PL213502B1

PL213502B1 - Wyrób powlekany nieobrobiony cieplnie

Info

Publication number: PL213502B1
Application number: PL377070A
Authority: PL
Inventors: Ronald E. Laird
Original assignee: Guardian Industries
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2013-03-29
Also published as: EP1583722B1; EP1583722A1; WO2004058660A1; PL377070A1; EP1583722B2; ES2409680T5; US20040121165A1; AU2003297949A1; ES2409680T3; CA2505694A1; CA2505694C

Description

Przedmiotem wynalazku jest wyrób powlekany nieobrobiony cieplnie zawierający powłokę osadzoną na podłożu szklanym.

Niniejsze zgłoszenie patentowe jest związane z amerykańskim zgłoszeniem patentowym o numerze seryjnym US 9/794,224, zgłoszonym 28 lutego 2001, a także z amerykańskim zgłoszeniem patentowym o numerze seryjnym US 09/978,184, zgłoszonym 17 października 2001, oba zgłoszenia są włączone do niniejszego zgłoszenia patentowego jako odnośniki.

Okna obejmujące podłoża szklane z umieszczonymi na nich powłokami kontrolującymi promieniowanie słoneczne są znane. Takie okna można zastosować w kontekście okien budowlanych, okien samochodowych i/lub temu podobnych.

W handlowych zastosowaniach budowlanych często wymagane jest aby pewne okna w budynku poddano obróbce cieplnej (HT) (np., ulepszaniu cieplnemu) podczas gdy nie jest to wymagane w przypadku innych. Jeżeli w pewnych budynkach wymagane jest zastosowanie obu typów okien, poddanych i nie poddanych obróbce cieplnej, fachowcy docenią, że istnieje czasem, w tym samym budynku, potrzeba przybliżonego dopasowania koloru okien poddanych obróbce cieplnej jak i nie poddanych obróbce cieplnej. Dopasowanie koloru jest często trudne pod względem normalnego kąta widzenia (to jest, bezpośrednio osiowego albo kąta widzenia równego 0 stopni, patrząc bezpośrednio na okno).

Jednakże, kolor przy wysokich kątach widzenia może również być ważny w pewnych zastosowaniach. Na przykład, wysokie stopnie pewnych typów zmiany koloru przy dużej zmianie kąta widzenia są często niepożądane. Rozważając typowy, nie poddany obróbce cieplnej, wyrób powlekany dyskutowany poniżej, który był sprzedawany przez następcę prawnego niniejszego zgłoszenia patentowego przed datą zgłoszenia niniejszego zgłoszenia patentowego, i który obejmuje następujące, wymienione poniżej warstwy na podłożu szklanym, postępując na zewnątrz od podłoża szklanego:

Typowy wyrób powlekany nie poddany obróbce cieplnej

Warstwa	grubość
Podłoże szklane	1-10 mm
TiO2	180 A
ZnOx	100 A
Ag	105 A
NiCrOx	30 A
SnO2	595 A
ZnOx	120 A
Ag	130 A
NiCrOx	30 A
SnO2	100 A
Si3N4	195 A

Wspomniany powyżej typowy wyrób powlekany, nie poddany obróbce cieplnej, ma następujące charakterystyki koloru zarówno dla normalnego kąta widzenia (to jest, bezpośrednio dla kąta widzenia równego 0 stopni) jak i wyższych kątów widzenia (VA (KĄT WIDZENIA)) takich jak 45 stopni i 60 stopni pozaosiowych (zmierzone w wyrobie monolitycznym).

T a b e l a 1: Charakterystyki przesunięcia koloru powyższego wyrobu

Charakterystyka koloru	VA (KĄT WIDZENIA) 0 stopni	VA (KĄT WIDZENIA) 45 stopni	VA (KĄT WIDZENIA) 60 stopni
Odblaskowy od strony szkła
a*	-0,7	2,11	2,9
b*	0,62	0,16	-0,73
L*	26,93	31,39	44,97
Δα* g	n/a	2,81	3,6

PL 213 502 B1 cd. tabeli 1

Odblaskowy od strony filmu
a*	-2,86	2,88	4,2
b*	1,43	0,51	4,2
L*	24,7	29,68	44,29

Na podstawie powyższej tabeli można stwierdzić, że podczas gdy wartość koloru b* od strony szkła jest dość stabilna po zmianie kąta widzenia (VA) od 0 do 60 stopni, wartość koloru a* od strony szkła realizuje znaczną zmianę/przesunięcie po zmianie kąta widzenia od 0 do 45 i/lub 60 stopni (to jest, Δα* jest wysoka). Niestety, skoro Δα^ (odblaskowe od strony szkła) jest dość wysokie, mając wartość równą 3,6 dla danej zmiany kąta widzenia (VA), równej około 60 stopni, kolor wyrobu powlekanego (mierzony dla wyrobu jednolitego) staje się znacznie bardziej czerwony po tej zmianie kąta widzenia. Innymi słowy, wartość odblaskowa a* od strony szkła równa 2,9 dla 60 stopni VA (KĄT WIDZENIA) jest równoważna kolorowi czerwonemu, podczas gdy wartość a* równa -0,7 dla kąta widzenia równego 0 stopni jest dość neutralna. Ta zmiana koloru (to jest, zmiana na znacznie bardziej czerwony) w trakcie zmiany VA (KĄT WIDZENIA) od 0 do 60 stopni jest niepożądana - w szczególności jeśli próbuje się w przybliżeniu dopasować kolor innego wyrobu powlekanego, który nie jest aż tak czerwony dla tak wysokiego kąta widzenia.

Mówiąc inaczej, dość wysoka wartość Δa*_g równa 3,6 wskutek zmiany kąta widzenia o 60 stopni jest niepożądana. Taka zmiana a* stwarza dalsze problemy dla powłoki opisanej powyżej, gdyż wartość a* stopniowo przesuwa się dalej od neutralnej (to jest, staje się bardziej czerwona), gdy przesuwa się w kierunku wartości dla 60 stopni VA (KĄT WIDZENIA), równej 2,9. Podczas gdy dla takiej zmiany kąta widzenia uzyskano w przeszłości mniejsze wartości Δa*, nie uzyskano tego samego w kontekście wymienionych powyżej materiałów powłoki.

