CZ24141U1 - Antíreflexní vrstvy na povrchu výrobků z křemičitých a boritokřemičitych skel - Google Patents

Description

Technické řešení se týká antireflexni vrstvy na povrchu výrobků z křemičitých a boritokřemičitých skel na bázi SiO₂, která má tloušťku minimálně 80 nm a index lomu n < 1,45. Antireflexni vrstva zvyšuje spektrální propustnost křemičitých a boritokřemičitých skleněných výrobků ve viditelné a blízké infračervené oblasti spektra až o 7 %,

Dosavadní stav techniky

Z aplikačních možností antireflexních vrstev na sklech jsou v současnosti aktuální zejména skla používaná pro stavbu fotovoltaických elektráren a solárních kolektorů. U těchto skel je požadována odolnost vůči teplotním změnám, mechanická pevnost, odolnost vůči abrazivnímu účinku polétavého prachu a koroznímu působení ovzduší a vysoká spektrální propustnost světelného záření. S ohledem na tyto požadavky se k daným účelům používají zejména skla s vysokým obsahem oxidu křemičitého a s nízkým obsahem oxidů, které způsobují absorpci světelného záření. Z průmyslově produkovaných skel se nejčastěji používají sodnovápenatá skla plochá typu Float a boritokřemičitá skla typu Pyrex. Pro stavbu solárních kolektorů a fotovoltaických elektráren se přednostně používají trubice z boritokřemičitých skel. Skla typu PYREX®, mezi něž patří u nás vyráběné sklo SIMAX® uspokojivě splňují většinu shora uvedených požadavků, avšak vzhledem k rostoucím požadavkům na zvýšení účinnosti solárních zařízení je požadováno zvýšení jejich světelné spektrální propustnosti. Spektrální propustnost skel obecně roste s klesajícím obsahem barvicích oxidů, zejména oxidů železa ve skle, který závisí na čistotě surovin použitých pro tavení skla, zejména na obsahu oxidů železa ve sklářském písku. Je známo, že i velmi nízký obsah železa ve skle významně zvyšuje absorpci světelného záření, zvláště v případě, že železo je ve skle přítomno ve formě dvoj mocného iontu. Např. sklo SIMAX® vyráběné s použitím čistých písků a dalších surovin vykazuje střední hodnotu spektrální propustnosti v oblasti viditelného a blízkého infračerveného záření cca 92 % při tloušťce skla 3 mm.

Možnosti zvýšení spektrální propustnosti tohoto skla snížením absorpce světelného záření jsou omezené a ekonomicky nevýhodné. V současnosti jsou proto používány metody, které vedou ke zvýšení spektrální propustnosti snížením odrazu záření na povrchu výrobků vytvářením antireflexních povrchových vrstev.

Z teoretického hlediska lze dosáhnout snížení reflexe na nulovou hodnotu, jestliže platí:

It vrstva (it

Z tohoto vztahu vyplývá, že při indexu lomu skla SIMAX n = 1,474 je ideální hodnotou indexu lomu pro antireflexni vrstvu n = 1,214.

Vrstvy, které splňují tuto podmínku nejsou s ohledem na další požadované vlastnosti k danému účelu vždy vhodné. Byly ověřovány vrstvy na bázi Teflonu (n - 1,3), kyseliny fluorokřemičité, fluoridu křemičitého a vrstvy oxidu křemičitého. Z těchto jednosložkových vrstev se jako nejvhodnější jeví vrstvy oxidu křemičitého. Vrstva ze slinutého SiO₂ vykazuje index lomu n = 1,45.

Nanesení samotné vrstvy SiO₂ bez dalších zásahů cílených ke snížení indexu lomu takových vrstev, může proto snížit reflexi jen nepatrně.

V literatuře jsou uváděny postupy, založené na principu metody sol-gel, které spočívají v nanesení více vrstev např. na bázi vrstev z oxidu křemičitého a titaničitého [1].

