SK279809B6 - Tepelne spracovateľný povlečený sklenený výrobok - Google Patents

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka vákuovo povlečených skiel. Predovšetkým ide o sklá povlečené naprašovaním, ktoré sú ďalej modifikovateľné tepelným spracovaním a vysoko prepúšťajú viditeľné svetlo pri súčasnej vynikajúcej odrazivosti v infračervenej oblasti, a spôsob ich výroby. Tieto sklá sú použiteľné ako architektonické sklá.

Doterajší stav techniky

Pre architektonické rovné sklá, vyrobené plavením (íloat procesom) existujú dva hlavné spôsoby vytvorenia povlakov obmedzujúcich slnečné žiarenie, a to pyrolytický postup a vákuové magnetrónové naprašovanie. Nevýhodou povlakov získaných naprašovaním je jednak skutočnosť, že sa môžu ľahko odrieť (t. j. nedostatočná trvanlivosť) a ďalej to, že tmely, používané pri výrobe viac tabuľových okien často povlak porušujú. Tým dochádza k narušeniu tesnosti a ku kondenzácii vniknutých pár medzi tabulami, čo je nežiaduce. Na druhej strane povlaky skiel, získané vákuovým naprašovaním majú svoje tradičné výhody v tom, že dosahujú nízke hodnoty emisivity a vysoko prepúšťajú viditeľné svetlo v porovnaní s väčšinou pyrolytických povlakov. Tieto dve naposledy uvedené vlastnosti patria k najvýznamnejším, ktoré je treba dosiahnuť pri niektorých architektonických sklách.

Výrazy emisivita a priepustnosť sú v odbore dostatočne známe a sú tu v opise používané v obvyklom význame. Tak napríklad výraz priepustnosť tu znamená priepustnosť slnečného žiarenia, ktorá je tvorená priepustnosťou viditeľného svetla, priepustnosťou infračerveného žiarenia a priepustnosťou ultrafialového žiarenia. Celková priepustnosť solárnej energie je potom obvykle definovaná ako vážený priemer týchto troch hodnôt. Viditeľná priepustnosť, ktorá je uvádzaná v tomto opise vynálezu, je meraná pomocou štandardného zdroja C (Illuminant C) v rozsahu 380 až 720 nm, infračervená pri 800 až 2100 nm, ultrafialová pri 300 až 400 nm a celková pri 300 až 2100 nm. Na účely merania emisivity je použité vždy určité rozmedzie a je pod tabuľkou k tomu poznámka (napríklad 2500 - 40 000 nm).

Priepustnosť viditeľného svetla môže byť meraná pomocou známych konvenčných metód. Napríklad pomocou spektrofotometra ako je Beckman 5240 (Beckman Sci. Inst. Corp.), čím sa získa krivka závislosti priepustnosti od vlnovej dĺžky. Priepustnosť viditeľného svetla sa potom vypočíta s použitím ASTM E-308 (Pozri Method for Computing the Colors of Objects by Using the CIE Systém (Annual Book of ASTM Standards, diel 14.02). Je tiež možné, pokiaľ je to vhodné, používať menší počet meracích bodov pri rôznych vlnových dĺžkach, ako je predpísané). Inou metódou merania priepustnosti viditeľného svetla je použitie spektrometra, napríklad takého typu, ako je komerčne dostupný spektrometer Spectragard, ktorého výrobcom je Pacific Scientifíc Corporation. Toto zariadenie meria a hlási priamo hodnoty priepustnosti viditeľného svetla.

Emisivita (E) je miera či vlastnosť, zahŕňajúca pohlti vosť aj obrazivosť svetla pri danej vlnovej dĺžke. Obvykle sa vyjadruje vzorcom:

E = 1 - obrazivosť vrstvy.

Na architektonické účely sú hodnoty emisivít veľmi dôležité v takzvanej strednej oblasti, niekedy taktiež nazývanej vzdialená oblasť infračerveného spektra, t. j. asi 2500 až 40 000 nm. Termín emisivita, ako je tu používaný, znamená hodnotu emisivity meranú v tejto infračervenej oblasti, ako je uvedené v návrhu ASTM normy z r. 1991 pre meranie infračervenej energie pre výpočet emisivít (v origináli 1991 Proposed ASTM Štandard ťor measuring infrared energy to calculate emitance, ako ho navrhol Primary Glass Manufacturers' Council s názvom Test method for Measuring and Calculating Emitance o f Architectural Fiat Glass Product Using Radiometric Measurements. V tejto norme sa hemisférická emisivita (EfJ rozpadá do komponentov, pričom jeden z komponentov je normálna emisivita (Eu). Praktické meranie dát na zistenie tejto emisivity sa uskutočňuje obvyklým spôsobom a je možné pri ňom použiť napríklad spektrofotometer Beckman Model 4260 s doplnkom VW (Beckman Scientifíc Inst. Corp ). Týmto spektrofotometrom sa zisťuje obrazivosť (t j. normálnu emisivita, Eq) v závislosti od vlnovej dĺžky, a z toho sa potom vypočíta hemisférická emisivita (Eh) použitím uvedeného Návrhu normy z roku 1991.

Iným tu používaným termínom je odpor vrstvy”. Odpor vrstvy (R_s) je známou technickou veličinou a je tu používaný v obvyklom význame. Všeobecne povedené, tento termín vyjadruje odpor v ohmoch, ktorý kladie určitý štvorec systému vrstiev na sklenenom podklade elektrickému prúdu, ktorý systémom prechádza. Odpor vrstvy je údaj, podľa ktorého sa dá zistiť, ako sa infračervená energia na vrstve odráža a preto sa často používa spoločne s emisivitou ako miera tejto vlastnosti, tak dôležitej pre mnohé architektonické sklá. Odpor vrstvy sa obvykle meria ohmmetrom so štvorbodovou sondou. Ako príklad je možné uviesť štvorbodovú sondu na meranie odporu s hlavicou Magnetron Inštrumente Corp., model M-800, výrobca Signatone Corp., Šanta Čiara, Kalifornia.

Ako je uvedené, pre mnoho architektonických aplikácií je žiaduce, aby sklo malo tak nízku emisivitu a R_s, ako je len možné dosiahnuť, aby okenné sklo odrážalo podstatné množstvo infračervenej energie, ktorá na toto sklo dopadne. Všeobecne povedené, sklá s nízkym E (t. j. nízkou emisivitou) sú také sklá, ktorých hemisférická emisivita (Eh) je menšia ako asi 0,16 a normálna emisivita (En) je menšia ako asi 0,12. Pritom odpor vrstvy (R_g) je výhodne nižší ako asi 12 Ω. Takéto sklá, aby boli komerčne prijateľné, musia prepúšťať čo naj viacej viditeľného svetla, obvykle okolo 76 % (merané použitím zdroja C, metódou na meranie priepustnosti skiel s hrúbkou asi 2 mm až 6 mm).

Chemická odolnosť sa tu stanovuje varom vzorky vyrobeného skla s veľkosťou 5,08 cm x 12,7 cm v zhruba 500 ml 5 % HC1 (t. j. asi pri 104 °C) počas jednej hodiny. Výrobok prejde úspešne týmto testom, ak po uvedenom hodinovom vare nemá žiadne jamky väčšie ako 0,076 mm.

Trvanlivosť je tu meraná niektorým z dvoch testov, z ktorých prvý je obvyklý test Taberovým zariadením na meranie abrázie, pri ktorom sa používa vzorka 10,16 x 10,16 cm a 500 g pridaných ku každému z dvoch abrazívnych koliesok C.S.10F, rotujúcich rýchlosťou 100 až 300 otáčok. Trvanlivosť môže byť tiež testovaná použitím zariadenia nazývaného Pacific Scientifíc Abrasion Tester (2,54 cm nylonová kefka cyklicky prechádza po testovanom povlaku, pričom sa používa test s dĺžkou 500 cyklov a použitím prítlaku 150 g na vzorku rozmerov 15,24 cm x 43,18 cm).

Pri oboch testoch je sklo vyhovujúce vtedy, ak sa neobjavia okom viditeľné škrabance. Výrobok je potom považovaný za trvanlivý. Menej subjektívne vyhodnotenie je možné uskutočniť zmeraním rozdielu priepustnosti viditeľného svetla medzi neodieianou a odieranou časťou vzorky a numerickým vyjadrením tohto rozdielu napríklad v percentách. Stanovením limitu pre takto získanú numerickú hodnotu je možné potom rozdeliť merané vzorky na ''vyhovujúce'¹ a nevyhovujúce (Napríklad môže byť tento limit povoleného zníženia priepustnosti viditeľného svetla stanovený na 20 %, teda nevyhovujúce sklá majú zníženie viac ako 20 %).

Termín tepelne spracovateľné sa používa v tomto opise vynálezu s odlišným významom oproti významu, ktorý je obvyklý v predchádzajúcich patentoch a prihláškach, a to v nasledujúcom zmysle. Rovnako, ako v našich predchádzajúcich patentoch a ďalších, aj v tomto patente uvedený termín predpokladal (a stále predpokladá), že vyhovujúci výrobok (ako aj chemická a mechanická trvanlivosť pri výhodných uskutočneniach) sa získa opäť obvyklou cestou až pomocou tepelného spracovania. V našich predchádzajúcich patentoch atď. sa okrem iného uvádzalo ako žiaduce, aby sa (pri výhodných uskutočneniach) solárne charakteristiky (t. j. tie vlastnosti, ktoré sa uplatňujú pri obmedzovaní nežiaducich zložiek slnečného žiarenia), vrátane zafarbenia, čo najmenej menili počas tepelného spracovania. Na rozdiel od toho, pri opise tohto vynálezu termín tepelne spracovateľné nemusí vždy zahŕňať uvedenú podmienku, lebo v niektorých uskutočneniach podľa vynálezu môže dochádzať ku značnej zmene solárnych charakteristík pri iných sklách (t. j. tepelne nespracovateľných v zmysle predchádzajúcej terminológie), a to žiaducim smerom. Ale konečné solárne charakteristiky výrobku sú aj pri tomto vynáleze vopred určené a požadované. Samozrejme, tepelné spracovanie nesmie spôsobovať nežiaduce efekty v podstatnom rozsahu, pričom podmienkou je nemennosť (a/alebo mechanická a chemická odolnosť výrobku vo výhodných uskutočneniach vynálezu) polotovaru pred tepelným spracovaním (okrem povolenej variability v rozsahu, v ktorom môže tepelné spracovanie vlastnosti zlepšiť).

Technika vytvárania architektonického skla magnetrónovým vákuovým nanášaním niekoľkých vrstiev kovov a/alebo oxidov či nitridov na íloatové sklá je známa a je tiež uvádzané a opísané veľké množstvo permutácií a kombinácií známych kovov (napr. Ag, Au atď.), oxidov a nitridov (vrátane S13N4), ktoré sa používajú. Pri týchto technikách sa používa na dosiahnutie požadovaných vlastností viacanódová zóna s plošnými či rúrkovými anódami alebo kombináciou oboch typov. Príkladom zariadenia, ktoré je na tento účel výhodné používať a ktoré je známe zo stavu techniky, je magnetrónové rozprašovacie zariadenie pre vákuové nanášanie povlaku od Airco Corporation (ďalej tiež Airco sputter coater). Toto komerčne dostupné zariadenie je opísané v US 4 356 073 a US 4 422 916.

