DE3503851A1

DE3503851A1 - Hochtransparenter in durch- und aussenansicht neutral wirkender und waermedaemmender belag

Info

Publication number: DE3503851A1
Application number: DE19853503851
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim Dr. 3470 Höxter Gläser; Torsten 3472 Beverungen Halden
Original assignee: Interpane Entwicklungs und Beratungs GmbH and Co KG
Current assignee: Interpane Entwicklungs und Beratungs GmbH and Co KG
Priority date: 1985-02-05
Filing date: 1985-02-05
Publication date: 1986-08-07

Description

Hochtransparenter in Durch- und Außenansicht
neutral wirkender und wärmedämmender Belag Die Erfindung betrifft einen hochtransparenten in Durch- und Außenansicht neutral wirkenden und wärmedämmenden Belag für ein Substrat aus transparentem Material wie Glasscheiben und Kunststoffolien, wobei der Belag aus einem Schichtensystem der Schichtfolge Metalloxid-Silber-Metalloxid aufgebaut ist.
Ganz allgemein handelt es sich bei dem Belag um ein Mehrfachschichtensystem mit dünnen Schichten, wobei mindestens eine Silberschicht vorgesehen ist. Die Silberschicht kann wie die anderen Schichten des Schichtensystems in unterschiedlicher Weise aufgebracht werden, vorzugsweise jedoch mittels Kathodenzerstäubung Ein solcher Belag mit der Schichtenfolge Wismutoxid-Silber-Wismutoxid ist beispielsweise bekannt aus der DE-OS 32 11 753.
Dünne Silberschichten zeigen hohe Lichtdurchlässigkeit und hohes Reflexionsvermögen für Infrarotstrahlen, weshalb sie insbesondere als Wärmedämmschichten bei Fensterscheiben verwendet werden.
Die selektiven Eigenschaften der Silberschichten werden durch mindestens eine dielektrische Entspiegelungs-und/oder Haftschicht verbessert. Im Stand der Technik finden weiter zusätzliche Metallschichten, Metalleglerungsschichten und Metalloxid-Schichten Verwendung, die als Abdeckungs- und Schutzschichten oder auch als Diffusionssperren wirken.
Nachteilig hierbei ist, daß das Silber, wenn es als dünne Schicht aufgebracht werden soll, sehr leicht in Form von Inseln oder Tröpfchen niederzuschlagen beginnt (vergl. hierzu H. Mayer, Physik dünner Schichten, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart 1955).
Diese nachteilige Inselbildung, die zu erhöhter Lichtabsorption damit zu einer Verschlechterung der optischen Eigenschaften der Schicht und damit des Belages führt, wird dann begünstigt, wenn während des Beschichtungsvorganges Sauerstoff anwesend ist. Letzteres wurde bisher dadurch überwunden, daß die Silberschicht unter möglichst reiner Edelgasatmosphäre bei möglichst niedrigem Gasdruck aufgebracht wird.
Es ist ferner bekannt (DE-OS 33 07 661), daß eine durch Kathodenzerstäubung aufgebrachte Silberschicht während des Aufbringens nachfolgender Metalloxidschichten ihre bisherige relative Geschlossenheit verliert und sich zu einer Art tröpfchenförmigen Inselstruktur zusammenzieht. Um den dadurch erreichten Effekt, nämlich eine weitere Erhöhung der Absorption durch Lichtstrahlung, zu vermeiden werden metallische oder metalloxidische Schichten unmittelbar nachfolgend auf die Silberschicht aufgebracht.
Diese Vorgehensweise ist offensichtlich umständlich und aufwendig.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Belag der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die Tröpfchen-bzw. Inselbildung bei der aufwachsenden Silberschicht sowie nachträgliches Aufreißen der Silberschicht beim Aufbringen weiterer Oxidschichten ohne besondere zusätzliche Verfahrenstechnische Maßnahmen unterbunden werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Silber mindestens ein Stoff hohen Schmelzpunktes beigemischt ist.
Auf diese Weise ergibt sich eine Verbesserung der technischen Werte zur Beschreibung der optischen Eigenschaften des Schichtensystems wie Lichttransmission und Reflexion für Infrarotstrahlen und sind ferner die bisher erforderlichen Abhilfemaßnahmen entbehrlich.
Als geeignet haben sich die Elemente Wolfram,Rhenium, Tantal, Osmium, Niob, Molybdän und/oder Iridium mit einem Anteil von bis zu 10 Gew.-% erwiesen.
Zur Verwendung der die erwähnten Beimengungen aufweisenden Silberschicht kann die Lichttransmission um bis zu 6 %, die Infrarotreflexion um bis zu 4 % im Vergleich zu Schichten gleicher Dicke im Bereich von 8 bis 30 nm aus reinem Silber erhöht werden und kann ferner die Lichtabsorption um bis zu 6 % verringert werden.
Da auch die Zerstäubungsrate der erfindungsgemäß ausgebildeten Silberschicht im Vergleich zu einer Schicht aus reinem Silber nur geringfügic ändert, ist das Aufbringen der übrigen Schichten bei dem Mehrfachschichtensystem in allen seiner Parametern nahezu unverändert übernehmbar.
Als besonders vorteilhaft hat sich ein Zusatz von 0,4 bis 0,6 % Wolfram zu dem Silber erwiesen. Bei einem Schichtensystem Wismut/Manganoxid-Silber-Wismut/Manganoxid zeigte sich die erfindungsgemäße Verbesserung der technischen Werte durch die Verwendung eines entsprechenden Silber-Wolfram-Zerstäubungstargets unabhängig davon, ob nun die Schicht kontinuierlich wie z. B. in Durchlaufanlagen wie Magnetronkathoden oder passagenweise wie z. B. in chargenweise arbeitenden Batchanlagen aufgestäubt wurde.
