DE69910666T3

DE69910666T3 - Glasscheibe beschichtet mit reflektierenden Metall-Schichten

Info

Publication number: DE69910666T3
Application number: DE69910666T
Authority: DE
Inventors: Heinz Schicht; Wilfried Kaiser; Uwe Schmidt; Reiner Leuteritz; Herbert Schindler
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1998-06-06
Filing date: 1999-06-04
Publication date: 2012-07-05
Anticipated expiration: 2019-06-05
Also published as: PT962429E; ES2205730T5; EP0962429A1; DE69910666T2; EP0962429B2; DE19825424C1; ATE248133T1; EP0962429B1; DK0962429T4; DK0962429T3; ES2205730T3; DE69910666D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glasscheibe mit einem metallisch reflektierenden, thermisch durch Glühen, Biegen, thermisches Vorspannen hoch belastbaren Schichtsystem. Es umfasst eine dielektrische Grundschicht (vorzugsweise durch Oxidation erhalten), eine im Wesentlichen metallische, hochreflektierende Schicht und eine äußere dielektrische Deckschicht (vorzugsweise nicht durch Oxidation erhalten).
Die Erfindung verwendet spezieller das Verfahren zum Abscheiden von Schichten durch Kathodenzerstäubung, vorzugsweise mit Magnetfeldunterstützung (und mit Gleich- oder Wechselstrom), wobei die Oxide und Nitride aus geeigneten Targets aus Metall, Legierungen oder Si unter oxidierenden (die vorgenannte „Oxidation”) oder nitrierenden Bedingungen abgeschieden werden.
Beschichtete Glasscheiben, bei denen das Schichtsystem diesen grundsätzlichen Aufbau hat, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. In den meisten Fällen handelt es sich dabei um teilreflektierende Schichtsysteme, das heißt um Schichtsysteme mit einer mehr oder weniger hohen Transmission im sichtbaren Spektralbereich. Solche Glasscheiben finden hauptsächlich als wärmereflektierende Fensterglasscheiben Anwendung. In diesen Fällen befinden sich die Schichten in der Regel auf einer Innenfläche einer Isolierglasscheibe. Sie sind deshalb gegen einen unmittelbaren Angriff durch Bestandteile der Atmosphäre geschützt und brauchen keine besonders hohen Anforderungen an ihre chemische und mechanische Beständigkeit aufzuweisen.
Für andere Anwendungsfälle, beispielsweise für die Verkleidung von Wänden oder Fassaden, tritt die Transparenz des Schichtsystems eher in den Hintergrund; hier kommt es aus ästhetischen Gründen mehr auf die Reflexionseigenschaften des Schichtsystems an. In vielen Fällen wird dabei eine metallische Reflexion gewünscht, wobei jedoch häufig eine gedämpfte Reflexion bei einer sehr geringen Lichttransmission gewünscht wird. Stark reflektierende Schichtsysteme mit diesen optischen Eigenschaften sind ästhetisch besonders ansprechend. Wenn Glasscheiben mit solchen Schichtsystemen für die Wand- oder Fassadenverkleidung verwendet werden, kommen sie häufig als monolithische Glasscheiben zum Einsatz, so dass die Oberflächenschicht direkt oder indirekt der Atmosphäre ausgesetzt ist. Häufig müssen derartige Glaselemente aus Sicherheitsgründen und/oder zur Erhöhung ihrer Biege- und Schlagfestigkeit auch auf thermischem Weg vorgespannt werden. Dabei werden die beschichteten Glasscheiben auf eine Temperatur von oberhalb 600°C erwärmt und anschließend