CZ302729B6

CZ302729B6 - Sklenený výrobek s povlakem a izolacní sklo, obsahující tento povlak

Info

Publication number: CZ302729B6
Application number: CZ20020494A
Authority: CZ
Inventors: A. Strickler@David; D. Sanderson@Kevin; Varanasi@Srikanth; D. Goodman@Ronald
Original assignee: Libbey-Owens-Ford Co.; Pilkington Plc
Priority date: 1999-08-10
Filing date: 2000-08-02
Publication date: 2011-10-05
Also published as: AU771850B2; KR20020070256A; JP4685304B2; ATE375968T1; MXPA02001348A; AU771850C; AU6618700A; DE60036817T2; EP1228015A1; AR025094A1; KR100691575B1; WO2001010790A1; MY124772A; TR200200305T2; JP2003535004A; PL366130A1; CN1195695C; CZ2002494A3; DE60036817D1; RU2274616C2

Abstract

Sklenený výrobek (35) má povlak, obsahující sklenený substrát (36), povlak (41) oxidu cínu, dotovaného antimonem, nanesený na uvedený sklenený substrát (36) a ulpívající k nemu, a povlak (42) oxidu cínu, dotovaného fluorem, nanesený na uvedeném povlaku (41) oxidu cínu, dotovaného antimonem, a ulpívající k tomuto povlaku, pricemž tlouštka povlaku je zvolená tak, že sklenený výrobek s povlakem vykazuje rozdíl mezi propustností viditelného svetla (iluminantu C) a celkovou propustností slunecní energie, pri cirém skleneném substrátu o jmenovité tlouštce 3 mm, pro poskytování selektivity 13 nebo vyšší. Izolacní sklo (43), obsahující první sklenený substrát (50), druhý sklenený substrát (36, 47), upevnený k prvnímu sklenenému substrátu (50) v odstupu (51) od nej, s vnitrním povrchem, obráceným proti prvnímu sklenenému substrátu (50), a vícevrstvé povlakové souvrství (49) nanesené na vnitrní povrch druhého skleneného substrátu (36, 47) a ulpívající k nemu, obsahující povlak (41) oxidu cínu, dotovaného antimonem, nanesený na uvedený vnitrní povrch a ulpívající k nemu, pricemž povlak (41) oxidu cínu, dotovaného antimonem, má tlouštku mezi 140 a 190 nm, a povlak (42) oxidu cínu, dotovaného fluorem, nanesený na povlaku (41) oxidu cínu, dotovaného antimonem, a ulpívající k tomuto povlaku, pricemž povlak (42) oxidu cínu, dotovaného fluorem, má tlouštku mezi 220 a 350 nm, pricemž druhý sklenený substrát (36, 47) vykazuje rozdíl mezi propustností viditelného svetla a celkovou propustností slunecní energie, pri cirém skleneném substrátu o jmenovité tlouštce 3 mm, pro poskytování selektivity 13 nebo vyšší.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká skleněného výrobku s povlakem, majícím schopnost ovládání propustnosti slunečního záření. Konkrétněji se vynález týká skleněného výrobku s vícevrstvým povlakem, majícího vysokou propustnost viditelného světla a nízkou celkovou propustnost sluneční energie.

Dosavadní stav techniky

Na skle pro architekturu se obvykle používají povlaky pro zajišťování specifické absorpce sluneční energie a specifické vlastnosti z hlediska prostupu. Povlaky dále poskytují požadované vlastnosti v odrazu a spektrální vlastnosti, které jsou esteticky příjemné. Výrobky s povlakem jsou často používány samostatně anebo v kombinaci s jinými výrobky, opatřenými povlakem, pro vytváření zasklívacího nebo okenního dílce.

Skleněné výrobky s povlakem se zpravidla vyrábějí přímým (on-line) povlakovánim skleněného zo substrátu při jeho výrobě procesem, známým v oboru jako způsob výroby skla float (plavení).

Dále se skleněné výrobky s povlakem vyrábějí nepřímým povlakovánim (off-líne) naprašováním. V prvním případě se provádí lití skla na lázeň roztaveného cínu, která je vhodným způsobem uzavřena, načež se přesouvá sklo, po jeho dostatečném ochlazení, k vytahovacím válcům, umístěným v pokračování lázně, a sklo se nakonec ochlazuje při jeho postupu přes válce, a to

2? nejprve chladicí pecí a poté vystavením okolnímu ovzduší. V plavící části procesu se udržuje neoxidační atmosféra, zatímco sklo jc v kontaktu s lázní roztaveného cínu, aby se zabránilo oxidaci cínu. V chladicí peci se udržuje oxidační atmosféra. Povlaky se obvykle nanášejí na skleněný substrát v plavící lázni procesu s plavící lázní. Povlaky však také mohou být nanášeny na substrát v chladicí peci.

JO

Vlastnosti výsledného skleněného substrátu, opatřeného povlakem, jsou závislé na konkrétním povlaku, naneseném v průběhu výroby skla float nebo nepřímým nanášením napravováním. Složení a tloušťky povlaku dodávají výrobku s povlakem schopnost absorpce a vlastnosti z hlediska prostupu světla, přičemž současně ovlivňují spektrální vlastnosti. Požadované vlastnosti mohou být dosažitelné nastavováním složení nebo tlouštěk vrstvy nebo vrstev. Nastavení pro zlepšování určité vlastnosti však mohou mít negativní dopad na jiný prostup nebo spektrální vlastnosti skleněného výrobku s povlakem. Dosažení požadovaných spektrálních vlastností je často obtížné, jeli u skleněného výrobku s povlakem snaha kombinovat konkrétní energetickou propustnost a propustnost světla.

Bylo by výhodné vytvořit skleněný výrobek s povlakem, který by měl neutrální zbarvení, který by přitom v létě nepropouštěl sluneční energii a který by měl nízkou hodnotu U po zimní období. Protisluneční sklo s nízkou emisivitou a nízkou celkovou propustností sluneční energie by významně snížilo náklady na energii v budovách a bytech, při současném poskytování žádoucího neutrálního zbarvení.

