专利名称：具有改进的透光系数的防日光窗玻璃的制作方法
具有改进的透光系数的防日光窗玻璃本发明涉及提供有薄层堆叠层的窗玻璃，这些层之一是功能层，即其作用于太阳 辐射。本发明更特别涉及具有多层的窗玻璃，尤其是用于隔热和/或日光防护的窗玻璃。术语“功能”层在本发明中被理解为是指向堆叠层提供该堆叠层的大部分热性质 的层，其不同于通常由介电材料制成并具有化学或机械保护所述功能层的功能或其它功 能，例如光学功能、粘合功能等的其它层。本发明的防日光窗玻璃更特别适合装配到建筑物中由于所述薄层，通过限制透 射的太阳辐射能量，此类窗玻璃可防止夏季室内过热，因此有助于限制空调所需的能量消
^^ ο本发明还涉及已被所述薄层覆盖的此类窗玻璃，以获得幕墙的装饰壁(parmeau de parement de fagade)，更照常称作“窗底墙(allSge) ”，其可以与观景窗玻璃结合为建 筑物提供全玻璃化外表面。具有防日光功能的多层的窗玻璃受到许多限制首先，所用层必须充分滤出太阳 辐射，尤其是大约780纳米至2500纳米的不可见太阳辐射部分，通常称作太阳红外辐射 (或太阳IR)。此外，这些热性能必须保持窗玻璃的光学和美学外观特别希望能够调节该 基底的光透射水平ΟΥ)。根据另一重要方面，该功能层必须足够耐久，特别是耐物理应力，如耐划痕，和耐 化学应力；它们特别必须耐湿。如果在装配好的窗玻璃中，所述功能层在该窗玻璃的外表面 之一上(与朝向例如双层窗玻璃单元的中间充气腔的“内”表面相对)或如果该窗玻璃是 简单窗玻璃，即仅含单一玻璃板，这更加重要。另一限制出现在窗玻璃生产过程中当该窗玻璃至少部分由玻璃基底构成时，这 些通常必须经过一个或多个热处理(如果需要将它们成型(以形成橱窗)，这可以是弯曲操 作，但其最通常是淬火或退火操作，尤其是在其中希望该窗玻璃在受到冲击时更坚固和较 不危险的建筑物部分中)。在热处理之前在玻璃上沉积这些层的事实通常意味着它们受到 破坏且它们的性质，尤其是光学性质显著改变。但是，在玻璃热处理后沉积这些层经证实是 复杂和昂贵的。在专利EP-O 511 901和EP-O 678 483中给出用于建筑物的防日光窗玻璃的实 例它是指由镍-铬合金(任选氮化的)制成、由不锈钢或由钽制成、并位于两个金属氧化 物(如Sn02、TiO2或Ta2O5)制成的介电层之间的在过滤太阳辐射方面的功能层。这种窗玻 璃是具有令人满意的机械和化学耐久性的优良日光防护窗玻璃，但其并非真正在上述含义 内的“可弯曲”或“可淬火”，因为包围该功能层的氧化物层不防止其在弯曲或淬火期间被氧 化，所述氧化伴随着窗玻璃的光透射和整体外观的显著改变。更近期的专利申请EP 1 218 307已经提出防日光堆叠层，其功能层包含选自Nb、 Ta和ττ的任选氮化的金属，在该功能层之上装配基于铝氮化物或氮氧化物或基于硅氮化 物或氮氧化物的保护层。根据此申请的堆叠层赋予窗玻璃防日光功能，以使其能够阻断入 射太阳辐射的太阳红外辐射。此外，这种堆叠层经证实是耐受淬火的并且足够机械和化学 耐久的以用作简单窗玻璃的面2。但是，EP 1 218 307中所述的堆叠层的主要缺点在于为
3获得所需防日光效果，该功能层相对较厚，因此具有大约10%或甚至更低的极低IV。本发明的目的因此是显著提高此类防日光窗玻璃的光透射IV，且这种提高不会由 此造成该窗玻璃的隔热性质的显著降低，这种降低会造成受所述窗玻璃保护的建筑物或客 舱的内部和外部之间的过度热传递。能满足这种要求的窗玻璃是本领域已知的。这种窗玻璃由一层或多层金属银Ag 薄功能层构成。这种窗玻璃例如描述在专利申请EP 718 250中。公知的是，由于Ag层的 低发射特征，即它们反射位于3至50微米的大多数热IR的能力，在该窗玻璃中加入一层或 多层银层能够极大降低透过该窗玻璃的热传递。