Niepożądane przesunięcie koloru odblaskowego a* od strony szkła dla wymienionej powyżej powłoki zilustrowano jako powłokę „typową na Figurze 3 (to jest, linia z kwadracikami). Znaczne boczne przemieszczenie wartości odblaskowej a* od strony szkła pokazane na Figurze 3 jest niepożądane, w szczególności gdy przesuwa się ono stopniowo od wartości neutralnej wraz ze wzrostem kąta widzenia do 60 stopni.

Odpowiednio, fachowcy ocenią, że istnieje potrzeba uzyskania powłoki, która doświadcza mniejszego przesunięcia odblaskowego a* od strony szkła po znacznej zmianie kąta widzenia (np., potrzeba uzyskania niższej wartości Δa*_g). Na przykład, może istnieć zapotrzebowanie na powłokę, która nie staje się tak czerwona, gdy kąt widzenia zbliża się do 60 stopni.

Celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie wyrobu powlekanego, który posiada wartość Δa*_g (odblaskową od strony szkła) nie większą od 1,0. Zaznacza się, że wartości Δa*_g w niniejszym zgłoszeniu patentowym są mierzone dla wyrobu monolitycznego, nawet wtedy, gdy wyroby powlekane można zastosować zarówno w wyrobach monolitycznych albo w kontekście jednostki okiennej ze szkła zespolonego (IG), albo temu podobnej.

Innym celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie wyrobu powlekanego posiadającego wartość koloru odblaskowego a* od strony szkła, która jest bardziej neutralna (to jest, bliższa 0) dla kąta widzenia równego 45 i/lub 60 stopni, niż dla kąta widzenia około 0 stopni.

Zaskakująco, stwierdzono, że jeden albo więcej z wymienionych powyżej przedmiotów można uzyskać poprzez zmniejszenie grubości warstwy tlenku tytanu, umieszczonej poniżej dolnej warstwy srebrnej w wymienionej powyżej typowej powłoce. To zmniejszenie grubości warstwy tlenku tytanu zaskakująco skutkuje utrwaleniem wartości koloru a* od strony szkła po znacznym zwiększeniu kąta widzenia.

Przedmiotem wynalazku jest wyrób powlekany nieobrobiony cieplnie zawierający powłokę osadzoną na podłożu szklanym obejmującą, na zewnątrz od podłoża szklanego pierwszą warstwę dielektryczną zawierającą tlenek tytanu, pierwszą warstwę kontaktową zawierającą tlenek cynku o grubości w zakresie od 25 do 200 A, pierwszą warstwę odbijającą promieniowanie podczerwone IR zawierającą srebro o grubości w zakresie od 50 do 250 A, drugą warstwę kontaktową zawierającą tlenek niklu i/lub chromu o grubości w zakresie od 5 do 100 A, drugą warstwę dielektryczną zawierającą tlenek cyny o grubości mniejszej lub równej 1000 A, trzecią warstwę kontaktową zawierającą tlenek cynku o grubości w zakresie od 25 do 200 A, drugą warstwę odbijającą promieniowanie podczerwone IR zawierającą srebro o grubości w zakresie od 50 do 250 A, czwartą warstwę kontaktową zawierającą

PL 213 502 B1 tlenek niklu i/lub chromu o grubości w zakresie od 5 do 100 A, trzecią warstwę dielektryczną zawierającą tlenek cyny o grubości mniejszej lub równej 500 A i czwartą warstwę dielektryczną zawierającą azotek krzemu o grubości mniejszej lub równej 500 A, charakteryzujący się tym, że pierwsza warstwa dielektryczna zawiera tlenek tytanu o grubości 50-125 A; a powlekany nieobrobiony cieplnie posiada wartość Δa*_g (odblaskową od strony szkła), mierzoną dla wyrobu jednolitego, nie większą od 1,0 po zmianie kąta widzenia o 60 stopni.

Korzystnie w wyrobie według wynalazku warstwa zawierająca tlenek tytanu posiada grubość od 70 do 110 A. Wyrób stanowi jednostkę okienną IG i posiada przepuszczalność w zakresie widzialnym równą co najmniej 65% i rezystancję właściwą (R_s) nie większą od 5 Ώ/kwadrat.

W pewnych innych przykładowych postaciach wykonania wynalazku, jeden albo więcej z wymienionych powyżej celów jest/są spełniony w związku z wyrobem powlekanym zawierającym powłokę osadzoną na podłożu, przy czym powłoka obejmuje na zewnątrz od podłoża szklanego: warstwę zawierającą tlenek tytanu; warstwę zawierającą tlenek metalu; warstwę zawierającą srebro; warstwę dielektryczną; inną warstwę zawierającą tlenek metalu; inną warstwę zawierającą srebro; warstwę dielektryczną; i w którym wyrób powlekany posiada wartość odblaskową a* od strony szkła od -1,0 do +1,0 i wartość odblaskową b* od strony szkła od -1,5 do +1,5 (korzystniej od -1,0 do +1,0) dla kąta widzenia równego około 60 stopni.

Figura 1 przedstawia rzut poprzeczny wyrobu powlekanego według przykładowej postaci wykonania niniejszego wynalazku.

Figura 2 przedstawia rzut poprzeczny wyrobu powlekanego z Figury 1 zastosowanego w jednostce okiennej IG według przykładowej postaci wykonania niniejszego wynalazku.

Figura 3 przedstawia wykres a* vs. b*, ilustrujący wartości koloru od strony szkła po znacznych przesunięciach kąta widzenia dla typowej powłoki opisanej powyżej w porównaniu do Przykładów 1-2 według niniejszego wynalazku, które podano poniżej.

Pewne przykładowe postaci wykonania niniejszego wynalazku dotyczą wyrobu powlekanego posiadającego zmniejszone przesunięcie koloru odblaskowego a* od strony szkła po znacznych zmianach kąta widzenia (VA (KĄT WIDZENIA)). Zaznaczono, że wartości odblaskowe a* od strony szkła są mierzone w niniejszym zgłoszeniu patentowym dla wyrobu jednolitego, nawet wtedy, gdy końcowy wyrób powlekany może być monolityczny albo inaczej (np., jednostka okienna IG).

