激光器优选用激光二极管光学泵浦。
由该激光源产生的辐射优选是连续的。
该激光辐射的波长,由此该处理波长,优选包含在800至1300纳米、特别是800至1100纳米的范围内。在一个或多个选自808纳米、880纳米、915纳米、940纳米或980纳米波长处发射的高功率激光二极管已经证明是特别合适的。在盘形激光器的情况下,该处理波长例如为1030纳米(Yb:YAG激光器的发射波长)。对于纤维激光器,处理波长通常为1070纳米。
在非纤维激光器的情况下,该成形与重定向光学器件优选包含透镜和反射镜,并用做定位、均化和聚焦该辐射的装置。
如果适当的话,该定位装置的目的在于将激光源发射的辐射排列成一行。它们优选包含反射镜(miroirs)。均化装置的目的在于叠加激光源的空间分布以获得沿该线从头至尾均匀的线功率密度。该均化装置优选包含能够将入射光束分离为次级光束并将所述次级光束重新组合成均匀线的透镜。辐射聚焦装置能够将该辐射以具有所需长度和宽度的线的形式聚焦在待处理的涂层上。该聚焦装置优选包含聚焦反射镜或会聚透镜。
在纤维激光器的情况下,该成形光学器件优选以定位在该或各光纤出口处的光学头形式组合在一起。
所述光学头的成形光学器件优选包含透镜、反射镜和棱镜,并用做转换、均化和聚焦该辐射的装置。
该转换装置包含反射镜和/或棱镜,并用于将光纤出口处获得的圆形光束转换为线形状的各向异性的非圆形光束。为此,该转换装置提高了光束沿其轴线之一(快轴,或激光线的宽度l的轴)的品质并降低沿其它轴(慢轴,或激光线的长度L的轴)的光束品质。
均化装置叠加激光源的空间分布以便沿该线从头至尾获得均匀的线性功率密度。该均化装置优选包含能够将入射光束分为次级光束并将所述次级光束重新结合成均匀线的透镜。
最后,该辐射聚焦装置能够以所需长度和宽度的线的形式将该辐射聚焦在工作平面上,即聚焦在待处理的涂层的平面上。该聚焦装置优选包括聚焦反射镜或会聚透镜。
当使用单一激光线时,该线的长度有利地等于该基底的宽度。该长度通常为至少1米、特别是2米和甚至3米。还能够使用多条线(分隔或不分隔),但是定位这些线以处理该基底的整个宽度。在这种情况下,各激光线的长度优选为至少10厘米或20厘米、特别是30至100厘米、特别是30至75厘米和甚至30至60厘米。
术语线的“长度”意在指在第一方向上在该涂层表面上测得的该线的最大尺寸,术语“宽度”意在指沿第二方向的尺寸。如在激光器领域中常规的那样,线的宽度w对应于光束的轴(在其上辐射强度最大)与其中辐射强度等于最大强度的1/e2倍的点之间的距离(在第二方向上)。如果激光线的纵轴表示为x,可以沿该轴限定称为w(x)的宽度分布。
该或各激光线的平均宽度优选为至少35微米、特别是40至100微米或40至70微米。在本文通篇中,术语“平均”意在指算术平均值。在该线的整个长度上,宽度分布是狭窄的以尽可能限制任何处理不均匀性。由此,最大宽度与最小宽度之间的差值优选为平均宽度值的最多10%。该值优选为最多5%和甚至3%。
该成形和重新定向光学器件,特别是定位装置,可以手动或借助能够远程调节其定位的致动器来进行调节。这些致动器(通常为压电马达或模块)可以手动控制和/或自动调节。在后一种情况下,该致动器优选连接至检测器和反馈回路。
至少一部分激光器模块或甚至所有激光器模块优选放置在密封的外壳中,有利地将所述外壳冷却,特别是风扇冷却,以确保其热稳定性。