schroff abgekühlt. Das reflektierende Schichtsystem muss daher auch diesen Vorspannungsprozess schadlos überstehen, und die genannten ansprechenden Eigenschaften dürfen hierdurch nicht beeinträchtigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein metallisch reflektierendes Schichtsystem mit einem glasseitigen Reflexionsgrad R_L von > 50% und einem Transmissionsgrad T_L von 2 bis 15%, und vorzugsweise von 4–10%, mit hoher Korrosionsfestigkeit und hoher thermischer Beständigkeit zu entwickeln, das eine thermische Vorspannung der beschichteten Glasscheiben erlaubt und als solches über lange Zeiträume auch ungünstigen Witterungsbedingungen standhält.
Die Erfindung hat eine Glasscheibe gemäß dem Anspruch 1 zum Gegenstand.
Die erfindungsgemäßen Schichtsysteme erfüllen alle genannten Anforderungen in weitem Maße, wobei der gewünschte Erfolg insbesondere durch das Zusammenwirken der verschiedenen Schichten des Schichtsystems eintritt. Eine der möglichen Funktionen der insbesondere durch Oxidation erhaltenen Grundschicht (d. h. durch Kathodenzerstäubung insbesondere mit Magnetfeldunterstützung, aus Metall- oder Si-Targets in einer reaktiven, oxidierenden Atmosphäre) ist es, als geeignete „Kondensationsschicht”, „Benetzungsschicht” oder auch „Keimschicht” für die darauf abzuscheidende Metallschicht zu dienen. Weil die Metallschicht eine schwache Mindesttransmission aufweisen muss, muss sie nämlich besonders gleichmäßig auf der Grundschicht aufwachsen. Es hat sich gezeigt, dass diese Bedingung mit den erfindungsgemäßen Grundschichten besonders gut erfüllt wird, denn die Metalllegierung kondensiert auf dieser Unterlage besonders homogen, ohne dass Entmischungen, „Entnetzungen”, Delaminationen auftreten, was bei anderen Grundschichten und auch bei heterogenen Glasoberflächen nicht immer gegeben ist.
Eine besondere Bedeutung kommt der Zusammensetzung der Metalllegierung zu. In den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen weisen die Metallschichten zum einen die gewünschten Reflexionseigenschaften und eine hohe Brillanz auf. Zum anderen sind die genannten Legierungen auf Metallbasis als solche bereits sehr korrosionsbeständig. Von besonderer Bedeutung ist jedoch, dass die Elemente Cr, Al und Si beim Aufbringen der nitridischen Deckschicht mit dem reaktiven Stickstoff-Arbeitsgas an der Grenzfläche zur dieser thermodynamisch stabile Phasen von CrN, AlN und/oder Si₃N₄ bilden. Dadurch können die guten Eigenschaften der Deckschicht bzgl. Korrosionsverhalten und mechanischer Härte noch weiter verbessert werden.
Die Grundschicht hat vorzugsweise eine Dicke von 5 bis 40 nm, insbesondere von 8 bis 30 nm oder 10 bis 20 nm aufweist. Die im Wesentlichen metallische Schicht weist eine Dicke von 10 bis 60 nm, insbesondere von 20 bis 40 nm auf. Die Deckschicht hat eine Dicke von 2 bis 20 nm, insbesondere von 5 bis 15 nm.
Die dielektrische Deckschicht ist mit einer dünnen Metallschicht aus Titan oder Silizium überzogen. Generell ist diese letztere Schicht weniger als 10 nm und vorzugsweise weniger als 5 nm dick, insbesondere 1 und 5 nm.
