NO304109B1

NO304109B1 - FremgangsmÕte for fremstilling av dampformige reaktanter beregnet for kjemisk pÕdampning

Info

Publication number: NO304109B1
Application number: NO912320A
Authority: NO
Inventors: Michel J Soubeyrand; Richard J Mccurdy
Original assignee: Libbey Owens Ford Co
Priority date: 1989-10-17
Filing date: 1991-06-14
Publication date: 1998-10-26
Also published as: DE69024938D1; RU2062258C1; AU632175B2; EP0450016A1; AU6529790A; US5090985A; CN1025322C; HU907561D0; JPH04502305A; PT95613B; KR920701064A; BG94619A; TR25795A; IE903601A1; CZ502090A3; EP0450016B1; DE69024938T2; CA2027761A1; RO111756B1; MY107107A

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for fremstilling av dampformige reaktanter, og nærmere bestemt en fremgangsmåte for fremstilling av blandinger av dampformige reaktanter, f.eks. som utgangsmateriale for belegging, og en gassblanding som er anvendelig for kjemisk pådampning.

Belagte glassartikler blir vanligvis fremstilt ved kontinuerlig belegging av et glassubstrat under tilvirkning ved en fremgangsmåte kjent innen faget som "flytglassprosessen". Denne fremgangsmåte innebærer støping av glasset på et passende lukket bad av smeltet tinn, deretter overføring av glasset, etter at det er blitt tilstrekkelig avkjølt, til ut-trekksruller som er i linje med badet, og til slutt avkjøling av glasset etter som det føres fremover på rullene, først gjennom et tempereringskammer og deretter i omgivende atmosfære. For å hindre oksydasjon blir en ikke-oksyderende atmosfære opprettholdt i prosessens flytdel hvor glasset er i kontakt med det smeltede tinnbad. I tempereringskammeret opprett-holdes luftatmosfære. Den kjemiske pådampning av ulike belegg kan hensiktsmessig utføres i badet eller i tempereringskammeret, eller til og med i overgangssonen mellom disse.

I glassbeleggingsprosesser er de anvendte reaktantene vanligvis i en fysisk form som gass, væske, fast stoff, fordampet væske eller fast stoff, væske eller fast stoff dispergert i en bæregassblanding, eller fordampet væske eller fast stoff dispergert i en bæregassblanding. I den kjemiske pådamp-ningsprosess anvendes vanligvis en fordampet væske eller et fast stoff som vanligvis er dispergert i en bæregassblanding.

Kjemiske pådampningsprosesser er vel kjent innen fagområdet belegging av glassubstrater. US patentskrift nr. 4 100 330 angir en fremgangsmåte for belegging av et glasssubstrat med et første lag av silisium og et andre lag av et metalloksyd avsatt ved en pyrolytisk dekomponering av en metallbeleggingsforbindelse i dampform på overflaten av et oppvarmet substrat i oksyderende atmosfære.

US patentskrift nr. 4 847 157 angir en fremgangsmåte for belegging av et glassubstrat med et første silisiumholdig lag, et titannitrid-holdig lag oppå dette første lag, et andre silisiumholdig lag som dekker det titannitrid-holdige lag, og oppå det andre silisiumholdige lag eventuelt et slitasjebe-

standig lag som for eksempel består av tinnoksyd.

US patentskrift nr. 4 692 180 angir en metode for sprøyting av en pulverformig metallforbindelse direkte på den varme overflate til et glassbånd fremstilt ved flytglass-prosessen, hvorved pulveret dekomponerer pyrolytisk og gir en metalloksydbelegging. US patentskrift nr. 3 852 098 angir fordampning av en dispergert pulverformig metallforbindelse med en varm bærerstrøm, som så rettes mot overflaten på et varmt glassubstrat for å avsette en metalloksydbelegging. En lignende anvendelse av en fast metallforbindelse beskrives i US patentskrift nr. 2 780 553, hvor et fast sjikt av en metallbeleggingsforbindelse blir fordampet ved kontakt med en varm bæregass. Til slutt i US patentskrift nr. 4 351 861 beskrives en fremgangsmåte for fluidisering av en partikkelfor-met reaktant i en bæregass, som deretter blir varmet for å fordampe de suspenderte partikler, og så rettet mot overflaten av et varmt glassubstrat for å danne et belegg. Disse metoder, hvor det anvendes faste partikler som utgangsmaterialer for belegging, gir reaktantstrømmer som er utsatt for konsentrasjonsvariasjoner på grunn av fluktuasjoner i partik-kelstørrelser, forandringer i partiklenes overflateareal over tid, vanskeligheter med å føre faste materialer fremover med jevn hastighet, etc.

