NO123144B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved fremstilling av en metalloxydfilmbelagt gjenstand, fortrinnsvis av glass.

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte ved fremstilling av en metalloxydfilmbelagt gjenstand, fortrinnsvis av glass, ved hvilken man vakuumavsetter en film av et materiale bestående- av et metall,

et lavere oxyd av dette metall, en blanding av metaller, en blanding av lavere metalloxyder eller en blanding av minst ett metall og ett lavere metalloxyd på en overflate av gjenstanden, og oppheter den filmbelagte gjenstand i luft ved en temperatur hoyere enn 315°C, og som utmerker seg med at den nevnte gjenstand under opphetningsprosessen formes samtidig med at materialet i filmen overfores til det hbyeste oxyd.

Metalloxydfilmer er kjente og har vært påfort direkte på glassplater både ved vakuumavsetning og ved varmsproytning. Når de har vært anvendt som elektriske ledere eller som lysmodifiserende hjelpe-middel, f.eks. i forbindelse med fly eller biler, er slike filmer vanligvis blitt påfort ved påsproytning på varmt glass av en opp-løsning av metallsaltet.

Norsk patent nr. 93.926 angår en metode for fremstilling av filmbelagte boyde glassplater, ved hvilken glassplaten forst opp-skjæres til onsket form, og den onskede film deretter påfores hele platen eller bare deler av denne, hvoretter den filmbelagte plate monteres i en glassboyeform og utsettes for glassets boyningstempe-ratur i den hensikt å forårsake at den jevnt filmbelagte platen presses i overensstemmelse med. den overste formdels overflate. Skjont patenthaveren foretrekker og bare beskriver detaljert en fremgangsmåte for filmdannelse som inkluderer oppvarmning av platen til en hoyere temperatur og påsprutning av en metallsalt-losning på den opphetede : plate, hvorved det onskede metalloxydbelegg dannes ved kontakt mellom losningen og platen, omtaler han også visse andre metoder for filmdannelse. Således foreslås det at filmen kan dannes ved at man ved redusert trykk fordamper en metallsalt-losning og blåser dampen på glassplaten; ved at man på en kald plate forstovningssproyter en blanding inneholdende et salt av det onskede metall eller blandinger av metallsalter, og dessuten oppvarmer platen for å oxydere metallsaltet til oxydet; ved at man påforer et film-dannende materiale i gassform ved å heve temperaturen over dets kokepunkt for påforingen; eller ved at man påspruter eller kondenserer et metalloxyd på en overflate i vakuum.

US patent nr. 2.628.927 angår fremstilling av lystransmitter-ende elektrisk ledende optiske artikler bestående av et glassunderlag og et transparent vedhengende lag, f.eks. metalloxyd, som er avsatt på underlaget slik at metalloxydet blir liggende mellom underlaget og metallfilmen, som består av gull, solv, kobber, jern eller nikkel. Patentskriftet beskriver generelt dannelse av vedhengende oxydskikt ved forst i vakuum å avsette en metallfilm og deretter oxydere denne film, og dette oppnås fortrinnsvis ved en glodeutladningsprosess i vakuumkammer. Videre foreslås at oxydasjonstrinnet kan utfores i en ovn opphetet til hoy temperatur i nærvær av oxygen.

Denne oppfinnelse angår fremstilling av filmbelagte gjenstander av bemerkelsesverdig hoy kvalitet for såpass forskjelligartede formål som anvendelse som skyggebånd i laminerte frontruter, i baklys av herdet glass for biler og som solstråleabsorberende belegg for glass benyttet for bygningsformål, ved en fremgangsmåte som klart skiller seg fra den som hittil har vært anvendt for kommersiell fremstilling

av slike artikler.

I store trekk vedrorer oppfinnelsen en fler-trinns fremgangsmåte ved hvilken en film av ett eller flere onskede metaller og/eller av lavere oxyder av slike metaller avsettes i vakuum på overflaten av gjenstanden som skal belegges, og metallene og/eller oxydene i filmen overfores til et hoyere oxyd eller hoyere oxyder ved oppvarmning av belegget til omdannelsestemperatur, samtidig som gjenstanden gis form.

Den varmemengde som er nodvendig for å overfore metallet og/ eller det lavere oxyd i den opprinnelige film til det hoyere oxyd, oppnåes vanligvis, om enn ikke nødvendigvis, som et biprodukt av de temperaturbetingelser som er nodvendige under den videre bearbeidelse av den belagte gjenstand til en spesialisert handelsartikkel. Slike bearbeidelsesprosesser kan innbefatte bbyning, herdning, sammenforing av flere lameller og andre konvensjonelle varmebehandlingsoperasjoner.