Die Deckschicht ist, wenn sie aus Si₃N₄ oder AlN gewählt wird, eine effizient die Rolle einer Sperrschicht gegen die Oxidation während einer Wärmebehandlung spielende Schicht. Wenn die Grundschicht ebenfalls aus AlN oder Si₃N₄ besteht, können diese Materialien darüber hinaus eine Sperre gegen Alkalimetalle des Glases bilden, um deren Diffusion in den Rest des Schichtsystems bei Wärmebehandlungen mit hohen Temperaturen entgegenzuwirken. Dies ist auch der Fall für oxidische SiO₂-Schichten, die ebenfalls in der Lage sind, aus dem Glas diffundierende Moleküle alkalinen Charakters wie Natrium zu blockieren.
(Es ist darüber hinaus festzuhalten, dass die Erfindung besonders vorteilhaft ist, wenn die Glasscheibe, von der die Rede ist, ein Glassubstrat umfasst, auf dem man die Schichten abscheidet, da das erfindungsgemäße Schichtsystem „biegbar” und/oder „vorspannbar” sein kann.
Die erfindungsgemäßen Schichtsysteme können als durchgehende kontinuierliche Schichten nach den bekannten Verfahren der magnetfeldunterstützten reaktiven Kathodenzerstäubung in industriellen Durchlauf-Beschichtungsanlagen auf die Glasscheiben aufgebracht werden. Die beschichteten Glasscheiben können anschließend einem üblichen Vorspannprozess unterworfen werden, ohne dass das Schichtsystem die gewünschten optischen und ästhetischen Eigenschaften verliert. Besondere ästhetische Effekte lassen sich erzielen, wenn das Schichtsystem auf Ornamentglasscheiben, das heißt sogenannte Gussglasscheiben, aufgebracht wird. Solche Gussglasscheiben weisen üblicherweise eine geprägte und eine ebene Oberfläche auf, und es empfiehlt sich, die Beschichtung auf der ebenen Seite vorzunehmen.
Ebenfalls können besondere ästhetische Effekte erzielt werden, wenn das reflektierende Schichtsystem in Weiterbildung der Erfindung als diskontinuierliche Schicht in der Art eines Dekors oder eines Rasters auf die Glasoberfläche aufgebracht wird. Solche Raster oder Dekore lassen sich erzeugen, indem die Glasscheiben beim Aufstäuben durch entsprechende Masken abgedeckt werden, die nur die zu beschichtenden Flächenbereiche frei lassen. Beispielsweise können Masken aus Lochblechen zum Abdecken der Glasscheiben verwendet werden. In den verfahrensbedingten unscharfen Randbereichen solcher Dekore oder Raster sind die Schichten besonders empfindlich, jedoch hat es sich gezeigt, dass die erfindungsgemäßen Schichtsysteme auch in diesen Randbereichen hinreichend stabil sind.
Nach dem Aufbringen des erfindungsgemäßen Schichtsystems kann eine weitere Schicht, beispielsweise eine durchgehende opake Farbschicht, auf die beschichtete Seite aufgebracht werden, um einen ästhetischen Effekt zu erzielen oder um leichte opake Glasscheiben herzustellen. Diese Schicht aus opaker Farbe bedeckt die nicht mit dem Schichtsystem bedeckten Bereiche der Glasscheibe. Diese Schicht kann aus einem Email bestehen, das in bekannter Weise durch Einbrennen einer keramischen Einbrennzusammensetzung hergestellt wird. Dieser Einbrennvorgang kann insbesondere mit der Erwärmung zum Zweck des Glühens, Biegens oder Vorspannens der das Schichtsystem tragenden Glassubstrats verbunden werden. Die beiden Arbeitsvorgänge können somit zeitgleich ablaufen.
Hier drei Beispiele für ein erfindungsgemäßes Schichtsystem:

1) (Substrat)-SiO₂-CrAl-Si₃N₄
2) (Substrat)-Si₃N₄-Cr-Si₃N₄-Si oder Ti (gemäß der Erfindung)
3) (Substrat)-Si₃N₄-Cr-Si.

Ausführungsbeispiele und Vergleichsbeispiele werden nachfolgend im Detail mit ihren Ergebnissen bei den folgenden Tests beschrieben.
Als Tests für die Bewertung der Korrosionsbeständigkeit wurden der ”Schwitzwasser-Test” nach DIN 50017, der „Salzsprühnebel-Test” nach DIN 50021 und der ”Cass-Test” ebenfalls nach DIN 50021 durchgeführt. Die Bewertung der Kratzfestigkeit der Schicht, das heißt ihrer mechanischen Widerstandsfähigkeit, erfolgte nach einem modifizierten Taber-Abrasions-Test. Gemäß diesem Test rollt eine gewichtsbelastete Reibrolle im Kreis über die Probe ab. Dadurch hervorgerufene Kratzer in der Schicht werden nach vorgegebenen Umdrehungszyklen mikroskopisch ausgewertet, wobei der Anteil der durch die Kratzer zerstörten Schicht als prozentuale Erhöhung der Transmission wiedergegeben wird. Die Messung der Transmission des Schichtsystems im sichtbaren Spektralbereich T_L, der Reflexion im sichtbaren Spektralbereich R_L (gemäß der Beleuchtung D65)
sowie der Farbkoordinaten a* und b* (gemäß dem Kolorimetriesystem L, a*, b*) zur Bestimmung der Reflexionsfarben erfolgten jeweils nach DIN 5033.
Ausführungsbeispiel 1 (außerhalb der Erfindung)
Auf einer industriellen Vakuum-Beschichtungsanlage wurden nach dem Verfahren der magnetfeldunterstützten Katodenzerstäubung 6 mm dicke Floatglasscheiben mit den Flächenabmessungen 6 × 3,21 m² mit folgendem Schichtsystem beschichtet:
Glas – 10 nm SiO₂ – 30 nm CrAl25 – 6 nm Si₃N₄.
Die SiO₂-Schicht wurde im DMS-Betrieb (Dual-Magnetron-Sputter-Betrieb), welches Verfahren z. B. in dem Patent US-5,169,509 beschrieben ist, mit zwei Kathoden und einem Wechselstrom unter reaktiver Atmosphäre von einem Si-Target mit einem Ar/O₂-Arbeitsgas gesputtert, und die Si₃N₄-Schicht unter reaktiver Atmosphäre von einem Si-Target mit einem Ar/N₂-Arbeitsgas. Die CrAl-Schicht wurde mit einer DC-Katode von einem CrAl-Target gesputtert, das heißt einer CrAl-Legierung mit 25 Gew.-% Al.
Ein Teil der beschichteten Glasscheiben wurde unmittelbar den genannten Tests unterworfen. Ein anderer Teil der beschichteten Glasscheiben wurde in einer industriellen Vorspannanlage thermisch vorgespannt, indem die beschichteten Glasscheiben auf eine Temperatur von etwa 650°C erwärmt und durch Aufblasen von Kühlluft schroff abgekühlt wurden.

Die Ergebnisse der durchgeführten Tests zur Bewertung der Schichteigenschaften sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengefaßt, in der die Testergebnisse an den beschichteten Glasscheiben sowohl vor der Vorspannbehandlung als auch nach der Vorspannbehandlung wiedergegeben sind: Tabelle 1

Durchgeführter Test	vor dem Vorspannen	nach dem Vorspannen
Schwitzwasser-Test	bestanden	bestanden
Salzsprühnebel-Test	bestanden	bestanden
Cass-Test	bestanden	bestanden
Taber-Abrasions-Test	+ 6% Transmission nach 100 Umdrehungen	+ 5% Transmission nach 200 Umdrehungen
Lichttransmission
Schichtseite	5,71%	5,07%
Glasseite	5,71%	5,01%
Lichtreflexion
Schichtseite	50,52%	50,91%
Glasseite	40,71%	40,77%
	–1,33 –2,86 5,51 2,71	–1,97 –3,43 5,16 3,12

