DE4243930A1

DE4243930A1 -

Info

Publication number: DE4243930A1
Application number: DE4243930A
Authority: DE
Inventors: Jean-Michel Depauw
Original assignee: Glaverbel Belgium SA
Current assignee: AGC Glass Europe SA
Priority date: 1991-12-23
Filing date: 1992-12-23
Publication date: 1993-06-24
Also published as: ITTO921000A1; GB9226584D0; IT1257932B; ITTO921000A0; FR2685318B1; NL9202186A; GB2262749B; LU88206A1; CH684888A5; FR2685318A1; GB2262749A; GB9127268D0; BE1006854A3

Description

Die Erfindung betrifft den in den Patentansprüchen angegebenen Gegenstand.

Die Erfindung betrifft insbesondere Glas, das eine lichtdurchlässige, mehrlagige Beschichtung trägt.

Beschichtetes Glas findet auf verschiedenen Gebieten für verschiedene Zwecke Anwendung. Die Erfindung betrifft im wesentlichen das Aufbringen von Beschichtungen auf Glas für Sonnenabschirmungszwecke.

Der extensive architektonische Einsatz von verglasten Fassaden bürdet verschiedene Erfordernisse auf, die die Glashersteller versuchen müssen zu erfüllen. Vom technischen Standpunkt aus ist es oft erwünscht, daß die Verglasung nicht einen zu großen Anteil der gesamten einfallenden Sonnenstrahlung durchläßt, um zu verhindern, daß das Innere der verglasten Struktur nicht während sonnigem Wetter überhitzt wird. Jedoch muß die Verglasung ebenfalls einen beträchtlichen Anteil von sichtbarem Licht durchlassen, um eine natürliche Beleuchtung des Inneren der Struktur zu schaffen und um zu erlauben, daß ihre Bewohner hinaussehen können.

Vom ästhetischen Gesichtspunkt aus wird es manchmal bevorzugt, daß die Gesamtheit einer verglasten Fassade eines Gebäudes sich in einer annähernd einheitlichen Erscheinung zeigt: Somit kann es erwünscht sein, daß den Fenstern des Gebäudes Reflexionscharakteristiken gegeben werden, die, wenn sie von außen betrachtet werden, denen von undurchsichtigen Teilen der Fassade, wie Fensterunterbauten, gleichen.

Weiterhin kann es wünschenswert sein, eine besondere Farbe für das beschichtete Glas zu erreichen, wenn dies bei Spiegelung betrachtet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, Glas zur Verfügung zu stellen, das eine lichtdurchlässige mehrlagige Beschichtung trägt und das die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet.

Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gelöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung enthalten.

Erfindungsgemäß wird daher Glas geschaffen, das eine lichtdurchlässige mehrlagige Beschichtung trägt, wobei das Glas dadurch charakterisiert ist, das die Beschichtung in folgender Reihenfolge umfaßt:

A) eine Metalloxidschicht ("die A-Schicht"), die ein Material mit höherem Brechungsindex als das Glas enthält;
B) eine Metalloxid- oder Siliziumoxidschicht ("die B-Schicht"), die ein Material mit einem niedrigeren Brechungsindex als das Material der A-Schicht enthält; und
C) eine Schicht ("die C-Schicht"), die ein Material enthält, ausgewählt aus Chrom, Chrom-enthaltenden Stählen, Titan-Aluminium-Stählen, Nitriden davon, und Zirkonium- oder Titannitrid.

Die drei Beschichtungsschichten wirken in einer vorteilhaften Weise für die in Aussicht genommenen Zwecke zusammen und die erhaltenen präzisen Eigenschaften können variiert werden durch Veränderung des verwendeten Materials und der Dicke dieser Schichten. Die dritte erwähnte Schicht, die C-Schicht aus Metall oder Nitrid ist eine absorbierende Schicht, und sie ist primär verantwortlich zum Senken der spezifischen Durchlässigkeit des beschichteten Glases im Hinblick auf die gesamte Sonnenstrahlung. Beim Erhöhen der Dicke der C-Schicht wird die gesamte Energiedurchlässigkeit niedriger und wird zur gleichen Zeit die Lichtdurchlässigkeit vermindern. Sie kann ebenfalls einen Effekt auf die Farbe des Glases haben, wenn dieses bei Spiegelung betrachtet wird. Die angeführten zwei Schichten, die A- und B-Schichten mit dem jeweiligen höheren und niedrigerem Brechungsindex verändern ebenfalls die Lichttransmissionseigenschaften des beschichteten Glases. Für eine vorgegebene Dicke der C-Schicht können sie so angeordnet sein, so daß die Lichtdurchlässigkeit erhöht wird und so daß die Reinheit- der Farbanregung des reflektierten Lichts erhöht wird. Dies kann bewerkstelligt werden ohne das Gesamtenergie-Reflexionsvermögen des beschichteten Glases zu reduzieren; in der Tat kann unter bestimmten Umständen das Reflexionsvermögen erhöht werden. Somit ist es möglich, die Absorption von Strahlungsenergie durch das beschichtete Glas zu reduzieren und seinen solaren Faktor zu reduzieren. Der Ausdruck "solarer Faktor" wird benutzt, um die Summe der gesamten, direkt durchgelassenen Energie anzuzeigen und die Energie, die absorbiert wird und die auf der Seite weg von der Energiequelle abstrahlt, als ein Teil der gesamten auf das beschichtete Glas einfallenden Strahlungsenergie. Eine vernünftige Wahl der Anordnung der Beschichtungen auf dem Glas relativ zu dem Betrachter und die Dicke derartiger Beschichtungen kann ebenfalls dazu führen, das Lichtreflexionsvermögen zu reduzieren, ohne mit dem solaren Faktor aufzuaddieren und/oder zum Erhalten einer relativ neutralen Farbe.