Kjent teknikk omfatter også fremgangsmåter hvor metallorganiske salter løses i syre eller hydrokarbon, og deretter fordampes i en varm bæregass. I US patentskrift nr. 4 571 350 beskrives en fremgangsmåte hvor en forstøvet tåke av en metallsaltløsning sprøytes inn i et røykkammer. Løsningen blir fordampet og deretter avsatt på overflaten av et varmt glasssubstrat. US patentskrift nr. 3 970 037 angir å løse en beleggingsforbindelse i et løsningsmiddel, deretter fordampning ved å sprøyte oppløsningen inn i en varm bæregass som rettes mot overflaten på et varmt glassubstrat. I begge tilfeller dekomponerer forbindelsen pyrolytisk og gir et oksydbelegg, men oppløsningsmidlene innvirker på molekyltransporten på glassets overflate og forårsaker derigjennom variasjoner i det avsatte belegg.

Enda en metode for å fremstille termisk dekomponer-bare metalldampstrømmer for kjemiske pådampningsprosesser, be står i å boble en varm bæregass gjennom et metallsalt i flytende form, slik som angitt i US patentskrifter nr. 4 212 663 og 4 261 722. US patentskrift nr. 3 808 035 angir å føre en inert gass gjennom en fontene for derigjennom å fremstille en gasstrøm med en lav konsentrasjon av utgangsmateriale, og deretter føre gasstrømmen i kontakt med et substrat med temperatur på 100-300°C. Selv om bobleprosessen innebærer en fremgangsmåte for å bringe flytende utgangsforbindelser for belegging over i dampform direkte i bæregassen, lider den av flere ulemper som reduserer dens anvendelighet for fremstilling av dampformige forbindelser for kjemisk pådampning. Først og fremst må badet med flytende utgangsforbindelser for belegging holdes på en temperatur nær fordampningstemperaturen under hele fordampningsprosessen for å sikre en høy konsentrasjon av dampformige forbindelser i bæregassen. Den høye temperatur på badet, opprettholdt over en lengre tidsperiode, kan påskynde nedbrytningen av utgangsmaterialet for belegging, da noen av disse er svært følsomme for varme. I tillegg vil fordampnings-varmen som kreves for å fordampe væsken, forårsake at temperaturen på badet avtar når bæregassen bobles gjennom forbindelsen. Den avtagende temperatur på badet medfører at væskens damptrykk avtar, og derigjennom forårsakes en stadig avtagende konsentrasjon av det dampformige utgangsmateriale i bæregass-trømmen. Samtidig er det vanskelig å opprettholde jevne tem-peraturforhold i badet ved anvendelse av ekstern oppvarming. Til slutt, i en bobleprosess hvor væskebadet inneholder to eller flere utgangsmaterialer for belegging med hver sine damptrykk for de rene forbindelser, vil den flyktigste forbindelse fordampe lettest og derved forandre de flytende kom-ponenters partialdamptrykk. Følgelig forandres konsentrasjonen av de fordampede forbindelser i bæregasstrømmen etter hvert som væskebadet tømmes.

Det ville være ønskelig å kunne fordampe utgangsmaterialer for belegging, eller blandinger av slike, slik at det kun fremstilles en jevn, stabil strøm av konsentrert, dampformig utgangsmateriale for belegging. Dette ville tillate dannelse av tykkere avsatte lag enn det som kan oppnås med tidligere kjente fremgangsmåter, og det vil samtidig gi bedre kontroll med avsetningen av belegget.

Foreliggende oppfinnelse er rettet på en fremgangsmåte for fremstilling av dampformige reaktanter som blant an-net er anvendelige for kjemisk pådampning på varme substrater. I overensstemmelse med den foreliggende oppfinnelse er det funnet at dampformige reaktanter for belegging kan fremstilles med høyere, jevnere reaktantkonsentrasjoner i gasstrømmen.

Med foreliggende oppfinelse tilveiebringes således en fremgangsmåte for fremstilling av dampformige reaktanter, omfattende tilveiebringelse av en utgangsforbindelse for belegging, som velges blant metall- og silisium-forbindelser, med temperatur over smeltepunktet men vesentlig under normal fordampningstemperatur således at utgangsforbindelsen er i form av en væske. Fremgangsmåten er kjennetegnet ved at

A) følgende trinn utføres samtidig og kontinuerlig: i) den flytende utgangsforbindelse for belegging sprøytes inn i et fordampningskammer, delvis definert ved minst én omgivende vegg, hvor den flytende utgangsforbindelse for belegging omdannes til en damp,

ii) en blandgass føres inn i fordampningskammeret i tilstrekkelig mengde til å øke massetransporten av den dampformige utgangsforbindelse for belegging og således forårsake akselerert fordampning av den flytende utgangsforbindelse for belegging,

iii) den flytende utgangsforbindelse for belegging blandes med den dampformige utgangsforbindelse for belegging og blandgassen, innbefattende fordeling av den flytende utgangsforbindelse for belegging som en tynn film på den ovennevnte kammerveggen,

hvorved den flytende utgangsforbindelse for belegging fordampes fullstendig ved en temperatur under sin normale fordampningstemperatur og gir en dampformig reaktantgasstrøm med en høy, jevn konsentrasjon av utgangsforbindelsen for belegging, og B) reaktantgasstrømmen føres bort fra ford.ampnings-kammeret og i kontakt med et substrat.

