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通過使用犧牲層獲得涂覆有功能層的基底的方法與流程

文檔序號(hào):11141086閱讀:958來源:國知局

一些功能層需要熱處理以改善它們的性質(zhì),或甚至賦予它們功能性。例如,可以提及基于銀或基于透明導(dǎo)電氧化物(TCO)的低輻射功能層,其輻射率和電阻率在熱處理后降低?;谘趸伒墓獯呋瘜釉跓崽幚砗笠哺呋钚裕?yàn)樗鎏幚泶龠M(jìn)了晶體生長。熱處理還能夠在基于二氧化硅的層中產(chǎn)生孔隙以降低其光反射系數(shù)。

通過輻射,特別是聚焦在該層上的紅外激光輻射的熱處理方法由申請(qǐng)WO 2010/139908是已知的。此類處理能夠非??焖俚丶訜嵩搶?,而不會(huì)顯著加熱該基底。通常,在該處理過程中,該基底與帶有該層的面相反的面上的任意點(diǎn)處的溫度不超過150℃,或甚至100℃。其它類型的輻射,如來自閃光燈的輻射也可用于相同的目的。

但是,一些層極少地吸收紅外輻射,使得輻射能量的主要部分穿過該材料而不會(huì)顯著加熱該材料。因此不能使用已知方法。

申請(qǐng)WO 2012/022874描述了一種方法,其中在待處理的層上沉積基于鹵化物或硫酸鹽的可溶性層,并可以覆蓋有吸收紅外輻射的層。

本發(fā)明的目的是通過提供簡(jiǎn)化方法來改進(jìn)這種類型的技術(shù),其中在熱處理前施加至該基底的單一層既充當(dāng)犧牲層又充當(dāng)吸收層。申請(qǐng)人實(shí)際上已經(jīng)發(fā)現(xiàn),某些材料——能夠吸收光和紅外輻射并以熱的形式將其釋放到下方的層中——可溶于或可分散于水性或醇類溶劑中并因此不需要存在可溶性底層以便能夠在處理后通過洗滌除去。

本發(fā)明的主題因此是獲得包含基底的材料的方法,所述基底在其至少一個(gè)面的至少一部分上涂覆有至少一個(gè)功能層,所述方法包括:

- 沉積該或各功能層的步驟,隨后

- 在所述至少一個(gè)功能層上沉積犧牲層的步驟,隨后

- 借助選自激光輻射或來自至少一個(gè)閃光燈的輻射的輻射進(jìn)行熱處理的步驟,所述輻射具有200至2500納米的至少一個(gè)處理波長,所述犧牲層在該熱處理步驟過程中與空氣接觸,隨后

- 使用溶劑除去該犧牲層的步驟。

該犧牲層有利地為單層,并使得在熱處理前其能夠吸收至少一個(gè)處理波長下的至少一部分所述輻射,并且在熱處理后,其能夠通過溶解和/或分散在所述溶劑中來除去。

本發(fā)明的主題還是可以通過本發(fā)明的方法獲得的材料。

下文中描述的所有特性或所有實(shí)施方案均適用于該方法和獲得的材料。

本發(fā)明的方法能夠通過吸收性犧牲層來改善熱處理的效率,該犧牲層隨后通過溶劑除去。使用單層犧牲涂層能夠提供與使用WO 2012/022874中描述的多層犧牲涂層相比簡(jiǎn)單和廉價(jià)的方法。

該溶劑有利地為水性的。其例如可以是水,特別是酸化的水,例如使用乙酸、檸檬酸或任何其它酸酸化。該溶劑還可以是醇,例如乙醇或丙醇。

除去犧牲層的步驟實(shí)現(xiàn)了犧牲層與溶劑的接觸。這種接觸可以伴隨或不伴隨著自動(dòng)或手動(dòng)機(jī)械處理該犧牲層,例如通過刷子、布等等。除去犧牲層的步驟例如可以在玻璃清洗設(shè)備中進(jìn)行,特別是通常用于玻璃制造或轉(zhuǎn)換車間的類型。除去犧牲層的步驟特別可以在玻璃清洗機(jī)中進(jìn)行。

可以在熱處理步驟之后在熱處理設(shè)備附近進(jìn)行除去犧牲層的步驟。

該去除步驟可以隨后進(jìn)行或從熱處理設(shè)備遠(yuǎn)程進(jìn)行。該犧牲層事實(shí)上可以在其運(yùn)輸或操作過程中充當(dāng)功能層的機(jī)械防護(hù)。例如,當(dāng)該材料意在用于制造窗玻璃時(shí),該材料可以傳送至轉(zhuǎn)換車間,仍涂覆有其犧牲層,犧牲層可以在該車間除去,在轉(zhuǎn)換步驟(切割、插入絕熱窗玻璃等等)之前、在該轉(zhuǎn)換過程中或在該轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)。