Konkrétne je už známe používať uvedený Airco sputter coater na výrobu architektonických skiel, ktoré sú vybavené sústavou vrstiev v smere od skla (napr. obvyklého floatového skla) smerom od skla von, ktorá má nasledujúce zloženie:

SÍ3N4/NÍ: Cr/Ag/Ni: Cr/SÍ3N₄₎ pričom je známe, že v praxi zliatina Ni:Cr obsahuje kovy v hmotnostnom pomere Ni/Cr = 80/20 (t. j.nichróm), a hrúb ka zmienených dvoch nichrómových vrstiev sa uvádza okolo 0,7 nm, hrúbka Ag vrstvy sa uvádza okolo 7 nm (výnimočne sa uvádza, že strieborná vrstva môže mať hrúbku až asi 10 nm) a vrstva S13N4 je dosť hrubá (napr. 32 nm ako spodná vrstva a okolo 45 nm ako vonkajšia vrstva). Dve nichrómové vrstvy sa nastavujú spoločne, a preto majú v podstate rovnaké hrúbky. V tomto smere je známe pre zlepšenie adhézie hrúbky oboch vrstiev nastavovať parametre prístroja počas jeho nastavovania.

Tieto povlaky na sklách majú sice dobrú mechanickú a chemickú odolnosť (tzn. povlak je odolný proti poškrabaniu, oteru a je chemicky stabilný) a dosahujú výborné hodnoty týchto veličín v porovnaní s pyrolyticky nanesenými povlakmi, ale ich ostatné vlastnosti nie sú v praxi dostatočné pre splnenie súčasných normálnych požiadaviek na architektonické sklá s nízkym E a predovšetkým majú nedostatočnú infračervenú obrazivosť a priepustnosť viditeľného svetla. Tak napríklad pri skle s hrúbkou 3 mm je priepustnosť viditeľného svetla (zdroj C) pri výrobku na obr. 2 obvykle len okolo 76 %, E_n je okolo 0,14 až 0,17. Obidve tieto emisivity sú dosť vysoké. Navyše odpor vrstvy (R_s) je relatívne vysoký, a to 15,8 Ω (prijateľnejšie by boli hodnoty pod 12,0).

Navyše, toto sklo podľa obr. 2, teda tepelne nespracovateľné, by nemohlo byť ďalej ohýbané, temperované, či tepelne spevňované bez vedľajších nežiaducich vplyvov na povlak alebo nosič. Je to spôsobené tým, že pôsobenie tepla na striebornú vrstvu má za následok jej rozpojovanie a vznik porozity. Výsledkom je, že emisivita prudko vzrastie v dôsledku toho, že sa strieborná vrstva stane nerovnomernou; chemická odolnosť je veľmi zlá a priepustnosť silne vzrastie.

Trvanlivosť je teda pri týchto povlečených sklách výrazne zlepšená, ale pokiaľ majú byť získané povlaky taktiež použiteľné súčasne s bežnými tesniacimi tmelmi, kvalita obmedzenia slnečného žiarenia a tepelná spracovateľnosť sa pri mnohých súčasných architektonických sklách znižujú pod optimálne hodnoty.

Okrem tejto sústavy vrstiev Airco existuje v patentovej a odbornej literatúre rad opisov ďalších povlakov, obsahujúcich striebro a/alebo Ni:Cr, ako vrstvy pre odraz infračervených lúčov a obmedzenie iného svetla. Pozri napríklad filtre Fabry-Perot a ďalšie známe povlaky a techniky, opísané v US 3 682 528 a 4 799 745 (spolu so známym stavom techniky rozoberaným a/alebo citovaným v týchto patentoch). Pozri tiež dielektrické kovové sústavy vrstiev vyrobiteľné podľa mnohých patentov vrátane napríklad US 4 179 181, 3 698 946, 3 978 273, 3 901 997 a 3 889 026, ak menujeme len zopár z ich celkového počtu. Produkty podľa EP 456487 nie sú tepelne spracovateľné. Dosiahnuté hodnoty odporu vrstvy sú v EP 456487 značne vysoké (v jednom príklade 17,7 až 18,8 Ω a v ďalšom príklade 14,7 až 15,3 Ω). Meranie tejto hodnoty odporu vrstvy možno pokladať za ekvivalentné emisivite. Vyšší odpor vrstvy v EP 456487 je v príkladoch na nitrid kremíka použitá tiež päťvrstvová sústava, ale prvá vrstva niklu alebo nichrómu má hrúbku iba 0,8, resp. 1 nm. To je pravdepodobne dôvodom toho, že produkty podľa EP 456487 nie sú tepelne spracovateľné.

Aj keď takéto iné povlaky sú známe a opísané, žiadny doterajší stav techniky pred vynálezom neopísal či nedosiahol tak efektívny proces naprašovacíeho nanášania povlaku s trvanlivosťou blížiacou sa alebo rovnajúcou sa tr

SK 279809 Β6 vanlivosti pyrolytických povlakov, ktoré však zároveň dosahujú vynikajúce kvality v obmedzovaní nežiaducich zložiek slnečného žiarenia. Obľuba skiel s povlakom kovu alebo kovového oxidu pri navrhovaní stavieb a vozidiel je dobre známa. Ako sa uvádza v patentoch a inej literatúre, sklá získané riešením rôznych sústav vrstiev majú dosť prijateľné hodnoty odrazivosti, priepustnosti, emisivity, chemickej odolnosti a trvanlivosti a majú taktiež požadované zafarbenie. Pozri napríklad v tomto smere uvedené informácie v US 3 935 351, Ί 413 877, 4 462 883, 3 826 728,3 681 042, 3 798 146 a 4 594 137, čo je opäť len niekoľko z celkového množstva.

Iné známe povlečené sklo Airco Aircocool 72 alebo 76 pozostáva v podstate z nasledujúcich vrstiev smerom od skla von: SnOoýAl/Ag/Al/SnC)?. Tieto povlaky pre sklá sú síce tepelne spracovateľné, ale sú dosť mäkké a postrádajú dostatočnú trvanlivosť.

V poslednom čase má vzrastajúca obľuba povlečených skiel za následok zosilnenie snahy získať povlak na sklenenom výrobku (nanášaný pred tepelným spracovaním), ktorý môže byť spracovávaný teplom bez toho, aby došlo k výraznej zmene jeho vlastností alebo k zmene vlastností skla samotného (t. j. výsledného skleneného výrobku).

Jedným z dôvodov pre to je napríklad fakt, že je mimoriadne obtiažne dosiahnuť rovnomerný povlak na už ohnutej časti skla. Je dobre známe, že pokiaľ sa nanesie povlak na rovný povrch skla a potom sa sklo ohýba, je možné použiť na nanesenie rovnomernej vrstvy oveľa jednoduchšie techniky, než pokiaľ bolo sklo pred tým ohnuté. To platí pre architektonické sklá, sklá pre dopravné prostriedky i pre sklá v bytoch.

Boli vyvinuté niektoré techniky na výrobu povliekaných tepelne spracovateľných skiel, ktoré môžu byť temperované, ohýbané alebo tepelne spevňované. Všeobecne povedané, prevažná časť týchto známych povlečených skiel (ako výrobok znázornený na obr. 2) už neznáša tepelné spracovanie pri vyššej teplote, nutné na dosiahnutie optimálnych podmienok na ohýbanie, temperovanie a/alebo tepelné spevňovanie (t. j. 620 až 788 °C). Takéto techniky umožňujú v podstate len spracovanie pri teplotách do 600 °C, pokiaľ nemá dôjsť k nežiaducemu ovplyvneniu povlaku či skla, ktoré je jeho podkladom. Tento stav, predovšetkým absencia výrazných nežiaducich účinkov na povlak alebo substrát, je presne to, čo sa v tomto opise rozumie (v súlade s uvedenou definíciou) výrazom tepelne spracovateľné, ako je tu používaný.

V tomto smere sú opísané v US 5 188 887 sústavy vrstiev, ktoré sú tepelne spracovateľné vo význame, ktorý má tento termín v tomto patente, lebo ich možno úspešne tepelne spracovávať pri vyšších teplotách, pri ktorých je možné dosiahnuť požadované výsledky temperovaním, ohýbaním alebo tepelným spevňovaním. Všeobecne povedené, tieto povlaky majú spoločné to, že obsahujú v sústave vrstiev kovovú vrstvu s vysokým obsahom niklu, výhodne to je zliatina známa ako Haynes 214, ktorá v podstate obsahuje 75,45 %Ni, 4,00 %Fe, 16,00 % Cr, 0,04 % C, 4,50 % A1 a 0,01 % Y (percentá sú hmotnostné). Použitím zliatiny s vysokým obsahom niklu, ako je Haynes 214, a prekrytím tejto vrstvy stechiometrickým oxidom cíničitým (SnO2) samostatne alebo v kombinácii s ďalšími vrstvami (ako napríklad podkladovou vrstvou toho istého stechiometrického oxidu cíničitého a/alebo medzi vrstvou hliníka medzi najvyššou vrstvou SnO2 a vrstvou s vysokým obsahom niklu je možné dosiahnuť tepelnú spracovateľnosť skleneného výrobku pri zvýšenej teplote, teda okolo 620 až 788 °C počas 2 až 30 minút bez podstatnej degradácie zafarbenia, zníženia mechanickej trvanlivosti, emisivity, odrazivosti či priehľadnosti. Tieto kompozície tvoria teda výrazné vylepšenie stavu techniky a sú opísané v nasledujúcich patentoch: US 4 790 922, 4 816 034, 4 826 525, 4 715 879 a

857 094.

Okrem uvedených technických informácií v spomenutých patentoch je taktiež ďalej známa sústava vrstiev Leybold TCC-2000 pre predné ochranné sklá dopravných prostriedkov. Táto sústava je všeobecne opísaná v US

201 926. Používa štyri alebo päť vrstiev kovov alebo oxidov kovov, ktoré sa nanášajú naprašovaním. Získané povlečené sklo, ktoré je v niektoiých prípadoch tepelne spracovateľné pri teplotách nad 600 °C, je možné použiť ako polotovar na výrobu ohýbaných alebo nechýbaných predných skiel s podmienkou, že pre spracovanie teplom platia pri týchto povlakoch dosť tvrdé časové limity. Vrstvenie smerom od skla von začína prvou vrstvou oxidu cíničitého, pokračuje vrstvou nikel/chró-movej zliatiny (obvykle okolo 80/20), tretia vrstva je zo striebra, štvrtá vrstva je tvorená zliatinou nikel/chróm a piatu vrstvu tvorí oxidcíničitý. Okrem nízkych horných limitov pre tepelné spracovanie a krátkych časových limitov je získaný povlak dosť mäkký a má malú chemickú odolnosť na to, aby ho bolo možné prakticky použiť na vnútorné povrchy vrstvených predných skiel predovšetkým vzhľadom na nedostatok trvanlivosti. US 5 201 926 ďalej uvádza, že hornou a/alebo spodnou vrstvou tejto sústavy môže byť okrem oxidu cíničitého oxid kremičitý, oxid hlinitý, niektorý z oxidov tantalu a oxid zirkoničitý alebo ich zmes. Tento patent taktiež uvádza, že strieborná vrstva môže byť tvorená striebrom alebo striebornou zliatinou s obsahom aspoň 50 % hmotnostných striebra. Hrúbky vrstiev sú uvádzané (smerom od skla von) 35 nm, 2 nm, 20 nm, 2 nm a 35 nm.

