DE3130857C2

DE3130857C2 - Wärmedämmender Belag für ein Substrat aus transparentem Material, Verfahren zu dessen Herstellung und seine Verwendung

Info

Publication number: DE3130857C2
Application number: DE19813130857
Authority: DE
Inventors: Hans Jochim Dr. 3472 Beverungen Gläser
Original assignee: Interpane Entwicklungs- und Beratungsgesellschaft Mbh & Co Kg 3471 Lauenfoerde De
Current assignee: Interpane Entwicklungs- und Beratungsgesellschaft Mbh & Co Kg 3471 Lauenfoerde De
Priority date: 1981-08-04
Filing date: 1981-08-04
Publication date: 1984-09-20
Also published as: DE3130857A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen wärmedämmenden Belag für transparente Substrate, insbesondere für Isolierglasscheiben. Zwischen dem Glas und einer Silberschicht befindet sich eine erste Zwischenschicht aus Wismutoxid. Auf dieser Wismut oxidschicht ist eine zweite Schicht aus Bleioxid, Antimonoxid oder Telluroxid aufgebracht, auf dieser zweiten Schicht die Silberschicht. Durch die zweite Schicht wird ein Dunkelwerden des Belages, das sonst bei UV-Einstrahlung auftritt, verhindert.

Description

berschicht deutlich höherer Schichtdicke angeordnet wird. Die für die Zwischenschicht verwendeten Materialien haben jedoch den Nachteil, daß sie für die übliche Dioden-Kathodenzerstäubung sehr geringe Zerstäubungsgeschwindigkeit besitzen, was sich für den Herstellvorgang als nachteilig erweist, da ^rartige Schichten durch Kathodenzerstäubung auf die Glasscheiben aufgetragen werden. Wegen der niedrigen Zerstäubungsgeschwindigkeit und der hohen Schichtdicke erfolgt das Auftragen außerordentlich langsam, weshalb die HerstellLosten sehr hoch sind, wobei ferner hohe Energiekosten anfallen. Solche Materialien könnten zwar mit höherer Zerstäubungsgeschwindigkeit mittels besonderer Hochleistungskathoden zerstäubt werden. Solche Hochleistungskathoden sind jedoch kompliziert aufgebaut und damit wesentlich kostspieliger als übliche Dioden-Kathoden, wobei ferner eine besondere Verfahrenstechnik beim Zerstäuben erforderlich ist Ferner können die erwähnten Materialien nicht mit gleichen Zerstäubungsbedingungen aufgetragen werden, weshalb auch die Zerstäubungsanlage zum Aufbringen der Schichten jedesmal neu eingestellt werden muß.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung einen wärmedämmenden Belag anzugeben, der auf dem System Wismutoxid-Silber-Wismutoxid basiert, jedoch nicht eine allmählich fortschreitende Schwärzung bei Lichteinstrahlung aufweist, und bei dem alle Schichten einschließlich der Zwischenschichten zwischen der Wismutoxidschicht und der Silberschicht kostengünstig mit konventioneller Dioden-Kathodenzerstäubung aufgebracht werden können.

Diese Aufgabe wird mit einem wärmedämmenden Belag nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 gelöst, der erfindungsgemäß nach der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Weise ausgestaltet ist

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, ein bevorzugtes Herstellungsverfahren sowie vorteilhafte Verwendungen des wärmedämmenden Belags ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß abweichend von den bisher bekannten Belägen die zweite Schicht, die sich zwischen der Wismutoxidschicht und der Silberschicht befindet, aus einem der Materialien Bleioxid, Antimonoxid, Telluroxid oder auch aus einer Mischung dieser Materialien mit einer Schichtdicke zwischen 2 und 30 nm besteht Eine aus diesen Materialien gebildete Zwischenschicht verhindert eine Diffusion von Silber in die Wismutoxidschicht und damit die allmähliche Schwärzung bei Lichteinstrahlung. Die genannten Materialien weisen für die konventionelle Dioden-Kathodenzerstäubung hohe Zerstäubungsgeschwindigkeit auf, so daß sie das Herstellungsverfahren nicht verzögern. In diesem Sinne wirkt sich auch vorteiinaft der Umstand aus, daß diese Materialien unter den gleichen Zerstädbungsbedingungen wie Wismutoxid auf das Substrat aufgetragen werden können. Eine Neueinstellung des Zerstäubungssystems wie beispielsweise eine Veränderung des Gasdruckes oder der Gaszusammensetzung ist folglich nicht notwendig.