Zaskakująco, stwierdzono, że można znacznie zmniejszyć przesunięcie koloru odblaskowego a* od strony szkła (to jest, Δa*_g) przez zmniejszenie grubości dolnej warstwy tlenku tytanu (TiO_x, gdzie 1 <= x <= 3, albo jakakolwiek inna stechiometria) w porównaniu z grubością 180 A opisaną w powyższej powłoce. Według wynalazku, warstwa tlenku tytanu ulega pocienieniu od wspomnianej powyżej grubości 180 A do grubości od 50 do 125 A, a jeszcze korzystniej od 70 do 110 A.

W pewnych przykładowych postaciach wykonania, takie pocienienie warstwy tlenku tytanu umożliwia wyrobowi powlekanemu posiadanie koloru (a* i/lub b*), który jest bardziej neutralny dla wyższego kąta widzenia, takiego jak 45 i/lub 60 stopni pozaosiowych, niż dla normalnego kąta widzenia (0 stopni osiowych). Jest to korzystne w ten sposób, że (a) kolor wyrobu powlekanego jest mniej agresywny dla wysokich kątów widzenia (to jest, można uzyskać bardziej neutralny kolor dla danego kąta), i/lub (b) kolor pozaosiowy powłoki jest łatwiejszy do przybliżonego dopasowania z innymi powłokami. W pewnych przykładowych postaciach wykonania niniejszego wynalazku, wyrób powlekany posiada wartość odblaskową a* od strony szkła od od -1,0 do +1,0 i wartość odblaskową b* od strony szkła od -1,5 do +1,5 (korzystniej od -1,0 do +1,0) dla kąta widzenia równego około 60 stopni, uzyskując w ten sposób dość neutralne zabarwienie dla tego dużego kąta widzenia.

W pewnych przykładowych postaciach wykonania niniejszego wynalazku, stwierdzono również, że odpowiednie grubości warstw odbijających podczerwień (IR) (np., warstw Ag) mogą także grać rolę w stabilizowaniu wartości a* po znacznych zmianach kąta widzenia. W szczególności, stwierdzono, że pomocne w tym względzie jest wykonanie górnej warstwy odbijającej promieniowanie podczerwone grubszej niż dolna warstwa odbijająca promieniowanie podczerwone.

Zastosowanie cienkiej warstwy tlenku tytanu w niniejszym zgłoszeniu patentowym do stabilizowania wartości a* po zmianie kąta widzenia można wykorzystać w celu uzyskania wyrobu powlekanego niepoddanego obróbce cieplnej, który pod względem koloru, w przybliżeniu pasuje do odpowiednika wyrobu powlekanego poddanego obróbce cieplnej, takiego jak ten opisany w amerykańskim zgłoszeniu patentowym o numerze seryjnym US 09/794,224 które włączono do niniejszego zgłoszenia patentowego jako odnośnik, zarówno przy normalnych kątach widzenia jak i wyższych kątach widzenia, takich jak 45 i 60 stopni pozaosiowych.

PL 213 502 B1

Pewne postaci wykonania niniejszego wynalazku zapewniają powłoki niskoemisyjne albo układ warstwowy, który można stosować w zastosowaniach takich jak jednostki okienne ze szkła zespolonego (IG), okna pojazdów, świetliki, drzwi szklane, i temu podobne. Wyroby powlekane (np., monolityczne albo jednostki IG) według pewnych postaci wykonania niniejszego wynalazku korzystnie posiadają wysoką przepuszczalność w zakresie widzialnym, równą co najmniej 65% (np., gdy stosuje się przezroczyste podłoża szklane o grubości od 1,0 do 10 mm). W przykładowym kontekście jednostek IG, ta wysoka przepuszczalność w zakresie widzialnym jest sprzężona z co najmniej jednym z: (a)

SHGC nie większym od około 0,45, korzystniej nie większym od około 0,40; (b) dość niską wartością

Δα^ (odblaskową od strony szkła), mierzoną dla wyrobu monolitycznego dla podłoża (podłóż) powleczonego, przy danej zmianie kąta widzenia (VA (KĄT WIDZENIA)) od około 0 do zarówno 45 jak i 60 stopni; (c) dość neutralnym kolorem przepuszczalnym, takim że przepuszczalne a* wynosi od -6,0 do +5,0 (korzystniej od -5 do -0), i przepuszczalne b* wynosi od -2,0 do 4,0 (korzystniej od 1,0 do 3,0); i/lub (d) dość neutralnym kolorem odblaskowym od strony zewnętrznej jednostki IG (to jest, Rg/Rout), takim że odblaskowe a* (to jest, a*g) wynosi od -5,0 do 2,0 (korzystniej od -3,0 do 0,5), i odblaskowe b* (to jest, b*g) wynosi od -7,0 do 1,0 (korzystniej od -5,0 do -1,0).

Figura 1 przedstawia rzut poprzeczny wyrobu powlekanego według wynalazku. Wyrób powlekany obejmuje podłoże 1 (np., przezroczyste, zielone, brązowe, albo niebiesko-zielone podłoże szklane o grubości od około 1,0 do 10,0 mm, korzystniej o grubości od około 1,0 mm do 3,5 mm), i powłokę (albo układ warstwowy) 27 umieszczoną na podłożu 1 zarówno bezpośrednio albo niebezpośrednio. Powłoka (albo układ warstwowy) 27 obejmuje: warstwę tlenku tytanu 3 (np., pierwszą warstwę dielektryczną), pierwszą, niższą warstwę kontaktową 7 (która styka się z warstwą 9), pierwszą przewodzącą i korzystnie metaliczną warstwę odbijającą promieniowanie podczerwone 9, pierwszą górną warstwę kontaktową 11 (która styka się z warstwą 9), drugą warstwę dielektryczną 13 (którą można osadzić w jednym albo wielu etapach w różnych postaciach wykonania niniejszego wynalazku), drugą niższą warstwę kontaktową 17 (która styka się z warstwą 19), drugą przewodzącą i korzystnie metaliczną warstwę odbijającą promieniowanie podczerwone 19, drugą górną warstwę kontaktową 21 (która styka się z warstwą 19), trzecią warstwę dielektryczną 23, i wreszcie czwartą, zabezpieczającą warstwę dielektryczną 25. Każda z warstw „kontaktowych” 7, 11, 17 i 21, styka się z co najmniej jedną warstwą odbijającą promieniowanie podczerwone (np., warstwą srebra). Wspomniane powyżej warstwy 3-25 tworzą powłokę nisko-E (to jest, niskoemisyjną) 27, która jest umieszczona na podłożu 1, szklanym albo z tworzywa sztucznego.