Es wird als besonders wichtiger Vorteil angesehen, daß die Verwendung einer mehrlagigen Beschichtung auf dem Glas gemäß der Erfindung zusätzliche Parameter (die Materialien und Dicken der Schichten) liefert, die geändert werden können, um einen sehr guten Kompromiß zwischen der Lichtdurchlässigkeit des Glases und seinem solaren Faktor zu erreichen, und ebenfalls daß sie einen Grad der Kontrolle der Farbe beschichteten Glases bei Reflexion erlaubt. Somit kann die Verwendung eines derartigen beschichteten Glases bei einer Gebäudefassade ebenfalls das Ineinanderpassen der äußeren Erscheinung dieser Fassade, wie zwischen Teilen, die transparent und Teilen, die lichtundurchlässig sind, erleichtern.

Die Abfolge der Abscheidung dieser drei Beschichtungsschichten auf dem Glas muß daher gemäß der Erfindung entweder A, B, C oder C, B, A sein. Welche dieser Reihenfolgen gewählt wird, hängt ab von der Art und Weise, in der das beschichtete Glas in einem Gebäude installiert wird und von den optischen Eigenschaften, die erwünscht sind. Beispielsweise können die optischen Eigenschaften einer gemäß der Erfindung beschichteten Scheibe in Abhängigkeit davon, ob die A-Schicht oder die C-Schicht näher am Beobachter ist, variieren.

Gemäß einigen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sitzt diese A-Schicht zwischen der C-Schicht und dem Glas.

Es ist üblich, verschiedene mögliche Positionen für eine Beschichtung auf einer Glasscheibe, die in einem äußeren Fensterrahmen eines Gebäudes installiert ist, in der folgenden Weise zu definieren: Position 1 ist an der äußeren Seite der äußeren oder einzigen Scheibe des Fensters und Position 2 ist die innere Seite dieser Scheibe; die Positionen 3 und 4 sind jeweils die äußeren und inneren Seiten der nächsten Glasscheibe, wenn überhaupt dort welche vorhanden sind, usw. Um das gewünschte Aussehen in der Reflexion von dem Äußeren des Gebäudes zu erreichen, kann das Glas derart installiert werden, daß die A-Schicht sich zwischen der C-Schicht und dem Äußeren des Gebäudes befindet. Folglich werden solche bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, gemäß der die A-Schicht zwischen der C-Schicht sitzen, und das Glas so installiert sein, daß die Beschichtung sich in Position 2 befindet. Jedoch kann ebenfalls eine Beschichtung, die durch A-, B- und C-Schichten gebildet werden, die in umgekehrter Reihenfolge abgeschieden worden sind, in Position 2 sitzen. In jedem Fall ist die Beschichtung gegenüber dem Aussetzen gegenüber unterschiedlichen Wetterbedingungen geschützt, die vorzeitiges Altern der Beschichtung und eine Verschlechterung ihrer Eigenschaften bewirken könnten. Ein weiterer Schutz der Beschichtung gegen vorzeitiges Altern, zurückzuführen auf atmosphärische Verschmutzungen, können erforderlich sein, indem eine derart beschichtete Bahn in eine hohle Verglasungseinheit mit der Beschichtung im Inneren dieser Einheit einarbeitet. Somit kann ein Kontakt zwischen der Beschichtung und jeglichen atmosphärischen Verunreinigungen verhindert werden oder es kann dem vorgebeugt werden, wenn das Innere der hohlen Einheit versiegelt ist.

Im allgemeinen, wenn die C-Schicht aus Chrom oder Nickel-Chrom, oder einem Chromnitrid, Nickel-Chrom, Zirkonium oder Titan hergestellt ist, kann die Schicht eine Widerstandsfähigkeit gegenüber atmosphärischer Korrosion haben, die für alle praktischen Zwecke genügend ist. Jedoch haben bestimmte Chrom-enthaltende Stähle wie rostfreie Stähle eine wenig befriedigende Widerstandsfähigkeit. In einigen dieser bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist daher die C-Schicht eine (Chrom-enthaltende) rostfreie Stahlschicht, die, während sie sich dreht, mit einer schützenden Schicht eines Oxids oder Nitrids überzogen wird. Es gibt verschiedene Oxid- und Nitrid-Beschichtungen, die per se bekannt sind, die sehr hart und beständig sind und somit zu der Widerstandsfähigkeit der Beschichtung als ein Gesamtes gegenüber atmosphärischer Korrosion und Abreibung beitragen und somit gegen vorzeitige Alterung der Beschichtung gerüstet sind.