V US 5 229 194, ktorý tvorí známy stav techniky k predloženému vynálezu vzhľadom na to, že jeho predmet bol v predaji viac ako rok pred podaním nášho vynálezu, je uvedené výrazné zlepšenie tepelne spracovateľných, naprašovaním nanesených povlakov, a to dokonca aj v porovnaní s US 5 188 887. Dosahujú sa totiž podľa neho mimoriadne výsledky v oblasti tepelnej spracovateľnosti (v zmysle, ako je tento výraz tam definovaný) predovšetkým na použitie ako privacy windows vo vozidlách tým, že vrstva kovového niklu alebo zliatiny s vysokým obsahom niklu, sa obklopí spodnou a prekrývacou separačnou vrstvou oxidu alebo nitridu niklu alebo zliatiny s vysokým obsahom niklu a ďalej sa prekryje oxidom ako je SnC>2, ZnO, TiC>2 alebo oxidom použitej zliatiny. Ako použiteľný je tiež spomenutý kremík, ktorým môže byť uskutočnené prvé prekrytie nikel obsahujúcej vrstvy. Obsah spomenutého patentu US 5 229 194 sa tu uvádza formou odkazu ako súčasť opisu.

Uvedené sústavy vrstiev, opísané v patente US 5 229 194 majú čiastočnú tepelnú spracovateľnosť a trvanlivosť proti odreniu. Aj keď niektoré z nich boli spočiatku považované za chemicky rezistentné, prakticky hromadne vyrábané sústavy nespĺňajú dosť náročnú požiadavku stability pri hodinovom vare v 5 %HC1, ktorý predstavuje už skôr spomenutý test. Ich infračervená a UV obrazivosť je však tak dobrá, že majú dosť veľký rozsah použitia. Ďalej je treba uviesť, že ich hodnoty priepustnosti viditeľného svetla sú nízke, čo sa obvykle požaduje pre aplikáciu ako privacy windows, ale ukazujú sa byť príliš nízke na praktické použitie ako okná stavieb alebo panely, kde je dobrá priehľadnosť požadovaná. V dôsledku toho, ak je požadované vyrobiť v napiašovacom zariadení povlečené sklá, ktoré spĺňajú požiadavky pre architektonické alebo bytové aplikácie potom, čo sa vyrábali sklá pre privacy windows, je treba zariadenie odstaviť, aby mohol byť nanášaný iný typ sústavy vrstiev. Pokiaľ by to nebolo nutné, bolo by možno významne ušetriť náklady.

V našej súvisiacej prihláške č. 07/876 350, podanej 30. 5. 1992 s názvom HighPerformance, Durable, Low-E Glass and Method of Making Samé sú uvedené niektoré vynikajúce sústavy vrstiev, ktoré sú veľmi dobre použiteľné na architektonické a bytové účely, lebo majú nielen dobrú chemickú a mechanickú trvanlivosť, ale ich solárne charakteristiky sú tiež dobré. Tieto sústavy sú obvykle nazývané sklá (povlaky) s nízkym E (low-E), lebo ich hemisférická emisivita (Eh) je všeobecne vždy nižšia, než asi 0,16 a ich normálna emisivita (E_n) je všeobecne nižšia než 0,12. Merané druhým spôsobom je ich odpor vrstvy 10,50 Ω. Okrem toho pri normálnej hrúbke skla (napr. 2 až 6 mm) majú priepustnosť viditeľných zložiek svetla vo výhodnom uskutočnení okolo 78 % alebo viac. V porovnaní s tým majú konkrétne uskutočnenia uvedených privacy windows s povlakom tvoreným sústavou podľa US 5 229 194 hodnoty priepustnosti viditeľného svetla okolo 22 až 23%.

Vynález, opísaný uvedenej súvisiacej prihláške č. 07/876 350, umožňuje dosiahnuť mimoriadne nízke E, vysokú priehľadnosť (T > 78 %, E_n < 0,12 atď.) spoločne s dobrou chemickou odolnosťou (opísané sklá s povlakom prejdú úspešne testom varu v 5% HC1) a odolnosťou proti oderu. Podľa jeho prvého päťvrstvového uskutočnenia je v sústave všeobecne obsiahnutá podložná vrstva S13N4, prvá vrstva niklu alebo niklovej zliatiny (napr.nichrómu), vrstva striebra, druhá vrstva niklu alebo jeho zliatiny a posledná vrstva SÍ3N4. V inom konkrétnom výhodnom uskutočnení tvoria sústavu vrstiev smerom od skla v podstate tieto vrstvy:

SÍ3N4/Ni:Cr/Ag/Ni:Cr/Ag/NiCr/SÍ3N4.

Táto sedemvrstvová sústava mala trochu vyššiu odolnosť proti poškrabaniu, ako skôr uvedená päťvrstvová sústava. Ale v každej sústave je výhodne ako Ni:Cr vrstva použitý nichróm, t. j.Ni/Cr je hmotnostné 80/20 a podstatná časť chrómu je vo forme nitridu Cr, lebo Ni:Cr vrstva sa vytvára v prostredí obsahujúcom dusík.

Žiaľ, tieto trvanlivé sústavy vrstiev na skle, ktoré majú nízke E a dobre prepúšťajú viditeľné svetlo, nie sú tepelne spracovateľné. Túto nemožnosť tepelného spracovania spôsobuje existencia aspoň jednej kovovej striebornej vrstvy, ktorá sa stáva v priebehu zahrievania nespojitou, lebo nemäknúce, v tomto prípade Ni:Cr, priľahlé vrstvy nie sú schopné udižať striebornú vrstvu (alebo viac vrstiev) v spojitom stave počas tepelného spracovania. V dôsledku toho nie je možné použiť striebornú vrstvu, ktorá je z iných hľadísk výhodná, v prípade, keď sa povlečené sklo ešte tepelne spracováva ako temperovaním, tepelným spevňovaním alebo sa za tepla ohýba. Bohužiaľ je však strieborná vrstva nutná na dosiahnutie požadovaných nízkych hodnôt E.

V tejto súvislosti treba pripomenúť, že výroba niektorých architektonických, bytových a automobilových skiel vyžaduje, aby povlečené sklá boh temperované, ohýbané alebo tepelne spevňované. Predovšetkým pri architektonických aplikáciách je použitie tepelne spracovatcľných temperovateľných atď. skiel v spojení s tepelne nespracovateľnými sklami podľa uvedenej prihlášky 07/876 350 často požadované. Preto sa vynára potreba výroby tepelne spracovateľných skiel, ktoré majú vlastnosti (farbu, emisivitu, odpor vrstvy atď.), v podstate prispôsobené tepelne nespracovateľným sklám, ktoré sú uvedené v uvedenej prihláške č. 07/876 350, aby mohli byť obidve sklá použité spoločne, napríklad v tej istej budove vedľa seba.

V našej súvisiacej prihláške č. 08/102 281, podanej dňa 5. 9. 1993, je opísaná vynikajúca tepelne spracovateľná sústava vrstiev. Táto sústava všeobecne zahŕňa početnú skupinu podobných sústav, ktoré sú všetky pripraviteľné naprašovacou technikou použitím vhodných anód a atmosfér pre vytvorenie jednotlivých vrstiev S13N4 a Ni/Cr a/alebo ich oxidov. Povlečené vyrobené sklá, ktoré sú opísané v prihláške č. 08/102 281 sú po tepelnom spracovaní vynikajúce, ale nemajú optické vlastnosti (farbu, emisivitu, obrazivosť atď.) podobné alebo v podstate podobné tým tepelne nespracovateľným sklám, ktoré sú opísané v prihláške č. 07/876 350. Napriek tomu, že nespĺňajú podmienku, aby bola sústava po tepelnom spracovaní v podstate podobná iným sklám v tepelne nespracovateľnej podobe, môžu byť tieto sklá v dôsledku širokých možností ich vrstiev vyrábané pokiaľ sa uskutoční malá zmena v nastavení naprašovacieho procesu pri výrobe skiel podľa vynálezu tu 0pisovaného a je možné docieliť podobnosť s typom podľa 876 350. Toto je významnou vlastnosťou a dôležitým zistením nášho terajšieho vynálezu.

Je teda významným zistením a tak aj výrazným aspektom tu predkladaného vynálezu, ako je podrobnejšie opísané uspokojenie dlho pociťovanej potreby dosiahnuť možnosti vyrobiť pomocou minimálneho prestavenia podmienok naprašovacieho nanášacieho procesu v značnom rozsahu pozmenené povlečené sklá, každé pre iné, špecifické určenie a spĺňajúce premenlivé potreby zákazníkov. Tak napríklad, ako bude ďalej podrobne vysvetlené, v obvyklom sputter coateri Airco s 30 anódami, kde sa používajú kremíkové, Ni/Cr a Ag anódy, predmet vynálezu umožňuje v jednom jednoducho nastaviteľnom spustení získať výrobky vhodné pre výrobu vozidiel (napr. povlečené sklá, ktoré sa následne ohýbajú pre výrobu predných ochranných skiel), ako sú opísané v prihláške č. 08/102 281, zároveň výrobky na architektonické (stavebné) účely, ktoré nie sú ďalej temperované, ako sú opísané v prihláške č. 876 350 a tiež výrobky na architektonické (stavebné) použitie a pre dopravné prostriedky, ktoré sú temperovateľné a dajú sa ohýbať, pričom opticky zodpovedajú tým z prihlášky č. 876 350, ako sú podľa vynálezu opísané.

Z uvedených dôvodov je zjavné, že v odbore existuje potreba technického vyriešenia sústavy vrstiev nanášanej na sklo naprašovaním, ktorá by mala po tepelnom spracovaní (temperovanie, ohýbanie atď.) optické vlastnosti v podstate zodpovedajúce alebo aspoň podobné tým, ktoré majú tepelne nespracovateľné povlečené sklá podľa súvisiacej už uvedenej prihlášky č. 07/876 350, teraz patentu US 5,344,718 a výhodne vyrobiteľné v tej istej operúcu, ako bolo uvedené, v ktorej sa vyrábajú tepelne nespracovateľné sklá a to bez odstavovania naprašovacieho nanášajúceho zariadenia (sputter coateru). Cieľom predkladaného vynálezu je splniť tieto požiadavky v odbore a súčasne ostatné požiadavky, ktoré sú pre odborníka v odbore zrejmé potom, co mu bude poskytnutá ďalej nasledujúca informácia o vynáleze.

Termín SÍ3N4, ako je tu používaný, znamená vytvorenie nitridu kremíka, pričom nejde vždy o presne stechiometrickú zlúčeninu uvedeného vzorca, hoci sa v procese tvorí vrstva takmer len z nitridu kremíka, v niektorých prípadoch môžu byť použité anódy dopované malým množstvom takých prvkov, ako je hliník, ktoré sa potom objavujú vo vrstve ako kovy alebo vo forme nitridov. Teda termín S13N4 je tu používaný ako zjednodušený pre charakterizáciu vrstvy, obsahujúcej prevažne nitrid(y) kremíka.