該基底優(yōu)選由玻璃或玻璃陶瓷制成。其優(yōu)選是透明的,無色(其由此是透明或超透明玻璃)或有色的,例如藍(lán)色、灰色、綠色或青銅色。術(shù)語“超透明玻璃”意在指其氧化鐵的重量含量最高為0.02%且其光透射系數(shù)為至少90%的玻璃。該玻璃優(yōu)選具有鈉鈣硅類型,但其也可以是硼硅酸鹽或鋁硼硅酸鹽類型的玻璃,特別是用于高溫應(yīng)用(烤箱門、煙囪插入件、耐火窗玻璃)。該基底有利地具有至少一個(gè)大于或等于1米,或甚至2米和甚至3米的尺寸。該基底的厚度通常為0.1毫米至19毫米,優(yōu)選0.7至9毫米,特別是1至6毫米,或甚至2至4毫米。

該玻璃基底優(yōu)選為浮法玻璃類型,即能通過由將熔融玻璃澆注到熔融錫?。ā案》ā痹。┥蠘?gòu)成的方法獲得。在這種情況下,待處理層同樣可以像在該基底的“大氣”面上那樣沉積在“錫”面上。術(shù)語“大氣”和“錫”面意在指分別與浮法浴中充斥的大氣接觸和與熔融錫接觸的基底面。錫側(cè)含有已擴(kuò)散到玻璃結(jié)構(gòu)中的少量錫。也可以通過在兩個(gè)輥之間軋壓來獲得該玻璃基底,該技術(shù)特別能向該玻璃表面上壓印圖案。

表述“在……上”或“在……上方”應(yīng)意在指該犧牲層比該功能層更遠(yuǎn)離該基底。但是這種表述不預(yù)判兩個(gè)層之間的任何直接接觸。

該犧牲層優(yōu)選吸收至少一部分在800至1300納米的至少一個(gè)處理波長處的輻射。優(yōu)選地,在至少一個(gè)處理波長處通過犧牲層的吸收為至少15%,特別是20%和甚至25%或30%。該吸收可以以已知方式由使用分光光度計(jì)進(jìn)行的測(cè)量來推斷。

該或各功能層在該或各處理波長處的吸收優(yōu)選為最多10%,特別是5%。特別是對(duì)于這種類型的層,使用吸收性犧牲層是最有用的。

該功能層優(yōu)選賦予涂覆的基底至少一種選自低輻射率、低電阻率、抗反射效應(yīng)或自清潔或易于清潔功能的功能性。

該功能層可以是沉積在該基底上的唯一的層(除該犧牲層之外)。或者,該功能層可以包含在薄層疊層中。在本文的其余部分中,包含功能層和犧牲層以及在適當(dāng)情況下沉積在該基底的同一面上的任何其它層的組裝件被描述為“涂層”。

該或各功能層的物理厚度通常為1納米至5微米,特別是2納米至2微米,更特別為10納米至1微米。

根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案,該(或至少一個(gè))功能層是基于二氧化硅的層。這種類型的層不會(huì)在相關(guān)波長范圍內(nèi),特別是在近紅外區(qū)域內(nèi)吸收太多,使得在不存在吸收性犧牲層的情況下,該熱處理是無效的。

該基于二氧化硅的層優(yōu)選在熱處理之后基本由二氧化硅組成或甚至由二氧化硅組成。該基于二氧化硅的層有利地是抗反射層,含義在于大概該層沉積在該基底的單個(gè)面上時(shí)(該值因此考慮了未涂覆的相對(duì)面的反射,其為大約4%),在該層一側(cè)上的光反射系數(shù)在熱處理之后為至多6%,特別是5%。

根據(jù)第一變體,該基于二氧化硅的層在熱處理之前包含硅、氧、碳和任選的氫,后兩種元素在熱處理過程中至少部分被除去以獲得基本上由二氧化硅組成的多孔層。該層優(yōu)選通過硅或二氧化硅靶的磁控管陰極濺射或通過等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積使用有機(jī)金屬化合物(例如六甲基二硅氧烷)作為硅前體來沉積。

根據(jù)第二變體,該基于二氧化硅的層在熱處理之前包含二氧化硅基質(zhì)和造孔劑,后者在熱處理過程中被除去,以獲得基本由二氧化硅組成的多孔層。該造孔劑優(yōu)選是有機(jī)的,特別是聚合的,例如由聚(甲基丙烯酸甲酯)制成,它們的平均尺寸優(yōu)選為20至200納米。該層優(yōu)選通過溶膠凝膠類型的工藝沉積。