Bylo by také výhodné vytvořit protisluneční sklo, které by melo neutrální barvu v odrazu, nízkou emisi vitu a vysokou propustnost viditelného světla a nízkou celkovou propustnost sluneční energie. Použití takového neutrálně zbarveného výrobku pro zasklení v architektuře by umožnilo prostup velkého podílu viditelného světla, zatímco značná část energie v pásmu blízkém infračervenému by byla nepropuštěna. Dále by nízká emisivita skla minimalizovala jakýkoli nepřímý tepelný zisk z absorpce.

Patent CZ 300 173 popisuje protisluneční sklo, které má přijatelnou propustnost viditelného záření, absorbuje záření v blízkém infračerveném pásmu (NIR) a odráží infračervené záření ve

- 1 CZ 302729 B6 středním pásmu, spolu s předem zvolenou barvou ve viditelném světelném spektru. Skla, navržená v CZ 300 173 však mají relativně nízkou selektivitu, která je nanejvýše 7,4. Autoři CZ 300 173 si zjevně buď vůbec neuvědomovali význam volby tloušťky u vrstev z dotovaného oxidu cínu, nebo z nějakého jiného důvodu nebyli schopni dosáhnout vyšší selektivity. Bez ohle5 du na důvod, autoři CZ 300 173 nerozpoznali účinek volby tloušťky pro podstatné zlepšení selektivity, a to přes velmi široké mapování tlouštěk vrstvy, jak dokazují příklady, poskytnuté v CZ 300 173.

i(i Podstata vynálezu

Vynález přináší skleněný výrobek s povlakem, obsahující:

a) skleněný substrát,

b) povlak oxidu cínu, dotovaného antimonem, nanesený na skleněný substrát a ulpívající k němu, a

c) povlak oxidu cínu. dotovaného fluorem, nanesený na povlaku oxidu cínu, dotovaného antimonem, a ulpívající k tomuto povlaku, přičemž tloušťka uvedených povlaků je zvolená tak, že skleněný výrobek s povlakem vykazuje rozdíl mezi propustností viditelného světla (iluminantu C) a celkovou propustností sluneční ener2o gie (integrovanou pri vzdušné hmotě 1,5) při čirém skleněném substrátu o jmenovité tloušťce 3 mm. pro poskytování selektivity 13 nebo vyšší.

Vzdušná hmota 1,5 znamená reprezentaci tloušťky vzduchu atmosféry se standardními vlastnostmi, vyjadřující délku dráhy slunečních paprsků atmosférou v úhlu, odpovídajícím normové země2? písně šířce. Tyto podmínky odpovídají bývalé normě ASTM G159 a představují průměrné podmínky v USA.

Podle dalšího znaku vynálezu má povlak oxidu cínu dotovaného antimonem tloušťku mezí 140 nm a 240 nm (mezi 1400 a 2400 Á), s výhodou mezi 140 nm a 190 nm a zejména od 170 do io 180 nm.

Povlak oxidu cínu dotovaného fluorem má podle dalšího znaku vynálezu tloušťku mezi 200 nm a 350 nm (mezi 2000 a 3500 Λ), s výhodou mezi 220 nm a 350 nm a zejména od 280 do 320 nm.

is Podle dalšího znaku vynálezu má uvedený skleněný výrobek s povlakem emisivitu nižší než 0,2 nebo rovnou 0,2, s výhodou nižší než OJ 5 nebo rovnou 0,15.

Skleněný substrát je podle výhodného provedení vynálezu pás Čirého skla float.

4o Skleněný výrobek podle vynálezu má podle výhodného provedení neutrální barvu v odrazu na straně skla, definovanou v systému CIELAB hodnotou a* od 0 do -6 a hodnotou b* od 0 do -6.

Molární poměr antimonu k cínu v povlaku oxidu cínu, dotovaného antimonem, je s výhodou mezi 0,05 a 0,12.

4S

Podle dalšího znaku vynálezu má výrobek s povlakem propustnost viditelného světla (iluminantu C) 63 % nebo vyšší a celkovou propustnost sluneční energie (integrovanou pri vzdušné hmotě 1,5) 53 % nebo nižší, při čirém skleněném substrátu o jmenovité tloušťce 3 mm. Podle výhodného provedení má skleněný výrobek s povlakem propustnost viditelného světla (iluminantu C)

59 % nebo vyšší a celkovou propustnost sluneční energie (integrovanou pri vzdušné hmotě 1,5) % nebo nižší, při čirém skleněném substrátu o jmenovité tloušťce 3 mm.

Skleněný výrobek s povlakem podle vynálezu s výhodou dále obsahuje mezi skleněným substrátem a povlakem oxidu cínu, dotovaného antimonem, mezi vrstvu, potlačující iridescenci. Přitom _ 9 .

má s výhodou skleněný výrobek s povlakem propustnost viditelného světla (iluminantu C) 63 % nebo vyšší a celkovou propustnost sluneční energie (integrovanou při vzdušné hmotě 1,5) 53 % nebo nižší, při čirém skleněném substrátu o jmenovité tloušťce 3 mm, a má neutrální barvu v odrazu na straně skla, definovanou v systému CIELAB hodnotou a* od 0 do -6 a hodnotou *b od 0 do -6.

Podle dalšího znaku provedení s mezivrstvou, potlačující iridescenci, tato mezivrstva obsahuje vrstvu nedotovaného oxidu cínu a na tuto vrstvu nedotovaného oxidu cínu je nanesena vrstva oxidu křemičitého, k ní ulpívající. Celková optická tloušťka vrstva nedotovaného oxidu cínu a vrstvy oxidu křemičitého je s výhodou od 1/6 do 1/12 návrhové vlnové délky 500 nm.

Podle dalšího znaku posledně jmenovaného provedení vynálezu má vrstva nedotovaného oxidu cínu tloušťku mezi 15 nm a 35 nm (mezi 150 a 350 A) a vrstva oxidu křemičitého má tloušťku mezi 15 nm a 35 nm (mezi 150 a 350 A).

