DE2533364C3

DE2533364C3 - Glasschichtkörper

Info

Publication number: DE2533364C3
Application number: DE2533364A
Authority: DE
Inventors: Sabatino Sceaux Cohen
Original assignee: Saint Gobain Industries SA
Current assignee: Saint Gobain Industries SA
Priority date: 1974-07-26
Filing date: 1975-07-25
Publication date: 1983-02-10
Also published as: JPS5939388B2; DE2533364B2; ES439724A1; JPS5144113A; NL7508881A; FR2279687B1; IT1040016B; FR2279687A1; US4010304A; DK339275A; DE2533364A1; BE831770A; GB1513826A

Description

Die Erfindung betrifft einen Glasschichtkörpor aus einer Glasscheibe, einer Metallschicht aus Gold oder Silber and je einer unter und auf d;r Metallschicht angeordneten dielektrischen Schicht, wobei die untere Schicht aus Zinksulfid besteh L

Es ist bekannt, durch Vakuumverdampfung oder durch katalytische Dissoziation von Salzen auf Scheiben Oberzugsschichten aus Metall oder auf der Grundlage von Metalloxiden herzustellen. Insbesondere kommen Silber und Gold zur Anwendung.

Die für solche Scheiben vorgeschlagenen Anwendungen gehen sowohl auf die Farbeigenschaften und halbreflektierende/) Eigenschaften als auch auf die elektrische Leitfähigkeit dieser Schichten zurück. Zu diesen Anwendungsmöglichkeiten gehurt die Beheizung durch Joulesche Wärme beim Durchgang eines elektrischen Stromes durch die Schichten, was iine Beseitigung von feuchten Niederschlägen und eine Enteisung ermöglicht oder einfach dazu dient, zu verhindern, daß die Scheibe wie eine kalte Wand wirkt

Zur Verbesserung der Haftung der metallischen Schicht ist es in der Regel von Vorteil, diese auf eine Haftschicht aufzubringen, die in der Regel von einem isolierenden oder halbleitenden Oxid gebildet wird. Ferner ist es bekannt, zum Schutz und zur Verbesserung der optischen Eigenschaften der metallischen Schicht diese mit einer weiteren, dielektrischen Schicht zu überziehen, die vorzugsweise reflexvermindernd wirkt, d. h. eine interferentielle Dicke hat, um die Lichtdurchlässigkeit zu verbessern und gegebenenfalls die Tönung der Scheibe zu korrigieren. Dabei ist jedoch zu beachten, daß diese Schicht in einem solchen Fall keine ausreichende Dicke und keinen ausreichenden Widerstand hat, um elektrisch schützend zu wirken.

Zu den dielektrischen Materialien, die für diese zusätzlichen Schichten vorgeschlagen wurden, gehört insbesondere Siliziummonoxid, das den Nachteil hat, daß seine industrielle Anwendung äußerst schwierig ist, da es praktisch kaum möglich ist, Überzüge mit homogener und reproduzierbarer Qualität zu erzeugen. Ferner wird gegenwärtig auch Zinksulfid benutzt, dessen optischer Index weniger günstig ist, dessen Aufbringung jedoch einfacher ist und das auch für gute Haftung sorgt. Die Überzugsschicht ist jedoch verletzbar, und wenn diese Scheiben beispielsweise bei Fahrzeugen benutzt werden sollen, ist es erforderlii:h. sie in Form von Verbundscheiben auszuführen.

die mittels einer Zwischenfalle aus Polyvinylbutyral zusammengehalten werden, wobei sich die leitende Schicht innen in der Scheibe in Berührung mit dem Kunststoff befindet, was den Nachteil hat, daß sie

s dadurch brüchig werden kann.

Im Hinblick auf die Herstellung von Windschutzscheiben ist es ferner erforderlich, eine hohe Lichtdurchlässigkeit zu erhalten, damit insbesondere das Fahren bei Nacht nicht beeinträchtigt wird. Zwar ergibt

ίο der Übevzug eine gewisse Verminderung der Durchlässigkeit für Sounenwärme; es sind jedocu im wesentlichen seine Leiteigenschaften, die zur Verbesserung der Sicht bei ungünstiger Witterung ausgenutzt werden können. Es ist jedoch sehr schwierig, Überzüge mit den gewünschten Eigenschaften herzustellen, da sie einen elektrischen Flächenwiderstand haben sollen, der so klein ist, daß er nicht hohe Speisespannungen erfordert. Diese sind nämlich beispielsweise aus Gründen der Sicherheit auf 48 V beschränkt

Die zwei genannten Forderungen widersprechen sich

jedoch: Die Abschwächung des Lichtes nimmt ab, wenn die Dicke der Metallschicht abnimmt; jedoch der elektrische Widerstand nimmt zu.

