NO170198B - Fremgangsmaate ved fremstilling av transparente, klare tinnoksydbelegg - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte ved fremstilling av et gjennomsiktig, klart tinnoksydbelegg hvor man fordamper en organotinnforbindelse og kontakter dampen i en oksygenholdig atmosfære med et substrat, fortrinnsvis av glass, med en høyere temperatur, fortrinnsvis 450 - 600°C, og deretter eventuelt avsetter et tinnoksydbelegg på underbelegget.

Tinnoksyd brukes meget som et beleggmateriale i optiske instrumenter. Tinnoksydbelegget må være gjennomsiktig og klart for å unngå påvirkning av anordningens optiske ytelse. Et tinnoksydbelegg brukes også til å redusere eller fjerne iris-er ing i glassvinduer. Selv om slike tinnoksydbelegg fungerer effektivt for det tilsiktede formål, bringer de uklarhet inn i systemet med mindre de er dannet under meget restriktive og ufordelaktige avsetningsbetingelser. Således foreslås å unngå tinntetraklorid eller andre lignende forbindelser som inneholder et halogenid som kan gi en sur damp på den varme glass-flate.

Heri tilveiebringes en fremgangsmåte for fremstilling av gjennomsiktige, klare tinnoksydbelegg på et substrat så som glass, særpreget ved at man som-organotinnforbindelse benytter monofenyltinntriklorid.

Flytende monofenyltinntriklorid er lite korroderende og lite toksisk, og spaltes raskt i luft ved en høyere substrat-temperatur og gir gjennomsiktige, klare tinnoksydbelegg. Disse tinnoksydbelegg har typisk mindre enn 1% uklarhet og mer enn 80% synlig transmisjon og erholdes i en tykkelse på opptil 250 nm i en avsetningstid på mindre enn 25 sekunder ved en glass-temperatur på ca. 450-650°C.

Det klare tinnoksydbelegg kan brukes som en under-beleggsfilm. Derved vil en overbeleggsfilm av tinnoksyd dannet på dette, anta de klare egenskapene til underbeleggfilmen.

Enda et annet trekk ved oppfinnelsen er bruken av det klare sjikt til å redusere irisering i en reflekterende glass-struktur som inneholder et gjennomsiktig, ledende tinnoksyd-belegg.

Figuren er et skjematisk diagram av et apparat for utførelse av beleggprosessen ifølge oppfinnelsen.

På figuren er det vist skjematisk en apparatur som er egnet for å utføre fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Ifølge denne mates en bærergass 10 som inneholder oksygen gjennom en tilførselsledning 11 med en forutbestemt strømningshastighet, gjennom et tørketårn 12 som gir en strøm 13 av tørr luft. En separat luftstrøm kan rettes gjennom en befukter 14 som inneholder en passende mengde vann og gi en våt luftstrøm 16 med en ønsket relativ fuktighet. Derved kan en luftstrøm 17, enten tørr eller våt, føres gjennom en kjele 19 som inneholder en fordamper 18, hvilken kjele rommer flytende monofenyltinn-triklorid. Væsken tilføres fordamperen 18 med en sprøytepumpe 20 og en sprøyte 21. Luftstrømmen oppvarmes fra et oljebad (ikke vist) til en ønsket fordampningstemperatur.

Det fordampede flytende monofenyltinn-triklorid i luft-strømmen 22 går til et avsetningskammer 23 med en beleggdyse 2 4 hvori et glass-substrat 25 er montert på en plate 26 oppvarmet til en forutbestemt temperatur. Etter avsetning av tinnoksydbelegget på glass-substratet tømmes de gassformige biprodukter fra avsetningen ut.

Ifølge oppfinnelsen kan gjennomsiktige, klare tinnoksyd-belegg fremstilles over et bredt område prosessbetingelser som beskrevet i det følgende.

Ifølge dette holdes et glass-substrat hensiktsmessig på en temperatur på ca. 450 til 650°C, fortrinnsvis 500 til 600°C.