Termín nichróm je podobným spôsobom používaný v generickom význame na charakterizáciu vrstvy, ktorá zahŕňa nejaké kombinácie niklu a chrómu, pričom aspoň niektoré z nich sú v kovovom stave a časť môže byť oxidovaná. Zjednodušene použitý výraz striebro znamená, že vrstva pozostáva v podstate z kovového striebra, ale môže obsahovať v malých koncentráciách niektoré prvky, ktoré nemajú škodlivý vplyv na vlastnosti vrstvy striebra v sústave ako celku.

Podstata vynálezu

Všeobecne povedané, vynález spĺňa definované potreby v odbore tým, že rieši tepelne spracovateľný povlečený sklenený výrobok, vybavený sústavou vrstiev, nanesených naprašovanim, pričom uvedený povlečený sklenený výrobok, ak je sklom číre sklo s hrúbkou asi 2,5 až 3,5 mm, má pred tepelným spracovaním priepustnosť viditeľného svetla (zdroj C) 70 až 73 % odpor vrstvy (R_s) menej než 15 Ω emisivitu normálnu (E_n) menej než 0,16 emesivitu hemisférickú (Ejj) menej než 0,20, ktorý zahrnuje v smere od skla von (a) prvú vrstvu nitridu kremíka s hrúbkou 35 až 45 nm, (b) prvú vrstvu niklu alebo nichrómu s hrúbkou väčšou ako 2 nm, (c) vrstvu striebra s hrúbkou 5 až 12 nm, (d) druhú vrstvu niklu alebo nichrómu s hrúbkou aspoň

0,7 nm a (e) druhú vrstvu nitridu kremíka s hrúbkou 45 až 55 nm.

V určitých výhodných uskutočneniach je hrúbka prvej vrstvy nitridu kremíka asi 37,5 nm a hrúbka druhej vrstvy nitridu kremíka je asi 50 nm. Hrúbka vrstvy striebra je výhodne asi 7,5 nm. V niektorých ďalších výhodných uskutočneniach je hrúbka prvej naprašovanej niklovej alebo nichrómovej vrstvy asi trikrát väčšia, než je hrúbka druhej niklovej alebo nichrómovej vrstvy, hrúbka prvej vrstvy niklu alebo nichrómu je 2 až 5 nm a hrúbka druhej vrstvy niklu alebo nichrómu je 0,7 až 1,5 nm.

Sklenený výrobok podľa vynálezu má chemickú odolnosť a trvanlivosť v zmysle uvedených definícií a testov. Je výhodné, ak má povlečený sklenený výrobok, keď je sklom číre sklo s hrúbkou asi 2,5 až 3,5 mm, po tepelnom spracovaní nasledujúce vlastnosti: priepustnosť viditeľného svetla (zdroj C) 76 až 78 % odpor vrstvy (R_s) emisivitu normálnu (E_n) emisivitu hemisférickú (Ejj) menej než 12 Ω menej než 0,12 menej než 0,16.

Tepelne spracovateľný výrobok podľa vynálezu sa získava spôsobom, pri ktorom sa na sklenený podklad naprašovaním nanáša sústava vrstiev, zahrnujúca v smere od skla von

a) prvú vrstvu nitridu kremíka s hrúbkou 35 až 45 nm,

b) prvú vrstvu niklu alebo nichrómu s hrúbkou väčšou ako 2nm,

c) vrstvu striebra s hrúbkou 5 až 12 nm,

d) druhú vrstvu niklu alebo nichrómu s hrúbkou aspoň 0,7 nm a

e) druhú vrstvu nitridu kremíka s hrúbkou 45 až 55 nm.

Výhodne sa na sklenený podklad:

a) naprašovacím spôsobom v dusíkovej atmosfére nanesie podkladová vrstva nitridu kremíka, s hrúbkou 35 až 45 nm,

b) naprašovacím spôsobom v atmosfére inertného plynu sa nanesie prvá vrstva niklu alebo nichrómu s hrúbkou väčšou ako 2 nm,

c) naprašovacím spôsobom v atmosfére inertného plynu sa nanesie vrstva striebra s hrúbkou 5 až 12 nm,

d) naprašovacím spôsobom v atmosfére inertného plynu sa nanesie druhá vrstva niklu alebo nichrómu s hrúbkou 0,7 až

1,5 nm,

e) naprašovacím spôsobom v dusíkovej atmosfére sa nanesie krycia vrstva nitridu kremíka s hrúbkou 45 až 55 nm.

Pritom sa tepelné spracovanie výhodne volí z nasledujúcich procesov: temperovanie, ohýbanie a tepelné spevňovanie. Výhodne zahŕňa stupeň tepelného spracovania temperovanie povlečeného skla zahrievaním na teplotu 620 až 788 °C v čase najmenej päť minút a následné zakalenie, pričom zahrievanie a chladenie sa uskutočňuje v čase, ktorý je dostatočný na vytemperovanie výrobku. Výhodne sa nanášanie vrstvy naprašovanim uskutočňuje vo viacerých oddelených zónach, pričom stupne, v ktorých sa vytvárajú vrstvy S13N4 sa uskutočňujú aspoň vo dvoch oddelených zónach, ktorých atmosféra pozostáva z 80 % dusíka a 20 % argónu, a stupne, v ktorých sa vytvárajú niklové alebo nichrómové vrstvy a strieborná vrstva sa uskutočňujú v tej istej zóne, pričom nanášanie naprašovanim sa v tejto zóne uskutočňuje v atmosfére buď: a) v podstate 100 % argónu, alebo b) 95 % argónu a 5 % kyslíka.

Spôsob postupnej výroby aspoň dvoch naprašovanim povlečených sklenených výrobkov sa uskutočňuje pomocou zariadenia na povliekanie skla naprašovanim upraveného oproti spôsobu výroby iného výrobku púhym nastavením zariadenia využitím všetkých anód a zón.

Pri získavaní výrobku podľa vynálezu je využívané zariadenie na nanášanie naprašovanim, ktoré je vybavené nanajvýš 30 anódami a nanajvýš 6 atmosférickými zónami. Pri niektorých ďalších výhodných uskutočneniach vynálezu je iba jeden z povlečených sklenených výrobkov tepelne spracovateľný, ale potom, čo je tepelne spracovaný, majú obidva povlečené sklenené výrobky v podstate rovnaké solárne charakteristiky, definované aspoň jednou z vlastností zahrnujúcich priepustnosť viditeľného svetla, farbu a emisivitu.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález bude ďalej opísaný v konkrétnych uskutočneniach spolu s odkazmi na sprievodné vyobrazenia, v ktorých:

Obr. 1 je schematické znázornenie zariadenia Airco, ktoré je možné pri praktickom uskutočnení tohto vynálezu použiť (a ktoré sa podľa vynálezu prevádzkuje odlišne od známeho stavu - obr. 2).

Obr. 2 je rez sústavou vrstiev Airco, známou zo stavu techniky, ktorá je nanesená na skle.

Obr. 3 je rez sústavou podľa vynálezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 je znázornené typické magnetrónové naprašovacie nanášacie zariadenie, ako je napríklad zariadenie Airco, ktoré bolo už uvedené. Pri praktickom uskutočnení podľa vynálezu sa výhodne používa päť zón (zóna 1 až zóna 5), ale je možné použiť akýkoľvek počet (napr. 6). Vrstvy tvoriace povlak sa postupne nanášajú na sklo G pri jeho postupe v smere A. Zóna 1 je vybavená šiestimi otočnými rúrkovými anódami t]_6 výhodne kremíkovými (Si) (napr. Si dopovaný asi 3 až 5 % hmotnostnými A1 na zabezpečenie vodivosti). Zóna 2 obsahuje ďalších šesť rúrkových anód t7_j2 z toho istého Si materiálu. Podobne je umiestnené v zónach 4 a 5 po šesť ďalších rúrkových anód ti<)_24 a *25-30 °päť z rovnakého Si materiálu. V zónach 1, 2, 4 a 5 sa výhodne používajú 3 katódy v každej zóne (tieto katódy nie sú vyobrazené), pričom každá z katód zaisťuje funkciu dvoch otočných kremíkových (Si) anód.

Prostredná zóna 3 je vybavená buď tromi plošnými anódami Pj-3 (t. j. očíslovanými 31,16 a 33), šiestimi otočnými rúrkovými anódami alebo ich kombináciou, pre nanesenie troch prostredných vrstiev päťvrstvového povlaku, znázorneného na obr. 3. Anódy v zóne 3 môžu pochopiteľne byť tiež použité pre nanesenie troch prostredných vrstiev podľa známeho stavu techniky pre sústavu vrstiev Airco, ktorá je znázornená na obr. 2, pričom zloženie týchto troch prostredných vrstiev je opísané v rámci päťvrstvových sústav v US prihláške č. 07/876 350 pre výrobky tepelne nespracovateľné a v 08/102 281 pre výrobky tepelne spracovateľné.

Obr. 1 schematicky ilustruje typický Airco sputter coater, na ktorý je odkazované, používaný na výrobu známych výrobkov Airco zobrazených na obr. 2. Na obr. 1 znázornené zóny 1, 2, 4 a 5 sú vybavené kremíkovými (Si) rúrkovými anódami (H-12 a *19-30) ^a naprašovanie sa uskutočňuje v 100 % N2 atmosfére. Zóna 3 je v typickom uskutočnení vybavená plošnými anódami P a používa sa pre nanesenie troch medzivrstiev, teda SÍ3N4/Ag/SÍ3N4. V zóne 3 sa používa ako atmosféra 100 % argón.

Použitím zariadenia a atmosféry podľa obr. 1 a reguláciou rýchlostí a elektrickej energie, privádzanej do naprašovacích stupňov sa známym Airco procesom vyrába sústava vrstiev, aká je znázornená na obr. 2. Na tomto obrázku vidíme sklenený podklad G. Týmto podkladom je výhodne sklenená vrstva s hrúbkou 2 mm až 6 mm, obvykle vyrobená float procesom (plavené sklo), ktorá má väčšinou typické zloženie sóda-vápno-kremeň, ktorého použitie v tomto procese je už dávno známe. V zónach 1 a 2 sa tvorí prvá podložná vrstva 1 zložená v podstate z SÍ3N4. Jej nominálna hrúbka je okolo 32,5 nm. V zónach 1 a 2 sa udržuje atmosféra v podstate 100 % N2. Ďalšia zóna 3 má atmosféru v podstate 100 % argónu a slúži pre prvé nanesenie relatívne dosť hrubej vrstvy 3 (napr. 0,7 nm ), ktorá má zloženie 80/20 nichróm, po nej nasledujúcej (do určitej miery ne spojitej) vrstvy 5, ktorej nespojitosť je naznačená ako otvory 7. V tej istej zóne 3, kde sa nanáša prvý nichróm a striebro, je nanášaná aj druhá vrstva 9 so zložením 80/20 nichrómu, rovnako hrubá ako prvá (t. j. 0,7 nm).

Obidve nichrómové vrstvy majú v podstate rovnakú hrúbku. Najvyššia vrstva, t. j. plášť 11 SÍ3N4 sa potom nanáša v zónach 4 a 5 s hrúbkou o niečo väčšou (napr. okolo 45 nm), ako podklad 1 pomocou vyššieho príkonu.

Pri prevádzke sú zóny 1 až 5 od seba oddelené oponami C rovnako, ako sú upravené konce, čo umožňuje udržať v každej zóne potrebnú atmosféru. Tieto oddelovacie opony sú obvyklého typu, ktorý je v tomto zariadení obvykle používaný a známy.