Według postaci wykonania niniejszego wynalazku, grubość warstwy tlenku tytanu 3 jest kontrolowana tak, aby umożliwić zmniejszenie wartości Δa*_g dla danej zmiany kąta widzenia od około 0 do 60 stopni jak wyjaśniono powyżej. Pod tym względem, niższe wartości Δa*_g opisane w niniejszym zgłoszeniu patentowym można uzyskać dzięki, między innymi, kontrolowaniu grubości warstwy tlenku tytanu 3 tak, aby wynosiła od 50 do 125 A, a jeszcze korzystniej od 70 do 110 A. Zaskakująco, ta zmniejszona grubość warstwy tlenku tytanu 3 w porównaniu z powłoką opisaną powyżej wykazuje tendencję do stabilizowania wartości odblaskowej a* od strony szkła po znacznej zmianie kąta widzenia tak, że wartość a* nie staje się zbyt czerwona dla dużego (dużych) kąta widzenia.

Warstwy odbijające promieniowanie podczerwone 9 i 19 są korzystnie metaliczne i/lub przewodzące, i są wykonane z, albo zawierać srebro (Ag). Takie warstwy odbijające promieniowanie podczerwone pomagają umożliwić powłoce 7 posiadanie charakterystyki niskoemisyjnej i/lub dobrej kontroli promieniowania słonecznego. Warstwa (warstwy) odbijająca promieniowanie podczerwone może być lekko utleniona.

W pewnych przykładowych postaciach wykonania niniejszego wynalazku, górne warstwy kontaktowe 11 i 21 (to jest, „górne oznacza warstwy kontaktowe na szczycie odpowiednich warstw odbijających promieniowanie podczerwone 9, 19) są wykonane z, albo zawierają tlenek niklu (Ni), chrom/tlenek chromu (Cr), albo tlenek stopu niklu, taki jak tlenek niklu-chromu (NiCrOx). Zastosowanie, na przykład, NiCrOx dla/w tych warstwach umożliwia poprawienie trwałości, w porównaniu z zastosowaniem pewnych innych materiałów (np., w porównaniu z tlenkiem cynku). Warstwy NiCrOx 11 i/lub 21 mogą być w pełni utlenione w pewnych postaciach wykonania wynalazku (to jest, w pełni stechiometryczne), albo mogą być co najmniej w około 50% utlenione w innych postaciach wykonania wynalazku. Podczas gdy NiCrOx jest korzystną substancją dla górnych warstw kontaktowych 11 i 21, fachowiec będzie świadom, że można zamiast niej zastosować inne substancje (np., tlenki Ni, tlenki stopów Ni, tlenki Cr, tlenki stopów Cr, NiCrOxNy, tlenek cynku, tlenek cyny, albo inną, odpowiednią substancję) do wytworzenia jednej albo więcej z tych warstw w innych postaciach wykonania niniej6

PL 213 502 B1 szego wynalazku. Zaznaczono, że górne warstwy kontaktowe 11 i/lub 21 mogą, lub też nie, być ciągłe w różnych postaciach wykonania niniejszego wynalazku, zależnie od jej (ich) odpowiedniej grubości. Górna warstwa (warstwy) kontaktowa 11 i/lub 21 (np., wykonana z, albo zawierająca NiCrOx) może, lub też nie, być stopniowo utleniona w różnych postaciach wykonania wynalazku. Stopniowe utlenianie oznacza, że stopień utlenienia w warstwie (warstwach) zmienia się wzdłuż grubości warstwy (warstw) tak, że na przykład warstwa kontaktowa może być stopniowana tak, aby być mniej utlenioną przy kontaktowej powierzchni międzyfazowej z przylegającą bezpośrednio warstwą odbijającą promieniowanie podczerwone, niż w części warstwy (warstw) kontaktowej dalszej albo bardziej/najbardziej oddalonej od bezpośrednio przylegającej warstwy odbijającej promieniowanie podczerwone.

Niższe warstwy kontaktowe 7 i 17 („niższe oznacza warstwy kontaktowe znajdujące się po stronie dolnej warstw odbijających promieniowanie podczerwone 9, 19) są wykonane z, albo zawierają, tlenek cynku (np., ZnOx, gdzie x wynosi od 0,6 do 1,2 w różnych postaciach wykonania, korzystniej x wynosi od 0,7 do 1,0) w korzystnych, ale nieograniczaj ą cych postaciach wykonania wynalazku. Na przykład, niższa warstwa (warstwy) kontaktowa 7 i/lub 11 może zasadniczo składać się z tlenku cynku w pewnych postaciach wykonania wynalazku, ale moż e takż e zawierać albo skł adać się zasadniczo z ZnAlOx, gdzie x dopasowano do wartości takiej, że %Al (wagowo) w warstwie wynosi od około 0 15%, korzystniej od około 0 - 6%, i najkorzystniej od około 1 - 4%. Zastosowanie tych materiałów (np., ZnOx, ZnAlOx, albo temu podobnych) w niższej warstwie (warstwach) kontaktowej 7 i/lub 17 umożliwia zwiększenie przepuszczalności w zakresie widzialnym otrzymanego wyrobu powlekanego (w porównaniu do sytuacji, gdy w tych warstwach zastosowano NiCrOx), umożliwia zmniejszenie rezystancji właściwej Rs i/lub emisyjności, i ogólnie umożliwia poprawienie charakterystyki słonecznej. W warstwie (warstwach) kontaktowej zawierającej Zn 7 i/lub 17, x można dopasować tak, że warstwa jest w pełni stechiometryczna (np., ZnO), albo inaczej można ją dopasować do wartości od 0,4 do 0,99, korzystniej od 0,7 do 0,99, i najkorzystniej od 0,8 do 0,99 tak, że warstwa (warstwy) jest bardziej przewodząca (np., można to zrobić przez zmniejszenie ilości gazowego tlenu i zwiększenie ilości gazowego Ar, stosowanych podczas procesu napylania katodowego). Dodatkowo, w pewnych postaciach wykonania niniejszego wynalazku, warstwa (warstwy) 7 i/lub 17 posiadają współczynnik załamania od 1,8 do 2,2, korzystniej od około 1,9 do 2,1 tak, że na przykład warstwy 3 i 7 wyraźnie stanowią rozdzielone i oddzielne warstwy.