Vynález dále přináší izolační sklo, obsahující:

a) první skleněný substrát,

h) druhý skleněný suhstrát. mající vnitřní povrch a vnější povrch, přičemž druhv skleněný substrát je upevněn k prvnímu skleněnému substrátu v odstupu od něj, s vnitřním povrchem obráceným proti prvnímu skleněnému substrátu, a

c) vícevrstvé povlakové souvrství, nanesené na vnitřní povrch druhého skleněného substrátu a ulpívající k němu, obsahující:

i) povlak oxidu cínu, dotovaného antimonem, nanesený na uvedený vnitřní povrch a ulpívající k němu, přičemž povlak oxidu cínu, dotovaného antimonem, má tloušťku mezi 140 nm a 190 nm (mezi 1400 a 1900 A), a ii) povlak oxidu cínu, dotovaného fluorem, nanesený na povlaku oxidu cínu, dotovaného antimonem, a ulpívající k tomuto povlaku, přičemž povlak oxidu cínu, dotovaného fluorem, má tloušťku mezi 220 nm a 350 nm (mezi 2200 a 3500 Á), přičemž uvedené vícevrstvé povlakové souvrství je takové, že druhý skleněný substrát vykazuje rozdíl mezi propustností viditelného světla (iluminantu C) a celkovou propustností sluneční energie (integrovanou při vzdušné hmotě 1,5), při čirém skleněném substrátu o jmenovité tloušťce 3 mm, pro poskytování selektivity 13 nebo vyšší.

Izolační sklo má podle dalšího znaku vynálezu hodnotu U, (tj. hodnotu součinitele prostupu tepla), nižší než 2,2712 W/m².K (0,4 BTl; hr.ft’.^oF). S výhodou má izolační sklo hodnotu U, která je nejméně o 15 % nižší, s výhodou o nejméně 25 % nižší, než hodnota U izolačního skla stejné konstrukce, ale používajícího dvě tabule skla bez povlaku.

Vynález tak přináší nový skleněný výrobek s povlakem, vhodný pro vytváření povlakovaného skla, snižující prostup tepla, pro okna staveb. Výrobek s povlakem obsahuje skleněný substrát, povlak oxidu cínu, dotovaného antimonem, nanesený na skleněném substrátu a ulpívající k substrátu, a povlak oxidu cínu, dotovaného fluorem, nanesený na povrchu povlaku oxidu cínu, dotovanému antimonem, a ulpívající k němu.

Skleněný výrobek s povlakem podle vynálezu má selektivitu 13 nebo větší, s výhodou 14 nebo větší, přičemž selektivita je definována jako rozdíl mezi propustností viditelného světla (iluminantu C),tj. činitelem prostupu viditelného světla vyjádřeným v procentech, a celkovou propustností sluneční energie (tj. celkovým činitelem prostupu sluneční energie vyjádřeném v procentech), integrovanou při vzdušné hmotě 1,5. Alternativně nebo přídavně může skleněný výrobek s povlakem obsahovat povlak, který poskytuje, když je aplikován na čirý skleněný substrát o jmenovité tloušťce 3 mm, selektivitu 13 nebo vyšší, s výhodou 14 nebo vyšší. Skleněný substrát s povlakem má propustnost viditelného světla (tj. činitel prostupu viditelného světla vyjádřený

-3 C7. 302729 B6 v procentech) 63 % nebo vyšší a s výhodou celkovou propustnost sluneční energie (celkový činitel prostupu sluneční energie vyjádřený v procentech) 53 % nebo nižší.

S výhodou obsahuje skleněný výrobek s povlakem mezi vrstvu, potlačující iridcscenci. uloženou mezi skleněným substrátem a povlakem oxidu cínu. dolovaného antimonem. Povlaky jsou takové, že poskytují neutrální barvu v prostupu a odrazu, když jsou naneseny na čirý skleněný substrát.

Povlak oxidu cínu, dotovaného antimonem, ve skleněném výrobku s povlakem podle vynalezu zajišťuje absorpci sluneční energie. I když tato absorpce s sebou nese absorpci určitého podílu viditelného světla, povlak oxidu cínu, dotovaného antimonem, je relativně selektivní a absorbuje více energií v blízkém infračerveném pásmu než viditelné světlo. Povlak oxidu cínu, dotovaného antimonem, tak snižuje celkovou propustnost sluneční energie skleněného výrobku s povlakem podle vynálezu.

Povlak oxidu cínu, dotovaného fluorem, snižuje emísívitu skleněného výrobku s povlakem podle vynálezu na méně než 0,2 a výhodou méně než 0,15. Když tvoří skleněný výrobek (tj. sklo s povlakem) část izolačního skla, poskytuje hodnota nízké emisi vity hodnotu U pro zimní období nižší než 2,2712 W/m².K (0,4 BTU/hr.fr.°F) a s výhodou nižší než 1,9873 W/nr.K (0,35 BTU/hr.ft².°F). Kromě toho bylo překvapivě zjištěno, že nanesení povlaku oxidu cínu, dotovaného fluorem, přes povlak oxidu cínu, dotovaného antimonem, podle vynálezu zvyšuje selektivitu skleněného výrobku s povlakem.

Konkrétní povlakové souvrství na skleněném substrátu vytváří neutrálně zbarvený výrobek, mající vysokou propustnost viditelného světla a nízkou emisi vitu. Použití výrobku podle vynálezu pro zasklení v architektuře vede k vytvoření zasklení, které nepropouští sluneční energii v létě a poskytuje nízkou hodnotu U pro zimní období.