Obr. 3 znázorňuje povlečené tepelne spracovateľné sklo podľa vynálezu, ktoré je možné vyrobiť pomocou zariadenia na obr. 1. Ako je znázornené, povlak tvorí päť vrstiev, nanesených na floatovom skle (asi 2 až 6 mm hrubom), ktoré tvorí sklenený podklad G. Akýkoľvek typ či akákoľvek veľkosť skleneného podkladu vyrobeného plavením (float) sú pre toto nanesenie vhodné (napr. bezfarebné, zelené a pod.). Tak napríklad sklenený podklad môže tvoriť čisté (bezfarebné) sklo s hrúbkou asi 2,5 až 3,5 mm.

Prvá vrstva 101 je SÍ3N4 (nitrid kremíka) a je nanášaná v zónach 1 a 2, výhodne použitím atmosféry asi 80 % N2 a asi 20 % Ar. Prípadne je možné za určitých podmienok použiť ako atmosféru v zónach 1 a 2 v podstate 100% N2 (dusík). Tlak v zónach 1 a 2 je výhodne 0,27 až 0,40 Pa (výhodnejší je okolo 0,27 Pa).

Pokiaľ sa používa čistý sklenený podklad s hrúbkou 2,5 až 3,5 mm, má povlečené sklo priepustnosť vo viditeľnej oblasti asi 86 až 90 % po prechode zónou 1 a asi 81 až 84 % po prechode zónou 2.

Ďalšie kovové vrstvy 103,105 a 107 sa tvoria v zóne 3. Zóna 3 výhodne využíva ako plyn v podstate 100 % argón, ktorý sa udržuje na tlaku asi 0,13 až 0,27 Pa. Prípadne je možné uvádzať do tejto atmosféry malé množstvo O2 (napr. okolo 5 až 10 %). Pri tomto uskutočnení sa používajú plošné anódy Pj, výhodne tvorené 80/20 nichrómom, ale môžu tiež byť niklové alebo zo zliatiny na báze niklu podľa potreby.

Hrúbka vrstvy 103, tvorenej anódou Pj, je veľmi dôležitým znakom konkrétneho uskutočnenia vynálezu. Bolo zistené, že menením nichrómovej podložnej vrstvy 103, v niektorých prípadoch je faktor veľkosti zmeny okolo 2 až 4 (napríklad 3) v porovnaní so známym stavom techniky pri po vlečených sklách Airco, znázornených na obr. 2, a tiež v porovnaní s päťvrstvovým povlakom, ktorý je opísaný v spoločnej prihláške US č. 07/876 350, a ktorý umožňuje tepelné spracovanie obvyklým spôsobom (napr. temperovanie atď.) bez škodlivých účinkov na rovnomernosť vlastností skleneného výrobku a ktorého výsledkom sú sklá obmedzujúce slnečné lúče zvoleným spôsobom s vopred požadovanými vlastnosťami. V tomto smere bolo teraz úplne prekvapujúco a neočakávane zistené, že vo výhodných uskutočneniach podľa tohto vynálezu optické vlastnosti pôvodných tepelne nespracovaných povlakov (farba, emisivita, obrazivosť, priepustnosť atď.) sú samé osebe regulovateľné počas tepelného spracovania, takže mnohé z týchto optických vlastností takmer presne zodpovedajú tým, ktoré majú tepelne nespracovateľné päťvrstvové povlaky na skle, opísané v spoločnej prihláške US č. 07/876 350.

Ďalej bolo zistené, že je potrebné zvýšiť hrúbku len nižšie uloženej vrstvy 103 niklu alebo nichrómu. Zosilnenie hornej niklovej alebo nichrómovej vrstvy 107 prekvapujúco nemá za následok zlepšenie tepelnej spracovateľnosti produktu a zosilnením oboch sa síce dosiahne zlepšenie tepelnej spracovateľnosti, ale prejavuje sa príliš značným znížením priepustnosti viditeľného svetla, takže nie je prispôsobenie sklám podľa 876 350 potom možné.

Z týchto dôvodov sa nižšie uložená vrstva 103 na báze niklu nanáša do hrúbky väčšej než asi 2 nm (výhodne asi 3 až 5 nm a ešte výhodnejšie okolo 4,5 nm). Toho sa dosiahne obvykle jedine zvýšením príkonu do anódy P] na hodnotu zhruba dva až trikrát väčšiu, nezje hodnota používaná pre výrobu hornej vrstvy 107 na báze niklu pomocou anódy P3 (33). Tak je možné veľmi jednoduchým spôsobom naniesť nižšiu niklovú alebo nichrómovú vrstvu v rámci celého povlaku púhym zvýšením príkonu anódy Pj pri nastavení naprašovacieho zariadenia podľa prihlášky US č. 07/876 350 na dvoj- až trojnásobnú hodnotu. To vedie k získaniu povlečeného skleneného výrobku podľa vynálezu, ktoiý je odlišný od piatimi vrstvami povlečeného skla podľa 07/876 350, pretože nižšia niklová alebo nichrómová vrstva podľa vynálezu je výrazne hrubšia (napr. dvakrát až trikrát tak hrubá) ako podľa 07/876 350.

Potom, teda po nanesení vrstvy 103 na báze niklu, sa vytvára pomocou anódy Pi a príslušnej spolupracujúcej katódy (nie je zobrazená) strieborná vrstva 105. Táto vrstva sa nanáša tak, aby jej hrúbka bola asi 5 až 12 nm pomocou plošnej striebornej anódy P2 (16) (môžu sa použiť bežné rúrkové otočné anódy). Strieborná vrstva 105 má výhodne hrúbku 7,5 nm. Strieborná (Ag) vrstva v tomto uskutočnení je o niečo tenšia, ako podľa uvedenej prihlášky US e. 07/876 350. Znova je treba len jednoduchý zásah do nastavenia príkonu (príkon do anódy P2 podľa prihlášky US č. 07/876 350 sa mierne zníži).

Ďalšia, znova v podstate čisté kovová 80/20 nichrómová (alebo z iného materiálu na báze niklu), vrstva 107 sa tvorí rovnakým spôsobom, ako prvá niklová alebo nichrómová vrstva 103 len s tým rozdielom, že vrstva 107 je podstatne tenšia ako zosilnená niklová alebo nichrómová vrstva 103. Nichrómová vrstva 107 má výhodne hrúbku 0,9 až

1.5 nm, ale môže byť i tenšia (napr. okolo 0,7 nm). Druhá niklová alebo nichrómová vrstva podľa vynálezu sa vytvára v podstate rovnakým spôsobom ako v US č. 07/876 350 a v podobnej hrúbke.

Podľa jedného z výhodných uskutočnení vynálezu sa použije nižšia alebo prvá nichrómová vrstva 103 s hrúbkou

4.5 nm a horná alebo druhá nichrómová vrstva 107 s hrúbkou okolo 1,5 nm. Preto výhodný pomer hrúbky nižšej nichrómovej vrstvy 103 k hrúbke hornej nichrómovej vrstvy 107 je asi 3 : 1.

Plošná anóda P3 (33) sa používa na vytvorenie hornej nichrómovej vrstvy 107. Pri tom sa používa zhruba polovičný alebo tretinový príkon tejto druhej nichrómovej anódy oproti príkonu anódy P] a podobný, ako pri druhejnichrómovej anódy P3 podľa patentovej prihlášky č. US č. 07/876 350.

Na výstupe zo zóny 3 sústava nanesených vrstiev pozostáva v podstate z týchto zložiek v tomto poradí: nitríd kremíka/nikel-chróm/stri ebro/nikel-chróm a prepúšťa asi z 52 až 54 % viditeľné svetlo, ak je podkladom čisté sklo s hrúbkou okolo 2,5 až 3,5 mm.

Povlečené sklo pokračuje v posune do zóny 4, kde prevádzkovým plynom môže byť buď v podstate 100 % dusík, alebo výhodnejšie zmes dusíka s argónom (napr. 80 % dusík a 20 % argón). Zóny 1,2,4 a 5 pri uskutočnení postupu podľa vynálezu sú výhodne podobné zónam 1, 2, 4 a 5, ktoré sa používajú pri výrobe piatimi vrstvami povlečeného tepelne nespracovateľného skla podľa US č. 07/876 350. Rovnako ako v zónach 1 a 2, udržuje sa tlak v zónach 4 a 5 výhodne na hodnote 0,27 až 0,40 Pa, výhodne asi 0,27 Pa.

V zónach 4 a 5 sa vytvára vrchná vrstva 109 nitridu kremíka (S13N4J podobným spôsobom, aký sa používa na vytvorenie podkladovej vrstvy 101. Vrchná vrstva 109 z nitridu kremíka má obvykle o niečo väčšiu hrúbku, ako podkladová vrstva 101, ako je diskutované v US č. 07/876 350. Napríklad spodná vrstva 101 nitridu kremíku má výhodne hrúbku asi 35 až 45 nm (najvýhodnejšie asi 37 nm) a vrchná vrstva 109 nitridu kremíku má výhodne hrúbku asi 45 až 55 nm (najvýhodnejšie asi 50 nm).

Hrúbky nitridových vrstiev 101 a 109 podľa vynálezu môžu síce byť rovnaké, ako hrúbky týchto vrstiev pri známom výrobku Airco (pozri obr. 2), ale vo výhodných uskutočneniach podľa vynálezu je každá z vrstiev S13N4 o niečo hrubšia v porovnaní so zodpovedajúcimi nitridovými vrstvami pri výrobku Airco, ktorý je zobrazený na obr. 2, takže sú v podstate ekvivalentné príslušným vrstvám v povlečených sklách podľa US č. 07/ 876 350. Toto sa dosahuje zvýšením príkonu zariadenia, a to v zónach 1 a 2 a 4 a 5, približne o 20 % či viac. Tým dôjde k zosilneniu príslušných vrstiev. Antireflexné vrstvy S13N4, nanášané v zónach 4 a 5 zvyšujú priepustnosť viditeľného svetla na asi 61 až 66% a 70 až 73%.

Výsledná sústava vrstiev má približne rovnakú trvanlivosť, ako sústava Airco podľa obr. 2, (t. j. je len nepatrne menej odolná proti poškrabaniu, ale prejde úspešne testom trvanlivosti). Výsledná sústava vrstiev však má výrazne výhodnejšie hodnoty emisivity, priepustnosti, tepelnej spracovateľnosti a odporu vrstvy v porovnaní so známou sústavou Airco na obr. 2. Je taktiež chemicky stála.

Pred tepelným spracovaním má povlečené sklo znázornené na obr. 3 podľa výhodného uskutočnenia vynálezu priepustnosť asi 70 až 73 %, odpor vrstvy asi 16,0 Ω alebo menej (výhodne asi 14,0 až 14,5 Ω), E_n okolo 0,14 až 0,16 a Eh menej než asi 0,20 (napr. asi 0,17).

Ale po tepelnom spracovaní (napr. temperovaní, ohýbaní, tepelnom spevňovaní atď.) má povlečené sklo podľa tohto výhodného uskutočnenia, znázornené na obr. 3, priepustnosť viditeľného svetla väčšiu než asi 76 %, odpor vrstvy menší než asi 0,12 Ω (výhodne menej než 10,5 až 11,0 Ω), Ejj menšiu než asi 0,12 (výhodne asi 10,5 až 11,0 O) a Eh menšiu než asi 0,16 (výhodne asi 0,14 alebo menej).

