NO854789L - Belegg med interferensfarger. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt transparente belegg og mer spesielt flersjiktsfargede transparente belegg, spesielt for bruk på glassprodukter med arkitektonisk anvendelse.

Slike produkter med metalliske og/eller metalloksydfilmer får stadig økende betydning etter hvert som energibehovet for oppvarming og avkjøling blir dyrere. Belagte glassprodukter av denne type faller generelt innen to kategorier, solarenergikontroll, samt belagte produkter med høy transmittans og lav emisjon.

Solarenergikontrollglassprodukter er generelt glassubstratet, ofte tonede, belagt med et lavtransmittansfarget film som reduserer solarenergitrans-mitans gjennom vinduene til det indre. av bygningene for derved å redusere luftkondisjoneringsomkostningene. Disse produkter er mest effektive i områder med varmt klima og oftes sett i kommersielle konstruksjoner. I områder der oppvarmingsomkostningene er av større betydning og spesielt i boligkonstruksjoner, er høy høytransmittansbelegg med lav emisjon ønskelige for å tillate høy transmittans av synlig lys til det indre mens infrarød stråling reflekteres for å holde varmen inne. Høytransmittans og lavemisjonsbelegg er karakteristisk flersjiktsfilmer hvori et infrarødt reflekterende metall slik som sølv, gull eller kobber, ligger mellom antireflekterende metalloksydsjikt slik som bismut, indium-og/eller tinnoksyder. Solarenergikontrollfilmer er karakteristisk på den andre side enkelsjiktsfilmer av ett eller flere av metaller eller oksyder av metaller slik som kobolt, jern, krom, nikkel, kobber osv.

Våtmetoder for fremstilling av metalliske filmer for solarenergikontroll er velkjente fra US-PS 3.846.152; 4.091.172; 3.723.158 og 3.457.138. Pyro-lytiske metoder for fremstilling av metalloksydfilmer for solarenergikontroll er velkjente fra US-PS 3.660.061; 3.658.568; 3.978.272 og 4.100.330.

Sputtringsteknologier for å fremstille høytransmittans, lavemisjonsfler-sjiktsbelegg er beskrevet i US-PS 4.462.884 og 4.508.789. Sputtrings-teknikker for å oppnå solarkontrollfilmer er beskrevet i US-PS 4.512.863.

US-PS 4.022.947 beskriver en transparent plate i stand til å transmittere en ønsket andel synlig stråling under samtidig refleksjon av en stor

Viktig informasjon

Av arkivmessige grunner har Patentstyret for denne allment tilgjengelige patentsøknad kun tilgjengelig dokumenter som inneholder håndskrevne anmerkninger, kommentarer eller overstrykninger, eller som kan være stemplet "Utgår" eller lignende, vi har derfor måtte benytte disse dokumentene til skanning for å lage en elektronisk utgave.

Håndskrevne anmerkninger eller kommentarer har vært en del av saksbehandlingen, og skal ikke benyttes til å tolke innholdet i dokumentet.

Overstrykninger og stemplinger med "Utgår" e.l. indikerer at det under saksbehandlingen er kommet inn nyere dokumenter til erstatning for det tidligere dokumentet. Slik overstrykning eller stempling må ikke forstås slik at den aktuelle delen av dokumentet ikke gjelder.

Vennligst se bort fra håndskrevne anmerkninger, kommentarer eller overstrykninger, samt eventuelle stemplinger med "Utgår" e.l. som har samme betydning.

andel innfallende solarbestråling, og en fremgangsmåte for fremstilling derav ved sputtring av en jern-, nikkel- og kromlegering for å oppnå en transparent metallfilm, og reaktivt å sputtre den samme eller en tilsvar-ende legering i nærvær av oksygen for å danne en oksydfilm. I en foretrukken utføreslesform ligger metallfilmen mellom substratet og melloksydfilmen. I en annen foretrukken utførelsesform ligger metalloksydfilmen mellom substratet og metallfilmen.

Foreliggende oppfinnelse involverer en solarenergikontrollfilm avsatt på et substrat slik som glass ved katodesputtring, fortrinnsvis magnetronsputtring. Filmen omfatter et sjikt av et reflekterende metall og et sjikt av et farget metallforbindelse, fortrinnsvis et metalloksyd. Det metalliske sjikt gir lyshet og reflektivitet, mens metalloksydsjiktet kan varieres i relativ tykkelse for å tilveiebringe, et .antall reflekterte farger ved interferenseffekter. Fordi i tillegg metalloksydet ifølge oppfinnelsen viser signifikant absorpsjon med en spesiell bølgelengde, kan en ønsket farge oppnås med en relativt tynn film sammenlignet med metalloksyder som viser interferenseffekter, men ingen signifikant absorpsjon.