Als Substrate kommen für den erfindungsgemäßen wärmedämmenden Belag nicht nur Glasscheiben in Betracht, sondern beispielsweise auch transparente Folien, wie Kunststoffolien. Derartige Kunststoffolien können, mit dem wärmedämmenden Belag versehen, in den Zwischenraum einer Isolierglasscheibe angeordnet sein oder auch auf eine der Isolierglasscheiben aufgeklebt sein. Der wärmedämmende Belag führt in beiden Fällen zu einer Verbesserung der Wärmedämmung einer solchen Isolierglasscheibe.

Im folgenden wird nun die Erfindung anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben und näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 schematisch einen Querschnitt durch eine Glasscheibe mit dem erfindungsgemäßen wärmedämmenden Belag;
F i g. 2 eine Doppelscheibe mit einer den wärmedämmenden Belag tragenden Kunststoffolie, die auf eine Scheibe aufgeklebt ist;

F i g. 3 eine Doppelscheibe mit einer den wärmedämmenden Belag tragenden Kunststoffolie, die zwischen den Scheiben aufgespannt ist

Die Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine Glasscheibe, auf der der erfindungsgemäße wärmeisolierende Belag aufgebracht ist Die Glasscheibe stellt das Substrat 6 dar. Unmittelbar auf dem Substrat 6 befindet sich eine" erste Schicht 1 aus Wismutoxid, B12O3. Diese erste Schicht 1 hat eine Schichtdicke von etwa 12 nm. Auf die Schicht 1 folgt eine zweite Schicht 2 aus Bleioxid. Diese zweite Schicht 2 aus Bleioxid hat vorzugsweise eine Schichtdicke von etwa 4 nm. Auf sie folgt eine (dritte) Silberschicht 3, welche eine Schichtdicke von etwa 15 nm aufweist Die zweite Schicht 2 aus Bleioxid wirkt als Sperrschicht, die ein allmähliches:

Schwarzwerden der Scheibe durch ausfallendes Silber infolge von Ultravioletteinstrahlung verhindert

Auf die Silberschicht 3 folgt eine vierte Schicht 4, die:

aus dem gleichen Material wie die zweite Schicht 2 besteht in dem Beispielsfall also aus Bleioxid. Diese vierte Schicht 4 hat ebenfalls eine Schichtdicke von vorzugsweise 4 nm. Sie wirkt ebenfalls als Sperrschicht gegen eine Diffusion von Silber in eine Wismutoxidschicht, die sich auf der vierten Schicht 4 befindet. Auf die vierte Schicht kann nämlich eine fünfte Schicht 5 aufgebracht sein, die ebenfalls aus Wismutoxid besteht und eine Schichtdicke von etwa 25 nm aufweist.

Der dargestellte, erfindungsgemäße wärmedämmende Belag zeigt keine Schwärzung durch Ultravioletteinstrahlung, selbst eine sechswöchige Bestrahlung mit Ultraviolettlampen blieb ohne Folgen. Der wärmedämmende Belag ist thermisch stabil, nach einer sechswöchigen Temperung bei 100⁰C konnten keine Veränderungen festgestellt werden. Das Schichtsystem läßt sich in einfacher Weise durch Flammreduktion an den Scheibenrändern entfernen, so daß eine mit dem erfindungsgemäßen wärmedämmenden Belag versehene Glasscheibe einfach zu verarbeiten ist.

Die Lichttransmission des Schichtsystems in Verbindung mit einer 4 nm dicken Floatglasscheibe liegt bei etwa 80%. Ohne den aufgebrachten wärmedämmenden Belag hat die Floatglasscheibe eine Lichttransmission von 90%.

Das Emissionsvermögen des wärmedämmenden Belages liegt bei 0,1, das von Glasoberflächen dagegen bei 0,85.