Toto tepelné spracovanie sa môže uskutočňovať napríklad pri teplote 685 °C počas cca 5 minút, viacnásobným spracovaním pri 665 °C počas cca 16 minút alebo spracovaním v ľubovoľnej temperovacej peci.

Vrstvy S13N4 podľa vynálezu môžu mať vrstvy s hrúbkami ešte jemne doladenými podľa požiadaviek na zafarbenie, chemickú odolnosť, odolnosť proti poškrabaniu a antireflexné vlastnosti povlečeného finálneho skleneného výrobku.

Tomu, čo bolo o podstate vynálezu uvedené, treba rozumieť tak, že v tom istom zariadení je možné postupne, bez odstavenia, vyrábať výrobky podľa vynálezu, výrobky podľa prihlášky US č. 08/102 281 aj podľa US č. 07/876 350, jedine menením príkonov a atmosfér vo vopred nastavených zónach. Tým sa prekonáva napríklad

SK 279809 Β6 problém nutnosti odstaviť zariadenie, ak chceme prejsť z výroby tepelne nespracovateľných nízko emisívnych povlečených skiel podľa prihlášky US č. 07/ 876 350, ak je potreba zvýšenia produkcie:

i) tepelne spracovateľného po vlečeného skla, ktoré po spracovaní bude mať optické vlastnosti v podstate podobné vlastnostiam tepelne nespracovateľného skla podľa US č. 07/876 350 alebo ii) tepelne spracovateľného povlečeného skla podľa prihlášky US č. 08/102 281.

Jednoduchým zvýšením príkonu anódy Ρχ na hodnotu dvakrát až trikrát vyššiu a znížením príkonu anódy P2 o asi 5 až 15 % v porovnaní s nastavením zariadenia podľa prihlášky US č. 07/876 350 alebo opačne, pri súčasnej zmene zmesi plynov, prítomných pri nanášaní povlaku v zóne 3, sa s rovnakým zariadením, bez odstavenia, vyrába buď povlečené sklo známe, alebo povlečené sklo podľa vynálezu, zobrazené na obr. 3. Tento postup bude detailne opísaný ďalej v príklade 1.

Opísané výhodné uskutočnenia podľa vynálezu umožňujú podstatne priblížiť optické vlastnosti povlečených tepelne spracovateľných a nespracovateľných skiel. Výraznou výhodou tohto vynálezu je, že umožňuje povliekať a sekať tepelne spracovateľné sklá, napríklad znázornené na obr. 3, pred temperovaním. To umožňuje výrobcovi skladovať nenasekané povlečené tepelne spracovateľné sklá, ktoré majú schopnosť byť spracované na sklá s optickými vlastnosťami v podstate zodpovedajúce iným, veľmi dobrým ale tepelne nespracovateľným sklám, napr. ako podľa US č. 07/876 350. V praxi sa teda obidva typy skiel skladujú v nenasekanej podobe a podľa požiadaviek zákazníka, ktorý má konkrétne nároky na rozmery a požaduje tak určitý počet tepelne nespracovateľných skiel ako určitý počet tepelne spracovateľných skiel, výrobca len vyzdvihne zo skladu príslušný počet tepelne nespracovateľných skiel a príslušný počet tepelne spracovateľných skiel podľa vynálezu, naseká ich na veľkosť podľa požiadaviek zákazníka a tepelne spracovateľné skla tepelne modifikuje. Tým je možné dosiahnuť rýchle vybavenie objednávky zákazníka, bez toho aby sa muselo zvlášť spúšťať nanášacie zariadenie. Doteraz, pokiaľ bolo známe len nanášať tepelne nespracovateľné, ale inak veľmi výhodné vrstvy podľa US č. 07/876 350, bolo možné splnenie požiadavky zákazníka až po dlhšom čase a boh problémy so skladovaním. To bolo pochopiteľne preto, že pokiaľ mala byť rýchlo splnená požiadavka niektoré sklá tepelne spracovať (napr. temperovať a/alebo ohýbať) a zároveň nasekať na veľkosti odlišné od veľkostí tepelne nespracovateľných skiel, bolo nutné buď udržiavať veľké zásoby pre jednotlivé veľkosti predsekaných ale nepovlečených skiel, alebo musel zákazník čakať, až bude sklo vyzdvihnuté z hlavného skladu (1) nasekané na príslušné veľkosti, (2) časť z nich temperovaná a (3) všetky potom povlečené. S využitím vynálezu je možné udržiavať sklady skiel s dvoma (alebo viacerými) typmi nanesených sústav. Keď príde zmiešaná objednávka, je možné ju rýchlo vybaviť, lebo nanášací stupeň je pri všetkých sklách už uskutočnený.

Vynález bude teraz opísaný pomocou príkladov konkrétneho uskutočnenia:

Príklad 1

Príklad typického povlečeného skla Airco podľa známeho stavu (STD) je znázornený na obr. 2, povlečené sklo podľa vynálezu je naproti tomu zobrazené na obr. 3 a tepelne nespracovateľné povlečené sklo podľa US č. 07/876 350 bolo vyrobené pomocou naprašovacieho nanášacieho zariadenia podľa obrázku 1. Tepelne spracovateľné povlečené sklo podľa vynálezu aj tepelne nespracovateľné povlečené sklo podľa US č. 07/ 876 350 boh v tomto príklade vyrobené postupne v jedinom zariadení.

Povlečené sklo podľa vynálezu bolo pripravené nasledovne.

Príklad 1 podľa vynálezu

Čistý sklenený podklad G s hrúbkou 3,2 mm prechádzal nanášacím naprašovacím zariadením Airco podľa obr. 1, ktorého zóny boli oddelené známym spôsobom oponami/priehradkami. Rýchlosť posuvu bola 8128 mm/min. Pred nanášaním i po ňom sa sklo obvyklým spôsobom umývalo (nie je znázornené). Čistý sklenený podklad G prechádzal zónou 1, v ktorej bol použitý prevádzkový tlak plynu 0,267 Pa a týmto plynom bola zmes 80 % dusíku s 20 % argónu. Všetky tri katódy (nie sú zobrazené) zóny 1, z ktorých každá prislúcha k dvom otočným kremíkovým anódam, mali pri prevádzke príkon nastavený pomocou ich anód (tj_6) tak, aby sa ukladala vrstva nitridu kremíka (S13N4) s hrúbkou dostatočnou na zníženie priepustnosti takto čiastočne povlečeného skla pre viditeľné svetlo na

87,5 %.

Potom bolo sklo premiestnené do zóny 2, v ktorej bola prevádzkovým plynom znova zmes 80 % N2 a 20 % Ar, ale s tlakom 0,280 Pa. Prevádzkový príkon troch katód zóny 2, z ktorých každá patri k dvom otočným kremíkovým anódam, bol taký, že v dôsledku jeho veľkosti sa na sklenený podklad ukladala druhá vrstva nitridu kremíka (S13N4) ďalej znižujúca priepustnosť viditeľného svetla vyrábaného polotovaru na 82,3 %.

Sklo ďalej pokračovalo v postupe do zóny 3, v ktorej bol prevádzkovým plynom 100 % argón, ktorého tlak bol udržovaný na hodnote 0,2 Pa. V nej sú použité tri katódy, každá v kombinácii s jednou z troch plošných anód (Ρχ až P3), pričom prvá plošná anóda (Ρχ) a tretia plošná anóda (P3) boh z nikel-chrómovej zliatiny 80/20 a druhá plošná anóda (P2) bola strieborná. Príkon prvej nikel-chrómovej anódy (Ρχ) bol nastavený na 3,57 kW. Príkon striebornej anódy bol 7,1 kW, čo bolo dostatočné, aby sa na povliekanom skle vytvorila vrstva striebra s odporom vrstvy (R_s) asi 14 Ω na štvorec, merané bežnou štvorbodovou sondou. Príkon do tretej, nikel chrómovej anódy (P3) bol l,33kW. Súbor nanesených vrstiev, ktorý v tomto okamihu obsahoval vrstvy v nasledujúcom zložení a poradí: nitrid kremíka (SÍ3N4)/nikel-chróm/striebro/níkel-chróm mal priepustnosť viditeľného svetla 53 %.

Sklo ďalej pokračovalo do zóny 4, kde bola prevádzkovým plynom zmes 80 % N2 a 20 % Ar a tlak bol 0,28 Pa. V nej boli zapojené tri katódy, každá proti dvom otočným kremíkovým anódam a príkon bol nastavený tak, že sa ukladala vrstva z nitridu kremíka (S13N4), ktorá vďaka antireflexným účinkom zvýšila priepustnosť skla pre viditeľné svetlo na 64,5 %.

Potom sklo pokračovalo do zóny 5, kde bola prevádzkovým plynom zmes 80 % N2 a 20 % Ar a tlak bol 0,28Pa. V nej boli zapojené tri katódy, každá s dvoma otočnými kremíkovými anódami a príkon bol nastavený tak, aby došlo k naneseniu finálnej vrstvy nitridu kremíka na sklenený podklad. Táto antireflexná vrstva zvýšila priepustnosť po

SK 279809 Β6 vlečeného skla pre viditeľné svetlo na 71,09 %. Tým bola sústava vrstiev v tomto príklade kompletná.

Výsledná sústava vrstiev podľa vynálezu bola tvorená v podstate čistým skleneným podkladom so smerom von nanesenou vrstvou S13N4 s hrúbkou asi 375 nm, NiCr vrstvou s hrúbkou asi 45 nm, striebornou vrstvou s hrúbkou asi 75 nm a finálna, druhá S13N4 vrstva okolo 450 nm hrubá.

Takto povlečený sklenený výrobok bol potom tepelne spracovaný pri teplote 665 °C v čase zahrievacieho cyklu 16 minút.

Príkon, tlak a parametre anód sú uvedené v nasledujúcej tabuľke 1.

TABUĽKA 1

Podmienky procesu príkladu 1 podľa vynálezu (Rýchlosť linky = 8 128 mm/min.)