Vynález přináší neutrálně zbarvené zasklení pro architekturu, které přenáší vysokou míru viditelného světla a výrazně snižuje množství propouštěné sluneční energie. Vynález dále přináší architektonické zasklení, propouštějící vysokou míru viditelného světla, a významně snižuje množství propouštěné sluneční energie. Vynález dále přináší zasklení pro architekturu, vykazující nízkou emisi vitu, pro minimalizování nepřímého zisku z absorpce. Dále vynález přináší skleněný výrobek s povlakem, vhodný pro použití jako zasklení budov, mající neutrální barvu jak v odrazu, tak i v prostupu, při současném udržování požadovaných vlastností z hlediska emís(vity i prostupu sluneční energie. Autoři zjistili, že vhodnou volbou tlouštěk jednotlivých vrstev mohou být souvrství povlaku vytvářena jak s požadovanou vysokou selektivitou, tak i neutrální barvou.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojený výkres, ve kterém znázorňuje obr. I schematický svislý rez zařízením na výrobu skla float, obsahující čtyři rozdělovače plynu, vhodně uložené v oblasti plavící lázně, pro nanášení povlaků na skleněný substrát podle vynálezu, obr. 2 řezový detail skleněného výrobku s povlakem podle vynalezu a obr. 3 schéma uspořádání zasklívacího dílce podle vynálezu, přičemž skleněný výrobek s povlakem je znázorněn jako vnější tabule s vícevrstvým povlakem podle vynálezu, obráceným směrem na vnitřní stranu.

Příklady provedení vynálezu

Podle vynálezu bylo překvapivě zjištěno, že skleněný výrobek s povlakem, mající vícevrstvý povlak s vrstvu oxidu cínu, dotovaného antimonem, na který je nanesena vrstva oxidu cínu, dotovaného fluorem, přináší výrobek, vykazující nízkou emisivitu, vysoký činitel prostupu viditelné-4 CZ 302729 B6 ho světla a malý celkový činitel prostupu sluneční energie. Skleněný výrobek s povlakem je zvlášť vhodný pro použití v zaskleních v architektuře a jako okenní sklo. Skleněný výrobek s povlakem podle vynálezu se však také může hodit v jiných oblastech použití, jako jsou okna vozidel.

s

S výhodou obsahuje skleněný výrobek s povlakem mezivrstvu, nanesenou mezi skleněným substrátem a povlakem oxidu cínu dotovaného antimonem. Povlaky jsou takové, že poskytují neutrální barvu v prostupu a odrazu, když jsou naneseny na čirý skleněný substrát.

io Obr. 2 znázorňuje skleněný výrobek s povlakem podle vynálezu, označený jako skleněný výrobek 35. obsahující skleněný substrát 36 a vícevrstvý povlak 37 ulpívající kjednomu z jeho povrchů. Ve znázorněném přednostním provedení obsahuje vícevrstvý povlak mezivrstvu 38, potlačující iridescenci, povlak 41 oxidu cínu, dotovaného fluorem. Ve znázorněném provedení konkrétně sestává mezi vrstva 38, potlačující iridescenci, z povlaku 39 oxidu cínu a povlaku 40 oxidu is křemičitého.

Povlak H oxidu cínu, dotovaného antimonem, ve skleněném výrobku podle vynálezu s povlakem specielně zajišťuje absorpci sluneční energie. I když tato absorpce zahrnuje absorpci určitého podííu viditeinéno světia, jc poviak oxidu cínu, dolovaného aiiuinuucni, iciauvnč selektivní a absorbuje více infračervenou energii než viditelné světlo. Povlak oxidu cínu tak snižuje celkovou propustnost sluneční energie skleněného výrobku s povlakem podle vynálezu.

Povlak 41 oxidu cínu, dotovaný antimonem, má molární poměr antimonu k cínu mezi přibližně 0,05 a 0,12. Molární poměr antimonu k cínu je od 0,06 do 0,10 aje s výhodou přibližně 0,07.

Povlak 41 oxidu cínu, dotovaného antimonem, se nanáší v tloušťce od přibližně 140 nm do přibližně 200 nm (od přibližně 1400 do přibližně 2000 Λ) a s výhodou od přibližně 170 nm do přibližně 180 nm. Když se tloušťka povlaku oxidu cínu, dotovaného antimonem, v udaném rozmezí molárního poměru, zvyšuje nad 200 nm, absorpce viditelného světla se zvýší do bodu, při němž je propustnost viditelného světla nežádoucím způsobem nízká. Když se však tloušťka povlaku oxidu cínu, dotovaného antimonem, v udaném rozmezí molárního poměru sníží pod 140 nm, stane se celková propustnost sluneční energie nežádoucím způsobem vysoká.

Povlak 42 oxidu cínu, dotovaného fluorem, snižuje emisivitu skleněného výrobku s povlakem podle vynálezu na méně než 0,2 a s výhodou na méně než 0,15. U skla s povlakem jako části izolačního skla poskytuje hodnota nízké emisivity hodnotu U nižší než 2,2712 W/nr.K (0,4 BTU/hr.ft².°F) a s výhodou nižší než 1,9873 W/m².K (0,35 BTU/hr.ft².°F). Kromě toho bylo překvapivě určeno, že vícevrstvé povlakové souvrství podle vynálezu vykazuje zvýšenou selektivitu jak vzhledem k povlaku oxidu cínu, dotovanému fluorem, tak i vzhledem k samotnému povlaku oxidu cínu, dotovaného antimonem.

Povlak 42 oxidu cínu, dotovaného fluorem, obsahuje dostatečné dotování fluorem pro poskytování emisivity. uvedené výše. Povlak 42 oxidu cínu, dotovaného fluorem, je nanášen v tloušťce od přibližně 220 nm do přibližně 350 nm (od přibližně 2200 do přibližně 3500 Á) a s výhodou od přibližně 280 nm do přibližně 320 nm.

Mezivrstva 38, potlačující iridescenci, v povlakovém souvrství na skleněném substrátu 36 přináší prostředky pro odrážení a lámání světla, takže ruší pozorování iridescence. Vrstva konkrétně vylučuje iridescenci tak, že povlečený předmět může být v případě potřeby neutrálně zbarvený jak v odrazu, tak i v prostupu. Dále mezivrstva potlačuje pozorování barev mimo normální pozo50 rovací úhel. Povlaky, potlačující iridescenci, jsou v oboru běžně známé. Patentové spisy US 4187336, US 4419386 a US 4206252, na které se zde odvoláváme, popisují povlakovací postupy, vhodné pro potlačování interferenčních barev. Pro použití v rámci vynálezu se hodí jednotlivá vrstva, vícevrstvové souvrství nebo povlaky pro potlačování barvy s gradientovou vrstvou.

