SE446091B - Sett och anordning for att kontinuerligt belegga ytan pa en glasskiva, uppvermd till hog temperatur, med ett fast oxidskikt - Google Patents

Description

,soo11s1-5 stånd från munstyckets_tre strålgångar. _ I de båda ovan nämnda fallen rör det sig om förfaranden och anordningar, som endast är avsedda för beläggning med ett SnO2-skikt, dopat eller inte, av plattor med relativt små dimen- sioner, på vilka beläggningen utföres genom relativ längsgående förskjutning av munstycket och plattorna. Den erhållna beläggnin- gen föreligger således i form av ett tennoxidband med ganska ojämn genomskinlighet utöver hela längden av detta band. I själva verket är blandningen av de reaktanter, som kommer ut ur ett mun- stycke av det beskrivna slaget, inte helt homogen, så att den er- hållna beläggningen har zoner med varierande tjocklek och samman- sättning i form av remsor, parallella med axeln för den relativa rörelse, som munstycket och substratet utsatts för.

Det skall här framhållas, att även om de förfaranden och -anordningar, som beskrivits ovan, är godtagbara, när det rör sig om beläggning av substrat med relativt små dimensioner, så är de nästan oanvändbara vid förfaranden i stor industriell skala för beläggning av speciellt stora substrat, såsom t.ex. är fallet vid i praktiken ändlösa glasband, som kan ha en bredd av flera meter, såsom de, som erhålles vid det s.k. "float"-förfarandet.

Om man för en sådan tillämpning skulle vilja använda de nämnda förfarandena och.anordningarna, så skulle man i själva ver- .ket antingen behöva placera ut en mängd av de beskrivna munstycke- na sida vid sida över hela glasbandets bredd, och man kan före- ställa sig hur komplex en sådan anordning skulle bli, eller använ- da endast ett begränsat antal munstycken, som en mekanism skulle behöva föra ovanför bandet i en mycket snabb alternerande rörel- se, vinkelrätt mot bandets rörelseaxel för att säkerställa att hela bandytan blev belagd. Det är självklart, att ingen av dessa lösningar skulle medge en SnO2-beläggning, tillräckligt homogen för att samtidigt ge en låg elektrisk resistans, genomskinlighet och ett allmänt högkvalitativt utseende, som önskas hos slutpro- dukten. Om det t.ex. rör sig om ett glas, avsett för användning antingen vid framställning av fönster eller dörrar i byggnader eller av rutor eller vindrutor för fordon av alla de slag, är det lätt att förstå, att sådana kvaliteter är mycket önskvärda.

Vidare bör tilläggas att SnO2-beläggningarna inte får va- ra sådana, att de hindrar de mekaniska eller termiska behandlin- 8001131~5 gar, som glasskivorna vanligen utsättes för. I synnerhet är det nödvändigt, att sådana glasskivor, belagda med SnO2, dopade el- ler inte, skall kunna skäras med diamant genom inverkan på den ena eller den andra ytan utan att SnO2-beläggningans kvalitet försämras. På samma sätt måste man kunna utsätta de glasskivor, som erhålles vid skärning, för ett härdningsförfarande utan att dess beläggning förstöres mekaniskt eller optiskt. Dessutom skul- le det vara önskvärt att man kan böja sådana plattor i varmt tillstånd, i synnerhet för att framställa vindrutor eller bakru- tor't.er. för bilar, även här utan förändring av de ovan nämnda kvaliteterna i form av låg elektrisk resistans, bra mekaniska egenskaper, bra genomskinlighet och en så homogen ljusreflexion som möjligt över hela skivans yta.

Alla dessa fordringar kan inte uppfyllas med användning av förfaranden eller anordningar av det beskrivna slaget, dvs de, som tillåter endast individuell behandling av en mycket begränsad glasyta.

-Det är kanske tankar av ovan beskrivet slag, som lett till ersättning av de beskrivna förfarandena och anordningarna med de förfaranden och anordningar, som beskrives i de amerikans- ka patenten 3 850 679 och 3 888 649 samt i det brittiska patentet 1 507 996. ' I alla dessa dokument beskrives allmänt en anordning för att fördela nyligen beredda gasreaktanter, varvid dessa gaser föres mot ytan på glasskivan samtidigt över hela skivans bredd i form av två successiva ridâer, i de två första patenten, och i form av en gasström, tangentiellt orienterad till glaset över en bestämd längd av skivan i det tredje patentet.

Dessa anordningar kan inte vara lämpliga för tillämpning av C.V.D.-förfaranden, av ovan beskrivet slag, avsedda för belägg- ning av SnO2-skikt, dopade eller ej, ty när en gasblandning av SnCl4 och H20 kommer i närheten av fördelarmunstycket i dessa an- ordningar, skulle en för tidig och våldsam reaktion mellan dessa komponenter äga rum med hänsyn till den relativt höga temperatur, som väggarna har i den anordning, som begränsar detta munstyoke, praktiskt taget samma temperatur som det glas, som skall beläggas (av storleksordningen 400°C). På grund härav skulle man erhålla ytterligare två nackdelar, nämligen a ena sidan mer eller mindre ' 8001131-5 4 uttalad förstoppning av utsprutningsmunstycket i de fördelande anordningarna och, å andra sidan, skulle man erhålla en speciellt ínhomogen SnO2-beläggning på glaset med åtföljande mycket varie- rande elektriska, mekaniska eller fysikaliska egenskaper.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande för kontinuerlig beläggning av en_substratyta, uppvärmd till en hög temperatur, med ett skikt av ett fast material, erhål- let genom omsättning av minst två gasformiga reaktanter eller re- aktanter spädda i en gas, samt en anordning för att utföra ett sådant förfarande, som gör det möjligt att undvika alla ovan nämn- da nackdelar och brister.

Förfarandet kännetecknas av att strömmarna har formen av rätlinjiga gasridåer, och av att den transversiella profilen av varje gasridå konvergerar mot en tänkt kant, gemensam för alla ,strömmarna och utgör den nedre änden på den terminala sektionen och av att dessa gasridåer och glasskivan anordnas relativt så att kanten huvudsakligen ligger i glasskivans ytplan och glasski- 'van parallellförskjutes i en riktning vinkelrätt mot den gemensam- 'ma kanten och på sådant sätt, att denna kant huvudsakligen hålles i glasskivans ytplan och de gaser, som erhålles från den reaktion, som resulterar av att strömmarna slår mot skivan, tvingas att flö- da över en förutbeståmd del av denna skiva, som sträcker sig på .båda sidor om den gemensamma kanten och att dessa gaser slutligen suges upp för att evakueras vid de ändar av den del av skivan, som är placerade mitt emot reaktantströmmarnas gemensamma konver- genskant.