Uu	Katíl·	laUí	IrDu* <N|	lapUía katäT m	Md PI	Tl«k P*)	ŕrmfakorý pLp (Ivtaataf ptvr)
	l	t)	41,1	452	*1.4	0,241	80 4 »1 l 20 1 Ar
	l	h	31.)	425	13.0	0,241	80 8 R / 20 8 Ar
1	2	b	30,1	432	12,1	0,141	w 1/ a Hr
	2	h	37.1	417	11,1	0,247	M 1 R / 20 8 Ar
	1	b	1	x	X	0,241	M 8 R / 20 8 Ar
	i	b	1	X	X	0,247	M 1 Ij / 20 1 Ar
	i	t7	32,1	411	41,5	0,200	W 8 R / 20 1 Ar
	4	*8	21,3	420	50.1	0,200	80 8 R / 20 1 Ar
2	5	b	31,0	412	71,1	0.200	80 8 R / 20 1 Ar
	5		35,7	433	74,1	0,201	80 8 lj / 20 1 Ar
	4	*u	x	1	x	0,284	80 1 1, / 20 1 Ar
	4	l12	x	1	x	0,200	wir2/»iv
	7	b 1»)	2,11	4íf	7,44	0,201	W 1 1] / 50 1 Ar
3	0	ti <M>	12,3	474	M, 3	0,204	59 8 R / 50 t Ar
	1		1,7!	375	0,01	0,204	$· 1 >2 / 50 1 Ar
	10	*15	11,1	417	01.0	0,214	niij/aiAr
	10	*20	11,0	432	01,1	0,210	H 1 R / 20 8 Ar
4	11	*21	14,5	435	31,2	0,204	Ml£/208Ar
	11	*22	IM	417	01.3	1,210	M8R/20IAr
	12	*23		434	«,5	0,200	M 8 R / 20 1 Ar
	12	m	43,4	410	84,3	0,214	80 8 lj / 20 8 Ar
	11	Ú5		43t	13,0	0,210	*0 8 R / 20 1 Ar
	11	*24	H. i	435	02.0	0,281	Wlŕ/WIAr
5	U	b.	15,1	434	31,1	0,210	10 8 R / 20 1 Ar
	14	*20	34,1	420	81,0	0,210	N 8 R / 20 8 Ar
	15	*25	31,1	435	85,1	0,284	M 8 Ii t 20 1 Ar
	15	t»	41,í	444	81,4	0,210	<0 « ti / » 1 »r

idu	latMa	AoMa	hikoa |W)	fcpitlť katwr (η	Md (i)	Tlak (7·)	Irnttitorý pljl IhaotMataf paatr]
	1	b	40,1	452	11.4	0,M7	00 i 1, / 20 4 Ar
	1	b	M,1	425	1J.0	0,2(7	10 8 Ii / 20 4 Ar
1	2	b	W,1	432	u.i	0,247	00 8 h / 20 1 Ar
	2	‘t	n, j	417	014	0,247	01 8 Ii / 20 3 Ar
	3	b	1	1	x	0,247	81 1 R f 20 t Ar
	3	b	1	1	X	0.24?
	4	*7	32,1	441	«,5	0,280	10 8 R / 20 1 Ar
	4	b	28,3	421	51,1	0,284	18 8 h ? 20 8 Ar
2	S		37,0	432	71,1	0,284	80 8 R / 20 8 Ar
	S	ho	3$,7	<33	7Í,l	0,2tt	11 8 R / 20 8 Ir
	4	bi	2	1	x	0,284	H 1 1« f 20 8 *r
	í	b.	3	z	x	4,284	H 8 lj 1 20 4 Hr
	7	F] (310	3,57	403	8,1?	0,200	IN 8 AT
3	1	Píl	1.10	»1	17,4	1,204	IN 8 Ar
	3	ti <111	1.31	3»	3,70	0,204	IN 8 Ar
	10	b)	41,0	437	04,0	1,214	H 8 1, 1 20 4 Ar
	u	*20	31.0	432	OJ,í	1,284	W 8 R 1 20 8 Ir
4	n	bi	14.5	4»	31,2	1,281	n t k / 20 1 u
	11	bi	31,1	417	01.3	0,281	N 8 R 1 10 1 Ir
	12	'21	35.5	43i	85,5	1.281	00 8 K 1 20 8 Ar
	n	'21	41.0	414	04,3	4,281	N 8 / 20 8 ir
	u	tis	«,1	434	83,0	8,201	80 1 R 1 20 8 Ar
	H	til	35,2	415	82.0	0.281	0« 0IU 20 8 Ar
S	11	‘27	15,4	4«	31.7	0,204	tt 8 h f 20 8 Ar
	11		14,5	420	01,0	0.214	tt 8 R / 20 8 Ar
	15			4B	05,0	0,204	10 1 l 20 8 Ar
	15	*30	41,J	444	01,4	0.20í	W 8 lj 1 20 8 Ar

Výroba tepelne nespracovateľného povlečeného skla podľa US č. 07/876 350.

Príkony anód Pj až P3 a atmosféra zóny 3 boli potom nastavené tak, aby vznikalo sklo so sústavou vrstiev podľa US č. 07/876 350, ktoré potom bolo vyrábané pri ďalej uvedených parametroch použitím čistého skleneného podkladu s hrúbkou 3,2 mm.

Priepustnosť skla podľa US č. 07/876 350 pre viditeľné svetlo po priechode zónami 1 a 2 bola 87,5 % a 82,3 %.

Po nanesení nasledujúcej kovovej vrstvy bola priepustnosť 56,1 % (oproti 53,0 % v rovnakej fáze pri skle podľa vynálezu). Po priechode zónami 4 a 5 bola priepustnosť povlečeného skla pre viditeľné svetlo 69,3 % a 77,2 %.

Proces bol vedený za podmienok, uvedených v tabuľke

2.

TABUĽKA2

Podmienky procesu príkladu 1 pre päťvrstvové tepelne nespracovateľné povlečené sklo podľa prihlášky US č. 07/876 350 (Rýchlosť linky = 8 128 mm/min.)

Ako je vidieť z tabuliek 1 a 2, tepelne nespracovateľné povlečené sklo podľa US č. 07/876 350 a tepelne spracovateľné povlečené sklo podľa vynálezu môžu byť vyrábané jedno po druhom v tom istom zariadení pre naprašovacie nanášanie jednoduchým menením príkonov a atmosféry v zóne 3. Anódy nemusia byť vymieňané a zóny 1,2,4 a 5 sa môžu používať pri oboch postupoch bez zmeny.

Alternatívne je tiež možné pri výrobe povlečeného skla podľa US č. 07/876 350 nastaviť príkon anód Pj a P3 na 2,30 kW, aby bola hrúbka spodnej aj hornej Ni:Cr vrstvy asi 7 nm

Jednoduchým nastavením hodnôt príkonov a atmosťér(y) je možné taktiež prejsť rovnakým spôsobom na výrobu povlečeného skla podľa prihlášky US č. 08/102 281, lebo obsahuje sústavu S13N4, nichróm atď. Tak napríklad príkon do anódy P sa môže celkom zastaviť a v zóne 3 sa použije atmosféra so zložením 95 % Ar a 5 % O2 pri tlaku 0,2 Pa. Tak možno získať tepelne spracovateľné povlečené sklo podľa 08/102 281, kde povlak tvorí v smere od skla von nasledujúcu sústavu vrstiev:

SÍ3N4/Ni:Cr/SÍ3N4 príslušným nastavením hodnôt príkonu.

Postup STD podľa známeho stavu techniky

Známe povlečené sklo Airco (STD) podľa obr. 2 sa vyrobilo nasledovne.

Pri postupe STD podľa známeho stavu techniky boli použité v zónach 1, 2, 4 a 5 rúrkové Airco anódy (tj.]2 ^a *19-30) ^z kremíka (Si) dopovaného hliníkom (Al). Anódy P) (31) a P3 (33) boli plošné anódy so zložením hmotnostne 80 % Ni a 20 % Cr. Anóda P2 (16) bola taktiež plošná, ale zo striebra (Ag). Bol použitý čistý sklenený podklad G, čo bolo bežné plavené (floatové) sklo (sóda-vápnokremeú), vyrobené firmou Gurdian Industries Corp. s hrúbkou 3 mm. Rýchlosť linky bola 8763 mm/min. Tlak v zónach 1, 2, 4 a 5 bol udržiavaný na hodnote 0,333 Pa. V tý chto zónach bola použitá atmosféra tvorená 100 % N2. V zóne 3 bol udržovaný tlak 0,267 Pa a bol použitý 100% Ar ako atmosféra.

Vyrobené sklo bolo povlečené sústavou vrstiev v podstate nasledujúceho zloženia v poradí od skleneného podkladu G smerom von:

S13N4 podložná vrstva s hrúbkou asi 32,5 nm,

NiCr prvá vrstva s hrúbkou asi 0,7 nm (nichróm), strieborná vrstva s hrúbkou asi 7 nm,

NiCr druhá vrstva s hrúbkou asi 0,7 nm,

S13N4 vrchná vrstva s hrúbkou asi 45 nm

Intenzity elektrických prúdov v jednotlivých anódach sú uvedené v nasledujúcej tabuľke 3.

TABUĽKA 5 (porovnanie výsledkov)

Sústava vrstiev Priepustnosť viditelnóho

Strana skla Odrasivoeť svetla (Y) (Rg>

Strana povlaku Odrazivoať (»_r)

TABUĽKA 3 STD zóny 1 až 5

	Mde i. (t}	W	PrUcon |kN|
1	L 2 3 4 5 <	H II II II II II
2	• » 1» 11 12	II II II II II II
2	31 1« 33	34 IM 3,1	1.5 1.1 14
	U 26 21 22 23 24	135 10$ 125 125 105 25
í	25 2í 21 21 2»	125 121 SI 111 111 11

Podlá vynálezu (príklad 1) pred tepelný*

spracovaní*: (111. C 10· obe.:	71,09 ť >	Y - 9,68 t *h - -3.67 bfc - -6,77	Y · 3,37 4 ah - 0,70 ht - -7.45
Podlá vynálezu
(príklad 1)
po tepelno*
«pracovaní t	76,08	*	Y - 8,60 t	Y - 3,84 1
(111. C 10· obs.:	1		ah - -2,67	ah - -0,74
			bjj - -8,09	bjj - -9.31
STD
bas tepelného
spracovania:	76,4S	*	Y - 8,26 *	Y - 5,09 t
(111. C 10· obe.	)		ah - -3,25	-h - -1.76
			bh - -9,88	1¾ - -9,95

prihládka
US č.07/876 350
(príklad 1) 76,5 t	Y = s.es >	Y » 3	,89 4
tep. nespracovatelné	•h - -l.BO		0,50
(111. C 10’ Obe.)	“n - -a,o	-	-11,0

TABUĽKA4 (porovnanie výsledkov)

Sústava vrstiev	Odpor vrstvy (Κ,χα/·ΰ	Emisivita Ea(nonn.)
podľa vynálearpríklad 1 (pred tepelným spracovaním)	14,4	0J5
podľa vynUezu:prildad l (po tepelnom spracovaní)*	10.5	0.11
•STD' (bez tepelného spracovania)	15,8	0,16

* 665 °C počas cyklu 16 minút

Tabuľky 4 a 5 uvádzajú porovnanie parametrov, dosiahnutých pri skle podľa vynálezu s parametrami skla z obr. 2 povlečeného STO postupom podľa známeho stavu Airco, a s parametrami skla podľa prihlášky US č. 07/876 350, tepelne nespracovateľného povlečeného skla s nízkym E. Ako je možné vidieť z tabuľky 4, tepelne spracovateľné povlečené sklo podľa vynálezu má, po tepelnom spracovaní, E_n a R_s výrazne nižšie, ako pri skle STO podľa známeho stavu techniky. Je treba pripomenúť, že STO sklo nie je tepelne spracovateľné. Tabuľka 5 ilustruje výrazne odlišné optické vlastnosti STO skla a povlečeného skla podľa vynálezu. Obrazivosť Y a odrazené farby ajj a b]j, odpor vrstvy R_s a emisivita E_n povlečeného skla podľa vynálezu po tepelnom spracovaní sú prekvapujúco blízke a v podstate prispôsobené päťvrstvovým povlcčcným sklám podľa US č. 07/876 350, ako je vidieť z tabuľky 5.

Príklad 2

Tento príklad ukazuje iné možné zloženie tepelne spracovateľného povlečeného skla podľa vynálezu.

