CZ306982B6

CZ306982B6 - Zasklívací panel opatřený soustavou tenkých vrstev pro ochranu proti slunečnímu záření a/nebo tepelnou izolaci

Info

Publication number: CZ306982B6
Application number: CZ2003-1642A
Authority: CZ
Inventors: ValĂ©rie Coustet; Valérie Coustet; Nicolas Nadaud; FrĂ©dĂ©ric Barrieres; Frédéric Barrieres; Jean-Pierre Brochot
Original assignee: Saint-Gobain Glass France
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2017-11-01
Also published as: US20050123772A1; ATE380165T1; FR2818272A1; WO2002048065A1; ES2298192T5; EP1341732B2; EP1341732B1; PT1341732E; FR2818272B1; CZ20031642A3; EP1341732A1; PL200037B1; US7166360B2; KR100823201B1; CN1272271C; JP2004522677A; KR20030061843A; DE60131776T3; JP2009143805A; JP4327455B2

Description

Oblast techniky

Vynález se týká transparentních substrátů, zvláště potom substrátů vytvořených z pevného anorganického materiálu, jako například skla (nebo organického materiálu, jako například tuhého nebo flexibilního polymemího substrátu), kde tyto substráty jsou potaženy soustavou tenkých vrstev obsahující přinejmenším jednu vrstvu vykazující chování kovového typu, která je schopna působit na sluneční záření a/nebo infračervené záření s dlouhou vlnovou délkou.

Vynález se zejména týká použití těchto substrátů při výrobě tepelně izolačních zasklívacích panelů a/nebo zasklívacích panelů poskytujících ochranu proti slunečnímu záření. Tyto zasklívací panely jsou určeny jak pro zařizování budov, tak i pro vybavování vozidel, přičemž je zejména kladen důraz na snížení zátěže klimatizačního systému a/nebo redukci nadměrného přehřívání způsobovaného stále rostoucím rozsahem zasklených povrchů v prostorech určených pro cestující.

Dosavadní stav techniky

Známý typ vícevrstvé soustavy propůjčující substrátům tyto vlastnosti se skládá z přinejmenším jedné kovové vrstvy, jako například vrstvy stříbra, která je umístěna mezi dvě povlakové vrstvy dielektrického materiálu typu oxidu kovu. Tato soustava je obvykle získávána sledem po sobě jdoucích nanášecích kroků realizovaných s pomocí vakuové techniky, jako například techniky rozprašování, která může být případně doplněna působením magnetického pole. Na obou stranách stříbrné vrstvy mohou být vytvořeny dvě velmi tenké kovové vrstvy, kde podkladová vrstva působí jako vazná vrstva pro nukleaci a překryvná vrstva působí jako ochranná nebo obětovaná vrstva, aby tak bylo zabráněno degradaci stříbra v případě, kdy vrstva oxidu, která je na povrchu stříbra, je nanášena rozprašováním v přítomnosti kyslíku.

Soustavy vrstev tohoto typu, které obsahují jednu nebo dvě základové vrstvy stříbra, jsou tedy známé z evropských patentů EP- 611 213, EP- 678 484 a EP- 638 528.

Z patentu EP- 847 965 je rovněž známa soustava vrstev skládající se ze dvou vrstev stříbra, která je uspořádána tak, aby mohla být podrobena tepelnému zpracování typu ohýbání nebo vytvrzování bez výskytu jakékoli významné optické změny, přičemž této schopnosti je dosaženo v důsledku použití kyslíkových bariérových vrstev typu nitridu křemíku a vrstev zajišťujících stabilizaci vrstev stříbra.

Konečně z patentu EP- 844 219 je známa soustava vrstev skládající se ze dvou vrstev stříbra o velmi odlišných tloušťkách umožňující získání zasklívacího panelu, u kterého je solární faktor snížen přinejmenším na 32 % (solární faktor SF je poměr celkové energie vstupující prostřednictvím příslušného zasklívacího panelu do místnosti vůči dopadající sluneční energii).

Všeobecně, ale zvláště potom v oblasti dvojitých zasklívacích panelů pro budovy, je výhodné mít možnost nastavovat u zasklívacího panelu v určitém rozsahu úroveň propustnosti světla bez nutnosti provést pokaždé kompletní rekonfíguraci soustavy tenkých vrstev.

Pro dosažení tohoto cíle již byla navržena některá řešení: ve francouzském patentu FR-2 751 666 je navrženo umístit vrstvu absorbentu na bázi oxidu železa mezi sklo a první dielektrickou vrstvu. Ve francouzském patentu FR-2 708 262 je navrženo umístit vrstvu absorbentu typu nitridu titanu tak, aby tato vrstva byla v kontaktu s vrstvou stříbra a aby byla situována nad touto vrstvou. Tato řešení ovšem v obou případech přinášejí nevýhodu, pokud je soustava tenkých vrstev podrobena

- 1 CZ 306982 B6 tepelnému zpracování typu žíhání, ohýbání nebo vytvrzování: vrstva absorbentu bude v takovém případě významně opticky změněna a/nebo způsobí optickou změnu celé vícevrstvové soustavy.

Příčina tohoto jevu spočívá ve skutečnosti, že pokud je vrstva absorbentu v kontaktu se sklem nebo se stříbrem, bude při působení tepla tato vrstva více či méně kontrolovatelným způsobem vykazovat tendencí k oxidaci, k poškození nebo bude způsobovat poškození přiléhajících vrstev. Jestliže je tedy vrstva absorbentu v přímém kontaktu s vrstvou stříbra, potom tato vrstva absorbentu vykazuje tendenci destabilizovat vrstvu stříbra procesem oxidace. Pokud je vrstva absorbentu v kontaktu se sklem, bude tato vrstva modifikována difúzí iontů alkalických kovů přicházejících ze skla.