根据公知技术，尤其是通过加入具有合适 的指数和厚度的介电干涉层，这时可以获得具有高的光透射但仍保持非常低的传热系数的 窗玻璃。基于薄银膜的日光控制层因此看起来对于隔热非常有效，但它们的机械和化学耐 久性非常有限，特别是在与潮湿气氛接触时，并特别不允许它们用于简单窗玻璃。此外，在 用于双层窗玻璃时，这种解决方案在实施上相对昂贵。本发明因此包括以制造改进的日光保护窗玻璃为目的开发作用于太阳辐射的新 型薄层堆叠层。所预期的改进特别是，建立耐久性、热性质、光学性质和日光防护功能，特别 是光透射，以及在带有该堆叠层的基底是玻璃类型时在不受损的情况下承受热处理的能力 之间的更好折衷。更确切地，本发明的目的因此是提供具有薄层的窗玻璃，所述薄层赋予该窗玻璃 良好的日光防护性质和大于或等于10%或甚至20%的光透射但仍可保持可接受的传热系 数(特别借助于足够低的如根据欧洲标准PrEN 410所定义的发射系数α )，所述提供有多 层的窗玻璃也能经受在上面解释的意义上的热处理。根据本发明，能够获得这样的简单或多层窗玻璃，其特别具有-大于或等于10%，甚至大于20%，或甚至大于30%或大于40%的光透射；-小于或等于50%，优选小于40%或甚至小于30%或甚至小于20%的发射系数；_热处理(如弯曲或淬火)的耐受性，尤其保持上述性质，以及在上面所述意义上 的耐化学性；和-良好的化学和机械耐久性。本发明的主题因此首先为包含至少一个提供有作用于太阳辐射的薄层堆叠层的 玻璃板的透明玻璃基底，其在热处理，如弯曲或淬火处理后具有大于或等于10%或甚至大 于或等于20 %的光透射和小于或等于50 %，甚至小于40 %，或甚至小于30 %或小于20 %的 发射系数，所述堆叠层包含-厚度为大约5纳米至大约35纳米的基于铌Nb的功能层；-至少一个选自Ti、Mo、B、Al或包含这些元素至少一种的合金的其它材料的层，其 相对于该玻璃基底位于该功能层上方，所述层具有大约1纳米至大约5纳米的厚度。根据一个可能的实施方案，该透明玻璃基底包含至少一个提供有作用于太阳辐射 的薄层堆叠层的玻璃板，在热处理，如弯曲或淬火处理后具有大于或等于20 %的光透射和 小于或等于50%的发射系数，所述堆叠层包含-厚度为大约5纳米至大约25纳米的基于铌Nb的功能层；-至少一个选自Ti、Mo、B、Al或包含这些元素至少一种的合金的其它材料的层，其相对于该玻璃基底位于该功能层上方，所述层具有大约1纳米至大约5纳米的厚度。优选地，一个选自Ti、Mo、B、Al的所述材料的层位于该功能层上方且另一个所述 材料的层位于该功能层下方。基于铌Nb的功能层通常具有约8纳米至大约20纳米，例如8纳米至15纳米的厚度。选自Ti、Mo、B、Al的材料的层通常具有大约1纳米至大约3纳米的厚度。所述材料优选是Ti。根据本发明，功能层和所述材料的一个或多个层的整体被至少一个基于氮化铝、 氮氧化铝、氮化硅或氮氧化硅或基于这些化合物中的至少两种的混合物的附加层包围，调 节所述一个或多个附加层的厚度以优化该窗玻璃的光透射。例如，所述一个或多个附加层基于氮化硅并分别位于所述整体的上方和下方。根据一个可能的实施方案，位于所述整体上方的基于氮化硅的层比位于所述整体 下方的层厚至少1. 2倍，尤其是至少1. 5至1. 8倍。当然，在本发明的范围内，可以预期前面两个或多个值和/或区间之间的所有组 合，甚至当它们没有特别说明(出于清楚原因)。本发明还涉及包含上述基底的单层窗玻璃或双层窗玻璃，所述薄层堆叠层位于该 单层窗玻璃或双层窗玻璃的面2上，或位于该双层窗玻璃的面3上，其中所述基底的面从其 装配的建筑物或客舱的外部向内部编号。