Der erfindungsgemäße wärmedämmende Belag wird dadurch hergestellt, daß die einzelnen Schichten nacheinander durch konventionelle Dioden-Kathodenzerstäubung auf das Substrat 6 aufgetragen werden. Dabei wird vorzugsweise beim Aufbringen der Sperr- oder Schutzschichten 2 und 4, die die Silberschicht 3 umgeben, die gleiche Gaszusammensetzung und der gleiche Zerstäubungsdruck gewählt wie bei dem Aufbringen der Wismutoxidschichten 1 und 5. Dies ermöglicht es, das Aufbringen der Wismutoxidschicht(en) und der Sperrschicht(en) aus Bleioxid, Antimonoxid oder Tellur-

oxid in einem Arbeitsgang dadurch durchzuführen, daß lediglich eine andere Kathode zum Zerstäuben eingeschaltet wird.

F i g. 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Isolierglasscheibe, die mit einem erfindungsgemäßen wärmedämmenden Belag 9 versehen ist. Die Isolierglasscheibe ist eine Doppelglasscheibe mit zwei Glasscheiben 7 und 8. In dem Zwischenraum 11 zwischen diesen beiden Glasscheiben 7 und 8 befindet sich eine transparente Kunststoffolie 10, auf die der erfindungsgemäße wärmedämmende Belag 9 aufgetragen ist. Diese Kunststoffolie 10 ist auf die Innenseite der Glasscheibe 8 aufgeklebt. Stattdessen kann die Folie 10 mit dem darauf befindlichen wärmedämmenden Belag 9 auch in dem Scheibeninnenraum 11 aufgespannt sein (Fig.3). Wie anhand der F i g. 2 ersichtlich ist, ist die Glasscheibe S an den Seitenrändern von der Folie 10 bzw. dem wärmedämmenden Belag 9 befreit, so daß dort die Glasscheiben 7 und 8 mit einer Klebstoffmasse 12 verklebt werden können, wobei ein Abstandshalter 13 die beiden Glasscheiben 7 und 8 auf dem vorgesehenen Abstand hält.

F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der der wärmedämmende Belag 9 auf eine Kunststoffolie 10 aufgebracht ist. Die Kunststoffolie 10 ist zwischen den Scheiben 7,8 aufgespannt und in dem Abstandhalter 13 verklemmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

30

35 40 45 50 55 60 65

Claims

Patentansprüche:

1. Wärmedämmender Belag für ein Substrat (6) aus transparentem Material, wobei der Belag aus mehreren Schichten aufgebaut ist, mit einer ersten, an das Substrat (6) angrenzenden Schicht (t) aus Wismutoxid, mit einer zweiten Schicht (2) aus einem Oxid, mit einer dritten Schicht (3) aus Silber, mit einer vierten Schicht (4) aus dem Material der zweiten Schicht (2), dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht (2) und die vierte Schicht (4) aus einem der Materialien Bleioxid, Antimonoxid, Telluroxid oder aus einer Mischung dieser Materialien mit einer Schichtdicke zwischen 2 und 30 n.m bestehen.

2. Wärmedämmender Belag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der zweiten Schicht (2) und der vierten Schicht (4) 4 nm beträgt

3. Wärmedämmender Belag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (1) aus Wismutoxid eine Schichtdicke von 2 bis 20 nm, insbesondere 12 nm besitzt.

4. Wärmedämmender Belag nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schicht (3) aus Silber eine Schichtdicke von 7 bis 20 nm, insbesondere 15 nm besitzt.

5. Wärmedämmender Belag nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der vierten Schicht (4) eine fünfte Schicht (5) aus Wismutoxid aufgebracht ist.

6. Wärmedämmender Belag nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der fünften Schicht (5) 15 bis 30 nm, insbesondere 25 nm beträgt.

7. Verfahren zur Herstellung eines wärmedämmenden Belages nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht (2) und die vierte Schicht (4) mit gleicher •Gaszusammensetzung und gleichem Zerstäubungsdruck wie die erste Schicht (1) durch Kathodenzerstäubung abgeschieden werden.

8. Verwendung des wärmedämmenden Belages nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für Sonnen- und Wärmeschutz-Isolierscheiben.

9. Verwendung nach Anspruch 8, mit zwei im Abstand angeordneten Glasscheiben (7,8), dadurch gekennzeichnet, daß der wärmedämmende Belag (9) auf einer der beiden Glasscheiben zum Scheibenzwischenraum angeordnet ist.

10. Verwendung nach Anspruch 8, mit zwei im Abstand angeordneten Glasscheiben (7,8), dadurch gekennzeichnet, daß der wärmedämmende Belag (9) auf einer transparenten Folie aufgebracht ist und die Folie mit dem wärmedämmenden Belag (9) zwischen den Glasscheiben (7,8) angeordnet ist.

