Покрытие с низкими излучательной способностью и коэффициентом солнечного теплопритока, улучшенными химическими и механическими характеристиками и способ его изготовления

Покрытие с низкими излучательной способностью и коэффициентом солнечного теплопритока, улучшенными химическими и механическими характеристиками и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Для настоящей заявки испрашивается приоритет предварительной патентной заявки США №60/680008, поданной 12 мая 2005 г., предварительной патентной заявки США №60/736876, поданной 16 ноября 2005 г., и предварительной патентной заявки США №60/750782, поданной 16 декабря 2005 г., которые полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки.

Область техники

В целом, настоящее изобретение относится к покрытиям с низкой излучательной способностью, в частности к покрытиям с низким коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и химической стойкостью.

Предпосылки создания изобретения

Содержание всех патентных документов, которые упоминаются в настоящем описании, полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки. В случае противоречий настоящее описание, включая определения, является основным.

Покрытия на прозрачных панелях или подложках, регулирующие прохождение солнечного излучения, предназначены для пропускания видимого света и задерживания инфракрасного (ИК) излучения. Покрытия с высокой прозрачностью для видимого света и низкой излучательной способностью ("low-е"), нанесенные, например, на строительном остеклении или автомобильных стеклах, могут обеспечить существенное снижение затрат, связанных с управлением параметрами окружающей среды, например затрат на обогрев или охлаждение.

Как правило, покрытия, обеспечивающие высокое пропускание видимого света и имеющие низкую излучательную способность, представляют собой многослойную систему, включающую прозрачную подложку и оптическое покрытие. Многослойная система включает один или более тонких металлических слоев, обладающих высоким отражением и низким пропусканием в ИК-диапазоне, расположенных между просветляющими диэлектрическими слоями. Такие системы отражают тепловое излучение и изолируют как от холода, так и солнечного излучения. Большая часть используемых сегодня многослойных систем с низкой излучательной способностью основана на использовании прозрачных диэлектриков. Как правило, толщина диэлектрических слоев подбирается исходя из снижения внутреннего и наружного отражения для обеспечения высокого пропускания света (>60%). В отражающих ИК-излучение металлических слоях может быть использован практически любой отражающий металл, например серебро, медь или золото. Серебро (Ag) используется в этих целях наиболее часто благодаря его относительно нейтральному цвету. Просветляющие диэлектрические слои обычно выполняются из прозрачных материалов, выбираемых исходя из обеспечения улучшенного пропускания видимого света.

Обычно в покрытиях с низкой излучательной способностью стараются обеспечить относительно постоянное отражение по всему видимому спектру, чтобы покрытие имело "нейтральный" цвет, то есть, по существу, было бесцветным. Однако в обычных покрытиях с низкой излучательной способностью сложно обеспечить резкое увеличение цветового отражения для достижения эстетического эффекта или иных потребностей.

Для получения требуемых свойств подложки с покрытием состав и толщина каждого слоя многослойного покрытия должны выбираться с особой тщательностью. В частности, толщина ИК-отражающего слоя, например серебряного, должна тщательно выбираться. Известно, что излучательная способность слоя серебра падает с уменьшением сопротивления серебряной пленки. Таким образом, для достижения низкой излучательной способности слоя серебра сопротивление слоя серебра должно быть минимально возможным. Однако при росте толщины слоя серебра ухудшается пропускание видимого света, что может привести в появлению нежелательной окраски. Было бы желательным повысить пропускание видимого света, снизив толщину слоя серебра, не увеличивая сопротивления серебряной пленки и ее излучательной способности.

Тонкие прозрачные металлические слои серебра подвержены коррозии при соприкосновении, в условиях сырости, с различными коррозионно-активными веществами, например, присутствующими в атмосфере хлоридами, сульфидами, двуокисью серы и др. Для защиты слоев серебра на серебро могут быть нанесены различные защитные слои. Однако защита, обеспечиваемая обычными защитными слоями, часто оказывается недостаточной.

