DE69113994T2

DE69113994T2 - Titannitrid- oder zinnoxidauflage auf der oberfläche einer beschichtungsanlage.

Info

Publication number: DE69113994T2
Application number: DE69113994T
Authority: DE
Inventors: Roy Gerald Gordon
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-02-22
Filing date: 1991-02-15
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2011-02-16
Also published as: CA2075995A1; DE69113994D1; ATE129295T1; WO1991013184A1; EP0516714B1; ES2079643T3; FI923781A; FI923781A0; EP0516714A4; EP0516714A1; JPH05506480A

Description

Glas und andere transparente Materialien können zum Reflektieren von Infrarotstrahlung mit transparenten Halbleiterschichten wie Zinnoxid beschichtet werden. Derartige Materialien sind hilfreich für Fenster mit höherem Isolationswert (geringere Wärmeleitung) in Fenstern in der Bauindustrie usw., vergl. hierzu auch das US-Reissue-Patent 31 708. Das Beschichten des Glases mit einer Titannitridbeschichtung zum Schutz vor Sonnenlicht ist ebenso bekannt, vergl. hierzu US-Patent 4 535 000. Ein zunächst mit Titannitrid und dann mit Zinnoxid beschichtetes Glas ist in US-Patent 4 690 871 beschrieben. Glasbeschichtungen aus Zinnoxid, Titannitrid oder beidem und auch in Verbindung mit anderen Beschichtungen wie irisierende Sperrschichten sind im Handel sehr gefragt.
Wenn eine Glasfläche zunächst mit Titannitrid und dann mit Zinnoxid überzogen werden soll, werden diese Beschichtungen nacheinander aufgetragen. Das heißt, daß eine erste Beschichtungsanlage das Titannitrid und eine zweite Beschichtungsanlage danach das Zinnoxid auflegt. Idealerweise ist es wünschenswert, die Flüssigkeitsströmungseigenschaften der das Titannitrid und das Zinnoxid bildenden Reaktanden und der räumlichen Beziehung zwischen den die bewegliche Glasfläche überziehenden Flächen der Beschichtungsanlage derart zu steuern, so daß das gebildete Titannitrid und Zinnoxid nur auf der beweglichen Glasfläche aufgetragen werden. Dieses war in einer praktischen Form bisher nicht möglich mit dem Ergebnis, so daß das Titannitrid die die Glasfläche überziehende Fläche der Beschichtungsanlage bedeckt, auf der sich das Titannitrid durch Reaktion von Titantetrachlorid und Ammoniak absetzt. Auf ähnliche Weise bedeckt das Zinnoxid die die Glasfläche überziehende Fläche der Beschichtungsanlage, auf der sich das Zinnoxid durch Reaktion von Zinntetrachlorid und Wasserdampf absetzt. Der Aufbau dieser Beschichtungen auf den Flächen der Beschichtungsanlagen ist unregelmäßig und blättert oder platzt gelegentlich während des Herstellungsganges von der Fläche der Beschichtungsanlage ab. Die auf der Fläche verbleibenden Blättchen oder Abplatzungen beeinträchtigen das Strömungsverhalten der Reaktantgase und verursachen Bänder oder andere Unregelmäßigkeiten in der Glasbeschichtung.
JP-A-59-125615 offenbart eine mit parallel liegenden Platten versehene plasmachemische Bedampfungsvorrichtung zur Herstellung von Halbleitereinrichtungen. Um zu verhindern, daß Staub oder andere Fremdkörper von einer oberen Elektrode auf die untere, soeben mit einem Film überzogene Fläche fallen, wird die Fläche der oberen Elektrode sandgestrahlt, um sie unregelmäßig zu gestalten.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche eines plattenförmigen, beweglichen Substrates aus Glas oder einem anderen transparenten Material, gemäß dem das genannte Substrat durch mindestens eine Beschichtungsanlage geführt und mittels chemischer Bedampfung eine Schicht aus einer Verbindung aus Reaktantgasen auf einer oberen Fläche des Substrates gebildet wird, während es unter einer unteren Fläche eines Abschnitts der Beschichtungsanlage hindurchgeführt wird, die ebenfalls in Kontakt mit den genannten reagierenden Gasen steht und auf der sich dementsprechend ein Teil der genannten Verbindung ablagert, wobei sich das Verfahren dadurch kennzeichnet, daß die genannte untere Fläche zum Vermeiden eines Abblätterns der genannten Verbindung davon auf einen quadratischen Oberflächen-Rauhtiefenmittelwert von durchschnittlicher Tiefe von mindestens 0,1 mm aufgerauht wird, wodurch die Fläche um mindestens 20% vergrößert wird.
Mit Hilfe dieser Erfindung läßt sich verhindern, daß Niederschläge zum Beispiel von Titannitrid oder Zinnoxid von den Flächen der Beschichtungsanlage abblättern oder abplatzen.
Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung besteht in einer Vorrichtung zum Beschichten eines beweglichen, plattenförmigen Substrates aus Glas oder einem anderen transparenten Material durch chemische Bedampfung, umfassend mindestens eine Beschichtungsanlage, Mittel zum Hindurchführen des genannten Substrates durch die Beschichtungsanlage und Mittel zur Abgabe von Reaktantgasen in einen Zwischenraum zwischen dem Substrat und einem Abschnitt der Beschichtungsanlage, wobei sich die Vorrichtung dadurch kennzeichnet, daß der genannte Abschnitt der Beschichtungsanlage, eine untere, über dem Substrat liegende Fläche hat, die auf den quadratischen Oberflächen-Rauhtiefenmittelwert von durchschnittlicher Tiefe von mindestens 0,1 mm aufgerauht ist. Die aufgerauhte Fläche bewirkt eine größere Oberfläche für einen verzahnten oder verkeilten Sitz zwischen der Beschichtung und der Fläche der Beschichtungsanlage und verstärkt dadurch die Haftung zwischen der Beschichtung und der Fläche. Die Aufrauhung kann durch Sandstrahlen, Feilen, spanabhebende Formgebung mit einem Rändelwerkzeug oder andere, mit dem Stand der Technik vertrauten Personen bekannten Verfahren erfolgen. Nach dem Aufrauhen der Fläche wird diese vorzugsweise beispielsweise durch Abblasen mit Druckluft gereinigt, um die losen Partikel von der Oberfläche zu entfernen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt eines Seitenaufrisses einer Beschichtungsanlage zum Beschichten einer Glasfläche mit Titannitrid und anschließendem Überziehen mit Zinnoxid; und