根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施方案,該(或至少一個(gè))功能層是基于氧化鈦的層,特別是由氧化鈦組成或基本由氧化鈦組成的層。

通過在紫外輻射的作用下促進(jìn)有機(jī)化合物的分解(光催化現(xiàn)象)和在水流作用下去除礦物污物(灰塵),基于氧化鈦的薄層具有自清潔的區(qū)別性特征。以銳鈦礦形式結(jié)晶的二氧化鈦在降解有機(jī)化合物方面比無定形二氧化鈦或以金紅石或板鈦礦形式結(jié)晶的二氧化鈦有效得多。該氧化鈦可以任選摻雜有金屬離子,例如過渡金屬離子,或摻雜有氮、碳、氟等原子。該氧化鈦還可以是相對(duì)于氧亞化學(xué)計(jì)量或超化學(xué)計(jì)量的(TiO2或TiOx)。

基于氧化鈦的層優(yōu)選通過磁控管陰極濺射來沉積。但是,這種技術(shù)不能獲得非?;钚缘膶樱?yàn)樗械难趸伈⒎歉叨冉Y(jié)晶或甚至不是結(jié)晶的。隨后需要熱處理以提供可觀的自清潔性質(zhì)。

為了進(jìn)一步改進(jìn)這些層的結(jié)晶,可以直接在基于氧化鈦的層下方設(shè)想具有促進(jìn)氧化鈦的晶體生長(特別是銳鈦礦形式)的作用的底層。這特別是如申請(qǐng)WO 02/40417中所述的ZrO2的底層,或如申請(qǐng)WO 2005/040058中所述的促進(jìn)銳鈦礦形式的氧化鈦的異質(zhì)外延生長的底層,特別是BaTiO3或SrTiO3的層??梢栽诨着c二氧化鈦層之間插入其它底層。它們可以是例如防止堿金屬遷移的阻擋層,特別是基于SiO2、基于SiOC、基于氧化鋁Al2O3或基于氮化硅Si3N4的層。

其它功能層可以根據(jù)本發(fā)明來處理。以非限制性方式,可以提及金屬層,特別是銀或鉬的層,或氧化物層,特別是透明導(dǎo)電氧化物的層(例如銦錫氧化物的層、摻雜有鋁或鎵的氧化鋅層、摻雜有氟或銻的氧化錫層等等)。

可以通過任何類型的薄膜沉積法獲得該功能層。其可以例如涉及溶膠凝膠類型的方法、(液體或固體)熱解、化學(xué)氣相沉積(CVD),特別是等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積(PECVD),任選在大氣壓下(APPECVD),蒸發(fā)、陰極濺射,特別是磁控管陰極濺射(磁控管法)。在后一種方法中,在高真空下在包含待沉積的化學(xué)元素的靶區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生等離子體。該等離子體的活性物類在轟擊該靶時(shí)剝離所述元素,其沉積在該基底上,構(gòu)成所需薄層。當(dāng)該層由來自于從靶上剝離的元素與等離子體中所含氣體之間的化學(xué)反應(yīng)的材料組成時(shí),該方法被稱為“反應(yīng)性的”。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)在于通過令基底在各種靶(通常在同一裝置中)下依次行進(jìn),有可能在同一生產(chǎn)線上沉積非常復(fù)雜的疊層。

該犧牲層可以是有機(jī)-基和/或無機(jī)-基的。在一方面,根據(jù)其吸收用于該熱處理的輻射并由此加熱該功能層的能力,另一方面根據(jù)其容易通過溶劑除去的能力來選擇該犧牲層。

該犧牲層可以在熱處理過程中改變化學(xué)性質(zhì)。在某些實(shí)施方案中,沉積原樣的犧牲層不溶于溶劑,但是在熱處理后變得可溶。

根據(jù)第一優(yōu)選實(shí)施方案,該犧牲層是選自Zn和Mg的金屬層,其在熱處理過程中至少部分氧化,或是氧化鋅或氧化鎂的層,其相對(duì)于氧是亞化學(xué)計(jì)量的。

該層優(yōu)選通過磁控管陰極濺射來沉積。

在至少部分氧化成ZnOx或MgOx后,該犧牲層可以通過簡(jiǎn)單地與酸性水溶液接觸來容易地除去。作為實(shí)例,含有2%至5%的乙酸或檸檬酸的水溶液能夠快速除去此類層。

這種類型的犧牲層的厚度優(yōu)選包括在5至50納米、特別是5至20納米的范圍內(nèi)。

根據(jù)第二實(shí)施方案,該犧牲層是含有染料或顏料的有機(jī)基層。

術(shù)語“有機(jī)基”意在至以下事實(shí):該層包含至少30重量%、特別是50重量%的有機(jī)物質(zhì)。

該有機(jī)基層優(yōu)選通過液體沉積技術(shù)使用墨水,或更通常含有分散或溶解在溶劑中的有機(jī)、植物或無機(jī)來源的染料或顏料的液體溶液來沉積。