根据一个实施方案，该单层窗玻璃或双层窗玻璃进行构造以具有大于10%、大于 20%或甚至大于30%或甚至大于40%的光透射IV。该单层窗玻璃或双层窗玻璃也可以进 行构造以具有小于40%或小于30%或甚至小于20%的发射系数。最后，本发明涉及包含至少一个上述基底的窗底墙类型的幕墙装饰壁，或由所述 基底形成的或包含所述基底的汽车或其它交通工具的侧窗、后窗或顶篷。根据本发明，本发明的功能层能获得相对较高的基底光透射值，同时仍保持显著 的防日光作用，尽管该功能层的厚度相对较小所进行的测量实际表明光透射水平IY和通 过其发射系数α测量的具有多层的基底的传热系数U之间的良好折衷。在本说明书中，该 发射系数α是根据标准PrEN 410定义的标准发射系数。选自Ti、Mo、B、Al的金属，特别是Ti的极薄层的使用能够根据本发明确保该多层 堆叠层在不附带损害其功能性的情况下的可淬火性。特别地，淬火热处理造成的光学性质， 尤其是光透射的改变是低的。同样，由于添加了这种附加的薄金属层，该功能层的发射系数 仍然是低的。根据本发明的一个可能的实施方案，至少在该Nb功能层之上沉积选自Ti、Mo、B、 Al的金属薄层。优选在该Nb层之上和之下沉积所述层。在本说明书中，术语“在…之上”和“在…之下”是指相对于负载所述层的堆叠层 的玻璃基底，所述层的各自位置。 根据本发明的一个实施方案，优选还沉积基于硅或铝的氮化物(简写Si3N4和AlN) 或基于硅或铝的氮氧化物(简写，SiON和A1N0，不预测Si、0和N各自的量)的上层。调节 此类层的厚度以获得能够优化具有多层的窗玻璃的光透射的减反射作用。此类层也可以在 较低程度上起到保护本发明的功能层的作用。在不背离本发明的范围的情况下，根据本发明也可以用Zr、B等类型元素掺杂这些层以根据本领域中的公知技术改变该窗玻璃在透射 和/或反射时的颜色。本发明的多层堆叠层优选在基底和功能层之间包含至少一个由透明电介质制成 的下层，其如对于上层那样进行选择由硅氮化物或氮氧化物和/或铝氮化物或氮氧化物或 二氧化硅SiO2制成。特别地，它的存在能够更灵活地改变该多层堆叠层赋予该载体基底的 光学外观。此外，在热处理的情况下，所述下层可构成附加阻隔层，特别是阻隔氧和阻隔来 自玻璃基底的碱金属，这些物类能因热而迁移并损害该堆叠层。本发明的一个非常优选的变体例如可以在于同时使用基于氮化硅的上层和下层。该上层的厚度优选为5至70纳米，尤其是40至60纳米。任选下层的厚度优选为 5至120纳米。当它是Si3N4类型的单下层时，其厚度为例如30至50纳米。该下层和/或上层实际上可构成介电材料的层叠置体(superposition)的一部 分。一层或另一层因此可以与不同折光指数的其它层组合。因此，该多层堆叠层可以在基 底和功能层之间(或在功能层之上)包含交替的高指数/低指数/高指数的三层，“高指 数”层(至少1.8至2)或所述层之一可以是Si3N4或AlN类型的本发明的下层，“低指数” 层(例如小于1. 7的指数)可以由二氧化硅SiO2制成。更特别地，本发明的非常优选的实施方案包括包含基底的简单或多层窗玻璃，在 该基底上沉积包含基于铌的功能层(在其任一侧上安装的Ti层)的堆叠层，该Ti/Nb/Ti 层的整体本身上面覆盖有基于氮化硅的上层和基于氮化硅的下层。本发明的主题既为简单或“单层”窗玻璃(即由单个基底构成)，又为双层窗玻璃 类的隔热性多层窗玻璃。优选地，无论是在单层窗玻璃还是双层窗玻璃中，该多层堆叠层 都位于面2上(照惯例，窗玻璃的玻璃/基底的面从其装配的客舱/房间的外部向内部编 号)，并提供防止太阳辐射。在不背离本发明的范围的情况下，该多层堆叠层也可以沉积在 双层窗玻璃的面3上。