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu je tedy nastavení úrovně propustnosti světla u výše popsaného zasklívacího panelu opatřeného soustavou tenkých vrstev bez toho, aby docházelo k výskytu výše uvedené nevýhody, specificky potom bez způsobování významné optické změny v těchto soustavách v případě jejich tepelného zpracování.

Cílem vynálezu je dále také nastavení úrovně propustnosti světla a/nebo selektivity zasklívacího panelu bez současného příliš výrazného zvýšení úrovně vnějšího odrazu světla, kde ve výhodném provedení je tento odraz světla omezen na hodnotu menší než 20 %.

Cílem vynálezu je dále také zajištění skutečnosti, aby této kontroly úrovně propustnosti světla bylo dosaženo relativně jednoduchým způsobem a aby tento způsob mohl být snadno zaveden v průmyslovém měřítku.

Předmětem vynálezu je tedy v první řadě zasklívací panel obsahující přinejmenším jeden transparentní substrát opatřený soustavou tenkých vrstev podle vynálezu. Tato sestava zahrnuje střídavé uspořádání n funkčních vrstev vykazujících reflexní vlastnosti v infračervené oblasti a/nebo v oblastí slunečního záření a η + 1 povlaků tvořených jednou nebo více vrstvami vytvořenými z dielektrického materiálu, takže každá funkční vrstva je umístěna mezí dvěma povlaky. Dále je přinejmenším jedna vrstva absorbující ve viditelné oblasti světla umístěna mezi dvěma vrstvami dielektrického materiálu přinejmenším jednoho z těchto povlaků, V tomto uspořádání není vrstva absorbentu ani v přímém kontaktu se sklem (čímž jsou omezeny problémy s působením kyslíku a difúze alkalických kovů při působení tepla) ani v přímém kontaktu se stříbrem, čímž dochází k omezení problémů souvisících s poškozením stříbrné vrstvy způsobených oxidací vrstvy absorbentu, která je s touto vrstvou v kontaktu, rovněž za působení tepla.

Podle první varianty vynálezu tato soustava obsahuje jedinou funkční vrstvu umístěnou mezi dvěma povlaky (případ, kde n = 1).

Podle druhé varianty vynálezu tato soustava obsahuje dvě funkční vrstvy střídavě situované se třemi povlaky (případ, kde n = 2).

Ve výhodném provedení je funkční vrstva (nebo vrstvy) vytvořena na bázi stříbra nebo kovové slitiny obsahující stříbro.

Vrstva absorbentu (nebo vrstvy absorbentu, neboť vynález není omezen na umístění jediné vrstvy absorbentu) může být vytvořena z různých materiálů: tato vrstva může být například tvořena kovem nebo kovovou slitinou typu Ti, Nb, Zr nebo NiCr. Tato vrstva může být rovněž tvořena oxidem kovu, jako například oxidem chrómu, oxidem železa nebo podstechiometrickým oxidem titanu nebo zinku. Konečně může být tato vrstva tvořena nitridem kovu, jako například nitridem titanu, nitridem niobu, nitridem zirkonia, nitridem chrómu nebo směsným nitridem niklu a chrómu.

-2CZ 306982 B6

Tloušťka vrstvy absorbentu ve viditelné oblasti světla podle vynálezu je ve výhodném provedení omezena na malé hodnoty: tloušťka této vrstvy je ve výhodném provedení rovna nebo menší než 7 nm, případně dokonce menší než 5 nm nebo menší než 3 nm. Obvykle je zvolena tloušťka pohybující se v rozmezí od 1 nm do 3 nm: prvním charakteristickým rysem vrstvy absorbentu, jak je zmíněno výše, je nepřítomnost přímého kontaktu se skleněným substrátem nebo s vrstvou stříbra. Druhým charakteristickým rysem vrstvy absorbentu je její malá tloušťka: jelikož je tato vrstva velmi tenká, slouží její přítomnost nikoli k významnému snížení propustnosti, ale spíše k přesnému nastavení propustnosti o několik málo procent.

Vrstva absorbentu ve viditelné oblasti světlaje situována mezi dvěma dielektrickými vrstvami, kde přinejmenším jedna z nich je vytvořena z materiálu na bázi nitridu křemíku a/nebo nitridu hliníku.

V rámci provedení vynálezu leží vrstva absorbentu mezi dvěma vrstvami jednoho z těchto nitridů. Toto uspořádání ve skutečnosti představuje optimální konfiguraci pro nejlepší zapouzdření vrstvy absorbentu, aby tak tato vrstva byla izolována vůči interakcím s látkami přinášejícími nebezpečí oxidace nebo degradace této vrstvy (kyslík ze vzduchu nebo ze skla nebo z přiléhající oxidické vrstvy, látky difundující za působení tepla ze stříbrné vrstvy, atd.). Důvodem je zde skutečnost, že nitridy křemíku a/nebo nitridy hliníku jsou známé jako látky z chemického hlediska velmi inertní, dokonce i při vysoké teplotě. Tyto látky zde tedy nejenom plní svou obvyklou funkci dielektrického materiálu spolu s optickou funkcí a s ochranou stříbrné vrstvy (s hodnotou indexu lomu přibližně 2), ale navíc také působí jako stínící vrstvy ve vztahu k vrstvě absorbentu ve viditelné oblasti světla.