Ve dvousložkové mezivrstvě 38, znázorněné na obr. 2, která je přednostním typem mezivrstvy, potlačující iridescenei, pro použití podle vynálezu, má povlak 39, nanesený na skleněný substrát a ulpívající k němu, vysoký index lomu ve viditelném spektru a je s výhodou tvořen oxidem cínu. Druhý povlak 40, mající nízký index lomu, je nanášen na první povlak mezivrstvy, na kterém ulpívá, a je s výhodou z oxidu křemičitého. Zpravidla má každý povlak tloušťku, zvolenou tak, že mezivrstva tvoří kombinovanou celkovou optickou tloušťku od přibližné 1/6 do přibližně 1/12 návrhové vlnové délky 500 nm.

Skleněné substráty, vhodné pro použití při přípravě povlakovaného skleněného výrobku podle vynálezu, mohou obsahovat jakékoli běžné skelné kompozice, známé v oboru, jaké se hodí pro výrobu skel pro architekturu. Přednostní substrát je čirý pás skla float, přičemž povlaky podle vynálezu se nanášejí ve vyhřívaném pásmu výrobního procesu float. Dále mohou být vhodné pro nanášení vícevrstvého souvrství podle vynálezu pro barvené skleněné substráty. Některé probarvené skleněné substráty však mohou mít vliv na vlastnosti podle vynálezu z hlediska spektrálního a energetického prostupu.

Konkrétní povlakové souvrství na skleněném substrátu přináší skleněný předmět s povlakem, mající vysokou propustnost viditelného světla, sníženou celkovou propustnost sluneční energie a nízkou emisivitu. Skleněný předmět s povlakem podle vynálezu má selektivitu 13 nebo vyšší, přičemž selektivita je definována jako rozdíl mezi propustností viditelného světla (iluminantu C) a celkovou propustností sluneční energie, integrovanou pri vzdušné hmotě 1,5, pri jmenovité tloušťce 3 mm. Selektivita je s výhodou 14 nebo vyšší, s přednostní propustností viditelného světla 63 % nebo vyšší a s přednostní celkovou propustností sluneční energie 53 % nebo nižší. Emisivita předmětu podle vynálezu je nižší než 0,2 a s výhodou nižší než 0,15. Použití předmětu pro skla pro architekturu vede k vytvoření zasklívacího dílce, který brání prostupu sluneční energie v létě a poskytuje nízkou hodnotu U pro zimní období.

Vícevrstvé povlaky podle vynálezu vedou k vytvoření skleněného výrobku s povlakem, vykazujícího neutrální barvu jak v odrazu, tak i v prostupu. Barva je definována složením a tloušťkou různých vrstev souvrství. R_g, neboli barva v odrazu, naměřená v odrazu od substrátové strany substrátu s povlakem, má s výhodou hodnotu a* od přibližně 0 do přibližně 6 a hodnotu b* od přibližně 0 do přibližně -6, jak je definováno v kolorimetrické soustavě CIELAB. Barva R_gv odrazu mimo normální pozorovací úhel je neutrální, a to alespoň částečně v důsledku přizpůsobených indexů lomu povlaků oxidu cínu, dotovaného antimonem, a oxidu cínu, dotovaného fluorem.

R_f, neboli barva v odrazu, naměřená na filmové straně povlakovaného substrátu, má s výhodou hodnotu a* od přibližně 5 do přibližně -5 a hodnotu b* od přibližně 5 do přibližně -5, jak je definována v kolorimetrické soustavě CIELAB, ale nepovažuje se za kritický faktor pro účely vynálezu, jelikož pozorovatel bude vidět odraz od strany skla, vzhledem k povrchu skla, na kterém je fílm nanesen. Barva povlakovaného substrátu v prostupuje esteticky neutrální a má hodnotu a* od přibližně 2 do přibližně -5 a hodnotu b* od přibližně 2 do přibližně -5. Skleněný výrobek s povlakem také s výhodou vykazuje zamlžení menší než 0,8%.

Pro dosažení výše uvedené neutrálnosti barev může být žádoucí měnit tloušťky vrstvy oxidu cínu a oxidu křemičitého, potlačující barvu, mezi 15 nm a 35 nm (mezi 150 a 350 Á). Je také důležité, aby s ohledem na předmět vynálezu nebyla neutrálnost barev striktně definována matematickými mezemi, ale také tak, jak je barva v odrazu (R_g) a barva v prostupu vnímána lidským okem při pohledu ze strany skla.

Povlaky předmětu podle vynálezu mohou být nanášeny jakýmikoli běžnými způsoby, obecně známými v oboru. S výhodou se povlaky nanášejí přímo (on-line) na skleněný substrát nanášením chemickými parami během způsobu výroby skla. Obr. 1 znázorňuje zařízení J_0, použitelné pro výrobu skleněného výrobku s povlakem podle vynálezu postupem on-line, přičemž zařízení obsahuje plavící sekci 11, chladicí pec _[2 a ochlazovací sekci 13. Plavící sekce _N má dno J_4,

-6 CZ 302729 B6 které obsahuje lázeň L5 roztaveného cínu, strop 16, neznázorněné boční stěny a koncové stěny 17, které spolu dohromady tvoří těsný uzávěr, vymezující uzavřené pásmo 18, v němž je udržována neoxidující atmosféra, jak bude dále podrobněji popsáno, aby se zabránilo oxidaci cínové lázně J_5. Během provozu zařízení J_0 se roztavené sklo 19 odlévá na dno 20 pece, odkud vytéká pod odměřovací stěnou 21 a potom směrem dolů na povrch cínové lázně 15, odkud se odebírá vyzvedávacími válci 22 a dopravuje se chladicí pecí 12 a poté se vede ochlazovací sekcí 13.

