本发明涉及一种包含涂覆有薄层堆叠体的透明基材的材料,所述薄层堆叠体包含可作用于太阳辐射和/或红外辐射的多个功能层。本发明还涉及包含这些材料的窗玻璃,以及这种材料用于制造隔热和/或防晒窗玻璃的用途。
这些窗玻璃可以还用于装备建筑物和交通工具,特别地为了减少空调负荷和/或防止过度的过热,其被称为“阳光控制”窗玻璃,和/或减少朝向外部消散的能量的量,其被称为“低辐射”的窗玻璃(受在建筑物和交通工具乘客车厢中玻璃化表面日益增加所驱动)。
已经提供了包含涂覆有包含三个金属功能层的薄层堆叠体的透明基材的窗玻璃以提高日光保护同时保持高的光透射率,其中每个金属功能层被设置于两个电介质涂层之间。这些堆叠体通常通过由任选地通过磁场辅助的阴极溅射进行的一系列沉积来获得。这些窗玻璃被定性为选择性的,因为它们允许:
-减少穿透到建筑物的内部的太阳能量,同时具有较低的太阳因子(fs或g),
-保证高光透射率。
根据本发明:
-太阳因子“g”被理解为表示通过窗玻璃进入房屋的总能量与入射太阳能的比例,
-选择性“s”被理解为表示光透射率与太阳因子的比率tl/g。
例如,专利申请ep0645352公开了包含含有至少三个银基金属功能层(以下称为银层)的薄层堆叠体的透明基材。银层的厚度根据离基材的距离而增加。包含这些基材的窗玻璃虽然具有令人愉悦的美学外观,但对于约70%的光透射率,其不具有大于2.0的选择性和/或小于35%的太阳因子。事实上,非常难以同时保持优良的选择性和在透射和反射中美学上可接受的颜色,特别地从内部看具有中性颜色的窗玻璃的外观。
本发明的目的是开发一种材料,其具有改善的日光控制性质,尤其是对于至少65%的光透射率时具有小于或等于34%的太阳因子值。根据本发明,因此寻求使太阳因子最小化并提高选择性,同时保持高光透射率,以便允许优良的绝缘和优良的视野。
包含三个功能层的堆叠体的复杂性使得难以改善这些热性能结果和透射性质而不损害堆叠体的其它性质。
因此,本发明的目的是通过开发包含含有至少三个银层的堆叠体的基材来克服这些缺点,所述堆叠体具有高选择性,即对于给定的tl值,尽可能高的tl/g比率,同时保证外观,特别地对眼睛是令人愉快的外部反射外观,内部反射外观和透射外观。对于眼睛来说令人愉快的外观体现为在蓝-绿范围内无论从外部和从内部获得更中性的颜色,并且另外该颜色根据观察角度而变化很小。
申请人已经惊奇地发现,通过在每个电介质涂层中高比例地组合使用厚度增加的三个银层和高折射率的电介质材料,显著提高堆叠体的选择性,同时保持中性颜色,与现有的解决方案相比。
本发明的主题是如在权利要求1中所限定的材料。该材料是用薄层堆叠体涂覆的透明基材,该薄层堆叠体从基材开始依次包含三个银基金属功能层和四个电介质涂层的交替,该功能层从基材开始被取名为第一、第二和第三功能层,金属功能层的厚度从基材开始随着远离基材而增大,电介质涂层从基材开始被取名为m1、m2、m3和m4,每个电介质涂层包含至少一个电介质层,使得每个金属功能层被设置于两个电介质涂层之间,其特征在于:
-电介质涂层m1,m2,m3和m4各自具有光学厚度eo1,eo2,eo3和eo4,
-每个电介质涂层包含至少一个高折射率电介质层,其折射率为至少2.15,并且其光学厚度大于20nm,
-同一电介质涂层的所有高折射率电介质层的光学厚度的总和根据所涉及的电介质涂层被取名为eohi1,eohi2,eohi3或eohi4,
-每个电介质涂层满足以下关系:
eohi1/eo1>0.30,
eohi2/eo2>0.30,
eohi3/eo3>0.30,
eohi4/eo4>0.30。
本发明的解决方案代表了在光学性能、热性能,透明度和美观外观之间的极好折衷。
本发明还涉及:
-用于获得根据本发明的材料的方法,
-包含根据本发明的至少一种材料的窗玻璃,
-将根据本发明的窗玻璃作为用于建筑物的阳光控制窗玻璃,
-涉及包含根据本发明的窗玻璃的建筑物。
通过调节功能层和电介质涂层的厚度,可以控制窗玻璃的透明度,以获得约65%的tl值。然而,本发明的主要优点是获得令人满意的视觉外观,特别地外部反射的特定颜色以及足够低的外部反射值,而不牺牲防晒性能。在不需要对堆叠体的其它参数进行实质性修改的情况下获得优异的能量性能,如构成它的层的性质,厚度和顺序。