V tomto uspořádání nebude tepelné zpracování prováděné v rámci žíhání, ohýbání nebo vytvrzování ovlivňovat vrstvu absorbentu (nebo tuto vrstvu ovlivní jenom velmi málo), neboť nitridové vrstvy tvoří bariéru vůči pronikání kyslíku a brání vrstvu absorbentu proti oxidaci. Následně tedy nebude změna v propustnosti světla celkové soustavy vrstev více významná nežli změna pozorovaná v případě soustavy, u které není přítomna vrstva absorbentu (například změna nejvýše 3 %).

Přinejmenším jeden z povlaků této soustavy vrstev podle vynálezu obsahuje přinejmenším jednu vrstvu oxidu vybraného z přinejmenším jednoho z následujících oxidů: oxid zinku, oxid cínu, oxid titanu, oxid křemíku, oxid tantalu, oxid niobu a oxid zirkonia. Jak je vysvětleno ve výše zmíněném patentu EP- 847 965, je výhodné, aby povlaky obsahovaly jak vrstvy tvořené oxidem kovu, tak i vrstvy tvořené nitridem křemíku nebo nitridem hliníku.

Přinejmenším pod jednu z funkčních vrstev je tedy výhodné umístit vrstvu na bázi oxidu zinku, která vykazuje tendenci podporovat adhezi a krystalizaci funkční vrstvy na bázi stříbra a tím tedy zvyšuje její kvalitu a stabilitu při vysoké teplotě.

Je rovněž výhodné, aby funkční vrstva nebo přinejmenším jedna z funkčních vrstev byla umístěna pod vrstvou na bázi oxidu zinku, aby tak byla zvýšena míra adheze.

Aby bylo zajištěno, že soustava vrstev může být bez přílišné optické změny vystavena účinkům tepelného zpracování typu žíhání, vytvrzování nebo ohýbání, zahrnuje ve výhodném provedení každý z povlaků přinejmenším jednu vrstvu vytvořenou z nitridu křemíku a/nebo nitridu hliníku.

Mezi každou funkční vrstvu a povlak situovaný nad touto vrstvou a/nebo povlak situovaný pod touto vrstvou může být případně umístěna tenká vrstva kovu nebo podstechiometrického oxidu kovu (který může případně být nitridovaný). Tato vrstva může být tvořena vrstvami titanu, niobu nebo slitiny niklu a chrómu, které mohou případně být částečně oxidovány v průběhu nanášení této soustavy (pokud je vedlejší vrstva nanášena technikou reaktivního rozprašování v přítomnosti kyslíku). Tyto vrstvy jsou obvykle označovány jako vazné vrstvy (v případě vrstvy umístěné ve spodní pozici) nebo jako obětované nebo blokující vrstvy (v případě vrstvy umístěné ve vrchní pozici).

- 3 CZ 306982 B6

Podle výhodné varianty vynálezu obsahuje soustava vrstev dvě funkční vrstvy na bázi stříbra spolu se třemi povlaky, přičemž vrstva absorbentu ve viditelné oblasti světlaje umístěna do prostředního povlaku, a je tedy situována mezi dvěma funkčními vrstvami. Podle předmětného vynálezu bylo zjištěno, že při této konfiguraci je vrstva absorbentu nejvíce stabilizovaná/izolovaná a vzhled při vnějším odrazu zasklívacího panelu je nejlepší. Příkladem soustavy vrstev podle vynálezu může být následující uspořádání:

transparentní substrát/Si₃N₄/ZnO/Ag/ZnO/Si₃N₄/TiN nebo NbN/Ni₃N₄/ZnO/Ag/ZnO/Si₃N₄, případně s tenkými vrstvami kovu (které mohou být případně částečně oxidované) typu titanu na přinejmenším jedné z čelných ploch stříbrných vrstev.

Vynález se týká libovolného zasklívacího panelu opatřeného těmito soustavami vrstev: laminovaných zasklívacích panelů (u kterých je soustava nanesena najeden z tuhých substrátů nebo na flexibilní substrát typu polyethylentereftalátu (PET), který je s pomocí termoplastické fólie připojen ke dvěma tuhým substrátům); tzv. asymetrických laminovaných zasklívacích panelů; a vícenásobných zasklívacích panelů typu dvojitého zasklívacího panelu, kde ve výhodném provedení je soustava vrstev umístěna na druhé čelní ploše nebo na třetí čelní ploše zasklívacího panelu (čelní plochy substrátů jsou číslovány obvyklým způsobem směrem od nejkrajnější plochy až k nejvnitřnější ploše, poté co je panel nainstalován v místnosti). Vynález se potom zejména týká dvojitého zasklívacího panelu, který vykazuje:

- propustnost světla T_L nejvýše 75 %, kde ve výhodném provedení tato propustnost dosahuje nejvýše 70 % nebo 65 % a přinejmenším 40 %, nebo se tato propustnost pohybuje v rozmezí od 55 % do 65 % nebo v rozmezí od 45 % do 55 %, zvláště potom v rozmezí od 50 % do 60 %, a/nebo

- vnější odraz světla R_L rovný nebo nižší než 20%, ve výhodném provedení nejvýše 17 %, a/nebo

- hodnoty a* a b* při vnějším odrazu světla rovné nebo nižší než 1, ve výhodném provedení negativní hodnoty, dokonce i po vystavení účinkům tepelného zpracování typu vyztužování, ve zvlášť výhodném provedení v případě soustav skládajících se ze dvou stříbrných vrstev.

