Окно с антибактериальными и/или антигрибковыми свойствами и способ его производства

Окно с антибактериальными и/или антигрибковыми свойствами и способ его производства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к окну с антигрибковыми/антибактериальными свойствами и/или способностью к самоочищению и к способу его производства.

Уровень техники

Известны различные автомобильные окна (например, ветровые окна, окна заднего вида, люки в крыше автомобиля и боковые автомобильные окна). Например, ветровые автомобильные окна обычно состоят из двух листов гнутого стекла, между которыми расположен полимерный промежуточный слой, например, из поливинилбутираля (PVB). Известно, что один из двух листов стекла может иметь покрытие (например, теплоотражающее покрытие) с целью регулирования солнечного излучения, например, отражающее ИК- и/или УФ-излучение, с тем чтобы при определенных погодных условиях в салоне автомобиля было комфортабельнее. Обычные ветровые стекла автомобилей изготавливают следующим образом. Обеспечиваются первая и вторая плоские стеклянные подложки, одна из которых, по выбору, имеет напыленное теплоотражающее покрытие. Эту пару стеклянных подложек промывают и складывают друг с другом (то есть, укладывают друг на друга), после чего в сложенном виде нагревают до высокой температуры и изгибают с получением нужной формы ветрового стекла (например, 8 минут при, приблизительно, 600-625°С). Затем из этих двух изогнутых листов стекла и размещаемого между ними промежуточного полимерного слоя изготавливают автомобильное ветровое стекло.

Известны также окна из изоляционного стекла. Обычный изоляционный стеклопакет включает, по меньшей мере, первую и вторую стеклянные подложки (одна из которых может иметь на внутренней поверхности солнцезащитное покрытие), которые соединяют друг с другом посредством, по меньшей мере, одного уплотнения (уплотнений) или прокладки (прокладок). Образующееся пространство или зазор между стеклянными подложками может быть или не быть заполнен газом и/или, иначе, в нем создают разрежение. Однако многие изоляционные стеклопакеты необходимо закаливать. Термическая закалка стеклянных подложек для таких изоляционных стеклопакетов обычно предусматривает нагревание стеклянных подложек до температуры, по меньшей мере, около 600°С на период времени, достаточный для термической закалки. В данной области также известны монолитные архитектурные окна, используемые в жилых зданиях и сооружениях, которые могут иметь одну стеклянную подложку. Монолитные окна, аналогично, часто в целях обеспечения безопасности подвергают термической закалке, которая связана с обработкой при высокой температуре.

Для других изделий с покрытием в определенных случаях их использования также требуется тепловая обработка (например, закалка, изгибание при нагревании и/или термическое упрочнение). Это, например, помимо прочего, двери душевых кабин, стеклянные столешницы и т.п., которые иногда подвергают тепловой обработке.

В мире нарастает обеспокоенность из-за микробов, особенно ввиду большого количества международных путешествий, свойственного современному обществу. За последнее время широко распространились такие заболевания, как птичий грипп, атипичная пневмония и другие типы гриппа, уже приведшие к большому числу жертв. В обсуждаемой области техники существует необходимость в создании изделий, таких как окна, которые обладали бы способностью убивать вирусы и/или бактерии, тем самым, снижая вероятность заражения людей гриппом, атипичной пневмонией, птичьим гриппом и т.п. Было бы желательно, если бы такие свойства окна сочетались со свойством сопротивления царапанию.

При изготовлении окон иногда также нужны фотокаталитические покрытия. Фотокаталитические покрытия также известны как самоочищающиеся покрытия, в которых материал покрытия вступает в реакцию с органическими веществами или загрязняющими веществами, в результате чего они разлагаются на неорганические безопасные соединения, такие как СО₂ и/или Н₂О.