吸收紅外輻射的顏料特別是炭黑、煙黑、氧化鐵、氧化鉻、鉻尖晶石(例如FeCr2O4、MgCr2O4、ZnCr2O4)或鐿鹽。吸收紫外輻射的顏料特別選自金屬鹽、氧化鈰或硫化鈰。

吸收紅外輻射的染料特別選自花青、包含二硫綸配體的金屬絡(luò)合物(Ni、Fe、Pt、Pd等等)以及鐿的有機(jī)金屬絡(luò)合物。吸收紫外輻射的染料特別選自若丹明、酞菁、香豆素和熒光素。

有機(jī)基層可以通過各種已知技術(shù)來沉積,如通過涂覆、通過噴涂、輥涂、簾幕涂布等等來沉積。

在熱處理后,該有機(jī)基層可以通過用適當(dāng)?shù)娜軇┖?jiǎn)單洗滌容易地除去。要理解的是,在有機(jī)基犧牲層的情況下,其一些成分,如顏料,可以保持不溶于該溶劑,而不會(huì)有害于所述犧牲層的完全去除。

在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中,該方法是獲得包含基底的材料的方法,所述基底在其至少一個(gè)面的至少一部分上涂覆有多孔二氧化硅層,所述方法包括:

- 沉積含有硅、氧、碳和任選的氫的基于二氧化硅的層的步驟,隨后

- 在該基于二氧化硅的層上沉積選自Zn和Mg的金屬的犧牲層或含有染料或顏料的有機(jī)基犧牲層的步驟,隨后

- 通過激光輻射或來自至少一個(gè)閃光燈的輻射進(jìn)行熱處理的步驟,所述輻射具有至少一個(gè)200至2500納米的處理波長,該熱處理至少部分從該基于二氧化硅的層中除去碳和氫,以形成基本由二氧化硅組成的多孔層,所述犧牲層在該熱處理步驟過程中與空氣接觸,隨后

- 使用溶劑除去該犧牲層的步驟。

該熱處理使用激光輻射或來自至少一個(gè)閃光燈的輻射,所述輻射具有至少一個(gè)200至2500納米,優(yōu)選800至1300納米的處理波長。

在整個(gè)熱處理步驟中,在該基底與帶有功能層的面相反的面上任意點(diǎn)處的溫度優(yōu)選為最高150℃,特別是100℃和甚至50℃。

熱處理過程中該功能層各個(gè)點(diǎn)所經(jīng)歷的最高溫度優(yōu)選為至少300℃,特別是350℃,或甚至400℃,和甚至500℃或600℃。在熱處理步驟過程中,對(duì)該功能層的各個(gè)點(diǎn)施以該最高溫度通常不超過一秒,優(yōu)選0.5秒的一段時(shí)間。

根據(jù)第一優(yōu)選實(shí)施方案,該輻射來自至少一個(gè)閃光燈。

此類燈通常為填充有稀有氣體的密封玻璃或石英管形式,在其末端具有電極。在通過電容器放電獲得的短持續(xù)時(shí)間的電脈沖的作用下,氣體電離并產(chǎn)生特別強(qiáng)烈的非相干光。該發(fā)射光譜通常包含至少兩條發(fā)射線;其優(yōu)選為在近紫外區(qū)具有最大發(fā)射且至多延伸至近紅外區(qū)的連續(xù)光譜。在這種情況下,該熱處理使用連續(xù)的處理波長。

該燈優(yōu)選為氙燈。其也可以是氬、氦或氪燈。該發(fā)射光譜優(yōu)選包含幾條線,特別是在160至1000納米的波長處。

閃光的持續(xù)時(shí)間優(yōu)選包括在0.05至20毫秒、特別是0.1至5毫秒的范圍內(nèi)。重復(fù)率優(yōu)選包括在0.1至5赫茲,特別是0.2至2赫茲的范圍內(nèi)。

該輻射可以來自并排放置的多個(gè)燈,例如5至20個(gè)燈,或8至15個(gè)燈,以便同時(shí)處理更寬的區(qū)域。所有燈在這種情況下可以同時(shí)發(fā)射閃光。

該或各燈優(yōu)選橫向于該基底的最大側(cè)放置。該或各燈具有優(yōu)選至少1米、特別是2米和甚至3米的長度以便能夠處理大尺寸的基底。

電容器通常在500 V至500 kV的電壓下充電。電流密度優(yōu)選為至少4000 A/cm2。由該閃光燈發(fā)射的總能量的密度(與涂層表面積相關(guān))優(yōu)選為1至100 J/cm2,特別是1至30 J/cm2,或甚至5至20 J/cm2。