Klíčový aspekt vynálezu tedy spočívá ve skutečnosti, že vrstva absorbentu ve viditelné oblasti světla, která je zejména začleněna do konvenčních soustav vrstev, umožňuje nastavení světelné propustnosti těchto soustav bez jakékoli optické změny v případě tepelného zpracování a/nebo bez porušení vzhledu substrátu v odrazu.

Vrstva (vrstvy) absorbentu podle vynálezu vykazuje (vykazují) ve výhodném provedení vnitřní absorpci světla přinejmenším 3 %, kde tato absorpce se zejména pohybuje v rozmezí od 4 % do 15 % nebo v rozmezí od 6 % do 12 % (každá nebo všechny z těchto vrstev absorbentu, pokud vynález využívá několik z těchto vrstev).

Příklady uskutečnění vynálezu

Vynález bude v dalším podrobněji popsán s pomocí následujících příkladů provedení, které jsou ovšem pouze příkladné, přičemž nijak neomezují rozsah tohoto vynálezu.

Ve všech příkladech byly soustavy vrstev nanášeny na substrát tvořený čirým sodnovápenatokřemičitým sklem o tloušťce 6 milimetrů. Substrát byl poté spolu s druhým substrátem tvořeným identickým sklem začleněn do formy dvojitého zasklívacího panelu, takže soustava vrstev byla situována na druhé čelní ploše, přičemž dutý prostor mezi dvěma skleněnými panely, jehož tloušťka činila 12 milimetrů, byl vyplněn argonem. Tento zasklívací panel je v zásadě určen pro použití v budovách, jako tepelná izolace a/nebo jako zasklívací panel pro regulaci slunečního záření.

-4CZ 306982 B6

Ve všech příkladech bylo první uspořádání vytvořeno ve formě dvojitého zasklívacího panelu se skleněným substrátem opatřeným nevytvrzenými vrstvami a poté druhé uspořádání, ve kterém skleněný substrát, poté co byl opatřen vícevrstvovou soustavou, byl podroben vytvrzovacímu procesu za podmínek, které se v dané oblasti techniky považují za standardní (zahřívání skla na teplotu 640 °C po dobu několika minut).

Všechny vrstvy soustav byly naneseny technikou rozprašování za spolupůsobení magnetického pole: (oxidické vrstvy byly nanášeny technikou reaktivního rozprašování v přítomnosti kyslíku s použitím kovových terčíků nebo případně také podstechiometrických keramických terčíků, zatímco nitridové vrstvy byly nanášeny technikou reaktivního rozprašování v přítomnosti dusíku).

Srovnávací příklad 1

Vícevrstvová soustava byla uspořádána následujícím způsobem (tabulka ukazuje tloušťky vrstev v nanometrech):

	Srovnávací příklad 1
Sklo	nm
sí₃n₄	31
ZnO	10
Ag	9,5
Ti	0,8
ZnO	10
SÍ3N4	64
ZnO	10
Ag	17,5
Ti	0,8
ZnO	10
Si₃N₄	21,5

Toto provedení bylo použito pro srovnávací účely, neboť zde mezi dvěma dielektrickými vrstvami nebyla začleněna žádná vrstva absorbentu ve viditelné oblasti světla. Dvě titanové vrstvy umístěné nad vrstvami stříbra byly velmi tenké a budou podléhat oxidaci (přinejmenším částečné oxidaci) v průběhu nanášení další vrstvy tvořené oxidem zinečnatým ZnO (stejně jako v následujících příkladech).

-5CZ 306982 B6

Příklady 2 a 3

V těchto příkladech se opakovalo uspořádání soustavy podle příkladu 1, ovšem s přidáním vrstvy nitridu titanu uprostřed vrstvy dielektrického povlaku Si₃N₄ situované mezi dvěma stříbrnými vrstvami. Toto uspořádání odpovídá první variantě vynálezu, ve které je vrstva absorbentu chráněna proti oxidaci dvěma vrstvami, které jí obklopují.

Tabulka uvedená v dalším ukazuje tloušťky každé z vrstev soustavy v nanometrech.

	příklad 2	příklad 3
Sklo	-	-
sí₃n₄	31	31
ZnO	10	10
Ag	9,5	9,5
Ti	0,8	0,8
ZnO	10	10
Si₃N₄	32	32
TiN	0,7	1,4
sí₃n₄	32	32
ZnO	10	10
Ag	17,5	17,5
Ti	0,8	0,8
ZnO	10	10
Si₃N₄	21,5	21,5

Tabulka uvedená v následujícím textu ukazuje pro každý z příkladů 1 až 3 následující údaje:

- propustnost T_L v procentech při použití osvětlovacího tělesa D65;

- dominantní vlnovou délku lambda_D při průchodu světla v nanometrech;

- hodnotu vnějšího odrazu světla Rt.ext v procentech;

- hodnoty a* a b* při odrazu světla podle (L*, a*, b*) kolorimetrického systému;

- solární faktor SF podle standardu DIN.

Tyto hodnoty jsou uvedeny pro případ dvojitého zasklívacího panelu bez vytvrzování skleněného substrátu potaženého vícevrstvovou soustavou vrstev (žádné vytvrzení) a pro případ dvojitého zasklívacího panelu s vytvrzeným skleněným substrátem potaženým vícevrstvovou soustavou vrstev (s vytvrzením).