Wenn die C-Schicht aus Nitrid hergestellt ist, wie Titannitrid, kann sie durch eine dünne Oxidschicht geschützt werden. Somit, um zu vermeiden, daß eine Titannitridschicht verkratzt wird, kann eine dünne Beschichtung aus Titanoxid oder Zinnoxid aufgebracht werden. Diese Schutzschichten haben einen geringen Einfluß auf die optischen Eigenschaften der Beschichtung als ein ganzes. Zum Beispiel ist Zinnoxid leicht schmierend und schützt die Beschichtung gegenüber Zerkratzen. Eine Oxidbeschichtung von weniger als 15 nm ist brauchbar, wie 10 nm TiO₂ oder 15 nm SnO₂.

In anderen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sitzt diese C-Schicht zwischen der A-Schicht und dem Glas. Eine Glasscheibe, die eine derartige Beschichtung trägt, kann als Fenster eines Gebäudes mit der Beschichtung in Position 1 installiert werden, um das gewünschte Aussehen bei Reflexion bei Betrachtung von der Außenseite des Gebäudes zu erreichen. Dies heißt zugegebenermaßen, daß die A-Schicht der Beschichtung unterschiedlichen Wetterbedingungen ausgesetzt sein kann, aber es gibt verschiedene Materialien mit hohem Brechungsindex, die schnell abgeschieden werden können, um harte und dauerhafte Beschichtungen zu bilden, die die nötige Widerstandsfähigkeit gegenüber atmosphärischer Korrosion und Abrieb für die verschiedenen in Betracht gezogenen Zwecke aufweisen. Eine Beschichtung mit Schichten, die in umgekehrter Reihenfolge abgeschieden sind, konnte ebenfalls in Position 1 angebracht werden, so daß die C-Schicht verschiedenen Wetterbedingungen ausgesetzt war. Das Anordnen der Beschichtung in Position 1 kann verschiedene bestimmte Vorteile vom Gesichtspunkt der Abschirmung von solarer Energie haben. Da die C-Schicht der Beschichtung ein Absorptionsmittel für Sonnenenergie ist, wird sie dazu neigen sehr warm zu werden und sogar gesehen, wenn sie starkem Sonnenlicht ausgesetzt wird. Die Trägerglasscheibe wird ebenfalls erwärmt werden. Als eine Folge dessen kann die beschichtete Schicht zu einer Quelle von beträchtlicher Infrarotstrahlung werden. Wenn sich die Beschichtung in Position 1 befindet, kann es eine geringe Tendenz für eine solche Strahlung geben, daß sie vorzugsweise zu dem Äußeren des Gebäudes hin emittiert wird, aber es ist viel wichtiger, daß die Seite der beschichteten Scheibe, die Position 2 einnimmt, mit einer Beschichtung ausgestattet sein kann, die das spezifische Emissionsvermögen dieser Schicht im Hinblick auf Infrarotstrahlung reduziert. Zum Beispiel kann eine dotierte Zinnoxidbeschichtung in Position 2 vorgesehen sein. Dies verstärkt den Sonnenabschirmungseffekt des beschichteten Glases.

Es wird jedoch bevorzugt werden, daß eine derartige Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen mit vorzugsweise auf einer zweiten Scheibe einer hohlen Verglasungseinheit vorgesehen werden kann, die ebenfalls eine gemäß der Erfindung beschichtete Scheibe einschließt, sei es, daß die mehrlagige Beschichtung Position 1 oder Position 2 einnimmt. Eine derartige Beschichtung mit niedrigem Emissionsvermögen könnte dann Position 3 oder Position 4 einnehmen.

Vorzugsweise ist eine derartige C-Schicht aus Titannitrid. Titannitrid kann ebenfalls zu chemisch und mechanisch abnutzungsfesten Schichten geformt werden. In dieser Schicht braucht das Titan und der Stickstoff nicht in stöchiometrischen Anteilen vorhanden zu sein, tatsächlich wurde jedoch festgestellt, daß die besten Resultate erhalten wurden, wenn dort ein stöchiometrischer Überschuß von Titan vorhanden ist, so daß die Schicht möglicherweise etwas freies Titan enthält. Eine derartige Schicht kann leicht durch Sputtern von Titan in der Gegenwart von Stickstoff geformt werden. Die Dicke einer derartigen Titannitridschicht kann akkurat und reproduzierbar kontrolliert werden, indem man sie in dieser Art und Weise formt.

Die Dicke dieser C-Schicht hat einen deutlichen Effekt auf die optischen Eigenschaften des beschichteten Glases, insbesondere was ihr Transmissionsvermögen und ihre Farbe bei der Reflexion, d. h. bei Spiegelung betrifft. Durch Variation der Dicke der Beschichtungsschicht ist es möglich, eine Vielzahl von Farben bei der Spiegelung und einen Bereich von Lichtdurchlässigkeiten zu schaffen. Vorzugsweise hat eine derartige C-Schicht aus Zirkonium- oder Titannitrid eine geometrische Dicke im Bereich von 15 nm bis 60 nm. Derartige Schichten neigen dazu, eine blaue bis grünliche Färbung bei der Spiegelung zu haben. Andere Materialien, die geeigneterweise eine derartige C-Schicht bilden, nämlich Chrom, Chrom-enthaltende Stähle und ihre Nitride können in Beschichtungsschichten geformt werden, die eine neutrale oder graue Färbung bei Reflexion aufweisen. Der Einsatz von Titan-Aluminium-Stählen oder ihren Nitriden erlaubt einen großen Bereich von zu bildenden Beschichtungs-Farben.