Стекло с покрытием используется в различных случаях, где покрытие подвергается воздействию повышенных температур. Например, температура покрытий на стеклянных окнах в самоочищающихся кухонных плитах регулярно поднимается до температуры приготовления пищи 120-230°С, зачастую доходя, например, до 480°С во время циклов очистки. Кроме того, когда стекло с покрытием подвергается закалке или гибке, покрытие нагревается вместе со стеклом до температур порядка 600°С и выше в течение промежутков времени до нескольких минут. Эти тепловые воздействия могут привести к необратимым ухудшениям оптических свойств серебряных покрытий. Эти ухудшения являются следствием окисления серебра кислородом, диффундирующим сквозь слои над серебряной пленкой и под ней. Ухудшение также может быть следствием реакции серебра с щелочными ионами, например ионами натрия (Na+), мигрирующими из стекла. Диффузия кислорода или щелочных ионов может облегчаться и усиливаться деградацией или изменением структуры диэлектрических слоев над слоем серебра и под ним. Покрытия должны быть способны противостоять повышенным температурам. Однако известные многослойные покрытия, использующие серебряную пленку в качестве отражателя инфракрасного излучения, не могут противостоять подобным температурам без какого-либо ухудшения серебряной пленки.

Покрытия с низкой излучательной способностью описаны в US 4749397 и US 4995895. Покрытия вакуумного нанесения с серебром с низкой излучательной способностью сегодня широко представлены на рынке окон.

В US 4995895 описывается использование окисляемых металлов в качестве наружных покрытий для снижения помутнения при защите подвергаемых закалке покрытий с низкой излучательной способностью. Этот патент относится к способам снижения помутнения, появляющегося после воздействия температур свыше 600°С.

Покрытия из металлов, сплавов металлов и оксидов металлов наносились на серебряные покрытия с низкой излучательной способностью для улучшения характеристик объекта с покрытием. В US 4995895 описан слой металла или сплава металла, который наносится в качестве самого наружного слоя на слои, наносимые на стеклянную основу. Этот слой металла или сплава металла окисляется и служит в качестве просветляющего покрытия. В US 4749397 описан способ нанесения слоя оксида металла в качестве просветляющего слоя. Слой серебра, заключенный между двумя просветляющими слоями, обладает оптимальными характеристиками пропускания.

К сожалению, оптические покрытия часто получают повреждения во время транспортировки и погрузочно-разгрузочных работ, включая царапины и воздействие агрессивной среды. Покрытия с низкой излучательной способностью на основе серебра особенно подвержены агрессивным воздействиям. В большинстве применяемых в настоящее время многослойных систем с низкой излучательной способностью для решения этих проблем используются защитные слои, расположенные где-нибудь внутри или поверх системы тонких слоев с пониженной излучательной способностью. Тонкие защитные слои служат для снижения коррозии серебряных слоев под действием водяного пара, кислорода или иных текучих сред. Некоторые снижают ущерб от механических повреждений многослойной системы с низкой излучательной способностью благодаря своей твердости или снижая трение, если они образуют наружный слой.

В районах полупустынь, а также в местах с интенсивным солнечным воздействием существующие продукты с высоким пропусканием и низкой излучательной способностью уже с успехом применяются, однако тепловая и световая нагрузка еще чрезмерно высока для достижения высокого теплового и светового комфорта внутри домов и зданий, в которых используются такие продукты с низкой излучательной способностью.

Имеется ряд многослойных систем с низкой излучательной способностью и пониженным пропусканием света, однако такие продукты обычно обладают по меньшей мере одним из следующих недостатков: высокое отражение, что снижает их эстетическую привлекательность, либо высокое затенение, что делает их непригодными для управления тепловой нагрузкой.

Очень немногие продукты из имеющихся на рынке, обладающие низкой излучательной способностью, одновременно обладают требуемыми оптическими характеристиками и коэффициентом затенения. Однако и они требуют модификации, чтобы сделать их идеальными для технологических процессов и массового производства. Кроме того, такие покрытия с низкой излучательной способностью являются мягкими покрытиями, требующими большой осторожности при хранении и изготовлении стеклянных теплоизолирующих блоков. Необходимо улучшить механическую и химическую стойкость таких покрытий.