Det oppnåes mange fordeler ved den nye fremgangsmåte ifolge den forelig.gende oppfinnelse, ved hvilken legemet som skal bearbeides til et ferdigprodukt, forst påfores et filmbelegg, og filmen deretter overfores i den onskede tilstand ved det trinn hvor gjenstanden gies den endelige form. Eksempelvis vil man få mindre tendens til å ode-legge filmen sammenlignet med metoder der en gjenstand forst forsynes med det onskede filmbelegg og deretter formes. Ifolge den foreliggende fremgangsmåte kan en gjenstand påfores filmbelegget i ikke-formgitt tilstand, hvorved man eliminerer fordyrende separate trinn for om-dannelse av filmen og formgivning av artikkelen, da samme opphet-ningsoperasjon benyttes ved begge prosesser.

Om onskes, kan metalloxydfilmen gjores fri for refleks ved innlemmelse og hensiktsmessig påforing av en dereflekterende film.

Fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen forenkler i stor utstrekning fremstillingen av varmefabrikerte artikler belagt med metalloxydfilmer og avstedkommer en varigere film som er fri for marmorering og monstre når den betraktes i transmittert lys, og som også oppviser reflekterte interferensfarver som er ensartede eller graderte og fri for blandet irridescens.

Det vises til den vedfoyede tegning, hvor

Fig. 1 skjematisk viser et kammer i hvilket filmene kan vakuum-avsettes, Fig. 2 viser et perspektivisk utsnitt av en glassplate med en

vakuumavsatt film på en del av overflaten,

Fig. 3 viser et tverrsnitt av et utsnitt av strukturen vist

i fig. 2, idet imidlertid også en dereflekterende film er vist,

Fig. h viser et transversalt vertikalt tverrsnitt gjennom en horisontal type ovn for boyning av frontruter, Fig. 5 viser et tverrsnitt av et utsnitt.av en boyet, laminert frontrute med en metalloxydfilm på ett av dens glasskikt, Fig. 6 viser et vertikalt tverrsnitt gjennom en vertikal herd-ovn, Fig. 7 viser et vertikalt, transversalt tverrsnitt gjennom en ovn anvendt for fremstilling av glassgjenstander bestående av flere lag glass, og Fig. 8 viser et tverrsnitt gjennom et utsnitt av en fler-lags glassgjenstand som er forsynt med en film fremstilt ved fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes der en fremgangsmåte ved fremstilling av en metalloxydfilmbelagt gjenstand, fortrinnsvis av glass, ved hvilken man i vakuum avsetter en film av et materiale bestående av et metall, et lavere oxyd av dette metall, en blanding av metaller, en blanding av lavere metalloxyder eller en blanding av minst ett metall og minst ett lavere metalloxyd på en overflate av gjenstanden og deretter oppheter, den filmbelagte gjenstand i luft ved en temperatur over 315°C, hvilken fremgangsmåte utmerker seg ved at den nevnte gjenstand formes under opphetningsprosessen samtidig med at materialet i filmen overfores til det hoyeste oxyd.

Som allerede angitt kan fremgangsmåten med fordel anvendes for fremstilling av et stort utvalg av gjenstander, og spesielt de som krever et. oppvarmningstrinn ved relativt hoy temperatur under fremstillingen, og for dannelse på slike gjenstander med oxydfilmer av en rekke forskjellige metaller, inklusive jern, mangan, cadmium, vismut, kobber, gull, bly og nikkel.

Imidlertid er særlig gode resultater oppnådd ved belegning av glassruter eller glassplater for anvendelse ved husbygning eller i fremkomstmidler, med filmer av koboltoxyd, og oppfinnelsen vil bli beskrevet spesielt med henblikk på denne utforelsesform. Eksempelvis er koboltoxydfilmer onskelige som skyggebånd i frontruter og baklys på biler, og, fordi slike gjenstander vanligvis fremstilles ved varmboyning til den onskede avrundede form, egner deres normale fremstillingsmåte seg godt for belegning etter fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen, hvilket vil fremgå av det forste av de folgende eksempler.