Da die C-Schicht für einfallende Strahlung ziemlich aufnahmefähig ist und sie dazu neigt ziemlich heiß zu werden, kann das Glas zu einem bestimmten Ausmaß einem thermischen Schock unterworfen werden, was aufgrund von Sicherheitsüberlegungen nicht akzeptabel wäre, es sei denn, das Glas wäre in irgendeiner Weise verstärkt. Vorteilhafterweise ist dieses Glas daher getempert, d. h. gehärtet. Die eingesetzte Temperungsbehandlung kann eine thermische Temperungsbehandlung oder eine chemische Temperungsbehandlung sein, je nach dem wie dies zweckmäßig ist. In bestimmten Fällen (dort wo die Lichtdurchlässigkeit hoch ist - in der Größenordnung von 40%), gestattet die Erniedrigung des solaren Faktors, der sich aus bestimmten Ausführungsformen der Erfindung ergibt, daß eine mechanische Verstärkung des Glases durch Tempern oder Härten zu vermieden wird. Tatsachlich erniedrigt die Veränderung der Selektivität die Absorption in der Beschichtung für eine vorgegebene Lichtdurchlässigkeit und sie reduziert daher ebenfalls den Aufheizeffekt auf dem Glas.

Vorzugsweise ist diese A-Schicht, die Schicht mit einem höheren Brechungsindex, eine Schicht, die im wesentlichen aus Titandioxid, Zirkonoxid und/oder Zinndioxid besteht. Eine geeignete Titandioxid-Schicht kann mit einem Brechungsindex von etwa 2,3 durch eine an sich bekannte Sputtertechnik gebildet werden. Zirkondioxid hat einen Brechungsindex von 2,1. Eine Zinndioxidbeschichtungsschicht kann in ähnlicher Weise gebildet werden, wiederum mit einem Brechungsindex nahe an 2. Beide Materialien können in hochwertigen Schichten geformt werden, die transparent und chemisch und mechanisch abnutzungsfest sind.

Alternativ kann es bevorzugt sein, daß eine oder mehrere dieser Beschichtungsschichten pyrolytisch abgeschieden wird, um Abnutzungs- und Korrosionsbeständigkeit zu fördern. Es wird gegenwärtig beabsichtigt, daß eine derartige pyrolytisch abgeschiedene Beschichtungsschicht entweder direkt auf dem Glas oder auf einer vorher abgeschiedenen pyrolytischen Beschichtungsschicht geformt wird.

Vorzugsweise hat diese A-Schicht eine optische Dicke im Bereich von 20 nm bis 190 nm und vorzugsweise in dem Bereich von 30 nm bis 100 nm. Der Effekt, den die A-Schicht auf die Bestrahlungsenergie-Durchlässigkeitseigenschaften des beschichteten Glases hat, wird daher verstärkt, was auf Interferenzeffekte zurückzuführen ist.

Vorzugsweise ist diese B-Schicht, die Schicht mit einem niedrigeren Brechungsindex, eine Schicht, die im wesentlichen aus Siliziumoxid besteht. Die Verwendung von Siliziumoxid ist vorteilhaft, da es auch zu chemisch und mechanisch abnutzungsfesten Schichten geformt werden kann. Eine geeignete Siliziumoxidschicht kann durch Sputtern geformt werden. Ein derartiges Sputtern kann in Gegenwart von Sauerstoffin einer derartigen Menge durchgeführt werden, um so den Sauerstoffgehalt der Schicht zu regulieren, die derart geformt wird, daß die Schicht einen Brechungsindex aufweist, der so niedrig wie möglich ist, wenn dies gewünscht wird. Zum Beispiel ist es möglich, eine Siliziumoxidschicht mit einem Brechungsindex von etwa 1,4 bis 1,45 zu erhalten.

Vorzugsweise hat die B-Schicht eine optische Dichte im Bereich von 5 nm bis 120 nm, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 60 nm, besonders bevorzugt 14 nm bis 60 nm. Der Effekt, den die Schicht auf die Strahlungsenergiedurch lässigkeitseigenschaften des beschichteten Glases hat, wird also dadurch verstärkt, auf Interferenzeffekte zurückzuführen ist.

Bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun eingehender mit Hilfe von Beispielen und unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen erläutert.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine Detail- und schematische Querschnittsansicht einer Ausführungs form einer Glasscheibe gemäß der Er findung.

In Fig. 1 zeigt eine Glasscheibe G1, die sukzessive mit einer A-Schicht, mit einer B-Schicht und mit einer C-Schicht beschichtet ist, die zusammen eine mehrlagige Beschichtung in Position 2 bilden, die sich auf der inneren Seite der äußeren oder einzigen Scheibe eines Fensters befindet. Die Glasscheibe G1 ist gegebenenfalls mit einer zweiten Glasscheibe G2 verbunden, um eine hohle Einheit zu bilden, die gegebenenfalls hermetisch abgedichtet ist, um so die Beschichtung A, B, C vor dem Kontakt mit Umgebungsluft zu schützen. Eine derartige (mögliche) zweite Glasscheibe G2 ist gezeigt wie sie eine optische Beschichtung E in Position 3 eines Materials trägt, das angepaßt ist, um das Emissionsvermögen der Position 3-Seite der Glasscheibe G2 im Hinblick auf Infrarotstrahlung zu reduzieren. Da das Emissionsvermögen reduziert ist, ist das Reflexionsvermögen verstärkt, so daß Infrarotstrahlung, die von der ersten beschichteten Glasscheibe G1 ausstrahlt, zurück in das Innere des Gebäudes reflektiert wird. Als eine Variante kann eine derartige optische Beschichtung E auf die Position 4-Seite der Glasscheibe G2 mit einem ähnlichen Ergebnis angebracht werden, aber in diesem Fall wird die zweite Glasscheibe G2 dazu neigen, heißer zu werden als in dem Fall, wenn die Beschichtung E in Position 3 war.