Изготовление многослойных систем различной конструкции на одной установке для нанесения покрытий также часто встречает трудности, поскольку требования к настройке установки не всегда совместимы для разных конструкций. Требуется создать различные покрытия, которые можно было бы изготавливать одновременно на установке для нанесения покрытий без простоя и перенастройки установки.

Более того, в настоящее время все больше стекла из соображений безопасности подвергается термической обработке для повышения его механической прочности и предотвращения ранений в случае его разрушения. Это особенно важно для продуктов, отличающихся низким коэффициентом солнечного теплопритока (КСТП) ("low-g"). Увеличение энергии, поглощаемой покрытием, увеличивает возможные тепловые напряжения на стекле, когда часть его находится под воздействием солнечной радиации, а часть находится в тени. Типичные покрытия с низкой излучательной способностью не предназначены для термического воздействия упрочнения или закалки. Подобные условия могут полностью повредить покрытие, уничтожить его эстетическую привлекательность, сделать его непригодным для использования.

Компания PPG (PPG Industries, Inc.) представила на рынке изделие с низким коэффициентом солнечного теплопритока, однако оно отличается очень значительным отражением света (см. базу данных LBL Window5). Кроме того, с этим изделием будет сложно работать из-за того, что его легко поцарапать. В патентной заявке PPG WO 03/020656/A1 описывается изготовление покрытий, характеризующихся величиной коэффициента солнечного теплопритока менее 0,38 (т.е., 38%), но имеющих коэффициент отражения более 20%, что придает им вид зеркала, неприемлемый для многих применений.

В патентной заявке Cardinal (Cardinal Glass Industries Inc.) CA 2428860 описано покрытие с низким коэффициентом солнечного теплопритока и привлекательным внешним видом. Указания относительно его химической и механической стойкости отсутствуют, однако примечательно, что в заявке не упоминается двойной слой NiCrOx/NiCr, улучшающий стойкость покрытия. Более того, использование оксида цинка в качестве основного материала диэлектрика делает практически невозможным закалку этого покрытия.

В заявке Guardian (Guardian Industries Corporation) WO 2003/042122 упоминается напыление нескольких защитных слоев в закаливаемых изделиях с двумя слоями серебра. При этом, однако, описываются только изделия с высоким светопропусканием.

В заявке Guardian описываются покрытия с низким светопропусканием, которые могут подвергаться закалке. В качестве примера, однако, приводятся только покрытия с одним слоем серебра с коэффициентом солнечного теплопритока более 0,40.

В патентной заявке St. Gobain (Saint-Gobain Corp.) WO 03/010105 описываются многослойные системы, включающие следующие слои: диэлектрик/поглощающий слой (металлический, в конечном итоге, нитридный)/Ag/диэлектрик. Наличие металлического слоя под слоем серебра ведет к ослаблению кристаллической структуры серебра. Это также ухудшает механическую стойкость многослойной системы.

В заявке St. Gobain WO 02/48065 описано использование поглощающих материалов в многослойной системе с низкой излучательной способностью для управления пропусканием света. В заявке особое внимание уделяется нанесению поглощающего слоя между двумя диэлектрическими слоями. Это служит для улучшения термостабильности многослойной системы при термической обработке. Вне зависимости от того, дает ли наличие поглощающего слоя в окружении диэлектрического материала преимущества с точки зрения обеспечения температурной стабильности, такая конфигурация неудобна для производства. Нанесение набрызгиванием поглощающего слоя будет сопровождаться перетоком газа внутри установки для нанесения покрытия. В результате свойства поглощающего слоя будут менее предсказуемыми, а его долговременная стабильность вызывает сомнения. Например, если поглощающий слой TiN наносится сразу после оксидного диэлектрического покрытия, TiN будет загрязнен кислородом. В результате поглощение слоя TiN ухудшится. Эти проблемы могут быть решены улучшением газовой изоляции каждой области покрытия, но это требует больших затрат и нежелательно при изготовлении на том же самом оборудовании других покрытий с низкой излучательной способностью.

В US 6007901 фирмы CPFilms Inc. описаны слоистые системы, основанные на двойных металлических защитных слоях.