Eksempel 1

Det ene av et par glassplater 10, som skal formes til en boyd, laminert frontrute skjæres til de onskede ytre mål mens den fortsatt er flat, hvoretter den rengjores grundig og anbringes i et konven-sjonelt vakuumavsetningskammer 11, hvis konstruksjon og drift vil * være velkjente. I kammeret 11 avsettes en film av koboltoxyd 12 (fig. 2) i vakuum på et avgrenset område av den ene overflate av platen 10 som tilsvarer det område hvor skyggebåndet onskes i den ferdige frontrute. Avsetningen kan utfores på en hvilken som helst hensiktsmessig måte, såsom ved å anbringe belegningsmaterialet på en rekke fordampningsinnretninger såsom oppvarmede filamenter, eller ved oppvarmning ved elektrisk bombardement av et fordampbart materiale.

Det fordampbare materiale som anvendes, kan være metallisk kobolt, et koboltoxyd eller en blanding av metallet og oxydet, og den erholdte film, som fortrinnsvis har avtagende tykkelse fra glass-kanten og innover, vil være av metallisk kobolt, det lavere koboltoxyd eller en blanding av metallet og det lavere oxyd.

De glass som anvendes i frontruter, er vanligvis enten klart glass eller et varmeabsorberende glass med en svakt gronlig eller blågronn farvetone. Dersom det anvendes klart glass, foretrekkes en endelig lystransmittans som enten er lavere enn ca. 15% eller hoyere enn ca. 20$, for å unngå sterke reflekterte farver som folge interferensvirkning, og tykkelsen av skiktet 12 avpasses med dette for bye. Om onskes kan imidlertid filmen 12 gjores fri for refleks ved at der sammen med denne avsettes et metalloxydbelegg. Den opti-male brytningsindeks for det dereflekterende belegg vil variere med tykkelsen av den endelige koboltoxydfilm, men stort sett vil de fleste av de vanlig anvendte oxydmaterialer med brytningsindeks hoyere enn for glass, kunne anvendes.

Eksempelvis er filmer av titandioxyd (Ti02) eller aluminiumtri-oxyd (A^O^) egnede for dette formål og kan avsettes p*å glasset 10

i vakuumkammeret 11 for koboltfilmen avsettes, hvorved man får en struktur som vist i fig. 3, hvor det dereflekterende belegg er vist ved 13.

Den belagte plate 10 settes deretter sammen med den annen flate glassplate 10', med skillemateriale mellom, og anbringes på en boyeform lh som deretter fores på transportruller inn i og gjennom en boyeovn 15 som vist på fig. h. Boyeovnen 15 er forsynt med egnede oppvarmningsinnretninger vist ved 17, som holder ovnen ved temperaturer mellom 6^9° og 760°C. Under fremforingen gjennom boyeovnen vil platene 10 og 10' oppvarmes til ca. 621°C og nedboyes inntil den nedre plate kommer i kontakt med og foyer seg etter formen. Samtidig overforer den for boyning av glasset nodvendige varme metallet og/eller metalloxydet i filmen til det hoyere kobolttioxyd (C^O^) eller til kobolto-kobolttioxyd (Co^O^) og som folge av temperaturen og den tid som kreves med boyeoperasjonen, vil der finne sted en svak diffundering av oxydet inn i glassoverflaten, hvilket

gir filmen storre varighet.

De boyede glassplater tas deretter ut av formen, settes sammen ved hjelp av et plastmellomlag 18 og lamineres under inn-virkning av varme og trykk til en enhetlig struktur som vist på fig. 5, med den belagte overflate av plate 10 på innsiden.

Ved belegning av platen i flat form er det ikke nodvendig å belegge glasset etter at det er boyet, hvorved sammenføyningen av glassplatene til den laminerte struktur forenkles.

Generelt kan omdannelsestrinn ifolge oppfinnelsen utfores ved temperaturer hvor som helst innenfor området 316° - 677°C. Temperaturer som er særlig lavere enn dette område, krever for lang tid, og ved hoyere temperaturer mykner glasset, slik at kobolten får en sterk tendens til å opploses i glassoverflaten. Det foretrukne område er mellom ^27° og 621°C, slik at boyetemperaturer for soda-kalk-kiselsyre-glass er særlig velegnede for formålet. Som det vil sees av de nedenstående" eksempler, vil de normale betingelser ved hvilke glassgjenstander vanligvis varmfremstilles, vanligvis være anvende-lige.

Som ovenfor angitt kan oxydfilmer av en rekke metaller fremstilles ved fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen, og en rekke metaller kan anvendes for å frembringe forskjellige og varierende egenskaper hos den ferdige film. Eksempelvis kan metaller såsom jern, nikkel og krom tilsettes kobolten i det ovenstående eksempel for å modifi-sere egenskapene av filmen i frontruteskyggebåndene.