In Fig. 2 ist eine Glasscheibe G sukzessive mit einer C-Schicht, einer B-Schicht und einer A-Schicht beschichtet, die zusammen eine mehrlagige Beschichtung in Position 1 bilden. Eine optische Beschichtung E ist ebenfalls auf der Glasscheibe G in Position 2 vorgesehen, und sie ist aus einem Material, das angepaßt ist, um das Emissionsvermögen der Position 2-Seite der Glasscheibe G im Hinblick auf Infrarotstrahlung zu reduzieren.

In Fig. 3 ist eine Glasscheibe G sukzessive mit einer A-Schicht, einer B-Schicht und einer C-Schicht beschichtet, die zusammen eine mehrlagige Beschichtung in Position 2 bilden, die auf der inneren Seite der äußeren oder einzigen Scheibe eines Fensters ist. Die gezeigte Glasscheibe G trägt eine optische Beschichtung P, ebenfalls in Position 2 aus einem Oxid oder Nitrid, deren Zweck darin besteht, die Widerstandsfähigkeit der C-Schicht gegenüber chemischen und/oder physikalischen Angriffen zu verstärken.

Beispiel 1

Ein Floatglasband mit 5 mm Dicke wurde durch eine Beschichtungsstation - während es noch heiß war - nach dem Verlassen einer Floatkammer geschickt, und eine Zinndioxidbeschichtung wurde auf dem Glas durch Pyrolyse in einer an sich bekannten Art und Weise mit einer optischen Dicke von zwischen 30 und 100 nm gebildet, um als eine A-Schicht zu dienen. Das Band wurde in Scheiben geschnitten und die Scheiben wurden dann thermisch gehärtet bzw. getempert. In einer Variante wurden vorgeschnittene Glasscheiben pyrolytisch beschichtet und nach dieser Beschichtung wurde das Abkühlungsprogramm so eingestellt, daß die Scheiben thermisch getempert wurden.

Eine Scheibe aus thermisch pyrolytisch beschichtetem Glas wurde in eine Bearbeitungskammer eingebracht, die zwei planare Magnetron-Sputterquellen mit Targets, jeweils aus Titan und Silizium enthielten, und mit Eintritts- und Auslaßgasverschlüssen, einem Förderband für das Substrat, Stromquellen, Sputtergaseinlaßöffnungen und eine Evakuierungsauslaßöffnung ausgestattet war.

Der Druck in der Kammer wurde auf 0,15 Pa reduziert. Das Substrat wurde an den Sputterquellen mit der aktivierten Siliziumquelle vorbei transportiert und durch Sauerstoffgas mit einem wirksamen Abscheidedruck von 0,2 Pa kalt gesputtert, um eine Siliziumoxidschicht (eine B-Schicht) mit einem Brechungsindex von 1,4 und einer optischen Dicke von zwischen 10 und 120 nm zu ergeben, wonach die Siliziumquelle reaktiviert wurde. In einer Variante wurde die Siliziumquelle als eine rotierende Kathode aufgebaut.

Sauerstoff wurde aus dem System ausgeblasen und Stickstoff wurde mit einem Druck von 0,3 Pa als Sputtergas eingebracht. Die Titanquelle wurde aktiviert und das Substrat an ihr vorbeitransportiert, um eine Schicht aus Titannitrid mit einer geometrischen Dicke von zwischen 15 und 60 nm abzuscheiden. In der Tat zeigte sich nach einer späteren Analyse, daß diese "Titannitrid-Schicht" einen leichten stöchiometrischen Überschuß an Titan enthielt.

Beispiel 2

Eine Schicht aus Alkali-Kalkglas mit gewöhnlicher Zusammensetzung mit einer Dicke von 6 mm wurde chemisch getempert bzw. gehärtet. Das chemische Tempern wurde dadurch bewirkt, daß man das Glas in Kontakt mit geschmolzenen Kaliumnitrat bei einer Temperatur von 465°C für zwischen 2,5 und 8 Stunden in Kontakt brachte, um den gewünschten Grad eines zusammenpressenden Oberflächendrucks von 450 bis 600 MPa in der Oberfläche des Glases zu erreichen. Das Glas war Floatglas, und vor dem Tempern wurde es bei einer Temperatur von 465°C während einer Zeitspanne von 8 Stunden gehalten, um ein Gleichgewicht der ionischen Populationen der gegenüberliegenden Oberflächenschichten des Glases wieder herzustellen. In einer Variante wurde das verwendete Glas zu einer Dicke von 4 mm gezogen, und diese Vorbehandlung wurde vermieden.