Таким образом, остается насущной потребность в многослойных системах покрытий с низкой излучательной способностью (и способах их изготовления), в которых решены существующие проблемы. В частности, требуются многослойные системы с низкой излучательной способностью, обладающие малым коэффициентом солнечного теплопритока, с высокой эстетической привлекательностью, механической и/или химической стойкостью, которые могут быть подвергнуты, при необходимости, закалке или термическому упрочнению. Более того, требуются многослойные системы, для нанесения которых не нужна специальная, нестандартная установка.

Краткое изложение сущности изобретения

Для решения проблем, относящихся к известным покрытиям с низкой излучательной способностью, в настоящем изобретении предлагаются усовершенствованные обладающие низкой излучательной способностью покрытия, в которых используются многослойные системы, обладающие низким коэффициентом солнечного теплопритока (то есть многослойные low-g системы), эстетической привлекательностью и равной или лучшей химической и механической стойкостью по сравнению с обычными системами с низкой излучательной способностью. Более того, предложенные в изобретении продукты совместимы со стандартными технологиями производства. В частности, например, переход от стандартной установки для нанесения покрытия к установке для нанесения покрытия с низким коэффициентом солнечного теплопритока не потребует вентиляции или иных изменений в настройке установки. Далее, стеклянные подложки, покрытые в соответствии с настоящим изобретением, можно подвергнуть закалке или термическому упрочнению, не создавая опасности деградации слоев многослойной системы или оптических характеристик покрытой подложки либо проявления других дефектов, обычно наблюдающихся при применении таких воздействий к покрытиям с низкой излучательной способностью.

В настоящем изобретении преодолены недостатки, присущие известным покрытиям, посредством введения по меньшей мере одного тонкого поглощающего слоя в систему слоев с низкой излучательной способностью. Введение поглощающего материала уменьшает общее светопропускание без улучшения отражения света. Подобное улучшение отражения света зачастую является проблемой, особенно, когда возникает на оконном стекле, обращенном внутрь здания.

Подходящий выбор поглощающего материала также дает возможность управлять цветом пропускания стекла с покрытием. В предпочтительном варианте осуществления поглощающий слой размещается между слоем, защищающим слой серебра, и диэлектриками. Соответственно согласно одной особенности в изобретении используется покрытие с низкой излучательной способностью, нанесенное на подложку, при этом покрытие содержит, начиная от подложки, первый диэлектрический слой; первый слой серебра; первый защитный слой; первый поглощающий слой; второй диэлектрический слой, второй слой серебра; второй защитный слой; второй поглощающий слой; третий диэлектрический слой; и при необходимости, слой верхнего покрытия, при этом либо первый поглощающий слой, либо второй поглощающий слой используются в случае необходимости, то есть использование двух слоев необязательно. В изобретении также рассматриваются покрытия, аналогичные описанному выше, но с одним слоем серебра вместо двух или более слоев серебра. Покрытия в настоящем изобретении формируются нанесением слоев на подложку. В предпочтительном способе нанесение осуществляется магнетронным распылением.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлен вариант осуществления эстетически привлекательной многослойной системы с низкой излучательной способностью, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и/или химической стойкостью, предложенной в настоящем изобретении.

На фиг.2 представлен альтернативный вариант осуществления эстетически привлекательной многослойной системы с низкой излучательной способностью, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и/или химической стойкостью, включающей кристаллизующие (зародышеообразования) слои для улучшения свойств слоев серебра.

На фиг.3 представлен другой вариант осуществления эстетически привлекательной многослойной системы с низкой излучательной способностью, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и/или химической стойкостью.

На фиг.4 представлен еще один вариант осуществления эстетически привлекательной многослойной системы с низкой излучательной способностью, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и/или химической стойкостью

На фиг.5 представлен вариант осуществления многослойной системы с низкой излучательной способностью для использования в автомобилях или иных транспортных средствах, включающей две стеклянных подложки, слой поливинилбутирата (ПВБ) и покрытие в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг.6А и 6Б приведены оптические константы типовых материалов, пригодных для использования в low-g поглотителях, предложенных в настоящем изобретении. На фиг.6А представлены данные, относящиеся к коэффициенту преломления (n), а на фиг.6Б представлены данные, относящиеся к коэффициенту поглощения (k).