Neoxidující atmosféra se udržuje v plavící sekci 11 tím, že se do jejího pásma J_8 přivádí vhodný plyn, jako například plyn, sestávající z 99 obj. % dusíku a 1 obj. % vodíku, a to kanály 23, které io jsou pracovně spojené s rozdělovačem 24. Neoxidující plyn se zavádí do pásma 18 z kanálů 23 při rychlosti, dostatečné pro kompenzování ztrát plynu (část neoxidující atmosféry opouští pásmo prouděním pod koncovými stěnami J_7) a pro udržování lehkého přetlaku, s výhodou od okolo 0,001 do 0,01 atmosféry (1 at - 0,1 MPa) nad okolním tlakem. Cínová lázeň 15. a uzavřené pásmo i8 jsou zahřívány sálavým teplem směrovaných směrem dolů z ohřívačů 25. Ohřívané pásmo 18 je zpravidla udržováno při teplotě okolo 649 °C (1200 °F). Atmosféra v chladicí peci 12 je typicky vzduch a ochlazovací sekce 13 není uzavřena. Okolní vzduch se fouká na sklo ventilátory 26.

Zařízení také obsahuje rozdělovače 27, 28. 29 a 30 plynu, umístěné v plavícím pásmu 1 i.

Potřebné prekurzorové směsi pro jednotlivé povlaky se přivádějí k odpovídajícím rozdělovačům plynu, které samy směrují prekurzorové směsi k horkému povrchu pásu skla. Prekurzory reagují na povrchu skla pro vytváření požadovaných povlaků.

Skleněný výrobek s povlakem se ideálně hodí po použití pro zasklení v architektuře. Skleněný

2? výrobek s povlakem může být použít v izolačním skle. Skleněný výrobek s povlakem podle vynálezu, znázorněný na obr. 3, je tak použit jako vnější tabule 45 izolačního skla (dvouskla). vhodného pro osazení do konstrukce budovy. Izolační sklo 43 také obsahuje vnitřní tabuli 50, vytvořenou ze skla a udržovanou v odstupu od vnější tabule 45 známým způsobem pomocí neznázoměného rámečku. Skleněný substrát 47 podle vynálezu je uložen proti vnějšku kons30 trukce. Vícevrstvý povlak 49 podle vynálezu je obrácen na vnitřní stranu, přičemž vnější tabule 45 je oddělována od vnitřní tabule 50 vzduchovou mezerou 5L

Nízká emisivita, poskytovaná oxidem cínu, dotovaným fluorem, zlepšuje účinek skleněného výrobku s povlakem v letním a zimním období. Sálavá energie jako složka nepřímého zisku ze skla dovnitř budovy je v podmínkách letního období snížena povlakem s nízkou emisivitou. To se projevuje ve snížení celkové propustnosti slunečního tepla. Celková propustnost slunečního teplaje definována jako propustnost, zahrnující sluneční energii, přímo propouštěnou sklem, a sluneční energii, absorbovanou sklem, následně vydávanou konvekcí a sáláním tepla směrem dovnitř. K hlavnímu zdokonalení z hlediska účinku však dochází v podmínkách zimního období tam, kde hodnota U zasklívacího dílce je výrazně snížena povlakem s nízkou emisivitou. Hodnota U neboli celkový součinitel prostupu teplaje nepřímo úměrná tepelnému odporu dílce. Nižší hodnota U znamená snížení tepelné ztráty sklem z vnitřku do vnějšího prostoru a vede k úspoře nákladů na energii. Nízká emisivita předmětu s povlakem, když je kombinována s překvapivě selektivní sluneční absorpcí vícevrstvého souvrství, tak poskytuje zvýšené bránění prostupu tepla v letním období a zadržování tepla v zimním období.

Výsledné izolační sklo, používající skleněný výrobek s povlakem podle vynálezu, má specifickou propustnost a specifické spektrální vlastnosti. Nízká emisivita povrchu 49 (obr. 3) vede k hodnotě U nižší než 2,2712 W/nr.K (0,4 BTU/hr.ft².°F) a s výhodou nižší než 1,9873 W/m².K (0,35

BTU/hr.ft².°F). Celková propustnost slunečního tepla dílce je 48 % nebo nižší. Izolační dílec také vykazuje propustnost viditelného světla (iluminantu C) 59 % nebo vyšší.

Izolační sklo vykazuje neutrální barvu jak v odrazu, tak i prostupu.

-7 CZ 302729 B6

Následujíc i příklady, ktere představuji nej lepší současně uvažovaný způsob provádění vynalezu, slouží pouze pro účely další ilustrace a popisu vynálezu a nejsou uvažovány jako jeho omezení.

Prediktivní příklady 1 až 15

Proces (loat se použije pro výrobu pásu ze skla float o tloušťce 3,125 mm (1/8”). Během výroby pásu ze skla tloat jsou specifikované povlaky postupně za sebou nanášeny na skleněný substrát v plavící lázni běžnými postupy nanášení chemických par při tloušťkách (v angstrómech, κι I Λ 0.1 nm), uvedených v tab. 1. Prekurzorová směs pro různé povlaky oxidu cínu zahrnuje dimethylcíndichlorid (dimethylstanniumdíchlorid), kyslík, vodu a helium jako nosný plyn. V případě oxidu cínu, dotovaného antimonem, prekurzorová směs také zahrnuje chlorid antimonitý v ethylacetátu, přičemž v případě oxidu cínu, dotovaného fluorem, prekurzorová směs také obsahuje kyselinu fluorovodíkovou. Prekurzorová směs pro povlak oxidu křemičitého obsahuje i? monosilan. ethylen a kyslík jako nosný plyn. V každém případě má vrstva oxidu cínu, dotovaného antimonem, molární poměr antimonu k cínu 0,07.

Příklady l až 4, 9 a 12 slouží pro srovnávací účely aje použit povlak oxidu cínu, dotovaného antimonem, ale žádný povlak oxidu, cínu dotovaného fluorem. Příklady 5, 6, 10, 11 a 13 také zo slouží pro srovnávací účely a obsahují povlak oxidu cínu, dotovaného fluorem, ale žádný povlak oxidu cínu dotovaného antimonem.