Fordampningstemperaturen for flytende monofenyltinn-triklorid i prosessen varierer hensiktsmessig fra ca. 100 til 250°C, fortrinnsvis ca. 120 til 175°C.

Bærergassen er en oksygen-holdig gass som hensiktsmessig kan være luft eller en blanding av oksygen og en inert gass og er fortrinnsvis luft.

Bærergassen kan være tørr eller våt, fortrinnsvis er vanndampkonsentrasjonen mindre enn 10 mol vann pr. mol monofenyltinntriklorid.

Bærergasshastigheten varierer hensiktsmessig fra ca. 0,1 til ca. 10 m pr. sekund.

Konsentrasjonen av monofenyl-tinntriklorid i bærergassen varierer hensiktsmessig fra ca. 10"<5> til IO"<2> mol monofenyl-

tinntriklorid pr. mol bærergass.

Generelt gir fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjennomsiktige, klare tinnoksydbelegg som har mindre enn 1% uklarhet og mer enn 80% synlig transmisjon, og erholdes i en tykkelse på opptil 250 nm på en avsetningstid på mindre enn 25 sekunder.

Uklarheten i tinnoksydbeleggene fremstilt ifølge oppfinnelsen ble bestemt fra Gardner uklarhetsmålinger på glassplater belagt med tinnoksyd avsatt fra monofenyltinn-triklorid ifølge ASTM D1003-61 (Reapproved 1977)-Method A.

Den synlige transmisjon ble målt på et UV/synlig lys spektrofotometer over 400-800 nm-området mot luft og % T synlig ble tatt gjennomsnittet av over bølgelengdene.

Filmtykkelsen ble målt med beta-tilbake-spredningsmetoden ifølge British Standards Institution method BS5411: Del 12, 1981, ISO 3543-1081.

Fordelene ved oppfinnelsen er lettere å se ved henvisning til de følgende spesifikke eksempler, hvori prosent uklarhet i tinnoksydbeleggene på glass erholdt fra monofenyltinntriklorid sammenlignes med prosent uklarhet av tinnoksydbelegg fremstilt fra monobutyltinn-triklorid (Tabell I); og prosent uklarhet på belegg fra monofenyltinn-triklorid fremstilt under for-skjellige betingelser (Tabell II).

Duggpunkt, eks. 1-3, 2,4; eks. 4-8, 12,0; fordampningstemperatur, eks. 1-8, 157°C; beleggtykkelse, eks. 1-8, 190 nm; avsetningstider, eks. 1-8, MPTC 6-22 sekunder, eks. 1-3, MBTC, 7-9 sekunder; synlig transmisjon, eks. 1-8, MPTC, 80%; eks. 1-3, MBTC, 75%.

Dataene i tabellene viser at tinnoksydbelegg erholdt fra monofenyltinn-triklorid viser en uklarhet mindre enn 1% gjennom et bredt område prosessbetingelser, og viser ved bestemte substrattemperaturer en verdi som for ubelagt glass. På den annen side er tinnoksydbelegg fremstilt fra monobutyltinn-triklorid uklare under alle prosessbetingelser. Videre viser belegg fremstilt ved å bruke tinntetraklorid, etyltinn-tribromid, dibutyltinn-diklorid, dimetyltinn-diklorid, metyltinn-triklorid, dibutyltinn-diacetat, tributyltinn-klorid og tetrabutyltinn alle lignende uklarheter eller mer av dette enn monobutyltinn-triklorid. I tillegg ga monofenyltinn-triklorid gjennom et bredt område dampavsetningsbetingelser meget gode klare belegg.

Grunnen til at klare tinnoksydbelegg kan fremstilles fra monofenyltinn-triklorid som er en organotinntrihalogenid-forbindelse, kjenner man for tiden ikke til. Imidlertid kan denne fordelaktige egenskap settes i sammenheng med minimum av overflatetomrom eller "pitting" som observeres i tinnoksyd-belegg fremstilt fra denne forbindelsen.