-6CZ 306982 B6

Příklady	^TL	lambdajj	^L,ext	* a	b*	SF
Srovn. př. 1
bez vytvrzení	63,4	516	17,1	-4,4	-3,5	34
s vytvrzením	65,3	508	21,1	-3,8	-4,7	34
příklad 2
bez vytvrzení	60,2	496	16,4	-3,9	0,7	33
s vytvrzením	62,3	493	17,4	-0,6	-2,5	33
příklad 3
bez vytvrzení	57,6	501	13,4	-4,6	-5,0	31
s vytvrzením	59,5	497	14,5	-2,7	-7,8	31

Na základě výše uvedených údajů mohou být konstatovány následující závěry:

- s dodatečnou vrstvou nitridu titanu TiN podle vynálezu je možné kontrolovaným způsobem snížit hodnotu T_L 2 % až 7 % nebo 8 % tím, že je odpovídajícím způsobem nastavena tloušťka této vrstvy, při zachování mírné úrovně vnějšího odrazu, která je výrazně nižší než 20 % (stejná redukce hodnoty T_L může být získána zvětšením tloušťky stříbrných vrstev, ale na úkor míry vnějšího odrazu světla, která v takovém případě významně narůstá;

- toto nastavení může být provedeno s pomocí velmi tenké vrstvy: méně než 2 nm nitridu titanu TiN, a tedy bez významného prodloužení časového cyklu potřebného pro vytvoření soustavy vrstev a také bez výrazného zvýšení buď nákladů, nebo složitosti tohoto řešení;

- přidání této vrstvy absorbentu rovněž jako přímý důsledek přináší redukci hodnoty solárního faktoru SF přinejmenším o 1 až 3 body;

- dokonce i bez vytvrzení vykazuje vrstva absorbentu podle vynálezu příznivý účinek z hlediska vnějšího odrazu tím, že snižuje tento odraz přinejmenším o 1 % až 4 % (při srovnatelných úrovních Tl) a umožňuje tak zachování negativních hodnot a* a b* (tedy modrozelené zbytkové zabarvení v odrazu, což je v současné době nejvíce žádaný barevný nádech); a

- všechny tyto výhodné charakteristiky zůstávají zachovány dokonce i tehdy, pokud je soustava vrstev podrobena procesu vyztužování: zde samozřejmě dochází k malým změnám v hodnotách T_L nebo R_L, ale míra odrazu světla zůstává spolehlivě pod úrovní 20 % (na rozdíl od srovnávacího příkladu, kde byl zjištěn nárůst o téměř 4 % a došlo tak k překročení hranice 20 %). Tuto skutečnost lze považovat za důkaz, že vrstva nitridu titanu TiN byla stabilní a neprodělala optickou změnu (nebo pouze změnu nevýznamnou), neboť tato vrstva byla zapouzdřena mezi dvěma nitridy.

Je důležité rovněž uvést, že ve výhodném provedení podle předmětného vynálezu mohou dvě nitridové vrstvy obklopující vrstvu nitridu titanu TiN vykazovat nestejnou tloušťku, přičemž vrstva vzdálenější od substrátu může případně být silnější, například o jednu třetinu (přibližně 20, 30 nebo 40 %), ve srovnání s další vrstvou (nebo obráceně).

Dále je důležité upozornit na skutečnost, že vrstva nitridu titanu TiN může být nahrazena vrstvou nitridu niobu NbN nebo vrstvou kovu typu Ti, Nb nebo Zr.

- 7 CZ 306982 B6

Konečně je třeba poukázat na velkou nesymetrii v tloušťkách dvou stříbrných vrstev, která vyplývá zejména ze zjištění uvedených ve výše zmíněném patentu EP- 844 219.

Příklady 4, 5 a 5a

Tyto příklady jsou podobné příkladu 3, ovšem s použitím vrstvy nitridu niobu NbN (příklad 4) a vrstvy nitridu titanu TiN (příklad 5) ve funkci vrstvy absorbentu. Tyto příklady jsou opět v souladu s první variantou vynálezu.

o

	příklad 4	příklad 5	příklad 5a
Sklo	-	-	-
Si₃N₄	31	31	29
ZnO	10	10	10
Ag	8,5	8,5	8,5
Ti	0,8	0,8	0,8
ZnO	10	10	10
sí₃n₄	31	31	30
vrstva absorbentu	NbN: 1,4	TiN: 1,4	TiN: 2
sí₃n₄	31	31	30
ZnO	10	10	10
Ag	17,0	17,0	20,2
Ti	0,8	0,8	0,8
ZnO	10	10	10
Si₃N₄	23	23	20

V souvislosti s uvedenými údaji je zapotřebí zdůraznit, že příklady 2 až 5a podle vynálezu vykazovaly následně po vytvrzení dobrou optickou kvalitu, zejména potom bez výskytu korozních důlků nebo malých smáčecích defektů.

Tabulka uvedená v následujícím textu ukazuje pro tyto tři příklady stejná fotometrická data jako 20 pro předchozí příklady 1 až 3, kde tato data jsou stejným způsobem strukturována, přičemž navíc jsou zahrnuty:

- čistota při průchodu světla P_T v procentuálním vyjádření;

- bezrozměrná hodnota delta E v odrazu, která v kolorimetrickém systému (L*, a*, b*) je počítána podle vztahu

-8CZ 306982 B6 ((a*_f- a*i)² + (b*f- b*j)² + (L*f- Lj)²)^1/2 kde a*i; b*j a L*j představují hodnoty před vytvrzením a a*f, b*f a L*_f představují hodnoty následně po vytvrzení.

