RU2577562C2

RU2577562C2 - Способ изготовления системы со слоем низкой излучательной способности

Info

Publication number: RU2577562C2
Application number: RU2014110367/03A
Authority: RU
Inventors: Йорг НАЙДХАРДТ; Христоф КЁКЕРТ
Original assignee: Фон Арденне Гмбх
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2012-08-20
Publication date: 2016-03-20
Also published as: US20140199496A1; RU2014110367A; EP2744763A1; DE102012200665B4; CN103889915A; CN103987674A; US9453334B2; DE102011089884B4; WO2013026817A1; US20140197350A1; EA201400222A1; EP2744764A1; WO2013026819A1; DE102012200665A1; DE102011089884A1

Abstract

Изобретение относится к способу изготовления системы со слоем с низкой излучательной способностью. Технический результат изобретения заключается в снижении поверхностного сопротивления. На субстрат наносят по меньшей мере один прозрачный металлический слой, отражающий ИК излучение и являющийся слоем с низкой излучательной способностью. Проводят краткую термообработку слоя, избегая при этом нагрева всего субстрата. Электромагнитное излучение, используемое для краткой термообработки, регулируют таким образом, чтобы поверхностное сопротивление и поглощение в инфракрасной области спектра, и/или пропускание в видимой области спектра, и/или спектральное отражение системы со слоем с низкой излучательной способностью принимали значения, характерные для обычных термически обработанных систем безопасного стекла со слоем с низкой излучательной способностью. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к способу изготовления системы со слоем низкой излучательной способности на по меньшей мере одной стороне субстрата в соответствии с родовым понятием пункта 1 формулы изобретения.

Настоящее изобретение относится к производству, в особенности к термообработке тонких слоев с низкой излучательной способностью, например серебряных слоев, которые используются в области тепловой изоляции оконных и фасадных стекол. Конкретные покрытия с низкой излучательной способностью, также называемые для краткости теплоотражающими покрытиями, используются для обеспечения теплообмена. Теплоотражающие покрытия отличаются тем свойством, что они имеют низкую тепловую излучательную способность и, кроме того, что такие покрытия являются в значительной степени прозрачными в видимой области спектра. С термоизолирующими покрытиями цель состоит в том, чтобы гарантировать, с одной стороны, что солнечное излучение может проходить через панель и нагревать строение, а с другой стороны, что только небольшая часть тепла при комнатной температуре испускается из строения в окружающую среду. В других областях применения теплоотражающие покрытия предназначаются для предотвращения подвода энергии извне вовнутрь.

Покрытия, используемые с указанной целью, включают, например, прозрачные, металлические системы, в частности многослойные системы на основе серебра, которые имеют низкую излучательную способность и, таким образом, высокое отражение в инфракрасной области спектра в сочетании с высокой пропускающей способностью всей системы слоев в видимой области спектра. Прозрачные металлические слои для целей дифференциации обычно обозначаются как слои, отражающие инфракрасное (ИК) излучение.

Напротив, стекло и другие неметаллические материалы субстрата обычно имеют высокую излучательную способность в инфракрасной области спектра. Это означает, что они поглощают высокий процент теплового излучения из окружающей среды и, в то же самое время, согласно их температуре, испускают большое количество тепла в окружающую среду.

Для нанесения теплоотражающего покрытия на субстрат обычно используют вакуумный метод, такой как метод испарения, или технологию разбрызгивания. В зависимости от требований безопасности, в дополнение к теплоотражающему покрытию используемые стекла также могут быть обработаны для получения безопасного стекла. Как известно, с этой целью в них предварительно термически вызывают напряжение путем нагревания и охлаждения, осуществляемых особым образом. Однако, так как это означает дополнительные затраты, обрабатывают для получения безопасного стекла обычно лишь те листы, для которых это обязательно. Значительная доля листов остается необработанной в этом отношении.

Общепринятой процедурой для указанной цели в так называемом способе термообработки является значительное нагревание уже покрытых стекол выше их температуры размягчения, обычно до 680-720°C, и затем быстрое охлаждение. Напряжения, намеренно замороженные таким образом в этих стеклах, вызывают в случае разрушения стекла растрескивание на множество крошечных стеклянных фрагментов без острых краев.