Enligt en speciell utföringsform av förfarandet är gas- ridåerna tre till antalet i tangentiell kontakt två och tvâ, och den centrala ridån utgöres av strömmen av den första reaktanten och sidoridåerna_av gasströmmen av den andra reaktanten.

När förfarandet användes för att belägga ett substrat, i synnerhet en glasskiva, som värmtstill hög temperatur,~t.exf av storleksordningen 60006, med ett skikt av SnO2 genom omsättning av vätskeformig SnCl4 och vattenånga, spädda i en inert bärargas, såsom kväve, utgöres den centrala gasridån av gasspädningen av SnCl4, under det att sidoridåerna utgöres_av spädningen av vat- tenånga. I ' Uppfinningen avser även en anordning för att kontinuerligt belägga ytan på en glasskiva uppvärmd till hög temperatur med 8001131-5 ett fast oxidskikt, som erhållits genom kemisk omsättning av minst tvâ gasformiga reaktanter eller reaktanter spädda i en bärargas, vilken anordning innehåller källor av en första och av en andra reaktant, ett munstycke med tre strålgångar, som var och en har en utsprutningsöppning utformad av en rektangulär skåra, lednin- gar för distribution av de reaktanter, vilka ledningar ansluter källorna till de respektive strâlgângarna i munstycket, organ för att bringa glasskivan framför munstycket så att reaktant- _strömmarna, som kommer från strålgângarna i munstycket, succes- sivt möter förnyade zoner av skivans yta, organ för att evakue- ra reaktionsgaser, vilka organ innehåller tvâ uppsugningsanord- ningar monterade på båda sidor om munstycket, kännetecknad av att varje strålgångs sidoväggar som begränsar de längsgående kanterna på skâran, som utgör utsprutningsöppningen på varje strålgång, konvergerar mot en kant, som är gemensam för alla strålgångarna, en första av dessa strålgånggr, med en första längsgående kant på sin utströmningsöppning, gränsar till en längsgående kant på utströmningsöppningen på en andra strålgång och, med den and- ra längsgående kanten, till en längsgående kant på utströmnings- öppningen på den tredje strâlgàngen, den första strâlgângen är ansluten till källan för det första reagenset under det att de andra strâlgângarna är anslutna till källan för det andra reagenset, och av att den dessutom omfattar en första och en andra avlänkan- de yta, som sträcker sig på båda sidor om strålgångarna från den andra längsgående kanten på utströmningsöppningen på den andra respektive tredje strålgången, fram till närheten av den första respektive den andra uppsugningsanordningen, vilka avlänkande ytor är i samma plan sinsemellan och i samma plan som de längs- gående kanterna på strålgångarnas utsprutningsöppningar.

Såsom framgår av det följande medger förfarandet och an- ordningen ovan en effektiv beläggning vid mycket hög hastighet av en glasskiva eller en glasplatta med ett Sn02-skikt, utmärkt homogent, varvid mycket hög kvalitet garanteras, när det gäller mekaniska, elektriska och optiska egenskaper av alla de slag.

De bifogade ritningarna visar schematiskt ett exempel på en utföringsform av anordningen enligt uppfinningen, varvid isoo11s1-5 i 6 fig. 1 visar en vy av anoráningen, fig, 1a och 1b är en vy av utföringsformer av anordningen enligt fig. 1, -- I _. fig. 2 är en delvy med ett vertikalt snitt i stor skala av ett element i anordningen i fig. 1.

Den på ritningarna-visade anordningen är avsedd att med C.V.D.-tekniken belägga ett substrat, i detta fall en glasskiva V, värmd till hög temperatur, med ett tennoxidskikt, SnO2, med användning av följande kemiska reaktion: sncl4 + 2H2o ---¿> snog + 4Hol;”' _, För detta ändamål omfattar anordningen först en följd av valsar 1, på vilka skivan V är placerad och rör sig i rikt- ning F, vilka valsar roteras moturs med en elektrisk motor (visas inte), och naturligtvis har en längd, som är förenlig med bredden på den glasskiva, som de skall bära. Valsarnas 1 rotationshastighet väljs så att förskjutningen av skivan V ut- föras med en linjär hastighet om några meter per minut, av e storleksordningen 1 _-lo från fall till fall. .ve 5. _ .p Ovanför denna följd av valsar 4 har anordningen ett mun- stycke,2, vars grundläggande.strukturella profil visas i fig. 2, till vilken referens nu göres. Detta munstycke omfattar tre stràlgångar 5, 4 respektive 5, som sträcker sig longitudi- nellt i en riktning parallell med de nämnda valsarna 4 ut över en längd, som motsvarar glasskivans V bredd. Sådana strålgång- ar kan sålunda ha en längd av flera meter. Såsom framgår av ritningen är strålgàngarna 5 till 5 utformade genom hopmonte- ring av längsgående profiler Ga och 6b, 7a och 7b, 8a och Sb, i sin tur anordnade, med lämpliga medel, till två profilpar 9a och 9b respektive 10a och 40b, som mellan sig avgränsar passa- gerna 41, 12 och 45, anslutna till stràlgångarna 5, 4 respekti- Sidoväggarna ša och šb, 4a och eb, Sa och 5b i strål- gàngarna 3 - 5 konvergerar mot en gemensam linje l placerad på avstånd från det plan, som innehåller den nedre ytan av profi- lerna 6a och 6b¿av storleksordningen t.ex.'5 - 6 mm. Dessutom sträcker sig utströmningsöppningarna på strálgàngarna 5, 4 och , vilka utströmningsöppningar föreligger i form av tre avlånga rännor, utmed hela längden av profilerna 6a, 7a, 7b och 6b och '~ har en bredd av några tiondels millimeter, t.ex. 1/40 eller 2/10. 7d 8001131-5 Bredden på den nedre ytan av profilerna 6a och 6b är företrädesvis 10 - 20 gånger den totala bredden på utström- ningsrännorna i stràlgàngarna 3 - 5.

