FI91744B - Karkaistun ja/tai taivutetun, hopeakerroksen sisältävän lasilevyn valmistusmenetelmä, menetelmän mukaan valmistettu lasilevy ja tämän käyttö - Google Patents

Description

91744 5

Karkaistun ja/tai taivutetun, hopeakerroksen sisältävän lasilevyn valmistusmenetelmä, menetelmän mukaan valmistettu lasilevy ja tämän käyttö

Keksintö koskee karkaistun ja/tai taivutetun, in£rapunaa heijastavan natronkalkki-silikaattilasilevyn valmistusmenetelmää, sen mukaan valmistettua lasilevyä ja tämän käyttöä. Menetelmässä kirkkaan lasin vähintään yhdelle 10 puolelle lisätään ainakin yksi heijastusta vähentävä metallioksidikerros, jonka jälkeen levy kuumentamalla karkaistaan ja/tai taivutetaan 580°C-650°C, suositelta-vimmin 600°C-650°C lämpötilassa.

Ohuet hopeakerrokset läpäisevät tehokkaasti valoa, hei-15 jastavat hyvin infrapunasäteilyä sekä johtavat hyvin sähköä. Ominaisuuksiensa ansiosta ne soveltuvat moniin tarkoituksiin, kuten ikkunalasin lämmöneristyskyvyn li-sämiseen sekä autojen tuulilasien lämpölaminointiin. Hopeakerrosten selektiivisiä suodatus-ominaisuuksia voi-20 daan edelleen parantaa kiinnittämällä hopeakerroksen lasista poispäin olevalle puolelle erillinen heijastusta ehkäisevä kerros jotakin dielektristä materiaalia, jonka taitekerroin on >1,7, esimerkiksi metallioksidia. Lisäksi lasin ja hopeakerroksen väliin voidaan lisätä ylimää-25 räinen dielektrinen kerros, jolla on sekä kiinnittävä vaikutus että, mikäli kerroksen paksuus on suunnilleen neljännes näkyvän valon keskimääräisestä aaltopituudesta, myös heijastusta vähentävä vaikutus. Tavallisesti hopeakerros kiinnitetäänkin joko yhden tai useamman 30 metallioksidikerroksen pinnalle tai näiden väliin. Lasin ja hopeakerroksen sekä metallioksidikerrosten ja hopea-kerroksen väliin voidaan kiinnittää edelleen metalli-, metallioksidi tai metalliseoskerroksia (esimerkiksi kromia, nikkeliä, titaania tai krominikkeliyhdisteitä), 35 jolloin suodattavat ominaisuudet sekä kiinnittyvyys ja korroosionkestävyys paranevat (ks. DE-OS 21 44 242, DE-OS 33 07 661, DE-PS 33 16 548, EP-PS 35 906 ja EP-OS 104 870).

2 91744

Lasin karkaisu lämpökäsittelyllä on monissa käyttösovellutuksissa välttämätöntä, jotta mekaaninen kestävyys paranisi ja vältettäisiin lämpötilanmuutosten aiheuttama säröily sekä loukkaantumiset lasin rikkoutuessa. Karkai-5 sun aikaansaamiseksi mainituissa käyttösovellutuksissa yleensä käytettävät natron-kalkki-silikaattilasilevyt kuumennetaan ilmassa nopeasti lasin transformaatioläm-pötilaan ja jäähdytetään sitten äkkijäähdytyksellä. Karkaisu vaatii 580°-680°C, mieluummin 600°C-650°C läm-10 pötilan. Samaa lämpötilaa käytetään myös silloin, kun tasaista lasilevyä taivutetaan lämpökäsittelyn avulla. Tällaiset karkaistut ja/tai taivutetut lasilevyt soveltuvat erityisesti ajoneuvojen lämpölaseiksi, niin tuuli-kuin takalaseihinkin. Tällöin sähköä johtavan hopeaker-15 roksen sisältävään lasilevyyn kiinnitetään polyvinyyli-butyraalikalvolla toinen lasilevy hopeakerroksen ollessa lähinnä sitovaa polyvinyylibutyraalia. Sähköjohtimet kiinnitetään hopeakerroksen vastakkaisten sivujen reunoille.

20 Mainittujen kerrosten liittäminen on tähän asti tapahtunut etupäässä tyhjiömenetelmällä suoritetun karkaisun ja taivutuskäsittelyn jälkeen, vaikka DE-OS 36 28 057 perusteella tunnetaankin jo menetelmä, jossa lasilevyihin lisätään kuumuuden kestäviä jalometallikerroksia, jol-25 loin uloin metallioksidikerros sputteroidaan ei-reaktii-viseksi. Tällöin on kuitenkin välttämätöntä käyttää oksidilähdettä uloimman kerroksen kiinnittämiseen, jolloin huonoina puolina ovat suuremman kustannuksen lisäksi suhteellisen vähäiset sputteroimisarvot. Tämä menet-30 telytapa on sikälikin epäedullisempi verrattuna tavanomaisiin menetelmiin, että hopeakerrosten valonläpäise-vyys heikkenee.