Таким образом, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения учитывается существующая потребность в изделиях с покрытием (например, используемых при изготовлении окон или стеклянных столешниц), обладающих антигрибковыми/антибактериальными свойствами. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения также может оказаться желательным, чтобы изделие с покрытием обладало способностью к самоочищению и/или свойством сопротивления царапанию. В некоторых не имеющих ограничительного характера примерах является эффективным наличие окна, которое имеет и свойство сопротивления царапанию, и способность убивать определенные бактерии и/или грибки, соприкасающиеся с таким окном, тем самым, снижая вероятность заражения находящихся в зданиях людей. В некоторых не имеющих ограничительного характера случаях эффективно наличие окна, которое имеет и свойство сопротивления царапанию, и способность к самоочищению. В других не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления изобретения было бы желательным наличие окна, обладающего и фотокаталитическим свойством, и антигрибковыми/антибактериальными свойствами. Хотя соответствующие настоящему документу покрытия часто используются при изготовлении окон, они также применимы для стеклянных столешниц или других изделий.

Краткое описание вариантов осуществления изобретения

Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к окну с антигрибковыми/антибактериальными свойствами и/или способностью к самоочищению и способу их получения. В некоторых не имеющих ограничительного характера вариантах осуществления изобретения обеспечивается способ изготовления изделий с покрытием (например, окон для автомобилей, зданий, душевых кабин и т.п.), которые могут быть подвергнуты тепловой обработке, после которой эти изделия с покрытием обладают свойством сопротивления царапанию в большей степени, чем стекло без покрытия.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения под одним или более слоями располагают содержащий серебро слой, обладающий антигрибковыми и/или антибактериальными свойствами. Слой (слои), расположенный над содержащим серебро слоем, делают пористым, чтобы частицы серебра мигрировали или диффундировали сквозь него на поверхность окна в течение длительного периода времени. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пористый слой (слои), расположенный над содержащим серебро слоем, может состоять из оксида металла или содержать оксид металла, такой как оксид титана или циркония. Например, пористый слой (слои), расположенный над содержащим серебро слоем, может быть спроектирован так, чтобы имеющиеся в нем напряжения и/или его плотность обуславливали наличие в нем некоторой пористости, создающей условия для миграции/диффузии серебра к поверхности окна зигзагообразно вдоль границ зерен пористого слоя (слоев). В других вариантах осуществления пористый слой (слои), расположенный над содержащим серебро слоем, может иметь крошечные микроканалы и/или наноразмерные отверстия, через которые частицы серебра могут мигрировать/диффундировать через этот слой к поверхности окна с течением времени. В качестве альтернативы, частицы серебра могут мигрировать через пористый слой (слои) к поверхности с течением времени и по крошечным микроканалам, и вдоль границ зерен пористого слоя (слоев). Когда частицы серебра достигают поверхности с течением времени в, по существу, непрерывном режиме, они убивают, по меньшей мере, некоторые бактерии и/или грибки, вступающие в контакт с серебром или находящиеся вблизи частиц серебра на поверхности окна.

В некоторых вариантах осуществления изобретения серебро защищено от окружающей среды находящимся выше него пористым слоем (слоями). Следует отметить, что содержащий серебро слой может быть непрерывным слоем, состоящим из серебра или, в некоторых вариантах осуществления, имеющим серебро в своей основе, однако, в качестве альтернативы, это может быть дискретный слой, образованный множеством отстоящих друг от друга частиц серебра или частиц на основе серебра или, в других вариантах осуществления, капель (например, коллоидных). В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения один или более пористый слой (слои) над содержащим серебро слоем может быть фотокаталитическим (самоочищающимся).

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения фотокаталитический слой (например, состоящий из кристаллического TiO₂, например, типа анатаза, или содержащий его) располагается в оконном стекле над слоем, содержащим оксид циркония. Такие варианты осуществления изобретения могут быть или не быть использованы в сочетании с описываемым в настоящем документе содержащим серебро слоем с антибактериальными/антигрибковыми свойствами (например, фотокаталитический слой и слой, содержащий оксид циркония, оба могут быть пористыми и расположенными над содержащим серебро слоем с антибактериальными/антигрибковыми свойствами, составляющим настоящее изобретение). Использование слоя из оксида циркония, лежащего под фотокаталитическим слоем, существенно повышает долговечность изделия с покрытием, при этом изделие характеризуется малым краевым углом (θ) и является самоочищающимся, и то, и другое желательно во многих случаях.