该激光器模块优选安装在基于通常由铝制成的金属元件的刚性结构上,所述刚性结构称为“桥”。该结构优选不包含大理石板。该桥优选平行于输送装置定位,以使得该或各激光线的焦平面保持平行于待处理的基底的表面。优选地,该桥包含至少四个足,其高度可以单独地调节以确保在任何情况下该桥与输送装置彼此平行。可以手动地或自动地(与距离传感器连接)通过定位在各个足上的马达来实现该调节。该桥的高度可以改变(手动或自动)以考虑待处理基底的厚度,并由此确保该基底的平面与该或各激光线的焦平面相一致。
该激光线的线性功率密度优选为至少300 W/cm,有利地为350或400 W/cm,特别是450 W/cm,或甚至500 W/cm和甚至550 W/cm。甚至有利地为至少600 W/cm、特别是800 W/cm或甚至1000 W/cm。在该或各激光线聚焦于该涂层上的位置处测量该线性功率密度。其可以通过将功率检测器,例如量热式功率计,特别是如Coherent Inc出售的Beam Finder S/N2000716功率计沿该线放置来测量。该功率有利地在该或各线的整个长度上均匀地分布。优选地,最高功率与最低功率之间的差值等于或小于该平均功率的10%。
向该涂层提供的能量密度优选为至少20 J/cm²,或甚至30 J/cm²。
该高功率和能量密度使得能够非常快速地加热该涂层,而不会显著加热该基底。
如前所述,在热处理过程中该涂层的各个点所经历的最高温度优选为至少300℃、特别是350℃、或甚至400℃,和甚至500℃或600℃。尤其当相关的涂层的点在激光线下通过或被闪光灯的闪光照射时经历该最高温度。在给定的时刻,仅有位于激光线下或闪光灯下和在其附近(例如在小于一毫米的距离处)的涂层表面的点通常处于至少300℃的温度。对大于2毫米、特别是5毫米的到激光线的距离(在运行方向上测得),包括激光线下游,该涂层的温度通常为最高50℃,和甚至40℃或30℃。
经有利地为0.05至10毫秒、特别是0.1至5毫秒或0.1至2毫秒的时间对该涂层的各个点施以该热处理(或升温至最高温度)。在通过激光线处理的情况下,通过激光线的宽度和基底与激光线之间的相对移动速度来设置该时间长度。在通过闪光灯处理的情况下,该时间长度对应于闪光的长度。
该激光辐射部分被待处理的涂层反射,部分透射穿过该基底。出于安全的原因,优选在反射和/或透射的辐射的路径上放置辐射阻止装置。这些辐射阻止装置通常是通过流体(特别是水)的循环冷却的金属外壳。为了防止反射的辐射破坏激光器模块,该或各激光线的传播轴优选与该基底的法线成非零度角,通常为5°至20°的角度。
为了提高处理的效率,优选将透射穿过该基底和/或被涂层反射的至少一部分(主)激光射线在所述基底的方向上重新定向以形成至少一条次级激光辐射,其优选在与主激光辐射相同的位置处冲击该基底,并有利地具有相同的焦点深度和相同的轮廓。有利地使用光学组装件形成该或各次级激光辐射,所述光学组装件仅包含选自反射镜、棱镜和透镜的光学元件,特别是由两个反射镜与一个透镜,或一个棱镜与一个透镜组成的光学组装件。回收至少一部分损失的主辐射并将其重新导向该基底显著改善了该热处理。选择是否利用透射穿过该基底的主射线的部分(“透射”模式)和/或被该涂层反射的主射线的部分(“反射”模式)取决于该层的性质和该激光辐射的波长。
当该基底移动,特别是平移时,可以使用任何机械输送装置使其移动,例如使用平移移动的传送带、辊或托盘。该输送系统使得能够控制和调节运行速度。该输送装置优选包含刚性底盘和多个辊。辊的间距有利地为50至300毫米。该辊优选包含金属环,通常由钢制成,覆盖有塑料覆盖物。该辊优选安装在带有降低的游隙(jeu)的轴承上,通常以每个轴承三个辊的比例。为了确保输送平面是完全平面的,有利地可以调节各个辊的位置。优选使用由至少一个马达驱动的齿轮或链条,优选切向链来移动该辊。