在说明书的后续部分中列出的优选特征既适用于根据本发明的方法,必要时也适用于产品,即适用于材料或包含该材料的窗玻璃。
在说明书中给出的所有光特征是根据在欧洲标准en410中描述的关于确定用于建筑业的玻璃中使用的窗玻璃的光特征和日光特征的原理和方法而获得的。
通常,折射率在550nm的波长下进行测量。光透射率tl和光反射率rl是在光源d65下使用2°视场进行测量。
除非另有说明,否则光学特征和热学特征的所有数值和数值范围都是针对由载有薄层堆叠体的6毫米普通钠-钙玻璃类型基材、充满90%氩气和10%空气的16毫米中间空间以及厚度为4毫米的另一个钠-钙玻璃类型的未涂覆基材组成的双层窗玻璃而给出。设置该涂覆的基材使得薄层堆叠体存在于窗玻璃的面2上。外部反射rext是从包含堆叠体的基材一侧进行观察,而从不包含堆叠体的基材一侧观察到的反射被表示为内部反射。普通的钠钙玻璃类型基材的光透射率(tl)大于89%,优选90%。
除非另外提及,否则在本文件中所提出的厚度(没有其它精确说明时)是表示为ep的真实或几何物理厚度,并且以纳米表示(而不是光学厚度)。光学厚度eo被定义为所考虑的层的物理厚度乘以其在550nm的波长处的折射率:eo=n*ep。由于折射率是无量纲值,所以可以认为光学厚度的单位是为对于物理厚度所选择的单位。
如果电介质涂层由多个电介质层组成,则电介质涂层的光学厚度对应于构成电介质涂层的不同电介质层的光学厚度的总和。
在整个说明书中,根据本发明的基材被认为是水平放置的。该薄层堆叠体被沉积在基材上方。表达“在…上方”和“在…下方”和“下”和“上”的含义应是相对于这种定向进行考虑的。除非特别规定,否则表述“在..上方”和“在…下方”不必然地意味着两个层和/或涂层彼此接触地进行设置。当规定层“与另一层或涂层接触”地进行沉积时,这意味着在这两层(或层和涂层)之间不能存在一个(或多个)中间插入层。
在本发明的含义内,用于功能层或电介质涂层的定性词“第一”,“第二”,“第三”和“第四”是从承载堆叠体的基材开始并且通过参照具有相同功能的层或涂层进行定义。例如,最靠近基材的功能层是第一功能层,远离基材的随后功能层是第二功能层,等等。
本发明还涉及包含根据本发明的材料的窗玻璃。传统上,窗玻璃的面从建筑物的外部开始进行指定,并且从外部朝向用其装备的乘客舱或房屋的内部来编号该基材的面。这意味着入射的阳光以其数字增加的顺序穿过所述面。
优选地,通过磁场辅助阴极溅射(磁控管工艺)来沉积该堆叠体。根据该有利的实施方式,通过磁场辅助阴极溅射来沉积堆叠体的所有层。
本发明还涉及用于获得根据本发明的材料的方法,其中通过磁控管阴极溅射来沉积堆叠体的层。
相对于功能层的重量,银基金属功能层包含至少95.0重量%,优选至少96.5重量%,更优选至少98.0重量%的银。优选地,相对于银基金属功能层的重量,银基金属功能层包含小于1.0重量%的除银以外的金属。
金属功能层的厚度,从基材开始起,增加的特征意味着第三金属功能层的厚度大于第二金属功能层的厚度,并且第二金属功能层的厚度大于第一金属功能层的厚度。两个连续的功能层之间的厚度的增加按照优选递增的顺序为大于2nm,大于3nm,大于4nm。
根据本发明的有利实施方案,金属功能层满足以下条件中的一个或多个:
-三个金属功能层对应于从基材开始进行定义的第一金属功能层,第二金属功能层和第三金属功能层,
-所述第二金属层的厚度与所述第一金属功能层的厚度之比按照优选递增的顺序在1.10-2.00之间,1.20-1.80之间,1.40-1.60之间,包含这些端值,和/或
-第三金属层的厚度与第二金属功能层的厚度的比率按照优选递增的顺序在1.10-1.80之间,1.15-1.60之间,1.20-1.40之间,包含这些端值,和/或
-第一金属功能层的厚度按照优选递增的顺序在6-12nm之间,7-11nm之间,8-10nm之间,和/或
-第二金属功能层的厚度按照优选递增的顺序在11-20nm之间,12-18nm之间,13-15nm之间,和/或