En horisontal tynnfilmfordamper utgjør et egnet fordampningskammer ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Fortrinnsvis blir den flytende utgangsforbindelse for belegging sprøytet inn i det øvre innløp og blandgassen ført inn ved det nedre innløp på den horisontale tynnfilmfordamper. Blandgassen blir fortrinnsvis forvarmet til omtrent samme temperatur som fordampningskammeret. Fordampningskammeret blir fortrinnsvis varmet til en temperatur over temperaturen på den innsprøytede flytende utgangsforbindelse, men under normal fordampningstemperatur for utgangsforbindelsen for belegging.

Fremgangsmåten i foreliggende oppfinnelse gjennom-føres som en kontinuerlig prosess, og den er egnet for fordampning av utgangsforbindelser til beleggingsreaktanter for anvendelse ved kjemisk pådampning, og spesielt egnet for kjemisk pådampning av belegg på glass tilvirket ved flytglassprosessen.

På de medfølgende tegninger, hvor like tall betegner like deler på begge tegninger, er

fig. 1 en skjematisk illustrasjon av et apparat for anvendelse ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, inkludert et vertikalt, vinkelrett snitt av et fordampningskammer som i dette tilfelle er en horisontal tynnfilmfordamper, og

fig. 2 et vertikalt, vinkelrett snitt av fordampningskammeret tatt langs linjen 2-2 på fig. 1.

Det henvises nå til tegningene, hvor apparatur for utførelse av oppfinnelsen omfatter en forvarmingskjel 10, utstyr generelt betegnet 11 for innføring av en blandgass i sys-temet, og et fordampningskammer generelt angitt med refer-ansenummer 12. Fordampningskammeret 12 inneholder en væskesone 13 og en dampsone 14. Grensen mellom de to soner er antydet generelt med linjen 15 på fig. 1. Væskesonen 13 er definert som det område innen fordampningskammeret 12 hvor veggen 16 på fordampningskammeret 12 er belagt med den flytende utgangsforbindelse for belegging, mens dampsonen 14 er definert som det område innen fordampningskammeret 12 hvor utgangsforbindelsen for belegging er blitt fullstendig omdannet til damp. Lokali-seringen av grensen (antydet ved linjen 15) mellom væskesonen 13 og dampsonen 14 vil variere avhengig av flyktigheten til de spesielle utgangsforbindelser for belegging som blir benyttet, dampkammerets overflatetemperatur, hastighet på massestrømmen med blandgass, etc. Altså, ved anvendelse av en utgangsforbindelse for belegging med en relativt høy flyktighet vil for-

dampningskammeret ha en relativt stor dampsone 14.

Flytende utgangsforbindelser for belegging blir ført inn i væskesonen 13 i fordampningskammeret 12 gjennom et øvre innløp 17, betegnet slik fordi det er plassert i umiddelbar nærhet av toppen på fordampningskammeret 12. Blandgass blir ført inn i væskesonen 13 i fordampningskammeret 12 gjennom et nedre innløp 18, betegnet således fordi det er plassert i umiddelbar nærhet av bunnen på fordampningskammeret 12. Blandgassen, som f.eks. kan bestå av helium, nitrogen eller blandinger av disse, er lagret på gassflasker 19 og 20 og ført i rør gjennom regulatorene 21, strømningsmålerne 22 og ventilene 23 inn i innløpet 18. Fordi blandgassen blir ført inn nedenfra og utgangsforbindelsene for belegging blir ført inn ovenfra, vil det oppstå god kontakt mellom den fallende væske og den stigende blandgass.

Som vist på fig. 1 og 2, roterer et sett mikseblader 24 på innsiden av fordampningskammeret 12 og fordeler den flytende utgangsforbindelse som en jevn, tynn film på fordampningskammerets vegger, og fremskaffer ytterligere blanding av beleggingsforbindelsen og blandgassen. Så snart beleggingsforbindelsen er blitt omdannet til damp blir den sammen med blandgass ført ut fra dampsonen 14 gjennom utløpet 25. Dampen kan så behandles ytterligere, for eksempel med andre dampfor-bindelser eller tilsetningsstoffer, og/eller transportert til et område egnet for kjemisk pådampning.