Stwierdzono, że stosując ZnOx, ZnAlOx, albo temu podobne do wytworzenia niższej warstwy (warstw) kontaktowej 7 i/lub 17, podczas gdy stosuje się NiCrOx do wytworzenia górnej warstwy (warstw) kontaktowej 11 i/lub 21, uzyskany wyrób powlekany może uzyskać połączenie wysokiej przepuszczalności w zakresie widzialnym i zmniejszonej rezystancji właściwej Rs, jak również dopuszczalną trwałość (mechaniczną i/lub chemiczną). Wysoce trwały NiCrOx stosuje się do wykonania górnych warstw kontaktowych 11 i/lub 21 ze względu na trwałość, podczas gdy kontrolujące promieniowanie słoneczne ZnOx, ZnAlOx, albo temu podobne, stosuje się do wykonania niższej warstwy (warstw) kontaktowej 7 i/lub 17 w celu poprawienia przepuszczalności w zakresie widzialnym i/lub innych charakterystyk słonecznych. Innymi słowy, NiCrOx dostarcza dobrej trwałości, zwłaszcza gdy znajduje się na szczycie warstw Ag, i warstwa (warstwy) kontaktowa zawierająca tlenek cynku umożliwia połączenie dobrej przepuszczalności w zakresie widzialnym z niską rezystancją właściwą Rs i/lub dobrą charakterystyką słoneczną.

Druga warstwa dielektryczna 13 działa jako warstwa sprzęgająca pomiędzy dwiema połówkami powłoki 27, i jest wykonana z, albo obejmuje, tlenek cyny (np., SnO2 albo jego pewne postaci niestechiometryczne) w pewnych postaciach wykonania. Jednakże, zamiast niego można w warstwie 13 zastosować inne substancje dielektryczne, obejmujące, ale nie ograniczone do azotku krzemu, dwutlenku tytanu, tlenku niobu, tlenoazotku krzemu, tlenku cynku, albo temu podobnych.

Trzecia i czwarta warstwy dielektryczne 23 i 25 umożliwiają poprawienie odporności środowiskowej powłoki 27, i są również dostarczone w celach związanych z kolorem. W pewnych przykładowych postaciach wykonania, warstwa dielektryczna 23 może być wykonana z, albo zawierać tlenek cyny (np., SnO2), jednakże można zamiast niego zastosować inne substancje. Dielektryczna warstwa wierzchnia 25 może być wykonana z, albo zawierać azotek krzemu (np., Si3N4) w pewnych postaciach wykonania niniejszego wynalazku, jednakże można zamiast niego zastosować inne substancje, takie jak dwutlenek tytanu, tlenoazotek krzemu, tlenek cyny, tlenek cynku, tlenek niobu, albo temu podobne. Można także dostarczyć inną warstwę (warstwy) poniżej albo powyżej zilustrowanej powłoki 27. Zatem, podczas gdy układ warstwowy albo powłoka 27 znajduje się „na albo „jest osadzona na podłożu 1 (bezpośrednio albo niebezpośrednio), można dostarczyć pomiędzy nimi inną warstwę (warstwy). ZaPL 213 502 B1 tem, na przykład, powłoka 27 z Figury 1 może być rozważana jako znajdująca się „na i „osadzona na podłożu 1 nawet jeśli inna warstwa (warstwy) jest dostarczona pomiędzy warstwą 3 i podłożem 1.

Figura 2 przedstawia powłokę albo układ warstwowy 27 stosowany na powierzchni #2 jednostki okiennej IG. Powłoki 27 według jakiejkolwiek postaci wykonania niniejszego wynalazku można zastosować w jednostkach IG, takich jak pokazane na Figurze 2. W celu rozróżnienia „wnętrza jednostki IG od jej „części zewnętrznej, słońce 29 zostało schematycznie przedstawione na zewnątrz. Jednostka IG obejmuje zewnętrzną taflę szklaną albo szybę (to jest, podłoże 1 z Figury 1) i wewnętrzną taflę szklaną albo szybę 31. Te dwa podłoża szklane (np., szkło typu float o grubości 1-10 mm) są uszczelnione na krawędziach obwodowych za pomocą typowego szczeliwa i/lub przekładki 33 i mogą być dostarczone z typową taśmą środka suszącego (nie pokazana). Tafle mogą być następnie utrzymywane w typowej ramie mocującej okno albo drzwi. Przez uszczelnienie krawędzi obwodowych arkuszy szklanych i zastąpienie powietrza w przestrzeni izolacyjnej (albo komorze) 30 gazem takim jak argon, zostaje wytworzona, typowa, wysoce izolująca wartość jednostki IG. Ewentualnie, w przestrzeni izolacyjnej 30 można utrzymywać ciśnienie niższe od ciśnienia atmosferycznego, w pewnych innych postaciach wykonania (z albo bez gazu w przestrzeni 30), jednakże nie jest to oczywiście konieczne we wszystkich postaciach wykonania. Podczas gdy wewnętrzna strona podłoża 1 jest dostarczona z powłoką 27 na Figurze 2, niniejszy wynalazek nie jest w ten sposób ograniczony (np., zamiast tego, powłokę 27 można dostarczyć na wewnętrznej powierzchni podłoża 31 w innych postaciach wykonania niniejszego wynalazku).