Zariadením Airco podľa obr. 1, ktorého zóny boli oddelené oponamí/priehradkami v obvyklej podobe, bol posúvaný na dopravníku čistý sklenený podklad G s hrúbkou

3.2 mm rýchlosťou 1128 mm/min. Sklenený podklad G prechádzal najskôr zónou 1, v ktorej bol udržiavaný prevádzkový tlak 0,267 Pa. Plynom bola v tejto zóne zmes 80 % N2 a 20 % Ar. Všetky tri katódy (nie sú zobrazené) zóny 1 boli prevádzkované pri nastavenom príkone, ktorého hodnoty sú uvedené v tabuľke nižšie. S každou katódou boh spriahnuté dve otočné kremíkové anódy.

Sklo bolo potom ďalej unášané zónou 2, kde bola prevádzkovým plynom zmes 80 % N2 a 20 % Ar, ale bol udržiavaný tlak OJ Pa.

Ďalej sklo pokračovalo do zóny 3, v ktorej bol prevádzkovým plynom 100% Ar, ktorý bol udržiavaný pri tlaku 0,2 Pa. V zóne 3 boli použité tri plošné anódy (Pj až P3), pričom prvá anóda a tretia anóda P3 sú z 80-20 nikel-chrómovej zliatiny (nichrómu) a druhá anóda P2 je strieborná.

Sklo potom postupovalo do zón 4 a 5. V každej z nich bolo použitých šesť otočných Si anód a tri spolupracujúce katódy. Prevádzkovým plynom bola v oboch zónach zmes 80 % N2 a 20 % Ar a tlak bol udržiavaný na hodnotách 0,267 Pa a 0,28 Pa.

Vrstva S13N4 bola v zóne 1 nanášaná do hrúbky dostatočnej na zníženie priepustnosti viditeľného svetla na 89,0 %. Vrstva SÍ3N4 zo zóny 2 znížila ďalej túto hodnotu na 82,1 %, zatiaľ čo kovová vrstva zo zóny 3 ju ďalej znížila na hodnotu 53,8 %. Vrstva S13N4 zo zón 4 a 5 zvýšili priepustnosť viditeľného svetla na 62,0 %, respektíve

72.2 %. Podmienky procesu v zónach 1 až 5 podľa tohto príkladu sú uvedené ďalej v tabuľke 6.

TABUĽKA 6

Podmienky procesu príkladu 2

líu	btčdi		Príkon |U|	fepitii k«- IV)	Prtd W	Ϊ1Λ (h)	Fnrridxkwf flp (taetmttnf ρακί)
		h		315	í 4,1	0,247	40 41, / 20 t k
	J	t2	».3	41)	«3,1	B,?É7	«0 4 £ í 20 4 k
1	2	q	)4, 7	414	44,1	0,2(7	00 1 JU / 24 4 k
	2		20,7	400	«,1	0,247	W t tk / 2» 4 k
	J	‘s	24,7	4Π		4,t(7	W 4 £ / 14 1 11
		q	32,0	4»	íí,5	0,147	10 t B? / 21 4 U
	l	q	31.3	4«	<3,2	0,2»	10 t L / 21 t U
	4		12,5	452	«7,1	0,200	10 t £ / 21 4 li
	5	ú	27,3	3»	(33	0,200	10 t £ / 2í i li
	5	‘11	«,·	430	»,í	0,2»	M 1£! 244 Ír
	6	‘11	2	x	x	0,200	40 4 £ / 2í 1 Ír
	í	>11	1	x	x	0,20«	•o 1 »1 1 a 1 Ír
	7	íj (31)	3,57	402	J,W	0,204	10í 1 «X
J	1	l»l	M	»2	20,5	OJH	300 t k
	i	»3 133)		M3	3,75	0,204	300 4 Lt
	10		37,3	43i	K,4	0,247	N t £ / 204 k
	10		x	s	x	0,247	K 1 £ / 211 k
4	11	iji	34,4	431	71.1	0,247	M 4 ť 119 4 k
	11	hl	3t,4	4(0	70,7	0,2(1	K 4 £ í 20 4 Ír
	u	t»	»3	457	733	0,247	n 4 r no 4 ir
	12	t»	37,1	430	M	0,»1	00 1 no 4 k
	13		38,3	433	7J.1	4,2(0	00 4 IU no i b
	13	‘k	M,5	425	77	03(1	« 4 fc / 24 1 k
S	34	»27	35,1	4M	75,4	03»	00 4 lí / 11 1 k
	14	‘li	34,0	433	7«,5	0,210	00 t X, /2« 4 k
	15	‘11	34,?	431	7«,4	0,200	oo i x, no t k
	15	4c	Π.5	444	7Í,I	03»	«0 4 X / 20 4 k

Po tepelnom spracovaní pri 665 °C počas cyklu 16 minút povlečený sklenený výrobok podľa príkladu 2 mal priepustnosť viditeľného svetla (111. C 10° obs.) 77,7 % a odpor vrstvy (R_s) 10, Ω/sq. Po tepelnom spracovaní malo ďalej sklo podľa tohto príkladu nasledujúce optické vlastnosti:

strana skla strana povlaku

Odrazivosť Odrazivosť (Ro) (Rf)

Y=7,49 % Y=3,41% ah =-1,57 ah = 0,28 bh = -8,94 bh = -9,16.

Povlečené sklenené výrobky podľa tohto vynálezu sú ďalej trvanlivé a chemicky odolné¹'. Chemická odolnosť bola testovaná pri výrobkoch, vyrobených podľa vynálezu v príkladoch 1 a 2, uvedených, varom vzorky vyrobeného skla s rozmermi 5,08 cm x 12,7 cm v asi 500 ml 5%HC1 počas jednej hodiny (t. j. asi pri 104 °C). Výrobok prejde úspešne týmto testom, ak po uvedenom hodinovom vare nemá žiadne jamky väčšie ako 0,076 mm. Povlečené sklo podľa vynálezu vyrobené v príkladoch 1 a 2 prešlo úspešne týmto testom a to aj pred tepelným spracovaním aj po ňom, pričom tepelné spracovanie bolo uskutočnené pri oboch príkladoch a) pri 685 °C počas piatich minút, b) pri 665 °C počas cyklu 16 minút a c) teplotnom spracovaní v obvyklej temperovacej peci.

Trvanlivosť povlečeného skla podľa tohto vynálezu, vyrobeného podľa príkladov 1 a 2 bola testovaná po tepelnom spracovaní obvyklým Taberovým prístrojom, pri ktorom sa používa vzorka 10,16 x 10,16 cm a 500 g pridaných ku každému z dvoch abrazívnych koliesok C. S. 10F, rotujúcich rýchlosťou 100 otáčok. Pokiaľ sa neobjavia púhym okom viditeľné škrabance, výrobok testom prešiel úspešne a je považovaný za trvanlivý. Povlečené sklo podľa príkladov 1 a 2 prešlo týmto testom úspešne pred i po tepelnom spracovaní.

Z dvoch uvedených príkladov je vidieť, že jednoduchým stenčením (asi trojnásobným) spodnej vrstvy na báze niklu (alebo nichrómu) v známej Airco sústave znázornenej na obr. 2 (alebo spodnej niklovej alebo nichrómovej vrstvy podľa prihlášky US č. 07/876 350) je možné výrobu zmeniť na výrobu tepelne spracovateľných a nízkoemitujúcich (low.E) (En <0,12) povlečených skiel. Iným neočakávaným dôsledkom stenčenia spodnej niklovej (alebo nichrómovej) vrstvy je, že po tepelnom spracovaní má výsledný sklenený výrobok žiaduce optické vlastnosti, ktoré takmer úplne zodpovedajú optickým vlastnostiam nízkoemitujúcich (low-E) tepelne nespracovateľných skiel podľa prihlášky US č. 07/876 350.

Sústava na uvedenom nízkoemitujúcom skle podľa US č. 07/876 350 je dosť značne podobná sústave podľa vynálezu s výnimkou zosilnenia spodnej vrstvy na báze niklu a mierneho zoslabenia striebornej vrstvy pri uskutočnení podľa vynálezu. Tak jedným aspektom tu opísaného vynálezu je, že zosilnením aspoň jednej vrstvy tepelne nespracovateľného nízkoemitujúceho povlečeného skla (a tým vytvorením odlišnej sústavy a aj výrobku, ako je tu definované) sa dá vyrobiť povlečené sklo, ktoré:

a) je tepelne spracovateľné (napr. temperovateľné, ohýbateľné, tepelne spevňovateľné atď.) a

b) má optické vlastnosti (napr. farbu, En atď.), ktoré sa po tepelnom spracovaní v podstate zhodujú s vlastnosťami pôvodných tepelne nespracovateľných nízkoemitujúcich (low-E) skiel.

Uvedený aspekt môže byť využitý’ aj pre iné nízkoemitujúce sklá. Tak napríklad sedemvrstvové tepelne nespracovateľné nízkoemitujúce sklo podľa US č. 07/876 350 môže byť taktiež predmetom úpravy podľa tohto vynálezu. Pokiaľ sa napríklad zosilní vrstva na báze niklu v tejto sedemvrstvovej sústave, ako to opisuje vynález, vytvorí sa odlišná sústava vrstiev a sklenený výrobok. Výsledkom je povlečený sklenený výrobok, ktorý po tepelnom spracovaní má optické vlastnosti, ktoré v podstate napodobňujú vlastnosti tepelne nespracovateľného sedemvrstvového výrobku s nízkou emisivitou.

Uvedené vysvetlenie vynálezu, ak bolo raz podané, má mnoho ďalších znakov, modifikácií a vylepšení, ktoré sú odborníkovi v odbore zrejmé. Také znaky, modifikácie a takéto vylepšenia sú zahrnuté do rozsahu vynálezu, ako je definovaný v nasledujúcich patentových nárokoch.

Claims (5)

1. Tepelne spracovateľný povlečený sklenený výrobok, vybavený sústavou vrstiev, nanesených naprašovaním, pričom uvedený povlečený sklenený výrobok, keď je sklom číre sklo s hrúbkou asi 2,5 až 3,5 mm, má pred tepelným spracovaním priepustnosť viditeľného svetla (zdroj C) 70 až 73 % odpor vrstvy (R_s) menej než 15 Ω emisivitu normálnu (Ľ_n) menej než 0,16 emisivitu hemisférickú (EjJ menej než 0.20.

vyznačujúci sa tým, že zahrnuje v smere od skla von

a) prvú vrstvu nitridu kremíka s hrúbkou 35 až 45 nm,

b) prvú vrstvu niklu alebo nichrómu s hrúbkou väčšou ako 2 nm,

c) vrstvu striebra s hrúbkou 5 až 12 nm,

d) druhú vrstvu niklu alebo nichrómu s hrúbkou aspoň 0,7 nm a

e) druhú vrstvu nitridu kremíka s hrúbkou 45 až 55 nm.

2. Sklenený výrobok podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že hrúbka prvej vrstvy nitridu

SK 279809 Β6 kremíka je 37,5 nm a hrúbka druhej vrstvy nitridu kremíka je 50 nm.

3. Sklenený výrobok podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že hrúbka vrstvy striebra je

7,5 nm.

4. Sklenený výrobok podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že hrúbka prvej naprašovancj vrstvy niklu alebo nichrómu je trikrát väčšia než hrúbka druhej vrstvy niklu alebo nichrómu.

5. Sklenený výrobok podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že hrúbka prvej vrstvy niklu alebo nichrómu je 2 až 5 nm a hrúbka druhej vrstvy niklu alebo nichrómu je 0,7 až 1,5 nm.