Die Testergebnisse zeigen, dass die chemische Beständigkeit der Schicht, das heißt ihre Korrosionsfestigkeit, durch die Vorspannbehandlung und die voraufgehende Wärmebehandlung nicht beeinträchtigt wird. Die Kratzfestigkeit der Schicht wurde sogar noch verbessert, denn die Transmissionsminderung in Höhe von 5% war erst nach der doppelten Anzahl der Umdrehungen der Reibrolle zu beobachten. Im optischen Aspekt erweist sich die Schicht auch nach der Vorspannbehandlung als völlig fehlerfrei. Die Farbwerte a* und b* bleiben trotz Wärme- und Vorspannbehandlung bemerkenswert konstant. Auch die Transmissions- und Reflexionsmessungen im Bereich des sichtbaren Lichtes sind ausreichend stabil und genügen höchsten Anforderungen. Die beschichteten Glasscheiben sind witterungsbeständig und eignen sich in hervorragender Weise für die Anwendung als Fassadenelemente. Gegebenenfalls können sie, wenn das aus Sicherheitsgründen wünschenswert ist, mit einer nicht vorgespannten Glasscheibe zu einer Verbundglasscheibe weiterverarbeitet werden.
Vergleichsbeispiel
Auf der gleichen Beschichtungsanlage wie beim Ausführungsbeispiel wurden 6 mm dicke Floatglasscheiben der Abmessungen 6 × 3,21 m² mit einer Chromsilizidschicht versehen, die mit reinem Ar-Arbeitsgas aus einem Target aus einer CrSi-Legierung mit 15 Gew.-% Si aufgesputtert wurde. Die Dicke der CrSi-Schicht betrug 35 nm.

Auch diese beschichteten Glasscheiben wurden thermisch vorgespannt und es wurden die gleichen Tests durchgeführt wie an den nach dem Ausführungsbeispiel beschichteten Glasscheiben, und zwar sowohl vor der Vorspannbehandlung als auch nach der Vorspannbehandlung. Die Ergebnisse der Tests zeigt die nachfolgende Tabelle 2: Tabelle 2

Durchgeführter Test	vor dem Vorspannen	nach dem Vorspannen
Schwitzwasser-Test	Bestanden	bestanden
Salzsprühnebel-Test	Bestanden	bestanden
Cass-Test	Bestanden	bestanden
Taber-Abrasions-Test	+ 5% Transmission nach 500 Umdrehungen	? ?
Lichttransmission
Schichtseite	5,1%	7,7%
Glasseite	5,4%	8,1%
Lichtreflexion
Schichtseite	50,89%	39,63%
Glasseite	40,19%	37,06%
Farbkoordinaten a*
Schichtseite	–1,25	–1,34
Glasseite	–2,8	–3,25
Farbkoordinaten b*
Schichtseite	5,09	8,79
Glasseite	3,59	2,99