Belegg kan avsettes på overflaten til et varmt glasssubstrat ved en prosess vanligvis kjent innen faget som kjemisk pådampning. Denne fremgangsmåte blir typisk benyttet under tilvirkning av glass ved flytglassprosessen, og kan forekomme i det flytende metallbad hvor glassbåndene vanligvis har en temperatur i området 593-732°C, i tempereringskammeret (glasstemperaturer på 399-565°C), eller i overgangssonen mellom bad og tempereringskammer (glasstemperaturer på 552-593°C). Utgangsforbindelser for belegging blir fordampet og ført til et punkt på eller nær overflaten på glassbåndet som føres fremover. I nærvær av oksygen, vil utgangsforbindelsene for belegging dekomponere pyrolytisk og danne et oksydbelegg på glassets overflate. Imidlertid er oppfinnelsen ikke begrenset til pådampning av oksydbelegg, men kan også anvendes ved pådampning av ikke-oksydbelegg av f.eks. silisium og titannitrid. I tillegg kan oppfinnelsen anvendes for kjemisk pådampning på ethvert substrat, og er ikke begrenset til pådampning på glass.

Egnede utgangsforbindelser for belegging ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter, uten be-grensning til de som spesifikt nevnes, dimetyltinndiklorid, tetraetoksysilan, dietyltinndiklorid, dibutyltinndiacetat, tetrametyltinn, metyltinntriklorid, trietyltinnklorid, trimetyltinnklorid, tetrabutyltitånat, titantetraklorid, titan-tetraisopropoksyd, trietylaluminium, dietylaluminiumklorid, trimetylaluminium, aluminiumacetylacetonat, aluminiumetylat, dietyldiklorsilan, metyltrietoksysilan, sinkacetylacetonat, sinkpropionat, og blandinger av disse. Disse forbindelser er generelt vel kjent innen fagområdet kjemisk pådampningstek-nologi som utgangsforbindelser for påføring av belegg på varmt glass. Oppfinnelsen vil fungere tilsvarende bra med hvilket som helst utgangsmateriale, eller blandinger av slike, som utøver et visst damptrykk. En foretrukket utgangsforbindelse for belegging med tinnoksyd er dimetyltinndiklorid, eller en blanding av dimetyltinndiklorid og metyltinntriklorid, f.eks. 95 vekt% dimetyltinndiklorid og 5 vekt% metyltinntriklorid.

Utgangsforbindelsene for belegging ifølge foreliggende oppfinnelse er enten væsker som utøver et visst damptrykk ved værelsestemperatur eller faste stoffer som ved oppvarming til over værelsestemperatur, men under deres normale fordampningstemperaturer, blir væsker som utøver et visst damptrykk ved disse forhøyede temperaturer. Med "normal fordampningstemperatur" brukt her, menes den temperatur hvor den rene, flytende forbindelse har et damptrykk lik 1 atm. I begge tilfeller blir utgangsforbindelsene for belegging ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen først varmet i et forvarm-ingskar 10 til temperaturer over deres smeltepunkter, men vesentlig under deres normale fordampningstemperaturer. Ved slike temperaturer blir utgangsforbindelsene for belegging flyktige væsker med temperaturer godt under nedbrytningstem-peraturen. Med uttrykket "vesentlig under normal fordampningstemperatur" brukt her, menes en temperatur som er fra 5,5 til 50°C under forbindelsens (utgangsforbindelsen for belegging) normal fordampningstemperatur, slik at den termiske nedbrytning av varmefølsomme forbindelser blir vesentlig redusert.

Tilføring av en blandgass til dampkammeret øker masseoverføringen av den dampformige utgangsforbindelse for belegging fra dampkammeret. Økningen i masseoverføring av den dampformige utgangsforbindelse for belegging fører til økende fordampning av den flytende utgangsforbindelse for belegging. Flytende utgangsforbindelse for belegging og blandgass bringes fortrinnsvis i kontakt med hverandre i et fordampningskammer. Med "fordampningskammer" menes her en lukket beholder, be-stående av en væskesone og en dampsone, hvor væske blir ført inn og drevet mot kammerets indre vegg slik at det på denne dannes en jevn, tynn film som deretter fordampes. Kraften som driver væsken mot veggen kan fremskaffes f.eks. med mekaniske rotorer, trykkdrevet væskestrøm, sentrifugalkrefter fra roterende blad på innsiden av fordamperen, roterende fordampnings-mantel (med eller uten blad), etc. Kammerets vegger kan eventuelt bli oppvarmet for å øke væskens fordampningshastighet når den kommer i kontakt med fordampningskammerets vegger. Forventet egnede blandgasser omfatter f.eks. helium, nitrogen, hydrogen, argon, eller hvilken som helst bæregass som ved de aktuelle temperaturer er kjemisk inert overfor utgangsforbindelsen for belegging, eller blandinger av slike. Foretrukne blandgasser er helium, nitrogen og blandinger av disse.

