專利名稱：提供有薄層疊層的窗玻璃的制作方法
提供有薄層疊層的窗玻璃本發明涉及提供有作用于太陽輻射的薄層疊層的窗玻璃，尤其用于隔熱和/或防 曬的窗玻璃。本發明還涉及這類窗玻璃，其一旦不透明化以便形成墻面裝飾面板(被稱為“幕 墻”)的一部分，并且其可以與觀景窗玻璃結合以提供完全地由玻璃制成的建筑物外表面。這類窗玻璃已經在建筑物領域里用了許多年，一方面以改善建筑物的隔熱，和 另一方面以限制穿入該建筑物中的太陽輻射的量(即限制溫室效應)。這時關注包括從 UV射線(波長等于約四0歷)延伸至近紅外(等于約2500nm)和至熱紅外輻射(具有約 2500nm-50微米的波長)的光譜的太陽輻射。第一解決方案在于作用于該玻璃的組成以便獲得希望的特征。然而，這種解決方 案證明是既不實用的又不經濟的，因為改變玻璃組成需要預先清空玻璃制造爐，其是昂貴 的并且花費太多時間。因此優先使用這樣的解決方案，其在于在該玻璃的至少一個面上沉 積一個或多個薄層。在多層疊層中，可以區別至少兩種不同類型的層所謂功能層，其向該 疊層提供基本所有它的熱性質，和保護層，通常由透明的電介質材料制成，其主要的作用是 提供該功能層化學和/或機械保護。然而，該玻璃的某些用途要求這種材料的特定質量。因此，在建筑和汽車領域中， 合意的甚至必需的是使用淬火玻璃(“安全”玻璃)，淬火或者浸漬過程(processus de trempage)提供給該玻璃優良的機械強度。使人遺憾地，淬火玻璃不能被切割并且因此必須 使玻璃在淬火或者浸漬過程之前具有它的最終形狀和尺寸。因為玻璃的淬火通過將玻璃加 熱至高溫(接近于700°C)然后快速地降溫來進行(因此在玻璃內產生機械應力)，在該淬 火或者浸漬過程之前在玻璃上沉積的薄層通常不能經受住這種處理并且喪失它們的光學 和/或熱性質。另一方面，該解決方案在于在已淬火的玻璃上沉積薄層，其產生后勤問題并 且不是工業可行的。對該玻璃通常要求的另一性質是可以經受熱處理以便進行處理以提供給它曲線 或者彎曲形狀該玻璃這時被稱為是“可彎曲的”。—個待解決的技術問題因此是開發薄層疊層，當在其上已經沉積該薄層疊層的玻 璃進行淬火和/或彎曲時，薄層疊層性質不退化。換句話說，薄層疊層必須是“可淬火的” 和“可彎曲的”。不被退化的薄層的性質特別地是太陽輻射過濾性能和光學特性，如顏色和 光透射強度。已經提出了相對簡單的疊層形式的解決方案。因此，用于建筑的防曬窗玻璃的實 例在專利EP0511901和EP0678483中給出其為用于太陽輻射過濾的功能層，其由任選地 氮化的鎳-鉻合金制成、由不銹鋼制成或者由鉭制成，且它們被設置在兩個由金屬氧化物 (如Sn02、TiA或者Ta2O5)制成的電介質層之間。然而，這種窗玻璃不是真正地“可彎曲的” 或者“可淬火的”，因為在彎曲或者淬火期間圍繞該功能層的氧化物層不能阻止功能層的氧 化，氧化伴隨著光透射和窗玻璃整體上的外觀的改變。近年來，專利申請W001/21540A1已經提出提供有由功能層和覆蓋層組成的薄層 疊層的透明基材，該功能層由金屬(Nb、Ta、Zr)制成或者由這種金屬的氮化物制成，該覆蓋層由氮化鋁或者氮氧化鋁和/或四氮化三硅或者氮氧化硅制成。這種解決方案是相對令人 滿意的，因為疊層是“可彎曲的”、“可淬火的”和機械穩定的，并且具有優良的光學特性。然 而，如果希望降低光透射IV，必須提高該功能層的厚度，這具有提高光反射的缺點，特別地 在建筑物內部。當在外面是黑暗(或者在晚上)時，在該建筑物內部具有不再僅僅看到該 薄層疊層的趨勢，該窗玻璃這時呈現相對強烈的和不美觀的顏色，主要為黃色/橙色。在由 CIE (國際照明委員會)開發的顏色表示的CIE Lab模型中，這些顏色對應于大于0的a*和 非常大于0的b*。理想的是，在該模型中對于分量a*和b*趨向獲得接近于零的值，其產生 趨向于灰度(更中性色)的較不鮮艷的顏色，并因此更令人愉快的。本發明的目的因此是開發作用于太陽輻射的新型薄層疊層以制備改善的防曬窗 玻璃。想要的改善特別地是對于給定的光透射值減少反射和/或使顏色中性，而同時仍然 保持經受熱處理(淬火和彎曲)的能力而沒有任何損壞(當帶有該疊層的基材是玻璃類型 時)。本發明的目的是提供有作用于太陽輻射的薄層疊層的具有玻璃功能的透明基材。 根據本發明，該疊層包括至少兩個吸收性功能層，其每個由兩個包含電介質材料的透明層 圍繞。