Příprava takto složených vrstev zvyšuje riziko Špatné reprodukovatelnosti vtastností vrstev a značně prodražuje získaný produkt. Z toho důvodu se v současnosti upřednostňují jednosložkové vrstvy na bázi SiO₂, které umožňují určitou variabilitu indexu lomu změnou jejich pórozity, nebo přídavkem přísad. S přihlédnutím k ekologickým aspektům přípravy vrstev a stabilitě jejich vlastností ve vzdušném prostředí se jako výhodnější jeví vrstvy z čistého SiO₂ s proměnnou

-1 CZ 24141 Ul pórozitou. Ty lze připravit nejsnáze metodou sol-gel, přičemž se jako prekurzor použije koloidní suspenze SiO₂ ve vodě, nebo organická sloučenina, nejčastěji tetraethoxysilan - TEOS. Postupy použité pro přípravu vrstev s použitím těchto výchozích látek jsou popsány v několika článcích.

Vrstvy vytvořené s použitím koloidní suspenze oxidu křemičitého vykazovaly nejvyšší spektrální propustnost, jestliže obsahovaly monodisperzní částice o velikosti cca 15 nm [2]. U těchto vrstev bylo dosaženo snížení integrální hodnoty odrazu světla z původních 8 % u substrátu na 2,8 % u substrátu s vrstvou. Tyto vrstvy mají špatnou adhezi ke skleněnému substrátu a pokusy o zlepšení adheze zvýšením teploty finálního výpalu vrstev vedly ke zvýšení integrální hodnoty odrazu světla a tím ke snížení hodnoty spektrální propustnosti. Zvýšení spektrální propustnosti o cca 5 % oproti substrátu bylo dosaženo u vrstev připravených s použitím monodisperzních částic o velikosti 50 nm [3]. Také u těchto vrstev je nutné zlepšit jejich adhezi ke skleněnému substrátu zvýšením teploty výpalu opět za cenu mírného snížení spektrální propustnosti. Nedostatek malé mechanické odolnosti vrstev lze eliminovat použitím tetraethoxy sílánu jako výchozího prekurzoru pro přípravu vrstev [4]. Pórozita vrstev je u těchto vrstev řízena přísadou polyethylenglykolu (PEG) a Tritonu X-100 (neionický detergent, polyethylenglykolterkoktylfenylether (Ci₄H22O(C2H4O)n) s použitím amoniakální katalýzy. S těmito vrstvami, které jsou dostatečně mechanicky odolné, bylo dosaženo zvýšení světelné spektrální propustnosti z cca 91 % u skleněného substrátu až na hodnotu 97 % u skleněného substrátu s vrstvou. Údaje o spektrální propustnosti skel jsou závislé na způsobu výpočtu z křivky spektrální propustnosti, rozsahu vlnových délek, v němž byla křivka spektrální propustnosti změřena a na způsobu měření spektrální propustnosti, zvláště na úhlu dopadu světelného svazku. V určité míře závisí tento údaj také na době, která uplynula mezi výpalem vrstvy a časem měření křivky spektrální propustnosti [5].

V této citované literatuře sušení antireflexní vrstvy probíhá zpravidla při teplotě 60 °C, doba sušení kolísá od 1 do cca 5 hodin, a výše teploty výpalu antireflexní vrstvy se pohybuje v rozmezí 460 až 560 °C, čas teplotní výdrže se pohybuje v rozmezí 1 až 6 h.

V patentu US 2004/002918 Al je pro přípravu antireflexní vrstvy na povrchu sodnovápenatého skla použita směs obsahující částice [SiO_x (OH)_y]_n surfaktanty a alkohol, ze které se přídavkem amoniaku a destilací získá stabilní koloidní suspenze částic SiO₂ ve vodě pro nanášení na povrch skla. Výhodou tohoto postupuje, že výpal nanesené vrstvy této koloidní suspenze lze spojit s termickým vytvrzením skla a získat tak výrobek s antireflexní vrstvou a se zvýšenou mechanickou pevností. Nevýhodou uvedeného postupu je práce s amoniakem a nutnost separace těkavých složek z výchozí směsi destilací. Podobné přednosti a nedostatky má postup přípravy antireflexních vrstev z oxidu křemičitého uváděný v patentu US 2002/0090519 Al.