Bei der Herstellung des wärmedämmenden Belages gemäß der Erfindung wird zunächst unmittelbar auf das transparente Substrat z. B. eine Glasscheibe oder eine Kunststoffolie eine Metalloxidschicht, insbesondere eine Wismutoxidschicht ggf. mit einer Beimischung aufgebracht. Darüber wird die Silberschicht mit der erfindungsgemäßen Beimischung gelegt. Darüber wird gegebenenfalls eine weitere Wismutoxidschicht ggf.
mit einer Beimischung aufgebracht. Vorteilhaft kann zwischen der Silberschicht (mit der erfindungsgemäßen Beimischung) und der Metalloxidschicht eine weitere Metalloxidschicht, vorzugsweise eine Bleioxidschicht, aufgebracht sein.
Als Substrate kommen für den erfindungsgemäßen wärmedämmenden Belag nicht nur Glasscheiben in Betracht, sondern wie erwähnt transparente Folien, wie Kunststofffolien, die mit dem wärmedämmenden Belag in dem Zwischenraum einer Isolierglasscheibe angeordnet sein oder auch auf eine der Isolierglasscheiben aufgeklebt sein können. Der wärmedämmende Belag führt in allen Fällen zu einer Verbesserung der Wärmedämmung einer Isolierglasscheibe.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 schematisch im Querschnitt eine Glasscheibe mit dem erfindungsgemäßen wärmedämmenden Belag.
Fig. 2 schematisch einen Querschnitt durch eine Glasscheibe mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen wärmedämmdenen Belags, Fig. 3 eine Doppel-Isolierverglasung mit einer den wärmedämmenden Belag tragenden Scheibe, Fig. 4 eine Doppel-Isolierverglasung mit einer den wärmedämmenden Belag tragenden Kunststoffolie, die zwischen den Scheiben aufgespannt ist.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Glasscheibe 6 als Substrat, auf der der erfindungsgemäße hochtransparente und in Durch- sowie in Außenansicht neutrale wärmedämmende Belag 9 aufgebracht ist.
Hierzu befindet sich unmittelbar auf dem durch die Glasscheibe 6 gebildeten transparenten Substrat eine erste Metalloxid-Schicht 1 aus Wismutoxid (Bi263) dem unedlere Stoffe wie Mangan beigemischt sein tonnen.
Diese erste Schicht kann eine Dicke von etwa 30 nm besitzen. Auf die erste Schicht 1 folgt eine zweite Schicht 3 aus Silber mit einer Dicke von 8 bis 200 nm, vorzugsweise einer Dicke von 12 bis 15 nm, die die weiter unten erläuterte erfindungsgemäße Beimischung besitzt. Darüber ist eine dritte Metalloxidschicht 5, wiederum vorzugsweise aus Wismutoxid ggf. mit einer Beimengung aus Mangan gelegt, die eine Dicke von etwa 25 nm besitzen kann.
Der Belag 9 zeigt zunächst keine Schwärzung, selbst bei längerer UV-Bestrahlung,und ist thermisch stabil.
Bei einer Manganzumengung zu der Metalloxidschicht 1 und 5 ist die Korrosionsanfälligkeit deutlich herabgesetzt, wobei darüberhinaus der Belag an Scheibenrändern durch Flammreduktion entfernbar ist.
Erfindungsgemäß ist der Silberschicht ein Stoff hohen Schmelzpunkts beigemischt, der zur Optimierung der technischen Werte Lichttransmission, Lichtreflexion, Lichtabsorption sowie Infrarotreflexion dient. Als Beimischungen kommen insbesondere die Elemente Wolfram, Rhenium, Tantal, Osmium, Niob, Molybdän und/oder Iridium mit einem Anteil von bis zu 10 Gew.-% in Frage.
Als zweckmäßig hat sich eine Beimischung aus Wolfram in einer Menge von 0,4 % erwiesen.
Der wärmedämmende Belag 9 wird dadurch hergestellt, daß die einzelnen Schichten 1,3, 5 nacheinander durch konventionelle Dioden-Kathoden-Zerstäubung auf dem Substrat 6 oder Kunststoff 10 niedergeschlagen werden, wobei die erste und die dritte Schicht 1 bzw. 5, d.h.
die Metalloxidschichten in der gleichen reaktiven Atmosphäre z. B. einem Argon-Sauerstoff-Gemisch und die zweite, z. h. die Silberschicht 3 mit der erfindungsgemäßen Beimischung in einer gegebenenfalls anderen reaktiven Atmosphäre wie einer Argon-Atmosphäre aufgebracht werden.
Fig. 2 zeigt einen Schichtenaufbau ähnlich dem gemäß Fig. 1, bei dem zusätzlich eine Bleioxidschicht 4 zwischen der Silberschicht 3 mit der erfindungsgemäßen Beimischung und der dritten Metalloxidschicht 5 (Wismutoxidschicht) vorgesehen ist, die die Gefahr verringert, daß eine Schwärzung der Silberschicht auftritt.
Fig. Ijscnematisch einen Querschnitt durch eine Isolierglasscheibe bzw. -verglasung, bei der auf eine der beiden Scheiben 7, 8, zum Zwischenraum 11 weisend, der erfindungsgemäße wärmedämmende Belag 9 aufgebracht ist. Die Isolierscheibe besteht aus zwei parallel zueinander angeordneten Glasscheiben 7, 8, die am Scheibenrand durch Verklebung (Klebstoffmasse 12) oder Verlötung luftdicht verschlossen sind, wobei ein hier nicht dargestellter Abstandshalter, der die die beiden Scheiben 7, 8 auf einem vorgegebenen Abstand hält, vorgesehen sein kann. Der erfindungsgemäße wärmedämmende Belag 9 vermindert den Wärmefluß zwischen den beiden Scheiben 7, 8 durch Reduktion des Strahlungsaustausches infolge des niedrigen Emissionsvermögens des Belages 9. Wegen der hohen Transparenz für Sonnenstrahlen hat die mit einem erfindungsgemäßen Belag 9 versehene Scheibe somit Sonnenkollektorwirkung.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der wärmedämmende Belag 9 auf eine Kunststoffolie 10 aufgebracht ist. Die Kunststoffolie 10 ist zwischen den beiden Scheiben 7, 8 aufgespannt und in einem nur schematisch dargestellten Abstandshalter 13 verklemmt.