Tavanomaisten menetelmien mukaisella, välittömästi karkaisu- ja taivutusprossessin jälkeen tapahtuvalla ker-35 rostamisella on useita huonoja puolia verrattuna menetelmään, jossa kerrostaminen tapahtuu ennen karkaisu- ja taivutuskäsittelyä. Tavallisella menetelmällä voidaan sitäpaitsi käsitellä vain määrämittaisia lasilevyjä, I: 3 91744 sillä karkaistuja levyjä ei tunnetusti voi leikata. Kerrostamistekniikaa käytettäessä on paljon edullisempaa käsitellä standardimittoja, erityisesti Float-Glas-mene-telmällä saatavaa nauhamittalasia. Kerrostamisen tapah-5 tuessa ennen karkaisu- ja taivutuskäsittelyä voidaan tyhjiömenetelmässä lisäksi ratkaista standardimittaisten levyjen tasaisen kerrospaksuuden aiheuttamat ongelmat paljon helpommin kuin määrämittoja käsiteltäessä. Lisäksi standardimittaisten levyjen kuljetus kerrostuslait-10 teen läpi on nopeampaa kuin yksittäisten erimittaisten kappaleiden.

Huonona puolena on ollut edelleen, että karkaisu- ja taivutuskäsittelyn vaatimassa korkeassa lämpötilassa epäpuhtaudet kiinnittyvät tiukasti lasilevyn pintaan, 15 eikä niiden irrottaminen onnistu välittömästi ennen kerrostusprosessia tapahtuvassa puhdistuksessakaan, joten prosessin vaatima hyvä puhtausaste jää saavuttamatta. Seurauksena on laadullisesti heikko tulos.

Taivutetun lasilevyn kerrostuksessa on lisähankaluutena 20 riittävän tasaisuuden saavuttaminen, sillä kaarevuuden vuoksi levyn kulmat ja etäisyydet ovat muuttuneet. Lisäksi taivutettujen lasilevyjen tyhjiökäsittelylaitteis-tot vaativat oleellisesti suurempaa taloudellista panostusta, sillä sisääntulo- ja ulosmenosulkujen sekä eri 25 pinnoitusasemien välissä olevien sulkujen tulee olla huomattavasti leveämpiä kuin tasaisia levyjä käsiteltäessä.

Edellä esitetyistä syistä on menetelmällä, jossa mieluiten standardimittainen tasolasi ensin päällystetään ja 30 vasta tämän jälkeen eroitetaan määrämittaiset kappaleet sekä suoritetaan karkaisu- ja taivutuskäsittely, tuntuvia etuja. Tällainen menetelmä ei kuitenkaan ole mahdollinen alussa esitetyn tapaisten kerrostusten yhteydessä, sillä karkaisu- ja taivutusprossessissa syntyvä lämpöra-35 situs aiheuttaa häiritseviä muutoksia kerroksissa. Levyt saavat himmeän ja osittain tahraisen pinnan. Näiden muutosten seurauksena lasilevyyn kohdistuvat valonsäteet hajaantuvat. Hajaantumisaste on niin voimakas, että la- 4 91744 silevyn läpinäkyvyys heikkenee huomattavasti kun auringonsäteet osuvat levyyn vinosti ja lasin läpi katsellaan sen toiselta puolelta (maitolasiefekti). Läpinäkyvyys voi heikentyä häiritsevästi jo silloin, kun vain noin 1 5 % auringonsäteistä hajaantuu. Lisäksi kerrosten suodat tavat ominaisuudet häviävät osittain. Myös valonläpäise-vyys, kyky heijastaa infrapunasäteilyä sekä sähkönjohtokyky heikentyvät.

Keksinnön tavoitteena on kehittää tavallista menetelmää 10 edelleen sikäli, että lasin kerrostamisessa vasta karkaisu- tai taivutusprosessin jälkeen ilmenevät häiriötekijät vältettäisiin siten että tarvittavat kerrostustoi-menpiteet voitaisiin tehdä jo ennen karkaisu ja/tai taivutusprosessia ilman että kerroksissa syntyy edellä-15 selostettuja muutoksia. Täten syntyisi valonläpäisevyy-deltään sekä lämmön heijastus- ja sähkönjohtokyvyltään korkeatasoisia lasilevyjä. Kun keksinnönmukaisella menetelmällä valmistettua kerroslasia käytetään ajoneuvojen lämpölaseissa, tulee niissä olla paitsi hyvä valonläpäi-20 sevyys ja sähkönjohtokyky myös alhainen heijastusaste ulkopuolelta tulevalle valolle. Mikäli keksinnönmukai-sesti valmistettuja lasilevyjä käytetään rakennusteollisuudessa, tulee niiden olla helposti käsiteltäviä. Keksinnönmukaista menetelmää käyttämällä saavutetaan 25 nämä tavoitteet siten, että ainakin oleellisesti tasomaiselle lasilevyille kiinnitetään ensin ainakin yksi hopeakerros ja tämän päälle ulompi kerros tinaa, sinkkiä, ceriumia, zirkoniumia, vismuttia, hafniumia, alumiinia, indiumia, titaania, tantaalia tai näiden metal-30 lien seosta ja että karkaisu- ja/tai taivutuskäsittely suoritetaan vasta tämän jälkeen, jolloin ulompikerros muuttuu tilavuuden suurenemisen vuoksi olennaisesti ab-sortiovapaaksi ja heijastusta ainakin osaltaan ehkäiseväksi, taitekertoimeltaan >1,7 olevaksi metallioksi-35 dikerrokseksi.