-第三金属功能层的厚度按照优选递增的顺序在15-22nm之间,16-20nm之间,17-19nm之间,和/或
-金属功能层的总厚度在30-50nm之间,包含这些端值,优选在35-45nm之间。
金属功能层的这些厚度范围是其中获得最佳结果的范围:对于双层窗玻璃中的光透射率为至少65%,低光反射率和低太阳因子。由此获得高选择性和中性颜色。
该堆叠体可以另外包含至少一个与功能层接触的阻挡层。
阻挡层通常具有保护功能层免于在上部抗反射涂层的沉积期间和在任选的退火,弯曲和/或淬火类型的高温热处理期间的可能的损害的功能。
阻挡层选自一种或多种选自钛、镍、铬和铌的元素的基于金属或金属合金的金属层,金属氮化物层,金属氧化物层和金属氧氮化物层,如ti、tin、tiox、nb、nbn、ni、nin、cr、crn、nicr或nicrn。当这些阻挡层以金属、氮化物或氮氧化物形式进行沉积时,这些层可以根据它们的厚度和围绕它们的层的性质经受部分或完全的氧化(例如在沉积下一层时,或者或者由于与下邻层接触时的氧化)。
根据本发明的有利实施方式,所述一个或多个阻挡层满足以下条件中的一个或多个:
-每个金属功能层与至少一个选自下阻挡层和上阻挡层的阻挡层接触,和/或
-每个金属功能层与上阻挡层接触,和/或
-每个阻挡层的厚度为至少0.1nm,优选0.5-2.0nm,和/或
-与功能层接触的所有阻挡层的总厚度在0.5-5nm之间,包含这些端值,优选在1-3nm之间,甚至在1-2nm之间。
根据本发明,每个电介质涂层包含至少一个高折射率电介质层。高折射率层被理解为是指其折射率为至少2.15的层。
根据本发明的高折射率层可以选自:
-二氧化钛tio2的层(为2.45的在500nm的指数),
-氧化锰mno的层(为2.16的在550nm的折射率),
-氧化钨wo3的层(为2.15的在550nm的折射率),
-氧化铌nb2o5的层(为2.30的在550nm的折射率),
-氧化铋bi2o3的层(为2.60的在550nm折射率),
-氮化锆zr3n4的层(为2.55的在550nm的折射率),
-氮化硅锆的层(为2.20-2.25的在550nm的折射率)。
根据本发明的高折射率层以优选递增的顺序具有小于或等于2.60,小于或等于2.50,小于或等于2.40,小于或等于2.35,小于或等于2.30的折射率。
电介质涂层可以包含一个或多个不同或相同物质的高折射率层。优选地,高折射率层是氮化硅锆的层。
根据一种实施方式,至少一个电介质涂层不包含具有大于20nm的光学厚度的基于氧化钛的高折射率电介质层。根据一种实施方式,没有一个电介质涂层包含具有大于20nm的光学厚度的基于氧化钛的高折射率电介质层。
根据本发明的有利实施方式,电介质涂层的高折射率电介质层在厚度方面满足以下条件中的一个或多个:
-同一电介质涂层的所有高折射率电介质层的光学厚度的总和根据所涉及的电介质涂层被取名为eohi1,eohi2,eohi3或eohi4,
-第一电介质涂层的所有高折射率电介质层的光学厚度的总和满足以下关系,按照优选递增的顺序,eohi1/eo1>0.30,eohi1/eo1>0.40,eohi1/eo1>0.50,eohi1/eo1>0.60,eohi1/eo1>0.70,eohi1/eo1>0.80,eohi1/eo1>0.85,和/或
-第一电介质涂层的所有高折射率电介质层的光学厚度的总和满足以下关系,按照优选递增的顺序,eohi1/eo1<0.95,eohi1/eo1<0.90,和/或
-第二电介质涂层的所有高折射率电介质层的光学厚度的总和和满足以下关系:eohi2/eo2>0.30,eohi2/eo2>0.40,eohi2/eo2>0.50,eohi2/eo2>0.60,eohi2/eo2>0.70,eohi2/eo2>0.80,eohi2/eo2>0.85,和/或
-第二电介质涂层的所有高折射率电介质层的光学厚度的总和按照优选递增的顺序满足以下关系,eohi2/eo2<0.95,eohi2/eo2<0.90,