Die Testergebnisse zeigen, dass die CrSi-Schicht sehr beständig und hart, und als solche einer metallischen Cr-Schicht überlegen ist. Im optischen Aspekt ist die Schicht auch nach der Vorspannbehandlung fehlerfrei. Jedoch verändert sich durch die Vorspannbehandlung der Farbeindruck der Schicht, was an der Erhöhung des b*-Wertes auf der Schichtseite besonders erkennbar wird. Die Farbveränderung macht sich in einem störenden Gelbstich bemerkbar. Gleichzeitig fällt die Reflexion insbesondere auf der Schichtseite stark ab, und die Transmission steigt an. Insgesamt ist die Schicht wegen der Veränderung ihrer optischen Eigenschaften für den gewünschten Anwendungszweck ungeeignet.
Weitere Beispiele können die Erfindung erläutern. So kann gemäß einer ersten Variante (alle Dicken in nm) auch folgendes Schichtsystem hergestellt werden:
Substrat (Glas)-Si₃N₄(10-20)-Cr(35-40)-Si₃N₄(3)-Si(3)
In einer zweiten Variante
Substrat-Si₃N₄(10-20)-Cr(35-40)-Si₃N₄(4)-Ti(1-2)
In einer dritten Variante, die nicht Teil der Erfindung ist
Substrat-Si₃N₄(10-20)-Cr(35-40)-Si(3-4)
Diese letztere Variante 3 wurde unter Laborbedingungen mit Erfolg getestet.
Die bedeutenden technologischen Vorteile der Erfindung, und ganz besonders dieser dritten Variante, können in folgender Weise zusammengefasst werden:
Die Herstellung einer Schicht auf Basis von Si₃N₄ schafft weniger Depots in der Vakuumkammer; außerdem schützt sie die metallische Schicht vor Diffusionen von aus dem Glas stammenden Molekülen besser als eine SiO₂-Schicht.
Die obere Schicht („overcoat”) aus Metall oder Silizium (Si oder Ti) erlaubt es dem Schichtsystem, die nach der Beschichtung ablaufenden Bearbeitungen (Schleifen, Bohren, Waschen) besser auszuhalten.
Da diese obere Schicht während des Vorspannens der Glasscheibe oxidiert wird (Ti wird zumindest partiell zu TiO₂ umgesetzt, und Si zu SiO₂); konnte gezeigt werden, dass die Härte einer solchen vorgespannten Schicht viermal höher ist, und möglicherweise sogar höher als die Härte pyrolytisch abgeschiedener Schichten.
Ausführungsbeispiel 2 (außerhalb der Erfindung) (Variante 3)
Auf einer industriellen Vakuum-Beschichtungsanlage wurden 6 mm dicke Floatglasscheiben mit den Flächenabmessungen 6 × 3,21 m² nach dem kombinierten Verfahren mit Gleichstrom und DMS und magnetfeldunterstützter Katodenzerstäubung mit folgendem Schichtsystem beschichtet:
Glas – 15 nm Si₃N₄ – 35 nm Cr – 4 nm Si
Die Si₃N₄-Schicht wird im DMS-Modus (Dual-Magnetron-Sputtern) reaktiv aus einem Si-Target mit einem aus Ar/N₂ bestehenden Arbeitsgas aufgestäubt.
Die Chromschicht wird mit einer Gleichstrom-Kathode aus einem Cr-Target aufgestäubt, die Si-Schicht wird mit einer Gleichstrom-Kathode aus einem Si-Target aufgestäubt.
Die beschichteten Glasscheiben werden thermisch in einer industriellen Vorspannanlage vorgespannt, wobei die beschichteten Glasscheiben darin auf eine Temperatur von ungefähr 650°C erhitzt und dann durch Aufblasen kalter Luft schroff abgekühlt werden. Die Oberschicht aus Si wird während der Erhitzung in SiO₂ oxidiert.

Die Testergebnisse zum Auswerten der Schichteigenschaften sind in der folgenden Tabelle III zusammengefasst, in der sich die Testergebnisse mit den beschichteten Glasscheiben nach der Vorspannbehandlung finden: Tabelle III

Durchgeführter Test	vor dem Vorspannen	nach dem Vorspannen
Schwitzwasser-Test		bestanden
Salzsprühnebel-Test		bestanden
Cass-Test		bestanden
Taber-Abrasions-Test		+ 5% Transmission nach 500 Umdrehungen
Lichttransmission
Schichtseite	1,44%	3,5%
Glasseite	1,44%	3,5%
Lichtreflexion
Schichtseite	49,28%	55,01%
Glasseite	48,7%	44,9%
Farbkoordinaten a*
Schichtseite	0,53	–0,59
Glasseite	–2,68	–2,87
Farbkoordinaten b*
Schichtseite	3,46	2,62
Glasseite	–0,09	0,38