Som et annet trekk ved oppfinnelsen kan klare tinnoksyd-belegg fremstilt fra monofenyltinn-triklorid brukes som en underbeleggfilm mellom glass og et overliggende tinnoksyd-belegg, hvorpå det overliggende tinnoksydbelegg får de klare egenskapene til underbeleggfilmen. Overbeleggfilmen kan så avsettes fra alle tinnforbindelser som danner tinnoksydbelegg. Om ønsket kan et ledende overliggende tinnoksydbelegg dannes ved å innføre en "dopant" med tinnforbindelsen. For eksempel kan slike forbindelser som tinntetraklorid, monoalkyltinn-triklorider, for eksempel monobutyltinn-triklorid, dibutyltinn-diacetat, dimetyltinn-diklorid og lignende brukes. Monobutyltinn-triklorid er en foretrukket kildeforbindelse.

En "dopant" som gir ledningsevne til tinnoksydoverbeleg-get kan inntas i tinnbeleggblandingen om ønsket. Slike "dopanter" er trifluoreddiksyre, trifluoreddiksyre-anhydrid, etyltrifluoracetat, pentafluorpropionsyre, difluordiklormetan, monoklordifluormetan, 1,1-difluoretanol og lignende.

En lignende ledende tinnoksyd-overbeleggblanding er monobutyl-tinntriklorid og trifluoreddiksyre, hensiktsmessig i et blandingsforhold på ca. 70-99 vektprosent av organotinn-forbindelsen og 1-3 0 vektprosent av "dopanten".

Underbelegg-tinnoksydfilmen har hensiktsmessig en tykkelse på minst 10 nm, fortrinnsvis 30 nm. Tinnoksyd-overbelegget kan ha hvilken som helst ønsket tykkelse, normalt er ledende belegg på glass ca. 150-250 nm.

Tinnoksydbelegg fremstilt ved bruk av monofenyltinn-triklorid som et underbelegg, er klare gjennom et bredt område prosessbetingelser, og viser ved bestemte substrattemperaturer en verdi som i det vesentlige er lik ubelagt glass'. På den annen side er tinnoksydbelegg fremstilt fra monobutyltinn-triklorid direkte på glass uklart under alle prosessbetingelser.

Det frembringes her altså ikke-iriserende, klare, infrarøde reflekterende glass-strukturer som har et gjennomsiktig ledende tinnoksydbelegg som reflekterer infrarød bestråling, og et gjennomsiktig, klart tinnoksydbelegg fremstilt fra monofenyltinn-triklorid, som er tilstede for å redusere iriseringen i strukturen. Slike tinnoksydbelegg

kalles her også interferens maskeringsfilnter.

I en utførelsesform legges beleggene på motsatte sider av en glassplate, og tykkelsen av det klare tinnoksydbelegg fremstilt fra monofenyltinn-triklorid forutbestemmes avhengig av tykkelsen til det ledende tinnoksydbelegg for å gi en hovedsaklig ikke-iriserende, klar struktur.

Som beskrevet ovenfor kan det klare tinnoksydbelegg fremstilt fra monofenyltinn-triklorid legges på som et eneste sjikt, eller det kan danne et underbelegg for etterfølgende lag på dette som får de klare egenskapene til underbelegget. Det ledende tinnoksydbelegg dannes ved vanlige metoder, for eksempel pyrolyse, kjemisk dampavsetning, pulverbelegg og katodeforstøving, og fra vanlige kilder av "dopet" tinnoksyd, for eksempel dibutyltinndifluorid, dibutyltinn-diacetat, monobutyltinn-triklorid o.s.v. og om nødvendig en "dopant" så som en fluor-"dopant".

Et dobbeltrutet glassvindu som er gjennomsiktig og klart, tilveiebringes her også.

De interferens-maskerende (iriseringsreduserende) filmer er tinnoksydfilmer fremstilt fra monofenyltinn-triklorid. Slike interferens-maskeringsfilmer er fargeløse tinnoksydfilmer med en synlig reflektering sterk nok til å maskere den synlige interferensvirkning av den infrarødt reflekterende tinnoksydfilm. Tykkelsen av tinnoksyd-maskeringsfilmen velges avhengig av kjente etablerte kriterier for å gi den ønskede iriserings-reduksj onsvirkning.