Drei Beschichtungsschichten A, B und C, jeweils aus Titandioxid, Siliziumoxid und Titannitrid wurden dann auf das Glas aufgebracht. Um die Schichten abzuscheiden, wurde das Substrat in eine Verarbeitungskammer eingebracht, die zwei planare Magnetronsputterquellen mit zwei Targets, jeweils aus Titan und Silizium enthielt, und die mit Einlaß- und Auslaßgasverschlüssen, einem Transportband für das Substrat, Energiequellen, Sputtergaseinlässen und einem Evakuierungsauslaß ausgestattet war.

Der Druck in der Kammer wurde auf 0,15 Pa reduziert. Das Substrat wurde an den Sputterquellen der aktivierten Titanquelle vorbeitransportiert und kalt gesputtert durch Sauerstoffgas in der Gegenwart von Argon bei einem wirksamen Abscheidedruck von 0,2 Pa zum Ergeben einer Titandioxidschicht mit einem Brechungsindex von 2,3. Die Titanquelle wurde deaktiviert und die Siliziumquelle wurde aktiviert, und das Substrat wurde zurück an dieser Quelle vorbei transportiert, um eine Siliziumoxidschicht mit einem Brechungsindex von 1,4 abzuscheiden, wonach die Siliziumquelle deaktiviert wurde.

In einer Variante wurde die Siliziumquelle als eine rotierende Kathode aufgebaut. In einer weiteren Variante wurden die Titan und Siliziumquellen simultan aktiviert und das Substrat wurde an ihnen vorbeitransportiert für die aufeinanderfolgende Abscheidung von zwei Beschichtungsschichten.

Schließlich wurde Sauerstoff aus dem System geblasen und Stickstoff wurde mit einem Druck von 0,3 Pa als Sputtergas bzw. als Zerstäubergas eingebracht. Die Titanquelle wurde reaktiviert und das transportierte Substrat passierte sie, um eine Schicht abzuscheiden, die Titannitrid mit einer geometrischen Dicke von zwischen 15 nm und 60 nm umfaßt. Tatsächlich enthielt diese "Titannitrid"-Schicht, nachdem sie später analysiert worden war, einen leichten stöchiometrischen Überschuß an Titan.

Die Dicke der drei Beschichtungsschichten war wie folgt:
Schicht A - Titandioxid - geometrische Dicke 35 nm
Schicht B - Siliziumdioxid - geometrische Dicke 20 nm
Schicht C - Titannitrid - geometrische Dicke 35 nm.

Das Ergebnis war eine Glasscheibe, die hintereinander abgeschiedene Beschichtungsschichten A, B und C, wie dies in den Fig. 1 und 3 der Zeichnungen dargestellt ist, trug.

Die optischen Eigenschaften der beschichteten Scheibe, wenn sie in Position 2 sitzt, aus dem Blickwinkel von der Glasseite aus betrachtet, waren wie folgt:
Lichtdurchlässigkeit = 25%
Lichtreflexion <10%.

Die reflektierte Farbe war purpurfarben mit einer Reinheit von mehr als 40%.

Beispiele 3 und 4

In Varianten von Beispiel 2 wurden die drei Beschichtungsschichten in der gleichen Weise abgeschieden, nämlich mit der Titanoxidbeschichtung angrenzend, zum Glas, aber mit verschiedenen Dicken. Die geometrischen Dicken und die Eigenschaften der verschiedenen beschichteten Scheiben werden in der folgenden Tabelle 1 aufgeführt, wobei die Scheiben in Position 2 beschichtet worden sind und von der Glasseite aus untersucht worden sind:

Tabelle 1

Es sollte bemerkt werden, daß die beschichtete Scheibe von Beispiel 4 eine Lichtreflexion und eine Farbe hat, die der von unbeschichtetem Glas nahekommt, aber immer noch mit einem relativ niedrigen solaren Faktor.

Beispiel 5

In einer Variante von Beispiel 2 wurden die drei Beschichtungsschichten zu der gleichen Dicke abgeschieden, aber in umgekehrter Reihenfolge auf einer Glasscheibe. Die so beschichtete Scheibe lieferte einen solaren Faktor von 34% mit der unbeschichteten Seite zu der Energiequelle hin, und sie hatte die folgenden optischen Eigenschaften, bei Betrachtung von der unbeschichteten Seite aus:
Lichtreflexion R_L = 28%,
Lichtdurchlässigkeit T_L = 30%,k
Hunter-Koordinaten a = 0, b = 14.

Färbung bei Spiegelung: goldgelb mit einer dominanten Wellenlänge von 575 nm und einer Reinheit der Farbanregung von 28%.

Um eine gleiche Lichtdurchlässigkeit von 30% unter Verwendung nur einer Titannitridbeschichtungsschicht auf dem Glas zu erreichen, kann die Beschichtungsschicht in der gleichen Weise gewählt werden, aber mit einer Dicke von 23 nm, und sie würde eine Lichtreflexion von 13% liefern. Jedoch würde ihr solarer Faktor 38% betragen, und ihre Färbung würde blau sein, mit einer Reinheit der Farbanregung von 19%. Somit kann durch Wahl dieses Beispiels der Erfindung der solare Faktor und das Verhältnis der Lichttransmission zu dem solaren Faktor verbessert werden und die Farbe wird geändert.