根據(jù)第二優(yōu)選實(shí)施方案,該輻射是激光輻射,特別是以至少一條激光線形式聚焦在該功能層上的激光輻射。

該激光輻射優(yōu)選由包含一個(gè)或多個(gè)激光源以及成形與重定向光學(xué)器件的模塊來產(chǎn)生。

該激光源通常是激光二極管或纖維激光器,特別是纖維、二極管,或盤形激光器。激光二極管能夠?qū)π〉目臻g需求相對(duì)于供電功率經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)高功率密度。纖維激光器的空間需求甚至更小,獲得的線性功率密度甚至更高,但是成本也更高。術(shù)語“纖維激光器”意在指其中生成激光的位置在空間上從其輸送至的位置移走的激光器,該激光借助至少一條光纖來輸送。在盤形激光器的情況下,在諧振腔中產(chǎn)生激光,在該諧振腔中包含盤形式的發(fā)射介質(zhì),例如Yb:YAG的薄盤(大約0.1毫米厚)。由此產(chǎn)生的光在指向處理位置的至少一條光纖中耦合。纖維或盤形激光器優(yōu)選用激光二極管光學(xué)泵浦。

由該激光源產(chǎn)生的輻射優(yōu)選是連續(xù)的。

該激光輻射的波長,由此該處理波長,優(yōu)選包含在800至1300納米、特別是800至1100納米的范圍內(nèi)。在一個(gè)或多個(gè)選自808納米、880納米、915納米、940納米或980納米波長處發(fā)射的高功率激光二極管已經(jīng)證明是特別合適的。在盤形激光器的情況下,該處理波長例如為1030納米(Yb:YAG激光器的發(fā)射波長)。對(duì)于纖維激光器,處理波長通常為1070納米。

在非纖維激光器的情況下,該成形與重定向光學(xué)器件優(yōu)選包含透鏡和反射鏡,并用做定位、均化和聚焦該輻射的裝置。

如果適當(dāng)?shù)脑?,該定位裝置的目的在于將激光源發(fā)射的輻射排列成一行。它們優(yōu)選包含反射鏡(miroirs)。均化裝置的目的在于疊加激光源的空間分布以獲得沿該線從頭至尾均勻的線功率密度。該均化裝置優(yōu)選包含能夠?qū)⑷肷涔馐蛛x為次級(jí)光束并將所述次級(jí)光束重新組合成均勻線的透鏡。輻射聚焦裝置能夠?qū)⒃撦椛湟跃哂兴栝L度和寬度的線的形式聚焦在待處理的涂層上。該聚焦裝置優(yōu)選包含聚焦反射鏡或會(huì)聚透鏡。

在纖維激光器的情況下,該成形光學(xué)器件優(yōu)選以定位在該或各光纖出口處的光學(xué)頭形式組合在一起。

所述光學(xué)頭的成形光學(xué)器件優(yōu)選包含透鏡、反射鏡和棱鏡,并用做轉(zhuǎn)換、均化和聚焦該輻射的裝置。

該轉(zhuǎn)換裝置包含反射鏡和/或棱鏡,并用于將光纖出口處獲得的圓形光束轉(zhuǎn)換為線形狀的各向異性的非圓形光束。為此,該轉(zhuǎn)換裝置提高了光束沿其軸線之一(快軸,或激光線的寬度l的軸)的品質(zhì)并降低沿其它軸(慢軸,或激光線的長度L的軸)的光束品質(zhì)。

均化裝置疊加激光源的空間分布以便沿該線從頭至尾獲得均勻的線性功率密度。該均化裝置優(yōu)選包含能夠?qū)⑷肷涔馐譃榇渭?jí)光束并將所述次級(jí)光束重新結(jié)合成均勻線的透鏡。

最后,該輻射聚焦裝置能夠以所需長度和寬度的線的形式將該輻射聚焦在工作平面上,即聚焦在待處理的涂層的平面上。該聚焦裝置優(yōu)選包括聚焦反射鏡或會(huì)聚透鏡。

當(dāng)使用單一激光線時(shí),該線的長度有利地等于該基底的寬度。該長度通常為至少1米、特別是2米和甚至3米。還能夠使用多條線(分隔或不分隔),但是定位這些線以處理該基底的整個(gè)寬度。在這種情況下,各激光線的長度優(yōu)選為至少10厘米或20厘米、特別是30至100厘米、特別是30至75厘米和甚至30至60厘米。