Företrädesvis, men inte uteslutande, är denna nedre yta på profilerna 6a och 6b belagd med ett skikt av en kemiskt inert metall eller en legering av en sådan metall eller med metalloxider. Metallen kan t.ex. vara guld eller platina.

Oxiderna kan väljas bland SnO2, SiO2 eller AIZO5.

I själva verket kan metaller och legeringar såsom stål eller mässing, i närvaro av väte, ha katalytiska egenskaper, som skulle kunna hämma kontrollen av den önskade reaktionen, varvíddmæd vilken man erhåller en beläggning av SnO2 med de önskade mekaniska, fysikaliska och optiska egenskaperna. Skälet. till närvaron av väte skall förklaras nedan.

Naturligtvis är anordningen av de profiler, som utgör munstycket 2, täckt vid varje ände av en täckande platta, som inte visas, monterad så att total fluidumtäthet säkerställes och för att pà detta sätt forma stràlgàngarna 5, 4 och 5 och ledningarna 41, 42 och 45, som bör vara Väl tillslutna i sidled.

Kanalerna 44a och 14b, som bildas i den övre delen av profiler- na 10a och 10b, medger över hela sin längd att en cirkulation kan upprättas av ett fluidum, t.ex. en olja, avsedd att hålla munstycket 2 vid en optimal funktionstemperatur.

En annan skiva 15 täcker den övre ytan av munstycket 2 över hela dess yta, så att eventuell kommunikation mellan led- ningarna 11, 12 och 15 förhindras på ett fluidumtätt sätt.

Det skall framhållas, att den allmänna profilen och yt- kvaliteten i de väggar, som àtskiljer inte bara stràlgàngarna - 5 utan även ledningarna 11 _ flš (fig. 2) samt de tvärgàen- de sektionerna hos de senare är sådana, att för gasflödeshas- tigheter av storleksordningen 5 - 6 liter/timme per centimeter av munstyckets längd är flödet vid munstyckenas utlopp av lami- närt slag. I På bàda sidor om munstycket 2 och över hela dess längd har den visade anordningen två sugkanaler 16 och 17 (fig. 1 och 2) med kvadratisk sektion och vars nedre yta ligger i sam- ma plan som den nedre ytan pà profilerna-6a och 6b, som be- skrivits tidigare. Dessa sugkanaler har var och en två längs- gående slitsar 16a och 16b för kanalen 16 respektive 17a och 17b för kanalen 47. Dessa kanaler är anslutna via ett lednings- soo11s1-s 8 system 18 till inloppet på en sugande pump 19, vars utlopp är anslutet till bottnen på ett tvättorn 20, fyllt med eldfast material (Raschig-ringar).

Anordningen har dessutom två termostatstyrda bubbeltan- kar 21 och 22, av vilka den första innehåller vätskeformig dtennklorid, SnCl4, och den andra vatten, två flödesmätare 25 och 24 med en flödesreglerande ventil 25a och 24a, matade med en blandning av kväve och väte i förhållandet 60/40, två ven- tiler 25 och 26 anslutna till ledningar 27 och 28, som an- sluter flödesmätarna till de ovan nämnda bubbeltankarna. Två ledningar 29 och 50 ansluter utloppet på tankarna 21 respekti- ve 22 till ledningen 15 och till ledningarna 11 och 12 i mun- stycket 2, dvs. i själva verket till strålgången 5 i detta munstycke för ledningen 29 och till strålgångarna 5 och 4 för ledningen 30. 2 I Ledningarna 29 och 50 passerar genom en behållare E1, som schematiskt återges med en punktstreckad linje, och som innehåller en värmande vätska, t.ex. olja, som på lämpligt sätt hàlles vid en konstant temperatur av ca 11000.

Den ovan beskrivna anordníngen gör det möjligt att över- dra t.ex. en glasskiva med ett skikt av tennoxid med en tjock- lek av storleksordningen 500 nm, som samtidigt har en mycket» bra genomskinlighet, en relativt låg elektrisk- resistans en anmärkningsvärd adhesion till glas och en hög mekanisk håll- fasthet och stor motståndskraft mot syror.

En experimentanordning av detta slag, försedd med ett munstycke med en längd av 20 cm, vars öppningar på stràlgång- arna 5, 4 och 5 har en storlek av 0,1, 0,1 och 0,2 mm, har an- vänts för behandling av en glasskiva med en bredd av 20 cm och en tjocklek av 4 mm, uppvärmd till ca 600°C och förskjuten i riktningen F (fig. 1 och 2) med en hastighet av 2 meter/minut.

Avståndet mellan munstyckets nedre yta och glasytan var 6 mm.

De använda tankarna 21 och 22 hade en volym av ca 200 - 500 ml SnCl4-vätska för tanken 21 respektive vatten för tanken 22. Dessa tankar värmdes till sådana temperaturer, att vid en bärargasflödeshastighet om 60 liter/timme N2/H2 för tanken 21 och 120 liter/timme för tanken 22, varvid flödeshastígheterna kontrollerades genom styrning av ventilerna 25a och 24a,erhölls en flödeshastighet av reaktant, spådd i denna gas om 2 mol/timme tennklorid, SnCl4, och 1 mol/timme H20. Dessutom hölls mun- , sou1131-5 styckets temperatur vid ca 11000 genom cirkulering av olja i kanalerna 14a och 14b i Öefifiä (fig. 2).

Med hänsyn till den profil, som strâlgàngarna 5, 4 och i munstycket 2 förBefitS'med, och i synnerhet med hänsyn till det faktum att de konvergerar med sina sidoväggar mot en ge- mensam linje l, så kommer de gasströmmar, som avgår från dessa öppningar, SnCl4-ström från strálgàngen 5 och H20-ånga från 'stràlgàngarna 5 och 4, och som är laminära, i inbördes kontakt först genom att de snuddar vid varandra tangentiellt och sedan mer och mer direkt allteftersom de närmar sig linjen "l" ovan.