-第三电介质涂层的所有高折射率电介质层的光学厚度之和按照优选递增的顺序满足以下关系:eohi3/eo3>0.30,eohi3/eo3>0.40,eohi3/eo3>0.50,eohi3/eo3>0.60,eohi3/eo3>0.70,eohi3/eo3>0.80,eohi3/eo3>0.85,和/或
-第三电介质涂层的所有高折射率电介质层的光学厚度的总和满足以下关系,按照优选递增的顺序,eohi3/eo3<0.95,eohi3/eo3<0.90,
-第四电介质涂层的所有高折射率电介质层的光学厚度的总和满足以下关系,按照优选递增的顺序,eohi4/eo4>0.30,eohi4/eo4>0.40,eohi4/eo4>0.50,eohi4/eo4>0.60,eohi4/eo4>0.70,eohi4/eo4>0.80,eohi4/eo4>0.85,和/或
-第四电介质涂层的所有高折射率电介质层的光学厚度的总和满足以下关系,按照优选递增的顺序,eohi4/eo4<0.95,eohi4/eo4<0.90。
根据本发明的有利实施方式,电介质涂层的高折射率电介质层满足以下条件中的一个或多个:
-至少一个电介质涂层包含基于氮化硅锆的高折射率电介质层,
-至少两个电介质涂层包含基于氮化硅锆的高折射率电介质层,
-至少三个电介质涂层包含基于氮化硅锆的高折射率电介质层,
-每个电介质涂层包含基于氮化硅锆的高折射率电介质层。
当高折射率电介质层基于氮化硅锆时,其按照优选递增的顺序包含:
-相对于在高折射率层中的硅和锆的总重量,按重量计为30%-70%,40%-60%,45%-55%的硅,
-相对于在高折射率层中的硅和锆的总重量,按重量计为30%-70%,40%-60%,45%-55%的锆。
当高折射率电介质层基于氮化硅锆时,其按照优选递增的顺序包含:
-相对于在高折射率层中的硅和锆,在50原子%-95原子%之间,在60原子%-90原子%,在75原子%-85原子%之间的硅,
-相对于在高折射率层中的硅和锆,在5原子%-50原子%之间,10原子%-40原子%之间,15原子%-25原子%之间的锆。
硅和锆的层可以从硅和锆金属靶进行沉积。
可以提供其它元素,例如铝,例如,以提高基于硅和锆的靶的导电率。金属靶因此可以另外包含铝,其这时将存在于高折射率层中。
当高折射率电介质层另外包含铝时,其按照优选递增的顺序包含按重量计1%至10%,2%至8%,3%至6%的铝,相对于在高折射率层中铝,硅和锆的总重量。
在这种情况下,为了获得所需的折射率,相对于在高折射率层中的硅,锆和铝的总重量的重量比优选在以下范围内进行选择:
-40%-60%的硅,包含这些端值,
-40%-60%的锆,包含这些端值,
-1%-10%的铝,包含这些端值。
根据本发明的有利实施方式,电介质涂层在厚度方面满足以下条件中的一个或多个:
-每个电介质涂层包含至少一个高折射率电介质层,其折射率大于2.15并且其光学厚度大于20nm,
-电介质涂层m1,m2,m3,m4具有满足以下关系式的光学厚度eo1,eo2,eo3和eo4:eo4<eo1<eo2<eo3;
-第一电介质涂层m1的光学厚度按照优选递增的顺序为60至140nm,80至120nm,90至100nm,和/或
-第一电介质涂层m1的物理厚度按照优选递增的顺序为30至60nm,35至55nm,35至45nm,和/或
-第二电介质涂层m2的光学厚度按照优选递增的顺序为120-180nm,130-170nm,140-160nm,和/或
-第二电介质涂层m2的物理厚度按照优选递增的顺序为50至100nm,60至80nm,65至75nm,和/或
-第三电介质涂层m3的光学厚度按照优选递增的顺序为140至200nm,150至180nm,160至170nm,和/或
-第三电介质涂层m3的物理厚度按照优选递增的顺序为50至100nm,65至95nm,70至80nm,和/或
-第四电介质涂层m4的光学厚度按照优选递增的顺序为50至120nm,60至100nm,70至90nm,和/或
-第四电介质涂层m4的物理厚度按照优选递增的顺序为20至50nm,25至45nm,30至40nm,和/或