Fig. 2 einen Schnitt einer aufgerauhten Oberfläche.
Die Erfindung ist im Hinblick auf das Aufrauhen von Flächen von Beschichtungsanlagen beschrieben, die zum aufeinanderfolgenden Niederschlagen von Titannitrid und Zinnoxid auf ein bewegliches Substrat aus Glas verwendet werden. Die Beschichtungen können beispielsweise mit Hilfe von an sich bekannten Reaktantsystemen, d.h. nach denjenigen in dem US-Patent Nr. 4,535,000 für Titannitrid und in dem US-Patent Nr. 4,585,674 für Zinnoxid erfolgen. In einem Arbeitsgang kann einer Beschichtung aus Titannitrid in der Stärke von etwa 40 nm eine Beschichtung aus mit Fluorin versetztem Zinnoxid in der Stärke von 30 nm folgen.
Fig. 1 zeigt eine allgemein mit 10 bezeichnete, beispielsweise Beschichtungsanlage, die zwischen einem Schwimmertank 14 und einem Glüh-Kühlofen (nicht gezeigt) angeordnet ist. Alternativ können eine oder beide Beschichtungsanlagen in dem Schwimmertank angeordnet sein, in dem das Glas auf flüssigem Zinn schwimmt. Eine Glasplatte 12 verläßt den Schwimmertank 14 und bewegt sich, auf Rollen 18 getragen, durch den horizontalen Gang 16. Neben dem Ausgangsende des Schwimmertanks befindet sich eine erste Beschichtungsvorrichtung 20. Stickstoff; Titantetrachlorid und Stickstoff bzw. Ammoniak und Stickstoff werden in Zuführungsleitungen 20, 22 und 24 eingeführt und durch Querschlitze 26, 28 und 30 ausgelassen. Abströmwärts der Leitung 24 befindet sich eine Ablaßleitung 32. Die Oberfläche der Unterseite des Bereichs 34 der Beschichtungsanlage wird in erster Linie durch den Aufbau von Titannitrid beeinflußt.
Eine Beschichtungsanlage 40 ähnlich der Beschichtungsanlage 20 ist mit drei Zuführungsleitungen 42, 44 und 46 versehen, in die jeweils Reaktantgase Stickstoff; Zinntetrachlorid und Stickstoff bzw. Luft, Wasserdampf und Fluorwasserstoff eingeführt werden. Die Gase werden jeweils durch die Querschlitze 48, 50 und 52 ausgeblasen. Abströmwärts der Beschichtungsanlage 40 befindet sich eine Ablaßleitung 54. Die Oberfläche der Unterseite des Bereichs 56 der Beschichtungsanlage wird in erster Linie durch den Aufbau von Zinnoxid beeinflußt.
Zu Beginn der Beschichtung des Glases durch die Beschichtungsanlagen bauen die Oberflächen der Bereiche 34 und 56 der Beschichtungsanlagen 20 und 40 zunächst die Schichten Titannitrid bzw. Zinnoxid auf. Auf einer normalen, glatten Beschichterfläche kommt es bei einer Titannitridschicht mit einer durchschnittlichen Stärke von etwa 0,2 bis 1 mm zum Abblättern, Abplatzen und Ungleichmäßigkeiten, die zu Unregelmäßigkeiten in der auf der beweglichen Glasoberfläche aufgelegten Beschichtung führen.
Bei einer durchschnittlichen Stärke von 0,5 bis 2 mm Zinnoxid auf einer glatten Beschichtungsanlage kommt es zum Abblättern, Abplatzen und Ungleichmäßigkeiten, die zu Unregelmäßigkeiten in der auf der beweglichen Glasfläche aufgelegten Beschichtung führen.
Bei einem typischen Arbeitsgang mit glatten Beschichtungsanlagen zur Herstellung von Titannitrid mit anschließendem Überziehen mit Zinnoxid, wobei sich das Glas mit einer Geschwindigkeit von 7,62 mm (300 Zoll) in der Minute bewegt, kann der Durchgang oder der Beschichtungsvorgang in der Regel eine Stunde dauern, bevor die Qualität der Beschichtung durch das Abblättern, Abplatzen usw. beeinträchtigt wird.
Zum Verstärken des Haftungsvermögens der Beschichtungen auf den Flächen der Beschichtungsanlagen wie Metall- oder Graphitflächen, werden sie durch Sandstrahlen mit einem Sandstrahler aufgerauht, wie er in der Regel zum Entfernen der Farbe von Metall- und Holzflächen verwendet wird, bis die Beschichtungsanlage ein gleichmäßig mattes Erscheinungsbild hat. Danach wird die Oberfläche mit Druckluft gesäubert. Es wurde festgestellt, daß dadurch der Arbeitsgang um einige Stunden verlängert werden kann.
Die in dieser Beschreibung verwendeten Begriffe "aufgerauht" oder "Rauhheit bezeichnen die Behandlung der betreffenden Fläche der Beschichtungsanlage in der Weise, daß nach dem Aufrauhen mindestens zwanzig Prozent (20%) mehr Oberfläche zum Haften zur Verfügung steht als vorher. Die betreffende Fläche kann gleichmäßig oder ungleichmäßig aufgerauht werden. Vorzugsweise weist die Fläche nach dem Aufrauhen ein strukturiertes, körniges, mattes Aussehen auf. Alternativ können durch Einschnitte Rücksprünge und Vorsprünge ausgebildet sein, inselbildende Nuten können in der Fläche eingeschnitten sein, wobei die Inseln linear oder nichtlinear sind, die Fläche kann gerändelt sein, usw.. Fig. 2 zeigt eine aufgerauhte Oberfläche. Das Aufrauhungsmaß, als die Quadratwurzel des quadratischen Rauhtiefenmittelwertes einer Oberfläche von durchschnittlicher Tiefe definiert, beträgt mindestens 0,1 mm und reicht typischerweise bis 0,5 mm.