Naturligtvis blir det förenade flödet av dessa tre gasströmmar mindre och mindre laminärt, när dessa flöden tränger in i varandra. Detta sker emellertid endast i den omedelbara när- heten av glasytan V, som, såsom nämnts, värmes till ca 60006, så att kombinationsreaktionen' snciq + 2H2o--es snoz + uncif äger rum på glaset. Det skall här framhållas, att om inga speciella åtgärder vidtogs, skulle denna reaktion ske på ett mycket våldsamt sätt med produktion av en stor mängd tennoxid och hydrat av typ SnO2 X nH2O vid utloppet av stràlgàngarna - 5 i munstycket 2 med risk för delvis eller fullständig igensättning av strålgàngarna och utfällning av dessa oxider på glaset i form av en vit fällning och inte i form av det önskade transparenta halvleaande skiktet.

I Med ovan beskrivna-anordning har denna risk eliminerats genom att ett reducerande medel sättas till gasströmmarna av SnCl4 och vattenånga i form av H2 inkorporerat i bärargasen.

Väte reagerar i själva verket inte med varken SnCl4 eller H20.

Vidare verkar det som katalysator. Väte kan därför användas som en inert bärargas.

Kombinationsreaktionen mellan SnCl4 och H20 sker inte endast i den centrala zonen av munstycket 2, dvs. i närheten av den del av detta munstycke, vari stràlgàngarna 5, 4 och 5 mynnar. Denna reaktion äger i själva verket rum, när pumpen 19 verkar på ett sådant sätt, att genom kanalerna 16 och 17- placerade på båda.sidor om munstycket, ett undeptryck alstras vid den högra och den vänstra änden, pà ritningen det utrymme, som ligger mellan glasskivan V och den nedre ytan av profiler- na 6a och 6b i munstycket. På grund härav bildas i detta ut- esoo11s1-5 .rymme ett gasflöde, som rör sig från den centrala delen i detta utrymme mot de redan nämnda kanalerna 16 och 17. Denna ström innehåller framförallt en mängd SnCl4 och H20 dispergerad i bärargasen och ännu ej omsatt, den redan bildade H01-ångan och en viss mängd bärargas, fri från reaktanterna, som redan omsatte. Sålunda kan omsättningen mellan SnO2 och H20 fort- sätta med resterna av gasreaktanter över en viss längd på båda sidor om konvergeringslinjen “l" för strålgàngarna.

,Styrkan av det sug, som alstras tack vare kanalerna 16 och 17, väljs på sädant sätt, att de reaktiva gaser, som avgår från munstycket 2, inte stannar kvar i detta utrymme längre än den tid, som absolut erfordras för att man skall erhålla en beläggning av $nO2 på glaset, vilken beläggning visar sig i form av ett genomskinligt skikt och inte i form av en anhop- ning av pulverformig SnO2. Naturligtvis får suget inte vara för starkt, ty i annat fall får de reaktiva gaser, som avgår från munstycket, inte tid att nå glasytan. Sugintensiteten är därför av stor petydelse för skiktets kvalitet och tillväxte- hastighett Det skall dessutom framhållas, att med detta sug isoleras så att säga det utrymme, som ligger mellan munstycket och glasplattan, i vilket utrymme den önskade reaktionen äger rum, från rumsatmosfären, varvid å ena sidan all eventuell 'penetrering av extra fukt, som kan påverka kombinationsreaktio- nen, in i detta utrymme förhindras, och å andra sidan förhind- ras all utströmning av skadliga ångor, t,ex. HCl eller väte, mot samma rumsatmosfär, ty rumsluften har en tendens att flöda mot slitsarna 16a och 46b respektive 17a och 17b och passera mellan kanalen 16 respektive kanalen 17, glasplattan V och mun- stycket 2, v De gasprodukter, som suges bort av pumpen 49, föres, så- som nämnts, till tvättornet 20, så att resterande flyktiga syror lakas och bortföres med vattnet, varvid den erhållna sura lösningen separeras från de tvättade gaserna och bortföres via ledningen 20a. ' v Vid de ovan beskrivna.operationsbetingelserna var reak- tionsutbytet 70 %. Glaset belades över hela.ytan med ett SnO2- skikt med en tjocklek ev 500 en, engenemeïeieiignet av 90 -- 95 % enligt proverna och en : resistans ' -.¿; Rå = 20011 .

Dessutom visade sig det så erhàllna'SnO2-skiktet ha en speciellt hög hårdhet, större än hàrdheten hos det glas, som be- 8001131-5 11 lagts med skiktet. Följaktligen har det en hög motståndskraft vare sig det rör sig om mycket intensiva mekaniska pàkänning- ar, t,ex_ nwt slag eller angrepp av syror. I synnerhet kunde detta glas utsättas för en böjning med en kurvradie på 15 cm, sedan det värmts till en temperatur mellan 600 och 70000 utan någon skada på Sn02-beläggningen. Det var även möjligt att hårda det under de vanliga betingelser, som användes för nor- malt glas. Det skall slutligen framhållas, att en glasskiva, belagd med ett Sn02-skikt enligt den föreslagna metoden och enligt de föreslagna betingelserna kan skäras med diamant pà båda sidor utan att beläggningen splittras. Med samma anord- ning och förfaringsbetingelser, som endast skiljer sig från de angivna, när det gäller hastigheten för framförningen av skivan V, vilken hastighet höjdes till ca 10 meter/minut, erhölls ett Sn02-skikt med en tjocklek av ca 10 nm, en reßišfans _ av RD = 1,5.K§1 , en genomskinlighet av nästan 100 % för syn- ligt ljus och praktiskt taget samma mekaniska egenskaper som för det skikt, som erhölls genom förskjutning av glasskivan med en hastighet av 2 meter/minut.

Den beskrivna anordningen kan även användas för att med C.V.D. belägga ett Ti02-skikt på en glasskiva. För detta ända- mål räcker det att ersätta tennkloriden, SnCl4, i bubbeltanken 21 med titankloríd, TiC14. Man skulle också kunna använda en bärargas, som endast utgöres av kväve.

Den reaktion, som kommer att äga rum vid utloppet av mun- stycket 2, är följande: moi, + asgo-e Tio2 + 41101? En glasskiva med en bredd av 20 cm och en tjocklek av 4 mm, uppvärmd till en temperatur av 60000, försköts longitudi- _nellt med en hastighet av 2 meter/minut framför munstycket 2 på ett avstånd av 6 mm från detta. Genom styrning av ventilerna 25a och 24a justerades bärargasens flödeshastighet till 60 li- ter/timme för flödesmätaren 25 och till 120 liter/timme för flödesmätaren 2ü. Bubbeltankarna 21 och 22 värmdes dessutom för att reaktanternas flödeshastighet skulle bli 0,2 mol/timme TiCl4 och 0,01 mol/timme H20.