根据本发明的有利实施方式,电介质涂层满足以下一个或多个条件:
-至少一个电介质涂层还包含至少一个其折射率小于2.15的电介质层,
-至少两个电介质涂层还包含至少一个其折射率小于2.15的电介质层,
-至少三个电介质涂层还包含至少一个其折射率小于2.15的电介质层,
-每个电介质涂层还包含至少一个其折射率小于2.15的电介质层,
-其折射率小于2.15的电介质层可以基于选自硅、锆、钛、铝、锡、锌中的一种或多种元素的氧化物或氮化物,和/或
-至少一个电介质涂层包含至少一个具有阻滞功能的电介质层,和/或
-每个电介质涂层包含至少一个具有阻滞功能的电介质层,和/或
-具有阻滞功能的电介质层优选具有小于2.15的折射率,和/或
-具有阻滞功能的电介质层基于选自氧化物如sio2和al2o3,氮化硅si3n4和aln以及氮氧化物sioxny和aloxny的硅和/或铝的化合物,和/或
-具有阻滞功能的电介质层基于硅和/或铝的化合物,任选地包含至少一种其它元素,例如铝,铪和锆,和/或
-至少一个电介质涂层包含至少一个具有稳定功能的电介质层,和/或
-每个电介质涂层包含至少一个具有稳定功能的电介质层,和/或
-具有稳定功能的电介质层优选具有小于2.15的折射率,和/或
-具有稳定功能的电介质层优选基于选自氧化锌,氧化锡,氧化锆或它们中至少两种的混合物的氧化物,
-具有稳定功能的电介质层优选基于结晶氧化物,特别地基于氧化锌,任选地使用至少一种其它元素如铝来掺杂,和/或
-每个功能层位于电介质涂层的上方,该电介质涂层的上层是具有稳定功能的电介质层,优选基于氧化锌的层,和/或位于电介质涂层的下方,该电介质涂层的下层是具有稳定化功能的电介质层,优选基于氧化锌的层,
-位于金属功能层下方的至少一个电介质涂层包含至少一个具有平滑功能的电介质层,和/或
-位于金属功能层下方的每个电介质涂层包含至少一个具有平滑功能的电介质层,和/或
-具有平滑功能的电介质层优选基于选自sn,zn,in和ga中的至少两种金属的混合氧化物,
-具有平滑功能的电介质层优选为任选地掺杂的锌和锡的混合氧化物的层,
-具有平滑功能的电介质层优选具有小于2.15的折射率。
优选地,每个电介质涂层仅由一个或多个电介质层组成。因此优选在电介质涂层中不存在吸收层,以便不减少光透射。
本发明的堆叠体可以包含具有阻滞功能的电介质层。“具有阻滞功能的电介质层”被理解为是指由能够形成在高温下阻滞来自环境大气或来自透明基材的氧气和水分朝向功能层扩散的材料构成的层。具有阻滞功能的电介质层的组成材料因此必须在高温下不发生化学或结构改变,这种改变导致其光学性质的改变。所述一个或多个具有阻滞功能的层也优选被选择由能够对功能层的构成材料形成阻滞的材料制成。具有阻滞功能的电介质层因此允许堆叠体在进行退火、淬火或弯曲类型的热处理而不会有过大的光学变化。
本发明的堆叠体可以包含具有稳定功能的电介质层。在本发明的含义内,“稳定”是指选择该层的物质以使在功能层和该层之间的界面稳定。这种稳定化引起使功能层与围绕它的层的粘附力增强,并且由此,它将阻止它的组成材料的迁移。
所述一个或多个具有稳定功能的电介质层可以直接与功能层接触或通过阻挡层分开。
优选地,位于功能层下面的每个电介质涂层的最后电介质层是具有稳定功能的电介质层。这是因为在功能层的下方具有稳定功能层(例如基于氧化锌)是有利的,因为其有利于银基功能层的粘附和结晶,并且提高其品质和其在高温的稳定性。
在功能层的上方具有例如基于氧化锌的稳定功能层也是有利的,以增大其粘附并且最佳地阻止在与基材相对的堆叠体的一侧的扩散。
所述一个或多个具有稳定功能的电介质层因此可以位于至少一个功能层或每个功能层的上方和/或下方,或者直接与之接触或者通过阻挡层分开。
有利地,通过至少一个具有稳定功能的电介质层将每个具有阻滞功能的电介质层与功能层分开。
这种具有稳定功能的电介质层可以具有至少4nm的厚度,特别地具有4至10nm的厚度,更好地8至10nm的厚度。
薄层堆叠体可以任选地包含平滑层。平滑层理解为意指这样的层,其功能是促进稳定层沿着优选的晶体取向的生长,所述晶体取向通过外延现象促进银层的结晶。平滑层位于稳定层之下并且优选与稳定层接触。