На фиг.7 приведены зависимости коэффициента преломления для двух стехиометрических составов SiAlO_xN_y.

На фиг.8 приведены зависимости предпочтительных значений n и k для SiAlO_xN_y в многослойной системе с низким коэффициентом солнечного теплопритока в соответствии изобретением.

На фиг.9 представлен альтернативный вариант осуществления эстетически привлекательной многослойной системы с низкой излучательной способностью, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и/или химической стойкостью.

На фиг.10 представлен еще один вариант осуществления эстетически привлекательной многослойной системы с низкой излучательной способностью, обладающей малым коэффициентом солнечного теплопритока и улучшенной механической и/или химической стойкостью.

Подробное описание предмета изобретения

В приведенном ниже подробном описании делаются ссылки на некоторые конкретные варианты осуществления изобретения. Эти варианты осуществления описаны достаточно подробно для того, чтобы специалист был в состоянии практически осуществить изобретение, при этом подразумевается, что возможны и другие варианты осуществления и что могут быть сделаны конструктивные и логичные изменения, не противоречащие существу настоящего изобретения и не выходящие за пределы области его патентных притязаний.

В настоящем изобретении предложены улучшенные покрытия, которые образуют многослойные системы (структуры) с низкой излучательной способностью, обладающие низким коэффициентом солнечного теплопритока (КСТП), привлекательным внешним видом и равной или улучшенной химической и механической стойкостью по сравнению с типичными многослойными системами с низкой излучательной способностью. Кроме того, в изобретении предложены продукты, совместимые со стандартными технологиями производства. В частности, например, переход от стандартной установки для нанесения покрытия к установке для нанесения покрытия с низким коэффициентом солнечного теплопритока не потребует вентиляции или иных изменений в настройке установки. Далее, стеклянные подложки, покрытые в соответствии с настоящим изобретением, можно подвергнуть закалке или термическому упрочнению, не создавая опасности деградации слоев многослойной системы или оптических характеристик покрытой подложки, либо проявления других дефектов, обычно наблюдающихся при применении таких воздействий к покрытиям с низкой излучательной способностью.

В настоящем изобретении требуемые характеристики достигаются посредством введения по меньшей мере одного тонкого поглощающего слоя в многослойную систему с низкой излучательной способностью. Введение поглощающего материала уменьшает общее светопропускание без увеличения отражения света. Увеличенное отражение создает проблемы, особенно, когда оно возникает у оконного стекла изнутри здания. Устойчивость к закалке может быть повышена путем подбора толщины диэлектрических или поглощающих слоев либо свойств поглощающих слоев.

Согласно одной особенности в изобретении используется многослойная система с низкой излучательной способностью, включая покрытие на подложке, причем покрытие содержит по меньшей мере один поглощающий слой. Многослойная система с низкой излучательной способностью характеризуется величиной коэффициента солнечного теплопритока (КСТП), составляющей менее примерно 0,34, желательно менее примерно 0,30. В различных вариантах осуществления, светопропускание многослойной системы составляет примерно от 42% до 46%. Во время закалки пропускание поднимается примерно на 1%. В других вариантах осуществления многослойная система имеет цветное пропускание с отрицательным а* и отрицательным b*.

Согласно другой особенности в настоящем изобретении используется покрытие с низкой излучательной способностью на подложке, причем покрытие содержит, считая от подложки, первый диэлектрический слой; первый слой серебра; первый защитный слой; первый поглощающий слой; второй диэлектрический слой, второй слой серебра; второй поглощающий слой; третий диэлектрический слой; и при необходимости, слой верхнего покрытия. Либо первый поглощающий слой, либо второй поглощающий слой используются в случае необходимости, то есть использование двух поглощающих слоев необязательно. Второй защитный слой может быть помещен между вторым серебряным слоем и вторым поглощающим слоем. Подложка в предпочтительном варианте осуществления делается стеклянной. В предпочтительных вариантах осуществления два серебряных слоя сбалансированы в соотношении Ag1/Ag2 примерно 80% или более. В других вариантах осуществления, однако, соотношение может опускаться до 50%. Наличие сбалансированных слоев серебра дает различные преимущества с точки зрения изготовления. Поскольку оба анода эродируют примерно с одинаковой скоростью, длина процесса может быть сделана максимально возможной. Когда, например, второй слой серебра значительно толще, чем первый слой, установка для нанесения покрытий требует проветривания в начале процесса, что отрицательно влияет на производственные расходы. В изобретении также используются покрытия, аналогичные описанным выше, но содержащие один слой серебра вместо двух или более слоев серебра.