有利地-該功能層基于屬于以下組的金屬鈮、鉭和鋯，鉬，鈮是優選的； -所述功能層的至少一個的金屬是部分地或者完全地氮化的； -該基材可以包括至少一個基于氮化金屬的功能層和基于非氮化金屬的功能層的交 替，或者至少一個基于非氮化金屬的功能層和基于氮化金屬的功能層的交替； -電介質材料可以基于四氮化三硅，其用或者不用鋁摻雜；-犧牲層可以被插在功能層的至少一個和圍繞它的電介質層的至少一個之間，犧牲層 可以基于鈦或者鎳-鉻和它的厚度可以為約幾個納米，lnm-3nm,甚至低于Inm ；-電介質層的至少一個可以是由高指數層和低指數層的交替組成，如3“隊/5102或 Si3N4/Si02/Si3N4 ；-所述功能層的厚度的總和可以最多是50nm，該功能層的厚度可以是基本上相同的； -該基材可以是可淬火的、可彎曲的和/或可上瓷釉的(enamelable)；和 -該基材可以由明亮的或者主體著色玻璃制成，或者由柔韌的或者剛性的透明聚合物 材料制成-該基材可以用呈漆或者搪瓷形式的疊層被至少部分地不透明化。本發明還涉及包括如上面所定義的基材的單塊窗玻璃(即由單個基材組成)或者 雙層窗玻璃類型的絕緣性多層窗玻璃。薄層疊層優選地在面2上，其中該基材的面從用裝 備其的車廂或者房間的外部向內部進行編號，提供給它對太陽輻射的保護效果。(通常，該 基材的面1朝向外部，和對于雙層窗玻璃，面3構成面向第一基材的面2的第二基材的內 面，和面4這時構成第二基材的外面)。有利地，窗玻璃可以有利地是藍色/綠色，特別具有負的a*和b*值。本發明還涉及幕墻(allSge)類型的建筑物墻面的裝飾面板，其包括如上面所定 義的不透明化基材。本發明的其它特征和優點將在以下多個本發明的實施方案(通過非限制性實施 例給出)的描述過程中變得明顯。
因此，由本發明提供的解決方案由包括至少兩個吸收性功能層的薄層疊層組成， 其中每個功能層由兩個透明的電介質材料層圍繞。優選地-該吸收性功能層由選自鈮(Nb)、鉭(Ta)、鉬(Mo)和鋯(Zr)金屬制成或者基于這些 金屬中一種的氮化物(MoN、NbN、TaN、ZrN)，它們單獨或者以混合物形式進行使用；和 -圍繞該功能層的所述層的透明電介質材料優選地是四氮化三硅(Si3N4). 根據本發明，該疊層的一個實施方案這時可以是以下 -玻璃基材 /Si3N4/NbN/Si3N4/NbN/Si3N4 ； -玻璃基材 /Si3N4/NbN/Si3N4/Nb/Si3N4 ； -玻璃基材 /Si3N4/Nb/Si3N4/NbN/Si3N4。注意的是，每個Nb或者NbN功能層很好地被兩個電介質材料層(在提供的實施例 中Si3N4)圍繞。Mo.Nb.Ta或&類型的功能層是特別穩定的并且可以經受各種熱處理而不損害它 們的光學性質。事實上已經證明，例如在退火期間鈮將部分地氮化，這將改變光學特性。鉬 具有非常容易被氧化并且變成透明的傾向。氮化物類型的功能層，最特別地氮化鈮，還具有 高化學穩定性水平。功能層必須是吸收性的，這表示它們在可見光區中是吸收性的。通常，當薄層吸收 在可見光區中的一部分光線時，薄層被稱為是吸收性的。NbN功能層的厚度可以每個約10nm(兩個層的厚度總和不超過40_50歷)，而使用 在專利Wooiaisaoai中描述的現有技術的解決方案，其中僅僅使用單個功能層(對應于 Si3N4/NbN/Si3N4的疊層)，它的厚度更確切地為約幾十納米。功能層的厚度可以根據對于該 疊層希望的光透射IY進行調節。有利地，薄的功能層可以被薄的犧牲層(例如基于鈦)圍繞。犧牲層因此被插入 在功能層和電介質層之間。犧牲層的目的是保護Nb、Ta或者ττ層的金屬特性(在非淬火 狀態中)。作為實例，可以具有是以下具有鈦(Ti)犧牲層的疊層玻璃/Si3N4/Ti/Nb/Ti/ Si3N4/Ti/Nb/Ti/Si3N4。這些犧牲層的厚度約幾納米，lnm-3nm,甚至低于lnm。作為變型，鈦可以用鎳-鉻替換。該透明電介質層的厚度的選擇可以調節該疊層的顏色(同時從該建筑物內部和 外部看)。對于給定的IY值，根據本發明的薄層疊層的使用可以-顯著地降低反射水平；-使得反射中的顏色更中性(在Lab體系中的a*和b*趨向0)甚至獲得主要地藍色 /綠色的顏色(具有負值的a*和b*)。一個或多個透明電介質層可以用高指數層和低指數層的交替(如，例如Si3N4/ SiO2 或 Si3N4/Si02/Si3N4)進行替換。有利地，基于四氮化三硅的疊層的層還可以包含較小比例(與硅相比)的金屬，例 如鋁，尤其具有構成由透明的電介質材料制成的層的化合物的5-10重量％的含量。這對于 加快該層通過磁場增強的磁控管濺射的沉積是有用的，在該濺射中未摻雜的硅靶是不足夠 導電的。另外，金屬可以提供給氮化物更好的耐用性。