В ходе такой термической обработки, однако, оптические свойства многослойной системы, такие как, например, цвет отражения или пропускания, особенно в видимой области электромагнитного спектра, также изменяются в результате продиктованных температурой диффузионных процессов и химических реакций. Эти изменения весьма невыгодны по той причине, что необработанные и обработанные листы обычно по соображениям стоимости устанавливаются рядом друг с другом, причем разница в оптических свойствах оказывается чрезвычайно раздражающей. В уровне техники предприняты попытки найти такую обработку теплоотражающих слоистых систем, чтобы изменения оптических и тепловых свойств слоя за счет термической обработки покрытого субстрата были минимальны, по меньшей мере, в том смысле, чтобы визуально никакая разница не была заметна.

Кроме того, в ходе термообработок, по сути, имеют место процессы отжига в активных слоях. Эти чрезвычайно тонкие слои обычно не могут быть нанесены идеально однородно и имеют тенденцию к каплеобразованию, которое приводит к короблению, то есть неоднородному распределению толщины слоя. Однако эта энергетически обусловленная особенность роста частично компенсируется верхними слоями, так что в итоге во время нисходящего потока повышения температуры происходят диффузионные процессы и выравнивание серебряных слоев. Это является следствием сдвига в равновесии поверхностной энергии в пользу смоченных конфигураций. Эти слои, имеющие однородную толщину, отличаются соответствующим уменьшением пропускающей способности и имеют преимущество увеличенного отражения в инфракрасной области света и, таким образом, пониженной излучательной способности.

Однако субстраты с термически индуцированными напряжениями более не способны конфигурироваться. Это означает, что, в отличие от обычного стекла, они больше не могут формироваться путем скрайбирования и разламывания или быть механически обработаны другим способом. Кроме того, микроскопические дефекты, такие как микротрещины, в листах с термически индуцированными напряжениями могут привести к самопроизвольному растрескиванию. Чтобы предотвратить этот риск, такие листы для конкретных областей применения должны испытываться на тепловое старение, то есть подвергаться испытанию, включающему процесс теплового старения для одинарного безопасного стекла.

Чтобы гарантировать конфигурируемость стекла, были сделаны усилия в области RTP, чтобы нагревать только функциональный слой, то есть один теплоотражающий слой, не затрагивая при этом субстрат. Термин "RTP" (БТО, быстрая тепловая обработка) используется для обозначения быстрой термообработки. Уровень техники раскрывает в этом отношении эксперименты с лазерами, например из документа WO 2010/142926 A1, функционирующими в близкой инфракрасной области, называемой ниже областью ИК. В инфракрасной области, однако, коэффициент поглощения теплоотражающих слоев относительно низок, так что в итоге требуются более высокие плотности энергии электромагнитного излучения, чтобы получить достаточную температуру теплоотражающих слоев.

Таким образом, настоящее изобретение имеет целью получение эффективного способа изготовления систем со слоем низкой излучательной способности на по меньшей мере одной стороне субстрата, который снижает поверхностное сопротивление и, таким образом, излучательную способность покрытия с низкой излучательной способностью. Кроме того, настоящее изобретение снижает использование дорогостоящего материала покрытия, отражающего ИК излучение, такого как серебро, сохраняя те же тепловые и оптические свойства без дорогой термической обработки всего субстрата, покрытого теплоотражающим слоем, и сохраняя его конфигурируемость. В данном случае оптические и термические свойства систем с нетермообработанным слоем приравниваются к термообработанным системам без риска самопроизвольного разрушения стекла.

Эта цель достигается согласно настоящему изобретению посредством совокупности признаков, изложенных в пункте 1 формулы изобретения. Дальнейшие варианты настоящего изобретения очевидны из сопутствующих зависимых пунктов формулы.

Согласно настоящему изобретению после нанесения по меньшей мере одного слоя с низкой излучательной способностью на по меньшей мере одну сторону субстрата, по меньшей мере один прозрачный металлический слой, отражающий ИК излучение, системы со слоем низкой излучательной способности, обозначенный здесь как слой с низкой излучательной способностью, кратковременно нагревают с использованием электромагнитного излучения, избегая непосредственного нагрева всего субстрата, в ходе краткой стадии термообработки. В данном случае электромагнитное излучение для краткой термообработки регулируют таким образом, чтобы слой с низкой излучательной способностью, который подвергается термообработке электромагнитным излучением, имел свойства, в частности оптические и/или тепловые свойства, сопоставимые или идентичные свойствам обычного термически обработанного теплоотражающего слоя безопасного стекла. Формулировка "обычный термически обработанный слой с низкой излучательной способностью безопасного стекла" используется, чтобы обозначить термическую обработку для предварительного индуцирования теплового напряжения в процессе обработки стекла с получением безопасного стекла.