Соответствующие определенным вариантам осуществления настоящего изобретения изделия с покрытием могут быть использованы для изготовления дверей душевых кабин, архитектурных окон, автомобильных окон, изоляционных стеклопакетов, стекол в рамах для картин и т.п. Хотя соответствующие настоящему изобретению изделия с покрытием специально приспособлены для использования в окнах, изобретение этим не ограничивается, поскольку соответствующие настоящему изобретению изделия с покрытием также могут быть использованы для изготовления столешниц или для других целей.

Также обеспечиваются способы изготовления таких изделий с покрытием, предназначенных для использования в окнах и т.п. В некоторых вариантах осуществления изобретения на стеклянной подложке формируют слой, состоящий из или содержащий нитрид циркония и/или оксид циркония. В определенных случаях слой нитрида и/или оксида циркония может быть легирован другими материалами, такими как F, C и/или Ce. Было обнаружено, что необязательные легирующие примеси фтор (F) и углерод (С) повышают пропускание изделием с покрытием видимого света. Хотя слой нитрида и/или оксида циркония формируют на стеклянной подложке, между ними может иметься другой слой (например, слой на основе серебра); таким образом, в настоящем документе предлог «на» необязательно означает «непосредственно на» чем-либо. Поверх содержащего цирконий слоя, по выбору, может быть расположен слой, содержащий углерод (например, алмазоподобный углерод). Этот содержащий углерод слой может быть использован для выработки энергии во время тепловой обработки с целью трансформирования, по меньшей мере, одного другого слоя покрытия таким образом, чтобы после тепловой обработки образовался новый слой (слои), которого до тепловой обработки в этой форме не существовало (например, нитрид циркония в результате тепловой обработки может быть преобразован в оксид циркония; и/или слой на основе циркония после тепловой обработки может иметь такое растягивающее напряжение, которого в этом слое до тепловой обработки не было). Изделие с покрытием, содержащее слой нитрида и/или оксида циркония, слой на основе серебра (по выбору) и содержащий углерод слой (по выбору), подвергают тепловой обработке с целью термической закалки и т.п. В результате тепловой обработки слой, содержащий нитрид циркония, если таковой используется, преобразуется в слой, содержащий оксид циркония (в различных вариантах осуществления изобретения этот образующийся после тепловой обработки слой оксида циркония может содержать или не содержать азот). В некоторых вариантах осуществления изобретения образующийся после тепловой обработки слой, состоящий из или содержащий оксид циркония, устойчив к царапанию. В некоторых случаях тепловая обработка также вызывает изменение напряжений в слое на основе циркония (например, слой на основе циркония может иметь такое растягивающее напряжение, которого в этом слое до тепловой обработки не было), обуславливающее возможность необязательной миграции вдоль существующих в этом слое границ кристаллических зерен и/или крошечных микроканалов серебра через слой с течением времени. По выбору, после тепловой обработки на стеклянной подложке поверх содержащего оксид циркония слоя и поверх необязательного слоя на основе серебра может быть сформирован фотокаталитический слой (например, состоящий из кристаллического TiO₂, например, типа анатаза, или содержащий его). В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения такой фотокаталитический слой может быть образован при помощи коллоидного раствора и/или золь-геля с последующим отверждением.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается изделие с покрытием, образованное покрытием на стеклянной подложке, каковое покрытие содержит: расположенный на стеклянной подложке слой, содержащий серебро; слой, содержащий оксид циркония (Zr_xO_y), где y/x составляет, приблизительно, от 1,2 до 2,5, расположенный на стеклянной подложке поверх, по меньшей мере, одного содержащего серебро слоя; фотокаталитический слой, содержащий оксид титана типа анатаза, расположенный на стеклянной подложке поверх, по меньшей мере, слоя, содержащего серебро, и слоя, содержащего оксид циркония; где каждый из слоев, содержащих оксид циркония и оксид титана типа анатаза, является пористым с тем, чтобы была возможной миграция и/или диффузия серебра из содержащего серебро слоя к внешней поверхности изделия с покрытием с течением времени.