下面給出的實施例舉例說明了本發明的各種實施方案并且可以使根據現有技術 和根據本發明獲得的疊層特性是相當的。在下文實施例中，層的沉積通過磁場增強的磁控管濺射在室溫下在4mm厚的玻璃 基材上進行。在這些實施例中-光學透射TL是根據光源D65的以％表示的光透射；-外部反射是在房間或者建筑物的玻璃側上測量的以％表示的反射，當用薄層疊層 涂覆的玻璃以在面2上具有疊層的室內單塊窗玻璃進行安裝時(根據上面說明的傳統的編 號基材面的體系)；-內部反射Rrt是在該房間或者建筑物的層側上測量的以％表示的反射，當用薄層疊層 涂覆的玻璃作為在面2上具有該疊層的室內單塊窗玻璃進行安裝時；和-a*和b*(外部)或a*和b*(內部)是根據(L，a*，b*)比色模型的外部(或者內 部)反射的比色坐標。
權利要求
1.提供有作用于太陽輻射的薄層疊層的具有玻璃功能的透明基材，特征在于該疊層包 括至少兩個吸收性功能層，其每個由兩個包含電介質材料的透明層圍繞，該功能層基于屬 于以下組的金屬鈮、鉭、鉬和鋯。
2.根據權利要求1的基材，特征在于該功能層基于鈮。
3.根據權利要求1和2任一項的基材，特征在于所述功能層的至少一個的金屬是部分 地或者完全地氮化的。
4.根據權利要求3的基材，特征在于所有功能層的金屬是氮化的。
5.根據權利要求3的基材，特征在于該基材包括至少一個基于氮化金屬的功能層和基 于非氮化金屬的功能層的交替，或者至少一個基于非氮化金屬的功能層和基于氮化金屬的 功能層的交替。
6.根據前述權利要求任一項的基材，特征在于所述電介質材料基于四氮化三硅。
7.根據權利要求6的基材，特征在于所述電介質材料用鋁摻雜。
8.根據權利要求7的基材，特征在于鋁的以重量計的比例為5-10%。
9.根據前述權利要求任一項的基材，特征在于犧牲層被插在功能層的至少一個和圍繞 它的電介質層的至少一個之間。
10.根據權利要求9的基材，特征在于犧牲層基于鈦或者鎳-鉻。
11.根據權利要求9和10任一項的基材，特征在于犧牲層的厚度為約幾個納米，為 lnm_3nm0
12.根據前述權利要求任一項的基材，特征在于電介質層的至少一個是由高指數層和 低指數層的交替組成，如Si3N4/Si&或Si3N4/Si02/Si3N4。
13.根據前述權利要求任一項的基材，特征在于所述功能層的厚度的總和最多是 50nmo
14.根據前述權利要求任一項的基材，特征在于功能層的厚度是基本上相同的。
15.根據前述權利要求任一項的基材，特征在于該基材是可淬火的、可彎曲的和/或可 上瓷釉的。
16.根據前述權利要求任一項的基材，特征在于該基材由明亮的或者主體著色的玻璃 制成，或者由柔韌的或者剛性的透明聚合物材料制成。
17.根據前述權利要求任一項的基材，特征在于該基材用呈漆或者搪瓷形式的涂層進 行至少部分地不透明化。
18.包括如前述權利要求任一項的基材的單塊窗玻璃或者雙層窗玻璃，薄層疊層優選 地位于面2上，其中該基材的面從用裝備其的車廂或者房間的外部向內部進行編號，向它 提供對太陽輻射的保護作用。
19.根據權利要求18的窗玻璃，特征在于窗玻璃主要是藍色/綠色，特別具有負的a* 和b*值。
20.幕墻類型的建筑物墻面的裝飾面板，其包括根據權利要求17的不透明化基材。
全文摘要
本發明涉及提供有作用于太陽輻射的薄層疊層的具有玻璃功能的透明基材。根據本發明，該疊層包括至少兩個吸收性功能層，其每個由兩個包含電介質材料的透明層圍繞。該功能層基于屬于以下組的金屬鈮、鉭、鉬和鋯。所述功能層的至少一個的金屬是部分地或者完全地氮化的。本發明特別地涉及建筑物和汽車領域。
文檔編號C03C17/36GK102046554SQ200980118110
公開日2011年5月4日 申請日期2009年5月13日 優先權日2008年5月19日
發明者莫弗尼 B., 貝利奧 S., 龍多 V. 申請人:法國圣戈班玻璃廠