Claims

Ansprüche 1. Hochtransparenter, in Durch- und Außenansicht neutral wirkender und wärmedämmender Belag für ein Substrat aus transparentem Material wie Glasscheiben und Kunststoffolien, wobei der Belag aus einem Schichtensystem der Schichtfolge Metalloxid-Silber-Metalloxid aufgebaut ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß dem Silber mindestens ein Stoff hohen Schmelzpunktes beigemischt ist.
2. Belag nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Beimischung aus den Elementen Wolfram, Rhenium, Tantal, Osmium, Niob, Molybdän und/oder Iridium mit einem Anteil von bis zu 10 Gew.-% besteht.
3. Belag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Beimischung aus Wolfram in einer Menge in 0,4 Gew.-% besteht.
4. Belag nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Silberschicht eine Dicke von 8 bis 200 nm, vorzugsweise 12 bis 15 nm hat.
5. Belag nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß in dem Schichtensystem die Metalloxidschicht eine Wismutoxidschicht ist und dem Wismutoxid Manganoxid beigemischt ist.
6. Belag nach einem der Ansprüche 1 bis 5, g e k e n n z e i c h n e t durch die Schichtfolge Wismutoxid-Silber-Bleioxid-Wi smutoxid.
7. Verfahren zur Herstellung eines Belages nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die einzelnen Schichten durch Kathodenzerstäubung aufgebracht werden.
8. Verwendung des Belages nach einem der Ansprüche 1 bis 6, für Sonnen- und Wärmeschutzscheiben mit zwei im Abstand parallel zueinander angeordneten Scheiben (7, 8).
9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der Belag (9) auf einer der beiden Scheiben (7, 8) zum Scheibenzwischenraum (11) weisend angeordnet ist.
10. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der wärmedämmende Belag (9) auf einer transparenten Folie (10) aufgebracht ist-und daß die Folie (10) mit dem wärmedämmenden Belag (9) zwischen den Glasscheiben (8) angeordnet ist.
11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die transparente Folie (10) auf eine der Glasscheiben (7, 8) aufgeklebt ist.
12. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die transparente Folie (10) mit dem auf ihr befindlichen wärmedämmenden Belag (9) in dem Zwischenraum (11) zwischen den Scheiben (7, 8) aufgespannt ist.