術(shù)語線的“長度”意在指在第一方向上在該涂層表面上測(cè)得的該線的最大尺寸,術(shù)語“寬度”意在指沿第二方向的尺寸。如在激光器領(lǐng)域中常規(guī)的那樣,線的寬度w對(duì)應(yīng)于光束的軸(在其上輻射強(qiáng)度最大)與其中輻射強(qiáng)度等于最大強(qiáng)度的1/e2倍的點(diǎn)之間的距離(在第二方向上)。如果激光線的縱軸表示為x,可以沿該軸限定稱為w(x)的寬度分布。

該或各激光線的平均寬度優(yōu)選為至少35微米、特別是40至100微米或40至70微米。在本文通篇中,術(shù)語“平均”意在指算術(shù)平均值。在該線的整個(gè)長度上,寬度分布是狹窄的以盡可能限制任何處理不均勻性。由此,最大寬度與最小寬度之間的差值優(yōu)選為平均寬度值的最多10%。該值優(yōu)選為最多5%和甚至3%。

該成形和重新定向光學(xué)器件,特別是定位裝置,可以手動(dòng)或借助能夠遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)其定位的致動(dòng)器來進(jìn)行調(diào)節(jié)。這些致動(dòng)器(通常為壓電馬達(dá)或模塊)可以手動(dòng)控制和/或自動(dòng)調(diào)節(jié)。在后一種情況下,該致動(dòng)器優(yōu)選連接至檢測(cè)器和反饋回路。

至少一部分激光器模塊或甚至所有激光器模塊優(yōu)選放置在密封的外殼中,有利地將所述外殼冷卻,特別是風(fēng)扇冷卻,以確保其熱穩(wěn)定性。

該激光器模塊優(yōu)選安裝在基于通常由鋁制成的金屬元件的剛性結(jié)構(gòu)上,所述剛性結(jié)構(gòu)稱為“橋”。該結(jié)構(gòu)優(yōu)選不包含大理石板。該橋優(yōu)選平行于輸送裝置定位,以使得該或各激光線的焦平面保持平行于待處理的基底的表面。優(yōu)選地,該橋包含至少四個(gè)足,其高度可以單獨(dú)地調(diào)節(jié)以確保在任何情況下該橋與輸送裝置彼此平行??梢允謩?dòng)地或自動(dòng)地(與距離傳感器連接)通過定位在各個(gè)足上的馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)該調(diào)節(jié)。該橋的高度可以改變(手動(dòng)或自動(dòng))以考慮待處理基底的厚度,并由此確保該基底的平面與該或各激光線的焦平面相一致。

該激光線的線性功率密度優(yōu)選為至少300 W/cm,有利地為350或400 W/cm,特別是450 W/cm,或甚至500 W/cm和甚至550 W/cm。甚至有利地為至少600 W/cm、特別是800 W/cm或甚至1000 W/cm。在該或各激光線聚焦于該涂層上的位置處測(cè)量該線性功率密度。其可以通過將功率檢測(cè)器,例如量熱式功率計(jì),特別是如Coherent Inc出售的Beam Finder S/N 2000716功率計(jì)沿該線放置來測(cè)量。該功率有利地在該或各線的整個(gè)長度上均勻地分布。優(yōu)選地,最高功率與最低功率之間的差值等于或小于該平均功率的10%。

向該涂層提供的能量密度優(yōu)選為至少20 J/cm2,或甚至30 J/cm2。

該高功率和能量密度使得能夠非常快速地加熱該涂層,而不會(huì)顯著加熱該基底。

如前所述,在熱處理過程中該涂層的各個(gè)點(diǎn)所經(jīng)歷的最高溫度優(yōu)選為至少300℃、特別是350℃、或甚至400℃,和甚至500℃或600℃。尤其當(dāng)相關(guān)的涂層的點(diǎn)在激光線下通過或被閃光燈的閃光照射時(shí)經(jīng)歷該最高溫度。在給定的時(shí)刻,僅有位于激光線下或閃光燈下和在其附近(例如在小于一毫米的距離處)的涂層表面的點(diǎn)通常處于至少300℃的溫度。對(duì)大于2毫米、特別是5毫米的到激光線的距離(在運(yùn)行方向上測(cè)得),包括激光線下游,該涂層的溫度通常為最高50℃,和甚至40℃或30℃。

經(jīng)有利地為0.05至10毫秒、特別是0.1至5毫秒或0.1至2毫秒的時(shí)間對(duì)該涂層的各個(gè)點(diǎn)施以該熱處理(或升溫至最高溫度)。在通過激光線處理的情況下,通過激光線的寬度和基底與激光線之間的相對(duì)移動(dòng)速度來設(shè)置該時(shí)間長度。在通過閃光燈處理的情況下,該時(shí)間長度對(duì)應(yīng)于閃光的長度。