Pääsääntöisesti pintakerroksen paksuus on vähintään 5 nm:ä.

« - Pintakerroksessa voidaan käyttää materiaalia, jonka i 5 91744 taitekerroin on oksidoitumisen jälkeen vähintään 2.0. Ulommassa kerroksessa voidaan aivan erityisesti käyttää titaania, tantaalia tai näiden metallien seosta.

Lisäksi keksinnönmukaisessa valmistusmenetelmässä hopea-5 kerrokseen voidaan kiinnittää ennen uloimman kerroksen kiinnittämistä ainakin yksi välikerros, jonka paksuus on vähintään 2 nm.

Tämä välikerros voi olla metallioksidia.

Välikerroksen paksuus on yleensä vähintään 8 nm ja sen 10 taitekerroin >1,7. Tällöin se muodostaa uloimman kerroksen kanssa (tämän oksidoitumisen jälkeen) heijastusta ehkäisevän kerroksen.

Keksinnönmukaisen valmistusmenetelmän jatkosovellutuk-sessa hopeakerrokseen kiinnitetyn lasilevystä poispäin 15 olevan heijastusta estävän ulomman kerroksen kokonaispaksuus on oksidoitumisen jälkeen 20-70 nm, mieluimmin 30-60 nm.

Lisäksi keksinnönmukaisessa valmistusmenetelmässä lasiin suositellaan kiinnitettäväksi ennen hopeakerrosta vähin-20 tään yksi heijastusta estävä metallioksidi kerros taite-kertoimeltaan >1,7, paksuudeltaan 20-70 nm, mieluimmin 30-60 nm.

Keksinnönmukaisessa valmistusmenetelmässä hopeakerros on yleensä paksuudeltaan 5-30 nm.

25 Keksinnönmukaisen valmistusmenetelmän jatkosovellutuk-·· sessa hopeakerroksen raaka-aineeseen lisätään vähäisiä määriä ainakin yhtä muuta metallia, kuten nikkeliä, kerrosominaisuuksien parantamiseksi.

Keksinnönmukainen menetelmä on myös tunnettu siitä, että 30 ainakin hopeakerroksen yhdelle puolelle voidaan kiinnittää vähintään yksi ohut lisäkerros jotain kiinnitty-vyyttä parantavaa metallia tai metalliseosta. Keksinnönmukaisessa jatkosovellutuksessa lisäkerroksissa käytetään kromia, nikkeliä, titania tai näiden metallien 35 seoksia.

Erityisen edullinen keksinnönmukainen tulos edellyttää, että lasin kerrostaminen tapahtuu tyhjiömenetelmällä, erityisesti sputteroimalla.

6 91744

Lisäksi keksintö koskee keksinnönmukaisella menetelmällä valmistettua lasilevyä.

Keksinnön kohteena on edelleen keksinnönmukaisella menetelmällä valmistetun lasilevyn käyttö erityisesti auto-5 jen ikkunoissa kerroslasin yhtenä lasina, jossa lasissa kerrokset on kiinnitetty kalvolla, johon rajoittuva kerros koostuu vähintään yhdestä lasiaineen puoleisesta heijastusta ehkäisevästä kerroksesta, yhdestä hopeaker-roksesta, ja yhdestä heijastusta ehkäisevästä kerrokses-10 ta, jona on metallioksidi kerros sekä pintakerroksesta, joka on T1O2, Ta2f>5 ta^ näiden oksidien seos.

Lisäksi keksinnönmukaisella menetelmällä valmistettua lasilevyä voi käyttää rakennusteollisuudessa lämpölasin yhtenä osana, jolloin kerrokset käsittävät yhden lasin-15 puoleisen heijastusta ehkäisevän kerroksen, yhden hopea-kerroksen sekä yhden ulommaisen heijastusta ehkäisevän kerroksen (Ta205).