Man erhöll ett Tí02-skikt med en tjocklek av 0,01 /um, som hade en genomskinlighet för synligt ljus om ca 75 % och en reflexionsförmàga för samma synliga ljus av storleksordningen soo11z1-s 12 50 %, dvs. större än för det glas, som bär beläggningen. Den mekaniska hållfastheten var jämförbar med den för ett SnO2- skikt, framställt enligt ovan. ' _ Direkt tillsats av H2 för att minska styrkan av kombina- tionsreaktionen mellan SnCl4 och H20-ånga är inte den enda möj- liga åtgärden. Enligt en utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen är det möjligt att använda en bärargas, som ute- slutande består av kväve och in situ framställa det väte, som erfordras för reduktionen, utgående från metanol CH5OH. Fig. 1a visar hur den redan beskrivna anordningen (fíg. 1) i så fall måste förändras.

Den nya anordningen måste dessutom innehålla en bubbel- tank 51, innehållande metanol, en flödesmätare 52 med flödes- kontrollerande ventil 52a, en ventil 55, anordnad i en rörled- ning 54, som förbinder flödesmätaren 52 med tanken 51 och slut- ligenen ledning 55, som ansluter avloppet på tanken till led- ningen 50 och följaktligen till ledningarna 11 och 12 i mun- stycket 2 och således till de yttre strålgångarna 5 och 4 i detta.

Ledningarna 29, 50 och 55 passerar igenom en inneslutning E2, som schematiskt återges med en punktstreckad linje, och som innehåller en värmevätska, t.ex. olja, som på något lämpligt satt hållas vid en konstant temperatur av aa 140%.

När metanolen sammanföres med SnCl4, kan dess reaktion härmed återges på följande sätt: SnCl4 + ECHEOH--4> SnO2 + 2 HCl + 2CH3Cl Dessutom kan, om man beaktar den relativt höga tempera- tur, som råder vid strålgångarnas utlopp, metanolen brytas ned enligt följande reaktion: CH OH---%> 2H2 + CO Den kan även omsättas med H20 enligt reaktionen: CH5OH + H20---%> 5H2 + C02* I båda fallen erhålles sålunda en produktion in situ av det väte, som erfordras för att kontrollera den redan omnämnda väsentliga reaktionen: sncl, + asgo _->sno2 + Lmcl? 1, 8001131-5 Det ekell frennellee., ett experiment ner inte tillåtit ' bestämning av vilken av dessa tre reaktioner ovan, avseende CHBOH, som har företräde. Det har emellertid noterats, att vid de nedan beskrivna förfaringsbetingelserna medgav intro- duktion av metanol i beläggningsförfarandet för SnO2-skiktet effektiv kontroll av detta förfarande på samma sätt som när vätet användes blandat med kvävet såsom bärargas (fig. 1).

'För att med den redan beskrivna pilotanläggningen, modifierad genom tillsats av de element, som erfordras för denna utföringsform, erhålla en glasskiva med en bredd av 20 cm och täckt med en genomskinlig SnO2-beläggning passerades genom var och en av tankarna 21, 22 och 51 ett flöde av ca 60 liter/timme kväve, varvid alla flödeshastigheter reglera- des genom styrning av ventilerna 25a, 24a och 52a, försedda med flödesmätarna 25, 24 och 52, Dessa flaskor värmdes till lämplisa temperaturer för att 'flöaeeheetigneternn för* met- svarande reaktant skulle vara 1 mol/timme SnCl4, 1 mol/timme H20 och 0,5 mol/timme CH5OH. Munstyckets temperatur, som upp- rätthölls med cirkulerande olja, var såsom tidigare 110°C, under det att glasskivan förvärmdes till-en temperatur av ca 6oo°c_ Gleeet framfördes i riktningen F ned en neetlgnet ev 2 meter/minut, varvid det hölls på ett avstånd av 6 mm från den nedre ytan av profilerna 6a och 6b, som utgör munstycket.

'Det erhållna SnO2-överdraget hade en tjocklek, kvalitet och mekaniska, elektriska eller fysikaliska egenskaper, prak- tiskt taget identiska med det analoga överdrag, som erhållits med hjälp av den anordning, som beskrivas i fig. 1, D Den utföringsform, som beskrivas i fig. 1b, är i synner- het avsedd för framställning av antimon-dopade SnO2-skikt ge- nom att vissa tennatomer ersättas med Sb. Det är nämligen känt att med sådan dopning är det i synnerhet möjligt att erhålla en relativt omfattande sänkning av skiktets resistivitet.

En sådan dopning kan erhållas genom att följande reaktion utföres: zsbcl + 5H2o--=,-2sb2o5 + Hcl som gör det möjligt att dessutom införa antimonjoner i den kristallina SnO2-strukturen.

Eftersom antimonkloriden omsättes med vatten men inte med tennklorid, är anordningen enligt fíg. 1b utformad på sådant 8001131-5 44 sätt, att SbCl kommer i kontakt med H20 endast vid munstyckets 2 mynning, medan SbCl5 blandas med tennklorid, SnC14. Sålunda äger ovanstående reaktion rum samtidigt med kombinationsreaktio- nen mellan SnCl4 och H20-ånga.

Den nya anordningen skiljer sig från den i fig. 1 genom ett men lagt tiil en bubbeivenk 56, innehållande vävekefernig antimonklorid, SbCl5, en flödesmätare 5? med en kontrollventil 57a, en ventil 58 placerad i en rörledninå 59 och slutligen en ledning 40, som ansluter utloppet~pà denna behållare till led- iningen 29 och sålunda till den mellersta strålgângen 5 i mun- stycket-via ledningen 15 i denna stràlgàng (fig. 2).

-Ledningarna 29,.5O och 40 passerar genom en inneslutning E5, som schematiskt återges med en punktstreckad linje, vilken inneslutning innehåller en värmevätska, t.ex. olja, som på något lämpligt sätt hàlles vid en konstant temperatur av ca 11000.