В других вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается изделие с покрытием, включающее покрытие на стеклянной подложке, каковое покрытие содержит: слой, содержащий серебро; слой, содержащий оксид циркония и расположенный на стеклянной подложке поверх, по меньшей мере, слоя, содержащего серебро; фотокаталитический слой, содержащий, по меньшей мере, один оксид металла и расположенный на стеклянной подложке поверх, по меньшей мере, слоя, содержащего серебро, и слоя, содержащего оксид циркония; где и слой, содержащий оксид циркония, и фотокаталитический слой, содержащий оксид металла, являются пористыми с тем, чтобы была возможной миграция и/или диффузия серебра, из содержащего серебро слоя к внешней поверхности изделия с покрытием с течением времени.

В других вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается окно с антибактериальными свойствами, включающее антибактериальное покрытие на стеклянной подложке, каковое покрытие содержит: слой, содержащий серебро; слой, содержащий оксид металла и расположенный на стеклянной подложке поверх, по меньшей мере, слоя, содержащего серебро; где все слои, расположенные на стеклянной подложке поверх содержащего серебро слоя, являются пористыми с тем, чтобы была возможной миграция и/или диффузия серебра из содержащего серебро слоя к внешней поверхности покрытия с течением времени, каковая внешняя поверхность покрытия также является основной поверхностью окна.

В других вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается способ изготовления изделия с антибактериальным покрытием, включающий: обеспечение стеклянной подложки; формирование на этой стеклянной подложке слоя, содержащего серебро; формирование на стеклянной подложке поверх, по меньшей мере, слоя, содержащего серебро, пористого слоя, содержащего оксид металла, так, чтобы содержащий оксид металла слой обладал пористостью, достаточной для создания условий миграции и/или диффузии серебра из содержащего серебро слоя наружу, к поверхности изделия с покрытием с течением времени.

В других вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается способ изготовления изделия с покрытием, включающий: обеспечение стеклянной подложки; мокрое осаждение на этой стеклянной подложке коллоидной дисперсии, включающей коллоиды оксида металла и серебра; отверждение коллоидной дисперсии с образованием антибактериального и/или антигрибкового слоя, содержащего и оксид металла, и серебро и являющегося наиболее удаленным от стеклянной подложки слоем покрытия.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения серебро (Ag) может быть заменено на медь (Cu) или иметь добавку меди.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой схему, отражающую способ изготовления изделия с антибактериальным/антигрибковым покрытием, соответствующего одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, до и после тепловой обработки, являющейся необязательной.

Фиг.2 представляет собой схему, отражающую способ изготовления изделия с фотокаталитическим покрытием, соответствующего другому варианту осуществления настоящего изобретения, до и после тепловой обработки.

На фиг.3 представлено поперечное сечение изделия с покрытием, изготовленного в соответствии с вариантом осуществления, показанным на фиг.1, каковое сечение поясняет, как частицы серебра мигрируют или диффундируют к поверхности изделия с течением времени, создавая антибактериальный/антигрибковый эффект.

На фиг.4 представлено поперечное сечение изделия с покрытием, соответствующего одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, демонстрирующее ионы серебра, накапливаемые между слоями циркония.

Фиг.5 представляет собой вид сверху, демонстрирующий, как в изделии, изображенном на фиг.4, после тепловой обработки возникает напряжение, вызывающее образование микроканалов, перпендикулярных плоскости пленки.

Подробное описание вариантов осуществления

Далее более подробно описаны прилагаемые чертежи, на которых одинаковые номера позиций на разных видах соответствуют одним и тем же частям или слоям.