Keksinnön yllättävänä etuna on, että tällä menetelmällä on mahdollista poistaa yleensä kerroslasin valmistukses-20 sa ilmenevät, kerroksissa tapahtuvat muutokset. Menetelmän ansiosta uloimman metalli- tai metalliseoskerroksen vaikutus toteutuu jo noin 5 nm paksulla kerroksella. Taivutus- ja/tai karkaisuprosessin aikana oksidikerrok-seksi muuttuvan ulkoisen metalli- ja metalliseoskerrok-25 sen aikaansaaman stabiloivan vaikutuksen syyt eivät ole täysin tiedossa. Mikroskooppisissa tutkimuksissa on tarkasteltu tavanomaisen menetelmän mukaista kerrostusta ja todettu, että karkaisu- ja/tai taivutusprosessin jälkeen hopeakerroksen päällä olevaan heijastusta estä-30 vään kerrokseen on ilmestynyt säröjä. Tämä on ehkä seurausta lämpökäsittelyn aiheuttamasta hopeakerroksen agglomeroitumisesta. Tähän taas voi olla syynä hopeakerroksen ja lasin erilaiset laajenemiskertoimet. Nämä erot aiheuttavat puristusjännitystä hopeakerroksessa ja 35 edistävät näin agglomeroitumista.

Uloimpana olevan metalli- tai metalliseoskerroksen vaikutusta voitaisiin ehkä selittää seuraavalla tavalla. Keksinnönmukaisessa valmistusmenetelmässä uloimpaan ker- i 7 91744 rokseen valittujen raaka-aineiden valinnalla on ratkaiseva merkitys. Käytettäväksi hyväksytään vain sellaisia metalleja, joiden tilavuus suurenee metallien muuttuessa taivutus- ja/tai karkaisuprosessissa valoa lähes läpäi-5 semättömäksi oksidiksi, jonka taitekerroin on >^1,7. Oletettavasti suurentunut tilavuus indusoi hopeakerrok-seen vetojännityksiä, jotka vaikuttavat mainittuja puristusjännityksiä vastaan. Yllättävää kyllä, stabiloiva vaikutus ulottuu myös uloimman kerroksen ja hopeakerrok-10 sen välissä olevien kerrosten läpi. Huomattakoon, että stabiloivaa vaikutusta on selitetty vain olettamusten perusteella. Näin monimutkaisista vuorovaikutuksista on mahdotonta tehdä pitemmälle meneviä päätelmiä.

Kuten on jo esitetty, monissa tapauksissa on edullista 15 lisätä uloimman kerroksen ja hopeakerroksen väliin väli-kerros. Tällaisen, paksuudeltaan vähintään 2 nm:n väli-kerroksen funktiona on estää atomien diffuusio uloimmasta metalli- tai metalliseoskerroksesta hopeakerrok-seen, jolloin epätoivottavaa metallin uudelleen seostu-20 mistä ei pääse tapahtumaan. Lisäksi tällä voidaan parantaa kerroksien lämmöneristyskykyä. Mikäli välikerroksessa käytetään metallioksidia, jonka paksuus on vähintään 8 nm ja taitekerroin >_1,7, se vaikuttaa yhdessä yhtä paksun uloimman kerroksen kanssa hopeakerroksen heijas-25 tuksenestokykyyn. Näin hopeakerroksen optisia ominaisuuksia voidaan entisestään parantaa ja samalla sovittaa ne niille esimerkiksi värinhajotuskyvystä annettuihin optisiin ominaisuuksiin.

Ulompaan kerrokseen parhaiten sopivia metalleja tai 30 metalliseoksia ovat tina, sinkki, cerium, zirkonium, vismutti, hafnium, alumiini, indium, titaani, tantaali tai näiden metallien seokset. Näistä parhaimpia ovat ti-tani ja tantali sekä näiden metallien seokset, joiden oksideilla on suuri taitekerroin (yli 2,2). Tästä on 35 etua erityisesti sovellutuksissa, joissa kaksi kerrostettua lasilevyä on yhdistetty polyvinyylibutyraalikal-volla yhden kokonaisuuden muodostavaksi kerroslasilevyk-si. Tässä sovellutuksessa kerrostus ei kuten muissa so- 8 91744 vellutuksissa ole uloimpana vaan rajoittuu mainittuun polyvinyylibutyraalikalvoon, jonka taitekerroin on noin 1,5. Tästä johtuen heijastusta estävään kerrokseen tarvitaan suurempi taitekerroin, mikäli halutaan paras mah-5 elollinen heijastuksen esto. Näissä tapauksissa suositellaan käytettäväksi titaania ja tantaalia, koska niiden karkaisu- ja/tai taivutusprosessin aikana syntyneiden oksidien taitekerroin on riittävän suuri.

Hopeakerroksen lasista poispäin olevalle puolelle kiin-10 nitettävän heijastusta estävän kerroksen kokonaispaksuus määräytyy käytetyn materiaalin taitekertoimesta sekä näkyvän valon siitä aallonpituusalueesta, jolle heijastusta ehkäisevä kerros on tarkoitus optimaalisesti sovittaa. Tarvittavat kerrospaksuudet ovat uloimman ker-15 roksen oksidoitumisen jälkeen mitattuna 20-70 nm, suosi-teltavimmin 30-60 nm, jolloin huomionarvoista on, että raaka-aineena käytetty metalli paksuuntuu oksidoitumisen jälkeen yleensä 1,5 - 3,0 kertaiseksi. Mikäli myös hopeakerroksen lasinpuoleisele sivulle lisätään heijastus-20 ta estävä kerros, tulisi myös sen paksuuden olla 30-60 nm.