En pilotanläggning av detta slag, försedd med ett mun- stycke med samma egenskaper som munstycket i den pilotanlägg- ning, som beskrivits ovan, monterat enligt diagrammet i fig. 1, har gjort det möjligt att belägga en glasskiva med en bredd av cm och.en tjocklek av 4 mm med en beläggning av SnO2 med en tjocklek av 500 nm och dopad med antimon. Förfaringsbetingel- serna var huvudsakligen följande: Glaset värmdes till en temperatur av ca 600°C och försköts longitudinellt vid ett avstånd av 6 mm från munstycket med en hastighet av 2 meter/minut. Den använda bärargasen var en *land- o ning ev kväve een väte :M2 Leo 96 H2 een .dess flödeshasfiisheter fee;- lerades genom styrning av ventilerna 25a, 24a och šša till föl- jande värden: 60 liter/timme för behållaren 21, som innehöll vätskeformig SnCl4, 60 liter/timme för behållaren 22, som inne- höll H20 och 20 liter/timme för behållaren 56, som innehöll vätskeformig SbC15. Vidare värmdes behâllarna, så att reaktan- ternas flödeshastigheter blev 2 mol/timme SnCl4, 2 mol/timme H20 respektive 0,1 mol/timme SbCl5.

Man erhöll ett dopat SnO2-skikt med en resistans Rc av storleksordningen 70 Iloch en genomskinlighet om 60 %. De and- ra egenskaperna sàsom mekanisk hàllfasthet, mot slag, mot upp- slitning eller skärning med diamant, motståndskraft mot syror, lämplighet för termisk behandling såsom härdning av det över- dragna glaset, var samma som för icke dopade SnOë-skikt, som belagts på samma sätt, som beskrivits. Dess reflekterande för- É 8001131-5 måga var praktiskt taget densamma som för det glas, som belagts med skiktet.

Med samma anordning och med förfaringsbetingelser, som skiljer sig från de ovan angivna endast när det gäller fram- drivningshastigheten av plattan V, vilken hastighet höjdes till ca 10 meter/minut, erhölls en SnO2-beläggning,_dopad med anti- mon, med en tjocklek av ca 10 hm, en fresístans Rflj = 5OOC1 , en genomskinlighet på 80 % för synligt ljus och me- kaniska egenskaper, identiska med de, som erhölls med antimon- -dopad Sn02-beläggning på en glasplatta, som framförs med en hastighet av 2 meter/minut. Även om den anordning, som beskrives i fig. 1b, såsom reduktionšmedel använder väte, som införes i bärargasen, näm- ligen kväve, är det självklart, att det även skulle vara möj- ligt att åstadkomma en liknande anordning, där reduktionsmedlet erhålles från metanol, CH5OH, såsom i den utföringsform, som c visas i fig. 1a. Den nya anordningen är sålunda en_kombination av anordningarna i fig. 1a och db, eftersom den förutom tankar- na 21 och 22, som innehåller SnCl4 respektive vattnet, inne- håller tankarna~51 och 56, som innehåller CH5OH respektive SbCl5.

Dessa tankar kopplas till munstycket 2 på samma sätt som i an- ordningarna i fig. 1,4a och 1b. Under dessa förutsättningar 'matas ovanstående tankar med kväve med flödeshastigheter om 60 liter/timme utom för behållaren med SbCl5, som endast får liter/timme. Kärlens uppvärmningstemperaturer är sådana att följande inmatningshastigheter till munstycket 2 erhålles för reaktanterna: W mol/timme för SnCl4, 1 mol/timme för H20, 2 mol/timme för CH5OH och 0,1 mol/timme för SbCl5.

Resistiviteten, reflexionsförmågan och genomskinligheten för SnO2-skikten på glaset kan i stor utsträckning förbättras, om dessa skikt är skikt, dopade med fluor. Härför användes företrädesvis den anordning, som beskrivas med referens till fíg. 1, kompletterad med en cylinder 44, innehållande gasfor- mig HF och med en ledning 42, som ansluter denna cylinder till ledningen 50, som allting visas med streckade linjer på rit- ningen. c Ett glas med en tjocklek av 4 mm, uppvärmt till en tem- peratur av ca 600°C, belades med ett 900 nm tjockt SnO2-skikt, dopat med fluor genom att det fördes framför munstycket med en hastighet av 2 meter/minut och på ett avstånd av 6 mm från 8001131-5 _16 detta. Flödeshastigheterna för bärargasen (en blandning av N2 och 40 % H2) var 60 liter/timme för SbCl4 och vattenàngan.

Flödeshastigheten för HF var 0,1 liter/minut, Det fluor-dopade Sn02-skiktet hade speciellt bra egen- skaper. Dess resistans var Ehn = 20 Il , dess reflexionsförmåga' för synligt ljus var större än för det glas, som belagts med beläggningen, och dess reflexíonsförmåga för infrarött visade sig vara speciellt hög, av storleksordningen 75 %. Dessutom var dess genomskinlighet för synligt ljus 90 %. Dess mekanis- ka hållfasthetsegenskaper var även mycket uttalade: det med SnO2-skikt, dopat med fluor, belagda glaset kunde utsättas för en termisk härdningsbehandling identisk med den, som tradi- tionellt vissa fordonsrutor utsättes för, t.ex. sidorutorna i bilar. Det var även möjligt att böja en sådan skiva, när den 'var varm (temperatur ca 65000) med en kurvradíe om 15 cm utan' att det dopade SnO2-skiktets egenskaper förändrades. Dessutom kunde en glasskiva, belagd på det beskrivna sättet bearbetas på vanligt sätt (skärning, slipning etc.) utan att beläggningen skadades. Det med F dopade Sn02-skiktet hade i själva verket en hårdhet, större än hàrdheten hos det bärande glaset, och kunde inte rispas upp, och dessutom visade sig dess kemiska resistans mot syror och slaghållfasthet vara speciellt höga.