Når det onskes anvendt en dereflekterende film, kan denne påfores på metalloxydfilmen 12 istedenfor på glasset som vist på fig. 3- Dette krever imidlertid et separat trinn etter at den . forste film er omdannet, fordi tilstedeværelsen av en dielektrisk film mellom den ikke omdannede film og luften hemmer oxydasjonen av kobolten. Etter overforingen til det hoyere oxyd kan imidlertid metalloxydfilmen gjores fri for refleks ved vakuumfordampning, ved belegning ved elektrisk utladning eller ved varmpåsproytning. De to forste fremgangsmåter foretrekkes, fordi de vanligvis vil gi et jevnere dereflekterende belegg.

Eksempel 2

Herdede baklys for biler kan fremstilles ved at man forst skjærer plater av klart eller varmeabsorberende glass til den onskede ytre form og vakuumavsetter en film som beskrevet i eksempel 1.

De belagte plater opphenges deretter i tenger 19 og senkes ned i en herdeovn 20 (fig. 6), hvor de oppvarmes til ca. 70Lt-,5°C. Etter oppvarmning i ca. 5 minutter, hvorunder metallet eller metallene i filmen vil overfores til det hoyere oxyd, heves flatene til stillingen mellom formene 21 og pressboyes mellom disse til den onskede krumning. Straks deretter heves de boyde glassplater opp i stillingen mellom blåsere 22 og avkjoles raskt ved hjelp av luftstråler rettet direkte mot de fra hverandre vendende overflater av glassplatene for å sette platenes indre i spenning og deres ytre overflater under trykk.

Det vil forståes at boyetrinnet i eksempel 2 kan utelates når det onskes fremstilt belagt og herdet glass som ikke er boyet, og likeledes at platene kan belegges over hele overflaten istedenfor bare over utvalgte områder.

Eksempel

Filmbelagte, flere lags glassgjenstander ble fremstilt ved at man forst bela hele overflaten av minst ett glasslag pr. fremstilt glassgjenstand ved vakuumavsetning som beskrevet i forbindelse med de forste to eksempler. De filmbelagte glasslag ble deretter satt sammen med andre glasslag og formet i en ovn 23 (fig. 7) ved temperaturer mellom 538° og 5^9°C for fremstilling av doble glassgjenstander som vist på fig. 8. Som vist på fig. 8 består hver gjenstand av to glass 2h og 25 i en viss avstand fra hverandre, idet deres ytterkanter er boyet mot hverandre og smeltet sammen ved 26. Det ene av lagene (25) er forsynt med en vakuumavsatt film 27 som er overfort til det hoyere metalloxyd undér formningsbehandlingen.

Doble glassgjenstander av god kvalitet ble fremstilt med en koboltoxydfilm på den ene av de indre glassoverflater og med film-tykkelser avpasset således at de ga lystransmittanser på 7, 8, l<*>f, 26, 27 og 30$. De transmitterte farver varierte fra svakt oransjebrunt for de morkere glassgjenstander til en varm gråfarve for de lysere gjenstander. Reflektansfarvene var av lav intensitet og ikke generende. For ensfarvet lys er koboltoxydfilmer ikke irri-descente ved mindre enn ca. 15$ transmittans (dette svarer til 13,5$ for en dobbel glassgjenstand), dvs. interferensfarverekken av forste orden er fullstendig, og refleksjonene av den annen rekke i blått og gront er av meget lav intensitet.

Det er å merke at oxydasjonstrinnet ifolge oppfinnelsen inn-virker på transmittansen av den endelige film. Når således den opprinnelige film er av metall, oker transmittansen ved oxydering, mens den, når den opprinnelige film er av et lavere oxyd, minsker.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av en metalloxydfilmbelagt gjenstand, fortrinnsvis av glass, ved hvilken man vakuumavsetter en film av et materiale bestående av et metall, et lavere oxyd av dette metall, en blanding av metaller, en blanding av lavere metalloxyd er eller en blanding av minst ett metall og ett lavere metalloxyd på en overflate av gjenstanden, og oppheter den filmbelagte gjenstand i luft ved en temperatur hoyere enn 315°C, karakterisert ved at den nevnte gjenstand under opphetningsprosessen formes samtidig med at materialet i filmen overfores til det hoyeste oxyd.