Hopeakerroksen paksuus määräytyy toivotun infrapunahei-jastuksen ja sähkönjohtokyvyn perusteella. Keksinnönmu-kaisessa valmistusmenetelmässä se on 5-30 nm.

25 Hopeakerroksen raaka-aineeseen voi lisätä vähäisiä mää-. riä muita metalleja, kuten nikkeliä, joka parantaa ker- rostumisominaisuuksia, so. vähentää erityisesti hopea-kerroksen agglomeroitumista (ks. DE-OS 33 07 661 ja DE-OS 35 03 851).

30 Huomautettakoon, että keksinnönmukainen valmistusmenetelmä on erityisen edullinen valmistettaessa lasilevyjä, ·. joita käytetään autojen lämpölaseina sekä sovellutuksis sa, joissa edellytetään parasta mahdollista valonläpäi-sevyyttä.

35 Keksinnönmukainen menetelmä soveltuu erityisesti autojen lämpölasien valmistukseen. On nimittäin havaittu, että hopeakerroksen sähkönjohtokyky paranee huomattavasti, jopa 100 % lämpökäsittelyn jälkeen. Keksinnönmukaisella I: 9 91744 menetelmällä valmistetuissa lasilevyissä on siis oleellisesti paremmat sähköiset ominaisuudet kuin tavallisella menetelmällä valmistetuissa, joissa ulkopuolinen vastaavanlainen kerrostus kiinnitetään vasta lämpökäsit-5 telyn jälkeen. Toisin sanoen keksinnönmukaisella menetelmällä on mahdollista tuottaa sama kerrosvastus oleellisesti ohuemman hopeakerroksen avulla, jolloin vastaavalla lämpökäsittelyllä voidaan saavuttaa parempi valon-läpäisevyys.

10 Keksinnönmukaisen menetelmän pääasiallisessa sovellutuksessa käytetty kerrostustapa, jossa lasin ja hopeakerroksen sekä mahdollisesti hopeakerroksen ja sen lasista poispäin olevalle puolelle lisättävän heijastusta estävän kerroksen väliin kiinnitetään ohuita metalli- tai 15 metalliseoskerroksia, pääasiallisesti kromia, nikkeliä, titaania tai krominikkeliseoksia, jotta saataisiin paras mahdollinen kiinnitystulos, on sinänsä tuttu jo DE-OS 21 44 242 perusteella. Sitäpaitsi voi olla hyödyllistä asettaa hopeakerroksen ja välikerroksen väliin metalli-20 tai metallioksidikerros reaktiivisella magnetronihajoi-tusmenetelmällä josta on kuvaus EP-OS 104 870 tai DE-PS 33 16 548.

Keksinnönmukaisessa valmistuksessa kerrostus tapahtuu pääasiallisesti tyhjiömenetelmällä. Kerrokset aikaansaa-25 daan vastuskuumennetuilla höyrystyslaitteilla sulautta malla tai myös elektronisädehöyrystyksellä. Myös voidaan käyttää sputterointia tasavirta- tai pientaajuudella, erityisesti kuitenkin korkeataajuus- ja magnetronsumu-tusta. Metalli- tai metalliseoskerrokset valmistetaan 30 joko höyrystämällä tai muutoin sulauttamalla neutraalissa ilmakehässä. Oksidikerrosten valmistukseen soveltuu reaktiivisen höyrystyksen menetelmä. Erityisen edullinen on magnetronsumutus, jossa metallit tai metalliseokset sumutetaan happipitoisessa ilmakehässä.

35 Keksinnönmukaisella menetelmällä, jossa uloin kerros muuttuu suoritettavassa karkaisu- ja/tai taivutusproses-sissa metallioksidikerrokseksi, on huomattavia etuja verrattuna varsinkin sellaisiin tavanomaisiin tyhjiöker- 10 91744 rostusmenetelmiin, joissa vastaava oksidikerros valmistetaan välittömästi. Oksidikerroksen aikaansaamiseksi tyhjiömenetelmällä tarvitaan huomattavasti enemmän aikaa kuin metallikerroksen valmistamiseen. Taloudellista mag-5 netronsumutusta käytettäessä metallikerrosten sumutuse-rät ovat paljon suuremmat kuin oksidikerrosten tuottamista vastaavan metallin reaktiivisessa sumutuksessa. Näiden lukujen ero on titanioksidin kohdalla enemmän kuin yksi kertaluokka. Lisäksi tasaisen kerroksen ai-10 kaansaaminen suurille pinnoille on helpompaa metallia kuin metallioksidia kerrostamalla.

Huomautettakoon lisäksi, että keksinnönmukaisesti valmistettujen lasilevyjen optisia ominaisuuksia voi enti-15 sestään parantaa käyttämällä värillistä lasia. Esimerkiksi autojen laseissa käytetään usein aurinkoheijastuk-sen vuoksi vihreää lasia. Yhtenäisen optisen kokonaisvaikutelman aikaansaamiseksi suositellaan tällöin käytettäväksi keksinnönmukaisesti valmistettuja lasilevyjä 20 vihreästä lasista tehdyn tuulilasilevyn yhtenä osana. Näin vähenee myös ulkoapäin tuleva häiritsevä heijastus.