Wenn eine einzige Beschichtungsschicht aus Titannitrid in der gleichen Weise zu einer Dicke von 35 nm gebildet war, würde die Lichttransmission auf nur 20% erniedrigt werden mit einer Lichtreflexion von 20% und einem solaren Faktor von 31%. Ebenfalls würde die Färbung wiederum blau sein, aber mit einer Reinheit der Farbanregung von 13%. Wiederum ist das Verhältnis der Lichtdurchlässigkeit zu dem solaren Faktor verbessert und die Farbe ist geändert.

In einer Variante dieses Beispiels trägt die andere Seite der Glasscheibe eine pyrolytisch gebildete Beschichtungsschicht mit niedrigem Emissionsvermögen auf ihrer anderen Seite, so daß eine beschichtete Scheibe, wie sie in Fig. 2 der Zeichnungen dargestellt ist, erhalten wurde.

Beispiele 6 bis 8

In Varianten von Beispiel 5 wurden die drei Beschichtungsschichten in der gleichen Art und Weise abgeschieden, nämlich mit dem Titannitrid angrenzend zu dem Glas, aber mit unterschiedlichen Dicken. Die geometrischen Dicken und die Eigenschaften der verschiedenen beschichteten Scheiben werden in der folgenden Tabelle 2 aufgeführt, zusammen mit zwei Vergleichsbeispielen, Vergleichsbeispiel A und Vergleichsbeispiel B. Der solare Faktor wird mit der unbeschichteten Seite der Glasscheibe zu der Energiequelle hin gemessen, und die optischen Eigenschaften sind diejenigen in der Betrachtungsweise von der unbeschichteten Seite der Scheibe aus gesehen.

Tabelle 2

Beispiele 9 bis 12

In Varianten von Beispiel 2 enthielt die Bearbeitungskammer eine zusätzliche planare Magnetronsputterquelle, die für die Abscheidung einer C-Schicht mit einer geometrischen Dicke von zwischen 15 nm und 60 nm aktiviert wurde.

In Beispiel 9 war die zusätzliche Quelle aus rostfreiem Stahl, und die Quelle wurde in einer Argonatmosphäre bei einem Druck von 0,3 Pa für die Bildung einer lichtdurchlässigen Schicht C aus rostfreiem Stahl aktiviert. In diesem Beispiel war die Schicht aus rostfreiem Stahl die erste abgeschiedene Schicht auf der Glasscheibe.

Die Dicke der drei Beschichtungsschichten war dann wie folgt:
Schicht C - rostfreier Stahl - geometrische Dicke 5 nm,
Schicht B - Siliziumoxid - geometrische Dicke 30 nm,
Schicht A - Titandioxid - geometrische Dicke 30 nm.

Die so beschichtete Scheibe lieferte einen solaren Faktor von 53% mit ihrer unbeschichteten Seite zur Energiequelle hin, und sie hat die folgenden optischen Eigenschaften bei Betrachtung von der unbeschichteten Seite aus gesehen:
Lichtreflexion R_L = 33%,
Lichttransmission T_L = 48%.

Färbung bei Reflexion: gelblich-grau mit einer Reinheit der Farbanregung von 7%.

Eine derart beschichtete Scheibe kann verglichen werden mit einer Scheibe, die eine Zweischichtbeschichtung aus rostfreiem Stahl (5 nm) und Titandioxid (10 nm) trägt, die einen etwas ähnlichen solaren Faktor von tatsächlich 51% liefert.

Eine derartige Schicht hat die folgenden optischen Eigenschaften bei Betrachtung von der unbeschichteten Seite aus gesehen:
Lichtreflexion R_L = 13%,
Lichttransmission T_L = 37%.

Farbe bei Reflexion: bläulich-grau mit einer Reinheit der Farbanregung von 10%.

In einer Variante von Beispiel 9 wurde der rostfreie Stahl in der Gegenwart von Stickstoff von 0,3 Pa gesputtert, um eine Beschichtungsschicht aus einem "rostfreien Stahlnitrid" zu bilden. Dies hatte keinen großen Effekt auf die Energie durchlassenden Eigenschaften der beschichteten Scheibe, aber es wurde festgestellt, daß die Korrosionswiderstandsfähigkeit der Beschichtung verbessert war.

In Beispiel 10 war die zusätzliche Quelle aus Chrom, und diese Quelle wurde in einer Argonatmosphäre bei einem Druck von 0,3 Pa für die Formation einer lichtdurchlässigen Schicht C aus Chrom aktiviert. In einer Variante von Beispiel 10 wurde das Chrom in der Gegenwart von Stickstoff bei einem Druck von 0,3 Pa gesputtert, um eine Chromnitridbeschichtungsschicht zu bilden.

In Beispiel 11 war die zusätzliche Quelle aus einem Nickel- Chrom-Stahl und die Quelle wurde in einer Argonatmosphäre bei einem Druck von 0,3 Pa für die Bildung einer lichtdurchlässigen Schicht C aus Nickel-Chrom-Stahl aktiviert. In einer Variante von Beispiel 11 wurde der Nickel-Chrom-Stahl in der Gegenwart von Stickstoff bei einem Druck von 0,3 Fa gesputtert, um eine "Nickelchromnitrid"-Beschichtungsschicht zu bilden. In einer weiteren Variante von Beispiel 11 wurde Zirkonium in der Gegenwart von Stickstoff bei einem Druck von 0,3 Pa gesputtert, um eine Zirkoniumnitridschicht zu bilden.