Utgangsforbindelsen for belegging kan til å begynne med oppvarmes med ethvert vanlig utstyr kjent innen faget for oppvarming av faste stoffer eller væsker, som direktefyrt oppvarming eller elektrisk motstandsoppvarming av et foroppvar-mingskar 10 som inneholder utgangsforbindelsen for belegging. Utgangsforbindelsen for belegging blir vanligvis oppvarmet til en temperatur over smeltepunktet, men vesentlig under dens normale fordampningstemperatur, og deretter ført som en væske inn i fordampningskammeret.

I fordampningskammeret blir den flytende utgangsforbindelse for belegging fullstendig fordampet. Roterende mikse-blad 24 benyttes for å blande innholdet i fordampningskammeret 12. Sentrifugalkreftene fra miksebladene 24 gjør at den flytende utgangsforbindelse for belegging blir kontinuerlig for-delt som en tynn, jevn film på veggen i fordampningskammeret

12. Filmen blir tvunget til turbulent strømning etter som den

flyter mot utløpet 25, hvilket gir stor varmeoverføring til den flytende film samtidig med dampdannelsen. I tillegg blir den flytende og dampformige utgangsforbindelse for belegging og blandgassen oppvarmet inne i fordampningskammeret 12 til en temperatur høyere enn temperaturen på den innsprøytede flytende utgangsforbindelse for belegging, men allikevel under normal fordampningstemperatur for utgangsforbindelse for belegging. Den temperatur som forbindelsene oppvarmes til, bestemmes av de termiske nedbrytningskarakteristikker for disse benyttede utgangsforbindelser for belegging og den valgte blandgassens massestrømningshastighet. Den flytende utgangsforbindelse for belegging og blandgassens kjemiske sammenset-ning, samt deres respektive hastigheter ved innføring i fordampningskammeret 12, må avpasses slik at mengde blandgass er tilstrekkelig til å øke massebortføringen av den fordampede utgangsforbindelse for belegging, og derved påskynde for-dampningen av væsken. På dette vis blir den flytende utgangsforbindelse for belegging fullstendig fordampet ved en temperatur under sin normale fordampningstemperatur.

Siden den flytende utgangsforbindelse for belegging fordampes hurtig i relativt små mengder, blir hovedmengden av væske utsatt for høye temperaturer i kun korte tidsperioder. Dette står i kontrast til den konvensjonelle bobleprosess som krever at hele badet holdes nær fordampningstemperaturen, ofte i tider som forårsaker nedbrytning av den flytende utgangsforbindelse for belegging. Sammenlignet med de angitte fremgangsmåter i kjent teknikk, blir, ifølge foreliggende oppfinnelse,

hovedmengden væske holdt på en lavere temperatur. Nedbrytningen av den flytende utgangsforbindelse for belegging er derfor minimalisert.

Flytende og dampformig utgangsforbindelse for belegging og blandgass, oppvarmes hensiktsmessig gjennom oppvarming av fordampningskammeret 12 på konvensjonell måte ved f.eks. direkte oppvarming, elektrisk motstandsoppvarming eller damp-kappe. På denne måte blir temperaturen på fordampningskammeret 12 holdt konstant, og dette gir den nødvendige varme for fordampning av væske. Utgangsforbindelsen for belegging kan for-varmes i forvarmingskaret 10 til en temperatur over smelte punktet, men vesentlig under fordampningspunktet. Blandgassen blir fortrinnsvis forvarmet til omtrent fordampningskammerets temperatur før den føres inn fordampningskammeret.

Fordampningskammeret 12 er forsett med anordninger som sikrer fullstendig blanding av utgangsforbindelse og blandgass, slik at det til slutt kan føres en jevn reaktant-blanding mot substratet.

Med foreliggende oppfinnelse oppnås en forbedret fordampning av beleggingsforbindelser og en jevn, høy konsentrasjon av fordampet utgangsforbindelse for belegging, og blandgass. Dette gir fordeler som nøyaktig regulering av tykkelsen på det påførte belegg, reduksjon av nedbrutt utgangsforbindelse før belegging, og fremstilling av et tykkere belegg enn det som kan oppnås med konvensjonelle fordampningsprosesser.