Muut keksinnönmukaisen menetelmän erityispiirteet ja edut ilmenevät seuraavasta selostuksesta, jossa käyt-25 tösovellutukset on kaavioiden avulla esitetty yksityiskohtaisesti:

Kuvassa 1. on esitetty ensimmäinen keksinnönmukaisella menetelmällä valmistetun lasilevyn sovellutusesimerkki; leikkaus on kohtisuoraan levypintaan nähden.

30 Kuvassa 2. on kuvan 1. esittämän esimerkin jatkosovellu-tus; leikkaus on kohtisuoraan levypintaan nähden.

Kuvassa 3. on kuvan 1. ja 2. esittämän keksinnön mukaisella menetelmällä valmistetun lasilevyn jatkosovellu-tus; leikkaus on kohtisuoraan levypintaan nähden.

35 Kuvassa 4. on valonläpäisevyyttä ja heijastusta kuvaavat käyrät esimerkistä I.

Kuvassa 5. on valonläpäisevyyttä ja heijastusta kuvaavat käyrät esimerkistä II.

t·- 11 91744

Kuvan 1. sovellutusesimerkissä on lasin 10 jälkeen ho-peakerros 12 ja yksi karkaistu- tai taivutusprosessissa oksidoitumalla syntynyt uloin tantaalioksidikerros 14.

Kuvan 2. sovellutusesimerkissä on lasin 10 ja hopeaker-5 roksen 12 välissä heijastusta ehkäisevä kerros 16 (Sn02). Hopeakerroksen 12 lasista 10 poispäin olevalle sivulle on kiinnitetty välikerros 18 (Sn-seostettu Iη203)» johon taas uloin, titaanista oksidoimalla saatu Ti02-kerros 14 on kiinnitetty.

10 Kuvan 3. sovellutusesimerkissä on lasiin 10 kiinnitetty ensin heijastusta estävä Sn02-kerros 16, sitten kiinnittävä kerros 17 (Sn-seostettua In203), hopeakerros 12 sekä pintakerros 14, joka tässä tapauksessa on tantalis-ta oksidoimalla saatu Ta203« 15

Esimerkki I:

Tyhjiökerrostuslaitteesa, jossa on laitteisto magnetron-sumutusta varten, float-lasille (muoto: 40 cm x 40 cm; paksuus: 4 mm) kiinnitettiin seuraavat kerrokset: 20 - 32 nm:n kerros tinalla seostettuna In203:ta koostumuk seltaan in (90) Sn (10) reaktiivisella sumutuksella ja 3,5 · 10-3 mbaarin paineessa argon-happi-typpi-ilmake- hässä, jossa oli 40 til% happea ja 30 til% typpeä - 9 nm:n hopeakerros sumutuksella argon-ilmakehässä 2,5 25 * 10-3 mbaarin paineessa - 14 nm:n tantalikerros sumutuksella argonilmakehässä 1,3 * 10-3 mbaarin paineessa.

Lämpökäsittelyn jälkeen lasilevyn valonläpäisevyys oli näkyvän valon 550 nm:n alueella 0,25. Lopuksi lasi kuu-30 mennettiin uunissa metallimuotissa ilmakuumennuksella 620°C:seen ja jäähdytettiin nopeasti uunikäsittelyn jälkeen.

Lämpökäsittelyssä vallitsivat suurinpiirtein karkaisuja taivutuskäsittelyn vaatimat olosuhteet.

35 Tämän lämpökäsittelyn jälkeen valonläpäisevyys oli kohonnut 550 nm:n alueella tantaalikerroksen oksidaation vaikutuksesta 0,87:ään. Saadussa kerroslevyssä ei ollut havaittavia läikkiä eikä siinä havaittu projisoimislam- 12 91 744 pulla suoritetussa valaisukokeessa häiritsevää hajavaloa. Kuvassa 4 on esitetty spektrimittauksen tulokset valonläpäisevyydestä ja heijastuksesta. Valonläpäisevyys on suurimmillaan 550 nm:n aallonpituuksilla. Pidemmillä 5 aallonpituuksilla valonläpäisevyys pienenee ja lyhytaaltoisen infrapunasäteilyn alueella se on hyvin pieni. Heijastusta kuvaava käyrä osoittaa päinvastaista. Tulokseksi saadaan täten erittäin hyvät suodattavat ominaisuudet.

10

Vastaesimerkki Ia

Kerrokset kiinnitettiin kuten esimerkissä I sillä erotuksella, että tantalikerroksen sijaan lisättiin 32 nm:n Ta2°5-lcerros· Se toteutettiin tantalilähteen reaktiivi-15 sella sputteroinnilla 1,6 * 10-3 mbaarin paineessa argon-happi-ilmakehässä, jossa oli 25 til%:a happea. Kerrostetussa levyssä ei ollut ollenkaan hajavaloa ja tuloksena oli 550 nm:n alueella valonläpäisevyys 0,86. Lopuksi suoritettiin esimerkin I mukainen lämpökäsitte-20 ly. Projisoimislampulla suoritetussa valaisukokeessa saatiin tulokseksi runsaasti hajavaloa. Syntyneen lasilevyn ei katsottu soveltuvan aiottuun käyttötarkoitukseen.