在其中基于混合氧化物的平滑层可以是完全无定形的或部分无定形的并因此是部分结晶的但在其整个厚度上它不能是完全结晶的意义上说,基于混合氧化物的平滑层可以被定性为“非结晶的”。由于它是基于混合氧化物(混合氧化物是至少两种元素的氧化物),所以它不能具有金属性质。
平滑层的折射率优选小于2.15。此外,平滑层优选具有0.1-30nm,更优选0.2-10nm的厚度。
薄层的堆叠可以任选地包含保护层。保护层优选地是堆叠体的最后一层,也就是说距离涂覆有堆叠体的基材最远的层。这些上保护层被认为包含在第四电介质涂层中。这些层通常具有2至10nm,优选2至5nm的厚度。该保护层可以选自钛,锆,铪,锌和/或锡的层,这种或这些金属呈金属形式,氧化形式或氮化形式。
保护层可以例如选自氧化钛层,氧化锡锌层或氧化锆钛层。
一种特别有利的实施方式涉及一种涂覆有堆叠体的基材,该堆叠体从透明基材开始进行定义,包含:
-第一电介质涂层,其包含至少一个高折射率层,任选的具有阻滞功能的层,具有稳定功能的电介质层,
-任选的阻挡层,
-第一功能层,
-任选的阻挡层,
-第二电介质涂层,其包含至少一个具有稳定功能的下电介质层,任选地具有阻滞功能的层,高折射率电介质层,任选的具有平滑功能的层,具有稳定功能的上电介质层,
-任选的阻挡层,
-第二功能层,
-任选的阻挡层,
-第三电介质涂层,其包含至少一个具有稳定功能的下电介质层,任选的具有阻滞功能的层,高折射率电介质层,任选的具有平滑功能的层,具有稳定功能的上电介质层,
-任选的阻挡层,
-第三功能层,
-任选的阻挡层,
-第四电介质涂层,其包含至少一个具有稳定功能的电介质层,任选的具有阻滞功能的层,高折射率电介质层和任选的保护层。
根据本发明的透明基材优选地由刚性无机材料制成(如由玻璃制成),或者基于聚合物的有机刚性材料制成(或由聚合物制成)。
根据本发明的透明有机基材也可以由刚性或柔性的聚合物制成。根据本发明合适的聚合物的实例尤其包括:
-聚乙烯,
-聚酯,如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet),聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)或聚萘二甲酸乙二醇酯(pen);
-聚丙烯酸酯,如聚甲基丙烯酸甲酯(pmma);
-聚碳酸酯;
-聚氨酯;
-聚酰胺;
-聚酰亚胺;
-含氟聚合物,如含氟酯,如乙烯-四氟乙烯(etfe),聚偏二氟乙烯(pvdf),聚三氟氯乙烯(pctfe),乙烯-三氟氯乙烯(ectfe)或氟化乙烯-丙烯共聚物(fep)等;
-可光交联和/或可光聚合的树脂,如硫醇烯(thiolene),聚氨酯,聚氨酯-丙烯酸酯或聚酯-丙烯酸酯树脂,以及
-聚硫胺酯(polythiouréthanes)。
基材优选为玻璃片材或玻璃陶瓷片材。
基材优选是透明的,无色的(其这时是明净的或超明净的玻璃)或有色的,例如蓝色,灰色或青铜色。玻璃优选为钠钙硅类型,但也可以是硼硅酸盐或铝硼硅酸盐类型玻璃。
基材有利地具有至少一个大于或等于1m,甚至2m,甚至3m的尺寸。基材的厚度通常在0.5mm至19mm之间,优选在0.7至9mm之间,特别地在2至8mm之间,甚至在4至6mm之间变化。基材可以是平坦的或弯曲的,甚至是柔性的。
该材料,即涂覆有堆叠体的基材,可以经受高温热处理,如退火,例如通过快速退火如激光或火焰退火,淬火和/或弯曲。热处理的温度大于400℃,优选大于450℃,更好地大于500℃。因此,涂覆有堆叠体的基材可以进行弯曲和/或淬火。
堆叠体优选位于窗玻璃中,使得来自外部的入射光在穿过第一金属功能层之前穿过第一电介质涂层。该堆叠体不沉积在定义窗玻璃的外壁的基材的面上,而是沉积在该基材的内部面上。因此,堆叠件有利地被定位在面2上,如通常那样,窗玻璃的面1是窗玻璃的最外部面。
本发明的窗玻璃可以是单层,层压或多层窗玻璃的形式,特别是双层窗玻璃或三层窗玻璃。本发明的窗玻璃优选是多层窗玻璃。多层窗玻璃包含至少一个第一透明基材和第二透明基材,它们是平行的并被充气腔分开,其中至少一个基材涂覆有薄层堆叠体。当它们用于具有增强的隔热性(itr)的双层窗玻璃中时,根据本发明的材料是非常特别合适的。