En horisontal tynnf ilmfordamper, f. eks. en som er kommersielt tilgjengelig fra Artisan Industries, Inc., Waltham, Massachusetts, USA med produksjonsbetegnelse "One-Half Square Foot Rototherm E" ("1/2 kvadratfot Rototherm E") tilveiebringer et egnet fordampningskammer 12 for den foreliggende prosess. Det er ønskelig at den flytende utgangsforbindelse for belegging blir ført inn i fordampningskammeret 12 gjennom det øvre innløp 17, og blandgass blir ført inn i fordampningskammeret 12 gjennom det lavere innløp 18 som er plassert på samme ende av fordampningskammeret 12 som det øvre innløp 17. I tillegg besørger rotasjon av et bladsett 24 på innsiden av fordampningskammeret 12 (i dette tilfelle en horisontal tynnfilmfordamper) grundig blanding av utgangsforbindelsen for belegging og blandgass. En motor 26 fremskaffer kraft til å rotere bladene 24. Dampblandingen blir hensiktsmessig ført ut gjennom utløp 25, som er plassert på motsatt ende av øvre og nedre innløp 17 og 18.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er en kontinuerlig prosess, slik at det dannes en kontinuerlig strøm med gassblanding med en jevn, høy konsentrasjon av dampformig utgangsforbindelse for belegging. Strømmen blir tvunget til å flyte fra fordampningskammeret 12 gjennom et rør til overflaten på det varme substrat ved hjelp av trykk dannet ved fordampning av væsken ført inn gjennom det øvre innløp 17 og ved innføring av komprimert blandgass gjennom det nedre innløp

18 inn i fordampningskammeret 12.

Når de nevnte utgangsforbindelser for belegging og blandgasser blir anvendt i overensstemmelse med oppfinnelsen, blir blandgass vanligvis ført inn gjennom det nedre innløp 18 inn i fordampningskammeret 12 ved et trykk på 13,8-103,4 kPa og en strømningshastighet på 100-400 normalliter pr. minutt (NI/min). Den flytende utgangsforbindelse for belegging blir først forvarmet til en temperatur mellom 21 og 277°C, deretter ført inn i fordampningskammeret gjennom det øvre innløp 17, og innholdet i fordampningskammeret 12 blir holdt ved en temperatur på 35-290°C. Den flytende utgangsforbindelse for belegging blir fortrinnsvis fordampet med en hastighet på 0,23-54,4 kg/h. Strømningshastighetene angitt ovenfor for blandgass og for flytende utgangsforbindelse for belegging, er typiske hastigheter ved anvendelse av en horisontal tynnfilmfordamper med overflateareal 0,046 m<2>, som fordampningskammer 12. Det må imidlertid være underforstått at nesten enhver strømningshas-tighet for blandgass og flytende utgangsforbindelse for belegging kan anvendes, forutsatt et egnet fordampningskammer og passende reaksjonsbetingelser. For eksempel vil større modell-er av "Rototherm E" fordampe større mengder flytende utgangsforbindelse for belegging. Hastighetene bestemmes av ønsket tykkelse og veksthastighet for belegget.

For eksempel vil en dampreaksjonsblanding for kjemisk pådampning av et tinnoksydbelegg, kunne bli dannet ved anvendelse av dimetyltinndiklorid som utgangsforbindelse. Nitrogen som blandgass blir vanligvis tilført gjennom nedre innløp 18 inn i fordampningskammeret 12 ved et trykk 13,8-103,4 kPa og strømningshastighet 100-400 Nl/min. Dimetyltinndiklorid blir først forvarmet til en temperatur på 107-190°C, deretter ført inn i fordampningskammeret f.eks. som en trykkdrevet væske-strøm eller med en pumpe. Innholdet i fordampningskammeret 12 holdes ved en temperatur på 121-204°C. Flytende dimetyltinndiklorid som utgangsforbindelse for belegging, blir fortrinnsvis fordampet med en hastighet på 0,45-29 kg/h, eller 0,77-49 Nl/min. Strømningshastigheter for slikt dimetyltinndiklorid, sammen med en strømningshastighet for blandgass på 400 Nl/min, vil resultere i en dampreaktantstrøm ved utløpet 25 med 0,19-12,3% (volum/volum) dimetyltinndiklorid i gassfasen. Med mindre eller større strøm av blandgass vil prosentfordeling av gassfase hhv. øke eller avta. Strømningshastighetene angitt ovenfor for blandgass og flytende utgangsforbindelse for belegging er typiske hastigheter ved anvendelse av en horisontal tynnfilmfordamper med overflateareal 0,046 m<2>som fordampningskammeret 12. Tinnoksydbelegg kan avsettes på glass med en veksthastighet på opp til 2200 Ångstrøm pr. sekund (Å/s) ved anvendelse av blandinger av dimetyltinndiklorid innen hastig-hetsområdet listet opp like ovenfor.