Patent US 6 472 012 B2 je založen na nanášení roztoku alkoxidů křemíku v alkoholickém prostředí na povrch skla a následném vytvoření tenkého povrchového filmu v důsledku polykondenzačních reakcí. Postup je určen pro zlepšení spektrální propustnosti displejů typu LCD, PDP, optických skleněných prvků a pro výrobu antireflexní ch skel. Výhodou postupu je jednoduché složení a příprava výchozího roztoku, nevýhodou je obtížná regulace indexu lomu vrstvy změnou její pórovitosti.

Postup pro výrobu bezalkalických nebo nízkoalkalických skel se zvýšenou světelnou spektrální propustností založený na nanesení povrchové vrstvy s obsahem SiO₂ a P₂O₅ je uveden v patentu US 6 998 177 B2. Výhodou tohoto postupuje, že umožňuje připravit antireflexní vrstvu s dobrou adhezi k povrchu skel s nízkým nebo žádným obsahem alkalických oxidů. Nevýhodou je práce s agresivní kyselinou fosforečnou.

Podle patentu US 2010/0118400 Al lze připravit antireflexní dvousložkovou vrstvu obsahující částice SiO₂ dispergované v matrici TiO₂. Mezi tuto antireflexní vrstvu a povrch skla je vložena mezivrstva s antikorozním účinkem. Výhodou tohoto řešení je možnost regulace pórovitosti antireflexní vrstvy v relativně Širokém rozsahu, nevýhodou je složitější příprava výchozích roztoků a zvýšená obtížnost přípravy vrstvy spolu s ekonomickou náročností v důsledku dvojího povlakování povrchu skla.

-2CZ 24141 Ul

Podstata technického řešeni

Uvedené nevýhody se odstraní nebo podstatně antireflexní vrstvou na povrchu výrobků z křemičitých a boritokřemičitých sklech, podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, že pro antireflexní vrstvu na bázi SiO₂ se připraví směs pro získání sólu ze dvou prekurzo5 rů SiO₂, a to alkoxidu křemíku a koloidní suspenze nanočástic SiO₂ v molámím poměru od 0,3 až do 9. Koloidní suspenze nanočástic SiO₂ je 30 až 50 % vodná suspenze SiO₂. Alkoxid křemíku je koncentrovaný tetraethoxysilan - TEOS, obsahuje alkoholické rozpouštědlo a acetylaceton, minerální kyselinu, s výhodou kyselinu dusičnou nebo chlorovodíkovou, deionizovanou vodu a neionogenní detergent.

ίο V navrhovaném a dlouhodobě odzkoušeném řešení, obsahuje směs následující složky pro přípravu antireflexní vrstvy, a to 22,5 až 45 mmol TEOSu, 6 až 60 mmol SiO₂ koloidní suspenze ve vodě, 2 až 20 mmol neionogenního detergentu, 800 až 1500 mmol etanolu, 1 až 30 mmol acetylacetonu, 50 až 200 mmol deionizované vody a 0,5 až 2 mmol HNO₃ či HC1.

Hlavní výhodou předloženého technického řešení je získání antireflexní vrstvy na povrchu výrobků z křemičitých a boritokřemičitých skel na bázi SiO₂, která má tloušťku minimálně 80 nm a index lomu n < 1,45. Směs pro antireflexní vrstvy vychází ze sólu s obsahem dvou prekurzorů SiO₂: TEOS a vodné suspenze koloidního SiO₂. Původní je rovněž celkové složení sólu, tj. množství dalších složek (detergent, acetylaceton, ethanol kyselina, voda) a vzájemný poměr obsahu všech složek v sólu.

Adhezi antireflexního povlaku k povrchu skleněného výrobku zvyšuje alkoxid křemíku. Zvýšené spektrální propustnosti je dosaženo přídavkem vodné suspenze SiO₂ a neionogenního detergentu. Obě složky ovlivňují pórovitost a index lomu antireflexního povlaku, snižují reflexi a tím zvyšují spektrální propustnost skleněného výrobku. Minerální kyselina, s výhodou HNO₃ nebo HC1, působí ve směsi jako katalyzátor hydrolýzy alkoxidu křemíku a následných polymeračních a polykondenzačních reakcí, které způsobí postupnou přeměnu sólu v gel. Proces gelatinizace je ukončen při sušení vrstvy nanesené na skleněný výrobek.