該激光輻射部分被待處理的涂層反射,部分透射穿過該基底。出于安全的原因,優(yōu)選在反射和/或透射的輻射的路徑上放置輻射阻止裝置。這些輻射阻止裝置通常是通過流體(特別是水)的循環(huán)冷卻的金屬外殼。為了防止反射的輻射破壞激光器模塊,該或各激光線的傳播軸優(yōu)選與該基底的法線成非零度角,通常為5°至20°的角度。

為了提高處理的效率,優(yōu)選將透射穿過該基底和/或被涂層反射的至少一部分(主)激光射線在所述基底的方向上重新定向以形成至少一條次級(jí)激光輻射,其優(yōu)選在與主激光輻射相同的位置處沖擊該基底,并有利地具有相同的焦點(diǎn)深度和相同的輪廓。有利地使用光學(xué)組裝件形成該或各次級(jí)激光輻射,所述光學(xué)組裝件僅包含選自反射鏡、棱鏡和透鏡的光學(xué)元件,特別是由兩個(gè)反射鏡與一個(gè)透鏡,或一個(gè)棱鏡與一個(gè)透鏡組成的光學(xué)組裝件?;厥罩辽僖徊糠謸p失的主輻射并將其重新導(dǎo)向該基底顯著改善了該熱處理。選擇是否利用透射穿過該基底的主射線的部分(“透射”模式)和/或被該涂層反射的主射線的部分(“反射”模式)取決于該層的性質(zhì)和該激光輻射的波長。

當(dāng)該基底移動(dòng),特別是平移時(shí),可以使用任何機(jī)械輸送裝置使其移動(dòng),例如使用平移移動(dòng)的傳送帶、輥或托盤。該輸送系統(tǒng)使得能夠控制和調(diào)節(jié)運(yùn)行速度。該輸送裝置優(yōu)選包含剛性底盤和多個(gè)輥。輥的間距有利地為50至300毫米。該輥優(yōu)選包含金屬環(huán),通常由鋼制成,覆蓋有塑料覆蓋物。該輥優(yōu)選安裝在帶有降低的游隙(jeu)的軸承上,通常以每個(gè)軸承三個(gè)輥的比例。為了確保輸送平面是完全平面的,有利地可以調(diào)節(jié)各個(gè)輥的位置。優(yōu)選使用由至少一個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的齒輪或鏈條,優(yōu)選切向鏈來移動(dòng)該輥。

該基底與該或各輻射源(特別是該或各激光線)之間的相對(duì)移動(dòng)速度有利地為至少2米/分鐘,特別是5米/分鐘和甚至6米/分鐘或7米/分鐘,或8米/分鐘和甚至9米/分鐘或10米/分鐘。根據(jù)特定實(shí)施方案,特別是當(dāng)被該涂層吸收的輻射較高時(shí),或當(dāng)該涂層可以以高沉積速率沉積時(shí),該基底與該輻射源(特別是該或各激光線或閃光燈)之間的相對(duì)移動(dòng)速度為至少12米/分鐘或15米/分鐘、特別是20米/分鐘和甚至25或30米/分鐘。為了確保該處理盡可能均勻,該基底與該或各輻射源(特別是該或各激光線或閃光燈)之間的相對(duì)移動(dòng)速度在處理過程中相對(duì)于其標(biāo)稱(nominale)值改變最多10%、特別是2%和甚至1%。

優(yōu)選地,該或各輻射源(特別是激光線或閃光燈)是固定的,而該基底移動(dòng),以使得相對(duì)移動(dòng)速度對(duì)應(yīng)于該基底的運(yùn)行速度。

該熱處理設(shè)備可以集成到層沉積生產(chǎn)線中,例如磁控管陰極濺射沉積(磁控管法)生產(chǎn)線或化學(xué)氣相沉積(CVD)生產(chǎn)線,特別是等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)生產(chǎn)線,在真空下或在大氣壓下(APPECVD)。該生產(chǎn)線通常包含基底裝卸裝置、沉積單元、光學(xué)控制裝置和堆疊裝置。該基底例如在輸送輥上在各裝置或各單元前方連續(xù)運(yùn)行。

該熱處理設(shè)備優(yōu)選恰好位于涂層沉積單元之后,例如在沉積單元出口處。由此可以在已經(jīng)沉積涂層后,在沉積單元的出口處和在光學(xué)控制裝置之前,或在光學(xué)控制裝置之后和在基底堆疊裝置之前在線處理涂覆的基底。