该基底与该或各辐射源(特别是该或各激光线)之间的相对移动速度有利地为至少2米/分钟,特别是5米/分钟和甚至6米/分钟或7米/分钟,或8米/分钟和甚至9米/分钟或10米/分钟。根据特定实施方案,特别是当被该涂层吸收的辐射较高时,或当该涂层可以以高沉积速率沉积时,该基底与该辐射源(特别是该或各激光线或闪光灯)之间的相对移动速度为至少12米/分钟或15米/分钟、特别是20米/分钟和甚至25或30米/分钟。为了确保该处理尽可能均匀,该基底与该或各辐射源(特别是该或各激光线或闪光灯)之间的相对移动速度在处理过程中相对于其标称(nominale)值改变最多10%、特别是2%和甚至1%。
优选地,该或各辐射源(特别是激光线或闪光灯)是固定的,而该基底移动,以使得相对移动速度对应于该基底的运行速度。
该热处理设备可以集成到层沉积生产线中,例如磁控管阴极溅射沉积(磁控管法)生产线或化学气相沉积(CVD)生产线,特别是等离子体增强化学气相沉积(PECVD)生产线,在真空下或在大气压下(APPECVD)。该生产线通常包含基底装卸装置、沉积单元、光学控制装置和堆叠装置。该基底例如在输送辊上在各装置或各单元前方连续运行。
该热处理设备优选恰好位于涂层沉积单元之后,例如在沉积单元出口处。由此可以在已经沉积涂层后,在沉积单元的出口处和在光学控制装置之前,或在光学控制装置之后和在基底堆叠装置之前在线处理涂覆的基底。
该热处理设备还可以集成到沉积单元中。例如,该激光器或闪光灯可以引入阴极溅射沉积单元的一个室中,特别是引入其中气氛稀薄的室中,特别是在10-6毫巴至10-2毫巴的压力下。该热处理设备还可以放置在沉积单元外部,但是处理位于所述单元内部的基底。所有要做的是提供对所用辐射的波长透明的窗,该辐射将透射穿过该窗以便处理该层。由此有可能在随后在同一单元中沉积另一层之前处理该层(例如银层)。
无论该热处理设备是位于沉积单元外部还是集成到其中,这些“在线”工艺优于涉及离线操作的工艺(其中必须在沉积步骤与热处理之间堆叠该玻璃基底)。
但是,在其中在不同于进行沉积的位置的位置处进行本发明的热处理的情况下(例如在进行玻璃转换的位置处),涉及离线操作的工艺可能具有优点。该热处理设备因此可以集成到除层沉积生产线之外的生产线中。例如,其可以集成到多层窗玻璃(特别是双层或三层窗玻璃)生产线中、集成到层压窗玻璃生产线中、或集成到弯曲和/或浸渍涂覆窗玻璃生产线中。层压或弯曲或回火的窗玻璃可以用作建筑物窗玻璃或汽车窗玻璃。在这些不同情况下,本发明的热处理优选在制造多层窗玻璃或层压窗玻璃之前进行。但是该热处理可以在制造双层窗玻璃或层压窗玻璃之后进行。
该热处理设备优选位于封闭的室内,该封闭容器通过防止与辐射的任何接触来保护人员,并能够防止任何污染——特别是污染该基底、该光学器件或处理区域。
本发明的主题还是可以通过本发明的方法获得的材料。
此类材料随后可以集成到窗玻璃中,例如多层(双层、三层等等)窗玻璃。在基于氧化钛的自清洁层的情况下,该材料特别可以构成多层窗玻璃的第一片材,该功能层放置在所述窗玻璃的面1上。此类材料还可以集成到光伏电池中。在如前所述的抗反射基于二氧化硅的层的情况下,被涂覆在该基层的材料可以构成光伏电池的正面。
借助以下非限制性示例性实施方案描述本发明。
在钠钙硅玻璃基底的主面上经由溶胶-凝胶液体法沉积含有45体积%的直径大约70纳米的聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)珠粒的150纳米厚的二氧化硅层,所述基底通过浮法获得并切割成具有长度L=6米和宽度1=3.3米的矩形形状。
该层的反射的色度坐标如下:L*= 30.45;a*= 0.03;b*= -1.13,对于8%的光反射系数(考虑未涂覆面的反射)。这种类型的层旨在在除去PMMA微珠粒后形成抗反射多孔二氧化硅层。