Claims

1. Verfahren zum Beschichten der Oberfläche eines plattenförmigen, beweglichen Substrates (12) aus Glas oder einem anderen transparenten Material, gemäß dem das genannte Substrat durch mindestens eine Beschichtungsanlage (20, 40) geführt und mittels chemischer Bedampfung eine Schicht aus einer Verbindung aus Reaktantgasen auf einer oberen Fläche des Substrates gebildet wird, während es unter einer unteren Fläche eines Abschnitts (34, 56) der Beschichtungsanlage hindurchgeführt wird, die ebenfalls in Kontakt mit den genannten reagierenden Gasen steht und auf der sich dementsprechend ein Teil der genannten Verbindung ablagert, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte untere Fläche zum Vermeiden eines Abblätterns der genannten Verbindung davon auf einen quadratischen Oberflächen-Rauhtiefenmittelwert von durchschnittlicher Tiefe von mindestens 0,1 mm aufgerauht wird, wodurch die Fläche um mindestens 20% vergrößert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gemäß dem die Verbindung Titannitrid ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gemäß dem die Verbindung Zinnoxid ist.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gemäß dem die aufgerauhte Fläche Graphit ist.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, das das Entfernen von Feststoffen von der Fläche nach dem Aufrauhen umfaßt.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gemäß dem die Fläche durch Sandstrahlen aufgerauht wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gemäß dem die Fläche durch spanabhebende Verfahren aufgeraut wird.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gemäß dem die aufgerauhte Fläche ein grobes, unregelmäßiges, körniges Erscheinungsbild hat.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gemäß dem die Fläche regelmäßig und matt ist.

10. Vorrichtung (10) zum Beschichten eines beweglichen, plattenförmigen Substrates (12) aus Glas oder einem anderen transparenten Material durch chemische Bedampfung, umfassend mindestens eine Beschichtungsanlage (20, 40), Mittel (18) zum Hindurchführen des genannten Substrates durch die Beschichtungsanlage und Mittel (20, 22, 24, 42, 44, 46) zur Abgabe von Reaktantgasen in einen Zwischenraum zwischen dem Substrat und einem Abschnitt (34, 56) der Beschichtungsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Abschnitt (34, 56) der Beschichtungsanlage eine untere, über dem Substrat liegende Fläche hat, die auf den quadratischen Oberflächen-Rauhtiefenmittelwert von durchschnittlicher Tiefe von mindestens 0,1 mm aufgerauht ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, in der die aufgerauhte Fläche ein grobes, unregelmäßiges, körniges Erscheinungsbild hat.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, in der die Fläche regelmäßig und matt ist.