Ein für Kraftfahrzeuge befriedigender Kompromiß

besteht praktisch darin, daß die Lichtdurchlässigkeit nicht wesentlich geringer als 70% sein soll und daß der elektrische Flächenwiderstand nicht größer als 15 il Quadrat sein soll.

Es ist daher erkennbar, daß es für beheizbare Wind-

Schutzscheiben von besonderem Interesse ist, zu einer Verbesserung der Lichtdurchlässigkeit durch Verminderung der reflektierten Lichtmenge und zu einer Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit durch Verbesserung der Struktur des Überzugs zu gelangen.

Ein Glasschichtkörper aus einer Glasscheibe, einer Metallschicht aus Gold oder Silber und einer unter als auch auf der Metallschicht angeordneten dielektrischen Schicht aus Zinksulfid ist durch die DE-AS 14 21 872 bekanntgeworden. Diese gibt die Lehre, auf einem Glassubstrat einen symmetrischen Schichtenaufbau vorzusehen, wobei die mittlere Schicht in jedem Falle aus Gold besteht und symmetrisch zu ihr Zinksulfid, Zinkselenid oder Bleifluorid angeordnet sind. Diese Symmetrie gilt nicht nur für die Wahl der Materialien, sondern auch für die beiderseits der Goldschicht angeordneten Schichtdicken.

Andererseits sind nach der DE-OS 22 27 238 sowie der US-PS 28 52415 bereits Glas- oder Windschutzscheiben bekannt, die eine oder mehrere Metall- oder Metalloxidmischschichten tragen, die jedoch auch den einen odsr anderen der zuvor genannten Nachteile aufweisen bzw. Wünsche offenlassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Glasschichtkörper der obengenannten Art die Trans mission im sichtbaren Bereich des Spektrums zu er höhen, so daß sich der Glasschichtkörper besonders gut als Windschutzscheibe bei Kraftfahrzeugen einsetzen läßt und gegebenenfalls beheizbar ist Erreicht wird dies erfindungsgemäß überraschend einfach dadurch, daß die über der Metallschicht angeordnete dielektrische Schutzschicht aus Wolfram- oder Molybdäntrioxid besteht und eine solche Dicke aufweist, bei der sich eine Verbesserung der Transmission am unteren Ende des sichtbaren Wcllcnspektrums er gibt, die bis zu maximal 16% niedriger als die maximale Verbesserung ist und über der Schutzschicht Stromzuführungen angeordnet sind.

Die Glasschichtkörper nach der Erfindung haben

eine besonders hohe Transmission. Hinzu komme eine gute Farbneutralität, was nicht zu unerwünschten Verfärbungen führt. Diese Werte liegen deutlich höher als beispielsweise bei der Anordnung nach der DE-AS 1421 872. Untenstehendes Beispiel zeigt, daß die Transmission bei einem Glasschichtkörper mit der Schichtenfolge GiasscI.eibe-Zinksulfid-SHber-Molybdäntrioxid in der Größenordnung von 96% liegt. Auch die Lichtdurchlässigkeit ist, wie untenstehend gezeigt, stark erhöht, wobei zu bii-ücksichtigen ist, daß diese Trcnsmissionswerte für Verbundglasscheiben gelten, also nicht ohne weiteres vergleichbar sind, da für die Verbundglasscheibe noch die Verluste durch die Kunststoff-Folie und die zweite Glasscheibe zu berücksichtigen sind.

Solch eine Anordnung läßt sich im übrigen ohne weiteres beheizen, ohne daß dabei Beschädigungen der leitenden Metallschicht auftreten, wenn an diese Spannung gelegt wird.

Bei Glasschichtkörpern mit symmetrischem Schichtaufbau wie Glas-ZnS-Au-ZnS zum Beispiel tritt das Problem einer Verschlechterung der leitenden Metallschicht im Bereich der Stromzuführungskontikte auf, weil offensichtlich eine Wechselwirkung zwischen der Metallschicht und der leitenden Schicht bei Stromdurchgang auftritt, welche die Metallschicht zersetzt

Die DE-AS 15 96 722 sowie die DE-AS 19 31936 nennen bereits als an sich bekannt Wolframtrioxid oder ein Metalloxid, welches bei wärmereflektierendem mit lichtdurchlässigem Film beschichteten Glas verwendet werden kann, allerdings bei Gläsern völlig anderen Aufbaus.