該熱處理設(shè)備還可以集成到沉積單元中。例如,該激光器或閃光燈可以引入陰極濺射沉積單元的一個(gè)室中,特別是引入其中氣氛稀薄的室中,特別是在10-6毫巴至10-2毫巴的壓力下。該熱處理設(shè)備還可以放置在沉積單元外部,但是處理位于所述單元內(nèi)部的基底。所有要做的是提供對(duì)所用輻射的波長透明的窗,該輻射將透射穿過該窗以便處理該層。由此有可能在隨后在同一單元中沉積另一層之前處理該層(例如銀層)。

無論該熱處理設(shè)備是位于沉積單元外部還是集成到其中,這些“在線”工藝優(yōu)于涉及離線操作的工藝(其中必須在沉積步驟與熱處理之間堆疊該玻璃基底)。

但是,在其中在不同于進(jìn)行沉積的位置的位置處進(jìn)行本發(fā)明的熱處理的情況下(例如在進(jìn)行玻璃轉(zhuǎn)換的位置處),涉及離線操作的工藝可能具有優(yōu)點(diǎn)。該熱處理設(shè)備因此可以集成到除層沉積生產(chǎn)線之外的生產(chǎn)線中。例如,其可以集成到多層窗玻璃(特別是雙層或三層窗玻璃)生產(chǎn)線中、集成到層壓窗玻璃生產(chǎn)線中、或集成到彎曲和/或浸漬涂覆窗玻璃生產(chǎn)線中。層壓或彎曲或回火的窗玻璃可以用作建筑物窗玻璃或汽車窗玻璃。在這些不同情況下,本發(fā)明的熱處理優(yōu)選在制造多層窗玻璃或?qū)訅捍安Aе斑M(jìn)行。但是該熱處理可以在制造雙層窗玻璃或?qū)訅捍安Aе筮M(jìn)行。

該熱處理設(shè)備優(yōu)選位于封閉的室內(nèi),該封閉容器通過防止與輻射的任何接觸來保護(hù)人員,并能夠防止任何污染——特別是污染該基底、該光學(xué)器件或處理區(qū)域。

本發(fā)明的主題還是可以通過本發(fā)明的方法獲得的材料。

此類材料隨后可以集成到窗玻璃中,例如多層(雙層、三層等等)窗玻璃。在基于氧化鈦的自清潔層的情況下,該材料特別可以構(gòu)成多層窗玻璃的第一片材,該功能層放置在所述窗玻璃的面1上。此類材料還可以集成到光伏電池中。在如前所述的抗反射基于二氧化硅的層的情況下,被涂覆在該基層的材料可以構(gòu)成光伏電池的正面。

借助以下非限制性示例性實(shí)施方案描述本發(fā)明。

在鈉鈣硅玻璃基底的主面上經(jīng)由溶膠-凝膠液體法沉積含有45體積%的直徑大約70納米的聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)珠粒的150納米厚的二氧化硅層,所述基底通過浮法獲得并切割成具有長度L=6米和寬度1=3.3米的矩形形狀。

該層的反射的色度坐標(biāo)如下:L*= 30.45;a*= 0.03;b*= -1.13,對(duì)于8%的光反射系數(shù)(考慮未涂覆面的反射)。這種類型的層旨在在除去PMMA微珠粒后形成抗反射多孔二氧化硅層。

在二氧化硅層的頂部輥涂沉積大約5微米厚的涂層,該涂層由Mimaki Engineering以名稱LF-140 Black出售的噴墨印刷墨水組成并在近紅外區(qū)域內(nèi)吸收。

隨后使用由InGaAs激光二極管類型的激光源形成的激光線處理由此涂覆的基底,所述激光源實(shí)際上是在900至1000納米的波長下發(fā)射的連續(xù)光源。該激光線具有3.3米的長度(等于基底的寬度l)和50微米的平均寬度。

該基底放置在傳送帶上以便在平行于其長度的方向X上運(yùn)行。該激光線是固定的,并放置在該基底的涂覆表面的上方,其縱向方向Y垂直于該基底的運(yùn)行方向X延伸,即沿著基底的寬度,而在其整個(gè)寬度上延伸。

當(dāng)基底放置在傳送帶上時(shí),調(diào)節(jié)該激光線的焦平面的位置以便位于墨水層的厚度內(nèi),在焦平面水平處該激光線的表面功率為105 W/cm2。

令基底在該激光線下以8米/分鐘的速度運(yùn)行。

在處理后,通過清洗機(jī)來除去墨水。

處理后的色度坐標(biāo)如下:L* = 27.80;a* = -0.18;b* = 0.65,對(duì)于5%的光反射系數(shù),該值對(duì)應(yīng)于熱回火處理之后獲得的值。

在一個(gè)對(duì)比例中,對(duì)相同的二氧化硅層應(yīng)用相同的熱處理,但是未用墨水覆蓋。在這種情況下,該P(yáng)MMA珠粒并未通過該處理除去,因此反射特性不變。

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