I en utførelsesform av disse strukturer legges et infrarødt, reflekterende belegg på- en overflate av en glassplate, og en mer synlig reflekterende maskeringsfilm avsettes på den motsatte side av glassplaten. Dette belagte produkt kan brukes monolytisk eller kan fortrinnsvis monteres i en flerrutet enhet.

I en annen utførelsesform legges en infrarødt reflekterende film på overflaten av en glassplate, mens en mer synlig reflekterende maskeringsfilm legges på en overflate av en andre glassplate. De to belagte glassplater settes sammen til en flerrutet vindusenhet, fortrinnsvis slik at begge belegg vender mot enhetens innvendige rom. Den foretrukne orientering for den flerrutede enhet i en bygning er med den infrarødt reflekterende film på den innvendige glassplaten.

I enda en annen utførelsesform blir begge plater av en dobbeltrutet enhet belagt på begge sider med infrarødt reflekterende tinnoksydfilmer på de innvendige flater og fargeløse tinnoksyd-maskeringsfilmer på de utvendige flater. De to belegg kan påføres samtidig.

I en annen utførelsesform av et dobbeltrutet vindu er den innvendige flaten av en rute infrarødt reflekterende og den innvendige flaten av den andre rute som vender mot den første, er gjort iriserings-reduserende med monofenyltinn-triklorid.

Slike artikler er effektive for passive soloppvarmings-forhold fordi den høye transmisjon tillater solenergi (lys og varme) inn i en struktur, mens den høye infrarøde refleksjon og lave emisjon hjelper til å unngå tap av varme inne i strukturen.

I en utførelsesform av glass-strukturene er en glassplate, typisk et glassvindupanel, belagt på en hovedflate med et interferens-maskerende tinrioksyd-belegg, dannet ved kjemisk dampavsetning av monfenyltinn-triklorid. Dette belegg er ikke-ledende, da dets funksjon i strukturen bare er å maskere eller redusere iridering uten å innføre uklarhet over et bredt

område av ønskelige prosessbetingelser og innenfor en rask avsetningshastighet. Dette belegg er i det vesentlige klart, d.v.s. har en mindre uklarhetsprosent enn 1%, og er faktisk lik uklarhetsprosenten for ubelagt glass.

Et ledende infrarødt reflekterende tinnoksyd-belegg er lagt på den motsatte flaten av platen. Dette belegg kan være laget fra enhver vanlig "dopet" tinnoksydkilde, for eksempel dibutyltinn-triklorid, dibutyltinn-diacetat, monobutyltinn-triklorid og en hensiktsmessig "dopant", f.eks. fluor fra slike kilder som trifluoreddiksyre og etyltrifluoracetatsyre.

Det klare interferens-maskerende tinnoksyd-sjikt kan også brukes i et dobbeltrutet vindu som innelukker et isolerende luftrom mellom en innvendig gjennomsiktig plate og en utvendig gjennomsiktig plate. Disse plater er dannet av glass og de ledende tinnoksydbelegg foreligger på glassets innvendige flater som vender mot hverandre.

I en typisk utførelsesform er det en forskjell på ca. 1/4 bølgelengde mellom de ledende og maskerende belegg, for eksempel er det ledende belegg ca. 0,2 y., mens det maskerende belegg er ca. 0,27 /i og forskjellen er 0,07 ji.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av et gjennomsiktig, klart tinnoksydbelegg hvor man fordamper en organotinnforbindelse og kontakter dampen i en oksygenholdig atmosfære med et substrat, fortrinnsvis av glass, med en høyere temperatur, fortrinnsvis 450 - 600°C, og deretter eventuelt avsetter et tinnoksydbelegg på underbelegget,

   karakterisert ved at man som organotinnforbindelse benytter monofenyltinntriklorid.