Auf Scheiben mit einem Überzug, dessen Metallschicht von einer Silberablagerung gebildet wird, sind die durch die Metalltrioxidschicht hervorgerufenen, optischen Eigenschaften etwas schlechter als die einer entsprechenden Schicht aus Zinksulfid, und der Überzug unterliegt einer gewissen Alterung. Dagegen ermöglicht die Anwendung des Metalltrioxids die Ausnutzung der Leitfähigkeit des Überzugs, beispielsweise zur Schaffung einer Heizscheibe, was einen entscheidenden Vorteil darstellt. Bei den bekannten Lösungen und insbesondere bei Verbundscheiben wird von dem Zeitpunkt an, zu dem Spannung angelegt wird, eine Verschlechterung der leitenden Schicht im Bereich der Stromzuführungskontakte beobachtet. Dieses Phänomen verschwindet jedoch, wenn ;lie zwischen der leitenden Schicht und der Stromzuführung angeordnete, dielektrische Schicht beispielsweise aus Molybdäntrioxid besteht.

Es wird daher vorgeschlagen, eine einzige zusätzliche Schicht aus Trioxid anzuwenden, die sich auf der Seite des elektrischen Kentaktes befindet und die beispielsweise einer komplementären Schicht aus Zinksulfid zugeordnet ist.

In vorteilhafter Ausbildung können die Stromzufijhrungen von einer Schicht aus einer Metallfritte gebildet werden, die mittels eines Seidensiebes auf der Glasscheibe aufgebracht wird und während der thermischen Behandlung gemäß bereits bekannter Verfahren gebrannt witd. Die Schicht aus Molybdän- oder Woiframtrioxid ist dann die Härtschicht, Was den Vorteil hat. die Leitfähigkeit der Metallschicht zu verbessern.

Wenn die Metallschicht im wesentlichen aus einem Goldüberzug besteht, hai die Anwendung von Zinksulfid in der Ebene der Kontakte nicht den obenerwähnten Nachteil. D.ir Mctalllrioxid mit geeigneter Dicke ist in diesem FnIl nicht nur von Vorteil als Haftschicht zur Verbesserung der Leitfähigkeit, sondern hat auch den Vorteil, für eine bessere Lichtdurchlässigkeit zu sorgen. Vorzugsweise werden daher zwei Schichten aus einem Trioxid eines Metalls, insbesondere Wolfram oder Molybdän, angewendet, von denen die eine zur Verankerung und die andere als Schutz dient, wobei beide eine interferentielle Dicke haben.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele von Verfahren zur Herstellung erfindungsgemäßer Scheiben unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Diese Ausführungsbeispiele stellen keine Einschränkung der Erfindung dar. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Glasscheibe, die erfindungsgemäß mit einem leitfahigen Überzug und Kontaktbändern aus leitfähigem Lack versehen ist,

F i g. 2 eine Heizscheibe nach F i g. 1 mit Kupferstreifen zur Stromzufuhr, und

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht einer vollständigen Heizverbundscheibe.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, wirri eine tragende Glasscheibe 1 zunächst mit einer dielektrischen Haftschicht! überzogen, auf der dann eine metallische Schicht3 abgelagert wird, die ihrerseits mit einer dielektrischen Schutzschicht 4 bedeckt ist. Bänder 5 aus SilberlacK werden dann an den Seiten entlang der zwei entgegengesetzten Ränder der Scheibe aufgebracht. Schließlich werden Streifen 6 aus Kupfer angeordnet, die direkt auf den Bändern 5 Hegen.

Die in Fig.3 dargestellte, fertige Scheibe weist auf der mit ihrem erfindungsgemäßen Überzug beschichteten Glasscheibe, wie sie beispielsweise unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert wurde und die insgesamt mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet wird, eine Zwischenfolie 8 aus Polyvinylbutyral und eine zweite Glasscheibe 9 auf. Die Kupferstreifen 6 tragen Anschlüsse 10.

Beispiel 1

Auf eine Glasscheibe mit einer Dicke von 3 mm wird im Vakuum nach einem an sich bekannten Verfahren eine Schicht aus ZnS aufgedampft, deren Dicke so eingestellt wird, daß ein Überwachungsphotometer, das für die Glasscheibe bzw. Glasprobe auf 100% geeicht wurde, nach der Beschichtung eino Lichtdurchlässigkeit von 75% fiir eine Wellenlänge von 550 nm anzeigt.

Danach wird die Silberschicht aufgebracht, bis eine Anzeige des Photometers von 64% erreicht ist.