Было обнаружено, что в случае последующей термообработки нанесенного на субстрат теплоотражающего слоя посредством электромагнитного излучения, адаптированного к свойствам материала теплоотражающего слоя, можно достичь значительного снижения поверхностного сопротивления покрытия и в некоторой степени соответственно уменьшения излучательной способности, то есть теплоотдачи, приблизительно на 20-30%. Оптические свойства, такие как цвета отражения и пропускания, также изменяются таким образом, который характерен для обычной термообработки. Таким образом, системы с теплоотражающим слоем на простом остеклении можно адаптировать желательным образом с точки зрения их видимых характеристики и их эмиссионных свойств так, чтобы эти характеристики и свойства соответствовали свойствам термически обработанных систем с теплоотражающим слоем на безопасном стекле с термически индуцированными напряжениями, так чтобы они могли использоваться рядом с друг другом без сколько-нибудь заметной разницы в указанных свойствах. В то же время, требования в ходе производства безопасного стекла можно в значительной степени снизить.

Одно из преимуществ краткой термообработки слоя с низкой излучательной способностью, кроме того, заключается в том, что из-за теплоемкости покрытия с низкой излучательной способностью и относительно короткого времени действия, охлаждение покрытого субстрата не является необходимым, и во время такой краткой стадии термообработки не происходит обработки субстрата с получением безопасного стекла. Предпочтительно покрытый слой облучают со стороны этого слоя, чтобы избежать поглощения электромагнитного излучения в ходе краткой термообработки, в частности в УФ диапазоне, субстратом и, таким образом, чтобы избежать нагрева субстрата. Это приводит к субстрату, который способен обрабатываться и обычно подходит для конфигурирования.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения стадию краткой термообработки слоя с низкой излучательной способностью посредством электромагнитного излучения выполняют с использованием эмиссионной длины волны электромагнитного излучения, при которой электромагнитное излучение по меньшей мере частично поглощается нанесенным теплоотражающим слоем и превращается в теплоту. В результате, по меньшей мере, частичного поглощения электромагнитного излучения покрытие с низкой излучательной способностью термически обрабатывается при определенной температуре и, таким образом, реструктурируется таким способом, при котором его тепловые, и/или электрические, и/или оптические свойства изменяются, например, по сравнению со слоем с низкой излучательной способностью до краткой термообработки поверхностное сопротивление уменьшается и, где это уместно, его пропускание в видимой области или отражение в инфракрасной увеличивается. Предпочтительно эмиссионную длину волны электромагнитного излучения в ходе краткой стадии термообработки регулируют или адаптируют к материалу слоя с низкой излучательной способностью таким способом, что эмиссионная длина волны электромагнитного излучения находится в интервале поглощения теплоотражающего слоя. В результате этого может достигаться целевое увеличение температуры облученного слоя с низкой излучательной способностью.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения слой с низкой излучательной способностью термически обрабатывают в ходе краткой стадии термообработки при эмиссионной длине волны электромагнитного излучения в интервале от 250 до 1000 нм, предпочтительно при эмиссионной длине волны электромагнитного излучения в интервале от 250 нм до менее чем 500 нм и/или в интервале от 500 до 1000 нм. В этом случае термообработку слоя с низкой излучательной способностью предпочтительно выполняют в интервале эмиссионной длины волн электромагнитного излучения от 250 до 350 нм и/или в интервале от 650 до 850 нм.

Эти интервалы эмиссионной длины волны электромагнитного излучения соответствуют интервалам максимумов поглощения слоя с низкой излучательной способностью, которые находятся в интервале приблизительно 250-350 нм и 650-850 нм. Термообработка покрытого слоя с низкой излучательной способностью путем облучения эмиссионными волнами в этих интервалах позволяет снизить излучательную способность и/или поверхностное сопротивление по сравнению со слоем с низкой излучательной способностью до краткой стадии термообработки. В этом случае интервал от 250 нм до менее чем 500 нм является предпочтительным, так как в этом интервале теплоотражающий слой поглощает значительно больше излучения (приблизительно в 2 раза), чем в интервале от 650 до 850 нм. Таким образом, можно достичь активации с более низкой плотностью энергии. Интервал от 250 нм до менее чем 500 нм может, кроме того, быть легче осуществим с технологической точки зрения.