11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Folie (10) auf eine der Glasscheiben (7 bzw. 8) aufgeklebt ist.

12. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Folie (10) mit dem auf ihr befindlichen wärmeisolierenden Belag (9) in dem Zwischenraum (11) zwischen den Scheiben (7 bzw. 8) aufgespannt ist.

Die Erfindung betrifft einen wärmedämmenden Belag für ein Substrat aus transparentem Material gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung.
Bei Isolierscheiben kann die Wärmedämmung dadurch erhöht werden, daß wenigstens eine der beiden Scheiben mit einer dünnen Schicht auf der Basis von Gold, Silber oder Kupfer versehen wird. Derartige Scheiben sind hochtransparent, sie weisen aber infolge dieser dünnen Schicht eine erhöhte Wärmedämmung auf und sind als Sonnenschutz-Isolierscheiben oder als Wärmeschutz-Isolierscheiben verwendbar.

Im Stand der Technik werden für solche Fälle bevorzugt Schichten auf der Basis von Gold vorgesehen, wobei zwecks besserer Aufbringung, aber auch zur Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit, zwischen der Goldschicht und der Glasscheibe als Substrat eine Haftschicht aus einem Metalloxid, insbesondere aus Wismutoxid, vorgesehen wird (DE-AS 10 58 805). Andererseits ist es wegen der hohen und unsicheren Goldpreise wünschenswert, diese Schichten auf der Basis anderer Materialien als Gold aufzubauen. In der Zeitschrift »Glass Technology«. Bd. 21 (Oktober 1980), Nr. 5, S. 254, sowie in der DE-OS 28 54 213, von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgegangen ist, sind Dreifach-Schichtsysteme auf der Basis von Silber beschrieben, die sehr gute technische Werte erreichen. Wegen des hohen Brechungsindex von Wismutoxid sind insbesondere Schichtsysteme auf der Basis Wismutoxid-Silber-Wismutoxid wünschenswert Die Wismutoxidschichten wirken in dem Schichtsystem als Entspiegelungsschichten für die Silberschicht, d. h, daß mit ihnen die Transmission der Silberschicht insbesondere im sichtbaren Bereich des Lichtes erheblich erhöht wird. Ferner wirken die Wismutoxidschichten als Schutzschichten zur Vermeidung der Korrosion der Silberschicht.

Bei der Herstellung von Isolierglasscheiben ist es derzeit üblich, die gewünschten wärmedämmenden Beläge auf großflächige Glasscheiben aufzubringen, wobei diese dann nach der Beschichtung auf das jeweilige Fenstermaß zugeschnitten werden. Schichtsysteme, bei denen Wismutoxid auf der Glasscheibe (als Substrat) als erste Schicht aufgebracht sind (DE-OS 28 54 213), sind für die Weiterverarbeitung zu Isolierglas vorteilhaft weil die Schichten an den Scheibenrändern mit einem einfachen Flammreduktionsprozeß entfernt werden können, so daß eine einwandfreie Verklebung der Isolierscheibe am Scheibenrand mit herkömmlichen Isolierglasklebern, die bezüglich Haftung auf Glasoberflächen eingestellt sind, möglich ist. Nach der Entfernung des wärmedämmenden Belages vom Scheibenrand können die im übrigen beschichteten Glasscheiben mit den zur Zeit üblichen Fertigungsmaschinen in gleicher Weise wie unbeschichtete Glasscheiben zu Isolierglas weiterverarbeitet werden.

Bekanntlich ist jedoch das Schichtsystem Wismutoxid-Silber-Wismutoxid nicht beständig gegen ultraviolette Bestrahlung der Sonne, vielmehr schwärzt die Beschichtung sich im Laufe der Zeit, wenn sie Ultraviolettstrahlung ausgesetzt ist. Vermutlich beruht dies darauf, daß Silber durch ultraviolette Strahlung angeregt wird und in das Wismutoxid hineindiffundiert, wo es dann als Silberteilchen ausfällt.

Zur Überwindung dieses Problems wird gemäß der

b5 DE-OS 28 54 213 die Schwärzung dadurch verhindert, daß zwischen der Wismutoxidschicht und der Silberschicht eine Zwischenschicht aus Zinkoxid, Indiumoxid oder Zinnoxid mit gegenüber der Schichtdicke der SiI-