In Beispiel 12 war die zusätzliche Quelle aus einem Titanaluminiumstahl, und die zusätzliche Quelle wurde in einer Argonatmosphäre bei einem Druck von 0,3 Pa für die Bildung einer lichtdurchlässigen Schicht C aus Titanaluminiumstahl aktiviert. In einer Variante von Beispiel 12 wurde der Titanaluminiumstahl in der Gegenwart von Stickstoff bei einem Druck von 0,3 Pa gesputtert, um eine "Titanaluminiumnitrid"-Beschichtungsschicht zu bilden.

Beispiel 13

In einer Variante wurden vier Beschichtungsschichten mit einer Titanoxidbescbichtung angrenzend zu dem Glas abgeschieden.

Die Dicken und Materialien der vier Beschichtungsschichten waren wie folgt:
Schicht A - Titanoxid - geometrische Dicke 20 nm,
Schicht B - Siliziumdioxid - geometrische Dicke 20 nm,
Schicht C - rostfreier Stahl - geometrische Dicke 6 nm, und
- Titannitrid - geometrische Dicke 15 nm.

Die so beschichtete Scheibe lieferte einen solaren Faktor von 29% von der beschichteten Seite aus gesehen, und sie hatte die folgenden optischen Eigenschaften bei Betrachtung von der beschichteten Seite aus:
Lichtreflexion R_L = 44%,
Lichttransmission T_L = 23%.

Färbung bei Reflexion: keine wahrnehmbar. Die Scheibe hatte eine Reinheit der Anregung von 1%.

Beispiele 14 und 15

In Varianten von Beispiel 5 wurden die drei Beschichtungsschichten in der gleichen Art und Weise abge schieden, nämlich mit dem Titannitrid angrenzend zu dem Glas. Diese geometrischen Dicken und die Eigenschaften der verschiedenen beschichteten Scheiben sind in der folgenden Tabelle 3 aufgelistet, wobei die optischen Eigenschaften die sind, die von der beschichteten Seite aus zu sehen sind:

Tabelle 3

Beispiele 16 bis 20

Die weiteren Beispiele in der folgenden Tabelle 4 wurden in der gleichen Art und Weise wie in Zusammenhang mit Beispiel 5 beschrieben ist, durchgeführt, mit der Ausnahme, daß in den Beispielen 18 und 19 die Beschichtungsschichten durch Pyrolyse unter Verwendung der im Stand der Technik bekannten Verfahren abgeschieden wurden, besser als durch kathodisches Sputtern.

Tabelle 4

Claims

1. Glas, das eine lichtdurchlässige, mehrlagige Beschichtung trägt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Beschichtung in der folgenden Reihenfolge umfaßt:

A) eine Metalloxidschicht (die "A-Schicht"), die ein Material mit höherem Brechungsindex als Glas enthält,
B) eine Metalloxid- oder Siliziumoxidschicht (die "B-Schicht"), die ein Material mit niedrigerem Brechungsindex als das Material der A-Schicht enthält, und
C) eine Schicht (die "C-Schicht"), die ein Material enthält, ausgewählt aus Chrom, Chrom-enthaltenden Stählen, Titanaluminiumstählen, Nitriden davon und Zirkonium- oder Titannitrid.

2. Beschichtetes Glas gemäß Anspruch 1, bei dem diese A-Schicht zwischen dieser C-Schicht und dem Glas sitzt.

3. Beschichtetes Glas gemäß Anspruch 2, bei dem diese C-Schicht eine (Chrom-enthaltende) rostfreie Stahlschicht ist, die in der Folge mit einer schützenden Beschichtung aus einem Oxid oder Nitrid überbeschichtet ist.

4. Beschichtetes Glas gemäß Anspruch 1, bei dem diese C-Schicht zwischen dieser A-Schicht und dem Glas sitzt.

5. Beschichtetes Glas gemäß irgendeinem der Ansprüche 1, 2 und 4, bei dem diese C-Schicht aus Titannitrid ist.

6. Beschichtetes Glas gemäß Anspruch 5, bei dem diese C-Schicht eine geometrische Dicke in dem Bereich von 15 nm bis 16 nm aufweist.

7. Beschichtetes Glas gemäß einem vorhergehenden Anspruch, bei dem dieses Glas getempertes Glas ist.

8. Beschichtetes Glas gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei dem diese A-Schicht eine Schicht ist, die im wesentlichen aus Titandioxid, Zirkoniumdioxid und/oder Zinndioxid besteht.

9. Beschichtetes Glas gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei dem diese A-Schicht eine optische Dichte in dem Bereich von 20 nm bis 190 nm hat.

10. Beschichtetes Glas gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei dem diese A-Schicht eine optische Dichte im Bereich von 30 nm bis 100 nm hat.

11. Beschichtetes Glas gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei dem die B-Schicht eine Schicht ist, die im wesentlichen aus Siliziumoxid besteht.

12. Beschichtetes Glas gemäß irgendeinem vorhergehenden Anspruch, bei dem die B-Schicht eine optische Dicke in dem Bereich von 5 nm bis 120 nm aufweist.

13. Beschichtetes Glas gemäß Anspruch 12, bei dem diese B-Schicht eine optische Dicke in dem Bereich von 14 nm bis 60 nm aufweist.