В предпочтительном варианте осуществления поглощающий слой располагается между слоем, защищающим серебряный слой, и диэлектрическим слоем. Поглощающий материал может включать металл, сплав, силицид, поглощающий оксид, поглощающий серый металл, нитрид либо иной другой подходящий материал, который дает требуемый эффект. Предпочтительные для использования материалы включают Ti, TiN, Si, NiCr, NiCrOx, Cr, Zr, Mo, W и ZrSi, сплавы никеля или хрома, переходные металлы, их нитриды, основные соли азотистой кислоты, закиси, а также силициды и алюминиды и другие вещества. В предпочтительных вариантах осуществления, предназначенных для закалки и не закаляемых, поглощающий материал содержит NiCr. В вариантах осуществления, не подлежащих закалке, в качестве поглощаемого материала хорошо подходит Ti.

Специалист надлежащим выбором поглощающего материала может управлять цветовым пропусканием стекла с покрытием. Нейтральный цвет (предпочтительны отрицательные и сбалансированные значения а* и b*, минимальное требование состоит в том, чтобы значение а* было отрицательным, а значение b* было меньше +2 для пропускания и отражения со стороны стекла) эстетически более привлекателен, чем зеленоватый или желтоватый оттенок. Нейтральное пропускание особенно желательно, поскольку это обеспечивает правильную цветопередачу стеклопакета (блока) (IGU - от англ. "insulated glass unit"), в котором вставлено стекло. Настоящее изобретение дает возможность получения, при необходимости, голубоватого оттенка.

Таким образом, было установлено, что некоторые материалы в конструкциях с низким коэффициентом солнечного теплопритока позволяют снизить пропускание покрытий с низкой излучательной способностью и обеспечить предпочтительный характер цветопередачи многослойной системы. В случае закаливаемых покрытий предпочтительные для использования материалы также обладают температурной стабильностью в составе тонкопленочной многослойной системы. В качестве альтернативы поглощающим материалам, упомянутым выше, могут быть использованы и многие другие материалы. К ним относятся те, у которых интервалы значений коэффициента преломления (n) и коэффициента поглощения (k) обеспечивают выполнение функции снижения пропускания. В конструкции с низким коэффициентом солнечного теплопритока, позволяющей производить закалку, поглощающий слой будет обладать подходящими оптическими свойствами, а также и термостабильностью.

В US 6416872, полностью введенном в настоящее описание посредством ссылки, упоминается использование конструкции для управления солнечным теплопритоком, в которой имеется тонкопленочная многослойная система типа Фабри-Перо (металл/диэлектрик/металл). Один из металлов является материалом, отражающим инфракрасное излучение (серебро), а другой является оптически поглощающим материалом. Оптически поглощающий материал описывается в терминах интервала соответствующих оптических констант. В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения также используются многослойные системы Фабри-Перо с общей структурой слоев металл/металл/диэлектрик/металл/металл или, более конкретно, металл/тонкий поглотитель-закись (защитный)/металл/диэлектрик/металл/тонкий поглотитель-закись (защитные)/металл. В каждом из этих случаев один металл из пары "металл/металл" является, в предпочтительном варианте, металлом, отражающим ИК-излучение, а другой является, предпочтительно, поглощающим металлическим материалом. Поглощающий металлический материал с низким коэффициентом солнечного теплопритока может быть описан интервалом оптических констант, аналогичным тем, что предложены в US 6416872. Оптические константы типовых материалов, подходящих для оптического использования в качестве поглотителей с низким коэффициентом солнечного теплопритока, представлены графическими зависимостями на фиг.6А и 6Б. На основе данных, представленных на фиг.6А, предпочтительным интервалом значений коэффициента преломления на длине волны 550 нм является, примерно, 1-5,5 для показанных металлических поглотителей. Согласно данным, представленным на фиг.6Б, для показанных металлических поглотителей коэффициент поглощения на длине волны 550 нм лежит в интервале примерно от 1,75 до 4,5. Дополнительным параметром, который может быть использован для определения подходящих материалов, является положительный наклон графика зависимости коэффициента преломления на длине волны 550 нм. Этот признак отличает металлические материалы от закисей и нитридов, которые на аналогичных графиках обычно имеют отрицательный скат на 550 нм.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения поглощающий слой вводится в совершенно определенном месте многослойной системы. Это необходимо для оптимизации других характеристик, которые важны для изготовления и обработки стекла с покрытием, особенно стойкости к воздействиям и простоте изготовления.