Příklady	^TL	lambda^	p_T	^RL,ext	a*	b*
příklad 4
bez vytvrzení	58,5	537	3,4	17,1	-4,4	-3,5
s vytvrzením	59,6	521	2,2	21,1	-3,8	-4,7
příklad 5
bez vytvrzení	58,6	542	4,6	16,4	-3,9	0,7
s vytvrzením	60,4	531	2,8	17,4	-0,6	-2,5
příklad 5a
bez vytvrzení	49,4	500	6,4	13,4	-4,6	-5,0
s vytvrzením	50,6	494	2,8	14,5	-2,7	-7,8

pokračování tabulky

Příklady	delta E	SF
příklad 4
bez vytvrzení s vytvrzením
-	32
2,9	33
příklad 5
bez vytvrzení s vytvrzením
-	32
2,7	33
příklad 5a bez vytvrzení s vytvrzením
-	26
-	26

Z uvedených výsledků vyplývá, že zvýšení propustnosti světla následně po vytvrzení je velmi omezené: přibližně 1,5 % pro vrstvu nitridu niobu NbN, přibližně 2 % nebo 1,2 % pro vrstvu nitridu titanu TiN, v závislosti na tloušťce těchto vrstev. Změna zabarvení ve vnějším odrazu následně po vytvrzení je zde opět malá: hodnoty a* a b* zůstávají negativní, při redukci hodnoty a* o přibližně -2 a změně hodnoty b* v rozmezí ± 1. Příklad 5a poskytuje v tomto ohledu zvláště dobré výsledky, s hodnotou a*, která se mění pouze o +0,3 a hodnotou b*, která se mění pouze o

-0,9.

-9CZ 306982 B6

Příklad 6

Tento příklad nespadá do rozsahu vynálezu: vrstva absorbentu je umístěna v rámci vrchního dielektrického povlaku (nad druhou vrstvou stříbra), mezi vrstvou oxidu a vrstvou nitridu.

V následující tabulce jsou uvedeny tloušťky každé z vrstev soustavy v nanometrech.

	příklad 6
Sklo	nm
sí₃n₄	31
ZnO	10
Ag	8,5
Ti	0,8
ZnO	10
Si₃N₄	62
ZnO	10
Ag	17,0
Ti	0,8
ZnO	10
TiN	1,4
Si₃N₄	23

Skleněný substrát byl umístěn stejně jako v předcházejícím případě v rámci dvojitého zasklívacího panelu, bez vytvrzení a poté následně po vytvrzení. Optická změna po vytvrzení je vyjádřena následujícím způsobem:

- delta T_L = T_L (po vytvrzení) - T_L (před vytvrzením) = +2,4 %;

- delta b* ve vnějším odrazu = b* (po vytvrzení) - b* (před vytvrzením) = 2;

- Ruext (po vytvrzení) = 16,5 %; a

- poměr Tl/SF = 62 až 63 /33.

Nebyly pozorovány žádné korozní důlky, dokonce i v případě, kdy parametry nanášení nebyly perfektně nastaveny, a smáčecí defekty byly velmi malé a nepříliš početné.

Několik konfigurací, ve kterých byla vrstva absorbentu umístěna mezi vrstvou oxidu a vrstvou nitridu, bylo testováno vyhodnocením optické kvality soustav vrstev následně po vytvrzení. V dalším jsou podrobně specifikovány varianty odpovídající přikladu 6 (tloušťky všech vrstev, s výjimkou tloušťky vrstvy absorbentu, jsou stejné jako v příkladu 6):

- 10CZ 306982 B6

Příklad 6.1 (mimo rozsah vynálezu)

Substrát/Si₃N₄/ZnO/Ag/Ti/ZnO/TiN(l až 3 nm)/Si₃N₄/ZnO/Ag/Ti/ZnO/Si₃N₄

Příklad 6.2 (mimo rozsah vynálezu)

Substrát/Si₃N₄/ZnO/Ag/Ti/ZnO/Si₃N₄/TiN(l až 3 nm)/ZnO/Ag/Ti/ZnO/Si₃N₄

Příklad 6.3 (mimo rozsah vynálezu)

Substrát/Si₃N₄/ZnO/Ag/Ti/ZnO/Si₃N₄/ZnO/Ag/Ti/ZnO/TiN(l až 3 nm)/Si₃N₄

Příklad 6.4 (mimo rozsah vynálezu)

Substrát/Si₃N₄/ZnO/Ag/Ti/ZnO/TiN(l až 2 nm)/Si₃N₄/ZnO/Ag/Ti/ZnO/TiN(l až 2 nm)/Si₃N₄

V rámci tohoto příkladu byly tedy použity dvě vrstvy absorbentu.

Optická kvalita těchto skleněných substrátů po vytvrzení byla vyhodnocena prostřednictvím hustoty defektů, jejichž velikost byla menší než 2 mikrometry, a hustoty defektů, jejichž velikost činila přinejmenším 2 mikrometry. Jako nejvýhodnější se v tomto ohledu ukázaly konfigurace podle příkladu 6.3 a příkladu 6.4:

- V případě příkladu 6.3, s vrstvou absorbentu 2 nm a 3 nm, nebyly zjištěny žádné defekty větší než 2 mikrometry nebo menší než 2 mikrometry;

- V případě příkladu 6.4 bylo zjištěno několik málo defektů, pokud každá ze dvou vrstev absorbentu vykazovala tloušťku 1 nm, a žádné defekty nebyly potom zjištěny, jestliže první vrstva počítaná od substrátu vykazovala tloušťku 1 nm a druhá vrstva tloušťku 2 nm (konfigurace podle příkladu 6.3 může být považována za výhodnější ve srovnání s konfigurací podle příkladu 6.4, neboť výskyt veškerých defektů byl v jednom případě eliminován při tloušťce 2 nm a přinejmenším v dalším případě při tloušťce 2 + 1 nm);