Skleněné výrobky z křemičitých a boritokřemičitých skel s nárokovanou antireflexní vrstvou, vykazují spektrální propustnost ve viditelné a blízké infračervené oblasti spektra až o 7 % vyšší než skleněné výrobky z křemičitých a boritokřemičitých skel bez této antireflexní vrstvy.

Tedy, světelná spektrální propustnost skel s nanesenou a vypálenou vrstvou je výrazně vyšší oproti původnímu sklu. Poloprovozní zkoušky ukázaly, že boritokřemičité sklo SIMAX® s takto připravenou vrstvou na výrobku o tloušťce stěny 3 mm vykazuje střední hodnotu integrální světelné spektrální propustnosti pro rozsah vlnových délek 300 až 1100 nm T_r = 97,33 % ve srovnání se sklem bez antireflexní vrstvy, kde T_r = 92,18 %.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení je podrobně popsáno na příkladných provedeních a je blíže osvětleno na připojených obrázcích spektrálních propustností, kde je uvedena spektrální propustnost skla SIMAX®, bez antireflexní vrstvy na křivce 1 a s antireflexní vrstvou na křivce 2, a to na obr. I pro příklad provedení 1, obr. 2 pro příklad provedení 2, obr. 3 pro příklad provedení 3 a obr. 4 pro příklad provedení 4.

Příklady provedení technického řešení

Optimální podmínky pro získání antireflexních vrstev jsou závislé na typu použitého skleněného výrobku a je nutné je upravit s ohledem na požadované vlastnosti výrobku s nanesenou antiref-3CZ 24141 Ul lexní vrstvou. Při přípravě antireflexních povlaků na bázi oxidu křemičitého, které zlepšují spektrální propustnost skleněného výrobku, je nutné připravit povlaky s optimální pórozitou. K tomu je nutné určit optimální složení sólu ze směsi, nanést vrstvu sólu o vhodné tloušťce na povrch skleněného výrobku a stanovit optimální teplotu a čas tepelného zpracování, tj. sušení a výpal výrobku s nanesenou vrstvou sólu. Pro získání vrstvy se zvýšenou spektrální propustností je nutné zvolit zvláště optimální poměr prekurzorů SiO₂ a optimalizovat druh a množství dalších složek sólu. Dále je nutné určit podmínky nanášení vrstev a jejich tepelného zpracování.

Problematika přípravy antireflexních povlaků podle tohoto technického řešení se zvýšenou spektrální propustností zahrnovala tyto následující fáze:

io - návrh a ověření postupu úpravy povrchu před nanesením vrstvy sólu, výběr složení výchozího sólu s ohledem na jeho stabilitu, homogenitu a dobrou adhezi k povrchu skla, ověření podmínek pro nanášení sólu korigovaného složení na povrch skleněného výrobku, experimentální zjištění optimálních podmínek tepelného zpracování nanesených vrstev, kte15 ré po gelatinizaci a tepelném zpracování poskytnou požadované finální vlastnosti vrstvy, zejména adhezi, homogenitu, chemickou a mechanickou odolnost a sníženou reflexi světelného záření na povrchu vrstvy.

Nejprve se připraví směs smícháním TEOSu, SiO₂ ve formě koloidní suspenze ve vodě, neionogenního detergentu, deionizované vody a minerální kyseliny, která se míchá po dobu 30 až

90 minut, s výhodou 60 minut, při otáčkách 20 až 60 za minutu.

Poté se přidají organická rozpouštědla ethanol a acetylaceton a směs se dále míchá po dobu 10 až 30 hodin, s výhodou 18 hodin, pri otáčkách 20 až 60 za minutu. Organická rozpouštědla urychlují polymeraci a polykondenzací tím, že rozpouštějí a ředí produkty probíhajících reakcí.

Získaný sol se nanáší potahováním, s výhodou metodou dip-coating, na povrch očištěného skle25 něného výrobku rychlostí v jednotkách až desítkách cm.min*¹, s výhodou rychlostí 6 až lOcm.min'¹. Bylo zjištěno, že způsob potahování skleněného výrobku nárokovaným sólem poskytuje antireflexní vrstvu s minimální tloušťkou 80 run. Tato hodnota vzrůstá s rostoucí rychlostí potahování.