Предпочтительно электромагнитное излучение для краткой стадии термообработки регулируют так, чтобы нанесенный слой получал или поглощал предопределенную подводимую энергию в облучаемой области. Предопределенная конечная температура слоя с низкой излучательной способностью в облучаемой области достигается с использованием предопределенной подводимой энергии. В этом случае конечная температура соответствует температуре нанесенного слоя, которая приводит к отжигу дислокаций, возникших благодаря флуктуациям в условиях нанесения покрытия и/или из-за температуры, недостаточной для получения стабильных слоев, и которая не вызывает повреждения нанесенного слоя. Следовательно, подводимую энергию устанавливают, принимая во внимание соответствующую максимально возможную температуру слоя, то есть максимальную температуру нанесенных слоев. В результате этого можно получить предопределенную кристаллическую структуру и морфологию нанесенного теплоотражающего слоя.

Подводимую энергию облучения предпочтительно регулируют, принимая во внимание параметры лазерного излучения, такие как длина волны, плотность энергии и область действия, и температуру нанесенного слоя или температуру нанесенного слоя и субстрата. Это особенно важно во время облучения с длиной волны в УФ диапазоне или рядом. В этом интервале длин волн излучение также хорошо поглощается субстратом, например состоящим из стекла, что может привести к нагреву субстрата. Принимая во внимание температуру субстрата и длину волны излучения при регулировке подводимой энергии излучения, можно минимизировать нагрев субстрата во время регулировки свойств нанесенного слоя. Теплоотражающие слои, обработанные таким образом в ходе краткой стадии термообработки, имеют преимущество повышенного отражения в инфракрасной области света и, следовательно, пониженной излучательной способности.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения подводимую энергию регулируют посредством плотности энергии, то есть энергии, области действия электромагнитного излучения и скорости перемещения покрытого субстрата, с которой субстрат перемещают под устройством, генерирующим электромагнитное излучение. Так как краткую стадию термообработки выполняют в нанесенном теплоотражающем слое, последний может быть обработан целенаправленным образом со значительно более высокой подводимой энергией, то есть может быть нагрет до значительно более высоких температур, в то время как фактический материал субстрата, из-за его низкой теплопроводности, нагревается лишь незначительно или до значительно более низкой температуры с явной временной задержкой.

В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления изобретения электромагнитное излучение в ходе краткой термообработки регулируют таким образом, что оно имеет линейное распределение интенсивности, перпендикулярное направлению перемещения субстрата. В этом случае продолжительность линейного распределения интенсивности электромагнитного излучения для стадии краткой термообработки соответствует по меньшей мере ширине слоя, нанесенного на субстрат, в направлении продольной части линейного распределения интенсивности электромагнитного излучения. В результате, области системы со слоем с низкой излучательной способностью одновременно кратко облучаются и охлаждаются в продольной части линейного распределения интенсивности, что приводит к однородному структурированию теплоотражающего покрытия в облученной области. Следовательно, способ по изобретению дает возможность целевого селективного нагревания и влияния на свойства слоя покрытия с низкой излучательной способностью в одной-единственной стадии способа.

В еще одном предпочтительным варианте можно избежать использования относительно дорогих устройств, отклоняющих луч, или x, y-манипуляций субстрата, которые были бы необходимы, если бы ширина линии распределения интенсивности была меньше, чем ширина слоя, нанесенного на субстрат в направлении продольной части линейного распределения интенсивности электромагнитного излучения, или была меньше, чем область перекрывания на поверхностях раздела последовательно активированных областей. Предпочтительно как длина, так и плотность энергии линейного распределения интенсивности электромагнитного излучения в ходе краткой термообработки может изменяться.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения электромагнитное облучение теплоотражающего слоя выполняют с использованием линейного лазера. Это имеет то преимущество, что линейное распределение интенсивности достигается с использованием линейного лазера весьма простым образом.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения электромагнитное облучение теплоотражающего слоя осуществляется с использованием нескольких лазеров, предпочтительно двух линейных лазеров. В этом случае слой с низкой излучательной способностью может подвергаться дополнительной тепловой обработке с использованием двух линейных лазеров при идентичной эмиссионной длине волны облучения или при двух различных длинах волн облучения.

Это позволяет адаптировать подводимую энергию к параметрам процесса, таким как, например, поглощение, максимальная температура слоя с низкой излучательной способностью, плотность энергии лазера и скорость перемещения субстрата, и регулировать их. В результате поглощающая способность излучения, поглощенного субстратом, например, в УФ или близкой УФ области, может регулироваться расположением второго лазера, имеющего иную эмиссионную длину волны лазерного излучения, так что, в итоге, удается избежать нагрева или чрезмерно высокого нагрева субстрата. В этом отношении слой с низкой излучательной способностью может быть обработан лазером при длине волны в интервале от 250 нм до менее чем 500 нм, предпочтительно в интервале от 250 до 350 нм, и вторым лазером при длине волны в интервале от 650 до 850 нм. В этом случае облучение имеет место одновременно или последовательно в любом порядке.