在单层窗玻璃或多层窗玻璃的情况下,堆叠体优选被沉积在面2上,也就是说,堆叠体位于定义窗玻璃的外壁的基材上,更具体地在基材的内部面上。
单层窗玻璃包含2个面;面1在建筑物的外部,因此构成了窗玻璃的外壁,并且面2在建筑物的内部,从而构成了窗玻璃的内壁。
双层窗玻璃包含4个面;面1在建筑物的外部并因此构成了窗玻璃的外壁,面4在建筑物的内部并因此构成了窗玻璃的内壁,面2和3在双层窗玻璃内部。
以同样的方式,三层窗玻璃包含6个面;面1在建筑物的外部(窗玻璃的外壁),面6在建筑物的内部(窗玻璃的内壁),面2至5在三层窗玻璃的内部。
层压窗玻璃包含至少一种第一基材/一个或多个片材/第二基材类型的结构。薄层堆叠体被设置在基材之一的至少一个面上。该堆叠体可以在第二基材的不与该片材(优选聚合物片材)接触的面上。当层压窗玻璃与第三基材以双层窗玻璃形式进行安装时,这种实施方式是有利的。
用作单层窗玻璃或用在双层窗玻璃类型的多层窗玻璃中的根据本发明的窗玻璃具有在蓝色或蓝色-绿色范围(约470至500纳米的主波长值)内的中性的、令人愉快和柔和的外部反射颜色。此外,无论观察该窗玻璃的入射角为如何(法向入射角和在一定角度下),这种视觉外观保持几乎不变。这意味着观察者没有色调或外观明显不均匀的印象。
“蓝色-绿色范围内的颜色”在本发明的含义内应理解为在l*a*b*颜色测量体系中,a*在-10.0至0.0之间,优选在-5.0至0.0之间,和b*在-10.0至0.0之间,优选在-5.0至0.0之间。
根据有利的实施方式,呈双层窗玻璃形式的本发明的窗玻璃包含位于面2上的堆叠体,其特别允许达到以下性能:
-小于或等于34.0%,优选小于或等于33.5%,甚至小于或等于33.0%的太阳因子g,和/或
-按照优选递增的顺序,大于65%,大于67%,大于68%,大于69%,优选地在65%至75%,甚至在67%至71%之间的光透射率,和/或
-按照优选递增的顺序,为至少2.0,至少2.05,至少2.1的高选择性,和/或
-小于或等于20%,优选小于或等于15%的外侧光反射,和/或
-小于或等于20%,优选小于或等于15%的内侧光反射,和/或
-外部反射中的中性颜色
本发明的细节和有利特征从以下借助附图进行说明的非限制性实施例中显现。
没有遵循不同元件之间的比例,以便使图形更容易阅读。
图1示出了包含三个金属功能层40,80,120的堆叠体结构,该结构被沉积在透明玻璃基材10上。每个功能层40,80,120位于两个电介质涂层20,60,100,140之间,使得:
-从基材开始的第一功能层40被设置于电介质涂层20,60之间,
-第二功能层80被设置于电介质涂层60,100之间,和
-第三功能层120被设置于电介质涂层100,140之间。
这些电介质涂层20,60,100,140各自包含至少一个电介质层24,25,26,28;62,63,64,66,68;102,103,104,106,108;142,144。
堆叠体还可以包含:
-与功能层接触设置的下阻挡层30,70和110(未示出),50,90和130,
-与功能层接触设置的上阻挡层50,90和130,
-保护层(未示出)。
实施例
i.基材的制备:堆叠体,沉积条件和热处理
在下面定义的薄层堆叠体被沉积在由明净钠钙玻璃制成的厚度为6mm的基材上。
根据本发明的材料和对比材料具有满足下面参照“colorbox”中定义的标准的颜色。对以下材料测量了光学特征:
-呈具有6/16/4结构的双层窗玻璃形式的材料:6mm玻璃/用90%氩气填充的16mm中间空间/4mm玻璃,堆叠体被定位在面2(如通常地,窗玻璃的面1为窗玻璃的最外部面),
-呈具有6mm基材的单层窗玻璃形式的材料,并且堆叠体位于面2上。
对于双层窗玻璃:
-a*t和b*t表示在l*a*b*系统中透射颜色a*和b*,其以2°观察者根据光源d65进行测量并垂直于窗玻璃进行测量;
-rext指示:在可见光区域中的光反射,以最外部面(面1)的一侧的2°观察者根据光源d65进行测量;