Skleněný výrobek s naneseným sólem se suší volně při pokojové teplotě nebo při ohřevu výrob30 ku s naneseným sólem v počáteční fázi výpalu. Nárokované složky směsi podle tohoto technického řešení umožňují sušení naneseného sólu pro antireflexní vrstvu na skleněném výrobku dokonce i pri teplotě okolí.

Po sušení, při kterém se sol přemění na gel, se skleněný výrobek vypaluje v rozsahu od 500 °C do teplot nižších minimálně o 10 °C než je bod měknutí skla, při době výdrže na teplotě výpalu minimálně 15 minut. Uvedené podmínky výpalu nanesené vrstvy sólu zabezpečují homogenitu, adhezi, vhodnou pórozitu a index lomu antireflexního povlaku na skleněném výrobku.

Z důvodů dobré přilnavosti složek směsi na povrch skleněného výrobku je nutné, aby jeho povrch byl čistý nebo řádně očištěný. Proto je vhodné, když se povrch skleněného výrobku podrobí mytí tlakovou vodou a působení detergentu.

Také je velmi výhodné, když po ukončení míchání směsi složek pro antireflexní povlak se získaný sol nechá uzrát odležením po dobu 24 h až 3 dny, což závisí též na době a intenzitě předchozího míchání směsi. Doporučené uzrání sólu zajišťuje dosažení stabilního stupně přeměny hydrolytických a polykondenzačních reakcí a přispívá tak k dlouhodobé stálosti vlastností sólu a usnadňuje jeho gelatinizaci.

Pro přípravu povrchu skleněného výrobku je možné využít různé typy následných úprav: mechanické očištění povrchu, čištění ultrazvukem ve vodě a v ethanolu, opláchnutí deionizovanou vodou a osušení suchým vzduchem.

-4CZ 24141 Ul

Příprava povrchu skla u všech příkladných provedení byla prováděna tlakovým mytím vodou v případě pevných nečistot a v případě mastných nečistot mytí detergentem a potom tlakové mytí vodou.

Sol pro přípravu antireflexních vrstev se připraví smícháním TEOSu, SiO₂ ve formě koloidní suspenze ve vodě, neionogenního detergentu, etanolu, acetylacetonu, vody a minerální kyseliny. Vzájemný poměr složek se pohybuje v rozmezí, které je uvedeno v následující tabulce:

TEOS	22,5 až 45 mmol
SiO2 koloidní suspenze ve vodě	6 až 60 mmol
Neionogenní detergent	2 až 20 mmol
Etanol	800 až 1500 mmol
Acetylaceton	1 až 30 mmol
Voda deionizovaná	50 až 200 mmol
HNO3 ěi HC1	0,5 až 2 mmol

Charakteristika složek sólu je následující:

TEOS jako zkratka tetraethoxysilanu, TEOS je koncentrovaný;

koloidní suspenze SiO₂ ve vodě o obsahu 30 až 50 % SiO₂, pro příkladná provedení byl použit výrobek LUDOX, který obsahuje 30 % hmotn. SiO₂, specifický povrch částic SiO₂ činí 220 míg¹, pH suspenze = 9,8 a její hustota je 1,21 g.ml'¹ při 25 °C;

neionogenní detergent, pro příkladná provedení byl použit např. Triton X-100, alkylfenolhydroxypolyethylen; deionizovaná voda;

organická rozpouštědla, jako je alkylalkohol, např. etanol s přídavkem acetylacetonu;

minerální kyselina, lze použít kteroukoliv běžnou kyselinu o čistotě p.a., s výhodou HNO₃, HC1 atp.

Postup přípravy solů je komplikován nutností dodržovat určitý sled při míchání jednotlivých složek sólu, dobou míchání a časem odležení částí sólu, nebo sólu jako celku. ^V

V příkladných provedeních tohoto technického řešení bylo postupováno tak, že uvedené složky se smíchaly, vyjma organických rozpouštědel etanolu a acetylacetonu, a podrobily se míchání, po dobu 30 až 90 minut, s výhodou 60 minut, při otáčkách 20 až 60 otáček za minutu. Poté se do směsi přidaly organická rozpouštědla ethanol a acetylaceton, která byla míchána po dobu 10 až 30 hodin, s výhodou 18 hodin, při otáčkách 20 až 60 za minutu.