Poniżej w tabeli 2 przedstawiono grubości i rodzaj substancji dla odpowiednich warstw na podłożu szklanym 1 w postaci wykonania z Figur 1-2.

T a b e l a 2: (Przykładowe substancje/grubości; postać wykonania z Figury 1)

warstwa	Zakres według wynalazku (A)	Zakres korzystny (A)	Przykład (A)
TiO2 (warstwa 3)	40-150 A	70-110 A	90 A
ZnOx (warstwa 7)	25-200 A	40-150 A	100 A
Ag (warstwa 9)	50-250 A	80-150 A	95 A
NiCrOx (warstwa 11)	5-100 A	15-60 A	30 A
SnO2 (warstwa 13)	0-1000 A	400-800 A	580 A
ZnO_x (warstwa 17)	25-200 A	40-150 A	120 A
Ag (warstwa 19)	50-250 A	80-220 A	139 A
NiCrOx (warstwa 21)	5-100 A	15-60 A	30 A
SnO₂ (warstwa 23)	0-500 A	70-200 A	100 A
Si₃N4 (warstwa 25)	0-500 A	120-320 A	190 A

W pewnych przykładowych postaciach wykonania wynalazku, powłoka/układ warstwowy 27 według wszystkich postaci wykonania posiada następujące charakterystyki nisko-E (niskoemisyjne) przedstawione w Tabeli 3, gdy jest dostarczona w kontekście jednostek okiennych ze szkła zespolonego (IG) (patrz Figura 2), bez jakiejkolwiek znacznej obróbki cieplnej, takiej jak ulepszanie albo wyginanie na gorąco. Zaznaczono, że w Tabeli 3 określenie En oznacza normalną emisyjność/emitancję.

T a b e l a 3: Charakterystyki niskoemisyjne (bez obróbki cieplnej)

Charakterystyka	ogólnie	korzystniej	najkorzystniej
Rs (Ώ/kwadrat):	<= 5,0	<= 3,5	<= 2,8
En:	<= 0,07	<= 0,04	<= 0,03

Ponadto, wyroby powlekane obejmujące powłoki 27 według pewnych przykładowych postaci wykonania wynalazku posiadają następujące charakterystyki słoneczne (np., gdy powłoka (powłoki) jest dostarczona na przezroczystym, sodowo-wapniowo-krzemionkowym podłożu szklanym 1, o grubości od 1 do 10 mm) w postaci monolitycznej. W poniższej Tabeli 4, RgY oznacza odbicie w zakresie widzialnym od strony szkła (g) wyrobu monolitycznego, podczas gdy RfY oznacza odbicie w zakresie widzialnym od strony wyrobu monolitycznego, na której umieszczona jest powłoka/film (f) (to jest, powłoka 27).

PL 213 502 B1

T a b e l a 4: Charakterystyki słoneczne dla wyrobu monolitycznego

charakterystyka	ogólnie	korzystniej
Tvis (albo TY) (Ill. C, 2 stopn.):	>= 70%	>= 75%
a*t (Ill. C, 2°):	-6,0 do 0,0	-5,0 do -1,5
b*t (Ill. C, 2°):	-4,0 do 4,0	1,0 do 3,0
RgY (Ill. C, 2 stopn.):	1 do 10%	3 do 7%
a*g (Ill. C, 2°):	-2,0 do 4,0	-0,5 do 2,5
b*g (Ill. C, 2°):	-7,0 do 1,0	-6,0 do 0,0
Aa*g (0 do 45° VA (KĄT WIDZENIA)):	<= 2,0	<= 1,5
Aa*g (0 do 60° VA (KĄT WIDZENIA)):	<= 2,5	<= 1,5
RfY (Ill. C, 2 stopn.):	1 do 7%	1 do 6%
a*f (Ill. C, 2°):	-5,0 do 5,0	-4,0 do 3,0
b*f (Ill. C, 2°):	-9,0 do 10,0	-7,0 do 8,0
SHGC:	<= 0,49	<= 0,45
SC:	<= 0,56	<= 0,53
^T nadfiolet:	<= 50%	<= 45%
^TUV uśrednione uszkodzenie	<= 0,5	<= 0,48
Rezystancja właściwa (Rs):	<= 8 Ώ/kwadrat	<= 5 Ώ/kwadrat

Tymczasem, jednostki okienne IG, w których zastosowano powłoki 27 według pewnych postaci wykonania niniejszego wynalazku, jak pokazano na Figurze 2, mają następujące charakterystyki słoneczne (np., gdzie powleczone podłoże szklane 1 jest przezroczystym, sodowo-wapniowo-krzemionkowym podłożem szklanym o grubości od 2 do 7 mm, i inne, sodowo-wapniowo-krzemionkowe podłoże szklane 31 jest przezroczyste i ma od 2 do 7 mm grubości, bez jakiejkolwiek znacznej obróbki cieplnej). W poniższej Tabeli 5, RgY oznacza odbicie w zakresie widzialnym od zewnątrz albo wewnątrz okna (to jest, od tej strony gdzie znajduje się słońce na Figurze 2), i RfY oznacza odbicie w zakresie widzialnym od strony wewnę trznej (np., z zakresu wnę trza budynku), i wartości a*, b* w tych, odpowiednich parametrach odbicia również odpowiadają stronie szkła (g) (to jest, od zewnętrznej części okna na Figurze 2) i stronie filmu (f) (to jest, od wewnętrznej części okna na Figurze 2).

Zaznacza się, że charakterystyki w poniższej Tabeli 5 zostały zmierzone w kontekście jednostki IG, za wyjątkiem, tego że wartości Δα* zostały zmierzone dla wyrobu monolitycznego, przed złożeniem wyrobu monolitycznego w jednostkę IG.