V každém příkladě byla pro výsledný skleněný výrobek s povlakem vypočítána propustnost viditelného světla (T_Vis)- celková propustnost sluneční energie (Tsoi.) a selektivita (T_Vis—4'soi.)·

Výsledky jsou shrnuty v tab. I.

TAB. 1

Př.	^SnO2	sio₂	SnO₂:Sb	SnO₂:F	Tyis í % )	^TSOI. <^%>	^TVIS ^TSOL
1	250	250	1500	0	68,76	57,49	11,25
2	250	250	1800	0	65,22	53,66	11,56
3	250	250	2400	0	59,51	47,03	12,48
4	250	250	4500	0	43,5	30,87	12,63
5	250	250	0	2400	82,52	74,31	8,21
6	250	250	0	3000	84,05	73,14	10,91
7	250	250	1800	3000	63,64	49,63	14,01
8	250	250	2400	2400	57,32	44,26	13,06
9	0	0	4800	0	41,56	29,36	12,2
10	0	0	0	4500	82,91	70,81	12,1
11	0	0	0	4800	81,89	70,89	11,0
12	250	250	4800	0	41,51	29,16	12,35
13	250	250	0	4800	82,36	70,46	11,9
14	250	250	4800	4800	39,79	27,18	12,61
15	250	250	1500	3000	66,77	52,76	14,01
16	240	200	1800	3000	63,63	49,69	13,94
17	220	200	1500	3000	66,82	52,88	13,94

-8CZ 302729 B6

Zvýšená selektivita, získaná vícevrstvým povlakem podle vynálezu, je zřejmá zvýše uvedených příkladů. Například je možné si povšimnout toho, že skleněný výrobek zpříkladu 12, obsahující dvouvrstvou mezi vrstvu pro potlačování barvy a povlak oxidu cínu, dotovaného antimonem, o s tloušťce 480 nm (4800 A), má selektivitu 12,35. Skleněný výrobek z příkladu 13, obsahující stejnou dvouvrstvou mez i vrstvu pro potlačování barvy a povlak oxidu cínu, dotovaného fluorem, o tloušťce 480 nm (4800 Á), má selektivitu pouze 11,9.

Naproti tomu skleněný výrobek s povlakem podle příkladu 8 má stejnou dvouvrstvou mezivrstvu io pro potlačování barvy s povlakem oxidu cínu, dotovaného antimonem, o tloušťce 240 nm (2400 A) a povlakem oxidu cínu, dotovaného fluorem, o tloušťce 240 nm (2400 A). Přestože má stejnou celkovou tloušťku povlaku, má tak předmět z příkladu 8 stejnou selektivitu 13,06, i když má T_Vis pouze 57,32 vzhledem k relativně tlustému povlaku oxidu cínu, dotovaného antimonem. Skleněný výrobek s povlakem z příkladu 7 má stejnou dvouvrstvou mezivrstvu pro potlačování !5 barvy s 1800 A oxidu cínu, dotovaného antimonem, a 3000 A oxidu cínu, dotovaného fluorem. Výrobek zpříkladu 7 má opět stejnou celkovou tloušťku povlaku, ale má selektivitu 14,01, T_V[S = 63.64 % a T_SOL = 49,63 %.

ualši analýza prikíadú 16 a i 7 v tab. í ukazuje „iaděni vrstev pro potlačování barvy pro zvyšu2o vání barevné neutrálnosti, která může být dosažena při udržování selektivity nad 13. Predikované hodnoty barvy pro příklad 16 jsou barva v prostupu (T) a* —1,87 a b* -0.03 a barva v odrazu na straně skla (R_g) a* -5,97 a b* -3,88. Srovnatelné hodnoty barvy pro příklad 17 jsou (T) a* -1,58 a b* 0,65, (R_g) a* -3,45 a b* -5,29. Ze srovnání výše uvedených hodnot barvy s příklady 7 až 15, které mají predikované hodnoty barvy (T) a* - 1,8 a b* -0,13 a (R_g) a* -6,21 a b* -3,49 (příklad

2? 7) a (T) a* -2,15 a b* 1,14 a (R_g) a* -0,81 a b* -7,33 (příklad 15) je zřejmé, že barva může být měněním tloušťky vrstvy významně ovlivňována, ale stále zůstává v požadovaných mezích barvy pro poskytování esteticky příjemného „neutrálně“ zbarveného skla.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Skleněný výrobek (35) s povlakem, obsahující:

a) skleněný substrát (36),

b) povlak (41) oxidu cínu, dotovaného antimonem, nanesený na uvedený skleněný substrát (36) a ulpívající k němu, a

c) povlak (42) oxidu cínu, dotovaného fluorem, nanesený uvedeném na povlaku (41) oxidu cínu, dotovaného antimonem, a ulpívající k tomuto povlaku, přičemž tloušťka povlaků je zvolená tak, že skleněný výrobek (35) s povlakem vykazuje rozdíl mezi propustností viditelného světla (iluminantu C) a celkovou propustností sluneční energie, při čirém skleněném substrátu (36) o jmenovité tloušťce 3 mm, pro poskytování selektivity 13 nebo vyšší.
2. Skleněný výrobek s povlakem podle nároku 1, vyznačený tím, že povlak (41) oxidu cínu, dotovaného antimonem, má tloušťku mezi 140 nm a 240 nm.
3. Skleněný výrobek s povlakem podle nároku 2, vyznačený tím, že povlak (41) oxidu cínu, dotovaného antimonem, má tloušťku mezi 140 nm a 190 nm.

-950
4. Skleněný výrobek s povlakem podle nároku 3, vyznačený tím, že povlak (41) oxidu cínu, dotovaného antimonem, má tloušťku od 170 nm do 180 nm.