Dann wird Molybdäntrioxid in Pulverform in einem parallelcpipedischen Molybdäntiegel verdampft, der mit einem perforierten Deckel versehen ist. Am Photometer wird ein Wiederanstieg der Lichtdurchlässigkeit der Probe festgestellt, und die Verdampfung des Mo·· lybdnntrioxids wird zu dem Zeitpunkt abgebrochen, zu dem die Lichtdurchlässigkeit durch einen Größtwert geht, der in der Größenordnung von 96% liegt.

Die auf diese Weise erhaltene Probe wird dann mit Kontakten in For~i von leitenden Lackbänderri auf der Grundlage von Silber versehen, die mittels eines Pinsels auf die zwei entgegengesetzten Ränder des Glaskörpers aufgebracht werden. Dazu 'virJ ein im Handel erhältlicher Lack verwendet. Die Kontaktbiindcr erhalten eine Breite in der Größenordnung von 5 nun

Dann wird die Probe entsprechend der Gebrauchsanweisunu des Lackes bei 120 C getrocknet. Bevor

diese Probe mit einem weiteren Glaskörper zusammengefügt wird, um daraus einr llcizverbundglasscheibe herzustellen, wird auf jed^ der Kontaktbänder ein Kupferstreifen aufgebracht, der der Stromzufuhr dient. Die auf diese Weise vorbereitete Probe wird dann mittels einer folie aus PVB (Polyvinylbutyral) mit einer Dicke von 0,76 mm mit einer anderen Scheibe aus Glas oder aus Kunststoff zusammengefügt, wobei die leitende Schicht zur J-"olic aus PVB gewandt ist. Der auf diese Weise gebildete Schichtkörper wird an seinem Rand zusammengeklammert, dann in einen Autoklav eingebracht und Vakuum sowie Wärme und schließlich Druck ausgesetzt, wie dies an sich bekannt ist. Diese Behandlung verursacht, daß die Glaskörper durch die f-'olie aus PVB verklebt werden, so daß sich schließlich eine Verbundglasscheibe ergibt, die lediglich über die Kupferstreifen mit elektrischer Energie gespeist zu werden braucht, um sie zu erwärmen. Im folgenden werden einige Kenngrößen der in beschriebener Wei^e hergestellten Scheibe angegeben:

Elektrischer I ■l.ichenwiilerst.irKl

(!.' /Quadrat)

Lichidurchl.issigkeitγ

Rellexionskoelil/ient

Beispiel 2

14

Bei diesem Beispiel wird die Herstellung einer Scheibe wie bei Beispiel 2 berchriebcn, die einen Träger aus Glas und eine Schicht aus ZnS umfaßt, die mit einer solchen Dicke aufgebracht wurde, daß das Übeiwachungsphntomeler. das zuvor für die gegebene Glasprobe h/\s Glasscheibe auf 1(X)% geeicht wurde, nach der Beschichtung für eine Wellenlänge son 550 nir. eine Liclildurehlassigkeit von 83,5% anzeigt Dann wird eine Goldschicht aufgebracht, bis die Lk !^durchlässigkeit auf 70"ο vermindert ist. Die pholometrische Überwachung erfolgt danach bei 440 nni während der Ablagerung einer Schicht aus Wolframtrioxid. Die Lichtdurchlässigkeit durchläuft ein Maximum und fällt dann wieder ab Die Beschichtung mit '.'olframtrioxid wird beendet, wenn die Amplitude der durch die Beschichtung mit Wolframtrioxid hervorgerufenen Änderung der Lichtdurchlässigkeit um 10% unterschritten worden ist. Die erhaltene Scheibe hat folgende Eigenschaften:

I-'lcktrischer lliichenwnlcrsl.ind

(LJ /(Jiiailr.il)

l.ichlihin Iil.issipkeil. y

ReflexionskoelTi/icnt

10

Grundsätzlich kann es sich bei den Materialien, die bei der Erfindung die transparente Trägerscheibe bilden, um bestimmte glaskeramische Materialien oder auch um transparente Kunststoffmaterialien wie beispielsweise Polykarbonat, Polyamid, Polyester oder Polvvinvlchlorid handeln.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Glasschichtkörper aus einer Glasscheibe, einer Metallschicht aus Gold oder Silber und je einer unter und auf der Metallschicht angeordneten dielektrischen Schicht, wobei die untere Schicht aus Zinksulfid besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die über der Metallschicht angeordnete dielektrische Schutzschicht (4) aus Wolfram- oder Molybdäntrioxid besteht und eine solche Dicke aufweist, bei der sich eine Verbesserung der Transmission am unteren Ende des sichtbaren Wellenspektrums ergibt, die bis zu maximal 16% niedriger als die maximale Verbesserung ist und Ober der Schutzschicht (4) Stromzuführungen (5) angeordnet sind.