Определенные варианты осуществления настоящего изобретения относятся к окну, обладающему антигрибковыми/антибактериальными свойствами и/или способностью к самоочищению, и способу его изготовления. Соответствующие определенным вариантам осуществления настоящего изобретения изделия с покрытием могут быть использованы для изготовления дверей душевых кабин, архитектурных окон, автомобильных окон, изоляционных стеклопакетов, стекол в рамах для картин и т.п. Хотя соответствующие настоящему изобретению изделия с покрытием особенно подходят для окон, настоящее изобретение этим не ограничивается, поскольку соответствующие настоящему изобретению изделия с покрытием также могут быть использованы для изготовления столешниц или иметь иное применение. В некоторых случаях такие изделия с покрытием могут быть подвергнуты тепловой обработке. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения обеспечивается способ изготовления изделий с покрытием (например, окон для автомобилей, зданий, душевых кабин и т.п.), которые могут быть подвергнуты тепловой обработке так, что после тепловой обработки эти изделия с покрытием являются стойкими к царапанию в большей степени, чем стекло без покрытия.

Фиг.1 представляет собой схему, отражающую способ изготовления соответствующего одному из вариантов осуществления настоящего изобретения изделия с антибактериальным/антигрибковым покрытием, предназначенного для изготовления окон и т.п., до и после необязательной тепловой обработки; на фиг.3 представлено поперечное сечение изделия с покрытием, изготовленного в соответствии с вариантом осуществления, отраженным на фиг.1. Вариант осуществления, соответствующий фиг.1, 3, в различных альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения может включать или не включать фотокаталитический слой. Между тем, вариант, соответствующий фиг.2, не имеет слоя на основе серебра, для него приведена схема способа изготовления изделия с фотокаталитическим покрытием, соответствующего другому варианту осуществления настоящего изобретения, до и после тепловой обработки. Перед тем, как перейти к деталям, приводится общее описание различных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на фиг.1-3.

Обратимся к фиг.1 и 3. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения антигрибковый и/или антибактериальный слой 6, содержащий серебро, располагается на стеклянной подложке 1 под одним или более слоями (например, одним или более слоями 7, 9, 11 и/или 12). В конечном продукте слои 11 и 12 (или только слой 11, если слой 12 отсутствует), расположенные поверх содержащего серебро слоя 6, специально делают пористыми, что обеспечивает возможность миграции или диффузии частиц серебра из слоя на основе серебра 6 к поверхности окна 15 в течение длительного периода времени. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения пористый слой (слои) 11, 12, расположенный поверх содержащего серебро слоя 6, может быть образован оксидом металла, таким как оксид титана или циркония, или содержать его.

Например, пористый слой (слои) 11, 12, расположенный поверх содержащего серебро слоя 6, может быть разработан так, чтобы имеющееся в нем напряжение и/или их плотность создавали некоторую степень пористости, позволяющей частицам на основе серебра мигрировать/диффундировать из содержащего серебро слоя 6 к поверхности окна 15 зигзагообразно вдоль границ зерен, имеющихся в пористом слое (слоях) 11, 12 (см., например, фиг.3). В определенных вариантах осуществления изобретения пористый слой (слои) 11 и/или 12, расположенный поверх содержащего серебро слоя 6, может иметь крошечные микроканалы и/или наноразмерные отверстия, через которые частицы серебра из содержащего серебро слоя 6 могут мигрировать/диффундировать к поверхности окна 15 с течением времени (см., например, фиг.3). В качестве альтернативы, частицы серебра могут мигрировать из слоя на основе серебра 6 через пористый слой (слои) 11 и/или 12 к поверхности 15 с течением времени и по крошечным микроканалам, и вдоль границ зерен пористого слоя (слоев) (см., например, фиг.3). Когда частицы серебра из слоя на основе серебра 6 с течением времени достигают поверхности 15 в, по существу, непрерывном режиме, они убивают, по меньшей мере, некоторые бактерии и/или грибки, вступающие в контакт с серебром или находящиеся вблизи частиц серебра на поверхности окна 15.

Отмечено, что количество или степень миграции/диффузии серебра зависит от факторов окружающей среды, таких как влажность и/или температура. Например, миграция мала или отсутствует при очень низких температурах и/или низкой влажности. Однако усиленная миграция/диффузия серебра к поверхности 15 может происходить, если окно находится в условиях высокой влажности и/или высокой температуры. Таким образом, можно заметить, что миграция/диффузия серебра необязательно должна быть постоянной, то же относится и к степени ее наличия.