Nach dem Vorspannen besitzt das Schichtsystem eine gute optische Qualität und eine erhöhte Härte. Es ist von Vorteil, die Dicke der Si-Deckschicht auf ungefähr 4 nm einzustellen. Wenn die Schicht um 25% dünner ist, kann die Chromschicht oxidiert werden. Wird die Dicke höher als 4 nm gewählt, so erscheint die Reflexionsfarbe der Schicht geringfügig gelb, weil das Si dann unvollständig oxidiert wird.
Allgemein bevorzugt man deshalb die Wahl der Dicken der letzten Schichten, Si oder Ti, derart, dass sie nach dem Vorspannen vollständig oxidiert sind, ohne dass die Oxidation die darunter liegende Metallschicht verändert (hier tritt die Deckschicht aus Si an die Stelle der Deckschicht aus Si₃N₄ aus dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung).
Die Ergebnisse sind genauso gut wie jene mit dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die beschichteten Glasscheiben sind widerstandsfähig gegen Witterungseinflüsse und bieten sich in exzellenter Weise für eine Verwendung als Fassadenelement an. Ggf. können sie später mit einer nicht vorgespannten Glasscheibe zu einer Verbundscheibe weiterverarbeitet werden, wenn dies aus Sicherheitsgründen wünschenswert ist.
Ausführungsbeispiel 3 gemäß der Erfindung (Variante 1)
Auf derselben Anlage und auf gleichwertigen Substraten wird die folgende Mehrfachschicht hergestellt: Glas – 15 nm Si₃N₄ – 35 nm Cr – 3 nm Si₃N₄ – 3 nm Si, wobei Si nach dem Vorspannen zu SiO₂ oxidiert ist.

Die Testergebnisse zum Auswerten der Schichteigenschaften sind in der folgenden Tabelle 4 zusammengefasst, in der sich die Testergebnisse mit den beschichteten Glasscheiben nach der Vorspannbehandlung finden: Tabelle 4

Durchgeführter Test	vor dem Vorspannen	nach dem Vorspannen
Schwitzwasser-Test		bestanden
Salzsprühnebel-Test		bestanden
Cass-Test		bestanden
Taber-Abrasions-Test		+ 5% Transmission nach 400 Umdrehungen
Lichttransmission
Schichtseite	2,5%	4,95%
Glasseite	2,5%	4,95%
Lichtreflexion
Schichtseite	58,05%	57,5%
Glasseite	49,4%	45,9%
Farbkoordinaten a*
Schichtseite	–0,26	–0,84
Glasseite	–2,85	–3,3
Farbkoordinaten b*
Schichtseite	3,07	3,18
Glasseite	–0,12	0,12

Die Qualität des vorgespannten Schichtsystems ist visuell zufriedenstellend. Eine Unter- oder Überoxidation der Si-Schicht bringt hier keine Probleme, weil die Deckschicht aus Si₃N₄ über der Chrom-Funktionsschicht eine inerte Barriere bildet: man kann also auch geringfügig dickere oder dünnere Schichten verwenden.
Ausführungsbeispiel 4 gemäß der Erfindung (Variante 2)
Auf derselben Anlage und auf gleichwertigen Substraten wird die noch eine andere Mehrfachschicht hergestellt: Glas – 15 nm Si₃N₄ – 35 nm Cr – 3 nm Si₃N₄ – 3 nm Ti, wobei Ti nach dem Vorspannen zu TiO₂ oxidiert ist.

Die Testergebnisse zum Auswerten der Schichteigenschaften sind in der folgenden Tabelle 5 zusammengefasst, in der sich die Testergebnisse mit den beschichteten Glasscheiben nach der Vorspannbehandlung finden: Tabelle 5

Durchgeführter Test	vor dem Vorspannen	nach dem Vorspannen
Schwitzwasser-Test		bestanden
Salzsprühnebel-Test		bestanden
Cass-Test		bestanden
Taber-Abrasions-Test		+ 5% Transmission nach 300 Umdrehungen
Lichttransmission
Schichtseite	2,6%	3,5%
Glasseite	2,6%	3,5%
Lichtreflexion
Schichtseite	57,5%	58,0%
Glasseite	48,4%	45,5%
Farbkoordinaten a*
Schichtseite	–0,32	–0,20
Glasseite	–2,05	–2,93
Farbkoordinaten b*
Schichtseite	3,0	2,0
Glasseite	–0,32	0,12