Při delším intenzivním míchání lze sol použít bezprostředně po smíchání všech složek.

Při přípravě sólu je výhodné sol nechat dozrát jeho odležením. Doporučená doba odležení sólu je 24 h až 3 dny v závislosti na době a intenzitě míchání směsi. Stabilita vlastností takto získaného sólu je min. 30 dnů, ale i více.

Nejěastěji používaný způsob nanášení spočívá v ponoření skleněného výrobku do sólu a vytažení skleněného výrobku ze sólu definovanou rychlostí tzv. metodou dip-coating. Rychlost vysunování skleněného výrobku ze sólu je zvolena s ohledem na tloušťku antireflexní vrstvy, která je optimální pro dosažení maximálního zvýšení spektrální propustnosti.

Rychlost potahování, v závislosti na použitém potahovacím zařízení, byla v jednotkách až desítkách cm.min'¹, s výhodou byla použita optimální rychlost 6 až 10 cm.min¹.

-5CZ 24141 Ul

Tepelné zpracování skleněného výrobku s nanesenou vrstvou sólu zahrnuje sušení a vysokoteplotní výpal. Vzhledem k malé tloušťce nanesené antireflexní vrstvy může být proces sušení spojen s výpalem. Podmínky výpalu určují stupeň slinutí antireflexní vrstvy, od kterého závisí pórozita a index lomu vrstvy.

Skleněný výrobek s naneseným sólem, v příkladných provedeních, se sušil volně při pokojové teplotě nebo při ohřevu výrobku s naneseným sólem v počáteční fázi výpalu.

Teplota výpalu skleněného výrobku s antireflexní vrstvou podle tohoto technického řešení je v rozsahu od 500 °C do teplot nižších minimálně o 10 °C, než je bod měknutí skla. Doba výdrže na teplotě výpalu činí minimálně 15 minut.

Dále jsou uvedena příkladná provedení, a ke každému příkladnému provedení je připojen graf spektrální propustnosti, kde křivka 1 znázorňuje spektrální propustnost skla SIMAX® bez antireflexní vrstvy a křivka 2 znázorňuje spektrální propustnost skla SIMAX® s antireflexní vrstvou podle tohoto technického řešení.

Příklad 1 (Obr. 1)

Sol byl připraven smícháním 45 mmol TEOSu, 17 mmol Tritonu, 6 mmol koloidní vodné suspenze SÍO2 (LUDOX), 110 mmol vody a 1 ml 1M HNO₃. Po 60 minutovém míchání bylo přidáno 20 mmol acetylacetonu a 1300 mmol etanolu. Směs byla dále míchána po dobu cca 18 hodin. Takto připravený sol byl nanášen metodou dip-coating na vzorky trubice skla SIMAX®. Rychlost potahování činila 6 cm/min., po usušení na vzduchu byl proveden výpal při teplotě

500 °C, s výdrží 15 min. Vzrůst teploty byl 5 °C/min.

Z obr. 1 je patrný nárůst spektrální propustnosti skla s antireflexní vrstvou v celém rozsahu vlnových délek s maximem při cca 570 nm, kde zvýšení spektrální propustnosti činí cca 6 %.

Příklad 2 (Obr. 2)

501 byl připraven smícháním 45 mmol TEOSu, 8,55 mmol Tritonu, 30 mmol koloidní vodné suspenze S1O2 a 110 mmol vody a 1 ml 1M HNO3. Po 60 minutovém míchání bylo přidáno 20 mmol acetylacetonu a 1300 mmol etanolu. Směs byla dále míchána po dobu cca 18 hodin. Takto připravený sol byl nanášen metodou dip-coating na vzorky trubice skla SIMAX®. Rychlost potahování činila 6 cm/min., po usušení na vzduchu byl proveden výpal při teplotě 500 °C, s výdrží 15 min. Vzrůst teploty byl 5 °C/min.

Z obr. 2 je patrné zvýšení spektrální propustnosti v celém rozsahu vlnových délek s maximem pri cca 720 nm, kde zvýšení spektrální propustnosti činí cca 7 %.