В предпочтительном варианте каждый из поглощающих слоев имеет толщину примерно от 0,1 нм до 8 нм. Если используется два поглощающих слоя, то толщина первого поглощающего слоя, желательно, больше толщины второго поглощающего слоя. В предпочтительном варианте толщина первого поглощающего слоя составляет, примерно, от 1 нм до 6 нм, а лучше, от 1,5 нм до 4 нм. Толщина второго поглощающего слоя, в предпочтительном варианте, составляет примерно от 0,1 нм до 5 нм, лучше, примерно, от 0,1 нм до 4 нм. В альтернативном варианте осуществления первый поглощающий слой имеет толщину примерно 3 нм. В другом варианте осуществления второй поглощающий слой имеет толщину примерно 0,5 нм. Еще в одном альтернативном варианте осуществления первый поглощающий слой имеет толщину примерно 3,6 нм. В другом альтернативном варианте осуществления второй поглощающий слой имеет толщину примерно 0,1 нм.

В предпочтительный вариантах осуществления диэлектрические слои каждый независимо содержит оксид, нитрид или оксинитрид. В том случае, когда диэлектрический слой содержит оксид, оксид обычно распыляется с анода из Ti, Zn, Sn, сплава ZnSn или Bi. Оксид может содержать Nb₂O₅. Оксид может содержать примерно до 20 мас.%, желательно, примерно до 10 мас.% элемента, например, Al или В, или аналогичного им. Эти добавки обычно используются для обеспечения проводимости кремниевых анодов установки для нанесения покрытий. Когда диэлектрический слой содержит нитрид или оксинитрид, нитрид или оксинитрид могут быть нитридом или оксинитридом Si, SiAl, SiB, SiZr или иным подходящим нитридом или оксинитридом, обеспечивающим достижение требуемого эффекта. Аналогично, нитрид или оксинитрид могут содержать примерно до 20 мас.%, желательно, примерно до 10 мас.% элемента, например, А1 или В, или аналогичного им для обеспечения проводимости анодов установки для нанесения покрытий.

В предпочтительных вариантах осуществления, в которых используются три основных диэлектрика, как это показано, например, на фиг.1 и 3, по крайней мере один из диэлектрических слоев имеет субстехиометрический состав. В более предпочтительном варианте выполнения все три эти диэлектрика (например, SiAlOxNy) имеют субстехиометрический состав. Использование таких субстехиометрических слоев может иметь различные преимущества. Например:

1. Скорость нанесения покрытия с использованием распылительной мишени из SiAl выше, если поверхность мишени имеет субстехиометрический состав. Выход выбивания для поверхности, обогащенной кремнием, выше, чем для поверхности, состоящей из более азотированного кремния. Более высокая скорость нанесения покрытия важна с точки зрения большей производительности установки для нанесения покрытий, что поднимает рентабельность.

2. Благодаря более высокому коэффициенту преломления субстехиометрических нитридов можно делать диэлектрические слои меньшей физической толщины при той же оптической толщине. Расходуется меньше материала мишени при использовании субстехиометрических слоев, чем еще увеличивается эффективность работы установки для нанесения покрытий.