Die Abrasions-Härte dieses Schichtsystems ist nach dem Vorspannen wesentlich besser als die eines Schichtsystems, das nur eine Si₃N₄-Deckschicht hat. Das Schichtsystem bringt auch weder vor noch nach dem Vorspannen mechanische Probleme bei der Behandlung der Glasscheibe: die zweite Deckschicht aus Si gemäß Beispiel 3 oder aus Ti gemäß Beispiel 4 bringt also einen merklichen Zuwachs an mechanischer Härte für die Gesamtheit des Schichtsystems, wenn sie auch optional ist.
Das mit dem Schichtsystem versehene Substrat ist vorzugsweise aus Glas, und kann als monolithische Glasscheibe verwendet oder in eine Verbundstruktur oder eine Mehrfach-Isolierglasscheibe eingebaut werden. Sie kann transparent bleiben oder opak gefärbt werden, und kontinuierlich oder mit Motiven beschichtet werden. Im speziellen Fall wird die Scheibe mit dem Schichtsystem mithilfe einer transparenten Klebeschicht mit einer nicht beschichteten, vorzugsweise nicht vorgespannten Scheibe verbunden.

Claims

Glasscheibe, die mit einem reflektierenden metallischen Schichtsystem ausgestattet ist, das geeignet ist, einer Wärmebehandlung, insbesondere vom Typ Tempern, Biegen, Vorspannen standzuhalten und das eine Grundschicht aus einem Dielektrikum, eine reflektierende Metallschicht sowie eine äußere Deckschicht aus einem Dielektrikum umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundschicht auf der Basis von SiO₂, Al₂O₃, SiON, Si₃N₄, AlN oder eines Gemischs aus wenigstens zwei dieser Materialien besteht, dass die reflektierende Metallschicht aus Chrom Cr oder aus einer CrAl-Legierung mit 20 bis 25 Gew.-% Al oder aus einer CrSi-Legierung mit 15 bis 55 Gew.-% Si oder aus einer CrAlSi-Legierung mit 70 bis 80 Gew.-% Cr oder aus einer AlSi-Legierung mit vorzugsweise 10 bis 25 Gew.-% Si besteht, dass die äußere Deckschicht auf der Basis von Nitrid, ausgewählt aus Si₃N₄, AlN oder dem Gemisch aus diesen beiden Materialien besteht, wobei die Farbwerte a*, b* der Schichten des Systems trotz der Wärmebehandlung im Wesentlichen konstant bleiben, und dass auf der Deckschicht aus einem Dielektrikum eine Schicht aus Metall vom Typ Titan oder Silizium, insbesondere mit einer Dicke von weniger als 10 nm, vorzugsweise mit einer Dicke zwischen 1 und 5 nm angeordnet ist.
Glasscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundschicht eine Dicke von 5 bis 40 nm, insbesondere von 8 bis 30 nm und vorzugsweise von 10 bis 20 nm aufweist.
Glasscheibe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallschicht eine Dicke von 10 bis 60 nm, insbesondere von 20 bis 40 nm aufweist.
Glasscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht eine Dicke von 2 bis 20 nm, insbesondere von 5 bis 15 nm aufweist.
Glasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch das System aus folgenden Schichten: Si₃N₄ – Cr – Si₃N₄ – Si oder Ti.
Glasscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem in Form einer kontinuierlichen Beschichtung auf die Glasscheibe aufgebracht ist.
Glasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schichtsystem in Form einer diskontinuierlichen Beschichtung vom Typ Dekor oder Raster vorliegt.
Glasscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem reflektierenden Schichtsystem wenigstens eine opake Farbschicht, welche die schichtsystemfreien Bereiche der Glasscheibe bedeckt, angeordnet ist.
Glasscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie getempert, gebogen und/oder thermisch vorgespannt ist.
Glasscheibe nach einem der Ansprüche 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die auf dem reflektierenden Schichtsystem angeordnete Farbschicht von einer Emaillierzusammensetzung gebildet ist, die im Laufe des für das Vorspannen erforderlichen Erhitzens eingebrannt wird.
Glasscheibe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Hilfe einer transparenten Klebeschicht mit einer unbeschichteten, vorzugsweise nicht vorgespannten Glasscheibe verbunden ist.