В одном варианте осуществления изобретения два линейных лазера устанавливают на линии, перпендикулярной направлению перемещения. Первый линейный лазер фокусируют на плоскую поверхность субстрата на стороне покрытия с низкой излучательной способностью, а второй линейный лазер расфокусируют. Во время перемещения субстрата в течение установки, расстояние между лазером и поверхностью субстрата, подлежащего обработке, изменяется из-за самого факта перемещения или из-за изгиба субстрата. Это приводит к неоднородной обработке поверхности субстрата и, таким образом, к различным цветам покрытого субстрата. Указанное расположение двух линейных лазеров дает возможность поддерживать плотность энергии излучения и, как следствие, подводимую энергию настолько постоянными, насколько это возможно в случае малых, а также в случае более значительных изменений расстояния вплоть до +/-5 мм. Расположение более чем двух линейных лазеров, которые частично фокусированы, а частично расфокусированы, также является возможным.

В другом варианте осуществления изобретения линейный лазер сконструирован из нескольких лазеров с соответствующей оптической системой. В результате индивидуальные лазеры могут быть частично фокусированы и частично расфокусированы, чтобы компенсировать изменение расстояния между лазером и подлежащей обработке поверхностью субстрата, так что, в итоге, подводимая энергия во время облучения остается постоянной.

В альтернативном варианте осуществления изобретения электромагнитное облучение теплоотражающего слоя осуществляют с использованием непрерывно испускающего диода или диодов. Это дает преимущество высокой производительности и направленного испускания, что дает возможность фокусирования вдоль линии с очень низкими потерями при скорости обработки приблизительно 10 м/мин при мощности лазера 500 Вт/см. Еще одним положительным аспектом является возможность регулирования мощности указанных диодов с целью быстрой адаптации к соответствующему процессу.

В соответствии с другими альтернативными вариантами осуществления изобретения электромагнитное облучение теплоотражающих слоев выполняют путем перемещения газоразрядной лампы непрерывного излучения (CW означает непрерывное излучение).

В другом альтернативном варианте осуществления изобретения электромагнитное облучение теплоотражающих слоев осуществляют с использованием электронного луча.

В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения по меньшей мере один теплоотражающий слой содержит серебро или состоит из него. Тонкие серебряные пленки во влажной конфигурации являются прозрачными в солнечной и/или видимой областях спектра и, в то же самое время, высокоотражающими в инфракрасном диапазоне длин волн. В способе производства обычно тонкие серебряные слои обычно не удается наносить идеально однородно, и имеет место тенденция к каплеобразованию. Это приводит к гофрированному, неидеально однородному распределению толщины слоя, что очень невыгодно для теплоизолирующих покрытий. Согласно настоящему изобретению смачивание целой области и, таким образом, сглаживание серебряных слоев имеют место в результате последовательной термообработки слоя в ходе краткой стадии термообработки посредством электромагнитного излучения и, таким образом, независимо от нанесения дальнейших слоев из-за диффузионных процессов, вызванных повышением температуры.

Можно представить, однако, что слой с низкой излучательной способностью включает или состоит из других материалов при условии, что последние имеют низкую тепловую излучательную способность (т.е. являются, как полагают, приемлемыми для систем с теплоотражающим слоем) в инфракрасной области и высокую прозрачность в видимой части спектра.

В соответствии с предпочтительным вариантом конструкции изобретения субстрат состоит из стекла как субстрата, преимущественно используемого для систем с теплоотражающим слоем. Его высокое поглощение в ИК области становится менее важным из-за особенностей выполнения процесса по изобретению, так как краткая термообработка с ограничением и, где это уместно, с контролем температуры слоя и, как следствие, температуры субстрата в таких случаях наиболее эффективно исключает возможность нагрева субстрата.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения способ включает, на стадии формирования по меньшей мере одного слоя с низкой излучательной способностью, множество слоев для формирования системы слоев с низкой излучательной способностью. В этом случае слои можно термически обрабатывать посредством электромагнитного излучения в ходе краткой стадии термообработки слоя с низкой излучательной способностью или/и в ходе дальнейшей краткой стадии термообработки. Предпочтительно система слоев с низкой излучательной способностью включает по меньшей мере два слоя диэлектрика. Теплоотражающий серебряный слой предпочтительно располагают между по меньшей мере двумя слоями диэлектрика.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения, как покрытие, так и краткую стадию термообработки нанесенного теплоотражающего слоя выполняют с использованием электромагнитного излучения в рамках действующей установки нанесения покрытия методом напыления в вакууме. В настоящем изобретении "в рамках действующего воплощения процесса" означает, что субстрат физически перемещают из места покрытия в дальнейшее место обработки, чтобы можно было наносить и обрабатывать слои, причем субстрат затем перемещают далее для осуществления процесса нанесения покрытия и/или лазерного облучения. В этом случае субстрат предпочтительно перемещают при такой скорости перемещения, чтобы он сильно не нагревался. Способ по изобретению может быть осуществлен в непрерывных установках с ремнем, непрерывно транспортирующим субстрат, с бесконечным субстратом и при нанесении покрытия при перематывании субстрата с рулона на рулон либо при квазинепрерывной последовательности синхронно перемещаемых, последовательных плоских субстратов.