T a b e l a 5: Charakterystyki słoneczne jednostki IG

charakterystyka	ogólnie	korzystniej
Tvis (albo TY) (Ill. C, 2 stopn.):	>= 65%	>= 67%
a*t (Ill. C, 2°):	-7,0 do 0,0	-5 do -1,5
b*t (Ill. C, 2°):	-2,0 do 4,0	1,0 do 3,0
RgY (Ill. C, 2 stopn.):	7 do 13%	9 do 11%
a*g (Ill. C, 2°):	-3,0 do 2,0	-2,0 do 0,5
b*g (Ill. C, 2°):	-5,0 do 1,0	-4,0 do -1,0
Aa*g (0 do 45° VA (KĄT WIDZENIA)):	<= 2,0	<= 1,5
Aa*g (0 do 60° VA (KĄT WIDZENIA)):	<= 2,5	<= 1,5
RfY (Ill. C, 2 stopn.):	7 do 14%	10 do 12%
a*f (Ill. C, 2°):	-4,0 do 2,0	-2,5 do 0,5

PL 213 502 B1 cd. tabeli 5

b*f (Ill. C, 2°):	-5,0 do 5,0	-4,0 do 3,0
SHGC:	<= 0,45	<= 0,40
SC:	<= 0,49	<= 0,46
Współczynnik U:	0,20 do 0,30	0,22 do 0,25
^T nadfiolet:	<= 45%	<= 40%
^TUV uśrednione uszkodzenie	<= 0,45	<= 0,39

Ponadto, zaznacza się, że można umieścić warstwę zawierającą węgiel typu diamentu (DLC) ponad powłoką 27 w pewnych przykładowych postaciach wykonania niniejszego wynalazku.

P r z y k ł a d y

Następujące przykłady dostarczono jedynie w celach przykładowych, i nie są one pomyślane jako ograniczające. Przykładowe techniki obróbki zastosowane do napylenia katodowego w powłokach z Przykładu można znaleźć w odnośnym patencie amerykańskim o numerze seryjnym nr US 09/978,184. Każdy z następujących Przykładów wykonano przez napylenie katodowe tak, żeby uzyskać przedstawiony poniżej przybliżony układ warstwowy na zewnątrz od podłoża szklanego. Wymienione grubości podano w przybliżeniu:

T a b e l a 6: Układ warstwowy z Przykładów 1-2

Warstwa	Grubość
Podłoże szklane	6 mm
TiO2	90-95 A
ZnOx	100 A
Ag	95-97 A
NiCrOx	30 A
SnO2	560-590 A
ZnOx	120 A
Ag	135-150 A
NiCrOx	30 A
SnO2	100 A
Si3N4	185-200 A

Można zauważyć, że powłoka (powłoki) przedstawiona powyżej obejmuje warstwę tlenku tytanu znacznie cieńszą od tej dla powłoki porównawczej, rozważanej w dziale „Tło wynalazku. Uważa się, że ta cieńsza warstwa tlenku tytanu jest znaczącym czynnikiem w uzyskaniu niskich wartości Δa*, rozważanych w niniejszym zgłoszeniu patentowym, po zmianie VA (KĄTA WIDZENIA). Uważa się również, że wykonanie górnej warstwy Ag znacznie grubszej (np., co najmniej 5% grubszej, korzystniej co najmniej 10% grubszej, i najkorzystniej co najmniej 25% grubszej) niż niższa warstwa Ag pomaga stabilizować wartości a* po zmianie kąta widzenia. Po utworzeniu powłok, każdy z Przykładowych wyrobów powlekanych zanalizowano jako wyrób monolityczny, a wyniki zestawiono w poniższej Tabeli 7. Charakterystyki w zakresie widzialnym zestawione w poniższej Tabeli 7 zmierzono zgodnie z techniką Ill. C, 2 stopniowej obserwacji, która jest znana.

T a b e l a 7: Charakterystyki optyczne Przykładów 1-2 (wyroby monolityczne)

	Przykład 1	Przykład 2
Przepuszczalność w zakresie widzialnym (TY) (Ill. C 2 stopn.):	75,68%	75,09%
a*	-3,42	-3,82
b*	1,67	1,56

PL 213 502 B1 cd. tabeli 7

odblaskowe od strony szkła (RY) (Ill. C, 2 stopn.):	5,49%	5,54%
a*	0,54	0,29
b*	-5,56	-5,53
odblaskowe od strony filmu (FY) (Ill. C, stopn.):	4,38	4,43
a*	-5,57	-3,07
b*	6,86	7,03
Rezystancja właściwa (Rs) 8 (Ώ/kwadrat):	2,37	2,21

Przykłady zostały także zanalizowane przy różnych kątach widzenia za pomocą urządzenia Perkin Elmer Lambda 900 w celu określenia przesunięcia koloru wskutek zmiany kąta widzenia. Wyniki zestawiono w poniższych Tabelach 8-9. Zaznaczono, że w Tabelach 8-9, jak w całym niniejszym opisie, kąt widzenia równy 0 stopni może być rzeczywiście 0 albo inaczej może wynosić w przybliżeniu 0 jak i 2 stopnie obserwacji.

T a b e l a 8: Charakterystyki przesunięcia koloru z Przykładu 1 (wyrób monolityczny)

Charakterystyka koloru	VA (KĄT WIDZENIA) 0 stopni	VA (KĄT WIDZENIA) 45 stopni	VA (KĄT WIDZENIA) 60 stopni
Kolor odblaskowy od strony szkła
a*	0,54	0,76	-0,36
b*	-5,56	-1,75	1,06
Aa*g	n/a	0,22	0,90

T a b e l a 9: Charakterystyki przesunięcia koloru z Przykładu 2 (wyrób monolityczny)

Charakterystyka koloru	VA (KĄT WIDZENIA) 0 stopni	VA (KĄT WIDZENIA) 45 stopni	VA (KĄT WIDZENIA) 60 stopni
Kolor odblaskowy od strony szkła
a*	0,29	1,44	0,42
b*	-5,53	-0,57	-0,55
Aa*g	n/a	1,15	0,13

Powyższe wartości Δa* po zmianie kąta widzenia, stanowią ulepszenie w stosunku do powłoki porównawczej rozważanej powyżej. Po wytworzeniu takich przykładowych wyrobów powlekanych, można je zastosować w kontekście jednostek okiennych IG. Fachowiec zauważy, że niskie wartości Δa*_g po powyżej wspomnianych zmianach kąta widzenia (VA (KĄT WIDZENIA)), uzyskane przez pocienienie warstwy tlenku tytanu (i być może dostosowanie grubości Ag) są zaskakującymi ulepszeniami.