本发明的另一主题是至少部分用漆或釉型涂层进行不透明化的具有多层的基底， 为了制造窗底墙，其中该不透明涂层直接接触该多层堆叠层。因此，用于窗玻璃和用于窗底 墙的该多层堆叠层是完全相同的。尽管本发明更特别针对的应用是建筑用窗玻璃，但显然地可以考虑其它应用，尤 其是汽车窗玻璃(除需要极高光透射的挡风玻璃外)，如侧窗、自动顶篷(toit-auto)和后窗。下面通过本发明的下列非限制性实施例和对比例更详细描述本发明及其优点。在 所有实施例和描述中，厚度是几何厚度。所有基底由Saint-Gobain Vitrage出售的Planilux类型的6毫米厚的透明玻璃 制成。所有层都通过磁场增强的(磁控管)阴极溅射法以已知方式沉积。在惰性气氛 (100% Ar)中由金属靶沉积金属(Nb、Ti)层，在含氮的反应性气氛(40% Ar和60% N2)中 由合适的硅靶(用8重量％铝掺杂)沉积氮化硅Si3N4层。Si3N4层因此含有少量铝。实施例1(根据 EP 1 218 307)此实施例根据下列次序具有Nb功能层、Si3N4下层和Si3N4上层
玻璃/Si3N4 (IOnm) /Nb (35nm) /Si3N4 (30nm).在层沉积后，该基底经过下列热处理在620°C下加热10分钟，然后淬火。实施例2 (对比例)在此实施例中，使用与实施例1中相同的功能层和其它层，这些沉积在相同基底 上，但改变Si3N4下层和上层的厚度玻璃/Si3N4 (40nm) /Nb (IOnm) /Si3N4 (60nm).涂有该堆叠层的基底随后经过与实施例1中所述相同的热处理。实施例3 (根据本发明)此实施例使用与实施例2中相同的层次序，沉积在相同基底上，但在功能层之上 沉积极薄的金属钛层。该堆叠层因此包含下列层次序玻璃/Si3N4 (40nm) /Nb (IOnm) /Ti (大约 lnm) /Si3N4 (60nm).涂有该堆叠层的基底随后经过与实施例1或实施例2中所述相同的热处理。实施例4(对比例)此实施例使用与实施例2中相同的层次序，沉积在相同基底上，但在功能层之下 沉积极薄的金属钛层。该堆叠层因此包含下列层次序玻璃/Si3N4 (40nm) /Ti (大约 lnm) /Nb (IOnm) /Si3N4 (60nm).覆盖有该堆叠层的基底随后经过与实施例1或实施例2中所述相同的热处理。实施例5 (根据本发明)此实施例使用与实施例2中相同的层次序，沉积在相同基底上，但在功能层之上 和之下沉积极薄的金属钛层。该堆叠层因此包含下列层次序玻璃/Si3N4 (40nm) /Ti ( ^ lnm) /Nb (IOnm) /Ti ( ^ lnm) /Si3N4 (60nm).覆盖有该堆叠层的基底随后经过与实施例1或实施例2中所述相同的热处理。实施例5b (根据本发明)此实施例使用与实施例5中相同的层次序，沉积在相同基底上。该堆叠层因此包 含下列层次序玻璃/Si3N4 (40nm) /Ti ( ^ lnm) /Nb (19nm) /Ti ( ^ lnm) /Si3N4 (50nm)覆盖有该堆叠层的基底随后经过与实施例1或实施例2中所述相同的热处理。实施例6 (对比例)此实施例使用与实施例2中相同的层次序，沉积在相同基底上，但在功能层之上 和之下沉积极薄的NiCr层。该堆叠层因此包含下列层次序玻璃 /Si3N4 (40nm) /NiCr ( ^ lnm) /Nb (IOnm) /NiCr ( ^ lnm) /Si3N4 (60nm).覆盖有该堆叠层的基底随后经过与实施例1或实施例2中所述相同的热处理。下表1给出对上述实施例1至6测得的光学透射IY数据(光透射以在光源D65下 的％表示)和发射系数α值，其根据PrEN 410和NFEN 673标准计算。这些数据分两次给出，在热处理前和在热处理后。在表1中，以百分比报道淬火后 发射系数α值的相对升高Δ α。