Ниже настоящее изобретение будет объяснено более подробно на примере одного из типичных вариантов осуществления изобретения. На прилагаемых чертежах:

Фиг. 1 представляет собой схематический вид устройства для комбинированного нанесения покрытия и последующей термообработки с использованием лазерной системы.

Фиг. 2 показывает спектры пропускания (Т) и отражения (R) со стороны слоя (RJ) и стороны стекла (Rg) в каждом случае до (ас) и после (laser) термообработки теплоотражающего слоя,

Фиг. 3 показывает таблицу 1, содержащую количественный анализ результатов.

Конкретные стадии способа и приборы, описанные подробно ниже, должны пониматься просто как иллюстративные примеры. Следовательно, настоящее изобретение не ограничивается теми параметрами процессов, приборами и материалами, которые упомянуты здесь.

Фиг. 1 показывает схематическую конструкцию системы 1 для комбинированного нанесения покрытия и последующей термообработки посредством лазерной системы 50. Система состоит из продольно расположенной вакуумной установки 1, включающей систему 11 перемещения субстрата, посредством которой субстраты 10 большой площади перемещаются в направлении перемещения под различными технологическими установками, в частности модулем 30 нанесения покрытия. В модуле 30 нанесения покрытия систему 20 с теплоотражающим слоем, включающую по меньшей мере один теплоотражающий слой, наносят на субстрат 10. Можно использовать несколько теплоотражающих слоев.

После того как покрытие нанесено, субстрат 10, снабженный системой 20 слоев, перемещают в положение для обработки лазерной системой 50. В данном случае лазерная система 50 состоит из линейного лазера, такого, что линейное распределение интенсивности, перпендикулярное направлению перемещения субстрата, достигается особенно просто. В данном случае длина линейного распределения интенсивности электромагнитного излучения лазера соответствует ширине слоя, нанесенного на субстрат в направлении продольной части линейного распределения интенсивности электромагнитного излучения. После того как термообработка выполнена, субстрат 10 с нанесенным слоем может быть перемещен к дальнейшей технологической установке 31, или термообработка может быть повторена.

Необязательно, установка 1 имеет регулировку 41 энергии, подводимой в ходе краткой термообработки системы с теплоотражающим слоем. В этом случае переменная регулировки соответствует подводимой энергии, требуемой для получения предопределенной конечной температуры системы с теплоотражающим слоем в последующей стадии термообработки. В данном случае необходимо достигнуть определенной конечной температуры нанесенной системы 20 слоев путем выполнения регулировки и, таким образом, улучшить свойства слоя, такие как, например, пропускание, отражение и сопротивление, и не допустить деструкции структуры, такой как при хрупкости, вызванной при превышении максимальной температуры нанесенного верхнего слоя.

В этом отношении регулировка подводимой энергии облучения может быть выполнена, принимая во внимание как параметры лазерного излучения, такие как длина волны, плотность энергии и область действия, так и температуру нанесенного слоя, или температуру нанесенного слоя и субстрата. С этой целью можно расположить в установке 1 средство 40 измерения температуры и измерять температуру до проведения краткой стадии термообработки.

Определенная величина подводимой энергии сообщается лазерной системе 50 через регулятор 41 и служит в качестве регулирующей переменной для определения параметров краткой стадии термообработки и выполнения последующей краткой стадии термообработки. Это означает, что параметры краткой стадии термообработки, такие как длина волны, продолжительность, тип и способ электромагнитного излучения, адаптируют таким образом, чтобы подлежащая обработке система слоев получала определенную подводимую энергию, и, в результате, теплоотражающий слой достигал предопределенной конечной температуры.