CZ 302729 Β6
5. Skleněný výrobek s povlakem podle nároku 1, vyznačený tím, že povlak (42) oxidu cínu, dotovaného antimonem, má tloušťku mezi 200 a 350 nm.
6. Skleněný výrobek s povlakem podle nároku 5, vyznačený tím, že povlak (42) oxidu cínu, dotovaného antimonem, má tloušťku mezí 220 a 350 nm.
7. Skleněný výrobek s povlakem podle nároku 6, vyznačený tím, že povlak (42) oxidu cínu, dotovaného antimonem, má tloušťku od 280 a 320 nm.
8. Skleněný výrobek podle nároku 1, vyznačený tím, že skleněný výrobek (35) s povlakem má emisi vitu nižší než 0,2 nebo rovnou 0,2.
9. Skleněný výrobek podle nároku 8, vyznačený tím, že skleněný výrobek (35) s povlakem má emisivitu nižší než 0,15 nebo rovnou 0,15.
10. Skleněný výrobek podle nároku 1, vyznačený tím, že skleněný substrát (36) je pás čirého skla float.
11. Skleněný výrobek podle nároku 1, vyznačený tím, že výrobek (35) má neutrální barvu v odrazu na straně skla, definovanou v systému CIELAB hodnotou a* od 0 do -6 a hodnotou b* od 0 do -6.
12. Skleněný výrobek podle nároku 1, vyznačený tím, že molární poměr antimonu k cínu v povlaku (41) oxidu cínu, dotovaného antimonem, je mezi 0,05 a 0,12.
13. Skleněný výrobek s povlakem podle nároku 1, vyznačený tím, že výrobek (35) s povlakem má propustnost viditelného světla (iluminantu C) 63 % nebo vyšší a celkovou propustnost sluneční energie 53 % nebo nižší, při čirém skleněném substrátu (36) o jmenovité tloušťce 3 mm.
14. Skleněný výrobek s povlakem podle nároku 1, vyznačený tím, že skleněný výrobek (35) s povlakem má propustnost viditelného světla (iluminantu C) 59% nebo vyšší a celkovou propustnost sluneční energie 49 % nebo nižší, pri čirém skleněném substrátu (36) o jmenovité tloušťce 3 mm,
15. Skleněný výrobek s povlakem podle nároku 1, vyznačený tím, že dále obsahuje mezi skleněným substrátem (36) a povlakem (41) oxidu cínu, dotovaného antimonem, mezivrstvu (38), potlačující iridescenci.
16. Skleněný výrobek s povlakem podle nároku 15, vyznačený tím, že skleněný výrobek (35) s povlakem má propustnost viditelného světla (iluminantu C) 63 % nebo vyšší a celkovou propustnost sluneční energie 53 % nebo nižší, při čirém skleněném substrátu (36) o jmenovité tloušťce 3 mm, a má neutrální barvu v odrazu na straně skla, definovanou v systému CIELAB hodnotou a* od 0 do -6 a hodnotou b* od 0 do -6.
17. Skleněný výrobek s povlakem podle nároku 15, vyznačený tím, že mezi vrstva (38), potlačující iridescenci, obsahuje vrstvu (39) nedotovaného oxidu cínu a na tuto vrstvu (39) nedotovaného oxidu cínuje nanesena vrstva (40) oxidu křemičitého, k ní ulpívající.
18. Skleněný výrobek s povlakem podle nároku 17, vyznačený tím, že celková optická tloušťka vrstvy (39) nedotovaného oxidu cínu a vrstvy (40) oxidu křemičitého je od 1/6 do 1/12 návrhové vlnové délky 500 nm.

10CZ 302729 B6
19. Skleněný výrobek s povlakem podle nároku 17, vyznačený tím, že vrstva (39) nedotovaného oxidu cínu má tloušťku mezi 15 a 35 nm a vrstva (40) oxidu křemičitého má tloušťku mezi 15 a 35 nm.

5
20. Izolační sklo (43), obsahující:

a) první skleněný substrát (50),

b) druhý skleněný substrát (36, 47), mající vnitřní povrch a vnější povrch, přičemž druhý skleněný substrát (36, 47) je upevněn k prvnímu skleněnému substrátu (50) v odstupu (51) od něj, s vnitřním povrchem obráceným proti prvnímu skleněnému substrátu (50), a id c) vícevrstvé povlakové souvrství (49), nanesené na vnitřní povrch druhého skleněného substrátu (36,47) a ulpívající k němu, obsahující:

i) povlak (41) oxidu cínu, dotovaného antimonem, nanesený na uvedený vnitřní povrch a ulpívající k němu, přičemž povlak (41) oxidu cínu, dotovaného antimonem, má tloušťku mezi 140 a 190 nm, a

15 i i) povlak (42) oxidu cínu, dotovaného fluorem, nanesený na povlaku (41) oxidu cínu, dotovaného antimonem, a ulpívající k tomuto povlaku, přičemž povlak (42) oxidu cínu, dotovanékrt Hnnrůi-n mó ťlrtllřtTzil 3 0 Π O nm

------------- -----, přičemž uvedené vícevrstvé povlakové souvrství je takové, že druhý skleněný substrát (36, 47) vykazuje rozdíl mezi propustností viditelného světla (iluminantu C) a celkovou propustností slu20 neční energie, při čirém skleněném substrátu (36, 47) o jmenovité tloušťce 3 mm, pro poskytování selektivity 13 nebo vyšší.
21. Izolační sklo podle nároku 20, vyznačené tím, že má hodnotu součinitele prostupu tepla U nižší než 2,2712 W/m².K (0,4 BTU/hr,ft².°F).
22. Izolační sklo podle nároku 20, vyznačené tím, že má hodnotu součinitele prostupu tepla U, kteráje nejméně o 15 % nižší než hodnota U izolačního skla stejné konstrukce, ale používajícího dvě tabule skla bez povlaku.

30 23. Izolační sklo podle nároku 20, vyznačené tím, že celková propustnost sluneční energie je o nejméně 25 % nižší než je celková propustnost sluneční energie izolačního skla stejné konstrukce, avšak používajícího dvě tabule skla bez povlaku.