权利要求
包含至少一个提供有作用于太阳辐射的薄层堆叠层的玻璃板的透明玻璃基底，其在热处理，如弯曲或淬火处理后具有大于或等于10％的光透射和小于或等于50％的发射系数，其特征在于所述堆叠层包含 厚度为大约5纳米至大约35纳米的铌Nb功能层； 至少一个选自Ti、Mo、B、Al或包含这些元素至少一种的合金的其它材料的层，其相对于该玻璃基底位于该功能层上方，所述层具有大约1纳米至大约5纳米的厚度。
2.根据权利要求1的透明玻璃基底，其包含至少一个提供有作用于太阳辐射的薄层堆 叠层的玻璃板，其在热处理，如弯曲或淬火处理后具有大于或等于20%的光透射和小于或 等于50%的发射系数，特征在于所述堆叠层包含-厚度为大约5纳米至大约25纳米的铌Nb功能层；-至少一个选自Ti、Mo、B、Al或包含这些元素至少一种的合金的其它材料的层，其相对 于该玻璃基底位于该功能层上方，所述层具有大约1纳米至大约5纳米的厚度。
3.根据权利要求1或2的基底，其中选自Ti、Mo、B、Al的所述材料的层位于该功能层 上方和其中其它的所述材料的层位于该功能层下方。
4.根据前述权利要求之一的基底，其中基于铌Nb的功能层具有大约8纳米至大约20 纳米的厚度。
5.根据前述权利要求之一的透明基底，其中选自Ti、Mo、B、Al的材料的层具有大约1 纳米至大约3纳米的厚度。
6.根据前述权利要求之一的透明基底，其中所述材料是Ti。
7.根据前述权利要求之一的透明基底，其中功能层和一个或多个所述材料的层的整体 被至少一个基于氮化铝、氮氧化铝、氮化硅或氮氧化硅或基于这些化合物中的至少两种的 混合物的附加层包围，调节所述一个或多个附加层的厚度以优化该窗玻璃的光透射。
8.根据权利要求7的基底，其中所述一个或多个附加层基于氮化硅并分别位于所述整 体的上方和下方。
9.根据权利要求8的基底，其中位于所述整体上方的基于氮化硅的层比位于所述整体 下方的层厚至少1. 2倍，尤其是至少1. 5至1. 8倍。
10.包含根据前述权利要求之一的基底的单层窗玻璃或双层窗玻璃，所述薄层堆叠层 位于该单层窗玻璃或双层窗玻璃的面2上，或位于该双层窗玻璃的面3上，所述一个或多个 基底的面从其装配的建筑物或客舱的外部向内部编号。
11.根据权利要求10的单层窗玻璃或双层窗玻璃，其进行构造以具有大于10%或甚至 大于20%或甚至大于30%的光透射I；。
12.根据权利要求11的单层窗玻璃或双层窗玻璃，其进行构造以具有小于40%或小于 30 %或甚至小于20 %的发射系数。
13.包含至少一个根据权利要求1至9之一的基底的窗底墙类型的幕墙的装饰壁。
14.由根据权利要求1至9之一的基底形成的或包含根据权利要求1至9之一的基底 的用于汽车或其它交通工具的侧窗、后窗或顶篷。
全文摘要
本发明的主题是包含至少一个提供有作用于太阳辐射的薄层堆叠层的玻璃板的透明玻璃基底，其在热处理，如弯曲或淬火处理后具有大于10％的光透射和小于50％的发射系数，其特征在于所述堆叠层包含厚度为大约5纳米至大约35纳米的铌Nb功能层；和至少一个选自Ti、Mo、B、Al或包含这些元素至少一种的合金的其它材料的层，其相对于该玻璃基底位于该功能层上方，所述层具有大约1纳米至大约5纳米的厚度。本发明还涉及包含此类基底的单层窗玻璃或双层窗玻璃。
文档编号C03C17/36GK101959823SQ200980106747
公开日2011年1月26日 申请日期2009年2月25日 优先权日2008年2月27日
发明者E·古亚德斯, S·亨利, S·贝利奥 申请人:法国圣戈班玻璃厂