在二氧化硅层的顶部辊涂沉积大约5微米厚的涂层,该涂层由MimakiEngineering以名称LF-140 Black出售的喷墨印刷墨水组成并在近红外区域内吸收。
随后使用由InGaAs激光二极管类型的激光源形成的激光线处理由此涂覆的基底,所述激光源实际上是在900至1000纳米的波长下发射的连续光源。该激光线具有3.3米的长度(等于基底的宽度l)和50微米的平均宽度。
该基底放置在传送带上以便在平行于其长度的方向X上运行。该激光线是固定的,并放置在该基底的涂覆表面的上方,其纵向方向Y垂直于该基底的运行方向X延伸,即沿着基底的宽度,而在其整个宽度上延伸。
当基底放置在传送带上时,调节该激光线的焦平面的位置以便位于墨水层的厚度内,在焦平面水平处该激光线的表面功率为105 W/cm²。
令基底在该激光线下以8米/分钟的速度运行。
在处理后,通过清洗机来除去墨水。
处理后的色度坐标如下:L* = 27.80;a* = -0.18;b* = 0.65,对于5%的光反射系数,该值对应于热回火处理之后获得的值。
在一个对比例中,对相同的二氧化硅层应用相同的热处理,但是未用墨水覆盖。在这种情况下,该PMMA珠粒并未通过该处理除去,因此反射特性不变。

Claims (13)

1.获得包含基底的材料的方法,所述基底在其至少一个面的至少一部分上涂覆有至少一个功能层,所述方法包括:
- 沉积该功能层或各功能层的步骤,随后
- 在所述至少一个功能层上沉积牺牲层的步骤,随后
- 通过辐射进行热处理的步骤,所述辐射选自激光辐射或来自至少一个闪光灯的辐射,所述辐射具有至少一个200至2500纳米的处理波长,所述牺牲层在热处理步骤过程中与空气接触,随后
- 使用溶剂除去该牺牲层的步骤,
所述牺牲层是单层,并使得在热处理之前,其能够吸收至少一部分在至少一个处理波长处的所述辐射,并在热处理之后,其能够通过溶解和/或分散在所述溶剂中来除去。
2.如前述权利要求之一中所要求保护的方法,使得所述溶剂为水性溶剂。
3.如前述权利要求之一中所要求保护的方法,使得所述基底由玻璃或玻璃陶瓷制成。
4.如前述权利要求之一中所要求保护的方法,使得该功能层或各功能层在该处理波长处或各处理波长处的吸收为至多10%,特别是5%。
5.如前述权利要求之一中所要求保护的方法,使得至少一个功能层是基于二氧化硅的层。
6.如前述权利要求中所要求保护的方法,使得所述基于二氧化硅的层在热处理之前包含二氧化硅基质和有机造孔剂,并且所述造孔剂在热处理过程中除去以获得基本由二氧化硅组成的多孔层。
7.如前述权利要求中所要求保护的方法,使得所述有机造孔剂是聚合物。
8.如前述权利要求中所要求保护的方法,使得所述有机造孔剂是聚(甲基丙烯酸甲酯)。
9.如权利要求4中所要求保护的方法,使得至少一个功能层是基于氧化钛的层。
10.如前述权利要求之一中所要求保护的方法,使得所述牺牲层是选自Zn和Mg的金属的层,其在热处理过程中至少部分氧化,或是氧化锌或氧化镁的层,其相对于氧为亚化学计量。
11.如权利要求1-6之一中所要求保护的方法,使得所述牺牲层是含有染料或颜料的有机基层。
12.如前述权利要求之一中所要求保护的方法,使得在所述热处理步骤过程中,对所述功能层的各个点施以至少300℃的最高温度一段不超过一秒的时间。
13.如前述权利要求之一中所要求保护的方法,使得所述辐射是以至少一条激光线的形式聚焦在所述功能层上的激光辐射。
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