В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения слой на основе серебра 6, из которого исходят частицы на основе серебра, защищен от окружающей среды находящимся поверх слоя на основе серебра 6 пористым слоем (слоями) 11 и/или 12. Отмечается, что содержащий серебро слой 6 может быть непрерывным слоем или, в некоторых вариантах осуществления, имеющим серебро в своей основе, однако, в качестве альтернативы, это может быть дискретный слой, образованный множеством отстоящих друг от друга частиц серебра или частиц на основе серебра или, в других вариантах осуществления, капель (например, коллоидных).

Как показано на фиг.1-3, в определенных вариантах осуществления настоящего изобретения один или более слоев 12, расположенных поверх содержащего серебро слоя 6, могут быть фотокаталитическими (самоочищающимися). В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения фотокаталитический слой 12 (например, состоящий из кристаллического TiO₂, например, типа анатаза, или содержащий его) располагается в изделии для изготовления окон поверх слоя 11, содержащего оксид циркония. Такие варианты осуществления изобретения могут быть или не быть использованы в сочетании с описываемым в настоящем документе содержащим серебро слоем 6 с антибактериальными/антигрибковыми свойствами (например, фотокаталитический слой 12 и слой 11, содержащий оксид циркония, оба могут быть пористыми и расположенными над содержащим серебро слоем 6 с антибактериальными/антигрибковыми свойствами, составляющим настоящее изобретение, однако в вариантах осуществления изобретения, в которых содержащий серебро слой 6 не используется, таких как вариант, отображаемый на фиг.2, они необязательно должны быть пористыми). Использование слоя 11 из оксида циркония, лежащего под фотокаталитическим слоем 12, существенно повышает долговечность изделия с покрытием, при этом изделие характеризуется малым краевым углом (θ) и является самоочищающимся, и то, и другое желательно во многих случаях.

Также обеспечиваются способы изготовления таких изделий с покрытием, предназначенных для использования в окнах и т.п. В определенных вариантах осуществления изобретения на стеклянной подложке формируют слой 7, состоящий из нитрида циркония и/или оксида циркония, или содержащих их. В некоторых случаях слой нитрида и/или оксида циркония 7 может быть легирован другими материалами, такими как F, C и/или Ce. Например, было обнаружено, что необязательные легирующие примеси фтор (F) и углерод (С) повышают пропускание изделием с покрытием видимого света после тепловой обработки. Хотя слой 7 нитрида и/или оксида циркония формируют на стеклянной подложке, между ними может находиться другой слой (например, слой на основе серебра 6 и/или диэлектрическая пленка 3); таким образом, в настоящем документе предлог «на» необязательно означает «непосредственно на» чем-либо. Поверх содержащего цирконий слоя 7, по выбору, может быть расположен слой 9, содержащий углерод (например, алмазоподобный углерод). Этот содержащий углерод слой 9 может быть использован для выработки энергии во время тепловой обработки с целью трансформирования, по меньшей мере, одного другого слоя покрытия (например, 7) таким образом, чтобы после тепловой обработки образовался новый слой (слои) (например, 11), которого до тепловой обработки в этой форме не существовало (например, нитрид циркония в результате тепловой обработки может быть преобразован в оксид циркония; и/или слой на основе циркония после тепловой обработки может иметь такое растягивающее напряжение, которого в этом слое до тепловой обработки не было). Изделие с покрытием, содержащее слой 7 нитрида и/или оксида циркония, слой на основе серебра 6 (по выбору) и содержащий углерод слой 9 (по выбору), подвергают тепловой обработке с целью термической закалки и т.п. В результате тепловой обработки слой 7, содержащий нитрид циркония, если таковой используется, преобразуется в слой 11, содержащий оксид циркония. В различных вариантах осуществления изобретения этот образующийся после тепловой обработки слой 11 оксида циркония может содержать или не содержать азот. В некоторых вариантах осуществления изобретения образующийся после тепловой обработки слой 11, состоящий из или содержащий оксид циркония, устойчив к царапанию.