- V případě příkladu 6.2 byla optimální konfigurace pozorována při použití vrstvy absorbentu o tloušťce 3 nm (několik málo defektů);

- V případě příkladu 6.1 byla optimální konfigurace rovněž pozorována při použití vrstvy absorbentu o tloušťce 3 nm (žádné defekty menší než 2 mikrometry, několik málo defektů o velikosti přinejmenším 2 mikrometry);

- Pro srovnání lze uvést, že pokud je příklad 6.1 opakován, ale s vynechanou vrstvou absorbentu, byla po vytvrzení zjištěna vysoká hustota jak defektů menších než 2 mikrometry, tak i defektů o velikosti přinejmenším 2 mikrometry - tedy hustota, která je pro komerční účely nepřijatelná.

Je tedy zřejmé, že pro zajištění dobré optické kvality soustav vrstev podle vynálezu následně po vytvrzení musí být brány v úvahu dva parametry: pozice vrstvy nebo vrstev absorbentu v soustavě (ve výhodném provedení v rámci nejvíce vnější dielektrické vrstvy nebo v rámci prostřední dielektrické vrstvy soustav obsahujících dvě stříbrné vrstvy) a tloušťka této vrstvy nebo vrstev (která může být proměnlivá podle zvolené konfigurace, ale která ve výhodném provedení činí přinejmenším 1,5 nm nebo 2 nm, a která dokonce leží v oblasti 3 nm, pokud je vrstva absorbentu situována v rámci prostřední dielektrické vrstvy).

Dále je rovněž zřejmé, že přítomnost vrstvy absorbentu zlepšuje chování soustavy vrstev jako celku při realizaci procesu tepelného zpracování.

Srovnávací příklad 7

Tento příklad je uveden pro srovnávací účely, neboť vrstva absorbentu byla v tomto případě v přímém kontaktu se skleněným substrátem:

	Srovnávací příklad 7
Sklo	nm
TiN	1,4
Si₃ ^N4	31
ZnO	10
Ag	8,5
Ti	0,8
ZnO	10
Si₃N₄	62
ZnO	10
Ag	17,8
Ti	0,8
ZnO	10
sí₃n₄	23

Skleněný substrát byl opět umístěn do dvojitého zasklívacího panelu bez vytvrzení a poté následně po vytvrzení: delta T_L = +4 %, delta b* při vnějším odrazu = -2 až -3; optická kvalita velmi slabá - rozsáhlý výskyt korozních důlků.

Tento příklad demonstroval, že umístění vrstvy přímo do kontaktu se skleněným substrátem přineslo katastrofální dopad na optickou kvalitu skla po vytvrzení, kde projevem této skutečnosti je výrazné zvýšení hodnoty T_L.

Závěrem je tedy možné konstatovat, že umístění vrstvy absorbentu ve viditelné oblasti světla (a za touto oblastí) mezi dielektrické vrstvy nitridového typu a/nebo dielektrické vrstvy oxidického typu umožňuje jemnou kontrolu propustnosti světla a redukci solárního faktoru SF, bez optických defektů, kterých by bylo možné se obávat, zvláště potom při vnějším odrazu a zejména pak v případě, kdy tyto vrstvy jsou podrobeny tepelnému ošetření: omezená celková optická změna v soustavě vrstev v případě vytvrzení (méně než ±3 % nebo dokonce méně než ±2 % v hodnotě T_L); zachování mírné úrovně vnějšího odrazu a uspokojivé kolorimetrické odezvy při vnějším odrazu; a uspokojivá optická kvalita po vytvrzení.

Zasklívací panel tvořený substrátem opatřeným soustavou vrstev podle vynálezu může rovněž zahrnovat jeden nebo více dalších funkčních prvků: tyto prvky mohou například zahrnovat nešpinivý povlak na bázi fotokatalytického oxidu titaničitého TiO₂, hydrofobní povlak na bázi flu

- 12CZ 306982 B6 orpolymeru, hydrofilní povlak na bázi oxidu křemičitého SiO₂ nebo SiOC nebo jeden nebo více antireflexních povlaků. Tyto povlaky jsou ve výhodném provedení umístěny přinejmenším na jedné z vnějších čelních ploch zasklívacího panelu (na Čelních plochách situovaných směrem do vnějšího okolí, oproti čelním plochám situovaným směrem k vnitřní termoplastické fólii v případě laminovaného skla nebo čelním plochám situovaným směrem do dutého prostoru vyplněného vzduchem nebo dutého prostoru vyplněného plynem nebo vakuem v případě izolačního zasklívacího panelu).

Soustava vrstev podle vynálezu může rovněž při instalaci vhodného zdroje elektrické energie a potřebných připojení sloužit jako vyhřívací soustava.