Příklad 3 (Obr. 3)

Sol byl připraven smícháním 22,5 mmol TEOSu, 8,55 mmol Tritonu, 6 mmol koloidní vodné suspenze S1O2 a 110 mmol vody a 1 ml 1M HNO3. Po 60 minutovém míchání bylo přidáno 20 mmol acetylacetonu a 1300 mmol etanolu. Směs byla dále míchána po dobu cca 18 hodin. Takto připravený sol byl nanášen metodou dip-coating na vzorky trubice skla SIMAX®. Rychlost potahování činila 6 cm/min., po usušení na vzduchu byl proveden výpal pri teplotě 500 °C, s výdrží 15 min. Vzrůst teploty byl 5 °C/min.

-6CZ 24141 Ul

Je patrné, že vzorek s antireflexní vrstvou připravenou podle postupu uvedeného v příkladu 3 vykazuje zvýšení spektrální propustnosti v celém rozsahu vlnových délek s maximem spektrální propustnosti při cca 600 nm, kde zvýšení činí cca 6,5 %.

Příklad 4 (Obr. 4)

Antireflexní vrstva na skle SIMAX® byla ověřována poloprovozními zkouškami v Kavalierglass a. s. Sol byl připraven postupem podle příkladu 1, který byl zčásti modifikován podle provozních podmínek.

Na obr. 4 je ukázáno měření hodnoty spektrální propustnosti provedené na trubicích skla io SIMAX® při poloprovozních zkouškách v Kavalierglass a. s. Měření potvrdilo, že sklo o tloušťce stěny 3 mm s antireflexní vrstvou podle technického řešení vykazuje maximální hodnotu propustnosti pri vlnové délce cca 750 nm. Vypočtená integrální hodnota spektrální propustnosti pro rozsah vlnových délek 300 až 1100 nm činí T_r = 97,33 %, ve srovnání se sklem bez antireflexní vrstvy, kde T_r = 92,18 %.

Průmyslová využitelnost

Řešení je určeno pro zvýšení spektrální propustnosti křemičitých a boritokřemičitých skel v oblastí viditelné a blízké infračervené oblasti spektra nanesením antireflexní vrstvy na povrch skleněného výrobku. Toto řešení je možno použít u všech typů křemičitých, s výhodou boritokřemičitých výrobků, kde je spektrální propustnost požadována, např., pro konstrukci solárních kolektorů a fotovoltaických elektráren, u skel pro zasklení prostor s vysokými nároky na prosvětlení slunečním zářením, pro výrobu katodových trubic a u speciálních autoskel a skel pro stavebnictví. Řešení umožňuje přípravu antireflexních povlaků i na plochých výrobcích.

Claims (2)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Antireflexní vrstva na povrchu výrobků z křemičitých a boritokřemičitých skel na bází SiO₂, která má tloušťku minimálně 80 nm a index lomu η < 1,45, která zvyšuje spektrální propustnost křemičitých a boritokřemičitých skleněných výrobků ve viditelné a blízké infračervené oblasti spektra ažo7%, vyznačující se tím, že je připravena ze směsi složek, která obsahuje dva prekurzory SiO₂, a to alkoxid křemíku a koloidní suspenzi nanočástic SiO₂ v poměrném obsahu od 0,37 až do 9, kde koloidní suspenze nanočástic SiO₂ je 30 až 50% vodná suspenze SiO₂, alkoxid křemíku je koncentrovaný tetraethoxysilan (TEOS), přičemž směs dále obsahuje alkoholické rozpouštědlo a acetylaceton, minerální kyselinu, s výhodou kyselinu chlorovodíkovou nebo dusičnou, deionizovanou vodu a neionogenní detergent.
2. 2. Antireflexní vrstva podle nároku 1, vyznačující se tím, že směs pro získání sólu pro antireflexní vrstvu na bázi SiO₂ obsahuje

   TEOS

   SiO₂ koloidní suspenze ve vodě Neionogenní detergent Etanol

   Acetylaceton

   Voda deionizo váná 1 M HNO_} či HC1

   22,5 až 45 mmol 6 až 60 mmol 2 až 20 mmol

   800 až 1500 mmol 1 až 30 mmol

   50 až 200 mmol 0,5 až 2 mmol.