В некоторых случаях тепловая обработка может включать нагревание стеклянной подложки с находящимися на ней слоями до температуры (температур) от 550 до 800°С, более предпочтительно от 580 до 800°С (что намного выше температуры выгорания алмазоподобного углерода). Некоторые варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способу, при котором после тепловой обработки получают изделие с покрытием, более устойчивое к царапанию, чем стекло без покрытия.

В некоторых случаях слой 7 на основе циркония может быть первоначально сформирован так, чтобы в результате тепловой обработки изменились напряжения в слое 7 на основе циркония с его превращением в слой 11. Например, слой 7 на основе нитрида циркония перед тепловой обработкой может иметь сжимающее напряжение или, по существу, не иметь напряжения, а после тепловой обработки содержащий оксид циркония слой 11 может иметь такое растягивающее напряжение, являющееся результатом тепловой обработки, которое создает условия для наличия в слое 11 границ кристаллических зерен и/или крошечных микроканалов или наноразмерных отверстий, обуславливающих возможность миграции серебра через слой с течением времени. По выбору, после тепловой обработки на стеклянной подложке 1 поверх содержащего оксид циркония слоя 11 и поверх необязательного слоя на основе серебра 6 может быть сформирован фотокаталитический слой (например, состоящий из кристаллического TiO₂, например, типа анатаза, или содержащий его) 12. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения такой фотокаталитический слой 12 может быть образован при помощи коллоидного раствора и/или золь-геля с последующим отверждением.

На фиг.4 представлено поперечное сечение изделия с покрытием, соответствующим одному из вариантов осуществления настоящего изобретения, демонстрирующее ионы серебра из слоя 6, накапливаемые между слоями 3 и 11 циркония (оксида циркония). Между тем, фиг.5 представляет собой вид сверху, демонстрирующий, как в изделии, изображенном на фиг.4, после тепловой обработки возникает напряжение, вызывающее образование микроканалов или наноразмерных отверстий, перпендикулярных плоскости пленки. Как было разъяснено выше, такие микроканалы или наноразмерные отверстия, имеющиеся, по меньшей мере, в слое 11, делают возможной миграцию серебра через этот слой с течением времени к верхней поверхности изделия с покрытием.

Далее приведено более подробное описание определенных вариантов осуществления настоящего изобретения и того, как они могут быть реализованы.

Сначала приводится имеющее характер примера описание того, как в некоторых случаях могут быть реализованы варианты настоящего изобретения, отраженные на фиг.1, 3.

На фиг.1 приведена схема, показывающая, как в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения может быть изготовлено изделие с покрытием. Вначале для данного изделия с покрытием обеспечивается стеклянная подложка 1. Изделие с покрытием включает расположенные на стеклянной подложке 1, по меньше мере, одну необязательную диэлектрическую защитную пленку 3, слой 6, состоящий из серебра или включающий серебро и обеспечивающий антигрибковые и/или антибактериальные свойства, слой 7, состоящий из нитрида циркония или содержащий его (например, ZrN или любого другого подходящего стехиометрического состава), и необязательный верхний слой 9, состоящий из углерода, такого как алмазоподобный углерод, или содержащий его. Стеклянная подложка, обычно, образована натриево-кальциево-силикатным стеклом или включает его, хотя в некоторых случаях могут быть использованы и другие типы стекла.

Диэлектрическая защитная пленка 3 включает один или более слоев и предназначена для предотвращения диффузии натрия из стеклянной подложки 1 в содержащий серебро слой 6 во время и/или после тепловой обработки (то есть, является диффузионным барьером). Диэлектрическая защитная пленка 3 может включать слой (слои), состоящий из или содержащий оксид циркония, нитрид циркония, оксинитрид циркония, оксид цинка, нитрид кремния, оксинитрид кремния, оксид кремния и т.п. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения защитная пленка 3 может иметь сжимающее напряжение как до, так и после тепловой обработки, поскольку сжимающее напряжение улучшает барьерные свойства пленки по предотвращению миграции натрия из стеклянной подложки. Защитный слой (слои) 3 формируют на стеклянной подложке путем напыления или любым другим подходящим способом. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения толщина диэлектрической защитной пленки 3 составляет, приблизительно, 50-1000 Å, более предпочтительно около 80-500 Å.