-a*rext和b*rext指示在l*a*b*系统中的反射颜色a*和b*,其以最外部面一侧的2°观察者根据光源d65进行测量,并且因此垂直于玻璃进行测量;
-rint指示:在可见光区域的光线反射率(%),其以内部面(面4)一侧的2°观察者根据光源d65进行测量;
-a*rint和b*rint指示在l*a*b*系统中的反射颜色a*和b*,其以在内部面一侧的2°观察者根据光源d65进行测量,并且因此垂直于窗玻璃进行测量。
在60°入射角下,对单层窗玻璃测量了按角度的比色值a*g60°和b*g60°。这考察在角度时的颜色的中性。
在本发明的实施例中:
-功能层是银(ag)层,
-阻挡层是氧化钛层,
-高折射率层选自基于氮化锆硅的层和氧化钛层,
-阻滞层基于掺杂铝的氮化硅(si3n4:al),
-稳定层由氧化锌(zno)制成,
-平滑层是基于锌和锡的混合氧化物(snznox)。
氮化硅锆层由包含硅,锆和铝的金属靶进行沉积。
在表2中总结了通过溅射(“磁控管阴极”溅射)沉积的层的沉积条件。
表3列出了构成该堆叠体的每个层或涂层(作为它们相对于承载堆叠体的基材的位置的函数)的材料和物理厚度(以纳米为单位)(表底部的最后一行)。“ref.”编号对应于图1的附图标记。
在功能层40,80,120下方的每个电介质涂层20,60,100包含基于结晶氧化锌的最终稳定层28,68,108,并且其与刚刚沉积在上方的功能层40,80,120接触。
在功能层40,80,120上方的每个电介质涂层60,100,140包含基于结晶氧化锌的第一稳定层62,102,142,其与刚刚沉积在上方的功能层40,80,120接触。
每个电介质涂层20,60,100,140包含基于氮化硅锆或氧化钛的高折射率电介质层24,64,104,144。
电介质涂层20,60,100,140可以包含具有阻滞功能的电介质层25,63,103,143,其基于掺杂有铝的氮化硅,在这里被称为si3n4。
电介质涂层20,60,100还可以包含基于锌和锡混合氧化物的平滑层26,66,106。
每个金属功能层40,80,120在阻挡层50,90和130的下方并与其接触。
表4总结了与功能层和电介质涂层的厚度有关的特征。
ii.“日光控制”性能
表5列出了当窗玻璃形成如上所述的双层窗玻璃的一部分时获得的能量性能。
在第一种实施方式(发明1)中,每个电介质涂层m1至m4包含基于氮化硅锆的高折射率层。
在第二种实施方式(发明2)中,每个电介质涂层m1到m4包含基于氮化硅锆的高折射率层,并且该高折射率层的光学厚度与包含它的电介质涂层的光学厚度之比大于0.5,优选大于0.8。对于这个实施例得到了最好的性能。
在第三种实施方式(发明3)中,电介质涂层m1和m4包含基于tio2的高折射率层,并且电介质涂层m2和m3包含基于氮化硅锆的高折射率层。该性能比当所有电介质涂层基于sizrn时的性能差但优于用比较例1和2获得的性能。
在对比例1中,没有电介质涂层m1至m4包含光学厚度大于20nm的高折射率层。
在对比例2中,电介质涂层m1和m4不包含光学厚度大于20nm的高折射率层,电介质涂层m2和m3包含基于氮化硅锆的高折射率层。该性能比用本发明的材料(其每个电介质涂层包含高折射率层)获得的性能差。
在图2中总结了用不同的实施例得到的性能。给出了点散布图(nuagedeponit)以举例说明可接受的性能的范围,同时保持在参照色彩盒中的颜色,使用发明1和发明2类型的材料(即,在每个电介质涂层中包含基于氮化硅锆的高折射率层的材料)。
根据本发明,可以制造包含具有三个金属功能层的堆叠体的窗玻璃,其具有约70%的光透射率,高选择性,低光反射率和低太阳因子。根据本发明的窗玻璃同时具有小于或等于34%的太阳因子和大于2.00的选择性。这些窗玻璃还具有至少小于15%的外部反射率。
根据本发明的实施例全部具有在透射中令人愉快和柔和的着色,优选在蓝色或蓝绿色的范围内。
所提供的解决方案因此允许实现以下性能:
-约70%的光透射率,
-约33%的太阳因子,
-在外部一侧的低反射率,和
-中性的美学外观。