De fleste utgangsforbindelser for belegging vil i

dampform være ekstremt brennbare under oksyderende betingelser og kan derfor bare ledes til reaksjonsstedet i en bæregasstrøm i konsentrasjoner på noen få prosent av gassfasen. Høyere konsentrasjoner av dampformig utgangsforbindelse for belegging vil antennes når den i en oksyderende atmosfære kommer i kontakt med den varme overflate på substratet. Derfor må be-leggingsoperasjonen utføres ved anvendelse av en dampstrøm med utgangsforbindelse for belegging i konsentrasjoner under antennelsesgrensen for den enkelte utgangsforbindelse for belegging.

På grunn av uunngåelige variasjoner i fordampningsprosessene ifølge tidligere kjent teknikk, f.eks. fordampning av dispergert eller fluidisert pulver, fordampning av partikler i en fylt seng, fordampning av oppløste forbindelser eller bobling av bæregass gjennom et flytende metallsalt, vil damp-konsentrasjonen av utgangsforbindelsen for belegging i bæregassen dannet ved slike prosesser vanligvis fluktuere eller forandres over tid. Derfor må den gjennomsnittlige anvendbare konsentrasjon av dampformige utgangsforbindelser for belegging være vesentlig under antennelsesgrensen, slik at plutselige konsentrasjonsøkninger ikke vil medføre antennelse av den dampformige utgangsforbindelse for belegging.

Med fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes derimot en jevn strøm med jevn konsentrasjon av dampformig utgangsforbindelse for belegging. Fordi konsentra-sjonsvariasjonene i dampstrømmen er mindre, kan dampen trans-porteres ved temperaturer nærmere antennelsesgrensen. Følgelig kan mer utgangsforbindelse for belegging fordampes og trans-porteres til reaksjonssonen, og derigjennom fremskaffes tykk ere belegg og høyere veksthastigheter enn det som er mulig å oppnå gjennom fordampningsprosessene ifølge hittil kjent teknikk.

Det må anmerkes at prosessbetingelsene ikke er abso-lutt avgjørende for vellykket fremstilling av dampformige reaktanter oppnådd ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Prosessbetingelsene beskrevet ovenfor er generelt angitt i termer som er vanlige ved praktisering av denne oppfinnelse. Av og til kan imidlertid de beskrevne prosessbetin-gelser ikke være nøyaktig anvendbare for alle forbindelser som benyttes innen den angitte ramme. De forbindelser dette gjeld-er, vil være lett gjenkjennelig for dem med vanlig ferdighet i faget. I slike tilfeller kan prosessen med hell utføres etter at det er foretatt konvensjonelle modifikasjoner kjent for dem med vanlig ferdighet i faget, f.eks. økning eller minskning av temperatur, forandring i tilføringshastighet for utgangsforbindelsen for belegging eller blandgass, skifting til alter-native pådampningsreaktanter eller blandgasser, modifikasjoner av rutiner vedrørende betingelsene ved fordampningsprosessen, etc.

Oppfinnelsen vil være lettere å forstå med henvisning til en spesifikk utførelse som er representativ for oppfinnelsen. For eksempel kan det som fordampningskammer anvendes apparatur som er forskjellig fra en horisontal tynnfilmfordamper, bare det sørges for intim kontakt, hurtig oppvarming og grundig blanding av metallbeleggingsforbindelse og blandgass.

Eksempel

Dimetyltinndiklorid ble varmet til ca. 135°C og til-ført som væske med 29 kg/h gjennom øvre innløp 17 til fordampningskammeret 12, som i dette tilfelle var en horisontal tynnfilmfordamper med overflateareal 0,046 m<2>. Samtidig ble 250 Nl/min nitrogen med et trykk på ca. 48 kPa tilført nedre inn-løp 18 på fordampningskammeret 12, og innholdet i fordampningskammeret 12 oppvarmet til konstant temperatur på ca. 160°C. Reaktantstrømmen som inneholdt ca. 50 Nl/min fordampet dimetyltinndiklorid og ca. 250 Nl/min nitrogen (16,5% dimetyltinndiklorid i gassfase), ble ført bort fra fordampningskammeret 12 gjennom utløpet 25 på enden av fordampningskammeret 12, på motsatt ende av der hvor Innløpene 17 og 18 er plassert. Reaktantstrømmen ble deretter oppvarmet og sammenført med ca. 50 Nl/min oksygen og ca. 23 Nl/min vanndamp. På dette punkt inneholdt gassfaseblandingen ca. 13% dimetyltinndiklorid. Den kombinerte reaktantstrøm ble rettet mot overflaten på et varmt glassubstrat idet det ble tilvirket ved flytglassprosessen og hadde en temperatur på ca. 627°C. Dette gav et jevnt tinnoksydbelegg som ble avsatt med en hastighet på ca. 2.200 Ångstrøm pr. sekund.