Et transparent substrat, fortrinnsvis glass, belegges ved katodesputtring, fortrinnsvis magnetronsputtring, for derved å gi et solarenergikontroll-produkt. Belegget omfatter minst ett sjikt av et reflekterende metall slik som gull, kobber, aluminium og fortrinnsvis sølv, og minst ett sjikt av en metallforbindelse som kan tilveiebringe farge både ved absorpsjon og interferenseffekter ved forskjellige relative tykkelser, slik som oksydene og/eller nitridene av metaller slik som jernlegeringer, nikkellegeringer, kobber, jern og kobolt. En foretrukket metallforbindelse er et oksyd av rustfritt stål.

I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen blir en glassoverflate først belagt med et sjikt av rustfritt ståloksyd ved sputtring av en rustfri stålkatode i en oksyderende reaktiv atmosfære. Overflaten som er belagt med et rustfrie ståloksyd belegges så videre med et sjikt av sølv ved sputtring av en sølvkatode i en ikke-reaktiv atmosfære slik som argon. Fortrinnsvis blir et beskyttende belegg avsatt over sølvet. I en mest foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen blir det beskyttende belegg i fom av rustfritt stål avsatt ved sputring av en rustfri stålkatode i en ikke-reaktiv atmosfære slik som argon. De relative tykkelser av beleggssjiktene kan varieres for å gi forskjellige reflekterte farger. Mens interferensfarger kan oppnås med relativt ikke-absorberende stoffer, slik som indiumoksyd eller tinnoksyd, er meget tykkere filmer nødvendig for å gi farger ekvivalente med de til tynnere filmer av absorberende forbind-elser slik som rustfritt ståloksyd. For eksempel er en indiumoksydfilm som er ca. 1375 Ångstrøm tykk, nødvendig for å gi en gullfarge sammenlignet med 300 til 600 Angstrøm for rustfritt ståloksyd. Videre er gull-refleksen for rustfritt ståloksyd mer intenst farget på grunn av absorp-sjonen av rustfritt ståloksyd i det blå bølgelengdeområdet i spektret.

I en mest foretrukken utførelsesform kombineres rustfritt ståloksyd, sølv og rustfritt stål i sjikt for å gi et belegg med rik gullfarge. Oppfinnelsen vil fremgå tydligere utfra den følgende beskrivelse med eksempler.

Eksempel I

Et flersjiktsbelegg av rustfritt ståloksyd og sølv med et rustfritt stålbelegg som beskyttelse avsettes på et glassubstrat under følgende betingelser ved en gjennomføring under flere katoder i sekvens. Et rent glassubstrat holdes i et vakuumkammer under en atmosfære på 50% oksygen og 50% argon ved et trykk på 4 pm. Med to rustfrie stålkatoder hvorpå det er lagt 43 kW på hver og med en hastighet på 2,54 meter pr. minutt avsettes et rustfritt ståloksydbelegg i en tykkelse av 300 til 600 Ångstrøm, noe som reduserer lystransmittansen i glasset fra ca. 90 til ca. 75%. Deretter puttres en sølvkatode i en inert argonatmosfære. Med den samme linjehastighet og med pålagte 6 kW blir et sølvbelegg på 200 til 250 Ångstrøm avsatt over det rustfrie ståloksydbelegg, noe som ytterligere reduserer lystransmittansen til ca. 14%. Til slutt, fordi en eksponert sølvfilm er ømfintlig, blir en meget tynn beskyttende film avsatt over sølvet ved sputtring av en rustfri stålkatode i en inert argonatmosfære. Med samme linjehastighet og en minimal kraft på ca. 1 kW, blir det rustfrie beskyttende stålbelegg avsatt til en tykkelse på ca. 10 til 50 Ångstrøm, noe som resulterte i en endelig lystransmittans på ca. 12%. Tykkelsen av det beskyttende sjikt minimaliseres for å minimalisere reduksjonen i transmittans så vel som å minimalisere en reduksjon av sølvsjiktets reflektivitet. Den belagte gjenstand har et lyst gyllent utseende fra glassiden, noe som skyldes både interferensvirkning og det rustfrie ståloksydsjiksabsorbsjonsegenskaper, da det absorberer nær 30% ved en bølgelengde på 4000 Ångstrøm, men kun ca. 5% ved bølgelengder på 5500 Ånrstrøm og høyere. Sammensetningen av det rustfrie stål som benyttes i dette eksempel er 316 legeringen som omfatter ca. 68% jern, 17% krom, 12% nikkel og 2,25% molybden. Lysreflektansen for den belagte gjenstand er 67,7% fra den belagte overflate og 52,9% fra glassiden. Den reflekterte farge har dominante bølgelengder på 579 og 576 og eksitasjonsrenheter på 15,2 og 42,4 fra den belagte, henholdsvis glassiden. I en dobbeltglassenhet gir den belagte gjenstand en skyggings-koeffisient på 0,17 og sommer- og vinter U-verdier på 0,30.