Det skall framhållas, att ett SnO2-skikt, dopat med fluor eller antimon, och belagt på en glasskiva under de angivna be- tingelserna, kan överdragas med silver eller en silverfärg, be- lagd vid 60000, t.eX. för att alstra elektriska kontakter. Ett sådant silverskikt fäster mycket bra på ytan av Sn02-beläggning- en. p j _ ' Med samma anordning (fig. flb) och med förfaríngsbetingel- ser, som endast skiljer sig från de ovan angivna när det gäller framdrivningshastigheten av skivan V, vilken hastighet var ca fl0 meter/minut, erhölls en Sn02-beläggning, dopad med fluor, med en tjocklek av ca 10 nm, en resistans av RE 'ä 20011 , en genomskinlighet på 100 % för synligt ljus, en reflexionsförmàga för infrarött på 25 % och mekaniska egenska- per identiska med de, som erhölls med SnO2-beläggningen, även dopad med fluor, genom framförning av glasskivan med en hastig- het av 2 meter/minut. _ Även om den anordning, som återges med fig. 1, komplette- rad med en tank 41, innehållande gasformig HF, och med en led- '17 8001131-5 ning 42, som ansluter cylindern till ledningen 50, såsom reduk- tionsmedel använder väte, som satsas i bärargasen (kväve), är det självklart att det även är möjligt att utforma en anordning, som medger framställning av Sn02-skikt, dopade med fluor, i vilken anordning reduktionsmedlet erhålles utgående från meta- nol CH50H, såsom enligt den utföringsform av anordningen, som återges på fig. 1a. Denna nya anordning är sålunda en kombina- tion av anordningarna i fig. 1 och 1a:_ och den ser i praktiken ut såsom anordningen i fig. 1a, kompletterad med cylindern för HF,41,.ansluten till ledningen 50 via ledningen 42, vilka alla element redan beskrivits i samband med utföringsformen av an- ordningen i fig. 1, som visas med streckad linje i denna figur.

Under dessa betingelser matas tankarna 21, 22 och 51 med kväve med flödeshastigheterna 60 liter/timme, varvid flödeshas- 'tigheten_för HF är 0,1 liter/timme, De värmes till sådana tem- peraturer, att inmatningshastigheterna till munstycket 2 är 1 mol/timme för SnCl4, 1 mol/timme för H20-och 2 mol/timme för CH50H.

Vid ovanstående betingelser belades ett glas med en tjock- 'lek av 4 mm, uppvärmt till en temperatur av ca 60000, med ett 600 nm Sn02-skikt, dopat med fluor, genom passage framför mun- stycket 2, som hölls vid en temperatur av ca 11000 på samma sätt, som beskrivits tidigare med en hastighet av 2 meter/minut _ och på ett avstånd av ca 6 mm från detta munstycke.

Den så erhållna $n02-beläggningen hade en resistans av RÜ_ = 40 fl. De övriga egenskaperna av fysikalisk, optisk eller mekanisk natur var jämförbara med dem, som erhölls för Sn02- be- läggningen, dopad med fluor,_framställd genom satsning av väte direkt i bärargasen (anordning enligt fig. 1, kompletterad med den extra cylindern 41), 0 Användningsområdena för glasplattor med alla dimensioner, belagda med ett skikt av icke-dopad Sn02 eller SnO2 dopad med_ antimon eller fluor kan vara av vitt skilda slag beroende på deras fysikaliska och i synnerhet elektriska egenskaper. Även om ett icke dopat SnO2-skikt har en relativt hög resistans _* i jämförelse med resistansen _ hos ett liknande skikt, dopat med antimon eller fluor, kan en glasskiva, belagd med-ett sådant skikt, användas t.ex. för framställning av föns- ter eller dörrutor i byggnader, båtar eller tåg, med hänsyn till dess goda genomskinlighet för synligt ljus och dess rela- tivt hage refiexionsförmåga för infraröm: ljus. 8001131-5 ,8 En sådan skiva har en tillräcklig atermisk kapacitet för att reducera nästan alla de termiska solstràlar, som sanno- likt passerar genom-denna skiva.

Denna atermiska förmåga är tydligen större, när det rör sig om ett glas, belagt med SnO2, dopad med antimon eller ett ~g1as, belagt med fluor-dopad SnO2.- Dessutom, eftersom resis- tiviteten hos ett sådant skikt är ganska làg, när det gäller antimon-dopad SnO2 och mycket låg, när det gäller fluor-dopad Sn02, är det möjligt att använda glas, belagda med dopad SnO2, såsom värmerutor t.ex. för bakrutor i bilar.

Det har vidare visat sig, att när en glasruta med en _Sn02-beläggning, icke dopad eller dopad med antimon eller fluor, placeras i en mycket fuktig atmosfär, täcks den inte med ett _helt imskikt utan med en mängd små droppar, som i mycket mindre -utsträckning påverkar synligheten genom själva beläggningen och glasrutan. _ Denna egenskap är naturligtvis mycket fördelaktig, när det gäller glasrutor, avsedda för fönsterrutor, såsom bilrutor och i synnerhet vindrutor och bakrutor på bilar, bussar eller lastbilar. 7 I Även om referens har gjorts i ovanstående beskrivning till utföringsformer av anordningar, vari de glasplattor, som skall beläggas med ett skikt av SnO2, dopad eller ej, alltid placeras på ett avstånd från munstycket, vilket avstånd mot- svarar det avstånd, som separerar munstycket och den kant, mot vilken sidoväggarna i de tre strålgångarna i munstycket konver-_ gener, så eken aet betonas, ett det i praktiken är möjligt ett minska detta avstånd något för att åstadkomma att blandningen av de reaktanter, som kommer ut ur dessa stràlgångar, sker ge- nom slag mot glaset, sà att en relativt intensiv lokal turbulens uppkommer, som gynnar denna blandning.

Slutligen skall det framhållas, att även om den nämnes 'inom ramen för förfarandet och de anordningar, som beskrivas med referens till fig. 1, 1a, 1b och 2 på de bifogade ritning- arna, så kan användningen av väte för att kontrollera kombina- tionsreaktionerna av SnCl4 och H20 även ske för samma syften och med samma fördelar, om en sådan reaktion erhålles genom an- vändning av förfaranden och anordningar av annat slag och funge- rande enligt C.V.D.-metoden, såsom de, som beskrivas av H. Koch i ovan nämnda artikel eller i den tyska patentansökningen 2 123 274, som publicerats före granskning.