Parametrene angitt ovenfor for dimetyltinndiklorid er også like velegnet for en blanding av utgangsforbindelser med 95 vekt% dimetyltinndiklorid og 5 vekt% metyltinntriklorid.

Claims

1. Fremgangsmåte for fremstilling av dampformige reaktanter, omfattende tilveiebringelse av en utgangsforbindelse for belegging, som velges blant metall- og silisium-forbindelser, med temperatur over smeltepunktet men vesentlig under normal fordampningstemperatur således at utgangsforbindelsen er i form av en væske,karakterisert vedat

A) følgende trinn utføres samtidig og kontinuerlig: i) den flytende utgangsforbindelse for belegging sprøytes inn i et fordampningskammer, delvis definert ved minst én omgivende vegg, hvor den flytende utgangsforbindelse for belegging omdannes til en damp, ii) en blandgass føres inn i fordampningskammeret i tilstrekkelig mengde til å øke massetransporten av den dampformige utgangsforbindelse for belegging og således forårsake akselerert fordampning av den flytende utgangsforbindelse for belegging, iii) den flytende utgangsforbindelse for belegging blandes med den dampformige utgangsforbindelse for belegging og blandgassen, innbefattende fordeling av den flytende utgangsfor bindelse for belegging som en tynn film på den ovennevnte kammerveggen, hvorved den flytende utgangsforbindelse for belegging fordampes fullstendig ved en temperatur under sin normale fordampningstemperatur og gir en dampformig reaktantgasstrøm med en høy, jevn konsentrasjon av utgangsforbindelsen for belegging, og B) reaktantgasstrømmen føres bort fra fordampningskammeret og i kontakt med et substrat.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat reaktantgasstrømmen bringes i kontakt med et flytglassubstrat som holdes ved en temperatur på minst 399 °C.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat det under trinn iii) foretas oppvarming av den flytende utgangsforbindelse for belegging, av den dampformige utgangsforbindelse for belegging og av blandgassen til en temperatur over den temperatur som den flytende utgangsforbindelse for belegging hadde ved innføringen i fordampningskammeret, men allikevel under normal fordampningstemperatur for utgangsforbindelsen for belegging.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 3,karakterisertved at fordampningskammeret består av en horisontal tynnfilmfordamper .

5. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisert vedat flytglassubstratet er et kontinuerlig glassbånd.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat kontakten mellom reaktantgasstrømmen og substratet finner sted mens båndet flyter på et bad av smeltet metall og båndet har en temperatur i området 593-732°C.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-6,karakterisert vedat kontakten mellom reaktantgasstrømmen og substrat finner sted i nærvær av oksygen.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1-7,karakterisert vedat utgangsforbindelsen for belegging velges blant dimetyltinndiklorid, tetraetoksysilan, dietyltinndiklorid, dibutyltinndiacetat, tetrametyltinn, metyltinntriklorid, trietyltinnklorid, trimetyltinnklorid, tetrabutyltitanat, titantetraklorid, ti-tantetraisopropoksyd, trietylaluminium, dietylaluminiumklorid, trimetylaluminium, aluminiumacetylacetonat, aluminiumetylat, dietyldiklorsilan, metyltrietoksysilan, sinkacetylacetonat, sinkpropionat og blandinger av disse.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisert vedat utgangsforbindelsen for belegging er dimetyltinndiklorid.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 8,karakterisert vedat utgangsforbindelsen for belegging består av 95 vekt% dimetyltinndiklorid og 5 vekt% metyltinntriklorid.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1 - 10,karakterisert vedat blandgassen velges blant helium, nitrogen, hydrogen, argon og blandinger av disse.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1-11,karakterisert vedat den flytende utgangsforbindelse for belegging føres inn i fordampningskammeret ved en temperatur på 21-277°C.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 1-12,karakterisert vedat den flytende utgangsforbindelse for belegging, den dampformige utgangsforbindelse for belegging og blandgassen varmes i fordampningskammeret til en temperatur på 35-290°C.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 1-13,karakterisert vedat den flytende utgangsforbindelse for belegging føres inn i fordampningskammeret i en mengde på 0,2-54,5 kg/h.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 1 - 14,karakterisert vedat blandgassen føres inn i fordampningskammeret ved et trykk på 13,8-103,4 kPa.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 1 - 15,karakterisert vedat blandgassen føres inn i fordampningskammeret i en mengde på 100-400 Nl/min.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 1 - 16,karakterisert vedat den dampformige reaktantgasstrøm anvendes til å danne et belegg på varmt glass med en veksthastighet på opp til 2.200 Ångstrøm pr. sekund.