Иллюстративный вариант осуществления

Стеклянный субстрат, имеющий габариты 10×10 см², вводят в вакуумную камеру и покрывают одним теплоотражающим стэком слоев, включающим серебряный слой, размещенный между двумя диэлектрическими слоями покрытия. Образец представляет собой коммерчески доступную систему слоев. С целью улучшения оптических свойств стопку теплоотражающих слоев облучают системой линейных лазеров при длине волны 980 нм с центром 100 мкм и плотностью энергии 375 Вт/мм². Его скорость развертки устанавливают в 9,5 м/мин. Продолжительность экспонирования составляет 570 мкс и в результате достигается подводимая энергия 0,21 Дж/мм² лазерного излучения. Поверхностное сопротивление стопки теплоотражающих слоев до и после облучения определяют измерительным прибором токов Фуко, так как прямой контакт с серебряным слоем через диэлектрические слои покрытия невозможен. Облучение стэка теплоотражающих слоев приводит к снижению поверхностного сопротивления от 7,5 Ом до 5,6 Ом. Снижение поверхностного сопротивления указывает на уплотнение и гомогенизацию серебряного слоя, что составляет характерный признак для ожидаемого улучшения излучательной способности.

Фиг. 2 показывает соответствующие спектры пропускания и отражения образца. В этом случае буква "Т" соответствует спектру пропускания образца до (ас) и после облучения (laser), а буква "R" соответствует спектру отражения со стороны слоя (Rf) и стороны стекла (Rg) до (ас) и после облучения (laser). Сравнение данных спектров выявило значительное увеличение пропускания в видимой области спектра и преимущественное более высокое отражение в инфракрасной области длин волн.

Количественный анализ результатов показан в таблице 1 (фиг. 3). Анализ основан на цветовой модели CIE Lab, которая известна из уровня техники, и которую используют для определения цвета, и согласно которой величины L*, а*, b* соответственно обозначают величину яркости, красно-зеленое значение и желто-синее значение. Величина ΔЕ* указывает интервал между

L_{a c}^{*}

,

a_{a c}^{*}

,

b_{a c}^{*}

и

L_{l a s e r}^{*}

,

a_{l a s e r}^{*}

,

b_{l a s e r}^{*}

на основании того факта, что ΔЕ*=((ΔL*)²+(Δа*)²+(Δb*)₂)^1/2, где

Δ L = L_{l a s e r}^{*} - L_{a c}^{*}

,

Δ a^{*} = a_{l a s e r}^{*} - a_{a c}^{*}

,

Δ b^{*} = b_{l a s e r}^{*} - b_{a c}^{*}

. В этом случае, индекс "ас", в соответствии с Фиг. 2, обозначает величины до облучения, то есть до краткой стадии термообработки, а индекс "laser" обозначает величины после краткой стадии термообработки. Используемые числа рассчитывали посредством CIE Lab координатной методики L*, а*, b*. Значение "Y" соответствует зеленому (и более бледному) значению в цветовом пространстве XYZ.

Как показано в таблице 1 (фиг. 3), улучшение сопротивления приводит к снижению излучательной способности, экстраполируемой из спектров, с 9% до 7%, что приводит к снижению излучательной способности на 27%. В этом случае одновременный сдвиг в интенсивности цвета сопоставим со значениями, которые следуют из способа конвекционной термообработки. Следовательно, оптическое впечатление приемлемо, независимо от того, были ли другие панели термообработаны с получением безопасного стекла или нет. Главным преимуществом, помимо чистого сокращения затрат, является в этом случае сохранение конфигурируемости обработанной лазером панели, и таким образом значительно более легкая ее переработка.

Способ по настоящему изобретению является, таким образом, более энергосберегающим и связан с меньшим количеством потерь от поломки по сравнению с обычными конвекционными печами. Изменение цвета, достигаемое данным образом в системе со слоем с низкой излучательной способностью, соответствует величинам, наблюдаемым для обычных термических обработок для субстратов, подвергнутых предварительному термическому напряжению, что выравнивает оптические разности и дает возможность параллельной установки панелей обоих типов.

Перечень используемых обозначений

1 Системы установки покрытия

2 Вакуумная установка

10 Субстрат

11 Система перемещения

20 Система нанесения покрытия/слоя

30 Модуль нанесения покрытия/установка нанесения покрытия

31 Модуль обработки/технологическая установка

40 Средства для измерения температуры

41 Средство для регулировки подводимой энергии устройства для краткой термообработки