25 Esimerkki II

' Esimerkin I mukaisessa tyhjiökerrostuslaitteessa float- lasiin (mitat: 40 cm x 40 cm; paksuus 2 mm) kiinnitet tiin peräkkäin seuraavat kerrokset: - 30 nm:n paksuinen Sn02~kerros tinan reaktiivisella 30 sumutuksella 4 · 10“·* mbaarin paineessa argon-happi-ilmakehässä, jonka happipitoisuus 50 til% -3,5 nm:n paksuinen tinalla seostettu In203~kerros koostumukseltaan In (90) Sn (10) olevan lähteen sumutuksella 3,5 * 10-3 mbaarin paineessa argon-happi-ilmakehässä, 35 jonka happipitoisuus oli 40 til% -9 nm:n paksuinen hopeakerros sumuttamalla argon-ilmakehässä 2,5 * 10-3 mbaarin paineessa * - 2 nm:n paksuinen tinalla seostettu In203-kerros koos- 13 91 744 tunnukseltaan In (90) Sn (10) olevan lähteen sumutuksella 1,5 * 10”3 mbaarin paineessa argon-happi-ilmakehässä, jonka happipitoisuus on 20 til% -17 nirun paksuinen titaani-kerros titaanilähteen sumu-5 tuksella argon-ilmakehässä 1,5 · 10-3 mbaarin paineessa.

Näin kerrostettujen lasilevyjen valonläpäisevyys oli 550 nm;n aaltopituudella 0,30. Lopuksi kerrostettu levy käsiteltiin esimerkin I mukaisesti lämpökäsittelyllä.

10 Käsittelyn seurauksena ei syntynyt tunnistettavia läikkiä. Valonläpäisevyys 550 nm:n aallopituudella oli 0,86. Syntyneen levyn kerrostetulle puolelle kiinnitettiin 0,76 mm:n polyvinyylibutyraalikalvolla toinen 2 mm:n float-levy, jolloin tulokseksi saatiin kerroslasia.

15 Kuvassa 5 on esitetty tulokset kerroslasin valonläpäisevyys- ja heijastuskokeesta, jotka tehtiin spektrimit-tauksella. Korkeilla 550 nm:n aallonpituuksilla saavutettiin 0,82 valonläpäisevyysaste. Pitkiä aallonpituuksia lähestyttäessä valonläpäisevyys pienenee koko ajan 20 ja on lyhytaaltoisten infrapunasäteiden osalta erittäin alhainen. Kuvassa esitetty heijastuskäyrä kuvaa vastakkaista: erityisesti erittäin korkeiden allonpituuksien alueella on heijastusaste pieni, vain 0,08. Tällainen kerroslasilevy soveltuu erinomaisesti erityisesti auto-25 jen lämpölaseihin.

Vastaesimerkki II a

Kerrostus suoritettiin kuten esimerkissä II sillä erotuksella, että 30 nm:n paksuinen Ti02~kerros kiinnitet-30 tiin titaanikerroksen sijasta seuraavasti:

Titaanikohdetta sumutettiin reaktiivisesti 2 * 10”3 m-. baarin paineessa argon-happi-ilmakehässä, jonka happipi toisuus oli 40 Vol%. Syntyneen lasilevyn valonläpäisevyys oli 550 nm:n alueella 0,85 eikä siinä havaittu häi-35 ritsevää sameutta. Lopuksi se sai esimerkissä edellä kuvatun lämpökäsittelyn, jonka jälkeen siinä todettiin läikkäisyyttä. Lisäksi esimerkin II mukaisen kerrostus-käsittelyn jälkeen saadussa kerroslasissa todettiin pro-

Claims (19)

14 91744 jisoimislampulla tehdyssä valaisukokeessa runsaasti hajavaloa. Kaikki edellä olevassa selitysosassa sekä piirroksissa ja patenttivaatimuksissa ilmenevät keksinnön ominaisuu-5 det voivat kukin erikseen sekä miten hyvänsä yhdistettynä olla oleellisia keksinnön toteutuksen eri muodoissa.