3. Диэлектрики с более высоким коэффициентом преломления обеспечивают более высокую гибкость оптических характеристик конструкций многослойных систем с низкой излучательной способностью. Нужные цвета пропускания и отражения достигаются легче при использовании диэлектриков с высоким коэффициентом преломления, чем при использовании стехиометрических диэлектриков с меньшим коэффициентом преломления.

4. Субстехиометрические слои, как правило, имеют лучшие защитные химические свойства по сравнению со стехиометрическими. Этим обеспечивается более высокая химическая стабильность и коррозионная устойчивость многослойной системы с низкой излучательной способностью. Снижается вероятность попадания агрессивных химических веществ на легко повреждаемые серебряные слои.

5. Оптическое поглощение субстехиометрических диэлектриков способствует снижению пропускания и увеличению коэффициента солнечного теплопритока многослойной системы с низким коэффициентом солнечного теплопритока. Субстехиометрические диэлектрики, как правило, имеют более высокое поглощение в оптической части спектра и более прозрачны в инфракрасной. Таким образом, эти диэлектрики уменьшают пропускание видимого света, но не влияют на отражающие свойства серебряных слоев в ИК-диапазоне.

Металлические поглощающие слои обладают оптическим поглощением как в видимой, так и в инфракрасной части спектра. Когда металлические материалы используют для уменьшения пропускания в продуктах с низким коэффициентом солнечного теплопритока, ухудшается как пропускание в видимой части, так и отражение в инфракрасной части. Желательно, чтобы продукты с низким коэффициентом солнечного теплопритока обладали как можно более высоким отражением в ИК-части спектра.

Эти преимущества, как правило, присущи субстехиометрическим оксидам, оксинитридам и нитридам, которые могут быть использованы в многослойных системах с низкой излучательной способностью.

Соотношение кремния и алюминия в предпочтительных для использования диэлектриках в этих многослойных системах с низким коэффициентом солнечного теплопритока характеризуется 10 вес.% Al. Могут быть использованы и другие соотношения Si:Al. В некоторых вариантах осуществления атомные соотношения Si, О и N составляют примерно Si₄O_0,4N₅. Основная функция верхнего слоя диэлектрика оксинитрида кремния состоит в создании оптической интерференции, обеспечивающей снижение отражения серебряного слоя. Материал выбирается отчасти исходя из его защитных свойств и твердости. Этим обеспечивается защита серебра, как механическая, так и химическая.

На фиг.7 приведены коэффициенты преломления и поглощения для оксинитрида кремния. Зависимости коэффициентов преломления и поглощения, построенные на графике, демонстрируют две стехиометрии SiAlO_xN_y. Эти зависимости представляют примерно верхний и нижний пределы стехиометрического состава SiAlO_xN_y, которые пригодны для использования в покрытиях с низким коэффициентом солнечного теплопритока. В предпочтительных вариантах осуществления стехиометрия обычно находится между этими двумя границами. На фиг.8 приведены приблизительные значения n и k для SiAlO_xN_y в многослойных системах с низким коэффициентом солнечного теплопритока. В предпочтительных вариантах осуществления коэффициент преломления диэлектриков на длине волны 550 нм составляет примерно от 2,05 до 2,4, лучше, примерно от 2,1 до 2,3. В предпочтительных вариантах осуществления коэффициент поглощения диэлектриков на длине волны 550 нм составляет, примерно от 0 до 0,05, лучше примерно от 0,01 до 0,02.

В предпочтительном варианте осуществления покрытие дополнительно содержит кристаллизующий слой между первым диэлектрическим слоем и первым слоем серебра. В альтернативном предпочтительном варианте осуществления покрытие дополнительно содержит второй кристаллизующий слой между вторым диэлектрическим слоем и вторым слоем серебра. Кристаллизующие слои улучшают свойства слоя серебра и обычно основаны на оксиде цинка, содержание которого составляет примерно 15% от остальных элементов, например, Al, Sn или их комбинации, хотя может быть и другим. В предпочтительных вариантах осуществления распыляемые ми