50 Лазерная система

Claims

1. Способ изготовления системы со слоем с низкой излучательной способностью на по меньшей мере одной стороне субстрата, включающий стадии:
- получения субстрата,
- формирования по меньшей мере одного прозрачного металлического слоя, отражающего ИК излучение и обозначаемого в дальнейшем как слой с низкой излучательной способностью, на по меньшей мере одной стороне субстрата системы со слоем с низкой излучательной способностью с использованием методов нанесения,
- последующей краткой термообработки по меньшей мере одного нанесенного слоя с использованием электромагнитного облучения, избегая при этом непосредственного нагрева всего субстрата,
характеризующийся тем, что по меньшей мере один слой с низкой излучательной способностью кратко термически обрабатывают, где электромагнитное излучение, используемое для краткой термообработки, регулируют таким образом, чтобы поверхностное сопротивление и, таким образом, поглощение в инфракрасной области спектра, и/или пропускание в видимой области спектра, и/или спектральное отражение системы со слоем с низкой излучательной способностью принимали значения, характерные для обычных термически обработанных систем безопасного стекла со слоем с низкой излучательной способностью,
причем указанную стадию краткой термообработки слоя с низкой излучательной способностью с использованием электромагнитного излучения осуществляют при такой эмиссионной длине волны электромагнитного излучения, при которой электромагнитное излучение по меньшей мере частично поглощается указанным нанесенным слоем с низкой излучательной способностью.

2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что стадию краткой термообработки слоя с низкой излучательной способностью осуществляют при эмиссионной длине волны электромагнитного излучения в интервале от 250 нм до менее чем 500 нм и/или в интервале от более 500 до 1000 нм.

3. Способ по п. 2, характеризующийся тем, что стадию краткой термообработки слоя с низкой излучательной способностью осуществляют при эмиссионной длине волны электромагнитного излучения в интервале от 250 до 350 нм и/или в интервале от 650 до 850 нм.

4. Способ по пп. 1, 2 или 3, характеризующийся тем, что электромагнитное излучение, используемое для краткой термообработки, регулируют таким образом, чтобы слой с низкой излучательной способностью получал предопределенную энергию в области облучения.

5. Способ по пп. 1, 2 или 3, характеризующийся тем, что электромагнитное излучение, используемое для краткой термообработки, регулируют таким образом, чтобы оно имело линейное распределение интенсивности перпендикулярно направлению перемещения субстрата.

6. Способ по п. 5, характеризующийся тем, что длина линейного распределения интенсивности электромагнитного излучения, используемого для краткой термообработки, соответствует по меньшей мере ширине нанесенного на субстрат слоя с низкой излучательной способностью в направлении продольной части линейного распределения интенсивности электромагнитного излучения.

7. Способ по п. 5, характеризующийся тем, что как длина, так и плотность энергии линейного распределения интенсивности электромагнитного излучения, используемого для краткой термообработки, может изменяться.

8. Способ по любому из пп. 1, 2 или 3, характеризующийся тем, что электромагнитное облучение слоя с низкой излучательной способностью осуществляют с использованием одного или нескольких лазеров.

9. Способ по п. 8, характеризующийся тем, что энергия, подводимая энергия, получаемая слоем с низкой излучательной способностью в области облучения, регулируется отношением плотности энергии линейных лазеров, используемых в процессе облучения.

10. Способ по п. 8, характеризующийся тем, что по меньшей мере один линейный лазер сфокусирован на плоскости поверхности субстрата на стороне покрытия с низкой излучательной способностью, и по меньшей мере один линейный лазер расфоркусирован.

11. Способ по любому из пп. 1, 2 или 3, характеризующийся тем, что электромагнитное облучение слоя с низкой излучательной способностью осуществляют непрерывно испускающими диодами посредством газоразрядной лампы непрерывного излучения или посредством электронного луча.

12. Способ по п. 11, характеризующийся тем, что электромагнитное облучение, используемое для краткой термообработки, регулируют таким образом, чтобы оно имело линейное распределение интенсивности перпендикулярно направлению перемещения субстрата.

13. Способ по п. 11, характеризующийся тем, что как длина, так и плотность энергии линейного распределения интенсивности электромагнитного излучения, используемого для краткой термообработки, может изменяться.

14. Способ по пп. 1, 2 или 3, характеризующийся тем, что он включает на стадии формирования по меньшей мере одного слоя с низкой излучательной способностью несколько слоев для формирования системы слоев с низкой излучательной способностью.

15. Способ по пп. 1, 2 или 3, характеризующийся тем, что по меньшей мере один слой с низкой излучательной способностью включает серебро или состоит из серебра.

16. Способ по пп. 1, 2 или 3, характеризующийся тем, что он осуществляется в рамках действующей установки для нанесения покрытия методом напыления в вакууме.

17. Покрытие с низкой излучательной способностью, полученное способом по любому из пп. 1-16.