В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения слой 6 на основе серебра располагают на стеклянной подложке 1 поверх, по меньшей мере, необязательной защитной пленки 3. Однако, если диэлектрическую защитную пленку не используют, возможно, чтобы слой 6 на основе серебра был сформирован непосредственно на стеклянной подложке 1. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения толщина содержащего серебро слоя 6 может составлять, приблизительно, 20-400 Å, более предпочтительно около 20-100 Å. Поскольку изделие с покрытием используется для изготовления окон и т.п., в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения слой серебра 6 достаточно тонок для того, чтобы быть прозрачным, и достаточно толст для того, чтобы обеспечивать необходимое для создания антибактериальных и/или антигрибковых свойств количество серебра. Кроме того, в определенных вариантах осуществления настоящего изобретения слой 6 на основе серебра также может выполнять функцию блокирования ИК-излучения, тем самым, создавая возможность предотвращения попадания в здания и т.п. через окно дополнительного ИК-излучения. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения слой серебра 6 может быть непрерывным или дискретным.

Как показано на фиг.1, в некоторых соответствующих этой фигуре вариантах осуществления настоящего изобретения в продукте до тепловой обработки на стеклянной подложке 1 между слоем 6 на основе серебра и слоем 9, содержащим углерод, может располагаться диэлектрический слой 7, содержащий нитрид циркония и/или оксид циркония. В определенных вариантах осуществления изобретения слой 7, содержащий нитрид циркония, может находиться непосредственно между слоями 6 и 9; однако в других вариантах осуществления изобретения между слоем 7, содержащим нитрид циркония, и одним или обоими слоями 6 и 9 могут быть расположены другие слои (не показаны). В различных вариантах осуществления настоящего изобретения слой 7, содержащий нитрид циркония, может состоять, по существу, из (а) циркония и нитрида, (б) циркония и кислорода или (в) циркония, кислорода и азота. Однако в определенных вариантах осуществления настоящего изобретения диэлектрический слой 7, содержащий цирконий, также может включать другие материалы, в том числе, помимо прочего, такие легирующие примеси, как Al, F, Ce, С и т.п. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения диэлектрический слой 7, содержащий цирконий, может быть образован путем напыления и т.п.

В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения перед тепловой обработкой слой 7 может содержать, приблизительно, 10-70% Zr, более предпочтительно, около 30-65% Zr, еще более предпочтительно, около 40-60% Zr, наиболее предпочтительно, около 45-55% Zr в атомных процентах; и, приблизительно, 20-60% N, более предпочтительно, около 30-50% N в атомных процентах. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения плотность слоя 7, содержащего нитрид циркония, может составлять, по меньшей мере, 6 г/см³, более предпочтительно, по меньшей мере, 7 г/см³. Кроме того, в определенных вариантах осуществления изобретения средняя твердость слоя 7, содержащего нитрид циркония, может составлять, по меньшей мере, 650 кгс/мм, более предпочтительно, по меньшей мере, 700 кгс/мм, и/или этот слой может характеризоваться заселенностью перекрывания связей, по меньшей мере, 0,25 (более предпочтительно, по меньшей мере, около 0,30), что обусловлено соображениями прочности. В определенных случаях, большинство связей Zr-N в слое 7 могут быть ковалентными, поскольку такой тип связи более прочный, чем ионная связь, что обусловлено соображениями прочности. Следует также отметить, что в определенных вариантах осуществления настоящего изобретения температура плавления слоя 7, содержащего ZrN, может составлять, по меньшей мере, 2500°С, а в некоторых случаях 2980°С. В определенных вариантах осуществления настоящего изобретения слой 7, содержащий нитрид циркония, может быть представлен формулой Zr_xN_y, где отношение х:у составляет от 0,8 до 12, предпочтительно, в определенных вариантах осуществления, равно 1,0. В слое 7, содержащем цирконий, первоначально сформированном на стеклянной подложке, до тепловой обработки может иметься сжимающее напряжение. Те же характеристики нитрида циркония, которые приведены выше для с