Eksemplene II— X

Belagte gjenstander som reflekterer forskjellige farger fra grønnaktig gult, via gult, gulaktig oransje, oransje, rødaktig oransje og rødt til purpur, fremstilles ved å avsette rustfritt ståloksyd, sølv og rustfritt stål som i eksempel I i forskjellige relative tykkelser. Mens Tykkelsen ikke måles direkte, er transmittansen etter hvert sputtringstrinn indikerende for den individuelle sjikttykkelse. De varierende tykkelser oppnås ved å variere energien til katoden og/eller antallet føringer under en katode. I den følgende tabell blir transmittansene vist etter avsetning av det første sjikt av rustfritt ståloksyd (SS oksyd), etter sjiktet av sølv og etter det beskyttende sjikt av rustfritt stål (SS). Tabellen inkluderer også lysreflektansen fra den belagte side, Rj, og glassiden, R2.

De tynnere sølvfilmene i eksemplene II til IV gir høy reflektans fra den belagte side, men tykkere sølvfilmer i eksemplene V til IX er foretrukket for å gi høy reflektans fra glassiden oså.

De ovenfor angitte eksempler skal kun være illustrerende. Forskjellige andre absorberende metalloksyder og -nitrider som gir interferensfrager slik som oksyder eller nitrider av nikkellegeringer, kobber, jern og kobolt, kan benyttes sammen med andre meget reflekterende metaller slik som guid, kobber eller aluminium. Et hvert egnet transparent beskyttende sjikt kan benyttes. Oppfinnelsens ramme er definert i de ledsagende krav.

Claims (10)

1. Gjenstand for reflektans av solarenergi, karakterisert ved at den omfatter: a. et transparent substrat; b. en transparent film av et metalloksyd som viser farge ved absorpsjon og interferensvilHcmngefr^vsatt på en overflate av substratet; og c. en sterkt reflekterende transparent metallisk film avsatt på metalloksydfilmen.

2- Gjenstand ifølge krav 1, karakterisert ved at substratet er glass.

3 . Gjenstand ifølge krav 2, karakterisert ved at den reflekterende metalliske film omfatter et metall valgt blant sølv, guid, kobber, aluminium og blandinger derav.

4. Gjenstand ifølge krav 3, karakterisert ved at metallet er sølv og at den videre omfatter en transparent beskyttende film avsatt I / over sølvfilmen. I ^

5. Gjenstand ifølge krav 4, karakterisert ved at metalloksydet er valgt blant oksyder og nitrider av rustfritt stål, nikkellegeringer, kobber, jern, kobolt og blandinger derav.

6. Gjenstand ifølge krav 5, karakterisert ved at det transparente beskyttende sjikt omfatter rustfritt stål.

7. Fremgangsmåte for fremstilling av en solarenergireflekterende belagt gjenstand, karakterisert ved at den omfatter: a. på en overflate av et substrat å sputtre et første transparent belegg av et metalloksyd som viser fargen ved absorpsjon og interferenseffekter; og b. over metalloksydfilmen å sputtre en sterkt reflekterende transparent metallisk film.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at metalloksydfilmen avsettes ved sputtring av et metall valgt blant rustfritt stål, nikkellegeringer, kobber, jern, kobolt og blandinger derav i en oksyderende atmosfære.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at den metalliske film avsettes ved sputtring av et metall fra gruppen sølv, guid, kobber, aluminium og blandinger derav i en inert atmosfære.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at det avsettes en beskyttende film over sølvfilmen.