Figura 3 przedstawia wykres wartości koloru a*, b* z powyższych Przykładów 1-2, porównany z typowym wyrobem powlekanym, opisanym w rozdziale „Tło wynalazku. Można zauważyć na podstawie Figury 3, że typowy wyrób powlekany (z grubszą warstwą tlenku tytanu) doświadcza o wiele bardziej drastycznego przesunięcia a* wraz ze zmianą kąta widzenia niż Przykłady 1-2. Ponadto, co jest może tak samo ważne jeśli nie ważniejsze, można zaobserwować, że Przykłady 1-2 mają znacznie bardziej neutralny kolor (a*, b* bliższe zeru) niż typowy wyrób powlekany przy kącie widzenia równym 60 stopni. Takie neutralne zabarwienie przy wysokich kątach widzenia może być zwłaszcza pomocne w (1) przybliżonym dopasowaniu odpowiedników powłok poddanych obróbce cieplnej, i/lub (2) zmniejszeniu silnego zabarwienia po zmianie kąta widzenia.

PL 213 502 B1

Określenia stosowane w niniejszym zgłoszeniu patentowym są znane. Na przykład, intensywność odbitego światła o długości fali w zakresie widzialnym, to jest, „współczynnik odbicia określa się przez jego stosunek procentowy i podaje jako RxY albo Rx (to jest, wartość Y cytowaną poniżej w ASTM E-308-85), gdzie „X oznacza zarówno „G dla strony szkła jak i „F dla strony filmu. W niniejszym zgłoszeniu patentowym, RY oznacza współczynnik odbicia od strony szkła i FY oznacza współczynnik odbicia od strony filmu. „Strona szkła (np. „G) oznacza spoglądanie od strony podłoża szklanego, przeciwnej względem tej, na której znajduje się powłoka, podczas gdy „strona filmu (to jest, „F) oznacza spoglądanie od strony podłoża szklanego, na którym znajduje się powłoka.

Charakterystyki koloru zmierzono i przedstawiono w niniejszym zgłoszeniu patentowym za pomocą współrzędnych CIE LAB a*, b* i skali (to jest, wykresu CIE a*b*, Ill. CIE-C, 2 stopniowej obserwacji). Inne podobne współrzędne można zastosować równoważnie, tak jak „h w indeksie dolnym służy do oznaczenia typowego zastosowania skali Hunter Lab, albo Ill. CIE-C, 10° obserwacji, albo współrzędnych CIE LUV u*v*. Skale te określono w niniejszym zgłoszeniu patentowym według ASTM D-2244-93 „Standard Test Method for Calculation of Color Differences From Instrumentally Measured Color Coordinates 9/15/93 jak rozszerzono w ASTME-308-85 Rocznik standardów ASTM, Vol. 06.01 „Standard Method for Computing the Colors of Objects by 10 Using the CIE System i/lub jak przedstawiono w IES LIGHTING HANDBOOK 1981 Reference Volume.

Określenie współczynnik zacienienia (SC) jest dobrze znanym określeniem i stosuje się go w niniejszym zgłoszeniu patentowym zgodnie z jego dobrze znanym znaczeniem. Został on wyznaczony według ASHRAE Standard 142 „Standard Method for Determining and Expressing the Heat Transfer and Total Optical Properties of Fenestration Products przez ASHRAE Standards Project Committee, SPC 142, wrzesień 1995. SC można otrzymać przez podzielenie współczynnika pochłaniania energii słonecznej (SHGC) przez około 0,87. Zatem, można zastosować następujący wzór: SC=SHGC/0,87.

Podczas gdy wynalazek opisano w połączeniu z tym, co obecnie uważa się za najbardziej praktyczną i korzystną postać wykonania, należy rozumieć, że wynalazek nie został ograniczony do ujawnionej postaci wykonania, lecz przeciwnie, został przeznaczony do pokrycia różnorodnych zmian i równoważnych ustaleń zawartych w idei i zakresie załączonych zastrzeżeń.

Claims

1. Wyrób powlekany nieobrobiony cieplnie zawierający powłokę osadzoną na podłożu szklanym obejmującą, na zewnątrz od podłoża szklanego pierwszą warstwę dielektryczną zawierającą tlenek tytanu, pierwszą warstwę kontaktową zawierającą tlenek cynku o grubości w zakresie od 25 do 200 A, pierwszą warstwę odbijającą promieniowanie podczerwone IR zawierającą srebro o grubości w zakresie od 50 do 250 A, drugą warstwę kontaktową zawierającą tlenek niklu i/lub chromu o grubości w zakresie od 5 do 100 A, drugą warstwę dielektryczną zawierającą tlenek cyny o grubości mniejszej lub równej 1000 A, trzecią warstwę kontaktową zawierającą tlenek cynku o grubości w zakresie od 25 do 200 A, drugą warstwę odbijającą promieniowanie podczerwone IR zawierającą srebro o grubości w zakresie od 50 do 250 A, czwartą warstwę kontaktową zawierającą tlenek niklu i/lub chromu o grubości w zakresie od 5 do 100 A, trzecią warstwę dielektryczną zawierającą tlenek cyny o grubości mniejszej lub równej 500 A i czwartą warstwę dielektryczną zawierającą azotek krzemu o grubości mniejszej lub równej 500 A, znamienny tym, że pierwsza warstwa dielektryczna zawiera tlenek tytanu o grubości 50-125 A; a powlekany nieobrobiony cieplnie posiada wartość Δa*_g (odblaskową od strony szkła), mierzoną dla wyrobu jednolitego, nie większą od 1,0 po zmianie kąta widzenia o 60 stopni.

2. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa zawierająca tlenek tytanu posiada grubość od 70 do 110 A.

3. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że obejmuje jednostkę okienną IG.

4. Wyrób według zastrz. 1, znamienny tym, że posiada przepuszczalność w zakresie widzialnym równą co najmniej 65% i rezystancję właściwą (Rs) nie większą od 5 omów/kwadrat.