Claims (14)

19 8001131-5 Patentkrav

1. 'Sätt att kontinuerligt på ytan av en glasskiva, uppvärmd till hög temperatur, belägga ett skikt av en fast oxid, som erhållits genom kemisk omsättning av minst två gasformiga, reaktanter eller reaktanter spädda i en gas, varvid man pro- jicerar reaktanterna på skivan genom att i närvaro av ström- mar av reaktanterna bringa en terminalsektion av strömmarna i reciprok tangentiell kontakt under det att strömmarna och glasskivan förskjutes så att strömmarna successivt anbringas på förnyade zoner av skivan varvid man uppströms om den termi- nala sektionen av varje gasström ger denna ström formen av en rätlinjig gasridå med en längd motsvarande minst glasskivans bredd, k ä n n e t e c k n a t av att den transversiella profilen av varje gasridå konvergerar mot en tänkt kant, gemensam för alla strömmarna och utgör den nedre änden på den terminala sektionen och av att dessa gasridåer och glasskivan anordnas relativt så att kanten huvudsakligen ligger i glas- skivans ytplan och glasskivan parallellförskjutes i en rikt- 'ning vinkelrätt mot den gemensamma kanten och på sådant sätt att denna kant huvudsakligen hålles i glasskivans ytplan och de gaser, som erhålles från den reaktion, som resulterar av att strömmarna slår mot skivan, tvingas att flöda över en förutbestämd del av denna skiva, som sträcker sig på båda sidor om den gemensamma kanten och att dessa gaser slutligen suges upp för att evakueras vid de ändar av den del av skivan, som är placerade mitt emot reaktantströmmarnas gemensamma kon- vergenskant.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att gas- ridåerna är minst tre stycken och av att de är placerade sida vid sida i tangentiell kontakt två och två och av att den mellanliggande ridån utgöres av strömmen av den första reaktanten under det att sidoridâerna utgöres av gasströmmen 'av den andra reaktanten. 8001131-5 Ü 2G

3. lsätt enligt krav 2 för att belägga ett skikt av SnOå ge- nom omsättning av SnCl4 respektive ett skikt av TiO2 genom - omsättning av TiCl4 och vattenånga utspädda igen inert bärar- gas, -k ä n n e t e cuk n a t av att strömmen av utspädd SnCl4 respektive strömmen av utspädd TiCl4 utgör den mellan- liggande ridân och sidoridåerna utgöres av den utspädda vat- tenångan. I

4.> Sätt enligt krav 3, varvid man för att erhålla ett SnO2- skikt, dopat med fluor, använder ytterligare en reaktant, som består av HF i gasform, k ä n n e t e c k n a t av att man sätter denna reaktant till den utspädda vattenångan innan sidoridåerna bildas.

5. Sätt enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t av att man för att försvaga reaktionen omsätter SnCl4 och vattenångan i närvaro av väte, som utgör ett reduktionsmedel.

6. Sätt enligt krav 5, k ä n n e t e c k_n a t av att man för att erhålla reduktionsmedlet in situ satsar metanol, CH30H, u i den spädda vattenångan.

7. Sätt enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a t av att bärar- gasen utgöres av en blandning av kväve och väte, varvid vätet utgör reduktionsmedlet.

8. Sätt enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a t av att bärar- gasen utgöres av S0 % kväve och 40 % väte.

9. Anordning för att kontinuerligt belägga ytan på en glas- skiva uppvärmd till hög temperatur med ett fast oxidskikt, _ som erhållits genom kemisk omsättning av minst två gasformiga reaktanter eller reaktanter spädda i en bärargas, vilken anordning innehåller källor av en första (21) och av en andra (22) reaktant, ett munstycke (2) med tre strålgángar, som var och en har en utsprutningsöppning utformad av en rektangulär skära, ledningar (28,29) för distribution av de reaktanter, vilka ledningar ansluter källorna (21,22) till de respektive strålgângarna i munstycket, organ (1) för att bringa glas- skivan (V) framför munstycket (2) så att reaktantströmmarna, 21 soo11s1-5 som kommer från s*rllgångarna i munstycket, successivt möter förnyade zoner av »kivans yta, organ för att evakuera reak- tionsgaser vilka organ innefhåller två uppsugningsanordningar (16,17) monterade på båda sidor om munstycket, k ä n n e - t e c k n a d av att varje strålgångs sidoväggar som begränsar de längsgående kan- terna på skåran, som utgör utsputningsöppningen på varje strålgâng, konvergerar mot en kant (l), som är gemensam för alla strålgångarna, ' en första (5) av dessa strâlgångar, med en första längsgående kant (Sa) på sin utströmningsöppning, gränsar till en längs- gående kant (3b) på utströmningsöppningen på en andra strål- gång (3) och, med den andra längsgående kanten (Sb), till en längsgående kant (4b) på utströmningsöppningen på den tredje strålgângen (4), ' den första strålgången (5) är-ansluten till källan (21) för ».-. .f A - det första reagenset under det att de andra strålgângarna (3,4) är anslutna till källan (22) för det andra reagenset, och av att den dessutom omfattar en första (6a) och en andra (6b) avlänkande yta, som sträcker sig på båda sidor om strål- gångarna från den andra längsgående kanten (3a,4a) på utström- ningsöppningen på den andra (3) respektive tredje (4) strål- gången, fram till närheten av den första (16) respektive den andra (17) uppsugningsanordningen vilka avlänkande ytor (6a,6b) är i samma plan sinsemellan och i samma plan som de längsgående kanterna på strålgângarnas utsprutningsöppningar (3f4,5)-

10. Anordning enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att bredden på de skåror, som bildar utströmningsöppningarna i strålgångarna i munstycket inte är mindre än 1/10 mm och högst 2/10 mm.

11. Anordning enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att den första och den andra avlänkande ytan är täckta med »om UHJÅHJTWY ,soo'1131-5 i 22 ett skikt av en kemiskt inert metall eller en legering av sådana metaller.

12. Anordning enligt krav 9, k ä n nle t e c k n a d av att den första och den andra avlänkande ytan är täckta med ett skikt av en kemiskt inert metalloxid.

13. Anordning enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d av att den första och den andra avlänkande ytan sträcker sig på båda sidor om munstyckets strålgångar över en längd mel- lan 10 och 20 gånger bredden på de skåror, som utgör strål- gångarnas utströmningsöppningar.

14. Anordning enligt krav 13, k ä n n e t e c k n a d av att det avstånd, som separerar de avlänkande ytorna och sub- stratets yta ligger mellan 3 och 6 mm.