10 Patenttivaatimukset

1. Karkaistun ja/tai taivutetun, infrapunasäteilyä heijastavan natronkalkki-silikaattilasilevyn valmistusmenetelmä, jossa kirkkaan lasin vähintään yhdelle puolelle 15 lisätään hopeakerros ja ainakin yksi heijastusta vähentävä metallioksidikerros sekä suoritetaan kuumentamalla tapahtuva karkaisu ja/tai taivutus lämpötilan ollessa 580°C-650°C, tunnettu siitä, että lasilevyn ollessa ainakin olennaisesti tasomaista sille kiinnite-20 tään ainakin yksi hopeakerros ja tämän päälle ulompi kerros tinaa, sinkkiä, ceriumia, zirkoniumia, vismuttia hafniumia, alumiinia, indiumia, titaania, tantaalia tai näiden metallien seosta ja että karkaisu- ja/tai taivu-tuskäsittely suoritetaan tämän jälkeen, jolloin ulompi 25 kerros muuttuu tilavuuden suurenemisen vuoksi olennai-.. sesti absorptiovapaaksi heijastusta ainakin osaltaan eh käiseväksi, taitekertoimeltaan ^1,7 olevaksi metalliok-sidikerrokseksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä t u n -30 n e t t u siitä, että ulompi kerros on vähintään 5 nm paksu. 3. patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että ulompaan kerrokseen käytetään materiaalia, jonka taitekerroin on oksidoitumisen 35 jälkeen vähintään 2,0.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että ulomman kerroksen materiaalina käytetään titaania, tantaalia tai näiden metallien seok- 15 91 744 siä.

5. Jonkin edellä mainitun patenttivaatimuksen mukainen menetelmä tunnettu siitä, että hopeakerroksen päälle lisätään ennen ulointa kerrosta ensin yksi vähin- 5 tään 2 nm:n paksuinen välikerros.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä tun nettu siitä, että välikerros on metallioksidia.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä tun nettu siitä, että vähintään 8 nm:n paksuinen väli- 10 kerros, jonka taitekerroin on >1,7 lisätään niin, että se muodostaa yhdessä uloimman kerroksen kanssa (tämän oksidoitumisen jälkeen) heijastusta ehkäisevän kerroksen.

8. Jonkin edellä mainitun patenttivaatimuksen mukainen menetelmä tunnettu siitä, että hopeakerroksen 15 lasista poispäin olevalle puolelle kiinnitettävän heijastusta estävän ulomman kerroksen kokonaispaksuus on oksidoitumisen jälkeen 20-70 nm.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä tun nettu siitä, että hopeakerroksen lasista poispäin 20 olevalle puolelle kiinnitettävän heijastusta estävän ulomman kerroksen paksuus on oksidoitumisen jälkeen 30-60 nm.

10. Jonkin edellä mainitun patenttivaatimuksen mukainen menetelmä tunnettu siitä, että ennen hopeaker- 25 rosta lasiin kiinnitetään vähintään yksi, kokonaispaksuudeltaan suositeltavimmin 20-70 nm:n ja taitekertoi-meltaan _>1,7 metallioksidikerros heijastusta vähentämään.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä t u n -30 n e t t u siitä, että lasin ja hopeakerroksen väliin lisätyn kerroksen kokonaispaksuus on 30-60 nm. . 12. jonkin edellä mainitun patenttivaatimuksen mukainen menetelmä tunnettu siitä, että hopeakerroksen paksuus on 5-30 nm.

13. Jonkin edellä mainitun patenttivaatimuksen mukainen menetelmä tunnettu siitä, että hopeakerroksen raaka-aineeseen lisätään vähäisiä määriä ainakin yhtä muuta metallia, kuten nikkeliä, kerrostumisominaisuuk- 16 91 744 sien parantamiseksi.

14. Jonkin edellä mainitun patenttivaatimuksen mukainen menetelmä tunnettu siitä, että ainakin yhdelle puolelle hopeakerrosta kiinnitetään vähintään yksi ohut 5 lisäkerros kiinnittymisominaisuuksia parantavasta metallista tai metalliseoksesta.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä tunnettu siitä, että lisäkerrokseen käytetään kromia, nikkeliä, titaania tai näiden metallien seoksia.

16. Jonkin edellä mainittun patenttivaatimuksen mukainen menetelmä tunnettu siitä, että lasin kerrostus suoritetaan tyhjiömenetelmällä, erityisesti sputteroi-malla.

17. Lasilevy, tunnettu siitä, että se on valmis-15 tettu jonkin edellä mainitun patenttivaatimuksen mukaisella menetelmällä.

18. Patenttivaatimuksen 17 mukaisen lasilevyn käyttö erityisesti autojen ikkunoissa kerroslasin yhtenä lasina, jossa kerroslasissa kerrokset on kiinnitetty toi- 20 siinsa kiinnityskalvolla, johon rajoittuva kerros koostuu vähintään yhdestä lasiaineen puoleisesta heijastusta ehkäisevästä kerroksesta, yhdestä hopeakerroksesta ja yhdestä heijastusta ehkäisevästä kerroksesta, jona on metallioksidikerros sekä pintakerroksesta, joka on Τίθ2» 25 Ta205 tai näiden oksidien seos.

19. Patenttivaatimuksen 17 mukaisen lasilevyn käyttö rakennusteollisuudessa lämpölasin yhtenä osana, jolloin kerrokset käsittävät yhden lasinpuoleisen heijastusta ehkäisevän kerroksen, yhden hopeakerroksen sekä yhden 30 ulommaisen heijastusta ehkäisevän Ta205 - kerroksen. ♦ li 17 91744