Claims

1. Zasklívací panel obsahující přinejmenším jeden transparentní substrát opatřený soustavou tenkých vrstev zahrnující střídavé uspořádání n funkčních vrstev vykazujících reflexní vlastnosti v infračervené oblasti a/nebo v oblasti slunečního záření a η + 1 povlaků tvořených jednou nebo více vrstvami vytvořenými z dielektrického materiálu, takže každá funkční vrstva je umístěna mezi dvěma povlaky, alespoň jeden povlak zahrnující alespoň dvě vrstvy v dielektrickém materiálu, přinejmenším jednu vrstvu absorbující ve viditelné oblasti světla umístěnou mezi dvěma vrstvami dielektrického materiálu tohoto povlaku, vyznačující se tím, že vrstva, nebo vrstvy, absorbentu ve viditelné oblasti světla je vložena mezi dvěma vrstvami na bázi nitridu hliníku a/nebo nitridu křemíku a tím, že vrstva, nebo vrstvy, absorbentu ve viditelné oblasti světlaje vybrána z:

- Ti, Nb, Zr nebo NiCr;

- oxidu chrómu, oxidu železa; nebo

- podstechiometrického oxidu titanu nebo oxidu zinku; nebo

- nitridu titanu, nitridu niobu, nitridu zirkonia, nitridu chrómu nebo nitridu NiCr.

2. Zasklívací panel podle nároku 1, vyznačující se tím, že soustava vrstev obsahuje jedinou funkční vrstvu umístěnou mezi dvěma povlaky.

3. Zasklívací panel podle nároku 1, vy z n ač uj í c í se tím, že soustava vrstev obsahuje dvě funkční vrstvy střídavě umístěné se třemi povlaky.

4. Zasklívací panel podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že funkční vrstva (nebo vrstvy) je (nebojsou) vytvořena ze stříbra nebo z kovové slitiny obsahující stříbro.

5. Zasklívací panel podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že tloušťka vrstvy (nebo každé z vrstev) absorbentu ve viditelné oblasti světlaje (nebojsou) rovna nebo menší než 7 nm, zvláště potom rovna nebo menší než 5 nm nebo 3 nm, kde ve výhodném provedení se tato tloušťka pohybuje v rozmezí od 1 nm do 2 nm.

6. Zasklívací panel podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že přinejmenším jeden z povlaků obsahuje vrstvu oxidu vybraného ze skupiny zahrnující oxid zinku, oxid cínu, oxid titanu, oxid křemíku, oxid tantalu, oxid niobu, oxid zirkonia nebo směs přinejmenším dvou z těchto oxidů.

- n.

7. Zasklívací panel podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že funkční vrstva nebo každá z funkčních vrstev je umístěna nad povlakem, jehož koncová vrstva je vytvořena z materiálu na bázi oxidu zinku.

8. Zasklívací panel podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že funkční vrstva nebo každá z funkčních vrstev je umístěna pod povlakem, jehož první vrstva je vytvořena z materiálu na bázi oxidu zinku.

9. Zasklívací panel podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že každý z povlaků obsahuje přinejmenším jednu vrstvu vytvořenou z materiálu na bázi nitridu křemíku a/nebo nitridu hliníku.

10. Zasklívací panel podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že mezi každou funkční vrstvu a přinejmenším jeden z povlaků, který tuto vrstvu obklopuje, je umístěna tenká vrstva kovu nebo suboxidu kovu, zvláště potom obětovaná vrstva vytvořená z materiálu na bázi titanu, niobu nebo slitiny nikl-chrom, kde tato vrstva ve výhodném provedení vykazuje tloušťku menší než 2 nm.

11. Zasklívací panel podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že soustava vrstev zahrnuje dvě funkční vrstvy na bází stříbra umístěné mezi třemi povlaky, kde vrstva (nebo vrstvy) absorbentu ve viditelné oblasti světlaje začleněna do prostředního povlaku umístěného mezi dvě funkční vrstvy a/nebo v rámci vrchního povlaku umístěného nad druhou funkční vrstvou.

12. Zasklívací panel podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že soustava vrstev je uspořádána následujícím způsobem:

SÍ3N₄/ZnO/Ag/ZnO/SÍ3N₄/TiN nebo NbN/Si₃N₄/ZnO/Ag/ZnO/Si₃N₄, nebo případně také se začleněním tenkých vrstev částečně nebo úplně zoxidovaného kovu, které jsou umístěny přinejmenším na jedné z čelních ploch každé ze stříbrných vrstev.

13. Zasklívací panel podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že tento panel je uspořádán ve formě laminovaného zasklívacího panelu, nesymetrického zasklívacího panelu nebo vícenásobného zasklívacího panelu typu dvojitého zasklívacího panelu.

14. Zasklívací panel podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vrstva (vrstvy) absorbentu vykazuje (vykazují) vnitřní absorpci světla přinejmenším 3 %, kde tato absorpce se ve výhodném provedení pohybuje v rozmezí od 4 % do 15 % nebo v rozmezí od 6 % do 12%.

15. Zasklívací panel podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že soustava vrstev zahrnuje dvě funkční vrstvy na bázi stříbra vykazující propustnost světla T_L nejvýše 65 %, kde ve výhodném provedení se tato propustnost pohybuje v rozmezí od 40 % do 65 %, vnější odraz světla R_L rovný nebo menší než 20 %, ve výhodném provedení nejvýše 17 %, a hodnoty a* a b* při vnějším odrazu světla rovné nebo menší než 1, kde tyto hodnoty jsou ve výhodném provedení negativní.

16. Zasklívací panel podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že vrstva (nebo vrstvy) absorbující ve viditelné oblasti světla a/nebo vícevrstvová soustava jako celek nemění své optické charakteristiky, nebo mění optické charakteristiky pouze v malé míře, v případě tepelného zpracování typu žíhání, ohýbání nebo vytvrzování.

- 14CZ 306982 B6

17. Zasklívací panel podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že je rovněž opatřen přinejmenším jedním dalším povlakem různého funkčního charakteru, zvláště potom nešpinivým povlakem, hydrofobním povlakem, hydrofilním povlakem nebo antireflex5 ním povlakem.